バイオマプラスチックのキズ・白化抑止状態を定量化

スタークロス 70PPi 環境貢献 自動車用「新素材」 バイオマスプラスチックの キズ･白化抑止状態を定量化 摩擦摩耗試験後の「摩耗度合」の評価 タルク30％配合PP バイオマス30％配合PP 試験前 試験後 試験前 試験後 分光測色計 CM－26dG 多角度タイプ 分光測色計 CM－M6 ※画像：摩擦摩耗試験後、デジタルマイクロスコープで20倍撮影 分光測定計で測定 引掻き試験後の「白化度合」の評価 タルク30％配合PP バイオマス30％配合PP 2次元色彩輝度計 CA-2500 ※画像：引掻き試験後、デジタルマイクロスコープで100倍撮影（画像連結画像） 2次元色彩輝度計で測定 本評価のご協力企業様 ■日本食品化工株式会社様 バイオマスプラスチック ■新東科学株式会社様 摩擦摩耗・引掻強度試験機 ■株式会社ハイロックス様 デジタルマイクロスコープ

自動車内装材における課題 環境保護と資源循環の観点から キズ（白化）が目立ちやすく プラスチック資源の循環を促進 クレームとなる場合がある 使用済み自動車のリサイクルを促進するための法律や規制 再生材の利用やリサイクルの質と量の確保 日本食品化工(株)様が、これらの課題を新開発の「バイオマスプラスチック」で解決されました！ バイオマスプラスチックの課題 工業製品としての普及を阻害する要因 × 成形性が良くない × 成形時の臭気が気になる × 一般の樹脂に比べ物性が劣るなど 課題解決！ これに対し、澱粉加工で豊富な知見と技術を持つ日本食品化工(株)様で 澱粉の丸い粒子を壊さずに フィラー状にPP内に分散させた ポリオレフィン系材料「スタークロス 70 PPi」 の開発に成功！ バイオマスプラスチックの上記の課題を解決された。 「スタークロス 70PPi」の特長 澱粉を70%含有するPPとのマスターバッチでバイオマス度70%のため、石油由来樹脂の使用量を削減 できる。（日本有機資源協会よりバイオマスマークを取得） 澱粉配合率を51%以上にすることでプラスチック識別表示が不要。 （本製品をPP に73%以上配合することでマスターバッチが希釈され、澱粉配合率は51%以上になる） 燃焼時のCO2排出量を最大73％削減 バイオマス系材料ながら射出＆押出成形での優れた流動性･成形性を有し 成形時の臭気も抑制できる。 成形物は石化PPに比べ成形収縮率が小さく熱たわみ温度の向上や帯電性の低下等の効果が期待できる。 成形品は、表面処理なしで高級感のある滑らかな肌触りが得られる。 タルク強化PP よりも耐傷付き性が向上し、引掻き後の白化も目立ちにくい。 このキズ・白化の度合い、 見た目の違いを 定量化できないか？

摩擦摩耗試験 測定サンプル ・PP単独 ・タルク ・澱粉 摩擦摩耗試験箇所 提供：日本食品化工(株)様 30％配合 30％配合 スタークロス 70PPi PP PP プレートサイズ 60mmx60mm トライボギア試験機 トライボギア 試験条件 新東科学(株)様 TYPE：38 ・試験荷重：500 gf (4.90 N) ・移動速度：100 mm/s ・移動距離：10 mm ・接触面積：20 mm×20 mm ・測定子：ガーゼ デジタルマイクロスコープ デジタルマイクロスコープ ・撮影箇所：試験前後の境界 (株)ハイロックス様 HRX-02 ・レンズ倍率：20倍 ・照明方式：リング照明 照明光をレンズ光軸の外周から照射。 表面に凹凸のある試料や、 色情報などの確認が必要な試料に有効。 分光測色計/2次元色彩輝度計 分光測色計 評価指標：６０°光沢度 コニカミノルタジャパン(株) CM-26dG 拡散反射量の割合の変化量 正反射量の割合の変化量 多角度 分光測色計 評価指標：受光６角度でのL*a*b* CM-M6 摩擦磨耗試験結果 新東科学株式会社様 摩擦摩耗試験機 PP単独 トライボギア TYPE：38 タルク30％配合PP PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 澱粉30％配合PP 摩耗試験 スタークロス 1000回 70PPi 摩耗試験 3000回 「澱粉30％配合PP」が、 一番、摩擦係数が低い 摩耗試験 1000回 摩耗試験 3000回 株式会社ハイロックス様 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP デジタルマイクロスコープ HRX-02 境界 20倍撮影 リング照明 未試験面 試験面

摩擦磨耗試験結果 JIS ZJ 8IS7 2Z2 8条7件2c2 ［条d件e：c8°］ JIS Z 8722 条件c ［di：8°］ ■照明受光光学系 SCE（［正di反：射8°光］除去） SCI（正反射光含む） di:8°、de:8° 正反射光除く 受光器 受光器 （拡散照明・8°方向受光) 分光測色計 CM-26dGによる評価 光トラップ 照明光 n≦10° n≦10° ■光沢 ■拡散反射光量 照明光 照明光 ＝60°光沢度 ＝Δ YSCE/YSCI ■正反射光量 試料 試料 ＝Δ（YSCI-YSCE）/YSCI 観察条件：D65光源 10度視野 光沢の変化量 拡散反射光量の割合の変化量 正反射光量の割合の変化量 20.0 0% スタークロス 20% 70PPi 15.0 -5% 15% 10.0 スタークロス -10% 70PPi 10% スタークロス 5.0 -15% 70PPi 5% 0.0 -20% 0% 0 1000 2000 3000 4000 0 1000 2000 3000 4000 0 1000 2000 3000 4000 回数 回数 回数 PP ﾀﾙｸ 澱粉 PP ﾀﾙｸ 澱粉 PP ﾀﾙｸ 澱粉 「澱粉30％配合PP」が、光沢の変化が最も早く収束して、変化量が最も小さい。 拡散反射光量や正反射光量の割合の変化についても同様です。 分光測色計 CM-M6による評価 ■照明受光光学系 1方向照明/6方向受光（ダブルパス） 照明：45° 受光：-15°、15°、25°、45°、75°、110° Aspecular Viewing 観察条件：D65光源 10度視野 L* L* L* PP単独-1000回 タルク30％配合PP-1000回 澱粉30％配合PP-1000回 60 60 60 スタークロス 70PPi 50 50 50 40 40 40 30 30 30 20 20 20 10 10 10 0 0 0 -15 15 25 45 75 110 -15 15 25 45 75 110 -15 15 25 45 75 110 受光角度 受光角度 受光角度 未実施 実施 未実施 実施 未実施 実施 摩耗試験後、正反射角に近い側で明るさが低下するが、「澱粉30％配合PP」は1000回まで明るさの低下が見られない。 ⊿L* ⊿L* ⊿L* PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP スタークロス 70PPi 10.00 10.00 10.00 5.00 5.00 5.00 0.00 0.00 0.00 -5.00 -5.00 -5.00 -10.00 -10.00 -10.00 -15 15 25 45 75 110 -15 15 25 45 75 110 -15 15 25 45 75 110 受光角度 受光角度 受光角度 1000回 3000回 1000回 3000回 1000回 3000回 摩擦摩耗試験1000回では、正反射角に近い方向で「澱粉30％配合PP」の明度差が一番少なく摩耗度合が少ない。 ⊿GU ⊿YSCE/YSCI ⊿(YSCI-YSCE)/YSCI

引掻き試験 測定サンプル ・PP単独 ・タルク ・澱粉 スタークロス 引掻き試験箇所 提供：日本食品化工(株)様 30％配合 30％配合 70PPi PP PP プレートサイズ 60mmx60mm トライボギア試験機 トライボギア 試験条件 新東科学(株)様 TYPE：HHS2000S ・移動速度：1 mm/s ・移動距離：50 mm ・測定子 ：サファイア針 0.05mmR：0～100 gf (1.96 N） 0.1mmR：0～100 gf (1.96 N) 0～200 gf (0.98 N) デジタルマイクロスコープ デジタルマイクロスコープ ・撮影箇所：引掻きキズ線上 (株)ハイロックス様 HRX-02 ・レンズ倍率：100倍、500倍 ・照明方式：同軸落射照明 照明光をレンズ光軸と平行に照射。 フラットで反射率の高い鏡面、研磨面など の表面状態の観察に有効。 分光測色計/2次元色彩輝度計 ２次元色彩輝度計 評価指標：2次元輝度（cd/㎡） コニカミノルタジャパン(株) CA-2500 引掻き試験結果 サンプルセッティング状態 変位計 CCDカメラ 新東科学株式会社様 トライポギア試験機 支点部 針の先端が半径0.1mm テーブル または0.05ｍｍの球面 トライボギア 移動方向 で荷重100gfまたは 荷重ステージ TYPE：HHS2000S 200gfを加える 移動方向 スタークロス PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 70PPi 0.1mmR 200gf 0.1mmR 100gf 0.05mmR 100gf 目視では、「タルク30％配合PP」のキズが白っぽく（白化）見え、「PP単独」と「澱粉30％配合PP」のキズは目立たない。

引掻き試験結果 デジタルマイクロスコープ 株式会社ハイロックス様 HRX-02 500倍撮影 画像連結画像 3D計測 照明方式：同軸落射照明 PP単独 タルク30％配合PP 澱粉30％配合PP 6 ※上記グラフの縦軸は「高さ」、横軸は「位置」 PP単独 「タルク配合PP」は、 キズにより試料表面が大 タルク30％配合PP きく荒れ、キズの底面や 端面で削りカスが白く見 える。 澱粉30％配合PP しかし、「PP単独」や スタークロス 「澱粉配合PP」は、 70PPi このような荒れ、白い削 りカスは見られない。 500倍撮影 照明方式：同軸落射照明 タルク30％配合PP 3枚のタルク画像は同じ位置で焦点距離（高さ）を変えた画像。 引掻き試験後に繊維状の 削りカスが残り「タルク 配合PP」は引掻き後が白 く目立つ。 100倍撮影 画像連結画像 照明方式：同軸落射照明 タルク30％配合PP 「タルク配合PP」は削り カス(細かな粉)が多く発生 し粉体反射による拡散反射 が生じて白く見える。 澱粉30％配合PP スタークロス 70PPi 「澱粉配合PP」は表面が 硬く、削りカスが発生せず、 拡散反射が生じず、あまり 白く見えない。

引掻き試験結果 2次元色彩輝度計 CA-2500 人間の視感度に相当するXYZフィルタ（CIE 1931等色関数に近似） と高画素CCDを採用することで、輝度分布、色度分布を正確に高解像度で 2次元測定ができる測定器です。 ※測定点数（解像度）：980×980 ２次元色彩輝度計 XYZフィルタ =等色関数に近似 XYZフィルタ レンズ 標準的な人の目の感度 （等色関数）CIE：国際照明委員会 ２次元色彩輝度計 CA-2500による評価 暗室にて45°から照明をあててサンプルを測定 データ管理ソフトウェア CA-S25w CA-2500 測定 サンプル 照明 測定 サンプル 照明 測定 サンプル CA-2500 CA-2500 45° 照明 ※引掻き試験のキズを2次元色彩輝度計で評価した理由 キズの線幅よりも小さい測定面積で測定する必要があります。そのため引掻きキズの1本の線（約100～200μｍ） より更に小さい測定面積で測定できる2次元色彩輝度計で測定しました。 CM-26dG CM-M6 CA-2500 測定径 測定径 測定径 摩擦摩耗試験箇所 引掻き試験箇所 色彩 色彩 色彩・輝度 Φ8ｍｍ、Φ3ｍｍ Φ6ｍｍ 27μｍ×27μｍ 光沢 ※今回の1画素の測定面積 10×7ｍｍ(楕円)、 高倍率マクロレンズ使用時 Φ3ｍｍ

引掻き試験結果 ２次元色彩輝度計 CA-2500による評価 ※赤枠は、グラフ表示範囲 Y(縦)方向幅 0.303mm X(横)方向幅 20mm 輝度分布(3D) 輝度分布(2D) Ｘ方向→ PP単独 ＡＢ Ｃ D E F タルク30％ 配合PP ＡＢ Ｃ D E F 澱粉30％ 配合PP スタークロス 70PPi 8 ＡＢ ＣD E F 微小画素で輝度(Y)を測定すると、白く(明るく)見える部分ほど、輝度が高くなる。 ■「タルク配合PP」のキズ部分の輝度が最も高く、最も白化している。 ■「澱粉配合PP」のキズ部分の輝度は低く、「PP単独」の状況に近い。 輝度変化量 輝度コントラスト比 ※白化による変化量 ※キズの周囲の黒色部分とのコントラスト比 （白化のピークの平均ー白化の底の平均） （白化のピークの平均/白化の底の平均） ■「澱粉配合PP」は輝度変化量と輝度コントラスト比の双方ともに「タルク配合PP」と 比べて白化の程度は小さい。 ←Ｙ方向