JP2001246662A - ポリプロピレン系樹脂発泡シートおよびその製造方法 - Google Patents

ポリプロピレン系樹脂発泡シートおよびその製造方法

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浩一 河内
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雄一 門屋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】反りの少ないポリプロピレン系樹脂発泡シート
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】表面部分における結晶化度が55%を超
え、70%以下であり、一方の表面部分と他方の表面部
分の結晶化度との差が4%以下のポリプロピレン系樹脂
発泡シート。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリプロピレン系樹
脂発泡シート及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリスチレン系樹脂等の非晶性樹脂は、
溶融状態において温度上昇に伴う粘度の低下が比較的緩
やかであり、発泡に適する温度条件の幅を広くとれるの
で押出発泡体に供される樹脂として広く取り扱われ、そ
の二次成形品は、軽量で断熱性のある容器として多岐の
食品包装分野に用いられている。しかし、電子レンジや
オーブンなどの加熱調理器具を用い、食品を収納したま
ま調理するに十分な耐熱性を備えておらず、また油に対
する耐性も低い。
【0003】この点、ポリプロピレン系樹脂はポリスチ
レン系樹脂と比較して耐熱性、耐油性に優れ、また経済
性の面でも発泡用基材樹脂として期待されており、特公
平6−9850号公報にはその製造方法が報告されてい
る。しかしながらポリスチレン系樹脂と異なりポリプロ
ピレン系樹脂は結晶性樹脂であり、その発泡シートは反
りやすいという問題点があり、その改良が必要とされて
いる。
【0004】押出発泡シートは熱成形工程で所望の形状
に成形される。その二次成形加工は生産性、成形機稼動
コストの削減等を考慮し、連続的な成形が一般に行われ
るが、シートの反りはこの連続成形を行う際に弊害とな
る。連続成形では、シートは融点付近の温度で加熱軟化
され、次いで成形ゾーンへと搬送され二次成形が行わ
れ、例えば多数個の容器形状となった半製品を打ち抜い
て最終的な製品が得られるといった一貫成形体制がとら
れる。シートの両端は繰り出しのレールにクランプされ
ており、ここで反った状態にあるシートをレールにより
送り出すとクランプ外れが起き易くなり、安定した連続
成形が困難となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、反りの少な
いポリプロピレン系樹脂発泡シートおよびその製造方法
を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面部分にお
ける結晶化度が55%を超え、70%以下であり、一方
の表面部分と他方の表面部分の結晶化度との差が4%以
下のポリプロピレン系樹脂発泡シートである。このよう
に表面部分の結晶化度を調整することによりシートの反
りを抑制することができ、また合わせて残留歪が少なく
平滑性の高いシートを得ることができる。このシートは
例えば製造時に、ポリプロピレン系樹脂の樹脂温度と冷
却に用いるロールの表面温度との温度差を140℃以
上、170℃以下とし、ロールとの接触時間を0.1〜
5秒とすることにより製造することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明のポリプロピレン系
樹脂発泡シート、およびその製造方法の詳細について説
明する。
【0008】本発明におけるシート表面部分の結晶化度
とは、示差走査熱量測定装置を用いて昇温過程における
試料の結晶融解熱ΔH(J/g)を測定し、下記の式に
従って算出した値である。 結晶化度(%)=(ΔH/ΔH0)×100 表面部分とはシートの表面から厚み方向に100μmま
での領域を示す。ΔH0はポリプロピレン系樹脂の完全
結晶の融解熱を示し、その値については、多々報告例が
出されているが、本発明においては146J/gという
値を用いた。本発明はこれにより算出したシートの一方
の表面部分の結晶化度および他方の表面部分の結晶化度
が55%を超え、70%以下であり、かつシートの一方
の表面部分の結晶化度と他方の表面部分の結晶化度との
差が4%以下である。そのようなシートは、外観が美麗
であり、シート内の歪が残留しにくく、また連続的な二
次成形性を低下させるシートの反りを抑制したシートで
ある。結晶化度が55%以下であるシートの製造には急
速な冷却過程が必要であり、その過程においてシート内
に歪が残留しやすい。内部歪は二次成形の際の加熱処理
によりある程度まで除くことができるが、完全に除くこ
とは困難であり、容器の耐熱性が低下する。70%以上
の結晶化度だと軟化温度が上昇し、二次成形性を低下さ
せるため好ましくない。
【0009】本発明でシートの反りとは、シートを平坦
部に置いたときに、シートの全面がフラットな面に均一
に接触せず、両端部もしくは中央線のみが接触するとい
った現象をさす。ポリプロピレン系樹脂は結晶性樹脂で
あり、たとえば、3本ロール法にてシートの冷却を行う
際、第2ロールに接触している間にロールに接触してい
る面とは反対の面にて結晶化が起きる。次いで第3ロー
ルにより冷却される段階までにはシートの表裏で結晶化
度の差が生じ、結果、表面収縮率の差によりシートを断
面から見た場合、結晶化度の低い面を下として凹状に湾
曲する。この現象は、たとえば、環状の押出機金口より
押出された溶融樹脂を同じく環状の冷却装置により冷却
する押出発泡法においても、シートの冷却装置と接触す
る面とその反対面とで異なる結晶化度を与える冷却過程
をとった場合に同様に起き、3本ロール法に限定される
ものではない。
【0010】シートの反りの評価として、反った状態に
あるシートを平坦部に置き、フラットな面とシート下部
との接触面より高さ方向に到達したシートの最大点まで
の距離(単位:mm)を計測した。本発明のシートはこ
のように測定した値が20mm以下であるシートを示す
ものである。
【0011】ポリプロピレン系樹脂とは、プロピレンを
主な成分として重合してなる重合体である。それには、
例えばプロピレン単独重合体、プロピレンとコモノマ
ー、例えばエチレン、α−オレフィン、ビニルモノマー
との共重合体でプロピレン比率が70重量%以上とする
ランダム若しくはブロック共重合体などがあり、これら
を単独であるいは混合して使用することができる。混合
物を押出発泡に用いる際の混合方法としては、特に限定
するものではないが、発泡シート成形時に押出機へ攪拌
混合した原料を直接投入する方法、または攪拌混合した
原料を単軸または二軸押出機にて溶融混合してペレット
化し、発泡押出時に使用する方法のいずれであっても良
い。また、本発明の発泡シートを製造する際に、更に発
泡シートの物性を阻害しない程度に、適宜の気泡調整
剤、架橋剤、樹脂溶融特性調整剤、発泡助剤、充填剤、
安定剤、酸化防止剤、顔料等を混合してもよい。
【0012】本発明ではポリプロピレン系樹脂の溶融張
力が、2gを超え、40g以下であることが好ましい。
2g以下の樹脂では独立気泡率が低下し、シート外観不
良の要因となる。また二次成形時、加熱可塑化の際にシ
ートの垂れ下がりの量が大きくなり、成形品不良、詳し
くはブリッジの形成や多数個どりの際のキャビ間のバラ
ツキといった不具合が生じる。また、溶融張力が40g
を超える樹脂では過度の張力により押出の際に安定した
製膜が困難であり好ましくない。この溶融張力とは、測
定装置に東洋精機製作所製キャピログラフを用い、20
0℃に加熱したバレル内で樹脂を5分間保持した後、口
径2.095mm、長さ8mmのキャピラリーを通して
15mm/分の速度で押出してストランドとし、このス
トランドを2mm/分の速度で引き取る際の糸状樹脂の
張力をいう。
【0013】ポリプロピレン系樹脂を発泡剤を用いて発
泡させるには熱分解型の化学発泡剤もしくは物理発泡剤
を用いることができ、化学発泡剤としては主に重曹とク
エン酸の混合物により代表されるものであるが、これに
限定されない。前記プロピレン系樹脂100重量部に対
し該発泡剤を0.1から5.0重量部、好ましくは1.
0から4.0重量部添加するとよい。0.1重量部以下
では発泡体に要求される断熱性および軽量性等を満たす
発泡倍率を維持するに不十分であり好ましくない。ま
た、5.0重量部以上では発泡剤の分散性、分解性が不
十分となり安定した発泡体の形成が困難となり好ましく
ない。化学発泡剤の添加方法としては特に限定するもの
ではないが、ポリプロピレン系樹脂にドライブレンドす
る方法や、押出機のホッパー中で定量フィーダーを使用
して添加する方法、或いはポリプロピレン系樹脂やポリ
エチレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂をベースとする
マスターバッチを作成し添加する方法のいずれであって
も良い。
【0014】一方、本発明において物理発泡剤として用
いられるものは炭酸ガス、若しくはブタンガスであり、
その注入方法は押出機内において溶融樹脂の圧力を低く
するべく設定された位置より直接ガスを注入する方法、
もしくはタンデム押出機の1段目の押出機の同じく樹脂
圧力の低下した位置より注入する方法のいずれでもよ
い。
【0015】本発明のポリプロピレン系樹脂を押出発泡
して得られたシートの密度は500kgm-3を超え、8
50kgm-3以下であることが好ましい。シート密度を
500kgm-3以下とすると、発泡シートの製造方法と
してよく使用されるT型ダイ法による押出発泡が困難と
なり、また、850kgm-3を超えると発泡体の特性で
ある断熱性、軽量性が低下するため好ましくない。
【0016】ここで製造方法について説明する。はじめ
に、押出機へ原料を投入するには直接押出機上のホッパ
ーより原料を投入することができる。押出発泡法に用い
る押出機としては、単軸押出機、多軸押出機、タンデム
押出機などの押出成形機が使用可能であり、押出機内に
て溶融樹脂を混練、分散、運搬するためのスクリューの
形状については特に限定されない。例えば、押出機金口
より押出された溶融状態の樹脂は駆動するロールにより
圧縮、搬送され所望の厚みを持つ発泡シートとなる。更
に詳しくは、溶融樹脂を上側より圧縮してシート状物と
する第1ロールと溶融樹脂を下側より接触させ、次いで
外周に接触させて冷却させる第2ロール、更に第2ロー
ルとの接触面とは反対の面を冷却させるべく第2ロール
の直下に配置され、反対方向に回転した第3ロールを用
いて冷却、引き取り、シーティングを行うことができ
る。これらロールにより本発明のシートを製造するにお
いて押出機金口より押出された直後の樹脂温度と冷却に
用いるロールの表面温度との温度差を140℃以上、1
70℃以下とし、さらに、シート状物を冷却するための
ロールとの接触時間を0.1〜5秒とすることが望まし
い。溶融樹脂と冷却ロールの表面との温度差が140℃
以下となると樹脂に対するロールの表面抵抗値が高く、
溶融状態の樹脂がロールに粘着しやすくなるだけでな
く、発泡荒れによる表面外観低下の原因ともなり、外
観、製膜性ともに安定したシート製膜が困難となる。ま
た170℃を超えると、溶融樹脂の急速な硬化によりシ
ート内部に歪が残留しやすく、また、冷却ロールの表面
温度を極度に低くした場合では外気との温度差により露
滴が発生し、シートとロールとの接触時にシートに転写
されシート表面に欠陥として残る。
【0017】
【実施例】以下に本発明について実施例を挙げてさらに
詳しく説明する。
【0018】(実施例1〜2、比較例1〜2)ポリプロ
ピレン系樹脂(チッソ社製、FH3400:ホモポリプ
ロピレン、MFR=4.0)を100重量部と発泡剤を
2重量部とを攪拌混合したものをスクリュー径90mm
の単軸押出機(ノンベント)を用いてシリンダー温度2
10#Cにて溶融軟化し、190℃に設定した1300m
m巾の単層T型ダイスより押出した溶融樹脂を3本冷却
ロール法により冷却した。ロールを通してシートの冷却
を行う際、ロール内を貫流する温調媒体の温度を表1に
記す温度に設定しシーティングを行った。
【0019】実施例および比較例における各評価は下記
のように測定した。 (シートの反り)結晶化度の違いからなる表面の収縮率
の差により、シートは結晶化度の低い面を下として凹状
に反る。この状態にあるシートを平坦部に置き、フラッ
トな面とシート下部との接触面より高さ方向に到達した
シートの最大点までの距離を計測した。実際に用いたデ
ータにはシートの引き取り方向に向かって一定間隔にて
5点、上記の方法に基づき測定を行い、得られたデータ
の平均値を採用した。 (結晶化度) 測定機:示差走査熱量測定装置(セイコー電子工業
(株)製、DSC200) 測定条件:測定温度範囲=30〜200℃ 昇温速度=10℃/分 上記測定装置および測定条件にて昇温測定を行い、評価
を行うシートの表裏面における表面部分の結晶融解熱Δ
Hを測定した。得られたΔHより下記の計算式に基づき
結晶化度を算出した。 結晶化度(%)=(ΔH/146)×100 (シート密度)ミラージュ貿易社製電子比重計(MD−
200S)にて測定した。
【0020】上記測定により得られた測定結果を表1に
示す。
【0021】実施例および比較例のシートの反りを測定
したところ、実施例の条件では反りが少なく平滑性の高
いシートが得られたのに対し、比較例のシートは反りが
大きくなった。また、ロール内を貫流する温調媒体の温
度を60℃としてシート製膜を行った比較例2において
はシートがロールに粘着し、評価できるシートは得られ
なかった。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明はシート残留歪が少なく平滑性の
高いポリプロピレン系樹脂発泡シートおよびその製造方
法を提供するものである。シートの反りを抑制すること
により安定した連続二次成形が可能となり、また、得ら
れた成形品の耐熱性を維持する。該シートは包装材に好
適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いたロール法によるシート冷却過程
の概略
【符号の説明】
1:押出機 2:単層T型ダイス 3:第1冷却ロール 4:第2冷却ロール 5:第3冷却ロール 6:ポリプロピレン系樹脂発泡シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B29L 7:00 B29L 7:00 C08L 23:12 C08L 23:12 Fターム(参考) 4F074 AA24 BA03 BA20 BA32 BA37 CA22 CA29 CC04Z CC05Z CC22X CC32Y CC33Z DA02 DA08 DA19 DA24 DA32 DA33 DA34 4F207 AA11 AB02 AG01 AG20 AR06 AR11 AR15 AR20 KA01 KA12 KF04 KK64 KL84 KM16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面部分の結晶化度が55%を超え、70
    %以下であり、一方の表面部分と他方の表面部分の結晶
    化度の差が4%以下のポリプロピレン系樹脂発泡シー
    ト。
  2. 【請求項2】溶融張力が2gを超え、40g以下である
    請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂発泡シート。
  3. 【請求項3】密度が500kgm-3を超え、850kg
    -3以下の請求項1に記載のポリプロピレン系樹脂発泡
    シート。
  4. 【請求項4】ポリプロピレン系樹脂の樹脂温度と冷却に
    用いるロールの表面温度との温度差が140℃以上、1
    70℃以下で、ロールとの接触時間が0.1〜5秒であ
    ることを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡シートの
    製造方法。
  5. 【請求項5】請求項4の製造方法で製造されてなる請求
    項1から請求項3のいずれか一項に記載のポリプロピレ
    ン系樹脂発泡シート。
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