JP7329154B2 - ポリプロピレン多層シート - Google Patents
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Description
(1)融点TmFを有する二軸延伸ポリプロピレン層Fと、
融点TmNを有する二軸延伸ポリプロピレン層Nとが、交互に積層されている厚さ0.15~3.0mmのポリプロピレン多層シートであって、
TmF>TmNであり、
合計層数が3~11であり、
前記層Fは成分(A)であるポリプロピレン系樹脂と、成分(B)である無機充填材とを含む樹脂組成物から形成され、成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が0.5~60重量%であり、
前記層Nは成分(a)であるポリプロピレン系樹脂と任意に前記成分(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
成分(B)/[成分(a)+成分(B)]の重量比が0~10重量%である、
ポリプロピレン多層シート。
(2)前記成分(A)は、成分(A1)および任意成分(A2)からなるポリプロピレン系樹脂であり、
前記成分(A1)はC2~C10-αオレフィン(ただしC3-αオレフィンを除く)から選択されるコモノマー由来単位を0~1重量%含むプロピレン(共)重合体100~60重量%、
成分(A2)はエチレン由来単位を10~90重量%含むエチレン-α-オレフィン共重合体0~40重量%であり、
成分(A)のMFR(230℃、荷重2.16kg)が0.1~15g/10分である、(1)に記載のポリプロピレン多層シート。
(3)前記成分(a)が、プロピレン単独重合体;5重量%以下のC2~C10-αオレフィン(ただしC3-αオレフィンを除く)から選択される少なくとも1種のコモノマーを含むプロピレンランダム共重合体;あるいはこれらの組合せから選択される、(1)または(2)に記載のポリプロピレン多層シート。
(4)前記層Fと層Nとが交互に積層されて共押出された共押出層を含み、
当該共押出層の厚さが0.08~0.50mm、当該共押出層の合計枚数が2~6である、(1)~(3)のいずれかに記載のポリプロピレン多層シート。
(5)前記層Fの総厚さDFと前記層Nの総厚さDNの比DF/DNが1~30である、(1)~(4)のいずれかに記載のポリプロピレン多層シート。
(6)前記無機充填材が板状無機充填材である、(1)~(5)のいずれかに記載のポリプロピレン多層シート。
(7)前記板状無機充填材がタルクである、(6)に記載のポリプロピレン多層シート。
(8)前記層Fにおける成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が20~55重量%である、(1)~(7)のいずれかに記載のポリプロピレン多層シート。
(9)前記(1)~(8)のいずれかに記載のポリプロピレン多層シートの製造方法であって、
融点TmFを有する層Fと、
融点TmNを有する層Nとが、層F同士が隣接しないように積層された前駆体を調製する工程1と、
前記前駆体の最外層に加熱体を接触させて前記シートの層間を加熱融着する工程2を含み、
TmF>TmNである、
製造方法。
(10)前記最外層の融点Tmoutと前記加熱体の温度Tが以下の条件を満たす、
Tmout-T≧4(℃)
(ただし、融点はDSCを用いて、30℃から230℃まで昇温速度10℃/分の条件で測定して得られる)
(9)に記載の製造方法。
(11)前記工程1が、前記層Fの原料と前記層Nの原料とを共押出して複数の層を有する共押出原反シートを調製し、これを二軸延伸したものを用いて前記前駆体を調製する工程を含む、(9)または(10)に記載の製造方法。
(12)前記(1)~(8)のいずれかに記載のポリプロピレン多層シートを成形してなる成形体。
(13)容器である、(12)に記載の成形体。
(14)融点TmFを有する二軸延伸ポリプロピレン層Fと、
融点TmNを有する二軸延伸ポリプロピレン層Nとが、
層F同士が隣接しないように積層され、かつ融着されていない1以上の層間を有する、
(1)~(8)のいずれかに記載のポリプロピレン多層シートの前駆体。
(15)前記(9)~(11)のいずれかに記載の方法で製造されたポリプロピレン多層シート。
(1)厚さ
本発明のポリプロピレン多層シート(以下単に「多層シート」ともいう)の厚さは0.15~3.0mmである。下限値は、好ましくは0.18mm以上、より好ましくは0.20mm以上である。上限値は、好ましくは1.5mm以下、より好ましくは1.0mm以下、さらに好ましくは0.80mm以下である。多層シートの厚さは用途によって適宜調整される。
本発明の多層シートは二軸延伸ポリプロピレン層Fと二軸延伸ポリプロピレン層Nが交互に積層された多層構造を有する。以下、二軸延伸ポリプロピレン層Fを「フィラー層F」ともいい、二軸延伸ポリプロピレン層Nを「ニート層N」ともいう。各層間は融着されているので、本発明の多層シートは一体化シートである。当該シートの各層間が融着され一体化されているのかについては、特許文献3に記載のとおり、偏光顕微鏡による断面観察によって確認することができる。
本発明の多層シートおよび多層シートから得られる容器等の成形体は優れた機械的特性を有する。例えば、当該シートおよび成形体は剛性として好ましくは3,000MPa以上、より好ましくは3,500MPa以上、さらに好ましくは4,000MPa以上の引張弾性率(JIS K7161-2)を有する。また、本発明の多層シートは耐寒衝撃性にも優れる。例えば本発明の多層シートおよび成形体は、好ましくは4.0J以上、より好ましくは5.0J以上、さらに好ましくは7.0J以上の面衝撃強度(-30℃、JIS K7211-2)を有する。
1)金属等の耐熱性の高い板に容器を開口部が下となるように載置し、オーブン中、無荷重状態で1時間、加熱保持する。
2)オーブンの扉を開けた後、速やかに容器の上に荷重(640g)を乗せ、10秒後に荷重を取り除く。
3)オーブンから前記板と容器を取り出し、容器の座屈の有無を目視にて確認する。
4)容器が座屈し始める温度を耐熱温度とする。
本発明の多層シートの表面には官能基を付与することができる。官能基としては酸素含有官能基が好ましい。酸素含有官能基としては、カルボキシル基、カルボキシレート基、酸無水物基、水酸基、アルデヒド基、またはエポキシ基等が挙げられる。これらの官能基によって、本発明の多層シートと他材料との密着性が向上する。
1)フィラー層F
フィラー層Fはポリプロピレン系樹脂(A)と無機充填材(B)とを含む樹脂組成物から形成される。
[ポリプロピレン系樹脂(成分(A))
ポリプロピレン系樹脂とはポリプロピレンを主成分とする樹脂である。前記フィラー層Fを構成するポリプロピレン系樹脂は100~60重量%の成分(A1)および0~40重量%の任意成分(A2)からなる。成分(A2)が0重量%超である場合、成分(A)は、成分(A1)を重合し、当該成分の存在下で成分(A2)を重合して得られる、いわゆるヘテロ相共重合体(HECO)であってもよいし、別個に重合して調製した成分(A1)と成分(A2)をブレンドしたものであってもよいが、より少ない製造工程で成分(A)が得られる点においてHECOであることが好ましい。
無機充填材は主に材料の剛性を向上する目的で添加される。無機充填材としては物質の観点から、例えば、以下のものが挙げられる。
タルク、カオリナイト、クレー、パイロフィライト、セレナイト、ウォラストナイト、またはマイカ等の天然珪酸または珪酸塩;含水珪酸カルシウム、含水珪酸アルミニウム、含水珪酸、または無水珪酸等の合成珪酸または珪酸塩;沈降性炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、または炭酸マグネシウム等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、または水酸化マグネシウム等の水酸化物;酸化亜鉛、または酸化マグネシウム等の酸化物。
含水珪酸カルシウム、含水珪酸アルミニウム、含水珪酸、または無水珪酸等の合成珪酸または珪酸塩等の粉末状充填材;タルク、カオリナイト、クレー、またはマイカ等の板状充填材;塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、チタン酸カルシウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、セピオライト、PMF(Processed Mineral Filler)、ゾノトライト、チタン酸カリウム、またはエレスタダイト等のウィスカー状充填材;ガラスバルン、またはフライアッシュバルン等のバルン状充填材;ガラスファイバー等の繊維状充填材。
フィラー層Fにおける成分(A)と(B)の重量比は、以下のとおりである。
成分(B)/[成分(A)+成分(B)]=0.5~60重量%
成分(B)の量が少ないと多層シートの剛性が十分でなく、成分(B)の量が多いと多層シートの製造が困難となりうる。この観点から、前記重量比は、好ましくは5~55重量%であり、より好ましくは10~55重量%であり、さらに好ましくは20~55重量%である。
ニート層Nは成分(a)であるポリプロピレン系樹脂と任意に前記成分(B)とを含む樹脂組成物から形成される。成分(a)は、前記TmFとTmNの関係を満たすように選択され、好ましくはプロピレン単独重合体(HOMO);5重量%以下のC2~C10-αオレフィン(ただしC3-αオレフィンを除く)から選択される少なくとも1種のコモノマーを含むプロピレンランダム共重合体(RACO);あるいはこれらHOMOおよびRACOの組合せから選択される。コモノマー由来単位の量が過度に少ないと層Fとの融着性が十分でない場合があり、過度に多いと多層シートの剛性が低下する場合がある。この観点から、コモノマー由来単位の量は、好ましくは0重量%を超え4.5重量%以下である。コモノマーとしてはエチレン(C2-αオレフィン)が好ましい。
ニート層Nにおける成分(a)と(B)の重量比は、以下のとおりである。
成分(B)/[成分(a)+成分(B)]=0~10重量%
特に多層シートの製造において、共押出して原反シートを調製する工程を含む場合、原反シートN”(多層シートのニート層Nに相当する)における成分(B)の量が多いと原反シートの延伸が困難となるので、前記重量比は5重量%以下が好ましい。前記重量比はより好ましくは5重量%未満、さらに好ましく1重量%以下、特に好ましくは0.5重量%以下、最も好ましくは0重量%である。ニート層Nにおける前記重量比は、フィラー層Fにおける前記重量比よりも小さい。
層Fまたは層Nは、核剤を含む樹脂組成物で構成されてもよいし、核剤を含まない樹脂組成物または重合体で構成されていてもよい。核剤とは、樹脂中の結晶成分を増加させて剛性を高めるために用いられる添加剤である。このような添加剤としては公知のものを使用できる。核剤の量は、経済的な観点から、重合体100重量部に対して、好ましくは1重量部以下である。
フィラー層Fおよびニート層Nを構成する樹脂組成物は、酸化防止剤、塩素吸収剤、耐熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、内部滑剤、外部滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、難燃剤、分散剤、銅害防止剤、中和剤、可塑剤、架橋剤、過酸化物、油展、有機顔料、または無機顔料などのポリオレフィンに通常用いられる慣用の添加剤を含んでいてもよい。各添加剤の添加量は公知の量としてよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリプロピレン以外の合成樹脂または合成ゴムを含有してもよい。当該合成樹脂または合成ゴムは1種でもよいし2種以上でもよい。
後述するとおり、本発明の多層シートは、前記フィラー層Fとニート層Nとが、層F同士が隣接しないように積層され、かつ融着されていない1以上の層間を有する前駆体を経て製造されることが好ましい。当該前駆体は、層間が融着されて本発明の多層シートとされる。また、当該前駆体は、所望の形状に賦形されるとともに層間が融着されることによって、直接、成形体とされる。前駆体を構成する層の一部は、前述の共押出層で構成されていてもよい。したがって、前駆体は一態様において全層間が剥離しており、別態様において1以上の層間が融着されかつ1以上の層間が剥離している。別態様における層間の融着は共押出に起因し、後述する加熱圧着には起因しない。
本発明の多層シートは、面内方向において高い配向度と特定の高次構造を有し、かつ配向度の厚さ方向の依存性が小さいので、軽量でありながら優れた機械的特性を有する。また、よって、本発明の多層シートは、従来よりも薄肉化かつ減量化させた食品包装材や容器または蓋等として有用である。また本発明の多層シートは高剛性であるため、雑貨、日用品、家電部品、玩具部材、家具部材、建材部材、包装部材、工業資材、物流資材、または農業資材等として有用である。さらに本発明の多層シートは、鋼板代替として自動車部品、電機電子部品、または筐体部材等にも用いることができる。
本発明の多層シートは、フィラー層Fとニート層Nとが、フィラー層F同士が隣接しないように積層されてなる前駆体を調製する工程1と、前記前駆体の最外層に加熱体を接触させて前記シートの層間を加熱融着する工程2を備える方法で製造されることが好ましい。フィラー層Fの融点TmFとニート層Nの融点TmNは、TmF>TmNの関係を満たし、好ましくはTmF-TmN≧1(℃)の関係を満たす。当該融点差によって層間の密着性が良好となる。以下、各工程について図2および3を参照して説明する。図中、fおよびnは、最終的に層Fおよび層Nを構成する樹脂組成物である。F”およびN”は、最終的に層Fおよび層Nを構成する未延伸シート(原反シート)である。F’およびN’は、最終的に層Fおよび層Nを構成する二軸延伸シート状部材である。1’は前駆体、1は多層シート、Fはフィラー層、Nはニート層である。また、2は未延伸シート調製工程、3は延伸工程、4は積層工程、5は層間融着工程である。樹脂組成物の融点TmfおよびTmn、未延伸シートの融点TmF”およびTmN”、二軸延伸シート状部材の融点TmF’およびTmN’、層の融点TmFおよびTmNには以下の関係がある。
Tmf=TmF”
TmF’=TmF=Tmf+x(℃)
Tmn=TmN”
TmN’=TmN=Tmn+y(℃)
xおよびyは、延伸状態等によって変動するが、それぞれ独立に、好ましくは1~10℃であり、より好ましくは2~7℃程度である。
本工程では、前記前駆体を準備する。前駆体を構成する層の一部は、前述の共押出層で構成されていてもよい。前駆体の全層は融着されていないか、一部は融着されている。
-3≦V-TmF”≦3
TmF”は原反シートの融点(℃)である。30℃から230℃まで昇温速度10℃/分の条件でDSC測定を行って樹脂組成物の融点Tmfを求め、前述のTmf=TmF”の関係からTmF”を求めることができる。
前駆体 :F’/C’[N/F/N]/F’
多層シート:F/N/F/N/F
当該前駆体において、F’とC’の層間は融着されていない。
前駆体 :C’[F/N]/C’[N/F]
多層シート:F/N/F
前駆体 :C’[F/N]/C’[N/F/N]/C’[N/F]
多層シート:F/N/F/N/F
本工程(図2および図3中5)では、前記多層シートの前駆体1’の最外層に加熱体を接触させて各層間を加熱融着する。最外層の融点Tmoutと前記加熱体の温度TはTmout-T≧4(℃)の関係を満たすことが好ましい。当該関係が満たされることで、層間を良好に融着させることができる。この観点から、当該温度差は6℃以上であることがより好ましい。当該温度差の上限は限定されないが、ポリプロピレンの製造上の観点から好ましくは40℃以下であり、より好ましくは30℃以下である。Tは任意の方法で測定できるが、放射温度計等の非接触型温度計を使用して測定することが好ましい。Tmoutは最外層に配置された層の融点に相当する。当該融点はDSCにより30℃から230℃まで昇温速度10℃/分の条件で測定して得た融解曲線のピーク温度として定義される。
本発明の製造方法は、前工程で得られた多層シートを冷却する等の公知の工程をさらに備えていてもよい。冷却方法は限定されないが、室温で放冷する方法や、室温あるいは10~20℃で冷プレスする方法等が挙げられる。
本発明の多層シートの表面に官能基を付与する方法は限定されない。例えば、当該シートをプラズマ処理やコロナ処理に供することで表面に酸素含有官能基を付与できる。あるいは、官能基を有するポリプロピレンフィルムを準備して、前記工程1において当該官能基含有フィルムが最外層となるように前駆体を調製することによっても、多層シートの表面に酸素含有官能基を付与できる。
表1に示す各々の樹脂組成物で形成された二軸延伸シート状部材は以下の通りに調製した。
[重合体1]
重合に用いる固体触媒を、欧州特許第674991号公報の実施例1に記載された方法により調製した。当該固体触媒は、MgCl2上にTiと内部ドナーとしてのジイソブチルフタレートを上記の特許公報に記載された方法で担持させたものである。当該固体触媒(1)と、トリエチルアルミニウム(TEAL)およびジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPMS)を、固体触媒に対するTEALの重量比が11、TEAL/DCPMSの重量比が10となるような量で、-5℃で5分間接触させた。得られた触媒系を、液体プロピレン中において懸濁状態で20℃において5分間保持することによって予重合を行った。得られた予重合物を重合反応器に導入した後、水素とプロピレンをフィードし、重合温度、水素濃度を、それぞれ75℃、0.23mol%とし、圧力を調整することよってプロピレン単独重合体として重合体1を得た。
重合体1を60重量部に対して、タルク(ネオライト興産株式会社製ネオタルクUNI05(レーザ回折法によって測定した体積平均粒子径:5μm)を40重量部、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部、および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単軸押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(a)を得た。樹脂組成物(a)のMFR(温度230℃、荷重2.16kg)は7.0g/10分であった。
上記固体触媒(1)と、TEALおよびジシクロペンチルジメトキシシラン(DCPMS)を、固体触媒に対するTEALの重量比が11であり、TEAL/DCPMSの重量比が3となるような量で、-5℃において5分間接触させた。得られた触媒系を、液体プロピレン中において懸濁状態で20℃にて5分間保持することによって予重合を行った。得られた予重合物を重合反応器に導入した後、水素とプロピレン、エチレンをフィードした。そして、重合温度75℃、水素濃度0.44mol%、エチレン濃度1.07mol%で、重合圧力を調整することよって、プロピレン-エチレン共重合体として重合体2を得た。
重合体2を100重量部に対して、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単軸押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(b)を得た。樹脂組成物(b)は、4.0重量%のエチレン由来単位を含み、MFR(温度230℃、荷重2.16kg)が7.5g/10分であった。
重合体2を99.7重量部に対して、前記タルクを0.3重量部、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単軸押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(c)を得た。樹脂組成物(c)は4.0重量%のエチレン由来単位を含み、MFR(温度230℃、荷重2.16kg)は7.5g/10分であった。
上記固体触媒(1)と、TEALおよびシクロヘキシルメチルジメトキシシラン(CHMMS)を、固体触媒に対するTEALの重量比が8であり、TEAL/CHMMSの重量比が8となるような量で、-5℃において5分間接触させた。得られた触媒系を、液体プロピレン中において懸濁状態で20℃において5分間保持することによって予重合を行ったものを予重合触媒とした。
得られた予重合触媒を重合反応器に導入し、モノマーとしてプロピレンを供給するとともに、重合反応器内の水素濃度が0.041mol%となるように分子量調整剤としての水素を供給した。重合温度を75℃とし、重合圧力を調整することによってプロピレン単独重合体(重合体3)を得た。
重合体1を100重量部に対して、酸化防止剤(BASF社製B225)を0.2重量部および中和剤(淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレート)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌して混合した。ナカタニ機械株式会社製NVCφ50mm単軸押出機を用いてシリンダ温度230℃で当該混合物を溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(d)を得た。樹脂組成物(d)のMFR(温度230℃、荷重2.16kg)は7.0g/10分であった。
100重量部の重合体3に対して、酸化防止剤として、BASF社製B225を0.2重量部、中和剤として淡南化学工業株式会社製カルシウムステアレートを0.05重量部、ノニトール系核剤(ミリケン社製Millad NX8000J)を0.05重量部配合し、ヘンシェルミキサーで1分間撹拌混合した。ナカタニ機械株式会社製NVC押出機を用いてシリンダ温度230℃で溶融混練し、押出したストランドを水中で冷却した後、ペレタイザーでカットし、ペレット状の樹脂組成物(e)を得た。樹脂組成物(e)のMFR(温度230℃、荷重2.16kg)は3.0g/10分であった。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃で樹脂組成物(a)から、厚さ3.8mmの原反シート(大きさ10cm×10cm以上)を得た。次いでフィルム延伸装置(ブルックナー社製KARO-IV)用いて当該原反シートを160℃で同時二軸延伸(5倍×5倍)し、厚さ0.15mmの二軸延伸シートAを得た。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃で樹脂組成物(b)から厚さ3.8mmの原反シート(大きさ10cm×10cm以上)を得た。フィルム延伸装置(ブルックナー社製KARO-IV)用いて当該原反シートを140℃で同時二軸延伸(5倍×5倍)し、厚さ0.15mmの二軸延伸シートBを得た。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃で樹脂組成物(c)から厚さ3.8mmの原反シート(大きさ10cm×10cm以上)を得た。フィルム延伸装置(ブルックナー社製KARO-IV)用いて当該原反シートを140℃で同時二軸延伸(5倍×5倍)し、厚さ0.15mmの二軸延伸シートCを得た。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃でタッチロール側に樹脂組成物(a)、キャストロール側に樹脂組成物(b)となるように共押出し、厚さ3.8mmおよび2.5mmの原反シート(大きさ10cm×10cm以上)を得た。フィルム延伸装置(ブルックナー社製KARO-IV)用いて当該原反シートを165℃で同時二軸延伸(5倍×5倍)し、厚さ0.15mmの共押出された二軸延伸シートAB、および厚さ0.10mmの共押出された二軸延伸フィルムABを得た。樹脂組成物(a)/樹脂組成物(b)の厚さ比は、91/9であった。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃でタッチロール側に樹脂組成物(b)、キャストロール側に樹脂組成物(a)となるように共押出し、厚さ3.8mmおよび2.5mmの原反シート(大きさ10cm×10cm以上)を得た。フィルム延伸装置(ブルックナー社製KARO-IV)用いて当該原反シートを165℃で同時二軸延伸(5倍×5倍)し、厚さ0.15mmの共押出された二軸延伸シートBA、および厚さ0.10mmの共押出された二軸延伸フィルムBAを得た。樹脂組成物(b)/樹脂組成物(a)の厚さ比は、9/91であった。
樹脂組成物(b)の代わりに樹脂組成物(c)を用いた以外は、二軸延伸シートABと同じ方法で、二軸延伸シートACを製造した。
樹脂組成物(b)の代わりに樹脂組成物(c)を用いた以外は、二軸延伸シートBAと同じ方法で、二軸延伸シートCAを製造した。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃で、樹脂組成物(b)/樹脂組成物(a)/樹脂組成物(b)となるように共押出し、厚さ3.8mmの原反シート(大きさ10cm×10cm以上)を得た。フィルム延伸装置(ブルックナー社製KARO-IV)用いて当該原反シートを165℃で同時二軸延伸(5倍×5倍)し、厚さ0.15mmの共押出された二軸延伸シートBABを得た。厚さ比は、8/84/8であった。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃で樹脂組成物(d)から、厚さ5.0mmの原反シート(大きさ10cm×10cm以上)を得た。次いでフィルム延伸装置(ブルックナー社製KARO-IV)用いて当該原反シートを160℃で同時二軸延伸(5倍×5倍)し、厚さ0.20mmの二軸延伸シートDを得た。
25mmφ3種3層フィルム・シート成形機(サーモ・プラステイックス工業株式会社製)を用いて、成形温度230℃で樹脂組成物(e)から厚さ0.20mmの無延伸シートE(大きさ10cm×10cm以上)を得た。
樹脂組成物の物性および二軸延伸シート状部材の物性を表1および表2に示す。
[実施例1]
二軸延伸シートABと二軸延伸シートBAをこの順に積層して、両方の最外層が二軸延伸シートAである前駆体を調製した。加熱体としてロール成形機(トクデン株式会社製誘導発熱ジャケットローラー、型式JR-D0-W、ロール径200mmφ×2本、ロール面長410mm)を用いて、当該前駆体の各層間を加熱融着して積層体としての多層シートを製造した。成形条件は表3に示すとおりとした。
二軸延伸シートAB、BAB、BAをこの順に積層して、両方の最外層が二軸延伸シートAである前駆体を調製した。実施例1と同じ方法で多層シートおよび容器を製造し、評価した。
二軸延伸シートAB、BAB、BAB、BAをこの順に積層して、両方の最外層が二軸延伸シートAである前駆体を調製した。実施例1と同じ方法で多層シートおよび容器を製造し、評価した。
二軸延伸シートAB、BAB、BAB、BAをこの順に積層して、両方の最外層が二軸延伸シートAである前駆体を調製した。この前駆体を250mm角に切り取り、株式会社脇坂エンジニアリング製小型真空圧空成形機(形式FVS-500型)を用いて、上下ヒーター設定温度360℃、加熱時間36秒、圧空圧力0.6MPaの条件下で、トレイ状の容器に成形した。容器の形状は、実施例1で製造した容器の形状と同一であった。
二軸延伸シートABの代わりに二軸延伸シートAC、二軸延伸シートBAの代わりに二軸延伸シートCAを用いた以外は、実施例1と同じ方法で多層シートおよび容器を製造し、評価した。
二軸延伸シートABの代わりに二軸延伸フィルムAB、二軸延伸シートBAの代わりに二軸延伸フィルムBAを用いた以外は、実施例1と同じ方法で多層シートおよび容器を製造し、評価した。
二軸延伸シートAのみを用い、実施例1と同様にして比較用シートおよび容器を製造し、評価した。
加熱ロール温度を変更した以外は実施例2と同じ方法で比較用シートおよび容器を製造し、評価した。比較例2で得た多層シートは層間が十分に融着していなかった。比較例3では延伸ロールを用いたことによって各層が融解したため、得られたシートでは多層構造を確認できなかった
二軸延伸シートBABの枚数を変更した以外は、実施例2と同じ方法で比較用シートおよび容器を製造し、評価した。
二軸延伸シートDのみを用い、実施例1と同様にして比較用シートおよび容器を製造し、評価した。
無延伸シートEを用いて実施例1と同様にして参考用シートおよび容器を製造し、評価した。
(1)MFR
重合体に関しては、試料5gに対して本州化学工業株式会社製H-BHTを0.05g添加し、ドライブレンドにより均一化した後、JIS K7210-1に従い、温度230℃および荷重2.16kgの条件下で測定した。樹脂組成物に関しては、JIS K7210-1に準じ、温度230℃および荷重2.16kgの条件下で測定した。
(2)重合体に含まれるエチレン由来単位含有量(重量%)
1,2,4-トリクロロベンゼン/重水素化ベンゼンの混合溶媒に溶解した試料について、Bruker社製AVANCE III HD400(13C共鳴周波数100MHz)を用い、測定温度120℃、フリップ角45度、パルス間隔7秒、試料回転数20Hz、積算回数5000回の条件で13C-NMRのスペクトルを得た。上記で得られたスペクトルを用いて、M. Kakugo, Y. Naito, K. Mizunuma and T. Miytake, Macromolecules, 15, 1150-1152 (1982) の文献に記載された方法により、重合体に含まれるエチレン由来単位含有量(重量%)を求めた。
樹脂組成物ペレット、または二軸延伸シート状部材から約5mgをサンプリングし、電子天秤で秤量した後、示差熱分析計(DSC)(TA Instruments社製 Q-200)で、30℃で5分間保持した後、10℃/分の昇温速度で230℃まで加熱して融解曲線を得た。融解曲線のピーク温度を融点とした。各層において複数の融点ピークが観察される場合は最大ピークの温度を融点とした。
得られたシートからJIS K7139に規定するタイプA2の多目的試験片を機械加工し、JIS K7161-2に従い、株式会社島津製作所製精密万能試験機(オートグラフAG-X 10kN)を用い、温度23℃、相対湿度50%、試験速度1mm/分の条件で引張弾性率を測定した。また、容器の平坦部(底部)を切削して、JIS K7139に規定するタイプB3の試験片(幅10mm、長さ80mm)を得た。株式会社島津製作所製精密万能試験機(オートグラフAG-X 10kN)を用い、温度23℃、相対湿度50%、支点間距離64mm、試験速度2mm/分の条件で曲げ弾性率を測定した。
得られたシートについて、JIS K7211-2に従い、株式会社島津製作所製ハイドロショットHITS-P10を用い、-30℃に調整した槽内で、内径40mmφの穴の開いた支持台に測定用試験片を置き、内径76mmφの試料押さえを用いて固定した後、半球状の打撃面を持つ直径12.7mmφのストライカーで、1m/秒の衝撃速度で試験片を打撃しパンクチャーエネルギー(J)を求めた。4個の測定用試験片各々のパンクチャーエネルギーの平均値を面衝撃強度とした。また、容器の底部から同形状の試験片を作製し、同じ条件で容器の面衝撃強度を評価した。
容器を目視で観察し、剥離の有無を評価した。
(7)容器の耐熱性
アルミ板上にトレイ状の容器を、開口部がアルミ板と接するように載置し、各温度に設定されたオーブン中に無荷重状態で1時間保持した。オーブンの扉を開けた後、速やかに容器の上に荷重(640g)を乗せた。10秒後に荷重を取り除き、オーブンからアルミ板と容器を取り出し、容器の座屈の有無を目視にて確認した。容器が座屈し始める温度(座屈試験の耐熱温度)を測定し、耐熱性を評価した。
F フィラー層F
N ニート層N
1’ 前駆体
F’ 二軸延伸ポリプロピレンシート状部材
N’ 二軸延伸ポリプロピレンシート状部材
f 層Fを構成する樹脂組成物
n 層Nを構成する樹脂組成物
F” 未延伸ポリプロピレンシート(原反シート)
N” 未延伸ポリプロピレンシート(原反シート)
C’ 二軸延伸共押出シート状部材
2 未延伸シート調製工程
3 延伸工程
4 積層工程
5 層間融着工程
Claims (14)
- 融点TmFを有する二軸延伸ポリプロピレン層Fと、
融点TmNを有する二軸延伸ポリプロピレン層Nとが、交互に積層されている厚さ0.15~3.0mmのポリプロピレン多層シートであって、
前記二軸延伸ポリプロピレン層Fを形成する二軸延伸ポリプロピレンシート状部材と、前記二軸延伸ポリプロピレン層Nを形成する二軸延伸ポリプロピレンシート状部材と、が積層された前駆体の層間を融着することを含む方法で形成され、多層構造を有し、
TmF>TmNであり、
合計層数が3~11であり、
前記層Fは成分(A)であるポリプロピレン系樹脂と、成分(B)である無機充填材とを含む樹脂組成物から形成され、成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が0.5~60重量%であり、
前記層Nは成分(a)であるポリプロピレン系樹脂と任意に前記成分(B)とを含む樹脂組成物から形成され、
成分(B)/[成分(a)+成分(B)]の重量比が0~10重量%であり、
前記前駆体が、前記層Fと層Nとが交互に積層されて共押出された共押出層を含み、
当該共押出層の厚さが0.08~0.50mm、当該共押出層の合計枚数が2~6である、
ポリプロピレン多層シート。 - 前記成分(A)は、成分(A1)および任意成分(A2)からなるポリプロピレン系樹脂であり、
前記成分(A1)はC2~C10-αオレフィン(ただしC3-αオレフィンを除く)から選択されるコモノマー由来単位を0~1重量%含むプロピレン(共)重合体100~60重量%、
成分(A2)はエチレン由来単位を10~90重量%含むエチレン-α-オレフィン共重合体0~40重量%であり、
成分(A)のMFR(230℃、荷重2.16kg)が0.1~15g/10分である、請求項1に記載のポリプロピレン多層シート。 - 前記成分(a)が、プロピレン単独重合体;5重量%以下のC2~C10-αオレフィン(ただしC3-αオレフィンを除く)から選択される少なくとも1種のコモノマーを含むプロピレンランダム共重合体;あるいはこれらの組合せから選択される、請求項1または2に記載のポリプロピレン多層シート。
- 前記層Fの総厚さDFと前記層Nの総厚さDNの比DF/DNが1~30である、請求項1~3のいずれかに記載のポリプロピレン多層シート。
- 前記無機充填材が板状無機充填材である、請求項1~4のいずれかに記載のポリプロピレン多層シート。
- 前記板状無機充填材がタルクである、請求項5に記載のポリプロピレン多層シート。
- 前記層Fにおける成分(B)/[成分(A)+成分(B)]の重量比が20~55重量%である、請求項1~6のいずれかに記載のポリプロピレン多層シート。
- 請求項1~7のいずれかに記載のポリプロピレン多層シートの製造方法であって、
融点TmFを有する層Fと、
融点TmNを有する層Nとが、層F同士が隣接しないように積層された前駆体であって、前記層Fと層Nとが交互に積層されて共押出された共押出層を含み、当該共押出層の厚さが0.08~0.50mm、当該共押出層の合計枚数が2~6である前駆体を調製する工程1と、
前記前駆体の最外層に加熱体を接触させて前記シートの層間を加熱融着する工程2を含み、
TmF>TmNである、
製造方法。 - 前記最外層の融点Tmoutと前記加熱体の温度Tが以下の条件を満たす、
Tmout-T≧4(℃)
(ただし、融点はDSCを用いて、30℃から230℃まで昇温速度10℃/分の条件で測定して得られる)
請求項8に記載の製造方法。 - 前記工程1が、前記層Fの原料と前記層Nの原料とを共押出して複数の層を有する共押出原反シートを調製し、これを二軸延伸したものを用いて前記前駆体を調製する工程を含む、請求項8または9に記載の製造方法。
- 請求項1~7のいずれかに記載のポリプロピレン多層シートを成形してなる成形体。
- 容器である、請求項11に記載の成形体。
- 融点TmFを有する二軸延伸ポリプロピレン層Fと、
融点TmNを有する二軸延伸ポリプロピレン層Nとが、
層F同士が隣接しないように積層され、かつ融着されていない1以上の層間を有し、
前記層Fと層Nとが交互に積層されて共押出された共押出層を含み、
当該共押出層の厚さが0.08~0.50mm、当該共押出層の合計枚数が2~6である、
請求項1~7のいずれかに記載のポリプロピレン多層シートの前駆体。 - 請求項8~10のいずれかに記載の方法で製造されたポリプロピレン多層シート。
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