JP6466453B2 - 発泡シートの製造方法 - Google Patents

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Description

発泡シートの製造方法に関する。
ポリ乳酸を用いた製品は、数回の熱加工過程を経て生産される。ポリ乳酸は、熱に敏感であって高い温度により加水分解が進むものと報告されている。このようなポリ乳酸の特性により、ポリ乳酸の製品の加工中に熱による加水分解で分子量に変化が生じ、これは、生産された完製品の状態にも影響を及ぼす。
本発明の具現例は、ポリ乳酸樹脂を含み、かつ寿命が向上した発泡シートを製造することのできる発泡シート用発泡性樹脂組成物を提供する。
本発明の他の具現例は、前記発泡シート用発泡性樹脂組成物に含まれるポリ乳酸樹脂をマイクロ粒子状に製造する方法を提供する。
本発明のまた他の具現例は、前記発泡シート用発泡性樹脂組成物を用いて発泡シートを製造する方法を提供する。
本発明の一具現例において、約１μｍ〜約１００μｍのポリ乳酸樹脂粒子を含む発泡シート用発泡性樹脂組成物を提供する。
前記組成物を成形して製造された発泡シートは、約１００，０００〜約２００，０００の重量平均分子量を有するポリ乳酸樹脂を含むことができる。
前記組成物は、液状溶剤中、前記粒子状のポリ乳酸樹脂が分散されたサスペンションであってよい。
本発明の他の具現例において、約１μｍ〜約１００μｍのポリ乳酸樹脂粒子を含む発泡シートを提供する。
前記発泡シートは、約１００，０００〜約２００，０００の重量平均分子量を有するポリ乳酸樹脂を含むことができる。
本発明のまた他の具現例において、ポリ乳酸樹脂を投入した後、溶融ポリ乳酸噴射液を形成するステップ；及び、前記溶融ポリ乳酸噴射液を溶融スプレー法により噴射すると同時に冷却して粒子状のポリ乳酸を得るステップ；を含むポリ乳酸樹脂粒子の製造方法を提供する。
前記ポリ乳酸樹脂を押出機に投入した後、噴射ノズルに移動させ、前記噴射ノズルで加温されて前記溶融ポリ乳酸噴射液を形成することができる。
ペレット状のポリ乳酸樹脂または粉末状のポリ乳酸樹脂を前記押出機に投入することができる。
前記噴射ノズルに空気を共に注入し、前記溶融ポリ乳酸噴射液が吐出され得る。
前記噴射ノズルに注入される空気の温度は、約３００〜約５００℃であり、圧力は、約１００〜約１０００ｐｓｉであり、注入速度は、約１０〜約５０ｍ／ｓであってよい。
前記噴射ノズルの温度は、約２００〜約４００℃であってよい。
前記噴射ノズルの圧力は、約１０ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉであってよい。
前記噴射ノズルの直径は、約０．５〜約３．０ｍｍであってよい。
前記溶融ポリ乳酸噴射液は、滑剤、可塑剤、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも一つを含む添加剤を含むことができる。
前記溶融ポリ乳酸噴射液の粘度は、約２５０℃で約１５００〜約２０００ｃｐであってよい。
前記噴射ノズルに約２，０００Ｖ〜約５０，０００Ｖの電圧を印加して溶融電気スプレー法を行うことができる。
前記粒子状のポリ乳酸樹脂の平均粒径は、約１〜約１００μｍであってよい。
本発明のまた他の具現例において、平均粒径が約１〜約１００μｍの粒子状のポリ乳酸樹脂、発泡樹脂及び添加剤を混合し、発泡性樹脂組成物を塗布して層を形成するステップ；及び、前記発泡性樹脂組成物から形成された層を発泡して発泡層を形成するステップを含むポリ乳酸発泡層を含む発泡シートの製造方法を提供する。
前記粒子状のポリ乳酸樹脂を溶融スプレー法により得ることができる。
前記製造方法により製造された発泡シートは、約１００，０００〜約２００，０００の重量平均分子量を有するポリ乳酸樹脂を含むことができる。
前記マイクロ粒子状のポリ乳酸樹脂を用いて製造された発泡シートは、耐久性、表面特性に優れ、寿命が向上する。
本発明の一具現例に係る発泡シートの製造方法の工程フローチャートを概略的に示す。 発泡シートの製造方法の工程フローチャートを概略的に示す。
以下、本発明の具現例を詳細に説明する。ただし、これは、例示として提示されるものであり、これによって本発明が制限されることはなく、本発明は、後述する請求項の範疇により定義されるだけである。
本発明の一具現例において、平均粒径が約１μｍ〜約１００μｍのポリ乳酸樹脂粒子を提供する。
前記の大きさ範囲を有するポリ乳酸樹脂粒子は、溶融スプレー法により製造され得る。また、溶融スプレー法を行うとき、噴射ノズルに高温高圧の空気を共に入れることによって、より均一なポリ乳酸粒子を得ることができる。前記溶融スプレー法は、溶融スプレー法を行う時に電圧を印加する溶融電気スプレー法（ｍｅｌｔ ＥＳＤ、ｍｅｌｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｓｐｒａｙ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってもよい。
本発明の他の具現例に係る前記平均粒径が約１〜約１００μｍのポリ乳酸樹脂粒子の製造方法は：ポリ乳酸樹脂を投入した後、溶融ポリ乳酸噴射液を形成するステップ；及び、前記溶融ポリ乳酸噴射液を溶融スプレー法により噴射すると同時に冷却して粒子状のポリ乳酸を得るステップ；を含む。
前記粒子状のポリ乳酸樹脂の製造方法は、溶融スプレー法を適用して形成されるポリ乳酸樹脂粒子の大きさ調節が容易であり、また、粒径の分布を均一にすることのできる利点がある。例えば、前記粒子状のポリ乳酸樹脂の製造方法により、約１〜約１００μｍの平均粒径を有するポリ乳酸樹脂の粒子を製造することができる。
前記溶融スプレー法を行うために、先ず、ペレットまたは粉末状のポリ乳酸を噴射ノズル付きの押出機（ｅｘｔｒｕｄｅｒ）に投入し、高温の噴射ノズルでペレットまたは粉末状のポリ乳酸が溶融して溶融ポリ乳酸噴射液に形成され、この溶融ポリ乳酸噴射液が高温のマイクロサイズの液滴形態で噴射され、また、前記噴射は、クーリングチャンバ内で行われるので、噴射と同時に前記液滴が冷却され、ポリ乳酸樹脂のマイクロサイズの粒子を形成する。
前記溶融スプレー法は、選択的に、前記噴射ノズルに電圧を印加して溶融電気スプレー法で行うことができる。
前記噴射ノズルに空気を共に注入し、前記溶融ポリ乳酸噴射液が吐出されることとなる。
前記噴射ノズルに注入される空気の温度と圧力及び速度を調節して、吐出される溶融ポリ乳酸噴射液の液滴の大きさ及び形状を調節することができ、それによって、最終形成しようとするポリ乳酸樹脂の粒径を調節することができる。
例えば、前記噴射ノズルに注入される空気の温度は、約３００〜約５００℃であってよく、注入される空気の圧力は、約１０〜約１０００ｐｓｉであってよく、空気の注入速度は、約１０〜約５０ｍ／ｓであってよい。
前記溶融スプレー法で、ポリ乳酸樹脂をマイクロサイズの液滴で噴射されるようにするために、前記溶融されたポリ乳酸の粘度を調節することができる。
前記溶融されたポリ乳酸樹脂の粘度を調節するために、噴射ノズルの温度を調節するか、または前記押出機にポリ乳酸樹脂と共に滑剤や可塑剤等のような添加剤をコンパウンディングされるように添加するか、または前記押出機に投入されるペレット状のポリ乳酸樹脂にＣＯ2のようなガスを注入する方法等がある。
例えば、前記噴射ノズルの直径は、約０．５〜約３．０ｍｍであってよい。
具体的に、前記溶融ポリ乳酸噴射液の粘度は、約２５０℃で約１５００〜約２０００ｃｐであってよい。前記範囲の粘度で塗布液を形成し、マイクロ粒子状のポリ乳酸樹脂を形成することができる。
前記溶融スプレー法の工程条件は、特に制限されず、公知になった工程条件、例えば、前記噴射ノズルの圧力を約１００ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉとして行うことができる。
但し、前記溶融スプレー法は、ポリ乳酸が溶融する温度の範囲で行われなければならない。例えば、前記噴射ノズルの温度は、約２００〜約４００℃であってよい。
また、前述したように、マイクロ粒子状のポリ乳酸樹脂を形成するために、噴射ノズルの直径を約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍとすることができる。
前記溶融スプレー法は、例えば、約２，０００Ｖ〜約５０，０００Ｖの電圧を前記噴射ノズルに印加し、溶融電気スプレー法で行うことができる。
前記方法により製造され得るマイクロ粒子状のポリ乳酸樹脂は、発泡シートの製造に有用に適用され得る。
本発明のまた他の具現例において、約１μｍ〜約１００μｍのポリ乳酸樹脂粒子を含む発泡シートを提供する。前記マイクロサイズの小さな粒径を有するポリ乳酸樹脂粒子を用いて、後述の発泡シートの製造方法により発泡シートを製造することができ、このように製造された発泡シートは、熱による加工工程の回数を最小化してポリ乳酸樹脂の劣化を最小化することでより高い分子量を維持することができる。具体的に、前記発泡シートは、約１００，０００〜約２００，０００の重量平均分子量を有するポリ乳酸樹脂を含むことができる。
図２は、例示的な発泡シート製造の工程フローチャートを示す。一般に、ポリ乳酸樹脂を適用した発泡シートは、様々な工程を経て生産が行われている。具体的に説明すると、先ず、粉末あるいはペレットのポリ乳酸樹脂に滑剤、添加剤、安定剤等を添加し、撹拌及び混練（ｋｎｅａｄｉｎｇ）してＴ−ダイ（Ｔ−ｄｉｅ）押出加工後、紙と合紙（Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）及び発泡工程を行う。このような工程により、一般的に発泡シートが製造されるまで、少なくとも３〜４回程度の熱による加工工程を経ることとなる。
しかし、ポリ乳酸樹脂は、高い温度により加水分解されるため、熱処理に敏感であるものと知られている。このようなポリ乳酸樹脂の特性により、ポリ乳酸樹脂を適用した発泡シートは、加工中に熱による加水分解でポリ乳酸樹脂の分子量に影響を及ぼし、これは、製品の劣化を招くこととなる。
本発明のまた他の具現例においては、発泡シートの製造に前記マイクロ粒子状のポリ乳酸樹脂を用いて熱による加工工程の回数を減らすことのできる発泡シートの製造方法を提供する。
一具現例において、平均粒径が約１μｍ〜約１００μｍの粒子状のポリ乳酸樹脂、発泡樹脂及び添加剤を混合して発泡性樹脂組成物を形成し、この発泡性樹脂組成物を塗布して層を形成するステップ；及び、前記発泡性樹脂組成物から形成された層を発泡して発泡層を形成するステップ；を含むポリ乳酸発泡層を含む発泡シートの製造方法を提供する。
前記発泡性樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂がマイクロ粒径で混合されてサスペンションを形成することができるようになる。具体的には、ゾル−ゲル状の前記発泡性樹脂組成物を発泡してポリ乳酸発泡層を形成することができる。
図１は、本発明の一具現例に係る発泡シートの製造方法の工程フローチャートである。先ず、溶融スプレー法を適用してマイクロサイズを有するポリ乳酸粒子粉末を製造し（図１のＭｅｌｔ ＥＳＤステップ）、次いで、前記マイクロサイズを有するポリ乳酸粒子粉末を含む発泡性樹脂組成物を混合してサスペンション溶液を準備し（図１の混合（Ｓｏｌ製造）ステップ）、これを基材上に塗布してコーティング層を形成した後（図１のＳｏｌコーティングステップ）、発泡（図１の発泡ステップ）して発泡層を形成し、発泡シートを製造することができる。
前記発泡シートの製造方法により、前述した平均粒径が約１μｍ〜約１００μｍのポリ乳酸樹脂粒子を含むポリ乳酸発泡層を含む発泡シートを製造することができる。
前記発泡樹脂は、発泡シートの発泡層製造用樹脂として用いられる材料が制限することなく用いられ得、例えば、ＰＶＣ、ポリウレタン等であってよい。
前記のように形成された発泡層は、前記ポリ乳酸樹脂のマイクロ粒子が一様に分散されるようになる。このように、ポリ乳酸樹脂が一様に分散されて存在するため、最終生成された発泡シートの製品表面特性を向上させることができ、発泡シートの耐久性も向上する。
前記発泡シートの製造方法は、一般に公知になった発泡シートの製造工程に比べて熱による加工回数が減るため、ポリ乳酸樹脂の加水分解による損傷を顕著に減らすことができ、従って、ポリ乳酸樹脂の加水分解による分子量の低下を抑制することができる。それによって、前記発泡シートの製造方法により製造された発泡シートは、熱による加工工程による製品の劣化を顕著に改善することで、寿命が向上する。
前記発泡シートの製造方法によって製造された発泡シートは、用いられるマイクロ粒子状のポリ乳酸樹脂の分子量を加水分解により大きく減少させることなく維持することができる。例えば、前記発泡シートの製造方法によって製造された発泡シートは、約１００，０００〜約２００，０００の重量平均分子量を有するポリ乳酸樹脂を含むことができる。
特に、前記発泡シートの製造方法により製造された発泡シートは、約１００，０００以上の重量平均分子量を有するポリ乳酸樹脂を含むことができるように製造され得る。
以下、本発明の実施例及び比較例を記載する。このような下記実施例は、本発明の一実施例であるだけで、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ペレット状であるポリ乳酸樹脂を利用し、溶融電気スプレー法で平均５０μｍの大きさの粒子を製造した。溶融電気スプレー法を行うとき、噴射ノズルの温度は２５０℃、噴射ノズルの圧力は５００ｐｓｉであり、噴射ノズルの直径は１ｍｍであり、噴射ノズルに２０，０００Ｖの電圧を印加し、溶融ポリ乳酸噴射液の粘度は、２５０℃で２０００ｃｐであった。
前記製造されたポリ乳酸粒子と可塑剤、安定剤、滑剤等の添加剤を入れて撹拌し、ポリ乳酸樹脂含有ゾルを製造した。製造されたポリ乳酸樹脂含有ゾルを基材にゾル−ゲルコーティングをした後、乾燥（発泡）し、厚さが約０．５ｍｍである発泡シートサンプルを製造した。
（比較例１）
実施例１と同様のペレット状のポリ乳酸樹脂に可塑剤、安定剤、滑剤等の添加剤を入れて混合し、ポリ乳酸樹脂含有混合組成物を製造した。前記ポリ乳酸樹脂含有混合組成物をバンバリーミキサを用いて１５０℃で混練し、１５０℃の２本ロールを用いて一、二次ミキシングした。それによって製造されたミキシング原料をカレンダリング加工して発泡し、厚さが０．５ｍｍである発泡シートサンプルを製造した。
（評価）
（実験例１：ポリ乳酸の分子量測定）
前記実施例１及び比較例１において製造した発泡シートサンプルに対して、ＧＰＣ（ｇｅｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）（ｅ２６９５、Ｗａｔｅｒｓ製）を用いて重量平均分子量を測定し、下記表１に記載した。
（実験例２：耐久性の評価）
前記実施例１及び比較例１において製造したシートを、ＡＳＴＭ Ｄ２５６方式によって耐衝撃強度を測定し、下記表１に記載した。
（実験例３：表面特性の評価）
前記実施例１及び比較例１において製造したシートに対して、表面特性を目視で評価し、下記表１に記載した。評価基準は、目視判定であり、５点尺度として、５点（優秀）〜１点（ＮＧ）と判定した。
Figure 0006466453

Claims (2)

  1. 平均粒径が１〜１００μｍの粒子状のポリ乳酸樹脂、発泡樹脂及び添加剤を混合して発泡性樹脂組成物を形成し、この発泡性樹脂組成物を塗布して層を形成するステップ；及び
    前記発泡性樹脂組成物から形成された層を発泡して発泡層を形成するステップを含むポリ乳酸発泡層を含み、前記粒子状のポリ乳酸樹脂を溶融スプレー法により得る、発泡シートの製造方法。
  2. 前記製造方法により製造された発泡シートは、１００，０００〜２００，０００の重量平均分子量を有するポリ乳酸樹脂を含む、請求項１に記載の発泡シートの製造方法。
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