(57)【要約】   耐熱性及び保温性と、生分解性とを備える成形体及びその製造方法を提供する。   成形体としてのマグカップ１は、ポリ乳酸樹脂と１〜１５０ｎｍの平均粒子径を備える粉体とを含み、超臨界状態の窒素を含浸させた全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で樹脂組成物を射出成形してなる射出成形品であり、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に発泡体層４と一体に形成された非発泡体層５を備える。発泡体層４は０．５〜５０μｍの平均孔径を備える独立発泡からなる。非発泡体層５は１５〜２８％の結晶化度を備える。
2010029754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸樹脂の射出成形品からなる成形体において、
該射出成形品は、ポリ乳酸樹脂と１〜１５０ｎｍの範囲の平均粒子径を備える粉体とを含み、超臨界状態の窒素を全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で含浸させた樹脂組成物を射出成形してなり、
内部に独立発泡の発泡体層を備えると共に、表面に該発泡体層と一体に形成された非発泡体層を備えることを特徴とする成形体。
【請求項２】
前記発泡体層は、０．５〜５０μｍの範囲の平均孔径を備える独立発泡からなることを特徴とする請求項１記載の成形体。
【請求項３】
前記非発泡体層は、１５％以上の範囲の結晶化度を備えることを特徴とする請求項１記載の成形体。
【請求項４】
前記非発泡体層は、１５〜２８％の範囲の結晶化度を備えることを特徴とする請求項３記載の成形体。
【請求項５】
前記射出成形品は、食品容器であることを特徴とする請求項１記載の成形体。
【請求項６】
前記食品容器は、水中に沈み得る比重を備えることを特徴とする請求項５記載の成形体。
【請求項７】
ポリ乳酸樹脂の射出成形品からなる成形体の製造方法において、
ポリ乳酸樹脂に、１〜１５０ｎｍの範囲の平均粒子径を備える粉体を混合し、さらに、超臨界状態の窒素を全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で含浸させて樹脂組成物を形成する工程と、
該樹脂組成物を、金型のキャビティに射出することにより射出成形する工程とを備えることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項８】
前記金型は、前記キャビティの表面温度が７５〜１１０℃の範囲の温度に加熱されていることを特徴とする請求項７記載の成形体の製造方法。
【請求項９】
前記金型は、前記キャビティの表面温度が９０℃未満の範囲の温度に加熱されていることを特徴とする請求項８記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸樹脂の射出成形品からなる成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、合成樹脂からなる廃棄物による環境に対する負荷を軽減するために、ポリ乳酸樹脂等のように廃棄後、土中等で細菌等の微生物の働きにより分解される生分解性樹脂が提案されている。前記ポリ乳酸樹脂は、例えば押出成形、圧空成形等により各種形状を備える成形体とすることができる。【０００３】
前記ポリ乳酸樹脂からなる成形品は、例えば、調理された飲食物を収容するためカップ、トレー、椀、丼等の中空の成形体からなる食品容器として用いることが検討されている。【０００４】
前記調理された飲食物は、例えば９０〜１２０℃程度の温度であるので、前記食品容器は前記範囲の温度を維持することが可能な保温性、すなわち断熱性を備えていることが必要とされる。さらに、前記食品容器は、軽量性と、食品容器としての使用に耐え得る強度とを備えていることが必要とされる。【０００５】
従来、ポリ乳酸樹脂と層状珪酸塩からなる粉体とを含有する樹脂組成物からなる食品容器が知られている（例えば特許文献１参照）。前記食品容器は、例えば、前記樹脂組成物を押出成形してなるシートを深絞り成形することにより形成される。しかしながら、前記樹脂組成物からなる食品容器は、９６℃以上の温度では熱変形するという不都合がある。また、前記樹脂組成物からなる食品容器は、中実成形体であるので、十分な保温性を得るためには厚みを大きくしなければならず、厚みを大きくすると軽量性を損ねるという不都合がある。【０００６】
ところで、食品容器において前記保温性を確保するために、該食品容器を発泡体とすることが考えられる。従来、ポリ乳酸樹脂に層状珪酸塩からなる粉体を混合し、さらに超臨界状態の二酸化炭素を含浸させた樹脂組成物を成形してなり、全体が発泡体からなる食品容器が提案されている（例えば特許文献２参照）。【０００７】
前記食品容器を得るには、まず、ポリ乳酸樹脂に前記層状珪酸塩を混合し、さらにオートクレーブ中で超臨界状態の二酸化炭素を含浸させて樹脂組成物を形成する。その後、前記樹脂組成物をオートクレーブから取り出し、１６０℃のオイルバス中で前記二酸化炭素を脱離させることにより、全体が発泡体からなる食品容器を得ることができる。【０００８】
全体が発泡体からなる前記食品容器は、使用に耐え得る強度を得ることができないので、表面にフィルムまたはシートを貼付して、非発泡体層を形成して強度を確保する必要がある。しかしながら、前記食品容器は、表面に他の樹脂のフィルムまたはシートを貼付した場合、生分解性が損なわれるという不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２０４１４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２９２４９９号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる不都合を解消して、軽量性と断熱性と強度とを備えると共に、ポリ乳酸樹脂の生分解性が損なわれることのない成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、比較的高温に耐えることができる耐熱性を備えるとともに、ポリ乳酸樹脂の生分解性が損なわれることのない成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために、本発明は、ポリ乳酸樹脂の射出成形品からなる成形体において、該射出成形品は、ポリ乳酸樹脂と１〜１５０ｎｍの範囲の平均粒子径を備える粉体とを含み、超臨界状態の窒素を全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で含浸させた樹脂組成物を射出成形してなり、内部に独立発泡の発泡体層を備えると共に、表面に該発泡体層と一体に形成された非発泡体層を備えることを特徴とする。【００１２】
本発明の成形体は、ポリ乳酸樹脂と１〜１５０ｎｍの範囲の平均粒子径を備える粉体とを含み、超臨界状態の窒素を含浸させた樹脂組成物を射出成形してなる射出成形品からなる。前記粉体は、ケナフ等の植物の乾燥粉末等の生分解性を備える有機物であってもよく、無機物であってもよい。前記範囲の平均粒子径を備える無機物の粉体としては、例えば、１〜１００ｎｍの範囲の平均層厚みと、１５０ｎｍ以下の長径とを備える層状珪酸塩を挙げることができる。尚、前記「超臨界状態」とは、ガスの種類により定まる温度及び圧力（臨界点）を超えて、気体の拡散性と液体の溶解性とを併せ持つ状態をいう。【００１３】
本発明の成形体は、超臨界状態の窒素を全量に対して前記範囲で含浸させた樹脂組成物を射出成形してなることにより、前記のように内部に独立発泡の発泡体層を備えると共に、表面に非発泡体層を備えることができる。本発明の成形体は、内部に独立発泡の発泡体層を備えることにより、軽量性と断熱性とを備えることができる。また、本発明の成形体は、表面に非発泡体層を備えることにより、所要の強度を備えることができる。【００１４】
前記樹脂組成物において、超臨界状態の窒素の含浸量が全量に対して０．０５重量％未満では、前記発泡体において独立発泡の孔径を十分に大きくすることができず、所要の断熱性を得ることができない。一方、超臨界状態の窒素の含浸量が全量に対して０．３重量％を超えると、前記発泡体層において発泡の孔径が大きくなりすぎて、所要の強度を得ることができない。【００１５】
また、本発明の成形体は、前記発泡体層と前記非発泡体層とのいずれもがポリ乳酸樹脂により形成されている。従って、本発明の成形体は、廃棄後、土中等で細菌等の微生物の働きにより容易に分解される。【００１６】
また、本発明の成形体は、前記発泡体層が、０．５〜５０μｍの範囲の平均孔径を備える独立発泡からなることが好ましく、これにより、所要の断熱性を備えることができる。前記独立発泡の平均孔径が０．５μｍ未満であるときには、所要の断熱性を得ることができないことがある。また、前記独立発泡の平均孔径が５０μｍを超えると、前記断熱性は良好になるものの、所要の強度を得ることができないことがある。【００１７】
前記独立発泡の平均孔径は、用途に応じて、例えば、０．５５〜１０μｍの範囲、９〜１５μｍの範囲、１２〜４８μｍの範囲のように、範囲を選択することができる。前記独立発泡の平均孔径を選択するには、窒素の含浸量を変量すればよく、この結果、用途によっては、窒素の含浸量を前記範囲内で減量して、コストを低減することができる。【００１８】
また、本発明の成形体は、耐熱性を備えることが好ましい。この場合、本発明の成形体の前記非発泡体層は、１５％以上の範囲の結晶化度を備えることを特徴とする。前記構成により、本発明の成形体は、所要の耐熱性を得ることができる。【００１９】
本発明の成形体において、前記非発泡体層は１５〜２８％の範囲の結晶化度を備えることがさらに好ましい。前記非発泡体層が１５％未満では、前記成形体に所要の耐熱性と強度とを付与することができない。一方、前記非発泡体層の結晶化度が２８％を超えても、それ以上の効果を得ることはできない。前記非発泡体層の結晶化度が２８％を超えるようにするには、射出成形時に金型のキャビティの表面温度を高くする必要があり、製造コストが高くなる上に、成形サイクルが長くなってしまう。【００２０】
本発明の成形体は例えば食品容器として好適に用いることができる。また、本発明の成形体は、耐熱性及び保温性（断熱性）が要求される他の用途に用いることもできる。前記他の用途として、例えば、自動車部品または電気部品等の成形体を挙げることができる。【００２１】
本発明の成形体は、前記食品容器として用いられる場合、水中に沈み得る比重を備えることが好ましい。このようにすると、前記食品容器は、使用後に水洗する際に水中に沈降するので、洗浄が容易になる。本発明の成形体においては、前記発泡体層と前記非発泡体層との割合を調整することにより、１より僅かに大きい比重とすることができる。前記比重は、水中に沈み得るものであればよく、過大にする必要はない。比重が過大になると、本発明の成形体の軽量性が損なわれることがある。【００２２】
また、本発明の成形体は、表面に塗膜を備えることにより美粧性を付与することができる。前記塗膜としては、生分解性塗膜を備えることが好ましい。前記塗膜を生分解性塗膜とすることにより、本発明の成形体の生分解性を損なうことなく美粧性を付与することができる。【００２３】
前記生分解性塗膜は、大豆を原料とする顔料（ソイインク）等の生分解性顔料を含むものであってもよく、ウルシ等のように植物由来であってそれ自体生分解性を備える塗膜であってもよい。前記生分解性塗膜がウルシであるときには、本発明の成形体に恰も漆器であるかのような外観を付与することができるので、該成形体を食品容器として用いる場合に特に有利である。【００２４】
また、本発明の成形体において、前記粉体として前記層状珪酸塩を用いる場合には、得られた射出成形品が乳白色を呈するので、前記塗膜を形成する際に下地塗装を行う必要が無く有利である。【００２５】
本発明の成形体は、ポリ乳酸樹脂に、１〜１５０ｎｍの範囲の平均粒子径を備える粉体を混合し、さらに、超臨界状態の窒素を全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で含浸させて樹脂組成物を形成する工程と、該樹脂組成物を、金型のキャビティに射出することにより射出成形する工程とを備える製造方法により、有利に製造することができる。【００２６】
本発明者らの検討によれば、射出成形機のシリンダーから、粉体が混合されたポリ乳酸樹脂に超臨界状態の二酸化炭素を注入して含浸させて樹脂組成物を形成したのでは、射出された該樹脂組成物中で生じた複数の気泡が一体化して、平均直径０．１〜１０ｍｍの大きな気泡が生じる傾向がある。このため、前記樹脂組成物の射出成形体では、所要の強度が得られない。【００２７】
そこで、本発明の成形体の製造方法は、前記ポリ乳酸樹脂に前記粉体を混合し、さらに超臨界状態の窒素を全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で含浸させた樹脂組成物を、金型のキャビティに射出する。このようにすることにより、本発明の成形体の製造方法によれば、内部に独立発泡の発泡体層を備えると共に、表面に該発泡体層と一体に形成された非発泡体層を備え、所要の強度を備える前記射出成形品を得ることができる。【００２８】
前記樹脂組成物において、超臨界状態の窒素の含浸量が全量に対して０．０５重量％未満では、前記発泡体において独立発泡の孔径を十分に大きくすることができず、所要の断熱性を得ることができない。一方、超臨界状態の窒素の含浸量が全量に対して０．３重量％を超えると、前記発泡体層において発泡の孔径が大きくなりすぎて、所要の強度を得ることができない。【００２９】
前記粉体は、前記範囲の平均粒子径を備えることにより、前記発泡体における発泡の核として作用すると共に、前記ポリ乳酸樹脂が結晶化する際の結晶核としても作用することができる。前記粉体は、１ｎｍより小さくすることは技術的に困難であり、１５０ｎｍを超えると前記結晶化または発泡の核として作用することができない。【００３０】
また、本発明の製造方法において、前記金型は、前記キャビティの表面温度が７５〜１１０℃の範囲の温度に加熱されていることが好ましい。このようにすることにより、１５％以上の結晶化度を有する非発泡体層を備える成形体を得ることができる。【００３１】
ポリ乳酸樹脂は結晶性樹脂であり、ガラス転移温度５７℃、結晶化温度１１０℃であることが知られている。ところが、本発明の製造方法では、前記結晶化温度よりも低温である温度範囲においても、ポリ乳酸樹脂を結晶化させることができる。【００３２】
前記キャビティの表面温度が７５℃未満では、該キャビティ内に射出された前記樹脂組成物が急激に冷却されて固化し、発泡が困難であるばかりか、所定の形状の前記射出成形品を得ることができない。一方、前記キャビティの表面温度が１１０℃を超えると、ポリ乳酸樹脂の結晶化温度を超えるため、前記結晶化温度よりも低温である温度範囲においてもポリ乳酸樹脂を結晶化させることができるとの前記効果を得ることができない。【００３３】
また、本発明の製造方法において、前記金型は、前記キャビティの表面温度が９０℃未満の範囲の温度に加熱されていることが好ましい。このようにすることにより、成形サイクルを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態の成形体の構成を示す斜視図。
【図２】図１に示す成形体の説明的部分断面図。
【図３】図１に示す成形体の製造に用いられる射出成形装置の説明的断面図。
【図４】本実施形態の成形体の各部の結晶化度を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。本実施形態のポリ乳酸樹脂の射出成形品からなる成形体は、例えば、図１に示すマグカップ１等の食品容器である。マグカップ１は、加熱されたコーヒー、ココア、スープ、牛乳、各種の茶、湯等の飲料を収容して飲用に供するものであり、前記飲料を収容する有底筒状の本体２と、本体２の上部外周から鍵の手状に突出する取手部３とからなる。
【００３６】
マグカップ１は、ポリ乳酸樹脂と１〜１５０ｎｍの範囲の平均粒子径を備える粉体とを含み、超臨界状態の窒素を含浸させた樹脂組成物を射出成形してなる射出成形品であり、図２に示すように、内部に発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えている。発泡体層４及び非発泡体層５はいずれもポリ乳酸樹脂からなり、非発泡体層５は、発泡体層４と一体に形成されている。
【００３７】
マグカップ１において、発泡体層４は独立発泡からなる。前記独立発泡は、マグカップ１の断面の走査型電子顕微鏡写真から測定したところ、０．５〜５０μｍの平均孔径を備えている。また、非発泡体層５は、示差走査熱量測定により測定したところ、１５〜２８％の範囲の結晶化度を備えている。
【００３８】
この結果、マグカップ１は９０〜１２０℃の範囲の温度に対する耐熱性を備えており、前記範囲の温度に加熱されたコーヒー、ココア、スープ、牛乳、各種の茶、湯等の飲料を収容して飲用に供することができる。また、マグカップ１は、前記飲料が飲用に供される間、その温度の低下を抑制し、賞味に適した温度に維持する保温性を備えている。
【００３９】
マグカップ１は、例えば、図３に示す射出成形装置１１により製造することができる。射出成形装置１１は、樹脂組成物を金型１２に向けて搬送するシリンダー１３と、シリンダー１３内に配設された回転軸部１４と、回転軸部１４を回転駆動するモータ１５とを備えている。シリンダー１３は、金型１２と反対側の端部付近に樹脂組成物をシリンダー１３内に供給するホッパー１６を備えている。また、シリンダー１３は、ホッパー１６の下流側でシリンダー１３の中央部付近に超臨界窒素供給部１７を備えている。
【００４０】
超臨界窒素供給部１７は、超臨界状態の窒素をシリンダー１３内に供給する。超臨界窒素供給部１７は、超臨界状態の窒素を発生させる超臨界窒素発生装置１８と、超臨界窒素発生装置１８で発生された超臨界状態の窒素をシリンダー１３に向けて搬送する窒素導管１９と、窒素導管１９の途中に介装された計量装置２０とを備える。窒素導管１９は遮断弁２１を介してシリンダー１３に接続されている。
【００４１】
また、シリンダー１３は金型１２側の先端にノズル２２を備える。シリンダー１３は、外周面に複数の加熱装置２３ａを備え、ノズル２２は、外周面に加熱装置２３ｂを備える。また、ノズル２２は、遮断弁２４を介して金型１２に接続されている。
【００４２】
回転軸１４は、金型１２と反対側の端部でモータ１５に接続される。また、回転軸１４は、外周面に設けられた螺旋状のスクリュー２５と、金型１２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、スクリューヘッド２６と不連続スクリュー２５ｂとの間に設けられた先端側連続スクリュー２５ｃとからなる。
【００４３】
連続スクリュー２５ａ，２５ｃは、羽根形状が周方向に連続している。一方、不連続スクリュー２５ｂは、羽根形状が周方向に断続的に形成されている。基端側連続スクリュー２５ａは、モータ１５側の端部から、ホッパー１６の下部を通って超臨界窒素供給部１７の下部の手前までの部分に設けられている。不連続スクリュー２５ｂは、超臨界窒素供給部１７の下方部分に設けられていて、回転軸１４の周方向に沿って複数の不連続部を備えている。
【００４４】
金型１２は、マグカップ１の外側形状に沿う形状の凹部２７を備える固定型１２ａと、マグカップ１の内側形状に沿う形状の凸部２８を備える可動型１２ｂとからなる。凹部２７と凸部２８との間に、キャビティ部２９が形成される。キャビティ部２９は、固定型１２ａに設けられたスプルー３０を介して射出成形装置１１のノズル２２に接続されている。
【００４５】
次に、射出成形装置１１を用いてマグカップ１を製造する方法について説明する。射出成形装置１１では、まず、ホッパー１６からシリンダー１３内に樹脂組成物を投入する。前記樹脂組成物としては、ポリ乳酸樹脂を５０質量％以上含有する熱可塑性樹脂からなる樹脂混合物に、粉体として１〜１００ｎｍの範囲の平均層厚みと１５０ｎｍ以下の長径とを備えると共に、１〜１５０ｎｍの範囲の平均粒子径を備える層状珪酸塩０．１〜５０質量部を混合したものを好適に用いることができる。このような樹脂組成物として、例えば、ユニチカ株式会社製のテラマック（登録商標）を挙げることができる。
【００４６】
前記樹脂組成物は、シリンダー１３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、形成された溶融樹脂が金型１２方向に搬送される。
【００４７】
次に、超臨界窒素供給部１７から、前記溶融樹脂に、超臨界状態の窒素が供給される。このとき、超臨界窒素供給部１７の下方部分には不連続スクリュー２５ｂが設けられているので、前記超臨界状態の窒素は不連続スクリュー２５ｂにより攪拌され、前記溶融樹脂と十分に混合される。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１３内に、前記溶融樹脂に前記超臨界状態の窒素が含浸された液相のみからなる溶液としての樹脂組成物が形成される。このとき、前記樹脂組成物は、発泡のための核がまだ形成されていない。
【００４８】
次に、超臨界状態の窒素が含浸された樹脂組成物が、ノズル２２からスプルー３０を介して、金型１２のキャビティ部２９に射出される。このとき、ノズル２２内はシリンダー１３内に比較して圧力が降下する領域となっており、この領域を通過する間に該樹脂組成物中に発泡のための核が形成される。前記発泡のための核には、前記層状珪酸塩が用いられるものと考えられる。
【００４９】
前記樹脂組成物の射出条件は、例えば、シリンダー温度１９０〜２１０℃、射出圧力１７５ＭＰａ、射出速度５０ｍｍ／秒、キャビティ部２９に対する充填時間は１．４４秒とすることができる。また、金型１２のキャビティ部２９における表面温度は７５℃以上かつ９０℃未満とする。
【００５０】
次に、キャビティ部２９に射出された前記樹脂組成物は、キャビティ部２９に先端部まで充填される。次いで、前記樹脂組成物の射出成形品の内部側となる部分で発泡が始まり、発泡体層４が形成される。前記樹脂組成物が冷却、固化すると、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備える射出成形品を得ることができる。
【００５１】
前記射出成形品は、金型１２を開き、脱型することにより、製品として取り出すことができる。前記脱型に際し、前記ポリ乳酸樹脂は前記冷却に伴って収縮するので、凸型２８から脱型することが難しくなることがある。そこで、金型１２では、前記射出成形品と凸型２８との間に圧縮空気を導入する手段を設けることにより、該射出成形品と凸型２８との間に間隙を形成することができ、前記脱型を容易に行うことができる。金型１２において、前記射出成形品と凸型２８との間に圧縮空気を導入する手段については、本出願人らによって提案されている（例えば特許文献３参照）。
【００５２】
以上により、図１に示すマグカップ１を得ることができる。マグカップ１は、発泡体層４と一体に形成された非発泡体層５を備えており、発泡体層４及び非発泡体層５はいずれもポリ乳酸樹脂を含む樹脂組成物により形成されている。従って、マグカップ１は、廃棄後、土中等で細菌等の微生物の働きにより容易に生分解することができる。また、マグカップ１は、廃棄の際に破砕して、内部の発泡体層４を露出させることにより、前記生分解を促進することができる。
【００５３】
この結果、マグカップ１によれば、使用時には容易に分解されず、廃棄後には容易に生分解されるという効果を奏することができる。
【００５４】
また、マグカップ１は、ポリ乳酸樹脂を含有する熱可塑性樹脂からなる樹脂混合物に前記層状珪酸塩を添加したことにより、比重が１以上になっており、水中に沈降する。従って、水による洗浄を容易に行うことができる。
【００５５】
また、マグカップ１は、前記層状珪酸塩を添加したことにより全体が乳白色を呈しているが、さらに美粧性を付与するために、表面に塗膜層を形成してもよい。前記塗膜層は、生分解性が無いとマグカップ１を廃棄したときに生分解性が損なわれる結果となる。そこで、前記塗膜層は、大豆を原料とする顔料（ソイインク）等の生分解性顔料を含む塗膜、またはウルシ等のように植物由来であってそれ自体生分解性を備える塗膜とすることが好ましい。前記塗膜層を形成する場合、マグカップ１は前記のように全体が乳白色を呈しているので、下地層を設けることなく鮮鋭な塗膜層を得ることができ、好都合である。
【００５６】
また、本実施形態の製造方法で得られたマグカップ１は、表面が１〜３０μｍの範囲の表面粗さを備えている。これにより、前記ウルシからなる塗膜層を形成したときに、アンカー効果を得ることができ、該ウルシからなる塗膜層がマグカップ１に対して良好な接着性を得ることができる。
【００５７】
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例１】
【００５８】
本実施例では、図３に示す射出成形装置１１を用い、図１に示す形状のマグマグカップ１を製造した。本実施例で製造したマグマグカップ１は、最上部（口元部）の外径８０ｍｍ、底部の外径５０ｍｍ、高さ８０ｍｍの大きさを備え、重量は５０．２５ｇである。【００５９】
本実施例では、ポリ乳酸樹脂と平均粒子径４０ｎｍの粉体としての層状珪酸塩とを含む樹脂組成物（ユニチカ株式会社製、テラマック（登録商標）ＴＥ−８２１０）に、該樹脂組成物の０．１５重量％の超臨界状態の窒素を含浸させて、キャビティ部２９に射出した。前記射出は、シリンダー温度１９５℃、射出圧力１７５ＭＰａ、射出速度５０ｍｍ／秒、キャビティ部２９に対する充填時間は１．４４秒の条件で行った。射出時の金型１２のキャビティ部２９における表面温度を８９℃とし、背圧を２０ＭＰａとした。【００６０】
次に、本実施例で得られたマグカップ１を裁断し、断面形状を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、９〜１５μｍであった。【００６１】
次に、本実施例で得られたマグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を、示差走査熱量測定により測定した。測定個所は、図１に示すように、底面外面Ａ（ゲート付近）、底部内面Ｂ、周壁部外面Ｃ、取手部３表側部Ｄ、取手部３裏側部Ｅ、口元部外面Ｆの６個所とした。各部の厚さ（肉厚）は、底面外面Ａ及び底部内面Ｂが２．５ｍｍ、周壁部外面Ｃが１．９ｍｍ、取手部３が２．５ｍｍ、口元部外面Ｆが２．９ｍｍであった。結晶化度の測定結果を図４に示す。図４に示すように、本実施例で得られたマグカップ１の各部において非発泡体層５は、２０．５〜２３．５％の結晶化度を備えている。【００６２】
次に、本実施例で得られたマグカップ１の保温性を評価するために、マグカップ１に５０℃の湯を上部まで満たしてマグカップと同一素材からなる厚さ５ｍｍの板材で該上部を覆い、２０℃の室内に６０分間放置した。その後、マグカップ１の中心部で、マグカップ１内の湯温を温度計を用いて測定したところ、３３．２℃であった。【００６３】
次に、本実施例で得られたマグカップ１の耐熱性を評価するために、マグカップ１を１２０℃の温度に２分間維持して、変形の有無を目視で観察した。【００６４】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。
【実施例２】
【００６５】
本実施例では、粉体として平均粒子径１４５ｎｍの層状珪酸塩を含むポリ乳酸樹脂組成物（ユニチカ株式会社製、テラマック（登録商標）ＴＥ−８２１０）を用いた以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。尚、本実施例で用いた平均粒子径１４５ｎｍの層状珪酸塩を含むテラマックＴＥ−８２１０は、実施例１で用いた平均粒子径４０ｎｍの層状珪酸塩を含むテラマックＴＥ−８２１０とはグレードが異なる。【００６６】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、９〜１５μｍであった。【００６７】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は２１〜２３％の結晶化度を備えていた。【００６８】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【００６９】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【００７０】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。
【実施例３】
【００７１】
本実施例では、金型１２のキャビティ部２９における表面温度を７６℃とした以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【００７２】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、９〜１３μｍであった。【００７３】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は１５〜２３％の結晶化度を備えていた。【００７４】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【００７５】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【００７６】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。
【実施例４】
【００７７】
本実施例では、前記樹脂組成物に、該樹脂組成物の０．０５重量％の超臨界状態の窒素を含浸させた以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【００７８】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、０．５５〜１０μｍであった。【００７９】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は２０．５〜２３．５％の結晶化度を備えていた。【００８０】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【００８１】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【００８２】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。
【実施例５】
【００８３】
本実施例では、前記樹脂組成物に、該樹脂組成物の０．３重量％の超臨界状態の窒素を含浸させた以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【００８４】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、１２〜４８μｍであった。【００８５】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は２１〜２３．５％の結晶化度を備えていた。【００８６】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【００８７】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【００８８】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。
【実施例６】
【００８９】
本実施例では、射出時のシリンダー温度を２００℃とし、金型１２のキャビティ部２９における表面温度を１１０℃としたこと以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【００９０】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、９〜１５μｍであった。【００９１】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は２９〜３５％の結晶化度を備えていた。【００９２】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【００９３】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【００９４】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。
【実施例７】
【００９５】
本実施例では、金型１２のキャビティ部２９における表面温度を７０℃とした以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【００９６】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、９〜１５μｍであった。【００９７】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は０．５〜２．０％の結晶化度を備えていた。【００９８】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【００９９】
次に、本実施例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【０１００】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。【０１０１】
〔比較例１〕
本比較例では、前記樹脂組成物に、該樹脂組成物の０．０１重量％の超臨界状態の窒素を含浸させた以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【０１０２】
次に、本比較例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、０．１〜０．４μｍであった。【０１０３】
次に、本比較例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は０．５〜２％の結晶化度を備えていた。【０１０４】
次に、本比較例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【０１０５】
次に、本比較例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【０１０６】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。【０１０７】
〔比較例２〕
本比較例では、前記樹脂組成物に、該樹脂組成物の０．４重量％の超臨界状態の窒素を含浸させた以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【０１０８】
次に、本比較例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に独立発泡の発泡体層４を備え、表面に非発泡体層５を備えていることが確認された。また、発泡体層４の独立発泡の平均孔径は、７０〜３００μｍであった。前記平均孔径が大きいことから、本比較例のマグカップ１は十分な強度を備えていないことが明らかである。【０１０９】
次に、本比較例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【０１１０】
次に、本比較例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【０１１１】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。【０１１２】
〔参考例〕
本参考例では、前記樹脂組成物に超臨界状態の窒素を全く含浸させず、金型１２のキャビティ部２９における表面温度を１１０℃とした以外は、実施例１と全く同一にして、図１に示す形状のマグカップ１を製造した。【０１１３】
次に、本参考例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、断面形状を観察したところ、図２に示すように、内部に発泡体層４を備えておらず、全体が非発泡体層５により構成されていることが確認された。【０１１４】
次に、本参考例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、マグカップ１の各部における非発泡体層５の結晶化度を測定したところ、非発泡体層５は２０．９〜２４．９％の結晶化度を備えていた。【０１１５】
次に、本参考例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、６０分間放置した後の湯温を測定した。【０１１６】
次に、本参考例で得られたマグカップ１について、実施例１と全く同一にして、変形の有無を観察した。【０１１７】
前記樹脂組成物における超臨界状態の窒素の含浸量と、マグカップ１の発泡体層４の独立発泡の平均孔径と、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温とを、表１に示す。また、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度と、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、１２０℃の温度に２分間維持した際の変形の有無と、成形サイクル時間とを、表２に示す。【０１１８】
次に、表１を参照して、樹脂組成物に対する超臨界量体の窒素の含浸量と、マグカップ１の保温性との関係について説明する。【０１１９】
【表１】
2010029754.tif 000003
【０１２０】
表１に示すように、実施例１〜７のマグカップ１は、超臨界状態の窒素を全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で含浸させた樹脂組成物を射出成形してなり、独立発泡の孔径が０．５５〜４８μｍの範囲である発泡体層４を内部に備えると共に、表面に非発泡体層５を備える。比較例１のマグカップ１は、超臨界状態の窒素を全量に対して０．０１重量％含浸させた樹脂組成物を射出成形してなり、独立発泡の孔径が０．１〜０．４μｍの範囲である発泡体層４を内部に備えると共に、表面に非発泡体層５を備える。参考例のマグカップ１は、超臨界状態の窒素を全く含浸させない樹脂組成物を射出成形してなり、内部に発泡体層４を備えず、全体が非発泡体層５からなる。【０１２１】
この結果、実施例１〜７のマグカップ１は、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温が３２．６℃以上に保たれている。比較例１のマグカップ１は、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温が３０．５℃にまで低下している。参考例のマグカップ１は、内部に湯を満たして６０分間放置した後の湯温が３０℃にまで低下している。従って、実施例１〜７のマグカップ１は、比較例１及び参考例のマグカップ１と比較して、優れた保温性を備えることが明らかである。【０１２２】
また、表１に示すように、実施例１〜７のマグカップ１は、発泡体層４の独立発泡の孔径が０．５５〜４８μｍの範囲であり、所要の強度を備えることが明らかである。【０１２３】
一方、比較例２のマグカップ１は、超臨界状態の窒素を全量に対して０．０５〜０．３重量％の範囲で含浸させた樹脂組成物を射出成形してなる。この結果、比較例２のマグカップ１は、発泡体層４の独立発泡の孔径が７０〜３００μｍの範囲と大きく、所要の強度を備えていないことが明らかである。【０１２４】
次に、表２を参照して、マグカップ１の非発泡体層５の結晶化度と、耐熱性及び成形サイクル時間との関係について説明する。【０１２５】
【表２】
2010029754.tif 000004
【０１２６】
表２に示すように、実施例１〜６のマグカップ１は、発泡体層４を内部に備えると共に、結晶化度が１５〜３５％の範囲である非発泡体層５を表面に備える。実施例７及び比較例１のマグカップ１は、発泡体層４を内部に備えると共に、結晶化度が０．５〜２．０％の範囲である非発泡体層５を表面に備える。参考例のマグカップは、内部に発泡体層４を備えず、全体が、結晶化度が２０．９〜２４．９％の範囲である非発泡体層５からなる。【０１２７】
この結果、実施例１〜６のマグカップ１及び参考例のマグカップ１は、１２０℃の温度に２分間維持しても変形しない。一方、実施例７及び比較例１のマグカップ１は、１２０℃の温度に２分間維持すると、原形を留めないまでに変形する。従って、実施例１〜６のマグカップ１は、実施例７及び比較例１のマグカップ１よりも優れ、且つ参考例のマグカップ１と同等の耐熱性を備えていることが明らかである。【０１２８】
また、表２に示すように、実施例１〜７のマグカップ１のうち、射出成形時の金型１２のキャビティ部２９の表面温度が７０〜８９℃の範囲である実施例１〜５，７のマグカップ１は、成形サイクル時間が６５秒以内である。一方、前記キャビティ部２９の表面温度が１１０℃である実施例６のマグカップ１は、成形サイクル時間が１２０秒である。従って、実施例１〜５，７のマグカップは、実施例６のマグカップ１と比較して、製造効率が優れていることが明らかである。【０１２９】
また、実施例１〜７のマグカップ１は、内部に発泡体層４を備えるので、破砕して発泡体層４を露出させて廃棄すれば発泡体層４から容易に生分解されることになり、発泡体層４を備えていない参考例のマグカップ１に比較して、生分解性の点でも優れている。【０１３０】
本実施形態では、ポリ乳酸樹脂の射出成形品からなる成形体が食品容器（マグカップ１）である場合を例として説明しているが、該成形体は自動車部品または電気部品等の成形体であってもよい。前記自動車部品または電気部品等の成形体は、図３に示す金型１２に代えて該自動車部品または電気部品等に対応する形状のキャビティを用いる以外は、マグカップ１と全く同一にして製造することができ、マグカップ１と同一の耐熱性及び保温性（断熱性）を備えている。
【符号の説明】
【０１３１】
１…マグカップ（成形体）、  ４…発泡体層、  ５…非発泡体層。
【図１】
2010029754.tif 000005
【図２】
2010029754.tif 000006
【図３】
2010029754.tif 000007
【図４】
2010029754.tif 000008
【国際調査報告】
2010029754.tif 000009
2010029754.tif 000010
2010029754.tif 000011
2010029754.tif 000012