(57)【要約】【課題】生分解性を有し、均一な外力に対しても、また不均一な外力に対しても、耐性の高い発泡成形体を得ること。【解決手段】本課題は生分解性を有するポリエステル系樹脂を使用しており、その発泡体の圧縮永久歪率が３０％以下でありかつ、曲げ応力減少点変位が１.０ｃｍ以上であることを特徴とする発泡成形体を提供することにより解決される。  ここでポリエステル系樹脂として脂肪族ポリエステル系樹脂であることが好ましく、そのなかでも特にポリ乳酸系樹脂が好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮永久歪率が３０％以下でありかつ、曲げ応力減少点変位が１．０ｃｍ以上であることを特徴とする生分解性を有するポリエステル系樹脂の発泡成形体。
【請求項２】
ポリエステル系樹脂が脂肪族ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の発泡成形体。
【請求項３】
脂肪族ポリエステル系樹脂がポリ乳酸系樹脂である請求項２に記載の発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
外力に対する耐性の高く、生分解性の発泡成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発泡成形体は、梱包用の緩衝材、魚箱、畳の芯材などの様々な用途に用いられている。どの用途の場合にも外力に対する耐性の高さは非常に重要なファクターである。例えば、緩衝材や魚箱の場合、何度も繰り返し使用することが想定されるので、外力がかかった時にすぐに破壊することは許されない。また、畳の芯材の場合にも、人や物が乗ることによって外力がかかることは当然である。また、その素材はポリスチレン、ポリオレフイン等で、これらは燃焼カロリーが高く、非分解性であるので廃棄処分が困難であり、大きな社会問題となっている。そこで、生分解性であるポリエステルを使用した発泡体が種々検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、生分解性を有するポリエステル系樹脂の発泡体に関し、低密度で圧縮クリープ性の良好な発泡粒子成形体を得るに際して、圧縮クリープの歪と成形体密度を規定している。この圧縮クリープの歪は厚み方向に０．１ｋｇ／ｃｍ２荷重を２４時間かけた後荷重下での初期厚みに対する変化率を示しており、特許文献１では、これが低い方が好ましいこととなっている。
【０００４】
さらに、特許文献２では、生分解性ポリエステルよりなる発泡体に関し、機械的強度が必要な場合には、再生発泡体の曲げ応力減少点変位を１ｃｍ以上と規定している。
【０００５】
しかしながら、どちらの場合にも言えることは、圧縮のみ、曲げのみの場合どちらかしか想定していないことである。当然であるが、実際に使用する場合の外力のかかり方は、均等に力がかかれば圧縮に相当する外力のかかり方、成形体の端に不均一に外力がかかる場合には、曲げに相当する外力のかかり方である。すなわち両方を同時に考慮する必要がある。
【０００６】
例えば、粒子状発泡体がいくつも接着して、出来上がった発泡成形体の場合、圧縮に対する耐性は粒子状の発泡体の耐性すなわち粘り強さに依存し、曲げに対する耐性すなわち粘り強さは主に粒子状発泡体同士の接着部分の粘り強さに依存する。そのため、両者は必ずしも両立しない。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０９５９５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、生分解性で、均一な外力に対しても、不均一な外力に対しても、耐性の高い発泡成形体が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、生分解性を有するポリエステル系樹脂を使用し、その発泡体の圧縮永久歪率が３０％以下でありかつ、曲げ応力減少点変位が１．０ｃｍ以上であることを特徴とする発泡成形体を提供することにより解決される。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明の発泡成形体は、生分解性であるので廃棄処分が容易で、均一な外力に対しても、不均一な外力に対しても、耐性が高く、例えば、梱包用の緩衝材、魚箱、畳の芯材等に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、圧縮永久歪率が３０％以下、好ましくは２０％以下でありかつ、曲げ応力減少点変位が１．０ｃｍ以上、好ましくは１．５ｃｍ以上であることを特徴とする発泡成形体である。圧縮永久歪率が３０％を超えると、繰り返し圧縮応力がかかることにより緩衝性能が不良となる。
【００１２】
また、曲げ応力減少点変位が１．０ｃｍ未満では、成形品に曲げ応力或いは局部的な外力が加わった場合（例えば、何かに発泡成形体をぶつけた場合とか、コーナーから落下した場合）、粘りがないのですぐに折れたり、発泡ビーズが剥がれたりするので良くない。
【００１３】
一般的に発泡成形体の寸法（肉厚）、形状等の設計は、想定される外力に応じて、使用する樹脂の種類、成形体密度等により決定される。しかし、圧縮永久歪率が３０％を超えると、肉厚を大にするとか、形状変更等の設計変更では繰り返し圧縮応力がかかることにより緩衝性能が不良となる。
【００１４】
また、曲げ応力減少点変位が１．０ｃｍ未満では、落下や物が衝突するなどの瞬間的外力に対する耐性に劣るので、表面が割れたり、ビーズが剥がれたりするので、肉厚を大にするとか、形状変更等の設計変更では対処できない。
【００１５】
前記圧縮永久歪率とは、試料厚みが８５％になるまで圧縮した後、除重して無荷重で室温に３時間放置後の残存歪みの割合で表わされ、
（Ｔ０−Ｔ１）／Ｔ０×１００（％）
の式で表わされる。Ｔ０は圧縮前の試料の厚み、Ｔ１は圧縮した後、除重して無荷重で室温に３時間放置後の試料の厚みである。すなわち大きな圧縮変化に対し、どれだけ元の形状に戻れるか、すなわち粘り強さがあるかを示している。
【００１６】
前記曲げ応力減少点変位とは、支点間距離１００ｍｍ、中央支点降下速度１０ｍｍ／分で押し曲げ、応力が急に低下する点の変位で表わされる。応力が急に低下した状態は、曲げの変位に耐えられず破壊されている状態である。大きな変位点まで、応力が保っていれば、曲げに対する粘り強さがあることを示している。
【００１７】
本発明の圧縮永久歪率３０％以下、曲げ応力減少点変位１．０ｃｍ以上の発泡体を得るためには、例えば、発泡剤にイソブタンを使用したポリ乳酸発泡ビーズを熟成２日以上行ってから、水蒸気で十分に発泡ビーズを接着させるように発泡成形するなどの方法がある。以下に、詳細に説明する。
【００１８】
本発明の発泡成形体には、生分解性を有するポリエステル系樹脂を使用する。ポリエステル系樹脂は、脂肪族ポリエステル系樹脂、芳香族脂肪族ポリエステル系樹脂等を主成分として含む樹脂組成物である。
【００１９】
この脂肪族ポリエステル樹脂は、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート等が挙げられ、単独で用いてもよいし、２種類以上を共重合したり、混合してもよい。
【００２０】
また、芳香族脂肪族ポリエステル系樹脂は、脂肪族（環状脂肪族を含む）グリコール、芳香族ジカルボン酸またはその酸無水物、及び脂肪族ジカルボン酸またはその酸無水物からなるポリエステルである。
【００２１】
また、必要に応じて、第３成分として、３官能または４官能の多価アルコール、オキシカルボン酸及び多価カルボン酸（またはその酸無水物）から選ばれる少なくとも１種の多官能成分を含んでいても良い。
【００２２】
更に、上記ポリエステル系樹脂に、必要に応じて、可塑剤、増粘剤、発泡核剤、滑剤、酸化防止剤、無機フイラー、難燃剤、帯電防止剤、導電剤等を含んでも良い。
【００２３】
脂肪族ポリエステル系樹脂から得られる発泡成形体は、生分解性が良好で、一般的によく使用される発泡ポリスチレン発泡体と較べ、圧縮永久歪率が小さく、曲げ応力減少点変位が大きいので好ましい。
【００２４】
その中でも既存の発泡ポリスチレン用予備発泡機、発泡成形機が使用可能であるポリ乳酸を主成分として含むポリ乳酸系樹脂組成物が更に好ましい。
【００２５】
次にポリ乳酸系樹脂発泡体について詳細に説明する。ポリ乳酸系樹脂は、発泡成形体を形成するために、結晶性が低くかつ高分子量を有することが望ましい。例えば、ポリ乳酸系樹脂に、イソシアネート基、エポキシ基、または、無水カルボキシル基を有する化合物からなる架橋剤を反応させて得られる。
【００２６】
ポリ乳酸系樹脂の主成分であるポリ乳酸は、実質的に非晶性のポリ乳酸が好ましい。ポリ乳酸を形成する乳酸のＬ体とＤ体のモル比は、好ましくは９５／５〜５／９５、さらに好ましくは、９２／８〜８／９２の範囲である。この範囲であれば、結晶性が低いので発泡性が良好であるので好ましい。
【００２７】
上記発泡剤としては、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、などの炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロジフルオロメタンなどのハロゲン化炭化水素類、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテルなどのエーテル類、水蒸気などが挙げられる。この中で、炭素数３〜４の炭化水素、例えば、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタンを使用した場合、発泡セルが小さくなり、圧縮永久歪率が小さくなるので好ましい。
【００２８】
上記発泡助剤としては、炭素数１〜４のアルコール類、ケトン類、エーテル、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。この中で、炭素数１〜４のアルコール類、ケトン類を使用した場合、発泡性が良好であるので好ましい。
【００２９】
発泡剤と発泡助剤の使用比率（重量比率）は、発泡剤／発泡助剤＝１／２〜１００／１が可能であるが、発泡剤と発泡助剤の組み合わせによってこの比率は変わり、１／１〜４０／１が一般的である。
【００３０】
発泡剤及び発泡助剤の含有量（率）は目的とする発泡倍率によって異なるが、発泡剤として通常５〜１５重量％が適用される。又、発泡剤の含有量（率）は、発泡倍率に応じて選択することができる。一般に、低発泡品は含有量（率）を低く、高発泡品は含有量（率）を高くすればよい。
【００３１】
発泡剤及び発泡助剤を含有させた後、水蒸気等で加熱によって発泡させる。その後、熟
成２日以上、好ましくは４日以上、更に好ましくは７日以上経ってから成形するのが良い。熟成期間が長いほどエアーが発泡ビーズに充満し、成形時の２次発泡性が良好となり、その結果、発泡ビーズの融着が良くなり、曲げ応力減少点変位が大になる。十分に熟成後、型内成形の金型に入れ、更に水蒸気等で加熱して発泡を進め、セル同志を融着させて強固な成形体を成形する。ポリスチレン（ＰＳ）発泡体の成形方法と基本的には同一である。この場合、発泡ビーズ充填後、型内を減圧にし水蒸気等で加熱する方が発泡ビーズの接着が良くなる。
【００３２】
本発明では、特許請求の範囲内であれば、発泡成形体の密度はいくらでも良いが、緩衝性能から考えて、発泡成形体の密度が０．１ｇ／ｃｍ３以下が好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ３以下が更に好ましい。
【００３３】
必要に応じて、発泡核剤や添加剤を添加してもよい。発泡核剤としては、当業者が通常用いる核剤、例えば、無機粒子などが挙げられる。添加剤としては、当業者が通常用いる添加剤、例えば、酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤などが挙げられる。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお、評価は下記の方法で行った。
【００３５】
（評価方法）
（１）発泡粒子の発泡倍率：１Ｌメスシリンダーを用いて、かさ密度（ｇ／Ｌ）を測定し、下記のように算出した。
発泡倍率（倍）＝１０００／かさ密度（ｇ／Ｌ）
【００３６】
（２）成形体のかさ密度：発泡成形品の重量、体積を測定し、下記のように算出した。
かさ密度（ｇ／ｃｍ３）＝重量（ｇ）／体積（ｃｍ３）
【００３７】
（３）圧縮永久歪率：ＪＩＳ  Ｋ−７２２０に準じて測定。
長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚みは成形品厚みのままで重ねて約６０ｍｍになるように切り出し、サンプルを接着して約６０ｍｍのサンプルを作った。但し、合計厚みが５９ｍｍ以下或いは６１ｍｍ以上の場合は合計厚みが約６０ｍｍになるように均等にスライスする。その後、ＪＩＳ  Ｋ−７２２０に準じ、テンシロン試験機を用いて、１００ｍｍ×１００ｍｍの面を厚みが１５％になるまで圧縮する。（厚みの８５％圧縮）その後、圧力を開放し、無荷重にて室温に３時間放置し厚みを測する。測定された厚みをＴ１（ｍｍ）とし、以下の式で計算する。
（試験片厚み（約６０ｍｍ）−Ｔ１）／試験片厚み（約６０ｍｍ）×１００（％）
【００３８】
（４）緩衝係数：ＪＩＳ  Ｚ−０２３５に準じて測定。
長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚みは成形品厚みのままで重ねて約６０ｍｍになるように切り出し、サンプルを接着して約６０ｍｍのサンプルを作った。但し、合計厚みが５９ｍｍ以下或いは６１ｍｍ以上の場合は合計厚みが約６０ｍｍになるように均等にスライスする。ＪＩＳ  Ｚ−０２３５に準じ、落下衝撃試験機を用いて、高さ６０ｃｍから種々の重さの落錐を５回落下衝撃テストを行い、１回目の緩衝係数の最小値と２回目〜５回目の緩衝係数の最小値の平均値を求め、各々の緩衝係数とした。
【００３９】
（５）曲げ応力減少点変位：ＪＩＳ  Ｋ−７２２１に準じて測定。長さ１５０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚みは成形品厚みのまま切り出し、ＪＩＳ  Ｋ−７２２１に準じ、テンシロン試験機を用い、２点支持間１００ｍｍで支持間中央部を１０ｍｍ／分で押し曲げる方法で、応力が低下する点の変位を測定する。
【００４０】
（６）落下試験
各々発泡成形品の底部コーナーより巾方向及び長さ方向８ｃｍの所で切り試験片を得る。この試験片をコーナー部を上にして置き、重さ２.３×（厚み／３）２の重錘を高さ６０ｃｍからコーナー部へ落下して発泡成形体の破損状況を目視で評価した。実施例では成形体密度がほぼ同等であり、この場合、ポリ乳酸とＥＰＳの物性（機械的強度、弾性率）はほぼ同等であるので、落下試験の落下距離を一定で行った。
【００４１】
（７）生分解性評価
各々発泡成形品より５×５×成形品の厚み（ｃｍ）を切り出し、家庭用生ゴミ処理機（生ゴミイーター、松下電工製）で４０℃×２ケ月間処理し、外観状態で次のように評価した。
◎原形をとどめない状態まで分解
○元の形状はとどめているがぼろぼろまで分解
△変化は認められるが変化は僅か
×全く変化なし
【００４２】
実施例１、２  比較例１、２
Ｌ体およびＤ体の重合比（モル比）が８８．４：１１．６であるポリ乳酸１００重量部、イソシアネート化合物（日本ポリウレタン社製ミリオネートＭＲ−２００；イソシアネート基２．７〜２．８当量／モル）２．０重量部、およびタルク（富士タルク工業社製ＬＭＰ１００）３重量部を二軸混練押出機に入れ、シリンダー温度１８５℃で混練し、ペレット状の樹脂組成物を得た。この樹脂組成物４３００重量部、イソブタン１７２０重量部、およびメタノール２１５重量部をオートクレーブに入れ、２５℃から８５℃まで昇温し、８５℃にて３時間保持した。次いで２５℃まで冷却し、含浸ビーズを取り出した。このようにして得られた含浸ビーズを水蒸気を用いて９４℃で１分間予備発泡させ、発泡倍率４０倍の発泡粒子を得た。
【００４３】
その後、７日熟成後、この発泡粒子を箱型金型に充填してスチーム成形機で水蒸気圧０．０５ＭＰａ（比較例１）、０.０７ＭＰａ（実施例１）、０．１ＭＰａ（実施例２）で各々１５秒加熱して箱（外寸：巾２６ｃｍ、長さ４１ｃｍ、高さ８ｃｍ、成形品の厚み３ｃｍ）を３つ成形した。この箱の底部より試験片を切り出し、曲げ応力減少点変位、圧縮永久歪率、緩衝係数、生分解性を評価した。評価結果は表―１の通りであった。また、上記発泡成形体のコーナーを用いて落下試験を行った。更に、市販の発泡ポリスチレン「リューパール５５ＫＳＹ−３１７１」（比較例２）を用いて同様に評価した。尚、発泡ポリスチレンは、１００℃の水蒸気で予備発泡し、水蒸気圧０.１ＭＰａで成形した。評価結果は表―１の通りであった。
【００４４】
実施例のように曲げ応力減少点変位が１．０ｃｍ以上、圧縮永久歪率が３０％以下の発泡成形体は、繰り返しの落下衝撃に対し緩衝性が良好であり、局部的外力に対する耐性にも優れている。一方、比較例のように、曲げ応力減少点変位が１．０ｃｍ未満の場合、局部的な外力に弱く、成形体破損が発生するので好ましくない。また、圧縮永久歪率が３０％を超える発泡成形体は繰り返しの落下衝撃により、緩衝性が不良となるので良くない。
【００４５】
【表１】
2005120341.tif 000002
【００４６】
実施例３，４，５  比較例３．４．５
実施例２で使用したポリ乳酸発泡ビーズを用いて、厚みのみ異なる箱型の発泡成形体（外寸：巾３０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、高さ６ｃｍ、厚み１．５ｃｍ（実施例３）、２ｃｍ（実施例４）、３ｃｍ（実施例５））を成形し、各々成形品の底部より試験片を切り出し、評価した。結果は表―２の通りであった。また、比較例２の発泡スチレンを用いて、各々の寸法の箱を成形し、評価した。結果は表２の通りであった。
【００４７】
【表２】
2005120341.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の発泡成形体は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の発泡成形体の代替が可能であり、梱包用の緩衝材、魚箱、畳の芯材等に用いられる。