JP2009126916A - 熱可塑性樹脂組成物、およびそれを用いた熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体の製造方法、ならびに熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】化石資源由来の熱可塑性樹脂とバイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物を効果的に混合することにより、高度な特性が要求される部材にも使用が可能で、しかも埋蔵化石資源の使用量を低減することができる熱可塑性樹脂組成物、およびそれを用いた熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体の製造方法、ならびに熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体を提供する。
【解決手段】ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）とを含む熱可塑性樹脂組成物、および当該熱可塑性樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む、熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体の製造方法、ならびに当該製造方法で製造された熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱可塑性樹脂組成物、およびそれを用いた熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体の製造方法、ならびに熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体に関する。

循環型社会構築のためには、従来の大量生産・大量消費・大量廃棄パラダイムから、循環を考慮した全く新しい生産パラダイムへの転換が求められている。大量生産・大量消費・大量廃棄パラダイムから脱却すべく始まった、大量生産・大量リサイクルを目指した生産パラダイムは、リサイクル原料の需要・供給のバランスやリサイクル材の品質・コストの面で既に限界を迎えつつあり、リサイクルだけでない持続可能な生産パラダイムへの転換が求められている。すなわち、リサイクルというライフサイクルシナリオのみを考慮するだけでなく、製品の特性に応じて、材料の選択、製品設計、使用方法、廃棄後のシナリオなどを適切に選択する必要がある。特に、循環を考慮した新しい生産パラダイムでは、微生物由来、植物由来をはじめとするバイオマス由来の持続可能な資源を利用することや、繰り返しユース、リサイクルが可能な資源を利用することが強く求められている。

持続可能な資源という観点から、環境にやさしいバイオマス由来の資源の中でも特に植物由来の資源は再生可能であり、焼却されても、植物の成長過程で吸収した二酸化炭素を放出するだけなので、植物由来の資源のライフサイクルにおいて二酸化炭素濃度を増加しないとされており、環境にやさしい材料である。環境にやさしい材料である植物由来の資源の利用を拡大し、適切に循環させるよう、近年、様々な分野で植物由来の資源が開発されつつあり、その利用技術のさらなる拡大が重要な課題となっている。

植物由来の資源においては、溶融成形可能であること、燃焼時の燃焼熱量の低さや大量生産された場合のコストなどの点からポリ乳酸が注目されている。しかしながらポリ乳酸は、一般的に硬くて脆い材料であり、耐熱性、成形性は優れず、また、生分解性を有しているため、長期間の使用には不向きである。このような問題を解決するため、個々のポリマーの欠点を改良する方法として広く知られているポリマーブレンドまたはポリマーアロイとして、２種またはそれ以上のポリマー同士を混合することが、ポリ乳酸樹脂に対しても検討されている。

たとえば特開２００６−２８２９９号公報（特許文献１）には、成形性・耐熱性・外観特性向上のために、ポリカーボネート樹脂とポリ乳酸とを含む熱可塑性樹脂組成物が記載されている。しかしながらこの特許文献１に開示された熱可塑性樹脂組成物は、耐熱性、耐衝撃性、成形性に優れるものの、ポリ乳酸樹脂組成物だけでなくポリカーボネート樹脂もエステル結合を含むため加水分解性があり、長期間使用される部材への採用は困難である。また、このような特許文献１に開示された熱可塑性樹脂組成物は長期間使用されることや高温多湿下に使用されることは想定されていない。

一方、ポリフェニレンエーテル系樹脂は、耐熱性に優れた樹脂として広く知られており、特にポリスチレン（汎用ポリスチレンや高衝撃性ポリスチレン）系樹脂などを混練し成形性を向上させたポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル系樹脂（以下、「変性ＰＰＥ」とも記載する）は、機械的性質のバランスがよく、電気的性質も良好である。このため、ＯＡ機器といった電気・電子機器や自動車など、幅広い用途で採用されている。これらにポリフェニレンエーテル系樹脂組成物に配合されるポリスチレン系樹脂として回収ポリスチレン系樹脂を使用することが試みられている。

たとえば、特開２００３−４９０６５号公報（特許文献２）には、ポリフェニレンエーテル系樹脂と市場から回収されたポリスチレン系樹脂と難燃剤からなる熱可塑性樹脂組成物が記載されている。ここではポリスチレン系樹脂の回収方法としてリモネンなどの溶媒による溶解回収が挙げられているが、回収時に残留したリモネンがポリフェニレンエーテル系樹脂の物性低下の原因になることから、かなりの純度で不純物を除去しなければならないため生産性の点で実用性は低い。

また、特開２００６−１３７８０８号公報（特許文献３）にも、ポリフェニレンエーテルと市場から回収されたポリスチレン系樹脂と未使用のポリスチレン系樹脂を配合したポリフェニレンエーテル樹脂組成物について記載されている。

これらいずれの場合も、回収されたポリスチレン系樹脂の配合比は５０〜８０重量部であり、市場からの回収材、あるいは工程廃材の供給量とのバランスを考えても、未使用のポリスチレンを使用せざるを得ないという課題がある。
特開２００６−２８２９９号公報 特開２００３−４９０６５号公報 特開２００６−１３７８０８号公報

上記のように、ポリ乳酸に代表されるバイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物は、耐衝撃性などの機械的物性が劣るため、家電製品や事務用機器など高度な特性が要求される部材として使用すると破損や変形などの問題がある。ポリマーブレンドやポリマーアロイとしての研究も進んでいるが、長期信頼性の観点から耐久消費財への使用は難しく、その利用の多くは包装材料、園芸資材用フィルムなどの要求特性の低い部材に限られているのが現状である。

また、市場から回収された熱可塑性樹脂廃材を主原料とし、マテリアルリサイクルによって熱可塑性樹脂成形体を得る再資源化方法の開発が強く望まれているにもかかわらず、効率性、低コスト、安定した物性を備えた再資源化方法は未だ知られていないのが現状である。

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、化石資源由来の熱可塑性樹脂とバイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物を効果的に混合することにより、高度な特性が要求される部材にも使用が可能で、しかも埋蔵化石資源の使用量を低減することができる熱可塑性樹脂組成物、およびそれを用いた熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体の製造方法、ならびに熱可塑性樹脂原料または熱可塑性樹脂成形体を提供することである。

本発明者らは、従来技術の検証・改良に鋭意研究を重ねた結果、ポリフェニレンエーテル系樹脂の一部に市場から回収されたポリスチレン系樹脂組成物を用い、さらに脂肪族ポリエステル樹脂とこれら両者に対して相溶性を示し特性を向上させる第３成分の熱可塑性樹脂組成物を配合することで、環境負荷の少ない熱可塑性樹脂組成物が長期間の使用に耐え、優れた特性のバランスを確保できることを見出した。すなわち、本発明は以下のとおりである。

本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）とを含むことを特徴とする。

本発明の熱可塑性樹脂組成物において、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）が、市場から回収されたポリスチレン系樹脂を含むことが好ましく、この市場から回収されたポリスチレン系樹脂は、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機および衣類乾燥機からなる群から選ばれる家電製品の廃棄物から得られたものであることがより好ましい。

また本発明の熱可塑性樹脂組成物において、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）はＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸を主成分とするポリ乳酸重合体であることが好ましい。

本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の混合物１００重量部に対し、１〜５０重量部の脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）をさらに含むことが好ましく、この脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）がアクリル酸エステル重合体および／またはメタクリル酸エステル重合体を主成分とするものであることがより好ましい。

本発明の熱可塑性樹脂組成物はまた、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者に対し相溶性および／または分散性を有する熱可塑性樹脂（Ｄ）をさらに含むことが好ましく、このポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者に対し相溶性および／または分散性を有する熱可塑性樹脂（Ｄ）がエポキシ基を有するアクリル酸エステル共重合体であることがより好ましい。

また本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の混合物１００重量部に対し、１〜３０重量部のスチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）をさらに含むことが好ましく、このスチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）が芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体、またはその水素添加物を主成分とするものであることがより好ましい。

また、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）と、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）と、芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）とを含むことが、好ましい。

本発明はまた、上述した本発明の熱可塑性樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む、熱可塑性樹脂原料の製造方法についても提供する。

本発明は、上述した本発明の熱可塑性樹脂原料の製造方法により製造された熱可塑性樹脂原料についても提供する。本発明の熱可塑性樹脂原料はペレット状であることが好ましい。

本発明はさらに、上述した本発明の熱可塑性樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む、熱可塑性樹脂成形体の製造方法についても提供する。

本発明は、上述した本発明の熱可塑性樹脂成形体の製造方法により製造された熱可塑性樹脂成形体についても提供する。本発明の熱可塑性樹脂成形体は、家電製品、ＯＡ機器、電気電子部品からなる群から選ばれる製品に用いられることが好ましく、また、マテリアルリサイクルされる製品に用いられることがより好ましい。さらに、本発明の熱可塑性樹脂成形体は、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機および衣類乾燥機からなる群から選ばれる家電製品に用いられることが、特に好ましい。

本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、化石資源由来の熱可塑性樹脂とバイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物とを効率よく混合でき、埋蔵化石資源を基礎原料として合成する熱可塑性樹脂の使用量を低減することができる環境に配慮した部材、製品を提供できる。また、耐熱性や、剛性、強度などの初期の機械特性バランスに優れ、長期間にわたり初期の優れた特性のバランスを保持し、家電製品、ＯＡ機器、電気電子部品などの長期間にわたり使用される要求特性の高い部材、製品に好適に採用できる熱可塑性樹脂成形体およびこれに用いられ得る熱可塑性樹脂原料を実現することができる。さらに、本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いた熱可塑性樹脂成形体は、長期間使用されても物性低下が少なく、初期の優れた特性バランスを保持するため、マテリアルリサイクルも可能であるという利点を有する。また、本発明の熱可塑性樹脂原料の製造方法、熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、通常使用されている設備を用いることができるため、特殊な専用設備を作製することなく、新たな設備投資の低減に貢献できる。

＜熱可塑性樹脂組成物＞
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）とを基本的に含む。以下、本発明の熱可塑性樹脂組成物の各成分について詳細に説明する。

（Ａ）ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル
本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられるポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）は、下記式で表されるようなポリフェニレンエーテルを主成分とし、スチレン系樹脂がグラフトした共重合体である公知のものであれば特に制限されるものではない。

ここで、式中のＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は、水素、ハロゲン、炭化水素、置換炭化水素、アルコキシル基、シアノ基、フェノキシ基、ニトロ基からなる群から選択されるものであり、互いに同一でも異なっていてもよい。このポリフェニレンエーテルの具体例としては、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，３，６−トリメチル−１，４−フェニレンエーテル）などが好ましく、中でもポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）が好ましい。

本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられるポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）は、市場から回収されたポリスチレン系樹脂（換言すれば、家電製品の廃棄物の成形体から回収されたポリスチレン系樹脂）を含むことが好ましい。このようなポリスチレン系樹脂を含むことで、新しく化石資源を使う必要がなく、埋蔵化石資源の使用量を低減することができるという利点があるためである。なお、家電製品の廃棄物としては、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、衣類乾燥機から選ばれる家電製品の廃棄物が、回収のインフラができているため繰り返しリサイクルが可能であることから特に好ましい。ただし、家電製品の回収量（供給量）の関係から、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテルに使用するポリスチレン系樹脂組成物が不足した場合は、未使用のポリスチレン系樹脂組成物を使用してもよい。

このような市場から回収されたポリスチレン系樹脂としては、下記式で表される構成単位を有するものであれば特に制限されるものではない。

具体的には、一般用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）のほか、高衝撃ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、メチルメタクリレート−スチレン共重合体（ＭＳ）、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体（ＭＢＳ）、スチレン−無水マレイン酸共重合体（ＳＭＡ）、スチレン−メタクリル酸共重合体（ＳＭＡＡ）などが挙げられる。中でも、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテルとの相溶性がよいという理由からは、一般用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、高衝撃ポリスチレン（ＨＩＰＳ）が好ましい。

なお、本発明の熱可塑性樹脂組成物におけるポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）がこのような市場から回収されたポリスチレン系樹脂を含む場合、その配合比率としては、ポリフェニレンエーテル樹脂組成物１０〜９０重量部に対し、ポリスチレン系樹脂９０〜１０重量部が好ましい。ポリスチレン系樹脂の配合比率が１０重量部未満である場合には、流動性の改善効果が小さくなる傾向にあり、また、ポリスチレン系樹脂の配合比率が９０重量部を超える場合には、耐熱性に劣る傾向にあるためである。耐熱性と流動性や成形性のバランスを取る観点からは、ポリフェニレンエーテル樹脂組成物２０〜８０重量部に対し、８０〜２０重量部がより好ましい。

（Ｂ）バイオマス由来の熱可塑性樹脂
本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられるバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）は、植物または微生物を原料として用いられる各種化合物を重合反応することにより生成される熱可塑性樹脂のほか、そのような植物や微生物から直接的に抽出されるものも含まれる。このようなバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）としては、たとえばポリ乳酸重合体系、デンプン系、ポリエステル系、ポリヒドロキシアルカノエート系などのポリエステル系、ポリオールウレタン系の熱可塑性樹脂を挙げることができる。

本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられるバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）は、軟化点が好ましくは１００〜４００℃、より好ましくは１２０〜３５０℃、特に好ましくは１５０〜３００℃であるが、これらに限定されるものではない。軟化点が１００℃未満のバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）を用いた場合には、化石資源由来の熱可塑性樹脂との混和が不十分となる虞があるためであり、また、軟化点が４００℃を超えるバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）を用いた場合には、成形温度が高くなり過ぎ化石資源由来の熱可塑性樹脂が熱分解する虞があるためである。なお、このバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の軟化点は、たとえばＪＩＳ Ｋ ７２０６に準じた方法を用いて測定された値を指す。

バイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）としては、上述した中でもＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸を主成分とするポリ乳酸重合体を用いることが特に好ましい。Ｌ−乳酸および／またはＤ−乳酸を主成分とするポリ乳酸重合体は、植物の成長過程で二酸化炭素を吸収しているため廃棄時に焼却されても環境中の二酸化炭素濃度は増大しないとされていることから環境上好適であるばかりでなく、バイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物の中では機械的特性などの諸特性を有しているとともに、成形用の材料として量産性に優れているからである。

ここで、本発明の熱可塑性樹脂組成物において、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の配合比率としては特に制限されないが、上述したポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）５〜９５重量部に対し、９５〜５重量部であることが好ましい。バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の配合比率が５重量部未満である場合には、化石資源由来の熱可塑性樹脂の比率が高く、埋蔵化石資源の使用量の低減への寄与度が小さくなってしまう傾向にあり、また、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の配合比率が９５重量部を超える場合には、耐衝撃性などに劣り、耐久消費財の部材として使用できるような特性が得られにくくなる傾向にあるためである。環境配慮性と機械物性（剛性−粘性）のバランスの観点からは、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）３０〜７０重量部に対し、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）が３０〜７０重量部となるような比率で配合されてなることがより好ましい。

（Ｃ）脂肪族ビニル系化合物
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、上述したポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）に加え、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）を含有することが好ましい。このような脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）をさらに含有することで、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテルとバイオマス由来の熱可塑性樹脂の親和性が向上するというような効果がある。

本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられる脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）としては、下記式で表されるようなビニル基を含み、Ｃ、Ｈ以外の原子または芳香族環を有するものであれば、特に制限されるものではない。

Ｃ＝Ｃ−Ｒ₅
上記式中、Ｒ₅は、Ｃ、Ｈ以外の原子および／または芳香族環を示す。たとえば、Ｒ₅がＨＣ₆Ｈ₅（芳香族環）である場合、上記式で表されるビニル基はスチレン基となり、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）はスチレン系樹脂であることになる。本発明における脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）としては、上述したスチレン系樹脂のほか、たとえば塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ビニルアルコール系樹脂などから選ばれる少なくとも１種以上を用いることができるが、中でも、上述したバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）として好ましく用いられるポリ乳酸と親和性を示すことから、アクリル酸エステルの重合体および／またはメタクリル酸エステルの重合体であるアクリル系樹脂を主成分とするものであることが好ましい。

脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）を含有する場合、その配合比率は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の混合物１００重量部に対し、１〜５０重量部であることが好ましく、５〜３０重量部であることがより好ましい。脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）の配合比率が１重量部未満である場合には、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）と脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）との親和性に欠け、耐熱性、耐衝撃性ならびに耐久性を十分に改善できないという傾向にあり、また、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）の配合比率が５０重量部を超える場合には、優れた特性バランスを崩す虞がある。

（Ｄ）ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテルとバイオマス由来の熱可塑性樹脂の両者に相溶性および／または分散性をもつ熱可塑性樹脂
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、上述したポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者に相溶性および／または分散性をもつ熱可塑性樹脂（Ｄ）をさらに含有することが好ましい。このような熱可塑性樹脂（Ｄ）をさらに含有することで、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテルとバイオマス由来の熱可塑性樹脂の相溶性が向上するというような効果がある。

本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられる、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者に相溶性および／または分散性をもつ熱可塑性樹脂（Ｄ）としては、たとえば、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）が上述したポリ乳酸重合体である場合、ポリ乳酸重合体は末端基として水酸基およびカルボキシル基を有することから、成形性調整、鎖長延長による溶融状態の粘度の調整および末端基封鎖による耐加水分解性改善の点から、水酸基および／またはカルボキシル基と反応性を有する官能基を有することが好ましい。水酸基および／またはカルボキシル基と反応性を有する官能基としては、たとえば、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、無水マレイン酸、無水フタル酸などが挙げられ、中でも反応性の観点からは、エポキシ基が特に好ましい。なお、エポキシ基は、グリシジル基などのように他の官能基の一部として存在していてもよい。グリシジル基を有するものとしては、たとえば、不飽和カルボン酸グリシジルエステル、不飽和グリシジルエーテルなどが挙げられ、具体的には、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、イタコン酸グリシジルエステル、ブテントリカルボン酸トリグリシジルエステル、ｐ−スチレンカルボン酸グリシジルエステル、ビニルグリシジルエステル、アリルグリシジルエーテル、２−メチルアリルグリシジルエーテル、メタクリルグリシジルエーテル、スチレン−ｐ−グリシジルエーテルなどが例示される。このようなグリシジル基を有するビニル系重合体としては、スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル−グリシジルメタクリレート共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレート共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル−グリシジルメタクリレート共重合体、メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレート共重合体が好ましく、中でもポリスチレン変性ポリフェニレンエーテルおよびポリ乳酸重合体との親和性の観点から、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体が特に好ましい。

本発明の熱可塑性樹脂組成物が上述した熱可塑性樹脂（Ｄ）を含有する場合、その配合比率は特に制限されないが、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の混合物１００重量部に対し、０．１〜１０重量部が好ましく、さらに好ましくは０．３〜５重量部である。上述した熱可塑性樹脂（Ｄ）の配合比率が０．１重量部未満の場合、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者の分散が十分発揮されず機械物性や耐久性に乏しいものとなる傾向にある。また、。上述した熱可塑性樹脂（Ｄ）の配合比率が１０重量部を超える場合には、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）（好適にはポリ乳酸）の末端基の水酸基やカルボキシル基とエポキシ基との反応が過度に進行して成形加工性に劣るばかりでなく、機械物性のバランスが崩れる虞があり、また、コストが高くなり経済的に不利となる傾向にある。

（Ｅ）スチレン系エラストマーゴム状重合体
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、また、スチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）をさらに含有することが好ましい。このようなスチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）をさらに含有することで、衝撃性を改善できるという効果がある。

本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられるスチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）とは、ガラス転移温度が１０℃以下、好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−３０℃以下であるゴム成分と、該ゴム成分と共重合可能なスチレン系単量体成分とを共重合した重合体をいう。

芳香族ビニル化合物とはスチレンに代表される化合物であり、ｐ−メチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレンなどが挙げられる。本発明においては、スチレンが好ましい。

また、共役ジエン系化合物とは、ブタジエン、イソプレン、シクロヘキサジエンなどの総称であり、公知の重合法により、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの共役ジエン系重合体を形成する。

上述した芳香族ビニル化合物であるスチレンと、上述した共役ジエン系化合物であるブタジエン、イソプレンなどとを公知の重合法により共重合させることで、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体などの芳香族ビニル−共役ジエン系重合体を得ることができる。本発明では、中でも芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体、または、分子鎖中の不飽和結合に水素添加された水素添加物が好ましく、特に耐熱性、耐候性などの観点から、芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体の水素添加物がより好ましい。

なお、本発明の熱可塑性樹脂組成物が上述したスチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）を含有する場合、当該スチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）の配合比率は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）とバイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）との混合物１００重量部に対し、１〜３０重量部が好ましく、さらに２〜２５重量部がより好ましい。スチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）の配合比率が１重量部未満である場合には、衝撃性を十分に改善できない傾向にあり、またスチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）の配合比率が３０重量部を超えると衝撃特性が高くなり、機械物性（剛性−粘性）のバランスが崩れる虞がある。

（Ｆ）芳香族リン酸エステル化合物
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、上述したポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）と、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）に、さらに芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）を含むように実現されてなることが好ましい。このようにポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）と、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）に、さらに芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）を含むことで、難燃性を付与できるというような利点がある。

本発明の熱可塑性樹脂組成物に用いられる芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）としては、難燃剤として公知のものであれば特に制限されるものではない。代表的な有機リン化合物として、トリフェニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス（ｔ−ブチル化フェノル）ホスフェート、トリス（ｉ−プロピル化フェニル）ホスフェート、２−エチルヘキシルジフェノルホスフェートなどの芳香族系リン酸エステル化合物、１，３−フェニレンビス（ジフェニルホスフェート）、１，３−フェニレンビス（ジキシレニル）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）、１，３−フェニレンビス（ジキシレニル）ホスフェート、ビオスフェノールＡビス（ジフェニルホスフェートなどの芳香族縮合リン酸エステル化合物、トリス（ジクロロプロピル）ホスフェート、トリス（β−クロロプロピル）ホスフェート、トリス（クロロエチルホスフェート）などの含ハロゲンリン酸エステル化合物、赤リンなどが挙げられるが、上述したバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の中でも好適に用いられ得るポリ乳酸重合体は酸やアルカリによる加水分解性を持っていることから、芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）としては、耐加水分解性、耐熱性に優れている１，３−フェニレンビス（ジキシレニル）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）などを用いることが特に好ましい。

なお、本発明の熱可塑性樹脂組成物が上述した芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）を含有する場合、当該芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）の配合比率は、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の混合物１００重量部に対し、５〜３０重量部が好ましく、さらに７〜２０重量部が好ましい。芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）の配合比率が５重量部未満である場合には、難燃効果が小さくなってしまう虞があり、また、芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）の配合比率が３０重量部を超える場合には、機械的特性が損なわれる虞があるためである。

＜熱可塑性樹脂原料の製造方法および熱可塑性樹脂原料＞
本発明はまた、上述した本発明の熱可塑性樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む、熱可塑性樹脂原料の製造方法についても提供する。本発明の熱可塑性樹脂原料の製造方法によれば、通常使用されている設備を用いることができるため、特殊な専用設備を作製することなく、新たな設備投資の低減に貢献できる。

本発明の熱可塑性樹脂原料の製造方法において、本発明の熱可塑性樹脂組成物の加熱溶融および成形には、たとえば単軸押出成形機、多軸押出成形機などの押出成形機を好適に用いることができる。本発明の熱可塑性樹脂原料を上述のようにペレット状に成形する場合には、シートカット、ストランドカット、ホットエアカット、アンダーウォーターカットなどの方法を好適に用いることができる。これらの方法の中でも、後に、射出成形により特定の形状に成形する場合には、熱可塑性樹脂原料の供給が円滑に行え、大量処理にも対応できるアンダーウォーターカットが特に好ましい。

本発明はまた、このような本発明の熱可塑性樹脂原料の製造方法により製造された熱可塑性樹脂原料についても提供する。本発明の熱可塑性樹脂原料は、その形状は特に制限されないが、ペレット状であることが好ましい。本発明の熱可塑性樹脂原料をペレット状とする場合、その粒径は特に制限されるものではないが、粒径１ｍｍ未満である場合には、浮遊するため作業性が低下するという傾向にあることから、粒径は１ｍｍ以上であることが好ましく、特に２ｍｍ以上であることが好ましい。また、本発明の熱可塑性樹脂原料をペレット状とする場合、粒径が８ｍｍを超える場合には、成形機のシリンダ内で十分に溶融しないため均一に混練されない傾向にあるため、その粒径は８ｍｍ以下であることが好ましく、特に５ｍｍ以下であることが好ましい。上述したペレット状の熱可塑性樹脂原料から各種製品の部材に応じた形状に形成する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、たとえばスクリュインライン式射出成形機、プランジャ式射出成形機などの射出成形機を用いることができる。

＜熱可塑性樹脂成形体の製造方法および熱可塑性樹脂成形体＞
本発明はまた、上述した本発明の熱可塑性樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む、熱可塑性樹脂成形体の製造方法、ならびに、当該製造方法により製造された熱可塑性樹脂成形体についても提供する。本発明の熱可塑性樹脂成形体は、その形状は特に制限されるものではなく、たとえば各種製品の部材に応じた形状に形成されていてもよいし、各種製品の部材に応じた形状に成形する工程に用いるための前駆体としてペレット状、シート状、フィルム状、パイプ状などの形状であってもよい。

本発明の熱可塑性樹脂成形体は、その用途は特に制限されるものではないが、マテリアルリサイクルされる製品に好適に用いることができる。このようなマテリアルリサイクルされる製品としては、特に制限されるものではなく、たとえば、上述した家電５品目を含む家電製品、ＯＡ機器（パーソナルコンピュータなどの情報機器やプリンタやコピー機などの事務機器を含む）、電気電子部品などの各種製品が挙げられる。本発明の熱可塑性樹脂成形体は、これら家電製品、ＯＡ機器、電気電子部品などの各種製品が挙げられる。本発明の熱可塑性樹脂成形体は、これら家電製品、ＯＡ機器、電気電子部品などの各種製品の部材として好適に用いることができ、初期の優れた特性バランスと、初期の優れた特性バランスを長期間にわたり保持するという本発明の熱可塑性樹脂成形体が有する特徴を十分に活用し得る観点からは、中でも、家電５品目であるエアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、衣類乾燥機の部材として特に好適に用いることができる。

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ）としてＰＰＥ樹脂（ザイロンＴＶ０８、旭化成ケミカルズ（株）製）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）としてポリ乳酸樹脂（レイシアＨ−４００、三井化学（株）製）と、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）としてＰＭＭＡ樹脂（アクリペットＭＤ００１、三菱レイヨン（株）製）とを、７５：２５：５の比率（重量比）で、タンブラー混合機を用いて混合し、熱可塑性樹脂組成物を調製した。次に、熱可塑性樹脂組成物をスクリュー径２５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２６の二軸溶融混練押出機（（株）テクノベル製）を用いて、設定温度２４０℃で加熱溶融混練するとともに、押出成形し、ペレタイザーを用いてカットし、ペレット状の熱可塑性樹脂原料を得た。得られた熱可塑性樹脂成形体を、１０トン射出成形機（日精樹脂工業（株）製）ホッパーに投入し、設定温度２４０℃、金型温度７０℃、冷却時間３０秒の射出成形条件で、後述する引張強度、伸び、曲げ強度、曲げ弾性率およびアイゾット衝撃強度を測定するためのＡＳＴＭ準拠の物性測定用試験片を作製した。また、面衝撃強度測定のために、厚み３ｍｍの物性測定用試験片も作製した。

＜実施例２＞
上述したＰＰＥ樹脂と、ポリ乳酸樹脂と、ＰＭＭＡ樹脂に加え、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者に対し相溶性および／または分散性を有する熱可塑性樹脂（Ｄ）として、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体（レゼダＧＰ−３０５、東亞合成（株）製）を、７５：２５：５：１の比率（重量比）で用いたこと以外は実施例１と同様にして、各試験片を作製した。

＜実施例３＞
上述したＰＰＥ樹脂と、ポリ乳酸樹脂と、ＰＭＭＡ樹脂、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体に加え、スチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）として、ＳＥＢＳ（タフテックＨ１０５１、旭化成ケミカルズ（株）製）を７５：２５：５：１：２の比率（重量比）で用いたこと以外は実施例１と同様にして、各試験片を作製した。

＜実施例４＞
上述したＰＰＥ樹脂と、ポリ乳酸樹脂と、ＰＭＭＡ樹脂、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体、ＳＥＢＳに加え、芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）として、非ハロゲン縮合リン酸エステル系難燃剤（ＰＸ−２００、大八化学工業（株）製）を７５：２５：５：１：２：１０の比率（重量比）で用いたこと以外は実施例１と同様にして、各試験片を作製した。

＜実施例５＞
上述したＰＰＥ樹脂と、ポリ乳酸樹脂とを、７５：２５の比率（重量比）で用いたこと以外は実施例１と同様にして、各試験片を作製した。

＜実施例６＞
上述したＰＰＥ樹脂と、ポリ乳酸樹脂と、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体とを、７５：２５：１の比率（重量比）で用いたこと以外は実施例１と同様にして、各試験片を作製した。

＜実施例７＞
上述したＰＰＥ樹脂と、ポリ乳酸樹脂と、ＳＥＢＳとを、７５：２５：２の比率（重量比）で用いたこと以外は実施例１と同様にして、各試験片を作製した。

＜比較例１＞
ＰＰＥ樹脂のみを用いたこと以外は実施例１と同様にして、各試験片を作製した。

＜評価試験＞
実施例１〜７、比較例１で作製した各試験片を用いて、以下の各種物性の評価試験を行った。結果を表１に示す。

（１）引張強度（ＭＰａ）および伸び（％）
ＪＩＳ Ｋ７１１３の規定に準拠して、引張破断点降伏強さ、引張破断点伸びとしてそれぞれ測定した。なお、「引張強度」、「伸び」とは、材料を一定の速度で引張、応力と歪との関係を求めるもので、伸長された材料は、はじめに弾性変形をし、その後塑性変形をはじめ、極大強度に達し、さらに降伏点を超えるとネッキングを生じ、破断に至る。応力んほ一番大きいところ（最大点応力）を「引張強度」、破断したときの歪（破断点伸び）を「伸び」としている。

（２）曲げ強度（ＭＰａ）および曲げ弾性率（ＧＰａ）
ＪＩＳ Ｋ７２０３の規定に準拠してそれぞれ測定した。なお、「曲げ強度」、「曲げ弾性率」とは、２点で支えた試験片の中心に応力をかけることにより、応力と歪との関係を求めるものである。応力の一番大きいところを「曲げ強度」、応力−歪曲線の傾きを「曲げ弾性率」としている。

（３）ノッチ付アイゾット衝撃強度（ＫＪ／ｍ²）
ＪＩＳ Ｋ７１１０の規定に準拠して測定した。

（４）面衝撃強度（ｃｍ）
ＪＩＳ Ｋ７２１１の規定に準拠して測定した。なお、表１中の「＞２００」は、面衝撃強度が２００ｃｍ以上、「＜５」は５ｃｍ以下であることを示す。

表１から、ＰＰＥ樹脂、ポリ乳酸樹脂およびＰＭＭＡ樹脂が配合された実施例１と、ＰＭＭＡ樹脂が配合されていない実施例５とを比較すると、伸びやノッチ付アイゾット衝撃強度、面衝撃強度が改善されていることが理解できる。しかしながら、比較例１と比較すると強度も伸び、衝撃強度のいずれも低く、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル樹脂の代替材料としては物性バランスが到達していない。

ＰＰＥ樹脂、ポリ乳酸樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体を混合した実施例２では、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体を配合していることで、強度、伸び、ノッチ付アイゾット衝撃強度、面衝撃強度ともに改善されていることが理解できる。なお、実施例６と比較してもＰＭＭＡ樹脂との併用効果は明らかである。しかしながら、実施例２では、比較例１から理解されるように、ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル樹脂の代替材料としては、強度、ノッチ付アイゾット衝撃強度および面衝撃強度が弱い。なお、ポリ乳酸の水酸基やカルボキシル基といった末端基とエポキシ基との反応により、ＧＰＣ測定による分子量の増加が見られ（図示しない）鎖長延長効果が見られる。加水分解による末端基の増加は耐久性に大きく影響し、この末端基を封鎖し鎖長延長することにより耐水性を大きく改善できる。実施例６でも分子量の増加は見られるものの、鎖長延長により剛性が向上するだけで衝撃特性は改善されていない。

実施例３では、ＰＰＥ樹脂、ポリ乳酸樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、ポリスチレン−メタクリル酸メチル−グリシジルメタクリレートグラフト共重合体、ＳＥＢＳを併用することで、比較例１と同等の物性が得られている。それと同時に実施例２で述べたように耐久性も付与され、物性と耐久性のいずれも持ち合わせたものとなっている。

実施例４では、難燃性を付与すべく実施例３の処方に加え非ハロゲン縮合リン酸エステル系難燃剤が配合された例であるが、物性の低下を生じることなく難燃性が付与されていることが分かる。

今回開示された実施の形態および実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

Claims (19)

1. ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）とを含む、熱可塑性樹脂組成物。
2. ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）が、市場から回収されたポリスチレン系樹脂を含む、請求項１に記載の熱可塑性樹脂組成物。
3. 市場から回収されたポリスチレン系樹脂は、エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機および衣類乾燥機からなる群から選ばれる家電製品の廃棄物から得られたものである、請求項２に記載の熱可塑性樹脂組成物。
4. バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）がＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸を主成分とするポリ乳酸重合体である、請求項１〜３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
5. ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の混合物１００重量部に対し、１〜５０重量部の脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
6. 脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）がアクリル酸エステル重合体および／またはメタクリル酸エステル重合体を主成分とする、請求項５に記載の熱可塑性樹脂組成物。
7. ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者に対し相溶性および／または分散性を有する熱可塑性樹脂（Ｄ）をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
8. ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の両者に対し相溶性および／または分散性を有する熱可塑性樹脂（Ｄ）がエポキシ基を有するアクリル酸エステル共重合体である、請求項７に記載の熱可塑性樹脂組成物。
9. ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）およびバイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）の混合物１００重量部に対し、１〜３０重量部のスチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）をさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
10. スチレン系エラストマーゴム状重合体（Ｅ）が芳香族ビニル−共役ジエンブロック共重合体、またはその水素添加物を主成分とする、請求項９に記載の熱可塑性樹脂組成物。
11. ポリスチレン変性ポリフェニレンエーテル（Ａ）と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂（Ｂ）と、脂肪族ビニル系化合物（Ｃ）と、芳香族リン酸エステル化合物（Ｆ）とを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む、熱可塑性樹脂原料の製造方法。
13. 請求項１２に記載の方法により製造された、熱可塑性樹脂原料。
14. ペレット状である、請求項１３に記載の熱可塑性樹脂原料。
15. 請求項１〜１１のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を加熱溶融する工程を含む、熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
16. 請求項１５に記載の方法により製造された、熱可塑性樹脂成形体。
17. 家電製品、ＯＡ機器、電気電子部品からなる群から選ばれる製品に用いられる、請求項１６に記載の熱可塑性樹脂成形体。
18. マテリアルリサイクルされる製品に用いられる、請求項１６または１７に記載の熱可塑性樹脂成形体。
19. エアコン、テレビ、冷蔵庫、洗濯機および衣類乾燥機からなる群から選ばれる家電製品に用いられる、請求項１６〜１８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体。