(57)【要約】【課題】  生分解性を有するとともに優れた耐熱性が付与されたポリ乳酸系樹脂を含む成形品の製造方法およびこれにより得られた成形品を提供すること。【解決手段】  ポリ乳酸系樹脂とセルロース含有粉末状充填剤とを含有してなる生分解性樹脂組成物を、所望の形状の加熱された金型内に射出成形することを特徴とする成形品の製造方法と、該製造方法により得られた成形品。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸系樹脂とセルロース含有粉末状充填剤とを含有してなる生分解性樹脂組成物を、所望の形状の加熱された金型内に射出成形することを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
前記金型の加熱温度が９０〜１３０℃であることを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
前記生分解性樹脂組成物において、前記ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対し前記セルロース含有粉末状充填剤が５〜２００重量部添加されることを特徴とする請求項１または２に記載の成形品の製造方法。
【請求項４】
前記セルロース含有粉末状充填剤の平均粒子径が１〜６０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
ポリ乳酸系樹脂とセルロース含有粉末状充填剤とを含有してなる生分解性樹脂組成物を、所望の形状の加熱された金型内に射出成形することによって得られることを特徴とする成形品。
【請求項６】
前記金型の加熱温度が９０〜１３０℃であることを特徴とする請求項５に記載の成形品。
【請求項７】
前記生分解性樹脂組成物において、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対し前記セルロース含有粉末状充填剤が５〜２００重量部添加されることを特徴とする請求項５または６に記載の成形品。
【請求項８】
前記セルロース含有粉末状充填剤の平均粒子径が１〜６０μｍであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品の製造方法およびこれにより得られた成形品に関するものであり、詳しくは生分解性を有するとともに優れた耐熱性が付与されたポリ乳酸系樹脂を含む成形品の製造方法およびこれにより得られた成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、軽量で加工性に優れ、腐食、分解しにくい特性を利用した各種プラスチック製品の多くが市場に出まわり、安価で、かつその利便性から、人の生活面や各種産業面の隅々にまでゆきわたってきている。一方、このような状況に対応して、使用後の前記プラスチック製品の廃棄物量が年々増加の傾向にあり、そのうえ、腐食、分解しにくい特性の物質であることから、これが大きな公害問題になってきている。
かかる情勢に対処して、上記の腐食、分解しにくいプラスチック製品に代わる、自然界に存在する生物、特に土や水の中の微生物により容易に、そして、最終的に水と二酸化炭素に分解される各種の生分解性樹脂の開発がなされ、環境保全型製品として注目されている。
【０００３】
例えば、乳酸を原料として合成されるポリ乳酸系樹脂は、生分解性がありリサイクルされずに放置されても、微生物や加水分解などによって分解されるという特徴がある。
しかしながら、従来のポリ乳酸系樹脂は、ガラス転移点が５８℃以下であり、自動車部品や家電製品などの熱が発生する場所の部品には、変形が生ずるため使用できなかった。
【０００４】
なお、下記特許文献１には、ポリ乳酸系樹脂にデンプン、フスマ等のフィラーを混合、溶融して押し出し、延伸する樹脂成形物の製造方法が開示されている。
また下記特許文献２には、グリコールと脂肪族二塩基酸またはその酸誘導体とから合成された脂肪族ポリエステルにセルロース系有機充填材を配合した樹脂組成物が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１４１４７０号公報
【特許文献２】特開平６−１７２６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の目的は、生分解性を有するとともに優れた耐熱性が付与されたポリ乳酸系樹脂を含む成形品の製造方法およびこれにより得られた成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のとおりである。
（１）  ポリ乳酸系樹脂とセルロース含有粉末状充填剤とを含有してなる生分解性樹脂組成物を、所望の形状の加熱された金型内に射出成形することを特徴とする成形品の製造方法。
（２）  前記金型の加熱温度が９０〜１３０℃であることを特徴とする前記（１）に記載の成形品の製造方法。
（３）  前記生分解性樹脂組成物において、前記ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対し前記セルロース含有粉末状充填剤が５〜２００重量部添加されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の成形品の製造方法。
（４）  前記セルロース含有粉末状充填剤の平均粒子径が１〜６０μｍであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の成形品の製造方法。
（５）  ポリ乳酸系樹脂とセルロース含有粉末状充填剤とを含有してなる生分解性樹脂組成物を、所望の形状の加熱された金型内に射出成形することによって得られることを特徴とする成形品。
（６）  前記金型の加熱温度が９０〜１３０℃であることを特徴とする前記（５）に記載の成形品。
（７）  前記生分解性樹脂組成物において、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対し前記セルロース含有粉末状充填剤が５〜２００重量部添加されることを特徴とする前記（５）または（６）に記載の成形品。
（８）  前記セルロース含有粉末状充填剤の平均粒子径が１〜６０μｍであることを特徴とする前記（５）〜（７）のいずれかに記載の成形品。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、生分解性を有するとともに優れた耐熱性が付与されたポリ乳酸系樹脂を含む成形品の製造方法およびこれにより得られた成形品が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明で使用されるポリ乳酸系樹脂は、Ｌ−乳酸のホモポリマー、Ｄ−乳酸のホモポリマー、乳酸と他のモノマーとの共重合樹脂等が挙げられる。該共重合樹脂としては、例えばＬ−乳酸またはＤ−乳酸（以下、単に乳酸という）と糖類との共重合樹脂；乳酸、多価アルコールおよび多価カルボン酸を共重合して得られる共重合樹脂等が挙げられる。前記糖類としては、例えば澱粉、ブドウ糖、ショ糖、酢酸セルロース等が、前記多価アルコールとしては例えばポリビニルアルコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が、多価カルボン酸としては例えばクエン酸、リンゴ酸、コハク酸等が挙げられる。なお、ポリ乳酸系樹脂において、乳酸の割合は５０〜９９．９９質量％が好ましい。
【０００９】
ポリ乳酸系樹脂は、公知の各種重合法を採用して合成することができるが、製造工程数、原料コストを勘案すると無溶媒直接重合法により合成するのが好ましい。すなわち、前記各種反応成分を反応容器に仕込み、反応触媒を添加し、減圧下、加熱、攪拌し、反応させることにより合成することができる。このときに使用する反応触媒は、通常のポリエステルの重合に使用する触媒であればいずれものであってもよいが、原料の乳酸が多量の水を含む場合があるので、優れた耐加水分解性および触媒活性を有する触媒が好ましい。このような触媒としては、有機スズ化合物、例えばモノアルキルスズ誘導体、ジアルキルスズ誘導体、具体的にはモノブチルスズオキサイド、１，３−置換−１，１，３，３−テトラオルガノジスタノキサン等が挙げられ、中でも活性の高さから、モノブチルスズオキサイドが好ましい。
【００１０】
本発明で使用されるセルロース含有粉末状充填剤は、粉末セルロースや、もみがら、木粉、古紙粉等のセルロースを含有する粉末状の材料が挙げられる。中でも粉末セルロースが好ましい。
また本発明において、セルロース含有粉末状充填剤の平均粒子径は、１〜６０μｍであるのが好ましい。平均粒子径が１μｍ以上であることにより、粉末化のコストを抑制することができ、６０μｍ以下であることにより、より多量の充填剤をポリ乳酸系樹脂へ均一に分散することができる。セルロース含有粉末状充填剤のさらに好ましい平均粒子径は、５〜２０μｍである。
セルロース含有粉末状充填剤は、市販されている製品を利用することもでき、例えば日本製紙ケミカル（株）製、商品名ＮＰファイバーＷ−１０ＭＧ２（平均粒子径＝１０μｍ）が挙げられる。
【００１１】
本発明に使用される生分解性樹脂組成物を製造するには、前記ポリ乳酸系樹脂及び前記セルロース含有粉末状充填剤とを均一に混合することが好ましい。混合方法としては、オレフィン系重合体の分野等において通常使われている単軸または二軸押出機、ミキシングロール、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー及び連続ミキサーゲレーションシステム等の混合機を用いて、溶融状態で混練する方法が挙げられる。
【００１２】
また、前記ポリ乳酸系樹脂とセルロース含有粉末状充填剤とを含有するものであるが、両者の配合割合は、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対しセルロース含有粉末状充填剤が５〜２００重量部であるのが好ましい。セルロース含有粉末状充填剤を５重量部以上添加することによって、得られる成形品の耐熱性をさらに改善することができる（例えば熱変形温度の上昇）。また２００重量部以下であることにより、溶融粘度の過度の上昇を防止し、射出成形性を良好にすることができる。さらに好ましい配合割合は、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対しセルロース含有粉末状充填剤が２０〜１００重量部である。
【００１３】
また、生分解性樹脂組成物には、必要に応じて、成形加工性、樹脂強度、難燃性等の向上を目的として、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、カーボンブラック、タルク、マイカ、クレー、アルミナ、水酸化アルミ、三酸化アンチモン、黒鉛等の各種無機充填剤を添加してもよい。また耐衝撃性を上げる目的で、脂肪酸、大豆油、菜種油、ロジン等の植物油系軟化剤、天然ゴム、ファクチス等を添加してもよい。
【００１４】
本発明の製造方法は、前記の生分解性樹脂組成物を、所望の形状の加熱された金型内に射出成形することを特徴としている。
射出成形条件は、使用されるポリ乳酸系樹脂の種類、セルロース含有粉末状充填剤の配合割合等を勘案して適宜決定すればよく、とくに制限されるものではないが、例えば、シリンダ温度165〜175℃、射出圧力45〜70ｋｇ／ｃｍ２、射出時間1.0〜7.0秒、ノズル温度175〜185℃等が採用できる。
【００１５】
金型の加熱温度は、９０〜１３０℃であることが好ましい。金型温度を９０℃以上にすることによって、得られる成形品の耐熱性をさらに改善することができる（例えば熱変形温度の上昇）。また金型温度を１３０℃以下にすることによって、生分解性樹脂組成物の硬化時間が短縮し、製造コストを抑制することができる。金型の加熱温度のより好ましい範囲は、100〜120℃である。
なお、射出成形された生分解性樹脂組成物の金型内での保持時間（冷却時間）は、60〜180秒であるのが好ましい。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明はこれらの例に制限されるものではない。
【００１７】
実施例１
Ｌ−乳酸のホモポリマー（三井化学社製、商品名レイシアＨ−１００Ｊ）１００重量部と、セルロース粉末（日本製紙ケミカル（株）製、商品名ＮＰファイバーＷ−１０ＭＧ２（平均粒子径＝１０μｍ））５０重量部とを、ニーダ（クリモト（株）製、商品名ＫＲＣニーダ）を用いて混合し、ペレット化した。得られた樹脂を、成形品が１００ｍｍ×１０ｍｍ×４ｍｍのサイズの棒状となるような金型に、以下の射出条件にて射出成形した。なお金型温度は１１０℃に設定し、金型内での樹脂の保持時間（冷却時間）を８０秒とした。冷却終了後、金型を開放すると所望の形状の固化した成形品が得られているのが確認された。
【００１８】
射出成形条件
使用した射出成形機：（株）山城精機製作所製、商品名ＳＡＶ−３０
射出圧力：６０ｋｇ／ｃｍ２
射出時間：５秒
シリンダ温度：１７５℃
ノズル温度：１８０℃
【００１９】
得られた成形品に対し、自動ヒートディストーションテスター（安田精機（株）製）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ７１９１に従って熱変形温度を測定した。また、ＪＩＳ  Ｋ７１１３の最大引張強度および破断時の伸びも併せて測定した。結果を表１に示す。
【００２０】
実施例２
ポリ乳酸系樹脂として、Ｌ−乳酸と澱粉との共重合樹脂（西川ゴム工業（株）製、商品名ＣＯＰＬＡ＃１、澱粉含有量＝共重合樹脂中０．１質量％）を使用したこと以外は、実施例１を繰り返した。結果を表１に示す。
【００２１】
実施例３
金型内での樹脂の保持時間（冷却時間）を１２０秒としたこと以外は、実施例１を繰り返した。結果を表１に示す。
【００２２】
比較例１
セルロース粉末を使用しなかったこと以外は、実施例１を繰り返した。しかしながら、樹脂は固化せず、成形不可であった。
【００２３】
比較例２
セルロース粉末を使用せず、金型温度を３０℃に設定したこと以外は、実施例１を繰り返した。結果を表１に示す。
【００２４】
比較例３
セルロース粉末を使用しなかったこと以外は、実施例２を繰り返した。しかしながら、樹脂は固化せず、成形不可であった。
【００２５】
比較例４
セルロース粉末を使用せず、金型温度を３０℃に設定したこと以外は、実施例１を繰り返した。結果を表１に示す。
【００２６】
比較例５
金型温度を３０℃に、金型内での樹脂の保持時間（冷却時間）を３０秒としたこと以外は、比較例１を繰り返した。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１から分かるように、ポリ乳酸系樹脂とセルロース含有粉末状充填剤とを含有してなる生分解性樹脂組成物を、加熱された金型内に射出成形することにより、実用上十分な物性を維持したまま、熱変形温度が著しく改善された成形品が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、生分解性を有するとともに優れた耐熱性が付与されたポリ乳酸系樹脂を含む成形品の製造方法およびこれにより得られた成形品が提供される。本発明により得られた成形品は、優れた耐熱性を有することから、自動車部品、家電製品の部品等に好適に使用できる。