JP2005264086A

JP2005264086A - ポリ乳酸樹脂組成物およびその成形品

Info

Publication number: JP2005264086A
Application number: JP2004082014A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Saito; 雅春斉藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】本発明の目的は、耐衝撃性の高いポリ乳酸樹脂を提供することにある。
【解決手段】ポリ乳酸樹脂と耐衝撃性ポリスチレン樹脂からなる樹脂組成物。特に、耐衝撃性ポリスチレン樹脂の比率が、ポリ乳酸樹脂１００重量部に対し２〜９９重量部である事を特徴とする樹脂組成物。なかでも耐衝撃性ポリスチレン樹脂中のゴム成分量が２〜３０重量％である樹脂組成物。
【効果】本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、耐衝撃性が要求される電気・電子部品や各種部品、雑貨用成形品に特に有用である。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐衝撃性を改善したポリ乳酸樹脂組成物におよびそれからなる成形品に関するものである。

近年、石油資源枯渇の問題や炭酸ガス排出量増加に伴う地球温暖化といった環境問題の観点より、石油を原料としない非石油系樹脂が注目されてきている。

こうした中で、植物由来原料をモノマーとした樹脂が開発されて来ており、既にとうもろこしやイモ類等から得た澱粉を糖化して、更に乳酸菌により乳酸を得、次に、乳酸を環化反応させてラクチドとし、これを開環重合すると言う方法でポリ乳酸樹脂がコマーシャルベースで生産されるようになった。

このようにして得られた植物由来原料の樹脂中の炭素は、大気中の炭酸ガスを光合成により固定化された物であるために、たとえ焼却廃棄しても炭酸ガス総量を増加させる事のない、いわゆる「カーボンニュートラル」な材料と言える物である。表現を換えると循環型で環境維持可能な「サスティナブル」な材料である。

しかし、このポリ乳酸樹脂は、耐衝撃性および耐熱性が比較的低いと言う欠点を有している。
耐熱性の改善に関しては、熱処理を行なうことで結晶化させる事により改善できるが、耐衝撃性の改善効果は認められない。

耐衝撃性の改善を図る技術としては、ポリ乳酸樹脂にある種の脂肪族ポリエステル樹脂を複合化する（特許文献１参照）、ポリ乳酸樹脂にポリカプロラクトン樹脂を複合化する（特許文献２参照）、ポリ乳酸樹脂に変性ポリオレフィン樹脂を複合化する（特許文献３）、ポリ乳酸樹脂に脂肪族ポリエステル樹脂とエラストマーを複合化させる（特許文献４）、ポリ乳酸樹脂に脂肪族ポリエステル樹脂とポリカーボネート樹脂を複合化させる（特許文献５）、ポリ乳酸樹脂に脂肪族ポリエステル樹脂と変性ポリオレフィン樹脂を複合化させる（特許文献６）、ポリ乳酸樹脂にポリアセタール樹脂と変性ポリオレフィン樹脂等の衝撃改良剤を複合化させる（特許文献７）等が知られている。

しかし、脂肪族ポリエステル樹脂をポリ乳酸樹脂に複合化させると相溶化に伴いガラス転移温度が低下し、これにより耐熱性が低下すると言う問題点を有していた。また、変性ポリオレフィン樹脂をポリ乳酸樹脂に複合化した場合は、非相溶であるためガラス転移温度の低下は認められなかったが、高耐衝撃性を得るためには強い剪断力下で複合下を実施し、変性ポリオレフィン樹脂を微分散させる必要があると言う問題点を有していた。

特開平８−２４５７７５号公報特開平９−５９３５６号公報特開平９−３１６３１０号公報特開平９−１００３４５号公報特開２０００−１０９６６３号公報特開２００１−１２３０５５号公報特開２００３−２８６４００号公報

本発明の目的は、上記問題点を解消し、耐衝撃性の高いポリ乳酸樹脂を提供することにある。

上記課題は、ポリ乳酸樹脂に耐衝撃性ポリスチレン樹脂を複合化させる事により解決する。

本発明により、耐衝撃性を改善したポリ乳酸樹脂組成物を提供することが出来る。更にそのポリ乳酸樹脂組成物を成形することにより、電気電子機器部品や雑貨用成形品として用いることが出来る。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明に用いるポリ乳酸樹脂は、とうもろこしやイモ類等から得た澱粉を糖化して、更に乳酸菌により乳酸を得、次に、乳酸を環化反応させてラクチドとし、これを開環重合すると言う方法で得られたポリ乳酸樹脂を用いることが出来る。また、石油からラクチドを合成しこれを開環重合して得たポリ乳酸樹脂でも、石油から乳酸を得、これを直接脱水縮合して得たポリ乳酸樹脂を用いても何ら差は無い。

また、ポリ乳酸樹脂を構成するＬ−乳酸およびＤ−乳酸の比率に関しては、特に限定されることなく用いることが出来る。しかし、ポリ乳酸樹脂を結晶化させる事により耐熱性を高める必要がある場合には、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の比率が１００：０〜９０：１０、好ましくはＬ−乳酸とＤ−乳酸の比率が１００：０〜９５：５、更に好ましくはＬ−乳酸とＤ−乳酸の比率が１００：０〜９７：３であるポリ乳酸樹脂を用いる。

更に、ポリ乳酸樹脂には、主たる構成モノマーであるＤ−乳酸およびＬ−乳酸以外に他の成分が共重合されても良い。他の共重合成分としては、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、ヘプタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオ−ル、デカンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノ−ル、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ビスフェノ−ルＡ、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールなどのグリコール化合物、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビス（ｐ−カルボキシフェニル）メタン、アントラセンジカルボン酸、４，４´−ジフェニルエーテルジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、５−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸などのジカルボン酸、グリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸、およびカプロラクトン、バレロラクトン、プロピオラクトン、ウンデカラクトン、１，５−オキセパン−２−オンなどのラクトン類を挙げることができる。このような共重合成分は、全単量体成分中、通常０〜
３０モル％の含有量とするのが好ましく、０〜１０モル％であることがより好ましい。

本発明に用いる耐衝撃性ポリスチレン樹脂は、ブタジエン系ゴム成分を含有するポリスチレン系樹脂であり、ブタジエン系ゴムの複合化状態は、ポリブタジエンもしくは／およびスチレン−ブタジエン共重合体が微粒子状物の強靭化材として、ポリスチレン樹脂もしくはスチレン−ブタジエン共重合樹脂中に分散した形態をしている物を言う。耐衝撃性ポリスチレン樹脂中のゴム成分量は、顕著な耐衝撃性を発現させ樹脂の機械的強度・剛性を維持するという観点から２〜３０重量％が好ましい。

また、ブタジエンゴム成分にはエチレンプロピレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体ゴム、アクリル系ゴム等のゴム成分を加えていても何ら問題は無い。更に、ポリスチレン樹脂もしくはスチレン−ブタジエン共重合樹脂中には、その一部にスチレンとラジカル共重合可能なビニル系モノマー、例えばα−メチルスチレン等の置換芳香族ビニル化合物、メタアクリル酸メチル等のメタアクリル酸エステルをコモノマーに使用していてもよい。

ブタジエン系ゴムを含有していない汎用ポリスチレン樹脂をポリ乳酸樹脂との複合化に用いた場合には、耐衝撃性の向上は認められなかった。

耐衝撃性ポリスチレン樹脂は、塊状重合法や塊状−懸濁法、懸濁重合法等の公知の重合法、例えば特開昭５７−１４３３１３号公報等に記載の方法により製造できる。また、市販材料をそのまま用いても何ら問題は無い。

ポリ乳酸樹脂に対する耐衝撃性ポリスチレン樹脂の複合化比率は、ポリ乳酸樹脂１００重量部に対して耐衝撃性ポリスチレン樹脂を２〜９９重量部、好ましくは３重量部から５０重量部、更に好ましくは５重量部から２５重量部複合化させる必要がある。耐衝撃性ポリスチレン樹脂の複合化率が２重量部未満の場合には、耐衝撃性の向上効果が認められない。また、耐衝撃性ポリスチレン樹脂の複合化率が１００重量部以上の場合には、主たるポリマーがポリ乳酸樹脂ではなくなり、同時に物性面でも引張強さがポリ乳酸樹脂単独に比べ半減する。

また、本発明の樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、耐熱剤（例えばヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、ベンゾトリアゾール系、ヒドロキノン系、チオエーテル系、ホスファイト類およびこれらの置換体およびその組合せを含む）、紫外線吸収剤（例えばレゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノン等）、滑剤（例えばステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等）および離型剤（例えばモンタン酸およびその塩、ステアリン酸およびその塩、ステアリルアルコール、ステアリルアミド、シリコン樹脂等）、染料（例えばニトロシン等）および顔料（例えばカーボンブラック、硫化カドミウム、フタロシアニン等）を含む着色剤、添加剤展着液（例えばシリコンオイル等）の１種以上添加することが出来る。

ポリ乳酸樹脂と耐衝撃性ポリスチレン樹脂の複合化方法に関しては、特別な装置や特段の方法ではなく一般的な単軸押出機や二軸押出機を用いることが出来る。更に簡易な方法としては、所定量のポリ乳酸樹脂と耐衝撃性ポリスチレン樹脂をチップ状態でブレンドした後、射出成形機でそのまま射出成形しても、押出成形機で押出成形やブロー成形を行なっても十分な特性を得る事が出来る。

ポリ乳酸樹脂と耐衝撃性ポリスチレン樹脂の複合化の温度条件としては、１８０℃から２４０℃の間で行なうことが好ましい。１８０℃未満ではポリ乳酸樹脂と耐衝撃性ポリスチレン樹脂のおのおのが十分に可塑化されておらず安定した複合化が出来ない。また、２
４０℃を超える温度では、ポリ乳酸樹脂の分解が徐々に生じ物性を低下させる。本発明の樹脂組成物の成形も同様に１８０℃から２４０℃の間で行なうことが好ましい。

本発明による樹脂組成物は、射出成形や押出成形により各種の成形体とすることが出来る。また、得られた成形体は、電気・電子部品、建築部材、自動車部品、機械部品、日用品などとして利用することができる。

具体的な成形体の用途例としては、電気・電子部品としてはコピー機、パソコン、プリンター、電子楽器、家庭用ゲーム機、携帯型ゲーム機などのハウジングや内部部品等として、建築部材としては、カーテン部品、ブラインド部品、ルーフパネル、断熱壁、アジャスター、プラ束、天井釣り具等として、自動車部品としては各種レバー、各種ハンドル、内装ガーニッシュ、ホイールキャップ、各種ファスナー、各種グロメット等として、機械部品では、歯車、ねじ、バネ、軸受、レバー、カム、ラチェット、ローラー等として、日用品では、各種カトラリー、各種トイレタリー部品等である。

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。尚、複合化、成形および評価は以下の方法で実施した。

複合化方法
所定の組成を二軸混練機（日本製鋼所製ＴＥＸ−３０α）にて２００℃の設定温度で熔融混練を行い、ペレット化を行なった。

試験片作製方法
所定形状の金型を用い射出成形機（住友重機械工業製ＳＧ−７５）にて射出成形を行ない、ＪＩＳＫ７１３９に記載されている多目的試験片Ａ形を得た。

衝撃強さ測定
ＪＩＳＫ７１１１「プラスチック−シャルピー衝撃強さの試験方法」に準じて測定を行なった。

[実施例１]
ポリ乳酸樹脂としてカネボウ合繊（株）製２００ＤＡを用い、これに耐衝撃性ポリスチレン樹脂として日本ポリスチレン（株）製Ｈ２３８を２００ＤＡ１００重量部に対し２重量部を熔融混練し複合化させた。得られた樹脂を用い、射出成形にて試験片を得、衝撃強さの評価を行ないその結果を表１に示した。

［実施例２］
耐衝撃性ポリスチレン樹脂Ｈ２３８の複合化量を５重量部とする以外は、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表1に合わせて示した。

［実施例３］
耐衝撃性ポリスチレン樹脂Ｈ２３８の複合化量を１０重量部とする以外は、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表1に合わせて示した。

［実施例４］
耐衝撃性ポリスチレン樹脂Ｈ２３８の複合化量を２０重量部とする以外は、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表1に合わせて示した。

［実施例５］
耐衝撃性ポリスチレン樹脂Ｈ２３８の複合化量を５０重量部とする以外は、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表1に合わせて示した。

［実施例６］
耐衝撃性ポリスチレン樹脂Ｈ２３８の複合化量を９０重量部とする以外は、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表1に合わせて示した。

［比較例１］
耐衝撃性ポリスチレン樹脂を複合化させていない２００ＤＡを用い、成形および評価を行い、その結果を表1に合わせて示した。

表１に示した結果より明らかなように耐衝撃性ポリスチレン樹脂を複合化させる事により耐衝撃性が向上し、ポリ乳酸樹脂１００重量部に対し複合化量が5重量部以上であればより顕著な耐衝撃性向上が認められた。

［実施例７］
ポリ乳酸樹脂２００ＤＡ１００重量部に対し、耐衝撃性ポリスチレン樹脂として日本ポリスチレン（株）製Ｈ７５８Ｋを用い、複合化量を１０重量部として、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表２に合わせて示した。

［実施例８］
ポリ乳酸樹脂２００ＤＡ１００重量部に対し、耐衝撃性ポリスチレン樹脂としてＰＳジャパン（株）製ＨＴ６０を用い、複合化量を１０重量部として、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表２に合わせて示した。

［比較例２］
ポリ乳酸樹脂２００ＤＡ１００重量部に対し、耐衝撃性ポリスチレン樹脂に代え、Ａ＆Ｍスチレン（株）製汎用ポリスチレン樹脂ＨＦ７７を用い、複合化量を１０重量部とする以外は、実施例１と同様に複合化、評価を実施し、その結果を表２に合わせて示した。

表２に示した結果より耐衝撃性ポリスチレン樹脂の種類を代えた場合に於いても耐衝撃製の向上が認められたが、ブタジエン系ゴムを含有していない汎用ポリスチレン樹脂を複合化に用いた場合には、耐衝撃製の向上は認められなかった。

本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、耐衝撃性が要求される電気・電子部品や各種部品、雑貨用成形品に用いる事が出来る。

Claims

ポリ乳酸樹脂と耐衝撃性ポリスチレン樹脂からなる樹脂組成物。
耐衝撃性ポリスチレン樹脂の比率が、ポリ乳酸樹脂１００重量部に対し２〜９９重量部である事を特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
耐衝撃性ポリスチレン樹脂中のゴム成分量が２〜３０重量％である事を特徴とする請求項１ないしは２に記載の樹脂組成物。
請求項１ないしは３いずれかに記載の樹脂組成物からなる成形体。