TWI404634B

TWI404634B - 聚乙烯系樹脂層積發泡體

Info

Publication number: TWI404634B
Application number: TW95141365A
Authority: TW
Inventors: Kazuhiko Morita; Takashi Muroi; Teruyuki Akiyama
Original assignee: Jsp Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2013-08-11
Also published as: TW200730354A; JP4803721B2; CN1986618B; CN1986618A; JP2007168318A

Description

聚乙烯系樹脂層積發泡體

技術領域

本發明係有關於一種聚乙烯系樹脂層積發泡體，更詳而言之，係有關於一種具有耐破損性及耐裂開性之聚乙烯系樹脂積層發泡體。

背景技術

聚乙烯系樹脂發泡體係廣泛地使用於緩衝材料、包裝材料等各種用途。

由於高壓法低密度聚乙烯具有優異發泡性，所以適合用來作為構成前述聚乙烯系樹脂發泡體之基材樹脂。但是，因為該聚乙烯密度很低，會產生所得到之聚乙烯系樹脂發泡體剛性不良的缺點，所以幾乎只能用於軟包裝材之用途。

因此，專利文獻1中揭示有一種聚乙烯系樹脂擠壓發泡片材，前述發泡片材之視密度為70g/L~350g/L，開孔率為40%以下，而構成該發泡片材之聚乙烯系樹脂之彎曲彈性率為300MPa以上。又，該樹脂於190℃時之熔融張力(A)為15mN~400mN，且熔融張力(A)與該樹脂之MFR(B：g/10分)之積(A×B)為100。根據專利文獻1所揭示之發明，可提供兼具剛性與緩衝性之聚乙烯系樹脂擠壓發泡片材。

【專利文獻1】日本國特開2004－43813號公報

發明揭示

在專利文獻1中，揭示有充分提昇剛性與緩衝性之聚乙烯系樹脂擠壓發泡片材。本發明係對前述專利再加以改良，以在對聚乙烯系樹脂擠壓發泡樹脂片材施加折彎等加工後，防止製造如組合箱等加工品時發生之破損及裂開的情形。

本發明之目的在於提供能充分維持剛性或緩衝性等機械特性，且具有優異耐破損性或耐裂開性之聚乙烯系樹脂層積發泡體。

本發明之重點為：(1)一種聚乙烯系樹脂層積發泡體，係在視密度150g/L~350g/L、開孔率40%以下之聚乙烯系樹脂發泡層兩面具有聚乙烯系樹脂層，且厚度為2~8mm、彎曲彈性率為150~350MPa者；且聚乙烯系樹脂層之拉伸長(a(mm))與聚乙烯系樹脂層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))的比(a/b)為2.4mm/MPa以上，而該聚乙烯系樹脂層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))為0.5~1.5MPa。(2)又，在本發明中，構成前述聚乙烯系樹脂發泡層之聚乙烯系樹脂係由40~80重量%之密度為930g/L以下之聚乙烯(Xa)、及20~60重量%之密度大於930g/L而在970g/L以下之聚乙烯(Ya)所構成(不過，Xa與Ya之總和為100重量%)。(3)此外，在本發明中，構成前述聚乙烯系樹脂層之聚乙烯系樹脂係由10~40重量%之密度為930g/L以下之直鏈狀聚乙烯(Xb)、 50~90重量%之密度大於930g/L而在970g/L以下之聚乙烯(Yb)、及0~30重量%之密度為930g/L以下之高壓法聚乙烯(Xc)所構成(不過，Xb、Yb與Xc之總和為100重量%)。(4)另外，在本發明中，由兩面夾住前述聚乙烯系樹脂發泡層之前述聚乙烯系樹脂層之至少一者係由2層以上構成。(5)前述聚乙烯樹脂層係由2層以上構成，且與前述聚乙烯系樹脂發泡體連接之前述聚乙烯系樹脂層的最內層含有潤滑劑。(6)在前述聚乙烯系樹脂層由複數層構成時，至少一最外層含有使表面電阻率為1×10¹³ Ω以下之高分子型防止帶電劑(antistatic agent)。(7)又，在本發明中，前述聚乙烯樹脂層利用共擠壓法層積在前述聚乙烯系樹脂發泡層之兩面。

根據本發明，可得到具剛性等優異機械特性，且即使被折彎亦不易產生破損或裂開情形之聚乙烯系樹脂層積發泡體。

本發明之較佳實施型態

本發明之聚乙烯系樹脂層積發泡體(以下，亦簡稱為層積發泡體)係由在視密度為150g/L~350g/L、開孔率為40%以下之聚乙烯系樹脂發泡層兩面具有聚乙烯系樹脂之板狀層積發泡體所構成，且前述層積發泡體厚度為2~8mm、彎曲彈性率為150~350MPa，且具輕量性、彎曲剛性等優異機械特性。又，在構成該層積發泡體芯層之聚乙烯系樹脂發泡層(以下，亦簡稱為發泡層)兩面形成聚乙烯系樹脂層(以下，亦僅稱為樹脂層)，且藉由使該聚乙烯系樹脂層之拉伸長(a(mm))與聚乙烯系樹脂層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))的比1/2(mm/MPa)為2.4以上(不過，聚乙烯系樹脂層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))為0.5~1.5MPa)，可提升耐破損性、耐裂開性及耐折性。若使用表示壓縮強度b與拉伸長a之關係的圖表說明本發明之層積發泡體，則該層積發泡體位於第1圖中區域D代表之區域。另外，第1圖係以壓縮強度b作為橫軸，並以拉伸長a作為縱軸之圖表，且區域A、B、C、D分別代表(b<0.5)、(b>1.5)、(0.5≦b≦1.5且a/b<2.4)、(0.5≦b≦1.5且a/b≧2.4)之區域。

在本發明中，可用第1圖說明藉由滿足前述比a/b之構造、及層積發泡體之壓縮強度b之構造的效果。也就是說，在第1圖中，位於層積發泡體之壓縮強度b小於0.5MPa之區域A的層積發泡體之壓縮很弱，且作為板狀發泡體所需之彎曲剛性不良，另外，位於層積發泡體之壓縮強度b超過1.5MPa之區域B的層積發泡體之壓縮過強，且彎曲剛性過高，導致加工性、緩衝性等方面有問題。又，位於該壓縮強度b比為0.5~1.5MPa但聚乙烯系樹脂層之拉伸長a與該壓縮強度b的比a/b未滿2.4之區域C的層積發泡體中，聚乙烯系樹脂層之拉伸破裂強度與構成芯層之聚乙烯系樹脂發泡層之壓縮強度不平均，且該壓縮強度b過高或該拉伸長a過低時會導致在折彎層積發泡體時，發生樹脂層破裂或發泡層破損或裂開的情形。

因此，在本發明之層積發泡層中，樹脂層之拉伸長(a(mm))與層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))的比a/b為2.4mm/MPa以上，又以3.5~5.0mm/MPa為佳。另外，比a/b之上限約為7.0mm/MPa。

又，從前述觀點來看，本發明層積發泡體之25%壓縮強度(b)以0.5~1.5MPa為佳，又以0.6~1.2MPa更好，尤以0.6~1.0MPa最好。

再者，本發明層積發泡體之前提條件係視密度為150g/L~350g/L、開孔率為40%以下、厚度為2~8mm、而彎曲彈性率為150MPa~350MPa。

若層積發泡體之彎曲彈性率小於150MPa，則會有前述剛性與強度不充分之虞，舉例而言，在對層積發泡體施加加工後製成組合箱等加工品時，由於加工品之剛性或強度不充分，容易產生箱體膨脹及容易損壞的情形。另一方面，若層積發泡體之彎曲彈性率超過350MPa，則層積發泡體之剛性會過強導致加工性降低。即，舉例而言，在欲用層積發泡體製造組合箱等加工品時，即使欲施加折彎該層積發泡體、或賦予摺痕等加工，肇因於層積發泡體之剛性，會有不易施加前述加工，及作業性降低之虞。另外，當加工品為組合箱等，於使用時會反覆折彎的物品時，若層積發泡體之剛性過大，則使用者無法輕易地折彎，結果，使用者無法隨心所欲使用加工品。從上述觀點來看，本發明層積發泡體之彎曲彈性率以170~300MPa為佳。

又，若層積發泡體厚度小於2mm，則其剛性或緩衝性會變得不充分，而且，若層積發泡體厚度超過8mm，則在使用前述發泡體製造隔板或組合箱等加工品時，會有作業性降低之虞。從前述觀點來看，本發明層積發泡體厚度以2.5~6mm為佳。

另外，若層積發泡體之發泡層的視密度小於150g/L，則其剛性會變得不足，且在使用此種層積發泡體製造組合箱等加工品時，會產生加工品強度不充分的問題。又，若層積發泡體之發泡層的視密度大於350g/L，則不僅有緩衝性不足的問題，且在使用此種層積發泡體製造加工品時，會發生加工品易變得過重或耗費超過所需之原料，導致製造成本增加的情形。從前述觀點來看，層積發泡體之發泡層的視密度以170~300g/L為佳。

此外，若層積發泡體之發泡層的開孔率大於40%，則會有得到之層積發泡體的剛性或緩衝性不充分的問題。從前述觀點來看，本發明層積發泡體之發泡層的開孔率以25%以下為佳。

構成本發明層積發泡體之發泡層的基材樹脂(以下，稱為發泡層基材樹脂)，舉例而言，可使用如：高壓法低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯等乙烯均聚體；乙烯－乙酸乙烯基共聚體、乙烯－丙烯共聚體、乙烯－丙烯－丁烯－1共聚體、乙烯－丁烯－1共聚體、乙烯－己烯－1共聚體、乙烯－4－甲基戊烯－1共聚體、乙烯－辛烯－1共聚體等乙烯系共聚體；及2種以上該等物質之混合物等聚乙烯系樹脂，從藉由使用含有40~80重量%密度為930g/L以下之聚乙烯(稱為L－聚乙烯)、及20~60重量%密度大於930g/L而在970g/L以下之聚乙烯(稱為H－聚乙烯)的聚乙烯系樹脂(L－聚乙烯與H－聚乙烯之總和為100重量%)，可輕易取得優異剛性及預防破損及裂開之優異彈性的均衡，且可便宜地得到兼具前述兩種特性之發泡體的理由來看，使用含有40~65重量%L－聚乙烯與35~60重量%H－聚乙烯(L－聚乙烯與H－聚乙烯之總和為100重量%)之聚乙烯系樹脂較佳。

前述所謂的L－聚乙烯，可舉例如：直鏈狀低密度聚乙烯、直鏈狀高低密度聚乙烯(本發明中亦將直鏈狀低密度聚乙烯與直鏈狀高低密度聚乙烯合併稱為密度為930g/L以下之直鏈狀聚乙烯)、高壓法低密度聚乙烯(本發明中亦稱為高壓法聚乙烯)。又，所謂的H－聚乙烯，可舉例如高密度聚乙烯。

在構成發泡層之基材樹脂中，亦可含有前述L－聚乙烯與H－聚乙烯以外的聚乙烯系樹脂。在發泡層基材樹脂中，可與L－聚乙烯及H－聚乙烯一起混合之前述聚乙烯系樹脂，舉例而言，可使用如：乙烯－乙酸乙烯基共聚體、乙烯－丙烯共聚體、乙烯－丙烯－丁烯－1共聚體、乙烯－丁烯－1共聚體、乙烯－己烯－1共聚體、乙烯－4－甲基戊烯－1共聚體、乙烯－辛烯－1共聚體等超過50莫耳%乙烯成分單位之乙烯系共聚體。

雖然在構成發泡層之基材樹脂中，除了前述L－聚乙烯與H－聚乙烯以外亦可含有前述聚乙烯系樹脂，但為了能充分發揮使用L－聚乙烯與H－聚乙烯的優點，較佳地，含有兩者總和為70重量%以上之L－聚乙烯與H－聚乙烯。而在發泡層基材樹脂的總重量中，L－聚乙烯與H－聚乙烯兩者的合計重量以80重量%以上為佳，又，L－聚乙烯與H－聚乙烯兩者的合計重量以90重量%以上更好。在L－聚乙烯與H－聚乙烯兩者的合計重量為90重量%以上時，因為發泡層幾乎全部由聚乙烯混合物所構成，所以具有層積發泡體之循環性良好的優點。

構成本發明層積發泡體之樹脂層的基材樹脂(樹脂層基材樹脂)，可舉例如與前述發泡層基材樹脂相同之聚乙烯系樹脂。其中，特別地，若使用由10~40重量%密度為930g/L以下之直鏈狀聚乙烯、50~90重量%密度大於930g/L而在970g/L以下之聚乙烯、及0~30重量%密度為930g/L以下之高壓法聚乙烯(不過，該等密度為930g/L以下之直鏈狀聚乙烯、密度大於930g/L而在970g/L以下之聚乙烯、及密度為930g/L以下之高壓法聚乙烯的總和為100重量%)所構成之構造，則可效率良好地形成可維持樹脂層之優良剛性且提升拉伸長的樹脂層，且從與前述發泡層結合後可具有優良剛性，並可確實地防止破損或裂開等原因來看，所得到之層積發泡體很合適。

另外，從防止層積發泡體在折彎加工時破裂的觀點來看，樹脂層基材樹脂之拉伸長以100%以上為佳。

又，從防止剛性等強度降低、及防止折彎加工時產生破裂的觀點來看，樹脂層基材樹脂之拉伸彈性率以150~300MPa為佳。

此外，樹脂層可由單層或複數層之任一者所構成。在樹脂層之構造為複數層時，前述樹脂層基材樹脂的組成、樹脂層基材樹脂之拉伸長、及樹脂層基材樹脂之拉伸彈性率的較佳構造中，滿足各種構造之樹脂層各層之基重總和以樹脂層全部之基重的80%以上為佳，特別地，又以滿足所有構成樹脂層之各層為佳。

再者，在發泡層或樹脂層之基材樹脂中，亦可含有各種添加劑。添加劑可舉例如：造核劑、防止氧化劑、熱穩定劑、防止帶電劑、賦予導電性劑、耐候劑、紫外線吸收劑、難燃劑等機能性添加劑；及無機填充劑等。特別地，在樹脂層中，當該樹脂層之構造為複數層時，最好在與發泡層表面連接之內層添加潤滑劑。前述潤滑劑，可包含如：硬脂酸等脂肪酸；脂肪酸酯、甘油酯、二醇酯、脂肪醇酯等之酯；n－硬脂酸醇等之脂肪醇；n,n’－乙烯雙硬脂醯胺等之脂肪酸醯胺；硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、及硬脂酸鈉、月桂硫酸鈉等之脂肪酸金屬鹽；石蠟、非氧化及氧化聚乙烯等之聚烯烴蠟、及該等之混合物。其中，從與聚乙烯樹脂之相溶性良好，且不改變樹脂層之特性的情況下可得到高效果的觀點來看，特別地，使用聚烯烴蠟，又以使用聚乙烯蠟作為潤滑劑為佳。如此一來，在後述共擠壓發泡法中，在滿足本發明樹脂層之拉伸長與拉伸彈性率等特性的範圍內，可降低該內層之熔融黏度，結果，可降低發泡層之開孔率，而可輕易地得到外觀極為優良之層積發泡體。另外，若添加前述潤滑劑，可提升樹脂層之拉伸長及拉伸彈性率。

另外，在不妨礙本發明層積發泡體之目的及效果的範圍內，可在發泡層或樹脂層之基材樹脂添加聚乙烯等乙烯系樹脂、多離子聚合物或乙烯丙烯橡膠等彈性體、聚丁烯等丁烯系樹脂、聚氯乙烯等氯乙烯系樹脂。此時，相對於100重量%聚乙烯系樹脂，添加量以40重量%以下為佳，又以20重量%以下更好，而以10重量%以下最佳。

又，當樹脂層為複數層時，在層積樹脂層以夾住發泡層之本發明層積發泡體中，特別地，最好於至少一層積於最外層之樹脂層(亦稱為最外層)含有使表面電阻率為1×10¹ ³ Ω以下之高分子型防止帶電劑。另外，在可達成目的之防止帶電效果的範圍內，可在含有高分子型防止帶電劑之樹脂層的外側再層積另一種樹脂層。此外，以下，當樹脂層為複數層時，可將層積於樹脂層之最外層與發泡層間的樹脂層稱為內層。

在層積發泡體中，因為聚乙烯系樹脂層之厚度最薄的最外層含有高分子型防止帶電劑，所以可抑制昂貴之前述防止帶電劑的使用量並預期充分之防止帶電效果。也就是說，為了在添加前述防止帶電劑後獲得防止帶電效果，添加最低所需濃度以上之前述高分子型防止帶電劑。如此一來，於厚度最薄之最外層添加所需濃度之防止帶電劑，並防止過量添加的結果，可節省昂貴之高分子型防止帶電劑的使用量。當然，此種情形並不僅限於防止帶電劑，在添加例如抗菌劑、防黴劑等時亦可同樣發揮減少添加量的效果。

聚乙烯系樹脂層所含有之前述高分子型防止帶電劑係數平均分子量為2000以上之防止帶電劑，又以2000~100000為佳，而以5000~60000更好，尤以8000~40000最好，且和由界面活性劑所構成之防止帶電劑不同。另外，該高分子型防止帶電劑之數平均分子量的上限約為1000000。又，較佳地，高分子型防止帶電劑為表面電阻率為小於1×10¹ ⁰ (Ω)之樹脂。藉由使高分子型防止帶電劑之數平均分子量位於前述範圍，可不被環境左右而較穩定地展現防止帶電性能，且幾乎不會發生防止帶電劑轉移至被包裝體後污染被包裝體表面的情形。

又，用高溫凝膠滲透層積法所求出前述數平均分子量。舉例而言，前述數平均分子量係在高分子型防止帶電劑為主成分為聚醚酯醯胺之親水性樹脂時，在以鄰二氯苯作為溶劑，試料濃度為3mg/ml，聚乙烯為基準物質，且管柱溫度為135℃的條件下所測量出的值。另外，前述溶劑種類、及柱溫度可因應高分子型防止帶電劑的種類適當地改變。

此外，從如本發明層積發泡體之小基重聚烯烴系樹脂層的形成性及良好之防止帶電功能表現性的觀點來看，前述高分子型防止帶電劑之融點以70~270℃為佳，又以80~230℃更好，而以80~200℃最好。

可使用以規定塑膠轉移溫度測定方法之日本工業規格之JIS K 7121(1987)為準的方法來測定高分子型防止帶電劑之融點。也就是說，根據前述JIS K 7121(1987)中試驗片之狀態調節(2)的條件(但是，冷卻速度為10℃/分)進行前處理，並藉由昇溫至10℃/分得到熔解峰(fusing peak)，而且，將所得到之熔解峰的頂點溫度作為融點。另外，若出現2個以上熔解峰時，以面積最大之熔解峰的頂點溫度作為融點。但是，若存在複數面積最大之熔解峰時，將該等熔解峰內最高溫側之熔解峰的頂點溫度作為融點。

本發明所使用之高分子型防止帶電劑，最好係主成分為含有鹼金屬之多離子聚合物、聚醚酯醯胺或聚醚之親水性樹脂，且前述鹼金屬係選自於由作為金屬離子之鉀、銣及銫所構成之群。又，更佳地，在高分子型防止帶電劑中使用將聚乙烯系樹脂層之基材樹脂與同種或高相溶性之樹脂嵌段共聚合之物質，以得到提昇與聚乙烯系樹脂層之基材樹脂之相溶性，並在賦予優異防止帶電效果的同時透過添加防止帶電劑來抑制特性降低的效果。

特別地，較佳之高分子型防止帶電劑，可舉例如：將一部分或全部乙烯－不飽和羧酸共聚體用鹼金屬中和之多離子聚合物，且前述鹼金屬係選自於由鉀、銣及銫所構成之群，或日本專利局之特開2001－278985號公報(發明名稱：嵌段聚合物及由該聚合物所構成之防止帶電劑)中揭示之組成物。

特開2001－278985號公報記載之組成物係數平均分子量(Mn)為2000~60000之嵌段聚合物，且該嵌段聚合物具有重複互相鏈合聚烯烴(a)之嵌段與體積電阻率為10⁵ ~10¹ ⁰ Ω．cm之親水性聚合物(b)之嵌段之構造。前述(a)之嵌段與(b)之嵌段具有藉由至少一種選自於由酯鏈合、醯胺鏈合、醚鏈合、氨基甲酸酯鏈合、亞胺鏈合所構成之群之鏈合方式重複互相鏈合後之構造。又，前述高分子型防止帶電劑可分別單獨使用，亦可組合後使用。

前述高分子型防止帶電劑，舉例而言，可使用三洋化成工業株式会社製造之「300」、「230」。

可依照下述方式製造本發明之層積發泡體。

首先，將發泡層基材樹脂與氣泡調節劑等添加劑供給至擠壓機後加熱，並於溶融後進行混練，然後將發泡劑供給至擠壓機與熔融樹脂混練後，可得到熔融發泡性樹脂組成物。然後，利用廣為人知之從擠壓機擠壓後再使其發泡的擠壓發泡法，使熔融發泡性樹脂組成物發泡，以得到作為構成發泡層之部分的發泡體，且前述發泡層之視密度為150g/L~350g/L、開孔率為40%以下。

另一方面，利用廣為人知之擠壓成形法，用樹脂層基材樹脂製成聚乙烯系樹脂膜(以下，亦僅稱為膜)。

將依照前述方法獲得之發泡體與膜通過加熱輥輪，並使前述發泡體與膜互相熱熔接後可形成層積構造，製成層積發泡體。

本發明之層積發泡體並不僅限於用前述方法製造，亦可用下述方法製造。

即，可用前述方法製造發泡體，然後在發泡體之製程線上或與其相異之製造線上，將已熔融之樹脂層基材樹脂之樹脂熔融物從另一個擠壓機供給至發泡體之其中一面以層積樹脂層，再以同樣步驟於發泡體之另外一面層積樹脂層，以製成層積發泡體。

另外，亦可使用先製造發泡體，然後在發泡體之製程線上或與其相異之製造線上，供給膜並使其熱熔接於發泡體之其中一面後形成層積構造，然後從另一個擠壓機對發泡體之另外一面供給已熔融樹脂層基材樹脂之樹脂熔融物以在發泡體層積膜之方法，製造層積發泡體。

此外，可利用共擠壓法在發泡層兩面層積膜，以在發泡層兩面形成樹脂層(單層或多層之樹脂層)的方法製造本發明之層積發泡體。

又，在製造本發明層積發泡體時，在前述各種製造方法中，共擠壓法因為可同時在發泡層兩面形成樹脂層等，相較於其他方法製造過程較簡單，所以從製造成本的觀點來看很適合。而且，由於發泡層與樹脂層之接著強度很高，所以可抑制層間剝離的發生而得到優良之層積發泡體。

此處，更詳細地敘述使用共擠壓法得到片狀之層積發泡體的方法，可舉出(1)用平模共擠壓為片狀後再層積的方法，及(2)用環狀模共擠壓後製成筒狀之層積發泡體，再將桶狀層積發泡體切開為片狀的方法。在前述(2)使用環狀模的方法中，更具體而言，從該環狀模擠壓熔融發泡性樹脂熔融物且使其發泡，並同時擠壓樹脂熔融物，先製造出筒狀之層積發泡體。接著，藉由使該筒狀之層積發泡體通過筒狀冷卻裝置上方以從筒狀之層積發泡體內面開始冷卻，再將其切開，可得到厚度2~8mm之層積發泡體。在前述(1)、(2)之方法中，使用環狀模之共擠壓法適用於製造寬度1000mm以上之寬幅的層積發泡體。

另外，如前所述使用共擠壓法獲得層積發泡體時，亦可使用在模之出口或模之出口外面形成樹脂層與發泡層之層積構造的共擠壓法。又，可使用迄今在擠壓發泡領域所使用之廣為人知的器具作為用環狀模進行擠壓發泡時的擠壓機、環狀模、圓柱狀冷卻裝置、及切開筒狀層積發泡體之裝置。

本發明層積發泡體之開孔率為40%以下，而在製造層積發泡體時使開孔率位於此範圍內的方法，舉例而言，可根據氣泡調整劑之量或擠壓溫度等擠壓條件進行調整。

用以形成本發明層積發泡體之發泡體的發泡劑，可使用與迄今用於製造聚乙烯系樹脂發泡體相同之無機系物理發泡劑或有機系物理發泡劑等。無機系物理發泡劑，可舉例如：氧、氮、二氧化碳、空氣等，而有機系物理發泡劑可舉例如：丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、正己烷、異己烷、環己烷等之脂肪族碳氫化合物；及氯甲烷、氯乙烷等之氯碳氫化合物。亦可混合2種以上前述物質後作為前述發泡劑使用。其中，特別地，以主成分為與聚乙烯系樹脂之相溶性、發泡性良好之正丁烷、異丁烷、或該等之混合物的物質較為適合。另一方面，從環境對應性、安全性等觀點來看，以二氧化碳或其混合物作為發泡劑使用較佳。亦可併用偶氮二甲醯胺等之分解型發泡劑。

可因應發泡劑種類、目的之發泡體的視密度來調整發泡劑之添加量。舉例而言，使用異丁烷作為發泡劑以得到本發明層積發泡體時，相對於每100重量份發泡層樹脂基材，異丁烷之添加量以0.3~5.0重量份為佳，又以0.4~4.5重量份更好，尤以0.5~3.0重量份最佳。而在使用二氧化碳時，相對於每100重量份發泡層樹脂基材，二氧化碳之添加量以0.1~3重量份為佳，又以0.12~2.5重量份更好，尤以0.15~2重量份最佳。

另外，最好在構成發泡層之發泡層基材樹脂中添加氣泡調整劑。前述氣泡調整劑可使用有機系調整劑或無機系調整劑之任一種。無機系氣泡調整劑可舉例如：硼酸鋅、硼酸鎂、硼砂等之硼酸金屬鹽；氯化鈉、氧化鋁、滑石、沸石、矽、碳酸鈣、重碳酸鈉等。又，有機系氣泡調整劑可舉例如：磷酸－2,2－甲撐二(4,6－tert－丁苯基)鈉、安息香酸鈉、安息香酸鈣、安息香酸鋁、硬脂酸鈉等。另外，亦可混合檸檬酸與重碳酸鈉、檸檬酸之鹼金屬鹽與重碳酸鈉等作為氣泡調整劑。更可混合2種以上該等氣泡調整劑後使用。

氣泡調整劑之添加量可依目的之氣泡徑進行調節。使用滑石作為氣泡調整劑時，相對於每100重量份發泡層基材樹脂，滑石之添加量以0.1~2重量份為佳，又以0.2~1.5重量份更好。

本發明之層積發泡體因為具有優異之剛性、緩衝性及耐衝擊性，所以適合在加工為適當形狀或成形後用以製造如組合箱、板材等各種加工品或成形品。另外，除了前述加工品，亦可使用於紙箱代替品、隔板、組合箱、混凝土成型框之硬化板等用途。

在將本發明層積發泡體作為書包芯材等要求簡單之熱成形處理時，舉例而言，可將聚乙烯係樹脂層積發泡體加熱軟化後，再使用由公模及/或母模所構成之模具進行熱成形。另外，熱成形法除了真空成形及壓空成形外，可舉例如：自由描繪噴墨成形、模塞及隆起(plug and ridge)成形、隆起成形、對模成形、直式成形、包模成形、反拉伸成形、氣滑成形、模塞助壓成形、模塞助壓反拉伸成形等，或適當組合前述方法之成形方法。

在本發明中，用下述方法測量層積發泡體的各種特性。

依下述方法算出層積發泡體之厚度。

首先，以平行層積發泡體擠壓方向之方向垂直地切斷層積發泡體。然後，用顯微鏡在層積發泡體截面厚度以寬方向等間隔地拍攝10個點，再測量拍攝之各點的全體厚度，並將所得之值的算數平均值作為層積發泡體的厚度。另外，使用同樣方法，亦可測量樹脂層的厚度。此外，從得到之表示層積發泡體厚度的數值減去表示樹脂層厚度的數值後，可算出發泡層的厚度。

又，可藉由換算將發泡層的基重除以對應發泡層厚度之值後得到的值算出發泡層之視密度，且前述發泡層之基重係從層積發泡體之基重減去樹脂層之基重。

另外，如下所述分別測量層積發泡體及樹脂層的基重。

切下如前述般算出之長25mm×寬25mm×層積發泡體厚度之試驗片，並測量該試驗片之重量(g)，以將該測量值放大為1600倍後換算成每1m² 之重量的值(g/m² )算出層積發泡體之基重。

將前述算出之樹脂層的厚度乘以樹脂層的密度，進行單位換算後求出樹脂層之基重。

又，以層積發泡體作為試驗片，並以American Society for Testing Materials的ASTM D 2856－70(Standard Test Method for OPEN CELL CONTENT OF RIGID CELLULAR PLASTICS BY THE AIR PYCNOMETETER)中記載之順序c為準，從用東芝株式会社製造之空氣比較式比重計930型測量出之試驗片的實際容積(隔離氣泡容積與樹脂部分容積的和)Vx(L)，用以下式(1)算出發泡層之開孔率的值。

S(%)＝(Va－Vx)×100/(Va－W/r)………(1)

不過，前述式(1)中，Va、W、及r如下所示。

Va：從測量用試驗片之外部尺寸計測之該試驗片的視容積(L)W：試驗片之重量(g)r：構成試驗片之樹脂的密度(g/L)

另外，可從樣本的重量與體積求出構成試驗片之樹脂的密度r(g/L)及重量W(g)，且前述樣本係藉由加熱擠壓試驗片使氣泡從層積發泡體之發泡層脫離，再加以冷卻後得到者。

由於試驗片必須以非壓縮狀態容納於附屬在前述空氣比較式比重計之取樣量杯內，所以從層積發泡體切下長、寬分別為25mm，而厚度為層積發泡體厚度之物體作為試驗片，並且重疊使視體積為15~16cm³ 之最小限度片數後使用。

以規定硬質塑膠彎曲試驗方法之日本工業規格JIS K 7203(1982)為基準測量擠壓方向(MS)與寬方向(TD)，並根據將所得之值算數平均後的值算出層積發泡體的彎曲彈性率。又，用長100mm×寬25mm×層積發泡體厚度之物體作為試驗片，並在支點前端R＝5(mm)、加壓前端R＝5(mm)、支點間距離為50mm、彎曲速度為10mm/分的條件下實施以JIS K 7203(1982)為準之測量。另外，在測量時，使用5個試驗片，求出每個試驗片個別之擠壓方向(MD)與寬方向(TD)的測量值，再算出每個試驗片之算數平均值。然後，算出各試驗片之算數平均值的平均值，並將該算出之平均值作為層激發泡體之彎曲彈性率。

從層積發泡體中切出以層積發泡體之擠壓方向作為長方向之長30mm以上、寬10mm之長條狀的試驗片(寬10mm)，並使用在長方向中間刻有橫跨全寬之刻痕之試驗片測定樹脂層之拉伸長(a(mm))。另外，該刻痕形狀係在不切斷層積發泡體異面之樹脂層的狀態下，用以發泡層與樹脂層之界面作為頂點之內角45度的V字型切入。接下來，以該試驗片之長方向作為上下方向，使用具有夾具組件之固定器具，使夾具組件間距離保持10mm並固定試驗片之上端部分與下端部分，以使該試驗片不會朝左右方向搖晃。然後，在拉伸速度500mm/分的條件下將試驗片朝上下方向拉伸，再測量試驗片破裂之前延伸之夾具組件間距離，並將從該值減去進行延伸前之夾具組件間距離10mm後得到的值作為樹脂層之拉伸長(a(mm))。

根據以規定發泡塑膠－硬質材料之壓縮試驗之日本工業規格JIS K 7220(1990)為準所測量出的值，依照下述方法算出層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))。首先，從層積發泡層切下長50mm×寬50mm×層積發泡體厚度之物體作為試驗片，再測量在該試驗片之厚度方向以壓縮速度0.5mm/分壓縮25%時的壓縮應力。另外，在測量該壓縮應力時，於調整好5個試驗片後再對個別之試驗片測量壓縮應力。將前述測量出之5個壓縮應力的值算數平均後算出平均值，並將該平均值作為層積發泡體之25%壓縮強度。

以規定塑膠－拉伸特性之試驗方法的日本工業規格JIS K 7127(1989)為準測量樹脂層積材樹脂之拉伸長及拉伸彈性率。另外，可藉由將從層積發泡體切出之樹脂層加熱擠壓後再進行冷卻來調整測量所使用之試驗片。又，在測量時，使用5個厚度為0.9mm之2號型試驗片，並在夾具組件間距離80mm、拉伸速度500mm/分的條件下得出每個試驗片的測量值，再將得到之測量資料平均後算出平均值，並且將所算出之平均值採用為拉伸長度。而且，在測量時，可使用株式会社製造之(TENSILON)萬能試驗機。

接下來，使用實施例具體地說明本發明之層積發泡體。

【實施例】實施例1~5、及比較例1~3、5、6

用由直徑90mm與直徑120mm之2台擠壓機構成之串列擠壓機作為層積發泡體之發泡層形成用擠壓機，且用直徑50mm之擠壓機作為內層樹脂層形成用之擠壓機，又用直徑40mm之擠壓機作為最外樹脂層形成用之擠壓機，並且使業經前述各擠壓機混練之熔融樹脂匯流後，用具有直徑165mm之環狀切口之環狀模進行共擠壓。

首先，為了形成發泡層，相對於100重量份表1記載之樹脂，混合0.7重量份氣泡調整劑之檸檬酸單鈉與碳酸氫鈉之混合物後，供給至直徑90mm之擠壓機的原料投入口，再進行加熱混練，在約200℃下調製成熔融樹脂混合物。於該熔融樹脂混合物中擠入相對於100重量份樹脂為1.2重量份之作為發泡劑之異丁烷，然後將其供給至與前述直徑90mm之擠壓機下游側連接之直徑120mm的擠壓機，可製成發泡性熔融樹脂混合物。

另一方面，為了形成內層，將表1記載之樹脂供給至直徑50mm之擠壓機並熔融混練後得到熔融樹脂。又，為了形成最外層，將表1記載之樹脂用直徑40mm之擠壓機熔融混練後製成熔融樹脂。且，依照表1所示之比率形成內層與最外層之比率。

將不同之熔融樹脂供給至前述環狀模中，並將構成最外層之熔融樹脂、構成內層之熔融樹脂、及發泡性熔融樹脂混合物層積合流後以環狀模共擠壓，然後，在擠壓後立刻從筒狀層積發泡體外側噴射冷卻氣體，形成從外側開始以最外層/內層/發泡層/內層/最外層的順序層積之筒狀層積發泡體。

一邊使業已成形之前述筒狀層積發泡體沿著直徑350mm之圓柱狀冷卻裝置(心軸，mandrel)退開一邊切開該筒狀物，然後用加熱爐加熱該層積發泡體的兩面，再經由冷卻輥輪製成平板狀，可得到目的之板狀層積發泡體。另外，實施例1~5中製成之層積發泡體具有平滑性等優異外觀。

實施例6、比較例4

除了使用直徑50mm之擠壓機作為最外樹脂層形成用擠壓機，並製作以不具內層之最外層/發泡層/最外層3層構造層積之層積發泡體以外，用與實施例1相同方法製造板狀層積發泡體。實施例6中製成之層積發泡體具有平滑性等優異外觀。

實施例7

除了用碳酸氣體作為發泡劑，並相對於100重量份用以形成發泡層之樹脂擠入0.6重量份碳酸氣體以外，用與實施例1相同方法製造板狀層積發泡體。實施例7中製成之層積發泡體具有平滑性等優異外觀。

比較例7

除了相對於100重量份用以形成發泡層之樹脂擠入1.4重量份異丁烷，並使各層之基重為表2所記載數值以外，用與實施例1相同方法製造板狀層積發泡體。

另外，表1中使用之樹脂如下。

LD1：分支狀低密度聚乙烯(密度＝922g/L，MFR＝2.4g/10min，日本株式会社製造，商品名「NUC－8321」)LD2：分支狀低密度聚乙烯(密度＝922g/L，MFR＝0.3g/10min，住友化學工業株式会社製造，商品名「F－102」)LL1：直鏈狀低密度聚乙烯(密度＝924g/L，MFR＝8.0g/10min，日本株式会社製造，商品名「UJ460」)LL2：直鏈狀低密度聚乙烯(密度＝920g/L，MFR＝2.1g/10min，日本株式会社製造，商品名「UF240」)HD1：高密度聚乙烯(密度＝964g/L，MFR＝8.0g/10min，日本株式会社製造，商品名「HJ560W」)HD2：高密度聚乙烯(密度＝961g/L，MFR＝0.9g/10min，東株式会社製造，商品名「5110」)P300：主成分為聚醚－聚丙烯嵌段共聚體之高分子型防止帶電劑(密度＝990g/L，MFR＝20g/10min，三洋化成工業株式会社製造，商品名「300」)

對所得到之層積發泡體測量發泡層之視密度、發泡層之開孔率、層積發泡體之厚度、彎曲彈性率、聚乙烯系樹脂層之拉伸長(a(mm))、及層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))，並算出a/b的值。結果如表2所示。

又，依照下述對所得到之層積發泡體評價耐折性、耐破損性、剛性、撞擊開孔強度、及表面電阻率，並將結果記載於表3。

[耐折性]

藉由測量耐折次數評價耐折性，且前述耐折性與用本發明聚乙烯系樹脂層積發泡體折彎後製成之組合箱中折彎部分的重覆折彎動作有關。以規定紙及板紙－耐折強度試驗方法－MIT試驗機法之日本工業規格JIS P 8115(1994)為基準實施耐折次數的測量。又，用株式会社東洋精機製作所製造之耐折試驗機依照下述實施耐折次數的測量。

藉由加壓處理層積發泡體準備透過朝寬方向設置3條線形成折彎部分之寬15mm的試驗片，並用載重9.8N固定該試驗片之兩端，再以R為0.38mm之輔具為支點，以折彎角度135度進行左右往復動作折彎前述折彎部分。以1分鐘內往復175之折彎速度反覆進行前述折彎直到前述試驗片產生破損，測量出發生破損時的折彎次數。進行3次前述測量，並將測量值的平均值作為耐折次數。結果如表3所示。

[耐破損性]

調整分別在擠壓方向、寬方向以150×20mm之大小切出之10個試驗片，合計20個試驗片，並用手折彎每個試驗片，再用肉眼確認是否產生破損。測量20個試驗片中未產生破損之試驗片的個數，然後根據未產生破損之試驗片的比率，如下所述評價耐破損性。

80%以上之試驗片未產生破損…◎50%以上小於80%之試驗片未產生破損…○20%以上小於50%之試驗片未產生破損…△小於20%之試驗片未產生破損…×

[剛性]

用層積發泡體製作約420×240×230(高)mm之組合箱，並於該組合箱內放入15kg之內容物，再重疊5層前述紙箱，在23℃的環境下經過48hr後，測量最下層之組合箱的膨脹狀況(箱體膨脹)。根據箱體膨脹的情形，如下所述進行評價。

箱體膨脹在15mm以下…○箱體膨脹大於15mm，或無法承受重量而發生倒塌的情形…×

[撞擊開孔強度]

根據規定板紙－撞擊開孔強度試驗方法之日本工業規格JIS P 8134(1976)進行撞擊開孔強度的測量。在測量時，用長150mm×寬150mm×層積發泡體全體厚度之物體作為試驗片，另外，在將該試驗片置於恆溫槽以－25℃保溫15小時以上，並於將試驗片從恆溫槽取出至常溫後的3秒內進行測量的條件下進行測量。至少進行5次前述試驗，並將每次試驗中計測之測量值平均後得到之平均值作為代表撞擊開孔強度(F(kgf．cm))的值。因應前述值，如下所述評價撞擊開孔強度。

F>120(kgf．cm)…◎ 120(kgf．cm)≧F>100(kgf．cm)…○ 100(kgf．cm)≧F>60(kgf．cm)…△ F≦60(kgf．cm)…×

[表面電阻率]

除了以下述方法調整試驗片狀態外，以規定熱硬化性塑膠一般試驗方法之日本工業規格JIS K 6911(1995)為準則測量層積發泡體表面之表面電阻率。具體而言，透過以下步驟調整試驗片狀態：將從測量對象物之層積發泡體以長100mm×寬100mm(厚為層積發泡體之厚度)的大小切下之試驗片置於23℃之40重量%乙醇水溶液(40重量%乙醇與60重量%離子交換水之混合溶液)中，再用超音波洗淨24小時，然後將該試驗片放置於溫度30℃、相對溼度30%之環境氣體中36小時後加以乾燥。試驗片之狀態調整完成後，求出在外加電壓500V的條件下開始施加電壓1分鐘後的表面電阻率。

第1圖係用以說明本發明之聚乙烯系樹脂層積發泡體中，聚乙烯系樹脂層之拉伸長(a(mm))與聚乙烯系樹脂層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))之關係的說明圖。

Claims

一種聚乙烯系樹脂層積發泡體，係在視密度150g/L~350g/L、開孔率40%以下之聚乙烯系樹脂發泡層兩面具有聚乙烯系樹脂層，且厚度為2~8mm、彎曲彈性率為150~350MPa者；且，聚乙烯系樹脂層之拉伸長(a(mm))與聚乙烯系樹脂層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))的比(a/b)為2.4mm/MPa以上，而該聚乙烯系樹脂層積發泡體之25%壓縮強度(b(MPa))為0.6~1.0MPa。
如申請專利範圍第1項之聚乙烯系樹脂層積發泡體，其中構成前述聚乙烯系樹脂發泡層之聚乙烯系樹脂係由40~80重量%之密度為930g/L以下之聚乙烯(Xa)、及20~60重量%之密度大於930g/L而在970g/L以下之聚乙烯(Ya)所構成(不過，Xa與Ya之總和為100重量%)。
如申請專利範圍第1項之聚乙烯系樹脂層積發泡體，其中構成前述聚乙烯系樹脂層之聚乙烯系樹脂係由10~40重量%之密度為930g/L以下之直鏈狀聚乙烯(Xb)、50~90重量%之密度大於930g/L而在970g/L以下之聚乙烯(Yb)、及0~30重量%之密度為930g/L以下之高壓法聚乙烯(Xc)所構成(不過，Xb、Yb與Xc之總和為100重量%)。
如申請專利範圍第1項之聚乙烯系樹脂層積發泡體，其中由兩面夾住前述聚乙烯系樹脂發泡層之前述聚乙烯系樹脂層之至少一者係由2層以上構成。
如申請專利範圍第4項之聚乙烯系樹脂層積發泡體，其中前述聚乙烯樹脂層係由2層以上構成，且與前述聚乙烯系樹脂發泡體連接之前述聚乙烯系樹脂層的最內層含有潤滑劑。
如申請專利範圍第4項之聚乙烯系樹脂層積發泡體，其在前述聚乙烯系樹脂層由複數層構成時，至少一最外層含有使表面電阻率為1×10¹³ Ω以下之高分子型防止帶電劑(antistatic agent)。
如申請專利範圍第1項之聚乙烯系樹脂層積發泡體，其中前述聚乙烯樹脂層利用共擠壓法層積在前述聚乙烯系樹脂發泡層之兩面。