JP5461614B2 - 無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法 - Google Patents
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Description
鉱物資源のなかでも、石灰石は、ほぼ無尽蔵に近いほど多量に自然界に存在するといわれている。近年、この石灰石の粉末である炭酸カルシウムを高配合して、紙状の薄膜シートに成形したものが、環境に優しい紙として提案され(特許文献1参照。)、実用に供されている。
近年開発された環境に優しい紙の製造法は、56〜80重量%の炭酸カルシウム粉末、43〜18重量%のポリエチレン樹脂および1〜2重量%の添加剤を混合して造ったペレットをインフレーション式押出成形機で成形し、紙状の薄膜シートとする(特許文献1参照。)。
上記とは全く別に、無機微細粉末5〜40重量%を含有するオレフィン系重合体を縦方向に延伸したフィルムを基材層とし、この基材層の少なくとも片面に、無機微細粉末8〜65重量%を含有するプロピレン系共重合体あるいは高密度ポリエチレンを溶融混練したものをシート状にラミネートし、次にテンターを用いて横方向に延伸してつくられた、表面粗さが0.3〜1.5μmのものを接着して表面もしくは表裏面が接着した複層構造フィルムが提案された。しかし、この提案された複層構造フィルムである合成紙は、表面に数多くの長尺状の亀裂を有しているため、無機微細粉末が脱落しやすく、印刷工程で障害となった。そこで、表面層もしくは表裏面層に接着するシートに存在する無機微細粉末の表面を、プロピレン系共重合体あるいは高密度ポリエチレンで被覆する手段を追加することが提案された(特許文献3参照。)。以上の技術は実用化されて、日本でもその製品が合成紙として広く使用されている。
前記無機物質粉末、熱可塑性樹脂、補助剤を準備する工程と、ここで、前記無機物質粉末が、0.5〜15μmの平均粒子径を有すると共に粒子径50μm以上の粒子を含有せず;
原料として、前記無機物質粉末を60重量%〜82重量%、前記熱可塑性樹脂を18重量%〜40重量%、補助剤を0.05重量%〜4.0重量%の配合率で、二軸のスクリューを装備した押出成形機に投入することにより、前記原料に対して高い剪断応力を作用させて混練し、混練した原料をダイスをとおしてTダイ方式により押出成形して無機物質粉末高配合薄膜シート中間体を成形する工程と;
縦方向、横方向の延伸倍率をいずれも1.1倍〜3.0倍に抑えて、延伸後の薄膜シートが所望の見かけ比重を有するように縦延伸および/もしくは横延伸を行う工程と;
を有する無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法であって;
前記熱可塑性樹脂が、延伸倍率を1.1倍〜3.0倍としたとき前記無機物質粉末高配合薄膜シートの見かけ比重を0.55〜1.40に低下させることができるように選択され、
前記延伸を行う工程において、前記熱可塑性樹脂を上記のように選択することにより、白く、不透明で、0.55〜1.40の範囲の前記所望の見かけ比重に調整する、
ことを特徴とする、無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法である。
前記スキン層用の前記無機物質粉末、熱可塑性樹脂、補助剤を含むスキン層用原料を準備する工程と、
前記スキン層用の無機物質粉末が、0.5〜4μmの平均粒子径を有すると共に粒子径50μm以上の粒子を含有せず、
前記コア層用の前記無機物質粉末、熱可塑性樹脂、補助剤を含むコア層用原料を準備する工程と、
前記コア層用の前記無機物質粉末が、4〜15μmの平均粒子径を有すると共に粒子径50μm以上の粒子を含有せず;
下記の所定の配合率で前記スキン層用原料を混練する工程と、
下記の所定の配合率で前記コア層用原料を混練する工程と、
前記スキン層用および前記コア層用の前記無機物質粉末の配合率が、60重量%〜82重量%であり、
前記スキン層用および前記コア層用の前記熱可塑性樹脂の配合率が、18重量%〜40重量%であり、
前記スキン層用および前記コア層用の前記補助剤の配合率が、0.05重量%〜4.0重量%であり;
混練した前記スキン層用原料および混練した前記コア層用原料の供給量を、前記スキン層の表裏2層がそれぞれ10〜30部となると共に前記コア層が40〜80部となるように分配して、2種3層Tダイ方式押出成形機で薄膜シート中間体を成形する工程と;
前記薄膜シート中間体に対して逐次延伸もしくは同時二軸延伸を行なって、外観が紙に類似し、不透明で、印刷および加工適性が優れ、且つ顧客が所望する見かけ比重に調整する工程と;
を有し、
前記スキン層用および前記コア層用の前記熱可塑性樹脂が、前記延伸時に縦、横方向いずれの延伸倍率も1.1倍〜3.0倍で薄膜シートの見かけ比重を0.6〜0.8に低下させることができる樹脂であることを特徴とする、無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法である。
X2=W×10-4/(D×Z×R×T)
X =R×Y
式中、 Dは、生産計画で定められた製品の見かけ比重であり、
Rは、生産計画で定められた縦横比(縦方向と横方向の延伸倍率の比)であり、
Wは、縦延伸をかける前の薄膜シートの1平方メートルあたりの重量(g/m2)であり、
Xは、縦方向の延伸倍率であり、
Yは、横方向の延伸倍率であり、
Zは、縦延伸によるシートの横方向の長さの収縮倍率もしくは伸長倍率で、本装置の操業経験で容易に推定可能である、無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法である。
第一の操作として、熱可塑性樹脂および無機物質粉末を混合し、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で特に大きな剪断応力を作用させて混練し、無機物質粉末と熱可塑性樹脂を均一に分散させる。この場合、大きな剪断応力を作用させるには、二軸の混練装置を使用すべきである。
延伸倍率は、縦方向、横方向いずれも1.1倍〜3.0倍、処理温度は、使用する樹脂の融点以下が好ましいが、正確を期するには、前記のJIS K7127:1999の方法を利用するなどして、対象となる薄膜シートについて最大の伸び(%)が得られる温度を推定する。
X =RY
式中、 D:生産計画で定められた製品の見かけ比重
R:生産計画で定められた縦横比(縦方向と横方向の延伸倍率の比)
W:縦延伸をかける前の薄膜シートの1平方メートルあたりの重量(g)
X:縦方向の延伸倍率
Y:横方向の延伸倍率
Z:縦延伸によるシートの横方向の長さの収縮倍率もしくは伸長倍率で、本装置の操業経験で容易に推定可能である。
高密度ポリエチレン樹脂(ハイゼックス550BR、メルトマスフローレイト=0.27g/10分、(株)プライムポリマー製)と、平均粒子径(d50)が1.6μm(換算値)で、粒子径50μm以上の粒子を含有しない炭酸カルシウム(ソフトン2200、白石カルシウム製)と、カルシウムステアレート(日油(株)製)の各原料を準備した(工程:S1−a)。
高密度ポリエチレン樹脂(ハイゼックス550BR、メルトマスフローレイト=0.27g/10分、(株)プライムポリマー製)と、平均粒子径(d50)が5.4μmで、粒子径18.5μm以上の粒子を含有しない炭酸カルシウム(ミクロカル#150、有恒鉱業(株)製)と、カルシウムステアレート(日油(株)製)の各原料を準備した。
高密度ポリエチレン樹脂(ノバテックHD HY430、メルトマスフローレイト=0.8g/10分、日本ポリエチレン(株)製)、平均粒子径(d50)が4.3μmで、粒子径20.2μm以上の粒子を含有しない炭酸カルシウム(ミクロカル#150、有恒鉱業(株)製)と、マグネシウムステアレート(日油(株)製)の各原料を準備した。
メルトマスフローレイトが0.27g/10分の高密度ポリエチレン樹脂(ハイゼックス550BR、(株)プライムポリマー製)およびメルトマスフローレイトが0.8g/10分の高密度ポリエチレン樹脂(ノバテックHD HY430、日本ポリエチレン(株)製)を50:50の比率で混合したものと、平均粒子径(d50)が8μm(換算値)で、粒子径45μm以上の粒子を含有しない炭酸カルシウム(BF100、備北粉化工業(株)製)と、マグネシウムステアレート(日油(株)製)の各原料を準備した。
高密度ポリエチレン樹脂(ハイゼックス550BR、メルトマスフローレイト=0.27g/10分、(株)プライムポリマー製)と、平均粒子径(d50)が8μm(換算値)で、粒子径45μm以上の粒子を含有しない炭酸カルシウム(BF100,備北粉化工業(株)製)と、マグネシウムステアレート(日油(株)製)の各原料を準備した。
実施例5で成形した薄膜シート中間体の試料(シートの厚さ270μm)について、ロールの周速差を利用する縦延伸およびシート端部固定式テンターによる横延伸を実施し、縦延伸の効果および縦延伸につづき横延伸を行なった逐次延伸の効果を調べた。
Claims (11)
- 無機物質粉末、熱可塑性樹脂、補助剤を配合して混練し、成形し、延伸して、薄膜シートに仕上げる無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法において、
前記無機物質粉末、熱可塑性樹脂、補助剤を準備する工程と、ここで、前記無機物質粉末が、0.5〜15μmの平均粒子径を有すると共に粒子径50μm以上の粒子を含有せず;
原料として、前記無機物質粉末と前記熱可塑性樹脂との重量比を60:40〜82:18とし、補助剤を前記無機物質粉末及び前記熱可塑性樹脂の合計量100重量%を基準として、0.05重量%〜4.0重量%配合して、二軸のスクリューを装備した押出成形機に投入することにより、前記原料に対して高い剪断応力を作用させて混練し、混練した原料をダイスをとおしてTダイ方式により押し出し、直後に50℃以上のロールに接触させて成形し、無機物質粉末高配合薄膜シート中間体を成形する工程と;
縦方向、横方向の延伸倍率をいずれも1.1倍〜3.0倍に抑えて、延伸後の薄膜シートが所望の見かけ比重を有するように縦延伸および/もしくは横延伸を行う工程と;
を有する無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法であって;
前記熱可塑性樹脂が、延伸倍率を1.1倍から3.0倍としたとき前記無機物質粉末高配合薄膜シートの見かけ比重を0.55〜1.40に低下させることができるように選択され、
前記延伸を行う工程において、前記熱可塑性樹脂を上記のように選択することにより、白く、不透明で、0.55〜1.40の範囲の前記所望の見かけ比重に調整することを特徴とする無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法。 - 前記無機物質粉末高配合薄膜シート中間体を成形する工程において、リップの開口幅を前記無機物質粉末高配合薄膜シート中間体の厚さで除した値が、10以下となるようにすることを特徴とする、請求項1に記載の無機物質粉末高配合薄膜シートの製造方法。
- 前記延伸倍率が、縦方向、横方向の延伸倍率のいずれも1.1倍〜2.5倍であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記所望の見かけ比重が、0.55〜1.25の範囲にある、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される樹脂であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン樹脂であり、前記ポリエチレン樹脂の60重量%以上が、0.02〜1.2g/10分のメルトマスフローレイトを有する高密度ポリエチレン樹脂であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、高密度ポリエチレン樹脂からなり、前記高密度ポリエチレン樹脂の50重量%〜100重量%が、0.02〜0.5g/10分のメルトマスフローレイトを有し、前記高密度ポリエチレン樹脂の残りが、0.5〜1.2g/10分のメルトマスフローレイトを有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記無機物質粉末が、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、酸化チタン、タルク、カオリン、水酸化アルミニウムからなる群から選択される一種類以上の無機物質粉末であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記無機物質粉末高配合薄膜シートに対し平滑度の向上のためにカレンダー処理を行うことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを有する印刷用薄膜シートであって、
前記熱可塑性樹脂と前記無機物質粉末との重量比は18:82〜40:60であり、前記無機物質粉末が、0.5〜15μmの平均粒子径を有すると共に粒子径50μm以上の粒子を含有せず、見かけ比重が0.55〜1.40である印刷用薄膜シート。 - 前記無機物質粉末の平均粒子径4.3〜15μmである請求項10に記載の印刷用薄膜シート。
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