(57)【要約】【課題】導電性を向上させたポリ乳酸複合化フィルムを提供すること、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】ポリ乳酸とカーボンナノ素材であるカーボンナノチューブを溶媒に溶解した後、この溶媒を蒸発させ、その後に溶融混練することにより、導電性を向上させたポリ乳酸複合化フィルムを製造することができる。また、当該のフィルムを溶融、結晶化することによって、より導電性を向上させたポリ乳酸複合化フィルムを製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノ素材を含有し、導電性を高めたことを特徴とするポリ乳酸複合化フィルム
【請求項２】
前記カーボンナノ素材がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載のポリ乳酸複合化フィルム
【請求項３】
カーボンナノ素材を含有し、かつ結晶化することにより導電性を高めたことを特徴とするポリ乳酸複合化フィルム
【請求項４】
前記カーボンナノ素材がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項３に記載のポリ乳酸複合化フィルム
【請求項５】
ポリ乳酸とカーボンナノ素材を溶媒に溶解した後、この溶媒を蒸発させ、その後に溶融混練することを特徴とするカーボンナノ素材を含有するポリ乳酸複合化フィルムの製造方法
【請求項６】
前記カーボンナノ素材がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項５に記載のポリ乳酸複合化フィルムの製造方法
【請求項７】
ポリ乳酸とカーボンナノ素材を溶媒に溶解した後、この溶媒を蒸発させ、その後に溶融混練を行い、その後に、結晶化することを特徴とするカーボンナノ素材を含有するポリ乳酸複合化フィルムの製造方法
【請求項８】
前記カーボンナノ素材がカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項７に記載のポリ乳酸複合化フィルムの製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカーボンナノチューブを添加した生分解性ポリエステル複合化フィルム、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、環境問題などから石油由来の高分子の代替材料として植物由来の生分解性高分子が非常に注目を集めている。
【０００３】
その生分解性高分子の中でもとくにポリ(L-乳酸)（PLLA）は、その優れた性質からすでに様々な用途で使用されている。しかし、石油系高分子に比べ、耐熱特性・力学特性・導電性等について劣っている点があるため、工業的な用途が限定されているのが実情である。
【０００４】
一般にPLLAは電気絶縁性であるため、静電気を嫌う用途に使用することはできない。
【０００５】
このため静電気を嫌う用途にPLLAを用いる場合、導電性付与剤を添加した導電性組成物として使用しなければならない。
【０００６】
このような導電性付与剤としては、導電性カーボンブラック、ポリアクリロニトリル(PAN)系カーボン繊維、金属粉末、金属繊維、金属フレークなどが使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の導電性付与材のうち、導電性カーボンブラックは安価で手軽に使用できるため、導電性付与剤として、現在は需要量の約1/2を占めている。
【０００８】
しかし、導電性カーボンブラックには
（１）加工中のカーボンストラクチャーの破壊により導電性が変動する。
（２）加工温度の上昇によって生成する、カーボンゲルにより、偏りが発生し、導電性が不均一になる。
などの問題がある。また、工程途中の周辺の汚れなどの問題がある。
【０００９】
金属由来の導電性付与剤には、当該付与剤の酸化による経年劣化が生じるという問題がある。また、金属由来の導電性付与剤として金を使用すると酸化は生じないが、当該材料は高価であるため、製品が高価になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電性を高めることにより有効性を向上させたポリ乳酸の複合化フィルムを提供すること、およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、カーボンナノチューブを始めとするカーボンナノ物質を添加することにより、ポリ乳酸の電導性を向上させられることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
請求項１および請求項２に記載した発明に係るポリ乳酸複合化フィルムは、カーボンナノ物質を含有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、「ポリ乳酸」としては、ポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（Ｄ−乳酸）、種々の比のＬ−乳酸とＤ−乳酸の共重合体であるポリ（Ｌ−乳酸−Ｄ−乳酸）、またはこれらの混合体が使用できる。
【００１４】
「カーボンナノ物質」とは、主として炭素からなるナノメートルオーダーの物質を意味しており、例えば、Ｃ６０・Ｃ７０などのフラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル、カーボンナノツイスト、カーボンナノファイバーなどが含まれるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
ポリ乳酸は、結晶化速度の極めて遅い素材として知られている。このポリ乳酸に、適切な量の核剤を添加することにより、ポリ乳酸の結晶化速度を高めることで各種の特性を得ることができる。
【００１６】
請求項３および請求項４に記載した発明に係るポリ乳酸複合化フィルムは、カーボンナノ物質を含有させた後に結晶化することを特徴とする。
【００１７】
本発明では、ポリ乳酸の精製は、溶媒を用いて溶液を調製し、これを非溶媒中に再沈することにより行う。
【００１８】
請求項５および請求項６に記載した、カーボンナノ物質を含有するポリ乳酸の製造方法は、精製したポリ乳酸とカーボンナノ物質とを溶媒に融解した後、この溶媒を蒸発させ、その後に溶融混練することを特徴とする。
【００１９】
請求項７および請求項８に記載した、カーボンナノ物質を含有するポリ乳酸の製造方法は、精製したポリ乳酸とカーボンナノ物質とを溶媒に融解した後、この溶媒を蒸発させ、その後に溶融混練を行い、その後に、溶融、結晶化することを特徴とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
一般にポリ乳酸は電気絶縁性であるが、本発明により導電性を高めたポリ乳酸を得ることができる。これにより、これまで使用することができなかった静電気を嫌う用途にポリ乳酸を使用することが可能となり、植物由来の生分解性高分子であるポリ乳酸の工業的な用途を増加することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に本発明の実施形態について、説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の趣旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。
＜試験材料＞
ポリ乳酸として、ポリ（Ｌ−乳酸）（以下、「ＰＬＬＡ」という）を使用した。また、カーボンナノ物質として、シングル・ウォール・カーボンナノチューブ（以下、「ＳＷＣＮＴ」という）および黒鉛化カーボンブラック（以下、「ＣＢ３８５５」という）を使用した。
【００２２】
PLLAの精製は、溶媒としてジクロロメタンを用いて溶液を調製し、これを非溶媒であるメタノール中に再沈することにより行った。
【００２３】
PLLAおよびカーボンナノ素材複合化フィルムの表面抵抗率の評価は、四探針法（JIS K 7194）にて行った。
試料を室温24℃に保った暗室中にて、探針をスプリングプローブ(株式会社マックエイト，スプリングプローブ部 VP-3-1、スプリングプローブ用ソケット部 VS-3-1)にて作製した四探針法装置を用い測定した。表面抵抗値(V/i0)はデジタルマルチメーター（アジレント・テクノロジー  34401A）にて測定した。
【００２４】
＜実施例１＞
精製したPLLAにSWCNTあるいはCB3855を添加し、溶媒としてジクロロメタンを用い、これをキャストし、複合化された材料を作製した。
これらの材料を水流ポンプで3日間、真空ポンプで7日間乾燥させた後、微量混練機（井元製作所）にて200℃、5分間溶融混練し、小型加熱プレス（井元製作所）にて200℃で成型することにより厚さ約200μm、PLLAに対してカーボンナノ素材を１wt％、３wt％、５wt％および10wt%含むポリ乳酸複合化フィルムを作製した。
以降では、カーボンナノチューブを含有した複合化フィルムをPLLA-SWCNT、黒鉛化カーボンブラックを含有した複合化フィルムをPLLA-CB3855と表記する。
【００２５】
比較のため、上記と同様の手順で、C60、ケッチェンブラック（KB）、カーボンナノホーン（CNH）、カーボンナノバルーン（CNB）、および導電性カーボンブラック（CB5500）をPLLAに対してカーボンナノ素材を５wt％および10wt%含む厚さ約200μmのポリ乳酸複合化フィルムを作製した。
【００２６】
図1にPLLAおよびカーボンナノ素材複合化材料の表面抵抗率を示す。ＳＷＣＮＴおよびＣＢ３８５５は、他のカーボンナノ物質に比べて、ポリ乳酸の導電性向上に非常に有効であることがわかる。
【００２７】
図２に、ＳＷＣＮＴおよびＣＢ３８５５を含有するポリ乳酸複合化フィルムの表面抵抗率を示す。ＳＷＣＮＴはＣＢ３８５５に比較して、ポリ乳酸複合化フィルムの表面導電性に大きく影響を与えることがわかる。
【００２８】
＜実施例２＞
実施例１で作製したポリ乳酸複合化フィルムについて、特にPLLAの表面抵抗率を著しく低下させた、SWCNTおよびCB3855を含むPLLA-SWCNTおよびPLLA-CB3855を、200℃にて5分間融解し、140℃にて24時間結晶化したフィルムを作製した。
以降ではPLLA-SWCNTおよびPLLA-CB3855の結晶化試料をPLLA-SWCNT(C)およびPLLA-CB3855(C)と表記する。
図3に、PLLA-SWCNT(C)およびPLLA-CB3855(C)の添加量による表面抵抗率の推移を示す。
この結果より、CB3855については3 wt％から5 wt％の間で強くPLLAの電気抵抗に影響を与えるということがわかり、特にSWCNTでは1 wt％の添加からPLLAの表面抵抗率を大きく低下させることができるという結果が得られた。
結晶化試料の表面抵抗測定の結果より、結晶化試料は非晶化試料に比べ表面抵抗率が減少させることが可能であることがわかる。
【００２９】
＜結論＞
結果として、表面抵抗率が一番低い試料はPLLA-SWCNT（C）の25Ωcmとなり、SWCNTを加えて結晶化することが、PLLAの導電性の向上に有効であった。
本発明により、カーボンナノチューブを含有させることにより、導電性を向上させたポリ乳酸を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ポリ乳酸（Ｌ−乳酸）（PLLA）、およびカーボンナノ物質として、C60、ケッチェンブラック（KB）、カーボンナノホーン（CNH）、カーボンナノバルーン（CNB）、導電性カーボンブラック（CB5500）、シングル・ウォール・カーボンナノチューブ（SWCNT）および黒鉛化カーボンブラック（CB3855）を含有した、ポリ（Ｌ−乳酸）複合化フィルムの表面抵抗率を示す。
【図２】カーボンナノ物質として、シングル・ウォール・カーボンナノチューブ（SWCNT）および黒鉛化カーボンブラック（CB3855）を含有した、ポリ（Ｌ−乳酸）（PLLA）複合化フィルムの表面抵抗率を示す。
【図３】カーボンナノ物質として、シングル・ウォール・カーボンナノチューブ（SWCNT）および黒鉛化カーボンブラック（CB3855）を含有した、ポリ（Ｌ−乳酸）（PLLA）複合化フィルムおよび当該フィルムを結晶化したポリ（Ｌ−乳酸）（PLLA）複合化フィルムの表面抵抗率を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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