(57)【要約】【課題】  歯ブラシハンドル素材として広く用いられているポリプロピレンと同程度の強度（剛性）を有し、しかも柔軟性、耐熱性にも優れ、たとえ折れた場合でも破断面が鋭利にならず、安心して使用することのできる植物由来の生分解性樹脂からなる歯ブラシハンドルを提供すること。【解決手段】  ポリ乳酸系生分解性樹脂と、１，４−ブタンジオールおよびコハク酸を主成分とする脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）とをポリマーブレンドした生分解性樹脂で構成し、脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）として植物由来のものを用いた。また、ポリ乳酸系生分解性樹脂とポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）を５０：５０〜９５：５の割合（重量比）で配合した。さらに、フィラーとしてナノオーダーの超微粒子状粘度鉱物を添加した。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸系生分解性樹脂と、１，４−ブタンジオールおよびコハク酸を主成分とする脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）とをポリマーブレンドした生分解性樹脂からなり、前記脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネートとして植物由来のものを用いたことを特徴とする歯ブラシハンドル。
【請求項２】
前記ポリ乳酸系生分解性樹脂とポリブチレンサクシネートを５０：５０〜９５：５の割合（重量比）で配合したことを特徴とする請求項１記載の歯ブラシハンドル。
【請求項３】
前記ポリ乳酸系生分解性樹脂が引っ張り強度２０〜９０ＭＰａ、曲げ弾性率２０００〜５５００ＭＰａ、伸び率１〜１０％であり、前記ポリブチレンサクシネートが引っ張り強度１０〜６０ＭＰａ、伸び率３００〜１０００％であることを特徴とする請求項１または２記載の歯ブラシハンドル。
【請求項４】
粒子径１〜１００ｎｍの超微粒子状粘度鉱物をフィラーとして添加したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の歯ブラシハンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物由来の生分解性樹脂によって構成した歯ブラシハンドルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来提案されている歯ブラシハンドル用の生分解性樹脂のほとんどは、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂に比べ、耐熱性、強度、柔軟性のいずれかの点で改良の余地があった。これを解決するため、本発明者は先に、ポリ乳酸系生分解性樹脂と脂肪族−芳香族コポリエステル系生分解性樹脂をブレンドした生分解性樹脂を主成分とする歯ブラシハンドルの発明（特願２００３−２８７７１３号）を提案した。しかしながら、ポリ乳酸系生分解性樹脂はトウモロコシなどを主原料とする植物由来の樹脂であるが、柔軟性を付与するために用いた芳香族コポリエステル系生分解性樹脂は石油由来の樹脂であった。石油由来の生分解性樹脂は分解速度が速く、環境負荷が低いという特長を有してはいるが、原料となる石油は限りある資源であるため、資源の完全リサイクルを図るいわゆる完全循環型社会への対応という意味では更なる研究の必要があった。
【０００３】
また、上記提案の発明ではタルクなどのフィラーによって耐熱強度を向上させているが、それでも歯ブラシハンドルとして汎用されているポリプロピレン（ＰＰ）樹脂並には至っておらず、より過酷な使用にも対応できるように更なる耐熱性の向上が望まれていた。
【０００４】
従来より生分解性樹脂を用いた歯ブラシや樹脂成形品が種々提案されているが、以下に本発明に関連する先行技術を挙げる。
（１）特許文献１（特開平９−３０２２３５号公報）
生分解性プラスチックに有機繊維を配合した高強度生分解性プラスチック組成物の発明が示されている。ラクティ（島津製作所製）のような脆いポリ乳酸系樹脂に繊維を配合した場合、強度（剛性）は向上するが、折れ破断面は鋭利であり、柔軟性も向上しないため、ポリ乳酸系樹脂の根本的な欠点は改善されない。また、ビオノーレ（昭和高分子社製）のような柔軟性を有する樹脂に繊維を混合した場合、破断面の鋭利さはないが、強度不足のために射出成形品としては不向きな場合が多く、強度を上げるために繊維の配合を増やすと脆くなるという問題があった。
【０００５】
（２）特許文献２（特開平１１−１７２０９１号公報）
ポリブチレンサクシネート系および／またはポリエチレンアジペート系脂肪族ポリエステルとポリ乳酸を主成分とする生分解性樹脂からなり、ポリブチレンサクシネート系および／またはポリエチレンアジペート系脂肪族ポリエステル成分の占める割合が５０％重量部以上である生分解性樹脂成形品の発明が示されている。この発明で用いられている生分解性樹脂は柔軟であるが、通常のポリプロピレンより柔らかく、剛直性、形状安定性が不充分である。また、ポリブチレンサクシネートの具体例として挙げられているビオノーレ（昭和高分子社製）は石油由来の樹脂であり、完全循環型社会への対応という点で不完全である。
【０００６】
（３）特許文献３（特開２０００−１０９６６３号公報）
ポリ乳酸と脂肪族ポリエステルおよび／または脂肪族ポリエステルカーボネートからなる耐衝撃性に優れた生分解性射出成形品の発明が示されている。この発明で用いている樹脂は耐熱性が低く、脂肪族ポリエステルおよび／または脂肪族ポリエステルカーボネートは石油由来の樹脂であり、完全循環型社会への対応という点で不完全である。
【０００７】
（４）特許文献４（特開２００１−１２３０５５号公報）
ポリ乳酸とポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステル、変性オレフィン化合物からなるポリ乳酸系樹脂組成物の発明が示されている。この発明の場合、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステルの相溶性を向上させるために変性オレフィン化合物を配合せねばならないが、変性オレフィン配合によって処理工程が増えるばかりか、ポリ乳酸よりも分解性が悪いため、相溶性と柔軟性向上のためにあまり配合量を増やすと、樹脂自体の生分解性の低下を引き起こす。また、石油由来樹脂を配合することから完全循環型社会への対応という点で不完全である。
【０００８】
（５）特許文献５（特開２００１−１８６９２７号公報）
ポリ乳酸系生分解性樹脂に紙を加えて複合化した植物性成形材料で歯ブラシの柄部を構成した歯ブラシの発明が示されている。この発明の場合、適度な紙の配合によってポリ乳酸系生分解性樹脂の強度は強化されるが、破断面は鋭利であり、そのままでは耐熱性も低く、歯ブラシハンドルとして使用した場合、８０℃程度の熱湯中に入れると、ヘッド部に植毛されている用毛とアンカー（平線）の応力、反発力に負けてヘッド部の樹脂が変形してしまうという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−３０２２３５号公報（全頁）
【特許文献２】特開平１１−１７２０９１号公報（全頁、全図）
【特許文献３】特開２０００−１０９６６３号公報（全頁）
【特許文献４】特開２００１−１２３０５５号公報（全頁）
【特許文献５】特開２００１−１８６９２７号公報（全頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来、歯ブラシハンドルとして汎用されているポリプロピレン樹脂並の剛性、柔軟性、耐熱性および安全性を有する植物由来（脱石油系）の生分解性樹脂は存在しなかった。このため、従来の生分解性樹脂を用いた歯ブラシハンドルでは次のような問題があった。
【００１１】
（１）従来知られている植物由来の生分解性樹脂であるポリ乳酸系生分解性樹脂は、剛直である反面、柔軟性が低く、耐衝撃性に劣り、破断面が鋭利なために口腔内や手指を傷つけるおそれがある。
（２）また、ポリ乳酸系生分解性樹脂は、耐熱変形温度が約５０℃と低く、高温下での使用には不向きである。耐熱性改質には、タルクなどのフィラーを付与することが考えられるが、従来の改善手法では限界があり、ポリプロピレン樹脂に近い耐熱性を実現するには不充分であった。
（３）従来、生分解性ポリマーブレンドの柔軟性付与材料として利用されている脂肪族ポリエステルや脂肪族ポリエステルカーボネートなどは石油由来の樹脂であり、完全循環型社会への対応という点で不完全であった。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、歯ブラシハンドル素材として広く用いられているポリプロピレン樹脂と同程度の強度（剛性）を有し、しかも柔軟性、耐熱性にも優れ、たとえハンドルが折れた場合でも破断面が鋭利にならず、安心して使用することのできる植物由来の生分解性樹脂からなる歯ブラシハンドルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の歯ブラシハンドルは、ポリ乳酸系生分解性樹脂と、１，４−ブタンジオールおよびコハク酸を主成分とする脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）とをポリマーブレンドした生分解性樹脂によって構成し、該脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネートとして植物由来のものを用いたものである。
【００１４】
請求項２記載の歯ブラシハンドルは、前記請求項１記載のの歯ブラシハンドルにおいて、前記ポリ乳酸系生分解性樹脂とポリブチレンサクシネートを５０：５０〜９５：５の割合（重量比）で配合したものである。
【００１５】
請求項３記載の歯ブラシハンドルは、前記請求項１または２記載の歯ブラシハンドルにおいて、前記ポリ乳酸系生分解性樹脂が引っ張り強度２０〜９０ＭＰａ、曲げ弾性率２０００〜５５００ＭＰａ、伸び率１〜１０％とし、前記ポリブチレンサクシネートが引っ張り強度１０〜６０ＭＰａ、伸び率３００〜１０００％としたものである。
【００１６】
請求項４記載の歯ブラシハンドルは、前記請求項１〜３のいずれかに記載の歯ブラシハンドルにおいて、耐熱性向上のため、超微粒子状粘度鉱物をフィラーとして添加したものである。
【００１７】
周知のように、生態系において完全にリサイクルできる完全循環型樹脂としては、その全成分を植物由来の成分で構成したものが望ましいが、現在の技術レベルでは単一の植物由来樹脂だけでポリプロピレン樹脂と同等あるいはそれ以上の物性を有する生分解性樹脂を実現することは不可能である。そこで、本発明では、植物由来の２種類の生分解性樹脂をポリマーブレンドすることにより、これを実現したものである。
【００１８】
すなわち、本発明では、歯ブラシハンドルとして汎用されているポリプロピレン樹脂と同等の強度と柔軟性、安全性を有し、ブレンド樹脂として十分な相溶性を実現するために、元々植物由来の生分解性樹脂である剛直なポリ乳酸系生分解性樹脂と、１，４−ブタンジオールとコハク酸とを主成分とする柔軟な脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）をポリマーブレンドした生分解性樹脂によって構成するとともに、前記脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネートとして植物由来のものを用いることにより、ポリプロピレン樹脂と同等の物性を有する完全循環型の生分解性樹脂を得たものである。
【００１９】
使用するポリ乳酸系生分解性樹脂としては、植物由来の一般的な高強度のポリ乳酸系生分解性樹脂であれば特に制限はないが、成形性からはレイシア（三井化学製）、耐熱性などからはポリマー系ナノコンポジット技術（ナノオーダーの超微粒子状粘度鉱物を配合した結晶化促進および耐熱性向上技術）を採用した「テラマック」（ユニチカ製）などが好ましい。これらの樹脂はトウモロコシなどを原料とする植物由来の樹脂である。
【００２０】
本発明で用いるポリ乳酸系生分解性樹脂としては、分子量１２〜１６万程度、引張り強度２０〜９０ＭＰａ、好ましくは３０〜７０ＭＰａ、曲げ弾性率２０００〜５５００ＭＰａ、好ましくは２５００〜５０００ＭＰａ、伸び率１〜１０％、ＳＰ値２１程度、比重１．２〜１．４程度が望ましい。
【００２１】
脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂としては、ポリマーブレンドするポリ乳酸系生分解性樹脂と相溶性が高く、柔軟性を有する、１，４−ブタンジオールとコハク酸を主成分とする植物由来のポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）を用いる。従来、ポリブチレンサクシネートとしては石油由来のものが知られているが、本発明では植物由来のポリブチレンサクシネートをポリマーブレンドしたものである。
【００２２】
本発明で用いるポリブチレンサクシネートとしては、引張り強度１０〜６０ＭＰａ、伸び率３００〜１０００％程度が望ましい。このような樹脂の具体例としては、例えば「ＧＳ  Ｐｌａ」（三菱化学製）などがある。この樹脂は、トウモロコシなどを原料とする植物由来のポリブチレンサクシネートであり、ポリ乳酸系生分解性樹脂との相溶性が良好である。また、コハク酸＋１，４−ブタンジオール＋乳酸を直接脱水重縮合して製造できることから、一般的な生分解性樹脂の１／５程度のコストで製造が可能である。また、アジピン酸を添加することで容易に柔軟性を制御できるため、多様なニーズに対応した樹脂設計が可能である。
【００２３】
歯ブラシハンドルとして広く利用されているポリプロピレンのような高機能樹脂と代替可能な物性を実現するには、ブレンドするポリ乳酸系生分解性樹脂の物性を活かすことが重要である。基本的には、ポリ乳酸系生分解性樹脂に不足している柔軟性を植物由来のポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）で補完するという指針でブレンドすることが望ましいため、配合比（重量比）はポリ乳酸系生分解性樹脂：ＰＢＳ＝５０：５０〜９５：５の比率であることが望ましい。強度上、さらに好ましい範囲は、６０：４０〜８０：２０である。この範囲であれば、ポリプロピレンとほぼ同等の強度を有しつつ、柔軟性にも富み、折れたときの破断面も鋭利にはならない。ポリ乳酸系生分解性樹脂の量が少ないと強度不足となり、多過ぎると柔軟性、耐衝撃性の改善効果が低くなる。
【００２４】
さらに、本発明では、ポリプロピレンと同等の耐熱性を付与するためにフィラーを添加し、樹脂の結晶化を促進するようにした。用いるフィラーとしては、通常用いられるタルクでは結晶化速度が不充分であるため、粒子径がナノオーダー（１〜１００ｎｍ程度）の層状ケイ酸塩などの超微粒子状粘度鉱物を用いた。粒子径が大き過ぎると結晶化促進能力が通常のタルク並に低下してしまうので、１〜１００ｎｍ程度とする。配合量は、少ないと結晶化促進不足となり、多過ぎると曲げ弾性率が低下して脆い樹脂となるので、０．５〜１０％程度とする。
【００２５】
本発明で用いる生分解性樹脂は、通常の歯ブラシハンドル成形用の設備で成形が可能である。成形樹脂温度は１６０〜２２０℃程度、冷却時間は歯ブラシハンドルの形状と厚みによるが１０〜９０秒程度である。生産性を考慮した場合、成形サイクルは１分以内程度に抑えることが望ましい。金型温度も可能な限り高い温度（例えば２０〜１１０℃）で行なうようにし、短時間の成形サイクル内で結晶化が促進されるようにすることが望ましい。
【００２６】
なお、耐熱性向上のため、ポリ乳酸系樹脂にポリマー系ナノコンポジット技術を採用した樹脂（例えば「テラマック」（ユニチカ製）など）を用いる場合、充分な結晶化を図るためには金型温度を１００〜１１０℃程度まで上げることが望ましいが、この金型温度領域で歯ブラシハンドルのような厚物成形を行なうと、冷却に時間を要し、成形品の形状安定性も低くなるため、金型温度は５０℃近辺とすることが現実的で望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏することができる。
（１）植物由来成分からなる生分解性樹脂同士のポリマーブレンドにより、完全循環型社会に適応した環境負荷の低い歯ブラシハンドルを提供できる。
（２）ポリプロピレン樹脂並の強度を有しつつ、柔軟性に優れ、折れても破断面が鋭利にならない高品質な歯ブラシハンドルを得ることができる。
（３）ポリプロピレンと同等かそれ以上の耐熱変形性を実現できる。
（４）本発明で用いた植物由来の生分解性樹脂の組み合わせは相溶性が良好であり、混練および射出工程時に分離することがなく、安定した品質の歯ブラシハンドルを容易に成形することができる。
（５）強度向上のためのフィラーとして超微粒子状粘度鉱物を用いており、従来より強度向上のために用いられている植物繊維などを配合する必要がないので、経時変化においてスポット的にカビなどに侵されることがない。
（６）耐光性、耐薬品性に優れ、幅広い環境下に置かれても物性が著しく劣化することがない。
（７）歯ブラシハンドルの製造に際して特別な設備の必要がなく、従来の歯ブラシハンドル成形用の設備をそのまま利用して製造でき、高品質な歯ブラシハンドルを低コストで安定に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の具体的な実施の形態を、その製造方法とともに説明する。
植物由来のポリ乳酸系生分解性樹脂として「テラマックＴＥ−６１１０」（ユニチカ製）を、脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂たる植物由来のポリブチレンサクシネートとして「ＧＳ  Ｐｌａ  ＡＤ８２Ｗ」（三菱化学製）を用い、それぞれの樹脂を７０℃×４時間乾燥した後、８０：２０の割合で各ペレットを通常の射出成形機（ニッセイ製型番「ＦＥ１６０」）のホッパーに投入し、充分に混練する。樹脂温度１７０℃前後で溶融して可塑化した後、歯ブラシハンドル金型（２０本取り・金型温度５０℃）内に射出し、５５秒冷却の後取り出し、本発明の歯ブラシハンドルを得た。
【００２９】
このようにして得られた本発明の歯ブラシハンドルは、汎用されているポリプロピレン樹脂製の歯ブラシハンドルと同等の強度と柔軟性を有していた。また、ヘッド部に用毛を植毛した後、１００℃の熱湯中に５分間浸漬しても、ヘッド部の変形はみられなかった。また、紫外線下に長時間さらしても変色やワレ、白化は見られず、耐光性も高いことが確認された。
【００３０】
＜評価試験＞
ポリ乳酸系生分解性樹脂として「レイシア」（三井化学製）、植物由来のポリブチレンサクシネートとして「ＧＳ  Ｐｌａ  ＡＤ８２Ｗ」（三菱化学製）を用い、これらの樹脂の配合割合を種々変えた歯ブラシハンドルを作製し、ヘッド部にナイロン用毛を植毛して歯ブラシとし、それぞれの場合の評価試験を行なった。その結果を表１に示す。なお、各試験は次の方法によった。
（１）耐衝撃性試験
試験方法：ハンドル握り部を固定した後、ヘッド部中央に５０Ｎの衝撃を加え、変形状態を確認
（２）耐熱性試験
試験方法：歯ブラシを８０℃の熱湯中に３分間浸漬し、変形状態を確認
（３）耐光性試験
試験方法：歯ブラシに紫外線連続照射を６０時間行なった後、変色状態を確認
（４）耐薬品性試験
試験方法：歯ブラシを歯磨き剤：水＝１：１の水溶液中に３日間浸漬し、変形や変色を確認
（５）剛性試験
試験方法：実際に歯を刷掃し、しなり具合で官能評価
【００３１】
【表１】
2005323637.tif 000002