(57)【要約】      （修正有）【課題】生分解性樹脂と混練して着色効果を出すカーボンブラックを含む着色組成物に代わる着色組成物を提供する。【解決手段】木材あるいは廃材となる木材、更には竹、いぐさ、稲、わら、麻、ケナフを燃焼成して炭化させ、ジェットミル、ビーズミル、撹拌機、ミキサー、高圧ホモジナイザー等で微粉炭を製造し、ポリ乳酸系樹脂、脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂等の生分解性樹脂、植物由来の樹脂と混練し、更には汎用樹脂やリサイクルした再生ペレットに混練して着色効果を持たせる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色効果として木炭を使用することを特徴とする熱可塑性樹脂複合材。
【請求項２】
破砕されている木炭を着色効果として使用することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項３】
粉砕されている木炭を着色効果として使用することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項４】
超微粉砕されている木炭を着色効果として使用することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項５】
ジェットミルやビーズミル、攪拌機、ミキサー、あるいは高圧ホモジナイザー等で超微粒子化されている木炭を着色効果として使用することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項６】
請求項1に記載の熱可塑性樹脂複合材が、組成中に含む木炭により着色することを特徴とする着色組成物を含む請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項７】
請求項６に記載の着色組成物中の木炭が請求項２から５に記載されている破砕、粉砕、超微粉砕もしくは超微粒子化されているうちの少なくとも1種類以上の木炭により着色することを特徴とする着色組成物を組成中に含む熱可塑性樹脂複合材
【請求項８】
請求項1に記載の熱可塑性樹脂複合材が、押出機による混錬により複合材化されることを特徴とする請求項1から7に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項９】
押出機による混錬されることを特徴とする請求項６から８に記載の着色組成物を組成中に含む熱可塑性樹脂複合材。
【請求項１０】
重量％にして0.01％〜100％の生分解性を有する樹脂を少なくとも1種類以上を組成中に含む、請求項１から９に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【請求項１１】
生分解性を有する樹脂の中から少なくとも1種類以上含み、組成中の樹脂成分が100％生分解性を有することを特徴とする請求項１から９に記載の熱可塑性樹脂複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、着色効果として木炭を使用することを特徴とする熱可塑性樹脂との複合材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
植物由来の原料を利用し、石油資源をなるべく使用することなく環境に与える負荷を減少させる意識は、今日とても高まっており、使用する原料にもそれが反映されなければならない背景が存在する。
【０００３】
その中で石油に由来する熱可塑性樹脂には、着色剤としてカーボンブラックを使用して着色していた。このため、石油由来の着色剤に頼ることから離脱し、環境に配慮し、有限な石油資源を大切にするといった視点からも、カーボンブラックに代わる着色剤が求められていたが、現行になかった。
【０００４】
生分解性樹脂と混錬して着色効果を出すカーボンブラックを含む着色組成物に代わる着色組成物が市場に求められていたが、現行になかった。
【０００５】
生分解性樹脂を、土壌もしくは堆肥などの樹脂を分解させる環境において、含まれる着色効果のあるカーボンブラックが分解せずに残る問題があったがそれを解決する手段がこれまで提案されていなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開2001-114248
【特許文献２】特開2003-052255
【特許文献３】特開平10-001700
【特許文献４】特開2004-313048
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、石油由来の着色剤に頼ることから離脱し、環境に配慮し、有限な石油資源を大切にするといった視点から、木材あるいは廃材となる木材を利用して微粉炭を製造し、これを生分解性樹脂、植物由来の樹脂と混錬して、さらには汎用樹脂やリサイクルした再生ペレットに混錬して着色効果を持たせるものである。
【０００８】
さらに本発明は、生分解性樹脂が土壌もしくは堆肥などの樹脂を分解させる環境において、組成中に含まれる着色効果として用いられているカーボンブラックが分解せずに残る問題を解決するものである。
【０００９】
本発明における熱可塑性樹脂複合材において組成に含む微粉炭は、石油を原料とする従来のカーボンブラックから木材もしくは木の廃材を熱焼成し、炭化したものに着色効果を持たせているので、廃材などの再利用することもつながり、資源の有効活用に効果をもたらすものとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による熱可塑性樹脂複合材は、上記の課題を解決するために、木材を原料として熱焼成した微粉炭と熱可塑性樹脂からなることを特徴としている。この熱可塑性樹脂複合材における微粉炭は粒形が0.001nm〜10mmとなる炭粉末を組成に含み、熱可塑性樹脂を母材とする。
【００１１】
また、木材以外の微粉炭の原料としては竹、いぐさ、稲、藁、麻、ケナフ等を使用することもできる。
【００１２】
本発明による熱可塑性樹脂複合材の母材には生分解性樹脂であることはたいへん望ましい。土中、あるいは堆肥中での分解において微粉炭が分解せずに残ることがないからである。母材となる生分解性樹脂としては、ポリ乳酸系樹脂、脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、生分解を有す芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂さらに澱粉基コポリエステル系樹脂などが挙げられる。その中から少なくとも1種類以上を組成に含むことができる。
【００１３】
さらに本発明による熱可塑性樹脂複合材の母材にはカプロラクトン−ブタンジオール−コハク酸共重合体、酢酸セルロース系可塑性樹脂、澱粉脂肪酸エステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリヒドロキシブチレート（PHB）またはポリヒドロキシバリレート（PHV）もしくはその共重合体（PHVB）ポリ３ヒドロキシ酪酸３ヒドロキシヘキサン酸などを含む共重合ポリエステルであるポリヒドロキシアルカノエート（PHA）などの中から少なくとも1種類以上の生分解性樹脂を重量％で0.01〜40％含めることも分解速度の調整等の目的で含めることもできる。
【００１４】
加えて石油原原料の枯渇が問題視される場合、母材を植物由来の樹脂、例えばポリ乳酸系樹脂に現行の汎用樹脂、例えばポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネード系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂などの中から少なくとも1種類以上を組み合わせることにより、有効な資源の利用が可能となる。さらに再生品もしくはリサイクルペレットを活用すればさらに環境負荷を下げることができる。
【００１５】
本発明における熱可塑性樹脂複合材の目的は、環境負荷を低めることにあるゆえに、分散を良好にするための分散剤や安定剤、難燃剤を含む添加剤等の使用に関しては、土壌を汚染する可能性のあるものや、人体に悪影響を与える可能性のあるものは避けるべきである。
【００１６】
本発明における熱可塑性樹脂複合材の混錬には、あらかじめ微粉炭を重量％にして1％〜99％の高充填濃度で着色組成物を製造しておき、それを再度混錬することにより平易に着色することもできる。
【発明の効果】
【００１７】
これまで熱可塑性樹脂の着色効果には主としてカーボンブラックが利用されていた。しかし本発明にように木炭に着色効果をもたせることを特徴とする熱可塑性樹脂複合材であれば、石油資源の利用を軽減することができる。これを植物由来の樹脂であるポリ乳酸と混錬して熱可塑性樹脂複合材を製造すれば、全く石油原料を使用せずに済む効果がある。機械的強度や成形性を考慮すると、植物由来の樹脂であるポリ乳酸に加えて組成中に従来の汎用樹脂を含むこともできる。その場合でも石油資源の利用を軽減する効果が生まれる。加えて本発明による熱可塑性樹脂複合材の母材を生分解性樹脂とする場合でも、分解する環境下でカーボンブラックだけが分解せずに残るといった問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
着色組成物に含まれる微粉炭は、0.001nm〜10mm 程度に微粉状にした後、熱焼成するか、もしくは熱焼成した後に微粉状して0.001nm〜10mmの粒形にする。また微粉状にする工程は、使用する用途により任意にその形状が変えられるので、様々な用途に合わせて製造できるが、いずれの場合でも成形不良等の原因にならない程度に微粉状する必要がある。射出成形であれば粒形は0.5ｍｍ以下、さらには0.15ｍｍ以下がさらに望ましい。またフィルムやシートの着色であれば、厚みにもよるが粒形は0.1mm以下さらには0.005ｍｍ以下が望ましい。
【００１９】
上記の方法により製造される松、スプルス、ヒノキ、杉等の木材、さらには廃材の再利用であればさらに望ましい。微粉炭で粒形が0.001nm〜10mmとなる炭粉末の中から少なくとも1種類以上を組成中に重量％で0.01％〜99.9％含むことができるが、望ましくは重量％で0.1％〜40％程度である。
【００２０】
廃材の再利用ということであれば竹、イグサ、稲、ケナフなど天然原料を上記の方法で熱焼成して炭化物を製造し、本発明における熱可塑性樹脂複合材に混錬して着色することも可能である。
【００２１】
生分解することを特徴としたポリ乳酸系樹脂、脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、生分解を有する芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂さらに澱粉基コポリエステル系樹脂などが挙げられる。その中から少なくとも1種類以上の樹脂を母剤とし着色効果を持たせる場合であれば、組成中に重量％にして0.１％〜99.9％、組成中の母材の重量％にして60％〜99.9％がさらに望ましい。
【００２２】
あらかじめ別途、着色組成物を混錬しておき、それを再混錬する場合では着色組成物中に含む微粉炭の割合は重量％にして0.1％〜99.9％に高充填することができる。さらに望ましくは、粉炭の割合は重量％にして5％〜60％である。
【００２３】
本発明における熱可塑性樹脂複合材の母材となる樹脂であるが、微粉炭による着色という特長を活かすためには、植物由来の樹脂であるポリ乳酸系樹と汎用樹脂からなるバイオマスプラスチックにすることもできる。組成中に含むポリ乳酸系樹脂はポリ乳酸系樹脂重量％にして0.1％〜99.9％、汎用樹脂は重量％にして0.1％〜99.9％にすることができる。汎用樹脂の例としてはポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネード系樹脂などが上げられる。その中から少なくとも1種類以上を選択することができる。さらには汎用樹脂の中でも再生ペレットなど、リサイクルしているものであれば、石油を含めて有資源のためにはさらに望ましいものとなる。さらに熱可塑性樹脂複合材における組成中の割合は重量％にしてポリ乳酸系樹脂3％〜99％、汎用樹脂も同様に3％〜99％で成形条件、使用するに際して必要となる機械的物性などを考慮して、組成を組むことが必要である。
【００２４】
また石油由来の樹脂を母材とする場合であれば、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ナイロン系樹脂などの汎用樹脂を含む熱可塑性樹脂などの中から少なくとも1種類以上を母材として混錬し、熱可塑性樹脂複合材とすることができる。
【００２５】
本発明における熱可塑性樹脂複合材には各種の添加剤を用途また必要に応じて使用することもできる。その中には、耐候安定剤、アンチブロッキング剤、核剤、スリップ剤等のマスターバッチなどがある。
【００２６】
この生分解組成樹脂組成物における具体例としては、生分解性を有する芳香族ポリエステル系樹脂の具体例としてはデュポン社製の「バイオマックス4024」、「バイオマックス4044」もしくは「バイオマックス4026」、「バイオマックス4046」などが挙げられる。加えて植物由来で生分解性を有するポリ乳酸の具体例としては、三井化学社製のレイシア、東レ社製のｉｎｇｅｏ、ユニチカ社製のテラマック、三菱樹脂社製のエコロージュなどが挙げられる。さらに脂肪族芳香族ポリエステルにはBASF社製の「エコフレックス」、もしくは利来化学社製の「ENPOL 8060」、「ENPOL 8060M」、が挙げられる。
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例を挙げるが、本発明はかかる実施例によって何ら制限されるものではない。
【００２８】
表1のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を重量％にして10％を三井化学社製のレイシア「Ｈ１００−Ｊ」に混錬して本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。着色効果は良好であった。
【００２９】
【表１】
2008222755.tif 000002
【００３０】
表２のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機
もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を重量％にして１０％をデュポン社製の「バイオマックス4024」に混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。着色効果は良好であった。
【００３１】
【表２】
2008222755.tif 000003
【００３２】
表３のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機
もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を比重比率にして５％を三井化学社製のレイシア「Ｈ１００−Ｊ」、リサイクルした再生ポリプロピレン樹脂とともに混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。微粉炭が相溶せずに表層を覆う形となり着色効果は良好であった。
【００３３】
【表３】
2008222755.tif 000004
【００３４】
表４のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機
もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を比重％にして３％を三井化学社製のレイシア「Ｈ１００−Ｊ」、リサイクルした再生ポリプロピレン樹脂とともに混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。微粉炭が相溶せずに表層を覆う形となり着色効果は良好であった。
【００３５】
【表４】
2008222755.tif 000005
【００３６】
表５のような条件で、炭化炉の温度を200度から、600度に過熱して熱焼成し、その後にハンマーミル等の粉砕機もしくは破砕機で粉砕した粉炭をふるいにかけて30メッシュパスした微粉炭を、BASF社製の「エコフレックス」と混錬して着色組成物を作った。当初微粉炭の比重と母剤となるBASF社製の「エコフレックス」の比重差が原因となり、重量％で15％以上の微粉炭を母材に混錬することが難しかった。
【００３７】
【表５】
2008222755.tif 000006
【００３８】
上記の方法で製造した着色組成物を重量％にして10％を組成中に含めて、インフレーション加工機によって厚さにして0.025mmのフィルムを製造した。フィルム全体の組成中に微粉炭が重量％にして1.5％となったが、分散が良好ではなかったために着色効果は思わしくなかった。加えて粒形が大きく、加工する際の成形不良の原因となる可能性がある。
【００３９】
表６のような条件で、炭化炉の温度を300度から、600度に過熱して熱焼成したケナフを重量％にして10％とデュポン社製の「バイオマックス4026」に混錬して、本発明における熱可塑性樹脂複合材を製造した。着色効果は良好であった。
【００４０】
【表６】
2008222755.tif 000007