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CN114539745A - 发泡片材、产品和用于生产发泡片材的方法 - Google Patents

发泡片材、产品和用于生产发泡片材的方法 Download PDF

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CN114539745A
CN114539745A CN202111391599.2A CN202111391599A CN114539745A CN 114539745 A CN114539745 A CN 114539745A CN 202111391599 A CN202111391599 A CN 202111391599A CN 114539745 A CN114539745 A CN 114539745A
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foamed
filler
sheet
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CN202111391599.2A
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根本太一
桥田静
熊井秀充
宫越亮
三木智晴
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

本发明涉及发泡片材、产品和用于生产发泡片材的方法。发泡片材包括：聚乳酸；和填料，其中当发泡片材的缓冲系数是10或更低时，发泡片材的压缩应力是0.2Mpa或更低；并且其中当发泡片材的片材厚度是2mm时，发泡片材的穿刺强度是2N或更高。

Description

发泡片材、产品和用于生产发泡片材的方法
技术领域
本文的公开内容总体上涉及发泡片材、产品和用于生产发泡片材的方法。
背景技术
发泡片材由于重量轻、缓冲特性优异，并且可以容易成型为各种形状，因此被广泛用作产品(树脂成型品)比如袋和容器的原料。作为发泡片材的材料，可以使用热塑性树脂，比如聚苯乙烯树脂、聚烯烃树脂和聚酯树脂。
近年来，由于增长的环境考虑，正在研究在聚酯树脂中使用可自然分解的可生物降解聚合物作为发泡片材的材料。其中，聚乳酸，一种植物来源的可生物降解聚合物，由于它具有与用于常规发泡片材的聚苯乙烯树脂相似的性质，并且具有与其他可生物降解聚合物相比相对较高的熔点、韧性、透明度、耐化学性等，因此被考虑用作发泡片材的材料。
作为使用聚乳酸的发泡片材，例如公开了一种可生物降解层压树脂发泡片材，其中由聚乳酸树脂制成的可生物降解树脂膜层压在由聚苯乙烯树脂发泡制成的发泡基础材料片材的一个或两个表面上。该可生物降解树脂层压发泡片材的穿刺强度是7.0N或更高(参见，例如，日本未审查专利申请公开号2012-030571)。
鉴于上述问题，本发明旨在提供一种具有高缓冲特性和高片材强度的发泡片材。
发明内容
根据本实施方式，发泡片材包括：聚乳酸；和填料，其中当发泡片材的缓冲系数是10或更低时发泡片材的压缩应力是0.2Mpa或更低；并且其中当发泡片材的片材厚度是2mm时发泡片材的穿刺强度是2N或更高。
根据至少一个实施方式，提供了能够展现高缓冲特性和片材强度的发泡片材。
附图说明
图1是图解材料相对于温度和压力的状态的相图；
图2是用于限定压缩性流体的范围的相图；
图3是图解用于生产聚乳酸组合物的连续捏和装置的实例的示意图；和
图4是图解用于生产根据本实施方式的发泡片材的连续发泡片材生产装置的实例的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施方式。该实施方式不限于以下描述，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下适当地改变。在本说明书中，“X1～X2”表示这样的数值范围：除非另有规定，其包括在数值范围之前和之后描述为下限值和上限值的数值。
<发泡片材>
根据本实施方式，发泡片材是通过使含有聚乳酸的组合物(聚乳酸组合物)发泡而生产的聚乳酸发泡体。当缓冲系数是10或更低时，发泡片材的压缩应力是0.2Mpa或更低。当片材厚度是2mm时，发泡片材的穿刺强度是2N或更高。
压缩应力可根据JIS K 6400-2:2012和ISO 3386-1中描述的测量压缩中应力-应变特性的方法确定。如上所述，缓冲系数是根据JIS Z 0235：2002和ISO 4651获得的。缓冲系数表示根据本实施方式的发泡片材吸收冲击能量的性能。缓冲系数是通过将压缩试验获得的压缩应力除以每单位体积的压缩能而获得的值(缓冲系数＝压缩应力/每单位体积的压缩能)。
可通过测量根据本实施方式的发泡片材的多个位置(例如，三个位置)来获得压缩应力。通过将每个压缩应力除以压缩能而获得的缓冲系数的平均值可用作根据本实施方式的发泡片材的缓冲系数。
缓冲系数可以在以下各条件下测量：其中压缩应力大于0.02MPa且0.05MPa或更小(压缩应力A)，压缩应力大于0.05MPa且0.2MPa或更小(压缩应力B)，和压缩应力大于0.2MPa且0.3MPa或更小(压缩应力C)。在压缩应力A、压缩应力B和压缩应力C的所有条件下，缓冲系数越低，展现的缓冲特性越好。
具体而言，如下测量压缩应力。作为压应力测量装置，使用通用测试机AG-50X和AGS-5kNX(由Shimadzu Corporation制造)以及5kN额定校准测力传感器。
从卷材或片材上均匀地冲压或切出直径为50mm的圆。当片材薄时，将多张片材堆叠，然后进行冲压或裁切。可以确定堆叠片材的数量，使得当将片材夹在通用测试机的压板和固定支撑板之间并施加2.9N至3.0N的力时，片材的厚度为25mm至35mm。将夹在压板和固定支撑板之间的片材以(100±20)mm/min的速度加压至测试片厚度的(40±1)％。在压缩应力未达到0.3Mpa的情况下，压缩量可以改为厚度的70％。
缓冲系数根据JIS Z 0235:2002和ISO 4651基于通过压缩获得的测量值获得。将压缩重复三次，三次测量值的平均值被设定为缓冲系数。
可以根据JIS K 6767：1999或ISO 1856获得压缩永久变形。当发泡片材的体积密度是0.025g/cm3至0.250g/cm3时，永久压缩应力优选地是15％或更低，和更优选地12.5％或更低。如果压缩永久变形是15％或更低，即使当发泡片材重复使用时也能保持缓冲性能。
具体而言，如下测量压缩永久变形。准备具有50mm见方和约25mm厚度的长方体形状的测试片，其中上表面和下表面平行。在样品薄的情况下，可以将其堆叠成约25mm的厚度。使用卡尺测量初始厚度。使用三个测试片。将测试片放置在压缩装置上，该压缩装置包括两个平行平板，其具有光滑的表面和即使受力也不会弯曲的足够的厚度以及四个或更多个螺栓和螺母。将测试片在(23±2)℃和相对湿度(50±5)％的条件下，从初始厚度压缩25％的状态下放置不间断22小时。然后，将样品(即压缩后的测试片)从压缩装置中取出，在(23±2)℃和相对湿度(50±5)％下放置24小时。在测量初始厚度的同一位置测量样品的厚度。压缩永久变形可以通过下式(I)计算。
压缩永久变形＝(初始厚度-测试后的厚度)/初始厚度x 100...(I)
表示根据本实施方式的发泡片材的强度的物理特性值表示的实例包括发泡片材的抗拉强度、抗弯强度、穿刺强度等。其中，当发泡片材用作缓冲材料时，特别需要高穿刺强度，因为发泡片材不撕裂并且内容物不出来是很重要的。
发泡片材的抗拉强度根据JIS K 6767：1999获得。当发泡片材的体积密度是0.025g/cm3至0.250g/cm3时，根据JIS K 6767：1999获得的抗拉强度优选地是0.3MPa至5.0MPa。当发泡片材的抗拉强度是0.3MPa至5.0MPa时，可以减少比如当将发泡片材用作缓冲材料时的撕裂的问题。
根据JIS K 7171获得发泡片材的抗弯强度(刚性)。根据JIS K 7171获得的抗弯强度优选地是50MPa至140MPa，更优选地是60MPa至120MPa。当发泡片材的抗弯强度是50MPa～140Mpa且发泡片材的体积密度是0.025g/cm3至0.250g/cm3时，发泡片材可具有足够的强度，因此即使对发泡片材施加外部压力，发泡片材也不太可能弯曲和破裂。当发泡片材的体积密度是0.5g/cm3至0.8g/cm3时，发泡片材可能含有细微的泡沫。即使在这种情况下，当发泡片材的抗弯强度是50MPa至140MPa时，发泡片材也可以具有足够的强度。
使用其中根据本实施方式的发泡片材的片材厚度是2mm的样品，根据JIS Z 1707获得穿刺强度。当根据本实施方式的发泡片材的片材厚度薄时，可以通过堆叠多个根据本实施方式的发泡片材并将总片材厚度设置为2mm来测量穿刺强度。当发泡片材的片材厚度厚时，可以通过切割使发泡片材的片材厚度为2mm来测量穿刺强度。
具体而言，穿刺强度如下测定。使用通用测试机AG-50X和AGS-5kNX(由ShimadzuCorporation制造)，以及5kN额定校准测力传感器，用夹具固定测试片并用例如直径为1.0mm、尖端形状半径为0.5mm的半圆针以(50±5)mm/min的测试速度刺穿。测量针穿透测试片之前的最大力(单位：N)。使用五个或更多个测试片。在测试片的整个宽度上均匀地进行测量。
在日本未审查专利申请公开号2012-030571中，没有研究可生物降解层压树脂发泡片材的缓冲特性。为了使用含有聚乳酸的发泡片材作为缓冲材料，发泡片材需要具有高缓冲特性。同样重要的是，发泡片材具有高片材强度，从而即使当突出物等撞击发泡片材时也不损坏发泡片材。
作为对含有聚乳酸的发泡片材的勤奋研究的结果，本申请的发明人着眼于发泡片材的压缩应力和穿刺强度。当缓冲系数是10或更低时，含有聚乳酸的发泡片材的压缩应力是0.2MPa或更低，并且当片材厚度是2mm时含有聚乳酸的发泡片材的穿刺强度是2N或更高，聚乳酸发泡细小且均匀。结果，含有聚乳酸的发泡片材在内部具有细小且均匀的发泡，从而改善了缓冲特性和片材强度。
通常，发泡片材越厚，缓冲特性越好。即使当发泡片材薄时，根据本实施方式的发泡片材也可以展现出优异的缓冲特性和穿刺强度。因此，根据本实施方式的发泡片材可以在不改变厚度的情况下同时获得缓冲特性和片材强度。
可以使用根据本实施方式的发泡片材的缓冲系数来评价根据本实施方式的发泡片材的缓冲特性。根据该实施方式的发泡片材的片材强度可以使用穿刺强度来评价。
在根据JIS K 6953-2获得的可生物降解塑料的生物降解性试验中，90％生物降解所需的天数优选地是180天或更短，更优选地是120天或更短，和甚至更优选地是60天或更短。
根据本实施方式的发泡片材含有聚乳酸、填料以及根据需要包括其他成分。由于根据本实施方式的发泡片材由聚乳酸组合物生成，因此也称为聚乳酸组合物发泡片材。将描述包括在根据本实施方式的发泡片材中的每种成分。
[聚乳酸]
聚乳酸是一种脂肪族聚酯树脂，并且是通过酯键聚合乳酸形成的聚合物。与残留在自然界中的微塑料不同，聚乳酸被用作环境友好且环境负荷低的聚合物材料，因为它可被微生物生物降解。
聚乳酸中包含的乳酸可以是D-型(D-乳酸)和L-型(L-乳酸)中的一种或两种。
聚乳酸的实例包括D-乳酸的均聚物、L-乳酸的均聚物、D-乳酸和L-乳酸的共聚物(DL-乳酸)；一种或多种选自D-丙交酯、L-丙交酯、DL-丙交酯等的丙交酯的开环聚合物。这些可以单独使用或两种或更多种组合使用。这些聚乳酸可以单独使用或两种或更多种组合使用。
当将D-乳酸和L-乳酸的共聚物用作聚乳酸时，D-乳酸和L-乳酸的比例没有特别限制并且可以根据期望的目的适当地选择。在D-乳酸和L-乳酸共聚物中，当较小比例的光学异构体的比例进一步降低时，结晶度趋于升高，并且熔点和玻璃化转变温度趋于升高。当较小比例的光学异构体的比例增加时，结晶度趋于降低，并且最终变为无定形。结晶度与发泡片材的耐热性和发泡成型温度有关。该比例可根据应用适当设定，并且没有特别限制。
术语“结晶度(crystallinity)”是指结晶的程度和结晶的速率。“高结晶度(highcrystallinity)”的表达是指高结晶度和高结晶速率中的至少一种。
聚乳酸可适当合成的或是市售的产品，但是为了提高作为缓冲材料的缓冲特性，通过聚乳酸的凝胶渗透色谱法(GPC)获得的重均分子量优选地是100,000，并且更优选地是150,000或更高。聚乳酸的重均分子量的上限没有特别限定，并且从防止粘度过高和容易生产的观点考虑，优选地是350,000或更低。
根据本实施方式的发泡片材的重均分子量(Mw)没有特别限制并且可以根据期望的目的适当地选择，并且可以使用GPC测量。例如，将根据本实施方式的发泡片材放入四氢呋喃(THF)溶液中，并加热至65℃以溶解聚乳酸。然后，将溶液通过0.45μm的膜过滤器过滤以除去THF溶液中所含的不溶物，比如填料。使用以分子量已知的聚苯乙烯样品为标准品制作的校准曲线，通过GPC测定获得的发泡片材的重均分子量(Mw)。可以例如基于以下测量条件来测量发泡片材的重均分子量(Mw)。作为柱，可以使用其中串联连接四个TSKgelSuperHM-N(由Tosoh Corporation制造)的柱。
(测量条件)
-设备：HLC-8320(由Tosoh Corporation制造)
-柱：TSKgel SuperHM-N(由Tosoh Corporation制造)×4
-检测器：RI
-测量温度：40℃
-流动相：四氢呋喃
-流速：0.6mL/min
从生物降解性和再循环性的观点来看，根据本实施方式的发泡片材中的聚乳酸的含量相对于有机物的总量优选地是按质量计98％或更高，更优选地是按质量计99％或更高。当聚乳酸的含量是按质量计98％或更高时，可以减少在聚乳酸被生物降解时未生物降解的其他成分的残留量。
聚乳酸中所含乳酸的含量可以由形成聚乳酸的材料的比例计算。当材料比例未知时，例如可以使用气相色谱-质谱法(GC-MS)进行分析，并且可以使用已知的聚乳酸作为标准样品通过比较来确定成分。具体地，通过使用已知的聚乳酸作为标准样品并预先获得校准曲线，可以得到根据本实施方式的发泡片材中的聚乳酸的比例。此外，如果需要，也可以结合NMR测量的光谱的面积比和其他分析方法来计算。当使用GC-MS时，可以在例如以下条件下测定聚乳酸的含量比。
(GCMS测量)
-GCMS：QP2010(由Shimadzu Corporation制造)，辅助设备Py3030D(由FrontierLab制造)
-分离柱：Ultra ALLOY UA5-30M-0.25F(由Frontier Lab制造)
-样品加热温度：300℃
-柱温箱温度：50℃(保温1分钟)，加热速率15℃/min，320℃(保温6分钟)
-电离方法：电子电离(EI)方法
-检测质量范围：25至700(m/z)
[填料]
填料具有调节根据本实施方式的发泡片材中包括的气泡的大小和量的功能，并且可以用作泡沫成核剂。由于根据本实施方式的发泡片材含有填料，因此能够使发泡片材的泡沫直径细小且均匀，以便能够同时获得穿刺强度和缓冲特性。
作为填料，可以使用无机填料、有机填料等。这些填料可以单独使用或两种或更多种组合使用。
由于在填料和聚乳酸之间的界面处发生发泡，因此优选将填料细小且均匀地分散。
填料的含量优选地是按质量计0.1％至按质量计5.0％。当填料含量为按质量计0.1％或更高时，填料能够充分用作发泡芯。当填料含量为按质量计5.0％或更低时，可以保持发泡片材的特性，例如展现出足够的抗冲击性。填料的含量更优选地是按质量计0.2％至按质量计4.0％，并且进一步优选地是按质量计0.3％至按质量计2.0％
无机填料的实例包括滑石、高岭土、碳酸钙、层状硅酸盐、碳酸锌、硅灰石、二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钛、硅酸钙、铝酸钠、铝酸钙、铝硅酸钠、硅酸镁、玻璃球、炭黑、氧化锌、三氧化锑、沸石、水滑石、金属纤维、金属晶须、陶瓷晶须、钛酸钾、氮化硼、石墨、玻璃纤维、碳纤维等。
有机填料的实例包括天然存在的聚合物如淀粉、纤维素细颗粒、木粉、豆渣(豆浆)、谷壳、麸及其改性产物、山梨糖醇化合物、苯甲酸及其金属盐和磷酸酯金属盐，以及松香化合物。
其中，从对环境的影响考虑，无机填料是优选的。在无机填料中，二氧化硅、氧化钛和层状硅酸盐是更优选的，因为它们可以以纳米级分散并且可以使气泡均匀。
[其他成分]
其他成分通常没有特别限制，只要它们可以包含在发泡片材中并且添加量在不影响生物降解能力的范围内即可。它们可以根据期望的目的适当地选择。实例包括但不限于高分子量聚合物，比如除聚乳酸以外的脂肪族聚酯树脂、为控制发泡目的添加的聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)和聚苯乙烯、交联剂、为其他目的添加的添加剂等。
(除聚乳酸以外的脂肪族聚酯树脂)
除聚乳酸以外的脂肪族聚酯树脂的实例包括聚乙醇酸、聚(3-羟基丁酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯、3-羟基己酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯3-羟基戊酸酯)、聚己酸内酯、聚丁烯琥珀酸酯、聚(丁烯琥珀酸己二酸酯)等。这些树脂可以单独使用或两种或更多种组合使用。
(交联剂)
交联剂没有特别限制，只要它是与聚乳酸的羟基和/或羧酸基团反应的化合物即可。例如，优选地使用环氧交联剂(具有环氧基团的交联剂)或异氰酸酯交联剂(具有异氰酸酯基团的交联剂)。作为这些交联剂，例如，分子中具有两个或更多个环氧基团的环氧官能(甲基)丙烯酸-苯乙烯交联剂和分子中具有两个或更多个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯是优选的。交联剂更优选地是分子中具有三个或更多个环氧基团的环氧官能(甲基)丙烯酸-苯乙烯交联剂和分子中具有三个或更多个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯，因为通过在聚乳酸中引入支链结构，熔体强度可以可以有效地改善和减少未反应的物质的残留。使用这种交联剂可以防止气泡聚结和气泡破裂，从而提高膨胀率。
具有两个或更多个环氧基团的环氧官能(甲基)丙烯酸-苯乙烯交联剂是将具有环氧基团的(甲基)丙烯酸单体与苯乙烯单体共聚获得的聚合物。
具有环氧基团的(甲基)丙烯酸单体是例如具有1,2-环氧基团的单体，比如丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等。苯乙烯单体是例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。
分子中具有两个或更多个环氧基团的环氧官能(甲基)丙烯酸-苯乙烯交联剂可以含有不具有环氧基团的(甲基)丙烯酸单体作为共聚组分。这种(甲基)丙烯酸单体的实例是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸环己酯等。
分子中具有两个或更多个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯的实例是脂肪族二异氰酸酯，比如1,6-六亚甲基二异氰酸酯、3-异氰酸酯甲基-3,5,5-三甲基环己基异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯)、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、甲基环己基-2,4-二异氰酸酯、甲基环己基-2,6-二异氰酸酯、二甲苯基二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸酯)甲基环己烷、四甲基二甲苯基二异氰酸酯、反式环己烷-1,4-二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯、脂环族聚异氰酸酯比如异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯甲烷二异氰酸酯、氢化亚甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、氢化四甲基二甲苯基二异氰酸酯和环己烷二异氰酸酯，芳族二异氰酸酯比如2,4-甲代亚苯基二异氰酸酯、2,6-甲代亚苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-异氰酸酯、1,5'-环烷二异氰酸酯、三丁二异氰酸酯(tridine diisocyanate)、二苯基甲基甲烷二异氰酸酯、四烷基二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苄基二异氰酸酯和1,3-亚苯基二异氰酸酯、三异氰酸酯化合物比如赖氨酸酯三异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、1,6,11-十一烷三异氰酸酯、1,8-异氰酸酯-4,4-异氰酸酯甲基辛烷、1,3,6-六亚甲基三异氰酸酯、双环庚烷三异氰酸酯、三羟甲基丙烷和2,4-甲代亚苯基二异氰酸酯的加合产物、三羟甲基丙烷和二异氰酸酯比如1,6-六亚甲基二异氰酸酯的加合产物，以及通过使多元醇比如甘油和季戊四醇与上述脂肪族二异氰酸酯化合物、芳族二异氰酸酯化合物、三异氰酸酯化合物等反应获得的改性的聚异氰酸酯化合物。这些交联剂可以单独使用或两种或更多种组合使用。
通过含有交联剂，可以提高熔体张力并且可以调节发泡片材的膨胀率。提高熔体张力的方法的实例包括将填料比如层状硅酸盐以纳米级分散，使用交联剂或交联助剂使树脂组合物交联，使用电子等使树脂组合物交联，以及添加另一种具有高熔体张力的树脂组合物。
(添加剂)
添加剂的实例包括热稳定剂、抗氧化剂、增塑剂等。这些添加剂可以单独使用或两种或更多种组合使用。
从再循环性的观点来看，相对于发泡片材中的有机物总量，其他成分的含量比例优选地是按质量计2％或更低，和更优选地是按质量计1％或更低。
在根据本实施方式的发泡片材中，优选地基本上不包括沸点为-20℃或更高且低于150℃的有机物。“基本不包括(substantially not included)”的表达是指检测值等于或小于分析装置的下限，或检测值等于或小于用聚乳酸作为原材料执行相同检测程序时的检测值。“基本上不包括”的表达是指有机化合物的含量基本上为按质量计0％，并且不意味着含量为按质量计0％。有机化合物可以作为不可避免的杂质例如以按质量0.1计％或更低的量包括。沸点为-20℃或更高且低于150℃的有机化合物包括挥发性成分。当挥发性成分为发泡剂比如有机溶剂或丁烷时，发泡片材中包括挥发性成分会影响发泡片材的尺寸稳定性，并且也会对环境造成影响。在根据本实施方式的发泡片材中，可以使用除有机化合物以外的化合物比如CO2作为发泡剂，挥发性成分的含量可以基本上为按质量计0％。因此，可以安全地处理根据本实施方式的发泡片材而不会产生气味。
<发泡片材的物理特性>
作为根据本实施方式的发泡片材的物理特性，将描述体积密度、膨胀率、平均泡沫直径、片材厚度、残留挥发性成分量。
(体积密度)
根据本实施方式的发泡片材的体积密度优选地是0.025g/cm3至0.250g/cm3，更优选地是0.031g/cm3至0.125g/cm3，和更优选地是0.036g/cm3至0.083g/cm3。如果体积密度在上述优选的范围内，则根据本实施方式的发泡片材在片材强度和缓冲特性之间展示优异的平衡。
体积密度是将发泡片材填充到容器中时的内部体积的密度。测量体积密度的方法没有特别限制，并且可以使用任何合适的测量体积密度的方法。例如，体积密度可以如下测量。将发泡片材放置在温度为23℃和相对湿度为50％的环境中至少24小时。然后，测量发泡片材的外部尺寸以确定堆体积，并测量发泡片材的重量。通过将发泡片材的重量除以堆体积来确定发泡片材的体积密度。
(膨胀率)
根据本实施方式的发泡片材的膨胀率优选地是5至50倍，更优选地是10至40倍，并且甚至更优选地是15至35倍。如果膨胀率在上述优选的范围内，则根据本实施方式的发泡片材可以保持缓冲性能和强度。
通过按下述式(1)将发泡片材中包括的聚乳酸组合物的密度(真密度ρ0)除以体积密度(ρ1)获得根据本实施方式的发泡片材的膨胀率。
真密度是原始聚乳酸的密度。真密度可以是文献值，或者可以通过测定原料的制成的粒料而获得。真密度约为1.25g/cm3。
膨胀率＝真密度(ρ0)/体积密度(ρ1)...(1)
(平均泡沫直径)
取决于体积密度，根据本实施方式的发泡片材的平均泡沫直径优选地是10μm至200μm，更优选地是20μm至100μm，和甚至更优选地是30μm至80μm。
平均泡沫直径的大小可根据但不限于填料含量、泡沫的分散状态、发泡片材的熔体张力等进行适当调整。例如，当体积密度在0.025g/cm3和0.250g/cm3之间时，平均泡沫直径优选地是100μm或更小。当体积密度是0.025g/cm3或更大且小于0.062g/cm3时，平均泡沫直径优选地是200μm或更小。
用于平均泡沫直径的测量方法没有特别限制并且可以根据目的适当地选择。例如，可以使用离子铣削装置对发泡片材进行横截面加工，通过扫描电化学显微镜(SEM)捕获横截面，并获取扫描电子显微照片的图像。使用Image-Pro Premier(由MediaCybernetics，Inc.制造)软件将得到的横截面扫描电子显微照片(例如放大率为3000倍)二值化为对应于泡沫(空隙)的灰色组成部分和对应于树脂组分的白色组成部分。然后，获得对应于预定范围(例如，35μm×20μm)内的泡沫的灰色组成部分的平均粒径(Feret直径)。平均泡沫直径可以通过仅计算Feret直径为0.5μm或更高的灰色组成部分(泡沫)的平均值来计算。
(片材厚度)
根据本实施方式的发泡片材的片材厚度优选地是1.0mm至10.0mm，更优选地是1.5mm至7.0mm，并且甚至更优选地是2.0mm至5.0mm。当片材厚度在上述优选的范围内时，根据本实施方式的发泡片材的泡沫可以是细小且均匀的。因此，根据本实施方式的发泡片材可以容易地成型并且展现出足够的缓冲特性。
片材厚度可以是平均厚度。平均厚度可以在发泡片材横截面的多个点测量并且可以是这些测量厚度的平均值。
当缓冲系数是10或更低时，根据本实施方式的发泡片材的压缩应力是0.2Mpa更低，并且优选地是0.02Mpa至0.1Mpa，更优选地是0.02Mpa至0.05Mpa。当压缩应力是0.2Mpa更低时，发泡片材展现出优异的缓冲特性。
当片材厚度是2mm时，根据本实施方式的发泡片材的穿刺强度是2N或更高，优选地是2.5N至5N，并且更优选地是3N至5N。当穿刺强度是2N或更高时，当发泡片材用作缓冲材料时可以抑制由突起等引起的撕裂等。
<用于生产发泡片材的方法>
用于生产根据本实施方式的发泡片材的方法包括捏和步骤和发泡步骤，并且任选地包括其他步骤。在用于生产根据本实施方式的发泡片材的方法中，捏合步骤和发泡步骤可以同时或分开进行。
【捏和步骤】
在捏和步骤中，聚乳酸和填料在压缩性流体的存在下在低于聚乳酸熔点的温度下捏和。在捏和步骤中，为了更有效地促进发泡，除了聚乳酸和填料之外优选地包括发泡剂。在发泡前包括聚乳酸、填料和发泡剂的混合物也被称为聚乳酸组合物(母料)。
(发泡剂)
发泡剂的实例包括物理发泡剂，其包括例如烃比如低级烷烃比如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷和己烷，醚比如二甲醚，卤代烃比如甲基氯和乙基氯，压缩性流体(也称为压缩性气体)比如二氧化碳和氮气。通过使用上述发泡剂，容易获得膨胀率高的发泡片材。其中，优选地使用压缩性流体比如二氧化碳、氮气作为发泡剂，因为这些没有臭味，可以安全地处理，并且对环境的影响小。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，基本上不包括沸点为-20℃或更高且低于150℃的有机物。即，沸点为-20℃或更高且低于150℃的有机化合物的含量基本上为按质量计0％。
由于脂肪族聚酯树脂比如聚乳酸具有在熔点或更高处的熔融粘度急剧降低的性质，因此当与聚乳酸捏和时，填料容易聚集。当填料小时，填料的聚集特别显著。因此，在本实施方式中，优选地使用压缩性流体进行聚乳酸和填料的捏和。通过使用压缩性流体，填料可以均匀地分散在聚乳酸中。
优选地，压缩性流体与发泡剂相同。如果压缩性流体与发泡剂相同，填料的捏和与发泡可以在一系列过程中进行，从而减少环境负荷。
将解释优选地使用压缩性流体来捏和填料和聚乳酸的原因。通常，通过使用压缩性流体，树脂比如脂肪族聚酯树脂趋于塑化并且树脂的熔融粘度降低(参见“Tyourinkairyuutai no saisinouyougijutu(超临界流体的最新应用技术)”，NTS Inc)。表面上，熔融粘度的降低和捏和性的提高是不一致的。事实上，通过在不使用压缩性流体的情况下在常用填料的捏和中施加压力，树脂的自由体积减小并且树脂之间的相互作用增加(粘度增加)。然而，树脂变得难以塑化(参见，Yang,K.和Ozisik R,R.：Polymer,47,2849(2006))。
众所周知，压缩性液体具有使树脂塑化(软化)的特性，并且当压缩性液体的温度升高时，树脂变得像液体。如果在这种状态下将填料分散到树脂中，填料的行为如同将填料分散到液体中，并且填料在液体中聚集。因此，认为不能获得具有高度分散的填料的树脂组合物。换句话说，认为难以使用压缩性液体来捏和树脂和填料，因为在压缩性流体的存在下树脂不具有适合捏和的粘度。
本申请的发明人研究了压缩性流体是否可用于聚乳酸和填料的捏和。结果发现，在压缩性流体的温度低于聚乳酸的熔点的前提下，即使在压缩性流体的存在下，聚乳酸具有适合捏和的粘度并且填料可以与聚乳酸捏和。特别是，以前认为在其熔点或更高处熔融粘度急剧下降的聚乳酸只能在低熔融粘度下捏和。然而，在该实施方式中，填料可以与处于高粘度状态的聚乳酸捏和，并且压缩性流体可以原样用作发泡剂。
(压缩性流体)
可以以压缩性流体的状态使用的材料的实例包括一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、氮气、甲烷、乙烷、丙烷、2,3-二甲基丁烷、乙烯、二甲醚等。其中，二氧化碳是优选的，因为二氧化碳的临界压力约为7.4Mpa，并且二氧化碳的临界温度约为31℃，即二氧化碳容易成为超临界状态，并且不可燃的，且易于处理。这些压缩性流体可以单独使用或两种或更多种组合使用。
将参考图1和2解释用于生产聚乳酸树脂组合物的压缩性流体。图1是图解材料相对于温度和压力的状态的相图(状态图)。图2是用于限定压缩性流体的范围的相图(状态图)。在该实施方式中，术语“压缩性流体”是指在图1中图解的相图中，图2中图解的区域(1)、(2)和(3)中的任何区中的材料的状态。
众所周知，在这些区域中，材料具有非常高的密度，并且材料的行为与常温常压下的行为不同。当材料的状态在区域(1)中时，材料是超临界流体。超临界流体是一种在温度和压力高于气体和液体可以共存的极限(临界点)下的不可冷凝的高密度流体，它在压缩时不会冷凝。当材料的状态在区域(2)中时，材料是液体，其是通过在室温(25℃)和大气压(1atm)下以气态压缩材料而获得的液化气体。当材料的状态在区域(3)时，材料处于气态，是压力为临界压力(Pc)的1/2(1/2Pc)或更高的高压气体。
由于压缩性流体的溶解度随树脂和压缩性流体的组合、温度和压力而变化，因此需要相应地调整压缩性流体的供应量。例如，当压缩性流体为二氧化碳时，在聚乳酸和二氧化碳的组合的情况下，二氧化碳的供应量优选地是按质量计2％～按质量计30％。当二氧化碳的供应量为按质量计2％或更高时，可以抑制塑化效果受限的问题。当二氧化碳的供应量为按质量计30％或更低时，二氧化碳和聚乳酸可以相分离并且发泡片材可以具有均匀的厚度。
(捏和装置)
作为用于生产聚乳酸组合物的捏和装置，可以采用连续法，或者可以采用间歇法。优选根据设备效率、产品特性和质量等适当地确定反应过程。
考虑到能够处理适合捏和的粘度，捏和装置的实例包括单轴挤出机、双轴挤出机、针刺机(needer)、非轴向篮状搅拌槽、由Sumitomo Heavy Industries,Ltd.制造的Viborak(注册商标)、由Mitsubishi Heavy Industries Co.,Ltd.制造的N-SCR、由Hitachi,Ltd.制造的Glasses Wings和Lattice Wings、配备有Kenix型或Sulzer型SMLX静态混合器的管式聚合装置等。此外，从色调的观点来看，捏和装置的实例包括修整器(finisher)、N-SCR、双轴挤出机等，它们是自清洁聚合装置。其中，从生产效率、树脂的色调、稳定性和耐热性的观点来看，修整器和N-SCR是优选的。
捏和装置可以是如图3中所图解的连续捏和装置。图3是图解用于生产聚乳酸组合物的连续捏和装置的一个实例的示意图。如图3中所图解，连续捏和装置10包括挤出机11、容积式进料器12A和12B以及气体入口13。
挤出机11的内部包括原料捏和与熔融区A、压缩性流体供应区B、捏和区C、压缩性流体移除区D和成型区E。作为挤出机11，例如，可以使用双轴挤出机。挤出机11的螺杆直径以及轴直径L相对于螺杆轴长度D的比率L/D可以设定为任何值。
容积式进料器12A将用作发泡片材的原料的聚乳酸供应到原料捏和与熔融区A中。容积式进料器12B将用作发泡片材的原料的填料供应到原料捏和与熔融区A中。
气体入口13通过计量泵132将压缩性流体从储气罐131供应到压缩性流体供应区B。
连续捏和装置10在挤出机11中的原料捏和与熔融区A、压缩性流体供应区B、捏和区C和压缩性流体移除区D中将聚乳酸和填料与压缩性流体捏和，以产生聚乳酸组合物。然后，将聚乳酸组合物在成型区E成型为粒料等。
(原料捏和与熔融区)
在原料捏和与熔融区A中，进行聚乳酸和填料的捏和与加热。加热温度设为聚乳酸的熔融温度或以上。将聚乳酸熔融，并且形成熔融聚乳酸中包括填料的聚乳酸组合物。这确保了聚乳酸组合物可以在随后的压缩性流体供应区B中与供应到挤出机11中的压缩性流体均匀地捏和。
(压缩性流体供应区)
在压缩性流体供应区B中，压缩性流体被供应到挤出机11中以将聚乳酸组合物中所含的熔融聚乳酸塑化。
(捏和区)
在捏和区C中，捏和区C的温度被设定为使得粘度适合于捏和填料。设定温度根据连续捏和装置10的规格、聚乳酸的类型、结构和分子量而不同，并进行相应的调整。例如，聚乳酸的重均分子量Mw为约200,000时，通常在高于聚乳酸的熔点+10℃至+20℃的温度下进行捏和。另一方面，在本实施方式中，由于聚乳酸组合物即使在低于聚乳酸的熔点的温度下也展现出相对高的粘度，因此可以在低于聚乳酸的熔点的温度下捏和聚乳酸组合物。
低于聚乳酸的熔点的温度相关于聚乳酸的熔点优选地是-20℃至-80℃，并且更优选地-30℃至-60℃。
由于捏和区C的温度可以低于聚乳酸的熔点，例如当原料捏和与熔融区A、压缩性流体供应区B和压缩性流体移除区D的温度为190℃时，捏和区C的温度可设置为150℃。
设定温度可以参照连续捏和装置10的搅拌力的当前值等来设定。
(压缩性流体移除区)
在压缩性流体移除区D中，设置在挤出机11上的压力阀14打开，并且挤出机11中的压缩性流体被排出到外部。
(成型区)
在成型区E中，聚乳酸组合物被成型为任何合适的形状，例如丸粒。
挤出机11内每个区的压力可适当设定。例如，从压缩性流体供应区B到压缩性流体移除区D的压力为7Mpa。
在本实施方式中，可以将成型为任意适当形状的聚乳酸组合物与聚乳酸再次混合和捏和，以生产另一种聚乳酸组合物，并成型。可使用与挤出机11类似的另一挤出机，对原料捏和与熔融区A、压缩性流体供应区B、捏和区C、压缩性流体移除区D和成型区E相似地进行这些操作。
[发泡步骤]
发泡步骤除去包括在聚乳酸组合物中的压缩性流体以使聚乳酸组合物发泡。
可通过将连续捏和装置10的挤出机11中的压力减压来除去压缩性流体。
优选地进行加热使得发泡步骤期间的温度是聚乳酸的熔点或更高。
在发泡步骤中，当溶解在聚乳酸组合物中的压缩性流体根据改变压缩性流体的溶解度的操作比如减压或加热等在与填料的界面处蒸发和沉淀时发生发泡。由于发泡源于填料，因此只有将填料均匀地分散在聚乳酸中，才能形成发泡均匀且细小的聚乳酸发泡体。
[其他步骤]
其他步骤没有特别限制并根据目的选择，只要这些步骤在发泡片材的正常制造中进行即可。其他步骤的实例包括其中将聚乳酸发泡体加工成发泡片材的成型步骤、其中将印刷等应用到发泡片材表面的印刷步骤等。
成型方法没有特别限制并且可以使用通常用于热塑性树脂的成型方法。成型方法的实例包括使用用于真空成型、压力成型、真空压力成型、压制成型等的模具将聚乳酸发泡体成型为片材以形成发泡片材的方法
在成型步骤中，将聚乳酸发泡体成型为片材以提供根据本实施方式的发泡片材。
印刷步骤没有特别限制，只要根据本实施方式的发泡片材的表面被印刷等即可。
根据本实施方式的发泡片材含有聚乳酸和填料。当缓冲系数是10或更低时，发泡片材的压缩应力是0.2Mpa或更低。当片材厚度是2mm时，发泡片材的穿刺强度是2N或更高。这允许在发泡片材中形成细小且均匀的泡沫。认为在使用聚乳酸时，由于聚乳酸的粘度在熔点附近急剧下降，这容易导致气泡聚结和气泡破裂，因此难以制造细小且均匀的泡沫。在缓冲系数是10或更低时压缩应力是0.2Mpa或更低并且当片材厚度是2mm时穿刺强度是2N或更高的条件下，即使发泡片材含有聚乳酸，根据本实施方式的发泡片材可以包括细小且均匀的泡沫。因此，根据本实施方式的发泡片材的缓冲特性和片材强度能够提高。
在根据本实施方式的发泡片材中，压缩应力可以是0.05Mpa或更低。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，即使当压缩应力是0.05Mpa或更低时，缓冲特性也提高。
在根据本实施方式的发泡片材中，穿刺强度可以是5N或更低。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，缓冲特性被可靠地保持。
在根据本实施方式的发泡片材中，穿刺强度可以是3N或更高。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，片材强度被更可靠地提高和保持。
在根据本实施方式的发泡片材中，片材厚度可以是1mm至10mm。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，缓冲特性和片材强度被提高。
在根据本实施方式的发泡片材中，膨胀率可以是5倍至50倍。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，缓冲特性被进一步提高。
在根据本实施方式的发泡片材中，体积密度可以是0.025g/cm3至0.250g/cm3。因此，根据本实施方式的发泡片材在片材强度和缓冲特性之间展示优异的平衡。
在根据本实施方式的发泡片材中，基本上不包括沸点为-20℃或更高且低于150℃的有机物。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，可以使用压缩性流体比如CO2和N2作为发泡剂进行发泡。因此，挥发性成分比如有机溶剂或丁烷的含量在发泡剂中基本上可以是按质量计0％，该挥发性成分为沸点为-20℃或更高且低于150℃的有机化合物。因此，根据本实施方式的发泡片材展现优异的尺寸稳定性并且可降低环境负荷。
在根据本实施方式的发泡片材中，聚乳酸的含量相对于发泡片材中有机物的总量可以是按质量计98％或更高。因此，根据本实施方式的发泡片材可以高效生物降解并且容易回收。
在根据本实施方式的发泡片材中，填料的含量可以是按质量计0.1％至按质量计5.0％。因此，在根据本实施方式的发泡片材中，缓冲特性被进一步提高。
如上所述，根据本实施方式的发泡片材展现出高缓冲特性和片材强度。根据本实施方式的发泡片材适合用作包装材料、缓冲材料等。
<产品>
根据本实施方式的产品包括根据本实施方式的发泡片材，并且根据需要进一步包括其他组分。其他组分没有特别限制，只要它们用于普通树脂产品中，并且可以根据期望的目的适当地选择。
根据本实施方式的产品(也称为“消耗材料”)包括例如作为日用品的袋子、包装容器、托盘、餐具、餐具、文具、缓冲材料等。产品的概念包括作为加工产品的中间体，不仅包括由轧制板(rolled sheet)制成的散装材料和产品本身，而且还包括产品的部件，比如托盘手柄，以及带有产品的制品，比如连接有手柄的托盘。
袋子包括塑料购物袋、购物袋和垃圾袋。
文具的实例包括塑料套筒(plastic sleeve)、贴片等。
因为常规的发泡片材具有大泡沫直径和大变幅(variation)，因此这类片材的物理特性比如强度和柔韧性方面可能不令人满意。由于根据本实施方式的产品具有优异的物理特性，因此可以应用于上述日用品以外的应用。例如，可广泛应用于工业材料、日用品、农产品、食品、医药品、化妆片(cosmetic sheet)、包装材料等。
实施例
在下文中，将参考实施例和比较例更详细地描述实施方式，但是实施方式不限于这些实施例和比较例。
<实施例1>
[发泡片材的生产]
发泡片材使用图3中图解的连续捏和装置10和图4中图解的连续发泡片材生产装置生产。将参照图3和4描述发泡片材的生产。
(母料的生产)
聚乳酸组合物使用图3中图解的连续捏和装置10生产。聚乳酸(Revode 110，HISUNInc.，熔点：160℃)和氧化钛(TTO-55(C)，Ishihara Sangyo Co.,Ltd.，平均粒径：0.004μm)作为填料(泡沫成核剂)供应至原料捏和与熔融区A，使填料的总流速为10kg/h。聚乳酸的流速为9.7kg/h，和填料的流速为0.3kg/h。作为压缩性流体的二氧化碳以0.99kg/h的流速(相当于相对于聚乳酸按质量计10％)被供应到压缩性流体供应区B。然后在捏和区C中将聚乳酸和填料捏和以获得包含按质量计3％的填料的聚乳酸组合物。然后在压缩性流体移除区D中抽空挤出机11中的压缩性流体。在成型区E中，将含有按质量计3％的填料的聚乳酸组合物挤出成线料(strand)，冷却并用切割机造粒。结果，获得聚乳酸发泡体(含有按质量计3％填料的母料)。
每个区的温度设定为原料捏和与熔融区A和压缩性流体供应区B为190℃，捏和区C为150℃，压缩性流体移除区D为190℃，和成型区E为190℃。
每个区的压力为压缩性流体供应区B和捏和区C为7.0MPa，和压缩性流体移除区D为0.5MPa。
对于获得的母料，大于10μm的粗颗粒数为20个颗粒/g，其通过以下方法确定。
-填料的粗颗粒数
将50mg母料重新熔融以形成10μm的薄膜。用光学显微镜(FX-21，NikonCorporation，100倍放大率)对所得薄膜中粒径为10μm或更大的填料的粗颗粒数进行计数。该过程进行5次，并取平均值作为填料的粗颗粒数。
(发泡片材的生产)
使用图4中图解的连续发泡片材生产装置20。连续发泡片生产装置20包括串联连接的第一挤出机21A和第二挤出机21B。将在图3中图解的连续捏和装置10中在上述“母料的生产”中获得的含有按质量计3％填料的母料进料至容积式进料器22A，并将聚乳酸(Revode110，HISUN Inc.，熔点：160℃)进料至容积式进料器22B。然后，将含有按质量计3％的填料的母料和聚乳酸进料至第一挤出机21A的原料捏和与熔融区A，使得这些的总流速为10kg/hr。含有按质量计3％的填料的母料的流速为1.67kg/h，和聚乳酸的流速为8.33kg/h，使得填料的流速为按质量计0.5％。
接着，作为压缩性流体的二氧化碳以0.99kg/h(相当于相对于聚乳酸为按质量计10％)的流速从气体入口单元23A供应到压缩性流体供应区B。作为交联剂的异氰脲酸酯(Duranate TPA-100，Asahi Kasei Corporation)从气体入口23B供应，流速为0.05kg/h(相对于树脂为0.5％)。
然后将含有按质量计3％的填料的母料、聚乳酸、交联剂和压缩性流体在捏和区C中捏和并进料到第二挤出机21B。
将在捏和区C中捏和的混合物从安装在第二挤出机21B端部的圆形模具(狭缝直径70mm)以10kg/h的排出速率进料到第二挤出机21B中。将混合物在第二加热区D中捏和，同时冷却至140℃的树脂温度。从混合物中除去压缩性流体，并将混合物从圆形模头24的狭缝241挤出并发泡成圆柱形聚乳酸发泡片材。聚乳酸发泡片材沿冷却的心轴25放置，并将空气从空气环吹到聚乳酸发泡片材的外表面上。结果，聚乳酸发泡片材被冷却并成形。然后将聚乳酸发泡片材用切割机切割，制成平板，通过辊26，并且然后用卷绕辊27卷绕以获得发泡片材。
每个区的温度设定为第一挤出机21A的原料捏和与熔融区A和压缩性流体供应区B为190℃，捏和区C为150℃，和第二挤出机21B的第二加热区D为140℃。
每个区中的压力为从压缩性流体供应区B到第二挤出机加热区D为7.0MPa。
<实施例2和3>
实施例2和3中的发泡片材以与实施例1中相同的方式生产，不同之处在于填料的含量改变为表1中所示的值。
<实施例4>
实施例4中的发泡片材以与实施例1相同的方式生产，不同之处在于将填料改变为二氧化硅(QSG-30，Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.，平均粒径：0.004μm)。
<实施例5和6>
实施例5和6中的发泡片材以与实施例1中相同的方式生产，不同之处在于将交联剂改变为含有缩水甘油基酯的交联剂(Joncryl 4368C，BASF SE)。
<实施例7>
实施例7中片材厚度为0.8mm的发泡片材以与实施例1中相同的方式生产，不同之处在于将进料改变至8kg/hr。
<比较例1>
比较例1中的发泡片材以与实施例1中相同的方式生产，不同之处在于不包括填料和交联剂。
<比较例2>
比较例2中的发泡片材以与实施例1中相同的方式生产，不同之处在于将填料改变为重质碳酸钙(SOFTON 2200,Shiraishi Calcium Kaisha,Ltd.，平均粒径：1.000μm)。在捏和后的填料的数均粒径为0.420μm。
<比较例3>
比较例3中的发泡片材以与实施例5中相同的方式生产，不同之处在于改变交联剂的含量。
各实施例和比较例中的发泡片材的各成分如表1所示。
<物理特性>
作为获得的发泡片材的物理特性，测定体积密度、平均泡沫直径、片材厚度、缓冲系数、穿刺强度。测量结果显示在表1中。
[体积密度]
堆体积由将发泡片材在温度为23℃和相对湿度为50％的环境中放置24小时以上的外部尺寸确定。然后称量发泡片材的重量(g)。体积密度通过将发泡片材的重量除以堆体积而获得，如下式(2)所示。
体积密度＝发泡片材的重量/发泡片材的堆体积……(2)
[平均泡沫直径]
用离子铣削装置对得到的发泡片材进行横截面加工，并进行横截面的SEM观察。使用Image-Pro Premier(由Media Cybernetics，Inc.制造)软件将得到的横截面SEM照片(放大倍数：3000倍)在对应于泡沫的灰色组成部分(空隙)和树脂组成部分(白色)之间进行二值化，并且获得在35μm×20μm的范围内的平均粒径(Feret直径)。对于Feret直径为0.5μm或更高的灰色组成部分(泡沫)，计算平均泡沫直径。平均泡沫直径是三个泡沫的平均值。
[片材厚度]
用离子铣削装置对得到的发泡片材进行横截面加工，并进行横截面的SEM观察。使用Image-Pro Premier(由Media Cybernetics，Inc.制造)软件分析获得的横截面的SEM照片(放大倍数：100倍)。将1mm的范围作为1个视野测量10次，并计算平均值。该过程在三个视场中进行，并将三个视场的平均值定义为片材厚度。
[残留挥发性成分的含量]
向按质量计1份的得到的发泡片材加入按质量计2份的2-丙醇，并通过超声波分散30分钟。将分散体在5℃的冰箱中储存1天以上，以提取组合物中的挥发性成分。使用气相色谱法(GC-14A，Shimadzu Corporation)分析保存的分散体的上清液，并通过定量确定组合物中的挥发性成分。作为参考，可以以相同的方式测量聚乳酸树脂(Revode 110)。当测量值低于参考值时，视为低于检测限。当挥发性成分低于检出限时，评价为良，当挥发性成分超过检出限时，评价为不良。
(测量条件)
-器材：GC-14A(Shimadzu Corporation制造)
-柱：CBP20-M 50-0.25
-检测器：FID
-进样量：1μL至5μL
-载气：He 2.5kg/cm2
-氢气流速：0.6kg/cm2
-空气流速：0.5kg/cm2
-纸速度(Chart speed)：5mm/min
-灵敏度：范围101×Atten20
-柱温：40℃
-注射温度：150℃
[缓冲特性]
通过缓冲系数评价得到的发泡片材的缓冲特性。在确定缓冲系数时，首先测量压缩应力。作为压缩应力测量装置，使用通用测试机AG-50X(由Shimadzu Corporation制造)和5kN额定校准测力传感器。从片材上均匀地冲压出直径为50mm的圆。将多张片材堆叠起来，然后打孔。确定堆叠片材的数量，使得当将片材夹在通用测试机的压板和固定支撑板之间并施加2.9N至3.0N的力时，片材的厚度为25mm至35mm。将夹在压板和固定支撑板之间的片材以(100±20)mm/min的速度加压至测试片厚度的(40±1)％。在压缩应力未达到0.3Mpa的情况下，将压缩量变为厚度的70％。基于通过压缩获得的测量值，根据JIS Z 0235：2002和ISO 4651获得缓冲系数。将压缩重复三次，三次测量值的平均值被设定为缓冲系数。根据以下评价标准评价发泡片材的缓冲系数。在压缩应力大于0.02MPa且0.05MPa或更小(压缩应力A)、压缩应力大于0.05MPa且0.2MPa或更小(压缩应力B)和压缩应力大于0.2MPa且0.3MPa或更小(压缩应力C)的每个条件下测量缓冲系数。
缓冲系数＝压缩应力/单位体积压缩能……(3)
(评价标准)
优(excellent)：对于压缩应力A、B、C，缓冲系数均为10或更低。
良(good)：对于压缩应力A和B，缓冲系数是10或更低，但对于压缩应力C不是。
中(fair)：对于压缩应力A，缓冲系数是10或更低，但对于压缩应力B和C不是。
差(bad)：对于所有压缩应力A、B和C，缓冲系数都大于10。
[穿刺强度]
使用2mm片材厚度的发泡片材作为样品，根据JIS Z 1707确定穿刺强度。由穿刺强度评价发泡片材的片材强度。
[表1]
Figure BDA0003369044480000191
根据表1，实施例1至6中获得的发泡片材满足上述穿刺强度(2N或更高)和缓冲特性(优或良)这两个条件。另一方面，比较例1至3中获得的发泡片材的穿刺强度和缓冲特性的条件中的至少一个不满足，使得发生了不能接受的品质劣化。可以确认，使用比较例1至3中获得的发泡片材时，不能满足所要求的至少一部分特性，比较例1至3中获得的发泡片材存在实用上的问题。
与比较例1至3的发泡片材不同，当缓冲系数是10或更低时，实施例1至6的发泡片材具有0.2Mpa或更低的压缩应力，并且当片材厚度是2mm时具有根据JIS Z 1707获得的2.4N或更高的穿刺强度。这使得实施例1至6中的发泡片材具有优异的缓冲特性和片材强度。
尽管上面已经描述了实施方式，但是这些实施方式是通过举例的方式呈现的并且本发明不限于这些实施方式。实施方式可以以其他各种形式实施，并且在不背离本发明的范围的情况下，可以进行各种组合、省略、替换和变化。这些实施方式及其变型包括在本发明的范围和要旨内，并且包括在权利要求及其等同物所描述的本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种发泡片材，其包括：
聚乳酸；和
填料，
其中当所述发泡片材的缓冲系数是10或更低时所述发泡片材的压缩应力是0.2Mpa或更低；和
其中当所述发泡片材的片材厚度是2mm时所述发泡片材的穿刺强度是2N或更高。
2.根据权利要求1所述的发泡片材，其中所述压缩应力是0.05Mpa或更低。
3.根据权利要求1或2所述的发泡片材，其中所述穿刺强度是5N或更低。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发泡片材，其中所述穿刺强度是3N或更高。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发泡片材，其中所述片材的厚度是1mm至10mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的发泡片材，其中所述发泡片材的体积密度是0.025g/cm3至0.250g/cm3。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的发泡片材，其中所述发泡片材基本上不包括沸点为-20℃或更高且低于150℃的有机物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发泡片材，其中相对于所述发泡片材中有机物的总量，所述聚乳酸的含量是按质量计98％或更高。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的发泡片材，其中所述发泡片材中所述填料的含量是按质量计0.1％至按质量计5.0％。
10.一种包括根据权利要求1至9中任一项所述的发泡片材的产品。
11.根据权利要求10所述的产品，其中所述产品是选自袋子、包装容器、餐具、刀具、文具和缓冲材料的至少一种。
12.一种用于生产发泡片材的方法，其包括：
捏和步骤，其中在压缩性流体的存在下，在低于聚乳酸的熔点的温度下捏和聚乳酸和填料以获得聚乳酸组合物；和
发泡步骤，其中当从所述聚乳酸组合物除去所述压缩性流体时使所述聚乳酸组合物发泡，并获得所述发泡片材。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发泡片材是权利要求1至9中任一种。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述压缩性流体是二氧化碳。
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