樹脂組成物、その製造方法及びその樹脂成形体
【課題】環境負荷を低減することができると共に、得られる成形体の耐熱性及び引張破断伸度等の機械的特性に優れている樹脂組成物、その製造方法及びその樹脂成形体を提供する。
【解決手段】樹脂組成物は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有するものである。前記脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸の金属塩が好ましい。樹脂組成物には、相溶化剤を含むことが望ましい。この樹脂組成物を射出成形することにより樹脂成形体が得られる。その樹脂成形体は、自動車内装部品に好適に用いられる。
【解決手段】樹脂組成物は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有するものである。前記脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸の金属塩が好ましい。樹脂組成物には、相溶化剤を含むことが望ましい。この樹脂組成物を射出成形することにより樹脂成形体が得られる。その樹脂成形体は、自動車内装部品に好適に用いられる。
【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品などとして好適に使用される樹脂組成物、その製造方法及びその樹脂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（バイオベース）の樹脂（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、植物由来の樹脂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、樹脂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。また、植物由来の材料の使用に際し、成形体質量のどれだけの割合が植物由来の材料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。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。このほかにもバクテリアの体内にて合成されるポリヒドロキシブチレートが注目され始めている。ポリヒドロキシブチレートもバクテリアにより糖分や植物油などを出発物質として得られることから、広義の植物由来の樹脂として認知され始めている。
【０００３】
しかし、ポリ乳酸を自動車内装部品等の厳しい条件が求められる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問題がある。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、自動車内装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。一方、ポリヒドロキシブチレートについても生分解速度がポリ乳酸よりも速いことや、ポリ乳酸同様に硬くて脆い性質、加水分解の進行などの点において改良が必要である。この種の改良として、例えばポリ乳酸系樹脂、結晶性ポリプロピレン系樹脂組成物及び無機フィラーを含有するポリ乳酸系樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このポリ乳酸系樹脂組成物によれば、外観及び耐熱性に優れ、分散性が良好な樹脂組成物及び成形品を得ることができる。
【０００５】
なお、植物由来の材料を用いないプロピレン系樹脂組成物として、プロピレン・エチレンブロック共重合体、タルク、エチレン・１−オクテン共重合体からなるプロピレン系樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献２を参照）。このプロピレン系樹脂組成物によれば、優れた塗装性を維持しつつ、耐熱性及び低温衝撃強度のバランスと、射出成形加工性とを発揮することができる。
【特許文献１】特開２００５−３０７１２８号公報（第２頁、第３頁及び第８頁）
【特許文献２】特開平１０−１５２５９７号公報（第２頁、第６頁及び第７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているポリ乳酸系樹脂組成物は、得られる成形品について耐熱性及び引張破断伸度などの物性が不十分であった。つまり、マトリックスを形成するポリプロピレンは、分散相を形成する植物由来の樹脂よりも柔らかく、機械的強度や耐熱性が低いことから、ポリプロピレンを補強する必要がある。ところが、特許文献１に記載されている無機フィラーは従来公知の無機フィラーがそのまま使用されていることから、マトリックスを形成するポリプロピレン側に分散されにくく、無機フィラーは植物由来の樹脂側に偏って分散される。このため、無機フィラーのもつ補強機能をポリプロピレンを補強するために十分に発現することができなかったものと考えられる。
【０００７】
なお、特許文献２に記載されているプロピレン系樹脂組成物は、植物由来の樹脂が配合されていないため、環境負荷を抑制する点に関して何ら貢献することができない。さらに、プロピレン系樹脂組成物中に含まれるタルクとしては、ベヘン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムで表面処理されたものも使用されている。しかしながら、植物由来の樹脂を用いた樹脂組成物においては、ポリ乳酸などの植物由来の樹脂が従来の石油系合成樹脂とは異なる性質を有していることから、ポリ乳酸とポリプロピレンとが非相溶性になる。それと同時に、前記のタルクをそのまま適用した場合には、分散性が低いため、無機フィラーによる機能を十分に発現することができないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的とするところは、環境負荷を低減することができると共に、得られる成形体の耐熱性及び引張破断伸度等の機械的特性に優れている樹脂組成物、その製造方法及びその樹脂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の樹脂組成物は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の樹脂組成物は、請求項１において、前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸の金属塩であることを特徴とする。
請求項３の樹脂組成物は、請求項１又は請求項２において、相溶化剤を含有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の樹脂組成物の製造方法は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法であって、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の樹脂成形体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂組成物が射出成形されて形成された樹脂成形体であって、ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法に準拠して測定される荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎで測定される引張破断伸度が５０〜７００％であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の樹脂成形体は、請求項５において、自動車内装部品に用いられるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
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の樹脂組成物では、特定のタルク、植物由来のポリエステル及びポリプロピレンが含まれ、タルクはチタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したものが使用される。このため、疎水化処理されたタルクは、その表面にチタネート系カップリング剤に基づく疎水基と脂肪酸金属塩に基づく疎水基とを有している。従って、疎水化処理されたタルクは疎水性のポリプロピレンに高い親和性を示し、マトリックス相を形成するポリプロピレンを補強するものと考えられる。その結果、樹脂組成物より得られる成形体の耐熱性及び引張破断伸度等の機械的特性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物には植物由来のポリエステルが含まれていることから、カーボンニュートラルの概念により環境負荷を低減することができる。
【００１５】
請求項２の樹脂組成物では、脂肪酸金属塩がステアリン酸の金属塩であることから、請求項１に係る発明の効果に加えて、タルク表面の疎水化機能を向上させることができる。
請求項３の樹脂組成物では、相溶化剤を含有することから、特に植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶性が高められ、請求項１又は請求項２に係る発明の効果を一層向上させることができる。
【００１６】
請求項４の樹脂組成物の製造方法では、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することにより行われる。従って、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果を奏する樹脂組成物を均一組成にできると共に、容易に製造することができる。
【００１７】
請求項５の樹脂成形体では、請求項１から請求項３のいずれかに係る樹脂組成物が射出成形されて形成された樹脂成形体であって、荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつ引張破断伸度が５０〜７００％である。このため、樹脂成形体は容易に成形されると共に、耐熱性及び機械的特性に優れている。
【００１８】
請求項６の樹脂成形体では、自動車内装部品に用いられるものであることから、請求項５に係る発明の効果に加えて、自動車内装部品に要求される耐熱変形性や耐衝撃性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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樹脂組成物は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステル（バイオポリエステル）と、ポリプロピレンとを含有するものである。この樹脂組成物においては、タルクが特定の疎水化処理を施されており、そのタルクが主にポリプロピレンを補強すると共に、各成分の相溶性を高めることから、樹脂組成物より得られる樹脂成形体の特性、特に耐熱性及び機械的特性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物には植物由来のポリエステルが含まれているため、係る樹脂組成物及びそれより得られる成形体は環境負荷の少ないものである。
【００２０】
前記タルクは充填剤等として一般に用いられるものが使用できる。このタルクは滑石とも呼ばれ、主成分は含水ケイ酸マグネシウムである。タルクの平均粒子径は、通常１〜１０μｍ程度である。タルクは、樹脂組成物から得られる樹脂成形体の耐熱性のほか、曲げ強度などの機械的特性を高める機能を発現する。タルクの疎水化処理は、チタネート系カップリング剤と脂肪酸金属塩という特定の化合物を併用して行われる。チタネート系カップリング剤は、その疎水基によってタルク表面に疎水性を付与すると共に、マトリックス相を形成するポリプロピレンと、ドメイン相を形成する植物由来のポリエステルとの相溶性を高め、樹脂組成物の特性を向上させるものである。このチタネート系カップリング剤としては、疎水基の側鎖有機官能基としてカルボン酸エステル基を有するもの、ピロリン酸エステル基を有するもの、リン酸エステル基を有するもの等が用いられる。さらに、チタネート系カップリング剤は、親水性の官能基を有している。
【００２１】
脂肪酸金属塩は、主にその疎水基によりタルク表面に疎水性を付与する化合物である。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸〔ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ〕、ラウリン酸〔ＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯＯＨ〕、パルミチン酸〔ＣＨ３（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ〕等の高級脂肪酸のマグネシウム、カルシウム、亜鉛等の金属塩が用いられる。この脂肪酸金属塩は、炭素数の多いアルキル基に基づいて疎水性を発現することができる。脂肪酸金属塩として具体的には、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等のステアリン酸の金属塩、ラウリン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等が用いられる。これらの脂肪酸金属塩のうち、疎水化機能を高めることができる点からステアリン酸の金属塩が好ましい。
【００２２】
次に、植物由来のポリエステルは、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）である。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％を超え、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樹脂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。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傾向がない。ポリ乳酸の質量平均分子量は、１万〜５０万程度であり、１５万〜３０万が好ましい。
【００２３】
ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）は、バイオガス（生ごみ等を嫌気性状態で発酵させて得られるガス）や天然ガス中のメタンを原料として微生物により生産される脂肪族ポリエステルであり、廃棄後には微生物によりバイオガスに戻り、リサイクルされる生分解性の樹脂である。このポリヒドロキシブチレートは、ガラス転移温度が室温よりも高い硬質樹脂である。ポリヒドロキシブチレートの質量平均分子量は、１万〜５０万程度であり、１５万〜２５万が好ましい。
【００２４】
ポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）（ＰＨＢＨ）は、上記のポリヒドロキシブチレートと同様に微生物によって産生される生分解性の脂肪族ポリエステルであり、例えばポリ（３−ヒドロキシブチレート−３−ヒドロキシヘキサノエート）などが用いられる。このポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）は、ガラス転移温度が室温よりも高い硬質樹脂からガラス転移温度が室温よりも低い軟質樹脂まで存在する。ポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）の質量平均分子量は、１０万〜９０万程度であり、２０万〜５０万が好ましい。
【００２５】
樹脂組成物を構成する植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの合計量中における植物由来のポリエステルの含有量は、２０〜６０質量％であることが好ましい。植物由来のポリエステルの含有量が２０質量％未満の場合には、植物由来樹脂の割合（植物度）が少なくなり、樹脂組成物から得られる樹脂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％を超える場合には、植物由来のポリエステルの含有量が過剰となり、樹脂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、ポリ乳酸等の植物由来のポリエステル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、樹脂成形体の耐久性が低下する。
【００２６】
前記ポリプロピレンは、ポリ乳酸等の植物由来のポリエステルとポリマーアロイを形成する材料であり、樹脂組成物より得られる樹脂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。ポリプロピレンは結晶性の高分子物質で融点が高く、強度等に優れると共に、比重が小さく（０．９０〜０．９１）、樹脂組成物より得られる樹脂成形体の軽量化を図ることができ、かつ入手が容易で安価である。このポリプロピレンとしては、プロピレンと他の単量体、例えばエチレンとのランダム共重合体であってもよいし、ゴム成分を含有するブロックポリプロピレンであってもよい。さらに、ポリプロピレンとしては、ガラス繊維等が含まれたポリプロピレンであってもよい。
【００２７】
樹脂組成物を構成する植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの合計量中におけるポリプロピレンの含有量は４０〜８０質量％であることが好ましい。ポリプロピレンの含有量が４０質量％未満の場合には、樹脂組成物から得られる樹脂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、目的とする樹脂成形体が得られ難くなる。その一方、ポリプロピレンの含有量が８０質量％を超える場合には、ポリプロピレンが過剰となり、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。
【００２８】
次に、相溶化剤は植物由来のポリエステルとポリプロピレンとを相溶化（アロイ化）させ、アロイ化によりポリマーアロイを形成し、樹脂組成物から得られる樹脂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ものであり、必要に応じて配合される。相溶化剤としては、例えば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）等の極性基変性エラストマー、乳酸系ポリエステル共重合体、極性基変性ポリオレフィンなどが好適に用いられる。これらのうち、有機アミンで変性された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、ポリ乳酸等の植物由来のポリエステルに対する相溶性が優れているため特に好ましい。
【００２９】
相溶化剤として具体的には、極性基変性エラストマーとして旭化成ケミカルズ（株）製の商品名タフテックＭ１９４３、乳酸系ポリエステル共重合体として大日本インキ化学工業（株）製の商品名プラメートＰＤ−１５０、極性基変性ポリオレフィンとして三井化学（株）製の商品名タフマーＭＰ０６２０等が挙げられる。
【００３０】
また、アミン変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。
【００３１】
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、ドメインとなる植物由来のポリエステル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プロピレンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００３２】
相溶化剤の含有量は、植物由来のポリエステルとポリプロピレ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、植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの合計量１００質量部当たり０．５〜１０質量部であることが好ましく、１〜５質量部であることがより好ましい。相溶化剤の含有量が０．５質量部未満の場合、植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶化が不十分となり、樹脂成形体の耐熱性や機械的特性が低下する。その一方、１０質量部を超える場合、植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶化には過剰となり、過剰量の相溶化剤が樹脂成形体の特性に悪影響を及ぼして好ましくない。
【００３３】
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、ヤシ繊維、パルプ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、樹脂組成物の植物度を高めることができる。
【００３４】
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２０〜７０質量％であることが好ましい。この植物度が２０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％を超える場合、環境に与える負荷は小さくなるが、樹脂成形体の機械的特性や耐熱性が低下する傾向を示す。
【００３５】
続いて、上記樹脂組成物の製造方法、つまりアロイ化（相溶化）について説明する。すなわち、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有する原料組成物を、押出機により混練しながら押し出すことにより行われる。押出機としては、２軸押出機等が使用される。この場合、原料組成物を加熱、溶融して混練する。
【００３６】
この製造方法により、相溶化剤のアミノ基等の極性基が植物由来のポリエステル側に作用し、相溶化剤を構成する重合体がポリプロピレン側に作用して樹脂組成物（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樹脂組成物は、ポリプロピレンのマトリックス（連続相、海）中に植物由来のポリエステルがドメイン（分散相、島）として分散されている。このことは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で容易に確認することができる。
【００３７】
次に、前記樹脂組成物から得られる樹脂成形体について説明する。係る樹脂成形体は、前述した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、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。すなわち、ポリ乳酸のガラス転移温度（５７〜５８℃）よりも低い温度で成形を行うことができる。
【００３８】
このようにして製造される樹脂成形体は、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。耐熱性に関して具体的には、ＪＩＳ Ｋ ７１９１に準拠して荷重０．４５ＭＰａにて測定される低荷重たわみ（ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法）温度が好ましくは９０〜１３０℃である。また、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好ましくは５０〜７００％である。さらに、樹脂成形体は９０℃で２４時間保持後の変形が少なく、耐熱変形性に優れ、落錘衝撃試験による耐衝撃性にも優れており、自動車内装部品として好適に用いられる。
【００３９】
さて、本実施形態の作用について説明すると、疎水化処理されたタルク、植物由来のポリエステル、ポリプロピレン及び必要により相溶化剤を含有する原料組成物を押出機で溶融混練し、押し出すことにより樹脂組成物が調製される。得られた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樹脂成形体が製造される。
【００４０】
上記タルクの疎水化処理は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩を用いて行われる。チタネート系カップリング剤は、カルボン酸高級アルキルエステルやピロリン酸高級アルキルエステル等に基づく疎水基と親水基とを有している。さらに、脂肪酸金属塩は、高級脂肪酸の高級アルキル基に基づく疎水基とカルボキシル基とを有している。一方、タルクの主成分は含水ケイ酸マグネシウムであるため、親水性成分が配向されやすいと考えられる。このため、チタネート系カップリング剤は親水基がタルク表面に配向し、疎水基が外方に向き、脂肪酸金属塩はカルボキシル基がタルク表面に配向し、疎水基が外方に向いているものと考えられる。
【００４１】
従って、チタネート系カップリング剤と脂肪酸金属塩の双方の相乗的作用により、タルク表面が疎水化されているものと推測される。その結果、疎水化処理されたタルクは疎水性のポリプロピレンに高い親和性を示し、マトリックス相を形成するポリプロピレンを補強するものと考えられる。加えて、チタネート系カップリング剤は、タルク表面にカップリングすると共に、マトリックス相を形成するポリプロピレンと、分散相を形成する植物由来のポリエステルとの相溶性を高めるものと推定される。よって、樹脂成形体の特性がバランス良く発現される。
【００４２】
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樹脂組成物では、特定のタルク、植物由来のポリエステル及びポリプロピレンが含まれ、タルクはチタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したものが使用される。従って、疎水化処理されたタルクは疎水性のポリプロピレンに親和し、マトリックス相を形成するポリプロピレンを補強するものと考えられる。その結果、樹脂組成物より得られる成形体の耐熱性及び引張破断伸度等の機械的特性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物には植物由来のポリエステルが含まれていることから、環境負荷を低減することができる。
【００４３】
・ 前記脂肪酸金属塩がステアリン酸の金属塩であることにより、タルク表面の疎水化機能を向上させることができる。
・ 樹脂組成物に相溶化剤を含有することにより、特に植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶性が高められ、上記の効果を一層向上させることができる。
【００４４】
・ 樹脂組成物の製造方法では、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することにより行われる。従って、上記効果を奏する樹脂組成物を容易に製造することができる。
【００４５】
・ 樹脂成形体は、樹脂組成物が射出成形されて形成され、荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつ引張破断伸度が５０〜７００％であるため、樹脂成形体は容易に成形されると共に、耐熱性及び機械的特性に優れている。
【００４６】
・ 樹脂成形体は、自動車内装部品に要求される耐熱変形性や耐衝撃性を有しているため、自動車内装部品として好適に用いることができる。
【実施例】
【００４７】
以下に、参考例、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。
（参考例１〜７、タルクの表面処理）
撹拌装置として、スーパーミキサー〔カワタ（株）製〕を用い、タルク１００質量部に対し、水１００質量部にカップリング剤２０質量部、ステアリン酸金属塩１０質量部及び界面活性剤として直鎖ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１質量部を分散させた分散液を、各成分が表１に示す含有量（質量部）となるように投入した。そして、回転数２４００ｒｐｍにて１０分間撹拌、混合し、疎水化処理を行った。その後、撹拌装置から疎水化処理されたタルクを取り出し、乾燥機中で温度８０℃にて乾燥した。
【００４８】
【表１】
（実施例１〜４及び比較例１〜４）
下記に記載するポリ乳酸、ポリプロピレン、疎水化処理されたタルク及び相溶化剤を表２に示す含有量（質量部）で、２軸押出機〔神戸製鋼所（株）製、ＫＴＸ３０〕に投入し、バレル温度１８０℃、回転数５００ｒｐｍの成形条件で混練し、直径２ｍｍのストランドを押し出した。そして、ストランドをストランドカッターで切断し、長さ２ｍｍ、直径２ｍｍのペレット（樹脂組成物）を得た。次に、得られたペレットを射出成形機（ファナック社製、ロボショットＳ２０００ｉ、１００Ａ）に投入し、成形型内に射出し、金型温調機によりキャビティ面を４０℃に調整した状態で樹脂成形体を製造した。
【００４９】
タルク：平均粒子径５．０μｍ、富士タルク工業（株）製、ＬＭＳ２００
チタネート系カップリング剤Ａ：カルボン酸エステル基型、味の素ファインテクノ（株）製、ＫＲ ＴＴＳ
チタネート系カップリング剤Ｂ：ピロ燐酸エステル基型、味の素ファインテクノ（株）製、ＫＲ ３８Ｓ
チタネート系カップリング剤Ｃ：ピロ燐酸エステル基型、味の素ファインテクノ（株）製、ＫＲ １３８Ｓ
なお、チタネート系カップリング剤ＢとＣとは、疎水基の側鎖有機官能基は同じであるが、親水性の官能基が異なるものである。
【００５０】
アルミネート系カップリング剤：味の素ファインテクノ（株）製、ＡＬ−Ｍ
シランカップリング剤：ビニルトリエトキシシラン、信越化学工業（株）製、ＫＢＥ１００３
ＰＬＡ：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、質量平均分子量１９万５千
ＰＨＢ：ポリヒドロキシブチレート、質量平均分子量２２万１千
ＰＨＢＨ：ポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）、質量平均分子量２４万４千
相溶化剤１：アミン変性ＨＳＢＲ（水添スチレン−ブタジエン共重合体）、ＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン８６３０Ｐ
相溶化剤２：乳酸系ポリエステル共重合体、大日本インキ化学工業（株）製、商品名プラメートＰＤ−１５０
ここで、比較例１ではチタネート系カップリング剤を用いず、ステアリン酸カルシウムのみで表面処理したタルクを使用した例、比較例２ではアルミネート系カップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したタルクを使用した例を示す。また、比較例３ではシランカップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したタルクを使用した例、比較例４ではチタネート系カップリング剤のみを用いて表面処理したタルクを使用した例を示す。
【００５１】
そして、製造された各樹脂成形体について、荷重たわみ温度、引張破断伸度、さらに変形の有無及び落錘衝撃試験を以下に示す方法により測定し、それらの結果を表２に示した。
【００５２】
荷重たわみ温度（℃）：ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法〔低荷重たわみ温度（℃）〕に準拠して測定した。すなわち、加熱浴槽中における樹脂成形体の試験片に０．４５ＭＰａの曲げ応力を加えながら、一定速度で伝熱媒体を昇温させ、試験片が規定のたわみ量に達したときの伝熱媒体の温度を測定した。
【００５３】
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。
変形の有無：樹脂成形体を温度９０℃で２４時間放置したときの変形の有無を目視にて判断し、次の評価基準で評価した。
【００５４】
○：許容不可能な変形ではなかった、×：許容不可能な変形があった。
落錘衝撃試験：１ｋｇの重りを１ｍの高さから樹脂成形体上へ落下させ、樹脂成形体の破壊の有無を目視にて判断し、次の評価基準で評価した。
【００５５】
○：破壊しなかった、×：破壊した。
【００５６】
【表２】
表２に示したように、実施例１〜４ではタルク表面の疎水化処理をチタネート系カップリング剤とステアリン酸金属塩との組合せによって行った。このため、疎水化処理されたタルクは、ポリプロピレンに親和性を示してマトリックスとしてのポリプロピレン内に存在し、ポリプロピレンを補強するものと考えられる。その結果、得られる樹脂成形体は、荷重たわみ温度に示される耐熱性、引張破断伸度に示される機械的強度に優れていた。さらに、樹脂成形体は加熱による変形がなく、耐衝撃性にも優れ、自動車内装部品として有用であることが示された。
【００５７】
その一方、比較例１においては、タルクがチタネート系カップリング剤を用いず、ステアリン酸カルシウムのみで表面処理したものであったため、ポリプロピレンを十分に補強することができず、荷重たわみ温度が低く、加熱による変形が見られた。比較例２では、タルクとして、アルミネート系カップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したものを使用し、比較例３ではシランカップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したものを使用した結果、耐熱性が悪い上に、引張破断伸度及び耐衝撃性も悪化した。比較例４では、タルクとして、チタネート系カップリング剤のみを用いて表面処理したタルクを使用したため、耐熱性及び機械的特性ともに最も悪い結果であった。
【００５８】
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。
・ 前記植物由来のポリエステルとして、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート及びポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を２種以上組合せて用いることもできる。さらに、その他の植物由来のポリエステル、例えば微生物産生の脂肪族ポリカーボネート、脂肪族ポリエーテル等を配合することも可能である。
【００５９】
・ ポリ乳酸として、非晶性のポリ乳酸を使用したり、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したりすることができる。
・ 前記ポリプロピレンに加えて、又はポリプロピレンの一部に代えてその他のポリオレフィンを用いることができる。そのようなポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリブチレンなどが挙げられる。
【００６０】
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。
・ 前記ステアリン酸の金属塩は、ステアリン酸カルシウム又はステアリン酸マグネシウムであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の樹脂組成物。このように構成した場合、請求項２又は請求項３に係る発明の効果に加えて、疎水化機能を向上させることができる。
【００６１】
・ 前記射出成形は、金型温度が５〜５０℃で行われるものであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の樹脂成形体。このように構成した場合、請求項５又は請求項６に係る発明の効果に加えて、樹脂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品などとして好適に使用される樹脂組成物、その製造方法及びその樹脂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（バイオベース）の樹脂（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、植物由来の樹脂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、樹脂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。また、植物由来の材料の使用に際し、成形体質量のどれだけの割合が植物由来の材料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。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。このほかにもバクテリアの体内にて合成されるポリヒドロキシブチレートが注目され始めている。ポリヒドロキシブチレートもバクテリアにより糖分や植物油などを出発物質として得られることから、広義の植物由来の樹脂として認知され始めている。
【０００３】
しかし、ポリ乳酸を自動車内装部品等の厳しい条件が求められる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問題がある。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、自動車内装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。一方、ポリヒドロキシブチレートについても生分解速度がポリ乳酸よりも速いことや、ポリ乳酸同様に硬くて脆い性質、加水分解の進行などの点において改良が必要である。この種の改良として、例えばポリ乳酸系樹脂、結晶性ポリプロピレン系樹脂組成物及び無機フィラーを含有するポリ乳酸系樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このポリ乳酸系樹脂組成物によれば、外観及び耐熱性に優れ、分散性が良好な樹脂組成物及び成形品を得ることができる。
【０００５】
なお、植物由来の材料を用いないプロピレン系樹脂組成物として、プロピレン・エチレンブロック共重合体、タルク、エチレン・１−オクテン共重合体からなるプロピレン系樹脂組成物が知られている（例えば、特許文献２を参照）。このプロピレン系樹脂組成物によれば、優れた塗装性を維持しつつ、耐熱性及び低温衝撃強度のバランスと、射出成形加工性とを発揮することができる。
【特許文献１】特開２００５−３０７１２８号公報（第２頁、第３頁及び第８頁）
【特許文献２】特開平１０−１５２５９７号公報（第２頁、第６頁及び第７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているポリ乳酸系樹脂組成物は、得られる成形品について耐熱性及び引張破断伸度などの物性が不十分であった。つまり、マトリックスを形成するポリプロピレンは、分散相を形成する植物由来の樹脂よりも柔らかく、機械的強度や耐熱性が低いことから、ポリプロピレンを補強する必要がある。ところが、特許文献１に記載されている無機フィラーは従来公知の無機フィラーがそのまま使用されていることから、マトリックスを形成するポリプロピレン側に分散されにくく、無機フィラーは植物由来の樹脂側に偏って分散される。このため、無機フィラーのもつ補強機能をポリプロピレンを補強するために十分に発現することができなかったものと考えられる。
【０００７】
なお、特許文献２に記載されているプロピレン系樹脂組成物は、植物由来の樹脂が配合されていないため、環境負荷を抑制する点に関して何ら貢献することができない。さらに、プロピレン系樹脂組成物中に含まれるタルクとしては、ベヘン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムで表面処理されたものも使用されている。しかしながら、植物由来の樹脂を用いた樹脂組成物においては、ポリ乳酸などの植物由来の樹脂が従来の石油系合成樹脂とは異なる性質を有していることから、ポリ乳酸とポリプロピレンとが非相溶性になる。それと同時に、前記のタルクをそのまま適用した場合には、分散性が低いため、無機フィラーによる機能を十分に発現することができないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明の目的とするところは、環境負荷を低減することができると共に、得られる成形体の耐熱性及び引張破断伸度等の機械的特性に優れている樹脂組成物、その製造方法及びその樹脂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の樹脂組成物は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の樹脂組成物は、請求項１において、前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸の金属塩であることを特徴とする。
請求項３の樹脂組成物は、請求項１又は請求項２において、相溶化剤を含有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の樹脂組成物の製造方法は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法であって、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の樹脂成形体は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂組成物が射出成形されて形成された樹脂成形体であって、ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法に準拠して測定される荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎで測定される引張破断伸度が５０〜７００％であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の樹脂成形体は、請求項５において、自動車内装部品に用いられるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
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の樹脂組成物では、特定のタルク、植物由来のポリエステル及びポリプロピレンが含まれ、タルクはチタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したものが使用される。このため、疎水化処理されたタルクは、その表面にチタネート系カップリング剤に基づく疎水基と脂肪酸金属塩に基づく疎水基とを有している。従って、疎水化処理されたタルクは疎水性のポリプロピレンに高い親和性を示し、マトリックス相を形成するポリプロピレンを補強するものと考えられる。その結果、樹脂組成物より得られる成形体の耐熱性及び引張破断伸度等の機械的特性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物には植物由来のポリエステルが含まれていることから、カーボンニュートラルの概念により環境負荷を低減することができる。
【００１５】
請求項２の樹脂組成物では、脂肪酸金属塩がステアリン酸の金属塩であることから、請求項１に係る発明の効果に加えて、タルク表面の疎水化機能を向上させることができる。
請求項３の樹脂組成物では、相溶化剤を含有することから、特に植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶性が高められ、請求項１又は請求項２に係る発明の効果を一層向上させることができる。
【００１６】
請求項４の樹脂組成物の製造方法では、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することにより行われる。従って、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果を奏する樹脂組成物を均一組成にできると共に、容易に製造することができる。
【００１７】
請求項５の樹脂成形体では、請求項１から請求項３のいずれかに係る樹脂組成物が射出成形されて形成された樹脂成形体であって、荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつ引張破断伸度が５０〜７００％である。このため、樹脂成形体は容易に成形されると共に、耐熱性及び機械的特性に優れている。
【００１８】
請求項６の樹脂成形体では、自動車内装部品に用いられるものであることから、請求項５に係る発明の効果に加えて、自動車内装部品に要求される耐熱変形性や耐衝撃性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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樹脂組成物は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステル（バイオポリエステル）と、ポリプロピレンとを含有するものである。この樹脂組成物においては、タルクが特定の疎水化処理を施されており、そのタルクが主にポリプロピレンを補強すると共に、各成分の相溶性を高めることから、樹脂組成物より得られる樹脂成形体の特性、特に耐熱性及び機械的特性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物には植物由来のポリエステルが含まれているため、係る樹脂組成物及びそれより得られる成形体は環境負荷の少ないものである。
【００２０】
前記タルクは充填剤等として一般に用いられるものが使用できる。このタルクは滑石とも呼ばれ、主成分は含水ケイ酸マグネシウムである。タルクの平均粒子径は、通常１〜１０μｍ程度である。タルクは、樹脂組成物から得られる樹脂成形体の耐熱性のほか、曲げ強度などの機械的特性を高める機能を発現する。タルクの疎水化処理は、チタネート系カップリング剤と脂肪酸金属塩という特定の化合物を併用して行われる。チタネート系カップリング剤は、その疎水基によってタルク表面に疎水性を付与すると共に、マトリックス相を形成するポリプロピレンと、ドメイン相を形成する植物由来のポリエステルとの相溶性を高め、樹脂組成物の特性を向上させるものである。このチタネート系カップリング剤としては、疎水基の側鎖有機官能基としてカルボン酸エステル基を有するもの、ピロリン酸エステル基を有するもの、リン酸エステル基を有するもの等が用いられる。さらに、チタネート系カップリング剤は、親水性の官能基を有している。
【００２１】
脂肪酸金属塩は、主にその疎水基によりタルク表面に疎水性を付与する化合物である。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸〔ＣＨ３（ＣＨ２）１６ＣＯＯＨ〕、ラウリン酸〔ＣＨ３（ＣＨ２）１０ＣＯＯＨ〕、パルミチン酸〔ＣＨ３（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ〕等の高級脂肪酸のマグネシウム、カルシウム、亜鉛等の金属塩が用いられる。この脂肪酸金属塩は、炭素数の多いアルキル基に基づいて疎水性を発現することができる。脂肪酸金属塩として具体的には、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等のステアリン酸の金属塩、ラウリン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等が用いられる。これらの脂肪酸金属塩のうち、疎水化機能を高めることができる点からステアリン酸の金属塩が好ましい。
【００２２】
次に、植物由来のポリエステルは、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）である。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％を超え、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樹脂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。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傾向がない。ポリ乳酸の質量平均分子量は、１万〜５０万程度であり、１５万〜３０万が好ましい。
【００２３】
ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）は、バイオガス（生ごみ等を嫌気性状態で発酵させて得られるガス）や天然ガス中のメタンを原料として微生物により生産される脂肪族ポリエステルであり、廃棄後には微生物によりバイオガスに戻り、リサイクルされる生分解性の樹脂である。このポリヒドロキシブチレートは、ガラス転移温度が室温よりも高い硬質樹脂である。ポリヒドロキシブチレートの質量平均分子量は、１万〜５０万程度であり、１５万〜２５万が好ましい。
【００２４】
ポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）（ＰＨＢＨ）は、上記のポリヒドロキシブチレートと同様に微生物によって産生される生分解性の脂肪族ポリエステルであり、例えばポリ（３−ヒドロキシブチレート−３−ヒドロキシヘキサノエート）などが用いられる。このポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）は、ガラス転移温度が室温よりも高い硬質樹脂からガラス転移温度が室温よりも低い軟質樹脂まで存在する。ポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）の質量平均分子量は、１０万〜９０万程度であり、２０万〜５０万が好ましい。
【００２５】
樹脂組成物を構成する植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの合計量中における植物由来のポリエステルの含有量は、２０〜６０質量％であることが好ましい。植物由来のポリエステルの含有量が２０質量％未満の場合には、植物由来樹脂の割合（植物度）が少なくなり、樹脂組成物から得られる樹脂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％を超える場合には、植物由来のポリエステルの含有量が過剰となり、樹脂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、ポリ乳酸等の植物由来のポリエステル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、樹脂成形体の耐久性が低下する。
【００２６】
前記ポリプロピレンは、ポリ乳酸等の植物由来のポリエステルとポリマーアロイを形成する材料であり、樹脂組成物より得られる樹脂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。ポリプロピレンは結晶性の高分子物質で融点が高く、強度等に優れると共に、比重が小さく（０．９０〜０．９１）、樹脂組成物より得られる樹脂成形体の軽量化を図ることができ、かつ入手が容易で安価である。このポリプロピレンとしては、プロピレンと他の単量体、例えばエチレンとのランダム共重合体であってもよいし、ゴム成分を含有するブロックポリプロピレンであってもよい。さらに、ポリプロピレンとしては、ガラス繊維等が含まれたポリプロピレンであってもよい。
【００２７】
樹脂組成物を構成する植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの合計量中におけるポリプロピレンの含有量は４０〜８０質量％であることが好ましい。ポリプロピレンの含有量が４０質量％未満の場合には、樹脂組成物から得られる樹脂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、目的とする樹脂成形体が得られ難くなる。その一方、ポリプロピレンの含有量が８０質量％を超える場合には、ポリプロピレンが過剰となり、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。
【００２８】
次に、相溶化剤は植物由来のポリエステルとポリプロピレンとを相溶化（アロイ化）させ、アロイ化によりポリマーアロイを形成し、樹脂組成物から得られる樹脂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ものであり、必要に応じて配合される。相溶化剤としては、例えば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）等の極性基変性エラストマー、乳酸系ポリエステル共重合体、極性基変性ポリオレフィンなどが好適に用いられる。これらのうち、有機アミンで変性された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、ポリ乳酸等の植物由来のポリエステルに対する相溶性が優れているため特に好ましい。
【００２９】
相溶化剤として具体的には、極性基変性エラストマーとして旭化成ケミカルズ（株）製の商品名タフテックＭ１９４３、乳酸系ポリエステル共重合体として大日本インキ化学工業（株）製の商品名プラメートＰＤ−１５０、極性基変性ポリオレフィンとして三井化学（株）製の商品名タフマーＭＰ０６２０等が挙げられる。
【００３０】
また、アミン変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。
【００３１】
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、ドメインとなる植物由来のポリエステル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プロピレンとの相溶性を一層向上させることができる。
【００３２】
相溶化剤の含有量は、植物由来のポリエステルとポリプロピレ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、植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの合計量１００質量部当たり０．５〜１０質量部であることが好ましく、１〜５質量部であることがより好ましい。相溶化剤の含有量が０．５質量部未満の場合、植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶化が不十分となり、樹脂成形体の耐熱性や機械的特性が低下する。その一方、１０質量部を超える場合、植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶化には過剰となり、過剰量の相溶化剤が樹脂成形体の特性に悪影響を及ぼして好ましくない。
【００３３】
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、ヤシ繊維、パルプ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、樹脂組成物の植物度を高めることができる。
【００３４】
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２０〜７０質量％であることが好ましい。この植物度が２０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％を超える場合、環境に与える負荷は小さくなるが、樹脂成形体の機械的特性や耐熱性が低下する傾向を示す。
【００３５】
続いて、上記樹脂組成物の製造方法、つまりアロイ化（相溶化）について説明する。すなわち、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有する原料組成物を、押出機により混練しながら押し出すことにより行われる。押出機としては、２軸押出機等が使用される。この場合、原料組成物を加熱、溶融して混練する。
【００３６】
この製造方法により、相溶化剤のアミノ基等の極性基が植物由来のポリエステル側に作用し、相溶化剤を構成する重合体がポリプロピレン側に作用して樹脂組成物（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樹脂組成物は、ポリプロピレンのマトリックス（連続相、海）中に植物由来のポリエステルがドメイン（分散相、島）として分散されている。このことは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で容易に確認することができる。
【００３７】
次に、前記樹脂組成物から得られる樹脂成形体について説明する。係る樹脂成形体は、前述した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、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。すなわち、ポリ乳酸のガラス転移温度（５７〜５８℃）よりも低い温度で成形を行うことができる。
【００３８】
このようにして製造される樹脂成形体は、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。耐熱性に関して具体的には、ＪＩＳ Ｋ ７１９１に準拠して荷重０．４５ＭＰａにて測定される低荷重たわみ（ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法）温度が好ましくは９０〜１３０℃である。また、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好ましくは５０〜７００％である。さらに、樹脂成形体は９０℃で２４時間保持後の変形が少なく、耐熱変形性に優れ、落錘衝撃試験による耐衝撃性にも優れており、自動車内装部品として好適に用いられる。
【００３９】
さて、本実施形態の作用について説明すると、疎水化処理されたタルク、植物由来のポリエステル、ポリプロピレン及び必要により相溶化剤を含有する原料組成物を押出機で溶融混練し、押し出すことにより樹脂組成物が調製される。得られた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樹脂成形体が製造される。
【００４０】
上記タルクの疎水化処理は、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩を用いて行われる。チタネート系カップリング剤は、カルボン酸高級アルキルエステルやピロリン酸高級アルキルエステル等に基づく疎水基と親水基とを有している。さらに、脂肪酸金属塩は、高級脂肪酸の高級アルキル基に基づく疎水基とカルボキシル基とを有している。一方、タルクの主成分は含水ケイ酸マグネシウムであるため、親水性成分が配向されやすいと考えられる。このため、チタネート系カップリング剤は親水基がタルク表面に配向し、疎水基が外方に向き、脂肪酸金属塩はカルボキシル基がタルク表面に配向し、疎水基が外方に向いているものと考えられる。
【００４１】
従って、チタネート系カップリング剤と脂肪酸金属塩の双方の相乗的作用により、タルク表面が疎水化されているものと推測される。その結果、疎水化処理されたタルクは疎水性のポリプロピレンに高い親和性を示し、マトリックス相を形成するポリプロピレンを補強するものと考えられる。加えて、チタネート系カップリング剤は、タルク表面にカップリングすると共に、マトリックス相を形成するポリプロピレンと、分散相を形成する植物由来のポリエステルとの相溶性を高めるものと推定される。よって、樹脂成形体の特性がバランス良く発現される。
【００４２】
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樹脂組成物では、特定のタルク、植物由来のポリエステル及びポリプロピレンが含まれ、タルクはチタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したものが使用される。従って、疎水化処理されたタルクは疎水性のポリプロピレンに親和し、マトリックス相を形成するポリプロピレンを補強するものと考えられる。その結果、樹脂組成物より得られる成形体の耐熱性及び引張破断伸度等の機械的特性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物には植物由来のポリエステルが含まれていることから、環境負荷を低減することができる。
【００４３】
・ 前記脂肪酸金属塩がステアリン酸の金属塩であることにより、タルク表面の疎水化機能を向上させることができる。
・ 樹脂組成物に相溶化剤を含有することにより、特に植物由来のポリエステルとポリプロピレンとの相溶性が高められ、上記の効果を一層向上させることができる。
【００４４】
・ 樹脂組成物の製造方法では、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することにより行われる。従って、上記効果を奏する樹脂組成物を容易に製造することができる。
【００４５】
・ 樹脂成形体は、樹脂組成物が射出成形されて形成され、荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつ引張破断伸度が５０〜７００％であるため、樹脂成形体は容易に成形されると共に、耐熱性及び機械的特性に優れている。
【００４６】
・ 樹脂成形体は、自動車内装部品に要求される耐熱変形性や耐衝撃性を有しているため、自動車内装部品として好適に用いることができる。
【実施例】
【００４７】
以下に、参考例、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。
（参考例１〜７、タルクの表面処理）
撹拌装置として、スーパーミキサー〔カワタ（株）製〕を用い、タルク１００質量部に対し、水１００質量部にカップリング剤２０質量部、ステアリン酸金属塩１０質量部及び界面活性剤として直鎖ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１質量部を分散させた分散液を、各成分が表１に示す含有量（質量部）となるように投入した。そして、回転数２４００ｒｐｍにて１０分間撹拌、混合し、疎水化処理を行った。その後、撹拌装置から疎水化処理されたタルクを取り出し、乾燥機中で温度８０℃にて乾燥した。
【００４８】
【表１】
（実施例１〜４及び比較例１〜４）
下記に記載するポリ乳酸、ポリプロピレン、疎水化処理されたタルク及び相溶化剤を表２に示す含有量（質量部）で、２軸押出機〔神戸製鋼所（株）製、ＫＴＸ３０〕に投入し、バレル温度１８０℃、回転数５００ｒｐｍの成形条件で混練し、直径２ｍｍのストランドを押し出した。そして、ストランドをストランドカッターで切断し、長さ２ｍｍ、直径２ｍｍのペレット（樹脂組成物）を得た。次に、得られたペレットを射出成形機（ファナック社製、ロボショットＳ２０００ｉ、１００Ａ）に投入し、成形型内に射出し、金型温調機によりキャビティ面を４０℃に調整した状態で樹脂成形体を製造した。
【００４９】
タルク：平均粒子径５．０μｍ、富士タルク工業（株）製、ＬＭＳ２００
チタネート系カップリング剤Ａ：カルボン酸エステル基型、味の素ファインテクノ（株）製、ＫＲ ＴＴＳ
チタネート系カップリング剤Ｂ：ピロ燐酸エステル基型、味の素ファインテクノ（株）製、ＫＲ ３８Ｓ
チタネート系カップリング剤Ｃ：ピロ燐酸エステル基型、味の素ファインテクノ（株）製、ＫＲ １３８Ｓ
なお、チタネート系カップリング剤ＢとＣとは、疎水基の側鎖有機官能基は同じであるが、親水性の官能基が異なるものである。
【００５０】
アルミネート系カップリング剤：味の素ファインテクノ（株）製、ＡＬ−Ｍ
シランカップリング剤：ビニルトリエトキシシラン、信越化学工業（株）製、ＫＢＥ１００３
ＰＬＡ：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、質量平均分子量１９万５千
ＰＨＢ：ポリヒドロキシブチレート、質量平均分子量２２万１千
ＰＨＢＨ：ポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）、質量平均分子量２４万４千
相溶化剤１：アミン変性ＨＳＢＲ（水添スチレン−ブタジエン共重合体）、ＪＳＲ（株）製、商品名ダイナロン８６３０Ｐ
相溶化剤２：乳酸系ポリエステル共重合体、大日本インキ化学工業（株）製、商品名プラメートＰＤ−１５０
ここで、比較例１ではチタネート系カップリング剤を用いず、ステアリン酸カルシウムのみで表面処理したタルクを使用した例、比較例２ではアルミネート系カップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したタルクを使用した例を示す。また、比較例３ではシランカップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したタルクを使用した例、比較例４ではチタネート系カップリング剤のみを用いて表面処理したタルクを使用した例を示す。
【００５１】
そして、製造された各樹脂成形体について、荷重たわみ温度、引張破断伸度、さらに変形の有無及び落錘衝撃試験を以下に示す方法により測定し、それらの結果を表２に示した。
【００５２】
荷重たわみ温度（℃）：ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法〔低荷重たわみ温度（℃）〕に準拠して測定した。すなわち、加熱浴槽中における樹脂成形体の試験片に０．４５ＭＰａの曲げ応力を加えながら、一定速度で伝熱媒体を昇温させ、試験片が規定のたわみ量に達したときの伝熱媒体の温度を測定した。
【００５３】
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。
変形の有無：樹脂成形体を温度９０℃で２４時間放置したときの変形の有無を目視にて判断し、次の評価基準で評価した。
【００５４】
○：許容不可能な変形ではなかった、×：許容不可能な変形があった。
落錘衝撃試験：１ｋｇの重りを１ｍの高さから樹脂成形体上へ落下させ、樹脂成形体の破壊の有無を目視にて判断し、次の評価基準で評価した。
【００５５】
○：破壊しなかった、×：破壊した。
【００５６】
【表２】
表２に示したように、実施例１〜４ではタルク表面の疎水化処理をチタネート系カップリング剤とステアリン酸金属塩との組合せによって行った。このため、疎水化処理されたタルクは、ポリプロピレンに親和性を示してマトリックスとしてのポリプロピレン内に存在し、ポリプロピレンを補強するものと考えられる。その結果、得られる樹脂成形体は、荷重たわみ温度に示される耐熱性、引張破断伸度に示される機械的強度に優れていた。さらに、樹脂成形体は加熱による変形がなく、耐衝撃性にも優れ、自動車内装部品として有用であることが示された。
【００５７】
その一方、比較例１においては、タルクがチタネート系カップリング剤を用いず、ステアリン酸カルシウムのみで表面処理したものであったため、ポリプロピレンを十分に補強することができず、荷重たわみ温度が低く、加熱による変形が見られた。比較例２では、タルクとして、アルミネート系カップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したものを使用し、比較例３ではシランカップリング剤とステアリン酸カルシウムで表面処理したものを使用した結果、耐熱性が悪い上に、引張破断伸度及び耐衝撃性も悪化した。比較例４では、タルクとして、チタネート系カップリング剤のみを用いて表面処理したタルクを使用したため、耐熱性及び機械的特性ともに最も悪い結果であった。
【００５８】
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。
・ 前記植物由来のポリエステルとして、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート及びポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を２種以上組合せて用いることもできる。さらに、その他の植物由来のポリエステル、例えば微生物産生の脂肪族ポリカーボネート、脂肪族ポリエーテル等を配合することも可能である。
【００５９】
・ ポリ乳酸として、非晶性のポリ乳酸を使用したり、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したりすることができる。
・ 前記ポリプロピレンに加えて、又はポリプロピレンの一部に代えてその他のポリオレフィンを用いることができる。そのようなポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリブチレンなどが挙げられる。
【００６０】
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。
・ 前記ステアリン酸の金属塩は、ステアリン酸カルシウム又はステアリン酸マグネシウムであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の樹脂組成物。このように構成した場合、請求項２又は請求項３に係る発明の効果に加えて、疎水化機能を向上させることができる。
【００６１】
・ 前記射出成形は、金型温度が５〜５０℃で行われるものであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の樹脂成形体。このように構成した場合、請求項５又は請求項６に係る発明の効果に加えて、樹脂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】
チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有することを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸の金属塩であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
相溶化剤を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂組成物。
【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樹脂組成物の製造方法であって、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂組成物が射出成形されて形成された樹脂成形体であって、ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法に準拠して測定される荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎで測定される引張破断伸度が５０〜７００％であることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項６】
自動車内装部品に用いられるものであることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形体。
【請求項１】
チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを含有することを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記脂肪酸金属塩は、ステアリン酸の金属塩であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
相溶化剤を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂組成物。
【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樹脂組成物の製造方法であって、チタネート系カップリング剤及び脂肪酸金属塩により粒子表面を疎水化処理したタルクと、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート又はポリ（ヒドロキシブチレート−ヒドロキシヘキサノエート）を含む植物由来のポリエステルと、ポリプロピレンとを押出機により溶融混練することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂組成物が射出成形されて形成された樹脂成形体であって、ＪＩＳ Ｋ ７１９１−２ Ｂ法に準拠して測定される荷重たわみ温度が９０〜１３０℃であり、かつＪＩＳ Ｋ ７１１３に準拠して試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎで測定される引張破断伸度が５０〜７００％であることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項６】
自動車内装部品に用いられるものであることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形体。
【公開番号】特開２００８−２３９８５８（Ｐ２００８−２３９８５８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８４１７９（Ｐ２００７−８４１７９）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【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１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【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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