(57)【要約】  ポリマーベースの発泡体組成物であって、ポリマー、及び組成物の総質量に基づき20質量%までの1種以上の無機微粒子材料の粒子を含み、1種以上の無機微粒子材料がAl2O3含有量として算出して20質量%未満のAlを含む、前記組成物が開示されている。一態様によれば、1種以上の無機微粒子材料は、フィロシリケートを含んでいる。該ポリマーベースの発泡体組成物の使用及び製造方法もまた本発明の一部である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーベースの発泡体組成物であって、
ポリマー; 及び
組成物の総質量に基づき20質量%までの1種以上の無機微粒子材料の粒子;
を含み、
1種以上の無機微粒子材料が、Al2O3含有量として算出して20質量%未満のAlを含む、
ことを特徴とする組成物。
【請求項２】
1種以上の無機微粒子材料が、0質量%より多いAlを含む、ポリマーベースの発泡体。
【請求項３】
前記無機微粒子材料が、フィロシリケートである、請求項1又は2に記載のポリマーベースの発泡体。
【請求項５】
厚さが、1から850μmまでの範囲にある、又は10から300μmの範囲にあるポリマーベースの発泡フィルムを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項６】
1種以上のフィロシリケートが、更に、タルク、カオリン、マイカ、クロライト及び/又はパイロフィライトの1つ以上を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項７】
1種以上のフィロシリケートが、0より多く50質量%までの範囲にある、又は0.5から20質量%までの範囲にある、又は1から10質量%までの範囲にある量でアルミニウムを含み、すべての数値がAl2O3含有量として算出された、請求項2〜4のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項８】
ポリマーが、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマー、又はゴムである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項９】
熱可塑性プラスチックが、ポリオレフィン、例えばポリエチレンである、請求項6に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１０】
ポリマーが、組成物の主成分である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１１】
タルクが、1〜200m2・g-1、又は2〜100m2・g-1のBET表面積を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１２】
垂直方向(φVD)、若しくは幅方向(φWD)のいずれか又はその両方において、φ= 600μm以下の平均セルサイズを有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１３】
垂直方向の平均セルサイズφVD対幅方向の平均セルサイズφWDの比φVD/φWDが、1以上である、請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１４】
Nf = 10,000個/cm3以上のセルを含有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１５】
押出プロセスによって製造される、請求項1〜14のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１６】
吹込フィルムプロセスによって製造される、請求項1〜12のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物。
【請求項１７】
包装材料、食品包装製品、自動車用のプラスチック部品、断熱及び/又は遮音発泡体、パイプ、消費財及び機器の製造における、請求項1〜16のいずれか一項に記載のポリマーベースの発泡体組成物の使用。
【請求項１８】
請求項1〜16のいずれかに記載のポリマーベースの発泡体組成物の形成方法であって、
a) ポリマー組成物を準備する工程;
b) 1種以上の無機材料の粒子を準備する工程;
c) 1種以上の無機材料の粒子を吹込フィルムプロセスでポリマー組成物に導入する工程; 及び
d) ポリマー組成物をCO2、窒素又は貴ガスのような気体を用いて発泡させる工程
を含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、改良されたセル構造を有し、造核剤として1種以上の無機微粒子材料を使用したポリマーベースの発泡体組成物に関する。本発明は、更に、ポリマーベースの発泡フィルムを提供する方法及びその使用に関する。
【０００２】
発明の背景
石油価格の上昇は、プラスチック樹脂及び完成品のプラスチック製品の製造費用上昇の一因となっている。プラスチック樹脂費用は、一般的に、所与のプラスチック製品の総費用の50〜60%を占めることから、プラスチック製品の機械的特性及びその他の特性を維持しながらプラスチック中の樹脂量を削減することはかなり経済的に有益である。
ポリマー材料に関する主な課題の1つは、食品包装又は自動車産業のような用途で使用するためのますます薄く且つ軽量の構成部品で改良された特性を有する開発にある。考えられる戦略は、ベース材料の発泡による軽量化を、セル造核剤又は促進剤として作用する強化充填剤及び/又は機能充填剤の組み込みと組み合わせることである。プラスチック製造において生じる材料の費用を削減する一つの方法は、特定の製品の全体の機能及び完全性を維持する、微細セル化構造又はマイクロセル構造を開発することである。ポリマー発泡体は当該技術において既知であるが、それらは従来のポリマーと比較して剛性及び機械的強度が低下している。
【０００３】
機能充填剤のようなセル造核剤は、セル造核を増強するために、ポリマー発泡プロセスに一般に用いられている。造核剤が存在すると、不均一造核がポリマー発泡プロセスの間、セル造核の支配的な様式になる。高いガス体積分率を組み込むことによってかなり低下する、造核剤からの剛性及び機械的強度の改良と同時に、その添加によって輸送特性(熱伝導率及び/又は電気伝導率)、熱安定性、火炎遅延性、不透明度等が改良された軽量材料をもたらすことができる。
吹込フィルム押出しは、ポリマーフィルムを製造する一般的な手法である。プロセスには、通常、ダイを通して溶融ポリマーチューブを押出す工程及びチューブをその初期直径の数倍に膨らませて、薄膜気泡を形成する工程が必要である。次にこの気泡を圧潰し、フィルムに形成させる。ポリマー発泡フィルムを吹込形成する場合、吹込プロセスの間に発泡セルを変形させる傾向があることから、良好なセル構造を維持することが課題になる。
従って、良質なセル構造を有するポリマー発泡フィルム及び他のポリマーベースの発泡体組成物を製造する手法が望まれている。
【０００４】
発明の概要
本発明は、添付の特許請求の範囲に定義される。
一態様において、本発明は、ポリマー及び組成物の総質量に基づき20質量%までの1種以上の無機微粒子材料の粒子を含むポリマーベースの発泡体組成物に関する。この態様によれば、1種以上の無機微粒子材料は、Al2O3含有量として算出して50質量%以下のAl、例えば50質量%未満のAl、又は40質量%未満のAl、又は30質量%未満のAl、又は20質量%未満のAl、又は18質量%未満のAl、又は15質量%未満のAl、又は12質量%未満のAl、又は10質量%未満のAl、又は5質量%未満のAl、又は4質量%未満のAl、又は3質量%未満のAl、又は2質量%未満のAl、又は1質量%未満のAl、又は0.5質量%未満のAlを含む。ある種の実施態様において、無機微粒子材料は、0質量%を超えるAlを含む。ある種の実施態様において、無機微粒子材料は、1種以上のフィロシリケートを含む。特定の実施態様において、1種以上のフィロシリケートはタルクを含む。一実施態様において、1種以上のフィロシリケートはタルクからなる。例えば、1種以上のフィロシリケートは純粋なタルクからなる。
一態様において、本発明は、ポリマー及び組成物の総質量に基づき20質量%までの1種以上のフィロシリケートの粒子を含むポリマーベースの発泡体組成物に関する。この態様によれば、1種以上のフィロシリケートはアルミニウムを含む。
本発明の一態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物は、厚さが1から850μmまでの範囲にある、例えば10から300μmまでの範囲にあるポリマーベースの発泡フィルムを含むことができる。
【０００５】
本発明の一態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物の1種以上のフィロシリケート(phyllosilicate)は、更に、タルク、クロライト(chlorite)、カオリン、マイカ(mica)及び/又はパイロフィライトの1つ以上を含む。
本発明の一態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物の1種以上の無機微粒子材料は、アルミニウムを0より多い量から50質量%までの範囲にある量、例えば0.5質量%から20質量%までの範囲にある量、例えば1質量%から20質量%を含めない量までの範囲にある量、例えば5質量%から10質量%までの範囲にある量で含み、すべての値は、Al2O3含有量として算出したものである。
本発明の一態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物において、ポリマーは、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマー、又はゴムである。例えば、熱可塑性プラスチックは、ポリオレフィン、例えばポリエチレン又はポリプロピレンであってもよい。
本発明の一態様によれば、ポリマーはポリマーベースの発泡体組成物の主成分であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物に含まれるタルクは1〜200m2・g-1、例えば2〜100m2・g-1のBET表面積を有してもよい。
本発明の一実施態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物は、垂直方向(φVD)、若しくは幅方向(φWD)又はその両方においてφ＝600μm以下の平均セルサイズを有してもよい。
【０００６】
本発明の一実施態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物は、垂直方向φVDの平均セルサイズと幅方向φWDの平均セル幅との比φVD/φWDが1以上であってもよい。
本発明の一実施態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物は、Nf = 10,000個/cm3以上のセルを含有してもよい。
本発明の更なる実施態様によれば、ポリマーベースの発泡体組成物は、押出しプロセスによって、又は吹込フィルムプロセスによって製造されてもよい。
包装材料、食品包装製品、自動車用のプラスチック部品、断熱及び/又は遮音発泡体、パイプ、消費財及び機器の製造における本発明のポリマーベースの発泡体組成物の使用もまた本発明の一部である。
本発明のポリマーベースの発泡体組成物の形成方法もまた本発明の一部である。方法は、ポリマー組成物を準備する工程、Al2O3含有量として算出して50質量%以下のAl、例えば50質量%未満のAl、又は40質量%未満のAl、又は30質量%未満のAl、又は20質量%未満のAl、又は18質量%未満のAl、又は15質量%未満のAl、又は12質量%未満のAl、又は10質量%未満のAl、又は5質量%未満のAl、又は4質量%未満のAl、又は3質量%未満のAl、又は2質量%未満のAl、又は1質量%未満のAl、又は0.5質量%未満のAlを含む無機微粒子材料を準備する工程、粒子を吹込フィルムプロセスでポリマー組成物に導入する工程、及びCO2、窒素又は貴ガス（noble gas）のようなガスを用いてポリマー組成物を発泡させる工程を含む。
【０００７】
発明の詳細な説明
添付の特許請求の範囲に記載の本発明は、組成物の全体的な機械的性質を維持しつつ低材料密度及び/又は低フィルム厚みを有するポリマーベースの発泡体組成物、例えばポリマーベースの発泡フィルムを提供する。
ある種の実施態様において、本発明は、押出・吹込発泡フィルムにおける有効な造核効果を与え、未発泡フィルム性能と比較して、全体的な機械的性質に影響せずに低材料密度を可能にする。例えば、ポリマーベースの発泡フィルムの密度を10から20%までの範囲にある量だけ低下させることができる。
より効率的な鉱物造核促進剤を用いて改良された発泡品質を達成させることにより、より大きい添加率の適切でない鉱物と比較して同じ発泡構造と品質を維持しつつ鉱物含有量の減少も可能である。ポリマーベースの発泡体組成物においてより少ない鉱物を用いると、ある種の機械的フィルム特性、例えば通常多量の鉱物を添加することから受ける穿孔試験性能を維持するのに有益となる。従って、ある種の実施態様によれば、本発明のポリマーベースの発泡体組成物は、本明細書に記載されているように無機微粒子材料がないポリマーベースの発泡体組成物の第2の穿孔試験性能と比較して改良された第1の穿孔試験性能を有することができる。本明細書に理解されるように穿孔試験は、典型的には、規格ASTM D5748に従って行われる。
【０００８】
具体的な理論によって縛られることを望まないが、ある種の無機微粒子材料、例えばフィロシリケート又はその組み合わせ、特に一定量のアルミニウムを含むフィロシリケートの化学組成が、ポリマーベースの発泡体組成物において同じ微細さと濃度の他の無機微粒子材料、例えばフィロシリケート又はその組み合わせと比較して増強されたセル造核効果を与えると考えられる。アルミニウムが含まれるフィロシリケートは、タルクのようなアルミニウムを含まないフィロシリケートより極性であり、且つポリエチレンのような低極性材料と親和性が低いと考えられる。鉱物と材料の間のこの低親和性により、発泡体組成物におけるセルの造核に好ましい鉱物粒子とポリマーの間にディウェッティング効果が生じることになる。その結果として、時間に対する溶解した物理的発泡剤の脱泡圧発生によって、より高い発泡セル密度が生じると考えられる。
更に、高いガス体積分率を組み込むことによって引き起こされるポリマーの剛性及び機械的強度の低下が、造核剤及び強化充填剤の両方として作用するフィロシリケート粒子を組み込むことによって、少なくとも部分的に補償される。
【０００９】
無機微粒子材料
無機微粒子材料は、例えば、タルク、アルカリ土類金属炭酸塩又は硫酸塩、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏、含水カンダイト粘土、例えばカオリン、ハロイサイト又はボールクレー、無水(焼成)カンダイト粘土、例えばメタカオリン又は充分に焼成されたカオリン、マイカ、真珠岩、珪藻土、水酸化マグネシウム、ベントナイト、ウォラストナイト、又はアルミニウム三水和物、又はこれらの組み合わせであってもよい。
【００１０】
フィロシリケート粒子
本発明のある種の実施態様によれば、無機微粒子材料は、1種以上のフィロシリケートであり、ポリマー発泡体の製造において造核剤及び/又は充填剤として用いるために適しているが、1種以上のフィロシリケートは、Al2O3含有量として算出して50質量%以下のアルミニウム、例えば20質量%未満のアルミニウムを含む。本明細書に用いられるように、1種以上のフィロシリケートがアルミニウムを含むという指示は、アルミニウムが1種以上のフィロシリケートの全部にではなく一部に存在する状況が含まれる、アルミニウム原子が1種以上のフィロシリケート中に存在するように理解されるべきである。アルミニウムは、1種以上のフィロシリケートの結晶構造の中に存在してもよい。
本発明のある種の実施態様において用いられる1種以上のフィロシリケートは、更に、カオリン、タルク、クロライト、パイロフィライト、及びマイカより選ばれてもよい。化学的に純粋なタルクはその結晶構造の中にアルミニウム原子を含有することができないので、純粋なタルクのみの使用は必ずしもある種の実施態様における本発明の範囲に包含しない。例えば、本発明のいくつかの態様によれば、1種以上のフィロシリケートはタルクとカオリンのみからなってもよく、1種以上のフィロシリケートはタルクとクロライトのみからなってもよく、1種以上のフィロシリケートはタルクとクロライトとマイカのみからなってもよく、1種以上のフィロシリケートは、タルクと、カオリン、クロライト、パイロフィライト及び/又はマイカの1つ以上の混合物からなってもよい。1種以上のフィロシリケートの他の任意の組合せも本発明の一部をなしているが、場合によっては、1種以上のフィロシリケートの混合物はアルミニウムを含むか、又は1種以上のフィロシリケートの混合物はタルクを含む。
【００１１】
一実施態様において、単一微粒子フィロシリケートは、粉末材料を製造するために用いられる。例えば、微粒子フィロシリケート鉱物はマイカであってもよく、単一微粒子フィロシリケート鉱物はクロライトであってもよい。一実施態様において、2種以上のフィロシリケートの組み合わせが用いられてもよく、例えばマイカとタルクの組み合わせが用いられてもよい。例えば、2種以上の微粒子フィロシリケート鉱物の混合物は、一緒に粉砕(すなわち、同時粉砕)されてもよい。例えば、マイカとタルクは同時粉砕されて、本明細書に開示された組成物中に用いるためのフィロシリケート混合物を得ることができる。ある種の実施態様において、粉砕材料は、酸洗浄されてもよく、既知の任意の選鉱プロセスに従って更に選鉱されてもよい。
以下、本発明のある種の実施態様は、フィロシリケート又はタルクによって記載される傾向があり得る。しかしながら、本発明は、このような実施態様に制限されるものとして解釈されてはならない。別の実施態様にはこのような実施態様においてフィロシリケート又はタルクを置き換える他の無機微粒子材料が含まれてもよいことが理解されるべきである。
タルクは、本発明のある種の実施態様において用いるのに適切であり得る。タルクは、天然タルク微粒子又は合成タルク微粒子又は天然タルク微粒子と合成タルク微粒子の混合物を含んでいてもよく、それを含めていてもよく、本質的にそれからなっていてもよく、それからなっていてもよい。
【００１２】
本明細書に用いられる用語「天然タルク」は、天然資源、すなわち、天然タルク堆積物に由来するタルクを意味する。天然タルクは、式Si4Mg3O10(OH)2の含水ケイ酸マグネシウムであってもよく、ラミナの積層として配置され、他の鉱物、例えば、ドロマイトを伴っていてもよい。天然タルクは、主にタルク結晶から構成される岩石として存在する。
本明細書に用いられる用語「合成タルク」は、人工合成プロセスを用いて合成されたタルクを意味する。
本発明に用いられるタルクは、マクロクリスタリンタルク又はミクロクリスタリンタルクであってもよい。本発明のある種の実施態様において、1種以上のフィロシリケートはタルクを含有する鉱物混合物であってもよい。例えば、1種以上のフィロシリケートは、アルミニウムを含む大部分のフィロシリケート及び一部分のタルクを含んでもよい。
ある種の実施態様において、1種以上のフィロシリケートの一部としてクレーが処理又は非処理形態で、例えばカオリンクレーを用いることができる。カオリンクレーは、天然源、すなわち、原料のままの天然カオリンクレー鉱物由来の処理材料であってもよい。処理カオリンクレーは、一般的には、少なくとも約50質量%のカオリナイトを含有してもよい。
【００１３】
カオリンクレーは、原料のままの天然カオリンクレー鉱物から当業者に周知である1つ以上の他のプロセスによって、例えば既知の精製工程又は選鉱段階によって調製され得る。例えば、粘土鉱物は、還元漂白剤、例えばヒドロ亜硫酸ナトリウムによって漂白されてもよい。ヒドロ亜硫酸ナトリウムが用いられる場合には、漂白粘土鉱物は脱水されてもよく、ヒドロ亜硫酸ナトリウム漂白工程後に、洗浄されてもよく、更に再び脱水されてもよい。粘土鉱物を処理して、例えば凝集、浮選、又は当該技術において周知の電磁分離法によって、不純物を除去することができる。或いは、粘土鉱物は、固形物の形で又は水性懸濁液として処理されなくてもよい。
本発明に用いられる微粒子カオリンクレーを調製する方法には、1つ以上の粉砕工程、例えば、グラインディング又はミリングを含めてもよい。粗カオリンの軽い粉砕がその適切な層間剥離を得るように用いられてもよい。粉砕は、プラスチック(例えばナイロン)のビーズ又は顆粒、砂又はセラミックグラインディング又はミリング助剤を用いてもよい。粗カオリンを精製して、不純物を除去するとともに周知の手順を用いて物理的性質を改善することができる。カオリンクレーを既知の粒子径分類手順、例えば、ふるい分け及び遠心分離(又はこれらの双方)によって処理して、望ましい粒子径分布を有する粒子を得ることができる。
ある種の実施態様において、1種以上のフィロシリケートは、アルミニウムをAl2O3含有量として算出して0.1質量%以上の量で含むことができる。例えば、1種以上のフィロシリケートは、アルミニウムをAl2O3含有量として算出して1質量%以上、又は5質量%以上、又は10質量%以上、又は20質量%以上、又は30質量%以上、又は40質量%以上、又は50質量%以上の量で含むことができる。
【００１４】
一実施態様において、1種以上のフィロシリケート粒子は、アルミニウムを、Al2O3含有量として算出して0より大きく43.4質量%までの範囲にある量で含まれる、例えば20質量%までであるが20質量%を含めない、タルク粒子を含むことができる。
ある種の実施態様において、1種以上のフィロシリケートは、シリコンを、SiO2含有量として算出して67質量%まで、例えば34から62質量%までの範囲にある量で、マグネシウムを、MgO含有量として算出して22質量%以上、例えば31から33質量%までの範囲にある量で、カリウムを、K2O含有量として算出して0から12質量%までの範囲にある量で、及びアルミニウムを、Al2O3含有量として算出して0より大きく43.4質量%まで、例えば20質量%までの範囲にある量で含むことができる。
いくつかの実施態様において、1種以上のフィロシリケートは、5から13質量%までの範囲にある1050℃における強熱減量値を有する。
他の実施態様において、1種以上のフィロシリケートは、タルク表面を樹脂マトリックスに適合しない二官能性化学添加剤で表面処理した純度のタルクを含むことができる。例えば、表面は、ステアリン酸又はステアリン酸金属塩、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム又はステアリン酸亜鉛、又は他の適切な任意の金属ステアリン酸塩で処理されてもよい。他の実施態様において、1種以上のフィロシリケートは、ポリエチレングリコール、シラン、及び/又はシロキサンで表面処理されてもよい。いくつかの実施態様において、表面処理(例えば、ステアリン酸、ポリエチレングリコール、シラン又はシロキサン)は、ポリマー組成物の質量に基づき0.11質量%までポリマー組成物中に存在してもよい。ある種の実施態様において、酸化アルミニウムがより極性であり、従ってポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、例えば直鎖状低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリプロピレン)のような非極性の樹脂に適合しないので、アルミニウムが含まれる1種以上のフィロシリケートのこのような表面処理は回避され得る。
【００１５】
本発明のある種の実施態様のポリマー発泡体に含まれる1種以上のフィロシリケートの粒子は、0.5から10μmまでの範囲にあるSedigraphによるd50を有してもよい。例えば、フィロシリケートのd50は、1.0から7.5μmまで、例えば1.0〜5μm、又は3.0〜4.5μmの範囲にあってもよい。特記のない限り、本明細書で「Micrometrics Sedigraph 5100装置」と呼ばれる、米国ジョージア州ノークロスのMicrometrics Instruments Corporationにより供給される「Sedigraph 5100」装置を用いて、水性媒体への完全分散状態でISO 13317-3に従って微粒子材料の沈降によって特性を測定した。このような装置は、測定値及び当該技術において『球相当径』(e.s.d)と呼ばれる、所与のe.s.d値未満のサイズを有する粒子の累積質量百分率のプロットを与える。本明細書に示される平均粒子径d50は、このようにして、d50値よりも小さい球相当径を有する粒子が50質量%存在する粒子のe.s.dで決定される値である。
更にまた、本発明のある種の実施態様のポリマー発泡体に含まれる1種以上のフィロシリケートは、1〜200m2・g-1の範囲にあるBET表面積、例えば2から100m2・g-1まで、又は50m2・g-1まで、又は25m2・g-1まで、例えば約5m2・g-1、又は約10m2・g-1、又は約20m2・g-1、又は約21m2・g-1を有することができる。本明細書に用いられるBET表面積は、DIN ISO 9277に従って測定した比表面積である。
更に、本発明のある種の実施態様のポリマー発泡体に含まれる1種以上のフィロシリケートは、3から25まで、5から20まで、9から15まで、又は10から15までの範囲のJennings理論のアスペクト比を有してもよい。Jennings理論(又はJenningsの近似)アスペクト比は、例えばPabst W., Berthold C.: Part. Part. Syst. Charact. 24 (2007), 458に記載されているように、W. Pabst, E. Gregorova, and C. Berthold, Department of Glass and Ceramics, Institute of Chemical Technology, Prague, and Institut fuer Geowissenschaften, Universitaet Tuebingen, Germanyが実施した研究に基づく。
【００１６】
ポリマー材料
一般に、ポリマー発泡体組成物、例えばポリマーベースの吹込フィルムは、適切な任意のポリマー材料から形成され得る。適切なポリマー材料としては、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン、及びポリスチレンが含まれる。1種を超えるポリマー材料、例えばポリプロピレンのブレンド、ポリエチレンのブレンド、又はこの両方が適切であり得る。ポリマー発泡体は、物理的発泡剤によって発泡されてもよい。ある種の実施態様において、ポリマー発泡体は、化学的発泡剤がなくてもよい。ポリプロピレン発泡フィルムは、食品包装及び自動車産業に用いるのに適している。ポリスチレン発泡フィルムは、例えば、包装製品として又は絶縁材料として適している。
本発明の一実施態様によれば、ポリマーは、ポリマーベースの発泡体組成物の主成分であってもよい。すなわち組成物の50質量%より多い量で存在してもよい。いくつかの実施態様において、ポリマーは、(組成物の)55質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、又は99質量%以上の量で存在してもよい。
本発明のある種の実施態様のポリマーベースの発泡体組成物は、様々な濃度のフィロシリケートで充填されたポリプロピレン発泡体、例えばポリプロピレンホモポリマー発泡体であってもよい。本発明のある種の実施態様のポリマーベースの発泡体組成物は、また、ポリエチレン樹脂、例えば低密度ポリエチレン、又は直鎖状低密度ポリエチレンから製造されたポリエチレン発泡体であってもよい。
【００１７】
ポリマーベースの発泡体組成物
ある種の実施態様において、ポリマーベースの発泡体組成物は、ポリマーベースの発泡フィルムを含む。例えば、ポリマーベースの発泡フィルムは、1から1000μmまでの範囲にある厚さ、例えば10から300μmまで、例えば約50μm又は約100μm又は約150μm又は約200μmを有する。
特定の実施態様において、1種以上のフィロシリケートは、複合(未発泡)材料の総質量に基づき、20質量%まで、又は10質量%までの量で、又は5質量%までの量で、又は0.1質量%から5質量%まで、又は0.1質量%から20質量%まで、又は1質量%から10質量%までの範囲にある量で存在してもよい。
本発明のある種の実施態様のポリマーベースの発泡体組成物は、垂直方向(φVD)、若しくは幅方向(φWD)のいずれか又はその両方において、150μm以下、又は100μm以下、又は80μm以下、又は更には40μm以下の平均セルサイズを有してもよい。幅方向φWDの平均セルサイズの垂直方向φVDの平均セルサイズに対する比φWD/φVDは、0.7以上、例えば0.8以上、又は0.9以上であってもよい。
本発明のある種の実施態様のポリマーベースの発泡体組成物は、発泡体のセル濃度(Nf)が1×104個・cm-3以上のセル、例えば5×104個・cm-3以上のセル、例えば1×105個・cm-3以上のセル、例えば4×105個・cm-3以上のセル、例えば1×106個・cm-3以上のセル、又は更には5×106個・cm-3以上のセル、又は場合によっては1×107個・cm-3以上のセルであってもよい。本発明のある種の実施態様のポリマーベースの発泡体組成物は、1cm3につき106個以上のセル(Nf)を含有してもよい。
【００１８】
本発明のある種の実施態様のポリマーベースの発泡体組成物は、それぞれの未発泡ベース材料と比較したときの相対密度が0.40から0.95までの範囲、例えば0.55から0.90までの範囲にあってもよい。
本発明のある種の実施態様のポリマーベースの発泡体組成物において、貯蔵弾性率は、未発泡生成物の貯蔵弾性率と比較した場合、発泡の影響を受けることができる。
ある種の実施態様において、発泡は、CO2溶解によって行うことができ、物理的吹込み剤としてのCO2及びCO2飽和したポリマーベースの組成物が圧力降下を加えることによって一工程で発泡される。ある種の実施態様において、発泡は、臨界超過状態でポリマー溶融物に注入され得るN2、貴ガス又は他の任意の気体によって行うことができる。
上記の種々の発泡体のセル構造を、液体窒素を用いて冷凍破壊し、金薄層のスパッタ蒸着によって導電性にした試料から「JEOL JSM 5610」走査電子顕微鏡(SEM)を用いて調べることができる。平均セルサイズ(φ)及びセル密度(Nf)は、インターセプトカウンティング法を用いた低倍率顕微鏡写真から直接得ることができる[G.L.A. Sims & C. Khunniteekool, Cell size measurement of polymeric foams, Cellular Polymers, 13, 137 (1994)]。特に、Nfは次式により求めることができる:
【００１９】
2017516885.tif 000002
(式中、nは、面積A当たりのセルの数(単位cm2)であり、ρs及びρfは、それぞれ固相密度及び発泡密度である)。
【００２０】
2種類の異なるセルサイズφVD(ここで、VDは垂直方向を表し、この場合には圧力解除の方向におけるセルサイズである)、及びφWD(ここで、WDは幅方向を表している)を決定することができる。
ある種の実施態様において、タルクを組み込むことによって、タルク粒子によって促進された不均質セル造核効果から、低平均セルサイズ及び高セル密度を有するポリマーベースの発泡フィルムをもたらすことができる。また、ポリプロピレン・タルク発泡体は、未充填ポリプロピレン発泡体と比較した場合、より等方性のようなセル構造(アスペクト比が1に近い)を示すことができる。
特定の実施態様において、造核剤は、より小さいより一様なセルサイズ/形状特性と平滑なフィルム表面特性の組み合わせを与えることができる。
ポリマーベースの発泡体組成物は、当該技術において既知の任意の方法によって製造することができる。ある種の実施態様において、ポリマー発泡フィルムは、米国特許出願公開第2012/0228793号明細書に記載されている方法によって製造することができる。
【００２１】
実施例
本発明の充填ポリエチレン発泡体及びフィルムの試験及び分析結果を本明細書に記載する。前述のように、5質量%のフィロシリケートを含有する低密度ポリエチレン(LDPE)製剤の吹込フィルム押出しによって100μmフィルムを得た。約6kg/時間のスループット及び約90バールのN2圧によってプロセスを行った。
様々なAl含有量の種々のフィロシリケート組成物の性能を試験するために、下記の試験を行った。造核剤として用いられる組成物を表Iに挙げる。
【００２２】
表I: 実施例に用いられるフィロシリケートの表
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【００２３】
本発明の実施例2のフィロシリケートは、6.5m2×g-1のBET表面積及び3.7μmのd50中央径を有する。比較例のAl含有フィロシリケートは、5.8μmのd50中央径を有する。
本発明の実施例1のフィロシリケートは、Al2O3含有量として算出して約1質量%のアルミニウムを含むフィロシリケートであった。
同じ条件下で得られ、上で挙げた異なるフィロシリケートを用いたポリエチレンフィルムの特性を、表IIに示す。
【００２４】
表II: 得られたフィルムの特性
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【００２５】
本発明の実施例1及び2から、比較例と比較した場合、20質量%のAl含有フィロシリケートが使われたときと比較して、本発明に従って得られた特性が改善されていることがわかる。
【国際調査報告】
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