JP7256434B2 - ポリエチレン系樹脂多層発泡シート及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前記ポリエチレン系樹脂発泡層の少なくとも片面側に積層された導電層と、を備え、
前記導電層が、
低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンからなる群より選択される1種または2種以上のポリエチレン(B)と、エチレンに由来する構造単位及び極性基を有するモノマーに由来する構造単位を備えたエチレン系共重合体(C)との混合樹脂と、
前記混合樹脂中に配合された導電性カーボンと、を含み、
前記導電層中における前記導電性カーボンの配合量が3質量%以上15質量%以下であり、
前記導電層に含まれる前記ポリエチレン(B)の融点TmBと、前記エチレン系共重合体(C)の融点TmCとの差TmB-TmCが30℃以上80℃以下である、ポリエチレン系樹脂多層発泡シートにある。
前記発泡層形成用溶融物が基材樹脂としてのポリエチレン系樹脂(A)及び物理発泡剤を混練してなり、
前記導電層形成用溶融物が、低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンからなる群より選択される1種または2種以上のポリエチレン(B)と、エチレンに由来する構造単位及び極性基を有するモノマーに由来する構造単位を備えたエチレン系共重合体(C)と、導電性カーボンと、を混練してなり、
前記導電層形成用溶融物中における前記導電性カーボンの配合量が3質量%以上15質量%以下であり、
前記ポリエチレン(B)の融点TmBと、前記エチレン系共重合体(C)の融点TmCとの差TmB-TmCが30℃以上80℃以下である、ポリエチレン系樹脂多層発泡シートの製造方法にある。
前記多層発泡シートは、ポリエチレン系樹脂発泡層と、ポリエチレン系樹脂発泡層の少なくとも片面側に積層された導電層とを含む2層以上の層を有している。多層発泡シートに含まれる各層は、隣り合う層に積層接着されている。多層発泡シートにおける各層は、隣り合う層と共押出により積層接着されていることが好ましい。
前記多層発泡シートの全体厚みは、0.05mm以上3.0mm以下であることが好ましい。多層発泡シートの全体厚みを0.05mm以上、より好ましくは0.1mm以上、さらに好ましくは0.2mm以上とすることにより、多層発泡シートの緩衝性をより高めることができる。また、多層発泡シートの全体厚みを3.0mm以下、より好ましくは2.0mm以下、さらに好ましくは1.5mm以下、特に好ましくは1.2mm以下とすることにより、多層発泡シートの取り扱い性をより高め、被包装物の梱包をより容易に行うことができる。
前記多層発泡シートの見掛け密度は30kg/m3以上150kg/m3以下であることが好ましい。多層発泡シートの見掛け密度を30kg/m3以上、より好ましくは35kg/m3以上、さらに好ましくは40kg/m3以上とすることにより、緩衝材や包装材として十分な強度を容易に確保することができる。また、多層発泡シートの見掛け密度を150kg/m3以下、より好ましくは120kg/m3以下、さらに好ましくは100kg/m3以下とすることにより、多層発泡シートの軽量性や柔軟性を十分に確保し、多層発泡シートの緩衝性をより高めることができる。
前記多層発泡シートにおける導電層を有する側の表面の表面抵抗率は1×103Ω以上1×107Ω以下であることが好ましい。かかる範囲の表面抵抗率を備えた多層発泡シートは、被包装物等に帯電した静電気を容易に除電できるため、電子部品や電子機器等の緩衝材や包装材として好適である。同様の観点から、前記多層発泡シートの表面抵抗率は5×106Ω以下であることがより好ましい。
ポリエチレン系樹脂発泡層は、ポリエチレン系樹脂(A)を基材樹脂とする発泡体である。
本明細書において、ポリエチレン系樹脂とは、エチレンに由来する構造単位を50モル%以上含む樹脂をいう。ポリエチレン系樹脂(A)としては、例えば、高密度ポリエチレン(つまり、HDPE)や低密度ポリエチレン(つまり、LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(つまり、LLDPE)等のポリエチレンや、エチレン-酢酸ビニル共重合体(つまり、EVA)等のエチレンに由来する構造単位を50モル%以上含有するエチレン系共重合体等を使用することができる。
ポリエチレン系樹脂発泡層中には、前述した作用効果を損なわない範囲で、基材樹脂であるポリエチレン系樹脂(A)以外の他のポリマーが含まれていてもよい。ポリエチレン系樹脂(A)以外の他のポリマーとしては、例えば、ポリスチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂や、エチレンプロピレンゴム、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体等のエラストマー等が挙げられる。ポリエチレン系樹脂発泡層中のポリエチレン系樹脂(A)以外の他のポリマーの含有量は、ポリエチレン系樹脂(A)100質量部に対して20質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましく、5質量部以下であることがさらに好ましく、0質量部、つまり、ポリエチレン系樹脂発泡層が発泡層を構成するポリマー成分としてポリエチレン系樹脂(A)のみを含むことが特に好ましい。
ポリエチレン系樹脂発泡層中には、気泡調整剤、酸化防止剤、熱安定剤、耐候剤、紫外線吸収剤、難燃剤、充填材、抗菌剤等の添加剤が含まれていてもよい。ポリエチレン系樹脂発泡層中の添加剤の配合量は、例えば、ポリエチレン系樹脂(A)100質量部に対して10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることがさらに好ましい。
導電層は、ポリエチレン系樹脂発泡層の片面または両面に積層されている。導電層の基材樹脂は、ポリエチレン(B)とエチレン系共重合体(C)との混合樹脂である。導電層は、多層発泡シートの導電性や取り扱い性、外観を向上させる観点から、非発泡状態であることが好ましい。ただし、多層発泡シートの取り扱い性等を損なわない範囲であれば、導電層中にごく微小な気泡が少量含まれていてもよい。
導電層には、低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンからなる群より選択される1種または2種以上のポリエチレン(B)が含まれている。ポリエチレン(B)として例示した低密度ポリエチレンとは、長鎖分岐構造を有し、密度が910kg/m3以上930kg/m3未満のポリエチレンをいい、直鎖状低密度ポリエチレンとは、エチレンと炭素数4~8のα-オレフィンとの共重合体であって、実質的に分子鎖が線状であり、密度が910kg/m3以上930kg/m3未満のポリエチレンをいう。これらの中でも、ポリエチレン(B)は、低密度ポリエチレンであることが好ましい。ポリエチレン(B)の融点TmBは、100℃以上120℃以下であることが好ましく、102℃以上115℃以下であることがより好ましい。ポリエチレン(B)の融点TmBが前記範囲内であると、多層発泡シートを共押出により製造する場合においても、導電層をポリエチレン系樹脂発泡層に安定して積層接着させることができる。なお、ポリエチレン(B)の融点TmBの測定方法は、前述したポリエチレン系樹脂(A)の融点TmAの測定方法と同様である。
導電層中のエチレン系共重合体(C)は、少なくとも、エチレンに由来する構造単位と、極性基を有するモノマーに由来する構造単位とを有している。エチレン系共重合体(C)は、例えば、エチレンと極性基を有するモノマーとの共重合体であってもよいし、エチレン、極性基を有するモノマー及びこれらのモノマー以外の他のモノマーの共重合体であってもよい。エチレン系共重合体(C)中に含まれる前記他のモノマーに由来する構造単位の量は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることがさらに好ましく、0質量%、すなわちエチレン系共重合体(C)がエチレンと極性基を有するモノマーとの共重合体であることが最も好ましい。
導電層中におけるポリエチレン(B)とエチレン系共重合体(C)との配合比率は、質量比においてポリエチレン(B):エチレン系共重合体(C)=80:20~20:80であることが好ましく、ポリエチレン(B):エチレン系共重合体(C)=50:50~25:75であることがより好ましく、ポリエチレン(B):エチレン系共重合体(C)=45:55~30:70であることがより好ましい。この場合には、多層発泡シートの導電性をより高めることができる。
導電層中には、導電性カーボン、つまり、主に炭素原子からなり、導電性を有する物質が含まれている。導電性カーボンとしては、具体的には、ファーネスブラックやアセチレンブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等の導電性カーボンブラックが好ましく例示される。導電層中には、2種類以上の導電性カーボンが含まれていてもよい。多層発泡シートの導電性を確保しつつ導電性カーボンの配合量をより低減する観点からは、導電層中には、導電性カーボンとして、ケッチェンブラック等の高導電性カーボンブラックが含まれていることが好ましい。
導電層中には、前述した作用効果を損なわない範囲で、ポリエチレン(B)及びエチレン系共重合体(C)以外の他のポリマーが含まれていてもよい。ポリエチレン(B)及びエチレン系共重合体(C)以外の他のポリマーとしては、例えば、ポリエチレン(B)以外のポリエチレン系樹脂及びポリスチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂や、エチレンプロピレンゴム及びスチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体等のエラストマー等が挙げられる。ポリエチレン系樹脂発泡層に導電層を積層する際の製造安定性の観点からは、導電層中には、ポリエチレン系樹脂発泡層に含まれるポリエチレン系樹脂(A)よりも融点の高いポリマーが含まれていないことが好ましい。導電層中のポリエチレン(B)及びエチレン系共重合体(C)以外の他のポリマーの含有量は、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましく、3質量%以下であることが特に好ましい。
導電層中には、酸化防止剤、熱安定剤、耐候剤、紫外線吸収剤、難燃剤、充填材、抗菌剤等の添加剤が含まれていてもよい。導電層中の添加剤の配合量は、例えば、ポリエチレン(B)及びエチレン系共重合体(C)の合計100質量部に対して10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましく、3質量部以下であることがさらに好ましい。
導電層の平均厚みは、1μm以上20μm以下であることが好ましい。導電層の平均厚みを1μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm以上とすることにより、多層発泡シートの導電性をより安定して発現させることができる。また、導電層の平均厚みを20μm以下、より好ましくは18μm以下、さらに好ましくは15μm以下、特に好ましくは10μm以下とすることにより、多層発泡シートからの導電性カーボンの脱落をより効果的に抑制することができる。
導電層の坪量は、1g/m2以上20g/m2以下であることが好ましい。導電層の坪量を1g/m2以上、より好ましくは5g/m2以上、さらに好ましくは7g/m2以上とすることにより、多層発泡シートの導電性をより安定して発現させることができる。また、導電層の坪量を20g/m2以下、より好ましくは18g/m2以下、さらに好ましくは15g/m2以下、特に好ましくは10g/m2以下とすることにより、多層発泡シートからの導電性カーボンの脱落をより効果的に抑制することができる。なお、導電層がポリエチレン系樹脂発泡層の両面に積層されている場合には、上記導電層の坪量は、片面当たりの坪量を意味する。
導電層の坪量[g/m2]=〔X/(L×W)〕・・・(1)
前記多層発泡シートは、例えば、共押出発泡法により製造することができる。すなわち、ポリエチレン系樹脂多層発泡シートの製造方法においては、ポリエチレン系樹脂発泡層を形成するための発泡層形成用溶融物と、導電層を形成するための導電層形成用溶融物とを共押出することにより、ポリエチレン系樹脂発泡層と、ポリエチレン系樹脂発泡層の少なくとも片面側に積層された導電層とを備えたポリエチレン系樹脂多層発泡シートを作製する。発泡層形成用溶融物はポリエチレン系樹脂(A)及び物理発泡剤を含有している。導電層形成用溶融物は、ポリエチレン(B)と、エチレンに由来する構造単位及び極性基を有するモノマーに由来する構造単位を備えたエチレン系共重合体(C)と、導電性カーボンとを含有している。導電層形成用溶融物中における導電性カーボンの配合量が3質量%以上15質量%以下である。そして、ポリエチレン(B)の融点TmBと、エチレン系共重合体(C)の融点TmCとの差TmB-TmCが30℃以上80℃以下である。
発泡層形成用溶融物には、少なくともポリエチレン系樹脂(A)及び物理発泡剤が含まれている。発泡層形成用溶融物は、例えば以下の方法により作製することができる。まず、発泡層形成用押出機に前記ポリエチレン系樹脂(A)及び必要に応じて添加される添加剤を供給し、溶融混練する。次いで、押出機内で溶融したポリエチレン系樹脂(A)を含む溶融物に物理発泡剤を加圧しつつ供給してさらに混練することにより、発泡層形成用溶融物を得ることができる。
導電層形成用溶融物には、少なくともポリエチレン(B)、エチレン系共重合体(C)及び導電性カーボンが含まれている。導電層形成用溶融物を作製するに当たっては、例えば、導電層形成用押出機に前記ポリエチレン(B)、エチレン系共重合体(C)、導電性カーボン及び必要に応じて添加される添加剤を供給する。そして、押出機内でこれらを溶融混練することにより、導電層形成用溶融物を得ることができる。
共押出を行うに当たっては、前述したように各押出機内で形成された発泡層形成用溶融物及び導電層形成用溶融物を共押出ダイに導き、共押出ダイの押出口から層状に押し出す。共押出ダイは、例えば、直線状の押出口を備えたフラットダイであってもよい。この場合には、フラットダイの押出口から、発泡層形成用溶融物と導電層形成用溶融物との積層体がシート状に押し出される。押出口から積層体が大気中に押し出されると、発泡層形成用溶融物が発泡しながら膨張する。これに伴い、導電層形成用溶融物が引き伸ばされる。そして、押出口から押し出されたシート状の積層発泡体を拡幅装置に沿わせて引き取りながら冷却することにより、発泡層形成用溶融物及び導電層形成用溶融物を固化させる。これにより、発泡によって形成された気泡構造が固定され、寸法が安定する。以上により、多層発泡シートを得ることができる。
実施例1~実施例8の多層発泡シートは、ポリエチレン系樹脂(A)を含むポリエチレン系樹脂発泡層と、ポリエチレン系樹脂発泡層の両面に積層された導電層と、からなる3層構造を有する無架橋の多層発泡シートである。導電層は、表3に示す種類及び量のポリエチレン(B)と、エチレン系共重合体(C)と、導電性カーボンとを含んでいる。
比較例1の多層発泡シートは、導電層中にエチレン系共重合体(C)が含まれていない以外は実施例1の多層発泡シートと同様である。比較例1の多層発泡シートの作製方法は、導電層形成用溶融物中にエチレン系共重合体(C)を配合せず、製造条件等を表4に示すように変更した以外は実施例1の多層発泡シートの作製方法と同様である。
比較例2及び比較例4の多層発泡シートは、導電層におけるポリエチレン(B)とエチレン系共重合体(C)との融点差TmB-TmCが前記特定の範囲外となっている以外は実施例1の多層発泡シートと同様の構成を有している。比較例2及び比較例4の多層発泡シートの作製方法は、エチレン系共重合体(C)の種類及び製造条件等を表4に示すように変更した以外は実施例1の多層発泡シートの作製方法と同様である。
比較例3の多層発泡シートは、導電層中に、エチレン系共重合体(C)に替えて直鎖状ポリエチレンが含まれている以外は実施例1の多層発泡シートと同様の構成を有している。比較例3の多層発泡シートの作製方法は、導電層形成用溶融物の組成及び製造条件等を表4に示すように変更した以外は実施例1の多層発泡シートの作製方法と同様である。
比較例5の多層発泡シートは、導電層中の導電性カーボンの配合量を多くした以外は比較例1の多層発泡シートと同様の構成を有している。比較例5の多層発泡シートの作製方法は、導電層形成用溶融物中の導電性カーボンの配合量及び製造条件等を表4に示す値に変更した以外は比較例1の多層発泡シートの作製方法と同様である。
以下の方法により、実施例及び比較例の多層発泡シートの導電層の溶融粘度、多層発泡シートの全体厚み及び坪量、多層発泡シートの導電層の平均厚み及び坪量、見掛け密度、発泡倍率、汚染性及び導電性を評価した。
キャピラリーレオメータ(チアスト社製「レオビス2100」)を用い、実施例1~実施例8及び比較例1~比較例5のそれぞれにおける導電層形成用溶融物の溶融粘度を測定した。なお、キャピラリーレオメータのオリフィス径は1mm、オリフィス長は10mmとし、測定温度190℃、せん断速度100sec-1の条件で測定を行った。実施例及び比較例の導電層形成用溶融物の溶融粘度は表3または表4に示す通りであった。
まず、多層発泡シートを押出方向に垂直な面で切断した。この切断面において、切断面の長手方向(つまり、押出方向及び厚み方向の両方に直角な方向)における間隔が等しくなるようにして10か所の測定位置を設定した。顕微鏡を用いてこれらの測定位置を観察し、各測定位置の厚みを測定した。これらの厚みの算術平均値を多層発泡シートの全体厚みとし、表3及び表4に記載した。
多層発泡シートから一辺25mmの正方形状の試験片を採取し、試験片の質量(単位:g)を測定した。この試験片の質量を単位換算することにより、多層発泡シートの坪量、つまり、多層発泡シート1m2当たりの質量(単位:g/m2)を算出した。実施例及び比較例の多層発泡シートの坪量は、表3または表4に示した通りであった。
多層発泡シートを押出方向に垂直な面で切断した。この切断面において、切断面の長手方向(つまり、押出方向及び厚み方向の両方に直角な方向)における間隔が等しくなるようにして10か所の測定位置を設定した。顕微鏡を用いてこれらの測定位置における多層発泡シートの断面を観察し、各測定位置における導電層の厚みを測定した。これらの厚みの算術平均値を、導電層の平均厚み(単位:μm)とした。実施例及び比較例の多層発泡シートにおける導電層の平均厚みは、表3または表4に示した通りであった。
多層発泡シートの共押出時の片面当たりの導電層の吐出量X[g/時]、多層発泡シートの幅W[m]、多層発泡シートの引取速度L[m/時]を用い、下記(1)式に基づいて片面当たりの導電層の坪量を算出した。
導電層の坪量[g/m2]=〔X/(L×W)〕・・・(1)
前述した方法により得られる多層発泡シートの坪量(単位:g/m2)を多層発泡シートの全体厚みで除した後単位換算することにより、多層発泡シートの見掛け密度(単位:kg/m3)を算出した。
実施例及び比較例の多層発泡シートをクリーンペーパーと重ね合わせた後、多層発泡シートを150g/cm2の荷重でクリーンペーパーに押し付けた。この状態で多層発泡シートをクリーンペーパーに対して往復移動させ、多層発泡シートとクリーンペーパーとを摺動させた。なお、往復移動の振幅は5mm、周期は1秒とした。
JIS K6271-1:2015に準拠した測定方法により、導電層の表面抵抗率を測定した。具体的には、多層発泡シートから一辺100mmの正方形状を呈する試験片を採取した。この試験片における導電層の表面に電極を取り付けた後、温度23℃、相対湿度50%の雰囲気中で電極間に1Vの電圧を印加した。そして、電圧を印加してから1分経過した時点での表面抵抗率(単位:Ω)を、多層発泡シートの表面抵抗率とした。なお、表面抵抗率の測定には、日東精工アナリテック株式会社製「ハイレスタUX MCP-HT800」を用いた。実施例及び比較例の多層発泡シートにおける表面抵抗率は、表3または表4に示した通りであった。
Claims (12)
- 基材樹脂としてポリエチレン系樹脂(A)を含むポリエチレン系樹脂発泡層と、
前記ポリエチレン系樹脂発泡層の少なくとも片面側に積層された導電層と、を備え、
前記導電層が、
低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンからなる群より選択される1種または2種以上のポリエチレン(B)と、エチレンに由来する構造単位及び極性基を有するモノマーに由来する構造単位を備えたエチレン系共重合体(C)との混合樹脂と、
前記混合樹脂中に配合された導電性カーボンと、を含み、
前記導電層中における前記導電性カーボンの配合量が3質量%以上15質量%以下であり、
前記導電層に含まれる前記ポリエチレン(B)の融点TmBと、前記エチレン系共重合体(C)の融点TmCとの差TmB-TmCが30℃以上80℃以下である、ポリエチレン系樹脂多層発泡シート。 - 前記導電層中における前記ポリエチレン(B)と前記エチレン系共重合体(C)との配合比率が質量比においてポリエチレン(B):エチレン系共重合体(C)=80:20~20:80である、請求項1に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記導電層中における前記ポリエチレン(B)と前記エチレン系共重合体(C)との配合比率が質量比においてポリエチレン(B):エチレン系共重合体(C)=50:50~25:75である、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。
- 前記エチレン系共重合体(C)中における極性基を有するモノマーに由来する構造単位の含有量が30質量%以上50質量%以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記導電層中には、エチレン-酢酸ビニル共重合体及びエチレン-メタクリル酸メチル共重合体からなる群より選択される1種または2種のエチレン系共重合体(C)が含まれている、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記エチレン系共重合体(C)の温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイトが20g/10分以上100g/10分以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記導電層の坪量が1g/m2以上20g/m2以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の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多層発泡シートの見掛け密度が30kg/m3以上150kg/m3以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の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多層発泡シートの全体厚みが0.05mm以上3.0mm以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- 前記導電性カーボンのジブチルフタレート吸油量が200mL/100g以上600mL/100g以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の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多層発泡シートにおける、前記導電層を有する側の表面の表面抵抗率が1×103Ω以上1×107Ω以下である、請求項1~10のいずれか1項に記載のポリエチレン系樹脂多層発泡シート。
- ポリエチレン系樹脂発泡層を形成するための発泡層形成用溶融物と、導電層を形成するための導電層形成用溶融物とを共押出することにより、前記ポリエチレン系樹脂発泡層と、前記ポリエチレン系樹脂発泡層の少なくとも片面側に積層された前記導電層とを備えたポリエチレン系樹脂多層発泡シートを作製する、ポリエチレン系樹脂多層発泡シートの製造方法であって、
前記発泡層形成用溶融物が基材樹脂としてのポリエチレン系樹脂(A)及び物理発泡剤を混練してなり、
前記導電層形成用溶融物が、低密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンからなる群より選択される1種または2種以上のポリエチレン(B)と、エチレンに由来する構造単位及び極性基を有するモノマーに由来する構造単位を備えたエチレン系共重合体(C)と、導電性カーボンと、を混練してなり、
前記導電層形成用溶融物中における前記導電性カーボンの配合量が3質量%以上15質量%以下であり、
前記ポリエチレン(B)の融点TmBと、前記エチレン系共重合体(C)の融点TmCとの差TmB-TmCが30℃以上80℃以下である、ポリエチレン系樹脂多層発泡シートの製造方法。
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