JP2006089637A - ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、メッシュ詰まりを低減して長時間の運転を可能とするポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法を提供することにある。
【解決手段】 押出機内にてポリプロピレン系樹脂、気泡調整剤および発泡剤を溶融混練後、押出発泡させるポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法であって、気泡調整剤として、クエン酸塩（但し、リチウム塩は除く）に、リチウム化合物または酸化亜鉛を併用することにより、ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法における上記課題を解決することができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法に関する。

熱可塑性樹脂からなる発泡シートは、一般に軽量で、断熱性や外部応力への緩衝性が良好であり、真空成形などの加熱２次成形により容易に成形体を得ることができるため、ポリスチレン系樹脂やポリエチレン系樹脂を中心に、緩衝材や食品容器、断熱材、自動車用部材などの用途で幅広く利用されている。

しかしながら、食品容器などに広く用いられているポリスチレン系樹脂発泡シートは、基材のポリスチレン系樹脂の性質上、耐熱性や耐油性に劣る欠点を有している。

一方、ポリプロピレン系樹脂は耐熱性や耐油性に優れているため、次世代の発泡用樹脂として期待されている。線状のポリプロピレン系樹脂そのものでは押出発泡させて発泡体を得ることは極めて困難であるため、近年、ポリプロピレン系樹脂に分岐構造を導入する（特許文献１参照）などして、押出発泡させて発泡体を得ることのできる樹脂が開発されている。

熱可塑性樹脂からなる従来の押出発泡シートの製造方法は、樹脂を押出機で溶融させ、得られた溶融物と発泡剤とを高温高圧下で混練した後、混合物をサーキュラーダイスを通じて低圧域に押し出しマンドレルと呼ばれる円筒状冷却器にて成形して、発泡シートを製造するものである。ここで、発泡シートの気泡の大きさを調整するために、一般的に気泡調整剤として、クエン酸とナトリウムの塩などが使用される（特許文献２参照）。しかしながら、通常、押出機の先端には異物を捕集する目的で粗さ４０〜１２０メッシュの金属メッシュが挿入されているが、クエン酸とナトリウムの塩を用いて気泡の微細化を行う場合、メッシュ部でクエン酸とナトリウムの塩に由来する成分が凝集し、詰まりを生ずるため、運転中にメッシュを交換する必要があり、収率の低下や工程の煩雑化の原因となる場合があった。
特許２５２１３８８号公報 特許３３５１９６７号公報

本発明の目的は、押出機の先端でのメッシュ詰まりを低減して長時間の運転を可能とするポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法を提供することにある。

本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、気泡調整剤として、クエン酸塩（但しリチウム塩は除く）に、リチウム化合物または亜鉛華を併用することにより、メッシュ詰まりが低減され、長時間運転することが可能となることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、
押出機内にてポリプロピレン系樹脂、気泡調整剤および発泡剤を溶融混練後、押出発泡させるポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法であって、気泡調整剤として、クエン酸塩（但しリチウム塩は除く）に、リチウム化合物または酸化亜鉛を併用す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（請求項１）、
リチウム化合物または酸化亜鉛の添加量が、前記ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対し、０．０１〜０．２５重量部であることを特徴とする請求項１記載のポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法（請求項２）、および
前記リチウム化合物が炭酸リチウムであることを特徴とする請求項１または２記載のポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法（請求項３）、に関する。

本発明のポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法は、メッシュ詰まりが低減して長時間の運転が可能となることから、収率の向上が可能となる。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂発泡シートは、例えば、押出機内でポリプロピレン系樹脂に対し気泡調整剤および発泡剤を溶融混練後、押出機内において発泡温度に調節し、環状のリップを有するサーキュラーダイスを用い、そのダイスのリップから大気圧中に押し出して円筒状の発泡体を得、次いでその円筒状発泡体を引き取りながら、冷却筒（マンドレル）による成形加工によって、延伸・冷却後、切り開いて、シート状にする方法によって容易に製造される。

本発明の特徴は、気泡調整剤として、クエン酸塩（但しリチウム塩は除く）に、リチウム化合物または亜鉛華を併用するポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法を提供することにある。

気泡調整剤として、クエン酸塩（但しリチウム塩は除く）に、リチウム化合物または酸化亜鉛を併用することにより、メッシュ詰まりが低減して長時間の運転が可能となることから、収率の向上が可能となる。

本発明におけるクエン酸塩（但しリチウム塩は除く）としては、例えば、クエン酸モノナトリウム塩、クエン酸トリナトリウム塩、クエン酸モノカリウム塩などが挙げられるが、重曹とクエン酸の混合物の様に、工程中でクエン酸塩を形成するものを使用してもよい。

本発明におけるクエン酸塩の添加量は、気泡が微細となり、かつ長時間においてメッシュが詰まりにくくなることから、ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対し、０．０１〜０．２５重量部であることが好ましい。

本発明におけるリチウム化合物としては、酢酸リチウム、シュウ酸リチウムおよびクエン酸リチウムなどの有機酸リチウム塩類、並びに炭酸リチウムおよびホウ酸リチウムなどの無機酸リチウム塩類が挙げられる。これらの内、安価であることから炭酸リチウムが好ましい。

本発明における酸化亜鉛としては、特に限定されるものではなく、一般に亜鉛華または亜鉛白と呼ばれるものでよい。

本発明におけるリチウム化合物または酸化亜鉛の添加量としては、０．０１〜０．２５重量部であることが好ましく、０．０２〜０．１５重量部がより好ましい。リチウム化合物または酸化亜鉛の添加量が０．０１重量部未満では気泡が微細になりにくい傾向があり、０．２５重量部を超えると、独立気泡率が低下する傾向がある。

また、本発明におけるクエン酸塩とリチウム化合物または酸化亜鉛との合計の添加量としては、気泡が微細となり、長時間においてメッシュが詰まりにくく、独立気泡率が低下しにくいことから、０．０２〜０．４重量部であることが好ましい。

本発明においては、前記クエン酸塩および、リチウム化合物または酸化亜鉛は、粉体として供給してもよいし、ポリプロピレン系樹脂またはその他のポリオレフィン系樹脂に高濃度に配合した、いわゆるマスターバッチペレットとして供給してもよい。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの製造に使用されるポリプロピレン系樹脂に特に制限はないが、押出発泡シートの密度や独立気泡率、厚みの制御が容易となることから、線状のポリプロピレン系樹脂に放射線を照射するか、または線状のポリプロピレン系樹脂、ラジカル重合開始剤、イソプレンやブタジエンなどの共役ジエン化合物を溶融混合するなどの方法により得られる、分岐構造あるいは高分子量成分を含有するポリプロピレン系樹脂が好ましい。これらの中では、線状ポリプロピレン樹脂、ラジカル重合開始剤および共役ジエン化合物を溶融混合して得られる改質ポリプロピレン系樹脂が、安価に製造できることから、好ましい。

本発明で使用する発泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、イソブタン、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、クロロエタン、ジクロロ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、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、窒素、炭酸ガス、空気などの無機ガスがあげられる。これらは単独または２種以上混合して使用してよい。

本発明における発泡剤の添加量は発泡剤の種類および押出所望の発泡シート密度によって選択されるが、一般に樹脂混合物１００重量部に対して０．５〜１０重量部が好ましい。

さらに必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、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、架橋剤、連鎖移動剤、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使用してもよい。

本発明においてポリプロピレン系樹脂押出発泡シートを製造する装置には特に限定はなく、単軸押出機や二軸押出機などの押出機を複数台連結したタンデム押出機、押出機先端にギアポンプを連結した装置など、慣用の押出発泡装置を使用することができる。なお、これらの発泡装置では、樹脂が充分に溶融し、かつ発泡シートの外観を損なわないことから、通常、樹脂を溶融させる押出機先端に異物除去のためのメッシュが挿入される。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの密度は、剛性や断熱性に優れることから、１００〜５００ｋｇ／ｍ³が好ましい。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの独立気泡率は、剛性や断熱性、二次成形性に優れることから、６０％以上が好ましい。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの厚みは、剛性や二次成形性に優れることから、１〜５ｍｍが好ましく、１．３〜３ｍｍがより好ましい。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの厚み方向の気泡数は、外観に優れ、かつ独立気泡率の確保が容易となることから、５〜１５個が好ましい。

つぎに実施例および比較例に基づいて本発明に関する押出発泡シートの製造方法について説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。なお、発泡シートの評価は以下の様に行った。

（押出発泡シートの密度）
ＪＩＳ−Ｋ６７６７に準拠して測定した。

（押出発泡シートの独立気泡率）
ＡＳＴＭ Ｄ−２８５６に準拠して、エアピクノメータにより測定した。

（押出発泡シートの厚み）
発泡シートの幅方向での任意の１０ヶ所において、厚みゲージ（ｔｅｃｌｏｃｋ社製、厚みゲージ）を用いて厚みを測定し、各点での厚み測定値の平均値を発泡シートの厚みとした。

（押出発泡シートの厚み方向の気泡数）
発泡シートの幅方向での任意の１０ヶ所において、ルーペで７倍に拡大して、厚み方向に存在する気泡数を測定し、各点での気泡数測定値の平均値を、厚み方向のセル数とした。

（実施例１）
プロピレン系重合体＜メルトフローレート３ｇ／１０分のプロピレン単独重合体（（株）グランドポリマー製、Ｊ１０３）、イソプレン０．５重量部およびｔ−ブチルパーオキシベンゾエート０．２５重量部を二軸押出機にて樹脂温度２００℃で溶融混練して製造したもの＞１００重量部に対し、クエン酸塩としてクエン酸モノナトリウム塩０．１５重量部およびリチウム化合物として炭酸リチウム０．１５重量部をリボンブレンダーでドライブレンドした後、上記混合物を５０Ｋｇ／ｈにて６５ｍｍφ−９０ｍｍφタンデム型押出機に供給し、第一段押出機（６５ｍｍφ）中にて２２０℃で可塑化（溶融）した後、第一段押出機先端部から発泡剤としてイソブタンをプロピレン単独重合体１００重量部に対して１．７重量部圧入して溶融樹脂と混練し、第二段押出機（９０ｍｍφ）中にて樹脂温度が１６３℃になるように冷却し、サーキュラーダイ（ダイ径７５ｍｍφ）より大気下に押出し、外径２００ｍｍおよび長さ２５０ｍｍの冷却筒にて延伸・冷却しつつ、４．０ｍ／分の速度にて引き取ることにより、発泡倍率６．４倍、独立気泡率７８％、厚み１．９ｍｍおよび厚み方向の気泡数が１１個の発泡シートを得た。なお、第一段押出機の先端に８０メッシュのステンレスメッシュを１枚挿入しており、発泡シート採取開始時点での第一段押出機先端の圧力（メッシュを通過する前）は９．１ＭＰａであった。
上記押出発泡シートの製造を１２時間連続して行い、得られた発泡シートを評価したが、発泡倍率６．３倍、独立気泡率８０％、厚み１．９ｍｍおよび厚み方向の気泡数１０個であり、この時の第一段押出機先端の圧力は９．３ＭＰａであった。

（実施例２）
クエン酸モノナトリウム塩量を０．１２重量部とし、かつ、炭酸リチウム０．１５重量部を酸化亜鉛（和光純薬（株）製、試薬特級）０．１０重量部に変更した以外は、実施例１と同様にして、押出発泡シートの製造を行った。得られた発泡シートは、発泡倍率６．４倍、独立気泡率８５％、厚み２．０ｍｍおよび、厚み方向の気泡数９個であり、発泡シート採取開始時点での第一段押出機先端の圧力は９．０ＭＰａであった。
シート製造開始１２時間後での第一段押出機先端の圧力は９．１ＭＰａであり、得られた発泡シートは発泡倍率６．４倍、独立気泡率８３％、厚み２．０ｍｍおよび厚み方向の気泡数１０個であった。

（比較例１）
クエン酸モノナトリウム塩０．３５重量部のみを使用した以外は、実施例１と同様にして、押出発泡シートの製造を行った。得られた発泡シートは、発泡倍率６．１倍、独立気泡率８１％、厚み２．０ｍｍおよび厚み方向の気泡数９個であり、発泡シート採取開始時点での第一段押出機先端の圧力９．０ＭＰａであった。
しかし、連続運転開始約７時間後で、第一段押出機先端の圧力が９．８ＭＰａまで上昇し、この時点での発泡シートの厚み方向の気泡数は４個まで減少していた。なお、発泡倍率は６．２倍、独立気泡率は８０％、厚みは２．０ｍｍで殆ど変化していなかった。厚み方向の気泡数が大幅に減少したため運転を停止し、第一段押出機先端のメッシュを取り出して観察したところ、詰まりが多く観察された。

（比較例２）
炭酸リチウムを０．３５重量部に変更した以外は、実施例１と同様にして、押出発泡シートの製造を行った。第一段押出機先端の圧力９．２ＭＰａで運転したが、発泡倍率６．０倍、独立気泡率５１％、厚み１．９ｍｍ、厚み方向の気泡数１７個の発泡シートしか得られなかった。

Claims (3)

1. 押出機内にてポリプロピレン系樹脂、気泡調整剤および発泡剤を溶融混練後、押出発泡させるポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法であって、気泡調整剤として、クエン酸塩（但し、リチウム塩は除く）に、リチウム化合物または酸化亜鉛を併用す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。
2. リチウム化合物または酸化亜鉛の添加量が、前記ポリプロピレン系樹脂１００重量部に対し、０．０１〜０．２５重量部であることを特徴とする請求項１記載のポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法。
3. 前記リチウム化合物が炭酸リチウムであることを特徴とする請求項１または２記載のポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法。