JP4213200B2 - 型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子及びその製造方法、並びに、ポリ乳酸系樹脂発泡成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
剪断速度(sec-1)=4×Q/(πr3)
但し、Qは、ポリ乳酸系樹脂の体積押出量(cm3/sec)であり(Qを質量押出量(g/sec)から算出する場合は、ポリ乳酸系樹脂の密度は1.0g/cm3とする)、rは、ノズルの半径(cm)である。
ム」
カラム:住友分析センター社製 商品名「SUMICHIRAL OA5000」(4.6mmφ×250mm)
カラム温度:25℃
移動相:2mMCuSO4水溶液と2-プロパノールとの混合液
(CuSO4水溶液:2-プロパノール(体積比)=95:5)
移動相流量:1.0ミリリットル/分
検出器:UV 254nm
注入量:20マイクロリットル
(ポリ乳酸系樹脂の融点(mp)−40℃)
≦(交点における温度T)≦ポリ乳酸系樹脂の融点(mp)・・・式1
≦交点における温度T≦ポリ乳酸系樹脂の融点(mp)・・・式1
≦交点における温度T≦〔ポリ乳酸系樹脂の融点(mp)−10℃〕
・・・式2
れている動的粘弾性測定装置を用いて測定することができる。
E=A+(C−D)
連続気泡率(%)=100×(E−B)/E
融着率(%)=100×材料破壊した発泡粒子の粒子数N2/発泡粒子の全粒子数N1
2 回転軸
3 駆動部材
4 冷却部材
41 冷却ドラム
42 冷却液
5 回転刃
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩密度は、JIS K6911:1995年「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して測定されたものをいう。即ち、JIS K6911に準拠した見掛け密度測定器を用いて測定し、下記式に基づいてポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩密度を測定した。
=〔試料を入れたメスシリンダーの質量(g)−メスシリンダーの質量(g)〕
/〔メスシリンダーの容量(cm3)〕
ポリ乳酸系樹脂発泡成形体の見掛け密度は、JIS K6767:1999「発泡プラスチック及びゴム−見掛け密度の測定」に記載の方法で測定されたものをいう。
先ず、ポリ乳酸系樹脂発泡成形体から、縦50mm×横50mm×高さ30mmの直方体形状の試験体を切り出した。そして、この試験体を用いて、JIS A9511:1995「発泡プラスチック保温材」に記載の方法に準拠し、圧縮速度を10mm/分として5%圧縮時の圧縮強度を測定した。なお、上記圧縮強度の測定には、テンシロン万能試験機(オリエンテック社製 商品名「UCT−10T」)を用いた。
ポリ乳酸系樹脂発泡成形体から、縦75mm×横300mm×高さ30mmの直方体形状の試験体を切り出した。そして、この試験体を用いて、JIS K7221:1999「硬質発泡プラスチック−曲げ試験−第2部:曲げ特性の測定」に記載の方法に準拠して、圧縮速度を10mm/分として最大点応力を測定し、その結果を曲げ強度(MPa)とした。なお、上記最大点応力の測定には、テンシロン万能試験機(オリエンテック社製 商品名「UCT−10T」)を用いた。
得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体を120℃に維持された電気オーブン内に22時間に亘って放置した。そして、電気オーブン内に放置する前後のポリ乳酸系樹脂発泡成形体の寸法を測定し、下記式に基づいて寸法変化率を算出し耐熱性として評価した。なお、ポリ乳酸系樹脂発泡成形体の寸法は、縦方向、横方向及び高さ方向の寸法の相加平均値とした。
寸法変化率(%)=100×(加熱後の寸法−加熱前の寸法)/加熱前の寸法
得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体の外観を目視観察して下記の基準に基づいて評価した。
○・・・発泡成形体の表面に斑模様(ムラ)が見られない。
×・・・発泡成形体の表面に斑模様(ムラ)が見られた。
ポリ乳酸系樹脂発泡成形体の穿孔衝撃試験をASTM D−3763(Standard Test Method for Puncture Properties of Plastics Using Load and Displacement Sensors)に準拠して行った。
図1及び図2に示した製造装置を用いて型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造した。先ず、結晶性のポリ乳酸系樹脂(ユニチカ社製 商品名「TERRAMAC HV−6250H」、融点(mp):169.1℃、D体比率:1.2モル%、L体比率:98.8モル%、動的粘弾性測定にて得られた、貯蔵弾性率曲線と損失弾性率曲線との交点における温度T:138.8℃)100重量部及び気泡調整剤としてポリテトラフルオロエチレン粉末(旭硝子社製 商品名「フルオンL169J」)0.1重量部を口径が65mmの単軸押出機に供給して溶融混練した。なお、単軸押出機内において、ポリ乳酸系樹脂を始めは190℃にて溶融混練した後に220℃まで昇温させながら溶融混練した。
回転刃5の数を2枚とし、回転軸2の後端部外周面に該回転軸2の周方向に等間隔に回転刃5を一体的に設けた(回転軸2の後端部外周面における回転軸2の直径方向に対向する箇所に回転刃5、5を一体的に設けた)こと、回転刃5の回転数を7800rpmとしたこと以外は実施例1と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子及びポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
ポリ乳酸系樹脂として、結晶性のポリ乳酸系樹脂(三井化学社製 商品名「LACEA H−100」、融点:171.4℃、D体比率:0.9モル%、L体比率:99.1モル%、動的粘弾性測定にて得られた、貯蔵弾性率曲線と損失弾性率曲線との交点における温度T:107.0℃)100重量部と、架橋剤であるエポキシ基を有するアクリル・スチレン系化合物とポリ乳酸系樹脂とのマスターバッチ2重量部からなるものを用い、押出機の先端部において、溶融状態のポリ乳酸系樹脂を200℃に冷却したこと以外は実施例1と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子及びポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。なお、マルチノズル金型1の温度は200℃に維持されていた。
イソブタン35重量%及びノルマルブタン65重量%からなるブタンをポリ乳酸系樹脂100重量部に対して1.0重量部の代わりに1.5重量部となるようにしたこと以外は実施例1と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子及びポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
出口部11の直径が1.0mmであるノズルを20個有し、且つ、ノズルの出口部11が全て、直径が139.5mmの仮想円A上に等間隔毎に配設されてなるマルチノズル金型1を用い、マルチノズル金型1の各ノズルから剪断速度3820sec-1でポリ乳酸系樹脂を押出発泡させたこと以外は実施例1と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子及びポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
実施例1で得られた二酸化炭素を含浸させる前のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を10リットルの圧力容器内に供給して密閉し、この圧力容器内に二酸化炭素を1.0MPaの圧力で圧入して20℃にて6時間に亘って放置してポリ乳酸系樹脂発泡粒子に二酸化炭素を含浸した。
ノズル数が20個であり且つノズルの出口部11の直径が0.7mmであること以外は実施例1で用いられたマルチノズル金型1と同一の構造を有するマルチノズル金型1を用い、マルチノズル金型1の各ノズルから剪断速度11136sec-1でポリ乳酸系樹脂を押出発泡させたこと、回転刃5の数を2枚とし、回転軸2の後端部外周面に該回転軸2の周方向に等間隔に回転刃5、5を一体的に設けた(回転軸2の後端部外周面における回転軸2の直径方向に対向する箇所に回転刃5、5を一体的に設けた)こと以外は実施例1と同様の要領でポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造した。このポリ乳酸系樹脂発泡粒子を10リットルの圧力容器内に供給して密閉し、この圧力容器内に二酸化炭素を0.8MPaの圧力で圧入して20℃にて5時間に亘って放置してポリ乳酸系樹脂発泡粒子に二酸化炭素を含浸した。
二次発泡粒子に二酸化炭素を含浸させるにあたって、圧力を1.0MPaの代わりに0.3MPaとし、温度を0℃の代わりに−7℃としたこと以外は実施例7と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
二次発泡粒子に二酸化炭素を含浸させるにあたって、温度を0℃の代わりに13℃としたこと以外は実施例7と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
二次発泡粒子に二酸化炭素を含浸させるにあたって、温度を0℃の代わりに22℃としたこと以外は実施例7と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
結晶性のポリ乳酸系樹脂(ユニチカ社製 商品名「TERRAMAC HV−6250H」、融点:169.1℃、D体比率:1.2重量%、L体比率:98.8重量%、動的粘弾性測定にて得られた、貯蔵弾性率曲線と損失弾性率曲線との交点における温度T:138.8℃)100重量部及び気泡調整剤としてポリテトラフルオロエチレン粉末(旭硝子社製 商品名「フルオンL169J」)0.1重量部を口径が65mmの単軸押出機に供給して溶融混練した。なお、単軸押出機内において、ポリ乳酸系樹脂を始めは190℃にて溶融混練した後に220℃まで昇温させながら溶融混練した。
回転刃5の数を2枚とし、回転軸2の後端部外周面に該回転軸2の周方向に等間隔に回転刃5、5を一体的に設けた(回転軸2の後端部外周面における回転軸2の直径方向に対向する箇所に回転刃5、5を一体的に設けた)こと、回転刃5の回転数を1800rmpとしたこと以外は実施例1と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造しようとしたが、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士が合体してしまい、良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得ることができなかった。
比較例1で得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を用いて実施例6と同様の要領で二次発泡粒子を得た。得られた二次発泡粒子は、その粒径が2.3〜3.5mmであったが、嵩密度が0.060g/cm3と高かった。得られた二次発泡粒子を用いて実施例6と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
結晶性のポリ乳酸系樹脂(三井化学社製 商品名「LACEA H−360」、融点(mp):142.5℃、D体比率:6.0モル%、L体比率:94.0モル%、動的粘弾性測定にて得られた、貯蔵弾性率曲線と損失弾性率曲線との交点における温度T:112.7℃)100重量部及び気泡調整剤としてポリテトラフルオロエチレン粉末(旭硝子社製 商品名「フルオンL169J」)0.1重量部を口径が65mmの単軸押出機に供給したこと以外は実施例1と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。なお、ポリ乳酸系樹脂を単軸押出機で始めは175℃にて溶融混練した後に185℃まで昇温させながら溶融混練した後、単軸押出機の先端部において、溶融状態のポリ乳酸系樹脂を195℃に冷却し、195℃に維持したマルチノズル金型1から押出発泡した。得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、その粒径が2.2〜2.6mmであった。
二次発泡粒子に二酸化炭素を含浸させるにあたって、温度を0℃の代わりに28℃としたこと以外は実施例7と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
二次発泡粒子に二酸化炭素を含浸させるにあたって、圧力を1.0MPaの代わりに0.1MPaとしたこと以外は実施例7と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
二次発泡粒子に二酸化炭素を含浸させるにあたって、圧力を1.0MPaの代わりに1.7MPaとしたこと以外は実施例7と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
Claims (10)
- 構成モノマー成分としてD体及びL体の双方の光学異性体を含有し且つD体又はL体のうちの少ない方の光学異性体の含有量が5モル%未満であるか、或いは、構成モノマー成分としてD体又はL体のうちの何れか一方の光学異性体のみを含有しているポリ乳酸系樹脂を押出機に供給して発泡剤の存在下にて溶融混練する工程と、上記押出機の前端に取り付けたノズル金型からポリ乳酸系樹脂押出物を押出し、このポリ乳酸系樹脂押出物を発泡させながら、上記ノズル金型の前端面に接触しながら2000〜10000rpmの回転数で回転する回転刃によって切断してポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造し、上記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を切断応力によって飛散させる工程と、上記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を上記ノズル金型の前方に配設した冷却部材に衝突させて冷却する工程とを備えていることを特徴とする型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法。
- 冷却部材は、ノズル金型の前方に配設された筒状の冷却ドラムと、この冷却ドラムの内面に沿って流されている冷却液とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法。
- ポリ乳酸系樹脂押出物は、ノズル金型から押出された直後の未発泡部とこの未発泡部に連続する発泡途上の発泡部とからなり、上記ポリ乳酸系樹脂押出物を上記未発泡部において回転刃によって切断することを特徴とする請求項1に記載の型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法。
- ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を構成するポリ乳酸系樹脂が、その融点(mp)と、動的粘弾性測定にて得られた、貯蔵弾性率曲線と損失弾性率曲線との交点における温度Tとが下記式1を満たすように調整されていることを特徴とする請求項1に記載の型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法。
(ポリ乳酸系樹脂の融点(mp)−40℃)
≦(交点における温度T)≦ポリ乳酸系樹脂の融点(mp)・・・式1 - 押出発泡で得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子であって、上記ポリ乳酸系樹脂は、その構成モノマー成分としてD体及びL体の双方の光学異性体を含有し且つD体又はL体のうちの少ない方の光学異性体の含有量が5モル%未満であるか、或いは、構成モノマー成分としてD体又はL体のうちの何れか一方の光学異性体のみを含有しており、表皮層によって全面が被覆されていることを特徴とする型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
- 嵩密度が0.02〜0.6g/cm3で結晶化度が30%以下であると共に連続気泡率が20%以下であることを特徴とする請求項5に記載の型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
- 請求項1に記載の型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法で得られた型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子に不活性ガスを−40〜25℃で且つ0.2〜1.6MPaの圧力下にて含浸させる工程と、上記型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を金型内に充填する工程と、上記型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を加熱することによって発泡させる工程とを備えていることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡成形体の製造方法。
- 請求項1に記載の型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法で得られた型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子に不活性ガスを−40〜25℃で且つ0.2〜1.6MPaの圧力下にて含浸させる工程と、上記型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を発泡させて二次発泡粒子を製造する工程と、上記二次発泡粒子に不活性ガスを−40〜25℃で且つ0.2〜1.6MPaの圧力下にて含浸させる工程と、上記二次発泡粒子を金型内に充填する工程と、上記二次発泡粒子を加熱することによって発泡させる工程とを備えていることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡成形体の製造方法。
- 金型内の発泡粒子を60〜100℃の水で加熱することによって発泡させることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のポリ乳酸系樹脂発泡成形体の製造方法。
- 不活性ガスが二酸化炭素であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のポリ乳酸系樹脂発泡成形体の製造方法。
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