(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸と、ポリカーボネート−ＡＢＳ樹脂アロイと、相溶化剤とを含む植物性樹脂組成物であって、
前記相溶化剤は、アルキルメタクリレートをモノマー成分とする高分子材料であり、
前記相溶化剤の重量平均分子量は、９５万以上４１０万以下であることを特徴とする植物性樹脂組成物。
【請求項２】
前記アルキルメタクリレートは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート及びブチルメタクリレートから選ばれる少なくとも一つである請求項１に記載の植物性樹脂組成物。
【請求項３】
前記相溶化剤の重量混合率は、前記樹脂組成物の全重量に対して５重量％以上１５重量％以下である請求項１に記載の植物性樹脂組成物。
【請求項４】
前記ポリ乳酸と前記熱可塑性樹脂との重量混合比は、４：６〜３：７である請求項１に記載の植物性樹脂組成物。
【請求項５】
ポリ乳酸と、ポリカーボネート−ＡＢＳ樹脂アロイと、相溶化剤とを含む植物性樹脂組成物から形成された植物性樹脂成形体であって、
前記相溶化剤は、アルキルメタクリレートをモノマー成分とする高分子材料であり、
前記相溶化剤の重量平均分子量は、９５万以上４１０万以下であることを特徴とする植物性樹脂成形体。
【請求項６】
前記アルキルメタクリレートは、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート及びブチルメタクリレートから選ばれる少なくとも一つである請求項５に記載の植物性樹脂成形体。
【請求項７】
前記相溶化剤の重量混合率は、前記樹脂組成物の全重量に対して５重量％以上１５重量％以下である請求項５に記載の植物性樹脂成形体。
【請求項８】
前記ポリ乳酸と前記熱可塑性樹脂との重量混合比は、４：６〜３：７である請求項５に記載の植物性樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、植物性樹脂組成物とそれを用いた植物性樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、石油に代表される化石資源の大量消費による枯渇と、二酸化炭素濃度の増加による地球温暖化が問題になりつつある。そのため、石油由来の汎用樹脂を植物由来のポリ乳酸等の植物性樹脂で置き換えようとする動きが世界的に盛んになっている。ポリ乳酸は、枯渇する心配のないトウモロコシ等の植物から作られ、廃棄後も土中の微生物の働きにより無害な水と二酸化炭素に分解される。また、ポリ乳酸は、その焼却によって発生した水と二酸化炭素が再び光合成により植物に戻るという循環型の素材であり、環境に低負荷である。【０００３】  最近では、ノートパソコン、携帯電話等の電子機器の筐体に対してもポリ乳酸を主成分とした植物性樹脂を使用することが提案されている（特許文献１参照。）。【０００４】  しかし、樹脂としてのポリ乳酸は、曲げ強さ等の剛性は大きいが、アイゾット衝撃強度等の耐衝撃性が弱く、荷重たわみ温度等の耐熱性が低いため、電子機器の筐体に単体で用いるのは困難である。その解決法の一つとして、ポリ乳酸の一部を耐衝撃性や耐熱性に優れた石油由来の熱可塑性樹脂で置き換えたポリマーアロイが提案されている（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２４４６４５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３８１１９号公報
【特許文献３】特開２００３−３４２４５２号公報
【特許文献４】特開２００４−２７７４９７号公報
【０００５】  特許文献２には、ポリ乳酸、ポリアセタール樹脂及びアクリル樹脂を配合してなる樹脂組成物が記載されており、成形性、加工性、機械特性及び耐熱性に優れた樹脂組成物が提案されている。【０００６】  特許文献３には、ポリ乳酸系樹脂、ポリ乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル及び可塑剤を含有する樹脂組成物が記載されており、優れた耐衝撃性、耐熱性を具備した樹脂組成物が提案されている。【０００７】  特許文献４には、ポリ乳酸系樹脂、ポリ乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル及び無機フィラーを含有する樹脂組成物が記載されており、ポリ乳酸系樹脂の耐衝撃性及び耐熱性を改良した樹脂組成物が提案されている。【０００８】  上記のようなポリ乳酸と熱可塑性樹脂とのポリマーアロイは、通常、ポリ乳酸のペレットと熱可塑性樹脂のペレットとを高温で溶融して混ぜ合わせる混練工程を経て得られる。この混練工程において、ポリ乳酸と熱可塑性樹脂とがミクロにかつ均一に混合されないと、得られたポリマーアロイの耐衝撃性、耐熱性等の特性を向上できない。従来、極性の有無などにより、ポリ乳酸と熱可塑性樹脂とをミクロに混合するには障害が多く、理想的なポリマーアロイを形成することが困難であった。そのため、ポリ乳酸と熱可塑性樹脂とのポリマーアロイは、期待したほどの耐衝撃性や耐熱性が得られないという問題があった。
【発明の開示】
【０００９】  本発明は、ポリ乳酸と熱可塑性樹脂とがミクロにかつ均一に混合され、耐衝撃性及び耐熱性が高い植物性樹脂組成物及びそれを用いた植物性樹脂成形体を提供する。
【００１０】  本発明の植物性樹脂組成物は、ポリ乳酸と、熱可塑性樹脂と、相溶化剤とを含む植物性樹脂組成物であって、前記相溶化剤は、アルキルメタクリレートをモノマー成分とする高分子材料であり、前記相溶化剤の重量平均分子量は、９５万以上４１０万以下であることを特徴とする。
【００１１】  また、本発明の植物性樹脂成形体は、ポリ乳酸と、熱可塑性樹脂と、相溶化剤とを含む植物性樹脂組成物から形成された植物性樹脂成形体であって、前記相溶化剤は、アルキルメタクリレートをモノマー成分とする高分子材料であり、前記相溶化剤の重量平均分子量は、９５万以上４１０万以下であることを特徴とする。
【００１２】  本発明は、上記構成を有することにより、耐衝撃性及び耐熱性の高いポリ乳酸を含む植物性樹脂組成物及びそれを用いた植物性樹脂成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の植物性樹脂成形体の一例を示すノートパソコン用筐体の正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  本発明の植物性樹脂組成物の一例は、ポリ乳酸と、熱可塑性樹脂と、相溶化剤とを含むポリマーアロイであり、相溶化剤は、アルキルメタクリレートをモノマー成分とする高分子材料であり、相溶化剤の重量平均分子量は、９５万以上４１０万以下である。【００１５】  また、本発明の植物性樹脂成形体の一例は、上記植物性樹脂組成物から形成された植物性樹脂成形体である。【００１６】  ポリ乳酸は、植物由来の植物性（生分解性）樹脂であり、このポリ乳酸を含む樹脂を用いて成形体を作製することにより、この成形体に生分解性を付与することができる。これにより、この成形体は、そのまま地中に廃棄しても地中に存在する微生物によってその大部分が自然に無害な水と二酸化炭素に分解される。また、この成形体は、燃焼しても燃焼熱が小さく炉を傷めにくいのに加え、ダイオキシン等の有害物質の発生が少ないため、環境負荷が小さく、対環境性に非常に優れている。【００１７】  上記ポリ乳酸の分子量や分子量分布は、実質的に成形加工が可能であれば特に限定されるものではないが、重量平均分子量としては、好ましくは１万以上、より好ましくは４万以上、特に好ましくは８万以上である。【００１８】  また、上記樹脂組成物は、アルキルメタクリレートをモノマー成分とし、重量平均分子量が９５万以上４１０万以下の高分子材料を相溶化剤として含んでいるため、ポリ乳酸と熱可塑性樹脂とが、ミクロにかつ均一に混合しており、高い耐衝撃性と耐熱性を有する。【００１９】  上記樹脂組成物の耐衝撃性をポリ乳酸よりも向上させるためには、相溶化剤の重量平均分子量は、９５万以上４１０万以下であることが必要である。【００２０】  上記相溶化剤のモノマー成分であるアルキルメタクリレートとしては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート及びブチルメタクリレートから選ばれる少なくとも一つが好ましい。これらは、重合により長鎖を形成し、マトリックス樹脂であるポリ乳酸及び熱可塑性樹脂の分子と絡まることにより、擬似架橋状態を形成し、マトリックス樹脂の耐衝撃性と耐熱性とを向上させることができると考えられる。相溶化剤は、上記モノマー成分の単独重合体でもよく、共重合体でもよい。【００２１】  上記相溶化剤の重量混合率は、樹脂組成物の全重量に対して５重量％以上１５重量％以下であることが好ましい。この範囲内であれば、樹脂組成物の耐衝撃性をより向上できるからである。【００２２】  上記熱可塑性樹脂としては、ポリ乳酸よりも耐衝撃性と耐熱性とが高ければ特に限定されないが、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート−ＡＢＳ樹脂アロイ、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート及びポリエチレンから選ばれる少なくとも１種類の樹脂が好ましい。これらは、ポリ乳酸より耐衝撃性と耐熱性とが十分に高いからである。【００２３】  ポリ乳酸と熱可塑性樹脂との重量混合比は、４：６〜３：７であることが好ましく、３．５：６．５〜３：７がより好ましい。この範囲内であれば、ポリ乳酸の特性と熱可���性樹脂の特性とを共により効果的に発揮できるからである。【００２４】  上記樹脂組成物には、ポリ乳酸の結晶化を進めて剛性と耐熱性とを高めるために、結晶核剤を配合することが好ましい。結晶核剤には有機系核剤と無機系核剤とがあり、有機系核剤としては、例えば、安息香酸金属塩、有機リン酸エステル金属塩等があり、無機系核剤としては、例えば、タルク、マイカ、モンモリロナイト、カオリン等がある。【００２５】  上記樹脂組成物には、さらにシリコーン系難燃剤、有機金属塩系難燃剤、有機リン系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤等を添加することが好ましい。これにより、難燃性が向上して延焼が抑制できるとともに、樹脂組成物の流動性が向上するため、より優れた成形性を確保することができる。【００２６】  上記樹脂組成物には、さらに改質剤として乳酸系ポリエステルを添加することが好ましい。これにより、耐衝撃性が向上するのみならず、難燃化効果も向上する。この乳酸系ポリエステルとしては、乳酸とジカルボン酸とジオールとを共重合したポリマーが使用できる。このジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等を挙げることができる。また、ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等を挙げることができる。【００２７】  上記樹脂組成物には、さらに充填剤として、麻繊維、キチン・キトサン、椰子殻繊維、ケナフ、これらから誘導された短繊維（長さ１０ｍｍ以下）、これらから誘導された粉体等を添加することが好ましい。これにより、成形体の剛性及び耐熱性をより向上できる。また、これらは天然素材であり、成形体の植物性を低下させない。【００２８】  上記樹脂組成物には、さらに充填剤として、ガラス繊維、カーボン繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ等を添加することが好ましい。これにより、成形体の剛性やアイゾット衝撃強度をより大きくできる。【００２９】  上記樹脂組成物には、さらに添加剤として、可塑剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、顔料、着色剤、各種フィラー、帯電防止剤、香料、発泡剤、抗菌・抗カビ剤等を配合することも可能である。これらの添加により、耐衝撃性、耐熱性、剛性等がより改善されると共に、他の特性をも付与できる。これらの添加剤の選択にあたっては、ポリ乳酸系ポリマーアロイの特性に鑑みて、生物に対して無害なもので、燃焼により有毒ガスを発生しないなど、環境に対して低負荷な材料を選択することが好ましい。【００３０】  また、本発明の植物性樹脂成形体には、例えば、ノートパソコン、携帯電話等の電子機器の植物性樹脂筐体が含まれる。図１は、本発明の植物性樹脂成形体の一例を示すノートパソコン用筐体の正面図である。図１の筐体は、射出成形により形成できる。【００３１】  次に、本発明における植物性樹脂組成物及び植物性樹脂成形体の製造方法の実施形態について説明する。本発明における植物性樹脂組成物の製造方法の一例は、ポリ乳酸のペレットと熱可塑性樹脂のペレットとを、重量混合比４：６〜３：７の割合で混合した混合物に、前述の相溶化剤をさらに混合する工程と、その混合物を混練する工程とを含む。【００３２】  混合方法としては、ポリ乳酸のペレットと、熱可塑性樹脂のペレットと、相溶化剤とをそれぞれドライブレンドして混合してもよく、また、相溶化剤の一部をポリ乳酸又は熱可塑性樹脂のペレットに予めプリブレンドし、残りの相溶化剤と、ポリ乳酸のペレットと、熱可塑性樹脂のペレットとをドライブレンドして混合してもよい。混合機としては、ミルロール、バンバリーミキサー、スーパーミキサー等を使用できる。相溶化剤の重量混合率は、樹脂組成物の全重量に対して５重量％〜１５重量％とする。【００３３】  混練は押出機を用いて行うことができる。押出機としては、単軸押出機、二軸押出機のいずれも使用できるが、同方向二軸押出機を使用することが好ましい。樹脂ペレットと相溶化剤とのより均一な混合が可能だからである。溶融温度は、２１０℃〜２３０℃以下とする。【００３４】  さらに、相溶化剤は、サイドフィーダー等を用いて単軸押出機又は二軸押出機に供給してもよい。【００３５】  また、本発明における植物性樹脂成形体の製造方法の一例は、上記樹脂組成物を射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形、圧縮成形等により成形する工程を含む。成形条件としては、例えば射出成形の場合では、次のように設定できる。射出成形前の樹脂組成物の乾燥条件は、乾燥温度が７０℃〜１００℃、乾燥時間が４時間〜６時間である。また、射出成形の際の金型温度は、１０℃〜８５℃、シリンダ温度は、２１０℃〜２３０℃、冷却時間は、１０秒〜９０秒である。【００３６】  次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００３７】＜樹脂組成物の作製＞
三井化学社製のポリ乳酸（ＰＬＡ）ペレット“レイシアＨ−１００Ｊ”（商品名）を８０℃で５時間乾燥させた。また、ダイセルポリマー社製のポリカーボネート−ＡＢＳ樹脂アロイ（ＰＣ／ＡＢＳ）ペレット“ノバロン  Ｓ１１００”（商品名）を１００℃で４時間乾燥させた。さらに、三菱レイヨン社製のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）系相溶化剤粉末“メタブレン  Ｐ−５５１Ａ”（商品名、重量平均分子量：１４５万）を準備した。【００３８】  上記ＰＬＡペレット２７重量部と、上記ＰＣ／ＡＢＳペレット６３重量部と、上記ＭＭＡ系相溶化剤粉末１０重量部とを混合し、テクノベル（ＴＥＣＨＮＯＶＥＬ）社製の同方向回転完全噛合型２ベントタイプ二軸押出機“ＫＺＷ−３０ＭＧ”（商品名）を用いて、溶融温度２３０℃で混練した。混練後、溶融物を押出機の口金よりストランド状に押出し、水冷した後にペレタイザーで切断し、本実施例のペレット状の樹脂組成物（ポリ乳酸系ポリマーアロイ）を作製した。【００３９】  ＰＬＡペレットとＰＣ／ＡＢＳペレットとの重量混合比は、ＰＬＡペレット：ＰＣ／ＡＢＳペレット＝２７：６３＝３：７である。また、ＭＭＡ系相溶化剤粉末の重量混合率は、樹脂組成物の全重量に対して１０重量（ｗｔ）％である。
＜アイゾット衝撃強度の測定＞
上記ペレット状の樹脂組成物を９０℃で５時間乾燥した後、金型温度８０℃、シリンダ温度２２０℃、冷却時間３０秒で射出成形して得られたＪＩＳ  Ｚ  ２２０４  １号試験片（１２ｍｍ×１２７ｍｍ×３．２ｍｍ）を加工して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０４  ２号Ａ試験片（１２ｍｍ×６４ｍｍ×３．２ｍｍ、ノッチ２．５４ｍｍ）を成形し、アイゾット衝撃強度を測定した。具体的には、東洋精機製作所製のアイゾット衝撃試験機“Ｂ−１２１２０２４０３”（商品名）を使用し、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１０に準拠して、アイゾット衝撃試験を行った。その結果を表１に示す。
＜曲げ強さの測定＞
上記ペレット状の樹脂組成物を９０℃で５時間乾燥した後、金型温度８０℃、シリンダ温度２２０℃、冷却時間３０秒で射出成形し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０４  １号試験片（１２ｍｍ×１２７ｍｍ×３．２ｍｍ）を成形し、曲げ強さを測定した。具体的には、インストロン社製の万能試験機“ＩＮＳＴＯＲＯＮ５５８１”（商品名）を使用し、ＪＩＳ  Ｋ  ７２０３に準拠して、曲げ強さ試験を行った。その結果を曲げ弾性率として表１に示す。
＜荷重たわみ温度の測定＞
上記ペレット状の樹脂組成物を９０℃で５時間乾燥した後、金型温度８０℃、シリンダ温度２２０℃、冷却時間３０秒で射出成形し、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０４  １号試験片（１２ｍｍ×１２７ｍｍ×３．２ｍｍ）を成形し、荷重たわみ温度を測定した。具体的には、安田精機製作所社製のヒートデストーションテスタ“１４８ＨＤ−ＰＣ”（商品名）を使用し、試験片の大きさ以外はＪＩＳ  Ｋ  ７２２０に準拠して、荷重たわみ温度試験を行った。その結果を表１に示す。【００４０】  （比較例１）
ＭＭＡ系相溶化剤粉末を用いなかった以外は、実施例１と同様にして樹脂組成物を作製し、実施例１と同様にしてアイゾット衝撃強度、曲げ強さ及び荷重たわみ温度をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。【００４１】  （比較例２）
実施例１で使用したＰＬＡペレットのみからなる樹脂組成物を準備し、実施例１と同様にしてアイゾット衝撃強度、曲げ強さ及び荷重たわみ温度をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。【００４２】
【表１】
0004616334.tif 000002
【００４３】  表１から、相溶化剤を用いた実施例１のアイゾット衝撃強度は、相溶化剤を用いなかった比較例１に比べて７．８倍以上に向上し、ポリ乳酸のみを用いた比較例２に比べて４．２倍以上に向上していることが分かる。また、実施例１の曲げ弾性率は、比較例２に比べてやや低下するが、例えば、電子機器筐体用としては十分な強度である。さらに、実施例１の荷重たわみ温度は、比較例２に比べて高くなっている。以上のように、実施例１のポリ乳酸系ポリマーアロイは、比較例２のポリ乳酸単独に比べて耐衝撃性及び耐熱性を向上できることが分かる。
＜相溶化剤の分子量の最適化＞
ＭＭＡ系相溶化剤粉末の重量平均分子量を変化させた以外は、実施例１と同様にして樹脂組成物を作製し、実施例１と同様にしてアイゾット衝撃強度、曲げ強さ及び荷重たわみ温度をそれぞれ測定した。また、重量平均分子量が１０００万以上の参考例としてアクリル樹脂を添加したものを同様に測定した。その結果を表２に示す。なお、表２において、重量平均分子量１４５万の例は、実施例１に該当し、重量平均分子量の表示がないものは、比較例１に該当する。【００４４】
【表２】
0004616334.tif 000003
【００４５】  ポリ乳酸単独のアイゾット衝撃強度は約３ｋｇｆ・ｃｍ／ｃｍであるから、ポリ乳酸よりも２倍以上高い耐衝撃性を得るには、表２から、樹脂組成物に添加する相溶化剤の重量平均分子量は、９５万以上４１０万以下であることが必要である。なお、曲げ弾性率と荷重たわみ温度については、大きな変化はなかった。
＜相溶化剤の重量混合率の最適化＞
ＭＭＡ系相溶化剤粉末の重量混合率を変化させた以外は、実施例１と同様にして樹脂組成物を作製し、実施例１と同様にしてアイゾット衝撃強度、曲げ強さ及び荷重たわみ温度をそれぞれ測定した。その結果を表３に示す。なお、表３において、重量混合率が１０ｗｔ％の例は、実施例１に該当し、重量混合率が０ｗｔ％のものは、比較例１に該当する。【００４６】
【表３】
0004616334.tif 000004
【００４７】  表３から、相溶化剤の重量混合率は、樹脂組成物の全重量に対して５ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下であることが好ましいことが分かる。なお、曲げ弾性率と荷重たわみ温度については、大きな変化はなかった。
＜ポリ乳酸と熱可塑性樹脂との重量混合比の最適化＞
ＰＬＡペレットとＰＣ／ＡＢＣペレットとの重量混合比を変化させたことと、三菱レイヨン社製のメチルメタクリレート（ＭＭＡ）系相溶化剤の重量平均分子量を４１０万とした“メタブレン  Ｐ−５３１Ａ”（商品名）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして樹脂組成物を作製し、実施例１と同様にしてアイゾット衝撃強度、曲げ強さ及び荷重たわみ温度をそれぞれ測定した。その結果を表４に示す。なお、表４において、ＰＣ／ＡＢＣのみのものは、比較例１に該当し、ＰＬＡのみのものは、比較例２に該当する。【００４８】
【表４】
0004616334.tif 000005
【００４９】  表４から、ポリ乳酸と熱可塑性樹脂との重量混合比は、４：６〜３：７であることが好ましく、３．５：６．５〜３：７がより好ましいことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】  以上のように本発明によれば、耐衝撃性及び耐熱性の高い植物性樹脂組成物及びそれを用いた植物性樹脂成形体を提供でき、植物性樹脂組成物から形成したノートパソコン、携帯電話等を代表とする電子機器用筐体の耐衝撃性と耐熱性を向上させることができる。
【図１】
0004616334.tif 000006