JP2008195814A - 繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物 - Google Patents
繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008195814A JP2008195814A JP2007031844A JP2007031844A JP2008195814A JP 2008195814 A JP2008195814 A JP 2008195814A JP 2007031844 A JP2007031844 A JP 2007031844A JP 2007031844 A JP2007031844 A JP 2007031844A JP 2008195814 A JP2008195814 A JP 2008195814A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyhydroxybutyrate
- resin composition
- mass
- fiber
- natural
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【課題】 強度・剛性や高く荷重たわみ温度が高く、生産性の高いポリヒドロキシブチレート樹脂組成物を提供することにある。更に詳しくは、天然繊維が均一分散し、成形性と機械的性質と耐熱性において優れた樹脂組成物を提供する。
【解決手段】 ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)100質量部に対して、ケナフ、ジュウト(黄麻)、フラックス(亜麻)、コットン(綿)、竹繊維などの中から選ばれた1種類以上の天然繊維強化材(B)5〜100質量部からなる非石油樹脂組成物である。成形方法により、好ましくは、天然繊維の質量平均繊維長が0.1〜10mmである。さらに好ましくは、ポリヒドロキシブチレート系樹脂と特定繊維長の天然繊維からなるポリヒドロキシブチレート樹脂組成物100質量部に対して、高級脂肪酸塩及び/又はエステル(C)0.05〜3質量部からなる。
【選択図】 なし
【解決手段】 ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)100質量部に対して、ケナフ、ジュウト(黄麻)、フラックス(亜麻)、コットン(綿)、竹繊維などの中から選ばれた1種類以上の天然繊維強化材(B)5〜100質量部からなる非石油樹脂組成物である。成形方法により、好ましくは、天然繊維の質量平均繊維長が0.1〜10mmである。さらに好ましくは、ポリヒドロキシブチレート系樹脂と特定繊維長の天然繊維からなるポリヒドロキシブチレート樹脂組成物100質量部に対して、高級脂肪酸塩及び/又はエステル(C)0.05〜3質量部からなる。
【選択図】 なし
Description
本発明は、繊維強化ポリヒドロキシブチレート脂組成物に関する。さらに詳しくは、天然繊維で強化され、強度・剛性や荷重たわみ温度の高いポリヒドロキシブチレート樹脂組成物と、射出成形用ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物に関する。特に本発明の樹脂組成物は、強度・剛性のみならず破壊伸びを高め、また高温における剛性を高めた、耐熱性の高いポリヒドロキシブチレート樹脂組成物を提供する。本樹脂組成物は、非石油樹脂と天然繊維からなり地球温暖化の二酸化炭素を増加しないことからエコ設計に適した成形品が提供でき、省資源に適する。
従来、糖分やアルコールから発酵や微生物により生産するか、又は砂糖やさとうきびやとうもろこしなどから製造されたモノマーから合成されたポリヒドロキシブチレート樹脂は、生分解性を有することから、成形品を医療用品や日用品として使用し、使用後は生分解して自然に帰すように研究が進められた。しかし、成形品の強度や伸びが低く、たいへん脆いことや、また成形後の荷重たわみ温度も低く、文献1に記載されているように高度の機械的性能用途には向かなく、衛生製品などに実用範囲は限られたものであった。この脆さの改善のために、ポリヒドロキシバリレートを共重合することで結晶化度を抑制する改善方法が開示されているが、結晶化速度も低下して生産性が低下することや、強度・剛性が低下して好ましくない。
特開2005−232229や特開2005−232232に開示されているエラストマーを配合してポリマーアロイ化して脆さを改善する方法は、熱可塑性樹脂において一般的であるが、生分解性が低下することや非バイオマス成分が含まれることから耐環境性が低下して好ましい方法ではなく、市場に受け入れられなかった。また、一般的な樹脂において、工業的に開発されているガラス繊維強化は、一般に母相樹脂の伸びを低下することから、脆化が懸念されて、繊維強化については殆ど研究されていなかった。樹脂のガラス転移点は5℃以下と低く、結晶化度が通常の50%以下の場合、荷重たわみ温度は80℃以下であった。また特開平11−323116に開示されるようにガラス繊維を配合して改善することは、ポリヒドロキシブチレートの環境にやさしいというメリットを損なうので実用化が進まなかった。一方、一般の天然繊維では、繊維の開繊や分散性が悪く、補強効果が発揮できず実用化しなかった。品質の安定性が低く、工業用途には問題があり、一般化していなかった。
植物由来樹脂であるポリヒドロキシブチレートの環境にやさしいという特徴を損なうことなく、強度・剛性や荷重たわみ温度の高く、品質が安定したポリヒドロキシブチレート樹脂組成物の開発要請があった。
特開2005−232229や特開2005−232232に開示されているエラストマーを配合してポリマーアロイ化して脆さを改善する方法は、熱可塑性樹脂において一般的であるが、生分解性が低下することや非バイオマス成分が含まれることから耐環境性が低下して好ましい方法ではなく、市場に受け入れられなかった。また、一般的な樹脂において、工業的に開発されているガラス繊維強化は、一般に母相樹脂の伸びを低下することから、脆化が懸念されて、繊維強化については殆ど研究されていなかった。樹脂のガラス転移点は5℃以下と低く、結晶化度が通常の50%以下の場合、荷重たわみ温度は80℃以下であった。また特開平11−323116に開示されるようにガラス繊維を配合して改善することは、ポリヒドロキシブチレートの環境にやさしいというメリットを損なうので実用化が進まなかった。一方、一般の天然繊維では、繊維の開繊や分散性が悪く、補強効果が発揮できず実用化しなかった。品質の安定性が低く、工業用途には問題があり、一般化していなかった。
植物由来樹脂であるポリヒドロキシブチレートの環境にやさしいという特徴を損なうことなく、強度・剛性や荷重たわみ温度の高く、品質が安定したポリヒドロキシブチレート樹脂組成物の開発要請があった。
ポリマーダイジェスト、38(1)、18頁(1986)
特開2005−232229
特開2005−232232
特開平11−323116
本発明は、石油に依存せず環境にやさしく、強度・剛性や高く荷重たわみ温度が高く、品質の安定したポリヒドロキシブチレート樹脂組成物を提供することにある。更に詳しくは、石油由来材料を配合することなく、かつポリヒドキシブチレートの補強や結晶性を制御し、成形性と機械的性質と耐熱性において優れた樹脂組成物を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。即ち本発明は、ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)100質量部に対して、ケナフ、ジュウト(黄麻)、フラックス(亜麻)、コットン(綿)、竹繊維、ヘンプ(大麻)、ラミー(苧麻)、アバカ(マニラ麻)、及びサイザルヘンプ(サイザル麻)の中から選ばれた1種類以上の天然繊維強化材(B)1〜100質量部配合したことを特徴とするポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。好ましい態様として、配合されている天然繊維の質量平均繊維長が0.1〜10mmであるポリヒドロキシ樹脂組成物である。またこの樹脂組成物100質量部に、高級脂肪酸塩及び/又はエステル(C)0.05〜3質量部含有したことを特徴とする射出成形用ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。また好ましくは、このポリヒドロキシブチレート共重合体の融点が150〜180℃であるポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。
上記の構成からなる本発明のポリヒドロキシブチレート樹脂組成物は、結晶化速度が速く、金型からの脱型性がよく成形性に優れ、高温の金型による成形が可能である。また、天然繊維を含有する本樹脂組成物から得られる成形品は、石油原料に依存しない材料からなるので地球温暖化などに対して環境負荷が小さい。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の天然繊維で補強されたポリヒドロキシブチレート樹脂組成物は、ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)100質量部に対して、ケナフ、ジュウト(黄麻)、フラックス(亜麻)、コットン(綿)、竹繊維、ヘンプ(大麻)、ラミー(苧麻)、アバカ(マニラ麻)、及びサイザルヘンプ(サイザル麻)の中から選ばれた1種類以上の天然繊維強化材(B)1〜100質量部配合したことを特徴とするポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。好ましい態様として、配合されている天然繊維の質量平均繊維長が0.1〜10mmであるポリヒドロキシ樹脂組成物である。またこの樹脂組成物100質量部に、高級脂肪酸塩及び/又はエステル(C)0.05〜3質量部含有したことを特徴とする射出成形用ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。また、このポリヒドロキシブチレート共重合体の融点が150〜180℃であるポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。
本発明の天然繊維で補強されたポリヒドロキシブチレート樹脂組成物は、ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)100質量部に対して、ケナフ、ジュウト(黄麻)、フラックス(亜麻)、コットン(綿)、竹繊維、ヘンプ(大麻)、ラミー(苧麻)、アバカ(マニラ麻)、及びサイザルヘンプ(サイザル麻)の中から選ばれた1種類以上の天然繊維強化材(B)1〜100質量部配合したことを特徴とするポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。好ましい態様として、配合されている天然繊維の質量平均繊維長が0.1〜10mmであるポリヒドロキシ樹脂組成物である。またこの樹脂組成物100質量部に、高級脂肪酸塩及び/又はエステル(C)0.05〜3質量部含有したことを特徴とする射出成形用ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。また、このポリヒドロキシブチレート共重合体の融点が150〜180℃であるポリヒドロキシブチレート樹脂組成物である。
本発明に使用されるポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)としては、製造法は限定されない。微生物により生産されたもの、さとうきびや糖類やとうもろこしなどから得られたヒドロキシブチレートを重合して得られたものが使用される。さとうきびやとうもろこしから微生物産生により得られたポリヒドロキシブチレートは、バイオマス度が高く目的とするエコロジカル上好ましく、また分子量の均一性から特に好ましい。本発明に使用される共重合成分としては、水酸基とカルボキシル基を分子内に有する乳酸、ヒドロキシバリレートやヒドロキシヘキサネートの他に、ε−カプロラクトンのような環状エステル、エチレンアヂペート、ブチレンアジペート、ヘキシレンアヂペート、エチレンサクシネート、ブチレンサクシネートのような脂肪族エステル、プロピオン酸などのジカルボン酸、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコールなどが挙げられる。共重合成分は、特に限定されない。ヒドロキシバレレート、乳酸、エチレンサクシネート、ブチレンサクシネート、プロピレングリコールは、全植物由来というコンセプトから好ましい。またポリホドロキシブチレート共重合の融点は150〜180℃であることが好ましい。共重合成分比が高くなり融点が150℃より低下すると、荷重たわみ温度が低くなり耐熱性が低下するばかりではなく、結晶化速度が遅くなり、成形生産性も低下して好ましくない。ポリヒドキシブチレートの分子量としては、成形性の面から、190℃、21.2Nにおけるメルトフローレートが0.1〜100dg/minの樹脂が好ましく、特に、5〜90dg/minが好ましい。0.5dg/min以下では、成形時の流動性が低く大型の成形品が成形できないので好ましくない。また、100dg/min以上では機械的強度が低く、もろいので本発明には好ましくない。
本発明には、ポリヒドロキシブチレート100質量部に対して、ケナフ、ジュウト(黄麻)、フラックス(亜麻)、コットン(綿)、竹繊維、ヘンプ(大麻)、ラミー(苧麻)、アバカ(マニラ麻)、及びサイザルヘンプ(サイザル麻)の中から選ばれた1種以上の天然繊維強化材(B)1〜100質量部が配合される。これらは、ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体に配合され、強度や剛性の強化材として作用する。これらの天然補強材の形状は、スフ状、フィラメント状、紡績糸、マット状、織物、編み物など特に限定されないが、本発明の樹脂組成物の成形方法によって選択される。特に圧縮成形の場合は、形状に制限はないがマット状が好ましい。射出成形の場合は、スフ状かフィラメント状が好ましい。
本発明に好ましい態様として使用される高級脂肪酸塩及び/又はエステル(C)は、ポリヒドロキシブチレートよび/又はポリヒドロキシブチレート共重合体100質量部に対して、0.05〜3質量部配合される。0.05質量部未満では、離型抵抗が高く離型時突き出しピンにより成形品が変形し、場合により破損することがある。また3質量部を越えると射出成形時ペレットがスクリュー表面でスリップして食い込み不良が発生しやすく可塑化が安定しないので好ましくない。高級脂肪酸塩及び/又はエステルとしては、具体的にはステアリン酸ナトリュウム、ステアリン酸カリュウム、ステアリン酸マグネシュウム、ステアリン酸カルシュウム、ステアリン酸バリュウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニュウム、ベヘン酸カルシュウム、ベヘン酸マグネシュウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシュウム、モンタン酸マグネシュウム、モンタン酸アルミニュウム、ステアリン酸ブチルエステル、モンタン酸ブチルエステル、ラウリル酸カルシュウム、ラウリル酸亜鉛などが上げられる。これらの中では、ステアリン酸マグネシュウム、ステアリン酸カルシュウム、ステアリン酸エステル、モンタン酸カルシュウム、モンタン酸エステル部分カルシュウム塩が離型性改善効果と成形品の表面外観、ポリヒドロキシブチレートの分解性が小さいことから特に好ましい。
本発明の樹脂組成物には、セルロース系の天然繊維が使用される。セルロース系の繊維は、母相(マトリックス相)であるポリヒドロキシブチレート系樹脂の融点と融点より50℃高い成形樹脂温度範囲内で合成繊維のように溶融することがなく。また強伸度低下が少ないことから好ましい。また、セルロース系の天然繊維は、ポリヒドロキシブチレートとの親和性が高く界面接着力が高いので強度・剛性や高温での剛性に依存する荷重たわみ温度が高くなり、好ましい。本発明に使用される天然繊維は、補強効果を高めるために繊維の表面処理されたものが更に好ましい。また、コンパウンド時、ポリヒドロキシブチレートと天然繊維のカップリング剤を配合することも有効である。
本発明に使用される天然繊維は、高弾性率の繊維であり、23℃におけるヤング率は、1GPa以上,好ましくは3GPa以上、特に5GPa以上の繊維が好ましい。
単繊維の形状は通常の天然繊維が使用される、すなわち単繊維径は1〜20μmの天然繊維が好ましい。短繊維径が1μm以下では繊維が折れやすく、20μm以上では樹脂面とも接着面積が小さく、補強効果が低下して好ましくない。繊維長は、加工法による流動性要求と製品に要求される補強効果により選定される。短繊維として配合する場合、カット長は、補強効果から0.1mm以上が、特に0.5mm以上が、さらに好ましくは1mm以上である。繊維長の上限は成形法による。射出成形の場合は10mm以下が好ましい、一方圧縮成形法では、連続繊維でも可能である。長さが0.1mmより短いと補強効果が低く、10mmより長いと流動性が低下することや、成形機への供給が困難になることがある。例えば、さらに好ましくは、1〜7.5mmである。0.5mm未満では、耐衝撃性が低下して好ましくない。また、10mmを越えると、繊維のからみあいが強く、分散性が低下して好ましくない。これらの繊維は、配合する前に、集束されていることが作業上好ましい。射出成形や圧縮成形の場合、成形加工性と物性を両立させるには、繊維長に最適範囲があることが広範囲の実験の結果分かった。組成物中の天然繊維の質量平均繊維長が、0.1〜10mm、好ましくは0.2〜8mmの範囲であり、単繊維として分散していると、高強度・高荷重たわみ温度において本発明の効果がよく発揮される。物性や加工性を左右する組成物中の天然繊維の質量平均長は、コンパウンヂング原料となる天然繊維原料繊維長、単繊維径、PHB系樹脂粘度、加工機械、スクリュー形状、混練温度、混練スクリュー速度などの因子に依存する。いろいろな製造条件の組み合わせがあるが、結果として、物性は組成物中の質量平均繊維長にて整理されることが分かった。
単繊維の形状は通常の天然繊維が使用される、すなわち単繊維径は1〜20μmの天然繊維が好ましい。短繊維径が1μm以下では繊維が折れやすく、20μm以上では樹脂面とも接着面積が小さく、補強効果が低下して好ましくない。繊維長は、加工法による流動性要求と製品に要求される補強効果により選定される。短繊維として配合する場合、カット長は、補強効果から0.1mm以上が、特に0.5mm以上が、さらに好ましくは1mm以上である。繊維長の上限は成形法による。射出成形の場合は10mm以下が好ましい、一方圧縮成形法では、連続繊維でも可能である。長さが0.1mmより短いと補強効果が低く、10mmより長いと流動性が低下することや、成形機への供給が困難になることがある。例えば、さらに好ましくは、1〜7.5mmである。0.5mm未満では、耐衝撃性が低下して好ましくない。また、10mmを越えると、繊維のからみあいが強く、分散性が低下して好ましくない。これらの繊維は、配合する前に、集束されていることが作業上好ましい。射出成形や圧縮成形の場合、成形加工性と物性を両立させるには、繊維長に最適範囲があることが広範囲の実験の結果分かった。組成物中の天然繊維の質量平均繊維長が、0.1〜10mm、好ましくは0.2〜8mmの範囲であり、単繊維として分散していると、高強度・高荷重たわみ温度において本発明の効果がよく発揮される。物性や加工性を左右する組成物中の天然繊維の質量平均長は、コンパウンヂング原料となる天然繊維原料繊維長、単繊維径、PHB系樹脂粘度、加工機械、スクリュー形状、混練温度、混練スクリュー速度などの因子に依存する。いろいろな製造条件の組み合わせがあるが、結果として、物性は組成物中の質量平均繊維長にて整理されることが分かった。
本発明の天然繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物を得る製造法は特に限定されないが、ポリヒドロキシブチレート樹脂粉末やペレットと短繊維状にカットされた天然繊維、場合により高級脂肪酸塩及び/又はエスエルを予備混合して、押し出し機中で、ポリヒドロキシブチレート樹脂を溶融して混合する方法や、マット状や織物状の天然繊維に粉末やペレット状のポリヒドロキシブチレート樹脂を分布して、加熱型の圧着によりポリヒドロキシブチレートを溶融して複合化する方法などがある。これらの複合体をまたその複合体を切削加工により成形品とすることや得られた複合体をペレット状にカットした後、さらに射出成形や圧縮成形により成形品を得る方法がある。
複合体を製造する加工温度としては、150〜230℃が好ましい。150℃以下では、ポリヒドロキシブチレートの溶融が不十分で繊維と樹脂の接着が不十分となる。また230℃以上になると、ポリヒドキシブチレートや天然繊維が熱分解を開始するので好ましくない。
また、溶融した複合材は、30〜100℃、好ましくは、40〜80℃、更に好ましくは、45〜70℃の浴槽か金型にて凝固することが好ましい。
複合体を製造する加工温度としては、150〜230℃が好ましい。150℃以下では、ポリヒドロキシブチレートの溶融が不十分で繊維と樹脂の接着が不十分となる。また230℃以上になると、ポリヒドキシブチレートや天然繊維が熱分解を開始するので好ましくない。
また、溶融した複合材は、30〜100℃、好ましくは、40〜80℃、更に好ましくは、45〜70℃の浴槽か金型にて凝固することが好ましい。
本発明の樹脂組成物には、いろいろな改質樹脂や安定剤や着色剤、流動性改良材、離型材、結晶核剤、難燃材を配合することができる。これらの配合剤は、単軸押出機、2軸押出機やニーダーなどの装置を用いて、混練することにより製造することができる。配合剤をより高濃度に含む組成物を予め溶融混練して、成形時にこれをマスターバッチとして混合することもできる。
本発明の樹脂組成物からなる射出成形品は、上記の特定の天然繊維を特定量含有した樹脂組成物に好ましくは結晶核剤や離型剤を配合したものを、射出成形機で射出成形して得られるが、射出成形における金型の表面温度は30〜100℃が好ましい。射出成形した成形品の相対結晶化度は、40%以上が好ましく、更に好ましくは50%以上である。相対結晶化度が40%未満の成形品は、得られた成形品の荷重たわみ温度が、80℃以下となり好ましくない。射出成形における金型の表面温度が30℃以下であったり、100℃以上の場合は、固化が遅いため粘性が大きく、従って離型抵抗が大きく、成形品に変形や割れが発生して離型が不可な場合がある。
本発明の天然繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物の用途は特に限定されない。本発明では柔軟な天然繊維を使用しているのでリサイクル使用しても、繊維は殆ど折損せず物性低下が小さいことからエコ設計に適した成形品が提供でき、省資源に適する。またバイオマス成分が主成分であり二酸化炭素の増大による環境への負担が大変小さい。このエコロジー的に優れている本発明の樹脂組成物は、耐熱性や強度剛性が要求される自動車、電機・電子機器、OA機器部品、家庭用具の部品などの用途に使用される。
以下、実施例により説明するが、これらに限定されるものではない。なお明細書中の物性評価は以下の方法により測定した。
(1)シャルピー衝撃値
23℃、50%RHにて48時間調湿した幅10mmのノッチ付試験片について、東洋精機(株)製ユニバーサルインパクトテスター(60kgf−cmハンマー)を使用して、ISO179に準じて試験した。
(1)シャルピー衝撃値
23℃、50%RHにて48時間調湿した幅10mmのノッチ付試験片について、東洋精機(株)製ユニバーサルインパクトテスター(60kgf−cmハンマー)を使用して、ISO179に準じて試験した。
(2)荷重たわみ温度
23℃、50%RHにて48時間調湿した10mm×4mm×80mmの試験片について、東洋精機(株)製ヒートデストーションテスター(TYPE H8302)を使用して、ISO75に準じて、フラットワイズにて1.82MPa下での荷重たわみ温度(HDT)を測定した。
(3)引張り強さ・引張り弾性率
23℃、50%RHにて48時間調湿したISO294の多目的試験片について、(株)島津製作所製オートグラフ(商品名)AG−IS型を使用して、ISO527に準じて試験して、引張り強さと引張り弾性率を測定した。
23℃、50%RHにて48時間調湿した10mm×4mm×80mmの試験片について、東洋精機(株)製ヒートデストーションテスター(TYPE H8302)を使用して、ISO75に準じて、フラットワイズにて1.82MPa下での荷重たわみ温度(HDT)を測定した。
(3)引張り強さ・引張り弾性率
23℃、50%RHにて48時間調湿したISO294の多目的試験片について、(株)島津製作所製オートグラフ(商品名)AG−IS型を使用して、ISO527に準じて試験して、引張り強さと引張り弾性率を測定した。
(4)質量平均繊維長
ペレットや成形品の一部を表面が180〜220℃のスライドグラス上で溶融して、約50μmの厚さのフィルム状に圧延する。これを100倍観察用の投影機にセットして、ランダムに視野を選択して、視野画面上で20cm×20cm範囲内に繊維の重心があるすべての繊維の長さを測定する。総本数が200〜300本となるように測定を重ねる。その長さをクラス間隔0.025mmとしてヒストグラムを作成する。各クラスの中央値xiとその頻度fiとして(1)式にて質量平均繊維長(Lw)を求めた。
Lw=Σfixi 2/Σfixi (1)
ペレットや成形品の一部を表面が180〜220℃のスライドグラス上で溶融して、約50μmの厚さのフィルム状に圧延する。これを100倍観察用の投影機にセットして、ランダムに視野を選択して、視野画面上で20cm×20cm範囲内に繊維の重心があるすべての繊維の長さを測定する。総本数が200〜300本となるように測定を重ねる。その長さをクラス間隔0.025mmとしてヒストグラムを作成する。各クラスの中央値xiとその頻度fiとして(1)式にて質量平均繊維長(Lw)を求めた。
Lw=Σfixi 2/Σfixi (1)
(5)融点
JIS K7121に準じてデュポン社製、V4.0B2000型示差走査熱量測定器を用いて、窒素雰囲気中で、試料重量:10mg、昇温開始温度:30℃、昇温速度:20℃/分で測定し、吸熱ピーク温度(Tmp)を融点として求めた。
JIS K7121に準じてデュポン社製、V4.0B2000型示差走査熱量測定器を用いて、窒素雰囲気中で、試料重量:10mg、昇温開始温度:30℃、昇温速度:20℃/分で測定し、吸熱ピーク温度(Tmp)を融点として求めた。
(実施例1〜14、比較例1〜3)
実施例、比較例に使用した材料は以下のとおりである。
<ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)>
PHB1:ポリヒドロキシブチレート[PHBインダストリー社製(ブラジル)、1000−0,融点176℃、メルトフローレート(190℃/21.2N)16g/10分]。
PHB2:ポリヒドロキシブチレート[PHBインダストリー社製(ブラジル)、融点163℃、メルトフローレート(190℃/21.2N)39g/10分]。
<天然繊維(B)>
ケナフ:(株)ユニパークス、ケナフ茎、5mmカット品。
ジュウト:東洋紡績株式会社(株)試作品、5mmカット品。
コットン:東洋紡績株式会社(株)試作品、5mmカット品。
<離型剤(C)>
St−Mg:ステアリン酸マグネシュウム(淡南化学工業株式会社(株)製、NP1500)。
WAX E:モンタン酸エステル(クラリアント社製)。
実施例、比較例に使用した材料は以下のとおりである。
<ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)>
PHB1:ポリヒドロキシブチレート[PHBインダストリー社製(ブラジル)、1000−0,融点176℃、メルトフローレート(190℃/21.2N)16g/10分]。
PHB2:ポリヒドロキシブチレート[PHBインダストリー社製(ブラジル)、融点163℃、メルトフローレート(190℃/21.2N)39g/10分]。
<天然繊維(B)>
ケナフ:(株)ユニパークス、ケナフ茎、5mmカット品。
ジュウト:東洋紡績株式会社(株)試作品、5mmカット品。
コットン:東洋紡績株式会社(株)試作品、5mmカット品。
<離型剤(C)>
St−Mg:ステアリン酸マグネシュウム(淡南化学工業株式会社(株)製、NP1500)。
WAX E:モンタン酸エステル(クラリアント社製)。
上記材料を表1に示す配合比で予備混合し、これを熱風乾燥機で100℃、3時間乾燥した後、シリンダーがホッパー側から160−165−165−170−170℃に温度調節された東芝機械(株)製、2軸押出機TEM35のホッパーに投入して、スクリュー回転数60rpmにて溶融混練した。吐出されたストランドを50℃に温度調節した冷却槽に1m浸漬した後、カットして、直径2mm、長さ3mmのコンパウンドペレットを得た。得られたコンパウンドペレットを100℃にて3時間乾燥後、IS射出成形機のホッパーに投入して、165−175−175−175℃に温度調節されたシリンダーで可塑化して、金型温度を10℃〜100℃に温度調節して、ISO294−1に準じた多目的試験片のマルチモールド型を使用して射出成形によりテストピースを成形した。射出時間を10秒一定として、5ショット毎に冷却時間を30秒から2秒ピッチで短縮していき、突き出し時の変形が1mm以上になるかピンが1mm侵入するときの限界冷却時間から離型性を評価した。
金型温度55℃、冷却時間16秒にて得られた試験片を23℃、50%RHにて48時間調整して、それぞれ荷重たわみ温度(1.82MPa応力下)、引張り強さ・引張り弾性率、シャルピー衝撃値を評価した。その結果を表1に示す。
表1からも明らかなように、特定の天然繊維を配合した、天然繊維強化ポリヒドロキシブチレート組成物、特にこれに高級脂肪酸塩やエステルを配合した組成物を、30℃〜80℃に温度調節した金型で成形して得られる相対結晶化度が高い成形品は、生産性も高く、高い引張り強度、衝撃強度と荷重たわみ温度を有している。
表1からも明らかなように、特定の天然繊維を配合した、天然繊維強化ポリヒドロキシブチレート組成物、特にこれに高級脂肪酸塩やエステルを配合した組成物を、30℃〜80℃に温度調節した金型で成形して得られる相対結晶化度が高い成形品は、生産性も高く、高い引張り強度、衝撃強度と荷重たわみ温度を有している。
(実施例15)
10mmカットしたケナフ30gと70gの2mm径3mm長さのPHB1からなる予備混合品を、190℃に加熱した上下板にテフロン(登録商標)フィルムを置き、内寸30cm×30cm高さ1mmのスペーサを置き、中央部5cm径にチャージした。この上にテフロン(登録商標)フィルムを重ねて、これを190℃に加熱したホットプレート中にて3分加熱した後、100MPa加圧して2分保持した。その後、圧力を開放して上下板からテフロン(登録商標)フィルムとスペーサと成形品の一体物を取り出し、60℃に調節された炉内で30分処理した。圧縮成形により得られた成形品から50mm×10mm×1mmに切削して得られた試験片の曲げ強さは90MPa、曲げ弾性率11.2GPaと強度・剛性の優れた成形品が得られた。
10mmカットしたケナフ30gと70gの2mm径3mm長さのPHB1からなる予備混合品を、190℃に加熱した上下板にテフロン(登録商標)フィルムを置き、内寸30cm×30cm高さ1mmのスペーサを置き、中央部5cm径にチャージした。この上にテフロン(登録商標)フィルムを重ねて、これを190℃に加熱したホットプレート中にて3分加熱した後、100MPa加圧して2分保持した。その後、圧力を開放して上下板からテフロン(登録商標)フィルムとスペーサと成形品の一体物を取り出し、60℃に調節された炉内で30分処理した。圧縮成形により得られた成形品から50mm×10mm×1mmに切削して得られた試験片の曲げ強さは90MPa、曲げ弾性率11.2GPaと強度・剛性の優れた成形品が得られた。
本発明の強度・剛性と荷重たわみ温度が高い天然繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物は、生産性が高く、非強化樹脂では設計できなかった耐熱性や強度が要求される大型の日用品や電気製品のケースやハウジングに使用される。本発明の樹脂組成物は、非石油原料からなり、生分解性があり、かつライフサイクルにおいて二酸化炭素を増大しない、環境にやさしい樹脂組成物である。リサイクル成形品も高い耐衝撃性と荷重たわみ温度を有することから循環型社会に適した成形部品として利用される。
Claims (4)
- ポリヒドロキシブチレート及び/又はポリヒドロキシブチレート共重合体(A)100質量部対して、ケナフ、ジュート(黄麻)、フラックス(亜麻)、コットン(綿)、竹繊維、ヘンプ(大麻)、ラミー(苧麻)、アバカ(マニラ麻)、及びサイザルヘンプ(サイザル麻)の中の選ばれた1種類以上の天然繊維強化材(B)を5〜100質量部含有したことを特徴とするポリヒドロキシブチレート樹脂組成物。
- 天然繊維の質量平均繊維長が、0.1〜10mmであることを特徴とする請求項1に記載のポリヒドロキシブチレート樹脂組成物
- 請求項1及び請求項2いずれかに記載のポリヒドロキシブチレート樹脂組成物100質量部に対して、高級脂肪酸塩及び/又は高級脂肪酸エステル(C)0.05〜3質量部配合したことを特徴とする射出成形用ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物
- ポリヒドロキシブチレート共重合体の融点が150〜180℃である請求項1〜3に記載のポリヒドロキシブチレート樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007031844A JP2008195814A (ja) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | 繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007031844A JP2008195814A (ja) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | 繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008195814A true JP2008195814A (ja) | 2008-08-28 |
Family
ID=39755061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007031844A Withdrawn JP2008195814A (ja) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | 繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008195814A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012165286A1 (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | トヨタ車体株式会社 | 繊維強化プラスチック |
JP2019172891A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 大阪瓦斯株式会社 | バイオマス樹脂組成物 |
JP2020094098A (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | コニカミノルタ株式会社 | 繊維強化樹脂組成物、これを含む樹脂成形品、電子写真形成装置および電子写真形成装置用外装部品 |
CN114933814A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-23 | 天津科技大学 | 一种可降解的制作托盘用木塑复合材料及其制备方法 |
-
2007
- 2007-02-13 JP JP2007031844A patent/JP2008195814A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012165286A1 (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | トヨタ車体株式会社 | 繊維強化プラスチック |
JP2019172891A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 大阪瓦斯株式会社 | バイオマス樹脂組成物 |
JP7163046B2 (ja) | 2018-03-29 | 2022-10-31 | 大阪瓦斯株式会社 | バイオマス樹脂組成物 |
JP2020094098A (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | コニカミノルタ株式会社 | 繊維強化樹脂組成物、これを含む樹脂成形品、電子写真形成装置および電子写真形成装置用外装部品 |
CN114933814A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-23 | 天津科技大学 | 一种可降解的制作托盘用木塑复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5267580B2 (ja) | ケナフ繊維強化樹脂組成物 | |
Singh et al. | Renewable resource based biocomposites from natural fiber and polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) bioplastic | |
JP2017222846A (ja) | 生分解性ポリマーブレンド | |
JP5036539B2 (ja) | 生分解性ポリエステル樹脂組成物、その製造方法、同組成物を成形してなる成形体 | |
WO2007015371A1 (ja) | 樹脂組成物、その製造方法、それから得られる成形体 | |
JP5279415B2 (ja) | 樹脂組成物およびそれを用いた成形体 | |
Mahmud et al. | Toughening polylactide by direct blending of cellulose nanocrystals and epoxidized soybean oil | |
EP2607428A1 (en) | Resin composition | |
JP5469322B2 (ja) | 環境配慮型熱可塑性樹脂組成物 | |
CN104109363A (zh) | 一种高强度高韧性透明聚乳酸组合物及其制备方法 | |
JP2006328163A (ja) | ポリ乳酸系樹脂組成物、その成形体及びその成形方法 | |
JP2008195814A (ja) | 繊維強化ポリヒドロキシブチレート樹脂組成物 | |
JP2007002128A (ja) | ポリ乳酸系樹脂組成物、その成形体及びそれらの製造方法 | |
Durmaz et al. | Investigation of the mechanical, thermal, morphological and rheological properties of bio-based polyamide11/poly (lactic acid) blend reinforced with short carbon fiber | |
JP2009203458A (ja) | 樹脂組成物およびそれを成形してなる成形体 | |
JP2007091790A (ja) | 有機繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物および成形品 | |
JP2005220171A (ja) | 乳酸系ポリマー組成物 | |
Artykbaeva et al. | Investigation of the properties of PA6/PA610 blends and glass fiber reinforced PA6/PA610 composites | |
JP5556009B2 (ja) | 樹脂組成物の成形方法及び成形品 | |
JP4530426B2 (ja) | ポリ乳酸樹脂射出成形体の製造方法 | |
JP2009209226A (ja) | ポリエステル樹脂組成物 | |
JP2007262339A (ja) | ポリ乳酸系ポリエステル樹脂組成物、その製造方法、それを用いた成形体 | |
JP2008201863A (ja) | ポリ乳酸樹脂成形体の製造方法 | |
JP5085871B2 (ja) | ポリ乳酸系樹脂組成物、これを用いた成形品および製造方法 | |
JP2009209227A (ja) | ポリアミド樹脂組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20100127 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20110207 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20120604 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |