(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グルコースとジカルボン酸が結合した構造を有し、生分解性を有する非液晶性ポリマーと、側鎖にエステル結合により結合したアルキル基を有するセルロース又はセルロース誘導体を有し、生分解性を有する液晶ポリマーと、を含有し、前記非液晶性ポリマーの質量をＡ、前記液晶ポリマーの質量をＢとしたときに、これらの混合比（Ａ）／（（Ａ）＋（Ｂ））が０．０５から０．９５の範囲にある樹脂組成物を成形して得られたものであることを特徴とする樹脂成形品。
【請求項２】
前記液晶ポリマーが下記式（１）：
【化１】
0003902916.tif 000005
（上記式中、R1、R2及びR3はそれぞれ独立して、水素または炭素数１から１０のアルキルカルボニル基を表し、R1、R2及びR3の少なくも１つはアルキルカルボニル基である。）で表される構造を有する請求項１に記載の樹脂成形品。
【請求項３】
前記液晶ポリマーが、配向構造を有する請求項１または２に記載の樹脂成形品。
【請求項４】
前記非液晶性ポリマー及び前記液晶ポリマーの少なくとも１種が古紙を原料として得られたものである請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地球環境を考慮した、低環境負荷の樹脂材料に関する。また、循環型社会を構築するための物質循環に有用な樹脂組成物のリサイクル方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに、人類は石炭化学時代から石油化学時代を経て生活や産業に有用な材料を次々と生み出してきた。特に、高分子材料はその象徴的とも言える例で、ポリエチレン、ポリプロピレンやポリ塩化ビニルを始めとしたプラスチック材料、ポリイソプレンやポリブタジエン等のゴム等の有用な樹脂を生み出してきた。また、近年では、耐熱性や耐衝撃性などに優れたポリイミド樹脂や全芳香族液晶ポリマーなど極めて特性の優れた樹脂材料が開発されてきた。
【０００３】
しかしながら、大量生産、大量消費、大量廃棄に基づく産業構造の中で近年、これら高分子物質の廃棄物が問題になっている。すなわち、これらの物質的に安定な高分子化合物は廃棄された後も土中に長期間滞在し、徐々に環境ホルモン等の有害物質を放出するなど、時に生物に大きな悪影響を及ぼしている。また、これらの高分子物質を焼却処分しようとすると、条件によっては、有害なダイオキシン等の毒性物質を発生する場合があり非常に危険である。また、廃棄物の問題では、その他にもオフィス等から大量に廃棄される紙類の問題もある。
【０００４】
一方、現在、地球環境を考慮した材料や製品に対する期待が急速に高まりつつあり、また、地球資源の使用を最小限に留め、物質をリサイクルするなど、持続可能な開発を行うことが必要とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ポリマーの物性を改良する一般的な方法のひとつとして、異種物質のブレンドによってポリマー中に繊維構造を形成させる方法がある。一般的には、ガラス繊維や炭素繊維などの無機物質を使用する方法、ナイロンやポリエステル繊維など有機ポリマーの繊維物質を使用する方法、また、配向性に優れた液晶ポリマーを使用する方法等が行われている。一例として、ポリマーの繊維としての特性を利用した、天然繊維複合不織布の例が例えば特開平９−２９１４１３号公報に開示されている。一方、近年産業廃棄物や一般家庭からの廃棄物が増大し、その廃棄方法をめぐって社会問題が勃発している。一般的にポリエチレンやポリプロピレンなどの有機高分子化合物は安定な物質であるため、いったん廃棄されると、長期間、土中に残存してしまう。この様な問題に対して、近年生分解性の高分子材料の使用を推し進めようとされているが、広範な用途において汎用の高分子材料に比較して満足できる物性が得られているとは言いがたい。また、生分解性の高分子材料に上記繊維状物質等をブレンドすれば、物性は向上しても、充填物が生分解性でないためにリサイクルが困難で、結果的に廃棄後、環境中で長く滞在し環境負荷を増大する場合が多いという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、廃棄後の残存の問題もなく、またリサイクルも容易である樹脂成形物の製造用として有用な樹脂組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる樹脂成形品は、グルコースとジカルボン酸が結合した構造を有し、生分解性を有する非液晶性ポリマーと、側鎖にエステル結合により結合したアルキル基を有するセルロース又はセルロース誘導体を有し、生分解性を有する液晶ポリマーと、を含有し、前記非液晶性ポリマーの質量をＡ、前記液晶ポリマーの質量をＢとしたときに、これらの混合比（Ａ）／（（Ａ）＋（Ｂ））が０．０５から０．９５の範囲にある樹脂組成物を成形して得られたものであることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明にかかる樹脂成形品は、上記の樹脂組成物を、該樹脂組成物に含有される液晶ポリマーの液晶転移温度以下の成形可能な温度条件で成形して得ることができる。
【００１０】
一方、本発明にかかる樹脂成形品の原料を供給することのできる古紙の再利用方法は、古紙から生分解性の非液晶性ポリマー及び液晶ポリマーの少なくとも１種のポリマーを製造する工程と、製造された少なくとも１種のポリマーを用いて上記構成の樹脂組成物を製造する工程と、を有する。
【００１１】
また、本発明にかかる上記構成の樹脂組成物は、リサイクル可能であり、そのリサクル方法は、該樹脂組成物からなる成形品を分解して分解物を得る工程と、該分解物から前記非液晶性ポリマー及び前記液晶ポリマーの少なくとも１種のポリマーを回収する工程と、製造された少なくとも１種のポリマーを該樹脂組成物の製造に再利用する工程と、を有する。
【００１２】
本発明によれば、廃棄後の残存の問題もなく、またリサイクルも容易である樹脂成形物の製造用として有用な樹脂組成物を提供することができる。特に、本発明にかかる樹脂組成物は、その成分として古紙を原料として製造された成分が利用でき、更に、この樹脂から得られた成形品が不要となって廃棄された際にも、廃棄物からポリマー成分を取り出してこれを再生材料として新たな樹脂組成物の製造に用いることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる樹脂組成物は、生分解性ポリマーと生分解性の液晶ポリマーとを少なくとも含有するものである。本発明にかかる樹脂組成物は、生分解性の成分のみによって構成することができ、その場合には、廃棄後の残存の問題もなく、また、そのリサイクルも極めて容易なる。更に、液晶ポリマーの性質により、ポリマー分子が配向した構造を成形品に付与することができ、成形品の機械的強度を向上させることができる。
【００１４】
生分解性ポリマーとしては、生分解可能であり、非液晶性であるポリマーが用いられる。なかでも、糖構造を含むものが好ましい。このような糖構造を有するポリマーとしては、例えばデンプン、セルロース、キチン、キトサン、プルラン、カードラン等の糖骨格を有するポリマー；例えばＤ−グルコースと、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ビメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸との共重合体、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸など芳香族ジカルボン酸との共重合体、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、ポリリンゴ酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリ乳酸等の糖と他の化合物との共重合体を挙げることができる。これらの生分解性ポリマーは、必要に応じて、これらの中の１種を選択して、あるいは２種以上を組合わせて用いることができる。これらの中では、糖成分としてグルコースを含有するものが好ましい。
【００１５】
生分解性ポリマーの分子量（重量平均）は１０万〜５００万の範囲内とするのが好ましい。
【００１６】
一方、生分解性の液晶ポリマーは、生分解性を有し、溶液として、あるいは溶融状態で液晶の性質を有するものであり、配向構造を有するものが好ましい。
【００１７】
そのような液晶ポリマーとしては、セルロースまたはセルロース誘導体の側鎖にアルキル基を有するポリマーが好適に使用される。この様なポリマーに関しては、例えば“宮本、山岸、高分子加工３８、１２（１９８９）”や“S.Tseng等、Macromolecules,15,1262(1982)”等に一例が記載されている。かかるポリマーとしては、例えば下記式（１）〜（３）に示されるものを挙げることができる。
【００１８】
【化４】
0003902916.tif 000002
【００１９】
（上記式中、R1、R2及びR3はそれぞれ独立して、水素または炭素数１から１０の脂肪族エステルを表す。）
【００２０】
【化５】
0003902916.tif 000003
【００２１】
（上記式中、R4、R5及びR6はそれぞれ独立して、水素または炭素数１から１０のアルキル基を表す。）
【００２２】
【化６】
0003902916.tif 000004
【００２３】
（上記式中、R7、R8及びR9はそれぞれ、水素または炭素数１から１０のヒドロキシアルキル基を表す。）
【００２４】
すなわち、セルロース誘導体としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等を挙げることができる。アルキル基の導入には、セルロース分子中の繰り返し単位であるＤ−グルコースの3つの水酸基を利用して直接結合アルキル基を結合する方法、ヒドロキシエチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロースの水酸基、さらにはメチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体の低級アルキル基、またはそれら化合物の残存水酸基を利用してアルキル基を結合させる方法などを用いることができる。これらのセルロースやセルロース誘導体とアルキル基は、エステル結合、エーテル結合、アミド結合等の結合方法で結合させることができる。具体的な例としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース、またヒドロキシアルキルセルロースと酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデカン二酸等の脂肪酸との反応物が挙げられる。なお、アルキル基導入用のセルロース誘導体としては、ヒドロキシプロピルセルロースが特に好ましい。これらの液晶ポリマーは、その１種を、あるいは必要に応じて2種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２５】
また、式（１）〜（３）において、液晶性を発現するために、それぞれの水素以外の置換基による置換率は一分子あたり、２０％以上が好ましい。
【００２６】
液晶ポリマーの分子量（重量平均）は特に限定されないが、例えば１０万〜５００万程度の分子量を有するものを好適に利用することができる。
【００２７】
結合させるアルキル基の種類や導入における反応率によって、液晶ポリマーの液晶転移温度を変化させることができる。この温度特性は、ブレンドする生分解性ポリマーの成形温度を考慮して選択することができる。例えば、生分解性ポリマーに成形温度が約１１０℃のＤ−グルコースとセバシン酸の共重合体を使用した場合は、ヒドロキシエチルセルロースと酪酸の反応物を使用することが望ましい。酪酸によるヒドロキシエチルセルロースの置換率が７０％の反応物の液晶転移温度は、１３５℃であり、前記ポリマーの成形温度にほぼ一致する。
【００２８】
生分解性ポリマーと液晶ポリマーとの配合割合は、生分解性ポリマーの質量をＡ、液晶ポリマーの質量をＢとしたときに、これらの（A）／（（A）＋（B））が0.05から0.95の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
生分解性ポリマーに液晶ポリマーを充填またはブレンドすることで本発明にかかる樹脂組成物を得ることができる。これらの成分の混合には公知の方法が利用できる。
【００３０】
なお、生分解性ポリマーと液晶ポリマーとして、紙、特に古紙を原料として得られたセルロース等の材料を原料として製造されたものを用いることで、古紙の再利用性を向上させることができる。この古紙からの樹脂組成物に用いるポリマー成分の製造は公知の方法により行うことができる。
【００３１】
生分解性ポリマーと液晶ポリマーの混合物を樹脂組成物としてそのままで使用することができる。場合によっては、本発明の目的を損なわないで、必要に応じて、可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋剤、界面活性剤、相溶化剤等の各種添加剤を混入させてもかまわない。この場合は、環境負荷を最小限にとどめる添加剤を使用する。また、材料が完全に回収される閉鎖された系で使用される場合には、一般的な添加剤を使用しても良い。
【００３２】
本発明の樹脂組成物の用途は何ら制限を受けないが、好ましい使用例としては、インクジェットプリンターのインクタンク、電子写真のトナー容器、包装用樹脂、プリンターやカメラの筐体、トランスペアレンシーシート等の構成材料としての用途を挙げることができる。
【００３３】
本発明の樹脂組成物は、組合せる生分解性ポリマーと液晶ポリマーの物性によって加工及び成形条件を選択することができる。生分解性ポリマーが熱可塑性あるいは熱溶融性である場合は、軟化点、ガラス転移温度、融点などに基づいて成形温度や加圧条件を設定することができる。成形温度は、上述のように、液晶ポリマーの液晶転位温度以下に設定することが好ましい。成形方法としては、射出成形、押出し成形など種々の成形方法が利用できる。
【００３４】
本発明の樹脂組成物から得られた成形品は、非必要となった際のリサイクル性に優れたものである。例えば、酸での分解処理や高温高圧水による処理によって分解し、得られた分解物からポリマー成分を回収して、これを再度本発明にかかる樹脂組成物の成分の少なくとも１種の原料として用いることができる。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお、「％」は質量基準である。
【００３６】
〔実施例１〕
（ヒドロキシエチルセルロースと酪酸の反応）
還流装置、攪拌装置を備えた４頭セパラブルフラスコに酪酸３９.３ｇを投入し、窒素ガスで１時間バブリングを行い、溶存酸素を置換した。窒素ガス気流中で無水トリフルオロ酢酸５０ｍｌを徐々に加え、水浴中で温度を徐々に５０℃まで昇温した後30分間活性化を行った。次いで、投入口より乾燥した固体のヒドロキシエチルセルロース４.６ｇを徐々に加えた。ポリマーは、速やかに溶解し、この状態で更に5時間反応を行った。反応終了後反応物を大量の水に沈殿しヒドロキシエチルセルロースの酪酸エステル物を得た。得られたポリマーは乾燥後、アセトンに再溶解し、水への再沈殿を繰返して精製した。収量は６．１ｇであった。
【００３７】
得られたポリマー（重量平均分子量350,845）は赤外吸収スペクトル、ＮＭＲにより目的物質であることが確認できた。また、熱分析により、液晶転移温度が１３５℃であることが分かった。
【００３８】
〔実施例２〕
（ヒドロキシプロピルセルロースとヨードブタンの反応）
還流装置、攪拌装置を備え、十分に乾燥した４頭セパラブルフラスコ中で、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣと略）をＴＨＦに溶解し、ｎ―ブチルリチウムのヘキサン溶液を添加した。３０分攪拌の後、６６℃に昇温し、ＴＨＦを還流させながら、ヨードブタンを滴下し、１０時間反応を続行した。
【００３９】
反応終了後、反応物をイオン交換水に沈殿させ。ＨＰＣのブチルエーテル化合物を得た。ポリマーの精製は、アセトン溶解、イオン交換水への沈殿を繰返すことによって行った。
【００４０】
得られたポリマー（重量平均分子量475,000）は赤外吸収スペクトル、ＮＭＲにより目的物質であることが確認できた。また、熱分析により、液晶転移温度が１２５℃であることが分かった。
【００４１】
〔実施例３〕
還流装置、攪拌装置を備え、十分に乾燥した４頭セパラブルフラスコ中で、工業用アルカリセルロースにヨウ化ブチルのＤＭＳＯ溶液を反応させ、セルロースをブチルエーテル化した。反応終了後、反応物をイオン交換水に沈殿させ。セルロースブチルエーテル化合物を得た。ポリマーの精製は、アセトン溶解、イオン交換水への沈殿を繰返すことによって行った。
【００４２】
得られたポリマー（重量平均分子量255,000）は赤外吸収スペクトル、ＮＭＲにより目的物質であることが確認できた。また、熱分析により、液晶転移温度が１６０℃であることが分かった。
【００４３】
〔実施例４〕
実施例1で得られたポリマーの５％シクロヘキサノン溶液を調製し、回転数３０００ｒｐｍでガラス基板上にスピンコートした。この基板を偏光顕微鏡で観察し、分子配向状態を確認した。
【００４４】
〔実施例５〕
実施例２で得られたポリマーのアセトン溶液を、ガラス基板上に滴下したのち乾燥した。この基板を１３０℃のホットプレート上に設置し、他のガラス基板を用いてポリマーに剪断応力を加えながらプレスした。基板を冷却した金属プレート上に移し冷却した後、偏光顕微鏡で観察した結果、力を加えた方向に分子配向が見られた。
【００４５】
〔実施例６〕
実施例３で得られたポリマーのＤＭＳＯ溶液を、ガラス基板上に滴下したのち乾燥した。この基板を１７０℃のホットプレート上に設置し、他のガラス基板を用いてポリマーに剪断応力を加えながらプレスした。基板を冷却した金属プレート上に移し冷却した後、偏光顕微鏡で観察した結果、力を加えた方向に分子配向が見られた。
【００４６】
〔実施例７〕
生分解性樹脂である分子量５万（重量平均）のグルコースーセバシン酸共重合体に実施例１で得られたポリマーを２０％の割合でブレンドした樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を、射出成形機を用いて１４０℃で成形した。成形された試料は引張強度がグルコースーセバシン酸共重合体単独の場合と比較して１．５倍に向上した。また、破断面の電子顕微鏡観察により、樹脂が配向していることが確認できた。
【００４７】
〔実施例８〕
生分解性樹脂である分子量１５万（重量平均）のポリ乳酸に実施例１で得られたポリマーを２５％の割合でブレンドした樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を、射出成形機を用いて１４０℃で成形した。成形された試料は引張強度がポリ乳酸単独の場合と比較して２倍に向上した。
【００４８】
〔実施例９〕
実施例３のポリマーの合成で、原料の工業用セルロースの替わりに、古紙から分離されたセルロース原料を用いた以外は実施例３と同様の操作でポリマーを合成した。得られたポリマーは、実施例３で得られたポリマーと外観、物性とも同等であった。
【００４９】
〔実施例１０〕
実施例１で得られたヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）のブチルエステルとポリ乳酸のブレンド物をプレス形成によってトランスペアレンシーシートを作成した。本シートは可視光領域に何ら吸収を有しないため透明性にすぐれている。また、本来セルロースを原料としているためインクとなじみやすく、印刷製も良好である。更に、本発明の樹脂組成物で形成された単一層構造のため、多層構造のシートに現れがちな、温度上昇時の熱膨張係数の違いによるカールなどが発生しない良好なシートが得られた。
【００５０】
〔実施例１１〕
実施例１０で成形されたトランスペアレンシーシートを、シュレッダーを用いてチップ状に加工し、発煙塩酸（温度25℃）または高温高圧水（圧力35MPa, 温度400℃）を用いて分解した。分解性生物を化学分離し得られたグルコースを、新たにグルコースーセバシン酸共重合体を合成するための原料とした。
【００５１】
〔実施例１２〕
実施例１０で成形されたトランスペアレンシーシートを、溶融、再プレスし再度トランスペアレンシーシートを成形した。光透過性などトランスペアレンシーシートとして使用には、何ら問題はなかった。
【００５２】
〔実施例１３〕
実施例１０で成形されたトランスペアレンシーシートを、溶融後、ペレット化し、射出成形機を用いてインクジェットプリンターの筐体を成形した。成形上問題なく、筐体の形成ができた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、従来汎用ポリマーに比較して物性面で用途に制限があった生分解性樹脂組成物の物性を向上させることにより、生分解性樹脂の用途を拡大でき、更に生分解性の液晶樹脂の使用により樹脂組成物全体の生分解性を損なうことがない。更に、従来産業廃棄物の問題の一つであった古紙の用途拡大も同時に成し遂げることができる。