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JP2003522052A - 物理発泡剤を用いる熱成形性発泡体シートの製造方法 - Google Patents

物理発泡剤を用いる熱成形性発泡体シートの製造方法

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JP2003522052A
JP2003522052A JP2001557948A JP2001557948A JP2003522052A JP 2003522052 A JP2003522052 A JP 2003522052A JP 2001557948 A JP2001557948 A JP 2001557948A JP 2001557948 A JP2001557948 A JP 2001557948A JP 2003522052 A JP2003522052 A JP 2003522052A
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polymer
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foam sheet
molten
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ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一性に優れた発泡体シートを製造する。 【解決手段】 溶融したモノビニリデン芳香族又はオレフィン系ポリマーを物理発泡剤と接触させてシート押し出しライン内でポリマー／発泡剤混合物を形成し、この混合物を低圧領域中に発泡させて発泡押し出し物をつくり、そしてこの発泡押し出し物を引っ張りそして圧縮して３ｍｍ未満の均一な厚さをもつ発泡体シートを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二酸化炭素、水及び／又は窒素等の物理発泡剤を用いる発泡体の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
スチレン系及びオレフィン系ポリマーは乳製品用容器に用いる非発泡性熱成形
性シート等の食品包装用途に用いられている。このタイプの熱成形性シートは、
典型的には、ポリマーをフラットシートダイから３ロール磨きスタック上に押し
出してから巻き取るか又は直接熱成形プロセスに供給するという一般的なシート
押し出しラインを用いてつくられている。しかし、包装した食品処理機に供する
ときの費用が包装重量に依存することもありより軽い包装材料を製造することが
食品包装分野で一層求められている。
【０００３】 熱成形性シートの重量を減らす一つの方法は発泡剤を入れて高密度の発泡体シ
ートをつくることである。このタイプの発泡体シートは典型的には一般的なシー
ト押し出しラインと化学発泡剤を用いて製造される。しかし化学発泡剤は高価で
あると共に一定で均一な発泡がむずかしく、得られた発泡体シート内に発泡体の
ゲージと密度の変動をもたらす。 それ故、高密度発泡した包装材料、特に一定のゲージと密度をもち、乳製品等
の古くからの非発泡体用途にも用いうる熱成形性発泡体シートの製造方法の開発
が依然求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は溶融したモノビニリデン芳香族又はオレフィン系ポリマーを物理発泡
剤と接触させてシート押し出しライン内でポリマー／発泡剤混合物を形成し、こ
の混合物をより低圧の領域中に発泡させて発泡している押し出し物をつくり、そ
してこの発泡している押し出し物を引っ張りそして圧縮して３ｍｍ未満の均一な
厚さをもつ発泡体シートを形成することを特徴とする熱可塑性発泡体シートの製
造方法である。
【０００５】 本発明はまた上記の方法で製造した熱可塑性発泡体シート及びそれから製造し
た熱成形物品も包含する。 本発明の方法は高密度発泡した包装材料、特に一定のゲージと密度をもち、乳
製品等の古くからの非発泡体用途にも用いうる熱成形性発泡体シートの製造に特
に適している。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の方法で用いるシート押し出しラインの一態様を示す概略図であ
る。樹脂及び任意成分の核剤（II）を混合ヘッド（III)、静止ミキサー（IX）、
ギアポンプ（VIII）及びダイ（Ｘ）をもつ押し出し機（Ｉ）に供給する。そこで
リリーフ機構（Ｖ）をもつ容積移送式真空ポンプ（IV）に接続した保存タンク（
VI）から、物理発泡剤を押し出し機の射出弁（VII)を通して射出する。発泡体シ
ートを引っ張り３ロール磨きスタック（XI）中に圧縮しそして巻き上げて発泡シ
ートの巻き上げ体（XII)を形成する。
【０００７】 本発明で有用な熱可塑性ポリマーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、線状
低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−オ
クテンコポリマー等のオレフィン系コポリマー、最終樹脂中に少なくとも７０重
量％のビニル芳香族モノマーをモノマー反復単位として含有させたポリマー、コ
ポリマー及びインターポリマー等が包含される。ビニル芳香族モノマーの非限定
的な例は米国特許第４，６６６，９８７号，４，５７２，８１９号及び４，５８
５，８２５号に記載されている。
【０００８】 好ましいこれらのモノマーは式： Ｒ’ ｜ Ａｒ−Ｃ＝ＣＨ2 （ここでＲ’は水素又はメチルであり、Ａｒは１〜３個の芳香族環をもつ芳香族
環構造であり、これにはアルキル、ハロゲン又はハロアルキルが置換していても
よく、ここでアルキル基は１〜６個の炭素原子をもち、ハロアルキルはハロゲン
置換アルキルを意味する、で示されるモノマーである。好ましくはＡｒはフェニ
ル又はアルキルフェニルであり、ここでアルキルフェニルはアルキル置換フェニ
ル基を意味する。フェニルが最も好ましい。用いうる代表的なビニル芳香族モノ
マーの例としては、スチレン、アルファメチルスチレン、ビニルトルエンの全異
性体、特にパラビニルトルエン、エチルスチレンの全異性体、プロピルスチレン
、ビニルビフェニル、ビニルナフタレン、ビニルアンスラセン及びそれらの混合
物がある。ビニル芳香族モノマーは他の共重合性モノマーと合体してもよい。こ
れらのモノマーの非限定的な例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリ
ル、メタクリル酸、メチルメタクリレート、アクリル酸、メチルアクリレート、
マレイミド、フェニルマレイミド及び無水マレイン酸がある。またビニル芳香族
モノマーの重合を予め溶解させたエラストマーの存在下に行って衝撃変性又はグ
ラフトゴム含有生成物をつくることもでき、これらは米国特許第３，１２３，６
５５号、３，３４６，５２０号、３，６３９，５２２号及び４，４０９，３６９
号に記載されている。特に好ましいのは高衝撃ポリスチレン樹脂である。また本
発明の方法では上記した適宜のポリマーのブレンド物や組合せも用いうる。
【０００９】 本発明の方法に用いる発泡剤は適宜の物理発泡剤であり、その非限定的な例と
しては二酸化炭素（ＣＯ2 ）、窒素（Ｎ2 ）、水（Ｈ2 Ｏ）又はそれらの組合せ
がある。本発明では、これらの物理発泡剤は、少量の不純物や小量の他の化合物
を含有しうるとしても、化学発泡剤が存在しない実質上１００％の物理発泡剤と
して定義されうる。好ましい発泡剤は１００％の二酸化炭素である。
【００１０】 物理発泡剤は適宜の状態で用いうるが、好ましくは気体又は液体である。二酸
化炭素は好ましくは液体としてポリマー溶融物に加えられる。しかし本発明では
二酸化炭素ガスも用いうる。窒素や水も適宜の状態で用いうるが、好ましくは窒
素は気体として、また水は液体として加えられる。２種以上の組合せや混合物を
用いる場合には、典型的には、別々の計量系を用いてキャスト−押し出しプロセ
スの射出点の前に多重流が合体するようにする。しかし複数の発泡剤を予め混合
して単一計量系を用いて射出することもできる。
【００１１】 顔料及び／又は核剤等の添加剤も本発明の方法において用いうる。核剤の添加
は一般に好ましく、また好ましくは全ポリマーの０．００１〜１０重量％添加さ
れる。核剤のより好ましい添加量は０．０２〜２重量％である。核剤は典型的に
は押し出し機中でポリマーに添加される。一の態様における核剤はタルクである
。
【００１２】 本発明の方法は共押し出し技術を利用して多層発泡体シートをつくることもで
きる。これらの多層シートは所望により１以上の発泡コア層又は発泡スキン層を
もちうる。ある種の用途では、１以上の発泡コア層又はスキン層と非発泡コア層
又はスキン層との組合せとすることが望ましい。たとえば、一の態様では、非発
泡高衝撃ポリスチレン又は非発泡ポリスチレン樹脂／高衝撃ポリスチレン樹脂か
らなる外側スキン層をもつ発泡ポリスチレンコア層からなる多層共押し出しシー
トがつくられる。共押し出し法は当該分野で周知である。
【００１３】 シート押し出しは当該分野で周知であり、１９８８年にニューヨークのＨａｎ
ｓｅｒ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓが発行したＦ．Ｈｅｎｓｅｎ著Ｐｌａｓｔｉｃｓ
Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，７編２０３−２５１頁及び１９
８９年１０月中旬発行のＭｏｄｅｒｎ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅ
ｄｅｉａ Ｉｓｓｕｅ，６６巻、Ｎｏ．１１、２５６〜２５７頁に記載されてい
る。
【００１４】 本発明で用いるシート押し出し法はポリマーをシート押し出し機に供給して溶
融し、そこで溶融物を任意のフィードブロックに移し、ダイを通してダイ出口で
均一厚さの単層又は多層押し出し物（シート）を得るものである。本発明の方法
におけるダイでの発泡温度は発泡すべきポリマーに依存し、典型的には１５０℃
以上、好ましくは１７０〜３００℃である。ポリマー／発泡剤混合物を低圧領域
に好ましくは大気圧下の空気中に押し出して発泡させる。押し出された発泡体シ
ートを均一厚さのシートが得られるように発泡押し出し物を引っ張り圧縮する機
構に引き入れる。このような機構の一つに回転可能で、温度制御した３ロール磨
きスタック（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｓｔａｃｋ）がある。この機構では、シート
のゲージは押し出し速度、ロールスタック間隔、ライン速度及びドロー比によっ
て決まる。ロールスタック間隔は下方向に配置して用いる場合の３ロール磨きス
タックの上部ロールと中間ロール間の間隔である。シートのゲージはシート方向
と垂直に動きシートを横切ってゲージ機器を運ぶカートリッジ上に配した機器に
よってモニターされる。このようなゲージ機器は当該分野で周知である。シート
はこれらの計量領域を出て一連のガイドローラー上を移動し、必要に応じて設け
たスリット領域及び巻き取り機へ又は直接熱成形プロセスへと移動される。
【００１５】 本発明の方法はまた物理発泡剤をシート押し出し機のダイより前の位置でポリ
マー溶融物に導入する点にも特徴がある。好ましくは、シート押し出しライン内
の押し出しスクリューの圧縮解放領域（ベントポート）に配した一方向弁を介し
て発泡剤を射出する。所望により、ポリマーを発泡剤及び核剤（用いる場合）と
混合するためにダイより前に静止ミキサーを配しうる。発泡はポリマー溶融混合
物がダイから出次第ダイ出口直前から低圧領域で起こって続く。典型的には、非
発泡材料又は化学発泡高密度発泡体シートを押し出すのにシート発泡法が用いら
れる。物理発泡剤と前記したシート押し出しラインを用いることで、改良された
ゲージ均一性と密度均一性をもつ高密度発泡体シートを製造できることを見出し
た。
【００１６】 得られる発泡体シートは、典型的には、２５〜６５ポンド／立方フィート（Ｐ
ＣＦ）（４００〜１０５０ｇ／Ｌ（リットル））、好ましくは４５〜５５ＰＣＦ
（７２５〜８９０ｇ／Ｌ）の範囲の密度をもち、ポリマー重量当たり０．０４〜
１重量％、好ましくは０．０４〜０．５重量％の物理発泡剤が用いられる。本発
明の方法において水をポリマー重量当たり０．２重量％より少量用いると水は冷
却剤として機能しポリマーの膨張はもたらさない。この冷却効果は発泡構造物の
発泡速度の制御にとって有効である。０．２重量％より多量に用いるとポリマー
溶融混合物の発泡が認められる。全方向での発泡シートのセル寸法は１ｍｍ以下
、好ましくは０．５ｍｍ以下である。発泡体シートの厚さは好ましくは０．１〜
３ｍｍである。
【００１７】 得られる発泡体シートは改良されたゲージ均一性と密度均一性をもつ。最終シ
ートの平均厚さに対する最終シートの適宜の位置の厚さを比較することでゲージ
均一性を求めることができる。比較すると２つの厚さの違いは６％より小さい。
密度均一性は最終シートの平均シート密度に対する最終シートの適宜の位置の密
度を比較することで求めることができる。比較すると２つの密度の違いは４％よ
り小さい。換言すると、最終シート上で測定したゲージはどこでも平均シートゲ
ージから６％と違っていずまた最終シート上で測定した密度はどこでも平均密度
から４％と違っていない。
【００１８】 次の例は本発明を例証するものである。これらの例は本発明の範囲を制限する
ものではない。量は特に断りのない限り重量％で示す。
【００１９】
【実施例】
実施例１： ３２０，０００のＭｗをもつ汎用のポリスチレン樹脂をベントポート位置に高
圧ピストンポンプをもつシート共押し出しラインに供給し、そこで発泡剤として
１００％ＣＯ2 を押し出しバレルに計量して導入した。押し出し機端にはポリマ
ー／発泡剤混合物の混合を改善するために静止ミキサーも配した。同時にポリス
チレン樹脂と衝撃変性ポリスチレン樹脂の５０／５０ブレンド物を、共押し出し
固形スキン層の形成用に、発泡剤なしの別のシート押し出しラインに供給した。
ポリスチレン樹脂を発泡させ、非発泡ポリスチレン／ＨＩＰＳブレンド物と共押
し出しして発泡コア樹脂とこのコア樹脂層の両側に接着した固形スキン２層をも
つシートをつくった。このシートを引っ張り３ロール磨きスタックによって圧縮
した。プロセス条件とシートの特性を次表に示す。
【００２０】 表１ パラメーター 値 ＣＯ2 （重量％） ０．１ 核剤（タルク）（ｐｐｍ） １０００ ダイ発泡温度（℃） ２００ シートコア密度（ｇ／ｃｃ） ０．６２ 全シート密度 （ｇ／ｃｃ） ０．８３ 全シートゲージ（ｍｍ） １．４ 全シート重量減少（％） ２０ 各スキン層ゲージ（ｍｍ） ０．３５
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法で用いるシート押し出しラインの一態様を示す概略
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｊ 9/12 ＣＥＲ Ｃ０８Ｊ 9/12 ＣＥＲ // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｋ 23:00 25:00 25:00 105:04 105:04 Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 9:00 9:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 バロット，マイケル エム オランダ国 エヌエル−4535 ジェイシー テルノイゼン グレベリンゲン ３ Ｆターム(参考） 4F074 AA16 AA17 AA18 AA20 AA21 AA24 AA32D AC32 BA32 BA33 BA34 CA22 CC03Z DA02 4F100 AK03A AK12A AK12B AK12C AL05B AL05C BA02 BA03 BA06 BA07 BA10A BA10B BA10C DJ01A EH202 GB16 JA13A JK10B JK10C JL00 YY00A 4F207 AA03 AA03E AA04 AA04E AA05 AA07 AA08 AA11 AA13 AB02 AG01 AG03 AR12 AR20 KA01 KA11 KB26 KW21

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶融したモノビニリデン芳香族又はオレフィン系ポリマーを
    物理発泡剤と接触させてシート押し出しライン内でポリマー／発泡剤混合物を形
    成し、この混合物を低圧領域中に発泡させて発泡押し出し物をつくり、そしてこ
    の発泡押し出し物を引っ張りそして圧縮して３ｍｍ未満の均一な厚さをもつ発泡
    体シートを形成することを特徴とする熱可塑性発泡体シートの製造方法。
  2. 【請求項２】 溶融したモノビニリデン芳香族ポリマーが用いられる請求項
    １の方法。
  3. 【請求項３】 溶融したモノビニリデン芳香族ポリマーがビニル芳香族ポリ
    マーからなる請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 溶融したオレフィン系ポリマーが用いられる請求項１の方法
    。
  5. 【請求項５】 溶融したオレフィン系ポリマーがポリエチレン、ポリプロピ
    レン、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エ
    チレン−オクテンコポリマー、又は最終樹脂中に少なくとも７０重量％のビニル
    芳香族モノマーをモノマー反復単位として含有させたオレフィン系コポリマー又
    はインターポリマーからなる請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 溶融したオレフィン系ポリマーがポリプロピレンからなる請
    求項５の方法。
  7. 【請求項７】 溶融したオレフィン系ポリマーがポリエチレンからなる請求
    項５の方法。
  8. 【請求項８】 物理発泡剤が二酸化炭素、窒素、水又はそれらの組合せであ
    る請求項１の方法。
  9. 【請求項９】 発泡体の密度が４００〜１０５０ｇ／Ｌである請求項１の方
    法。
  10. 【請求項１０】 発泡体の密度が７２５〜８９０ｇ／Ｌである請求項９の方
    法。
  11. 【請求項１１】 請求項１の方法によって製造した発泡体シート。
  12. 【請求項１２】 請求項１の方法によって製造した共押し出し多層発泡体シ
    ート。
  13. 【請求項１３】 発泡体層及び少なくとも１層の非発泡体ポリマースキン層
    からなる請求項１２の共押し出し多層発泡体シート。
  14. 【請求項１４】 発泡体層が発泡したポリスチレンからなりそして非発泡体
    ポリマースキン層がポリスチレン樹脂と高衝撃ポリスチレン樹脂とのブレンド物
    からなる請求項１３の共押し出し多層発泡体シート。
  15. 【請求項１５】 請求項１１の発泡体シートから製造した熱成形物品。
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