JP2023149662A - 発泡樹脂成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記熱可塑性樹脂は、好ましくは生分解性樹脂を含む。
前記熱可塑性樹脂は、好ましくはポリ乳酸を含む。
前記バイオマス粒子は、好ましくはセルロース粉を含む。
金型のゲート幅X1/成形体幅X≧17.4% (1)
金型のゲート肉厚t1/成形体肉厚t≦20%、かつt>1.2mm (2)
前記超臨界流体は、好ましくは超臨界状態の窒素である。
溶融している前記熱可塑性樹脂組成物は、好ましくは金型キャビティ内で渦を形成する。
[発泡樹脂成形体]
本発明の発泡樹脂成形体はバイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む。
<バイオマス粒子>
本発明において、バイオマスとは、再生可能な、生物由来の有機性資源であって化石資源を除いた物質である。本発明で使用されるバイオマスとして、例えば以下のものが挙げられる。
(1)資源作物
資源作物は、資源としての利用を目的に栽培されたバイオマスである。資源作物として、例えば米、トウモロコシ、いも類等由来の澱粉、サトウキビ、てんさい等由来の糖質が挙げられる。
(2)未利用バイオマス
未利用バイオマスは、資源として利用されずに廃棄されたバイオマスである。未利用バイオマスとして、例えば林地残材、木粉等の林産資源、稲わら、もみ殻、麦わら等の農産資源が挙げられる。
(3)廃棄物系バイオマス
廃棄物系バイオマスは、廃棄物として発生しているバイオマスである。廃棄物系バイオマスとして、例えば家畜排泄物等の畜産資源、加工残渣、生ごみ、動植物性残渣等の食品資源、パルプ廃液等の産業資源、製材工場残材、製紙工場残材、建築廃材等の林業資源、下水汚泥が挙げられる。
本発明で使用される熱可塑性樹脂は特定の熱可塑性樹脂に限定されない。本発明で使用される熱可塑性樹脂として、例えば以下の熱可塑性樹脂が挙げられる。
(1)ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリブチレンサクシネート、セルロースアセテート、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、ポリブチレンサクシネート-co-アジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート等の生分解性樹脂、
(2)低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、及びそれらの共重合体などの各種のポリオレフィン系樹脂、
(3)ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVdC)などの塩素含有樹脂、
(4)テトラフルオロエチレン樹脂、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、パーフルオロエチレンプロペン共重合樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂などのフッ素含有樹脂、
(5)エチレン酢酸ビニル樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、ポリスチレン系樹脂、ABS樹脂、AS樹脂等の、(1)~(4)に示される付加系熱可塑性樹脂以外の付加系熱可塑性樹脂、
(6)ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ナイロン11、メタキシリレンアジパミド(mXD6)、ヘキサメチレンテレフタラミド(6T)、及びそれらの共重合体などの各種のポリアミド系樹脂、
(7)ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレン-2,6-ナフタレート(PEN)、ポリメチレンテレフタレート(PMT)、ポリプロピレンテレフタレート(PPT)、ポリエチレン-p-オキシベンゾエート(PEOB)、ポリ-1,4-シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート(PCT)、及び共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分や、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分などを共重合したポリエステル(生分解性ポリエステルを除く)、液晶ポリエステルなどの各種のポリエステル系樹脂、
(8)ポリアミドイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂等の、(6)及び(7)に示される縮合系熱可塑性樹脂以外の縮合系熱可塑性樹脂。
これらの熱可塑性樹脂の少なくとも1種が使用されてよい。
本発明の発泡樹脂成形体は、前記バイオマス粒子と前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物に、必要に応じて充填剤、難燃剤、酸化防止剤、透明化剤、可塑剤、帯電防止剤、相溶化剤、核剤、紫外線吸収剤、耐候剤、熱安定剤、光安定剤、結合剤、アンチブロッキング剤、滑剤、中和剤、結晶化促進剤、着色剤、防水剤、撥水剤、抗菌剤、防曇剤、耐衝撃性強化剤等の、発泡成形用樹脂組成物に添加される通常の添加剤を添加して、後述する射出成形により成形されて得られる。
上記酸化防止剤として、例えばフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられる。
本発明の発泡樹脂成形体の変形量は、発泡成形直後の当該発泡樹脂成形体の厚みの5%以下である。ここで、本発明の発泡樹脂成形体の変形量は、成形直後における当該発泡樹脂成形体と、成形直後から24時間経過後における当該発泡樹脂成形体を、三次元測定機で測定して算出される。三次元測定機として市販のものを使用できる。
本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、前記バイオマス粒子と前記熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練工程を含む。当該溶融混練工程に使用される装置として、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、押出機等が挙げられる。さらに本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、溶融混練された前記熱可塑性樹脂組成物と超臨界流体を混合する混合工程を含む。
前記超臨界流体は、好ましくは超臨界状態の窒素、及び超臨界状態の二酸化炭素の少なくとも1つを含み、より好ましくは超臨界状態の窒素を含む。前記熱可塑性樹脂組成物と混合される超臨界流体の含有量は、前記熱可塑性樹脂組成物の0.01~0.2質量%の範囲である。当該含有量が0.01質量%未満であると、成形体の発泡倍率が小さく、成形体の表面に波紋状又は樹木の年輪状の模様が形成されないおそれがある。また、当該含有量が0.2質量%を超えると、成形体の発泡倍率が大きくなり、発泡体中の気泡が均一にならない。
金型のゲート肉厚t1/成形体肉厚t≦20%、かつt>1.2mm (2)
ここで、X、X1、t、及びt1は、発泡成形直後に三次元測定機で測定される。
金型のゲート幅X1/成形体幅X≧17.4% (1)
金型のゲート肉厚t1/成形体肉厚t≦20%、かつt>1.2mm (2)
ここでX、X1、t、及びt1は、射出成形直後に発泡樹脂成形体を三次元測定機で計測して測定される。
パルプからなる紙粉(粒子径25~200μm)30質量%とポリ乳酸(ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000)70質量%からなる原料を、押出成形機(日本製鋼所製TEX440αIII)でペレット化し、次いで射出成形機(日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力360t)と超臨界流体供給装置(Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10)と金型(大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80)を使用して、金型温度30℃、加熱シリンダー温度210℃、充填圧力80MPa、射出速度50mm/sec、成形サイクル70sec、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量0.2質量%の条件で射出成形した。波紋が射出成形された発泡樹脂平板の表面に形成されていた。成形直後の発泡樹脂平板を三次元測定機(株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500)で測定し、当該発泡樹脂平板の成形体幅X、成形体肉厚t、金型のゲート幅X1、及び金型のゲート肉厚t1を計測した。前記発泡樹脂成形体の変形量を、成形直後から24時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表1に示す。
成形体肉厚tを表1に示すように変更して、表面に波紋が形成された平板を射出成形した以外、実施例1と同様の操作を実施した。結果を表1に示す。
杉木粉(粒子径1~1000μm)70質量%とポリ乳酸(ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000)30質量%からなる原料を、押出成形機(日本製鋼所製TEX440αIII)でペレット化し、次いで射出成形機(日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力360t)と超臨界流体供給装置(Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10)と金型(大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80)を使用して、金型温度30℃、加熱シリンダー温度210℃、充填圧力100MPa、射出速度70mm/sec、成形サイクル90sec、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量0.2質量%の条件で射出成形した。波紋が射出成形された発泡樹脂筐体の表面に形成されていた。成形直後の発泡樹脂筐体を三次元測定機(株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500)で測定し、当該発泡樹脂筐体の成形体幅X、成形体肉厚t、金型のゲート幅X1、及び金型のゲート肉厚t1を計測した。前記発泡樹脂成形体の変形量を、成形直後から24時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表1に示す。
成形体肉厚tを表1に示すように変更して、発泡樹脂平板を射出成形した以外、実施例1と同様の操作を実施した。結果を表1に示す。当該平板の表面に波紋は形成されていなかった。
杉木粉(粒子径1~1000μm)70質量%とポリ乳酸(ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000)30質量%からなる原料を、押出成形機(日本製鋼所製TEX440αIII)でペレット化し、次いで射出成形機(日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力360t)と超臨界流体供給装置(Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10)と金型(大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80)を使用して、金型温度30℃、加熱シリンダー温度210℃、充填圧力50MPa、射出速度50mm/sec、成形サイクル60sec、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量0.2質量%の条件で射出成形した。射出成形された発泡樹脂筐体の表面に波紋は形成されていなかった。成形直後の発泡樹脂筐体を三次元測定機(株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500)で測定し、当該発泡樹脂筐体の成形体幅X、成形体肉厚t、金型のゲート幅X1、及び金型のゲート肉厚t1を計測した。前記発泡樹脂筐体の変形量を、成形直後から24時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表1に示す。
一方、上記式(1)及び(2)で示される条件が満たされる実施例1~3の発泡樹脂成形体は、波紋状の美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されているものであった。
33・・・ゲート、34・・・ランナー。
前記熱可塑性樹脂は、好ましくは生分解性樹脂を含む。
前記熱可塑性樹脂は、好ましくはポリ乳酸を含む。
前記バイオマス粒子は、好ましくはセルロース粉を含む。
金型のゲート幅X1/成形体幅X≧17.4% (1)
金型のゲート肉厚t1/成形体肉厚t≦20%、かつt≧2.5mm (2)
前記超臨界流体は、好ましくは超臨界状態の窒素である。
溶融している前記熱可塑性樹脂組成物は、好ましくは金型キャビティ内で渦を形成する。
Claims (7)
- バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂成形体であって、
前記発泡樹脂成形体に対する前記バイオマス粒子の含有量が1~70質量%の範囲であり、
表面が波紋状又は樹木の年輪状の外観を呈し、
当該発泡樹脂成形体の変形量が、発泡成形直後の当該発泡樹脂成形体の5%以下であることを特徴とする発泡樹脂成形体。 - 請求項1に記載された発泡樹脂成形体において、前記熱可塑性樹脂が生分解性樹脂を含むことを特徴とする発泡樹脂成形体。
- 請求項1又は2に記載された発泡樹脂成形体において、前記熱可塑性樹脂がポリ乳酸を含むことを特徴とする発泡樹脂成形体。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載された発泡樹脂成形体において、前記バイオマス粒子がセルロース粉を含むことを特徴とする発泡樹脂成形体。
- バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂成形体の製造方法であって、
前記バイオマス粒子の含有量が1~70質量%の範囲である熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練工程、
溶融混練された前記熱可塑性樹脂組成物と、前記熱可塑性樹脂組成物の0.01~0.2質量%の範囲の超臨界流体を混合する混合工程、
前記混合工程で得られた前記超臨界流体を含む前記熱可塑性樹脂組成物を射出成形する射出成形工程を含み、
前記射出成形工程において下記式(1)及び(2)で示される条件が満たされることを特徴とする発泡樹脂成形体の製造方法。
金型のゲート幅X1/成形体幅X≧17.4% (1)
金型のゲート肉厚t1/成形体肉厚t≦20%、かつt>1.2mm (2) - 請求項5に記載された発泡樹脂成形体の製造方法であって、前記超臨界流体が超臨界状態の窒素である、発泡樹脂成形体の製造方法。
- 請求項5又は6に記載された発泡樹脂成形体の製造方法であって、溶融している前記熱可塑性樹脂組成物が金型キャビティ内で渦を形成する、発泡樹脂成形体の製造方法。
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