JP7303193B2 - 高分子pet材料でできた玩具組立要素 - Google Patents
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Description
a)PETポリエステルを含む樹脂を準備する工程と、
b)上記樹脂を射出成形する工程と、
を含む、玩具組立要素を製造する方法に関する。
生化学的重合によって、すなわち例えば微生物の使用によって生産されるポリマー(モノマーは、基質としてバイオマスを使用して生産される)、
化学的重合によって、すなわち化学合成によって生産されるポリマー(モノマーは、基質としてバイオマスを使用して生産される)、
が挙げられる。
nは1~4の整数であり、
mは0~5の整数であり、
kは0~5の整数であり、かつ、
Rは1個~5個の炭素のアルキル又は1個の水素原子である)によって記載され得る。
結晶化度(%)=[(ΔHf-ΔHc)/ΔHf°]×100%
(式中、値ΔHf、ΔHc及びΔHf°は、"Kong, Y.; Hay, J. The measurement of the crystallinity of polymers by DSC, Polymer, 2002, 43, 3873-3878"に記載されるように、DSCオートサンプラー(Q2000、TA Instruments社、米国)上で20mgの平らな切り抜かれた試料で測定される)を使用して計算することができる。
a)PETポリエステルを含む樹脂を準備する工程と、
b)上記樹脂を射出成形する工程と、
を含む、玩具組立要素を製造する方法に関する。
目的:或る特定の材料で生産された旧来のLEGO(商標)2×4ブロック(試験片とも呼称される)の衝撃強さを、様々な高さから鉄製重錘を試験ブロック上に落下させて、試験片が破損する特定の高さを決定することによって評価する。旧来のLEGO(商標)2×4ブロックは、図1に示されている。
重錘を、重錘の底が台板の10cm上方にある位置に固定する。
試験片を、上側の連結用凸部を下向きにして、下側の相補形の円筒部を上向きにして台板上に重錘の真下に置く。
重錘を試験ブロック上へと落下させ、そのブロックを破損の徴候、すなわち破壊又は亀裂について検査する。
試験片が破損の徴候を示さない場合は、重錘を再び保持具に配置し、重錘の高さを2cmだけ増やす。
新しい試験片を上記のように重錘の下に配置し、重錘をもう一度切り離した後に、試験片を検査する。
この手順を繰り返し、試験片が破損する或る特定の高さに達するまで2cm刻みで重錘高さを増やす。この高さで新しい2つ目の試験片を試験し、この試験片も破損した場合には、その重錘高さを破損高さとして記録する。2つ目の試験片が破損しない場合には、重錘高さを2cmだけ更に増やして、新しい試験片を試験する。
最後の破損高さを、2つの連続した破損を引き起こす重錘高さとして記載する。
6.0×4.0×50.0mm3(B×W×H)の寸法を有する試験されるべき関連材料での成形されたプラスチック棒を、ISO 179-1/1 eAに従ってノッチ切断機(ZNO、Zwick社、ドイツ)を用いて0.5mmのノッチ先端径で切断した。ノッチ付き試験片を、Vノッチを振り子の反対側にして配置し、振り子衝撃装置(HOT、Zwick社、ドイツ)においてISO 179-1:2010に記載される原理に従って試験した。
0.80dl/gのIVを有するボトルグレードのPET CB-602(Far Eastern New Century(FENC)社によって供給される)を、50ppm~100ppmの水分含量になるまで150℃で乾燥させた。乾燥させたPET材料を50℃未満まで外気冷却させたら、以下の表に記載される量でPETを耐衝撃改質剤のParaloid(商標)EXM-2314(Dow Chemical Company社製のアクリルコポリマー)と乾式配合した。配合物を、直接的に射出成形(Arburg社、Allrounder 470 E 1000-400、30mmのスクリュー、ドイツ)を介して又は押出(二軸スクリュー、Labtech Engineering Company Ltd社、タイ)後に射出成形を介して加工した。
溶融温度:295℃
ホットランナー温度:300℃
金型温度:20℃
スクリュー速度:60rpm
バレル温度:290℃
溶融温度:295℃~300℃
0.80dl/gのIVを有するボトルグレードのPET CB-602(Far Eastern New Century(FENC)社によって供給される)及び0.82dl/gのIVを有する商用グレードのポストコンシューマーrPET CB-602R(FENC社により供給される)を、50ppm~100ppmの水分含量になるまで150℃で乾燥させた。乾燥させたPET試料を50℃未満に外気冷却させたら、試料を以下の表に記載される量でエチレン、ブチルアクリレート及びグリシジルメタクリレート(エポキシド官能性)の反応性ランダムターポリマーであるLotader(商標)AX8700(Arkema社によって供給される)又はエチレン、メチルアクリレート及びグリシジルメタクリレート(エポキシド官能性)の反応性ランダムターポリマーであるLotader(商標)AX8900(Arkema社によって供給される)と乾式配合し、射出成形(Arburg社、Allrounder 470 E 1000-400、30mmのスクリュー、ドイツ)によって加工した。
溶融温度:295℃
ホットランナー温度:300℃
金型温度:20℃
以下のグレードのPETを試験した:
0.80dl/gのIVを有するボトルグレードのPET CB-602(Far Eastern New Century(FENC)社によって供給される)
0.82dl/gのIVを有する商用グレードのポストコンシューマーrPET CB-602R(Far Eastern New Century(FENC)社によって供給される)
0.77dl/gのIVを有する部分的にバイオベースのボトルグレードのPET CB-602AB(Far Eastern New Century(FENC)社によって供給される)(このグレードでは、MEGモノマーがバイオベースである)
0.66dl/gのIVを有するホモポリマーPETのグレード6020(Invista社によって供給される)。
エチレン、メチルアクリレート及びグリシジルメタクリレート(エポキシド官能性)の反応性ランダムターポリマーであるLotader(商標)AX8900(Arkema社によって供給される)
エチレン、ブチルアクリレート及びグリシジルメタクリレート(エポキシド官能性)の反応性ランダムターポリマーであるLotader(商標)AX8700(Arkema社によって供給される)
エチレン及びグリシジルメタクリレート(エポキシド官能性)の反応性ランダムコポリマーであるLotader(商標)AX8840(Arkema社によって供給される)
エチレン、エチルアクリレート及び無水マレイン酸(無水物官能性)の反応性ランダムターポリマーであるLotader(商標)4700(Arkema社によって供給される)
エチレン、ブチルアクリレート及び無水マレイン酸(無水物官能性)の反応性ランダムターポリマーであるLotader(商標)3430(Arkema社によって供給される)
シリコーン-アクリレート及びグリシジルメタクリレート(エポキシド官能性)から構成される反応性ゴムであるMetablen(商標)S-2200(三菱ケミカル株式会社によって供給される)。
実施例1~実施例3において、本発明の発明者らは以下のことを示した:
玩具組立要素、特に2×4ブロックの射出成形のために、種々のグレードのPETポリエステルを使用することができる。種々のグレードとしては、PETホモポリマー及びPETとIPAとのコポリマー、部分的にバイオベースのPETポリエステル並びにリサイクルされたPETポリエステルが挙げられる。試験されたPETポリエステルの固有粘度は、0.66dl/g~0.82dl/gの範囲である。
射出成形された玩具組立要素の衝撃強さを改善させるために、種々のグレードの耐衝撃改質剤を使用することができる。種々のグレードとしては、アクリルコポリマー、エチレン、アルキルアクリレート及びグリシジルメタクリレートのターポリマー、エチレン及びグリシジルメタクリレートのコポリマー、エチレン、アルキルアクリレート及び無水マレイン酸のターポリマー、並びにシリコーン-アクリレート及びグリシジルメタクリレートから構成される反応性ゴムが挙げられる。
耐衝撃改質剤の濃度がゼロから20%(重量/重量)に増加すると、衝撃強さが増加する。
少量(3%(重量/重量)まで)の耐衝撃改質剤がPETポリエステルと配合されると、シャルピーVノッチ試験を使用する場合に衝撃強さの増加を認めることができないが、落下試験を使用する場合には衝撃強さの増加を認めることができる。
LEGO(商標)ブロックのサイズ及びLEGO(商標)DUPLO(商標)ブロックのサイズの玩具組立要素を試験して、両方のサイズについて改善された衝撃強さが認められた。
Claims (14)
- 高分子ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)材料でできた、PETポリエステルを含む樹脂の射出成形によって製造された玩具組立要素であって、
前記樹脂は、
該樹脂の総重量に対して少なくとも80%(重量/重量)の量の前記PETポリエステルと、
耐衝撃改質剤と
を含み、
上側に凸部が設けられ、下側に相補形の円筒部が設けられている、玩具組立要素。 - 前記樹脂中の前記PETポリエステルは、バイオベースポリマー、ハイブリッド型バイオベースポリマー、石油ベースポリマー又はそれらの任意の混合物である、請求項1に記載の玩具組立要素。
- 前記PETポリエステル中のバイオベース炭素の含有量は、該PETポリエステル中の総炭素含有量を基準に少なくとも50%である、請求項1又は2に記載の玩具組立要素。
- 前記樹脂中のバイオベース炭素の含有量は、該樹脂中の総炭素含有量を基準に少なくとも25%である、請求項1又は2に記載の玩具組立要素。
- 前記PETポリエステルの少なくとも一部は、リサイクルされたPETポリエステルである、請求項1~4のいずれか一項に記載の玩具組立要素。
- 前記樹脂中の前記PETポリエステルは、ポリ(エチレンテレフタレート-co-イソフタレート)ポリエステルである、請求項1~5のいずれか一項に記載の玩具組立要素。
- 前記ポリ(エチレンテレフタレート-co-イソフタレート)ポリエステル中のイソフタル酸の量は、1mol%~3mol%である、請求項6に記載の玩具組立要素。
- 前記PETポリエステルの固有粘度は、0.66dl/g~0.82dl/gの範囲である、請求項1~7のいずれか一項に記載の玩具組立要素。
- 前記樹脂中の前記PETポリエステルの少なくとも一部は、リサイクルされたボトルグレードのPETである、請求項8に記載の玩具組立要素。
- 前記耐衝撃改質剤は、反応性耐衝撃改質剤である、請求項1~9のいずれか一項に記載の玩具組立要素。
- 前記樹脂中の前記耐衝撃改質剤の量は、該樹脂の総重量を基準に1.0%(重量/重量)~20%(重量/重量)である、請求項1~10のいずれか一項に記載の玩具組立要素。
- a)
樹脂の総重量に対して少なくとも80%(重量/重量)の量のPETポリエステルと、
耐衝撃改質剤と
を含む該樹脂を準備する工程と、
b)前記樹脂を射出成形する工程と、
を含む、上側に凸部が設けられ、下側に相補形の円筒部が設けられている玩具組立要素を製造する方法。 - 前記耐衝撃改質剤を、射出成形機の供給の間に前記PETポリエステルと混合する、請求項12に記載の方法。
- 前記耐衝撃改質剤を前記PETポリエステルと混合して混合物を得てから、該混合物を射出成形機に供給する、請求項12に記載の方法。
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