以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、ラクチド(1)と下記一般式(1)で表される亜リン酸化合物との共存下、スズ、アルミニウム、亜鉛、カルシウム、チタン、ゲルマニウム、マンガン、マグネシウム及び稀土類元素より選択される少なくとも一種の金属を含有する金属化合物を触媒として用い、下記要件(a)〜(c)の条件下に溶融開環重合させて得られたポリ乳酸成分(1)含有組成物と、ラクチド(1)の光学異性体であるラクチド(2)を溶融開環重合して得られるポリ乳酸成分(2)とを混合する。
(a)ラクチド(1)1モルあたり上記金属化合物を総計で0.001から0.1ミリモル存在させること。
(b)ラクチド(1)1モルあたり、上記亜リン酸化合物を総計で0.01から10ミリモル存在させること。
(c)亜リン酸化合物の総量と金属化合物の総量とのモル比を0.1から1000の範囲とすること。
〔式中、R
1、R
2、R
4およびR
5はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜12のアルキルシクロアルキル基、炭素数7〜12のアラルキル基またはフェニル基を示し、R
3は水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を示し、Xは単結合、硫黄原子または式(I−1)
(式中、R
6は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数5〜8のシクロアルキル基を示す。)で示される2価の残基を示し、Aは炭素数2〜8のアルキレン基または式(I−2)
(式中、R
7は単結合または炭素数1〜8のアルキレン基を示し、*は酸素原子側に結合していることを示す。)で示される2価の残基を示し、Y、Zはいずれか一方がヒドロキシル基、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシル基または炭素数7〜12のアラルキルオキシ基を示し、他の一方が水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を示す。〕
まず、原料となるラクチド(1)およびラクチド(2)、即ち、L−ラクチドまたはD−ラクチドは、最終的に得られる組成物の色相、結晶性、耐熱性を高いレベルに保つため、高い光学純度を有すことが好ましい。
光学純度が低い値であっても、本発明の製造方法自体には特段の不利益は発生しないが、上記観点より光学純度は好適に90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは97%以上の範囲が選択される。
本発明においては、ラクチド(1)と一般式(1)で表される亜リン酸エステル化合物とを共存させておくことが必要である。
従来は、原料ラクチドの純度は極めて高い必要があった。すなわち、光学純度は別にして、ラクチド類の酸性不純物含有量が0.05重量%を超えると、金属触媒の触媒活性は急速に低下するが、他方着色副反応の活性低下は少ないため、重合時間の大幅延長とポリ乳酸色相の急速悪化が顕著となっていた。
しかしながら、上記のようにラクチドと一般式(1)で表される亜リン酸エステルを共存させた後、後期する金属化合物を用いて溶融開環重合反応させると、原料のラクチド類の酸量は少ないほうが良好なことは当然であるが、重合時間、ポリ乳酸色相の観点より、ラクチド類の酸性不純物含有量が0.3重量%程度までは許容されるという、顕著な効果を生じることが分かった。
一般に、ラクチド類は極めて、耐加水分解されやすい化合物であり、保管、貯蔵時、わずかの水分により分解され、しばしば、酸性不純物含有量が0.05重量%を超えるまで増加することがあり、酸性不純物含有量が増加したラクチド類は、蒸留などにより精製しなければ使用することができなかった。
しかしながら、酸性不純物含有量が0.3重量%を超えることは、通常の保管条件では稀であり、蒸留などにより精製処理をすることなく、そのまま重合反応に使用できるため経済的効果はきわめて大きい。
ラクチド(1)と亜リン酸化合物を共存させる時期としては、ラクチド(1)の溶融開環重合反応開始と同時あるいは開始後から、ポリ乳酸成分(1)の重量平均分子量が10000未満の段階で行うか、あるいは、ラクチド(1)の溶融開環重合反応開始前に、原料となるラクチド(1)に亜リン酸化合物を予め含有させておくことが好ましく、後者の方がより好ましい。ここで、重量平均分子量が10000未満の段階で添加するためには、重合反応中の反応物をサンプリングして反応中の重量平均分子量を求めることもできるし、撹拌装置の撹拌トルクから反応中の重量平均分子量求めることもできる。
かかるラクチド(1)およびラクチド(2)の溶融開環重合触媒には従来、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属類、アルミニウム、ゲルマニウム、スズ、アンチモンなどの脂肪酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酸化物、水酸化物、ハロゲン化物、アルコラート等が使用されてきた。
しかし本発明においては、スズ、アルミニウム、亜鉛、カルシウム、チタン、ゲルマニウム、マンガン、マグネシウム及び稀土類元素より選択される少なくとも一種の金属を含有する化合物を採用することが必須である。
具体的には、塩化第一スズ、臭化第一スズ、ヨウ化第一スズ、硫酸第一スズ、酸化第二スズ、ミリスチン酸スズ、オクチル酸スズ、ステアリン酸スズ、テトラフェニルスズ、スズメトキシド、スズエトキシド、スズプロポキシド、スズブトキシド、酸化アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムーイミン錯体四塩化チタン、チタン酸エチル、チタン酸ブチル、チタン酸グリコール、チタンテトラブトキシド、塩化亜鉛、酸化亜鉛、ジエチル亜鉛、三酸化アンチモン、三臭化アンチモン、酢酸アンチモン、酸化カルシウム、酸化ゲルマニウム、酸化マンガン、炭酸マンガン、酢酸マンガン、酸化マグネシウム、イットリウムアルコキシドなどが例示される。
触媒活性、副反応の少なさを考慮すると、塩化第一スズ、臭化第一スズ、ヨウ化第一スズ、硫酸第一スズ、酸化第二スズ、ミリスチン酸スズ、オクチル酸スズ、ステアリン酸スズ、テトラフェニルスズ、スズメトキシド、スズエトキシド、スズプロポキシド、スズブトキシドなどのスズ含有化合物およびアルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムブトシキド、アルミニウムーイミン錯体などのアルミニウム含有化合物が好ましい。さらに好ましくは、ジエトキシスズ、ジノニルオキシスズ、ミリスチン酸スズ、オクチル酸スズ、ステアリン酸スズ、塩化スズ、スズメトキシド、スズエトキシド、スズプロポキシド、スズブトキシド、アルミニウムアセチルアセトネート、アルミニウムイソプロポキシドなどが例示される。
これらのうちII価のスズ化合物、中でもII価のスズの炭素数4から22のアルコキシド、脂肪酸の塩が好適な例として例示される。
これらの中でも、オクチル酸(II)スズは安全上及び触媒活性の点より最も好適なものとして例示される。
本発明のポリ乳酸成分(1)およびポリ乳酸成分(2)は、主たる繰り返し単位がL‐乳酸単位およびD‐乳酸単位から実質的になることが好ましい。
ポリL‐乳酸は、好ましくは90から100モル%、より好ましくは97から100モル%、さらに高融点を実現するためには99から100モル%のL−乳酸単位から構成されることがさらに好ましい。
L−乳酸以外の単位としては、D−乳酸単位および乳酸以外の共重合単位が挙げられる。D−乳酸単位、乳酸以外の共重合単位の含有量は、好ましくは0から10モル%、より好ましくは0から3モル%、さらに好ましくは0から1モル%の範囲が選択される。
ポリD‐乳酸は、好ましくは90から100モル%、より好ましくは97から100モル%、さらに高融点を実現するためには99から100モル%のL‐乳酸単位から構成されることがさらに好ましい。
D−乳酸以外の単位としては、L−乳酸単位および乳酸以外の共重合単位が挙げられる。L−乳酸単位、乳酸以外の共重合単位は、0から10モル%、好ましくは0から3モル%、さらに好ましくは0から1モル%の範囲が選択される。
共重合単位は、2個以上のエステル結合形成可能な官能基を持つジカルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等由来の単位およびこれら種々の構成成分からなる各種ポリエステル、各種ポリエーテル、各種ポリカーボネート等由来の単位が例示される。
ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。多価アルコール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、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、グリセリン、ソルビタン、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、糖アルコール等の脂肪族多価アルコール等あるいはビスフェノールにエチレンオキシドが付加させたものなどの芳香族多価アルコール等が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸として、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸等が挙げられる。ラクトンとしては、グリコリド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトン等が挙げられる。
本発明の製造方法によって得られるポリ乳酸含有組成物は、走査熱量計(DSC)測定において、昇温過程における融解ピークのうち、200℃以上の融解ピークの割合が80%以上である。このような高温度の結晶融解ピークを有することにより樹脂成形品の耐熱性は高いものとなる。
さらに本発明のポリ乳酸組成物はDSC測定で、式(2)で定義されるステレオコンプレックス結晶化度(S)が80%以上であることが好ましい。
[ここにおいて、ステレオコンプレックス結晶化度(S)は式(2)で定義される値である。
[数1]
S=〔△Hmsc/(△Hmh+△Hmsc)〕×100 (2)
ΔHmsc,△HmhはDSC測定において、各々、ホモポリ乳酸結晶の融解に対応するピーク温度160から190℃の結晶融解熱(J/g)、ステレオコンプレックスポリ乳酸結晶の融解に対応するピーク温度190℃以上の結晶融解熱(J/g)をあらわす。]
80%以上と高いステレオコンプレックス結晶化度を示すことにより、本発明のポリ乳酸成分含有組成物が、ステレオコンプレックスポリ乳酸としての高い耐熱性を好適に発揮できる。
ポリ乳酸含有組成物の耐熱性の観点からは、DSC測定で、ステレオコンプレックスポリ乳酸結晶の融解に対応するピーク温度200℃以上のピークのみが実質的に検出されることがとりわけ好ましい。
本発明のポリ乳酸含有組成物はポリ乳酸成分(1)含有組成物と、ポリ乳酸成分(2)とを混合することによって得るが、ポリ乳酸成分(1)とポリ乳酸成分(2)とが、それぞれ融点が140〜180℃であり、重量平均分子量が5万〜50万の結晶性ポリマーであって、重量比が10:90〜90:10の範囲とし、混合を樹脂温240〜300℃にて溶融混練で行うことが好ましい。
得られるポリ乳酸含有組成物が、より高いステレオコンプレックス結晶化度と耐熱性とを有するためには、ポリ乳酸成分(1)とポリ乳酸成分(2)の重量比は20/80から80/20よりなることがより好ましい。さらに好ましくは30/70から70/30、とりわけ好ましくは40/60から60/40よりなることが好ましい。
すなわち、ポリ乳酸成分(1)とポリ乳酸成分(2)との重量比は1/1あるいはできる限り1/1に近いことが好ましい。
ポリ乳酸成分(1)含有組成物とポリ乳酸成分(2)との混合は所定の重量比で溶媒の存在下行うことができ、溶媒としては、ポリL−乳酸とポリD−乳酸が溶解するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、フェノール、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ブチロラクトン、トリオキサン、ヘキサフルオロイソプロパノール等の単独あるいは2種以上混合したものが好ましい。
また、ポリ乳酸成分(1)含有組成物とポリ乳酸成分(2)との混合は、溶媒の非存在下で行うことができる。即ち、ポリ乳酸成分(1)含有組成物とポリ乳酸成分(2)を所定量混合した後に溶融混練する方法、いずれか一方を溶融させた後に残る一方を加えて混練する方法を採用することができる。
あるいは、ポリL−乳酸セグメントとポリD−乳酸セグメントが結合しているステレオブロックポリ乳酸も好適に用いることが出来る。
ステレオブロックポリ乳酸はポリL‐乳酸セグメントとポリD‐乳酸セグメントが分子内で結合してなるブロック重合体である。
このようなブロック重合体は、たとえば、逐次開環重合によって製造する方法や、ポリL−乳酸とポリD−乳酸を重合しておいてあとで鎖交換反応や鎖延長剤で結合する方法、ポリL−乳酸とポリD−乳酸を重合しておいてブレンド後固相重合して鎖延長する方法、立体選択開環重合触媒を用いてラセミラクチドから製造する方法など上記の基本的構成を持つブロック共重合体であれば製造法によらず、用いることができる。
しかしながら、逐次開環重合によって得られる高融点のステレオブロック重合体、固相重合法によって得られる重合体を用いることが製造の容易さからより好ましい。
本発明のポリ乳酸含有組成物には、ステレオコンプレックスポリ乳酸結晶の形成を安定的且つ高度に進めるために特定の添加物を添加することが好ましい。
例えば、
ステレオコンプレックス結晶化促進剤;下記式(3)及びまたは(4)で示すリン酸金属塩。
(式中R
14、R
15、R
16は各々独立に水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表す。M
2は、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、亜鉛原子またはアルミニウム原子を表す。pは、1または2を表す。qは、M
2がアルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、亜鉛原子の時は0を、M
2がアルミニウム原子のときは1または2を表す。)
(2)ブロック形成剤:(エポキシ基、オキサゾリン基、オキサジン基、イソシアネート基、ケテン基及びカルボジイミド基)(以下特定官能基と略称することがある)の群より選択される基を分子中少なくとも1個有する化合物。
これらのリン酸金属塩は、M1、M2はNa、K、Al、Mg、Caなどであり、特に、K、Na、Alを好適に用いることができる。
リン酸エステル金属塩としては特許第3960797号公報に提案されている化合物、さらに株式会社ADEKAより市販されている「アデカスタブ」NA−10,NA−11、NA−71およびNA−21がもっとも好適である。本発明の結晶化促進剤は1種のみで適用することも良いが、また2種以上を併用することもできる。
かかるリン酸エステル金属塩はポリ乳酸成分含有組成物を基準として、好ましくは10ppmから2wt%、より好ましくは50ppmから0.5wt%、さらに好ましくは100ppmから0.3wt%用いることが好ましい。少なすぎる場合には、ステレオコンプレックス結晶化度を向上する効果が小さく、多すぎると組成物自体を劣化させるので好ましくない。
さらにリン酸金属塩の作用を強化するためいわゆる結晶化促進剤を併用することが好ましい。かかる結晶化促進剤としては、以下結晶化促進剤の項目で記載する各種剤が使用されるが、なかでも珪酸カルシウム、タルク、カオリナイト、モンモリロナイトが好ましくは選択される。
リン酸金属塩の作用を強化させる結晶化促進剤の使用量はポリ乳酸含有組成物100重量部あたり0.05から5重量部、さらに好ましくは0.06から2重量部、より好ましくは0.06から1重量部の範囲が選択される。
ステレオブロック形成剤は特定官能基がポリ乳酸成分の分子末端と反応して、部分的にポリL‐乳酸ユニットとポリD‐乳酸ユニットを連結しブロック化ポリ乳酸を形成、ステレオコンプレックスポリ乳酸結晶形成を促進させる剤である。
ステレオブロック形成剤は以下記載するカルボキシル基封止剤を好適に適用することができる。なかでも、ポリ乳酸及び本発明の樹脂組成物の色調、熱分解性、耐加水分解性などに与える好ましい影響より、特定官能基としてカルボジイミド基を有する剤、カルボジイミド化合物が好適に選択される。
ステレオブロック形成剤の使用量はポリ乳酸成分(1)とポリ乳酸成分(2)との合計量100重量部あたり0.001から5重量部が好ましく、0.01から3重量部がさらに好ましい。この範囲を超えて多量に適用すると樹脂色相を悪化、あるいは可塑化がおこる懸念が大きくなり好ましくない。
また0.001重量部未満の使用量であるとその効果はほとんど認められず工業的な意義は小さい。
上記の手法は単独に適用することも可能であるが、組み合わせて適用する方法がステレオコンプレックスポリ乳酸のステレオコンプレックス結晶形成をより一層効果的に促進でき好ましい。
本発明においては、ポリ乳酸含有組成物のカルボキシル末端基濃度は好ましくは10当量/ton以下より好ましくは2当量/ton以下、さらに好ましくは1当量/tonである。
カルボキシル末端基濃度がこの範囲内にある時には、ポリ乳酸含有組成物の溶融安定性、耐湿熱安定性が良好なためである。
カルボキシル末端基濃度を10当量/ton以下にする場合には、ポリエステルにおいて公知のカルボキシル末端基濃度の低減方法を好適に適用することができ、具体的にはカルボキシル末端基封止剤の添加や、または、カルボキシル末端基封止剤を添加せず、アルコール、アミンによってエステルまたはアミド化することもできる。
カルボキシル末端基封止剤としては、前述した特定官能基を有する剤が好適に適用できる。中でも、特定官能基がカルボジイミド基であるカルボジイミド化合物がカルボキシル基を効果的に封止できるとともに、ポリ乳酸及び本発明の樹脂組成物の色相、ステレオコンプレックス相の形成促進、耐湿熱安定性等の観点より好ましく選択される。
本発明のポリ乳酸含有組成物は試料を80℃、90%RHの雰囲気で11時間保持したときの還元粘度の保持率で表される耐湿熱安定性を80%以上に保つことができる。
本発明組成物の耐湿熱安定性はより好ましくは、90%以上、さらに好ましくは95%以上、もっとも好ましくは100%の時である。
かかる耐湿熱安定性を実現するため、本発明のポリ乳酸含有組成物のカルボキシル末端基濃度はさらに好ましくは2当量/ton以下、より好ましくは1当量/ton以下である。
かかる高い耐湿熱安定性を有することにより、本発明の成形品は、従来のポリ乳酸成形品では使用することができなかったような水分の多い環境においても使用することができるようになる。
本発明においては、色相良好なポリ乳酸含有組成物を得るため、ラクチド類1モルあたり特定金属化合物を0.001から0.1ミリモル、亜リン酸化合物を0.01から10ミリモルの範囲で使用し、かつ特定亜燐酸化合物の総量と特定金属の総量とのモル比が0.1から1000の範囲であることが必須である。
かかる観点において好ましくは、金属化合物の使用量はラクチド類1モルあたり0.001から0.1ミリモル、亜リン酸化合物を0.01から10ミリモルの範囲で使用し且つ金属化合物の総量(モル)と亜リン酸化合物の総量の比が0.1から1000の範囲、より好ましくは、金属化合物の使用量はラクチド類1モルあたり0.002から0.05ミリモル、亜リン酸化合物を0.02から5ミリモルの範囲で使用し且つ金属化合物の総量(モル)と亜リン酸化合物の総量の比が0.5から500の範囲、とりわけ、金属化合物の使用量はラクチド類1モルあたり0.003から0.02ミリモル、亜リン酸化合物を0.03から2ミリモルの範囲で使用し且つ金属化合物の総量と亜リン酸化合物の総量のモル比が1から350の範囲が選択される。
本発明で使用される式(I)で示される特定亜リン酸化合物において、R1、R2、R4およびR5はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜12の脂環族基、炭素数7〜12のアラルキル基または芳香族基を示す。
炭素数1〜8のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、t−ペンチル基、i−オクチル基,t−オクチル基、2−エチルヘキシル基などが挙げられる。
炭素数5〜12の脂環族基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、1−メチルシクロペンチル基、1−メチルシクロヘキシル基、1−メチル−4−i−プロピルシクロヘキシル基などが挙げられる。
炭素数7〜12のアラルキル基としては、例えばベンジル基、α−メチルベンジル基、α、α−ジメチルベンジル基などが挙げられる。
炭素数7〜12の芳香族基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、2−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基などがあげられる。
R1、R2、R4は炭素数1〜8のアルキル基、炭素数5〜12の脂環族基などであることが好ましい。
R1、R4はt−ブチル基、t−ペンチル基、t−オクチル基などのt−アルキル基、シクロヘキシル基、1−メチルシクロヘキシル基などであることがさらに好ましい。
R2はメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ペンチル基などの炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、t−ブチル基、t−ペンチル基などがさらに好ましい。R5は水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、t−ペンチル基などの炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。
R3は水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を示すが、炭素数1〜8のアルキル基としては、R1、R2、R4、R5において前記したと同様の炭素数1〜8のアルキル基が挙げられる。R5は水素原子またはR2において前記したと同様の炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、水素原子、メチル基などがさらに好ましい。
Xは単結合、硫黄原子または式(I−1)で示される2価の残基を示す。式(I−1)で示される2価の残基においてR6は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基または炭素数5〜12の脂環族基を示すが、ここで炭素数1〜8のアルキル基および炭素数5〜12の脂環族基としては、R1、R2、R4およびR5において前記したと同様のアルキル基及び脂環族基がそれぞれ例示される。
R6は水素原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基などの炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。Xは単結合、式(I−1)で示される2価の残基が好ましく、単結合がさらに好ましい。
Aは、炭素数2〜8のアルキレン基または式(I−2)で示される2価の残基を示すが、炭素数2〜8のアルキレン基が好ましく、かかるアルキレン基としては、例えばエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基などが挙げられ、プロピレン基がさらに好ましい。式(I−2)で示される2価の残基は酸素原子とベンゼン核とに結合しているが、*は酸素原子と結合していることを示している。
R7は単結合または炭素数1〜8のアルキレン基を示すが、ここで炭素数1〜8のアルキレン基としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基などが挙げられる。かかるR7としては単結合、エチレン基などが好ましい。
Y、Zはいずれか一方がヒドロキシル基、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシル基または炭素数7〜12のアラルキルオキシ基を示し、他の一方が水素原子または炭素数1〜8のアルキル基を示す。ここで、炭素数1〜8のアルキル基としてはR1、R2、R4およびR5として前記したと同様のアルキル基が挙げられる。炭素数1〜8のアルコキシル基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基、t−ペントキシ基、i−オクトキシ基、t−オクトキシ基、2−エチルヘキトキシ基などが挙げられる。炭素数7〜12のアラルキルオキシ基としては、例えばベンジルオキシ基、α−メチルベンジルオキシ基、α、α−ジメチルベンジルオキシ基などが挙げられる。
Y、Zは、Yがヒドロキシル基、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシル基または炭素数7〜12のアラルキルオキシ基であり、Zが水素原子または炭素数1〜8のアルキル基であってもよいし、Zがヒドロキシル基、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシル基または炭素数7〜12のアラルキルオキシ基であり、Yが水素原子または炭素数1〜8のアルキル基であってもよい。
かかる式(I)で示される亜リン酸エステル類の中でも、R1およびR4がt−アルキル基、シクロヘキシルまたは1−メチルシクロヘキシル基であり、R2が炭素数1〜5のアルキル基であり、R5が水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、R3が水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、Xが単結合であり、Aが炭素数2〜8のアルキレン基であることが特に好ましい。
かかる亜リン酸化合物(I)としては、例えば2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−6−[3−(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)プロポキシ]ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン〔「スミライザーGP」(住友化学株式会社製)として市販されている。〕、2,10−ジメチル−4,8−ジ−t−ブチル−6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロポキシ]−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−6−[3−(3、5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロポキシ]ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、2,4,8,10−テトラ−t−ペンチル−6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロポキシ]−12−メチル−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,10−ジメチル−4,8−ジ−t−ブチル−6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,4,8,10−テトラ−t−ペンチル−6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−12−メチル−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]−ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、2,10−ジメチル−4,8−ジ−t−ブチル−6−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾイルオキシ)−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−6−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾイルオキシ)−12−メチル−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,10−ジメチル−4,8−ジ−t−ブチル−6−[3−(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)プロポキシ]−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロポキシ]−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,10−ジエチル−4,8−ジ−t−ブチル−6−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロポキシ]−12H−ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,4,8,10−テトラ−t−ブチル−6−[2,2−ジメチル−3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロポキシ]−ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピンなどが挙げられる。
なかでも式(2)で表される化合物がとりわけ、その活性及び比較的高純度で安価な市販品が存在することより最も好適に使用できる化合物として例示される。
かかる亜リン酸化合物(I)は、例えば特開平9−149270号公報に記載の方法で製造することができる。
本発明においては、好ましくは以下に記載する特定の重合雰囲気のもとにおいてポリ乳酸の溶融重合が行われる。
すなわち本発明においては、圧力13.33kPa(100Torr)から0.3MPa(3気圧)の不活性ガス雰囲気下、溶融開環重合が行われ、このとき不活性ガスの酸素含有濃度が1から500v/vppmの範囲が好適に採用される。酸素ガス濃度がポリマー色相に影響することは各種文献に多数示されているが、溶融開環重合触媒の活性との関連はいまだしめされたことはない。
かかる観点において、酸素含有量濃度は本発明において、好ましくは2から300v/vppm、より好ましくは3から200v/vppmの範囲が好適に選択される。
従来、金属触媒のみを使用して重合するとき、重合温度は、ラクチド類の転化率が70から80%程度までは180℃近傍の温度で重合させるが、重合度が上がるに従い触媒活性が低下するため、この後次第に重合温度を上昇させ、最終的に200から210℃で重合させるのが通常の方法である。
しかしかかる高い温度でしかも長時間重合させる場合、本質的にポリ乳酸の副反応の抑制が困難であり、ポリ乳酸の着色は避けがたい問題であった。
これに対し本発明の触媒においては、重合の初期から、後期にいたるまで十分高い活性を保有しているので、機械的攪拌、取り出しが困難とならない温度範囲において効率よく重合を行うことが可能であり、しかも品質の良好なポリ乳酸を得ることができる。
したがって本発明においては170から210℃近傍の温度で、重合反応初期から最終段階まで効率的に進めることが可能であるとともに品質の良好なポリ乳酸を得ることができる。
本発明において、重合開始剤としてアルコールを用いてもよい。かかるアルコールとしては、ポリ乳酸の重合を阻害せず不揮発性であることが好ましく、例えばデカノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール、多価アルコール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、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、グリセリン、ソルビタン、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、糖アルコール等の脂肪族多価アルコール等あるいはビスフェノールにエチレンオキシドが付加させたものなどの芳香族多価アルコール等などを好適に用いることができる。
溶融開環重合においては、従来公知の方法で製造することができる。
例えば、L‐またはD‐ラクチドを金属含有触媒の存在下、加熱し開環重合させ製造することができる。また、触媒を含有する低分子量のポリ乳酸を結晶化させた後、減圧下または不活性ガス気流下で加熱し固相重合して製造することもできる。
重合反応は、従来公知の反応容器で実施可能であり、例えばヘリカルリボン翼等、高粘度用攪拌翼を備えた縦型反応器あるいは横型反応器を単独、または並列して使用することができる。また、回分式あるいは連続式あるいは半回分式のいずれでも良いし、これらを組み合わせてもよい。
固相重合法では、前述した開環重合法によって得られた比較的低分子量の乳酸ポリ乳酸をプレポリマーとして使用する。プレポリマーは、そのガラス転移温度(Tg)以上融点(Tm)未満の温度範囲にて予め結晶化させることが、融着防止の面から好ましい形態と言える。結晶化させたプレポリマーは固定された縦型或いは横型反応容器、またはタンブラーやキルンの様に容器自身が回転する反応容器(ロータリーキルン等)中に充填され、プレポリマーのガラス転移温度(Tg)以上融点(Tm)未満の温度範囲に加熱される。重合温度は、重合の進行に伴い段階的に昇温させても何ら問題はない。また、固相重合中に生成する水を効率的に除去する目的で前記反応容器類の内部を減圧することや、加熱された不活性ガス気流を流通する方法も好適に併用される。
ポリ乳酸は重合時使用された金属含有触媒を失活剤で不活性化しておくのが好ましい。
かかる失活剤としては例えばイミノ基を有し且つ重合金属触媒に配位し得るキレート配位子の群からなる有機リガンド及びジヒドリドオキソリン(I)酸、ジヒドリドテトラオキソ二リン(II,II)酸、ヒドリドトリオキソリン(III)酸、ジヒドリドペンタオキソ二リン(III)酸、ヒドリドペンタオキソ二(II,IV)酸、ドデカオキソ六リン(III)III、ヒドリドオクタオキソ三リン(III,IV,IV)酸、オクタオキソ三リン(IV,III,IV)酸、ヒドリドヘキサオキソ二リン(III,V)酸、ヘキサオキソ二リン(IV)酸、デカオキソ四リン(IV)酸、ヘンデカオキソ四リン(IV)酸、エネアオキソ三リン(V,IV,IV)酸等の酸価数5以下の低酸化数リン酸、式 xH2O・yP2O5で表され、x/y=3のオルトリン酸、2>x/y>1であり、縮合度より二リン酸、三リン酸、四リン酸、五リン酸等と称せられるポリリン酸及びこれらの混合物、x/y=1で表されるメタリン酸、なかでもトリメタリン酸、テトラメタリン酸、1>x/y>0で表され、五酸化リン構造の一部をのこした網目構造を有するウルトラリン酸(これらを総称してメタリン酸系化合物と呼ぶことがある。)、及びこれらの酸の酸性塩、一価、多価のアルコール類、あるいはポリアルキレングリコール類の部分エステル、完全エスエテル、ホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体などが例示される。
触媒失活能から、式xH2O・yP2O5で表され、x/y=3のオルトリン酸、2>x/y>1であり、縮合度より二リン酸、三リン酸、四リン酸、五リン酸等と称せられるポリリン酸及びこれらの混合物、x/y=1で表されるメタリン酸、なかでもトリメタリン酸、テトラメタリン酸、1>x/y>0で表され、五酸化リン構造の一部を残した網目構造を有するウルトラリン酸(これらを総称してメタリン酸系化合物と呼ぶことがある。)、及びこれらの酸の酸性塩、一価、多価のアルコール類、あるいはポリアルキレングリコール類の部分エステルリンオキソ酸あるいはこれらの酸性エステル類、ホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体及び上記のメタリン酸系化合物が好適に使用される。
本発明で使用するメタリン酸系化合物は、3から200程度のリン酸単位が縮合した環状のメタリン酸あるいは立体網目状構造を有するウルトラ領域メタリン酸あるいはそれらの(アルカル金属塩、アルカリ土類金属塩、オニウム塩)を包含する。
なかでも環状メタリン酸ナトリウムやウルトラ領域メタリン酸ナトリウム、ホスホノ置換低級脂肪族カルボン酸誘導体のジヘキシルホスホノエチルアセテート(以下、DHPAと略称することがある)などが好適に使用される。
かかる重合雰囲気、重合条件下、得られる本発明のポリ乳酸の重量平均分子量はその成形性、及び成形品物性の両立の観点、すなわち、十分に高い耐熱性、たとえば高い熱変形温度と結晶性を有することが好ましく、ポリ乳酸の重量平均分子量は10万から50万の範囲のものが好適に使用される。重量平均分子量が10万に満たないと成形品の機械的強度、靭性が低く好ましくない。また重量平均分子量が50万を超えると溶融粘度が高く、溶融成形が困難となるためである。
本発明のポリ乳酸はその成形品が十分に高い耐熱性、たとえば高い熱変形温度を有するためにポリ乳酸が十分高い重量平均分子量と結晶性を有することが好ましい。
本発明のポリ乳酸の重量平均分子量は10万から50万の範囲のものが好適に使用される。重量平均分子量が10万に満たないと成形品の機械的強度、靭性が低く好ましくない。また重量平均分子量が50万を超えると溶融粘度が高く、溶融成形が困難となるためである。
さらに本発明のポリ乳含有組成物の色相は、カラーb値が10未満、より好ましくは8以下、さらに好ましくは6未満、とりわけ好ましくは5以下である。
かかる色相良好なポリ乳酸乳酸含有組成物は、嗜好的好悪の厳しい衣料用途、透明性の厳しく要求される光学用途に好適に使用することが可能である。
本発明のポリ乳酸含有組成物のラクチド含有量は0から700ppmの範囲が好適に選択される。さらに好ましくは0から500ppm、より好ましくは0から200ppm、特段に好ましくは0から100ppmの範囲が選択される。溶融開環重合されたポリL−およびまたはポリD−乳酸は通常1重量%以上のラクチドを含有するが、従来公知のラクチド減量法、即ち一軸あるいは多軸押出機での真空脱揮法、あるいは重合装置内での高真空処理等に従い減量可能である。ラクチド含有量は少ないほど、樹脂の溶融安定性、湿熱安定性は向上するが、溶融粘度を低下させる効果もあり、所望の目的に合致した含有量にするのが合理的、経済的である。
ポリ乳酸含有組成物がかかる範囲のラクチド含有量を有することにより、本発明樹脂組成物の溶融時の安定性を向上せしめ、成形品の製造を効率よくハイサイクルで実施できる利点及び成形品の耐加水分解安定性、低ガス性を高めることが出来るからである。
溶融安定性は、溶融時の樹脂安定性のパラメーターであり、260℃、10分間保持後の還元粘度の保持率で評価する。溶融安定性が80%以上であれば条件を適宜条件を設定することにより、通常の射出成形、押し出し成形を実施することができる。従って、溶融安定性の範囲は、好ましくは80%以上、より好ましくは85%〜99%、さらに好ましくは90%〜98%である。
耐加水分解安定性は試料が湿熱条件に固体条件でさらされたときの安定性のパラメーターで、試料を120℃、100%RHの雰囲気下、10時間保持したときの還元粘度の保持率で表される。該パラメーターが80%以上であれば、本発明組成物よりなる成型品が湿熱条件下で各種物性を実用的時間保持しうる目安と判断される。
耐加水分解安定性はより好ましくは85%〜99%、さらに好ましくは90%〜98%である。
本発明の組成物は、さらに、ポリ乳酸以外の熱可塑性樹脂、各種安定剤、結晶化促進剤、充填剤、離型剤、帯電防止剤、カルボキシル基反応性末端末端封止剤、可塑剤および耐衝撃性安定剤からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有することができる。
本発明の組成物には、所望によりポリ乳酸以外の熱可塑性樹脂を含有させることができる。かかる熱可塑性樹脂としては特に限定されるものではなく、ポリ乳酸樹脂以外のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン樹脂およびポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、芳香族および脂肪族のポリケトン樹脂、フッソ樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、熱可塑性澱粉樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、ACS樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ビニルエステル系樹脂、MS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリエーテルイミド樹脂、酢酸セルロース樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。なかでもポリアセタール樹脂、ポリ乳酸樹脂以外のポリエステル樹脂例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂から選ばれる少なくとも1種を配合することが好ましい。
これらの樹脂を配合することにより本発明組成物より表面性、成形性、機械的特性、耐久性、靭性などにすぐれた成形品を得ることができる。
ポリ乳酸乳以外の熱可塑性樹脂の含有量は、ポリ乳酸100重量部当たり、好ましくは0.5〜200重量部、より好ましくは1〜100重量部、さらに好ましくは3〜70重量部、さらにより好ましくは5〜50重量部である。これらの樹脂を配合することで優れた特性を有する組成物、成形品を得ることができる。
本発明のポリ乳酸含有組成物は、安定剤を含有することが好ましい。安定剤としては通常の熱可塑性樹脂の安定剤に使用されるものを用いることができる。例えば酸化防止剤、光安定剤等を挙げることができる。これらの剤を配合することで組成物生物の機械的特性、成形性、耐熱性および耐久性に優れた組成物および成形品を得ることができる。
酸化防止剤としてはヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、ホスファイト系化合物、チオエーテル系化合物等を挙げることができる。
ヒンダードフェノール系化合物としては、n−オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−オクタデシル−3−(3’−メチル−5’−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−テトラデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、1,6−ヘキサンジオ−ル−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、1,4−ブタンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−t−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、3,9−ビス[2−{3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン等が挙げられる。
ヒンダードアミン系化合物として、N,N’−ビス−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−テトラメチレン−ビス[3−(3’−メチル−5’−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ジアミン、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオニル]ヒドラジン、N−サリチロイル−N’−サリチリデンヒドラジン、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4―トリアゾール、N,N’−ビス[2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]オキシアミド等を挙げることができる。好ましくは、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、およびテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等が挙げられる。
ホスファイト系化合物としては、少なくとも1つのP−O結合が芳香族基に結合しているものが好ましく、具体的には、トリス(2,6−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,6−ジ−t−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシル)ホスファイト、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−t−ブチルフェニル)ブタン、トリス(ミックスドモノおよびジ−ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、4,4’−イソプロピリデンビス(フェニル−ジアルキルホスファイト)等が挙げられる。
なかでも、トリス(2,6−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、テトラキス(2,6―ジ−t−ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンホスファイト等が好ましく使用できる。
チオエーテル系化合物の具体例として、ジラウリルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ドデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−オクタデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ミリスチルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(3−ステアリルチオプロピオネート)等が挙げられる。
光安定剤としては、具体的には例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、芳香族ベンゾエート系化合物、蓚酸アニリド系化合物、シアノアクリレート系化合物およびヒンダードアミン系化合物等を挙げることができる。
ベンゾフェノン系化合物としては、ベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ドデシロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、5−クロロ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−メチル−アクリロキシイソプロポキシ)ベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系化合物としては、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−メチル−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−t−アミル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(5−t−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(4’−オクトキシ−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
芳香族ベンゾエート系化合物としては、p−t−ブチルフェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート等のアルキルフェニルサリシレート類が挙げられる。
蓚酸アニリド系化合物としては、2−エトキシ−2’−エチルオキザリックアシッドビスアニリド、2−エトキシ−5−t−ブチル−2’−エチルオキザリックアシッドビスアニリド、2−エトキシ−3’−ドデシルオキザリックアシッドビスアニリド等が挙げられる。
シアノアクリレート系化合物としては、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、2−エチルヘキシル−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート等が挙げられる。
ヒンダードアミン系化合物としては、4−アセトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアセトキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタデシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−フェノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)オギザレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)マロネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジル)アジペート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジル)テレフタレート、1,2−ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジルオキシ)−エタン、α,α’−ビス(2,2,6,6−テトラメチルピ−4−ペリジルオキシ)−p−キシレン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−トリレン−2,4−ジカルバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバメート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,4−トリカルボキシレート、1−「2−{3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールとβ,β,β’,β’−テトラメチル−3,9−[2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカンン]ジメタノルとの縮合物等を挙げることができる。本発明においてこれら成分は1種類で使用してもよいし2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また安定剤成分として、ヒンダードフェノール系化合物およびまたはベンゾトリアゾール系化合物が好ましい。安定剤の含有量はポリ乳酸100重量部当たり、好ましくは0.01〜3重量部、より好ましくは0.03〜2重量部である。
本発明のポリ乳酸含有組成物は有機若しくは無機の結晶化促進剤を含有することができる。結晶化促進剤を含有することで、リン酸エステル金属塩の作用を一層増強することができ、機械的特性、耐熱性、および成形性に優れた組成物を得ることができる。
ポリ乳酸、ポリカルボジイミド、メタリン酸系化合物およびリン酸エステル金属塩よりなる組成物に結晶化促進剤を含有させることで、組成物の結晶性が向上し、成形性、耐熱性に優れた組成物が得られ、通常の射出成形においても十分に結晶化し耐熱性に優れた成形品を得ることができる。加えて、成形品を製造する製造時間を大幅に短縮でき、その経済的効果は大きい。
本発明で使用する結晶化核剤は一般にポリマーの結晶核剤として用いられるものを用いることができ、無機系の結晶核剤および有機系の結晶核剤のいずれをも使用することができる。
無機系の結晶核剤として、タルク、カオリン、シリカ、合成マイカ、クレイ、ゼオライト、グラファイト、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫化カルシウム、窒化ホウ素、モンモリロナイト、酸化ネオジム、酸化アルミニウム、フェニルフォスフォネート金属塩等が挙げられる。これらの無機系の結晶核剤は組成物中での分散性を高めるために、各種分散助剤で処理されていることが好ましい。
有機系の結晶核剤としては、安息香酸カルシウム、安息香酸ナトリウム、安息香酸リチウム、安息香酸カリウム、安息香酸マグネシウム、安息香酸バリウム、蓚酸カルシウム、テレフタル酸ジナトリウム、テレフタル酸ジリチウム、テレフタル酸ジカリウム、ラウリン酸ナトリウム、ラウリン酸カリウム、ミリスチン酸ナトリウム、ミリスチン酸カリウム、ミリスチン酸カルシウム、ミリスチン酸バリウム、オクタコ酸ナトリウム、オクタコ酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、トルイル酸ナトリウム、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸カリウム、サリチル酸亜鉛、アルミニウムジベンゾエート、β−ナフトエ酸ナトリウム、β−ナフトエ酸カリウム、シクロヘキサンカルボン酸ナトリウム等の有機カルボン酸金属塩、p−トルエンスルホン酸ナトリウム、スルホイソフタル酸ナトリウム等の有機スルホン酸金属塩が挙げられる。
また、ステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、トリメシン酸トリス(t−ブチルアミド)等の有機カルボン酸アミド、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリイソプロピレン、ポリブテン、ポリ−4−メチルペンテン、ポリ−3−メチルブテン−1、ポリビニルシクロアルカン、ポリビニルトリアルキルシラン、高融点ポリ乳酸、エチレン−アクリル酸コポマーのナトリウム塩、スチレン−無水マレイン酸コポリマーのナトリウム塩(いわゆるアイオノマー)、ベンジリデンソルビトールおよびその誘導体、例えばジベンジリデンソルビトール等が挙げられる。
これらのなかでタルク、および有機カルボン酸金属塩から選択された少なくとも1種が好ましく使用される。本発明で使用する結晶核剤は1種のみでもよく、2種以上を併用しても良い。
結晶化促進剤の含有量は、ポリ乳酸100重量部当たり、好ましくは0.01〜30重量部、より好ましくは0.05〜20重量部である。
本発明においては有機若しくは無機の充填剤を含有することができる。充填剤成分を含有することで、機械的特性、耐熱性、および金型成形性に優れた組成物を得ることができる。
有機充填剤として、籾殻、木材チップ、おから、古紙粉砕材、衣料粉砕材等のチップ状のもの、綿繊維、麻繊維、竹繊維、木材繊維、ケナフ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナツ繊維等の植物繊維もしくはこれらの植物繊維から加工されたパルプやセルロース繊維および絹、羊毛、アンゴラ、カシミヤ、ラクダ等の動物繊維等の繊維状のもの、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維等の合成繊維、紙粉、木粉、セルロース粉末、籾殻粉末、果実殻粉末、キチン粉末、キトサン粉末、タンパク質、澱粉等の粉末状のものが挙げられる。成形性の観点から紙粉、木粉、竹粉、セルロース粉末、ケナフ粉末、籾殻粉末、果実殻粉末、キチン粉末、キトサン粉末、タンパク質粉末、澱粉等の粉末状のものが好ましく、紙粉、木粉、竹粉、セルロース粉末、ケナフ粉末が好ましい。紙粉、木粉がより好ましい。特に紙粉が好ましい。
これら有機充填剤は天然物から直接採取したものを使用してもよいが、古紙、廃材木および古衣等の廃材をリサイクルしたものを使用してもよい。古紙とは新聞紙、雑誌、その他の再生パルプ、もしくはダンボール、ボール紙、紙管等の板紙であり、植物繊維を原料として加工されたものであればいずれを用いてもよい。成形性の観点から新聞紙、ダンボール、ボール紙、紙管等の板紙の粉砕品が好ましい。また木材として、松、杉、檜、もみ等の針葉樹材、ブナ、シイ、ユーカリ等の広葉樹材等が好ましい。
紙粉は成形性の観点から接着剤を含有することが好ましい。接着剤としては、紙を加工する際に通常使用されるものであれば特に限定されるものではなく、酢酸ビニル樹脂系エマルジョンやアクリル樹脂系エマルジョン等のエマルジョン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、セルロース系接着剤、天然ゴム系接着剤、澱粉糊およびエチレン酢酸ビニル共重合樹脂接着剤、ポリアミド系接着剤等のホットメルト接着剤等を挙げることができる。これらのうち、エマルジョン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤およびホットメルト系接着剤が好ましく、エマルジョン系接着剤およびポリビニルアルコール系接着剤がより好ましい。
接着剤は、紙加工用のバインダー等としても使用されるものである。なおかかる接着剤にはクレイ、タルク、カオリン、モンモリロナイト、マイカ、合成マイカ、ゼオライト、シリカ、グラファイト、カーボンブラック、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ネオジム、硫化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム等の無機充填剤が含まれていることが好ましい。クレイ、タルク、カオリン、モンモリロナイト、マイカ、合成マイカ、ゼオライトおよびシリカがより好ましい。
紙粉としては成形性の観点から製紙原料として一般に使用される薬品類、例えばロジン系、アルキルケテンダイマー系、アルケニル無水コハク酸系等のサイジング剤、ポリアクリルアミド系等の紙力増強剤、ポリエチレンイミン等の歩留まり向上剤、高分子凝集剤、ろ過性向上剤、非イオン性界面活性剤等の脱墨剤、有機ハロゲン系等のスライムコントロール剤、有機系もしくは酵素系等のピッチコントロール剤、過酸化水素等の洗浄剤、消泡剤、顔料分散剤および潤滑剤等の有機物、サイジング剤の定着剤として使用される硫酸アルミニウム、それ以外にも製紙用原料として使用される水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、硫酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、塩化アルミニウム、塩素酸ソーダ等の無機物を含むことが好ましい。
本発明において有機充填剤の配合量は特に限定されるものではないが、成形性および耐熱性の観点から、ポリ乳酸100重量部当たり、好ましくは1〜300重量部、より好ましくは5〜200重量部、さらに好ましくは10〜150重量部、特に好ましくは15〜100重量部である。有機充填剤の配合量が1重量部未満であると、組成物の成形性向上効果が小さく、300重量部を超える場合には充填剤の均一分散が困難になり、あるいは成形性、耐熱性以外にも材料としての強度、外観が低下する可能性があるため好ましくない。
本発明の組成物は、無機充填剤を含有することが好ましい。無機充填剤合により、機械特性、耐熱性、成形性の優れた組成物を得ることができる。本発明で使用する無機充填剤としては、通常の熱可塑性樹脂の強化に用いられる繊維状、板状、粉末状のものを用いることができる。
具体的には例えば、ガラス繊維、アスベスト繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、金属繊維、チタン酸カリウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、マグネシウム系ウイスカー、珪素系ウイスカー、ワラステナイト、イモゴライト、セピオライト、アスベスト、スラグ繊維、ゾノライト、エレスタイト、石膏繊維、シリカ繊維、シリカ.アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化珪素繊維およびホウ素繊維等の繊維状無機充填剤、層状珪酸塩、有機オニウムイオンで交換された層状珪酸塩、ガラスフレーク、非膨潤性雲母、グラファイト、金属箔、セラミックビーズ、タルク、クレイ、マイカ、セリサイト、ゼオライト、ベントナイト、ドロマイト、カオリン、粉末珪酸、長石粉、チタン酸カリウム、シラスバルーン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化カルシクム、酸化アルミニウム、酸化チタン、珪酸アルミニウム、酸化ケイ素、石膏、ノバキュライト、ドーソナイトおよび白土等の板状や粒状の無機充填剤が挙げられる。
有機オニウムイオンで交換された層状珪酸塩とは層間に存在する交換性陽イオンが有機オニウムイオンで交換した包摂化合物である。交換性陽イオンを層間に有する層状珪酸塩は幅0.05〜0.5μm、厚さ6〜15オングストロームの板状物が積層した構造を有し、その板状物の層間に交換性の陽イオンを有している。その陽イオン交換容量は0.2〜3meq/gのものが挙げられ、好ましくは陽イオン交換容量は0.8〜1.5meq/gのものである。
層状珪酸塩の具体例としては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト等のスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロサイト、カネマイト、ケニヤイト等の各種粘土鉱物、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Li型四珪素フッ素雲母、Na型四珪素フッ素雲母等の膨潤性雲母等が挙げられる。これらは天然のものであっても合成のものであって良い。これらのなかでモンモリロナイト、ヘクトライト等のスメクタイト系粘土鉱物やLi型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母等の膨潤性合成雲母が好ましい。
交換される、陽イオン、有機オニウムイオンとしてはアンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン等が挙げられる。これらのなかではアンモニウムイオン、ホスホニウムイオンが好ましく特にアンモニウムイオンがイオン交換性が高いので好んで使用される。アンモニウムイオンとしては1級〜4級のアンモニウムイオンいずれでもよい。
また反応性の官能基を有するものや親和性の高いものが好ましく、12−アミノドデカン酸、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール等から誘導されるアンモニウムイオン等も好ましい。
またこれら層状珪酸塩は、上記有機オニウム塩に加え、反応性官能基を有するカップリング剤で予備処理して使用することは、より優れた機械的特性を得るために好ましい。かかる反応性官能基を有するカップリング剤としてはイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物等が挙げられる。
これらの無機充填剤のなかでは繊維状もしくは板状の無機充填剤が好ましく、特にガラス繊維、ワラステナイト、ホウ酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウムウイスカー、マイカ、およびカオリン、陽イオン交換された層状珪酸塩が好ましい。また繊維状充填剤のアスペクト比は5以上であることが好ましく、10以上であることがさらに好ましく、20以上であることがさらに好ましい。
かかる充填剤はエチレン/酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で被覆または収束処理されていてもよく、アミノシランやエポキシシラン等のカップリング剤で処理されていても良い。
無機充填剤の配合量は、ポリ乳酸100重量部に対し、好ましくは0.1〜200重量部、より好ましくは0.5〜100重量部、さらに好ましくは1〜50重量部、特に好ましくは1〜30重量部、最も好ましくは1〜20重量部である。
本発明においては離型剤を配合することが好ましい。本発明において使用する離型成分は通常の熱可塑性樹脂に用いられるものを使用することができる。
離型成分として具体的には、脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、パラフィン、低分子量のポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、脂肪酸部分鹸化エステル、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、変性シリコーン等を挙げることができる。これらを配合することで機械特性、成形性、耐熱性に優れたポリ乳酸樹脂組成物および成形品を得ることができる。
脂肪酸としては炭素数6〜40のものが好ましく、具体的には、オレイン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ヒドロキシステアリン酸、ベヘン酸、アラキドン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、パルミチン酸、モンタン酸およびこれらの混合物等が挙げられる。脂肪酸金属塩としては炭素数6〜40の脂肪酸のアリカリ(土類)金属塩が好ましく、具体的にはステアリン酸カルシウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、等が挙げられる。
オキシ脂肪酸としては1,2−オキシステリン酸、等が挙げられる。パラフィンとしては炭素数18以上のものが好ましく、流動パラフィン、天然パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等が挙げられる。
低分子量のポリオレフィンとしては例えば分子量5000以下のものが好ましく、具体的にはポリエチレンワックス、マレイン酸変性ポリエチレンワックス、酸化タイプポリエチレンワックス、塩素化ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。脂肪酸アミドとしては炭素数6以上のものが好ましく、具体的にはアレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド等が挙げられる。
アルキレンビス脂肪酸アミドとしては炭素数6以上のものが好ましく、具体的にはメチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)ステアリン酸アミド等が挙げられる。脂肪族ケトンとしては炭素数6以上のものが好ましく、高級脂肪族ケトン等が挙げられる。
脂肪酸部分鹸化エステルとしてはモンタン酸部分鹸化エステル等が挙げられる。脂肪酸低級アルコールエステルとしてはステアリン酸エステル、オレイン酸エステル、リノール酸エステル、リノレン酸エステル、アジピン酸エステル、ベヘン酸エステル、アラキドン酸エステル、モンタン酸エステル、イソステアリン酸エステル等が挙げられる。
脂肪酸多価アルコールエステルとしては、グリセロールトリステアレート、グリセロールジステアレート、グリセロールモノステアレート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、ペンタエリスルトールトリステアレート、ペンタエリスルトールジミリステート、ペンタエリスルトールものステアレート、ペンタエリスルトールアジペートステアレート、ソルビタンモノベヘネート等が挙げられる。脂肪酸ポリグリコールエステルとしてはポリエチレングリコール脂肪酸エステルやポリプロピレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
変性シリコーンとしてはポリエーテル変性シリコーン、高級脂肪酸アルコキシ変性シリコーン、高級脂肪酸含有シリコーン、高級脂肪酸エステル変性シリコーン、メタクリル変性シリコーン、フッ素変性シリコーン等が挙げられる。
そのうち脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、が好ましく、脂肪酸部分鹸化エステル、アルキレンビス脂肪酸アミドがより好ましい。なかでもモンタン酸エステル、モンタン酸部分鹸化エステル、ポリエチレンワックッス、酸価ポリエチレンワックス、ソルビタン脂肪酸エステル、エルカ酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドが好ましく、特にモンタン酸部分鹸化エステル、エチレンビスステアリン酸アミドが好ましい。
離型剤は、1種類で用いても良いし2種以上を組み合わせて用いても良い。離型剤の含有量は、ポリ乳酸100重量部に対し、好ましくは0.01〜3重量部、より好ましくは0.03〜2重量部である。
本発明で使用される帯電防止剤として、(β−ラウラミドプロピオニル)トリメチルアンモニウムスルフェート、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の第4級アンモニウム塩系、スルホン酸塩系化合物、アルキルホスフェート系化合物等が挙げられる。
本発明において帯電防止剤は1種類で用いても良いし2種以上を組み合わせて用いても良い。帯電防止剤の含有量は、ポリ乳酸100重量部に対し、好ましくは0.05〜5重量部、より好ましくは0.1〜5重量部である。
本発明で使用するカルボジイミド化合物は、分子中に1個以上のカルボジイミド基を有し、好ましくはイソシアネート基を0.1から5重量%含有し、カルボジイミド当量が200から500の化合物である。イソシアネート基を少量含有することによりカルボジイミド化合物とポリ乳酸樹脂との組成物の湿熱安定性のより一層の向上がみられ本発明の目的の観点から好ましい。カルボジイミド化合物中イソシアネート基が存在すると、イソシアネート化合物併用の効果が現れるのみならず、カルボジイミド基とイソシアネート基がより緊密に存在することにより、湿熱耐久性の向上に一層効果が発揮される。またポリカルボジイミド化合物を使用するときは、分子内に存在する複数のカルボジイミド基が相互に適当な距離を置くほうが本発明の目的に、より好ましい。即ちカルボジイミド当量が200から500程度のものが好ましい。かかるカルボジイミド化合物は従来公知の方法により製造することができる。例えば触媒として有機リン化合物または有機金属化合物を使用して、各種有機イソシアネートを70℃以上の温度で無溶媒あるいは不活性溶媒中で脱炭酸縮合反応に附することにより製造することができる。
本発明で使用するカルボジイミド化合物としては、例えばモノ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、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブイチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、オクチルデシルカルボジイミド、ジーt−ブチルカルボジイミド、t−ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジベンジルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、N−オクタデシル−N’−フェニルカルボジイミド、N−ベンジル−N’−フェニルカルボジイミド、N−ベンジル−N’−トリルカルボジイミド、ジ−o−トルイルカルボジイミド、ジ−p−トルイルカルボジイミド、ビス(p−ニトロフェニル)カルボジイミド、ビス(p−アミノフェニル)カルボジイミド、ビス(p−ヒドロキシフェニル)カルボジイミド、ビス(p−クロロフェニル)カルボジイミド、ビス(o−クロロフェニル)カルボジイミド、ビス(o−エチルフェニル)カルボジイミド、ビス(p−エチルフェニル)カルボジイミドビス(o−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(p−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(o−イソブチルフェニル)カルボジイミド、ビス(p−イソブチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,5−ジクロロフェニル)カルボジイミド、p−フェニレンビス(o−トルイルカルボジイミド)、p−フェニレンビス(シクロヘキシルカルボジイミド、p−フェニレンンビス(p−クロロフェニルカルボジイミド)、2,6,2’,6’−テトライソプロピルジフェニルカルボジイミド、ヘキサメチレンビス(シクロヘキシルカルボジイミド)、エチレンビス(フェニルカルボジイミド)、エチレンビス(シクロヘキシルカルボジイミド)、ビス(2,6−ジメチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジエチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2−エチル−6−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2―ブチル−6−イソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,4,6−トリイソプロピルフェニル)カルボジイミド、ビス(2,4,6−トリブチルフェニル)カルボジイミド、ジβナフチルカルボシイミド、N−トリル−N’−シクロヘキシルカルボシイミド、N−トリル−N’−フェニルカルボシイミドなどのモノまたはジカルボジイミド化合物が例示される。
なかでも反応性、安定性の観点からビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)カーボジイミド、2,6,2’,6’−テトライソプロピルジフェニルカルボジイミドがこのましい。
またこれらのうち工業的に入手可能な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の使用も好適である。また上記カルボジイミド化合物に含まれるポリカルボジイミド化合物は種々の方法で製造したものが好適に使用することができる。
従来公知のポリカルボジイミド化合物の製造法、たとえば米国特許2941956号明細書、特公昭47−33279号公報、J.Org.Chem.28, 2069−2075(1963)、Chemical Review 1981,Vol.81 No.4、p619−621などにより製造したものを使用することができる。
例えばポリ(1,6−シクロヘキサンカルボジイミド)、ポリ(4,4’−メチレンビスシクロヘキシルカルボジイミド)、ポリ(1,3−シクロヘキシレンカルボジイミド)、ポリ(1,4−シクロヘキシレンカルボジイミド)、ポリ(4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(3,3’−ジメチルー4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(ナフチレンカルボジイミド)、ポリ(p−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(m−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(p−トリルカルボジイミド)、ポリ(ジイソプロピルカルボジイミド)、ポリ(メチルジソプロピルフェニレンカルボジイミド)、ポリ(トリエチルフェニレンカルボジイミド)などのポリカルボジイミドなどが挙げられる。
さらに上記ポリカルボジイミド化合物として市販のポリカルボジイミド化合物は、合成する必要もなく好適に使用することができる。かかる市販のポリカルボジイミド化合物としては例えば日清紡績株式会社より市販されている「カルボジライト」の商品名で販売されている「カルボジライト」LA−1、あるいはHMV−8CAなどを例示することができる。
本発明においてカルボキシル基反応性の末端封止剤を含有させることが好ましい。ポリ乳酸のカルボキシル末端基を封止することのできる剤であれば特に制限はなく使用することができる。
本発明においてかかるカルボキシル基反応性の末端封止剤はポリ乳酸樹脂の末端カルボキシル基を封止するのみでなく、ポリ乳酸樹脂や各種添加剤の分解反応で生成するカルボキシ基や乳酸、ギ酸等の低分子化合物のカルボキシル基を封止することができる。また上記封止剤はカルボキシル基のみならず熱分解により酸性低分子化合物が生成する水酸基末端、あるいは樹脂組成物中に侵入する水分を封止できる化合物であることが好ましい。
末端封止剤としては、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、イソシアネート化合物から選択される少なくとも1種の化合物を使用することが好ましく、なかでもエポキシ化合物、オキサゾリン化合物、イソシアネート化合物が好ましい。
エポキシ化合物として、グリシジルエーテル化合物、グリシジルエステル化合物、グリジジルアミン化合物、グリシジルイミド化合物、グリシジルアミド化合物、脂環式エポキシ化合物を好ましく使用することができる。末端封止剤を含有することで、カルボジイミド化合物の作用を向上させることができるのみならず、機械的特性、成形性、耐熱性、耐久性に優れた組成物および成形品を得ることができる。
グリシジルエーテル化合物として、ブチルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、o−フェニルフェニルグリシジルエーテル、エチレンオキシドラウリルアルコールグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングルコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、その他2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン等のビスフェノール類とエピクロルヒドリンとの縮合反応で得られるビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールFジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールSジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂等が挙げられる。なかでもビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ポリアクリレート−ポリグリシジルアクリレート共重合体が好ましい。
グリシジルエステル化合物として、安息香酸グリシジルエステル、p−トルイル酸グリシジルエステル、シクロヘキサンカルボン酸グリシジルエステル、ステアリン酸グリシジルエステル、ラウリン酸グリシジルエステル、パルミチン酸グリシジルエステル、パーサティック酸グリシジルエステル、オレイン酸グリシジルエステル、リノール酸グリシジルエステル、リノレン酸グリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、メチルテレフタル酸グリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル、コハク酸ジグリシジルエステル、セバシン酸ジグリシジルエステル、ドデカンジオン酸ジグリシジルエステル、オクタデカンジカルボン酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル、ピロメリット酸テトラグリシジルエステル等が挙げられる。なかでも安息香酸グリシジルエステル、バーサティック酸グリシジルエステルが好ましい。
グリシジルアミン化合物の例としては例えば、テトラグリシジルアミンジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェノール、トリグリシジル−m−アミノフェノール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、ジグリシジルトリブロモアニリン、テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン、トリグリシジルイソシアヌレート、等が挙げられる。
グリシジルイミド化合物、グリシジルアミド化合物の例として、N−グリシジルフタルイミド、N−グリシジル−4−メチルフタルイミド、N−グリシジル−3−メチルフタルイミド、N−グリシジル−4,5−ジメチルフタルイミド、N−グリシジル−3,6−ジメチルフタルイミド、N−グリシジル−4−エトキシフタルイミド、N−グリシジル−4−クロロフタルイミド、N−グリシジル−4,5−ジクロロフタルイミド、N−グリシジル−3,4,5,6−テトラブロモフタルイミド、N−グリシジル−4−n−ブチル−5−ブロモフタルイミド、N−グリシジルサクシンイミド、N−グリシジルヘキサヒドロフタルイミド、N−グリシジル−1,2,3,4−テトラヒドロフタルイミド、N−グリシジルマレインイミド、N−グリシジル−α,β−ジメチルサクシンイミド、N−グリシジル−α−エチルサクシンイミド、N−グリシジル−α−プロピルサクシンイミド、N−グリシジル−α−エチルサクシンイミド、N−グリシジルベンズアミド、N−グリシジル−p−メチルベンズアミド、N−グリシジルナフトアミド、N−グリシジルステアリルアミド等が挙げられる。なかでもN−グリシジルフタルイミドが好ましい。
脂環式エポキシ化合物の例としては、3,4−エポキシシクロヘキシル−3,4−シクロヘキシルカルボキシレ−ト、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペ−ト、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、N−メチル−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸イミド、N−エチル−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸イミド、N−フェニル−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸イミド、N−ナフチル−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸イミド、N−トリル−4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸イミド等が挙げられる。
その他のエポキシ化合物としてエポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油、エポキシ化鯨油等のエポキシ変性脂肪酸グリセリド、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、等を用いることができる。
オキサゾリン化合物として、2−メトキシ−2−オキサゾリン、2−エトキシ−2−オキサゾリン、2−プロピルオキシ−2−オキサゾリン、2−ブトキシ−2−オキサゾリン、2−ヘキシルオキシ−2−オキサゾリン、2−オクチルオキシ−2−オキサゾリン、2−デシルオキシ−2−オキサゾリン、2−ドデシルオキシ−2−オキサゾリン、2−ステアリルオキシ−2−オキサゾリン、2−シクロヘキシルオキシ−2−オキサゾリン、2−アリルオキシ−2−オキサゾリン、2−メタアリルオキシ−2−オキサゾリン、2−クロチルオキシ−2−オキサゾリン、2−フェノキシ−2−オキサゾリン、2−ベンジルオキシー2−オキサゾリン、2−クレジルオキシ−2−オキサゾリン、2−o−エチルフェノキシ−2−オキサゾリン、2−o−プロピルフェノキシー2−オキサゾリン、2−o−フェニルフェノキシ−2−オキサゾリン、2−m−エチルフェノキシ−2−オキサゾリン、2−m−プロピルフェノキシ−2−オキサゾリン、2−p−フェニルフェノキシ−2−オキサゾリン、2−メチル−2−オキサゾリン、2−エチル−2−オキサゾリン、2−ブチー2−オキサゾリン、2−ペンチル−2−オキサゾリン、2−ヘプチル−2−オキサゾリン、2−ノニル−2−オキサゾリン、2−デシル−2−オキサゾリン、2−トリデシルー2−オキサゾリン、2−ミリスチルー2−オキサゾリン、2−オレイル−2−オキサゾリン、2−シクロヘキシル−2−オキサゾリン、2−アリル−2−オキサゾリン、2−メタアリル−2−オキサゾリン、2−クロチル−2−オキサゾリン、2−フェニル−2−オキサゾリン、2−ベンジル−2−オキサゾリン、2−o−エチルフェニル−2−オキサゾリン、2−o−プロピルフェニル−2−オキサゾリン、2−o−フェニルフェニル−2−オキサゾリン、2−m−エチルフェニル−2−オキサゾリン、2−m−プロピルフェニル−2−オキサゾリン、2−p−フェニルフェニル−2−オキサゾリン2−p−エチルフェニル−2−オキサゾリン、2−p−プロピルフェニル−2−オキサゾリン、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−エチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4’−ジエチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−プロピル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ブチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−シクロヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ベンジル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−o−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)2,2’−p−フェニレンビス(4,4’−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(4,4’−メチルー2−オキサゾリン)、2,2’−エチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ヘキサメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−オクタメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−デカメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレンビス(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−9,9’−ジフェノキシエタンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−シクロヘキシレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ジフェニレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)等が挙げられる。さらに上記化合物をモノマー単位として含むポリオキサゾリン化合物等も挙げられる。
オキサジン化合物として、2−メトキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−エトキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−プロピルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン2−ブトキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−ペンチルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−ヘキシルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−ヘプチルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−オクチルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−ノニルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−デシルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−シクロペンチルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−シクロヘキシルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−アリルオキシ−5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン、2−メタアリルオキシ−5,6−ジヒドロー4H−1,3−オキサジン、2−クロチルオキシー5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン等が挙げられる。
さらに2,2’−ビス(5,6−ジヒドロー4H−1,3−オキサジン)、2,2’−メチレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−エチレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−プロピレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−ブチレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−ヘキサメチレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−p−フェニレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−m−フェニレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−ナフチレン(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)、2,2’−P,P’−ジフェニレンビス(5,6−ジヒドロ−4H−1,3−オキサジン)等が挙げられる。さらに上記した化合物をモノマー単位として含むポリオキサジン化合物等が挙げられる。
上記オキサゾリン化合物やオキサジン化合物のなかでは2,2’−m−フェニレンビス(2−オキサゾリン)や2,2’−p−フェニレンビス(2−オキサゾリン)が好ましいものとして選択される。
イソシアネート化合物として、芳香族、脂肪族、脂環族イソシアネート化合物およびこれらの混合物を使用することができる。
モノイソシアネート化合物として、フェニルイソシアネート、トリルイソシアネート、ジメチルフェニルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ナフチルイソシアネート等が挙げられる。
ジイソシアネートとして、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、(2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート)混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−4,4’−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,6−ジイソプロピルフェニル−1,4−ジイソシアネート等が挙げられる。
これらのイソシアネート化合物のなかでは4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニルイソシアネート等の芳香族イソシアネートが好ましい。
ラクタム化合物として、1,1−カルボニルビスカプロラクタム、N,N’−テレフタロイルビス−ε−カプロラクタム、N,N’−イソフタロイルビス−ε−カプロラクタム、N,N’−アジポイルビス−ε−カプロラクタム等が好適に用いられる。
末端封止剤は、1種または2種以上の化合物を適宜選択して使用することができる。本発明の組成物は成形品にして使用する用途に応じてカルボキシル基末端や、酸性低分子化合物の封止を行えばよいが、具体的にはカルボキシル基末端や、酸性低分子化合物の封止は、組成物の酸価が20当量/106g以下であることが耐加水分解性の観点から好ましく、10当量/106g以下であることがさらに好ましく、5当量/106g以下であることが特に好ましい。組成物の酸価は、樹脂組成物を適当な溶媒に溶かし、濃度既知のアルカリ液で滴定することができる。
末端封止剤の含有量は、ポリ乳酸100重量部当たり、好ましくは0.01〜10重量部、より好ましくは0.03〜5重量部である。
本発明において末端封止剤を使用するとき、末端封止剤の反応触媒を使用してもよい。反応触媒とは末端封止剤とポリマー末端や、酸性低分子化合物のカルボキシル基との反応を促進する効果のある化合物であり、少量の添加で反応を促進する能力のある化合物が好ましい。このような化合物としては、アルカリ(土類)金属化合物、第3級アミン、イミダゾール化合物、第4級アンモニウム塩、ホスフィン化合物、ホスホニウム化合物、燐酸エステル、有機酸、ルイス酸等が挙げられる。
これらは1種または2種以上併用することもできる。アルカリ金属化合物、アルカル土類金属化合物、燐酸エステルを使用するのが好ましく、なかでもアルカリ、アルカル土類金属の酸塩が好ましい。特にステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸カルシウム、酢酸メグネシウムが好ましい。
反応触媒の添加量は、ポリ乳酸組成物100重量部当たり、好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.005〜0.5重量部、さらに好ましくは0.01〜0.1重量部である。
本発明で使用する可塑剤としては一般に公知のものを使用することができる。例えば、ポリエステル系可塑剤、グリセリン系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、燐酸エステル系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤、およびエポキシ系可塑剤、等が挙げられる。
ポリエステル系可塑剤として、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸等の酸成分とエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等のジオール成分からなるポリエステルやポリカプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸からなるポリエステル等が挙げられる。これらのポリエステルは単官能カルボン酸または単官能アルコールで末端封止されていても良い。
グルセリン系可塑剤として、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、グリセリンモノアセトモノラウレート、グリセリンモノアセトモノステアレート、グリセリンジアセトモノオレート、グリセリンモノアセトモノモンタネート等が挙げられる。
多価カルボン酸系可塑剤として、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジベンジル、フタル酸ブチルベンジル等のフタル酸エステル、トリメリット酸トリブチル、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリヘキシル等のトリメリット酸エステル、アジピン酸イソデシル、アジピン酸−n−デシル−n−オクチル等のアジピン酸エステル、アセチルクエン酸トリブチル等のクエン酸エステル、アゼライン酸ビス(2−エチルヘキシル)等のアゼライン酸エステル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ビス(2−エチルヘキシル)等のセバシン酸エステルが挙げられる。
燐酸エステル系可塑剤として、燐酸トリブチル、燐酸トリス(2−エチルヘキシル)、燐酸トリオクチル、燐酸トリフェニル、燐酸トリクレジル、燐酸ジフェニル−2−エチルヘキシル等が挙げられる。
ポリアルキレングリコール系可塑剤として、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリ(エチレンオキシド.プロピレンオキシド)ブロックおよびまたはランダム共重合体、ビスフェノール類のエチレンオキシド付加重合体、ビスフェノール類のテトラヒドロフラン付加重合体等のポリアルキレングリコールあるいはその末端エポキシ変性化合物、末端エステル変性化合物および末端エーテル変性化合物等の末端封止剤化合物等が挙げられる。
エポキシ系可塑剤として、エポキシステアリン酸アルキルと大豆油とからなるエポキシトリグリセリド、およびビスフェノールAとエピクロルヒドリンを原料とするエポキシ樹脂が挙げられる。
その他の可塑剤の具体的な例としては、ネオペンチルグリコールジベンゾエート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコール−ビス(2−エチルブチレート)等の脂肪族ポリオールの安息香酸エステル、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド、オレイン酸ブチル等の脂肪酸エステル、アセチルリシノール酸メチル、アセチルリシノール酸ブチル等のオキシ酸エステル、ペンタエリスリトール、各種ソルビトール、ポリアクリル酸エステル、シリコーンオイル、およびパラフィン類等が挙げられる。
可塑剤として、特にポリエステル系可塑剤およびポリアルキレン系可塑剤から選択された少なくとも1種よりなるものが好ましく使用できる。可塑剤は1種のみでも良くまた2種以上を併用することもできる。
可塑剤の含有量は、ポリ乳酸100重量部当たり、好ましくは0.01〜30重量部、より好ましくは0.05〜20重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部である。本発明においては結晶核剤と可塑剤を各々単独で使用してもよいし、両者を併用して使用することがさらに好ましい。
本発明で使用する耐衝撃改良剤とは熱可塑性樹脂の耐衝撃性改良に用いることができるものであり、特に制限はない。例えば以下の耐衝撃改良剤の中から選択される少なくとも1種を用いることができる。
耐衝撃改良剤の具体例としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、各種アクリルゴム、エチレン−アクリル酸共重合体およびそのアルカリ金属塩(いわゆるアイオノマー)エチレン−グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体(例えばエチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体)、変性エチレン−プロピレン共重合体、ジエンゴム(例えばポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン)、ジエンとビニル共重合体(例えばスチレン−ブタジエンランダム共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレンランダム共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、ポリブタジエンにスチレンをグラフト共重合させたもの、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体)、ポリイソブチレン、イソブチレンとブタジエンまたはイソプレンとの共重合体、天然ゴム、チオコールゴム、多硫化ゴム、ポリウレタンゴム、ポリエーテルゴム、エピクロロヒドリンゴム等が挙げられる。
さらに各種架橋度を有するものや各種ミクロ構造、例えばシス構造、トランス構造等を有するものやコア層とそれを覆う1以上のシェル層とから構成され、また隣接する層が異種重合体から構成されるいわゆるコアシェル型と呼ばれる多層構造重合体等も使用することができる。
さらに上記具体例にあげた各種の(共)重合体はランンダム共重合体、ブロック共重合体およびブロック共重合体等のいずれであっても、本発明の耐衝撃改良剤として用いることができる。
これらの(共)重合体を製造するに際し、他のオレフィン類、ジエン類、芳香族ビニル化合物、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等の単量体を共重合することも可能である。
これら耐衝撃改良剤の中でもアクリル単位を含む重合体や酸無水物およびまたはグルシジル基を有する単位を含む共重合体が好ましい。ここでいう(メタ)アクリル単位の好適例としてはメタアクリル酸メチル単位、アクリル酸エチル単位、アクリル酸メチル単位およびアクリル酸ブチル単位を挙げることができ、酸無水物基やグリジル基を有する単位の好適例としては無水マレイン酸単位、メタクリル酸グリシジル単位を挙げることができる。
また耐衝撃改良剤はコア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成され、また隣接層が異種の重合体より構成される、いわゆるコアシェルと呼ばれる多層構造重合体であることが好ましく、(メタ)アクリル酸メチル単位をシェル層に含む多層構造重合体であることがさらに好ましい。
このような多層構造重合体としては、(メタ)アクリル単位を含むことや酸無水物基およびまたはグリシジル基を持つ単位を含むことが好ましく、(メタ)アクリル単位の好適例としては、メタアクリル酸メチル単位、アクリル酸エチル単位、アクリル酸メチル単位を挙げることができ、酸無水物基やグリジル基を有する単位の好適例としては無水マレイン酸単位、メタクリル酸グリシジル単位を挙げることができる。
特に(メタ)アクリルメチル単位を含むことや無水マレイン酸単位およびメタクリル酸グリシジル基から選ばれた少なくとも1つをシェル層に含み、アクリル酸ブチル単位、アクリル酸エチルヘキシル単位、スチレン単位およびブタジエン単位から選ばれた少なくとも1つをコア層に含む多層構造体が好ましく使用できる。耐衝撃改良剤のガラス転移温度は−20℃以下であることが好ましく、−30℃以下であることがさらに好ましい。
耐衝撃改良剤は、ポリ乳酸100重量部に対して、好ましくは1〜30重量部、より好ましくは5〜20重量部、さらに好ましくは10〜20重量部である。
また本発明においては、本発明の趣旨に反しない範囲において、フェノール樹脂、メラミン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有させても良い。また本発明においては、本発明の趣旨に反しない範囲において、臭素系、リン系、シリコーン系、アンチモン化合物等の難燃剤を含有させても良い。また有機、無機系の染料、顔料を含む着色剤、例えば、二酸化チタン等の酸化物、アルミナホワイト等の水酸化物、硫化亜鉛等の硫化物、紺青等のフェロシアン化物、ジンククロメート等のクロム酸塩、硫酸バリウム等の硫酸塩、炭酸カルシウム等の炭酸塩、群青等の珪酸塩、マンガンバイオレット等のリン酸塩、カーボンブラック等の炭素、ブロンズ粉やアルミニウム粉等の金属着色剤等を含有させても良い。また、ナフトールグリーンB等のニトロソ系、ナフトールイエローS等のニトロ系、ナフトールレッド、クロモフタルイエローどのアゾ系、フタロシアニンブルーやファストスカイブルー等のフタロシアニン系、インダントロンブルー等の縮合多環系着色剤等、グラファイト、フッソ樹脂等の摺動性改良剤等の添加剤を含有させても良い。これらの添加剤は単独であるいは2種以上を併用することもできる。
これらの添加物の配合された組成物は、各成分を混合することにより調製できる。混合には、タンブラー、V型ブレンダー、スーパーミキサー、ナウターミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、1軸または2軸の押出機等を用いることができる。得られる組成物は、そのままで、または溶融押出機で一旦ペレット状にしてから、成形することができる。
ペレットの形状は、ペレットを各種成形方法で成形するに好適な形状を有するのが好ましい。具体的にはペレット長は1〜7mm、長径3〜5mm、短径1〜4mmのものが好ましい。またかかる形状はばらつきのないものが好ましい。
本発明の組成物は、射出成形、押し出し成形等の方法によって成形品に加工することができる。射出成形時、成形品の結晶化、成形サイクルを上げる観点から、金型温度は好ましくは30℃以上、より好ましくは60℃以上、さらに好ましくは70℃以上である。しかし、成形品の変形を防ぐ意味において、金型温度は、好ましくは140℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは110℃以下である。
本発明の組成物からなる成形品は射出成形品、押し出し成形品、真空、圧空成形品およびブロー成形品等が挙げられ、フィルム、シート、シート不織布、繊維、布、他の材料との複合体、農業用資材、漁業用資材、土木.建築用資材、文具、医療用品またはその他の成形品を従来公知の方法により得ることができる。
またこれらの成形品は、各種ハウジング、歯車、ギヤー等の電気.電子部品、建築部材、土木部材、農業資材、自動車部品(内装、外装部品等)および日用部品等の各種用途に利用できる。
具体的にはノートパソコンハウジングおよび内部部品、CRTディスプレーハウジングおよび内部部品、プリンターハウジンングおよび内部部品、携帯電話、モバイルパソコン、ハンドヘルド型モバイル等の携帯端末ハウジングおよび内部部品、CD,DVD,PD,FDD等の記録媒体ドライブハウジングおよび内部部品、コピー機ハウジングおよび内部部品、ファクシミリ等のハウジングおよび内部部品、パラボラアンテナ等に代表される電気.電子部品を挙げることができる。
さらにVTRのハウジングおよび内部部品、TVのハウジングおよび内部部品、アイロン、ヘアードライアー、炊飯器部品、電子レンジ部品、音響部品、オーディオ、レーザーディスク(登録商標)、コンパクトディスク等の音声機器部品、照明部品、冷蔵庫部品、エアコン部品、タイプライター部品、ワ−ドプロセッサー部品等に代表される家庭.事務機器部品を挙げることができる。
また電子楽器、家庭用ゲーム機、携帯型ゲーム機等のハウジングおよび内部部品、各種ギヤー、各種ケース、センサー、LEDランプ、コネクター、ソケット、抵抗器、リレーケース、モーターケース、スイッチ、コンデンサー、バリコンケース、光ピックアップ、発振子、各種端子板、変圧器、プラグ、プリント配線基板、チューナー、スピーカーマイクロフォン、ヘッドフォン、小型モーター、磁気ヘッドベース、パワーモジュール、半導体、液晶、FDDキャリッジ、FDDシャーシ、モーターブラッシュホールダー、トランス部材、コイルボビン等の電気.電子部品、サッシ戸車、ブラインドカーテン部品、配管ジョイント、カーテンライナー、ブラインド部品、ガスメーター部品、水道メーター部品、湯沸し機部品、ルーフパネル、断熱壁、アジャスター、プラスチック束縛り具、天井釣具、階段、ドアー、床等の建築部材、釣り糸、魚網、海藻養殖網、釣りえさ袋等の水産関連部材、植生ネット、植生マット、防草袋、防草ネット、養生シート、法面保護シート、飛灰押さえシート、ドレーンシート、保水シート、汚泥、ヘドロ脱水袋、コンクリート型枠等の土木関連部品、エアフローメーター、エアポンプ、サーモスタットハウジング、エンジンマウント、イグニッションボビン、イグニッションケース、クラッチボビン、センサーハウジング、アイドルスピードコントロールバルブ、バキュームスイッチングバルブ、ECUハウジング、バキュームポンプケース、インヒビタースイッチ、回転センサー、加速度センサー、ディストリビューターキャップ、コイルベース、ABS用アクチュエーターケース、ラジエータータンクのトップおよびボトム、クーリングファン、ファンシュラウド、エンジンカバー、シリンダーヘッドカバー、オイルキャップ、オイルパン、オイルフィルター、フューエルキャップ、フューエルストレーナー、ディストリビューターキャップ、ベーパーキャニスターハウジング、エアクリナーハウジング、タイミングベルトカバー、ブレーキブースター部品、各種ケース、各種チューブ、各種タンク、各種ホース、各種クリップ、各種バルブ、各種パオプ等の自動車用アンダーフード部品、トルクコントロールレバー、安全ベルト部品、レジスターブレード、ウオッシャーレバー、ウインドレギュレーターハンドル、ウインドレギュレーターハンドルノブ、パッシッグライトレバー、サンバイザーブラケット、各種モーターハウジング等の自動車内装部品、ルーフレール、フェンダー、ガーニッシュ、バンパー、ドアミラーステー、スポイラー、フードルーバー、ホイールカバー、ホイールキャップ、グリルエプロンカバーフレーム、ランプリフレクター、ランプベゼル、ドアハンドル等の自動車外装部品、ワイヤーハーネス、SMJコネクター、PCBコネクター、ドアグロメットコネクター等の各種自動車用コネクター、歯車、ネジ、バネ、軸受け、レバー、キーシステム、カム、ラチェット、ローラー、給水部品、玩具部品、ファン、テヅス、パイプ、洗浄用治具、モーター部品、顕微鏡、双眼鏡、カメラ、時計等の機械部品、マルチフィルム、トンネル用フィルム、防鳥シート、植生保護用不織布、育苗用ポット、植生杭、種紐テープ、発芽シート、ハウス内張シート、農業用ビニールの止め具、緩効性肥料、防根シート、園芸ネット、防虫ネット、幼齢木ネット、プリントラミネート、肥料袋、土嚢、害獣防止ネット、誘引紐、防風網等の農業部材、紙おむつ、生理用品包材、綿棒、おしぼり、便座ふき等の衛生用品、医療用不織布(縫合部補強材、癒着防止膜、人工器官補修材用等)、創傷被覆材、キズテープ包帯、貼付材基布、手術用縫合糸、骨折補強材、医療用フィルム等の医療用品、カレンダー、文具、衣料、食品等の包装用フィルム、トレイ、ブリスター、ナイフ、フォーク、スプーン、プラスチック缶、パウチ、コンテナー、タンク、カゴ等の容器.食器、ホットフィル容器、電子レンジ調理容器類、化粧品容器、ラップ、発泡緩衝材、紙ラミネート、シャンプーボトル、飲料用ボトル、カップ、キャンディー包装、シュリンクランベル、蓋材料、窓拭き、封筒、果物篭、手切れテープ、イージーピール包装、卵パック、HDD用包装、コンポスト袋、記録メディア包装、ショッピングバッグ、電気.電子部品のラッピングフィルム等の容器、包装、天然繊維複合ポロシャツ、Tシャツ、インナー、ユニフォーム、セーター、靴下、ネクタイ等の各種衣料、カーテン、イス貼り地、カーペット、テーブルクロス、布団地、壁紙、ふろしき等のインテリア用品、キャリヤーテープ、プリントラミネート、感熱孔版印刷用フィルム、離型フィルム、多孔性フィルム、コンテナバッグ、クレジットカード、キャッシュカード、IDカード、ICカード、紙、皮革、不織布等のホットメルトバインダー、磁性体、硫化亜鉛、電極材料等のバインダー、光学素子、導電性エンボステープ、ICトレイ、ゴルフティー、ゴミ袋、レジ袋、各種ネット、歯ブラシ、文房具、水切りネット、ボディータオル、ハンドタオル、お茶パック、排水溝フィルター、クリアファイル、コート剤、接着剤、カバン、イス、テーブル、クーラーボックス、クマデ、ホースリール、プランター、ホースノズル、食卓、机の表面、家具パネル、台所キャビネット、ペンキャップ、ガスライター等として利用可能である。