JP7372129B2 - ポリプロピレン系多層シートおよびその製造方法 - Google Patents
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Landscapes
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
[1]0.5mm以上の厚さを有する多層シートであって、
0.15mm未満の厚さを有する延伸ポリプロピレンフィルム層FLならびに0.15mm未満の厚さを有する延伸熱可塑性樹脂フィルム層NLを含み、
前記層FLは成分(A)と(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
前記成分(A)は、成分(A1)および任意成分(A2)からなるポリプロピレン系樹脂であり、
成分(A1)はエチレン、C4~C10-α-オレフィン、およびこれらの組合せからなる群より選択されるコモノマー由来単位を0~1重量%含むプロピレン(共)重合体100~60重量%、
成分(A2)はエチレン由来単位を10~90重量%含むエチレン-α-オレフィン共重合体0~40重量%であり、
成分(A)のMFR(230℃、荷重2.16kg)が0.1~15g/10分であり、
成分(B)は無機充填材であり、
前記層FLにおける成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が0.5~60重量%であり、
前記層NLは熱可塑性樹脂と任意に前記成分(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
成分(B)/[熱可塑性樹脂+成分(B)]の重量比が0~10重量%である、
多層シート。
[2]前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂である、[1]に記載の多層シート。
[3]前記層FLが二軸延伸ポリプロピレンフィルム層であり、前記層NLが二軸延伸熱可塑性樹脂フィルム層である、[1]または[2]に記載の多層シート。
[4]前記無機充填材が板状無機充填材である、[1]~[3]のいずれかに記載の多層シート。
[5]前記板状無機充填材がタルクである、[4]に記載の多層シート。
[6]前記層FLにおける成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が20~55重量%である、[1]~[5]のいずれかに記載の多層シート。
[7]層NLの総厚さ/[層NLの総厚さ+層FLの総厚さ]の比が0.01~0.6である、[1]~[6]のいずれかに記載の多層シート。
[8]前記[1]~[7]のいずれかに記載のシートを成形してなる成形体。
[9]前記[1]~[7]のいずれかに記載のシートの製造方法であって、
0.15mm未満の厚さを有する延伸ポリプロピレンフィルムFE、ならびに0.15mm未満の厚さを有する延伸熱可塑性樹脂フィルムNEが積層された前駆体を調製する工程1と、
前記前駆体の最外層に加熱体を接触させて前記フィルムの層間を加熱融着する工程2とを備え、
前記フィルムFEは前記重量比の成分(A)と(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
前記フィルムNEは前記重量比の熱可塑性樹脂と前記任意成分(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
前記フィルムFEおよびフィルムNEの融点をそれぞれTmFEおよびTmNEとするとき、
TmFE-TmNE≧8(℃)を満たす、
製造方法。
[10]前記最外層の融点Tmoutと前記加熱体の温度Tが以下の条件を満たす、
Tmout-T≧4(℃)
[9]に記載の製造方法。
[11]前記工程2を、加熱体として加熱ロールを用いて実施する、[9]または[10]に記載の製造方法。
[12]前記工程1が、
i)前記成分(A)と(B)とを溶融混練して、下記方法で測定される無機充填材凝集体の最大径dmaxが500μm以下である原反シートを調製する工程と、
1)原反シートを各軸方向に同じ延伸倍率で二軸延伸し、得られたフィルムの主面を観察して像を取得する。
2)前記像を画像解析して、100cm2中に存在する複数の無機充填材凝集体についてその直径を測定し、上記延伸倍率で割ることでdを求める。
3)前記dの最大値をdmaxとする。
ii)前記原反シートを、以下を満たす温度V(℃)で一軸または二軸延伸して、前記フィルムFEを調製する工程と、
-3≦V-TmFU≦3 (TmFUは前記原反シートの融点(℃)である)
iii)当該フィルムFEを前記フィルムNEと積層する工程と、
を備える、[9]~[11]のいずれかに記載の製造方法。
[13]前記工程1が、
I)前記層FLを形成するための樹脂組成物と、前記層NLを形成するための樹脂組成物を共押出して、原反シートとして、前記層FLに相当する層FUと前記層NLに相当する層NUとを含む共押出シートであって、以下の関係:
TmFU-TmNU≦60℃ (TmFUおよびTmNUは、層FUおよび層NUの融点である)
を満たす、共押出シートを調製する工程と、
II)前記原反シートを、以下を満たす温度W(℃)で一軸または二軸延伸して多層延伸フィルムを調製する工程と、
-3≦W-TmFU≦3(TmFUは原反シートにおける層FUの融点(℃)である)
III)少なくとも2枚の当該多層延伸フィルムを異なる層同士が接触するように積層する工程と、を備える、
[9]~[11]のいずれかに記載の製造方法。
多層シートは、0.15mm未満の厚さを有する延伸ポリプロピレンフィルム層FLならびに0.15mm未満の厚さを有する延伸熱可塑性樹脂フィルム層NLを備える。これらの層は互いに密着しており、一体の多層シートを構成している。前記層FLは、ポリプロピレン系樹脂(成分(A))と比較的多量の無機充填材(成分(B))とを含む樹脂組成物から形成される。層NLは熱可塑性樹脂と比較的少量の無機充填材(成分(B))を含む樹脂組成物、または熱可塑性樹脂を含むが成分(B)を含まない樹脂組成物から形成される。便宜上、延伸ポリプロピレンフィルム層FLを「フィラー層FL」、延伸熱可塑性樹脂フィルム層NLを「ニート層NL」ともいう。図1は本発明の一態様を示す。図中、1は多層シート、FLは延伸ポリプロピレンフィルム層、NLは延伸熱可塑性樹脂フィルム層である。
ポリプロピレン系樹脂とはポリプロピレンを主成分とする樹脂である。前記フィラー層FLを構成するポリプロピレン系樹脂は100~60重量%の成分(A1)および0~40重量%の任意成分(A2)からなる。成分(A2)が0重量%超である場合、成分(A)は、成分(A1)を重合し、当該成分の存在下で成分(A2)を重合して得られる、いわゆるヘテロ相共重合体(HECO)であってもよいし、別個に重合して調製した成分(A1)と成分(A2)をブレンドしたものであってもよいが、より少ない製造工程で成分(A)が得られる点においてHECOであることが好ましい。
成分(A1)はエチレン、C4~C10-α-オレフィン、およびこれらの組合せからなる群より選択されるコモノマー由来単位を0~1重量%含むプロピレン(共)重合体である。コモノマーを含む場合は経済性の観点からエチレンが好ましい。当該コモノマー由来単位の量が上限を超えるとフィルムの剛性が低下することがある。この観点から、成分(A1)はコモノマー由来単位を含まないことすなわち、プロピレン単独重合体であることが好ましい。あるいは成分(A1)がコモノマー由来単位を含む場合、その量は0重量%を超え0.5重量%以下であることが好ましい。
任意成分(A2)は、10~90重量%のエチレン由来単位を含むエチレン-α-オレフィン共重合体である。エチレン由来単位が下限値未満または上限値を超える場合は、耐寒衝撃性が低下する。この観点から、エチレン由来単位の含有量は好ましくは15~85重量%であり、より好ましくは20~80重量%である。α-オレフィンは、エチレン以外であれば限定されないが、好ましくはプロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテンであり、より好ましくはプロピレン、1-ブテンであり、さらに好ましくはプロピレンである。
無機充填材は主に材料の剛性を向上する目的で添加される。無機充填材としては物質の観点から、例えば、以下のものが挙げられる。
タルク、カオリナイト、クレー、バイロフィライト、セリナイト、ウォラストナイト、マイカ等の天然珪酸または珪酸塩;含水珪酸カルシウム、含水珪酸アルミニウム、含水珪酸、無水珪酸等の合成珪酸または珪酸塩;沈降性炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の水酸化物;酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の酸化物。
含水珪酸カルシウム、含水珪酸アルミニウム、含水珪酸、無水珪酸等の合成珪酸または珪酸塩等の粉末状充填材;タルク、カオリナイト、クレー、マイカ等の板状充填材;塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、チタン酸カルシウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、セピオライト、PMF(Processed Mineral Filler)、ゾノトライト、チタン酸カリウム、およびエレスタダイト等のウィスカー状充填材;ガラスバルン、フライアッシュバルン等のバルン状充填材;ガラスファイバー等の繊維状充填剤。
ニート層NLに使用される熱可塑性樹脂としては公知のものを使用できる。後述するとおり、本発明の多層シートは原反シートを延伸する工程を経て製造されることが好ましいので、原反シートにおけるフィラー層FLおよびニート層NLに相当する層FUおよび層NUの融点をそれぞれTmFUおよびTmNUとするとき、前記熱可塑性樹脂は、TmFU-TmNU≦60℃の関係を満たすように選択される。融点の差が上限を超えるとベタツキ等のハンドリング面で多層シートの製造が困難となる。この観点から、当該融点の差は、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、さらに好ましくは20℃以下である。当該融点の差の下限は好ましくは0℃以上である。本発明において、融点はJIS K7271に従いDSCを用いて室温(23℃)から融解温度(230℃)まで10℃/分の条件で加熱した際に観測される、最も高温側にあるピークトップ温度である。また、層FLおよび層NLの融点TmFLおよびTmNLは、TmFUおよびTmNUと異なる場合があるが、その差(TmFL-TmNL)も60℃以下であることが好ましい。当該差は、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、さらに好ましくは20℃以下である。当該差の下限は好ましくは0℃以上である。
フィラー層FLにおける成分(A)と(B)の重量比は、以下のとおりである。
成分(B)/[成分(A)+成分(B)]=0.5~60重量%
成分(B)の量が少ないと多層シートの剛性が十分でなく、成分(B)の量が多いと多層シートの製造が困難となりうる。この観点から、前記重量比は、好ましくは5~55重量%であり、より好ましくは10~55重量%であり、さらに好ましくは20~55重量%である。フィラー層FLは延伸ポリプロピレンフィルム層、すなわち一軸または二軸延伸ポリプロピレンフィルム層であることが好ましい。
ニート層NLにおける熱可塑性樹脂と(B)の重量比は、以下のとおりである。
成分(B)/[熱可塑性樹脂+成分(B)]=0~10重量%
また、前述のとおり熱可塑性樹脂はポリプロピレン系樹脂であることが好ましいので、重量比は以下であることが好ましい。
成分(B)/[ポリプロピレン系樹脂+成分(B)]=0~10重量%
ニート層NLは延伸ポリプロピレンフィルム層、すなわち一軸または二軸延伸ポリプロピレンフィルム層であることが好ましい。特に多層シートの製造において、共押出して共押出フィルムの原反シートを調製する工程を含む場合、ニート層NLに相当する原反シートの層FUにおける成分(B)の量が多いと原反シートの延伸が困難となるので、前記重量比は5重量%以下が好ましい。前記重量比はより好ましくは5重量%未満、さらに好ましく1重量%以下、特に好ましくは0.5重量%以下、最も好ましくは0重量%である。ただし、ニート層NLにおける前記重量比は、フィラー層FLにおける前記重量比よりも小さい。
多層シートにおいて、ニート層NLとフィラー層FLは交互に存在することが好ましい。しかしながら、すべてのニート層NLとフィラー層FLが交互に存在している必要はなく、多層シートにおいて、同じ層が隣接する部分が存在していてもい。ただし、フィラー層FL同士は融着しにくいので、同じ層が隣接する部分が存在する場合、当該隣接する層はニート層NLであることが好ましい。
[厚さ]
本発明の多層シートの厚さは0.5mm以上であるが、好ましくは0.7mm以上である。多層シートが過度に厚いと、鋼板と比べて重くなることや、内層への伝熱性が低下して製造効率が低下すること等から、厚さの上限は、好ましくは5mm以下、より好ましくは3mm以下である。
本発明の多層シートの引張弾性率(JIS K7161-2)は、好ましくは2500MPa以上、より好ましくは3000MPa以上、さらに好ましくは3500MPa以上、よりさらに好ましくは4000MPa以上、特に好ましくは5000MPa以上である。
本発明の多層シートは、-30℃において、好ましくは5J以上、より好ましくは8J以上、さらに好ましくは10J以上、よりさらに好ましくは12J以上の面衝撃強度(JIS K7211-2)を有する。
本発明の多層シートは、優れた寸法安定性を有する。その指標である線膨張係数は、好ましくは50×10-6/K以下、より好ましくは45×10-6/K以下、さらに好ましくは40×10-6/K以下、よりさらに好ましくは35×10-6/K以下の線膨張係数(JIS K71972)を有する。
本発明の多層シートには、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、塩素吸収剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、内部滑剤、外部滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、結晶核剤、難燃剤、分散剤、銅害防止剤、中和剤、可塑剤、気泡防止剤、架橋剤、過酸化物、油展および他の顔料等の当該分野で通常用いられる慣用の添加剤を添加してもよい。各添加剤の添加量は公知の量としてよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリプロピレン以外の合成樹脂または合成ゴムを含有してもよい。当該合成樹脂または合成ゴムは1種でもよいし2種以上でもよい。
本発明の多層シートは、面内方向において高い配向度を有し、かつ配向度の厚さ方向の依存性が小さいので、ポリプロピレンとして軽量でありながら優れた機械的特性やバリア性を有する。よって、食品容器・蓋、雑貨、家電部品、日用品等に好適に用いることができる。さらに、本発明の多層シートを複数枚積層してプレスまたは融着することにより、配向等を保持したままより厚手のシートや大きい成形体を得ることもできる。よって、本発明の多層シートは自動車部品や電気電子部品、筐体部材、玩具部材、家具部材、建材部材、包装部材、工業資材、物流資材、農業資材等としても有用である。
本発明の多層シートは、以下の工程を備える方法で製造されることが好ましい。
工程1:0.15mm未満の厚さを有する延伸ポリプロピレンフィルムFE、ならびに0.15mm未満の厚さを有する延伸熱可塑性樹脂フィルムNEが積層された多層シートの前駆体を調製する。
工程2:前記前駆体の最外層に加熱体を接触させて前記フィルムの層間を加熱融着する。
ただし、TmFE-TmNE≧8(℃)を満たす。
TmFEは、延伸ポリプロピレンフィルムFEの融点であり、TmNEは延伸熱可塑性樹脂フィルムNEの融点である。融点は前述のとおり測定される。
本工程では延伸ポリプロピレンフィルムFEと延伸熱可塑性樹脂フィルムNEが積層された多層シートの前駆体を調製する。当該前駆体は、複数のフィルムを含むので複数の層間が存在する。そのすべての層間は融着されている必要はないが、1またはいくつかの層間は融着されていてもよい。例えば、延伸ポリプロピレンフィルムFEと延伸熱可塑性樹脂フィルムNEを1枚ずつ積層する場合、前駆体における全層間は融着されていないことが好ましい。また、後述するように延伸ポリプロピレンフィルムFEと延伸熱可塑性樹脂フィルムNEの共押出フィルムを用いる場合、前駆体における1またはいくつかの層間は融着されている。
本工程の一態様を図2に示す。図中、fおよびnは、最終的に層FEおよび層NEを構成する樹脂組成物、FUおよびNUは未延伸シート(原反シート)、FEおよびNEは延伸フィルム、10は多層シートの前駆体、1は多層シート、FLはフィラー層、NLはニート層である。また、2は未延伸シート調製工程、3は延伸工程、4は積層工程、5は層間融着工程である。本態様においては、延伸ポリプロピレンフィルムFEと延伸熱可塑性樹脂フィルムNEを別個に準備して、これを交互に積層して前駆体10を調製する。この際、この場合、全層間は融着していないことが好ましいが、1またはいくつかの層間は融着していてもよい。得られるシートの耐熱性を高める観点から、両最外層は延伸ポリプロピレンフィルムFEであることが好ましい。また、異方性低減の観点から、延伸ポリプロピレンフィルムFEと延伸熱可塑性樹脂フィルムNEは、それぞれ二軸延伸ポリプロピレンフィルムであることが好ましい。
i)前記成分(A)と(B)とを溶融混練して未延伸ポリプロピレンシートFU(原反シート)を調製する工程(図2中2)。
ii)前記原反シートを、以下を満たす温度V(℃)で一軸または二軸延伸して、延伸ポリプロピレンフィルムFEを調製する工程(図2中3)。
-3≦V-TmFU≦3 (TmFUは原反シートの融点(℃)である)
iii)延伸ポリプロピレンフィルムFEを前記フィルムNEと積層する工程(図2中4)。
本工程(図2中2)は公知の方法で実施できる。例えば、ポリプロピレン系樹脂(成分(A))と無機充填材(成分(B))を準備して、予めドライブレンドする、または溶融混練することにより樹脂組成物を調製することができる。樹脂組成物を調製するにあたり、溶融混練しペレット状にする工程を設けることが好ましい。溶融混練時の条件は公知のとおりとしてよいが、混練効率を高めるために多軸押出機にて混練(多軸機溶融混練)を行うことが好ましい。この際、作業性や動力等経済性の観点から、二軸押出機にて行うことがより好ましい。
1)原反シートを各軸方向に同じ延伸倍率で二軸延伸し、得られたフィルムの主面を観察して像を取得する。
2)前記像を画像解析して、100cm2中に存在する複数の無機充填材凝集体についてその直径を測定し、上記延伸倍率で割ることでdを求める。
3)前記dの最大値をdmaxとする。
本工程(図2中3)では、原反シートを温度Vにおいて延伸加工、すなわち一軸または二軸延伸する。延伸温度Vは-3≦V-TmFU≦3を満たす。すなわち、延伸温度Vは、前記原反シートの融点TmFUを中心として±3℃の温度範囲から選択される。この温度範囲において延伸することで、原反シートが破断することなく単層延伸フィルムを得ることができる。この理由は限定されないが、無機充填材表面において部分的に溶融したポリプロピレンがエピタキシャルな結晶を形成するため両者の親和性が向上し、さらに前記Vの温度領域では形成された結晶が保持される結果、この親和性が損なわれないためであると推察される。
本工程では、このようにして得た延伸ポリプロピレンフィルムFEと延伸熱可塑性樹脂フィルムNEを交互に重ね合わせて前駆体10を調製する。本態様において各フィルムは、単層フィルムである。
工程1の別態様を図3に示す。図中、2’は共押出工程、CUは未延伸共押出シート(原反シート)、CEは延伸共押出フィルム、12は多層シートの前駆体であり、他の符号は前記のとおり定義される。本態様(下記工程I~III)においては、延伸ポリプロピレンフィルムFEと延伸熱可塑性樹脂フィルムNEからなる共押出フィルムCEと、単層の延伸ポリプロピレンフィルムFE、単層の延伸熱可塑性樹脂フィルムNE、前記共押出フィルムCEのいずれかを積層して前記前駆体12を調製する。この際、この場合、全層間のうち、1またはいくつかの層間は融着していないことが好ましい。得られるシートの耐熱性を高める観点から、両最外層は延伸ポリプロピレンフィルムFEであることが好ましい。また、異方性低減の観点から、本工程で用いられる延伸フィルムは、二軸延伸ポリプロピレンフィルムであることが好ましい。
本工程(図3中2’)では、樹脂組成物fと樹脂組成物nとを共押出して、未延伸の原反シートCUを調製する。当該原反シートは、最終的に得られる多層シートの延伸ポリプロピレンフィルム層FLおよび延伸熱可塑性フィルム層NLに相当する層FUおよび層NUを備える。ただし、前記融点は、TmFU-TmNU≦60℃を満たす。融点の差が上限を超えるとベタツキ等のハンドリング面で共押出シートの製造が困難となる。この観点から、当該融点の差は、好ましくは40℃以下、より好ましくは30℃以下、さらに好ましくは20℃以下である。当該融点の差の下限は好ましくは0℃以上である。
本工程(図3中4)では、少なくとも2枚の多層延伸フィルムCEを、最終的に異なる層同士が交互に積層された構造になるようにする。多層延伸フィルムCEの層数が偶数である場合は、FEとNEとが交互になるように積層することが好ましい。多層延伸フィルムCEの層数が奇数である場合は、同じ層が隣接する場合があるが、加熱圧着により一体となる。その際、密着性を良好にする観点から、NE同士が隣接することが好ましい。
本工程(図2および図3中5)では、前記多層シートの前駆体10または12の最外層に加熱体を接触させて各層間を加熱融着する。最外層の融点Tmoutと前記加熱体の温度TはTmout-T≧4(℃)の関係を満たすことが好ましい。当該関係が満たされることで、層間を良好に融着させることができる。この観点から、当該温度差は6℃以上であることがより好ましい。当該温度差の上限は限定されないが、ポリプロピレンの製造上の観点から40℃以下であることが好ましい。Tは任意の方法で測定できるが、放射温度計等の非接触型温度計を使用して測定することが好ましい。Tmoutは最外層に配置された層の融点に相当する。加熱体の温度は限定されないが120~190℃程度が好ましく、140~170℃がより好ましく、150~165℃がさらに好ましい。
本発明の製造方法は、前工程で得られたシートを冷却する等の公知の工程をさらに備えていてもよい。冷却方法は限定されないが、室温で放冷する方法や、室温あるいは10~20℃で冷プレスする方法等が挙げられる。
本発明の多層シートの表面に官能基を付与する方法は限定されない。例えば、本発明の多層シートをプラズマ処理やコロナ処理に供することで表面に酸素含有官能基を付与できる。あるいは、官能基を有するポリプロピレンフィルムを準備して、前記積層工程において当該官能基含有フィルムが最外層となるように、前述のフィルムと積層することによって官能基を付与できる。ここでは、後者の方法について説明する。
重合に用いる固体触媒を、欧州特許第674991号公報の実施例1に記載された方法により調製した。当該固体触媒は、MgCl2上にTiと内部ドナーとしてのジイソブチルフタレートを上記の特許公報に記載された方法で担持させたものである。当該固体触媒と、トリエチルアルミニウム(TEAL)およびジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPMS)を、固体触媒に対するTEALの重量比が11、TEAL/DCPMSの重量比が10となるような量で、-5℃で5分間接触させた。得られた触媒系を、液体プロピレン中において懸濁状態で20℃において5分間保持することによって予重合を行った。得られた予重合物を重合反応器に導入した後、水素とプロピレンをフィードし、重合温度、水素濃度を、それぞれ75℃、0.23モル%とし、圧力を調整することよってプロピレン単独重合体として重合体1を得た。
重合体1を60重量部に対して、タルクを40重量部、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部、および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単軸押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(a)を得た。樹脂組成物(a)は、MFR(温度230℃、荷重2.16kg)が7.0g/10分であった。
欧州特許第674991号公報の実施例1に記載された方法により固体触媒(2)を調製した。当該固体触媒は、MgCl2上にTiと内部ドナーとしてのジイソブチルフタレートを上記の特許公報に記載された方法で担持させたものである。上記で得られた固体触媒(2)と、TEALおよびジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPMS)を、固体触媒に対するTEALの重量比が11であり、TEAL/DCPMSの重量比が3となるような量で、-5℃において5分間接触させた。得られた触媒系を、液体プロピレン中において懸濁状態で20℃にて5分間保持することによって予重合を行った。得られた予重合物を重合反応器に導入した後、水素とプロピレン、エチレンをフィードした。そして、重合温度75℃、水素濃度0.44モル%、エチレン濃度1.07モル%で、重合圧力を調整することよって、プロピレン-エチレン共重合体として重合体2を得た。
重合体2を100重量部に対して、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単軸押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(b)を得た。樹脂組成物(b)は、4.0重量%のエチレン由来単位を含み、MFR(温度230℃、荷重2.16kg)が7.5g/10分であった。
重合体2を99.7重量部に対して、タルクを0.3重量部、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単軸押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(c)を得た。樹脂組成物(c)のMFR(温度230℃、荷重2.16kg)は7.5g/10分であった。
重合体1を100重量部に対して、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(d)を得た。樹脂組成物(d)のMFR(温度230℃、荷重2.16kg)は7.0g/10分であった。これらの特性等を表1に示す。
プレス成形機(株式会社ショージ製)を用いて、樹脂組成物(a)のペレットを210℃、10MPaで120秒間熱プレスして10cm×10cm以上の大きさ、厚さ1.25μmの原反シートを得た。原反シートの融点TmFUは166℃であった。Bruckner社製フィルム延伸装置(KARO)を用いて、当該原反シートを165℃で120秒間加熱した後、50mm/secの速度で5倍×5倍で同時二軸延伸し、厚さ0.05mmの単層二軸延伸ポリプロピレンフィルムAを得た。すなわち、二軸延伸温度(V)は165℃であり、V-TmFUは-1℃であった。得られた単層二軸延伸ポリプロピレンフィルムAの融点TmFEは171℃であった。樹脂組成物(b)~(d)を用いて、同様にして単層二軸延伸ポリプロピレンフィルムB~Dを得た。条件や特性等を表2に示す。
樹脂組成物(a)および樹脂組成物(b)をスクリュー温度230℃に設定した25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)に供して溶融混練(二軸機溶融混練)して、原反シートとして厚さ1.25mmの二種二層共押出シートを得た。
樹脂組成物(a)および樹脂組成物(b)をスクリュー温度230℃に設定した25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)に供して溶融混練(二軸機溶融混練)して、原反シートとして厚さ1.25mmの(b)/(a)/(b)構造の二種三層共押出シートを得た。当該二種三層共押出シートを用いて、前記と同様にして二層二軸延伸ポリプロピレンフィルムBABを製造した。条件や特性等を表2に示す。
単層二軸延伸ポリプロピレンフィルムAとBを交互に重ね合わせて多層シートの前駆体を製造した。用いたフィルムは合計で21枚であり、両最外層に単層二軸延伸ポリプロピレンフィルムAを配置した。加熱体としてロール成形機(トクデン株式会社製誘導発熱ジャケットローラー、型式JR-D0-W、ロール径200mmφ×2本、ロール面長410mm)を用いて、当該前駆体の各層間を加熱融着してシートを製造した。成形条件は表3に示すとおりとした。次いで、後述する方法によって、当該シートを評価した。
使用するフィルムおよび製造条件を表3に示すように変更した以外は、実施例1と同じ方法でシートを製造し、評価した。
使用するフィルムおよび製造条件を表3に示すように変更した以外は、実施例1と同じ方法でシートを製造し、評価した。
JIS K6921-2に従い、樹脂組成物(a)を用いてJIS K7152-3に規定する厚さ1.0mmの小形角板(タイプD1)を射出成形し、参考用シートを得て、評価した。成形条件は以下のとおりとした。
成形機:射出成形機(ファナック株式会社製FANUC ROBOSHOT S2000i)
溶融樹脂温度:200℃
金型温度:40℃
平均射出速度:200mm/秒
保圧時間:40秒
全サイクル時間:60秒
原反シートの層n、層f、および二軸延伸ポリプロピレンフィルムより、各々約5mgを電子天秤で秤量し、DSC用試料として採取した。示差熱分析計(DSC)(TA Instruments社製 Q-200)を用いて、30℃で5分間保持した後、10℃/分の昇温速度で230℃まで加熱して融解曲線を得た。融解曲線の最も高温側にあるピークトップ温度を融点とした。
得られたシートから成形体としてJIS K7139に規定するタイプA2の多目的試験片を機械加工し、JIS K7161-2に従い、株式会社島津製作所製精密万能試験機(オートグラフAG-X 10kN)を用い、温度23℃、相対湿度50%、試験速度1mm/分の条件で引張弾性率を測定した。
得られたシートについて、JIS K7211-2に従い、株式会社島津製作所製ハイドロショットHITS-P10を用い、-30℃に調整した槽内で、内径40mmφの穴の開いた支持台に測定用試験片を置き、内径76mmφの試料押さえを用いて固定した後、半球状の打撃面を持つ直径12.7mmφのストライカーで、1m/秒の衝撃速度で試験片を打撃しパンクチャーエネルギー(J)を求めた。4個の測定用試験片各々のパンクチャーエネルギーの平均値を面衝撃強度とした。
得られたシートを成形時の樹脂組成物の流動方向に沿って10mmの長さに切り出し、80℃のオーブン内に24時間放置したものを試料としてJIS K7197に準拠して測定した。
試験装置:Ulvac MTS9000(真空理工製)
試験条件
昇温速度:5℃/分
荷重 :5.0g重
測定温度:-30℃~80℃
得られたシートの中央部分に関し、株式会社日本ミクロトーム研究所製ロータリーミクロトーム(型式:RU-S)を用いて表面に垂直な面方向に厚さ20μmの切片をスライスし、これをオリンパス株式会社製偏光顕微鏡(BX-50)を用いてクロスニコル条件にて観察し、以下の基準を以て積層状態を評価した。
a:層間剥離が全くない
b:部分的に剥離している層が見られる
c:完全に層間剥離する
d:多層構造を確認できない
ポリプロピレン系樹脂組成物のペレットについて、JIS K 7210-1に準じ温度230℃、荷重2.16kgの条件下で測定した。
1,2,4-トリクロロベンゼン/重水素化ベンゼンの混合溶媒に溶解した試料について、Bruker社製AVANCEIII HD400(13C共鳴周波数100MHz)を用い、測定温度120℃、フリップ角45度、パルス間隔7秒、試料回転数20Hz、積算回数5000回の条件で13C-NMRのスペクトルを得た。
上記で得られたスペクトルを用いて、Kakugo,Y.Naito、K.Mizunuma and T.Miyatake、Macromolecules、15、1150-1152(1982)の文献に記載された方法により、試料の総エチレン量(重量%)を求めた。成分(A1)を試料として測定する場合、上記の総エチレン量が成分(A1)のエチレン由来単位の含有量となる。
上記で得られたTββの積分強度の替わりに下記式で求めた積分強度を使用した以外は、総エチレン量と同様の方法で計算を行い、コポリマー中のエチレン由来単位の含有量を求めた。
T’ββ= 0.98×Sαγ×A/(1-0.98×A)
ここで、A= Sαγ/(Sαγ+Sαδ)
以下の式で求めた。
コポリマーの含有割合(重量%)=重合混合物の総エチレン量/(コポリマー中のエチレン由来単位の含有量/100)
FL 延伸ポリプロピレンフィルム層(フィラー層)
NL 延伸熱可塑性樹脂フィルム層(ニート層)
10、12 多層シートの前駆体
FE、NE 延伸フィルム、
CE 延伸共押出フィルム
FU、NU 未延伸シート(原反シート)
CU 未延伸共押出シート
f、n 樹脂組成物
2 未延伸シート調製工程
2’ 共押出工程
3 延伸工程
4 積層工程
5 層間融着工程
Claims (13)
- 0.5mm以上の厚さを有する多層シートであって、
0.15mm未満の厚さを有する延伸ポリプロピレンフィルム層FLならびに0.15mm未満の厚さを有する延伸熱可塑性樹脂フィルム層NLを含み、
前記層FLは成分(A)と(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
前記成分(A)は、成分(A1)および任意成分(A2)からなるポリプロピレン系樹脂であり、
成分(A1)はエチレン、C4~C10-α-オレフィン、およびこれらの組合せからなる群より選択されるコモノマー由来単位を0~1重量%含むプロピレン(共)重合体100~60重量%、
成分(A2)はエチレン由来単位を10~90重量%含むエチレン-α-オレフィン共重合体0~40重量%であり、
成分(A)のMFR(230℃、荷重2.16kg)が0.1~15g/10分であり、
成分(B)は無機充填材であり、
前記層FLにおける成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が0.5~60重量%であり、
前記層NLは熱可塑性樹脂と任意に前記成分(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
成分(B)/[熱可塑性樹脂+成分(B)]の重量比が0~10重量%である、
多層シート。 - 前記熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂である、請求項1に記載の多層シート。
- 前記層FLが二軸延伸ポリプロピレンフィルム層であり、前記層NLが二軸延伸熱可塑性樹脂フィルム層である、請求項1または2に記載の多層シート。
- 前記無機充填材が板状無機充填材である、請求項1~3のいずれかに記載の多層シート。
- 前記板状無機充填材がタルクである、請求項4に記載の多層シート。
- 前記層FLにおける成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が20~55重量%である、請求項1~5のいずれかに記載の多層シート。
- 層NLの総厚さ/[層NLの総厚さ+層FLの総厚さ]の比が0.01~0.6である、請求項1~6のいずれかに記載の多層シート。
- 請求項1~7のいずれかに記載のシートを成形してなる成形体。
- 請求項1~7のいずれかに記載のシートの製造方法であって、
0.15mm未満の厚さを有する延伸ポリプロピレンフィルムFE、ならびに0.15mm未満の厚さを有する延伸熱可塑性樹脂フィルムNEが積層された前駆体を調製する工程1と、
前記前駆体の最外層に加熱体を接触させて前記フィルムの層間を加熱融着する工程2とを備え、
前記フィルムFEは前記重量比の成分(A)と(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
前記フィルムNEは前記重量比の熱可塑性樹脂と前記任意成分(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
前記フィルムFEおよびフィルムNEの融点をそれぞれTmFEおよびTmNEとするとき、
TmFE-TmNE≧8(℃)を満たす、
製造方法。 - 前記最外層の融点Tmoutと前記加熱体の温度Tが以下の条件を満たす、
Tmout-T≧4(℃)
請求項9に記載の製造方法。 - 前記工程2を、加熱体として加熱ロールを用いて実施する、請求項9または10に記載の製造方法。
- 前記工程1が、
i)前記成分(A)と(B)とを溶融混練して、下記方法で測定される無機充填材凝集体の最大径dmaxが500μm以下である原反シートを調製する工程と、
1)原反シートを各軸方向に同じ延伸倍率で二軸延伸し、得られたフィルムの主面を観察して像を取得する。
2)前記像を画像解析して、100cm2中に存在する複数の無機充填材凝集体についてその直径を測定し、上記延伸倍率で割ることでdを求める。
3)前記dの最大値をdmaxとする。
ii)前記原反シートを、以下を満たす温度V(℃)で一軸または二軸延伸して、前記フィルムFEを調製する工程と、
-3≦V-TmFU≦3 (TmFUは前記原反シートの融点(℃)である)
iii)当該フィルムFEを前記フィルムNEと積層する工程と、
を備える、請求項9~11のいずれかに記載の製造方法。 - 前記工程1が、
I)前記層FLを形成するための樹脂組成物と、前記層NLを形成するための樹脂組成物を共押出して、原反シートとして、前記層FLに相当する層FUと前記層NLに相当する層NUとを含む共押出シートであって、以下の関係:
TmFU-TmNU≦60℃ (TmFUおよびTmNUは、層FUおよび層NUの融点である)
を満たす、共押出シートを調製する工程と、
II)前記原反シートを、以下を満たす温度W(℃)で一軸または二軸延伸して多層延伸フィルムを調製する工程と、
-3≦W-TmFU≦3(TmFUは原反シートにおける層FUの融点(℃)である)
III)少なくとも2枚の当該多層延伸フィルムを異なる層同士が接触するように積層する工程と、を備える、
請求項9~11のいずれかに記載の製造方法。
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