(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部変性ポリプロピレンからなるとともに、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する材料から形成されていることを特徴とするブロー成形品。
【請求項２】
変性ポリプロピレンに、ポリテトラフルオロエチレンまたは変性されたポリテトラフルオロエチレンからなる改質剤が添加されていることを特徴とする請求項１記載のブロー成形品。
【請求項３】
ポリテトラフルオロエチレンまたは変性されたポリテトラフルオロエチレンからなる改質剤が添加された変性ポリプロピレンは、引張速度２ｍ／分以上の場合に溶融張力が５ｇ以上であり、かつ剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．５以上となる部分を有していることを特徴とする請求項２記載のブロー成形品。
【請求項４】
変性ポリプロピレンは、引張速度２ｍ／分以上の場合に溶融張力が５ｇ以上であり、かつ剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．５以上となる部分を有していることを特徴とする請求項１記載のブロー成形品。
【請求項５】
天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部変性ポリプロピレンからなるとともに、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する材料を用いるブロー成形品の製造方法であって、
ブロー成形機のシリンダー内の温度をダイスウェル比が１．２５以上となる測定温度よりも２０〜５０℃低く保って成形を行うことを特徴とするブロー成形品の製造方法。
【請求項６】
ブロー成形機のシリンダー内の温度を１８０℃以下に設定することを特徴とする請求項５記載のブロー成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はブロー成形品およびその製造方法に関し、特に天然植物繊維を含む熱可塑性樹脂からなるブロー成形品およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
この明細書において、「天然植物繊維」の語には、古紙、ジュート、ケナフ、麻、並びに紙製品の製造の際に生じる残材および端材等から得られるものを含むものとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来、容器等の種々のブロー成形品として、例えば熱可塑性樹脂のみからなるものや、無機材料または有機材料からなる粉体、例えばクレー等が少量添加された熱可塑性樹脂からなるものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱可塑性樹脂のみからなるブロー成形品、あるいは嵩の少ない無機材料または有機材料からなる粉体が少量添加された熱可塑性樹脂からなるブロー成形品は、焼却する際に異臭や黒煙が発生し、燃焼カロリーが大きくなり、また熱可塑性樹脂が溶融して流れ出し焼却炉の壁に付着するので、燃焼炉の短寿命の原因となる。
【０００５】
一方、熱可塑性樹脂を完全燃焼させるために、通常ブロー成形に用いられる熱可塑性樹脂に単位質量あたりの嵩の大きな天然植物繊維（例えば嵩密度が０．０３〜０．２ｇ／ｃｍ３）を練りこむことが考えられるが、この場合、延伸度の大きな部分から気体が漏れ、気体を吹き込んでブロー成形を行うことが困難になる。
【０００６】
この発明の目的は、上記問題を解決し、焼却の際に燃焼炉の短寿命の原因となることを防止しうるとともに、ブロー成形を簡単に行いうるブロー成形品およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
本発明は、発明者等が鋭意実験を重ねた結果、天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含んでいたとしても、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する材料を見出してなされたものである。
【０００８】
請求項１の発明によるブロー成形品は、天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部変性ポリプロピレンからなるとともに、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する材料から形成されているものである。
【０００９】
上記のブロー成形品において、用いられる材料中の天然植物繊維の含有量を３０〜７０ｗｔ％に限定したのは、３０ｗｔ％以上であればブロー成形品が易焼却となるとともに完全燃焼しやすくなり、７０ｗｔ％を越えるとブロー成形性が低下するからである。また、天然植物繊維の含有量の下限は、５０ｗｔ％であることが好ましい。なお、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する材料とは、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲の少なくとも一部においてダイスウェル比が１．２５以上となる材料のことである（以下同様）。
【００１０】
請求項１の発明のブロー成形品によれば、天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部変性ポリプロピレンからなる材料から形成されているので、ブロー成形品を焼却廃棄する際に、変性ポリプロピレンが溶融流動して焼却炉の壁に付着するようなことがなくなり、また焼却カロリーが低カロリーとなるとともに完全燃焼しやすくなって焼却炉に悪影響を与えなくなる。また、異臭や黒煙の発生を減らすことができる。したがって、焼却が容易になって廃棄処理が容易になる。
【００１１】
しかも、天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含むことにより、ブロー成形品の機械的強度（剛性およびそり難さ等）、耐熱性、断熱性等の物理的性質の向上を図ることができるとともに、古紙等をリサイクルすることにより省資源化を図ることができる。
【００１２】
さらに、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する材料からなるので、天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含んでいたとしても、ブロー成形を簡単に行うことができる。
【００１３】
請求項２の発明によるブロー成形品は、請求項１の発明において、変性ポリプロピレンに、ポリテトラフルオロエチレンまたは変性されたポリテトラフルオロエチレンからなる改質剤が添加されているものである。
【００１４】
請求項３の発明によるブロー成形品は、請求項１または２の発明において、ポリテトラフルオロエチレンまたは変性されたポリテトラフルオロエチレンからなる改質剤が添加された変性ポリプロピレンは、引張速度２ｍ／分以上の場合に溶融張力が５ｇ以上であり、かつ剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．５以上となる部分を有しているものである。この場合、ブロー成形を安定して行うことができ、延伸度の大きな部分に亀裂が生じ難くなる。
【００１５】
請求項４の発明によるブロー成形品は、請求項１の発明において、変性ポリプロピレンは、引張速度２ｍ／分以上の場合に溶融張力が５ｇ以上であり、かつ剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．５以上となる部分を有しているものである。
【００１６】
請求項５の発明によるブロー成形品の製造方法は、天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部変性ポリプロピレンからなるとともに、剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する材料材料を用いるブロー成形品の製造方法であって、ブロー成形機のシリンダー内の温度をダイスウェル比が１．２５以上となる測定温度よりも２０〜５０℃低く保って成形を行うものである。
【００１７】
上記ブロー成形品の製造方法において、ブロー成形機のシリンダー内の温度をダイスウェル比が１．２５以上となる測定温度よりも２０〜５０℃低く保つのは、ドローダウンを生じにくくするためである。それにより、生産性を向上させ製造コストを下げることができる。
【００１８】
請求項６の発明によるブロー成形品の製造方法は、請求項５の発明において、ブロー成形機のシリンダー内の温度を１８０℃以下に設定するものである。
【００１９】
この場合、ブロー成形時における天然植物繊維の熱劣化を防止することができる。それにより、剛性やそり難さ等の機械的強度を強くすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の１つの実施形態について説明する。
【００２１】
ブロー成形品は、例えば天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％、好ましくは５０〜７０ｗｔ％含み、残部熱可塑性樹脂からなるペレットを用いてブロー成形機により所望の形状にブロー成形することにより製造される。このペレットは、所定の測定温度において、JISK7199に準じて測定したとき、ダイスウェル比が剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲のいずれかで１．２５以上となる材料で構成されている。
【００２２】
用いられる材料の残部を構成する熱可塑性樹脂としては、所定の測定温度において、引張速度２ｍ／分以上の場合に溶融張力が５ｇ以上であり、かつ剪断速度１×１０〜１×１０２／秒の範囲におけるダイスウェル比が１．５以上となる部分を有している熱可塑性樹脂または改質剤の添加により前述の特性を有することとなった熱可塑性樹脂が好ましい。なお、前述の所定の測定温度としては、ブロー成形機のシリンダー内の温度よりも２０〜５０℃高い温度であることが好ましい。
【００２３】
改質剤としては、熱可塑性樹脂中においてフィブリル化し、天然植物繊維を網のように包むものが好ましい。フィブリル化する改質剤を用いれば、ドローダウンを生じにくくするとともに天然植物繊維を３０ｗｔ％以上含む場合でもダイスウェル比を１．２５以上に改善することが容易になる。改質剤としては、ポリテトラフルオロエチレンが好ましく、さらには、変性しない場合に比べてフィブリル化が効率よく行えるように変性されたポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
【００２４】
天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部熱可塑性樹脂からなる前述の特性を有する材料を用いてペレットを構成することにより、ブロー成形を安定に行え、延伸度の大きな部分に亀裂が生じ難くなる。天然植物繊維の含有量が７０ｗｔ％を越えるとブロー成形性が低下するので、天然植物繊維の含有量は７０ｗｔ％以下とすべきである。ブロー成形の際の伸び率は２５０％以上であることが好ましく、４００％以上であることがさらに好ましい。
【００２５】
なお、溶融張力の測定は、株式会社東洋精機製作所の「キャピログラフ」を用いて測定することができる。
【００２６】
ペレットの天然植物繊維として、例えば、長さ約１〜３ｍｍ、幅約５０μｍに予め微粉砕または解繊された古紙の粉体が用いられる。
【００２７】
ペレットを製造するシステムは、例えば古紙供給機構、樹脂供給機構、混練・造粒装置を備える。古紙の粉体は、古紙供給機構により混練・造粒装置に供給される。一方、熱可塑性樹脂（改質剤が添加されている場合もある）は、樹脂供給装置により混練・造粒装置に供給される。混練・造粒装置で古紙と熱可塑性樹脂とが混練されてペレット状に造粒される。
【００２８】
ブロー成形に、例えば押し出しブロー成形機を用い、熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを使用する場合には、押し出しブロー成形機のシリンダー内において熱可塑性樹脂の温度を１５０〜１７０℃に設定して行う。通常のポリプロピレンのブロー成形においてシリンダー内の熱可塑性樹脂の温度が１９０℃前後に設定されるのに比べて５０〜２０℃低く設定される。熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを使用するブロー成形において、シリンダー内の熱可塑性樹脂の温度を１５０〜１７０℃に設定するのは、ドローダウンを防止するとともに、古紙などの天然植物繊維の熱による劣化を防止するためである。
【００２９】
天然植物繊維３０〜７０ｗｔ％、残部熱可塑性樹脂からなる混練物を用いてブロー成形する場合のシリンダー内の温度は、熱可塑性樹脂のみでブロー成形する場合に比べて低いことが好ましい。シリンダー内の温度は、材料の残部を構成する熱可塑性樹脂がポリプロピレン以外の場合であっても、ビカット軟化点からビカット軟化点よりも２０℃高い温度の間で設定されることが好ましい。また、古紙等の天然植物繊維を劣化させないためには、シリンダー内の温度を１８０℃以下にしてブロー成形を行うことが好ましい。
【００３０】
上述した天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み残部熱可塑性樹脂からなるブロー成形品の用途としては、例えば自動車のエンジンルーム内空気取り入れ口からエアークリーナまでのエアインテーク用各種ダクトやリゾネータ、エアークリーナ以後のダクトやリゾネータ等の耐熱性及び剛性が必要とされる自動車関連部品がある。また、この発明のブロー成形品は使用後の廃棄処理が必要な容器関係、例えば水性ペンキの容器、複写機のトナーカートリッジ等に適用される。しかし、この発明のブロー成形品は上記の用途に限定されるものではなく、広く従来のブロー成形品の代替品として使用可能なものである。
【００３１】
天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部熱可塑性樹脂からなるブロー成形品は、一度使用された紙（古紙）や熱可塑性樹脂を用いて製造することが可能であり、リサイクルに適している。また、天然植物繊維を３０〜７０ｗｔ％含み、残部熱可塑性樹脂からなるブロー成形品は、天然植物繊維を３０ｗｔ％以上含むため、焼却廃棄の際に、熱可塑性樹脂が溶融流動して焼却炉の壁に付着するようなことがなくなり、また焼却カロリーが低カロリーとなるとともに完全燃焼しやすくなって焼却炉に悪影響を与えなくなる。また、異臭や黒煙の発生を減らすことができ、焼却が容易になって廃棄処理が容易になる。
【００３２】
以下、この発明に関する具体的実験例について説明する。
【００３３】
なお、以下の実験例において、古紙を含む後述のポリプロピレンまたは変性されたポリプロピレンの場合、ダイスウェル比の測定は、温度を１９０℃とした他はJISK7199に準じて行った。古紙を含まない場合にはJISK7199に基づいて行った。溶融張力の測定は、株式会社東洋精機製作所の「キャピログラフ」を用い、ピストン押出速度１０ｍ／分、キャピラリー径１．００ｍｍ、キャピラリー長１０．０ｍｍの条件にて行った。
【００３４】
実験例１
密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート２．８ｇ／１０分（JISK7210、以下同じ）である変性ポリプロピレンのホモポリマー１００重量部に対し、フィブリル化が効率良く行えるように変性されたポリテトラフルオロエチレンからなる改質剤を１０重量部添加した樹脂Ａと、密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート３０ｇ／１０分であるポリプロピレンのブロックポリマー１００重量部に対し、上記と同じ改質剤を１０重量部添加した樹脂Ｂと、密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート０．７ｇ／１０分であるポリプロピレンのブロックポリマー１００重量部に対し、上記と同じ改質剤を１０重量部添加した樹脂Ｃと、密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート０．９ｇ／１０分であるポリプロピレンのホモポリマー１００重量部に対し、上記と同じ改質剤を１０重量部添加した樹脂Ｄとを用意した。
【００３５】
そして、樹脂Ａ〜Ｄの引張速度と溶融張力との関係を調べた。その結果を図１に示す。また、樹脂Ａ〜Ｄの剪断速度とダイスウェル比との関係を調べた。その結果を図２に示す。
【００３６】
また、古紙の紙粉１００重量部に対し、樹脂Ａ〜Ｄ１１０重量部を添加してこれらを混練してなる原料ａ〜ｄを用意し、これらの原料ａ〜ｄの剪断速度とダイスウェル比との関係を調べた。その結果を図３に示す。
【００３７】
また、原料ａ〜ｄを使用し、図４に示すダクト(1)をブロー成形した。このダクト(1)は横断面方形状であり、横断面形状における外周の異なる部分を有するとともに、長さの途中で屈曲されたものである。なお、ダクト(1)の最も太い部分の横断面形状における外周の長さは２０４ｍｍであり、パリソンを押し出すダイスの周長は５０ｍｍであり、ブロー成形のさいの伸び率は４０６％である。
【００３８】
その結果、原料ａ〜ｃの場合には、何等支障なくブロー成形することができ、得られたダクトにも欠陥は発生していなかった。原料ｄの場合には、ドローダウンを起こし、また延伸度の大きな部分に亀裂が発生して成形ができなかった。この結果から、改質剤が添加された熱可塑性樹脂の溶融張力が引張速度２ｍ／分以上の場合に５ｇ以上であり、かつ剪断速度が１×１０〜１×１０２の範囲におけるダイスウェル比が１．５以上となる部分を有しているとともに、この樹脂に紙粉を混ぜた原料が、剪断速度が１×１０〜１×１０２の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する場合には、何等支障なくブロー成形を行いうることが分かる。
【００３９】
さらに、原料ａを用いてブロー成形されたダクト(1)から試片を切り取り、その組織を顕微鏡により観察した。その組織を図５に示す。図５において、(2)は熱可塑性樹脂であり、(3)はフィブリル化した改質剤であり、(4)は紙粉である。
【００４０】
実験例２
密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート２．８ｇ／１０分である変性ポリプロピレンのホモポリマーからなる樹脂Ｅと、密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート３０ｇ／１０分であるポリプロピレンのブロックポリマーからなる樹脂Ｆと、密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート０．７ｇ／１０分であるポリプロピレンのブロックポリマーからなる樹脂Ｇと、密度０．９０ｇ／ｃｍ３、メルトフローレート０．９ｇ／１０分であるポリプロピレンのホモポリマーからなる樹脂Ｈとを用意した。
【００４１】
そして、樹脂Ｅ〜Ｈの引張速度と溶融張力との関係を調べた。その結果を図６に示す。また、樹脂Ｅ〜Ｈの剪断速度とダイスウェル比との関係を調べた。その結果を図７に示す。
【００４２】
また、樹脂Ｅ〜Ｈと古紙の紙粉とを混練することにより、紙粉５０wt％を含み残部樹脂からなる原料ｅ〜ｈを用意し、これらの原料ｅ〜ｈの剪断速度とダイスウェル比との関係を調べた。その結果を図８に示す。また、樹脂Ｅと古紙の紙粉とを混練することにより、紙粉３０wt％を含み残部樹脂からなる原料e1、紙粉３５wt％を含み残部樹脂からなる原料e2および紙粉５５wt％を含み残部樹脂からなる原料e3を用意し、これらの原料e1〜e3の剪断速度とダイスウェル比との関係を調べた。その結果も図８に示す。
【００４３】
さらに、原料ｅ〜ｈおよびe1〜e3の原料を使用し、一端が開口するとともに他端が閉鎖した円筒状容器胴をブロー成形した。なお、容器胴の横断面形状における外周の長さは２８７ｍｍであり、パリソンを押し出すダイスの周長は１１１ｍｍであり、ブロー成形のさいの伸び率は２５７％である。
【００４４】
その結果、原料ｅ、e1〜e3の場合には、何等支障なくブロー成形することができ、得られた容器胴にも欠陥は発生していなかった。原料ｆ〜ｈの場合には、ドローダウンを起こし、また延伸度の大きな部分に亀裂が発生して成形ができなかった。この結果から、熱可塑性樹脂の溶融張力が引張速度２ｍ／分以上の場合に５ｇ以上であり、かつ剪断速度が１×１０〜１×１０２の範囲におけるダイスウェル比が１．５以上となる部分を有しているとともに、この樹脂に紙粉を混ぜた原料が、剪断速度が１×１０〜１×１０２の範囲におけるダイスウェル比が１．２５以上である部分を有する場合には、何等支障なくブロー成形を行いうることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実験例１で用いた改質剤を添加してなる樹脂Ａ〜Ｄの引張速度と溶融張力との関係を示すグラフである。
【図２】  同じく樹脂Ａ〜Ｄの剪断速度とダイスウェル比との関係を示すグラフである。
【図３】  同じく樹脂Ａ〜Ｄに紙粉を添加してなる原料ａ〜ｄの剪断速度とダイスウェル比との関係を示すグラフである。
【図４】  同じく原料ａ〜ｄを用いてブロー成形するダクトを示す一部切り欠き斜視図である。
【図５】  同じく原料ａを用いてブロー成形されたダクトの組織を示す図である。
【図６】  実験例２で用いた樹脂Ｅ〜Ｈの引張速度と溶融張力との関係を示すグラフである。
【図７】  同じく樹脂Ｅ〜Ｈの剪断速度とダイスウェル比との関係を示すグラフである。
【図８】  同じく樹脂Ｅ、Ｆ、Ｈに紙粉を添加してなる原料ｅ、e1、e2、e3、ｆおよびｈの剪断速度とダイスウェル比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
(1)：ダクト
(2)：熱可塑性樹脂
(3)：フィブリル化した改質剤
(4)：紙粉
【図１】
0004671070.tif 000002
【図２】
0004671070.tif 000003
【図３】
0004671070.tif 000004
【図４】
0004671070.tif 000005
【図５】
0004671070.tif 000006
【図６】
0004671070.tif 000007
【図７】
0004671070.tif 000008
【図８】
0004671070.tif 000009