JP6177063B2 - ブロー成形用樹脂組成物、ブロー成形体並びにその製造方法 - Google Patents
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Description
木粉は通常水分を含み親水性であり、一方、母材の樹脂は疎水性であるため、両者の親和性は乏しく溶融成形には様々な工夫がなされてきた。また、成形法も、肉厚が比較的大きく成形断面がほぼ均一な押出成形法、或いは射出成形法が採用され、用途もベランダやバルコニーの床材、フェンス材、手すり材等の建材用途が主であった(特許文献1、2)。
ポリエチレン系樹脂(A)100質量部あたり、木粉(B)を5〜55質量部、分散剤(C)を0.5〜5質量部、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(D)を5〜35質量部含み、
木粉(B)の平均粒径が、30〜500μmであり、
分散剤(C)が、炭素数が16〜40であるα―オレフィンの重合体からなる、融点が40〜100℃の側鎖結晶性ポリオレフィンであり、且つ、当該分散剤(C)が、予め木粉(B)の表面に付着されている
ことを特徴とする前記樹脂組成物が提供される。
上記ブロー成形用樹脂組成物において、
1.ポリエチレン系樹脂(A)が、高密度ポリエチレンであり、当該高密度ポリエチレン100質量部あたり、木粉(B)を5〜35質量部、分散剤(C)を0.5〜5質量部、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(D)を5〜35質量部含むこと
2.ポリエチレン系樹脂(A)が、低密度ポリエチレンであり、当該低密度ポリエチレン100質量部あたり、木粉(B)を5〜55質量部、分散剤(C)を0.5〜5質量部、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(D)を5〜35質量部含むこと
が好適である。
本発明の樹脂組成物に熱可塑性を付与する樹脂成分であり、成形体の母材となる。凹凸部を有する成形体をブロー成形で製造でき、しかも、優れた耐衝撃強度や剛性を発現するための母材として、ポリエチレン系樹脂が必要である。
ポリエチレン系樹脂は、エチレンの単独重合体のみならず、その物性を改良するためのプロピレンやブテンー1などの他の重合性単量体との共重合体も含まれ、一般に市販されているものをそのまま使用できる。
ポリエチレン系樹脂としては、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等が単独或いは2種以上の組合せで使用される。
ブロー成形の成形加工性を確保するためには、ブロー成形用樹脂組成物のMFRが、0.1〜0.3g/10分の範囲内にあればよい。この為、原料のポリエチレン系樹脂としては、MFR(メルトフローレート)が0.1〜1.0g/10分(JIS K7210)のものが好適である。成形体に必要な剛性を付与するためには、密度が0.910〜0.970g/cm3の範囲のものが好適である。
より詳しくは、HDPEの場合は、密度が0.941〜0.970g/cm3程度で、MFRが0.1〜1.0g/10分のものが、剛性や引張強度等の機械的物性が必要なブロー成形体の製造に好適に使用される。LDPEの場合は、密度が0.910〜0.925g/cm3程度で、MFRが0.3〜1.0g/10分のものが、耐衝撃強度がより必要なブロー成形体の製造に好適に使用される。
木粉としては、平均粒径が30〜500μmのものが使用され、例えば針葉樹、広葉樹、ラワン材等の任意の木材の粉末が使用され、製材の際副生する鋸屑、鉋屑等もボールミル粉砕等で粉末化して使用できる。木粉には、通常5〜30質量%の水分が含まれるので、好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下にすることが、成形時の気泡の発生、機械的強度の低下、外観不良の抑制の観点から好適である。
木粉は、ポリエチレン系樹脂100質量部あたり、木粉を5〜55質量部配合する。5質量部未満では、木質感のある成形体は得られず、55質量部を超えると、後述する(C)分散剤や(D)エチレン−酢酸ビニル共重合体を所定量配合しても、成形加工性が低下する。
ポリエチレン系樹脂として高密度ポリエチレンを使用する場合は、当該高密度エチレン100質量部あたり、木粉を5〜35質量部配合することが、成形加工性の観点から好ましい。ポリエチレン系樹脂として低密度ポリエチレンを使用する場合は、当該低密度エチレン100質量部あたり、木粉を5〜55質量部配合することが、同じく成形加工性の観点から好ましい
本発明において、分散剤として、炭素数が16〜40であるα―オレフィンの重合体からなり、その融点が40〜100℃の範囲にある側鎖結晶性ポリオレフィン(以下、側鎖結晶性ポリオレフィンともいう)を使用することに特徴があり、これを使用することにより、木粉とポリエチレン系樹脂との相溶性が高まって木粉の分散性が向上し、その結果、木粉を高濃度で、しかも均一に分散、配合した樹脂組成物を効率的に得ることができる。当該樹脂組成物を使用して、加工性良くブロー成形体を製造でき、更に、得られた成形体は、部位によって物性の偏りがなく優れた物性を発現する。
一般に熱可塑性樹脂に対して分散剤や滑剤として使用される、ステアリン酸アミド等の脂肪族アミド、ステアリン酸カルシウムなどの金属石鹸、パラフィンワックス、高級アルコール脂肪酸エステルでは、際立った上記効果は発現しない。
上記側鎖結晶性ポリオレフィンとは、炭素数16〜40の高級α―オレフィンを80モル%以上含む単量体を重合して得られる重合体である。長鎖のα―オレフィンの重合体であるため、長鎖が重合体中で結晶性の側鎖となる。融点が低く高硬度であり、熱安定性が高く、微粉砕物への加工が容易である。
炭素数16〜40の高級α―オレフィンとしては、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン等が挙げられ、これらの単量体の一種又は二種以上をメタロセン系触媒を用いて重合して、側鎖結晶性ポリオレフィンが得られる。当該側鎖結晶性ポリオレフィンは、出光興産社よりエルクリスタシリーズとして、「エルクリスタ4100」(密度0.920g/cm3、融点42℃、溶融粘度130mPa・S/100℃)、「エルクリスタ7100」(密度0.930g/cm3、融点76℃、溶融粘度140mPa・S/100℃)等が、或いは豊国製油社より「HSクリスタ」として市販されているので、これらを使用するのが簡便である。
側鎖結晶性ポリオレフィンを、予め、木粉の表面に付着させる方法は特に限定されない。代表的には、乾式ボールミルなどの粉砕機に両者を供給して粉砕混合しながら付着させる方法が採用される。更に、付着後押出機で溶融混練してペレット化してもよい。
当該側鎖結晶性ポリオレフィンは、ポリエチレン系樹脂100質量部あたり、0.5〜5質量部配合される。0.5質量部未満では木粉の分散性が向上せず前記配合効果が発現しない。5質量部を超えると、配合効果が飽和してしまいコスト的に不利になるため好ましくない。
EVAは、エチレン含有が高く、酢酸ビニルの含有率が3〜40%の範囲の樹脂であり、それ自体柔軟性、強靭性があり、本発明のブロー成形体の破断点伸び率に代表される引張特性や耐衝撃性を向上させる。酢酸ビニルの含有率とMFRとを変えた多くの種類のEVAが、市販されている。MFRは1〜3g/10分のものが好適である。
EVAの配合量は、ポリエチレン系樹脂100質量部あたり、5〜35質量部である。5質量部未満では上記配合効果に加えて良好な成形加工性が発現しない。35質量部を超えると、むしろ破断点伸び率が低下して好ましくない。
上記必須並びに任意の成分を混合して樹脂組成物とする方法は、特に限定されず公知の方法で実施することができる。通常は、ヘンシェルミキサー等の混合機を用いて混合する。
当該樹脂組成物は、各成分をドライブレンドして混合状態で存在させ、ブロー成形の原料として使用できるが、当該樹脂組成物を押出機で溶融混練してペレット状の組成物とすることは、各成分の均一な分散性、ブロー成形時の木粉の飛散防止や炭化防止の点で好ましい態様である。
上記ブロー成形用樹脂組成物を使用してブロー成形体を製造する方法は、特に制限はなく、広く公知の方法を採用できる。
具体的には、押出機、吹き込みノズル等を有する吹き込み機、カッターや型部や冷却手段を有する成形機等を備えたブロー成形装置を使用して、プリフォーム(パリソン)を押出成形した後、ブロー成形して成形体を得る。押出成形やブロー成形時の温度は、用いるポリエチレン系樹脂の溶融温度やMFR等を勘案して適宜決定されるが、通常、160〜220℃で押出成形され、金型温度を30〜40℃に設定し、ブロー成形される。
(A)ポリエチレン系樹脂:
A−1:旭化成社製「サンテックHD B470」 高密度ポリエチレン
MFR=0.30g/10分(JIS K7210)、密度=0.949g/cm3
A−2:旭化成社製「サンテックLD M1703」 低密度ポリエチレン
MFR=0.30g/10分(JIS K7210)、密度=0.918g/cm3
(B)木粉
B−1:平均粒径=150μm、含水率=5質量%以下
(C)分散剤
C−1:出光興産社製「エルクリスタ7100」側鎖結晶性ポリオレフィン
(粉体)
密度0.930g/cm3、融点76℃、溶融粘度140mPa・S/100℃
C−2:日本精蝋社製「LUVAX−1266」パラフィンワックス(粉体)
融点63℃
(D)エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)
D−1:旭化成社製「サンテックEVA EF0510」
MFR=1.00g/10分(JIS K7210)、密度=0.924g/cm3
酢酸ビニル濃度=4.8%(JIS K7192)
〔ブロー成形用樹脂組成物の調製〕
表1で示す処方に従って、乾式ボールミル機中に木粉と分散剤を投入して攪拌し、予め木粉の表面に分散剤を付着させた。その後、加熱混合(コンパウンド)し、木粉ペレットと呼ばれる顆粒状の成形用材料を作成した。
次いで、タンブラー機を用いて、上記分散剤を付着させた木粉ペレット、同じく表1に示す処方の、高密度ポリエチレン樹脂およびEVAを混合攪拌し、ブロー成形用樹脂組成物を調製した。
〔ブロー成形〕
大阪産業社製ブロー成形装置(シリンダー径70mm相当品)を使用してブロー成形を行った。先ず、ホッパーに上記ブロー成形用樹脂組成物を投入し、押出機の温度を170〜180℃に設定して押出成形してプリフォームを作製した。当該プリフォームを金型温度が約30℃に設定された成形機中に固定して、エアー圧力0.5〜0.6Mpaの空気を吹き込み、次いで40秒〜50秒冷却してブロー成形体を作製した。
(1)引張試験
(株)エー・アンド・ディ社製TENSILON万能試験機RTF-1350を用いて下記条件下で試験を行い、破断点伸び率、弾性率を測定した。
気温23℃、湿度50%、
クロスヘッドスピード50mm/min、
チャック間距離115mm、標点間距離50mm
(2)曲げ試験
(株)エー・アンド・ディ社製TENSILON万能試験機RTF-1350を用いて下記条件下で試験を行い、曲げ弾性率を測定した。
気温23℃、湿度50%
3点曲げ
クロスヘッドスピード20mm/min
スパン60mm
(3):シャルピー衝撃試験
王子計測機器(株)社製衝撃試験機を用いて下記条件下で試験を行い、衝撃強度を測定した。
ハンマー2.0J
ノッチ有り(2mm)
(4)成形加工性
深さ10mm、直径15mmの凸部を有する金型に、薄肉部(最小)肉厚が1mmの製品をブロー成形した時の評価結果を示す。
○:良好に成形できた
△:成形できるが、伸び不足の不良品が発生する場合がある
×:良品が作製できない(伸び不足の成形不良となる)
表1に示す処方に従い、実施例1に準じて高密度ポリエチレン樹脂を母材とするブロー成形体を作製した。得られた成形体の物性も同様にして測定し、その結果を表1に示す。
比較例1は、EVAを配合しなかった場合の例であり、比較例2は、EVAを多量に配合した例であり、比較例3は、分散剤としてパラフィンワックス(C−2)を使用した場合の例である。
比較例4
実施例1と同じ処方で、ただし、分散剤(C−1)を木粉表面に予め付着させる操作を行うことなく他の成分と混合してブロー成形用樹脂組成物を調製し、ブロー成形を行った。
表1に示す処方に従い、実施例1に準じて低密度ポリエチレン樹脂を母材とするブロー成形体を作製した。得られた成形体の物性も同様にして測定し、その結果を表2に示す。比較例5は、EVAを多量に配合した例であり、破断点伸び率、シャルピー衝撃強度、成形加工性が低下した。
Claims (4)
- ポリエチレン系樹脂(A)、木粉(B)、分散剤(C)およびエチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(D)を含んでなるブロー成形用樹脂組成物であって、
ポリエチレン系樹脂(A)100質量部あたり、木粉(B)を5〜55質量部、分散剤(C)を0.5〜5質量部、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(D)を5〜35質量部含み、
木粉(B)の平均粒径が、30〜500μmであり、
分散剤(C)が、炭素数が16〜40であるα―オレフィンの重合体からなる、融点が40〜100℃の側鎖結晶性ポリオレフィンであり、且つ、当該分散剤(C)が、予め木粉(B)の表面に付着されている
ことを特徴とする前記樹脂組成物。 - ポリエチレン系樹脂(A)が、高密度ポリエチレンであり、当該高密度ポリエチレン100質量部あたり、木粉(B)を5〜35質量部、分散剤(C)を0.5〜5質量部、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(D)を5〜35質量部含むことを特徴とする請求項1に記載のブロー成形用樹脂組成物。
- ポリエチレン系樹脂(A)が、低密度ポリエチレンであり、当該低密度ポリエチレン100質量部あたり、木粉(B)を5〜55質量部、分散剤(C)を0.5〜5質量部、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂(D)を5〜35質量部含むことを特徴とする請求項1に記載のブロー成形用樹脂組成物。
- 請求項1〜3に記載のブロー成形用樹脂組成物を押出成形してプリフォームを作製し、次いで当該プリフォームをブロー成形することを特徴とするブロー成形体の製造方法。
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