TWI816730B - 聚乙烯系樹脂擠製發泡片材 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題係提供一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其可抑制波紋產生且具優異壓縮強度,並具有優異的表面狀態。
其解決手段係一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其視密度為18kg/m3
以上且90kg/m3
以下,並且平均厚度為5mm以上且30mm以下;相對於擠製發泡片材整體之視密度,表層部之視密度的比率為0.8以上且1.2以下,該表層部係定為從擠製發泡片材的表面起朝厚度方向中心至平均厚度的10%為止之部分;位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑為1.5mm以下,且相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑,位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比率為0.8以上且1.2以下;就擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比為1.0以上。
Description
本發明涉及一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材。
發明背景
聚乙烯系樹脂擠製發泡片材(以下有時僅稱為擠製發泡片材)舉例而言可在貨車輸送物品時使其存在於物品間或貨櫃與物品之間作為緩衝材使用等,用於各式各樣的用途上。擠製發泡片材可視需要使用具有各種厚度者。在需要厚度大的緩衝材時,則廣泛使用多個擠製發泡片材積層而成的積層發泡片材。
構成積層發泡片材之各個聚乙烯系樹脂擠製發泡片材例如可以下述方式製造。首先,於擠製機內將聚乙烯系樹脂熔融捏合而形成熔融樹脂。接著,於該熔融樹脂中壓入發泡劑並進一步捏合,而形成發泡性樹脂熔融物。接著,將發泡性樹脂熔融物從擠製機內擠製至大氣中使其發泡,而製造出聚乙烯系樹脂擠製發泡片材。依上述方式將發泡性樹脂熔融物擠製並使其發泡以製造發泡體之方法有時稱為擠製發泡法。
欲以擠製發泡法製得聚乙烯系樹脂擠製發泡片材時,會有所製得之擠製發泡片材的厚度發生參差之情形。以下,有時會將上述參差稱為波紋。波紋一般係指沿著與擠製發泡片材之擠製方向正交的方向(擠製發泡片材之寬度方向),擠製發泡片材之厚度較厚處與厚度較薄處以大約固定的間隔交替出現的現象。上述現象即所謂擠製發泡片材之厚度的厚薄形成現象。
波紋舉例而言可透過使聚乙烯系樹脂擠製發泡片材內所形成的氣泡大小變大(使氣泡徑變大)來抑制。然而,若使氣泡徑變大,則會有聚乙烯系樹脂擠製發泡片材之表面狀態(外觀)惡化的問題。
因此,作為聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,已有文獻提出一種聚乙烯系樹脂擠製發泡體,其具有於以使用了聚乙烯系樹脂的發泡體所構成的芯層上積層有表面層的積層結構,且該表面層的發泡倍率較芯層低且具有較芯層之平均氣泡徑更小之平均氣泡徑(例如專利文獻1)。
然而,專利文獻1所提出之聚乙烯系樹脂擠製發泡體中芯層之視密度比表面層之視密度要小。所以,聚乙烯系樹脂擠製發泡體之壓縮強度有降低之虞。
因此,作為抑制聚乙烯系樹脂擠製發泡片材之壓縮強度降低並抑制波紋的方法,已有文獻提出一種採用環狀模具作為應用於擠製發泡法的模具來形成聚乙烯系樹脂擠製發泡片材的方法(例如專利文獻2)。該方法係從環狀模具擠製出發泡性聚乙烯系樹脂熔融物來形成筒狀且單層的發泡成形體。然後再將該筒狀之發泡成形體切開以製得聚乙烯系樹脂擠製發泡片材。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2001-347619號公報
專利文獻2:日本特開2003-165858號公報
發明概要
發明欲解決之課題
然而,近來對於專利文獻2所製得之聚乙烯系樹脂擠製發泡成形體,開始要求其在抑制波紋並提升壓縮強度的同時,亦提升其表面狀態。
本發明之目的在於製得一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其可抑制波紋產生且具優異壓縮強度,並具有優異的表面狀態。
用以解決課題之手段
本發明之要旨在於:(1)一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其特徵在於:其以聚乙烯系樹脂作為基材樹脂,並且視密度為18kg/m3
以上且90kg/m3
以下,平均厚度為5mm以上且30mm以下;
相對於前述擠製發泡片材整體之視密度,表層部之視密度的比率為0.8以上且1.2以下,該表面層係定為從前述擠製發泡片材的表面起朝厚度方向中心至平均厚度的10%為止之部分;
位於前述擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑為1.5mm以下,並且相對於就前述擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑,位於前述擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比率為0.8以上且1.2以下;
就前述擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於就前述擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比為1.0以上。
(2)如上述(1)之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中前述擠製發泡片材具有聚乙烯系樹脂發泡芯層與聚乙烯系樹脂發泡表面層,該聚乙烯系樹脂發泡表面層係透過共擠製而積層接著於該聚乙烯系樹脂發泡芯層之兩面。
(3)如上述(2)之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中各單面的前述聚乙烯系樹脂發泡表面層相對於前述聚乙烯系樹脂發泡芯層的比,以質量比計為0.1以上且0.5以下。
(4)如上述(1)至(3)中任一項之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中就前述擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑為1.5mm以下。
(5)如上述(1)至(4)中任一項之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其在沿著前述擠製發泡片材之擠製方向上的任意位置,沿著與擠製方向正交的寬度方向畫出的直線,每隔1cm測定前述擠製發泡片材的厚度時,沒有觀察到週期性厚度之厚薄,或者當觀察到厚度之厚薄時,將厚度之厚薄的1週期內厚度之最大值除以厚度之最小值所得之值皆為1.07以下。
(6)如上述(1)至(5)中任一項之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中前述擠製發泡片材之封閉氣泡率為80%以上。
(7)如上述(1)至(6)中任一項之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中前述擠製發泡片材之表面粗度Ra為80μm以下。
發明效果
根據本發明,可製得一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其可抑制波紋產生且具優異壓縮強度,並具有優異的表面狀態。
用以實施發明之形態
本發明係一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材。
[擠製發泡片材1]
如圖1、圖2所例示,聚乙烯系樹脂擠製發泡片材1中形成有表層部20與芯層部30。以下,一邊參照擠製發泡片材1之例一邊說明本發明。
(擠製發泡片材1之基材樹脂)
擠製發泡片材1係由聚乙烯系樹脂發泡體構成。形成聚乙烯系樹脂發泡體之基材樹脂係聚乙烯系樹脂。聚乙烯系樹脂可舉如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯、或如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物這類乙烯與共聚單體之共聚物且乙烯成分高於50莫耳%者、或該等中2種以上之混合物等。
一般而言,低密度聚乙烯係指具有長鏈支鏈結構且密度為910kg/m3
以上且低於930kg/m3
的聚乙烯系樹脂。直鏈狀低密度聚乙烯係指乙烯與碳數4至8的α-烯烴之共聚物且實質上分子鏈為線狀且密度為910kg/m3
以上且低於930kg/m3
的聚乙烯系樹脂。高密度聚乙烯係指密度為930kg/m3
以上的聚乙烯系樹脂。該等之中,由緩衝性與壓縮強度的平衡優異之觀點,宜使用密度為910kg/m3
以上且低於930kg/m3
的聚乙烯系樹脂。
(擠製發泡片材1之厚度)
擠製發泡片材1之厚度為5mm以上且30mm以下。使擠製發泡片材1之厚度為5mm以上且30mm以下,可穩定進行擠製發泡,而可製得良好的擠製發泡片材。由可更提升所述效果之觀點,擠製發泡片材1之厚度宜為8mm以上且28mm以下,10mm以上且25mm以下更佳。此處所述擠製發泡片材1之厚度為擠製發泡片材1之總厚度且為平均厚度。上述總厚度意指在擠製發泡片材1的厚度方向上,從擠製發泡片材1的其中一面到另一面為止的厚度。
(厚度之特定方法)
擠製發泡片材1之平均厚度(mm)可依以下所例示來特定。首先就擠製發泡片材1之整個寬度方向,等間隔測定其30個點的厚度,並算出該等之算術平均值(個別算術平均值)。沿著擠製發泡片材1之擠製方向任意選擇5處對其進行該測定,並以上述個別算術平均值之算術平均值作為平均厚度。
(擠製發泡片材1整體之視密度)
擠製發泡片材1其整體之視密度為18kg/m3
以上且90kg/m3
以下。將擠製發泡片材1整體之視密度設於前述範圍內,可製得一種輕量性與壓縮強度等機械物性的平衡優異的擠製發泡片材。由可更提升該效果之觀點,擠製發泡片材1之整體的視密度宜為18kg/m3
以上且60kg/m3
以下,20kg/m3
以上且45kg/m3
以下更佳。
(視密度的比率)
擠製發泡片材1係以相對於該擠製發泡片材1整體之視密度,使表層部20的視密度的比率為0.8以上且1.2以下之方式構成。表層部20係從擠製發泡片材1之表面起朝厚度方向中心至擠製發泡片材1整體之平均厚度的10%為止之部分。當上述視密度之比率過大或過小時,發泡體之中央部(芯層部30)與表層部20之物性差會變大,而有擠製發泡片材之壓縮強度降低之虞。另外,芯層部30係擠製發泡片材1的厚度方向中央部分,且為被表層部20包夾的部分。
以往,若透過後述之共擠製來製造具有發泡芯層與發泡表面層之積層發泡片材,會有發泡表面層與發泡芯層之邊界附近容易產生挫曲,而積層發泡片材之壓縮強度容易降低之傾向。不過,擠製發泡片材1透過將前述視密度之比率設為前述範圍內可具有良好的壓縮強度。且,由可更提升所述效果之觀點,前述視密度的比率宜為0.9以上且1.1以下。
(特定擠製發泡片材1整體之視密度)
擠製發泡片材1整體之視密度(kg/m3
)係從擠製發泡片材1裁切出預定尺寸之試驗片,再將試驗片之質量除以試驗片之體積,並將單位換算成[kg/m3
]來求得。
(特定表層部20之視密度)
擠製發泡片材1之表層部20之視密度(kg/m3
)係如下來測定。首先,從擠製發泡片材1裁切出預定尺寸之試驗片,該試驗片具有從擠製發泡片材1之表面起至擠製發泡片材1之平均厚度的10%深度之位置為止之厚度。接著,將試驗片之質量除以試驗片之體積,並將單位換算成[kg/m3
]來求取表層部20之視密度(kg/m3
)。
(位於最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑、水平方向之平均氣泡徑的比率)
擠製發泡片材1中,位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑為1.5mm以下,且相對於就擠製發泡片材1整體之水平方向之平均氣泡徑,位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比率(以下有時亦僅稱為水平方向之平均氣泡徑的比率)為0.8以上且1.2以下。
若位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑過大,則會有表層部20之氣泡徑變大,而擠製發泡片材1之表面平滑性降低之虞。由所述觀點,位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑宜為1.4mm以下,且1.3mm以下更佳,又以1.2mm以下為佳。由可更穩定抑制波紋發生之觀點,位於製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的下限宜大約為0.6mm,且0.8mm更佳。
又,相對於就擠製發泡片材1整體之水平方向之平均氣泡徑,位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比率若過大或過小時,擠製發泡片材1之中央部(芯層部30)與表層部20之物性差會變大,而有擠製發泡片材1之壓縮強度降低之虞。
由所述觀點,上述水平方向之平均氣泡徑的比率宜為0.9以上且1.1以下。
特別是在擠製發泡片材1為以透過後述之共擠製而具有發泡芯層與發泡表面層之積層構造的積層片材所形成時,可斷言如下。亦即,藉由將位於最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑及上述水平方向之平均氣泡徑的比率設為上述範圍內,可製得表面平滑性、壓縮強度良好的擠製發泡片材1。
本說明書中,位於擠製發泡片材1之最表面側的氣泡係指在擠製發泡片材1之最表面側與擠製發泡片材1的表面之間不存在其他氣泡之狀態下所形成的氣泡。
(就擠製發泡片材整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑)
由可兼顧表面平滑性與壓縮強度之觀點,就擠製發泡片材1整體之水平方向的平均氣泡徑宜為1.5mm以下,且1.4mm以下更佳,又以1.3mm以下為佳,1.2mm以下尤佳。就擠製發泡片材1整體之水平方向之平均氣泡徑的下限宜大約為0.6mm,且0.8mm更佳。
在擠製發泡片材1中,水平方向係對於在沿著擠製發泡片材1之厚度方向的方向具有法線之平面呈平行之方向。擠製發泡片材1之水平方向包含擠製發泡片材1之擠製方向及寬度方向兩者。並且,水平方向之平均氣泡徑的適宜範圍不僅對應擠製方向之平均氣泡徑的適宜範圍,亦對應寬度方向之平均氣泡徑的適宜範圍。
由使壓縮強度與表面平滑性之平衡更良好之觀點,就擠製發泡片材1整體之擠製方向的平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材1整體之寬度方向的平均氣泡徑的比宜大約為0.7以上且1.1以下。
在擠製發泡片材1中,擠製方向係與從擠製機擠製出含有作為擠製發泡片材1之原料的基材樹脂之發泡性樹脂熔融物時之發泡性樹脂熔融物之擠製方向一致。且擠製發泡片材1中,寬度方向係對於擠製發泡片材1之厚度方向及擠製方向呈垂直交叉之方向。
(水平方向之平均氣泡徑與厚度方向之平均氣泡徑的比率)
擠製發泡片材1中,就擠製發泡片材1整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材1整體之水平方向之平均氣泡徑的比為1.0以上。若上述厚度方向的平均氣泡徑相對於水平方向的平均氣泡徑的比過小,氣泡會變成扁平形狀(水平方向較長的氣泡形狀),而有擠製發泡片材1之壓縮強度及表面平滑性有降低之虞,同時亦有產生波紋之虞。由上述觀點,擠製發泡片材1中,上述厚度方向的平均氣泡徑相對於水平方向的平均氣泡徑的比宜為1.02以上,且1.05以上更佳。
(位於最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑與位於最表面側之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑的比率)
擠製發泡片材1中,位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑相對於位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比宜為0.9以上,且1.0以上更佳。藉由調整成所述範圍,可更提高擠製發泡片材1之表面平滑性。
(特定就擠製發泡片材1整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑)
就擠製發泡片材1整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑(mm)可依以下所示來特定。首先,從擠製發泡片材1之寬度方向中央部附近裁切出試驗片,該試驗片具有沿著擠製方向之截面(擠製方向垂直截面)、及在沿著擠製發泡片材1之擠製方向的方向上具有法向量之截面(寬度方向垂直截面)(例如120mm×120mm×片材厚度的試驗片)。接著,從上述試驗片裁切出擠製方向垂直截面觀察用薄片(例如擠製方向100mm×寬度方向5mm×片材厚度)及寬度方向垂直截面觀察用薄片(例如寬度方向100mm×擠製方向5mm×片材厚度)。然後使用顯微鏡等放大薄片,而分別取得截面之整體或部分之放大影像。針對在上述放大影像上觀察到的所有氣泡,計測出各氣泡之擠製方向或寬度方向的氣泡徑(亦即水平方向之氣泡徑)。另外,有時會將氣泡之擠製方向的氣泡徑稱為MD(Machine Direction)截面水平費雷特直徑(Feret diameter)、將氣泡之寬度方向的氣泡徑稱為TD(Transverse Direction)截面水平費雷特直徑。上述之計測係於擠製片材1中任意選擇10處以上裁切出上述試驗片後,於各試驗片中如同上述裁切出擠製方向垂直截面觀察用薄片及寬度方向垂直截面觀察用薄片,並以各薄片來進行。依上所述分別計測出擠製方向及寬度方向的各垂直截面的水平費雷特直徑。
舉例而言,當試驗片有10個時,係求出從該等裁切出之10個擠製方向垂直截面觀察用薄片之MD截面水平費雷特直徑的算術平均值(a1、a2……a10)後,再求出該等整體之算術平均值(A1)。同樣地,求出10個寬度方向垂直截面觀察用薄片之TD截面水平費雷特直徑的算術平均值(b1、b2……b10)後,再求出該等整體之算術平均值(B1)。然後,求出MD截面水平費雷特直徑整體之算術平均值(A1)及TD截面水平費雷特直徑整體之算術平均值(B1)的幾何平均值,並將其作為就擠製發泡片材1整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑。
(特定位於最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑)
除了針對在放大影像上觀察到的位於擠製發泡片材1之最表面側的氣泡,計測氣泡的水平方向之氣泡徑(MD截面水平費雷特直徑、TD截面水平費雷特直徑)之外,實施與就擠製發泡片材1整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的特定方法相同之方法。然後針對位於最表面側之氣泡,算出MD截面水平費雷特直徑整體之算術平均值與TD截面水平費雷特直徑整體之算術平均值,並將該等算術平均值之幾何平均值作為位於最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑。
(特定就擠製發泡片材1整體之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑)
除了計測在放大影像上觀察到的氣泡之厚度方向的氣泡徑之外,實施與就擠製發泡片材1整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的特定方法相同之方法。然後針對擠製發泡片材1整體之氣泡,算出MD截面垂直費雷特直徑整體之算術平均值與TD截面垂直費雷特直徑整體之算術平均值,並將該等算術平均值之幾何平均值作為擠製發泡片材1整體之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑。
另外,有時會將擠製方向垂直截面之厚度方向的氣泡徑稱為MD(Machine Direction)截面垂直費雷特直徑、將寬度方向垂直截面之厚度方向的氣泡徑稱為TD(Transverse Direction)截面垂直費雷特直徑。
(特定位於最表面側之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑)
除了針對在放大影像上觀察到的位於擠製發泡片材1之最表面側的氣泡,計測氣泡的厚度方向之氣泡徑(MD截面垂直費雷特直徑、TD截面垂直費雷特直徑)之外,實施與就擠製發泡片材1整體之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑的特定方法相同之方法。然後針對位於最表面側之氣泡,算出MD截面垂直費雷特直徑整體之算術平均值與TD截面垂直費雷特直徑整體之算術平均值,並將該等算術平均值之幾何平均值作為位於最表面側之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑。
如圖1所示,擠製發泡片材1(1a)亦可由以單一種樹脂組成物為基礎而形成的非積層(單層)狀態之單層片材來構成。由單層片材所構成之擠製發泡片材1(1a)係如圖1所示,於兩面具有表層部20a,並於所述表層部20a之間具有芯層部30a。又,擠製發泡片材1亦可由具有分別以分別另外調製出的多種樹脂組成物為基礎而形成的層積層而成之積層結構(例如2層結構或3層結構)的積層片材來構成。在本發明中,如圖2所示,擠製發泡片材1宜以具有發泡芯層與發泡表面層之3層構造的擠製發泡片材1b來構成,其中該發泡芯層係由第1聚乙烯系樹脂發泡層所構成,且該發泡表面層係由積層接著於該發泡芯層兩面的第2聚乙烯系樹脂發泡層所構成。另外,當擠製發泡片材1係由積層片材所構成時,圖2所示之擠製發泡片材1b之例中,發泡芯層與芯層部30b、發泡表面層與表層部20b係分別一致,但擠製發泡片材1不限定於此。亦即,擠製發泡片材1包含:發泡芯層與芯層部30b不一致之態樣、或者發泡表面層與表層部20b不一致之態樣。
尤其是透過後述之共擠製法來形成上述3層結構之擠製發泡片材1b,可穩定製得以下皆滿足本發明中所特定之預定範圍的擠製發泡片材1:擠製發泡片材1整體之視密度與表層部20之視密度的比;位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑;位於擠製發泡片材1之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑相對於擠製發泡片材1整體之水平方向之平均氣泡徑的比;以及,相對於擠製發泡片材1整體之水平方向之平均氣泡徑,擠製發泡片材1整體之厚度方向之平均氣泡徑的比率。
另外,針對具有擠製發泡片材1b等積層結構的擠製發泡片材1,亦可以與前述方法相同之方法來測定表層部20之視密度及平均氣泡徑。
又,在擠製發泡片材1b中,擠製發泡片材1b的兩面宜皆滿足使用擠製發泡片材1a說明過之「表層部之視密度相對於擠製發泡片材整體之視密度的比率」。又,擠製發泡片材1b的兩面宜皆滿足使用擠製發泡片材1a說明過之「位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑」。並且,擠製發泡片材1b的兩面宜皆滿足使用擠製發泡片材1a說明過之「位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比率」。另外,此處所述擠製發泡片材1b的兩面係指擠製發泡片材1b之相對於擠製發泡片材1b之厚度方向呈垂直的其中一面(表層部)、與另一面(表層部)。
由在透過共擠製來製造3層結構之擠製發泡片材時可穩定製得壓縮強度優異並且表面平滑性良好的擠製發泡片材之觀點,各單面之發泡表面層相對於發泡芯層之比以質量比計宜為0.1以上且0.5以下,0.1以上且0.4以下更佳,0.1以上且0.3以下又更佳。
另外,發泡芯層與各單面之發泡表面層的質量比可從擠製時各層的吐出量之比來求得。且,各發泡表面層宜滿足上述質量比之關係。
又,3層結構之擠製發泡片材1b中,形成發泡表面層與發泡芯層的基材樹脂可互為不同種類,亦可為相同種類。
(封閉氣泡率)
擠製發泡片材1之封閉氣泡率宜為80%以上。使封閉氣泡率在80%以上,可獲得可製得壓縮強度(緩衝性)及表面平滑性更優異之擠製發泡片材1的效果。由可更提升所述效果之觀點,擠製發泡片材1之封閉氣泡率度宜為82%以上,且85%以上更佳。另外,擠製發泡片材1之封閉氣泡率係指就擠製發泡片材1整體之封閉氣泡率。且,封閉氣泡率之上限大約為95%。
(特定封閉氣泡率(%))
擠製發泡片材1之封閉氣泡率例如可依以下方式來特定。從擠製發泡片材1裁切出試驗片,並依ASTM-D2856-70之程序C來測定試驗片的實際體積Vx,再以下述式(1)算出封閉氣泡率S(%)。測定裝置例如可使用東芝Beckman股份有限公司的空氣比較式比重計930型等。
[數學式1]
惟,上述式(1)中,Vx表示以上述測定所求得之裁切試樣的實際體積(cm3
)(相當於構成試驗片之樹脂組成物的體積與試驗片之封閉氣泡部分的氣泡總體積之和),Va表示從試驗片之外形尺寸算出的試驗片的視體積(cm3
),W表示試驗片之總重量(g),ρ表示構成擠製發泡片材之樹脂組成物的密度(g/cm3
)。另外,封閉氣泡率係使用從發泡片材所裁切出的視體積約為20cm3
以上且30cm3
以下的發泡片材厚度之試驗片來測定。另外,發泡片材厚度之試驗片係從發泡片材沿發泡片材之厚度方向裁切出之試驗片,且意指與發泡片材相同厚度之試驗片。又,當無法從擠製發泡片材裁切出上述視體積之試驗片時,亦可疊合多片發泡片材厚度之試驗片以將視體積調整成約20cm3
以上且30cm3
以下來進行前述測定。
(表面粗度)
擠製發泡片材1其表面粗度(算術平均粗度Ra)宜為80μm以下。使表面粗度為80μm以下,可製得表面平滑性更優異的擠製發泡片材。由可更提升所述效果之觀點,擠製發泡片材1之表面粗度宜為70μm以下,且60μm以下更佳。此外,表面粗度之下限大約為15μm。
(特定表面粗度)
擠製發泡片材1之表面粗度(算術平均粗度Ra)例如係基於JIS B0601-2001來測定。測定裝置例如可使用股份有限公司小坂研究所製表面粗度測定機Surfcoder(型號:SE1700α)。
(週期性厚度之厚薄)
在沿著擠製發泡片材1之擠製方向上的任意位置,沿著與擠製發泡片材1之擠製方向正交的寬度方向畫出的直線,每隔1cm測定擠製發泡片材1之厚度。上述測定中,宜為未觀察到週期性厚度之厚薄的態樣,或者宜為觀察到週期性厚度之厚薄時,將厚度之厚薄的1週期內厚度之最大值除以厚度之最小值所得之值在任意週期部分皆為1.07以下之態樣。另外,當存在有週期性厚度不同的部分時,可判斷為有觀察到週期性厚度之厚薄。
另外,在沿著與擠製發泡片材1之擠製方向正交的寬度方向畫出的直線有觀察到擠製發泡片材1之厚度之厚薄時,係將擠製發泡片材1之中,沿著與擠製發泡片材1之擠製方向正交的寬度方向畫出的直線上相當於厚度之厚薄的1週期之部分稱為週期部分。週期部分可舉例如使用圖4以後述之第1週期R1所特定之部分、以第2週期R2所特定之部分。
在此,「週期性厚度之厚薄」意指在與擠製方向正交的寬度方向上,厚度較厚處與厚度較薄處交替且以幾乎固定之間隔(通常為2cm至7cm左右之間隔)出現的厚度之厚薄。該「週期性厚度之厚薄」一般係稱為「波紋」。未觀察到發泡體有週期性厚度之厚薄時,亦即未觀察到厚度之厚薄的1週期內之厚度之最大值與厚度之最小值時,意味著未觀察到厚度之厚薄的測定對象物即發泡體上有「波紋」存在。
一般而言,如擠製發泡片材1這般視密度小且厚度較厚的聚乙烯系樹脂發泡體雖柔軟性特別優異,但若欲透過擠製發泡來製造該聚乙烯系樹脂發泡體,則會容易出現波紋。波紋係以發泡體整體之波浪現象、或由氣泡之大小形成的帶狀條紋紋樣之形式來展現。波紋有在視密度愈小、或厚度愈厚、或氣泡徑愈小時展現得愈顯著之傾向。
厚度之厚薄的1週期內厚度之最大值除以厚度之最小值所得之除算值為1.07以下,意味著可實質上無視波紋,而代表著發泡體處於實質上無觀察到波紋存在之狀態。為了更確實縮小波紋之影響,前述除算值以1.05以下更為理想。
(週期性厚度之厚薄的測定方法)
參照圖4來說明將厚度之厚薄的1週期內厚度之最大值除以厚度之最小值所得之值的特定方法。圖4係示意性顯示有波紋產生的發泡體100之與發泡體100之擠製方向正交的寬度方向之垂直截面。在發泡體100的寬度方向週期性出現的厚度之厚薄,其厚度之峰與谷係交替以幾乎固定之間隔出現。
如圖4所示,將位於離發泡體100的其中一端緣部101最近之位置的峰頂點P1之厚度定為T1,將該峰旁邊之峰頂點P2之厚度定為T2,並將P1至P2之距離定為厚度之厚薄的「第1週期」(在圖4中以箭頭R1表示)。比較厚度T1及厚度T2,將較大者定為第1週期的厚度之最大值。
接著,測定「第1週期」內厚度最薄之谷部V1的厚度t1。並將峰頂點P2至該峰的再旁邊之峰頂點P3為止定為「第2週期」(在圖4中以箭頭R2表示),測定P3之厚度T3與第2週期內厚度最薄之谷部V2的厚度t2(厚度之最小值)。之後以相同方式針對「第3週期」、「第4週期」……等所有週期性厚度之厚薄的週期進行相同之測定。
依上所述求取各週期中厚度之最大值除以厚度之最小值所得之值。亦即,在第1週期中係求出將T1、T2中較大者除以t1所得之值,而在第2週期中係求出將T2與T3中較大者除以t2所得之值。依上所述求出所有週期中,2個峰頂點中厚度較大者之值除以厚度最薄之谷部的厚度所得之值。
本發明之擠製發泡片材例如可在將2片以上且10片以下左右的片數的擠製發泡片材積層接著而成之積層體之狀態下利用。所述積層體由於厚度較厚,且表面性、厚度之均勻性、緩衝性良好,因此可適宜作為厚型緩衝材等使用。
[製造擠製發泡片材1]
擠製發泡片材1例如可如以下所示,利用擠製發泡法來製造。首先,將作為基材樹脂的聚乙烯系樹脂供給至擠製機同時供給氣泡調整劑,並在擠製機內熔融捏合基材樹脂而製成熔融捏合物。之後,將發泡劑壓入擠製機內,並捏合熔融捏合物以調製出發泡性樹脂熔融物。接著,從安裝於擠製機下游側的前端位置之模具擠製出發泡性樹脂熔融物以形成擠製發泡體。此時,在使用環狀模具(圓形模具)作為模具時,會形成筒狀之擠製發泡體。使該筒狀發泡體沿附筒狀冷卻管(以下亦稱心軸)後一邊以牽引機牽引一邊將其切開以製得片狀發泡體。該片狀發泡體即為擠製發泡片材。
由可穩定製得一種在未實質上觀察到波紋產生之狀態且表面平滑性及壓縮強度良好的擠製發泡片材之觀點,宜透過共擠製發泡法來製造擠製發泡片材1。亦即,宜透過使用環狀模具的共擠製發泡法將具有發泡芯層與發泡表面層的3層積層片材製造成擠製發泡片材1,其中該發泡芯層係由第1聚乙烯系樹脂發泡層所構成,且該發泡表面層係由積層接著於該發泡芯層兩面的第2聚乙烯系樹脂發泡層所構成。
使用圖3說明利用共擠製發泡法製造擠製發泡片材1之方法之一例。如圖3所示,準備至少使用了第1擠製機12與第2擠製機11的共擠製裝置。對第1擠製機12供給用以形成第1聚乙烯系樹脂發泡層的第1聚乙烯系樹脂6作為基材樹脂,同時供給氣泡調整劑7。然後於第1擠製機12內熔融捏合基材樹脂而製成第1熔融捏合物後,再往第1擠製機12內壓入發泡劑8並再次進行捏合,藉以調製出作為發泡性樹脂熔融物的發泡芯層形成用熔融物9。另一方面,對第2擠製機11供給用以形成第2聚乙烯系樹脂發泡層的第2聚乙烯系樹脂2作為基材樹脂,同時供給氣泡調整劑3。然後於第2擠製機11內熔融捏合基材樹脂而形成第2熔融捏合物後,再往第2擠製機11內壓入發泡劑4並再次進行捏合,藉以調製出作為發泡性樹脂熔融物的發泡表面層形成用熔融物5。發泡芯層形成用熔融物9與發泡表面層形成用熔融物5係於擠製機(擠製機11、擠製機12)的前端或模具(共擠製用模具13)內部匯流而被擠製出。在使用環狀模具(圓模具)作為共擠製用模具13時,透過擠製形成筒狀發泡體,使該筒狀發泡體沿附筒狀冷卻管後一邊以牽引機牽引一邊將其切開以製得片狀發泡體。該片狀發泡體即為擠製發泡片材1。
氣泡調整劑可使用有機系氣泡調整劑或無機系氣泡調整劑。無機系氣泡調整劑可舉如硼酸鋅、硼酸鎂、硼砂等硼酸金屬鹽、氯化鈉、氫氧化鋁、滑石、沸石、二氧化矽、碳酸鈣、碳酸氫鈣等。又,有機系氣泡調整劑可舉如磷酸-2,2-亞甲基雙(4,6-三級丁基苯基)鈉、苯甲酸鈉、苯甲酸鈣、苯甲酸鋁、硬脂酸鈉等。又,檸檬酸與碳酸氫鈉、檸檬酸的鹼性鹽與碳酸氫鈉等組合而成之物等亦可作為氣泡調整劑使用。並且,該等例示之各氣泡調整劑亦可混合2種以上來使用。
氣泡調整劑在上述之中,由易於調整擠製發泡片材1的氣泡徑之觀點,又較宜使用滑石。氣泡調整劑宜相對於形成各層之樹脂熔融物100質量份在大約0.1質量份以上且5質量份以下之範圍內作添加,且更宜為0.3質量份以上且3質量份以下。
物理發泡劑只要為可應用於製造聚乙烯系樹脂擠製發泡片材之物,即可無特別限制地來利用。物理發泡劑可利用無機系物理發泡劑或有機系物理發泡劑。無機系物理發泡劑例如可舉氧、氮、二氧化碳、空氣等。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、或環己烷等脂肪族烴、氯甲烷、或氯乙烷等氯化烴、及1,1,1,2-四氟乙烷、或1,1-二氟乙烷等氟化烴等。並且,該等例示之各發泡劑亦可混合2種以上來使用。
該等之中,由可穩定進行擠製發泡而可穩定製得良好的發泡片材之觀點,又較宜使用丁烷。又,由可提升擠製發泡片材的表面性、同時縮短擠製發泡片材的固化時間之觀點,發泡芯層形成用熔融物的物理發泡劑較宜使用正丁烷與異丁烷,而表面發泡層形成用熔融物的物理發泡劑較宜使用異丁烷。此外,物理發泡劑可相對於形成各層之樹脂熔融物100質量份在大約2質量份以上且20質量份以下之範圍內作添加。
另外,當擠製發泡片材1乃使用擠製發泡法來製造時,亦可在分別調製發泡芯層形成用熔融物9與發泡表面層形成用熔融物5時,分別個別摻合抗收縮劑。
抗收縮劑可例示脂肪酸酯、脂肪族胺及脂肪酸醯胺等。脂肪酸酯可適宜使用碳數8至30的脂肪酸與具有3個至7個羥基之多元醇的酯,而使用硬脂酸單甘油酯、二十二酸單甘油酯更佳。脂肪族胺可舉如十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、二十胺、二十二胺、N-甲基十八胺、N-乙基十八胺、十六烷基丙二胺、十八烷基丙二胺等。脂肪酸醯胺可舉如月桂醯胺、肉豆蔻醯胺、棕櫚醯胺、硬脂醯胺、N-甲基硬脂醯胺、N-乙基硬脂醯胺、N,N-二甲基硬脂醯胺、N,N-二乙基硬脂醯胺、二月桂醯胺、二硬脂醯胺、三月桂醯胺、三硬脂醯胺等。
抗收縮劑宜相對於形成各層之樹脂熔融物100質量份在大約0.05質量份以上且5質量份以下之範圍內作添加。又,由易於製得表面平滑性優異的擠製發泡片材之觀點,添加至發泡表面層形成用熔融物5中的抗收縮劑之添加量宜多於添加至發泡芯層形成用熔融物9中的抗收縮劑之添加量。
擠製發泡片材可在不阻礙本發明之目的及效果之範圍內添加其他合成樹脂或彈性體、抗氧化劑、熱穩定劑、耐候劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、抗菌劑、無機充填劑等添加劑。在擠製發泡片材具備發泡芯層、發泡表面層時,發泡芯層、發泡表面層中可分別添加如上述之添加劑。
於上述所說明的本發明之擠製發泡片材可抑制波紋且並具有優異的表面狀態,並且壓縮強度優異。擠製發泡片材具備下列構成:相對於擠製發泡片材整體之視密度,表層部之視密度的比率為0.8以上且1.2以下之構成,該表層部係定為從擠製發泡片材的表面起朝厚度方向中心至平均厚度的10%為止之部分;位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑為1.5mm以下之構成;以及,相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑,位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比率為0.8以上且1.2以下之構成。且,本發明之擠製發泡片材由於具備於上述所說明的各構成,因此可縮小表層部之氣泡徑而提升擠製發泡片材的表面平滑性,同時發泡片材的中央部(芯層部)與表層部之密度及氣泡徑會變得相近因而可縮小物性差,從而製成壓縮強度良好之擠製發泡片材。
並且,該擠製發泡片材由於就擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比為1.0以上,因此發泡體之氣泡會成為球狀或縱長形狀,而可製成壓縮強度優異同時可有效抑制波紋產生的擠製發泡片材。
另外,針對擠製發泡片材,調整利用該擠製發泡法所行之製造方法中的條件,可製得更加抑制了波紋的擠製發泡片材,且可製得具有更優異表面狀態的擠製發泡片材,並且可製得壓縮強度更加優異的擠製發泡片材。
舉例而言,擠製發泡片材的視密度可透過調整實施擠製發泡法時的樹脂組成物之吐出量或發泡劑之添加量等,以使擠製發泡片材1整體之視密度成為如上述的18kg/m3
以上且90kg/m3
以下之範圍。在擠製發泡片材具備發泡芯層、發泡表面層時,藉由分別調整在發泡芯層、發泡表面層中如上述之樹脂組成物之吐出量或發泡劑之添加量等,可調整視密度。
擠製發泡片材之氣泡徑可透過調整實施擠製發泡法時的樹脂組成物之吐出量或氣泡調整劑之添加量等來調整成前述範圍。在擠製發泡片材具備發泡芯層、發泡表面層時,藉由分別調整在發泡芯層、發泡表面層中的如上述之樹脂組成物之吐出量或氣泡調整劑之添加量等,可調整氣泡徑。
又,就擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比可透過以下方法調整。亦即,上述比可透過調整以擠製發泡法形成筒狀發泡體時的吹開比、或者將從唇口部擠製出的筒狀發泡體在擠製後馬上以冷卻構件壓附,並一邊調整其形狀一邊進行冷卻等方式來進行調整。吾等推測透過以冷卻構件壓附可獲得所述效果的理由在於,其可抑制往三維發泡的發泡力之中在筒狀發泡體之圓周方向作用的力並轉換成往厚度方向作用的力,並藉由將筒狀發泡體沿厚度方向壓附,可防止波紋產生。
另外,前述吹開比(擴徑比)係指心軸直徑相對於環狀模具唇口部之直徑的比(心軸直徑/環狀模具唇部之直徑)。而譬如當將吹開比調整成較小之值時,可相對於擠製發泡片材中寬度方向的氣泡徑,將厚度方向的氣泡徑調整成較大。
由可將擠製發泡片材製成能抑制波紋發生且壓縮強度優異之物之觀點,前述吹開比宜為2.0以上且3.0以下,且2.3以上且2.9以下更佳。
用以製得本發明之擠製發泡片材的擠製發泡法宜為使用了環狀模具的共擠製法。且,以使用了環狀模具的共擠製法所形成的擠製發泡片材宜為具有發泡芯層與發泡表面層之積層發泡片材,其中該發泡芯層係由聚乙烯系樹脂所形成,且該發泡表面層係由積層接著於該發泡芯層兩面的聚乙烯系樹脂發泡層所形成。
不過,作為使擠製發泡片材之氣泡變細小的方法之一,有考慮增加實施擠製發泡法時的吐出量,而在使擠製機內維持於高壓力的狀態下進行擠製。此時,若所製造之擠製發泡片材為單層,則增加吐出量會使擠製機內加諸於樹脂組成物之剪切應力變大。因此,尤其是在擠製發泡片材之表面會容易發生消泡等,而有使擠製發泡片材之表面性及封閉氣泡率下降之虞。
這點上,在擠製發泡片材乃以共擠製而製造成具有多層結構的形態時,可於用以形成發泡芯層之擠製機與用以形成發泡表面層之擠製機適度分配樹脂組成物的吐出量。藉此,可抑制各擠製機之吐出量過度增加,而使擠製機內樹脂組成物不易受到較大的剪切應力。經由上述方式,可使擠製發泡片材之表面性變良好。
又,在擠製發泡片材乃以共擠製而製造成具有多層結構的形態時,將吹開比設定成較低以抑制氣泡往寬度方向過度成長,同時在擠製後馬上以冷卻構件壓附筒狀發泡體,一邊抑制在圓周方向作用的力並轉換成往厚度方向作用的力即可。藉此,與擠製發泡片材乃被製造成單層之形態時相比,可將多層結構之擠製發泡片材的氣泡製成球狀或縱長形狀,而可穩定製得壓縮強度優異的發泡片材。
使擠製發泡片材之氣泡變細小的方法,除了上述的調整吐出量之外,亦有考慮增加氣泡調整劑量的方法。不過添加氣泡調整劑所帶來的氣泡微細化效果有限。由易於製得在氣泡細小且表面狀態良好,並且氣泡為球狀或縱長形狀且壓縮強度良好的擠製發泡片材之觀點,較宜透過調整吐出量來使擠製發泡片材之氣泡變細緻。
由可穩定製得良好的擠製發泡片材之觀點,擠製發泡片材宜為以下述方式所形成者。宜將聚乙烯系樹脂與物理發泡劑捏合而成的發泡芯層形成用熔融樹脂、與聚乙烯系樹脂與物理發泡劑捏合而成的表面發泡層形成用熔融樹脂從環狀模具共擠製出,藉此形成發泡芯層兩面積層有發泡表面層的筒狀積層發泡體,並將該筒狀積層發泡體沿擠製方向切開,藉此形成擠製發泡片材。以所述方式形成的擠製發泡片材為具有聚乙烯系樹脂發泡芯層與於該聚乙烯系樹脂發泡芯層的兩面積層接著有聚乙烯系樹脂發泡表面層者。
在擠製發泡片材乃以共擠製而製造成具有發泡表面層、發泡芯層、發泡表面層的3層積層結構之形態時,較宜製造成各單面之發泡表面層相對於發泡芯層的比,以質量比計為0.1以上且0.5以下。且,在令用以形成發泡芯層之樹脂組成物的熔融物(發泡芯層形成用熔融物)、與用以形成發泡表面層之樹脂熔融物(發泡表面層形成用熔融物)的吐出量之比(發泡表面層形成用熔融物:發泡芯層形成用熔融物:發泡表面層形成用熔融物)為1:n:1時,n之值宜為2以上且8以下。
以下藉由實施例更詳細說明本發明。另外,在實施例中,係採用擠製發泡片材乃以共擠製而製造成具有發泡表面層、發泡芯層、發泡表面層的3層積層結構之形態時為例。
實施例
實施例1至5、比較例1、2
擠製發泡片材係使用如下述的發泡芯層形成用擠製機與發泡表面層形成用擠製機相連而成的裝置來調製。作為發泡芯層形成用擠製機,準備內徑115mm的單軸之第一擠製機與內徑180mm的單軸之第二擠製機直列連結而成的擠製機。而發泡表面層形成用擠製機係準備內徑115mm的單軸之第三擠製機。並以下述方式準備使用了該等之共擠製機。亦即,共擠製機係以於第二擠製機的下游側安裝共擠製模具,並使第三擠製機與共擠製用模具連結之方式來準備。共擠製用模具係使用環狀模具。並於共擠製用模具的下游側安裝冷卻構件,該冷卻構件可冷卻從唇口部擠製出的筒狀發泡體外面。
利用第一擠製機實施如下之步驟。亦即,準備低密度聚乙烯(NUC公司製:NUC-8321,MFR:2.4g/10min,密度:922kg/m3
,於表1中記為LDPE)作為用以形成發泡芯層之基材樹脂的聚乙烯系樹脂,並將基材樹脂、作為抗收縮劑的硬脂酸單甘油酯(RIKEN VITAMIN CO., LTD.製:S-100,於表1中記為GMS)、及作為氣泡調整劑之滑石(松村產業公司製:HI-FILLER#12),依表1所示摻合而投入第一擠製機,並進行加熱熔融捏合而製得熔融捏合物。調製出熔融捏合物後,往第一擠製機內注入表1所示的量的異丁烷:正丁烷=30:70(莫耳比)的混合丁烷(於表1中記為SB)作為發泡劑之丁烷,並再次捏合熔融捏合物而製得發泡性樹脂熔融物。之後,該發泡性樹脂熔融物係被送至第二擠製機,而於第二擠製機內冷卻至預先設定好的溫度(110℃)。藉此,於第二擠製機內調製出發泡芯層形成用熔融物。此外,表1中,抗收縮劑、氣泡調整劑、丁烷之摻合量(質量份)係相對於發泡芯層形成用熔融物之聚乙烯系樹脂100質量份之值。
其中準備用以形成發泡表面層之基材樹脂作為基材樹脂。另外,用以形成發泡表面層之基材樹脂,係使用與用以形成發泡芯層的基材樹脂相同的低密度聚乙烯(於表1中記為LDPE)。使用用以形成發泡表面層之基材樹脂,並於第三擠製機中依以下所示方式實施與在第一擠製機及第二擠製機內實施過的步驟相同之步驟。
將基材樹脂、作為抗收縮劑之GMS及作為氣泡調整劑之滑石依表1所示摻合而供給至第三擠製機,並調整熔融捏合物之後,注入表1所示的量的異丁烷(於表1中記為IB)作為發泡劑,並再次捏合熔融捏合物而製得發泡性樹脂熔融物。之後,該發泡性樹脂熔融物係於第三擠製機內冷卻至溫度(110℃)。藉此,於第三擠製機內調製出發泡表面層形成用熔融物。此外,表1中,抗收縮劑、氣泡調整劑、丁烷之摻合量(質量份)係相對於發泡表面層形成用熔融物之聚乙烯系樹脂100質量份之值。
發泡芯層形成用熔融物與發泡表面層形成用熔融物係分別以表1所示之吐出量比(每單位時間擠製出之熔融物的質量之比)從第二擠製機及第三擠製機擠製至共擠製用模具內。此時在共擠製用模具內,發泡表面層形成用熔融物係積層於發泡芯層形成用熔融物之兩面(外面及內面)。另外,發泡表面層形成用熔融物係於安裝於第三擠製機之前端的分配器分配成吐出量比1:1後分別供給至共擠製用模具內,而積層於發泡芯層形成用熔融物之兩面。然後從安裝於共擠製用模具之前端的環狀模具之唇口(在實施例1~5及比較例1、2中為口徑140mm),將發泡芯層形成用熔融物與發泡表面層形成用熔融物維持於積層狀態下擠製出。藉此,製得發泡芯層形成用熔融物與發泡表面層形成用熔融物發泡而呈圓筒狀之發泡體(圓筒狀積層發泡體)。另外,從環狀模具之唇口擠製出時的吹開比為2.63。
所製得之圓筒狀積層發泡體係以冷卻構件壓附而冷卻後,使其沿附圓筒狀的冷卻管(心軸:直徑368mm)並進行牽引。此時,圓筒狀積層發泡體會被切開成片狀。藉此製得擠製發泡片材。並就所得擠製發泡片材測定特定結構及物性。將結果列於表2、表3、表4。
比較例3
作為發泡芯層形成用擠製機準備內徑115mm的單軸之第一擠製機與內徑180mm的單軸之第二擠製機直列連結而成的擠製機。第二擠製機於擠製口設有擠製用模具。此時,擠製用模具係使用環狀模具。並於擠製用模具的下游側安裝冷卻構件,該冷卻構件可冷卻從唇口部擠製出的筒狀發泡體之外面。
將作為聚乙烯系樹脂之低密度聚乙烯、與表1所示之抗收縮劑及氣泡調整劑以表1所示摻合而投入第一擠製機,並熔融捏合而製得熔融捏合物。之後,往第一擠製機內注入表1所示的量的異丁烷:正丁烷=30:70(莫耳比)的混合丁烷(於表1中記為SB)作為發泡劑之丁烷,並再次捏合熔融捏合物而製得發泡性樹脂熔融物。之後,將發泡性樹脂熔融物移送至第二擠製機,並冷卻至溫度(110℃)而調製出聚乙烯系樹脂熔融物。此外,抗收縮劑、氣泡調整劑、丁烷之摻合量(質量份)係相對於聚乙烯系樹脂熔融物所含聚乙烯系樹脂100質量份之值。
聚乙烯系樹脂熔融物係從第二擠製機擠製至擠製用模具內。然後從安裝於擠製用模具之前端的環狀模具唇口擠製出聚乙烯系樹脂熔融物。藉此製得圓筒狀的發泡體(圓筒狀發泡體)。所製得之圓筒狀發泡體係以冷卻構件壓附而冷卻後,使其沿附圓筒狀的冷卻管(心軸:直徑368mm)並進行牽引。此時,圓筒狀發泡體係被切開成片狀。另外,擠製時的吹開比為2.63。藉此製得單層擠製發泡片材。並就所得擠製發泡片材測定特定結構及物性。將結果列於表2、表3、表4。
就擠製發泡片材測出之特定結構與物性之內容,如表2、表3、表4所示,為平均厚度、視密度、視密度比、封閉氣泡率、壓縮強度、表面粗度、有無厚度週期性不均、平均氣泡徑、平均氣泡徑比。各特定之結構與各物性係依以下方式特定。另外,表2、表3、表4各表中,M面(心軸面)意指擠製發泡片材面之中「沿著心軸進行牽引時與心軸相對面的面」,而S面(表層面)意指M面之相反側的擠製發泡片材面。
(平均厚度)
擠製發泡片材之平均厚度係沿著擠製發泡片材的寬度方向,等間隔測定其30個點的厚度,並算出該等之算術平均值(個別算術平均值)。沿著擠製發泡片材之擠製方向任意選擇5處對其進行該測定,並以上述個別算術平均值之算術平均值作為平均厚度。
(視密度、視密度比)
從擠製發泡片材整體切出長0.1m×寬1m×擠製發泡片材厚度之片材片做成試驗片。並由試驗片之質量(W1(kg))、與試驗片之長、寬及厚度之尺寸測定出體積(V1(m3
))。然後將試驗片之質量除以試驗片之體積(W1/V1)算出試驗片之視密度後,將其作為擠製發泡片材整體之視密度。另外,關於實施例中的長與寬之方向,長係沿著擠製發泡片材之擠製方向的方向,寬係沿著擠製發泡片材之寬度方向的方向。
擠製發泡片材之表層部的視密度首先係從擠製發泡片材切出長0.1m×寬1m之片材片做成試驗片。此時,試驗片之厚度係做成從擠製發泡片材之表面起至其厚度的10%深度之位置為止的厚度。接著,由試驗片之質量(W2(kg))、與試驗片之長、寬及厚度之尺寸測定出體積(V2(m3
))。並將試驗片之質量除以試驗片之體積(W2/V2)算出表層部之視密度。
且,將以前述方法求得之擠製發泡片材的表層部之視密度除以擠製發泡片材整體之視密度,藉此算出視密度比。
(封閉氣泡率)
從擠製發泡片材以長25mm×寬40mm×擠製發泡片材之厚度的尺寸裁切出試驗片,並依ASTM-D2856-70之程序C來測定試驗片的實際體積Vx後,以前述式(1)算出封閉氣泡率S(%)。測定裝置係使用東芝Beckman股份有限公司的空氣比較式比重計930型。
(壓縮強度)
依循JIS K6767(1999年),針對從擠製發泡片材裁切出的「擠製發泡片材之厚度(mm)×長100(mm)×寬100(mm)」之試驗片,在壓縮速度10mm/min下測定其往厚度方向壓縮25%或50%時的壓縮應力。將以此方法測定出之值作為擠製發泡片材之25%壓縮強度(kgf/cm2
)及50%壓縮強度(kgf/cm2
)。
(表面粗度)
表面粗度係依循JIS B0601-2001,使用小坂研究所製SURFCORDER SE1700α來測定。具體來說,係將擠製發泡片材切成長20mm×寬20mm之大小做成試驗片。將該試驗片靜置於水平之台上,使試驗片之表面(M面)抵接前端曲率半徑為2μm之觸針的前端後,以0.5mm/s使試驗片往擠製發泡片材之擠製方向移動,並測定5次8mm之測定距離,再求出其個別算術平均值。此外,測定倍率係將長倍率設為500且將寬倍率設為2,並將截止值設為0.8mm。從擠製發泡片材於擠製發泡片材之整個寬度方向等間隔裁切10處而得各試驗片後,對各試驗片進行上述測定,並以該等個別算術平均值之算術平均值作為擠製發泡片材之表面粗度Ra(μm)。另外,在表面粗度為80μm以下時,擠製發泡片材可評估為表面平滑性尤為優異。
(就擠製發泡片材整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑)
首先,從擠製發泡片材之寬度方向中央部裁切出120mm×120mm×片材厚度的試驗片,該試驗片具有沿著擠製發泡片材的擠製方向之截面(擠製方向垂直截面)、及在沿著擠製發泡片材之擠製方向的方向上具有法向量之截面(寬度方向垂直截面)。接著,從上述試驗片裁切出擠製方向垂直截面觀察用薄片(擠製方向100mm×寬度方向5mm×片材厚度)及寬度方向垂直截面觀察用薄片(寬度方向100mm×擠製方向5mm×片材厚度)。然後將各薄片之截面中任意決定出的50mm×片材厚度之區域使用顯微鏡放大50倍左右,而獲得各截面之放大影像。針對在上述放大影像上觀察到的所有氣泡,計測出各氣泡之擠製方向或寬度方向的氣泡徑(MD截面水平費雷特直徑、TD截面水平費雷特直徑)。
更具體而言,係於擠製片材上任意選擇10處裁切出上述試驗片,並於各試驗片中如上述裁切出擠製方向垂直截面觀察用薄片及寬度方向垂直截面觀察用薄片。然後以各薄片進行上述計測。依上所述分別計測出擠製方向及寬度方向在垂直截面的水平費雷特直徑。
計測後,先分別算出10個擠製方向垂直截面觀察用薄片每個MD截面水平費雷特直徑的算術平均值(a1、a2……a10),接著求出該等之算術平均值(A1)。同樣地,先分別算出10個寬度方向垂直截面觀察用薄片每個TD截面水平費雷特直徑的算術平均值(b1、b2……b10),接著求出該等之算術平均值(B1)。最後,求出依上述所求得之擠製方向垂直截面觀察用薄片之算術平均值(A1)及寬度方向垂直截面觀察用薄片(B1)的幾何平均值,並將其作為就擠製發泡片材整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑。將MD截面水平費雷特直徑之算術平均值及TD截面水平費雷特直徑之算術平均值分別列於表2中整欄的水平方向欄之中的MD欄、TD欄。並將就擠製發泡片材整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑列於表2中整欄的水平方向欄之中的平均欄。
(特定位於最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑)
除了針對在放大影像上觀察到的位於擠製發泡片材之最表面側的氣泡,計測氣泡的水平方向之氣泡徑(MD截面水平費雷特直徑、TD截面水平費雷特直徑)之外,以與上述就擠製發泡片材整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的特定方法相同之方法,算出MD截面水平費雷特直徑之算術平均值及TD截面水平費雷特直徑之算術平均值,特定氣泡的水平方向之氣泡徑。將將上述MD截面水平費雷特直徑之算術平均值及上述TD截面水平費雷特直徑之算術平均值分別列於表2中「位於最表面側之氣泡」欄的水平方向欄之中的MD欄、TD欄。將該等之算術平均值的幾何平均值作為位於最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑。將該平均氣泡徑之值列於表2中「位於最表面側之氣泡」欄的水平方向欄之中的平均欄。平均氣徑係分別就S面、M面予以特定。
(特定就擠製發泡片材整體之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑)
除了針對在放大影像觀察到的擠製發泡片材之氣泡,計測氣泡的厚度方向之氣泡徑(MD截面垂直費雷特直徑、TD截面垂直費雷特直徑)之外,以與上述就擠製發泡片材整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的特定方法相同之方法,算出MD截面垂直費雷特直徑之算術平均值及TD截面垂直費雷特直徑之算術平均值,特定氣泡的厚度方向之氣泡徑。將上述MD截面垂直費雷特直徑之算術平均值及上述TD截面垂直費雷特直徑之算術平均值分別列於表2中整欄的厚度方向欄之中的MD截面欄、TD截面欄。將該等之算術平均值的幾何平均值作為氣泡的厚度方向之平均氣泡徑。將該平均氣泡徑之值列於表2中整欄的厚度方向欄之中的平均欄。
(特定位於最表面側之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑)
除了針對在放大影像上觀察到的位於擠製發泡片材之最表面側的氣泡,計測氣泡的厚度方向之氣泡徑(MD截面垂直費雷特直徑、TD截面垂直費雷特直徑)之外,以與上述就擠製發泡片材整體之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的特定方法相同之方法,算出MD截面垂直費雷特直徑之算術平均值及TD截面垂直費雷特直徑之算術平均值,特定氣泡的厚度方向之氣泡徑。將上述MD截面垂直費雷特直徑之算術平均值及上述TD截面垂直費雷特直徑之算術平均值分別列於表2中「位於最表面側之氣泡」欄的厚度方向欄之中的MD截面欄、TD截面欄。將該等之算術平均值的幾何平均值作為位於最表面之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑。將該平均氣泡徑之值列於表2中「位於最表面側之氣泡」欄的厚度方向欄之中的平均欄。平均氣徑係分別就S面、M面予以特定。
(平均氣泡徑比)
將以前述測定所求得的位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑除以就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑。藉此求得位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比。該平均氣徑係分別就S面、M面予以特定。
又,將以前述測定所求得的就擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑除以就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑。藉此求得就擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於就擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比。
將以前述測定所求得的位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑,除以就擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑。藉此求得位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的厚度方向之平均氣泡徑相對於位於擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比。該平均氣徑係分別就S面、M面予以特定。
(有無厚度之週期性參差(波紋))
透過上述方法,由沿著擠製發泡片材之擠製方向任意選擇出之位置(測定位置)的擠製發泡片材之厚度,測定出擠製發泡片材有無厚度之週期性不均(波紋)。並依以下方式判定有無波紋。亦即,係依以下來評估有無厚度之週期性不均:將未觀察到擠製發泡片材有週期性厚度之厚薄,或者假設有觀察到厚度之厚薄,將厚度之厚薄的1週期內厚度之最大值除以厚度之最小值所得之值在任一週期部分中皆為1.07以下時,評估為「無」(未觀察到厚度之週期性不均);將有觀察到厚度之厚薄,且在任一週期部分中將厚度之厚薄的1週期內厚度之最大值除以厚度之最小值所得之值大於1.07時,評估為「有」(有觀察到厚度之週期性不均)。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
1、1a、1b‧‧‧聚乙烯系樹脂擠製發泡片材(擠製發泡片材)
2‧‧‧第2聚乙烯系樹脂
3、7‧‧‧氣泡調整劑
4、8‧‧‧發泡劑
5‧‧‧發泡表面層形成用熔融物
6‧‧‧第1聚乙烯系樹脂
9‧‧‧發泡芯層形成用熔融物
11‧‧‧第2擠製機
12‧‧‧第1擠製機
13‧‧‧共擠製用模具
20、20a、20b‧‧‧表層部
30、30a、30b‧‧‧芯層部
100‧‧‧發泡體
101‧‧‧端緣部
P1~P3‧‧‧峰頂點
R1‧‧‧第1週期
R2‧‧‧第2週期
T1~T3、t1、t2‧‧‧厚度
V1、V2‧‧‧谷部
圖1係顯示聚乙烯系樹脂擠製發泡片材之實施態樣之一的概略截面圖。
圖2係顯示聚乙烯系樹脂擠製發泡片材之實施態樣之一的概略截面圖。
圖3係示意性說明聚乙烯系樹脂擠製發泡片材利用共擠製法製造時,用以實施共擠製法之共擠製裝置之實施態樣之一的圖。
圖4係用以示意性說明發泡體之波紋的圖。
Claims (5)
- 一種聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其特徵在於:其以聚乙烯系樹脂作為基材樹脂,並且視密度為18kg/m3以上且90kg/m3以下,平均厚度為5mm以上且30mm以下;前述擠製發泡片材具有聚乙烯系樹脂發泡芯層與聚乙烯系樹脂發泡表面層,該聚乙烯系樹脂發泡表面層係透過共擠製而積層接著於該聚乙烯系樹脂發泡芯層之兩面;相對於前述擠製發泡片材整體之視密度,表層部之視密度的比率為0.8以上且1.2以下,該表層部係定為從前述擠製發泡片材的表面起朝厚度方向中心至平均厚度的10%為止之部分;位於前述擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑為1.5mm以下,且相對於就前述擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑,位於前述擠製發泡片材之最表面側之氣泡的水平方向之平均氣泡徑的比率為0.8以上且1.2以下;就前述擠製發泡片材整體之厚度方向之平均氣泡徑相對於就前述擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑的比為1.0以上;前述擠製發泡片材之表面粗度Ra為80μm以下。
- 如請求項1之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中每單面的前述聚乙烯系樹脂發泡表面層相對於前述聚乙烯系樹脂發泡芯層的比,以質量比計為0.1以上且 0.5以下。
- 如請求項1之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中就前述擠製發泡片材整體之水平方向之平均氣泡徑為1.5mm以下。
- 如請求項1之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其在沿著前述擠製發泡片材之擠製方向上的任意位置,沿著與擠製方向正交的寬度方向畫出的直線,每隔1cm測定前述擠製發泡片材的厚度時,沒有觀察到週期性厚度之厚薄,或者當觀察到厚度之厚薄時,將厚度之厚薄的1週期內厚度之最大值除以厚度之最小值所得之值皆為1.07以下。
- 如請求項1之聚乙烯系樹脂擠製發泡片材,其中前述擠製發泡片材之封閉氣泡率為80%以上。
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