JP2001329091A - ポリプロピレン系樹脂押出発泡シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面平滑、かつ表面のセル数が多いことで、
光沢に優れる無架橋ポリプロピレン系樹脂発泡シートを
提供する 【解決手段】 ２１０℃、０．１〜１０²／ｓｅｃの周
波数範囲の振動実験によりえられる貯蔵弾性率Ｇ’が低
周波数領域に変曲点を持ち、かつ０．１／ｓｅｃにおけ
るＧ’が１０以上２×１０²Ｐａ以下のポリプロピレン
系樹脂を押出発泡して得られる、密度４０以上６００ｋ
ｇ／ｍ³未満、独立気泡率６０％以上の発泡シート。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリプロピレン系
樹脂からなる発泡シートに関する。より詳しくは、２１
０℃、０．１〜１０²／ｓｅｃの周波数範囲の振動実験
によりえられる貯蔵弾性率Ｇ’が低周波数領域に変曲点
を持ち、かつ０．１／ｓｅｃにおけるＧ’が１０以上２
×１０²Ｐａ以下のポリプロピレン系樹脂を押出発泡し
て得られる、表面平滑かつ表面のセル数が多いことで光
沢に優れる発泡シートに関する。

【従来の技術】熱可塑性樹脂からなる発泡シートは、一
般に軽量で断熱性や外部からの応力の緩衝性が良好であ
り、ポリスチレン系樹脂やポリエチレン系樹脂を中心
に、緩衝包装材、食品容器、自動車用部材、雑貨などの
用途で幅広く利用されている。なかでも、無架橋のポリ
プロピレン系樹脂を発泡させて製造した発泡シートは、
耐熱性、耐薬品性、高剛性など、ポリプロピレン系樹脂
が本来持つ優れた特長が生かされ、かつリサイクル可能
であることから好ましいと考えられ、近年開発が進んで
きている。そのような発泡シートを製造する手法とし
て、例えば、特定の分子量並びに平衡コンプライアンス
を有するポリプロピレン系樹脂を用いる方法（日本特許
第２５２１３８８号）が近年提案されている。これは詳
細な説明および実施例によると、ハイモント社から高溶
融強度樹脂として市販されている、ポリプロピレン系樹
脂に放射線を照射することにより長鎖分岐を導入せしめ
た改質ポリプロピレン系樹脂を使用している。この樹脂
を用いるたばあい、いわゆる押出発泡法によって独立気
泡の発泡シートをえることはできる。しかしながら、こ
の樹脂を押し出し発泡するばあいには表面がある程度平
滑である発泡シートを得るために、ダイスの温度や、ま
た、いわゆるエアリングと呼ばれる、シートへのエアー
吹き付けの量、温度を厳しく制御しなければならなかっ
た。また、そのようにして得た発泡シートも表面平滑性
は十分ではなく、また一方で、表面のセル数を増やそう
としていわゆる発泡核剤を増やしたりした場合には、独
立気泡率が下がってしまうことから、結果として光沢の
優れたものが得られないといった欠点があった。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
平滑、かつ表面のセル数が多いことで光沢に優れる無架
橋ポリプロピレン系樹脂発泡シートを提供することにあ
る。さらには、成形して、または成形せずに緩衝包装
材、食品容器、自動車用部材、雑貨などに好ましく用い
られる無架橋ポリプロピレン系樹脂発泡シートを提供す
ることにある。

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記の課題
を解決すべく鋭意検討を行い、なかでもそのレオロジー
特性に着目した。従来よりある、押出発泡法により独立
気泡の発泡シートを得ることができるポリプロピレン系
樹脂は非常に緩和しにくい長鎖分岐などをもつ。本発明
者らはそのようなポリプロピレン系樹脂いくつかについ
て検討の結果、それらの貯蔵弾性率Ｇ’は、特に低周波
数領域において通常のポリプロピレン樹脂に対して非常
に大きいことを見いだした。本発明者らはこの特性が、
ダイより押出された発泡シートをマンドレルで延伸する
際の表面ののばされ安さ、ひいては表面の平滑性の高い
発泡シートのえやすさと関係するのではないかと考え、
用いるポリプロピレン系樹脂として貯蔵弾性率Ｇ’が低
周波数領域で小さく、それでいて緩和時間の長い成分も
存在するものを用いた結果、独立気泡率が高く、かつ表
面の平滑性に優れる発泡シートが得られることを見いだ
した。さらには、前記したレオロジー特性を有するポリ
プロピレン系樹脂を押出発泡して発泡シートを得る場
合、独立気泡率を犠牲にせずに表面のセル数が多い発泡
シートを得ることができ、結果表面の光沢の優れたもの
とすることができることを見いだし、ようやく本発明を
完成するにいたった。すなわち、本発明は、２１０℃、
０．１〜１０²／ｓｅｃの周波数範囲の振動実験により
えられる貯蔵弾性率Ｇ’が低周波数領域に変曲点を持
ち、かつ０．１／ｓｅｃにおけるＧ’が１０以上２×１
０²Ｐａ以下のポリプロピレン系樹脂を押出発泡して得
られる、密度４０以上６００ｋｇ／ｍ³未満、独立気泡
率６０％以上の発泡シートである。

【発明の実施の形態】本発明の発泡シートは、２１０
℃、０．１〜１０²／ｓｅｃの周波数範囲の振動実験に
よりえられる貯蔵弾性率Ｇ’が低周波数領域に変曲点を
持ち、かつ０．１／ｓｅｃにおけるＧ’が１０以上２×
１０²Ｐａ以下のポリプロピレン系樹脂を押出発泡して
得られ、独立気泡率が高く、表面が平滑かつ表面のセル
数が多く、光沢に優れたものである。貯蔵弾性率Ｇ’は
溶融弾性の尺度であり、本発明に用いられるポリプロピ
レン系樹脂のＧ’は、前記した特徴を有することで、ダ
イスから押し出されたシートが発泡する際に微細に発泡
したセルが破壊を起こさず、またＧ’が小さいことから
発泡したシートも容易に、しかも均一に引き延ばされる
のだと考えられる。本発明に用いられるポリプロピレン
系樹脂は、２１０℃、０．１〜１０²／ｓｅｃの周波数
範囲の振動実験によりえられる貯蔵弾性率Ｇ’が低周波
数領域に変曲点を持つ。これは、測定周波数の高い方か
ら低い方へ見たときのＧ’がその傾きを増加させながら
減少した後、ある領域からその傾きが小さくなっている
という特性を指す。変曲点をもつ樹脂、また持たない樹
脂のＧ’の測定例をそれぞれ図１、図２に示す。また、
本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂は、２１０
℃、０．１／ｓｅｃにおけるＧ’が１０以上２×１０²
Ｐａ以下であり、より好ましくは２０以上１．５×１０
²Ｐａ以下である。Ｇ’が１０以下である場合、独立気
泡率の高い発泡シートが得にくくなるために好ましくな
い。また、Ｇ’が２×１０²Ｐａ以上である場合は本発
明の効果である、光沢に優れる発泡シートが得にくくな
るためにやはり好ましくない。本発明で用いられるポリ
プロピレン系樹脂を調製する方法は特に制限されず、た
とえば、ポリプロピレン系樹脂同士を溶融混練する方
法、ｂ）二段階以上の多段階でプロピレンを、またはプ
ロピレンと、少量の他のオレフィンとを重合する方法、
ｃ）ポリプロピレン系樹脂と他のポリオレフィン系樹脂
とからなる組成物を不活性雰囲気下、放射線で処理する
方法、ｄ）不活性雰囲気下、ポリプロピレン系樹脂、他
のポリオレフィン系樹脂、（必要に応じて）ラジカル重
合性単量体、ラジカル重合開始剤を混合した後にポリプ
ロピレン系樹脂が溶融しない温度まで加熱する方法、
ｅ）ポリプロピレン系樹脂、他のポリオレフィン系樹
脂、ラジカル重合性単量体、ラジカル重合開始剤とを溶
融混練する方法など、いずれの方法によっても本発明に
好ましく用いられるポリプロピレン系樹脂を調製するこ
とができる。本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂
は、プロピレンの単独重合体もしくはプロピレンと他の
単量体との共重合体である。本発明に用いられるポリプ
ロピレン系樹脂が共重合体である場合、ポリプロピレン
系樹脂の特徴を保持する点から、含有されるプロピレン
単量体成分が全体の７５重量％以上であることが好まし
く、全体の８０重量％以上であることがさらに好まし
い。本発明に用いられるポリプロピレン系樹脂が共重合
体である場合、プロピレンと共重合されるほかの単量体
としては、エチレン、α−オレフィン、環状オレフィ
ン、ジエン系単量体およびビニル単量体よりなる単量体
の群から選ばれた１種または２種以上の単量体などが好
ましい例としてあげられる。また、本発明に用いられる
ポリプロピレン系樹脂は、前記したレオロジー特性が満
たされている限り、必要に応じて、ほかの樹脂またはゴ
ムを本発明の効果を損なわない範囲内で添加されたもの
であってもよい。前記ほかの樹脂またはゴムとしては、
たとえばポリエチレン；ポリブテン−１、ポリイソブテ
ン、ポリペンテン−１、ポリメチルペンテン−１などの
ポリα−オレフィン；プロピレン含有量が７５重量％未
満のエチレン／プロピレン共重合体、エチレン／ブテン
−１共重合体、エチレン／ヘキセン−１共重合体、エチ
レン／オクテン−１共重合体、プロピレン含有量が７５
重量％未満のプロピレン／ブテン−１共重合体などのエ
チレンまたはα−オレフィン／α−オレフィン共重合
体；プロピレン含有量が７５重量％未満のエチレン／プ
ロピレン／５−エチリデン−２−ノルボルネン共重合体
などのエチレンまたはα−オレフィン／α−オレフィン
／ジエン系単量体共重合体；エチレン／酢酸ビニル共重
合体、エチレン／アクリル酸共重合体、エチレン／メタ
クリル酸共重合体、エチレン／アクリル酸エチル共重合
体、エチレン／アクリル酸ブチル共重合体、 エチレン
／メタクリル酸メチル共重合体、エチレン／無水マレイ
ン酸共重合体、 エチレン／アクリル酸金属塩共重合
体、エチレン／メタクリル酸金属塩共重合体、エチレン
／メタクリル酸グリシジル共重合体などのエチレン／ビ
ニル単量体共重合体；ポリブタジエン、ポリイソプレン
などのポリジエン系共重合体； スチレン／ブタジエン
／スチレンブロック共重合体などのビニル単量体／ジエ
ン系単量体／ビニル単量体ブロック共重合体； アクリ
ロニトリル／ブタジエン／スチレングラフト共重合体、
メタクリル酸メチル／ブタジエン／スチレングラフト共
重合体などのビニル単量体／ジエン系単量体／ビニル単
量体グラフト共重合体；ポリアクリロニトリル、ポリ酢
酸ビニル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチ
ル、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンなどのビニ
ル重合体；塩化ビニル／アクリロニトリル共重合体、塩
化ビニル／酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル／ス
チレン共重合体、メタクリル酸メチル／スチレン共重合
体などのビニル系共重合体などがあげられる。これらほ
かの樹脂またはゴムの量には特に制限はなく、樹脂の種
類またはゴムの種類により異なるが、通常、原料ポリプ
ロピレン系樹脂１００重量部に対して３０重量部以下で
ある。さらに、前記ポリプロピレン系樹脂には必要に応
じて、酸化防止剤、金属不活性剤、燐系加工安定剤、紫
外線吸収剤、紫外線安定剤、蛍光増白剤、金属石鹸、制
酸吸着剤などの安定剤、または架橋剤、連鎖移動剤、造
核剤、滑剤、可塑剤、充填材、強化材、顔料、染料、難
燃剤、帯電防止剤などの添加剤を本発明の効果を損なわ
ない範囲内で添加してもよい。本発明の発泡シートは、
平滑かつ表面のセル数が多いことから光沢に優れるとい
う特徴を持つ。本発明の発泡シートは、溶融させた状態
の改質ポリプロピレン系樹脂に発泡剤を圧入したのち押
出機内で発泡最適温度に調節し、ダイから低圧領域に押
し出す方法により製造することができる。前記発泡剤と
してはたとえばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサ
ン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類；シクロブタン、
シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素
類；クロロジフルオロメタン、ジフルオロメタン、トリ
フルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロ
メタン、ジクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロ
メタン、トリクロロフルオロメタン、クロロメタン、ク
ロロエタン、ジクロロトリフルオロエタン、ジクロロフ
ルオロエタン、クロロジフルオロエタン、ジクロロペン
タフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ジフルオロ
エタン、ペンタフルオロエタン、トリフルオロエタン、
ジクロロテトラフルオロエタン、トリクロロトリフルオ
ロエタン、テトラクロロジフルオロエタン、クロロペン
タフルオロエタン、パーフルオロシクロブタンなどのハ
ロゲン化炭化水素類；二酸化炭素、チッ素、空気などの
無機ガス；水などの１種または２種以上があげられる。
この中では、容易かつ比較的広い条件範囲で独立気泡率
の高い発泡シートを得ることができるという点からプロ
パン、ブタンが好ましい。前記の発泡剤の添加量（混練
量）は発泡剤の種類および目標発泡倍率により異なる
が、改質ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対して、
０．５〜１０重量部の範囲内にあることが好ましい。ま
た、本発明の発泡シートは、ポリプロピレン系樹脂と発
泡剤を溶融混練したのち押出機内で発泡最適温度に調節
し、ダイから低圧領域に押し出す方法によっても製造す
ることができる。この場合、前記発泡体としては、加熱
により分解しガスを発生する熱分解型発泡剤などがあげ
られ、たとえばＮ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテ
トラミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソ
テレフタルアミドなどのニトロソ系発泡剤；アゾジカル
ボンアミド、アゾジカルボン酸バリウムなどのアゾ系発
泡剤；ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラ
ジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジドなどのス
ルホヒドラジド系発泡剤；トリヒドラジノトリアジンな
どの１種または２種以上があげられる。前記の発泡剤の
添加量（混練量）は発泡剤の種類および目標発泡倍率に
より異なるが、ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対
して、０．５〜１００重量部の範囲内にあることが好ま
しい。また、発泡シートの気泡径を適宜の大きさにコン
トロールするために、必要に応じて、重炭酸ソーダ−ク
エン酸またはタルクなどの発泡核剤を併用することはよ
り細かいセルを持つ発泡体が得られることから好ましく
行われる。必要に応じて用いられる該発泡核剤の添加量
は、通常、改質ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対
して、０．０１〜１重量部であることが好ましい。ま
た、押出発泡した後のマンドレルやロールでの引き取
り、発泡直後のシートに対する空気の吹き付けは、本発
明の効果を更に得やすくするという意味から好ましく採
用される。本発明の効果は、前記した発泡条件を適切に
調節することにより実現される。表面の光沢によりすぐ
れることから、本発明の発泡シートの表面における平均
セル数は１ｍｍ²あたり４０個以上、より好ましくは５
０個以上とすることが好ましい。また、通常達成される
上限という点から前記平均セル数は１０００個以下であ
る。剛性の高い成型品を得ることができるという点か
ら、本発明の発泡シートの密度は４０ｋｇ／ｍ³以上で
あることが好ましく、３０ｋｇ／ｍ³以上であることが
さらに好ましい。また、軽量性、緩衝性が高いというこ
とから密度が６００ｋｇ／ｍ³未満であることが好まし
く、５００ｋｇ／ｍ³未満であることがさらに好まし
い。また、成形性、断熱性に優れることから、本発明の
発泡シートの独立気泡率は６０％以上であることが好ま
しく、７０％以上であることがさらに好ましい。本発明
の発泡シートの厚さは、０．１〜１０ｍｍであり、より
好ましくは１〜５ｍｍである。また、本発明の発泡シー
トには、表面性や剛性、加熱成形性などを改良する目的
で、前記発泡シート表面に、ポリプロピレン系樹脂また
はほかの樹脂からなる非発泡層を、片面または両面に形
成してもよい。前記非発泡層を形成する方法は、特に限
定されるものではなく、発泡シートを作製した後に、別
途作製した非発泡シートを加熱または接着剤を用いてラ
ミネートして形成してもよいし、発泡シート上に直接Ｔ
ダイから非発泡シートを押し出してラミネートして形成
してもよく、また発泡シートを加熱ロールなどで挟むこ
とにより表面付近の気泡をつぶすことにより形成しても
よい。また、本発明の発泡シートは、プラグ成形、マッ
チド・モールド成形、ストレート成形、ドレープ成形、
プラグアシスト成形、プラグアシス・トリバースドロー
成形、エアスリップ成形、スナップバック成形、リバー
スドロー成形、フリードローイング成形、プラグ・アン
ド・リッジ成形、リッジ成形などにより、種々の形状に
成形することができる。本発明の発泡シートまたはその
成形体はポリプロピレン系樹脂を基材としていることで
剛性、耐熱性、耐薬品性、耐摩擦性などに、また発泡体
であることから断熱性に優れ、各種緩衝包装材、食品容
器、自動車用部材、雑貨などとして好ましく用いること
ができる。

【実施例】つぎに本発明を実施例に基づき詳細に説明す
るが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
い。 １）貯蔵弾性率Ｇ’の測定 サンプル樹脂を１９０℃に温調したプレス機を用いて平
板状に成形し、ポンチで直径２５ｍｍに打ち抜いたもの
を測定用サンプルとした。測定にはＲｈｅｏｍｅｔｒｉ
ｃ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｆ．Ｅ．社製のレオメータ
であるＳＲ−２０００、直径２５ｍｍのコーンプレート
をＧａｐ０．０５ｍｍで使用した。条件として２１０±
１℃、測定系内に窒素ガスを流した状態で、測定用サン
プルをコーンプレートにはさみ２０分静置し、系内の温
度が一定なってから測定を開始した。測定は応力１００
Ｐａ、０．１〜１００／ｓｅｃの範囲の対数において１
Ｄｅｃａｄｅあたり４点の測定を行い、Ｇ’の変曲点の
有無と０．１／ｓｅｃにおけるＧ’の値を調べた。 ２）表面の平均セル数の測定 表面をルーペで観察し、押出方向、またそれに垂直な幅
方向のセル数とその長さから１ｍｍあたりのセルの個数
をそれぞれ算出し、両者の積として表面のセル数算出し
た。表面の平均セル数は、ランダムに選んだ５カ所での
測定値を平均して算出した。 ３）発泡シートの表面性の評価 目視により以下の基準で評価した。 ○：光沢があり、凹凸や荒れがほとんど見られない。 ×：光沢に欠け、表面に細かい凹凸や荒れが見られる。 ４）発泡シートの独立気泡率の測定 ＡＳＴＭ Ｄ−２８５６に記載の方法に準じエアピクノ
メータにより測定した。 ５）発泡シートの密度の測定 ＪＩＳ−Ｋ６７６７に準じ測定した。 ６）発泡シートの厚みの測定 幅方向にわたり、１０ヶ所の厚みを測定して平均し発泡
シート厚みとした。 （実施例１）表１に示すポリプロピレン系樹脂（樹脂
Ａ）１００重量部、ブレンドオイル０．０５重量部、発
泡核剤として重曹−クエン酸（大日精化製、ダイブロー
Ｎｏ．２）０．２重量部を、リボンブレンダーで撹拌混
合した配合物を６５−９０ｍｍφタンデム型押出機に供
給し、２３０℃に設定した第１段押出機（６５ｍｍφ）
中にて溶融させたのち、発泡剤としてイソブタンを前記
改質ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対し１．５重
量部圧入混合し、１６５℃に設定した第２段押出機（９
０ｍｍφ）中で混合、冷却し、サーキュラーダイ（７５
ｍｍφ）より大気圧下に吐出、マンドレルに引き取りつ
つ発泡直後のシートに対する空気の吹き付けを行って延
伸・冷却し円筒型発泡体を得、これをカッターで切り開
くことにより６３５ｍｍ幅の発泡シートを得た。この発
泡シートの評価結果を表２に示す。 （実施例２）実施例１において、気泡核形成剤である重
曹−クエン酸（大日精化製、ダイブローＮｏ．２）０．
２重量部を０．１重量部に変更したほかは実施例１と同
様にして発泡シートを得た。この発泡シートの評価結果
を表２に示す。 （実施例３）実施例１において、発泡直後のシートに対
する空気の吹き付けを行わなかったほかは実施例１と同
様にして発泡シートを得た。この発泡シートの評価結果
を表２に示す。 （比較例１）実施例１において、（樹脂Ａ）１００重量
部の代わりに表１に示す（樹脂Ｂ）１００重量部を用い
たほかは実施例１と同様にして発泡シートを得た。この
発泡シートの評価結果を表２に示す。 （比較例２）実施例１において、（樹脂Ａ）１００重量
部の代わりに表１に示す（樹脂Ｂ）１００重量部、気泡
核形成剤である重曹−クエン酸（大日精化製、ダイブロ
ーＮｏ．２）０．２重量部を０．３重量部に変更したほ
かは実施例１と同様にして発泡シートを得た。この発泡
シートの評価結果を表２に示す。 （比較例３）実施例１において、（樹脂Ａ）１００重量
部の代わりに表１に示す（樹脂Ｃ）１００重量部を用い
たほかは実施例１と同様にして発泡シートを得た。この
発泡シートの評価結果を表２に示す。

【表１】

【表２】 実施例１〜３における、特定の貯蔵弾性率Ｇ’を示すポ
リプロピレン系樹脂を用いて得られる発泡シートは、独
立気泡率が高く、表面のセル数が多く、表面の平滑性や
光沢に優れたものとなっていることが分かる。一方、前
記特定の貯蔵弾性率Ｇ’を示さないポリプロピレン系樹
脂からなる発泡シートは、独立気泡率が低い、表面の光
沢に欠けるといった問題があることが分かる（比較例１
〜３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における貯蔵弾性率Ｇ’が低周波数領
域に変曲点をもつ樹脂の測定例を示す。

【図２】 図１と異なり変曲点を持たない樹脂の測定例
を示す。

【発明の効果】本発明のポリプロピレン系樹脂発泡シー
トは、表面平滑かつ表面のセル数が多いことで光沢に優
れる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２１０℃、０．１〜１０²／ｓｅｃの周波
   数範囲の振動実験によりえられる貯蔵弾性率Ｇ’が低周
   波数領域に変曲点を持ち、かつ０．１／ｓｅｃにおける
   Ｇ’が１０以上２×１０²Ｐａ以下のポリプロピレン系
   樹脂を押出発泡して得られる、密度４０以上６００ｋｇ
   ／ｍ³未満、独立気泡率６０％以上の発泡シート。
2. 【請求項２】表面の平均セル数が１ｍｍ²あたり４０個
   以上１０００個以下である請求項１記載の発泡シート。