TWI718897B - 含纖維素系原料之樹脂片 - Google Patents
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Abstract
作為含有細紙粉且適合成形加工的薄片所提供的含纖維素系原料之樹脂片,包含:50質量份~60質量份之平均粒徑為20μm~100μm的細紙粉、18質量份~30質量份之熔融流動速率(溫度為230℃、荷重為2.16kg)為1~3的第一聚丙烯、5質量份~26質量份之熔融流動速率為6~11的第二聚丙烯、以及1質量份~16質量份之熔融流動速率為6~10的彈性體,以該細紙粉、該第一聚丙烯、該第二聚丙烯、以及該彈性體的總和設為100質量份的比例混合,依據ASTM D790測得的第一聚烯烴系樹脂與第二聚烯烴系樹脂的彎曲彈性率為700MPa以上,彈性體的該彎曲彈性率為200MPa以下。
Description
本發明係一種含纖維素系原料之樹脂片,特別係關於含有細紙粉,並適合成形加工的薄片。
近年,塑膠微粒帶來的全球海洋汙染成為問題。根據統計,可知每年約800噸的塑膠微粒流出至海。指出該塑膠微粒係在環境中所存在的微小的塑膠顆粒,尤其給海洋環境帶來極大的問題。
此外,近年雖積極進行塑膠的資源回收,然而卻因為最近的塑膠中添加有多種添加物或塗覆劑等,造成品質不一,從而資源回收一年比一年變得困難。
例如,寶特瓶等雖由地方政府分類並回收,積極進行資源回收,然而,在寶特瓶所施加的塗覆劑等造成回收上的瓶頸,從而導致回收材料的品質不穩定。因此有回收材料的用途受到限制,無法進行再利用,在一部分的統計中,過半數的資源回收材料被焚化的問題。
焚化這種廢塑膠時,焚化時的燃燒熱(Heat of combustion)較高,因此有損害焚化爐之虞。而且,由於焚化塑膠將產生大量CO
2或有毒氣體,導致對環境造成不良影響,故而不佳。
鑒於上述問題,本發明人等曾開發了在塑膠中混合作為纖維素系原料的細紙粉的成形材料,以減少塑膠的使用量並改善環境。在多種產品中使用該成形材料作為塑膠的替代原料,從而有助於環境改善(請參照專利文獻1、專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2011-045866號公報。
專利文獻2:日本專利特開2011-131508號公報。
[發明所欲解決的課題]
由於專利文獻1所記載的含細紙粉之樹脂材料以作為射出成形用材料為佳,從一般的塑膠變更原料即可,且亦幾乎不需要變更機械設備,因此常常應用於射出成形所成形的產品。
另外,發生如下許多需求:想要亦對例如微波爐用微波白飯的食品容器所使用的容器,使用上述含細紙粉之樹脂材料。因此,本發明人等嘗試將含細紙粉之樹脂成形為片狀,以符合這種容器。
然而,發現到利用射出成形用的含細紙粉之樹脂材料成形的薄片,在製成容器形狀時的真空成形的階段中發生成形不良。此情況無法對近年需求變高的片狀容器滿足市場需求。近年,各家企業主動地努力考慮生命週期評估,因此,提供由含細紙粉之樹脂材料製成的片狀容器成為當務之急,以滿足如此需求。特別是薄片在真空成形性方面,需更優於專利文獻2所記載的製造方法所製造的薄片。
鑒於如上所述,本發明的目的在於提供一種由含有細紙粉等纖維素系原料之樹脂所製成的薄片,特別是,適合成形加工的薄片。
[用於解決課題的手段]
本發明的一態樣的含纖維素系原料之樹脂片,係含纖維素系原料之樹脂製的薄片,其特徵在於:該含纖維素系原料之樹脂片以由如下原料而成的主原料的總和為100質量份的比例包含如下原料:平均粒徑為20μm~100μm之纖維素系原料,質量份為50質量份~60質量份;熔融流動速率為1~3之第一聚烯烴系樹脂,質量份為18質量份~30質量份;熔融流動速率為6~11之第二聚烯烴系樹脂,質量份為5質量份~26質量份;以及熔融流動速率為6~10之彈性體,質量份為1質量份~16質量份;第一聚烯烴系樹脂與第二聚烯烴系樹脂的彎曲彈性率為700MPa以上,彈性體的彎曲彈性率為200MPa以下。此外,在本說明書中,「熔融流動速率」意味著依據JIS K7210-1:2014,在溫度為230℃、荷重為2.16kg之條件下測得的熔融流動速率。而且,在本說明書中,「彎曲彈性率」意味著依據ASTM D790測得的彎曲彈性率。
根據本發明的含纖維素系原料之樹脂片,在真空成形時亦可實現良好的成形。藉此,除了先前的成形(射出成形、擠壓成形)品之外,還可提供如由真空成形製成的容器的片狀的含纖維素系原料之樹脂。因此,根據本發明,可促進進一步的減少石油產品等石化資源。
此外,根據本發明的含纖維素系原料之樹脂片,成分整體的質量的過半數為纖維素系原料,從而不屬於容器包裝資源回收法所規定的資源回收對象。因此,根據本發明的含纖維素系原料之樹脂片,在結束原來的用途後可作為一般廢棄物而焚化。此時,與一般塑膠相比,因所含有的纖維素成分而使得焚化時的燃燒熱較低,從而可減輕對焚化爐的負荷。
如上所述,根據本發明的含纖維素系原料之樹脂片,可對近年關心變高的生命週期評估的因應起較大的作用。此外,因在片狀容器等中減少合成樹脂的使用量,而可達到近年來減少塑膠微粒的目的。
此外,在本發明的含纖維素系原料之樹脂片中,該纖維素系原料可設為細紙粉,該細紙粉可設為該主原料的51質量份~56質量份。由於作為細紙粉原料的紙為所謂的無碳材料,因此使用後焚化時亦對環境的負荷較小。此外,藉由該細紙粉設為該主原料的51質量份以上,在製成薄片時,容易設為成分整體的質量的過半數。此外,鑒於熔融材料時的流動性,以細紙粉的質量份設為56質量份以下為佳。
此外,在本發明的含纖維素系原料之樹脂片中,該第一聚烯烴系樹脂與該第二聚烯烴系樹脂均可設為聚丙烯。聚丙烯與纖維素系原料(尤其是細紙粉)混合時,可均勻地分散該等原料,從而可使在製成薄片時的品質穩定。此時,藉由彈性體為包含丙烯作為單體而成的共聚物,彈性體與聚丙烯則可均勻性高地混合。
此外,在本發明的含纖維素系原料之樹脂片中,相對於該主原料100質量份,以2質量份~10質量份的比例包含添加材,該添加材可包含:分散劑,將高級脂肪酸作為原料,質量份為1.8質量份~4.0質量份;以及外部潤滑材,質量份為0.2質量份~0.5質量份。根據該構成,可提供具有良好的成形性的含細紙粉之樹脂片。此處,外部潤滑材指的是在加工粉末、固體、顆粒狀材料時,以減輕材料與加工機之間的摩擦為目的所使用的添加劑。該添加材還可包含:含有著色劑的樹脂,質量份為0質量份~6質量份。
此外,在本發明的含纖維素系原料之樹脂片中,可在至少一面設有聚烯烴系樹脂覆蓋層。根據該構造,本發明的薄片應用於食品用容器時,因聚烯烴系樹脂覆蓋層可配置於有食品之側,故而適用於食品用包裝容器。
本發明的含纖維素系原料之樹脂片還可具備以下(1)~(4)的構成的至少一個。
(1)相對於彈性體的質量份,第一聚烯烴系樹脂的質量份與第二聚烯烴系樹脂的質量份為2倍以上、5倍以下。
(2)厚度為0.8mm以下。
(3)寬度為1000mm以上。
(4)相對於整個含纖維素系原料之樹脂片,纖維素系原料之質量比例為50%以上。
本發明的另一態樣的含纖維素系原料之樹脂片,係含纖維素系原料之樹脂製的薄片,其特徵在於:纖維素系原料之質量比例為45%以上、55%以下,具備以下(1)~(2)的任意一個特徵。
(1)片厚度為0.3mm以上、0.8mm以下,依據JIS K6251測得的樹脂加工方向(MD;Machine Direction)的拉伸斷裂伸長率與垂直方向(TD;Transverse Direction)的拉伸斷裂伸長率的平均值為100%以上。
(2)片厚度為0.8mm以上、1.5mm以下,依據JIS K6251測得的樹脂加工方向的拉伸斷裂伸長率與垂直方向的拉伸斷裂伸長率的平均值為10%以上。
上述含纖維素系原料之樹脂片還可具備以下(1)~(3)的構成的至少一個。
(1)纖維素系原料為細紙粉,樹脂為聚烯烴系的材料。
(2)在至少一面設有聚烯烴系樹脂覆蓋層。
(3)依據JIS K6251測得的樹脂加工方向的拉伸降伏強度與垂直方向的拉伸降伏強度的平均值為4MPa以上。
在另一態樣中,本發明提供含纖維素系原料之樹脂顆粒,用於製造上述含纖維素系原料之樹脂片。關於該顆粒,密度為1.15g/cm
3以上、1.20g/cm
3以下,依據JIS K7210-1:2014在溫度為230℃、荷重為2.16kg之條件下測得的熔融流動速率為0.7~1.5,依據JIS K7161測得的拉伸彈性率為2600MPa以下。依據JIS K7161測得的上述顆粒的伸長率有時以3%以上為佳,有時以50%以上較佳。上述顆粒的拉伸彈性率有時以2000MPa以下為佳。
接著,作為本發明的含纖維素系原料之樹脂片的實施形態的一例,針對使用細紙粉(微細的紙粉)作為纖維素系原料的含細紙粉之樹脂片1,參照圖1及圖2進行說明。本實施形態的含細紙粉之樹脂片1係用於真空成形的食品用容器等的薄片,由以下原料構成。
如圖1所示,本實施形態的含細紙粉之樹脂片(以下簡稱為「薄片」)1係由含細紙粉之樹脂所製成的核心層2及覆蓋該核心層2的正面與背面的聚丙烯層(以下簡稱為「PP層」)3、4形成的樹脂製的片狀構件。在實施形態的一例中,核心層2的厚度可設為0.2mm~1.3mm,PP層3、4的厚度可設為8μm~50μm。該PP層3、4相當於本發明的聚烯烴系樹脂覆蓋層。
核心層2包含:平均粒徑為20μm~100μm的細紙粉,質量份為50質量份~60質量份;作為熔融流動速率為1~3的第一聚烯烴系樹脂的第一聚丙烯,質量份為18質量份~30質量份;作為熔融流動速率為6~11的第二聚烯烴系樹脂的第二聚丙烯,質量份為5質量份~26質量份;以及熔融流動速率為6~10的彈性體,質量份為1質量份~16質量份;以該細紙粉、該第一聚丙烯、該第二聚丙烯、以及該彈性體的總和設為100質量份的比例混合。
在本說明書中,聚丙烯意味著由包含丙烯作為單體的聚合物而成,且彎曲彈性率為700MPa以上的樹脂。因此,上述第一聚丙烯及第二聚丙烯的彎曲彈性率為700MPa以上。
在本實施形態中,以上述細紙粉、第一聚丙烯、第二聚丙烯、以及彈性體為主原料。此外,在本實施形態中,相對於該主原料100質量份,作為添加材,可添加1.8質量份~4.0質量份之分散劑、0.2質量份~0.5質量份之外部潤滑材、以及0質量份~6質量份之含有著色劑的樹脂。此外,上述質量份用於調整各原料的混合比例,實際上,可以與上述質量份的比例相同比例,混合大量原料而製造大量的薄片1。
在本實施形態中,纖維素系原料使用將紙粉碎的細紙粉。作為原料的紙可使用例如在製紙工廠中產生的廢紙或紙下腳料。關於紙的種類,除了包含原始紙漿的原始紙之外,還可使用回收紙、廢紙等多種紙。此外,關於纖維素系原料,除了將木材作為原料的紙漿、將非木材如楮(Broussonetia papyrifera)或結香(Edgeworthia chrysantha)等作為原料的紙漿之外,還可廣泛地選擇含有纖維素的原料。
在本實施形態中,細紙粉的粒徑設為20μm~100μm,相對於此,若是粒徑未達20μm,則需要複數個步驟,以將作為原料的紙漿或回收紙加工為未達20μm的粒徑,導致紙粉的製造成本增加。其結果導致組成物或使用組成物的成形品的製造成本增加,因此不佳。此外,若是粒徑超過100μm,有時紙粉在合成樹脂中引起分散不良而形成巨大的結塊,巨大的結塊有可能大幅地使組成物流動性降低。
此外,在本實施形態中,在主原料的質量份設為100時,細紙粉的質量份設為50質量份~60質量份。藉由設為如此質量比例,在核心層2與PP層3、4組合的薄片1中,細紙粉的質量比例可設為50%以上。藉此,薄片1的成分整體的質量的過半數為纖維素系原料,從而不屬於容器包裝資源回收法所規定的資源回收對象,使得使用後的處理容易。
此外,技術上,細紙粉的質量份易設為未達50質量份。另一方面,若是細紙粉的質量份超過60質量份,熔融材料時的流動性則降低,導致難以形成薄片1。此外,本發明的發明人等進行多種實驗的結果,以細紙粉的質量份設為51以上為佳,以便設細紙粉的質量比例為50%以上。此外,鑒於熔融材料時的流動性,細紙粉的質量份以設為56質量份以下為佳。
在本實施形態中,採用熔融流動速率不同的第一聚丙烯及第二聚丙烯作為合成樹脂。第一聚丙烯的熔融流動速率為1~3。第二聚丙烯的熔融流動速率為6~11。如此,在本實施形態中,混合並使用流動性較低的第一聚丙烯及流動性相對高的第二聚丙烯。
流動性較低的第一聚丙烯用於改善在製成薄片1時真空成形等加工時的延展性。然而,若是第一聚丙烯的比例過高,在製造薄片1時的熔融原料流動性則降低,導致難以製造寬度較寬的薄片1。
流動性較低的第二聚丙烯用於藉由與第一聚丙烯混合,而使得在製造薄片1時的熔融原料具有良好的流動性。然而,若是該第二聚丙烯的比例過高,則有在製成薄片1時真空成形等加工時的延展性降低,導致加工性變差的趨勢。
在本實施形態中,藉由調整混合第一聚丙烯與第二聚丙烯的比例,可製造具有製造效率較佳、加工性較高的薄片1。混合第一聚丙烯與第二聚丙烯的比例在上述質量份範圍中以與混合纖維素系原料比例的關係來調整。
在本實施形態中,第一聚丙烯的熔融流動速率設為1~3,其質量份設為18~30。若是第一聚丙烯的熔融流動速率未達1,將有無法確保熔融原料時的流動性之虞。相反地,若是第一聚丙烯的熔融流動速率超過3,因與第二聚丙烯之間的差異變小,而在製成薄片1時將有加工時無法充分延展之虞。
在本實施形態中,在主原料的質量份設為100時,第一聚丙烯的質量份則設為18~30,若未達18質量份,在製成薄片1時將有加工時無法充分延展之虞,若是超過30質量份,則有無法確保熔融原料時的流動性之虞。
此外,在本實施形態中,第二聚丙烯的熔融流動速率設為6~11,質量份設為5~26。第二聚丙烯的熔融流動速率未達6時,將有熔融原料時的流動性不良之虞,第二聚丙烯的熔融流動速率超過11時,在製成薄片1時將有加工時無法充分延展之虞。
在本實施形態中,在主原料的質量份設為100時,第二聚丙烯的質量份則設為5~26,若是未達5質量份,將有無法確保流動性之虞,若是超過26質量份,在製成薄片1時將有加工時無法充分延展之虞。
在本實施形態中,在上述材料中,添加熔融流動速率為6~10的彈性體,質量份為1質量份~16質量份。彈性體指的是表示橡膠狀彈性的高分子的通名,除了一般稱為彈性體的物質之外,亦包含作為可塑性彈性體的所謂的「橡膠」。該彈性體可使用苯乙烯系、氯乙烯系、烯烴系、胺甲酸乙酯系、或苯乙烯系彈性體等可塑性彈性體。
本實施形態的彈性體的彎曲彈性率以200MPa以下為佳。本實施形態的薄片,藉由包含彎曲彈性率為700MPa以上的聚丙烯樹脂及彎曲彈性率為200MPa以下的彈性體,即便含有相當多的纖維素系原料,亦使得在真空成形時薄片1的厚度的不均不容易發生。此處,本實施形態的彈性體為包含丙烯作為單體而成的共聚物。
因此,根據本實施形態,可得到真空成形性較佳的薄片1。從確保更加穩定該薄片1之較佳真空成形性的觀點,第一聚丙烯與第二聚丙烯的彎曲彈性率有時以1000MPa以上為佳,彈性體的彎曲彈性率有時以100MPa以下為佳。彈性體的彎曲彈性率有時以未達70MPa更佳。
在本實施形態中,彈性體的熔融流動速率設為6~10的理由如下:若是彈性體的熔融流動速率未達6,將有熔融原料時流動性不良之虞,若是彈性體的熔融流動速率超過10,在製成薄片1時將有加工時無法充分延展之虞。
此外,在主原料的質量份設為100時,若是彈性體的質量份低於1,在製成薄片1時將有加工時無法充分延展之虞,若是彈性體的質量份超過16,在製成薄片1時將有強度不足之虞。
在本實施形態的含纖維素系原料之樹脂片中,相對於彈性體的質量份,第一聚丙烯的質量份與第二聚丙烯的質量份的總和以2倍以上、5倍以下為佳。藉由第一聚丙烯的質量份與第二聚丙烯的質量份的總和相對於彈性體的質量份的比例(比例1)為5倍以下,可進一步穩定地提高薄片1的真空成形性。藉由其比例1為2倍以上,可進一步穩定地提高含纖維素系原料之樹脂片的強度。
另外,在本實施形態中,相對於主原料,作為添加劑,添加分散劑,用以使細紙粉分散於樹脂中;外部潤滑材,用以防止在後述的T字模17的導出口的所謂的口模積垢(die drool);以及含有著色劑的樹脂,用以調整薄片1的色調。關於該含有著色劑的樹脂,若是白色,則使用含有氧化鈦(TiO
2)的聚乙烯樹脂,若是黑色,則使用含有碳黑等的聚乙烯樹脂等。顏色並不限於該等白色或黑色,可使用多種顏色。
分散劑列舉將高級脂肪酸作為原料的材料,其具體例可列舉:硬脂酸、軟脂酸、肉豆蔻酸等高級脂肪酸,其有機鹽(醯胺等)或金屬鹽(鈣鹽、鎂鹽等)。在本實施形態中,除了含有聚丙烯以外,藉由含有彈性體,即便含有相當多的纖維素系原料,亦使得在真空成形時薄片1的厚度的不均不容易發生。因此,薄片1不會強烈地受到分散劑種類或其含量的影響,而具有優良的真空成形性。
PP層3、4使用原始聚丙烯,其原料具有食品容器用等級。該PP層3、4所使用的材料可使用一般廣泛使用的含有聚丙烯的樹脂材料(聚丙烯樹脂),只要用於成形薄片,並沒有特別限定其熔融流動速率等。
在本實施形態中,上述各原料投入至未圖示的顆粒製造裝置,再加熱混練而製成原料顆粒5。所製造的原料顆粒5投入至圖2所示的薄片製造裝置10而最後製成薄片1。圖2所示,為用於製造本實施形態的薄片1的薄片製造裝置10的示意圖,圖2(A)表示其俯視圖,圖2(B)表示其側視圖。
如圖2所示,薄片製造裝置10具備:主進料斗11,用以投入原料顆粒5;導入部13,用以從主進料斗11導入原料顆粒5並傳送至擠壓機14;擠壓機14,用以將原料顆粒5一邊加熱一邊輸送;以及驅動部12,用以驅動在擠壓機14內設置的螺桿(省略圖示)。
此外,在擠壓機14的前方設有:齒輪泵15,用以傳送原料顆粒5經熔融的熔融原料至下游側;進料塊16,用以合流後述的聚丙烯樹脂與熔融原料;以及T字模17,用以將從進料塊16導出的熔融樹脂沿寬度方向擴展並擠壓。
在擠壓機14設有排氣口14a,用以從擠壓機14內部排出在加熱輸送原料顆粒5時產生的氣體。該排氣口14a的位置與數量可依照擠壓機14的處理能力適當變更。
在T字模17的前方設有拋光輥機18,用以對從T字模17擠壓的薄片1的厚度進行調整等。在拋光輥機18的前方設有用以量測薄片1厚度的厚度計或者用以切斷薄片1的刀具、以及用以捲取薄片1的捲取器等(皆省略圖示)。
如圖2(A)所示,在擠壓機14兩側設有PP進料器22、23,用以熔融作為原料的聚丙烯樹脂21並擠壓至進料塊16內。利用該PP進料器22、23供給至進料塊16內的聚丙烯樹脂在從T字模17擠壓時,覆蓋核心層2的正面與背面的雙面作為PP層3、4。
此外,在圖2(B)中,為了清楚地圖示PP進料器22、23,圖中所示為配置於擠壓機14的上下,但實際上,PP進料器22、23以與擠壓機14大致相同的高度配置。根據本實施形態,可藉由利用如此薄片製造裝置10,製造具備寬度1000mm以上的核心層2的薄片1。根據上述製造方法,可在薄片1的厚度為0.3mm~1.3mm的範圍中製造,可穩定地在厚度為0.3mm~0.8mm的範圍中製造。
(實施例1)
接著,針對本發明的實施例1進行說明。如表1所示,實施例1的薄片1的核心層2利用以如下比例混合而成的主原料來形成。細紙粉(商品名GSP:環境經營總合研究所),53質量份;熔融流動速率(表中表示為「MFR」)為1.1(230℃、2.16kg、g/10min:以下相同)、彎曲彈性率為16000kgf/cm
2(1569MPa)的第一聚丙烯(商品名HJ340:Hyusung),28質量份;熔融流動速率為7.4、彎曲彈性率為12000kgf/cm
2(1176MPa)的第二聚丙烯(商品名M1400:LG Chemical),5質量份;以及熔融流動速率為8、彎曲彈性率為20MPa的彈性體(商品名VS3401:Dow Chemical),14質量份。
而且,在實施例1的薄片1的核心層2中,額外混合作為分散劑的硬脂酸鈣(商品名Ca-St:日東化成工業),3質量份;作為外部潤滑材的樹脂改質劑(商品名L-1000:三菱化學),0.2質量份;以及作為含有著色劑的樹脂的含有氧化鈦的聚乙烯樹脂(商品名GW2070:大日精化工業),3質量份。此外,實施例1的薄片1的核心層2的厚度為0.3mm~1.3mm,在核心層2的兩側設有厚度為10μm~50μm的PP層3、4。
(實施例2)
接著,針對本發明的實施例2進行說明。如表1所示,關於實施例2的薄片(省略圖示),與實施例1不同的是,第二聚丙烯(商品名J640:Hyusung)為與實施例1不同的產品,其熔融流動速率為10.6、彎曲彈性率為13000kgf/cm
2(1274MPa)。此外,含有著色劑的樹脂設含有碳黑的聚乙烯樹脂(商品名PE-M SSC 90086(KE)-F BLACK:大日精化工業)為2質量份。因其他成分類似於實施例1而省略詳細的說明。
(實施例3)
接著,針對本發明的實施例3進行說明。如表1所示,關於實施例3的薄片(省略圖示),與實施例1不同的是,第一聚丙烯(商品名HJ340:Hyusung)的質量份為20,第二聚丙烯(商品名J640:Hyusung)為與實施例1不同的產品,其質量份為25。
此外,與實施例1不同的是,使用熔融流動速率為8、彎曲彈性率為62.4MPa的彈性體(商品名VM3000:ExxonMobile)2質量份。此外,作為含有著色劑的樹脂的含有氧化鈦的聚乙烯樹脂(商品名GW2070:大日精化工業)的質量份為6,不同於實施例1。因其他成分類似於實施例1而省略詳細的說明。
(比較例1)
接著,針對本發明的比較例1進行說明。比較例1利用以如下比例混合而成的主原料來形成。細紙粉(商品名GSP:環境經營總合研究所),51質量份;熔融流動速率為10.6的第二聚丙烯(商品名J640:Hyusung),39質量份;以及熔融流動速率為8、彎曲彈性率為62.4MPa的彈性體(商品名VM3000:ExxonMobile),10質量份。
而且,在比較例1的薄片1的核心層2中,額外混合作為分散劑的硬脂酸鈣(商品名Ca-St:日東化成工業),2質量份;作為外部潤滑材的樹脂改質劑(商品名L-1000:三菱化學),0.5質量份;作為含有著色劑的樹脂的含有氧化鈦的聚乙烯樹脂(商品名GW2070:大日精化工業),7質量份;以及抗氧化劑(商品名ADEKAStab AO-60:ADEKA),0.2質量份。此外,比較例1的薄片1不具有如實施例1般的PP層3、4。
(比較例2)
接著,針對本發明的比較例2進行說明。比較例2利用以如下比例混合而成的主原料來形成。細紙粉(商品名GSP:環境經營總合研究所),55質量份;熔融流動速率為0.6、彎曲彈性率為16000kgf/cm
2(1569MPa)的第一聚丙烯(商品名HB240T:Hyusung),30質量份;熔融流動速率為10.4、彎曲彈性率為13000kgf/cm
2(1274MPa)的第二聚丙烯(J640:Hyusung),12質量份;以及熔融流動速率為8、彎曲彈性率為62.4MPa的彈性體(商品名VM3000:ExxonMobile),3質量份。
而且,在比較例2的薄片1的核心層2中,額外混合作為分散劑的硬脂酸鈣(商品名Ca-St:日東化成工業),3質量份;作為外部潤滑材的樹脂改質劑(商品名L-1000:三菱化學),0.5質量份;作為含有著色劑的樹脂的含有氧化鈦的聚乙烯樹脂(商品名GW2070:大日精化工業),3質量份;以及抗氧化劑(商品名ADEKAStabAO-60:ADEKA),0.2質量份。
(比較例3)
接著,針對本發明的比較例3進行說明。比較例3利用以如下比例混合而成的主原料來形成。細紙粉(商品名GSP:環境經營總合研究所),53質量份;熔融流動速率為0.5的第一聚丙烯(商品名HB240TC:Hyusung),22質量份;熔融流動速率為7.4的第二聚丙烯(M1400:LG Chemical),5質量份;熔融流動速率為8的彈性體(商品名VM3000:ExxonMobile),10質量份;以及熔融流動速率為1.2(190℃)的彈性體(商品名EP9182:ExxonMobile),10質量份。
而且,在比較例3的薄片1的核心層2中,額外混合作為分散劑的硬脂酸鈣(商品名Ca-St:日東化成工業),3質量份;以及作為外部潤滑材的樹脂改質劑(商品名L-1000:三菱化學),0.2質量份。此外,在比較例3中,沒有混合含有著色劑的樹脂。
[表1]
原料名稱 | 產品名稱 | MFR | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | |
主原料 | 細紙粉 | GSP | - | 53 | 53 | 53 | 51 | 55 | 53 |
第一PP | HJ340 | 1.1 | 28 | 28 | 20 | ||||
HB240T | 0.6 | 30 | |||||||
HB240TC | 0.5 | 22 | |||||||
第二PP | M1400 | 7.4 | 5 | 5 | |||||
J640 | 10.6 | 5 | 25 | 39 | 12 | ||||
彈性體 | VS3401 | 8 | 14 | 14 | |||||
VM3000 | 8 | 2 | 10 | 3 | 10 | ||||
EP9182 | 1.2 | 10 | |||||||
添加材 | 分散劑 | Ca-St | - | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 |
外部潤滑材 | L-1000 | - | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 0.2 | |
含有著色劑的樹脂 | GW2070 | - | 3 | 6 | 7 | 3 | |||
PE-M SSC | - | 2 | |||||||
抗氧化劑 | AO-60 | - | 0.2 | 0.2 |
針對以上實施例1~實施例3及比較例1~比較例3,評估薄片狀態、以規定的形狀進行真空成形後的狀態及強度(表2)。實施例1的薄片1在製成薄片的狀態下亦不會有破裂或不均勻,寬度直到1050mm為止可穩定地製成薄片。此外,在製成成形品時亦不會發生破裂等,而可得到非常良好的結果。在實施例3中,在真空成形時,於薄片側面發生架橋(bridge),從而量產時的產率有稍微變差的趨勢,但作為容器則具有良好的品質。
相對於此,比較例1的薄片發生如下缺陷:在核心層2上部分產生針孔(破裂)。
關於比較例2的薄片,雖然製成薄片的狀態大致良好,但在製作成形品時,發生厚度的一部分較薄的部分等,導致發生強度不足的不良品,從而不符合產品的要求。其原因應該在於薄片的彈性不足。
關於比較例3的薄片,雖然製成薄片的狀態良好,但在製成成形品時,因在零下20℃下落下衝擊試驗產生不良品而不符合產品的要求。其原因應該在於低溫時薄片的彈性不足。
[表2]
◎:非常良好 ○:良好 △:不適合製成產品 ╳:不良 —:未評估
薄片狀態 | 真空成形 狀態 | 強度 | NG理由 | |
實施例1 | ◎ | ◎ | ◎ | |
實施例2 | ◎ | ◎ | ◎ | |
實施例3 | ◎ | ○ | ◎ | |
比較例1 | △ | ╳ | — | 因紙粉分散性不足導致發生成形品在紙凝集部位破裂的現象,從而紙露出。 |
比較例2 | ○ | △ | ╳ | 因成形品的彈性率不足而成形品不良。 |
比較例3 | ◎ | ○ | ╳ | 未通過零下20℃實施的落下衝擊試驗。 |
如此,本實施形態的實施例1~實施例3可得到良好的薄片,且即便進行成形加工,亦可得到良好的加工結果,亦具有足夠的強度。相對於此,比較例1~比較例3的一部分的薄片的品質不穩定,而不符合成形品的要求,並產生強度不足的成形品。
如此,在本實施形態的實施例1~實施例3中,可以量產程度實現難以透過先前技術實現之良好的薄片構件及成形品。藉此,可使用含纖維素系原料之樹脂片作為片狀成形品的原料,從而可促進石油產品等石化資源的進一步的減少。而且,根據本發明,可供給經考慮環境如在成形品焚化時降低環境負荷、減少塑膠微粒等的產品。
(實施例4)
準備含纖維素系原料之樹脂顆粒,該含纖維素系原料之樹脂顆粒用於製造滿足本發明條件的樹脂片1。試驗編號2-1~試驗編號2-6的顆粒利用以如下比例混合而成的主原料形成:細紙粉(環境經營總合研究所),55質量份;熔融流動速率為1.1(230℃、2.16kg、g/10min:以下相同)、彎曲彈性率為16000kgf/cm
2(1569MPa)的第一聚丙烯(商品名HJ340:Hyusung),26質量份;熔融流動速率為10.6、彎曲彈性率為13000kgf/cm
2(1274MPa)的第二聚丙烯(商品名J640:Hyusung),8質量份;以及熔融流動速率為8、彎曲彈性率為62.4MPa的彈性體(商品名VM3000:ExxonMobile),11質量份。
此外,額外混合作為分散劑的硬脂酸鈣(商品名Ca-St:日東化成工業),3.1質量份;作為外部潤滑材的樹脂改質劑(商品名L-1000:三菱化學),0.1質量份;以及作為含有著色劑的樹脂的含有氧化鈦的聚乙烯樹脂(商品名PEF1004WHT:P&P),3質量份。試驗編號2-7及試驗編號2-8的顆粒與實施例3所使用的顆粒相同。
由使用該等顆粒而成的核心層2與設在核心層2雙面的PP層3、4構成的樹脂片1(試驗編號2-1~試驗編號2-8)透過擠壓成形來製造。在表3中表示顆粒的密度等物理性質,在表4中表示薄片1的物理性質。顆粒的物理性質藉由製造依據ASTM 638-1的啞鈴狀的試驗片來量測。薄片1在核心層2兩側具備厚度為20μm~80μm的範圍的PP層3、4。薄片1的細紙粉之質量比例為51%。
另外,在表3中,如上所述,MFR(熔融流動速率)為依據JIS K7210-1:2014(ISO 1133-1:2011)在汽缸內溫度為230℃、荷重為2.16kg之條件下測得的熔融流動速率。此外,關於薄片的拉伸強度(單位:MPa)、拉伸彈性率(單位:MPa)以及伸長率(單位:%)均意味著依據JIS K7161(ISO 527-1:2012)測得的數值。
在表4中,關於薄片1的拉伸降伏強度(單位:MPa)、拉伸斷裂強度(單位:MPa)以及拉伸斷裂伸長率(單位:%)均為依據JIS K6251(ISO 37:2011)測得的數值。針對各物理性質在表4中表示樹脂加工方向(MD、擠壓成形的方向)的量測結果、垂直於MD且薄片1的寬度方向(TD、垂直方向)以及MD與TD的平均值。
[表3]
試驗編號 | 密度 (g/cm 3) | MFR (230℃, 2.16kg) | 拉伸強度 (MPa) | 拉伸彈性率 (MPa) | 伸長率 (%) |
2-1 | 1.154 | 0.9 | 11.6 | 1917 | 63.1 |
2-2 | 1.154 | 0.9 | 11.6 | 1917 | 63.1 |
2-3 | 1.157 | 0.9 | 11.6 | 1892 | 60.7 |
2-4 | 1.154 | 0.9 | 11.6 | 1917 | 63.1 |
2-5 | 1.157 | 0.9 | 11.6 | 1892 | 60.7 |
2-6 | 1.157 | 0.9 | 11.6 | 1892 | 60.7 |
2-7 | 1.186 | 1.2 | 15 | 2540 | 3.5 |
2-8 | 1.186 | 1.2 | 15 | 2540 | 3.5 |
專利文獻2 | 1.15 | 0.6 | 24.5 | 3873 | 2.7 |
表3中表示由專利文獻2所揭露的技術來製造的顆粒的物理性質,以便比較。由於專利文獻2的顆粒的MFR(熔融流動速率)為0.6以下,因此在薄片加工性方面及真空成形性方面均劣於本發明的顆粒(試驗編號2-1~試驗編號2-8的顆粒),尤其是不可能製造0.8mm以下的薄片。此外,由於專利文獻2的顆粒的拉伸彈性率較高,因此在真空成形時拉深加工的自由度較低。由於關於本發明的顆粒,熔融流動速率為0.7~1.5,拉伸彈性率為2600MPa以下,因此易於製造薄片,而且,具有優良的真空成形性,且易於拉深加工。此外,由於本發明的顆粒的伸長率為3%以上,因此在真空成形時難以斷裂。
[表4]
試驗編號 | 厚度 (mm) | 寬度 (mm) | 拉伸降伏強度 (MPa) | 拉伸斷裂強度 (MPa) | 拉伸斷裂伸長率 (%) | ||||||
MD | TD | 平均 | MD | TD | 平均 | MD | TD | 平均 | |||
2-1 | 0.3 | 750 | 10.3 | 5.3 | 7.8 | 17.1 | 7.2 | 12.2 | 87.4 | 131.2 | 109.3 |
2-2 | 0.4 | 750 | 9.4 | 5.3 | 7.35 | 14 | 8 | 11 | 110 | 137 | 123.5 |
2-3 | 0.5 | 750 | 6.2 | 4.4 | 5.3 | 9.9 | 6 | 7.95 | 129.7 | 125.8 | 127.75 |
2-4 | 0.6 | 750 | 4.8 | 3.7 | 4.25 | 7.6 | 4.8 | 6.2 | 159.2 | 109.8 | 134.5 |
2-5 | 0.7 | 750 | 6.2 | 5 | 5.6 | 9.2 | 6.5 | 7.85 | 143 | 112.2 | 127.6 |
2-6 | 0.8 | 750 | 7.2 | 5.4 | 6.3 | 9.5 | 7.2 | 8.35 | 139.7 | 113.7 | 126.7 |
2-7 | 1.2 | 565 | 8 | 6.1 | 7.05 | 4.1 | 4.5 | 4.3 | 7.1 | 29.3 | 18.2 |
2-8 | 1.25 | 530 | 7.5 | 6.8 | 5.3 | 4 | 5.3 | 4.65 | 9.3 | 25.2 | 17.25 |
用於製造試驗編號2-7與2-8的薄片1的顆粒材料與用於製造實施例3的薄片1的顆粒材料相同。此外,薄片1的纖維素系原料(細紙粉)之質量比例為45%以上、55%以下。
關於試驗編號2-1~試驗編號2-6的薄片1,厚度為0.3mm以上、0.8mm以下,樹脂加工方向的拉伸斷裂伸長率與垂直方向的拉伸斷裂伸長率的平均值為100%以上。此外,樹脂加工方向的拉伸降伏強度與垂直方向的拉伸降伏強度的平均值為4MPa以上。該薄片1具有優良的真空成形性。
關於試驗編號2-6~試驗編號2-8的薄片1,厚度為0.8mm以上、1.5mm以下,樹脂加工方向的拉伸斷裂伸長率與垂直方向的拉伸斷裂伸長率的平均值為10%以上。此外,樹脂加工方向的拉伸降伏強度與垂直方向的拉伸降伏強度的平均值為4MPa以上。該薄片1具有優良的真空成形性。
此外,在上述實施形態中,除了比較例1之外,在核心層2雙面設有PP層3、4,但並不限於此,視需要可僅設有其中一個PP層3或PP層4,若是沒有應用於食品等,則可僅利用核心層2形成包裝用容器等。
另外,在上述實施形態中,第一聚烯烴系樹脂與第二聚烯烴系樹脂均設為聚丙烯,但可採用聚乙烯等其他聚烯烴系樹脂。同樣地,使用聚丙烯樹脂作為聚烯烴系樹脂覆蓋層,但並不限於此,可採用聚乙烯樹脂等其他聚烯烴系樹脂。
1:含細紙粉之樹脂片(含纖維素系原料之樹脂片)
2:核心層
3、4:PP層(聚烯烴系覆蓋層)
5:原料顆粒
10:薄片製造裝置
11:主進料斗
12:驅動部
13:導入部
14:擠壓機
14a:排氣口
15:齒輪泵
16:進料塊
17:T字模
18:拋光輥機
21:聚丙烯樹脂
22、23:PP進料器
圖1所示,為本發明的實施形態的含纖維素系原料(細紙粉)之樹脂片的構成的剖面圖。
圖2(A)及圖2(B)所示,為用於製造本實施形態的含細紙粉之樹脂片的裝置的說明圖。
1:含細紙粉之樹脂片(含纖維素系原料之樹脂片)
5:原料顆粒
10:薄片製造裝置
11:主進料斗
12:驅動部
13:導入部
14:擠壓機
14a:排氣口
15:齒輪泵
16:進料塊
17:T字模
18:拋光輥機
21:聚丙烯樹脂
22、23:PP進料器
Claims (19)
- 一種含纖維素系原料之樹脂片,係含纖維素系原料之樹脂製的薄片,其特徵在於:該含纖維素系原料之樹脂片以由如下原料而成的主原料的總和為100質量份的比例包含如下原料:平均粒徑為20μm~100μm之纖維素系原料,質量份為50質量份~60質量份;依據JIS K7210-1:2014在溫度為230℃、荷重為2.16kg之條件下測得的熔融流動速率為1~3之第一聚烯烴系樹脂,質量份為18質量份~30質量份;該熔融流動速率為6~11之第二聚烯烴系樹脂,質量份為5質量份~26質量份;以及該熔融流動速率為6~10之彈性體,質量份為1質量份~16質量份;該第一聚烯烴系樹脂與該第二聚烯烴系樹脂的依據ASTM D790測得的彎曲彈性率為700MPa以上,該彈性體的該彎曲彈性率為200MPa以下。
- 如請求項1所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,該纖維素系原料為細紙粉,該細紙粉設為該主原料的51質量份~56質量份。
- 如請求項1或2所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,該第一聚烯烴系樹脂與該第二聚烯烴系樹脂均為聚丙烯,該彈性體為包含丙烯作為單體而成的共聚物。
- 如請求項1或2所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,相對於該主原料100質量份,以2質量份~10質量份的比例包含添加材,該添加材包含:分散劑,將高級脂肪酸作為原料,質量份為1.8質量份~4.0質量份;以及 外部潤滑材,質量份為0.2質量份~0.5質量份。
- 如請求項4所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,該添加材還包含:含有著色劑的樹脂,質量份為0質量份~6.0質量份。
- 如請求項1或2所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,在至少一面設有聚烯烴系樹脂覆蓋層。
- 如請求項1或2所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,相對於該彈性體的質量份,該第一聚烯烴系樹脂的質量份與該第二聚烯烴系樹脂的質量份為2倍以上、5倍以下。
- 如請求項1或2所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其厚度為0.8mm以下。
- 如請求項1或2所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其寬度為1000mm以上。
- 如請求項1或2所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,相對於整個該含纖維素系原料之樹脂片,該纖維素系原料之質量比例為50%~60%。
- 一種含纖維素系原料之樹脂片,係含纖維素系原料之樹脂製的薄片,其特徵在於:該纖維素系原料之質量比例為45%以上、55%以下;片厚度為0.3mm以上、0.8mm以下;依據JIS K6251測得的樹脂加工方向的拉伸斷裂伸長率與垂直方向的拉伸斷裂伸長率的平均值為100%以上。
- 一種含纖維素系原料之樹脂片,係含纖維素系原料之樹脂製的薄片,其特徵在於:該纖維素系原料之質量比例為45%以上、55%以下;片厚度為0.8mm以上、1.5mm以下;依據JIS K6251測得的樹脂加工方向(MD;Machine Direction)的拉伸斷裂伸長率與垂直方向(TD;Transverse Direction)的拉伸斷裂伸長率的平均值為10%以上。
- 如請求項11或12所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,該纖維素系原料為細紙粉,樹脂為聚烯烴系的材料。
- 如請求項11或12所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,在至少一面設有聚烯經系樹脂覆蓋層。
- 如請求項11或12所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其中,依據JIS K6251測得的樹脂加工方向的拉伸降伏強度與垂直方向的拉伸降伏強度的平均值為4MPa以上。
- 一種含纖維素系原料之樹脂顆粒,用於製造如請求項11至15中任一項所記載之含纖維素系原料之樹脂片,其特徵在於:密度為1.15g/cm3以上、1.20g/cm3以下;依據JIS K7210-1:2014在溫度為230℃、荷重為2.16kg之條件下測得的熔融流動速率為0.7~1.5;依據JIS K7161測得的拉伸彈性率為2600MPa以下。
- 如請求項16所記載之含纖維素系原料之樹脂顆粒,其中,依據JIS K7161測得的伸長率為3%以上。
- 如請求項17所記載之含纖維素系原料之樹脂顆粒,其中,該伸長率為50%以上。
- 如請求項18所記載之含纖維素系原料之樹脂顆粒,其中,該拉伸彈性率為2000MPa以下。
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