JP4650338B2 - 生分解性樹脂部材の補強方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、乳酸系ポリマーは耐熱性が低く、乳酸系ポリマーの成形体について耐熱性を高める方法が望まれていた。
<1> L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置し、前記ポリ−L−乳酸及び前記ポリ−D−乳酸の融点以上の温度で加熱圧着する工程を含む生分解性樹脂部材の補強方法である。
したがって、ポリ−L−乳酸及びポリ−D−乳酸の融点以上となるように加熱して、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸とを混合させる。
また、本発明は、
<4> L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置し、前記ポリ−L−乳酸及び前記ポリ−D−乳酸の融点以上の温度で加熱圧着されてなる生分解性樹脂部材である。また、
<5> D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置し、前記ポリ−L−乳酸及び前記ポリ−D−乳酸の融点以上の温度で加熱圧着されてなる生分解性樹脂部材である。
生分解性樹脂部材1は、D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料、又はL−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料、により構成される。ポリ−D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸とは、D−乳酸70〜100モル%とL−乳酸又は乳酸以外の共重合モノマー0〜30モル%とから構成されるものである。一方、L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸とは、L−乳酸70〜100モル%とD−乳酸又は乳酸以外の共重合モノマー0〜30モル%とから構成されているものをいう。
共重合モノマー成分としては、例えば、ラクチドと共重合が可能なオキシカルボン酸、カルボン酸エステル、ラクトン、ジカルボン酸、多価アルコール等を適用することができ、更にこれら成分から構成され、エステル結合形成性の官能基を有するポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート等も適用することができる。なお、共重合モノマー成分も生分解性であることが望ましい。このような共重合モノマー成分としては、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸などを挙げることができる。
更に、得られるポリ乳酸の分子量を増大させるために鎖延長剤を用いることもできる。
生分解性繊維としては、天然繊維、例えば、麻、綿、ケナフ等、又は生分解性樹脂より形成した繊維を用いることができる。この複合体において、ポリ乳酸と生分解性繊維の比率は7:3〜3:7であることが好ましい。
これにより、ステレオコンプレックスの形成という化学的な結合に加え、物理的にも結合することになるので、より強固に部材同士を接合することができる。
発泡体の製造方法は、公知の方法を適宜選択して適用することができる。なかでも、発泡剤を用いて押出機から押出すと同時に発泡させる押出発泡法を用いることが好ましい。発泡剤としては、蒸発により発泡させる蒸発型発泡剤、例えばブタン、ペンタン、プロパン等の炭化水素や、塩化メチル、クロロジフルオロメタン等のハロゲン化合物や炭酸ガス、窒素ガスが挙げられる。これらの発泡剤の添加量は、樹脂組成物に対して0.1〜30質量%が好ましい。
発泡成形物の着色その他の変成のために、顔料、難燃剤、充填剤等を加えてもよい。
発泡倍率は成形する容器によって異なるが、1.5〜20倍が好ましい、さらに好ましくは5〜15倍である。
補強シート2は、L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料又はD−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成される。ここでいう、「L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸」及び「D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸」は、生分解性樹脂部材1で示したものと同義であり、重合方法等も同様である。
なお、本発明では、生分解性樹脂部材1がポリ−D−乳酸を含む生分解性材料によって構成される場合には、補強シート2はポリ−L−乳酸で構成され、生分解性樹脂部材1がポリ−L−乳酸を含む生分解性材料によって構成される場合には、補強シート2はポリ−D−乳酸で構成される。
本発明における接合では、L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置するか、あるいはD−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置して、加熱圧着する工程を少なくとも含む。
ポリ−L−乳酸は左巻きらせん構造を有するのに対し、ポリ−D−乳酸は右巻きらせん構造を有するため、これらが分子レベルで均一に混合すると、2成分間に立体特異的な結合が生じる。この立体特異的な結合は、ポリ−L−乳酸あるいはポリ−D−乳酸単独の場合に形成される結晶構造よりも、緊密かつ強固な結晶構造を形成する。この立体特異的な結合によって生成した結晶構造をステレオコンプレックスという。ステレオコンプレックスの形成により、生分解性樹脂部材1と補強シート2とが化学的に接合する。
したがって、補強シート2を生分解性樹脂部材1に接合させ、且つ補強シート2の厚さ方向において充分にステレオコンプレックスを形成させるには、生分解性樹脂部材1に補強シート2を配置した状態で、全体を、ポリ−D−乳酸とポリ−L−乳酸とが均一に混合するように加熱して溶融する。具体的には、ポリ−D−乳酸及びポリ−L−乳酸の融点以上の温度に加熱し、より具体的には、170℃〜220℃であることがより好ましく、180℃〜210℃であることが更に好ましい。但し、生分解性樹脂部材1や補強シート2が、ポリ−D−乳酸又はポリ−L−乳酸のほかにケナフ繊維を含有する場合、ケナフ繊維の熱劣化を防ぐために、加熱温度は190℃以下とすることが望ましい。
このときに加えられる圧力は、生分解性樹脂部材1の強度や補強シート2の強度を勘案して適宜圧力を調節することが好ましく、例えば10MPa〜20MPaの圧力を加えることができる。
<生分解性樹脂部材−1の作製>
ポリ−L−乳酸(トヨタ自動車製、商品名:U’z−B0、融点168℃)300gと、ケナフ繊維200gとを用いて圧縮成形を行い、縦150.0mm×横50.0mm×厚さ2.0mmの生分解性樹脂部材−1を作製した
前記ポリ−D−乳酸(PURAC社製、商品名:PURASORB PD、融点192℃)の短繊維(1.7T51mm)を用い、目付量を100g/m2、300g/m2、500g/m2とし、厚み2.0mmの不織布を製造し、補強シートを成形した。
生分解性樹脂部材−1の表面に補強シートを配置してクリップで圧着しながら、185℃で3分間加熱した。
<生分解性樹脂部材−2の作製>
ポリ−D−乳酸(PURAC社製、商品名:PURASORB PD、融点192℃)300gと、ケナフ繊維200gとを用いて圧縮成形を行い、縦150.0mm×横50.0mm×厚さ2.0mmの生分解性樹脂部材−2を作製した
前記ポリ−D−乳酸(PURAC社製、商品名:PURASORB PD、融点192℃)の短繊維(1.7T51mm)を用い、目付量を100g/m2、300g/m2、500g/m2とし、厚み2.0mmの不織布を製造し、補強シートを成形した。
生分解性樹脂部材−2の表面に補強シートを配置してクリップで圧着しながら、185℃で3分間加熱した。
得られたサンプルについて、株式会社島津製作所 島津オートグラフ(AG−20KNG)を使用し、クロスヘッド移動度:2.0mm/minで、曲げ試験を行い、曲げ強度を測定した。
2 補強シート
Claims (5)
- L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置し、前記ポリ−L−乳酸及び前記ポリ−D−乳酸の融点以上の温度で加熱圧着する工程を含む生分解性樹脂部材の補強方法。
- D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置し、前記ポリ−L−乳酸及び前記ポリ−D−乳酸の融点以上の温度で加熱圧着する工程を含む生分解性樹脂部材の補強方法。
- 前記生分解性樹脂部材が、発泡体、又はポリ乳酸と生分解性繊維の複合体、であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の生分解性樹脂部材の補強方法。
- L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置し、前記ポリ−L−乳酸及び前記ポリ−D−乳酸の融点以上の温度で加熱圧着されてなる生分解性樹脂部材。
- D−乳酸を主成分とするポリ−D−乳酸を含む生分解性材料で構成された生分解性樹脂部材の表面に、L−乳酸を主成分とするポリ−L−乳酸を含む生分解性材料で構成された補強シートを配置し、前記ポリ−L−乳酸及び前記ポリ−D−乳酸の融点以上の温度で加熱圧着されてなる生分解性樹脂部材。
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