JP3008709U - カレンダー加工のポリプロピレンフィルム又はシート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主に紙の代替品として適したカレンダー加工
のポリプロピレンフィルム或いはシートの提供。 【構成】 本考案は、ポリプロピレン、及び／或いはポ
リエチレン、天然の炭酸カルシウムを主な原料とし、改
質剤、帯電防止剤、滑剤及び顔料などの配合剤を添加
し、混合混練後、カレンダーで圧延してフィルム或いは
シートに成形し、その後、さらに特殊は引取りロール機
構を経て、引っ張り、エンボシングなどの表面処理を行
った後、冷却定型しさらにコロナ処理及びピンホール検
査の後、巻き取って完成品とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、一種のカレンダー加工のポリプロピレンフィルム又はシートに関し 、特に天然の炭酸カルシウムを加えた後、カレンダーで圧延成形するフィルム又 はシートに関し、主に紙の用途、例えば文書用紙や印刷用紙、包装用紙などの用 途に代わりに使用され、また外に、食品や一般用品の包装容器や文具などに広く 使用されるポリプロピレンフィルム又はシートに関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在市場に出ている食品包装、一般用品の包装及び文具等の材料の種類は極め て多い。国際的に環境保護意識が高まる中、その使用する材料は、毒性が無く、 回収可能で焼却し易く、無公害である、などの条件を具備するものでなければな らなく、そのため、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン系の材料 がより広く用いられるようになっている。特にポリプロピレンは比重が軽く、耐 熱性が良好で、大部分の化学薬品及び動植物性の油脂に対する安定性が良好であ り、熱成形性が良いなどの特性により、食品包装及び一般用品の包装容器として の使用に適している。このほか、ポリプロピレンフィルム又はシートは、曲げ強 さを有し、亀裂を生じにくい特性を有するため、文具用に適する。また、多量の 天然の炭酸カルシウムを添加して得られるフィルム又はシートは防水防湿性を有 し、優れた書写性、印刷性、吸墨性を有し、コストも低い、よって天然の紙に取 って代わることができる。

【０００３】 一般のプラスチック加工業界では、厚さ０．２ｍｍ以下のものをフィルム、０ ．２ｍｍ以上のものをシートと称している。現在の一般の伝統的なポリプロピレ ンフィルム又はシートは、いずれも材料を混練後、Ｔダイを経て製造され、フィ ルムを製造する場合には別に２軸延伸を必要とする。シートを製造する場合は、 材料を押出してからＴダイを経て巻き取ればよい。通常、２軸延伸製造されるポ リプロピレンフィルムは、０．０８ｍｍ以下の厚さのものが多く、各種の包装用 とされるのが主である。一方Ｔダイを経て直接巻取り製造したポリプロピレンシ ートは、０．３ｍｍ以上のものが多く、その用途は限られている。０．０８ｍｍ 〜０．３ｍｍの厚さのものはＴダイでの間隙調整が難しいために生産が難しく、 且つ出料口の間隙から出される材料の量に制限があり、幅については、狭める調 整しか行えなかった。ほかに、Ｔダイの厚さは補助機構で補償修正することが出 来ず、このため厚さの分布が不均一になった。以上のようなＴダイによるフィル ム又はシートには上述のような問題があった。

【０００４】 また、ポリプロピレン樹脂は加熱により一般の混練筒の作業温度が２３０℃付 近になると、酸化現象を発生しうる。そして粘度が大幅に下降し、カレンダーの ロール間にバンク（Ｂａｎｋ）を形成することができず、成形できなくなる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、カレンダーのロール間に成形に必要なバンクを形成するために、材 料の配合面から検討を加え、加工粘度を増加し、耐熱性を高め、その加工靭性及 び強度を改善し、並びにカレンダーから剥離しやすく、静電気による塵の吸着を 防ぎ、なめらかに混合混練しやすい材料を使用し、またカレンダーによる工程設 備に改善を加え、以上により、順調にカレンダーによるポリプロピレンとポリエ チレンの０．０５〜２．０ｍｍまでの厚さのフィルム又はシートを製造できるよ うにすることを課題とし、最終的に従来の技術において難しかったカレンダー加 工によるポリプロピレンとポリエチレンのフィルム又はシートを提供することを 課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案はカレンダーによる製造を利用し、従来の押出機Ｔダイで製造したもの との材料の配合面での最大の違いは、本考案では充填剤、潤滑剤の２種の成分を 使用すること及びその使用量である。以下、本考案のポリプロピレン樹脂に配合 する材料の各成分及びその使用料範囲について述べる。

【０００７】 本考案で使用するポリプロピレン樹脂は、ＭＦＩ溶融指数（２３０℃／２．１ ６ＫＧ ＡＳＴＭＤ１２３８）０．３−４５のモノマー、或いはポリマーを用い る。該ポリプロピレンの大部分は、高度に結晶化した硬質重合体とする。

【０００８】 ポリエチレンは、ＭＦＩが０．３−３０の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）或 いはＭＦＩが０．３−４５の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、或いは０．５− １０の線性低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）から選択する。ポリエチレンを 加える目的は、粘度調整と靭性強化であり、また潤滑剤として、すなわちポリエ チレンを含有するポリプロピレン樹脂配合材料を押出すとき、押出機或いは混練 機の内部で、ポリエチレンと金属面の間に潤滑剤に類似の分子層を形成し、樹脂 の流動性を高めることである。

【０００９】 本考案で潤滑剤を加える目的は、カレンダーのロール上で圧延成形を行うとき 、ポリプロピレン樹脂配合材料が金属ロール上から滑らかに剥離できるようにし て美しい表面の品質を得ることである。

【００１０】 また通常カレンダー加工では、改質剤を添加するが、これも従来のＴダイ押出 し成形のポリプロピレン樹脂にはないものである、本考案でも改質剤を加え、こ れによりポリプロピレン樹脂の指触性、熱安定性を増加し、ポリプロピレン樹脂 間の相容性を増加する。通常改質剤とされるものは、ゴム類の弾性体である。

【００１１】 また、本考案では帯電防止剤を加え、よって空気中のチリやゴミの吸着による 商品価値の低下を防ぎ、二次加工印刷或いは熱シール時の不良原因を無くす。本 考案に適用する帯電防止剤は成形前に予め樹脂内に混練するのがよい、非イオン 性帯電防止剤とするのがよい。

【００１２】 また、本考案で添加する着色剤（顔料）は、有機或いは無機着色剤のいずれも 使用できる。

【００１３】 本考案中のポリプロピレン樹脂配合材料中の充填剤は、一般の樹脂配合材と同 様に、成形品の強度を増す補強作用を有するものとし、且つコストを下げるため に用いる。その化学純度はその他の樹脂のようには特別に要求されず、一般のク ラスのものであればよい。

【００１４】 本考案のポリプロピレンフィルム又はシートは、食品包装容器及び文具用及び 紙の代用品として使用後には廃棄される型に属するが、環境汚染問題を造成せず 、成形品の熱安定性に影響を与えることなく、並びに高純度の充填剤を使用する 必要がない。

【００１５】 本考案で使用することのできる充填剤は、木粉、酸化亜鉛、補強繊維、金属粉 、雲母、タルク粉、及び炭酸カルシウムであるが、そのうち炭酸カルシウムを最 も良く使用し、需要によりその他の充填剤を合わせ用いる。炭酸カルシウムは、 重質或いは軽質炭酸カルシウムとし、且つ比較的良い分散効果を得られるものと し、炭酸カルシウムはその粒子表面上をステアリン酸類の潤滑剤、界面活性剤等 の炭酸カルシウムで処理したものも使用することができる。一般にＴダイでポリ プロピレンフィルム又はシートを製造する時は、炭酸カルシウムの添加量は配合 材の流動性に影響を与え、簡単に閉塞を発生するため、添加量には制限がある。 過去の研究によると、２００ＰＨＲの炭酸カルシウム充填剤を加えた製品（ポリ 塩化ビニル製品など）では、その伸長率は従来のものの４０％に低下し、引っ張 り強さは１／３に低下し、実用的でない。本考案では特殊なカレンダーを用いる ため、その配合材中の充填剤は５００ＰＨＲにも達し、食品包装容器、ラップ用 、文具用ならびに紙の代用としての使用に供することができる。適用する食品包 装容器、文具ならびに紙の代用の違いに応じて、その使用料は０から５００ＰＨ Ｒ（添加量を０は充填剤を添加せず、透明製品となる）に調整する。５００ＰＨ Ｒまでとした理由は、本考案の製造方法による。すなわち、その混合混練過程で ポリプロピレン樹脂配合材料を混練し押出す時に添加する炭酸カルシウム充填剤 とポリプロピレン、ポリエチレン樹脂が相容し、靭性効果を現すことができる容 量である。従来のＴダイ押出しのものは、僅かに配合剤を融溶させ、混練を経ず して押出し、並びに靭性効果が現れない。ここに充填剤の容量の明らかな違いが ある。

【００１６】

【作用】

本考案は、従来のＴダイでは得られなかった厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの ポリプロピレンフィルム又はシートを得られ、並びに温度制御、厚さ調整のコン ピュータ自動化、コロナ処理、ピンホール検査などを組み合わせてこれらを一貫 作業で行い、各種厚さの且つ低収縮率のポリプロピレンフィルム又はシートを生 産することができる。カレンダーで製造するポリプロピレンフィルム又はシート には以下のような利点がある： （１）カレンダー全線フローチャートを自動化することができ、省力化でき大 量生産が行え、コストを下げることができる。 （２）全線にコンピュータ制御を導入し、監視及び操作がし易く、工程の条件 を精確に制御して安定した品質を得ることができる。 （３）生産工程中、ポリプロピレンフィルム又はシートは全てローラと接触し て展圧、引っ張られ、得られるポリプロピレンフィルム又はシートの厚さの分布 が均一である。よって高品質の厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの製品が要求され る場合には本考案のカレンダーにより達成することができる。

【００１７】

【実施例】

本考案で採用するポリプロピレン樹脂配合材料中の添加剤、潤滑剤の使用量は 、伝統上未だないものであり、且つ本考案は始めてカレンダーで製造するポリプ ロピレンフィルム又はシートであり、該配合材料の各成分を混合し、混練してか らカレンダーでの成形に供する。その混合、混練段階は従来のＴダイにおけるポ リプロピレン樹脂配合材料とは成分、配合比は完全に異なる。本考案の混合、混 練過程はポリプロピレン製品が有色か無色透明であるか否かにより、混合、混練 設備の組合せを変える。以下、本考案の３種の異なる混合、混練過程及びその必 要な設備について述べる。

【００１８】 本考案で有色（図１）及び透明（図２）のポリプロピレンフィルム又はシート を製造する方法は３種あり、製造方法の違いは主に混合混練設備の違いにあり、 それは充填剤の含有量によってあらかじめ区分する。充填剤の含有量が５００Ｐ ＨＲ以下のものは、図３の方法で混合混練を進行し、１００ＰＨＲ以下のものは 、図４、図５の方式で混合混練を進行する。

【００１９】 図１及び図２に示すように、図２の透明なポリプロピレン製品の製造工程は図 １の有色のポリプロピレン製品の製造工程において、引取ロール（２）の中間に もう一組の冷却装置、即ちエアナイフ（２）−１、氷水ロール（２）−２を設け たものである。その他は図１のカレンダー（１）の後の装置と共同の設備である 。透明なポリプロピレン製品を製造するときは、この増加した冷却装置を利用し 急冷により透明フィルム又はシートとする。この冷却装置の温度を適当な温度に 制御することで、高温の溶融ポリプロピレンフィルムフィルム又はシートを冷却 成形することができ、その後の巻取装置での巻取に供する。添加剤とポリプロピ レン樹脂配合材料のその他の成分とを均一に相容させるために、異なるＰＨＲの 添加剤に対して、上述の図３、４及び図５の方法で混合混練を進行する。その混 練ゲル化の配合材料は図１及び図２での有色或いは透明なポリプロピレンフィル ム又はシートの製造に供する。以下、改質剤の以後の装置について説明を行う： カレンダー（１）：これは本考案の最も主要な設備であり、混合混練を終えた 配合材料を数本のロールにより加熱展延し最良のゲル化及び分散性を得、並びに 各ロール間隙、速度比、及び引取ロール（２）の引っ張りの制御により製品を必 要な厚さとする。 引取ロール（２）：直径８０ｍｍ〜２００ｍｍφのロールから構成し、内に熱 油或いは熱水を通じさせる。適当に本段の引っ張り比を１：１から１：３（カレ ンダーのロールに対する速度比）の間に調整し、ロール温度はかならず適当に制 御してポリプロピレンフィルムの加工物性を確保する。 エンボスロール（３）：３５０ｍｍ〜４５０ｍｍφのスチールロールから構成 し、内に温水或いは冷凍水を通じさせる。ポリプロピレンフィルム又はシートの 両面エンボシングの必要に応じてエンボス装置を配置し、並びにに温度制御を行 い、成形品の種類や規格に応じる。 冷却ロール（４）：直径１１０ｍｍ〜２００ｍｍφのロールから構成し、内に 温水或いは冷凍水を通じさせる。この冷却ロールにて、ポリプロピレンフィルム 又はシートが必要な厚さを満たした後に定型並びに冷却を行う。 コロナ設備（５）：５ＫＷ以下のコロナ発生設備から構成し、製品表面の状態 を破壊することができ、これによりポリプロピレンフィルム又はシートの良好な 印刷密着効果を与える。 ピンホール検出器（６）：これは高精度の検出装置、例えばβ線検出器から構 成し、ポリプロピレン製品の表面品質を確保するために設け、０．８ｍｍより大 きいピンホールを検出することができ、表面不良率を下げる。 巻取機（７）：これは高効率の中心巻取機とし、機台の大きさにより、各種規 格の製品に応じて巻き取りさらに後段の加工に供する。

【００２０】 図２の透明ポリプロピレンフィルム又はシートの製造工程では、エアナイフ（ ２）−１、氷水ロール（２）−２以外は、図１に示すものと同じである。

【００２１】 図３、図４及び図５に示される、本考案の異なるポリプロピレン樹脂配合材料 の充填剤の違いにより異なる混合混練設備については、充填剤が５００ＰＨＲ以 下の者は、図３の混合混練設備を採用し、ポリプロピレン樹脂配合材料に対して まず混合混練により各成分をゲル化し均一とし、十分な強度と靭性を与え、更に 押出機での押し出し後、直接カレンダーに送り圧延し、さらに小ロールで引っ張 り、冷却を行う： 混合機（１１）：通常は立式或いは仰臥式混合機とし、ポリプロピレン樹脂に その他の配合剤を加え、均一に混合する。 混練機（１２）：通常使用者はブレンダーとなし、材料を均一に混合し、ここ で混練し、ゲル化と均一に分散させる。 押出機（１３）：単一スクリュー或いは２スクリューを使用した押出機であり 、混練機で混練後の配合材料を押し出して棒状とし、カレンダーでの圧延に供す る。 固定輸送機（１４）：シリコン材で製造した輸送ベルトであり、原料を押出機 で押し出して棒状とした後にこの輸送機で後の首振輸送機に送る。 首振輸送機（１５）：カレンダーに送る原料を均一に分配するために供し、ゲ ル化の安定性を得るのに供する。これによりカレンダーの第１ロール及び第２ロ ール間のバンクを左右に均一に分配し、需要に応じる。

【００２２】 充填剤１００ＰＨＲ以下のものに対しては、図４及び図５の混合混練工程を採 用する。そのうち図４はまず高濃度のマスターバッチ（Ｍａｓｔｅｒｂａｔｃｈ ）を形成し、図５は個別原料を直接混合し押出機に送る。図４の混合混練工程で は、ポリプロピレン及び充填剤のマスターバッチを形成し、さらに混合機でマス ターバッチと他の配合剤とを均一に混合し、高温押出機にてゲル化を進行した後 、カレンダーに送りロールで圧延し、さらに小ロールで引っ張り冷却する。その 装置の配置は以下に示す： 中間タンク（２１）：ステンレス鋼で製造した保存タンクによりマスターバッ チとその他の配合剤を均一に混合した後、この中間タンクにて暫く保存する。 押出機（２２）：回転式のプラネタリスクリュー押出機であり、高温熱水で加 熱し、並びに高速運転により原料を混練ゲル化し、分散性を高め、原料の押出機 での停留時間を現象し、安定剤の使用量を減らす。 固定輸送機（２３）：上記（１４）に同じ。 ロール（２４）：２本の直径が７００ｍｍφの穴付きロールから構成し、内に 高圧熱水を通し、ロール面の温度を高温状態に制御し、原料をロール上で展圧混 練し、その安定したゲル化を促進する。 固定輸送機（２５）：シリコン材で製造した輸送ベルトであり、上記ロールの 後に設け、前にカッターを置き、原料をカットして板片帯状としてから以下の首 振輸送機に送る。 首振輸送機（２６）：上記（１５）に同じ。

【００２３】 以下説明する図５の混合混練工程では、粒状原料と粒状原料をそれぞれ混合、 中間タンクに入れ、混合比により定量を押出機に送り押出した後、カレンダーで 圧延し、さらに小ロールで引っ張り冷却する： 粒状原料中間タンク（３１）：ステンレス鋼で製造した保存タンクであり、粒 状原料を均一に混合した後にこのタンクに入れる。 粉状原料中間タンク（３２）：ステンレス鋼で製造した保存タンクであり、粉 状原料を均一に混合した後にこのタンクに入れる。 押出機（３３）：２スクリューの押出機であり、粒状と粉状原料を配合比に従 いそれぞれこの押出機に入れ、加熱濾過後、ゲル化状態として押し出す。 固定輸送機（３４）：上記（１４）に同じ。 ロール（３５）：上記（２４）に同じ。 固定輸送機（３６）：上記（２５）に同じ。 首振輸送機（３７）：上記（１５）に同じ。

【００２４】 以上の装置により、本考案の０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍのポリプロピレンフィ ルム又はシートを製造することができる。

【００２５】

【考案の効果】

本考案によるポリプロピレン樹脂フィルム又はシートは、外観が良好で、物性 が優良、厚さが均一、耐酸、耐アルカリ、耐熱、無毒であり、食品容器、スプー ン、耐熱食品容器に成形することができ、印刷性書写性が良く、曲げ強さを有す るため、ラップ用に資料袋に、本の仕切り、文具、下着、壁紙、模造紙、クラフ ト紙等に用いることができる。また回収使用及び粉砕後の混合してアスファルト 道路の舗装用に用いることができ、また燃焼時にも２次公害を発生せず、緑化環 境保護時代の画期的な製品とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の製造装置図である。

【図２】本考案の透明なポリプロピレンフィルム又はシ
ートの製造装置図である。

【図３】本考案の充填剤が５００ＰＨＲ以下の時の混練
装置図である。

【図４】本考案の充填剤が１００ＰＨＲ以下の時の混練
装置図である。

【図５】本考案の充填剤が１００ＰＨＲ以下の時のもう
一つの混練装置図である。

【符号の説明】

２・・・引取ロール （２）−１・・・エアナイフ （２）−２・・・氷水ロール １・・・カレンダー ２
・・・引取ロール ３・・・エンボスロール ４・・・冷却ロール ５・・
・コロナ設備 ６・・・ピンホール検出器 ７・・・巻取機 １１・・
・混合機 １２・・・混練機 １３・・・押出機 １４・・・固定
輸送機 １５・・・首振輸送機 ２１・・・中間タンク ２２・
・・押出機 ２３・・・固定輸送機 ２４・・・ロール ２５・・・
固定輸送機 ２６・・・首振輸送機 ３１・・・粒状原料中間タンク ３２・・・粉状原料中間タンク ３３・・・押出機 ３４・・・固定輸送機 ３５・・・ロール（３５） ３６・・・固定輸送機 ３７・・・首振輸送機

───────────────────────────────────────────────────── 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 105:16 509:00 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリプロピレン、及び／或いはポリエチ
   レン、天然の炭酸カルシウムを主な原料とし、改質剤、
   帯電防止剤、滑剤及び顔料などの配合剤を添加し、混合
   混練後、カレンダーで圧延してフィルム或いはシートに
   成形し、その後、さらに特殊は引取りロール機構を経
   て、引っ張り、エンボシングなどの表面処理を行った
   後、冷却定型しさらにコロナ処理及びピンホール検査の
   後、巻き取って成す、カレンダー加工のポリプロピレン
   フィルム又はシート。