JP2949046B2 - ポリプロピレン系樹脂発泡体積層シート及び自動車天井材成形用基材 - Google Patents
ポリプロピレン系樹脂発泡体積層シート及び自動車天井材成形用基材Info
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Description
発泡体積層シート及び自動車天井材成形用シートに関す
るものである。
各種容器類や、自動車用の天井材、ドア内装材、トラン
クルーム部材等を成形するために用いられる成形用発泡
体シートとして、熱可塑性樹脂を押出機内で発泡剤と溶
融混練した後に低圧下に押出すことにより発泡せしめ
る、所謂押出発泡法によって得られた発泡体シートが広
く利用されている。
性樹脂と発泡剤との溶融混練物を押出機内から低圧下に
押出した際に、溶融混練物中の発泡剤が膨張することに
より発泡が行われるが、樹脂の温度を高くすると粘度が
急激に低下してしまい樹脂が発泡剤を保持できず樹脂中
から逃散して連続気泡の発泡シートとなり、逆に樹脂の
粘度を高くするために樹脂温度を低くすると樹脂の結晶
化が進行し、その結果、充分且つ均一に発泡しなくなっ
て発泡シート表面が凹凸となってしまうという問題があ
るため、充分に均一な発泡が行われ、且つ発泡剤を樹脂
中に保持し得る粘弾性を樹脂が有する温度で押出発泡を
行う必要がある。尚、押出発泡に適した粘弾性が得られ
る温度範囲は樹脂の種類によって異なっており、一般に
この温度範囲を発泡適性温度範囲と称している。
ピレン系樹脂は樹脂の粘弾性が僅かな温度変化によって
大きく変化し、発泡適性温度範囲は非常に狭い。このよ
うな狭い温度範囲内に樹脂温度を保持して押出発泡を行
うことは非常に困難なことであり、押出発泡温度が変動
して発泡適性温度範囲から外れた時に発泡した部分は連
続気泡構造となったり表面が凹凸となったりし、全体が
良好で均質な性状の発泡シートは得難かった。従来、無
架橋のプロピレン系樹脂の場合、比較的良好な発泡シー
トを得ることができるのは、密度が0.2g/cm3 を超
える低発泡倍率のものか、密度が0.013g/cm3 未
満の高発泡倍率のものとされてきた。
高い結晶性に起因するものと考えられており、密度が0.
2g/cm3 を超える低発泡倍率の発泡シートが比較的
良好に得られるのは、発泡剤の量に比べて樹脂の割合が
多いため、押出発泡時の樹脂温度をその樹脂の結晶化温
度よりもかなり高い温度に設定することができることに
起因するためと考えられる。また密度が0.013g/c
m3 未満の高発泡倍率の発泡シートを比較的良好に得る
ことができるのは以下の理由による。
フィン系樹脂には冷却手段を用いて外部から冷却操作を
施し、それによって、気泡壁を固化させて良好な発泡シ
ートを得ようとしている。しかし、プロピレン系樹脂は
低密度ポリエチレンに比べ結晶化度が高いため、結晶化
の際の発熱量が大きい。この熱が上記冷却ひいては気泡
壁の固化を妨げ、発泡途上にあるプロピレン系樹脂の気
泡を破壊したり変形させたりする。
とで、発泡剤の気化熱(膨張熱)を利用して発泡途上の
プロピレン系樹脂の温度を急激に低下させ、これによっ
て気泡壁の固化を促進させる。また多量の発泡剤は押出
機中での樹脂の結晶化を遅らせる働きがある。その結
果、比較的良好な発泡シートが得られるのである。ただ
し、この場合、発泡剤を多量に配合する必要性から、得
られる発泡シートは必然的に密度が0.013g/cm3
未満の高発泡倍率のものとなる。また、この場合におい
ても発泡適性温度範囲はわずか0.6℃程度に過ぎない。
ロピレン系樹脂では高発泡倍率或いは低発泡倍率の押出
発泡体しか得られていなかった実情に鑑み、密度が0.
2〜0.013g/cm3 の範囲内にあるとともに、そ
れぞれについて特有の物性を有する無架橋プロピレン系
樹脂押出発泡体を既に見出している(特開平4−363
227号公報、特開平5−98058号公報、特開平5
−124125号公報、特開平5−230255号公
報)。
の発泡体は各々の有する課題を充分に解決するものでは
あるものの、通常その気泡構造が厚み方向に短い偏平な
形状(具体的には、発泡体の厚み方向の平均気泡径を
a、幅方向の平均気泡径をb、押出し方向の平均気泡径
をcとしたときに、表層近傍を除く部分において、厚み
方向の気泡径aに対する、幅方向の平均気泡径b、及び
押出し方向の平均気泡径cのそれぞれの比が、a/b=
0.35程度、a/c=0.32程度である)の気泡か
らなるため、充分な緩衝性が得られず、また、比較的重
量の重いものを包装するための包装容器として供する場
合等にあってはコシの強さに問題があり、解決すべき課
題を今だに有していた。
のような課題を解決するためには発泡シートの厚みを厚
くするということが考えられるが、上記密度が0.2〜
0.013g/cm3 の範囲内の無架橋プロピレン系樹
脂押出発泡体を得るために用いられる基材樹脂は、それ
以前に用いられていたプロピレン系樹脂よりも押出発泡
性に優れてはいるものの、押出機内での溶融粘度が低い
ため押出機の口金部の圧力も低くなるという不都合があ
り、良好な発泡体を得るためには押出機の口金部の圧力
を高くしなければならない。このためには、口金部の樹
脂吐出口の吐出間隙を狭く設定する必要があり、厚みの
ある発泡体を得ようとして上記吐出間隙を広くすると、
口金部の圧力の低下を招き押出機内で基材樹脂が内部発
泡を起こしたり、コルゲートが大きくあらわれりしてし
まい良好な発泡体を得るのが困難になり、必然的に得ら
れる発泡体の厚みを厚くすることができなかった。
泡シートを製造する際には、所謂押出発泡法により発泡
シートを筒状に押出し、口金中央部よりエアーを供給し
て該発泡シートをバルーン状に形成し、バルーン内面が
完全に冷却されず接着可能な状態にあるうちに押圧ロー
ルでバルーンを挟み込み内面どうしを接着することによ
り厚肉シートを得るという手段が採られている。この手
段は、押出し直後のバルーン内面側の温度が樹脂の結晶
化温度以上にあることを利用して、バルーンの内面どう
しを貼り合わせ厚肉シートを得ようとするものである
が、バルーン内面の温度が高いうちに貼り合わせを行う
ために、厚肉のポリプロピレン系樹脂発泡体を得るのに
このような手段をそのまま採用したのでは、貼り合わせ
部の気泡が潰れてしまい、その部分が独立気泡率の低い
ものになってしまったり、或いはその部分に発泡剤が集
まり所謂ボイド現象が現れたりしてしまう等の問題があ
り、いずれにしても得られる発泡体は緩衝性に劣るもの
となってしまっていた。
ロピレン系樹脂発泡シートの厚みを厚くすると共に、そ
の気泡形状がどのようなものであれば該発泡シートの緩
衝性を向上させることができ得るのかという観点に立っ
て鋭意研究し、本発明を完成するに至った。
ピレン系樹脂発泡体積層シートは、ドローダウン性が6
0m/分以下である無架橋プロピレン系樹脂を基材樹脂
とする複数枚の発泡体シートを、幅方向と押出し方向の
方向性を一致させて溶融接着することにより積層されて
なる厚さ3.0〜20mm、密度0.02〜0.3g/c
m3 の発泡体積層シートであり、該積層シートの厚み方
向断面においてシート両表面から厚み0.8mmを超え
る部分に完全に存在する気泡の形状が下記の条件式
(1)、及び(2)を満足し、且つ該積層シートの独立
気泡率が80%以上の気泡構造を有することを特徴とす
るポリプロピレン系樹脂発泡体積層シート(但し、条件
式中aはシートの厚み方向の平均気泡径、bはシートの
幅方向の平均気泡径、cはシートの押出し方向の平均気
泡径である)。 0.4≦a/b≦1.4・・・・・・・・・・・・(1) 0.4≦a/c≦1.4・・・・・・・・・・・・(2)
要件の範囲内で、厚みが3.0〜10.0mm、密度
0.02〜0.06g/cm3 の発泡体積層シートであ
り、該積層シートの厚み方向断面において、厚み方向の
気泡数が5〜20個であって、且つシート両表面から厚
み0.8mm未満の表層部に完全に存在する気泡の形状
が下記の条件式(3)、及び(4)を満足するものであ
ることが好ましい。 0.2≦a/b≦0.7・・・・・・・・・・・・(3) 0.2≦a/c≦0.7・・・・・・・・・・・・(4) 一方、密度が0.06g/cm3 を超え、0.3g/c
m3 以下の発泡体積層シートの場合、該積層シートの厚
み方向断面において、厚み方向の気泡数が5〜25個で
あり、且つシート両表面から厚み0.8mm未満の表層
部に完全に存在する気泡の形状が下記条件式(5)、
(6) 0.3<a/b≦0.9・・・・・・・・・・・・(5) 0.3<a/c≦0.9・・・・・・・・・・・・(6) を満足するものであることが好ましく、この積層シート
は自動車天井材成形用基材として好適である。尚、本発
明の積層シートはロール形状に巻き取ることが可能なシ
ート形状は勿論のこと、板状のものであってもかまわな
い。
シートの基材樹脂として用いられる無架橋プロピレン系
樹脂は、ドローダウン性が60m/分以下のものであれ
ば良いが、当該樹脂のドローダウン性は30m/分以下
であるのが好ましく、更には15m/分以下であるのが
より好ましい。また、無架橋プロピレン系樹脂の主鎖に
長鎖分岐を有するものは、ドローダウン性を上記範囲に
調整することが容易であり好ましい。
とは、230℃に加熱した溶融プロピレン系樹脂をメル
トインデクサーのノズル(口径2.095mm、長さ8m
m)より10mm/分の一定速度で紐状に押出し、次い
で該紐状物を上記ノズルの下方に位置する張力検出プー
リーの上方に位置する送りロールを通過させた後、巻取
りロールで巻取る一方で巻取りロールの巻取り速度を除
々に増加させていって紐状物を切断させ、この切断時に
おける紐状物の巻取り速度をいうものとする。
体、ブロック共重合体、又はランダム共重合体のいずれ
であっても良いが、共重合体の場合にはプロピレンと、
プロピレン以外のオレフィンを共重合体中に0.5〜30
重量%、特に1〜10重量%の割合で含有されるものが
好ましく、この場合におけるオレフィンとしては、エチ
レン、或いは炭素数4〜10のα−オレフィンを挙げる
ことができ、これらは1種、又は2種以上を組み合わせ
て使用することができる。
ては、例えば、1−ブテン、イソブチレン、1−ペンテ
ン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、3,4-ジメ
チル−1−ブテン、1−ヘプテン、4−メチル−1−ペ
ンテン又は3−メチル−1−ヘキセン等を挙げることが
できる。
さ等の面から、発泡体シートの基材樹脂として用いられ
る無架橋プロピレン系樹脂はブロック共重合体であるの
が好ましく、特にプロピレン−エチレンブロック共重合
体が好ましい。
ローダウン性が60m/分以下の無架橋プロピレン系樹
脂は、通常の結晶性線状プロピレン系樹脂(通常は、重
量平均分子量100000以上)であって、しかもその
中にアタクチック分、又は/及びアイソタクチックでは
あるが結晶していない成分を含む樹脂(以下、本発明で
用いるプロピレン系樹脂と区別するために、この樹脂を
“通常のプロピレン系樹脂”と称し、単にプロピレン系
樹脂と称した場合には本発明で用いる樹脂を意味するも
のとする)に対し、低温分解型(分解温度:室温〜12
0℃程度)の過酸化物を混合して120℃以下に加熱
し、通常のプロピレン系樹脂の主鎖にアタクチック又は
/及び結晶していないアイソタクチック成分を分岐鎖と
して結合せしめる等の方法により得ることができ、主と
して主鎖の端部に長鎖分岐を有する枝別れ状構造を有す
ると考えられる。
(s−ブチル)ペルオキシジカーボネート、ビス(2−
エトキシ)ペルオキシジカーボネート、ジシクロヘキシ
ルペルオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルペルオ
キシジカーボネート、ジ−n−ブチルペルオキシジカー
ボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、
t−ブチルペルオキシネオデカノアート、t−アミルペ
ルオキシネオデカノアートおよびt−ブチルペルオキシ
ピバラート等が例示される。
のプロピレン系樹脂を、攪拌機を備えた反応器中で攪拌
しながらアルゴン等の不活性ガスで反応容器内を置換
し、次いで上記過酸化物を樹脂1kg当たり通常5〜5
0ミリモル添加し、攪拌を続けながら120℃程度ま
で、好ましくは70〜105℃程度に加熱して反応させ
(通常、30〜120分間)、しかる後、反応を停止さ
せて得られる。尚、反応停止に当たっては、メチルメル
カプタンのような反応停止剤を反応容器に導入したり、
あるいは反応生成物を130〜150℃程度に20〜4
0分間加熱する方法等が採用される。
により調整することができ、一般的に言って、長鎖分岐
の数が多いほど、また分岐の長さが長いほど、この値は
低下する傾向にある。従って、所望のドローダウン性の
共重合体を得るには、これらのことを加味して反応条件
を設定する必要がある。
岐を持っていても短か過ぎたり、その分岐の数が僅かで
あるものや、又は、通常のプロピレン系樹脂の場合に
は、ドローダウン性が60m/分を上回ってしまい、こ
のようなものを使用して押出発泡を行って密度が0.02
〜0.3g/cm3 の発泡シートを得ようとすると、得
られる発泡シートは表面凹凸が多いため製品としての見
栄えが悪く、またシートの平滑性が損なわれるために二
次加工性や成形性を阻害する原因ともなり商品価値のな
いものとなってしまう。これは、押出発泡法にあって
は、押出し直後(即ち、押出機の口金から樹脂を吐出さ
せた直後)に瞬間的に気泡が三次元方向に成長して発泡
がなされるのであるが、上記の如き通常のプロピレン系
樹脂等にあっては気泡の成長が速いために、シート成形
時の発泡が口金とマンドレルとの間に吸収しきれずに、
その部分がヒダ状になってシート表面に残ってしまうか
らである(一般に、これを“コルゲート”と称する)。
脂は、その結晶化温度+15℃における半結晶化時間が
800秒以上であることが好ましく、特に1000秒以
上であることが好ましい。この半結晶化時間の測定には
結晶化速度測定器を用いることができる。
ム状の試料を保持した支持体を、結晶化速度測定器のエ
アバス内に入れて試料を完全に溶融させ、次いで溶融試
料を支持体ごと試料の結晶化温度+15℃の温度に保持
されたオイルバス中に、光源と光センサーとの間の光路
を遮るように浸漬し、溶けた試料が再度固化するまでの
間、光センサーにおいて常に一定の光量が検出されるよ
うに光源の電圧を調整して電圧〜時間曲線を得る。この
曲線における電圧が一定値となった時の電圧をV0 とし
た時、電圧が1/2V0 となるまでの時間を半結晶化時
間とする。
を単独で用いるのみならず、必要に応じて他の樹脂を混
合して用いることもできる。混合して用いる樹脂として
は、例えば上記以外のプロピレン系樹脂、或いは高密度
ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリ
エチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、エチレン−ブ
テン共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体等の
エチレン系樹脂、ブテン系樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂、ス
チレン系樹脂等が挙げられる。
する樹脂の量は、混合後のポリマーの総重量の40重量
%を限度とし、いうまでもなく混合物のドローダウン性
が60m/分を超えないようにする必要がある。
ートを、上記の如きプロピレン系樹脂を用いて製造する
手段としては、通常、押出機内で該プロピレン系樹脂と
発泡剤とを溶融混練した後、この溶融混練物を押出機先
端に取り付けた、環状のリップを有するサーキュラーダ
イスを用い、このダイスのリップより押出発泡してチュ
ーブ状の発泡体を得、次いでこのチューブを切り開いて
シート状とする手段を採用することができる。
イスの開口部付近における樹脂流路幅を絞ったり(狭め
たり)、サーキュラーダイスから押し出された筒状発泡
体を冷却するためのマンドレル(筒状発泡体の内面側か
ら冷却するように、筒状発泡体の内側に位置して設けら
れる。)上において、筒状発泡体の外表面に冷却空気を
吹き付ける等の手段を採用すると、厚みむらの少ない発
泡シートを得ることができ好ましい。
は、無機発泡剤、揮発性発泡剤、分解型発泡剤等を用い
ることができる。無機発泡剤としては、二酸化炭素、空
気、窒素等が挙げられる。
−ブタン、i−ブタン、n−ブタンとi−ブタンとの混
合物、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロ
ブタン、シクロペンタン等の環式脂肪族炭化水素、トリ
クロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、
1,1−ジクロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエ
タン、1,1−ジフルオロ−1−クロロエタン、1,
1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオ
ロエタン、メチルクロライド、エチルクロライド、メチ
レンクロライド等のハロゲン化炭化水素等が挙げられ
る。
ボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ア
ゾビスイソブチロニトリル、重炭酸ナトリウム等が挙げ
られる。これらの発泡剤は適宜混合して用いることがで
きる。
る発泡倍率等によっても異なるが、密度0.02〜0.3
g/cm3 の発泡シートを得るための発泡剤の使用量の
目安は、樹脂100重量部当たり揮発性発泡剤で0.5
〜15重量部(ブタン換算)程度、無機発泡剤で0.2
〜8.0重量部(二酸化炭素換算)程度、分解型発泡剤
で0.1〜25重量部程度である。また、密度0.02
3〜0.045g/cm3 の発泡シートを得るための発
泡剤の使用量の目安は樹脂100重量部あたり揮発性発
泡剤で6〜13重量部(ブタン換算)程度である。
て樹脂と発泡剤との溶融混練物中に気泡調整剤を添加す
ることができる。気泡調整剤としてはタルク、シリカ等
の無機粉末や多価カルボン酸の酸性塩、多価カルボン酸
と炭酸ナトリウム或いは重炭酸ナトリウムとの反応混合
物等が挙げられる。気泡調整剤は樹脂100重量部当た
り13重量部程度以下添加することが好ましい(ただ
し、無機充填剤を樹脂に多量に含有させる場合は除
く。)。また必要に応じて、更に熱安定剤、紫外線吸収
剤、酸化防止剤、着色剤等の添加剤を添加することもで
きる。
限度として無機充填剤を含有させても良い。無機充填剤
としては、例えばタルク、シリカ、炭酸カルシウム、ク
レー、ゼオライト、アルミナ、硫酸バリウム、水酸化マ
グネシウム等が挙げられる。これらの平均粒径は1〜7
0μmであることが好ましい。このような無機物を多量
に含有させた場合、得られる発泡シートは耐熱性が向上
するとともに焼却処理の際の燃焼カロリーを低下させる
ことが可能となる。
層シートを、図面に基づき詳細に説明する。尚、図1は
本発明ポリプロピレン系樹脂発泡体積層シートの一製造
例を示す説明図である。
用意された前述の如き発泡体シート2、3どうしを、そ
れらの製造時における押出し方向(以下、“MD方向”
という)、及び幅方向(以下、“TD方向”という)を
一致させて、溶融接着することにより積層一体化されて
なる厚さ3.0〜20mm、密度0.02〜0.3g/c
m3 の発泡体積層シートであって、シート1の厚み方向
断面における平均気泡径をaとし、TD方向の平均気泡
径をbとし、更にMD方向の平均気泡径をcとしたとき
に、シート1の厚み方向におけるシート両表面から厚み
0.8mmを超える内部(以下、“中央部”という)に
完全に存在する気泡の形状が、0.4≦a/b≦1.
4、及び0.4≦a/c≦1.4なる関係を満足し、且
つ該積層シートの独立気泡率80%以上の気泡構造を有
するものである。
は、形状によって表層側の気泡(通常は最も表面側に一
層ある。)と内部の気泡とに二分することができる三層
構造で、表層側の気泡はシート1の厚み方向におけるシ
ート両表面から厚み0.8mmを超えない程度であるの
で、本発明における上記中央部に完全に存在する気泡と
は、表層側に位置する気泡と該0.8mmのラインにか
かる気泡とを除くシート1断面の他の全ての気泡を意味
するものであると見做すことができる。但し、シートの
厚み方向におけるシート両表面から厚み0.8mmのラ
インが気泡構造を形状によって表面側と内部の気泡とに
二分するラインと常に一致するわけではないが、少なく
とも0.8mmを超える部分における気泡は内部の気泡
形状であり、その形状を特定することにより本発明の目
的は達成される。また、TD方向、及びMD方向は、厳
密には発泡体シート2、3についてのシート方向を規定
するものであるが、本発明発泡体積層シート1は発泡体
シート2、3をそれらの方向性を一致させて積層されて
なるものであるので、便宜上発泡体積層シート1につい
てもそのシート方向を採用するものとする。
て、発泡体シート2、3どうしを溶融接着して積層一体
化するためには、図1の如き装置により熱風ラミネート
等の適宜手段を用いて行うのが好ましく、例えば、送り
出し装置4から送り出された発泡体シート2と、他の送
り出し装置5から送り出された別の発泡体シート3との
積層面に、ドライヤー6(熱風発生源)から熱風を局部
的に吹き付けて両シートを加熱し、圧着ロール7で押圧
しながら積層した後に巻取り装置8に巻き取って連続的
に積層一体化することができる。尚、発泡体シート2、
3は、無架橋プロピレン系樹脂発泡体ならば必ずしも同
一のものを用いる必要はなく、必要に応じて密度や厚さ
等を異ならせることもできる。
て、ラインスピード、圧着ロールの間隙、熱風発生源か
ら圧着ロールまでの距離、熱風温度、熱風の吹き付け方
向等の加工条件は、積層一体化される両発泡シート2、
3の厚み、密度、基材樹脂の種類等によって適宜選択さ
れるが、通常は2〜40m/min.のラインスピード
で発泡体シート2、3を送り出し、該発泡体シート2、
3が、発泡体シート2、3を単に重ね合わせたときの、
その厚みの75〜100%の間隙に設定された圧着ロー
ルに挟まれる直前に、熱風発生源から0.02〜0.2
5mの距離をもって、200〜300℃の熱風を発泡体
シート積層面の局所に吹き付けることによって行われ
る。尚、本発明の発泡体積層シート1は、2枚の発泡体
シートを積層したものに限らず、3枚以上の発泡体シー
トを積層したものであってもかまわない。
その厚みを単に厚くするだけではなく、発泡体積層シー
ト1の中央部に形成される気泡の形状を特定のものと
し、且つ該積層シートの独立気泡率が80%以上である
気泡構造を有するものとすることによって緩衝性の向上
を図ろうとするものであるが、熱風ラミネートの如き加
熱積層手段により発泡体シートを積層一体化することに
よって、独立気泡率を低下させずに発泡体積層シート1
の中央部に形成される気泡の形状を前述の如き条件式を
満足するものとすることができる。
る発泡体シート2、3は、それらが積層される前にあっ
ては、内部に存在する気泡の形状は本発明において要求
される条件を満足するものではなく、厚み方向の気泡径
aに対するTD方向の平均気泡径b、及びMD方向の平
均気泡径cのそれぞれの比が、a/b=0.35程度、
a/c=0.32程度であり、TD方向の平均気泡径
b、MD方向の平均気泡径cと比較してシートの厚み方
向の気泡径aが短く偏平したものであっても、上記加熱
積層手段による積層時に気泡内に存在する空気(或い
は、残留発泡剤)が膨張することによって、気泡がシー
トの厚み方向に伸びて本発明において要求される条件を
満足するものとなると考えられる。
泡体シート2、3を積層一体化すれば、その積層面付近
の気泡が潰れたり、連通して独立気泡率が低下したりす
ることなく他の気泡と略同様の形状で存在し、更に、積
層面においては、発泡体シート2、3製造時にそれらの
表面に形成される所謂スキン層がほとんど消失している
ので、発泡体積層シート1の緩衝性に影響を及ぼす虞が
ない。その上、積層前の発泡体シート2、3の表面に許
容範囲を超えたコルゲートが生じていたとしても、積層
後にはそのようなゴルゲートであっても問題とならない
程度に緩和される。そして、所謂押出成形法により筒状
に押し出した発泡シートの内面どうしを貼り合わせて、
シート幅が半分になってしまうことを代償としてシート
を厚くし貼合せ面の気泡が潰されてしまうものではない
から、得られるシート1の幅が不必要に制限されてしま
うこともない。
のものとし、その厚みを増すだけでなく、シート1の厚
み方向断面の中央部において存在する気泡が、0.4≦
a/b≦1.4、及び0.4≦a/c≦1.4(aはシ
ートの厚み方向の平均気泡径、bはTD方向での平均気
泡径、cはMD方向での平均気泡径)なる関係を満足す
る比較的厚み方向の長さがある気泡形状(以下、“縦に
立った形状”と表現する)で、且つ該積層シートの独立
気泡率を低下させずに80%以上に保つことによって発
泡体積層シートが圧縮強度、残留歪み、曲げ弾性、最大
曲げ応力等に優れるということを見出したことが特に重
要であって、これによって従来からの無架橋プロピレン
系樹脂発泡シートよりも緩衝性に優れ、コシのあるシー
トを提供することが可能となり、包装容器等に成形して
用いられる場合であっても、比較的重量の重いもをも包
装するものとして供することができる。尚、上記中央部
の気泡は生産性の面で0.5≦a/b≦1.1、0.5
≦a/c≦1.1であることが好ましい。
b<0.4の場合や、a/c<0.4の場合は、緩衝性
が不充分であり、a/b>1.4の場合や、a/c>
1.4の場合は、伸びが悪く裂けやすいシートとなって
しまう。また、独立気泡率が80%未満の場合には、圧
縮強度が不充分であり、また、残留歪みも大きくなって
しまうため、包装用シート、包装用容器等として使用し
た時に、内容物の底面等、荷重がかかる部分の緩衝性が
不充分なものとなってしまい、加熱成形時の伸びも悪く
なってしまう。
て25%圧縮強度が0.35kg/cm2 以上、特に
2.0kg/cm2 以上、80%圧縮後の残留歪みが4
0%以下、特に25%以下、曲げ弾性率が25kg/c
m2 以上、特に300kg/cm2 以上であることが好
ましい。尚、圧縮強度、残留歪みは、包装材として荷重
がかかる部分の緩衝性を維持し、曲げ弾性率は、該シー
トのコシの強さを維持するために必要な要素である。
発泡シートの厚みが3.0mm未満の場合は深絞り成形
性、緩衝性、機械的強度、断熱性等に劣り、厚みが20
mmを超える場合は、曲げ強度が強い、かさばる等、緩
衝性以外の包装材適性に劣るものとなってしまう。更
に、発泡シートの密度が0.02g/cm3 未満の場合
は、保形性に劣り果物用容器等として使用することが難
しく、外観良好なものが得られにくい。密度が0.3g
/cm3 以上の場合は、剛性が強過ぎてしまい緩衝性の
面で満足し得るものにならない。尚、本発明発泡体積層
シートの密度は0.02〜0.06g/cm3 、更に
0.023〜0.045g/cm3 のものが柔軟性、保
形性、緩衝性のバランスが良く好ましい。
したようにその厚さは3.0〜20mmであるが、加熱
成形、特に深絞り成形に供することを考慮すると厚さは
3.0〜10.0mmで、密度が0.02〜0.06g
/cm3 であるのが好ましく、更に該積層シート厚み方
向断面において、厚み方向に5〜20個の気泡が存在
し、且つシート両表面より厚み方向に厚み0.8mm未
満(以下、“表層部”という)に完全に存在する気泡の
形状が、0.2≦a/b≦0.7、及び0.2≦a/c
≦0.7なる関係を満足する形状、即ち厚み方向の気泡
径に対してMD方向、TD方向の気泡径が長い気泡形状
であるものが好ましい。尚、シート両表面より厚み方向
に厚み0.8mm未満に完全に存在する気泡とは、前述
の中央部の気泡と該0.8mmのラインにかかる気泡と
を除くシート1断面の全ての気泡を意味する。
mを超えると加熱成形時にシートの内部までの均一な加
熱が難しく、また、本発明発泡体積層シートの中央部に
存在する気泡は、比較的縦に立った形状であることもあ
って該気泡数が20個を超えても、また密度が0.06
g/cm3 を超えても、均一な加熱が難しくなり、ま
た、表層部に存在する表面側に位置する気泡形状を表す
a/b及びa/cの関係が0.2以上、0.7以下であ
れば、シートの引張強度が充分に確保されて加熱成形時
のシートの伸びが良くなり、シートの厚みを増したこと
に併せて深絞り成形性をより向上させることができる。
尚、a/b、a/cが0.2未満の場合はシートの厚み
を大きくすることが難しくなる。また0.7を超える場
合には、引張強度不足となる。
果物用容器、建築用耐熱性断熱材、包装用シート等とし
て用いるのに好適である。また、本発明の積層発泡シー
ト1を成形して用いる場合の成形方法としては、真空成
形、圧空成形やこれらの応用として、フリードローイン
グ成形、プラグ・アンド・リッジ成形、リッジ成形、マ
ッチド・モールド成形、ストレート成形、ドレープ成
形、リバースドロー成形、エアスリップ成形、プラグア
シスト成形、プラグアシストリバースドロー成形等やこ
れらを組み合わせた方法等が挙げられる。また、充分な
圧縮強度、曲げ弾性率、更には自動車天井材程度の浅絞
り加熱成形に供することを考慮すると、厚さは3.0〜
20mmで 密度が0.06g/cm3 を超え、0.3
g/cm3 以下であるのが好ましく、更に該積層シート
の厚み方向断面において5〜25個の気泡が存在し、且
つシート両表面より厚み方向の、厚み0.8mm未満の
表層部に完全に存在する気泡の形状が、0.3<a/b
≦0.9及び0.3<a/c≦0.9なる関係を満足す
る形状であるものが好ましい。また上記積層シートにお
いて厚みが20mmを超える場合や、気泡数が25個を
超える場合には、熱成形時の均一な加熱が難しくなり浅
絞り成形であっても良好なものが得られない。一方、積
層シートの厚みが3.0mm未満の場合や、密度が0.
06g/cm3 以下の場合は、強い圧縮強度や曲げ弾性
を得ることが難しくなる。また深絞り成形時にも同様な
ことが言えるが、気泡数が5個未満の場合、充分な曲げ
弾性率を確保することが難しくなる。更にまた、表層部
の気泡形状を表すa/b及びa/cの関係が、それぞれ
0.3以下の場合は、やはり強い圧縮強度を得ることが
困難であり、a/b及びa/cの関係が、それぞれ0.
9を超える場合は密度等も係わり、浅絞り成形加熱時の
シートの垂れ下がり等により成形品に厚みムラが発生す
る虞れがある。尚、上記浅絞り成形においても成形方法
としては前述の真空成形、圧空成形等の方法が挙げられ
る。尚、表層部の気泡形状の調整は、積層前の発泡体シ
ートを調整する方法や、積層時に調整する方法等が挙げ
られる。例えば、プロピレン系樹脂を基材とするもので
あっても、押出発泡温度を低く調整し、押出機口金の圧
力を80kg/cm2 G未満の範囲に維持して押出発泡
することにより、積層前の発泡体シートの気泡形状を偏
平から球に近い形にすることが可能である。この方法に
より得られたものを熱風によるラミネートに供すれば本
発明の発泡シートを容易に得ることができる。また前述
の通り、厚み方向断面における気泡形状が偏平な発泡体
シートを用いて熱風によるラミネート加工条件を適宜選
択する方法等も採用することができる。
び比較例(比較例1〜4)を挙げて本発明を更に詳細に
説明する。
溶融混練物を押出機先端に取り付けたサーキュラーダイ
スの環状リップより押出発泡してチューブ状の発泡体を
得、次いでこのチューブを切り開いてシート状として発
泡体シートを得た。次に、得られた複数枚の発泡体シー
トどうしを熱風ラミネートにより溶融接着して積層一体
化した。尚、このときの加工条件は以下の通りである。
n. ・圧着ロール間隙 積層する発泡体シー
トの合計厚みの80〜98% ・熱風発生源からの距離 0.10〜0.15
m ・熱風温度 250〜300℃ 但し、実施例2、8及び9についてはラインスピードを
3〜15m/min.とした。
発泡体(バルーン)の内面が接着可能な状態にあるうち
に、押圧ロールでバルーンを挟み込み内面を接着し肉厚
発泡シートを得た。
した以外は実施例3と同様に発泡体積層シートを得た。
チューブを切り開いてシート状とし、熱風ラミネートを
行わない従来のプロピレン系樹脂発泡体シートを得た。
ートについて、表層部、及び中央部のそれぞれにおける
厚み方向の平均気泡径aに対する、TD方向の平均気泡
径b、MD方向の平均気泡径cの比(a/b、a/
c)、厚み方向の気泡数、シート密度、シートの厚み、
独立気泡率を測定して得られた値、及び、これら発泡体
積層シート、又は発泡体シートのそれぞれについて、圧
縮強度、残留歪み、曲げ弾性率を測定した結果を表1に
示す。
泡体シートを用いて、容器または自動車天井材を成形
し、その成形性についての評価を併せて表1に示す。
用いた樹脂、及び発泡体シート構成は以下の通りであ
る。
ートの構成)〕 ・実施例1 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(30倍2mmの発泡体シート2枚の積層品) ・実施例2 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(5倍2mmの発泡体シート2枚の積層品) ・実施例3 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(20倍2mmの発泡体シート2枚の積層品) ・実施例4 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(20倍3mmの発泡体シート2枚の積層品) ・実施例5 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(20倍3mmの発泡体シート4枚の積層品) ・実施例6 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(20倍3mmの発泡体シート2枚と20倍2mmの発
泡体シート1枚との積層品) 実施例7 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(20倍2mmの発泡体シート2枚の積層品) 実施例8 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(8倍2mmの発泡体シート2枚の積層品) 実施例9 米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−632」、
(8倍3mmの発泡体シート1枚と8倍4.5mmの発
泡体シート1枚との積層品)
と同様に米国ハイモント社製ポリプロピレン「SD−6
32」を用いた。また、比較例3においては20倍2m
mの発泡体シートの2枚積層シートである。
での平均気泡径b、押出し方向での平均気泡径cは、発
泡体積層シート、又は発泡体シートのTD方向、MD方
向各々に直交する厚み方向断面の顕微鏡拡大写真を得
て、得られた写真をもとにシート表面から0.8mmの
位置に相当する位置に線を引き、表層部と中央部の気泡
に分け、表層部の気泡径については0.8mmの位置に
相当する位置に引いた線上にある気泡、及び中央部の気
泡以外の写真上の全ての気泡について、また、中央部の
気泡径については、該線上と表層部の気泡以外の写真上
の全ての気泡について、厚み方向と幅方向及び厚み方向
と押出し方向の気泡径をノギスにより測定し、該写真の
拡大率で換算して平均気泡径a、b、cを算出した。
リエンテック社製テンシロン)にて試験片を縦50mm
×横50mm、厚みを約25mmになるように積層し、
厚み方向に10mm/min.で25%圧縮し、その荷
重を測定した。
リエンテック社製テンシロン)にて上記サンプルサイズ
の試験片を厚み方向に10mm/min.で80%まで
圧縮し、その後同スピードで除圧して、そのときの残留
歪みを測定した。
オリエンテック社製テンシロン)にてJIS−K−72
03に準拠し、試験片幅50mm、支点間距離50mm
にて測定した。
トを、木型により加熱成形して開口部直径(外径)13
5mm、底部直径(外径)105mm、深さ(外径)8
5mmの外形形状が円錐台形状の容器を成形した。得ら
れた容器の亀裂の有無や厚みの均一性を観察し、該シー
トの成形性を以下の基準により判定した。 ○・・・・・・・・・・成形品厚みに著しく薄い部分が
なく良好である。 △・・・・・・・・・・成形品厚みに著しく薄い部分が
ある。 ×・・・・・・・・・・成形品に亀裂や表面ヤケ(表面
が部分的に溶融して表面状態が悪い状態。)が見られ
る。 但し、実施例2、8及び9については、各シートをヘッ
ドライナー成形用型を用いて圧空成形により、縦180
0mm×横1400mm、凹部湾曲形状深さ80mmの
自動車天井材を成形し、以下の基準で成形性を判定し
た。 ○・・・・・・・・・・天井材の厚みが均一で良好であ
る。 △・・・・・・・・・・天井材に厚みムラがある。 ×・・・・・・・・・・天井材に亀裂や表面ヤケが見ら
れる。
法(ASTM D 2856)により求めた値である。 但し、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡体積層シート
の独立気泡率測定時の加圧によりサンプルの体積が小さ
くなり測定値に誤差を含むため、以下の補正を行なう。
ルを積重ねて厚み約3.5cmになる枚数の測定サンプ
ルを得る。得られた測定サンプルを水の入っている1a
tmの耐圧容器中に30分間沈めておき、該サンプルを
沈める前の水位と、沈めて30分経過後の水位の差によ
り該サンプルの体積:Vw(cm3 )を求める。次に耐
圧容器内の圧力を1atmから2atmとして5分間放
置し、圧力1atmでの水位と2atmとして5分間放
置した後の水位の差:ΔV(cm3 )を求める。上記V
wとΔVとから、補正係数:αは次式により求められ
る。 補正係数:α=Vw/(Vw−ΔV)
ルを積重ね厚みが約3.5cmになる枚数分の測定サン
プルを用い、ASTM D2856に準拠してエアピク
ノメーター法によりサンプルの実容積:Vx(cm3 )
を求める。求めたVxに前記補正係数:αを乗じてVx
を補正し、 補正後の実容積:V´x(cm3 )=Vx(cm3 )×
α としてV´xを求める。
ルの外寸から求められる見かけ容積:Va(cm3 )よ
り下記式により連続気泡率:Fo(%)を求め、この連
続気泡率の値、発泡体密度:ρf(g/cm3 )、樹脂
密度:ρs(g/cm3 )より、以下の式により独立気
泡率:Fc(%)を求めた。 連続気泡率:Fo(%)=〔(Va−V´x)/Va〕
×100 独立気泡率:Fc(%)=100−Fo−ρf/ρs
であり、図中、10はリファレンスシリンダー、11は
リファレンスシリンダー10のピストン、12はサンプ
ルシリンダー、13はサンプルシリンダーのピストン、
14は圧力表示装置である。サンプル15をサンプルシ
リンダー12内に入れ、リファレンシリンダー10のピ
ストン11がASTM D2856で示される Positio
n 1の状態にある時(図中、Aの位置にピストン11が
ある時)は、リファレンスシリンダー10内の圧力は1
atmとし、 Position 2の状態にある時(図中、Bの
位置にピストン11がある時)に、リファレンスシリン
ダー10内の圧力が2atmとなるように Position 2
を調整して測定サンプル実容積Vx(cm3 )を求める
こととする。リファレンスシリンダー10のピストン1
1が Position 2の状態にあるときの、リファレンスシ
リンダー10の内容積と、圧力が2atmの状態にある
サンプルシリンダー12の内容積の差(図中斜線部分)
がサンプルの実容積Vxとして求められる。
ト、又は発泡体シートの厚み方向断面の顕微鏡拡大写真
を得て、得られた写真をもとに厚み方向に直線を引き、
該直線により横切られる気泡の数を数えた値である。
系樹脂発泡体積層シートは、実施例1〜9において、圧
縮強度が0.35kg/cm3 以上、残留歪みが40%
以下、曲げ弾性率が25kg/cm2 以上の値を示して
おり、特に実施例2、8及び9のシートは圧縮強度2k
g/cm2 以上、残留歪みが25%以下、曲げ弾性率が
300kg/cm2 以上のもので、諸物性に優れ、比較
例4に示される従来のプロピレン樹脂発泡体シートと比
べて緩衝性、コシの強さ等にも優れたものである。
レン系樹脂発泡体積層シートは、ドローダウン性が60
m/分以下である無架橋プロピレン系樹脂を基材樹脂と
する複数枚の発泡体シートを、それらの幅方向と押出し
方向の方向性を一致させて溶融接着することにより積層
されてなる厚さ3.0〜20mm、密度0.02〜0.3
g/cm3 の発泡体積層シートであり、該シート厚み方
向断面においてシート両表面から厚み0.8mmを超え
る部分に完全に存在する気泡が、シートの厚み方向での
平均気泡径a、シートの幅方向での平均気泡径b、及
び、シートの押出し方向での平均気泡径cが0.4≦a
/b≦1.4、及び0.4≦a/c≦1.4なる関係を
満足する形状で、且つ該積層シートの独立気泡率が80
%以上であるので、圧縮強度、残留歪み、曲げ弾性、最
大曲げ応力等の諸物性に優れ、従来からのプロピレン系
樹脂発泡シートに比べ充分な厚みを有し、緩衝性や、コ
シの強さが改善され前記諸物性も申し分のないものであ
る。
積層シートの厚みを3.0〜10.0mm、密度0.0
2〜0.06g/cm3 とし、該積層シート厚み方向断
面において厚み方向の気泡数が5〜20個であって、且
つシート両表面から厚み0.8mm未満の表層部に完全
に存在する気泡の形状が0.2≦a/b≦0.7、0.
2≦a/c≦0.7なる関係を満足するものとすれば、
加熱成形時にシートの内部までも均一に加熱することが
でき、また、シートの引張強度が充分に確保されて加熱
成形時のシートの伸びが良くなってシートの厚みを増し
たことに併せて深絞り成形性をより向上させることがで
きるため加熱成形に供するのに好適なものとなる。また
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡体積層シートの厚み
を3〜20mm、密度を0.06g/cm3 超、0.3
g/cm3 以下とし、該積層シートの厚み方向の気泡数
が5〜25個であって、且つシート両表面から0.8m
m未満の表層部に完全に存在する気泡形状が0.3<a
/b≦0.9、0.3<a/c≦0.9なる関係を有す
るものとすれば、圧縮強度が強く、しかもシートの引張
強度もシートの加熱成形時のアバレを防ぐ程度に調整さ
れ、浅絞り成形が可能なものとなり、上述の充分な圧縮
強度に加え、充分な曲げ弾性率も実現されて自動車天井
材成形用基材として良好なものとなる。
の一製造例を示す説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ドローダウン性が60m/分以下である
無架橋プロピレン系樹脂を基材樹脂とする複数枚の発泡
体シートを、幅方向と押出し方向の方向性を一致させて
溶融接着することにより積層されてなる厚さ3.0〜2
0mm、密度0.02〜0.3g/cm3 の発泡体積層シ
ートであり、該積層シートの厚み方向断面においてシー
ト両表面から厚み0.8mmを超える部分に完全に存在
する気泡の形状が下記の条件式(1)、及び(2)を満
足し、且つ該積層シートの独立気泡率が80%以上の気
泡構造を有することを特徴とするポリプロピレン系樹脂
発泡体積層シート(但し、条件式中aはシートの厚み方
向の平均気泡径、bはシートの幅方向の平均気泡径、c
はシートの押出し方向の平均気泡径である)。 0.4≦a/b≦1.4・・・・・・・・・・・・(1) 0.4≦a/c≦1.4・・・・・・・・・・・・(2) - 【請求項2】 厚みが3.0〜10.0mm、密度0.
02〜0.06g/cm3 の発泡体積層シートであり、
該積層シートの厚み方向断面において、厚み方向の気泡
数が5〜20個であって、且つシート両表面から厚み
0.8mm未満の表層部に完全に存在する気泡の形状が
下記の条件式(3)、及び(4)を満足する請求項1記
載のポリプロピレン系樹脂発泡体積層シート(但し、条
件式中aはシートの厚み方向の平均気泡径、bはシート
の幅方向の平均気泡径、cはシートの押出し方向の平均
気泡径である)。 0.2≦a/b≦0.7・・・・・・・・・・・・(3) 0.2≦a/c≦0.7・・・・・・・・・・・・(4) - 【請求項3】 密度が0.06g/cm3 を超え、0.
3g/cm3 以下の発泡体積層シートであり、該積層シ
ートの厚み方向断面において、厚み方向の気泡数が5〜
25個であって、且つシート両表面から厚み0.8mm
未満の表層部に完全に存在する気泡の形状が下記条件式
(5)及び(6)を満足する請求項1記載のポリプロピ
レン系樹脂発泡体積層シート(但し、条件式中aはシー
トの厚み方向の平均気泡径、bはシートの幅方向の平均
気泡径、cはシートの押出し方向の平均気泡径であ
る)。 0.3<a/b≦0.9・・・・・・・・・・・・(5) 0.3<a/c≦0.9・・・・・・・・・・・・(6) - 【請求項4】 請求項3記載のポリプロピレン系樹脂発
泡体積層シートからなる自動車天井材成形用基材。
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