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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-18
(45)【発行日】2022-11-29
(54)【発明の名称】発泡樹脂成形体及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 44/00 20060101AFI20221121BHJP
B29C 44/58 20060101ALI20221121BHJP
B29C 45/00 20060101ALI20221121BHJP
B29C 45/26 20060101ALI20221121BHJP
B29K 401/00 20060101ALN20221121BHJP
B29K 67/00 20060101ALN20221121BHJP
【ＦＩ】
B29C44/00 D
B29C44/58
B29C45/00
B29C45/26
B29K401:00
B29K67:00
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022058343
(22)【出願日】2022-03-31
【審査請求日】2022-03-31
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】504418028
【氏名又は名称】小松 道男
(73)【特許権者】
【識別番号】517301368
【氏名又は名称】株式会社カミーノ
(73)【特許権者】
【識別番号】505458876
【氏名又は名称】株式会社ティーエヌ製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100138519
【弁理士】
【氏名又は名称】奥谷 雅子
(74)【代理人】
【識別番号】100210675
【弁理士】
【氏名又は名称】下山 潤
(72)【発明者】
【氏名】小松 道男
(72)【発明者】
【氏名】深澤 幸一郎
(72)【発明者】
【氏名】丹下 勝康
【審査官】加賀 直人
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－２０６８１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ４４／００
Ｂ２９Ｃ ４４／５８
Ｂ２９Ｃ ４５／００
Ｂ２９Ｃ ４５／２６
Ｂ２９Ｋ ４０１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂射出成形体であって、前記発泡樹脂射出成形体に対する前記バイオマス粒子の含有量が１～７０質量％の範囲であり、
表面が波紋状又は樹木の年輪状の外観を呈し、
当該発泡樹脂射出成形体の変形量が、発泡成形直後の当該発泡樹脂射出成形体の５％以下であり、
当該発泡樹脂射出成形体の成形体肉厚ｔ≧２．５ｍｍであ ることを特徴とする発泡樹脂射出成形体。
【請求項2】
請求項１に記載された発泡樹脂射出成形体において、前記熱可塑性樹脂が生分解性樹脂を含むことを特徴とする発泡樹脂射出成形体。
【請求項3】
請求項１又は２に記載された発泡樹脂射出成形体において、前記熱可塑性樹脂がポリ乳酸を含むことを特徴とする発泡樹脂射出成形体。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載された発泡樹脂射出成形体において、前記バイオマス粒子がセルロース粉を含むことを特徴とする発泡樹脂射出成形体。
【請求項5】
バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂射出成形体の製造方法であって、前記バイオマス粒子の含有量が１～７０質量％の範囲である熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練工程、
溶融混練された前記熱可塑性樹脂組成物と、前記熱可塑性樹脂組成物の０．０１～０．２質量％の範囲の超臨界流体を混合する混合工程、
前記混合工程で得られた前記超臨界流体を含む前記熱可塑性樹脂組成物を射出成形する射出成形工程を含み、
前記射出成形工程において下記式（１）及び（２）で示される条件が満たされることを特徴とする発泡樹脂射出成形体の製造方法。
金型のゲート幅Ｘ１／成形体幅Ｘ≧１７．４％ （１）
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔ≦２０％、かつｔ≧２．５ｍｍ （２）
【請求項6】
請求項５に記載された発泡樹脂射出成形体の製造方法であって、前記超臨界流体が超臨界状態の窒素である、発泡樹脂射出成形体の製造方法。
【請求項7】
請求項５又は６に記載された発泡樹脂射出成形体の製造方法であって、溶融している前記熱可塑性樹脂組成物が金型キャビティ内で渦を形成する、発泡樹脂射出成形体の製造方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発泡樹脂成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
生分解性樹脂等の熱可塑性樹脂を、取り扱いが容易な超臨界流体を発泡剤として使用して発泡させる生分解性樹脂発泡体の製造方法が検討されてきた。例えば、特許文献１には、生分解性樹脂組成物を、超臨界流体を用いて発泡させてなる発泡体が開示されている。
【0003】
また、特許文献２には、木粉含有熱可塑性樹脂組成物に超臨界状態の流体を含浸させ、キャビティの容積を拡大させながら射出成形して、平均孔径が異なる複数の発泡層を有する木粉含有樹脂成形体の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００６－１３１７０３号公報
【文献】特開２０１１－５８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、生分解性樹脂発泡体等の熱可塑性樹脂発泡体の外観は考慮されてこなかった。また、熱可塑性樹脂発泡体は発泡成形後に収縮し、変形する場合があった。
【0006】
近年、美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されている熱可塑性樹脂発泡体が希求されていたが、そのような熱可塑性樹脂発泡体は提供されていなかった。本発明が解決しようとする課題は、美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されている熱可塑性樹脂発泡体とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは上記課題に鑑み検討を重ね、バイオマス粒子を含む熱可塑性樹脂組成物と超臨界流体の混合物を、特定条件を満たすゲートを備える金型を用いて射出成形して製造される熱可塑性樹脂発泡体が、本発明の上記課題を解決できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき完成されるに至ったものである。
【0008】
本発明は、バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂射出成形体であって、前記発泡樹脂射出成形体に対する前記バイオマス粒子の含有量が１～７０質量％の範囲であり、表面が波紋状又は樹木の年輪状の外観を呈し、当該発泡樹脂射出成形体の変形量が、発泡成形直後の当該発泡樹脂射出成形体の５％以下であり、当該発泡樹脂射出成形体の成形体肉厚ｔ≧２．５ｍｍである発泡樹脂射出成形体である。
前記熱可塑性樹脂は、好ましくは生分解性樹脂を含む。
前記熱可塑性樹脂は、好ましくはポリ乳酸を含む。
前記バイオマス粒子は、好ましくはセルロース粉を含む。
前記熱可塑性樹脂は、好ましくは生分解性樹脂を含む。
前記熱可塑性樹脂は、好ましくはポリ乳酸を含む。
前記バイオマス粒子は、好ましくはセルロース粉を含む。
【0009】
さらに本発明は、バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂射出成形体の製造方法であって、前記バイオマス粒子の含有量が１～７０質量％の範囲である熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練工程、溶融混練された前記熱可塑性樹脂組成物と、前記熱可塑性樹脂組成物の０．０１～０．２質量％の範囲の超臨界流体を混合する混合工程、前記混合工程で得られた前記超臨界流体を含む前記熱可塑性樹脂組成物を射出成形する射出成形工程を含み、前記射出成形工程において下記式（１）及び（２）で示される条件が満たされる発泡樹脂射出成形体の製造方法である。
金型のゲート幅Ｘ１／成形体幅Ｘ≧１７．４％ （１）
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔ≦２０％、かつｔ≧２．５ｍｍ （２）
前記超臨界流体は、好ましくは超臨界状態の窒素である。
溶融している前記熱可塑性樹脂組成物は、好ましくは金型キャビティ内で渦を形成する。
金型のゲート幅Ｘ１／成形体幅Ｘ≧１７．４％ （１）
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔ≦２０％、かつｔ≧２．５ｍｍ （２）
前記超臨界流体は、好ましくは超臨界状態の窒素である。
溶融している前記熱可塑性樹脂組成物は、好ましくは金型キャビティ内で渦を形成する。
【発明の効果】
【0010】
本発明の発泡樹脂成形体は、美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されている熱可塑性樹脂発泡体を提供できる。また、本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されている熱可塑性樹脂発泡体の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の発泡樹脂成形体の製造に用いる射出成形装置の一実施態様を示す説明的断面図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明について更に詳細に説明する。
［発泡樹脂成形体］
本発明の発泡樹脂成形体はバイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む。
＜バイオマス粒子＞
本発明において、バイオマスとは、再生可能な、生物由来の有機性資源であって化石資源を除いた物質である。本発明で使用されるバイオマスとして、例えば以下のものが挙げられる。
（１）資源作物
資源作物は、資源としての利用を目的に栽培されたバイオマスである。資源作物として、例えば米、トウモロコシ、いも類等由来の澱粉、サトウキビ、てんさい等由来の糖質が挙げられる。
（２）未利用バイオマス
未利用バイオマスは、資源として利用されずに廃棄されたバイオマスである。未利用バイオマスとして、例えば林地残材、木粉等の林産資源、稲わら、もみ殻、麦わら等の農産資源が挙げられる。
（３）廃棄物系バイオマス
廃棄物系バイオマスは、廃棄物として発生しているバイオマスである。廃棄物系バイオマスとして、例えば家畜排泄物等の畜産資源、加工残渣、生ごみ、動植物性残渣等の食品資源、パルプ廃液等の産業資源、製材工場残材、製紙工場残材、建築廃材等の林業資源、下水汚泥が挙げられる。
［発泡樹脂成形体］
本発明の発泡樹脂成形体はバイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む。
＜バイオマス粒子＞
本発明において、バイオマスとは、再生可能な、生物由来の有機性資源であって化石資源を除いた物質である。本発明で使用されるバイオマスとして、例えば以下のものが挙げられる。
（１）資源作物
資源作物は、資源としての利用を目的に栽培されたバイオマスである。資源作物として、例えば米、トウモロコシ、いも類等由来の澱粉、サトウキビ、てんさい等由来の糖質が挙げられる。
（２）未利用バイオマス
未利用バイオマスは、資源として利用されずに廃棄されたバイオマスである。未利用バイオマスとして、例えば林地残材、木粉等の林産資源、稲わら、もみ殻、麦わら等の農産資源が挙げられる。
（３）廃棄物系バイオマス
廃棄物系バイオマスは、廃棄物として発生しているバイオマスである。廃棄物系バイオマスとして、例えば家畜排泄物等の畜産資源、加工残渣、生ごみ、動植物性残渣等の食品資源、パルプ廃液等の産業資源、製材工場残材、製紙工場残材、建築廃材等の林業資源、下水汚泥が挙げられる。
【0013】
本発明のバイオマス粒子は、前記バイオマスが粉砕等により粒子にされたものである。前記バイオマス粒子は、好ましくはセルロース粉を含む。前記セルロース粉は、林地残材、稲わら、もみ殻、麦わら、紙片等のセルロースを含むバイオマスが粉砕等により粒子にされたものであり、例えば木粉、稲わら粉、もみ殻粉、麦わら粉が挙げられる。
【0014】
前記バイオマス粒子の平均粒子径は、好ましくは１～１０００μｍの範囲であり、より好ましくは１０～５００μｍの範囲である。
【0015】
本発明の発泡樹脂成形体に対する前記バイオマス粒子の含有量は１～７０質量％の範囲である。当該含有量が１質量％未満であると、発泡樹脂成形体の表面に波紋が形成されない。また、当該含有量が７０質量％より多いと、熱可塑性樹脂組成物の溶融粘度が高すぎて、発泡成形が困難になる。
【0016】
＜熱可塑性樹脂＞
本発明で使用される熱可塑性樹脂は特定の熱可塑性樹脂に限定されない。本発明で使用される熱可塑性樹脂として、例えば以下の熱可塑性樹脂が挙げられる。
（１）ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリブチレンサクシネート、セルロースアセテート、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、ポリブチレンサクシネート－ｃｏ－アジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート等の生分解性樹脂、
（２）低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、及びそれらの共重合体などの各種のポリオレフィン系樹脂、
（３）ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）などの塩素含有樹脂、
（４）テトラフルオロエチレン樹脂、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合樹脂、パーフルオロエチレンプロペン共重合樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂などのフッ素含有樹脂、
（５）エチレン酢酸ビニル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等の、（１）～（４）に示される付加系熱可塑性樹脂以外の付加系熱可塑性樹脂、
（６）ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン１１、メタキシリレンアジパミド（ｍＸＤ６）、ヘキサメチレンテレフタラミド（６Ｔ）、及びそれらの共重合体などの各種のポリアミド系樹脂、
（７）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン－２，６－ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチレンテレフタレート（ＰＭＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリエチレン－ｐ－オキシベンゾエート（ＰＥＯＢ）、ポリ－１，４－シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、及び共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分や、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分などを共重合したポリエステル（生分解性ポリエステルを除く）、液晶ポリエステルなどの各種のポリエステル系樹脂、
（８）ポリアミドイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂等の、（６）及び（７）に示される縮合系熱可塑性樹脂以外の縮合系熱可塑性樹脂。
これらの熱可塑性樹脂の少なくとも１種が使用されてよい。
本発明で使用される熱可塑性樹脂は特定の熱可塑性樹脂に限定されない。本発明で使用される熱可塑性樹脂として、例えば以下の熱可塑性樹脂が挙げられる。
（１）ポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリブチレンサクシネート、セルロースアセテート、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、ポリブチレンサクシネート－ｃｏ－アジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート等の生分解性樹脂、
（２）低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、及びそれらの共重合体などの各種のポリオレフィン系樹脂、
（３）ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）などの塩素含有樹脂、
（４）テトラフルオロエチレン樹脂、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合樹脂、パーフルオロエチレンプロペン共重合樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂などのフッ素含有樹脂、
（５）エチレン酢酸ビニル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂等の、（１）～（４）に示される付加系熱可塑性樹脂以外の付加系熱可塑性樹脂、
（６）ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン１１、メタキシリレンアジパミド（ｍＸＤ６）、ヘキサメチレンテレフタラミド（６Ｔ）、及びそれらの共重合体などの各種のポリアミド系樹脂、
（７）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン－２，６－ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチレンテレフタレート（ＰＭＴ）、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリエチレン－ｐ－オキシベンゾエート（ＰＥＯＢ）、ポリ－１，４－シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、及び共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分や、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６－ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分などを共重合したポリエステル（生分解性ポリエステルを除く）、液晶ポリエステルなどの各種のポリエステル系樹脂、
（８）ポリアミドイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリウレタン、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂等の、（６）及び（７）に示される縮合系熱可塑性樹脂以外の縮合系熱可塑性樹脂。
これらの熱可塑性樹脂の少なくとも１種が使用されてよい。
【0017】
前記熱可塑性樹脂は、好ましくは生分解性樹脂を含み、より好ましくはポリ乳酸を含む。
【0018】
＜その他の添加剤＞
本発明の発泡樹脂成形体は、前記バイオマス粒子と前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物に、必要に応じて充填剤、難燃剤、酸化防止剤、透明化剤、可塑剤、帯電防止剤、相溶化剤、核剤、紫外線吸収剤、耐候剤、熱安定剤、光安定剤、結合剤、アンチブロッキング剤、滑剤、中和剤、結晶化促進剤、着色剤、防水剤、撥水剤、抗菌剤、防曇剤、耐衝撃性強化剤等の、発泡成形用樹脂組成物に添加される通常の添加剤を添加して、後述する射出成形により成形されて得られる。
本発明の発泡樹脂成形体は、前記バイオマス粒子と前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物に、必要に応じて充填剤、難燃剤、酸化防止剤、透明化剤、可塑剤、帯電防止剤、相溶化剤、核剤、紫外線吸収剤、耐候剤、熱安定剤、光安定剤、結合剤、アンチブロッキング剤、滑剤、中和剤、結晶化促進剤、着色剤、防水剤、撥水剤、抗菌剤、防曇剤、耐衝撃性強化剤等の、発泡成形用樹脂組成物に添加される通常の添加剤を添加して、後述する射出成形により成形されて得られる。
【0019】
上記充填剤として、例えばガラス繊維、カーボン繊維、チタン酸カリウム、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、金属粉、金属繊維、金属箔、Ａｌ２Ｏ３、マイカ、黒鉛、炭素繊維、フェライト、鉄粉、鉛粉、硫酸バリウム、黒鉛、六方晶ＢＮ、硫化モリブデン、タルク、酸化チタン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、アルミ粉、酸化アンチモン、水酸化アルミ、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄等が挙げられる。
【0020】
上記難燃剤として、例えば塩素系難燃剤、リン系難燃剤、臭素系難燃剤、無機系難燃剤等が挙げられる。
上記酸化防止剤として、例えばフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられる。
上記酸化防止剤として、例えばフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が挙げられる。
【0021】
本発明の発泡樹脂成形体の表面は波紋状又は樹木の年輪状の外観を呈する。当該外観は発泡樹脂成形体毎に異なり、同一の模様は再現されないから、本発明の発泡樹脂成形体は多様な美観を呈し、その経済的価値は一層高くなる。さらに本発明の発泡樹脂成形体の外観は、視覚を通じてリラックス効果を与えられる。
【0022】
＜発泡樹脂成形体の変形量＞
本発明の発泡樹脂成形体の変形量は、発泡成形直後の当該発泡樹脂成形体の厚みの５％以下である。ここで、本発明の発泡樹脂成形体の変形量は、成形直後における当該発泡樹脂成形体と、成形直後から２４時間経過後における当該発泡樹脂成形体を、三次元測定機で測定して算出される。三次元測定機として市販のものを使用できる。
本発明の発泡樹脂成形体の変形量は、発泡成形直後の当該発泡樹脂成形体の厚みの５％以下である。ここで、本発明の発泡樹脂成形体の変形量は、成形直後における当該発泡樹脂成形体と、成形直後から２４時間経過後における当該発泡樹脂成形体を、三次元測定機で測定して算出される。三次元測定機として市販のものを使用できる。
【0023】
［発泡樹脂成形体の製造方法］
本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、前記バイオマス粒子と前記熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練工程を含む。当該溶融混練工程に使用される装置として、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、押出機等が挙げられる。さらに本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、溶融混練された前記熱可塑性樹脂組成物と超臨界流体を混合する混合工程を含む。
本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、前記バイオマス粒子と前記熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する溶融混練工程を含む。当該溶融混練工程に使用される装置として、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、押出機等が挙げられる。さらに本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、溶融混練された前記熱可塑性樹脂組成物と超臨界流体を混合する混合工程を含む。
【0024】
＜超臨界流体＞
前記超臨界流体は、好ましくは超臨界状態の窒素、及び超臨界状態の二酸化炭素の少なくとも１つを含み、より好ましくは超臨界状態の窒素を含む。前記熱可塑性樹脂組成物と混合される超臨界流体の含有量は、前記熱可塑性樹脂組成物の０．０１～０．２質量％の範囲である。当該含有量が０．０１質量％未満であると、成形体の発泡倍率が小さく、成形体の表面に波紋状又は樹木の年輪状の模様が形成されないおそれがある。また、当該含有量が０．２質量％を超えると、成形体の発泡倍率が大きくなり、発泡体中の気泡が均一にならない。
前記超臨界流体は、好ましくは超臨界状態の窒素、及び超臨界状態の二酸化炭素の少なくとも１つを含み、より好ましくは超臨界状態の窒素を含む。前記熱可塑性樹脂組成物と混合される超臨界流体の含有量は、前記熱可塑性樹脂組成物の０．０１～０．２質量％の範囲である。当該含有量が０．０１質量％未満であると、成形体の発泡倍率が小さく、成形体の表面に波紋状又は樹木の年輪状の模様が形成されないおそれがある。また、当該含有量が０．２質量％を超えると、成形体の発泡倍率が大きくなり、発泡体中の気泡が均一にならない。
【0025】
本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、前記混合工程で得られた前記超臨界流体を含む前記熱可塑性樹脂組成物を射出成形する射出成形工程を含む。当該射出成形工程において下記式（１）及び（２）で示される条件が満たされる。
【0026】
金型のゲート幅Ｘ１／成形体幅Ｘ≧１７．４％ （１）
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔ≦２０％、かつｔ＞１．２ｍｍ （２）
ここで、Ｘ、Ｘ１、ｔ、及びｔ１は、発泡成形直後に三次元測定機で測定される。
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔ≦２０％、かつｔ＞１．２ｍｍ （２）
ここで、Ｘ、Ｘ１、ｔ、及びｔ１は、発泡成形直後に三次元測定機で測定される。
【0027】
本発明の発泡樹脂成形体の製造方法は、例えば図１に示す射出成形装置１１を用いて実施されてよい。
【0028】
図１に示す射出成形装置１１は、シリンダー１２と、シリンダー１２により熱可塑性樹脂が射出される金型１３とを備えている。シリンダー１２は、モータ１４により回転駆動される回転軸部１５を内部に備えると共に、熱可塑性樹脂及びバイオマス粒子を供給するホッパー１６と、超臨界状態の流体を供給する超臨界流体供給部１７とを備えている。
【0029】
ホッパー１６はシリンダー１２の金型１３と反対側の端部付近に備えられ、超臨界流体供給部１７はホッパー１６の下流側でシリンダー１２の中央部付近に備えられている。超臨界流体供給部１７は、超臨界状態の流体を発生させる超臨界流体発生装置１８と、超臨界流体発生装置１８で発生された超臨界状態の流体をシリンダー１２に向けて搬送する流体導管１９と、流体導管１９の途中に介装された計量装置２０とを備える。流体導管１９は遮断弁２１を介してシリンダー１２に接続されている。
【0030】
また、シリンダー１２は、金型１３側の先端にノズル２２を備えると共に、外周面に複数の加熱装置２３ａを備えている。ノズル２２は、外周面に加熱装置２３ｂを備えると共に、遮断弁２４を介して金型１３に接続されている。
【0031】
回転軸１５は、金型１３と反対側の端部でモータ１４に接続されると共に、外周面に設けられた螺旋状のスクリュー２５と、金型１３側の最先端部に設けられたスクリューヘッド２６とを備えている。スクリュー２５は、基端側連続スクリュー２５ａと、不連続スクリュー２５ｂと、先端側連続スクリュー２５ｃとからなる。
【0032】
基端側連続スクリュー２５ａは、モータ１４側の端部から、ホッパー１６の下部を通って超臨界流体供給部１７の下部の手前までの部分に設けられている。また、不連続スクリュー２５ｂは、超臨界流体供給部１７の下方部分に設けられ、回転軸１５の周方向に沿って複数の不連続部を備えている。そして、先端側連続スクリュー２５ｃは、不連続スクリュー２５ｂとスクリューヘッド２６との間に設けられている。
【0033】
金型１３は、発泡樹脂成形体１の外側形状に沿う形状を備える固定型２８と、固定型２８に嵌合されてキャビティ２９を形成する可動型３１を備える。固定型２８は、シリンダー１２に連通するスプルー３２と、スプルー３２に連通すると共に、ゲート３３を介してキャビティ２９に連通するランナー３４を備えている。
【0034】
射出成形装置１１では、まず、ホッパー１６からシリンダー１２内に、前記熱可塑性樹脂を投入する。前記熱可塑性樹脂は、シリンダー１２内で加熱装置２３ａの加熱下に連続スクリュー２５ａで攪拌されることにより溶融し、溶融樹脂を形成する。
【0035】
次に、ホッパー１６からシリンダー１２内に、前記バイオマス粒子を投入する。前記バイオマス粒子の投入量は、前記熱可塑性樹脂組成物に対する前記バイオマス粒子の含有量が１～７０質量％となる範囲である。前記バイオマス粒子は、予め前記熱可塑性樹脂と混合してペレットとしておき、該ペレットをホッパー１６からシリンダー１２内に投入するようにしてもよい。
【0036】
前記バイオマス粒子は、シリンダー１２内で加熱装置２３ａの加熱下に連続スクリュー２５ａで攪拌されることにより、前記溶融樹脂に均一に混合され、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が形成される。前記のように形成されたバイオマス粒子を含有する溶融した熱可塑樹脂組成物は、連続スクリュー２５ａにより、金型１３方向に搬送される。
【0037】
次に、超臨界流体供給部１７から、前記熱可塑性樹脂組成物の０．０１～０．２質量％の範囲の超臨界状態の流体を供給し、加圧下に該熱可塑性樹脂組成物に含浸する。前記超臨界流体としては、二酸化炭素又は窒素を用いることができる。前記超臨界流体は好ましくは超臨界状態の窒素である。
【0038】
前記超臨界状態の流体は、超臨界流体供給部１７の下方部分に設けられた不連続スクリュー２５ｂにより攪拌され、前記熱可塑性樹脂組成物と十分に混合され、含浸せしめられる。この結果、スクリューヘッド２６とノズル２２との間のシリンダー１２内に、前記熱可塑性樹脂組成物に前記超臨界状態の流体が含浸せしめられる。このとき、前記熱可塑性樹脂組成物は、発泡のための核が未形成の状態にある。
【0039】
次に、前記超臨界状態の流体が含浸せしめられた前記熱可塑性樹脂組成物をノズル２２から、スプルー３２、ランナー３４、ゲート３３を介してキャビティ２９に射出する射出成形工程が実施される。
【0040】
前記射出成形工程において、下記式（１）及び（２）で示される条件が満たされる。
金型のゲート幅Ｘ１／成形体幅Ｘ≧１７．４％ （１）
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔ≦２０％、かつｔ＞１．２ｍｍ （２）
ここでＸ、Ｘ１、ｔ、及びｔ１は、射出成形直後に発泡樹脂成形体を三次元測定機で計測して測定される。
金型のゲート幅Ｘ１／成形体幅Ｘ≧１７．４％ （１）
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔ≦２０％、かつｔ＞１．２ｍｍ （２）
ここでＸ、Ｘ１、ｔ、及びｔ１は、射出成形直後に発泡樹脂成形体を三次元測定機で計測して測定される。
【0041】
前記射出成形工程において、溶融している前記熱可塑性樹脂組成物は、好ましくはゲート３３を介してキャビティ２９内で渦を形成するように射出される。当該渦が形成されるためには、例えばゲート３３における、溶融している前記熱可塑性樹脂組成物の流動方向と、溶融している前記熱可塑性樹脂組成物の、ゲート３３近傍のキャビティ２９内の流動方向を平行にする（図１中の矢印を参照）。
【0042】
ゲート３３における、溶融している前記熱可塑性樹脂組成物の流動方向と、溶融している前記熱可塑性樹脂組成物の、ゲート３３近傍のキャビティ２９内の流動方向を平行である場合、前記熱可塑性樹脂組成物がゲート３３を介してキャビティ２９内で渦が形成され、本発明の発泡樹脂成形体に特有の波紋状又は樹木の年輪状の外観が形成されやすくなる。
【実施例】
【0043】
以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0044】
実施例１
パルプからなる紙粉（粒子径２５～２００μｍ）３０質量％とポリ乳酸（ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000）７０質量％からなる原料を、押出成形機（日本製鋼所製TEX440αIII）でペレット化し、次いで射出成形機（日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力３６０ｔ）と超臨界流体供給装置（Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10）と金型（大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80）を使用して、金型温度３０℃、加熱シリンダー温度２１０℃、充填圧力８０ＭＰａ、射出速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、成形サイクル７０ｓｅｃ、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量０．２質量％の条件で射出成形した。波紋が射出成形された発泡樹脂平板の表面に形成されていた。成形直後の発泡樹脂平板を三次元測定機（株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500）で測定し、当該発泡樹脂平板の成形体幅Ｘ、成形体肉厚ｔ、金型のゲート幅Ｘ１、及び金型のゲート肉厚ｔ１を計測した。前記発泡樹脂成形体の変形量を、成形直後から２４時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表１に示す。
パルプからなる紙粉（粒子径２５～２００μｍ）３０質量％とポリ乳酸（ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000）７０質量％からなる原料を、押出成形機（日本製鋼所製TEX440αIII）でペレット化し、次いで射出成形機（日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力３６０ｔ）と超臨界流体供給装置（Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10）と金型（大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80）を使用して、金型温度３０℃、加熱シリンダー温度２１０℃、充填圧力８０ＭＰａ、射出速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、成形サイクル７０ｓｅｃ、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量０．２質量％の条件で射出成形した。波紋が射出成形された発泡樹脂平板の表面に形成されていた。成形直後の発泡樹脂平板を三次元測定機（株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500）で測定し、当該発泡樹脂平板の成形体幅Ｘ、成形体肉厚ｔ、金型のゲート幅Ｘ１、及び金型のゲート肉厚ｔ１を計測した。前記発泡樹脂成形体の変形量を、成形直後から２４時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表１に示す。
【0045】
実施例２
成形体肉厚ｔを表１に示すように変更して、表面に波紋が形成された平板を射出成形した以外、実施例１と同様の操作を実施した。結果を表１に示す。
成形体肉厚ｔを表１に示すように変更して、表面に波紋が形成された平板を射出成形した以外、実施例１と同様の操作を実施した。結果を表１に示す。
【0046】
実施例３
杉木粉（粒子径１～１０００μｍ）７０質量％とポリ乳酸（ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000）３０質量％からなる原料を、押出成形機（日本製鋼所製TEX440αIII）でペレット化し、次いで射出成形機（日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力３６０ｔ）と超臨界流体供給装置（Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10）と金型（大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80）を使用して、金型温度３０℃、加熱シリンダー温度２１０℃、充填圧力１００ＭＰａ、射出速度７０ｍｍ／ｓｅｃ、成形サイクル９０ｓｅｃ、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量０．２質量％の条件で射出成形した。波紋が射出成形された発泡樹脂筐体の表面に形成されていた。成形直後の発泡樹脂筐体を三次元測定機（株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500）で測定し、当該発泡樹脂筐体の成形体幅Ｘ、成形体肉厚ｔ、金型のゲート幅Ｘ１、及び金型のゲート肉厚ｔ１を計測した。前記発泡樹脂成形体の変形量を、成形直後から２４時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表１に示す。
杉木粉（粒子径１～１０００μｍ）７０質量％とポリ乳酸（ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000）３０質量％からなる原料を、押出成形機（日本製鋼所製TEX440αIII）でペレット化し、次いで射出成形機（日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力３６０ｔ）と超臨界流体供給装置（Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10）と金型（大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80）を使用して、金型温度３０℃、加熱シリンダー温度２１０℃、充填圧力１００ＭＰａ、射出速度７０ｍｍ／ｓｅｃ、成形サイクル９０ｓｅｃ、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量０．２質量％の条件で射出成形した。波紋が射出成形された発泡樹脂筐体の表面に形成されていた。成形直後の発泡樹脂筐体を三次元測定機（株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500）で測定し、当該発泡樹脂筐体の成形体幅Ｘ、成形体肉厚ｔ、金型のゲート幅Ｘ１、及び金型のゲート肉厚ｔ１を計測した。前記発泡樹脂成形体の変形量を、成形直後から２４時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表１に示す。
【0047】
比較例１
成形体肉厚ｔを表１に示すように変更して、発泡樹脂平板を射出成形した以外、実施例１と同様の操作を実施した。結果を表１に示す。当該平板の表面に波紋は形成されていなかった。
成形体肉厚ｔを表１に示すように変更して、発泡樹脂平板を射出成形した以外、実施例１と同様の操作を実施した。結果を表１に示す。当該平板の表面に波紋は形成されていなかった。
【0048】
比較例２
杉木粉（粒子径１～１０００μｍ）７０質量％とポリ乳酸（ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000）３０質量％からなる原料を、押出成形機（日本製鋼所製TEX440αIII）でペレット化し、次いで射出成形機（日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力３６０ｔ）と超臨界流体供給装置（Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10）と金型（大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80）を使用して、金型温度３０℃、加熱シリンダー温度２１０℃、充填圧力５０ＭＰａ、射出速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、成形サイクル６０ｓｅｃ、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量０．２質量％の条件で射出成形した。射出成形された発泡樹脂筐体の表面に波紋は形成されていなかった。成形直後の発泡樹脂筐体を三次元測定機（株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500）で測定し、当該発泡樹脂筐体の成形体幅Ｘ、成形体肉厚ｔ、金型のゲート幅Ｘ１、及び金型のゲート肉厚ｔ１を計測した。前記発泡樹脂筐体の変形量を、成形直後から２４時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表１に示す。
杉木粉（粒子径１～１０００μｍ）７０質量％とポリ乳酸（ユニチカ株式会社製テラマックTE-2000）３０質量％からなる原料を、押出成形機（日本製鋼所製TEX440αIII）でペレット化し、次いで射出成形機（日精樹脂工業株式会社製NEX360、型締力３６０ｔ）と超臨界流体供給装置（Trexel Inc.社製MuCell Series-II-trj-10）と金型（大同特殊鋼株式会社製プリハードン鋼NAK80）を使用して、金型温度３０℃、加熱シリンダー温度２１０℃、充填圧力５０ＭＰａ、射出速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、成形サイクル６０ｓｅｃ、熱可塑性樹脂組成物中の超臨界状態の窒素の含有量０．２質量％の条件で射出成形した。射出成形された発泡樹脂筐体の表面に波紋は形成されていなかった。成形直後の発泡樹脂筐体を三次元測定機（株式会社ミツトヨ製CRYSTA-Apex V500）で測定し、当該発泡樹脂筐体の成形体幅Ｘ、成形体肉厚ｔ、金型のゲート幅Ｘ１、及び金型のゲート肉厚ｔ１を計測した。前記発泡樹脂筐体の変形量を、成形直後から２４時間経過後、前記三次元測定機で計測した。結果を表１に示す。
【0049】
【表1】
【0050】
金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔが大きすぎる比較例１の発泡樹脂成形体、金型のゲート肉厚ｔ１／成形体肉厚ｔが大きすぎ、かつ金型のゲート幅Ｘ１／成形体幅Ｘが小さすぎる比較例２の発泡樹脂成形体は共に、表面に波紋が形成されているものではなく、これらの変形量は大きかった。
一方、上記式（１）及び（２）で示される条件が満たされる実施例１～３の発泡樹脂成形体は、波紋状の美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されているものであった。
一方、上記式（１）及び（２）で示される条件が満たされる実施例１～３の発泡樹脂成形体は、波紋状の美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されているものであった。
【符号の説明】
【0051】
１１・・・射出成形装置、１３・・・金型、２９・・・キャビティ、３２・・・スプルー、
３３・・・ゲート、３４・・・ランナー。
３３・・・ゲート、３４・・・ランナー。
【要約】
【課題】美麗な外観を有し、成形後の変形が抑制されている熱可塑性樹脂発泡体とその製造方法を提供する。
【解決手段】発泡樹脂成形体が、バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含み、この発泡樹脂成形体に対するこのバイオマス粒子の含有量が１～７０質量％の範囲であり、表面が波紋状又は樹木の年輪状の外観を呈し、この発泡樹脂成形体の変形量が、発泡成形直後のこの発泡樹脂成形体の５％以下である。バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂成形体の製造方法が、バイオマス粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する工程と、溶融混練された熱可塑性樹脂組成物と超臨界流体を混合する工程と、射出成形工程を含み、金型のゲートと発泡樹脂成形体の寸法が特定の条件を満たす。
【選択図】なし
【解決手段】発泡樹脂成形体が、バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含み、この発泡樹脂成形体に対するこのバイオマス粒子の含有量が１～７０質量％の範囲であり、表面が波紋状又は樹木の年輪状の外観を呈し、この発泡樹脂成形体の変形量が、発泡成形直後のこの発泡樹脂成形体の５％以下である。バイオマス粒子と熱可塑性樹脂を含む発泡樹脂成形体の製造方法が、バイオマス粒子を含有する熱可塑性樹脂組成物を溶融混練する工程と、溶融混練された熱可塑性樹脂組成物と超臨界流体を混合する工程と、射出成形工程を含み、金型のゲートと発泡樹脂成形体の寸法が特定の条件を満たす。
【選択図】なし
【図1】