JP2638532B2 - ポリプロピレンフォームシートの硬質又は半硬質物品を成形する方法および多層フォームシート - Google Patents

ポリプロピレンフォームシートの硬質又は半硬質物品を成形する方法および多層フォームシート

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明はポリプロピレンフォームシート
の硬質又は半硬質物品を成形する方法および多層フォー
ムシートに関する。
【０００２】
【従来技術】発泡プラスチック（foamed plastic）又は
気泡プラスチック（cellular plastic）は、その塊り全
体に分散した無数の空隙又は気泡の存在により減少する
見掛けの密度を持つ（ＡＳＴＭ Ｄ８８３−８０Ｃ）。
この気泡は相互に接続している場合（連続気泡）及び／
又は分離し独立している場合（独立気泡）がある。従来
技術は発泡プラスチックの種々の製造方法を開示してい
る。これらはプラスチック、プラスチックの焼結小粒子
及びプラスチック中に分散する気泡粒子中に分散する固
体又は液体を浸出させることを含む。しかしながら最も
広く使用される方法は液体重合体相全体に気相の分散と
その結果生ずる発泡形態の保持を含む。
【０００３】発泡法の理論及び種々の発泡プラスチック
の特性は「重合体の科学及び技術の辞典（Encyclopedia
of Polymer Science and Engineering)」、３巻、１〜
５９ページ（１９８５年）に記載の「気泡プラスチッ
ク」で概説されており、この文献は参照により本明細書
に組み入れる。そこに開示されているように発泡法は３
段階からなり、すなわち、液相又は塑性相中の小さい不
連続部又は気泡の形成、これらの気泡の所望の容積への
成長及びその結果生ずる気泡構造の物理的又は化学的手
段による安定化である。
【０００４】液体重合体中の不連続部又は泡（bubble）
の形成は液体重合体に注入する気体、発泡剤として系に
混合し、そして上昇する温度又は低下する圧力と共に揮
発する低沸点液体、液体重合体中で化学反応の結果作ら
れる気体、及び熱分解を受けて気体を作る化学発泡剤か
ら生ずる。泡又は気泡の生長の速さは重合体相の粘弾
性、発泡剤の圧力、フォームに対する外部圧力、気泡の
大きさ及び重合体相への発泡剤の浸透速度に依存する。
気泡又は泡の安定化は気泡壁の安定性及び気泡を引き離
す膜又は壁からの材料の排出に関連する。液体の粘度の
増加は排出効果を減らす。粘度増加は重合又は橋かけに
より分子量を増加させる化学反応により、又は最後には
重合体の流動を妨げる二次転移又は結晶化温度より低く
なる温度低下により起こさせることができる。
【０００５】本発明は食品業務適用に使用する硬質又は
半硬質のフォームシートに関する。従来技術はこれらの
適用のためのフォームシートの製造にポリスチレンを使
用した。しかしながら、ポリスチレン物品は実用温度の
低さの欠点があり、そして光化学分解性又は生分解性が
ほとんどないか皆無であり、そして比較的高価である。
ポリプロピレンはこれらの望ましくない性質を持たな
い。柔軟又は硬質ポリプロピレンフォームの製造のため
の種々の方法が従来技術に報告されている。これらの方
法は上述の３段階法、すなわち液体又は塑性層中に気泡
の形成、気泡の生長及び結果として生ずる気泡構造の安
定化を助長するように計画されている。
【０００６】ポリプロピレンフォームの製造に使用する
発泡剤はアゾジカルボンアミド（Lee et al, J. Appl.
Polym. Sci．32, 4639(1986)；欧州特許願EP 190,02
1）、クロロフルオロカーボン（欧州特許願EP 1791, EP
71,981, EP 181,637；英国特許1,400,494；英国特許願
GB 2,099,434Ａ）、二酸化炭素（欧州特許願EP 291,76
4）、炭化水素例えばプロパン、ブタン、ペンタン（英
国特許1,400,494；英国特許願GB 2,099,434Ａ）及び水
(欧州特許願EP 122,460）を含む。ポリプロピレンフォ
ームの製造に使用する結晶化速度促進剤及び／又は造核
剤は二酸化チタン（欧州特許願EP 122,460；英国特許願
GB 2,099,434Ａ）、タルク（英国特許1,400,494；英国
特許願GB 2,099,434Ａ）、シリカ及びケイ酸塩（欧州特
許願EP 1791；米国特許 4,467,052）、ゼオライト４Ａ
（欧州特許願EP 178,282, EP 178,283）、安息香酸ナト
リウム（Colton, Plast. Eng. 44(8), 53(1988))及びジ
ベンジリデンソルビトール（欧州特許願EP 178,282）を
含む。
【０００７】クエン酸−重炭酸ナトリウム配合物はある
特許では発泡剤、そして他の特許では造核剤とみなされ
ている（欧州特許願EP 178,283；英国特許1,400,494；
英国特許願GB 2,099,434Ａ；米国特許4,467,052）。ポ
リプロピレンの製造の間に橋かけ剤の使用は従来技術に
報告されており、そして多官能ビニル単量体の欠如又は
存在下における過酸化物（Nojiri et al, Furukawa Rev
iew 2, 34(1982)through Chem. Abstracts 97, 21725ｕ
（1982；欧州特許願EP 181,637, 190,021）、アジド官
能シラン（欧州特許願EP 181,637）、ビニルトリメトキ
シシラン（Lee et al, J. Appl. Polym. Sci, 32, 4639
(1986)）及びポリアクリル単量体の存在下における電離
線(Nojiri et al, Furukawa Review 2, 34 (1982)；米
国特許4,424,293）を含む。
【０００８】「表面にしわのない」低密度ポリプロピレ
ンフォームは溶融ポリオレフィンに高分子脂肪酸アミ
ド、アミン又はエステルを配合することによりつくられ
る（欧州特許願EP 1791）。従来技術はポリプロピレン
が特異な材料でないこと、すなわち他の重合体からのフ
ォーム又は微小気泡構造物の製造に適用できる方法はポ
リプロピレンフォーム製造にも適用できることを教えて
いる。欧州特許願EP 1791は「発泡熱可塑性合成樹脂の
製造方法」を記述しており、そして適用可能な熱可塑性
樹脂として、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体及びアイソタクチックポリプロピレンを開示してい
る。
【０００９】欧州特許願EP 71,981は「発泡ポリプロピ
レン樹脂成形物品」を記述しており、そしてポリプロピ
レンのみならずエチレン−プロピレン共重合体の使用を
開示している。欧州特許願EP 122,460は「水性媒質によ
り生産される樹脂フォーム」を記述しており、そしてポ
リプロピレン、ポリエチレン及びポリスチレンからの重
合体フォームを開示している。欧州特許願EP 291,764は
「プロピレン重合体フォームシートの押出」を記述して
おり、そして20％より少ないエチレンを含むエチレン−
プロピレンブロック共重合体の５％より少ないエチレン
を含むブロック共重合体又はランダムエチレン−プロピ
レン共重合体又はポリプロピレンとの配合物の押出方法
を開示している。
【００１０】英国特許1,400,494は「発泡重合体シート
材料及びその製造方法」を記述しており、そしてポリプ
ロピレン、高密度ポリエチレン及びナイロン−１２を好
ましい実施可能な重合体として開示しており、一方エチ
レンと酢酸ビニル又は塩化ビニルとの共重合体も都合よ
く使用できることを示している。英国特許願GB 2,099,4
34Ａは「プロピレン樹脂フォームの押出方法」を記述し
ており、そして樹脂はアイソタクチックポリプロピレ
ン、エチレン−プロピレンブロック又はランダム共重合
体又はポリプロピレンの多数のオレフィンホモ重合体及
び共重合体との配合物であることができると述べてい
る。英国特許3,637,458は直鎖熱可塑性結晶重合体から
の「微小気泡フォームシート」を記述し、そしてアイソ
タクチックポリプロピレン及び直鎖ポリエチレンフォー
ムシートを特許請求している。英国特許3,819,784は
「成形ポリオレフィンフォームの製造方法」を記述して
おり、そして本方法に使用する適当なポリオレフィンは
低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、アイソタク
チックポリプロピレン、ポリ−１−ブテン及びエチレン
のプロピレン又は酢酸ビニルとの共重合体を含むことを
開示している。
【００１１】米国特許3,830,900は「発泡プラスチックシ
ートの二次成形方法」を記述しており、そしてこの方法
がポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレ
ン共重合体に適用可能であることを開示している。米国
特許4,467,052は「食品製品包装用トレー」を記述して
おり、そしてポリプロピレンとスチレン−ブタジエンゴ
ムとの配合物からフォームトレー製造のための射出成形
方法を開示している。Colton（Plast. Eng. 44(8), 53
(1988)）は「結晶重合体から微小気泡フォームの製造」
を記述し、そして微小気泡ポリプロピレン及びエチレン
−プロピレン共重合体フォームを開示している。
【００１２】欧州特許願181,637は高密度ポリエチレ
ン、直鎖低密度ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリ
スチレンから選ばれる１つ又は複数の重合体の溶融液配
合物から製造する「わずかに橋かけした直鎖オレフィン
重合体フォーム」を記述している。欧州特許願EP 190,0
21は「熱発泡性の橋かけしたプロピレン樹脂組成物」を
記述しており、そしてプロピレン−α−オレフィン共重
合体又は１−ブテン−α−オレフィン共重合体のポリプ
ロピレンとの配合物を開示している。米国特許4,424,29
3は「架橋性ポリプロピレン組成物」を記述し、そして
アイソタクチックポリプロピレン及びエチレン−プロピ
レン共重合体からのフォームを開示している。
【００１３】従来技術は「ポリプロピレン」をプロピレ
ン単量体からつくった重合体の自明の用語として使用し
ている。ある場合、用語「アイソタクチックポリプロピ
レン」及び「結晶ポリプロピレン」が使用される。少数
の特許においてのみポリプロピレンについて何等かのも
う一段の程度で特徴付けがなされている。欧州特許願EP
71,981は（９〜２８cal／ｇ）３.７７〜１１.７(×１
０4Ｊ／kg）の結晶化の潜熱を持つ樹脂からつくったポ
リプロピレンフォームを開示している。米国特許3,637,
458は「少なくとも皮膜を形成する分子量を持ち、ほと
んど橋かけがなく、そして少なくとも（１０,０００inc
h-lbs／inch3）６.９０×１０7Ｎ／ｍ2の破断仕事（wor
k-to-break）(ＷＴＢ）値を持つ」重合体からつくった
ポリプロピレンフォームを開示している。英国特許願GB
2,099,434Ａは１９０℃で少なくとも３グラムの溶融張
力と２.５／リットル以下の最高／最低溶融張力比を持
つ樹脂からつくったポリプロピレンを開示している。従
来技術の方法をポリプロピレン、アイソタクチックポリ
プロピレン又は結晶ポリプロピレンと記述される包括的
又は市販のポリプロピレン樹脂に適用しても、本発明の
ポリプロピレンフォームシートの製造に失敗する。
【００１４】
【発明の要約】本発明の目的は硬質又は半硬質の包装適
用に適する高い衝撃強さ、弾性率を持ち、そしてトレ
ー、板、カップ、ボウル、皿、容器及び食品業務に使用
する他の物品に変えることができるフォームシート材料
を提供することである。本発明の他の目的は高い実用温
度を持つ熱成形性フォームシートを提供することであ
る。本発明のさらに別の目的は現在のフォームシートに
まさる高い断熱特性と費用の利点を持つフォームシート
を提供することである。本発明のその上さらに別の目的
はポリプロピレン樹脂からつくられ、そして（２.５〜
２５ lbs／fr3）４０.１〜４０１kg／ｍ3の密度及び少
なくとも（１０,０００psi）６.９０×１０7Ｎ／ｍ2の
弾性率を持つフォームシートを提供することである。本
発明のなおさらに別の目的は均一な気泡構造と平滑な表
面を持つポリプロピレンフォームシートを提供すること
である。これらのフォームシートにおける改良は、少な
くとも(ａ)高いＭz又は高いＭz／Ｍw比、及び(ｂ)クリ
ープ測定から得られる高い平衡コンプライアンスＪeo又
は定常剪断測定から得られる高い単位応力当たりの回復
可能な歪Ｓｒ／Ｓを特徴とする高い溶融強度、高い溶融
弾性ポリプロピレンを押し出すことにより達成すること
ができることを見出した。
【００１５】一つの態様において、本発明は（２.５〜
２５ lbs／ft3）４０.１〜４０１kg／ｍ3の密度、少な
くとも（１０,０００psi）６.９０×１０7Ｎ／ｍ2の引
張り及び曲げ弾性率、(５〜１８ミル）０.１２７〜０.
４５７mmの気泡の大きさ及び約（０.０２〜０.２０イン
チ）０.５０８〜５.０８mmの厚さを持つ硬質又は半硬質
のポリプロピレンフォームシートを提供する。このポリ
プロピレンフォームシートは熱形成可能であり、そして
均一な気泡構造と平滑な表面を持つ。本発明の他の態様
においては、本発明のポリプロピレンフォームシートを
生産する方法が提供される。この方法は単一又は縦型押
出ラインを用いて実行することができる。後者の方が好
ましく、そして一次及び二次押出機を直列に使用するこ
とにより連続フォームシートが生産される。この方法は
高い溶融強度と高い溶融弾性を持つポリプロピレン樹脂
を一次押出機中で造核剤と混合し、混合物を可塑化し、
可塑化した混合物に物理的発泡剤を注入して発泡混合物
を形成させ、これを二次押出機に移し、発泡混合物を混
合しそして冷却し、そして発泡混合物を環状又はフラッ
トダイを通して押し出して連続フォームシートにする。
【００１６】本発明の他の態様においては、本発明のポ
リプロピレンフォームシートから硬質又は半硬質物品の
成形方法が提供される。この方法は真空又は加圧状態で
フォームシートを変形可能な温度まで加熱し、軟化した
フォームシートを二次成形型に供給し、そしてフォーム
シートを冷却して型の形状を持つ硬質又は半硬質物品を
成形する。本発明の好ましいポリプロピレンフォームシ
ートは有利な程度の圧伸性を持ち、その製品の最終全表
面積が製品をつくった素材板の表面積の３倍より大き
く、しばしば６倍より大きいことを見出された。本発明
の他の態様においては、硬質又は半硬質の多層構造が提
供される。多層構造は本発明のポリプロピレンフォーム
シートの少なくとも１つの層及び機能特性例えばバリア
ー性を持つ少なくとも１つの層からなる。
【００１７】
【発明の詳述】本発明により、高い弾性率、衝撃強さ、
実用温度及び絶縁特性を持つ熱成形可能なポリプロピレ
ンフォームシートを、特定の分子及びレオロジー特性を
持つポリプロピレン樹脂の核剤と混合し、混合物を可塑
化し、物理的発泡剤を可塑化した混合物に添加して発泡
混合物を形成させ、混合し、冷却しそして発泡混合物を
押出ダイを通して押し出して発泡押出物にし、これを連
続フォームシートの形にする。本方法により実施可能な
ポリプロピレン樹脂からつくった許容できるフォームシ
ートは（２.５〜２５.０ lb／ft3）４０.１〜４０１kg
／ｍ3の密度を持ち、半硬質及び硬質の包装及び食品業
務適用に適し、そして実質的に均一な気泡構造と平滑な
表面を持つ。この示した適用のための物体に熱成形する
点で許容できない不満足なフォームは不均一な気泡構
造、荒い表面及びこの範囲から外れた密度を持つ。
【００１８】基材樹脂は発泡性及びそれからつくる発泡
製品の特性の決定に主要な役割を果たす。特に、許容で
きるフォームを生ずるポリプロピレン樹脂は、ここに開
示の方法で処理する場合不満足なフォームを生ずるポリ
プロピレンとそれらの分子及びレオロジー特性により区
別することができる。変形が主として伸びによりそして
引張り応力が存在する場合、重合体の溶融強度は発泡の
ような工程において重要である。高分子ポリプロピレン
樹脂はしばしば「高溶融強度」(ＨＭＳ）樹脂と特徴付
けられる。しかしながら、予期しなかったことである
が、この特徴付けが不適当であり、そして「高溶融強
度」樹脂と表示されそして市販される多くの高分子ポリ
プロピレン樹脂が許容できるフォームシートを生ずるこ
とに失敗することを見出した。ポリプロピレンの試料中
の分子量分布は高温ゲル浸透クロマトグラフィー(ＧＰ
Ｃ）により測定することができる。Waters 150 CV GPC
クロマトグラフを１３５℃で担体溶媒としてトリクロロ
ベンゼン、及び一組のWaters μ−Styragel HTの（１０
3、１０4、１０5及び１０6Ａ）１０2、１０3、１０4及
び１０5nmカラムと共に使用することができる。溶液濃
度は０.２％(w/v)であり、そして流速は１ml／分であ
る。
【００１９】ＧＰＣは(ａ)分子量の合計を分子の数で割
って得られる算術平均値であり、従って単純に分子の全
数に依存する数平均分子量Ｍn、(ｂ)分子量の２乗平均
であり、そしてＭnより重い分子量の数にいっそう依存
する重量平均分子量(Ｍw)、及び(ｃ)分子量の３乗平均
であるＺ−平均分子量（Ｍz）に関する情報を提供す
る。束一的性質（Colligative properties）はＭnに関
連し、大きな変形に伴う内部特性例えば粘性と靭性はＭ
w値により影響され、そして溶融弾性はＭz値にいっそう
密接に依存する。本発泡剤の方法により許容できるフォ
ームを生ずる点で有効なポリプロピレン樹脂は、１.０
×１０6より高いＭz値及び３.０より高いＭz／Ｍw比を
持つ高分子量のそれである。多分散指数Ｍw／Ｍnの重要
性は少なく、なぜなら許容できるフォームを生ずるポリ
プロピレン樹脂と不満足なフォームを生ずるそれとの間
で差がないからである。この示した値より低いＭzとＭz
／Ｍn値を持つ樹脂は許容できないフォームシートを生
ずる。
【００２０】粘度計検出器を使用する許容できないフォ
ームシートを生ずる樹脂のＧＰＣクロマトグラムは単純
形の分子量分布を示し、そして ｇ′＝［η］／ＫＭa である枝分かれ係数ｇ′のｌｏｇ分子量(Ｍw）に対する
プロットは著しい枝分かれが存在しないこと、すなわち
鎖が本質的に線状であることを示す。これに対して、許
容できるフォームシートを生ずる樹脂は双峰の分子量分
布を示し、この場合主要成分は大部分線状であるが、高
分子量の小量成分は高度に枝分かれしている。本発明の
方法に利用することができる樹脂の溶融流量は、２.１
６kgの荷重をかけたメルトフロー装置で２３０℃で測定
して０.２〜１２ｇ／１０分である。Ｍz値で示されるポ
リプロピレン樹脂の許容できるフォームシートへの転換
における溶融弾性の重要性は剪断の場における重合体溶
融物のレオロジー特性により確認される。
【００２１】ポリプロピレン樹脂のレオロジー特性決定
のプログラムに組み込んだRheometrics Mechanical Spe
ctrometer（RMS-800）を用いて実施した。樹脂ペレット
をシートに圧縮成形し、これから試料を直径２５mmの円
形ダイで打ち抜いた。試験を、１.４mmの間隙を置いて
配置された２５mmの平行板を使用して２１０±１℃で実
行した。クリープデータを（１０００dyn／sq.cm）１０
０Ｎ／ｍ2の一定の応力を加えた状態で０〜３００秒間
に得た。クリープ・コンプライアンスＪ（ｔ）は
【数１】 （式中、τ＝歪、σD＝応力、Ｊeo＝平衡コンプライア
ンス、ηo＝無剪断粘度)により与えられる。平衡コンプ
ライアンスＪeoは溶融粘性の尺度であり、そして一定の
応力において時間に対して歪を最初にプロットして求め
られる。時間の関数としての歪を応力で割るとＪ（ｔ）
が得られる。Ｊeoは時間プロットに対するＪ（ｔ）の切
片である。
【００２２】本発明の方法により許容できるフォームシ
ートを生ずるポリプロピレン樹脂は（１２×１０-5cm2
／dyne）１.２×１０-3ｍ2／Ｎより上の平衡コンプライ
アンスＪeo値を持つ。この値より低いＪeo値を持つ樹脂
は不均一な気泡構造と平坦でない表面を持つ許容できな
いフォームシートを生ずる。
【００２３】応力当たり回復可能な剪断歪Ｓｒ／Ｓもま
た許容できるフォームシートを生ずるポリプロピレン樹
脂を許容できないフォームシートを生ずるそれと区別す
る。この数量は溶融粘性の基本的な尺度である。プログ
ラムに組み込んだRheometrics Mechanical Spectromete
rを使用して重合体溶融物にドライバーで時計方向の回
転剪断歪を与え、そしてその結果生ずる剪断応力Ｓと最
初の垂直応力Ｎ1を変換器で測定する。剪断速度の範囲
は０.０１〜１０ｓ-1であり、測定前時間は２.２分であ
り、そして測定時間は０.３分である。垂直応力測定値
は各剪断速度で得られる。回復可能な剪断歪Ｓｒは最初
の垂直応力差から得られる。
【００２４】
【数２】 標準化した数量Ｓｒ／Ｓ、すなわち応力当たり回復可能
な剪断歪は溶融粘性の尺度である。許容できるフォーム
シートに押出し可能なポリプロピレン樹脂は１sec-1に
おいて（５×１０-5cm2／dyne）５.０×１０-4ｍ2／Ｎ
より高く、一般に（７×１０-5cm2／dyne）２.０×１０
-4ｍ2／Ｎより高いＳｒ／Ｓ値を持つが、一方許容でき
ないフォームシートは低い値の樹脂から得られる。
【００２５】上述の分子及びレオロジー特性を持つポリ
プロピレン樹脂の外に、ポリプロピレン樹脂の他の重合
体との配合物もそれらが必要な分子及びレオロジー特性
を持つことを条件として本発明の実施に使用することが
できる。従って、本発明のフォームシートの製造に有用
なポリプロピレン樹脂の他の重合体例えば線状ポリプロ
ピレン又はポリエチレン樹脂との配合物は、そのような
配合物が所要の特性を持つ限り使用することができる。
その上、線状ポリプロピレン樹脂の枝分かれしたポリエ
チレン又はポリプロピレン樹脂との配合物は、そのよう
な配合物が必要な分子及びレオロジー特性を持つ場合使
用することができる。枝分かれしたポリオレフィンは米
国特許4,525,257又は他の適当な方法により線状ポリオ
レフィンを低レベルの放射線にさらすことによりつくる
ことができる。
【００２６】本発明により、必要な分子及びレオロジー
特性を持つポリプロピレン樹脂を許容できるフォームシ
ートに変換するための押出工程が与えられる。二軸又は
一軸スクリュー押出機を使用することができる。一軸押
出機又は、好ましくは、一般に縦型押出機と称する一次
及び二次押出機がポリプロピレン樹脂と添加剤の混合物
につき必要な可塑化、混合及び冷却段階と続いて押出を
能率よく実行して均一な気泡構造と平滑な表面を持つフ
ォームシートにする。
【００２７】縦型押出ラインを図１に略図として示す。
基材の樹脂と核剤を別々の供給装置から一次押出機７の
加熱していない区画１に単一の入口を経て添加する。混
合物を可塑化及び混合用スクリューにより加熱区画２〜
６を経て移動させる。発泡剤を区画４の可塑化混合物に
添加する。生ずる「発泡混合物」を加熱したクロスオー
バー９を経て二次押出機８に移送する。スクリューが混
合物を加熱区画１０〜１３を経て運ぶにつれて混合と冷
却が起こる。メルトポンプ１４が「発泡混合物」を加熱
ダイ１５に移動させ、そして区画１６〜１８を通過させ
る。ダイは環状又はフラットダイのいずれでもよい。押
出した発泡混合物は発泡押出物をなし、この物はフラッ
トダイから出る場合シート状であるか、又は環状ダイか
ら出る場合管状である。いずれの場合も押出物をダイリ
ップに付設されたエアリング１９により冷却する。環状
ダイを使用する場合、押し出した管状フォームを冷却／
サイジングドラム２０上で引き回し、そこでエアリング
２１によりさらに冷却する。押し出した管状又はスリー
ブ状フォームはドラム２０を通過する間に裂ける。フラ
ットダイ又は管状ダイからの押出物は、後者の場合はス
プリッティング(splitting）とスプレッディング(sprea
ding）の後、いずれも次に一組のロール例えばＳ−ラッ
プ（Ｓ-wrap）を通過させてフォームシートに平らに
し、次に巻取機に巻き取る。次いで連続フォームシート
を一定時間エージングして発泡剤を拡散させ、そしてさ
らに二次加工する場合、その前に気泡壁に通気して平衡
にする。上述の押出工程は代表例であり、詳細な装置と
方法に限定されるものではない。代わりの装置及び方法
における変更は当業者にとって明白である。
【００２８】ポリプロピレンフォームシートはほとんど
発泡のない外層又はスキンを持つそれをつくることがで
きる。そのようなスキンはすぐれた外観のフォームをつ
くり、そこではスキンを持つフォーム構造が光り輝く又
は光沢ある外観を呈し、又表面磨耗と切断に対して耐性
である。スキンは得られる最大の曲げ剛性を持ち、より
軽く及び／又はより薄い構造にすることができる補剛材
のはたらきもする。スキンはダイから出てくる管状又は
平らな押出物の表面に流す空気の流速及び／又は温度を
変えることにより単層構造につくることができる。代わ
りに、ポリプロピレンフォーム層の外側に多重マニホー
ルドダイ又はコンバイニング・フィードブロック（comb
ining feedblock)を使用して無発泡ポリプロピレン又は
他の層を同時に押し出してつくることができる。
【００２９】本発明の他の態様により多層フォームシー
トが提供される。このフォームシートは少なくとも１層
の本発明のポリプロピレンフォームシート及び少なくと
も１つの機能層からなる。本発明の多層化フォームシー
トにおける機能層の存在は水蒸気又は気体障壁として有
効にはたらくことができる。従ってポリプロピレンフォ
ーム層と組み合わせた機能層の使用は、ポリプロピレン
フォームの有利な性質を持つのみならず、空気又は他の
蒸気に対して障壁としてはたらくことができ、従って長
い保存寿命が望まれる包装適用に有用な容器として使用
するために有効な製品をつくることができる。
【００３０】本発明により使用することができる機能層
はエチレン−ビニルアルコール及び塩化ビニリデン共重
合体及びポリアミドを含む。本発明の典型的な多層化フ
ォームシート構造はポリプロピレンフォームシートの２
層の間にはさんだ１つ又は複数の機能層を含めることが
できる。典型的には１つ又は複数の機能層の厚さは多層
構造の全部の厚さの約５％より少なく構成する。機能層
として使用する材料がポリプロピレンフォーム層と相溶
性又は付着性でない場合、本発明に従って機能及びポリ
プロピレンフォーム層の間で「結束」層を利用するのが
望ましいことがある。これらの結束層は機能及びポリプ
ロピレンフォーム層を一緒に保持する作用をし、従って
接着剤としてはたらくことができる。典型的な結束層は
極性官能基例えばエステル、カルボキシル及びアミド基
を含むオレフィン共重合体に基づき、一般に極性官能基
を含む１つ又は複数の単量体のオレフィン単量体との共
重合又はオレフィン重合体とのグラフト共重合によりつ
くられる。例えば、ポリプロピレン−無水マレイン酸及
びポリプロピレン−アクリル酸グラフト共重合体が有効
な結束層である。
【００３１】本発明により、多層化ポリプロピレンフォ
ームシートを製造する方法が提供される。この方法は、
ペレット化ポリプロピレン樹脂を核剤と混合し、混合物
を可塑化し、物理的発泡剤をほとんど可塑化した混合物
に添加して発泡混合物を形成させ、発泡混合物を混合し
そして冷却し、発泡混合物及び別に可塑化した機能性樹
脂を押出機のコンバイニング・フィードブロック又は多
重マニホールドダイに供給し、そして発泡混合物及び可
塑化した機能性樹脂を同時に押し出して連続多層化フォ
ームシートにする段階からなる。次いで後者をさらに二
次加工する場合その前に一定時間エージングしてもよ
い。発泡混合物をつくるために使用する方法と材料は本
明細書の初めに単層フォームシートの製造方法で述べた
それと同じである。ポリプロピレンフォーム層は単層工
程におけるように縦型押出機を使用してつくることがで
きる。多層化ポリプロピレンフォームシートの製造方法
に使用する機能層は別のもう１つの押出機で可塑化する
のが好ましい。その上、機能及びポリプロピレンフォー
ム層の間で使用する層も別の押出機から供給してもよ
い。
【００３２】本発明により、ポリプロピレン発泡混合物
及び機能性樹脂をそれぞれ当該分野で公知の多数の入口
を持つ多重マニホールドダイ又はコンバイニング・フィ
ードブロックを使用して結合させる。さらに、結束層の
使用が望まれる場合、これらの材料も多重マニホールド
ダイ又はコンバイニング・フィードブロックに供給する
ことができる。ダイ又はフィードブロックにより３つ又
はそれより多い層構造を多数の入口を持つ環状ダイ又は
多数の入口を利用するフラットダイ又はコンバイニング
・フィードブロックを使用して同時に押し出すことがで
きる。このような装置の使用により、多層化フォーム構
造、例えば外側のポリプロピレンフォーム層及び内側の
ポリプロピレンフォーム層並びにその間に挟まれた機能
層を持つそれを製造することができる。その上、結束層
は機能及びポリプロピレンフォーム層の間で使用するこ
とができる。スキンを、多層構造の一部である外側ポリ
プロピレンフォーム層の上に、単層構造で使用した方法
と類似するそれにより形成させることができる。本発明
のポリプロピレンフォームシートの製造用発泡混合物は
ポリプロピレン樹脂、発泡剤及び造核剤からなる。
【００３３】本発明の方法に使用するポリプロピレンの
分子及びレオロジー特性は上で説明した通りであり、そ
して少なくとも （ａ） Ｍｚ≧１．０×１０６ かつＭｚ／Ｍｗ≧３．
０、及び （ｂ） Ｊｅｏ≧（１２×１０−５ｃｍ２／ｄｙｎｅ）
１．２×１０−３ ｍ ２ ／Ｎ又は１ｓｅｃ−１においてＳ
ｒ／Ｓ≧５．０×１０−４ｍ２／Ｎ（５×１０ −５ ｃｍ
２ ／ｄｙｎｅ）を含む。さらに、実施可能なポリプロピ
レンはその内の高分子画分が枝分かれ重合体を含む双峰
の分子量分布を含む。樹脂の物理的形態は重要ではない
がペレット化樹脂が好ましい。樹脂の溶融流れ速度は
０．２〜１２．０ｇ／分（２．１６ｋｇ、２３０℃）で
ある。
【００３４】造核剤はバブル開始部位をつくり出し、フ
ォームシートの気泡の大きさに影響する。好ましい造核
剤はクエン酸と重炭酸ナトリウム、タルクと二酸化チタ
ンの混合物を含む。従来技術で使用され、そしてここで
引用する他の不活性固体も本発明の方法に使用すること
ができる。引用した従来技術の造核剤は参照によりここ
に組み入れる。造核剤は（０.３〜５.０ミクロン）０.
３〜５.０μｍの粒度を持ち、そしてその濃度は重量で
１％より低いのが好ましい。この物は食品業務適用のた
めの硬質又は半硬質の物品に熱成形するのに適する（５
〜１８ミル）０.１２７〜０.４５７mmの気泡の形成に役
割を果たす。より高濃度の造核剤はより微細な気泡構造
を生じ、そして造核剤凝集の可能性が生ずる。タルクと
他の不活性固体を造核剤として使用する場合、濃度をク
エン酸−重炭酸ナトリウム混合物を使用する場合よりい
くらか高くする。
【００３５】発泡混合物に使用する発泡剤は物理的発泡
剤であり、これは気体であるか又は発泡工程の間に液体
から気体に相変化を受ける。発泡剤は主としてフォーム
の密度を制御するために使用する。高い圧力と温度で重
合体に溶解した薬剤は圧力と温度を下げると溶液から泡
を生ずる。物理的発泡剤は発泡混合物の粘度を下げる可
塑剤として作用し、そしてホットメルト又は可塑化状態
を保つために必要な温度を低くする。本発明に使用する
発泡剤は炭化水素例えばブタン及びイソペンタン、塩素
化炭化水素、クロロフルオロカーボン、窒素、二酸化炭
素及び他の不活性ガスを含む。発泡剤の濃度は重量で１
〜２５％、好ましくは２〜１５％である。発泡剤の濃度
が高い程、気泡内のより高い圧力及び発泡剤の可塑化作
用による変形に対してより低い気泡壁の抵抗性の組み合
わされた効果のため、フォーム密度が低くなる。溶融液
中の発泡剤濃度の増加は溶融粘度及び加工温度を引き下
げる。溶融液からの結晶化温度は加工温度の下限であ
る。溶融液に結晶化が起こると発泡特性が急激に変化
し、表面の荒さと不均一な気泡の大きさを生ずる。慣用
的な無核ポリプロピレン溶融液は約１２０℃で結晶化が
始まりそして約１１０℃で最高になり、一方本発明のフ
ォームシートの製造に有効なポリプロピレン樹脂は約１
４０℃で結晶化が始まりそして約１３０℃で最高にな
る。発泡工程における溶融温度が低い程気泡の大きさが
より微細であり、連続気泡の含量が少ない。ポリプロピ
レン、イソペンタン、クエン酸−重炭酸ナトリウム系の
下限は約１３８℃である。
【００３６】本発明の押出ポリプロピレンフォームシー
トは特性決定又は熱成形の前一定時間例えば７２時間エ
ージングする。本発明のポリプロピレンフォームシート
の密度は（２.５〜２５.０ lbs／ft3）４０.１〜４０１
kg／ｍ2（ASTM D1622）であり、そして厚さは（０.０２
０〜０.２００インチ）０.５０８〜５.０８mm（ASTM D6
45）である。フォームシートの引張り及び曲げ弾性率は
（１０,０００〜５０,０００psi）６.９〜３４.５（×
１０7Ｎ／ｍ2）である。ポリプロピレンフォームシート
の気泡の平均の大きさは走査型電子顕微鏡により測定す
る。ＳＥＭ写真はシートの横断面を撮影し、機械の方向
と機械を横断する方向の両方について検査する。気泡の
大きさは特定面積内の気泡を計数し、気泡当たりの平均
面積を算出し、そして気泡当たり面積を平均の気泡直径
に変換することにより求める。次に機械と機械を横断す
る方向の気泡直径を平均する。本発明のポリプロピレン
フォームシートにおける気泡の平均の大きさは（５〜１
８ミル）０.１２７〜０.４５７mmであり、そして微小気
泡構造は極めて均一である。連続気泡含量、すなわちフ
ォームシート中の破裂気泡の容量割合は空気比重瓶を用
いる測定で約４０％又はそれより少ない。
【００３７】上に記述した特定の分子及びレオロジー特
性を持つポリプロピレン樹脂からつくった許容できるフ
ォームを図２及び３に示す。所要の特性値を持たないポ
リプロピレン樹脂からつくった許容できないフォームを
図４と５に示す。本発明により、本発明のポリプロピレ
ンフォームシートを硬質及び半硬質の物品を成形するた
めに利用することができる。そのような物品は本発明の
フォームシートを加圧又は真空状態で変形しうる温度ま
で加熱し、軟化したフォームシートを二次成形型に供給
し、そしてフォームシートを冷却して二次成形型の形状
を持つ硬質又は半硬質の物品を成形することによりつく
ることができる。次に余分のフォームシート材料がもし
ある場合、成形した物品からトリミングすることができ
る。本発明の好ましい製品はこの適用における有利な程
度の成形性を持ち、製品をつくる素材板の当初の面積の
約３倍から、多くの場合約６倍の全面積を持つ製品が首
尾よくつくられる。
【００３８】次の例示的態様は本発明を例証する目的で
示し、そして本発明は実施例に使用する特定の材料又は
条件のいずれにも限定されない。例証及び比較のための
実施例に使用する種々のポリプロピレン樹脂をそれらの
分子及びレオロジー特性と共に表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【実施例】
実施例１ 表１でＡ−６として確認される３.４ｇ／１０分のＭＦ
Ｒを持つ「高溶融強度」(ＨＭＳ）のポリプロピレン樹
脂を次の方法によりフォームシートに加工した。樹脂ペ
レットを樹脂供給装置から３２／１ ＬＤスクリューを
持つ（2 1/2インチ）６３.５mmの一次押出機に（１１５
lbs／時間）５２.２kg／時間の速度で供給した。クエ
ン酸と重炭酸ナトリウムの化学量論的混合物を別々の供
給装置から押出機の同じ入口に（０.１８ lbs／時間）
０.８２kg／時間の速度で同時に添加した。一次押出機
の加熱区画を（３５０°Ｆ）１７７℃（区画１)、(３７
０°Ｆ）１８８℃（区画２）及び（４１０°Ｆ）２１０
℃（区画３〜５）に維持した。スクリュー速度は（１３
５rpm）１４.１rad／秒であり、そして押出機の内圧は
（２６００psi）１.７９×１０7Ｎ／ｍ2であった。イソ
ペンタンを一次押出機の中央区画へ（４.４ lbs／時
間）２.０kg／時間の速度で注入した。一次押出機で可
塑化しそして混合した後、発泡させる混合物を（３７２
°Ｆ）１８９℃の溶融温度で（３５５°Ｆ）１７９℃の
クロスオーバーを経て、２４／１ Ｌ／Ｄのスクリュー
を持つ（3 1/2インチ）８８.９mmの二次押出機に移送し
た。二次押出機の４つの加熱区画をそれぞれ（３４５°
Ｆ、３４０°Ｆ、 ３３０°Ｆ及び３２５°Ｆ）１７４
℃、１７１℃、１６６℃及び１６３℃に保った。スクリ
ュー速度は（１９rpm）１.９９rad／秒であり、そして
押出機の内圧は（８００psi）５.５２×１０6Ｎ／ｍ2で
あった。（２８３°Ｆ）１３９℃の溶融温度の発泡混合
物を（３２５°Ｆ）１６３℃に維持するダイにポンプ輸
送した。溶融液ポンプの速度は（５０rpm）５.２４rad
／秒であり、そしてダイ圧力は（２００psi）１.３８×
１０6Ｎ／ｍ2であった。
【００４１】混合物を直径（３.０インチ）７６.２mmの
ダイリップを持つ環状ダイを通して押し出した。ダイリ
ップに付設されたエアリングからの（７０°Ｆ）２１℃
の空気で冷却した発泡環状押出物を約（７３°Ｆ）２３
℃に維持する直径(８インチ)２０.３mmの冷却／サイジ
ングドラム上で引き回した。ダイとドラムの間の距離は
（６インチ）１５.２mmであった。押出機の外側表面を
ドラムの回りのエアリングからの（７０°Ｆ）２１℃の
空気で冷却した。環状押出機をＳ−ラップを通した後、
巻取機に巻き取った。もしくは環状押出物をそれがドラ
ムを通過するにつれてスリットを通過させ、次いで巻取
機に巻き取った。巻取速度は(８.９フィート／分）２.
７１ｍ／分であった。一次及び二次押出機を通る樹脂の
通過時間は約２０分であった。上述のように製造したポ
リプロピレンフォームシートは図２のＳＥＭ写真に示す
ように平滑な表面及び均一な気泡の大きさと分布を持っ
ていた。７２時間のエージング期間を与えた後測定した
フォームシートの特性を実施例５の表２に要約して示
す。
【００４２】実施例 ２ 表１でＡ−７として確認されるＨＭＳポリプロピレン樹
脂を実施例１に記述したのと同じ方法でフォームシート
に加工した。樹脂ペレットを一次押出機中に（１１７ l
bs／時間）５３.１kg／時間の速度で供給し、一方クエ
ン酸−重炭酸ナトリウム混合物を別々に（０.６１ lbs
／時間）０.２８kg／時間の速度で供給した。押出機の
区画１〜５をそれぞれ（３４０°Ｆ、３７０°Ｆ、４１
０°Ｆ、４２０°Ｆ及び４２０°Ｆ）１７１℃、１８８
℃、２１０℃、２１６℃及び２１６℃に維持した。スク
リュー速度は（１４０rpm）１４.７rad／秒であり、押
出機の圧力は（１７３０psi）１.１９×１０7Ｎ／ｍ2で
あった。イソペンタンを（２.７０ lbs／時間）１.２２
kg／時間の速度で注入した。発泡させる混合物を（２８
８°Ｆ）１４２℃の溶融液温度で（３５０°Ｆ）１７７
℃のクロスオーバーを経て二次押出機に移送した。押出
機の４つの区画をそれぞれ（３２０°Ｆ、３２８°Ｆ、
３２５°Ｆ及び３２５°Ｆ）１６０℃、１６４℃、１６
３℃及び１６３℃に維持した。スクリュー速度は（１３
rpm）１.３６rad／秒であり、押出機圧力は（８３０ps
i）５.７２×１０6Ｎ／ｍ2であった。（２８８°Ｆ）１
４２℃の溶融した発泡混合物を（３２５°Ｆ）１６３℃
のダイにポンプ輸送した。ダイの圧力は（１９０psi）
１.３１×１０6Ｎ／ｍ2であり、溶融液ポンプ速度は
（５０rpm）５.２３rad／秒であった。混合物を環状ダ
イを経て押し出し、そして約（７８°Ｆ）２６℃に維持
する冷却／サイジングドラム上で引き回した。環状押出
物を（９.３ft／分）２.８ｍ／分のライン速度で巻き取
った。フォームシートは図３のＳＥＭ写真に示すように
平滑な表面及び均一な気泡の大きさと微小構造を持って
いた。フォームシートの特性を実施例５の表２に要約し
て示す。
【００４３】実施例３−比較例 表１でＡ−１７として確認されるＨＭＳポリプロピレン
樹脂を実施例１に記述したのと同じ条件で加工した。生
成する発泡押出物は冷却／サイジングドラム上で引き回
すことができなかった。このシートは図５のＳＥＭ写真
に示すように極めて不十分なフォームであり、そしてつ
ぶつぶのある表面と不均一な微小構造を持っていた。
【００４４】実施例４−比較例 表１でＡ−２０として確認される慣用的なポリプロピレ
ン樹脂を実施例１に記述したのと同じ条件で加工した。
生成する発泡押出物は冷却／サイジングドラム上で引き
回すことができなかった。このシートは極めて不十分な
フォームであり、そしてその貧弱な外観、荒い表面及び
不均一な微小構造のため熱成形又は他の適用に許容でき
ないものであった。
【００４５】実施例５ 実施例１〜４で使用した樹脂の特性を表２に示す。樹脂
Ａ−６及びＡ−７からそれぞれ例示用実施例１及び２で
つくったポリプロピレンフォームシートの特性を表２に
要約して示す。樹脂Ａ−１７及びＡ−２０からそれぞれ
比較実施例３及び４でつくったポリプロピレンフォーム
シートは外観が極めて貧弱で許容できないものであり、
そして特性を測定することができなかった。
【００４６】
【表２】
【００４７】データは許容できるフォームシートが実施
例１と２でつくられ、ここではポリプロピレン樹脂がこ
こで開示した所要の分子及びレオロジー特性を持ってお
り、一方不十分で許容できないフォームシートが実施例
３と４でつくられ、ここでは樹脂がこれらの特性を持た
ないか１つのみを持つことを明らかに示している。実施
例３で使用した樹脂Ａ−１７は高分子ポリプロピレンで
「高溶融強度」樹脂として市販されており、そして許容で
きるフォームの製造に必要な下限に極めて近いＭz値を
持つが、他の特性、特にレオロジー特性が必要な水準よ
りはるかに低く、そして図５に示すように生成するフォ
ームシートは極めて貧弱で許容できない。
【００４８】実施例６ 表１でＡ−６として確認されるＨＭＳポリプロピレン樹
脂を実施例１に記述したのと同じ方法で加工した。樹脂
ペレットを押出機中に（１１８ lbs／時間）５３.５kg
／時間の速度で供給し、一方クエン酸−重炭酸ナトリウ
ム造核剤混合物を（０.２２ lbs／時間）０.１０kg／時
間の速度で供給した。発泡剤イソペンタンを（２.３ lb
s／時間）１.０４kg／時間の速度で注入した。ダイの圧
力は（１９０psi）１.３１×１０7Ｎ／ｍ2であり、ダイ
にポンプ輸送した溶融液の温度は（２８４°Ｆ）１４０
℃であった。混合物を冷却／サイジングドラム上で引き
回し、そして（８.２ft／分）２.５０ｍ／分の速度で巻
取機に巻き取った。ポリプロピレンフォームシートは平
滑な表面及び均一な気泡の大きさと微小構造を持ってい
た。フォームシートの厚さは（１１３ミル）２.８７mm
であり、密度は（１２.３ lbs／ft3）１９７kg／ｍ3で
あり、そして曲げ弾性率は（２４,４８５psi）１.６９
×１０8Ｎ／ｍ2であった。平均の気泡の大きさは（１
０.４ミル）０.２６４mmであり、そして連続気泡含量は
２５.３％であった。
【００４９】実施例７−比較例 表１でＡ−２として確認される慣用的なポリプロピレン
樹脂を実施例１に記載したのと同じ方法で加工した。樹
脂ペレットを押出機中に（１０２ lbs／時間）４６.３k
g／時間の速度で供給し、一方クエン酸−重炭酸ナトリ
ウム造核剤及びイソペンタン発泡剤をそれぞれ（０.８
３及び２.７０ lbs／時間）０.３８及び１.２２kg／時
間の速度で添加した。押出物は図４のＳＥＭ写真に示す
ように荒い表面と不均一な気泡構造を持つ極めて貧弱な
外観を持っていた。
【００５０】実施例８ 表１でＡ−１０として確認される、７.０ｇ／１０分の
ＭＦＲを持つＨＭＳポリプロピレン樹脂を実施例１で記
述したのと同じ方法で加工した。樹脂ペレット、クエン
酸−重炭酸ナトリウム及びイソペンタンをそれぞれ（１
１７、０.３０及び２.９ lbs／時間）５３.１、０.１４
及び１.３kg／時間の速度で添加した。一次押出機の区
画１〜５をそれぞれ（３５０°Ｆ、３８０°Ｆ、４１０
°Ｆ、４１０°Ｆ及び４１０°Ｆ）１７７℃、１９３
℃、２１０℃及び２１０℃に維持し、スクリュー速度は
１５３rpmであり、そして押出機の内圧は（１７５０ps
i）１.２１×１０7Ｎ／ｍ2であった。発泡させる混合物
を（３６０°Ｆ）１８２℃の溶融温度で、（３５０°
Ｆ）１７７℃に維持するクロスオーバーを経て二次押出
機に移送した。後者の区画１〜４を（３２０°Ｆ）１６
０℃に維持した。スクリュー速度は（２０rpm）２.０９
rad／秒であり、そして押出機の内圧は（８００psi）
５.５２×１０6Ｎ／ｍ2であった。（２８５°Ｆ）１４
１℃の溶融温度の混合物を（３２０°Ｆ）１６０℃の温
度に維持するダイにポンプ輸送した。溶融液ポンプ輸送
の速度は（５０rpm）５.２４rad／秒であり、そしてダ
イ圧力は（２２０psi）１.５２×１０6Ｎ／ｍ2であっ
た。環状ダイからの押出物を、それがダイを出るにつれ
て（７０°Ｆ）２１℃の空気で冷却し、そして冷却／サ
イジングドラム上で引き回した。ドラムを（８０°Ｆ）
２７℃に維持した。巻取速度は（１０.０ft／分）３.０
５ｍ／分であった。ポリプロピレンフォームシートは平
滑な表面と不均一な気泡構造を持っていた。シートの厚
さは（１０１ミル）２.５７mmであり、密度は（８.５５
lbs／ft3）１３７kg／ｍ3であり、そして曲げ弾性率は
（１３,７００psi）９.４５×１０7Ｎ／ｍ2であった。
平均の気泡の大きさは（１２.４ミル）０.３１５mmであ
り、そして連続気泡含量は約４０％であった。
【００５１】実施例９−比較例 表１でＡ−１として確認される慣用的なポリプロピレン
樹脂を実施例１に記述したのと同じ方法で加工した。発
泡押出物は平坦でない表面と不均一な気泡構造を持って
いた。
【００５２】実施例１０ 表１でＡ−３として確認され、９.０ｇ／１０分のＭＦ
Ｒを持つＨＭＳポリプロピレン樹脂を発泡剤としてクロ
ロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ２２）及び核剤としてタ
ルクを使用し、実施例１に記述した縦型押出ライン及び
条件を使用してフォームシートに加工した。発泡混合物
は（１１０ lbs）４９.９kgの樹脂、（７.１０ lbs）
３.２２kgのＨＣＦＣ２２及び（２.９０ lbs）１.３２k
gのタルクを含んでいた。Ａ−３樹脂から製造したフォ
ームシートは平滑な表面を持ち、そして気泡構造は均質
であった。このシートは（９６ミル）２.４４mmの厚
さ、（６.３ lbs／ft3）１０１kg／ｍ3の密度及び（１
２,７００psi）８.７６×１０7Ｎ／ｍ2の曲げ弾性率を
持っていた。
【００５３】実施例１１−比較例 実施例１でＡ−１７として確認され、０.３ｇ／１０分
のＭＦＲを持つが、所要のレオロジー特性を欠くＨＭＳ
ポリプロピレン樹脂を実施例１０に記述したのと同じ方
法で加工した。樹脂を（８５.９ lbs／時間）３９.０kg
／時間の速度で添加し、一方ＨＣＦＣ２２とタルクをそ
れぞれ（６.７０）３.０４と(３.４０ lbs／時間）１.
５４kg／時間の速度で添加した。押出物は極めて貧弱な
表面の外観と不均一な気泡構造を持っていた。これらの
結果は同じ樹脂につき実施例３に記述したように発泡剤
としてイソペンタン及び核剤としてクエン酸−重炭酸ナ
トリウムを使用して得られた結果と同様である。
【００５４】実施例１２−熱成形 荒い表面と不均一な気泡構造を持つ貧弱な外観のフォー
ムシートは平滑で許容できる表面を持つ成形物品に熱成
形することができなかった。平滑な表面と均一な気泡構
造を持つ許容できる良好な品質のフォームシートは良好
な品質の成形物品に成形することができた。実施例１の
Ａ−６樹脂からつくった良好な品質のポリプロピレンフ
ォームシートであって、(１１５ミル）２.９２mmの厚
さ、（１１.２ lbs／ft3）１７９kg／ｍ3の密度、（１
５.６ミル）０.３９６mmの平均の気泡の大きさ、及び１
５.８％の連続気泡含量を持つそれを、嵌め合わせ成形
型（matched mold tooling）を持つComet Model ２４×
２４装置で熱成形して（８オンス）２３７mlの円形ボウ
ルをつくった。フォームシートを（２９０°Ｆ）１４３
℃の温度の型の頂と底部の間に置いた。加熱時間は１５
秒の停止時間を含めて１２０秒間であった。型中のシー
ト上の減圧は（２０inch）５０８mmHgであった。熱成形
したボウルは平滑な表面と良好な外観を持っていた。ボ
ウルの底から取った試験片は（１４,３００psi）９.８
６×１０7Ｎ／ｍ2の引っ張り弾性率、（４４１psi）３.
０４×１０6Ｎ／ｍ2の引っ張り応力、４.１％の引っ張
り歪及び（１９.３inch-lbs）２.１８Ｊの破断エネルギ
ー（energy-to break）を示した。
【００５５】実施例１２ａ ポリスチレンフォームシートと比較した場合の本発明の
ポリプロピレンフォームシートのすぐれた圧伸成形性を
例証するため、一組の円錐とコップの形状の成形物品を
(４ lbs／sq in）２.７６×１０4Ｎ／ｍ2の真空を使用
して加熱シートを型の中へ圧伸成形してつくった。前記
ポリプロピレンフォームシートは（０.０７４″)１.８
８mmの厚さと（１１.２ lb／ft3）１７９kg／ｍ2の密度
を持ち、Ａ−６樹脂から重量で２.３％の量のペンタン
を発泡剤として使用して実施例１に記述のようにつくっ
た。（４５０°Ｆ）２３２℃におけるポリプロピレンフ
ォームシートの二次成形時間帯は８秒であり、（４００
°Ｆ）２０４℃においてはそれは２７秒であり、そして
（３５０°Ｆ）１７７℃では３２秒であった。これに比
べて（０.０４０″)１.０２mmのポリスチレンフォーム
の場合、（３５０°Ｆ）１７７℃で円錐に成形すること
は不可能であり、これは初めのドーム形を形成したのみ
であった。（４００°Ｆ）２０４℃ではポリスチレンは
約５秒の狭い範囲でのみコップに成形することができ
た。成形物品の面積をそれらのそれぞれの素材板の面積
と比較することにより、ポリスチレンは素材板の面積の
約３倍のそれを持つ物品を成形し得るのみであったが、
上述のポリプロピレンシートは素材板の面積の約６倍の
それを持つ物品を成形し得ることが確認された。
【００５６】実施例１３ 欧州特許願ＥＰ ７１,９８１は（９〜２８cal／ｇ）３.
７７〜１１.７（×１０4Ｊ／kg）の結晶化の潜熱を持つ
ポリプロピレン樹脂から発泡成形物品の製造を開示して
いる。表１に確認される数種のポリプロピレン樹脂につ
き結晶化の潜熱を測定するため示唆走査熱量測定分析を
行った。その結果を表３に要約して示す。
【００５７】
【表３】 結晶化の潜熱が本発明の許容できるフォームシートを生
ずるポリプロピレン樹脂及び許容できない不均一なフォ
ームシートを生ずるそれを区別しないことは明白であ
る。
【００５８】実施例１４ 米国特許３,６３７,４５８はほとんど架橋がなく、そし
て少なくとも（１０,０００inch-lbs／in3）６.９０×
１０7Ｎ／ｍ2の破断仕事（work-to-break）値を持つ皮
膜形成分子量の直鎖、熱可塑性重合体のフォームシート
の製造を開示しており、そして引用特許の方法により、
０.０３ｇ／cc（１.８７ lbs／ft3）の最大密度及び少
なくとも５００ミクロン（１９.５ミル）５００μｍの
気泡の大きさのフォームシートが得られる。本発明のポ
リプロピレンフォームシートは（２.５ lbs／ft3）４
０.１kg／ｍ3の最小密度及び（１８ミル）０.４５７mm
の最大の気泡の大きさを持ち、いずれも上述の米国特許
の請求の範囲の外にある。
【００５９】表１で確認される数種のポリプロピレン樹
脂を、２０５〜２５０℃の溶融液温度で、リボンダイと
チルロールを使用する（２５〜３０rpm）２.６２〜３.
１４rad／秒で回転する２軸スクリューブラベンダー押
出機で押し出して厚さ（３〜５ミル）０.０７６〜０.１
２７mmの試料をつくった。試料当たり５〜９個の試験片
を５０％ＲＨ、（７２°Ｆ）２２℃で１〜３日間状態調
節した後、IV型ダイを使用して（０.５inch／分）１２.
７mm／分のクロスヘッド速度でインストロン試験を行っ
た（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）。
【００６０】表４に見られるように、本発明の方法によ
り製造した場合許容できるフォームシートを生ずるポリ
プロピレン樹脂は（１０,０００in-lbs／in3）６.９×
１０7Ｎ／ｍ2より少ない破断仕事値を持つのに対して、
引用特許で特許請求する少なくとも（１０,０００in-lb
s／in3）６.９×１０7Ｎ／ｍ2破断仕事値を持つ樹脂は
不均一で許容できないフォームシートを生ずる。
【００６１】
【表４】 英国特許願ＧＢ ２ ０９９ ４３４Ａは１９０℃で少な
くとも３グラムの溶融張力（melt tension）と２.５以
下の最大／最小溶融張力比を持つポリプロピレン樹脂か
らフォーム押出物を製造するための押出方法を開示して
いる。溶融張力は１９０℃に加熱した溶融重合体を２mm
のオリフィスを通して押し出し、次いで押出物を張力検
出プーリーを通過させ、そして５cm／秒の速度で巻き取
ることにより測定した。
【００６２】許容できないフォームシートを生ずる２つ
のポリプロピレン樹脂（Ａ−１とＡ−１７）及び許容で
きるフォームを生ずる２つのポリプロピレン樹脂（Ａ−
６とＡ−７）につき、引用した英国特許願に記述されて
いるように１９０℃における溶融張力の測定を行った。
引用した特許願に特定された温度と処理量で、すべての
ポリプロピレン押出物は巻取機に到達する前に凝固し
た。すべての４つの樹脂の溶融張力値をより高い温度で
得ることができた。表５に示す溶融張力の結果は２２０
℃の溶融温度と３cm／秒の巻取速度で得られた。
【００６３】
【表５】
【００６４】絶対的な溶融張力値は２２０℃及び１９０
℃において同一であることを期待できないが、相対的な
順位は同じであろう。データは溶融張力値及び最大／最
小比は許容できるフォームを生ずるポリプロピレン樹脂
及び許容できないフォームを生ずるそれを区別しないこ
とを示している。種々の樹脂の分子量パラメーターを表
５に示す。Ｍn及びＭwで評価する分子量の増加と共に溶
融張力値が増加することは明瞭である。特定した最小水
準の分子及びレオロジー特性の両方が許容できるフォー
ムを生ずるポリプロピレン樹脂を限定するために必要で
あることはここで既に述べた。
【００６５】発泡製品の密度は引用した英国特許願で論
じられていないが、５つの例証的な実施例が０.０２３
〜０.０３６ｇ／cm3（１.４４〜２.２５ lbs／ft3）の
密度を明らかにしている。本発明は（２.５〜２５.０ l
bs／ft3）４０.１〜４０１kg／ｍ3の密度を開示してい
る。ここで使用するポリプロピレン樹脂は１９０℃で溶
融張力値を得ることができないが、一方そのような値が
英国特許願で報告されていることは、そこに報告された
樹脂がポリプロピレンではなくポリプロピレン型樹脂で
あったことを示唆する。
【００６６】引用した特許願の実施例で使用したポリプ
ロピレンは供給源、組成などが確認されていない。引用
特許願の方法に使用可能として開示されたポリプロピレ
ン樹脂は主としてアイソタクチックポリプロピレン、エ
チレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロ
ピレンランダム共重合体及び２つ又はそれより多い上述
のポリプロピレン型樹脂の混合物からなる樹脂である。
さらに、これらのポリプロピレン型樹脂と混和性の重合
体例えば高密度及び低密度ポリエチレン、ポリブテン−
１、エチレンの酢酸ビニル、プロピレン及びアクリル酸
エチルとの共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、イオ
ノマーなどはポリプロピレンが生成する混合物中の主要
成分である限り、上述のポリプロピレン型樹脂と混合す
ることができる。引用した英国特許願ＧＢ ２ ０９９
４３４Ａに使用のポリプロピレンはそこに及び上に開示
した１つ又は複数の共重合体又は混合物であるかも知れ
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】縦型フォーム押出ラインの略図である。
【図２】ポリプロピレン樹脂Ａ−６からつくったポリプ
ロピレンフォームシートの断面の走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）写真である。
【図３】ポリプロピレン樹脂Ａ−７からつくったポリプ
ロピレンフォームシートの断面の走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）写真である。
【図４】ポリプロピレン樹脂Ａ−２からつくったポリプ
ロピレンフォームシートの断面の走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）写真である。
【図５】ポリプロピレン樹脂Ａ−１７からつくったポリ
プロピレンフォームシートの断面の走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）写真である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 23:00 105:04 Ｂ２９Ｌ 9:00 31:00 Ｃ０８Ｌ 23:10 (72)発明者 カーツ，リーオン アメリカ合衆国コネチカツト州06903. スタムフオード．ドツグウツドコート 195 (72)発明者 パーク，ジヨン・ピー アメリカ合衆国ウイスコンシン州54956. ニーナー．マンチエスターロード952 (56)参考文献 特開 昭51−62868（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−155578（ＪＰ，Ｕ) 土田英俊著「高分子の科学」培風館 （昭和50年12月10日）第15頁 特許庁編「周知・慣用技術集（発泡成 形）」（昭和57年８月３日）第144頁

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも （ａ） １．０×１０６より上のＭｚ かつ３．０より上
    のＭｚ／Ｍｗ比、及び （ｂ） １．２×１０−３ｍ２／Ｎより上の平衡コンプ
    ライアンスＪｅｏ又は１ｓｅｃ−１において５．０×１
    ０−４ｍ２／Ｎより上の単位応力当たり回復可能な剪断
    歪Ｓｒ／Ｓ、を特徴とするポ リプロピレンのフォームシートを変形可
    能な温度まで加圧又は真空下に加熱し、軟化したフォー
    ムシートを二次成形型の型表面に接して成形し、フォー
    ムシートを冷却して二次成形型の形状を持つ硬質又は半
    硬質の物品を成形し、そして過剰の材料が存在する場合、硬 質又は半硬質の成形物品
    からトリミングすることからなる、上記ポリプロピレン
    フォームシートの硬質又は半硬質物品を成形する方法。
  2. 【請求項２】 二次成形型がトレー、板、カップ、ボウ
    ル及び皿の形からなる群より選ばれる形状を持つ請求項
    １記載の方法で成形した製品。
  3. 【請求項３】 少なくとも （ａ） １．０×１０６より上のＭｚ かつ３．０より上
    のＭｚ／Ｍｗ比、及び （ｂ） １．２×１０−３ｍ２／Ｎより上の平衡コンプ
    ライアンスＪｅｏ又は１ｓｅｃ−１において５．０×１
    ０−４ｍ２／Ｎより上の単位応力当たり回復可能な剪断
    歪Ｓｒ／Ｓ、を特徴とす るポリプロピレンのフォームシートの少なく
    とも１つの層及び少なくとも１つの機能性重合体層から
    なる、包装用硬質又は半硬質物品を成形するのに有用な
    多層フォームシート。
  4. 【請求項４】 シートがほとんど気泡のない外層又はス
    キンを含む請求項３記載のフォームシート。
  5. 【請求項５】 少なくとも１つの機能層がエチレン−ビ
    ニルアルコール及び塩化ビニリデン共重合体及びポリア
    ミドから選ばれる請求項３記載のフォームシート。
JP6335166A 1990-03-14 1994-12-21 ポリプロピレンフォームシートの硬質又は半硬質物品を成形する方法および多層フォームシート Expired - Lifetime JP2638532B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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