JP2015532945A - 断熱容器用のポリマー材料 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、全て参照により本明細書に明示的に援用される、2013年10月26日に出願された米国仮特許出願第61/719,096号、2012年12月14日に出願された米国仮特許出願第61/737,564号、および2013年3月13日に出願された米国仮特許出願第61/780,275号の優先権を米国特許法第119条(e)の下で主張するものである。
・以下に限定はされないが、耐衝撃性改良剤(Vistomax)、Beta Nucleators(Milliken)など、材料の弾性を増加させ、発泡体の破砕を防ぐために、発泡体配合物を改良すること。
・エアクッションプラグアシスト;すなわち、材料をプラグと接触させずに容器の床へと移動させるためにプラグと材料との間の空気バリアを形成するための方法を使用すること。これにより、気泡の変形および変形された生成物をもたらす材料の変形および引裂が少なくなるであろう。
・成形(絞り加工)されるときの収縮を抑制するために、押出プロセスの際に横方向の材料の配向を増加させること。1に近い気泡アスペクト比により、収縮が最小限に抑えられ得る。
・プラグのマーキング(plug marking)に耐え、気泡の変形を最小限に抑え、成形強度を最大にするために、様々な化学作用を用いて多層押出ウェブを形成すること。
・材料表面と比較した際の材料コアにおける均一な材料温度を提供するように、赤外線熱成形オーブンまたは同等物を使用すること。これは、適切な熱源を使用し、従来の設計からオーブン長さを長くすることによって達成され得る。
・装飾を有するために、フィルムを破損せずに十分な材料強度を可能にするキャストフィルムを使用すること、または直接印刷ポストフォームプロセス(direct print post form process)(乾式オフセット)を使用すること。
50〜99.65重量%の主要なベース樹脂
0〜50重量%の二次的な樹脂
0〜10重量%のスリップ剤
0〜10重量%の着色剤
0.35〜1.5重量%の成核剤
を含む。
50〜95重量%の主要なベース樹脂
0〜50重量%の二次的な樹脂
0〜10重量%のスリップ剤
0〜10重量%の着色剤
0.4〜1.2重量%の成核剤
を含む。
55〜85重量%の主要なベース樹脂
0〜50重量%の二次的な樹脂
0〜10重量%のスリップ剤
0〜10重量%の着色剤
0.45〜1.25重量%の成核剤
を含む。
50〜99.69重量%の主要なベース樹脂
0〜50重量%の二次的な樹脂
0〜10重量%のスリップ剤
0〜10重量%の着色剤
0.01〜1.5重量%の主要な成核剤
0.3〜1.7重量%の二次的な成核剤
を含む。
50〜95重量%の主要なベース樹脂
0〜50重量%の二次的な樹脂
0〜10重量%のスリップ剤
0〜10重量%の着色剤
0.02〜1.0重量%の主要な成核剤
0.4〜1.5重量%の二次的な成核剤
を含む。
55〜85重量%の主要なベース樹脂
0〜50重量%の二次的な樹脂
0〜10重量%のスリップ剤
0〜10重量%の着色剤
0.03〜0.7重量%の主要な成核剤
0.45〜1.25重量%の二次的な成核剤
を含む。
81.45重量%の主要なベース樹脂
15重量%の二次的な樹脂
2重量%のスリップ剤
1重量%の着色剤
0.05重量%の主要な成核剤
0.5重量%の二次的な成核剤
を含む。
76.45重量%の主要なベース樹脂
20重量%の二次的な樹脂
2重量%のスリップ剤
1重量%の着色剤
0.05重量%の主要な成核剤
0.5重量%の二次的な成核剤
を含む。
56.45重量%の主要なベース樹脂
40重量%の二次的な樹脂
2重量%のスリップ剤
1重量%の着色剤
0.05重量%の主要な成核剤
0.5重量%の二次的な成核剤
を含む。
80.95重量%の主要なベース樹脂
15重量%の二次的な樹脂
2重量%のスリップ剤
1重量%の着色剤
0.05重量%の主要な成核剤
1重量%の二次的な成核剤
を含む。
a)本明細書に規定される配合物を提供する工程と、
b)配合物を混合する工程と、
c)混合された配合物を、溶融状態になるまで加熱する工程と、
d)少なくとも1つの発泡剤を、溶融され、混合された配合物に加える工程と、
e)配合物を、押出物として押し出す工程と
を含む方法が提供される。
f)押出物を容器へと成形する工程
をさらに含む。
DAPLOY(商標)WB140ポリプロピレンホモポリマー(Borealis A/Sから入手可能)を、ポリプロピレン系樹脂として使用した。Braskemから入手可能なF020HC、ポリプロピレンホモポリマー樹脂を、二次的な樹脂として使用した。2つの樹脂を、主要な核形成剤としてのHydrocerol(商標)CF−40E(商標)、二次的な核形成剤としてのタルク、発泡剤としてのCO2、スリップ剤、および着色剤としての二酸化チタンと混合した。パーセンテージは以下のとおりであった:
79.9%の主要な樹脂:高溶融強度ポリプロピレンBorealis WB140 HMS
15%の二次的な樹脂:F020HC(Braskem)
0.1%の主要な成核剤:Clariant Hyrocerol CF−40E(商標)
2%の二次的な成核剤:タルク
1%の着色剤:TiO2 PE(あるいは、PPが使用され得る)
2%のスリップ剤:Ampacet Corporationから入手可能なAmpacet(商標)102823 LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)。
1.1ポンド/時(0.50kg/時)のCO2
0.7ポンド/時(0.32kg/時)のR134a。
実施例1にしたがって形成された材料の試験結果は、材料が、約0.1902g/cm3の密度および約0.089インチ(2.2606mm)の公称シートゲージを有していたことを示した。
12オンスの室温水が充填された、この材料を用いて製造された容器を、FISO Microwave Station(1200ワット)電子レンジ中で、2.5分間にわたって加熱したところ、カップに燃焼または焼け焦げまたは他の目に見える影響はなかった。比較すると、同じ電子レンジ中で加熱された紙コップは、90秒未満で焼け焦げ、燃焼された。
試験方法
試料は、73°F(22.8℃)および50%の相対湿度であった。以下の試験条件にかけられたときのカップの抵抗力を測定するために、ロードセルを含む水平力ゲージを用いて、カップの硬さ/剛性試験を行った:(a)カップにおける試験箇所は、カップの縁から1/3下であり;(b)試験移動距離は0.25インチ(6.35mm)であり;(c)試験移動時間は10秒間であった。
約0.064インチ(1.6256mm)の平均壁厚、約0.1776g/cm3の平均密度、および約9.86gの平均カップ重量で、材料の剛性が、以下の表1〜2に示される。
試験方法
以下のとおりの典型的な工業的なカップ断熱試験方法を使用した:
・(カップ外部)表面温度熱電対をカップに接着剤で取り付ける。
・熱電対が継ぎ目の反対側のカップの中央にあるように、取り付けられた熱電対をセロハンテープでカップに貼る。
・水または他の水性液体を、マイクロ波などで、沸点近くまで加熱する。
・液体温度を観察しながら、球温度計で温水を連続的に撹拌する。
・熱電対温度を記録する。
・液体が200°F(93.3℃)になったら、カップにほぼ満杯になるまで注ぐ。
・カップに蓋をする。
・最低でも5分間にわたって表面温度を記録する。
カップの外壁において測定された温度は、約140.5°F(60.3℃)であり、約59.5°F(33℃)低下した。5分間の間の最高温度は、約140.5°F(60.3℃)でピークに達することが観察された。温度が低くなるほど、材料が液体からカップ材料外部への熱伝達を減少させるため、カップ材料の断熱特性がより良好になる。
粉砕性は、破砕を引き起こす引裂または突刺に対する抵抗として定義され得る。
ASTM D1922−93に記載されるエルメンドルフ試験方法を使用した。引裂の半径は、1.7インチ(43.18mm)であった。
試験結果が、以下の表3〜4に示される。本開示の例示的一実施形態で形成される材料は、EPSと比較した際に、引裂力に対するより優れた抵抗を提供する。
試験方法
カップの側壁および底部を突刺すのに必要な力および移動を測定する。Instron機器を、10インチ(254mm)/分の移動速度に設定された圧縮モードで使用する。Instronに基づくカップ突刺試験装置(fixture)を使用する。この装置により、Instron試験装置の移動に対して垂直な上面を有するカップに合致する形状にカップを合わせることができる。装置の直径1インチの孔は、上向きに配置されるべきである。移動するInstronの位置に、直径0.300インチ(7.62mm)のパンチが装着されるべきである。孔とパンチは、試験装置において位置合わせされる。カップを、装置上に配置し、カップ側壁を突刺すのに必要とされる力および移動を記録する。側壁突刺試験を、3つの等間隔の箇所で繰り返す一方、カップの継ぎ目における突刺試験は行わない。カップの底部を試験する。これは、装置を使用しないことを除いて側壁試験と同じ方法で行うべきである。カップを、Instronに基づいてちょうど上下逆に配置する一方、パンチをカップ底部の中央に下ろす。
典型的な側壁突刺および底部突刺の結果が、以下の表5に示される。
試験方法
本開示の例示的一実施形態で形成される材料は、ASTM D−3763−86に記載される低速突刺抵抗試験方法(Slow Puncture Resistance Test Method)を用いて、発泡ポリスチレンと比較した際に突刺に対するより優れた抵抗を提供する。試験結果が、以下の表6〜9に示される。
試験結果
以下の配合物を使用した:
81.70%のBorealis WB140HMS主要なポリプロピレン
0.25%のAmco A18035 PPROタルク充填濃縮物
2%のAmpacet 102823 Process Aid PE MB直鎖状低密度ポリエチレンスリップ剤
0.05%のHydrocerol CF−40E化学的発泡剤
1%のColortech 11933−19着色剤
15%のBraskem F020HC high結晶化度ホモポリマーポリプロピレン
3.4ポンド/時(1.5kg/時)のCO2を、溶融樹脂中に導入した。
例示的実施形態において、押し出された断熱発泡非芳香族ポリマー材料のチューブは、材料が押し出されるときに、異なる冷却条件下で形成された2つの表面を有する。押出チューブの外面としてさらに言及される1つの表面は、空気と接触しており、発泡を制限する物理的障壁を有さない。押出チューブ表面の外面は、12°F/秒(6.7℃/秒)以上の冷却速度で吹き込む圧縮空気によって冷却される。反対側の表面は、押出チューブの内側として言及される。押出チューブ表面の内側は、押出チューブの内側を物理的に制限し、かつ10°F/秒(5.5℃/秒)未満の冷却速度で水と圧縮空気との組合せによって冷却されるトーピードマンドレル(torpedo mandrel)の金属冷却表面において、押出チューブが、ウェブまたは縦方向に延伸されるときに形成される。例示的実施形態において、冷却水温度は約135°F(57.22℃)である。例示的実施形態において、冷却空気温度は約85°F(29.44℃)である。異なる冷却機構の結果として、押出チューブの外面および押出チューブ表面の内側は、異なる表面特性を有する。冷却速度および方法が、ポリプロピレンの結晶化プロセスに影響を与えて、そのモルホロジー(結晶ドメインのサイズ)およびトポグラフィー(表面形状および平滑度)を変更することが知られている。
試験方法
試験方法は、実施例1の剛性試験について記載されるものと同じである。
剛性試験の結果が、以下の表11に示される。
試験方法−−壁の温度
約0.18g/cm3の密度および約0.074インチ(1.8796mm)の壁厚を有する、上記の配合物から形成される断熱カップを使用した。200°F(93.3℃)の温水をカップに入れた。
カップの外壁で測定された温度は、約49.0°F(27.2℃)低下して、約151°F(66.1℃)であった。5分間の間の最高温度は、約151°F(66.1℃)でピークに達することが観察された。
この試験は、周囲温度および93℃(199.4°F)で測定されるバルク熱伝導性(W/m-K)を測定する。ISO/DIS 22007−2.2の試験方法を用いて、かつ低密度/高断熱(Low Density/High Insulating)オプションを用いて、ThermTest TPS 2500 S Thermal Constants Analyzer機器を使用した。Kapton(登録商標)断熱材とともに0.2521インチの半径(6.403mmの半径)のTPSセンサー番号5501を、全ての測定に使用した。0.02ワットの電力を用いて、20秒間の試験を行った。ポイント100〜200を用いたデータを報告した。
以下の表12に示される試験結果。
DAPLOY(商標)WB140ポリプロピレンホモポリマー(Borealis A/Sから入手可能)を、ポリプロピレン系樹脂として使用した。Braskemから入手可能なF020HC、ポリプロピレンホモポリマー樹脂を、二次的な樹脂として使用した。2つの樹脂を、化学的発泡剤としてのHydrocerol(商標)CF−40E(商標)、成核剤としてのタルク、物理的発泡剤としてのCO2、スリップ剤、および着色剤としての二酸化チタンと混合した。着色剤を、ベース樹脂または二次的な樹脂に加えることができ、これを2つの樹脂の混合の前に行ってもよい。パーセンテージは以下のとおりであった:
81.45%の主な樹脂:Borealis WB140 HMS高溶融強度ホモポリマーポリプロピレン
15%の二次的な樹脂:Braskem F020HC ホモポリマーポリプロピレン
0.05%の化学的発泡剤:Clariant Hyrocerol CF−40E(商標)
0.5%の成核剤:Heritage Plastics HT4HP Talc
1%の着色剤:Colortech 11933−19 TiO2 PP
2%のスリップ剤:Ampacet Corporationから入手可能なAmpacet(商標)102823 Process Aid LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)
溶融樹脂中に導入される2.2ポンド/時(1.0kg/時)のCO2物理的発泡剤。
実施例3にしたがって形成された材料の試験結果は、材料が、約0.1615g/cm3の密度および約0.066インチ(1.6764mm)の公称シートゲージを有していたことを示した。
この材料を用いて製造された容器に、12オンスの室温水を充填し、FISO(商標)Microwave Station(1200ワット)電子レンジ中で、2.5分間にわたって加熱したところ、容器に燃焼または焼け焦げまたは他の目に見える影響はなかった。比較すると、同じ電子レンジ中で加熱された紙コップは、90秒未満で焼け焦げ、または燃焼された。比較すると、同じ電子レンジ中で加熱されたポリエチレンテレフタレート(PTFE)発泡体カップは、2.5分後に目に見える影響のある大きなゆがみを示した。
試験方法
カップ試料は、72°F(22.2℃)および50%の相対湿度であった。以下の試験条件にかけられたときのカップの抵抗力を測定するために、ロードセルを含む水平力ゲージを用いて、カップの硬さ/剛性試験を行った:(a)カップにおける試験箇所は、カップの縁から1/3下であり;(b)試験移動距離は0.25インチ(6.35mm)であり;(c)試験移動時間は10秒間であった。
約0.066インチ(1.7018)の平均壁厚、約0.1615g/cm3の平均密度、および約11.5gの平均カップ重量で、材料の剛性が、以下の表13〜14に示される。
高温試験方法
以下のとおりの典型的な工業的なカップ断熱試験方法を温度試験に使用した:
1.(カップ外部)表面温度熱電対をカップに接着剤で取り付ける。
2.熱電対が継ぎ目の反対側のカップの中央にあるように、取り付けられた熱電対をセロハンテープでカップに貼る。
3.水または他の水性液体を、マイクロ波などで、沸点近くまで加熱する。
4.液体温度を観察しながら、球温度計で温水を連続的に撹拌する。
5.熱電対温度を記録する。
6.液体が200°F(93.3℃)になったら、カップにほぼ満杯になるまで注ぐ。
7.カップに蓋をする。
8.最低でも5分間にわたって表面温度を記録する。
約200°F(93.3℃)の温水を、約5分間にわたってカップに入れた。液体は、5分後に約192°F(88.9℃)の温度を維持することができた。カップの内部の水の温度が、以下の表15に示される。
以下のとおりの典型的な工業的なカップ断熱試験方法を温度試験に使用した:
1.水を入れたアイスピッチャーを一晩冷蔵する。
2.(カップ外部)表面温度熱電対をカップに接着剤で取り付ける。
3.熱電対が継ぎ目の反対側のカップの中央にあるように、取り付けられた熱電対をセロハンテープでカップに貼る。
4.一晩冷蔵された、水を入れたアイスピッチャーを取り出す。
5.球温度計で液体温度を観察する。
6.熱電対温度を記録する。
7.冷蔵された液体(32.5oF[0.28℃])を、カップにほぼ満杯になるまで注ぐ。
8.カップに蓋をする。
9.最低でも10分間にわたって表面温度を記録する。
約32.5°F(0.28℃)の冷水を、約10分間にわたってカップに入れた。液体は、10分後に約33.7°F(0.94℃)の温度を維持することができた。カップの内部の水の温度が、以下の表16に示される。
本明細書に開示される材料のシートを、単一または2回の積層プロセスによって作製することができる。
粉砕性は、破砕を引き起こす引裂または突刺に対する抵抗として定義され得る。
ASTM D1922−93に記載されるエルメンドルフ試験方法を使用した。引裂の半径は、1.7インチ(43.18mm)であった。
試験結果が、以下の表17〜18に示される。本開示の例示的一実施形態で形成される材料は、EPSと比較した際に、発泡体側面上側(side−top)配向および発泡体側面下側(side−bottom)配向の両方で引裂力に対するより優れた抵抗を提供する。
試験方法
カップの側壁および底部を突刺すのに必要な力および移動を測定する。Instron機器を、10インチ(254mm)/分の移動速度に設定された圧縮モードで使用した。Instronに基づくカップ突刺試験装置(fixture)を使用した。この装置により、Instron試験装置の移動に対して垂直な上面を有するカップの内側に合致する形状にカップを合わせることができる。装置の直径1インチの孔は、上向きに配置されるべきである。移動するInstronの部分に、直径0.300インチ(7.62mm)のパンチが装着されるべきである。孔とパンチを、試験装置において位置合わせした。カップを、装置上に配置し、カップ側壁を突刺すのに必要とされる力および移動を記録した。側壁突刺試験を、3つの等間隔の箇所で繰り返す一方、カップの継ぎ目における突刺試験は行わなかった。カップの底部を試験した。これは、装置を使用しないことを除いて側壁試験と同じ方法で行うべきである。カップを、Instronに基づいてちょうど上下逆に配置した一方、パンチをカップ底部の中央に下ろした。
典型的な側壁突刺および底部突刺の結果が、以下の表19に示される。
試験方法
形成される材料は、ASTM D−3763−86に記載される低速突刺抵抗試験方法(Slow Puncture Resistance Test Method)を用いて、発泡ポリスチレンと比較した際に、側面上側および側面下側の両方において、突刺に対するより優れた抵抗を提供する。形成される材料は、フィルムの積層および配向のため、予想外の低速突刺抵抗を有する。試験結果が、以下の表20〜23に示される。
試験方法
形成される材料は、ASTM D−1709に記載される、突刺に対するより優れた抵抗を提供する。落槍衝撃(dart impact)値は、落槍を26インチから落下させたときに50%の破損を生じるのに必要とされる質量の測定値である。試験結果が、以下の表24に示される。
材料を、上記の実施例3に記載される方法にしたがって作製した。試料を、識別のために試料Aおよび試料Bと表記した。
気泡サイズ
実施例5において形成された材料は、18.45ミルの高さ×8.28ミルの幅の横方向(CD)における平均気泡サイズを有していた。アスペクト比は2.23であった。縦方向(DD)における平均気泡サイズは、19.54ミルの高さ×8.53ミルの幅であった。アスペクト比は2.53であった。
2つの試料のバルク熱伝導性(W/m・K)を、21℃および93℃で測定した。ThermTest TPS 2500 S Thermal Constants Analyzer(ThermTest,Inc.から入手可能)が、全てのバルク熱伝導性測定のために選択された機器であった。TPS 2500 S分析器は、ISO標準ISO/DIS 22007−2.2に適合する。
DAPLOY(商標)WB140 HMSポリプロピレンホモポリマー(Borealis A/Sから入手可能)を、ポリプロピレン系樹脂として使用した。PP 527K、ポリプロピレンホモポリマー樹脂(Sabicから入手可能)を、二次的な樹脂として使用した。2つの樹脂を、主な成核剤としてのHydrocerol(商標)CF−40E(商標)(Clariant Corporationから入手可能)、二次的な成核剤としてのタルク、発泡剤としてのCO2、スリップ剤としてのAmpacet(商標)102823 LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)(Ampacet Corporationから入手可能)、および着色剤としての二酸化チタンと混合した。着色剤を、ベース樹脂または二次的な樹脂に加えることができ、これを2つの樹脂の混合の前に行ってもよい。パーセンテージは以下のとおりであった:
76.45%の主な樹脂
20%の二次的な樹脂
0.05%の主な成核剤
0.5%の二次的な成核剤
1%の着色剤
2%のスリップ剤。
実施例6にしたがって形成された材料の試験結果は、材料が、約0.164g/cm3の密度および約0.067インチ(1.7018mm)の公称シートゲージを有していたことを示した。
試験方法
試料は、73°F(22.8℃)および50%の相対湿度であった。以下の試験条件にかけられたときのカップの抵抗力を測定するために、ロードセルを含む水平力ゲージを用いて、カップの硬さ/剛性試験を行った:(a)カップにおける試験箇所は、カップの縁から1/3下であり;(b)試験移動距離は0.25インチ(6.35mm)であり;(c)試験移動時間は10秒間であった。
約0.067インチ(1.7018mm)の平均壁厚、約0.164g/cm3の平均密度、および約10.6gの平均カップ重量で、材料の剛性が、以下の表27〜28に示される。
試験方法
以下のとおりの典型的な工業的なカップ断熱試験方法を使用した:
・(カップ外部)表面温度熱電対をカップに接着剤で取り付ける。
・熱電対が継ぎ目の反対側のカップの中央にあるように、取り付けられた熱電対をセロハンテープでカップに貼る。
・水または他の水性液体を、マイクロ波などで、沸点近くまで加熱する。
・液体温度を観察しながら、球温度計で温水を連続的に撹拌する。
・熱電対温度を記録する。
・液体が200°F(93.3℃)になったら、カップにほぼ満杯になるまで注ぐ。
・カップに蓋をする。
・最低でも5分間にわたって表面温度を記録する。
約0.067インチ(1.7018mm)の平均壁厚、約0.164g/cm3の平均密度、および約10.6gの平均カップ重量を有する、上記の配合物から形成されるカップを使用した。200°F(93.3℃)の温水をカップに入れた。
5分後にカップの外壁において測定された温度は、約139.2°F(59.5℃)であり、図16に見られるように、約60.8°F(33.8℃)低下した。5分間の間の最高温度は、図16に見られるように、約143.2°F(61.8℃)でピークに達することが観察された。温度が低くなるほど、材料が液体からカップ材料外部への熱伝達を減少させるため、カップ材料の断熱特性がより良好になる。
DAPLOY(商標)WB140HMSポリプロピレンホモポリマー(Borealis A/Sから入手可能)を、ポリプロピレン系樹脂として使用した。PP 527K、ポリプロピレンホモポリマー樹脂(Sabicから入手可能)を、二次的な樹脂として使用した。2つの樹脂を、主な成核剤としてのHydrocerol(商標)CF−40E(商標)(Clariant Corporationから入手可能)、二次的な成核剤としてのタルク、発泡剤としてのCO2、スリップ剤としてのAmpacet(商標)102823 LLDPE(直鎖状低密度ポリエチレン)(Ampacet Corporationから入手可能)、および着色剤としての二酸化チタンと混合した。着色剤を、ベース樹脂または二次的な樹脂に加えることができ、これを2つの樹脂の混合の前に行ってもよい。パーセンテージは以下のとおりであった:
56.45%の主な樹脂
40%の二次的な樹脂
0.05%の主な成核剤
0.5%の二次的な成核剤
1%の着色剤
2%のスリップ剤。
実施例7にしたがって形成された材料の試験結果は、材料が、約0.166g/cm3の密度および約0.067インチ(1.7018mm)の公称シートゲージを有していたことを示した。
試験方法
試料は、73°F(22.8℃)および50%の相対湿度であった。以下の試験条件にかけられたときのカップの抵抗力を測定するために、ロードセルを含む水平力ゲージを用いて、カップの硬さ/剛性試験を行った:(a)カップにおける試験箇所は、カップの縁から1/3下であり;(b)試験移動距離は0.25インチ(6.35mm)であり;(c)試験移動時間は10秒間であった。
約0.067インチ(1.7018mm)の平均壁厚、約0.166g/cm3の平均密度、および約10.6gの平均カップ重量で、材料の剛性が、以下の表29〜30に示される。
試験方法
以下のとおりの典型的な工業的なカップ断熱試験方法を使用した:
・(カップ外部)表面温度熱電対をカップに接着剤で取り付ける。
・熱電対が継ぎ目の反対側のカップの中央にあるように、取り付けられた熱電対をセロハンテープでカップに貼る。
・水または他の水性液体を、マイクロ波などで、沸点近くまで加熱する。
・液体温度を観察しながら、球温度計で温水を連続的に撹拌する。
・熱電対温度を記録する。
・液体が200°F(93.3℃)になったら、カップにほぼ満杯になるまで注ぐ。
・カップに蓋をする。
・最低でも5分間にわたって表面温度を記録する。
約0.067インチ(1.7018mm)の平均壁厚、約0.166g/cm3の平均密度、および約10.6gの平均カップ重量を有する、上記の配合物から形成されるカップを使用した。200°F(93.3℃)の温水をカップに入れた。
DAPLOY(商標)WB140 HMSポリプロピレンホモポリマー(Borealis A/Sから入手可能)を、ポリプロピレン系樹脂として使用した。F020HCポリプロピレンホモポリマー樹脂(Braskemから入手可能)を、二次的な樹脂として使用した。2つの樹脂を、主な成核剤としてのHydrocerol(商標)CF−40E(商標)、二次的な成核剤としてのHPR−803i繊維(Millikenから入手可能)、発泡剤としてのCO2、スリップ剤としてのAmpacet(商標)102823 LLDPE、および着色剤としての二酸化チタンと混合した。着色剤を、ベース樹脂または二次的な樹脂に加えることができ、これを2つの樹脂の混合の前に行ってもよい。パーセンテージは以下のとおりであった:
80.95%の主な樹脂
15%の二次的な樹脂
0.05%の主な成核剤
1%の二次的な成核剤
1%の着色剤
2%のスリップ剤。
実施例8にしたがって形成された材料の試験結果は、材料が、約0.166g/cm3の密度および約0.067インチ(1.7018mm)の公称シートゲージを有していたことを示した。
試験方法
試料は、73°F(22.8℃)および50%の相対湿度であった。以下の試験条件にかけられたときのカップの抵抗力を測定するために、ロードセルを含む水平力ゲージを用いて、カップの硬さ/剛性試験を行った:(a)カップにおける試験箇所は、カップの縁から1/3下であり;(b)試験移動距離は0.25インチ(6.35mm)であり;(c)試験移動時間は10秒間であった。
約0.067インチ(1.7018mm)の平均壁厚、約0.166g/cm3の平均密度、および約10.6gの平均カップ重量で、材料の剛性が、以下の表31〜32に示される。
試験方法
以下のとおりの典型的な工業的なカップ断熱試験方法を使用した:
・(カップ外部)表面温度熱電対をカップに接着剤で取り付ける。
・熱電対が継ぎ目の反対側のカップの中央にあるように、取り付けられた熱電対をセロハンテープでカップに貼る。
・水または他の水性液体を、マイクロ波などで、沸点近くまで加熱する。
・液体温度を観察しながら、球温度計で温水を連続的に撹拌する。
・熱電対温度を記録する。
・液体が200°F(93.3℃)になったら、カップにほぼ満杯になるまで注ぐ。
・カップに蓋をする。
・最低でも5分間にわたって表面温度を記録する。
5分後にカップの外壁において測定された温度は、約144.8°F(62.7℃)であり、図18に見られるように、約55.2°F(30.6℃)低下した。5分間の間の最高温度は、図18に見られるように、約149.1°F(65.1℃)でピークに達することが観察された。温度が低くなるほど、材料が液体からカップ材料外部への熱伝達を減少させるため、カップ材料の断熱特性がより良好になる。
実施例9は、上記の実施例3に記載されるのと同じ配合および押出方法を用いる。
実施例9にしたがって形成された材料の試験結果は、材料が、約0.160g/cm3の密度および約0.058インチ(1.473mm)の公称シートゲージを有していたことを示した。
試験方法
試料は、73°F(22.8℃)および50%の相対湿度であった。以下の試験条件にかけられたときのカップの抵抗力を測定するために、ロードセルを含む水平力ゲージを用いて、カップの硬さ/剛性試験を行った:(a)カップにおける試験箇所は、カップの縁から1/3下であり;(b)試験移動距離は0.25インチ(6.35mm)であり;(c)試験移動時間は10秒間であった。
約0.058インチ(1.473mm)の平均壁厚、約0.160g/cm3の平均密度、および約9.9gの平均カップ重量で、材料の剛性が、以下の表33〜34に示される。
試験方法
断熱を試験するのに使用される試験方法は、実施例3の断熱試験方法において上述されるとおりであった。
5分後にカップの外壁において測定された温度は、約142.1°F(61.2℃)であり、図19に見られるように、約57.9°F(32.1℃)低下した。5分間の間の最高温度は、図19に見られるように、約146.0°F(63.3℃)でピークに達することが観察された。温度が低くなるほど、材料が液体からカップ材料外部への熱伝達を減少させるため、カップ材料の断熱特性がより良好になる。
実施例10は、上記の実施例3に記載されるのと同じ配合および押出方法を用いる。
実施例10にしたがって形成された材料の試験結果は、材料が、約0.186g/cm3の密度および約0.065インチ(1.651mm)の公称シートゲージを有していたことを示した。
試験方法
試料は、73°F(22.8℃)および50%の相対湿度であった。以下の試験条件にかけられたときのカップの抵抗力を測定するために、ロードセルを含む水平力ゲージを用いて、カップの硬さ/剛性試験を行った:(a)カップにおける試験箇所は、カップの縁から1/3下であり;(b)試験移動距離は0.25インチ(6.35mm)であり;(c)試験移動時間は10秒間であった。
約0.065インチ(1.651mm)の平均壁厚、約0.186g/cm3の平均密度、および約11.9gの平均カップ重量で、材料の剛性が、以下の表35〜36に示される。
試験方法
断熱を試験するのに使用される試験方法は、上記の実施例3の断熱試験方法に記載されるとおりである。
約0.065インチ(1.651mm)の平均壁厚、約0.186g/cm3の平均密度、および約11.9gの平均カップ重量を有する、上記の配合物から形成されるカップを使用した。200°F(93.3℃)の温水をカップに入れた。
Claims (72)
- 50〜99.65重量%の主要なベース樹脂、
0〜50重量%の二次的な樹脂、
0〜10重量%のスリップ剤、
0〜10重量%の着色剤、および
0.35〜1.5重量%の成核剤
を含むポリマー配合物。 - 50〜85重量%の前記主要なベース樹脂を含む、請求項1に記載のポリマー配合物。
- 10〜45重量%の前記二次的な樹脂を含む、請求項1または2に記載のポリマー配合物。
- 0〜5重量%の前記スリップ剤を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリマー配合物。
- 0.4〜1.2重量%の前記成核剤を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマー配合物。
- 0.5〜1.1重量%の前記成核剤を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマー配合物。
- 前記成核剤が、主要な成核剤および二次的な成核剤を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリマー配合物。
- 0.01〜0.15重量%の前記主要な成核剤および0.3〜1.7重量%の前記二次的な成核剤を含む、請求項7に記載のポリマー配合物。
- 0.45〜1.25重量%の前記二次的な成核剤を含む、請求項7または8に記載のポリマー配合物。
- 前記主要なベース樹脂がポリプロピレン樹脂である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリマー配合物。
- 断熱材料の作製のための方法であって、
a)請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリマー配合物を提供する工程と、
b)前記ポリマー配合物を混合して、混合された配合物を形成する工程と、
c)前記混合された配合物を、溶融状態になるまで加熱して、溶融された、混合された配合物を形成する工程と、
d)少なくとも1つの発泡剤を、前記溶融され、混合された配合物に加える工程と、
e)前記配合物を、押出物として押し出す工程と
を含む方法。 - 前記少なくとも1つの発泡剤が、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴン、空気、水蒸気、ペンタン、ブタン、ヒドロフルオロカーボン、ヒドロフルオロオレフィン、ハロアルカン、ハロアルカン冷媒、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- 工程(d)が、1.5ポンド/時〜3ポンド/時(0.68kg/時〜1.4kg/時)の質量流量で、前記少なくとも1つの発泡剤を加える工程を含む、請求項11または12に記載の方法。
- 工程(d)が、2ポンド/時〜2.4ポンド/時(0.91〜1.1kg/時)の質量流量で、二酸化炭素を加える工程を含む、請求項11〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項11〜14のいずれか一項に記載の方法によって得られる生成物。
- a)長鎖分枝を有する高溶融強度ポリプロピレン系樹脂と、
b)ポリプロピレンコポリマー、ポリプロピレンホモポリマー、ポリエチレン、またはそれらの混合物を含む第2のポリマーと、
c)少なくとも2つの成核剤と
を含むポリマー材料であって、
発泡非芳香族であるポリマー材料。 - 前記ポリプロピレン系樹脂が、単峰性分子量分布を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記ポリプロピレン系樹脂材料が、ISO16790にしたがって、少なくとも36の溶融強度を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記ポリプロピレン系樹脂材料が、少なくとも163℃の溶融温度を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記ポリプロピレンホモポリマーが、結晶性ポリプロピレンホモポリマーである、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記結晶性ポリプロピレンホモポリマーが、10℃/分の冷却速度で51%を超える結晶相を有する、請求項20に記載のポリマー材料。
- 前記ポリプロピレンコポリマーが、耐衝撃性ポリプロピレンコポリマーである、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記第2のポリマーが、ポリエチレンを含む、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記ポリエチレンが、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、上記のものの少なくとも2つのポリメチルメタクリレート混合物、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項23に記載のポリマー材料。
- 前記少なくとも2つの成核剤が、化学的成核剤、物理的成核剤、および化学的成核剤と物理的成核剤との組合せからなる群から選択される、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記化学的成核剤が、クエン酸またはクエン酸ベースの材料である、請求項25に記載のポリマー材料。
- 前記物理的成核剤が、タルク、CaCO3、マイカ、カオリン粘土、キチン、アルミノケイ酸塩、黒鉛、セルロース、および上記のものの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される、請求項25に記載のポリマー材料。
- 発泡剤をさらに含む、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記発泡剤が、化学的発泡剤、物理的発泡剤、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項18に記載のポリマー材料。
- 前記物理的発泡剤が、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、アルゴン、空気、水蒸気、ペンタン、ブタン、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項19に記載のポリマー材料。
- 前記物理的発泡剤が、ヒドロフルオロカーボン、ヒドロフルオロオレフィン、ハロアルカン、またはハロアルカン冷媒からなる群から選択される、請求項19に記載のポリマー材料。
- 前記ヒドロフルオロカーボンが1,1,1,2−テトラフルオロエタンである、請求項31に記載のポリマー材料。
- 前記ヒドロフルオロオレフィンが1,3,3,3−テトラフルオロプロペンである、請求項31に記載のポリマー材料。
- 前記発泡剤が、物理的発泡剤であり、前記物理的発泡剤の溶解性を向上させる加工助剤をさらに含む、請求項18に記載のポリマー材料。
- 前記物理的発泡剤が、加圧下で液体として溶融樹脂中に導入される少なくとも1種のガスである、請求項19に記載のポリマー材料。
- 前記化学的発泡剤が、アゾジカーボンアミド;アゾジイソブチロ−ニトリル;ベンゼンスルホンヒドラジド;4,4−オキシベンゼンスルホニルセミカルバジド;p−トルエンスルホニルセミ−カルバジド;アゾジカルボン酸バリウム;N,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロソテレフタルアミド;トリヒドラジノトリアジン;メタン;エタン;プロパン;n−ブタン;イソブタン;n−ペンタン;イソペンタン;ネオペンタン;フッ化メチル;パーフルオロメタン;フッ化エチル;1,1−ジフルオロエタン;1,1,1−トリフルオロエタン;1,1,1,2−テトラフルオロ−エタン;ペンタフルオロエタン;パーフルオロエタン;2,2−ジフルオロプロパン;1,1,1−トリフルオロプロパン;パーフルオロプロパン;パーフルオロブタン;パーフルオロシクロブタン;塩化メチル;塩化メチレン;塩化エチル;1,1,1−トリクロロエタン;1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン;1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン;1,1−ジクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン;1−クロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタン;トリクロロモノフルオロメタン;ジクロロジフルオロメタン;トリ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;クロロヘプタフルオロプロパン;ジクロロヘキサフルオロプロパン;メタノール;エタノール;n−プロパノール;イソプロパノール;炭酸水素ナトリウム;炭酸ナトリウム;重炭酸アンモニウム;炭酸アンモニウム;亜硝酸アンモニウム;N,N’−ジメチル−N,N’−ジニトロソテレフタルアミド;N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン;アゾビスイソブチロニトリル;アゾシクロヘキシルニトリル;アゾジアミノベンゼン;ベンゼンスルホニルヒドラジド;トルエンスルホニルヒドラジド;p,p’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド);ジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホニルヒドラジド;カルシウムアジド;4,4’−ジフェニルジスルホニルアジド;およびp−トルエンスルホニルアジドからなる群から選択される、請求項19に記載のポリマー材料。
- スリップ剤をさらに含む、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記スリップ剤が、脂肪または脂肪酸のアミド、低分子量アミド、またはフルオロエラストマーである、請求項37に記載のポリマー材料。
- 前記脂肪酸アミドが、単価不飽和C18〜C22アミドである、請求項38に記載のポリマー材料。
- 前記脂肪酸アミドが、エルカ酸アミドまたはオレイン酸アミドである、請求項38に記載のポリマー材料。
- 耐衝撃性改良剤、着色剤、または化合物リグラインドのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記着色剤が二酸化チタンである、請求項41に記載のポリマー材料。
- 約0.92mmの幅および約0.27mmの高さの、縦方向における平均気泡サイズを有する、請求項31に記載のポリマー材料。
- 約0.52mmの幅および約0.27mmの高さの、横断方向における平均気泡サイズを有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 約1.0〜約3.0の、気泡の平均アスペクト比を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 平均気泡アスペクト比が、約1.0〜約2.0である、請求項45に記載のポリマー材料。
- 約0.01g/cm3〜約0.19g/cm3の密度を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 約0.05g/cm3〜約0.19g/cm3の密度を有する、請求項47に記載のポリマー材料。
- 約0.1g/cm3〜約0.185g/cm3の密度を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- ASTM D1922−93にしたがって、少なくとも約282重量グラムの縦方向における引裂抵抗を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- エルメンドルフ試験方法ASTM D1922−93にしたがって、前記材料を縦方向に引き裂くのに少なくとも約282重量グラムを必要とする、請求項16に記載のポリマー材料。
- 前記ポリマー材料の構造が、ASTM D1922−93に記載されるエルメンドルフ試験方法にしたがって、前記材料を横断方向に引き裂くのに少なくとも約212重量グラムを必要とする、請求項16に記載のポリマー材料。
- エルメンドルフ試験方法ASTM D1922−93にしたがって、前記材料を縦方向に引き裂くのに約213重量グラム〜約351重量グラムの範囲の力を必要とする、請求項16に記載のポリマー材料。
- エルメンドルフ試験方法ASTM D1922−93にしたがって、前記材料を横断方向に引き裂くのに約143重量グラム〜約281重量グラムの範囲の力を必要とする、請求項16に記載のポリマー材料。
- a)請求項16に記載のポリマー材料と、
b)約1.4mm〜約1.8mmの平均壁厚と、
c)約0.16g/cm3〜約0.19g/cm3の平均密度と
を含む断熱容器。 - 前記断熱容器が、約93.3℃の液体が充填され、前記容器に蓋がされた5分後に約49℃〜約63℃の外壁温度を有する、請求項55に記載の断熱容器。
- 前記断熱容器が、約93.3℃の液体が充填され、前記容器に蓋がされた5分未満後に最高外壁温度を有する、請求項55に記載の断熱容器。
- 約93.3℃の液体が充填され、前記断熱容器に蓋がされた5分後の前記外壁温度が、前記最高外壁温度未満である、請求項57に記載の断熱容器。
- 21℃で約0.05136W/m-Kの平均熱伝導性を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 93℃で約0.06389W/m-Kの平均熱伝導性を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 印刷された積層フィルムをさらに含み、21℃で約0.05321W/m-Kの平均熱伝導性を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 印刷された積層フィルムをさらに含み、93℃で約0.06516W/m-Kの平均熱伝導性を有する、請求項16に記載のポリマー材料。
- 断熱ポリマー材料を形成する方法であって、
a)
i)長鎖分枝を有する高溶融強度ポリプロピレン系樹脂、
ii)ポリプロピレンコポリマー、ポリプロピレンホモポリマー、ポリエチレン、またはそれらの混合物を含む第2のポリマー、および
iii)少なくとも1つの気泡成核剤を混合して、樹脂混合物を形成する工程と、
b)前記樹脂混合物を加熱する工程と、
c)少なくとも1つの発泡剤を前記樹脂混合物に加える工程と、
d)前記樹脂混合物を押し出して、気泡が中に形成された構造を形成する工程と
を含む方法。 - a)混合が、iv)スリップ剤、着色剤、またはスリップ剤および着色剤の両方をさらに含む、請求項63に記載の方法。
- 前記発泡剤が物理的発泡剤である、請求項63に記載の方法。
- 前記物理的発泡剤が二酸化炭素である、請求項65に記載の方法。
- 前記構造がシートである、請求項66に記載の方法。
- e)前記シートを切断する工程と、f)カップを形成する工程とをさらに含む、請求項67に記載の方法。
- a)長鎖分枝を有する高溶融強度ポリプロピレン系樹脂と、
b)ポリプロピレンコポリマー、ポリプロピレンホモポリマー、ポリエチレン、またはそれらの混合物を含む第2のポリマーと、
c)少なくとも2つの成核剤と
を含むポリマー材料であって、
発泡非芳香族であり、約0.05g/cm3〜約0.4g/cm3の密度を有するポリマー材料。 - 前記密度が、約0.1g/cm3〜約0.2g/cm3である、請求項69に記載のポリマー材料。
- 前記密度が、約0.13g/cm3〜約0.19g/cm3である、請求項70に記載のポリマー材料。
- 前記密度が、約0.16g/cm3である、請求項71に記載のポリマー材料。
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