JP5588715B2 - 防曇性プロピレン系樹脂シート - Google Patents
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Description
しかし、これらの非結晶性樹脂は、近年電子レンジ加熱食品の増加に伴い、耐熱不良や耐衝撃不良等で容器や蓋が変形したり、割れたりして問題があり、容器や蓋製造業者からは透明で防曇性が有り、しかも耐熱性や耐衝撃性のある材料が望まれていた。
一方、結晶性のポリプロピレン系樹脂シートは、耐熱性や耐衝撃性には強いが透明性が劣り、その表面が極めて疎水性であるため、容器や蓋材として使用した場合、内容物の水蒸気が表面に微小水滴として付着し、内容物を見分けることが困難であるという防曇性の問題があった。
特に、シートから熱成形で容器や蓋材を生産すると、どうしても容器や蓋材製品を打ち抜いた後のシートロス部分が発生する。さらに、容器や蓋材製品を回収して再生使用することも求められることになる。
シートや製品の再生使用にあたっては、シートや製品を粉砕してバージン原料と混合し、シート成形機にかける方法や、シートや製品を粉砕したあと、押出機にて溶融混練してペレット(粒)状に加工してバージン原料と混合し、シート成形機にかける方法が行われる。
この場合、再生使用の割合にもよるが、押出機にて溶融混練してペレット(粒)状に加工した方が、原料の嵩密度が安定するために、シート成形加工が安定する。
以下、本発明の防曇性プロピレン系樹脂シートを形成する組成物の構成成分やその製造方法、防曇剤、さらにはそれらを用いた防曇性プロピレン系樹脂シートの製造方法等について詳細に説明する。
1.プロピレン系樹脂
本発明で用いられるプロピレン系樹脂のMFRは、0.2〜30g/10分、好ましくは、0.3〜15g/10分、さらに好ましくは、0.4〜10/10分である。MFRが上記の数値範囲を下回ると成形加工時の表面が荒れて製品の外観が損なわれ、一方、MFRが上記の数値範囲を上回ると製品の衝撃強度が低下する。
α−オレフィンとしては、エチレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチル−ペンテン−1等を用いることができる。中でもプロピレンとエチレンとのランダム共重合体が好ましい。プロピレンとエチレンとのランダム共重合体では、エチレン含量は、0.1〜10重量%が好ましく、0.2〜5重量%がさらに好ましく、0.4〜3.5重量%が特に好ましい。エチレン含量が0.1重量%を下回ると製品の衝撃強度が損なわれ、一方、エチレン含量が10重量%を上回ると製品の剛性が低下しやすい。
プロピレン系樹脂は、後述の方法によって得られるもののほか、市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、チーグラー系触媒を使用した製品例として日本ポリプロ社製「ノバテックPP」(商品名)シリーズ、メタロセン系触媒を使用した製品例として日本ポリプロ社製「ウインテック」(商品名)シリーズのなかから本発明の範囲に適合するものを使用することができる。
本発明では、芳香族カルボン酸金属塩系、芳香族リン酸金属塩系、ソルビトール系およびアミン系造核剤から選ばれる少なくとも1種の造核剤が用いられる。
本発明では、これらの必須成分の他に付加的成分を本発明の効果を損なわない範囲で添加することができる。それらの付加的成分としては、通常のポリプロピレンに用いられる酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、分子量調整剤(過酸化物)、着色剤、中和剤、ハイドロタルサイト類、各種フィラー等の各種助剤、他のプロピレン単独あるいは他のα−オレフィンとの共重合体、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等の他の重合体、各種熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。
本発明に用いられるプロピレン系樹脂組成物の製造方法は、上記成分の添加順序や用いる装置に特に限定されないが、一般に使用されるヘンシェルミキサー、Vブレンター、リボンブレンダー、バンバリーミキサー、ニーダーブレンダー又は押出機の如き通常の混合機または混錬機を用いて所定時間混合し、通常の押出機にて粒状とする方法が好ましい。
又、本発明で用いられるプロピレン系樹脂組成物は、造核剤を目的とする配合量よりあらかじめ多く配合しておき、シートの製造前にプロピレン系樹脂で目的量に希釈する所謂マスターバッチの方式を取ることもできる。
また、本発明においては、本発明により製造された防曇性シートを再生使用するために、使用済みの防曇性シートを粉砕機等により粉砕した後、あるいはその粉砕品を溶融混錬して再生ペレットとした後、バージン原料に混合し、新しいプロピレン系樹脂組成物とすることができる。
しかし、その際、再生ペレットの配合には、その中の遊離脂肪酸により生じると思われる変色の面からおのずと限度があり、組成物全体で、遊離脂肪酸の含有量が50ppm以下となるように新しい樹脂組成物を調製する必要がある。遊離脂肪酸の含有量が50ppmを上回ると、変色が激しくなる。このように調製することで、再生使用しても変色の少ないプロピレン系樹脂シートとすることができる。
1.プロピレン系樹脂シート
本発明に用いられるプロピレン系樹脂シートの厚みは、0.1〜2mmであり、0.15〜1.5mmが好ましく、0.2〜1mmが特に好ましい。
厚みが0.1mmを大きく下回る場合は、製品の剛性が損なわれ、厚みが2mmを大きく上回る場合は、シートの透明性が充分ではなくなる。
なお、ここでの脂肪酸とは、炭素数6〜22の脂肪酸であり、ステアリン酸、パルチミン酸、ミチスチン酸、オレイン酸、ベヘニン酸、ラウリン酸、エリカ酸等の1種以上の混合物をいう。
本発明に用いられるプロピレン系樹脂シートは、押出しシート成形、カレンダー成形等によって製造することができる。
押出しシート成形としては、単軸又は二軸のスクリュー押出機を通してコートハンガーダイからシート状に押出される。押出されたシートは、内部で冷却水や油が循環している金属ロール表面に、エアーナイフ、エアーチャンバー、硬質ゴムロール、スチールベルト、金属ロール等にて押さえつけ冷却固化されてシートに製造される。又、シート両面をスチールベルトで挟んで冷却固化することもできる。押出しシート成形は、単層の他に多層シートも使用できる。多層シートとしては、本発明のプロピレン系樹脂組成物の押出機に加え、複数の押出機を用い、フィードブロックやマルチマニホールドを用いてガスバリア樹脂層、接着性樹脂層、再生樹脂層、加飾樹脂層、等を重ねた多層シートとすることが出来る。
さらに、押出しシート成形、カレンダー成形されたシートは、真空成形、真空圧空成形、熱盤圧空成形等の熱成形により各種容器や蓋材に加工することができる。
1.防曇剤
本発明で使用される防曇剤は、炭素数6〜22の脂肪酸の蔗糖脂肪酸エステルであり、この化合物は、食品用添加物として認められており、安全性の点で最も好ましい。
この中では、ステアリン酸、パルチミン酸、ミチスチン酸、オレイン酸、ベヘニン酸、ラウリン酸、エリカ酸の蔗糖脂肪酸エステルが特に好適である。
本発明で使用される蔗糖脂肪酸エステルは、市販品を使用できる。市販品としては、三菱化学フーズ社製の「リョートーシュガーエステル」(商品名)を挙げる事ができる。
本発明に用いられるプロピレン系樹脂シートに防曇剤を塗布する際には、あらかじめシートをコロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理等の酸化処理を施すことが、防曇剤の安定に有効である。この中ではコロナ処理によって、シート表面の濡れ張力を35〜55ダイン、好ましくは36〜45ダインの範囲となるよう処理されるのが好ましい。濡れ張力がこの範囲を上回るとシートの酸化臭が発生して好ましくない。濡れ張力がこの範囲を下回ると防曇剤のシートへの接着性が損なわれる。
上記の防曇剤の塗付法は、各種のロール印刷法やどぶ漬け法や吹き付け法等、いずれの方法でも使用できる。前記塗布法は、シート成形後に引き続いて行うインラインコートやシート成形・巻取り後に巻き戻し工程で行うアウトラインコートする方法等で実施できる。
防曇剤塗布後の乾燥方法としては、蒸気や電気で熱した乾燥炉(溶媒が水の場合は、100℃以上が好ましい。)にシートを通して、溶媒を蒸発させる方法等が挙げられるが、特に制限はない。
本発明の防曇性ポリプロピレン系樹脂シートは、防曇性、透明性および再生使用に極めて優れているので、食品、化粧品、日用品の包装製品や、ICチップや液晶パネルなど電子部品の梱包トレー、ディスプレー用の箱などの産業部材に最適である。
シートや製品の再生使用にあたっては、シートや製品を粉砕してバージン原料と混合し、シート成形機にかける方法や、シートや製品を粉砕したあと、押出機にて溶融混練してペレット(粒)状に加工してバージン原料と混合し、シート成形機にかける方法が行われる。
この場合、再生使用の割合にもよるが、押出機にて溶融混練してペレット(粒)状に加工した方が、原料の嵩密度が安定するために、シート成形加工が安定する。
1)MFR
MFRは、JIS K7210(230℃、2.16kg荷重)に準拠して測定した。
引張弾性率は、厚み0.35mmのシートに対して成形1日後にJIS K7127に準拠して測定した。
HAZEは、厚み0.35mmのシートに対して成形1日後にJIS K7136に準拠して測定した。
エチレンの含量は、下記の条件の13C−NMR法によって計測された値である。
装置:日本電子社製 JEOL−GSX270
濃度:300mg/2mL
溶媒:オルソジクロロベンゼン
80℃の湯にシートの防曇材塗布面をかざし、水滴の付着状況を観察した。
○:水滴が全く付着せず、良く透視できる。
△:大きな水滴が付き、70%以上透視できる。
×:細かい水滴が付き、30%以下しか透視できない。
シートをアルミ箔で挟み、210℃で熱プレス加工して3℃に冷却し100μm以下のフィルムに成形した。
次いで、このフィルム1.25gを1cm×1cmの大きさに裁断してフラスコに入れ、クロロホルム30mLを用いて2回抽出した。クロロホルム30mLを加え、還流冷却下、60℃の湯浴中で1時間、超音波照射した。湯浴から取り出して室温まで静置冷却した後、ろ紙を用いてろ過して1度目のろ液を回収する。残ったフィルムにさらにクロロホルム30mLを加えて還流冷却下、60℃の湯浴中で15分間、超音波照射した。湯浴から取り出して室温まで静置冷却した後、先ほどと同じろ紙を用いてろ過して2度目のろ液を回収する。残ったフィルムとフラスコをさらに15mLのクロロホルムで洗い、洗液を先ほどと同じろ紙を用いてろ過して回収した。全てのろ液(洗液も含む)を合わせてナスフラスコに入れ、溶媒を減圧留去して抽出物を得た。
得られた抽出物にクロロホルム2mLを(ホールピペット等を用いて)正確に加え、よく混合して得られた溶液をフィルターでろ過してガスクロマトグラフ測定用試料溶液を得た。
得られたガスクロマトグラフ測定用試料溶液を以下の条件で測定し、標準溶液の保持時間と一致するピークから、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸のピーク面積をそれぞれ求めた。
装置条件
検出器:FID検出器
気化室温度:320℃
検出器温度:350℃
圧力制御:80kPaで15分間置き、50kPa/minの速度で580kPaまで昇圧する。
カラム温度:110℃から15℃/minの速度で341℃まで昇温し、9.6分間保つ。
カラム:J&W Scientific, DB−5MS (膜厚0.25μm,φ0.25mm×5m)
注入量:1.0μL
標準溶液:100mLメスフラスコにミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸をそれぞれ12.5mg量りとり、クロロホルムを加えて正確に100mLにした溶液。
以下の計算式によりそれぞれの遊離脂肪酸量を定量した。
シート中の遊離ミリスチン酸濃度(ppm)
=(測定試料溶液のミリスチン酸ピーク面積)÷(標準溶液のミリスチン酸ピーク面積)
×0.125(mg/mL)×2(mL)÷1250(mg)×1000000
以下同様にして遊離パルミチン酸、遊離ステアリン酸のトータル濃度を求め、遊離脂肪酸含有量(wtppm)とした。
1)プロピレン系樹脂
プロピレン系樹脂として、以下のプロピレン系樹脂(A)、プロピレン系樹脂(B)を用いた。
(1)プロピレン系樹脂(A)の製造
[触媒の製造]
攪拌翼と還流装置を取り付けた5Lセパラブルフラスコに、純水1,700gを投入し、98%硫酸500gを滴下した。そこへ、平均粒径18μmに造粒したモンモリロナイト(原料として水澤化学工業社製商品名「ベンクレイSL」を用いた)を300g添加後、攪拌した。その後90℃で2時間反応させた。このスラリーをろ過、洗浄した。回収したケーキに27%硫酸リチウム水溶液1,230gを加え、90℃で2時間反応させた。このスラリーをろ過し、さらに、ろ液のpHが4以上となるまで洗浄した。回収したケーキを100℃で予備乾燥した後に200℃で2時間乾燥した。その結果、275gの化学処理モンモリロナイトを得た。
1Lフラスコに、化学処理モンモリロナイト20gを加え、ヘプタン129mlとトリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液71ml(50mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。その後、ヘプタンで残液率1/100まで洗浄し、最後にスラリー量を100mlに調製した。さらに、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液3ml(1mmol)を加えて、10分間室温で攪拌した。
200mlフラスコ中で、(r)−ジメチルシリレンビス[1,1’−{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ハフニウム(300μmol)にヘプタン(50ml)を加えてスラリーとした後、上記1Lフラスコに加えて室温で60分間攪拌した。その後、ヘプタン181mlを加えて触媒スラリーを調製した。
窒素で十分置換を行った内容積1.0Lの撹拌式オートクレーブに、上記触媒スラリーを全量導入した。温度が40℃に安定したところでプロピレンを10g/時間の速度で供給し、温度を維持した。4時間後プロプレンの供給を停止し、さらに1時間維持した。予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ、十分窒素置換を行った1Lフラスコにスラリーを抜き出した。このスラリーを減圧乾燥して予備重合触媒を63.4g回収した。
[重合]
内容積200Lの誘導撹拌機付オートクレーブ内をプロピレンで十分置換した後に、十分に脱水処理した液化プロピレン45kgを導入し30℃に保持した。これに、トリイソブチルアルミニウムのヘプタン溶液470ml(50g/l)を加えた。水素2.0NL、エチレンを0.9kg導入し、上記予備重合触媒1.7gをアルゴンで圧入した。温度65℃まで40分かけて昇温し、65℃で2時間反応させた。また、この間水素を0.12g/hrの定速で導入した。その後、エタノール100mlを圧入して、反応を停止させ、残ガスをパージした。その結果、18.4kgのプロピレン系樹脂(A)が得られた。該樹脂のMFRは、1.4g/10min、エチレン含量1.3重量%であった。
内容積200リットルの攪拌式重合槽により、プロピレン−エチレンランダム共重合体の製造を実施した。重合槽内をプロピレンで充分置換した後、脱水・脱酸素したn−ヘプタン60リットルを導入し、ジエチルアルミニウムクロライド30.0g、ソルベー社タイプ三塩化チタン触媒10gをプロピレン雰囲気下、60℃で導入した。
重合槽内の温度を60℃に昇温した後、プロピレンを5.9kg/時間、エチレンを0.18kg/時間のフィード速度で導入し、併用する水素は、気相部の水素濃度1.1vol.%で制御した。6時間重合を継続した後、プロピレンとエチレンの導入を止め、さらに重合槽内の温度を60℃で60分間継続させた。
このようにして得られたスラリーを、濾過、乾燥して32.0kgのパウダー状のプロピレン−エチレンランダム共重合体であるプロピレン系樹脂(B)を得た。得られたプロピレン系樹脂(B)は、MFR=1.0g/10分、エチレン含有量=2.5重量%であった。
造核剤として、以下の造核剤を用いた。
(1)ADEKA社製商品名「アデカスタブNA−11」:
リン酸2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ナトリウム
(2)ADEKA社製商品名「アデカスタブNA−71」:
リン酸2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)リチウム系造核剤
(3)チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製商品名「イルガクリアXT386」:
トリアミノベンゼン系造核剤
(4)新日本理化社製商品名「ゲルオールMD」:
1,3:2,4−ジ(p−メチルベンジリデン)ソルビトール
(5)ADEKA社製商品名「アデカスタブNA−21」:
ビス(2,4,8,10−テトラ−tert−ブチル−6−ヒドロキシ−12H−ジベンゾ[d,g][1,2,3]ジオキサホスホシン−6−オキシド)水酸化アルミニウム塩
防曇剤として、以下の化合物を用いた。
(1)三菱化学フーズ社製商品名「リョートーシュガーエステルLWA−1570」:
蔗糖ラウリン酸エステル
1−1)組成物の調製
プロピレン系系樹脂(A)100重量部に対し、造核剤としてリン酸2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ナトリウム(商品名:ADEKA社製「アデカスタブNA−11」)0.1重量部、さらに酸化防止剤として〔テトラキス(3,5−ジ−t−ブチルフェニルプロピオネート)〕メタン0.03重量部(商品名:チバスペシャリティケミカル(株)製「イルガノックスRA1010」)とトリス(ジブチルフェニル)フォスファイト(商品名:チバスペシャリティケミカル(株)製「イルガフォス168」)0.1重量部を添加してヘンシェルミキサーにて混合しプロピレン系樹脂組成物を得た後、260℃に加熱されたスクリュー径が50mmの押出機にて押出し、粒状物とした。
得られた粒状物を230℃に加熱されたスクリュー径40mmの押出シート成形機にて幅750mm、ダイリップ間隔0.8mmのコートハンガーダイから水平方向に押出し、30℃の水が内部で循環している鏡面加工された硬質クロムメッキの金属ロールで挟んで冷却固化し、片面にコロナ処理をかけて40ダインとしながら厚み0.35mmのシートを製造した。得られたシートの物性の測定結果を第1表に示す。
1−3)防曇剤の塗布
次いで、上記シートのコロナ処理面に、三菱化学フーズ社製「リョートーシュガーエステルLWA−1570」(蔗糖ラウリン酸エステル)の40倍水溶液をグラビアコーターにて4g/m2を塗付し、120℃の空気が循環している乾燥機にて乾燥後巻取り機にて巻き取って防曇シートを作成した。防曇剤固形分は0.04g/m2の塗付量である。この防曇シートを5枚重ねて日本電色社製のカラーマシンにてYI値を測定した。結果を第1表に示す。
その後、上記防曇シートを、株式会社ホーライ製の粉砕機UI03−30120MRFS型で、φ9mmのスクリーンにかけて粉砕品を得た。この粉砕品を230℃に加熱されたスクリュー径が40mmの押出機にて溶融混錬して再生ペレットを製造した。
1−5)再生シートの製造
1−1)の粒状物50重量部に対し、1−4)の再生ペレット50重量部を混合して1−1)〜1−3)の方法で再生防曇シートを作成した。この防曇シートを5枚重ねて日本電色社製のカラーマシンにてYI値を測定した。結果を第1表に示す。
実施例1において、配合物を表2に示す如く変化させた以外は、実施例1と同様に実施した。その結果を表1に示す。
実施例1において、配合物を表2に示す如く変化させた以外は、実施例1と同様に実施した。その結果を表1に示す。
実施例1において、配合物を表2に示す如く変化させた以外は、実施例1と同様に実施した。その結果を表1に示す。
プロピレン系樹脂(B)100重量部に対し、造核剤としてリン酸2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ナトリウム(「アデカスタブNA11」)0.1重量部、さらに酸化防止剤として〔テトラキス(3,5−ジ−t−ブチルフェニルプロピオネート)〕メタン0.03重量部(「イルガノックスRA1010」)とトリス(ジブチルフェニル)フォスファイト(「イルガフォス168」)0.1重量部を添加してヘンシェルミキサーにて混合し、プロピレン系樹脂組成物を得た後、260℃に加熱されたスクリュー径が50mmの押出機にて押出し粒状物とした。
その後、この粒状物に実施例1の1−3)〜1−5)と同様の方法を適用し、再生防曇シートを作成した。その結果を第1表に示す。
プロピレン系樹脂組成物の配合物を第2表に示す如く変えた以外は、実施例1と同様にして評価した。その結果を第2表に示す。
組成物を下記のノバテックPP「EA7A」に造核剤としてリン酸2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ナトリウム(「アデカスタブNA−11」)を添加した組成物に変えた以外は、実施例1と同様にして評価した。その結果を第2表に示す。
「ノバテックPP EA7A」(日本ポリプロ社製 MFR=1.4g/10分のプロピレン単独重合体)100重量部に対して、「イルガノックスRA1010」が0.05重量部と「イルガフォス168」が0.1重量部と、ステアリン酸カルシウムが0.05重量部を含有している。
比較例1で防曇剤を塗付しなかった以外は、実施例3と同様にして評価した。その結果を第2表に示す。
実施例1において、配合物を表3に示す如く変えた以外は、実施例1と同様に実施した。なお、ステアリン酸アルミニウムとして、日東化成工業株式会社製商品名「Al−ST(103)」を使用した。その結果を表3に示す。
これに対し、比較例1〜3では、本発明で特定する遊離脂肪酸の量が上回る為に、再生シートの色相が極めて悪いものであった。また、比較例4では、本発明で特定する脂肪酸金属塩の量が上回るが、防曇剤を塗付していないために、再生シートの色相変化が少ないものの、防曇性能が全く無いものであった。
以上の各実施例のデータ、及び各比較例との対照結果より、本発明の防曇性プロピレン系樹脂シートが、従来の材料より、透明性や防曇性が優れ、かつ再生しても色相変化が少ないことが明白であり、本発明を構成する要件の合理性と有意性が実証され、従来技術への卓越性も明らかにされている。
Claims (4)
- 厚みが0.1〜2mmのプロピレン系樹脂シートの少なくとも片面に、固形分量で0.02〜2g/m2の防曇剤を塗布してなるプロピレン系樹脂シートであって、
上記プロピレン系樹脂シートは、MFRが0.2〜30g/10分のプロピレン系樹脂100重量部に対し、芳香族カルボン酸金属塩系、芳香族リン酸金属塩系、ソルビトール系およびアミン系造核剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の造核剤を0.001〜1重量部の割合で配合してなるプロピレン系樹脂組成物から形成され、かつ炭素数6〜22の遊離脂肪酸の含有量が50ppm以下であり、
一方、上記防曇剤は、炭素数6〜22の脂肪酸の蔗糖脂肪酸エステルからなることを特徴とする防曇性プロピレン系樹脂シート。 - 前記プロピレン系樹脂が、プロピレン含量100〜90重量%とα−オレフィン含量0〜10重量%とのランダム共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の防曇性プロピレン系樹脂シート。
- α−オレフィンが、エチレンであることを特徴とする請求項2に記載の防曇性プロピレン系樹脂シート。
- 0.35mm厚シートのヘイズ値(HAZE値)が10以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の防曇性プロピレン系樹脂シート。
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