JP2007002026A

JP2007002026A - ポリプロピレン系樹脂押出発泡シート

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Publication number: JP2007002026A
Application number: JP2005181084A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Okura; 徹雄大倉
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-01-11

Abstract

【課題】本発明の目的は、軽量であり、かつ剛性とヒンジ部での折り曲げ性が良好な成形体を連続成形機にて生産性良く成形しうるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートを提供することにある。
【解決手段】密度９０〜１４５ｋｇ／ｍ³、独立気泡率６０％以上および目付量０．１８〜０．２２ｋｇ／ｍ²であり、１９０℃の雰囲気下に１分間放置した際の巻取方向および幅方向での加熱収縮率が共に０〜５．０％であることを特徴とするポリプロピレン系樹脂押出発泡シートとすることにより、上記特性を有することが可能になる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートに関する。さらに詳しくは、軽量であり、かつ、剛性とヒンジ部での折り曲げ性が良好な形成体、例えば容器本体と蓋部がヒンジ部を介して一体となった形状の成形体を連続成形機にて生産性良く成形しうる、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートに関する。

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、また真空成形などの加熱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、耐熱性や耐油性に優れたポリプロピレン系樹脂は、溶融時の粘度および抗張力が低いため押出発泡シートをうることが困難とされていたが、近年、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樹脂を使用する方法（例えば、特許文献１）やポリプロピレン系樹脂を共役ジエン化合物およびラジカル重合開始剤との反応により改質された樹脂を使用する方法（例えば、特許文献２）などにより、発泡シートを製造しうることが見出された。

また密度や気泡形状などを特定したポリプロピレン系樹脂押出発泡シートが、成形性や剛性などに優れること（例えば、特許文献３，４）が見出された。

しかしながら、従来のポリプロピレン系樹脂押出発泡シートは、成形時のドローダウンが大きいために幅広の押出発泡シートを用いて多数の成形体を一度に成形するのが困難な場合があり、またヒンジ部を有する成形体を得る際に、ヒンジ部での折り曲げやすさ（ヒンジ特性）と容器剛性の両立が困難な場合があった。
特許第２５２１３８８号公報特開平１１−２２８７２６号公報特許第３３５１９６７号公報特開２００１−２２６５０９号公報

本発明の目的は、軽量であり、かつ、剛性とヒンジ特性が良好な成形体を連続成形機にて生産性良く成形しうるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートを提供することにある。

本発明者は、かかる課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの密度、独立気泡率、目付量および加熱収縮率を規定することにより、軽量で剛性とヒンジ特性が良好な成形体を連続成形機にて生産性良く成形しうることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、密度９０〜１４５ｋｇ／ｍ³、独立気泡率６０％以上および目付量０．１８〜０．２２ｋｇ／ｍ²であり、１９０℃の雰囲気下に１分間放置した際の巻取方向および幅方向での加熱収縮率が共に０〜５．０％であることを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シート（請求項１）、に関する。

本発明のポリプロピレン系樹脂押出発泡シートは、軽量で剛性とヒンジ特性が良好な成形体を連続成形機にて生産性良く成形しうることから、蓋部を有する食品容器用途、特に納豆容器などに好適に使用することができる。

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、９０〜１４５ｋｇ／ｍ³が好ましく、１００〜１４０ｋｇ／ｍ³がより好ましい。ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの密度が９０ｋｇ／ｍ³より小さいと剛性が損なわれる場合があり、１４５ｋｇ／ｍ³より大きいとヒンジ特性が損なわれる場合がある。

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独立気泡率は、６０％以上が好ましく、７０％以上がさらに好ましい。ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの独立気泡率が６０％より小さいと、加熱成形性や剛性が損なわれる場合がある。

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目付量は、０．１８〜０．２２ｋｇ／ｍ²が好ましい。ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの目付量が０．１８ｋｇ／ｍ²より小さいと剛性が損なわれる場合があり、０．２２ｋｇ／ｍ²より大きいと軽量性やコスト、ヒンジ特性が損なわれる場合がある。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートは、１９０℃の雰囲気下で１分間加熱した場合の巻取り方向（ＭＤ方向）および幅方向（ＴＤ方向）の収縮率が、共に０〜５％が好ましく、共に０〜４％がより好ましい。本発明において、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの巻取り方向または幅方向の収縮率が０％に満たない場合、加熱成形時のドローダウンが大きく、成形体にヤケが発生する場合があり、巻取り方向または幅方向の収縮率が５％を超える場合、加熱成形時の成形伸びが悪く、成形体に割れやヒケを生じる場合がある。

なお、本発明における加熱収縮率の測定は、ヤマト株式会社製「ファインオーブンＤＨ６２」を使用する。測定は、ＭＤ方向１００ｍｍ×ＴＤ方向１００ｍｍの大きさに切断した押出発泡シートを、１９０℃の雰囲気下に設定されたオーブン中に１分間放置した時のＭＤ方向およびＴＤ方向の加熱収縮率を求める。なお、加熱収縮率は、押出発泡シートの加熱前の寸法および加熱後の寸法をノギスで測定し、下記式によって算出する値を採用する。

本発明のポリプロピレン系樹脂押出発泡シートに用いられる基材樹脂のポリプロピレン系樹脂としては、線状のポリプロピレン系樹脂（以下、このポリプロピレン系樹脂のことを「原料ポリプロピレン系樹脂」ということもある）に電子線を照射して長鎖分岐を導入したもの（例えば、バセル社製ＨＭＳ−ＰＰ）および、原料ポリプロピレン系樹脂、イソプレン単量体およびラジカル重合開始剤を溶融混練して得られる改質ポリプロピレン樹脂が、発泡性に優れるという点から好ましい。特に、原料ポリプロピレン系樹脂、イソプレン単量体およびラジカル重合開始剤を溶融混練して得られる改質ポリプロピレン樹脂が、製造が容易で、かつ溶融粘度を容易に操作できる点から、好ましい。

本発明においては、ポリプロピレン系樹脂発泡シートに用いられる基材樹脂の溶融粘度を制御することにより、１９０℃の雰囲気下で１分間加熱した場合の巻取り方向（ＭＤ方向）および幅方向（ＴＤ方向）の収縮率を制御することができる。

本発明のポリプロピレン系樹脂押出発泡シートに用いられる基材樹脂の溶融粘度は、１２００〜２５００Ｐａ・ｓが好ましく、１３００〜２０００Ｐａ・ｓがより好ましい。溶融粘度が１２００Ｐａ・ｓ未満の場合、加熱成形時のドローダウンが大きくなり、肉厚の均一な容器を得ることが困難になるとともに、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの加熱収縮率のコントロールが困難となる傾向にある。一方、溶融粘度が２５００Ｐａ・ｓを超える場合、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの表面性が悪化する傾向にある。

なお、本発明における溶融粘度の測定方法としては、以下の方法が採用される。先端に口径１ｍｍφ、長さ１０ｍｍおよび流入角４５度のオリフィスを装着した、口径１０ｍｍφおよび長さ３５０ｍｍのシリンダーを有するピストン型せん断粘度計を用い、２００℃に加熱された該シリンダーにポリプロピレン系樹脂組成物約１５ｇを充填する。充填後５分間予熱した後、シリンダーと同径のピストンをせん断速度が１２２ｓｅｃ^-1となる速度で降下させた（ピストン降下速度は１０ｍｍ／ｍｉｎ）時の応力から計算されるせん断粘度を、溶融粘度とする。測定機器としては、東洋精機（株）製キャピログラフを用いることができる。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートは、例えば、押出機内でポリプロピレン系樹脂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。また、前記改質ポリプロピレン系樹脂組成物を原料とする場合、改質ポリプロピレン系樹脂組成物の製造と連続して押出発泡を行っても良い。

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。

前記発泡剤の添加量（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組成物１００重量部に対して、１〜１０重量部の範囲内にあることが好ましい。

本発明においては、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの厚み方向のセル数を前記範囲にコントロールするために、必要に応じて、重炭酸ソーダ−クエン酸混合物またはタルクなどの造核剤を併用してもよい。必要に応じて用いられる該造核剤の添加量は、特に制限はないが、通常、ポリプロピレン系樹脂組成物１００重量部に対して、０．０１〜３重量部であることが好ましい。

本発明においては、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの製造において、ポリプロピレン系樹脂の発泡性を損なわない範囲で、熱可塑性樹脂を混合しても良い。

本発明の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添加してもよい。

本発明においては、本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートは、所望の気泡構造を得る目的で、例えば、押出発泡した後に空気の吹き付けなどにより冷却を促進したり、マンドレルへの引き取り時に延伸してもよい。

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厚み方向のセル数は、５〜１０個が好ましく、６〜９個がより好ましい。ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの厚み方向のセル数が５個より小さいと、断熱性や表面性に劣る場合があり、１０個を超えるとヒンジ部が薄くならずヒンジ特性に劣る場合がある。

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厚みは、１．５〜１．９ｍｍが好ましく、１．５５〜１．８５ｍｍがより好ましい。ポリプロピレン系樹脂押出発泡シートの厚みが１．５ｍｍより小さいと剛性が損なわれる場合があり、１．９ｍｍより大きいとヒンジ特性が損なわれる場合がある。

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幅方向の長さとしては、成形体の生産性が高く、かつ汎用の成形機にて成形しうることから、８００〜１５００ｍｍが好ましく、１０００〜１１００ｍｍ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１本の長さとしては、巻物である製品の運搬などの取扱が容易であり、かつ連続して長時間成形することが可能であることから、１００〜４００ｍが好ましく、１５０〜３５０ｍ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には、必要に応じてフィルムまたはＴダイから押し出した樹脂からなる非発泡層を積層しても良い。非発泡層を形成する樹脂としては、押出発泡シートとの接着性、耐熱性、耐油性などからポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポリプロピレン系樹脂がさらに好ましい。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂押出発泡シートは、プラグ成形、真空成形、圧空成形などの二次成形性に優れることから、厚みムラの少ない、外観美麗な成形体を得ることができる。

二次成形の例としては、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、リッジ成形などの方法があげられる。

次に、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。

（押出発泡シートの密度の測定）
ＪＩＳ−Ｋ６７６７に準拠し、測定した。

（押出発泡シートの独立気泡率の測定）
ＡＳＴＭＤ２８５６に記載の方法に準拠し、エアピクノメータにより測定した。

（押出発泡シートの目付量）
押出発泡シートの幅方向に平行に、幅１００ｍｍに切り出した短冊の面積と重量から算出した。

（押出発泡シートの加熱収縮率の測定）
収縮率の測定は、先に記載したように、ヤマト株式会社製「ファインオーブンＤＨ６２」を使用した。測定は、ＭＤ方向１００ｍｍ×ＴＤ方向１００ｍｍの大きさに切断した発泡シートを、１９０℃の雰囲気下に設定されたオーブン中に１分間放置し、発泡シートの加熱前の寸法および加熱後の寸法をノギスで測定した。この際のＭＤ方向およびＴＤ方向の加熱収縮率を下記の式より求めた。
加熱収縮率（％）＝｛（加熱前の寸法−加熱後の寸法）／（加熱前の寸法）｝×１００

（押出発泡シートの加熱成形性の評価）
連続成形機（浅野研究所（株）製、ＦＬＣ４１５−ＰＢ４−Ｃ３−Ｓ）を用い、上ヒータ設定温度を４００℃、下ヒータ設定温度を４３０℃とし、上金型を雌型、下金型を雄型としたマッチド・モールド成形にて成形を行った。容器形状は、図１に示すように、容器本体の外寸が１００ｍｍ×１００ｍｍ、底部の内寸が６０ｍｍ×６０ｍｍ、深さ２７ｍｍで口部に幅９ｍｍのフランジを有しており、蓋部は１００ｍｍ×１００ｍｍであり、該容器本体と蓋部が幅３．６ｍｍの連結部で繋がっていた。金型クリアランスは、容器本体と連結部の間、及び連結部と蓋部の間はヒンジ部を形成すべく０．５ｍｍであり、その他は１．５ｍｍであった。図２に示すような、前記の容器形状の金型をＴＤ方向に１０個およびＭＤ方向に５個並べた金型を用いて、計５０個の成形体を一度に成形し、カッターにて各成形体に切り分け、全成形体の外観から以下の基準にて評価した。
○：全成形体において、割れやヒケ、ヤケが無い。
×：割れやヒケ、ヤケのある成形体がある。

（成形体の剛性評価）
図３に示すように、前記成形体本体のヒンジ部でない対向する２辺の中央部に幅１０ｍｍの治具をあて、一方からデジタル・フォースゲージ（ＩＭＡＤＡ（株）製、ＤＰＳ−５Ｒ）を用いて５ｍｍ圧縮した際の強度を測定した。評価は室温下、割れやヒケ、ヤケの無い成形体１０個を用いて、以下の基準にて評価した。
○：平均値が１．５Ｎ以上。
×：平均値が１．５Ｎ未満。

（成形体のヒンジ特性評価）
前記成形体をヒンジ部で折り曲げて蓋を閉じ、蓋部の中央に５０ｇの分銅（直径２０ｍｍ）を載せた。評価は室温下、割れやヒケ、ヤケの無い成形体１０個を用い、以下の基準にて評価した。
○：全成形体で蓋の開きが無い。
×：蓋の開いた成形体がある。

（実施例１）
メルトフローレート１．４ｇ／１０分のプロピレン単独重合体（（株）グランドポリマー製、Ｊ１０１）１００重量部およびｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂（株）製、パーブチルＺ）０．２部をリボンブレンダーで攪拌混合した配合物を、計量フィーダを用いて二軸押出機に供給し、液添ポンプを用いて押出機途中からイソプレン０．４部を供給し、前記二軸押出機中で溶融混練することにより、改質ポリプロピレン系樹脂組成物のペレットを得た。改質ポリプロピレン系樹脂組成物の溶融粘度は、１８００Ｐａ・ｓであった。
前記二軸押出機は、同方向二軸タイプであり、スクリュー径が４４ｍｍφであり、最大スクリュー有効長（Ｌ／Ｄ）が３８であった。二軸押出機のシリンダー部の設定温度は、イソプレン圧入位置までは１８０℃、イソプレン圧入位置以降は２００℃とし、スクリュー回転速度を１５０ｒｐｍに設定した。

前記改質ポリプロピレン系樹脂組成物１００重量部および気泡核形成剤（永和化成工業社製、セルボンＳＣ／Ｋ）０．５重量部をリボンブレンダーにて撹拌混合した配合物を、９０−１２５ｍｍφタンデム型押出機に供給し、シリンダー温度２００℃に設定した第１段押出機（９０ｍｍφ）中にて溶融させた後、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組成物１００重量部に対し２．２重量部圧入混合し、１５５℃に設定した第２段押出機（１２５ｍｍφ）中で冷却し、サーキュラーダイ（１２７ｍｍφ）より大気圧下に吐出し、外径３３５ｍｍおよび本体長さ８００ｍｍの冷却筒にて成形しながら１０．２ｍ／ｍｉｎで引き取りつつ延伸・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、幅１０３５ｍｍ、長さ２５０ｍの巻物状の押出発泡シートを得た。なお、吐出量は１２０ｋｇ／ｈｒであった。この押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

（実施例２）
引取速度を８．８ｍ／ｍｉｎ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を得た。得られた押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

（実施例３）
発泡剤量を１．８部に変更した以外は、実施例２と同様にして押出発泡シートを得た。得られた押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

（比較例１）
引取速度を１２．９ｍ／ｍｉｎ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を得た。得られた押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

（比較例２）
発泡剤量を１．６部に変更した以外は、実施例２と同様にして押出発泡シートを得た。得られた押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

（比較例３）
発泡剤量を２．９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を得た。得られた押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

（比較例４）
プロピレン単独重合体をメルトフローレート９ｇ／１０分のもの（（株）グランドポリマー製、Ｆ１０９ＢＡ）に変更し、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエートを０．７部とした以外は実施例１と同様にして、溶融粘度１０００Ｐａ・ｓの改質ポリプロピレン系樹脂組成物を得た以外は、実施例１と同様にして押出発泡シートを得た。得られた押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

（比較例５）
ｔ−ブチルパーオキシベンゾエートを０．４部とした以外は、実施例１と同様にして、溶融粘度３３００Ｐａ・ｓの改質ポリプロピレン系樹脂組成物を得、引取速度を７．４ｍ／ｍｉｎに変更して押出発泡シートを得た。得られた押出発泡シートの評価結果を表１に示す。

実施例における押出発泡シートは、成形性に優れ、得られる成形体も剛性とヒンジ特性のバランスも良好であることが判る。一方、比較例１の押出発泡シートは目付量が低いため得られる成形体の剛性に劣り、比較例２の押出発泡シートは密度が高いため得られる成形体のヒンジ特性に劣り、比較例３の押出発泡シートは密度が低いため得られる成形体の剛性に劣り、比較例４の押出発泡シートは加熱収縮率（ＭＤ方向）が高すぎるため成形性が悪く、また独立気泡率が低いため得られる成形体も剛性に劣り、さらに比較例５の押出発泡シートは加熱収縮率（ＴＤ方向）が低いため成形性が悪く、目付量が高いためヒンジ特性に劣ることと判る。

実施例における成形体を示す図実施例における金型の配列を示す図実施例における成形体の剛性評価を示す図

Claims

密度９０〜１４５ｋｇ／ｍ³、独立気泡率６０％以上および目付量０．１８〜０．２２ｋｇ／ｍ²であり、１９０℃の雰囲気下に１分間放置した際の巻取方向および幅方向での加熱収縮率が共に０〜５．０％であることを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂押出発泡シート。