JP2004107615A - 脂肪族ポリエステル組成物発泡体およびその製造方法並びに脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】独立気泡率が高く、異方性の小さい気泡構造で、外観性の良い脂肪族ポリエステル組成物発泡体、その製造方法、該発泡体を二次成形した厚み偏肉の小さい成形体を提供する。
【解決手段】脂肪族ポリエステル組成物発泡体は、１９０℃におけるメルトテンションが２ｇｆ以上および／または１８０℃における歪硬化指数が０．２０以上である脂肪族ポリエステル組成物を用いることを特徴とする。脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体は、該脂肪族ポリエステル組成物を発泡成形して得られた発泡体を、真空成形または真空圧空成形して得られる。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脂肪族ポリエステル組成物発泡体およびその製造方法に関し、より詳しくは、生分解性を有し、独立気泡率が高く、異方性の小さい気泡構造を有する、外観性に優れる脂肪族ポリエステル組成物発泡体、およびその製造方法、また脂肪族ポリエステル組成物発泡体を真空成形または真空圧空成形して得られた、厚み偏肉の小さい脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
近年、樹脂製シート状発泡体からなる成形容器は、食品包装材として広く利用されている。特に昨今では、従来の魚類、肉類販売用の発泡容器の他に、生活様式の変化に伴い、コンビニエンスストアーやスーパーマーケットなどで、弁当やレトルト食品などに多数販売されている。これらに使用される容器も、樹脂製シート状発泡体を二次成形することで得られる。
【０００３】
また、近年では容器リサイクル法など種々の法規制が施行されたこともあり、これら容器に使用される樹脂は、よりリサイクルの容易な材料、例えばポリオレフィン系重合体組成物に代表されるような材料へと変換が始まっている。しかしながら、リサイクルを行うには回収したものが何でできているのかが明確になっていなければ難しく、製品が販売されて回収されるまでの全工程を如何に把握するかがポイントとなる。また、これらの工程が徹底され、回収が十分に行われたとしても、製品によっては多層体であったり、金属との複合体であるなど複雑な構成から成り立っているものが多く、分別もまたリサイクルを難しいものにしている。
【０００４】
このように回収、分別が困難な用途においては自然環境下で分解する生分解性プラスチックへの変換が期待されているし、一部用途では実際に使用されている例も見られる。
【０００５】
なかでも脂肪族ポリエステルが生分解性を有することは広く知られている。特にポリ乳酸は、近年、原料のＬ−乳酸が発酵法により大量且つ安価に製造されるようになってきたことや堆肥中での分解速度が速く、抗菌性、耐着臭性、耐着色性など優れた特徴を有することにより利用分野の拡大が期待されている。
【０００６】
このようなシート状発泡体を製造するための方法として、押出発泡法が広く採用されている。これは押出機内で熱可塑性樹脂と発泡剤を溶融混練した後に、低圧下に押出して発泡させる方法のことをいう。例えば押出発泡法においては、押出機内にて樹脂と発泡剤とを溶融混練し、押出機内から低圧下に押出した際に、溶融混練物中の発泡剤が膨張することにより発泡が行われる。
【０００７】
この際、樹脂の温度を高くすると粘度が急激に低下してしまい樹脂が発泡剤を保持できず樹脂中から逸脱する。この結果気泡が合一、破壊するため不均一で、独立気泡率の低い気泡構造を有する発泡体となる。そこで樹脂の粘度を高くする目的で温度を低くすると樹脂が結晶化するため、低密度な発泡体が得られず、且つ均一な発泡が行われない結果表面が凸凹で外観性の悪い発泡体しか得られない。
【０００８】
以上のような理由から、高密度から低密度までの広範囲な密度領域で、均一且つ微細でさらに独立気泡率の高い気泡構造を有する発泡体を得ようとするには、樹脂の粘弾性挙動に留意して、発泡剤など添加剤の配合量や温度設定などの操作条件を調整する必要がある。また、発泡に適した粘弾性が得られる温度範囲（以下、最適成形温度領域と呼ぶ。）は樹脂の種類によって異なるため、材料設計や材料選定などを通して、如何に最適成形温度領域の広い配合処方を行うかが重要となる。
【０００９】
しかしながら、一般に、脂肪族ポリエステルは、メルトテンションが低く、歪硬化指数も小さいために、良質な発泡体を得るのは困難とされてきた。このような粘度特性のため、発泡に適した最適成形温度領域が著しく狭い。このため、発泡成形時のわずかな温度変動で得られる発泡体の性状、例えば発泡倍率、発泡体表面の凹凸などの外観性、さらには気泡構造が大きく異なり、成形温度のコントロールが極めて難しい。
【００１０】
仮に所望の発泡体が得られたとしても、真空成形などの二次成形性に乏しいことから製品形状にも制限が多い。
特に、育苗ポットなどの深絞り性の必要とされる成形体にあっては、厚み偏肉が大きくなり、如いては局部的な破れを生じてしまうなど製品化が困難とされてきた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決しようとするものであり、独立気泡率が高く、異方性の小さい気泡構造を有する、外観性に優れる脂肪族ポリエステル組成物発泡体、およびその製造方法、また該発泡体を真空成形または真空圧空成形して厚み偏肉の小さい脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のメルトテンション及び／または歪硬化指数を有する脂肪族ポリエステル組成物を使用することで、高発泡倍率且つ独立気泡率が高く、外観性に優れる脂肪族ポリエステル組成物発泡体、およびそれを真空成形または真空圧空成形して厚み偏肉の小さい脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は以下に記載する事項により特定される。
（１）１９０℃におけるメルトテンションが２ｇｆ以上である脂肪族ポリエステル組成物を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００１４】
（２）１８０℃における歪硬化指数が０．２０以上である脂肪族ポリエステル組成物を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００１５】
（３）１９０℃におけるメルトテンションが２ｇｆ以上であり、かつ、１８０℃における歪硬化指数が０．２０以上である脂肪族ポリエステル組成物を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００１６】
（４）脂肪族ポリエステル組成物中の基材樹脂である脂肪族ポリエステルが乳酸系樹脂からなることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００１７】
（５）脂肪族ポリエステル組成物が、脂肪族ポリエステル１００質量部に対して、有機過酸化物０．００３〜０．８質量部を添加し、溶融混練して得られる脂肪族ポリエステル架橋物を含む組成物であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００１８】
（６）脂肪族ポリエステル組成物に添加される発泡剤が二酸化炭素、または窒素であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００１９】
（７）発泡体の密度が１．２〜０．１ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００２０】
（８）発泡体の独立気泡率が７０％以上であることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
【００２１】
（９）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物を押出機に供給し、可塑化、加熱溶融させる工程と、該溶融脂肪族ポリエステル組成物中に発泡剤を供給する工程と、押出機内で溶融した脂肪族ポリエステル組成物と発泡剤とを混練した後、冷却し発泡に適した温度とする工程と、溶融脂肪族ポリエステル組成物を押出機の出口側に接続したダイスへと移送し、押出機内より低圧下に押出して発泡させる工程とからなる脂肪族ポリエステル組成物発泡体の製造方法。
【００２２】
（１０）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体を、真空成形または真空圧空成形して得られる脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体。
【００２３】
（１１）深絞り容器であることを特徴とする前記（１０）に記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体。
【００２４】
（１２）深絞り容器が育苗ポットであることを特徴とする前記（１１）に記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明において、脂肪族ポリエステル組成物の特徴として、１９０℃でのメルトテンションが２ｇｆ以上であることが好ましい。メルトテンションが２ｇｆ未満で小さくなり過ぎると、発泡剤が膨張する際に生じる歪に基材が追随でき難くなり、気泡が破壊するなどして安定化できないことがある。このため充分な発泡倍率の発泡体を得ることが難しくなる。
【００２６】
また、気泡が成長する過程から気泡を維持、固化する過程では、気泡の成長に伴って大きな歪が基材にかかる。このため、気泡を成長、維持し、さらには安定的に固化させるには、歪に応じた粘度が基材に求められる。基材が気泡成長時の歪に追随できない場合には、気泡同士が合一化、さらには気泡が破壊されることになり、充分な発泡倍率が得られないし、発泡体外観も良好なものが得られない。しかるに、本発明における脂肪族ポリエステル組成物を基材とした場合、歪効果指数が０．２０以上であるので、基材が気泡成長に伴う歪に応じて、基材粘度が上昇するため、充分な発泡倍率を有し、気泡構造としても均一微細で、また独立気泡率も高い気泡構造を得ることができる。
【００２７】
メルトテンション、歪硬化指数に上限はないが、それらが高すぎて溶融伸びを低下させ過ぎるものであってはならない。溶融伸びが低すぎると気泡が成長する際、基材の延伸性が乏しく、高発泡倍率の発泡体を得ることができない。また、実生産で引き取り工程などを経る場合には、シートの水平方向と垂直方向に気泡構造の異方性が生じてしまうなどの問題がある。気泡の異方性は、二次成形性に悪影響を及ぼすだけでなく、製品として好ましくない物性を発現することになる。
【００２８】
本発明において使用される脂肪族ポリエステル組成物は、上記の特徴を有するものであれば特に制限はないが、メルトテンションや歪硬化指数を向上させる目的から、有機過酸化物や電子線等により架橋された脂肪族ポリエステル架橋物を含む組成物が好ましい。なかでも有機過酸化物での架橋は、比較的均一に架橋反応が進むためより好ましい。
【００２９】
この架橋反応に用いられる有機過酸化物としては、公知のものであれば特に制限なく使用できる。なかでも、半減期１分を得るための分解温度が１００〜３００℃のものが好ましく、さらに１５０〜２５０℃のものが好ましい。分解温度が上記範囲にある場合、有機過酸化物が十分分散した状態で分解反応が始まり、且つ押出機滞留時間内で十分な反応を達成することができる。
【００３０】
有機過酸化物の具体例としては、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクルミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイドや、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイドや、ジ−ｔ−ブチルジパーオキシイソフタレート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシラウレートなどのパーオキシエステルや、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレートなどのパーオキシケタールなどが挙げられる。これらは、単独または二種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３１】
なかでも、ジアルキルパーオキサイドが好ましく、とりわけ２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンが好ましい。
【００３２】
有機過酸化物の添加量は、脂肪族ポリエステル１００重量部に対して、好ましくは０．０１〜０．８重量部、さらには０．０３〜０．６重量部が好ましい。有機過酸化物の添加量が上記範囲にある場合、過度の反応を抑制して効率良く架橋反応を進行させ、これにより、ゲルなどの不純物の量が少ない脂肪族ポリエステル架橋物を短時間で効率良く得ることができる。例えば、押出機において溶融混練する場合、サージングを生じることなく、安定して製造することができる。
【００３３】
本発明において基材樹脂として用いられる脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂肪族二価アルコール、および脂肪族二塩基酸を種々組み合わせて製造できる生分解性を有する樹脂が挙げられる。
【００３４】
脂肪族ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、例えば、乳酸（Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、ＤＬ−乳酸）、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ吉草酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸などを挙げることができる。さらには、脂肪族ヒドロキシカルボン酸の環状エステル、例えば、乳酸の二量体であるラクタイド、グリコール酸の二量体であるグリコライドや６−ヒドロキシカプロン酸の環状エステルであるε−カプロラクトンを挙げることができる。これらは、単独または二種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３５】
脂肪族二価アルコールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコーール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，９−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。これらは、単独または二種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３６】
脂肪族二塩基酸の具体例としては、例えば、コハク酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン酸、ドデカン二酸、フェニルコハク酸、１，４−フェニレンジ酢酸などが挙げられる。これらは、単独または二種類以上の組み合わせで使用することができる。
【００３７】
本発明において、脂肪族ポリエステルは、前記した脂肪族ヒドロキシカルボン酸、脂肪族二価アルコール、脂肪族二塩基酸を種々組み合わせて製造できる生分解性を有する脂肪族ポリエステルであれば、何ら制限はない。例えば、ポリ乳酸系樹脂、ポリグリコール酸、ポリエチレンオキサレート、ポリブチレンオキサレート、ポリカプロラクトン、ポリネオペンチルグリコールオキサレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシ酪酸などが挙げられる。
【００３８】
また、これらの脂肪族ポリエステルは、ジイソシアネートなどの結合剤によってポリマー鎖が延長されたものであっても良い。また、少量のグリセリンのような脂肪族多価アルコール、ブタンテトラカルボン酸のような脂肪族多塩基酸、多価アルコール類を共存させて共重合させたものでも良い。
【００３９】
これらのなかでも、植物などの再生可能資源由来の乳酸を原料とした乳酸系樹脂が好ましい。本発明においては乳酸系樹脂とは、ポリ乳酸単独、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステルとのコポリマー、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステルとのブレンドまたはポリマーアロイを含む。また、ポリ乳酸のＤ体量としては、０から３０％が好ましく、より好ましくは０から２０％、さらに好ましくは０から１５％である。Ｄ体量がこの範囲であれば、結晶性が十分で、容易に熱変形することのない実用性のある製品を得ることができる。
【００４０】
本発明の発泡体の密度は、１．２〜０．１ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、より好ましくは０．８〜０．３ｇ／ｃｍ^３であり、さらに好ましくは０．６〜０．４ｇ／ｃｍ^３である。密度が上記範囲にある場合、軽量、断熱性、防音性、緩衝性などの機能に優れる。
【００４１】
また、本発明の発泡体における気泡構造は、発泡体の断面の顕微鏡観察でみられる気泡の最小気泡径と最大気泡径の比（最小気泡径／最大気泡径）としての気泡構造の異方性が０．５以上であるものが好ましい。気泡構造の異方性がこの範囲であると、二次成形性に悪影響を及ぼすことはなく、好ましい物性の成形製品が得られる。
【００４２】
また、本発明の発泡体における独立気泡率は、７０％以上であるものが好ましい。独立気泡率がこの範囲であると、二次成形性に悪影響を及ぼすことはなく、好ましい物性の成形製品が得られる。特に、断熱性や機械的強度などが大きく低下することがない。
【００４３】
上記脂肪族ポリエステル組成物を基材とした発泡体の場合、優れた二次成形性をも発現することができる。一般に、シート状に成形された発泡体は、樹脂の流れ方向に対し配向結晶化されており、二次成形前に熱処理をして配向を緩和（張り戻り）させ、二次成形工程へ移される。張り戻りがない、もしくは張り戻り後すぐにドローダウンしてしまうシートでは、二次成形の成形加工幅は小さいことになる。このため深絞りの成形体を得ることは難しくなる。
また、二次成形体としては厚み分布の少ないことが必要とされ、厚みの偏肉が大きい場合、内外部からの応力を受けやすく、変形や破損の原因となる。
【００４４】
本発明の発泡体におけるドローダウン性としては、張り戻りがあること、さらには張り戻りからドローダウン開始までの時間が、所望の二次成形体を得るのに十分であることが望ましく、二次成形性としては厚み分布の小さいものが望ましい。
【００４５】
本発明に使用する発泡剤としては、無機発泡剤、揮発性発泡剤、分解型発泡剤など特に限定なく用いることができる。
【００４６】
無機発泡剤としては、空気、窒素、水、二酸化炭素、アルゴンなどを用いることができる。
【００４７】
揮発性発泡剤としてはプロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｉ−へキサン、ヘプタン、ｉ−ヘプタンなどの脂肪族炭化水素、シクロブタン、シクロペンタンなどの環式脂肪族炭化水素、トリクロロフロロメタン、ジクロロジフロロメタン、ジクロロテトラフロロエタン、メチルクロライド、エチルクロライド、メチレンクロライドなどのハロゲン化炭化水素、エタノールなどのアルコール類、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、石油エーテル、アセトンなどを用いることができる。
【００４８】
また分解型発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、ジアゾアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド、ベンゼンスルホニウムヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニウムヒドラジド（ＴＳＨ）、ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニウムヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ｐ−トルエンスルホニウムヒドラジド、トリヒドラジノトリアジン、バリウムアゾジカルボキシレート、炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、クエン酸などが挙げられる。
【００４９】
これらの発泡剤は単独でも使用できるが、組み合わせて使用することにも制限は無い。これらのうち二酸化炭素が樹脂組成物に分散させ易い点でより好ましい。また二酸化炭素と熱分解型発泡剤を使用すると、得られる発泡体の気泡径を均一にすることがより容易になる。
【００５０】
発泡剤の添加量は、脂肪族ポリエステル組成物１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１０重量部、より好ましくは０．２〜５重量部、さらに好ましくは０．３〜３重量部が好ましい。添加量が上記範囲にある場合、気泡が破泡せずに、高倍率の発泡体を形成できる上、外観が良好な発泡体を取得できる。
【００５１】
本発明において脂肪族ポリエステル組成物と発泡剤との溶融混練物中に、さらに気泡調整剤を添加しても良い。気泡調整剤としてはタルク、シリカ等の無機粉末や多価カルボン酸の酸性塩、多価カルボン酸と炭酸ナトリウム或いは重炭酸ナトリウムとの反応混合物などが挙げられる。これらのうち重炭酸ナトリウムとクエン酸の反応混合物がより好ましい。また基材重合体中への分散性を考慮してこれらのマスターバッチを用いても良い。
【００５２】
気泡調整剤は、脂肪族ポリエステル１００重量部当たり好ましくは０．０００１〜１０重量部、より好ましくは０．００１〜５重量部、さらには０．０１〜１重量部添加することが好ましい。
【００５３】
また、必要に応じて、脂肪族ポリエステル組成物にさらに発泡助剤、顔料、染料、滑剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、充填剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤、架橋剤、抗菌剤などの添加剤を添加することもできる。
【００５４】
ここで、脂肪族ポリエステルは、水分存在下では加水分解を生じ、著しく分子量低下することから、水分量の制御に留意する必要がある。脂肪族ポリエステルの含水率は、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは１５０ｐｐｍ以下、さらには１００ｐｐｍ以下が好ましい。
【００５５】
水分量を制御する方法は、公知の方法であれば特に限定されない。例えば、真空乾燥、熱風除湿乾燥などによる方法が挙げられる。
【００５６】
本発明の脂肪族ポリエステル組成物発泡体の原料となる脂肪族ポリエステル組成物の製造方法については特に制限はなく、通常、公知の方法を採用することができる。例えば、前記脂肪族ポリエステルおよび必要により添加する前記添加剤等を、高速撹拌機等で均一混合した後、十分な混練能力のある一軸あるいは多軸の押出機、混合ロール、ニーダー、ブラベンダー等で溶融混練する方法等で製造できる。また前記脂肪族ポリエステルおよび必要により添加する前記添加剤等を、均一に混合した状態でそのまま使用することも差し支えない。
【００５７】
例えば、発泡剤として二酸化炭素を使用する場合、脂肪族ポリエステル、必要に応じて添加する熱分解型発泡剤、脂肪族カルボン酸およびその誘導体、無機微粉末等からなる溶融脂肪族ポリエステル組成物は、ガス溶解工程、冷却工程を経るまで二酸化炭素が分離してしまうことのないようにされる必要があり、そのためには系を二酸化炭素の臨界圧力以上の圧力に維持することが好ましい。
【００５８】
本発明における、脂肪族ポリエステル組成物発泡体の製造方法については、本発明で規定した以外の事項に関して特に制限はなく、押出機、射出成形機、ビーズ発泡金型などを用いて行うことができる。これらのなかでは、押出機を用いて行うことが、連続成形可能であり、低コストで製造できる点で好ましい。
【００５９】
本発明で用いられる押出機の種類は、公知のものであれば、特に限定されない。例えば、単軸押出機、二軸押出機などが挙げられる。これらのなかでは、単軸押出機が好ましい。また、押出機が二台以上繋がった多段押出機を使用することもできる。
【００６０】
本発明に用いられる押出機とダイスの間には、混練状態の向上、樹脂温度の均一化、スクリューマークの解消などを目的として、スタティックミキサーを導入することができる。また、押出安定性を向上させるためギアポンプを導入することもできる。
【００６１】
本発明の実施態様の一例を図により以下に説明する。なお、ここでは押出機は単軸押出機を、ダイスはＴ−ダイを用いた例を例示するが、サーキュラーダイなど他のダイスを用いることも本発明に包含される。また、発泡剤としては、二酸化炭素を用いた例を説明するが、本発明はこの実施態様に限定されるものではない。
【００６２】
図１は、本発明の脂肪族ポリエステル組成物発泡体の製造方法により、連続的に発泡シートを製造する方法の一例を示す概略構成図である。
【００６３】
図１において、（１）は液化二酸化炭素ボンベ、（２）は定量ポンプ、（３）は保圧弁、（４）は冷媒循環器、（５）はヒーター、（６）は流量計、（１２）はホッパー、（１３）はスクリュー、（１６）はＴ−ダイ、（１７）は発泡シート、（１８）は冷却ロール、（１９）は押出機である。
【００６４】
まず、脂肪族ポリエステル組成物を、乾燥機を使用して含水率２００ｐｐｍ以下に制御する。この時の乾燥条件としては、温度５０〜１５０℃、時間１〜２４時間の範囲が好ましい。この際、真空状態、又は除湿状態で行うことが好ましい。
【００６５】
次いで、含水率を２００ｐｐｍ以下に制御した脂肪族ポリエステル組成物と所定量の気泡調整剤を混合し、脂肪族ポリエステル組成物原料を調製する。この時、０〜１５％の範囲の酸素濃度雰囲気下で混合することが好ましい。
【００６６】
図１において、ガス溶解工程では、調製した脂肪族ポリエステル組成物原料を、ホッパー（１２）より連続可塑化装置の入り口側を構成する押出機（１９）内に入れ、加熱溶融させる。この時、ホッパー内の空気を不活性ガスなどで置換し、０〜１５％の範囲の酸素濃度雰囲気にすることが好ましい。使用する不活性ガスとしては窒素が好ましい。また二酸化炭素は、液化二酸化炭素ボンベ（１）より温度制御されて定量ポンプ（２）に注入され、そこで昇圧され、圧力制御された二酸化炭素が、押出機（１９）内の溶融脂肪族ポリエステル組成物中に添加され、ガスの溶解が行われる。
【００６７】
このとき、系内は該二酸化炭素の臨界圧力以上および臨界温度以上に維持されていることが好ましい。これは、押出機（１９）内に存在する二酸化炭素の、溶融した脂肪族ポリエステル組成物に対する溶解拡散を大幅に高め、短時間で脂肪族ポリエステル組成物中に浸透することを可能とするためである。二酸化炭素の場合、臨界圧力は７．４ＭＰａ、臨界温度は３１℃であり、押出機（１９）内は、圧力が好ましくは７．４〜４０ＭＰａ、より好ましくは１０〜３０ＭＰａの範囲にあることが好ましく、温度が、好ましくは１５０〜３００℃、さらには１６０〜２８０℃の範囲にあることが好ましい。
【００６８】
また、押出機（１９）内で溶融した脂肪族ポリエステル組成物に添加される二酸化炭素は、添加される以前に昇温昇圧され、超臨界状態とさせてから添加されても良い。
【００６９】
押出機（１９）内で溶融した脂肪族ポリエステル組成物と二酸化炭素とがスクリュー（１３）により混練され、脂肪族ポリエステル組成物と二酸化炭素の相溶状態を形成する。
【００７０】
相溶後、冷却工程において、脂肪族ポリエステル組成物に対する二酸化炭素の溶解性を高めるとともに、発泡に適した温度まで下げていく。このときの温度は、好ましくは８０〜２００℃、より好ましくは１００〜１８０℃で、この後の発泡工程に適した粘度になる様に温度を調整する。
【００７１】
この冷却工程は、発泡に適した温度条件に無理なく近づけるための工程である。この工程で十分に冷却することにより、連続的かつ安定的な脂肪族ポリエステル組成物発泡体の製造が容易となる。
【００７２】
次に溶融脂肪族ポリエステル組成物を最適発泡温度に設定した、連続可塑化装置の出口側に接続したＴ−ダイ（１６）へと移送し、発泡を開始させる。Ｔ−ダイ（１６）出口で制御された条件で圧力低下させて二酸化炭素を過飽和状態にする。二酸化炭素が過飽和状態になった溶融脂肪族ポリエステル組成物は、熱的不安定状態になり多数の気泡を発生する。
【００７３】
該溶融脂肪族ポリエステル組成物は、Ｔ−ダイ（１６）出口より押し出され同時に発泡を開始するが、Ｔ−ダイ（１６）の先に設置された冷却ロール（１８）で厚みを調節しながら冷却し、シート状に賦形され脂肪族ポリエステル組成物発泡シート（１７）が得られる。
【００７４】
本発明においては、ガス溶解工程、冷却工程が終了するまでは、溶融脂肪族ポリエステル組成物が脂肪族ポリエステル組成物と二酸化炭素に分離してしまうことのないようにする必要があるが、そのためには二酸化炭素の臨界圧力以上の圧力を維持することが好ましい。
【００７５】
本発明の押出成形による脂肪族ポリエステル組成物発泡体の製造方法では、押出機（１９）内の溶融した脂肪族ポリエステル組成物に二酸化炭素を添加し、十分に混練したのち、脂肪族ポリエステル組成物と二酸化炭素の相溶状態を形成し、連続可塑化装置の出口側において、溶融脂肪族ポリエステル組成物の温度を下げ、圧力低下により発泡を開始し、冷却ロール（１８）で発泡倍率を制御することにより、脂肪族ポリエステル組成物発泡体を連続的に品質一定で製造可能となる。
【００７６】
本発明の製造方法で製造される脂肪族ポリエステル組成物発泡体は、種々の成形体に発泡成形することができる。適用することができる成形法としては、公知の成形法であれば、制限なく適用することができる。例えば、発泡シート成形、発泡インフレーション成形、発泡ネット成形、発泡異形成形、発泡多層成形、発泡中空成形、発泡パイプ成形などが挙げられる。発泡成形体の形状についても、シート状、板状、ネット状、ロッド状、フィラメント状、パイプ状、チューブ状、角材状、円柱状、バラ緩衝材状など、特に限定されない。なかでも、発泡シートが好ましい。
【００７７】
脂肪族ポリエステル組成物発泡シートの場合、種々の用途にそのままの形態で、使用できることはもちろんのこと、多層化、ラミネートなど、公知の加工方法により、他の材料と組み合わせて、使用することも可能である。また、脂肪族ポリエステル組成物発泡シートを真空成形または真空圧空成形などの、公知の二次加工方法により、脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体にすることも可能である。ここで脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体の好適なものとして、深絞り容器があげられる。深絞り容器とは、例えば深さをＨ、開口部の直径をＤとすると、Ｈ／Ｄが０．７以上のものをいう。
【００７８】
なお、脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体の物性として、１９０℃におけるメルトテンション、１８０℃における歪硬化指数が前記範囲内にあるものは、原料として用いた脂肪族ポリエステル組成物についてもメルトテンション、歪硬化指数とも前記範囲内のものであることが自明である。これは成形体が脂肪族ポリエステル組成物原料を加工時の熱履歴を経て得られたものであることによる。
【００７９】
真空成形や真空圧空成形は、加熱・軟化させた発泡シートを金型内に導くと同時に、金型内を真空ポンプによって、減圧し、成形する方法が挙げられる。特に、深絞り容器や肉厚なシートを均一な厚みにしたいときには、成形用プラグを用い、圧縮空気と同調させて成形することが望ましい。
【００８０】
本発明では、シートの加熱方法には、特に制限なく、公知の方法を採用することができる。真空成形または真空圧空成形を行う場合のシートの加熱温度は、一般に脂肪族ポリエステル組成物のガラス転移温度から、融点までの温度範囲で行うことができ、この範囲内のいずれの条件でも良く、特に制限はない。また、減圧度、圧縮空気の圧力に制限はなく、成形容器の賦形性の良い条件を適宜選択して決めることができる。
【００８１】
本発明で得られる発泡体、発泡シート、それらを真空成形または真空圧空成形して得られる成形体は、公知公用の発泡体の用途代替としても用いることができる。特に、回収、分別の困難な発泡容器、または使い捨ての発泡容器、緩衝材、土木産業用資材、農水産業用資材、レジャー用品などに使用されている汎用樹脂発泡体の代替物として好適に使用することができる。
【００８２】
例えば、弁当箱、食器、コンビニエンスストアーで使用されているような弁当や惣菜容器、カップラーメンのカップ、飲料の自動販売機で使用されているようなカップ、鮮魚・精肉・青果・豆腐・惣菜などの食品用容器やトレイ、鮮魚市場で使用されているような水産用魚箱、牛乳・ヨーグルト・乳酸菌飲料などの乳製品用容器、炭酸飲料・清涼飲料水などの容器、ビール・ウイスキーなどの酒類ドリング用容器、化粧品容器、洗剤容器、漂白剤容器、保冷箱、植木箱、育苗ポット、テープ、テレビやステレオなどの家庭電化製品の輸送時に使用されている緩衝材・包装材、コンピューター・プリンター・時計などの精密機械の輸送時に使用されている緩衝材、バラ状緩衝材、果実、ボトルなどを保護するネット状緩衝材、遮光材、断熱材、防音材、遮音材などとして好適に使用することができる。
【００８３】
また、農業、漁業、林業、工業、建設土木業、運輸交通業を包含するレクリエーション用途に好適に用いることができる。例えば、農業用寒冷紗、オイル吸収材、軟弱地盤補強材、人工被革、電子部品用ライントレイ、フレキシブルディスクの裏地、屋上緑化用システム部材（例えば、軽量土、ベース、排水マット、防根シート、遮水シート）、土嚢用袋、断熱材、防音材、ベッド、椅子などのクッション材、床用クッション材、包装材、結束材、雪道用滑り止め材、動物（鹿、猪、猿、熊など）よけ資材（筒状、ネット状などの形状のもの）、看板などとして好適に使用することができる。
【００８４】
なかでも育苗ポットが好ましい。この育苗ポットは、育苗期間中は耐水性、耐候性、防カビ性、軽量性を有する植木ポットとして機能し、植林時には、育苗ポットのまま土壌に植えることができ、植林後は、水と二酸化炭素に分解するため、根の成長を阻害しない特徴を有する。育苗期間は、０．３から４年間が好ましく、より好ましくは０．５から３年、さらに好ましくは０．８から２年間である。
【００８５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例における評価試験方法は、以下のとおりである。
【００８６】
［１］メルトフロレート
本発明において組成物のメルトフロレート測定は、テスター産業（株）ＴＰ４０６のオートメルトインデクサーを使用し、メルトインデクサーのノズル（口径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍ）を用いて測定温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆで行った。
【００８７】
［２］メルトテンション
本発明において組成物のメルトテンションの測定には、メルトインデクサーと、（株）東洋精機製作所製のＣＡＰＩＲＯＧＲＡＰＨ１Ｃを組み合わせて用いた。メルトテンションの測定方法は次の通りに行った。ＣＡＰＩＲＯＧＲＡＰＨ１Ｃのノズル（口径２．９５ｍｍ、長さ８ｍｍ）より１９０℃に加熱した溶融組成物を上方より荷重をかけて１０ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で紐状に押出す。該押出物を、張力検出プーリーを通過させて送りロールに導いて巻き取る。一方で、巻き取り速度を徐々に増加させていき紐状物を切断させ、この切断直前の張力を読み取り、これをメルトテンション（ｇｆ）とする。
【００８８】
［３］歪硬化指数
本発明において組成物の伸長粘度測定には、レオメトリック社の伸長流動測定装置（商品名：ＲＭＥ）を用いて次の様にして測定した。組成物から測定サンプルを作製し、このサンプルのひずみ速度（ｓｅｃ^−１）における伸長粘度η_Ｅ ^＋（Ｐａ・ｓ）と時間ｔ（ｓｅｃ）の関係（伸長粘度曲線）をグラフ化した。なお測定温度は１８０℃とした。測定結果の一例を図２に示す。
一方、この組成物が歪硬化性のないものとした場合の粘度を、線形粘弾性則に従い算出した。算出するに当たり、せん断粘度は、測定温度を伸長粘度測定と同様の１８０℃として測定した溶融粘弾性の周波数分散から求めた。
以上の測定結果から、横軸にひずみεを取り、縦軸には実測した伸長粘度曲線と線形粘弾性則によって得られた粘度の値との比λｎを取りグラフ化した。この関係より得られた直線の傾きを歪硬化指数とした。測定結果の一例を図３に示す。
【００８９】
［４］発泡体観察（発泡体密度）
得られた発泡シートの密度を測定した。発泡シートを０．５〜５ｇに切断したものをサンプルとし、測定方法は、温度２３℃、湿度５０％雰囲気下にて水中置換法により行った。
【００９０】
［５］発泡体観察（外観）
得られた発泡シートの表面状態を以下の評価方法で観察した。
◎・・・表面に凹凸がなく平滑な状態、
○・・・表面に一部凹凸はあるがほぼ平滑な状態、
×・・・表面が著しく凹凸であったり、コルゲーションが激しい状態。
【００９１】
［６］発泡体観察（気泡構造の異方性）
得られた発泡シートの断面を光学顕微鏡により撮影した写真（倍率５０倍）の１００ｍｍ×８０ｍｍの矩形範囲内における気泡を観察した。この際、各々の気泡における最大気泡径および最小気泡径を算出し、この比（最小気泡径／最大気泡径）の平均値から気泡構造の異方性を求めた。
【００９２】
［７］発泡体観察（独立気泡率）
得られた発泡シートの独立気泡率をエアーピクノメーター法により下式にて算出した。
Ｆｃ（％）＝１００×［Ｖｘ−Ｖａ（ρｆ／ρｓ）］／［Ｖａ−Ｖａ（ρｆ／ρｓ）］
ここで、
Ｆｃは、独立気泡率［％］
Ｖａは、発泡体の見かけ容積［ｃｍ^３］
Ｖｘは、発泡体の実容積［ｃｍ^３］
ρｆは、発泡体密度［ｇ／ｃｍ^３］
ρｓは、未発泡体の密度［ｇ／ｃｍ^３］
である。
【００９３】
［８］二次成形性（ドローダウン性）
得られた発泡シートを寸法３５０ｍｍ×３００ｍｍの大きさに切断し、クランプに固定した。シートを３５０℃に設定された加熱ヒーターへ送り、この時点から時間を測り始めた。シート状態を観察し、張り戻り、およびドローダウン開始までの時間を計測した。
【００９４】
［９］二次成形性（成形性）
得られた発泡シートを寸法３５０ｍｍ×３００ｍｍの大きさに切断し、クランプに固定した。シートを３５０℃に設定された加熱ヒーターへ送り、所定時間加熱した。その後発泡シートを真空成形機に移し、真空成形機により開口部直径が８０ｍｍφ、底部直径が６０ｍｍφ、深さが８０ｍｍであるカップ容器を成形した。得られた成形体を左右半分に切断し、壁面部分は１ｃｍ間隔、底部は１．５ｃｍ間隔で厚み測定を行った。測定個所の一例を図４に示す。
その測定値を用い、下記に定義する厚み分布にて成形性を判定した。
厚み分布＝［（最大厚み−最小厚み）／平均厚み］。
測定結果の一例を図５に示す。
【００９５】
（実施例１）
［架橋工程］
脂肪族ポリエステル（ポリ乳酸、銘柄：ＬＡＣＥＡ（登録商標）Ｈ−１００ＰＬ［三井化学（株）製］）を、乾燥機を使用して８０℃、６時間乾燥した。このときの含水率は１５０ｐｐｍであった。この脂肪族ポリエステル１００重量部と、有機過酸化物として、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（銘柄：パーヘキサ（登録商標）２５Ｂ［日本油脂（株）製］）０．１重量部とをヘンシェルミキサーにより混合した。該混合物をスクリュー径４６ｍｍの二軸押出機（機器名：ＰＣＭ４６（Ｌ／Ｄ＝３５）［（株）池貝製］）に投入し、押出機の設定温度を１７０℃、スクリュー回転数を２００ｒｐｍ（押出量：６０ｋｇ／ｈ）とし、架橋物（以後、これを脂肪族ポリエステル組成物という。）を得た。この物性値を表１に示す。
【００９６】
［発泡押出工程］
該脂肪族ポリエステル組成物を、熱風除湿乾燥機を使用して８０℃、４時間乾燥させた。このときの含水率は、１００ｐｐｍであった。この１００重量部に対して気泡調整剤としてハイドロセロールＣＦ［日本ベーリンガーインゲルハイム社製］を０．１０重量部添加し、高速撹拌機で均一混合した。その後、上記の混合物を、窒素置換したホッパー（１２）より連続可塑化装置の入り口側を構成する押出機（１９）内に入れ、２１０℃にて加熱溶融させた。押出機はスクリュー径が５０ｍｍ、Ｌ／Ｄが３２の一軸押出機を用いた。
【００９７】
また発泡剤として使用した二酸化炭素は、液化二酸化炭素ボンベ（１）より−３０℃に温度制御し、定量ポンプ（２）に注入、そこで昇圧させ、脂肪族ポリエステル組成物１００重量部に対し圧力制御した二酸化炭素０．３０重量部を押出機（１９）内の溶融脂肪族ポリエステル組成物中に添加した。押出機（１９）内で溶融した脂肪族ポリエステル組成物と二酸化炭素とをスクリュー（１３）により混練した後、冷却工程において１５０℃まで下げ、発泡に適した温度とした。
【００９８】
次に溶融脂肪族ポリエステル組成物を１５０℃に設定した連続可塑化装置の出口側に接続したＴ−ダイ（１６）へと移送し、発泡を開始させた。該溶融脂肪族ポリエステル組成物は、Ｔ−ダイ（１６）出口より押し出され同時に発泡を開始するが、Ｔ−ダイ（１６）の先に設置された冷却ロール（１８）で冷却し、シート状に賦形し脂肪族ポリエステル組成物発泡シート（１７）を得た。この際、ロール温度は５０℃、ロール引取り速度は１．０ｍ／ｍｉｎとした。
【００９９】
上記条件によって得られた脂肪族ポリエステル組成物発泡シートの状態を観察した。また得られた脂肪族ポリエステル組成物発泡シートの二次成形性を真空成形によって評価した。これらの結果を表１に示す。
【０１００】
（実施例２）
実施例１において、有機過酸化物を０．２重量部使用した以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物を得た。また、発泡剤添加量を０．４０重量部とした以外は実施例１と同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０１】
（実施例３）
実施例１において、有機過酸化物を０．３重量部使用した以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物を得た。また、発泡剤添加量を０．５０重量部とした以外は実施例１と同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０２】
（実施例４）
実施例１において、有機過酸化物を０．４重量部使用した以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物を得た。また、発泡剤添加量を０．５０重量部とした以外は実施例１と同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０３】
（実施例５）
実施例１において、有機過酸化物を０．４重量部使用した以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物を得た。また、発泡剤添加量を１．０重量部とした以外は実施例１と同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０４】
（比較例１）
実施例１において、架橋工程を経ず、発泡剤添加量を０．１０重量部とした以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０５】
（比較例２）
実施例１において、架橋工程を経ず、発泡剤添加量を０．２０重量部とした以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０６】
（比較例３）
実施例１において、架橋工程を経ず、発泡剤添加量を０．３０重量部とした以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０７】
（比較例４）
実施例１において、架橋工程を経ず、発泡剤添加量を０．４０重量部とした以外は同様にして脂肪族ポリエステル組成物発泡体を得た。この評価結果を表１に示す。
【０１０８】
【表１】

【０１０９】
【発明の効果】
本発明により、独立気泡率が高く、異方性の小さい気泡構造を有する、外観性に優れる脂肪族ポリエステル組成物発泡体およびその製造方法を提供することができる。さらに、それを真空成形または真空圧空成形して厚み偏肉の小さい脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脂肪族ポリエステル組成物発泡体の製造方法の一例を示す概略構成図である。
【図２】歪硬化指数を求めるために行う伸長粘度曲線の測定結果の一例を示すグラフである。
【図３】歪硬化指数を求めるために用いた、ひずみεと、伸長粘度曲線と線形粘弾性則によって得られた粘度の値との比λｎとの関係を示すグラフの一例である。
【図４】二次成形性を評価するために真空成形したカップ容器の切断面の厚み測定箇所を示す図である。
【図５】二次成形性を評価するために真空成形したカップ容器の切断面の厚み測定結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
（１）　液化二酸化炭素ボンベ
（２）　定量ポンプ
（３）　保圧弁
（４）　冷媒循環器
（５）　ヒーター
（６）　流量計
（１２）　ホッパー
（１３）　スクリュー
（１６）　Ｔ−ダイ
（１７）　発泡シート
（１８）　冷却ロール
（１９）　押出機

Claims (12)

1. １９０℃におけるメルトテンションが２ｇｆ以上である脂肪族ポリエステル組成物を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
2. １８０℃における伸長粘度の立ち上がり（以下、歪硬化指数と呼ぶ。）が０．２０以上である脂肪族ポリエステル組成物を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
3. １９０℃におけるメルトテンションが２ｇｆ以上であり、かつ、１８０℃における歪硬化指数が０．２０以上である脂肪族ポリエステル組成物を用いることを特徴とする脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
4. 前記脂肪族ポリエステル組成物中の基材樹脂である脂肪族ポリエステルが、乳酸系樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
5. 前記脂肪族ポリエステル組成物が、脂肪族ポリエステル１００質量部に対して、有機過酸化物０．００３〜０．８質量部を添加し、溶融混練して得られる脂肪族ポリエステル架橋物を含む組成物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
6. 脂肪族ポリエステル組成物に添加される発泡剤が、二酸化炭素または窒素であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
7. 発泡体の密度が１．２〜０．１ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
8. 発泡体の独立気泡率が７０％以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体。
9. 請求項１〜５のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物を押出機に供給し、可塑化、加熱溶融させる工程と、該溶融脂肪族ポリエステル組成物中に発泡剤を供給する工程と、押出機内で溶融した脂肪族ポリエステル組成物と発泡剤とを混練した後、冷却し発泡に適した温度とする工程と、溶融脂肪族ポリエステル組成物を押出機の出口側に接続したダイスへと移送し、押出機内より低圧下に押出して発泡させる工程とからなる脂肪族ポリエステル組成物発泡体の製造方法。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡体を、真空成形または真空圧空成形して得られる脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体。
11. 深絞り容器であることを特徴とする請求項１０に記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体。
12. 前記深絞り容器が育苗ポットであることを特徴とする請求項１１に記載の脂肪族ポリエステル組成物発泡成形体。

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