(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脂肪族ポリエステルと、該脂肪族ポリエステル中に分散されている平均繊維径が１００μm以下である綿繊維とを含み、
前記綿繊維が、脱脂綿繊維にアシル化処理を施したものであることを特徴とする脂肪族ポリエステル複合材料。
【請求項２】
前記脂肪族ポリエステルがポリ乳酸、又はポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、ポリアミド及び天然ゴムから選択される１種以上とポリ乳酸とを含むポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の脂肪族ポリエステル複合材料。
【請求項３】
前記ポリ乳酸系樹脂におけるポリ乳酸以外の樹脂の比率が６０重量％以下であることを特徴とする請求項２記載の脂肪族ポリエステル複合材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脂肪族ポリエステルをベースとする生分解性複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂は微生物や酵素の働きにより分解される廃棄物問題の少ない樹脂であるが、その剛性は必ずしも十分ではないため、特開平９−３０２２３５号公報においては生分解性樹脂に繊維径が０．５〜５ｍｍ程度の木綿繊維や木材繊維等の有機繊維を配合することが提案されている。
【０００３】
また、特開２０００−１６００３４号公報においては、特開平９−３０２２３５号公報に記載のものより更に剛性を向上させる方法として、生分解性樹脂に竹繊維又はその繊維束を配合することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生分解性樹脂として特にポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルを用いる場合においては、上記公報に記載のように有機繊維や竹繊維を配合しても得られる剛性は未だ十分なものではなく、特に自動車用内装材等の用途のためには更に耐熱性及び表面外観の点においても十分なものではないという問題があることを本発明者らは見出した。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、剛性が十分に高く且つ耐熱性にも優れており、更に表面外観も良好な脂肪族ポリエステル複合材料を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、平均繊維径が１００μm以下である綿繊維を脂肪族ポリエステル中に分散させることにより、脂肪族ポリエステル複合材料の剛性を十分に高くすることができると同時に耐熱性を向上させることができ、しかも得られる表面外観が良好となることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、脂肪族ポリエステルと、該脂肪族ポリエステル中に分散されている平均繊維径が１００μm以下である綿繊維とを含むことを特徴とする脂肪族ポリエステル複合材料である。
【０００８】
上記本発明の脂肪族ポリエステル複合材料においては、前記脂肪族ポリエステルがポリ乳酸又はポリ乳酸系樹脂であることが好ましい。また、前記綿繊維が脱脂綿繊維であることが好ましく、脱脂綿繊維にアシル化処理及び／又はシランカップリング剤処理を施したものであることがより好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の脂肪族ポリエステル複合材料の好適な実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００１０】
本発明の脂肪族ポリエステル複合材料は、脂肪族ポリエステルと、その脂肪族ポリエステル中に分散されている平均繊維径が１００μm以下である綿繊維とを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において用いられる脂肪族ポリエステルは、微生物や酵素等によって分解若しくは低分子量化されるものであり、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（３−ヒドロキシ酪酸）、ポリ（４−ヒドロキシ酪酸）、ポリ（４−ヒドロキシ吉草酸）、ポリカプロラクトン等の開環重付加系脂肪族ポリエステル、並びに、ポリエステルカーボネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリエチレンオキサレート、ポリブチレンオキサレート、ポリヘキサメチレンオキサレート、ポリエチレンセバケート、ポリブチレンセバケート等の重縮合反応系脂肪族ポリエステルが挙げられ、中でもポリ乳酸、ポリグリコール酸等のポリ（α−ヒドロキシ酸）が好ましく、ポリ乳酸が特に好ましい。
【００１２】
一般的なポリ乳酸は、一般式 H-[O-CH(CH3)-C(O)]n-OH により表わされ、融点が１６０〜１７０℃程度、ガラス転移点が５８℃程度の生分解性に優れた結晶性ポリマーであるが、このようなポリ乳酸は本発明により特に剛性及び耐熱性が向上することから本発明において用いる脂肪族ポリエステルとして好適である。
【００１３】
本発明において用いられる脂肪族ポリエステルの分子量（数平均分子量）は、３００００〜２０００００程度であることが好ましい。分子量が上記下限未満では得られる複合材料の強度が不十分となる傾向にあり、他方、上記上限を超えると得られる複合材料の加工性が低下する傾向にある。
【００１４】
本発明において用いられる脂肪族ポリエステルは、前記脂肪族ポリエステルを単独で用いてもよいが、それらの２種以上のブレンド物若しくは共重合物であってもよい。このような脂肪族ポリエステルの共重合物としては、乳酸と乳酸以外のヒドロキシ酸とのコポリマーや、ポリブチレンサクシネートアジペート等が挙げられる。
【００１５】
また、脂肪族ポリエステルのブレンド物としては、例えばポリ乳酸をベースとするポリ乳酸系樹脂が好ましく、ポリ乳酸にブレンドされる他の樹脂としては、ポリ乳酸以外の前記脂肪族ポリエステル；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル；ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６，９、ナイロン６，１０、ナイロン６，１２、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド；天然ゴム等が挙げられる。このようなポリ乳酸系樹脂におけるポリ乳酸以外の樹脂の比率は、６０重量％以下であることが好ましく、３０重量％以下であることがより好ましい。他の樹脂の比率が上記上限を超えると、後述する綿繊維の添加による剛性及び耐熱性の向上が得られにくくなる傾向にある。
【００１６】
本発明において用いられる綿繊維は、平均繊維径が１００μｍ以下のものであり、特に好ましくは５０μm以下のものである。綿繊維の平均繊維径が１００μｍを超えていると、脂肪族ポリエステルマトリックス中における綿繊維の分散性が低下し、綿繊維の添加による剛性及び耐熱性の向上が不十分となり、更に繊維が複合材料の表面に露出し易くなる。また、綿繊維の平均繊維径の下限は特に制限されないが、通常１０μm以上のものが一般的である。
【００１７】
また、本発明において用いられる綿繊維は、いわゆる脱脂処理により脂肪分が取り除かれた脱脂綿の繊維であることが好ましい。綿繊維から脂肪分が取り除かれることにより、単繊維状態で脂肪族ポリエステルマトリックス中に均一に微分散し易くなり、剛性及び耐熱性がより向上すると共に、綿繊維による着色が抑制されて複合材料の表面外観がより良好となる傾向にある。
【００１８】
更に、本発明において用いられる綿繊維は、脱脂綿繊維にアシル化処理を施したものであることが好ましい。アシル化処理とは、有機化合物にアシル基を導入する処理であり、典型的なアシル化としてはアセチル化、ベンゾイル化等がある。アシル化処理により綿繊維の水酸基（親水性基）がアシル基（疎水性基）に置換され、綿繊維と脂肪族ポリエステルとの馴染みがより良好となり、それらの界面剥離による強度の低下がより確実に防止される傾向にある。アシル化処理の方法は特に制限されず、無水酢酸等のカルボン酸無水物、塩化アセチル等のハリゲン化アシル、イミダゾリド、ケテン類のようなアシル化剤（無水酢酸、塩化アセチル等はアセチル化剤）を用いて常法により脱脂綿繊維にアシル化処理を施すことが可能である。
【００１９】
また、本発明において用いられる綿繊維は、脱脂綿繊維に前記アシル化処理に代えて、或いは前記アシル化処理と共にシランカップリング剤処理を施したものであることが好ましい。シランカップリング剤は加水分解性基（親水性基）と有機官能基（疎水性基）とを一分子中に併せ持っており、シランカップリング剤処理によりシランカップリング剤を介して綿繊維と脂肪族ポリエステルとの表面密着性がより向上し、それらの界面剥離による強度の低下がより確実に防止される傾向にある。シランカップリング剤処理の方法は特に制限されず、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の各種シランカップリング剤を用いて常法により脱脂綿繊維にシランカップリング剤処理を施すことが可能である。
【００２０】
本発明の脂肪族ポリエステル複合材料における脂肪族ポリエステルと綿繊維との比率（重量比）は、脂肪族ポリエステル／綿繊維＝９５／５〜５０／５０であることが好ましく、９０／１０〜６０／４０であることがより好ましい。綿繊維の含有量が５重量％未満の場合は、綿繊維の添加による剛性及び耐熱性の向上が不十分となる傾向にあり、他方、綿繊維の含有量が５０重量％を超える場合は、綿繊維の添加効果の更なる向上が得られず、却って成形性が低下する傾向にある。
【００２１】
なお、本発明においては、脂肪族ポリエステル複合材料の特性を大きく損なわない限りにおいて、滑剤、可塑剤、熱安定剤、フィラー、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加物を加えることができる。このような添加物を加える場合、脂肪族ポリエステル複合材料中の添加物の含有量は、０．１〜３０重量％が好ましく、１〜１０重量％がより好ましい。添加物の含有量が０．１重量％未満では添加物の添加効果が得られない傾向にあり、他方、添加物の含有量が３０重量％を超えると得られる複合材料の物性が不安定（軟化や脆化）になる傾向にある。
【００２２】
本発明の脂肪族ポリエステル複合材料の製造方法は特に制限されず、前記脂肪族ポリエステル中に前記綿繊維を微分散せしめることが可能な方法であればよく、例えば以下の方法で得ることが可能である。すなわち、必要に応じて脱脂処理、更にはアシル化処理及び／又はシランカップリング剤処理を施した綿繊維を、脂肪族ポリエステルと共に混練（溶融混練）する。次いで、得られた混合物を粉砕した後、溶融押出しによって所望形状に成形し、本発明の脂肪族ポリエステル複合材料を得ることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２４】
比較例３
ポリ乳酸（三井化学社製、レイシアH-PL100）と脱脂綿（長谷川綿行社製、日本薬局方脱脂綿、平均繊維径１２〜３８μm、長さ１０〜６０ｍｍ）とを、ポリ乳酸と脱脂綿との重量比がポリ乳酸／脱脂綿＝７０／３０となるように配合し、ラボプラストミルを用いて溶融混練した（条件：１８０℃、５０ｒｐｍ、３０分）。次いで、得られた混合物を粉砕機で粉砕し、９０℃の熱風下で２４時間乾燥せしめた。そして、乾燥した粉砕物を二軸押出機に入れ、溶融押出し（条件：１６０〜１８０℃）により板状体に成形した後に急冷し、ポリ乳酸複合板を得た。
【００２５】
得られたポリ乳酸複合板中に脱脂綿繊維は均一に微分散しており、そのポリ乳酸複合板の色及び外観を肉眼により観察した結果を表１に示した。
【００２６】
また、得られたポリ乳酸複合板から粘弾性試験片（長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２．８ｍｍ）と曲げ試験片（長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ２．８ｍｍ）を切り出し、以下の方法によって曲げ試験（曲げ弾性率及び曲げ強度）及び粘弾性試験を行なった。
【００２７】
（曲げ試験）
ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１  ５．１７に規定される曲げ強さ及び曲げ弾性率の測定方法に準じて前記曲げ試験片の曲げ強度及び曲げ弾性率を測定した。得られた結果を表１に示した。
【００２８】
（粘弾性試験）
ＪＩＳ  Ｋ  ７２４４−４に規定される動的粘弾性測定方法に準じて約３０℃〜約１４０℃における前記粘弾性試験片の貯蔵弾性率を測定した。得られた結果を図１に示した。
【００２９】
実施例１
以下の方法によりアセチル化処理を施した脱脂綿を用いた以外は比較例３と同様にしてポリ乳酸複合板を得た。すなわち、比較例３と同様の脱脂綿３３．３ｇに対して無水酢酸６６．７ｇを加え、ジムロート付セパラブルフラスコ内にて１３０℃に加熱した。５時間後に脱脂綿を取り出し、２４時間ドラフト内にて風乾せしめた後、水洗し、再度風乾せしめた。更に、その脱脂綿を１００℃の乾燥機内にて２４時間乾燥せしめてアセチル化処理が施された脱脂綿を得た。
【００３０】
得られたポリ乳酸複合板中に脱脂綿繊維は均一に微分散しており、そのポリ乳酸複合板の色及び外観を肉眼により観察した結果を表１に示した。また、比較例３と同様にして曲げ試験及び粘弾性試験を行ない、得られた結果を表１及び図１に示した。
【００３１】
比較例４
以下の方法によりシランカップリング剤処理を施した脱脂綿を用いた以外は実施例１と同様にしてポリ乳酸複合板を得た。すなわち、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学社製、ShinEtsu KBM403）の２％水溶液２００ｍｌに実施例１と同様の脱脂綿５０ｇを１０秒浸漬した後、脱脂綿を取り出し、２４時間ドラフト内にて風乾せしめた。更に、その脱脂綿を１００℃の乾燥機内にて２４時間乾燥せしめてシランカップリング剤処理が施された脱脂綿を得た。
【００３２】
得られたポリ乳酸複合板中に脱脂綿繊維は均一に微分散しており、そのポリ乳酸複合板の色及び外観を肉眼により観察した結果を表１に示した。また、実施例１と同様にして曲げ試験及び粘弾性試験を行ない、得られた結果を表１及び図１に示した。
【００３３】
比較例１
脱脂綿を添加せずにポリ乳酸のみを用いた以外は実施例１と同様にしてポリ乳酸板を得た。
【００３４】
得られたポリ乳酸板の色及び外観を肉眼により観察した結果を表１に示した。また、実施例１と同様にして曲げ試験及び粘弾性試験を行ない、得られた結果を表１及び図１に示した。
【００３５】
比較例２
脱脂綿の代わりに竹繊維（平均繊維径１３０〜２５０μｍ、長さ１０ｍｍ〜１００ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてポリ乳酸複合板を得た。
【００３６】
得られたポリ乳酸複合板中に竹繊維は分散していたが、その均一性は比較例３で得られたポリ乳酸複合板より劣っていた。比較例２で得られたポリ乳酸複合板の色及び外観を肉眼により観察した結果を表１に示した。また、実施例１と同様にして曲げ試験及び粘弾性試験を行ない、得られた結果を表１及び図１に示した。
【００３７】
【表１】
0003870832.tif 000002
【００３８】
表１に示した結果から明らかなように、実施例１で得られた本発明のポリ乳酸と脱脂綿繊維との複合材料は、比較例１で得られたポリ乳酸のみからなる材料に比べて、曲げ強度をさほど損なうことなく曲げ弾性率が飛躍的に向上していることが確認された。また、図１に示した結果から明らかなように、実施例１で得られた本発明のポリ乳酸と脱脂綿繊維との複合材料は、比較例１で得られたポリ乳酸のみからなる材料に比べて、ガラス転移点付近（６０〜７０℃）における貯蔵弾性率の低下が抑制されており、耐熱性が飛躍的に向上していることが確認された。
【００３９】
更に、表１及び図１に示した結果から明らかなように、実施例１で得られた本発明のポリ乳酸と脱脂綿繊維との複合材料は、比較例２で得られたポリ乳酸と竹繊維との複合材料に比べて、曲げ弾性率、曲げ強度、耐熱性及び表面外観のいずれの点においても優れていることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、剛性が十分に高く且つ耐熱性にも優れており、更に表面外観も良好な脂肪族ポリエステル複合材料を提供することが可能となる。従って、本発明の脂肪族ポリエステル複合材料は、高い剛性と共に高い耐熱性及び良好な表面外観が要求される自動車用内装材等として非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例及び比較例で得られた粘弾性試験片における温度に対する貯蔵弾性率の変化を示すグラフである。
【図１】
0003870832.tif 000003