JP2009540090A - 耐衝撃性が改良されたポリ乳酸とポリアミドとをベースにした複合材料と、その製造方法と、その使用 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記(1)〜(3)のポリマーを含む複合材料から得られる複合材料:
(1)ポリ乳酸(PLA)、
(2)少なくとも一種のポリアミド、
(3)α−オレフィン単位と、エポキシド、カルボン酸またはカルボン酸無水物単位とを含む少なくとも一種の官能化ポリオレフィン(A)、
任意成分として少なくとも一種の非官能化ポリオレフィン(B)を含むことができる。
Description
特に、ポリ乳酸をベースにした市販の材料を射出成形して例えば携帯電話やコンピュータ部品のような消費財の製造で用いるにはPLAの衝撃強度と熱機械特性を改良する必要がある。
しかし、用途、例えば上記用途(消費財)によっては特許文献1に記載の複合材料の衝撃強度では依然として十分ではないことがわかっている。さらに、特許文献1に記載の組成物では特定のポリアミドを選択する必要があり、例えばコストの面で欠点を有する。
(1)マトリクスまたは複合材料の連続相を形成するポリ乳酸(PLA)、
(2)上記PLAマトリクス中の分散相を形成する少なくとも一種のポリアミド、
(3)α−オレフィン単位と、エポキシド、カルボン酸またはカルボン酸無水物単位とを含む少なくとも一種の官能化ポリオレフィン(A)、
(ただし、上記複合材料はポリオキシメチレン(POM)を含まない)
官能化ポリオレフィン(A)は下記(1)〜(4)のポリマーの中から選択することができる:
(1)下記(a)〜(c)がグラフトされたSBS、SIS、SEBSブロックコポリマーまたはEPDM:
(a)不飽和エポキシド、特にグリシジル(メタ)アクリレート、または、
(b)カルボン酸、例えば(メタ)アクリル酸、または、
(c)不飽和カルボン酸の無水物、例えば無水マレイン酸
(2)エチレンと不飽和エポキシドとのコポリマー:必要に応じてさらにエステル、不飽和カルボン酸の塩または飽和カルボン酸のビニルエステルを含むコポリマー、例えばエチレン/酢酸ビニル/グリシジル(メタ)アクリレートコポリマーおよびエチレン/アルキル(メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレートコポリマー、
(3)エチレンと不飽和カルボン酸無水物とのコポリマー:必要に応じてさらにエステル、不飽和カルボン酸(金属(Zn)またはアルカリ金属(Li)で部分的に中和されていてもよい)、飽和カルボン酸のビニルエステルを含むことができるコポリマー、例えばエチレン/酢酸ビニル/無水マレイン酸コポリマー、エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸ターポリマーおよびエチレン/ZnまたはLi(メタ)アクリレート/無水マレイン酸ターポリマー。
(4)不飽和無水カルボン酸をグラフトまたは共重合したポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレンコポリマー:必要に応じてさらにモノアミン化ポリアミド(またはポリアミドオリゴマー)と縮合されていてもよい。この化合物は米国特許第5,342,886号明細書に記載されている。
本発明の特に有利な変形例の複合材料はポリオキシメチレン(POM)を除く下記のポリマー含む組成物から得られる:
(1)複合材料のマトリクスとしてのポリ乳酸(PLA)、
(2)複合材料の分散相としての少なくとも一種のポリアミド、
(3)エチレン/アクリルエステル/無水マレイン酸ターポリマーおよびエチレン/メチルアクリレート/グリシジルメタクリレートターポリマーの中から選択される少なくとも一種の官能化ポリオレフィン(A)。
この衝撃強度特性は全ての場合でポリ乳酸とポリアミドのみをベースにした従来技術の複合材料よりもはるかに優れているということがわかっている。この衝撃強度の改良は剛性および耐熱機械特性を維持したまま得られる。
特許文献1とは違ってポリアミドの選択は限定されない。
ポリアミド(PA)はホモポリマーとよばれるPA−X型のポリアミド(ここで、X=6〜12)またはPA−X,Y型のポリアミド(ここで、X=6〜25、Y=6〜25)(XおよびYはポリアミド鎖中で2つの「アミド」基の間に存在する炭素原子の数を意味する)にすることができるが、これらに限定されるものではない。
ポリアミドはポリ乳酸のマトリクスまたは連続相中に分散したポリアミドのノジュール(nodules、結節)を形成する分散相である。
(1)ポリ乳酸(PLA)、
(2)少なくとも一種のポリアミド、
(3)α−オレフィン単位と、エポキシド、カルボン酸またはカルボン酸無水物単位とを含む少なくとも一種の官能化ポリオレフィン(A)、好ましくはエチレン/アクリルエステル/無水マレイン酸ターポリマーおよびエチレン/メチルアクリレート/グリシジルメタクリレートターポリマーから選択される少なくとも一種の官能化ポリオレフィン、
(4)少なくとも一種の非官能化ポリオレフィン(B)。
(1)ポリエチレン、例えばLDPE、HDPE、LLDPEおよびVLDPE、ポリプロピレン、エチレン/プロピレンコポリマーまたはメタロセンポリエチレン;
(2)エチレンと不飽和カルボン酸の塩またはエステル、および、飽和カルボン酸のビニルエステルの中から選択される少なくとも1種の化合物とのコポリマー、例えばエチレン/酢酸ビニルコポリマーおよびエチレン/アルキル(メタ)アクリレートコポリマー。
本発明の特に有利な変形例での非官能化ポリオレフィン(B)はエチレン/アクリルエステルコポリマーである。このエチレン/アクリルエステルコポリマーのアクリルエステルはメチルアクリレート、エチルアクリレートおよびブチルアクリレートの中から選択されるのが好ましい。
本発明で使用可能なエチレン/アクリルエステルコポリマーの中では特にアルケマ フランス社からロトリル(LOTRYL)の商品名で市販のものを挙げることができる。
(1)40〜80重量%のポリ乳酸(PLA)、
(2)5〜40重量%の一種以上のポリアミド、
(3)1〜30重量%の一種以上の官能化ポリオレフィン(A)および必要に応じて用いる一種以上の非官能化ポリオレフィン(B)。
本発明の他の変形例では、本発明組成物は有色色素、顔料、青味剤、酸化防止剤および紫外線安定剤の中から選択される少なくとも一種の第1添加剤をさらに含むことができる。この主たる添加剤は全組成物の5重量%以下にするのが有利である。この主たる添加剤は、得られる複合材料の全組成物の1重量%以下であるのが好ましい。
本発明の他の対象は上記複合材料の製造方法にある。
本発明方法は、ポリマー分野で通常使用されている技術、特に例えば二軸押出機を用いたコンパウンディングによる各種ポリマーの混合段階を含む。
本発明はさらに、上記複合材料の使用と、上記複合材料から製造される物品とにある。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
試験1〜3で複合材料を製造する操作手順は用いたポリマーの重量比率以外は同じである。
試験1〜3で用いたポリ乳酸またはPLAはネーチャーワーク(Natureworks)社から製品番号2002Dで市販のものである。
試験1〜3で用いたポリアミドナイロン−11またはPA−11はアルケマ フランス社から製品番号BECN O TLで市販のものである。
試験1および2で用いたターポリマーはエチレン(67重量%)/メチルアクリレート(25重量%)/グリシジルメタクリレート(8重量%)ターポリマーで、このターポリマーはアルケマ フランス社からロタダー(Lotader、登録商標)AX8900の製品番号で市販されている。
試験1〜3ではPLAと、PA−11と、任意成分の上記ターポリマーとを顆粒の形で二軸押出機(Werner 30)に同時に導入してコンパウンディングした(押出量:15kg/時、回転速度:190回転/分、温度:170〜210℃)。
試験1〜3で導入したポリマーの各重量比率は[表1]に示してある。
このグラフから分かるように、試験1と2で得られた複合材料は試験3で得られたものよりも衝撃強度が大幅に改良されている。この衝撃強度は存在するターポリマーが少量(重量で)であっても改良される。
本発明の複合材料は上記消費財のような物品の製造に使用可能であるということは理解できよう。例えば圧縮成形品、射出成形品、押出品または熱成形品が製造できるが、これらに限定されるものではない。これらはフィルム、シート、チューブ等の形にすることができる。
複合材料を用いて得られる物品、特に圧縮成形品、射出成形品、押出品または熱成形品はPLA/PA型の複合材料を使用して得られる同じタイプの物品と比べて衝撃強度が大幅に改良されている。
Claims (10)
- 下記(1)〜(3)のポリマーを含む組成物から得られる衝撃強度が改良された複合材料:
(1)マトリクスとしてのポリ乳酸(PLA)、
(2)上記PLAマトリクス中の分散相としての少なくとも一種のポリアミド、
(3)α−オレフィン単位と、エポキシド、カルボン酸またはカルボン酸無水物単位とを含む少なくとも一種の官能化ポリオレフィン(A)、
任意成分として少なくとも一種の非官能化ポリオレフィン(B)を含むことができ、複合材料はポリオキシメチレン(POM)を含まない。 - 少なくとも一種の官能化ポリオレフィン(A)が(1)エチレン/アクリルエステル/無水マレイン酸ターポリマーおよび(2)エチレン/メチルアクリレート/グリシジルメタクリレートターポリマーの中から選択される請求項1に記載の複合材料。
- 非官能化ポリオレフィン(B)がエチレン/アクリルエステルコポリマーである請求項1または2に記載の複合材料。
- エチレン/アクリルエステルコポリマーがメチルアクリレート、エチルアクリレートまたはブチルアクリレートである請求項3に記載の複合材料。
- 各種ポリマーの重量パーセントが下記である請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料:
(1)40〜80重量%のポリ乳酸(PLA)、
(2)5〜40重量%の一種以上のポリアミド、
(3)1〜30重量%の一種以上の官能化ポリオレフィン(A)と任意成分の一種以上の非官能化ポリオレフィン(B)。 - 組成物が着色剤、顔料、青味剤、酸化防止剤および紫外線安定剤の中から選択される少なくとも一種の第1の添加剤をさらに含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の複合材料。
- 組成物が繊維、難燃剤および可塑剤の中から選択される少なくとも一種の第2の添加剤をさらに含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合材料。
- コンパウンディング、例えば二軸押出機で各ポリマーを混合する段階を含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の複合材料の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の複合材料の、物品、特に圧縮成形品、射出成形品、押出品または熱成形品の製造での使用。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の複合材料を用いて得られる物品、特に圧縮成形品、射出成形品、押出品または熱成形品。
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