JP5013739B2

JP5013739B2 - 軽量断熱性透明フィルム

Info

Publication number: JP5013739B2
Application number: JP2006124637A
Authority: JP
Inventors: 敬文太田; 嘉則岩崎; 啓之大田和
Original assignee: Tokyo Printing Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Tokyo Printing Ink Mfg Co Ltd
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: JP2007297432A

Description

本発明は、断熱性樹脂組成物、それを用いた軽量断熱性透明フィルム及びその断熱性樹脂組成物の製造方法に関する。

樹脂を軽量化し、断熱性を付与するため、樹脂を発泡させたり中空粒子を混合したりすることは良く知られている。発泡させる場合は、炭酸ガス等の気体を細かな泡として溶融した樹脂に均一に混合し成形しなければならない。発泡剤を用いる場合は、樹脂中に発泡剤を均一に分散し、加熱してガスを発生させて発泡させる。樹脂を溶融したとき均一に気体の泡を樹脂中に閉じ込めなければならないため、用いる樹脂の溶融張力が適当な範囲にあること、発泡剤の気体発生温度と樹脂の溶融温度を調整しなければならないなど、発泡させる樹脂の種類には制限があった。

中空粒子を用いる場合は、このような制限はないが、樹脂との接触面での剥離による強度低下の問題があった。また、発泡させる場合も、中空粒子を使用する場合も透明性を犠牲にしなければならなかった。

中空粒子の一つであるガラスバルーンは、化学的に不活性で耐熱性が高いため多種の熱可塑性樹脂に用いることができるが、軽く壊れやすいため、溶融した樹脂中に均一に混合分散させて、成形するには困難が伴う。

そこで、特許文献１には、特定の範囲のメルトフローレイトを有する樹脂を用い、かつ成形方法として圧縮成形を用いることにより、射出成形に比べガラスバルーンの破壊率を低減した圧縮成形用樹脂組成物が開示されている。

また、特許文献２には、ガラスバルーンに表面処理を施すことによって樹脂との滑り性を良くし、それにより樹脂の粘度に拘らず樹脂中に均一にガラスバルーンを分散させ、ガラスバルーンの破壊を少なくして成形することができる樹脂組成物が開示されている。

特開平５−１７６３４号公報特開平６−２２６７７１号公報

前記特許文献の方法は、射出成形、押出し成形等樹脂に力がかかる場合、樹脂の溶融粘度が高い場合などでは、成形時にガラスバルーンが破壊されやすいため、使用できる樹脂の種類に制限があった。また、これまでガラスバルーンをフィルム成形用の樹脂に適用した例はなく、もちろんガラスバルーンを樹脂に分散することによって軽量で、断熱性がありかつ透明なフィルムを製造した例も見られない。

本発明は、上記課題を解決することを鑑みてなされたものであり、フィルムから厚みのある成形体まで、成形物の厚さに関係なく成形可能なガラスバルーン含有熱可塑性樹脂組成物、該樹脂組成物を用いた軽量断熱性フィルム及び該樹脂組成物の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ポリオレフィンを含む熱可塑性樹脂に、平均粒径が１０〜７０μｍで、表面処理剤で被覆された耐圧強度が７０ＭＰａ以上のガラスバルーンをその含有率が２〜５重量％になるように配合してなることを特徴とする軽量断熱性透明フィルムである。

また、請求項２に係る発明は、前記表面処理剤が有機シラン化合物、有機チタネート化合物または有機アルミネート化合物から選ばれた一種以上であることを特徴とする請求項１記載の軽量断熱性透明フィルムである。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の軽量断熱性透明フィルムに、透明性フィルムをラミネートするかまたは貼り合わせたことを特徴とする軽量断熱性透明フィルムである。

本発明によるとガラスバルーンが壊れないため、成形体の厚さや成形方法に関係なく成形できるガラスバルーン含有軽量断熱性樹脂組成物、該樹脂組成物から製造する軽量断熱性透明フィルム、及び該樹脂組成物の製造方法を提供できる。

また、本発明のフィルムは軽いうえに断熱性と透明性を兼ね備えていることから、農業用では昼間には植物の生育には必要な光を通し、夜間は断熱効果により温室内を保温するフィルムとして、また、食品用では中身の見える保温性の食品容器用フィルムとして有用である。さらに、遮音性もあるため、例えば、建材の表面に貼る透明遮音フィルムとしても有用である。

本実施形態に係る軽量断熱性樹脂組成物、該樹脂組成物から製造する軽量断熱性透明フィルム、及び該樹脂組成物の製造方法について説明する。なお、本実施形態は、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。

本発明で用いられる熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどのポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、各種ポリアミド樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリビニールアセテート樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、各種液晶樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体樹脂およびこれらの共重合体等である。また、熱又は光硬化性樹脂であっても硬化前で熱可塑性を保持している樹脂であれば使用できる。

本発明で用いられるガラスバルーンは、平均粒径が１０〜７０μｍである。平均粒径が７０μｍを超えるガラスバルーンはフィルムにしたときに壊れやすくフィルム表面が疎になるため好ましくない。平均粒径が１０μｍ未満のガラスバルーンは、壊れにくくはなるが、単位体積あたりのガラス部分が多くなるため軽量化の効果が不十分なばかりでなく、製造が難しいため汎用性に欠け、コストアップになる。

当該ガラスバルーンの耐圧強度は、７０ＭＰａ以上が好ましい。ここで耐圧強度は、タルクと混合したガラスバルーンを乾燥窒素ガスにより加圧したときのガラスバルーンの残存率が９０％以上である圧力であり、ガラスバルーンの真比重の変化率から計算できる。この耐圧強度未満では、樹脂の溶融粘度をコントロールしたり、混練方法を工夫したりしても、分散工程やフィルム等への成形工程においてガラスバルーンが破壊されるため、目的とする性能を達成できない。

当該ガラスバルーンは、樹脂との密着性を良くする為、表面処理されていることが好ましい。表面処理剤としては、有機シラン化合物、有機チタネート化合物又は有機アルミネート化合物が用いられ、通常の方法により表面処理できる。即ち、ガラスバルーンは、これらの化合物を水又は各種有機溶媒に溶解し、ガラスバルーンを浸漬、乾燥することにより表面処理される。また、ヘンシェルミキサー等のミキサー中でガラスバルーンを加熱撹拌しながら、水又は有機溶媒に溶解した表面処理剤を少しずつ添加することによっても表面処理できる。

表面処理剤としては、有機シラン化合物、有機チタネート化合物または有機アルミネート化合物であり、有機シラン化合物としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス−（２−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタアクリロキシプロピルメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。有機チタネート化合物としては、例えば、テトラ−ｉ−プロピルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラステアリルチタネート、トリエタノールアミンチタネート、チタニウムアセチルアセトネート、チタニウムラクチート、オクチレンブリコールチタネート、イソプロピル（Ｎ−アミノエチルアミノエチル）チタネートが挙げられる。有機アルミネート化合物としては、例えば、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピネート等を挙げることができ、これらは一種以上を用いることもできる。

ガラスバルーンの混合量は、フィルム用途では、用いる樹脂に対して０．５〜５％が好ましい。０．５％より少ないと、断熱効果が不十分となり、５％を越えるとフィルムにしたときに透明性が低下するだけでなく機械的強度も低下するためフィルムとしての性能を維持できなくなる。

本発明の軽量断熱性透明フィルムは、溶融した熱可塑性樹脂にガラスバルーンを混合分散させた後、フィルム化することによって製造できるが、ガラスバルーンの破壊を抑制しながら均一に混合するためには、予め高濃度のガラスバルーンを混合分散したマスターバッチを製造し、該マスターバッチを他の熱可塑性樹脂で混合希釈してからフィルム化するのが好ましく、このとき、耐候性、光安定性等の向上のために酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を添加してもよい。なお、該マスターバッチは、二軸押出機を用いて、溶融した樹脂中にガラスバルーンを添加するサイドフィード方式にするとガラスバルーンの破壊を最小限に留めることができる。

フィルム成形方法は特に選ばないが、フィルム成形に一般的に用いられる方法、例えば、Ｔダイ法、インフレーション法、多層成形法、押出ラミネーション等で成形できる。本発明によると、いずれの方法においてもガラスバルーンを破壊することなくフィルムとすることができる。

なお、フィルム化したときその中に含まれるガラスバルーンの粒径が大きい場合、特に、フィルムの厚さがガラスバルーンの粒径より小さい場合には、フィルムの表面が疎となるため幾分透明性が損なわれるが、該フィルム表面を低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、ナイロン及びポリエチレンテレフタレート等の透明性のある樹脂フィルムをラミネートする又は貼り合わせることによって透明性を改善することができる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。なお、実施例及び比較例において部と記載されているものは重量部を表す。

実施例１
＜表面処理ガラスバルーンの製造＞
有機シラン化合物（信越ポリマー社製：ＫＢＥ−９０３）の１０％水溶液に、平均粒径２７μｍで耐圧強度１２４ＭＰａのガラスバルーン（住友３Ｍ社製：グラスバブルズＳ６０ＨＳ）を浸漬後、１２０℃で乾燥して、表面処理ガラスバルーンを製造した。
＜ガラスバルーンマスターバッチの製造＞
低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）８０部に、上記表面処理ガラスバルーン２０部を加え、二軸押出機を用いて混練押出してガラスバルーンマスターバッチを製造した。
＜ガラスバルーン含有樹脂フィルムの製造＞
上記ガラスバルーンマスターバッチ１０部及び低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）９０部を混合し、東洋精機製作所製ラボプラストミル付属Ｔダイによりフィルム成形して、厚さ８０μｍのガラスバルーン含有樹脂フィルムを製造した。また、Ｔダイでのフィルム成形時に５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムでラミネートすることによりＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

実施例２
実施例１のガラスバルーンマスターバッチ２５部及び低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）７５部から、実施例１と同様にしてガラスバルーン含有樹脂フィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

実施例３
実施例１のガラスバルーンマスターバッチ２５部、低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）７２部及び接着性樹脂であるアドマーＬＦ１２８（三井化学社製）３部から、実施例１と同様にしてガラスバルーン含有樹脂フィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

実施例４
＜ガラスバルーンマスターバッチの製造＞
ポリプロピレン（プライムポリマー社製：プライムポリプロＦ３２７Ｄ）８０部に、実施例１の表面処理ガラスバルーン２０部を加え、二軸押出機を用いて混練押出してガラスバルーンマスターバッチを製造した。
＜ガラスバルーン含有樹脂フィルムの製造＞
上記ガラスバルーンマスターバッチ２５部及びポリプロピレン（プライムポリマー社製：プライムポリプロＦ３２７Ｄ）７５部から、実施例１と同様にしてガラスバルーン含有樹脂フィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

比較例１
＜ガラスバルーンマスターバッチの製造＞
低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）８０部に、平均粒径２７μｍで耐圧強度１２４ＭＰａのガラスバルーン（住友３Ｍ社製：グラスバブルズＳ６０ＨＳ）２０部を加え、二軸押出機を用いて混練押出してガラスバルーンマスターバッチを製造した。
＜ガラスバルーン含有樹脂フィルムの製造＞
上記ガラスバルーンマスターバッチ２５部及び低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）７５部から、実施例１と同様にしてガラスバルーン含有樹脂フィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

比較例２
＜ガラスバルーンマスターバッチの製造＞
低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）８０部に、平均粒径４０μｍで耐圧強度２８ＭＰａのガラスバルーン（住友３Ｍ社製：グラスバブルズＳ３８）２０部を加え、二軸押出機を用いて混練押出してガラスバルーンマスターバッチを製造した。
＜ガラスバルーン含有樹脂フィルムの製造＞
上記ガラスバルーンマスターバッチ２５部及び低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）７５部から、実施例１と同様にしてガラスバルーン含有樹脂フィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

比較例３
実施例１で製造したガラスバルーンマスターバッチ２部及び低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）９８部から、実施例１と同様にしてガラスバルーン含有樹脂フィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

比較例４
実施例１で製造したガラスバルーンマスターバッチ５０部及び低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）５０部から、実施例１と同様にしてガラスバルーン含有樹脂フィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

比較例５
低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製：ＮＵＣ８１６０）から、実施例１と同様にしてガラスバルーンを含まないポリエチレンフィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

比較例６
ポリプロピレン（プライムポリマー社製：プライムポリプロＦ３２７Ｄ）から、実施例１と同様にしてガラスバルーンを含まないポリプロピレンフィルム及びそのＰＥＴラミネートフィルムを製造した。

上記の実施例、比較例で製造したフィルムについて以下の評価方法により評価した。

＜断熱効果＞
実施例及び比較例で製造したフィルムを用いて、長さ２００ｍｍ、幅１５０ｍｍの袋を作成し、純水１００ｍｌを入れ密封し、６０℃のオーブンに１２時間放置した。純水の温度が６０℃であることを確認後、これを温度２３℃、湿度５０％の恒温室中に放置し、２０分後の純水の温度を測定した。その結果、無添加フィルムに比べ２℃以上の保温効果のあるものを◎、０．５〜２℃未満の保温効果のあるものを○、０．５℃未満のものを保温効果なし×、として評価した。

＜ヘーズ＞
東洋精機製ヘーズメーターにより測定し、その値が２０以下を透明性大◎、２０〜５０を透明性あり○、５０以上を透明性なし×、として評価した。

＜フィルム伸び率＞
インテスコ製万能試験機２０１型を用い、ＪＩＳＫ７１２７に準じて測定し、無添加フィルムに比べ保持率が８０％以上をフィルム強度大◎、６０〜８０％をフィルム強度あり○、６０％以下をフィルム強度なし×、として評価した。

実施例及び比較例の評価結果を表１に示した。

Claims

ポリオレフィンを含む熱可塑性樹脂に、平均粒径が１０〜７０μｍで、表面処理剤で被覆された耐圧強度が７０ＭＰａ以上のガラスバルーンをその含有率が２〜５重量％になるように配合してなることを特徴とする軽量断熱性透明フィルム。
前記表面処理剤が有機シラン化合物、有機チタネート化合物または有機アルミネート化合物から選ばれた一種以上であることを特徴とする請求項１記載の軽量断熱性透明フィルム。
請求項１または２に記載の軽量断熱性透明フィルムに、透明性フィルムをラミネートするかまたは貼り合わせたことを特徴とする軽量断熱性透明フィルム。