JP2024029842A - 発泡体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基材としてポリブチレンサクシネートを用いつつ、ポリブチレンサクシネートをブロック発泡させることにより、土壌中で分解可能な発泡体を製造できるようにすることを図る。【解決手段】基材であるポリブチレンサクシネート５０～１００重量部に架橋剤、及び発泡剤である炭酸水素ナトリウム３～１５重量部を添加した架橋性発泡性組成物を密閉容器中に充填し、加圧下で加熱した後、除圧する工程を含む発泡体の製造方法を採用する。【選択図】なし
Description
本発明は、ポリブチレンサクシネートを主原料とする発泡体の製造方法に関する。
昨今、環境に配慮し、生分解性樹脂を用いて発泡体を製造することが考えられてきている。生分解性樹脂は、自然界に流出しても分解するため、マイクロプラスチックによる環境汚染の解決手段として、使用が拡大している。
ここで、発泡体の製造に基材として用いられる生分解性樹脂の一例として、ポリブチレンサクシネートが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。ポリブチレンサクシネートは、土壌中で分解可能であるという特長を有する。ポリブチレンサクシネートを用いて発泡体を製造する場合、ポリ乳酸等他の生分解性樹脂と混練させることが多い。しかし、ポリ乳酸は土壌中では分解しないため、ポリブチレンサクシネートを単独で、又は他の土壌中で分解可能な生分解性樹脂と混合したものを主原料として発泡体を製造することが試みられている。
しかして、ポリブチレンサクシネートの発泡性組成物を密閉容器中に充填して発泡させるブロック発泡により発泡体を製造しようとすると、樹脂の劣化が起こり、形状を保持できないという不具合が存在する。
本発明は、以上に着目してなされたもので、基材としてポリブチレンサクシネートを用いつつ、ポリブチレンサクシネートをブロック発泡させることにより、土壌中で分解可能な発泡体を製造できるようにすることを目的とする。
請求項１の発明に係る発泡体の製造方法は、基材であるポリブチレンサクシネート５０～１００重量部に架橋剤、及び発泡剤である炭酸水素ナトリウム３～１５重量部を添加した架橋性発泡性組成物を密閉容器中に充填し、加圧下で加熱した後、除圧する工程を含む。
このような製造方法によれば、従来発泡剤として多く使われてきていたＡＤＣＡに代えて炭酸水素ナトリウムを発泡剤として用いることにより、ブロック発泡によって土壌中で分解可能な発泡体を製造できる。
このような発泡体の製造方法の有効な実施の態様の一つとして、充填剤を５～１００重量部添加する工程を含む請求項１記載の発泡体の製造方法。
このような発泡体の製造方法の有効な実施の態様の他の一つとして、基材として、ポリブチレンサクシネート以外にポリブチレンアジベート又はＰＬＡを５～５０重量部を含む請求項１又は２記載発泡体の製造方法。
本発明によれば、基材としてポリブチレンサクシネートを用いつつ、発泡剤である炭酸水素ナトリウム３～１５重量部を添加しブロック発泡させることにより、土壌中で分解可能な発泡体を製造できるようにすることができる。
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態は、基材であるポリブチレンサクシネート（又はポリブチレンサクシネートとポリブチレンアジペート・テレフタラートとの混合物）に発泡剤である炭酸水素ナトリウム、架橋剤等を添加して混練することにより架橋性発泡性組成物を得、その組成物を密閉容器中に充填し、加圧下で加熱し発泡させることにより発泡体を得るものである。
ここで、架橋性発泡性組成物は、基材であるポリブチレンサクシネート５０～１００重量部、望ましくは８０～１００重量部、発泡剤である炭酸水素ナトリウム３～１５重量部、望ましくは６～１５重量部、及び架橋剤を少なくとも含む。
架橋剤は、ポリブチレンサクシネート（又はポリブチレンサクシネートとポリブチレンアジペート・テレフタラートとの混合物）中において少なくともポリブチレンサクシネートの流動開始温度以上の分解温度を有するものであって、加熱により分解され、遊離ラジカルを発生してその分子間もしくは分子内に架橋結合を生じせしめるラジカル発生剤であるところの有機過酸化物である。その具体例としては、ジクミルパーオキサイド、ｎ－ブチル４，４－ビス（t－ブチルパーオキシ）バレレート、１，１－ジターシャリーブチルパーオキサイド、１，１－ジターシャリーブチルパーオキシー３，３，５－トリメチルシクロヘキサン、２，５－ジメチルー２，５－ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、２，５－ジメチルー２，５－ジターシャリーブチルパーオキシヘキシン、α，α―ジターシャリーブチルパーオキシイソプロピルベンゼン、ターシャリーブチルパーオキシケトン、ターシャリーブチルパーオキシベンゾエート等を挙げることができる。但し、原料の樹脂に応じて、最適な有機過酸化物を選択する必要がある。
なお、架橋性発泡性組成物の物性の改良または価格の低下を目的として、架橋結合に著しい悪影響を与えない配合剤（充填剤）、例えば酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素等の金属酸化物や、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩、各種染料、顔料、デンプン（コーンスターチ）並びに蛍光物質、その他常用のゴム及びプラスチック配合剤等を必要に応じて添加することができる。さらに、ステアリン酸等の滑剤、カルボジライト等の改質剤等を必要に応じて添加することもできる。
本実施形態における発泡体の製造の手順は、基本的に既存の発泡体の製造におけるそれと同様である。即ち、基材であるポリオレフィン系樹脂に発泡剤、架橋剤等を添加して混練した後、これを加熱し発泡させて発泡体を得るのである。なお、本実施形態の実施例２及び５では、混練物に１段階目の発泡を行わせる工程、１段階目の発泡を行った後の中間体を取り出す１次取出し工程、中間体に２段階目の発泡を行わせる工程、２段階目の発泡を行った後の発泡体を取り出す２次取出し工程を行う。
表１及び表２に、本実施形態の具体的な実施例を示す。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。また、表２に、本実施形態の比較例を示す。表１及び表２において、数字は主原料であるポリブチレンサクシネート（又はポリブチレンサクシネートとポリブチレンアジペート・テレフタラートとの混合物）を合計１００重量部とした場合の各成分の重量比である。
＜実施例１＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）９重量部、及びジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．７重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１６０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、１０３ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例２＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）９重量部、及びジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．７重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１５０℃、５０分間加圧下で加熱した後、さらに１６０℃、３０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、８８ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例３＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）９重量部、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．７重量部、及びコーンスターチ（デンプン、充填剤）３０重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１６０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、１０８ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例４＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）６重量部、及びジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．６重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１５０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、１４０ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例５＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）１２重量部、及びジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．６重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１６０℃、５０分間加圧下で加熱した後、さらに１６０℃、３０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、５７．４ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例６＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）１２重量部、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．６重量部、及び炭酸カルシウム（充填剤）５０重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１６０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、１１０ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例７＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）１２重量部、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．３重量部、及びカルボジライト（改質剤）２重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１６０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、９１ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例８＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）１５重量部、パーヘキシン２５Ｂ－４０（架橋剤）１．２重量部、及びコーンスターチ（デンプン、充填剤）５０重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１６０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、１０５ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例９＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）１２重量部、パーヘキサＶ－４０（架橋剤）１．５重量部、及びステアリン酸（滑剤）０．７重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１５０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、９５ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例１０＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）８０重量部、ポリブチレンアジペート・テレフタラート（ＰＢＡＴ、商品名：エコフレックズ、Ｂａｓｆジャパン株式会社製）２０重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）１２重量部、及びジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．６重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１５０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、９６ｋｇ／ｍ3となった。
＜実施例１１＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）８０重量部、ポリブチレンアジペート・テレフタラート（ＰＢＡＴ、商品名：エコフレックズ、Ｂａｓｆジャパン株式会社製）２０重量部、炭酸水素ナトリウム（重曹、発泡剤）１２重量部、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．３重量部、及びカルボジライト（改質剤）２重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１５０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させた。出来上がった発泡体の見かけ上の密度は、９０ｋｇ／ｍ3となった。
＜比較例＞ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ、商品名：ＦＺ９１Ｂ、三菱ケミカル株式会社製）１００重量部、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ、発泡剤）１重量部、及びジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ、架橋剤）０．３重量部からなる組成物を混練し、その練和物を１５０℃、５０分間加圧下で加熱することで、発泡剤及び架橋剤を分解して発泡させたが、形状を保つことができなかった。
また、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）を基材として用いた本実施形態の発泡体の土壌中生分解度試験の結果を、試験日数に対する生分解率を示すグラフである図１を参照しつつ以下に示す。この試験は、ＪＩＳ Ｋ ６９５５：２０１７に準拠して行われた。本実施形態の発泡体は、実験開始から１８０日経過時点で４８．９～６７．８％、平均すると約５４％分解した。日本バイオプラスチック協会が「生分解性プラスチック」として認める基準である１８０日６０％以上の分解に届かないが、一部原料をコーンスターチ等に置き換えることで基準をクリアできることが予想される。
以上に述べたように、発泡剤として炭酸水素ナトリウム（重曹）を使用した実施例１～１１記載のものは、ブロック発泡の工程を行った後も発泡体として形状を保つことができた。
これに対し、比較例に記載のものは、ブロック発泡の工程を行った後、発泡体として形状を保つことができなかった。
以上に述べたように、本実施形態に係る発泡体は、土壌中において、１８０日経過時時点で５４％以上分解し、１８０日時点でも分解速度は衰えておらず、さらに分解が進むことが予想され、マイクロプラスチックによる環境汚染の解決に貢献することができる。
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
例えば、基材であるポリブチレンサクシネートの配合割合は５０～１００重量部、望ましくは８０～１００重量部の範囲で任意に設定してよい。また、発泡剤である炭酸水素ナトリウムの配合割合は３～１５重量部、望ましくは６～１５重量部の範囲で任意に設定してよい。
加えて、基材として、ポリブチレンサクシネート以外に、ポリブチレンアジペート・テレフタラート、ポリブチレンアジベート、又はポリ乳酸を５～５０重量部の範囲で任意に配合してよい。
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
Claims (3)
- 基材であるポリブチレンサクシネート５０～１００重量部に架橋剤、及び発泡剤である炭酸水素ナトリウム３～１５重量部を添加した架橋性発泡性組成物を密閉容器中に充填し、加圧下で加熱した後、除圧する工程を含む発泡体の製造方法。
- 充填剤を５～１００重量部添加する工程を含む請求項１記載の発泡体の製造方法。
- 基材として、ポリブチレンサクシネート以外に、ポリブチレンアジペート・テレフタラート、ポリブチレンアジベート、又はポリ乳酸を５～５０重量部を含む請求項１又は２記載の発泡体の製造方法。
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