JP2002047404A - ポリエステル樹脂組成物及び農業用資材又は食品包装用資材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生分解性樹脂であるポリエステル系の重合体又
は樹脂、特にポリ乳酸の可塑剤として優れた機能を有
し、且つ安全性が高く環境負荷の小さい化合物であるジ
アセチルモノアシルグリセロールの可塑性を保持し、且
つそのブリード性を改善された可塑剤組成物を提供す
る。 【解決手段】エステルを構成する脂肪酸の炭素数が８〜
２２の内から選ばれた１種又は２種以上の混合物である
ジアセチルモノアシルグリセロールとグリセロール・ア
ジピン酸ポリエステルとを含有することを特徴とするポ
リエステル樹脂組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はポリエステル樹脂組
成物に関し、詳しくは、ポリ乳酸を主成分とするポリエ
ステル樹脂に特定の構造式を有する可塑剤及びブリード
抑制剤を併用添加することによって加工性及び物性の優
れた樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロ
ピレン或いはポリ塩化ビニルなどのプラスチック製品
は、食品包装、農業用資材、建築材料或いは家電製品な
ど様々な広い分野で利用され、日々の生活の中で不可欠
な物となっている。

【０００３】しかしながら、それらプラスチック製品は
耐久性という特徴を有する反面において、それが利用の
使命を終え廃棄物となった場合には、その良好な耐久性
がために自然界での分解性に劣り、生物系に影響を及ぼ
すなど、環境破壊の原因となるマイナスの反面を持って
いる。

【０００４】プラスチックの持つそのような欠点を克服
するために注目を集めているのが生分解性プラスチック
である。生分解性プラスチックは環境中に生息する微生
物が産出する酵素の働きによりごく短期間に低分子化合
物に分解され、最終的には水や二酸化炭素などの無機物
に分解される。

【０００５】近年の環境問題への問題意識の昂まりによ
ってプラスチック製品のリサイクルが法制化され、リサ
イクル、リユースと共に環境中で容易に分解される所謂
生分解性プラスチックが注目され、官民共にその研究・
開発に力を注いでいる。その用途としては特に環境中で
使用される農業用資材（例えば、根菜類育成用ハウスに
用いるシートないしフィルムなど）や回収が困難である
食品包装分野に用いられる資材（例えば、食品包装用フ
ィルムないしシートなど）などでの利用が期待されてい
る。

【０００６】それら生分解性プラスチックは大きく分け
て微生物産出系、天然物利用系或いは化学合成系がある
が、現在実用化され始めている生分解性プラスチックと
しては脂肪酸ポリエステル系、変性ポリビニルアルコー
ル、或いはデンプン変性体及びこれらのブレンド体など
に大別される。

【０００７】脂肪族ポリエステルとしてはポリブチレン
サクシネートやポリヒドロキシブチレートなどがあり、
半合成系重合体としてはポリ乳酸がある。ポリ乳酸はポ
リエチレンと同等の引張強度、ポリエチレンフタレート
と同等の透明性を有する結晶性熱可塑性高分子であり、
医薬用の縫合糸などに用いられ安全性は高く、また、燃
焼した場合も燃焼カロリーがポリエチレン、ポリプロピ
レンなどの約１／３と小さく、焼却炉を傷めることが少
なく、また有害なガスの発生もない。また、石油系のプ
ラスチックとは異なり再生可能な植物資源を原料とする
点でも有望である。そのような利点のために近年になっ
て製造法、応用用途などの研究開発が盛んになり、今後
用途の多様化とそれに伴う生産量の増加が期待される。

【０００８】しかしながら、ポリ乳酸はこのような長所
を有する反面、その成形品は硬く、柔らかさが要求され
る分野、特にフィルムや包装資材などには使用が制限さ
れていた。硬さを改善し柔らかさを付与するには可塑剤
の添加が一つの方法であるが、可塑剤として作用するに
は、 （１）可塑化される重合体又は樹脂との相溶性に優れて
いること （２）可塑化効率がよいこと （３）加工後の揮発、移行或いはしみ出しによる性能の
低下が少ないことのような条件を備える必要がある。

【０００９】ポリ乳酸及びポリ乳酸を主要成分とする樹
脂の可塑剤としては、トリアセチン（島津評論、Ｖｏ
ｌ．５４、Ｎｏ．１５５（１９９７．３）：特開平６−
１８４４１７号公報：特開平７−１７７８２６号公
報）、脂肪族ジカルボン酸及び／又は鎖状分子ジオール
のエステル或いはそれらを主成分とする脂肪族ポリエス
テル（特開平８−１９９０５３号公報：特開平８−２４
５８６６号公報）或いはトリアセチン、トリブチリン又
はブチルフタリルブチルグリコレート（特開平９−２９
６１０３号公報）などが開示されているが、いずれも性
能や物性において一長一短があり、十分満足できるもの
とは言えない。

【００１０】本発明者等はこのようなポリ乳酸を主要成
分とする樹脂の可塑剤の研究を重ねた結果、ジアセチル
モノアシルグリセロールが優れた可塑化効果を有するこ
とを見出した。しかしながら、ジアセチルモノアシルグ
リセロールを構成するアシル基（脂肪酸）の鎖長が炭素
数１２以上になると樹脂との相溶性が落ちるためにブリ
ードが大きくなり、ジアセチルモノアシルグリセロール
単独の場合には、実用性の良好なアシル基は炭素数８及
び／又は１０に限られることを見出した（特願２０００
−１８４０３５号）。しかしながら、これらの鎖長の脂
肪酸は天然油脂原料としては特殊で供給量が限られ価格
も高いものであり、天然に豊富に存在する安価な脂肪酸
原料の利用が望まれた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生分
解性樹脂であるポリエステル系の重合体又は樹脂、特に
ポリ乳酸の可塑剤として優れた機能を有し、且つ安全性
が高く環境負荷の小さい化合物であるジアセチルモノア
シルグリセロールの可塑性を保持し、且つそのブリード
性を改善された可塑剤組成物を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ポリ乳酸樹脂にジアセチ
ルモノアシルグリセロールを主成分とするグリセリン脂
肪酸エステルアセチル化物と、これにグリセロール・ア
ジピン酸ポリエステルとを併用することによりグリセリ
ン脂肪酸エステルアセチル化物の可塑性を損なうことな
くブリード性を改善することを見出し本発明を完成させ
たものである。

【００１３】即ち、本発明は以下の構成を有する。 １．エステルを構成する脂肪酸の炭素数が８〜２２の内
から選ばれた１種又は２種以上の混合物であるジアセチ
ルモノアシルグリセロールとグリセロール・アジピン酸
ポリエステルとを含有することを特徴とするポリエステ
ル樹脂組成物。 ２．グリセロール・アジピン酸ポリエステルの重合度が
平均分子量５００〜１００００であることを特徴とする
上記１に記載のポリエステル樹脂組成物。 ３．ジアセチルモノアシルグリセロールとグリセロール
・アジピン酸ポリエステルとの配合比率が重量部におい
て９：１〜５：５であることを特徴とする上記１又は２
に記載のポリエステル樹脂組成物。 ４．ポリエステル樹脂がポリ乳酸であることを特徴とす
る上記１〜３のいずれかに記載のポリエステル樹脂組成
物。 ５．上記１〜４のいずれかに記載のポリエステル樹脂組
成物からフィルム又はシートへ形成されたことを特徴と
する農業用資材又は食品包装用資材。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明について、さらに詳しく説
明する。本発明におけるポリエステルはポリ乳酸樹脂を
主たる対象とするものである。使用されるポリ乳酸樹脂
はその重合度或いは品質を問わない。また、ポリ乳酸の
ホモポリマーのみならず、グリコール酸、ε−カプロラ
クトン、トリメチレンカーボネート或いはポリエチレン
グリコールなどの共重合体を併用してもよい。また、ポ
リ乳酸樹脂の物性を損なわない範囲において、酢酸セル
ロース、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネー
ト、ポリヒドロキシブチレートとバリレートとの共重合
体、キチン、キトサン或いはでん粉など、他の生分解性
高分子を配合しても構わない。

【００１５】本発明に使用される可塑剤はジアセチルモ
ノアシルグリセロールを主成分とするグリセリン脂肪酸
エステルのアセチル化合物である。アシル基を構成する
脂肪酸としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレ
イン酸、リノール酸、エルシン酸等の炭素数８〜２２の
脂肪族モノカルボン酸の１種又は２種以上の混合物を主
成分とする脂肪酸が使用される。これらの脂肪酸の中
で、炭素数８のカプリル酸又は炭素数１０のカプリン酸
の単独又は混合物を主成分とする場合は必ずしもグリセ
ロール・アジピン酸ポリエステルを併用する必要はない
が、併用することにより更に物性が改善される。

【００１６】ジアセチルモノアシルグリセロールはグリ
セロールと脂肪酸とのエステル化反応又はグリセロール
と脂肪酸アルキルアルコールエステルとのエステル交換
反応などにより脂肪酸トリグリセライドを合成し、該ト
リグリセライドとトリアセチンとのエステル交換反応混
合物より分子蒸留によりジアチルモノアシルグリセロー
ルを分離する方法、或いはグリセロールと脂肪酸とのエ
ステル化反応又はグリセロールと脂肪酸アルキルアルコ
ールエステルとのエステル交換反応などによりモノアシ
ルグリセロールを主成分とする反応物を得、該反応物か
ら分子蒸留又はクロマトグラフなどによるモノアシルグ
リセロールを濃縮し、更に得られたモノアシルグリセロ
ールを無水酢酸によりアセチル化する方法などによって
得られるが、その方法は特に限定されるものではない。

【００１７】本発明におけるグリセロール・アジピン酸
ポリエステルはグリセロールとアジピン酸との直接重縮
合反応によって得られる。重縮合反応は脱水縮合であ
り、反応温度は１５０〜２４０℃で行われる。得られた
重縮合物の重合度はＨＰＬＣでのＧＰＣ法により平均分
子量を測定する。分子量の範囲はＭ．Ｗ．＝５００〜１
００００であることが好ましい。

【００１８】本グリセロール・アジピン酸ポリエステル
をジアセチルモノアシルグリセロールと併用することに
より、ジアセチルモノアシルグリセロールを構成するア
シル基（脂肪酸）の炭素数が１２以上の場合であっても
ブリードが抑制され、透明性の良好なポリエステル樹脂
製品を得ることが可能になる。

【００１９】可塑剤のジアセチルモノアシルグリセロー
ルとグリセロール・アジピン酸ポリエステルの配合比率
は９：１〜５：５の範囲であることが好ましい。この範
囲外では可塑性が低下したり、ブリードによるポリエス
テル樹脂成形製品の透明性が悪くなる等の問題が生じ
る。

【００２０】本発明において、可塑剤の樹脂に対する配
合量は任意の量であるが、樹脂に対して５〜５０質量％
の範囲内、更には可塑剤とグリセロール・アジピン酸ポ
リエステルの合計量として１０〜３０質量部とすること
がより好ましい。

【００２１】本発明におけるポリエステル樹脂組成物は
通常のプラスチックの成形に用いられる押出機、射出成
形機等を用いて押し出し、射出或いは熱成形が可能であ
る。又、成型温度は１８０〜２２０℃が好ましい。ポリ
マーブレンドを行う場合には二軸押出機の方が好まし
い。押出機中で溶融された樹脂組成物は、Ｔダイ、イン
フレーション等によりシート或いはフィルムへ成形され
る。

【００２２】また、これらの樹脂には安定剤、滑剤、酸
化防止剤、スリップ剤、防曇剤等が使用されることがあ
るが、これらの添加剤は本発明の可塑剤の効果を阻害し
ない範囲内で併用することは可能である。

【００２３】上記フィルムないしシートは、農業用資材
（いわゆるビニールハウスの如き根菜類などの育成用ハ
ウスの資材など）、食品包装用資材（いわゆるラップフ
ィルムの如き食品類の包装資材など）に用いて好適であ
る。

【００２４】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。

【００２５】本実施例の評価試験には、ポリ乳酸として
島津製作所社製「ポリ乳酸ラクティ（グレード＃９０２
１、平均分子量１４５，０００）」を用い、加水分解に
よる分離量の低下を防止するため、１１０℃、４時間の
加熱乾燥処理を施し水分を除去した後、ポリ乳酸樹脂に
対して実施例及び比較例毎に、下記試験試料の所定量
（表１に記載した）を配合し（例えば、実施例１では、
上記ポリ乳酸樹脂に下記試験試料（表１に記載）の所定
量を配合し、二軸押出機を用いて２００℃で押し出しペ
レットを作成した。このペレットを用い、それぞれの試
験に記載した試験片を作成し、「引張試験」、「曲げ試
験」及び「ブリード状態観察」を行い品質を評価した。

【００２６】［試験−１］引張試験 試験はＪＩＳＫ７１１３に基づいて行った。試験片は１
号試験片を用いた。試験片は樹脂組成物を東芝機械社製
射出成形機ＩＳ５５ＥＰＮを使用して作成した。作成し
た試験片は温度２３℃、湿度５０％ＲＨの条件下に１日
保存したものを試験に供した。試験機器としてはオリエ
ンテック社製テンシロン万能試験機ＲＴＣ−１３１０を
用いた。つかみ具間距離は１２０ｍｍ、試験速度は２０
０ｍｍ／分の条件とした。

【００２７】［試験−２］曲げ試験 試験はＬＩＳＫ６９１１に基づいて行った。試験片は幅
１２ｃｍ、厚さ６ｍｍのものを用いた。試験片は樹脂組
成物を東芝機械社製射出成形機ＩＳ５５ＥＰにより作成
した。作成した試験片は温度２３℃、湿度５０％ＲＨの
条件下で１日保存したものを試験に供した。試験機器と
してはオリエンテック社製テンシロン万能試験機ＲＴＣ
−１３１０を用いた。試験速度は３ｍｍ／分の条件とし
た。

【００２８】［試験−３］ブリード性 プレスシートにより１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ３ｍｍの
試験片を作成し、温度５０℃、湿度５０％ＲＨの条件下
に１週間保存し、ブリードの量を観察した。

【００２９】［試験試料−１］ジアセチルモノアシルグ
リセロール ラウリン酸（炭素数１２）５６．８質量％、ミリスチン
酸（炭素数１４）２０．９質量％、パルミチン酸（炭素
数１６）１０．４質量％及びステアリン酸（炭素数１
８）１１．９質量％の脂肪酸組成よりなるトリグリセラ
イド１モルとトリアセチン２モルとのエステル交換反応
を行い、得られた反応物から分子蒸留によりジアセチル
モノアシルグリセロールを得た。

【００３０】［試験試料−２］グリセロール・アジピン
酸ポリエステルＭ．Ｗ．＝３０００ グリセリン１モルとアジピン酸０．９モルとを２３０℃
で酸価２以下になるまで反応し、平均重合度約３０００
のグリセロール・アジピン酸ポリエステルを得た。

【００３１】［試験試料−３］グリセロール・アジピン
酸ポリエステルＭ．Ｗ．＝５０００ グリセリン１モルとアジピン酸０．９６モルとを２３０
℃で酸価２以下になるまで反応し、平均重合度約５００
０のグリセロール・アジピン酸ポリエステルを得た。

【００３２】［試験試料−４］ジ（２−エチルヘキシ
ル）フタレート［市販品］ ［試験試料−５］ジブチルフタレート［市販品］ ［試験試料−６］アセチルクエン酸トリブチル［市販
品］ ［試験試料−７］トリアセチン［市販品］

【００３３】（試験結果）試験・評価結果を表１に示
す。尚、表１中の「％」は「質量％」である。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明によるジアセチルモノアシルグリ
セロールを主成分とする可塑剤とグリセロール・アジピ
ン酸ポリエステルとを含有することにより、ブリードが
抑制され、可塑性が良好で環境に優しい生分解性ポリ乳
酸樹脂製品を供給することが可能になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F071 AA43 AA44 AA81 AC10 AE05 AE10 AE22 AH01 AH04 BC01 BC04 BC17 4J002 CF032 CF191 EH046 FD026 GA01 GG02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エステルを構成する脂肪酸の炭素数が８〜
   ２２の内から選ばれた１種又は２種以上の混合物である
   ジアセチルモノアシルグリセロールとグリセロール・ア
   ジピン酸ポリエステルとを含有することを特徴とするポ
   リエステル樹脂組成物。
2. 【請求項２】グリセロール・アジピン酸ポリエステルの
   重合度が平均分子量５００〜１００００であることを特
   徴とする請求項１に記載のポリエステル樹脂組成物。
3. 【請求項３】ジアセチルモノアシルグリセロールとグリ
   セロール・アジピン酸ポリエステルとの配合比率が重量
   部において９：１〜５：５であることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のポリエステル樹脂組成物。
4. 【請求項４】ポリエステル樹脂がポリ乳酸であることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリエステ
   ル樹脂組成物。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のポリエス
   テル樹脂組成物からフィルム又はシートへ形成されたこ
   とを特徴とする農業用資材又は食品包装用資材。