JP2014108296A - 生体内分解吸収性繊維強化複合材料およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生体内分解吸収性樹脂と、生体内分解吸収性繊維とを混練してマスターバッチを作製した後に、前記マスターバッチに前記生体内分解吸収性樹脂および生体内分解吸収性繊維に対して化学的に反応出来る官能基を有する反応性添加剤を、さらに加えて混練することによって、生体内分解吸収性材料の強度を向上させることができる。
【選択図】 なし
Description
そこで本発明では、生体内分解吸収性樹脂の強度を上げるために、生体内分解吸収性繊維と少量の添加剤を用いることにより、延伸工程を行うことなく優れた強度を有する生体内分解吸収性繊維強化複合材料を提供することを目的とする。
またこの生体内分解吸収性複合材料を熱溶融混練により、混合し製造する方法。
ポリ乳酸(PLA)/ポリグリコール酸(PGA)繊維/リジンジイソシアネート(LDI)複合材料を以下の方法に従って作製した。
PGA繊維は溶融紡糸により作製を行った。溶融紡糸時の樹脂溶融温度は250℃とした。溶融紡糸後、約70℃で延伸を行い、繊維径0.02mmの強度の高いPGA繊維を作製した。
PLLA(三井化学株式会社製 商品名レイシア H100J 重量平均分子量138,000)を真空乾燥機内で60℃、12時間真空乾燥を行った。前記PGA繊維は約500mmの長さに切断した。これらのPLLAと、PGA繊維を一軸溶融混練押出機(株式会社星プラスチック製 CER40)を用いて、樹脂溶融温度190℃、スクリュー回転速度30rpmの条件で溶融混練を行い、PLLA/PGA繊維マスターバッチを作製した。PLLAとPGA繊維の混練比は重量比でPLLA/PGA繊維=95/5とした。得られたPLLA/PGA繊維マスターバッチとLDIをドライブレンド後、二軸押出混練機(株式会社東洋精機製作所 ラボプラストミル4C150)を用いて、樹脂溶融温度190℃、スクリュー回転速度60rpmの条件で溶融混練を行い、PLA/PGA繊維/LDI複合材料を作製した。なお、LDIはPLA/PGAマスターバッチに対して、重量比で1、2、4重量%になるように添加した。得られた混練物は、小型粒断機(ハーモ社製、SPCII−400S)を用いてペレット形状に加工した。
前記(2)で作製した複合材料ペレットを真空熱プレス機(井元製作所製、IMC−11FA)を用いて、溶融温度190℃、溶融時間10分間、プレス圧力8MPaで溶融圧縮成形を行ったのち、冷却プレス機(井元製作所製、IMC−181B)で急冷した。得られたフィルムは、厚さ150μmであった。
前記(3)で作製したフィルムを鉄板で挟み、真空乾燥機中で120℃、2時間熱処理を行い、その後、冷却プレス機(井元製作所製、IMC−181B)で急冷を行い、複合材料フィルムを得た。
PGA繊維は約300mmの長さに切断したものを用いた以外は、前記実施例1と同じ方法で複合材料フィルムを得た。
PLLA/PGA繊維/LDI複合材料と熱履歴を合わせるために、PLLA単体についても、混練を行った。
PLLA(三井化学株式会社製 商品名レイシア H100J 重量平均分子量138,000)を真空乾燥機内で60℃、12時間真空乾燥を行った。PLLAを一軸溶融混練押出機(株式会社星プラスチック製 CER40)を用いて、樹脂溶融温度190℃、スクリュー回転速度30rpmの条件で溶融混練を行い、PLLA混練物を得た。得られたPLA混練物を二軸押出混練機(株式会社東洋精機製作所 ラボプラストミル4C150)を用いて、樹脂溶融温度190℃、スクリュー回転速度60rpmの条件で溶融混練を行った。得られた混練物は、小型粒断機(ハーモ社製、SPCII−400S)を用いてペレット形状に加工した。
その後のフィルム作製、熱処理は、実施例1および2と同様の装置、手順で行った。
比較として、PLLA/PGA繊維複合材料についても作製した。
PLLA(三井化学株式会社製 商品名レイシア H100J 重量平均分子量138,000)を真空乾燥機内で60℃、12時間真空乾燥を行った。またPGA繊維は約500mmに切断したものを用いた。これらのPLLAとPGA繊維を一軸溶融混練押出機(株式会社星プラスチック製 CER40)を用いて、樹脂溶融温度190℃、スクリュー回転速度30rpmの条件で溶融混練を行い、PLA/PGA繊維マスターバッチを作製した。PLLAとPGA繊維の混練比は重量比でPLLA/PGA繊維=95/5とした。PLLA/PGA繊維/LDI複合材料と同様の熱履歴とするために、得られたPLLA/PGA繊維マスターバッチを、二軸押出混練機(株式会社東洋精機製作所 ラボプラストミル4C150)を用い、実施例1および2とは異なりLDIを添加することなく樹脂溶融温度190℃、スクリュー回転速度60rpmの条件で溶融混練を行った。得られた混練物は、小型粒断機(ハーモ社製、SPCII−400S)を用いてペレット形状に加工した。
その後のフィルム作製、熱処理は、実施例1および2と同様の装置、手順で行った。
(1)三点曲げ試験
実施例1、2および比較例1、2の各サンプルについて、三点曲げ試験を行い、最大曲げ強度の評価を行った。各サンプルを6mm×0.4mmの短冊状に切り出し、試験片とした。小型万能力学試験機(井元製作所製)を使用し、試験速度5mm/min、支点間距離14mmとして、測定環境温度を室温(約25℃)、37℃として測定を行った。測定数は3個とした。
測定結果を表1に示す。
Claims (5)
- 生体内分解吸収性樹脂と、生体内分解吸収性繊維と、前記生体内分解吸収性樹脂および生体内分解吸収性繊維に対して化学的に反応出来る官能基を有する反応性添加剤を含む生体内分解吸収性繊維強化複合材料。
- 反応性添加剤がリジンジイソシアネートである請求項1に記載の生体内分解吸収性繊維強化複合材料。
- 生体内分解吸収性樹脂がポリ乳酸である請求項1又2に記載の生体内分解吸収性繊維強化複合材料。
- 生体内分解吸収性繊維がポリグリコール酸である請求項1〜3のいずれかに記載の生体内分解吸収性繊維強化複合材料。
- 生体内分解吸収性樹脂と生体内分解吸収性繊維とを、生体内分解吸収性樹脂の融点以上、生体内分解吸収性繊維の融点以下の温度で溶融混練を行ってマスターバッチを作製した後に、前記マスターバッチと反応性添加剤とを溶融混練する生体内分解吸収性繊維強化複合材料の製造方法。
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PGA繊維分散がPLAの力学特性へ及ぼす影響、日本機械学会[NO.12-5]M&M2012材料力学カンファレンス、2012.9.2, JPN6016037384, ISSN: 0003408662 * |
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