JP6560948B2 - ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体 - Google Patents
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Description
<1>ポリスチレン系樹脂発泡層の両面に共押出により積層接着された熱可塑性樹脂層を有する、全体見掛け密度0.03〜0.3g/cm3のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体であって、
該発泡層はポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、及びスチレン系エラストマーを含有するポリスチレン系樹脂組成物から構成されており、該ポリスチレン系樹脂組成物中のポリスチレン系樹脂の含有量が60〜94質量%、ポリエチレン系樹脂の含有量が5〜30質量%、スチレン系エラストマーの含有量が1〜10質量%であり(ただし、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、及びスチレン系エラストマーの合計量を100質量%とする)、前記発泡層の独立気泡率が60%以上であり、該樹脂層はポリエチレン系樹脂を含むポリエチレン系樹脂組成物から構成されており、該樹脂層の片面あたりの坪量が3〜50g/m 2 であることを特徴とするポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
<2>前記ポリスチレン系樹脂組成物中のポリエチレン系樹脂とスチレン系エラストマーの質量比が、100:15〜100:80であることを特徴とする<1>に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
<3>前記発泡層の厚み方向中央部の平均気泡径D1と表層部の平均気泡径D2が、それぞれ0.15〜0.8mmであり、平均気泡径D1に対する平均気泡径D2の比D2/D1が0.7以上であることを特徴とする<1>又は<2>に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
<4>前記ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の全体厚みが30mm以下であることを特徴とする<1>から<3>のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
<5>前記ポリスチレン系樹脂組成物におけるポリエチレン系樹脂が、低密度ポリエチレンであることを特徴とする、<1>から<4>のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
<6>前記ポリエチレン系樹脂組成物が帯電防止剤を含むことを特徴とする、<1>から<5>のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
<7>前記発泡層と樹脂層との接着強度が0.5N/25mm以上であることを特徴とする<1>から<6>のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
(ポリスチレン系樹脂)
本発明において、発泡層を構成するポリスチレン系樹脂組成物におけるポリスチレン系樹脂は、スチレンを主体とする重合体であり、スチレン単独重合体のみならず、スチレンと共重合し得るビニル系単量体とスチレンとの共重合体を用いることができる。具体的には、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリスチレン−ポリフェニレンエーテル共重合体、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの混合物等が挙げられる。また、これらのポリスチレン系樹脂は2種以上を混合して用いてもよい。
ポリエチレン系樹脂は、例えば、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル等が挙げられる。これらの中でも、発泡体製造時の押出発泡性、発泡体の耐衝撃性と剛性のバランス、コスト性の観点から、低密度ポリエチレン(LDPE)を用いることが好ましい。
スチレン系エラストマーは、既知の一般的なスチレン系エラストマーを用いることができる。例えば、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(以下、SEBSと略称する)、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(以下、SBBSと略称する)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)等を挙げることができる。これらの中でも、樹脂層との接着性や回収原料としての使いやすさの観点から、SEBS、SBBSを好適に用いることができる。
ポリスチレン系樹脂組成物中のポリエチレン系樹脂の含有量は、5〜30質量%である。ポリエチレン系樹脂の含有量が低すぎると、発泡層と樹脂層との接着性が低下し、発泡体の表面状態が悪化するおそれがあると共に、発泡体の耐衝撃性を確保するために組成物中におけるスチレン系エラストマーの含有量を増加させる必要が生じるため、発泡体の剛性を高めることが難しくなると共に、コスト高につながるおそれがある。
ポリスチレン系樹脂組成物中のスチレン系エラストマーの含有量は、1〜10質量%である。スチレン系エラストマーの含有量が少なすぎると、発泡体の耐衝撃性や耐折り曲げ割れ性が低下するおそれがあると共に、ポリスチレン系樹脂組成物中のポリエチレン系樹脂の分散状態が悪化し、発泡体の表面状態が悪化するおそれがある。また、スチレン系エラストマーの含有量が多すぎると、発泡体の剛性を高めることが難しくなると共に、コスト高につながるおそれがある。
ポリスチレン系樹脂組成物中におけるポリエチレン系樹脂とスチレン系エラストマーの質量比は、100:15〜100:80であることが好ましい。これらの質量比を上記範囲とすることで、発泡層と樹脂層との接着性が良好であると共に、発泡体の剛性、耐衝撃性及びコスト性のバランスにより優れる発泡体を得ることができる。
ポリスチレン系樹脂組成物中のポリスチレン系樹脂の含有量は、60〜94質量%である。この際、ポリスチレン系樹脂組成物中のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、及びスチレン系エラストマーの合計量を100質量%とする。
本発明の発泡層を構成するポリスチレン系樹脂組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲において、上記したポリスチレン系樹脂やポリエチレン系樹脂以外のその他の樹脂を配合することができる。その場合、その他の樹脂の配合量は、ポリスチレン系樹脂組成物100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、より好ましくは10質量部以下であり、さらに好ましくは0質量部である。
(ポリエチレン系樹脂)
樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂組成物中のポリエチレン系樹脂は、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチルや、これら2種以上の混合物を用いることができる。また、回収原料としての使いやすさの観点から、樹脂層として発泡層と同一のポリエチレン系樹脂を使用することが好ましい。
また、樹脂層を構成するポリエチレン系樹脂組成物はポリエチレン系樹脂のみであってもよいが、ポリエチレン系樹脂組成物には、上記ポリエチレン系樹脂のほか、他の樹脂成分を配合することができる。これらの樹脂成分としては、例えば、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体等のポリプロピレン系樹脂、スチレン系エラストマーやそれらの水添物等を挙げることができる。ポリプロピレン系樹脂としては、メタロセン系重合触媒を用いて重合されたポリプロピレン系樹脂(m−PP)等を好適に用いることができ、この場合、ヒンジ性(繰り返し折り曲げ性)を高めることができる。また、スチレン系エラストマーとしては、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)等を好適に用いることができ、この場合、樹脂層と発泡層との接着性を高めることができる。
他の樹脂成分としてスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)等のスチレン系エラストマーを配合する場合、樹脂層と発泡層との接着性を高める観点から、その下限は、樹脂層のポリエチレン系樹脂組成物100質量%に対して、概ね3質量%が好ましく、より好ましくは5質量%である。また、その上限は、概ね50質量%以下が好ましく、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。
さらに、樹脂層には、本発明の目的を阻害しない範囲において添加剤を添加することができる。添加剤の種類は特に制限されるものではないが、機能性添加剤として、発泡体への埃等の付着を防止できる帯電防止剤を添加することが好ましい。帯電防止剤としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、ポリオレフィンのブロックと親水性ポリマーのブロックとが繰り返し結合した構造を有するブロック共重合体等の高分子型帯電防止剤を用いることができる。具体的には、三洋化成工業株式会社製のペレスタット(商標)VL300、ペレスタットHC250、ペレクトロン(商標)HS、ペレクトロンPVH等を挙げることができる。また、他の機能性添加剤として、耐候剤、紫外線吸収剤、難燃剤、無機充填剤、抗菌剤、着色剤等を添加することもできる。
本発明のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体は、前記ポリスチレン系樹脂組成物から構成された発泡層の両面に、共押出により前記ポリエチレン系樹脂組成物から構成された樹脂層を積層接着させたポリスチレン系樹脂板状積層発泡体である。以下に、本発明のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の詳細を説明する。
本発明のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の全体の見かけ密度は0.03〜0.3g/cm3である。全体見かけ密度が低すぎる場合には、発泡体の剛性や強度を維持することが困難となるおそれがある。また、全体見かけ密度が高すぎる場合には、積層発泡体の軽量性を維持することが困難となるおそれがある。
本発明のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の全体厚みは、発泡体の軽量性や生産性の観点から、30mm以下であることが好ましく、より好ましくは25mm以下、さらに好ましくは20mm以下である。また、全体厚みの下限は、発泡体の剛性の観点から、概ね0.5mm以上であり、より好ましくは1mm以上、さらに好ましくは2mm以上である。
発泡層の独立気泡率は、優れた剛性、耐衝撃性等の物性を得る観点から60%以上が好ましく、より好ましくは65%以上、さらに好ましくは70%以上、特に好ましくは80%以上、最も好ましくは90%以上である。
S(%)=(Vx−W/ρ)×100/(Va−W/ρ)・・・(1)
但し、上記式中の、Va、W、ρは以下の通りである。
Va: 測定に使用した試験片の見かけ容積(cm3)
W: 試験片の重量(g)
ρ: 試験片を構成する樹脂組成物の密度(g/cm3)
発泡層の厚み方向中央部の平均気泡径D1、及び表層部の平均気泡径D2は、それぞれ0.15〜0.8mmであると共に、平均気泡径D1に対する平均気泡径D2の比D2/D1が0.7以上であることが好ましい。
まず、発泡体の押出方向(MD)、及び幅方向(TD)に沿って発泡体をスライスし、それぞれの方向の垂直断面写真を撮影する。次に、押出方向、及び幅方向の各断面写真において、発泡体の両表面から厚み方向中心に向かって、発泡体の全厚みの1/4の位置に押出方向あるいは幅方向に沿って二本の直線を引き、該二本の直線によって囲まれた領域から、20個以上の気泡を無作為に選択し、投影画像の拡大率を考慮した水平フェレ径(発泡体の押出方向、及び幅方向に対して水平方向のフェレ径)をそれぞれ測定する。次に、測定した各気泡の水平フェレ径の算術平均値を算出し、押出方向の平均水平フェレ径、及び幅方向の平均水平フェレ径を求める。これらの平均水平フェレ径を乗じた値の平方根により算出される値を発泡層の厚み方向中央部の平均気泡径D1とする。
まず、発泡体の押出方向(MD)、及び幅方向(TD)に沿って発泡体をスライスし、それぞれの方向の垂直断面写真を撮影する。次に、押出方向、及び幅方向の各断面写真において、発泡体の厚み方向に沿って直線を引き、該直線と交わる気泡のうち、最も表面側に存在する気泡について、投影画像の拡大率を考慮した水平フェレ径をそれぞれ測定する。各断面写真において、同様な測定を片表面側の気泡についてそれぞれ10箇所以上(両表面側の気泡を合わせて計20箇所以上)に対して行う。次に、測定した各水平フェレ径の算術平均値を算出し、押出方向の平均水平フェレ径、及び幅方向の平均水平フェレ径を求める。これらの平均水平フェレ径を乗じた値の平方根により算出される値を発泡層の表層部の平均気泡径D2とする。
樹脂層の片面あたりの坪量は、3〜50g/m2であることが好ましい。樹脂層の片面あたりの坪量を上記範囲とすることで、より安定して樹脂層を均一に積層できると共に、軽量かつ耐衝撃性や耐曲げ割れ性に優れた発泡板を得ることができる。また、コスト性や軽量性の観点から、発泡体の片面あたりの坪量の上限は、40g/m2であることが好ましく、より好ましくは30g/m2、さらに好ましくは20g/m2である。
樹脂層の片面あたりの坪量(g/m2)=(L×103/2)/(M×N×60)・・・(2)
ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の発泡層と樹脂層との接着強度は、優れた外観(表面状態、表面平滑性)を得る観点から、0.5N/25mm以上が好ましく、より好ましくは0.6N/25mm以上、さらに好ましくは0.7N/25mm以上である。
以下、本発明のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の製造方法の一実施形態を説明する。図1に本発明のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の製造に用いる押出機の概略図を示す。
発泡層形成用樹脂溶融物7に添加される気泡調整剤としては有機系のもの、無機系のもののいずれも使用することができる。無機系気泡調整剤としては、ホウ酸亜鉛、ホウ酸マグネシウム、硼砂等のホウ酸金属塩、塩化ナトリウム、水酸化アルミニウム、タルク、ゼオライト、シリカ、炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウム等が挙げられる。また有機系気泡調整剤としては、リン酸−2,2−メチレンビス(4,6−tert−ブチルフェニル)ナトリウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸カルシウム、安息香酸アルミニウム、ステアリン酸ナトリウム等が挙げられる。またクエン酸と重炭酸ナトリウム、クエン酸のアルカリ塩と重炭酸ナトリウム等を組み合わせたもの等も気泡調整剤として用いることができる。これらの気泡調整剤は2種以上を混合して用いることができる。
発泡剤6としては、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、イソヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等の炭素数2以上7以下の脂肪族炭化水素、塩化メチル、塩化エチル、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン等の炭素数1以上3以下のハロゲン化脂肪族炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1以上4以下の脂肪族アルコール、又はメチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、メチルエチルエーテル等の炭素数2以上8以下の脂肪族エーテル、等の有機物理発泡剤、窒素、二酸化炭素等の無機系物理発泡剤が挙げられる。
本発明の発泡体の製造方法においては、発泡層形成用樹脂溶融物7と樹脂層形成用樹脂溶融物12とを共押出する際に、適正発泡温度での、樹脂層形成用樹脂溶融物12の溶融伸びを向上させ、樹脂層形成用樹脂溶融物12の伸びを発泡層形成用樹脂溶融物7の伸びに対応させるために、樹脂層形成用樹脂溶融物12には揮発性可塑剤11が添加されることが好ましい。
[ポリスチレン系樹脂発泡層]
ポリスチレン系樹脂(PS樹脂):PSジャパン社製 ポリスチレン GX154
ポリエチレン系樹脂(PE樹脂):住友化学社製 低密度ポリエチレン F102
スチレン系エラストマー
SEBS:旭化成社製 スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体 タフテックH1041
SBBS:旭化成社製 スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレンブロック共重合体 タフテックP1500
[ポリエチレン系樹脂層]
LD:日本ユニカー社製 低密度ポリエチレン NUC8321
LL:日本ポリエチレン社製 直鎖状低密度ポリエチレン ノバテックLL UJ960
PS:PSジャパン社製 ポリスチレン HH102
HD:東ソー社製 高密度ポリエチレン ニポロンハード4000
m−PP:日本ポリプロ社製 メタロセン系ポリプロピレン ウィンテックWXK1233
SEBS:旭化成社製 スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体 タフテックH1041
帯電防止剤:三洋化成社製 高分子型帯電防止剤 ポリエーテル−ポリオレフィンブロック共重合体 ペレクトロンHS
発泡層形成用のポリスチレン系樹脂GX154、ポリエチレン系樹脂F102、スチレン系エラストマーSEBS、H1041を表1に示す含有量となるように第1押出機に供給し、気泡調整剤としてタルク35%マスターバッチを1.0質量部添加し、加熱、溶融、混練し、これに発泡剤としてブタン5.7質量部を注入し、136℃に調整して、発泡層形成用樹脂溶融混合物とし、吐出量96.8kg/hrで共押出用環状ダイ中に導入した。
実施例1より、ポリスチレン系樹脂発泡層形成用のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、スチレン系エラストマーを表1に示す含有量に変更し、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体を得た。
実施例1より、表2に示す全体見かけ密度、全体坪量となるように発泡剤、気泡調整剤の量等を調整しポリスチレン系樹脂板状積層発泡体を得た。
なお、実施例3では、気泡調整剤としてタルク35%マスターバッチを1.3質量部添加し、発泡剤としてブタン4.4質量部を注入し、発泡層形成用樹脂溶融混合物の温度を138℃に調整すると共に、樹脂層形成用樹脂溶融混合物の吐出量を7.2kg/hrとし、該筒状発泡体の引取り速度を11.9m/minとした。また、実施例4では、気泡調整剤としてタルク35%マスターバッチを1.6質量部添加し、発泡剤としてブタン3.0質量部を注入し、発泡層形成用樹脂溶融混合物の温度を140℃に調整すると共に、樹脂層形成用樹脂溶融混合物の吐出量を4.6kg/hrとし、該筒状発泡体の引取り速度を7.7m/minとした。
実施例1より、樹脂層形成用の樹脂を表1に示す種類、配合量に変更し、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体を得た。
実施例1より、発泡層形成用のスチレン系エラストマーを表1に示す種類(SBBS、P1500)に変更し、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体を得た。
実施例1より、樹脂層形成用の樹脂に帯電防止剤を添加せず、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体を得た。
実施例1より、ポリエチレン系樹脂層を積層せず、単層のポリスチレン系樹脂押出発泡体を得た。
樹脂層の片面あたりの坪量については、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体製造時の樹脂層の押出機吐出量をもとに算出した。
また、比較例1の接着強度は、発泡層と樹脂層とが融着していたため測定を行わなかった。
発泡体の曲げ弾性率の測定は、JIS K 7203(1982)に基づき、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の押出方向(MD)と幅方向(TD)のそれぞれについて測定した。ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体から、押出方向、及び幅方向に沿って長さ100mm×幅25mmの寸法にそれぞれ切り出し、試験片(試験片の厚みは、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体と同じである)とした。
耐衝撃性については、パンクチャー衝撃強度により評価を行った。
パンクチャー衝撃強度は、JIS P 8134(1976)に基づいて、温度23℃、湿度50%の環境下、ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体から押出方向に沿って長さ120mm×幅120mmの寸法で切り出した試験片を用いて測定した。5個の試験片について測定、単位換算を行い、算術平均値を求め、パンクチャー衝撃強度とした。
折り曲げた際の表面の割れの発生状態を以下の試験方法で評価した。
ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体から押出方向に沿って長さ100mm×幅25mmの寸法で切り出した試験片を、短手方向を軸に速度100mm/minで180°折り曲げた。5個の試験片について試験を行い、目視により以下の基準で評価した。
○:全ての試験片で割れなし
×:いずれかの試験片で割れあり
(表面状態(外観))
表面状態(外観)を目視により以下の基準で評価した。
○:表面に凹凸なし
△:表面に若干の凹凸あり
×:表面に凹凸あり、模様発生
2 ポリスチレン系樹脂
3 ポリエチレン系樹脂
4 スチレン系エラストマー
5 第1押出機
6 発泡剤
7 発泡層形成用樹脂溶融物
8 ポリエチレン系樹脂
9 帯電防止剤
10 第2押出機
11 揮発性可塑剤
12 樹脂層形成用樹脂溶融物
13 環状ダイ
Claims (7)
- ポリスチレン系樹脂発泡層の両面に共押出により積層接着された熱可塑性樹脂層を有する、全体見掛け密度0.03〜0.3g/cm3のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体であって、
該発泡層はポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、及びスチレン系エラストマーを含有するポリスチレン系樹脂組成物から構成されており、該ポリスチレン系樹脂組成物中のポリスチレン系樹脂の含有量が60〜94質量%、ポリエチレン系樹脂の含有量が5〜30質量%、スチレン系エラストマーの含有量が1〜10質量%であり(ただし、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、及びスチレン系エラストマーの合計量を100質量%とする)、前記発泡層の独立気泡率が60%以上であり、該樹脂層はポリエチレン系樹脂を含むポリエチレン系樹脂組成物から構成されており、該樹脂層の片面あたりの坪量が3〜50g/m 2 であることを特徴とするポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。 - 前記ポリスチレン系樹脂組成物中のポリエチレン系樹脂とスチレン系エラストマーの質量比が、100:15〜100:80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板状積層発泡体。
- 前記発泡層の厚み方向中央部の平均気泡径D1と表層部の平均気泡径D2が、それぞれ0.15〜0.8mmであり、平均気泡径D1に対する平均気泡径D2の比D2/D1が0.7以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
- 前記ポリスチレン系樹脂板状積層発泡体の全体厚みが30mm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
- 前記ポリスチレン系樹脂組成物におけるポリエチレン系樹脂が、低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
- 前記ポリエチレン系樹脂組成物が帯電防止剤を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
- 前記発泡層と樹脂層との接着強度が0.5N/25mm以上であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のポリスチレン系樹脂板状積層発泡体。
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