JP5556010B2 - 熱可塑性樹脂の成形方法及び成形品 - Google Patents
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Description
本発明は、前記熱可塑性樹脂の成形方法により提供することができる。
(ポリヒドロキシアルカノエート)
ポリ3ヒドロキシブチレート(P3HB)は、グルコースを炭素源とするLB培地、MR培地等でシュードモナス属菌、ラルストニア属菌、バチルス属菌、コリネバクテリウム属菌により生産すればよい。
ポリ乳酸(樹脂(B))は、従来から知られているポリ乳酸生産法により、ポリL乳酸、ポリD乳酸、ポリL乳酸sポリD乳酸からなるステレオコンプレックスを作製すればよい。ポリ乳酸は、市販品も多く知られているので、これらを利用してもよい。ポリ乳酸の重量平均分子量Mwは、GPC分析による標準ポリスチレン換算値で、好ましくは5〜50万、より好ましくは10〜25万である。
結晶化核剤は、ポリ乳酸等のバイオマス資源由来の熱可塑性樹脂に用いられる結晶化核剤であれば、どのようなものでもよい。例えば、タルク系核剤、フェニル基を持つ金属塩系材料からなる核剤、ベンゾイル化合物系からなる核剤などが好ましく用いられる。その他公知の結晶化核剤、例えば乳酸塩、安息香酸塩、シリカ、リン酸エステル塩系などを用いても問題は無い。
本発明に用いられる熱可塑性樹脂には、相溶化剤、可塑化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、加水分解抑制剤等の各種添加剤を適宜配合することもできる。可塑剤としては、一般にポリマーの可塑剤として用いられる公知のものを特に制限なく用いることができ、例えばポリエステル可塑剤、グリセリン系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、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などを挙げることができる。相溶化剤は、熱可塑性樹脂(A)とポリ乳酸の相溶化剤として機能するものであれば特に制限はない。相溶化剤としては、無機充填剤、グリシジル化合物、酸無水物をグラフト若しくは共重合した高分子化合物、及び有機金属化合物が挙げられ、これらの一種または二種以上を用いてもよい。加水分解抑制剤としては公知のものを特に制限なく用いることができ、例えば、ポリカルボジイミド樹脂などが挙げられる。
上記のポリヒドロキシアルカノエート(熱可塑性樹脂(A))と、ポリ乳酸(樹脂(B))と、結晶化核剤(C)と、必要に応じてその他の添加剤とを所定の割合で、2軸混練押出機などで混合混練し、ペレット状にすれば、本発明に使用する熱可塑性樹脂となる。2軸混練押出機は、通常の石油系樹脂用の押出機を使用すればよく、例えば、180度程度の混練温度で混練し、ペレット化すればよい。樹脂の混合割合は、熱可塑性樹脂(A)10〜90重量部、ポリ乳酸(樹脂(B))90〜10重量部の範囲とする。特に耐熱性が必要な成形品を製造する場合は、熱可塑性樹脂(A)と樹脂(B)の重量比率を90:10〜30:70とすることが望ましい。また、熱可塑性樹脂(A)と樹脂(B)を含む樹脂混合物100重量部に対し、結晶化核剤(C)を0.1重量部から5重量部添加する。ポリ乳酸の混合割合が90重量部を超えると、耐熱性が十分でなくなったり、成形時の成形温度上昇や成型時間の延長など成形性が好ましくなくなる。
熱可塑性樹脂のペレットを通常の石油系樹脂用の射出成形機で、石油系樹脂と同様にして射出成形すれば、本発明の成形品が製造できる。成形における金型温度は、水冷却用金型を利用しやすい温度である40〜90℃とし、冷却時間は、通常の成形品では、10〜60秒とすればよい。本発明における熱可塑性樹脂の成形法は、射出成形法のみに制限されるものではなく、例えば、プレス成形、押出成形、発泡成形、中空成形、その他のいずれの成形法であっても問題はない。なお、成形時に前記の添加剤を使用してもよい。
(熱可塑性樹脂(A1)の作製)
(P(3HB−Co−3HV)の作製)
バチルス属菌等を用い、ペプトン5.0g/L、イーストエキス5.0g/L、肉エキス5.0g/Lを含む培地(pH6.95)で16時間培養した培養液を、窒素源を制限した最少培地(グルコースを含む)にプロピオン酸を添加し、45℃で48時間培養し、湿菌体を得た。得られた湿菌体を凍結乾燥し、乾燥菌体量の80倍量のクロロホルムを添加し、80℃で菌体内物質を抽出した。不溶分をろ別し、ろ液にメタノールを加えて菌体抽出物を再析出させ、析出物をろ過し精製した。精製物を重クロロホルムに溶解し、NMR解析によって、3−ヒドロキシブチレートと3−ヒドロキシバリレートとの共重合体(P(3HB−Co−3HV))であることを確認した。得られた(P(3HB−Co−3HV))の重量平均分子量(Mw)は1,200,000であった。菌体中におけるポリマー含有量は、30〜50wt%であった。得られたP(3HB−Co−3HV)を熱可塑性樹脂(A1)とした。
前記熱可塑性樹脂(A1)30重量部と重量平均分子量(Mw)150,000のポリ乳酸(熱可塑性樹脂(B))70重量部とを合わせて100重量部に対して、3種の結晶化核剤(C1)、(C2)、(C3)を、それぞれ0.5重量部ずつ添加し、ドライブレンドした後に、2軸混練押出機を用いて、混練温度180℃で溶融混練を行い、3mm角程度の熱可塑性樹脂ペレット(P1)を得た。
作製した熱可塑性樹脂ペレット(P1)を、棚式の熱風乾燥機を使用して50℃で12時間乾燥した後、型締力50トンの電動式射出成形機を使用して、シリンダー温度180℃、射出速度20mm/s、射出圧力100MPa、金型温度は60℃、冷却時間40secの設定で、荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。作製した成形品のサイズは、長さ130mm、幅3.2mm、高さ12.7mmである。
作製した成形品の荷重たわみ温度試験は、JIS K 7191に準拠した荷重たわみ温度試験を行った。なお、支点間距離100mm、昇温速度2℃/min、曲げ応力0.45MPaとした。測定結果を、成形条件等とともに表1に示した。
(熱可塑性樹脂(A2)の作製)
バチルス属菌等を用い、ペプトン5.0g/L、イーストエキス5.0g/L、肉エキス5.0g/Lを含む培地(pH6.95)で16時間培養した培養液を、窒素源を制限した実施例1と同じ最少培地(グルコースを含む)にC6以上の偶数の脂肪酸を添加し、45℃で48時間培養し、湿菌体を得た。得られた湿菌体を凍結乾燥し、乾燥菌体量の80倍量のクロロホルムを添加し、80℃で菌体内物質を抽出した。不溶分をろ別し、ろ液にメタノールを加えて菌体抽出物を再析出させ、析出物をろ過し精製した。精製物を重クロロホルムに溶解し、NMR解析によって、3−ヒドロキシブチレートと3−ヒドロキシバリレートとの共重合体(P(3HB−Co−3HHx))であることを確認した。得られた(P(3HB−Co−3HHx))の重量平均分子量(Mw)は1,600,000であった。菌体中におけるポリマー含有量は、30〜50wt%であった。得られたP(3HB−Co−3HHx)を熱可塑性樹脂(A2)とした。
前記熱可塑性樹脂(A2)30重量部と、実施例1で用いたポリ乳酸(樹脂(B))70重量部とを合わせて100重量部に対して、実施例1で用いた3種の結晶化核剤(C1)、(C2)、(C3)を、それぞれ0.5重量部ずつ添加し、ドライブレンドした後に、2軸混練押出機を用いて、混練温度180℃で溶融混練を行い、3mm角程度の熱可塑性樹脂ペレット(P2)を得た。
作製した熱可塑性樹脂ペレット(P2)を用いて、実施例1と同様の方法で荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。
実施例1と同様にして、得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を行い、測定結果を、成形条件等とともに表1に示した。
(熱可塑性樹脂(A3)の作製)
バチルス属菌等を用い、ペプトン5.0g/L、イーストエキス5.0g/L、肉エキス5.0g/Lを含む培地(pH6.95)で16時間培養した培養液を、窒素源を制限した実施例1と同じ最少培地(グルコースを含む)で、45℃で48時間培養し、湿菌体を得た。得られた湿菌体を凍結乾燥し、乾燥菌体量の80倍量のクロロホルムを添加し、80℃で菌体内物質を抽出した。不溶分をろ別し、ろ液にメタノールを加えて菌体抽出物を再析出させ、析出物をろ過し精製した。精製物を重クロロホルムに溶解し、NMR解析によって、P(3HB)ホモポリマーであることを確認した。得られた(P3HB)の重量平均分子量(Mw)は800,000であった。菌体中におけるポリマー含有量は、30〜70wt%であった。得られたP(3HB)ホモポリマーを熱可塑性樹脂(A3)とした。
前記熱可塑性樹脂(A2)30重量部と、実施例1で用いたポリ乳酸(熱可塑性樹脂(B))70重量部とを合わせて100重量部に対して、実施例1で用いた3種の結晶化核剤(C1)、(C2)、(C3)を、それぞれ0.5重量部ずつ添加し、ドライブレンドした後に、2軸混練押出機を用いて、混練温度180℃で溶融混練を行い、3mm角程度の熱可塑性樹脂ペレット(P3)を得た。
作製した熱可塑性樹脂ペレット(P3)を用いて、実施例1と同様の方法で荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。
得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を、実施例1と同様にして行い、測定結果を、成形条件等とともに表1に示した。
(熱可塑性樹脂ペレット(P4)の作製)
前記熱可塑性樹脂(A1)10重量部と、実施例1で用いたポリ乳酸(熱可塑性樹脂(B))90重量部とを合わせて100重量部に対して、実施例1で用いた3種の結晶化核剤(C1)、(C2)、(C3)を、それぞれ0.5重量部ずつ添加し、ドライブレンドした後に、2軸混練押出機を用いて、混練温度180℃で溶融混練を行い、3mm角程度の熱可塑性樹脂ペレット(P4)を得た。
作製した熱可塑性樹脂ペレット(P4)を用いて、実施例1と同様の方法で荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。
得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を、実施例1と同様にして行い、測定結果を、成形条件等とともに表1に示した。
(熱可塑性樹脂ペレット(P5)の作製)
前記熱可塑性樹脂(A1)90重量部と、実施例1で用いたポリ乳酸(熱可塑性樹脂(B))10重量部とを合わせて100重量部に対して、実施例1で用いた3種の結晶化核剤(C1)、(C2)、(C3)を、それぞれ0.5重量部ずつ添加し、ドライブレンドした後に、2軸混練押出機を用いて、混練温度180℃で溶融混練を行い、3mm角程度の熱可塑性樹脂ペレット(P5)を得た。
作製した熱可塑性樹脂ペレット(P5)を用いて、実施例1と同様の方法で荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。
得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を、実施例1と同様にして行い、測定結果を、成形条件等とともに表1に示した。
(熱可塑性樹脂の成形)
実施例1で用いたポリ乳酸(熱可塑性樹脂(B))からなる熱可塑性樹脂ペレットを用いて、実施例1と同様の方法で荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。
得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を、実施例1と同様にして行い、測定結果を、成形条件等とともに表2に示した。
(熱可塑性樹脂ペレット(P6)の作製)
実施例1で用いたポリ乳酸(熱可塑性樹脂(B))100重量部に対して、実施例1で用いた3種の結晶化核剤(C1)、(C2)、(C3)を、それぞれ0.5重量部ずつ添加し、ドライブレンドした後に、2軸混練押出機を用いて、混練温度180℃で溶融混練を行い、3mm角程度の熱可塑性樹脂ペレット(P6)を得た。
作製した熱可塑性樹脂ペレット(P6)を用いて、実施例1と同様の方法で荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。
得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を、実施例1と同様にして行い、測定結果を、成形条件等とともに表2に示した。
(熱可塑性樹脂の成形)
比較例2で作製した熱可塑性樹脂ペレット(P6)を、棚式の熱風乾燥機を使用して50℃で12時間乾燥した後、型締力50トンの電動式射出成形機を使用して、シリンダー温度180℃、射出速度20mm/s、射出圧力100MPa、金型温度は110℃、冷却時間120secの設定で荷重たわみ温度試験用の短冊試験片を成形した。成形品(短冊試験片)のサイズは、長さ130mm、幅3.2mm、高さ12.7mmとした。
得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を、実施例1と同様にして行い、測定結果を、成形条件等とともに表2に示した。
(熱可塑性樹脂ペレット(P7)の作製)
実施例1で用いた熱可塑性樹脂(A1)30重量部、及びポリ乳酸(熱可塑性樹脂(B))70重量部をドライブレンドした後に、2軸混練押出機を用いて、混練温度180℃で溶融混練を行い、3mm角程度の熱可塑性樹脂ペレット(P7)を得た。
作製した熱可塑性樹脂ペレット(P7)を用いて、実施例1と同様の方法で荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)を作製した。
得られた荷重たわみ温度試験用の成形品(短冊試験片)の荷重たわみ温度試験を、実施例1と同様にして行い、測定結果を、成形条件等とともに表2に示した。
実施例1〜5の荷重たわみ温度試験結果から、金型温度60℃、冷却時間40secにおいては、荷重たわみ温度が100℃以上であり、特に実施例1、5は耐熱性がよいことが判る。これに対し、比較例1〜4の成形品の荷重たわみ温度は、ほとんど100℃以下であり、成形品の荷重たわみ温度が100℃以上となったもの(比較例3)は、金型温度が110℃という高温にする必要があり、また冷却時間120secと生産性を犠牲にしていることが判る。
Claims (8)
- 前記ポリヒドロキシアルカノエートは、前記化学式(1)、及び化学式(2)で表される構成単位のブロック共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂の成形方法。
- 前記化学式(2)におけるnは、1であることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂の成形方法。
- 前記化学式(2)におけるnは、2又は3であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂の成形方法。
- 前記ポリ乳酸樹脂は、少なくともポリL乳酸、ポリD乳酸、ポリL乳酸とポリD乳酸から成るステレオコンプレックスのうちいずれかひとつを含んでいることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂の成形方法。
- 前記結晶化核剤は、タルク系核剤、フェニル基を持つ金属塩系材料からなる核剤、ベンゾイル化合物系からなる核剤より選択される一つ以上を含んでいることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂の成形方法。
- 電気・電子機器に備えられていることを特徴とする請求項7に記載の成形品。
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