説明

ポリ乳酸系樹脂組成物

【課題】ポリ乳酸系樹脂の射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形などにおいて安定した加工性を発現し、かつ、表面性、寸法安定性、耐衝撃性、耐熱性、耐候性、難燃性に優れた成形体を得るためのポリ乳酸系樹脂組成物を得ること。
【解決手段】ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して、ガラス転移温度が60℃以上かつ体積平均粒子径が50〜500μmの範囲であってポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)100重量部を体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子(B−2)0.5〜30重量部で被覆した増粘剤(B)0.1〜50重量部、コア−シェル型グラフト共重合体(C)、可塑剤(D)、結晶核剤(E)、難燃剤(F)、充填剤(G)、安定剤(H)、および滑剤(I)を含有することを特徴とする、ポリ乳酸系樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリ乳酸系樹脂の射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形などにおける成形加工性に優れ、かつ表面性、寸法安定性、耐衝撃性、難燃性、耐熱性、耐候性に優れたポリ乳酸系樹脂組成物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ポリ乳酸系樹脂は生分解性を有し、土壌中や水中で微生物などの作用により分解され、最終的には無害な物質になることが知られており、最近注目されている。また、透明性、機械的特性、耐熱性などの物理的性質、耐溶剤性、耐酸性、耐アルカリ性などの化学的性質、経済性および再利用性の優れたポリマーであり、最近、シート、フィルム等の包装材料を中心に種々の分野で広く利用されている。
【0003】
一方、ポリ乳酸系樹脂は、一般に溶融粘度の温度依存性が大きいため、融点以上の温度領域で実施される射出成形において、また押出成形等の溶融加工においては、溶融粘度が低く不利である。
【0004】
このため、ポリ乳酸系樹脂の成形加工性の向上を目的として、従来から、これらの樹脂と相溶性を有する共重合体を溶融粘度調整剤(増粘剤)として配合する検討がなされてきた。
【0005】
例えば、ポリ乳酸系樹脂に対して、ポリテトラフルオロエチレンや(メタ)アクリル酸エステル系重合体を配合する方法(特許文献1、2参照)が開示されている。しかしながら、当該方法では、ボードや異型、パイプなどの押出成形において安定した成形性、表面性を確保するのに充分なレベルの、溶融粘度の飛躍的な増大は認められるに至っていない。
【0006】
そのため、押出成形において、引き取り不良、肉厚の不均一性等の寸法精度不良等に対する成形加工性改善、および成形品の収縮、光沢不足、表面荒れ等に対する表面性改善が強く望まれていた。
【0007】
また、ポリ乳酸系樹脂は一般に加水分解して低分子量化しやすいことから、溶融粘度がさらに低くなり、溶融加工が一層困難になる。このポリ乳酸系樹脂の加水分解反応は、乳化剤などのイオン性夾雑物の影響を受けて促進されやすいため、乳化剤が多く残存する乳化重合法を用いてポリ乳酸系樹脂組成物に用いる増粘剤を調製するのは不利である。
【0008】
この問題を改善するための方法として、ポリ乳酸系樹脂組成物に用いる増粘剤の重合法としてイオン性夾雑物を殆んど使用しない重合法を選択することが考えられる。しかしながら、例えば、懸濁重合法などのイオン性夾雑物を殆んど使用しない重合法では、一般に得られる粒子の平均粒子径が大きくブロードになる傾向があるため、微粉が多く発生しやすく、脱水時における固液分離性が悪くなり、また脱水排水中へ微粉が流出するという問題がある。
【0009】
更に、ポリ乳酸系樹脂への分散性をよくするために比較的低分子量の重合体を製造する場合、乾燥工程において重合体が熱融着したり、パウダーブロッキング性が悪化するという問題がある。
【特許文献1】特開2002−129042号公報
【特許文献2】特開2004−269720号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明はポリ乳酸系樹脂の溶融粘度を飛躍的に増大させ、射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形において、安定した成形加工を可能にし、かつ表面性、寸法安定性、耐衝撃性、難燃性、耐熱性、耐候性が良好な成形体を得るためのポリ乳酸系樹脂用増粘剤を含むポリ乳酸系樹脂組成物を得ることを課題とする。
【0011】
また、低分子量の重合体を製造する場合における乾燥工程での熱融着の問題、例えば懸濁重合法においては微粉が多く発生し、脱水時にろ過性が悪いという問題、ポリ乳酸系樹脂を成形加工する場合の、ポリ乳酸系樹脂の加水分解による溶融粘度の低下の問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、前記のような実状に基づき鋭意検討を行なった結果、特定の種類および量の単量体混合物を例えば懸濁重合法により重合し、その重合体粒子の表面を特定の重合体粒子で被覆して得られる重合体をポリ乳酸系樹脂用の増粘剤として用いることにより、従来の技術には見られない飛躍的な増粘効果が得られ、さらに特定の種類および量の単量体混合物を重合して得られるコア−シェル型グラフト共重合体をポリ乳酸系樹脂に配合することにより、従来の技術には見られない飛躍的な増粘効果および耐衝撃強度が得られ、さらに可塑剤、結晶核剤、難燃剤、充填剤、安定剤、滑剤を配合することにより表面性、寸法安定性、難燃性、耐熱性、耐候性等を含む前記課題が一挙に解決されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0013】
即ち本発明は、(A)ポリ乳酸系樹脂100重量部に対して、ガラス転移温度が60℃以上かつ体積平均粒子径が50〜500μmの範囲であってポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)100重量部を、体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子(B−2)0.5〜30重量部で被覆した増粘剤(B)0.1〜50重量部、(C)コア−シェル型グラフト共重合体1〜50重量部、(D)可塑剤、(E)結晶核剤、(F)難燃剤、(G)充填剤、(H)安定剤、(I)滑剤を含有することを特徴とする、ポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0014】
好ましい実施態様は、前記ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、エポキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、イソシアナート基、酸無水物基、酸塩化物基から選ばれる1種または2種以上の反応性基を含有することを特徴とする、前記のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0015】
好ましい実施態様は、ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート15〜100重量%、(b)これと共重合可能なビニルモノマー0〜85重量%[(a)と(b)を合わせて100重量%]を重合することにより得られ、重量平均分子量が1000〜40万であることを特徴とする、前記のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0016】
ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート15〜95重量%、(b)(a)以外の(メタ)アクリレート5〜85重量%、及び(c)これらと共重合可能なビニルモノマー0〜80重量%[(a)、(b)、(c)を合わせて100重量%]を重合することにより得られ、重量平均分子量が4万〜15万であることを特徴とする、前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0017】
好ましい実施態様は、ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート15〜95重量%、(b)芳香族ビニルモノマー5〜85重量%、及び(c)これらと共重合可能な他のモノマー0〜80重量%[(a)、(b)、(c)を合わせて100重量%]を重合することにより得られ、重量平均分子量が4万〜15万であることを特徴とする、前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0018】
好ましい実施態様は、コア−シェル型グラフト共重合体(C)が、(d−1)ブタジエンおよび/またはアルキルアクリレート単量体35〜100重量%、(d−2)芳香族ビニル単量体0〜65重量%、(d−3)これらと共重合可能なビニル単量体0〜20重量%、および(d−4)多官能性単量体0〜5重量%を含有する単量体混合物(d)からなり、ガラス転移温度が0℃以下であるゴム状重合体(d’)50〜95重量部をコア層として含有し、(e−1)アルキルメタクリレート単量体10〜100重量%、(e−2)アルキルアクリレート単量体0〜60重量%、(e−3)芳香族ビニル単量体0〜90重量%、(e−4)シアン化ビニル単量体0〜25重量%、および(e−5)これらと共重合可能なビニル単量体0〜20重量%を含有する単量体混合物(e)からなる重合体(e’)5〜50重量部をシェル層として含有することを特徴とする、前記のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0019】
好ましい実施態様は、可塑剤(D)が、多価カルボン酸系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、グリセリン系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤、エポキシ系可塑剤である前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0020】
好ましい実施態様は、結晶核剤(E)が、タルク、有機カルボン酸金属塩、カルボン酸アミドである前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0021】
好ましい実施態様は、難燃剤(F)が、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤である前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0022】
好ましい実施態様は、充填剤(G)が、炭酸カルシウム、マイカ、チタン酸カリウム、珪酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、モンモリロナイト、ガラス繊維、炭素繊維、ケナフ繊維である前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0023】
好ましい実施態様は、安定剤(H)が、ヒンダードフェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系、ビタミン系、ホスフェート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、芳香族ベンゾエート系、多価アミン系、シュウ酸アニリド系、シアノアクリレート系、ヒンダードアミン系、トリアジン系、ヒドラジン誘導体系化合物である前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【0024】
好ましい実施態様は、滑剤(I)が、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィンである前記いずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物に関する。
【発明の効果】
【0025】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物は、溶融粘度が飛躍的に増大されており、射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形などにおいて安定した加工を可能とし、かつ得られる成形品の表面性、寸法安定性、耐衝撃性、難燃性、耐熱性、耐候性も改善され得る。
【0026】
また本発明で用いられるポリ乳酸系樹脂用の増粘剤は、例えば懸濁重合法により製造した場合は、低分子量であるためにガラス転移温度が低く、そのままでは製造時の乾燥工程における熱融着の問題や、パウダーブロッキング性の悪化等の問題が生じやすいが、その表面を例えば乳化重合法により得られた平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子で被覆することにより、熱融着性を大幅に改善することができる。
【0027】
また、前記増粘剤と、特定の種類および量の単量体混合物を重合して得られるコア−シェル型グラフト共重合体をポリ乳酸系樹脂組成物に配合することにより、従来技術では達成が困難であった飛躍的な増粘効果および耐衝撃強度が発現しうる。
【0028】
さらに、可塑剤、結晶核剤、難燃剤、充填剤、安定剤、滑剤をポリ乳酸系樹脂に配合することにより、従来の技術には見られないポリ乳酸系樹脂組成物若しくは成形体の表面性、寸法安定性、強度、難燃性、耐熱性、耐候性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
本発明においては、ガラス転移温度が60℃以上かつ体積平均粒子径50〜500μmであってポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)100重量部を、体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子(B−2)0.5〜30重量部で被覆した増粘剤(B)を用いることに特徴を有する。
【0030】
本発明で用いられる増粘剤(B)は、例えば、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対し、0.1〜50重量部を配合することにより、ポリ乳酸系樹脂が本来有する、優れた物理的、化学的特性を損なうことなく、射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形などにおける溶融加工時の溶融粘度を飛躍的に向上させることができ、期待される効果を顕著に発現させることができる。
【0031】
本発明における増粘剤(B)の調製に用いられるポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)は、ポリ乳酸系樹脂との反応性の観点から、エポキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、イソシアナート基、酸無水物基、酸塩化物基から選ばれる1種または2種以上の反応性基を含有することが好ましい。中でもエポキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基がより好ましく、エポキシ基が特に好ましい。
【0032】
ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)の調製については特に限定されるものではないが、重合体粒子(B−1)を構成する単量体成分として、エポキシ基含有(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基含有アルキル(メタ)アクリレート、カルボキシ基含有(メタ)アクリレート、アルコキシ基含有アルキル(メタ)アクリレートなどの官能基を有する(メタ)アクリレートや、イソシアナート基、酸無水物基、酸塩化物基などの官能基を有する単量体などに例示されるポリ乳酸系樹脂と反応性を有する単量体を含有することが好ましい。中でも反応性が良好である点から、エポキシ基含有(メタ)アクリレートを含有することが好ましい。なお、本発明において、特に断らない限り、例えば(メタ)アクリレートとは、アクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。
【0033】
前記エポキシ基含有(メタ)アクリレートの具体例としては、たとえばグリシジルアクリレートなどのエポキシ基含有アクリレート、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有メタクリレートなどが例示されうる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらは反応性を有する重合体粒子(B−1)中に、15〜100重量%、好ましくは15〜95重量%、さらに好ましくは20〜95重量%含まれることが、安定した射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形等が可能なレベルまでポリ乳酸系樹脂組成物の溶融粘度を向上させる点から好ましい。
【0034】
前記ヒドロキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートなどが例示されうる。前記カルボキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、メタクリル酸、アクリル酸などが例示されうる。前記アルコキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、エトキシメタクリレート、エトキシアクリレート、メトキシメタクリレート、メトキシアクリレートなどが例示されうる。
【0035】
本発明においては、ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート15〜95重量%、(b)(a)以外の(メタ)アクリレート5〜85重量%、及び(c)これらと共重合可能なビニル単量体0〜80重量%[(a)、(b)、(c)を合わせて100重量%]を重合することにより得られることが好ましい。
【0036】
前記(b)成分となる(a)以外の(メタ)アクリレートとしては特に制限はないが、たとえば2−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルアクリレートなどのアルキル基の炭素数1〜8のアルキルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ブチルメタクリレート、エチルメタクリレート、メチルメタクリレートなどのアルキル基の炭素数1〜8のアルキルメタクリレートが好ましく例示されうる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらはポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)中に、0〜85重量%、好ましくは5〜85重量%、さらに好ましくは5〜80重量%含まれることが、ポリ乳酸系樹脂の溶融粘度を、安定した射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形等が可能なレベルまで向上させる点から好ましい。
【0037】
前記の(c)これらと共重合可能なビニル単量体としては、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート、(b)(a)以外の(メタ)アクリレート等と共重合可能であれば特に制限はされないが、例えば、芳香族ビニル単量体あるいはシアン化ビニル単量体などが例示されうる。前記芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレンなどが例示されうる。また前記シアン化ビニル単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどが例示されうる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらはポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)中に、好ましくは0〜80重量%、より好ましくは0〜75重量%含まれることが、ポリ乳酸系樹脂の溶融粘度を、安定した射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形等が可能なレベルまで向上できる点から好ましい。
【0038】
本発明における反応性を有する重合体粒子(B−1)の屈折率については特に限定はないが、ポリ乳酸系樹脂の優れた透明性を維持することを目的とする場合は、1.4〜1.5の範囲に調整することが好ましい。ポリ乳酸系樹脂がポリ乳酸の場合は屈折率を1.43程度にあわせることが、より好ましい。なお、本発明における屈折率とは23℃における値であり、例えば、文献値(ポリマーハンドブック第4版、JOHN WILEY&SONS社、等)をもとに計算して求めることができる。
【0039】
本発明で用いられるポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)の重量平均分子量は特に限定はないが、ポリ乳酸系樹脂の溶融粘度を、安定した押出成形、ブロー成形、カレンダー成形、射出成形が可能なレベルまで向上できる点から、1000〜40万であることが好ましい。より好ましくは4万〜30万であり、さらに好ましくは4万〜20万であり、とくに好ましくは4万〜15万である。なお、前記重量平均分子量は、例えば、試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解させ、その可溶分を、ポリスチレンを基準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(WATERS社製、510型ポンプ410RI486UV)を使用して求めることができる(試料溶液:試料20mg/THF10mL、測定温度:25℃、検出器:示差屈折系、注入量:1mL)。
【0040】
本発明で用いられるポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)は、ポリ乳酸系樹脂の加水分解による溶融粘度の低下を抑制する効果が向上する観点から、懸濁重合法で製造することが特に好ましい。また、得られた重合体粒子(B−1)を、例えば乳化重合等により別途製造した重合体粒子(B−2)で被覆することが、本発明における増粘剤(B)のパウダーブロッキング性を改善する観点から、必要である。前記重合体粒子(B−2)のビカット軟化温度は、パウダーブロッキング性の改善の観点から、80℃以上、更には85℃以上、特には90℃以上であることが好ましい。なお、ビカット軟化温度とはプラスチック試験片に荷重をかけて一定の速度で昇温させ、試験片が変形し始めるときの温度を意味し、例えば、JIS K−7206、A50法(試験荷重10N、初期温度50℃、昇温速度50℃/hr)により求めることができる。
【0041】
例えば、前記ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)を懸濁重合法で製造する場合、公知の方法に従って、単量体混合物を適当な媒体、分散安定剤、重合開始剤および必要に応じて連鎖移動剤等の存在下で行うことができる。懸濁重合法において使用される前記媒体は、通常、水である。
【0042】
前記分散安定剤としては、公知の無機系分散剤や有機系分散剤が使用できる。無機系分散剤としては、炭酸マグネシウム、第三リン酸カルシウム等が例示され、また、有機系分散剤としては、デンプン、ゼラチン、アクリルアミド、部分ケン化ポリビニルアルコール、部分ケン化ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸およびその塩、セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルイミダゾール、スルホン化ポリスチレン等の天然物および合成高分子分散剤、さらには、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪酸塩等の低分子分散剤あるいは乳化剤などが例示される。
【0043】
前記重合開始剤としては特に限定はないが、公知の油溶性の重合開始剤などが使用されうる。例えば、通常の有機過酸化物、アゾ化合物などを単独で用いてもよい。好ましい有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシドなどがあげられる。また、好ましいアゾ化合物としては、例えばアゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルなどがあげられる。
【0044】
前記連鎖移動剤としては特に限定はないが、例えばt−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−デシルメルカプタン、n−デシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタンなどのアルキルメルカプタン、2−エチルヘキシルチオグリコレートなどのアルキルエステルメルカプタンなどが使用され得る。中でも、成形加工時に臭気が発生しない点から2−エチルヘキシルチオグリコレートなどのアルキルエステルメルカプタンが好ましい。
【0045】
前記重合反応時の温度や時間なども特に限定はなく、目的に応じて所望の値になるように適宜調整すればよい。
【0046】
懸濁重合法による製造方法としては、単量体または単量体混合物を水に懸濁させた後、重合反応を開始する方法、あるいは単量体または単量体混合物の一部を水に懸濁させ重合反応を開始し、重合反応の進行に伴い、残りの単量体あるいは単量体混合物の水懸濁液を1段あるいは数段に分けて、若しくは連続的に重合反応槽へ追加して重合反応を実施する方法等、公知の手法を用いることができる。
【0047】
本発明において、ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)は、体積平均粒子径が50〜500μmの範囲であることが好ましい。体積平均粒子径が50μmより小さい場合には、重合体粒子(B−1)を重合体粒子(B−2)で被覆するために要する(B−1)の単位体積当たりの(B−2)量が増加し過ぎる傾向がありイオン性夾雑物の観点から不利になる、重合後の脱水時にろ過性が悪化する、脱水後の樹脂中の含水率が高くなり乾燥効率が低下する等の傾向がある。逆に体積平均粒子径が500μmより大きい場合には、重合体粒子の重量平均分子量の制御が困難になる傾向がある。例えば懸濁重合法により得られた重合体粒子の体積平均粒子径は、例えば、日機装株式会社製粒度分析計マイクロトラックFRA等を用いて測定することができる。
【0048】
本発明において、ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)は、乾燥工程等での熱融着性、パウダーブロッキング性の点から、ガラス転移温度が60℃以上であることが好ましく、さらには70℃以上であることがより好ましい。
【0049】
本発明におけるポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)の製造法は特に限定されるものではないが、懸濁重合法により製造することが特に好ましい。懸濁重合法により製造した重合体粒子は乳化重合法により製造した重合体粒子と比較し、得られる重合体中に残存するイオン性夾雑物等を減少することができるため、本発明に係る増粘剤(B)中に残存するトータルのイオン性夾雑物量を減少できる。イオン性夾雑物量の減少により、ポリ乳酸系樹脂の加水分解が抑制され、溶融粘度の低下を抑制することが可能となる。
【0050】
次に、本発明で用いられる増粘剤(B)における、重合体粒子(B−1)を被覆するための重合体粒子(B−2)について説明する。重合体粒子(B−2)については体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの範囲であれば特に制限はないが、中でもポリ乳酸系樹脂の品質改良剤として広範に用いられているものが、本発明の増粘剤(B)として回収した場合においても、それらの有する様々な品質向上効果を発現させることが可能となり、生産性を向上できるという点から、好ましい。具体的には、ビニル系単量体を乳化重合することにより得られる乳化重合体であることが好ましい。
【0051】
重合体粒子(B−2)としては、例えば、(1)メチルメタクリレート50〜95重量%、炭素数2〜8のアルキル基を有するアルキルメタクリレート5〜50重量%、およびこれらと共重合可能なビニル単量体0〜20重量%との混合物60〜95重量部を重合し、その生成重合体ラテックスの存在下にアルキルアクリレートおよびメチルメタクリレートを除くアルキルメタクリレートより選ばれた1種以上の単量体20〜80重量%、メチルメタクリレート20〜80重量%、およびこれらと共重合可能なビニル単量体0〜20重量%との混合物5〜40重量部を合計量が100重量部になるように添加、重合することにより得られる乳化重合体、(2)メチルメタクリレート、共重合可能な単量体および架橋性単量体からなる混合物を重合してなる重合体の存在下に、アルキルアクリレート、共重合可能な単量体および架橋性単量体からなる混合物を重合して得られる2層重合体の存在下に、さらにアルキル(メタ)アクリレートおよび共重合可能な単量体からなる単量体混合物を重合してなる少なくとも3層構造を有する乳化重合体、(3)(a)ブタジエン30〜100重量%、芳香族ビニル単量体0〜70重量%、共重合可能なビニル単量体0〜10重量%、及び架橋性単量体0〜5重量%を含む単量体混合物を重合して得られるブタジエン系共重合体のコア40〜90重量部、(b)芳香族ビニル単量体60〜98重量%、ヒドロキシ基またはアルコキシ基を含有するアルキル(メタ)アクリレート2〜40重量%、及びこれらと共重合可能なビニル単量体0〜20重量%を含む単量体混合物を重合してなる内層シェル5〜40重量部、(c)芳香族ビニル単量体10〜100重量%、アルキル基の炭素数1〜8のアルキル(メタ)アクリレート0〜90重量%、及びこれらと共重合可能なビニル単量体0〜50重量%を含む単量体混合物を重合してなる外層シェル5〜20重量部[(a)、(b)、(c)を合わせて100重量部]からなるコア−シェル型グラフト共重合体である乳化重合体、等が好ましく使用されうる。上記(1)〜(3)に記載した乳化重合体の一般的な製造方法は、例えば、特開平2−269755号公報等に詳細に記載されているが、これに限定されるものではない。
【0052】
前記重合体粒子(B−2)の体積平均粒子径は、被覆効率の点から、体積平均粒子径0.01〜0.5μmの範囲が好ましく、0.05〜0.5μmの範囲がより好ましい。なお、重合体粒子(B−2)の体積平均粒子径は、例えば、日立製作所製のU−2000スペクトロフォトメーターを使用して546nmの波長の光散乱を用いて測定することができる。
【0053】
本発明で用いられる増粘剤(B)の製造方法については特に制限はないが、例えば、懸濁重合により製造した体積平均粒子径が50〜500μmの重合体粒子(B−1)の懸濁液と、乳化重合により製造した体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子(B−2)のラテックスを混合し、その混合物に電解質水溶液を接触させることにより、重合体粒子(B−1)を重合体粒子(B−2)で効率良く被覆することができる。ここで被覆とは、重合体粒子の表面を別の重合体粒子で覆うことであり、例えばより軟質の重合体粒子をより硬質の重合体粒子で被覆することによって、乾燥機内での付着やパウダー同士の融着を防止することができる。
【0054】
体積平均粒子径が50〜500μmの重合体粒子(B−1)の懸濁液と体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子(B−2)のラテックスの混合方法については特に制限はないが、重合体粒子(B−1)の懸濁液の攪拌下に重合体粒子(B−2)のラテックスを添加、あるいは重合体粒子(B−2)のラテックスの攪拌下に重合体粒子(B−1)の懸濁液を添加することにより実施するのが好ましい。上記混合時における重合体粒子(B−2)のラテックスおよび重合体粒子(B−1)の懸濁液の固形分濃度についてはとくに制限はないが、通常の重合操作で得られる重合体ラテックスまたは重合体懸濁液をそのまま用いるのが製造上最も簡便である。通常は、乳化重合法による重合体ラテックスでは25〜45重量%、懸濁重合法による重合体懸濁液では33〜45重量%であるのが好ましい。混合時の温度は、その後の熱処理操作のユーティリティー使用量を考慮すると、5℃以上であることが好ましい。
【0055】
次に、本発明で用いられる増粘剤(B)を製造するにあたり、上記の如く、重合体粒子(B−1)の懸濁液と重合体粒子(B−2)のラテックスの混合物に電解質水溶液を接触させることについて説明する。前記電解質水溶液との接触は、攪拌下に、重合体懸濁液と重合体ラテックスの混合物へ電解質水溶液を添加することにより実施するのが好ましい。この操作により、例えば重合体粒子(B−1)を懸濁重合法により製造する時に生成した重合体微粒子が、体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子(B−2)とともに体積平均粒子径が50〜500μmの重合体粒子(B−1)表面に凝析し、重合体粒子(B−1)の表面を被覆することができる。これにより、例えば懸濁重合法等において発生した重合体微粒子(微粉)を除去できるため、脱水時における固液分離性の悪化や、脱水排水中への重合体微粒子(微粉)の流出に関する問題を改善することができる。
【0056】
前記電解質水溶液としては特に制限はなく、例えば、高分子ラテックスを凝析若しくは凝固しうる性質を有する有機酸(若しくはその塩)または無機酸(若しくはその塩)の水溶液であれば良いが、具体的には、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛、硫酸銅、塩化バリウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化マグネシウム、硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム、カリウムミョウバン、鉄ミョウバン等の無機塩類の水溶液、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸類の水溶液、酢酸、ギ酸等の有機酸類およびそれらの水溶液、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、ギ酸ナトリウム、ギ酸カルシウム等の有機酸塩類の水溶液を単独または2種以上を混合して用いることができる。特に、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化バリウム、塩化第一鉄、硫酸アルミニウム、カリウムミョウバン、鉄ミョウバン、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸の水溶液を好適に用いることができる。
【0057】
前記電解質水溶液の濃度は、0.001重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。電解質水溶液の濃度が0.001重量%以下の場合は、重合体粒子を凝析させるために多量の電解質水溶液を添加する必要があり、その後の熱処理操作時のユーティリティー使用量が多くなるため好ましくない。
【0058】
前記重合体粒子(B−1)の懸濁液と重合体粒子(B−2)のラテックスの混合物に対する電解質水溶液の添加は、重合体粒子(B−2)のビカット軟化温度以下の温度で実施するのが好ましい。電解質水溶液を添加する際の混合物の温度が重合体粒子(B−2)のビカット軟化温度を超える場合には、例えば、生成する増粘剤(B)の形状が歪になり脱水後含水率が高くなる、未凝固の重合体粒子(B−2)が残存し固液分離性の悪化を招く、若しくは増粘剤(B)間の凝集が頻発するなどの問題が発生することがあるため、好ましくない。
【0059】
前記重合体粒子(B−1)の懸濁液と重合体粒子(B−2)のラテックスの混合物へ電解質水溶液を添加する際は、混合物の固形分濃度を20〜50重量%に調整した後、実施するのが好ましい。前記固形分濃度が20重量%未満の場合は、電解質水溶液添加後も系中に重合体微粒子が残存する場合があり、一方、前記固形分濃度が50重量%より高い場合は、重合体粒子(B−2)を介した二次凝集粒子が生成する場合があり、脱水後の含水率が高くなる傾向があるため好ましくない。
【0060】
本発明で用いられる増粘剤(B)における重合体粒子(B−1)と重合体粒子(B−2)の固形分重量比は、好ましくは重合体粒子(B−1)100重量部に対して、重合体粒子(B−2)が0.5〜30重量部であり、より好ましくは1〜20重量部、さらに好ましくは2〜15重量部、とくに好ましくは3〜10重量部である。重合体粒子(B−1)100重量部に対して、重合体粒子(B−2)が0.5重量部未満の場合は、電解質水溶液添加後も系中に重合体微粒子が残存し、そのため固液分離性が悪化する傾向があり、得られた増粘剤(B)を乾燥する際に、乾燥機内壁面への付着が多くなる傾向があるため好ましくない。また、重合体粒子(B−1)100重量部に対して、重合体粒子(B−2)が30重量部を超える場合は、重合体粒子(B−2)を介した二次凝集粒子が生成しやすくなる傾向があり、また、残存する乳化剤量も多くなる傾向があるため、ポリ乳酸系樹脂の加水分解を促進しやすくなり、増粘効果が低下する傾向がある。
【0061】
本発明で用いられる増粘剤(B)を製造するにあたり、重合体粒子(B−1)の懸濁液と重合体粒子(B−2)のラテックスの混合物における重合体粒子(B−2)のラテックスの比率が高い場合、電解質水溶液の添加速度が極端に速い場合、または電解質水溶液の濃度が極端に高い場合には、電解質水溶液を添加する際に著しい粘度上昇が見られる場合がある。このような場合は、系中に適宜水を加えるなど、通常の攪拌状態が維持できる程度に系の粘度を低下させる操作を実施すればよい。電解質水溶液の量は、重合体粒子(B−1)の懸濁液と重合体粒子(B−2)のラテックスとの混合物中における重合体粒子(B−2)の比率により異なるが、熱処理後に未凝固の重合体粒子(B−2)が存在しなくなる量以上を添加すればよい。
【0062】
例えば、前記電解質水溶液が酸性水溶液であって造粒後の懸濁液が酸性を示す場合は、水酸化ナトリウムなどのアルカリで中和した後、また前記電解質水溶液が中性水溶液の場合はそのまま、50〜120℃で熱処理を行うのが好ましい。これにより、重合体粒子(B−1)の表面を被覆した重合体粒子(B−2)の凝集体が緻密化し、得られる増粘剤(B)の含水率を低下することができる。
【0063】
その後、通常の方法で脱水および乾燥を行うことにより、本発明における増粘剤(B)を得ることができる。
【0064】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物におけるポリ乳酸系樹脂(A)と増粘剤(B)との配合割合は必要に応じて幅広く採用できるが、好ましくはポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して増粘剤(B)0.1〜50重量部であり、好ましくは増粘剤(B)が0.1〜20重量部、より好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは0.5〜7重量部である。前記増粘剤(B)の配合量が0.1重量部未満では溶融粘度を充分に増大できず、安定した加工性を実現できない場合があり、一方、50重量部を超える範囲では、溶融粘度が高すぎ、得られる成形体が収縮したり、その光沢や透明性が失われる場合がある。
【0065】
本発明で用いられるポリ乳酸系樹脂(A)としては、ポリ乳酸または乳酸を主成分とする他のヒドロキシカルボン酸との共重合体であれば制限無く使用できる。ここで主成分とは、全酸成分中50重量%を越えることを意味する。乳酸としては、L−乳酸、D−乳酸が挙げられる。ポリ乳酸は従来公知の方法で合成することができる。すなわち、乳酸からの脱水縮合、または乳酸環状二量体ラクチドの開環重合によって合成することができる。脱水縮合を実施する場合、L−乳酸、D−乳酸、DL−乳酸、またはこれらの混合物のいずれの乳酸を用いてもよい。ポリ乳酸におけるL−乳酸単位、D−乳酸単位の構成モル比(L−乳酸/D−乳酸)は100/0〜0/100のいずれであってもよいが、L/D比が100/0〜60/40であることが好ましく、さらに好ましいL/D比は100/0〜80/20である。
【0066】
本発明においては、ポリ乳酸系樹脂(A)と増粘剤(B)を含有する組成物に対し、更にコア−シェル型グラフト共重合体(C)を含有させる。本発明で用いられるコア−シェル型グラフト共重合体(C)は、特定の単量体混合物を重合することにより得られる重合体からなり、前記増粘剤(B)と併用することにより、ポリ乳酸系樹脂の物理的、化学的特性を低下させることなく、射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形などの溶融加工時の溶融粘度、および耐衝撃強度を効果的に向上させることができる。
【0067】
本発明で用いられるコア−シェル型グラフト共重合体(C)は、ガラス転移温度が0℃以下のゴム状重合体(d’)をコア層として含み、共重合体(e’)をシェル層として含むコア−シェル型グラフト共重合体である。前記グラフト共重合体のコア層を形成するゴム状重合体(d’)は、1層のみの層構造を有するものであってもよく、あるいは2層以上の多層構造を有するものであってもよい。同様に、シェル層を形成する重合体(e’)も1層のみの層構造を有するものであってもよく、あるいは2層以上の多層構造を有するものであってもよい。通常、コア−シェル型グラフト共重合体(C)は、前記ゴム状重合体(d’)と単量体混合物(e)をグラフト共重合させて得られるものであり、多くの場合、前記ゴム状重合体(d’)を固形分として含むゴムラテックス(d’’)存在下で単量体混合物(e)をグラフト重合させて得ることができる。
【0068】
コア層であるゴム状重合体(d’)は、ブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステル単量体(d−1)35〜100重量%、芳香族ビニル単量体(d−2)0〜65重量%、これらと共重合可能なビニル単量体(d−3)0〜20重量%、および多官能性単量体(d−4)0〜5重量%を含有する単量体混合物(d)を重合して得られる重合体である。該単量体混合物(d)を例えば乳化重合させることによって、ゴム状重合体(d’)を含むゴムラテックス(d’’)を得ることができる。乳化重合法により前記ゴム状重合体(d’)を得た場合には、該ゴム状重合体(d’)は水性媒体中に分散されたゴムラテックス(d’’)の状態のままで、単量体混合物(e)とのグラフト共重合に用いることができる。
【0069】
ブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステル単量体(d−1)におけるブタジエンとしては、通常1,3−ブタジエンが用いられうる。アクリル酸アルキルエステルは、本発明のポリ乳酸系樹脂組成物から最終的に得られる成形体の耐候性を損なうことなく耐衝撃強度の改良効果を向上させるための成分である。アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートなどの炭素数1〜8のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0070】
ブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステル単量体(d−1)の使用量は、35〜100重量%が好ましく、より好ましくは60〜95重量%であり、特に好ましくは65〜95重量%である。ブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステル単量体(d−1)の使用量が35重量%未満では、最終的に得られる成形体の耐衝撃性が充分に改善されない場合がある。
【0071】
ブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステル単量体(d−1)に含まれるブタジエンとアクリル酸アルキルエステルの割合は、特に限定されない。ただし、最終的に得られる成形体に高度な耐候性を付与する場合には、ブタジエンとアクリル酸アルキルエステルの合計量を100重量%として、ブタジエン0〜25重量%、アクリル酸アルキルエステル75〜100重量%とすることが好ましく、ブタジエン0〜12重量%、アクリル酸アルキルエステル88〜100重量%とすることがより好ましく、ブタジエン0重量%、アクリル酸アルキルエステル100重量%とすることがさらに好ましい。
【0072】
芳香族ビニル単量体(d−2)は、主に本発明のポリ乳酸系樹脂組成物から最終的に得られる成形体の透明性を向上させる作用を有し、グラフト共重合体(C)の屈折率とポリ乳酸系樹脂(A)の屈折率との差がなるべく小さくなるように調整するための成分である。芳香族ビニル単量体(d−2)の具体例としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0073】
前記芳香族ビニル単量体(d−2)の使用量は0〜65重量%である。芳香族ビニル単量体(d−2)の使用量が65重量%を超えると、相対的にブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステル単量体(d−1)の使用量が少なくなり、耐衝撃性の優れたゴム状重合体(d’)が得られにくくなる傾向がある。ただし、透明性を必要としない場合、もしくは耐衝撃強度を重要視する場合には、0〜25重量%とすることが好ましく、0重量%とすることがより好ましい。
【0074】
これらと共重合可能なビニル単量体(d−3)は、主にグラフト重合体(C)とポリ乳酸系樹脂(A)との相溶性の微調整を行うための成分である。これらと共重合可能なビニル単量体(d−3)の具体例としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル単量体や、4−ヒドロキシブチルアクリレートなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0075】
これらと共重合可能なビニル単量体(d−3)の使用量は0〜20重量%であり、好ましくは0〜10重量%であり、より好ましくは0重量%である。これらと共重合可能なビニル単量体(d−3)の使用量が20重量%を超えると、相対的にブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステルの単量体(d−1)の使用量が少なくなり、耐衝撃性の優れたゴム状重合体(d’)が得られにくくなる傾向がある。
【0076】
多官能性単量体(d−4)は、得られるゴム状重合体(d’)中に架橋構造を形成させるための成分である。前記多官能性単量体(d−4)の具体例としては、例えばジビニルベンゼン、アリルアクリレート、アリルメタクリレートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。多官能性単量体(d−4)としては他に、マクロマーと呼ばれる両末端にラジカル重合可能な官能基を有する分子、例えばα,ω−ジメタクリロイルオキシポリオキシエチレンなどを用いることもできる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0077】
多官能性単量体(d−4)の使用量は0〜5重量%であり、好ましくは0.1〜3重量%である。多官能性単量体(d−4)の使用量が5重量%を超えると、架橋度が高くなり過ぎて耐衝撃性が低下する場合がある。
【0078】
ゴム状重合体(d’)を得る方法には特に限定がなく、ブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステル単量体(d−1)、芳香族ビニル単量体(d−2)、これらと共重合可能なビニル単量体(d−3)および多官能性単量体(d−4)をそれぞれ所望量含有した単量体混合物(d)に、水性媒体、重合開始剤、乳化剤などを配合し、例えば通常の乳化重合法によって重合させ、ゴムラテックス(d’’)を得る方法などを採用することができる。
【0079】
ゴム状重合体(d’)を得る際の、単量体混合物(d)の重合法には特に限定はなく、例えば一段階で行っても良く、多段階で行っても良い。また単量体混合物(d)の添加は、まとめて一括で添加しても良く、連続して添加しても良く、2段階以上に分けて、それらの組み合わせで添加を行っても良く、特に限定はない。
【0080】
単量体混合物(d)は、水性媒体、開始剤、乳化剤などが予め導入された反応容器中に、ブタジエンおよび/またはアクリル酸アルキルエステルの単量体(d−1)、芳香族ビニル単量体(d−2)、これらと共重合可能なビニル単量体(d−3)および多官能性単量体(d−4)を各々別々に、あるいはそれらのいくつかの組み合わせで別々に導入し、反応容器中で撹拌混合して、エマルションの形で得ることもできる。この場合、反応容器内を重合開始可能な条件に移行することにより、例えば通常の乳化重合法によって単量体混合物(d)を重合させ、ゴムラテックス(d’’)に乳化分散した状態でゴム状重合体(d’)を得ることができる。
【0081】
かくして得られるゴム状重合体(d’)のガラス転移温度は0℃以下であり、好ましくは−30℃以下である。ガラス転移温度が0℃を超えると、最終的に組成物から得られる成形体に大きな変形速度が加えられた場合に衝撃を吸収できない場合がある。
【0082】
シェル層を構成する単量体混合物(e)は、メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)10〜100重量%、アクリル酸アルキルエステル単量体(e−2)0〜60重量%、芳香族ビニル単量体(e−3)0〜90重量%、シアン化ビニル単量体(e−4)0〜25重量%、およびこれらと共重合可能なビニル単量体(e−5)0〜20重量%からなるものである。
【0083】
メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)は、主にグラフト共重合体(C)とポリ乳酸系樹脂(A)との接着性を向上させ、本発明のポリ乳酸系樹脂組成物から最終的に得られる成形体の耐衝撃強度を向上させるための成分である。メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)の具体例としては、例えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレートなどの炭素数1〜5のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0084】
メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)の使用量は10〜100重量%であり、好ましくは20〜100重量%であり、より好ましくは30〜100重量%である。10重量%未満では、最終的に得られる成形体の耐衝撃強度を充分に向上できない場合がある。さらに、メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)中に、好ましくは60〜100重量%、より好ましくは80〜100重量%のメチルメタクリレートを含有することにより、最終的に得られる成形体の耐衝撃強度を飛躍的に改善することができる。
【0085】
アクリル酸アルキルエステル単量体(e−2)は、主にグラフト共重合体(C)のシェル層の軟化温度を調整することにより、最終的に得られる成形体中におけるグラフト共重合体(C)のポリ乳酸系樹脂(A)中への良好な分散を促進し、成形体の耐衝撃強度を向上させるための成分である。アクリル酸アルキルエステル単量体(e−2)の具体例としては、例えば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートなどの炭素数2〜12のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0086】
アクリル酸アルキルエステル単量体(e−2)の使用量は0〜60重量%であり、好ましくは0〜50重量%であり、より好ましくは0〜40重量%である。60重量%を超えると、相対的に前記メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)の使用量が少なくなり、最終的に得られる成形体の耐衝撃強度が充分に向上されない場合がある。
【0087】
グラフト共重合体(C)とポリ乳酸系樹脂(A)との接着性を十分に維持しつつ、最終的に得られる成形体中におけるグラフト共重合体(C)のポリ乳酸系樹脂(A)中への良好な分散を達成するために、単量体混合物(e)に含まれるメタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)とアクリル酸アルキルエステル単量体(e−2)の合計量を100重量%として、(e−1)60〜100重量%、(e−2)0〜40重量%とすることが好ましく、(e−1)70〜100重量%、(e−2)0〜30重量%とすることがより好ましく、(e−1)80〜100重量%、(e−2)0〜20重量%とすることがさらに好ましい。
【0088】
芳香族ビニル単量体(e−3)は、主に最終的に得られる成形体の透明性を向上させる作用を有し、グラフト共重合体(C)の屈折率とポリ乳酸系樹脂(A)の屈折率との差がなるべく小さくなるように調整するための成分である。芳香族ビニル単量体(e−3)の具体例としては、例えば芳香族ビニル単量体(d−2)の具体例として例示された単量体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0089】
芳香族ビニル単量体(e−3)の使用量は、0〜90重量%であり、好ましくは0〜50重量%、より好ましくは0〜30重量%である。90重量%を超えると、相対的に前記メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)の使用量が少なくなり、最終的に得られる成形体の耐衝撃強度が充分に向上できない場合がある。
【0090】
シアン化ビニル単量体(e−4)は、主にグラフト共重合体(C)とポリ乳酸系樹脂(A)との相溶性の微調整を行うための成分である。シアン化ビニル単量体(e−4)の具体例としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0091】
シアン化ビニル単量体(e−4)の使用量は0〜25重量%であり、より好ましくは0重量%である。25重量%を超えると、相対的に前記メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)の使用量が少なくなり、最終的に得られる成形体の耐衝撃強度が充分に向上できなくなる場合がある。
【0092】
これらと共重合可能なビニル単量体(e−5)は、主にポリ乳酸系樹脂組成物の成形時の加工性を改良するための成分である。前記ビニル単量体(e−5)の具体例としては、例えばメチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0093】
これらと共重合可能なビニル単量体(e−5)の使用量は0〜20重量%であり、好ましくは0〜10重量%、より好ましくは0重量%である。共重合可能なビニル単量体(e−5)の使用量が20重量%を超えると、相対的に前記メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)の使用量が少なくなり、最終的に得られる成形体の耐衝撃強度が十分に向上されなくなる場合がある。
【0094】
本発明で用いられるコア−シェル型グラフト共重合体(C)は、前記ゴム状重合体(d’)と単量体混合物(e)とをグラフト共重合させて得ることができる。単量体混合物(e)はグラフト共重合の結果として重合体(e’)を与える。
【0095】
本発明に用いられるコア−シェル型グラフト共重合体(C)のコア層であるゴム状重合体(d’)およびシェル層である重合体(e’)の比率は、(d’)50〜95重量部、(e’)50〜5重量部であることが好ましく、より好ましくは(d’)60〜95重量部、(e’)40〜5重量部である(ただし、(d’)と(e’)の合計は100重量部)。ゴム状重合体(d’)が50重量部より少なく、重合体(e’)が50重量部より多くなると、本発明のポリ乳酸系樹脂組成物から最終的に得られる成形体の耐衝撃強度を充分に向上させることができないため好ましくない。また、ゴム状重合体(d’)が95重量部より多く、重合体(e’)が5重量部より少なくなると、グラフト共重合体(C)とポリ乳酸系樹脂(A)との接着性が失われて本発明のポリ乳酸系樹脂組成物から最終的に得られる成形体の耐衝撃強度が十分に向上されないために好ましくない。
【0096】
本発明で用いられるコア−シェル型グラフト共重合体(C)を得る方法には特に限定がなく、前記のごとく調製したガラス転移温度が0℃以下のゴム状重合体(d’)を含むゴムラテックス(d’’)に、メタクリル酸アルキルエステル単量体(e−1)、アクリル酸アルキルエステル単量体(e−2)、芳香族ビニル単量体(e−3)、シアン化ビニル単量体(e−4)および単量体(e−1)〜単量体(e−4)と共重合可能なビニル単量体(e−5)をそれぞれ所望量含有した単量体混合物(e)を添加し、重合開始剤などを配合して通常の重合法によって重合させ、得られたグラフト共重合体ラテックスから粉末状のグラフト共重合体(C)を得る方法などを採用することができる。
【0097】
なお、前記単量体混合物(e)の重合は、1段階で行ってもよく、多段階で行ってもよく、特に限定がない。前記単量体混合物(e)の添加は、まとめて一括で添加して良く、連続して添加しても良く、2段階以上に分けてそれらの組み合わせで添加を行っても良く、特に限定がない。
【0098】
このようにして得られるコア−シェル型グラフト共重合体ラテックス中の粒子は、通常の電解質の添加による塩析、凝析や熱風中に噴霧、乾燥させることにより、ラテックスから取り出される。また、必要に応じて、通常の方法により洗浄、脱水、乾燥などが行なわれる。
【0099】
ポリ乳酸系樹脂(A)とコア−シェル型グラフト共重合体(C)との配合割合は幅広く採用できるが、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して、コア−シェル型グラフト共重合体(C)1〜50重量部であり、好ましくは5〜40重量部であり、さらに好ましくは8〜30重量部である。1重量部未満では耐衝撃強度を向上させる効果が充分発現できず、また50重量部を超えると溶融粘度が高くなりすぎるため、得られる成形体が収縮したり、その光沢が失われるなど好ましくない現象が現れる。
【0100】
本発明で用いられる可塑剤(D)は、ポリ乳酸系樹脂を軟質化させる成分である。可塑剤(D)の具体例としては、フタル酸エステル、トリメリット酸エステル、アジピン酸エステル、クエン酸エステル、セバシン酸エステルなどの多価カルボン酸系可塑剤、ポリエステル、ポリカプロラクトンなどのポリエステル系可塑剤、グリセリンモノアセトモノラウレート、グリセリンモノアセトモノステアレートなどのグリセリン系可塑剤、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール系可塑剤、エポキシトリグリセリドなどのエポキシ系可塑剤などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、可塑剤(D)の配合量は、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して1〜100重量部であることが好ましく、5〜50重量部であることがより好ましい。配合量が1重量部より少ない場合は、柔軟性を付与する効果が不十分であり、100重量部を超える場合は、ポリ乳酸系樹脂の結晶化度、耐熱性等が低下する傾向がある。
【0101】
本発明で用いられる結晶核剤(E)は、ポリ乳酸系樹脂の結晶化を促進させる成分である。結晶核剤(E)の具体例としては、タルク、ブチル安息香酸ナトリウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウムなどの有機カルボン酸金属塩、カルボン酸アミドなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、結晶核剤(E)の配合量は、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して0.1〜50重量部であることが好ましく、1〜10重量部であることがより好ましい。配合量が0.1重量部より少ない場合は、結晶化速度向上の効果が不十分であり、50重量部を超える場合は、強度などの機械特性、耐衝撃性が低下する傾向がある。
【0102】
本発明で用いられる難燃剤(F)は、ポリ乳酸系樹脂の難燃性を改良する成分である。難燃剤(F)の具体例としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤、金属塩系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、難燃剤(F)の配合量は、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して0.5〜150重量部であることが好ましく、1〜100重量部であることがより好ましい。配合量が0.5重量部より少ない場合は、難燃性向上の効果が不十分であり、150重量部を超える場合は、強度などの機械特性、耐衝撃性が低下する傾向がある。
【0103】
臭素系難燃剤としては、四臭化ビスフェノールAエポキシオリゴマー、四臭化ビスフェノールAカーボネートオリゴマー、臭化エポキシ樹脂、臭化アンモニウムなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0104】
塩素系難燃剤としては、塩素化パラフィン、塩素化ポリエチレン、過塩素化シクロペンタデカン、テトラクロロ無水フタル酸などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0105】
リン系難燃剤としては、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、ポリリン酸塩などの有機リン系化合物、赤リンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0106】
窒素化合物系難燃剤としては、エチルアミン、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミンなどの脂肪族アミン化合物、アニリン、フェニレンジアミンなどの芳香族アミン化合物、尿酸、アデニン、グアニン、メラミンシアヌレート、メラミンイソシアヌレートなどの含窒素複素環式化合物シアン化合物、N,N−ジメチルアセトアミドなどの脂肪族アミド、N,N−ジフェニルアセトアミド、芳香族アミド、尿素、チオ尿素などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0107】
シリコーン系難燃剤としては、シリコーン樹脂、ポリアルキルシロキサン、ポリアルキルフェニルシロキサンなどのシリコーンオイルなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0108】
金属塩系難燃剤としては、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化亜鉛などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0109】
金属水酸化物系難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0110】
本発明で用いられる充填剤(G)としては、ポリ乳酸系樹脂の溶融特性、機械特性、耐衝撃性などを改善させる成分である。充填剤(G)の具体例としては、炭酸カルシウム、マイカ、チタン酸カリウム、珪酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、モンモリロナイト、ガラス繊維、炭素繊維、ケナフ繊維などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、充填剤(G)の配合量は、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して1〜30重量部であることが好ましく、5〜15重量部であることがより好ましい。配合量が1重量部より少ない場合は、ポリ乳酸系樹脂の溶融特性、機械特性を改良する効果が不十分であり、30重量部を超えると、充填剤の分散性が低下し、充填剤の凝集部でクラックが発生しやすく、強度などの機械特性が低下する傾向がある。
【0111】
本発明で用いられる安定剤(H)としては、ポリ乳酸系樹脂の耐熱性、耐候性を向上させる成分である。安定剤(H)の具体例としては、ヒンダードフェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系、ビタミン系、ホスフェート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、芳香族ベンゾエート系、多価アミン系、シュウ酸アニリド系、シアノアクリレート系、ヒンダードアミン系、トリアジン系、ヒドラジン誘導体系化合物などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、安定剤(H)の配合量は、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して0.01〜3量部であることが好ましく、0.03〜2重量部であることがより好ましい。配合量が0.01重量部より少ない場合は、ポリ乳酸系樹脂の耐熱性、耐候性を改良する効果が不十分であり、3重量部を超えると、強度などの機械特性が低下する傾向がある。
【0112】
本発明で用いられる滑剤(I)としては、成形加工時における滑性、離型性を向上させる成分である。滑剤(I)の具体例としては、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィン、ポリプロピレンワックスもしくはポリエチレンワックスなどの低分子量ポリオレフィンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、滑剤(I)の配合量は、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して0.01〜3重量部であることが好ましく、0.03〜2重量部であることがより好ましい。配合量が0.01重量部より少ない場合は、充分な滑性、離型性を付与することができず、3重量部を超えると、強度などの機械特性が低下する傾向がある。
【0113】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物を製造する方法としては特に限定はなく、公知の方法を採用することができる。例えば、ポリ乳酸系樹脂(A)、増粘剤(B)およびコア−シェル型グラフト共重合体(C)、可塑剤(D)、結晶核剤(E)、難燃剤(F)、充填剤(G)、安定剤(H)、および滑剤(I)を予めヘンシェルミキサー、タンブラーなどを用いて混合した後、単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、加熱ロールなどを用いて溶融混練することにより樹脂組成物を得る方法などを採用することができる。
【0114】
更に、例えば、ポリ乳酸系樹脂(A)100重量部に対して、増粘剤(B)が50重量部を超えた範囲で混合した高濃度のマスターバッチを予め製造しておき、実際の成形加工時に、0.1〜50重量部の範囲で所望の添加量になるように前記マスターバッチをポリ乳酸系樹脂と混合、希釈して使用してもよい。
【0115】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物には、必要に応じて、生分解促進剤、帯電防止剤、防臭剤、展着剤、着色剤、発泡剤、発泡剤分解促進剤、抗菌・抗カビ剤、離型剤などの他の添加剤を単独または2種以上を組合せて添加してもよい。
【0116】
本発明のポリ乳酸系樹脂組成物からの成形体を得る方法は特に限定されるものではなく、一般に用いられている成形法を適用できるが、例えば射出成形、カレンダー成形、フィルム成形、押出成形、ブロー成形、圧縮成形、トランスファ成形、熱成形、流動成形、積層成形、発泡成形などを好ましく適用できる。
【0117】
本発明によれば、溶融加工時において、より高い溶融粘度が要求される押出成形法やカレンダー成形法においても安定した加工性を発現し、かつ、表面性、寸法安定性、耐衝撃性、難燃性、耐熱性、耐候性に優れる成形品を得ることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)ポリ乳酸系樹脂100重量部に対して、ガラス転移温度が60℃以上かつ体積平均粒子径が50〜500μmの範囲であってポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)100重量部を体積平均粒子径が0.01〜0.5μmの重合体粒子(B−2)0.5〜30重量部で被覆した増粘剤(B)0.1〜50重量部、(C)コア−シェル型グラフト共重合体1〜50重量部、(D)可塑剤、(E)結晶核剤、(F)難燃剤、(G)充填剤、(H)安定剤、(I)滑剤を含有ことを特徴とする、ポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項2】
前記ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、エポキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、イソシアナート基、酸無水物基、酸塩化物基から選ばれる1種または2種以上の反応性基を含有することを特徴とする、請求項1記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項3】
ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート15〜100重量%、(b)これと共重合可能なビニルモノマー0〜85重量%[(a)と(b)を合わせて100重量%]を重合することにより得られ、重量平均分子量が1000〜40万であることを特徴とする、請求項1または2記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項4】
ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート15〜95重量%、(b)(a)以外の(メタ)アクリレート5〜85重量%、及び(c)これらと共重合可能なビニルモノマー0〜80重量%[(a)、(b)、(c)を合わせて100重量%]を重合することにより得られ、重量平均分子量が4万〜15万であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項5】
ポリ乳酸系樹脂と反応性を有する重合体粒子(B−1)が、(a)エポキシ基含有(メタ)アクリレート15〜95重量%、(b)芳香族ビニルモノマー5〜85重量%、及び(c)これらと共重合可能な他のモノマー0〜80重量%[(a)、(b)、(c)を合わせて100重量%]を重合することにより得られ、重量平均分子量が4万〜15万であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項6】
コア−シェル型グラフト共重合体(C)が、(d−1)ブタジエンおよび/またはアルキルアクリレート単量体35〜100重量%、(d−2)芳香族ビニル単量体0〜65重量%、(d−3)これらと共重合可能なビニル単量体0〜20重量%、および(d−4)多官能性単量体0〜5重量%を含有する単量体混合物(d)からなり、ガラス転移温度が0℃以下であるゴム状重合体(d’)50〜95重量部をコア層として含有し、(e−1)アルキルメタクリレート単量体10〜100重量%、(e−2)アルキルアクリレート単量体0〜60重量%、(e−3)芳香族ビニル単量体0〜90重量%、(e−4)シアン化ビニル単量体0〜25重量%、および(e−5)これらと共重合可能なビニル単量体0〜20重量%を含有する単量体混合物(e)からなる重合体(e’)5〜50重量部をシェル層として含有することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項7】
可塑剤(D)が、多価カルボン酸系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、グリセリン系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤、エポキシ系可塑剤である請求項1乃至6のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項8】
結晶核剤(E)が、タルク、有機カルボン酸金属塩、カルボン酸アミドである請求項1乃至7のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項9】
難燃剤(F)が、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、窒素化合物系難燃剤、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤である請求項1乃至8のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項10】
充填剤(G)が、炭酸カルシウム、マイカ、チタン酸カリウム、珪酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、モンモリロナイト、ガラス繊維、炭素繊維、ケナフ繊維である請求項1乃至9のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項11】
安定剤(H)が、ヒンダードフェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系、ビタミン系、ホスフェート系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、芳香族ベンゾエート系、多価アミン系、シュウ酸アニリド系、シアノアクリレート系、ヒンダードアミン系、トリアジン系、ヒドラジン誘導体系化合物である請求項1乃至10のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。
【請求項12】
滑剤(I)が、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィンである請求項1乃至11のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂組成物。

【公開番号】特開2006−193561(P2006−193561A)
【公開日】平成18年7月27日(2006.7.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−4249(P2005−4249)
【出願日】平成17年1月11日(2005.1.11)
【出願人】(000000941)株式会社カネカ (3,932)
【Fターム(参考)】