JP4987312B2 - 熱可塑性樹脂組成物とその成形体 - Google Patents
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Description
前記の熱可塑性樹脂組成物よりなるシートも本発明の好ましい形態である。
本発明においてシートとは、厚みが10μm〜13mm程度のシートまたはフィルムを両方含んだものをいうこととする。
本発明において、乳酸系樹脂(A)とは、L-乳酸および/またはD-乳酸を主たる構成成分とする重合体およびそれを主成分とする重合体組成物を意味するものであり、乳酸単位を少なくとも50モル%以上、好ましくは75モル%以上含有する重合体を主成分とする重合体組成物をいう。乳酸の重縮合や乳酸の環状二量体であるラクチドの開環重合によって合成され、該重合体の性質を著しく損なわない範囲で乳酸と共重合可能な他のモノマーが共重合されたもの、他の樹脂、添加剤等が混合された組成物でもよい。乳酸系樹脂(A)のなかではポリ乳酸が好ましい。ポリ乳酸としてL体或いはD体の構成成分が高くなると耐熱性等が向上するため、そのL体の量が90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、最も好ましくは98モル%以上である。或いはD体の量が90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、最も好ましくは98モル%以上である。
本発明で使用するポリプロピレン系樹脂(B)は、公知の方法で製造されたものを用いることができ、例えば高立体規則性触媒を用いてスラリー重合、気相重合あるいは液相塊状重合により製造されるもので重合方法としてはバッチ重合、連続重合のどちらの方法も採用することができる。
ポリプロピレン系樹脂(B)が、プロピレンブロック共重合体である場合には、23℃デカン可溶成分を、4〜40重量%、好ましくは4〜35重量%、より好ましくは4〜30重量%の量で含有していることが望ましい。
本発明で用いられる極性官能基で変性された芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C)は、すなわち、芳香族ビニルから導かれるブロック共重合体(X)と共役ジエンから導かれるブロック共重合体(Y)からなる芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体であって極性反応基を有しているものである。
無機フィラー(D)としては一般的に公知公用のものが添加できる。具体的なものとしては、タルク、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、ガラスビーズ、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、ワラストナイト、ケイ酸カルシウム繊維、炭素繊維、マグネシウムオキシサルフェート繊維、チタン酸カリウム繊維、酸化チタン、亜硫酸カルシウム、ホワイトカーボン、クレー、モンモリロナイト、硫酸カルシウムなどがあげられる。無機フィラー(D)は1種または2種以上を組み合わせて添加することもできる。無機フィラー(D)の中ではガラス繊維、炭素繊維、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタンが好ましいが、特にタルク、酸化チタンが好ましい。タルクを用いると、得られる成形品の耐熱性および耐衝撃強度が高くなるので、タルクが好ましく用いられる。また、酸化チタンを用いた場合に得られるシートでは紙のような外観を示すので、好ましく用いられる。特に平均粒子径が0.1〜5μm、好ましくは0.5〜4μmのタルクおよび酸化チタンを用いた場合は、外観に優れた成形品を得ることができるので望ましい。本発明にかかる熱可塑性樹脂組成物の乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)10〜90重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)に対し、無機フィラー(D)の添加量は、0.1〜30重量部であることが好ましく、より好ましくは1〜20重量部である。
衝撃強度を向上させるために、本発明にかかる熱可塑性樹脂組成物に公知公用のラバーを添加することができる。具体的なものとしては、エチレン・α-オレフィン共重合ゴム、共役ジエン系ゴム、スチレン系ゴムまたは生分解性のエステル系ゴム等のラバー成分を適宜量配合することもできる。このようなラバー(E)の具体的なものとしては、エチレン・1-ブテン共重合体ゴム、エチレン・1-オクテン共重合体ゴム、プロピレン・エチレン共重合体ゴム等のジエンを含まない非晶性または低結晶性のα-オレフィン共重合体;エチレン・プロピレン・ジシクロペンタジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・1、4-ヘキサジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・シクロオクタジエン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・メチレンノルボルネン共重合ゴム、エチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合ゴム等のエチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体ゴム;エチレン・ブタジエン共重合体ゴム、またスチレン系ゴムとして具体的には、スチレン・ブタジエン・スチレン系のSBSラバー、スチレン・ブタジエン・ブチレン・スチレン系のSBBSラバー、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン系のSEBSラバー、さらにそれらを酸等で変性した、マレイン化変性SBS、マレイン化変性SBBS、マレイン化変性SEBS、生分解性のエステル系ゴムとして具体的には、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンテレフタレートアジペート等およびそれらのイソシアネート架橋体が使用できる。ラバーは1種または2種以上を組み合わせて使用することもできる。本発明にかかる熱可塑性樹脂組成物の耐熱性と耐衝撃強度の物性バランスが優れるものとしては、スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン系のSEBSおよびスチレン・ブタジエン・ブチレン・スチレン系のSBBSが望ましい。本発明にかかる熱可塑性樹脂組成物の乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)10〜90重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)に対し、ラバーの添加量は、0.1〜30重量部であることが好ましく、より好ましくは1〜20重量部である。
本発明で示す相容化剤とは、本発明に用いる乳酸系樹脂(A)とポリプロピレン系樹脂(B)の相容性を向上させ、本発明にかかる熱可塑性樹脂組成物の島相分散径を小さくするものである。本発明に用いる極性官能基で変性された芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C)以外に、公知公用のものを用いることができる。例えば、本発明に用いる乳酸系樹脂(A)とポリプロピレン系樹脂(B)の両者に相容する基を有するブロック共重合体であり、一般に市販されているものとして、エポキシ基を有する住友化学(株)から市販されているボンドファーストEや、グリシジル基を有する日本油脂(株)から市販されているモディパーA4200およびカルボキシル基を有する三井化学(株)から市販されているタフマーMH7010などがあげられる。さらに、以下に示す相容化剤(F1)〜(F3)も用いることができる。
本発明で使用されるカルボジイミド基と反応する基を導入したポリプロピレン系樹脂(b1)中におけるカルボジイミド基と反応する基を有する化合物の含有量は、0.1〜10重量%、好ましくは0.1〜3.0重量%、さらに好ましくは0.1〜1.0重量%である。
アクリル単位を構成成分として含む樹脂においては、アクリル単位を少なくとも50mol%以上含むことが必要であり、75mol%以上含有することが好ましい。アクリル単位としては、アクリル酸単位が好ましく、好適例としてメタクリル酸メチル単位、アクリル酸メチル単位、アクリル酸エチル単位およびアクリル酸ブチル単位をあげることができる。これらの構成成分が複数含まれていてもよい。
三井化学社製ポリプロピレン([η]=7.6)を、プラストミルを用いて窒素雰囲気下、360℃で熱分解処理した。処理して得られた重合体の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量測定から、26500g/molであった。IR分析の結果から、1重合体鎖当たり0.74個のビニリデン基が存在した。
上記により得られた末端水酸基含有ポリポリプロピレン57.4gを、脱気窒素置換された1L2口ナスフラスコに入れ、乾燥トルエン500ml、トリエチルアミン4.1ml、2-ブロモイソブチリルブロミド3.1mlをそれぞれ添加し、80℃に昇温し、3時間加熱撹拌した。
核磁気共鳴(NMR)分析の結果より、約33wt%の未反応のホモポリプロピレンを含む、36.3wt%のメタクリル酸メチルセグメントを有すポリプロピレン-ポリメタクリル酸メチルブロック共重合体(F3)を得た。
ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール誘導体、ベンジル−2−(2−メトキシエトキシ)エチルアジペートなどが挙げられる。
られる。
なお、本発明において各種物性は下記の方法で測定し評価した。
得られた熱可塑性樹脂組成物を用いて射出成形を行い、得られた射出成形品の外観状態を目視で観察した。
東洋精機(株)製キャピログラフ:型式1Cを使用し、該樹脂を200℃のシリンダー内で6分間溶融し、長さが30mmかつ径が1mmのキャピラリーを用い、100mm/分の速度で押出した際のせん断速度が1216sec-1のときの溶融粘度を測定した。
得られた成形品について、JIS K5400の付着性(碁盤目法)に準拠し、23℃雰囲気下、表面に10×10mm角の範囲を2mm間隔で、カッターで切込みを入れ、ニチバン製粘着テープを充分に貼り付け、90°の角度で一気に引き剥がした。JIS K5400の碁盤目試験の評価点数に則り、10点満点で8点以上を合格とした。
ASTM D638に準じて3.2mm厚のASTM 試験片の場合は、温度23℃、引張速度10mm/minの条件にて測定した。また、シートの場合は10mm幅の短冊型シート試験片を用い、温度23℃、チャック間距離50mm、引張速度20mm/minの条件にて測定した。
ASTM D790に準じて3.2mm厚のASTM試験片を用い、温度23℃、スパン50mm、曲げ速度1.5mm/minの条件にて測定した。
ASTM D256に準じて3.2mm厚のASTM試験片(切削ノッチ)を用いて、温度23℃で測定した。
ASTM D648に準じて3.2mm厚のASTM試験片を用いて、温度23℃、荷重0.45MPaの条件で測定した。
ISO 6603-2に準じて120mm×130mm×2mmの角板を用いて、測定温度23℃、先端径1/2インチ、受け3.0インチ、速度3m/secの条件で測定した。
また、120mm×130mm×0.25mmのシートを用いて、測定温度23℃、先端径1/2インチ、受け1インチ、速度0.06m/secの条件で測定した。
厚み200μmのシート試験片で、JIS−K−7198のA法に基づき周波数1Hzで0〜200℃の温度で測定した。
カルボジイミド基と反応する基を有するポリプロピレン系樹脂(b1-1)としてマレイン酸変性ポリプロピレン(数平均分子量3万、固有粘度η0.8g/ml、マレイン酸量1.1wt%)100重量部に対して、カルボジイミド基含有化合物(日清紡績株式会社製ポリカルボジイミド、商品名:カルボジライトHMV−8CA)8.8重量部をシリンダー温度250℃に設定した30mmφニ軸押出機にて溶融混練し、相容化剤(F1−1)を得た。
乳酸系樹脂(A)としてポリ乳酸(A-1)(三井化学(株)販売:商品名H100重量平均分子量:16万、比重:1.25、L体/D体=98.7/1.3、200℃・1216sec-1下での溶融粘度:208Pa・s)50重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)としてポリプロピレン(B-1)(230℃測定MFR:60g/10分、比重:0.91、200℃・1216sec-1下での溶融粘度:49Pa・s)を50重量部、(A-1)/(B-1)の溶融粘度比=4.2、塩基性極性官能基としてイミノ基で変性した芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C-1)(旭化成製:N503、230℃測定MFR:20g/10分、比重:0.91、スチレン含量:30wt%)を(A−1)と(B−1)の合計100重量部に対して10重量部、無機フィラー(D)としてタルク(D-1)(富士タルク工業株式会社製;平均粒子径:4.2μm、見掛け密度:0.13g/ml、白色度:98.5%)を(A−1)と(B−1)の合計100重量部に対して10重量部、相容化剤(F1-1)を(A−1)と(B−1)の合計100重量部に対して5部、ステアリン酸(日本油脂(株)製:商品名ステアリン酸桜)を(A−1)と(B−1)の合計100重量部に対して0.1部をミキサーで均一にブレンドし、TEM35BS二軸押出機(東芝機械株式会社製)を用いてシリンダー温度180℃で溶融混練の後ペレット化し、熱可塑性樹脂組成物を得た。次にTi-80G2射出成形機(東洋機械金属株式会社製)で、シリンダー設定温度170〜200℃、金型温度80℃、射出+保圧時間10秒、冷却時間30秒の条件にて射出成形し、3.2mm厚のASTM試験片を得た。得られた試験片中心部の島相はポリ乳酸であり、ポリ乳酸(A-1)の平均分散粒子系は0.57μmで、表層の粘着テープ碁盤目剥離試験は10点で剥離は見られなかった。
ポリ乳酸(A-1)50重量部、ポリプロピレン系樹脂(B-2)(230℃測定MFR:50g/10分、比重:0.91、ノルマルデカンに可溶な成分量:8%、200℃・1216sec-1下での溶融粘度:65Pa・s)50重量部、(A-1)/(B-2)の溶融粘度比=3.2、塩基性極性官能基で変性した芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C-1)を(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して10重量部、タルク(D-1)を(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して10重量部、相容化剤(F-1)を(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して5部、ステアリン酸を(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して0.1部を[実施例1]と同様の方法で成形し、物性を測定した。得られた試験片中心部の島相はポリ乳酸であり、ポリ乳酸(A−1)の平均分散粒子系は0.67μmで、表層の粘着テープ碁盤目剥離試験は10点で剥離は見られなかった。
ポリ乳酸(A-1)50重量部、ポリプロピレン(B-3)(230℃測定MFR:10g/10分、比重:0.91、200℃・1216sec-1下での溶融粘度:96Pa・s)50重量部、(A-1)/(B-3)の溶融粘度比=2.2、(A−1)と(B−3)の合計100重量部に対してタルク(D-1)10重量部、ラバー(E)としてスチレン・エチレン・ブチレン・スチレン系のSEBSラバー(E-1)(旭化成製:H1062、230℃測定MFR:4.5g/10分、比重:0.89、スチレン含量:18wt%)(A−1)と(B−3)の合計100重量部に対して10重量部、ステアリン酸(A−1)と(B−3)の合計100重量部に対して0.1部を[実施例1]と同様の方法でブレンド後、成形し、物性を測定した。得られた試験片中心部の島相はポリ乳酸であり、ポリ乳酸(A-1)の平均分散粒子系は1.3μmで、表層の粘着テープ碁盤目剥離は0点で全面が剥離した。
ポリ乳酸(A-1)100重量部を実施例1と同様の方法で成形し、物性を測定した。
乳酸系樹脂(A)としてポリ乳酸(A-2)(三井化学(株)販売H400重量平均分子量:20万、比重:1.25、L体/D体=98.7/1.3、200℃・1216sec-1下での溶融粘度:330Pa・s)50重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)としてポリプロピレン(B-2)(230℃測定MFR:50g/10分、比重:0.91、ノルマルデカンに可溶な成分量:8%、200℃・1216sec-1下での溶融粘度:65Pa・s)50重量部、(A-2)/(B-2)の溶融粘度比=5.0、塩基性極性官能基で変性した芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C-1)(旭化成製:N503、230℃測定MFR:20g/10分、比重:0.91、スチレン含量:30wt%)(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して5重量部をミキサーで均一にブレンドし、TEM35BS二軸押出機(東芝機械株式会社製)を用いてシリンダー温度180℃で溶融混練の後ペレット化し、熱可塑性樹脂組成物を得た。次いで、前記の方法で得たペレットをシリンダー温度が220℃に設定されたスクリュー径が50mm、ダイス幅500mmのT−ダイ製膜機へ供給した。温度を30℃に調整したキャストロール上に溶融樹脂を押出し、厚み200μmのシートを得た。上記方法により、引張強度・引張り伸び・高速面衝撃試験・耐剥離試験・平均分散粒子径・100℃での貯蔵弾性率・島相の分散粒子径を測定した。この場合の島相はポリ乳酸(A−2)であり、平均分散粒子径は0.67μmであった。
乳酸系樹脂(A)としてポリ乳酸(A-2)50重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)としてポリプロピレン(B-2)50重量部、塩基性極性官能基で変性した芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C-1)(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して5重量部にさらに無機フィラー(D)として酸化チタン(D−2)(石原産業株式会社製、商品名タイペークCR-60-2、平均粒子径0.21μm)(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して10重量部をブレンド後、実施例3と同様な方法で成形し、物性を測定した。この場合の島相はポリ乳酸(A−2)であり、平均分散粒子径は0.67μmであった。
無機フィラー(D)として酸価チタンのかわりに炭酸カルシウム(D−3)(備北紛化工業株式会社製、商品名ソフトン1800、平均粒子径1.25μm)(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して10重量部を用いる以外は実施例4と同様な方法でブレンドし、成形し、物性を測定した。この場合の島相はポリ乳酸(A−2)であり、平均分散粒子径は0.67μmであった。
共重合体(C)の量(A−1)と(B−2)の合計100重量部に対して5重量部を10重量部にする以外は実施例3と同様な方法でブレンドし、成形し、物性を測定した。この場合の島相はポリ乳酸(A−2)であり、平均分散粒子径は0.67μmであった。
[比較例3]
ポリ乳酸(A-2)50重量部とポリプロピレン系樹脂(B-2)50重量部を実施例3と同様の方法でブレンドし成形し、物性を測定した。島相は連続相となり分散粒子径は測定不可であった。
ポリ乳酸(A-2)100重量部を実施例3と同様の方法で成形し、物性を測定した。
Claims (6)
- 乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)90〜10重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)及び塩基である極性官能基で変性された芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C)を(A)と(B)の合計100重量に対して1〜30重量部含んでなることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
- 塩基である極性官能基で変性された芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C)がイミン変性SBS(C1)、イミン変性SBBS(C2)、イミン変性SEBS(C3)からなる群より選ばれた1種または2種以上の共重合体であることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 乳酸系樹脂(A)およびポリプロピレン系樹脂(B)の200℃におけるせん断速度1216sec-1下での溶融粘度が、下記式(1)の範囲を満たす樹脂であり、乳酸系樹脂(A)10〜90重量部、ポリプロピレン系樹脂(B)90〜10重量部(ただし、(A)と(B)の合計を100重量部とする)及び塩基である極性官能基で変性された芳香族ビニル・共役ジエンブロック共重合体(C)を1〜30重量部含み、乳酸系樹脂(A)の平均分散粒子径が1μm以下であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
ここで、
Z(A):乳酸系樹脂(A)の200℃におけるせん断速度1216sec-1下での溶融粘度
Z(B):ポリプロピレン系樹脂(B)の200℃におけるせん断速度1216sec-1下での溶融粘度 - 請求項1〜3のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物よりなる成形体。
- 成形体がシートである請求項4記載の成形体。
- 動的粘弾性の温度依存性に関する試験法(JIS−K−7198、A法)100℃での貯蔵弾性率(E')が20MPa以上で3000MPa以下であることを特徴とする請求項5記載のシート。
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