(57)【要約】【課題】  植物原料プラスチックによって複雑な形状の成形物を得ることができ、かつ、その製造コストを低減する上で有利な植物原料プラスチック成形物の製造方法を提供する。【解決手段】  植物原料プラスチックを前記金型に充填する前に植物原料プラスチックに予め前記結晶化促進剤を添加し加熱して溶融する（ステップＳ１０）。前記溶融された植物原料プラスチックを、前記加温された金型内に充填する（ステップＳ１２）。金型内に充填された植物原料プラスチックの温度が時間経過とともに低下し結晶化温度に低下すると、金型内の植物原料プラスチックは結晶化温度に維持され成形工程と同時に結晶化工程が行なわれる（ステップＳ１４）。成形工程および結晶化工程が完了したらならば、前記金型から型成形品を取出す（ステップＳ１６）。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状の植物原料プラスチックを金型に充填して型成形品を成形する成形工程と、前記溶融状の植物原料プラスチックを結晶化する結晶化工程とを有する植物原料プラスチック成形物の製造方法であって、
前記金型に充填する前に前記植物原料プラスチックに予め結晶化促進剤を添加し、前記植物原料プラスチックを結晶化温度で金型から取出すことができる程度の強度が維持できるようにしておき、
前記金型を加温することにより前記金型内に充填された前記植物原料プラスチックを結晶化温度に維持しつつ、前記成形工程と前記結晶化工程を同時に行ない、
前記成形工程および結晶化工程が完了した後、前記型成形品を前記金型から取出すようにした、
ことを特徴とする植物原料プラスチック成形物の製造方法。
【請求項２】
前記金型内で前記植物原料プラスチックは結晶化温度に維持された状態で前記金型が開かれ前記型成形品が前記金型から取出されることを特徴とする請求項１記載の植物原料プラスチック成形物の製造方法。
【請求項３】
前記金型の加温は該金型が開かれ型成形品が取出されるまで、充填された植物原料プラスチックが１００℃以上１２０℃以下に維持されるようになされることを特徴とする請求項１記載の植物原料プラスチック成形物の製造方法。
【請求項４】
前記金型の加温は該金型が開かれ型成形品が取出されるまで、充填された植物原料プラスチックが１０５℃以上１１５℃以下に維持されるようになされることを特徴とする請求項１記載の植物原料プラスチック成形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物原料プラスチック成形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石油や鉱物を原料とするプラスチックが種々の製品を製造するために使用されているが、近年、環境保護の観点から主に植物を原料とする植物原料プラスチックが注目されている。
ここで植物原料プラスチックとは、熱可塑性樹脂であり好ましくは生分解性を有するポリマーであって、ポリ乳酸または乳酸とその他のヒドロキシカルボン酸のコポリマーなどいわゆる乳酸系ポリマーを主成分とし、結晶化促進剤などを適宜加えたものである。すなわち、植物原料プラスチックとは乳酸系ポリマーを原料とするプラスチックである。
このような植物原料プラスチックは、植物原料（例えば、とうもろこし、さつまいも、ビートなど）からでんぷんあるいは糖分を抽出し、この抽出されたでんぷんあるいは糖分を発酵させて乳酸（もしくはポリ乳酸）を生成し、この乳酸（もしくはポリ乳酸）を化学的に重合することによって得られる。
植物原料プラスチックは、微生物によって分解される生分解性を持たせることが容易であるため、地球環境を保全する上で有利である。
しかしながら、植物原料プラスチックは、従来の石油や鉱物を原料とするプラスチックにはない結晶化工程を必要とし、結晶化が不充分な状態では所望の機械的特性を得ることができず、また、６０℃程度の高温環境下で硬度が低下して変形が生じるなどの不具合を有している。
そこで、従来、このような植物原料プラスチック製品を金型を用いて製造する技術としては、金型内結晶化と後結晶化という２つの手法が知られている。
金型内結晶化は、溶融した植物原料プラスチックを、８５℃乃至１２５℃に設定された成形機の金型に充填し、金型内で結晶化を進めながら成形し、金型内で型成形と結晶化との双方を完了させるものである（例えば特許文献１参照）。
また、後結晶化は、通常の合成樹脂材料と同様に金型で成形した後、金型から取出した型成形品を結晶化がなされる結晶化温度に加熱して一定時間維持するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９３１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前者の金型内結晶化の手法で製造できる植物原料プラスチック製品としては、シート状あるいはフィルム状といった偏平形状の製品の実用化に留まっているのが現状である。これは、例えば入り組んだ多数の凹凸を有するような複雑な形状の製品、例えば電子機器の筐体を構成する前パネルなどを成形する場合には、植物原料プラスチックの結晶化の際の収縮量が大きく、金型に型成形品が食いついて離型することができないといった不都合が生じるためである。
また、後者の後結晶化の手法は、複雑な形状の製品を成形することができるものの、型成形品を結晶化温度に加熱するための加熱設備や加熱中に型成形品が変形しないように該型成形品を保持する保持治具が必要となり製造コストがかさむ不都合がある。
また、金型内結晶化および後結晶化の何れの手法においても、結晶化に１０分程度の時間が必要となるため製造コストを低減する上で不利となっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、植物原料プラスチックによって複雑な形状の成形物を得ることができ、かつ、その製造コストを低減する上で有利な植物原料プラスチック成形物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】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明は、溶融状の植物原料プラスチックを金型に充填して型成形品を成形する成形工程と、前記溶融状の植物原料プラスチックを結晶化する結晶化工程とを有する植物原料プラスチック成形物の製造方法であって、前記金型に充填する前に前記植物原料プラスチックに予め結晶化促進剤を添加し、前記植物原料プラスチックを結晶化温度で金型から取出すことができる程度の強度が維持できるようにしておき、前記金型を加温することにより前記金型内に充填された前記植物原料プラスチックを結晶化温度に維持しつつ、前記成形工程と前記結晶化工程を同時に行ない、前記成形工程および結晶化工程が完了した後、前記型成形品を前記金型から取出すようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
そのため、本発明によれば、金型に充填する前に植物原料プラスチックに予め結晶化促進剤を添加し、金型を加温することにより金型内に充填された植物原料プラスチックを結晶化温度に維持しつつ、成形工程と結晶化工程を同時に行なうようにしたので、短時間に成形工程と結晶化工程を完了することができ製造時間を大幅に短縮でき製造コストを低減する上で有利となる。
また、成形工程および結晶化工程が完了した後、金型を加温した状態で型成形品を金型から取出すようにしたので、型成形品が熱膨張した状態となり金型に食いつくことなく容易に取り外すことができ、かつ、型成形品は金型から取り外せる程度の強度が維持されているので、型成形品を変形することなく取り外すことができる。したがって、複雑な形状の成形物を得る上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
複雑な形状の成形物を得ることができ、かつ、その製造コストを低減するという目的を、金型に充填する前に植物原料プラスチックに予め結晶化促進剤を添加し、金型内に充填された植物原料プラスチックを結晶化温度に維持しつつ、成形工程と結晶化工程を同時に行なうことで実現した。
【実施例１】
【０００８】
次に本発明の実施例１について図面を参照して説明する。
図１は本発明の製造方法で製造された植物原料プラスチック成形物で構成される部材を備えた電子機器としてのＤＶＤプレーヤーの斜視図である。
ＤＶＤプレーヤー１００は、左右方向の幅と上下方向の高さと前後方向の長さを有する矩形板に形成された筐体１０を備えて構成されている。
前記筐体１０の前部には幅方向に延在する矩形状の開口部が形成され、筐体１０の前部にはこの開口部を覆うように本発明の製造方法に係る植物原料プラスチック成形物で構成された正面パネル１２が組付けられている。
【０００９】
前記正面パネル１２の幅方向の左寄りで上部寄りの箇所には電源スイッチ１４が配置され、前記正面パネル１２の幅方向の右寄りで上部寄りの箇所には操作ダイヤル１６が配置され、前記正面パネル１２の下部には幅方向に沿って複数の操作用スイッチ１８がそれぞれ前方に臨むように並んで配置されている。
また、正面パネル１４の幅方向の中間で上部寄りの箇所にはディスクトレー２０が前後方向に突出没入するための開口部２２が設けられている。
【００１０】
図２は、正面パネルの構成を示す斜視図である。
正面パネル１２は、幅とこの幅よりも大きい寸法の長さとを有する矩形板状に形成された本体１２０２、本体１２０２の周縁部を囲むように後方に起立された縁部１２０４、本体１２０２の上下左右の側部から後方に延在形成され筐体１０に取付けられる取付片１２０６、本体１２０２の後面から後方に起立された複数の部品取付用のボス１２０８、電源スイッチ１４、操作ダイヤル１６、複数の操作用スイッチ１８が収容される複数の孔部１９が設けられている。したがって、正面パネル１２は、入り組んだ多数の凹凸、互いに直交する２つの面、あるいは孔部などを有する複雑な形状を呈している。
【００１１】
次に、本実施例における植物原料プラスチック、すなわち乳酸系ポリマーを原料とするプラスチックの温度と強度について説明する。
図３は植物原料プラスチックの温度とヤング率との関係を示す特性図であり、横軸は温度Ｔ（℃）、縦軸はヤング率Ｙを示している。なお、図３の縦軸は対数目盛となっている。
図３の符号Ａは結晶化促進剤を添加した本実施例の植物原料プラスチックの特性を示し、符号Ｂは結晶化促進剤を添加しない植物原料プラスチックの特性を示し、符号Ｃは一般的な合成樹脂の一例としてのＡＢＳ樹脂の特性を示している。
植物原料プラスチックのガラス転移点温度Ｔｇ、すなわち軟化する温度は約６０℃から６５℃である。また、植物原料プラスチックの結晶化は１００℃以上１２０℃以下で最も効率よく、すなわち最も短時間に進行することが知られている。
図示するように、符号Ｂで示す結晶化促進剤を添加しない植物原料プラスチックは、ガラス転移点温度Ｔｇを超えると、急速に軟化（ヤング率が低下）する。したがって、外力が作用することにより容易に変形する状態となっており、例えばこの状態で金型内に保持されていた場合には、金型から取出すことは困難である。
これに対し、符号Ａで示す本実施例の植物原料プラスチックは、ガラス転移点温度Ｔｇよりも高い結晶化に適した温度（１００℃以上１２０℃以下）に維持された状態で結晶化が完了すると、結晶化促進剤を添加しない植物原料プラスチックに比較してその強度や硬度が外力が作用しても変形しない程度に維持されている。言い換えると、本実施例の植物原料プラスチックは、前記結晶化に適した温度に維持され、かつ、金型内で成形および結晶化が完了した状態では、金型から取出すことができる程度の強度が維持されている。
すなわち、本実施例の植物原料プラスチックは、前記結晶化に適した温度では、符号Ｃで示すＡＢＳ樹脂と同程度の強度や硬度を有していることになる。
また、本実施例の植物原料プラスチックは、前記結晶化促進剤が添加されることにより、前記結晶化に適した温度に維持された状態では、例えば１０秒から１５秒程度でその結晶化が完了する。
【００１２】
次に、正面パネル１２を製造する工程について説明する。
図４は正面パネル１２の製造工程を示す工程図である。
本実施例において、正面パネル１２を製造するための金型は、該金型に充填された植物原料プラスチックを前記結晶化に適した温度に維持できる温度に加温されている。具体的には、金型内に油や水蒸気が通る経路を設け、該経路に加熱された油や水蒸気を循環させることで金型を加温する。
図４に示すように、まず、植物原料プラスチックを前記金型に充填する前に植物原料プラスチックに予め前記結晶化促進剤を添加し、例えば１８０℃乃至２００℃の範囲で加熱して溶融する（ステップＳ１０）。すなわち、前記植物原料プラスチックに前記結晶化促進剤を添加することにより、前述したように植物原料プラスチックが結晶化温度で金型から取出すことができる程度の強度を維持するようにしている。
なお、１８０℃より低温で加熱すると前記植物原料プラスチックの溶融が不充分となり、２００℃より高温で加熱すると前記植物原料プラスチックの組成が分解するおそれがある。
次に、前記溶融された植物原料プラスチックを、前記加温された金型内に充填する（ステップＳ１２）。成形工程は、前記溶融された１８０℃乃至２００℃の植物原料プラスチックが金型内に充填された時点から開始される。
そして、金型内に充填された植物原料プラスチックの温度が時間経過とともに低下し結晶化温度に低下すると、金型内の植物原料プラスチックは結晶化温度、すなわち１００℃以上１２０℃以下の温度に維持され、好ましくは１０５℃以上１１５℃以下の温度に維持され、成形工程と同時に結晶化工程が行なわれることになる（ステップＳ１４）。
この場合、金型内に充填された植物原料プラスチックの温度が１００℃よりも低温であると結晶化が不充分となるか、あるいは結晶化に要する時間が長時間となる不都合が生じる。また、加熱温度が１２０℃よりも高温であると結晶化が急激に進行することにより結晶化に伴って生じる収縮にばらつきが生じて寸法精度を正確に得る上で不利となるか、あるいは植物原料プラスチックの組成の分解が生じる不都合が生じる。このような点から結晶化の温度は１００℃以上１２０℃以下が好ましく、１０５℃以上１１５℃以下が最も好ましい。また、植物原料プラスチックを１０５℃以上１１５℃以下に維持した場合、金型の型面温度は例えば１０５℃程度となっている。
前記溶融された植物原料プラスチックを金型内に充填した時点から前記所定時間が経過した後、すなわち、成形工程および結晶化工程が完了したらならば、前記金型から型成形品を取出す（ステップＳ１６）。なお、植物原料プラスチックの種類により、成形工程が結晶化工程よりも先に完了し、あるいは、結晶化工程が成形工程よりも先に完了する。
前記所定時間は、前記加温された金型に前記溶融された植物原料プラスチックを充填した時点から例えば１０秒乃至１５秒程度である。
この際、型成形品は、前記金型によって１００℃以上１２０℃以下の温度に維持された状態で取出される。
また、前記植物原料プラスチックは結晶化によって寸法が線膨張係数で２％程度収縮するが、本実施例では、前記金型によって１００℃以上１２０℃以下の温度に維持されているため、型成形品が熱膨張した状態となり金型に食いつくことがなく、また、型成形品は金型から取り外せる程度の強度が維持されている。
前記取出された型成形品は、室温環境に放置されることで例えば６０℃程度まで冷却され、植物原料プラスチック成形物としての正面パネル１４となる。
【００１３】
以上説明したように本実施例によれば、金型に充填する前に植物原料プラスチックに予め結晶化促進剤を添加し、金型を加温することにより金型内に充填された植物原料プラスチックを結晶化温度に維持しつつ、成形工程と結晶化工程を同時に行なうようにしたので、短時間に成形工程と結晶化工程を完了することができ製造時間を大幅に短縮でき、また、従来と違って型成形品を結晶化温度に加熱するための加熱設備や加熱中に型成形品が変形しないように該型成形品を保持する保持治具が不要となるため、製造コストを低減する上で有利となる。
本実施例においては成形工程および結晶化工程に要する前記所定時間が１０秒乃至１５秒程度であり、ＡＢＳ樹脂などで型成形品を製造する際の成形工程に要する時間とほぼ同程度まで製造時間を短縮している。
また、成形工程および結晶化工程が完了した後、金型を加温した状態で型成形品を金型から取出すようにしたので、型成形品が熱膨張した状態となり金型に食いつくことなく容易に取り外すことができ、かつ、型成形品は金型から取り外せる程度の強度が維持されているので、型成形品を変形することなく取り外すことができる。したがって、電子機器の筐体を構成する正面パネル１４などのように複雑な形状の成形物を得る上で有利となる。
また、型成形品を変形することなく取出すことができるので、寸法誤差を低減でき寸法精度が要求される例えば電子機器の部品などを構成する型成形品を得る上で有利となる。
なお、本実施例では、植物原料プラスチック成形物として電子機器の正面パネルを製造する場合について説明したが、本発明は植物原料プラスチック成形物の用途、あるいは形状や大きさに関わらず適用可能であることは勿論である。
また、本発明において、植物原料プラスチックとは、いわゆる乳酸系ポリマーを原料とするプラスチックと同義である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の製造方法で製造された植物原料プラスチック成形物を備えた電子機器としてのＤＶＤプレーヤーの斜視図である。
【図２】図１のＤＶＤプレーヤーの正面パネルの構成を示す斜視図である。
【図３】植物原料プラスチックの温度とヤング率との関係を示す特性図である。
【図４】正面パネルの製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０……筐体、１２……正面パネル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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