JP4008904B2 - ポリスチレン系樹脂積層発泡シート - Google Patents
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Description
しかし、従来の成形体は、成形直後の印刷性が劣るという問題を有していた。即ち、積層発泡シートを加熱成形することによって得られた成形体は、商品価値の向上のため、その外側側面に図柄や文字などの曲面印刷が施される。ところが、従来の成形体は、加熱成形後長時間経過後であれば美麗な印刷を施すことができるが、生産性を向上させるために加熱成形直後に印刷すると、印刷かすれ等の印刷不良が発生しやすく、商品価値がなくなるという欠点を有していた。
本発明によれば、以下に示すポリスチレン系樹脂積層発泡シートが提供される。
〔1〕 見掛け密度が0.08〜0.20g/cm3のポリスチレン系樹脂発泡層と該発泡層の少なくとも片面に設けられている坪量50〜150g/m2のポリスチレン系樹脂層とからなる、厚みhが1.5〜3.0mmのポリスチレン系樹脂積層発泡シートであって、
該積層発泡シート中のブタン残存量が1.50〜2.20重量%であり、
該積層発泡シートの145℃、40秒の加熱条件における、押出方向の加熱後寸法(A)と幅方向の加熱後寸法(B)との比(A)/(B)が0.90〜1.10であり、
該積層発泡シートを145℃の加熱温度条件にて加熱時間を変化させて二次発泡させた場合に、下記条件式(1)を満足する二次発泡厚みt(mm)を示す全ての二次発泡後の該積層発泡シートのポリスチレン系樹脂層表面の中心線表面粗さが0.1〜1.2μmであることを特徴とするポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
T−0.25h ≦ t ≦ T (1)
(但し、Tは該積層発泡シートの最大二次発泡厚み(mm)、tは最大二次発泡厚みT(mm)に達するまでの該積層発泡シートの二次発泡厚み(mm)である。)
〔2〕 該ポリスチレン系樹脂発泡層における厚み方向の気泡径が5〜70μmの気泡の平均気泡数が、ポリスチレン系樹脂発泡層とポリスチレン系樹脂層との界面から厚み方向に200μmまでの範囲において40〜6000個/mm2であることを特徴とする前記〔1〕に記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
また、本発明の請求項2に係わる発明によれば、更に優れた成形性および印刷性を有する積層発泡シートが提供される。
本発明の積層発泡シートは、ポリスチレン系樹脂発泡層(以下、単に発泡層ともいう。)と該発泡層の少なくとも片面に積層されたポリスチレン系樹脂層(以下、単に樹脂層ともいう。)とからなる。
本発明の発泡層の見掛け密度は0.08〜0.20g/cm3であり、0.09〜0.20g/cm3が好ましく、更に0.11〜0.20g/cm3が好ましく、特に0.13〜0.19g/cm3が好ましい。見掛け密度が低すぎると、得られる成形体の保形性や天地圧縮強度等の機械的強度が低くなる虞がある。見掛け密度が高すぎると、断熱性が低くなる虞や、コストが高くなる虞がある。
(1)スチレン成分とゴム成分とからなるランダム共重合体樹脂、ブロック共重合体樹脂、グラフト共重合体樹脂、又はこれら共重合体樹脂の2種以上の混合物。
(2)上記(1)の樹脂とスチレン単独重合体との混合物。
(3)スチレン単独重合体とゴム(熱可塑性エラストマーも含む)との混合物。
(4)上記(1)の樹脂又は(2)の樹脂と、ゴム(熱可塑性エラストマーも含む)との混合物。
なお、樹脂層を構成する樹脂としては、積層発泡シート及びその成形体への耐衝撃性付与並びに強度付与の観点から、シャルピー衝撃強さJIS K7111(1996年)において方法の分類をISO179/1eAとしてその値が3〜20kJ/m2、好ましくは6〜16kJ/m2のものを使用することが好ましい。
T−0.25h≦t≦T (1)
但し、Tは該積層発泡シートを最も厚く二次発泡させた際の該積層発泡シートの二次発泡厚み(以下、最大二次発泡厚みと言う。)(mm)、tは最大二次発泡厚みT(mm)に達するまでの該積層発泡シートの二次発泡厚み(mm)である。また、hは加熱前の積層発泡シートの厚み、即ち一次厚み(mm)である。
積層発泡シートの厚みはそのままとして積層発泡シートから、縦、横のそれぞれの辺が、発泡層の押出方向、幅方向と一致するようにして、一辺260mmの正方形サンプルを切り出す。
次に、縦200mm、横200mmの正方形の窓部を有する2枚の木枠間に該サンプルを挟み込む。
また、上記測定において加熱条件を145℃としたのは、積層発泡シートの加熱炉を使用した成形体の連続生産における熱成形時の挙動を、空気循環式オーブンにて再現する上で好適な条件であるためである。
まず、本発明の積層発泡シートから、積層発泡シートの押出方向と一致する方向に50cm、且つ積層発泡シートの幅方向と一致する方向に50cmの正方形のサンプルを切り出す。尚、この際、幅方向の中央部とサンプル中央部が一致するようにする。
また、最大二次発泡厚みは、図1のように得られる二次発泡厚みと加熱時間との関係を示す曲線の二次発泡厚みの最大値をその値とする。
但し、図1には、本発明の実施例の一例として、一次厚みhが2.3mm、最大二次発泡厚みTが5.4mmの積層発泡シートについて示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
ブタン残存量が目的とする二次発泡厚みとの関係において少なすぎる場合には、前記3)の段階に至るためにシートに過多な熱量を与える必要がありヤケなどの不具合の虞がある。一方、ブタン残存量が目的とする二次発泡厚みとの関係において多すぎる場合には、二次発泡厚みtが急激に増加して図1に示すような二次発泡厚みにおける水平領域が得られず、ナキやヤケなどの成形不具合を引き起こす虞がある。
本明細書におけるブタン残存量の測定は、積層発泡シートから採取した短冊状の測定試料を、トルエンを入れた蓋付の試料ビンの中に入れ、撹拌して積層発泡シート中のブタンをトルエンに溶解させた後、ブタンを溶解したトルエンをマイクロシリンジで採取してガスクロマトグラフィー分析にかけて、内部標準法により求めることができる。
該比(A)/(B)がこの範囲内であれば、前記の図1における積層発泡シートの中心線表面粗さの最大値が更に小さくなり、その結果表面粗さの水平領域の中心線表面粗さの値も小さくなるので印刷性が更に良好なものが得られ、また、深絞り成形性時においてもナキ、中割れ等の成形時の不具合の発生の心配がなく、更にドローダウンも小さくなり特に優れた成形性を示すものとなる。尚、ドローダウンとは、熱成形時に長尺な積層発泡シートの両側縁をクランプして加熱ゾーンに搬送し、該加熱ゾーンでシートの両面をヒーター加熱してシートを成形可能な状態に軟化させる際に、積層発泡シートが膨張及び自重によって垂れ下がる現象であり、積層発泡シートの加熱ムラの原因の一つで、ドローダウンが発生すると成形性が悪化する。
積層発泡シートの厚みはそのままとして積層発泡シートから、縦、横のそれぞれの辺が、発泡層の押出方向、幅方向と一致するようにして、一辺200mmの正方形サンプルを切り出す。次に、縦300mm以上、横300mm以上の2枚の金網間に該サンプルを保持する。尚、金網は直径0.1の針金からなり20mm間隔に格子が形成されているものを使用し、2枚の金網間に該サンプルを保持する際の2枚の金網の間隔は5mmとする。
まず、押出機にポリスチレン系樹脂、気泡調節剤等の各種の添加剤を押出機に供給し、加熱、溶融、混練し、更に発泡剤を圧入、混練して溶融樹脂混合物とし、溶融樹脂混合物を発泡適性温度に調整して発泡性溶融樹脂混合物とし、押出機の出口に取付けた環状ダイを通して大気中に押出して筒状に発泡させる。次に、得られた筒状発泡体を円柱状の冷却装置(マンドレル)に沿わせ引取りながら冷却すると共に切り開いてシート状の発泡層を形成する。
ポリスチレン系樹脂として、PSジャパン株式会社製G0002を使用し、該ポリスチレン系樹脂100重量部に対してタルク0.90重量部を配合した原料を内径115mmの押出機に投入して加熱溶融混練することにより溶融樹脂とし、該溶融樹脂にイソブタン65重量%とノルマルブタン35重量%の混合ブタン発泡剤を圧入して混練し、溶融樹脂混合物とした。なお、発泡剤の添加量は、ポリスチレン系樹脂100重量部に対して3.3重量部である。
次いで、上記115mmの押出機の下流側に接続された内径180mmの押出機にて、上記発泡性溶融混合樹脂をブレーカー部の測定温度が156℃となるように冷却して発泡性溶融樹脂混合物とし、該発泡性溶融樹脂混合物を出口部分のテーパー角7°、出口間隙0.67mmの環状ダイを通して、押出発泡させ、その直後に内側から温度25℃の冷却エアを風量1.8m3/minで吹きつけ、同時に外側から温度25℃の冷却エア4.5m3/minを吹き付けながら、円筒状の発泡体とし、該発泡体の内面を直径668mmの円柱状冷却装置側面上を通過させながら冷却した後、押出方向に2箇所切り開くことにより約1040mm巾の2枚の発泡シートを得た。マンドレルの直径をダイ出口の口径で割った値のブローアップ比は3.7とした。このとき、ダイ内のシャフト部分に130℃に設定したオイルを循環させ継続的に除熱を行った。
他の押出機に、耐衝撃性ポリスチレンとしてPSジャパン株式会社製475Dを投入し、次いで溶融、混練してTダイを通して発泡シートの外表面側(円柱状冷却装置冷却面と反対面側)に240℃の溶融樹脂を押出して1m2当たり128gとなるように無延伸樹脂層を積層接着し、厚み2.27mm、坪量が375g/m2の積層発泡シートを得た。
得られた積層発泡シートの発泡層見掛け密度、樹脂層坪量、積層発泡シート厚み(一次厚み)h、最大二次発泡厚みT、樹脂層中心線表面粗さ、積層発泡シートブタン残存量、発泡層表層部の厚み方向の気泡径が5〜70μmの平均気泡数、145℃での押出方向の加熱後寸法(A)と幅方向の加熱後寸法(B)等を測定した結果を表1に示す。
なお、成形性の判定は、ナキ、中割れ、ドローダウンによる加熱ムラのいずれも発生しなかった場合を○とし、ナキ、中割れ、ドローダウンによる加熱ムラのいずれか一つでも発生した場合を×とした。
また、容器の印刷性の判定は、熱成形した直後に曲面印刷をして、印刷ぬけ、印刷かすれが無く鮮明に印刷がなされている場合を◎とし、鮮明さにおいて多少劣るが印刷ぬけ、かすれが見られない場合を○とし、印刷ぬけ、かすれのいずれか一つでも有る場合を×とした。
ポリスチレン系樹脂100重量部に対してタルク0.85重量部を配合した原料を用い、発泡シート製造時の発泡剤注入量を3.2重量部とし、シートの引取速度を実施例1の約71%に減速し、発泡層の見掛け密度を0.159とした以外は実施例1と同様に製造し、表1に示す発泡層厚み(mm)、発泡層見掛け密度、樹脂層坪量、積層発泡シート一次厚みhのシートを得た。
ポリスチレン系樹脂100重量部に対してタルク0.80重量部を配合した原料を用い、発泡シート製造時の発泡剤注入量を3.2重量部とし、円筒状の発泡体を外側から温度25℃の冷却エア4.0m3/minを吹き付け、Tダイを通して発泡シートの外表面側に220℃の溶融樹脂を押出した以外は実施例1と同様に製造し、表1に示す発泡層厚み(mm)、発泡層見掛け密度、樹脂層坪量、積層発泡シート一次厚みhのシートを得た。なお、得られた積層発泡シートを熱成形して得られた容器成形体の発泡層表層部には、厚み方向の気泡径が40μm程度の微細気泡が多数発生しており、該発泡層表層部の気泡径5〜70μmの平均気泡数は450個/mm2(発泡層表層部の全気泡数に対する百分率75%)であった。
発泡シート製造時にダイ内のシャフト部分の除熱を行わず、発泡剤注入量を3.8重量部とし、ダイ出口間隙を0.56mmとし、ダイ出口径を変更してブロー比を4.0とした以外は実施例1と同様に製造し、表1に示す発泡層厚み(mm)、発泡層見掛け密度、樹脂層坪量、積層発泡シート一次厚みhのシートを得た。
発泡シート製造時にダイ内のシャフト部分の除熱を行わず、ダイ出口部分のテーパー角度を5°とし発泡剤注入量を3.6重量部とした以外は実施例1と同様に製造し、表1に示す発泡層厚み(mm)、発泡層見掛け密度、樹脂層坪量、積層発泡シート一次厚みhのシートを得た。
Claims (2)
- 見掛け密度が0.08〜0.20g/cm3のポリスチレン系樹脂発泡層と該発泡層の少なくとも片面に設けられている坪量50〜150g/m2のポリスチレン系樹脂層とからなる、厚みhが1.5〜3.0mmのポリスチレン系樹脂積層発泡シートであって、
該積層発泡シート中のブタン残存量が1.50〜2.20重量%であり、
該積層発泡シートの145℃、40秒の加熱条件における、押出方向の加熱後寸法(A)と幅方向の加熱後寸法(B)との比(A)/(B)が0.90〜1.10であり、
該積層発泡シートを145℃の加熱温度条件にて加熱時間を変化させて二次発泡させた場合に、下記条件式(1)を満足する二次発泡厚みt(mm)を示す全ての二次発泡後の該積層発泡シートのポリスチレン系樹脂層表面の中心線表面粗さが0.1〜1.2μmであることを特徴とするポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
T−0.25h ≦ t ≦ T (1)
(但し、Tは該積層発泡シートの最大二次発泡厚み(mm)、tは最大二次発泡厚みT(mm)に達するまでの該積層発泡シートの二次発泡厚み(mm)である。) - 該ポリスチレン系樹脂発泡層における厚み方向の気泡径が5〜70μmの気泡の平均気泡数が、ポリスチレン系樹脂発泡層とポリスチレン系樹脂層との界面から厚み方向に200μmまでの範囲において40〜6000個/mm2であることを特徴とする請求項1に記載のポリスチレン系樹脂積層発泡シート。
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