JP7732923B2

JP7732923B2 - 樹脂成形物、及び樹脂成形物の製造方法

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Publication number: JP7732923B2
Application number: JP2022026754A
Authority: JP
Inventors: 晃寛山口; 聡荒井
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Description

本発明は、樹脂成形物、及び樹脂成形物の製造方法に関する。

プラスチック（樹脂材料）は幅広い用途で使用されている。近年、プラスチック廃棄物が環境へ及ぼす影響を軽減するために、バイオプラスチック（バイオマスを原料としたプラスチック、及び生分解性プラスチックの総称）が開発されている。

例えば、特許文献１において、生分解性を有するポリ乳酸系樹脂、脂肪族ポリエステル樹脂、澱粉、澱粉を可塑化させる可塑剤の少なくとも４成分を所定の重量比で含有する樹脂組成物を用いて形成された樹脂フィルムが記載されている。

特開２００９－１６７３７０号公報

フィルム以外の樹脂成形物もバイオプラスチックで形成することが望まれる。また、バイオプラスチックは一般に高価であるから、バイオプラスチックの成形物をより低コストで製造することが望まれる。

そこで、低コストで製造することができるバイオプラスチック含有樹脂成形物、及びその製造方法を提供する。

本発明の第１の態様に従えば、
第一熱可塑性樹脂を主成分として含む第一相と、
熱可塑性デンプンを含む第二相と、
前記第二相を内包する、第二熱可塑性樹脂を主成分として含む第三相と、
を含む、樹脂成形物が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、
第一熱可塑性樹脂を主成分として含む第一相と、
熱可塑性デンプンを主成分として含む第二相と、
を含む、樹脂成形物が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、
樹脂成形物を製造する方法であって、
熱可塑性デンプンを含むペレットを用いて射出成形を行うことを含み、
前記樹脂成形物が、
第一熱可塑性樹脂を主成分として含む第一相と、
前記熱可塑性デンプンを主成分として含む第二相と、
を含む、方法が提供される。

本開示の樹脂成形物は低コストで製造することができる。

図１は、実施形態に係る樹脂成形物の製造に用いられる射出成形装置の一例の概略断面図である。図２は、参考例４の樹脂成形物の断面の走査型電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）である。図３は、比較例２の樹脂成形物の断面ＳＥＭ像である。図４は、実施例６の樹脂成形物の断面ＳＥＭ像である。図５は、参考例４、実施例６及び比較例１、２の樹脂成形物の引張強度を示すグラフである。図６は、参考例４、実施例６及び比較例１、２の樹脂成形物の曲げ強度を示すグラフである。図７は、参考例４、実施例２、６、７及び比較例１～４の樹脂成形物の衝撃強度を示すグラフである。図８は、実施例２～７及び比較例３、４の樹脂成形物の衝撃強度を示し、ＰＢＳの含有量に対するＴＰＳの含有量の比と衝撃強度との関係を表すグラフである。図９は、実施例６の樹脂成形物の外観を示す写真である。図１０は、実施例８の樹脂成形物の外観を示す写真である。図１１は、実施例９～１１の樹脂成形物の外観を示す写真である。図１２は、実施例１２～１４の樹脂成形物の外観を示す写真である。図１３は、参考例１～３の樹脂成形物の外観を示す写真である。図１４は、比較例４の樹脂成形物の断面ＳＥＭ像である。図１５は、実施例９～１１の樹脂成形物の衝撃強度を示すグラフである。

以下、適宜図面を参照して実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面において、同一の部材又は同様の機能を有する部材には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率が説明の都合上実際の比率とは異なったり、部材の一部が図面から省略されたりする場合がある。本願において、記号「～」を用いて表される数値範囲は、記号「～」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む。なお、本発明は以下の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができる。

［第一実施形態］
第一実施形態に係る樹脂成形物は、第一熱可塑性樹脂を主成分として含む第一相と、熱可塑性デンプン（以下、ＴＰＳと表記する）を含む第二相と、第二熱可塑性樹脂を主成分として含む第三相とを含む。第二相は第三相に内包される。以下、適宜、第二相を包埋相、第三相を被覆相ともいう。なお、第一相、第二相、及び第三相は、ミクロ相分離構造を構成する相である。第一相及び第三相は、海島構造、シリンダ構造、共連続構造、層状構造等のミクロ相分離構造を形成し得る。例えば、第一相又は第三相の一方がマトリックス相（連続相）であり、他方が分散相であってよい。特に第一相がマトリックス相であり、第三相が分散相であってよい。第二相は、好ましくはＴＰＳを主成分として含み、より好ましくはＴＰＳからなる。なお、本願において、「含む」は追加の成分を含み得ることを意味し、「主成分として含む」及び「からなる」を包含する。「主成分として含む」は、当該成分の含有量が総重量の５０重量％以上、７０重量％以上、８０重量％以上、又は９０重量％以上であることを意味する。「からなる」は、記載される成分のみを含むことを意味するが、不可避の不純物を含むことを除外しない。

ＴＰＳは、デンプン及び可塑剤を含んでよい。ＴＰＳはデンプンと可塑剤を混合することにより得ることができる。

デンプンは、植物由来であってよく、例えば、トウモロコシ、小麦、米等の穀類、ソラマメ、緑豆、小豆等の豆類、ジャガイモ、サツマイモ、タピオカ等のイモ類、カタクリ、ワラビ、葛等の野草類、サゴヤシ等のヤシ類に由来してよい。

可塑剤は、デンプンの官能基との間で水素結合を形成することができる官能基、例えば、水酸基、アミノ基、カルボキシル基を有する化合物であってよい。可塑剤の例として、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ブチレングリコール、ポリグリセリン、チオジグリコール等のグリコール類、グルコース、フルクトース、スクロース、ガラクトース、マルトース、ラクトース、トレハロース等の糖類、ソルビトール、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、マンニトール、ラクチトール等の糖アルコール類、スクラロース等の糖誘導体、酒石酸等のヒドロキシ酸類、ポリビニルアルコール、トレハロース、ポリヒドロキシ（メタ）アクリレート等の多価アルコール、尿素、チオ尿素等の多価アミン、ヒアルロン酸等の多価カルボン酸、ポリビニルピロリドン、及びこれらの混合物が挙げられる。

ＴＰＳは、バイオマス由来であり、生分解性を有し、安価である。そのため本実施形態に係る樹脂成形物は、カーボンニュートラルに寄与することができ、その少なくとも一部が生分解性を有することができ、低コストで製造することができる。また、一般にＴＰＳは吸水性の高い材料であるが、本実施形態に係る樹脂成形物においてＴＰＳは第二熱可塑性樹脂に包埋されているため、樹脂成形物は高い耐湿性を有することができる。

熱可塑化されていない粒状のデンプンは、コンパウンド時や後述するような射出成形装置で使用するとスクリューを閉塞させるおそれがあるが、ペレット加工されたＴＰＳはそのようなおそれがない。そのため、ＴＰＳを含む本実施形態に係る樹脂成形物は、後述するような射出成形により製造することが可能である。

第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂はそれぞれ、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ヒドロキシブチレートヒドロキシヘキサノエート（ＰＨＢＨ）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、ポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）であってよい。

第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方は、生分解性を有してよい。それにより、樹脂成形物の全部又は一部が生分解性を有することができる。生分解性を有する樹脂の例としては、ＰＬＡ、ＰＢＳ、ＰＨＢＨ、ＰＨＡ、ＰＶＡ、ＰＢＳＡ、及びＰＢＡＴが挙げられる。第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方は、ＰＬＡ、ＰＢＳ、ＰＨＢＨ、ＰＨＡ、ＰＢＳＡ、及びＰＢＡＴ等のポリエステルであってよい。第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方は、生分解性を有するポリエステルであってもよい。

第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方は、生分解性を有しない熱可塑性樹脂と生分解促進剤の混合物であってもよい。生分解促進剤は、例えば、生分解に関与する微生物、酵素、微生物を誘引する物質、樹脂の加水分解を促進する物質であってよい。それにより、樹脂成形物の全部又は一部が生分解性を有することができる。

第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方は、バイオマス由来であってよい。それにより、カーボンニュートラル性を高めることができる。バイオマス由来の樹脂の例としては、バイオマス由来のＰＬＡ、ＰＢＳ、ＰＨＢＨ、ＰＨＡ、ＰＥ、ＰＰ、及びＰＳが挙げられる。

第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂は、それぞれ、結晶性樹脂又は非結晶性樹脂であってよい。第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂が結晶性樹脂である場合、第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂はいずれも２１０℃以下の融点を有することが好ましい。また、第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂が非結晶性樹脂である場合、第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂は、いずれも１５０℃以下のガラス転移点を有し、且つ２１０℃以下で成形可能な程度の流動性を発現する、すなわち、２１０℃以下でのメルトフローレートが０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが好ましい。それにより、樹脂成形物を２１０℃以下の成形温度で製造することが可能となるため、熱可塑性デンプンの黄変による樹脂成形物の着色を防止又は軽減することができる。本願において、融点は、ＪＩＳＫ７１２１：２０１２に準拠して示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により得られたＤＳＣ曲線の融解ピークの頂点の温度を指す。本願において、ガラス転移温度は、ＪＩＳＫ７１２１：２０１２に準拠して測定された中間点ガラス転移温度（Ｔｍｇ）、補外ガラス転移開始温度（Ｔｉｇ）、又は補外ガラス転移終了温度（Ｔｅｇ）のいずれかを指す。本願において、メルトフローレートは、ＪＩＳＫ７２１０、ＪＩＳＫ７３９０、ＩＳＯ１１３３、又はＡＳＴＭＤ１２３８のいずれかに準拠して測定した、ダイスから１０分間あたり押し出される樹脂量である。

第二熱可塑性樹脂の弾性率は、第一熱可塑性樹脂の弾性率よりも小さい方が好ましい。それにより、樹脂成形物が高い衝撃強度を有することができる。

第三相は、第二熱可塑性樹脂に加えて、一種以上の熱可塑性樹脂をさらに含んでもよい。一種以上の熱可塑性樹脂の例は、上述した第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂の例と同様である。

第一熱可塑性樹脂の溶解度パラメータ値（ＳＰ値）ｓｐ１、第二熱可塑性樹脂のＳＰ値ｓｐ２、ＴＰＳのＳＰ値（ｓｐ３）は、ｓｐ１＜ｓｐ２＜ｓｐ３、又はｓｐ３＜ｓｐ２＜ｓｐ１を満たしてよい。それにより、被覆相及び包埋相を含む構造を容易に形成することが可能となる。また、第一相と第三相とが互いに分散性よく混合するため、ｓｐ１とｓｐ２の差は１．０（Ｊ／ｃｍ^３）^０．５以下であってよい。それに加えて又はそれに代えて、樹脂成形物が相溶化剤を含んでよい。相溶化剤の例として、カルボジイミド基を有する化合物（日清紡ケミカル株式会社製「カルボジライト」等）が挙げられる。

例えば、第一熱可塑性樹脂がＰＬＡであり、第二熱可塑性樹脂がＰＢＳ、ＰＢＳＡ、又はＰＢＡＴである場合、ｓｐ１、ｓｐ２、及びｓｐ３は上記の条件を満たす。

なお、本発明におけるＳＰ値は、化合物の分子構造から推算する方法又は化合物の物性値から推算する方法により求めてよい。化合物の分子構造から推算する方法の例として、Ｓｍａｌｌの計算方法、Ｒｈｅｉｎｅｃｋ及びＬｉｎの計算方法、Ｋｒｅｖｅｌｅｎ及びＨｏｆｔｙｚｅｒの計算方法、Ｆｅｄｏｒｓの計算方法（Ｒ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ，Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，１４（２），１４７（１９７４））、Ｈａｎｓｅｎの計算方法（Ｃ．Ｍ．Ｈａｎｓｅｎ，Ｊ．ＰａｉｎｔＴｅｃｈｎｏｌ．，３９．，（５０５），１０４（１９６７））、及びＨｏｙの計算方法（Ｈ．Ｌ．Ｈｏｙ，Ｊ．ＰａｉｎｔＴｅｃｈｎｏｌ．，４２（５４０），７６（１９７０））が挙げられる。化合物の物性値から推算する方法の例として、蒸発潜熱から求める方法、ＨｉｌｄｅｂｒａｎｄＲｕｌｅによる方法（Ｊ．Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄ及びＲ．Ｓｃｏｔｔ，“ＴｈｅＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙｏｆＮｏｎ－ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ”，３ｒｄＥｄ．，ｐｐ．１１９－１３３，ＲｅｉｎｈｏｌｄＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｒｐ．（１９４９））、表面張力による方法、溶解度の値から求める方法、屈折率から求める方法、及びその他の物性値から求める方法が挙げられる。

本実施形態に係る樹脂成形物は、第一熱可塑性樹脂、第二熱可塑性樹脂、及びＴＰＳの総重量に対して、０重量パーセント超且つ５０重量パーセント未満、好ましくは５～４０重量パーセント、より好ましくは８～４０重量パーセントの量のＴＰＳを含んでよい。また、本実施形態に係る樹脂成形物は、第二熱可塑性樹脂及びＴＰＳを、０超且つ３．３３未満、好ましくは０．１７～２．３、より好ましくは０．１８～２．２２の重量比で含有してよい。このような第一熱可塑性樹脂、第二熱可塑性樹脂、及びＴＰＳの含有量により、被覆相及び包埋相を含む構造を容易に形成することが可能となる。

本実施形態に係る樹脂成形物は、添加材をさらに含んでもよい。添加材は、ＴＰＳの黄変を促進させたりＴＰＳと反応してゲル化したりしない材料であることが好ましい。また、添加材は、石油に由来しない材料、例えば無機物であることが好ましい。

添加材の一例として着色料が挙げられる。例えば、樹脂成形物を白色化するための着色料として、炭酸カルシウム及び酸化チタン等の無機物の粒子を用いることができる。無機物の粒子は１μｍ以下の粒子径を有してよく、それにより第一熱可塑性樹脂（例えばＰＬＡ）の結晶化速度を高めることができる。

添加材の別の例として抗菌剤が挙げられる。抗菌剤を含む樹脂成形物は、使用環境において微生物に汚染されることが防止又は軽減されるため、食品関連の用途（例えば食品容器）に適用することができる。食品関連の用途に適した抗菌剤の例として、銀系無機化合物又は酸化亜鉛系化合物を主成分とする抗菌剤が挙げられる。抗菌剤の含有量は、樹脂成形物の機械特性等に応じて適宜設定してよく、例えば、第一熱可塑性樹脂、第二熱可塑性樹脂、及びＴＰＳの総重量１００重量部に対して、０．１～１．０重量部であってよい。

添加材のさらに別の例として、充填材、熱安定剤、滑剤、離型剤、核剤、光分解剤、生分解促進剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、帯電防止剤、難燃剤、防臭剤が挙げられる。

本実施形態に係る樹脂成形物は、３ｋＪ／ｍ^２以上、好ましくは４ｋＪ／ｍ^２以上の衝撃強度を有してよい。上述した被覆相と包埋相を含む構造により、このような高い衝撃強度を達成することができる。また本実施形態に係る樹脂成形物は、３０ＭＰａ以上、好ましくは４０ＭＰａ以上の引張強度を有してよく、４０ＭＰａ以上、好ましくは５０ＭＰａ以上の曲げ強度を有してよい。このような優れた機械特性を有する樹脂成形物は、ＰＰ、ＡＢＳ樹脂等の互換材料として、多様な用途に用いることができる。

本実施形態に係る樹脂成形物は、任意の形状及び寸法を有してよい。例えば、本実施形態に係る樹脂成形物は、０．５ｍｍ以上の厚みを有してよく、このような樹脂成形物は以下に説明する射出成形プロセスにより好適に製造することができる。射出成形物は、複雑な形状等の任意の形状を有することができる。また、本実施形態に係る樹脂成形物は、厚さ０．５ｍｍ未満のフィルム状でもよく、このような樹脂成形物はインフレーション成形プロセス、押出成形プロセス、圧縮成形などにより好適に製造することができる。

本実施形態に係る樹脂成形物の製造方法を説明する。樹脂成形物の製造方法は、ＴＰＳを含むペレットを用いて射出成形を行うことを含む。製造方法の一例として、図１に示す射出成形装置を用いて樹脂成形物を製造する方法を以下に説明する。

まず、射出成形装置１００のホッパー１０３に原料ペレット１０４を供給する。原料ペレット１０４は、ＴＰＳを含むペレットを含む。ＴＰＳを含むペレットは、ＴＰＳを主成分とするペレットであってもよいし、あるいは第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方及びＴＰＳを含むコンパウンドペレットであってもよい。ＴＰＳを主成分とするペレットは、デンプン及び可塑剤を押出成形装置に供給し、混合し、押し出し、カットすることにより作製することができる。市販のＴＰＳペレットを用いることもできる。第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方及びＴＰＳを含むコンパウンドペレットは、第一熱可塑性樹脂又は第二熱可塑性樹脂の少なくとも一方及びＴＰＳペレットを押出成形装置に供給し、混合し、押し出し、カットすることにより作製することができる。

原料ペレット１０４は、ＴＰＳを含むペレットに加えて、第一熱可塑性樹脂のペレット、第二熱可塑性樹脂のペレット、又は第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂を含むコンパウンドペレットの少なくともいずれか一種をさらに含んでもよい。さらに、必要に応じて添加材をホッパー１０３に供給してもよい。

モータ１０１によりスクリュー１０２を後退させて、ホッパー１０３からシリンダ１０６に原料ペレット１０４を導入する。スクリュー１０２を回転させながらヒータ１０５により原料ペレット１０４を加熱して、原料ペレット１０４を溶融させる。ヒータ１０５の温度（成形温度）は、好ましくは２３０℃以下とし、より好ましくは２１０℃以下とする。それにより、ＴＰＳの熱劣化及び黄変を防止又は軽減することができる。また、必要に応じて、シリンダ１０６に窒素、二酸化炭素等の超臨界流体をさらに導入し、原料ペレット１０４の溶融物に混合してもよい。それにより、厚みの小さい樹脂成形物及び複雑な形状を有する樹脂成形物の製造が容易になる。

次いで、モータ１０７によりスクリュー１０２を前進させて、シリンダ１０６内の溶融物をノズル１０８を介して金型１０９内へ射出する。金型１０９が溶融物で充填された後、後続の溶融物の固化による体積収縮を補償するために、所定の圧力をかけてさらに溶融物を金型１０９に供給する。

金型１０９を所定の温度に保持することにより、溶融物を固化温度以下に冷却して固化する。

モータ１１０により型締機構１１１を駆動し、金型１０９を開く。次いで、モータ１１２によりエジェクタ機構１１３を駆動し、金型１０９から固化物（樹脂成形物）を取り出す。最後に、次の射出成形に備えて金型１０９を閉じる。このようにして、第一実施形態に係る樹脂成形物が製造される。

［第二実施形態］
第二実施形態に係る樹脂成形物は、第一熱可塑性樹脂を主成分として含む第一相と、ＴＰＳを主成分として含む第二相を含む。第一相又は第二相の一方がマトリックス相（連続相）であり、他方が分散相である。第二実施形態に係る樹脂成形物は、さらに添加材を含んでもよい。

第二実施形態に係る樹脂成形物は、バイオマス由来であり、生分解性を有し、安価であるＴＰＳを含有する。そのため、樹脂成形物は、カーボンニュートラルに寄与することができ、その少なくとも一部が生分解性を有することができ、低コストで製造することができる。

第一熱可塑性樹脂、ＴＰＳ、及び添加材としては、第一実施形態において用いることができる第一熱可塑性樹脂、ＴＰＳ、及び添加材と同様のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明は省略する。特に、第一熱可塑性樹脂はポリオレフィンであってよい。

本実施形態に係る樹脂成形物は、任意の形状及び寸法を有してよい。例えば、本実施形態に係る樹脂成形物は、０．５ｍｍ以上の厚みを有してよく、このような樹脂成形物は射出成形プロセスにより好適に製造することができる。本実施形態の樹脂成形物は、原料ペレット１０４が第二熱可塑性樹脂を含まないこと以外は第一実施形態の樹脂成形物の製造方法と同様の方法により製造することができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（１）樹脂成形物の作製
比較例１
ＰＬＡペレット（ＴＯＴＡＬ社製「Ｌ１０５」）を複数のヒータを備える射出成形機に供給して射出成形を行い、樹脂成形物を得た。複数のヒータの温度は１８０～２００℃とし、射出ノズルに近いほど高温とした。

比較例２
表１に記載の量のＰＬＡペレット、ＰＢＳペレット（三菱ケミカル社製「ＦＺ７１ＰＢ」）、及び相溶化剤（日清紡ケミカル株式会社製「カルボジライト」）を押出成形機に供給して、１６０～１８０℃の温度で押出成形を行い、コンパウンドペレットを得た。コンパウンドペレットを射出成形機に供給し、射出成形を行って、樹脂成形物を得た。射出成型機の複数のヒータの温度は１８０～２００℃とし、射出ノズルに近いほど高温とした。

参考例４、実施例２～７、及び比較例３、４
表１に記載の量のＰＬＡペレット、ＰＢＳペレット、ＴＰＳペレット、及びカルボジライトを押出成形機に供給して、１６０～１８０℃の温度で押出成形を行い、コンパウンドペレットを得た。コンパウンドペレットを射出成形機に供給し、射出成形を行って、樹脂成形物を得た。射出成型機の複数のヒータの温度は１８０～２００℃とし、射出ノズルに近いほど高温とした。

実施例８
コンパウンドペレットに加えて表１に記載の量の酸化チタンを射出成形機に供給したこと以外は実施例６と同様にして、樹脂成形物を作製した。

実施例９～１１
射出成型機の複数のヒータの温度（成形温度）を表２に記載の温度としたこと以外は実施例６と同様にして、樹脂成形物を作製した。

実施例１２～１４
表３に記載の量のＰＰペレット、ＴＰＳペレット、及び相溶化剤（無水マレイン酸変性ＰＰ）を押出成形機に供給して、１６０～１８０℃の温度で押出成形を行い、コンパウンドペレットを得た。コンパウンドペレットを射出成形機に供給し、射出成形を行って、樹脂成形物を得た。射出成型機の複数のヒータの温度（成形温度）は表３に記載の温度とした。

参考例１、２
ＰＬＡペレットを射出成形機に供給し、射出成形を行って、樹脂成形物を得た。射出成型機の複数のヒータの温度は１８０～２００℃とし、射出ノズルに近いほど高温とした。射出成形圧力は、参考例１においては低圧、参考例２においては高圧とした。

参考例３
射出成形機において、ＰＬＡペレットの溶融物に超臨界状態のＣＯ_２を混合して射出成形を行ったこと以外は参考例２と同様にして樹脂成形物を作製した。

（２）構造観察
参考例４、比較例２、実施例６、及び比較例４の樹脂成形物の断面の走査型電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）を図２、３、４、１４にそれぞれ示す。図２に示すように、参考例４の樹脂成形物は、ＰＬＡを含む海相（連続相）、及び海相中に分散したＴＰＳを含む島相（分散相）を有していた。図３に示すように、比較例２の樹脂成形物は、ＰＬＡを含む海相、及び海相中に分散したＰＢＳを含む島相を有していた。図４に示すように、実施例６の樹脂成形物は、ＰＬＡを含む海相、及び海相中に分散した島相を有し、島相は、ＰＢＳを含む被覆相、及び被覆相に包埋されたＴＰＳを含む微細な包埋相を有していた。図１４に示すように、比較例４の樹脂成形物は、ＰＬＡを含む相、ＴＰＳを含む相、ＰＢＳを含む相がまだらに分散していた。

（３）機械特性評価
参考例４、実施例６及び比較例１、２の樹脂成形物の引張強度を、ＩＳＯ５２７に従って測定した。結果を図５に示す。参考例４、実施例６の樹脂成形物は、比較例１、２の樹脂成形物と比べると低い引張強度を有していたが、いずれも４０ＭＰａ以上の十分に高い引張強度を有していた。

参考例４、実施例６及び比較例１、２の樹脂成形物の曲げ強度を、ＩＳＯ１７８に従って測定した。結果を図６に示す。参考例４及び実施例６の樹脂成形物は、比較例１、２の樹脂成形物と比べると低い曲げ強度を有していたが、いずれも５０ＭＰａ以上の十分に高い曲げ強度を有していた。

参考例４、実施例２～７及び比較例１～４の樹脂成形物の衝撃強度を、ＩＳＯ１８０に基づいて測定した。結果を図７及び図８に示す。また、実施例９～１１の樹脂成形物の衝撃強度をＩＳＯ１８０に基づいて測定した。結果を図１５に示す。

図７に示すように、ＰＬＡ及びＴＰＳを含む参考例４の樹脂成形物は、ＰＬＡからなる比較例１の樹脂成形物と同等の衝撃強度を示した。また、ＰＬＡ、ＰＢＳ、及びＴＰＳを含み、ＴＰＳの含有量が５～４０重量パーセントである実施例２、６、７の樹脂成形物は、４ｋＪ／ｍ^２を超える高い衝撃強度を示した。一方、ＴＰＳの含有量が５０重量パーセント以上である比較例３、４の樹脂成形物は、実施例２、６、７の樹脂成形物と比べて著しく低い衝撃強度を示した。

また、図８に示すように、ＰＬＡ、ＰＢＳ、及びＴＰＳを含み、ＰＢＳの含有量に対するＴＰＳの含有量の比（重量比）が０．１８～２．２２である実施例２～７の樹脂成形物は、高い衝撃強度を示した。一方、ＰＢＳの含有量に対するＴＰＳの含有量の比が３．３３以上である比較例３、４の樹脂成形物は、実施例２、６、７の樹脂成形物と比べて著しく低い衝撃強度を示した。

実施例２～７の樹脂成形物は、図４に示したような、ＰＬＡを含む海相とＰＢＳを含む被覆相及びＴＰＳを含む包埋相を含む島相とを有することにより、高い衝撃強度を有していたと考えられる。ＴＰＳの含有量が５０重量パーセント以上であり、ＰＢＳの含有量に対するＴＰＳの含有量の比が３．３３以上である比較例３、４の樹脂成形物は、図１４に示したように、ＴＰＳを被覆するために十分な量のＰＢＳを含まないために、被覆相及び包埋相が形成されず、また、ＴＰＳ相が粗大となり分散構造をとらなかった。その結果、著しく低い衝撃強度を示したと考えられる。

図１５に示すように、実施例９、１０の樹脂成形物の衝撃強度は、それぞれ５ｋＪ／ｍ^２および５．１ｋＪ／ｍ^２であったが、実施例１１の樹脂成形物の衝撃強度は４．２ｋＪ／ｍ^２であった。

（４）外観評価
実施例６、８の樹脂成形物の外観写真を図９、１０にそれぞれ示す。実施例６の樹脂成形物は淡褐色であったが、酸化チタンを添加した実施例８の樹脂成形物は白色であった。したがって、デンプンを添加したことによる樹脂成形物の変色は、酸化チタンで着色することにより十分抑制できる。

実施例９～１１の樹脂成形物の外観写真を図１１に示す。成形温度が２１０℃以下であった実施例９、１０の樹脂成形物は白色～淡褐色であったが、成形温度が２３０℃であった実施例１１の樹脂成形物は褐色を呈していた。これらの外観評価結果、及び上述した実施例９～１１の衝撃強度測定結果より、２３０℃で成形した樹脂成形物は熱劣化していると考えられるため、２１０℃以下での成形が好ましいと考えられる。

実施例１２～１４の樹脂成形物の外観写真を図１２に示す。成形温度が２１０℃以下であった実施例１２、１３の樹脂成形物は白色～淡褐色であったが、成形温度が２３０℃であった実施例１４の樹脂成形物は褐色を呈していた。２３０℃で成形した樹脂成形物は熱劣化していると考えられるため、２１０℃以下での成形が好ましいと考えられる。

参考例１～３の樹脂成形物の外観写真を図１３に示す。参考例１では、金型の末端まで樹脂が充填されなかった。参考例２では射出圧力を高めたことにより金型の末端まで樹脂が充填されたが、樹脂成形物の表面に凹凸（ヒケ）が生じた。参考例３では、射出圧力を高めるとともに超臨界流体を用いたことにより、金型の末端まで樹脂が充填され、且つ樹脂成形物の表面の凹凸も生じなかった。

１００射出成形装置、１０１、１０７、１１０、１１２モータ、１０２スクリュー、１０３ホッパー、１０４原料ペレット、１０５ヒータ、１０６シリンダ、１０８ノズル、１０９金型、１１１型締機構、１１３エジェクタ機構

Claims

第一熱可塑性樹脂を主成分として含む第一相と、
熱可塑性デンプンを含む第二相と、
前記第二相を内包する、第二熱可塑性樹脂を主成分として含む第三相と、
から構成されるミクロ相分離構造を有する樹脂成形物であって、
前記第一熱可塑性樹脂がポリ乳酸であり、
前記第二熱可塑性樹脂がポリブチレンサクシネートであり、
前記樹脂成形物において、前記第二熱可塑性樹脂の含有量に対する前記熱可塑性デンプンの含有量の比が、重量比で０．１７～２．３の範囲内である、樹脂成形物。
射出成形物である、請求項１に記載の樹脂成形物。
請求項１に記載の樹脂成形物において、前記第二熱可塑性樹脂が、前記第一熱可塑性樹脂の弾性率よりも小さい弾性率を有する、樹脂成形物。
請求項１に記載の樹脂成形物において、前記第一熱可塑性樹脂の溶解度パラメータ値ｓｐ１、前記第二熱可塑性樹脂の溶解度パラメータ値ｓｐ２、及び前記熱可塑性デンプンの溶解度パラメータ値ｓｐ３が、ｓｐ１＜ｓｐ２＜ｓｐ３、又はｓｐ３＜ｓｐ２＜ｓｐ１を満たす、樹脂成形物。
請求項１に記載の樹脂成形物において、前記第一熱可塑性樹脂及び第二熱可塑性樹脂が、いずれも２１０℃以下の融点を有するか、又は、いずれもガラス転移温度が１５０℃以下であり、且つ２１０℃以下でのメルトフローレートが０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上である、樹脂成形物。
請求項１に記載の樹脂成形物において、前記樹脂成形物が、前記第一熱可塑性樹脂、前記第二熱可塑性樹脂、及び前記熱可塑性デンプンの総重量に対して、５０重量パーセント未満の量の前記熱可塑性デンプンを含む、樹脂成形物。
請求項１に記載の樹脂成形物において、前記樹脂成形物が銀系無機化合物を主成分とする抗菌剤をさらに含む、樹脂成形物。
樹脂成形物を製造する方法であって、
熱可塑性デンプンを含むペレットを用いて射出成形を行うことを含み、
前記樹脂成形物が、
第一熱可塑性樹脂を主成分として含む第一相と、
前記熱可塑性デンプンを主成分として含む第二相と、
前記第二相を内包する、第二熱可塑性樹脂を主成分として含む第三相と、
から構成されるミクロ相分離構造を有し、
前記第一熱可塑性樹脂がポリ乳酸であり、
前記第二熱可塑性樹脂がポリブチレンサクシネートであり、
前記樹脂成形物において、前記第二熱可塑性樹脂の含有量に対する前記熱可塑性デンプンの含有量の比が、重量比で０．１７～２．３の範囲内である、方法。
請求項８に記載の方法において、超臨界流体を用いて前記射出成形を行う、方法。