JP2019023253A - 熱成形用シートおよび熱成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
特性(A−i):230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜30g/10分
特性(A−ii):溶融張力(MT)(単位:g)が
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7、または
log(MT)≧1.15を満たす
特性(B−i):230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜9.5g/10分
特性(B−ii):溶融張力(MT)(単位:g)が
log(MT)<−0.9×log(MFR)+0.7、および
log(MT)<1.15を満たす
特性(A−iii):13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上
本発明の別の熱成形用シートは、更に、ポリプロピレン樹脂100重量部に対して、フィラー(D)1〜150重量部 を含む熱成形用シートである。
本発明の別の熱成形用シートは、更に、ポリプロピレン樹脂100重量部に対して、ポリエチレン樹脂(E)1〜150重量部を含む熱成形用シートである。
本発明において、ポリプロピレン樹脂(A)は、下記の特性(A−i)および(A−ii)を有する。
特性(A−i):230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜30g/10分
特性(A−ii):溶融張力(MT)(単位:g)が
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7、または
log(MT)≧1.15を満たす
特性(A−iii):13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上
ポリプロピレン樹脂(A)のMFRは、0.1〜30g/10分、好ましくは0.2〜20g/10分、より好ましくは0.5〜5g/10分である。MFRが0.1g/10分以上であると、シートを押出成形する際に、押出機への負荷が抑えられ、生産性が向上する。また、MFRが30g/10分以下であると、押出成形や熱成形する際の耐ドローダウン性が向上する。
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7、または
log(MT)≧1.15を満たす。
ポリプロピレン樹脂(A)の溶融張力(MT)は、log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7、またはlog(MT)≧1.15を満たし、好ましくは、log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.9、またはlog(MT)≧1.15を満たす。より好ましくはlog(MT)≧−0.9×log(MFR)+1.1、またはlog(MT)≧1.15を満たす。
また、ポリプロピレン樹脂(A)のMFRと溶融張力(MT)との関係は、例えば、触媒の種類により調節することが可能である。例えば、特開2009−275207号公報によれば、特定の二種類の遷移金属化合物を含む触媒を用いることにより、上述したMFRと溶融張力との関係を満たすポリプロピレン樹脂を得ることができる。
ポリプロピレン樹脂(A)は、立体規則性が高いことが好ましい。立体規則性の高さは、13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率により評価することができる。ポリプロピレン樹脂(A)の13C−NMRにより得られるプロピレン単位3連鎖のmm分率は、95%以上が好ましく、より好ましくは96%以上であり、さらに好ましくは97%以上である。
試料375mgをNMRサンプル管(10φ)中で重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタン2.5mlに完全に溶解させた後、125℃においてプロトン完全デカップリング法で、以下の条件で測定する。ケミカルシフトは、重水素化1,1,2,2−テトラクロロエタンの3本のピークの中央のピークを74.2ppmに設定する。他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とする。
フリップ角:90度
パルス間隔:10秒
共鳴周波数:100MHz以上
積算回数:10,000回以上
観測域:−20ppmから179ppm
データポイント数:32,768
示差屈折計(RI)および粘度検出器(Viscometer)を装備したGPC装置として、Waters社製のAlliance GPCV2000を用いる。また、光散乱検出器として、多角度レーザー光散乱検出器(MALLS)Wyatt Technology社のDAWN−Eを用いる。検出器は、MALLS、RI、Viscometerの順で接続する。移動相溶媒は、1,2,4−トリクロロベンゼン(BASFジャパン社製酸化防止剤Irganox1076を0.5mg/mLの濃度で添加)である。
参考文献2.Polymer, 45, 6495−6505(2004)
参考文献3.Macromolecules,33,2424−2436(2000)
参考文献4.Macromolecules,33,6945−6952(2000)
・装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
・検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
・カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
・移動相溶媒:オルトジクロロベンゼン(ODCB)
・測定温度:140℃
・流速:1.0ml/min
・注入量:0.2ml
・試料の調製:試料はODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。
F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000
PS:K=1.38×10−4、 α=0.7
PP:K=1.03×10−4、 α=0.78
本発明において、ポリプロピレン樹脂(B)は、下記の特性(B−i)および(B−ii)を有する。
特性(B−i):230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜9.5g/10分
特性(B−ii):溶融張力(MT)(単位:g)がlog(MT)<−0.9×log(MFR)+0.7、およびlog(MT)<1.15を満たす
ポリプロピレン樹脂(B)のMFRは、0.1〜9.5g/10分、好ましくは0.2〜6.0g/10分、より好ましくは0.3〜3.0g/10分である。MFRが0.1g/10分以上であると、シートを押出成形する際に、押出機への負荷が抑えられ生産性が向上する。また、MFRが9.5g/10分以下であると、シートの溶融張力を高く保つことができ、押出成形や熱成形する際に成形体が自重で垂れることがないため好ましい。
log(MT)<−0.9×log(MFR)+0.7、および
log(MT)<1.15を満たす。
ポリプロピレン樹脂(B)の溶融張力(MT)は、log(MT)<−0.9×log(MFR)+0.7、およびlog(MT)<1.15を満たし、好ましくは、log(MT)<−0.9×log(MFR)+0.6、およびlog(MT)<1.04(MT<11)を満たす。より好ましくはlog(MT)<−0.9×log(MFR)+0.5、およびlog(MT)<0.85(MT<7)を満たす。
本発明のポリテトラフルオロエチレン(C)は、テトラフルオロエチレンの単独重合体又はテトラフルオロエチレンを主成分とする共重合体である。テトラフルオロエチレンと共重合するコモノマーとしては、ジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フルオロアルキルエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル等の含フッ素オレフィン、パーフルオロアルキル(メタ)アクリレート等の含フッ素アルキル(メタ)アクリレート等を用いることができる。コモノマーの含有量は、原料であるテトラフルオロエチレンに対して10重量% 以下であることが好ましい。
ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液は、含フッ素界面活性剤を用いる乳化重合法によって、テトラフルオロエチレンモノマーと、要すれば適宜のコモノマーを重合することにより得られる。ポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液の粒子径は0.05〜1.0μmが好ましい。
こうして得られたポリテトラフルオロエチレン粒子の水性分散液は、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム等の金属塩を溶解した熱水中に投入し、塩析、凝固した後に乾燥するか、スプレードライにより粉体化することができる。前述のように得られた粉体をそのまま使用するのが好ましいが、酸化防止剤、安定剤、滑剤等の成形助剤と共にポリプロピレンなどのマトリクス樹脂に配合し、溶融混練することによってマスターバッチを調製し、使用してもよい。
ポリプロピレン樹脂組成物は、任意であるが、フィラー(D)を含んでいることが好ましい。フィラー(D)を含むことにより、剛性が高くなる。フィラー(D)は、無機フィラー及び有機フィラーのいずれでもよい。また、無機フィラー及び有機フィラーの形態は、粒子状、板状、棒状、ウィスカー状、繊維状のいずれでもよい。
ポリプロピレン樹脂組成物は、任意であるが、ポリエチレン樹脂(E)を含んでいることが好ましい。ポリエチレン樹脂(E)としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等を挙げることができる。これらを単独又は2種以上を混合して用いることができる。
ポリエチレン樹脂(E)は、JIS K6760による密度が好ましくは0.90〜0.98g/cm3であり、より好ましくは0.92〜0.965g/cm3、さらに好ましくは0.94〜0.95g/cm3である。
ポリプロピレン樹脂組成物は、任意であるが、熱可塑性エラストマー(F)を含んでいてもよい。熱可塑性エラストマー(F)としては、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー等を挙げることができる。これらを単独又は2種以上を混合して用いることができる。
ポリプロピレン樹脂組成物を構成するポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレン樹脂(A)5〜100重量%およびポリプロピレン樹脂(B)0〜95重量%からなり、好ましくはポリプロピレン樹脂(A)10〜90重量%およびポリプロピレン樹脂(B)10〜90重量%からなり、より好ましくはポリプロピレン樹脂(A)20〜85重量%およびポリプロピレン樹脂(B)15〜80重量%からなる。上記範囲にあると、耐ドローダウン性と延展性に優れる。
ポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレン樹脂100重量部に対して、ポリテトラフルオロエチレン(C)を0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜7重量部、より好ましくは0.5〜4重量部含む。
ポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレン樹脂100重量部に対して、ポリエチレン樹脂(E)を好ましくは0〜250重量部、より好ましくは1〜150重量部、さらに好ましくは5〜50重量部含む。
これらの任意の成分は、2種以上を併用してもよく、プロピレン樹脂(A)に添加してもよいし、ポリプロピレン樹脂(B)等に添加されていてもよく、それぞれの成分においても、2種以上併用することもできる。
ベンゾトリアゾール系化合物としては、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール;2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等を挙げることができる。
ベンゾフェノン系化合物としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン;2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン等を挙げることができる。
サリシレート系化合物としては、4−t−ブチルフェニルサリシレート;2,4−ジ−t−ブチルフェニル3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンゾエート等を挙げることができる。
本発明の熱成形用シートは、上述したポリプロピレン樹脂組成物により形成されるシートである。熱成形用シートは、ポリプロピレン樹脂組成物を単軸押出機又は二軸押出機に通しシート状に押出成形することにより得られる。
(1)メルトフローレート(MFR)
ポリプロピレン樹脂のMFRはJIS K7210に準拠して230℃、2.16kg荷重で測定した。ポリエチレン樹脂のMFRはJIS K6922−2に準拠して190℃、21.6kg荷重で測定した。単位はg/10分である。
セイコーインスツルメンツ社製DSC6200を使用して測定した。シート状にしたサンプル片5mgをアルミパンに詰め、室温から一旦200℃まで昇温速度100℃/分で昇温し、5分間保持した後に、10℃/分で20℃まで降温して、その後、10℃/分で200℃まで昇温させたときの融解最大ピーク温度を融点Tm(℃)とした。
東洋精機製作所社製キャピログラフを使用して測定した。
(測定条件)
・キャピラリー:直径2.0mm、長さ40mm
・シリンダー径:9.55mm
・シリンダー押出速度:20mm/分
・引き取り速度:4.0m/分
・温度:230℃
溶融張力MTが極めて高い場合には、引き取り速度4.0m/分では、樹脂が破断してしまうことがある。このようなときには、引取り速度を0.1m/分ずつ下げ、引き取りのできる最高の速度における溶融張力をMTとした。単位はグラムである。
上述した方法に従って、GPC測定により求めた。
日本電子社製GSX−400、FT−NMRを用い、前述したとおり、特開2009−275207号公報の段落[0053]〜[0065]に記載の方法で測定した。単位は%である。
ポリプロピレン樹脂シートから、300mm×300mmの大きさの試験片を切り出し、内寸260mm×260mmの枠に水平に固定した。三鈴エリー社製垂れ試験機を用いて、ヒーターが上下に配列してある試験機内の加熱炉に導いて雰囲気温度200℃で加熱し、加熱開始からのサンプル中央部の鉛直方向の変位の経時変化をレーザー光線により逐次測定した。
◎:B−A≧0mmかつC−B≧−5mm
○:B−A≧−5mmかつC−B≧−10mm(B−A≧0mmかつC−B≧−5mmの場合を除く)
△:B−A≧−5mmかつC−B<−10mm、または、B−A<−5mmかつC−B≧−10mm
×:B−A<−5mmかつC−B<−10mm
ここで、B−A≧−5mmであることは、容器成形時にシートが緊張し、皺のない美麗な外観形成が可能であることを意味し、C−B≧−10mmであることは、良好な成形体を得るための成形時間範囲が充分広いことを意味する。
ポリプロピレン樹脂シートから、200mm×200mmの大きさの試験片を切り出し、内寸半径80mmの円状枠に固定した。三鈴エリー社製垂れ試験機を用いて、ヒーターが上下に配列してある試験機内の加熱炉に導いて雰囲気温度200℃で加熱し、最大張り戻り時から2秒後シート上部に設置したプラグをエアシリンダー圧により0.1m/秒で降下させ、シートの深絞り成形を行った。得られた高さ200mmのコーン状の成形体について、高さ方向25mm〜175mmの間の25mmの間隔に設けた11か所の基準点における胴部の厚さをマイクロメーターにより測定し、最小の測定値を胴部最小厚さとした。
評価に用いた樹脂の物性値等を表1〜3にまとめた。ポリプロピレン樹脂(A1)は日本ポリプロ社製WAYMAX MFX8(商品名)、ポリプロピレン樹脂(B1)は日本ポリプロ社製ノバテックEC9(商品名)、ポリエチレン樹脂(E1)は日本ポリエチレン社製ノバテックHB315(商品名)である。
ポリプロピレン樹脂(A1)36重量%、ポリプロピレン樹脂(B1)64重量%と、ポリプロピレン樹脂(A1)とポリプロピレン樹脂(B1)との合計量100重量部に対して、三菱レイヨン社製ポリテトラフルオロエチレン メタブレンA−3000(商品名)1重量部、林化成社製タルク ミクロンホワイト5000SMA(商品名)29重量部、ポリエチレン樹脂(E1)14重量部との混合物をリボンブレンダーにより均一に攪拌混合したものを、スクリュー口径40mmの押出機に投入し、樹脂温度230℃にてT型ダイスより押出し、表面温度が80℃の鏡面仕上げの金属製キャストロ−ルにて挟み、冷却固化させながら0.5m/minの速度で連続的に引き取り、幅500mm、厚さ2mmのポリプロピレン樹脂シートを得た。
使用する樹脂を、ポリプロピレン樹脂(A1)74重量%、ポリプロピレン樹脂(B1)26重量%と、ポリプロピレン樹脂(A1)とポリプロピレン樹脂(B1)との合計量100重量部に対して、三菱レイヨン社製ポリテトラフルオロエチレン メタブレンA−3000(商品名)3重量部、林化成社製タルク ミクロンホワイト5000SMA(商品名)29重量部、ポリエチレン樹脂(E1)15重量部との混合物とする以外は、実施例1と同様にして、ポリプロピレン樹脂シートを得、評価を行った。このシートは、耐ドローダウン性が良好であり、延展性が優れ、偏肉の少ない成形体が得られることが確認された。熱成形用シートの組成および評価結果を表4にまとめた。
使用する樹脂等の組成を表4に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、ポリプロピレン樹脂シート(熱成形用シート)を得、評価を行った。熱成形用シートの評価結果を表4にまとめた。
Claims (6)
- 長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(A)5〜100重量%およびポリプロピレン樹脂(B)0〜95重量%からなるポリプロピレン樹脂100重量部に対して、ポリテトラフルオロエチレン(C)0.01〜10重量部を含むポリプロピレン樹脂組成物を含む熱成形用シートであって、
前記ポリプロピレン樹脂(A)が下記の特性(A−i)および(A−ii)を有し、前記ポリプロピレン樹脂(B)が下記の特性(B−i)および(B−ii)を有することを特徴とする熱成形用シート。
特性(A−i):230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜30g/10分
特性(A−ii):溶融張力(MT)(単位:g)が
log(MT)≧−0.9×log(MFR)+0.7、または
log(MT)≧1.15を満たす
特性(B−i):230℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1〜9.5g/10分
特性(B−ii):溶融張力(MT)(単位:g)が
log(MT)<−0.9×log(MFR)+0.7、および
log(MT)<1.15を満たす - 前記長鎖分岐構造を有するポリプロピレン樹脂(A)が、下記の特性(A−iii)を有することを特徴とする請求項1に記載の熱成形用シート。
特性(A−iii):13C−NMRによるプロピレン単位3連鎖のmm分率が95%以上 - 更に、ポリプロピレン樹脂100重量部に対して、フィラー(D)1〜150重量部 を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の熱成形用シート。
- 更に、ポリプロピレン樹脂100重量部に対して、ポリエチレン樹脂(E)1〜150重量部を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱成形用シート。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱成形用シートからなる熱成形体。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱成形用シートを真空成形、圧空成形、真空圧空成形又は両面真空成形して熱成形体を製造する工程を含む熱成形体の製造方法。
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