JP5509588B2 - 樹脂組成物及びこれを用いた成形品 - Google Patents
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Description
本発明は、相溶化剤、可塑化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、及び加水分解抑制剤の内、少なくとも一種をさらに添加したことを特徴とする前記樹脂組成物とすることもできる。
本発明は、成形品としたときの機械的強度を向上させる植物繊維、及び微生物産生のバクテリアセルロースの少なくとも一種をさらに配合したことを特徴とする前記樹脂組成物とすることもできる。
(ポリヒドロキシアルカノエート(樹脂(A)、樹脂(B)))
本発明におけるポリヒドロキシアルカノエート(樹脂(A)、樹脂(B))は、バイオマス材料を原料として、微生物により産生されるポリ3ヒドロキシアルカノエート(P3HA)が好ましい。ポリ3ヒドロキシアルカノエート(P3HA)の中でも、3ヒドロキシブチレート(3HB)と3ヒドロキシバリレート(吉草酸エステル)(3HV)の共重合体が、原料面からも生産性からも好ましい。
本発明に用いられるポリ乳酸は、どのようなポリ乳酸でもよいが、従来から知られている微生物生産法により作製された、ポリL乳酸、ポリD乳酸、及びポリL乳酸とポリD乳酸からなるステレオコンプレックスのいずれかを含むものが好ましく用いられる。勿論、これらのポリ乳酸の混合物でもよい。ポリ乳酸は、市販品も多く知られているので、これらを利用してもよい。ポリ乳酸の重量平均分子量Mwは、GPC分析による標準ポリスチレン換算値で、好ましくは5〜50万、より好ましくは10〜25万である。
本発明に用いられる結晶化核剤は、ポリ乳酸等のバイオマス資源由来の熱可塑性樹脂に用いられる結晶化核剤であれば、どのような物でもよい。例えば、タルク系核剤、フェニル基を持つ金属塩系材料からなる核剤、ベンゾイル化合物系からなる核剤などが好ましく用いられる。その他公知の結晶化核剤、例えば乳酸塩、安息香酸塩、シリカ、リン酸エステル塩系などを用いてもよい。
本発明に用いられる樹脂組成物には、相溶化剤、可塑化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、加水分解抑制剤等の各種添加剤を適宜配合することもできる。可塑剤としては、一般にポリマーの可塑剤として用いられる公知のものを特に制限なく用いることができ、例えばポリエステル可塑剤、グリセリン系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤およびエポキシ系可塑剤などを挙げることができる。相溶化剤は、樹脂(A)と、樹脂(B)とポリ乳酸の相溶化剤として機能するものであれば特に制限はない。相溶化剤としては、無機充填剤、グリシジル化合物、酸無水物をグラフト若しくは共重合した高分子化合物、及び有機金属化合物が挙げられ、これらの一種または二種以上を用いてもよい。加水分解抑制剤としては公知のものを特に制限なく用いることができ、例えば、ポリカルボジイミド樹脂などが挙げられる。
本発明の樹脂組成物には、植物繊維等を配合して成形することで、成形品の機械的強度を向上させることもできる。植物繊維には、植物繊維をそのまま乾燥、粉砕し、リグニンやヘミセルロースその他の成分を含むものや、植物繊維をアルカリ処理で脱リグニンした後に乾燥、粉砕したもの、パルプや古紙を粉砕したもの、更に細かく粉砕しミクロフィブリル化したものが挙げられる。成形品の機械的強度向上材としては、植物繊維でなくても微生物産生のバクテリアセルロース等が使用でき、バイオマスであれば特に限定されるものではない。また、植物の種類も特に限定されるものではなく、ジュート、ケナフ、竹などの生育の早い植物や、可食部を採取した後の稲わら、トウモロコシ、さとうきびなど、環境との調和を考慮して、配合物や配合比を適宜選択することが望ましい。
上記のポリヒドロキシアルカノエートからなる樹脂(A)と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる樹脂(B)と、ポリ乳酸と、必要に応じて結晶化核剤(C)その他の添加剤や植物繊維等とを所定の割合で、混練押出機などで混合混練し、ペレット状にすれば、本発明に使用する樹脂組成物のペレットとなる。混練押出機は、通常の石油系樹脂用の単軸混練押出機や2軸混練押出機を使用すればよく、例えば、180度程度の混練温度で混練し、ペレット化すればよい。樹脂(A)と樹脂(B)の混合割合、及びポリ乳酸との混合割合に制限はない。例えば、樹脂(A)10〜60質量部、樹脂(B)30〜60質量部、ポリ乳酸30〜70質量部を含む樹脂混合物を作製し、この樹脂混合物100質量部に対し結晶化核剤(C)を0.5〜5質量部添加することが好ましい。なお、樹脂組成物中のポリ乳酸の混合割合が90質量%を超えると、耐熱性が十分でなくなったり、成形時の成形温度上昇や成型時間の長期化など好ましくない場合がある。
上記のようにして作製した樹脂組成物のペレットを、通常の石油系樹脂用の射出成形機で、石油系樹脂と同様にして射出成形すれば、本発明の成形品が製造できる。一般の成形品であれば、成形における金型温度は、40〜90℃、冷却時間は、10〜60秒とすればよい。金型は、水冷式の石油系樹脂用の冷却装置が使用できる。
(ポリヒドロキシアルカノエートからなる樹脂(A)、樹脂(B)の作製)
<樹脂(A1)の作製>
バチルス属菌を用い、ペプトン5.0g/L、イーストエキス5.0g/L、肉エキス5.0g/Lを含む培地(pH6.95)で16時間培養した培養液を、窒素源を制限した最少培地に、グルコースとプロピオン酸を添加し、45℃で48時間培養し、湿菌体を得た。得られた湿菌体を凍結乾燥し、乾燥菌体量の80倍量のクロロホルムを添加し、80℃で菌体内物質を抽出した。不溶分をろ別し、ろ液にメタノールを加えて菌体抽出物を再析出させ、析出物をろ過し精製物を得た。菌体中におけるポリマー含有量は、30〜50wt%であった。
上記樹脂(A1)の作製において、培地中に添加するグルコースとプロピオン酸を調整した以外は、樹脂(A1)の作製と同様にして、樹脂(A2)、(B1)、(B2)を作製した。培地中にプロピオン酸を添加していない樹脂(A2)は、3−ヒドロキシブチレートのホモポリマーであった。また、樹脂(B1)、(B2)は、3−ヒドロキシブチレートと3−ヒドロキシバリレートとの共重合体(P(3HB−Co−3HV))であり、それぞれ3−ヒドロキシブチレート(3HB)のモル分率が0.85(85モル%)、0.70(70モル%)であることを確認した。樹脂(A2)、(B1)、(B2)の重量平均分子量Mwは、それぞれ70万、200万、180万であった。また、菌体中におけるそれぞれのポリマー含有量は、30〜50wt%であった。
(樹脂組成物のペレット(1)の作製)
作製しておいた樹脂(A1)50質量部、樹脂(B1)50質量部の割合で混合し、石油系プラスチックと同様に可塑剤、熱安定化剤、酸化防止剤、加水分解防止剤等の各種添加剤を適宜添加し、ドライブレンドした後、単軸混練押出機で180℃の温度で溶融混練して、3mm角程度の樹脂組成物のペレット(1)を作製した。ペレット(1)の配合比を表1に示した。なお、表1において、結晶化核剤を除く各種添加剤の配合量は、少量のため記載を省略している。
作製したペレット(1)を、棚式の熱風乾燥機を用いて50℃で12時間乾燥した後、型締力50トンの電動式射出成形機を使用して、金型温度80℃、シリンダー温度180℃、射出速度20mm/s、射出圧力100MPa、冷却時間30secの設定で成形品(荷重たわみ温度試験用の短冊試験片)を作製した。作製した短冊試験片のサイズは、長さ130mm、幅3.2mm、高さ12.7mmである。
作製した荷重たわみ温度試験用の短冊試験片を用いて、JIS K 7191に準拠した荷重たわみ温度試験を行った。なお、支点間距離100mm、昇温速度2℃/min、曲げ応力0.45MPaとした。測定した荷重たわみ温度を表1に示した。
作製したアイゾット衝撃試験用の試験片を、JIS K 7110に準拠してアイゾット衝撃試験を実施し、結果を表1に示した。
作製した樹脂(A1)、(B1)、(B2)、ポリ乳酸樹脂、及び結晶化核剤を、それぞれ表1に示す割合で配合し、実施例1と同様にして、各種添加剤を適宜添加し、ドライブレンドした後、押出機で溶融混練し、3mm角程度の樹脂組成物のペレット(2)〜(4)を作製した。なお、表1において、結晶化核剤は、樹脂成分100質量部に対する外数として質量部で示している。また、結晶化核剤を除く各種添加剤の配合量は、少量のため記載を省略している。ここで、ポリ乳酸樹脂は、ポリL型乳酸(三井化学株式会社製のレイシア H−100)を使用した。また、結晶化核剤1は、フェニルホスホン酸亜鉛塩(C6H5PO3Zn)を、結晶化核剤2は、平均粒径1.0μmの含水珪酸マグネシウム((OH)8Mg12Si16O40、又は(OH)2Mg3(Si2O5)2)を、結晶化核剤3は、オクタンジカルボン酸−ジベンゾイルヒドラジド(C24H30N4O4)である。
作製した樹脂(A1)、(A2)、(B2)、ポリ乳酸樹脂、及び結晶化核剤を、それぞれ表1に示す割合で配合し、実施例4と同様にして、ペレット(5)〜(8)を作製し、さらにこれらから、実施例1と同様にして、荷重たわみ温度試験用の短冊試験片と、アイゾット衝撃試験用の試験片を作製し、荷重たわみ温度試験、及びアイゾット衝撃試験を実施した。各比較例毎に、測定結果を表1に示した。
実施例1〜4から分かるように、本発明の樹脂組成物を用いた成形品は、荷重たわみ温度が95℃以上であり、アイゾット衝撃強度は5kJ/m2以上である。この為、本発明の樹脂組成物は、電気電子機器の筐体を始めとする、汎用の樹脂成形品として多くの用途に利用できる耐熱性、衝撃強度を有するものと考えられる。
Claims (7)
- 相溶化剤、可塑化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、及び加水分解抑制剤の内、少なくとも一種をさらに添加したことを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 成形品の機械的強度を向上させる植物繊維、及び微生物産生のバクテリアセルロースの内、少なくとも一種をさらに配合したことを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記ポリ乳酸は、ポリL乳酸、ポリD乳酸、及びポリL乳酸とポリD乳酸から成るステレオコンプレックスから選択される一つ以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 結晶化核剤をさらに含んでいることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物を、射出成形法により、金型温度50〜90℃で成形したことを特徴とする成形品。
- 電気・電子機器に備えられていることを特徴とする請求項6に記載の成形品。
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