PMMA 発泡体へ界面活性剤を添加することによるレオロジーとセル構造への影響
Influence of surfactant on the rheology and the foamed cell structure of PMMA d(山形大学工・院) ○(学)川守田祥介、(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 theused range. Therefore, Microcellular plastics (MCP) was contrived to improve them. When MCP puts anadditive, the cell diameter reduces and the cell density increases. In this paper, the effect of the surfactant
on the cell structure in MCP was studied. As a result, it was found that the cell density increased and thecell size decreased by adding an organic surfactant.
Key words: Microcellular plastics, Surfactant, Cell size, Cell density
1.

緒言
発泡体は「軽量」「断熱」という特性から様々ルを添加剤として使用し、レオロジーの変化とセル構造の変化についての調査を行った。

な分野で使用されてきた。しかし気泡径が大きい為、使用範囲に限界があった。そこで MIT

2.の Suh 教授らによって、気泡径が 10μm 以

使 用 し た サ ン プ ル は 母 材 と し て MFR が下の気泡を多数導入した微細発泡体、マイク8.0g/10min（条件：200℃、49N）の PMMA（旭ロセルラープラスチック（以下 MCP）が考案

化成ケミカルズ㈱ N60）と、添加剤として非された。MCP はガラスビーズなどのような造イオン系界面活性剤のモノステアリン酸グリ核剤を添加することで、内部構造に様々な影セリル（日本エマルジョン㈱ E-GMS-F）を使響が出ることが知られている。しかし行われ用した。ステアリン酸グリセリルの添加量はている実験は、無機系の不活性造核剤が主で、0,1,2,3wt%の 4 点とし、それぞれ PMMA0、有機系の実験があまり行われていない。

PMMMA1、PMMA2、PMMA3 とする。サンサンプル

MCP の気泡生成、成長に関する研究は多く

プルの作成方法は、PMMA とステアリン酸グの研究者によって行われている、MCP の気泡リセリルをともに THF 中で攪拌、溶解させ、の生成、成長に関する制御因子として樹脂内110℃の真空乾燥機で 7 日間乾燥し、その後プの発泡剤濃度、発泡温度、そして減圧速度のレス成形をおこなった

影響が大きいことをが分かっている。
本研究ではカルボニル基を持つ非イオン系界面活性剤であるモノステアリン酸グリセリ
Yosuke KAWAMORITA, Masataka SUGIMOTO ,Takashi TANIGUCHI, Kiyohito KOYAMA

3.

実験

実験は発泡成形とレオロジー測定を行い、発泡成形は定温法で Table.1 に示す条件で行なった。レオロジー測定は動的粘弾性測定と応力緩和測定を行った。

Department of Polymer Science and Engineering ,Table.1 Experimental condition

Yamagata University

Sample Size (mm)φ20×0.5

4-3-16 Jonan , Yonezawa 992-8510 , Japan

Soaking time（hr）

8

Tel:0238-26-3058 , Fax:0238-26-3411
E-mail: kawamorita@ckpss.yz.yamagata-u.ac.jp

Soaking pressure（MPa）

5,10,15

Foaming temperature（℃）

505µm

4.

結果と考察
含浸圧力を変えたときの PMMA 発泡体の内部構造を走査型電子顕微鏡（以下 SEM）で観察した。その結果を Fig.1 に示す。同図より

PMMA0

PMMA05MPa

15MPa

10µm10µm

ステアリン酸グリセリルを添加することで気泡径は縮小、気泡密度は増加することと、含PMMA1PMMA1

浸圧力をが低い場合 PMMA0、PMMA1 では気5MPa

15MPa

泡を確認できなかったが、PMMA2、PMMA310µm

では気泡を確認することが出来た。また含浸10µm

圧力を上げた場合、一般に言われているとおり気泡密度が増加し気泡径は減少した。
次にレオロジー測定の結果を Fig.2 に示す。
まず動的粘弾性測定だが、前回の結果では粘で高周波数側での貯蔵弾性率がどのように変化しているかの確認を行った。結果界面活性PMMA25MPa15MPa10µm1µm

度が低下していることが分かっている。そこ
で低分子量である界面活性剤が混ざったこと

PMMA2PMMA3PMMA35MPa15MPa剤を添加することで、ほぼ高周波側に平行移1µm10µm動するような形で可塑化していることがわかった。次に応力緩和測定を行い、そこから算Fig.1 SEM micrographs of foamed structure.

出したダンピング関数を Fig.3 に示す。この図より、無添加のものに比べ 3wt%添加したものは力が伝わりにくくなっていることが分かる。

105104103102101100180℃
γ:0.1が多くなってる。
以上の結果より、低圧で発泡剤濃度が低い状態で気泡を生成した理由として樹脂の可塑化が考えられる。動的粘弾性測定の結果より、

G' (Pa)

また力の伝わりにくさは変形量が大きいほう

PMMA0PMMA3

貯蔵弾性率は分子量が下がっているような挙動を示していて、ステアリン酸グリセリルの可塑化効果があることを示していることがわかる。またダンピング関数より、添加量を増-21010-1011010Freq (rad/s)

102310Fig.2 Master curve of storage modulus for PMMA

やすことでガスの溶解量が増え変形量が増え

and PMMA added Glyceryl Stearate

たときに、樹脂の粘度が低くなってしまって0.5いるために気泡径が大きくなってるのだと考05.

結言
ステアリン酸グリセリルを添加することで、気泡径は縮小し、気泡密度は増加した。また添加量が増えていくと可塑化が進んでいき、気泡径や気泡密度が低下してしまっている。
参考文献
1)佐藤義之, 成形加工, 16, (4), 2004, P247-256

logG(hγ)

えられる。

-0.5G(hγ)PMMA0-1G(hγ)PMMA3-1.5-20.5

11.5

22.5

logγ

Fig.3 Effect of Glyceryl Stearate ondamping functions

3