JP2013227462A

JP2013227462A - 樹脂成形体

Info

Publication number: JP2013227462A
Application number: JP2012101963A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ezaki; 賢司江崎
Original assignee: Sanko Co Ltd
Current assignee: Sanko Co Ltd
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-11-07

Abstract

【課題】石油由来の樹脂材料の使用量を低減することで環境保護に寄与しつつ、優れた成形性、耐衝撃性等を有する樹脂成形体を提供する。
【解決手段】樹脂成形体としてのバスケットは、発酵法により得られた原料から得られるポリエチレン６０質量％〜８０質量％と、ポリプロピレン１５質量％〜３５質量％と、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）及びα−オレフィン共重合体のうち少なくとも一方５質量％〜１０質量％とを配合し、射出成形により形成される。ポリプロピレンにより成形時の流動性が高められ、ＴＰＯ等により相溶性が高められる。
【選択図】なし

Description

本発明は、射出成形により得られる樹脂成形体に関するものである。

一般に、射出成形により得られる成形体は、熱可塑性樹脂材料により構成されている。とりわけ、スーパーマーケットやショッピングモールにおいて用いられる買い物かご（バスケット）等の比較的薄肉の樹脂成形体の素材として、ポリプロピレン（ＰＰ）が用いられる。これは、ＰＰが比較的安価であり、かつ、流動性に優れるからである。

近年、環境保護に対する意識の高まりから、樹脂材料として、石油由来の樹脂材料ではなく、非石油由来の樹脂材料を用いることが検討されている。例えば、非石油由来の樹脂材料として、バイオポリエチレンと称される樹脂材料の研究が進められている（例えば、特許文献１等参照。）。

すなわち、糖やでんぷんを多く含むとうもろこしや、さとうきびといった植物原料を用いて糖質を抽出し、酵母・酵素によるエタノール発酵によりエタノール（バイオエタノール）を生成する。そして、当該バイオエタノールを適正な触媒下で加熱させ、脱水反応によりエチレンを得、当該エチレンを重合させることでバイオポリエチレンが得られる。

特開２０１０−２６０６３８号公報

しかしながら、（上述のバイオポリエチレンを含む）ポリエチレンは、可塑化状態における流動性に乏しく、射出成形を行うことが困難な場合がある。特に、上記例示したバスケットのような比較的薄肉の樹脂成形体や、網目状をなす樹脂成形体や、Ｌ／ｔ［流動長（mm）／肉厚（mm）］が２５０以上の樹脂成形体等を射出成形で得ようとすると、可塑化状態にあるポリエチレンがキャビティ内を流動しにくく、うまく成形できないことが懸念される。

一方で、バイオポリエチレンに対し、比較的流動性に優れるポリプロピレンを混入し、ポリエチレン単独で成形する場合の欠点を補うことも考えられる。

ところが、単に両者をブレンドしただけでは、得られる成形体の耐久性等に乏しく、落下等によって比較的簡単に破損してしまうおそれがある。

本発明は上記例示した問題点等を解決するためになされたものであって、その目的は、石油由来の樹脂材料の使用量を低減することで環境保護に寄与しつつ、優れた成形性、耐衝撃性等を有する樹脂成形体を提供することにある。

以下、上記目的等を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果等を付記する。

手段１．発酵法により得られた原料から得られるポリエチレン６０質量％〜８０質量％と、
ポリプロピレン１５質量％〜３５質量％と、
オレフィン系熱可塑性エラストマー及びα−オレフィン共重合体のうち少なくとも一方５質量％〜１０質量％とを配合し、射出成形により形成されてなる樹脂成形体。

手段１において用いられるポリエチレンは、非石油由来のポリエチレンであって、発酵法により得られた原料（例えば、いわゆるバイオエタノール）から得られるものである。かかるポリエチレン（以下、便宜上バイオポリエチレン、或いは、バイオＰＥと称する）としては、密度０．９５〜０．９６ｇ／ｃｍ³程度のいわゆる高密度ポリエチレンが好適に用いられる。当該バイオポリエチレンの配合量が６０質量％未満の場合には、非石油由来のポリエチレンを有効に活用しているとは言えず、環境保護の面においても貢献しているとは言い難い。また、バイオポリエチレンの配合量が８０質量％を超える場合には、可塑化状態における流動性に乏しく成形性に欠ける。すなわち、この場合には、比較的薄肉（例えば、肉厚が２．０ｍｍ以下）の部位を有する製品の成形が困難となる。

また、手段１においては、上記ポリエチレンに加え、ポリプロピレンが１５質量％〜３５質量％配合される。このようにポリプロピレンが１５質量％〜３５質量％配合されることで、可塑化状態における流動性が増し、優れた成形性を確保できる。これに対し、ポリプロピレンの配合量が１５質量％未満の場合には、成形性の面でも不十分であり、また、耐衝撃性能の面においても十分ではない。また、ポリプロピレンの配合量が３５質量％を超える場合には、ポリプロピレンとバイオポリエチレンの混合比が互いに同等に近づくため、両者の相溶性に欠けるものとなる。かかる意味で、性状が不安定なものとなり、耐衝撃性能の面で不十分となる。尚、ポリプロピレンとしては、ＪＩＳＫ７２１０におけるメルトフローレイトが４０ｇ／１０ｍｉｎ以上、より好ましくは５０ｇ／１０ｍｉｎ以上、さらに好ましくは５５ｇ／１０ｍｉｎ以上の流動性の高いものが好適に用いられる。

さらに、手段１においては、オレフィン系熱可塑性エラストマー（以下、単にＴＰＯと称する。）及びα−オレフィン共重合体（例えば、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、プロピレン−１−ブテン共重合体等）のうち少なくとも一方が５質量％〜１０質量％配合される。このように、ＴＰＯ等が所定量配合されることで、可塑化状態におけるバイオポリエチレンとポリプロピレンとの相溶性が高められ、かつ、微視的にみた場合には、海島構造（バイオポリエチレンが海で、ポリプロピレンが島）をもつ成形体において、島状のポリプロピレンが細かく分散した状態となり、さらにその外周面がＴＰＯ等で被包された構造となる。これにより、樹脂成形体の耐衝撃性能が飛躍的に高められることとなる。かかる意味において、ＴＰＯやα−オレフィン共重合体は、改質材、相溶化材と称することもできる。これに対し、ＴＰＯ等の配合量が５質量％未満の場合には、上述の相溶化作用が必ずしも十分とは言えず、耐衝撃性能に劣ったものとなる。また、ＴＰＯ等の配合量が１０質量％を超える場合には、その分だけバイオポリエチレンの使用量が少なくなってしまうこととなる。また、得られる樹脂成形体が比較的柔らかいものとなって圧縮強度が不足する懸念が生じる。

手段２．前記ポリプロピレンは、石油由来の原料からなることを特徴とする手段１に記載の樹脂成形体。

手段２のように、ポリプロピレンは、石油由来の原料からなることが望ましい。これにより、流動性のより高いものを比較的安価で入手できる。

手段３．前記ポリエチレン、ポリプロピレン、並びに、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びα−オレフィン共重合体のうち少なくとも一方は、それぞれペレット状体又はチップ状体をドライブレンドして得られた混合物を可塑化させた上で、射出成形により形成されてなる手段１又は２に記載の樹脂成形体。

手段３によれば、一般的な射出成形と同様、ペレット状体又はチップ状体をドライブレンドするだけで成形することができる。そのため、特段の事前加工や、別途の溶剤等を必要とせず、加工が煩雑とならなくて済む。

（実施例）
以下に、本発明を具現化した一実施形態について説明する。この度は、バイオポリエチレン、ポリプロピレン、並びに、ＴＰＯ及びα−オレフィン共重合体のうち少なくとも一方の配合量を種々変更して、公知の射出成形機を用いて、買い物かご（バスケット）を成形した。尚、当該バスケットは、底壁部の肉厚が２．２ｍｍ、側壁部の肉厚（最薄肉部）が１．８ｍｍ、底壁部の上端縁から外周方向に向かって延びるフランジ部の肉厚が２．５ｍｍとなるよう設定されている。また、成形に際しては、各樹脂材料がそれぞれペレット状体又はチップ状体とされたものを、ドライブレンドして得られた混合物を可塑化させた上で、射出成形に供することとした。

上記樹脂材料中、バイオポリエチレンとしては、Ｂｒａｓｋｅｍ社製商品名ＳＨＡ７２６０−ＧＲＥＥＮＨＩＧＨＤＥＮＳＩＴＹＰＯＬＹＥＴＨＹＬＥＮＥを用いた。尚、当該バイオポリエチレンのメルトフローレイト（ＡＳＴＭＤ１２３８−０４Ｃ）は、２１．０ｇ／１０ｍｉｎ、密度（ＡＳＴＭＤ−７９２）は、０．９５５ｇ／ｃｍ³であった。

また、ポリプロピレンとしては、株式会社プライムポリマー製商品名プライムポリプロ（登録商標）ブロックＪ７０９ＱＧを用いた。尚、当該ポリプロピレンのメルトフローレイト（ＪＩＳＫ７２１０）は、５５ｇ／１０ｍｉｎ、密度（ＪＩＳ−Ｋ７１１２）は、９１０ｋｇ／ｍ³であった。

さらに、α−オレフィン共重合体としては、三井化学株式会社製商品名タフマー（登録商標）［ここではタフマーＰ（登録商標）］を用いた。尚、タフマーＰ（登録商標）は、エチレン−プロピレン共重合体であるが、これの代わりに、或いはこれに加えて、タフマーＡ（登録商標）（エチレン−ブテン共重合体）や、タフマーＸＭ（登録商標）（プロピレン−１−ブテン共重合体）等を用いることとしてもよい。

そして、射出成形により得られたバスケットに関し、種々の特性を評価した。その評価結果を表１に示す。

尚、表中、「成形性」については、成形が容易であるか否かを評価し、容易に成形が可能な場合には○印を、成形がやや困難な場合には△印を、成形が困難な場合には×印を付すこととした。

また、「圧縮強度」については、室温下（２３℃）において、成形体であるバスケットを裏向け（俯せ）状態となるよう載置し、底面全域に８３０Ｎの圧縮荷重を加え、その後荷重を除去したときの、バスケットの変形等の異常の有無を評価した。すなわち、座屈なく元の形状に復元した場合には○印を、座屈したものの変形の程度が比較的少なく実際に使用に耐え得る場合には△印を付すこととした。

さらに、「クリープ性能」については、室温下（２３℃）において、成形体であるバスケットに質量１８ｋｇの錘を収容した状態で吊り下げ、４８時間後の変形量を測定し、当該変形量が予め定められた規定変形量（１５mm）以内であるか否かを評価した。そして、変形量が規定変形量以内である場合には○印を、変形量が規定変形量を上回った場合には△印を付すこととした。

併せて、「耐衝撃性能」については、室温下（２３℃）において、成形体であるバスケットに質量１８ｋｇの錘を収容した状態で底面が規定高さ（０．７５ｍ）となるよう吊り下げ、落下させたときの破損の有無を調べることで評価した。そして、成形体の破損が一切なかった場合には○印を、破損が僅かに認められたものの破損の程度が少なく実際に使用可能であった場合には△印を、使用に耐えないほどに破損してしまった場合には×印を付すこととした。

上記表１に示すように、バイオポリエチレンの配合量が６０質量％〜８０質量％、ポリプロピレンの配合量が１５質量％〜３５質量％、α−オレフィン共重合体の配合量が５質量％〜１０質量％を満たす場合（サンプル５，８，１１）には、成形性、圧縮強度、クリープ性能、及び、耐衝撃性能の全てにおいて、十分満足のいく結果が得られた。

これに対し、上記表１に示すように、バイオポリエチレン（バイオＰＥ）の配合量が６０質量％未満の場合（サンプル１３）には、ポリプロピレンとの混合比が互いに同等に近づくため、両者の相溶性に欠けるものとなる。かかる意味で、性状が不安定なものとなり、耐衝撃性能の面で不十分となった。また、非石油由来のポリエチレンを有効に活用しているとは言えず、環境保護の面においても貢献しているとは言い難い。

一方、バイオポリエチレンの配合量が８０質量％を超える場合（サンプル１，２，３）には、可塑化状態における流動性に乏しく成形性に欠けることが明らかとなった。すなわち、この場合には、比較的薄肉の部位を有するバスケットのような製品の成形が困難となるといえる。

また、ポリプロピレンの配合量が１５質量％未満の場合（サンプル１，２，３，４）には、成形性の面で不十分であるか、或いは、成形はできても、圧縮強度、耐衝撃性能の面において十分な結果が得られなかった。また、ポリプロピレンの配合量が３５質量％を超える場合（サンプル１２，１３）には、上述のとおり、ポリプロピレンとバイオポリエチレンの混合比が互いに同等に近づき、両者の相溶性に欠けるものとなる結果、耐衝撃性能等の面で不十分となることが明らかとなった。

さらに、α−オレフィン共重合体等が５質量％未満の場合（サンプル１，３，６，９，１２）には、上述の相溶化作用が必ずしも十分とは言えず、耐衝撃性能に劣ったものとなることが明らかとなった。また、α−オレフィン共重合体等の配合量が１０質量％を超える場合には、表１には特段明記されていないが、その配合量が増大する分だけバイオポリエチレンの使用量が少なくなってしまい、環境保護の面において十分とは言い難く、また、得られる樹脂成形体が比較的柔らかいものとなってしまい、圧縮強度が不足する懸念が生じてしまった。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、いわゆる改質材として、α−オレフィン共重合体を配合する場合について例示されているが、これに代えて、或いはこれに加えて、ＴＰＯを配合することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、樹脂成形体として、バスケットが例示されているが、射出成形により得られる製品であれば、他の樹脂成形体に具体化することも可能である。

（ｃ）上記実施形態では特に言及していないが、樹脂成分以外の極微量の添加剤、例えば滑材や油剤、或いは着色剤やタルク等を添加することとしてもよい。

Claims

発酵法により得られた原料から得られるポリエチレン６０質量％〜８０質量％と、
ポリプロピレン１５質量％〜３５質量％と、
オレフィン系熱可塑性エラストマー及びα−オレフィン共重合体のうち少なくとも一方５質量％〜１０質量％とを配合し、射出成形により形成されてなる樹脂成形体。
前記ポリプロピレンは、石油由来の原料からなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形体。
前記ポリエチレン、ポリプロピレン、並びに、オレフィン系熱可塑性エラストマー及びα−オレフィン共重合体のうち少なくとも一方は、それぞれペレット状体又はチップ状体をドライブレンドして得られた混合物を可塑化させた上で、射出成形により形成されてなる請求項１又は２に記載の樹脂成形体。