JP5757622B2 - 熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート - Google Patents
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Description
しかし、該発泡シートを用いて、深絞り形状の成形体を多数個取りの連続成形法により製造しようとすると、発泡シートの一部が破断してしまったり、または溶融してしまったりすることがあった。
このドローダウンは発泡シートの加熱ムラの原因となり、加熱の不均一な状態の発泡シートが成形ゾーンに移送され成形されると、加熱不十分な部分が破断してしまったり、加熱されすぎた部分が溶融してしまったりして、成形不良が起きてしまう。
[1] 分岐状低密度ポリエチレン(a1)60〜85重量%と直鎖状低密度ポリエチレン(b1)15〜40重量%との混合樹脂(ただし、両者の合計が100重量%である。)を基材樹脂とするポリエチレン系樹脂発泡層の両面に、共押出によりポリエチレン系樹脂層を積層してなる、見掛け密度15〜460kg/m3、厚み1〜7mmの多層発泡シートであって、該ポリエチレン系樹脂層の片面あたりの坪量が10〜80g/m2であり、該ポリエチレン系樹脂層は、脂肪酸エステル、脂肪族アミンおよび脂肪酸アミドから選択される1以上の収縮防止剤を含み、該樹脂層中の収縮防止剤の配合量が、該樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂100重量部に対して0.7重量部以上であり、該ポリエチレン系樹脂発泡層は、脂肪酸エステル、脂肪族アミンおよび脂肪酸アミドから選択される1以上の収縮防止剤を実質的に含まないことを特徴とする熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
[2] 前記ポリエチレン系樹脂発泡層中の前記収縮防止剤の配合量が、該発泡層を構成する基材樹脂100重量部に対して0.3重量部以下(ただし、0を含む。)であることを特徴とする前記1に記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
[3] 前記多層発泡シート全体の厚み(t)[mm]に対するポリエチレン系樹脂層の片面あたりの坪量(m)[g/m2]の比(m/t)[g/m2・mm]が両面共にそれぞれ3〜15であることを特徴とする前記1または2に記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
[4] 前記ポリエチレン系樹脂層を構成する基材樹脂が、直鎖状ポリエチレン(b2)であるか、または直鎖状低密度ポリエチレン(b2)と分岐状低密度ポリエチレン(a2)との混合樹脂であり、該樹脂層中の直鎖状低密度ポリエチレン(b2)と分岐状低密度ポリエチレン(a2)との重量比が100:0〜30:70であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
[5] 前記ポリエチレン系樹脂層が非発泡樹脂層であることを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
[6] 前記ポリエチレン系樹脂発泡層の示差走査熱量測定により得られるDSC曲線において、全融解熱量Xが50〜150J/gであり、かつ全融解熱量X[J/g]に対する分岐状低密度ポリエチレン(a1)の結晶の融解に由来する融解ピークの頂点温度以上の融解熱量Y[J/g]の比Y/Xが0.20〜0.50であることを特徴とする前記1〜5のいずれかに記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
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、該発泡層の両面に共押出により積層されたポリエチレン系樹脂層(以下、単に樹脂層ともいう。)を有する多層発泡シートである。
該発泡層を構成する基材樹脂は、分岐状低密度ポリエチレン(a1)と直鎖状低密度ポリエチレン(b1)との特定比率の混合樹脂である。該基材樹脂が上記混合樹脂であることにより、見掛け密度が小さい発泡層が形成可能となると共に、発泡シートの熱成形が可能となる。
尚、本明細書におけるポリエチレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、JIS K7210(1999)A法に準拠して、試験温度190℃、荷重21.18Nで測定される値である。
更に、該発泡層のDSC曲線において、分岐状低密度ポリエチレン(a1)の結晶の融解に由来する前記融解ピークa1の頂点温度T℃を基準として、該頂点温度T℃以上の融解熱量Y[J/g]の全融解熱量X[J/g]に対する比Y/Xは、好ましくは0.20〜0.50である。該比Y/Xが上記範囲であることにより、多層発泡シートが特に熱成形性に優れたものとなる。かかる観点から、前記比Y/Xは、より好ましくは0.23〜0.40である。
なお、前記融解ピークa1の頂点温度T℃は、分岐状低密度ポリエチレン(a1)の原料ペレットをDSC測定した際の頂点温度から見分けることもできる。
融解熱量は、JIS K7122(1987年)に準拠する方法により、「(1)標準状態で調整し転移熱を測定する場合」を採用し、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から切出した試験片2〜4mgを、加熱速度10℃/分で室温から200℃まで昇温させることにより得たDSC曲線から求める。融解ピークの頂点温度T℃についても、JIS K7121(1987年)に準拠し、同DSC曲線から求める。
なお、当然のことながら上記測定において溶融樹脂をオリフィスから紐状に押出す際には該紐状物に、できるだけ気泡が入らないようにする。
本発明の多層発泡シートは、その発泡層には収縮防止剤が含まれていないことにより、熱成形時のドローダウンが小さくなり、連続成形法による熱成形性が著しく向上する。
前記脂肪酸エステルとしては、炭素数8〜30の脂肪酸と水酸基を3〜7個有する多価アルコールとのエステルが好ましい。炭素数8以上の脂肪酸としては、ラウリン酸、オレイン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコ酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸などが挙げられる。水酸基を3〜7個有する多価アルコールとしては、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エリトリットアラビット、キシリマアット、マンニット、ソルビット、ソルビタンなどが挙げられる。
これらのエステル化合物の中でも、これらの完全エステル化物よりは部分エステル化物、特にモノエステル化物がより顕著な収縮防止効果が得られるため好ましく、ステアリン酸モノグリセライド、ベヘン酸モノグリセライド、又はステアリン酸モノグリセライドとベヘン酸モノグリセライドの混合物が更に好ましい。
本発明の多層発泡シートは、樹脂層に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、熱成形時の耐熱性に優れるものとなり連続成形、且つ深絞り成形が可能なものとなる。
該比B/Aが上記範囲内であることにより、特に熱成形性に優れた多層発泡シートとなる。かかる観点から、比B/Aの範囲は、より好ましくは0.23〜0.48であり、さらに好ましくは0.25〜0.46である。さらに、熱成形性をより向上させるためには、比B/Aの値は前記比Y/Xの値よりも大きいことが好ましく、比B/Aの値は、より好ましくは比Y/Xの値の1.1以上であり、さらに好ましくは1.2倍以上である。
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。
該樹脂層の坪量が小さすぎる場合には、樹脂層に十分量の収縮防止剤が配合されていても、押出発泡後の著しい収縮を抑制することができないため、発泡シートの熱成形性が悪くなる。一方、該樹脂層の坪量が大きすぎる場合には、樹脂層を過度に加熱しないと熱成形できなくなり、その結果、発泡層の連続気泡率が上昇しやすく、十分な緩衝性やコシ強度が得られなくなる虞がある。かかる観点から、該樹脂層の片面あたりの坪量は、好ましくは15g/m2〜60g/m2、より好ましくは20g/m2〜40g/m2である。
多層発泡シートの見掛け密度が低すぎる場合、熱成形性が低下し、また熱成形により得られた成形体の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、熱成形により得られる成形体の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掛け密度は、好ましくは20〜200kg/m3、より好ましくは30〜100kg/m3、更に好ましくは40〜90kg/m3である。
該比(m/t)がこの範囲となるように共押出発泡された多層発泡シートは、押出発泡後の急激な収縮が抑制される。さらに、発泡後の収縮を抑制するのに十分な収縮防止剤が配合された発泡層のみからなる単層の発泡シートに比べて発泡剤放散速度が速くなり、養生期間も短縮される。すなわち、発泡剤の散逸を防止し、収縮を防止し、且つ発泡剤と空気とのガス置換が早い多層発泡シートを得ることは、樹脂層のガス透過速度をコントロールすることにより可能になる。その場合、樹脂層に加えられる収縮防止剤の配合量とともに、樹脂層の樹脂量も大きな要因となる。具体的には、積層発泡シートを製造する際に、押出直後の積層発泡シート全体の厚みt[mm]に対する片面当たりの表面層の坪量m[g/m2]の比(m/t)を上記範囲内としておけばよい。
S(%)=(Va−Vx)×100/(Va−W/ρ) (1)
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(cm3)
W :試験片の重量(g)
ρ :試験片を構成する樹脂の密度(g/cm3)
幅方向の平均気泡径:多層発泡シートの押出方向に対して直交する垂直断面の中央部付近に幅方向に長さ30mmの線分を引き、この線分上にある気泡の数を測定し、線分の長さを気泡数で割った値を幅方向の平均気泡径:x(mm)として採用する。
押出方向の平均気泡径:多層発泡シートの幅方向中央部を、押出方向に沿って垂直に切断し、その断面の中央部付近に押出方向に長さ30mmの線分を引き、この線分上にある気泡の数を測定し、線分の長さを気泡数で割った値を押出方向の平均気泡径:y(mm)として採用する。
厚み方向の平均気泡径:切り取った多層発泡シート試験片の幅方向中央部を、押出方向に沿って垂直に切断し、その試験片断面における中央部付近に発泡層の全厚みに線分を引き、この線分上にある気泡の数を測定し、線分の長さを気泡数で割った値を厚み方向の平均気泡径:z(mm)として採用する。
なお、これらの線分の始点は気泡壁の外側の端から引くこととする。
本発明の多層発泡シートを構成する発泡層は、押出発泡により製造され、樹脂層は共押出により積層される。
前記環状ダイを用いて共押出しする場合、図3に示すように、まず、直鎖状低密度ポリエチレン(A1)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922kg/m3、MFR0.3g/10分、溶融張力18cN、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924kg/m3、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919kg/m3、MFR8.0g/10分、融点124℃)
発泡層形成用の押出機として、発泡剤注入口を備えた内径90mmの第一押出機と、内径120mmの第二押出機とからなるタンデム押出機を用いた。樹脂層形成用の押出機として、揮発性可塑剤注入口を備えた内径115mm、L/D=46の第三押出機を用いた。更に、直径104mmのダイリップを備える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。
多層発泡シートの連続気泡率は、多層発泡シートを幅方向に等間隔に5等分し、両端を除く3点の幅方向中央部付近について前記方法により求め、3点の平均値を連続気泡率とした。
得られた発泡シートを、単発成形機を用い、外寸が290mm×290mmの矩形で、開口部直径95mm、深さ45mm、壁面傾斜7°のカップ形状(展開倍率2.6)を7つ配置した金型を用いて、金型表面温度を45℃に温調し、該シートの表面温度118〜124℃にて加熱成形を行なった。その際、多層発泡シートの成形性の評価を、裂け、厚みの偏り、表面ヤケの無い美麗な成形品が得られる加熱成形時間の幅(最短加熱時間と最長加熱時間との差)により行なった。成形時間範囲が0秒の場合には、美麗な成形体が得られなかったことを意味し、成形時間範囲が広いほど成形性に優れることを意味する。結果を表3に示す。
得られた多層発泡シートを連続成形機を用いて熱成形(プラグ真空成形)することにより、桃用容器を得て、以下の基準にて評価した。
実施例1〜10および比較例1〜7の発泡シートの成形には、桃用容器成形用金型として、桃収容部(開口部直径61.5mm、深さ36mm、壁面傾斜7°)を28個有する外寸480mm×330mmの矩形状の容器(展開倍率2.8)が6面(シート幅方向3面×流れ方向2面)配置されている金型を使用した。
実施例11および比較例8の発泡シートの成形には、桃用容器成形用金型として、収容部(開口部直径73mm、深さ44mm、壁面傾斜7°)を20個有する外寸480mm×330mmの矩形状の容器(展開倍率2.6)が6面(シート幅方向3面×流れ方向2面)配置されている金型を使用した。
○・・・多層発泡シート全面において、裂け、偏肉および表面ヤケのない良好な成形体が得られた。
×・・・多層発泡シートの場所によっては、裂け、偏肉または表面ヤケが発生し、多層発泡シート全面において良好な成形体が得られなかった。
12 発泡層形成押出機
13 共押出用環状ダイ
A1 直鎖状低密度ポリエチレン
A2 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 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
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(a1)60〜85重量%と直鎖状低密度ポリエチレン(b1)15〜40重量%との混合樹脂(ただし、両者の合計が100重量%である。)を基材樹脂とするポリエチレン系樹脂発泡層の両面に、共押出によりポリエチレン系樹脂層を積層してなる、見掛け密度15〜460kg/m3、厚み1〜7mmの多層発泡シートであって、該ポリエチレン系樹脂層の片面あたりの坪量が10〜80g/m2であり、該ポリエチレン系樹脂層は、脂肪酸エステル、脂肪族アミンおよび脂肪酸アミドから選択される1以上の収縮防止剤を含み、該樹脂層中の収縮防止剤の配合量が、該樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂100重量部に対して0.7重量部以上であり、該ポリエチレン系樹脂発泡層は、脂肪酸エステル、脂肪族アミンおよび脂肪酸アミドから選択される1以上の収縮防止剤を実質的に含まないことを特徴とする熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記ポリエチレン系樹脂発泡層中の前記収縮防止剤の配合量が、該発泡層を構成する基材樹脂100重量部に対して0.3重量部以下(ただし、0を含む。)であることを特徴とする請求項1に記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記多層発泡シート全体の厚み(t)[mm]に対するポリエチレン系樹脂層の片面あたりの坪量(m)[g/m2]の比(m/t)[g/m2・mm]が両面共にそれぞれ3〜15であることを特徴とする請求項1または2に記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記ポリエチレン系樹脂層を構成する基材樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン(b2)であるか、または直鎖状低密度ポリエチレン(b2)と分岐状低密度ポリエチレン(a2)との混合樹脂であり、該樹脂層中の直鎖状低密度ポリエチレン(b2)と分岐状低密度ポリエチレン(a2)との重量比が100:0〜30:70であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記ポリエチレン系樹脂層が非発泡樹脂層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熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記ポリエチレン系樹脂発泡層の示差走査熱量測定により得られるDSC曲線において、全融解熱量Xが50〜150J/gであり、かつ全融解熱量X[J/g]に対する分岐状低密度ポリエチレン(a1)の結晶の融解に由来する融解ピークの頂点温度以上の融解熱量Y[J/g]の比Y/Xが0.20〜0.50であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱成形用ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
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