非イオン系界面活性剤が PMMA の気泡サイズと気泡密度に与える影響
Effects of nonionic surfactant on cell size in PMMA
(山形大学工) 川守田祥介、〇(学)絹村尚広、(正)杉本昌隆、(正)谷口貴志、(正)小山清人
The foam plastic is used in a wide range of fields, because it has character of the "light-weight "and "insulation".
However, as for the conventional foam, the cell diameter was large, there was a limit in the used range. Therefore,
Microcellular plastics (MCP) was contrived to improve them. MCP was researched for various foaming condition. In
this paper, the effect of the surfactant on the cell structure in MCP was studied. It was found that the cell density
increased and the cell size decreased by adding an organic surfactant.
Key words: Microcellular plastics, Surfactant, Cell size, Cell density
[緒言]

[試料]

現在、プラスチック発泡成形の分野で気泡の微細使用した試料はMFRが8.0g/10min（条件：200℃、化が注目されている。気泡の微細化は電気特性や49N）の PMMA（旭化成ケミカルズ㈱ N60）と、熱特性など新規特性の発現が期待されているか添加剤として非イオン系界面活性剤のステアリらで、微細な気泡を導入した発泡体のことをマイン酸グリセリル（日本エマルジョン㈱ E-GMS-F）

クロセルラープラスチックと言う。これまで行わを使用した。ステアリン酸グリセリルの添加量はれてきた研究では、含浸圧力をあげCO2含浸量を0,1,2,3,10wt%の 5 点とし、それぞれ PMMA、増やす、タルクやシリカなどを添加し、気泡核生

PMMA/GS1,PMMA/GS2,PMMA/GS3,PMMA/GS1

成時のエネルギー障壁を下げ気泡生成を促すな

0 とする。サンプルの作成方法は、PMMA とス

どが主に行われているが、含浸圧力を変化させる

テアリン酸グリセリルをともに THF 中で攪拌、以外の方法でCO2含浸量を変化させるような研究溶解させ、110℃の真空乾燥機で 7 日間乾燥し、は余り行われていない。本研究ではカルボニル基その後プレス成形をおこなった。作成したサンプがCO2と相互作用があるという点に着目し、カルル で PMMA/GS1 は ほ ぼ 透 明 で あ る が 、ボニル基を持つ添加剤を使うことでCO2含浸量をPMMA/GS10 は全体が白濁し、相分離しているこ増やすことが出来るのではないかと予測した。カとが分かる。

ルボニル基を持つ添加剤として、脂肪酸のなか安定している非イオン系の界面活性剤に着目し、本[実験]研究では、非イオン系界面活性剤を添加すること

レオロジー測定は動的粘弾性測定を180℃で周波による気泡のサイズ、気泡の数密度の変化とレオ数ωは 0.01〜100(rad/s)で行った。発泡成形はロジー特性への影響を検討することを目的としTable.1 に示す条件で行なった。

た。
Takahiro KINUMURA, Masataka SUGIMOTO , Takashi
TANIGUCHI, Kiyohito KOYAMA
Department of Polymer Science and Engineering ,Yamagata University
4-3-16 Jonan , Yonezawa 992-8510 , Japan
Tel:0238-26-3058 , Fax:0238-26-3411
E-mail: kinumura@ckpss.yz.yamagata-u.ac.jp

Table.1 Foaming condition
Sample Size (mm)φ20×0.5
Soaking time(hr)8Soaking pressure(Mpa)
1550
Foaming temperature(℃)

[結果と考察]106Fig.1 に示す。同図よりステアリン酸グリセリル

105を添加することで G’が低下し、添加量に応じて104103102101可塑化していることが分かる。これはステアリン酸グリセリルを添加することによって PMMA の自由体積が増加し、その結果 G’が低下している

G' (Pa)動的粘弾性測定でえられた貯蔵弾性率 G’をのものと考えられる。
次に発泡体の破断面を走査型電子顕微鏡で観0察した。観察結果より算出した気泡サイズ、気泡10 -210数密度をそれぞれFig.2、Fig.3 に示す。同図より
ステアリン酸グリセリル添加量 1wt%までは気泡サイズは小さくなり、気泡数密度は増加しているが、それ以上の添加量に関しては、PMMA/GS1よりも気泡サイズは大きくなり、気泡数密度は減

PMMA
PMMA/GS1
PMMA/GS2
PMMA/GS3
PMMA/GS10

Fig.1-110010ω (rad/s)

Storage modulus of PMMA,

PMMA/GS2,PMMA/GS3

and110PMMA/GS1,
PMMA/GS10.

6
Average Cell Size (µm)

境に気泡生成のメカニズムが違うと考えられる。
ステアリン酸グリセリル添加量が 1wt％までは、ステアリン酸グリセリルを添加することで自由体積が増加し、そのため分子間の相互作用が弱くなり、その結果界面張力が低下していると考えられる。そのため気泡生成に必要なエネルギーが減
少して核生成量が増加し、1 つの気泡に使われるCO2量が減り、気泡サイズが小さくなっているの

543210だと考えられる。1wt％以上では析出しているス

0

テアリン酸グリセリルの周りで優先的に不均一

24681012GlycerylStearate content (wt%)

核生成が起こり、含浸していたCO2が集まるため、

Fig.2 Cell size against glyceryl stearate

他の部分でCO2濃度が下がっていると考えられconcentration for foamed PMMA.

PMMA/GS1 にくらべ気泡サイズは大きくなり気泡密度が減少したのだと考えられる。

ステアリン酸グリセリルを添加することでCO2含浸量がどのように変化しているかは、発表で報告する。
[結言]
ステアリン酸グリセリルを添加することで、貯蔵弾性率が減少した。
ステアリン酸グリセリルを添加することで、気泡サイズは小さくなり、気泡密度は増加した。

133

Cell number density (cells/cm )が起こりにくくなってしまっているために、

2Experiment temperature 180℃少していることが分かる。このことより 1wt％をる。そのため析出していない場所での均一核生成

1010121011101010910024681012GlycerylStearate content (wt%)

Fig.3 Cell number density against glyceryl stearate
concentration for foamed PMMA.