JP6935427B2 - ポリプロピレン系発泡シートおよび物品 - Google Patents
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Description
ポリプロピレン系樹脂および無機フィラーを含むポリプロピレン系発泡シートであって、
前記ポリプロピレン系発泡シートの密度が0.5g/cm3以上1.0g/cm3以下であり、
前記ポリプロピレン系発泡シートの全体の厚みをT[mm]としたとき、前記ポリプロピレン系発泡シートの厚み方向において、
表面から中心に向かって0.1T[mm]までの表面領域におけるポリプロピレン系樹脂および前記表面領域における無機フィラーの合計量に対する前記表面領域における無機フィラーの含有量をW1とし、
中心から表面に向かって±0.1T[mm]までの中心領域におけるポリプロピレン系樹脂および前記中心領域における無機フィラーの合計量に対する前記中心領域における無機フィラーの含有量をW2としたとき、
W1>W2の関係を満たし、
上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーを含むポリプロピレン系発泡層と、
上記ポリプロピレン系発泡層の一方の面に設けられ、かつ、上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーを含む第1非発泡性樹脂層と、
上記ポリプロピレン系発泡層の他方の面に設けられ、かつ、上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーを含む第2非発泡性樹脂層と、を備え、
上記表面領域における無機フィラーの含有量(W 1 )が、上記表面領域におけるポリプロピレン系樹脂および上記表面領域における無機フィラーの合計量を100質量部としたとき、50質量部以上70質量部以下であり、
上記第1非発泡性樹脂層および上記第2非発泡性樹脂層に含まれる上記ポリプロピレン系樹脂の、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定されるZ平均分子量(Mz)/重量平均分子量(Mw)が7以上20以下であって、
上記ポリプロピレン系発泡シート全体の厚みに対する上記第1非発泡性樹脂層の厚みの比が0.1以上0.4以下であり、
上記ポリプロピレン系発泡シート全体の厚みに対する上記第2非発泡性樹脂層の厚みの比が0.1以上0.4以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[2]
上記[1]に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記無機フィラーがタルク、マイカおよびシリカから選択される一種または二種以上を含むポリプロピレン系発泡シート。
[3]
上記[2]に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記無機フィラーがタルクを含むポリプロピレン系発泡シート。
[4]
上記[1]乃至[3]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記表面領域における上記無機フィラーの含有量(W1)と上記中心領域における上記無機フィラーの含有量(W2)との差(W1−W2)が5質量部以上90質量部以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[5]
上記[1]乃至[4]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記中心領域における上記無機フィラーの含有量(W2)が、上記中心領域に含まれる上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーの合計量を100質量部としたとき、0質量部以上50質量部以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[6]
上記[1]乃至[5]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
23℃、50%RHの環境下で測定される当該ポリプロピレン系発泡シートの曲げ弾性率が1GPa以上であるポリプロピレン系発泡シート。
[7]
上記[1]乃至[6]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
当該ポリプロピレン系発泡シート中の上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーの含有量の合計が、当該ポリプロピレン系発泡シートの全体を100質量%としたとき、50質量%以上100質量%以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[8]
上記[1]乃至[7]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
当該ポリプロピレン系発泡シートの厚みが1mm以上30mm以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[9]
上記[1]乃至[8]のいずれか1つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記第1非発泡性樹脂層および上記第2非発泡性樹脂層の厚みがそれぞれ0.1mm以上5mm以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[10]
上記[1]乃至[9]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記第1非発泡性樹脂層および上記第2非発泡性樹脂層は同一の組成を有し、かつ、同じ厚みであるポリプロピレン系発泡シート。
[11]
上記[1]乃至[10]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
木質ボードの代替品として用いられるポリプロピレン系発泡シート。
[12]
構成部材として、少なくとも上記[1]乃至[11]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートを備える物品。
図1および2は本発明に係る実施形態のポリプロピレン系発泡シート100の構造の一例を模式的に示した断面図である。
本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100は、ポリプロピレン系樹脂および無機フィラーを含み、ポリプロピレン系発泡シート100の密度が0.5g/cm3以上1.0g/cm3以下である。また、ポリプロピレン系発泡シート100の全体の厚みをT[mm]としたとき、ポリプロピレン系発泡シート100の厚み方向において、表面101から中心102に向かって0.1T[mm]までの表面領域103におけるポリプロピレン系樹脂および無機フィラーの合計量に対する無機フィラーの含有量をW1とし、中心102から表面101に向かって±0.1T[mm]までの中心領域104におけるポリプロピレン系樹脂および無機フィラーの合計量に対する無機フィラーの含有量をW2としたとき、W1>W2の関係を満たす。
そこで、本発明者らは、軽量性および機械的特性の性能バランスに優れた、木質ボードの代替品を実現するために鋭意検討した。その結果、本発明者らは、シートの厚み方向において無機フィラーの含有量が特定の関係を満たすポリプロピレン系発泡シートが軽量性および機械的特性の性能バランスに優れることを見出した。
すなわち、本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100によれば、表面領域103における無機フィラーの含有量W1と中心領域104における無機フィラーの含有量W2がW1>W2の関係を満たすことにより、ポリプロピレン系発泡シート100の軽量性および機械的特性のバランスを良好にすることができる。すなわち、ポリプロピレン系発泡シート100の表面領域103における無機フィラーの含有量W1を相対的に高めることによりポリプロピレン系発泡シート100の機械的特性をより向上させることができ、ポリプロピレン系発泡シート100の中心領域104における無機フィラーの含有量W2を相対的に低くすることによりポリプロピレン系発泡シート100をより軽量にすることができる。
以上から、本実施形態によれば、軽量性および機械的特性の性能バランスに優れ、木質ボードの代替品として好適なポリプロピレン系発泡シートを実現することができる。
また、ポリプロピレン系発泡シート100において、上記(W1−W2)は、90質量部以下であることが好ましく、85質量部以下であることがより好ましく、80質量部以下であることがさらに好ましく、75質量部以下であることが特に好ましい。
上記(W1−W2)を上記上限値以下とすることにより、外観により優れたポリプロピレン系発泡シート100を実現することができる。
また、無機フィラーの含有量(W1)を上記下限値以上とすることにより、ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ特性や引張特性等の機械的特性や耐熱性、耐湿性、寸法安定性等を向上させることができる。
また、ポリプロピレン系発泡シート100において、表面領域103における無機フィラーの含有量(W1)は、90質量部以下であることが好ましく、85質量部以下であることがより好ましく、80質量部以下であることがさらに好ましく、75質量部以下であることが特に好ましい。
無機フィラーの含有量(W1)を上記上限値以下とすることにより、外観により優れたポリプロピレン系発泡シート100を実現することができる。
また、ポリプロピレン系発泡シート100の密度は0.5g/cm3以上であり、0.6g/cm3以上が好ましく、0.65g/cm3以上がより好ましく、0.70g/cm3以上がさらに好ましい。密度が上記下限値以上であると、ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ特性や引張特性等の機械的特性をより向上させることができる。
ポリプロピレン系発泡シート100の密度は、例えば、ポリプロピレン系樹脂、無機フィラー等の種類や配合量、ポリプロピレン系発泡シート100の発泡倍率等をそれぞれ適切に制御することにより、上記範囲内に制御することができる。
曲げ弾性率を上記下限値以上とすることにより、ポリプロピレン系発泡シート100の剛性をより向上させることができ、その結果、ポリプロピレン系発泡シート100の外部応力に対する変形を抑制したり、ポリプロピレン系発泡シート100の耐傷性や耐熱性、寸法安定性等を向上させたりすることができる。
また、ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ弾性率は10GPa以下が好ましく、9GPa以下がより好ましい。
曲げ弾性率を上記上限値以下とすることにより、ポリプロピレン系発泡シート100の外部応力に対する耐変形性と靱性とのバランスをより良好にすることができる。
ここで、ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ弾性率は、3点曲げ試験により測定することができる。例えば、JIS A5905に記載された曲げ強さ試験を参考にして、23℃、50%RHの環境下で、試験片厚みt:3mm、試験片幅b:50mm、試験片長さ:150mm、スパン間距離L:100mm、曲げ速度:50mm/分の条件で試験荷重F[N]に対するたわみ量Y[mm]を測定する。得られた荷重−たわみ線図での初期の直線部分の勾配ΔF/ΔYを求め、下記式(1)より曲げ弾性率:E[GPa]を求める。
E={L3/(4b・t3)}・(ΔF/ΔY) (1)
MD方向とTD方向に対しそれぞれ1点ずつ測定し、それらの平均値を曲げ弾性率として採用することができる。
ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ弾性率は、例えば、ポリプロピレン系樹脂、無機フィラー等の種類や配合量、ポリプロピレン系発泡シート100の発泡倍率等をそれぞれ適切に制御することにより、上記範囲内に制御することができる。
こうした層構成とすることにより、ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ特性や引張特性等の機械的特性や耐熱性、耐湿性、寸法安定性等を向上させることができる。
さらに、ポリプロピレン系発泡シート100中の無機フィラーの含有量W1およびW2を調整することがより容易となり、W1>W2の関係を満たすポリプロピレン系発泡シート100をより容易に得ることができる。
また、第1非発泡性樹脂層110および第2非発泡性樹脂層120中の無機フィラーの含有量を上記下限値以上とすることにより、ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ特性や引張特性等の機械的特性や、耐熱性、耐湿性、寸法安定性等を向上させることができる。
また、第1非発泡性樹脂層110および第2非発泡性樹脂層120中の無機フィラーの含有量は、第1非発泡性樹脂層110および第2非発泡性樹脂層120に含まれるポリプロピレン系樹脂および無機フィラーの合計量を100質量部としたとき、それぞれ90質量部以下であることが好ましく、85質量部以下であることがより好ましく、80質量部以下であることがさらに好ましく、75質量部以下であることが特に好ましい。
第1非発泡性樹脂層110および第2非発泡性樹脂層120中の無機フィラーの含有量を上記上限値以下とすることにより、外観により優れたポリプロピレン系発泡シート100を実現することができる。
また、ポリプロピレン系発泡シート100全体の厚みに対する第2非発泡性樹脂層120の厚みの比が好ましくは0.1以上0.4以下であり、より好ましくは0.1以上0.3以下であり、さらに好ましくは0.1以上0.2以下である。
本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100は必須成分としてポリプロピレン系樹脂を含む。
本実施形態に係るポリプロピレン系樹脂としては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレンまたは炭素数が4〜20のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられる。上記炭素数が4〜20のα−オレフィンとしては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等が挙げられる。これらの中ではエチレンまたは炭素数が4〜10のα−オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。これらのα−オレフィンは、プロピレンとランダム共重合体を形成してもよく、またブロック共重合体を形成してもよい。これらのα−オレフィンから導かれる構成単位の含有量は、ポリプロピレン系樹脂中に5モル%以下であることが好ましく、2モル%以下であることがより好ましい。ポリプロピレン系発泡シート100中のポリプロピレン系樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、より高い剛性を有するポリプロピレン系発泡シート100が得られる観点から、ポリプロピレン系樹脂としてはプロピレン単独重合体が好ましい。
Mz/Mw値が上記範囲内であるポリプロピレン系樹脂は広い分子量分布を示し、高分子量の成分を多く含んでいるため、溶融張力および溶融伸びが高く、発泡を含む成形性に優れている。そのため、Mz/Mw値が上記範囲内であるポリプロピレン系樹脂を用いることにより、ポリプロピレン系発泡シート100の発泡成形性を向上させることができ、無機フィラーを高充填させたとしても、発泡セルの均一性をより良好にしたり、ポリプロピレン系発泡シート100の穴あきやシート切れをより抑制したりすることができ、その結果、外観により優れたポリプロピレン系発泡シート100を実現することができる。
Mz/Mw値が上記範囲内であるポリプロピレン系樹脂の含有量は、ポリプロピレン系発泡シート100に含まれるポリプロピレン系樹脂の全体を100質量%としたとき、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。
本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100は必須成分として無機フィラーを含む。
無機フィラーとしては、例えばタルク、マイカ、クレー、ワラストナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、カオリン、パーライト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、シリカ、ケイ藻土、アルミナ、酸化チタン、ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスバルーン、ミルドファイバー、モンモリロナイト、ベントナイト、グフファイト、アルミニウム粉、ガラスフレーク、炭素繊維、炭素フレーク、炭素バルン、カーボンビーズ、カーボンミルドファイバー、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、セラミック繊維、硫化モリブデン、アラミド粒子、アラミド繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、各種ウィスカー、木粉、パルプ、セルロースナノファイバー、もみがら、ペーパースラッジ等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、無機フィラーとしては、軽量性、機械的特性、リサイクル性、取扱い性および外観に優れたポリプロピレン系発泡シート100を得る観点から、タルク、マイカおよびシリカから選択される一種または二種以上を含むことが好ましい。これらの中でも、低価格の点からタルクおよびマイカが好ましく、ポリプロピレン系樹脂との相性や発泡性、成形性、着色性、低価格、安全性等の観点から、タルクがより好ましい。
本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100は、必要に応じて、耐熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、帯電防止剤、銅害防止剤、難燃剤、中和剤、発泡剤、可塑剤、造核剤、気泡防止剤、架橋剤、耐候安定剤、耐光安定剤、老化防止剤、脂肪酸金属塩、軟化剤、分散剤、着色剤、滑剤、天然油、合成油、ワックス等の添加剤を配合してもよい。
ポリプロピレン系発泡シート100は、例えば、ポリプロピレン系樹脂を含むポリプロピレン系樹脂組成物をシート状に発泡成形することにより得られるポリプロピレン系発泡層の両面に、無機フィラーおよびポリプロピレン系樹脂を含むポリプロピレン系樹脂組成物により構成された樹脂層を形成することにより得ることができる。
成形装置および成形条件としては特に限定されず、従来公知の成形装置および成形条件を採用することができる。
本実施形態に係るポリプロピレン系樹脂組成物は、各成分をドライブレンド、タンブラーミキサー、バンバリーミキサー、単軸押出機、二軸押出機、高速二軸押出機、熱ロール等により混合または溶融・混練することにより調製することができる。
本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100の成形方法は、例えば、多層押出機あるいはラミネーション成形機等を用いる公知の方法によって行うことができる。ポリプロピレン系発泡シート100は、例えば、ポリプロピレン系発泡層105を形成するためのポリプロピレン系樹脂組成物と、無機フィラーおよびポリプロピレン系樹脂を含む樹脂層を形成するためのポリプロピレン系樹脂組成物と、を多層押出機の主押出機および従押出機のホッパーから供給してTダイ先端からシート状に多層押出成形することにより得ることができる。
また、ポリプロピレン系発泡シート100は、ポリプロピレン系発泡層105、無機フィラーおよびポリプロピレン系樹脂を含む樹脂層をそれぞれ別々に成形し、これらを積層して加熱成形することによっても得ることができる。この場合、ポリプロピレン系発泡層105と無機フィラーおよびポリプロピレン系樹脂を含む樹脂層との間に、例えば低融点のポリオレフィン樹脂等により構成された熱接着層を介在させてもよい。このような低融点のポリオレフィン樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン系樹脂を用いることができ、プロピレンとα−オレフィンとのランダム共重合体が好ましい。
ここで、無機フィラーおよびポリプロピレン系樹脂を含む樹脂層としては、前述した第1非発泡性樹脂層110および第2非発泡性樹脂層120等の非発泡性樹脂層でもよいし、発泡性樹脂層でもよい。ポリプロピレン系発泡シート100の曲げ特性や引張特性等の機械的特性や耐熱性、耐湿性、寸法安定性等をより向上させる観点から、無機フィラーおよびポリプロピレン系樹脂を含む樹脂層としては前述した第1非発泡性樹脂層110および第2非発泡性樹脂層120等の非発泡性樹脂層が好ましい。
ポリプロピレン系発泡層105の成形の際に発泡剤としては、化学発泡剤、炭酸ガス等が挙げられる。
化学発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、各種カルボン酸塩、水素化ホウ素ナトリウム、アゾジカルボアミド、N,N−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、P,P−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジッド)、アゾビスイソブチロニトリル、パラトルエンスルホニルヒドラジッド等が挙げられる。
炭酸ガスとしては、ガス状、液状または超臨界状態のいずれでも供給することが可能である。
また、発泡剤として炭酸ガスを使用する場合は、ポリプロピレン系樹脂組成物が押出成形機内で混練、可塑化された状態になった後、直接押出成形機内へ圧入することが好ましい。
本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100は、軽量性および機械的特性の性能バランスに優れるため、木質ボードの代替品、特にハードボード、中密度繊維板等の高剛性の木質ボードの代替品として用いることができる。
より具体的には、床材や壁材、扉材、内装材、外装材、窓枠等の建材;家具;電気・電子部品;仕切材;断熱材;梱包材;自動車の内外装用部品;化粧シート;玩具;養生板;雑貨;スポーツ用品等として用いることができる。さらに具体的には、通函、物流容器、枕木、当て板、敷板、養生板、スペーサー、看板板、棚板、背板、底板、中敷、天井材、芯材、緩衝材、吸音材、補強板、下地板、畳床、コンテナ、部品治具、運搬用資材、デッキボード、イベント・災害向け部材、コンクリート型枠、ベッド、楽器等として用いることができる。
本実施形態に係る物品は、構成部材として、少なくとも本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100を備える。
本実施形態に係る物品としては、例えば、床材や壁材、扉材、内装材、外装材、窓枠等の建材;家具;電気・電子部品;仕切材;断熱材;梱包材;自動車の内外装用部品;化粧シート;玩具;養生板;雑貨;スポーツ用品等が挙げられる。さらに具体的には、通函、物流容器、枕木、当て板、敷板、養生板、スペーサー、看板板、棚板、背板、底板、中敷、天井材、芯材、緩衝材、吸音材、補強板、下地板、畳床、コンテナ、部品治具、運搬用資材、デッキボード、イベント・災害向け部材、コンクリート型枠、ベッド、楽器等が挙げられる。これらの物品は、本実施形態に係るポリプロピレン系発泡シート100を構成部材として用いて、公知の情報に基づき製造することができる。
以下、参考形態を付記する。
[1]
ポリプロピレン系樹脂および無機フィラーを含むポリプロピレン系発泡シートであって、
上記ポリプロピレン系発泡シートの密度が0.5g/cm 3 以上1.0g/cm 3 以下であり、
上記ポリプロピレン系発泡シートの全体の厚みをT[mm]としたとき、上記ポリプロピレン系発泡シートの厚み方向において、
表面から中心に向かって0.1T[mm]までの表面領域における上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーの合計量に対する上記無機フィラーの含有量をW 1 とし、
中心から表面に向かって±0.1T[mm]までの中心領域における上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーの合計量に対する上記無機フィラーの含有量をW 2 としたとき、
W 1 >W 2 の関係を満たし、
上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーを含むポリプロピレン系発泡層と、
上記ポリプロピレン系発泡層の一方の面に設けられ、かつ、上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーを含む第1非発泡性樹脂層と、
上記ポリプロピレン系発泡層の他方の面に設けられ、かつ、上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーを含む第2非発泡性樹脂層と、
を備え、
上記表面領域における上記無機フィラーの含有量(W 1 )が、上記表面領域に含まれる上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーの合計量を100質量部としたとき、5質量部以上70質量部以下であり、
上記第1非発泡性樹脂層および上記第2非発泡性樹脂層に含まれる上記ポリプロピレン系樹脂の、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定されるZ平均分子量(Mz)/重量平均分子量(Mw)が7以上20以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[2]
上記[1]に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記無機フィラーがタルク、マイカおよびシリカから選択される一種または二種以上を含むポリプロピレン系発泡シート。
[3]
上記[2]に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記無機フィラーがタルクを含むポリプロピレン系発泡シート。
[4]
上記[1]乃至[3]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記表面領域における上記無機フィラーの含有量(W 1 )と上記中心領域における上記無機フィラーの含有量(W 2 )との差(W 1 −W 2 )が5質量部以上70質量部以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[5]
上記[1]乃至[4]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記中心領域における上記無機フィラーの含有量(W 2 )が、上記中心領域に含まれる上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーの合計量を100質量部としたとき、0質量部以上50質量部以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[6]
上記[1]乃至[5]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
23℃、50%RHの環境下で測定される当該ポリプロピレン系発泡シートの曲げ弾性率が1GPa以上であるポリプロピレン系発泡シート。
[7]
上記[1]乃至[6]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
当該ポリプロピレン系発泡シート中の上記ポリプロピレン系樹脂および上記無機フィラーの含有量の合計が、当該ポリプロピレン系発泡シートの全体を100質量%としたとき、50質量%以上100質量%以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[8]
上記[1]乃至[7]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
当該ポリプロピレン系発泡シートの厚みが1mm以上30mm以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[9]
上記[1]乃至[8]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記第1非発泡性樹脂層および上記第2非発泡性樹脂層の厚みがそれぞれ0.1mm以上5mm以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[10]
上記[1]乃至[9]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記ポリプロピレン系発泡シート全体の厚みに対する上記第1非発泡性樹脂層の厚みの比が0.1以上0.4以下であり、
上記ポリプロピレン系発泡シート全体の厚みに対する上記第2非発泡性樹脂層の厚みの比が0.1以上0.4以下であるポリプロピレン系発泡シート。
[11]
上記[1]乃至[10]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
上記第1非発泡性樹脂層および上記第2非発泡性樹脂層は同一の組成を有し、かつ、同じ厚みであるポリプロピレン系発泡シート。
[12]
上記[1]乃至[11]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
木質ボードの代替品として用いられるポリプロピレン系発泡シート。
[13]
構成部材として、少なくとも上記[1]乃至[12]のいずれか一つに記載のポリプロピレン系発泡シートを備える物品。
(1)ポリプロピレン系発泡シートの密度
ポリプロピレン系発泡シートから試験片を切り出し、試験片質量(g)を、試験片の外形寸法から求められる体積(cm3)で割って求めた。
ASTM D1238に準拠し、230℃、2.16kg荷重の条件で測定した。
GPC測定用移動相20mlに試料20mgを145℃で溶解させ、得られた溶液を孔径が1.0μmの焼結フィルターでろ過し、測定サンプルを得た。
次いで、東ソー社製のゲル浸透クロマトグラフ(商品名「HLC−8321 GPC/HT型」)を使用し、以下のようにしてポリプロピレン系樹脂のZ平均分子量(Mz)および重量平均分子量(Mw)を測定し、Mz/Mwを算出した。
分離カラムには、商品名「TSKgel GMH6−HT」を2本、および商品名「TSKgel GMH6−HTL」を2本使用した。カラムサイズは、いずれも内径7.5mm、長さ300mmとし、カラム温度は140℃とし、移動相にはo−ジクロロベンゼン(和光純薬工業社製)および酸化防止剤としてBHT(和光純薬工業社製)0.025重量%を用いた。
移動相を1.0ml/分の速度で移動させ、試料注入量は400μlとし、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは東ソー社製のものを用いた。分子量は、ユニバーサル校正してポリプロピレン系樹脂に換算した値である。
ポリプロピレン系発泡シートの曲げ弾性率は、JIS A5905に記載された曲げ強さ試験を参考にして、23℃、50%RHの環境下で、試験片厚み:3mm、試験片幅:50mm、試験片長さ:150mm、スパン間距離:100mm、曲げ速度:50mm/分の条件でMD方向とTD方向に対しそれぞれ1点ずつ測定し、それらの平均値を採用した。
ポリプロピレン系発泡シートの比曲げ弾性率(曲げ弾性率/密度)を算出し、以下の基準でポリプロピレン系発泡シートの軽量性および機械的特性の性能バランスを評価した。
◎◎:比曲げ弾性率が6.0GPa・cm3/g超過
◎:比曲げ弾性率が5.0GPa・cm3/g超過6.0GPa・cm3/g以下
○:比曲げ弾性率が4.0GPa・cm3/g超過5.0GPa・cm3/g以下
×:比曲げ弾性率が4.0GPa・cm3/g以下
実施例および比較例で用いた原料について以下に示す。
(1)ポリプロピレン系樹脂
PP1:プロピレン単独重合体(プライムポリマー社製VP103W、MFR:3g/10分、Mz/Mw値:14)
PP2:プロピレンとエチレンとのブロック共重合体(MFR:6.5g/10分、Mz/Mw値:14)
(2)無機フィラーおよびポリプロピレン系樹脂を含有するマスターバッチ
PPタルクMB1(三福工業社製、銘柄:MFP−TP20、組成:プロピレン単独重合体20質量%及びタルク80質量%を含有)
ここで、PPタルクMB1は105℃で18時間加熱処理し、タルクの水分含有率を0.05質量%まで低減してから使用した。
成形機としては、単軸押出成形機(シリンダー内径D:50mm、フルフライトスクリュー、スクリュー有効長LとしたときL/D:32mm、炭酸ガス供給位置:スクリュー供給部側から17.5D)、Tダイ(ダイ幅:320mm、リップ開度:0.5mm)、冷却ロール(外径50mm、鏡面仕上げ硬質クロムメッキ表面処理付のスチール製、水冷式)、炭酸ガス供給装置、冷却ロール、及び引取機からなる装置を用いた。
まず、各原料を表1に示す配合(表中の単位は質量部)でそれぞれドライブレンドし、得られた混合物をホッパーに投入し、さらに炭酸ガス供給装置から押出成形機のシリンダーの途中(位置17.5D)に炭酸ガスを11〜15MPaの圧力で注入した。このとき炭酸ガスの注入量としては押出量に対して、0.1〜0.3質量%となるように調整した。シリンダー各部の温度168〜230℃、スクリュー回転数37〜54rpmの条件で各成分原料を溶融・混練し、シリンダーヘッド部の樹脂温度186〜211℃で、押出量8〜20kg/時間となるようにTダイから押出した。押し出された発泡シートは、冷却ロール(ロール内部通水温度45℃)で冷却して、引取機を用いて引き取り(引取速度0.4〜0.6m/分)、シート幅約300mmのポリプロピレン系発泡層1〜5をそれぞれ得た。
ポリプロピレン系発泡層の作製で用いた押出成形機に各原料を表2に示す配合(表中の単位は質量部)でホッパー内に投入し、シリンダー温度205〜230℃、ダイ温度220℃、スクリュー回転数22〜28rpmの条件で各原料を溶融・混練し、シリンダーヘッド部の樹脂温度229〜232℃で、押出量6〜13kg/時間となるようにTダイから押出した。押し出されたシートは、引取機を用いて引取速度1.0m/分で引き取り、シート幅290〜300mmを有する非発泡性樹脂層1〜8をそれぞれ得た。
表3〜5に示す層構成でポリプロピレン系発泡シートをそれぞれ作製し、各評価をおこなった。得られた結果を表3〜5にそれぞれ示す。
ここで、ポリプロピレン系発泡シートは、各層の間に熱接着層(融点が139℃のランダム共重合体からなるポリプロピレンフィルム、厚み:0.06mm)を挿入し積層した。さらに、加熱プレス装置及び冷却プレス装置の定盤と接するシートの上下の平坦部には、表面平滑性と定盤からの離型性を付与するため、重ね合せたシートの上下に、耐熱性と鏡面を有するポリイミドフィルム(算術平均粗さRaが0.1μm以下、厚み0.1mm)を配置した。
加熱プレス装置を用いて、温度155℃で10分間加熱プレスした。その後、上下のポリイミドフィルムを含むシートを冷却プレス装置に挿入し、温度25℃で加圧冷却し、ポリプロピレン系発泡シートをそれぞれ得た。なお、加熱プレス前に予め、上下のポリイミドフィルムの内側、かつ各シートの外側周囲に、スペーサーとなる厚さ3mmの金枠を配置しておいた。これにより、各ポリプロピレン系発泡シートの厚みをそれぞれ3mmに調整した。
ポリプロピレン系発泡層4および5をそれぞれポリプロピレン系発泡シートとして各評価をおこなった。得られた結果を表5にそれぞれ示す。
無機フィラーを含まないポリプロピレン系発泡シートとして三井化学東セロ社製のパロニア(登録商標)を用いて各評価をおこなった。得られた結果を表5に示す。
木質ボードとして市販のハードボード(HDF)および中密度繊維板(MDF)を用いて各評価をおこなった。得られた結果を表5にそれぞれ示す。
一方、比較例1、2および4のポリプロピレン系発泡シートはいずれも軽量性および機械的特性の性能バランスが劣っていた。また、比較例3のポリプロピレン系発泡シートは発泡倍率が上がらず、表面が荒れ、発泡シート成形自体が困難であり、発泡シートの取得が困難であった。
Claims (12)
- ポリプロピレン系樹脂および無機フィラーを含むポリプロピレン系発泡シートであって、
前記ポリプロピレン系発泡シートの密度が0.5g/cm3以上1.0g/cm3以下であり、
前記ポリプロピレン系発泡シートの全体の厚みをT[mm]としたとき、前記ポリプロピレン系発泡シートの厚み方向において、
表面から中心に向かって0.1T[mm]までの表面領域におけるポリプロピレン系樹脂および前記表面領域における無機フィラーの合計量に対する前記表面領域における無機フィラーの含有量をW1とし、
中心から表面に向かって±0.1T[mm]までの中心領域におけるポリプロピレン系樹脂および前記中心領域における無機フィラーの合計量に対する前記中心領域における無機フィラーの含有量をW2としたとき、
W1>W2の関係を満たし、
前記ポリプロピレン系樹脂および前記無機フィラーを含むポリプロピレン系発泡層と、
前記ポリプロピレン系発泡層の一方の面に設けられ、かつ、前記ポリプロピレン系樹脂および前記無機フィラーを含む第1非発泡性樹脂層と、
前記ポリプロピレン系発泡層の他方の面に設けられ、かつ、前記ポリプロピレン系樹脂および前記無機フィラーを含む第2非発泡性樹脂層と、を備え、
前記表面領域における無機フィラーの含有量(W1)が、前記表面領域におけるポリプロピレン系樹脂および前記表面領域における無機フィラーの合計量を100質量部としたとき、50質量部以上70質量部以下であり、
前記第1非発泡性樹脂層および前記第2非発泡性樹脂層に含まれる前記ポリプロピレン系樹脂の、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定されるZ平均分子量(Mz)/重量平均分子量(Mw)が7以上20以下であって、
前記ポリプロピレン系発泡シート全体の厚みに対する前記第1非発泡性樹脂層の厚みの比が0.1以上0.4以下であり、
前記ポリプロピレン系発泡シート全体の厚みに対する前記第2非発泡性樹脂層の厚みの比が0.1以上0.4以下であるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
前記無機フィラーがタルク、マイカおよびシリカから選択される一種または二種以上を含むポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項2に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
前記無機フィラーがタルクを含むポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
前記表面領域における前記無機フィラーの含有量(W1)と前記中心領域における前記無機フィラーの含有量(W2)との差(W1−W2)が5質量部以上70質量部以下であるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
前記中心領域における前記無機フィラーの含有量(W2)が、前記中心領域に含まれる前記ポリプロピレン系樹脂および前記無機フィラーの合計量を100質量部としたとき、0質量部以上50質量部以下であるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
23℃、50%RHの環境下で測定される当該ポリプロピレン系発泡シートの曲げ弾性率が1GPa以上であるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
当該ポリプロピレン系発泡シート中の前記ポリプロピレン系樹脂および前記無機フィラーの含有量の合計が、当該ポリプロピレン系発泡シートの全体を100質量%としたとき、50質量%以上100質量%以下であるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
当該ポリプロピレン系発泡シートの厚みが1mm以上30mm以下であるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
前記第1非発泡性樹脂層および前記第2非発泡性樹脂層の厚みがそれぞれ0.1mm以上5mm以下であるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
前記第1非発泡性樹脂層および前記第2非発泡性樹脂層は同一の組成を有し、かつ、同じ厚みであるポリプロピレン系発泡シート。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートにおいて、
木質ボードの代替品として用いられるポリプロピレン系発泡シート。 - 構成部材として、少なくとも請求項1乃至11のいずれか一項に記載のポリプロピレン系発泡シートを備える物品。
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