(57)【要約】【課題】  焼却残渣のない環境にやさしく、強度・剛性や高く荷重たわみ温度が高く、品質の安定したポリブチレンサクシネート系樹脂組成物を提供することにある。【解決手段】融点が１００〜１２５℃のポリブチレンサクシネート系樹脂（Ａ）１００質量部に対して、融点が２４５℃以上のポリエステル繊維（Ｂ）３〜１００質量部を含有したことを特徴とするポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート樹脂組成物である。ポリエステル繊維（Ｂ）の平均繊維長が２〜１０ｍｍであることがこのましい。特に、融点２４５℃以上のポリエチレンテレフタレートを芯にポリブチレンサクシネート系樹脂を鞘とした複合繊維を使用すると本発明の効果がよく発揮される。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が１００〜１２５℃のポリブチレンサクシネート系樹脂（Ａ）１００質量部に対して、融点が２４５℃以上のポリエステル繊維（Ｂ）３〜１００質量部を含有することを特徴とするポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート系樹脂組成物。
【請求項２】
ポリエステル繊維（Ｂ）の平均繊維長が２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のポリブチレンサクシネート系樹脂組成物。
【請求項３】
ポリエステル繊維（Ｂ）として、融点が２４５℃以上のポリエチレンテレフタレートを芯に、融点が１００〜１２５℃のポリブチレンサクシネート系樹脂を鞘とした複合繊維を使用したことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のポリブチレンサクシネート系樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル繊維強化されたポリブチレンサクシネート系脂組成物に関する。さらに詳しくは、ポリエステル繊維の高い物性を保持して、母相のポリブチレンサクシネート系樹脂との接着性が高く強度・剛性や荷重たわみ温度の高いポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート系樹脂組成物に関する。特に本発明は、ポリエチレンテレフタレート系繊維を芯にして、ポリブチレンサクシネート系樹脂を鞘にした複合繊維を使用することにより、繊維の分散性と接着性が高く、繊維補強効果が発揮され、好ましい態様であるポリブチレンサクシネート系樹脂組成物を提供する。本樹脂組成物は、ガラス繊維のような無機繊維を含まないことから軽量な成形品が提供でき、省資源に適する。また焼却時残渣が残らないので、本樹脂組成物を使用した成形品はサーマルリサイクルしやすく、最終埋め立て廃棄物が発生しない。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリブチレンサクシネート系樹脂は、生分解性を有することから、成形品を日用品として使用し、使用後は生分解して自然に帰すように研究が進められた。しかし、成形品の強度が低く、また荷重たわみ温度も低く、実用範囲は限られたものであった。また、一般的な樹脂において、工業的に開発されているガラス繊維強化も研究されているが、界面接着性が低く補強効果は不満足であった。またガラス繊維を大量に配合することは、ポリブチレンサクシネート系の環境にやさしいというメリットを損なうので実用化が進まなかった。一方、ケナフや竹繊維による補強を開示されているが、静的物性は改善されるが耐衝撃性が低下することや自然の繊維では品質の安定性が低く、工業用途には問題があり、一般化していない。
この課題を解決するために、これまで、合成繊維強化も検討されたが、ポリヒドロキシブチレート系樹脂中で繊維の開繊や分散性が悪く補強効果が低く、実用に至らなかった。
ポリヒドロキシブチレートの環境にやさしいという特徴を損なうことなく、強度・剛性や荷重たわみ温度の高く、品質が安定したポリヒドロキシブチレート系樹脂組成物の開発要請があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、焼却残渣のない環境にやさしく、強度・剛性や荷重たわみ温度が高く、品質の安定したポリブチレンサクシネート樹脂組成物を提供することにある。更に詳しくは、ポリエチレンテレフタレート繊維などのポリエステル繊維が均一分散し、かつポリブチレンサクシネート系樹脂と接着性が高いため補強効果が高く、成形性と機械的性質と耐熱性において優れた樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。即ち本発明は、融点が１００〜１２５℃のポリブチレンサクシネート系樹脂（Ａ）１００質量部に対して、融点が２４５℃以上のポリエステル繊維（Ｂ）３〜１５０質量部含有したことを特徴とするポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート系樹脂組成物である。好ましい態様は、成形品中のポリエステル繊維の平均繊維長が２〜１０ｍｍである。またポリエステル繊維（Ｂ）としては、融点が２４５℃以上のポリエチレンテレフタレートを芯に、融点が１００〜１２０℃のポリブチレンサクシネート系樹脂を鞘とした複合繊維を使用することが、特に本発明の効果を発揮するために有効である。
【発明の効果】
【０００５】
上記の構成からなる本発明の組成物は、溶融加工するとき流動性がよく成形しやすく、ポリブチレンサクシネート系樹脂とポリエステル繊維の接着性がよく、そのため機械的性質や耐熱性が高く、また金型からの脱型性がよく成形性に優れる。本組成物から、環境負荷が小さい高機能性成形品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステル繊維補強されたポリブチレンサクシネート系樹脂組成物は、融点が１００〜１２５℃のポリブチレンサクシネート系樹脂（Ａ）１００質量部に対して、融点が２４５℃以上のポリエステル繊維（Ｂ）３〜１００質量部を含有したことを特徴とするポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート系樹脂組成物である。成形品中のポリエステル繊維の平均繊維長が２〜１０ｍｍであることが好ましい態様である。
ポリエステル繊維（Ｂ）としては、融点２４５℃以上のポリエチレンテレフタレートを芯に、融点が１００〜１２５℃のポリブチレンサクシネート系樹脂を鞘とした複合繊維を使用することが好ましい。
【０００７】
本発明に使用される融点が１００〜１２５℃のポリブチレンサクシネート系樹脂としては、１９０℃、２１．２Ｎにおけるメルトフローレートが０．１〜１００ｇ／１０分の樹脂が好ましく、特に、０．５〜５０ｇ／分が好ましい。０．５ｇ／１０分以下では、成形時の流動性が低く大型の成形品が成形できないので好ましくない。また、１００ｇ／１０分以上では機械的強度が低く、もろいので本発明には好ましくない。
また本発明には、ポリブチレンサクシネート系樹脂の融点が１００℃〜１２５℃の範囲にあることが必要であり、ブチレサクシネートへの共重合成分としては、ε―カプロラクトン、エチレンアヂペート、ブチレンアジペート、ヘキシレンアヂペート、エチレンサクシネート、グリコール酸、エチレンテレフタレート、ブチレンテレフタレート、プロピレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる、これらの中では、ε―カプロラクトン、エチレンサクシネート、ブチレンアジペートが特に好ましい。これらを2成分以上共重合されていても本発明の効果は発揮される。
【０００８】
本発明の樹脂組成物には、融点が２４５℃以上のポリエステル繊維（Ｂ）が使用される。特に、融点が２５５℃以上のポリエステル繊維（Ｂ）が好ましい。２４５℃を下回ると、母相（マトリックス相）の融点との差が小さくなり、ポリエステル繊維（Ｃ）の補強効果を得るには、成形温度の条件幅が狭くなり、工業的に好ましくない。
融点が２４５℃以上のポリエステル繊維（Ｂ）としては、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレートなどが上げられる。価格／コストを考慮して工業的には、エチレンテレフタレート単位を８０モル％以上、特に９５モル％以上を含むポリエチレンテレフタレート系繊維が好ましい。ポリエチレンテレフタレートに、少量のイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジエチレングリコール、ブタンジオール、プロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールやこれらを組み合わせて共重合されてもよい。
【０００９】
本発明の樹脂組成物には、ポリブチレンサクシネート系樹脂（Ａ）１００質量部に対して、ポリエステル繊維（Ｂ）は、２〜１００質量部配合される。３質量部以下では、補強効果が低く、１００質量部以上では、流動性が低下して成形が困難になるので好ましくない。
本発明に使用されるポリエステル繊維は、高倍延伸された高弾性率の繊維であり、２３℃におけるヤング率は、１５ｇ／ｄｔｅｘ以上の繊維が好ましい。
本発明の樹脂組成物に使用されるポリエステル繊維（Ｃ）の形状は、特に限定されないが、成形品中での長さは、２〜１０ｍｍが好ましい。さらに好ましくは、３〜８ｍｍである。２ｍｍ未満では、耐衝撃性が低下して好ましくない。また、１０ｍｍを越えると、繊維のからみあいが強く、分散性が低下して好ましくない。また単繊維径は、１〜１０デシテックス（ｄｔｅｘとも記載する）が好ましい。特に１．５〜５デシテックスが好ましい。１デシテックス未満では、繊維の剛性が小さく、曲げや圧縮の補強効果が小さく好ましくない。また１０デシテックスを越えると表面積が小さくなり、母相の補強効果が低下するので好ましくない。
本発明には、成形品中でポリエステル繊維の平均繊維長は２〜１０ｍｍが好ましい。ポリエステル繊維は溶融成形時は柔軟であり、殆ど切断されないので、ポリエステル繊維や複合繊維や複合ストランドの状態で２〜１０ｍｍの長さにカットされて、射出成形や圧縮成形に供給されることが好ましい。
【００１０】
本発明のポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート系樹脂組成物を得る製造法は特に限定されないが、本発明の効果を高めるには、予めポリエステル繊維（Ｂ）とポリブチレンサクシネート系樹脂を複合化しておく事が大変好ましく、芯に高融点のポリエステル、鞘に低融点のポリブチレンサクシネート系樹脂を使用した複合繊維は、ポリブチレンサクシネート系樹脂の融点以上でポリエステル繊維の延伸が可能であり、分子配向したポリエステル繊維により、高強度・高弾性率の繊維が得られるので、本発明の目的とする補強効果が得られるのでたいへん好ましい。予め複合化によりミクロ分散することにより、ポリブチレンサクシネート系樹脂の含浸性がよく繊維の分散性と界面接着性が特に優れる。２４５℃以上の高融点ポリエステルと１００℃〜１２５℃の低融点ポリブチレンサクシネート系樹脂の融点温度差が、１２０℃と大きいので、広い成形樹脂温度幅はあり、成形条件幅が広く本発明の特徴のひとつである。
本発明に使用する複合繊維に使用するポリブチレンサクシネート系樹脂と母相をなすポリブチレンサクシネート系樹脂は、同種・異種は問わない。もし、異種のポリブチレンサクシネート系樹脂を使用する場合は、複合繊維に使用するポリブチレンサクシネートは、母相のポリブチレンサクシネート系樹脂より、低融点で低粘度がポリエステル繊維の開繊性や分散性がよくなるので好ましい。
上記の複合繊維の製造方法は、例えば、高融点ポリエステルと低融点共重合ポリエステルをそれぞれ並列した押出機にて溶融押出しし、溶融状態で接合しノズルから紡糸し、クエンチして得た未延伸糸を延伸した後、好ましい長さにカットして製造する方法が好適である。また、高融点のポリエステル繊維と低融点のポリブチレンサクシネート系繊維を別個に紡糸と延伸し、これらのフィラメントを所定の混合比になるように複合して、撚りをかけて希望の長さに切断して複合繊維としてコンパウンドする方法で製造しても構わない。
【００１１】
また本発明の樹脂組成物を得る方法は特に限定されない。上記の高融点ポリエステルと低融点のポリブチレンサクシネート系樹脂の芯鞘複合繊維とポリブチレンサクシネート系樹脂を溶融混練する方法、高融点ポリエステル繊維と低融点ポリブチレンサクシネート系繊維からなる複合フィラメントとポリブチレンサクシネート系樹脂を溶融混練する方法、高融点ポリエステル繊維とポリブチレンサクシネート系樹脂を溶融混練する方法などがある。
高融点ポリエステルと低融点ポリブチレンサクシネート系樹脂の芯鞘複合繊維とポリブチレンサクシネート系樹脂を溶融混練する方法は分散性がよいので、一度コンパウンドペレットを製造しないで、射出成形しても高品質が安定するので特に好ましい。
【００１２】
本発明に使用される熱可塑性樹脂組成物には、いろいろな改質樹脂や安定剤や着色剤、流動性改良材、離型材、結晶核剤が配合される。これらは、重合前後に混合することもできるが、単軸押出機、２軸押出機やニーダーなどの装置を用いて、混練することにより製造することができる。配合剤をより高濃度に含む組成物を予め溶融混練して、成形時にこれをマスターバッチとして混合することもできる。
【００１３】
本発明のポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート系樹脂組成物の用途は特に限定されない。使用後の焼却し場合、残渣が殆ど発生しないことと、バイオマス成分が主成分であり二酸化炭素の増大が大変小さい。このエコロジー的に優れている本発明の組成物は、耐熱性や強度剛性が要求される自動車、電機・電子機器、ＯＡ機器部品、家庭用具の部品などの工業用途に使用される。
【実施例】
【００１４】
以下、実施例により説明するが、これらに限定されるものではない。なお明細書中の物性評価は以下の方法により測定した。
（１）シャルピー衝撃値
２３℃、５０％ＲＨにて４８時間調湿した幅１０ｍｍの試験片について、東洋精機社製ユニバーサルインパクトテスター（６０ｋｇ−ｃｍハンマー）を使用して、ＩＳＯ１７９−１に準じて試験した。
（２）荷重たわみ温度
２３℃、５０％ＲＨにて４８時間調湿した１０ｍｍ×４ｍｍ×８０ｍｍの試験片について、東洋精機（株）製ヒートデストーションテスター（ＴＹＰＥ  Ｈ８３０２）を使用して、ＩＳＯ７５−１，２に準じて、０．４６ＭＰａ下での荷重たわみ温度（ＨＤＴ）を測定した。
（３）曲げ強さ・曲げ弾性率
２３℃、５０％ＲＨにて４８時間調湿した１０ｍｍ×４ｍｍ×８０ｍｍの試験片について、オリエンテック社製テンシロン（Ｒ）４ＬＨ型を使用して、ＩＳＯ１７８に準じて試験して、曲げ強さと曲げ弾性率を測定した。
（４）融点
ＪＩＳ  Ｋ７１２１に準じてデュポン社製、Ｖ４．０Ｂ２０００型示差走査熱量測定器を用いて、窒素雰囲気中で、試料重量：１０ｍｇ、昇温開始温度：３０℃、昇温速度：２０℃／分で測定し、吸熱ピーク温度（Ｔｍｐ）を融点として求めた。
（５）質量平均繊維長
ペレットや成形品の一部を表面が１８０〜２２０℃のスライドグラス上で溶融して、約５０μｍの厚さのフィルム状に圧延する。これを１００倍観察用の投影機にセットして、ランダムに視野を選択して、視野画面上で２０ｃｍ×２０ｃｍ範囲内に繊維の重心があるすべての繊維の長さを測定する。総本数が２００〜３００本となるように測定を重ねる。その長さをクラス間隔０．０２５ｍｍとしてヒストグラムを作成する。各クラスの中央値ｘｉとその頻度ｆｉとして（１）式にて質量平均繊維長（Ｌｗ）を求めた。
Ｌｗ＝Σｆｉｘｉ２／Σｆｉｘｉ
【００１５】
（実施例１〜９、比較例１〜４）
実施例、比較例に使用した材料は以下のとおりである。
＜ポリブチレンサクシネート系樹脂（Ａ）＞
ＰＢＳ１：ポリブチレンサクシネート［融点  １１５℃、メルトフローレート（１９０℃／２１．２Ｎ）  ２２ｇ／１０分］，
ＰＢＳ２：ポリブチレンサクシネート/アジペート共重合体  ［融点  １０３℃、メルトフローレート（１９０℃／２１．２Ｎ）  １８ｇ／１０分］，
＜ポリエステル繊維（Ｂ）＞
ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート繊維（東洋紡績（株）製、単繊維径２ｄｔｅｘ，繊維長５ｍｍ）、
ＰＥＴ／ＰＢＳ１−５：ポリエチレンテレフタレート／ポリブチレンサクシネート＝６０／４０複合繊維（東洋紡績（株）製、単繊維径４．５ｄｔｅｘ，繊維長５ｍｍ）
ＰＥＴ／ＰＢＳ１−３：ポリエチレンテレフタレート／ポリブチレンサクシネート＝６０／４０複合繊維（東洋紡績（株）製、単繊維径４．５ｄｔｅｘ，繊維長３ｍｍ）
ＰＥＴ／ＰＢＳ１−７．５：ポリエチレンテレフタレート／ポリブチレンサクシネート＝６０／４０複合繊維（東洋紡績（株）製、単繊維径４．５ｄｔｅｘ，繊維長７．５ｍｍ）
ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート繊維〔東洋紡績（株）製、単繊維径２ｄｔｅｘ，繊維長５ｍｍ〕
上記材料を表１に示す配合比にドライ状態で予備混合し、これを熱風乾燥機で１００℃、３時間乾燥した後、その状態で東芝機械（株）製、ＩＳ射出成形機のホッパーに投入して、１７０℃のシリンダーで可塑化時に溶融混練して、金型温度５０℃にて、ＩＳＯ２９４−１準拠の多目的試験片のマルチモールドを使用して射出成形によりテストピースを成形した。
得られた試験片を２３℃、５０％ＲＨにて４８時間調整して、それぞれ荷重たわみ温度（０．４６ＭＰａ）、曲げ強さ・曲げ弾性率、シャルピー衝撃値を評価した。その結果を表１に示す。
表１からも明らかなように、ポリエステル繊維を特定量配合したポリブチレンサクシネート系樹脂組成物は高い強度・剛性や荷重たわみ温度を有している。特にポリエステル繊維を芯にポリブチレンサクシネートを鞘とした複合繊維とポリブチレンサクシネート系組成物は大変高い強度・剛性や荷重たわみ温度を有している。
【００１６】
【表１】
2008214595.tif 000002
【表２】
2008214595.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の強度・剛性と荷重たわみ温度が高いポリエステル繊維強化ポリブチレンサクシネート系樹脂組成物は、非強化樹脂では設計できなかった耐熱性や強度が要求される大型の文房具や日用品や電気製品のケースやハウジングに使用される。使用後はリサイクル成形やサーマルリサイクルしやすく最終廃棄物を発生することがない地球にやさしい成形部品として利用される。