JP5192076B2 - 耐熱性ポリ乳酸コンパウンド - Google Patents
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Description
本出願は、2008年4月24日に出願された代理人事件番号12008011を有する米国仮特許出願番号第61/047,460号、および、2009年3月20日に出願された代理人事件番号12009006を有する米国仮特許出願番号第61/161,902号からの優先権を主張し、上記米国仮特許出願番号第61/047,460号および米国仮特許出願番号第61/161,902号は、いずれも参照として援用される。
本発明は、使用中のポリ乳酸コンパウンドの構造的完全性を改善するための耐熱性改質剤を有するポリ乳酸コンパウンドに関連する。
プラスチックは、粉々になったり、さび付いたり、腐敗したりしないように作り得るので、プラスチック製品は、ガラス、金属、および木製品に取って代わった。プラスチック製品の耐久性はまた、処分のジレンマを引き起こしている。また、多くのプラスチック樹脂が石油化学製品から作られ、それは長期の供給およびコストの問題を有する。
ポリ乳酸は、3つの最も広く普及した(調査されている)生物由来樹脂のうちのおそらく1つであるが、それは取って代わるはずの化石由来の樹脂と比較した場合、低い熱たわみ温度を有するという明確な不都合を有する。
本発明の好ましい実施形態では、例えば以下が提供される:
(項目1)
耐熱性ポリ乳酸コンパウンドであって、
(a)ポリ乳酸および
(b)スチレン無水マレイン酸コポリマー;
のブレンドを含み、ここで、該コンパウンドは、ポリ乳酸を重要成分として有し;
ここで、ポリ乳酸とスチレン無水マレイン酸コポリマーとは、2.3:1.0またはそれより小さい重量比を有し;そして
ここで、該ブレンドされたコンパウンドがプラスチック製品へと成形される前に本質的に乾燥されるならば、該プラスチック製品へと成形された後の該ブレンドされたコンパウンドは、いずれもASTM D648のプロトコルを使用して66ポンド/平方インチで測定した場合に、該ポリ乳酸単独の熱たわみ温度よりも少なくとも5℃高い熱たわみ温度の上昇を有する、コンパウンド。
(項目2)
前記ブレンドされたコンパウンドがプラスチック製品へと成形される前に本質的に乾燥されるならば、該プラスチック製品へと成形された後の該ブレンドされたコンパウンドは、ASTM D648のプロトコルを用いて66ポンド/平方インチにおいて少なくとも65℃の熱たわみ温度を有する、項目1に記載のコンパウンド。
(項目3)
ポリ(メタ)アクリレートの相溶化剤をさらに含む、項目1または項目2に記載のコンパウンド。
(項目4)
前記ポリ乳酸および前記スチレン無水マレイン酸コポリマーが一緒にブレンドされる前またはブレンドされる間に乾燥される、項目1または項目2に記載のコンパウンド。
(項目5)
衝撃改質剤をさらに含む、項目1または項目2または項目3に記載のコンパウンド。
(項目6)
炭酸カルシウムをさらに含む、項目1または項目2に記載のコンパウンド。
(項目7)
スチレン無水マレイン酸コポリマーの量が、前記コンパウンド全体の約7重量パーセント〜約54重量パーセントの範囲に及び、そしてここで、ポリ乳酸とスチレン無水マレイン酸コポリマーとが、1.9:1.0またはそれより小さい重量比を有する、項目1または項目2に記載のコンパウンド。
(項目8)
スチレン無水マレイン酸コポリマーの量が、前記コンパウンド全体の約7重量パーセント〜約54重量パーセントの範囲に及び、そしてここで、ポリ乳酸とスチレン無水マレイン酸コポリマーとが、1.9:1.0またはそれより小さい重量比を有する、項目3〜6のいずれかに記載のコンパウンド。
(項目9)
前記本質的に乾燥された後のブレンドされたコンパウンドが、0.1%未満の水分含量を有し、そしてここで、前記ポリ乳酸は、該コンパウンドの主成分である、項目1または項目2に記載のコンパウンド。
(項目10)
前記本質的に乾燥された後のブレンドされたコンパウンドが、0.1%未満の水分含量を有し、そしてここで、前記ポリ乳酸は、該コンパウンドの主成分である、項目3〜7のいずれかに記載のコンパウンド。
(項目11)
項目1または項目2に記載のブレンドされたコンパウンドから成形された、プラスチック製品。
(項目12)
前記製品が、成型または押出し成形され、そしてここで、該製品は、輸送、アプライアンス、エレクトロニクス、ビルディングおよび建造物、包装または消費者マーケットにおける使用のために成形される、項目11に記載の製品。
(項目13)
項目3〜10のいずれかに記載のブレンドされたコンパウンドから成形されたプラスチック製品であって、ここで、該プラスチック製品は、いずれもASTM D648のプロトコルを用いて66ポンド/平方インチにて測定した場合にポリ乳酸単独から製造したプラスチック製品の熱たわみ温度よりも少なくとも5℃高い熱たわみ温度の上昇を有する、製品。
(項目14)
前記製品が、成型または押出し成形され、そしてここで、該製品は、輸送、アプライアンス、エレクトロニクス、ビルディングおよび建造物、包装または消費者マーケットにおける使用のために成形される、項目13に記載の製品。
(項目15)
項目1または項目2のいずれかに記載のコンパウンドを製造する方法であって、
(a)ポリ乳酸およびスチレン無水マレイン酸コポリマーを含む材料を集める工程、ならびに
(b)これらをブレンドして、輸送、アプライアンス、エレクトロニクス、ビルディングおよび建造物、包装または消費者マーケットにおいて使用するために成形されるプラスチック製品へとその後成型または押出し成形するためのコンパウンドにする工程
を包含する、方法。
(項目16)
(c)前記ブレンドされたコンパウンドを0.1%未満の水分含量まで乾燥させる工程、および
(d)該ブレンドされたコンパウンドを、輸送、アプライアンス、エレクトロニクス、ビルディングおよび建造物、包装または消費者マーケットにおいて使用するためのプラスチック製品へと成形する工程
をさらに包含する、項目15に記載のコンパウンドを製造する方法。
(ポリ乳酸)
PLAは、以下の単量体反復基を有する、周知の生体高分子である:
SMACは、以下のコモノマー反復基を有するコポリマーである:
PLAとSMACとのブレンドを助けるために、相溶化剤を使用し得る。ラクチド部分およびスチレン部分または無水物部分のいずれかに親和性を有する、任意の二重親和性コンパウンドまたは分子が、相溶化剤として使用するための候補であり得る。
任意の従来の衝撃改質剤が、本発明のコンパウンドにおいて使用するための候補である。コア/シェル衝撃改質剤、弾性衝撃改質剤等が適当である。
任意の従来の充填材が、本発明のコンパウンドにおいて使用するための候補である。充填材は、そのコンパウンドの物理的性質に有害な影響を与えずに、質量を上昇させる。Specialty Minerals、New York CityのMineral Technologies,Inc.のビジネスユニットからEmforce(登録商標)として販売されている、沈降炭酸カルシウムが、本発明において使用するために適当であることが見出された。
本発明のコンパウンドは、コンパウンドに関する望ましい加工または性能特性を得るために十分な量で、他の従来のプラスチック添加物を含み得る。その量は、添加物の無駄にならないようにすべきであり、コンパウンドの加工または性能に有害とならないようにすべきである。熱可塑性コンパウンディングの業者は、過度の実験無しで、しかしPlastics Design Library(www.williamandrew.com)のPlastics Additives Database(2004)のような専門書を参照して、本発明のコンパウンドに含めるために、多くの異なる型の添加物から選択し得る。
本発明のコンパウンドの調製は、単純である。本発明のコンパウンドを、バッチまたは継続的な操作で作製し得る。
あらゆるプラスチック製品が、本発明のコンパウンドを使用するための候補である。PLAの熱耐久性が現在達成され、少なくとも5℃のHDTの差異(および好ましくは66psiにおいて少なくとも65℃のHDT)を必要とする、以前は化石由来ポリマーで作られた、全ての型のプラスチック製品を、今や持続可能なPLAポリマーコンパウンドから作り得る。
(比較例A〜Dおよび実施例1〜19)
純PLA樹脂を得て、そして18個の異なるコンパウンドを調製した。
表7は、使用された未加工の物質材料を示す。
Claims (5)
- 耐熱性ポリ乳酸コンパウンドであって、
(a)ポリ乳酸および
(b)スチレン無水マレイン酸コポリマー;
のブレンドを含み、ここで、該コンパウンドは、ポリ乳酸を重要成分として有し;
ここで、ポリ乳酸とスチレン無水マレイン酸コポリマーとは、2.3:1.0から0.67:1.0の重量比を有し;
該スチレン無水マレイン酸コポリマーは、4:1から1:1の範囲のスチレン部分対無水マレイン酸部分のモル比を有し、かつ、1000から50,000の範囲の数平均分子量を有するか、または、20:1から5:1の範囲のスチレン部分対無水マレイン酸部分のモル比を有し、かつ、75,000から250,000の範囲の数平均分子量を有し;そして
ここで、該ブレンドされたコンパウンドがプラスチック製品へと成形される前に本質的に乾燥されるならば、該プラスチック製品へと成形された後の該ブレンドされたコンパウンドは、いずれもASTM D648のプロトコルを使用して66ポンド/平方インチで測定した場合に、該ポリ乳酸単独の熱たわみ温度よりも少なくとも5℃高い熱たわみ温度の上昇を有する、コンパウンド。 - ポリ(メタ)アクリレートの相溶化剤、衝撃改質剤および炭酸カルシウムをさらに含む、請求項1に記載のコンパウンド。
- スチレン無水マレイン酸コポリマーの量が、前記コンパウンド全体の20重量パーセント〜47重量パーセントの範囲に及び、そしてここで、ポリ乳酸とスチレン無水マレイン酸コポリマーとが、1.9:1.0から0.67:1.0の重量比を有し、そしてここで、該本質的に乾燥された後のブレンドされたコンパウンドが、0.1%未満の水分含量を有し、そしてここで、前記ポリ乳酸は、該コンパウンドの主成分である、請求項2に記載のコンパウンド。
- 請求項1または請求項2に記載のブレンドされたコンパウンドから成形された、プラスチック製品であって、該製品は、成型または押出し成形され、そしてここで、該製品は、
輸送、アプライアンス、エレクトロニクス、ビルディングおよび建造物、包装または消費者マーケットにおける使用のために成形される、製品。 - 請求項1または請求項2のいずれかに記載のコンパウンドを製造する方法であって、
(a)ポリ乳酸およびスチレン無水マレイン酸コポリマーを含む材料を集める工程、ならびに
(b)これらをブレンドして、輸送、アプライアンス、エレクトロニクス、ビルディングおよび建造物、包装または消費者マーケットにおいて使用するために成形されるプラスチック製品へとその後成型または押出し成形するためのコンパウンドにする工程
を包含する、方法。
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