JP6905043B2 - 食器用の低比重ｐｅｔ複合材 - Google Patents
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Description
本発明は、ＰＥＴ複合材に関し、特に、メラミン食器に代えて食器を製造するのに適した低比重ＰＥＴ複合材に関する。
メラミン食器はメラミンホルムアルデヒド樹脂を使用して作られた食器であるが、約４０°Ｃで、有毒なメラミン（メラミン）が放出され、人間の健康を害する食品安全の問題がある。
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）は非毒性プラスチックであり、使用時に温度が１４０°Ｃまで上がっても大丈夫であるため、水または飲料を充填する容器として広く使用されている。ＰＢＴ（ポリエチレンテレフタレート）は、結晶化速度が速く、製品の素早く成形に役立っており、ＰＢＴは耐熱性、耐薬品性、機械的強度に優れており、これらの特性は幅広い環境条件下で安定している。
そのため、ＰＥＴおよびＰＢＴの利点を有する革新的なＰＥＴ複合材は、美観と食用安全性を考慮した食器の製造に適しており、食品安全の問題を有するメラミン食器を置き換えることができる。
食器の食用安全性の問題を解決するために、本発明は、射出成形加工により食器を製造するために適した低比重ＰＥＴ複合材を提供する。
上記の目的を実現するために、本発明は、射出成形加工により食器を製造するために適した低比重ＰＥＴ複合材を提供することを目的としており、前記ＰＥＴ複合材の成分は、ＰＥＴ複合材の総重量に基づいて、以下の成分を含み、各成分の使用量の合計が１００重量％となる。
ａ．相対密度は１．３５−１．４０ｇ／ｃｍ３、融点は２４５〜２６０°Ｃであり、特性粘度（ＩＶ）は０．６５−０．９ｄＬ／ｇであるＰＥＴ ６６．５〜９６．３重量％、
ｂ．相対密度が１．３０−１．３５ｇ／ｃｍ３であり、融点は２２０〜２３０°Ｃであり、特性粘度（ＩＶ）は０．８５−１．２ｄＬ／ｇであるＰＢＴ ０〜２０重量％、
ｃ．硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウムおよびタルク粉末から選ばれる一種以上であり、好ましくは１：０．２５〜１：１の重量比で硫酸バリウムとケイ酸カルシウムと混合される無機充填剤 ３〜１０重量％、
ｄ．４−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ）ペンタエリスリトールフェニルプロピオネート、３−（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル）フェニルホスファイト、及び３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸Ｎ−ステアリルから選択される一種以上である酸化防止剤 ０．１〜０．５重量％、
ｅ．エチレンビスステアリンアミド（ＥＢＳ）、マスタードアミド、ポリエチレンワックス、パラフィン、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムおよびポリジメチルシロキサンから選択される一種以上である加工助剤 ０．１〜１重量％
ｆ．長鎖線型飽和カルボン酸ナトリウム塩、長鎖線型飽和カルボン酸カルシウム塩、芳香族カルボン酸金属ナトリウム塩またはマグネシウム塩から選択される一種以上である核剤 ０．５〜２重量％である。
ａ．相対密度は１．３５−１．４０ｇ／ｃｍ３、融点は２４５〜２６０°Ｃであり、特性粘度（ＩＶ）は０．６５−０．９ｄＬ／ｇであるＰＥＴ ６６．５〜９６．３重量％、
ｂ．相対密度が１．３０−１．３５ｇ／ｃｍ３であり、融点は２２０〜２３０°Ｃであり、特性粘度（ＩＶ）は０．８５−１．２ｄＬ／ｇであるＰＢＴ ０〜２０重量％、
ｃ．硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウムおよびタルク粉末から選ばれる一種以上であり、好ましくは１：０．２５〜１：１の重量比で硫酸バリウムとケイ酸カルシウムと混合される無機充填剤 ３〜１０重量％、
ｄ．４−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ）ペンタエリスリトールフェニルプロピオネート、３−（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル）フェニルホスファイト、及び３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸Ｎ−ステアリルから選択される一種以上である酸化防止剤 ０．１〜０．５重量％、
ｅ．エチレンビスステアリンアミド（ＥＢＳ）、マスタードアミド、ポリエチレンワックス、パラフィン、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムおよびポリジメチルシロキサンから選択される一種以上である加工助剤 ０．１〜１重量％
ｆ．長鎖線型飽和カルボン酸ナトリウム塩、長鎖線型飽和カルボン酸カルシウム塩、芳香族カルボン酸金属ナトリウム塩またはマグネシウム塩から選択される一種以上である核剤 ０．５〜２重量％である。
本発明による有益な効果は、以下を含む：
１．射出成形加工により、低比重ＰＥＴ複合材を、特にメニトリ皿食器を置き換えることができる、美観と食用安全性を考慮した食器に作られていることができる。
２．ボウル、カップ、プレート、スプーン、又はおはしなど本発明の低比重ＰＥＴ複合材で作られた食器は、セラミック光沢を有さえるだけでなく、優れた落下抵抗を有し、使用中に簡単に壊れることはない。
１．射出成形加工により、低比重ＰＥＴ複合材を、特にメニトリ皿食器を置き換えることができる、美観と食用安全性を考慮した食器に作られていることができる。
２．ボウル、カップ、プレート、スプーン、又はおはしなど本発明の低比重ＰＥＴ複合材で作られた食器は、セラミック光沢を有さえるだけでなく、優れた落下抵抗を有し、使用中に簡単に壊れることはない。
本発明の特徴及び技術内容がより一層分かるように、以下本発明に関する詳細な説明と添付図面を参照する。しかし、提供される添付図面は参考と説明のために提供するものに過ぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するためのものではない。
本発明の低比重ＰＥＴ複合材は、ＰＥＴ複合材の総重量に基づいて、美学と食用の安全性を両立した食器の製造に適しており、ＰＥＴ複合材は、以下の成分を含み、各成分の使用量は合計で１００重量％となる。
ａ．ＰＥＴ ６６．５〜９６．３重量％、
ｂ．ＰＢＴ ０〜２０重量％、
ｃ．無機充填剤 ３〜１０重量％、
ｄ．酸化防止剤 ０．１〜０．５重量％、
ｅ．加工助剤 ０．１〜１重量％、
ｆ．核剤 ０．５〜２重量％である。
ａ．ＰＥＴ ６６．５〜９６．３重量％、
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ｅ．加工助剤 ０．１〜１重量％、
ｆ．核剤 ０．５〜２重量％である。
ＰＥＴの機能は、機械的強度と温度耐性の側面を支配している。ＰＢＴの機能は、補助基材として、材料の射出成形効果および流動性を向上させるための補助効果を有する。
本発明のＰＥＴの相対密度が１．３５−１．４０ｇ／ｃｍ３であり、融点は２４５〜２６０°Ｃであり、その特性粘度（ＩＶ）が０．６５−０．９ｄＬ／ｇであることである。本発明のＰＢＴの相対密度は１．３０−１．３５ｇ／ｃｍ３であり、融点は２２０〜２３０°Ｃであり、その特性粘度（ＩＶ）が０．８５〜１．２ｄＬ／ｇである。
無機充填剤の機能は、材料の機械的特性を高め、材料の耐熱性を向上させ、反り防止能力および材料表面の光沢を上昇させることである。本発明の無機充填剤は、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム及びタルク粉末から選ばれる１種以上であり、好ましくは１：０．２５〜１：１の重量比で硫酸バリウムとケイ酸カルシウムとを混合して選択されるものである。
前記酸化防止剤の機能は、加工過程にて材料の酸化を低減する。加工助剤の機能は、材料と材料、材料と機器部品との摩擦を低減し、加工を容易にし、充填分布を均一にすることである。本発明の酸化防止剤は、４−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ）ペンタエリスリトールフェニルプロピオネート、３−（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル）フェニルホスファイト、及び３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸Ｎ−ステアリルから選択される一種以上である。市販品では、１０１０、１６８、１０７６、またはＰＷ−９２２５など、一般的な市販品であってもよい。
核剤の機能は、ＰＥＴの結晶化効果や結晶化速度をより向上させ、材料の耐熱性を向上させることである。本発明の核剤としては、長鎖線型飽和カルボン酸ナトリウム塩、長鎖線型飽和カルボン酸カルシウム塩、及び芳香族カルボン酸金属ナトリウム塩又はマグネシウム塩から選択される一種以上である。
本発明の加工助剤は、エチレンビスステアリンアミド（ＥＢＳ）、マスタードアミド、ポリエチレンワックス、パラフィン、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム及びポリジメチルシロキサンから選ばれる一種以上である。クラインＯＰワックス、ＴＡＦ、ＥＢＳなど、一般的な市販品を使用してもよい。
以下に列挙する実施形態は、本発明の内容及び達成可能な効果を具体的に示すが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではない。実施例および比較例の物性評価は、以下の方法で実施される。
１．引張強度（ＭＰａ）：
ＡＳＴＭＤ６３８テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１６５±２）×（１９±０．２）×（３．２±０．２）であり、引張速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
２．曲げ強度（ＭＰａ）：
ＡＳＴＭＤ７９０テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１２７±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、曲げ速度を１３ｍｍ／ｍｉｎとした。
３．曲げ弾性率（ＭＰａ）：
ＡＳＴＭＤ７９０テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１２７±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、曲げ速度を１３ｍｍ／ｍｉｎとした。
４．ノッチ（アイゾッド）衝撃強度（ｋｇ−ｃｍ／ｃｍ）：
ＡＳＴＭＤ２５６テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（６３．５±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、ノッチの角度を４５±１°で、ノッチの半径を０．２５±０．１２ｍｍで、ノッチの深さを１０．１６±０．０５ｍｍと設定した。
５．熱変形温度：
ＡＳＴＭＤ６４８の基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１２７±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、１２０°Ｃ／ｈｒの加熱速度と、１．８２ＭＰａ（４．６ｋｇ／ｃｍ２）の圧力と、０．２５４ｍｍの変形量をそれぞれ設定した。
ＡＳＴＭＤ６３８テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１６５±２）×（１９±０．２）×（３．２±０．２）であり、引張速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとした。
２．曲げ強度（ＭＰａ）：
ＡＳＴＭＤ７９０テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１２７±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、曲げ速度を１３ｍｍ／ｍｉｎとした。
３．曲げ弾性率（ＭＰａ）：
ＡＳＴＭＤ７９０テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１２７±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、曲げ速度を１３ｍｍ／ｍｉｎとした。
４．ノッチ（アイゾッド）衝撃強度（ｋｇ−ｃｍ／ｃｍ）：
ＡＳＴＭＤ２５６テストの基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（６３．５±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、ノッチの角度を４５±１°で、ノッチの半径を０．２５±０．１２ｍｍで、ノッチの深さを１０．１６±０．０５ｍｍと設定した。
５．熱変形温度：
ＡＳＴＭＤ６４８の基準に準拠して計測された。
試料サイズ（ｍｍ）は（１２７±２）×（１２．７±０．２）×（３．２±０．２）であり、１２０°Ｃ／ｈｒの加熱速度と、１．８２ＭＰａ（４．６ｋｇ／ｃｍ２）の圧力と、０．２５４ｍｍの変形量をそれぞれ設定した。
実施例１
表１に記載の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して製造された食器の組成物は、ＰＥＴ９６．２重量％、硫酸バリウム３重量％、酸化防止剤０．１重量％、加工助剤０．２重量％及び核剤０．５重量％を含む。
調製されたＰＥＴ複合材に対し、二軸押出、造粒、乾燥を行った後、射出成型の金型温度を８０〜１００°Ｃに制御しながら射出成型により食器試料を製造した。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
表１に記載の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して製造された食器の組成物は、ＰＥＴ９６．２重量％、硫酸バリウム３重量％、酸化防止剤０．１重量％、加工助剤０．２重量％及び核剤０．５重量％を含む。
調製されたＰＥＴ複合材に対し、二軸押出、造粒、乾燥を行った後、射出成型の金型温度を８０〜１００°Ｃに制御しながら射出成型により食器試料を製造した。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例２
実施例１の製造方法と同じようにして、表１に記載の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ８７．２重量％、ＰＢＴ５重量％、硫酸バリウム３重量％、ケイ酸カルシウム３重量％、酸化防止剤０．３重量％、加工助剤０．５重量％及び核剤１重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例１の製造方法と同じようにして、表１に記載の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ８７．２重量％、ＰＢＴ５重量％、硫酸バリウム３重量％、ケイ酸カルシウム３重量％、酸化防止剤０．３重量％、加工助剤０．５重量％及び核剤１重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例３
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ７９．３重量％、ＰＢＴ１０重量％、硫酸バリウム６重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、酸化防止剤０．４重量％、加工助剤０．８重量％、核剤１．５重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ７９．３重量％、ＰＢＴ１０重量％、硫酸バリウム６重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、酸化防止剤０．４重量％、加工助剤０．８重量％、核剤１．５重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例４
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ６６．５重量％、ＰＢＴ２０重量％、硫酸バリウム６重量％、ケイ酸カルシウム４重量％、酸化防止剤０．５重量％、加工助剤１重量％、及び核剤２重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ６６．５重量％、ＰＢＴ２０重量％、硫酸バリウム６重量％、ケイ酸カルシウム４重量％、酸化防止剤０．５重量％、加工助剤１重量％、及び核剤２重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
比較例１
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ８１．６重量％、ＰＢＴ１０重量％、硫酸バリウム６重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、酸化防止剤０．３重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ８１．６重量％、ＰＢＴ１０重量％、硫酸バリウム６重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、酸化防止剤０．３重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
比較例２
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ７９．３重量％、ＰＢＴ１０重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、炭酸カルシウム６重量％、酸化防止剤０．４重量％、加工助剤０．８重量％、核剤１．５重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ７９．３重量％、ＰＢＴ１０重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、炭酸カルシウム６重量％、酸化防止剤０．４重量％、加工助剤０．８重量％、核剤１．５重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
比較例３
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ７９．３重量％、ＰＢＴ１０重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、タルク粉末６重量％、酸化防止剤０．４重量％、加工助剤０．８重量％、核剤１．５重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
実施例１の製造方法と同じようにして、表１の低比重ＰＥＴ複合材の配合を参照して食器を作製し、組成物は、ＰＥＴ７９．３重量％、ＰＢＴ１０重量％、ケイ酸カルシウム２重量％、タルク粉末６重量％、酸化防止剤０．４重量％、加工助剤０．８重量％、核剤１．５重量％を含む。室温で、得られた食器の物性を試験し、試験結果を表１に示す。
結果
１．実施例１〜４のＰＥＴ複合材は、食器の射出成形加工に適しており、機械的特性や耐熱性が向上しただけでなく、特に食器の表面光沢性が向上し、比較例１〜３のＰＥＴ複合材からなる食器よりも格段に優れていた。
２．実施例３と比較例１のＰＥＴ複合材との組成物は、加工助剤と核剤との有無に違いがあり、その結果、実施例３のＰＥＴ複合材は、射出成形により製造する食器の製造のために適しており、比較例１のＰＥＴ複合材は、射出成形により製造する食器の製造のために適さない。
３．実施例３と比較例２−３のＰＥＴ複合材との組成物は、無機充填剤の種類に違いがあり、その使用量比は同一であり、実施例３は、硫酸バリウムとケイ酸カルシウムを３：１の組み合わせで選択し、比較例２はケイ酸カルシウムと炭酸カルシウムを１：３の組み合わせで選択し、比較例３は、ケイ酸カルシウムとタルク粉末１：３の組み合わせを選択し、実施例３のＰＥＴ複合材は、表面光沢性およびノッチ衝撃強度（ＫＪ／ｍ２）が最適となる食器を射出成形加工するのに適している。
１．実施例１〜４のＰＥＴ複合材は、食器の射出成形加工に適しており、機械的特性や耐熱性が向上しただけでなく、特に食器の表面光沢性が向上し、比較例１〜３のＰＥＴ複合材からなる食器よりも格段に優れていた。
２．実施例３と比較例１のＰＥＴ複合材との組成物は、加工助剤と核剤との有無に違いがあり、その結果、実施例３のＰＥＴ複合材は、射出成形により製造する食器の製造のために適しており、比較例１のＰＥＴ複合材は、射出成形により製造する食器の製造のために適さない。
３．実施例３と比較例２−３のＰＥＴ複合材との組成物は、無機充填剤の種類に違いがあり、その使用量比は同一であり、実施例３は、硫酸バリウムとケイ酸カルシウムを３：１の組み合わせで選択し、比較例２はケイ酸カルシウムと炭酸カルシウムを１：３の組み合わせで選択し、比較例３は、ケイ酸カルシウムとタルク粉末１：３の組み合わせを選択し、実施例３のＰＥＴ複合材は、表面光沢性およびノッチ衝撃強度（ＫＪ／ｍ２）が最適となる食器を射出成形加工するのに適している。
以上に開示される内容は本発明の好ましい実施可能な実施例に過ぎず、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではないので、本発明の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
Claims (4)
- 総重量に基づいて、
ａ．相対密度が１．３５−１．４０ｇ／ｃｍ３であり、融点が２４５〜２６０°Ｃであり、固有粘度（ＩＶ）が０．６５−０．９ｄＬ／ｇであるＰＥＴ６６．５〜９６．３重量％と、
ｂ．相対密度が１．３０−１．３５ｇ／ｃｍ ３ であり、融点が２２０〜２３０°Ｃであり、固有粘度（ＩＶ）が０．８５−１．２ｄＬ／ｇであるＰＢＴ０〜２０重量％と、
ｃ．１：０．２５〜１：１の重量比で硫酸バリウムとケイ酸カルシウムとを混合してなる無機充填剤３〜１０重量％と、
ｄ．酸化防止剤０．１〜０．５重量％と、
ｅ．加工助剤０．１〜１重量％と、
ｆ．核剤０．５〜２重量％とを含む、食器用の低比重ＰＥＴ複合材。 - 前記酸化防止剤は、４−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ）ペンタエリスリトールフェニルプロピオネート、３−（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル）フェニルホスファイト、及び３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸Ｎ−ステアリル、から選ばれる一種、または複数種を混合したものである、請求項１に記載の食器用の低比重ＰＥＴ複合材。
- 前記加工助剤は、エチレンビスステアラミド（ＥＢＳ）、エルカ酸アミド、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、およびポリジメチルシロキサンから選ばれる一種以上である、請求項１または２に記載の食器用の低比重ＰＥＴ複合材。
- 前記核剤が、長鎖線型飽和カルボン酸ナトリウム塩、長鎖線型飽和カルボン酸カルシウム塩、長鎖線型飽和芳香族酸金属ナトリウム塩またはマグネシウム塩から選ばれる一種以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の食器用の低比重ＰＥＴ複合材。
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