熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体の製造方法
【課題】高い流動性と機械的特性とを併せ有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法及び成形体の製造方法並びに熱可塑性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本組成物の製造方法は、植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計１００質量％に対して植物性材料５０〜９５質量％含有する組成物を、植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備えて得る。本成形体の製造方法は、前記熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得る。本組成物は、植物性材料及び熱可塑性樹脂の合計１００質量％に対して植物性材料を５０〜９５質量％含有し、植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されている。
【解決手段】本組成物の製造方法は、植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計１００質量％に対して植物性材料５０〜９５質量％含有する組成物を、植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備えて得る。本成形体の製造方法は、前記熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得る。本組成物は、植物性材料及び熱可塑性樹脂の合計１００質量％に対して植物性材料を５０〜９５質量％含有し、植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体の製造方法に関する。更に詳しくは、蒸煮された植物性材料と熱可塑性樹脂とが含有された熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びにその熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケナフ等の成長が早く、二酸化炭素吸収量が多い植物資源は、二酸化炭素排出量削減及び二酸化炭素の固定化等の観点から注目され、樹脂との複合材料やパルプ等としての用途が期待されている。樹脂と混合して利用する技術としては下記特許文献１及び２が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０５２４５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１９８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１及び特許文献２の技術は、いずれも熱可塑性樹脂に対して多量の植物性材料を混合できる点において優れている。しかし、上記特許文献１では、ケナフ繊維の含有量が５０質量％を超える場合に、樹脂組成物の流動性が著しく低下するので射出成形において、満足する製品形状や製品形態が得られない等の問題が発生することが示されている。一方、上記特許文献２では、樹脂にロジンや可塑剤を加えず、植物繊維のみを配合した場合には植物繊維が均一に分散され難く、樹脂と植物繊維の間の親和性が悪いことなどから、強度等に劣り、又品質の均一性にも欠け、実用性に乏しい材料しか得られないことが示されている。このように、樹脂に植物性材料を多量に混合しつつも、成形性及び機械的特性を両立させることは難しく、これらの特性を併せ有する材料が求められている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、植物性材料比が５０質量％以上と多く含有させつつ、射出成形や押出成形等を行うことができる高い流動性と機械的特性とを併せ有する熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びにその熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は以下に示す通りである。
（１）植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料を５０〜９５質量％含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、
蒸煮された上記植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備えることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（２）上記撹拌機は、上記混合を行う混合室及び該混合室内に配置された混合羽根を備え、
上記混合工程は、上記混合室中で上記混合羽根の回転により溶融された上記熱可塑性樹脂と、上記蒸煮された植物性材料と、を混合する上記（１）に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（３）上記蒸煮工程における蒸気温度は１６０℃以上且つ２００℃以下である上記（１）又は（２）に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（４）上記植物性材料は、ケナフである上記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（５）上記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン及び／又はポリ乳酸である上記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（６）上記混合工程の後に、該混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備える上記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（７）上記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
（８）植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料が５０〜９５質量％であり、且つ該植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されていることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
（９）上記蒸煮された植物性材料は、上記植物性材料全体を１００質量％とした場合に２０質量％以上である上記（８）に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、植物性材料を蒸煮して用いるために蒸煮された植物性材料に樹脂的性質が発現され、熱可塑性樹脂に対して５０〜９５質量％と高い割合で植物性材料を混合できる。また、この混合を行う際の混合時間を短縮して生産性よく熱可塑性樹脂組成物を製造できる。更に、得られた熱可塑性樹脂組成物は流動性に優れ、特に射出成形が可能な程度に優れた流動性を発揮し、射出圧力を小さく抑えることでき、成形性に優れる。また、この方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体は優れた機械的特性を発揮できる。
上記混合工程が、混合室中で混合羽根の回転により溶融された熱可塑性樹脂と蒸煮された植物性材料とを混合する工程である場合は、特に短時間で混合を行うことができ、また、外部からの加熱を要することなく熱可塑性樹脂組成物を製造できる。更に、加熱を要さず別途の加熱手段等が不要であり、短時間で混合できるために低コストで熱可塑性樹脂組成物を製造できる。
蒸煮工程における蒸気温度が１６０℃以上且つ２００℃以下である場合は、得られる熱可塑性樹脂組成物においてとりわけ優れた流動性が得られる。
植物性材料がケナフである場合、ケナフは成長が極めて早い一年草であり、優れた二酸化炭素吸収性を有するため、大気中の二酸化炭素量の削減、森林資源の有効利用等に貢献できる。
熱可塑性樹脂がポリプロピレン及び／又はポリ乳酸である場合は、優れた環境特性を備える熱可塑性樹脂組成物が得られる。特に、ポリプロピレンにおいてはポリプロピレンが有する優れた低環境負荷性及び優れた軽量特性を、ポリ乳酸においてはポリ乳酸が有する生合成できる非石油系樹脂であるという特性を、各々活かしながら植物性材料との複合により高い機械的特性（強度など）を得ることができる。
混合工程の後に、混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備える場合は、加熱することなくペレット形状に成形でき、熱可塑性樹脂組成物への熱負担を抑制できる。このため射出成形できる高い流動性を維持し、更には射出圧力をより小さく抑制することもできる。また、得られる成形体には高い機械的特性を発揮させることができる。
【０００８】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法によれば、植物性材料を多量に含有するにもかかわらず、熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形により成形できる。更に、これらの成形方法においても成形性に優れ、また、生産性に優れた成形を行うことができる。更に、得られる成形体においては、高い機械的特性が得られる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、蒸煮されて樹脂的性質が発現された植物性材料が含まれるために、熱可塑性樹脂に対して５０〜９５質量％と高い割合で植物性材料を含有できる。また、このように多量の植物性材料を含有しても熱可塑性樹脂組成物は流動性に優れ、特に射出成形が可能な程度に優れた流動性を発揮し、射出圧力を小さく抑えることでき、成形性に優れる。更に、この熱可塑性樹脂組成物から成形された成形体は優れた機械的特性が発揮する。
植物性材料全体を１００質量％とした場合に蒸煮された植物性材料を２０質量％以上含有する場合は、特に優れた流動性を示し、成形性（寸法精度など）に優れ且つ成形圧力を抑制して効率よく成形を行うことができる。
【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。
［１］熱可塑性樹脂組成物の製造方法
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、
植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、植物性材料及び熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に植物性材料を５０〜９５質量％含有する可塑性樹脂組成物の製造方法であって、植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、蒸煮された植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備える。
【００１０】
上記「蒸煮工程」は、植物性材料を蒸煮する工程である。
上記「植物性材料」は、植物に由来する材料である。この植物性材料としては、ケナフ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹（スギ及びヒノキ等）、広葉樹及び綿花などの各種植物体から得られた植物性材料が挙げられる。この植物性材料は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらのなかではケナフが好ましい。ケナフは成長が極めて早い一年草であり、優れた二酸化炭素吸収性を有するため、大気中の二酸化炭素量の削減、森林資源の有効利用等に貢献できるからである。
【００１１】
また、上記植物性材料として用いる植物体の部位は特に限定されず、木質部、非木質部、葉部、茎部及び根部等の植物体を構成するいずれの部位であってもよい。更に、特定部位のみを用いてもよく２ヶ所以上の異なる部位を併用してもよい。これらのなかでは、ケナフの木質部（ケナフコア）を用いることが好ましい。
ケナフは靭皮と称される外層部分とコアと称される芯材部分とからなるが、このうち靭皮は、強靱な繊維を有するために利用価値が高いのに対して、コアはケナフ全体の６０体積％程をも占めるにも関わらず廃棄又は燃料化されることが多い。コアは靭皮に比べて繊維長が短く且つ見掛け比重が小さく嵩高いために、取扱い性が悪く、樹脂との混練が難しいためである。しかし、本方法によれば、ケナフコアであっても蒸煮により樹脂的な特性を引き出すことにより、容易に熱可塑性樹脂と混合することができる。加えて、熱可塑性樹脂の補強効果においても優れ、得られる熱可塑性樹脂組成物の成形体では優れた機械的特性が得られる。
【００１２】
尚、本発明におけるケナフとは、木質茎を有する早育性の一年草であり、アオイ科に分類される植物である。学名におけるｈｉｂｉｓｃｕｓ ｃａｎｎａｂｉｎｕｓ及びｈｉｂｉｓｃｕｓ ｓａｂｄａｒｉｆｆａ等が含まれ、更に、通称名における紅麻、キューバケナフ、洋麻、タイケナフ、メスタ、ビムリ、アンバリ麻及びボンベイ麻等が含まれる。
また、本発明におけるジュートとは、ジュート麻から得られる繊維である。このジュート麻には、黄麻（コウマ、Ｃｏｒｃｈｏｒｕｓ ｃａｐｓｕｌａｒｉｓ Ｌ．）、及び、綱麻（ツナソ）、シマツナソ並びにモロヘイヤ、を含む麻及びシナノキ科の植物を含むものとする。
【００１３】
上記植物性材料（蒸煮前の植物性材料）の形状は特に限定されず、チップ状（板状及び薄片状等を含む）、粉末状（粒状及び球状等を含む）、繊維状及び不定形状（粉砕物状等を含む）などの形態が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
更に、用いる植物性材料の大きさは特に限定されないが、例えば、最大長さ（粒状である場合には最大粒径）は２０ｍｍ以下（通常０．１ｍｍ以上、更には０．３〜１５ｍｍ、より更には０．３〜２０ｍｍ、特に０．５〜１０ｍｍ）とすることができる。
尚、本方法により得られる熱可塑性樹脂組成物では、通常、上記蒸煮前の植物性材料の形状及び大きさはそのまま維持されない。蒸煮後の植物性材料は樹脂的な性質をおびる上に後述する混合工程を経るためにその形状を維持し難いからである。
【００１４】
上記「蒸煮」とは、植物性材料と蒸気とを接触させることを意味する。通常、植物性材料を蒸気に曝すことで蒸煮を行う。この蒸煮により植物性材料は、蒸煮前の植物性材料に比べて樹脂的な性質を帯びることとなるものと考えられる。即ち、植物性材料は蒸煮により変性される。これにより、蒸煮前に比べて植物性材料は熱可塑性樹脂と混合し易くなる。また、蒸煮前に比べて押し固め易くもなる。更に、熱可塑性樹脂組成物に含有させた際には優れた流動性が発現され、特に熱可塑性樹脂組成物内に５０〜９５質量％と多量に植物性材料を含有させても成形するのに十分な流動性が維持される。この蒸煮（蒸気処理）による植物性材料の変質の理由は定かではないが、植物性材料内のヘミセルロース及びリグニン等の高分子成分が低分子化されて、系外へ溶出（又は融出）し易くなるものと考えられる。
【００１５】
蒸煮を行う際の蒸煮条件は特に限定されないが、蒸気温度は１５０℃以上であることが好ましい。蒸気温度を１５０℃以上とすることで、植物性材料の含有割合が高くとも十分な流動性を有する熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。更に、この蒸気温度は２５０℃以下とすることが好ましい。蒸気温度を２５０℃以下とすることで植物性材料が脆くなる（更には炭化する）ことを抑制でき、本方法による熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体において高い機械的特性（特に高い曲げ弾性率）を得ることができる。この蒸気温度は１５０℃以上且つ２２０℃以下とすることがより好ましく、１６０℃以上且つ２００℃以下とすることが更に好ましく、１７０℃以上且つ１９５℃以下とすることが特に好ましい。
【００１６】
また、蒸煮時間も特に限定されないが５分以上とすることが好ましい。５分以上とすることにより、十分に蒸煮を行うことができ、優れた流動性を有する熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。更に、この蒸煮時間は６０分以下とすることが好ましい。蒸煮時間を６０分以下とすることで植物性材料が脆くなることを抑制でき、本方法による熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体において高い機械的特性（特に高い曲げ弾性率）を得ることができる。この蒸煮時間は５〜５０分とすることがより好ましく、１０〜４５分とすることが更に好ましく、１５〜４０分とすることが特に好ましい。
尚、蒸煮は、通常、容器内で行われるため、植物性材料は加圧下で蒸気に曝されることとなる。圧力条件等は特に限定されないが、常圧（例えば、０．１０１３ＭＰａ）を超える圧力であり、１０ＭＰａ以下（好ましくは７ＭＰａ以下、より好ましくは５ＭＰａ以下、更に好ましくは３ＭＰａ以下）とすることができる。
【００１７】
上記「混合工程」は、蒸煮された植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する工程である。尚、以下では、蒸煮前の植物性材料を「蒸煮前植物性材料」ともいい、また、蒸煮後の（蒸煮された）植物性材料を「蒸煮後植物性材料」ともいう。
上記「熱可塑性樹脂」は、特に限定されず種々のものを用いることができる。例えば、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエステル樹脂｛（ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等の脂肪族ポリエステル樹脂）、（ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエチレン樹脂）｝、ポリスチレン、ポリアクリル樹脂（メタアクリレート、アクリレート等）、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これらのなかでは、ポリオレフィン及びポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方であることが好ましい。また、上記ポリオレフィンのなかではポリプロピレンがより好ましい。
【００１８】
一方、ポリエステル樹脂のなかでは、生分解性を有するポリエステル樹脂（以下、単に「生分解性樹脂」ともいう）が好ましい。生分解性樹脂としては、（１）乳酸、リンゴ酸、グルコース酸及び３−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体、並びに、これらのヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種を用いた共重合体、などのヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステル、（２）ポリカプロラクトン、及び、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種とカプロラクトンとの共重合体、などのカプロラクトン系脂肪族ポリエステル、（３）ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート及びポリブチレンアジペート、などの二塩基酸ポリエステル、等が挙げられる。
これらのなかでは、ポリ乳酸、乳酸と乳酸を除く他の上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、及び上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種とカプロラクトンとの共重合体が好ましく、特にポリ乳酸が好ましい。
これらの生分解性樹脂は１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
尚、上記乳酸にはＬ−乳酸及びＤ−乳酸を含むものとし、これらの乳酸は単独で用いてもよく、併用してもよい。
【００１９】
上記「撹拌機」は、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを混合する装置である。この撹拌機としては、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを混合することができるものであればよく、その種類などは特に限定されない。即ち、例えば、押出機（一軸スクリュー押出機及び二軸混練押出機等）、ニーダー及びミキサー（高速流動式ミキサー、バドルミキサー、リボンミキサー等）等の各種撹拌機（混合機及び混練機などを含む）を用いることができるが、特に下記撹拌機が好ましい。
撹拌機｛以下、図４（特許庁の特許電子図書館から取得した国際公開０４／０７６０４４号パンフレット図１を引用）及び図５（特許庁の特許電子図書館から取得した国際公開０４／０７６０４４号パンフレット図２を引用）参照｝としては、国際公開０４／０７６０４４号パンフレットに記載の撹拌機１が好ましい。即ち、撹拌機１は、材料供給室１３と、該材料供給室１３に連接された混合室３と、該材料供給室１３と該混合室３とを貫通して回転自在に設けられた回転軸５と、該材料供給室１３内の該回転軸５に配設され且つ該材料供給室１３に供給された混合材料（蒸煮後植物性材料及び熱可塑性樹脂）を該混合室３へ搬送するらせん状羽根１２と、該混合室３内の該回転軸５に配設され且つ該混合材料を混合する混合羽根１０ａ〜１０ｆと、を備える撹拌機が好ましい。
【００２０】
上記撹拌機を用い、蒸煮後植物性材料及び熱可塑性樹脂を撹拌機１（材料供給室１３）へ投入し、撹拌機１の混合羽根１０ａ〜１０ｆを回転させることで、蒸煮後植物性材料及び熱可塑性樹脂が共に、混合室３の内壁へ向かって押し付けるように打撃し且つ押し進められ、材料同士の衝突するエネルギー（熱量）により短時間で熱可塑性樹脂が軟化又は溶融され、蒸煮後植物性材料と混合され、更には混練される。また、得られる熱可塑性樹脂組成物には射出成形が可能な優れた流動性が発現される。
【００２１】
上記混合羽根１０ａ〜１０ｆは、上記回転軸５の円周方向の一定角度間隔の部位における軸方向において対向すると共に、回転方向において互いの対向間隔が狭まるような取付け角で該回転軸５に配設された少なくとも２枚の混合羽根（１０ａ〜１０ｆ）によって構成され、該混合羽根１０ａ〜１０ｆの該回転軸５に対する取付け角は、該回転軸５に取り付けられる該混合羽根１０ａ〜１０ｆの根元部から半径方向外方の先端部まで同一であることが好ましく、更には、上記混合羽根１０ａ〜１０ｆが矩形板状をなすことが好ましい。
また、上記混合室は、該混合室を構成する壁に冷却媒体を循環させることができる混合室冷却手段を備えることがより更に好ましい。この構成により、混合室内の過度な温度上昇を抑制でき、熱可塑性樹脂の分解及び熱劣化を抑制（更には防止）できる。
【００２２】
上記「混合」における各種条件は特に限定されないが、例えば、混合時の温度は特に限定されないが、混合室外壁の温度を２００℃以下（より好ましくは１５０℃以下、更に好ましくは１２０℃以下）に制御することが好ましく、更には、５０℃以上（より好ましくは６０℃以上、更に好ましくは８０℃以上）に制御することが好ましい。また、この温度は１０分以内（より好ましくは５分以内）に到達させることが好ましい。短時間で高温にすることで急激に水分を蒸散させると共に上記混合を行うことができ、熱可塑性樹脂の劣化をより効果的に抑制できる。更に、上記温度範囲とするのも１５分以内（より好ましくは１０分以内）とすることが好ましい。
【００２３】
また、上記温度の制御は、撹拌機の混合羽根の回転速度を制御することによって行うことが好ましい。より具体的には、混合羽根の先端の回転速度を５ｍ／秒〜５０ｍ／秒となるように制御することが好ましい。この範囲に制御することで、効率よく熱可塑性樹脂を軟化又は溶融させつつ、蒸煮後植物性材料とより強力に（より均一に）混合することができる。
【００２４】
更に、この混合における終点は特に限定されないが、上記回転軸に負荷されるトルクの変化により決定できる。即ち、上記回転軸に負荷されるトルクを測定し、そのトルクが最大値となった後に混合を停止することが好ましい。これにより、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを相互に分散性よく混合できる。更に上記トルクの最大値となった後にトルクが低下し始めてから混合を停止させることがより好ましい。特に最大トルクに対して４０％以上（とりわけ好ましくは５０〜８０％）のトルク範囲で混合を停止することが特に好ましい。これにより、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを相互により分散性よく混合できると共に、混合室内部から混合物（熱可塑性樹脂組成物）を１６０℃以上の温度で取り出すことができ、混合室内に熱可塑性樹脂組成物が付着して残存されることをより確実に防止できる。
尚、蒸煮後植物性材料は、撹拌機へ投入する前に押し固めてペレット化して用いてもよい。
【００２５】
上記混練工程で混合する蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂との量比は、得られる熱可塑性樹脂組成物内において植物性材料の割合が５０〜９５質量％となるものであればよい。この量比は、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂との合計を１００質量％とした場合に、蒸煮後植物性材料は５０〜９０質量％が好ましく、５０〜８５質量％がより好ましく、５０〜８０質量％がより好ましい。更に、５０〜７５質量％（より特に好ましくは５０〜７０質量％、更に好ましくは５５〜７０質量％、とりわけ好ましくは５５〜６５質量％）が特に好ましい。この範囲では得られる熱可塑性樹脂組成物で優れた流動性が得られ、また、この熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体では優れた機械的特性（特に優れた曲げ弾性率）が得られる。
【００２６】
また、植物性材料の割合が５０〜９５質量％となる熱可塑性樹脂組成物では、その植物性材料の全量が蒸煮後植物性材料であってもよく、一部のみが蒸煮後植物性材料であり且つ他部は蒸煮されていない植物性材料であってもよい。一部のみが蒸煮後植物性材料である場合には、含まれる植物性材料全体を１００質量％とした場合に、蒸煮後植物性材料は少なくとも２０質量％以上（より好ましくは５０〜９９質量％、更に好ましくは７０〜９５質量％、特に好ましくは８０〜９３質量％）であることが好ましい。２０質量％以上の蒸煮後植物性材料が含有されることで、蒸煮後植物性材料が含まれることによる効果を十分に得ることができる。
【００２７】
本方法では、更に、上記蒸煮工程及び上記混合工程以外に他の工程を備えることができる。他の工程としては、混合工程により得られた混合物（その時点における熱可塑性樹脂組成物）をその後の工程で使用し易いように加工する工程が挙げられる。即ち、混合物（その時点における熱可塑性樹脂組成物）をペレット化する工程が挙げられる。ペレット化する際には、二軸押出機等の混合物を加熱して軟化又は溶融してペレット化することもできるが、加熱することなく押し固めてペレット化することが好ましい。
【００２８】
特に本方法では、混合工程の後に、混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備えることが好ましい。即ち、熱可塑性樹脂組成物を加熱することなくペレットを成形する工程を備えることが好ましい。
加熱を行わずペレット化することで、本方法で得られた熱可塑性樹脂組成物に特有の高い流動性を維持でき、成形効率を向上させつつ、成形性を向上させることができる。更に、得られる成形体においては、熱履歴による劣化を抑制し、本方法で得られた熱可塑性樹脂組成物に特有の高い機械的特性を維持することができる。
【００２９】
このペレット化工程は、種々の圧縮成形方法（押し固め方）を用いることができ、例えば、ローラー式成形方法及びエクストルーダ式成形方法などを用いることができる。ローラー式成形方法は、ローラー式成形機を用いる方法であり、ダイに接して回転されるローラーにより混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）がダイス内に圧入された後、ダイスから押し出されて成形される。ローラー式成形機には、ダイの形状が異なるディスクダイ式（ローラーディスクダイ式成形機）とリングダイ式（ローラーリングダイ式成形機）が挙げられる。一方、エクストルーダ式成形方法は、エクストルーダ式成形機を用いる方法であり、スクリューオーガの回転により混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）がダイス内に圧入された後、ダイスから押し出されて成形される。これらの圧縮成形方法のなかでは、特にローラーディスクダイ式成形方法を用いる方法が好ましい。この圧縮成形方法で用いられるローラーディスクダイ式成形機は圧縮効率が高く、本方法におけるペレット化工程に特に好適である。
【００３０】
更に、本方法では下記特定のローラーディスクダイ式成形機５００（図２及び主要部を図３に例示）を用いてペレット化することが特に好ましい。即ち、複数の貫通孔５１１が穿設されたディスクダイ５１と、該ディスクダイ５１上で転動されて該貫通孔５１１内に非圧縮物｛混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）｝を押し込むプレスローラ５２と、該プレスローラ５２を駆動する主回転軸５３と、を備え、上記ディスクダイ５１は、上記貫通孔５１１と同方向に貫通された主回転軸挿通孔５１２を有し、上記主回転軸５３は、上記主回転軸挿通孔５１２に挿通され且つ該主回転軸５３に垂直に設けられたプレスローラ固定軸５４を有し、上記プレスローラ５２は、上記プレスローラ固定軸５４に回転可能に軸支されて上記主回転軸５３の回転に伴って上記ディスクダイ５１表面で転動されるローラーディスクダイ式成形部５０を有するローラーディスクダイ式成形機（ペレット化装置）５００である。
このローラーディスクダイ式成形機５００では、上記構成に加えて更に、上記プレスローラ５２は表面に凹凸５２１を備えるものであることが好ましい。また、主回転軸５３の回転に伴って回転される切断用ブレード５５を備えることが好ましい。
【００３１】
上記ローラーディスクダイ式成形機５００では、例えば、図３においては、主回転軸５３の上方から投入された混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）をプレスローラ５２が備える表面凹凸５２１が捉えて貫通孔５１１内に押し込み、ディスクダイ５１の裏面側から押し出される。押し出された紐状の混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）は、切断用ブレード５５により適宜の長さに切断されてペレット化され、下方に落下されて回収される。
ペレット化された熱可塑性樹脂組成物の形状及び大きさは特に限定されないが、柱状（その他の形状であってもよいが、円柱状が好ましい）であることが好ましい。また、その最大長さは１ｍｍ以上（通常２０ｍｍ以下）とすることが好ましく、１〜１０ｍｍがより好ましく、２〜７ｍｍが特に好ましい。
【００３２】
また、本方法では、蒸煮工程前に蒸煮前植物性材料を押し固めてペレット化し、得られたペレット（蒸煮前ペレット）を、蒸煮して蒸煮後植物性材料を調製することができる。この場合、蒸煮前ペレットの見掛け比重をＢとし、熱可塑性樹脂の見掛け比重をＣとした場合に、Ｂ／Ｃは０．５以上（通常１．５以上、より好ましくは０．６〜１．３４、更に好ましくは０．７〜１．３、特に好ましくは０．８〜１．２）とすることが好ましい。
【００３３】
その他、本方法では、蒸煮工程を行った後に、蒸煮後植物性材料の含水率を低下させる水分除去工程を備えることができる。水分除去工程を備えることで、その後の混合工程においてより安全に混合を行うことができ、また、特に熱可塑性樹脂として生分解性樹脂を用いる場合には加水分解を抑制できる。水分除去工程において除去する水分量は特に限定されないが、蒸煮後植物性材料の含水率を３０％以下にまで低下させるものであることが好ましい。３０％以下にすることで混合工程をより安全に行うことができ、また、得られる成形体の強度をより高く維持できる。この含水率は１０〜３０％にできればよく、１０％以下にまで低下させてもよいが、通常、その必要はなく、更には１０〜２０％が好ましい。
【００３４】
［２］成形体の製造方法
本発明の成形体の製造方法は、前記本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得ることを特徴とする。
即ち、本成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得る成形工程を備える。
上記熱可塑性樹脂組成物は、前述のように蒸煮した植物性材料を含有するために、優れた流動性を有する。このため、成形時の計量時間（射出成形機における計量時間等）、及び射出時間などを短縮できる結果、成形サイクルが短縮されて、成形効率を向上させることができる。押出成形及び射出成形における各種成形条件及び使用する装置等は特に限定されず、目的とする成形体及び性状、使用されている熱可塑性樹脂の種類等により適宜のものとすることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の成形体の製造方法では、混合して得られた熱可塑性樹脂組成物を冷却した後に破砕機等を用いてチップ化し、このチップを押出成形機又は射出成形機に投入して成形を行うことができる。また、前記混合工程後に熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程を備える場合には、得られたペレットを押出成形機又は射出成形機に投入して成形を行うことができる。
【００３６】
本発明の製造方法により得られる成形体の形状、大きさ及び厚さ等は特に限定されない。また、その用途も特に限定されない。この成形体は、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の内装材、外装材及び構造材等として用いられる。このうち自動車用品としては、自動車用内装材、自動車用インストルメントパネル、自動車用外装材等が挙げられる。具体的には、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、自動車用ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、自動車用ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー及びカウリング等が挙げられる。更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥など）の表装材、構造材等が挙げられる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等が挙げられる。
【００３７】
［３］熱可塑性樹脂組成物
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、植物性材料及び熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に植物性材料が５０〜９５質量％であり、且つ植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されていることを特徴とする。
更に、この熱可塑性樹脂組成物は、蒸煮後植物性材料を植物性材料全体１００質量％に対して２０質量％以上（より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上、１００質量％であってもよい）であることが好ましい。２０質量％以上の蒸煮後植物性材料が含有されることで、蒸煮後植物性材料が含まれることによる効果を十分に得ることができる。
上記熱可塑性樹脂については、前記［１］の熱可塑性樹脂組成物の製造方法における熱可塑性樹脂組成物をそのまま適用できる。
【００３８】
本組成物は、植物性材料及び熱可塑性樹脂以外にも他の成分を含有できる。他の成分としては、熱可塑性樹脂として前記ポリエステル樹脂を用いる場合のカルボジイミド化合物が挙げられる。カルボジイミド化合物としては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
カルボジイミドの含有量は特に限定されないが、用いる前記ポリエステル樹脂（特にポリ乳酸）の全体を１００質量部とした場合に０．１〜５質量部（より好ましくは０．１〜２質量部、特に好ましくは０．５〜１．０質量部）が好ましい。この範囲では、カルボジイミド化合物を用いたことによるポリエステル樹脂（生分解性樹脂）の加水分解抑制作用をより効果的に得ることができる。
その他、更に、各種帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、着色剤等も配合できる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これら他の成分は、どの工程で配合してもよいが、通常、混合工程で配合する。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
［１］実施例１〜７の熱可塑性樹脂組成物の製造
粒径５ｍｍ以下のケナフコア（実施例１〜７）又は繊維長さ５ｍｍのケナフ繊維（実施例８）を蒸煮装置４０｛高温高圧湿熱処理装置（株式会社日阪製作所製、型式「ＨＴＳ−５０／３５０」）、（以下、図２参照）｝の圧力釜４２に投入し、ボイラー４１から表１に示す各温度（１６０〜１９０℃）の蒸気を送り込み、３０分間蒸煮（蒸気処理）して蒸煮後植物性材料を得た（蒸煮工程）。得られた蒸煮後植物性材料は、バキューム装置を用いて真空引きして圧力釜４２内で水分率を１０％以下にまで低下させた（水分除去工程）後、圧力釜４２から取り出した。
尚、上記ケナフコアは、破砕機（株式会社ホーライ製、形式「Ｚ１０−４２０」）で破砕したものであり、その粒径は、ＪＩＳ Ｚ８８０１に準拠して、目開き５ｍｍの円孔板篩を通過したものである。ケナフ繊維は、ＪＩＳ Ｌ１０１５に準拠して、直接法にて無作為に単繊維を１本ずつ取り出し、置尺上で繊維長を測定し、合計２００本について測定した平均値である。
【００４０】
次いで、蒸煮後植物性材料と、表１に示すポリプロピレン（実施例１〜５及び８）又はポリ乳酸樹脂（実施例６〜７）のうちのいずれかのペレットと、を表１に示す質量比で、撹拌機１（株式会社エムアンドエフ・テクノロジー製、ＷＯ２００４−０７６０４４号に示された器機）の材料供給室（図４の１３）に投入（植物性材料と熱可塑性樹脂とで合計７００ｇを表１の量比で投入）した後、混合室（容量５Ｌ、図４の３）内で撹拌して混練した。この混合に際して混合羽根（図２の１０及び図５の１０ａ〜１０ｆ）は回転速度２０００ｒｐｍで回転させた。そして、混合羽根にかかる負荷（トルク）が上昇し、最大値に達した時点を終点として撹拌を停止して、得られた熱可塑性樹脂組成物（実施例１〜８）を撹拌機から排出した。また、この際の混合羽根の回転を開始してから上記終点に達するまでの時間を計測し、混合時間として表１に併記した。
尚、ポリプロピレンとして、日本ポリプロ株式会社製、品名「ノバテック ＢＣ０６Ｃ」（平均粒径３．０ｍｍ、見掛け比重０．９）を用い、ポリ乳酸樹脂として、トヨタ自動車株式会社製、品名「Ｕ’ｚ Ｓ−１７」、（平均粒径４ｍｍ、見掛け比重１．２６）を用いた。
【００４１】
得られた各熱可塑性樹脂組成物を破砕機（株式会社ホーライ製、形式「Ｚ１０−４２０」）を用いて５．０ｍｍ程度に破砕した後、ローラーディスクダイ式成形機５００｛株式会社菊川鉄工所製、形式「ＫＰ２８０」、貫通孔径（図３の５１１）４．２ｍｍ｝に投入して、フィーダー周波数２０Ｈｚにて各熱可塑性樹脂組成物を直径約４ｍｍ且つ長さ約５ｍｍの円柱状のペレットを得た。その後、各ペレットをオーブンにて１００℃で２４時間乾燥させて、ペレット化された実施例１〜８の熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００４２】
［２］比較例１〜３の熱可塑性樹脂組成物の製造
蒸煮を行わない以外は、実施例１〜４と同様にして、同じ材料を用いて同じ配合で同じ装置により比較例１のペレット化された熱可塑性樹脂組成物を得た。同様に混合時間を計測し表１に併記した。
また、蒸煮を行わない以外は、実施例６と同様にして、同じ材料を用いて同じ配合で同じ装置により比較例２のペレット化された熱可塑性樹脂組成物を得た。同様に混合時間を計測し表１に併記した。
更に、蒸煮を行わない以外は、実施例８と同様にして、同じ材料を用いて同じ配合で同じ装置により比較例３のペレット化された熱可塑性樹脂組成物を得た。同様に混合時間を計測し表１に併記した。
【００４３】
［３］熱可塑性樹脂成形体の成形
上記［１］及び［２］で得られた実施例１〜８及び比較例１〜３の各熱可塑性樹脂組成物（ペレット）を射出成形機（住友重機械工業株式会社製、形式「ＳＥ１００ＤＵ」）に各々投入し、シリンダー温度１９０℃、型温度４０℃の条件で射出成形して厚さ４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの長方形板状の試験片を得た。また、この成形を行う際の射出形成機における射出圧力（射出充填圧）を計測し、表１に併記した。
【００４４】
［４］熱可塑性樹脂成形体の特性評価
上記［３］で得られた実施例１〜８及び比較例１〜３の各成形体の曲げ弾性率を測定した。この測定に際しては、厚さ４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの長方形板状の試験片を用い、各試験片を支点間距離（Ｌ）６４ｍｍとした２つの支点（曲率半径５ｍｍ）で支持しつつ、支点間中心に配置した作用点（曲率半径５ｍｍ）から速度２ｍｍ／分にて荷重の負荷を行って、各試験片の曲げ弾性率をＪＩＳ Ｋ７１７１に従って測定した。その結果を表１に示した。
更に、上記［１］及び［２］における「蒸煮温度」に対する、上記［１］及び［２］で計測した「混合時間」と、［３］で計測した「射出圧力」と、［４］で計測した「曲げ弾性率」と、の相関をグラフにして図１に示した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
［５］実施例の効果
実施例１〜８のいずれにおいても５０質量％以上の植物性材料を混合することができた。特に植物性材料と熱可塑性樹脂との混合を促進するための添加剤を何ら用いることなく混合することができた。また、比較例１は、特定の撹拌機を用いているために６０質量％と多量の植物性材料を蒸煮することなく混合することができた。そして、得られた熱可塑性樹脂組成物の射出圧力は１０４ＭＰａであった。これに対して、蒸煮を行った実施例１〜４では植物性材料の含有量が同じであるにも関わらず比較例１に比べていずれも射出圧力の低下が認められた。即ち、実施例１〜４の熱可塑性樹脂組成物の流動性が比較例１のものよりも高いことが分かる。更に、実施例１〜４を比較することで、蒸煮温度を１６０〜１９０℃まで上昇させるに従って射出圧力は更に低下し、流動性が向上することが分かる。但し、蒸煮温度１８０℃（実施例３）と１９０℃（実施例４）とを比べると１８０℃以上の蒸煮温度では射出圧力の低下が下げ止まることが分かる。
【００４７】
曲げ弾性率は、蒸煮温度を高くすると１８０℃（実施例３）までは向上されるものの、１９０℃（実施例４）に達すると１８０℃の場合よりも低下する傾向にあることが分かる。また、比較例１及び実施例１〜４を比べることで蒸煮温度を高くするに従って混合時間を短くできることが分かる。但し、蒸煮温度１８０℃（実施例３）と１９０℃（実施例４）とを比べると１８０℃以上の蒸煮温度では混合時間の短縮効果が下げ止まることが分かる。
これらのことは図１からも分かる。そして、図１における非蒸煮（比較例１）に比べて、蒸煮を行った実施例１〜４ではいずれの特性も向上されており、特に蒸煮温度１８０℃ではとりわけ顕著にバランスがよく全ての特性を最大限に向上させられることが分かる。
【００４８】
また、比較例１と実施例５とを比較すると、植物性材料の配合量は実施例５の方が多いにも関わらず混合時間が短縮されていることが分かる。射出圧力はほほ同等であるものの、曲げ弾性率が４９００ＭＰａから５８００ＭＰａへと大きく向上されていることが分かる。このことから蒸煮後植物性材料の含有量は６０質量％を超えても、更に多くすることでより高い機械的特性が得られることが分かる。
【００４９】
更に、比較例２と実施例６とを比べると植物性材料の含有量が同じであるにも関わらず、混合時間を１７％も短縮しつつ、射出圧力は比較例２に比べて実施例６では３７％も低下させられることが分かる。一方で得られる曲げ弾性率はほぼ同等を維持することができることが分かる。更に、比較例２と実施例７とを比較すると、すべての特性が顕著に比較例２を上回っていることが分かる。
【００５０】
また、実施例３と実施例８とを比較するとケナフコアを使用する場合に比べて、ケナフ繊維を使用した場合は、曲げ弾性率を向上させられることが分かる。即ち、蒸煮を行うことで樹脂的な特性が植物性材料に発現されても繊維特有の機械的特性を向上させる効果は高く維持できることが分かる。
更に、比較例３と実施例８とを比較すると、すべての特性が顕著に比較例２を上回っていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体の製造方法は、自動車関連分野及び建築関連分野などにおいて広く利用される。特に自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の内装材、外装材及び構造材等に好適であり、なかでも自動車用品としては、自動車用内装材、自動車用インストルメントパネル、自動車用外装材等に好適である。具体的には、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、自動車用ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、自動車用ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー及びカウリング等が挙げられる。更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材にも好適である。具体的には、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥など）の表装材、構造材等が挙げられる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等としても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】植物性材料の蒸煮温度と、熱可塑性樹脂組成物を得るための混合時間、成形体を得るための射出圧力及び成形体の曲げ弾性率と、の相関を示すグラフである。
【図２】本熱可塑性樹脂組成物の製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。
【図３】ローラーディスクダイ式成形機の要部の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４】撹拌機の一例を示す模式的な断面図である。
【図５】撹拌機に配設された混合羽根の一例を示す模式的な側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１；撹拌機、３；混合室、５；回転軸、１０及び１０ａ〜１０ｆ；混合羽根、１２；らせん状羽根、１３；材料供給室、１００；熱可塑性樹脂成形体、１０１；第１植物性材料由来物、１０２；第２植物性材料由来物、１０３；熱可塑性樹脂、４０；蒸煮装置、４１；ボイラー、４２；圧力釜、５００；ローラーディスクダイ式成形機（ペレット化装置）、５０；ローラーディスクダイ式成形部（ペレット化部）、５１；ディスクダイ、５１１；貫通孔、５１２；主回転軸挿通孔、５２；プレスローラ、５２１；凹凸部、５３；主回転軸、５４；プレスローラ固定軸、５５；切断用ブレード。
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体の製造方法に関する。更に詳しくは、蒸煮された植物性材料と熱可塑性樹脂とが含有された熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びにその熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ケナフ等の成長が早く、二酸化炭素吸収量が多い植物資源は、二酸化炭素排出量削減及び二酸化炭素の固定化等の観点から注目され、樹脂との複合材料やパルプ等としての用途が期待されている。樹脂と混合して利用する技術としては下記特許文献１及び２が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０５２４５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１９８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１及び特許文献２の技術は、いずれも熱可塑性樹脂に対して多量の植物性材料を混合できる点において優れている。しかし、上記特許文献１では、ケナフ繊維の含有量が５０質量％を超える場合に、樹脂組成物の流動性が著しく低下するので射出成形において、満足する製品形状や製品形態が得られない等の問題が発生することが示されている。一方、上記特許文献２では、樹脂にロジンや可塑剤を加えず、植物繊維のみを配合した場合には植物繊維が均一に分散され難く、樹脂と植物繊維の間の親和性が悪いことなどから、強度等に劣り、又品質の均一性にも欠け、実用性に乏しい材料しか得られないことが示されている。このように、樹脂に植物性材料を多量に混合しつつも、成形性及び機械的特性を両立させることは難しく、これらの特性を併せ有する材料が求められている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、植物性材料比が５０質量％以上と多く含有させつつ、射出成形や押出成形等を行うことができる高い流動性と機械的特性とを併せ有する熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びにその熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は以下に示す通りである。
（１）植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料を５０〜９５質量％含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、
蒸煮された上記植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備えることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（２）上記撹拌機は、上記混合を行う混合室及び該混合室内に配置された混合羽根を備え、
上記混合工程は、上記混合室中で上記混合羽根の回転により溶融された上記熱可塑性樹脂と、上記蒸煮された植物性材料と、を混合する上記（１）に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（３）上記蒸煮工程における蒸気温度は１６０℃以上且つ２００℃以下である上記（１）又は（２）に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（４）上記植物性材料は、ケナフである上記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（５）上記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン及び／又はポリ乳酸である上記（１）乃至（４）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（６）上記混合工程の後に、該混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備える上記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
（７）上記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
（８）植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料が５０〜９５質量％であり、且つ該植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されていることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
（９）上記蒸煮された植物性材料は、上記植物性材料全体を１００質量％とした場合に２０質量％以上である上記（８）に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、植物性材料を蒸煮して用いるために蒸煮された植物性材料に樹脂的性質が発現され、熱可塑性樹脂に対して５０〜９５質量％と高い割合で植物性材料を混合できる。また、この混合を行う際の混合時間を短縮して生産性よく熱可塑性樹脂組成物を製造できる。更に、得られた熱可塑性樹脂組成物は流動性に優れ、特に射出成形が可能な程度に優れた流動性を発揮し、射出圧力を小さく抑えることでき、成形性に優れる。また、この方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体は優れた機械的特性を発揮できる。
上記混合工程が、混合室中で混合羽根の回転により溶融された熱可塑性樹脂と蒸煮された植物性材料とを混合する工程である場合は、特に短時間で混合を行うことができ、また、外部からの加熱を要することなく熱可塑性樹脂組成物を製造できる。更に、加熱を要さず別途の加熱手段等が不要であり、短時間で混合できるために低コストで熱可塑性樹脂組成物を製造できる。
蒸煮工程における蒸気温度が１６０℃以上且つ２００℃以下である場合は、得られる熱可塑性樹脂組成物においてとりわけ優れた流動性が得られる。
植物性材料がケナフである場合、ケナフは成長が極めて早い一年草であり、優れた二酸化炭素吸収性を有するため、大気中の二酸化炭素量の削減、森林資源の有効利用等に貢献できる。
熱可塑性樹脂がポリプロピレン及び／又はポリ乳酸である場合は、優れた環境特性を備える熱可塑性樹脂組成物が得られる。特に、ポリプロピレンにおいてはポリプロピレンが有する優れた低環境負荷性及び優れた軽量特性を、ポリ乳酸においてはポリ乳酸が有する生合成できる非石油系樹脂であるという特性を、各々活かしながら植物性材料との複合により高い機械的特性（強度など）を得ることができる。
混合工程の後に、混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備える場合は、加熱することなくペレット形状に成形でき、熱可塑性樹脂組成物への熱負担を抑制できる。このため射出成形できる高い流動性を維持し、更には射出圧力をより小さく抑制することもできる。また、得られる成形体には高い機械的特性を発揮させることができる。
【０００８】
本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法によれば、植物性材料を多量に含有するにもかかわらず、熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形により成形できる。更に、これらの成形方法においても成形性に優れ、また、生産性に優れた成形を行うことができる。更に、得られる成形体においては、高い機械的特性が得られる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、蒸煮されて樹脂的性質が発現された植物性材料が含まれるために、熱可塑性樹脂に対して５０〜９５質量％と高い割合で植物性材料を含有できる。また、このように多量の植物性材料を含有しても熱可塑性樹脂組成物は流動性に優れ、特に射出成形が可能な程度に優れた流動性を発揮し、射出圧力を小さく抑えることでき、成形性に優れる。更に、この熱可塑性樹脂組成物から成形された成形体は優れた機械的特性が発揮する。
植物性材料全体を１００質量％とした場合に蒸煮された植物性材料を２０質量％以上含有する場合は、特に優れた流動性を示し、成形性（寸法精度など）に優れ且つ成形圧力を抑制して効率よく成形を行うことができる。
【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。
［１］熱可塑性樹脂組成物の製造方法
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、
植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、植物性材料及び熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に植物性材料を５０〜９５質量％含有する可塑性樹脂組成物の製造方法であって、植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、蒸煮された植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備える。
【００１０】
上記「蒸煮工程」は、植物性材料を蒸煮する工程である。
上記「植物性材料」は、植物に由来する材料である。この植物性材料としては、ケナフ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹（スギ及びヒノキ等）、広葉樹及び綿花などの各種植物体から得られた植物性材料が挙げられる。この植物性材料は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらのなかではケナフが好ましい。ケナフは成長が極めて早い一年草であり、優れた二酸化炭素吸収性を有するため、大気中の二酸化炭素量の削減、森林資源の有効利用等に貢献できるからである。
【００１１】
また、上記植物性材料として用いる植物体の部位は特に限定されず、木質部、非木質部、葉部、茎部及び根部等の植物体を構成するいずれの部位であってもよい。更に、特定部位のみを用いてもよく２ヶ所以上の異なる部位を併用してもよい。これらのなかでは、ケナフの木質部（ケナフコア）を用いることが好ましい。
ケナフは靭皮と称される外層部分とコアと称される芯材部分とからなるが、このうち靭皮は、強靱な繊維を有するために利用価値が高いのに対して、コアはケナフ全体の６０体積％程をも占めるにも関わらず廃棄又は燃料化されることが多い。コアは靭皮に比べて繊維長が短く且つ見掛け比重が小さく嵩高いために、取扱い性が悪く、樹脂との混練が難しいためである。しかし、本方法によれば、ケナフコアであっても蒸煮により樹脂的な特性を引き出すことにより、容易に熱可塑性樹脂と混合することができる。加えて、熱可塑性樹脂の補強効果においても優れ、得られる熱可塑性樹脂組成物の成形体では優れた機械的特性が得られる。
【００１２】
尚、本発明におけるケナフとは、木質茎を有する早育性の一年草であり、アオイ科に分類される植物である。学名におけるｈｉｂｉｓｃｕｓ ｃａｎｎａｂｉｎｕｓ及びｈｉｂｉｓｃｕｓ ｓａｂｄａｒｉｆｆａ等が含まれ、更に、通称名における紅麻、キューバケナフ、洋麻、タイケナフ、メスタ、ビムリ、アンバリ麻及びボンベイ麻等が含まれる。
また、本発明におけるジュートとは、ジュート麻から得られる繊維である。このジュート麻には、黄麻（コウマ、Ｃｏｒｃｈｏｒｕｓ ｃａｐｓｕｌａｒｉｓ Ｌ．）、及び、綱麻（ツナソ）、シマツナソ並びにモロヘイヤ、を含む麻及びシナノキ科の植物を含むものとする。
【００１３】
上記植物性材料（蒸煮前の植物性材料）の形状は特に限定されず、チップ状（板状及び薄片状等を含む）、粉末状（粒状及び球状等を含む）、繊維状及び不定形状（粉砕物状等を含む）などの形態が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
更に、用いる植物性材料の大きさは特に限定されないが、例えば、最大長さ（粒状である場合には最大粒径）は２０ｍｍ以下（通常０．１ｍｍ以上、更には０．３〜１５ｍｍ、より更には０．３〜２０ｍｍ、特に０．５〜１０ｍｍ）とすることができる。
尚、本方法により得られる熱可塑性樹脂組成物では、通常、上記蒸煮前の植物性材料の形状及び大きさはそのまま維持されない。蒸煮後の植物性材料は樹脂的な性質をおびる上に後述する混合工程を経るためにその形状を維持し難いからである。
【００１４】
上記「蒸煮」とは、植物性材料と蒸気とを接触させることを意味する。通常、植物性材料を蒸気に曝すことで蒸煮を行う。この蒸煮により植物性材料は、蒸煮前の植物性材料に比べて樹脂的な性質を帯びることとなるものと考えられる。即ち、植物性材料は蒸煮により変性される。これにより、蒸煮前に比べて植物性材料は熱可塑性樹脂と混合し易くなる。また、蒸煮前に比べて押し固め易くもなる。更に、熱可塑性樹脂組成物に含有させた際には優れた流動性が発現され、特に熱可塑性樹脂組成物内に５０〜９５質量％と多量に植物性材料を含有させても成形するのに十分な流動性が維持される。この蒸煮（蒸気処理）による植物性材料の変質の理由は定かではないが、植物性材料内のヘミセルロース及びリグニン等の高分子成分が低分子化されて、系外へ溶出（又は融出）し易くなるものと考えられる。
【００１５】
蒸煮を行う際の蒸煮条件は特に限定されないが、蒸気温度は１５０℃以上であることが好ましい。蒸気温度を１５０℃以上とすることで、植物性材料の含有割合が高くとも十分な流動性を有する熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。更に、この蒸気温度は２５０℃以下とすることが好ましい。蒸気温度を２５０℃以下とすることで植物性材料が脆くなる（更には炭化する）ことを抑制でき、本方法による熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体において高い機械的特性（特に高い曲げ弾性率）を得ることができる。この蒸気温度は１５０℃以上且つ２２０℃以下とすることがより好ましく、１６０℃以上且つ２００℃以下とすることが更に好ましく、１７０℃以上且つ１９５℃以下とすることが特に好ましい。
【００１６】
また、蒸煮時間も特に限定されないが５分以上とすることが好ましい。５分以上とすることにより、十分に蒸煮を行うことができ、優れた流動性を有する熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。更に、この蒸煮時間は６０分以下とすることが好ましい。蒸煮時間を６０分以下とすることで植物性材料が脆くなることを抑制でき、本方法による熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体において高い機械的特性（特に高い曲げ弾性率）を得ることができる。この蒸煮時間は５〜５０分とすることがより好ましく、１０〜４５分とすることが更に好ましく、１５〜４０分とすることが特に好ましい。
尚、蒸煮は、通常、容器内で行われるため、植物性材料は加圧下で蒸気に曝されることとなる。圧力条件等は特に限定されないが、常圧（例えば、０．１０１３ＭＰａ）を超える圧力であり、１０ＭＰａ以下（好ましくは７ＭＰａ以下、より好ましくは５ＭＰａ以下、更に好ましくは３ＭＰａ以下）とすることができる。
【００１７】
上記「混合工程」は、蒸煮された植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する工程である。尚、以下では、蒸煮前の植物性材料を「蒸煮前植物性材料」ともいい、また、蒸煮後の（蒸煮された）植物性材料を「蒸煮後植物性材料」ともいう。
上記「熱可塑性樹脂」は、特に限定されず種々のものを用いることができる。例えば、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエステル樹脂｛（ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等の脂肪族ポリエステル樹脂）、（ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエチレン樹脂）｝、ポリスチレン、ポリアクリル樹脂（メタアクリレート、アクリレート等）、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これらのなかでは、ポリオレフィン及びポリエステル樹脂のうちの少なくとも一方であることが好ましい。また、上記ポリオレフィンのなかではポリプロピレンがより好ましい。
【００１８】
一方、ポリエステル樹脂のなかでは、生分解性を有するポリエステル樹脂（以下、単に「生分解性樹脂」ともいう）が好ましい。生分解性樹脂としては、（１）乳酸、リンゴ酸、グルコース酸及び３−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体、並びに、これらのヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種を用いた共重合体、などのヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステル、（２）ポリカプロラクトン、及び、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種とカプロラクトンとの共重合体、などのカプロラクトン系脂肪族ポリエステル、（３）ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート及びポリブチレンアジペート、などの二塩基酸ポリエステル、等が挙げられる。
これらのなかでは、ポリ乳酸、乳酸と乳酸を除く他の上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、及び上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種とカプロラクトンとの共重合体が好ましく、特にポリ乳酸が好ましい。
これらの生分解性樹脂は１種のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
尚、上記乳酸にはＬ−乳酸及びＤ−乳酸を含むものとし、これらの乳酸は単独で用いてもよく、併用してもよい。
【００１９】
上記「撹拌機」は、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを混合する装置である。この撹拌機としては、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを混合することができるものであればよく、その種類などは特に限定されない。即ち、例えば、押出機（一軸スクリュー押出機及び二軸混練押出機等）、ニーダー及びミキサー（高速流動式ミキサー、バドルミキサー、リボンミキサー等）等の各種撹拌機（混合機及び混練機などを含む）を用いることができるが、特に下記撹拌機が好ましい。
撹拌機｛以下、図４（特許庁の特許電子図書館から取得した国際公開０４／０７６０４４号パンフレット図１を引用）及び図５（特許庁の特許電子図書館から取得した国際公開０４／０７６０４４号パンフレット図２を引用）参照｝としては、国際公開０４／０７６０４４号パンフレットに記載の撹拌機１が好ましい。即ち、撹拌機１は、材料供給室１３と、該材料供給室１３に連接された混合室３と、該材料供給室１３と該混合室３とを貫通して回転自在に設けられた回転軸５と、該材料供給室１３内の該回転軸５に配設され且つ該材料供給室１３に供給された混合材料（蒸煮後植物性材料及び熱可塑性樹脂）を該混合室３へ搬送するらせん状羽根１２と、該混合室３内の該回転軸５に配設され且つ該混合材料を混合する混合羽根１０ａ〜１０ｆと、を備える撹拌機が好ましい。
【００２０】
上記撹拌機を用い、蒸煮後植物性材料及び熱可塑性樹脂を撹拌機１（材料供給室１３）へ投入し、撹拌機１の混合羽根１０ａ〜１０ｆを回転させることで、蒸煮後植物性材料及び熱可塑性樹脂が共に、混合室３の内壁へ向かって押し付けるように打撃し且つ押し進められ、材料同士の衝突するエネルギー（熱量）により短時間で熱可塑性樹脂が軟化又は溶融され、蒸煮後植物性材料と混合され、更には混練される。また、得られる熱可塑性樹脂組成物には射出成形が可能な優れた流動性が発現される。
【００２１】
上記混合羽根１０ａ〜１０ｆは、上記回転軸５の円周方向の一定角度間隔の部位における軸方向において対向すると共に、回転方向において互いの対向間隔が狭まるような取付け角で該回転軸５に配設された少なくとも２枚の混合羽根（１０ａ〜１０ｆ）によって構成され、該混合羽根１０ａ〜１０ｆの該回転軸５に対する取付け角は、該回転軸５に取り付けられる該混合羽根１０ａ〜１０ｆの根元部から半径方向外方の先端部まで同一であることが好ましく、更には、上記混合羽根１０ａ〜１０ｆが矩形板状をなすことが好ましい。
また、上記混合室は、該混合室を構成する壁に冷却媒体を循環させることができる混合室冷却手段を備えることがより更に好ましい。この構成により、混合室内の過度な温度上昇を抑制でき、熱可塑性樹脂の分解及び熱劣化を抑制（更には防止）できる。
【００２２】
上記「混合」における各種条件は特に限定されないが、例えば、混合時の温度は特に限定されないが、混合室外壁の温度を２００℃以下（より好ましくは１５０℃以下、更に好ましくは１２０℃以下）に制御することが好ましく、更には、５０℃以上（より好ましくは６０℃以上、更に好ましくは８０℃以上）に制御することが好ましい。また、この温度は１０分以内（より好ましくは５分以内）に到達させることが好ましい。短時間で高温にすることで急激に水分を蒸散させると共に上記混合を行うことができ、熱可塑性樹脂の劣化をより効果的に抑制できる。更に、上記温度範囲とするのも１５分以内（より好ましくは１０分以内）とすることが好ましい。
【００２３】
また、上記温度の制御は、撹拌機の混合羽根の回転速度を制御することによって行うことが好ましい。より具体的には、混合羽根の先端の回転速度を５ｍ／秒〜５０ｍ／秒となるように制御することが好ましい。この範囲に制御することで、効率よく熱可塑性樹脂を軟化又は溶融させつつ、蒸煮後植物性材料とより強力に（より均一に）混合することができる。
【００２４】
更に、この混合における終点は特に限定されないが、上記回転軸に負荷されるトルクの変化により決定できる。即ち、上記回転軸に負荷されるトルクを測定し、そのトルクが最大値となった後に混合を停止することが好ましい。これにより、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを相互に分散性よく混合できる。更に上記トルクの最大値となった後にトルクが低下し始めてから混合を停止させることがより好ましい。特に最大トルクに対して４０％以上（とりわけ好ましくは５０〜８０％）のトルク範囲で混合を停止することが特に好ましい。これにより、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂とを相互により分散性よく混合できると共に、混合室内部から混合物（熱可塑性樹脂組成物）を１６０℃以上の温度で取り出すことができ、混合室内に熱可塑性樹脂組成物が付着して残存されることをより確実に防止できる。
尚、蒸煮後植物性材料は、撹拌機へ投入する前に押し固めてペレット化して用いてもよい。
【００２５】
上記混練工程で混合する蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂との量比は、得られる熱可塑性樹脂組成物内において植物性材料の割合が５０〜９５質量％となるものであればよい。この量比は、蒸煮後植物性材料と熱可塑性樹脂との合計を１００質量％とした場合に、蒸煮後植物性材料は５０〜９０質量％が好ましく、５０〜８５質量％がより好ましく、５０〜８０質量％がより好ましい。更に、５０〜７５質量％（より特に好ましくは５０〜７０質量％、更に好ましくは５５〜７０質量％、とりわけ好ましくは５５〜６５質量％）が特に好ましい。この範囲では得られる熱可塑性樹脂組成物で優れた流動性が得られ、また、この熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体では優れた機械的特性（特に優れた曲げ弾性率）が得られる。
【００２６】
また、植物性材料の割合が５０〜９５質量％となる熱可塑性樹脂組成物では、その植物性材料の全量が蒸煮後植物性材料であってもよく、一部のみが蒸煮後植物性材料であり且つ他部は蒸煮されていない植物性材料であってもよい。一部のみが蒸煮後植物性材料である場合には、含まれる植物性材料全体を１００質量％とした場合に、蒸煮後植物性材料は少なくとも２０質量％以上（より好ましくは５０〜９９質量％、更に好ましくは７０〜９５質量％、特に好ましくは８０〜９３質量％）であることが好ましい。２０質量％以上の蒸煮後植物性材料が含有されることで、蒸煮後植物性材料が含まれることによる効果を十分に得ることができる。
【００２７】
本方法では、更に、上記蒸煮工程及び上記混合工程以外に他の工程を備えることができる。他の工程としては、混合工程により得られた混合物（その時点における熱可塑性樹脂組成物）をその後の工程で使用し易いように加工する工程が挙げられる。即ち、混合物（その時点における熱可塑性樹脂組成物）をペレット化する工程が挙げられる。ペレット化する際には、二軸押出機等の混合物を加熱して軟化又は溶融してペレット化することもできるが、加熱することなく押し固めてペレット化することが好ましい。
【００２８】
特に本方法では、混合工程の後に、混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備えることが好ましい。即ち、熱可塑性樹脂組成物を加熱することなくペレットを成形する工程を備えることが好ましい。
加熱を行わずペレット化することで、本方法で得られた熱可塑性樹脂組成物に特有の高い流動性を維持でき、成形効率を向上させつつ、成形性を向上させることができる。更に、得られる成形体においては、熱履歴による劣化を抑制し、本方法で得られた熱可塑性樹脂組成物に特有の高い機械的特性を維持することができる。
【００２９】
このペレット化工程は、種々の圧縮成形方法（押し固め方）を用いることができ、例えば、ローラー式成形方法及びエクストルーダ式成形方法などを用いることができる。ローラー式成形方法は、ローラー式成形機を用いる方法であり、ダイに接して回転されるローラーにより混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）がダイス内に圧入された後、ダイスから押し出されて成形される。ローラー式成形機には、ダイの形状が異なるディスクダイ式（ローラーディスクダイ式成形機）とリングダイ式（ローラーリングダイ式成形機）が挙げられる。一方、エクストルーダ式成形方法は、エクストルーダ式成形機を用いる方法であり、スクリューオーガの回転により混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）がダイス内に圧入された後、ダイスから押し出されて成形される。これらの圧縮成形方法のなかでは、特にローラーディスクダイ式成形方法を用いる方法が好ましい。この圧縮成形方法で用いられるローラーディスクダイ式成形機は圧縮効率が高く、本方法におけるペレット化工程に特に好適である。
【００３０】
更に、本方法では下記特定のローラーディスクダイ式成形機５００（図２及び主要部を図３に例示）を用いてペレット化することが特に好ましい。即ち、複数の貫通孔５１１が穿設されたディスクダイ５１と、該ディスクダイ５１上で転動されて該貫通孔５１１内に非圧縮物｛混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）｝を押し込むプレスローラ５２と、該プレスローラ５２を駆動する主回転軸５３と、を備え、上記ディスクダイ５１は、上記貫通孔５１１と同方向に貫通された主回転軸挿通孔５１２を有し、上記主回転軸５３は、上記主回転軸挿通孔５１２に挿通され且つ該主回転軸５３に垂直に設けられたプレスローラ固定軸５４を有し、上記プレスローラ５２は、上記プレスローラ固定軸５４に回転可能に軸支されて上記主回転軸５３の回転に伴って上記ディスクダイ５１表面で転動されるローラーディスクダイ式成形部５０を有するローラーディスクダイ式成形機（ペレット化装置）５００である。
このローラーディスクダイ式成形機５００では、上記構成に加えて更に、上記プレスローラ５２は表面に凹凸５２１を備えるものであることが好ましい。また、主回転軸５３の回転に伴って回転される切断用ブレード５５を備えることが好ましい。
【００３１】
上記ローラーディスクダイ式成形機５００では、例えば、図３においては、主回転軸５３の上方から投入された混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）をプレスローラ５２が備える表面凹凸５２１が捉えて貫通孔５１１内に押し込み、ディスクダイ５１の裏面側から押し出される。押し出された紐状の混合物（その時点での熱可塑性樹脂組成物）は、切断用ブレード５５により適宜の長さに切断されてペレット化され、下方に落下されて回収される。
ペレット化された熱可塑性樹脂組成物の形状及び大きさは特に限定されないが、柱状（その他の形状であってもよいが、円柱状が好ましい）であることが好ましい。また、その最大長さは１ｍｍ以上（通常２０ｍｍ以下）とすることが好ましく、１〜１０ｍｍがより好ましく、２〜７ｍｍが特に好ましい。
【００３２】
また、本方法では、蒸煮工程前に蒸煮前植物性材料を押し固めてペレット化し、得られたペレット（蒸煮前ペレット）を、蒸煮して蒸煮後植物性材料を調製することができる。この場合、蒸煮前ペレットの見掛け比重をＢとし、熱可塑性樹脂の見掛け比重をＣとした場合に、Ｂ／Ｃは０．５以上（通常１．５以上、より好ましくは０．６〜１．３４、更に好ましくは０．７〜１．３、特に好ましくは０．８〜１．２）とすることが好ましい。
【００３３】
その他、本方法では、蒸煮工程を行った後に、蒸煮後植物性材料の含水率を低下させる水分除去工程を備えることができる。水分除去工程を備えることで、その後の混合工程においてより安全に混合を行うことができ、また、特に熱可塑性樹脂として生分解性樹脂を用いる場合には加水分解を抑制できる。水分除去工程において除去する水分量は特に限定されないが、蒸煮後植物性材料の含水率を３０％以下にまで低下させるものであることが好ましい。３０％以下にすることで混合工程をより安全に行うことができ、また、得られる成形体の強度をより高く維持できる。この含水率は１０〜３０％にできればよく、１０％以下にまで低下させてもよいが、通常、その必要はなく、更には１０〜２０％が好ましい。
【００３４】
［２］成形体の製造方法
本発明の成形体の製造方法は、前記本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得ることを特徴とする。
即ち、本成形体の製造方法は、熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得る成形工程を備える。
上記熱可塑性樹脂組成物は、前述のように蒸煮した植物性材料を含有するために、優れた流動性を有する。このため、成形時の計量時間（射出成形機における計量時間等）、及び射出時間などを短縮できる結果、成形サイクルが短縮されて、成形効率を向上させることができる。押出成形及び射出成形における各種成形条件及び使用する装置等は特に限定されず、目的とする成形体及び性状、使用されている熱可塑性樹脂の種類等により適宜のものとすることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の成形体の製造方法では、混合して得られた熱可塑性樹脂組成物を冷却した後に破砕機等を用いてチップ化し、このチップを押出成形機又は射出成形機に投入して成形を行うことができる。また、前記混合工程後に熱可塑性樹脂組成物をペレット化するペレット化工程を備える場合には、得られたペレットを押出成形機又は射出成形機に投入して成形を行うことができる。
【００３６】
本発明の製造方法により得られる成形体の形状、大きさ及び厚さ等は特に限定されない。また、その用途も特に限定されない。この成形体は、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の内装材、外装材及び構造材等として用いられる。このうち自動車用品としては、自動車用内装材、自動車用インストルメントパネル、自動車用外装材等が挙げられる。具体的には、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、自動車用ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、自動車用ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー及びカウリング等が挙げられる。更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥など）の表装材、構造材等が挙げられる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等が挙げられる。
【００３７】
［３］熱可塑性樹脂組成物
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、植物性材料及び熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に植物性材料が５０〜９５質量％であり、且つ植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されていることを特徴とする。
更に、この熱可塑性樹脂組成物は、蒸煮後植物性材料を植物性材料全体１００質量％に対して２０質量％以上（より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは９０質量％以上、１００質量％であってもよい）であることが好ましい。２０質量％以上の蒸煮後植物性材料が含有されることで、蒸煮後植物性材料が含まれることによる効果を十分に得ることができる。
上記熱可塑性樹脂については、前記［１］の熱可塑性樹脂組成物の製造方法における熱可塑性樹脂組成物をそのまま適用できる。
【００３８】
本組成物は、植物性材料及び熱可塑性樹脂以外にも他の成分を含有できる。他の成分としては、熱可塑性樹脂として前記ポリエステル樹脂を用いる場合のカルボジイミド化合物が挙げられる。カルボジイミド化合物としては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
カルボジイミドの含有量は特に限定されないが、用いる前記ポリエステル樹脂（特にポリ乳酸）の全体を１００質量部とした場合に０．１〜５質量部（より好ましくは０．１〜２質量部、特に好ましくは０．５〜１．０質量部）が好ましい。この範囲では、カルボジイミド化合物を用いたことによるポリエステル樹脂（生分解性樹脂）の加水分解抑制作用をより効果的に得ることができる。
その他、更に、各種帯電防止剤、難燃剤、抗菌剤、着色剤等も配合できる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これら他の成分は、どの工程で配合してもよいが、通常、混合工程で配合する。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
［１］実施例１〜７の熱可塑性樹脂組成物の製造
粒径５ｍｍ以下のケナフコア（実施例１〜７）又は繊維長さ５ｍｍのケナフ繊維（実施例８）を蒸煮装置４０｛高温高圧湿熱処理装置（株式会社日阪製作所製、型式「ＨＴＳ−５０／３５０」）、（以下、図２参照）｝の圧力釜４２に投入し、ボイラー４１から表１に示す各温度（１６０〜１９０℃）の蒸気を送り込み、３０分間蒸煮（蒸気処理）して蒸煮後植物性材料を得た（蒸煮工程）。得られた蒸煮後植物性材料は、バキューム装置を用いて真空引きして圧力釜４２内で水分率を１０％以下にまで低下させた（水分除去工程）後、圧力釜４２から取り出した。
尚、上記ケナフコアは、破砕機（株式会社ホーライ製、形式「Ｚ１０−４２０」）で破砕したものであり、その粒径は、ＪＩＳ Ｚ８８０１に準拠して、目開き５ｍｍの円孔板篩を通過したものである。ケナフ繊維は、ＪＩＳ Ｌ１０１５に準拠して、直接法にて無作為に単繊維を１本ずつ取り出し、置尺上で繊維長を測定し、合計２００本について測定した平均値である。
【００４０】
次いで、蒸煮後植物性材料と、表１に示すポリプロピレン（実施例１〜５及び８）又はポリ乳酸樹脂（実施例６〜７）のうちのいずれかのペレットと、を表１に示す質量比で、撹拌機１（株式会社エムアンドエフ・テクノロジー製、ＷＯ２００４−０７６０４４号に示された器機）の材料供給室（図４の１３）に投入（植物性材料と熱可塑性樹脂とで合計７００ｇを表１の量比で投入）した後、混合室（容量５Ｌ、図４の３）内で撹拌して混練した。この混合に際して混合羽根（図２の１０及び図５の１０ａ〜１０ｆ）は回転速度２０００ｒｐｍで回転させた。そして、混合羽根にかかる負荷（トルク）が上昇し、最大値に達した時点を終点として撹拌を停止して、得られた熱可塑性樹脂組成物（実施例１〜８）を撹拌機から排出した。また、この際の混合羽根の回転を開始してから上記終点に達するまでの時間を計測し、混合時間として表１に併記した。
尚、ポリプロピレンとして、日本ポリプロ株式会社製、品名「ノバテック ＢＣ０６Ｃ」（平均粒径３．０ｍｍ、見掛け比重０．９）を用い、ポリ乳酸樹脂として、トヨタ自動車株式会社製、品名「Ｕ’ｚ Ｓ−１７」、（平均粒径４ｍｍ、見掛け比重１．２６）を用いた。
【００４１】
得られた各熱可塑性樹脂組成物を破砕機（株式会社ホーライ製、形式「Ｚ１０−４２０」）を用いて５．０ｍｍ程度に破砕した後、ローラーディスクダイ式成形機５００｛株式会社菊川鉄工所製、形式「ＫＰ２８０」、貫通孔径（図３の５１１）４．２ｍｍ｝に投入して、フィーダー周波数２０Ｈｚにて各熱可塑性樹脂組成物を直径約４ｍｍ且つ長さ約５ｍｍの円柱状のペレットを得た。その後、各ペレットをオーブンにて１００℃で２４時間乾燥させて、ペレット化された実施例１〜８の熱可塑性樹脂組成物を得た。
【００４２】
［２］比較例１〜３の熱可塑性樹脂組成物の製造
蒸煮を行わない以外は、実施例１〜４と同様にして、同じ材料を用いて同じ配合で同じ装置により比較例１のペレット化された熱可塑性樹脂組成物を得た。同様に混合時間を計測し表１に併記した。
また、蒸煮を行わない以外は、実施例６と同様にして、同じ材料を用いて同じ配合で同じ装置により比較例２のペレット化された熱可塑性樹脂組成物を得た。同様に混合時間を計測し表１に併記した。
更に、蒸煮を行わない以外は、実施例８と同様にして、同じ材料を用いて同じ配合で同じ装置により比較例３のペレット化された熱可塑性樹脂組成物を得た。同様に混合時間を計測し表１に併記した。
【００４３】
［３］熱可塑性樹脂成形体の成形
上記［１］及び［２］で得られた実施例１〜８及び比較例１〜３の各熱可塑性樹脂組成物（ペレット）を射出成形機（住友重機械工業株式会社製、形式「ＳＥ１００ＤＵ」）に各々投入し、シリンダー温度１９０℃、型温度４０℃の条件で射出成形して厚さ４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの長方形板状の試験片を得た。また、この成形を行う際の射出形成機における射出圧力（射出充填圧）を計測し、表１に併記した。
【００４４】
［４］熱可塑性樹脂成形体の特性評価
上記［３］で得られた実施例１〜８及び比較例１〜３の各成形体の曲げ弾性率を測定した。この測定に際しては、厚さ４ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ８０ｍｍの長方形板状の試験片を用い、各試験片を支点間距離（Ｌ）６４ｍｍとした２つの支点（曲率半径５ｍｍ）で支持しつつ、支点間中心に配置した作用点（曲率半径５ｍｍ）から速度２ｍｍ／分にて荷重の負荷を行って、各試験片の曲げ弾性率をＪＩＳ Ｋ７１７１に従って測定した。その結果を表１に示した。
更に、上記［１］及び［２］における「蒸煮温度」に対する、上記［１］及び［２］で計測した「混合時間」と、［３］で計測した「射出圧力」と、［４］で計測した「曲げ弾性率」と、の相関をグラフにして図１に示した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
［５］実施例の効果
実施例１〜８のいずれにおいても５０質量％以上の植物性材料を混合することができた。特に植物性材料と熱可塑性樹脂との混合を促進するための添加剤を何ら用いることなく混合することができた。また、比較例１は、特定の撹拌機を用いているために６０質量％と多量の植物性材料を蒸煮することなく混合することができた。そして、得られた熱可塑性樹脂組成物の射出圧力は１０４ＭＰａであった。これに対して、蒸煮を行った実施例１〜４では植物性材料の含有量が同じであるにも関わらず比較例１に比べていずれも射出圧力の低下が認められた。即ち、実施例１〜４の熱可塑性樹脂組成物の流動性が比較例１のものよりも高いことが分かる。更に、実施例１〜４を比較することで、蒸煮温度を１６０〜１９０℃まで上昇させるに従って射出圧力は更に低下し、流動性が向上することが分かる。但し、蒸煮温度１８０℃（実施例３）と１９０℃（実施例４）とを比べると１８０℃以上の蒸煮温度では射出圧力の低下が下げ止まることが分かる。
【００４７】
曲げ弾性率は、蒸煮温度を高くすると１８０℃（実施例３）までは向上されるものの、１９０℃（実施例４）に達すると１８０℃の場合よりも低下する傾向にあることが分かる。また、比較例１及び実施例１〜４を比べることで蒸煮温度を高くするに従って混合時間を短くできることが分かる。但し、蒸煮温度１８０℃（実施例３）と１９０℃（実施例４）とを比べると１８０℃以上の蒸煮温度では混合時間の短縮効果が下げ止まることが分かる。
これらのことは図１からも分かる。そして、図１における非蒸煮（比較例１）に比べて、蒸煮を行った実施例１〜４ではいずれの特性も向上されており、特に蒸煮温度１８０℃ではとりわけ顕著にバランスがよく全ての特性を最大限に向上させられることが分かる。
【００４８】
また、比較例１と実施例５とを比較すると、植物性材料の配合量は実施例５の方が多いにも関わらず混合時間が短縮されていることが分かる。射出圧力はほほ同等であるものの、曲げ弾性率が４９００ＭＰａから５８００ＭＰａへと大きく向上されていることが分かる。このことから蒸煮後植物性材料の含有量は６０質量％を超えても、更に多くすることでより高い機械的特性が得られることが分かる。
【００４９】
更に、比較例２と実施例６とを比べると植物性材料の含有量が同じであるにも関わらず、混合時間を１７％も短縮しつつ、射出圧力は比較例２に比べて実施例６では３７％も低下させられることが分かる。一方で得られる曲げ弾性率はほぼ同等を維持することができることが分かる。更に、比較例２と実施例７とを比較すると、すべての特性が顕著に比較例２を上回っていることが分かる。
【００５０】
また、実施例３と実施例８とを比較するとケナフコアを使用する場合に比べて、ケナフ繊維を使用した場合は、曲げ弾性率を向上させられることが分かる。即ち、蒸煮を行うことで樹脂的な特性が植物性材料に発現されても繊維特有の機械的特性を向上させる効果は高く維持できることが分かる。
更に、比較例３と実施例８とを比較すると、すべての特性が顕著に比較例２を上回っていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の熱可塑性樹脂組成物及びその製造方法並びに成形体の製造方法は、自動車関連分野及び建築関連分野などにおいて広く利用される。特に自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の内装材、外装材及び構造材等に好適であり、なかでも自動車用品としては、自動車用内装材、自動車用インストルメントパネル、自動車用外装材等に好適である。具体的には、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、自動車用ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、自動車用ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー及びカウリング等が挙げられる。更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材にも好適である。具体的には、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥など）の表装材、構造材等が挙げられる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等としても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】植物性材料の蒸煮温度と、熱可塑性樹脂組成物を得るための混合時間、成形体を得るための射出圧力及び成形体の曲げ弾性率と、の相関を示すグラフである。
【図２】本熱可塑性樹脂組成物の製造方法の各工程を模式的に示す説明図である。
【図３】ローラーディスクダイ式成形機の要部の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４】撹拌機の一例を示す模式的な断面図である。
【図５】撹拌機に配設された混合羽根の一例を示す模式的な側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１；撹拌機、３；混合室、５；回転軸、１０及び１０ａ〜１０ｆ；混合羽根、１２；らせん状羽根、１３；材料供給室、１００；熱可塑性樹脂成形体、１０１；第１植物性材料由来物、１０２；第２植物性材料由来物、１０３；熱可塑性樹脂、４０；蒸煮装置、４１；ボイラー、４２；圧力釜、５００；ローラーディスクダイ式成形機（ペレット化装置）、５０；ローラーディスクダイ式成形部（ペレット化部）、５１；ディスクダイ、５１１；貫通孔、５１２；主回転軸挿通孔、５２；プレスローラ、５２１；凹凸部、５３；主回転軸、５４；プレスローラ固定軸、５５；切断用ブレード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料を５０〜９５質量％含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、
蒸煮された上記植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備えることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
上記撹拌機は、上記混合を行う混合室及び該混合室内に配置された混合羽根を備え、
上記混合工程は、上記混合室中で上記混合羽根の回転により溶融された上記熱可塑性樹脂と、上記蒸煮された植物性材料と、を混合する請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
上記蒸煮工程における蒸気温度は１６０℃以上且つ２００℃以下である請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
上記植物性材料は、ケナフである請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
上記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン及び／又はポリ乳酸である請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
上記混合工程の後に、該混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備える請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項８】
植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料が５０〜９５質量％であり、且つ該植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されていることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【請求項９】
上記蒸煮された植物性材料は、上記植物性材料全体を１００質量％とした場合に２０質量％以上である請求項８に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１】
植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料を５０〜９５質量％含有する熱可塑性樹脂組成物の製造方法であって、
植物性材料を蒸煮する蒸煮工程と、
蒸煮された上記植物性材料と熱可塑性樹脂とを撹拌機で混合する混合工程と、をこの順に備えることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】
上記撹拌機は、上記混合を行う混合室及び該混合室内に配置された混合羽根を備え、
上記混合工程は、上記混合室中で上記混合羽根の回転により溶融された上記熱可塑性樹脂と、上記蒸煮された植物性材料と、を混合する請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項３】
上記蒸煮工程における蒸気温度は１６０℃以上且つ２００℃以下である請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項４】
上記植物性材料は、ケナフである請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項５】
上記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン及び／又はポリ乳酸である請求項１乃至４のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項６】
上記混合工程の後に、該混合工程で得られた熱可塑性樹脂組成物を、押し固めてペレットを得るペレット化工程を備える請求項１乃至５のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により得られた熱可塑性樹脂組成物を押出成形又は射出成形して成形体を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項８】
植物性材料と熱可塑性樹脂とを含有し、該植物性材料及び該熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に該植物性材料が５０〜９５質量％であり、且つ該植物性材料の少なくとも一部が蒸煮されていることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
【請求項９】
上記蒸煮された植物性材料は、上記植物性材料全体を１００質量％とした場合に２０質量％以上である請求項８に記載の熱可塑性樹脂組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１０２５５１（Ｐ２００９−１０２５５１Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７６９８６（Ｐ２００７−２７６９８６）
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２４日（２００７．１０．２４）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【Ｆターム（参考）】
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