LCBPP /CNF 5 wt.%
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200 µm
第5章 長鎖分岐ポリプロピレン/CNFナノコンポジットの発泡射出成形
147
図5-27 発泡温度120℃の条件で作製したLCBPP単体、LCBPP/CNF発泡体の (a) 気泡
径、(b) 気泡個数密度の発泡倍率依存性
図5-28 発泡温度120℃の条件で作製したLCBPP単体、LCBPP/CNF発泡体の (a) 降伏応
(b) 圧縮弾性率の相対密度 （発泡倍率）依存性
0 5 10 15 20
0 10 20 30 40 50 60
Expansion ratio [-]
Ce ll di a m e te r [ m]
LCBPP alone CNF 5 wt.%(a)
0 5 10 15 20
10
610
710
810
9Expansion ratio [-]
Ce ll num be r de ns it y [c m
-3]
LCBPP alone CNF 5 wt.%
(b)
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0
0.5 1 1.5
LCBPP alone CNF 5 wt.%
Relative density [cm
-3]
E la st ic m odul us [M P a ] (a)
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0
0.5 1 1.5 2
LCBPP alone CNF 5 wt.%
Relative density [cm
-3]
Y ie ld s tre ss [M P a ]
(b)
148
5. 4 結言
樹脂自体が高い歪み硬化性を有し、結晶化速度の速いLCBPPと、硬質な繊維であるCNF を添加したLCBPP/CNFコンポジットにおいて、コアバック式発泡射出成形法を用いて高発 泡倍率発泡体を作製した。LCBPPの持つ高い伸長粘度と、CNFの粘弾性・結晶性の改善効 果と樹脂補強効果により、最大21倍の発泡倍率の発泡体を作製することに成功した。また、
発泡倍率10倍以上の高発泡倍率条件下でも気泡を微細化することに成功し、発泡倍率10倍 で平均気泡径20 µm、15倍で 50 µmのセル構造を保った発泡体を作製した。これら発泡体 について力学的強度を評価した結果、特に圧縮特性の向上がみられ、弾性率と降伏応力が共 に上昇し、高空隙率条件下でも強度の高い発泡体を作製することに成功した。
この要因として以下の3点が挙げられる。まず、LCBPP自身が持つ歪み硬化特性である。
歪み硬化特性により、気泡成長時に気泡壁に延伸が加わった際、その伸長が抑制されるため に合一が抑制され、微細な気泡構造を形成する。
次に、微細結晶の形成とCNF添加による粘弾性特性の改善効果が挙げられる。CNFはそ のネットワーク構造により、低歪み周波数領域における応力緩和を遅延し、低歪み周波数領 域において高い複素粘度上昇効果を示した。これは、気泡径の増大と共に複素粘度が上昇す ることを表しており、気泡成長と気泡壁の薄肉化を抑制する効果が発現したと考えられる。
また、LCBPP、LCBPP/CNFコンポジットでは結晶サイズが微細であり、生じた結晶の気泡 核剤効果が高い。最後に、CNFの気泡壁の補強効果である。CNFの補強効果により、気泡 壁の破断が抑制されると共に、発泡体の機械的強度が上昇した。
以上、LCBPPの高い伸長粘度と、CNFの気泡微細化・高発泡倍率化効果により、最大発 泡倍率 21 倍の発泡体、最大15 倍のセル構造を有する微細発泡体を作製することに成功し た。また、これら高発泡倍率条件下でも、気泡の微細化効果と気泡壁の補強効果により、力 学的強度を向上させることに成功した。
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