無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートとその製造方法、浮力材及び救命胴衣
【課題】浮力性と物理強度（引張強度）を併せ持つ無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを得ること。
【解決手段】厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。この発泡シートにおいて、原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【解決手段】厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。この発泡シートにおいて、原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、救命胴衣用内包材などの浮力材として好適に用いられる無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にポリエチレン系樹脂発泡シートは、押出機内にポリエチレン系樹脂を発泡剤、気泡調整剤などとともに入れ、高温、高圧条件下で混練したのち、押出機の先端部に接続したサーキュラーダイ出口から円筒状に押し出し、発泡させて冷却する押出発泡法によって製造される。ダイから押し出された溶融軟化した樹脂は、大気中でエアー冷却されて発泡抑制されながら、冷却マンドレルに到達する。ここで冷却された発泡シートは、カッターにてカットされ、平面体の一枚のシートとして紙管などに巻き取られ、発泡シートとして製造されている。
これらの発泡シートは、発泡倍数が３０倍以上であり、軽量で柔軟性があり、緩衝材として使用されているだけでなく、軽量で高い浮力を得られることから、救命胴衣内包材などの浮力材としても使用されている。
【０００３】
一方、救命胴衣はその製品の特性上、浮力性だけでなく、強度として特に高い引張強度を有することで、製品そのものが長期に水中及び軽油中でも破壊されずにその性能を維持することが必要である。
これまでは救命胴衣そのものに物理強度があれば十分であったが、より安全性を高めるとの社会的ニーズがあり、内包材として使用されている浮力材に対しても十分な物理強度を有すること、さらにはその耐久性が求められるようになった。
発泡性と物理強度の両立は、これまで架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートでは容易に得ることができていたが、架橋ポリエチレンはリサイクル性などの環境対応が困難であり、昨今の社会情勢に適応しにくくなってきた。従って、今後は無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを浮力材として用いることが必要になる。
【０００４】
従来、ポリエチレン系樹脂発泡シートの強度に着目した技術として、例えば、特許文献１〜３に開示された技術が提案されている。
特許文献１には、樹脂温度１３０℃、溶融降下速度２０ｍｍ／分の条件で、引張速度を毎分２０ｍの割合で増加させながら測定される溶融時最高引取速度が５〜３０ｍ／分である無架橋のポリエチレン系樹脂によって形成され、密度が０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ３、厚みが０．５〜２０ｍｍ、平均気泡径が０．２〜５．０ｍｍで、かつ独立気泡率が５０〜９５％であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡体が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ポリオレフィン系樹脂発泡シートの少なくとも片面に延伸フィルムが積層されたポリオレフィン系樹脂積層発泡シートであって、該ポリオレフィン系樹脂積層発泡シートの長尺巻回状態における長手方向であるＭＤ方向の引裂強度がそれと直交するＴＤ方向の引裂強度よりも小さいことを特徴とするポリオレフィン系樹脂積層発泡シートが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、四価の遷移金属を含むメタロセン化合物を重合触媒として得られたブロッキング性を有する低密度ポリオレフィン系樹脂に、収縮防止剤を添加し高倍率発泡させてシート状に成形して構成されることを特徴とした無架橋ポリオレフィン系ノンスリップ発泡樹脂シートが開示されている。また、この引用文献３の実施例には、ＭＦＲ７．５ｇ／１０ｍｉｎと４．０ｇ／１０ｍｉｎとのポリエチレン樹脂を材料として発泡シートを作製し、その発泡シートの引張強度、伸び、引裂強度、摩擦係数を測定した結果が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３６３３８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３１９５２号公報
【特許文献３】特開平１１−６０７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１に開示された無架橋ポリエチレン計樹脂発泡体は、熱成形を目的としたポリエチレン系樹脂発泡シートであり、樹脂に温度を加えて軟化させたときの溶融張力は考慮されているが、軟化前の常温での強度については考慮されていない。また密度範囲が広く浮力性については考慮がされていない。
【０００９】
特許文献２には、フィルムを積層することで発泡シートの裂ける方向性とは異なる引き裂きの方向性を保たれたポリエチレン系発泡シートが開示されている。この従来技術ではフィルムの積層が不可欠であり、その結果、全体密度が重くなり、浮力性の低下が発生するために、浮力材としては不向きである。また易引き裂き性のシートであることから、浮力材として実用上十分な引裂強度を保つことはできない。
【００１０】
特許文献３に開示された無架橋ポリオレフィン系ノンスリップ発泡樹脂シートは、シート自体の物理強度については測定結果が記載されているものの、浮力材として重要な要求性能である、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下については考慮されておらず、浮力材として好適に使用できるかどうかは不明である。さらに、後述する実施例中の［比較例５］において実証している通り、ＭＩ（ＭＦＲ）が高いポリエチレン樹脂を用いた場合には、前記曝露試験後の強度低下が大きくなって、浮力材として好ましくないことが判明したことから、特許文献３の実施例で用いているＭＦＲが７．５ｇ／１０ｍｉｎと４．０ｇ／１０ｍｉｎとのポリエチレン樹脂を用いたシートは、曝露試験後の強度低下が大きくなって、浮力材として好ましくないものと推測される。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、浮力性と物理強度（引張強度）を併せ持つ無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明は、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを提供する。
【００１３】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有することが好ましい。
【００１６】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、引裂強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、メルトインデックスが０．２８以下であるポリエチレン系樹脂１００質量部と、発泡剤１３〜２０質量部とを押出機に供給し、該押出機内で溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却し、押出機先端部のダイスを通して押し出し発泡させることによって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを得ることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートの製造方法を提供する。
【００１８】
また本発明は、本発明に係る前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを有することを特徴とする浮力材を提供する。
【００１９】
また本発明は、本発明に係る前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを浮力材として内包したことを特徴とする救命胴衣を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、浮力材として十分な浮力性を維持しながら、ＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上の引張強度を有するものなので、浮力性と強度を同時に保ち、また軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下と小さいものなので、救命胴衣の内包材などの浮力材として好適なものとなる。
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、無架橋ポリエチレン系樹脂を材料としたものなので、架橋ポリエチレン系樹脂を用いたシートと比べ、使用後の樹脂のリサイクル性に優れたものとなる。
また、原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、さらに前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下である低フロー樹脂を用いたことによって、得られた発泡シートの強度を向上させることができる。
さらに、原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有することで、低フロー樹脂を用いて発泡シートを製造する際に押出時の発熱が抑えられ、より低温で発泡シートを得ることで発泡シートの強度をより向上させることができる。また浮力材、例えば救命胴衣の内包材として外部部材と縫い合わせて救命胴衣を作製する際に、脂肪酸エステルを添加することによって発泡シートが滑り難くなり、縫い合わせ作業が容易になる。
また、本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、引張強度と共に、引裂強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上に向上できるので、亀裂などに抗する強度を保持することができ、より物理強度に優れた無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る救命胴衣を例示し、（ａ）は救命胴衣の斜視図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート（以下、発泡シートと略記する）は、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする。
なお、ＭＤ方向とは、発泡シートを製造する際に、連続して押出発泡されて巻き取られる長尺の発泡シートの長手方向（機械方向）のことを指し、またＭＤ方向に対して直交する方向をＴＤ方向（巾方向ともいう）と言う。
【００２３】
発泡シートの厚みは、２．０ｍｍ〜６．０ｍｍ、好ましくは２．０ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内であれば、押出発泡成形法によって気泡径や密度が均一な状態の発泡シートを製造することができるので、安価に高品質の発泡シートを提供できる利点がある。厚みが前記範囲を外れた発泡シートは、引っ張り強度などの機械強度が不十分になるおそれがある。
【００２４】
発泡シートの密度は、０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．０１８ｇ／ｃｍ３〜０．０２５ｇ／ｃｍ３の範囲内であれば、浮力材として十分な浮力性が得られると共に、ＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上の引張強度が得られるようになる。発泡シートの密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３未満であると、十分な機械強度が得られ難くなり、発泡シートの密度が０．０３０ｇ／ｃｍ３を超えると、浮力材として十分な浮力性が得られ難くなる。
【００２５】
発泡シートの引張強度は、ＪＩＳ Ｋ６７６７「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載の方法に準じて測定される。この発泡シートにおいて、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上、好ましくは２８０ｋＰａ以上あれば、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、十分な強度が得られる。この引張強度が２５０ｋＰａ未満であると、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、十分な強度が得られ難くなる。
【００２６】
発泡シートの曝露試験は、ＪＩＳ Ｋ２２０４：２００７に規定する軽油２号を用いて、発泡シート切片を２３℃の軽油槽に深さ４０ｍｍに浸漬し、浮かないように上部から蓋形状の部材で発泡シートを軽油中に沈めて、７０時間放置した。強度低下率は、曝露試験後の発泡シート表面を濾紙でふき取って前記引張強度の測定方法と同方法にて測定をおこった。
強度低下率は、１−（暴露試験後の引張強度／暴露試験前の引張強度）×１００（％）とした。軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下、好ましくは２０％以下であれば、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、十分な機械強度の耐久性を得ることができる。この強度低下が２５％を超えると、浮力材として用いる場合の耐久性が劣るものとなる。
【００２７】
本発明の発泡シートは、ＪＩＳ Ｋ６７６７「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載の方法に準じて測定される引裂強度が、ＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。この引裂強度が１３Ｎ／ｃｍ以上、好ましくは１４Ｎ／ｃｍ以上であれば、亀裂などに抗する強度を保持することができ、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、安全性を高めることができる。
【００２８】
本発明の発泡シートには、原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有させることが好ましい。脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有させることによって、発泡シートを押出発泡法によって製造する際の樹脂の摩擦による温度上昇を緩和できると共に、得られた発泡シート表面の滑りを抑え、発泡シートを多数枚積み重ねて救命胴衣の外皮材と縫い合わせる際などの取り扱い性を向上させることができる。この脂肪酸エステルとしては、特に限定されないが、例えば、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノパルミテートなどが挙げられる。
【００２９】
本発明の発泡シートの樹脂材料であるポリエチレン系樹脂としては、例えばエチレンの単独重合体が挙げられる他、エチレンと他の単量体との共重合体などが、単独で或いは２種以上混合して、使用できる。エチレンの単独重合体としては、例えば低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等が挙げられる。また、エチレンと共重合体を形成する他の単量体としては、例えば酢酸ビニル、プロピレン、α‐オレフィン（１−ブテンなど）、スチレン、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、塩化ビニル等が挙げられる。共重合体としては、上記他の単量体成分の割合が３０質量％以下のものが、好適に使用される。またポリエチレン系樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の樹脂を混合しても良い。当該他の樹脂としては、例えばポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、α−オレフィン共重合ポリエチレン、アクリル酸エステル等が挙げられる。他の樹脂は、樹脂の総量中、３０質量％以下の割合で混合するのが好ましい。
【００３０】
本発明の発泡シートは、樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、さらに前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下である低フロー樹脂を用いることが好ましい。
本発明において、ポリエチレン系樹脂のメルトインデックスは、樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のペレット、又は無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のペレットを作製した後、ＪＩＳ Ｋ７２１０の試験方法Ｂ法記載の方法により測定した。すなわち測定装置（東洋精機製作所社製のセミオートメルトインデクサー）のシリンダーに試料３〜８ｇを充填し、充填棒を用いて材料を圧縮する。試験温度は１９０℃、試験荷重は規定荷重（２１．１８Ｎ）にて測定を行った。
樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎを超える場合、又は前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎを超える場合、得られる発泡シートの引張強度及び引裂強度が十分に得られなくなると共に、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％を超えて、浮力材として不適となる。
【００３１】
この樹脂材料であるポリエチレン系樹脂には、発泡性や得られる発泡シートの機械強度に影響を及ぼさない範囲で、必要に応じて発泡助剤、滑剤、収縮防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系化合物等の光安定剤、着色剤、無機気泡核剤、無機充填剤等の各種添加剤を添加してもよい。
【００３２】
本発明の発泡シートは、メルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下のポリエチレン系樹脂１００質量部と、発泡剤１３〜２０質量部とを押出機に供給し、該押出機内で溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却し、押出機先端部のダイスを通して押し出し発泡させる押出発泡法によって得ることができる。
【００３３】
本発明の製造方法に用いる押出機としては、単軸押出機や二軸押出機、あるいはこれらの押出機が複数個連結された押出機を用いることができる。何れの押出機においてもバレルの途中に発泡剤の圧入口を設けておき、揮発性発泡剤を使用する場合はこれを圧入口から圧入して無架橋ポリエチレン系樹脂と混練することが望ましい。押出機の先端に付設されるダイスとしては、サーキュラーダイ、およびＴダイのいずれも使用できるが、幅方向の肉厚均一性を考えるとサーキュラーダイを用いた工程を採用するのが好ましい。
【００３４】
本発明の製造方法では、まずポリオレフィン系樹脂と発泡剤とを押出機に供給し、溶融混練したのち、上記サーキュラーダイを通して筒状に押し出して発泡させる。次にこの筒状発泡体を円環状のマンドレルの外周に沿わせて引き取って冷却する。本発明の製造方法では、押出機内で樹脂材料を溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却してから、押出機先端部のダイスを通して押出発泡させることを特徴としている。このように、押出発泡する樹脂材料を１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却することで、前述したように低いメルトインデックスのポリエチレン系樹脂を用いた場合であっても、外観が良好で機械強度に優れた発泡シートを製造することができる。この樹脂温度が１０５℃未満であると、押出発泡がスムーズに行われず、シートに亀裂が生じ易くなり、外観が良好で機械強度に優れた発泡シートを製造することができなくなる。また、樹脂温度が１１５℃を超えると、発泡シートに十分な厚みが得られにくくなり、外観にしわが発生しやすくなる。
【００３５】
上記ポリオレフィン系樹脂を発泡させるための発泡剤としては、揮発性発泡剤、分解型発泡剤のいずれを使用してもよい。揮発性発泡剤としては、例えば不活性ガス、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル、ケトン等の多岐にわたり、このうち不活性ガスとしては、例えば炭酸ガス、窒素等が挙げられる。また脂肪族炭化水素としては、例えばプロパン、ブタン（ノルマルブタン、イソブタン）、ペンタン（ノルマルペンタン、イソペンタンなど）等が挙げられ、脂環族炭化水素としては、例えばシクロペンタン、シクロへキサン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素としては、例えばトリクロロフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、クロロジフルオロエタン、ジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素などの１種または２種以上が挙げられる。さらにエーテルとしては、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル等が挙げられ、ケトンとしては、例えばアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
また分解型発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、アジド化合物、ホウ水素化ナトリウムなどの無機系発泡剤、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸バリウム、ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどの有機系発泡剤が挙げられる。
上記発泡剤は、単独で用いても良く、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３６】
前述したような条件で材料樹脂を押出発泡成形することで、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下である本発明の発泡シートを効率よく製造することができる。
【００３７】
本発明の発泡シートは、救命胴衣の内包材などの浮力材として十分な浮力性を有しており、また高い引張強度及び引裂強度を有しており、さらに軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下である、優れた物理的性能を有するものなので、救命胴衣の内包材などの浮力材として用いた場合に、該浮力材の強度を向上させることができ、安全性を向上させることができる。
【００３８】
図１は、本発明の発泡シートを救命胴衣内包材として適用した例を示す図であり、（ａ）は救命胴衣の斜視図、（ｂ）は側面図である。
この救命胴衣１は、本発明の発泡シートを多数枚重ね合わせた内包材（図示せず）を外皮材２で包み、これらを縫い合わせた構造になっている。内包材の厚みは、救命胴衣のサイズや各部により適宜設定される。
【００３９】
この救命胴衣１は、内包材として、前述した本発明の発泡シートを用いたものなので、救命胴衣の内包材の機械強度を向上させることによって、救命胴衣の強度とその耐久性を向上させることができ、安全性を高めることができる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
発泡シートの樹脂材料である無架橋ポリエチレン系樹脂として、低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製のＤＦＤＪ６７７６（メルトインデックス（以下、ＭＩと記す）＝０．２２、密度０．９２２ｇ／ｃｍ３））を用い、該樹脂１００質量部（以下、質量部は単に「部」と記す）に発泡核剤として三協化成社製のセルマルクＣ−２を０．０５部混合した原料を、口径９０φと１８０φとを接続した単軸押出機に入れ、最高温度設定を２１０℃になるようにして押出機内で加熱溶融混練し、途中でグリセリンモノステアレート１．５部と揮発性発泡剤（イソブタン／ノルマルブタン＝５０／５０）１６部を圧入したのち、樹脂温度を１１２℃まで冷却し、金型口径１２５φ、ダイのスリットクリアランス０．３６ｍｍのサーキュラーダイから押出発泡させた後、４４０ｍｍφの冷却マンドレルで冷却し、冷却して得られた円筒状シートを切り開いて平面状の発泡シートとした。
冷却マンドレル通過後、収縮は少なく、巻取り装置の巻取り速度５３．０ｍ／ｍｉｎにてロール状に巻き取った。約２週間の熟成期間を経過させた後、発泡シートとした。
得られた発泡シートについて、以下の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４１】
＜発泡シートの厚み＞
発泡シートの厚みは、テクロック社製のＰＧ-１２に１００ｇの分銅を加重として１０ｃｍ間隔で測定した平均値を厚み（単位はｍｍ）とした。
【００４２】
＜発泡シートの密度＞
発泡シートの密度は、１０ｃｍ×１００ｃｍの発泡シート切片を作製し、その質量を計量し、前記の通り測定した厚みより体積を求め、質量と体積とから密度（単位はｇ／ｃｍ３）を算出した。
【００４３】
＜引張強度・引裂強度＞
発泡シートの引張強度の測定は、ＪＩＳ Ｋ６７６７：１９９９「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載の方法に準じて測定した。すなわち、標準温湿度（温度２３℃±２℃、湿度５０±５％）環境下に１６時間以上放置した後、テンシロン万能試験機 ＵＣＴ−１０Ｔ（（株）オリエンテック製）を用い、つかみ間隔を１００ｍｍに設定し引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎで測定した。なお、打ち抜き試料についてはダンベル状１号形に規定された打ち抜き型を使用する。
引張強度は次式により算出する。
Ｔ＝Ｆ／Ｗ ｔ Ｔ ： 引張強度（ＭＰａ）
Ｆ ： 切断にいたるまでの最大荷重（Ｎ）
Ｗ ： 試験片の幅（ｍｍ）
ｔ ： 試験片の厚さ（ｍｍ）
発泡シートの引裂強度の測定は、ＪＩＳ Ｋ６７６７：１９９９「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」により、（株）オリエンテック製テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔを使って測定した。試験速度は５００ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間隔を５０ｍｍとした。打ち抜き試料については、ＪＩＳ Ｋ６７６７：１９９９の図２に示された試験片形状に規定された打ち抜き型を使用する。
引裂強度は次式により算出した。
引裂き強度（Ｎ／ｃｍ）＝最大荷重（Ｎ）／試験片厚さ（ｃｍ）
【００４４】
＜曝露試験後の強度低下率＞
暴露試験は、ＪＩＳ Ｋ２２０４：２００７に規定する軽油２号を用いて、発泡シート切片を２３℃の軽油槽に深さ４０ｍｍに浸漬し、浮かないように上部から蓋形状の部材で発泡シートを軽油中に沈めて、７０時間放置した。
強度低下率は、曝露試験後の発泡シート表面を濾紙でふき取って前記引張強度の測定方法と同方法にて測定をおこった。
低下率は、１−（暴露試験後の引張強度／暴露試験前の引張強度）×１００（％）によって算出した。
【００４５】
＜メルトインデックス＞
ポリエチレン系樹脂のメルトインデックスは、樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のペレット、又は無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のペレットを作製した後、ＪＩＳ Ｋ７２１０の試験方法Ｂ法記載の方法により測定した。すなわち測定装置（東洋精機製作所社製のセミオートメルトインデクサー）のシリンダーに試料３〜８ｇを充填し、充填棒を用いて材料を圧縮する。試験温度は１９０℃、試験荷重は規定荷重（２１．１８Ｎ）にて測定を行った。
【００４６】
［実施例２］
押出機先端に取り付けたダイのスリットクリアランスを０．５５ｍｍとし、巻取り速度を２９．０ｍ／ｍｉｎに変更したこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４７】
［実施例３］
揮発性発泡剤の添加部数を１６部から１２部に変更し、巻取り速度を２１ｍ／ｍｉｎに変更したこと以外は、実施例２と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４８】
［実施例４］
グリセリンモノステアレートを添加しなかったこと、及び揮発性発泡剤の圧入量を１５．５部としたこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４９】
［比較例１］
ポリエチレン系樹脂として、ＭＩの異なる低密度ポリエチレン（日本ポリエチレン社製のＬＢ−２８０（ＭＩ＝０．５、密度０．９２６ｇ／ｃｍ３））を用いたこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００５０】
［比較例２］
比較例１と同じ低密度ポリエチレンを用いたこと以外は、実施例２と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００５１】
［比較例３］
押出前の樹脂温度を１００℃まで下げ、それ以外は実施例２と同様にして発泡シートの製造を試みた。しかし、発泡シートの表面に亀裂が発生し、外観良好な発泡シートを得ることができなかった。
【００５２】
［比較例４］
押出前の樹脂温度を１２５℃に高め、それ以外は実施例２と同様にして発泡シートの製造を試みた。しかし、厚みが４ｍｍ以下の発泡シートしか得ることができず、得られた発泡シートは外観にしわが発生し、良好な発泡シートを得ることができなかった。
【００５３】
［比較例５］
ポリエチレン系樹脂としてＭＩが高い低密度ポリエチレン（日本ポリエチレン社製のＬＣ−５６１（ＭＩ＝３．０、密度０．９２９ｇ／ｃｍ３）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に記したように、本発明に係る実施例１〜４の発泡シートは、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍ、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内で製造した場合に、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下と小さく、浮力材として優れた性能を有している。
【００５６】
一方、実施例１〜４で用いたポリエチレン樹脂よりも、ＭＩが高いポリエチレン樹脂を用いた比較例１〜２の発泡シートは、引張強度・引裂強度が実施例１〜４の発泡シートよりも低かった。また、曝露試験後の強度低下率も２５％を超えており、比較例１〜２の発泡シートは浮力材として不適であった。
【００５７】
また、比較例３は、実施例１〜４で用いたものと同じポリエチレン樹脂を用いているが、押出時の樹脂冷却温度を１００℃と実施例１〜４の場合（１１２℃）よりも低くしたことによって、外観良好な発泡シートを得ることができなかった。
一方、比較例４は、実施例１〜４で用いたものと同じポリエチレン樹脂を用いているが、押出時の樹脂冷却温度を１２５℃と実施例１〜４の場合（１１２℃）よりも高くしたことによって、やはり良品を製造することができなかった。
【００５８】
さらに、ＭＩ＝３．０とＭＩが高いポリエチレン樹脂を用いた比較例５の発泡シートは、引張強度・引裂強度が実施例１〜４の発泡シートよりも低かった。また、曝露試験後の強度低下率も２５％を超えており、比較例５の発泡シートは浮力材として不適であった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、引張強度・引裂強度が高く、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下と小さい特性を有するものなので、梱包材、緩衝材、等の従来の発泡シートの用途に加え、高い機械強度と耐久性が要求される救命胴衣の内包材などの浮力材として好適である。
【符号の説明】
【００６０】
１…救命胴衣、２…外皮材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、救命胴衣用内包材などの浮力材として好適に用いられる無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にポリエチレン系樹脂発泡シートは、押出機内にポリエチレン系樹脂を発泡剤、気泡調整剤などとともに入れ、高温、高圧条件下で混練したのち、押出機の先端部に接続したサーキュラーダイ出口から円筒状に押し出し、発泡させて冷却する押出発泡法によって製造される。ダイから押し出された溶融軟化した樹脂は、大気中でエアー冷却されて発泡抑制されながら、冷却マンドレルに到達する。ここで冷却された発泡シートは、カッターにてカットされ、平面体の一枚のシートとして紙管などに巻き取られ、発泡シートとして製造されている。
これらの発泡シートは、発泡倍数が３０倍以上であり、軽量で柔軟性があり、緩衝材として使用されているだけでなく、軽量で高い浮力を得られることから、救命胴衣内包材などの浮力材としても使用されている。
【０００３】
一方、救命胴衣はその製品の特性上、浮力性だけでなく、強度として特に高い引張強度を有することで、製品そのものが長期に水中及び軽油中でも破壊されずにその性能を維持することが必要である。
これまでは救命胴衣そのものに物理強度があれば十分であったが、より安全性を高めるとの社会的ニーズがあり、内包材として使用されている浮力材に対しても十分な物理強度を有すること、さらにはその耐久性が求められるようになった。
発泡性と物理強度の両立は、これまで架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートでは容易に得ることができていたが、架橋ポリエチレンはリサイクル性などの環境対応が困難であり、昨今の社会情勢に適応しにくくなってきた。従って、今後は無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを浮力材として用いることが必要になる。
【０００４】
従来、ポリエチレン系樹脂発泡シートの強度に着目した技術として、例えば、特許文献１〜３に開示された技術が提案されている。
特許文献１には、樹脂温度１３０℃、溶融降下速度２０ｍｍ／分の条件で、引張速度を毎分２０ｍの割合で増加させながら測定される溶融時最高引取速度が５〜３０ｍ／分である無架橋のポリエチレン系樹脂によって形成され、密度が０．０１〜０．１ｇ／ｃｍ３、厚みが０．５〜２０ｍｍ、平均気泡径が０．２〜５．０ｍｍで、かつ独立気泡率が５０〜９５％であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡体が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ポリオレフィン系樹脂発泡シートの少なくとも片面に延伸フィルムが積層されたポリオレフィン系樹脂積層発泡シートであって、該ポリオレフィン系樹脂積層発泡シートの長尺巻回状態における長手方向であるＭＤ方向の引裂強度がそれと直交するＴＤ方向の引裂強度よりも小さいことを特徴とするポリオレフィン系樹脂積層発泡シートが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、四価の遷移金属を含むメタロセン化合物を重合触媒として得られたブロッキング性を有する低密度ポリオレフィン系樹脂に、収縮防止剤を添加し高倍率発泡させてシート状に成形して構成されることを特徴とした無架橋ポリオレフィン系ノンスリップ発泡樹脂シートが開示されている。また、この引用文献３の実施例には、ＭＦＲ７．５ｇ／１０ｍｉｎと４．０ｇ／１０ｍｉｎとのポリエチレン樹脂を材料として発泡シートを作製し、その発泡シートの引張強度、伸び、引裂強度、摩擦係数を測定した結果が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３６３３８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３１９５２号公報
【特許文献３】特開平１１−６０７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１に開示された無架橋ポリエチレン計樹脂発泡体は、熱成形を目的としたポリエチレン系樹脂発泡シートであり、樹脂に温度を加えて軟化させたときの溶融張力は考慮されているが、軟化前の常温での強度については考慮されていない。また密度範囲が広く浮力性については考慮がされていない。
【０００９】
特許文献２には、フィルムを積層することで発泡シートの裂ける方向性とは異なる引き裂きの方向性を保たれたポリエチレン系発泡シートが開示されている。この従来技術ではフィルムの積層が不可欠であり、その結果、全体密度が重くなり、浮力性の低下が発生するために、浮力材としては不向きである。また易引き裂き性のシートであることから、浮力材として実用上十分な引裂強度を保つことはできない。
【００１０】
特許文献３に開示された無架橋ポリオレフィン系ノンスリップ発泡樹脂シートは、シート自体の物理強度については測定結果が記載されているものの、浮力材として重要な要求性能である、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下については考慮されておらず、浮力材として好適に使用できるかどうかは不明である。さらに、後述する実施例中の［比較例５］において実証している通り、ＭＩ（ＭＦＲ）が高いポリエチレン樹脂を用いた場合には、前記曝露試験後の強度低下が大きくなって、浮力材として好ましくないことが判明したことから、特許文献３の実施例で用いているＭＦＲが７．５ｇ／１０ｍｉｎと４．０ｇ／１０ｍｉｎとのポリエチレン樹脂を用いたシートは、曝露試験後の強度低下が大きくなって、浮力材として好ましくないものと推測される。
【００１１】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、浮力性と物理強度（引張強度）を併せ持つ無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明は、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを提供する。
【００１３】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有することが好ましい。
【００１６】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートにおいて、引裂強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、メルトインデックスが０．２８以下であるポリエチレン系樹脂１００質量部と、発泡剤１３〜２０質量部とを押出機に供給し、該押出機内で溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却し、押出機先端部のダイスを通して押し出し発泡させることによって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを得ることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートの製造方法を提供する。
【００１８】
また本発明は、本発明に係る前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを有することを特徴とする浮力材を提供する。
【００１９】
また本発明は、本発明に係る前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを浮力材として内包したことを特徴とする救命胴衣を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、浮力材として十分な浮力性を維持しながら、ＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上の引張強度を有するものなので、浮力性と強度を同時に保ち、また軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下と小さいものなので、救命胴衣の内包材などの浮力材として好適なものとなる。
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、無架橋ポリエチレン系樹脂を材料としたものなので、架橋ポリエチレン系樹脂を用いたシートと比べ、使用後の樹脂のリサイクル性に優れたものとなる。
また、原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、さらに前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下である低フロー樹脂を用いたことによって、得られた発泡シートの強度を向上させることができる。
さらに、原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有することで、低フロー樹脂を用いて発泡シートを製造する際に押出時の発熱が抑えられ、より低温で発泡シートを得ることで発泡シートの強度をより向上させることができる。また浮力材、例えば救命胴衣の内包材として外部部材と縫い合わせて救命胴衣を作製する際に、脂肪酸エステルを添加することによって発泡シートが滑り難くなり、縫い合わせ作業が容易になる。
また、本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、引張強度と共に、引裂強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上に向上できるので、亀裂などに抗する強度を保持することができ、より物理強度に優れた無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る救命胴衣を例示し、（ａ）は救命胴衣の斜視図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート（以下、発泡シートと略記する）は、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする。
なお、ＭＤ方向とは、発泡シートを製造する際に、連続して押出発泡されて巻き取られる長尺の発泡シートの長手方向（機械方向）のことを指し、またＭＤ方向に対して直交する方向をＴＤ方向（巾方向ともいう）と言う。
【００２３】
発泡シートの厚みは、２．０ｍｍ〜６．０ｍｍ、好ましくは２．０ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内であれば、押出発泡成形法によって気泡径や密度が均一な状態の発泡シートを製造することができるので、安価に高品質の発泡シートを提供できる利点がある。厚みが前記範囲を外れた発泡シートは、引っ張り強度などの機械強度が不十分になるおそれがある。
【００２４】
発泡シートの密度は、０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．０１８ｇ／ｃｍ３〜０．０２５ｇ／ｃｍ３の範囲内であれば、浮力材として十分な浮力性が得られると共に、ＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上の引張強度が得られるようになる。発泡シートの密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３未満であると、十分な機械強度が得られ難くなり、発泡シートの密度が０．０３０ｇ／ｃｍ３を超えると、浮力材として十分な浮力性が得られ難くなる。
【００２５】
発泡シートの引張強度は、ＪＩＳ Ｋ６７６７「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載の方法に準じて測定される。この発泡シートにおいて、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上、好ましくは２８０ｋＰａ以上あれば、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、十分な強度が得られる。この引張強度が２５０ｋＰａ未満であると、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、十分な強度が得られ難くなる。
【００２６】
発泡シートの曝露試験は、ＪＩＳ Ｋ２２０４：２００７に規定する軽油２号を用いて、発泡シート切片を２３℃の軽油槽に深さ４０ｍｍに浸漬し、浮かないように上部から蓋形状の部材で発泡シートを軽油中に沈めて、７０時間放置した。強度低下率は、曝露試験後の発泡シート表面を濾紙でふき取って前記引張強度の測定方法と同方法にて測定をおこった。
強度低下率は、１−（暴露試験後の引張強度／暴露試験前の引張強度）×１００（％）とした。軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下、好ましくは２０％以下であれば、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、十分な機械強度の耐久性を得ることができる。この強度低下が２５％を超えると、浮力材として用いる場合の耐久性が劣るものとなる。
【００２７】
本発明の発泡シートは、ＪＩＳ Ｋ６７６７「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載の方法に準じて測定される引裂強度が、ＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。この引裂強度が１３Ｎ／ｃｍ以上、好ましくは１４Ｎ／ｃｍ以上であれば、亀裂などに抗する強度を保持することができ、この発泡シートを救命胴衣の内包材などの浮力材として用いる場合に、安全性を高めることができる。
【００２８】
本発明の発泡シートには、原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有させることが好ましい。脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有させることによって、発泡シートを押出発泡法によって製造する際の樹脂の摩擦による温度上昇を緩和できると共に、得られた発泡シート表面の滑りを抑え、発泡シートを多数枚積み重ねて救命胴衣の外皮材と縫い合わせる際などの取り扱い性を向上させることができる。この脂肪酸エステルとしては、特に限定されないが、例えば、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノパルミテートなどが挙げられる。
【００２９】
本発明の発泡シートの樹脂材料であるポリエチレン系樹脂としては、例えばエチレンの単独重合体が挙げられる他、エチレンと他の単量体との共重合体などが、単独で或いは２種以上混合して、使用できる。エチレンの単独重合体としては、例えば低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等が挙げられる。また、エチレンと共重合体を形成する他の単量体としては、例えば酢酸ビニル、プロピレン、α‐オレフィン（１−ブテンなど）、スチレン、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、塩化ビニル等が挙げられる。共重合体としては、上記他の単量体成分の割合が３０質量％以下のものが、好適に使用される。またポリエチレン系樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の樹脂を混合しても良い。当該他の樹脂としては、例えばポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、α−オレフィン共重合ポリエチレン、アクリル酸エステル等が挙げられる。他の樹脂は、樹脂の総量中、３０質量％以下の割合で混合するのが好ましい。
【００３０】
本発明の発泡シートは、樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、さらに前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下である低フロー樹脂を用いることが好ましい。
本発明において、ポリエチレン系樹脂のメルトインデックスは、樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のペレット、又は無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のペレットを作製した後、ＪＩＳ Ｋ７２１０の試験方法Ｂ法記載の方法により測定した。すなわち測定装置（東洋精機製作所社製のセミオートメルトインデクサー）のシリンダーに試料３〜８ｇを充填し、充填棒を用いて材料を圧縮する。試験温度は１９０℃、試験荷重は規定荷重（２１．１８Ｎ）にて測定を行った。
樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎを超える場合、又は前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎを超える場合、得られる発泡シートの引張強度及び引裂強度が十分に得られなくなると共に、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％を超えて、浮力材として不適となる。
【００３１】
この樹脂材料であるポリエチレン系樹脂には、発泡性や得られる発泡シートの機械強度に影響を及ぼさない範囲で、必要に応じて発泡助剤、滑剤、収縮防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系化合物等の光安定剤、着色剤、無機気泡核剤、無機充填剤等の各種添加剤を添加してもよい。
【００３２】
本発明の発泡シートは、メルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下のポリエチレン系樹脂１００質量部と、発泡剤１３〜２０質量部とを押出機に供給し、該押出機内で溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却し、押出機先端部のダイスを通して押し出し発泡させる押出発泡法によって得ることができる。
【００３３】
本発明の製造方法に用いる押出機としては、単軸押出機や二軸押出機、あるいはこれらの押出機が複数個連結された押出機を用いることができる。何れの押出機においてもバレルの途中に発泡剤の圧入口を設けておき、揮発性発泡剤を使用する場合はこれを圧入口から圧入して無架橋ポリエチレン系樹脂と混練することが望ましい。押出機の先端に付設されるダイスとしては、サーキュラーダイ、およびＴダイのいずれも使用できるが、幅方向の肉厚均一性を考えるとサーキュラーダイを用いた工程を採用するのが好ましい。
【００３４】
本発明の製造方法では、まずポリオレフィン系樹脂と発泡剤とを押出機に供給し、溶融混練したのち、上記サーキュラーダイを通して筒状に押し出して発泡させる。次にこの筒状発泡体を円環状のマンドレルの外周に沿わせて引き取って冷却する。本発明の製造方法では、押出機内で樹脂材料を溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却してから、押出機先端部のダイスを通して押出発泡させることを特徴としている。このように、押出発泡する樹脂材料を１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却することで、前述したように低いメルトインデックスのポリエチレン系樹脂を用いた場合であっても、外観が良好で機械強度に優れた発泡シートを製造することができる。この樹脂温度が１０５℃未満であると、押出発泡がスムーズに行われず、シートに亀裂が生じ易くなり、外観が良好で機械強度に優れた発泡シートを製造することができなくなる。また、樹脂温度が１１５℃を超えると、発泡シートに十分な厚みが得られにくくなり、外観にしわが発生しやすくなる。
【００３５】
上記ポリオレフィン系樹脂を発泡させるための発泡剤としては、揮発性発泡剤、分解型発泡剤のいずれを使用してもよい。揮発性発泡剤としては、例えば不活性ガス、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル、ケトン等の多岐にわたり、このうち不活性ガスとしては、例えば炭酸ガス、窒素等が挙げられる。また脂肪族炭化水素としては、例えばプロパン、ブタン（ノルマルブタン、イソブタン）、ペンタン（ノルマルペンタン、イソペンタンなど）等が挙げられ、脂環族炭化水素としては、例えばシクロペンタン、シクロへキサン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素としては、例えばトリクロロフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、クロロジフルオロエタン、ジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素などの１種または２種以上が挙げられる。さらにエーテルとしては、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル等が挙げられ、ケトンとしては、例えばアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
また分解型発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、アジド化合物、ホウ水素化ナトリウムなどの無機系発泡剤、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸バリウム、ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどの有機系発泡剤が挙げられる。
上記発泡剤は、単独で用いても良く、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３６】
前述したような条件で材料樹脂を押出発泡成形することで、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下である本発明の発泡シートを効率よく製造することができる。
【００３７】
本発明の発泡シートは、救命胴衣の内包材などの浮力材として十分な浮力性を有しており、また高い引張強度及び引裂強度を有しており、さらに軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下である、優れた物理的性能を有するものなので、救命胴衣の内包材などの浮力材として用いた場合に、該浮力材の強度を向上させることができ、安全性を向上させることができる。
【００３８】
図１は、本発明の発泡シートを救命胴衣内包材として適用した例を示す図であり、（ａ）は救命胴衣の斜視図、（ｂ）は側面図である。
この救命胴衣１は、本発明の発泡シートを多数枚重ね合わせた内包材（図示せず）を外皮材２で包み、これらを縫い合わせた構造になっている。内包材の厚みは、救命胴衣のサイズや各部により適宜設定される。
【００３９】
この救命胴衣１は、内包材として、前述した本発明の発泡シートを用いたものなので、救命胴衣の内包材の機械強度を向上させることによって、救命胴衣の強度とその耐久性を向上させることができ、安全性を高めることができる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
発泡シートの樹脂材料である無架橋ポリエチレン系樹脂として、低密度ポリエチレン（日本ユニカー社製のＤＦＤＪ６７７６（メルトインデックス（以下、ＭＩと記す）＝０．２２、密度０．９２２ｇ／ｃｍ３））を用い、該樹脂１００質量部（以下、質量部は単に「部」と記す）に発泡核剤として三協化成社製のセルマルクＣ−２を０．０５部混合した原料を、口径９０φと１８０φとを接続した単軸押出機に入れ、最高温度設定を２１０℃になるようにして押出機内で加熱溶融混練し、途中でグリセリンモノステアレート１．５部と揮発性発泡剤（イソブタン／ノルマルブタン＝５０／５０）１６部を圧入したのち、樹脂温度を１１２℃まで冷却し、金型口径１２５φ、ダイのスリットクリアランス０．３６ｍｍのサーキュラーダイから押出発泡させた後、４４０ｍｍφの冷却マンドレルで冷却し、冷却して得られた円筒状シートを切り開いて平面状の発泡シートとした。
冷却マンドレル通過後、収縮は少なく、巻取り装置の巻取り速度５３．０ｍ／ｍｉｎにてロール状に巻き取った。約２週間の熟成期間を経過させた後、発泡シートとした。
得られた発泡シートについて、以下の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４１】
＜発泡シートの厚み＞
発泡シートの厚みは、テクロック社製のＰＧ-１２に１００ｇの分銅を加重として１０ｃｍ間隔で測定した平均値を厚み（単位はｍｍ）とした。
【００４２】
＜発泡シートの密度＞
発泡シートの密度は、１０ｃｍ×１００ｃｍの発泡シート切片を作製し、その質量を計量し、前記の通り測定した厚みより体積を求め、質量と体積とから密度（単位はｇ／ｃｍ３）を算出した。
【００４３】
＜引張強度・引裂強度＞
発泡シートの引張強度の測定は、ＪＩＳ Ｋ６７６７：１９９９「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」記載の方法に準じて測定した。すなわち、標準温湿度（温度２３℃±２℃、湿度５０±５％）環境下に１６時間以上放置した後、テンシロン万能試験機 ＵＣＴ−１０Ｔ（（株）オリエンテック製）を用い、つかみ間隔を１００ｍｍに設定し引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎで測定した。なお、打ち抜き試料についてはダンベル状１号形に規定された打ち抜き型を使用する。
引張強度は次式により算出する。
Ｔ＝Ｆ／Ｗ ｔ Ｔ ： 引張強度（ＭＰａ）
Ｆ ： 切断にいたるまでの最大荷重（Ｎ）
Ｗ ： 試験片の幅（ｍｍ）
ｔ ： 試験片の厚さ（ｍｍ）
発泡シートの引裂強度の測定は、ＪＩＳ Ｋ６７６７：１９９９「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」により、（株）オリエンテック製テンシロン万能試験機ＵＣＴ−１０Ｔを使って測定した。試験速度は５００ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間隔を５０ｍｍとした。打ち抜き試料については、ＪＩＳ Ｋ６７６７：１９９９の図２に示された試験片形状に規定された打ち抜き型を使用する。
引裂強度は次式により算出した。
引裂き強度（Ｎ／ｃｍ）＝最大荷重（Ｎ）／試験片厚さ（ｃｍ）
【００４４】
＜曝露試験後の強度低下率＞
暴露試験は、ＪＩＳ Ｋ２２０４：２００７に規定する軽油２号を用いて、発泡シート切片を２３℃の軽油槽に深さ４０ｍｍに浸漬し、浮かないように上部から蓋形状の部材で発泡シートを軽油中に沈めて、７０時間放置した。
強度低下率は、曝露試験後の発泡シート表面を濾紙でふき取って前記引張強度の測定方法と同方法にて測定をおこった。
低下率は、１−（暴露試験後の引張強度／暴露試験前の引張強度）×１００（％）によって算出した。
【００４５】
＜メルトインデックス＞
ポリエチレン系樹脂のメルトインデックスは、樹脂材料であるポリエチレン系樹脂のペレット、又は無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のペレットを作製した後、ＪＩＳ Ｋ７２１０の試験方法Ｂ法記載の方法により測定した。すなわち測定装置（東洋精機製作所社製のセミオートメルトインデクサー）のシリンダーに試料３〜８ｇを充填し、充填棒を用いて材料を圧縮する。試験温度は１９０℃、試験荷重は規定荷重（２１．１８Ｎ）にて測定を行った。
【００４６】
［実施例２］
押出機先端に取り付けたダイのスリットクリアランスを０．５５ｍｍとし、巻取り速度を２９．０ｍ／ｍｉｎに変更したこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４７】
［実施例３］
揮発性発泡剤の添加部数を１６部から１２部に変更し、巻取り速度を２１ｍ／ｍｉｎに変更したこと以外は、実施例２と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４８】
［実施例４］
グリセリンモノステアレートを添加しなかったこと、及び揮発性発泡剤の圧入量を１５．５部としたこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００４９】
［比較例１］
ポリエチレン系樹脂として、ＭＩの異なる低密度ポリエチレン（日本ポリエチレン社製のＬＢ−２８０（ＭＩ＝０．５、密度０．９２６ｇ／ｃｍ３））を用いたこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００５０】
［比較例２］
比較例１と同じ低密度ポリエチレンを用いたこと以外は、実施例２と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００５１】
［比較例３］
押出前の樹脂温度を１００℃まで下げ、それ以外は実施例２と同様にして発泡シートの製造を試みた。しかし、発泡シートの表面に亀裂が発生し、外観良好な発泡シートを得ることができなかった。
【００５２】
［比較例４］
押出前の樹脂温度を１２５℃に高め、それ以外は実施例２と同様にして発泡シートの製造を試みた。しかし、厚みが４ｍｍ以下の発泡シートしか得ることができず、得られた発泡シートは外観にしわが発生し、良好な発泡シートを得ることができなかった。
【００５３】
［比較例５］
ポリエチレン系樹脂としてＭＩが高い低密度ポリエチレン（日本ポリエチレン社製のＬＣ−５６１（ＭＩ＝３．０、密度０．９２９ｇ／ｃｍ３）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを作製し、得られた発泡シートについて実施例１と同様の試験を行った。結果を表１に記す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
表１に記したように、本発明に係る実施例１〜４の発泡シートは、厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍ、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内で製造した場合に、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下と小さく、浮力材として優れた性能を有している。
【００５６】
一方、実施例１〜４で用いたポリエチレン樹脂よりも、ＭＩが高いポリエチレン樹脂を用いた比較例１〜２の発泡シートは、引張強度・引裂強度が実施例１〜４の発泡シートよりも低かった。また、曝露試験後の強度低下率も２５％を超えており、比較例１〜２の発泡シートは浮力材として不適であった。
【００５７】
また、比較例３は、実施例１〜４で用いたものと同じポリエチレン樹脂を用いているが、押出時の樹脂冷却温度を１００℃と実施例１〜４の場合（１１２℃）よりも低くしたことによって、外観良好な発泡シートを得ることができなかった。
一方、比較例４は、実施例１〜４で用いたものと同じポリエチレン樹脂を用いているが、押出時の樹脂冷却温度を１２５℃と実施例１〜４の場合（１１２℃）よりも高くしたことによって、やはり良品を製造することができなかった。
【００５８】
さらに、ＭＩ＝３．０とＭＩが高いポリエチレン樹脂を用いた比較例５の発泡シートは、引張強度・引裂強度が実施例１〜４の発泡シートよりも低かった。また、曝露試験後の強度低下率も２５％を超えており、比較例５の発泡シートは浮力材として不適であった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートは、引張強度・引裂強度が高く、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下と小さい特性を有するものなので、梱包材、緩衝材、等の従来の発泡シートの用途に加え、高い機械強度と耐久性が要求される救命胴衣の内包材などの浮力材として好適である。
【符号の説明】
【００６０】
１…救命胴衣、２…外皮材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項２】
原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項３】
前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項４】
原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項５】
引裂強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項６】
メルトインデックスが０．２８以下であるポリエチレン系樹脂１００質量部と、発泡剤１３〜２０質量部とを押出機に供給し、該押出機内で溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却し、押出機先端部のダイスを通して押し出し発泡させることによって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを得ることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを有することを特徴とする浮力材。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを浮力材として内包したことを特徴とする救命胴衣。
【請求項１】
厚みが２．０ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲内であり、密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３〜０．０３０ｇ／ｃｍ３の範囲内であり、引張強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で２５０ｋＰａ以上であり、軽油中に７０時間放置する曝露試験後の強度低下が２５％以下であることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項２】
原料のポリエチレン系樹脂のメルトインデックスが０．２８ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項３】
前記無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを脱泡して得られる樹脂のメルトインデックスが０．４ｇ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項４】
原料のポリエチレン系樹脂１００質量部に対して、脂肪酸エステルを１．０質量部以上含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項５】
引裂強度がＴＤ方向及びＭＤ方向の両方で１３Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シート。
【請求項６】
メルトインデックスが０．２８以下であるポリエチレン系樹脂１００質量部と、発泡剤１３〜２０質量部とを押出機に供給し、該押出機内で溶融混練したのち、１０５〜１１５℃の樹脂温度まで冷却し、押出機先端部のダイスを通して押し出し発泡させることによって、請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを得ることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを有することを特徴とする浮力材。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無架橋ポリエチレン系樹脂発泡シートを浮力材として内包したことを特徴とする救命胴衣。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１７４１９４（Ｐ２０１０−１７４１９４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０７９８（Ｐ２００９−２０７９８）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
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