本発明で用いられるポリ乳酸樹脂とは、L−乳酸および/またはD−乳酸を主たる構成成分とするポリマーであるが、乳酸以外の他の共重合成分を含んでいてもよく、共重合成分としては、50モル%未満であり、耐熱性の点から、30モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましい。かかる他の共重合成分単位としては、例えば、多価カルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトンなどが挙げられ、具体的には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、フマル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、5−テトラブチルホスホニウムスルホイソフタル酸などの多価カルボン酸類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘプタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ビスフェノールA、ビスフェノールにエチレンオキシドを付加反応させた芳香族多価アルコール、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、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどの多価アルコール類、グリコール酸、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、6−ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸類、およびグリコリド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトンなどのラクトン類などを使用することができる。
本発明においては、耐熱性の点から、乳酸成分の光学純度が高いポリ乳酸樹脂を用いることが好ましい。すなわち、ポリ乳酸樹脂の総乳酸成分の内、L体が80%以上含まれるかまたはD体が80%以上含まれることが好ましく、L体が90%以上含まれるかまたはD体が90%以上含まれることがさらに好ましく、L体が95%以上含まれるかまたはD体が95%以上含まれることが特に好ましく、L体が98%以上含まれるかまたはD体が98%以上含まれることが最も好ましい。また、L体またはD体の含有量の上限は通常100%以下である。
ポリ乳酸樹脂の製造方法としては、公知の重合方法を用いることができ、乳酸からの直接重合法およびラクチドを介する開環重合法などを用いることができる。
ポリ乳酸樹脂の分子量や分子量分布については、実質的に成形加工が可能であれば、特に限定されるものではないが、重量平均分子量としては、好ましくは1万以上、より好ましくは4万以上、さらに好ましくは8万以上、特に好ましくは10万以上であるのがよい。上限は特に制限されないが、好ましくは50万以下、さらに好ましくは30万以下、より好ましくは25万以下であることが望ましい。ここでいう重量平均分子量とは、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリメタクリル酸メチル(PMMA)換算の重量平均分子量である。
ポリ乳酸樹脂の融点については、特に限定されるものではないが、120℃以上であることが好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。
本発明で用いられる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂が挙げられる。なお、本発明において、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度とは、ASTM法D648規格に従い、3.2mm厚みの試験片を用いて測定した値である。
本発明で用いられる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂としては、特にポリ乳酸樹脂と配合した場合に耐熱性に優れ、かつ透明性が高いという点でアクリル系樹脂を用いる。ビニル単量体としてメタクリル酸メチルを用いて得られるポリメチルメタクリレートがより好ましく、他のビニル系単量体を共重合したポリメチルメタクリレート共重合体であることがさらに好ましい。その他のビニル系単量体としては、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o−エチルスチレン、p−エチルスチレン、p−t−ブチルスチレンなどの芳香族ビニル系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルなどのシアン化ビニル系単量体、イタコン酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、スチレン−p−グリシジルエーテル、p−グリシジルスチレン、無水マレイン酸、マレイン酸モノエチルエステル、イタコン酸、無水イタコン酸、フタル酸、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミドなどのN−置換マレイミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸アミノエチル、アクリル酸プロピルアミノエチル、メタクリル酸、メタクリル酸シクロへキシル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸エチルアミノプロピル、メタクリル酸フェニルアミノエチル、メタクリル酸シクロヘキシルアミノエチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸ブチル、N−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、N−メチルアリルアミン、p−アミノスチレン、2−イソプロペニル−オキサゾリン、2−ビニル−オキサゾリン、2−アクロイル−オキサゾリンおよび2−スチリル−オキサゾリンなどが挙げられ、これらのビニル系単量体は単独または2種以上を用いることができる。また、耐熱性の点で、ポリメチルメタクリレート共重合体としては、特に、マレイン酸無水物、グルタル酸無水物、マレイミド環などの環構造単位を主鎖に含有する共重合体が好ましく、ポリメチルメタクリレートと併用することがより好ましい。このようなポリメチルメタクリレート共重合体としては、公知の方法に従って製造することができる。他のビニル系単量体成分単位量としては、好ましくは30モル%以下、より好ましくは20モル%以下共重合した共重合体が好ましい。
本発明で用いられる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂としては、ポリメチルメタクリレートを含むものであることが好ましく、重量平均分子量5万〜45万、ガラス転移温度80℃以上およびシンジオタクチシチー40%以上であるポリメチルメタクリレートを少なくとも1種以上含むものであることが好ましい。
このような条件を満たすポリメチルメタクリレートを用いることで、ポリ乳酸系樹脂との分子間相互作用が増大し親和性が向上するため、耐熱性向上効果が大きくなり、透明性、耐熱性および流動性に優れた樹脂組成物を得ることができる。
本発明で用いられる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂が、ポリメチルメタクリレートを含むものである場合には、耐熱性および成形性に優れるという点で、ポリメチルメタクリレートの少なくとも1種が、重量平均分子量5万〜45万であることが好ましく、7万〜20万がより好ましく、9万〜15万がさらに好ましい。ここでいう重量平均分子量とは、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたGPCで測定したポリメチルメタクリレート(PMMA)換算の重量平均分子量である。
本発明で用いられる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂が、ポリメチルメタクリレートを含むものである場合には、耐熱性に優れるという点で、ポリメチルメタクリレートの少なくとも1種が、ガラス転移温度80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上がさらに好ましく、110℃以上が特に好ましく、120℃以上が最も好ましい。上限は特に限定されないが、成形性の点で、150℃以下が好ましい。ここでいうガラス転移温度は、JISK7121に記載されている方法に従って測定した値であり、DSC測定により、20℃/分で昇温した時の中間点ガラス転移温度である。さらに、本発明においては、ポリメチルメタクリレートは、ガラス転移温度110℃以上であるポリメチルメタクリレートを少なくとも1種含むものであることが好ましい。
本発明で用いられる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂が、ポリメチルメタクリレートを含むものである場合には、耐熱性に優れるという点で、ポリメチルメタクリレートの少なくとも1種が、シンジオタクチシチー40%以上が好ましく、45%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましく、60%以上が特に好ましく、流動性の点で、90%以下が好ましく、80%以下がより好ましい。また、耐熱性に優れるという点で、ポリメチルメタクリレートの少なくとも1種が、ヘテロタクチシチー45%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、35%以下であることがさらに好ましく、30%以下であることが特に好ましい。また、耐熱性に優れるという点で、ポリメチルメタクリレートの少なくとも1種が、アイソタクチシチー20%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましく、5%以下であることが特に好ましい。ここでいうシンジオタクチシチー、ヘテロタクチシチー、アイソタクチシチーとは、溶媒として、重水素化クロロホルムを用いた1H−NMR測定においてそれぞれ観察される0.9ppm、1.0ppm、1.2ppmの直鎖分岐のメチル基のピークの積分強度の合計を100%として、それぞれのピークの積分強度の割合を百分率で表すことにより算出できる値である。
本発明で用いられる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂が、ポリメチルメタクリレートを含むものである場合、下記条件の少なくとも一つを満たす2種以上のポリメチルメタクリレートを含むものであることが好ましい。
(a)ガラス転移温度の差が10℃以上
(b)シンジオタクチシチーの差が3%以上
このような条件を満たすポリメチルメタクリレートを用いることで、ポリ乳酸系樹脂との分子間相互作用が増大し親和性が向上するため、耐熱性向上効果が大きくなり、透明性、耐熱性および流動性に優れた樹脂組成物を得ることができる。
本発明において、耐熱性および流動性の点で、ガラス転移温度の差が15℃以上であることが好ましく、20℃以上であることがより好ましい。ガラス転移温度の差が10℃未満であると、耐熱性改良効果が不充分である。また、ガラス転移温度の差の上限は特に限定されないが、透明性の点で、60℃以下であることが好ましい。ここでいうガラス転移温度は、JIS K7121に記載されている方法に従って測定した値であり、DSC測定により、20℃/分で昇温した時の中間点ガラス転移温度である。
本発明において、耐熱性および流動性の点で、シンジオタクチシチーの差が5%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、10%以上であることがさらに好ましい。シンジオタクチシチーの差が3%未満であると、耐熱性改良効果が不充分である。また、シンジオタクチシチーの差の上限は特に限定されないが、透明性の点で、50%以下であることが好ましい。ここでいうシンジオタクチシチーとは、溶媒として、重水素化クロロホルムを用いた1H−NMR測定において、シンジオタクチシチー、ヘテロタクチシチー、アイソタクチシチーとしてそれぞれ観察される0.9ppm、1.0ppm、1.2ppmの直鎖分岐のメチル基のピークの積分強度の合計を100%として、それぞれのピークの積分強度の割合を百分率で表すことにより算出できる値である。
本発明において、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂が、ポリメチルメタクリレートを含むものであり、2種以上のポリメチルメタクリレートを用いる場合には、2種以上のポリメチルメタクリレートの組成は、特に限定されないが、耐熱性および流動性に優れるという点で、ガラス転移温度もしくはシンジオタクチシチーが最も高い値を示すポリメチルメタクリレートをポリメチルメタクリレート1とし、ガラス転移温度もしくはシンジオタクチシチーが最も低い値を示すポリメチルメタクリレートをポリメチルメタクリレート2として、ポリメチルメタクリレート1とポリメチルメタクリレート2の重量比(ポリメチルメタクリレート1/ポリメチルメタクリレート2)が10/90〜90/10であることが好ましく、60/40〜40/60であることがより好ましい。
本発明で用いる荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂は、ガラス転移温度+100℃の温度で、37.2Nでの荷重におけるメルトフローレート(MFR)が、0.1〜40g/10分であることが好ましく、成形加工性の点で、1〜30g/10分であることがより好ましく、2〜20g/10分であることがさらに好ましく、5〜15g/10分であることが特に好ましい。MFRが0.1g/10分未満では、成形加工性が低下する傾向にあり、40g/10分を越えると耐熱性向上効果が低下する傾向にある。
本発明において、ポリ乳酸樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂の配合比は、特に限定されるものではないが、重量比(ポリ乳酸樹脂/荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂)で99/1〜1/99であることが好ましく、70/30〜5/95であることがより好ましく、55/45〜10/90であることがさらに好ましく、55/45〜30/70であることが特に好ましい。このような配合比とすることで、耐熱性と透明性をバランスよく備えた樹脂組成物を得ることができる。
本発明においては、耐衝撃性に優れるという点で、耐衝撃性改良剤を添加することが好ましい。本発明で用いられる耐衝撃性改良剤とは、熱可塑性樹脂の耐衝撃性改良に用いることのできるものであれば特に制限されないが、室温でゴム弾性を示すゴム状物質のことであり、例えば、下記の各種耐衝撃性改良剤などから選ばれる少なくとも1種のものを用いることができる。
すなわち、耐衝撃性改良剤の具体例としては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体、エチレン−ブテン−1共重合体、各種アクリルゴム、エチレン−アクリル酸共重合体およびそのアルカリ金属塩(いわゆるアイオノマー)、エチレン−グリシジル(メタ)アクリレート共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体(例えば、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酸変性エチレン−プロピレン共重合体、ジエンゴム(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン)、ジエンとビニル単量体との共重合体(例えば、スチレン−ブタジエンランダム共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレンランダム共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、ポリブタジエンにスチレンをグラフト共重合せしめたもの、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体)、ポリイソブチレン、イソブチレンとブタジエンまたはイソプレンとの共重合体、天然ゴム、チオコールゴム、多硫化ゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、ポリエーテルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステル系エラストマーおよびポリアミド系エラストマーなどが挙げられる。さらに、各種の架橋度を有するものや、各種のミクロ構造、例えばシス構造、トランス構造などを有するもの、コア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成される多層構造重合体なども使用することができる。
また、本発明において、耐衝撃性改良剤としては、上記具体例に挙げた各種の(共)重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体およびグラフト共重合体などのいずれも用いることができる。さらに、これらの(共)重合体を製造するに際し、他のオレフィン類、ジエン類、芳香族ビニル化合物、アクリル酸、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルなどの単量体を共重合することも可能である。
これらの耐衝撃性改良剤の中でも、アクリル単位を含む重合体や、酸無水物基および/またはグリシジル基を持つ単位を含む重合体が好ましい。ここでいうアクリル単位の好適例としては、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挙げることができ、酸無水物基やグリシジル基を持つ単位の好適例としては、無水マレイン酸単位およびメタクリル酸グリシジル単位を挙げることができる。
本発明において、耐衝撃性改良剤としては、特に耐衝撃性に優れるという点で、コア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成される多層構造重合体がより好ましく、シェル層がメタクリル酸メチル単位および/またはアクリル酸メチル単位を含む重合体から構成される多層構造重合体であることがさらに好ましい。なお、本発明において、多層構造重合体とは、コア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成され、また、隣接する層が異種の重合体から構成される、いわゆるコアシェル型と呼ばれる構造を有する重合体である。また、多層構造重合体を構成する層の数は、特に限定されるものではなく、2層以上であればよく、3層以上または4層以上であってもよい。
本発明で用いられる多層構造重合体としては、内部に少なくとも1層以上のゴム層を有する多層構造重合体であることが好ましい。ここで、ゴム層の種類は、特に限定されるものではなく、ゴム弾性を有する重合体成分から構成されるものであればよい。例えば、(メタ)アクリル成分、シリコーン成分、スチレン成分、ニトリル成分、共役ジエン成分、ウレタン成分またはエチレンプロピレン成分などを重合させたものから構成されるゴムが挙げられる。好ましいゴムとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エチル単位、(メタ)アクリル酸ブチル単位、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル単位および(メタ)アクリル酸ベンジル単位などの(メタ)アクリル成分、ジメチルシロキサン単位やフェニルメチルシロキサン単位などのシリコーン成分、スチレン単位やα−メチルスチレン単位などのスチレン成分、アクリロニトリル単位やメタクリロニトリル単位などのニトリル成分またはブタンジエン単位やイソプレン単位などの共役ジエン成分を重合させたものから構成されるゴムである。また、これらの成分の他に、ジビニルベンゼン単位、(メタ)アクリル酸アリル単位またはブチレングリコールジアクリレート単位などの架橋性成分を共重合し架橋させた架橋ゴムも好ましい。これらの中でも、透明性および耐衝撃性の点で、ゴム層としては、架橋ゴムが好ましく、ガラス転移温度が0℃以下の架橋ゴムであることがより好ましく、このようなゴム層の種類としては、アクリル酸エチル単位、アクリル酸−2−エチルヘキシル単位、アクリル酸ブチル単位、アクリル酸ベンジル単位、メタクリル酸アリル単位を適宜選択し併用して用いることがさらに好ましく、メタクリル酸アリル単位をゴム層構成単位の0.005〜3重量%の範囲で用いるのが特に好ましい。
本発明において、多層構造重合体において、ゴム層以外の層の種類は、熱可塑性を有する重合体成分から構成されるものであれば特に限定されるものではないが、透明性、耐熱性および耐衝撃性の点で、ゴム層よりもガラス転移温度が高い重合体成分であることが好ましい。熱可塑性を有する重合体としては、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単位、グリシジル基含有ビニル系単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単位、脂肪族ビニル系単位、芳香族ビニル系単位、シアン化ビニル系単位、マレイミド系単位、不飽和ジカルボン酸系単位またはその他のビニル系単位などから選ばれる少なくとも1種以上の単位を含有する重合体が挙げられ、中でも、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単位、不飽和グリシジル基含有単位または不飽和ジカルボン酸無水物系単位から選ばれる少なくとも1種以上の単位を含有する重合体が好ましく、さらに不飽和グリシジル基含有単位または不飽和ジカルボン酸無水物系単位から選ばれる少なくとも1種以上の単位を含有する重合体がより好ましい。
不飽和カルボン酸アルキルエステル系単位としては、特に限定されるものではないが、(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましく使用される。具体的には、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチル、アクリル酸アミノエチル、アクリル酸プロピルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸エチルアミノプロピル、メタクリル酸フェニルアミノエチルまたはメタクリル酸シクロヘキシルアミノエチルなどが挙げられ、耐衝撃性を向上する効果が大きいという観点で、(メタ)アクリル酸メチルが好ましく使用される。これらの単位は単独ないし2種以上を用いることができる。
グリシジル基含有ビニル系単位としては、特に限定されるものではなく、(メタ)アクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、イタコン酸ジグリシジル、アリルグリシジルエーテル、スチレン−4−グリシジルエーテルまたは4−グリシジルスチレンなどが挙げられ、耐衝撃性を向上する効果が大きいという点で、(メタ)アクリル酸グリシジルが好ましく使用される。これらの単位は単独ないし2種以上を用いることができる。
不飽和ジカルボン酸無水物系単位としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水グルタコン酸、無水シトラコン酸または無水アコニット酸などが挙げられ、耐衝撃性を向上する効果が大きいという観点で、無水マレイン酸が好ましく使用される。これらの単位は単独ないし2種以上を用いることができる。
また、脂肪族ビニル系単位としては、エチレン、プロピレンまたはブタジエンなど、芳香族ビニル系単位としては、スチレン、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4−ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレンまたはハロゲン化スチレンなど、シアン化ビニル系単位としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルまたはエタクリロニトリルなど、マレイミド系単位としては、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(p−ブロモフェニル)マレイミドまたはN−(クロロフェニル)マレイミドなど、不飽和ジカルボン酸系単位として、マレイン酸、マレイン酸モノエチルエステル、イタコン酸、フタル酸など、その他のビニル系単位としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、N−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、N−メチルアリルアミン、p−アミノスチレン、2−イソプロペニル−オキサゾリン、2−ビニル−オキサゾリン、2−アクロイル−オキサゾリンまたは2−スチリル−オキサゾリンなどを挙げることができ、これらの単位は単独ないし2種以上を用いることができる。
本発明で用いられる多層構造重合体としては、シェル層の種類は、特に限定されるものではなく、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単位、グリシジル基含有ビニル系単位、脂肪族ビニル系単位、芳香族ビニル系単位、シアン化ビニル系単位、マレイミド系単位、不飽和ジカルボン酸系単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単位および/またはその他のビニル系単位などを含む重合体が挙げられ、透明性および耐衝撃性の点で、メタクリル酸メチル単位および/またはアクリル酸メチル単位を含む重合体から構成される多層構造重合体であることが好ましい。
本発明で用いられる多層構造重合体としては、上述した条件を満たすものとして、市販品を用いてもよく、また、公知の方法により作製することもできる。
市販品としては、例えば、三菱レイヨン製”メタブレン”、カネカ製”カネエース”、ロームアンドハース製”パラロイド”、ガンツ化成製”スタフィロイド”またはクラレ製”パラフェイス”などが挙げられ、これらは、単独ないし2種以上を用いることができる。
公知の方法としては、乳化重合法がより好ましい。製造方法としては、まず所望の単量体混合物を乳化重合させてコア粒子を作った後、他の単量体混合物をそのコア粒子の存在下において乳化重合させてコア粒子の周囲にシェル層を形成するコアシェル粒子を作る。さらに該粒子の存在下において他の単量体混合物を乳化重合させて別のシェル層を形成するコアシェル粒子を作る。このような反応を繰り返して所望のコア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成される多層構造重合体を得る。各層の(共)重合体を形成させるための重合温度は、各層とも0〜120℃が好ましく、5〜90℃がより好ましい。
乳化重合において用いられる乳化剤は、特に限定されないが、重合安定性および所望の平均一次粒子径などによって選択され、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤などの公知の乳化剤を単独もしくは2種以上で使用することが好ましく、アニオン界面活性剤がより好ましい。アニオン界面活性剤としては、例えばステアリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、N−ラウロイルザルコシン酸ナトリウムなどのカルボン酸塩、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのスルホン酸塩、ラウリル硫酸ナトリウムなどの硫酸エステル塩、モノ−n−ブチルフェニルペンタオキシエチレンリン酸ナトリウムなどのリン酸エステル塩などが挙げられる。上記乳化剤の添加量は、用いる単量体の合計100重量部に対し、0.01〜15重量部が好ましい。
また、乳化重合に用いられる重合開始剤は、特に限定されないが、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの無機過酸化物、過酸化水素−第一鉄塩系、過硫酸カリウム−酸性亜硫酸ナトリウム系、過硫酸アンモニウム−酸性亜硫酸ナトリウム系などの水溶性レドックス系開始剤、クメンハイドロパーオキシド−ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート系、tert−ブチルハイドロパーオキシド−ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート系などの水溶−油溶レドックス系の開始剤などが挙げられ、この中でも、無機過酸化物系開始剤、水溶−油溶レドックス系の開始剤が好ましい。上記重合開始剤の添加量は、用いる単量体の合計100重量部に対し、0.001〜5重量部が好ましい。
本発明で用いられる多層構造重合体としては、透明性および耐衝撃性の点で、下記条件の少なくとも一つを満たすものであることが好ましい。
(c)屈折率が1.45〜1.50
(d)ガラス転移温度が30℃以下の構成成分を含む
さらに、透明性に優れるという点で、多層構造重合体の屈折率は、1.465〜1.495であることがより好ましい。また、ポリ乳酸系樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂からなるマトリックス樹脂相の屈折率と多層構造重合体の屈折率との差が、0.05以下であることが好ましく、0.02であることがより好ましく、0.01以下であることがさらに好ましい。なお、本発明において、上記屈折率は、アッベ屈折計を用い、23℃、589nmの波長で測定した値である。また、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂がポリメチルメタクリレートである場合には、ポリ乳酸系樹脂およびポリメチルメタクリレートからなる樹脂相の屈折率は、ポリ乳酸系樹脂およびポリメチルメタクリレートの合計100重量部中のポリメチルメタクリレートの配合量をx重量部としたときに、0.03×x/100+1.46と表すことができる。
さらに、本発明で用いられる多層構造重合体としては、耐衝撃性の点で、ガラス転移温度が0℃以下の構成成分を含むものであることがより好ましく、−30℃以下の構成成分を含むものであることがさらに好ましく、−40℃以下の構成成分を含むものであることが特に好ましい。なお、本発明において、上記ガラス転移温度は、示差走査熱量計を用い、昇温速度20℃/分で測定した値である。
本発明において、多層構造重合体の平均一次粒子径は、特に限定されるものではないが、透明性および耐衝撃性の点で、10〜10000nmであることが好ましく、さらに、20〜1000nmであることがより好ましく、50〜700nmであることが特に好ましく、100〜500nmであることが最も好ましい。なお、本発明において、上記平均一次粒子径は、電子顕微鏡を用い、2万倍で観察し、任意の100個について、一次粒子径を測定し、平均した数平均一次粒子径であり、具体的には、樹脂組成物中の多層構造重合体の分散形態を電子顕微鏡により観察することにより求めることができる。
本発明において、耐衝撃性改良剤の配合量は、特に限定されるものではないが、耐衝撃性の点で、ポリ乳酸系樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂の合計100重量部に対し、0.1〜200重量部が好ましく、1〜100重量部がより好ましく、5〜50重量部がさらに好ましく、10〜30重量部が特に好ましい。
本発明においては、透明性、耐熱性および耐衝撃性の点で、樹脂組成物中における耐衝撃性改良剤の分散粒子径は、1〜1000nmであることが好ましく、50〜750nmであることがより好ましく、100〜500nmであることがさらに好ましい。なお、本発明において、分散粒子径とは、電子顕微鏡を用い、2万倍で樹脂組成物を観察し、任意の分散粒子100個について、分散粒子径を測定し、平均した数平均分散粒子径である。なお、分散粒子とは、下記に示す判断基準により求めた凝集粒子数(l)と凝集してない粒子数(m)を合計した値である。
本発明においては、透明性、耐熱性および耐衝撃性の点で、樹脂組成物中における耐衝撃性改良剤の凝集粒子数(l)と凝集していない粒子数(m)との比(l/m)が0〜0.5であることが好ましく、0〜0.4であることがより好ましい。なお、本発明において、凝集粒子数および凝集していない粒子数は、電子顕微鏡を用い、2万倍で樹脂組成物を観察し、任意の分散粒子100個について、耐衝撃性改良剤の分散粒子が接触している場合を凝集粒子と判定した。また、lは、凝集に関与する分散粒子の総数を示すものであり、すなわち、3個の分散粒子が凝集し一つの凝集体を形成している場合は、l=3として計算する。
本発明においては、透明性、耐熱性および耐衝撃性を向上でき、耐加水分解性を向上できるという点で、さらに反応性化合物として、グリシジル基を含有する反応性化合物を配合する。また、本発明において、多層構造重合体を配合する場合には、多層構造重合体の分散性が向上し、耐衝撃性改良効果が大きくなるため、反応性化合物を配合することが好ましい。
本発明において、反応性化合物としては、ブリードアウトを抑制できるという点で、重量平均分子量1000〜300000の重合体であることが好ましく、重量平均分子量は5000〜250000がより好ましい。ここで重量平均分子量は、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたGPCで測定したPMMA換算の重量平均分子量である。このような反応性化合物としては、分子内の主鎖中または側鎖にグリシジル基を導入した重合体であることが好ましく、重合体としては、単独重合体でも共重合体でもいずれでもよく、共重合体としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体およびグラフト共重合体などのいずれも用いることができる。
本発明において、透明性、耐熱性および耐衝撃性の点で、反応性化合物としては、グリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体を用いる。
本発明において、グリシジル基含有ビニル系単位を形成する原料モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸グリシジル、p−スチリルカルボン酸グリシジルなどの不飽和モノカルボン酸のグリシジルエステル、マレイン酸、イタコン酸などの不飽和ポリカルボン酸のモノグリシジルエステルあるいはポリグリシジルエステル、アリルグリシジルエーテル、2−メチルアリルグリシジルエーテル、スチレン−4−グリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテルなどが挙げられる。これらの中では、ラジカル重合性の点でアクリル酸グリシジルまたはメタアクリル酸グリシジルが好ましく用いられる。これらは、単独ないし2種以上を用いることができる。
本発明において、グリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体には、グリシジル基含有ビニル系単位以外のビニル系単位を共重合成分として含むことが好ましく、その選択により重合体の融点、ガラス転移温度などの特性を調節することができる。グリシジル基含有ビニル系単位以外のビニル系単位としては、アクリル系ビニル単位、カルボン酸ビニルエステル単位、芳香族系ビニル単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単位、不飽和ジカルボン酸系単位、脂肪族系ビニル単位、マレイミド系単位またはその他のビニル系単位などが挙げられる。
アクリル系ビニル単位を形成する原料モノマーの具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸イソボルニル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールのアクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステル、アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル、メタクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、N,N−ジアルキルアクリルアミド、N,N−ジアルキルメタクリルアミド、α−ヒドロキシメチルアクリル酸エステル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有するアクリル系ビニル単位を形成する原料モノマーなどが挙げられ、中でも、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタアクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸イソボルニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましく、さらにアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが使用される。これらは単独ないし2種以上を用いることができる。
カルボン酸ビニルエステル系単位を形成する原料モノマーの具体例としては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、酢酸イソプロペニル、酢酸1−ブテニル、ピバル酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニルおよびシクロヘキサンカルボン酸ビニルなどの単官能脂肪族カルボン酸ビニル、安息香酸ビニルおよび桂皮酸ビニルなどの芳香族カルボン酸ビニル、モノクロル酢酸ビニル、アジピン酸ジビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニルおよびソルビン酸ビニルなどの多官能カルボン酸ビニルなどが挙げられ、中でも、酢酸ビニルが好ましく使用される。これらは単独ないし2種以上を用いることができる。
芳香族系ビニル単位を形成する原料モノマーの具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン,o−メトキシスチレン、2,4−ジメチルスチレン、1−ビニルナフタレン、クロロスチレン、ブロモスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンなどが挙げられ、中でも、スチレン、α−メチルスチレンが好ましく使用される。これらは単独ないし2種以上を用いることができる。
不飽和ジカルボン酸無水物系単位を形成する原料モノマーとしては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水グルタコン酸、無水シトラコン酸または無水アコニット酸などが挙げられ、中でも、無水マレイン酸が好ましく使用される。これらは単独ないし2種以上を用いることができる。
不飽和ジカルボン酸系単位を形成する原料モノマーとして、マレイン酸、マレイン酸モノエチルエステル、イタコン酸、フタル酸などが挙げられ、中でも、マレイン酸、イタコン酸が好ましく使用される。これらは単独ないし2種以上を用いることができる。
脂肪族ビニル系単位を形成する原料モノマーとしては、エチレン、プロピレンまたはブタジエンなど、マレイミド系単位を形成する原料モノマーとしては、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(p−ブロモフェニル)マレイミドまたはN−(クロロフェニル)マレイミドなど、その他のビニル系単位を形成する原料モノマーとしてはN−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、アリルアミン、メタアリルアミン、N−メチルアリルアミン、p−アミノスチレンなどが挙げられ、これらは単独ないし2種以上を用いることができる。
本発明において、グリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体のガラス転移温度は、特に限定されるものではないが、ハンドリング性に優れるという点で、30〜100℃の範囲であることが好ましく、40〜70℃の範囲であることがより好ましく、50〜65℃の範囲であることが最も好ましい。ここでいうガラス転移温度とはJIS K7121の方法により、20℃/分の昇温速度でDSCで測定した中間点ガラス転移温度である。なお、グリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体のガラス転移温度は、共重合成分の組成を調節することにより制御することができる。ガラス転移温度は通常、スチレンなどの芳香族系ビニル単位を共重合することにより高くすることができ、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル単位を共重合することにより低くすることができる。
本発明において、グリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体は、未反応の原料モノマーや溶媒などが残存するために通常、揮発成分を含む。その残部となる不揮発成分量は、特に限定されるものではないが、ガスの発生を抑制するという観点で、不揮発成分量が多い方が好ましい。具体的には、95重量%以上であることが好ましく、中でも97重量%以上であることが好ましく、さらに98重量%以上であることがより好ましく、特に98.5重量%以上であることが最も好ましい。なお、ここでいう不揮発成分とは、試料10gを窒素雰囲気下、110℃で1時間加熱した場合の残量割合を表す。
本発明において、グリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体は、低分子量体を得るために連鎖移動剤(分子量調整剤)として硫黄化合物を使用することがあるが、その場合には重合体は通常硫黄を含む。ここで、硫黄含有量は、特に限定されるものではないが、不快な臭いを抑制するという観点で、硫黄含有量が少ない方が好ましい。具体的には、硫黄原子として1000ppm以下が好ましく、中でも100ppm以下が好ましく、さらに10ppm以下が好ましく、特に1ppm以下であることが最も好ましい。
本発明において、グリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体の製造方法としては、本発明で規定する条件を満たす限り特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの公知の重合方法を用いることができる。これらの方法を用いる場合には、重合開始剤、連鎖移動剤および溶媒などを使用することがあるが、これらは最終的に得られるグリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体の中に不純物として残存することがある。これら不純物量は特に限定されるものではないが、耐熱性や耐候性などの低下を抑制するという観点で、不純物量は少ない方が好ましい。具体的には、不純物量が最終的に得られる重合体に対して10重量%以下が好ましく、中でも5重量%以下が好ましく、さらに3重量%以下が好ましく、特に1重量%以下であることが最も好ましい。
以上のような、分子量、ガラス転移温度、不揮発成分量、硫黄含有量、不純物量などを満足させるグリシジル基含有ビニル系単位を含む重合体の製造方法としては、150℃以上の高温で、かつ加圧条件(好ましくは1MPa以上)で、短時間(好ましくは5分〜30分)で連続塊状重合する方法が、重合率が高い点、不純物や硫黄含有の原因となる重合開始剤や連鎖移動剤および溶媒を使用しない点でより好ましい。
本発明において、反応性化合物の配合量は、ポリ乳酸系樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂の合計100重量部に対し、0.01〜30重量部が好ましく、0.05〜20重量部がより好ましく、0.1〜10重量部がさらに好ましく、0.5〜3重量部が特に好ましい。反応性化合物の配合量が、0.01重量部未満では、樹脂組成物の耐衝撃性改良効果が不充分な傾向にあり、30重量部を越える場合には、ゲル化などにより、流動性の低下を招く恐れがある。
本発明において、耐熱性の点で、さらに無機粒子を配合することが好ましく、樹脂組成物中における無機粒子の短軸の長さが1〜300nmであり、長軸の長さが1〜1000nmであることが好ましい。透明性の点で、無機粒子の短軸の長さは、5〜200nmであることがより好ましく、10〜100nmであることがさらに好ましく、長軸の長さは、10〜900nmであることがより好ましく、50〜800nmであることがさらに好ましい。本発明において、無機粒子の短軸の長さおよび長軸の長さとは、電子顕微鏡を用い、2万倍で樹脂組成物を観察し、任意の無機粒子20個、好ましくは100個について、その形状を観察測定し、最も短い長さを短軸方向とし、最も長い長さを長軸方向とし、それぞれを平均した値である。
本発明において、無機粒子としては、粒状、球状、板状および繊維状のいずれでもよいが、耐熱性の点で、板状であることが好ましい。
本発明において、粒状もしくは球状の無機粒子としては、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化チタン、チタニア、ジルコニア、セリア、アルミナ、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、カオリン、グラファイト粉末、カーボンブラックなどを用いることができ、中でもシリカが好ましい。
本発明において、板状の無機粒子としては、タルク、マイカ、ガラスフレーク、モンモリロナイト、スメクタイトなど珪酸塩などを用いることができ、中でも珪酸塩が好ましい。
本発明において、繊維状の無機粒子としては、ガラス繊維、カーボン繊維、酸化亜鉛、アルミナ、チタン酸カルシウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム、マグネシウムオキシサルフェート繊維などを用いることができる。
本発明において、無機粒子としては、ケイ素を含むものであることがより好ましく、具体的には、シリカおよび珪酸塩などを挙げることができ、中でも層状珪酸塩であることがより好ましく、有機変性層状珪酸塩であることがさらに好ましい。なお、本発明において、電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分析計(EDX)を用いて元素分析を行うことにより、無機粒子であることを判別することができ、また、ケイ素を検出することができる。
本発明において、シリカとは、粉末であっても、水もしくは有機溶媒分散型ゾル(コロイダルシリカ)であってもよいが、透明性の点で、コロイダルシリカが好ましい。さらに、透明性の点で、水酸基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、グリシジル基、酸無水物基、カルボジイミド基、オキサゾリン基から選択される少なくとも1種以上の官能基で表面処理されていることが好ましい。表面処理されたシリカを用いることにより、マトリックス樹脂との親和性が向上し、無機粒子の凝集抑制および分散性向上に効果があり、樹脂組成物中に均一に分散させることができるようになり、透明性に優れる樹脂組成物を得ることができる。
本発明において、有機変性層状珪酸塩とは、層間に存在する交換性陽イオンまたは陰イオンが有機オニウムイオンまたは有機アニオンで交換された層状珪酸塩であり、特に交換性陽イオンが有機オニウムイオンで交換された層状珪酸塩が好ましい。
交換性のイオンを層間に有する層状珪酸塩は、幅0.05〜0.5μm、厚さ6〜15オングストロームの板状物が積層した構造を持ち、その板状物の層間に交換性のイオンを有している。そのイオン交換容量は0.2〜3meq/gのものが挙げられ、好ましくはイオン交換容量が0.8〜1.5meq/gのものである。
層状珪酸塩の具体例としてはモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイト、燐酸ジルコニウム、燐酸チタニウムなどの各種粘土鉱物、Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母、Li型四珪素フッ素雲母等の膨潤性雲母、ハイドロタルサイト等が挙げられ、天然のものであっても合成されたものであっても良い。これらのなかでもモンモリロナイト、ヘクトライトなどのスメクタイト系粘土鉱物やNa型四珪素フッ素雲母、Li型フッ素テニオライトなどの膨潤性合成雲母が好ましい。
有機オニウムイオンとしてはアンモニウムイオンやホスホニウムイオン、スルホニウムイオンなどが挙げられる。これらのなかではアンモニウムイオンとホスホニウムイオンが好ましく、特にアンモニウムイオンが好んで用いられる。アンモニウムイオンとしては、1級アンモニウム、2級アンモニウム、3級アンモニウム、4級アンモニウムのいずれでも良い。
1級アンモニウムイオンとしてはデシルアンモニウム、ドデシルアンモニウム、オクタデシルアンモニウム、オレイルアンモニウム、ベンジルアンモニウムなどが挙げられる。
2級アンモニウムイオンとしてはメチルドデシルアンモニウム、メチルオクタデシルアンモニウムなどが挙げられる。
3級アンモニウムイオンとしてはジメチルドデシルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウムなどが挙げられる。
4級アンモニウムイオンとしてはベンジルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリエチルアンモニウム、ベンジルトリブチルアンモニウム、ベンジルジメチルドデシルアンモニウム、ベンジルジメチルオクタデシルアンモニウム、ベンザルコニウムなどのベンジルトリアルキルアンモニウムイオン、トリメチルオクチルアンモニウム、トリメチルドデシルアンモニウム、トリメチルオクタデシルアンモニウムなどのアルキルトリメチルアンモニウムイオン、ジメチルジオクチルアンモニウム、ジメチルジドデシルアンモニウム、ジメチルジオクタデシルアンモニウムなどのジメチルジアルキルアンモニウムイオン、トリオクチルメチルアンモニウム、トリドデシルメチルアンモニウムなどのトリアルキルメチルアンモニウムイオン、ベンゼン環を2個有するベンゼトニウムイオンなどが挙げられる。
また、これらの他にもアニリン、p−フェニレンジアミン、α−ナフチルアミン、p−アミノジメチルアニリン、ベンジジン、ピリジン、ピペリジン、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコールなどから誘導されるアンモニウムイオンなども挙げられる。
これらのアンモニウムイオンの中でも、好ましい化合物としては、トリオクチルメチルアンモニウム、ベンジルジメチルドデシルアンモニウム、ベンジルジメチルオクタデシルアンモニウム、ベンザルコニウムなどが挙げられる。これらのアンモニウムイオンは、一般的には、混合物として入手可能であり、前記の化合物名称は少量の類縁体を含む代表化合物の名称である。これらは、1種類で使用しても良いし、2種類以上を混合して使用しても良い。
また、反応性の官能基を持つものや親和性の高いものが好ましく、12−アミノドデカン酸、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコールなどから誘導されるアンモニウムイオンなども好ましい。
有機アニオンとしては、長鎖のカルボン酸などがあり、ラウリン酸、デカン酸、ステアリン酸、ドデカジカルボン酸、ダイマー酸などをあげることができる。
本発明において、有機変性層状珪酸塩としては、交換性の陽イオンまたは陰イオンを層間に有する層状珪酸塩と有機オニウムイオンまたは有機アニオンを公知の方法で反応させることにより製造することができる。具体的には、水、メタノール、エタノールなどの極性溶媒中でのイオン交換反応による方法か、層状珪酸塩に液状あるいは溶融させた有機塩を直接反応させることによる方法などが挙げられる。
本発明において、層状珪酸塩に対する有機イオンの量は、層状珪酸塩の分散性、溶融時の熱安定性、成形時のガス、臭気の発生抑制などの点で、層状珪酸塩の陽イオン交換容量に対し通常、0.4〜2.0当量の範囲であるが、0.8〜1.2当量であることが好ましい。
また、有機変性層状珪酸塩を反応性官能基を有するカップリング剤で予備処理して使用することは、より優れた機械的強度を得るために好ましい。かかる反応性官能基を有するカップリング剤としては、イソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などが挙げられる。
本発明において、有機変性層状珪酸塩は、樹脂組成物中に均一に分散していることが好ましい。ここでいう均一な分散とは、層状珪酸塩が5層以下の積層状態で局所的な固まりを持たずに分散していることをいう。
本発明において、無機粒子の配合量は、ポリ乳酸系樹脂と荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂の合計100重量部に対して、0.1〜50重量部が好ましく、0.5〜20重量部がより好ましく、1〜10重量部が特に好ましい。
本発明で用いられる樹脂組成物に対して、本発明の目的を損なわない範囲で、充填剤(ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、天然繊維、有機繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ、セラミックスファイバー、セラミックビーズ、アスベスト、ワラステナイト、タルク、クレー、マイカ、セリサイト、ゼオライト、ベントナイト、ドロマイト、カオリン、微粉ケイ酸、長石粉、チタン酸カリウム、シラスバルーン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、酸化ケイ素、石膏、ノバキュライト、ドーソナイトおよび白土など)、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤等)、滑剤、離形剤、難燃剤、染料および顔料を含む着色剤、核化剤、帯電防止剤などを添加することができる。中でも、成形性、耐熱性および透明性などに優れた樹脂組成物が得られるという点から、滑剤を配合することが好ましい。滑剤としては、通常、熱可塑性樹脂の滑剤に用いられるものを用いることができる。具体的には、脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、変性シリコーンなどを挙げることができ、中でも、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、モンタン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミドなどの脂肪酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリル酸アミドなどのアルキレンビス脂肪酸アミドが好ましい。滑剤の配合量は、ポリ乳酸樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂の合計100重量部に対して、0.01〜3重量部が好ましく、0.03〜2重量部がさらに好ましい。
また、本発明で用いられる樹脂組成物に対して、本発明の目的を損なわない範囲で、他の熱可塑性樹脂(例えばポリエチレン、ナイロン6、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペートなど)および熱硬化性樹脂(例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)および軟質熱可塑性樹脂(例えばエチレン/グリシジルメタクリレート共重合体、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、エチレン/プロピレンターポリマー、エチレン/ブテン−1共重合体など)などの少なくとも1種以上をさらに配合することができる。
本発明で用いられる樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリ乳酸樹脂、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂および必要に応じてその他の添加剤を予めブレンドした後、融点以上において、単軸または二軸押出機で均一に溶融混練する方法、溶液中で混合した後に溶媒を除く方法などが用いられるが、生産性の点で、単軸または二軸押出機で均一に溶融混練する方法が好ましく、透明性の点で、二軸押出機で均一に溶融混練する方法がより好ましい。
本発明において、シートを形成する樹脂組成物の荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が65℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましく、75℃以上であることがさらに好ましく、80℃以上であることが特に好ましい。ここで荷重たわみ温度は、ASTM法D648規格に従い、3.2mm厚みの試験片で測定した値である。
本発明で用いる樹脂組成物のメルトフローレート(MFR)は特に限定されないが、JIS K7210に従って、210℃、21.2N荷重において測定したMFRが、0.1〜40g/10分であることが好ましく、1〜20g/10分であることがより好ましく、1〜5g/10分であることがさらに好ましい。MFRが0.1g/10分以下であると溶融混練装置への負荷が大きくなり安定した樹脂組成物が得られにくくなる傾向にあり、40g/10分を越えると耐熱性が低下する傾向にある。
本発明のシートは、厚み0.3mm以上であることを特徴とする。耐熱性の点で、0.31mm以上であることが好ましく、0.4mm以上であることがより好ましく、0.7mm以上であることがさらに好ましく、0.9mm以上であることが特に好ましい。厚みが0.3mm未満であると、シートを用いて容器を成形する際に、耐熱性を有する容器を得られにくくなる傾向にあり、好ましくない。上限は、特に限定されないが、透明性および容器にする際の加工性の点で、10mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましく、1.5mm以下であることがさらに好ましい。
本発明のシートは、ヘイズが10%以下であることを特徴とする。ここで、ヘイズとは、JIS K7105に従って、厚み0.3mm以上の本発明のシートを測定した値である。厚みの下限としては、0.31mm以上であることが好ましく、0.4mm以上であることがより好ましく、0.7mm以上であることがさらに好ましく、0.9mm以上であることが特に好ましく、厚みの上限としては、10mm以下であることが好ましく、3mm以下であることがより好ましく、1.5mm以下であることがさらに好ましい。透明性の点で、ヘイズは5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましい。下限は特に限定されないが、0.1%以上あれば、実用的に問題なく使用できる。
本発明のシートの表面硬度(鉛筆硬度)は特に限定されないが、このシートを成形してなる容器に傷が付きにくくなるという点で、JISK5600−5−4に従って測定した鉛筆硬度が、HB以上であることが好ましく、H以上であることがより好ましい。上限は特に限定されないが、落下などの衝撃に対して食品容器が破壊されにくくなるという点で、3H以下であることが好ましく、2H以下であることがより好ましい。このような表面硬度(鉛筆硬度)を有するシートは、例えば、前記好ましいアクリル系樹脂を用いることにより得ることができる。
本発明のシートにおいて、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂がポリメチルメタクリレートである場合には、樹脂組成物中におけるポリメチルメタクリレートのシンジオタクチシチーとアイソタクチシチーの比(シンジオタクチシチー/アイソタクチシチー)が、2.5〜8.0であることが好ましい。さらに、耐熱性および流動性の点で、3.0〜8.0であることがより好ましく、3.0〜5.5であることがさらに好ましく、3.0〜5.0であることが特に好ましい。ここでいうシンジオタクチシチー、ヘテロタクチシチー、アイソタクチシチーとは、溶媒として、重水素化クロロホルムを用いた1H−NMR測定において、シンジオタクチシチー、ヘテロタクチシチー、アイソタクチシチーとしてそれぞれ観察される0.9ppm、1.0ppm、1.2ppmの直鎖分岐のメチル基のピークの積分強度の合計を100%として、それぞれのピークの積分強度の割合を百分率で表すことにより算出できる値である。
本発明のシートにおいて、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂がポリメチルメタクリレートである場合には、ガラス転移温度が単一として観察できるようになる。その温度範囲としては、耐熱性の点で、70℃以上であることが好ましく、75℃以上であることがより好ましく、80℃以上であることがさらに好ましく、90℃以上であることが特に好ましい。上限は特に限定されないが、流動性の点で、150℃以下であることが好ましく、120℃以下であることがより好ましい。ここでいうガラス転移温度は、JISK7121に記載されている方法に従ってDSCにより測定した値であり、中間点ガラス転移温度もしくは補外転移終了温度のいずれでもよい。DSC測定においては、比熱容量の変化によりDSC曲線が屈曲し、ベースラインが平行移動する形状によりガラス転移温度領域を検出できる。中間点ガラス転移温度とは、屈曲点以下および屈曲点以上のそれぞれのベースラインの接線を並行になるように引き、各ベースライン間の高さ、すなわち、比熱容量変化が半分となる位置に各ベースラインと並行になるように直線を引き、その直線と屈曲するDSC曲線の交点のことをいう。また、補外転移終了温度とは、屈曲点以上での温度のベースラインの接線と、屈曲した部分で傾きが最大となる点の接線との交点のことをいう。
本発明のシートの製造方法は、ポリ乳酸樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂を溶融混練した後、ダイより押出し、40〜70℃で冷却固化することを特徴とする。冷却固化する温度が、40℃未満であると、シートの破れなどが発生しやすく表面平滑性に優れたシートを得られにくくなる傾向にあり、70℃以上であると厚みむらが発生しやすく表面平滑性に優れたシートを得られにくくなる傾向にあり、好ましくない。また、表面平滑性の点で、冷却固化する温度は、50〜65℃が好ましく、55〜65℃がより好ましい。
ポリ乳酸樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂を溶融混練する方法としては、特に限定されないが、ポリ乳酸樹脂、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂および必要に応じてその他の添加剤を予めブレンドした後、融点以上において、単軸または二軸押出機で均一に溶融混練する方法、溶液中で混合した後に溶媒を除く方法などが用いられるが、生産性の点で、単軸または二軸押出機で均一に溶融混練する方法が好ましく、透明性の点で、二軸押出機で均一に溶融混練する方法がより好ましい。
溶融混練する温度は、特に限定されないが、下限としては、150℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましく、250℃以上がさらに好ましく、上限としては、350℃以下が好ましく、300℃以下がより好ましい。150℃未満であると、透明性が低下する傾向にあり、350℃を越えると、耐熱性が低下する傾向にあるため好ましくない。
本発明において、ポリ乳酸樹脂および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂を溶融混練した後、ダイより押出す方法は、特に限定されないが、溶融混練物をそのままダイから押出してもよく、溶融混練物を冷却固化しペレット状にした後、再び溶融させその溶融物をダイから押出してもよい。本発明において、ダイの形状は、Tダイなどシート形状に賦形できるものであればいずれを用いてもよい。
ダイより押出された溶融物を冷却する方法は、40〜70℃で冷却固化できる方法であれば、いずれの方法を用いてもよいが、例えば、表面温度が、40〜70℃、好ましくは50〜65℃となるように温度を制御した2本のロール(第1ロールおよび第2ロール)で挟むことにより、表面平滑性に優れ、厚みむらの少ないシートを得ることができるため好ましい。さらに、第1ロールおよび第2ロールに狭支されたシート状物が、第2ロールに一時的に粘着された後に剥離され、第3ロールに搬送されることが好ましく、シートのそりなどを低減できるという点で、表面温度が、20〜80℃、好ましくは30〜60℃となるように温度を制御した第3ロールにシート状物を接触させることがより好ましい。
本発明において、シートの生産性の点で、冷却固化したシート状物の引取速度は、できる限り速くした方がよいが、透明性および耐熱性の点で、押出速度以下であることが好ましい。ここで、引取速度とは、シート状物が第2ロールから剥離し、第3ロールと接触するまでの引取方向における単位時間当たりのシート状物の長さのことをいい、押出速度とは、ダイより押出される引取方向における単位時間当たりのシート状物の長さのことをいう。
本発明の容器は、本発明のシート、もしくはシートの製造方法から得たシートを成形することにより得られ、延伸部と未延伸部を有する容器である。
本発明において、延伸部と未延伸部の判定は、用いるシートの厚みに対して、容器の個々の部位の厚みを測定し、[容器各部位の厚み/シートの厚み]から求めることができる。[容器各部位の厚み/シートの厚み]が、1未満であれば延伸部、1以上であれば未延伸部とする。
本発明の容器は、耐熱性の点で、延伸部の結晶融解エンタルピーが5J/g以上であることが好ましく、10J/g以上であることがより好ましく、15J/g以上であることがさらに好ましく、20J/g以上であることが特に好ましい。上限は特に限定されないが、通常40J/g程度である。延伸部の結晶融解エンタルピーが5J/g未満であると、耐熱性が低下する傾向にあり好ましくない。本発明において、好ましい延伸部の結晶融解エンタルピーを有する容器を得るための方法としては、特に限定されないが、シートもしくは容器を熱処理することが好ましい。熱処理条件として、温度は、80〜160℃が好ましく、90〜140℃がより好ましく、処理時間は、0.1〜60秒が好ましく、1〜30秒がより好ましい。なお、本発明において、延伸部の結晶融解エンタルピーは、示差走査熱量計(DSC)を用いて、昇温速度20℃/分の条件で測定した値である。
本発明において、容器を成形する方法は、特に限定されないが、生産性の点で、真空成形、プレス成形が好ましい。
真空成形としては、汎用の成形機を用いることができる。例えば、熱板もしくは熱風などのヒーターを用いて60〜150℃、好ましくは65〜120℃、より好ましくは70〜90℃の温度でシートを加熱し、そのシートを金型温度30〜150℃、好ましくは40〜100℃、より好ましくは50〜90℃に設定した金型に密着させると同時に、金型内を減圧することで成形を行い、容器を得ることができる。
プレス成形としては、汎用の成形機を用いることができる。例えば、熱板もしくは熱風などのヒーターを用いて60〜150℃、好ましくは65〜120℃、より好ましくは70〜90℃の温度でシートを加熱し、そのシートを金型温度30〜150℃、好ましくは40〜100℃、より好ましくは50〜90℃に設定した雄型と雌型からなる金型に密着用いて、加圧、型締めすることで成形を行い、容器を得ることができる。
本発明の容器は、トレー、プレートおよびカップなどの容器やそれらに付随して用いる蓋およびカバーなどの食品用途を始めとして、ブリスターパック容器など、日用品、衛生用品、生活雑貨、農業、園芸などの様々な分野において有用な容器として用いることができる。
以下、実施例により本発明の構成、効果をさらに詳細に説明する。ここで、実施例中の配合比は重量%を示す。また、使用した原料および表中の符号を以下に示す。
(A)ポリ乳酸樹脂
(A−1)ポリL乳酸樹脂(D体1.2%、重量平均分子量(PMMA換算)21万)
(B)荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上である熱可塑性樹脂
(B−1)ポリメチルメタクリレート樹脂(住友化学工業製“スミペックス”MHF、重量平均分子量9.5万、ガラス転移温度115℃、シンジオタクチシチー47%)
(B−2)ポリメチルメタクリレート樹脂(住友化学工業製“スミペックス”LG35、重量平均分子量10万、ガラス転移温度90℃、シンジオタクチシチー39%)
(B−3)グルタル酸無水物単位含有アクリル系樹脂(参考例1)
(B−4)ポリカーボネート樹脂(出光石油化学製“タフロン”#1900)
(C)耐衝撃性改良剤
(C−1)参考例2により得られた重合体(コア:アクリル酸ブチル/メタクリル酸メチル共重合体、シェル:アクリル酸メチル/メタクリル酸メチル共重合体、屈折率1.472、ゴム層のTg−30℃)
(C−2)参考例3により得られた重合体(コア:アクリル酸メチル/メタクリル酸メチル共重合体、シェル:アクリル酸メチル/メタクリル酸メチル共重合体、屈折率1.485、ゴム層のTg−34℃)
(C−3)クラレ製“パラフェイス”ME−120(コア:アクリル系重合体、シェル:メタクリル酸メチル共重合体、屈折率1.468、ゴム層のTg−50℃)
(C−4)三菱レイヨン製“メタブレン”S2001(コア:シリコーン/アクリル重合体、シェル:メタクリル酸メチル重合体、屈折率1.448)
(C−5)カネカ製“カネエース”M511(コア:ブタジエン/スチレン重合体。シェル:メタクリル酸メチル重合体、屈折率1.518、ゴム層のTg−100℃)
(C−6)大日本インキ化学工業製“プラメート”PD−150(ポリ乳酸/ジオール/ジカルボン酸ブロック共重合体、Tg50℃)
(D)反応性化合物
(D−1)グリシジル基含有アクリル/スチレン系共重合体(東亞合成製“ARUFON”UG4040、重量平均分子量1万)
(D−2)グリシジル基含有アクリル系共重合体(日本油脂製“マープルーフ”G2050M、重量平均分子量21万)
(D−3)オキサゾリン基含有スチレン系重合体(日本触媒製“エポクロス”RPS−1000、重量平均分子量14万)
(D−4)テレフタル酸ジグリシジルエステル(ナガセケムテックス製“デナコールEX−711”、重量平均分子量260)
(D−5)ポリカルボジイミド(日清紡製“カルボジライト”HMV−8CA、重量平均分子量2000)。
(E)有機変性層状珪酸塩
(E−1)参考例4により得られた12−アミノドデカン酸塩酸塩で交換されたモンモリロナイト
(E−2)コロイダルシリカ(触媒化成工業製“OSCAL”)
[参考例1](B−2)グルタル酸無水物単位含有アクリル系樹脂の製造
容量が20リットルで、バッフルおよびファウドラ型撹拌翼を備えたステンレス製オートクレーブに、メタクリル酸メチル/アクリルアミド共重合体(特公昭45−24151号公報記載)0.05部をイオン交換水165部に溶解した溶液を400rpmで撹拌し、系内を窒素ガスで置換した。次に、下記混合物質を反応系を撹拌しながら添加し、60℃に昇温し懸濁重合を開始した。
メタクリル酸 10重量部
メタクリル酸メチル 60重量部
スチレン 20重量部
t−ドデシルメルカプタン 0.3重量部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 0.4重量部。
15分かけて反応温度を65℃まで昇温したのち、50分かけて100℃まで昇温した。以降、通常の方法に従い、反応系の冷却、ポリマーの分離、洗浄、乾燥を行ない、ビーズ状のビニル系共重合体(b−2)を得た。ガスクロマトグラフィーによる残存モノマーの測定結果、残存モノマーはメタクリル酸0.7重量部、メタクリル酸メチル0.9重量部、スチレンは0重量部(未検出)であった。
この(b−2)を、スクリュウ径30mm、L/Dが25のベント付き同方向回転二軸押出機(池貝鉄工製 PCM−30)のホッパー口より供給して、樹脂温度250℃、スクリュウ回転数100rpmで溶融押出し、ペレット状のグルタル無水物単位を含有する共重合体(B−2)を得た。得られた(B−2)について、DSCによるガラス転移温度(Tg)を測定した結果、135℃であった。1H−NMRスペクトルを測定し、スペクトルの帰属を、0〜0.8ppmのピークがメタクリル酸、メタクリル酸メチルおよびグルタル酸無水物環化合物のα−メチル基の水素、0.8〜1.6ppmのピークはポリマー主鎖のメチレン基の水素、2.4ppmのピークはスチレンのα−水素、3.0ppmのピークはメタクリル酸メチルのカルボン酸エステル(−COOCH3)の水素、6.7ppmのピークはスチレンのベンゼン環の水素、11.9ppmのピークはメタクリル酸のカルボン酸の水素とした。スペクトルの積分比から各共重合単位の組成を計算した結果、下記のとおりであった。
メタクリル酸単位:0.5重量%
メタクリル酸メチル単位:67.5重量%
グルタル酸無水物単位:13.0重量%
スチレン単位:19.0重量%。
[参考例2](耐衝撃性改良剤(C−1)の製造例)
環流冷却器付きの反応容器に、脱イオン水120重量部、炭酸カリウム0.2重量部、スルホコハク酸ジオクチル0.2重量部および過硫酸カリウム0.005重量部を仕込み、窒素雰囲気下で撹拌後、アクリル酸ブチル56重量部、メタクリル酸メチル12重量部およびメタクリル酸アリル1重量部からなる混合物を60分かけて連続的に添加した後、70℃で30分間保持して、コア層重合体を得た。次いで、過硫酸カリウム0.005重量部を添加した後、メタクリル酸メチル19重量部およびアクリル酸メチル10重量部からなる混合物を60分かけて連続的に添加し、70℃で60分間保持して、シェル層(第2層)を重合させた。このラテックスを硫酸で凝固し、苛性ソーダで中和した後、50℃温水で水洗脱水を3回繰り返し、固形分を80℃12時間乾燥して、2層構造の多層構造重合体(C-1)の粉体を得た。C−1に関し、屈折率は1.472、ゴム層のTgは−30℃であった。
[参考例3](耐衝撃性改良剤(C−2)の製造例)
還流冷却器付き反応容器に、脱イオン水300重量部、ステアリン酸ナトリウム1.0重量部およびN−ラウロイルザルコシン酸ナトリウム0.1重量部を仕込み、70℃で30分間撹拌した後、過硫酸カリウム0.01重量部を添加し、窒素雰囲気下で撹拌後、メタクリル酸メチル50重量部、アクリル酸メチル2重量部およびメタクリル酸アリル0.15重量部からなる混合物を60分かけて連続的に添加し、80℃で60分間保持して、コア層重合体を得た。次いで、過硫酸カリウム0.01重量部を添加した後、アクリル酸ブチル58重量部、スチレン12重量部およびメタクリル酸アリル1重量部からなる混合物を60分かけて連続的に添加し、70℃で30分間保持して、シェル層(第2層)を重合させた。次いで、過硫酸カリウム0.01重量部を添加した後、メタクリル酸メチル29重量部およびアクリル酸メチル1重量部からなる混合物を60分かけて連続的に添加し、70℃で60分間保持して、シェル層(第3層)を重合させた。このラテックスを硫酸で凝固し、苛性ソーダで中和した後、50℃温水で水洗脱水を3回繰り返し、固形分を80℃12時間乾燥して、3層構造の多層構造重合体(C-2)の粉体を得た。C−2に関し、屈折率は1.485、ゴム層のTgは−34℃であった。
[参考例4](有機変性層状珪酸塩(E−1)の製造例)
Na型モンモリロナイト(クニミネ工業:“クニピアF”、陽イオン交換容量120m当量/100g)100gを温水10リットルに攪拌分散し、ここに12−アミノドデカン酸塩酸塩30.2g(陽イオン交換容量と等量)を溶解させた温水2Lを添加して1時間攪拌し、生じた沈殿の濾別、温水洗浄を3回行い、得られた固体を80℃で真空乾燥することでE−1を得た。
また、本発明で用いた測定方法および判定方法を以下に示す。
(1)重量平均分子量(Mw)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準PMMA換算の重量平均分子量の値である。溶媒にヘキサフルオロイソプロパノールを用い、流速0.5mL/minとし、試料濃度1mg/mLの溶液を0.1mL注入して測定した。
(2)ガラス転移温度(Tg)
配合前の各原料については、示差走査型熱量計(DSC)セイコー電子製RDC220により測定した。測定条件は、試料10mg、窒素雰囲気下中、昇温速度20℃/分である。
(3)立体規則性
1H−NMR測定により測定した値である。1H−NMR測定は、日本電子製JNM−AL400を用いて、溶媒として重水素化クロロホルムを用い、試料濃度20mg/mLとして測定した。
(4)屈折率
用いた耐衝撃性改良剤を150℃でプレス成形し、厚さ0.5mmのシートとした後、幅5mm、長さ20mmの大きさの試験片を切り出し、アッベ屈折計(アタゴ製DR−M2)によって、23℃、589nm波長における屈折率を測定した。
(5)透明性
シート中心部から5cm×5cmの成形品を切り出し、日本電色工業製ヘイズメーターNDH−300Aを用いて、JIS−K7105に従い、ヘイズを測定した。
(6)衝撃特性
シート中心部から5cm×5cmの成形品を切り出し、JIS−K7211に従い、撃芯半径6.3mm、荷重200g、温度23℃において測定した50%破壊エネルギー値を衝撃強度(デュポン衝撃強度)とした。
(7)シート中における耐衝撃性改良剤の分散状態
シート中心部から一部を切り出し、ミクロトームを用いて超薄切片を作成し、日立製作所製透過型電子顕微鏡(TEM)H−7100を用い、倍率2万倍で観察し、任意の100個の分散粒子について、一次粒子径を測定し、平均値を分散粒子径とした。また、耐衝撃改良剤の凝集粒子数(X)と凝集していない粒子数(Y)との比(X/Y)に関しては、日立製作所製透過型電子顕微鏡(TEM)H−7100を用い、倍率2万倍で観察し、任意の100個の分散粒子について、耐衝撃改良剤の分散粒子が接触している場合を凝集粒子と判定し、X/Yを求めた。
[比較例1〜7]
ポリ乳酸樹脂および表1に示す荷重たわみ温度(DTUL)を有する熱可塑性樹脂を表1に示す配合割合に従い、二軸押出機(30mmφ)を用いて、シリンダー温度210℃で溶融混練し、ペレット状の樹脂組成物を得た。なお、原料として用いた熱可塑性樹脂および溶融混練により得たペレットを、シリンダー温度210℃、金型温度30℃で射出成形し、127mm×12.7mm×3.2mmの試験片を作成し、この試験片を用いて、ASTM法D648に従ってDTULを測定した。
得た樹脂組成物について、JIS K7210に従って、メルトインデクサーを用い、210℃、21.2N荷重におけるメルトフローレート(MFR)を測定した。
続いて、得られた樹脂組成物を、ダイス幅250mmおよびリップ幅1mmのTダイ、冷却ロールとして、表面温度50℃の第1ロール、表面温度60℃の第2ロール、表面温度40℃の第3ロールを装備した単軸押出機(30mmφ)を用いて、シリンダー温度210℃、スクリュー回転数80rpm、Tダイ温度210℃、押出速度1m/分、引取速度1m/分にて押出成形することにより、シートを作成した。また、単軸押出機への負荷(シート作成時負荷)について、押出機の電流値から判定した。すなわち、電流値が小さいほど負荷が小さく、電流値が高くなるほど負荷が大きい。
得られたシートについて、目視で表面平滑性を下記基準により判定した。
◎:表面が平滑である。
△:表面に凹凸がある。
×:表面に凹凸があり、かつ破れ(穴あき)がある。
得られたシートについて、マイクロゲージを用いてシートの引取方向に対して垂直方向の中心部の厚みを測定した。また、得られたシートの中心部から5cm×5cmの試験片を切り出し、JIS K7105に従ってヘイズを、JIS K5600−5−4に従って鉛筆硬度を測定した。
また、得られたシートから、10mm×100mmの大きさの試験片を切り出し、ヒートサグ試験として、70℃、30分処理した後、その変形量を求め、耐熱性を評価した。
続いて、真空成形機を用いて、加熱温度100℃、加熱時間60秒の条件で加熱したシートを金型温度40℃の金型に密着させると同時に金型内を減圧することにより、内径6cm、深さ10cmの円柱状の容器を得た。
得られた容器の側面部および底面部それぞれ任意の5ヶ所の厚みをマイクロゲージにて測定し、[容器各部位の厚み/シートの厚み]から延伸部もしくは未延伸部の確認を行った。すなわち、[容器各部位の厚み/シートの厚み]が1未満である場合に延伸部、1である場合に未延伸部と判定した。
また、延伸部について、DSCを用いて、昇温速度20℃/分にて、結晶融解エンタルピー(ΔHm)を測定した。
得られた容器を、熱風乾燥機を用いて、80℃、30分処理した後、容積保持率(%)=[処理後の容積/処理前の容積]×100を求め、下記基準にて耐熱性を評価した。なお、容積は、容器に水を注ぎ入れ満水状態にした後、容器内の水量をメスシリンダーにて測定した。
◎:90%≦容積保持率
○:70%≦容積保持率<90%
△:30%≦容積保持率<70%
×:容積保持率<30%
結果を表1に示す。
表1の比較例より以下のことが明らかである。
比較例1〜7から、ポリ乳酸および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂を配合してなる樹脂組成物からなるシートは、透明性および耐熱性に優れることがわかる。また、鉛筆硬度も優れており、容器の素材として充分な耐傷性を有していると言える。また、そのシートを成形してなる容器は、延伸部および未延伸部を有しながら耐熱性に優れることがわかる。また、比較例5より、上記アクリル系樹脂として、ポリメチルメタクリレート樹脂およびグルタル酸無水物単位含有アクリル系樹脂を併用することにより、透明性および耐熱性に優れるシートを得ることができ、そのシートを成形してなる容器は、延伸部および未延伸部を有しながら耐熱性に優れることがわかる。
また、比較例2および4、比較例6および7のそれぞれの容器について、バナナの皮をむき約3cmの長さにカットしたものを中に入れた後、開口部に、それぞれの容器を成形するために作成したシートを8cm×8cmの大きさに切りだした試験片を蓋として開口部との隙間ができないよう設置し、30℃で放置した。2日後にそれぞれの内容物を目視で観察したところ、比較例4ではほとんど変色がなく、比較例2では若干変色があり、比較例6および7ではかなり変色しており、本発明の容器が鮮度保持性に優れることがわかった。
[比較例8〜11]
ポリ乳酸樹脂および表2に示す荷重たわみ温度(DTUL)を有する熱可塑性樹脂を表2に示す配合割合に従って溶融混練する際に、単軸押出機(40mmφ)もしくは二軸押出機(30mmφ)のいずれかを用いる以外は比較例1と同様にしてペレット状の樹脂組成物を得た。なお、原料として用いた熱可塑性樹脂および溶融混練により得た樹脂組成物について、比較例1と同様にして、DTULおよびMFRを測定した。
続いて、得られた樹脂組成物を用いて、冷却ロールの表面温度を表2に示すとおりに設定する以外は比較例1と同様に、シートを作成した。
比較例1と同様に、シート作成時負荷、シート特性(表面平滑性、厚み、ヘイズ、鉛筆硬度および耐熱性)、容器特性(各部位の厚み、ΔHm、耐熱性)について評価した。
結果を表2に示す。
表2の比較例より以下のことが明らかである。
比較例8〜11の比較から、ポリ乳酸および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂を溶融混練した後、ダイより押出し、40〜70℃で冷却固化することにより得られるシートは、表面平滑性、透明性および耐熱性に優れることがわかる。また、鉛筆硬度も優れており、容器の素材として充分な耐傷性を有していると言える。また、表面平滑性に優れるシートを成形してなる容器は、延伸部および未延伸部を有しながら耐熱性に優れることがわかる。なお、表面に凹凸のあるシートでは、容器を成形する際に、容器に破れが発生し、良好な形状の容器を得ることができなかったため、容器特性評価ができなかった。また、溶融混練に関しては、二軸押出機を用いることにより、透明性に優れるシートを得ることができ、そのシートを成形してなる容器は、延伸部および未延伸部を有しながら耐熱性に優れることがわかる。
[比較例12〜13]
ポリ乳酸樹脂および表3に示す荷重たわみ温度(DTUL)を有する熱可塑性樹脂を表3に示す配合割合に従い以外は、比較例1と同様にして、ペレット状の樹脂組成物を得た。なお、原料として用いた熱可塑性樹脂および溶融混練により得た樹脂組成物について、比較例1と同様にして、DTULおよびMFRを測定した。また、原料として用いたポリメチルメタクリレートについて、DSCを用いてTgを、1H−NMRを用いて立体規則性(シンジオタクチシチー)を測定した。
続いて、得られた樹脂組成物を用いて、比較例1と同様にして、シートを作成し、シート作成時負荷、シート特性(表面平滑性、厚み、ヘイズ、鉛筆硬度および耐熱性)を評価した。また、得られたシートからサンプルを切り出し、1H−NMR測定により、シート中のポリメチルメタクリレートの立体規則性(シンジオタクチシチー/アイソタクチシチー)を求めた。
続いて、得られたシートを用いて、比較例1と同様にして、容器特性(各部位の厚み、ΔHm、耐熱性)について評価した。
結果を表3に示す。
表3の比較例より以下のことが明らかである。
比較例12および13から、ポリ乳酸および荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂を配合してなる樹脂組成物からなるシートは、透明性および耐熱性に優れることがわかる。また、鉛筆硬度も優れており、容器の素材として充分な耐傷性を有していると言える。また、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂として、ポリメチルメタクリレートを二種併用した時に、特に耐熱性が優れるシートが得られ、そのシートを成形してなる容器は、延伸部および未延伸部を有しながら耐熱性に優れることがわかる。
[比較例14〜21]
ポリ乳酸樹脂、表4に示す荷重たわみ温度(DTUL)を有する熱可塑性樹脂および耐衝撃性改良剤を表4に示す配合割合に従い、比較例1と同様にして、ペレット状の樹脂組成物を得た。なお、原料として用いた熱可塑性樹脂および溶融混練により得た樹脂組成物について、比較例1と同様にして、DTULおよびMFRを測定した。また、原料として用いたポリメチルメタクリレートについて、DSCを用いてTgを、1H−NMRを用いて立体規則性(シンジオタクチシチー)を測定した。
続いて、得られた樹脂組成物を用いて、比較例1と同様にして、シートを作成し、シート作成時負荷、シート特性(表面平滑性、厚み、ヘイズおよび耐熱性)を評価した。また、JIS−K7211に従って、衝撃強度を測定した。さらに、シート中の耐衝撃性改良剤の分散状態について、TEMを用いて観察した。
続いて、得られたシートを用いて、比較例1と同様にして、容器特性(各部位の厚み、ΔHm、耐熱性)について評価した。
結果を表4に示す。
表4の比較例より以下のことが明らかである。
比較例14〜21から、ポリ乳酸樹脂、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂、耐衝撃性改良剤を配合してなる樹脂組成物からなるシートは、透明性、耐熱性、耐衝撃性に優れることがわかる。また、実施例18から、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂として、ポリメチルメタクリレートを二種併用した時に、特に耐熱性が優れるシートが得られ、そのシートを成形してなる容器は、延伸部および未延伸部を有しながら耐熱性に優れることがわかる。
[実施例1〜6、比較例22〜30]
ポリ乳酸樹脂、表5、表6に示す荷重たわみ温度(DTUL)を有する熱可塑性樹脂、耐衝撃性改良剤、反応性化合物および無機粒子を表5、表6に示す配合割合に従い、実施例1と同様にして、ペレット状の樹脂組成物を得た。なお、比較例30については、ポリ乳酸樹脂、表5、表6に示す荷重たわみ温度(DTUL)を有する熱可塑性樹脂、無機粒子をテトラヒドロフラン中で、3時間撹拌混合し、大過剰のエタノールに投入後得られる沈殿物を70℃で乾燥させ、粉体状の樹脂組成物を得た。また、原料として用いた熱可塑性樹脂および溶融混練により得た樹脂組成物について、比較例1と同様にして、DTULおよびMFRを測定した。また、原料として用いたポリメチルメタクリレートについて、DSCを用いてTgを、1H−NMRを用いて立体規則性(シンジオタクチシチー)を測定した。
続いて、得られた樹脂組成物を用いて、比較例1と同様にして、シートを作成し、シート作成時負荷、シート特性(表面平滑性、厚み、ヘイズおよび耐熱性)を評価した。また、JIS−K7211に従って、衝撃強度を測定した。さらに、シート中の耐衝撃性改良剤の分散状態について、TEMを用いて観察した。
続いて、得られたシートを用いて、比較例1と同様にして、容器特性(各部位の厚み、ΔHm、耐熱性)について評価した。
結果を表5、表6に示す。
表5、表6の実施例、比較例より以下のことが明らかである。
実施例1〜6および比較例22〜30から、ポリ乳酸樹脂、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂に加え、耐衝撃性改良剤、反応性化合物および無機粒子を適宜選択して配合してなる樹脂組成物からなるシートは、透明性および耐熱性に優れ、好ましい態様においては、耐衝撃性に優れることがわかる。また、実施例2,6、比較例23、23、29、30から、荷重1.82MPaで測定した荷重たわみ温度が75℃以上であるアクリル系樹脂として、ポリメチルメタクリレートを二種併用した時に、特に耐熱性が優れるシートが得られることがわかる。また、実施例3〜6および比較例24〜26から、耐衝撃性改良剤を配合した時に、耐衝撃性に優れるシートが得られることがわかる。また、実施例6、比較例28〜30から、無機粒子を配合した時に、特に耐熱性に優れるシートが得られ、そのシートを成形してなる容器は、延伸部および未延伸部を有しながら耐熱性に優れることがわかる。