JP2001079835A

JP2001079835A - 成形体

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Publication number: JP2001079835A
Application number: JP25739399A
Authority: JP
Inventors: Koichi Sagara; 幸一相良; Tadashi Fujita; 忠司藤田
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-27
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP3249798B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂１００％からなるか又は熱可塑
性樹脂を主成分とする成形体と同等の表面平滑性、美麗
な外観及び金型転写性を有する、熱可塑性樹脂を副成分
とした成形体を提供すること。【解決手段】熱可塑性樹脂３０〜４９重量％及び可焼
却性の短繊維又は粉体５１〜７０重量％を含有する複合
材料から形成された成形体であって、該成形体の表面に
露出した前記短繊維又は前記粉体の面積比が１〜２０％
である成形体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂を副
成分とした可焼却性の複合材料から形成された成形体に
関する。また、本発明は熱可塑性樹脂を副成分とした成
形体原料を用い、射出成形によって成形体を製造する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】環境保
全に配慮した成形体として、熱可塑性樹脂とパルプや古
紙等を粉砕したものとの混合物を原料としたものが知ら
れている。しかし、パルプや古紙等の配合比を高くして
いくと、これらが成形体の表面に露出し易くなり、成形
体の表面平滑性や光沢が低下し、美観が損なわれる。ま
た、金型転写性が低下して微細なパターンが忠実に転写
され難くなる。このような理由から、前記混合物を原料
とした成形体は、外観や精度をあまり重要視しない使い
捨ての容器や道具類、目立たない箇所の部材等として用
いられてきたに過ぎず、一般のプラスチック成形体と同
様の製品としては用いられていなかった。

【０００３】従って、本発明は、熱可塑性樹脂１００％
からなるか又は熱可塑性樹脂を主成分とする成形体と同
等の表面平滑性、美麗な外観及び金型転写性を有する、
熱可塑性樹脂を副成分とした成形体及びその製造方法を
提供することを目的とする。また、本発明は、環境に有
害な物質の発生を極力低減して焼却廃棄することのでき
る成形体を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
３０〜４９重量％及び可焼却性の短繊維又は粉体５１〜
７０重量％を含有する複合材料から形成された成形体で
あって、該成形体の表面に露出した前記短繊維又は前記
粉体の面積比が１〜２０％である成形体（以下、第１発
明というときには、この発明をいう）を提供することに
より上記目的を達成したものである。

【０００５】また、本発明は、熱可塑性樹脂３０〜４９
重量％及び熱可塑性樹脂以外の有機材料又は無機材料か
らなる短繊維又は粉体５１〜７０重量％を含有する成形
体原料を所定温度に加熱された射出成形用金型に射出充
填して、所定形状を有する成形体を製造する方法であっ
て、前記射出成形用金型を、前記熱可塑性樹脂の熱変形
温度〜（該熱変形温度＋２０℃）の範囲に加熱した状態
下に射出成形を行う成形体の製造方法（以下、第２発明
というときには、この発明をいう）を提供するものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明を、その好ましい実施
形態に基づき説明する。第１発明の成形体は、熱可塑性
樹脂及び可焼却性の短繊維又は粉体を含有する複合材料
から形成されている。このうち、熱可塑性樹脂は複合材
料の副成分として用いられ、可焼却性の短繊維又は粉体
は主成分として用いられる。

【０００７】熱可塑性樹脂としては、プラスチック成形
体に通常用いられる樹脂、例えばポリエチレンやポリプ
ロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレ
フタレート等のポリエステル系樹脂、ナイロン等のポリ
アミド系樹脂、ポリ塩化ビニルやポリスチレン等のポリ
ビニル系樹脂等が用いられる。これらの熱可塑性樹脂
は、単独で又は二種以上の混合物として用いられる。熱
可塑性樹脂は、成形体を形成する複合材料の副成分とし
て用いられることから、その配合量は複合材料の重量の
３０〜４９重量％であり、好ましくは４０〜４９重量
％、更に好ましくは４３〜４７重量％である。

【０００８】複合材料の主成分としては、可焼却性の短
繊維又は粉体が用いられる。本発明において「可焼却
性」とは、環境に有害な物質の発生を伴うことなく焼却
廃棄できることをいう。前記短繊維又は前記粉体は、可
焼却性であることに加えて天然物由来の素材からなるこ
とが好ましい。本発明において「天然物由来の素材」と
は、天然物そのもの又は天然物に一次又はそれ以上の加
工を施して得られた素材を意味し、いわゆるバイオマス
と呼ばれる素材が包含される。可焼却性の前記短繊維又
は前記粉体、特に可焼却性で且つ天然物由来の素材から
なる前記短繊維又は前記粉体としては、パルプ（バージ
ンパルプ及び古紙パルプ）、木粉、綿、麻、絹、羊毛、
羽毛、籾殻やオカラ等の食物乾燥粉末等が挙げられる。
これらの素材は、一種又は二種以上を用いることができ
る。特に好ましく用いられる前記短繊維又は前記粉体と
しては、原料入手の容易性・安定性、製造コストの低減
などの点から、バージンパルプ及び古紙パルプ等が挙げ
られる。

【０００９】前記短繊維又は前記粉体は、それぞれ単独
で又は両者の混合物の状態で用いられる。その繊維長又
は粒径は、成形体の形状に由来する成形性及び成形体に
要求される強度に応じて選択され、特に限定されるもの
ではないが、例えばφ０．５〜２ｍｍ程度のピンゲート
を用いた射出成形時においては、＃１００以下のフィル
ターにて分級できる程度の繊維長又は粒径であることが
成形上好ましい。

【００１０】前記短繊維又は前記粉体は、成形体を形成
する複合材料の主成分として用いられることから、その
配合量は複合材料の重量の５１〜７０重量％であり、好
ましくは５１〜６０重量％、更に好ましくは５３〜５７
重量％である。

【００１１】第１発明の成形体を構成する複合材料に
は、前記の二成分の他に必要に応じて他の成分を配合す
ることもできる。そのような成分としては、例えばエチ
レングリコールやグリセリン等の多価アルコール、脂肪
酸エステル等が挙げられる。これらの成分は、成形体を
形成する複合材料中に、１〜１０重量％、特に２〜４重
量％配合されることが好ましい。

【００１２】前述の各成分を含む複合材料から形成され
る成形体は、その表面に露出した前記短繊維又は粉体の
面積比が１〜２０％、好ましくは１〜１５％、更に好ま
しくは１〜１０％となっている。前記面積比を斯かる範
囲内とすることにより、成形体の表面平滑性及び光沢が
向上し、美麗な外観を有する成形体となる。また、金型
転写性も良好となる。詳細には、前記面積比を１％未満
にしようとすると、熱可塑性樹脂成分が表面に完全に染
み出るように高温を長時間保持しなければならず、成形
自体が困難となってしまい、２０％超であると美麗な樹
脂調の外観が得られなくなってしまう。成形体の前記面
積比を斯かる範囲内にするためには、例えば後述する成
形条件にて射出成形によって成形体を製造すればよい。

【００１３】前記面積比は、以下のようにして測定され
る。即ち、一般によく知られる画像処理の手法により二
値化された繊維部又は粉体部の面積を計数し、この面積
を全観察領域面積で除することで容易に得られる。観察
領域の大きさは、一様な平面部を顕微鏡等で拡大し、繊
維径又は粒径あたりのＣＣＤ画素数が４〜１０画素程度
となるくらいが処理上望ましく、一様なテクスチャが得
られていれば２００×２００画素程度の範囲を選択すれ
ば良い。

【００１４】前述の通り、第１発明の成形体は、高い表
面平滑性を有するものである。第１発明の成形体の表面
平滑性の程度は、ＪＩＳＢ０６０１に従い測定された
中心線平均粗さＲａが０．２０μｍ以下、特に０．１８
μｍ以下となる。この際金型の面加工精度が０．２Ｓ以
下であることはいうまでもない。

【００１５】第１発明の成形体は、熱可塑性樹脂が構成
材料の半分よりも少ないにもかかわらず、熱可塑性樹脂
１００％からなるか又は熱可塑性樹脂を主体とする成形
体とほぼ同様の表面平滑性及び光沢を有し、また金型転
写性が高く、微細な金型パターンまで忠実に転写された
ものとなる。また可焼却性の素材が構成材料の半分以上
を占めているので、環境に有害な物質の発生が極力低減
されて焼却廃棄することのできる環境対応製品となる。

【００１６】第１発明の成形体の適用分野は広く、通常
のプラスチック成形体と同様の分野に適用できる。例え
ば、第１発明の成形体は、ボトル、カートン、トレー等
の容器類、計量スプーン等の道具類、機械部品、内・外
装品、各種記録媒体の基板等として用いられる。

【００１７】次に、第２発明の複合材料の成形体の製造
方法について説明する。第２発明の製造方法は、前述し
た第１発明の成形体の好ましい製造方法を包含するもの
である。

【００１８】第２発明の製造方法は、熱可塑性樹脂３０
〜４９重量％及び熱可塑性樹脂以外の有機材料又は無機
材料からなる短繊維又は粉体５１〜７０重量％を含有す
る成形体原料を所定温度に加熱された射出成形用金型に
射出充填して、所定形状を有する成形体を製造する方法
であって、前記射出成形用金型を、前記熱可塑性樹脂の
熱変形温度〜（該熱変形温度＋２０℃）の範囲に加熱し
た状態下に射出成形を行うものである。即ち、第２発明
の製造方法は、熱可塑性樹脂を副成分とする成形体原料
から射出成形により所定形状の成形体を製造する方法で
ある。そして、第２発明の製造方法によれば、表面平滑
性が向上し、美麗な外観を有する成形体が得られる。

【００１９】第２発明の製造方法に用いられる成形体原
料は、熱可塑性樹脂及び該熱可塑性樹脂以外の有機材料
又は無機材料からなる短繊維又は粉体を含んでいる。こ
れらの成分のうち、熱可塑性樹脂は副成分として用いら
れるものであり、その例としては、第１発明の成形体を
構成する熱可塑性樹脂と同様のものを挙げることができ
る。また、成形体原料中の熱可塑性樹脂の配合量も第１
発明と同様とすることができる。

【００２０】熱可塑性樹脂以外の有機材料又は無機材料
からなる短繊維又は粉体は、第２発明の製造方法に用い
られる成形体原料の主成分をなすものである。熱可塑性
樹脂以外の有機材料又は無機材料の例としては以下のも
のが挙げられる。熱可塑性樹脂以外の有機材料として
は、第１発明の成形体を構成する可焼却性の短繊維又は
粉体、特に可焼却性で且つ天然物由来の素材からなる短
繊維又は粉体が代表例として挙げられる。この他、澱
粉、キチン・キトサン、海藻多糖類、リグニン、コラー
ゲン、ゼラチン、植物タンパク質、熱硬化性樹脂、エン
ジニアリングプラスチックや液晶ポリマー等の高融点熱
可塑性樹脂が挙げられる。尚、「熱可塑性樹脂以外の有
機材料」における「熱可塑性樹脂」には、成形体原料に
含まれる熱可塑性樹脂のみならず、その他の熱可塑性樹
脂も含まれる。

【００２１】一方、無機材料としては、プラスチック成
形体に通常用いられる無機充填剤、例えばクレー、タル
ク、けい酸塩類、炭酸カルシウム等の炭酸塩類、ガラ
ス、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等の水酸
化物や、各種金属又は合金、カーボンブラック、及び産
業廃棄物の粉砕物等が挙げられる。これら有機材料及び
無機材料のうち、有機材料として好ましく用いられるも
のは、原料入手の容易性・安定性、製造コストの低減の
観点からパルプであり、無機材料として好ましく用いら
れるものは、炭酸カルシウムである。

【００２２】前記有機材料及び無機材料は短繊維若しく
は粉体又は両者の混合物の状態で用いられる。この短繊
維の繊維長及び繊維径並びに粉体の粒子径は、第１発明
の成形体の場合と同様とすることができる。また、成形
体原料中の前記有機材料又は無機材料からなる短繊維又
は粉体の配合量も第１発明と同様とすることができる。

【００２３】前述の成分を含む成形体原料は、プラスチ
ック材料の射出成形に通常用いられる成形機によって成
形され、所定形状の成形体となされる。この射出成形の
条件として、成形体原料に含まれる前記熱可塑性樹脂の
熱変形温度をＴｄとすると、射出成形用金型を、Ｔｄ〜
（Ｔｄ＋２０）℃の範囲に加熱し、この状態下に射出成
形を行う。射出成形用金型の加熱温度がＴｄ℃に満たな
いと、成形体において樹脂分が十分に表面に染み出す以
前に固化してしまい、鏡面金型を用いても短繊維又は粉
体の凹凸が残り、所望の鏡面を有する成形体が得られな
い。（Ｔｄ＋２０）℃を超えると、樹脂固化が促進され
ず冷却不足によって取り出し後に成形体に変形が生じ
る。射出成形用金型を（Ｔｄ＋１０）〜（Ｔｄ＋２０）
℃、特に（Ｔｄ＋１５）〜（Ｔｄ＋２０）℃に加熱した
条件下に射出成形を行うと、得られる成形体の表面平滑
性が一層向上し、成形体の外観が一層良好になることか
ら好ましい。本発明において熱変形温度とは、ＡＳＴＭ
Ｄ６４８に従い測定されたものである。二種以上の熱
可塑性樹脂を用いる場合には、前記熱変形温度とは、熱
変形温度の最も高い樹脂の当該熱変形温度を意味する。

【００２４】前記加熱温度は、通常の射出成形の温度よ
りも極めて高いものである。従って、温度上昇に伴い、
原料の高温流動化によるバリの発生、成形体の冷却不
足、高温取り出し時の剛性不足による熱変形、後収縮に
よる変形等の発生が危惧されるかも知れない。しかし、
前述の成分を前述の配合比で配合した成形体原料を用い
ることで、原料の流動性が低下し、固化・結晶化が促進
され、剛性が高まり、熱収縮率が減少することから、前
記のような悪影響の発生は殆どみられない。

【００２５】前記の成形条件下に成形された成形体で
は、成形体表面と内部とでのミクロ的な構造において、
前記熱可塑性樹脂と前記有機材料又は無機材料からなる
短繊維又は粉体との組成比が大きく変化している。詳細
には、成形体の表面は、前記熱可組成樹脂でほぼ形成さ
れており、成形体の内部は、前記熱可塑性樹脂と前記有
機材料又は無機材料からなる短繊維又は粉体とが前記の
配合比で存在している。これに対して、前記成形体原料
を用いて通常の射出成形条件で成形すると、成形体の表
面と内部とで組成比がほぼ同様となる。つまり、前記成
形体原料を用いた場合、成形体自体のミクロ的な構造
が、第２発明の製造方法に従い得られた成形体と、通常
の射出成形条件で得られた成形体とでは大きく異なる。
そして、第２発明の製造方法に従い得られた成形体は、
プラスチック１００％からなる成形体と同様に平滑で光
沢があり、美麗な外観を呈する。しかも、表面は前記熱
可組成樹脂でほぼ形成されていることから、耐水性にも
優れている。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００２７】〔実施例１及び２、比較例１及び２並びに
参考例１〕光記録メディアである光磁気ディスク（Ｍ
Ｏ）のプリフォーマットの微細パターンを有する原盤ス
タンパを用いて、ディスクを射出成形した。ディスクの
表面状態を目視観察し易くするために、黒色に着色され
た成形体原料を用いて黒色のディスクを成形した。成形
体原料は、古紙粉砕品（＃１００フィルターにて分級）
５１重量％とポリプロピレン４９重量％とから構成され
ていた。ポリプロピレンの熱変形温度は１１０℃であ
る。使用した射出成形機は住友重機械工業製のDisk5Aで
あり、バレル温度は１８０℃に設定した。また金型温度
は、以下の表１に示す温度に設定した。尚、参考例１は
ポリプロピレン１００％からなる成形体の例である。

【００２８】各実施例及び比較例で得られた各ディスク
について、ディスク表面に露出した古紙粉砕品繊維の面
積比を前述した方法で測定した。また、各ディスクにつ
いて、表面状態を目視評価した。これらの結果を表１に
示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示す結果から明らかなように、特定
の射出成形条件で成形され、表面に露出した古紙粉砕品
の面積比が特定の範囲内にある各実施例のディスクは、
ポリプロピレン１００％から成形されたディスク（参考
例１）とほぼ同様に、その表面が平滑で光沢があり、美
麗な外観を呈していた。また、微細パターンの転写性に
も優れていた。これに対して比較例１のディスクは表面
に古紙粉砕品が多数露出しており、表面平滑性及び光沢
並びに微細パターンの転写性に劣るものであった。ま
た、比較例２では熱変形が甚だしく、成形が出来なかっ
た。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、熱可塑性樹脂又は熱可
塑性樹脂を主成分とする成形体と同等の表面平滑性及び
美麗な外観並びに金型転写性を有する、熱可塑性樹脂を
副成分とした複合材料の成形体が提供される。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3/00 7/02 7/02 Ｃ０８Ｌ 1/02 Ｃ０８Ｌ 1/02 89/00 89/00 97/00 97/00 //(Ｃ０８Ｌ 1/02 101:00） (Ｃ０８Ｌ 89/00 101:00） (Ｃ０８Ｌ 97/00 101:00）Ｂ２９Ｋ 101:12 105:12 105:16 105:26 Ｆターム(参考） 4F071 AA09 AA15 AA20 AA22 AA24 AA46 AA54 AA70 AA73 AB01 AB21 AD01 AD02 AH04 AH05 AH17 BB05 BC04 BC07 4F072 AA02 AA05 AA08 AB03 AD04 AK15 AL01 4F202 AA03 AA11 AA24 AA49 AA50 AB11 AB16 AB25 AH79 AR06 CA11 CB01 CK41 CN01 4F206 AA03 AA11 AA24 AA49 AA50 AB11 AB16 AB25 AH79 AR064 JA07 JN43 JQ81 4J002 AB011 AD001 AH001 BB032 BB122 BC032 BD042 CF062 CL002 GG01 GG02 GM00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂３０〜４９重量％及び可焼
却性の短繊維又は粉体５１〜７０重量％を含有する複合
材料から形成された成形体であって、該成形体の表面に
露出した前記短繊維又は前記粉体の面積比が１〜２０％
である成形体。
【請求項２】前記短繊維又は前記粉体が、天然物由来
の素材からなる請求項１記載の成形体。
【請求項３】前記天然物由来の素材が、パルプ、古紙
粉砕物、木粉、綿、麻、絹、羊毛、羽毛または食物乾燥
粉末からなる請求項２記載の成形体。
【請求項４】熱可塑性樹脂３０〜４９重量％及び熱可
塑性樹脂以外の有機材料又は無機材料からなる短繊維又
は粉体５１〜７０重量％を含有する成形体原料を所定温
度に加熱された射出成形用金型に射出充填して、所定形
状を有する成形体を製造する方法であって、前記射出成
形用金型を、前記熱可塑性樹脂の熱変形温度〜（該熱変
形温度＋２０℃）の範囲に加熱した状態下に射出成形を
行う成形体の製造方法。
【請求項５】前記有機材料又は無機材料が、パルプ、
無機充填剤、熱硬化性樹脂、金属、高融点熱可塑性樹脂
または産業廃棄物の粉砕物からなる請求項４記載の成形
体の製造方法。