特開 2024-12074 茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料とその製造方法及び使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024012074

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料とその製造方法及び使用

(51)【国際特許分類】

   C08L 67/02 20060101AFI20240118BHJP

   C08L 67/04 20060101ALI20240118BHJP

   C08K 7/02 20060101ALI20240118BHJP

   C08K 3/013 20180101ALI20240118BHJP

   C08J 3/20 20060101ALI20240118BHJP

   C08L 101/16 20060101ALN20240118BHJP

【ＦＩ】

C08L67/02 ZBP

C08L67/04

C08K7/02

C08K3/013

C08J3/20 Z CFD

C08L101/16

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023071172

(22)【出願日】2023-04-24

(31)【優先権主張番号】202210823453.9

(32)【優先日】2022-07-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】523155733

【氏名又は名称】▲シン▼物科技（深▲セン▼）有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＺＥＮＣＥ ＯＢＪＥＣＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （ＳＨＥＮＺＨＥＮ） ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】２０２， Ｇａｏｐｉｎｇ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ， Ｎｏ． ６４－８０， Ｅａｓｔ Ｑｉａｏ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｘｕ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｌｏｎｇｇａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０００， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100146374

【弁理士】

【氏名又は名称】有馬 百子

(72)【発明者】

【氏名】陳 鵬基

【テーマコード（参考）】

4F070

4J002

4J200

【Ｆターム（参考）】

4F070AA02

4F070AA47

4F070AA66

4F070AC04

4F070AC19

4F070AC27

4F070AC40

4F070AC48

4F070AC56

4F070AC63

4F070AC64

4F070AC67

4F070AC87

4F070AD01

4F070AD02

4F070AE01

4F070AE02

4F070AE08

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4F070FB07

4F070FC06

4J002AB01Y

4J002AE03Z

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4J002CF07W

4J002CF18X

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4J002EH146

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4J002GC00

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4J200BA15

4J200BA16

4J200BA38

4J200DA16

4J200DA17

4J200DA24

4J200EA07

4J200EA09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料とその製造方法及び使用を提供する。
【解決手段】茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料は、重量部に基づいて組成は、－ポリブチレンアジペートテレフタレ－ト（ＰＢＡＴ）及びポリ３－ヒドロキシブチレートとポリ３－ヒドロキシバレレートとの共重合体（ＰＨＢＶ）のブレンド重合体３０～８０部、茶粉２０～７０部、可塑剤１～１９部、界面改質剤０．６～６部、補助充填材３．３～１０部、造核剤０．７～２部、を含む。該複合材料は良好な環境保全特性と経済性を有し、かつ力学的特性に優れ、硬度、耐圧強度及び柔軟性などを含み、エコカップ、食器、コンポスト袋、ゴミ袋、ショッピングバッグ、電子製品パッキングバッグ、農業用マルチフィルム、３ｄ印刷材料、発泡材料などのプラスチック製品に使用できる。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

重量部に基づいて組成は、－ポリブチレンアジペートテレフタレ－ト（ＰＢＡＴ）及びポリ３－ヒドロキシブチレートとポリ３－ヒドロキシバレレートとの共重合体（ＰＨＢＶ）のブレンド重合体３０～８０部、茶粉２０～７０部、可塑剤１～１９部、界面改質剤０．６～６部、補助充填材３．３～１０部、造核剤０．７～２部、を含む
ことを特徴とする茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項2】

前記茶粉は、茶柱、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓、製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又は複数種を用いて順次選別、蒸解、漂白、洗浄、乾燥を経て製造する、
ことを特徴とする請求項１に記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項3】

前記可塑剤は、ポリエチレングリコール、ポリエチレンワックス、グリセリン、ネオペンチルグリコールジベンゾエート、テレフタレート、ピロメリット酸テトラオクチルエステル、トリメリット酸エステル、エポキシ化植物油、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステルの１種又は複数種である、
ことを特徴とする請求項１に記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項4】

前記界面改質剤は、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、イソシアネート／スズ系の触媒、ポリメリックイソシアネート、無水マレイン酸／過酸化物開始剤の１種又は複数種である、
ことを特徴とする請求項１に記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項5】

前記界面改質剤は、イソシアネート／スズ系の触媒であり、そのうちスズ系の触媒はジブチルスズジラウレートであり、スズ系の触媒の添加量はイソシアネートの４～１０％である、
ことを特徴とする請求項１に記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項6】

前記界面改質剤は、無水マレイン酸／過酸化物開始剤であり、そのうち過酸化物開始剤は、ベンゾイルパーオキサイド又はジクミルパーオキサイドであり、過酸化物開始剤の添加量は無水マレイン酸の１０～５０％である、
ことを特徴とする請求項１に記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項7】

前記造核剤は、ソルビトール、安息香酸ナトリウム、乳酸カルシウム、セルロースナノクリスタル、キチンナノクリスタル、窒化ホウ素の１種又は２種である、
ことを特徴とする請求項１に記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項8】

前記複合材料は、さらに相容化剤を含む
ことを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料。

【請求項9】

複合材料の原料組成に基づいて原料を配合した後に、各成分を高速攪拌機において回転数１０００～２０００ｒｐｍで均一に混合し、その後押出機に注入し、ダイヘッド温度が１６８～１７０℃であり、スクリューの回転数が１００～１５０ｒｐｍである条件で溶融ブレンドし、造粒を行い、さらに得られたペレットを成形する、ステップを含む
ことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料の製造方法。

【請求項10】

請求項１～８のいずれかに記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料又は請求項９に記載の製造方法によって得た茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料のプラスチック製造における使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製紙技術分野に関し、具体的には茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料およびその製造方法と使用に関する。

【背景技術】

【0002】

プラスチックは、その優れた性能によりたくさんの分野にて広く使用され、人々の日常生活に欠かせない物品の一つになっている。しかし従来の使い捨てプラスチック製品の過度の使用により地球環境にプラスチック汚染をもたらしている。ポリ３－ヒドロキシブチレートとポリ３－ヒドロキシバレレートとの共重合体（ＰＨＢＶ）は、微生物によって合成され、炭素源とエネルギ貯蔵に用いる熱可塑性材料であって、ＰＨＢＶは主に再生可能天然材料を原料として合成され、かつ自然界において完全に二酸化炭素と水に生分解でき、石油危機を軽減することができるだけではなく、「プラスチック汚染」問題の解決にも役立つ。しかしＰＨＢＶは、脆性が高く、高価という欠点を有する。－ポリブチレンアジペートテレフタレ－ト（ＰＢＡＴ）はフレキシブルな脂肪族セグメントを有し、靭性が非常に良く、断裂成長率は６００％以上に達するが、分解速度が遅い。現在、多くの多分岐高分子複合材料はＰＨＢＶとＰＢＡＴをブレンドし、一定の分解速度を保持することも剛性と靭性のバランスが取れた力学的特性を取得することもできる。しかし高分子材料の使用分野が広く、既存の多分岐高分子複合材料の品目はその潜在的な使用需要を満たすにはまだ程遠いのが現状である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従来技術に存在する問題に対し、本発明は茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料及びその製造方法と使用を提供し、該複合材料は優れた材料力学的性能を有し、硬度、耐圧強度及び柔軟性などを含み、及び良好な滅菌静菌特性、酸素透過性、耐紫外線、生物学的適合性を有する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の技術的解決手段は以下の通りである：

【0005】

第１態様であって、本発明は茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料を提供し、重量部に基づいた組成は、－ポリブチレンアジペートテレフタレ－ト（ＰＢＡＴ）及びポリ３－ヒドロキシブチレートとポリ３－ヒドロキシバレレートとの共重合体（ＰＨＢＶ）のブレンド重合体３０～８０部、茶粉２０～７０部、可塑剤１～１９部、界面改質剤０．６～６部、補助充填材３．３～１０部、造核剤０．７～２部、を含む。

【0006】

さらに、前記茶粉は茶柱、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓、製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又は複数種を用いて順次等級付けを行い、蒸解、漂白、洗浄、乾燥を経て製造する。
さらに、前記茶粉のメッシュ数は３０～３００であり、含水量は≦２％である。
さらに、前記ＰＢＡＴとＰＨＢＶとのブレンド重合体においてＰＢＡＴとＰＨＢＶと質量比率は１：１である。
好ましくは、前記ＰＢＡＴとＰＨＢＶとのブレンド重合体において質量パーセント含有量が５％であるグラフェンをさらに混ぜ入れる。

【0007】

さらに、前記可塑剤はポリエチレングリコール、ポリエチレンワックス、グリセリン、ネオペンチルグリコールジベンゾエート、テレフタレート、ピロメリット酸テトラオクチルエステル、トリメリット酸エステル、エポキシ化植物油、クエン酸エステル、アセチルクエン酸エステルのうちの１種又は複数種である。

【0008】

さらに、前記界面改質剤はシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、イソシアネート／スズ系の触媒、ポリメリックイソシアネート、無水マレイン酸／過酸化物開始剤うちの１種又は複数種である。

【0009】

好ましくは、前記界面改質剤はイソシアネート／スズ系の触媒であってそのうちスズ系の触媒はジブチルスズジラウレートであり、スズ系の触媒の添加量はイソシアネートの４～１０％である。

【0010】

好ましくは、前記界面改質剤は無水マレイン酸／過酸化物開始剤であり、そのうち、過酸化物開始剤はベンゾイルパーオキサイド又はジクミルパーオキサイドであり、過酸化物開始剤の添加量は無水マレイン酸の１０～５０％である。
さらに、前記補助充填材は澱粉、タルク粉、二酸化ケイ素、二酸化チタン、カオリン、炭酸カルシウム、珪灰石のうちの１種である。

【0011】

さらに、前記造核剤はソルビトール、安息香酸ナトリウム、乳酸カルシウム、セルロースナノクリスタル、キチンナノクリスタル、窒化ホウ素のうちの１種又は２種である。
さらに、前記複合材料は相容化剤も含む。
好ましくは、前記相容化剤はポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）である。
第２態様であって、本発明は上記茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料の製造方法を提供し、

【0012】

複合材料の原料組成に基づいて原料を配合した後に、各成分を高速攪拌機において回転数１０００～２０００ｒｐｍで均一に混合し、その後押出機に注入し、ダイヘッド温度が１６８～１７０℃であり、スクリューの回転数が１００～１５０ｒｐｍである条件で溶融ブレンドし、造粒を行い、さらに得られたペレットを成形する、ステップを含む
ことを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料の製造方法。
また、前記成形方法は射出成形、押出成形、ブロー成形又はインフレーション成形を含んでもよい。
第３態様であって、本発明は上記茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料のプラスチック製品の製造における使用を提供する。

【0013】

さらに、前記プラスチック製品は、エコカップ、食器、コンポスト袋、ゴミ袋、ショッピングバッグ、電子製品パッキングバッグ、農業用マルチフィルム、３ｄ印刷材料、発泡材料を含む。

【発明の効果】

【0014】

従来技術に比べて、本発明の利点は以下の通りである：

【0015】

本発明は、茶粉を充填して完全に生分解できる複合材料を提供し、その主な原料は生分解可能の樹脂と茶粉であり、そのため該複合材料は環境にやさしくて経済性を有し、かつ力学的特性に優れ、硬度、耐圧強度及び柔軟性などを含む。本発明の複合材料の製造方法は簡単で、生産効率が高く、製造コストが低い。エコカップ、食器、コンポスト袋、ゴミ袋、ショッピングバッグ、電子製品パッキングバッグ、農業用マルチフィルム、３ｄ印刷材料、発泡材料などのプラスチック製品に使用できる。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の説明において、説明すべきは、実施例に具体的な条件が明記されていない場合、通常の条件又はメーカが提案した条件に従って行うことである。使用される試薬又は機器は、メーカを明記されていない場合、市販により購入及び取得できる通常製品である。

【0017】

以下においては発明を実施するための形態を踏まえ本発明についてさらに詳しく説明し、それによって当業者が発明のアイデア、技術的解決手段に対してさらに完璧で、正確で踏み込んだ理解をすることを助け、本発明の保護範囲は以下の実施例を含むがそれらに限定されず、本願の精神と範囲から逸脱しない前提の下でいかなる本発明の技術的解決手段の詳細と形式に対して行った修正も本発明の保護範囲に収まる。
実施例１

【0018】

本実施例は茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料を提供し、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体３０部、茶粉２０部、エポキシ化大豆油（ＥＳＯ）６部、イソシアネート（ＭＤＩ）１部、ジブチルスズジラウレート０．０４部、カオリン５部、窒化ホウ素１部のような重量部の原料を含む。そのうち、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体の重量平均分子量は５０万であり、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体におけるＰＢＡＴとＰＨＢＶとの質量比率は１：１であり、前記ＰＢＡＴとＰＨＢＶとのブレンド重合体において質量パーセント含有量が５％であるグラフェンをさらに混ぜ入れる。
該茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料の製造方法は、以下のステップを含む。

【0019】

ステップ１、茶粉を製造する：茶柱、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓及び製茶過程で発生した不良品を混合して粉砕し、順次等級分け、蒸解、漂白、洗浄、乾燥を経て得る。等級付け工程において、収集した茶材料を粉砕してふるい分けし、平均直径が７５～５００マイクロメートル、平均長さが０．１～５ミリメートルである粒子を得て、メッシュスクリーンによって分級してメッシュが３０～２００である粗粒粉を得る。粗粒粉を蒸解して漂白した後に洗浄工程に進み、水で洗浄して乾かす。乾燥工程において、８５℃で、茶粉の水分質量含有率を２％以下まで乾燥する。

【0020】

ステップ２、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体、茶粉、エポキシ化大豆油（ＥＳＯ）、イソシアネート（ＭＤＩ）、ジブチルスズジラウレート、カオリン及び窒化ホウ素を高速攪拌機において回転数１５００ｒｐｍで６分間混合し、その後二軸式押出機に注入し、ダイヘッド温度が１６９℃であり、スクリューの回転数が１００ｒｐｍである条件で溶融ブレンドし、造粒を行い、さらにブレンドした後の粒子を射出成形機で射出成形し、又はブロー成形機でブロー成形し、又はインフレーション成形機でインフレーション成形すると、得られる。

【0021】

本実施例の複合材料の引張強度は２４ＭＰａ、弾性は１．１Ｇｐａ、破断伸び率は４．７％、衝撃強度は７．６ＫＪ／ｍ２であり、熱変形温度（ＨＤＴ）は９５℃であることを測定する。なお、本実施例により製造する複合材料は射出成形によって収納ボトル、筆立て、筆箱製品に製造でき、ブロー成形によってパッキングバッグ製品に製造でき、インフレーション成形によってフィルム製品に製造できる。
実施例２

【0022】

本実施例は茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料を提供し、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体４０部、茶粉６０部、ジプロピレングリコールジベンゾエート（ＤＰ（３）Ｂ）１０部、無水マレイン酸（ＭＡ）１部、ベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）０．５部、二酸化ケイ素３．３部、乳酸カルシウム０．７部、のような重量部の原料を含む。そのうち、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体の重量平均分子量は５０万であり、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体におけるＰＢＡＴとＰＨＢＶとの質量比率は１：１であり、前記ＰＢＡＴとＰＨＢＶとのブレンド重合体において質量パーセント含有量が５％であるグラフェンをさらに混ぜ入れる。
該複合材料の製造方法は実施例１と同じである。

【0023】

本実施例の複合材料の引張強度は３５ＭＰａで、弾性は２．２Ｇｐａ、破断伸び率は８．６％、衝撃強度は９．５ＫＪ／ｍ２、熱変形温度（ＨＤＴ）は８７℃であることを測定する。なお、本実施例により製造する複合材料は射出成形によって筆箱、エコカップ、食器、洗浄用具、歯ブラシの柄、櫛を製造でき、押出成形によってシート材料を製造できガードレール、床板に用いる。
実施例３

【0024】

本実施例は茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料を提供し、以下の重量部の原料を含む：ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体８０部、茶粉７０部、ピロメリット酸テトラオクチルエステル（ＴＯＰＭ）１０部、シランカップリング剤（ＫＨ－５５０）６部、炭酸カルシウム５部、窒化ホウ素１部、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）１部。そのうち、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体の重量平均分子量は５０万であり、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体におけるＰＢＡＴとＰＨＢＶとの質量比率は１：１であり、前記ＰＢＡＴとＰＨＢＶとのブレンド重合体において質量パーセント含有量が５％であるグラフェンをさらに混ぜ入れる。
該複合材料の製造方法は実施例１と同じである。

【0025】

本実施例の複合材料の引張強度は２１ＭＰａ、弾性は２．０Ｇｐａ、破断伸び率は５．１％、衝撃強度は６．１ＫＪ／ｍ２、熱変形温度（ＨＤＴ）は９２℃であることを測定する。その他、本実施例により製造する複合材料は射出成形によって収納ボトル、筆箱、エコカップ、食器、洗浄用具、歯ブラシの柄、櫛を製造でき、押出成形によって製造されたシート材料はガードレール、床板に用いる。
実施例４

【0026】

本実施例は茶繊維／ＰＨＢＶ／ＰＢＡＴ三元複合材料を提供し、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体４０部、茶粉６０部、Oアセチルクエン酸トリブチル（ＡＴＢＣ）１部、ポリメリックイソシアネート（ｐＭＤＩ）１部、無水マレイン酸（ＭＡ）１部、ジクミルパーオキサイド０．５部、澱粉１０部、窒化ホウ素１部、キチンナノクリスタル１部、のような重量部の原料を含む。そのうち、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体の重量平均分子量は５０万であり、ＰＢＡＴ／ＰＨＢＶブレンド重合体におけるＰＢＡＴとＰＨＢＶとの質量比率は１：１であり、前記ＰＢＡＴとＰＨＢＶとのブレンド重合体において質量パーセント含有量が５％であるグラフェンをさらに混ぜ入れる。
該複合材料の製造方法は実施例１と同じである。

【0027】

本実施例の複合材料の引張強度は２５ＭＰａ、弾性は１．４Ｇｐａ、破断伸び率は６．２％、衝撃強度は６．０ＫＪ／ｍ２、熱変形温度（ＨＤＴ）は９０℃であることを測定する。なお、本実施例による製造する複合材料は射出成形によって収納ボトル、筆箱製品、エコカップ、食器、洗浄用具、歯ブラシの柄、櫛を製造でき、押出成形によって製造されたシート材料は、ガードレール、床板に用いる。

【0028】

以上に記載の実施例は本発明のいくつかの実施形態を表現するだけであり、その説明は具体的かつ詳細であるが、それによって本発明の特許範囲に対する制限として理解されるべきではない。指摘すべきことは、本分野の当業者にとって、本発明のアイデアを逸脱しないことを前提に、また若干の変形及び改善を行うことができ、これは全て本発明の保護範囲に属する。従って、本発明特許の保護範囲は添付の請求項に準ずるものとする。