JP2012179734A - Injection molding method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection molding method capable of uniformly mixing a polylactate-based resin, a polyphosphate flame retardant, and phosphazene when they are directly supplied to an injection molding device.SOLUTION: The pellet-shaped polylactate-based resin 50, the powder-shaped polyphosphate flame retardant 52, and the powder-shaped phosphazene compound 54 are directly supplied to the injection molding device 10 which includes a cylinder 14, and a screw 16 having a supply section 40, a compression section 42, and a measurement section 44. In the supply section, the pellet-shaped polylactate-based resin, the powder-shaped polyphosphate flame retardant, and the powder-shaped phosphazene compound are ground and mixed, and then fed to the compression section. In the compression section, the pellet-shaped polylactate-based resin, the powder-shaped polyphosphate flame retardant, and the powder-shaped phosphazene compound are melted to form a molten material. In the measurement section, the molten material is measured, and the measured molten material is injected from the injection molding device into a die 30. The screw includes a flight 16B and a step 16C which is adjacent to a side surface at the downstream side of the flight and lower than the flight.

Description

本発明は射出成形方法に関し、ポリ乳酸系樹脂、ホスファゼン化合物とポリリン酸塩難燃剤とを直接、射出成形装置に供給し、射出成形する方法に関する。   The present invention relates to an injection molding method, and more particularly, to a method for injection molding by directly supplying a polylactic acid resin, a phosphazene compound and a polyphosphate flame retardant to an injection molding apparatus.

射出成形に使用される樹脂成形材料としては、従来から石油系樹脂が主として使用されていた。しかしながら、大気汚染、地球温暖化、オゾン層破壊といった問題が顕在化しており、この対策として循環型の省エネルギー社会を構築する試みがなされている。その1つとして、石油系樹脂の成形材料から生物由来の植物系樹脂の成形材料への転換が図られている。   Conventionally, petroleum resin has been mainly used as a resin molding material used for injection molding. However, problems such as air pollution, global warming, and ozone depletion have become apparent, and attempts have been made to build a recycling-type energy-saving society as a countermeasure. As one of them, conversion from a petroleum resin molding material to a biological plant resin molding material has been attempted.

植物系の樹脂成形材料としては、いわゆるバイオマス樹脂(バイオマスプラスチック又はバイオプラスチックとも称す)があり、これを成形材料として種々の製品を製造する試みがなされている。   Plant-based resin molding materials include so-called biomass resins (also referred to as biomass plastics or bioplastics), and attempts have been made to produce various products using these as molding materials.

バイオマス樹脂の代表例としては、ポリ乳酸系樹脂(PLAとも称す)が挙げられる。ポリ乳酸系樹脂は地球環境において二酸化炭素の取り込みと発生とが差引きゼロになる効果が期待でき、この考えはカーボンニュートラルと呼ばれている。   A typical example of the biomass resin is a polylactic acid resin (also referred to as PLA). Polylactic acid-based resins can be expected to eliminate carbon dioxide uptake and generation in the global environment, and this idea is called carbon neutral.

ポリ乳酸系樹脂を成形材料として成形品を製造する場合、成形品には難燃性と機械的強度とが求められる。特許文献1は、機械的強度を損なうことなく難燃性を高めるため、ポリ乳酸系樹脂、リン含有難燃剤、及びホスファゼンを含む熱可塑性樹脂組成物を開示する。特許文献1では、ポリ乳酸系樹脂、リン含有難燃剤、及びホスファゼンを混練機で混練して樹脂混合物を得て、その樹脂混合物を射出成形装置を用いて射出成形する。射出成形装置に供給する前に混練機により樹脂混合物を製造すると、ポリ乳酸系樹脂が高熱に長い時間さらされ、樹脂が着色したり低分子化したりする問題がある。   When a molded product is produced using a polylactic acid resin as a molding material, the molded product is required to have flame retardancy and mechanical strength. Patent Document 1 discloses a thermoplastic resin composition containing a polylactic acid resin, a phosphorus-containing flame retardant, and phosphazene in order to enhance flame retardancy without impairing mechanical strength. In Patent Document 1, a polylactic acid resin, a phosphorus-containing flame retardant, and phosphazene are kneaded with a kneader to obtain a resin mixture, and the resin mixture is injection molded using an injection molding apparatus. If the resin mixture is produced by a kneader before being supplied to the injection molding apparatus, there is a problem that the polylactic acid resin is exposed to high heat for a long time, and the resin is colored or reduced in molecular weight.

特許文献2は、各材料を混練機で混練することなく、直接、射出成形機に各材料を供給して射出成形することを開示する。ポリ乳酸系樹脂、ポリリン酸塩難燃剤、及びホスファゼンを直接、射出成形機に各材料を供給して射出成形する場合、射出成形機の供給部において各材料を均一に混合することが求められる。しかしながら、ポリ乳酸系樹脂がペレット状であり、ホスファゼン化合物と、ポリリン酸塩難燃剤が粉体であり、各材料の形状が異なるため均一に混合することが困難であった。各材料が均一の混合されないとき、ポリリン酸塩難燃剤が分解して、ポリ乳酸系樹脂と反応し、ポリ乳酸系樹脂の物性を下げてしまう問題がある。   Patent Document 2 discloses that each material is directly supplied to an injection molding machine for injection molding without kneading each material with a kneader. When each material is directly supplied to the injection molding machine and injection molding is performed on the polylactic acid resin, the polyphosphate flame retardant, and the phosphazene, it is required to uniformly mix the materials in the supply unit of the injection molding machine. However, since the polylactic acid-based resin is in the form of pellets, the phosphazene compound and the polyphosphate flame retardant are powders, and the shapes of the materials are different, it is difficult to mix them uniformly. When the materials are not uniformly mixed, there is a problem that the polyphosphate flame retardant decomposes and reacts with the polylactic acid resin to lower the physical properties of the polylactic acid resin.

ポリリン酸塩難燃剤は、リン含有量も高く、非常に高い難燃性能が得られるため、特にポリ乳酸系樹脂(PLA系樹脂若しくはPLAとも称す)など脆い材料を難燃化しようとする場合には、少ない添加量で難燃効果が得られ、物性低下を最小限に抑えられるので、好ましい。しかしながら、その一方でポリリン酸塩難燃剤がポリエステルを分解するという課題を抱えている。射出成形装置のスクリュー内で徐々に加熱されるとその一部が分解し、その分解生成物がポリエステルの1種であるPLAを分解して、成形品の強度を下げたり、着色させたりしてしまう。   Polyphosphate flame retardants have a high phosphorus content and can provide very high flame retardant performance, especially when trying to flame-retardant brittle materials such as polylactic acid resins (also referred to as PLA resins or PLA). Is preferable because a flame retardant effect can be obtained with a small amount of addition, and a decrease in physical properties can be minimized. On the other hand, however, the polyphosphate flame retardant has the problem of degrading the polyester. When it is gradually heated in the screw of an injection molding device, a part of it decomposes, and the decomposition product decomposes PLA, which is a kind of polyester, to reduce the strength of the molded product or to color it. End up.

特開2006−143884号公報JP 2006-143484 A 特開平10−316832号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-316832

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ポリ乳酸系樹脂、ホスファゼン化合物及び、ポリリン酸塩難燃剤、を直接、射出成形装置に供給した場合おいて、これらの材料を、PLAの劣化を抑えて均一に混合することができる射出成形方法を提供する。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In the case where a polylactic acid resin, a phosphazene compound, and a polyphosphate flame retardant are directly supplied to an injection molding apparatus, these materials are treated with PLA. An injection molding method capable of uniformly mixing while suppressing deterioration of the resin is provided.

本発明の射出成形方法は、ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、粉状のホスファゼン化合物と、粉状のポリリン酸塩難燃剤とを、射出成形装置に直接供給する工程を有し、前記射出成形装置は、シリンダーと、少なくとも供給部、圧縮部、計量部とを有するスクリューを備え、前記供給部において、前記ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、前記粉状のホスファゼン化合物と、前記粉状のポリリン酸塩難燃剤とを砕いて混ぜながら前記圧縮部に送り出す工程と、前記圧縮部において、前記ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、前記粉状のホスファゼン化合物と、前記粉状のポリリン酸塩難燃剤との溶融混合物を形成する工程と、前記計量部において、前記溶融混合物を計量する工程と、計量された前記溶融混合物を前記射出成形装置から金型内に射出する工程と、を備える。   The injection molding method of the present invention includes a step of directly supplying a pellet-shaped polylactic acid resin, a powdered phosphazene compound, and a powdered polyphosphate flame retardant to an injection molding apparatus, and the injection molding The apparatus includes a cylinder and a screw having at least a supply unit, a compression unit, and a metering unit. In the supply unit, the pellet-shaped polylactic acid resin, the powdered phosphazene compound, and the powdered polyphosphorus A step of crushing and mixing the acid salt flame retardant and sending it to the compression part; and in the compression part, the pellet-like polylactic acid resin, the powdery phosphazene compound, and the powdery polyphosphate flame retardant Forming a molten mixture with the measuring unit, measuring the molten mixture in the measuring unit, and injecting the measured molten mixture into the mold from the injection molding apparatus Includes a degree, the.

計量部は、混合分散機能を持つエレメントを含んでいてもよく、また、混合分散機能を持つエレメントで構成されていてもよい。   The measuring unit may include an element having a mixing / dispersing function, or may be configured of an element having a mixing / dispersing function.

本発明によれば射出成形装置の供給部において、ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、粉状のホスファゼン化合物と、粉状のポリリン酸塩難燃剤とを砕いて混ぜながら前記圧縮部に送り出している。まだ、材料が充分加熱される前に、供給部においてポリ乳酸系樹脂と、粉状のホスファゼン化合物と、粉状のポリリン酸塩難燃剤を、せん断を掛けて充分混ぜておく。その後、材料が加熱されるにしたがい、最初に融点の低いホスファゼン化合物が溶けて相溶性があるPLA粒の表面を広く覆ってコーティングする。その後のPLAの溶融、攪拌の際に、高温下でのポリリン酸塩難燃剤のPLAへのアタックを抑制することができる。その結果、成形品の物性が低下せずに所望の部材が成形できる。   According to the present invention, in the supply unit of the injection molding apparatus, the pellet-shaped polylactic acid resin, the powdered phosphazene compound, and the powdered polyphosphate flame retardant are crushed and mixed and sent to the compression unit. . Before the material is sufficiently heated, the polylactic acid resin, the powdered phosphazene compound, and the powdered polyphosphate flame retardant are sufficiently mixed by applying shear in the supply unit. Thereafter, as the material is heated, the phosphazene compound having a low melting point is first melted and the surface of the compatible PLA particles is widely covered and coated. When the PLA is subsequently melted and stirred, the attack of the polyphosphate flame retardant on the PLA at a high temperature can be suppressed. As a result, a desired member can be molded without deteriorating the physical properties of the molded product.

本発明の他の態様による射出成形方法は、好ましくは、前記スクリューは、スクリューシャフトとスクリューフライトと、前記スクリューシャフトの供給部の領域に前記スクリューフライトの下流側の側面に隣接し前記スクリューフライトの高さより低い段差と、を有する。   In the injection molding method according to another aspect of the present invention, preferably, the screw is adjacent to a side surface on the downstream side of the screw flight in a region of a screw shaft, a screw flight, and a supply portion of the screw shaft. And a step difference lower than the height.

段差を設けることにより、射出成形の計量工程において、スクリューが回転しながら後退して、成形材料をスクリュー先端の溶融樹脂溜り部分へ押し出す際に、材料をクリアランスの狭いスクリュー空間(スクリューと、スクリューの内挿されているバレル内壁によって作られる空間)に導入することができる。ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、粉状のホスファゼンと、ポリリン酸塩難燃剤とに充分なせん断力を加えることができる。その結果、各材料を供給部において均一に分散混合することができる。   By providing a step, in the injection molding weighing process, when the screw moves backward while rotating and pushes the molding material to the molten resin reservoir at the screw tip, the material is screw space with a narrow clearance (screw and screw). Can be introduced into the space created by the inner wall of the barrel being inserted. Sufficient shearing force can be applied to the pellet-shaped polylactic acid resin, powdered phosphazene, and polyphosphate flame retardant. As a result, each material can be uniformly dispersed and mixed in the supply section.

本発明の他の態様による射出成形方法は、好ましくは、前記段差は、前記スクリューフライトの高さの0.5〜0.9倍の高さを有し、前記スクリューフライトのピッチの1/3〜2/3の幅を有する。   In the injection molding method according to another aspect of the present invention, preferably, the step has a height of 0.5 to 0.9 times the height of the screw flight, and is 1/3 of the pitch of the screw flight. It has a width of ~ 2/3.

本発明の他の態様による射出成形方法は、好ましくは、前記段差の高さが上流から下流に向け漸減する。   In the injection molding method according to another aspect of the present invention, preferably, the height of the step gradually decreases from upstream to downstream.

本発明の他の態様による射出成形方法は、好ましくは、前記段差の下流側の側面に前記段差より低い追加の段差をさらに有する。   The injection molding method according to another aspect of the present invention preferably further includes an additional step that is lower than the step on the downstream side surface of the step.

本発明の射出成形方法によれば、ポリ乳酸系樹脂、リン含有難燃剤、及びホスファゼンを直接、射出成形装置に供給した場合において、射出成形装置内でこれらの材料を溶融する前に均一に混合することができる。   According to the injection molding method of the present invention, when a polylactic acid resin, a phosphorus-containing flame retardant, and a phosphazene are directly supplied to an injection molding apparatus, they are mixed uniformly before melting these materials in the injection molding apparatus. can do.

射出成形装置の概略構成図。The schematic block diagram of an injection molding apparatus. スクリューの部分断面図。The fragmentary sectional view of a screw. 射出成形方法を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the injection molding method. (A)(B)スクリューの部分断面図。(C)混合物の溶融状態を示す図。(A) (B) The fragmentary sectional view of a screw. (C) The figure which shows the molten state of a mixture. スクリューの部分断面図。The fragmentary sectional view of a screw.

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will be described with reference to the following preferred embodiments, but can be modified in many ways without departing from the scope of the present invention, and other embodiments than the present embodiment can be used. be able to. Accordingly, all modifications within the scope of the present invention are included in the claims.

図1は、射出成形装置の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、射出成形装置10は、先端にノズル12を有するシリンダー14を備え、シリンダー14内にスクリュー16が回転可能に配設される。ノズル12の対向端部であってスクリュー16の後端には、スクリュー16を回転させるモータ18と、圧力・速度の設定値に基づいてスクリュー16を軸方向(図1の左右方向)へ一定のストロークで進退動作させるピストン装置20を備えたモータ・ピストン装置22が設けられる。ピストン装置20によりスクリュー16が図1の左方向に進むことにより射出動作を行う。また、ピストン装置20には、計量工程においてスクリュー16が後退する背圧を検出するための背圧センサー17が設けられる。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an injection molding apparatus. As shown in FIG. 1, the injection molding apparatus 10 includes a cylinder 14 having a nozzle 12 at the tip, and a screw 16 is rotatably disposed in the cylinder 14. At the opposite end of the nozzle 12 and at the rear end of the screw 16, the motor 16 that rotates the screw 16 and the screw 16 are fixed in the axial direction (left and right direction in FIG. 1) based on the set values of pressure and speed. A motor / piston device 22 including a piston device 20 that moves forward and backward by a stroke is provided. The piston device 20 causes the screw 16 to advance leftward in FIG. Further, the piston device 20 is provided with a back pressure sensor 17 for detecting the back pressure at which the screw 16 moves backward in the measuring step.

シリンダー14の外周にはヒータ24が巻回して設けられる。ヒータ24によりシリンダー14が射出成形される成形材料の溶融温度(可塑化温度)等に基づいて所定温度に加熱される。また、ノズル12の先端は、内部にキャビティ28を形成する金型30のゲート32に接続される。金型30は、固定金型30Aと可動金型30Bとで構成され、可動金型30Bが固定金型30Aに対して開閉動作を行う。   A heater 24 is wound around the outer periphery of the cylinder 14. The cylinder 14 is heated to a predetermined temperature by the heater 24 based on the melting temperature (plasticization temperature) of the molding material to be injection molded. The tip of the nozzle 12 is connected to a gate 32 of a mold 30 that forms a cavity 28 therein. The mold 30 includes a fixed mold 30A and a movable mold 30B, and the movable mold 30B opens and closes the fixed mold 30A.

射出成形装置10の方向に関して、金型30が配置される側を下流側と称し、ピストン装置20が配置される側を上流側と称する。   Regarding the direction of the injection molding apparatus 10, the side on which the mold 30 is disposed is referred to as a downstream side, and the side on which the piston apparatus 20 is disposed is referred to as an upstream side.

スクリュー16のスクリュー溝のある部分(材料供給口からスクリュー先端まで)は、直径Dの20〜30倍の長さを有する。上流側から下流側に向かって、供給部40、圧縮部42、計量部44.が設けられる。供給部40は直径Dの4〜10倍の長さを有し、圧縮部42は径Dの4〜10倍の長さを有し、計量部44は直径Dの5〜15倍の長さを有する。スクリュー16は、スクリューシャフト16Aと、フライト16Bと、段差16Cを備える。段差16Cは、フライト16Bより低い高さを有し、フライト16Bの下流側の側面に隣接して設けられる。段差16Cは、供給部40の領域内のフライト16Bに隣接して設けられる。   The portion of the screw 16 having a screw groove (from the material supply port to the screw tip) has a length 20 to 30 times the diameter D. A supply unit 40, a compression unit 42, and a measuring unit 44 are provided from the upstream side toward the downstream side. The supply part 40 has a length 4 to 10 times the diameter D, the compression part 42 has a length 4 to 10 times the diameter D, and the measuring part 44 has a length 5 to 15 times the diameter D. Have The screw 16 includes a screw shaft 16A, a flight 16B, and a step 16C. The step 16C has a lower height than the flight 16B, and is provided adjacent to the downstream side surface of the flight 16B. The step 16 </ b> C is provided adjacent to the flight 16 </ b> B in the area of the supply unit 40.

供給部40、圧縮部42、計量部44の役割について説明する。図1に示すように、スクリュー16は、大きく供給部40、圧縮部42、計量部44からなる。   The role of the supply part 40, the compression part 42, and the measurement part 44 is demonstrated. As shown in FIG. 1, the screw 16 mainly includes a supply unit 40, a compression unit 42, and a measuring unit 44.

供給部40はスクリュー16の溝深さ(フライト16Bの高さ)が一定である。供給された材料は、スクリュー16の回転によって、フライト16Bで区切られた空間内をスクリュー16の先端に向かって搬送される。   In the supply unit 40, the groove depth of the screw 16 (the height of the flight 16B) is constant. The supplied material is conveyed toward the tip of the screw 16 through the space delimited by the flight 16 </ b> B by the rotation of the screw 16.

圧縮部42はスクリュー16の溝深さ(フライト16Bの高さ)が暫減する区間である。材料はここで圧縮されて大きなせん断力と熱を受けて溶融する。ポリ乳酸系樹脂と、ホスファゼン化合物と、ポリリン酸塩難燃剤とを使用する本実施の形態では、ポリ乳酸系樹脂は溶融し、ホスファゼン化合物も溶融する。一方、ポリリン酸塩難燃剤は溶融せずに粉末が細かく分散する。   The compression part 42 is a section where the groove depth of the screw 16 (the height of the flight 16B) is temporarily reduced. The material is compressed here and melts under a large shear force and heat. In the present embodiment in which a polylactic acid resin, a phosphazene compound, and a polyphosphate flame retardant are used, the polylactic acid resin melts and the phosphazene compound also melts. On the other hand, the polyphosphate flame retardant is finely dispersed without melting.

計量部44では溶融したポリ乳酸系樹脂の中に溶融したホスファゼン化合物とポリリン酸塩難燃剤が分散している。さらにせん断力を掛けることにより、又分散機能によって、分散が不充分な成分をさらに良く分散させる。   In the measuring unit 44, the molten phosphazene compound and the polyphosphate flame retardant are dispersed in the molten polylactic acid resin. Further, by applying a shearing force, and by a dispersing function, components that are insufficiently dispersed are further dispersed.

シリンダー14の長さ方向において、ノズル12の対向端部には成形材料をシリンダー14内に供給するため、材料投入口25が形成される。この材料投入口25にホッパー26が取り付けられる。   In the longitudinal direction of the cylinder 14, a material charging port 25 is formed at the opposite end of the nozzle 12 in order to supply the molding material into the cylinder 14. A hopper 26 is attached to the material inlet 25.

図2は、スクリュー16の供給部40の部分断面図である。段差16Cが、フライト16Bに下流側の側面に隣接して設けられる。段差16Cは、好ましくは、フライト16Bの高さH1の0.5〜0.9倍以下の高さH2を有する。段差16Cの高さH2をフライト16Bの高さH1の0.5〜0.9倍以下とすることにより、材料をバレル内壁に押し付ける効果により充分なせん断を与えることができる。本実施の形態では段差16Cは、フライト16Bからスクリューシャフト16Aに向かう、断面視で、直線の傾斜面を有する。つまり、段差16Cの高さが、上流から下流に向かって漸減する。   FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the supply unit 40 of the screw 16. A step 16C is provided adjacent to the downstream side surface of the flight 16B. The step 16C preferably has a height H2 that is 0.5 to 0.9 times the height H1 of the flight 16B. By setting the height H2 of the step 16C to 0.5 to 0.9 times or less the height H1 of the flight 16B, sufficient shear can be given due to the effect of pressing the material against the inner wall of the barrel. In the present embodiment, the step 16C has a linear inclined surface in a cross-sectional view from the flight 16B toward the screw shaft 16A. That is, the height of the step 16C gradually decreases from upstream to downstream.

段差16Cは、好ましくは、フライト16B間のピッチPの1/3以上2/3以下の幅Wを有する。段差16Cの幅Wを1/3P以上2/3P以下とすることにより、ペレットのスムーズな供給を妨げず、また段差に沿って材料がバレル内面に押し付けられる際に、充分なせん断力が掛かるので好ましい。   The step 16C preferably has a width W of 1/3 or more and 2/3 or less of the pitch P between the flights 16B. By setting the width W of the step 16C to 1 / 3P or more and 2 / 3P or less, the smooth supply of pellets is not hindered, and a sufficient shearing force is applied when the material is pressed against the barrel inner surface along the step. preferable.

幅Wを2/3P以上にすると溝深さが一様に浅くなってしまうため。ペレットの、溝への入りがスムーズに行かなくなる。そうなると、ペレットと、その他の材料の比率が一時的に変化して、射出成形体の物性が変化してしまうことがあり好ましくない。1/3P以下になると、材料がうまくバレル内壁に押し付けられにくくなり、材料の混合効果が下がる。   If the width W is set to 2 / 3P or more, the groove depth is uniformly reduced. The pellet does not enter the groove smoothly. In such a case, the ratio between the pellets and other materials may change temporarily, and the physical properties of the injection molded article may change, which is not preferable. If it becomes 1 / 3P or less, it will become difficult to push a material well on a barrel inner wall, and the mixing effect of a material will fall.

次に、本発明に使用する成形材料等の好ましい条件について説明する。   Next, preferable conditions for the molding material used in the present invention will be described.

ポリ乳酸系樹脂は、各種のものが利用可能であり、例えば、乳酸単独重合体樹脂、乳酸共重合体樹脂が挙げられる。また、ポリ乳酸系樹脂の原料である乳酸成分も特に限定されず、例えばL−乳酸、D−乳酸、DL−乳酸又はこれらの混合物、又は乳酸環状2量体であるL−ラクチド、D−ラクチド、meso−ラクチド、又はこれらの混合物を使用できる。   Various types of polylactic acid resins can be used, and examples thereof include lactic acid homopolymer resins and lactic acid copolymer resins. Moreover, the lactic acid component which is a raw material of the polylactic acid-based resin is not particularly limited. For example, L-lactic acid, D-lactic acid, DL-lactic acid or a mixture thereof, or L-lactide or D-lactide which is a lactic acid cyclic dimer. , Meso-lactide, or mixtures thereof.

ポリ乳酸系樹脂の製造方法も特に限定されず、従来公知の方法で合成した樹脂が、各種、利用可能である。乳酸単独重合体樹脂は、例えば、L−乳酸、D−乳酸、DL−乳酸等または、これらの混合物を直接脱水縮合するか、またはL−ラクチド、D−ラクチド、meso−ラクチド、または、これらの混合物等の開環重合によって得ることができる。また、乳酸共重合体樹脂は、例えば、乳酸モノマーまたはラクチドと、前記モノマーと共重合可能な他の成分とを共重合して得ることができる。共重合可能な他の成分としては、例えば、分子内に2個以上のエステル結合形成性の官能基をもつジカルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等、および、これらの種々の構成成分よりなる各種ポリエステル、各種ポリエーテル、各種ポリカーボネート等が挙げられる。   The production method of the polylactic acid resin is not particularly limited, and various resins synthesized by a conventionally known method can be used. The lactic acid homopolymer resin is, for example, L-lactic acid, D-lactic acid, DL-lactic acid or the like, or a mixture thereof directly dehydrated or condensed, or L-lactide, D-lactide, meso-lactide, or these It can be obtained by ring-opening polymerization of a mixture or the like. The lactic acid copolymer resin can be obtained, for example, by copolymerizing a lactic acid monomer or lactide and another component copolymerizable with the monomer. Examples of other copolymerizable components include dicarboxylic acids, polyhydric alcohols, hydroxycarboxylic acids, lactones, etc. having two or more ester bond-forming functional groups in the molecule, and various constituents thereof. And various polyesters, various polyethers, and various polycarbonates.

また、ポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量も、特に限定はないが、50,000〜500,000が好ましく、より好ましくは100,000〜250,000である。   Further, the weight average molecular weight of the polylactic acid-based resin is not particularly limited, but is preferably 50,000 to 500,000, and more preferably 100,000 to 250,000.

重量平均分子量が50,000以上であると、得られる本発明の成形品の強度がより高まるので好ましい。重量平均分子量が500,000以下であると射出成形に供する成形材料が均一になり易く、それによって得られる成形品の強度が、より高まる傾向があるので好ましい。   A weight average molecular weight of 50,000 or more is preferable because the strength of the obtained molded product of the present invention is further increased. A weight average molecular weight of 500,000 or less is preferable because the molding material used for injection molding tends to be uniform, and the strength of the resulting molded product tends to increase.

ポリ乳酸系樹脂はペレット状で射出成形装置10に供給される。その形状、大きさは、 スクリュー16の材料供給部分の溝深さ(フライト16Bの高さ)の一番深いところの1.2〜1.5倍が好ましい。溝深さの1.2倍以下であると、ペレットが溝に入りにくくなり材料の供給に支障が出ることがある。1.5倍以上だと、ペレットがスクリュー溝の中をスクリュー16の先端に送られる際に、スクリュー16の溝の中の他の粉体成分をかき取りにくくなり、スクリューシャフト16Aへの粉体成分の堆積を生じることがあり好ましくない。   The polylactic acid resin is supplied to the injection molding apparatus 10 in the form of pellets. The shape and size are preferably 1.2 to 1.5 times the deepest groove depth (height of the flight 16B) of the material supply portion of the screw 16. When the depth is 1.2 times or less of the groove depth, the pellets are difficult to enter the groove, which may hinder material supply. If it is 1.5 times or more, when the pellets are sent to the tip of the screw 16 in the screw groove, it becomes difficult to scrape off other powder components in the screw 16 groove, and the powder to the screw shaft 16A Component deposition may occur, which is not preferable.

本実施の形態に用いる難燃剤としては、ポリリン酸塩が好ましい。   As the flame retardant used in the present embodiment, polyphosphate is preferable.

ポリリン酸塩の代表的な塩として、金属塩としてリチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、鉄(II)塩、鉄(III)塩、アルミニウム塩など、脂肪族アミン塩としてメチルアミン塩、エチルアミン塩、ジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、エチレンジアミン塩、ピペラジン塩などがあり、芳香族アミン塩としてはピリジン塩、トリアジン塩、メラミン塩、アンモニウム塩などが挙げられる。   As typical salts of polyphosphates, lithium salts, sodium salts, calcium salts, barium salts, iron (II) salts, iron (III) salts, aluminum salts, etc. as metal salts, methylamine salts as aliphatic amine salts, Examples include ethylamine salts, diethylamine salts, triethylamine salts, ethylenediamine salts, piperazine salts, and examples of aromatic amine salts include pyridine salts, triazine salts, melamine salts, and ammonium salts.

本実施の形態に用いるホスファゼン化合物としては、環状アリールオキシホスファゼン化合物が好ましい。   As the phosphazene compound used in the present embodiment, a cyclic aryloxyphosphazene compound is preferable.

環状アリールオキシホスファゼン化合物としては、例えば、下記の式(1)で表されるものが挙げられる。   Examples of the cyclic aryloxyphosphazene compound include those represented by the following formula (1).

Figure 2012179734
Figure 2012179734

式(1)において、nは3〜8の整数を示し、また、Aは下記のA1基及びA2基からなる群から選ばれた基を示しかつ少なくとも一つがA2基である。
A1基:炭素数1〜6のアルキル基、アルケニル基及びアリール基から選ばれる少なくとも一種の基が置換されていてもよい、炭素数6〜20のアリールオキシ基。
A2基:下記の式(2)で示される置換アリールオキシ基。
In the formula (1), n represents an integer of 3 to 8, A represents a group selected from the group consisting of the following A1 group and A2 group, and at least one is an A2 group.
Group A1: An aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms in which at least one group selected from an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group, and an aryl group may be substituted.
A2 group: A substituted aryloxy group represented by the following formula (2).

Figure 2012179734
Figure 2012179734

式(2)において、Yは、フェニレン基、ビフェニレン基及びナフタレン基からなる群から選ばれた基を示し、Qは、ハメットの置換基定数σpが3.0以上でありかつ活性水素を持たない置換基を示す。Qは、Yにおいて2個以上置換していても良い。   In the formula (2), Y represents a group selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylene group, and a naphthalene group, and Q represents a Hammett's substituent constant σp of 3.0 or more and no active hydrogen. Indicates a substituent. Two or more Q may be substituted in Y.

式(1)で表される上述の各環状アリールオキシホスファゼン化合物は、式(1)のnが3若しくは4のものが好ましい。   The above-mentioned cyclic aryloxyphosphazene compounds represented by the formula (1) are preferably those in which n in the formula (1) is 3 or 4.

式(1)で表される環状アリールオキシホスファゼン化合物の一例は、式(1)のAとして下記のA1基、及びA2基を有するものである。
A1基:フェノキシ基、及びメチルフェノキシ基のうちの一つ。
A2基:Yがフェニレン基であり、Qがアシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アシルオキシ基、アシルチオ基、及びシアノ基からなる群から選ばれた基であるもの。
An example of the cyclic aryloxyphosphazene compound represented by the formula (1) has the following A1 group and A2 group as A in the formula (1).
A1 group: one of a phenoxy group and a methylphenoxy group.
A2 group: Y is a phenylene group, Q is selected from the group consisting of an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylsulfinyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, an acyloxy group, an acylthio group, and a cyano group What is the group

このような例の環状アリールオキシホスファゼン化合物のより具体的な例は、式(1)のAとして下記のA1基、及びA2基を有するものである。
A1基:フェノキシ基。
A2基:4−アセチルフェノキシ基、4−プロピオニルフェノキシ基、4−ベンゾイルフェノキシ基、4−メチルスルフィニルフェノキシ基、4−メチルスルホニルフェノキシ基、4−フェニルスルホニルフェノキシ基、及び4−シアノフェノキシ基からなる群から選ばれた基。
式(1)で表される環状アリールオキシホスファゼン化合物の他の例は、式(1)のAの全てが4−アセチルフェノキシ基、4−プロピオニルフェノキシ基、4−ベンゾイルフェノキシ基、4−メチルスルフィニルフェノキシ基、4−メチルスルホニルフェノキシ基、4−フェニルスルホニルフェノキシ基、及び4−シアノフェノキシ基からなるA2基群から選ばれたものである。
More specific examples of the cyclic aryloxyphosphazene compound of such an example are those having the following A1 group and A2 group as A in the formula (1).
A1 group: Phenoxy group.
A2 group: 4-acetylphenoxy group, 4-propionylphenoxy group, 4-benzoylphenoxy group, 4-methylsulfinylphenoxy group, 4-methylsulfonylphenoxy group, 4-phenylsulfonylphenoxy group, and 4-cyanophenoxy group Group selected from the group.
Other examples of the cyclic aryloxyphosphazene compound represented by formula (1) include all of A in formula (1) being 4-acetylphenoxy group, 4-propionylphenoxy group, 4-benzoylphenoxy group, 4-methylsulfinyl It is selected from the A2 group consisting of a phenoxy group, a 4-methylsulfonylphenoxy group, a 4-phenylsulfonylphenoxy group, and a 4-cyanophenoxy group.

式(1)で表される環状アリールオキシホスファゼン化合物は、通常、下記の式(3)で表される環状ホスホニトリルジハライドの全ハロゲン原子を、少なくとも一つが下記のA2基により置換されるよう下記のA1基、及びA2基からなる群から選ばれた基により置換することで得られるものである。   In the cyclic aryloxyphosphazene compound represented by the formula (1), all halogen atoms of the cyclic phosphonitrile dihalide represented by the following formula (3) are usually substituted with the following A2 group. It is obtained by substituting with a group selected from the group consisting of the following A1 group and A2 group.

Figure 2012179734
Figure 2012179734

式(3)中、nは3〜8の整数を示し、Xはハロゲン原子を示す。
A1基:炭素数1〜6のアルキル基、アルケニル基、及びアリール基から選ばれる少なくとも一種の基が置換されていてもよい、炭素数6〜20のアリールオキシ基。
A2基::下記の式(2)で示される置換アリールオキシ基。
In formula (3), n represents an integer of 3 to 8, and X represents a halogen atom.
A1 group: an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms in which at least one group selected from an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group, and an aryl group may be substituted.
A2 group: A substituted aryloxy group represented by the following formula (2).

Figure 2012179734
Figure 2012179734

式(2)中、Yは、フェニレン基、ビフェニレン基、及びナフタレン基からなる群から選ばれた基を示し、Qは、ハメットの置換基定数σpが3.0以上でありかつ活性水素を持たない置換基を示す。Qは、Yにおいて2個以上置換していても良い。   In formula (2), Y represents a group selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylene group, and a naphthalene group, and Q has a Hammett's substituent constant σp of 3.0 or more and has active hydrogen. No substituents. Two or more Q may be substituted in Y.

ポリリン酸塩難燃剤は、リン含有量も高く、非常に高い難燃性能が得られるため、特にPLAなど脆い材料を難燃化しようとする場合には、少ない添加量で難燃効果が得られ、物性低下を最小限に抑えられるので、好ましいのだが、その一方でポリリン酸塩難燃剤がポリエステルを分解するという課題を抱えている。スクリュー内で徐々に加熱されるとその一部が分解し、その分解性生物がポリエステルの1種であるPLAを分解して、成形品の強度を下げたり、着色させたりする。   Polyphosphate flame retardants have a high phosphorus content and provide very high flame retardant performance, so that flame retardancy can be achieved with a small addition amount, especially when brittle materials such as PLA are to be flame retardant. However, it is preferable because the deterioration of physical properties can be minimized. On the other hand, the polyphosphate flame retardant has a problem of decomposing polyester. When it is gradually heated in the screw, part of it decomposes, and the degradable organism decomposes PLA, which is a kind of polyester, to lower the strength of the molded product or to color it.

これを解決して耐衝撃性などの物性を改善し、さらにPLAとの親和性が高く、PLAを容易にコーティングするといった相溶機能をも発現するホスファゼン化合物が添加される。これによりPLAへの難燃剤のアタックを抑制して、PLAを劣化させることなく、かつ高度な難燃剤を付与することができる。   A phosphazene compound that solves this problem and improves physical properties such as impact resistance, has a high affinity with PLA, and also exhibits a compatible function of easily coating PLA, is added. Thereby, the attack of the flame retardant to the PLA can be suppressed, and a high-grade flame retardant can be applied without degrading the PLA.

ホスファゼンはリンと窒素を構成元素とする二重結合を持つ化合物群の慣用名である。環状構造のシクロホスファゼン、それを開環重合して得られる鎖状ポリマー、並びにシクロホスファゼンを多官能な化合物で修飾して重合したシクロポリマー等であってもよい。なお、ホスファゼンは粉体状で射出成形装置に供給される。   Phosphazene is a common name for a group of compounds having double bonds with phosphorus and nitrogen as constituent elements. It may be a cyclophosphazene having a cyclic structure, a chain polymer obtained by ring-opening polymerization thereof, a cyclopolymer obtained by modifying cyclophosphazene with a polyfunctional compound, and the like. The phosphazene is supplied in powder form to an injection molding apparatus.

なお、ホスファゼン化合物にも難燃効果はある。しかしながら、その効果は充分ではなく、本実施の形態意においては、耐衝撃性などの物性を改善する相溶化剤などの機能が重要である。   The phosphazene compound also has a flame retardant effect. However, the effect is not sufficient, and in the present embodiment, the function of a compatibilizing agent or the like that improves physical properties such as impact resistance is important.

次に、射出成形方法について図3及び図4を参照して説明する。   Next, the injection molding method will be described with reference to FIGS.

最初に、図3に示すように、ホッパー26からペレット状のポリ乳酸系樹脂50と、粉状のポリリン酸塩難燃剤52と粉状のホスファゼン化合物54とが、材料投入口25を介して、シリンダー14内に供給される。ポリ乳酸系樹脂50と、ポリリン酸塩難燃剤52とホスファゼン化合物54が、回転するスクリュー16の供給部40に供給される。   First, as shown in FIG. 3, a pellet-shaped polylactic acid resin 50, a powdered polyphosphate flame retardant 52, and a powdered phosphazene compound 54 are fed from the hopper 26 through the material inlet 25. It is supplied into the cylinder 14. The polylactic acid resin 50, the polyphosphate flame retardant 52 and the phosphazene compound 54 are supplied to the supply unit 40 of the rotating screw 16.

供給直後は図4(A)に示すように、供給部にあるフライト16B間に、ポリ乳酸系樹脂50と、ポリリン酸塩難燃剤52とホスファゼン化合物54に無作為に供給される。   Immediately after the supply, as shown in FIG. 4 (A), the polylactic acid resin 50, the polyphosphate flame retardant 52, and the phosphazene compound 54 are randomly supplied between the flights 16B in the supply unit.

しかしながら、スクリュー16のか移転に伴い、図4(B)に示すように、供給部40では、ポリ乳酸系樹脂50と、ポリリン酸塩難燃剤52とホスファゼン化合物54とが、溶融前の固体状態で、段差16Cに押し付けられる。シリンダー14と段差16Cとの隙間が狭いので、ポリ乳酸系樹脂50と、ポリリン酸塩難燃剤52とホスファゼン化合物54との混合材料により大きなせん断力が掛かる。このせん断力により溶融前の混合材料が破砕され、ポリ乳酸系樹脂50と、ポリリン酸塩難燃剤52とホスファゼン化合物54とが均一に混合される。粉体(ポリリン酸塩難燃剤52、ホスファゼン化合物54)を大量(ペレット単独の重量に対して、粉体材料を30%以上入れるとき)に含む混合材料を、スクリュー16により、効果的に溶融樹脂(ポリ乳酸系樹脂50)と混ぜ合わせて分散することができる。   However, with the transfer of the screw 16, as shown in FIG. 4B, in the supply unit 40, the polylactic acid resin 50, the polyphosphate flame retardant 52, and the phosphazene compound 54 are in a solid state before melting. , Pressed against the step 16C. Since the gap between the cylinder 14 and the step 16C is narrow, a large shearing force is applied to the mixed material of the polylactic acid resin 50, the polyphosphate flame retardant 52, and the phosphazene compound 54. The mixed material before melting is crushed by the shearing force, and the polylactic acid resin 50, the polyphosphate flame retardant 52, and the phosphazene compound 54 are uniformly mixed. A mixed material containing a large amount of powder (polyphosphate flame retardant 52, phosphazene compound 54) (when the powder material is added 30% or more with respect to the weight of the pellet alone) is effectively melted by the screw 16 (Polylactic acid resin 50) can be mixed and dispersed.

混合材料が供給部40から圧縮部42に送られるときに、混合材料がフライト16B間で詰まらないように、段差16Cはフライト16Bの下流側の側面に隣接される。つまり、段差16Cとフライト16Bとは実質的に平行な位置関係となる。   When the mixed material is sent from the supply unit 40 to the compression unit 42, the step 16C is adjacent to the side surface on the downstream side of the flight 16B so that the mixed material is not clogged between the flights 16B. That is, the step 16C and the flight 16B have a substantially parallel positional relationship.

段差16Cの設置位置に関し、圧縮部42のフライト16Bに段差16Cを設けないことが好ましい。圧縮部42に段差16Cを配置すると、圧縮部42でより大きなせん断力がポリ乳酸系樹脂50に掛かることになる。ポリ乳酸系樹脂50に過度のせん断熱が加えられて、ポリ乳酸系樹脂50が劣化する問題があるからである。   Regarding the installation position of the step 16C, it is preferable not to provide the step 16C on the flight 16B of the compression unit 42. When the step 16 </ b> C is arranged in the compression part 42, a greater shearing force is applied to the polylactic acid resin 50 in the compression part 42. This is because excessive shearing heat is applied to the polylactic acid resin 50 and the polylactic acid resin 50 deteriorates.

一方、供給部40に段差16Cがない場合、供給部では、材料に圧縮が掛からないので、材料へのせん断が充分に掛からない。特に、ポリリン酸塩難燃剤とホスファゼン化合物が微細にならず、充分混ざり合うことがない。そのため、PLAの表面での分布が均一にならず、ホスファゼン化合物が溶け始めても、PLAの表面を充分にカバーできない。つまり、ホスファゼン化合物のコーティングにムラができ、粒子径の大きいポリリン酸塩難燃剤が直接PLAに接している部分が多くなり、PLAが溶けるとき、ポリリン酸塩難燃剤の影響(PLAを分解する)が大きくなる。   On the other hand, when the supply unit 40 does not have the step 16C, the supply unit does not compress the material, so that the material is not sufficiently sheared. In particular, the polyphosphate flame retardant and the phosphazene compound do not become fine and do not mix sufficiently. Therefore, the distribution on the surface of PLA is not uniform, and even if the phosphazene compound starts to dissolve, the surface of PLA cannot be sufficiently covered. In other words, the coating of the phosphazene compound is uneven, and the portion of the polyphosphate flame retardant having a large particle diameter is in direct contact with the PLA, and when PLA dissolves, the influence of the polyphosphate flame retardant (decomposes PLA) Becomes larger.

図4(C)は圧縮部42での混合物の溶融状態を示す。本実施の形態では、供給部40で、ポリリン酸塩難燃剤52とホスファゼン化合物54が粉砕され、均一に混合される。微細化したホスファゼン化合物54が早く溶けて、ポリ乳酸系樹脂50の表面の大部分を被覆する。その結果、ホスファゼン化合物54のコーティングにより、ポリ乳酸系樹脂50がポリリン酸塩難燃剤52で分解されるのを防止することができる。   FIG. 4C shows the molten state of the mixture in the compression section 42. In the present embodiment, the polyphosphate flame retardant 52 and the phosphazene compound 54 are pulverized and mixed uniformly in the supply unit 40. The refined phosphazene compound 54 dissolves quickly and covers most of the surface of the polylactic acid resin 50. As a result, the coating of the phosphazene compound 54 can prevent the polylactic acid resin 50 from being decomposed by the polyphosphate flame retardant 52.

次に、ポリ乳酸系樹脂50と、ポリリン酸塩難燃剤52とホスファゼン化合物54を均一に混合した混合材料が、スクリュー16の回転により圧縮部42に移送される。圧縮部42では混合材料が溶融混練される。   Next, the mixed material obtained by uniformly mixing the polylactic acid resin 50, the polyphosphate flame retardant 52 and the phosphazene compound 54 is transferred to the compression unit 42 by the rotation of the screw 16. In the compression section 42, the mixed material is melted and kneaded.

圧縮部42で溶融された混合材料(成形材料とも言う)が、計量部44に移送される。溶融した混合材料がシリンダー先端部14Aに貯蔵される。そして、貯蔵された溶融混合材料の背圧によりスクリュー16は回転しながら後退し、予め設定された計量値に達するとスクリューの回転を停止して計量を終了する。   The mixed material (also referred to as molding material) melted in the compression unit 42 is transferred to the measuring unit 44. The molten mixed material is stored in the cylinder tip 14A. Then, the screw 16 retreats while rotating due to the back pressure of the stored molten mixed material. When reaching a preset measurement value, the screw stops rotating and the measurement ends.

シリンダー14内で溶融し流動状態になった成形材料をスクリュー16の前進によりノズル12を介して金型30内に射出する。これにより、溶融した成形材料が金型30のキャビティ28内に充填される。   The molding material that has been melted and fluidized in the cylinder 14 is injected into the mold 30 through the nozzle 12 by the advancement of the screw 16. Thereby, the molten molding material is filled in the cavity 28 of the mold 30.

溶融した成形材料が金型30のキャビティ28内に充填された後も、スクリュー16によってキャビティ28内に圧力が加えられる。これにより、キャビティ28内の成形材料をキャビティ形状に形作る。   Even after the molten molding material is filled in the cavity 28 of the mold 30, pressure is applied to the cavity 28 by the screw 16. Thereby, the molding material in the cavity 28 is formed into a cavity shape.

成形品が離型の際に十分な剛性を有するように成形材料を冷却固化する。型締シリンダにより可動金型30Bを固定金型30Aから離れる方向に移動させて金型30を開く。これにより、成形品が金型30から離型される。   The molding material is cooled and solidified so that the molded article has sufficient rigidity when released. The mold 30 is opened by moving the movable mold 30B away from the fixed mold 30A by the mold clamping cylinder. Thereby, the molded product is released from the mold 30.

図5は、スクリュー16の供給部40の部分断面図である。段差16Cの形状が、図2に示す段差16Cの形状と異なる。   FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the supply unit 40 of the screw 16. The shape of the step 16C is different from the shape of the step 16C shown in FIG.

図5(A)に示すように、段差16Cは、断面視でスクリューシャフト16Aに向けて曲率を有する円弧状の傾斜面を備える。また、図5(B)に示すように、段差16Cは、断面視でスクリューシャフト16Aに対し上側に向けて曲率を有する傾斜面を備える。図5(C)に示すように、段差16Cは、追加の段差16Dを備える。各段差16C、16Dは平坦面と傾斜面を有する。追加の段差16Dは段差16Cより低い高さを有している。   As shown in FIG. 5A, the step 16C includes an arc-shaped inclined surface having a curvature toward the screw shaft 16A in a cross-sectional view. Further, as shown in FIG. 5B, the step 16C includes an inclined surface having a curvature toward the upper side with respect to the screw shaft 16A in a sectional view. As shown in FIG. 5C, the step 16C includes an additional step 16D. Each step 16C, 16D has a flat surface and an inclined surface. The additional step 16D has a lower height than the step 16C.

[実施例]
以下、実施例、比較例を挙げ、本発明を、より詳細に説明する。ただし、これらに限定されるものではない。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, it is not limited to these.

(成形材料)
ポリ乳酸樹脂(ペレット)ネーチャーワークス製 TE2000 100重量部
難燃剤(粉末) クラリアント製 AP422 (ポリリン酸アンモニウム) 42重量部
相溶化剤(粉末) 伏見製薬所製 ラビトルFP110 (ホスファゼン) 15重量部
エラストマー(粉末)三菱レイヨン製 メタブレンW600A 5重量部
ドリップ防止剤(粉末)ダイキン工業製 FA500H 0.3重量部
加水分解防止剤(粉末) ラインケミー製 スタバクゾール1FL 2重量部
核剤(微粉末) 日本タルク工業製 P3 5重量部
なお、ポリ乳酸樹脂は予め熱風乾燥機で80℃、5時間乾燥したものを30℃まで冷まして使用した。また、難燃剤は予め減圧乾燥機で80℃、5時間減圧乾燥したものを30℃まで冷まして使用した。
(Molding material)
Polylactic acid resin (pellet) manufactured by Nature Works TE2000 100 parts by weight flame retardant (powder) Clariant AP422 (ammonium polyphosphate) 42 parts by weight compatibilizer (powder) Fushimi Pharmaceutical Rabitol FP110 (phosphazene) 15 parts by weight elastomer (powder) ) Mitsubishi Rayon Metabrene W600A 5 parts by weight anti-drip agent (powder) Daikin Industries, Ltd. FA500H 0.3 parts by weight hydrolysis inhibitor (powder) Rhein Chemie Starbuxol 1FL 2 parts by weight nucleating agent (fine powder) Nippon Talc Kogyo P3 5 Part by weight In addition, the polylactic acid resin was dried in a hot air dryer in advance at 80 ° C. for 5 hours and then cooled to 30 ° C. before use. The flame retardant was dried in advance at 80 ° C. for 5 hours in a vacuum dryer and cooled to 30 ° C. before use.

(射出成形装置)
試験に使用した射出成形装置は住友重機械工業製のSG150Uを用い、この射出成形装置にシャルピー試験片と、UL試験片(厚み1.6mm)およびダンベル(JIS K−7113準拠 1号型試験片)が同時に射出成形できる金型をセットした。射出成形装置のヒータ温度はノズル側から180℃−185℃−175℃―175℃−20℃に設定した。また、1ショットの射出量は50gになるようにした。
(Injection molding equipment)
SG150U manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd. was used as the injection molding device for the test. Charpy test piece, UL test piece (thickness 1.6mm) and dumbbell (JIS K-7113 compliant No. 1 type test piece) ) Set a mold that can be injection molded at the same time. The heater temperature of the injection molding apparatus was set to 180 ° C-185 ° C-175 ° C-175 ° C-20 ° C from the nozzle side. Also, the shot amount per shot was set to 50g.

(実施例と比較例)
スクリュー形状は、特に突起のないもの、突起A、突起B、突起Cのスクリューにて射出成形を行った。突起A〜Cは、図5に示す形状である。成形体のシャルピー衝撃試験値、UL燃焼性試験値にて性能を比較した。
(Examples and comparative examples)
As for the screw shape, injection molding was performed with a screw having no protrusion, a protrusion A, a protrusion B, and a protrusion C. The protrusions A to C have the shapes shown in FIG. The performance was compared with the Charpy impact test value and UL flammability test value of the compacts.

(スクリュー形状)
スクリューは有効L/D=23
スクリューフライトピッチ=0.84D
供給部長さ=8ピッチ
供給部の溝深さ(一番深いところ)=5mm
圧縮部長さ=5ピッチ
圧縮後の溝深さ=2mm
計量部長さ=14ピッチ
(シャルピー衝撃試験)
シャルピー衝撃試験片をJISK−7111に準じて、長さ80mm±2mm、幅10mm±0.2mm、厚さ4mm±0.2mmとし、ノッチ加工(ノッチ半径0.25mm±0.05mm、ノッチ部の幅8.0mm±0.2mm)を行った。ノッチ付き試験片の質量は4.2gであった。試験装置はTOYOSEIKI社製のIMPACTTESTER(アナログ式)を用いた。そして、上記の実施例及び比較例で得られた試験片をJISK−7111に準じてシャルピー衝撃試験に供し、5(kJm2)以上を合格(○)とし、5(kJm2)未満を不合格(×)とした。
(Screw shape)
Screw is effective L / D = 23
Screw flight pitch = 0.84D
Supply section length = 8 pitch Groove depth of supply section (deepest part) = 5 mm
Compressed part length = groove depth after 5 pitch compression = 2 mm
Measuring section length = 14 pitches (Charpy impact test)
Charpy impact test piece according to JISK-7111, length 80mm ± 2mm, width 10mm ± 0.2mm, thickness 4mm ± 0.2mm, notch processing (notch radius 0.25mm ± 0.05mm, notch Width 8.0 mm ± 0.2 mm). The mass of the notched test piece was 4.2 g. The test apparatus used was IMPACTTESTER (analog type) manufactured by TOYOSEIKI. Then, the test pieces obtained in the above examples and comparative examples are subjected to a Charpy impact test according to JISK-7111. ).

(燃焼性試験:UL94−V)
テストピースは、長さ127mm、幅12.7mm、厚さ1.6mmの射出成形テストピースを用いた。UL94−Vはプラスチック部品などの燃焼性試験のうちでも最も基本的なもので、規定された寸法の試験片にガスバーナーの炎を当てて試験片の燃焼の程度を調べる。その等級は、難燃性が高い方から順に5VA、5VB、V−0、V−1、V−2、NOT Vがあり、V−1以上の難燃性を合格(○)とし、V−2以下の難燃性を不合格(×)とした。
(Flammability test: UL94-V)
As the test piece, an injection molded test piece having a length of 127 mm, a width of 12.7 mm, and a thickness of 1.6 mm was used. UL94-V is the most basic flammability test for plastic parts and the like, and the degree of combustion of the test piece is examined by applying a flame of a gas burner to a test piece having a specified size. The grades are 5VA, 5VB, V-0, V-1, V-2, NOT V in order from the highest flame retardancy. A flame retardance of 2 or less was regarded as rejected (x).

(ダンベルの伸び試験)
テストピースはJIS(K-7113 1号型試験片)に準じて作成した。このテストピースを島津オートグラフ(AGS−J型)を用いて掴み幅(100)mm、引っ張り速度(50mm/min)にて破断するまで引っ張り、破断したときの伸び(破断伸び)の値を測定した。
破断伸びが6%以上を合格(〇)、6%未満を不合格(×)とした。
(Dumbell elongation test)
The test piece was prepared according to JIS (K-7113 type 1 test piece). Using this Shimadzu autograph (AGS-J type), this test piece was gripped at a grip width (100) mm and pulled at a pulling speed (50 mm / min) to measure the elongation (breaking elongation) value. did.
Elongation at break was 6% or more as pass (◯), and less than 6% was rejected (x).

表1は、スクリューの種類と試験結果をまとめたものである。   Table 1 summarizes the screw types and test results.

Figure 2012179734
Figure 2012179734

10…射出成形装置、12…ノズル、14…シリンダー、16…スクリュー、16A…スクリューシャフト、16B…フライト、16C…段差、16D…追加の段差、17…背圧センサー、18…モータ、20…ピストン装置、22…モータ・ピストン装置、24…ヒータ、26…ホッパー、28…キャビティ、30…金型、32…ゲート、40…供給部、42…圧縮部、44…計量部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Injection molding apparatus, 12 ... Nozzle, 14 ... Cylinder, 16 ... Screw, 16A ... Screw shaft, 16B ... Flight, 16C ... Step, 16D ... Additional step, 17 ... Back pressure sensor, 18 ... Motor, 20 ... Piston Device, 22 ... Motor / Piston Device, 24 ... Heater, 26 ... Hopper, 28 ... Cavity, 30 ... Mold, 32 ... Gate, 40 ... Feeding Unit, 42 ... Compression Unit, 44 ... Metering Unit

Claims (5)

ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、粉状のホスファゼン化合物と、粉状のポリリン酸塩難燃剤とを、射出成形装置に直接供給する工程を有し、前記射出成形装置は、シリンダーと、少なくとも供給部、圧縮部、計量部とを有するスクリューを備え、
前記供給部において、前記ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、前記粉状のホスファゼン化合物と、前記粉状のポリリン酸塩難燃剤とを砕いて混ぜながら前記圧縮部に送り出す工程と、
前記圧縮部において、前記ペレット状のポリ乳酸系樹脂と、前記粉状のホスファゼン化合物と、前記粉状のポリリン酸塩難燃剤との溶融混合物を形成する工程と、
前記計量部において、前記溶融混合物を計量する工程と、
計量された前記溶融混合物を前記射出成形装置から金型内に射出する工程と、
を備える射出成形方法。
A step of directly supplying a pellet-shaped polylactic acid resin, a powdered phosphazene compound, and a powdered polyphosphate flame retardant to an injection molding apparatus, wherein the injection molding apparatus supplies at least a cylinder; A screw having a section, a compression section, and a weighing section,
In the supply unit, the step of feeding the pellet-like polylactic acid resin, the powdered phosphazene compound, and the powdered polyphosphate flame retardant to the compression unit while crushing and mixing,
Forming a molten mixture of the pellet-shaped polylactic acid-based resin, the powdered phosphazene compound, and the powdered polyphosphate flame retardant in the compression section;
A step of measuring the molten mixture in the measuring unit;
Injecting the weighed molten mixture from the injection molding device into a mold;
An injection molding method comprising:
前記スクリューはスクリューシャフトとスクリューフライトと、前記スクリューシャフトの供給部の領域に前記スクリューフライトの下流側の側面に隣接し、前記スクリューフライトの高さより低い段差と、を有する請求項1記載の射出成形方法。   2. The injection molding according to claim 1, wherein the screw has a screw shaft, a screw flight, and a step which is adjacent to a side surface on the downstream side of the screw flight in a region of a supply portion of the screw shaft and is lower than the height of the screw flight. Method. 前記段差は、前記スクリューフライトの高さの0.5〜0.9倍の高さを有し、前記スクリューフライトのピッチの1/3〜2/3の幅を有する請求項2記載の射出成形方法。   The injection molding according to claim 2, wherein the step has a height of 0.5 to 0.9 times the height of the screw flight and a width of 1/3 to 2/3 of the pitch of the screw flight. Method. 前記段差の高さが上流から下流に向け漸減する請求項2又は3記載の射出成形方法。   The injection molding method according to claim 2 or 3, wherein the height of the step gradually decreases from upstream to downstream. 前記段差の下流側の側面に前記段差より低い追加の段差をさらに有する請求項2又は3記載の射出成形方法。   The injection molding method according to claim 2 or 3, further comprising an additional step lower than the step on a side surface on the downstream side of the step.
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