JP2006321887A - 樹脂発泡体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 均質の樹脂体からなり、基体層5と表皮層1との間に発泡セル10が等方に分布している発泡層3が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
なお、本願でいうマイクロセルラープラスチックとは発泡剤に不活性ガスを用いて成形した比較的小径(100μm以下程度)のセルを有する発泡体の事を指しており、一部の文献で定義されているようなセル径10μm以下の発泡体に限定したものではない。
本発明の他の目的は、上記樹脂発泡体からなるプリフォーム及び該プリフォームから成形される容器を提供することにある。
本発明によれば、また、上記樹脂発泡体からなる遮光性を有しているプリフォーム並びに該プリフォームを成形して得られる遮光性を有するプラスチック容器が提供される。
尚、本発明において、発泡セルが等方に分布しているとは、該セルの分布が異方性を示していないことを意味する。即ち、この発泡セルは、例えば、球形あるいは球形に近いような不定形を示し、これらがランダムに分布しているのであり、例えば樹脂の流れ方向を指向するように円筒状のセルが分布しているものではない。
不活性ガスを樹脂体に含浸させる工程;
不活性ガスが含浸された前記樹脂体の表皮層から不活性ガスを放出する工程;
前記樹脂体を表面側から加熱して、基体層を除く部分で発泡させる工程;
からなることを特徴とする樹脂発泡体の製造方法が提供される。
(1)所定形状に成形された前記樹脂体を高圧の不活性ガス雰囲気中に保持させることにより、不活性ガスを前記樹脂体の全体にわたって含浸させること、
(2)所定形状に成形された前記樹脂体を高圧の不活性ガス雰囲気中に保持させることにより、前記樹脂体の基体層を除く部分に不活性ガスを含浸させること、
(3)冷却固化された状態で前記樹脂体を常圧下に保持することにより、前記樹脂体の表皮層から不活性ガスを放出させること、
(4)前記樹脂体の加熱を、基体層の発泡が開始する前の段階で停止することにより、基体層を除く部分で発泡させること、
という手段を好適に採用することができる。
本発明において、樹脂発泡体の製造に使用される樹脂としては、不活性ガスの含浸が可能である限り特に制限されず、それ自体公知の熱可塑性樹脂を使用することができ、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィン同志のランダムあるいはブロック共重合体、環状オレフィン共重合体などのオレフィン系樹脂;エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル系共重合体;ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ABS、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のビニル系樹脂;ナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びこれらの共重合ポリエステル等のポリエステル樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリフエニレンオキサイド樹脂;ポリ乳酸など生分解性樹脂;などを例示することができ、特に容器の分野に好適に使用されるオレフィン系樹脂やポリエステル樹脂が好適であり、中でもポリエステル樹脂は、本発明の利点を最大限に発揮させる上で最適である。
図1には、本発明の樹脂発泡体の製造プロセスの基本概念を示した。この図1を参照して、本発明の樹脂発泡体を製造するには、先ず、上述した各種の原料樹脂(勿論、用途に応じては各原料樹脂のブレンド物であってもよい)に、高圧下で不活性ガス(例えば炭酸ガスや窒素ガス)を含浸させ、不活性ガスを樹脂体に溶解させる(図1の工程(a))。次いで、この樹脂体を、冷却固化した状態で所定時間、常圧下(大気圧)に開放することにより、樹脂体表面から不活性ガスを放出させ、不活性ガスが溶解していない表層もしくは不活性ガス濃度が低くなった表層を形成する(図1の工程(b))。次いで、このような表層が形成された樹脂体を加熱することにより発泡成形を行う(図1の工程(c))。言うまでもないが、表層は不活性ガスが存在していないかまたはその濃度が低い為に、加熱しても発泡しないかよほど注意深く観察しないと気泡が確認できない程度の実質的に発泡していない状態となる。即ち、この加熱により、不活性ガスが残存している樹脂体の内部において、表層側から順次発泡し、発泡セル(図1において10で示す)が形成される。しかるに、この発泡成形を長時間行うと、表層を除く樹脂体の内部全体に発泡セル10が形成されてしまうため、適度なところで加熱を停止し、樹脂体を冷却する(図1の工程(d))。これにより、得られる樹脂発泡体は、図1に示されているように、表面に、発泡セル10が存在していない表皮層1,1が形成され、その下側には、発泡セル10が等方に分布した発泡層3,3が形成され、中心部分には、発泡セル10が存在していない基体層5が形成されることとなるわけである。
上述した方法によって製造される樹脂発泡体は、容器の分野に有効であり、例えば上述した方法に従って樹脂発泡体からなるプリフォームを成形し、これを所定の二次加工に附することにより、ボトルやカップ状の各種容器を製造することができる。このような容器では、発泡層が器壁に形成されているため、着色剤を用いることなく遮光性が付与されている。また、発泡セルが存在していない芯層を有しているため、発泡層の形成による強度の低下或いはガスバリア性の低下は有効に抑制され、さらには、発泡層の形成による軽量化や断熱性の向上も達成することができる。また、表面には、発泡セルが存在していない表皮層が形成されるため、容器の印刷特性やラベル貼着性、耐傷付性も良好である。
(実施例1)
イソフタル酸を5mol%含み固有粘度0.90の共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)を用い、押出成形により厚み0.70mmのシート(樹脂体)を得た。シートを30×90mmに切り出し40℃の耐圧容器内に設置し、15MPaの圧力で4時間保持して二酸化炭素ガスの含浸を行った。その後約5分かけて大気圧まで減圧し容器内からサンプルを取り出し、大気圧下で15分保持した。さらにサンプルを90℃の湯中へ10秒間浸漬し発泡させた。
ガス含浸時間を0.5時間とし、含浸後のガス放出時間を5分とした以外は実施例1と同様な方法で発泡体を得た。得られた発泡体の断面観察結果を図3に示す。発泡体は未発泡体からなる440μmの基体層(芯層)とその両面に300μmの発泡層とさらにその外面にそれぞれ30μmの未発泡体からなる表皮層が形成されていた。
ガス含浸時間を6時間とし、湯中への浸漬時間を0.5秒とした以外は実施例1と同様な方法で発泡体を得た。得られた発泡体の断面観察結果を図4に示す。発泡体は未発泡体からなる300μmの基体層(芯層)とその両面に300μmの発泡層とさらにその外面にそれぞれ100μmの未発泡体からなる表皮層が形成されていた。
ガス含浸時間を6時間とした以外は実施例1と同様な方法で発泡体を得た。得られた発泡体の断面観察結果を図5に示す。発泡体には未発泡体からなる基体層(芯層)がなく、1060μmの発泡層とその両面にそれぞれ170μmの未発泡体からなる表皮層が形成されていた。
圧力容器から取り出した後の大気開放保持をせず、直ちに発泡させた以外は比較例1と同様な方法で発泡体を得た。得られた発泡体の断面観察結果を図6に示す。発泡体は1500μmの発泡層からなり基体層(芯層)、表皮層は形成されていなかった。
前記実施例1、2、比較例1の発泡体について衝撃性能評価を行った。装置は(株)東洋精機製作所製万能衝撃試験機を用い、引張衝撃試験法にて評価を行った。ハンマはT10型、重量1.19kg、回転軸中心からハンマ重心までの距離Rは4.91cm、クロスヘッドは重量94.0gのものを用いた。試験片はASTMD1822―タイプSのダンベル形状とした。
結果、各試験片の破断に要した破断エネルギーEは、芯層がない比較例1がE=0.5Jであるのに対して、150μmの芯層を有する実施例1はE=0.6J、440μmの芯層を有する実施例2はE=0.8Jであり、芯層を付与することで発泡体の衝撃性能低下を抑制できた。
(実施例4)
発泡プリフォームの成形およびそのブロー成形を行った。
まず、固有粘度0.84からなるホモPETを用いて所謂PETボトル用のプリフォームを作製した。プリフォームの成形は定法の射出成形により行い、その形状は500mlのPETボトル用として既に製品化されている試験管型とした。プリフォームの肉厚は部位にもよるがおよそ3mmである。
発泡工程においてプリフォームの外面のみに90℃の湯を10秒間浴びせ発泡させた以外は実施例4と同様な方法で発泡プリフォームを得た。プリフォームの断面観察を行ったところ、プリフォームの最外面に60μmの表皮層が形成され、その内側には200μmの発泡層が形成され、さらに内側に発泡セルのない基体層が形成され、全体として3層構造を有していた。発泡層はセル径10〜20μmのほぼ球形の多数の気泡で構成されていた。このようにして得られた発泡プリフォームを延伸ブロー成形し、内容量500mlのPETボトルに成形した。延伸ブロー成形は通常のプリフォームと同等の条件で成形可能であり、形状の異方性や肉厚ムラがなく良好だった。得られたPETボトルは気泡の存在により白色となり遮光性能も有していた。また、容器剛性、落下強度等の機械的強度は未発泡のPETボトルと大差ないものであった。
3:発泡層
5:基体層
10:発泡セル
Claims (9)
- 均質の樹脂体の内部に発泡層を形成させてなる樹脂発泡体であって、表面に形成されている表皮層と、表皮層の下側に形成された発泡層と、発泡層の更に下側に形成された基体層とを有する少なくとも3層構造を有しており、前記表皮層及び基体層には、発泡セルが実質上存在しておらず、前記発泡層には、発泡セルが等方に分布していることを特徴とする樹脂発泡体。
- 前記基体層の両面のそれぞれに、発泡層を介して表皮層が形成されている請求項1に記載の樹脂発泡体。
- 請求項1または2に記載された樹脂発泡体からなる遮光性を有しているプリフォーム。
- 請求項3に記載のプリフォームを成形して得られる遮光性を有しているプラスチック容器。
- 不活性ガスを樹脂体に含浸させる工程;
不活性ガスが含浸された前記樹脂体の表皮層から不活性ガスを放出する工程;
前記樹脂体を表面側から加熱して、基体層を除く部分で発泡させる工程;
からなることを特徴とする樹脂発泡体の製造方法。 - 所定形状に成形された前記樹脂体を高圧の不活性ガス雰囲気中に保持させることにより、不活性ガスを前記樹脂体の全体にわたって含浸させる請求項5に記載の製造方法。
- 所定形状に成形された前記樹脂体を高圧の不活性ガス雰囲気中に保持させることにより、前記樹脂体の基体層を除く部分に不活性ガスを含浸させる請求項5に記載の製造方法。
- 冷却固化された状態で前記樹脂体を常圧下に保持することにより、前記樹脂体の表皮層から不活性ガスを放出させる請求項5乃至7の何れかに記載の製造方法。
- 前記樹脂体の加熱を、基体層の発泡が開始する前の段階で停止することにより、基体層を除く部分で発泡させる請求項5に記載の製造方法。
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