説明

熱可塑性樹脂組成物及びその成形体

【課題】ポリ乳酸を含有し、耐熱性及び成形性に優れる熱可塑性樹脂組成物、及びその成形体を提供する。
【解決手段】ポリ乳酸(A)、セルロース誘導体(B)及び燐含有化合物(C)を含有する熱可塑性樹脂組成物であり、好ましくは、下記条件(1)及び(2)を満足する熱可塑性樹脂組成物。及び、その熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる成形体。
(1):(A)/(B)の質量比が、40/60〜99/1。
(2):(C)の含有量が、(A)と(B)の合計100質量部に対して1〜60質量部。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリ乳酸を含有し、耐熱性及び成形性に優れる熱可塑性樹脂組成物、及びその成形体に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂材料は、自動車、家電、OA機器の部品等の各種用途に広く用いられている。近年では、環境問題に対する関心の高まりにより、石油系樹脂から非石油系樹脂への転換が求められている。しかしながら、非石油系樹脂は、石油系樹脂に比較して、性能面で劣るため、その改良が試みられている。
ポリ乳酸は、トウモロコシ、サツマイモ等の植物由来原料から製造される非石油系樹脂であり、機械的特性、成形性に優れるため、石油系樹脂の代替材料として期待されている。しかしながら、耐熱性に劣る等の課題を有する。
【0003】
ポリ乳酸の耐熱性を向上させる方法として、水酸基がエステル化等により置換されたセルロース誘導体をポリ乳酸に配合する方法(特許文献1)、セルロース誘導体及びポリカーボネートをポリ乳酸に配合する方法(特許文献2)が提案されている。
しかしながら、特許文献1で提案の方法では、ポリ乳酸の耐熱性は十分には向上しなかった。
また、特許文献2で提案の方法では、ポリ乳酸の耐熱性は向上するものの、ポリカーボネートを必須成分とするため、非石油系樹脂の含有率が低く、また、不透明な成形体しか得られていない。
【特許文献1】特開2004−204217号公報
【特許文献2】特開2006−111858号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、ポリ乳酸を含有し、耐熱性及び成形性に優れる熱可塑性樹脂組成物、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】
【0005】
本発明者は鋭意検討した結果、セルロース誘導体及び燐含有化合物をポリ乳酸に配合することにより、透明性を有し、耐熱性及び成形性に優れる熱可塑性樹脂組成物が得られることを見出した。
【0006】
即ち、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリ乳酸(A)、セルロース誘導体(B)及び燐含有化合物(C)を含有する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、下記条件(1)及び(2)を満足することが好ましい。
(1):(A)/(B)の質量比が、40/60〜99/1。
(2):(C)の含有量が、(A)と(B)の合計100質量部に対して1〜60質量部。
【0007】
本発明の成形体は、上記の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる。
【発明の効果】
【0008】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、耐熱性に優れる成形体を、成形性よく与えることができる。
本発明の成形体は耐熱性に優れることから、従来の石油系樹脂の代替材料として、自動車、家電、OA機器の部品等に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明のポリ乳酸(A)は、乳酸の単独重合体であってもよく、乳酸と共重合し得る共重合成分と乳酸との共重合体であってもよい。
共重合成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール等のグリコール化合物;シュウ酸、アジピン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸;グリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸;カプロラクトン、バレロラクトン等のラクトン類が挙げられる。
共重合成分は、全単量体(100モル%)に対して0〜30モル%用いることが好ましく、0〜10モル%用いることがより好ましい。
【0010】
得られる熱可塑性樹脂組成物の耐熱性を考慮すると、ポリ乳酸(A)は、光学純度の高い乳酸を用いることが好ましい。例えば、全乳酸成分中、L体又はD体のいずれか一方の含有率が80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましい。
【0011】
ポリ乳酸(A)の融点は120℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましい。
用いる乳酸の光学純度が高い程、得られるポリ乳酸の融点が高くなる。例えば、乳酸におけるL体又はD体のいずれか一方の含有率が90質量%以上である場合には融点120℃以上のポリ乳酸を得ることができ、95質量%以上の場合には融点150℃以上のポリ乳酸を得ることができる。
【0012】
ポリ乳酸(A)の質量平均分子量は5万以上が好ましく、8万以上がより好ましく、10万以上がさらに好ましい。また、ポリ乳酸(A)の質量平均分子量は30万以下が好ましい。
【0013】
ポリ乳酸(A)の製造方法としては、公知の重合方法を用いることができる。例えば、乳酸からの直接重合法、ラクチドを経由する開環重合法が挙げられる。
【0014】
本発明のセルロース誘導体(B)は、セルロースの官能基を化学的に置換したものである。
得られる熱可塑性樹脂組成物の耐熱性及び成形性を考慮すると、セルロース誘導体(B)は、セルロースの水酸基等を全部又は部分的にエステル化したセルロースエステルが好ましい。
【0015】
セルロースエステルとしては、例えば、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートブチレートが挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中では、得られる熱可塑性樹脂組成物の耐熱性を考慮すると、セルロースジアセテート、セルローストリアセテートが好ましい。
【0016】
本発明の燐含有化合物(C)は、燐を含有する化合物であれば特に限定されない。
燐含有化合物(C)としては、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、イソプロピル化トリフェニルホスフェート、ジフェニルペンタエリトリトールジホスフェート、フェニルビス(ドデシル)ホスフェート、フェニルビス(ネオペンチル)ホスフェート、フェニルビス(3,5,5’−トリメチルヘキシル)ホスフェート、エチルジフェニルホスフェート、2−エチルヘキシルジ(p−トリル)ホスフェート、ビス(2−エチルヘキシル)p−トリルホスフェート、トリトリルホスフェート、ビス(2−エチルヘキシル)フェニルホスフェート、トリ(ノニルフェニル)ホスフェート、ビス(ドデシル)p−トリルホスフェート、ジブチルフェニルホスフェート、2−クロロエチルジフェニルホスフェート、p−トリルビス(2,5,5’−トリメチルヘキシル)ホスフェート、2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート等の芳香族燐酸エステル類;レゾルシノール−ジ−ホスフェート、フェニレンビス(ジ−2,6−キシレニルホスフェート)、レゾルシノールテトラフェニルジホスフェート、ヒドロキノンビス(ジフェニル)ホスフェート、ビスフェノールAビス(ジフェニル)ホスフェート等の芳香族縮合燐酸エステル類;芳香族燐酸エステル類及び/又は芳香族縮合燐酸エステル類のオリゴマー又はポリマー;塩化窒化燐、燐エステルアミド、燐酸アミド、ホスホン酸アミド、ホスフィン酸アミド、トリス(アジリジニル)ホスフィンオキシド等の燐−窒素含有化合物類が挙げられる。
【0017】
これらの中では、得られる熱可塑性樹脂組成物の耐熱性、成形性、透明性及び成形外観を考慮すると、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、イソプロピル化トリフェニルホスフェート、ジフェニルペンタエリトリトールジホスフェート、レゾルシノール−ジ−ホスフェート、フェニレンビス(ジ−2,6−キシレニルホスフェート)が好ましく、トリフェニルホスフェート、レゾルシノール−ジ−ホスフェート、フェニレンビス(ジ−2,6−キシレニルホスフェート)がより好ましい。
【0018】
燐含有化合物(C)の市販品としては、例えば、商品名「TPP」(トリフェニルホスフェート)、「CR−733S」(レゾルシノール−ジ−ホスフェート)、「PX−200」(1,3−フェニレンビス(ジ−2,6−キシレニルホスフェート))(以上、大八化学工業(株)製)が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0019】
本発明の熱可塑性樹脂組成物における各成分の比率は、下記条件(1)及び(2)を満足することが好ましい。
(1):ポリ乳酸(A)/セルロース誘導体(B)の質量比が、40/60〜99/1。
(2):燐含有化合物(C)の含有量が、ポリ乳酸(A)とセルロース誘導体(B)の合計100質量部に対して1〜60質量部。
【0020】
得られる熱可塑性樹脂組成物の耐熱性及び成形性を考慮すると、ポリ乳酸(A)/セルロース誘導体(B)の質量比が、50/50〜90/10がより好ましく、60/40〜80/20がさらに好ましい。
また、得られる成形体の透明性及び成形外観を考慮すると、燐含有化合物(C)の含有量が、ポリ乳酸(A)とセルロース誘導体(B)の合計100質量部に対して3〜40質量部がより好ましく、5〜15質量部がさらに好ましい。
【0021】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて、その他の熱可塑性樹脂を配合することができる。
その他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、高衝撃性ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、水素添加スチレン−ブタジエン共重合体等のスチレン系樹脂;ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、環状オレフィン含有重合体等のオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレングリコールテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。
【0022】
本発明の熱可塑性樹脂組成物に配合されるその他の熱可塑性樹脂(石油系樹脂)の量は極力少ないことが好ましく、本発明の熱可塑性樹脂組成物における全成分(100質量%)中、0〜30質量%が好ましく、0〜20質量%がより好ましく、0〜10質量%がさらに好ましい。
【0023】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必要に応じて、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、可塑剤等の公知の添加剤;ガラス繊維、炭素繊維、タルク、炭酸カルシウム、ケナフ、バクテリアセルロース等のフィラー;染顔料;ゴム含有グラフト共重合体等の耐衝撃性改質剤;アクリル及び/又はスチレン系重合体等の成形加工性改質剤等を配合することができる。
【0024】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリ乳酸(A)、セルロース誘導体(B)、燐含有化合物(C)、必要に応じて各種添加剤類を、公知の方法でブレンドすることにより得られる。
ブレンド方法としては、例えば、バッチ式のニーダー、単軸又は多軸の押出機等によるブレンド法を挙げることができる。
【0025】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、押出成形、射出成形、プレス成形、インフレーション成形、カレンダ成形等の公知の成形方法を適用して、各種成形体の製造に用いることができる。
本発明の成形体は、自動車、家電、OA機器の部品等の各種用途に用いることができる。
【実施例】
【0026】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。尚、「部」及び「%」はそれぞれ「質量部」、「質量%」を示す。また、評価は以下の方法で実施した。
【0027】
(1)耐熱性
得られた成形体のビカット軟化温度を、ASTM−D1525に準拠し、荷重10Nで測定した。
【0028】
(2)成形性
得られた熱可塑性樹脂組成物を、卓上射出成形機を用いて成形した際の成形条件(卓上射出成形機のバレル温度)を、次の基準で評価した。
○:バレル温度220℃で成形できた。
△:バレル温度220℃で成形できず、バレル温度260℃で成形できたが、得られた成形体は着色が酷かった。
×:バレル温度260℃で成形できなかった。
【0029】
(3)透明性
得られた成形体の全光線透過率を、JIS−K3261に準拠し、試験片厚みを2mm、光が透過する開口部を直径6mmとして測定し、次の基準で評価した。
○:全光線透過率60%以上
△:全光線透過率30%以上、60%未満
×:全光線透過率30%未満
【0030】
(4)成形外観
得られた成形体を目視により観察し、次の基準で評価した。
○:良好
△:一部にフィブリル等の存在がみられた。
×:繊維状の亀裂がみられた。
【0031】
[実施例1〜3]
ポリ乳酸(商品名「レイシアH−100」、三井化学(株)製)、セルロースジアセテート(商品名「L−40」、ダイセル化学工業(株)製、アセチル化度55%)、セルローストリアセテート(商品名「LT−35」、ダイセル化学工業(株)製、アセチル化度61%)、トリフェニルホスフェート(商品名「TPP」、大八化学工業(株)製)を、表1に示す組成で、ニーダー(商品名「プラスチコーダー」、ブラベンダー社製、内容積50cm)用いて、バレル温度220℃で溶融ブレンドし、熱可塑性樹脂組成物(イ)〜(ハ)を得た。
【0032】
これらの熱可塑性樹脂組成物を、卓上射出成形機(商品名「CS−183」、Custom Scientific Instruments社製)を用いて、バレル温度220℃又は260℃で溶融させて、金型内に射出した。
金型を室温まで冷却した後、金型から成形体(長さ20mm×幅10mm×厚み2mm)を取り出した。
得られた試験片を用いて、成形性、成形外観、耐熱性、透明性を評価した。評価結果を表1に示す。
【0033】
表1

【0034】
[比較例1]
原料にポリ乳酸(商品名「レイシアH−100」、三井化学(株)製)を用い、実施例1と同様にして成形体を得た。評価結果を表1に示す。
【0035】
[比較例2〜5]
原料組成を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、熱可塑性樹脂組成物(ニ)〜(ト)を得た。これらの熱可塑性樹脂組成物を用い、実施例1と同様にして成形体を得た。評価結果を表1に示す。
【0036】
表1から明らかなように、ポリ乳酸(A)、セルロース誘導体(B)、燐含有化合物(C)を含有する成形体(実施例1〜3)は、耐熱性及び成形性に優れていた。また、燐含有化合物の含有量を調整することにより、透明性及び成形外観を改良できることが確認された。
セルロース誘導体(B)としては、セルロースジアセテートを用いた場合、得られる成形体の成形性及び透明性は特に優れていた。
【0037】
ポリ乳酸(A)単独の成形体(比較例1)は、耐熱性に劣っていた。また、セルロース誘導体(B)を含まず、ポリ乳酸(A)及び燐含有化合物(C)を含有する成形体(比較例3)も、同様に耐熱性に劣っていた。
【0038】
燐含有化合物(C)を含まず、ポリ乳酸(A)及びセルロース誘導体(B)を含有する成形体(比較例2)は、成形性に劣っていた。また、燐含有化合物(C)の代わりに、可塑剤としてフタル酸ジブチルを用いた成形体(比較例5)も、同様に成形性に劣っていた。
ポリ乳酸(A)を含まず、セルロース誘導体(B)及び燐含有化合物(C)を含有する成形体(比較例4)は、成形性に劣っていた。
【0039】
以上の結果から、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリ乳酸(A)、セルロース誘導体(B)、燐含有化合物(C)を含有することにより、ポリ乳酸を含有しているにもかかわらず、耐熱性及び成形性に優れることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、耐熱性に優れる成形体を、成形性よく与えることができることから、従来の石油系樹脂の代替材料として、自動車、家電、OA機器の部品等に用いることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリ乳酸(A)、セルロース誘導体(B)及び燐含有化合物(C)を含有する熱可塑性樹脂組成物。
【請求項2】
下記条件(1)及び(2)を満足する、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(1):(A)/(B)の質量比が、40/60〜99/1。
(2):(C)の含有量が、(A)と(B)の合計100質量部に対して1〜60質量部。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる成形体。

【公開番号】特開2010−6892(P2010−6892A)
【公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−165537(P2008−165537)
【出願日】平成20年6月25日(2008.6.25)
【出願人】(000006035)三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Fターム(参考)】