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JP2012067148A - 押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれからなる押出成形体 - Google Patents

押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれからなる押出成形体 Download PDF

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JP2012067148A
JP2012067148A JP2010210718A JP2010210718A JP2012067148A JP 2012067148 A JP2012067148 A JP 2012067148A JP 2010210718 A JP2010210718 A JP 2010210718A JP 2010210718 A JP2010210718 A JP 2010210718A JP 2012067148 A JP2012067148 A JP 2012067148A
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JP
Japan
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component
resin composition
polylactic acid
extrusion molding
weight
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Pending
Application number
JP2010210718A
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English (en)
Inventor
Akihiro Suzuki
章寛 鈴木
Kazunobu Nakamori
和伸 中森
Kimihiro Tsuji
君洋 辻
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Japan Polypropylene Corp
Original Assignee
Japan Polypropylene Corp
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Abstract

【課題】優れた曲げ弾性率、耐熱性及び耐衝撃性と、優れた溶融張力を持ちブロー成形体などの押出成形体を容易に形成することができる押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれからなる押出成形体を提供する。
【解決手段】下記成分(A)30〜89.5重量%、成分(B)0.1〜5重量%、成分(C)10〜50重量%及び成分(D)0.4〜15重量%を含有する樹脂組成物であって、MFR(230℃)5g/10分以下、曲げ弾性率1500MPa以上、190℃の溶融張力10g以上、熱変形温度80℃以上である押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物など。
成分(A):MFR(230℃)10g/10分以下で曲げ弾性率1800〜2600MPaのポリプロピレン樹脂
成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂など
成分(C):MFR(190℃)1〜7g/10分のポリ乳酸系樹脂
成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂
【選択図】なし

Description

本発明は、押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれからなる押出成形体に関し、さらに詳しくは、優れた曲げ弾性率、耐熱性及び耐衝撃性を持ち、しかも優れた溶融張力を持ち、押出成形体(特にブロー(中空)成形体)を容易に形成することができる押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれからなる押出成形体に関する。
近年、環境問題に対する意識の高まりから、使用済みの樹脂製品は、自然環境中で経時的に分解・消失し、最終的に自然環境に悪影響を及ぼさないことが求められている。従来の樹脂は、自然環境中で長期にわたって安定であり、しかも嵩比重が小さいため、廃棄物埋め立て地の短命化を促進したり、自然の景観や野生動植物の生活環境を損なったりする問題点が指摘されていた。そこで、生分解性樹脂が注目を集めるようになった。生分解性樹脂は、土壌中や水中で、加水分解や生分解によって徐々に崩壊・分解が進行し、微生物の作用により最終的には無害な分解物となることが知られている。また、コンポスト(堆肥化)処理によって、容易に廃棄物処理を行うことができる。
さらに、近年では樹脂の原料として、従来の石油化学製品由来のものではなく、植物原料由来のものを利用することが、環境保護の観点から求められてきており、生分解性樹脂の多くは、植物原料由来とすることが可能であり、その意味からも、生分解性樹脂が注目されている。
実用化され始めている生分解性樹脂としては、脂肪族ポリエステル、変性PVA、セルロースエステル化合物、デンプン変性体、及びこれらのブレンド体などがある。これらの生分解性樹脂は、それぞれ固有の特徴を有し、この特徴に応じた用途展開が考えられる。
中でも、脂肪族ポリエステルが幅広い特性と汎用樹脂に近い成形加工性を有するため、広く使われ始めている。
また、脂肪族ポリエステルの中でも、乳酸系樹脂は、透明性・剛性・耐熱性などが優れていることから、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレートの代替材料として、包装フィルム分野や射出成形分野において注目されている。
一方、ブロー成形などの押出成形分野において用いられる樹脂は、おしなべて溶融張力に優れていることが必須である。ところが、一般に、上記乳酸系樹脂などの生分解性樹脂は、粘度の温度依存性が高いため、押出成形(加工)性に大きな影響を及ぼす溶融張力が安定しない問題が顕在化する。
乳酸系樹脂として代表的なポリ乳酸は、ポリプロピレンなどの汎用樹脂と比較して、耐熱性や耐衝撃性などに劣るという欠点を有している。そのため、ポリ乳酸の特性を改善するための様々な試みがなされている。例えば、特許文献1には、脂肪族ポリエステル100重量部と平均繊維長が1〜50mmの強化用生分解性繊維5〜500重量部とからなる繊維強化成形体が開示されている。この様な改良技術を基に、乳酸系樹脂が各種用途に展開されつつあるが、物性は、汎用樹脂と較べて十分とはいえず、用途展開には限りがあった。
さらに、ポリ乳酸などの樹脂の物性改良方法として、従来から知られているものに、ポリマーブレンド或いはポリマーアロイといわれる技術がある。種々の樹脂を強制的に混合、混練し、耐衝撃性や柔軟性、剛性、耐熱性の向上が図られている(例えば、特許文献2〜4など参照。)。
上記特許文献2には、乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステル85〜99重量%とシンジオタクチックポリプロピレン1〜15重量%とからなる自然分解性樹脂組成物が開示されている。また、特許文献3には、化石資源由来の熱可塑性樹脂成分(A)と、バイオマス由来の熱可塑性樹脂成分(B)と、熱可塑性樹脂成分(A)及び熱可塑性樹脂成分(B)の両者に対して相溶性または分散性を示す熱可塑性樹脂成分(C)とを含む熱可塑性樹脂成形体が開示され、その熱可塑性樹脂成形体は、耐衝撃性が改良されているものの、家電製品には向くが、自動車向けには耐衝撃性が不十分である。さらに、特許文献4には、ポリ乳酸に変性オレフィン化合物を混合することにより、耐衝撃性が向上したポリ乳酸系樹脂組成物が開示されている。
この様にして樹脂の物性改良が行なわれているが、一般に異種の高分子同士は、互いに相溶し難く、性能の向上は十分とはいえなかった。
そこで、相溶化剤の添加によって、異種高分子同士の相溶性を向上させる方法が提案されている。
例えば、特許文献5には、脂肪族ポリエステル樹脂及びポリオレフィン樹脂に、相溶化剤として、くし型構造を持つグラフトポリマーを配合してなる組成物を加熱溶融したフィルムが開示されている。また、特許文献6には、乳酸系樹脂、ポリプロピレン系樹脂及び特定の相溶化剤とを構成成分とする熱可塑性樹脂組成物が開示されている。さらに、特許文献7には、乳酸系樹脂及びポリプロピレン系樹脂とのブレンド系に、相溶化剤として、密度の低いポリエチレンをスチレン・エチレン・ブチレン・スチレンブロック共重合体と共に配合した押出成形可能な樹脂組成物が開示されている。
しかしながら、ポリ乳酸などの乳酸系樹脂を含有するポリプロピレン樹脂組成物であって、ポリマーアロイによる耐衝撃性と耐熱剛性に優れた自動車部品用などにも利用できる押出成形体を形成することができる樹脂組成物は、未だ得られていない。
特開平9−169897号公報 特開平10−251498号公報 特開2006−70210号公報 特開平9−316310号公報 特開平6−263892号公報 特開2006−131716号公報 特開2009−179750号公報
こうした状況の下、従来のポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物及び成形体の問題点を解消し、押出成形体とりわけ自動車部品用などの押出成形体を得る際に好適である、優れた曲げ弾性率、耐熱性及び耐衝撃性を持ち、加えて押出成形に必要な優れた溶融張力を有することにより、ブロー成形体などの押出成形体を容易に形成することができる押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれらからなる押出成形体が要望されている。
本発明の目的は、前記した従来技術の問題点に鑑み、優れた曲げ弾性率、耐熱性及び耐衝撃性を持ち、加えて押出成形に必要な優れた溶融張力を有することにより、ブロー成形体などの押出成形体を容易に形成することができる押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれらからなる押出成形体を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の成分(A)〜(D)、或いは、さらに成分(E)を配合した特定の成分(A)〜(E)を特定量含有した樹脂組成物を調製したところ、優れた曲げ弾性率、耐熱性、耐衝撃性及び溶融張力を有する押出成形体を容易に形成できることを見出した。また、特定の2工程からなる混練方法による、前記ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物の製造方法も見出した。それらの知見に、さらに検討を重ね、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第1の発明によれば、下記の成分(A)30〜89.5重量%と、成分(B)0.1〜5重量%と、成分(C)10〜50重量%と、成分(D)0.4〜15重量%とを含有する樹脂組成物であって、メルトフローレート(230℃、21.18N)が5g/10分以下、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1500MPa以上、190℃の溶融張力が10g以上、ISO75−2に準拠して測定された熱変形温度が80℃以上であることを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
成分(A):メルトフローレート(230℃、21.18N)が10g/10分以下であり、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1800〜2600MPaであるポリプロピレン樹脂
成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂及び/またはヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂
成分(C):メルトフローレート(190℃、21.18N)が1〜7g/10分であるポリ乳酸系樹脂
成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、さらに、樹脂組成物全量に対して、成分(E)であるエラストマーを1〜30重量%含有することを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
さらに、本発明の第3の発明によれば、第1または2の発明において、成分(A)のポリプロピレン樹脂は、プロピレンホモポリマー(A1)であって、プロピレンを少なくとも2段階に単独重合し、各段階で生成する重合体部分のうち、分子量の最も高い重合体部分の極限粘度を[η]、分子量の最も低い重合体部分の極限粘度を[η]としたとき、[η]と[η]とが関係式(1)を満足することを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
3.0≦[η]−[η]≦6.5 ・・・(1)
本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、成分(B)は、無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂であり、酸量が無水マレイン酸換算で0.05〜10重量%であることを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明において、成分(C)は、ポリ乳酸であり、且つL−乳酸またはD−乳酸を主成分とすることを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
さらに、本発明の第6の発明によれば、第1〜5のいずれかの発明において、成分(D)は、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体であることを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
一方、本発明の第7の発明によれば、下記の工程(I)及び(II)を含むことを特徴とする第1〜6のいずれかの発明に係る押出成形用ポリ乳酸含有樹脂組成物の製造方法が提供される。
工程(I):下記の成分(C)10〜50重量%と成分(D)0.4〜15重量%とを溶融混練する工程
工程(II):前記工程(I)で得られた溶融混練樹脂組成物に、下記の成分(A)30〜89.5重量%と、成分(B)0.1〜5重量%とを溶融混練する工程
成分(A):メルトフローレート(230℃、21.18N)が10g/10分以下であり、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1800〜2600MPaであるポリプロピレン樹脂
成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂及び/またはヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂
成分(C):メルトフローレート(190℃、21.18N)が1〜7g/10分であるポリ乳酸系樹脂
成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂
さらに、本発明の第8の発明によれば、第7の発明において、工程(II)にて、さらに樹脂組成物全量に対して、成分(E)であるエラストマーを1〜30重量%、溶融混練することを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有樹脂組成物の製造方法が提供される。
また、本発明の第9の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明に係る押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を押出成形してなる成形体が提供される。
さらに、本発明の第10の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明に係る押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物をブロー成形してなる成形体が提供される。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物及びそれからなる押出成形体によれば、優れた曲げ弾性率、耐熱性及び耐衝撃性を持ち、加えて押出成形に必要な優れた溶融張力を持つことでブロー成形体などの押出成形体を容易に形成することができるため、自動車部品などの用途に好適に用いることができるという効果がある。また、本発明の製造方法によれば、前記押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を容易に製造することができるという効果がある。
以下、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれからなる押出成形体について、各項目毎に詳細に説明する。
I.押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物は、下記に示す成分(A)30〜89.5重量%と、成分(B)0.1〜5重量%と、成分(C)10〜50重量%と、成分(D)0.4〜15重量%とを含有するものであって、好ましくは樹脂組成物全量に対して、さらに、成分(E)1〜30重量%を含有するものであって、下記に示す特定の物性及び押出成形に必要な溶融特性を有することを特徴とする。
すなわち、前記樹脂組成物は、メルトフローレート(以下、MFRと記す。)(230℃、21.18N)が5g/10分以下、好ましくは0.01g〜4.5g/10分、より好ましくは0.1g〜4g/10分であり、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1500MPa以上、好ましくは1600MPa以上、より好ましくは1700MPa以上であり、190℃の溶融張力が10g以上、好ましくは10.5〜30g、より好ましくは11〜28gであり、ISO75−2に準拠して測定された熱変形温度が80℃以上、好ましくは81℃以上、より好ましくは82℃以上である、各物性及び溶融特性を有する。
ここで、MFR(230℃、21.18N)が5g/10分を超えたり、190℃の溶融張力が10g未満であると、本発明の前記樹脂組成物のブロー成形性などの押出成形(加工)性が低下し、押出成形体の成形(加工)が困難となる。また、曲げ弾性率が1500MPa未満であったり、熱変形温度が80℃未満であると、前記樹脂組成物及び押出成形体の耐熱剛性が不足する。
1.樹脂組成物の各成分
(1)成分(A):ポリプロピレン樹脂
本発明に係る成分(A)のポリプロピレン樹脂(以下、単に成分Aともいう。)は、MFR(230℃、21.18N)が、10g/10分以下、好ましくは0.05〜5g/10分以下、より好ましくは0.1〜2g/10分以下である。MFRが10g/10分を超えると、溶融張力が低下し、ブロー成形体などの押出成形体を形成するには不向きである。
本発明に係る成分Aは、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1800〜2600MPa、好ましくは1850〜2550MPa、より好ましくは1900〜2500MPaである。曲げ弾性率が1800MPa未満では、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物の曲げ弾性率が低下する。一方、2600MPaを超えると、耐衝撃性が低下する。
また、本発明に係る成分Aは、プロピレンホモポリマー(A1)、またはプロピレンホモポリマーとプロピレン・エチレンコポリマーとを有するプロピレン・エチレンブロックコポリマー(A2)のいずれかである。
本発明において使用する好ましいプロピレンホモポリマー(A1)は、プロピレン単独重合体の他、本発明の目的を著しく損なわない範囲で、エチレン、1−ブテンなどのコモノマーが共重合されたプロピレン系共重合体も含まれる。この場合、コモノマーの量は1重量%未満程度が好ましい。
本発明で好ましく使用されるプロピレンホモポリマー(A1)は、プロピレンを少なくとも2段階に単独重合し、各段階で生成する重合体部分のうち、分子量の最も高い重合体部分(高分子量重合体ともいう)の極限粘度を[η]、分子量の最も低い重合体部分(低分子量重合体ともいう)の極限粘度[η]としたとき、[η]と[η]とが、次式(1)を満足することが好ましく、より好ましくは次式(1)’を満足する。
3.0≦[η]−[η]≦6.5 ・・・(1)
3.5≦[η]−[η]≦5.5 ・・・(1)’
上記式(1)の下限未満では、押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物の溶融張力が低下し、ブロー成形(加工)性などの押出成形(加工)性が低下する傾向がある。一方、上限を超えると、分子量格差が過大となり不均一さが大きくなるため、流動が不均一になり易いなど、押出成形(加工)性が低下する傾向がある。
各段階での生成量の割合は、2段階で重合する場合には、高分子量重合体が好ましくは35〜65重量%、より好ましくは40〜60重量%であり、一方、低分子量重合体が好ましくは35〜65重量%、より好ましくは40〜60重量%である。ここで高分子量重合体と低分子量重合体との合計は100重量%である。この範囲であると、良好な溶融流動性が得られ、造粒時の混練状態も良好となるので好ましい。
また、プロピレンホモポリマー(A1)を3段階以上で重合する場合には、各段階毎の重合体部分が等量に近い量であることが好ましく、高分子量重合体と低分子量重合体の量比が0.5〜1.5、より好ましくは0.75〜1.25である。この範囲であると、良好な溶融流動性が得られ、造粒時の混練状態も良好となる。
ここで、各段階での重合体の重合割合は、物質収支から求め、極限粘度は、各段階重合終了時の重合体のテトラリン溶液中において135℃で測定する極限粘度から、次式(2)により求める。
×[η] =W n−1×[η] n−1+(W −W n−1)×[η]・・・(2)
式(2)中、W n−1は、n−1段目までの重合体の割合の合計量、W は、n段目までの重合体の割合の合計量、[η] n−1は、n−1段目の重合終了時における重合体の極限粘度、[η] は、n段目の重合終了時における重合体の極限粘度、[η]は、n段目の重合体の極限粘度であり、nは、2以上の整数で、全重合段階の数を超えない。
本発明に係るプロピレンホモポリマー(A1)の製造方法の代表例は、以下に示す通りであるが、この方法に限定されるものではない。
次に示す触媒の存在下に、プロピレンを多段階に重合させることによって得ることができる。
例えばトリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロリドなどの有機アルミニウム化合物(I)、若しくは有機アルミニウム化合物(I)と電子供与体(a)、例えばジイソアルミエーテルとの反応生成物(VI)を四塩化チタン(c)と反応させて得られる固体生成物(II)に、さらに電子供与体(a)と電子受容体(b)、例えば四塩化チタンとを反応させて得られる固体生成物(III)を有機アルミニウム化合物(IV)、例えばトリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロリドなど、及び芳香族カルボン酸エステル(V)、例えばp−トルイル酸メチルと組み合わせ、該芳香族カルボン酸エステル(V)と該固体生成物(III)のモル比率V/III=0.1〜10.0としたもの。
多段階重合は、単一の重合槽を用いて、重合条件である温度、圧力、水素などの連鎖移動剤の濃度などを段階的に変更することにより行なうことができ、また、温度、圧力、水素などの連鎖移動剤の濃度などの重合条件が異なる複数の重合槽を用いて、行なったり、両者を組み合わせて行なってもよい。
重合様式は、バルク重合、溶液重合、気相重合など公知の様式を採用することができる。各重合段階の重合様式は、同じでも異なっていてもよい。
本発明に係るプロピレンホモポリマー(A1)は、最も高分子量の重合体と最も低分子量の重合体との極限粘度の差が、比較的大きいことを特徴とするものであるから、各重合段階の重合条件を決定するにあたっては、最も高分子量の重合体を得る段階では、水素などの連鎖移動剤の不存在下で行い、最も低分子量の重合体を得る段階では、充分な連鎖移動剤の存在下で行なうことが好ましい。
本発明に係るプロピレンホモポリマー(A1)は、アイソタクチックペンタッド分率(P)とMFRとの関係が次式(3)を満たすことが好ましい。この関係式を満たさないプロピレンホモポリマーは、曲げ弾性率が本発明の要件を満たし難くなる傾向がある。
1≧P≧0.015×log(MFR)+0.955 ・・・(3)
ここで、アイソタクチックペンタッド分率(P)とは、Macromolecules,925−926(1973)に記載されている方法、すなわち13C−NMRを使用して測定されるプロピレン系重合体分子鎖中のペンタッド単位でのアイソタクチック分率である。言い換えると、該分率は、プロピレンモノマー単位が5個連続してアイソタクチック結合したプロピレンモノマーの分率を意味する。前記の13C−NMRを使用した測定におけるスペクトルのピークの帰属決定法は、Macromolecules,687−689(1975)に基づいている。具体的には、13C−NMRによる測定は、FT−NMRの270MHzの装置を用い、27000回のシグナル検出限界をアイソタクチックペンタッド分率で0.001まで向上させて行なうことができる。
本発明に係る成分Aは、プロピレンホモポリマー部分とプロピレン・エチレンコポリマー部分とを有するプロピレン・エチレンブロックコポリマー(A2)であってもよい。このプロピレン・エチレンブロックコポリマー(A2)におけるプロピレンホモポリマー部分は、構造が前記プロピレンホモポリマー(A1)と共通であることが好ましい。
プロピレン・エチレンブロックコポリマー(A2)は、プロピレンホモポリマー重合工程とプロピレン・エチレンランダムコポリマー重合工程を含む方法により得ることができる。
そして、プロピレンホモポリマー重合工程では、前記のプロピレンホモポリマー(A1)と同様の性状を有するプロピレンホモポリマーを製造することが好ましい。尚、プロピレンホモポリマー重合工程とプロピレン・エチレンランダムコポリマー重合工程の順序は、特に制限はない。プロピレンホモポリマー部分の性状は、別途プロピレンホモポリマー重合工程のみを行なって得られるプロピレンホモポリマーの性状を測定することにより、決定する。
23℃キシレン可溶分量として決定されるプロピレン・エチレンコポリマー部分の割合は、プロピレン・エチレンブロックコポリマー(A2)の全量を100重量%としたときに、7重量%以下が好ましい。プロピレン・エチレンコポリマー部分の割合が7重量%を超えると、曲げ弾性率の要件を満足し難くなる傾向がある。尚、これらの成分Aは、2種以上混合して使用してもよい。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物において、成分Aの含有量は、樹脂組成物全量を基準として、30重量%以上、好ましくは37.5重量%以上、より好ましくは45重量%以上である。含有量が30重量%未満では、本発明の前記樹脂組成物及び押出成形体の耐熱性、剛性や耐衝撃性が低下する。また、成分Aの含有量は、89.5重量%以下、好ましくは84.3重量%以下、より好ましくは79.1重量%以下である。89.5重量%を超えると、本発明の前記樹脂組成物は、環境対応した樹脂組成物であるとは言えない。
(2)成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂及び/またはヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂
本発明に係る成分(B)の無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂及び/またはヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂(以下、単に成分Bともいう。)は、エポキシ基を含まない変性ポリオレフィン系樹脂であれば、特に制限はなく、従来公知のものを用いることができる。
ここで、無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン化合物共重合体(EPDMなど)、エチレン−芳香族モノビニル化合物−共役ジエン化合物共重合エラストマーなどのポリオレフィンを、無水マレイン酸を用いてグラフト共重合し、化学変性したものである。このグラフト共重合は、例えば、上記ポリオレフィンを適当な溶媒中において、ベンゾイルパーオキシドなどのラジカル発生剤を用いて、無水マレイン酸と反応させることにより行われる。また、無水マレイン酸は、ポリオレフィン用モノマーとのランダム若しくはブロック共重合によりポリマー鎖中に導入することもできる。
グラフト反応条件としては、例えば、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3等のジアルキルパーオキシド類、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキシン−3などのパーオキシエステル類、ベンゾイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド類、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ヒドロパーオキシ)ヘキサンなどのヒドロパーオキシド類などの有機過酸化物を、前記ポリオレフィン100重量部に対して、0.001〜10重量部程度用いて、80〜300℃程度の温度で、溶融状態または溶液状態で反応させる方法が挙げられる。
同様に、ヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂は、ヒドロキシル基を含有する変性ポリオレフィン系樹脂である。ヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂は、ヒドロキシル基を適当な部位、例えば、主鎖の末端や側鎖に有していてもよい。
ヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂を構成するオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、4−メチルペンテン−1、ヘキセン、オクテン、ノネン、デセン、ドデセンなどのα−オレフィンの単独または共重合体、前記α−オレフィンと共重合性単量体との共重合体などが例示できる。
好ましいヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂には、ヒドロキシ変性ポリエチレン系樹脂(例えば、低密度、中密度または高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体など)、ヒドロキシ変性ポリプロピレン系樹脂(例えば、アイソタクチックポリプロピレンなどのポリプロピレンホモポリマー、プロピレンとα−オレフィン(例えば、エチレン、ブテン、ヘキサンなど)とのランダム共重合体、プロピレン−α−オレフィンブロック共重合体など)、ヒドロキシ変性ポリ(4−メチルペンテン−1)などが例示できる。
前記反応性基を導入するための単量体としては、例えば、ヒドロキシル基を有する単量体(例えば、アリルアルコール、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなど)が例示できる。
また、ヒドロキシル基を有する単量体による変性量は、ポリオレフィン系樹脂に対して、0.1〜20重量%、好ましくは0.5〜10重量%程度である。ヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂の平均分子量は、特に限定されない。
ヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂は、JIS K0070で規定される水酸基価が1〜100mgKOH/gのものが好ましい。水酸基価が1mgKOH/g未満であると、耐衝撃性が悪化する傾向があり、一方、100mgKOH/gを超えると、ブロー成形性などの押出成形(加工)性が悪化する傾向がある。この様なヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂は、市販品から適宜選択して用いることができ、例えば、三洋化成工業社製ユーメックスが挙げられる。
好ましい成分Bとしては、エチレン及び/またはプロピレンを主たるポリマー構成単位とするオレフィン系重合体に、無水マレイン酸をグラフト重合することにより変性したもの、エチレン及び/またはプロピレンを主体とするオレフィンと無水マレイン酸とを共重合することにより変性したものなどが挙げられる。具体的には、ポリエチレン/無水マレイン酸グラフトエチレン・ブテン−1共重合体の組み合わせ、またはポリプロピレン/無水マレイン酸グラフトポリプロピレンの組み合わせなどが挙げられる。
本発明に係る成分Bが無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂である場合、酸量(酸変性量またはグラフト率という場合がある。)は、特に限定されないが、好ましくは無水マレイン酸換算で、平均で0.05〜10重量%、好ましくは0.07〜5重量%である。
この様な無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂の例としては、アルケマ社製の「OREVAC CA100」を挙げることができる。
成分B中の酸量がこの範囲であれば、成分(C)と成分(D)とからなる溶融混練樹脂組成物に対する樹脂の含浸性、密着性が十分なものとなるため、耐衝撃性が飛躍的に向上した樹脂組成物が得られ易く、また、酸量が過大になって、押出成形(加工)性を損ねたり、成分B全体が脆性になり耐衝撃性が失われることもない。また、これらの成分Bは、2種以上混合して使用してもよい。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物において、成分Bの含有量は、樹脂組成物全量を基準として、0.1重量%以上、好ましくは0.2重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上である。また、成分Bの含有量は、5重量%以下、好ましくは4.5重量%以下、より好ましくは4重量%以下である。
成分Bの含有量が0.1重量%未満になると、成分(C)と成分(D)とからなる溶融混練樹脂組成物に対する樹脂の含浸性、密着性が不十分なものとなるため、耐衝撃性が飛躍的に向上した本発明の前記樹脂組成物が得られない。一方、成分Bの含有量が5重量%を超えると、押出成形(加工)性を損ねたり、前記樹脂組成物全体が脆性になり耐衝撃性が失われる。
(3)成分(C):ポリ乳酸系樹脂
本発明に係る成分(C)のポリ乳酸系樹脂(以下、単に成分Cともいう。)は、MFR(190℃、21.18N)が1〜7g/10分、好ましくは1.5〜6g/10分、より好ましくは2〜5g/10分のものである。MFRが1g/10分未満であると、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物の押出成形(加工)性(流動性など)や、押出成形体の外観が低下する。一方、MFRが7g/10分を超えると、前記樹脂組成物のブロー成形などの押出成形に必要な溶融張力が低下する。
また、成分Cは、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であるものが好ましい。この様なポリ乳酸系樹脂は、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することができ、また、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を共重合させたものや、他の樹脂及び添加剤などが混合された組成物でもよい。
乳酸と共重合可能なモノマーとしては、ヒドロキシカルボン酸(例えば、グリコール酸、カプロン酸など)、脂肪族多価アルコール(例えば、ブタンジオール、エチレングリコールなど)及び脂肪族多価カルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸など)が挙げられる。
ポリ乳酸系樹脂がコポリマーの場合、コポリマーの配列の様式は、ランダム共重合体、交替共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体などのいずれの様式でもよい。また、前記コポリマーは、少なくとも一部が、エチレングリコール、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコール/プロピレングリコール共重合体、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの二官能以上の多価アルコール;キシリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートなどの多価イソシアネート;セルロース、アセチルセルロース、エチルセルロースなどの多糖類などが共重合されたものでもよい。さらに、少なくとも一部が、線状、環状、分岐状、星形、三次元網目構造などのいずれの構造をとってもよい。
成分Cは、前記原料を直接脱水重縮合する方法、或いは前記乳酸類やヒドロキシカルボン酸類の環状二量体、例えば、ラクタイドやグリコライド、またはε−カプロラクトンの様な環状エステル中間体を開環重合させる方法により得られる。
前記原料を直接脱水重縮合して製造する場合、原料である乳酸類を、または乳酸類とヒドロキシカルボン酸類とを、或いは脂肪族ジカルボン酸類と脂肪族ジオール類とを有機溶媒、好ましくはフェニルエーテル系溶媒の存在下で共沸脱水縮合し、特に好ましくは共沸により留出した溶媒から水を除いて実質的に無水の状態にした溶媒を反応系に戻す方法によって重合する。
また、成分Cの重量平均分子量は、好ましくは5万〜100万、より好ましくは10万〜50万である。分子量が前記範囲であることにより、耐熱性、耐衝撃性、押出成形(加工)性が良好となる傾向がある。
この様な成分Cの中ではポリ乳酸が好ましい。ポリ乳酸として、L体またはD体の構成成分が高くなると、耐熱性などが向上することから、L体またはD体を主成分とすることが好ましい。本願において、ここで「主成分とする」とはL体またはD体の量が90モル%以上であることをいい、好ましくはL体またはD体の量が90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは98モル%以上であることが望ましい。この様なポリ乳酸の例としては、ユニチカ社製「テラマック TP−4000」を挙げることができる。また、これらの成分Cは、2種以上混合して使用してもよい。
本発明における成分Cの含有量は、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物全量を基準として、10重量%以上、好ましくは15重量%以上、より好ましくは20重量%以上である。一方、成分Cの含有量は、50重量%以下、好ましくは45重量%以下、より好ましくは40重量%以下である。
成分Cの含有量が10重量%未満では、環境対応した樹脂組成物であるとは言えない。一方、成分Cの含有量が50重量%を超えると、前記樹脂組成物の全ての物性が低下する。
(4)成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂
本発明に係る成分(D)のエポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(以下、単に成分Dともいう。)は、分子中にエポキシ基が導入されたポリオレフィン系樹脂である。
この成分Dは、エチレンまたは炭素数3〜20のα−オレフィンと、エポキシ基含有単量体とに基づく構成単位からなるが、成分Dの性質を著しく損なわない範囲で、他のモノマーに基づく構成単位をごく少量、例えば、5重量%以下の量で含有していてもよい。
この様な成分Dは、エチレンまたは炭素数3〜20のα−オレフィンとエポキシ基含有単量体とを、共重合させることによって製造できる。エチレンまたは炭素数3〜20のα−オレフィン並びにエポキシ基含有単量体は、それぞれ1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エチレンまたは炭素数3〜20のα−オレフィンの中では、エチレン及びプロピレンが好ましい。すなわち成分Dとしては、エポキシ変性ポリエチレン及びエポキシ変性ポリプロピレンが好ましく、エポキシ変性ポリエチレンがより好ましい。
前記エポキシ変性ポリエチレンまたはエポキシ変性ポリプロピレンのMFR(190℃、21.18N)は、好ましくは0.01〜20g/10分、より好ましくは0.1〜10g/10分である。MFRがこの範囲内であれば、優れた耐衝撃性や溶融張力などを有した押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を得易くすることができる。
エポキシ基含有単量体としては、例えば、α,β−不飽和酸のグリシジルエステルが挙げられる。α,β−不飽和酸のグリシジルエステルとは、次式(4)で示される化合物であり、具体的にはアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジルなどであり、特にメタクリル酸グリシジルが好ましい。α,β−不飽和酸のグリシジルエステルに基づく構成単位の含量は、成分D100重量%当たり、1〜50重量%、好ましくは3〜40重量%の範囲が適当である。
Figure 2012067148
(式中、Rは、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
エチレンまたは炭素数3〜20のα−オレフィンとエポキシ基含有単量体とを共重合させた共重合体には、さらに、前記成分Bにおける酸に該当する酢酸ビニル、アクリル酸メチルなどの単量体が共重合されてなる重合体もあるが、本発明においては、エポキシ基含有単量体が含まれている限り、成分Dに分類されるものとする。また、成分Dは、ポリオレフィンをエポキシ基含有化合物でグラフトすることによっても製造できる。
前記の通り、α−オレフィンとしてエチレンを、エポキシ基含有単量体としてメタクリル酸グリシジルを用いた、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体(E−GMA共重合体)が、本発明の樹脂組成物の耐衝撃性をより向上させるなどの点で好ましい。
市販品の例としては、住友化学社製「ボンドファースト(登録商標)」などが挙げられる。該共重合体中のGMA単位の含有量は、3〜15重量%程度である。また、これらの成分Dは、2種以上混合して使用してもよい。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物において、成分Dの含有量は、前記樹脂組成物全量を基準として、0.4重量%以上、好ましくは0.5重量以上、より好ましくは0.6重量%以上である。また、成分Dの含有量は、15重量%以下、好ましくは13重量%以下、より好ましくは10重量%以下である。該含有量が0.4重量%未満であると、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物のブロー成形などの押出成形に必要な溶融張力が低下する。一方、成分Dの含有量が15重量%を超えると、耐熱性が低下する。
(5)成分(E):エラストマー
本発明において用いられる成分(E)のエラストマー(以下、単に成分Eともいう。)は、特に限定するものではなく、各種エラストマー、具体的には、公知のエチレン系エラストマーやスチレン系エラストマーなどを使用できる。
これらの成分Eは、2種以上混合して使用してもよい。
エチレン系エラストマーとしては、エチレン・α−オレフィン共重合体やエチレン・α−オレフィン・ジエン三元共重合体などが挙げられる。
具体例としては、エチレン・プロピレン共重合体(エチレンプロピレンラバー;EPR)、エチレン・ブテン共重合体(EBR)、エチレン・ヘキセン共重合体(EHR)、エチレン・オクテン共重合体(EOR)、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体(EPDM)などが挙げられる。
これらのエチレン系エラストマーの製造法は、特に限定されるものではなく、公知の方法、条件の中から適宜に選択される。
また、市販品(例えば、エチレン・ブテン共重合体(EBR)である、三井化学社製「タフマー A4050S)を使用することもできる。
また、スチレン系エラストマーとしては、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体またはこれらの水素添加物などを使用できる。好ましくは、ポリスチレン構造を有するAセグメントの含量が1〜80重量%、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは7〜35重量%であり、エチレン・ブテンまたはエチレン・プロピレン構造を示すBセグメントと共に、次式の構造を構成するブロック共重合体などを使用できる。
A−B または、 A−B−A
Aセグメントの含有量が80重量%を超えると、耐衝撃性が劣る。尚、ポリスチレン構造単位の含有量は、赤外スペクトル分析法、13C−NMR法などの常法によって測定される値である。
具体例としては、スチレン・ブタジエン・スチレン共重合体(SBS)、スチレン・イソプレン・スチレン共重合体(SIS)、水添スチレン・ブタジエンラバー(HSBR)、スチレン−エチレン・ブチレン共重合体(SEB)、スチレン−エチレン・プロピレン共重合体(SEP)、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレン共重合体(SEPS)、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレン共重合体(SEEPS)、スチレン−ブタジエン・ブチレン−スチレン共重合体(SBBS)、スチレン−エチレン・ブチレン−エチレン共重合体(SEBC)などが挙げられる。
また、他の水添ポリマー系、例えば、エチレン−エチレン・ブチレン−エチレン共重合体(CEBC)なども使用できる。
ここで、例えば、ブロック構造を有するエラストマー共重合体は、前記構造式に示すようなトリブロック構造とジブロック構造の混合物であってもよい。これらのブロック共重合体は、一般的なアニオンリビング重合法などで製造することができる。これには、逐次的にスチレン、ブタジエン、スチレンを重合し、トリブロック体を製造した後に、水添する方法(SEBSの製造方法)や、スチレン−ブタジエンのジブロック共重合体をはじめに製造した後、カップリング剤を用いてトリブロック体にした後、水添する方法などがある。また、ブタジエンの代わりにイソプレンを用いることにより、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック体の水素添加物(SEPS)も製造することができる。
また、市販品を使用することもでき、例えば、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)の例としては、クレイトンポリマー社製の「クレイトン G1651H」を挙げることができる。
これらの成分Eの中では、エチレン・ブテン共重合体(EBR)、エチレン・オクテン共重合体(EOR)、水添スチレン・ブタジエンラバー(HSBR)、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)及びスチレン−エチレン・プロピレン−スチレン共重合体(SEPS)が好ましい。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有樹脂組成物において、用いられる成分Eの含有量は、前記樹脂組成物全量に対して、好ましくは1重量%以上、より好ましくは2重量%以上、さらに好ましくは3重量%以上である。また、成分Eの含有量は、好ましくは30重量%以下、より好ましくは25重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下である。成分Eが1重量%未満であると、前記樹脂組成物及び押出成形体の耐衝撃性が低下する傾向がある。また、30重量%を超えると、耐熱性及び剛性が低下する傾向がある。
(6)成分(F):任意成分
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物には、前記の成分A〜D(場合により、成分A〜E)の他に、必要に応じて、本発明の効果が著しく損なわれない範囲内で、成分(F)の任意成分(以下、単に成分Fともいう。)が配合されていてもよい。
成分Fしては、フィラー、着色するための顔料、フェノール系、イオウ系、リン系などの酸化防止剤、帯電防止剤、ヒンダードアミンなどの光安定剤、紫外線吸収剤、有機アルミやタルクなどの各種造核剤、分散剤、中和剤、発泡剤、金属不活性化剤、滑剤、難燃剤、成分A〜D以外の熱可塑性樹脂、成分E以外のエラストマーなどを挙げることができる。
成分Fは、成分A〜Eと同時、或いは、後記する工程(I)及び工程(II)のどちらの段階で、添加しても構わない。
ここで、成分Fとしてのフィラーは、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物及び押出成形体の耐熱性、剛性や寸法安定性などの向上に有効である。
フィラーとしては、公知の無機や有機の各種フィラー、例えば、シリカ、ケイ藻土、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、ワラストナイト、カーボンブラック、木粉、塩基性硫酸マグネシウム繊維(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、炭素繊維、ガラス繊維、綿などの天然繊維、ポリエステルなどの合成繊維などが挙げられ、中でも、タルクやポリエステル系合成繊維は、前記効果が大きいなどの点から好ましい。
2.製造方法
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物は、前記した各配合成分を、前記の配合比率で混合、溶融混練することにより、製造することができる。各成分は、単軸押出機、2軸押出機、バンバリーミキサー、ロール練機などの従来公知の溶融混練装置を用いて複合化されるが、工業的な経済性などを考慮する場合、2軸押出機が最も好ましく使用される。
2軸押出機としては、例えば、日本製鋼所社製のTEX30αを用いて溶融混練することができる。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物は、好ましくは下記工程(I)と、工程(II)とを含む製造方法により得ることができる。
工程(I)は、成分(C):MFR(190℃、21.18N)が1〜7g/10分であるポリ乳酸系樹脂と、成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂とを、溶融混練する工程であり、また、工程(II)は、工程(I)で得られた溶融混練樹脂組成物と、成分(A):ポリプロピレン樹脂と、成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂及び/またはヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂とを、溶融混練する工程である。
尚、工程(II)において、さらに樹脂組成物全量に対して、成分(E)であるエラストマーを1〜30重量%、溶融混練するのが好ましい。また、成分Fは、前記の様に、工程(I)と工程(II)のどちらの段階で添加しても構わない。
工程(I)と工程(II)とは、断続的に行っても、連続的に行ってもよい。複数の押出機を使って、工程(I)と工程(II)とをそれぞれ行っても、一台の押出機を使って工程(I)を行った後、工程(II)を行うこともできる。例えば、一台の押出機の前段で成分Cと成分Dを混練し、サイドフィードで成分A、成分B、さらに場合により、成分E及び/または成分Fを供給添加して、押出機の後段で押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を得たり、また例えば、押出機の前段で成分Aと成分B、さらに場合により、成分E及び/または成分Fとを混練し、予め別部分(付帯押出機など)にて溶融混練(すなわち工程(I))した成分Cと成分Dとの溶融樹脂混練物をサイドフィードで添加し、後段で押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を得ることもできる。
また、例えば、2軸混練機サイドフィード法においては、成分A、成分B、さらに場合により、成分E及び/または成分Fは、スクリュー先端側に設置したサイドフィーダーを用いて、サイドフィード法により供給する。すなわち、工程(I)での成分C及び成分Dは、混練機の根元から供給して2軸混練部前半部分で溶融混練し、工程(II)での成分A、成分B、さらに場合により、成分E及び/または成分Fは、サイドフィーダーを用いて供給し、2軸混練部後半部分で溶融混練し、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を得ることができる。
工程(I)及び工程(II)での溶融混練は、溶融混練温度(樹脂温度)を240℃以下にすることが好ましく、200℃以下がより好ましく、190℃以下がさらに好ましい。溶融混練温度が前記範囲外であると、ポリ乳酸の粘度が上昇し易いなどにより、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレンのブロー成形などの押出成形に必要な溶融張力が低下する傾向がある。また、前記溶融混練温度の下限は、前記各成分を十分に溶融混練できれば、特に限定されないが、170℃であることが好ましい。
前記溶融混練が可能な温度未満であると、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有樹脂組成物の製造(溶融混練)が困難となったり、得られる性能が不十分となるおそれがある。
II.押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物の押出成形体
本発明の押出成形用ポリプロピレン樹脂組成物は、高溶融張力などの性能を有するため各種押出成形用に好適に用いることができる。すなわち、ブロー(中空)成形、シート成形、異型押出成形、フィルム成形などの押出成形に、高い適用性を有する。例えば、ブロー成形によれば、後記する各種のブロー成形体を製造でき、また、シート成形は、大型発泡シ−ト、内装部材(デッキボ−ド、トノカバ−)などの工業部品、製品などの製造に、好適に用いられる。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物は、植物由来成分を含み、物性のバランスに優れることに加え、押出成形性、特にブロー成形性に優れているため、通常のブロー成形機により成形されて、各種のブロー成形体を容易に形成することが可能である。これらのブロー成形体としては、インストルメントパネル、トリム、バンパー、ガーニッシュなどの自動車内外装部品、テレビケースなどの家電機器部品、建機や農機用のルーフ、ボンネット、パレットなどの各種工業用部品や製品が挙げられ、広範囲の市場などにおいて、好適に用いられる。また、本来、ポリプロピレン系樹脂組成物は、熱可塑性樹脂であるため、繰り返し使用が可能で、マテリアルリサイクルに適した材料といえるが、本発明の様にフィラーレスも実現することができることなどにより、サーマルリサイクルに対しても、有用な材料とすることが可能となり、地球環境保護のためのリサイクル運動を推進していく上で、工業的価値は大きい。
以下に実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、これによって限定されるものではない。
尚、実施例における各種物性の測定は、下記要領に従った。また、用いた材料を下記に示す。
1.測定方法
(1)MFR
JIS K7210に準拠し、21.18N(2.16kg)荷重にて、230℃の温度で測定した。尚、成分(C)のポリ乳酸系樹脂と成分(D)のエポキシ変性ポリオレフィン系樹脂は、21.18N(2.16kg)荷重にて、190℃の温度で測定した。
(2)曲げ弾性率
ISO178(JIS K7171「プラスチック−曲げ特性の求め方」)に準拠し、測定雰囲気温度23℃において、曲げ速度2mm/分で測定した。
(3)溶融張力(MT)(単位;g):
東洋精機製作所社製キャピログラフを使用して、温度190℃に加熱した直径10mmのシリンダーに樹脂を入れ、押し込み速度10mm/分で溶融樹脂を直径2.095mm、長さ8mmのオリフィスから押し出した樹脂を速度4m/分で引き取り、溶融張力を測定した。
(4)熱変形温度(HDT)
ISO75−2(JIS K7191−2「プラスチック−荷重たわみ温度の求め方−第2部:プラスチック及びエボナイト」)に準拠(曲げ応力=0.45MPa)して、熱変形温度を測定した。
(5)シャルピー衝撃試験(ノッチ付)
JIS K7111に準拠して、シャルピー衝撃強度を測定した。測定雰囲気温度は、23℃であった。
2.材料
(1)成分(A):ポリプロピレン樹脂
(i)A−1:日本ポリプロ社製のMFRが0.5g/10分、Mw/Mnが6、アイソタクチックペンタッド分率が0.967のプロピレンホモポリマー(3段重合品であり、重合比率は一段目/二段目/三段目=35/33/32(重量%)、各段の[η]は一段目/二段目/三段目=2.0/3.7/5.8である。)。曲げ弾性率は、2300MPaである。
(ii)A−2:日本ポリプロ社製のMw/Mnが8のプロピレンホモポリマー部分を有し、プロピレン・エチレンコポリマー部分の割合が4重量%であり、MFRが0.5g/10分のプロピレン・エチレンブロックコポリマー。曲げ弾性率は、2000MPaである。
(iii)A−3:日本ポリプロ社製のMw/Mnが8.6のプロピレンホモポリマー部分を有し、プロピレン・エチレンコポリマー部分の割合が18重量%であり、MFRが0.5g/10分のプロピレン・エチレンブロックコポリマー。曲げ弾性率は、1200MPaである。
(iv)A−4:日本ポリプロ社製のMw/Mnが4.5のプロピレンホモポリマー部分を有し、プロピレン・エチレンコポリマー部分の割合が8重量%であり、MFRが2.5g/10分のプロピレン・エチレンブロックコポリマー。曲げ弾性率は、1700MPaである。
(2)成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂
(i)B−1:アルケマ社製の「OREVAC CA100」(無水マレイン酸グラフト率=0.8重量%)。
(3)成分(C):ポリ乳酸系樹脂
(i)C−1:ユニチカ社製の「テラマック TP−4000」(ポリ乳酸(PLA)。MFR(190℃、21.18N)=3g/10分)。
(4)成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂
(i)D−1:住友化学社製の「ボンドファースト E」(エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体(E−GMA共重合体)。GMA含量=12重量%。MFR(190℃、21.18N)=3g/10分)。
(5)成分(E):エラストマー
(i)E−1:クレイトンポリマー社製の「クレイトン G1651H」(スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)。スチレン含量=33重量%)。
(ii)E−2:三井化学社製の「タフマー A4050S」(エチレン・ブテン共重合体(EBR)。ブテン含量=32重量%。MFR(230℃、21.18N)=7g/10分)。
3.実施例及び比較例
[実施例1]
工程(I)で、成分CとしてC−1を90重量%と、成分DとしてD−1を10重量%を配合した混合物100重量部に対して、安定剤として、フェノール系酸化防止剤(BASF社製IRGANOX1010)0.1重量部、リン系酸化防止剤(BASF社製IRGAFOS168)0.05重量部をブレンドし、同方向回転2軸押出機(日本製鋼所社製:TEX30α)を用いて、スクリュー回転数300rpm、押出レート10kg/H、混練温度180℃で溶融混練し、溶融混練樹脂組成物を得た。
工程(II)は、工程(I)で得た溶融混練樹脂組成物33重量%(樹脂成分として成分Cが29.7重量%、成分Dが3.3重量%)、成分AとしてA−1を61重量%、成分BとしてB−1を1重量%及び成分EとしてE−1を5重量%を配合した混合物100重量部に対して、酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤(BASF社製IRGANOX1010)0.1重量部、リン系酸化防止剤(BASF社製IRGAFOS168)0.05重量部をブレンドし、同方向回転2軸押出機(日本製鋼所社製:TEX30α)を用いて、スクリュー回転数300rpm、押出レート10kg/H、混練温度180℃で溶融混練し、溶融混練樹脂組成物を得た。
得られたペレットを用いて、金型温度40℃、シリンダー温度200℃の条件で射出成形し、ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物の各種試験片とした。得られた試験片を用いて、前記の方法により、各種物性を評価した。評価結果を表1に示す。
[実施例2]
実施例1において、工程(II)にて、工程(I)で得た溶融混練樹脂組成物22重量%(樹脂成分として成分Cが19.8重量%、成分Dが2.2重量%)を配合し、成分AとしてA−1を72重量%配合した以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
[実施例3]
実施例1において、成分AをA−2に替えた以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
[実施例4]
実施例1において、成分EをE−2に替えた以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
[実施例5]
実施例1において、成分AとしてA−1を66重量%配合し、成分Eを配合しなかった以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
[比較例1]
実施例1において、成分Aとして、その比較対照化合物成分であるA−3に替えた以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
[比較例2]
実施例1において、成分Aとして、その比較対照化合物成分であるA−4に替えた以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
[比較例3]
実施例1において、工程(I)にて、成分Dを配合せず、成分CのC−1を100重量部に対し、実施例1と同様の安定剤を処方して、溶融混練し、工程(II)にて、工程(I)で得た溶融混練樹脂組成物30重量%(樹脂成分として成分Cが30重量%)、成分AとしてA−1を64重量%配合した以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
[比較例4]
実施例1において、成分AとしてA−1を62重量%配合し、成分Bを配合しなかった以外は、実施例1と同様に、溶融混練樹脂組成物を得て、実施例1に従って評価を行った。評価結果を表1に示す。
Figure 2012067148
[評価]
表1より明らかな様に、本発明の必須構成要件における各規定を満たす実施例1〜5に示す押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物は、何れも良好な流動性(MFR)、曲げ弾性率、溶融張力、熱変形温度及び衝撃強度を有している。このため、ブロー成形用などの押出成形用材料に好適である。
一方、比較例1〜4に示す押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物は、これらの性能バランスが不良で見劣りしている。
例えば、比較対照化合物成分である成分A:A−3を配合した比較例1において、溶融張力は良好であるが、曲げ弾性率、熱変形温度及び衝撃強度が実施例1と著しい差異が生じた。これは、成分Aが本発明の要件を満たすことが必須であることを示している。
また、比較対照化合物成分である成分A:A−4を配合した比較例2において、曲げ弾性率及び熱変形温度は良好であるが、流動性、溶融張力及び衝撃強度が実施例1と著しい差異が生じた。該例は、溶融張力が著しく小さいため、ブロー成形性などの押出成形性は、不良と考察される。これは、成分Aが本発明の要件を満たすことが必須であることを示している。
また、成分Dを配合しない比較例3において、流動性、曲げ弾性率、熱変形温度及び衝撃強度は良好であるが、溶融張力が実施例1と著しい差異が生じた。該例も溶融張力が小さいため、ブロー成形性などの押出成形性は、不良と考察される。これは、成分Dが本発明の要件を満たすことが必須であることを示している。
また、成分Bを配合しない比較例4において、曲げ弾性率及び熱変形温度は良好であるが、流動性、溶融張力及び衝撃強度が実施例1と著しい差異が生じた。該例も溶融張力が小さいため、ブロー成形性などの押出成形性は、不良と考察される。これは、成分Bが本発明の要件を満たすことが必須であることを示している。
本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物は、優れた曲げ弾性率、耐熱性及び耐衝撃性を持ち、また、ブロー成形などの押出成形をする際に必要な溶融特性を有するため、ブロー成形体などの押出成形体を容易に形成することができ、各種工業部品分野、特に薄肉化、高機能化、大型化された各種押出成形体、例えば、インストルメントパネル、トリム、バンパー、ガーニッシュなどの自動車用内外装部品、テレビケースなどの家電機器部品、建機や農機用のルーフ、ボンネット、パレットなどの各種用途に好適に用いることができる。
また、本発明の製造方法によれば、前記押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を容易に製造することができる。
従って、本発明の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物、その製造方法及びそれからなる押出成形体は、産業上大いに有用である。

Claims (10)

  1. 下記の成分(A)30〜89.5重量%と、成分(B)0.1〜5重量%と、成分(C)10〜50重量%と、成分(D)0.4〜15重量%とを含有する樹脂組成物であって、
    メルトフローレート(230℃、21.18N)が5g/10分以下、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1500MPa以上、190℃の溶融張力が10g以上、ISO75−2に準拠して測定された熱変形温度が80℃以上であることを特徴とする押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物。
    成分(A):メルトフローレート(230℃、21.18N)が10g/10分以下であり、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1800〜2600MPaであるポリプロピレン樹脂
    成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂及び/またはヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂
    成分(C):メルトフローレート(190℃、21.18N)が1〜7g/10分であるポリ乳酸系樹脂
    成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂
  2. さらに、樹脂組成物全量に対して、成分(E)であるエラストマーを1〜30重量%含有することを特徴とする請求項1に記載の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物。
  3. 成分(A)のポリプロピレン樹脂は、プロピレンホモポリマー(A1)であって、プロピレンを少なくとも2段階に単独重合し、各段階で生成する重合体部分のうち、分子量の最も高い重合体部分の極限粘度を[η]、分子量の最も低い重合体部分の極限粘度を[η]としたとき、[η]と[η]とが関係式(1)を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物。
    3.0≦[η]−[η]≦6.5 ・・・(1)
  4. 成分(B)は、無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂であり、酸量が無水マレイン酸換算で0.05〜10重量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物。
  5. 成分(C)は、ポリ乳酸であり、且つL−乳酸またはD−乳酸を主成分とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物。
  6. 成分(D)は、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物。
  7. 下記の工程(I)及び(II)を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の押出成形用ポリ乳酸含有樹脂組成物の製造方法。
    工程(I):下記の成分(C)10〜50重量%と成分(D)0.4〜15重量%とを溶融混練する工程
    工程(II):前記工程(I)で得られた溶融混練樹脂組成物に、下記の成分(A)30〜89.5重量%と、成分(B)0.1〜5重量%とを溶融混練する工程
    成分(A):メルトフローレート(230℃、21.18N)が10g/10分以下であり、ISO178に準拠して測定された曲げ弾性率が1800〜2600MPaであるポリプロピレン樹脂
    成分(B):無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂及び/またはヒドロキシ変性ポリオレフィン系樹脂
    成分(C):メルトフローレート(190℃、21.18N)が1〜7g/10分であるポリ乳酸系樹脂
    成分(D):エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂
  8. 工程(II)において、さらに樹脂組成物全量に対して、成分(E)であるエラストマーを1〜30重量%、溶融混練することを特徴とする請求項7に記載の押出成形用ポリ乳酸含有樹脂組成物の製造方法。
  9. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物を押出成形してなる成形体。
  10. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の押出成形用ポリ乳酸含有ポリプロピレン樹脂組成物をブロー成形してなる成形体。
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