ポリ乳酸系樹脂組成物及びその成形体
【課題】ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性が改善され、得られる成形体の引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱処理後においても機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れるポリ乳酸系樹脂組成物及びその成形体を提供する。
【解決手段】ポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤であるアミン変性エラストマーによりアロイ化されたものであり、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されている。アミン変性エラストマーとしては、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体が好ましく、ポリオレフィンとしてはポリプロピレンが好ましい。ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体は、例えば射出成形法により成形され、引張破断伸度が２００〜６００％で、かつ８０℃、相対湿度９５％の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％である。
【解決手段】ポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤であるアミン変性エラストマーによりアロイ化されたものであり、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されている。アミン変性エラストマーとしては、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体が好ましく、ポリオレフィンとしてはポリプロピレンが好ましい。ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体は、例えば射出成形法により成形され、引張破断伸度が２００〜６００％で、かつ８０℃、相対湿度９５％の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばドアトリム、ピラーガーニッシュ等の自動車用内装部材などとして好適に使用されるポリ乳酸系樹脂組成物及びその成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における地球温暖化や石油資源の枯渇の問題に対処すべく、植物由来のプラスチックを使用する検討が盛んに行われている。これは、植物由来のプラスチックを使用することにより、石油の使用量を抑えることができると共に、プラスチックの使用後に燃焼処理を行ったとき大気中の二酸化炭素（ＣＯ２）の収支が変化しないというカーボンニュートラルの概念に基づいてその使用が推奨されているためである。その中でもポリ乳酸は、Nature Works社が年産１４万トンのプラントを保有し、既に食品トレーやパーソナルコンピュータの筐体等の原料として供給され始めている。
【０００３】
しかし、このポリ乳酸を各種の用途において使用する場合には多くの課題がある。まず、ポリ乳酸はその光学純度が高いものは結晶性を有するものの、その結晶化速度が他の結晶性樹脂と比較して非常に遅いことから、通常の成形では低結晶状態となり耐熱性が低いという課題がある。そこで結晶化を促進させるために、金型による成形温度を１００℃前後に設定して高価な結晶核剤を用いたり、成形後にアニール処理を施したりすることが試みられている。また、ポリ乳酸は硬くて脆い性質を有していることから、自動車部品等の成形体として使用するためには何らかの改良を行う必要がある。
【０００４】
具体的には、ポリ乳酸を他の樹脂とアロイ化して物性を改良したり、各種添加剤の配合により物性を改良したりする工夫がなされている。しかし、このような改良の場合には、植物由来の樹脂に石油系の樹脂を配合することから、本来の狙いである前記カーボンニュートラルとしての効果は減少する。そこで最近の考え方として、成形体全体のどれだけが植物由来で得られるものであるかを示す指標として「植物度」なる用語が使われ始めており、その度合いが高いほど環境に与える負荷が少ないものとして認識されつつある。アロイ化に際しては、ポリ乳酸と例えばポリオレフィンとが非相溶であるため、相溶化剤を添加して物性を改良することが行われている。
【０００５】
この種の改良として例えば、ポリ乳酸等のポリ（α−ヒドロキシカルボン酸）とポリオレフィンとのブロック共重合体を相溶化剤とし、ポリ（α−ヒドロキシカルボン酸）とポリオレフィンとに配合した樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１を参照）。そして、相溶化剤によりポリ（α−ヒドロキシカルボン酸）とポリオレフィンとの相溶性が良好になり、耐衝撃性が向上する。
【０００６】
また、ポリブチレンサクシネート等の生分解性ポリマーにそれ以外のポリマー及びエチレングリシジルメタクリレート共重合体等の相溶化剤を配合した組成物が知られている（例えば、特許文献２を参照）。そして、生分解性ポリマー以外のポリマーの種類に応じ相溶化剤によって加水分解性が抑制される。
【特許文献１】特開２００５−２８１４２４号公報（第２頁、第１１頁及び第１２頁）
【特許文献２】特開２００５−２２０２３８号公報（第２頁、第３頁及び第１１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている樹脂組成物は、得られる成形体について成形直後における耐衝撃性などの機械的特性は良好であるが、例えば自動車内の高温の状況下においては機械的特性を保持することができないものであった。これは、相溶化剤に含まれるポリ乳酸が高温の状況下で結晶化し、相溶化性能が低下して成形体の機械的特性が悪化することによるものと考えられる。一方、特許文献２に記載されている組成物は、得られる成形体の加水分解を抑制するためのものであることから、機械的特性の向上を図ることができず、しかも高温の状況下における機械的特性の維持や耐久性の向上は見込めないという欠点があった。
【０００８】
そこで本発明の目的とするところは、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性が改善され、得られる成形体の引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱処理後においても機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れるポリ乳酸系樹脂組成物及びその成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１のポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤によりアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されると共に、相溶化剤がアミン変性エラストマーであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２のポリ乳酸系樹脂組成物は、請求項１において、アミン変性エラストマーは、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３のポリ乳酸系樹脂組成物は、請求項１又は請求項２において、ポリオレフィンはポリプロピレンであることを特徴とする。
請求項４の成形体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１のポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤であるアミン変性エラストマーによりアロイ化されている。つまり、アミン変性エラストマーの極性基であるアミノ基がポリ乳酸に対して作用すると同時に、エラストマーを構成する重合体がポリオレフィンに作用するものと考えられ、両者に対する相溶性が著しく改善される。このため、ポリ乳酸系樹脂組成物においては、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして良好に分散される構造が形成される。従って、ポリ乳酸のもつ性質とポリオレフィンのもつ性質とが十分に発現される。その結果、得られる成形体の引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱処理後においても機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。
【００１３】
請求項２のポリ乳酸系樹脂組成物では、アミン変性エラストマーが、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることから、請求項１に係る発明の効果に加えて、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００１４】
請求項３のポリ乳酸系樹脂組成物では、ポリオレフィンはポリプロピレンであることから、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、機械的特性を向上させることができる。
【００１５】
請求項４の成形体では、前記ポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％である。係るポリ乳酸系樹脂組成物はポリ乳酸とポリオレフィンとがアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして良好に分散されている。このため、得られる成形体は引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱時において機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
本実施形態におけるポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）とポリオレフィンとが相溶化剤によりアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス（母材、海）中にポリ乳酸がドメイン（分散相、島）として分散されているものである。この場合、相溶化剤としては極性基としてアミノ基を有するアミン変性エラストマーが用いられる。
【００１７】
ポリ乳酸は生分解性を有する樹脂であり、ポリ乳酸系樹脂組成物を成形して得られる成形体に生分解性を付与することができる。ポリ乳酸はその光学純度が高い結晶性のポリ乳酸と、そのような結晶性を有しない非晶性のポリ乳酸とがあり、いずれも使用することができる。結晶性のポリ乳酸は、光学異性体であるＬ体の割合が３モル％未満又は９７モル％を越え、Ｄ体又はＬ体の含有量が極めて高いものである。結晶性のポリ乳酸は、その結晶性に基づいて成形体の機械的特性や耐久性を向上させることができる点から好ましい。
【００１８】
但し、結晶性のポリ乳酸は結晶化速度が遅いため、経時の収縮が発生する傾向があるが、非晶性のポリ乳酸はそのような欠点がない。ポリ乳酸を非晶性とするためには、ポリ乳酸を構成する乳酸として、Ｄ体とＬ体との合計量中のＬ体の割合が３〜９７モル％であることが好ましい。この場合、ポリ乳酸の非晶性が高められ、その機能が十分に発現される。ポリ乳酸が非晶性であることにより、加熱して結晶化を促す必要がなく、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形を低温で行うことができる。
【００１９】
ポリ乳酸系樹脂組成物を構成するポリ乳酸とポリオレフィンとの合計量中におけるポリ乳酸の含有量は、２０〜６０質量％であることが好ましく、２５〜５０質量％であることがより好ましい。ポリ乳酸の含有量が２０質量％未満の場合には、植物由来樹脂の割合が少なくなり、ポリ乳酸系樹脂組成物から得られる成形体の植物度が小さくなって好ましくない。その一方、６０質量％を越える場合には、ポリ乳酸の含有量が過剰となり、成形体の引張破断伸度等の機械的特性や耐熱性が低下する。さらにポリ乳酸をドメインとして固定することが困難となってくるため、成形体の耐久性が低下する。
【００２０】
前記ポリオレフィンは、ポリ乳酸とポリマーアロイを形成する材料であり、ポリ乳酸系樹脂組成物より得られる成形体の機械的特性や耐熱性を高める機能を発現するものである。そのようなポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンなどが用いられる。ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）等のいずれも使用することができる。これらのうち、ポリプロピレンは比重が小さく、ポリ乳酸系樹脂組成物より得られる成形体の軽量化を図ることができると共に、入手が容易で安価であるため最も好ましい。
【００２１】
ポリ乳酸系樹脂組成物を構成するポリ乳酸とポリオレフィンとの合計量中におけるポリオレフィンの含有量は４０〜８０質量％であることが好ましく、５０〜７５質量％であることがより好ましい。ポリオレフィンの含有量が４０質量％未満の場合には、ポリ乳酸系樹脂組成物から得られる成形体の耐熱性が不足すると同時に、引張破断伸度などの機械的特性も低下し、目的とする成形体が得られ難くなる。その一方、ポリオレフィンの含有量が８０質量％を越える場合には、ポリオレフィンが過剰となり、ポリ乳酸系樹脂組成物の植物度が小さくなって環境負荷の低減効果が小さくなり好ましくない。
【００２２】
次に、相溶化剤はポリ乳酸とポリオレフィンとを相溶化させ、アロイ化によりポリマーアロイを形成し、ポリ乳酸系樹脂組成物から得られる成形体の機械的特性及び耐久性を向上させる機能を果たす。係る相溶化剤としては、そのような機能を果たすべくアミン変性エラストマーが用いられる。アミン変性エラストマーは、カルボキシル基等の他の極性基で変性されたエラストマーに比べて、ポリ乳酸に対する相溶性が格段に優れているものと推測される。
【００２３】
アミン変性エラストマー（アミン変性熱可塑性エラストマー）として具体的には、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、アミン変性の水添スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＨＳＢＲ）、アミン変性のスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、アミン変性のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、アミン変性のスチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等が好適に用いられる。具体的には、アミン変性のＳＥＢＳとしてＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン８６３０Ｐ、アミン変性のＨＳＢＲとしてＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン４６３０Ｐ等が挙げられる。
【００２４】
これらのアミン変性エラストマーのうち、特にアミン変性のＳＥＢＳが好ましい。アミン変性のＳＥＢＳは、ドメインとなるポリ乳酸をより微細かつ均一に分散させることができるものと考えられ、マトリックスとなるポリオレフィンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００２５】
アミン変性エラストマーは、エラストマー（熱可塑性エラストマー）を有機アミンで変性したものであり、有機アミンによる変性量は、エラストマーを形成するモノマー単位の合計量に対して、０．１〜２０モル％であることが好ましい。有機アミンによる変性量が０．１モル％よりも少ない場合には、ポリ乳酸との相互作用が小さくなり過ぎて、相溶化の効果が弱くなる傾向を示す。一方、２０モル％よりも多い場合には、ポリ乳酸との相互作用が大きくなり過ぎて、ポリオレフィンとの相溶化の効果が得られ難くなる。
【００２６】
変性に使用される有機アミンとしては、アルキルアミン類、アルケニルアミン類、アリールアミン類、アルアルキルアミン類、環状アルキルアミン類、複素環式アミン類などが挙げられる。具体的には、アルキルアミン類として、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、sec-ブチルアミン、イソブチルアミン、tert-ブチルアミン、ペンチルアミン等が挙げられる。アルケニルアミン類として、ドデセニルアミン、オクタデセニルアミン、ドコセニルアミン等が挙げられる。アリールアミン類として、アニリン、メチルアニリン、エチルアニリン、ｐ−イソプロピルアニリン、Ｎ−メチルアニリン等が挙げられる。アルアルキルアミン類として、ベンジルアミン、１−フェニルエチルアミン、２−フェニルエチルアミン等が挙げられる。環状アルキルアミン類として、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等が挙げられる。複素環式アミン類として、チエニルアミン、キノリルアミン等が挙げられる。これら有機アミンの１種又は２種以上を適宜選択して使用することができる。
【００２７】
アミン変性エラストマーを得るためのアミン変性は連続式でもバッチ式でも行うことができ、その際に用いられる溶媒としては、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ、Ｎ−ジエチルホルムアミド等、エラストマー及び上記有機アミンの双方が可溶な溶媒を好適に用いることができる。また、エラストマーと有機アミンにラジカル発生剤を添加して、押出機を用いて混練することもできる。アミン変性の温度は、用いられる溶媒や反応性により適宜定められるが、通常０〜１５０℃の範囲で行われる。
【００２８】
相溶化剤の含有量は、ポリ乳酸とポリオレフィンとのアロイ化によってポリマーアロイが形成されるに足る量であればよく、ポリ乳酸とポリオレフィンとの合計量に対して１〜２０質量％であることが好ましく、３〜１０質量％であることがより好ましい。相溶化剤の含有量が１質量％未満の場合、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶化が不十分となり、得られる成形体の機械的特性や耐熱性が低下する。一方、２０質量％を越える場合、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶化には過剰となり、過剰量の相溶化剤が成形体の特性に悪影響を及ぼして好ましくない。
【００２９】
ポリ乳酸系樹脂組成物には、上記各成分のほか、有機フィラー、可塑剤、酸化防止剤、加水分解抑制剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、難燃剤等を目的に応じて適宜配合することができる。それらの成分は、各用途における常法に従って所定量が配合される。有機フィラーとしては、例えばケナフ繊維、竹繊維、バナナ繊維、ヤシ繊維等の植物由来の繊維などが好適に用いられる。このような植物由来の繊維を用いることにより、ポリ乳酸系樹脂組成物の植物度を高めることができる。
【００３０】
ポリ乳酸系樹脂組成物の植物度は環境に与える負荷を減少させる観点から高い方が好ましいが、具体的には２５〜７０質量％であることが好ましい。この植物度が２５質量％未満の場合、植物由来の材料以外の材料の割合が増大し、環境負荷低減効果が小さくなって好ましくない。その一方、７０質量％を越える場合、環境に与える負荷は小さくなるが、成形体の機械的特性や耐熱性が低下する傾向を示す。
【００３１】
アロイ化（相溶化）は、ポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を加熱、溶融し、混練することにより行われ、例えば２軸押出機を用い、２００℃前後の温度で溶融、混練することにより行われる。このアロイ化により、相溶化剤の極性基であるアミノ基がポリ乳酸側に作用し、エラストマーを構成する重合体がポリオレフィン側に作用してポリ乳酸系樹脂組成物（ポリマーアロイ）が形成されるものと考えられる。このようにして得られるポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されている。このことは、透過型電子顕微鏡等の電子顕微鏡で容易に確認することができる。
【００３２】
次に、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体について説明する。係る成形体は、前述したポリ乳酸系樹脂組成物を射出成形法、押出成形法などの成形法により、常法に従って成形を行うことで製造される。具体的に成形を行う場合には、射出成形法により、ポリ乳酸系樹脂組成物を例えば１８０〜２１０℃で溶融し、金型の成形凹部へ射出し、金型温度を５〜５０℃に保持して実施される。このように、相溶化剤としてアミン変性エラストマーを使用することにより、５〜５０℃という低温でも成形を行うことができる。すなわち、ポリ乳酸のガラス転移温度（５７〜５８℃）よりも低い温度でも成形を行うことができる。
【００３３】
このようにして製造されるポリ乳酸系樹脂組成物の成形体は、引張破断伸度などの機械的特性及び耐熱性に優れ、しかも耐久性に優れている。さらに、熱や経時による収縮を抑制できるため、ポリ乳酸の結晶化状態の如何に拘らず使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度については２００〜６００％、好ましくは３５０〜５５０％である。また、８０℃で１００時間保持するアニール処理後の引張破断伸度については、１６０〜３７０％であり、その保持率が４０〜１００％である。また、耐久性について、温度８０℃、相対湿度９５％の条件に４００時間暴露したときの外観を良好に保持することができる。
【００３４】
さて、本実施形態の作用について説明すると、ポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を押出機で加熱、混練することによりポリ乳酸系樹脂組成物が調製される。得られたポリ乳酸系樹脂組成物を例えば射出成形機を用いて金型内に射出し、金型温度４０℃で成形を行うことにより所望とする成形体が製造される。
【００３５】
この場合、相溶化剤としてアミン変性エラストマーを用いることから、極性基であるアミノ基がポリ乳酸側に強く相互作用し、エラストマーを構成する重合体がポリオレフィン側に相互作用する。このため、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性が高められ、ポリオレフィンがマトリックスとなり、その中にポリ乳酸がドメインとなって微細かつ均一に分散され、ポリマーアロイが形成されるものと推測される。従って、ポリ乳酸系樹脂組成物中のポリ乳酸及びポリオレフィンの各物性が十分に、しかも相乗的に発現される。その結果、得られる成形体は優れた特性を発揮することができる。
【００３６】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ 本実施形態におけるポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤であるアミン変性エラストマーによりアロイ化されている。このため、ポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして良好に分散される構造を有している。従って、ポリ乳酸のもつ性質とポリオレフィンのもつ性質とが如何なく発現され、その成形体は、引張破断伸度、耐衝撃強度、引張強度などの機械的特性に優れ、加熱処理後においても機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。その結果、成形体をドアトリム、ピラーガーニッシュ等の自動車用内装部材などとして好適に使用することができる。
【００３７】
・ 相溶化剤としてのアミン変性エラストマーが、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることにより、特にポリオレフィンに対する相溶性が改善され、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００３８】
・ ポリオレフィンがポリプロピレンであることにより、ポリ乳酸系樹脂組成物より得られる成形体の機械的特性を向上させることができる。
・ 成形体はポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％である。係るポリ乳酸系樹脂組成物は、マトリックスであるポリオレフィン中にドメインであるポリ乳酸が良好に分散されてアロイ化されている。このため、得られる成形体は引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱時において機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。
【実施例】
【００３９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜５及び比較例１〜５）
下記に記載するポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を表１に示す含有量（質量部）で、２軸押出機にて押出温度２００℃で混練、押出ししてペレット化し、ポリ乳酸系樹脂組成物を得た。得られたポリ乳酸系樹脂組成物を射出成形機を用いて１９０℃で金型内に射出し、４０℃に設定された金型で成形を行い、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体を製造した。製造された成形体は、全体が均一な成形体であり、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤によってアロイ化された成形体であった。
【００４０】
ポリ乳酸：結晶性ポリ乳酸又は非晶性ポリ乳酸を使用した。
結晶性ポリ乳酸：Ｌ−乳酸（Ｌ体）９８モル％及びＤ−乳酸（Ｄ体）２モル％の結晶性ポリ乳酸。
【００４１】
非晶性ポリ乳酸：Ｌ−乳酸（Ｌ体）５０モル％及びＤ−乳酸（Ｄ体）５０モル％の非晶性ポリ乳酸。
ＰＰ：ポリプロピレン
ＨＤＰＥ：高密度ポリエチレン
相溶化剤１：アミン変性ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体）、ＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン８６３０Ｐ。
【００４２】
相溶化剤２：アミン変性ＨＳＢＲ（水添ＳＢＲゴム）、ＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン４６３０Ｐ。
相溶化剤３：無水マレイン酸変性ＰＰ、三洋化成工業（株）製、商品名ユーメックス１０１０。
【００４３】
相溶化剤４：カルボン酸変性ＳＥＢＳ、旭化成（株）製、商品名タフテックＭ１９４３。
相溶化剤５：乳酸−ポリエステル共重合体、大日本インキ化学工業（株）製、商品名ＰＤ−１５０。
【００４４】
ここで、比較例１では相溶化剤を使用しなかった例、比較例２〜５では相溶化剤としてアミン変性エラストマー以外の相溶化剤を使用した例を示す。
そして、製造された各成形体について、モルホロジー、引張破断伸度（アニール処理前及びアニール処理後）、引張破断伸度保持率及び耐久性を以下に示す方法により測定し、それらの結果を表１に示した。
【００４５】
モルホロジー：このモルホロジーはポリマーアロイの構造（形態）を意味し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することにより、ポリ乳酸とポリオレフィンについてマトリックス（海）とドメイン（島）を特定したものである。
【００４６】
引張破断伸度（％）：ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠し、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて測定した。アニール処理は、８０℃、１００時間の条件にて実施した。
引張破断伸度の保持率（％）：アニール処理前の引張破断伸度に対するアニール処理後の引張破断伸度の割合を百分率で表した値である。
【００４７】
耐久性：成形体を温度８０℃、相対湿度９５％の条件に４００時間暴露した後の外観を目視にて評価し、次の評価基準で評価した。
◎：アニール処理前の成形体と同等であった、○：アニール処理前とほぼ同等であった、×：明らかに変色していた。
【００４８】
【表１】
表１に示したように、実施例１〜５では相溶化剤としてアミン変性エラストマーを使用してポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性を改善したことから、ポリプロピレンがマトリックスとなり、ポリ乳酸がドメインとなるポリマーアロイが形成されたものと考えられる。従って、アニール処理前の引張破断伸度が３８０〜５４０％、アニール処理後の引張破断伸度が１６０〜３７０％で、その保持率が４２〜６９％という優れた結果が得られた。加えて、耐久性に関し、高温、高湿の状態に長時間曝露した後にも曝露前とほぼ同等の外観が得られた。
【００４９】
一方、相溶化剤を使用しなかった比較例１においては、ポリ乳酸とポリオレフィンとの混合性が悪く、十分な混練ができず、成形を行うことができなかった。また、比較例２〜５では相溶化剤がアミン変性エラストマー以外のものであったため、ポリ乳酸がマトリックスとなり、ポリプロピレンがドメインとなる構造が形成されたものと考えられる。そのため、アニール処理前の引張破断伸度が７０〜３４０％と低く、アニール処理後の引張破断伸度が２８〜８０％まで低下し、その保持率が２４〜４０％に過ぎなかった。しかも、耐久性に関し、高温、高湿の状態に長時間曝露した後には曝露前に比べて明らかに変色が見られた。
【００５０】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ ポリ乳酸として、結晶性のポリ乳酸と非晶性のポリ乳酸とを適宜の割合で混合して使用することができる。
【００５１】
・ ポリ乳酸系樹脂組成物の目的に応じてポリオレフィン、相溶化剤などをそれぞれ複数組合せて使用することもできる。
・ ポリ乳酸系樹脂組成物には、ポリオレフィン以外の熱可塑性樹脂として、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等を配合することも可能である。
【００５２】
・ アミン変性エラストマーとして、アミン変性のポリオレフィン系エラストマー等を使用することもできる。
・ 相溶化剤として、カルボキシル基等の極性基を有するエラストマーをアミン変性エラストマーと共に使用することも可能である。
【００５３】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記ポリ乳酸は、結晶性ポリ乳酸であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。このように構成した場合、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加えて、得られる成形体の機械的特性や耐久性を向上させることができる。
【００５４】
・ 前記ポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を混合し、加熱、混練して得られるものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。このように構成した場合、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリ乳酸系樹脂組成物を簡単な操作で容易に調製することができる。
【００５５】
・ 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物を射出成形法により、金型温度が５〜５０℃の条件で成形することを特徴とするポリ乳酸系樹脂組成物の成形方法。この成形方法によれば、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体を低温で容易に成形することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばドアトリム、ピラーガーニッシュ等の自動車用内装部材などとして好適に使用されるポリ乳酸系樹脂組成物及びその成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における地球温暖化や石油資源の枯渇の問題に対処すべく、植物由来のプラスチックを使用する検討が盛んに行われている。これは、植物由来のプラスチックを使用することにより、石油の使用量を抑えることができると共に、プラスチックの使用後に燃焼処理を行ったとき大気中の二酸化炭素（ＣＯ２）の収支が変化しないというカーボンニュートラルの概念に基づいてその使用が推奨されているためである。その中でもポリ乳酸は、Nature Works社が年産１４万トンのプラントを保有し、既に食品トレーやパーソナルコンピュータの筐体等の原料として供給され始めている。
【０００３】
しかし、このポリ乳酸を各種の用途において使用する場合には多くの課題がある。まず、ポリ乳酸はその光学純度が高いものは結晶性を有するものの、その結晶化速度が他の結晶性樹脂と比較して非常に遅いことから、通常の成形では低結晶状態となり耐熱性が低いという課題がある。そこで結晶化を促進させるために、金型による成形温度を１００℃前後に設定して高価な結晶核剤を用いたり、成形後にアニール処理を施したりすることが試みられている。また、ポリ乳酸は硬くて脆い性質を有していることから、自動車部品等の成形体として使用するためには何らかの改良を行う必要がある。
【０００４】
具体的には、ポリ乳酸を他の樹脂とアロイ化して物性を改良したり、各種添加剤の配合により物性を改良したりする工夫がなされている。しかし、このような改良の場合には、植物由来の樹脂に石油系の樹脂を配合することから、本来の狙いである前記カーボンニュートラルとしての効果は減少する。そこで最近の考え方として、成形体全体のどれだけが植物由来で得られるものであるかを示す指標として「植物度」なる用語が使われ始めており、その度合いが高いほど環境に与える負荷が少ないものとして認識されつつある。アロイ化に際しては、ポリ乳酸と例えばポリオレフィンとが非相溶であるため、相溶化剤を添加して物性を改良することが行われている。
【０００５】
この種の改良として例えば、ポリ乳酸等のポリ（α−ヒドロキシカルボン酸）とポリオレフィンとのブロック共重合体を相溶化剤とし、ポリ（α−ヒドロキシカルボン酸）とポリオレフィンとに配合した樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１を参照）。そして、相溶化剤によりポリ（α−ヒドロキシカルボン酸）とポリオレフィンとの相溶性が良好になり、耐衝撃性が向上する。
【０００６】
また、ポリブチレンサクシネート等の生分解性ポリマーにそれ以外のポリマー及びエチレングリシジルメタクリレート共重合体等の相溶化剤を配合した組成物が知られている（例えば、特許文献２を参照）。そして、生分解性ポリマー以外のポリマーの種類に応じ相溶化剤によって加水分解性が抑制される。
【特許文献１】特開２００５−２８１４２４号公報（第２頁、第１１頁及び第１２頁）
【特許文献２】特開２００５−２２０２３８号公報（第２頁、第３頁及び第１１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている樹脂組成物は、得られる成形体について成形直後における耐衝撃性などの機械的特性は良好であるが、例えば自動車内の高温の状況下においては機械的特性を保持することができないものであった。これは、相溶化剤に含まれるポリ乳酸が高温の状況下で結晶化し、相溶化性能が低下して成形体の機械的特性が悪化することによるものと考えられる。一方、特許文献２に記載されている組成物は、得られる成形体の加水分解を抑制するためのものであることから、機械的特性の向上を図ることができず、しかも高温の状況下における機械的特性の維持や耐久性の向上は見込めないという欠点があった。
【０００８】
そこで本発明の目的とするところは、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性が改善され、得られる成形体の引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱処理後においても機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れるポリ乳酸系樹脂組成物及びその成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１のポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤によりアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されると共に、相溶化剤がアミン変性エラストマーであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２のポリ乳酸系樹脂組成物は、請求項１において、アミン変性エラストマーは、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３のポリ乳酸系樹脂組成物は、請求項１又は請求項２において、ポリオレフィンはポリプロピレンであることを特徴とする。
請求項４の成形体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１のポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤であるアミン変性エラストマーによりアロイ化されている。つまり、アミン変性エラストマーの極性基であるアミノ基がポリ乳酸に対して作用すると同時に、エラストマーを構成する重合体がポリオレフィンに作用するものと考えられ、両者に対する相溶性が著しく改善される。このため、ポリ乳酸系樹脂組成物においては、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして良好に分散される構造が形成される。従って、ポリ乳酸のもつ性質とポリオレフィンのもつ性質とが十分に発現される。その結果、得られる成形体の引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱処理後においても機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。
【００１３】
請求項２のポリ乳酸系樹脂組成物では、アミン変性エラストマーが、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることから、請求項１に係る発明の効果に加えて、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００１４】
請求項３のポリ乳酸系樹脂組成物では、ポリオレフィンはポリプロピレンであることから、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、機械的特性を向上させることができる。
【００１５】
請求項４の成形体では、前記ポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％である。係るポリ乳酸系樹脂組成物はポリ乳酸とポリオレフィンとがアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして良好に分散されている。このため、得られる成形体は引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱時において機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
本実施形態におけるポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）とポリオレフィンとが相溶化剤によりアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス（母材、海）中にポリ乳酸がドメイン（分散相、島）として分散されているものである。この場合、相溶化剤としては極性基としてアミノ基を有するアミン変性エラストマーが用いられる。
【００１７】
ポリ乳酸は生分解性を有する樹脂であり、ポリ乳酸系樹脂組成物を成形して得られる成形体に生分解性を付与することができる。ポリ乳酸はその光学純度が高い結晶性のポリ乳酸と、そのような結晶性を有しない非晶性のポリ乳酸とがあり、いずれも使用することができる。結晶性のポリ乳酸は、光学異性体であるＬ体の割合が３モル％未満又は９７モル％を越え、Ｄ体又はＬ体の含有量が極めて高いものである。結晶性のポリ乳酸は、その結晶性に基づいて成形体の機械的特性や耐久性を向上させることができる点から好ましい。
【００１８】
但し、結晶性のポリ乳酸は結晶化速度が遅いため、経時の収縮が発生する傾向があるが、非晶性のポリ乳酸はそのような欠点がない。ポリ乳酸を非晶性とするためには、ポリ乳酸を構成する乳酸として、Ｄ体とＬ体との合計量中のＬ体の割合が３〜９７モル％であることが好ましい。この場合、ポリ乳酸の非晶性が高められ、その機能が十分に発現される。ポリ乳酸が非晶性であることにより、加熱して結晶化を促す必要がなく、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形を低温で行うことができる。
【００１９】
ポリ乳酸系樹脂組成物を構成するポリ乳酸とポリオレフィンとの合計量中におけるポリ乳酸の含有量は、２０〜６０質量％であることが好ましく、２５〜５０質量％であることがより好ましい。ポリ乳酸の含有量が２０質量％未満の場合には、植物由来樹脂の割合が少なくなり、ポリ乳酸系樹脂組成物から得られる成形体の植物度が小さくなって好ましくない。その一方、６０質量％を越える場合には、ポリ乳酸の含有量が過剰となり、成形体の引張破断伸度等の機械的特性や耐熱性が低下する。さらにポリ乳酸をドメインとして固定することが困難となってくるため、成形体の耐久性が低下する。
【００２０】
前記ポリオレフィンは、ポリ乳酸とポリマーアロイを形成する材料であり、ポリ乳酸系樹脂組成物より得られる成形体の機械的特性や耐熱性を高める機能を発現するものである。そのようなポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンなどが用いられる。ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）等のいずれも使用することができる。これらのうち、ポリプロピレンは比重が小さく、ポリ乳酸系樹脂組成物より得られる成形体の軽量化を図ることができると共に、入手が容易で安価であるため最も好ましい。
【００２１】
ポリ乳酸系樹脂組成物を構成するポリ乳酸とポリオレフィンとの合計量中におけるポリオレフィンの含有量は４０〜８０質量％であることが好ましく、５０〜７５質量％であることがより好ましい。ポリオレフィンの含有量が４０質量％未満の場合には、ポリ乳酸系樹脂組成物から得られる成形体の耐熱性が不足すると同時に、引張破断伸度などの機械的特性も低下し、目的とする成形体が得られ難くなる。その一方、ポリオレフィンの含有量が８０質量％を越える場合には、ポリオレフィンが過剰となり、ポリ乳酸系樹脂組成物の植物度が小さくなって環境負荷の低減効果が小さくなり好ましくない。
【００２２】
次に、相溶化剤はポリ乳酸とポリオレフィンとを相溶化させ、アロイ化によりポリマーアロイを形成し、ポリ乳酸系樹脂組成物から得られる成形体の機械的特性及び耐久性を向上させる機能を果たす。係る相溶化剤としては、そのような機能を果たすべくアミン変性エラストマーが用いられる。アミン変性エラストマーは、カルボキシル基等の他の極性基で変性されたエラストマーに比べて、ポリ乳酸に対する相溶性が格段に優れているものと推測される。
【００２３】
アミン変性エラストマー（アミン変性熱可塑性エラストマー）として具体的には、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、アミン変性の水添スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＨＳＢＲ）、アミン変性のスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、アミン変性のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体（ＳＩＳ）、アミン変性のスチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等が好適に用いられる。具体的には、アミン変性のＳＥＢＳとしてＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン８６３０Ｐ、アミン変性のＨＳＢＲとしてＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン４６３０Ｐ等が挙げられる。
【００２４】
これらのアミン変性エラストマーのうち、特にアミン変性のＳＥＢＳが好ましい。アミン変性のＳＥＢＳは、ドメインとなるポリ乳酸をより微細かつ均一に分散させることができるものと考えられ、マトリックスとなるポリオレフィンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００２５】
アミン変性エラストマーは、エラストマー（熱可塑性エラストマー）を有機アミンで変性したものであり、有機アミンによる変性量は、エラストマーを形成するモノマー単位の合計量に対して、０．１〜２０モル％であることが好ましい。有機アミンによる変性量が０．１モル％よりも少ない場合には、ポリ乳酸との相互作用が小さくなり過ぎて、相溶化の効果が弱くなる傾向を示す。一方、２０モル％よりも多い場合には、ポリ乳酸との相互作用が大きくなり過ぎて、ポリオレフィンとの相溶化の効果が得られ難くなる。
【００２６】
変性に使用される有機アミンとしては、アルキルアミン類、アルケニルアミン類、アリールアミン類、アルアルキルアミン類、環状アルキルアミン類、複素環式アミン類などが挙げられる。具体的には、アルキルアミン類として、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、sec-ブチルアミン、イソブチルアミン、tert-ブチルアミン、ペンチルアミン等が挙げられる。アルケニルアミン類として、ドデセニルアミン、オクタデセニルアミン、ドコセニルアミン等が挙げられる。アリールアミン類として、アニリン、メチルアニリン、エチルアニリン、ｐ−イソプロピルアニリン、Ｎ−メチルアニリン等が挙げられる。アルアルキルアミン類として、ベンジルアミン、１−フェニルエチルアミン、２−フェニルエチルアミン等が挙げられる。環状アルキルアミン類として、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等が挙げられる。複素環式アミン類として、チエニルアミン、キノリルアミン等が挙げられる。これら有機アミンの１種又は２種以上を適宜選択して使用することができる。
【００２７】
アミン変性エラストマーを得るためのアミン変性は連続式でもバッチ式でも行うことができ、その際に用いられる溶媒としては、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ、Ｎ−ジエチルホルムアミド等、エラストマー及び上記有機アミンの双方が可溶な溶媒を好適に用いることができる。また、エラストマーと有機アミンにラジカル発生剤を添加して、押出機を用いて混練することもできる。アミン変性の温度は、用いられる溶媒や反応性により適宜定められるが、通常０〜１５０℃の範囲で行われる。
【００２８】
相溶化剤の含有量は、ポリ乳酸とポリオレフィンとのアロイ化によってポリマーアロイが形成されるに足る量であればよく、ポリ乳酸とポリオレフィンとの合計量に対して１〜２０質量％であることが好ましく、３〜１０質量％であることがより好ましい。相溶化剤の含有量が１質量％未満の場合、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶化が不十分となり、得られる成形体の機械的特性や耐熱性が低下する。一方、２０質量％を越える場合、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶化には過剰となり、過剰量の相溶化剤が成形体の特性に悪影響を及ぼして好ましくない。
【００２９】
ポリ乳酸系樹脂組成物には、上記各成分のほか、有機フィラー、可塑剤、酸化防止剤、加水分解抑制剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、難燃剤等を目的に応じて適宜配合することができる。それらの成分は、各用途における常法に従って所定量が配合される。有機フィラーとしては、例えばケナフ繊維、竹繊維、バナナ繊維、ヤシ繊維等の植物由来の繊維などが好適に用いられる。このような植物由来の繊維を用いることにより、ポリ乳酸系樹脂組成物の植物度を高めることができる。
【００３０】
ポリ乳酸系樹脂組成物の植物度は環境に与える負荷を減少させる観点から高い方が好ましいが、具体的には２５〜７０質量％であることが好ましい。この植物度が２５質量％未満の場合、植物由来の材料以外の材料の割合が増大し、環境負荷低減効果が小さくなって好ましくない。その一方、７０質量％を越える場合、環境に与える負荷は小さくなるが、成形体の機械的特性や耐熱性が低下する傾向を示す。
【００３１】
アロイ化（相溶化）は、ポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を加熱、溶融し、混練することにより行われ、例えば２軸押出機を用い、２００℃前後の温度で溶融、混練することにより行われる。このアロイ化により、相溶化剤の極性基であるアミノ基がポリ乳酸側に作用し、エラストマーを構成する重合体がポリオレフィン側に作用してポリ乳酸系樹脂組成物（ポリマーアロイ）が形成されるものと考えられる。このようにして得られるポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されている。このことは、透過型電子顕微鏡等の電子顕微鏡で容易に確認することができる。
【００３２】
次に、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体について説明する。係る成形体は、前述したポリ乳酸系樹脂組成物を射出成形法、押出成形法などの成形法により、常法に従って成形を行うことで製造される。具体的に成形を行う場合には、射出成形法により、ポリ乳酸系樹脂組成物を例えば１８０〜２１０℃で溶融し、金型の成形凹部へ射出し、金型温度を５〜５０℃に保持して実施される。このように、相溶化剤としてアミン変性エラストマーを使用することにより、５〜５０℃という低温でも成形を行うことができる。すなわち、ポリ乳酸のガラス転移温度（５７〜５８℃）よりも低い温度でも成形を行うことができる。
【００３３】
このようにして製造されるポリ乳酸系樹脂組成物の成形体は、引張破断伸度などの機械的特性及び耐熱性に優れ、しかも耐久性に優れている。さらに、熱や経時による収縮を抑制できるため、ポリ乳酸の結晶化状態の如何に拘らず使用することができる。例えば、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度については２００〜６００％、好ましくは３５０〜５５０％である。また、８０℃で１００時間保持するアニール処理後の引張破断伸度については、１６０〜３７０％であり、その保持率が４０〜１００％である。また、耐久性について、温度８０℃、相対湿度９５％の条件に４００時間暴露したときの外観を良好に保持することができる。
【００３４】
さて、本実施形態の作用について説明すると、ポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を押出機で加熱、混練することによりポリ乳酸系樹脂組成物が調製される。得られたポリ乳酸系樹脂組成物を例えば射出成形機を用いて金型内に射出し、金型温度４０℃で成形を行うことにより所望とする成形体が製造される。
【００３５】
この場合、相溶化剤としてアミン変性エラストマーを用いることから、極性基であるアミノ基がポリ乳酸側に強く相互作用し、エラストマーを構成する重合体がポリオレフィン側に相互作用する。このため、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性が高められ、ポリオレフィンがマトリックスとなり、その中にポリ乳酸がドメインとなって微細かつ均一に分散され、ポリマーアロイが形成されるものと推測される。従って、ポリ乳酸系樹脂組成物中のポリ乳酸及びポリオレフィンの各物性が十分に、しかも相乗的に発現される。その結果、得られる成形体は優れた特性を発揮することができる。
【００３６】
以上の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・ 本実施形態におけるポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤であるアミン変性エラストマーによりアロイ化されている。このため、ポリ乳酸系樹脂組成物は、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして良好に分散される構造を有している。従って、ポリ乳酸のもつ性質とポリオレフィンのもつ性質とが如何なく発現され、その成形体は、引張破断伸度、耐衝撃強度、引張強度などの機械的特性に優れ、加熱処理後においても機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。その結果、成形体をドアトリム、ピラーガーニッシュ等の自動車用内装部材などとして好適に使用することができる。
【００３７】
・ 相溶化剤としてのアミン変性エラストマーが、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることにより、特にポリオレフィンに対する相溶性が改善され、ポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００３８】
・ ポリオレフィンがポリプロピレンであることにより、ポリ乳酸系樹脂組成物より得られる成形体の機械的特性を向上させることができる。
・ 成形体はポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％である。係るポリ乳酸系樹脂組成物は、マトリックスであるポリオレフィン中にドメインであるポリ乳酸が良好に分散されてアロイ化されている。このため、得られる成形体は引張破断伸度などの機械的特性に優れ、加熱時において機械的特性を十分に保持することができると共に、耐久性に優れている。
【実施例】
【００３９】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１〜５及び比較例１〜５）
下記に記載するポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を表１に示す含有量（質量部）で、２軸押出機にて押出温度２００℃で混練、押出ししてペレット化し、ポリ乳酸系樹脂組成物を得た。得られたポリ乳酸系樹脂組成物を射出成形機を用いて１９０℃で金型内に射出し、４０℃に設定された金型で成形を行い、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体を製造した。製造された成形体は、全体が均一な成形体であり、ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤によってアロイ化された成形体であった。
【００４０】
ポリ乳酸：結晶性ポリ乳酸又は非晶性ポリ乳酸を使用した。
結晶性ポリ乳酸：Ｌ−乳酸（Ｌ体）９８モル％及びＤ−乳酸（Ｄ体）２モル％の結晶性ポリ乳酸。
【００４１】
非晶性ポリ乳酸：Ｌ−乳酸（Ｌ体）５０モル％及びＤ−乳酸（Ｄ体）５０モル％の非晶性ポリ乳酸。
ＰＰ：ポリプロピレン
ＨＤＰＥ：高密度ポリエチレン
相溶化剤１：アミン変性ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体）、ＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン８６３０Ｐ。
【００４２】
相溶化剤２：アミン変性ＨＳＢＲ（水添ＳＢＲゴム）、ＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン４６３０Ｐ。
相溶化剤３：無水マレイン酸変性ＰＰ、三洋化成工業（株）製、商品名ユーメックス１０１０。
【００４３】
相溶化剤４：カルボン酸変性ＳＥＢＳ、旭化成（株）製、商品名タフテックＭ１９４３。
相溶化剤５：乳酸−ポリエステル共重合体、大日本インキ化学工業（株）製、商品名ＰＤ−１５０。
【００４４】
ここで、比較例１では相溶化剤を使用しなかった例、比較例２〜５では相溶化剤としてアミン変性エラストマー以外の相溶化剤を使用した例を示す。
そして、製造された各成形体について、モルホロジー、引張破断伸度（アニール処理前及びアニール処理後）、引張破断伸度保持率及び耐久性を以下に示す方法により測定し、それらの結果を表１に示した。
【００４５】
モルホロジー：このモルホロジーはポリマーアロイの構造（形態）を意味し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察することにより、ポリ乳酸とポリオレフィンについてマトリックス（海）とドメイン（島）を特定したものである。
【００４６】
引張破断伸度（％）：ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠し、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて測定した。アニール処理は、８０℃、１００時間の条件にて実施した。
引張破断伸度の保持率（％）：アニール処理前の引張破断伸度に対するアニール処理後の引張破断伸度の割合を百分率で表した値である。
【００４７】
耐久性：成形体を温度８０℃、相対湿度９５％の条件に４００時間暴露した後の外観を目視にて評価し、次の評価基準で評価した。
◎：アニール処理前の成形体と同等であった、○：アニール処理前とほぼ同等であった、×：明らかに変色していた。
【００４８】
【表１】
表１に示したように、実施例１〜５では相溶化剤としてアミン変性エラストマーを使用してポリ乳酸とポリオレフィンとの相溶性を改善したことから、ポリプロピレンがマトリックスとなり、ポリ乳酸がドメインとなるポリマーアロイが形成されたものと考えられる。従って、アニール処理前の引張破断伸度が３８０〜５４０％、アニール処理後の引張破断伸度が１６０〜３７０％で、その保持率が４２〜６９％という優れた結果が得られた。加えて、耐久性に関し、高温、高湿の状態に長時間曝露した後にも曝露前とほぼ同等の外観が得られた。
【００４９】
一方、相溶化剤を使用しなかった比較例１においては、ポリ乳酸とポリオレフィンとの混合性が悪く、十分な混練ができず、成形を行うことができなかった。また、比較例２〜５では相溶化剤がアミン変性エラストマー以外のものであったため、ポリ乳酸がマトリックスとなり、ポリプロピレンがドメインとなる構造が形成されたものと考えられる。そのため、アニール処理前の引張破断伸度が７０〜３４０％と低く、アニール処理後の引張破断伸度が２８〜８０％まで低下し、その保持率が２４〜４０％に過ぎなかった。しかも、耐久性に関し、高温、高湿の状態に長時間曝露した後には曝露前に比べて明らかに変色が見られた。
【００５０】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ ポリ乳酸として、結晶性のポリ乳酸と非晶性のポリ乳酸とを適宜の割合で混合して使用することができる。
【００５１】
・ ポリ乳酸系樹脂組成物の目的に応じてポリオレフィン、相溶化剤などをそれぞれ複数組合せて使用することもできる。
・ ポリ乳酸系樹脂組成物には、ポリオレフィン以外の熱可塑性樹脂として、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等を配合することも可能である。
【００５２】
・ アミン変性エラストマーとして、アミン変性のポリオレフィン系エラストマー等を使用することもできる。
・ 相溶化剤として、カルボキシル基等の極性基を有するエラストマーをアミン変性エラストマーと共に使用することも可能である。
【００５３】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・ 前記ポリ乳酸は、結晶性ポリ乳酸であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。このように構成した場合、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加えて、得られる成形体の機械的特性や耐久性を向上させることができる。
【００５４】
・ 前記ポリ乳酸、ポリオレフィン及び相溶化剤を混合し、加熱、混練して得られるものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。このように構成した場合、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリ乳酸系樹脂組成物を簡単な操作で容易に調製することができる。
【００５５】
・ 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物を射出成形法により、金型温度が５〜５０℃の条件で成形することを特徴とするポリ乳酸系樹脂組成物の成形方法。この成形方法によれば、ポリ乳酸系樹脂組成物の成形体を低温で容易に成形することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤によりアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されると共に、前記相溶化剤がアミン変性エラストマーであることを特徴とするポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項２】
前記アミン変性エラストマーは、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることを特徴とする請求項１に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項３】
前記ポリオレフィンはポリプロピレンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％であることを特徴とする成形体。
【請求項１】
ポリ乳酸とポリオレフィンとが相溶化剤によりアロイ化され、ポリオレフィンのマトリックス中にポリ乳酸がドメインとして分散されると共に、前記相溶化剤がアミン変性エラストマーであることを特徴とするポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項２】
前記アミン変性エラストマーは、アミン変性のスチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体であることを特徴とする請求項１に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項３】
前記ポリオレフィンはポリプロピレンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリ乳酸系樹脂組成物を成形して形成され、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して測定される試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎにおける引張破断伸度が２００〜６００％、かつ８０℃で１００時間の条件下に保持後の引張破断伸度の保持率が４０〜１００％であることを特徴とする成形体。
【公開番号】特開２００８−１１１０４３（Ｐ２００８−１１１０４３Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９４７６９（Ｐ２００６−２９４７６９）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（０００１１９２３２）株式会社イノアックコーポレーション (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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