JP2010121131A - Natural fiber-reinforced polylactic acid resin composition and molded article using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a natural fiber-reinforced polylactic acid resin composition which has excellent property balance among hydrolysis resistance, mechanical strength, and heat resistance. <P>SOLUTION: The natural fiber-reinforced polylactic acid resin composition includes (A) 50-95 mass% of a first polylactic acid resin; and (B) 5-50 mass% of a natural fiber surface-treated with a second polylactic acid resin. The second polylactic acid resin includes a different isomer from the first polylactic acid resin. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物及びこれを利用した成形品に関する。   The present invention relates to a natural fiber reinforced polylactic acid resin composition and a molded article using the same.

最近までの高分子材料の研究方向は、強靭な特殊用高分子材料の開発及び高分子物質の安全性に関するものが主に先導してきた。   Until recently, the research direction of polymer materials has mainly been led by the development of tough special polymer materials and the safety of polymer materials.

しかし、全世界的に廃高分子による環境汚染の問題が社会問題として台頭したため、環境親和性高分子材料の必要性が要求されている。環境親和性高分子は、大きく、光分解性高分子及び生分解性高分子に分類される。環境の中で完全な生分解性を有する高分子材料は、主鎖構造で、微生物による分解が可能な官能基が含まれている。この中で、脂肪族ポリエステル高分子は加工性が優れており、分解特性の調節が容易であるので最も多く研究されているが、特に、ポリ乳酸(PLA)の場合、全世界に7万トン規模の市場を形成しており、食品包装材及び容器、電子製品ケースなどの一般プラスチックが使用されていた分野までその適用範囲が拡大されている。現在までポリ乳酸樹脂の主な用途は、ポリ乳酸の生分解性の特性を利用した使い捨て製品、例えば、食品容器、ラップ、フィルムなどであった。ポリ乳酸は現在、米国のNatureworks社で生産中である。   However, since the problem of environmental pollution due to waste polymer has emerged as a social problem all over the world, there is a need for an environmentally friendly polymer material. The environmental affinity polymer is roughly classified into a photodegradable polymer and a biodegradable polymer. A polymer material that is completely biodegradable in the environment has a main chain structure and contains functional groups that can be decomposed by microorganisms. Of these, aliphatic polyester polymers are most studied because they have excellent processability and easy adjustment of degradation characteristics. In particular, polylactic acid (PLA) is 70,000 tons worldwide. A market of scale has been formed, and its application range has been expanded to fields where general plastics such as food packaging materials and containers and electronic product cases were used. To date, the main uses of polylactic acid resins have been disposable products that utilize the biodegradable properties of polylactic acid, such as food containers, wraps, and films. Polylactic acid is currently being produced by Natureworks, USA.

しかしながら、従来のポリ乳酸樹脂は、成形性、機械的強度、及び耐熱性が劣るため、薄膜製品の場合、破損し易く、温度に対する抵抗性が低く、外部温度が60℃以上に上昇すると製品の形態に変形が起こる問題がある。また、ポリ乳酸は、耐加水分解性が低いため、高温高湿の環境下では48時間以上の耐性を示さず、分解されてしまうという短所がある。   However, conventional polylactic acid resins are inferior in moldability, mechanical strength, and heat resistance, so in the case of thin film products, they are easily damaged, have low resistance to temperature, and when the external temperature rises above 60 ° C, There is a problem that deformation occurs in the form. In addition, polylactic acid has a low hydrolysis resistance, so that it does not exhibit a resistance of 48 hours or more in a high temperature and high humidity environment and is degraded.

一方、L−ポリ乳酸とD−ポリ乳酸とを溶融混合すれば結晶性が向上するため、L−ポリ乳酸またはD−ポリ乳酸を単独で使用した場合に比べて耐熱性及び機械的強度などの物性が遥かに向上する。   On the other hand, since the crystallinity is improved by melt-mixing L-polylactic acid and D-polylactic acid, the heat resistance and mechanical strength are improved as compared with the case where L-polylactic acid or D-polylactic acid is used alone. The physical properties are much improved.

このようなL−ポリ乳酸及びD−ポリ乳酸の混合形態をステレオコンプレックスと呼ぶ。このようなステレオコンプレックスを利用した物性向上は、下記非特許文献1〜3および下記特許文献1〜6で提案されている。このうち、特許文献5には、ステレオコンプレックスとガラス繊維とを用いたガラス繊維補強方法が開示されており、特許文献6には、ステレオコンプレックスと天然繊維とを用いた天然繊維補強方法が開示されている。   Such a mixed form of L-polylactic acid and D-polylactic acid is called a stereo complex. Improvements in physical properties using such a stereo complex are proposed in the following Non-Patent Documents 1 to 3 and Patent Documents 1 to 6 below. Among these, Patent Document 5 discloses a glass fiber reinforcement method using a stereo complex and glass fiber, and Patent Document 6 discloses a natural fiber reinforcement method using a stereo complex and natural fiber. ing.

特開2005−187630号公報JP 2005-187630 A 特開2003−096285号公報JP 2003-096285 A 特開2000−017163号公報JP 2000-0117163 A 特開2007−045915号公報JP 2007-045915 A 特開2006−265486号公報JP 2006-265486 A 特開2006−045428号公報JP 2006-045428 A

Macromolecules 20,904(1987)Macromolecules 20,904 (1987) Macromolecules 28,5230(1995)Macromolecules 28, 5230 (1995) Macromolecules 26,6918(1993)Macromolecules 26, 6918 (1993)

しかしながら、従来提案されたステレオコンプレックス組成物は十分な性能を有しておらず、前記特許文献5に提示されたガラス繊維補強方法は、強性向上の効果は優れているが、バイオマス含量が低くなるという短所がある。   However, the conventionally proposed stereocomplex composition does not have sufficient performance, and the glass fiber reinforcement method presented in Patent Document 5 has an excellent effect of improving strength, but has a low biomass content. There are disadvantages.

また、前記特許文献6に提示された天然繊維補強方法は、天然繊維とポリ乳酸との接着力が十分でないため、満足できる性能を示さない。この方法は、ポリ乳酸と天然繊維とを単純混合して用いるため、天然繊維自体の欠陥と、天然繊維とポリ乳酸樹脂との間の界面での接着性が十分ではない点を考慮すると、機械的強度などの物性向上は期待し難い。   In addition, the natural fiber reinforcing method presented in Patent Document 6 does not exhibit satisfactory performance because the adhesive force between natural fibers and polylactic acid is not sufficient. In this method, polylactic acid and natural fiber are simply mixed and used. Therefore, considering the defect of natural fiber itself and the insufficient adhesion at the interface between natural fiber and polylactic acid resin, It is difficult to expect physical properties such as mechanical strength.

そこで本発明は、耐加水分解性、機械的強度及び耐熱性の優れた物性バランスを有する天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition which has the physical property balance which was excellent in hydrolysis resistance, mechanical strength, and heat resistance.

本発明は、(A)第1ポリ乳酸樹脂50〜95質量%;及び(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維5〜50質量%;を含み、前記第2ポリ乳酸樹脂は、前記第1ポリ乳酸樹脂と互いに異なる異性体を含む、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を提供する。   The present invention includes (A) 50 to 95% by mass of a first polylactic acid resin; and (B) 5 to 50% by mass of a natural fiber surface-treated with a second polylactic acid resin. A natural fiber reinforced polylactic acid resin composition comprising isomers different from the first polylactic acid resin.

本発明はまた、(A)第1ポリ乳酸樹脂50〜95質量%;及び(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維5〜50質量%;を含み、240℃から結晶化温度まで急冷した後、等温条件で観察時、スフェルライト結晶が、前記天然繊維の表面で、前記天然繊維の表面以外の部分よりも先に形成され、成長速度がより速い、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を提供する。   The present invention also includes (A) 50 to 95% by mass of a first polylactic acid resin; and (B) 5 to 50% by mass of a natural fiber surface-treated with a second polylactic acid resin, from 240 ° C. to a crystallization temperature. When observing under isothermal conditions after quenching, the spherulite crystals are formed on the surface of the natural fiber before the part other than the surface of the natural fiber, and the growth rate is faster, natural fiber reinforced polylactic acid A resin composition is provided.

前記結晶化温度は100〜180℃でありうる。また、前記スフェルライト結晶は、好ましくは、ステレオコンプレックススフェルライト結晶であり、前記結晶化温度は、好ましくは、140〜180℃である。   The crystallization temperature may be 100 to 180 ° C. The spherulite crystal is preferably a stereocomplex spherulite crystal, and the crystallization temperature is preferably 140 to 180 ° C.

前記第1ポリ乳酸樹脂及び前記第2ポリ乳酸樹脂は、好ましくは、それぞれ、L−ポリ乳酸(PLLA)樹脂、D−ポリ乳酸(PDLA)樹脂、L,D−ポリ乳酸樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。前記L−ポリ乳酸(PLLA)樹脂は、好ましくは、L−乳酸から誘導される繰り返し単位を95質量%以上含む。前記D−ポリ乳酸(PDLA)樹脂は、好ましくは、D−乳酸から誘導される繰り返し単位を95質量%以上含む。   The first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin are preferably L-polylactic acid (PLLA) resin, D-polylactic acid (PDLA) resin, L, D-polylactic acid resin, and combinations thereof, respectively. Selected from the group consisting of The L-polylactic acid (PLLA) resin preferably contains 95% by mass or more of repeating units derived from L-lactic acid. The D-polylactic acid (PDLA) resin preferably contains 95% by mass or more of repeating units derived from D-lactic acid.

前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維は、例えば、前記天然繊維の表面に前記第2ポリ乳酸樹脂をその場(in−situ)合成して得られる。または、前記第2ポリ乳酸樹脂及び前記天然繊維をバッチ型ミキサーを用いて、溶融混合して得られうる。他の方法としては、連続含浸装置を用いて、前記天然繊維の表面に前記第2ポリ乳酸樹脂を含浸させて調製されうる。   The natural fiber surface-treated with the second polylactic acid resin can be obtained, for example, by in-situ synthesis of the second polylactic acid resin on the surface of the natural fiber. Alternatively, the second polylactic acid resin and the natural fiber may be obtained by melt mixing using a batch mixer. As another method, it can be prepared by impregnating the surface of the natural fiber with the second polylactic acid resin using a continuous impregnation apparatus.

前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維は、好ましくは、前記第2ポリ乳酸樹脂と前記天然繊維とが1:0.1〜1:10(第2ポリ乳酸樹脂:天然繊維)の質量比を有する。   The natural fiber surface-treated with the second polylactic acid resin is preferably such that the second polylactic acid resin and the natural fiber are in the range of 1: 0.1 to 1:10 (second polylactic acid resin: natural fiber). Having a mass ratio.

前記天然繊維は、好ましくは靭皮繊維である。また、好ましくは、セルロースを70質量%以上含む。さらに、好ましくは、平均長さが0.01〜100mmであり、好ましくは、平均直径が0.001〜50μmである。   The natural fiber is preferably a bast fiber. Moreover, preferably, 70 mass% or more of cellulose is included. Furthermore, the average length is preferably 0.01 to 100 mm, and the average diameter is preferably 0.001 to 50 μm.

本発明の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、前記(A)第1ポリ乳酸樹脂と前記(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維との総量100質量部に対して衝撃補強剤0.01〜30質量部をさらに含んでもよい。前記衝撃補強剤は、好ましくは、オレフィン系ゴムに無水マレイン酸、メタクリル酸グリシジル、オキサゾリン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される反応性基がグラフトされた反応性オレフィン系共重合体;ゴム質重合体に不飽和化合物がグラフトされたコアシェル共重合体;及びこれらの混合物からなる群より選択される。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition of the present invention is impact reinforced with respect to 100 parts by mass of the total amount of the (A) first polylactic acid resin and the natural fibers surface-treated with the (B) second polylactic acid resin. You may further contain 0.01-30 mass parts of agents. The impact reinforcing agent is preferably a reactive olefin copolymer in which a reactive group selected from the group consisting of maleic anhydride, glycidyl methacrylate, oxazoline, and combinations thereof is grafted to an olefin rubber; rubber A core-shell copolymer in which an unsaturated compound is grafted to a porous polymer; and a mixture thereof.

前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、耐加水分解剤、難燃剤、難燃補助剤、有機補強剤、無機補強剤、抗菌剤、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、光安定剤、相溶化剤、無機物添加剤、界面活性剤、カップリング剤、可塑剤、混和剤、安定剤、滑剤、静電気防止剤、防炎剤、耐朽剤、着色剤、紫外線遮断剤、充填剤、核形成剤、接着調剤、粘着剤、及びこれらの混合物からなる群より選択される1以上の添加剤をさらに含んでもよい。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition is composed of hydrolysis resistance, flame retardant, flame retardant auxiliary, organic reinforcing agent, inorganic reinforcing agent, antibacterial agent, heat stabilizer, antioxidant, mold release agent, light stabilizer. , Compatibilizers, inorganic additives, surfactants, coupling agents, plasticizers, admixtures, stabilizers, lubricants, antistatic agents, flameproofing agents, antiseptics, colorants, UV blockers, fillers, cores One or more additives selected from the group consisting of a forming agent, an adhesive preparation, a pressure-sensitive adhesive, and a mixture thereof may be further included.

前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体樹脂、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される1以上の熱可塑性樹脂をさらに含んでもよい。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition is composed of a polycarbonate resin, a polyolefin resin, a polyester resin, a nylon resin, a rubber-modified vinyl graft copolymer resin, a polyacetal, a polymethyl methacrylate, and a combination thereof. It may further include one or more selected thermoplastic resins.

本発明はまた、前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を用いて製造される成形品を提供する。   The present invention also provides a molded article produced using the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition.

本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、耐加水分解性、機械的強度及び耐熱性に優れた物性バランスを有することにより、自動車部品、機械部品、電機電子部品、コンピュータなどの事務機器、雑貨等に有用に用いられる。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to an embodiment of the present invention has a balance of physical properties excellent in hydrolysis resistance, mechanical strength, and heat resistance, so that it can be used for automobile parts, mechanical parts, electrical and electronic parts, computers, and the like. It is useful for office equipment and miscellaneous goods.

本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を示す概略図である。It is the schematic which shows the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を示す概略図である。It is the schematic which shows the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を示す概略図である。It is the schematic which shows the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を示す概略図である。It is the schematic which shows the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を示す概略図である。It is the schematic which shows the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を示す概略図である。It is the schematic which shows the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を示す概略図である。It is the schematic which shows the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition by one Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、これは例示として提示されるものであって、本発明は以下の実施形態によって制限されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited by the following embodiments.

本明細書で特別な言及がない限り、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」および「メタクリレート」の両方を含むことを意味する。また、「(メタ)アクリル酸アルキルエステル」は、「アクリル酸アルキルエステル」および「メタクリル酸アルキルエステル」の両方を含むことを意味し、「(メタ)アクリル酸エステル」は、「アクリル酸エステル」および「メタクリル酸エステル」の両方を含むことを意味する。   Unless otherwise stated herein, “(meth) acrylate” is meant to include both “acrylate” and “methacrylate”. In addition, “(meth) acrylic acid alkyl ester” means to include both “acrylic acid alkyl ester” and “methacrylic acid alkyl ester”, and “(meth) acrylic acid ester” means “acrylic acid ester”. And “methacrylic acid ester”.

本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、(A)第1ポリ乳酸樹脂、および(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維を含む。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to one embodiment of the present invention includes (A) a first polylactic acid resin and (B) a natural fiber surface-treated with a second polylactic acid resin.

以下、本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物に含まれる各成分について具体的に説明する。   Hereinafter, each component contained in the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to an embodiment of the present invention will be specifically described.

(1)第1ポリ乳酸樹脂及び第2ポリ乳酸樹脂
一般に、生分解性樹脂であるポリ乳酸樹脂は、とうもろこしデンプンを分解して得られた乳酸をモノマーとして、エステル反応によって製造されるポリエステル系樹脂であって、商業的入手が容易である。
(1) First polylactic acid resin and second polylactic acid resin Generally, a polylactic acid resin, which is a biodegradable resin, is a polyester resin produced by an ester reaction using lactic acid obtained by degrading corn starch as a monomer. Therefore, it is easy to obtain commercially.

前記第1ポリ乳酸樹脂及び前記第2ポリ乳酸樹脂は、好ましくは、各々、L−ポリ乳酸(PLLA)樹脂、D−ポリ乳酸(PDLA)樹脂、L,D−ポリ乳酸樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される。   The first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin are preferably L-polylactic acid (PLLA) resin, D-polylactic acid (PDLA) resin, L, D-polylactic acid resin, and combinations thereof, respectively. Selected from the group consisting of

前記L−ポリ乳酸(PLLA)樹脂は、例えば、L−乳酸から誘導される繰り返し単位95質量%以上、及びD−乳酸から誘導される繰り返し単位5質量%以下を含む。好ましくは、L−乳酸から誘導される繰り返し単位98〜99.99質量%、及びD−乳酸から誘導される繰り返し単位0.01〜2質量%を含む。また、前記D−ポリ乳酸(PDLA)樹脂は、例えば、D−乳酸から誘導される繰り返し単位95質量%以上、及びL−乳酸から誘導される繰り返し単位5質量%以下を含む。好ましくは、D−乳酸から誘導される繰り返し単位98〜99.99質量%、及びL−乳酸から誘導される繰り返し単位0.01〜2質量%を含む。L−ポリ乳酸樹脂及びD−ポリ乳酸樹脂が各々、L−乳酸から誘導される繰り返し単位95質量%以上、及びD−乳酸から誘導される繰り返し単位95質量%以上を含む場合、耐熱性、成形性、及び耐加水分解性の優れた物性バランスが得られうる。   The L-polylactic acid (PLLA) resin includes, for example, 95% by mass or more of repeating units derived from L-lactic acid and 5% by mass or less of repeating units derived from D-lactic acid. Preferably, it contains 98 to 99.99% by mass of repeating units derived from L-lactic acid and 0.01 to 2% by mass of repeating units derived from D-lactic acid. The D-polylactic acid (PDLA) resin includes, for example, 95% by mass or more of repeating units derived from D-lactic acid and 5% by mass or less of repeating units derived from L-lactic acid. Preferably, it contains 98 to 99.99% by mass of repeating units derived from D-lactic acid and 0.01 to 2% by mass of repeating units derived from L-lactic acid. When L-polylactic acid resin and D-polylactic acid resin each contain 95% by mass or more of repeating units derived from L-lactic acid and 95% by mass or more of repeating units derived from D-lactic acid, heat resistance, molding And a physical property balance excellent in resistance to hydrolysis and hydrolysis can be obtained.

つまり、前記第1ポリ乳酸樹脂および第2ポリ乳酸樹脂は、それぞれ、互いに異なる異性体を含む。本明細書中、「互いに異なる異性体を含む」とは、第1ポリ乳酸樹脂および第2ポリ乳酸樹脂のうち一方がL−乳酸に由来する繰り返し単位を含み、他方がD−乳酸に由来する繰り返し単位を含むことを意味する。したがって、第1ポリ乳酸樹脂と第2ポリ乳酸樹脂のそれぞれの主成分が互いに異なる異性体である場合のほか、それぞれの主成分が同一の異性体であるが少なくとも一方に異なる異性体の成分を有する場合をも含む。この場合、第1ポリ乳酸樹脂、そして第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維からなる天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は多様な組み合わせの例が存在し、そのうちのいくつかの例を図1A〜Gに示した。   That is, the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin each contain different isomers. In the present specification, “including isomers different from each other” means that one of the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin includes a repeating unit derived from L-lactic acid and the other is derived from D-lactic acid. Means containing repeating units. Therefore, in addition to the case where the main components of the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin are isomers different from each other, the components of the isomers in which the main components are the same isomer but at least one are different. Including the case of having. In this case, there are various combinations of natural fiber reinforced polylactic acid resin compositions composed of natural fibers surface-treated with the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin, and some examples are illustrated. 1A to G.

図1A〜Gは、各々、本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物の一例を示した概念図である。   1A to 1G are conceptual views showing examples of natural fiber reinforced polylactic acid resin compositions according to an embodiment of the present invention.

図1A〜Gにおいて、マトリックスは第1ポリ乳酸樹脂(1)に該当し、天然繊維(3)の表面の一部に示された線は、第2ポリ乳酸樹脂(5)を表す。   In FIGS. 1A to G, the matrix corresponds to the first polylactic acid resin (1), and the line shown on a part of the surface of the natural fiber (3) represents the second polylactic acid resin (5).

図1A及び図1Bを参照すれば、第1ポリ乳酸樹脂(1)及び第2ポリ乳酸樹脂(5)は、図1Aでは、各々、PLLA及びPDLAであり、図1Bでは、それぞれPDLA及びPLLAであって、いずれの場合も、互いに異なる異性体である。   Referring to FIGS. 1A and 1B, the first polylactic acid resin (1) and the second polylactic acid resin (5) are respectively PLLA and PDLA in FIG. 1A, and PDLA and PLLA in FIG. 1B, respectively. In either case, the isomers are different from each other.

このように第2ポリ乳酸樹脂(5)が第1ポリ乳酸樹脂(1)と互いに異なる異性体を有する場合、第1ポリ乳酸樹脂(1)及び第2ポリ乳酸樹脂(5)が溶融混合されてステレオコンプレックスを形成しうる。前記ステレオコンプレックスの形成により結晶性が向上して、一般のPLA樹脂を単独で用いた場合に比べて耐熱性、機械的強度などの物性が大きく改善されうる。   When the second polylactic acid resin (5) has isomers different from the first polylactic acid resin (1), the first polylactic acid resin (1) and the second polylactic acid resin (5) are melt-mixed. Thus, a stereo complex can be formed. The crystallinity is improved by the formation of the stereo complex, and physical properties such as heat resistance and mechanical strength can be greatly improved as compared with the case where a general PLA resin is used alone.

より好ましくは、図1Aのように第1ポリ乳酸樹脂(1)としてL−ポリ乳酸樹脂を用い、天然繊維(3)を表面処理するための第2ポリ乳酸樹脂(5)としてD−ポリ乳酸樹脂を用いる。これは、天然繊維の表面にD−ポリ乳酸樹脂の皮膜が形成されてステレオコンプレックスの誘導がより効率的に行われ、より大きい物性向上を得ることができるためである。   More preferably, L-polylactic acid resin is used as the first polylactic acid resin (1) as shown in FIG. 1A, and D-polylactic acid is used as the second polylactic acid resin (5) for surface treatment of natural fibers (3). Resin is used. This is because a D-polylactic acid resin film is formed on the surface of the natural fiber, so that the stereocomplex can be more efficiently induced and a greater improvement in physical properties can be obtained.

図1Cを参照すれば、前記第1ポリ乳酸樹脂(1)はPLLA及びPDLAを含み、前記第2ポリ乳酸樹脂(5)はPLLA及びPDLAを含む。図1Dを参照すれば、前記第1ポリ乳酸樹脂(1)はPLLA及びPDLAを含み、第2ポリ乳酸樹脂(5)はPLLAを含む。図1Eを参照すれば、第1ポリ乳酸樹脂(1)はPLLA及びPDLAを含み、第2ポリ乳酸樹脂(5)はPDLAを含む。   Referring to FIG. 1C, the first polylactic acid resin (1) includes PLLA and PDLA, and the second polylactic acid resin (5) includes PLLA and PDLA. Referring to FIG. 1D, the first polylactic acid resin (1) includes PLLA and PDLA, and the second polylactic acid resin (5) includes PLLA. Referring to FIG. 1E, the first polylactic acid resin (1) includes PLLA and PDLA, and the second polylactic acid resin (5) includes PDLA.

このような場合にも、前記第2ポリ乳酸樹脂が前記第1ポリ乳酸樹脂と互いに異なる異性体を有する場合に見なすことができ、したがって、前記第1ポリ乳酸樹脂及び前記第2ポリ乳酸樹脂が溶融混合されてステレオコンプレックスを形成することができる。   Even in such a case, it can be considered that the second polylactic acid resin has different isomers from the first polylactic acid resin. Therefore, the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin It can be melt mixed to form a stereocomplex.

図1F及び図1Gを参照すれば、第1ポリ乳酸樹脂(1)及び第2ポリ乳酸樹脂(5)は、図1FではいずれもPLLAであり、図1GではいずれもPDLAであり、互いに同一な異性体である。   Referring to FIG. 1F and FIG. 1G, the first polylactic acid resin (1) and the second polylactic acid resin (5) are both PLLA in FIG. 1F and PDLA in FIG. Isomer.

つまり、本発明の一実施形態によれば、L−ポリ乳酸樹脂とL−ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維とを混合して用いることができ、D−ポリ乳酸樹脂とD−ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維とを混合して用いることができる。   That is, according to one embodiment of the present invention, L-polylactic acid resin and natural fiber surface-treated with L-polylactic acid resin can be mixed and used, and D-polylactic acid resin and D-polylactic acid can be used. A natural fiber surface-treated with a resin can be mixed and used.

PLLA及びPDLAは、各々、D−乳酸から誘導される繰り返し単位が5質量%以下、及びL−乳酸から誘導される繰り返し単位5質量%以下であることが好ましい。この場合、PLLA及びPLLAと、PDLA及びPDLAとのように互いに同一な異性体を用いた場合にもステレオコンプレックスが形成されうる。   Each of PLLA and PDLA preferably has 5% by mass or less of repeating units derived from D-lactic acid and 5% by mass or less of repeating units derived from L-lactic acid. In this case, a stereocomplex can also be formed when the same isomers are used, such as PLLA and PLLA, and PDLA and PDLA.

このように、天然繊維をL−ポリ乳酸樹脂またはD−ポリ乳酸樹脂で表面処理して混合すれば、L−ポリ乳酸樹脂またはD−ポリ乳酸樹脂と天然繊維とを単純に混合して用いる場合に比べて、天然繊維とポリ乳酸樹脂との接着力が向上し、さらに優れた耐熱性、機械的強度などの物性向上を期待することができる。   In this way, when natural fibers are surface-treated with L-polylactic acid resin or D-polylactic acid resin and mixed, L-polylactic acid resin or D-polylactic acid resin and natural fibers are simply mixed and used. In comparison with the above, the adhesion between the natural fiber and the polylactic acid resin is improved, and further improvement in physical properties such as heat resistance and mechanical strength can be expected.

前記ポリ乳酸樹脂は、成形加工が可能であれば分子量や分子量分布に特別な制限がないが、例えば、重量平均分子量が50,000g/mol以上のものを用いることができ、好ましくは、90,000〜500,000g/molのものを用いることができる。ポリ乳酸樹脂の重量平均分子量が前記範囲内であれば、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物の機械的強度及び耐熱性の優れた物性バランスを有しうる。   The polylactic acid resin is not particularly limited in molecular weight or molecular weight distribution as long as it can be molded. For example, a resin having a weight average molecular weight of 50,000 g / mol or more can be used, preferably 90, The thing of 000-500,000 g / mol can be used. When the weight average molecular weight of the polylactic acid resin is within the above range, the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition can have a physical property balance excellent in mechanical strength and heat resistance.

本発明の一実施形態による第1ポリ乳酸樹脂(A)は、第1ポリ乳酸樹脂(A)と、第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維(B)との総量に対して50〜95質量%の量で含まれるが、好ましくは、60〜90質量%の量で含まれる。第1ポリ乳酸樹脂の含量が前記範囲内であれば、耐熱性及び機械的強度が優れ、環境親和性も期待することができる。   1st polylactic acid resin (A) by one Embodiment of this invention is 50- with respect to the total amount of 1st polylactic acid resin (A) and the natural fiber (B) surface-treated with 2nd polylactic acid resin. Although it is contained in an amount of 95% by mass, it is preferably contained in an amount of 60 to 90% by mass. When the content of the first polylactic acid resin is within the above range, heat resistance and mechanical strength are excellent, and environmental compatibility can be expected.

(2)天然繊維
天然繊維は、ポリ乳酸樹脂に補強剤として含まれるものであって、例えば、植物幹の木質部と靭皮部の中で柔軟性のある靭皮部とから製造された靭皮繊維を用いることができる。
(2) Natural fiber A natural fiber is contained in a polylactic acid resin as a reinforcing agent, and is produced, for example, from a wood part of a plant trunk and a flexible bast part in a bast part. Fibers can be used.

前記靭皮繊維はポリマー複合材料として有用であるが、前記靭皮繊維としては、例えば、亜麻(flax)、大麻、黄麻(jute)、ケナフ麻(kenaf)、カラムシ(ramie)、キュラウア(curaua)などが挙げられる。   The bast fiber is useful as a polymer composite material. Examples of the bast fiber include flax, cannabis, jute, kenaf, ramie, and curua. Etc.

前記天然繊維としては、例えば、セルロースが70質量%以上、好ましくは95質量%以上含まれたものを用いることができる。一般に、繊維細胞の細胞膜は主にセルロース、リグニン(lignin)、及びセミセルロースで構成されるが、前記リグニン及びセミセルロースを十分に除去してセルロースが70質量%以上含まるようにすれば、耐熱性及び機械的強度が改善され、特に、成形中にリグニンが熱分解されて製品が変色する問題を改善することができる。   As the natural fiber, for example, cellulose containing 70% by mass or more, preferably 95% by mass or more can be used. In general, the cell membrane of fiber cells is mainly composed of cellulose, lignin, and semicellulose. However, if the lignin and semicellulose are sufficiently removed so that the cellulose is contained in an amount of 70% by mass or more, it is heat resistant. Property and mechanical strength can be improved, and in particular, the problem that the lignin is thermally decomposed during molding to discolor the product can be improved.

前記天然繊維は、例えば、平均長さが0.01〜100mmであり、好ましくは0.1〜10mmである。前記天然繊維の平均長さが前記範囲内であれば、引張強度、屈曲強度、屈曲弾性率などの機械的強度が向上し、優れた加工性及び外形特性が期待できる。   The natural fiber has, for example, an average length of 0.01 to 100 mm, preferably 0.1 to 10 mm. When the average length of the natural fibers is within the above range, mechanical strength such as tensile strength, flexural strength, flexural modulus and the like is improved, and excellent workability and external characteristics can be expected.

前記天然繊維は、例えば、平均直径が0.001〜50μmであり、好ましくは0.01〜20μmである。前記天然繊維の平均直径が前記範囲内であれば、加工性及び表面光沢に優れる。   The natural fiber has, for example, an average diameter of 0.001 to 50 μm, preferably 0.01 to 20 μm. If the average diameter of the natural fiber is within the above range, the processability and surface gloss are excellent.

天然繊維はその特性上、樹脂の圧出時に供給することが容易でないため、多量の天然繊維を投入することは難しい。このような問題を克服するために、天然繊維をポリマーと共にバッチ型ミキサーでマスターバッチを製造したり、圧縮成形(compression molding)を通じてマスターバッチを製造する工程を経るが、このような工程は、天然繊維自体の多孔質性に起因する欠陥を有しているため、天然繊維と樹脂との間の接着力を大きく向上させることが困難である。   Because natural fibers are not easy to supply at the time of resin extrusion, it is difficult to add a large amount of natural fibers. In order to overcome such problems, a natural batch is manufactured with a polymer in a batch mixer using a batch mixer, or a master batch is manufactured through compression molding. Since it has a defect due to the porosity of the fiber itself, it is difficult to greatly improve the adhesive force between the natural fiber and the resin.

このような問題を克服するために、例えば、第2ポリ乳酸樹脂を天然繊維の表面で表面処理することによって、天然繊維の表面に存在する第2ポリ乳酸樹脂と、他の異性体を有する第1ポリ乳酸樹脂とのステレオコンプレックスを形成する。これによって、天然繊維の表面の強度を極大化させ、天然繊維自体の欠陥を克服することができる。   In order to overcome such a problem, for example, by treating the surface of the second polylactic acid resin with the surface of the natural fiber, the second polylactic acid resin present on the surface of the natural fiber and the second polylactic acid resin having other isomers. A stereocomplex with 1 polylactic acid resin is formed. Thereby, the strength of the surface of the natural fiber can be maximized and the defect of the natural fiber itself can be overcome.

このような表面処理は、好ましくは、下記の3つの方法のうちの一つの方法で行われる。   Such surface treatment is preferably performed by one of the following three methods.

第1の方法は、下記反応式1のように、D,D−ラクチド単量体を、天然繊維に存在する−OH基を開始剤として天然繊維の表面に第2ポリ乳酸樹脂をその場合成して、ポリ乳酸樹脂と天然繊維との間の密着性(wetting)を向上させる方法である。   In the first method, as shown in the following reaction formula 1, a D, D-lactide monomer is synthesized with a second polylactic acid resin on the surface of the natural fiber using —OH group present in the natural fiber as an initiator. In this way, the wettability between the polylactic acid resin and the natural fiber is improved.

Figure 2010121131
Figure 2010121131

(反応式1中、nは重合度である。)
第2の方法は、第2ポリ乳酸樹脂及び天然繊維を、バッチ型ミキサーを用いて溶融混合(melt mixing)する方法である。
(In Reaction Formula 1, n is the degree of polymerization.)
The second method is a method of melt-mixing the second polylactic acid resin and natural fibers using a batch mixer.

第3の方法は、連続含浸装置を用いて、天然繊維の表面に第2ポリ乳酸樹脂を十分に含浸させる方法である。これは、前記連続含浸装置を用いて、予熱した連続相の天然繊維ロービングを、溶融した第2ポリ乳酸樹脂含浸槽を通過させて、ロービング内部の各々の天然繊維の間に第2ポリ乳酸樹脂を1次含浸させ、第2ポリ乳酸樹脂を含浸させた天然繊維ロービングを冷却した後、第2ポリ乳酸樹脂を2次含浸させる方法である。   The third method is a method of sufficiently impregnating the surface of natural fibers with the second polylactic acid resin using a continuous impregnation apparatus. This is because, using the continuous impregnation apparatus, the natural fiber roving of the preheated continuous phase is passed through the melted second polylactic acid resin impregnation tank, and the second polylactic acid resin is interposed between the natural fibers inside the roving. Is first impregnated, and the natural fiber roving impregnated with the second polylactic acid resin is cooled and then second impregnated with the second polylactic acid resin.

前記第1の方法は化学的含浸による方法であって、前記第2及び第3の物理的含浸による方法と比較すれば、ステレオコンプレックスの形成時にステレオコンプレックスが天然繊維の表面に形成されるので、ポリ乳酸樹脂と天然繊維との間の結合力がより増大し、これによって耐熱性、機械的強度、衝撃強度などの物性がさらに優れる。   The first method is a method by chemical impregnation, and compared with the methods by the second and third physical impregnations, since the stereo complex is formed on the surface of the natural fiber when the stereo complex is formed, The bonding strength between the polylactic acid resin and the natural fiber is further increased, and thereby physical properties such as heat resistance, mechanical strength, and impact strength are further improved.

前記第2及び第3の物理的含浸による方法は、前記第1の方法と結晶化度(X)やステレオコンプレックス比率(Rsc/L)は同等であるが、混合の際、天然繊維から第2ポリ乳酸樹脂が遊離し易く、ポリ乳酸樹脂と天然繊維との間の結合力が相対的に弱くなるおそれがあるため、第1の方法と比較すると物性が向上しにくい傾向がある。 The second and third physical impregnation methods have the same degree of crystallinity (X c ) and stereocomplex ratio (R sc / L ) as the first method, but when mixed, natural fibers are used. Since the second polylactic acid resin is likely to be liberated and the binding force between the polylactic acid resin and the natural fiber may be relatively weak, the physical properties tend not to be improved as compared with the first method.

また、前記第3の方法、つまり、連続工程で含浸させた場合が、前記第2の方法、つまり、配置タイプで含浸させた場合より樹脂内の天然繊維の分散がより効率的に行われるので、より優れた物性向上を得ることができる。   In addition, since the third method, that is, impregnation in a continuous process, the dispersion of natural fibers in the resin is more efficiently performed than in the case of the second method, that is, impregnation with an arrangement type. , Better physical properties can be obtained.

前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維(B)において、前記第2ポリ乳酸樹脂と前記天然繊維は例えば、1:0.1〜1:10(第2ポリ乳酸樹脂:天然繊維)の質量比を有し、好ましくは1:1の質量比を有する。第2ポリ乳酸樹脂と天然繊維とが前記範囲の質量比であれば、第1ポリ乳酸樹脂との結晶化を効果的に誘導し、第1ポリ乳酸樹脂内により効率的に分散しうる。   In the natural fiber (B) surface-treated with the second polylactic acid resin, the second polylactic acid resin and the natural fiber are, for example, 1: 0.1 to 1:10 (second polylactic acid resin: natural fiber). And preferably has a mass ratio of 1: 1. If the mass ratio of the second polylactic acid resin and the natural fiber is within the above range, crystallization with the first polylactic acid resin can be effectively induced and more efficiently dispersed in the first polylactic acid resin.

前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維(B)は、前記第1ポリ乳酸樹脂(A)と、前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維(B)との総量に対して、例えば、5〜50質量%、好ましくは10〜40質量%の量で含まれる。前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維の含量が前記範囲内であれば、機械的強度及び加工性が向上しうる。   The natural fiber (B) surface-treated with the second polylactic acid resin is based on the total amount of the first polylactic acid resin (A) and the natural fiber (B) surface-treated with the second polylactic acid resin. For example, it is contained in an amount of 5 to 50% by mass, preferably 10 to 40% by mass. If the content of the natural fiber surface-treated with the second polylactic acid resin is within the above range, the mechanical strength and processability can be improved.

(3)衝撃補強剤
本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、衝撃強度と共に粘度上昇をより補強するために、衝撃補強剤をさらに含むことができる。
(3) Impact Reinforcing Agent The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to an embodiment of the present invention may further include an impact reinforcing agent in order to further reinforce the increase in viscosity with impact strength.

前記衝撃補強剤としてはポリ乳酸樹脂との親和力に優れたものが好ましく、例えば、反応性オレフィン系共重合体、コアシェル共重合体、及びこれらの混合物からなる群より選択される1以上を用いることができる。   As the impact reinforcing agent, those having excellent affinity with polylactic acid resin are preferable. For example, one or more selected from the group consisting of reactive olefin copolymers, core shell copolymers, and mixtures thereof are used. Can do.

前記反応性オレフィン系共重合体としては、例えば、エチレン/プロピレンゴム、イソプレンゴム、エチレン/オクテンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EDPM)などのようなオレフィン系ゴムに、無水マレイン酸、メタクリル酸グリシジル、オキサゾリン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される反応性基が0.1〜5質量%グラフトされた共重合体でありうる。   Examples of the reactive olefin copolymer include olefin rubber such as ethylene / propylene rubber, isoprene rubber, ethylene / octene rubber, ethylene-propylene-diene terpolymer (EDPM), and maleic anhydride. , Glycidyl methacrylate, oxazoline, and a copolymer selected from the group consisting of a combination thereof may be 0.1 to 5% by mass grafted.

前記オレフィン系共重合体に反応性基をグラフトする方法としては、公知の方法が適宜用いられうる。   As a method of grafting a reactive group onto the olefin copolymer, a known method can be appropriately used.

前記コアシェル共重合体としては、例えば、ジエン系単量体、アクリル系単量体、シリコーン系単量体、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される単量体を重合したゴム質重合体に、アクリル系単量体、芳香族ビニル単量体、不飽和ニトリル単量体、これら1種以上の単量体から形成される重合体、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される不飽和化合物がグラフトされて形成されたコアシェル構造の共重合体でありうる。   Examples of the core-shell copolymer include a rubber polymer obtained by polymerizing a monomer selected from the group consisting of a diene monomer, an acrylic monomer, a silicone monomer, and a combination thereof. , An acrylic monomer, an aromatic vinyl monomer, an unsaturated nitrile monomer, a polymer formed from one or more of these monomers, and an unsaturated compound selected from the group consisting of combinations thereof Can be a core-shell copolymer formed by grafting.

前記ジエン系単量体としては、例えば、C4〜C6のジエン系単量体が用いられ、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。中でも、ブタジエンが好ましく用いられる。前記ジエン系単量体を重合したゴム質重合体の具体的な例としては、ブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレン/ブタジエンゴム、アクリロニトリル/ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)などが挙げられる。   Examples of the diene monomer include C4 to C6 diene monomers such as butadiene and isoprene. Of these, butadiene is preferably used. Specific examples of the rubbery polymer obtained by polymerizing the diene monomer include butadiene rubber, acrylic rubber, styrene / butadiene rubber, acrylonitrile / butadiene rubber, isoprene rubber, ethylene-propylene-diene terpolymer. (EPDM).

前記アクリル系単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。この際、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレートなどの硬化剤を用いることができる。   Examples of the acrylic monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, hexyl (meth) ) Acrylate and the like. In this case, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butylene glycol di (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate A curing agent such as triallyl cyanurate can be used.

前記シリコーン系単量体としては、例えば、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、トリメチルトリフェニルシクロトリシロキサン、テトラメチルテトラフェニルシクロテトラシロキサン、オクタフェニルシクロテトラシロキサン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される1以上のシクロシロキサン化合物を用いることができる。この際、例えば、トリメトキシメチルシラン、トリエトキシフェニルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどの硬化剤を用いることができる。   Examples of the silicone monomer include hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, dodecamethylcyclohexasiloxane, trimethyltriphenylcyclotrisiloxane, tetramethyltetraphenylcyclotetrasiloxane, One or more cyclosiloxane compounds selected from the group consisting of octaphenylcyclotetrasiloxane and combinations thereof can be used. At this time, for example, a curing agent such as trimethoxymethylsilane, triethoxyphenylsilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, or the like can be used.

前記ゴム質重合体のゴム平均粒径は、耐衝撃性と着色性バランス維持の観点から、0.4〜1μmであることが好ましい。   The rubber average particle size of the rubbery polymer is preferably 0.4 to 1 μm from the viewpoint of maintaining impact resistance and colorability balance.

前記ゴム質重合体は、衝撃補強剤の総量に対して、例えば30〜90質量%の含量で含まれる。前記範囲内であれば、ポリ乳酸樹脂との相溶性に優れ、その結果、優れた衝撃補強効果を示す。   The rubbery polymer is included in an amount of, for example, 30 to 90% by mass with respect to the total amount of the impact reinforcing agent. If it is in the said range, it is excellent in compatibility with a polylactic acid resin, As a result, the outstanding impact reinforcement effect is shown.

前記不飽和化合物のうち、アクリル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸エステル、無水物、アルキルまたはフェニルN−置換マレイミド、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される1以上を用いることができる。ここで、前記アルキルは、C1〜C10のアルキルを意味するものであって、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルの具体的な例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、好ましくは、メチル(メタ)アクリレートを用いることができる。また、前記無水物としては、例えば、酸無水物を用いることができ、好ましくは、無水マレイン酸、無水イタコン酸などのようなカルボン酸無水物を用いることができる。   Among the unsaturated compounds, examples of the acrylic monomer include (meth) acrylic acid alkyl esters, (meth) acrylic acid esters, anhydrides, alkyl or phenyl N-substituted maleimides, and combinations thereof. One or more selected can be used. Here, the alkyl means C1-C10 alkyl, and specific examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl ( Examples thereof include meth) acrylate and butyl (meth) acrylate, and preferably methyl (meth) acrylate can be used. Moreover, as said anhydride, an acid anhydride can be used, for example, Preferably, carboxylic acid anhydrides, such as maleic anhydride and itaconic anhydride, can be used.

前記不飽和化合物のうち、芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、C1−C10のアルキル置換スチレン、ハロゲン置換スチレン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される1以上を用いることができる。前記アルキル置換スチレンの具体的な例としては、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、α−メチルスチレンなどが挙げられる。   Among the unsaturated compounds, as the aromatic vinyl monomer, for example, one or more selected from the group consisting of styrene, C1-C10 alkyl-substituted styrene, halogen-substituted styrene, and combinations thereof can be used. . Specific examples of the alkyl-substituted styrene include o-ethyl styrene, m-ethyl styrene, p-ethyl styrene, α-methyl styrene and the like.

前記不飽和化合物のうち、不飽和ニトリル単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される1以上を用いることができる。   Among the unsaturated compounds, as the unsaturated nitrile monomer, for example, one or more selected from the group consisting of acrylonitrile, methacrylonitrile, ethacrylonitrile, and combinations thereof can be used.

前記コアシェル共重合体は、本発明が属する技術分野にて通常の知識を有する者によって、容易に調製できる。   The core-shell copolymer can be easily prepared by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs.

前記衝撃補強剤は、例えば、前記(A)第1ポリ乳酸樹脂と前記(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維との総量100質量部に対して0.01〜30質量部、好ましくは、1〜10質量部の含量で含まれる。衝撃補強剤の含量が前記範囲内である場合、高い衝撃補強効果が得られ、また、引張強度、屈曲強度、屈曲弾性率などの機械的強度を改善することができる。   The impact reinforcing agent is, for example, 0.01 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of (A) the first polylactic acid resin and (B) the natural fibers surface-treated with the second polylactic acid resin. Preferably, it is contained in a content of 1 to 10 parts by mass. When the content of the impact reinforcing agent is within the above range, a high impact reinforcing effect can be obtained, and mechanical strength such as tensile strength, flexural strength, flexural modulus can be improved.

(4)その他の添加剤
本発明の一実施形態による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、その他の添加剤をさらに含むことができる。
(4) Other additives The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to an embodiment of the present invention may further include other additives.

前記添加剤としては、例えば、耐加水分解剤、難燃剤、難燃補助剤、有機補強剤、無機補強剤、抗菌剤、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、光安定剤、相溶化剤、無機物添加剤、界面活性剤、カップリング剤、可塑剤、混和剤、安定剤、滑剤、静電気防止剤、防炎剤、耐朽剤、着色剤、紫外線遮断剤、充填剤、核形成剤、接着調剤、粘着剤、及びこれらの混合物からなる群より選択される1以上を用いることができる。   Examples of the additive include hydrolysis resistance, flame retardant, flame retardant auxiliary, organic reinforcing agent, inorganic reinforcing agent, antibacterial agent, heat stabilizer, antioxidant, release agent, light stabilizer, and compatibilization. Agents, inorganic additives, surfactants, coupling agents, plasticizers, admixtures, stabilizers, lubricants, antistatic agents, flame retardants, antiseptics, colorants, UV blockers, fillers, nucleating agents, One or more selected from the group consisting of an adhesive preparation, a pressure-sensitive adhesive, and a mixture thereof can be used.

前記酸化防止剤としては、例えば、フェノール型、ホスファート型、チオエーテル型またはアミン型の酸化防止剤を用いることができる。前記離型剤としては、例えば、フッ素含有重合体、シリコーンオイル、ステアリン酸の金属塩、モンタン酸の金属塩、モンタン酸エステルワックスまたはポリエチレンワックスを用いることができる。また、前記耐朽剤としては、例えば、ベンゾフェノン型またはアミン型耐朽剤を用いることができる。前記着色剤としては、例えば、染料または顔料を用いることができる。前記紫外線遮断剤としては、例えば、酸化チタン(TiO)またはカーボンブラックを用いることができる。前記充填剤としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、シリカ、マイカ、アルミナ、粘土、炭酸カルシウム、硫酸カルシウムまたはガラスビードを用いることができ、このような充填剤を添加すれば、機械的強度及び耐熱性などの物性を向上させることができる。また、前記核形成剤としては、例えば、タルクまたはクレーを用いることができる。耐加水分解剤、難燃剤、難燃補助剤、有機補強剤、無機補強剤、抗菌剤、熱安定剤、光安定剤、相溶化剤、無機物添加剤、界面活性剤、カップリング剤、可塑剤、混和剤、安定剤、滑剤、静電気防止剤、防炎剤、接着調剤、粘着剤としては公知の材料を適宜用いることができる。 As the antioxidant, for example, a phenol type, a phosphate type, a thioether type or an amine type antioxidant can be used. As the mold release agent, for example, fluorine-containing polymer, silicone oil, metal salt of stearic acid, metal salt of montanic acid, montanic acid ester wax or polyethylene wax can be used. Moreover, as said antiseptic, a benzophenone type or an amine type antiseptic can be used, for example. As the colorant, for example, a dye or a pigment can be used. As the ultraviolet blocking agent, for example, titanium oxide (TiO 2 ) or carbon black can be used. As the filler, for example, glass fiber, carbon fiber, silica, mica, alumina, clay, calcium carbonate, calcium sulfate, or glass beads can be used. If such filler is added, mechanical strength and Physical properties such as heat resistance can be improved. Further, as the nucleating agent, for example, talc or clay can be used. Hydrolysis-resistant agent, flame retardant, flame retardant auxiliary, organic reinforcing agent, inorganic reinforcing agent, antibacterial agent, heat stabilizer, light stabilizer, compatibilizer, inorganic additive, surfactant, coupling agent, plasticizer As the admixture, stabilizer, lubricant, antistatic agent, flameproofing agent, adhesive preparation, and pressure-sensitive adhesive, known materials can be appropriately used.

前記添加剤は、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物の物性を阻害しない範囲の適切な含量で含まれうるが、好ましくは、前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物100質量部に対して40質量部以下、より好ましくは0.1〜20質量部の含量で含まれうる。   The additive may be included in an appropriate content within a range that does not inhibit the physical properties of the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition, but preferably 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition. Hereinafter, it may be contained in a content of preferably 0.1 to 20 parts by mass.

本発明の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、熱可塑性樹脂をさらに混合して用いることもできる。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition of the present invention can be used by further mixing a thermoplastic resin.

前記熱可塑性樹脂としては、特に制限されないが、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体樹脂、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される1以上を用いることができる。   The thermoplastic resin is not particularly limited, but a group consisting of polycarbonate resin, polyolefin resin, polyester resin, nylon resin, rubber-modified vinyl graft copolymer resin, polyacetal, polymethyl methacrylate, and combinations thereof. One or more selected more can be used.

前記ポリカーボネート樹脂は、例えば、分子量調節剤と触媒の存在下で、二価フェノールとホスゲンとの反応によって調製されうる。または、二価フェノールとカーボネート前駆体とのエステル相互交換反応によって調製されたものを用いることができる。また、前記ポリカーボネート樹脂を調製する際、多官能性芳香族化合物または、二官能性カルボン酸をさらに用いてもよい。前記二価フェノールの具体的な例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)が挙げられる。   The polycarbonate resin can be prepared, for example, by a reaction between a dihydric phenol and phosgene in the presence of a molecular weight regulator and a catalyst. Or what was prepared by ester interchange reaction of a dihydric phenol and a carbonate precursor can be used. Moreover, when preparing the said polycarbonate resin, you may further use a polyfunctional aromatic compound or a bifunctional carboxylic acid. Specific examples of the dihydric phenol include 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A).

前記ゴム変性ビニル系グラフト共重合体樹脂としては、例えば、ブタジエンゴム、アクリルゴムまたはスチレン/ブタジエンゴムに、スチレン、アクリロニトリル、及び選択的に(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体を混合物の形態でグラフト共重合したものや、またはブタジエンゴム、アクリルゴムまたはスチレン/ブタジエンゴムに、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの単量体をグラフト共重合したものが挙げられる。好ましくは、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)グラフト共重合体が用いられる。   Examples of the rubber-modified vinyl-based graft copolymer resin include a butadiene rubber, an acrylic rubber, or a styrene / butadiene rubber, and a mixture of styrene, acrylonitrile, and optionally a (meth) acrylic acid alkyl ester monomer. Examples include those obtained by graft copolymerization, or those obtained by graft copolymerization of a monomer of (meth) acrylic acid alkyl ester with butadiene rubber, acrylic rubber, or styrene / butadiene rubber. Preferably, an ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) graft copolymer is used.

前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物及び前記熱可塑性樹脂の混合物の総量に対して、例えば、10〜90質量%の含量で含まれることができ、好ましくは、30〜70質量%の含量で含まれる。前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物の含量が前記範囲内であれば、高い環境親和性が得られ、熱可塑性樹脂の長所を発現させることができる。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition may be included in an amount of, for example, 10 to 90% by mass with respect to the total amount of the mixture of the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition and the thermoplastic resin. Is contained in a content of 30 to 70% by mass. When the content of the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition is within the above range, high environmental compatibility can be obtained and the advantages of the thermoplastic resin can be expressed.

前述のような天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物において、前記第1ポリ乳酸樹脂と前記第2ポリ乳酸樹脂が互いに異なる異性体であることによってステレオコンプレックスが形成される場合、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物の結晶化度(X)は30J/g以上の範囲でありうる。前記結晶化度とは、示差走査熱量計(DSC)を用いて、250℃まで10℃/minで昇温しながら融点が140〜170℃で発生する熱量であるΔH(L−ポリ乳酸樹脂の結晶ピーク)と、融点が195〜250℃で発生する熱量であるΔHsc(ステレオコンプレックスの結晶ピーク)との総量を計算した値である。 In the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition as described above, when a stereocomplex is formed by the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin being different isomers, the natural fiber reinforced polylactic acid resin The crystallinity (X c ) of the composition can be in the range of 30 J / g or more. The crystallinity is ΔH L (L-polylactic acid resin) which is a calorific value generated at a melting point of 140 to 170 ° C. while raising the temperature to 250 ° C. at 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC). And the total amount of ΔH sc (stereocomplex crystal peak), which is the amount of heat generated at a melting point of 195 to 250 ° C.

また、前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物のステレオコンプレックスの比率(Rsc/L)は、0を超えることもでき、好ましくは30%以上の範囲を有する。ステレオコンプレックスの比率(Rsc/L)が0を超える場合、ステレオコンプレックスが形成されることを意味する。前記ステレオコンプレックスの比率とは、結晶中のステレオコンプレックス結晶が占める比率を意味し、ΔHsc/(ΔHsc+ΔH)×100の式によって計算した値である。 Moreover, the ratio (R sc / L ) of the stereocomplex of the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition can exceed 0, and preferably has a range of 30% or more. If the stereo complex ratio (R sc / L ) exceeds 0, it means that a stereo complex is formed. The ratio of the stereocomplex means the ratio occupied by the stereocomplex crystal in the crystal, and is a value calculated by the equation: ΔH sc / (ΔH sc + ΔH L ) × 100.

本発明による天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、240℃から結晶化温度まで液体窒素を用いて急冷却した後、等温条件で観察すれば、好ましくは、スフェルライト結晶が、天然繊維の表面以外の部分、具体的には、マトリックスの部分に比べて、前記天然繊維の表面において先に形成され、成長速度がより速い。ここで、前記スフェルライト結晶とは、幾つかの結晶が一つの点で放射状に配列された球状の多結晶を意味する。   When the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to the present invention is rapidly cooled from 240 ° C. to the crystallization temperature using liquid nitrogen and then observed under isothermal conditions, the spherulite crystals are preferably the surface of the natural fiber. It is formed earlier on the surface of the natural fiber and has a higher growth rate than other portions, specifically, the matrix portion. Here, the spherulite crystal means a spherical polycrystal in which several crystals are arranged radially at one point.

前記結晶化温度は、予め示差走査熱量計で測定して求めることができるが、100〜180℃であることが好ましい。より好ましくは、第2ポリ乳酸樹脂が第1ポリ乳酸樹脂と互いに異なる異性体を含むことによってステレオコンプレックスを形成する場合、前記結晶化温度は140〜180℃である。この際に観察されるスフェルライト結晶をステレオコンプレックススフェルライト結晶という。また、第1ポリ乳酸樹脂及び第2ポリ乳酸樹脂が同一な異性体を含む場合、前記結晶化温度は100〜110℃であることができる。   Although the said crystallization temperature can be calculated | required previously by a differential scanning calorimeter, it is preferable that it is 100-180 degreeC. More preferably, when the second polylactic acid resin includes a different isomer from the first polylactic acid resin to form a stereo complex, the crystallization temperature is 140 to 180 ° C. The spherulite crystal observed at this time is called a stereocomplex spherulite crystal. In addition, when the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin contain the same isomer, the crystallization temperature may be 100 to 110 ° C.

前記スフェルライト結晶の成長速度は、例えば、スフェルライト結晶の粒子が5μmまで成長するまでにかかる時間を測定すれば、天然繊維の表面では約9秒、マトリックスでは約1分12秒がかかる。   The growth rate of the spherulite crystal takes, for example, about 9 seconds for the surface of natural fibers and about 1 minute and 12 seconds for the matrix if the time required for the spherulite crystal particles to grow to 5 μm is measured. .

前記のように、天然繊維の表面にスフェルライト結晶が存在するか否かによって天然繊維の表面処理がされたか否かが確認できる。   As described above, whether or not the surface treatment of the natural fiber has been performed can be confirmed by whether or not spherulite crystals are present on the surface of the natural fiber.

本発明の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、樹脂組成物を製造する公知の方法によって製造することができる。例えば、構成成分とその他の添加剤とを同時に混合した後、押出機内で溶融圧出してペレット形態に製造することができる。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition of the present invention can be produced by a known method for producing a resin composition. For example, the components and other additives can be mixed at the same time and then melt-extruded in an extruder to produce pellets.

本発明はまた、前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を成形して製造した成形品を提供する。   The present invention also provides a molded article produced by molding the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition.

前記天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物は、機械的強度及び耐熱性が重要視される分野の成形製品、例えば、自動車部品、機械部品、電機電子部品、コンピュータなどの事務機器、雑貨などの用途に用いられ、特に、テレビ、コンピュータ、プリンター、洗濯機、カセットプレーヤー、オーディオ、携帯電話などのような電機電子製品のハウジングに有用に適用されうる。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition is used for molded products in fields where mechanical strength and heat resistance are important, for example, automotive parts, mechanical parts, electrical and electronic parts, computers and other office equipment, and miscellaneous goods. In particular, it can be usefully applied to housings of electrical and electronic products such as televisions, computers, printers, washing machines, cassette players, audio, mobile phones and the like.

以下、本発明の好ましい実施例を記載する。ただし、本発明が下記の実施例によって限定されるわけではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.

天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物の製造に用いられた各構成成分は次の通りである。   Each component used for manufacture of a natural fiber reinforced polylactic acid resin composition is as follows.

(1)ポリ乳酸樹脂
L−ポリ乳酸樹脂としては、米国Natureworks社製4032D(D−異性体1.2〜1.6質量%を含有)を用い、D−ポリ乳酸樹脂としては、Purac社製のD,D−ラクチド(D,D−ラクチド99質量%以上を含有)を、重量平均分子量が50,000g/molになるように重合して用いた。
(1) Polylactic acid resin As L-polylactic acid resin, 4032D (containing D-isomer 1.2 to 1.6% by mass) manufactured by Natureworks, USA, and as D-polylactic acid resin, manufactured by Purac Of D, D-lactide (containing 99% by mass or more of D, D-lactide) was polymerized to have a weight average molecular weight of 50,000 g / mol.

(2)天然繊維
大麻から製造され、セルロース成分が98質量%、平均長さは5mm、平均直径が10μmである天然繊維を用いた。
(2) Natural Fiber A natural fiber produced from cannabis and having a cellulose component of 98% by mass, an average length of 5 mm, and an average diameter of 10 μm was used.

前記天然繊維は、下記製造例1〜5により表面処理して用いた。   The natural fiber was used after being surface-treated according to the following Production Examples 1 to 5.

製造例1
乾燥した大麻を反応器に入れ、D,D−ラクチド単量体を開環重合することによってD−ポリ乳酸樹脂/大麻マスターバッチを製造した。
Production Example 1
D-polylactic acid resin / cannabis masterbatch was prepared by placing dried cannabis into a reactor and ring-opening polymerization of D, D-lactide monomer.

具体的には、前記開環重合は、はじめにバッチ型ミキサーに大麻とD,D−ラクチド単量体とを投入して、180℃で約5分間混合した後、ミキサーに接続された二軸押出機に直ちに供給して、反応圧出した圧出物をペレット形態に製造した。ここで、D,D−ラクチド単量体と大麻との投入量比は、最終含浸物で1:1の質量比を有するように調整した。   Specifically, in the ring-opening polymerization, first, cannabis and D, D-lactide monomer are introduced into a batch type mixer, mixed at 180 ° C. for about 5 minutes, and then twin screw extrusion connected to the mixer. Immediately fed to the machine, the reaction extrudate was produced in the form of pellets. Here, the input ratio of D, D-lactide monomer and cannabis was adjusted to have a mass ratio of 1: 1 in the final impregnated product.

この際、重合用触媒には、オクチル酸スズ(Sn(Ot))とトリフェニルホスフィンとを等モル比で混合して用いた。前記重合用触媒1モル当り500モルのD,D−ラクチド単量体を添加した。得られたD−ポリ乳酸樹脂と天然繊維とは1:1(D−ポリ乳酸樹脂:天然繊維)の質量比であった。 At this time, tin octylate (Sn (Ot) 2 ) and triphenylphosphine were mixed in an equimolar ratio as the polymerization catalyst. 500 moles of D, D-lactide monomer was added per mole of the polymerization catalyst. The obtained D-polylactic acid resin and natural fiber had a mass ratio of 1: 1 (D-polylactic acid resin: natural fiber).

このように製造されたD−ポリ乳酸樹脂、単量体、及び天然繊維の混合物より未反応単量体を除去するために、100℃で真空乾燥した。   In order to remove the unreacted monomer from the mixture of the D-polylactic acid resin, the monomer, and the natural fiber thus produced, it was vacuum dried at 100 ° C.

製造例2
D−ポリ乳酸樹脂と天然繊維とが1:1(D−ポリ乳酸樹脂:天然繊維)の質量比になるように、各々をバッチ型ミキサーに投入し、これを溶融混合した後、マスターバッチを製造した。
Production Example 2
Each of the D-polylactic acid resin and the natural fiber is put into a batch mixer so that the mass ratio of 1: 1 (D-polylactic acid resin: natural fiber) is obtained. Manufactured.

製造例3
D−ポリ乳酸樹脂と天然繊維とが1:1(D−ポリ乳酸樹脂:天然繊維)の質量比になるように、各々、連続繊維含浸装置に投入して、天然繊維の表面にD−ポリ乳酸樹脂が十分含浸されるようにした。
Production Example 3
Each of the D-polylactic acid resin and the natural fiber was put into a continuous fiber impregnation apparatus so that the mass ratio of 1: 1 (D-polylactic acid resin: natural fiber) was reached. The lactic acid resin was sufficiently impregnated.

長繊維タイプの天然繊維ロービングをD−ポリ乳酸溶融樹脂に含浸させた後、直線状に通過させて、D−ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維を得た。前記天然繊維は3〜50mmのペレット形態であった。   After impregnating the long fiber type natural fiber roving into the D-polylactic acid molten resin, the fiber was passed in a straight line to obtain natural fibers surface-treated with the D-polylactic acid resin. The natural fibers were in the form of 3-50 mm pellets.

(3)衝撃補強剤
三菱レーヨン社製の223−A(メチルメタクリレート−ブタジエンエチルアクリレート共重合体)を衝撃補強剤として用いた。
(3) Impact Reinforcing Agent 223-A (methyl methacrylate-butadiene ethyl acrylate copolymer) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. was used as an impact reinforcing agent.

実施例1
第1ポリ乳酸樹脂(L−ポリ乳酸樹脂)60質量%、及び製造例1により製造された第2ポリ乳酸樹脂(D−ポリ乳酸樹脂)で表面処理された天然繊維40質量%を、80℃の真空下で4時間乾燥させた後、通常の二軸押出機で180℃の温度範囲で圧出し、圧出物をペレット形態に製造した。
Example 1
60% by mass of the first polylactic acid resin (L-polylactic acid resin) and 40% by mass of natural fibers surface-treated with the second polylactic acid resin (D-polylactic acid resin) produced in Production Example 1 After being dried for 4 hours under a vacuum, the mixture was extruded in a temperature range of 180 ° C. with an ordinary twin-screw extruder to produce an extrudate in the form of pellets.

実施例2
第1ポリ乳酸樹脂(L−ポリ乳酸樹脂)80質量%、及び製造例1によって製造された第2ポリ乳酸樹脂(D−ポリ乳酸樹脂)で表面処理された天然繊維20質量%を用いたことを除いては、前記実施例1と同様の方法で行った。
Example 2
80% by mass of the first polylactic acid resin (L-polylactic acid resin) and 20% by mass of natural fibers surface-treated with the second polylactic acid resin (D-polylactic acid resin) produced in Production Example 1 were used. Except for, the same method as in Example 1 was used.

実施例3
製造例2によって第2ポリ乳酸樹脂(D−ポリ乳酸樹脂)で表面処理された天然繊維を用いたことを除いては、前記実施例1と同様の方法で行った。
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that natural fibers surface-treated with the second polylactic acid resin (D-polylactic acid resin) in Production Example 2 were used.

実施例4
製造例3によって第2ポリ乳酸樹脂(D−ポリ乳酸樹脂)で表面処理された天然繊維を用いたことを除いては、前記実施例1と同様の方法で行った。
Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that natural fibers surface-treated with the second polylactic acid resin (D-polylactic acid resin) in Production Example 3 were used.

実施例5
実施例1に衝撃補強剤をさらに用いたことを除いては、前記実施例1と同様の方法で行った。前記衝撃補強剤は、第1ポリ乳酸樹脂と第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維の総量100質量部に対して5質量部を投入した。
Example 5
The same procedure as in Example 1 was performed except that an impact reinforcing agent was further used in Example 1. The impact reinforcing agent was used in an amount of 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of natural fibers surface-treated with the first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin.

比較例1
天然繊維にいかなる表面処理も行わず、第1ポリ乳酸樹脂(L−ポリ乳酸樹脂)60質量%、第2ポリ乳酸樹脂(D−ポリ乳酸樹脂)20質量%、及び天然繊維20質量%を個別に添加したことを除いては、前記実施例1と同様の方法で行った。
Comparative Example 1
Without any surface treatment on natural fibers, 60% by mass of first polylactic acid resin (L-polylactic acid resin), 20% by mass of second polylactic acid resin (D-polylactic acid resin), and 20% by mass of natural fibers are individually provided. The same method as in Example 1 was carried out except that it was added.

比較例2
天然繊維にいかなる表面処理も行わず、第1ポリ乳酸樹脂(L−ポリ乳酸樹脂)80質量%、及び天然繊維20質量%を個別に添加したことを除いては、前記実施例1と同様の方法で行った。
Comparative Example 2
No surface treatment was performed on the natural fiber, and the same as in Example 1 except that 80% by mass of the first polylactic acid resin (L-polylactic acid resin) and 20% by mass of the natural fiber were individually added. Went in the way.

[試験例]
前記実施例1〜5、比較例1及び2により製造されたペレットを、80℃で4時間以上乾燥した後、6ozの射出成形機を用いて、シリンダー温度230℃、金型温度80℃、成形サイクルを60秒に設定し、ASTMダンベル試験片に射出成形することによって試片を調製した。調製した試片は下記の方法で物性を測定して、その結果を下記表1に示した。
1)熱変形温度(HDT):ASTM D648に準じて測定した。
2)引張強度:ASTM D638に準じて測定した。
3)屈曲強度:ASTM D790に準じて測定した。
4)屈曲弾性率:ASTM D790に準じて測定した。
5)IZOD衝撃強度:ASTM D256に準じて測定した(試片の厚さ1/4”)。
6)ΔH:140〜170℃で発見されるL−ポリ乳酸結晶の融点ピークに相当する熱量を測定した。
7)T:ΔHピークが現れる温度を測定した。
8)ΔHsc:195〜250℃で発見されるステレオコンプレックス結晶の融点ピークに相当する熱量を測定した。
9)Tsc:ΔHscピークが現れる温度を測定した。
10)結晶化度(X):TA instruments社製の示差走査熱量計(DSC)を用いて、各々の試片より、表面を避けて中心部位の最小5mg程度を取った後、250℃まで10℃/minで昇温しながら、融点が140〜170℃で発生する熱量であるΔH(L−ポリ乳酸の結晶ピーク)と、融点が195〜250℃で発生する熱量であるΔHsc(ステレオコンプレックスの結晶ピーク)の総量を計算して示した。
11)ステレオコンプレックスの比率(Rsc/L):結晶中のステレオコンプレックス結晶が占める比率を示し、ΔHsc/(ΔHsc+ΔH)×100の式によって計算した値である。
12)天然繊維の表面でのスフェルライト結晶の存在確認:前記実施例1〜5、比較例1及び2において、天然繊維が表面処理されたか否かは、天然繊維の表面にスフェルライト結晶が存在するか否かによって確認できる。具体的には、各試料を、液体窒素を用いて、240℃から結晶化温度(150℃の付近で観察される、示差走査熱量計で予め測定可能である)まで急冷した後、等温状態で光学偏光顕微鏡で観察して、スフェルライト結晶が天然繊維の表面で急速に成長する形状が観察されれば、その天然繊維はポリ乳酸樹脂に含浸された場合と見なすことができる。
天然繊維の表面でステレオコンプレックススフェルライト結晶の成長が観察される:○
天然繊維の表面でステレオコンプレックススフェルライト結晶の成長が観察できない:×
前記成長の有無は光学偏光顕微鏡で観察した。
[Test example]
The pellets produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were dried at 80 ° C. for 4 hours or more, and then a cylinder temperature of 230 ° C., a mold temperature of 80 ° C., and molding using a 6 oz injection molding machine. Specimens were prepared by setting the cycle to 60 seconds and injection molding into ASTM dumbbell specimens. The prepared specimens were measured for physical properties by the following method, and the results are shown in Table 1 below.
1) Heat distortion temperature (HDT): Measured according to ASTM D648.
2) Tensile strength: measured in accordance with ASTM D638.
3) Flexural strength: Measured according to ASTM D790.
4) Flexural modulus: measured in accordance with ASTM D790.
5) IZOD impact strength: Measured according to ASTM D256 (thickness of specimen ¼ ″).
6) ΔH L : The amount of heat corresponding to the melting point peak of L-polylactic acid crystals found at 140 to 170 ° C. was measured.
7) The temperature at which T L : ΔH L peak appears was measured.
8) ΔH sc : The amount of heat corresponding to the melting point peak of the stereocomplex crystal found at 195 to 250 ° C. was measured.
9) The temperature at which T sc : ΔH sc peak appears was measured.
10) Crystallinity (X c ): Using a differential scanning calorimeter (DSC) manufactured by TA instruments, taking a minimum of about 5 mg of the central portion from each specimen, avoiding the surface, up to 250 ° C. While increasing the temperature at 10 ° C./min, ΔH L (crystal peak of L-polylactic acid) that is a heat amount generated at a melting point of 140 to 170 ° C. and ΔH sc (a heat amount generated at a melting point of 195 to 250 ° C.). The total amount of the stereocomplex crystal peak) was calculated and shown.
11) Ratio of stereocomplex (R sc / L ): Indicates the ratio occupied by the stereocomplex crystal in the crystal, and is a value calculated by the formula ΔH sc / (ΔH sc + ΔH L ) × 100.
12) Confirmation of presence of spherulite crystals on the surface of natural fibers: In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, whether or not the natural fibers were surface-treated depends on whether the surface of the natural fibers is spherulite crystals. Can be confirmed by whether or not there exists. Specifically, each sample was rapidly cooled with liquid nitrogen from 240 ° C. to the crystallization temperature (observed in the vicinity of 150 ° C., which can be measured in advance with a differential scanning calorimeter), and then in an isothermal state. If a shape in which spherulite crystals grow rapidly on the surface of the natural fiber is observed with an optical polarization microscope, it can be considered that the natural fiber is impregnated with a polylactic acid resin.
Growth of stereocomplex spherulite crystals is observed on the surface of natural fibers: ○
The growth of stereocomplex spherulite crystals cannot be observed on the surface of natural fibers: ×
The presence or absence of the growth was observed with an optical polarization microscope.

また、前記実施例2により製造された試片を液体窒素を用いて240℃から140℃まで急冷した後、スフェルライト結晶を観察した結果、スフェルライト結晶の粒子が5μmまで成長するまでに、天然繊維の表面では約9秒、マトリックスでは約1分12秒の時間がかかった。   In addition, after the specimen manufactured in Example 2 was rapidly cooled from 240 ° C. to 140 ° C. using liquid nitrogen, the spherulite crystal was observed, and as a result, the spherulite crystal particles grew to 5 μm. The natural fiber surface took about 9 seconds and the matrix took about 1 minute 12 seconds.

Figure 2010121131
Figure 2010121131

前記表1のように、天然繊維をポリ乳酸樹脂で表面処理して用いた実施例1〜5は、天然繊維を表面処理せずにポリ乳酸樹脂と天然繊維を別途に添加した比較例1及び2と比較すれば、耐熱性、衝撃強度、及び引張強度、屈曲強度、屈曲弾性率の機械的物性に全て優れていることを確認することができる。   As shown in Table 1, Examples 1 to 5 in which natural fibers were surface-treated with a polylactic acid resin were used in Comparative Examples 1 and 5 in which a polylactic acid resin and natural fibers were added separately without surface treatment of natural fibers. Compared with 2, it can be confirmed that the heat resistance, impact strength, and mechanical properties of tensile strength, flexural strength, and flexural modulus are all excellent.

特に、第1ポリ乳酸樹脂としてL−ポリ乳酸樹脂を用い、第2ポリ乳酸樹脂としてD−ポリ乳酸樹脂を用いた実施例1〜5の優れた物性は、マトリックスに存在する基本樹脂であるL−ポリ乳酸樹脂と、天然繊維に存在するD−ポリ乳酸樹脂とがステレオコンプレックスを形成して、この部位の結晶化が促進されたことに起因する。   In particular, the excellent physical properties of Examples 1 to 5 using L-polylactic acid resin as the first polylactic acid resin and D-polylactic acid resin as the second polylactic acid resin are the basic resin L present in the matrix. -This is because the polylactic acid resin and the D-polylactic acid resin present in the natural fiber form a stereocomplex and the crystallization at this site is promoted.

一方、第1ポリ乳酸樹脂としてL−ポリ乳酸樹脂を用い、第2ポリ乳酸樹脂としてD−ポリ乳酸樹脂を用いて、いかなる表面処理も行わずに天然繊維を混合して用いた比較例1は、耐熱性、衝撃強度、及び機械的強度が全て低下し、結晶化度が低下することを確認することができる。また、L−ポリ乳酸樹脂と表面処理を行っていない天然繊維とを混合して用いた比較例2もまた、耐熱性、衝撃強度、及び機械的強度が全て低下していることを確認することができる。   On the other hand, Comparative Example 1 using L-polylactic acid resin as the first polylactic acid resin and D-polylactic acid resin as the second polylactic acid resin and mixing natural fibers without any surface treatment is as follows. It can be confirmed that the heat resistance, impact strength, and mechanical strength all decrease and the crystallinity decreases. In addition, Comparative Example 2 using a mixture of L-polylactic acid resin and natural fibers not subjected to surface treatment also confirms that heat resistance, impact strength, and mechanical strength are all reduced. Can do.

一方、製造例1により、天然繊維の表面にD−ポリ乳酸樹脂をその場合成した実施例1及び2は、製造例2によってバッチ型ミキサーを用いて溶融混合した実施例3と、製造例3によって連続含浸装置を用いて含浸させた実施例4と比較すれば、耐熱性、衝撃強度、及び機械的物性がさらに優れていることを確認することができる。   On the other hand, Examples 1 and 2 in which D-polylactic acid resin was formed on the surface of natural fiber according to Production Example 1 were obtained in Example 3 and Production Example 3 which were melt-mixed using Production Batch 2 using a batch mixer. Compared with Example 4 impregnated using a continuous impregnation apparatus, it can be confirmed that the heat resistance, impact strength, and mechanical properties are further excellent.

また、実施例4が実施例3よりさらに優れた物性を示すが、これは、連続含浸装置を用いて含浸させた場合が、バッチ型ミキサーを用いて溶融混合した場合より樹脂内の天然繊維の分散がさらに効率的であるためであると考えられる。   In addition, Example 4 shows more excellent physical properties than Example 3. This is because when impregnated using a continuous impregnation apparatus, the natural fiber in the resin is more melt-mixed using a batch mixer. This is probably because the dispersion is more efficient.

また、製造例1〜3の方法で表面処理された天然繊維を含む実施例1〜4の全てが、結晶化度やステレオコンプレックス比率においてはほとんど同等であるが、重合を通じた化学的含浸を用いた実施例1及び2は、単純な物理的含浸を用いた実施例3及び4と比較して、耐熱性、衝撃強度、及び機械的物性がさらに優れていることを確認することができる。物理的含浸の場合は、配合の際、天然繊維からD−ポリ乳酸が容易に遊離しうるが、化学的含浸の場合は、ステレオコンプレックスが天然繊維の表面に形成されるので、樹脂と天然繊維との間の結合力がさらに増大するためと考えられる。   In addition, all of Examples 1 to 4 including natural fibers surface-treated by the methods of Production Examples 1 to 3 are almost equivalent in crystallinity and stereocomplex ratio, but use chemical impregnation through polymerization. It can be confirmed that Examples 1 and 2 were further superior in heat resistance, impact strength, and mechanical properties as compared with Examples 3 and 4 using simple physical impregnation. In the case of physical impregnation, D-polylactic acid can be easily liberated from natural fibers at the time of compounding, but in the case of chemical impregnation, a stereocomplex is formed on the surface of natural fibers, so that resin and natural fibers This is thought to be due to a further increase in the binding force between the two.

通常、天然繊維を含むポリ乳酸樹脂組成物は、天然繊維を多く添加するほど衝撃強度が低下するが、本実施例によれば、天然繊維をより多く含む実施例1が、実施例2に比べて衝撃強度が高いことを確認することができる。これは、天然繊維の周辺の結晶構造が天然繊維を支持することによって衝撃強度が向上するためであると考えられる。   Normally, the polylactic acid resin composition containing natural fibers has a lower impact strength as more natural fibers are added. According to this example, Example 1 containing more natural fibers is more in comparison with Example 2. It can be confirmed that the impact strength is high. This is considered to be because the impact strength is improved by the crystal structure around the natural fiber supporting the natural fiber.

1 第1ポリ乳酸樹脂、
3 天然繊維、
5 第2ポリ乳酸樹脂。
1 first polylactic acid resin,
3 Natural fiber,
5 Second polylactic acid resin.

Claims (17)

(A)第1ポリ乳酸樹脂50〜95質量%;及び
(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維5〜50質量%;を含み、
前記第2ポリ乳酸樹脂は前記第1ポリ乳酸樹脂と互いに異なる異性体を含む、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。
(A) 50 to 95% by mass of the first polylactic acid resin; and (B) 5 to 50% by mass of natural fibers surface-treated with the second polylactic acid resin.
The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition, wherein the second polylactic acid resin contains isomers different from the first polylactic acid resin.
(A)第1ポリ乳酸樹脂50〜95質量%;及び
(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維5〜50質量%;を含み、
240℃から結晶化温度まで急冷した後、等温条件で観察時、スフェルライト結晶が、前記天然繊維の表面で、前記天然繊維の表面以外の部分よりも先に形成され、成長速度がより速い、天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。
(A) 50 to 95% by mass of the first polylactic acid resin; and (B) 5 to 50% by mass of natural fibers surface-treated with the second polylactic acid resin.
After rapid cooling from 240 ° C. to the crystallization temperature, when observed under isothermal conditions, spherulite crystals are formed on the surface of the natural fiber before the portion other than the surface of the natural fiber, and the growth rate is faster. Natural fiber reinforced polylactic acid resin composition.
前記結晶化温度は100〜180℃である、請求項2に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to claim 2, wherein the crystallization temperature is 100 to 180 ° C. 前記スフェルライト結晶はステレオコンプレックススフェルライト結晶であり、前記結晶化温度は140〜180℃である、請求項2または3に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to claim 2 or 3, wherein the spherulite crystal is a stereocomplex spherulite crystal, and the crystallization temperature is 140 to 180 ° C. 前記第1ポリ乳酸樹脂及び前記第2ポリ乳酸樹脂は、各々、L−ポリ乳酸(PLLA)樹脂、D−ポリ乳酸(PDLA)樹脂、L,D−ポリ乳酸樹脂、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The first polylactic acid resin and the second polylactic acid resin are each composed of L-polylactic acid (PLLA) resin, D-polylactic acid (PDLA) resin, L, D-polylactic acid resin, and combinations thereof. The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to any one of claims 1 to 4, which is further selected. 前記L−ポリ乳酸(PLLA)樹脂は、L−乳酸から誘導される繰り返し単位を95質量%以上含み、前記D−ポリ乳酸(PDLA)樹脂は、D−乳酸から誘導される繰り返し単位を95質量%以上含む、請求項5に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The L-polylactic acid (PLLA) resin contains 95 mass% or more of repeating units derived from L-lactic acid, and the D-polylactic acid (PDLA) resin contains 95 mass of repeating units derived from D-lactic acid. The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to claim 5, comprising at least%. 前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維は、前記天然繊維の表面に前記第2ポリ乳酸樹脂をその場(in−situ)合成して、前記第2ポリ乳酸樹脂及び前記天然繊維をバッチ型ミキサーを用いて溶融混合して、または、連続含浸装置を用いて前記天然繊維の表面に前記第2ポリ乳酸樹脂を含浸させて得られる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber surface-treated with the second polylactic acid resin is synthesized in-situ with the second polylactic acid resin on the surface of the natural fiber, and the second polylactic acid resin and the natural fiber are synthesized. It melt-mixes using a batch type mixer, or is obtained by making the surface of the said natural fiber impregnate the said 2nd polylactic acid resin using a continuous impregnation apparatus, The any one of Claims 1-6 obtained. Natural fiber reinforced polylactic acid resin composition. 前記第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維は、前記第2ポリ乳酸樹脂と前記天然繊維とが1:0.1〜1:10(ポリ乳酸樹脂:天然繊維)の質量比を有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber surface-treated with the second polylactic acid resin has a mass ratio of the second polylactic acid resin and the natural fiber of 1: 0.1 to 1:10 (polylactic acid resin: natural fiber). The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to any one of claims 1 to 7. 前記天然繊維は靭皮繊維である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber-reinforced polylactic acid resin composition according to claim 1, wherein the natural fiber is a bast fiber. 前記天然繊維は、セルロースを70質量%以上含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber-reinforced polylactic acid resin composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the natural fiber contains 70% by mass or more of cellulose. 前記天然繊維の平均長さは0.01〜100mmである、請求項1〜10のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the natural fiber has an average length of 0.01 to 100 mm. 前記天然繊維の平均直径は0.001〜50μmである、請求項1〜11のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the natural fiber has an average diameter of 0.001 to 50 µm. 前記(A)第1ポリ乳酸樹脂と前記(B)第2ポリ乳酸樹脂で表面処理された天然繊維との総量100質量部に対して衝撃補強剤0.01〜30質量部をさらに含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   It further comprises 0.01-30 parts by mass of impact reinforcement with respect to 100 parts by mass of the total amount of the (A) first polylactic acid resin and the natural fibers surface-treated with the (B) second polylactic acid resin. Item 15. The natural fiber-reinforced polylactic acid resin composition according to any one of Items 1 to 12. 前記衝撃補強剤は、オレフィン系ゴムに、無水マレイン酸、メタクリル酸グリシジル、オキサゾリン、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される反応性基がグラフトされた反応性オレフィン系共重合体;ゴム質重合体に不飽和化合物がグラフトされたコアシェル共重合体;及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項13に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   The impact reinforcing agent is a reactive olefin copolymer in which a reactive group selected from the group consisting of maleic anhydride, glycidyl methacrylate, oxazoline, and combinations thereof is grafted to an olefin rubber; The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to claim 13, selected from the group consisting of a core-shell copolymer grafted with an unsaturated compound in the coalescence; and a mixture thereof. 耐加水分解剤、難燃剤、難燃補助剤、有機補強剤、無機補強剤、抗菌剤、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、光安定剤、相溶化剤、無機物添加剤、界面活性剤、カップリング剤、可塑剤、混和剤、安定剤、滑剤、静電気防止剤、防炎剤、耐朽剤、着色剤、紫外線遮断剤、充填剤、核形成剤、接着調剤、粘着剤、及びこれらの混合物からなる群より選択される1以上の添加剤をさらに含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   Hydrolysis-resistant agent, flame retardant, flame retardant auxiliary, organic reinforcing agent, inorganic reinforcing agent, antibacterial agent, heat stabilizer, antioxidant, mold release agent, light stabilizer, compatibilizer, inorganic additive, surface activity Agents, coupling agents, plasticizers, admixtures, stabilizers, lubricants, antistatic agents, flameproofing agents, antiseptics, colorants, UV blockers, fillers, nucleating agents, adhesive preparations, adhesives, and the like The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to any one of claims 1 to 14, further comprising one or more additives selected from the group consisting of: ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ゴム変性ビニル系グラフト共重合体樹脂、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群より選択される1以上の熱可塑性樹脂をさらに含む、請求項1〜15のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物。   One or more thermoplastic resins selected from the group consisting of polycarbonate resins, polyolefin resins, polyester resins, nylon resins, rubber-modified vinyl graft copolymer resins, polyacetals, polymethyl methacrylates, and combinations thereof; The natural fiber reinforced polylactic acid resin composition according to any one of claims 1 to 15. 請求項1〜16のいずれか1項に記載の天然繊維強化ポリ乳酸樹脂組成物を用いて製造される成形品。   The molded article manufactured using the natural fiber reinforced polylactic acid resin composition of any one of Claims 1-16.
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