JP5689375B2 - Polylactic acid resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、ポリ乳酸樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等として好適に使用し得るポリ乳酸樹脂組成物、該組成物を成形することにより得られるポリ乳酸樹脂成形体、及び該ポリ乳酸樹脂成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a polylactic acid resin composition. More specifically, a polylactic acid resin composition that can be suitably used as household goods, home appliance parts, automobile parts, etc., a polylactic acid resin molded article obtained by molding the composition, and the polylactic acid resin molded article It relates to the manufacturing method.
ポリ乳酸樹脂は、原料となるL−乳酸がトウモロコシ、芋等から抽出した糖分を用いて発酵法により生産されるため安価であること、原料が植物由来であるために総酸化炭素排出量が極めて少ないこと、また樹脂の特性として剛性が強く透明性が高いことが挙げられるため、現在その利用が期待されている。 Polylactic acid resin is inexpensive because L-lactic acid as a raw material is produced by fermentation using sugars extracted from corn, straw, etc., and the total carbon oxide emissions are extremely high because the raw material is derived from plants. It is expected to be used at present because it is rare and the properties of the resin are high rigidity and high transparency.
しかし、ポリ乳酸樹脂は、前記特性に加えて、脆く、硬いことから、可撓性に欠けるという特性も有するため、その用途は限定されており、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等の分野における使用実績はほとんどない。また、射出成形体等に成形した場合も、可撓性や耐衝撃性のような機械的強度が不足したり、折り曲げたときの白化やヒンジ特性が劣る等の問題が生じたりするため、使用されていないのが現状である。 However, in addition to the above properties, polylactic acid resin is brittle and hard, so it has the property of lacking flexibility, so its use is limited, such as daily goods, home appliance parts, automobile parts, etc. There is almost no use record in the field. In addition, when molded into injection molded bodies, etc., there are problems such as insufficient mechanical strength such as flexibility and impact resistance, and problems such as whitening and inferior hinge characteristics when bent. The current situation is not.
これに対して、ポリ乳酸樹脂を硬質分野に応用する技術として、種々の提案がされている。 On the other hand, various proposals have been made as techniques for applying polylactic acid resin to the hard field.
例えば、特許文献1では、ポリ乳酸樹脂に結晶化度が50%未満のセルロースを含有させることで、該組成物を成形して得られる成形体が強度及び可撓性を両立するものとなり、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等の様々な用途への適用が可能になることが記載されている。 For example, in Patent Document 1, by adding cellulose having a crystallinity of less than 50% to a polylactic acid resin, a molded product obtained by molding the composition has both strength and flexibility. It is described that it can be applied to various uses such as household goods, home appliance parts, and automobile parts.
特許文献2には、有機ホスフィン酸金属塩系難燃剤を配合して得られる難燃性のポリ乳酸樹脂組成物が電気製品の筐体などに利用できると開示されている。かかる樹脂組成物については、堅牢性の向上にはガラス繊維を、耐衝撃性の向上にはゴム系耐衝撃改良剤をさらに配合することが好ましいことが開示されている。 Patent Document 2 discloses that a flame-retardant polylactic acid resin composition obtained by blending an organic phosphinic acid metal salt-based flame retardant can be used for a housing of an electrical product or the like. With respect to such a resin composition, it is disclosed that it is preferable to further blend a glass fiber for improving fastness and a rubber-based impact resistance improving agent for improving impact resistance.
また、特許文献3では、ポリ乳酸樹脂にポリブチレンテレフタレートを適量加えた樹脂成分に対して、コアシェルポリマーと繊維を特定量配合することで、従来のものより極めて優れた耐熱性を有するだけでなく、成形加工性、耐衝撃性にも満足するポリ乳酸系組成物が得られることが開示されている。コアシェルポリマーとしては、コア成分としての共役ジエン系化合物を含む重合体又はアクリル系ゴム粒子に、シェル成分としての芳香族ビニル化合物及び/又は(メタ)アクリル酸エステル化合物をグラフト重合したグラフト共重合体が好適例として挙げられており、これらは耐熱性の改善に特に寄与していることが記載されている。繊維の好適例としては、バサルト繊維、竹繊維、ケナフ繊維、炭素繊維、及びガラス繊維が挙げられている。 Moreover, in patent document 3, not only it has the heat resistance which was extremely superior to the conventional thing by mix | blending specific amount of a core shell polymer and a fiber with respect to the resin component which added polybutylene terephthalate to polylactic acid resin. In addition, it is disclosed that a polylactic acid-based composition satisfying molding processability and impact resistance can be obtained. As the core-shell polymer, a graft copolymer obtained by graft-polymerizing an aromatic vinyl compound and / or a (meth) acrylic acid ester compound as a shell component to a polymer or acrylic rubber particles containing a conjugated diene compound as a core component Are mentioned as preferred examples, and it is described that these contribute particularly to improvement of heat resistance. Preferable examples of the fiber include basalt fiber, bamboo fiber, kenaf fiber, carbon fiber, and glass fiber.
特許文献1〜3を参酌して、ポリ乳酸樹脂に結晶化度が50%未満であるセルロースを添加して可撓性を高めたものに、さらに耐衝撃吸収剤を配合する場合もあり得る。しかしながら、本件出願人は、耐衝撃吸収剤を配合した場合に、射出成形した樹脂組成物が着色するという課題を見出した。 In consideration of Patent Documents 1 to 3, an impact-absorbing agent may be further added to the polylactic acid resin in which cellulose having a crystallinity of less than 50% is added to increase flexibility. However, the applicant of the present application has found a problem that an injection molded resin composition is colored when an impact resistant absorbent is blended.
本発明の課題は、強度と耐衝撃性に優れ、かつ色調が良好なポリ乳酸樹脂組成物、該組成物を成形することにより得られるポリ乳酸樹脂成形体、及び該成形体の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polylactic acid resin composition having excellent strength and impact resistance and good color tone, a polylactic acid resin molded article obtained by molding the composition, and a method for producing the molded article There is to do.
そこで、本発明者らは、前記課題を解決する為に検討を重ねた結果、ポリ乳酸樹脂に、特定量の結晶化度が50%未満のセルロース、特定量のゴム成分、さらには特定量のガラス繊維を配合させて得られた成形体が、強度、耐衝撃性、色調のいずれにも優れるものであることを見出し、本発明を完成するに至った。 Therefore, as a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventors have found that a specific amount of cellulose having a crystallinity of less than 50%, a specific amount of rubber component, and further a specific amount of polylactic acid resin. It has been found that a molded product obtained by blending glass fibers is excellent in all of strength, impact resistance and color tone, and has completed the present invention.
即ち、本発明は、
〔1〕 ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満であるセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分を含有するポリ乳酸樹脂組成物であって、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、結晶化度が50%未満であるセルロースが5〜350重量部、ガラス繊維が1〜25重量部、ゴム成分が1〜45重量部である、ポリ乳酸樹脂組成物、
〔2〕 前記〔1〕記載のポリ乳酸樹脂組成物を成形してなるポリ乳酸樹脂成形体、ならびに
〔3〕 前記〔1〕記載のポリ乳酸樹脂組成物を溶融混練機を用いて溶融混練する工程、及び射出成形機により成形する工程を有する、ポリ乳酸樹脂成形体の製造方法
に関する。
That is, the present invention
[1] A polylactic acid resin composition comprising a polylactic acid resin, cellulose having a crystallinity of less than 50%, glass fiber, and a rubber component, wherein the crystallinity is 100 parts by weight of the polylactic acid resin. A polylactic acid resin composition comprising less than 50% cellulose by 5 to 350 parts by weight, glass fiber by 1 to 25 parts by weight, and rubber component by 1 to 45 parts by weight,
[2] A polylactic acid resin molded article obtained by molding the polylactic acid resin composition according to [1], and [3] a melt kneader using the polylactic acid resin composition according to [1] above using a melt kneader. The present invention relates to a method for producing a polylactic acid resin molded body, which includes a step and a step of molding by an injection molding machine.
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、強度と耐衝撃性に優れ、かつ色調が良好であるという優れた効果を奏するものである。また、フィラーとしてバイオマス資源であるセルロースを含有するため、低コスト化、総酸化炭素の低排出量化が可能となる。 The polylactic acid resin composition of the present invention is excellent in strength and impact resistance and has an excellent color tone. In addition, since cellulose, which is a biomass resource, is contained as a filler, it is possible to reduce costs and reduce total carbon oxide emissions.
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満であるセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分を含有する樹脂組成物であって、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、結晶化度が50%未満であるセルロースが5〜350重量部、ガラス繊維が1〜25重量部、ゴム成分が1〜45重量部であることに大きな特徴を有する。 The polylactic acid resin composition of the present invention is a resin composition containing a polylactic acid resin, cellulose having a crystallinity of less than 50%, glass fibers, and a rubber component, and is based on 100 parts by weight of the polylactic acid resin. The main characteristics are that the cellulose having a crystallinity of less than 50% is 5 to 350 parts by weight, the glass fiber is 1 to 25 parts by weight, and the rubber component is 1 to 45 parts by weight.
一般的なセルロースは結晶化度が80%程度であり、必要に応じて、その結晶化度をさらに上げるなどして、無機フィラーの代わりに生分解性を有する補強材として生分解性樹脂組成物に使用されることがある。一方で、結晶化度を上げて強度を増強する技術とは相反し、その結晶化度を50%未満に低減したセルロースを配合することにより、該セルロースが可塑剤的な役割を担うため、強度と可撓性の両立が可能になったことが、これまでに明らかとなっている。よって、さらに耐衝撃吸収剤を配合することは推定される。しかしながら、ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満のセルロース、耐衝撃吸収剤としてのゴム成分を含有する樹脂組成物を射出成形した場合に、得られた成形体が着色して色調に劣るものになるという問題が見出された。そこで、本発明者らが検討した結果、驚くべきことに、ポリ乳酸樹脂に対して、結晶化度が50%未満のセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分をそれぞれ特定量配合することで、強度、耐衝撃性、色調のいずれにも優れるものとなることが判明した。その詳細な理由は不明であるが、ポリ乳酸樹脂及び結晶化度が50%未満のセルロースにゴム成分を配合すると、溶融混練時又は射出成形時の剪断発熱により、これら成分が相互作用を生じて着色が起きると考えられる。しかしながら、そこにガラス繊維を配合することで、ポリ乳酸樹脂、セルロース、ゴム成分が適度に分散されて凝集が緩和されることにより相互作用が弱まり、結果として着色が抑えられると考えられる。また、凝集が抑制されることで、ゴム成分が元来有する効果が発揮され易くなり、耐衝撃性が向上すると考えられる。なお、本明細書において、「強度」は後述の「曲げ弾性率」により評価される特性のことを意味する。 General cellulose has a crystallinity of about 80%. If necessary, the biodegradable resin composition can be used as a reinforcing material having biodegradability instead of an inorganic filler by further increasing the crystallinity. May be used for On the other hand, it is contrary to the technology that increases the crystallinity and enhances the strength, and by blending cellulose whose crystallinity is reduced to less than 50%, the cellulose plays a role as a plasticizer. It has become clear that it has become possible to achieve both flexibility and flexibility. Therefore, it is presumed that an impact resistant absorbent is further blended. However, when a resin composition containing a polylactic acid resin, cellulose having a crystallinity of less than 50%, and a rubber component as an impact absorbent is injection molded, the resulting molded product is colored and inferior in color tone The problem of becoming. Therefore, as a result of the study by the present inventors, surprisingly, by blending specific amounts of cellulose, glass fiber, and rubber components having a crystallinity of less than 50% with respect to the polylactic acid resin, the strength, It was found that both the impact resistance and the color tone were excellent. Although the detailed reason is unknown, when a rubber component is blended with polylactic acid resin and cellulose having a crystallinity of less than 50%, these components interact with each other due to shear heat generation during melt-kneading or injection molding. Coloring is thought to occur. However, it is considered that by blending glass fibers therein, the polylactic acid resin, cellulose, and rubber components are appropriately dispersed and aggregation is relaxed, thereby reducing the interaction and consequently suppressing the coloring. Moreover, it is thought that by suppressing aggregation, the effect inherent to the rubber component is easily exhibited, and the impact resistance is improved. In this specification, “strength” means a property evaluated by “flexural modulus” described later.
<ポリ乳酸樹脂組成物>
[ポリ乳酸樹脂]
ポリ乳酸樹脂は、原料モノマーとして乳酸成分のみを縮重合させて得られるポリ乳酸、及び/又は、原料モノマーとして乳酸成分とヒドロキシカルボン酸成分とを用い、それらを縮重合させて得られるポリ乳酸(コポリマー)を含有する。
<Polylactic acid resin composition>
[Polylactic acid resin]
The polylactic acid resin is obtained by polycondensation of only a lactic acid component as a raw material monomer, and / or polylactic acid obtained by polycondensing them using a lactic acid component and a hydroxycarboxylic acid component as raw material monomers ( Copolymer).
乳酸には、L−乳酸(L体)、D−乳酸(D体)の光学異性体が存在する。本発明では、乳酸成分として、いずれかの光学異性体のみ、又は双方を含有してもよいが、成形性を向上させる観点から、いずれかの光学異性体を主成分とする光学純度が高い乳酸を用いることが好ましい。なお、本明細書において「主成分」とは、乳酸成分中の含有量が50モル%以上である成分のことをいう。 In lactic acid, there are optical isomers of L-lactic acid (L form) and D-lactic acid (D form). In the present invention, as the lactic acid component, either one or both of the optical isomers may be contained. However, from the viewpoint of improving moldability, lactic acid having a high optical purity mainly containing any one of the optical isomers. Is preferably used. In the present specification, the “main component” refers to a component whose content in the lactic acid component is 50 mol% or more.
乳酸成分におけるL体又はD体の含有量、即ち、前記異性体のうちいずれか多い方の含有量は、乳酸成分のみ又は乳酸成分とヒドロキシカルボン酸成分とを縮重合させる場合のいずれにおいても、80〜100モル%が好ましく、85〜100モル%がより好ましく、90〜100モル%がさらに好ましく、98〜100モル%がさらに好ましい。なお、乳酸成分におけるL体及びD体の総含有量は、実質的に100モル%であることが好ましいことから、前記異性体のうちいずれか少ない方の含有量は、乳酸成分中、0〜20モル%が好ましく、0〜15モル%がより好ましく、0〜10モル%がさらに好ましく、0〜2モル%がさらに好ましい。 The content of the L-form or D-form in the lactic acid component, that is, the content of whichever one of the isomers is greater, in any case where only the lactic acid component or the lactic acid component and the hydroxycarboxylic acid component are polycondensed 80-100 mol% is preferable, 85-100 mol% is more preferable, 90-100 mol% is further more preferable, 98-100 mol% is further more preferable. In addition, since it is preferable that the total content of L-form and D-form in a lactic acid component is substantially 100 mol%, the content of the smaller one of the isomers is 0 to 20 mol% is preferable, 0-15 mol% is more preferable, 0-10 mol% is further more preferable, and 0-2 mol% is further more preferable.
一方、ヒドロキシカルボン酸成分としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸等のヒドロキシカルボン酸化合物が挙げられ、1種又は2種以上を組み合わせて利用することができる。これらのなかでも、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と耐衝撃性を両立させ、かつ耐熱性及び透明性を向上させる観点から、グリコール酸、ヒドロキシカプロン酸が好ましい。 On the other hand, examples of the hydroxycarboxylic acid component include hydroxycarboxylic acid compounds such as glycolic acid, hydroxybutyric acid, hydroxyvaleric acid, hydroxypentanoic acid, hydroxycaproic acid, and hydroxyheptanoic acid, and are used alone or in combination of two or more. can do. Among these, glycolic acid and hydroxycaproic acid are preferable from the viewpoints of achieving both the strength and impact resistance of the polylactic acid resin composition and improving heat resistance and transparency.
また、本発明においては、前記乳酸及びヒドロキシカルボン酸化合物の2量体が、それぞれの成分に含有されてもよい。乳酸の2量体としては、乳酸の環状二量体であるラクチドが例示され、ヒドロキシカルボン酸化合物の2量体としては、グリコール酸の環状二量体であるグリコリドが例示される。なお、ラクチドにはL−乳酸の環状二量体であるL−ラクチド、D−乳酸の環状二量体であるD−ラクチド、D−乳酸とL−乳酸とが環状二量化したメソ−ラクチド、及びD−ラクチドとL−ラクチドとのラセミ混合物であるDL−ラクチドがあり、本発明ではいずれのラクチドも用いることができるが、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と耐衝撃性を両立させ、かつ耐熱性及び透明性を向上させる観点から、D−ラクチド及びL−ラクチドが好ましい。なお、乳酸の2量体は、乳酸成分のみを縮重合させる場合、及び乳酸成分とヒドロキシカルボン酸成分とを縮重合させる場合、いずれの乳酸成分に含有されていてもよい。 Moreover, in this invention, the dimer of the said lactic acid and the hydroxycarboxylic acid compound may be contained in each component. Examples of the lactic acid dimer include lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid, and examples of the dimer of the hydroxycarboxylic acid compound include glycolide, which is a cyclic dimer of glycolic acid. The lactide includes L-lactide, which is a cyclic dimer of L-lactic acid, D-lactide, which is a cyclic dimer of D-lactic acid, meso-lactide obtained by cyclic dimerization of D-lactic acid and L-lactic acid, And DL-lactide, which is a racemic mixture of D-lactide and L-lactide, and any lactide can be used in the present invention, but both the strength and impact resistance of the polylactic acid resin composition are achieved, and heat resistance From the viewpoint of improving properties and transparency, D-lactide and L-lactide are preferable. The lactic acid dimer may be contained in any lactic acid component when the lactic acid component alone is polycondensed and when the lactic acid component and the hydroxycarboxylic acid component are polycondensed.
乳酸の2量体の含有量は、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と耐衝撃性を両立させる観点から、乳酸成分中、80〜100モル%が好ましく、90〜100モル%がより好ましい。 The content of the lactic acid dimer is preferably 80 to 100 mol% and more preferably 90 to 100 mol% in the lactic acid component from the viewpoint of achieving both the strength and impact resistance of the polylactic acid resin composition.
ヒドロキシカルボン酸化合物の2量体の含有量は、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させる観点から、ヒドロキシカルボン酸成分中、80〜100モル%が好ましく、90〜100モル%がより好ましい。 The content of the dimer of the hydroxycarboxylic acid compound is preferably 80 to 100 mol%, and preferably 90 to 100 mol% in the hydroxycarboxylic acid component from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition. More preferred.
乳酸成分のみの縮重合反応、及び、乳酸成分とヒドロキシカルボン酸成分との縮重合反応は、特に限定はなく、公知の方法を用いて行うことができる。 The condensation polymerization reaction of only the lactic acid component and the condensation polymerization reaction of the lactic acid component and the hydroxycarboxylic acid component are not particularly limited and can be performed using a known method.
かくして、原料モノマーを選択することにより、例えば、L−乳酸(L体)又はD−乳酸(D体)いずれかの単位80〜100モル%とその対掌体の乳酸単位0〜20モル%からなるポリ乳酸、あるいはL−乳酸又はD−乳酸いずれかの単位85〜100モル%とヒドロキシカルボン酸単位0〜15モル%からなるポリ乳酸が得られるが、なかでも、乳酸の環状二量体であるラクチド、グリコール酸の環状二量体であるグリコリド、及びカプロラクトンを原料モノマーとして用いて得られるポリ乳酸が好ましい。 Thus, by selecting the raw material monomer, for example, from 80 to 100 mol% of either L-lactic acid (L-form) or D-lactic acid (D-form) unit and 0 to 20 mol% of the lactic acid unit of the enantiomer. Polylactic acid, or polylactic acid composed of 85 to 100 mol% of either L-lactic acid or D-lactic acid and 0 to 15 mol% of a hydroxycarboxylic acid unit. Among these, a cyclic dimer of lactic acid is used. Polylactic acid obtained by using a certain lactide, glycolide which is a cyclic dimer of glycolic acid, and caprolactone as raw material monomers is preferable.
また、本発明において、ポリ乳酸として、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、かつ耐熱性及び透明性を向上させる観点から、異なる異性体を主成分とする乳酸成分を用いて得られた2種類のポリ乳酸からなるステレオコンプレックスポリ乳酸を用いてもよい。 In the present invention, as polylactic acid, a lactic acid component mainly composed of different isomers is used from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and improving heat resistance and transparency. You may use the stereocomplex polylactic acid which consists of two types of obtained polylactic acid.
ステレオコンプレックスポリ乳酸を構成する一方のポリ乳酸〔以降、ポリ乳酸(A)と記載する〕は、L体90〜100モル%、D体を含むその他の成分0〜10モル%を含有する。他方のポリ乳酸〔以降、ポリ乳酸(B)と記載する〕は、D体90〜100モル%、L体を含むその他の成分0〜10モル%を含有する。なお、L体及びD体以外のその他の成分としては、2個以上のエステル結合を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、ラクトン等が挙げられ、また、未反応の前記官能基を分子内に2つ以上有するポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート等であってもよい。 One polylactic acid constituting the stereocomplex polylactic acid (hereinafter referred to as polylactic acid (A)) contains 90 to 100 mol% of L isomer and 0 to 10 mol% of other components including D isomer. The other polylactic acid (hereinafter referred to as polylactic acid (B)) contains 90 to 100 mol% of D isomer and 0 to 10 mol% of other components including L isomer. In addition, as other components other than L-form and D-form, dicarboxylic acid, polyhydric alcohol, hydroxycarboxylic acid, lactone, etc. having a functional group capable of forming two or more ester bonds are exemplified, and unreacted Polyester, polyether, polycarbonate or the like having two or more of the functional groups in the molecule may be used.
ステレオコンプレックスポリ乳酸における、ポリ乳酸(A)とポリ乳酸(B)の重量比〔ポリ乳酸(A)/ポリ乳酸(B)〕は、10/90〜90/10が好ましく、20/80〜80/20がより好ましく、40/60〜60/40がさらに好ましい。 In the stereocomplex polylactic acid, the weight ratio of polylactic acid (A) to polylactic acid (B) [polylactic acid (A) / polylactic acid (B)] is preferably 10/90 to 90/10, and 20/80 to 80 / 20 is more preferable, and 40/60 to 60/40 is more preferable.
またさらに、本発明において、ポリ乳酸として、ポリ乳酸樹脂組成物の耐衝撃性を向上させる観点から、ポリ乳酸樹脂を架橋剤で架橋させたポリ乳酸樹脂を用いるのが好ましい。 Furthermore, in the present invention, from the viewpoint of improving the impact resistance of the polylactic acid resin composition, it is preferable to use a polylactic acid resin obtained by crosslinking the polylactic acid resin with a crosslinking agent.
架橋剤としては、公知の架橋剤が使用できるが、ポリ乳酸樹脂との反応性の観点からポリカルボジイミド系架橋剤が好ましい。ポリカルボジイミド系架橋剤としては、ポリ(4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、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(ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)、ポリ(トリイソプロピルフェニルカルボジイミド)等の芳香族ポリカルボジイミド;ポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)等の脂環族ポリカルボジイミド、ポリ(ジイソプロピルカルボジイミド)等の脂肪族ポリカルボジイミドが挙げられ、これらのポリカルボジイミド系架橋剤は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。なかでも、芳香族ポリカルボジイミド及び脂環族ポリカルボジイミドが好ましく、ポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)及びポリ(ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。架橋剤の使用量は特に限定はなく、例えば、架橋されるポリ乳酸樹脂100重量部に対して、架橋剤を0.1〜5重量部使用することができる。 A known crosslinking agent can be used as the crosslinking agent, but a polycarbodiimide-based crosslinking agent is preferable from the viewpoint of reactivity with the polylactic acid resin. Examples of the polycarbodiimide-based crosslinking agent include poly (4,4′-diphenylmethanecarbodiimide), poly (p-phenylenecarbodiimide), poly (m-phenylenecarbodiimide), poly (diisopropylphenylcarbodiimide), poly (triisopropylphenylcarbodiimide), and the like. Aromatic polycarbodiimides; alicyclic polycarbodiimides such as poly (dicyclohexylmethanecarbodiimide), and aliphatic polycarbodiimides such as poly (diisopropylcarbodiimide). These polycarbodiimide-based crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more. Can be used. Of these, aromatic polycarbodiimide and alicyclic polycarbodiimide are preferable, and at least one selected from poly (dicyclohexylmethanecarbodiimide) and poly (diisopropylphenylcarbodiimide) is more preferable. The amount of the crosslinking agent used is not particularly limited. For example, 0.1 to 5 parts by weight of the crosslinking agent can be used with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin to be crosslinked.
架橋方法としては、特に限定はなく、例えば、ポリ乳酸樹脂と架橋剤とを好ましくは190〜220℃で溶融混練して得ることができる。得られるペレットは、適宜乾燥してもよい。 The crosslinking method is not particularly limited, and can be obtained, for example, by melt-kneading a polylactic acid resin and a crosslinking agent preferably at 190 to 220 ° C. The obtained pellets may be appropriately dried.
ポリ乳酸樹脂における、ポリ乳酸の含有量は、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、さらに好ましくは実質的に100重量%である。 The content of polylactic acid in the polylactic acid resin is preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and further preferably substantially 100% by weight.
なお、ポリ乳酸樹脂は、前記方法により合成することができるが、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、耐熱性を向上させる観点から、市販の製品としてはレイシアH−100、H−280、H−400、H−440(三井化学社製)、3001D、3051D、4032D、4042D、6201D、6251D、7000D、7032D(ネイチャーワークス社製)、エコプラスチックU’z S−09、S−12、S−17(トヨタ自動車社製)が好ましい。 In addition, although the polylactic acid resin can be synthesized by the above-described method, Laissia H-100 is a commercially available product from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and improving the heat resistance. H-280, H-400, H-440 (manufactured by Mitsui Chemicals), 3001D, 3051D, 4032D, 4042D, 6201D, 6251D, 7000D, 7032D (manufactured by Nature Works), eco-plastic U'z S-09, S -12, S-17 (manufactured by Toyota Motor Corporation) are preferred.
また、本発明においては、前記ポリ乳酸樹脂以外に、他の生分解性樹脂が本発明の効果を損なわない範囲で適宜含有されていてもよい。他の生分解性樹脂としては、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル樹脂、ポリヒドロキシアルカン酸等が挙げられる。また、前記ポリ乳酸樹脂は、前記他の生分解性樹脂やポリプロピレン等の非生分解性樹脂とポリ乳酸とのブレンドによるポリマーアロイとして含有されていてもよい。 Moreover, in this invention, other biodegradable resin other than the said polylactic acid resin may be contained suitably in the range which does not impair the effect of this invention. Examples of other biodegradable resins include polyester resins such as polybutylene succinate, polyhydroxyalkanoic acid, and the like. Moreover, the said polylactic acid resin may be contained as a polymer alloy by the blend of said other biodegradable resin and non-biodegradable resins, such as a polypropylene, and polylactic acid.
ポリ乳酸樹脂の含有量は、組成物に含有される樹脂成分中、樹脂組成物の強度と耐衝撃性を両立させ、耐熱性及び生産性を向上させる観点から、50重量%以上が好ましく、80重量%以上がより好ましく、90重量%以上がさらに好ましい。 The content of the polylactic acid resin is preferably 50% by weight or more from the viewpoint of achieving both the strength and impact resistance of the resin composition in the resin component contained in the composition and improving heat resistance and productivity. More preferably, it is more than 90% by weight.
[セルロース]
本発明で用いられるセルロースは、結晶化度が50%未満のセルロースである。
[cellulose]
The cellulose used in the present invention is cellulose having a crystallinity of less than 50%.
本明細書において、セルロースの結晶化度は、X線回折法による回折強度値からSegal法により算出したセルロースI型結晶化度であり、下記計算式(A)により定義される。
セルロースI型結晶化度(%)=[(I22.6−I18.5)/I22.6]×100 (A)
〔式中、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、I18.5は,アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す〕
ここで、セルロースI型結晶化度とは、セルロース全体のうち結晶領域量の占める割合のことを意味する。従って、セルロースI型結晶化度が50%未満であるセルロースとは、結晶領域量が50%未満であるセルロース、即ち、非晶質部分が50%超えて存在するセルロースであることが分かる。本明細書においては、このように非晶質部分が50%超えて存在するセルロースを非晶質セルロース、結晶領域量が50%以上存在するセルロースを結晶性セルロースということもある。なお、セルロースI型とは天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースI型結晶化度は、セルロースの物理的性質及び化学的性質とも関係し、その値が大きいほど硬度、密度等は増すが、伸びや柔軟性、化学反応性は低下する。
In this specification, the crystallinity of cellulose is cellulose I-type crystallinity calculated by the Segal method from the diffraction intensity value by the X-ray diffraction method, and is defined by the following calculation formula (A).
Cellulose type I crystallinity (%) = [(I22.6-I18.5) /I22.6] × 100 (A)
[Wherein I22.6 is the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) in X-ray diffraction, and I18.5 is the amorphous portion (diffraction angle 2θ = 18.5 °). Shows the diffraction intensity of
Here, the cellulose I type crystallinity means the ratio of the crystal region amount to the whole cellulose. Therefore, it is understood that the cellulose having a cellulose I-type crystallinity of less than 50% is a cellulose having a crystal region amount of less than 50%, that is, a cellulose having an amorphous portion exceeding 50%. In the present specification, cellulose having an amorphous portion exceeding 50% is sometimes referred to as amorphous cellulose, and cellulose having a crystal region amount of 50% or more is sometimes referred to as crystalline cellulose. Cellulose type I is a crystalline form of natural cellulose. Cellulose type I crystallinity is also related to the physical and chemical properties of cellulose. The higher the value, the greater the hardness, density, etc. , Elongation, flexibility and chemical reactivity are reduced.
本発明で用いられるセルロースの結晶化度は、50%未満であり、ポリ乳酸樹脂組成物の強度及び可撓性を両立する観点から、45%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下がさらに好ましく、10%以下がさらに好ましく、X線回折分析においてI型結晶が検出されない、実質的に0%であることがさらに好ましい。なお、計算式(A)で定義されたセルロースI型結晶化度では、計算上マイナスの値になる場合があるが、マイナスの値の場合はセルロースI型結晶化度は0%とする。また、本発明では、結晶化度が異なるセルロースを2種以上組み合わせて用いてもよいが、その場合のセルロースの結晶化度とは、用いられるセルロースの加重平均により求められる結晶化度を意味し、その値が前記範囲内であることが好ましい。 The crystallinity of the cellulose used in the present invention is less than 50%, preferably 45% or less, more preferably 30% or less, and 20% from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition. The following is more preferable, and 10% or less is further preferable, and it is further preferable that the amount is substantially 0% in which no type I crystal is detected in the X-ray diffraction analysis. The cellulose I type crystallinity defined by the calculation formula (A) may be a negative value in calculation, but in the case of a negative value, the cellulose I type crystallinity is 0%. In the present invention, two or more kinds of celluloses having different crystallinity levels may be used in combination. In this case, the crystallinity degree of cellulose means the crystallinity degree obtained by the weighted average of the cellulose used. The value is preferably within the above range.
セルロースは、結晶化度が50%未満であれば特に限定はないが、例えば、セルロース含有原料に後述の機械的処理等を施すことにより得られるセルロースであることが好ましい。 Cellulose is not particularly limited as long as the degree of crystallinity is less than 50%. For example, cellulose is preferably obtained by subjecting a cellulose-containing raw material to mechanical treatment described later.
セルロース含有原料としては、特に制限はなく、幹、枝、葉、茎、根、種子、果実等の植物の各部位、例えば、稲わら、トウモロコシ茎等の植物茎・葉類;籾殻、パーム殻、ココナッツ殻等の植物殻類等が使用できる。また、間伐材、剪定枝、各種木材チップ、木材から製造されるウッドパルプ、綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプ等のパルプ類;新聞紙、段ボール、雑誌、上質紙等の紙類を使用してもよいが、着色の少ないポリ乳酸樹脂成形体を得る観点からは、パルプが好ましい。またさらに、新聞紙、段ボール、雑誌、上質紙等の紙類(古紙)を再生した再生パルプや再生紙を使用することもできる。 The cellulose-containing raw material is not particularly limited, and plant parts such as trunks, branches, leaves, stems, roots, seeds and fruits, for example, plant stems and leaves such as rice straw and corn stalks; rice husks and palm husks Plant shells such as coconut shells can be used. Pulp such as thinned wood, pruned branches, various wood chips, wood pulp produced from wood, and cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds; papers such as newspapers, cardboard, magazines, and fine paper However, from the viewpoint of obtaining a polylactic acid resin molded body with little coloring, pulp is preferable. Furthermore, recycled pulp or recycled paper obtained by regenerating paper (waste paper) such as newspaper, corrugated cardboard, magazine, and high-quality paper can also be used.
また、セルロース含有原料としては、市販の結晶性セルロースも使用できる。市販の結晶性セルロースとしては、例えばKCフロック(日本製紙ケミカル社製)、セオラス(旭化成ケミカルズ社製)等がある。 Moreover, as a cellulose containing raw material, commercially available crystalline cellulose can also be used. Examples of commercially available crystalline cellulose include KC Flock (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.), Theolas (manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.), and the like.
これらのセルロース含有原料の形態は、特に限定はなく、チップ状、シート状等各種形態のものが使用できる。なお、市販のパルプのセルロースI型結晶化度は、通常80%以上であり、市販の結晶性セルロースのセルロースI型結晶化度は、通常80%以上である。本発明で用いるセルロース含有原料のセルロースI型結晶化度は、少なくとも50%以上であることが好ましい。 The form of these cellulose-containing raw materials is not particularly limited, and various forms such as chips and sheets can be used. The cellulose I type crystallinity of commercially available pulp is usually 80% or higher, and the cellulose I type crystallinity of commercially available crystalline cellulose is usually 80% or higher. The cellulose I-type crystallinity of the cellulose-containing raw material used in the present invention is preferably at least 50% or more.
前記セルロース含有原料は、該原料から水を除いた場合の残余の成分中のセルロース含有量が好ましくは20重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上のものであることが望ましい。例えば、市販のパルプは、水を除いた場合の残余の成分中のセルロース含有量が、通常75〜99重量%であり、他の成分としてはリグニン等を含有する。なお、原料から水を除く方法としては、特に限定はなく、例えば、真空乾燥やドライエアーによる乾燥により行なうことができる。本明細書において、前記セルロース含有量とはセルロース量及びヘミセルロース量の合計量を意味し、セルロース含有量は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。 The cellulose-containing raw material preferably has a cellulose content in the remaining components when water is removed from the raw material, preferably 20% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, and even more preferably 60% by weight or more. It is desirable. For example, in the commercially available pulp, the cellulose content in the remaining components when water is removed is usually 75 to 99% by weight, and other components include lignin and the like. In addition, there is no limitation in particular as a method of removing water from a raw material, For example, it can carry out by drying by vacuum drying or dry air. In the present specification, the cellulose content means the total amount of cellulose and hemicellulose, and the cellulose content can be measured by the method described in Examples described later.
また、セルロース含有原料としてパルプ類、再生紙等を使用する場合、ポリ乳酸樹脂成形体の耐衝撃性を向上させる観点から、セルロース含有原料中のリグニン量は、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは8重量%以下であることが望ましい。なお、リグニンの構造単位としては、特に制限されるものではなく、公知のものが挙げられるが、ポリ乳酸樹脂成形体の耐衝撃性を向上させる観点から、グアイアシル型、シリンギル型、p−ヒドロキシフェニル型であることが望ましい。 Moreover, when using pulp, recycled paper, etc. as a cellulose containing raw material, from the viewpoint of improving the impact resistance of the polylactic acid resin molded article, the amount of lignin in the cellulose containing raw material is preferably 15% by weight or less, more preferably Is 10% by weight or less, more preferably 8% by weight or less. The structural unit of lignin is not particularly limited and may be a known unit, but from the viewpoint of improving the impact resistance of the polylactic acid resin molded article, guaiacyl type, syringyl type, p-hydroxyphenyl It is desirable to be a mold.
リグニンを低減する方法としては、例えば、特開2008−92910号公報記載のアルカリ蒸解法や特開2005−229821号公報記載の硫酸分解法等が挙げられる。 Examples of the method for reducing lignin include an alkali cooking method described in JP-A-2008-92910 and a sulfuric acid decomposition method described in JP-A-2005-229821.
また、セルロース含有原料として再生パルプや再生紙等を使用する場合、ポリ乳酸樹脂の結晶性と、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させる観点から、セルロース含有原料の灰分含量は、好ましくは35重量%以下、より好ましくは20重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下である。 In addition, when using recycled pulp or recycled paper as the cellulose-containing raw material, from the viewpoint of achieving both the crystallinity of the polylactic acid resin and the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition, the ash content of the cellulose-containing raw material is Preferably it is 35 weight% or less, More preferably, it is 20 weight% or less, More preferably, it is 10 weight% or less.
また、セルロース含有原料の水分含量は、20重量%以下が好ましく、15重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましい。セルロース含有原料の水分含量が20重量%以下であれば、容易に粉砕できるとともに機械的処理により結晶化度を容易に低下させることができる。なお、本明細書において、セルロース含有原料の水分含量は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。 The water content of the cellulose-containing raw material is preferably 20% by weight or less, more preferably 15% by weight or less, and further preferably 10% by weight or less. If the water content of the cellulose-containing raw material is 20% by weight or less, it can be easily pulverized and the crystallinity can be easily reduced by mechanical treatment. In addition, in this specification, the moisture content of a cellulose containing raw material can be measured by the method as described in the below-mentioned Example.
機械的処理とは、セルロース含有原料を粉砕処理することであり、かかる処理により、セルロースの結晶化度を低下させ、効率的に非晶化させることができる。なお、効率的に結晶化度を低下させる観点から、嵩密度と平均粒径が調整されたセルロース含有原料を粉砕処理に供してもよいし、ポリ乳酸樹脂成形体の耐久性を向上させる観点から、水分含量が調整されたセルロース含有原料を粉砕処理に供してもよい。また、嵩密度、平均粒径や水分含量の調整を行なわずにそのまま非晶化させる粉砕処理に供してもよい。 The mechanical treatment is to pulverize the cellulose-containing raw material, and by this treatment, the crystallinity of cellulose can be reduced and the amorphous material can be efficiently made amorphous. From the viewpoint of efficiently reducing the degree of crystallinity, the cellulose-containing raw material whose bulk density and average particle diameter are adjusted may be subjected to pulverization treatment, and from the viewpoint of improving the durability of the polylactic acid resin molded body The cellulose-containing raw material whose water content is adjusted may be subjected to pulverization. Moreover, you may use for the grinding | pulverization process made to amorphize as it is, without adjusting a bulk density, an average particle diameter, and a water content.
(嵩密度と平均粒径が調整されたセルロース含有原料の調製方法)
セルロース含有原料の嵩密度と平均粒径の調整方法としては、特に限定されないが、セルロースの結晶構造を破壊して粉末化させる観点から、例えば、特開2010−270289号公報に記載の圧縮せん断力を作用させて粉砕する方法が好ましい。なお、以降、圧縮せん断力を作用させてセルロース含有原料の嵩密度と平均粒径を調整するために行う粉砕を1次粉砕、1次粉砕により得られたセルロース含有原料又は水分含量が調整されたセルロース含有原料を非晶化するために行う粉砕を2次粉砕ということもある。
(Method for preparing cellulose-containing raw material with adjusted bulk density and average particle size)
The method for adjusting the bulk density and the average particle size of the cellulose-containing raw material is not particularly limited. From the viewpoint of destroying the crystal structure of cellulose and pulverizing, for example, the compressive shear force described in JP 2010-270289 A A method of pulverizing by acting is preferable. In addition, after that, the cellulose-containing raw material or the water content obtained by the primary pulverization and the primary pulverization were adjusted in order to adjust the bulk density and the average particle size of the cellulose-containing raw material by applying a compressive shear force. The pulverization performed to amorphize the cellulose-containing raw material is sometimes referred to as secondary pulverization.
1次粉砕の前には、セルロース含有原料をチップ状又は直方体状に粗粉砕しておくことが好ましい。チップ状にしたセルロース含有原料の大きさとしては、好ましくは1〜50mm角、より好ましくは1〜30mm角である。1〜50mm角のチップ状に粗粉砕することにより、1次粉砕を効率良く容易に行うことができる。なお、粗粉砕後のセルロース含有原料の大きさは、ノギスを用いて測定することができる。 Prior to the primary pulverization, the cellulose-containing raw material is preferably coarsely pulverized into chips or cuboids. The size of the cellulose-containing raw material in the form of chips is preferably 1 to 50 mm square, more preferably 1 to 30 mm square. By roughly crushing into 1-50 mm square chips, primary crushing can be performed efficiently and easily. In addition, the magnitude | size of the cellulose containing raw material after coarse grinding can be measured using a caliper.
粗粉砕方法としては、例えば、特開2010−270289号公報に記載の方法、即ち、シュレッダー、ロータリーカッター、又はスリッターカッター等の裁断機を使用する方法が挙げられる。 Examples of the coarse pulverization method include a method described in JP2010-270289A, that is, a method using a cutting machine such as a shredder, a rotary cutter, or a slitter cutter.
また、シート状のセルロース含有原料を用いる場合、シュレッダー又はスリッターカッターを使用することが好ましい。 Moreover, when using a sheet-like cellulose-containing raw material, it is preferable to use a shredder or a slitter cutter.
圧縮せん断力を作用させてセルロース含有原料を機械的に粉砕する方法、即ち、1次粉砕する方法としては、従来よく用いられる衝撃式の粉砕機、例えば、カッターミル、ハンマーミル、ピンミル等や押出機を用いて粉砕する方法が挙げられるが、セルロース含有原料が綿状化して嵩高くなりにくく、所望の嵩密度及び平均粒径を有するセルロース含有原料が得られ、取扱い性が向上することから、押出機を用いる方法が好ましい。 As a method of mechanically pulverizing a cellulose-containing raw material by applying a compression shear force, that is, a method of primary pulverization, conventionally used impact type pulverizers such as a cutter mill, a hammer mill, a pin mill, etc. and extrusion Although the method of pulverizing using a machine can be mentioned, the cellulose-containing raw material is less likely to become bulky due to the cotton-like material, a cellulose-containing raw material having a desired bulk density and average particle diameter is obtained, and the handleability is improved. A method using an extruder is preferred.
押出機を用いた粉砕処理(1次粉砕)は、公知の方法に従って行なうことができる。 The pulverization treatment (primary pulverization) using an extruder can be performed according to a known method.
前記1次粉砕により嵩密度と平均粒径が調整されたセルロース含有原料(以降、1次粉砕により得られたセルロース含有原料、又は1次粉砕後のセルロース含有原料ともいう)が得られる。なお、1次粉砕によってセルロース含有量は変動することなく、1次粉砕後の原料から水を除いた場合の残余の成分中のセルロース含有量は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上である。また、1次粉砕によってセルロース結晶化度は低減するものの、1次粉砕後のセルロース含有原料のセルロース結晶化度は好ましくは60%以上である。 A cellulose-containing raw material whose bulk density and average particle diameter are adjusted by the primary pulverization (hereinafter also referred to as a cellulose-containing raw material obtained by primary pulverization or a cellulose-containing raw material after primary pulverization) is obtained. The cellulose content in the remaining components when water is removed from the raw material after the primary pulverization is preferably 20% by weight or more, more preferably 40% without any change in the cellulose content due to the primary pulverization. % Or more, more preferably 60% by weight or more. Although the cellulose crystallization degree is reduced by the primary pulverization, the cellulose crystallization degree of the cellulose-containing raw material after the primary pulverization is preferably 60% or more.
1次粉砕後のセルロース含有原料の嵩密度は、100kg/m3以上が好ましく、120kg/m3以上がより好ましく、150kg/m3以上がさらに好ましい。この嵩密度が100kg/m3以上であれば、セルロース含有原料が適度な容積を有するために取扱い性が向上する。また、2次粉砕に用いる粉砕機へ原料仕込み量を多くすることができるので、処理能力が向上する。一方、この嵩密度の上限としては、取扱い性及び生産性を向上させる観点から、500kg/m3以下が好ましく、400kg/m3以下がより好ましく、350kg/m3以下がさらに好ましい。これらの観点から、嵩密度としては、100〜500kg/m3が好ましく、120〜400kg/m3がより好ましく、150〜350kg/m3がさらに好ましい。なお、本明細書において、セルロース含有原料の嵩密度は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。 The bulk density of the cellulose-containing raw material after the primary pulverization, 100 kg / m 3 or more, more preferably 120 kg / m 3 or more, more preferably 150 kg / m 3 or more. When the bulk density is 100 kg / m 3 or more, the cellulose-containing raw material has an appropriate volume, so that handleability is improved. Moreover, since the raw material charge amount can be increased to the pulverizer used for the secondary pulverization, the processing capacity is improved. On the other hand, the upper limit of the bulk density, from the viewpoint of improving the handling properties and productivity, preferably 500 kg / m 3 or less, more preferably 400 kg / m 3 or less, more preferably 350 kg / m 3 or less. From these viewpoints, the bulk density is preferably from 100 to 500 kg / m 3, more preferably 120~400kg / m 3, more preferably 150~350kg / m 3. In addition, in this specification, the bulk density of a cellulose containing raw material can be measured by the method as described in the below-mentioned Example.
また、1次粉砕後のセルロース含有原料の平均粒径は、1.0mm以下が好ましく、0.7mm以下がより好ましく、0.5mm以下がさらに好ましい。平均粒径が1.0mm以下であれば、2次粉砕に用いる粉砕機に供給する際に、粉砕機においてセルロース含有原料を効率的に分散させることができ、長時間を要することなく所定の粒径に到達することができる。一方、平均粒径の下限としては、生産性を向上させる観点から、0.01mm以上が好ましく、0.05mm以上がより好ましい。これらの観点から、平均粒径としては、0.01〜1.0mmが好ましく、0.01〜0.7mmがより好ましく、0.05〜0.5mmがさらに好ましい。また、1次粉砕後のセルロース含有原料の水分含量は、4.5重量%超が好ましく、10重量%以下が好ましい。 Further, the average particle size of the cellulose-containing raw material after the primary pulverization is preferably 1.0 mm or less, more preferably 0.7 mm or less, and further preferably 0.5 mm or less. When the average particle size is 1.0 mm or less, the cellulose-containing raw material can be efficiently dispersed in the pulverizer when it is supplied to the pulverizer used for the secondary pulverization. The diameter can be reached. On the other hand, the lower limit of the average particle diameter is preferably 0.01 mm or more and more preferably 0.05 mm or more from the viewpoint of improving productivity. From these viewpoints, the average particle size is preferably 0.01 to 1.0 mm, more preferably 0.01 to 0.7 mm, and even more preferably 0.05 to 0.5 mm. Further, the water content of the cellulose-containing raw material after the primary pulverization is preferably more than 4.5% by weight, and preferably 10% by weight or less.
(水分含量が調整されたセルロース含有原料の調製方法)
一方、セルロース含有原料の水分含量の調整方法としては、乾燥処理を行う工程を含む方法であれば、その処理方法としては限定されず公知の乾燥方法を適宜選択すればよい。乾燥方法としては、例えば、熱風受熱乾燥法、伝導受熱乾燥法、除湿空気乾燥法、冷風乾燥法、マイクロ波乾燥法、赤外線乾燥法、天日乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法等が挙げられる。これらの乾燥方法は、単独でも又は2種以上組み合わせて行ってもよく、乾燥方法における条件(温度、乾燥手段、乾燥時間、圧力等)は適宜設定することができる。また、乾燥処理はバッチ処理、連続処理のいずれでも可能であり、乾燥処理の前に、セルロース含有原料の1次粉砕の前に行う粗粉砕処理と同様の処理を行ってもよい。
(Method for preparing cellulose-containing raw material with adjusted water content)
On the other hand, the method for adjusting the moisture content of the cellulose-containing raw material is not limited as long as it includes a step of performing a drying treatment, and a known drying method may be appropriately selected. Examples of the drying method include hot air heat receiving drying method, conductive heat receiving drying method, dehumidifying air drying method, cold air drying method, microwave drying method, infrared drying method, sun drying method, vacuum drying method, freeze drying method and the like. It is done. These drying methods may be performed singly or in combination of two or more, and the conditions (temperature, drying means, drying time, pressure, etc.) in the drying method can be appropriately set. The drying process can be either a batch process or a continuous process, and a process similar to the coarse pulverization process performed before the primary pulverization of the cellulose-containing raw material may be performed before the drying process.
前記乾燥処理により水分含量が調整されたセルロース含有原料が得られる。乾燥処理したセルロース含有原料の水分含量は、容易に2次粉砕できるとともに、ポリ乳酸樹脂成形体の耐久性を向上させる観点から、4.5重量%以下が好ましく、0.2〜4.3重量%がより好ましく、0.4〜3.5重量%がさらに好ましく、0.6〜3.0重量%がよりさらに好ましい。なお、市販のパルプ類、バイオマス資源として利用される紙類、木材類、植物茎・葉類、植物穀類等の一般に利用可能なセルロース含有原料は、5重量%以上、通常5〜30重量%程度の水分を含有している。 A cellulose-containing raw material whose water content is adjusted by the drying treatment is obtained. The moisture content of the dried cellulose-containing raw material is preferably 4.5% by weight or less from the viewpoint of easily secondary pulverization and improving the durability of the polylactic acid resin molded product, and is 0.2 to 4.3% by weight. % Is more preferable, 0.4 to 3.5% by weight is more preferable, and 0.6 to 3.0% by weight is more preferable. Generally available cellulose-containing raw materials such as commercially available pulps, papers used as biomass resources, woods, plant stems / leaves, plant cereals, etc. are 5% by weight or more, usually about 5-30% by weight. Contains water.
また、水分含量が調整されたセルロース含有原料の嵩密度は、前記1次粉砕後のセルロース原料の嵩密度と同様の値を有することが好ましい。なお、乾燥処理によってセルロース含有量は変動することなく、乾燥処理後の原料から水を除いた場合の残余の成分中のセルロース含有量は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上である。また、乾燥処理によってセルロース結晶化度も変動せず、乾燥処理後のセルロース結晶化度は、通常、80%以上である。 Moreover, it is preferable that the bulk density of the cellulose-containing raw material whose water content is adjusted has the same value as the bulk density of the cellulose raw material after the primary pulverization. In addition, the cellulose content in the remaining component when water is removed from the raw material after the drying treatment is preferably 20% by weight or more, more preferably 40% by weight or more without changing the cellulose content by the drying treatment. More preferably, it is 60% by weight or more. Further, the cellulose crystallinity does not vary with the drying treatment, and the cellulose crystallinity after the drying treatment is usually 80% or more.
さらに前記水分含量が調整されたセルロース含有原料の平均粒径は、1.0mm超50.0mm以下が好ましく、2.0mm超50.0mm以下がより好ましい。 Furthermore, the average particle size of the cellulose-containing raw material whose water content has been adjusted is preferably more than 1.0 mm and not more than 50.0 mm, and more preferably more than 2.0 mm and not more than 50.0 mm.
次に、前記1次粉砕又は前記乾燥処理により得られたセルロース含有原料、あるいは、前記1次粉砕又は前記乾燥処理を行わなかったセルロース含有原料をそのまま、必要により、前記1次粉砕の前に行なう粗粉砕処理のみ行ったセルロース含有原料を、非晶化するために2次粉砕に供する。 Next, the cellulose-containing raw material obtained by the primary pulverization or the drying treatment, or the cellulose-containing raw material that has not been subjected to the primary pulverization or the drying treatment is used as it is before the primary pulverization. The cellulose-containing raw material subjected only to the coarse pulverization treatment is subjected to secondary pulverization in order to be amorphous.
2次粉砕に用いる粉砕機としては、媒体式粉砕機が好ましい。媒体式粉砕機には容器駆動式粉砕機と媒体攪拌式粉砕機とがある。容器駆動式粉砕機としては転動ミル、振動ミル、遊星ミル、遠心流動ミル等が挙げられる。この中で、粉砕効率が高く、生産性を向上させる観点から、振動ミルが好ましい。媒体攪拌式粉砕機としてはタワーミル等の塔型粉砕機;アトライター、アクアマイザー、サンドグラインダー等の攪拌槽型粉砕機;ビスコミル、パールミル等の流通槽型粉砕機;流通管型粉砕機;コボールミル等のアニュラー型粉砕機;連続式のダイナミック型粉砕機等が挙げられる。この中で、粉砕効率が高く、生産性を向上させる観点から、攪拌槽型粉砕機が好ましい。媒体攪拌式粉砕機を用いる場合の攪拌翼の先端の周速は、好ましくは0.5〜20m/s、より好ましくは1〜15m/sである。なお、粉砕機の種類は「化学工学の進歩 第30集 微粒子制御」(社団法人 化学工学会東海支部編、1996年10月10日発行、槇書店)を参照することができる。また、処理方法としては、バッチ式、連続式のどちらでも良い。 As the pulverizer used for the secondary pulverization, a medium pulverizer is preferable. The medium type pulverizer includes a container drive type pulverizer and a medium stirring type pulverizer. Examples of the container-driven crusher include a rolling mill, a vibration mill, a planetary mill, and a centrifugal fluid mill. Among these, a vibration mill is preferable from the viewpoint of high grinding efficiency and improved productivity. As a medium agitation pulverizer, a tower type pulverizer such as a tower mill; an agitator tank type pulverizer such as an attritor, an aquamizer and a sand grinder; a distribution tank type pulverizer such as a visco mill and a pearl mill; a distribution pipe type pulverizer; For example, a continuous dynamic type pulverizer. Among these, a stirring tank type pulverizer is preferable from the viewpoint of high pulverization efficiency and improved productivity. In the case of using a medium stirring pulverizer, the peripheral speed of the tip of the stirring blade is preferably 0.5 to 20 m / s, more preferably 1 to 15 m / s. In addition, the kind of grinder can refer to "Progress of chemical engineering 30th particle control" (Chemical Engineering Society, Tokai branch edition, published on October 10, 1996, Kashiwa Shoten). Moreover, as a processing method, either a batch type or a continuous type may be sufficient.
粉砕機の媒体の材質としては、特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラス等が挙げられる。媒体の形状としては、特に制限はなく、ボール、ロッド、チューブ等が挙げられる。なお、ロッドとは棒状の媒体であり、ロッドの断面が四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形等のものを用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular as a material of the medium of a grinder, For example, iron, stainless steel, an alumina, a zirconia, silicon carbide, a silicon nitride, glass etc. are mentioned. There is no restriction | limiting in particular as a shape of a medium, A ball | bowl, a rod, a tube, etc. are mentioned. The rod is a rod-shaped medium, and a rod having a cross section of a polygon such as a quadrangle or a hexagon, a circle, or an ellipse can be used.
粉砕機が振動ミルであって、媒体がロッドの場合には、ロッドの外径としては、好ましくは0.5〜200mm、より好ましくは1.0〜100mm、さらに好ましくは5〜50mmである。ロッドの大きさが前記の範囲内であれば、所望の粉砕力が得られるとともに、ロッドのかけら等が混入してセルロース含有原料が汚染されることなく効率的にセルロースを非晶化させることができる。また、セルロース含有原料とロッドとの接触頻度を高め粉砕効率を向上させる観点から、ロッドは複数本使用することが好ましい。 When the pulverizer is a vibration mill and the medium is a rod, the outer diameter of the rod is preferably 0.5 to 200 mm, more preferably 1.0 to 100 mm, and further preferably 5 to 50 mm. If the size of the rod is within the above range, the desired pulverization force can be obtained, and the cellulose can be efficiently amorphousized without contamination of the cellulose-containing raw material by mixing fragments of the rod and the like. it can. From the viewpoint of increasing the contact frequency between the cellulose-containing raw material and the rod and improving the grinding efficiency, it is preferable to use a plurality of rods.
処理時間としては、粉砕機の種類、媒体の種類、大きさ及び充填率等により一概に決定できないが、結晶化度を低下させる観点から、好ましくは0.01〜50hr、より好ましくは0.05〜20hr、さらに好ましくは0.10〜10hrであり、さらにより好ましくは0.10〜5hrである。処理温度は、特に制限はないが、熱による劣化を防ぐ観点から、好ましくは5〜250℃、より好ましくは10〜200℃である。 The treatment time cannot be determined unconditionally depending on the type of pulverizer, the type of medium, the size, the filling rate, and the like. -20 hr, more preferably 0.10 to 10 hr, still more preferably 0.10 to 5 hr. Although processing temperature does not have a restriction | limiting in particular, From a viewpoint of preventing deterioration by a heat | fever, Preferably it is 5-250 degreeC, More preferably, it is 10-200 degreeC.
かくして、結晶化度が50%未満のセルロースが得られる。 Thus, cellulose having a crystallinity of less than 50% is obtained.
このようにして得られたセルロースは、結晶化度が50%未満に非晶化されているが、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、取扱性を向上させる観点から、平均粒径が150μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。また、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させる観点から、90nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。従って、前記2次粉砕により得られたセルロースは、適宜、分級工程、篩工程等を行って、粒径を調整してもよい。また、非晶化させたセルロースを公知の方法に従って乾燥させてもよい。なお、セルロースの平均粒径は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。 The cellulose thus obtained is amorphized to a degree of crystallinity of less than 50%, but from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and improving the handleability, the average The particle size is preferably 150 μm or less, and more preferably 50 μm or less. Moreover, it is preferable that it is 90 nm or more from a viewpoint of making the intensity | strength and flexibility of a polylactic acid resin composition compatible, and it is more preferable that it is 100 nm or more. Therefore, the cellulose obtained by the secondary pulverization may be appropriately subjected to a classification step, a sieving step, etc. to adjust the particle size. Moreover, you may dry the amorphous cellulose according to a well-known method. In addition, the average particle diameter of a cellulose can be measured by the method as described in the below-mentioned Example.
また、本発明においては、得られるポリ乳酸樹脂成形体の強度や可撓性を維持しながら耐衝撃性をさらに向上させる観点から、ポリ乳酸樹脂組成物に含有させるセルロースは、50%未満の結晶化度を有するセルロースに平均粒径が30μm以下となるよう小粒径化処理して得られたものであることが好ましい。 In the present invention, from the viewpoint of further improving impact resistance while maintaining the strength and flexibility of the resulting polylactic acid resin molded article, the cellulose contained in the polylactic acid resin composition contains less than 50% crystals. It is preferable that the cellulose having a degree of conversion is obtained by reducing the particle size so that the average particle size is 30 μm or less.
小粒径化処理の方法としては、結晶化度が50%未満になるよう調整されたセルロースに、粉砕助剤を添加して粉砕機にて粉砕処理(以降、3次粉砕ともいう)を行う方法が挙げられる。3次粉砕に供するセルロースとしては、結晶化度が50%未満になるよう調整されたものであれば特に限定はないが、前記機械的処理により結晶化度が50%未満になるよう調整されたセルロースであることが好ましい。従って、本発明の組成物に含有される結晶化度が50%未満であるセルロースは、前記機械的処理により得られたセルロース、即ち、粉砕機で処理して得られたセルロースに、さらに、粉砕助剤を添加して粉砕処理することにより得られたものであることが好ましい。 As a method for reducing the particle size, a pulverization aid is added to cellulose adjusted to have a crystallinity of less than 50%, and pulverization (hereinafter also referred to as tertiary pulverization) is performed by a pulverizer. A method is mentioned. The cellulose used for the third pulverization is not particularly limited as long as the crystallinity is adjusted to be less than 50%, but the crystallinity is adjusted to be less than 50% by the mechanical treatment. Cellulose is preferred. Accordingly, the cellulose having a crystallinity of less than 50% contained in the composition of the present invention is further pulverized into the cellulose obtained by the mechanical treatment, that is, the cellulose obtained by treatment with a pulverizer. It is preferably obtained by adding an auxiliary agent and pulverizing.
3次粉砕に用いる粉砕機としては、媒体式粉砕機が好ましく、2次粉砕に好適な粉砕機と同様のものが例示される。なお、2次粉砕に用いる粉砕機と3次粉砕に用いる粉砕機は同一のものを用いても、異なるものを用いてもよい。 As the pulverizer used for the tertiary pulverization, a medium pulverizer is preferable, and the same pulverizer as suitable for the secondary pulverization is exemplified. Note that the pulverizer used for the secondary pulverization and the pulverizer used for the tertiary pulverization may be the same or different.
粉砕機の媒体の材質としては、特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラス等が挙げられる。媒体の形状としては、特に制限はなく、ボール、ロッド、チューブ等が挙げられるが、セルロースの微粒化効率を向上させる観点から、3次粉砕に用いる粉砕機としては、ロッドを充填した振動ミルが好ましい。 There is no restriction | limiting in particular as a material of the medium of a grinder, For example, iron, stainless steel, an alumina, a zirconia, silicon carbide, a silicon nitride, glass etc. are mentioned. The shape of the medium is not particularly limited and includes balls, rods, tubes, etc. From the viewpoint of improving the atomization efficiency of cellulose, as a pulverizer used for the third pulverization, a vibration mill filled with a rod is used. preferable.
ロッドの外径は、好ましくは0.5〜200mm、より好ましくは1〜100mm、さらに好ましくは5〜50mmであり、ロッドの長さは、粉砕機の容器の長さよりも短いものであれば特に限定されない。ロッドの大きさが前記の範囲内にあれば、所望の粉砕力が得られ、効率的にセルロースの平均粒径を低減させることができる。 The outer diameter of the rod is preferably 0.5 to 200 mm, more preferably 1 to 100 mm, and even more preferably 5 to 50 mm, and the length of the rod is particularly shorter than the length of the container of the pulverizer. It is not limited. If the size of the rod is within the above range, a desired grinding force can be obtained, and the average particle size of cellulose can be efficiently reduced.
3次粉砕に用いられる粉砕助剤としては、セルロース中の水酸基との相互作用によりセルロースへの吸着を促進する観点から、例えば、特開2010−270289号公報に記載の粉砕助剤、即ち、アルコール、脂肪族アミド、芳香族カルボン酸アミド、ロジン酸アミド、脂肪酸の金属塩、芳香族スルホン酸ジアルキルエステルの金属塩、フェニルホスホン酸金属塩、リン酸エステルの金属塩、ロジン酸類の金属塩、脂肪酸エステル類、カルボヒドラジド類、N−置換尿素類、メラミン化合物の塩、ウラシル類及びポリエーテルが挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を任意の割合で組み合わせて用いることもできる。なかでも、ポリ乳酸樹脂組成物の熱安定性を向上させる観点から、アルコール、脂肪族アミド、芳香族カルボン酸アミド、脂肪酸の金属塩、フェニルホスホン酸金属塩、リン酸エステルの金属塩、脂肪酸エステル類及びポリエーテルからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、セルロースの粉砕効率及びポリ乳酸樹脂成形体の耐衝撃性を向上させる観点から、アルコール、脂肪族アミド、脂肪酸の金属塩、フェニルホスホン酸金属塩、脂肪酸エステル類及びポリエーテルからなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましい。また、後述する可塑剤を粉砕助剤として予めセルロースの分散時に用いることもできる。 As a grinding aid used for the tertiary grinding, for example, a grinding aid described in JP 2010-270289 A, that is, an alcohol from the viewpoint of promoting adsorption to cellulose by interaction with a hydroxyl group in cellulose. , Aliphatic amide, aromatic carboxylic acid amide, rosin acid amide, metal salt of fatty acid, metal salt of aromatic sulfonic acid dialkyl ester, metal salt of phenylphosphonic acid, metal salt of phosphate ester, metal salt of rosin acid, fatty acid Examples include esters, carbohydrazides, N-substituted ureas, salts of melamine compounds, uracils and polyethers. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio. Among them, from the viewpoint of improving the thermal stability of the polylactic acid resin composition, alcohol, aliphatic amide, aromatic carboxylic acid amide, metal salt of fatty acid, metal salt of phenylphosphonic acid, metal salt of phosphate ester, fatty acid ester And at least one selected from the group consisting of polyethers and polyethers, and from the viewpoint of improving the pulverization efficiency of cellulose and the impact resistance of the polylactic acid resin molded article, alcohols, aliphatic amides, metal salts of fatty acids, phenylphosphonic acid At least one selected from the group consisting of metal salts, fatty acid esters and polyethers is more preferred. Moreover, the plasticizer mentioned later can also be previously used at the time of dispersion | distribution of a cellulose as a grinding aid.
本発明において、粉砕助剤の添加量は、3次粉砕に供されるセルロース100重量部に対して、好ましくは0.1〜100重量部であり、より好ましくは0.5〜50重量部、さらに好ましくは1.0〜30重量部であり、さらにより好ましくは2〜20重量部である。粉砕助剤の添加量が、3次粉砕に供されるセルロース100重量部に対して、0.1重量部以上であれば、セルロースの平均粒径の低減が可能となり、100重量部以下であれば、平均粒径が30μm以下のセルロースを効率良く得ることができる。 In the present invention, the addition amount of the grinding aid is preferably 0.1 to 100 parts by weight, more preferably 0.5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of cellulose to be subjected to the third grinding. More preferably, it is 1.0-30 weight part, More preferably, it is 2-20 weight part. If the addition amount of the grinding aid is 0.1 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the cellulose to be subjected to the tertiary grinding, the average particle size of the cellulose can be reduced. For example, cellulose having an average particle size of 30 μm or less can be obtained efficiently.
3次粉砕の処理時間は、粉砕機の種類や、粉砕機に充填する媒体の種類、大きさ、及び充填率等により適宜調整しうるが、効率的にセルロースの平均粒径を低減させる観点から、好ましくは0.01〜50hr、より好ましくは0.05〜20hr、さらに好ましくは0.10〜10hr、さらに好ましくは0.10〜5hr、さらに好ましくは0.10〜3.5hrである。粉砕処理温度は、特に制限はないが、熱劣化を防ぐ観点から、好ましくは5〜250℃、より好ましくは10〜200℃、さらに好ましくは15〜150℃である。 The processing time of the tertiary pulverization can be appropriately adjusted according to the type of pulverizer, the type, size, and filling rate of the medium filled in the pulverizer, from the viewpoint of efficiently reducing the average particle size of cellulose. , Preferably 0.01 to 50 hr, more preferably 0.05 to 20 hr, still more preferably 0.10 to 10 hr, still more preferably 0.10 to 5 hr, still more preferably 0.10 to 3.5 hr. The pulverization temperature is not particularly limited, but is preferably 5 to 250 ° C, more preferably 10 to 200 ° C, and still more preferably 15 to 150 ° C from the viewpoint of preventing thermal deterioration.
かくして、3次粉砕により、セルロース粒子同士の強い凝集が抑制された微粒化セルロースが得られる。微粒化セルロースの平均粒径は、好ましくは0.1〜30μm、より好ましくは0.1〜20μmである。 Thus, micronized cellulose in which strong aggregation of cellulose particles is suppressed is obtained by the tertiary pulverization. The average particle size of the micronized cellulose is preferably 0.1 to 30 μm, more preferably 0.1 to 20 μm.
なお、2次粉砕により得られた50%未満の結晶化度を有するセルロースや、前記2次粉砕及び3次粉砕を経て得られた、50%未満の結晶化度を有し、かつ30μm以下の平均粒径を有するセルロースは、粉砕時に粉砕機やその媒体から鉄分が混入することがある。よって、本願発明では、耐衝撃性や色調を向上させる観点から、本願発明に用いるセルロースの鉄分含量は、好ましくは500ppm以下、より好ましくは300ppm以下、さらに好ましくは100ppm以下、さらに好ましくは50ppm以下、さらに好ましくは30ppm以下、よりさらに好ましくは20ppm以下である。また、生産性を向上させる観点から、0ppm以上が好ましく、1ppm以上がより好ましい。 In addition, cellulose having a crystallinity of less than 50% obtained by secondary pulverization, and having a crystallinity of less than 50% obtained by the secondary pulverization and tertiary pulverization, and 30 μm or less. Cellulose having an average particle diameter may be mixed with iron from a pulverizer or its medium during pulverization. Therefore, in the present invention, from the viewpoint of improving impact resistance and color tone, the iron content of the cellulose used in the present invention is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less, further preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, More preferably, it is 30 ppm or less, More preferably, it is 20 ppm or less. Moreover, from a viewpoint of improving productivity, 0 ppm or more is preferable and 1 ppm or more is more preferable.
また、本発明においては、ポリ乳酸樹脂組成物の可撓性をさらに向上させる観点から、前記2次粉砕により得られた50%未満の結晶化度を有するセルロースや、前記2次粉砕及び3次粉砕を経て得られた、50%未満の結晶化度を有し、かつ30μm以下の平均粒径を有するセルロースの表面を、シランカップリング剤やチタンカップリング剤の表面処理剤等で処理することができる。 In the present invention, from the viewpoint of further improving the flexibility of the polylactic acid resin composition, cellulose having a crystallinity of less than 50% obtained by the secondary pulverization, the secondary pulverization and the tertiary Treating the surface of cellulose obtained by grinding with a crystallinity of less than 50% and an average particle size of 30 μm or less with a surface treatment agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent Can do.
表面処理剤としては、特に限定はなく公知のものを用いることができ、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が例示される。 The surface treatment agent is not particularly limited and known ones can be used, and examples include 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriethoxysilane.
表面処理剤の処理量としては、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させる観点から、表面処理されるセルロース100重量部に対して、0.1〜5重量部が好ましく、0.3〜3重量部がより好ましく、0.5〜2重量部がさらに好ましい。 The treatment amount of the surface treatment agent is preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the surface-treated cellulose from the viewpoint of achieving both strength and flexibility of the polylactic acid resin composition. 3 to 3 parts by weight is more preferable, and 0.5 to 2 parts by weight is further preferable.
表面処理の方法としては特に限定はなく、公知の方法に従って行うことができる。 The surface treatment method is not particularly limited, and can be performed according to a known method.
結晶化度が50%未満であるセルロースの含有量は、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、ポリ乳酸樹脂成形体の強度と耐衝撃性を向上させる観点から、5〜350重量部であり、5〜300重量部が好ましく、5〜200重量部がより好ましく、5〜100重量部がさらに好ましく、5〜50重量部がさらに好ましく、10〜40重量部がよりさらに好ましい。 The content of cellulose having a crystallinity of less than 50% is 5 to 350 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin, from the viewpoint of improving the strength and impact resistance of the polylactic acid resin molded body. 5-300 weight part is preferable, 5-200 weight part is more preferable, 5-100 weight part is further more preferable, 5-50 weight part is further more preferable, 10-40 weight part is further more preferable.
[ガラス繊維]
本発明の組成物は、射出成形品の色調を改善し、曲げ弾性率を向上させる観点から、ガラス繊維を含有する。
[Glass fiber]
The composition of this invention contains glass fiber from a viewpoint which improves the color tone of an injection molded product and improves a bending elastic modulus.
ガラス繊維としては、公知のガラスを溶融紡糸してフィラメント状の繊維にしたものであれば特に限定なく用いることができる。 Any glass fiber can be used without particular limitation as long as it is made by melt spinning a known glass into a filament fiber.
ガラス繊維の平均繊維径は、好ましくは6〜23μm、より好ましくは6〜13μmである。平均繊維長は、好ましくは1.5〜13mmであり、より好ましくは2.5〜7mmである。ガラス繊維の平均繊維長は、任意の100本の繊維を光学顕微鏡で観察してその数平均を算出することにより求めることができる。平均繊維径は、ガラス繊維を切断した断面積を上記と同じ方法で求めることができる。繊維径に長径と短径がある場合は長径を用いて算出する。 The average fiber diameter of the glass fiber is preferably 6 to 23 μm, more preferably 6 to 13 μm. The average fiber length is preferably 1.5 to 13 mm, more preferably 2.5 to 7 mm. The average fiber length of the glass fibers can be determined by observing arbitrary 100 fibers with an optical microscope and calculating the number average. The average fiber diameter can be obtained by the same method as described above for the cross-sectional area obtained by cutting the glass fiber. If the fiber diameter has a major axis and a minor axis, the major axis is used for calculation.
本発明では、ガラス繊維には、好ましくは集束剤が付着されていることが好ましい。ガラス繊維に付着させる集束剤としては、シランカップリング剤、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリ乳酸系樹脂等を用いることができ、例えば、エポキシ基を有するシラン系カップリング剤として、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等を好適に用いることができる。集束剤の付着は、公知の方法に従って行なうことができる。また、付着量も適宜設定することができる。 In the present invention, a sizing agent is preferably attached to the glass fiber. As the sizing agent to be attached to the glass fiber, a silane coupling agent, a urethane resin, a polyester resin, an epoxy resin, a polylactic acid resin, or the like can be used. For example, as a silane coupling agent having an epoxy group, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ- Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane or the like can be preferably used. The sizing agent can be attached in accordance with a known method. Moreover, the amount of adhesion can also be set as appropriate.
ガラス繊維の含有量は、ポリ乳酸樹脂組成物の色調及び曲げ弾性率を向上させる観点から、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、1〜25重量部であり、2〜20重量部が好ましく、3〜20重量部がより好ましく、4〜18重量部がさらに好ましく、5〜15重量部がさらに好ましい。また、結晶化度が50%未満であるセルロース100重量部に対して、ポリ乳酸樹脂組成物の色調及び曲げ弾性率を向上させる観点から、2〜100重量部が好ましく、2〜80重量部がより好ましく、5〜70重量部がさらに好ましく、10〜50重量部がさらに好ましい。 The content of the glass fiber is 1 to 25 parts by weight, preferably 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin, from the viewpoint of improving the color tone and the flexural modulus of the polylactic acid resin composition. 3-20 weight part is more preferable, 4-18 weight part is further more preferable, and 5-15 weight part is further more preferable. Moreover, 2-100 weight part is preferable with respect to 100 weight part of cellulose whose crystallinity is less than 50% from a viewpoint of improving the color tone and bending elastic modulus of a polylactic acid resin composition, and 2-80 weight part is preferable. More preferably, 5-70 weight part is further more preferable, and 10-50 weight part is further more preferable.
[ゴム成分]
本発明の組成物は、衝撃を吸収して耐衝撃性を向上させる観点から、ゴム成分を含有する。なお、本明細書において、「ゴム成分」は、衝撃を吸収して耐衝撃性を向上する耐衝撃吸収剤のことであり、単に衝撃吸収剤、あるいは耐衝撃改良剤でもある。
[Rubber component]
The composition of the present invention contains a rubber component from the viewpoint of absorbing impact and improving impact resistance. In the present specification, the “rubber component” refers to an impact resistant absorbent that absorbs impact and improves impact resistance, and is also simply an impact absorbent or an impact resistance improver.
ゴムの種類は、特に限定されるものではなく、ゴム弾性を有する重合体成分から構成されるものであればよい。例えば、天然ゴム、アクリル成分、シリコーン成分、スチレン成分、ニトリル成分、共役ジエン成分、ウレタン成分又はエチレンプロピレン成分等を重合させたものから構成されるゴムが挙げられる。好ましいゴムとしては、例えば、アクリル酸エチル単位やアクリル酸ブチル単位等のアクリル成分、ジメチルシロキサン単位やフェニルメチルシロキサン単位等のシリコーン成分、スチレン単位やα−メチルスチレン単位等のスチレン成分、アクリロニトリル単位やメタクリロニトリル単位等のニトリル成分又はブタンジエン単位やイソプレン単位等の共役ジエン成分を重合させたものから構成されるゴムである。また、これらの成分を2種以上組み合わせて共重合させたものから構成されるゴムも好ましく、例えば、
(1)アクリル酸エチル単位やアクリル酸ブチル単位等のアクリル成分及びジメチルシロキサン単位やフェニルメチルシロキサン単位等のシリコーン成分を共重合した成分から構成されるゴム、
(2)アクリル酸エチル単位やアクリル酸ブチル単位等のアクリル成分及びスチレン単位やα−メチルスチレン単位等のスチレン成分を共重合した成分から構成されるゴム、
(3)アクリル酸エチル単位やアクリル酸ブチル単位等のアクリル成分及びブタンジエン単位やイソプレン単位等の共役ジエン成分を共重合した成分から構成されるゴム、
(4)アクリル酸エチル単位やアクリル酸ブチル単位等のアクリル成分及びジメチルシロキサン単位やフェニルメチルシロキサン単位等のシリコーン成分及びスチレン単位やα−メチルスチレン単位等のスチレン成分を共重合した成分から構成されるゴム
等が挙げられる。なかでも、耐衝撃性を向上させる観点から、(1)及び(4)が好ましく、(1)がより好ましい。また、これらの成分の他に、ジビニルベンゼン単位、アリルアクリレート単位又はブチレングリコールジアクリレート単位等の架橋性成分を共重合し架橋させたゴムも好ましい。
The type of rubber is not particularly limited as long as it is composed of a polymer component having rubber elasticity. For example, the rubber | gum comprised from what polymerized natural rubber, an acrylic component, a silicone component, a styrene component, a nitrile component, a conjugated diene component, a urethane component, an ethylene propylene component, etc. is mentioned. Preferred rubbers include, for example, acrylic components such as ethyl acrylate units and butyl acrylate units, silicone components such as dimethylsiloxane units and phenylmethylsiloxane units, styrene components such as styrene units and α-methylstyrene units, acrylonitrile units, and the like. It is a rubber constituted by polymerizing a nitrile component such as a methacrylonitrile unit or a conjugated diene component such as a butanediene unit or an isoprene unit. Also preferred is a rubber composed of a combination of two or more of these components, for example,
(1) Rubber composed of components obtained by copolymerizing acrylic components such as ethyl acrylate units and butyl acrylate units and silicone components such as dimethylsiloxane units and phenylmethylsiloxane units,
(2) Rubber composed of an acrylic component such as an ethyl acrylate unit or a butyl acrylate unit and a component obtained by copolymerizing a styrene component such as a styrene unit or an α-methylstyrene unit,
(3) rubber composed of components obtained by copolymerizing acrylic components such as ethyl acrylate units and butyl acrylate units and conjugated diene components such as butanediene units and isoprene units;
(4) It is composed of an acrylic component such as an ethyl acrylate unit or a butyl acrylate unit, a silicone component such as a dimethylsiloxane unit or a phenylmethylsiloxane unit, and a component obtained by copolymerizing a styrene component such as a styrene unit or an α-methylstyrene unit. And rubber. Especially, from a viewpoint of improving impact resistance, (1) and (4) are preferable, and (1) is more preferable. In addition to these components, a rubber obtained by copolymerizing and crosslinking a crosslinkable component such as a divinylbenzene unit, an allyl acrylate unit, or a butylene glycol diacrylate unit is also preferable.
ゴムは多層構造重合体であってもよい。ゴム以外の層の種類は、熱可塑性を有する重合体成分から構成されるものであれば特に限定されるものではないが、ゴム層よりもガラス転移温度が高い重合体成分が好ましい。熱可塑性を有する重合体としては、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単位、グリシジル基含有ビニル系単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単位、脂肪族ビニル系単位、芳香族ビニル系単位、シアン化ビニル系単位、マレイミド系単位、不飽和ジカルボン酸系単位又はその他のビニル系単位等から選ばれる少なくとも1種以上の単位を含有する重合体が挙げられ、中でも、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単位、不飽和グリシジル基含有単位又は不飽和ジカルボン酸無水物系単位から選ばれる少なくとも1種以上の単位を含有する重合体が好ましく、さらに不飽和グリシジル基含有単位又は不飽和ジカルボン酸無水物系単位から選ばれる少なくとも1種以上の単位を含有する重合体がより好ましい。 The rubber may be a multilayer structure polymer. The type of layer other than rubber is not particularly limited as long as it is composed of a polymer component having thermoplasticity, but a polymer component having a glass transition temperature higher than that of the rubber layer is preferable. Polymers having thermoplastic properties include unsaturated carboxylic acid alkyl ester units, glycidyl group-containing vinyl units, unsaturated dicarboxylic anhydride units, aliphatic vinyl units, aromatic vinyl units, and vinyl cyanide units. Examples include polymers containing at least one unit selected from units, maleimide units, unsaturated dicarboxylic acid units, and other vinyl units, among which unsaturated carboxylic acid alkyl ester units, unsaturated A polymer containing at least one unit selected from a glycidyl group-containing unit or an unsaturated dicarboxylic acid anhydride unit is preferred, and at least selected from an unsaturated glycidyl group-containing unit or an unsaturated dicarboxylic acid anhydride unit. More preferred are polymers containing one or more units.
これらの中でも、耐衝撃性及び色調を向上させる観点から、コア層に前記のゴム成分を含み、シェル層に上記の熱可塑性を有する重合体成分を含むコア−シェル型ゴムが好ましい。コア層のゴム成分のガラス転移温度は20℃以下が好ましく、0℃以下がより好ましく、シェル層の重合体成分のガラス転移温度は、コア層のゴム成分のガラス転移温度よりも高いことが好ましい。 Among these, from the viewpoint of improving impact resistance and color tone, a core-shell type rubber containing the rubber component in the core layer and the polymer component having the thermoplasticity in the shell layer is preferable. The glass transition temperature of the rubber component of the core layer is preferably 20 ° C. or less, more preferably 0 ° C. or less, and the glass transition temperature of the polymer component of the shell layer is preferably higher than the glass transition temperature of the rubber component of the core layer. .
具体的には、コア層がアクリル酸ブチル重合体でシェル層がメタクリル酸メチル重合体、コア層がアクリル酸ブチル/スチレン共重合体でシェル層がメタクリル酸メチル重合体等のアクリル系コア−シェル型ゴム;コア層がスチレン/ブタジエン重合体でシェル層がメタクリル酸メチル重合体等のスチレン/ブタジエン系コア−シェル型ゴム;コア層がシリコーン/アクリル重合体でシェル層がメタクリル酸メチル重合体、コア層がシリコーン/アクリル共重合体でシェル層がメタクリル酸メチル/メタクリル酸グリシジル共重合体等のシリコーン/アクリル系コア−シェル型ゴムが挙げられ、三菱レイヨン社製「メタブレンS−2001」(コアシェル型シリコーン・アクリルゴム)、「メタブレンS−2006」(コアシェル型シリコーン・アクリルゴム)、「メタブレンW−450A」(コアシェル型アクリル系ゴム)、「メタブレンC−223A」(コアシェル型MBSゴム、MMA/ブタジエン/スチレン)、クラレ社製「LA−2140E」(アクリル系熱可塑性樹脂)等を好適に用いることができる。 Specifically, the core layer is a butyl acrylate polymer, the shell layer is a methyl methacrylate polymer, the core layer is a butyl acrylate / styrene copolymer, and the shell layer is a methyl methacrylate polymer. Type rubber; styrene / butadiene core-shell type rubber such as core layer of styrene / butadiene polymer and shell layer of methyl methacrylate polymer; core layer of silicone / acrylic polymer and shell layer of methyl methacrylate polymer; Examples include silicone / acrylic core-shell type rubbers such as silicone / acrylic copolymers and shell layers such as methyl methacrylate / glycidyl methacrylate copolymers. “Metablene S-2001” (core shell) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Type silicone / acrylic rubber), "Metabrene S-2006" (core shell type silicone・ Acrylic rubber), “methabrene W-450A” (core shell type acrylic rubber), “methabrene C-223A” (core shell type MBS rubber, MMA / butadiene / styrene), “LA-2140E” manufactured by Kuraray (acrylic heat) (Plastic resin) etc. can be used suitably.
ゴム成分の含有量は、ポリ乳酸樹脂組成物の耐衝撃性及び成形性を向上させる観点から、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、1〜45重量部であり、2〜40重量部が好ましく、3〜35重量部がより好ましく、5〜30重量部がさらに好ましく、10〜30重量部がさらに好ましい。 The content of the rubber component is 1 to 45 parts by weight, preferably 2 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin, from the viewpoint of improving the impact resistance and moldability of the polylactic acid resin composition. 3 to 35 parts by weight is more preferable, 5 to 30 parts by weight is further preferable, and 10 to 30 parts by weight is further preferable.
また、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、耐衝撃性、色調、及び曲げ弾性率を向上させる観点から、ガラス繊維とゴム成分の合計量(合計含有量)は2〜50重量部が好ましく、5〜40重量部がより好ましく、10〜40重量がさらに好ましい。 Moreover, from the viewpoint of improving impact resistance, color tone, and flexural modulus relative to 100 parts by weight of the polylactic acid resin, the total amount (total content) of the glass fiber and the rubber component is preferably 2 to 50 parts by weight, 5-40 weight part is more preferable, and 10-40 weight is further more preferable.
ゴム成分とガラス繊維の重量比(ゴム成分/ガラス繊維)は、耐衝撃性、色調、及び曲げ弾性率を向上させる観点から、0.1〜10が好ましく、0.2〜9がより好ましく、0.3〜8がさらに好ましく、0.3〜6がさらに好ましい。 The weight ratio of the rubber component to the glass fiber (rubber component / glass fiber) is preferably 0.1 to 10, more preferably 0.2 to 9, from the viewpoint of improving impact resistance, color tone, and flexural modulus. 0.3-8 are more preferable and 0.3-6 are more preferable.
本発明のポリ乳酸樹脂組成物には、前記ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満であるセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分以外に、さらに、可塑剤を含有することが好ましい。 The polylactic acid resin composition of the present invention preferably further contains a plasticizer in addition to the polylactic acid resin, cellulose having a crystallinity of less than 50%, glass fibers, and a rubber component.
[可塑剤]
本発明のポリ乳酸樹脂組成物に含有される結晶化度が50%未満であるセルロースは、従来の樹脂組成物に用いられるセルロースに比べて結晶化度が著しく低減されている。そのため、それ自体で可塑剤的な役割を果たすものであるが、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性のさらなる向上及び耐衝撃性の向上の観点から、本発明のポリ乳酸樹脂組成物は可塑剤を含有することが好ましい。
[Plasticizer]
Cellulose having a crystallinity of less than 50% contained in the polylactic acid resin composition of the present invention has a significantly reduced crystallinity compared to cellulose used in conventional resin compositions. Therefore, it plays the role of a plasticizer by itself. From the viewpoint of further improving the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and improving the impact resistance, the polylactic acid resin composition of the present invention is It is preferable to contain a plasticizer.
可塑剤としては、特に限定はなく公知のものが挙げられ、例えば、ジ−n−オクチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジベンジルフタレート、ジイソデシルフタレート等のフタル酸エステル、ジオクチルイソフタレート等のイソフタル酸エステル、ジ−n−ブチルアジペート、ジオクチルアジペート等のアジピン酸エステル、ジ−n−ブチルマレート等のマレイン酸エステル、アセチルトリ−n−ブチルシトレート等のクエン酸エステル、モノブチルイタコネート等のイタコン酸エステル、ブチルオレート等のオレイン酸エステル、ジアセチルカプリル酸モノグリセライド、ジアセチルラウリン酸モノグリセライド、リシノール酸モノグリセライド、デカグリセリンモノオレエート等のカルボン酸エステル;トリクレジルホスフェート、トリス(エトキシエトキシエチル)ホスフェート等のリン酸エステル;ポリエチレングリコール(以下PEG)、PEGジアセテート、ポリプロピレングリコール(以下PPG)、PEG−PPG−PEGブロックポリマー、PPG−PEG−PPGブロックポリマー等のポリアルキレングリコール類;トリエチレングリコールモノメチルエーテル乳酸オリゴマーエステル等の乳酸オリゴマーエステル類;ジエチレングリコールロジンエステルアセテート等のロジン酸エステル類が使用できる。なかでも、可撓性を向上させる観点から、カルボン酸エステル及び/又はリン酸エステルが好ましく、その中でも、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させる観点から、分子内に2個以上のエステル基を有し、エステルを構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2〜3のアルキレンオキサイドを平均0.5〜5モル付加したエステル化合物(以下、「AO付加エステル化合物)という)を含有することが好ましい。 The plasticizer is not particularly limited, and examples thereof include known ones. Examples thereof include phthalates such as di-n-octyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, dibenzyl phthalate, and diisodecyl phthalate, and isophthalates such as dioctyl isophthalate. Itacones such as acid esters, adipic acid esters such as di-n-butyl adipate and dioctyl adipate, maleic acid esters such as di-n-butyl malate, citrate esters such as acetyltri-n-butyl citrate, and monobutyl itaconate Carboxylic acid ester such as acid ester, oleic acid ester such as butyl oleate, diacetyl caprylic acid monoglyceride, diacetyl lauric acid monoglyceride, ricinoleic acid monoglyceride, decaglycerin monooleate; Phosphate esters such as phosphate and tris (ethoxyethoxyethyl) phosphate; polyethylene glycol (hereinafter PEG), PEG diacetate, polypropylene glycol (hereinafter PPG), PEG-PPG-PEG block polymer, PPG-PEG-PPG block polymer, etc. Polyalkylene glycols; lactic acid oligomer esters such as triethylene glycol monomethyl ether lactic acid oligomer ester; rosin acid esters such as diethylene glycol rosin ester acetate can be used. Among these, carboxylic acid esters and / or phosphate esters are preferable from the viewpoint of improving flexibility, and among them, two or more in the molecule from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition. An ester compound (hereinafter referred to as “AO addition ester compound”) having an average of 0.5 to 5 moles of an alkylene oxide having 2 to 3 carbon atoms per hydroxyl group is added to at least one alcohol component constituting the ester. ))).
前記カルボン酸エステルとしては、強度と可撓性を向上させる観点から、下記式(I)で表されるオリゴエステルが好ましい。
R6O−CO−R7−CO−〔(OR8)a−OCO−R7−CO−〕bOR6 (I)
(式中、R6は炭素数が1〜4のアルキル基、R7は炭素数が2〜4のアルキレン基、R8は炭素数が2〜6のアルキレン基であり、aは1〜6の数、bは1〜6の数を示し、但し、全てのR6は同一でも異なっていてもよく、全てのR7は同一でも異なっていてもよく、全てのR8は同一でも異なっていてもよい)
As the carboxylic acid ester, an oligoester represented by the following formula (I) is preferable from the viewpoint of improving strength and flexibility.
R 6 O—CO—R 7 —CO — [(OR 8 ) a —OCO—R 7 —CO—] b OR 6 (I)
Wherein R 6 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 7 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, R 8 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and a is 1 to 6 And b represents a number from 1 to 6, provided that all R 6 may be the same or different, all R 7 may be the same or different, and all R 8 are the same or different. May be)
式(I)におけるR6は、炭素数が1〜4のアルキル基を示し、1分子中に2個存在して、分子の両末端に存在する。R6は炭素数が1〜4であれば、直鎖であっても分岐鎖であってもよい。アルキル基の炭素数としては、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑化効果を発現させる観点から、1〜4が好ましく、1〜2がより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられ、なかでも、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑化効果を発現させる観点から、メチル基が好ましい。但し、全てのR6は同一でも異なっていてもよい。 R 6 in formula (I) represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and two of them exist in one molecule and exist at both ends of the molecule. R 6 may be linear or branched as long as it has 1 to 4 carbon atoms. The number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 4 and more preferably 1 to 2 from the viewpoint of improving the compatibility with the polylactic acid resin and expressing the plasticizing effect. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. Among them, the compatibility with a polylactic acid resin is improved and a plasticizing effect is obtained. From the viewpoint of expression, a methyl group is preferable. However, all R 6 may be the same or different.
式(I)におけるR7は、炭素数が2〜4のアルキレン基を示し、直鎖のアルキレン基が好適例として挙げられる。具体的には、エチレン基、1,3−プロピレン基、1,4−ブチレン基が挙げられ、なかでも、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑化効果を発現させる観点から、エチレン基、1,3−プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましく、可塑化効果を発現させる観点及び経済性を向上させる観点から、エチレン基、1,4−ブチレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。但し、全てのR7は同一でも異なっていてもよい。 R 7 in formula (I) represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and a linear alkylene group is a preferred example. Specific examples include an ethylene group, a 1,3-propylene group, and a 1,4-butylene group. Among them, from the viewpoint of improving the compatibility with a polylactic acid resin and expressing a plasticizing effect, an ethylene group, A 1,3-propylene group is preferred, an ethylene group is more preferred, and an ethylene group and a 1,4-butylene group are preferred, and an ethylene group is more preferred from the viewpoint of developing a plasticizing effect and improving economic efficiency. However, all R 7 may be the same or different.
式(I)におけるR8は、炭素数が2〜6のアルキレン基を示し、OR8はオキシアルキレン基を示す。R8は炭素数が2〜6であれば、直鎖であっても分岐鎖であってもよい。アルキレン基の炭素数としては、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑化効果を発現させる観点から、2〜6が好ましく、2〜3がより好ましい。具体的には、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基、1,2−ブチレン基、1,3−ブチレン基、1,4−ブチレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、1,2−ペンチレン基、1,4−ペンチレン基、1,5−ペンチレン基、2,2−ジメチル−1,3−プロピレン基、1,2−ヘキシレン基、1,5−ヘキシレン基、1,6−ヘキシレン基、2,5−ヘキシレン基、3−メチル−1,5−ペンチレン基が挙げられ、なかでも、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑化効果を発現させる観点から、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基が好ましい。但し、全てのR8は同一でも異なっていてもよい。 R 8 in the formula (I) represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and OR 8 represents an oxyalkylene group. R 8 may be linear or branched as long as it has 2 to 6 carbon atoms. The number of carbon atoms of the alkylene group is preferably 2 to 6 and more preferably 2 to 3 from the viewpoint of improving compatibility with the polylactic acid resin and exhibiting a plasticizing effect. Specifically, ethylene group, 1,2-propylene group, 1,3-propylene group, 1,2-butylene group, 1,3-butylene group, 1,4-butylene group, 2-methyl-1,3 -Propylene group, 1,2-pentylene group, 1,4-pentylene group, 1,5-pentylene group, 2,2-dimethyl-1,3-propylene group, 1,2-hexylene group, 1,5-hexylene Group, 1,6-hexylene group, 2,5-hexylene group, 3-methyl-1,5-pentylene group, among others, the viewpoint of improving the compatibility with polylactic acid resin and developing the plasticizing effect Therefore, an ethylene group, a 1,2-propylene group, and a 1,3-propylene group are preferable. However, all R 8 may be the same or different.
aはオキシアルキレン基の平均の繰り返し数を示し、1〜6の数である。aが大きくなると、式(I)で表されるエステル化合物のエーテル基価が上がり、酸化されやすくなり安定性が低下する。ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させる観点から、1〜4の数が好ましく、1〜3の数がより好ましい。 a shows the average repeating number of an oxyalkylene group, and is a number of 1-6. When a becomes large, the ether group value of the ester compound represented by the formula (I) increases, and it is easily oxidized and the stability is lowered. From the viewpoint of improving the compatibility with the polylactic acid resin, the number of 1 to 4 is preferable, and the number of 1 to 3 is more preferable.
bは平均重合度を示し、1〜6の数である。ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑化効果及び可塑化効率を向上させる観点から、1〜4の数が好ましい。 b shows an average degree of polymerization and is a number of 1-6. From the viewpoint of improving the compatibility with the polylactic acid resin and improving the plasticizing effect and plasticizing efficiency, the number of 1 to 4 is preferable.
式(I)で表される化合物の具体例としては、R6がメチル基、R7がエチレン基、R8がエチレン基であって、aが2、bが1.5のエステル、R6がエチル基、R7が1,4−ブチレン基、R8が1,3−プロピレン基であって、aが1、bが2のエステル、R6がブチル基、R7が1,3−プロピレン基、R8がエチレン基であって、aが3、bが1.5のエステル、R6がメチル基、R7がエチレン基、R8が1,6−ヘキシレン基であって、aが1、bが3のエステル等が挙げられ、これらは1種単独で又は2種以上含有されていてもよい。これらのなかでも、R6が全てメチル基、R7がエチレン基又は1,4−ブチレン基、R8がエチレン基又は1,3−プロピレン基であって、aが1〜3の数、bが1〜4の数である化合物が好ましく、R6が全てメチル基、R7がエチレン基又は1,4−ブチレン基、R8がエチレン基又は1,3−プロピレン基であって、aが1〜3の数、bが1〜3の数である化合物がより好ましい。 Specific examples of the compound represented by the formula (I) include an ester in which R 6 is a methyl group, R 7 is an ethylene group, R 8 is an ethylene group, a is 2 and b is 1.5, R 6 Is an ethyl group, R 7 is a 1,4-butylene group, R 8 is a 1,3-propylene group, a is an ester of 1, b is 2, R 6 is a butyl group, R 7 is 1,3- A propylene group, R 8 is an ethylene group, a is an ester of 3, b is 1.5, R 6 is a methyl group, R 7 is an ethylene group, R 8 is a 1,6-hexylene group, 1 and b are 3 esters, and these may be used alone or in combination of two or more. Among these, R 6 is all methyl group, R 7 is ethylene group or 1,4-butylene group, R 8 is ethylene group or 1,3-propylene group, a is a number of 1 to 3, b Is preferably a compound in which R 6 is a methyl group, R 7 is an ethylene group or a 1,4-butylene group, R 8 is an ethylene group or a 1,3-propylene group, and a is A compound having 1 to 3 and b being 1 to 3 is more preferable.
また、耐揮発性を向上させる観点から、コハク酸、グルタル酸、及びアジピン酸から選ばれる少なくとも1つの二塩基酸と、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、及び1,3−プロパンンジオールから選ばれる少なくとも1つの2価アルコールのオリゴエステル〔式(I)中、b=1.2〜3〕が好ましい。 From the viewpoint of improving volatility, at least one dibasic acid selected from succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, and 1,3-propane An oligoester of at least one dihydric alcohol selected from diols [in formula (I), b = 1.2 to 3] is preferable.
前記リン酸エステルとしては、可撓性を向上させる観点から、下記式(II): As the phosphate ester, from the viewpoint of improving flexibility, the following formula (II):
(式中、R9、R10、R11はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を示し、A1、A2、A3はそれぞれ独立して炭素数2又は3のアルキレン基を示し、d、e、fはそれぞれ独立してオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す正の数であって、d+e+fが4〜12を満足する数である)
で表される化合物が好ましい。
(Wherein R 9 , R 10 and R 11 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and A 1 , A 2 and A 3 each independently represents an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms. D, e and f are each independently a positive number indicating the average number of moles added of the oxyalkylene group, and d + e + f is a number satisfying 4 to 12)
The compound represented by these is preferable.
式(II)で表される化合物は、ポリエーテル型リン酸トリエステルであり、対称構造でも非対称構造でも構わないが、製造上の簡便さからは、対称構造のリン酸トリエステルが好ましい。 The compound represented by the formula (II) is a polyether-type phosphate triester, which may be a symmetric structure or an asymmetric structure. However, from the viewpoint of ease of production, a symmetric structure phosphate triester is preferable.
R9、R10、R11は、それぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を示し、直鎖であっても分岐鎖であってもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基が挙げられるが、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましい。 R 9 , R 10 and R 11 each independently represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and may be linear or branched. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and an isobutyl group, and an ethyl group, a propyl group, and a butyl group are preferable.
A1、A2、A3は、それぞれ独立して炭素数2又は3のアルキレン基を示し、直鎖であっても分岐鎖であってもよい。具体的には、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基が挙げられる。また、A1、A2、A3は、隣接する酸素原子とオキシアルキレン基(アルキレンオキサイド)を形成し、式(II)で表される化合物における繰り返し構造を形成する。 A 1 , A 2 , and A 3 each independently represent an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms, and may be linear or branched. Specific examples include an ethylene group, an n-propylene group, and an isopropylene group. A 1 , A 2 , and A 3 form an oxyalkylene group (alkylene oxide) with an adjacent oxygen atom to form a repeating structure in the compound represented by the formula (II).
d、e、fは、それぞれ独立してオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す正の数であって、d+e+fが4〜12であり、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ、可塑化効果を向上させる観点から、好ましくは5〜10を満足する数である。可塑化効果が向上することで、少ない添加量でも十分な可塑化効果をポリ乳酸樹脂に付与できる。 d, e and f are each independently a positive number indicating the average number of moles added of the oxyalkylene group, and d + e + f is 4 to 12, which improves the compatibility with the polylactic acid resin, and has a plasticizing effect. From the viewpoint of improving the ratio, it is preferably a number satisfying 5 to 10. By improving the plasticizing effect, a sufficient plasticizing effect can be imparted to the polylactic acid resin even with a small addition amount.
式(II)で表される化合物の具体例としては、式(III): Specific examples of the compound represented by the formula (II) include the formula (III):
で表されるトリス(エトキシエトキシエチル)ホスフェート〔式(II)中、R9、R10、R11はいずれもエチル基、A1、A2、A3はいずれもエチレン基、d、e、fはいずれも2で、d+e+f=6〕の他に、トリス(メトキシエトキシエチル)ホスフェート、トリス(プロポキシエトキシエチル)ホスフェート、トリス(ブトキシエトキシエチル)ホスフェート、トリス(メトキシエトキシエトキシエチル)ホスフェート、トリス(エトキシエトキシエトキシエチル)ホスフェート等の対称ポリエーテル型リン酸トリエステルやビス(エトキシエトキシエチル)メトキシエトキシエトキシエチルホスフェート、ビス(メトキシエトキシエトキシエチル)エトキシエトキシエチルホスフェート等の非対称ポリエーテル型リン酸トリエステル、あるいは炭素数1〜4のアルコールのポリオキシエチレン付加物又はポリオキシプロピレン付加物の混合物を式(II)を満たすようにリン酸トリエステル化した非対称ポリエーテル型リン酸エステルが挙げられるが、可撓性を向上させる観点から、トリス(エトキシエトキシエチル)ホスフェートが好ましい。 Tris (ethoxyethoxyethyl) phosphate represented by the formula [In the formula (II), R 9 , R 10 , R 11 are all ethyl groups, A 1 , A 2 , A 3 are all ethylene groups, d, e, f is 2 and d + e + f = 6], tris (methoxyethoxyethyl) phosphate, tris (propoxyethoxyethyl) phosphate, tris (butoxyethoxyethyl) phosphate, tris (methoxyethoxyethoxyethyl) phosphate, tris ( Asymmetric polyether type phosphorus such as symmetric polyether type phosphoric acid triester such as ethoxyethoxyethoxyethyl) phosphate, bis (ethoxyethoxyethyl) methoxyethoxyethoxyethyl phosphate, bis (methoxyethoxyethoxyethyl) ethoxyethoxyethyl phosphate An asymmetric polyether-type phosphate ester obtained by phosphoric acid esterification of an acid triester or a mixture of a polyoxyethylene adduct or a polyoxypropylene adduct of an alcohol having 1 to 4 carbon atoms to satisfy the formula (II) However, from the viewpoint of improving flexibility, tris (ethoxyethoxyethyl) phosphate is preferable.
また、前記AO付加エステル化合物としては、特開2008−115372号公報や特開2008−174718号公報に記載の可塑剤、即ち、分子内に2個以上のエステル基を有し、エステルを構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2〜3のアルキレンオキサイドを平均0.5〜5モル付加したエステル化合物が挙げられ、例えば、水酸基1個当たり炭素数2又は3のアルキレンオキシ基が平均0.5〜5モル付加したアルコールのアルキレンオキサイド付加物等のアルコール成分と公知のカルボン酸成分との縮重合により得られる化合物が好ましい。 Moreover, as said AO addition ester compound, it has a plasticizer as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-115372 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-174718, ie, has two or more ester groups in a molecule | numerator, and comprises ester. An ester compound in which an average of 0.5 to 5 moles of an alkylene oxide having 2 to 3 carbon atoms per hydroxyl group is added as at least one of the alcohol components is exemplified. For example, an alkyleneoxy group having 2 or 3 carbon atoms per hydroxyl group Is preferably a compound obtained by polycondensation of an alcohol component such as an alkylene oxide adduct of alcohol with an average of 0.5 to 5 moles of addition and a known carboxylic acid component.
前記アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合は、公知の方法、例えば、特開2008−174735号公報等に記載の方法に従って行うことができる。 The condensation polymerization of the alcohol component and the carboxylic acid component can be performed according to a known method, for example, a method described in JP-A-2008-174735.
本発明においては、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、成形性、可塑性、及び可塑剤の耐ブリード性を向上させる観点から、コハク酸又はアジピン酸とポリエチレングリコールモノメチルエーテルとのエステル化合物、及び酢酸とグリセリン又はエチレングリコールのエチレンオキサイド付加物とのエステル化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、コハク酸又はアジピン酸とポリエチレングリコールモノメチルエーテルとのエステル化合物がより好ましい。 In the present invention, from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and improving the moldability, plasticity, and bleed resistance of the plasticizer, succinic acid or adipic acid and polyethylene glycol monomethyl ether At least one selected from the group consisting of an ester compound and an ester compound of acetic acid and an ethylene oxide adduct of glycerin or ethylene glycol is preferred, and an ester compound of succinic acid or adipic acid and polyethylene glycol monomethyl ether is more preferred.
また、耐揮発性を向上させる観点からは、アジピン酸と、ジエチレングリコールモノメチルエーテル/ベンジルアルコール混合物(重量比:1/1)とのエステル化合物が好ましい。 From the viewpoint of improving volatility, an ester compound of adipic acid and a diethylene glycol monomethyl ether / benzyl alcohol mixture (weight ratio: 1/1) is preferable.
なお、前記AO付加エステル化合物は、可塑剤としての機能を十分発揮させる観点から、全てエステル化された飽和エステルであることが好ましい。 In addition, it is preferable that the AO addition ester compound is an all esterified saturated ester from the viewpoint of sufficiently exhibiting the function as a plasticizer.
前記AO付加エステル化合物の平均分子量は、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、ならびに可塑剤の耐ブリード性及び耐揮発性を向上させる観点から、好ましくは250〜700であり、より好ましくは300〜600であり、さらに好ましくは350〜550であり、さらに好ましくは400〜500である。なお、平均分子量は、JIS K0070に記載の方法で鹸化価を求め、次式より計算で求めることができる。
平均分子量=56,108×(エステル基の数)/鹸化価
The average molecular weight of the AO addition ester compound is preferably 250 to 700 from the viewpoint of making the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition compatible and improving the bleed resistance and volatilization resistance of the plasticizer. More preferably, it is 300-600, More preferably, it is 350-550, More preferably, it is 400-500. The average molecular weight can be obtained by calculating the saponification value by the method described in JIS K0070 and calculating from the following formula.
Average molecular weight = 56,108 × (number of ester groups) / saponification value
可塑剤が前記AO付加エステル化合物を含有する場合、ポリ乳酸樹脂組成物の耐熱性、ならびにポリ乳酸樹脂及び結晶化度が50%未満であるセルロースに対する相溶性が良好となる。そのため耐ブリード性が向上するとともに、前記樹脂の軟質化効果も向上する。この樹脂の軟質化向上により、該樹脂が結晶化するときはその成長速度も向上すると考えられる。その結果、低い金型温度でもポリ乳酸樹脂が柔軟性を保持しているため、短い金型保持時間でポリ乳酸樹脂の結晶化が進み良好な成形性を示すものと考えられる。また、結晶化度が50%未満であるセルロースとの相溶性が向上する結果、両者の相互作用によりポリ乳酸樹脂組成物の優れた強度と可撓性の両立が達成できるものと考えられる。 When the plasticizer contains the AO addition ester compound, the heat resistance of the polylactic acid resin composition and the compatibility with the polylactic acid resin and cellulose having a crystallinity of less than 50% are improved. Therefore, the bleed resistance is improved and the softening effect of the resin is also improved. By improving the softening of the resin, it is considered that when the resin is crystallized, the growth rate is also improved. As a result, since the polylactic acid resin retains flexibility even at a low mold temperature, crystallization of the polylactic acid resin proceeds in a short mold holding time, and good moldability is expected. Moreover, as a result of improving the compatibility with cellulose having a crystallinity of less than 50%, it is considered that both the excellent strength and flexibility of the polylactic acid resin composition can be achieved by the interaction between the two.
可塑剤として、前記エステル化合物、即ち、カルボン酸エステル及び/又はリン酸エステルとそれ以外の可塑剤を使用することができる。前記AO付加エステル化合物の含有量は、特に限定されないが、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立し、かつ可塑剤の耐ブリード性を向上させる観点から、可塑剤中、60重量%以上が好ましく、70重量%以上がより好ましく、90重量%以上がさらに好ましく、実質100重量%であることがさらにより好ましい。 As the plasticizer, the ester compound, that is, a carboxylic acid ester and / or a phosphoric acid ester and other plasticizers can be used. The content of the AO addition ester compound is not particularly limited, but is 60% by weight in the plasticizer from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and improving the bleed resistance of the plasticizer. The above is preferable, 70% by weight or more is more preferable, 90% by weight or more is further preferable, and substantially 100% by weight is even more preferable.
可塑剤の含有量は、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、及び耐衝撃性を得る観点から、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、5〜50重量部が好ましく、7〜30重量部がより好ましく、8〜30重量部がさらに好ましく、8〜20重量部がさらにより好ましい。 The content of the plasticizer is preferably 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and obtaining impact resistance. -30 parts by weight is more preferred, 8-30 parts by weight is more preferred, and 8-20 parts by weight is even more preferred.
本発明のポリ乳酸樹脂組成物には、前記以外に、さらに、結晶核剤、加水分解抑制剤等が適宜含有されていてもよい。 In addition to the above, the polylactic acid resin composition of the present invention may further contain a crystal nucleating agent, a hydrolysis inhibitor and the like as appropriate.
[結晶核剤]
結晶核剤としては、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、成形性、耐熱性、耐衝撃性及び結晶核剤の耐ブルーム性を向上させる観点から、特開2008−115372号公報や特開2008−174718号公報に記載の結晶核剤、即ち、分子中に水酸基とアミド基とを有する化合物及びヒドロキシ脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、これらの少なくとも1種とフェニルホスホン酸金属塩とを併用することがより好ましく、分子中に水酸基とアミド基とを有する化合物とフェニルホスホン酸金属塩を併用することがさらに好ましい。
[Crystal nucleating agent]
As the crystal nucleating agent, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-115372 has been proposed from the viewpoint of making the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition compatible and improving the moldability, heat resistance, impact resistance, and blooming resistance of the crystal nucleating agent. The crystal nucleating agent described in JP-A No. 2008-174718, that is, at least one selected from the group consisting of a compound having a hydroxyl group and an amide group in the molecule and a hydroxy fatty acid ester is preferable, and at least one of these And phenylphosphonic acid metal salt are more preferably used in combination, and it is more preferable to use a compound having a hydroxyl group and an amide group in the molecule and phenylphosphonic acid metal salt in combination.
分子中に水酸基とアミド基とを有する化合物としては、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性の両立を図る観点から、水酸基を2つ以上有し、アミド基を2つ以上有する脂肪酸ビスアミドが好ましく、ポリ乳酸樹脂組成物の成形性、耐熱性、耐衝撃性、及び結晶核剤の耐ブルーム性を向上させる観点から、メチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド等のアルキレンビスヒドロキシステアリン酸アミドがより好ましく、エチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミドがさらに好ましい。 The compound having a hydroxyl group and an amide group in the molecule has two or more hydroxyl groups from the viewpoint of improving compatibility with the polylactic acid resin and achieving both strength and flexibility of the polylactic acid resin composition. Fatty acid bisamides having two or more amide groups are preferred, and methylene bis 12-hydroxystearic acid amide from the viewpoint of improving the moldability, heat resistance, impact resistance, and bloom resistance of the crystal nucleating agent of the polylactic acid resin composition. Further, alkylene bishydroxystearic acid amides such as ethylene bis 12-hydroxystearic acid amide and hexamethylene bis 12-hydroxystearic acid amide are more preferable, and ethylene bis 12-hydroxystearic acid amide is more preferable.
分子中に水酸基とアミド基とを有する化合物の融点は、混練時の有機結晶核剤の分散性を向上させ、またポリ乳酸樹脂組成物の結晶化速度を向上させる観点から、65℃以上が好ましく、70〜220℃がより好ましく、80〜190℃がさら好ましい。 The melting point of the compound having a hydroxyl group and an amide group in the molecule is preferably 65 ° C. or higher from the viewpoint of improving the dispersibility of the organic crystal nucleating agent during kneading and improving the crystallization rate of the polylactic acid resin composition. 70 to 220 ° C is more preferable, and 80 to 190 ° C is even more preferable.
ヒドロキシ脂肪酸エステルの具体例としては、12−ヒドロキシステアリン酸トリグリセライド、12−ヒドロキシステアリン酸ジグリセライド、12−ヒドロキシステアリン酸モノグリセライド等のヒドロキシ脂肪酸エステルが挙げられる。ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、成形性、耐熱性、耐衝撃性、及び有機結晶核剤の耐ブルーム性を向上させる観点から、12−ヒドロキシステアリン酸トリグリセライドが好ましい。 Specific examples of the hydroxy fatty acid ester include hydroxy fatty acid esters such as 12-hydroxystearic acid triglyceride, 12-hydroxystearic acid diglyceride, and 12-hydroxystearic acid monoglyceride. From the viewpoints of making the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition compatible, and improving moldability, heat resistance, impact resistance, and bloom resistance of the organic crystal nucleating agent, 12-hydroxystearic acid triglyceride is preferable.
フェニルホスホン酸金属塩としては、置換基を有しても良いフェニル基とホスホン基〔−PO(OH)2〕を有するフェニルホスホン酸の金属塩であり、フェニル基の置換基としては、炭素数1〜10のアルキル基、アルコキシ基の炭素数が1〜10のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。フェニルホスホン酸の具体例としては、無置換のフェニルホスホン酸、メチルフェニルホスホン酸、エチルフェニルホスホン酸、プロピルフェニルホスホン酸、ブチルフェニルホスホン酸、ジメトキシカルボニルフェニルホスホン酸、ジエトキシカルボニルフェニルホスホン酸等が挙げられ、無置換のフェニルホスホン酸が好ましい。 The phenylphosphonic acid metal salt is a metal salt of phenylphosphonic acid having a phenyl group which may have a substituent and a phosphonic group [—PO (OH) 2 ]. Examples thereof include an alkyl group having 1 to 10 alkyl groups and an alkoxycarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms in the alkoxy group. Specific examples of phenylphosphonic acid include unsubstituted phenylphosphonic acid, methylphenylphosphonic acid, ethylphenylphosphonic acid, propylphenylphosphonic acid, butylphenylphosphonic acid, dimethoxycarbonylphenylphosphonic acid, and diethoxycarbonylphenylphosphonic acid. And unsubstituted phenylphosphonic acid is preferred.
フェニルホスホン酸の金属塩としては、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、バリウム、銅、亜鉛、鉄、コバルト、ニッケル等の塩が挙げられ、ポリ乳酸樹脂成形体の耐衝撃性を向上させる観点から、亜鉛塩が好ましい。 Examples of metal salts of phenylphosphonic acid include lithium, sodium, magnesium, aluminum, potassium, calcium, barium, copper, zinc, iron, cobalt, nickel, and other salts, which improve the impact resistance of the polylactic acid resin moldings. From the point of view, zinc salts are preferred.
本発明において結晶核剤として、分子中に水酸基とアミド基とを有する化合物及びヒドロキシ脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種と、フェニルホスホン酸金属塩とを併用する場合、これらの割合は、本発明の効果を発現する観点から、分子中に水酸基とアミド基とを有する化合物及びヒドロキシ脂肪酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種/フェニルホスホン酸金属塩(重量比)=20/80〜80/20が好ましく、30/70〜70/30がより好ましく、40/60〜60/40がさらに好ましい。 In the present invention, as a crystal nucleating agent, when a phenylphosphonic acid metal salt is used in combination with at least one selected from the group consisting of a compound having a hydroxyl group and an amide group in the molecule and a hydroxy fatty acid ester, these ratios are: From the viewpoint of expressing the effect of the present invention, at least one selected from the group consisting of a compound having a hydroxyl group and an amide group in the molecule and a hydroxy fatty acid ester / metal salt of phenylphosphonic acid (weight ratio) = 20 / 80-80 / 20 is preferred, 30/70 to 70/30 is more preferred, and 40/60 to 60/40 is even more preferred.
結晶核剤の総含有量は、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性の両立を図り、耐衝撃性を得る観点から、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、0.05〜5重量部が好ましく、0.10〜3重量部がより好ましく、0.20〜2重量部がさらに好ましく、0.20〜1重量部がさらにより好ましい。 The total content of the crystal nucleating agent is 0.05 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and obtaining impact resistance. Is preferable, 0.10 to 3 parts by weight is more preferable, 0.20 to 2 parts by weight is further preferable, and 0.20 to 1 part by weight is even more preferable.
[加水分解抑制剤]
加水分解抑制剤としては、ポリカルボジイミド化合物やモノカルボジイミド化合物等のカルボジイミド化合物が挙げられ、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性を両立させ、及び成形性を向上させる観点からポリカルボジイミド化合物が好ましく、ポリ乳酸樹脂組成物の耐熱性、耐衝撃性及び加水分解抑制剤の耐ブルーム性を向上させる観点から、モノカルボジイミド化合物が好ましい。
[Hydrolysis inhibitor]
Examples of the hydrolysis inhibitor include carbodiimide compounds such as a polycarbodiimide compound and a monocarbodiimide compound, and a polycarbodiimide compound is preferable from the viewpoint of achieving both the strength and flexibility of the polylactic acid resin composition and improving moldability. From the viewpoint of improving the heat resistance and impact resistance of the polylactic acid resin composition and the bloom resistance of the hydrolysis inhibitor, a monocarbodiimide compound is preferred.
ポリカルボジイミド化合物としては、ポリ(4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(4,4’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)等が挙げられ、モノカルボジイミド化合物としては、N,N’−ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド等が挙げられる。 Examples of the polycarbodiimide compound include poly (4,4′-diphenylmethanecarbodiimide), poly (4,4′-dicyclohexylmethanecarbodiimide) and the like, and examples of the monocarbodiimide compound include N, N′-di-2,6- Examples include diisopropylphenylcarbodiimide.
前記カルボジイミド化合物は、ポリ乳酸樹脂組成物の成形性、耐熱性、耐衝撃性及び加水分解抑制剤の耐ブルーム性を満たすために、単独で又は2種以上組み合わせて用いてもよい。また、ポリ(4,4’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)はカルボジライトLA−1(日清紡績社製)を、N,N’−ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミドはスタバクゾール1、スタバクゾール1−LF(Rhein Chemie社製)をそれぞれ購入して使用することができる。 The carbodiimide compounds may be used alone or in combination of two or more in order to satisfy the moldability, heat resistance, impact resistance and hydrolysis resistance of the polylactic acid resin composition. Poly (4,4′-dicyclohexylmethanecarbodiimide) is carbodilite LA-1 (manufactured by Nisshinbo Industries, Inc.), N, N′-di-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide is stabuxol 1, and stabuxol 1-LF (Rhein). Chemie) can be purchased and used.
加水分解抑制剤の含有量は、ポリ乳酸樹脂組成物の成形性を向上させる観点から、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、0.05〜3重量部が好ましく、0.10〜2重量部がより好ましく、0.20〜1重量部がさらに好ましい。 The content of the hydrolysis inhibitor is preferably 0.05 to 3 parts by weight, preferably 0.10 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin, from the viewpoint of improving the moldability of the polylactic acid resin composition. Is more preferable, and 0.20 to 1 part by weight is more preferable.
また、本発明のポリ乳酸樹脂組成物には、前記以外に、さらにヒンダードフェノール又はフォスファイト系の酸化防止剤、又は炭化水素系ワックス類やアニオン型界面活性剤である滑剤等の他の成分を含有することができる。酸化防止剤、及び滑剤のそれぞれの含有量は、ポリ乳酸樹脂100重量部に対して、0.05〜3重量部が好ましく、0.10〜2重量部がより好ましい。 In addition to the above, the polylactic acid resin composition of the present invention may further include other components such as a hindered phenol or phosphite antioxidant, or a hydrocarbon wax or a lubricant that is an anionic surfactant. Can be contained. The content of each of the antioxidant and the lubricant is preferably 0.05 to 3 parts by weight, and more preferably 0.10 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polylactic acid resin.
さらに、本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、前記以外の他の成分として、帯電防止剤、防曇剤、光安定剤、紫外線吸収剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、発泡剤、難燃剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。 Furthermore, the polylactic acid resin composition of the present invention includes an antistatic agent, an antifogging agent, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a pigment, an antifungal agent, an antibacterial agent, a foaming agent and a flame retardant as components other than those described above. Etc. can be contained in the range which does not impair the effect of this invention.
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満であるセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分を含有するものであれば特に限定なく調製することができるが、結晶化度が50%未満であるセルロースをポリ乳酸樹脂やガラス繊維、ゴム成分へ混合する際に、例えば、あらかじめ所定の粒径を有する結晶化度が50%未満であるセルロースを二軸押出機や溶融ミキサーを用いて、ポリ乳酸樹脂やガラス繊維、ゴム成分に練り込んでコンパウンドを作製する方法を用いてもよい。かかる方法においては、結晶化度が50%未満であるセルロースを押出機にフィードするにあたり、まずポリ乳酸樹脂、ガラス繊維、及びゴム成分を溶融させた後、サイドフィーダー等で二軸押出機の半ばから結晶化度が50%未満であるセルロースをフィードしてもよい。 The polylactic acid resin composition of the present invention can be prepared without particular limitation as long as it contains a polylactic acid resin, cellulose having a crystallinity of less than 50%, glass fibers, and a rubber component. When cellulose having a degree of less than 50% is mixed with polylactic acid resin, glass fiber, or rubber component, for example, cellulose having a predetermined particle size and a crystallinity of less than 50% is mixed with a twin-screw extruder or a melt A method of preparing a compound by kneading into a polylactic acid resin, glass fiber, or rubber component using a mixer may be used. In such a method, when feeding cellulose having a crystallinity of less than 50% to an extruder, the polylactic acid resin, glass fiber, and rubber components are first melted, and then the middle of the twin-screw extruder using a side feeder or the like. Alternatively, cellulose having a crystallinity of less than 50% may be fed.
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、加工性が良好で、例えば200℃以下の低温で加工することができるため、可塑剤を使用した場合でも可塑剤の分解が起こり難い利点があり、フィルムやシートに成形して、各種用途に用いることができる。 Since the polylactic acid resin composition of the present invention has good processability and can be processed at a low temperature of, for example, 200 ° C. or lower, there is an advantage that the plasticizer is hardly decomposed even when a plasticizer is used. It can be formed into a sheet and used for various applications.
<ポリ乳酸樹脂成形体及びその製造方法>
本発明のポリ乳酸樹脂成形体は、本発明のポリ乳酸樹脂組成物を成形することにより得られる。具体的には、例えば、押出機等を用いて、ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満であるセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分を溶融させながら、必要により、可塑剤、結晶核剤、加水分解抑制剤等を混合し、次に得られた溶融物を射出成形機等により金型に充填して成形する。溶融の際にポリ乳酸樹脂の可塑性を促進させるため、超臨界ガスを存在させて溶融混合させてもよい。
<Polylactic acid resin molded product and method for producing the same>
The polylactic acid resin molded product of the present invention can be obtained by molding the polylactic acid resin composition of the present invention. Specifically, for example, using an extruder or the like, a polylactic acid resin, cellulose having a crystallinity of less than 50%, glass fibers, and a rubber component are melted as necessary. A hydrolysis inhibitor or the like is mixed, and then the obtained melt is filled into a mold by an injection molding machine or the like and molded. In order to promote the plasticity of the polylactic acid resin during melting, it may be melt-mixed in the presence of a supercritical gas.
本発明のポリ乳酸樹脂成形体は、結晶化度が50%未満であるセルロースを含有しながらも強度と可撓性の両立が可能である。 The polylactic acid resin molded article of the present invention can achieve both strength and flexibility while containing cellulose having a crystallinity of less than 50%.
本発明のポリ乳酸樹脂成形体の好ましい製造方法は、ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満であるセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分を含有するポリ乳酸樹脂組成物を溶融混練する工程〔以下工程(1)という〕と、工程(1)で得られた溶融物を射出成形機により成形する工程〔以下工程(2)という〕を含む方法である。 A preferred method for producing the polylactic acid resin molded article of the present invention is a step of melt-kneading a polylactic acid resin, a polylactic acid resin composition containing cellulose, glass fiber, and a rubber component having a crystallinity of less than 50% [below] And a step (hereinafter referred to as step (2)) of molding the melt obtained in step (1) with an injection molding machine.
工程(1)の具体例としては、例えば、ポリ乳酸樹脂、結晶化度が50%未満であるセルロース、ガラス繊維、及びゴム成分を、溶融混練機を用いて溶融混練する工程等が挙げられる。溶融混練機としては、特に限定はなく、二軸押出機等が例示される。また、溶融混練温度は、ポリ乳酸樹脂組成物の成形性を向上させ、かつ劣化を防止する観点から、160〜250℃が好ましく、165〜230℃がより好ましく、170〜210℃がさらに好ましい。 Specific examples of the step (1) include, for example, a step of melt kneading a polylactic acid resin, cellulose having a crystallinity of less than 50%, glass fiber, and a rubber component using a melt kneader. The melt kneader is not particularly limited, and examples thereof include a twin screw extruder. The melt kneading temperature is preferably 160 to 250 ° C, more preferably 165 to 230 ° C, and further preferably 170 to 210 ° C from the viewpoint of improving the moldability of the polylactic acid resin composition and preventing deterioration.
本発明においては、工程(1)を経た後、冷却して非晶状態(すなわち高角X線回折法で測定される結晶化度が1%以下となる条件)とした後、工程(2)を行う方法や、工程(1)を経た後、冷却して直ちに工程(2)を行う方法が好ましく、結晶化速度向上効果を発現させる観点から、工程(1)を経た後、冷却して直ちに工程(2)を行う方法がより好ましい。 In the present invention, after the step (1), after cooling to an amorphous state (that is, the condition that the degree of crystallinity measured by high angle X-ray diffraction is 1% or less), the step (2) is performed. The method of performing and the method of performing the step (2) immediately after cooling after the step (1) are preferred. From the viewpoint of expressing the effect of improving the crystallization rate, the step of cooling and immediately after the step (1) The method of performing (2) is more preferable.
工程(2)の具体例としては、例えば、射出成形機によりポリ乳酸樹脂組成物を金型内に充填し、成形する工程等が挙げられる。工程(2)における金型温度は、結晶化速度向上及び作業性向上の観点から、110℃以下が好ましく、90℃以下がより好ましく、80℃以下がさらに好ましい。また30℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、60℃以上がさらに好ましい。かかる観点から、金型温度は30〜110℃が好ましく、40〜90℃がより好ましく、60〜80℃がさらに好ましい。 Specific examples of the step (2) include a step of filling a mold with a polylactic acid resin composition using an injection molding machine, and the like. The mold temperature in the step (2) is preferably 110 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, and further preferably 80 ° C. or lower, from the viewpoint of improving the crystallization speed and improving workability. Moreover, 30 degreeC or more is preferable, 40 degreeC or more is more preferable, and 60 degreeC or more is further more preferable. From this viewpoint, the mold temperature is preferably 30 to 110 ° C, more preferably 40 to 90 ° C, and further preferably 60 to 80 ° C.
工程(2)における金型内での保持時間は、相対結晶化度60%以上を達成し、かつ生産性向上の観点から、5〜120秒が好ましく、8〜60秒がより好ましく、10〜60秒がさらに好ましい。なお、本明細書において、相対結晶化度とは、以下の式で表される結晶化度を言う。
相対結晶化度(%)={(ΔHm−ΔHcc)/ΔHm×100}
具体的には、相対結晶化度は、DSC装置(パーキンエルマー社製ダイアモンドDSC)を用い、1stRUNとして、昇温速度20℃/分で20℃から200℃まで昇温し、200℃で5分間保持した後、降温速度−20℃/分で200℃から20℃まで降温し、20℃で1分間保持した後、さらに2ndRUNとして、昇温速度20℃/分で20℃から200℃まで昇温し、1stRUNに観測されるポリ乳酸樹脂の冷結晶化エンタルピーの絶対値ΔHcc、2ndRUNに観測される結晶融解エンタルピーΔHmを用いて求めることができる。
The holding time in the mold in the step (2) is preferably from 5 to 120 seconds, more preferably from 8 to 60 seconds, from the viewpoint of achieving a relative crystallinity of 60% or more and improving productivity. More preferred is 60 seconds. In the present specification, the relative crystallinity refers to the crystallinity represented by the following formula.
Relative crystallinity (%) = {(ΔHm−ΔHcc) / ΔHm × 100}
Specifically, the relative crystallinity was raised from 20 ° C. to 200 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./min using a DSC apparatus (Diamond DSC manufactured by PerkinElmer Co., Ltd.) at a rate of temperature increase of 20 ° C./min. After holding, the temperature was lowered from 200 ° C. to 20 ° C. at a temperature drop rate of −20 ° C./min, held at 20 ° C. for 1 minute, and then further increased from 20 ° C. to 200 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min as 2ndRUN. The absolute value ΔHcc of the cold crystallization enthalpy of the polylactic acid resin observed at 1st RUN and the crystal melting enthalpy ΔHm observed at 2nd RUN can be used.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example, this invention is not limited at all by these Examples.
〔樹脂の融点〕
樹脂の融点は、DSC装置(パーキンエルマー社製、ダイアモンドDSC)を用いて、JIS−K7121に基づく示差走査熱量測定の昇温法による結晶融解吸熱ピーク温度より求められる。融点の測定は、昇温速度10℃/分で20℃から250℃まで昇温して行う。
[Melting point of resin]
The melting point of the resin is determined from the crystal melting endothermic peak temperature by the temperature rising method of differential scanning calorimetry based on JIS-K7121, using a DSC device (Perkin Elmer, Diamond DSC). The melting point is measured by increasing the temperature from 20 ° C. to 250 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min.
〔非晶質セルロース及び結晶性セルロースの平均粒径〕
非晶質セルロース及び結晶性セルロースの平均粒径とは、体積中位粒径(D50)のことを意味し、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−920」(堀場製作所社製)を用いて測定する。測定条件は、粒径測定前に超音波で1分間処理し、測定時の分散媒体としてエタノールを用い、体積中位粒径(D50)を温度25℃にて測定する。
[Average particle size of amorphous cellulose and crystalline cellulose]
The average particle size of amorphous cellulose and crystalline cellulose means volume median particle size (D 50 ), and laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device “LA-920” (manufactured by Horiba, Ltd.) Use to measure. The measurement conditions are that ultrasonic treatment is performed for 1 minute before the particle size measurement, ethanol is used as a dispersion medium at the time of measurement, and the volume median particle size (D 50 ) is measured at a temperature of 25 ° C.
〔セルロース含有原料の嵩密度〕
嵩密度は、ホソカワミクロン社製の「パウダーテスター」を用いて測定する。測定は、ふるいを振動させて、サンプルをシュートを通じ落下させ、規定の容器(容量100mL)に受け、該容器中のサンプルの重量を測定することにより算出する。ただし綿状化したサンプルについては、ふるいを通さずにシュートを通じ落下させ、規定の容器(容量100mL)に受け、該容器中のサンプルの重量を測定することにより算出する。
[Bulk density of cellulose-containing raw material]
The bulk density is measured using “Powder Tester” manufactured by Hosokawa Micron. The measurement is performed by vibrating the sieve, dropping the sample through a chute, receiving it in a specified container (capacity 100 mL), and measuring the weight of the sample in the container. However, the sample made into cotton is dropped by passing through a chute without passing through a sieve, received in a specified container (capacity 100 mL), and calculated by measuring the weight of the sample in the container.
〔セルロースI型結晶化度〕
セルロースI型結晶化度は、サンプルのX線回折強度を、リガク社製の「Rigaku RINT 2500VC X−RAY diffractometer」を用いて以下の条件で測定し、前記計算式に基づいて算出する。なお、測定用サンプルは、面積320mm2×厚さ1mmのペレットを圧縮して作製する。
X線源:Cu/Kα−radiation
管電圧:40kv
管電流:120mA
測定範囲:回折角2θ=5〜45°
スキャンスピード:10°/min
[Cellulose type I crystallinity]
Cellulose type I crystallinity is calculated based on the above formula by measuring the X-ray diffraction intensity of a sample using “Rigaku RINT 2500VC X-RAY diffractometer” manufactured by Rigaku Corporation under the following conditions. The measurement sample is produced by compressing a pellet having an area of 320 mm 2 × thickness of 1 mm.
X-ray source: Cu / Kα-radiation
Tube voltage: 40 kv
Tube current: 120 mA
Measurement range: Diffraction angle 2θ = 5-45 °
Scan speed: 10 ° / min
〔セルロース含有原料の水分含量〕
水分含量は、赤外線水分計(ケット科学研究所社製、「FD−610」)を使用し、150℃にて測定を行う。
[Water content of cellulose-containing raw materials]
The moisture content is measured at 150 ° C. using an infrared moisture meter (“FD-610”, manufactured by Kett Science Laboratory).
〔セルロース含有量〕
セルロース含有量は、社団法人日本分析化学会編、分析化学便覧(改訂四版、平成3年11月30日、丸善社発行)の1081頁〜1082頁に記載のホロセルロース定量法に準拠して測定する。
[Cellulose content]
The cellulose content is based on the holocellulose quantification method described on pages 1081 to 1082 of the Japan Analytical Chemistry Society, Analytical Chemistry Handbook (4th revised edition, published on November 30, 1991, published by Maruzensha). taking measurement.
〔非晶質セルロース及び結晶性セルロースの鉄分含量〕
鉄分含量はICP発光分析装置(島津製作所製、「ICPS−7510」)を使用し、測定を行う。
[Iron content of amorphous cellulose and crystalline cellulose]
The iron content is measured using an ICP emission spectrometer (“ICPS-7510” manufactured by Shimadzu Corporation).
〔可塑剤の平均分子量〕
平均分子量は、JIS K0070に記載の方法で鹸化価を求め、次式より計算で求める。
平均分子量=56,108×(エステル基の数)/鹸化価
[Average molecular weight of plasticizer]
The average molecular weight is obtained by calculating the saponification value by the method described in JIS K0070 and calculating from the following formula.
Average molecular weight = 56,108 × (number of ester groups) / saponification value
ポリ乳酸樹脂の製造例1(架橋ポリ乳酸樹脂)
ポリ乳酸樹脂(Nature Works社製、NW4032D)100重量部及び架橋剤(日清紡社製、カルボジライトLA−1)1重量部を2軸押出機(池貝鉄工社製、PCM−45)にて210℃で溶融混練し、ストランドカットを行い、架橋ポリ乳酸樹脂のペレットを得た。なお、得られたペレットは、70℃減圧下で1日乾燥し、水分含量を1重量%以下とした。
Production example 1 of polylactic acid resin (crosslinked polylactic acid resin)
100 parts by weight of polylactic acid resin (manufactured by Nature Works, NW4032D) and 1 part by weight of a crosslinking agent (manufactured by Nisshinbo Co., Ltd., Carbodilite LA-1) at 210 ° C. with a twin screw extruder (Ikegai Iron Works, PCM-45). Melt-kneading and strand cutting were performed to obtain crosslinked polylactic acid resin pellets. In addition, the obtained pellet was dried for one day under reduced pressure at 70 ° C., and the water content was adjusted to 1% by weight or less.
可塑剤の製造例1(コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル)
攪拌機、温度計、脱水管を備えた3Lフラスコに、無水コハク酸500g、トリエチレングリコールモノメチルエーテル2463g、パラトルエンスルホン酸一水和物9.5gを仕込み、空間部に窒素(500mL/分)を吹き込みながら、減圧下(4〜10.7kPa)、110℃で15時間反応させた。反応液の酸価は1.6(KOHmg/g)であった。反応液に吸着剤キョーワード500SH(協和化学工業社製)27gを添加して80℃、2.7kPaで45分間攪拌してろ過した後、液温115〜200℃、圧力0.03kPaでトリエチレングリコールモノメチルエーテルを留去し、80℃に冷却後、残液を減圧ろ過して、ろ液として、コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステルを得た。得られたジエステルは、酸価0.2(KOHmg/g)、鹸化価276(KOHmg/g)、水酸基価1以下(KOHmg/g)、色相APHA200であった。
Plasticizer Production Example 1 (Diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether)
A 3 L flask equipped with a stirrer, thermometer and dehydration tube was charged with 500 g of succinic anhydride, 2463 g of triethylene glycol monomethyl ether, and 9.5 g of paratoluenesulfonic acid monohydrate, and nitrogen (500 mL / min) was added to the space. While blowing, the reaction was carried out at 110 ° C. for 15 hours under reduced pressure (4 to 10.7 kPa). The acid value of the reaction solution was 1.6 (KOH mg / g). After adding 27 g of adsorbent KYOWARD 500SH (manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) to the reaction solution and stirring and filtering at 80 ° C. and 2.7 kPa for 45 minutes, triethylene at a liquid temperature of 115 to 200 ° C. and a pressure of 0.03 kPa. After distilling off glycol monomethyl ether and cooling to 80 ° C., the residual liquid was filtered under reduced pressure to obtain a diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether as a filtrate. The obtained diester had an acid value of 0.2 (KOHmg / g), a saponification value of 276 (KOHmg / g), a hydroxyl value of 1 or less (KOHmg / g), and a hue of APHA200.
次に、結晶化度が50%未満であるセルロースの製造例を示す。なお、本実施例において、結晶化度が50%未満であるセルロースのことを「非晶質セルロース」、結晶化度が50%以上であるセルロースのことを「結晶性セルロース」と記載する。 Next, an example of producing cellulose having a crystallinity of less than 50% is shown. In this example, cellulose having a crystallinity of less than 50% is referred to as “amorphous cellulose”, and cellulose having a crystallinity of 50% or more is referred to as “crystalline cellulose”.
非晶質セルロースの製造例1(非晶質セルロースA)
〔粗粉砕処理〕
セルロース含有原料として、シート状木材パルプ〔Borregard社製「Blue Bear Ultra Ether」、800mm×600mm×1.5mm、セルロース含有量96重量%(セルロース含有原料から水を除いた残余の成分中の含有量)、セルロースI型結晶化度81%、水分含量7.0重量%、嵩密度200kg/m3〕をシュレッダー(明光商会社製、「MSX2000−IVP440F」)にかけ、約10mm×5mm×1.5mmのチップ状パルプにした。
Amorphous cellulose production example 1 (amorphous cellulose A)
[Coarse grinding]
As a cellulose-containing raw material, sheet-like wood pulp [“Blue Bear Ultra Ether” manufactured by Borregard, 800 mm × 600 mm × 1.5 mm, cellulose content 96 wt% (content in remaining components excluding water from cellulose-containing raw material] ), Cellulose I type crystallinity 81%, moisture content 7.0 wt%, bulk density 200 kg / m 3 ] on a shredder (“MSX2000-IVP440F” manufactured by Meikoshosha), about 10 mm × 5 mm × 1.5 mm It was made into a chip-like pulp.
〔非晶化のための粉砕処理(2次粉砕)〕
得られたチップ状パルプ200gを振動ミル(中央化工機社製、「MB−1」、容器全容量3.5L)に投入し、ロッド(断面形状:円形、直径:30mm、長さ:218mm、材質:ステンレス)13本を振動ミルに充填して、振幅8mm、回転数1200回転/分の条件で、60分間処理を行った。操作の際の温度は、30℃であった。
[Crushing process for amorphization (secondary grinding)]
200 g of the obtained chip-like pulp was put into a vibration mill (manufactured by Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, container total capacity 3.5 L), and rod (cross-sectional shape: circular, diameter: 30 mm, length: 218 mm, 13 materials (stainless steel) were filled in a vibration mill and treated for 60 minutes under conditions of an amplitude of 8 mm and a rotational speed of 1200 rpm. The temperature during operation was 30 ° C.
処理終了後、棚乾燥機〔アドバンテック(ADVANTEC)社製 真空定温乾燥機「DRV320DA」〕を用いて、乾燥後の非晶質セルロースの水分含量が0.8重量%になるように乾燥した。得られた非晶質セルロースAは、セルロースI型結晶化度0%、平均粒径30μm、鉄分含量10ppmであった。 After completion of the treatment, drying was performed using a shelf dryer (a vacuum constant temperature dryer “DRV320DA” manufactured by ADVANTEC) so that the moisture content of the amorphous cellulose after drying was 0.8 wt%. The obtained amorphous cellulose A had a cellulose I type crystallinity of 0%, an average particle size of 30 μm, and an iron content of 10 ppm.
非晶質セルロースの製造例2(非晶質セルロースB)
〔小粒径化のための粉砕処理(3次粉砕)〕
非晶質セルロースA60gと、粉砕助剤として(MeEO3)2SA(コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル、前述の可塑剤の製造例1により調製されたもの)10gとを混合し、その混合物の全量を、振動ミル(中央化工機社製、「MB−1」、容器全容量3.5L)に投入し、ロッド(断面形状:円形、外径:30mm、長さ:218mm、材質:ステンレス)13本を振動ミルに充填して、振幅8mm、回転数1200回転/分の条件で15分間粉砕処理を行って、非晶質セルロースBを得た。得られた非晶質セルロースBは、セルロースI型結晶化度0%、平均粒径10μm、鉄分含量10ppmであった。
Amorphous cellulose production example 2 (amorphous cellulose B)
[Crushing process to reduce particle size (tertiary crushing)]
Amorphous cellulose A 60 g and (MeEO 3 ) 2 SA (diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether, prepared by the above-mentioned plasticizer production example 1) as a grinding aid are mixed, The entire amount of the mixture was put into a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, total container capacity 3.5 L), and rod (cross-sectional shape: circular, outer diameter: 30 mm, length: 218 mm, material) : Stainless steel) 13 pieces were filled in a vibration mill and pulverized for 15 minutes under conditions of an amplitude of 8 mm and a rotational speed of 1200 revolutions / minute to obtain amorphous cellulose B. The obtained amorphous cellulose B had a cellulose I-type crystallinity of 0%, an average particle size of 10 μm, and an iron content of 10 ppm.
非晶質セルロースの製造例3(非晶質セルロースC)
粉砕助剤の種類を、DOA〔ビス(2−エチルヘキシル)アジペート、大八化学社製、「DOA」〕に変更した以外は、製造例2と同様にして、非晶質セルロースCを得た。得られた非晶質セルロースCは、セルロースI型結晶化度0%、平均粒径10μm、鉄分含量10ppmであった。
Amorphous cellulose production example 3 (amorphous cellulose C)
Amorphous cellulose C was obtained in the same manner as in Production Example 2, except that the type of grinding aid was changed to DOA [bis (2-ethylhexyl) adipate, manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd., “DOA”]. The obtained amorphous cellulose C had a cellulose I type crystallinity of 0%, an average particle size of 10 μm, and an iron content of 10 ppm.
非晶質セルロースの製造例4(非晶質セルロースD)
非晶化のための粉砕に供するチップ状パルプの投入量を150gに変更した以外は、製造例1と同様にして非晶質セルロースを製造後、製造例2と同様にして、小粒径化のための粉砕を行なって非晶質セルロースDを得た。得られた非晶質セルロースDは、セルロースI型結晶化度0%、平均粒径10μm、鉄分含量30ppmであった。
Amorphous cellulose production example 4 (amorphous cellulose D)
Amorphous cellulose was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of chip-like pulp used for pulverization for amorphization was changed to 150 g. Amorphous cellulose D was obtained by grinding. The obtained amorphous cellulose D had a cellulose I type crystallinity of 0%, an average particle size of 10 μm, and an iron content of 30 ppm.
非晶質セルロースの製造例5(非晶質セルロースE)
非晶化のための粉砕に供するチップ状パルプの投入量を50gに変更した以外は、製造例1と同様にして非晶質セルロースを製造後、製造例2と同様にして、小粒径化のための粉砕を行なって非晶質セルロースEを得た。得られた非晶質セルロースEは、セルロースI型結晶化度0%、平均粒径10μm、鉄分含量300ppmであった。
Amorphous cellulose production example 5 (amorphous cellulose E)
Amorphous cellulose was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of chip-like pulp used for pulverization for amorphization was changed to 50 g. For this reason, amorphous cellulose E was obtained. The obtained amorphous cellulose E had a cellulose I type crystallinity of 0%, an average particle size of 10 μm, and an iron content of 300 ppm.
実施例1〜18及び比較例1〜10(但し、実施例1〜12、17〜18は参考例である)
原料として、表1〜5に示すポリ乳酸樹脂、可塑剤、結晶核剤、加水分解抑制剤、耐衝撃吸収剤(ゴム成分)、及び充填剤(非晶質セルロース、結晶性セルロース、ガラス繊維、カーボン繊維)を用いて、これらを二軸押出機(池貝鉄工社製、PCM−45)にて190℃で溶融混練し、ストランドカットを行い、ポリ乳酸樹脂組成物のペレットを得た。なお、得られたペレットは、70℃減圧下で1日乾燥し、水分含量を1重量%以下とした。
Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 10 (However, Examples 1 to 12 and 17 to 18 are reference examples)
As raw materials, polylactic acid resin, plasticizer, crystal nucleating agent, hydrolysis inhibitor, impact absorbent (rubber component), and filler (amorphous cellulose, crystalline cellulose, glass fiber, shown in Tables 1 to 5) These were melt kneaded at 190 ° C. using a twin screw extruder (PCM-45, manufactured by Ikekai Tekko Co., Ltd.) using carbon fibers, and strand cut was performed to obtain pellets of a polylactic acid resin composition. In addition, the obtained pellet was dried for one day under reduced pressure at 70 ° C., and the water content was adjusted to 1% by weight or less.
得られたペレットを、シリンダー温度を200℃とした射出成形機(日本製鋼所社製、J75E−D)を用いて射出成形し、金型温度80℃、成形時間60秒でテストピース〔角柱状試験片(125mm×12mm×6mm、及び63mm×12mm×5mm)、平板状試験片(40mm×60mm×3mm)〕を成形し、以下の試験例1〜3の方法に従って特性を調べた。結果を表1〜5に示す。 The obtained pellets were injection molded using an injection molding machine (Japan Steel Works, J75E-D) with a cylinder temperature of 200 ° C., and a test piece [rectangular column shape with a mold temperature of 80 ° C. and a molding time of 60 seconds] Test pieces (125 mm × 12 mm × 6 mm and 63 mm × 12 mm × 5 mm), flat plate-like test pieces (40 mm × 60 mm × 3 mm)] were molded, and the characteristics were examined according to the methods of Test Examples 1 to 3 below. The results are shown in Tables 1-5.
<試験例1>〔強度(曲げ弾性率)〕
角柱状試験片(125mm×12mm×6mm)について、JIS K7203に基づいて、テンシロン(オリエンテック社製テンシロン万能試験機 RTC−1210A)を用いて、クロスヘッド速度を3mm/minに設定して曲げ試験を行い、曲げ弾性率を求めた。数値が高いほど、強度が優れていることを示す。
<Test Example 1> [Strength (flexural modulus)]
For a prismatic test piece (125 mm × 12 mm × 6 mm), a bending test is performed using Tensilon (Orientec Tensilon Universal Testing Machine RTC-1210A) based on JIS K7203 with a crosshead speed set to 3 mm / min. To obtain the flexural modulus. The higher the value, the better the strength.
<試験例2>〔耐衝撃性〕
角柱状試験片(63mm×12mm×5mm)について、JIS K7110に基づいて、衝撃試験機(上島製作所社製 863型)を使用して、Izod衝撃強度(J/m)を測定した。Izod衝撃強度(J/m)が高いほど耐衝撃性に優れることを示す。
<Test Example 2> [Shock resistance]
The Izod impact strength (J / m) of the prismatic test piece (63 mm × 12 mm × 5 mm) was measured using an impact tester (Ueshima Seisakusho 863 type) based on JIS K7110. It shows that it is excellent in impact resistance, so that Izod impact strength (J / m) is high.
<試験例3>〔色調〕
平板状試験片(40mm×60mm×3mm)について、色差計(日本電色工業社製 SE2000)を使用して、L値を測定した。L値が高いほど色調が良いことを示す。
<Test Example 3> [Color tone]
About the flat test piece (40 mm x 60 mm x 3 mm), L value was measured using the color difference meter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. SE2000). A higher L value indicates a better color tone.
なお、表1〜5における原料は以下の通りである。
〔ポリ乳酸樹脂〕
NW4032D:Nature Works社製、融点160℃、L体純度98.6%
PLA−K:ポリ乳酸樹脂の製造例1により調製された架橋ポリ乳酸樹脂
〔可塑剤〕
(MeEO3)2SA:可塑剤の製造例1により調製されたコハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル、平均分子量410
DOA:ビス(2−エチルヘキシル)アジペート(大八化学社製、DOA)
〔結晶核剤〕
PPA−Zn:無置換のフェニルホスホン酸亜鉛塩(日産化学工業社製、融点無し)
〔加水分解抑制剤〕
スタバクゾール1−LF:モノカルボジイミド化合物(ラインケミー社製)
〔充填剤〕
非晶質セルロースA〜E:非晶質セルロースの製造例1〜5により調製された非晶質セルロース
結晶性セルロース:「セオラスTG−101」(旭化成ケミカルズ社製)、セルロースI型結晶化度82%、セルロース平均粒径30μm、鉄分含量5ppm以下
ガラス繊維:「T−187(3)」(日本電気硝子社製)、平均繊維径12μm、平均繊維長3mm
カーボン繊維:「HTA−C6−S」(東邦テナックス社製)、平均繊維径7μm、平均繊維長3mm
〔耐衝撃吸収剤〕
メタブレンS−2006:コアシェル型シリコーン・アクリルゴム(三菱レイヨン社製)
クラレ2140E:アクリル系熱可塑性樹脂(クラレ社製、LA−2140E)
In addition, the raw material in Tables 1-5 is as follows.
[Polylactic acid resin]
NW4032D: manufactured by Nature Works, melting point 160 ° C., L-form purity 98.6%
PLA-K: Cross-linked polylactic acid resin [plasticizer] prepared according to Production Example 1 of polylactic acid resin
(MeEO 3 ) 2 SA: Diester of succinic acid and triethylene glycol monomethyl ether prepared in Production Example 1 of plasticizer, average molecular weight 410
DOA: Bis (2-ethylhexyl) adipate (Dahachi Chemical Co., Ltd. DOA)
[Crystal nucleating agent]
PPA-Zn: unsubstituted phenylphosphonic acid zinc salt (manufactured by Nissan Chemical Industries, no melting point)
(Hydrolysis inhibitor)
Starvacol 1-LF: monocarbodiimide compound (Rhein Chemie)
〔filler〕
Amorphous cellulose A to E: Amorphous cellulose crystalline cellulose prepared according to Production Examples 1 to 5 of amorphous cellulose: “Theorus TG-101” (manufactured by Asahi Kasei Chemicals), cellulose I type crystallinity 82 %, Cellulose average particle size 30 μm, iron content 5 ppm or less glass fiber: “T-187 (3)” (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.), average fiber diameter 12 μm, average fiber length 3 mm
Carbon fiber: “HTA-C6-S” (manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.), average fiber diameter 7 μm, average fiber length 3 mm
(Shock absorber)
METABLEN S-2006: Core-shell type silicone acrylic rubber (Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
Kuraray 2140E: Acrylic thermoplastic resin (Kuraray, LA-2140E)
表1〜5の結果から明らかなように、本発明のポリ乳酸樹脂組成物の成形体(実施例1〜18)は、結晶化度が50%未満である非晶質セルロースを含有しても、ガラス繊維とゴム成分を特定量配合させることで、強度と耐衝撃性の向上が可能となり、また色調にも優れるものであることが分かる。また、表3より、非晶質セルロースの種類が異なる場合でもその効果が発揮されている一方で、ガラス繊維の代わりに、同じ無機充填剤であるカーボン繊維を配合した比較例10は色調が極めて劣るものであることから、非晶質セルロースとガラス繊維とゴム成分という特定の組み合わせにより、強度と耐衝撃性の向上に加えて、色調にも優れるという効果が奏されることが示唆される。 As is apparent from the results of Tables 1 to 5, the molded bodies (Examples 1 to 18) of the polylactic acid resin composition of the present invention may contain amorphous cellulose having a crystallinity of less than 50%. It can be seen that by adding a specific amount of glass fiber and a rubber component, the strength and impact resistance can be improved, and the color tone is also excellent. Further, from Table 3, the effect is exhibited even when the type of amorphous cellulose is different, while Comparative Example 10 in which carbon fiber, which is the same inorganic filler, is blended in place of glass fiber has extremely high color tone. Since it is inferior, it is suggested that the specific combination of amorphous cellulose, glass fiber, and rubber component has an effect of being excellent in color tone in addition to improvement in strength and impact resistance.
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、日用雑貨品、家電部品、自動車部品等の様々な工業用途に好適に使用することができる。 The polylactic acid resin composition of the present invention can be suitably used for various industrial applications such as household goods, household appliance parts, automobile parts and the like.
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