ポリ乳酸系樹脂発泡粒子、その製造方法および発泡成形体
【課題】高い空隙率と生分解性を有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れた樹脂発泡粒子、前記樹脂発泡粒子から得られる発泡成形体およびその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子により課題を解決する。
【解決手段】２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子により課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子、その製造方法および発泡成形体に関する。さらに詳しくは、本発明は、高い空隙率と生分解性を有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れたポリ乳酸系樹脂発泡粒子、その製造方法、および前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子から得られる発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土木、建築、園芸等の分野での排水性を向上させる土壌改良材や自動車の吸音部材として、粒子間空隙を有するような発泡性ポリスチレン系樹脂発泡成形体やポリオレフィン系樹脂発泡成形体が多く用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、前記発泡成形体は日々大量に製造、使用され、それらの廃棄方法、処分方法等は現代社会において大きな問題となっている。一般に、前記発泡成形体を処分する場合、それらは焼却炉での焼却処理等に付されるが、前記処理では大気中へ多量の排気ガス、二酸化炭素等を放出することとなり、環境面等から好ましいものではない。また、前記発泡成形体は微生物等による生分解性示さず、土中への廃棄処理等を行うこともできない。
【０００４】
このため、前記問題点に鑑みて、生分解性を示す脂肪族ポリエステル系樹脂発泡粒子成形体が特許文献１に提案され、また、ポリエステル系樹脂発泡体小片が特許文献２に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６３４８３号公報
【特許文献２】特開２００２−０９６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記脂肪族ポリエステル系樹脂発泡粒子成形体等は、その製造方法のために、特許文献１に記載の樹脂発泡粒子は柱状の形体を有し、特許文献２に記載の樹脂発泡粒子は円筒状の形体を有している。このため、前記樹脂発泡粒子を型内成型する際、樹脂発泡粒子をバッチ毎に発泡成型機へ十分に充填できない場合があり、その結果、所望の嵩倍数を有する発泡成形体を得ることができない場合があった。また、所望の金型内に前記樹脂発泡粒子を充填することができず、複雑な形状を有する発泡成形体を得ることができないという問題もあった。
【０００７】
これらの問題点に鑑みて、高い空隙率と生分解性を有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れた樹脂発泡粒子、その製造方法、および前記樹脂発泡粒子から得られる発泡成形体の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かくして本発明によれば、２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法であって、前記ポリ乳酸系樹脂を押出機に供給して発泡剤下にて溶融混練する工程と、前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、前記ポリ乳酸系樹脂押出物を発泡させながら、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、前記ノズル金型の前端面に接触させながら２０００〜１００００ｒｐｍの回転数で回転する回転刃によって切断して前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造し、前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、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を前記ノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する工程とを含むポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形した発泡成形体が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い空隙率と生分解性を有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得ることができる。
【００１２】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の最も長い直径Ｌと最も短い直径Ｓとの間に１．０〜１．３の比（Ｌ／Ｓ）を有する場合、より成形性に優れた発泡成形体を得ることができる。
【００１３】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、構成単量体成分としてＤ体およびＬ体の双方の光学異性体を含有しかつＤ体またはＬ体のうち少ない方の光学異性体の含有量が５モル％未満であるか、または、構成単量体成分としてＤ体またはＬ体のうちの何れか一方の光学異性体のみを含有するポリ乳酸系樹脂を含む場合、さらに、より高い耐熱性を発泡成形体に導入することもできる。
【００１４】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．５〜３．８重量部の発泡剤を含む場合、さらに、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子に所望の発泡性能を付与することもできる。
【００１５】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有する場合、所望の空隙率を有する発泡成形体をより容易に得ることができる。
【００１６】
本発明の製造方法によれば、球状ないし略球状でかつ連続気泡率の高いポリ乳酸系樹脂発泡粒子をより容易に製造することができる。
【００１７】
本発明によれば、生分解性を有する発泡成形体を得ることができる。
【００１８】
本発明によれば、より高い空隙率を有する発泡成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造装置の一例を示した模式断面図である。
【図２】ノズル金型を正面から見た模式図である。
【図３】実施例１で得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明によれば、２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子が提供される。
【００２１】
具体的には、２５〜５０％の連続気泡率を有するポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形することにより、高い空隙率および生分解性を有する発泡成形体を得ることができる。また、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は球状ないし略球状であるため、従来の柱状、円筒状等の発泡粒子と比べて流動性等に優れ、成形性にも優れたものである。ここで、連続気泡率とは、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子中に含まれる独立気泡以外の連続気泡の比率を意味し、他方、空隙率とは、発泡成形体の発泡粒子で占められていない粒子間空隙部の比率を意味する。なお、これらの測定方法等については実施例において詳説する。
【００２２】
以下に本発明で得られるポリ乳酸系樹脂発泡粒子、発泡成形体等について説明する。
（ポリ乳酸系樹脂発泡粒子）
（１）ポリ乳酸系樹脂
本発明においては、ポリ乳酸系樹脂として乳酸がエステル結合により重合した樹脂を用いることができ、商業的な入手容易性およびポリ乳酸系樹脂発泡粒子への発泡性付与の観点から、Ｄ−乳酸およびＬ−乳酸の共重合体、Ｄ−乳酸（Ｄ体）またはＬ−乳酸（Ｌ体）のいずれか一方の単独重合体、Ｄ−ラクチド、Ｌ−ラクチドおよびＤＬ−ラクチドからなる群から選択される１または２以上のラクチドの開環重合体が好ましい。
【００２３】
ポリ乳酸系樹脂は、発泡成形工程や所望の物性等に影響を与えない限り、乳酸以外の単量体として、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸；
コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水コハク酸、無水アジピン酸、トリメシン酸、プロパントリカルボン酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等の脂肪族多価カルボン酸；
エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリット等の脂肪族多価アルコール等を任意に含んでいてもよい。
【００２４】
また、本発明で使用するポリ乳酸系樹脂は、同様に発泡成形工程や所望の物性等に影響を与えない限り、アルキル基、ビニル基、カルボニル基、芳香族基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、アミノ基、ニトリル基、ニトロ基等のその他の官能基を含んでいてもよい。また、イソシアネート系架橋剤等により架橋されていてもよく、エステル結合以外の結合手で結合していてもよい。さらに、ポリ乳酸系樹脂を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
ポリ乳酸系樹脂を製造する場合、ポリ乳酸系樹脂の製造方法としては、特に限定されず公知の方法をいずれも使用することができる。具体的には、オクタン酸スズ（II）等の触媒存在下、ラクチドを重合させるラクチド法；ジフェニルエーテル等の溶媒中で乳酸系化合物を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合を行う直接重合法；乳酸系化合物を溶融させつつ重合を行う溶融法等の重合方法が挙げられる。
【００２６】
本発明で使用するポリ乳酸系樹脂は、環境中に含まれる水分によって、エステル結合が加水分解されることにより低分子化され、最終的には微生物によって二酸化炭素と水にまで分解され得る。具体的には、堆肥中においては約１週間で分解されることもある。このため、本発明で得られるポリ乳酸系樹脂発泡粒子およびその発泡成形体は生分解性を有し、現在大きな問題となっている環境面等からも好ましい。
【００２７】
また、ポリ乳酸系樹脂に所望の量の発泡剤を容易に含浸させることができる。また、ポリ乳酸系樹脂は発泡剤に対する高いガスバリア性も有する。このため、本発明においては、高い連続気泡率を有するポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得ることができ、その結果、高い空隙率を有する発泡成形体を容易に得ることもできる。
【００２８】
ここで、Ｄ体またはＬ体のうちの少ない方の光学異性体の割合が５モル％未満であるＤ体とＬ体との共重合体、およびＤ体またはＬ体のいずれか一方の単独重合体は、少ない方の光学異性体が減少するに従って、結晶性が高くなり融点が高くなる傾向がある。一方、Ｄ体またはＬ体のうちの少ない方の光学異性体の割合が５モル％以上であるＤ体とＬ体との共重合体は、少ない方の光学異性体が増加するに従って、結晶性が低くなり、やがて非結晶となる傾向がある。よって、例えば、高い耐熱性が望まれる用途では、前者のポリ乳酸系樹脂を、複雑な空間への充填性の向上が望まれる用途では、後者のポリ乳酸系樹脂を使用できる。
【００２９】
また、後者のポリ乳酸系樹脂は、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を金型内に充填して発泡させて得られる発泡成形体の耐熱性を向上させることができ、発泡成形体は高い温度であってもその形態を維持できることがある。従って、発泡成形体を金型から高い温度のまま取り出すことが可能となって発泡成形体の金型内における冷却時間が短縮され、発泡成形体の生産効率を向上させることがある。
【００３０】
このため、前記観点から、Ｄ体とＬ体との共重合体は、Ｄ体またはＬ体のうちのいずれか少ない方の光学異性体の割合が５モル％未満であることが好ましく、４モル％未満であることがより好ましい。
【００３１】
ここで、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を押出発泡法で得る場合、ポリ乳酸系樹脂は、その融点（ｍｐ）と、動的粘弾性測定により得られた、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ることが好ましい。
（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
【００３２】
動的粘弾性測定にて得られた貯蔵弾性率は、粘弾性において弾性的な性質を示す指標であって、発泡過程における気泡膜の弾性の大小を示す指標であり、発泡過程において、気泡膜の収縮力に抗して気泡を膨張させるのに必要な発泡圧の大小を示す指標である。
【００３３】
即ち、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定にて得られた貯蔵弾性率が低いと、気泡膜が伸長された場合、気泡膜が伸長力に抗して収縮しようとする力が小さい。そのため、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造に必要とする発泡圧によって発泡膜が容易に伸長してしまう結果、気泡膜が過度に伸長してしまい破泡を生じることがある。一方、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定にて得られた貯蔵弾性率が高いと、気泡膜に伸長力が加わった場合、伸長に抗する気泡膜の収縮力が大きくなる。そのため、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造に必要とする発泡圧で一旦、気泡が膨張したとしても、温度低下等に起因する経時的な発泡圧の低下に伴って気泡が収縮してしまうことがある。
【００３４】
また、動的粘弾性測定によって得られた損失弾性率は、粘弾性において粘性的な性質を示す指標である。具体的には、発泡過程における気泡膜の粘性を示す指標である。特に、発泡過程において、気泡膜をどの程度まで破れることなく伸長できるかの許容範囲を示す指標であると同時に、発泡圧によって所望大きさに気泡を膨張させた後、この膨張した気泡をその大きさに維持する能力を示す指標でもある。
【００３５】
即ち、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定にて得られた損失弾性率が低いと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造に必要とする発泡圧によって気泡膜が伸長された場合、気泡膜が容易に破れてしまうことがある。一方、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定により得られた損失弾性率が高いと、発泡力が気泡膜によって熱エネルギーに変換されてしまい、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造時に気泡膜を円滑に伸長させることが難しくなり、気泡を膨張させることが困難になることがある。
【００３６】
このように、ポリ乳酸系樹脂を発泡させてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造するにあたっては、発泡過程において、発泡圧によって気泡膜が破れることなく適度に伸長するための弾性力、即ち、貯蔵弾性率を有していることが好ましい。加えて、発泡圧によって気泡膜が破れることなく円滑に伸長し、所望大きさに膨張した気泡をその大きさに発泡圧の経時的な減少にかかわらず維持しておくための粘性力、即ち、損失弾性率を有していることが好ましい。
【００３７】
つまり、押出発泡工程において、ポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率および損失弾性率の双方が押出発泡に適した値を有していることが好ましく、このような押出発泡に適した貯蔵弾性率および損失弾性率を押出発泡工程においてポリ乳酸系樹脂に付与するために、ポリ乳酸系樹脂における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（以下「温度Ｔ」という）と、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）とが、好ましくは下記式１を満たすように、より好ましくは式２を満たすように調整される。この調整により、貯蔵弾性率および損失弾性率をそれらのバランスをとりながら押出発泡性を良好なものとし、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を安定的に製造できる。
〔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
〔ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）−３５℃〕
≦交点における温度Ｔ≦〔ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）−１０℃〕・・・式２
【００３８】
さらに、温度Ｔと、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）とが前記式１を満たすように調整するのが好ましい理由を下記に詳述する。
【００３９】
まず、温度Ｔが、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）よりも４０℃を越えて低い場合には、押出発泡時におけるポリ乳酸系樹脂の損失弾性率が貯蔵弾性率に比して大き過ぎるために、損失弾性率と貯蔵弾性率とのバランスが崩れてしまう。
【００４０】
そこで、ポリ乳酸系樹脂の損失弾性率に適した発泡力、即ち、粘性に合わせた発泡力とすると、弾性力に対する発泡力が大き過ぎ、気泡膜が破れて破泡を生じて良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。逆に、ポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率に適した発泡力、即ち、弾性に合わせた発泡力とすると、粘性力に対する発泡力が小さく、ポリ乳酸系樹脂が発泡しにくくなり、良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。
【００４１】
また、温度Ｔが、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）よりも高いと、押出発泡時におけるポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率が損失弾性率に比して大き過ぎることになる。そのため、上述と同様に損失弾性率と貯蔵弾性率とのバランスが崩れてしまうことがある。
【００４２】
そこで、ポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率に適した発泡力、即ち、弾性に合わせた発泡力とすると、粘性力に対する発泡力が大き過ぎ、気泡膜が破れて破泡を生じ良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。逆に、ポリ乳酸系樹脂の損失弾性率に適した発泡力、即ち、粘性に合わせた発泡力とすると、弾性力に対する発泡力が小さく、ポリ乳酸系樹脂が一旦発泡したとしても、経時的な発泡力の低下に伴って気泡が収縮してしまって、やはり良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。
【００４３】
ポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量が高くなるに従って、温度Ｔが高くなる。よって、温度Ｔと、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）とが前記式１を満たすように調整するには、ポリ乳酸系樹脂の重合時に反応時間あるいは反応温度を調整することによって、得られるポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量を調整する方法、押出発泡前にあるいは押出発泡時にポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量を増粘剤や架橋剤を用いて調整する方法が挙げられる。
【００４４】
本発明においては、ポリ乳酸系樹脂粒子は、所望の物性や成形工程等に影響を与えない限り、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等のその他の樹脂成分を含んでいてもよい。また、ポリ乳酸系樹脂粒子は、他に、タルク、珪酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、合成あるいは天然に産出される二酸化ケイ素、エチレンビスステアリン酸アミド、メタクリル酸エステル系共重合体等の気泡調整剤；トリアリルイソシアヌレート６臭素化物等の難燃剤；カーボンブラック、酸化鉄、グラファイト等の着色剤等を含んでいてもよい。
【００４５】
（２）ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造
本発明においては、得られるポリ乳酸系樹脂発泡粒子の形状が球状ないし略球状（楕円球状または卵状）である限り、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を公知の方法によって製造することができる。具体的には、市販の押出機を使用して、発泡剤の存在下、ポリ乳酸系樹脂を溶融押出しつつ、水中カット、ストランドカット等により造粒することで、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造できる。
【００４６】
本発明によれば、球状ないし略球状でかつ連続気泡率の高いポリ乳酸系樹脂発泡粒子をより容易に製造することができるため、
ポリ乳酸系樹脂を押出機に供給して発泡剤下にて溶融混練する工程と、
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、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、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、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、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子をノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する工程と
を含むポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法が好ましい。
【００４７】
以下、本発明で用い得る製造方法を例示するが、本発明は以下の製造方法に限定されるものではない。
まず、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。この後、押出機の前端に取り付けた図１および２に示す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、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、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、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。なお、前記押出機としては、従来から汎用されている押出機であれば、特に限定されない。例えば、単軸押出機、二軸押出機、複数の押出機を連結させたタンデム型の押出機が挙げられる。
【００４８】
発泡剤としては、従来から汎用されているものが用いられる。例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ヒドラゾイルジカルボンアミド、重炭酸ナトリウム等の化学発泡剤；プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素、ジメチルエーテル等のエーテル類、塩化メチル、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、１，１−ジフルオロエタン、モノクロロジフルオロメタン等のフロン、二酸化炭素、窒素等の物理発泡剤等が挙げられる。この内、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子への高い発泡性付与の観点から、物理発泡剤が好ましく、ノルマルブタン、イソブタンがより好ましい。発泡成形工程や所望の物性等に影響を与えない限り、発泡剤を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
ここで、製造後、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子に含有される発泡剤量が少ないと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を所望発泡倍率まで発泡できないことがある。一方、多いと、発泡剤が可塑剤として作用することから溶融状態のポリ乳酸系樹脂の粘弾性が低下し過ぎて発泡性が低下し良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得ることができないことがある。加えてポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡倍率が高過ぎて結晶化度を制御できなくなることがある。よって、前記発泡剤量は、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して、１．５〜３．８重量部が好ましく、１．６〜３．０重量部がより好ましい。
【００５０】
なお、押出機には気泡調整剤が添加されることが好ましいが、気泡調整剤の多くは、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶核剤として作用するため、ポリ乳酸系樹脂の結晶化を促進しない気泡調整剤を用いることが好ましく、このような気泡調整剤としては、ポリテトラフルオロエチレン粉末、アクリル樹脂で変性されたポリテトラフルオロエチレン粉末が好ましい。
【００５１】
また、押出機に供給される気泡調整剤の量は、少ないと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の気泡が粗大となり、得られる発泡成形体の外観が低下することがある。一方、多いと、ポリ乳酸系樹脂を押出発泡させる際に破泡を生じてポリ乳酸系樹脂発泡粒子の独立気泡率が低下することがある。よって、気泡調整剤の量は、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対して、０．０１〜３重量部が好ましく、０．０５〜２重量部がより好ましく、０．１〜１重量部が特に好ましい。
【００５２】
そして、ノズル金型１から押出されたポリ乳酸系樹脂押出物は引き続き切断工程に入る。ポリ乳酸系樹脂押出物の切断は、回転軸２をモータ３により回転させ、ノズル金型１の前端面１ａに配設された回転刃５を２０００〜１００００ｒｐｍの一定の回転数で回転させて行うことが好ましい。
【００５３】
全ての回転刃５はノズル金型１の前端面１ａに常時、接触しながら回転している。ノズル金型１から押出発泡されたポリ乳酸系樹脂押出物は、回転刃５と、ノズル金型１におけるノズルの出口部１１端縁との間に生じる剪断応力によって、一定の時間毎に大気中において切断されてポリ乳酸系樹脂発泡粒子とされる。この時、ポリ乳酸系樹脂押出物の冷却が過度とならない範囲内において、ポリ乳酸系樹脂押出物に水を霧状に吹き付けてもよい。
【００５４】
ノズル金型１のノズル内においてポリ乳酸系樹脂が発泡しないことが好ましい。そのため、ポリ乳酸系樹脂は、ノズル金型１のノズルの出口部１１から吐出された直後は、未だに発泡しておらず、吐出されてから僅かな時間が経過した後に発泡を始める。従って、ポリ乳酸系樹脂押出物は、ノズル金型１のノズルの出口部１１から吐出された直後の未発泡部と、この未発泡部に連続する、未発泡部に先んじて押出された発泡途上の発泡部とからなる。
【００５５】
ノズル金型１のノズルの出口部１１から突出されてから発泡を開始するまでの間、未発泡部はその状態を維持する。この未発泡部が維持される時間は、ノズル金型１のノズルの出口部１１における樹脂圧力や、発泡剤量等によって調整できる。ノズル金型１のノズルの出口部１１における樹脂圧力が高いと、ポリ乳酸系樹脂押出物はノズル金型１から押出されてから直ぐに発泡することはなく未発泡の状態を維持する。ノズル金型１のノズルの出口部１１における樹脂圧力の調整は、ノズルの口径、押出量、ポリ乳酸系樹脂の溶融粘度および溶融張力によって調整できる。発泡剤量を適正な量に調整することによって金型内部においてポリ乳酸系樹脂が発泡することを防止し、未発泡部を確実に形成できる。
【００５６】
本発明においては、好ましくは２１０〜２３５℃の、より好ましくは２１５〜２３０℃のノズル金型の温度下でポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡を行う。２１０〜２３５℃の範囲にノズル金型の温度が含まれない場合、所望の球状ないし略球状でかつ連続気泡率の高いポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造することができないことがある。即ち、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が柱状等の異形状となることがある。ここで、ノズル金型の温度とは、金型直近の流路から７ｍｍの位置の温度を意味する。
【００５７】
全ての回転刃５はノズル金型１の前端面１ａに常時、接触した状態でポリ乳酸系樹脂押出物を切断していることから、ポリ乳酸系樹脂押出物は、ノズル金型１のノズルの出口部１１から吐出された直後の未発泡部において切断されてポリ乳酸系樹脂発泡粒子が製造される。
【００５８】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、ポリ乳酸系樹脂押出物をその未発泡部で切断していることから、切断部の表面には気泡断面は存在しない。そして、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の表面全面は、気泡断面の存在しない表皮層で被覆されている。
【００５９】
また、回転刃５は一定の回転数で回転していることが好ましい。回転刃５の回転数は、２０００〜１００００ｒｐｍが好ましく、３０００〜９０００ｒｐｍがより好ましく、４０００〜８０００ｒｐｍがさらに好ましい。
【００６０】
これは、２０００ｒｐｍを下回ると、ポリ乳酸系樹脂押出物を回転刃５によって確実に切断しがたくなる。そのため、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士が合体することがあり、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の形状が不均一となることもある。
【００６１】
一方、１００００ｒｐｍを上回ると下記の問題点を生じることがある。第一の問題点は、回転刃による切断応力が大きくなって、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子がノズルの出口部から冷却部材に向かって飛散される際に、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の初速が速くなる。その結果、ポリ乳酸系樹脂押出物を切断してから、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が冷却部材に衝突するまでの時間が短くなり、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡が不充分となることである。第二の問題点は、回転刃および回転軸の摩耗が大きくなって回転刃および回転軸の寿命が短くなることである。
【００６２】
さらに、押出機の吐出量と回転数とは式３：
【数１】
（式中、
Ｄｎ：金型のノズル径（ｃｍ）
Ｑ：一穴あたりの吐出量（ｇ／ｈｒ）
Ｒ：カッター刃回転数（ｒｐｍ）
Ｎ：カッター刃枚数（枚）
Ｘ：得られる発泡粒の倍数（ｇ／ｃｍ3））
を満たすことが好ましい。式３の関係を満たさない場合、同様に、所望の球状ないし略球状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造することができず、成形性等に影響を与えることがある。
【００６３】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、回転刃５による切断応力によって切断と同時に外方あるいは前方に向かって飛散され、冷却ドラム４１の周壁部４１ｂの内周面に直ちに衝突する。ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、冷却ドラム４１に衝突するまでの間も発泡をし続けており、発泡によって球状ないし略球状に成長している。
【００６４】
次いで、得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子をノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する。具体的には、冷却ドラム４１の周壁部４１ｂの内周面は全面的に冷却液４２で被覆されており、冷却ドラム４１の周壁部４１ｂの内周面に衝突したポリ乳酸系樹脂発泡粒子は直ちに冷却されて、発泡が停止する。このように、ポリ乳酸系樹脂押出物を回転刃５によって切断した後に、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を直ちに冷却液４２によって冷却していることで、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を構成しているポリ乳酸系樹脂の結晶化度が上昇するのを防止できると共に、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が過度に発泡するのを防止できる。
【００６５】
従って、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、型内発泡成形時に優れた発泡性および熱融着性を発揮する。型内発泡成形時にポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶化度を上昇させて、ポリ乳酸系樹脂の耐熱性を向上でき、得られる発泡成形体は優れた耐熱性を有している。
【００６６】
なお、冷却液４２の温度は、低いと、冷却ドラム４１の近傍に位置するノズル金型が過度に冷却されて、ポリ乳酸系樹脂の押出発泡に悪影響が生じることがある。一方、高いと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を構成しているポリ乳酸系樹脂の結晶化度が高くなり、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の熱融着性が低下することがある。よって、温度は、０〜４５℃が好ましく、５〜４０℃がより好ましく、１０〜３５℃が特に好ましい。
【００６７】
前記製造方法を用いるため、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は球状ないし略球状である（図３参照）。本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は前記形状を有するため、例えば、柱状、円筒状、針状、燐片状のような形状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子と比べて、流動性に優れ、発泡成型機への充填性等に優れ、その結果、成形性にも優れる。さらに、所望の複雑な形状の発泡成形体も容易に製造することができる。球状ないし略球状とは、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の投射図が真球形の粒子から楕円形の粒子までを含むことを意味する。
【００６８】
また、ノギスを用いた測定により、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の最も長い直径（長径）と最も短い直径（短径）との比（短径／長径）は、好ましくは１．０〜１．３の範囲、より好ましくは１．０〜１．２の範囲である。短径／長径が１．０〜１．３の範囲に含まれない場合、発泡成型機への充填性の点で問題となる場合があり、その結果、発泡成形体間でのばらつきを生じ、所望の成形性を得ることができないことがある。なお、短径／長径＝１は真球を意味する。
【００６９】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は２５〜５０％、好ましくは２５〜４５％、より好ましくは２５〜４０％の連続気泡率を有する。連続気泡率が２５〜５０％に含まれない場合、所望の空隙率を有する発泡成形体を得ることができないことがある。連続気泡率が５０％より大きいと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士の融着性が低くなり、得られる発泡成形体の機械的強度が低下することがある。ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡率の調整は、押出機からのポリ乳酸系樹脂の押出発泡温度、押出機への発泡剤の供給量等を調整することによって行うこともできる。
【００７０】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、好ましくは嵩密度０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3（嵩倍数８〜２０倍）、より好ましくは嵩密度０．０８〜０．１５ｇ／ｃｍ3（嵩倍数８〜１６倍）を有する。嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ3より大きいと得られる発泡成形体の重量が高くなり、実用性に乏しい場合がある。一方、嵩密度が０．０６ｇ／ｃｍ3より小さいと得られる発泡成形体の強度が低くなり、構造部材等への使用が困難となる場合がある。
【００７１】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の平均粒子径は１．０〜５．０ｍｍが好ましく、１．５〜４．０ｍｍがより好ましい。平均粒子径が５．０ｍｍより大きい場合、発泡成形機へのポリ乳酸系樹脂発泡粒子の充填性が低下することがあり、得られる発泡成形体の強度が低下することがある。また、１．０ｍｍより小さい場合、発泡成形体の嵩比重に影響を与えることがある。
【００７２】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶化度は、１５〜３０％が好ましく、１５〜２５％がより好ましい。結晶化度が前記範囲に含まれない場合、発泡性に影響を与えることがある。ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶化度は、ノズル金型１からポリ乳酸系樹脂押出物が押出されてからポリ乳酸系樹脂発泡粒子が冷却液４２に衝突するまでの時間や、冷却液４２の温度によって調整することもできる。
【００７３】
（３）発泡成形体の製造方法
次いで、得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を、公知の発泡成形機を用いて加熱処理することによって、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士を熱融着させ、所望の発泡成形体に型内成形することができる。
【００７４】
本発明においては、高い連続気泡率を有するポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形するため、得られる発泡成形体は、好ましくは１０〜４５体積％、より好ましくは１５〜４０体積％の空隙率を有する。空隙率が４５体積％より高いと、発泡成形体の強度が低下することがある。他方、空隙率が１０体積％より低いと、発泡成形体に所望の通水性や吸音性を付与できないことがある。
【００７５】
本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、高い空隙率と生分解性とを有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れるため、得られる発泡成形体は、建材、車両用下肢部衝撃吸収パッド等の自動車内装材などの用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００７６】
以下実施例を挙げてさらに説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子のＤ体またはＬ体の含有量＞
ポリ乳酸系樹脂中におけるＤ体またはＬ体の含有量は以下の方法によって測定することができる。
ポリ乳酸系樹脂を凍結粉砕し、ポリ乳酸系樹脂の粉末２００ｍｇを三角フラスコ内に供給した後、三角フラスコ内に１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液３０ｍｌを加える。そして、三角フラスコを振りながら６５℃に加熱してポリ乳酸系樹脂を完全に溶解させる。しかる後に、１Ｎ塩酸を三角フラスコ内に供給して中和し、ｐＨが４〜７の分解溶液を作製し、メスフラスコを用いて所定の体積とする。次に、分解溶液を０．４５μｍのメンブレンフィルタで濾過した後、液体クロマトグラフィを用いて分析し、得られたチャートに基づいてＤ体およびＬ体由来のピーク面積から面積比を存在比としてＤ体量およびＬ体量を算出する。そして、前記と同様の要領を５回繰り返して行い、得られたＤ体量およびＬ体量をそれぞれ相加平均して、ポリ乳酸系樹脂のＤ体量およびＬ体量とする。
液体クロマトグラフィの測定条件
ＨＰＬＣ装置（液体クロマトグラフィ）：日本分光社製 製品名ＰＵ−２０８５ Ｐｌｕｓ型システム
カラム：住友分析センター社製 製品名ＳＵＭＩＣＨＩＲＡＬ ＯＡ５０００（４．６ｍｍφ×２５０ｍｍ）
カラム温度：２５℃
移動相：２ｍＭ ＣｕＳＯ4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：１．０ｍｌ／分
検出器：ＵＶ ２５４ｎｍ
注入量：２０μｌ
【００７７】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩密度＞
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
嵩密度を測定する。
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩密度（ｇ／ｃｍ3）
＝〔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）〕
【００７８】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩倍数＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩倍数は、上記の測定で得られた嵩密度で、ポリ乳酸樹脂の密度である１．２５ｇ／ｃｍ3を除した値である。
【００７９】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡率＞
体積測定空気比較式比重計の試料カップを用意し、この試料カップの８０％程度を満たす量のポリ乳酸系樹脂発泡粒子の全重量Ａ（ｇ）を測定する。次に、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子全体の体積Ｂ（ｃｍ3）を、比重計を用いて１−１／２−１気圧法により測定する。なお、体積測定空気比較式比重計は、例えば、東京サイエンス社から商品名「１０００型」にて市販されている。
続いて、金網製の容器を用意し、この金網製の容器を水中に浸漬し、この水中に浸漬した状態における金網製の容器の重量Ｃ（ｇ）を測定する。次に、この金網製の容器内に前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を全量入れた上で、この金網製の容器を水中に浸漬し、水中に浸漬した状態における金網製の容器とこの金網製容器に入れたポリ乳酸系樹脂発泡粒子の全量とを併せた重量Ｄ（ｇ）を測定する。
そして、下記式に基づいてポリ乳酸系樹脂発泡粒子の見掛け体積Ｅ（ｃｍ3）を算出し、この見掛け体積Ｅと前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子全体の体積Ｂ（ｃｍ3）に基づいて下記式によりポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡率を算出することができる。なお、水１ｇの体積を１ｃｍ3とする。
Ｅ＝Ａ＋（Ｃ−Ｄ）
連続気泡率（％）＝１００×（Ｅ−Ｂ）／Ｅ
【００８０】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡剤含有量＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を５〜２０ｍｇ精秤し、測定試料とする。この測定試料を１８０〜２００℃に保持された熱分解炉（島津製作所社製：ＰＹＲ−１Ａ）にセットし、測定試料を密閉後、１２０秒間に亘って加熱して発泡剤成分を放出させる。この放出された発泡剤成分をガスクロマトラフィ（島津製作所社製：ＧＣ−１４Ｂ、検出器：ＦＩＤ）を用いて下記条件にて発泡剤成分のチャートを得る。予め測定しておいた発泡剤成分の検量線に基づいて、得られたチャートからポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡剤含有量を算出する。
ガスクロマトグラフィの測定条件
カラム：信和化工社製「Ｓｈｉｍａｌｉｔｅ ６０／８０ ＮＡＷ」（φ３ｍｍ×３ｍ）カラム温度：７０℃
検出器温度：１１０℃
注入口温度：１１０℃
キャリアーガス：窒素
キャリアーガス流量：６０ｍｌ／ｍｉｎ
【００８１】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡粒径測定＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の粒径は、各ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の切断面における最も長い直径（長径）をおよび最も短い直径（短径）をノギスを用いて測定すると共に、各ポリ乳酸系樹脂発泡粒子における切断面に直交する方向の長さを測定し、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の長径、短径および長さの相加平均値をポリ乳酸系樹脂発泡粒子の粒径とする。
【００８２】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子のＬ／Ｓ測定＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子のＬ／Ｓは、ノギスを用いて各ポリ乳酸系樹脂発泡粒子における最も長い直径（長径）をＬおよび最も短い直径（短径）をＳとし、相加平均値として算出する。
【００８３】
＜発泡成形体の空隙率＞
ポリ乳酸系樹脂発泡成形体の空隙率は、下記（１）式により求めることができる。
空隙率：Ｖ（体積％）＝〔（Ｂ−Ｃ）÷Ｂ〕×１００ ・・・・（１）
Ｂ：発泡成形体の見掛け体積（ｃｍ3）
Ｃ：発泡成形体の真の体積（ｃｍ3）
発泡成形体の見掛け体積：Ｂ（ｃｍ3）は、発泡成形体の外形寸法より算出する。また、発泡成形体の真の体積：Ｃ（ｃｍ3）は、発泡成形体の見掛け体積：Ｂから空隙部の容積を除いた実質体積で、発泡成形体を水中に沈めた時の増加した体積をＣとする。
発泡成形体の空隙率は以下の基準で評価する。
１．発泡成形体の空隙率が１０〜４５体積％の場合 ：○（合格）
２．発泡成形体の空隙率が１０〜４５体積％に含まれない場合 ：×（不合格）
【００８４】
＜発泡成形体の外観＞
発泡成形体の外観は、実施例・比較例の方法で得られた発泡成形体の外観を目視により下記の基準で評価を行った。
１．発泡成形体の外観で、発泡粒子間の空隙が見られる場合 ：○（合格）
２．発泡成形体の外観で、発泡粒子間の空隙が見られない場合 ：×（不合格）
【００８５】
実施例１
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重量部およ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。
続いて、単軸押出機の途中から、イソブタン３５重量％およびノルマルブタン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１．７重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させた。
しかる後、溶融状態のポリ乳酸系樹脂を冷却した後、単軸押出機の前端に取り付けた出口部の直径が１．０ｍｍのノズルを２０個有しているマルチノズル金型の各ノズルから剪断速度７６３９ｓｅｃ-1でポリ乳酸系樹脂を押出発泡させた。また、単軸押出機の前端に取り付けたマルチノズル金型は２２５℃に設定していた。押し出されたポリ乳酸系樹脂発泡体は、いわゆるホットカット法により切断し、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。切断工程においては、ポリ乳酸系樹脂押出物の切断は、回転軸を回転させ、ノズル金型の前端面に配設された回転刃を４０００ｒｐｍの一定の回転数で回転させて行う。
【００８６】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．６０ｍｍであり、
嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が２８．４％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．７重量部の発泡剤を含んでいた。
【００８７】
得られた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２０℃にて昇圧速度を０．０６ＭＰａ／ｍｉｎで、０．５ＭＰａの圧力まで圧入し、３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。
【００８８】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を圧力容器から取り出して、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ２０ｍｍの直方体型のキャビティ内に充填した。そして、加熱水槽内に９０℃に維持された水を溜め、この加熱水槽内の水中にポリ乳酸系樹脂発泡粒子を充填した金型を完全に４分間に亘って浸漬して、金型の供給口を通じてキャビティ内のポリ乳酸系樹脂発泡粒子に水を供給し、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を加熱、発泡させてポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士を熱融着させた。
次に、加熱水槽内から金型を取り出した。そして、別の冷却水槽に２０℃に維持された水を溜め、この冷却水槽内に金型を完全に５分間に亘って浸漬して、金型内のポリ乳酸系樹脂発泡成形体を冷却した。
金型を冷却水槽から取り出して金型を開放して直方体形状で且つ空隙を有するポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
【００８９】
実施例２
（１）発泡剤であるイソブタン３５重量％およびノルマルブタン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２．５重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させ、
（２）ノズル金型温度を２３５℃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および発泡成形体を得た。
【００９０】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．７１ｍｍであり、
嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が４７．３％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して２．５重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９１】
比較例１
発泡剤であるイソブタン３５重量％およびノルマルブタン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３．０重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
【００９２】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．６４ｍｍであり、
嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が６０．３％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して４．０重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９３】
さらに実施例１と同様にして型内発泡成形を行ったが、発泡力が乏しく、成形品を得ることができなかった。
【００９４】
比較例２
発泡剤であるイソブタン３５重量％およびノルマルブタン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１．３重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
【００９５】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．４８ｍｍであり、
嵩密度が０．１４ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が１３．６％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．３重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９６】
さらに実施例１と同様にして型内発泡成形を行ったが、発泡力が高すぎて、発泡粒の伸びが良く、発泡粒間の空隙が埋まってしまい、空隙を有する成形体を得ることができなかった。
【００９７】
比較例３
発泡粒子を切断するカッター刃の回転数を２０００ｒｐｍとしたことおよび発泡剤量を１．０重量部としたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
【００９８】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が４．８ｍｍであり、
嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが３．９であり、
連続気泡率が３．９％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．０重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９９】
さらに実施例１と同様にして型内発泡成形を行ったが、充填不良となり成形不可であった。
【０１００】
表１に、実施例および比較例の原料種、発泡成形体の評価結果等を示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１より、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を用いることにより高い空隙率を有する発泡成形体を得ることができることを示している。
また、同様に美麗な外観、即ち優れた成形性を有する発泡成形体を得ることができることも示している。
従って、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、高い空隙率と生分解性とを有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れるため、建材、車両用下肢部衝撃吸収パッド等の自動車内装材などの用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ａ ノズル金型１の前端面
２ 回転軸
３ 駆動部材
４ 冷却部材
５ 回転刃
１１ ノズルの出口部
４１ 冷却ドラム
４１ａ 冷却ドラムの前部
４１ｂ 冷却ドラムの周壁部
４１ｃ 冷却ドラムの供給口
４１ｄ 冷却ドラムの供給管
４１ｅ 冷却ドラムの排出口
４１ｆ 冷却ドラムの排出管
４２ 冷却ドラムの冷却液
Ａ 回転刃フォルダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子、その製造方法および発泡成形体に関する。さらに詳しくは、本発明は、高い空隙率と生分解性を有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れたポリ乳酸系樹脂発泡粒子、その製造方法、および前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子から得られる発泡成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土木、建築、園芸等の分野での排水性を向上させる土壌改良材や自動車の吸音部材として、粒子間空隙を有するような発泡性ポリスチレン系樹脂発泡成形体やポリオレフィン系樹脂発泡成形体が多く用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、前記発泡成形体は日々大量に製造、使用され、それらの廃棄方法、処分方法等は現代社会において大きな問題となっている。一般に、前記発泡成形体を処分する場合、それらは焼却炉での焼却処理等に付されるが、前記処理では大気中へ多量の排気ガス、二酸化炭素等を放出することとなり、環境面等から好ましいものではない。また、前記発泡成形体は微生物等による生分解性示さず、土中への廃棄処理等を行うこともできない。
【０００４】
このため、前記問題点に鑑みて、生分解性を示す脂肪族ポリエステル系樹脂発泡粒子成形体が特許文献１に提案され、また、ポリエステル系樹脂発泡体小片が特許文献２に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６３４８３号公報
【特許文献２】特開２００２−０９６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記脂肪族ポリエステル系樹脂発泡粒子成形体等は、その製造方法のために、特許文献１に記載の樹脂発泡粒子は柱状の形体を有し、特許文献２に記載の樹脂発泡粒子は円筒状の形体を有している。このため、前記樹脂発泡粒子を型内成型する際、樹脂発泡粒子をバッチ毎に発泡成型機へ十分に充填できない場合があり、その結果、所望の嵩倍数を有する発泡成形体を得ることができない場合があった。また、所望の金型内に前記樹脂発泡粒子を充填することができず、複雑な形状を有する発泡成形体を得ることができないという問題もあった。
【０００７】
これらの問題点に鑑みて、高い空隙率と生分解性を有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れた樹脂発泡粒子、その製造方法、および前記樹脂発泡粒子から得られる発泡成形体の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かくして本発明によれば、２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法であって、前記ポリ乳酸系樹脂を押出機に供給して発泡剤下にて溶融混練する工程と、前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、前記ポリ乳酸系樹脂押出物を発泡させながら、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、前記ノズル金型の前端面に接触させながら２０００〜１００００ｒｐｍの回転数で回転する回転刃によって切断して前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造し、前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、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を前記ノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する工程とを含むポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法が提供される。
【００１０】
さらに、本発明によれば、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形した発泡成形体が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い空隙率と生分解性を有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得ることができる。
【００１２】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の最も長い直径Ｌと最も短い直径Ｓとの間に１．０〜１．３の比（Ｌ／Ｓ）を有する場合、より成形性に優れた発泡成形体を得ることができる。
【００１３】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、構成単量体成分としてＤ体およびＬ体の双方の光学異性体を含有しかつＤ体またはＬ体のうち少ない方の光学異性体の含有量が５モル％未満であるか、または、構成単量体成分としてＤ体またはＬ体のうちの何れか一方の光学異性体のみを含有するポリ乳酸系樹脂を含む場合、さらに、より高い耐熱性を発泡成形体に導入することもできる。
【００１４】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．５〜３．８重量部の発泡剤を含む場合、さらに、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子に所望の発泡性能を付与することもできる。
【００１５】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有する場合、所望の空隙率を有する発泡成形体をより容易に得ることができる。
【００１６】
本発明の製造方法によれば、球状ないし略球状でかつ連続気泡率の高いポリ乳酸系樹脂発泡粒子をより容易に製造することができる。
【００１７】
本発明によれば、生分解性を有する発泡成形体を得ることができる。
【００１８】
本発明によれば、より高い空隙率を有する発泡成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】型内発泡成形用ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造装置の一例を示した模式断面図である。
【図２】ノズル金型を正面から見た模式図である。
【図３】実施例１で得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明によれば、２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子が提供される。
【００２１】
具体的には、２５〜５０％の連続気泡率を有するポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形することにより、高い空隙率および生分解性を有する発泡成形体を得ることができる。また、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は球状ないし略球状であるため、従来の柱状、円筒状等の発泡粒子と比べて流動性等に優れ、成形性にも優れたものである。ここで、連続気泡率とは、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子中に含まれる独立気泡以外の連続気泡の比率を意味し、他方、空隙率とは、発泡成形体の発泡粒子で占められていない粒子間空隙部の比率を意味する。なお、これらの測定方法等については実施例において詳説する。
【００２２】
以下に本発明で得られるポリ乳酸系樹脂発泡粒子、発泡成形体等について説明する。
（ポリ乳酸系樹脂発泡粒子）
（１）ポリ乳酸系樹脂
本発明においては、ポリ乳酸系樹脂として乳酸がエステル結合により重合した樹脂を用いることができ、商業的な入手容易性およびポリ乳酸系樹脂発泡粒子への発泡性付与の観点から、Ｄ−乳酸およびＬ−乳酸の共重合体、Ｄ−乳酸（Ｄ体）またはＬ−乳酸（Ｌ体）のいずれか一方の単独重合体、Ｄ−ラクチド、Ｌ−ラクチドおよびＤＬ−ラクチドからなる群から選択される１または２以上のラクチドの開環重合体が好ましい。
【００２３】
ポリ乳酸系樹脂は、発泡成形工程や所望の物性等に影響を与えない限り、乳酸以外の単量体として、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸等の脂肪族ヒドロキシカルボン酸；
コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水コハク酸、無水アジピン酸、トリメシン酸、プロパントリカルボン酸、ピロメリット酸、無水ピロメリット酸等の脂肪族多価カルボン酸；
エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリット等の脂肪族多価アルコール等を任意に含んでいてもよい。
【００２４】
また、本発明で使用するポリ乳酸系樹脂は、同様に発泡成形工程や所望の物性等に影響を与えない限り、アルキル基、ビニル基、カルボニル基、芳香族基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、アミノ基、ニトリル基、ニトロ基等のその他の官能基を含んでいてもよい。また、イソシアネート系架橋剤等により架橋されていてもよく、エステル結合以外の結合手で結合していてもよい。さらに、ポリ乳酸系樹脂を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２５】
ポリ乳酸系樹脂を製造する場合、ポリ乳酸系樹脂の製造方法としては、特に限定されず公知の方法をいずれも使用することができる。具体的には、オクタン酸スズ（II）等の触媒存在下、ラクチドを重合させるラクチド法；ジフェニルエーテル等の溶媒中で乳酸系化合物を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合を行う直接重合法；乳酸系化合物を溶融させつつ重合を行う溶融法等の重合方法が挙げられる。
【００２６】
本発明で使用するポリ乳酸系樹脂は、環境中に含まれる水分によって、エステル結合が加水分解されることにより低分子化され、最終的には微生物によって二酸化炭素と水にまで分解され得る。具体的には、堆肥中においては約１週間で分解されることもある。このため、本発明で得られるポリ乳酸系樹脂発泡粒子およびその発泡成形体は生分解性を有し、現在大きな問題となっている環境面等からも好ましい。
【００２７】
また、ポリ乳酸系樹脂に所望の量の発泡剤を容易に含浸させることができる。また、ポリ乳酸系樹脂は発泡剤に対する高いガスバリア性も有する。このため、本発明においては、高い連続気泡率を有するポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得ることができ、その結果、高い空隙率を有する発泡成形体を容易に得ることもできる。
【００２８】
ここで、Ｄ体またはＬ体のうちの少ない方の光学異性体の割合が５モル％未満であるＤ体とＬ体との共重合体、およびＤ体またはＬ体のいずれか一方の単独重合体は、少ない方の光学異性体が減少するに従って、結晶性が高くなり融点が高くなる傾向がある。一方、Ｄ体またはＬ体のうちの少ない方の光学異性体の割合が５モル％以上であるＤ体とＬ体との共重合体は、少ない方の光学異性体が増加するに従って、結晶性が低くなり、やがて非結晶となる傾向がある。よって、例えば、高い耐熱性が望まれる用途では、前者のポリ乳酸系樹脂を、複雑な空間への充填性の向上が望まれる用途では、後者のポリ乳酸系樹脂を使用できる。
【００２９】
また、後者のポリ乳酸系樹脂は、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を金型内に充填して発泡させて得られる発泡成形体の耐熱性を向上させることができ、発泡成形体は高い温度であってもその形態を維持できることがある。従って、発泡成形体を金型から高い温度のまま取り出すことが可能となって発泡成形体の金型内における冷却時間が短縮され、発泡成形体の生産効率を向上させることがある。
【００３０】
このため、前記観点から、Ｄ体とＬ体との共重合体は、Ｄ体またはＬ体のうちのいずれか少ない方の光学異性体の割合が５モル％未満であることが好ましく、４モル％未満であることがより好ましい。
【００３１】
ここで、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を押出発泡法で得る場合、ポリ乳酸系樹脂は、その融点（ｍｐ）と、動的粘弾性測定により得られた、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ることが好ましい。
（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
【００３２】
動的粘弾性測定にて得られた貯蔵弾性率は、粘弾性において弾性的な性質を示す指標であって、発泡過程における気泡膜の弾性の大小を示す指標であり、発泡過程において、気泡膜の収縮力に抗して気泡を膨張させるのに必要な発泡圧の大小を示す指標である。
【００３３】
即ち、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定にて得られた貯蔵弾性率が低いと、気泡膜が伸長された場合、気泡膜が伸長力に抗して収縮しようとする力が小さい。そのため、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造に必要とする発泡圧によって発泡膜が容易に伸長してしまう結果、気泡膜が過度に伸長してしまい破泡を生じることがある。一方、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定にて得られた貯蔵弾性率が高いと、気泡膜に伸長力が加わった場合、伸長に抗する気泡膜の収縮力が大きくなる。そのため、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造に必要とする発泡圧で一旦、気泡が膨張したとしても、温度低下等に起因する経時的な発泡圧の低下に伴って気泡が収縮してしまうことがある。
【００３４】
また、動的粘弾性測定によって得られた損失弾性率は、粘弾性において粘性的な性質を示す指標である。具体的には、発泡過程における気泡膜の粘性を示す指標である。特に、発泡過程において、気泡膜をどの程度まで破れることなく伸長できるかの許容範囲を示す指標であると同時に、発泡圧によって所望大きさに気泡を膨張させた後、この膨張した気泡をその大きさに維持する能力を示す指標でもある。
【００３５】
即ち、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定にて得られた損失弾性率が低いと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造に必要とする発泡圧によって気泡膜が伸長された場合、気泡膜が容易に破れてしまうことがある。一方、ポリ乳酸系樹脂の動的粘弾性測定により得られた損失弾性率が高いと、発泡力が気泡膜によって熱エネルギーに変換されてしまい、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造時に気泡膜を円滑に伸長させることが難しくなり、気泡を膨張させることが困難になることがある。
【００３６】
このように、ポリ乳酸系樹脂を発泡させてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造するにあたっては、発泡過程において、発泡圧によって気泡膜が破れることなく適度に伸長するための弾性力、即ち、貯蔵弾性率を有していることが好ましい。加えて、発泡圧によって気泡膜が破れることなく円滑に伸長し、所望大きさに膨張した気泡をその大きさに発泡圧の経時的な減少にかかわらず維持しておくための粘性力、即ち、損失弾性率を有していることが好ましい。
【００３７】
つまり、押出発泡工程において、ポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率および損失弾性率の双方が押出発泡に適した値を有していることが好ましく、このような押出発泡に適した貯蔵弾性率および損失弾性率を押出発泡工程においてポリ乳酸系樹脂に付与するために、ポリ乳酸系樹脂における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（以下「温度Ｔ」という）と、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）とが、好ましくは下記式１を満たすように、より好ましくは式２を満たすように調整される。この調整により、貯蔵弾性率および損失弾性率をそれらのバランスをとりながら押出発泡性を良好なものとし、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を安定的に製造できる。
〔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
〔ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）−３５℃〕
≦交点における温度Ｔ≦〔ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）−１０℃〕・・・式２
【００３８】
さらに、温度Ｔと、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）とが前記式１を満たすように調整するのが好ましい理由を下記に詳述する。
【００３９】
まず、温度Ｔが、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）よりも４０℃を越えて低い場合には、押出発泡時におけるポリ乳酸系樹脂の損失弾性率が貯蔵弾性率に比して大き過ぎるために、損失弾性率と貯蔵弾性率とのバランスが崩れてしまう。
【００４０】
そこで、ポリ乳酸系樹脂の損失弾性率に適した発泡力、即ち、粘性に合わせた発泡力とすると、弾性力に対する発泡力が大き過ぎ、気泡膜が破れて破泡を生じて良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。逆に、ポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率に適した発泡力、即ち、弾性に合わせた発泡力とすると、粘性力に対する発泡力が小さく、ポリ乳酸系樹脂が発泡しにくくなり、良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。
【００４１】
また、温度Ｔが、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）よりも高いと、押出発泡時におけるポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率が損失弾性率に比して大き過ぎることになる。そのため、上述と同様に損失弾性率と貯蔵弾性率とのバランスが崩れてしまうことがある。
【００４２】
そこで、ポリ乳酸系樹脂の貯蔵弾性率に適した発泡力、即ち、弾性に合わせた発泡力とすると、粘性力に対する発泡力が大き過ぎ、気泡膜が破れて破泡を生じ良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。逆に、ポリ乳酸系樹脂の損失弾性率に適した発泡力、即ち、粘性に合わせた発泡力とすると、弾性力に対する発泡力が小さく、ポリ乳酸系樹脂が一旦発泡したとしても、経時的な発泡力の低下に伴って気泡が収縮してしまって、やはり良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得られないことがある。
【００４３】
ポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量が高くなるに従って、温度Ｔが高くなる。よって、温度Ｔと、ポリ乳酸系樹脂の融点（ｍｐ）とが前記式１を満たすように調整するには、ポリ乳酸系樹脂の重合時に反応時間あるいは反応温度を調整することによって、得られるポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量を調整する方法、押出発泡前にあるいは押出発泡時にポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量を増粘剤や架橋剤を用いて調整する方法が挙げられる。
【００４４】
本発明においては、ポリ乳酸系樹脂粒子は、所望の物性や成形工程等に影響を与えない限り、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等のその他の樹脂成分を含んでいてもよい。また、ポリ乳酸系樹脂粒子は、他に、タルク、珪酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、合成あるいは天然に産出される二酸化ケイ素、エチレンビスステアリン酸アミド、メタクリル酸エステル系共重合体等の気泡調整剤；トリアリルイソシアヌレート６臭素化物等の難燃剤；カーボンブラック、酸化鉄、グラファイト等の着色剤等を含んでいてもよい。
【００４５】
（２）ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造
本発明においては、得られるポリ乳酸系樹脂発泡粒子の形状が球状ないし略球状（楕円球状または卵状）である限り、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を公知の方法によって製造することができる。具体的には、市販の押出機を使用して、発泡剤の存在下、ポリ乳酸系樹脂を溶融押出しつつ、水中カット、ストランドカット等により造粒することで、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造できる。
【００４６】
本発明によれば、球状ないし略球状でかつ連続気泡率の高いポリ乳酸系樹脂発泡粒子をより容易に製造することができるため、
ポリ乳酸系樹脂を押出機に供給して発泡剤下にて溶融混練する工程と、
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、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、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、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、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子をノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する工程と
を含むポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法が好ましい。
【００４７】
以下、本発明で用い得る製造方法を例示するが、本発明は以下の製造方法に限定されるものではない。
まず、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。この後、押出機の前端に取り付けた図１および２に示す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、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、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、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。なお、前記押出機としては、従来から汎用されている押出機であれば、特に限定されない。例えば、単軸押出機、二軸押出機、複数の押出機を連結させたタンデム型の押出機が挙げられる。
【００４８】
発泡剤としては、従来から汎用されているものが用いられる。例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ヒドラゾイルジカルボンアミド、重炭酸ナトリウム等の化学発泡剤；プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素、ジメチルエーテル等のエーテル類、塩化メチル、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、１，１−ジフルオロエタン、モノクロロジフルオロメタン等のフロン、二酸化炭素、窒素等の物理発泡剤等が挙げられる。この内、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子への高い発泡性付与の観点から、物理発泡剤が好ましく、ノルマルブタン、イソブタンがより好ましい。発泡成形工程や所望の物性等に影響を与えない限り、発泡剤を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
ここで、製造後、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子に含有される発泡剤量が少ないと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を所望発泡倍率まで発泡できないことがある。一方、多いと、発泡剤が可塑剤として作用することから溶融状態のポリ乳酸系樹脂の粘弾性が低下し過ぎて発泡性が低下し良好なポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得ることができないことがある。加えてポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡倍率が高過ぎて結晶化度を制御できなくなることがある。よって、前記発泡剤量は、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して、１．５〜３．８重量部が好ましく、１．６〜３．０重量部がより好ましい。
【００５０】
なお、押出機には気泡調整剤が添加されることが好ましいが、気泡調整剤の多くは、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶核剤として作用するため、ポリ乳酸系樹脂の結晶化を促進しない気泡調整剤を用いることが好ましく、このような気泡調整剤としては、ポリテトラフルオロエチレン粉末、アクリル樹脂で変性されたポリテトラフルオロエチレン粉末が好ましい。
【００５１】
また、押出機に供給される気泡調整剤の量は、少ないと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の気泡が粗大となり、得られる発泡成形体の外観が低下することがある。一方、多いと、ポリ乳酸系樹脂を押出発泡させる際に破泡を生じてポリ乳酸系樹脂発泡粒子の独立気泡率が低下することがある。よって、気泡調整剤の量は、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対して、０．０１〜３重量部が好ましく、０．０５〜２重量部がより好ましく、０．１〜１重量部が特に好ましい。
【００５２】
そして、ノズル金型１から押出されたポリ乳酸系樹脂押出物は引き続き切断工程に入る。ポリ乳酸系樹脂押出物の切断は、回転軸２をモータ３により回転させ、ノズル金型１の前端面１ａに配設された回転刃５を２０００〜１００００ｒｐｍの一定の回転数で回転させて行うことが好ましい。
【００５３】
全ての回転刃５はノズル金型１の前端面１ａに常時、接触しながら回転している。ノズル金型１から押出発泡されたポリ乳酸系樹脂押出物は、回転刃５と、ノズル金型１におけるノズルの出口部１１端縁との間に生じる剪断応力によって、一定の時間毎に大気中において切断されてポリ乳酸系樹脂発泡粒子とされる。この時、ポリ乳酸系樹脂押出物の冷却が過度とならない範囲内において、ポリ乳酸系樹脂押出物に水を霧状に吹き付けてもよい。
【００５４】
ノズル金型１のノズル内においてポリ乳酸系樹脂が発泡しないことが好ましい。そのため、ポリ乳酸系樹脂は、ノズル金型１のノズルの出口部１１から吐出された直後は、未だに発泡しておらず、吐出されてから僅かな時間が経過した後に発泡を始める。従って、ポリ乳酸系樹脂押出物は、ノズル金型１のノズルの出口部１１から吐出された直後の未発泡部と、この未発泡部に連続する、未発泡部に先んじて押出された発泡途上の発泡部とからなる。
【００５５】
ノズル金型１のノズルの出口部１１から突出されてから発泡を開始するまでの間、未発泡部はその状態を維持する。この未発泡部が維持される時間は、ノズル金型１のノズルの出口部１１における樹脂圧力や、発泡剤量等によって調整できる。ノズル金型１のノズルの出口部１１における樹脂圧力が高いと、ポリ乳酸系樹脂押出物はノズル金型１から押出されてから直ぐに発泡することはなく未発泡の状態を維持する。ノズル金型１のノズルの出口部１１における樹脂圧力の調整は、ノズルの口径、押出量、ポリ乳酸系樹脂の溶融粘度および溶融張力によって調整できる。発泡剤量を適正な量に調整することによって金型内部においてポリ乳酸系樹脂が発泡することを防止し、未発泡部を確実に形成できる。
【００５６】
本発明においては、好ましくは２１０〜２３５℃の、より好ましくは２１５〜２３０℃のノズル金型の温度下でポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡を行う。２１０〜２３５℃の範囲にノズル金型の温度が含まれない場合、所望の球状ないし略球状でかつ連続気泡率の高いポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造することができないことがある。即ち、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が柱状等の異形状となることがある。ここで、ノズル金型の温度とは、金型直近の流路から７ｍｍの位置の温度を意味する。
【００５７】
全ての回転刃５はノズル金型１の前端面１ａに常時、接触した状態でポリ乳酸系樹脂押出物を切断していることから、ポリ乳酸系樹脂押出物は、ノズル金型１のノズルの出口部１１から吐出された直後の未発泡部において切断されてポリ乳酸系樹脂発泡粒子が製造される。
【００５８】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、ポリ乳酸系樹脂押出物をその未発泡部で切断していることから、切断部の表面には気泡断面は存在しない。そして、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の表面全面は、気泡断面の存在しない表皮層で被覆されている。
【００５９】
また、回転刃５は一定の回転数で回転していることが好ましい。回転刃５の回転数は、２０００〜１００００ｒｐｍが好ましく、３０００〜９０００ｒｐｍがより好ましく、４０００〜８０００ｒｐｍがさらに好ましい。
【００６０】
これは、２０００ｒｐｍを下回ると、ポリ乳酸系樹脂押出物を回転刃５によって確実に切断しがたくなる。そのため、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士が合体することがあり、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の形状が不均一となることもある。
【００６１】
一方、１００００ｒｐｍを上回ると下記の問題点を生じることがある。第一の問題点は、回転刃による切断応力が大きくなって、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子がノズルの出口部から冷却部材に向かって飛散される際に、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の初速が速くなる。その結果、ポリ乳酸系樹脂押出物を切断してから、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が冷却部材に衝突するまでの時間が短くなり、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡が不充分となることである。第二の問題点は、回転刃および回転軸の摩耗が大きくなって回転刃および回転軸の寿命が短くなることである。
【００６２】
さらに、押出機の吐出量と回転数とは式３：
【数１】
（式中、
Ｄｎ：金型のノズル径（ｃｍ）
Ｑ：一穴あたりの吐出量（ｇ／ｈｒ）
Ｒ：カッター刃回転数（ｒｐｍ）
Ｎ：カッター刃枚数（枚）
Ｘ：得られる発泡粒の倍数（ｇ／ｃｍ3））
を満たすことが好ましい。式３の関係を満たさない場合、同様に、所望の球状ないし略球状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造することができず、成形性等に影響を与えることがある。
【００６３】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、回転刃５による切断応力によって切断と同時に外方あるいは前方に向かって飛散され、冷却ドラム４１の周壁部４１ｂの内周面に直ちに衝突する。ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、冷却ドラム４１に衝突するまでの間も発泡をし続けており、発泡によって球状ないし略球状に成長している。
【００６４】
次いで、得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子をノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する。具体的には、冷却ドラム４１の周壁部４１ｂの内周面は全面的に冷却液４２で被覆されており、冷却ドラム４１の周壁部４１ｂの内周面に衝突したポリ乳酸系樹脂発泡粒子は直ちに冷却されて、発泡が停止する。このように、ポリ乳酸系樹脂押出物を回転刃５によって切断した後に、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を直ちに冷却液４２によって冷却していることで、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を構成しているポリ乳酸系樹脂の結晶化度が上昇するのを防止できると共に、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が過度に発泡するのを防止できる。
【００６５】
従って、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、型内発泡成形時に優れた発泡性および熱融着性を発揮する。型内発泡成形時にポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶化度を上昇させて、ポリ乳酸系樹脂の耐熱性を向上でき、得られる発泡成形体は優れた耐熱性を有している。
【００６６】
なお、冷却液４２の温度は、低いと、冷却ドラム４１の近傍に位置するノズル金型が過度に冷却されて、ポリ乳酸系樹脂の押出発泡に悪影響が生じることがある。一方、高いと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を構成しているポリ乳酸系樹脂の結晶化度が高くなり、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の熱融着性が低下することがある。よって、温度は、０〜４５℃が好ましく、５〜４０℃がより好ましく、１０〜３５℃が特に好ましい。
【００６７】
前記製造方法を用いるため、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は球状ないし略球状である（図３参照）。本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は前記形状を有するため、例えば、柱状、円筒状、針状、燐片状のような形状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子と比べて、流動性に優れ、発泡成型機への充填性等に優れ、その結果、成形性にも優れる。さらに、所望の複雑な形状の発泡成形体も容易に製造することができる。球状ないし略球状とは、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の投射図が真球形の粒子から楕円形の粒子までを含むことを意味する。
【００６８】
また、ノギスを用いた測定により、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の最も長い直径（長径）と最も短い直径（短径）との比（短径／長径）は、好ましくは１．０〜１．３の範囲、より好ましくは１．０〜１．２の範囲である。短径／長径が１．０〜１．３の範囲に含まれない場合、発泡成型機への充填性の点で問題となる場合があり、その結果、発泡成形体間でのばらつきを生じ、所望の成形性を得ることができないことがある。なお、短径／長径＝１は真球を意味する。
【００６９】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は２５〜５０％、好ましくは２５〜４５％、より好ましくは２５〜４０％の連続気泡率を有する。連続気泡率が２５〜５０％に含まれない場合、所望の空隙率を有する発泡成形体を得ることができないことがある。連続気泡率が５０％より大きいと、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士の融着性が低くなり、得られる発泡成形体の機械的強度が低下することがある。ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡率の調整は、押出機からのポリ乳酸系樹脂の押出発泡温度、押出機への発泡剤の供給量等を調整することによって行うこともできる。
【００７０】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、好ましくは嵩密度０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3（嵩倍数８〜２０倍）、より好ましくは嵩密度０．０８〜０．１５ｇ／ｃｍ3（嵩倍数８〜１６倍）を有する。嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ3より大きいと得られる発泡成形体の重量が高くなり、実用性に乏しい場合がある。一方、嵩密度が０．０６ｇ／ｃｍ3より小さいと得られる発泡成形体の強度が低くなり、構造部材等への使用が困難となる場合がある。
【００７１】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の平均粒子径は１．０〜５．０ｍｍが好ましく、１．５〜４．０ｍｍがより好ましい。平均粒子径が５．０ｍｍより大きい場合、発泡成形機へのポリ乳酸系樹脂発泡粒子の充填性が低下することがあり、得られる発泡成形体の強度が低下することがある。また、１．０ｍｍより小さい場合、発泡成形体の嵩比重に影響を与えることがある。
【００７２】
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶化度は、１５〜３０％が好ましく、１５〜２５％がより好ましい。結晶化度が前記範囲に含まれない場合、発泡性に影響を与えることがある。ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の結晶化度は、ノズル金型１からポリ乳酸系樹脂押出物が押出されてからポリ乳酸系樹脂発泡粒子が冷却液４２に衝突するまでの時間や、冷却液４２の温度によって調整することもできる。
【００７３】
（３）発泡成形体の製造方法
次いで、得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を、公知の発泡成形機を用いて加熱処理することによって、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士を熱融着させ、所望の発泡成形体に型内成形することができる。
【００７４】
本発明においては、高い連続気泡率を有するポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形するため、得られる発泡成形体は、好ましくは１０〜４５体積％、より好ましくは１５〜４０体積％の空隙率を有する。空隙率が４５体積％より高いと、発泡成形体の強度が低下することがある。他方、空隙率が１０体積％より低いと、発泡成形体に所望の通水性や吸音性を付与できないことがある。
【００７５】
本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、高い空隙率と生分解性とを有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れるため、得られる発泡成形体は、建材、車両用下肢部衝撃吸収パッド等の自動車内装材などの用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００７６】
以下実施例を挙げてさらに説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子のＤ体またはＬ体の含有量＞
ポリ乳酸系樹脂中におけるＤ体またはＬ体の含有量は以下の方法によって測定することができる。
ポリ乳酸系樹脂を凍結粉砕し、ポリ乳酸系樹脂の粉末２００ｍｇを三角フラスコ内に供給した後、三角フラスコ内に１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液３０ｍｌを加える。そして、三角フラスコを振りながら６５℃に加熱してポリ乳酸系樹脂を完全に溶解させる。しかる後に、１Ｎ塩酸を三角フラスコ内に供給して中和し、ｐＨが４〜７の分解溶液を作製し、メスフラスコを用いて所定の体積とする。次に、分解溶液を０．４５μｍのメンブレンフィルタで濾過した後、液体クロマトグラフィを用いて分析し、得られたチャートに基づいてＤ体およびＬ体由来のピーク面積から面積比を存在比としてＤ体量およびＬ体量を算出する。そして、前記と同様の要領を５回繰り返して行い、得られたＤ体量およびＬ体量をそれぞれ相加平均して、ポリ乳酸系樹脂のＤ体量およびＬ体量とする。
液体クロマトグラフィの測定条件
ＨＰＬＣ装置（液体クロマトグラフィ）：日本分光社製 製品名ＰＵ−２０８５ Ｐｌｕｓ型システム
カラム：住友分析センター社製 製品名ＳＵＭＩＣＨＩＲＡＬ ＯＡ５０００（４．６ｍｍφ×２５０ｍｍ）
カラム温度：２５℃
移動相：２ｍＭ ＣｕＳＯ4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：１．０ｍｌ／分
検出器：ＵＶ ２５４ｎｍ
注入量：２０μｌ
【００７７】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩密度＞
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
嵩密度を測定する。
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩密度（ｇ／ｃｍ3）
＝〔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）〕
【００７８】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩倍数＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の嵩倍数は、上記の測定で得られた嵩密度で、ポリ乳酸樹脂の密度である１．２５ｇ／ｃｍ3を除した値である。
【００７９】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡率＞
体積測定空気比較式比重計の試料カップを用意し、この試料カップの８０％程度を満たす量のポリ乳酸系樹脂発泡粒子の全重量Ａ（ｇ）を測定する。次に、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子全体の体積Ｂ（ｃｍ3）を、比重計を用いて１−１／２−１気圧法により測定する。なお、体積測定空気比較式比重計は、例えば、東京サイエンス社から商品名「１０００型」にて市販されている。
続いて、金網製の容器を用意し、この金網製の容器を水中に浸漬し、この水中に浸漬した状態における金網製の容器の重量Ｃ（ｇ）を測定する。次に、この金網製の容器内に前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を全量入れた上で、この金網製の容器を水中に浸漬し、水中に浸漬した状態における金網製の容器とこの金網製容器に入れたポリ乳酸系樹脂発泡粒子の全量とを併せた重量Ｄ（ｇ）を測定する。
そして、下記式に基づいてポリ乳酸系樹脂発泡粒子の見掛け体積Ｅ（ｃｍ3）を算出し、この見掛け体積Ｅと前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子全体の体積Ｂ（ｃｍ3）に基づいて下記式によりポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡率を算出することができる。なお、水１ｇの体積を１ｃｍ3とする。
Ｅ＝Ａ＋（Ｃ−Ｄ）
連続気泡率（％）＝１００×（Ｅ−Ｂ）／Ｅ
【００８０】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡剤含有量＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を５〜２０ｍｇ精秤し、測定試料とする。この測定試料を１８０〜２００℃に保持された熱分解炉（島津製作所社製：ＰＹＲ−１Ａ）にセットし、測定試料を密閉後、１２０秒間に亘って加熱して発泡剤成分を放出させる。この放出された発泡剤成分をガスクロマトラフィ（島津製作所社製：ＧＣ−１４Ｂ、検出器：ＦＩＤ）を用いて下記条件にて発泡剤成分のチャートを得る。予め測定しておいた発泡剤成分の検量線に基づいて、得られたチャートからポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡剤含有量を算出する。
ガスクロマトグラフィの測定条件
カラム：信和化工社製「Ｓｈｉｍａｌｉｔｅ ６０／８０ ＮＡＷ」（φ３ｍｍ×３ｍ）カラム温度：７０℃
検出器温度：１１０℃
注入口温度：１１０℃
キャリアーガス：窒素
キャリアーガス流量：６０ｍｌ／ｍｉｎ
【００８１】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の発泡粒径測定＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の粒径は、各ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の切断面における最も長い直径（長径）をおよび最も短い直径（短径）をノギスを用いて測定すると共に、各ポリ乳酸系樹脂発泡粒子における切断面に直交する方向の長さを測定し、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の長径、短径および長さの相加平均値をポリ乳酸系樹脂発泡粒子の粒径とする。
【００８２】
＜ポリ乳酸系樹脂発泡粒子のＬ／Ｓ測定＞
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子のＬ／Ｓは、ノギスを用いて各ポリ乳酸系樹脂発泡粒子における最も長い直径（長径）をＬおよび最も短い直径（短径）をＳとし、相加平均値として算出する。
【００８３】
＜発泡成形体の空隙率＞
ポリ乳酸系樹脂発泡成形体の空隙率は、下記（１）式により求めることができる。
空隙率：Ｖ（体積％）＝〔（Ｂ−Ｃ）÷Ｂ〕×１００ ・・・・（１）
Ｂ：発泡成形体の見掛け体積（ｃｍ3）
Ｃ：発泡成形体の真の体積（ｃｍ3）
発泡成形体の見掛け体積：Ｂ（ｃｍ3）は、発泡成形体の外形寸法より算出する。また、発泡成形体の真の体積：Ｃ（ｃｍ3）は、発泡成形体の見掛け体積：Ｂから空隙部の容積を除いた実質体積で、発泡成形体を水中に沈めた時の増加した体積をＣとする。
発泡成形体の空隙率は以下の基準で評価する。
１．発泡成形体の空隙率が１０〜４５体積％の場合 ：○（合格）
２．発泡成形体の空隙率が１０〜４５体積％に含まれない場合 ：×（不合格）
【００８４】
＜発泡成形体の外観＞
発泡成形体の外観は、実施例・比較例の方法で得られた発泡成形体の外観を目視により下記の基準で評価を行った。
１．発泡成形体の外観で、発泡粒子間の空隙が見られる場合 ：○（合格）
２．発泡成形体の外観で、発泡粒子間の空隙が見られない場合 ：×（不合格）
【００８５】
実施例１
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重量部およ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。
続いて、単軸押出機の途中から、イソブタン３５重量％およびノルマルブタン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１．７重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させた。
しかる後、溶融状態のポリ乳酸系樹脂を冷却した後、単軸押出機の前端に取り付けた出口部の直径が１．０ｍｍのノズルを２０個有しているマルチノズル金型の各ノズルから剪断速度７６３９ｓｅｃ-1でポリ乳酸系樹脂を押出発泡させた。また、単軸押出機の前端に取り付けたマルチノズル金型は２２５℃に設定していた。押し出されたポリ乳酸系樹脂発泡体は、いわゆるホットカット法により切断し、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。切断工程においては、ポリ乳酸系樹脂押出物の切断は、回転軸を回転させ、ノズル金型の前端面に配設された回転刃を４０００ｒｐｍの一定の回転数で回転させて行う。
【００８６】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．６０ｍｍであり、
嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が２８．４％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．７重量部の発泡剤を含んでいた。
【００８７】
得られた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２０℃にて昇圧速度を０．０６ＭＰａ／ｍｉｎで、０．５ＭＰａの圧力まで圧入し、３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。
【００８８】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を圧力容器から取り出して、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×高さ２０ｍｍの直方体型のキャビティ内に充填した。そして、加熱水槽内に９０℃に維持された水を溜め、この加熱水槽内の水中にポリ乳酸系樹脂発泡粒子を充填した金型を完全に４分間に亘って浸漬して、金型の供給口を通じてキャビティ内のポリ乳酸系樹脂発泡粒子に水を供給し、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を加熱、発泡させてポリ乳酸系樹脂発泡粒子同士を熱融着させた。
次に、加熱水槽内から金型を取り出した。そして、別の冷却水槽に２０℃に維持された水を溜め、この冷却水槽内に金型を完全に５分間に亘って浸漬して、金型内のポリ乳酸系樹脂発泡成形体を冷却した。
金型を冷却水槽から取り出して金型を開放して直方体形状で且つ空隙を有するポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
【００８９】
実施例２
（１）発泡剤であるイソブタン３５重量％およびノルマルブタン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２．５重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させ、
（２）ノズル金型温度を２３５℃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および発泡成形体を得た。
【００９０】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．７１ｍｍであり、
嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が４７．３％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して２．５重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９１】
比較例１
発泡剤であるイソブタン３５重量％およびノルマルブタン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３．０重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
【００９２】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．６４ｍｍであり、
嵩密度が０．０９ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が６０．３％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して４．０重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９３】
さらに実施例１と同様にして型内発泡成形を行ったが、発泡力が乏しく、成形品を得ることができなかった。
【００９４】
比較例２
発泡剤であるイソブタン３５重量％およびノルマルブタン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１．３重量部となるように溶融状態のポリ乳酸系樹脂に圧入して、ポリ乳酸系樹脂中に均一に分散させたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
【００９５】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が２．４８ｍｍであり、
嵩密度が０．１４ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが１．１であり、
連続気泡率が１３．６％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．３重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９６】
さらに実施例１と同様にして型内発泡成形を行ったが、発泡力が高すぎて、発泡粒の伸びが良く、発泡粒間の空隙が埋まってしまい、空隙を有する成形体を得ることができなかった。
【００９７】
比較例３
発泡粒子を切断するカッター刃の回転数を２０００ｒｐｍとしたことおよび発泡剤量を１．０重量部としたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
【００９８】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が４．８ｍｍであり、
嵩密度が０．１８ｇ／ｃｍ3であり、
Ｌ／Ｓが３．９であり、
連続気泡率が３．９％であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して１．０重量部の発泡剤を含んでいた。
【００９９】
さらに実施例１と同様にして型内発泡成形を行ったが、充填不良となり成形不可であった。
【０１００】
表１に、実施例および比較例の原料種、発泡成形体の評価結果等を示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
表１より、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を用いることにより高い空隙率を有する発泡成形体を得ることができることを示している。
また、同様に美麗な外観、即ち優れた成形性を有する発泡成形体を得ることができることも示している。
従って、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、高い空隙率と生分解性とを有する発泡成形体を与え、さらに成形性に優れるため、建材、車両用下肢部衝撃吸収パッド等の自動車内装材などの用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ａ ノズル金型１の前端面
２ 回転軸
３ 駆動部材
４ 冷却部材
５ 回転刃
１１ ノズルの出口部
４１ 冷却ドラム
４１ａ 冷却ドラムの前部
４１ｂ 冷却ドラムの周壁部
４１ｃ 冷却ドラムの供給口
４１ｄ 冷却ドラムの供給管
４１ｅ 冷却ドラムの排出口
４１ｆ 冷却ドラムの排出管
４２ 冷却ドラムの冷却液
Ａ 回転刃フォルダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項２】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の最も長い直径Ｌと最も短い直径Ｓとの間に１．０〜１．３の比（Ｌ／Ｓ）を有する請求項１に記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項３】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、構成単量体成分としてＤ体およびＬ体の双方の光学異性体を含有しかつＤ体またはＬ体のうち少ない方の光学異性体の含有量が５モル％未満であるか、または、構成単量体成分としてＤ体またはＬ体のうちの何れか一方の光学異性体のみを含有するポリ乳酸系樹脂を含む請求項１または２に記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項４】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して
１．５〜３．８重量部の発泡剤を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項５】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法であって、
前記ポリ乳酸系樹脂を押出機に供給して発泡剤下にて溶融混練する工程と、
前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、前記ポリ乳酸系樹脂押出物を発泡させながら、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、前記ノズル金型の前端面に接触させながら２０００〜１００００ｒｐｍの回転数で回転する回転刃によって切断して前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造し、前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、
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を前記ノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する工程と
を含むポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形した発泡成形体。
【請求項８】
前記発泡成形体が、１０〜４５体積％の空隙率を有する請求項７に記載の発泡成形体。
【請求項１】
２５〜５０％の連続気泡率を有し、球状ないし略球状であることを特徴とするポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項２】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の最も長い直径Ｌと最も短い直径Ｓとの間に１．０〜１．３の比（Ｌ／Ｓ）を有する請求項１に記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項３】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、構成単量体成分としてＤ体およびＬ体の双方の光学異性体を含有しかつＤ体またはＬ体のうち少ない方の光学異性体の含有量が５モル％未満であるか、または、構成単量体成分としてＤ体またはＬ体のうちの何れか一方の光学異性体のみを含有するポリ乳酸系樹脂を含む請求項１または２に記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項４】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子１００重量部に対して
１．５〜３．８重量部の発泡剤を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項５】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3の嵩密度を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法であって、
前記ポリ乳酸系樹脂を押出機に供給して発泡剤下にて溶融混練する工程と、
前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、前記ポリ乳酸系樹脂押出物を発泡させながら、２１０〜２３５℃のノズル金型の温度で、前記ノズル金型の前端面に接触させながら２０００〜１００００ｒｐｍの回転数で回転する回転刃によって切断して前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を製造し、前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、
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を前記ノズル金型の前方に配設した冷却部材を衝突させて冷却する工程と
を含むポリ乳酸系樹脂発泡粒子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形した発泡成形体。
【請求項８】
前記発泡成形体が、１０〜４５体積％の空隙率を有する請求項７に記載の発泡成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２１３９０５（Ｐ２０１１−２１３９０５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８４１６９（Ｐ２０１０−８４１６９）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００２４４０）積水化成品工業株式会社 (1,335)
【Ｆターム（参考）】
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