(57)【要約】３０乃至９４重量％の発泡性ポリオレフィン及び６乃至７０重量％の粒状固体物質を含む、大きい量の液体を吸収することができるポリオレフィン発泡体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０乃至９４重量％の発泡性ポリオレフィン及び６乃至７０重量％、好ましくは少なくとも２０重量％の粒状固体物質を含むポリオレフィン、ここで該発泡性ポリオレフィンは重量平均分岐指数ｇ’＜０．９を有する。
【請求項２】
該発泡性ポリオレフィンがポリプロピレンである、請求項１に記載のポリオレフィン発泡体。
【請求項３】
該粒状固体物質が１μｍ及び５０μｍの間の平均粒径を有する、前記請求項１〜２のいずれか１項に記載のポリオレフィン発泡体。
【請求項４】
該粒状固体物質がタルクである、前記請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリオレフィン発泡体。
【請求項５】
２０乃至７００ｋｇ／ｍ３の密度を有する、前記請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリオレフィン発泡体。
【請求項６】
５％（ｇ／ｇ）超の液体吸収能力を有する、前記請求項１〜５のいずれか１項に記載のポリオレフィン発泡体。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載のポリオレフィン発泡体を製造する方法であって、
ａ）ポリオレフィンと粒状固体物質を溶融混合することにより、該ポリオレフィンと該粒状固体物質の混合物を調製すること、そして
ｂ）該ポリオレフィンと該粒状固体物質の該混合物に発泡剤を添加して、該混合物を発泡させること
の工程からなる上記方法。
【請求項８】
工程ａ）が、押出機中に該ポリオレフィンを供給すること、該押出機中で該ポリオレフィンを溶融すること、溶融された該ポリオレフィンに該粒状固体物質を添加すること、及び該押出機中で溶融された該ポリオレフィンと該粒状固体物質を混合することを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
工程ｂ）が、工程ａ）により調製された溶融された該ポリオレフィンと該粒状固体物質の該混合物と発泡剤を、発泡を妨げるのに十分な圧力にある押出機中で混合すること、溶融された該ポリオレフィン、該粒状固体物質及び該発泡剤の該混合物をダイを通じて押出すること、これにより大気圧への圧力降下により該発泡剤が発泡して、発泡体の形成を引き起こすこと、及びダイの直後で該発泡体を冷却することを含む請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１０】
該ポリオレフィンと該粒状固体物質の溶融混合された該混合物が以下の特性の１以上を有する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法、
溶融強度  ５乃至１００  ｃＮ、
溶融延伸性  １００乃至５００ｍｍ／ｓ、
引張弾性率  １００乃至１００００  ＭＰａ。
【請求項１１】
該発泡体が、フィルム、箔、シート、形材、ストランド又は粒子の発泡体として押出される請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
液体を吸収する物品のために、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発泡体を使用する方法。
【請求項１３】
透過性のフィルム、箔、シート、形材、ストランド又は粒子の発泡体のために、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発泡体を使用する方法。
【請求項１４】
防音のために、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発泡体を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吸収するポリオレフィン発泡体、該発泡体を製造する方法、及び該発泡体を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィン発泡体、特に高溶融強度（ＨＭＳ）ポリプロピレンの発泡体がよく知られている。米国特許出願公開第２００３／０２３２２１０号明細書は、コロナ／火炎処理によるインク受容性表面、又は、発泡体層に本質的に水吸収性のポリマーのインク受容性層を被覆することによるインク受容性表面、を有する高溶融強度の、二軸配向されたポリプロピレン発泡体層を開示する。インク受容性表面の滑らかさを増すために、粒状添加物が添加される。
【０００３】
発泡に先立ち、小量の粒状固体物質をポリマーゲルに添加することも知られており、ここで該粒状固体物質は、気泡の形成を促進する為の種として作用する。例えば、国際公開第００／１５７００号パンフレットに従い、この目的の為に５重量％までのそのような粒状固体物質が用いられ、音響的な開放気泡の高溶融強度ポリプロピレン発泡体を製造する。
【０００４】
更に、ポリマーが押出機中で配合される場合、小量のタルクが核形成剤として添加される。たとえば、国際公開第２００４／１０４０７５号パンフレットに従い、この目的の為に２重量％のタルクが用いられ、押出機中で高溶融強度ポリプロピレン発泡体を製造する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、大きい量の液体を吸収することができるポリオレフィン発泡体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
３０乃至９４重量％の発泡性ポリオレフィン及び６乃至７０重量％の粒状固体物質を含むポリオレフィン発泡体により、この目的は達成される。
【０００７】
好ましくは、粒状固体物質の量は少なくとも１０重量％、より好ましくは２０重量％超、最も好ましくは４０重量％超である。
【発明の効果】
【０００８】
驚くべきことに、この大きい量の粒状固体物質の故に、ポリオレフィン発泡体は大きい量の液体を吸収することができる。発泡体の空隙が液体を吸収できるように、粒状固体物質が発泡体の気泡壁中に微小孔の形成を引き起こすと推定される。
【０００９】
発泡体の気泡壁の最終的な厚さと同じ桁数にあるサイズの粒子が好ましい効果を示すことが発見された。気泡壁の厚さは、発泡体気泡のサイズ分布及び発泡体の密度に依存し、そしてナノメータースケールからマイクロメータスケールで変化しうる。
【００１０】
従って、本発明のポリオレフィン発泡体は好ましくは、液体を吸収する物品の為に用いられる。本発明のポリオレフィン発泡体の適用は例えば食べ物の包装であり、特には、食べ物から放出される液体、例えば詰められた肉の液体、を吸収するための食べ物の包装のためのトレーが該発泡体から製造されうる。他の適用はインクパッドである。
【００１１】
しかしながら、本発明の発泡体の特有の構造の故に、本発明の発泡体の発泡体の多くの他の適用がある。透過性のフィルム及び、例えばおむつや同様の衛生的製品を製造する為の通気性フィルムのような、透過性フィルム及びその同様物が、本発明の発泡体から製造されうる。該発泡体の他の適用は電池セパレーターである。例えば、構造工学においてもそれは用いられうる。さらに、本発明に従う発泡体のビーズ又はその同様物が、石油流出を除去する為に環境的保護において用いられうる。該発泡体は、例えば自動車用途において、防音としても有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
例えば、ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、中間密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリブテン、又は、エチレン／プロピレンコポリマーのようなポリオレフィンコポリマー、及びそれらの配合物を、該発泡性ポリオレフィンは含む。
【００１３】
好ましくは、長鎖分岐構造を有する高溶融強度ポリオレフィンが用いられる。特に、０．９未満、特には０．８５未満、最も好ましくは０．５０及び０．８の間の重量平均分岐指数ｇ’を有する発泡性ポリオレフィンが用いられる。
【００１４】
好ましくは、高溶融強度ポリオレフィンはポリプロピレンである。該発泡性ポリプロピレンは、プロピレンホモポリマーから単独で成ってもよく、又は５０重量％以上のプロピレンモノマー含量を有するコポリマーを含んでも良い。更に、発泡性プロピレンは、プロピレンホモポリマー又はプロピレンコポリマー以外のホモポリマー又はコポリマーと、プロピレンホモポリマー又はプロピレンコポリマーの混合物又は配合物を含んでよい。
【００１５】
特に、有用なプロピレンコポリマーは、プロピレンと１以上の非プロピレン性モノマーのコポリマーである。プロピレンコポリマーは、プロピレン及び、エチレン、３乃至８の炭素原子を有するアルファオレフィン及び４乃至１０の炭素原子を有するジエンから成る群から選ばれるオレフィンモノマーの、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、及びグラフト化コポリマーを、有用なプロピレンコポリマーは含む。
【００１６】
粒状固体物質は好ましくは、０．１μｍ乃至２００μｍ、特には１μｍ乃至５０μｍの平均粒径を有する。チョーク、タルク、シリカ等のような、任意の粒状固体物質が用いられうる。好ましくはタルクが用いられる。
【００１７】
本発明のポリオレフィン発泡体の液体吸収容量は好ましくは５％（ｇ／ｇ）超、より好ましくは１０％（ｇ／ｇ）超である。
【００１８】
本発明のポリオレフィン発泡体は、適用される発泡剤の量に特に依存して、好ましくは２０乃至７００ｋｇ／ｍ３、特には２００乃至６００ｋｇ／ｍ３の密度を有する。
【００１９】
発泡剤として、物理的又は化学的発泡剤が用いられうる。物理的発泡剤は例えば、窒素、酸素、二酸化炭素、又はイソブタンのような低級炭化水素、又はアルゴン、ヘリウム、又は水である。化学的発泡剤は、アゾジカルボンアミド、アゾジイソブチロニトリル、ベンゼンスルホンヒドラジド、４，４−オキシベンゼンスルホニルセミカルバジド、ＸＸＸ及び同様物を含む、アゾカルボネートに基づく化合物及びヒドラジドに基づく化合物を含む。化学的発泡剤は典型的には１４０℃以上の温度で分解する。
【００２０】
好ましくは本発明に従い用いられる高溶融強度ポリプロピレンは、例えばＢａｓｅｌ（商標Ｐｒｏｆａｘ  ＰＦ  ８１４）及びボレアリス（商標Ｄａｐｌｏｙ  ＷＢ  １３０  ＨＭＳ）から商業的に入手可能である。
【００２１】
発泡性の高溶融強度（ＨＭＳ）ポリプロピレンは、引用することにより本明細書に組み込まれる欧州特許第０８７９８３０号明細書に従い調製されうる。
【００２２】
本発明のポリオレフィン発泡体は更に、抗酸化剤、安定剤、酸捕捉剤、清澄剤、着色剤、抗ＵＶ剤、静電防止剤、スリップ剤／離型剤、難燃剤等のような、慣用の添加剤及び／又は安定剤を含みうる。
【００２３】
典型的には、これらの添加剤は、組成物の全重量と比較して、それぞれ５重量％未満、より好ましくは３重量％未満で存在する。
【００２４】
追加の添加剤は、２重量％までの量のβ核形成剤である。β核形成剤として、γ−キナクリドン又は任意の他のβ核形成剤が用いられうる。
【００２５】
本発明のポリオレフィン発泡体を製造する方法は好ましくは、
−コンパウンド化により、発泡性ポリオレフィンと粒状固体物質を溶融混合することにより、該ポリオレフィンと該粒状固体物質の混合物を調製すること、そして
−該ポリオレフィン及び該粒状固体物質の該混合物に発泡剤を添加し、該混合物を発泡させること
の工程を含む。
【００２６】
粒状固体物質とポリマーの混合物を調製するためのコンパウンド方法は従来技術であり、そして、例えば、C. Vasile(edt.) Handbook of Polyolefins, 2nd edition, Dekker(2000)中のM. Rusuらの“Technological Aspects of Additvies Use for Thermoplastic and Elastomeric Polyolefins”において記載される。
【００２７】
ポリオレフィンと粒状固体物質の溶融混合された混合物は、好ましくは以下の特性の１以上を有する。
溶融強度  ５乃至１００ｃＮ
溶融延伸性  １００乃至５００ｍｍ／ｓ
引張弾性率  １００乃至１００００ＭＰａ
【００２８】
発泡工程は、化学的及び／又は物理的発泡剤を用いることができる。適当な発泡系統は従来技術であり、そして、例えばS.-T. Lee(edt.), Foam Extrusion Principles and Practice, CRC Press(2000)において記載される。
【００２９】
本発明の発泡体の特有の特性の観点において、気泡膨張の際にポリマーの二方向性の伸張流の間に、粒状固体物質が気泡壁中に微小孔を形成すると推測される。
【００３０】
測定法の説明
【００３１】
分岐の量は、分岐ポリオレフィンの重量平均分岐指数ｇ’を用いて決定される。重量平均分岐指数ｇ’は、ｇ’＝[IV]br/[IV]lin｜Mwとして定義され、ここでｇ’は重量平均分岐指数であり、[IV]brは分岐ポリオレフィンの極限粘度数であり、そして[IV]linは分岐ポリオレフィンと同じ重量平均分子量を有する線状ポリオレフィンの極限粘度数である。ｇ’値が減少するにつれて、分岐が増加することが、当技術分野でよく知られている。B.H. Zimm and W.H. Stockmayer, J. Chem. Phys. 17, 1301 (1949)を参照されたい。
【００３２】
溶融強度（ｃＮ）及び溶融延伸性（melt  drawability）（ｍｍ／ｓ）はレオテンス（Rheotens）試験により測定される。レオテンス実験は工業的な紡糸及び押出工程を模倣する。原理として、溶融物は丸ダイを通じてプレスされ又は押出され、そして生じたストランドは引取られる。押出物上の応力は、溶融特性及び測定パラメータ（特に排出量と引取速度の間の比率、事実上、伸張速度の尺度）の関数として、記録される。以下で提示される結果のために、実験室押出機ＨＡＡＫＥ  Ｐｏｌｙｌａｂｓｙｓｔｅｍ、及び円筒形ダイ（Ｌ／Ｄ＝６．０／２．０ｍｍ）を有する歯車ポンプにより、材料が押出された。歯車ポンプは、５ｍｍ／ｓのストランド押出速度に予備調節され、そして溶融温度は２００℃に設定された。Ｇｏｔｔｆｅｒｔ  Ｒｈｅｏｔｅｎｓテスターはプーリーの一定の加速度（１２０ｍｍ／ｓ２）で運転された。レオテンス曲線（力対プーリー回転速度）の終点は、溶融強度及び延伸性値として扱われる。
【００３３】
引張弾性率（ＭＰａ）、降伏点引張応力（ＭＰａ）、降伏点引張歪（％）、引張強さ（ＭＰａ）、引張強さにおける引張歪（％）、破断点引張応力（ＭＰａ）、破断点引張歪（％）がＩＳＯ５２７に従い測定された。
【００３４】
プロピレンポリマーのメルトフローレート（ＭＦＲ２）は、ＩＳＯ１１３３において標準化された試験装置が２．１６ｋｇの荷重下で２３０℃の温度で１０分間で押し出すポリマーの量（ｇ）である。
【００３５】
実施例
【００３６】
０．７６の重量平均分岐指数ｇ’を有する、４９．４５重量％の高溶融強度プロピレンホモポリマー（Ｄａｐｌｏｙ（商標）ＷＢ  １３０  ＨＭＳ，ボレアリス）、７μｍの平均粒径を有する、５０重量％のタルク（等級Ａ７、Ｌｕｚｅｎａｃ）、滑剤（slide  agent）として０．２重量％グリセロールモノステアレート、酸捕捉剤及び滑剤として０．２重量％カルシウムステアレート、及び０．１５重量％抗酸化剤（Ｉｒｇａｎｏｘ（商標）  Ｂ２１５ＦＦ  Ｃｉｂａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）の溶融混合物が、以下の温度分布を有する１０区分を有する、共回転する２軸押出機（ＺＳＫ４０  ベルネル  ウント  プフェイデレル）中で調製された：
１６５℃（第１の区分）／１７０／１７０／１８０／１９０／１９０／２００／２００／２１０／２１０℃（出口区分）。
【００３７】
高溶融強度プロピレンホモポリマーが第１の区分に導入され、そしてタルクが第４の区分に導入され、そこはプロピレンホモポリマーが溶融されるところである。とりわけタルクの吸湿性の故に、第７及び第９の区分で、夫々１ｂａｒ及び１００ｍｂａｒによる脱ガスが実施される。スクリュー速度は４８５ｒｐｍであった。溶融混合物は、ダイとしての、夫々直径４ｍｍの６つの穴を有するプレートを通じて押出された。押出混合物は粒状化された。押出混合物は５１．５重量％の灰分残留物（ash-residue）を有し、そして２．２のメルトフローレート（ＭＦＲ２）を有した。機械的な特性は以下の表１に示される。
【００３８】
2009504858.tif 000002
【００３９】
９７重量％の粒状化された混合物、化学的発泡剤として１重量％のＨｙｄｒｏｃｅｒｏｌ（商標）ＣＦ４０（Ｃｌａｒｉａｎｔ）、及び気泡核形成剤として２重量％のＨｙｄｒｏｃｅｒｏｌ（商標）ＣＴ５１６（Ｃｌａｒｉａｎｔ）が、以下の温度分布を有する８区分を有する共回転する２軸押出機（ＺＥ２５、Ｂｅｒｓｔｏｒｆｆ）中で調製された：
２４０℃（第１の区分）／２２０／１８０／１８０／１８０／１８０／１８０／２０４℃（出口区分）。
【００４０】
５．３アンペアの電力により駆動されたスクリューの回転速度は８０ｒｐｍであった。出口圧力は１３３ｂａｒであり、出口溶融物温度は２０４℃であった。溶融混合物は単層のダイを通じて押出された。発泡体の排出量は３．８８ｋｇ／ｈであった。押出された単層発泡体の引取速度は２．８ｍ／ｍｉｎであった。この引取速度の故に、該発泡体は機械方向に延伸される。ダイの直後で該発泡体を冷却する為に、夫々４０℃の温度を有する２つの冷却ロール及びダイと冷却ロールの間にエアーラケル（air  rakel）が提供された。
【００４１】
発泡体密度は５２２ｋｇ／ｍ３である。
【００４２】
比較実施例
【００４３】
上記実施例が、上の実施例と同一の押出機中で、９７重量％の同一の高溶融強度プロピレンホモポリマー（Ｄａｐｌｏｙ（商標）  ＷＢ  １３０  ＨＭＳ、ボレアリス）、１重量％の同一の発泡剤及び２重量％の同一の気泡核形成剤の溶融混合物を調製することにより繰り返された。押出機の８区分の温度分布は：
２４０℃（第１の区分）／２２０／１８０／１８０／１８０／１８０／１８０／１９４℃（出口区分）であった。
【００４４】
３．９アンペアの電力により駆動されたスクリューの回転速度は４０ｒｐｍであった。１９４℃の出口溶融物温度での出口圧力は８７ｂａｒであった。押出機の排出量は３．５ｋｇ／ｈであった。溶融混合物は、上記実施例のように、同一の単一層ダイを通じて押出された。押出された単層発泡体の引取速度は１．７ｍ／ｍｉｎであった。冷却ロール及びそれらの温度及びエアーラケルは、上の実施例と同じであった。
【００４５】
発泡体密度は４８４ｋｇ／ｍ３であった。
【００４６】
実施例の発泡体（ＩＦ）の試料及び比較実施例の発泡体（ＣＦ）の試料が約５×５ｃｍの正方形に切り出され、従って発泡されたシートの端が切り離された、すなわち、試料は中間部分だけを形成する。
【００４７】
液体吸収特性が、試験液体中への３つの試料の浸漬により測定された。２つの試験液体が用いられた、すなわち、液体Ａ：水、及び、液体Ｂ：水に５重量％の市販の界面活性剤を加えたもの。本発明に従う発泡体（ＩＦ）は、水中に浸漬された場合、泡によりすぐに覆われた。これはすでに迅速な液体吸収を示す。
【００４８】
夫々の試料の液体吸収能力が、液体中への浸漬前の試料の重量（初期質量（ｇ））及び液体中への浸漬後の試料の重量（最終質量（ｇ））を決定することにより測定された。以下の表２からわかるように、本発明に従う発泡体（ＩＦ）は７％及び１２％の間の液体を吸収することができるが、比較実施例に従う発泡体（ＣＦ）は、わずか１％の水、及び５％の界面活性剤を有する水のわずか２％を吸収する。
【００４９】
2009504858.tif 000003
【国際調査報告】
2009504858.tif 000004
2009504858.tif 000005
2009504858.tif 000006