JP2019111650A - 発泡性積層体及びそれを用いた発泡積層体並びに容器 - Google Patents
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Abstract
Description
また、胴部材の片側壁面に熱可塑性樹脂フィルムがラミネートまたはコーティングされ、加熱によりフィルムを発泡させて発泡断熱層を形成させる技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、容器胴部材及び底部材からなる紙製容器において、容器胴部材の外壁面の一部に有機溶剤含有インキによる印刷を施し、胴部材外壁面全体を熱可塑性合成樹脂フィルムで被覆されている紙容器を加熱することにより、印刷部分に比較的厚い発泡層を存在させる技術が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
その結果、限られたある特定の条件下において得られた、特定物性(i)〜(v)を有する紙基材上に形成されたポリエチレン樹脂層(I)において、十分な発泡性と発泡外観を良好にするという両効果を併用した発泡性積層体が得られることを見出し、本発明を完成させた。特に本効果は、ラミネート成形の高速加工下において有用である。
また、発泡後に良好な発泡外観を形成することができる発泡性積層体の性能等を、発泡前の発泡性積層体において予想し評価することは従来難しく、そのような事前評価は行われていなかったが、簡易な評価方法、及び、製造管理方法を見出した。
(i)ポリエチレン系樹脂層(I)の120℃におけるフィルム熱収縮率が67%以下
(ii)ポリエチレン系樹脂組成物(A)が、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン及びエチレン共重合体から選択された1種以上であること
(iii)ポリエチレン系樹脂組成物(A)のJIS K6922−2:1997付属書に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したメルトフローレート(MFR)が7g/10分以上30g/10分未満
(iv)ポリエチレン系樹脂組成物(A)のJIS K6922−2:1997付属書(23℃)に準拠した密度が0.900〜0.930g/cm3
(v)ポリエチレン系樹脂組成物(A)の、JIS K7210で使用されるメルトインデクサーを使用し、シリンダー温度240℃、定速押出量3g/分の条件で測定したメモリーエフェクト(ME)が1.8未満
(a−1)ポリエチレン系樹脂(A)の融点が、80℃〜120℃
(b−1)融点(Tm(b))が100〜140℃
前記ポリエチレン系樹脂層(I)が、第1〜第4の発明のいずれか1項に記載の発泡性積層体用ポリエチレン系樹脂組成物を前記基材の少なくとも一方の面に押出しラミネート加工することにより形成されることを特徴とする発泡性積層体の製造方法が提供される。
また、従来は、加熱発泡後に良好な発泡外観を有する等の良好な特性を有する発泡性積層体の性能評価を推測することが難しかったが、かかる性能評価を発泡前の発泡性積層体で事前に簡易に行う性能評価方法又はその製造管理方法を提供できる。
本発明は、少なくとも、紙を主体とする基材の一方の面にポリエチレン系樹脂層(I)を備え、上記基材の他方の面に、基材から放出される蒸気を保持する熱可塑性樹脂層 (II)を設けた発泡性積層体であって、ポリエチレン系樹脂層(I)及び、ポリエチレン系樹脂層を形成する樹脂組成物(A)が特定の特性(i)〜(v)を有することを特徴とし、更に好ましくは、基材の他方の面に熱可塑性樹脂層(II)が特定の融点を有する熱可塑性樹脂(B)で構成されることを特徴とする。
(i)ポリエチレン系樹脂層(I)の120℃におけるフィルム熱収縮率が67%以下。(ii)ポリエチレン系樹脂組成物(A)が、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン及びエチレン共重合体から選択された1種以上であること
(iii)ポリエチレン系樹脂組成物(A)のJIS K6922−2:1997付属書に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したメルトフローレート(MFR)が7g/10分以上30g/10分未満
(iv)ポリエチレン系樹脂組成物(A)のJIS K6922−2:1997付属書(23℃)に準拠した密度が0.900〜0.930g/cm3
(v)ポリエチレン系樹脂組成物(A)の、JIS K7210で使用されるメルトインデクサーを使用し、シリンダー温度240℃、定速押出量3g/分の条件で測定したメモリーエフェクト(ME)が1.8未満
本発明の発泡性積層体において紙を主体とする基材は、基材に含まれた蒸気、揮発分によって表面のポリエチレン系樹脂層(I)を発泡させることができるものであれば特に限定されない。例えば、上質紙、クラフト紙、アート紙等が挙げられる。また、紙を主体とする基材には、加熱により揮発性ガスを発生する物質をコーティングしたり、紙基材中へ加熱により揮発性ガスを発生する物質を配合したりすることもできる。紙を主体とする基材には、パルプ紙や合成紙等の紙にインクなどで絵や文字、模様などを印刷することができる。基材に使用する紙は、坪量が100〜400g/m2、特に150〜350g/m2が好ましい。紙の含水率は4〜10%、好ましくは5〜8%程度のものが例示される。
また、紙基材には印刷が施されていてもよい。
本発明の発泡性積層体に係るポリエチレン系樹脂層(I)を構成する樹脂には、加熱温度100℃〜200℃の範囲において発泡可能なポリエチレン系樹脂(A)を用いることができる。発泡倍率が高く、均一な発泡セルを形成させるためには、ポリエチレン系樹脂(A)の融点が80〜120℃の範囲、好ましくは、90〜115℃程度の範囲内で選択することが好ましい。ポリエチレン系樹脂層(I)は、例えば、基材に含まれた水分による蒸気、揮発分によって発泡する。
また、本発明に用いるポリエチレン系樹脂層(I)には、必要に応じて印刷等を施してもよい。印刷は、部分的に着色インキで印刷しても、全面的に印刷してもよい。印刷の位置、印刷面積の大小、印刷の方法、使用されるインキなどは、従来公知の技術を適宜選択して用いることができる。
すなわち、本発明者等が鋭意検討した結果、十分な発泡性と良好な発泡外観を両立するためには、複数の条件が一定に重なった場合にのみ達成しうる、かかる基材上に形成されたポリエチレン系樹脂層の特性が重要な因子であり、かかる特性が、特定の温度、すなわち、後で加熱する温度の代表である120℃における、下記フィルム熱収縮率で特定すると、極めてよい相関を得ることを見出した。これは、フィルム熱収縮率が大きいと、樹脂を溶融させて発泡させる際に、発泡セルの幅方向への成長が一方方向に早期に成長することで楕円形に近い形状となり、長軸方向への成長を起点にセルサイズが大きくなることによるものである。
(i)120℃におけるフィルム熱収縮率が67%以下
かかる、特性(i)は、基材上に形成されたポリエチレン系樹脂層(I)の性状を特定するものであり、以下の方法により測定することができる。
発泡性積層体のポリエチレン系樹脂層(I)を、紙基材が残らないよう紙基材から剥離し、サンプルとした。
剥離したフィルムサンプルを10mmφポンチにて打抜き、3個の試験片を作成した。その試験前のサンプルイメージ図を図1の(a)に示す。シリコンオイル(信越シリコーンKF−96−100CS)30mlを入れた50mlビーカーをオイルバスに浸漬し、ビーカー内のシリコンオイルが120℃となるよう、オイルバスの温度を調整した。
試験片をビーカー内に投入し、1分間放置した。
1分後、ビーカーごとオイルバスから取出し、ビーカーを室温にて放冷した。サンプルが固化したら、サンプルをビーカーから取出し、楕円状となったサンプルの短軸側の長さL(図1を参照)を0.1mm単位まで計測した。試験後のサンプルイメージ図を図1の(b)に示す。下記計算により120℃における熱収縮率(%)を算出した。
120℃熱収縮率(%)=((L0-L)/L0)*100
L0:試験前のサンプル径(10mm)
L: 試験後のサンプル短軸の長さ(mm)
3個の試験片の平均値を算出し、小数第一位を四捨五入して整数とした。
フィルム熱収縮率の下限としては特に限定はないが、実際上30〜67%、好ましくは40〜65%であることが挙げられる。
(ii)上記発泡性のポリエチレン系樹脂層(I)を形成するために用いるポリエチレン系樹脂組成物を構成するポリエチレン系樹脂(A)としては、例えば、エチレン単独重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン、エチレン共重合体、及びそれらの混合物が例示される。
前記エチレン共重合体におけるエチレンと共重合するモノマーとしては、例えば、共役ジエン(例えばブタジエンやイソプレン)、非共役ジエン(例えば1,4−ペンタジエン)、アクリル酸、アクリル酸エステル(例えばアクリル酸メチルやアクリル酸エチル)、メタクリル酸、メタクリル酸エステル(例えばメタクリル酸メチルやメタクリル酸エチル)及び酢酸ビニルエチレン等が例示される。
ポリエチレン系樹脂(A)として好ましいのは、高圧ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチレン(高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン)である。高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレンは、酸素、有機過酸化物などのラジカル発生剤を用いて、1000〜4000atmの超高圧下、塊状または溶液重合によって製造される。
更に、高圧ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチレンには、オートクレーブ反応器により得られた低密度ポリエチレンと、チューブラー反応器により得られた低密度ポリエチレンが存在し、その反応形式の違いによって、分子量分布の異なる低密度ポリエチレンが得られる。又、本発明のポリエチレン系樹脂(A)は、1種類であってもよいし、複数種であってもよい。下記の特性は、本発明のポリエチレン樹脂組成物が含有するポリエチレン系樹脂が1種類であれば、該ポリエチレン系樹脂の特性に相当し、本発明のポリエチレン樹脂組成物が含有するポリエチレン系樹脂が複数種であれば、該複数種のポリエチレン系樹脂の混合物が有する特性に相当する。
本発明において、ポリエチレン樹脂組成物が含有するポリエチレン系樹脂(A)のメルトフレート(MFR)は、7g/10分以上30g/10分未満であり、好ましくは9g/10分以上30g/10分未満であり、より好ましくは11〜30g/10分であり、さらに好ましくは12〜30g/10分であることが好ましい。MFRが7g/10分未満であると発泡セルが適度な大きさとなりにくく、一方、MFRが30g/10分以上であると発泡の際セルが破裂してしまうので好ましくない。ここで、MFRは、JIS K6922−2:1997付属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定する値である。
本発明において、ポリエチレン樹脂組成物が含有するポリエチレン系樹脂(A)の密度は、0.900〜0.930g/cm3が好ましく、更に好ましくは0.905〜0.930g/cm3であり、より好ましくは0.910〜0.930g/cm3である。密度が0.900g/cm3未満であると、樹脂層のすべりが悪く、ハンドリングが悪くなるので好ましくない。密度が0.930g/cm3を超えると、発泡させるための温度を高くする必要があるため、好ましくない。
ここで、密度は、JIS K6922−2:1997付属書(23℃)に準拠して測定する値である。
本発明において、ポリエチレン樹脂組成物が含有するポリエチレン系樹脂(A)のメモリーエフェクト(ME)は、1.8未満であり、好ましくは1.75以下であり、更に好ましくは1.7以下である。メモリーエフェクト(ME)は、1.8以上であると加工速度を高速とした場合、発泡外観が悪化するため、好ましくない。
メモリーエフェクトは、JIS K7210(1999年)で使用されるメルトインデクサーを用い、以下の条件にて測定した。
[測定条件]
シリンダー温度240℃、定速押出量3g/分の条件にて、次のように実施した。
測定装置に2.095mmφのMFR測定用ノズルをセットし、樹脂を炉へ充填する。
ピストンを乗せ、0.09g/分の定速押出で5分間保持し、その後3g/分の定速押出とし6分30秒までエアー抜きを行う。6分30秒経過後、3g/分を維持したままストランドをカットし、オリフィス下端からのストランド長さが20mmとなった時点でのストランドの径を、オリフィス下端から15mmの位置でKEYENCE製レーザー寸法測定器(LS−3033)を用いて測定する。測定したストランドの直径をD、ダイスのオリフィス径をD0(2.095mm)として次式によりMEを求めた(ただし、実測値は少数点第2位を四捨五入した)。
ME=D/D0
本発明において、ポリエチレン樹脂層(I)を構成するポリエチレン樹脂組成物には、酸化防止剤を添加することが好ましい1手段として挙げられる。
具体的には、本発明のポリエチレン樹脂組成物中に含まれる酸化防止剤の量は80ppm以上含むとよく、好ましくは150ppm以上であり、より好ましくは300ppm以上、2000ppm未満である。ここでの本発明においては、ppmは重量比を表している。
また、上記ポリエチレン系樹脂(A)の特性を損ねない範囲で、他の熱可塑性樹脂を配合しても構わない。熱可塑性樹脂としては、他のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂などを挙げることができる。
上記ラジカル発生剤としては、例えば、有機過酸化物、ジヒドロ芳香族、ジクミル化合物等が挙げられる。その有機過酸化物としては、例えば、(i)t−ブチルハイドロパーオサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類、(ii)メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、(iii)イソブチリルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類、(iv)ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルヘキシン)−3、ジ−t−アミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類、(v)2,2−ジ−(t−ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール、(vi)t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート等のアルキルパーエステル類、(vii)ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカルボネート、ジ−イソプロピルパーオキシジカルボネート、t−アミルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーカーボネート類、(viii)3,6,9−トリエチル−3,6,9−トリメチル−1,4,7−トリパーオキソナン等の環状有機過酸化物類などが挙げられる。中でも好ましいのは、環状有機過酸化物類である。
本発明の発泡性積層体に用いる熱可塑性樹脂層(II)は、基材から放出される蒸気等を保持する役割を有するものである。
それを構成する熱可塑性樹脂(B)は、上記ポリエチレン系樹脂層(I)を形成するポリエチレン系樹脂(A)よりも融点が高いか、又は融解しない樹脂であればよく、好ましくは、熱可塑性樹脂(B)の融点(Tm(b))が、下記式(b−1)の性状を有する。
(b−1)融点(Tm(b))が100〜140℃
また、特に限定はされないが、ポリエチレン系樹脂層(I)を優先的に発泡させ、均一にかつ高いセル厚を容易に得るためには、加熱によって基材から放出される蒸気等によって発泡されるポリエチレン系樹脂(A)と、基材から放出される蒸気等を保持する熱可塑性樹脂(B)との融点差が、次の式(1)を満たすことが好ましい。
Tm(b)−Tm(a)≧10 式(1)
(ただし、Tm(a):ポリエチレン系樹脂層(I)のポリエチレン系樹脂(A)の融点(℃),Tm(b):熱可塑性樹脂層(II)の熱可塑性樹脂(B)の融点(℃)である)
前記エチレン共重合体におけるエチレンと共重合体するモノマーとしては、共役ジエン(例えばブタジエンやイソプレン)、非共役ジエン(例えば1,4−ペンタジエン)、アクリル酸、アクリル酸エステル(例えばアクリル酸メチルやアクリル酸エチル)、メタクリル酸、メタクリル酸エステル(例えばメタクリル酸メチルやメタクリル酸エチル)および酢酸ビニルエチレン等が例示される。
また、熱可塑性樹脂(B)として、ポリエチレン系樹脂を採用する場合、密度が0.930〜0.970g/cm3、好ましくは0.930〜0.965g/cm3、より好ましくは、0.930〜0.960g/cm3程度のものが好ましい。密度が0.930g/cm3未満であるとラミネート成形樹脂のすべりが悪く、ハンドリングが悪くなり、0.970g/cm3を超えると押出ラミネート加工性が不安定となる懸念があるため好ましくない。
本発明の発泡積層体においては、本発明の効果を損なわない範囲において、該層間、あるいはその内層及び/又は外層等に他の層を設けてもよく、例えば、外側から、{ポリエチレンフィルム層/ポリエチレン系樹脂層(I)/基材/熱可塑性樹脂層(II)}、{ポリエチレンフィルム層/バリア層/接着層/ポリエチレン系樹脂層(I)/基材/熱可塑性樹脂層(II)}、{ポリエチレン系樹脂層(I)/基材/熱可塑性樹脂層(II)/バリア層/熱可塑性樹脂層(II)}のように基材とポリエチレン系樹脂層(I)または、さらに熱可塑性樹脂層(II)を設けた積層体の内層及び/又は外層、あるいは該層間に一層または複数層のフィルム層、装飾層、補強層、接着剤層、バリア層等を設けてもよい。
また、必要に応じて印刷等を施してもよい。印刷は、部分的または全面的に着色インキで印刷してもよい。また、必要に応じて発泡性インキを使用して、部分的または全面的に発泡部位を設けてもよい。印刷の位置、印刷面積の大小、印刷の方法、使用されるインキなどは、従来公知の技術を適宜選択して用いることができる。
また、補強層とは、基材に積層されたポリエチレン系樹脂層(I)が加熱によって発泡されるときに発泡層が破裂しないように、ポリエチレン系樹脂層(I)の外層にポリエチレン樹脂フィルムなどを積層して発泡層の過度の発泡による破裂防止や、不ぞろいの発泡セルを均一に矯正する、あるいはフィルム、不織布等を積層して、機械的強度を持たせるなどの役割を果たすものである。樹脂としては、特に限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等でよい。
また、接着剤層とは、該層を形成する樹脂として、例えば、エチレンと不飽和カルボン酸またはその誘導体との共重合体、ポリオレフィン樹脂に不飽和カルボン酸等をグラフトした変性ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体等ホットメルト、通常の接着剤等が挙げられる。
また、バリア層とは、該層を形成する樹脂として、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、延伸ポリプロピレン(OPP)、延伸ポリエステル(OPET)、延伸ポリアミド、アルミナ蒸着フィルム、シリカ蒸着フィルム等の無機酸化物の蒸着フィルム、アルミ蒸着等の金属蒸着フィルム、金属箔、バリア材コーティングフィルム等が挙げられる。
サンドラミネート加工、ドライラミネート加工においては、本発明に用いる紙を主体とする基材の熱可塑性樹脂層(II)が形成される側で、基材と熱可塑性樹脂層(II)との間に積層されるフィルムとして、バリア性を向上させるためのアルミ箔、ポリエステル系フィルム、各種バリア性フィルム等が挙げられる。
積層する際の押出ラミネート加工条件としては、エアーギャップとして100mm〜300mm、好ましくは105mm〜250mm、加工速度として、50m/min〜150m/min、好ましくは55m/min〜95m/min、特に好ましくは65m/min以上である場合に、本発明の効果を発揮する。押出機のTダイス出口から出てきた樹脂の実測樹脂温度が、300〜350℃、好ましくは310〜340℃の範囲が挙げられ、これらの条件から、用いる樹脂の特性と組み合わせて、適宜上記特性(i)を満たすように適用することが可能である。
本発明の発泡加工紙は、上記の発泡性積層体を加熱し、ポリエチレン系樹脂層(I)を発泡させて得られるものである。発泡加工紙の発泡セルの高さは、好ましくは200μm以上、250μm以上とすることがより好ましい。発泡セルの高さが200μm未満であると、十分な断熱性が得られない。
上記発泡加工紙は、下記のカップ等断熱容器用の断熱・保温材料としてはもちろんのこと、緩衝材料、遮音材料、発泡紙等としても用いられ、スリーブ材、紙皿、トレー、滑り止め材、果物の包装材、発泡紙等の農業用、産業用、生活用資材等として活用される。
本発明の断熱容器は、上記発泡性積層体を用いて容器を形成した後、該容器を加熱し、ポリエチレン系樹脂層(I)を発泡させて得られたものである。
断熱容器でも、上記発泡加工紙と同様に、発泡セルの高さは、200μm以上、好ましくは250μm以上である。発泡セルの高さが200μm以上あると、十分な断熱性が得られやすい。
これにより得られた断熱容器は、トレー及びカップなどとして使用される。用途としては、ホット飲料、カップスープ、カップ味噌汁、カップラーメン、納豆容器、電子レンジ対応容器等が例示できる。
本発明の発泡性積層体は、上記のとおり、容器等の形状に形成した後に容器を加熱し、ポリエチレン系樹脂層(I)を発泡させた後に、良好な断熱性や発泡後の良好な発泡外観等を有することを特徴とする。
具体的には、十分な発泡性を有するという効果と、良好な発泡外観を形成する効果を双方満たす発泡加工紙を得るためには、樹脂組成や樹脂層を形成するための諸条件や成形加熱条件が複雑に関係しあっているため、加熱前の発泡性積層体の段階で事前に予測し評価することが従来は難しかったが、下記の本願発明の方法により、簡易に発泡性積層体の性能評価を行い、製造管理を行うことができる。
すなわち性能評価方法のステップとしては、
a)紙または、フィルム等の基材の上に、所定の樹脂組成及び添加剤配合により特定物性を有するポリエチレン系樹脂組成物(A)を用いて、所定のエアーギャップ間隔、及び所定の押出しラミネート加工速度により、ポリエチレン系樹脂層(I)を形成した発泡性積層体または、積層体を形成する。フィルム等としては、特に特に制限はないが、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の二軸延伸フィルム等が例示できるが、フィルム以外でも可能である。
b)a)で作成した発泡性積層体または積層体から、ポリエチレン系樹脂層(I)を、紙基材が残らないよう紙基材から剥離し、サンプルとする。
c)剥離したフィルムサンプルから試験片を作成し、図1の(a)に示すような所定の形状とする。
d)試験片を所定の方法により、100〜150℃の範囲内における少なくとも1点(1温度)、例えば120℃の温度に維持する。例えばシリコンオイル(信越シリコーンKF−96−100CS)30mlを入れた50mlビーカーをオイルバスに浸漬し、ビーカー内のシリコンオイルが120℃となるよう、オイルバスの温度を調整する。
e)試験片を所定時間(1分)経過後取出し放冷し、サンプル試験片が固化した後に、楕円状となったサンプルの短軸側の長さL(図1を参照)を0.1mm単位まで計測する。試験後のサンプルイメージ図を図1の(b)に示す。
下記計算により120℃における熱収縮率(%)を算出する。
120℃熱収縮率(%)=((L0-L)/L0)*100
L0:試験前のサンプル径(10mm)
L: 試験後のサンプル短軸の長さ(mm)
この計測を複数、例えば3個以上の試験片で行い、3個の試験片の平均値を算出し、小数第一位を四捨五入して整数として熱収縮率(%)を求める。
かかる、フィルム熱収縮率は、基材上に形成されたポリエチレン系樹脂層(I)の性状を特定するものであり、具体的な測定方法については、前述の1.発泡性積層体の項で述べたとおりである。
100〜150℃の範囲内における少なくとも1点におけるフィルム熱収縮率であれば、温度範囲については特に限定はないが、好ましくは105〜140℃近辺であり、例えば、120℃におけるフィルム熱収縮率が67%以下であれば合格、それを超えるようであれば不合格と評価することが可能となる。
フィルム熱収縮率の下限としては特に限定はないが、実際上30〜67%、好ましくは40〜65%であることが挙げられる。
なお、本実施例の物性、及び得られた発泡性積層体等の試験方法は、以下の通りである。
(1)MFR:JIS K6922−2:1997付属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定した。
(2)密度:ポリエチレン系樹脂(A)については、下記の条件にて測定した。
ペレットを熱プレスして2mm厚のプレスシートを作成し、該シートを1000ml容量のビーカーに入れ蒸留水を満たし、時計皿で蓋をしてマントルヒーターで加熱した。蒸留水が沸騰してから60分間煮沸後、ビーカーを木製台の上に置き放冷した。この時60分煮沸後の沸騰蒸留水は500mlとし室温になるまでの時間は60分以下にならないように調整した。また、試験シートは、ビーカー及び水面に接しないように水中のほぼ中央部に浸漬した。シートを23℃、湿度50%の条件において16時間以上24時間以内でアニーリングを行った後、タテ×ヨコ2mmになるように打ち抜き、K6922−2:1997付属書(23℃)に準拠して測定した。
装置:セイコーインスツルメンツ製DSC7020
昇降温条件 :第一昇温 30℃から200℃までを40℃/分
降温 200℃から20℃までを10℃/分
第二昇温 20℃から200℃までを10℃/分
温度保持時間:第一昇温後5分間、降温後5分
サンプル量:5mg
温度の校正:インジウム
リファレンス:アルミニウム
発泡性積層体のポリエチレン系樹脂層(I)を、紙基材が残らないよう紙基材から剥離し、サンプルとした。
剥離したフィルムサンプルを10mmφポンチにて打抜き、3個の試験片を作成した。シリコンオイル(信越シリコーンKF−96−100CS) 30mlを入れた50mlビーカーをオイルバスに浸漬し、ビーカー内のシリコンオイルが120℃となるよう、オイルバスの温度を調整した。
試験片をビーカー内に投入し、1分間放置した。
1分後、ビーカーごとオイルバスから取出し、ビーカーを室温にて放冷した。サンプルが固化したら、サンプルをビーカーから取出し、楕円状となったサンプルの短軸側の長さL(図1を参照)を0.1mm単位まで計測した。下記計算により120℃における熱収縮率(%)を算出した。
120℃熱収縮率(%)=((L0-L)/L0)*100
L0:試験前のサンプル径(10mm)
L: 試験後のサンプル短軸の長さ(mm)
3個の試験片の平均値を算出し、小数第一位を四捨五入して整数とした。
実施例により得られた積層体を10cm×10cmに切り出し、117℃に加熱したパーフェクトオーブン(PH−102型 エスペック製)中で300秒間静置し発泡させた後、取り出して空気中で室温まで冷却した。
上記発泡させたセルサイズをデジタルマイクロスコープ(スカラ社製 HDM−2100)で、下部より灯影させて1.3cm×1.3cm四方の各発泡セル全ての面積を測定後、その平均を算出し、平均値が0.9mm2を超えるものを外観不良(×)、0.9mm2未満のものを外観良好(○)と評価した。
上記外観評価で使用した発泡体の断面を、デジタルマイクロスコープ(スカラ社製 HDM−2100)で撮影後、発泡層の高さを10カ所で測定し、その平均値を算出した。
(1)ポリエチレン系樹脂(A)
表1に記載の樹脂(A−1)〜(A−7)を単独又は組み合わせて、表2、表3に記載のとおり、ポリエチレン系樹脂層(I)を形成するための樹脂組成物を作製した。
なお、A−1,a−2−1及びa−3−2には、酸化防止剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを150ppmと、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイトを150ppm添加している。
B1:MFR10g/10min、密度0.936g/cm3、Tm(b)129℃のポリエチレン樹脂
坪量320g/m2、含水率7%の紙基材の片面にコロナ処理(30W・min/m2)を施し、90mmφ押出機、エアーギャップ110mm、ダイス有効幅560mmの押出ラミネーターを用い、熱可塑性樹脂層(II)を構成する材料としてMFR10g/10min、密度0.936g/cm3、融点129℃の熱可塑性樹脂(B1)を樹脂温度320℃、加工速度50m/min、40μm厚にて押出ラミネート加工し、熱可塑性樹脂層(II)と紙基材との積層体を得た。
次に、上記積層体の熱可塑性樹脂層(II)と反対面の紙基材面にコロナ処理(30W・min/m2)を施し、90mmφ押出機(L/D28)、エアーギャップ150mm、ダイス有効幅560mm、ダイスリップギャップ0.75mmの押出ラミネーターを用い、シリンダー設定温度をホッパー側から220℃、300℃、345℃、345℃、345℃とし、以降ヘッド、アダプター、Tダイスの設定温度を345℃に設定し、加工速度60m/min及び、75m/minで70μm厚のポリエチレン系樹脂層(I)を構成する材料として、上記高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(A−1)(酸化防止剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを150ppmと、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイトを150ppm添加した材料)を押出ラミネート加工した。この時、Tダイス出口の実測樹脂温度は、320℃であった。発泡性積層体のポリエチレン系樹脂層(I)の表面には、コロナ処理(10W・min/m2)を施し、ポリエチレン系樹脂層(I)と紙基材と熱可塑性樹脂層(II)からなる発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表2に示す。加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観が良好であり、発泡高さも十分であった。
ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを130mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表2に示す。加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観が良好であり、発泡高さも十分であった。
ポリエチレン系樹脂層(I)に使用する樹脂として、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(A−2)を用い、ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを130mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表2に示す。 加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観が良好であり、発泡高さも十分であった。
ポリエチレン系樹脂層(I)に使用する樹脂として、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(A−2)に、酸化防止剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを150ppmと、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイトを150ppm添加した材料(a2−1)を用い、ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを135mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表2に示す。加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観が良好であり、発泡高さも十分であった。
ポリエチレン系樹脂層(I)に使用する樹脂として、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(オートクレーブ)(A−3)50重量%に、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(チューブラー)(A−4)50重量%とを混合して得られるポリエチレン樹脂組成物を材料として用いた(a−3−1)。ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを130mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表2に示す。加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観が良好であり、発泡高さも十分であった。
ポリエチレン系樹脂層(I)に使用する樹脂として、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(オートクレーブ)(A−3)50重量%に、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(チューブラー)(A−4)50重量%とを混合して得られるポリエチレン樹脂組成物に、酸化防止剤としてオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートを150ppmと、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイトを150ppm添加した材料を用いた(a3−2)。ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを130mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表2に示す。加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観が良好であり、発泡高さも十分であった。
ポリエチレン系樹脂層(I)に使用する樹脂として、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(A−5)を用い、ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを130mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表3に示す。加工速度60m/minでは発泡外観が良好であったが、加工速度75m/minでは、発泡外観不良となった。
ポリエチレン系樹脂層(I)に使用する樹脂として、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(A−6)を用い、ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを130mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表3に示す。加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観不良となった。
ポリエチレン系樹脂層(I)に使用する樹脂として、高圧法低密度ポリエチレン系樹脂(A−7)を用い、ポリエチレン系樹脂層(I)を積層する条件として、エアーギャップを130mmとした以外は実施例1と同様にして発泡性積層体を得た。得られた発泡性積層体の評価結果を表3に示す。加工速度60m/min、加工速度75m/min共に発泡外観不良となった。
Claims (10)
- 紙を主体とする基材の少なくとも一方の面に、発泡させるためのポリエチレン系樹脂層(I)が形成された発泡性積層体であって、ポリエチレン系樹脂層を形成する樹脂組成物(A)を含有し、下記の特性(i)〜(v)を満たすことを特徴とする発泡性積層体。
(i)ポリエチレン系樹脂層(I)の120℃におけるフィルム熱収縮率が67%以下
(ii)ポリエチレン系樹脂組成物(A)が、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレン及びエチレン共重合体から選択された1種以上であること
(iii)ポリエチレン系樹脂組成物(A)のJIS K6922−2:1997付属書に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したメルトフローレート(MFR)が7g/10分以上30g/10分未満
(iv)ポリエチレン系樹脂組成物(A)のJIS K6922−2:1997付属書(23℃)に準拠した密度が0.900〜0.930g/cm3
(v)ポリエチレン系樹脂組成物(A)の、JIS K7210で使用されるメルトインデクサーを使用し、シリンダー温度240℃、定速押出量3g/分の条件で測定したメモリーエフェクト(ME)が1.8未満 - 前記ポリエチレン系樹脂組成物(A)が、下記(a−1)の特性を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の発泡性積層体。
(a−1)ポリエチレン系樹脂(A)の融点が、80℃〜120℃ - 紙を主体とする基材の少なくとも一方の面に、発泡させるためのポリエチレン系樹脂層(I)が形成された発泡性積層体であって、前記基材の他方の面に、熱可塑性樹脂(B)から構成される熱可塑性樹脂層(II)を備える発泡性積層体であることを特徴とする請求項1〜請求項2のいずれか1項に記載の発泡性積層体。
- 紙を主体とする基材の少なくとも一方の面に、発泡させるためのポリエチレン系樹脂層(I)が形成された発泡性積層体であって、前記基材の他方の面に、熱可塑性樹脂(B)から構成される熱可塑性樹脂層(II)を備える発泡性積層体であり、前記熱可塑性樹脂層(II)が前記基材から放出される蒸気を保持する層であり、前記熱可塑性樹脂層(II)が、下記(b−1)の性状を有する熱可塑性樹脂(B)で構成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発泡性積層体。
(b−1)融点(Tm(b))が100〜140℃ - 紙を主体とする基材の少なくとも一方の面に発泡させるためのポリエチレン系樹脂層(I)を備えた発泡性積層体の製造方法であって、前記ポリエチレン系樹脂層(I)が、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発泡性積層体用ポリエチレン系樹脂組成物を、前記基材の少なくとも一方の面に押出しラミネート加工することにより形成されることを特徴とする発泡性積層体の製造方法。
- 前記押出しラミネート加工を、加工速度65m/min以上の速度で行うことを特徴とする、請求項5に記載の発泡性積層体の製造方法。
- 請求項1〜4に記載の発泡性積層体の前記ポリエチレン系樹脂層(I)が発泡した状態である発泡積層体。
- 請求項7に記載の発泡積層体で成形された状態の容器。
- 紙を主体とする基材の少なくとも一方の面に、発泡させるためのポリエチレン系樹脂層(I)が形成された発泡性積層体の性能評価方法であって、
前記発泡性積層体におけるポリエチレン系樹脂層(I)の100〜150℃の範囲内における少なくとも1点におけるフィルム熱収縮率を測定して、発泡性積層体の発泡後の性能を予測評価することを特徴とする、発泡性積層体の性能評価方法。 - 紙を主体とする基材の少なくとも一方の面に、発泡させるためのポリエチレン系樹脂層(I)が形成された発泡性積層体の製造管理方法であって、
前記発泡性積層体におけるポリエチレン系樹脂層(I)の120℃におけるフィルム熱収縮率を測定し、該フィルム熱収縮率が67%以下となるように製造することを特徴とする、発泡性積層体の製造管理方法。
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