【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24YG0074
利用課題名 / Title
ポリブチレンアジペートテレフタレート発泡体の収縮防止法
利用した実施機関 / Support Institute
山形大学 / Yamagata Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
プラスチック類/plastics,ポリブチレンアジペートテレフタレート/PBAT,発泡成形/foaming,伸長粘度,elongational viscosity,DSC,生分解性材料/ Biodegradable material,成形/ Molding,高強度・生分解性プラスチック/ High-strength, biodegradable plastic
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
秋山 友飛
所属名 / Affiliation
山形大学大学院有機材料システム研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
YG-001：ツインドライブ型レオメータ
YG-004：示差走査熱量計
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
PBATに鎖延長剤であるESAを添加し伸長粘度への影響をレオメータを用いて検討した。PBATの発泡前後の結晶構造の違いを確認するためPBATペレット、発泡前サンプル(プレス成型品)、発泡体の融解温度をDSCを用いて測定した。
実験 / Experimental
一軸伸長粘度はツインドライブ型レオメータ (Twin-drive rotational rheometer：YG-001）を用いて測定した。サンプルはPBAT（BASF製 ecoflex F Blend C1200）、鎖延長剤はESA（BASF製 joncrylADR4468）を用いた。溶融混練(Xplore コニカル型二軸混練機)でPBATにESAを0.5 wt%添加した。測定温度は160℃、ひずみ速度は0.1, 0.3, 1.0 s-1とした。
DSCは示差走査熱量計 (Differential scanning calorimeters：YG-004)を用いて測定した。サンプルはPBAT（BASF製 ecoflex F Blend C1200）を用いて、ペレット、発泡前サンプル(プレス成型品)、発泡体を用意した。プレス品は160℃で2分間溶融、2分間熱プレス、１分間冷却した。発泡体はプレス成型品をオートクレーブにて含浸温度105℃、含浸圧力15MPa、含浸時間30分で含浸し、その後急減圧して発泡させた。発泡体は発泡後収縮するため、24時間以上経過した収縮後サンプルである。以上のサンプルをDSC(TA Instrument Q2000)を用いて、昇温速度10℃/minにて30℃から200℃で昇温、降温を二回繰り返した。30℃、200℃に達した際に5分間保持した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1,2より一軸伸長粘度PBAT単体は、すべてのひずみ速度においてひずみ硬化性を示さなかった。これは直鎖状の高分子の典型的な挙動である。しかしPBAT/ESAでは、すべてのひずみ速度でひずみ硬化性を示した。これは鎖延長剤によって分子同士が架橋し、2つ以上の分岐点を持つ分子鎖に変成されたことが示唆される。
図3，4より、DSC 全てのサンプルの2nd.Heatingで120℃付近に融解ピークが見られたため融点は120℃だと考えられる。 PBAEペレットは1st.Heatingで120℃よりも低い融解ピークを示した。この理由は不明だが、ペレット作成時に急冷されており通常より小さな結晶が生成されたのではと考えた。 発泡前サンプルの1st.Heatingは2nd.Heatingと同様の融解ピークを示した。ペレットと比較して熱プレスによって、ペレット作成時の熱履歴が消去できたと考えられる。 発泡体の1st.Heatingは120℃より低温側と高温側の2つのピークが現れた。これは低温側が発泡時の急減圧で生じる急冷によって小さな結晶が生成されたと考察している。高温側のピークは発泡時の延伸で配向結晶化が起こり融点の高い結晶ができたと考察している。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 PBAT単体の160℃における一軸伸長粘度
図２ PBAT/ESA0.5wt%の160℃における一軸伸長粘度
図3 PBATペレット、PBATプレス品、PBAT発泡体のDSC曲線（1st.Heating）
図4 PBATペレット、PBATプレス品、PBAT発泡体のDSC曲線（2nd.Heating）
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 秋山友飛、第72回レオロジー討論会（山形市）、2024年10月17日
- 秋山友飛、山形大学修士論文公聴会、2025年2月17日
- 秋山友飛、関東地区レオロジー研究会（明治大学駿河台キャンパス）、2025年3月3日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件