JP5393566B2

JP5393566B2 - 管状成形品

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Publication number: JP5393566B2
Application number: JP2010077726A
Authority: JP
Inventors: 佳之杉原; 敬雄山中; 末吉溝口; 光伸今村
Original assignee: Fuji Chemical Industries Co Ltd
Current assignee: Fuji Chemical Industries Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: CN102206402A; KR20110109864A; KR101759654B1; JP2011208040A

Description

本発明は、生分解性の樹脂から構成される管状成形品に関する。

管状成形品の一例としては、例えば、ストローが挙げられる。このストローは、通常、ポリプロピレンなどの合成樹脂から構成されているが、近年、エコロジーの観点から、このような合成樹脂製のストローに代えて、生分解性の樹脂から構成されたストローの要望が多くなっている。

そして、このような、生分解性の樹脂から構成されるストローとして、従来、例えば、特開２００６−１３６６５７号公報に開示されたものが提案されている。このストローは、二段式の伸縮ストローで、それぞれ管状をした外部円筒部材及び内部円筒部材から構成され、使用時に、内部円筒部材が外部円筒部材から引き出されるようになっている。

前記外部円筒部材は、その内径が内部円筒部材の外径よりも大径に形成され、先端部に縮径部を備えており、前記内部円筒部材は、外部円筒部材の内部に収容され、後端部に拡径部を備える。そして、内部円筒部材が外部円筒部材から引き出される際には、これら縮径部と拡径部とが係合して、気密が保たれるとともに、内部円筒部材が外部円筒部材から抜けるのが防止される。

また、外部円筒部材は、７０重量％〜１００重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートと、０重量％〜３０重量％のポリ乳酸とから構成され、肉厚が０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍで、曲げ弾性率が８００ＭＰａ〜１３００ＭＰａである。一方、内部円筒部材は、５０重量％〜９０重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートと、１０重量％〜５０重量％のポリ乳酸とから構成され、肉厚が０．１ｍｍ〜０．６ｍｍで、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ〜１６００ＭＰａである。

特開２００６−１３６６５７号公報

ところで、上述のような二段式の伸縮ストローにおいて、前記縮径部や拡径部は、所定温度に加熱された金型を用い、この金型により外部円筒部材の先端部や内部円筒部材の後端部を加熱，軟化させて成形する。

しかしながら、上記従来のように、ポリブチレンアジペート・テレフタレート及びポリ乳酸から構成されるとともに、ポリブチレンアジペート・テレフタレートが主成分と、ポリ乳酸が副成分とされたストローでは、以下のような問題があった。

即ち、ポリブチレンアジペート・テレフタレートは柔軟性に富む材料であり、ポリ乳酸は硬い材料であるため、ポリブチレンアジペート・テレフタレートの比率が高いと、外部円筒部材や内部円筒部材が加熱されて軟化した際に柔らかくなり過ぎ、剛性が低下して保形性が悪化する。そして、剛性が低下して保形性が悪化すると、例えば、前記縮径部や拡径部の加工性（成形性）が悪くなって、これら縮径部や拡径部を所定形状に成形することができない。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、加熱による軟化時の剛性や保形性に優れ、加工性の良い管状成形品の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
第１成分として、５０重量％以上７５重量％以下の脂肪族ポリエステル又は脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを、第２成分として、１５重量％以上４５重量％以下で前記第１成分よりも曲げ弾性率が低い脂肪族ポリエステル又は脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを、第３成分として、５重量％以上２５重量％以下の無機フィラーを含むことを特徴とする管状成形品に係る。

この発明では、当該管状成形品の組成に無機フィラーを加えるとともに、第１成分たる脂肪族ポリエステル又は脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを５０重量％以上７５重量％以下と、第２成分たる、第１成分よりも曲げ弾性率が低い脂肪族ポリエステル又は脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを１５重量％以上４５重量％以下と、第３成分たる無機フィラーを５重量％以上２５重量％以下としている。

このようにしているのは、無機フィラーを加えるとともに、上記のような成分比率とすれば、柔軟性に富む材料（曲げ弾性率が低い材料）よりも硬い材料の比率が高くなるとともに、無機フィラーが骨材として機能し、この管状成形品が軟化した状態においても適度な剛性と保形性を確保することができるからである。これにより、管状成形品を加熱して軟化させた際の成形性（加工性）を向上させることができ、管状成形品に成形により形成すべき形状を、成形不良を生じることなく形成することができる。

尚、前記第１成分が５０重量％未満の場合や７５重量％を超えている場合、前記第２成分が１５重量％未満の場合や４５重量％を超えている場合、前記第３成分が５重量％未満の場合や２５重量％を超えている場合には、管状成形品の軟化時において適度な剛性と保形性を確保することができないという問題や、押出成形された筒状体を切断して所定長さの管状成形品を得る際に切断部が割れるという問題を生じる。

また、前記第１成分の曲げ弾性率は１０００ＭＰａ以上、前記第２成分の曲げ弾性率は１０００ＭＰａ未満であることが好ましく、このようにすれば、管状成形品の成形性（加工性）を更に良くすることができる。

ここで、前記第１成分たる脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリ乳酸を挙げることができ、曲げ弾性率は約３３００〜３７００ＭＰａ程度である。また、前記第１成分たる脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートサクシネートを挙げることができ、曲げ弾性率は約１７００〜２２００ＭＰａ程度である。一方、前記第２成分たる脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリカプロラクトンやポリブチレンサクシネートを挙げることができ、ポリカプロラクトンの曲げ弾性率は約２８０〜５７０ＭＰａ程度であり、ポリブチレンサクシネートの曲げ弾性率は約３３０〜６７０ＭＰａ程度である。また、前記第２成分たる脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとしては、例えば、ポリブチレンアジペート・テレフタレートを挙げることができ、曲げ弾性率は約５００ＭＰａ以下である。

また、前記無機フィラーとしては、例えば、含水珪酸マグネシウムや炭酸カルシウムなどを挙げることができる。

尚、本発明における管状成形品は、二段式や三段式などを含む多段式の伸縮ストローである。

以上のように、本発明に係る管状成形品によれば、加熱による軟化時の剛性や保形性に優れ、加工性の良い管状成形品とすることができる。

本発明の一実施形態に係るストローの概略構成を示した断面図である。本実施形態に係る外部円筒部材の概略構成を示した平面図である。本実施形態に係る内部円筒部材の概略構成を示した平面図である。第１縮径部の成形過程を示す説明図である。拡径部の成形過程を示す説明図である。第２縮径部の成形過程を示す説明図である。実施例における樹脂成分及び評価結果を示した図である。比較例における樹脂成分及び評価結果を示した図である。成形加工によって縮径部を形成する際に生じた加工不良を説明するための平面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るストローの概略構成を示した断面図であって、（ａ）は、内部円筒部材が外部円筒部材内に引き込まれた状態を示す断面図であり、（ｂ）は、内部円筒部材が外部円筒部材から引き出された状態を示す断面図である。また、図２は、本実施形態に係る外部円筒部材の概略構成を示した平面図であり、図３は、本実施形態に係る内部円筒部材の概略構成を示した平面図である。

図１乃至図３に示すように、本例のストロー１は、二段式の伸縮ストローと呼ばれるもので、それぞれ管状をした外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０から構成される。これら外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０は、５０重量％以上７５重量％以下のポリ乳酸（第１成分）と、１５重量％以上４５重量％以下のポリブチレンアジペート・テレフタレート（第２成分）と、５重量％以上２５重量％以下の無機フィラー（第３成分）とを含む生分解性の樹脂から構成される。

尚、前記ポリ乳酸は、その曲げ弾性率が約３３００〜３７００ＭＰａ程度であり、前記ポリブチレンアジペート・テレフタレートは、その曲げ弾性率が約５００ＭＰａ以下である。また、前記無機フィラーとしては、含水珪酸マグネシウムや炭酸カルシウムなどが挙げられる。

前記外部円筒部材１０は、その内径が内部円筒部材２０の外径よりも大径に形成され、内部円筒部材２０が内部に挿入されて軸線方向に移動自在に収容される。また、外部円筒部材１０の先端側には第１縮径部１１及びストッパ溝１２が形成され、後端側には第２縮径部１３が形成されている。

前記内部円筒部材２０は、その外径が前記第１縮径部１１の内径とほぼ同径に形成され、後端部には拡径部２１が形成されている。この拡径部２１の外径は、外部円筒部材１０の内径とほぼ同径に形成される。また、内部円筒部材２０の先端は先鋭にカットされている。

この内部円筒部材２０は、通常、その先端部が突出した状態で外部円筒部材１０の内部に収容されているが（図１（ａ）参照）、当該ストロー１の使用時には、図１（ｂ）に示すように、外部円筒部材１０から引き出されるようになっている。内部円筒部材２０が外部円筒部材１０から引き出される際には、前記第１縮径部１１と拡径部２１とが係合して、気密が保たれるとともに、内部円筒部材２０が外部円筒部材１０から抜けるのが防止される。

前記ストッパ溝１２は、例えば、１８０°対称位置に形成されており、外部円筒部材１０から引き出された内部円筒部材２０の拡径部２１の後端と係合してこの内部円筒部材２０が元に戻るのを防止する。また、前記第２縮径部１３は、外部円筒部材１０の後端角部が丸い曲面形状とされることで形成されており、口当たりを良くするため、及び内部円筒部材２０が外部円筒部材１０の後端から抜けるのを防止するためのものである。

そして、このようなストロー１は、例えば、次のようにして製造される。まず、溶融状態の樹脂を押出成形して筒状体を得るとともに、これを切断して所定長さの外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０をそれぞれ得る。

この後、外部円筒部材１０については、図４に示すように、ヒータ５１により所定温度に加熱され且つ内径が外部円筒部材１０の外径よりも小径の金型５２を用いて第１縮径部１１を成形する。具体的には、外部円筒部材１０と金型５２とが同軸となるようにこれらを配置した後（図４（ａ）参照）、外部円筒部材１０の端部を金型５２に挿入し（図４（ｂ）参照）、この後、外部円筒部材１０を金型５２から引き抜いて（図４（ｃ）参照）、第１縮径部１１を形成する。また、特に図示はしないが、前記ストッパ溝１２についても金型を用いて成形する。

一方、内部円筒部材２０については、図５に示すように、ヒータ５３により所定温度に加熱され且つ外径が内部円筒部材２０の内径よりも大径の金型５４を用いて拡径部２１を成形する。具体的には、内部円筒部材２０と金型５４とが同軸となるようにこれらを配置した後（図５（ａ）参照）、内部円筒部材２０の端部に金型５４を挿入し（図５（ｂ）参照）、この後、内部円筒部材２０を金型５４から引き抜いて（図５（ｃ）参照）、拡径部２１を形成する。

次に、外部円筒部材１０内に内部円筒部材２０を挿入し、内部円筒部材２０を挿入すると、図６に示すように、ヒータ５５により所定温度に加熱され且つ内周部と底部との隅部が曲面形状となった金型５６を用いて第２縮径部１３を形成する。具体的には、外部円筒部材１０と金型５６とが同軸となるようにこれらを配置した後（図６（ａ）参照）、外部円筒部材１０の後端部を金型５６に挿入し（図６（ｂ）参照）、この後、外部円筒部材１０を金型５６から引き抜いて（図６（ｃ）参照）、第２縮径部１３を形成する。

ところで、上述のように、本例では、前記外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０を、５０重量％以上７５重量％以下のポリ乳酸と、１５重量％以上４５重量％以下のポリブチレンアジペート・テレフタレートと、５重量％以上２５重量％以下の無機フィラーとから構成している。

このようにしているのは、無機フィラーを加えるとともに、上記のような成分比率とすれば、ポリ乳酸を第１成分と、ポリブチレンアジペート・テレフタレートを第２成分として、柔軟性に富む材料であるポリブチレンアジペート・テレフタレートよりも硬い材料であるポリ乳酸の比率を高くすることができるとともに、無機フィラーを骨材として機能させることができ、これら外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０が軟化した状態においても適度な剛性と保形性を確保することができるからである。これにより、外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０を加熱して軟化させた際の成形性（加工性）を向上させることができ、外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０に、成形不良を生じることなく前記第１縮径部１１，ストッパ溝１２，第２縮径部１３及び拡径部２１を成形して、これら第１縮径部１１，ストッパ溝１２，第２縮径部１３及び拡径部２１を所定形状に形成することができる。

尚、ポリ乳酸が５０重量％未満の場合や７５重量％を超えている場合、ポリブチレンアジペート・テレフタレートが１５重量％未満の場合や４５重量％を超えている場合、無機フィラーが５重量％未満の場合や２５重量％を超えている場合には、外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０の軟化時において適度な剛性と保形性を確保することができないという問題や、前記筒状体を切断して所定長さの外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０を得る際に切断部が割れるという問題を生じる。

斯くして、本例のストロー１によれば、外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０を、５０重量％以上７５重量％以下のポリ乳酸と、１５重量％以上４５重量％以下でポリ乳酸よりも曲げ弾性率が低いポリブチレンアジペート・テレフタレートと、５重量％以上２５重量％以下の無機フィラーとから構成することで、これら外部円筒部材１０及び内部円筒部材２０を、加熱による軟化時の剛性や保形性に優れ、加工性の良いものとすることができるので、例えば、前記第１縮径部１１，ストッパ溝１２，第２縮径部１３及び拡径部２１などの形状を、成形不良を生じることなく形成することができる。

因みに、実施例及び比較例として、図７及び図８に示すような組成の樹脂を押出成形して筒状体とした後、これを切断して所定長さの外部円筒部材１０を製作し、上述した方法と同様の方法で（図４参照）、この外部円筒部材１０の端部に前記第１縮径部１１を成形して、押出成形や切断に関する加工（１次加工）と、第１縮径部１１の成形に関する加工（２次加工）について評価したところ、その評価結果は同図７及び図８に示すようになった。

実施例１では、５２．５重量％のポリ乳酸と、４０重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートと、７．５重量％の含水珪酸マグネシウムとから構成される樹脂を、実施例２では、５５重量％のポリ乳酸と、３２．５重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートと、１５重量％の含水珪酸マグネシウムとから構成される樹脂を、実施例３では、６０重量％のポリ乳酸と、２５重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートと、１５重量％の含水珪酸マグネシウムとから構成される樹脂をそれぞれ使用した。

図７から分かるように、実施例１〜実施例３のいずれも、１次加工及び２次加工の評価結果が○であり、加工不良が発生することはなかった。

一方、比較例１では、３５重量％のポリ乳酸と、１０重量％のポリ乳酸／ジオール・ジカルボン酸共重合体と、５５重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートとから構成される樹脂を、比較例２では、５５重量％のポリ乳酸と、１０重量％のポリ乳酸／ジオール・ジカルボン酸共重合体と、３５重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートとから構成される樹脂を、比較例３では、６０重量％のポリ乳酸と、４０重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートとから構成される樹脂を、比較例４では、７５重量％のポリ乳酸と、１０重量％のポリブチレンアジペート・テレフタレートと、１５重量％の含水珪酸マグネシウムとから構成される樹脂を、比較例５では、８５重量％のポリ乳酸と、１５重量％の含水珪酸マグネシウムとから構成される樹脂をそれぞれ使用した。尚、ポリ乳酸／ジオール・ジカルボン酸共重合体は、ポリ乳酸とポリブチレンアジペート・テレフタレートの相溶化剤として添加したものであり、添加量の半分がポリ乳酸成分と同等、残りの半分がポリブチレンアジペート・テレフタレート成分と同等と考えることができる。

図８から分かるように、比較例１〜比較例３は、いずれも、１次加工の評価結果については○であり、加工不良はなかったが、比較例１及び比較例２についてはその２次加工の評価結果が×で、比較例３についてはその２次加工の評価結果が×〜△であり、いずれも、加工不良によって縮径部１１を所定形状に形成することができなかった。２次加工の際に生じた加工不良の一例を図９に示す。同図９に示すように、縮径部１１の付け根部分にしわが入り、しかも、縮径部１１の全体に樹脂が行き渡っていないような形状となった。また、比較例４及び比較例５は、両方とも、１次加工についての評価結果が×であり、切断面が割れるなどの加工不良が発生した。このため、比較例４及び比較例５については、２次加工の評価をすることができなかった。

そして、実施例１〜実施例３及び比較例１〜比較例３から分かるように、第１成分をポリ乳酸とし、第２成分をポリブチレンアジペート・テレフタレートとするとともに、含水珪酸マグネシウムを組成に加えれば、不良を生じることなく２次加工を行うことができる。また、実施例１〜実施例３並びに比較例４及び比較例５から分かるように、含水珪酸マグネシウムを組成に加えたとしても、ポリブチレンアジペート・テレフタレートに比べポリ乳酸の比率が高過ぎたり、ポリブチレンアジペート・テレフタレートが全く組成に含まれていない場合には、１次加工の際に不良を生じる。

したがって、ポリ乳酸を５０重量％以上７５重量％以下と、ポリブチレンアジペート・テレフタレートを１５重量％以上４５重量％以下と、含水珪酸マグネシウムを５重量％以上２５重量％以下とすれば、第１成分をポリ乳酸とし、第２成分をポリブチレンアジペート・テレフタレートとすることができるとともに、含水珪酸マグネシウムを組成に加えることができ、更に、ポリブチレンアジペート・テレフタレートに比べポリ乳酸の比率が高くなり過ぎることもない。よって、１次加工及び２次加工のいずれも、不良を生じることなく行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、ポリ乳酸を５０重量％以上７５重量％以下と、ポリブチレンアジペート・テレフタレートを１５重量％以上４５重量％以下としたが、ポリ乳酸に代えて、ポリエチレンテレフタレートサクシネートを用い、ポリブチレンアジペート・テレフタレートに代えて、ポリカプロラクトンやポリブチレンサクシネートを用いても良い。尚、ポリエチレンテレフタレートサクシネート，ポリカプロラクトン及びポリブチレンサクシネートの曲げ弾性率は、それぞれ、約１７００〜２２００ＭＰａ程度、約２８０〜５７０ＭＰａ程度、約３３０〜６７０ＭＰａ程度である。

また、ポリ乳酸，ポリブチレンアジペート・テレフタレート及び無機フィラーを含む樹脂からストロー１を構成したが、これに限られるものではなく、離型剤として、例えば、ステアリン酸カルシウムなどの金属石鹸を更に含め、ポリ乳酸，ポリブチレンアジペート・テレフタレート，無機フィラー及び金属石鹸を含む樹脂からストロー１を構成しても良い。この他、必要に応じ、本発明の効果を損なわない範囲で、易滑剤，可塑剤，相溶化剤，酸化防止剤，紫外線安定化剤及び加水分解抑制剤などや、艶消し剤若しくは着色顔料等として無機微粒子又は有機化合物を添加するようにしても良い。

また、二段式の伸縮ストロー１を一例に挙げて説明したが、ストローの形状や構造は、上述したものに何ら限定されるものではない。例えば、二段式に限らず、三段式といった多段式のストローであっても良い。また、更に、外部円筒部材１０の中間部（ストッパ溝１２と第２縮径部１３との間）に蛇腹形状を形成し、この蛇腹部で折り曲げ可能に構成しても良い。

１ストロー
１０外部円筒部材
１１第１縮径部
１２ストッパ溝
１３第２縮径部
２０内部円筒部材
２１拡径部

Claims

第１成分として、５０重量％以上７５重量％以下の脂肪族ポリエステル又は脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを、第２成分として、１５重量％以上４５重量％以下で前記第１成分よりも曲げ弾性率が低い脂肪族ポリエステル又は脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを、第３成分として、５重量％以上２５重量％以下の無機フィラーを含む管状成形品であって、
該管状成形品は、多段式の伸縮ストローであることを特徴とする管状成形品。
前記第１成分は、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上であり、前記第２成分は、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１記載の管状成形品。
前記第１成分としての脂肪族ポリエステルは、ポリ乳酸であり、前記第２成分としての脂肪族−芳香族共重合ポリエステルは、ポリブチレンアジペート・テレフタレートであることを特徴とする請求項１又は２記載の管状成形品。