説明

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、吸水性および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%の連続気泡率を有する球状ないし略球状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子であり、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形して得られる発泡成形体が10〜35%の吸水率を有す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、吸水性および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、前記発泡成形体はその樹脂組成のために高い吸水性を示さず、その結果保水性等も備えていなかった。このため、前記発泡成形体はその優れた断熱性、軽量性、耐水性等を有するにも拘わらず、その使用用途には限界があった。
【0004】
そこで、前記問題点に鑑みて、貫通孔を有し、その内部に保水性素材が保持された樹脂発泡粒子、および前記樹脂発泡粒子を発泡成形した、高い空隙率および吸水性を有する発泡成形体が特許文献1に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平9−118770号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載の樹脂発泡粒子は、その製造方法のために貫通孔を備えた筒状の形体を有している。このため、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という成形性についての問題があった。また、所望の金型内に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。さらに、貫通孔を有する樹脂発泡粒子に保水性素材を充填するためのそれ専用の製造装置を要するだけでなく、保水性素材の樹脂発泡粒子からの脱離も考えられ、前記樹脂発泡粒子は安定した吸水性等の性能を期待できるものではない。他方、特許文献1に記載の発泡成形体に含まれる樹脂組成は、生分解性を示さず現在大きな注目を集めている環境面からも好ましいものではない。
【0007】
これらの問題点に鑑みて、高い空隙率、吸水性および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等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%の連続気泡率を有する球状ないし略球状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子であり、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形して得られる発泡成形体が10〜35%の吸水率を有す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】
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、吸水性および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、さらに、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ができる。
【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、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ができる。
【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】
本発明によれば、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、10〜35%の吸水率を有する場合、所望の吸水率を有する発泡成形体をより容易に得ることができる。
【0017】
本発明によれば、本発明の製造方法を用いることにより、球状ないし略球状の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。
【0018】
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。
【0019】
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】
【0020】
【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】
【0021】
本発明によれば、25〜50%の連続気泡率を有する球状ないし略球状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子であり、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形して得られる発泡成形体が10〜35%の吸水率を有す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。
【0022】
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、10〜35%の吸水率を有する発泡成形体、即ち、高い吸水性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する。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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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により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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
このため、前記の観点から、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。
【0032】
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
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
また、動的粘弾性測定に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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
(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、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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。また、連続気泡の分布も優れたものである。
【0071】
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。
【0072】
また、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子はポリ乳酸系樹脂を樹脂成分として含むため、得られるポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、好ましくは10〜35%、より好ましくは15〜35%の吸水率を有する。これらの高い吸水率は本発明の発泡成形体は優れた保水性を備えることも示している。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
(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。
【0076】
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。ここで、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。
【0077】
また、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子はポリ乳酸系樹脂を樹脂成分として含むため、得られる発泡成形体は、10〜35%、好ましくは15〜35%、より好ましくは15〜33%の吸水率を有する。これらの高い吸水率は本発明の発泡成形体は優れた保水性を備えることも示している。
【0078】
本発明の発泡成形体は、高い空隙率、吸水性および生分解性を有するため、建材用断熱材、包装用緩衝材、車両用内装材等として使用することができる。また、土壌改良剤および調湿材としても使用することもできる。
【実施例】
【0079】
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。
【0080】
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
【0081】
<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)〕
【0082】
<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。
【0083】
<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
【0084】
<ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡分布評価>
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の連続気泡分布評価は、任意のポリ乳酸系樹脂発泡粒子10個を長直径に対して半分の位置を垂直にカットし、カットした面を走査型電子顕微鏡にて100倍の倍率で観察し、以下の基準で評価を行った。
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子全体に気泡膜の破れが見られる :○
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子全体に気泡膜の破れが見られない:×
【0085】
<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。
【0086】
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
【0087】
<ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の粒子径測定>
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の粒子径は、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子径とする。
【0088】
<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。
【0089】
<ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の吸水率>
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子の吸水率は、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子150cm3を、100℃−1時間オーブンにて乾燥させた後、直ちに重量W1を測定し、測定後、発泡成形体を水中に30分間浸漬したのち、発泡粒子表面についた水分を取り除いた後の発泡成形体の重量W2を測定し、以下の式から吸水率を測定する。
吸水率(%)=(W2−W1)/W1×100
【0090】
<発泡成形体の吸水率>
発泡成形体の吸水率は、発泡成形体から採取した100mm×100mm×40mmの試験片を、100℃−1時間オーブンにて乾燥させた後、直ちに重量W1を測定し、測定後、発泡成形体を水中に30分間浸漬したのち、発泡粒子表面についた水分を取り除いた後の発泡成形体の重量W2を測定し、以下の式から吸水率を測定する。
吸水率(%)=(W2−W1)/W1×100
発泡成形体の吸水率は以下の基準で評価する。
発泡成形体の吸水率が10〜35%の場合 :○(合格)
発泡成形体の吸水率が10〜35%に含まれない場合 :×(不合格)
【0091】
<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%に含まれないの場合 :×(不合格)
【0092】
<発泡成形体の外観>
ポリ乳酸系樹脂発泡成形体の外観は、目視にて以下の基準で評価を行う。
発泡成形体の外観に粒子間空隙が見られる場合 :○(合格)
発泡成形体の外観に粒子間空隙が見られない場合 :×(不合格)
【0093】
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。
【0094】
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、
吸水率が22.5%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。
【0095】
次に、上記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を密閉容器内に入れ、この密閉容器内に二酸化炭素を0.30MPaの圧力にて圧入して常温にて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させた。
【0096】
続いて、ポリ乳酸系樹脂発泡粒子をアルミニウム製の金型のキャビティ内に充填した。なお、金型のキャビティの内寸は、縦200mm×横200mm×高さ30mmの直方体形状であった。又、金型に、この金型のキャビティ内と金型外部とを連通させるために、直径が8mmの円形状の供給口を20mm間隔毎に合計252個、形成した。なお、各供給口には、開口幅が1mmの格子部を設けてあり、金型内に充填したポリ乳酸系樹脂発泡粒子がこの供給口を通じて金型外に流出しないように形成されている一方、金型の供給口を通じて金型外からキャビティ内に水を円滑に供給することができるように構成されていた。
【0097】
そして、加熱水槽内に95℃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5分間に亘って浸漬して、金型の供給口を通じて金型の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。
【0098】
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。
【0099】
金型を冷却水槽から取り出して金型を開放して空隙を有する直方体形状のポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。
【0100】
実施例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。
【0101】
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、
吸水率が32.1%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。
【0102】
比較例1
発泡剤であるイソブタン35重量%及びノルマルブタン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1.0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及びノズル金型温度を210℃にしたこと以外は、実施例1と同様にしてポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
【0103】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が2.25mmであり、
嵩密度が0.20g/cm3であり、
L/Sが1.1であり、
連続気泡率が5.3%であり、
吸水率が6%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。
【0104】
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を実施例1と同様にして、ポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体は、空隙を有しておらず、吸水性・空隙率がない成形体であった。
比較例2
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: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重量部及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。
【0105】
続いて、単軸押出機の途中から、イソブタン35重量%及びノルマルブタン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0.7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。
【0106】
しかる後、溶融状態のポリ乳酸系樹脂を冷却した後、単軸押出機の先端に取り付けたマルチノズル金型の各ノズルから剪断速度5659sec-1にて押出発泡させてストランド状のポリ乳酸系樹脂押出発泡体を製造した。なお、マルチノズル金型の温度は220℃に保持されていた。
【0107】
続いて、ストランド状のポリ乳酸系樹脂押出発泡体を、マルチノズル金型の各ノズル先端から60cmの距離に亘って空冷により冷却し、続いて、ストランド状のポリ乳酸系樹脂押出発泡体を2mの距離に亘って冷却水槽内の水面上に浮かせて冷却した。なお、冷却水槽内の水温は、30℃であった。
【0108】
なお、マルチノズル金型は、出口部の直径が1.0mmのノズルが15個、配設されており、ランド部の長さは7mmであった。又、マルチノズル金型のノズルから押出発泡させた際の樹脂温度を、単軸押出機の先端部と金型との間にブレーカープレートを挿入し、このブレーカープレートの中心部に熱電対を挿入することによって測定したところ、204℃であった。
【0109】
そして、ストランド状のポリ乳酸系樹脂押出発泡体を充分に水切りした後、このポリ乳酸系樹脂押出発泡体をファンカッタ式のペレタイザーを用いて2.3mm毎に円柱状に切断してポリ乳酸系樹脂発泡粒子を得た。
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、
平均粒子径が2.4mmであり、
嵩密度が0.15g/cm3であり、
L/Sが1.1であり、
連続気泡率が22.4%であり、
吸水率が3.9%であり、
ポリ乳酸系樹脂発泡粒子100重量部に対して0.7重量部の発泡剤を含んでいた。
得られたポリ乳酸系樹脂発泡粒子を実施例1と同様にして、ポリ乳酸系樹脂発泡成形体を得た。得られたポリ乳酸系樹脂発泡成形体は、大きな空隙を有しておらず、吸水性・空隙率の低い成形体であった。
【0110】
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。
【0111】
【表1】

【0112】
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、このことは本発明の発泡成形体は優れた通水性を有することも示している。
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。
さらに、高い吸水性、即ち保水性に優れた発泡成形体を得ることもできることも示している。
【0113】
従って、本発明のポリ乳酸系樹脂発泡粒子は、高い空隙率、吸水性および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るため、本発明の発泡成形体は、土壌改良剤および調湿材として使用することもできる。
【符号の説明】
【0114】
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%の連続気泡率を有する球状ないし略球状のポリ乳酸系樹脂発泡粒子であり、前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子を型内成形して得られる発泡成形体が10〜35%の吸水率を有す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】
前記ポリ乳酸系樹脂発泡粒子が、10〜35%の吸水率を有する請求項1〜5のいずれか1つに記載のポリ乳酸系樹脂発泡粒子。
【請求項7】
請求項1〜6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8】
請求項1〜6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9】
前記発泡成形体が、10〜45体積%の空隙率を有する請求項8に記載の発泡成形体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−213906(P2011−213906A)
【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2010−84176(P2010−84176)
【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)】