JP2014070961A

JP2014070961A - 樹脂成形体の機械的物性の評価方法

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Publication number: JP2014070961A
Application number: JP2012216239A
Authority: JP
Inventors: Hiroji Oshino; 博二押野; Minoru Bessho; 穣別所
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】樹脂成形体の機械的物性を簡便かつ非破壊で評価することのできる方法を提供する。
【解決手段】ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形体の表面の熱変形温度を測定する熱変形温度測定工程と、予め求めておいた、熱変形温度と機械的物性との相関に基づいて、測定された上記熱変形温度から樹脂成形体の機械的物性を推定する機械的物性推定工程と、を含む方法で、樹脂成形体の機械的物性を評価する。樹脂成形体は、好ましくは樹脂成形容器又は樹脂フィルムである。機械的物性は、樹脂成形容器の耐衝撃強度又は樹脂フィルムの最大点応力、破断点伸度、及び／又は引張弾性率である。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成形体の機械的物性の評価方法に関し、より具体的には、樹脂成形体の機械的物性を非破壊で評価することのできる方法に関する。

飲食品や薬品を収容するための容器として、ポリエチレンテレフタレート製ボトル（ＰＥＴボトル）が知られている。一般的に、ＰＥＴボトルは射出延伸ブロー成形で製造される。射出延伸ブロー成形とは、先ず、有底筒状のプリフォームを成形し、次いで、得られたプリフォームに高圧エアーを吹き込んで、ブロー金型内でプリフォームを延伸する成形方法である。

また、水蒸気バリア性及び薬品バリア性に優れた環状オレフィン樹脂組成物を、射出延伸ブロー成形体の原料として用いることが検討されている。例えば、特許文献１には、環状オレフィン樹脂組成物を用いてプリフォームを成形し、このプリフォームを延伸ブロー成形してなる容器が開示されている。また、特許文献２にも、環状オレフィン樹脂組成物を用いて射出延伸ブロー成形により作製した容器が記載されている。

従来、射出延伸ブロー成形により作製した容器の耐衝撃強度は、例えば、特許文献２の実施例に記載されているように、水を満たした容器を所定の高さからコンクリート製の床に落下させ、この容器が破壊されたか否かを検査する落下衝撃試験により評価されている。

なお、射出延伸ブロー成形により作製した容器と同様に、樹脂成形体である樹脂フィルムについて、最大点応力、破断点伸度等の機械的物性は、例えば、ＪＩＳＺ１７０２に準拠する方法で測定されている。

特開平０７−８０９１９号公報特開平０９−２５４２４５号公報

上記のような従来の方法では、機械的物性の評価に用いられた容器やフィルムは、原形をとどめず、又は、原形をとどめていても大きくダメージを受けており、以後、他の用途に用いることは難しい。よって、樹脂成形容器や樹脂フィルム等の樹脂成形体の機械的物性を非破壊で評価することのできる技術が求められている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、樹脂成形体の機械的物性を簡便かつ非破壊で評価することのできる方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、樹脂成形体表面の局所的な熱変形温度と、その樹脂成形体の機械的物性とが相関していることを見出した。この知見に基づいて、樹脂成形体表面の局所的な熱変形温度を測定することにより、その樹脂成形体の機械的物性を推定することができることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形体の表面の熱変形温度を測定する熱変形温度測定工程と、予め求めておいた、熱変形温度と機械的物性との相関に基づいて、上記熱変形温度測定工程で測定された熱変形温度から上記樹脂成形体の機械的物性を推定する機械的物性推定工程と、を含む樹脂成形体の機械的物性の評価方法。

（２）上記樹脂成形体が樹脂成形容器である（１）に記載の評価方法。

（３）上記機械的物性が耐衝撃強度である（２）に記載の評価方法。

（４）上記樹脂成形体が樹脂フィルムである（１）に記載の評価方法。

（５）上記機械的物性が上記樹脂フィルムの最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率の少なくとも１種である（４）に記載の評価方法。

本発明によれば、樹脂成形体の機械的物性を簡便かつ非破壊で評価することができる。

実施例で用いたボトル１（射出延伸ブローボトル）の外表面及び内表面に対して、ナノサーマルアナライザーのプローブ（サーマルカンチレバー）を接触させ、プローブ先端を昇温させて、サーマルカンチレバーの変位に対応するディフレクション電圧を測定した結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

＜樹脂成形体の機械的物性の評価方法＞
本発明の評価方法は、ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形体の表面の熱変形温度を測定する熱変形温度測定工程と、予め求めておいた、熱変形温度と機械的物性との相関に基づいて、上記熱変形温度測定工程で測定された熱変形温度から上記樹脂成形体の機械的物性を推定する機械的物性推定工程と、を含む樹脂成形体の機械的物性の評価方法である。以下、熱変形温度測定工程及び機械的物性推定工程について説明する。

［熱変形温度測定工程］
熱変形温度測定工程は、ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形体の表面の熱変形温度を測定する工程である。

（ナノサーマルアナライザーを用いた測定）
ナノサーマルアナライザーを用いた測定について詳細に説明する。

ナノサーマルアナリシスは、微小サーマルプローブを用いて試料表面の局所（極微小領域）又は微小サンプルの熱特性（ガラス転移点、軟化点、融点等）を測定する熱分析法をいう。より具体的には、サーマルプローブをサンプル表面に接触させ、プローブの先端を一定温度で昇温し、それに伴って生じるサンプルの熱膨張や軟化、熱変化によるプローブの上下の変位（ＴＭＡ）、又はプローブに流れる電流の変化（ＤＴＡ）をモニターする熱分析法である。プローブの変位はサンプルの膨張や軟化に起因し、その変化はガラス転移点や融解を表す。

ナノサーマルアナライザーとしては、例えば、ｎａｎｏ−ＴＡ（ＡｎａｓｙｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）が挙げられる。この装置において、測定点の分解能は数１０〜数１００ｎｍ程度で、５０℃〜５００℃の温度範囲で昇温可能であり、昇温速度は３００〜６００℃／ｍｉｎに設定でき、更に温度分解能は０．１℃以下である。非晶性の高分子であれば、ガラス転移点（Ｔｇ）と融点（Ｔｍ）を測定でき、結晶性の高分子であれば融点（Ｔｍ）を測定できる。その他、結晶化構造の変化に伴う転移温度等を測定することができる。

本発明では、ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形体の表面の熱変形温度を測定する。樹脂成形体の表面の熱変形温度は、樹脂成形体の表面分子の配向性を反映しているものと考えられる。即ち、表面の熱変形温度が高い樹脂成形体は、表面分子の配向性が高く、そのため、機械的物性に優れるものと考えられる。

ナノサーマルアナライザーを用いた、樹脂成形体の表面の熱変形温度の測定について、図１を参照して、具体的に説明する。図１は、実施例で用いたボトル１（射出延伸ブローボトル）の外表面及び内表面に対して、ナノサーマルアナライザーのプローブ（サーマルカンチレバー）を接触させ、プローブ先端を昇温させて、サーマルカンチレバーの変位に対応するディフレクション電圧を測定した結果を示すグラフである。プローブ先端を昇温させていくと、試験片の膨張に伴い、サーマルカンチレバーの変位が増加していく。更に昇温を続け、プローブ先端の温度がボトル１表面の熱変形温度に達すると、プローブ先端がボトル１表面の内部に侵入し、サーマルカンチレバーの変位が減少する。このようにして、図１に示すような上に凸のグラフが得られる。グラフの極大値に対応する温度を熱変形温度とする。

（樹脂成形体）
樹脂成形体としては、特に限定されず、従来公知のものをいずれも用いることができるが、例えば、樹脂成形容器、樹脂フィルム等が挙げられる。

樹脂成形容器としては、特に限定されず、いかなる成形方法により成形された樹脂容器でも用いることができるが、例えば、射出延伸ブロー成形で製造されたもの（例えば、射出延伸ブローボトル等）が挙げられる。

また、樹脂フィルムとしては、特に限定されず、いかなる成形方法により成形された樹脂フィルムでも用いることができるが、例えば、射出成形で製造されたものが挙げられる。樹脂フィルムは、延伸されたもの（延伸樹脂フィルム）であってもよい。延伸樹脂フィルムとしては、例えば、一軸延伸樹脂フィルム、二軸延伸樹脂フィルム、三段以上の多段延伸樹脂フィルムが挙げられる。更に、二軸延伸樹脂フィルムとしては、例えば、逐次二軸延伸樹脂フィルム、同時二軸延伸樹脂フィルムが挙げられる。

樹脂成形体を構成する樹脂としては、特に限定されないが、例えば、環状オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等が挙げられ、環状オレフィン樹脂が好ましく用いられる。以下、特に、環状オレフィン樹脂について、説明する。

環状オレフィン樹脂は、環状オレフィン成分を主鎖に含むポリオレフィン樹脂であれば、特に限定されるものではない。例えば、環状オレフィンの付加重合体又はその水素添加物、環状オレフィンとα−オレフィンの付加共重合体又はその水素添加物等を挙げることができる。

また、環状オレフィン樹脂としては、上記重合体に、更に極性基を有する不飽和化合物をグラフト及び／又は共重合したもの、を含む。

極性基としては、例えば、カルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基、アミノ基、アミド基、エステル基、ヒドロキシル基、スルホ基、ホスホノ基、ホスフィノ基等をあげることができ、極性基を有する不飽和化合物としては、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、グリシジル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキル（炭素数１〜１０）エステル、マレイン酸アルキル（炭素数１〜１０）エステル、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸−２−ヒドロキシエチル等を挙げることができ、好ましくは、カルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基、アミノ基、アミド基、エステル基、ヒドロキシル基、スルホ基、ホスホノ基、ホスフィノ基が挙げられる。

環状オレフィン樹脂としては、環状オレフィンとα−オレフィンの付加共重合体又はその水素添加物が好ましい。

また、環状オレフィン成分を共重合成分として含む環状オレフィン樹脂としては、市販の樹脂を用いることも可能である。市販されている環状オレフィン樹脂としては、例えば、ＴＯＰＡＳ（登録商標）（ＴＯＰＡＳＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒｓ社製）、アペル（登録商標）（三井化学社製）、ゼオネックス（登録商標）（日本ゼオン社製）、ゼオノア（登録商標）（日本ゼオン社製）、アートン（登録商標）（ＪＳＲ社製）等を挙げることができる。

環状オレフィンとα−オレフィンの付加共重合体として、特に好ましい例としては、〔１〕炭素数２〜２０のα−オレフィン成分と、〔２〕下記一般式（Ｉ）で示される環状オレフィン成分と、を含む共重合体を挙げることができる。

（式中、Ｒ^１〜Ｒ^１２は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、及び、炭化水素基からなる群より選ばれるものであり、
Ｒ^９とＲ^１０、Ｒ^１１とＲ^１２は、一体化して２価の炭化水素基を形成してもよく、
Ｒ^９又はＲ^１０と、Ｒ^１１又はＲ^１２とは、互いに環を形成していてもよい。
また、ｎは、０又は正の整数を示し、
ｎが２以上の場合には、Ｒ^５〜Ｒ^８は、それぞれの繰り返し単位の中で、それぞれ同一でも異なっていてもよい。）

〔１〕炭素数２〜２０のα−オレフィン成分について説明する。炭素数２〜２０のα−オレフィンは、特に限定されるものではない。例えば、特開２００７−３０２７２２と同様のものを挙げることができる。また、これらのα−オレフィン成分は、１種単独でも２種以上を同時に使用してもよい。これらの中では、エチレンの単独使用が最も好ましい。

〔２〕一般式（Ｉ）で示される環状オレフィン成分について説明する。一般式（Ｉ）におけるＲ^１〜Ｒ^１２は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、及び、炭化水素基からなる群より選ばれるものである。

Ｒ^１〜Ｒ^８の具体例としては、例えば、水素原子；フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子；メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の低級アルキル基等を挙げることができ、これらはそれぞれ異なっていてもよく、部分的に異なっていてもよく、また、全部が同一であってもよい。

また、Ｒ^９〜Ｒ^１２の具体例としては、例えば、水素原子；フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、ステアリル基等のアルキル基；シクロヘキシル基等のシクロアルキル基；フェニル基、トリル基、エチルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ナフチル基、アントリル基等の置換又は無置換の芳香族炭化水素基；ベンジル基、フェネチル基、その他アルキル基にアリール基が置換したアラルキル基等を挙げることができ、これらはそれぞれ異なっていてもよく、部分的に異なっていてもよく、また、全部が同一であってもよい。

Ｒ^９とＲ^１０、又はＲ^１１とＲ^１２とが一体化して２価の炭化水素基を形成する場合の具体例としては、例えば、エチリデン基、プロピリデン基、イソプロピリデン基等のアルキリデン基等を挙げることができる。

Ｒ^９又はＲ^１０と、Ｒ^１１又はＲ^１２とが、互いに環を形成する場合には、形成される環は単環でも多環であってもよく、架橋を有する多環であってもよく、二重結合を有する環であってもよく、またこれらの環の組み合わせからなる環であってもよい。また、これらの環はメチル基等の置換基を有していてもよい。

一般式（Ｉ）で示される環状オレフィン成分の具体例としては、特開２００７−３０２７２２と同様のものを挙げることができる。これらの環状オレフィン成分は、１種単独でも、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中では、ビシクロ［２．２．１］ヘプタ−２−エン（慣用名：ノルボルネン）を単独使用することが好ましい。

〔１〕炭素数２〜２０のα−オレフィン成分と〔２〕一般式（Ｉ）で表される環状オレフィン成分との重合方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法に従って、重合温度、重合圧力や重合時間等を適宜調整することで行うことができる。ランダム共重合であっても、ブロック共重合であってもよいが、ランダム共重合であることが好ましい。

また、用いられる重合触媒についても特に限定されるものではなく、チーグラー・ナッタ系、メタセシス系、メタロセン系触媒等の従来周知の触媒を用いて周知の方法により環状オレフィン樹脂を得ることができる。

また、得られた環状オレフィン樹脂の水素添加方法も特に限定されず、従来公知の方法を採用可能である。

なお、環状オレフィン系樹脂は、上記の〔１〕炭素数２〜２０のα−オレフィン成分と、〔２〕一般式（Ｉ）で示される環状オレフィン成分以外に、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて他の共重合可能な不飽和単量体成分を含有してもよい。任意に共重合されていてもよい不飽和単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、炭素−炭素二重結合を１分子内に２個以上含む炭化水素系単量体等を挙げることができる。炭素−炭素二重結合を１分子内に２個以上含む炭化水素系単量体の具体例としては、特開２００７−３０２７２２と同様のものを挙げることができる。

環状オレフィン樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は特に限定されないが、４０℃以上であることが好ましく、より好ましくは、６０℃以上１９０℃以下である。特に、ガラス転移点がより好ましい範囲内にあれば、射出温度や金型温度の設定が通常用いられる成形機において可能であり、後述する調整工程でプリフォームの温度を調整しやすくなる。ここで、ガラス転移点は、ＤＳＣ法（ＪＩＳＫ７１２１記載の方法）によって昇温速度１０℃／分の条件で測定した値を採用する。なお、環状オレフィン樹脂組成物中に２種類以上の環状オレフィン樹脂を含む場合であっても、環状オレフィン樹脂のガラス転移点は一点に決まる。

［機械的物性推定工程］
機械的物性推定工程は、予め求めておいた、熱変形温度と機械的物性との相関に基づいて、上記熱変形温度測定工程で測定された熱変形温度から上記樹脂成形体の機械的物性を推定する工程である。

（機械的物性）
機械的物性としては、例えば、樹脂成形体が樹脂成形容器である場合には、耐衝撃強度が挙げられ、樹脂成形体が樹脂フィルムである場合には、最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率の少なくとも１種が挙げられる。

樹脂成形容器の耐衝撃強度は、水を満たした樹脂成形容器を所定の高さからコンクリート製の床に落下させ、この容器が破壊されたか否かを検査する落下衝撃試験により評価することができる。

樹脂フィルムの最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率は、引張試験機を用い、ＪＩＳＺ１７１５に準拠する方法で引張試験を行うことで求めることができる。ここで、最大点応力とは、引張試験機で樹脂フィルムを伸長させたときに測定される最大の応力をいい、破断点伸度とは、破断時の樹脂フィルムの伸び率を表す数値をいう。また、樹脂フィルムの引張弾性率は引張試験時に得られる、応力−ひずみ曲線の傾きから求められる。

（熱変形温度からの機械的物性の推定）
機械的物性推定工程では、予め求めておいた、熱変形温度と機械的物性との相関に基づいて、機械的物性を推定する。

具体的な手順を、樹脂成形体として樹脂成形容器を用い、機械的物性として耐衝撃強度を評価する場合を例にとって説明する。まず、同一の材質から構成され、金型温度等が異なる複数の樹脂成形容器を用意する。これらの樹脂成形容器に対して、落下衝撃試験を行い、耐衝撃強度を評価する。一方、同種の樹脂成形容器に対して、ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形容器の表面の熱変形温度を測定する。耐衝撃強度の評価結果と熱変形温度の測定値とから、熱変形温度が温度Ｔ_０よりも低いと耐衝撃強度が不良となりやすく、熱変形温度が温度Ｔ_０以上であると耐衝撃強度が良好となりやすくなることを明らかとする。ここで、耐衝撃強度の良否が不明である樹脂成形容器について、ナノサーマルアナライザーを用いて測定した表面の熱変形温度が温度Ｔ_０以上であれば、耐衝撃強度が良好であると推定され、熱変形温度が温度Ｔ_０より低ければ、耐衝撃強度が不良であると推定される。

また、別の具体的な手順を、樹脂成形体として樹脂フィルムを用い、機械的物性として最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率を評価する場合を例にとって説明する。まず、同一の材質から構成され、延伸温度、延伸倍率等が異なる複数の樹脂フィルムを用意する。これらの樹脂フィルムに対して、最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率を測定する。一方、同種の樹脂フィルムに対して、ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂フィルムの表面の熱変形温度を測定する。これらの測定結果から、熱変形温度と最大点応力、破断点伸度、又は引張弾性率との正の相関を表す関係式を求める。ここで、最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率が不明である樹脂フィルムについて、ナノサーマルアナライザーを用いて測定した表面の熱変形温度から、上記関係式に基づいて、最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率を推定することができる。

（熱変形温度と熱温度のばらつきとからの機械的物性の推定）
熱変形温度測定工程では、樹脂成形体の表面の複数の点において熱変形温度を測定し、機械的物性推定工程では、予め求めておいた、熱変形温度と熱変形温度のばらつきと機械的物性との相関に基づき、熱変形温度測定工程で測定された熱変形温度とこの熱変形温度のばらつきとから機械的物性を推定してもよい。熱変形温度が同じ樹脂成形体同士を比べた場合、熱変形温度のばらつきが小さいほど、機械的物性に優れる。ばらつきとしては、例えば、標準偏差が挙げられる。

具体的な手順を、樹脂成形体として樹脂成形容器を用い、機械的物性として耐衝撃強度を評価する場合を例にとって説明する。まず、同一の材質から構成され、金型温度等が異なる複数の樹脂成形容器を用意する。これらの樹脂成形容器に対して、落下衝撃試験を行い、耐衝撃強度を評価する。一方、同種の樹脂成形容器に対して、ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形容器の表面の複数の点において熱変形温度を測定する。耐衝撃強度の評価結果と熱変形温度の測定値とから、熱変形温度が温度Ｔ_０よりも低いと耐衝撃強度が不良となりやすく、熱変形温度が温度Ｔ_０以上であると耐衝撃強度が良好となりやすくなることを明らかとする。また、耐衝撃強度の評価結果と熱変形温度の測定値の標準偏差とから、上記標準偏差がある値σ_０よりも大きいと耐衝撃強度が不良となりやすく、上記標準偏差がσ_０以下であると耐衝撃強度が良好となりやすいことを明らかとする。ここで、耐衝撃強度の良否が不明である樹脂成形容器について、ナノサーマルアナライザーを用いて、表面の複数の点で熱変形温度を測定し、その標準偏差を求める。測定した熱変形温度が温度Ｔ_０より低ければ、耐衝撃強度が不良であると推定される。測定した熱変形温度が温度Ｔ_０以上である場合、求めた標準偏差がσ_０よりも大きければ、耐衝撃強度が不良であると推定され、上記標準偏差がσ_０以下であれば、耐衝撃強度が良好であると推定される。

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜樹脂成形容器の評価＞
［樹脂成形容器］
（ボトル１）成形加工温度（樹脂温度）２４０℃にて射出成形により作製された有底プリフォーム（材質：環状オレフィン樹脂（商品名：ＴＯＰＡＳ６０１３Ｓ−０４、ＴＯＰＡＳＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒｓ社製、ガラス転移点１３８℃））に対して、金型温度１２０℃で延伸ブロー成形を行い、射出延伸ブローボトルを作製した。ボトルの形状は、直胴部の高さ１３５ｍｍ、直胴部の平均外径５３ｍｍ、口部外径３５ｍｍ、全高さ１５０ｍｍであり、ボトルの平均肉厚は１．０ｍｍ、ボトルの容量は２８０ｃｃであった。

（ボトル２）成形加工温度（樹脂温度）２６０℃にて射出成形により作製された有底プリフォーム（材質：環状オレフィン樹脂（商品名：ＴＯＰＡＳ６０１３Ｓ−０４、ＴＯＰＡＳＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒｓ社製、ガラス転移点１３８℃））に対して、金型温度１５０℃で延伸ブロー成形を行い、射出延伸ブローボトルを作製した。ボトルの形状は、直胴部の高さ１２０ｍｍ、直胴部の平均外径６０ｍｍ、口部外径５０ｍｍ、全高さ１４０ｍｍであり、ボトルの平均肉厚は０．８ｍｍ、ボトルの容量は３００ｃｃであった。

（ボトル３）成形加工温度（樹脂温度）２５０℃にて射出成形により作製された有底プリフォーム（材質：環状オレフィン樹脂（商品名：ＴＯＰＡＳ６０１３Ｓ−０４、ＴＯＰＡＳＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒｓ社製、ガラス転移点１３８℃））に対して、金型温度１２０℃で延伸ブロー成形を行い、射出延伸ブローボトルを作製した。ボトルの形状は、直胴部の高さ１３０ｍｍ、直胴部の平均外径７０ｍｍ、口部外径６０ｍｍ、全高さ１５０ｍｍであり、ボトルの平均肉厚は０．８ｍｍ、ボトルの容量は４５０ｃｃであった。

［耐衝撃強度］
ボトルに水を２８０〜４５０ｃｃ入れ、キャップをしたものをボトル底部が下になるように高さ１．５ｍからコンクリート床に落下させた。落下後、ボトルの破壊、変形状態を調べた。評価は以下の２段階で行った。結果を表１に示す。
良：落下後、ボトルが破壊も変形もしていなかった場合。
不良：落下後、ボトルが破壊してはいなかったが、変形していた場合、又は、ボトルが破壊した場合。

［ナノサーマルアナライザーによる熱変形温度の測定］
ボトル１〜３の直胴部から約１０ｍｍ四方の試験片を１枚ずつ切り出し、外表面（ボトルの外側の表面に該当）及び内表面（ボトルの内容物収納側の表面に該当）の熱変形温度をサーマルアナライザーｎａｎｏ−ＴＡ（ＡｎａｓｙｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）により測定した。プローブとしては、プローブ先端径３０ｎｍ、長さ２００μｍのサーマルカンチレバーを用いた。また、プローブ電圧を１Ｖとし、昇温速度を１０℃／秒に設定した。測定は、外表面及び内表面につき、３回ずつ行い、平均を求めた。結果を表１に示す。

表１から明らかなとおり、射出延伸ブローボトルは、ナノサーマルアナライザーで測定した表面の熱変形温度が高いほど、耐衝撃強度に優れている。よって、予め射出延伸ブローボトルに対して、落下衝撃試験とナノサーマルアナライザーによる測定とを行い、耐衝撃強度と表面の熱変形温度との相関を求めておけば、以後は、落下衝撃試験を行うことなく、ナノサーマルアナライザーによりボトル表面の熱変形温度を測定するだけで、射出延伸ブローボトルの耐衝撃強度を評価することができる。

＜同時二軸延伸樹脂フィルムの評価＞
［同時二軸延伸樹脂フィルム］
環状オレフィン樹脂（ＴＯＰＡＳ６０１３Ｍ−０７、ＴＯＰＡＳＡｄｖａｎｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒｓ社製、ガラス転移点１３８℃）を射出成形して、１２０ｍｍ（縦）×１２０ｍｍ（横）×１．５０ｍｍ（厚み）の成形体（樹脂フィルム１）を作製した。

この成形体を、表２に示す延伸温度まで加熱して、１０ｍｍ／ｓｅｃの延伸スピード及び表２に示す延伸倍率という条件で、延伸して同時二軸延伸樹脂フィルム（樹脂フィルム２及び３）を作製した。各樹脂フィルムについて、延伸温度、延伸倍率、及び延伸後の厚みを表２に示す。

［最大点応力及び破断点伸度］
樹脂フィルム１〜３について、引張試験機（商品名：ＴＥＮＳＩＬＯＮＵＴＡ−５０ＫＮ、オリエンテック社製）を用い、ＪＩＳＺ１７０２に準拠する方法で、温度２３℃、延伸速度５ｍｍ／分の条件下、引張試験を行って、最大点応力及び破断点伸度を求めた。結果を表３に示す。

［引張弾性率］
樹脂フィルム１〜３について、上記最大点応力及び破断点伸度を求める際に得られた応力−ひずみ曲線において、ひずみ０．０５％及び０．２５％における点を結んで得られた直線の傾きから、引張弾性率を求めた。結果を表３に示す。

［ナノサーマルアナライザーによる熱変形温度の測定］
樹脂フィルム１〜３から約１０ｍｍ四方の試験片を切り出し（それぞれサンプルＡ〜Ｃとする。）、表面の熱変形温度をサーマルアナライザーｎａｎｏ−ＴＡ（ＡｎａｓｙｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）により測定した。プローブとしては、プローブ先端径３０ｎｍ、長さ２００μｍのサーマルカンチレバーを用いた。また、プローブ電圧を１Ｖとし、昇温速度を１０℃／秒に設定した。結果を表３に示す。

表３から明らかなとおり、同時二軸延伸樹脂フィルムは、ナノサーマルアナライザーで測定した表面の熱変形温度が高いほど、最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率に優れている。よって、予め同時二軸延伸樹脂フィルムに対して、最大点応力、破断点伸度、引張弾性率等の機械的物性の測定とナノサーマルアナライザーによる測定とを行い、これら機械的物性と表面の熱変形温度との相関を求めておけば、以後は、上記機械的物性の測定を行うことなく、ナノサーマルアナライザーによりフィルム表面の熱変形温度を測定するだけで、同時二軸延伸樹脂フィルムの上記機械的物性を評価することができる。

Claims

ナノサーマルアナライザーを用いて、樹脂成形体の表面の熱変形温度を測定する熱変形温度測定工程と、
予め求めておいた、熱変形温度と機械的物性との相関に基づいて、前記熱変形温度測定工程で測定された熱変形温度から前記樹脂成形体の機械的物性を推定する機械的物性推定工程と、
を含む樹脂成形体の機械的物性の評価方法。
前記樹脂成形体が樹脂成形容器である請求項１に記載の評価方法。
前記機械的物性が耐衝撃強度である請求項２に記載の評価方法。
前記樹脂成形体が樹脂フィルムである請求項１に記載の評価方法。
前記機械的物性が前記樹脂フィルムの最大点応力、破断点伸度、及び引張弾性率の少なくとも１種である請求項４に記載の評価方法。