JP5751670B2 - ポリエチレン系樹脂多層発泡シート及びその成形体 - Google Patents
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Description
しかし、特許文献1の発泡体は、開口部縦80mm、横75mm、深さ35mmの半球形状(展開倍率2.0倍、絞り比0.45)の多数個取りの熱成形体を得ることは可能になったものの、さらに深絞りの成形体を得ることに関しては課題を残すものであった。
さらに、該発泡体を用いて多数個取りの連続成形を行うと、発泡体が軟化、膨張し、自重によって垂れ下がる現象(以下、ドローダウンということがある)が起こり、その結果加熱ムラが生じてしまい、得られた発泡成形体の側面部に亀裂などが発生し易くなるという問題が生じ、連続成形を行うに際しても課題を残すものであった。従って、深絞りの単発成形を行なうに際してその成形条件範囲をさらに拡げるとともに、連続成形を可能とするために、発泡体の成形性を向上させることが必要であった。
[1] 分岐状低密度ポリエチレンを主成分とするポリエチレン系樹脂発泡層の両面に、ポリエチレン系樹脂層が積層されている、厚み1〜10mm、見掛け密度15〜460g/L、連続気泡率40%以下のポリエチレン系樹脂多層発泡シートにおいて、
該樹脂層の坪量が15〜100g/m2であり、
該樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン、又は直鎖状低密度ポリエチレンと分岐状低密度ポリエチレンとの混合物からなり、 該樹脂層についての熱流束示差走査熱量測定により得られるDSC曲線における、該発泡層の最大融解ピーク温度T℃以下の温度範囲の低温部融解熱量:A(J/g)と、T℃以上の温度範囲の高温部融解熱量:B(J/g)とが、下記(1)式を満足することを特徴とするポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
0.20≦B/(A+B)≦0.50・・・・(1)
[2] 前記樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂の、前記直鎖状低密度ポリエチレンと前記分岐状低密度ポリエチレンとの重量比が90:10〜20:80であることを特徴とする前記[1]に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。[3] 前記発泡層を構成するポリエチレン系樹脂が直鎖状低密度ポリエチレンを含んでおり、該発泡層についての熱流束示差走査熱量測定により得られるDSC曲線における、前記T℃以下の温度範囲の低温部融解熱量C(J/g)と、前記T℃以上の温度範囲の高温部融解熱量D(J/g)とが、下記(2)式を満足することを特徴とする前記[1]または[2]に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
0.50≦C/(C+D)≦0.80・・・・(2)
[4] 前記発泡層と前記樹脂層とが、共押出されることにより積層されていることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれかに記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
[5] 前記直鎖状低密度ポリエチレンが、メタロセン系重合触媒により重合された直鎖状低密度ポリエチレンであることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれかに記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
[6] 前記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シートを熱成形してなる成形体。
本発明のポリエチレン系樹脂多層発泡シート(以下、単に多層発泡シートともいう。)は、ポリエ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非発泡状態のポリエチレン系樹脂層(以下、単に樹脂層ともいう。)を有する積層体である。該多層発泡シートは、発泡層及び樹脂層の双方が無架橋の樹脂からなるものなので、リサイクルが可能なものである。
該樹脂層は、直鎖状低密度ポリエチレン、又は直鎖状低密度ポリエチレンと分岐状低密度ポリエチレンとの混合物からなるものである。
本発明の多層発泡シートは、樹脂層が、耐熱性に優れる直鎖状低密度ポリエチレンを含有することにより、従来の単層発泡シートに比べると耐熱性、成形性が向上している。即ち、単層発泡シートの場合には、発泡層を構成する樹脂に耐熱性を持たせないと熱成形性を向上させることができなかったが、前記樹脂層を設けることによって、発泡層に耐熱性を持たせる必要性が低下し、発泡層を構成する樹脂成分組成の選択範囲を拡げることができるので、本発明の多層発泡シートは単発成形での成形可能条件範囲の広いものとなっている。さらに、連続成形時には自重により発生するドローダウンが抑制され、連続成形、さらには深絞り成形が可能になる。
0.20≦B/(A+B)≦0.50・・・・(1)
即ち、発泡シートを金型の形状となるように熱成形するためには、発泡シートを加熱して軟化させる必要がある。特に、多数個取りの連続成形を行う場合には、成形面積が大きくなることから、熱成形時に発泡シートにドローダウンが発生し易くなる。本発明者等は、発泡シートを発泡層と樹脂層とからなる多層構造とし、且つ発泡層と樹脂層とを構成する樹脂が、上記の特定の関係を有するようにすることで、ドローダウンに起因する、発泡成形体におけるヤケ、シワの発生という問題を解決することに成功したものである。
発泡層の最大融解ピーク温度T℃は、熱成形時に発泡層を構成する基材樹脂が軟化する温度を意味し、多層発泡シートの熱成形温度と深く関連する温度である。
該T℃により樹脂層の融解熱量を低温部融解熱量:Aと高温部融解熱量:Bとに分けた場合、低温部融解熱量:Aが大きいほど、即ち、(1)式の「B/(A+B)」が小さくなるほど、樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂が軟化し易くなる傾向にあることから、熱成形の際の賦形性や深絞り性が向上する。また、樹脂層が含有する分岐状低密度ポリエチレンの含有量が多いことから、分岐状低密度ポリエチレンを主成分とする発泡層との接着性が向上する。
先ず、JIS K7121、7122(1987年)に準拠する方法(3.(1)標準状態で調整し転移熱を測定する場合)により、熱流束示差走査熱量計を用いて、多層発泡シートの発泡層を切出した試験片2〜4mgを、加熱速度10℃/分で30℃から200℃まで昇温することによりDSC曲線を得る。
なお、発泡層のDSC曲線の測定に用いる試料は、多層発泡シートの発泡層を切り出したもの、或いは発泡層を構成する樹脂が予め分かっている場合にはその原料ペレットを用いることもできる。
なお、DSC曲線の測定に用いる試料は、多層発泡シートの樹脂層を切り出すことにより、或いは多層発泡シートの樹脂層を構成する樹脂が予め分かっている場合には、その原料ペレットを用いることもできる。
前記直鎖状低密度ポリエチレンと分岐状低密度ポリエチレンとの重量比(直鎖状低密度ポリエチレン:分岐状低密度ポリエチレン)は、85:15〜25:75であることが好ましく、80:20〜35:65がより好ましく、75:35〜40:60が更に好ましい。
なお、本発明書において、分岐状低密度ポリエチレンを主成分とするとは、分岐状低密度ポリエチレンが発泡層を構成するポリエチレン系樹脂中に50重量%以上含有されていることをいう。発泡層を構成するポリエチレン系樹脂が分岐状低密度ポリエチレンを主成分とするものであれば、発泡層を構成するポリエチレン系樹脂の発泡性が良好であり、より見掛け密度が低い発泡層を容易に得ることが可能であり、多層発泡シートを軽量化することが可能となる。
0.50≦C/(C+D)≦0.80・・・・(2)
多層発泡シートを押出方向に直行する方向に垂直に切断し、該切断面の厚みを顕微鏡により等間隔に幅方向に10点撮影を行い、撮影した各点における多層発泡シート、発泡層、樹脂層の厚みを測定し、得られた値の算術平均値を夫々の厚みとする。
具体的には、得られた多層発泡シートから縦250mm×横250mmの試験片を切り出し、試験片の重量(g)を測定してその値を16倍にして、1m2当たりの重量に換算した値(g/m2)として算出できる。
なお、前記方法にて坪量測定が困難な場合には、共押出によって製造される多層発泡シートの場合、押出発泡条件の内、樹脂層の吐出量X[kg/時]と、得られる積層発泡シートの幅W[m]、積層発泡シートの単位時間あたりの押出されるシート長さL[m/時]から、下記(3)式にて樹脂層の坪量[g/m2]を求めることができる。また、発泡シートの両面に樹脂層を押出ラミネート法により積層する場合には、それぞれの樹脂層の吐出量に基づきそれぞれの樹脂層の坪量を求めることができる。
坪量[g/m2]=〔1000X/(L×W)〕・・・(3)
また、発泡層の坪量(g/m2)は、積層発泡シートの坪量(g/m2)から樹脂層の坪量(g/m2)を引算することによって求められる。
多層発泡シートの見掛け密度が低すぎる場合、圧縮強度等の剛性が不十分となる虞がある。一方、多層発泡シートの見掛け密度が高すぎる場合、緩衝性が不十分となるおそれがある。上記観点から多層発泡シートの見かけ密度は、18〜200g/Lであることが好ましく、23〜100g/Lであることがより好ましく、25〜90g/Lであることが更に好ましい。
S(%)=(Va−Vx)×100/(Va−W/ρ) (4)
Va:測定に使用した発泡シート試験片の外寸法から計算される見掛け容積(L)
W :試験片の重量(g)
ρ :試験片を構成する樹脂の密度(g/L)
本発明の多層発泡シートを構成する発泡層は、押出発泡法により製造される。一方、樹脂層は熱ラミネート、押出ラミネート、共押出等の公知の方法によって製造することができる。これらの中では、少ない製造工程で容易に樹脂層を発泡層に積層でき、樹脂層を強固に融着させることができ、薄い樹脂層を積層し得ることから、共押出法により製造することが好ましい。
前記環状ダイを用いて共押出する場合、図3に示すように、まず、直鎖状低密度ポリエチレン(A)と必要に応じて添加する分岐状低密度ポリエチレン(B1)、収縮防止剤(C1)を樹脂層形成用押出機11に供給し、加熱溶融し混練して、樹脂層形成用樹脂溶融物(E1)とする。
(1)LD1:分岐状低密度ポリエチレン「F102」(住友化学工業株式会社製、密度922g/L、MFR0.3g/10分、溶融張力179mN、融点109℃、結晶化温度95℃)
(2)LL1:直鎖状低密度ポリエチレン「AM630A」(日本ポリエチレン株式会社製、密度924g/L、MFR8.0g/10分、融点125℃)
(3)LL2:直鎖状低密度ポリエチレン「NM664N」(日本ポリエチレン株式会社製、密度919g/L、MFR8.0g/10分、融点124℃)
発泡層形成用の押出機として、直径90mmの第一押出機と直径120mmの第二押出機からなるタンデム押出機を用い、樹脂層形成用の押出機として直径115mm、L/D=46の第三押出機を用いた。更に、直径95mmの共押出用環状ダイに、第二押出機と第三押出機の夫々の出口を連結し、夫々の溶融樹脂を環状ダイ中で積層可能にした。
◎:得られた発泡成形体の表面に、表面シワが全く無い
○:僅かに表面シワが存在する
△:成形体表面に裂けはないものの、表面シワが存在する
○:連続成形が可能
×:ドローダウンが発生して連続成形不可
12 発泡層形成押出機
13 共押出用環状ダイ
A 直鎖状低密度ポリエチレン
B1 分岐状低密度ポリエチレン
B2 分岐状低密度ポリエチレン
C1、C2 収縮防止剤
D 揮発性可塑剤
E1 樹脂層形成用樹脂溶融物
E2 発泡層形成用樹脂溶融物
F 副成分のポリエチレンから選択した樹脂
G 添加剤
H 多層発泡シート
I 発泡層
J 樹脂層
K 物理発泡剤
Claims (6)
- 分岐状低密度ポリエチレンを主成分とするポリエチレン系樹脂発泡層の両面に、ポリエチレン系樹脂層が積層されている、厚み1〜10mm、見掛け密度15〜460g/L、連続気泡率40%以下のポリエチレン系樹脂多層発泡シートにおいて、
該樹脂層の坪量が15〜100g/m2であり、
該樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン、又は直鎖状低密度ポリエチレンと分岐状低密度ポリエチレンとの混合物からなり、
該樹脂層についての熱流束示差走査熱量測定により得られるDSC曲線における、該発泡層の最大融解ピーク温度T℃以下の温度範囲の低温部融解熱量:A(J/g)と、T℃以上の温度範囲の高温部融解熱量:B(J/g)とが、下記(1)式を満足することを特徴とするポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
0.20≦B/(A+B)≦0.50・・・・(1)
- 前記樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂の、前記直鎖状低密度ポリエチレンと前記分岐状低密度ポリエチレンとの重量比が90:10〜20:80であることを特徴とする請求項1に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記発泡層を構成するポリエチレン系樹脂が直鎖状低密度ポリエチレンを含んでおり、該発泡層についての熱流束示差走査熱量測定により得られるDSC曲線における、前記T℃以下の温度範囲の低温部融解熱量C(J/g)と、前記T℃以上の温度範囲の高温部融解熱量D(J/g)とが、下記(2)式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
0.50≦C/(C+D)≦0.80・・・・(2)
- 前記発泡層と前記樹脂層とが、共押出されることにより積層されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記直鎖状低密度ポリエチレンが、メタロセン系重合触媒により重合された直鎖状低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シートを熱成形してなる成形体。
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