JP2002155440A - フラットヤーンまたはその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生分解性を有するポリ乳酸系生分解性樹脂を
用いて、耐熱性及び機械的強度に優れた柔軟性のあるフ
ラットヤーンを提供することを目的とする。 【解決手段】 融点が１５０℃以上のポリ乳酸系樹脂６
０〜８０重量％と融点が１２０℃以下の脂肪族ポリエス
テル２０〜４０重量％の樹脂組成物を押出成形してなる
フラットヤーン、または、融点が１５０℃以上のポリ乳
酸系樹脂６０〜８０重量％と融点が１２０℃以下の脂肪
族ポリエステル２０〜４０重量％の樹脂組成物を溶融押
出し、フイルムを成形し、次いで延伸することを特徴と
するフラットヤーンの製造方法、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、生分解性を有する
ポリ乳酸を用いた耐熱性及び機械的強度に優れた柔軟性
を有するフラットヤーンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、包装用資材、農業用資材、その他
のプラスチック化が進む一方、これら多量に使用されて
いプラスチックの廃棄物が、河川、海洋、土壌を汚染す
る可能性を有し、大きな社会問題になっており、この汚
染防止のため生分解性機能を備えた生分解性プラスチッ
クが近年注目されている。これらのうち溶融成形が可能
な生分解性プラスチックとして、たとえばポリヒドロキ
シブチレートやポリカプロラクトン、コハク酸やアジピ
ン酸などの脂肪族ジカルボン酸成分とエチレングリコー
ルやブタンジオールなどのグリコール成分とからなる脂
肪族ポリエステル、ポリ乳酸等が知られている。その中
でもポリ乳酸系生分解性樹脂は、他の生分解性プラスチ
ックに比べ、耐熱性および結晶性が高く、強度が高い等
の優れた特徴を持っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリ乳
酸系生分解性樹脂を用いてフイルム成形した場合、成形
時にフイルムが硬くてシワになりやすく、さらに延伸処
理してフラットヤーンに成形した際、縦割れして切れや
すくなるという問題点があった。また、一般にフィルム
に柔軟性を付与する方法として、可塑剤を添加する方法
が知られているが、フイルム表面に可塑剤のブリードに
よる経時変化や二次加工性が悪くなる等の問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、生分
解性を有するポリ乳酸系生分解性樹脂を用いて、耐熱性
及び機械的強度に優れた柔軟性のあるフラットヤーンを
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題点
を解決すべく、鋭意検討した結果、ポリ乳酸系生分解性
樹脂に特定の脂肪酸エステルを特定量添加してフイルム
成形することにより、フイルムに柔軟性を付与でき、成
形時にシワの発生が防止でき、且つ、延伸成形の際、フ
ラットヤーンの縦割れが防止でき、上記目的が達成され
ることを見出し、本発明を完成したものである。すなわ
ち、本発明の要旨は、融点が１５０℃以上のポリ乳酸系
樹脂６０〜８０重量％と融点が１２０℃以下の脂肪族ポ
リエステル２０〜４０重量％の樹脂組成物を押出成形し
てなるフラットヤーン、または、融点が１５０℃以上の
ポリ乳酸系樹脂６０〜８０重量％と融点が１２０℃以下
の脂肪族ポリエステル２０〜４０重量％の樹脂組成物を
溶融押出し、フイルムを成形し、次いで延伸することを
特徴とするフラットヤーンの製造方法、に存する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明に使用されるポリ乳酸系樹脂は乳酸重合単
位を主成分としたポリ乳酸樹脂である。ポリ乳酸系樹脂
の製造方法は、特に制限されない。ポリ乳酸は、乳酸を
直接脱水重縮合する方法、例えば、特開平６−６５３６
０号には、ポリ乳酸及び構造単位に乳酸を有する乳酸系
樹脂の製造方法が開示されている。すなわち、乳酸又は
乳酸及び乳酸以外の脂肪族ヒドロキシカルボン酸等を有
機溶媒及び触媒の存在下、そのまま脱水縮合する直接脱
水縮合法である。また、乳酸の環状二量体を開環重合す
る方法、例えば、米国特許第２，７０３，３１６号に
は、乳酸又は乳酸と乳酸以外のヒドロキシカルボン酸を
各々、一旦、脱水し環状二量体とした後に、開環重合す
る間接重合法である。

【０００６】ポリ乳酸にはＬ体、Ｄ体、ＤＬ（ラセミ）
体の３種の光学異性体が存在するが、それらのいずれで
も良く、またそれら光学異性体の共重合体も本発明共重
合物の成分として用いられる。光学純度が低い場合には
ポリマーの結晶性は低くなりポリマーの耐熱性、機械的
強度特性が低下するため好ましくない。また原料の乳酸
を発酵法で製造する場合はＬ−乳酸を製造する方が能率
的、低コストであり好ましい。従って上述の面から考慮
するとＬ体の含有率は９５％以上であるものが好まし
い。

【０００７】本発明は、ポリ乳酸は単独の重合体のみに
限られず、乳酸重合単位とそれ以外の生分解性あるいは
非生分解性重合単位とのランダムあるいはブロックした
共重合物またはポリ乳酸樹脂と他の樹脂とブレンドした
樹脂組成物に対しても適用することが可能である。

【０００８】本発明で用いるポリ乳酸系樹脂（単独重合
体、共重合物やブレンド物）は、融点が１５０℃以上、
好ましくは１５５〜１８０℃、望ましくは１６０〜１７
５℃範囲であって、乳酸重合単位を８０重量％以上、好
ましくは９０重量％以上、さらに好ましくは９５重量％
以上である。融点が下限未満であると、ポリ乳酸の耐熱
性、機械的強度特性が低下するため好ましくない。な
お、融点とは示差熱分析にて１０℃／分の昇温速度で測
定し、融点ピークの極値の温度を指す。

【０００９】一方、ポリ乳酸系樹脂に配合する脂肪族ポ
リエステルとは、主としてグリコール類と脂肪族二塩基
酸またはその酸無水物とから合成されるポリエステルを
主成分とするものであり、分子量を充分に高くするた
め、末端にヒドロキシル基を有する比較的高分子量のポ
リエステルプレポリマーを合成した後、カップリング剤
により、さらにこれらプレポリマーをカップリングさせ
たものである。

【００１０】本発明で用いられる脂肪族ポリエステル用
ポリエステルプレポリマーは、末端基が実質的にヒドロ
キシル基を有するが、そのためには合成反応に使用する
グリコール類及び二塩基酸（またはその酸無水物）の使
用割合は、グリコール類をいくぶん過剰に使用する必要
がある。

【００１１】原料のグリコール類としては、例えば、エ
チレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−
ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、ネオペン
チルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール
等があげられる。エチレンオキシドも利用することがで
きる。これらのグリコール類は併用しても良い。

【００１２】グリコール類と反応して脂肪族ポリエステ
ルを形成する脂肪族二塩基酸またはその誘導体として
は、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、
ドデカン二酸、無水コハク酸、無水アジピン酸あるいは
そのジメチルエステル等の低級アルコールエステルなど
があり、これらは市販されているので本発明に利用する
ことができる。二塩基酸またはその酸無水物は併用して
も良い。

【００１３】また、比較的高分子量のポリエステルプレ
ポリマーを合成するには、エステル化に続く脱グリコー
ル反応の際に、脱グリコール反応触媒を使用することが
必要である。脱グリコール反応触媒としては、例えばア
セトアセトイル型チタンキレート化合物、並びに有機ア
ルコキシチタン化合物等のチタン化合物が挙げられる。
これらのチタン化合物は併用もできる。これらの例とし
ては、例えばジアセトアセトキシオキシチタン（日本化
学産業（株）社製“ナーセムチタン”）、テトラエトキ
シチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチ
タン等が挙げられる。チタン化合物の使用割合は、ポリ
エステルプレポリマー１００重量部に対して０．００１
〜１重量部、望ましくは０．０１〜０．１重量部であ
る。チタン化合物はエステル化の最初から加えても良
く、また脱グリコール反応の直前に加えても良い。

【００１４】本発明の脂肪族ポリエステルを得るために
は、上記で得られた数平均分子量が５，０００以上、望
ましくは１０，０００以上の末端基が実質的にヒドロキ
シル基を有するポリエステルプレポリマーに、更に数平
均分子量を高めるためにカップリング剤が使用される。
カップリング剤としては、ジイソシアナート、オキサゾ
リン、ジエポキシ化合物、酸無水物等が挙げられ、特に
ジイソシアナートが好適である。なお、オキサゾリンや
ジエポキシ化合物の場合はヒドロキシル基を酸無水物等
と反応させ、末端をカルボキシル基に変換してからカッ
プリング剤を使用することが必要である。

【００１５】ジイソシアナートには特に制限はないが、
例えば、２，４−トリレンジイソシアナート、２，４−
トリレンジイソシアナートと２，６−トリレンジイソシ
アナートとの混合体、ジフェニルメタンジイソシアナー
ト、１，５−ナフチレンジイソシアナート、キシリレン
ジイソシアナート、水素化キシリレンジイソシアナー
ト、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイ
ソシアナートが挙げられ、特にヘキサメチレンジイソシ
アナートが生成樹脂の色相、ポリエステル添加時の反応
性等の点から好ましい。これらカップリング剤の添加量
は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対して
０．１〜５重量部、望ましくは０．５〜３重量部であ
る。

【００１６】本発明で用いられる脂肪族ポリエステルと
しては、融点が１２０℃以下、好ましくは９０〜１２０
℃範囲の範囲のものであり、コハク酸と１，４ーブタン
ジオールと共重合させたポリブチレンサクシネート、コ
ハク酸とアジピン酸と１，４−ブタンジオールとを共重
合させたポリブチレンサクシネート・アジペート等が好
適である。脂肪族ポリエステルの融点が上限より高いと
フイルムの柔軟性が改善されず、フイルムが硬くなりシ
ワが発生しやすいので、好ましくない。

【００１７】本発明において、ポリ乳酸系樹脂と脂肪族
ポリエステルとの配合組成は、ポリ乳酸系樹脂が６０〜
８０重量％、好ましくは６５〜７５重量％、脂肪族ポリ
エステルは２０〜４０重量％、好ましくは２５〜３５重
量％の範囲である。脂肪族ポリエステルの配合量が下限
未満では、フイルムのシワが発生しやすく、且つ、フイ
ルムを延伸処理した際、縦割れしやすいなるので好まし
くない。一方、上限より多いと、フイルムの延伸性が悪
くなるので、好ましくない。

【００１８】さらに、上記の組成物に対し、必要に応じ
て、酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、、紫外線吸収
剤、顔料、艶消剤、蛍光増白剤滑り剤、結晶核剤、無機
フィラー、カーボンブラック、増粘剤、粘度安定剤等を
任意の割合で添加することができる。

【００１９】本発明では、先ず上記樹脂組成物を用い
て、未延伸フィルム（原反）を成形する。この未延伸フ
ィルムの成形方法は、空冷インフレーション法、水冷イ
ンフレーション法、Ｔダイ成形法のいずれでも良い。

【００２０】空冷インフレーション法を用いたフイルム
成形法の一例を示すと、上記樹脂を押出機の中で充分に
溶融させて混合した後、樹脂温度を均一にした状態でサ
ーキュラーダイス（円形ダイス）より均一に押出して、
通常の空冷インフレーション方式でブロー比０．５〜
４．０程度に膨張させることにより、フィルム厚み４０
μｍ〜４００μｍ程度のチューブ状フィルムを成形する
ことができる。特に成形温度の設定が重要であり、押出
機のシリンダー及びダイスの温度は１７０〜２３０℃、
好ましくは１８０〜２１０℃であり、１７０℃以下では
粘度が高すぎて安定したフィルム成形ができない。一
方、２３０℃を超えると樹脂が劣化してゲルや異物が多
発して良質のフィルム成形が困難となる。

【００２１】得られた未延伸フィルム（原反）冷却固化
後、該フィルムをリボン状にスリットして延伸、緩和熱
処理を行う。溶融押出において、ダイスリップが筋付形
状となったものを用いることにより、筋付のフラットヤ
ーンにして縦割れを防止することが可能であり、強度保
持できる。

【００２２】延伸方法は湿式、乾式即ち浴中、スチーム
熱ロール、オーブン熱板式の通常の延伸処理を用い、高
温下で全延伸倍率は３〜９倍、好ましくは４〜８倍の範
囲であり、延伸倍率により強度の調節が容易である。な
お、延伸方法は、１段よりも２段延伸が良好で、本樹脂
組成物は冷延伸が可能である。２段延伸の１段目の温度
は６０℃〜１１０℃で、好ましくは７０℃〜９０℃で全
延伸倍率の３０％〜９０％、好ましくは６０％〜８５％
の範囲で延伸する。第２段階目の温度は８０℃〜１２０
℃で、好ましくは９０℃〜１００℃であり、全延伸倍率
の７０％〜１０％、好ましくは４０％〜１５％の範囲で
延伸する。一段の温度が６０℃以下でも延伸は可能であ
るが、耐分繊能力が低下して割れ易い。即ち織劣化が大
きい。１１０℃を超過すると延伸切れし易くなる。

【００２３】更に緩和熱処理（アニール処理）は９０℃
〜１４０℃、好ましくは１１０℃〜１５０℃が良い。緩
和率は５％〜３０％が良いが、好ましくは１０％〜２０
％である。緩和熱処理温度が９０℃未満であったり、緩
和率が５％未満の場合はフラットヤーン経時収縮率が増
大する。逆に前者が１４０℃を超えたり、後者が３０％
を超えるとヤーン形状が昆布状となり巻姿が悪くなり、
且つ生産性が極度の悪化する。

【００２４】上記のように製造されたフラットヤーンは
さらにスプリットロールにかけることによりスプリット
ヤーンを製造することができる。スプリットロールに用
いる刃は、例えば剃刀刃、針刃、鋸歯状の丸刃等が挙げ
られる。本発明において、フラットヤーンからスプリッ
トヤーンへの製造条件等は、特に制限されず、自由に選
択することができる。

【００２５】

【実施例】実施例１ 融点が１７０℃のポリ乳酸樹脂８０重量％と融点が１１
５℃のポリブチレンサクシネート２０重量％とからなる
樹脂組成物を押出機より成形温度２００℃で、径６５ｍ
ｍφ、リップギャップ０．７ｍｍのサーキュラーダイよ
り溶融押出して原反フィルムを成形した。この原反フイ
ルムを７ｍｍ巾にスリットして熱板延伸機で延伸し、次
いで熱板で緩和熱処理を行った。延伸処理は温度９５℃
で延伸倍率４．８倍、緩和熱処理は１００℃で緩和率６
％、延伸速度は６５ｍ／分で３．０ｍｍ巾、８９０デシ
テクスのフラットヤーンを製造した。得られたフラット
ヤーンの物性は引張強度２．３ｇ／ｄ、延伸伸度２７．
３％で、フラットヤーンは縦割れし難かった。また、原
反フイルムはシワの発生はなく、チューブの安定は良好
であった。なお、引張強度と引張伸度の物性はＪＩＳ
Ｚ１５３３の測定法に従って行った。

【００２６】実施例２ 実施例１において、融点が１７０℃のポリ乳酸樹脂７０
重量％と融点が１１５℃のポリブチレンサクシネート３
０重量％とからなる樹脂組成物を用い、延伸温度を１０
０℃で行ったこと以外は同様にして行った。得られたフ
ラットヤーンは７００デシテクスで、その物性は引張強
度２．８ｇ／ｄ、延伸伸度２４．１％で、フラットヤー
ンは縦割れし難かった。また、原反フイルムはシワの発
生はなく、チューブの安定は良好であった。

【００２７】比較例１ 実施例１において、ポリブチレンサクシネートを全く添
加しないせず、融点が１７０℃のポリ乳酸樹脂１００重
量％のものを用い、成形温度１９０℃て行ったこと以外
は同様にして行った。得られたフラットヤーンは８５０
デシテクスで、その物性は引張強度１．９ｇ／ｄ、延伸
伸度１５．０％で、フラットヤーンは縦割れし易かっ
た。また、原反フイルムはシワの発生が激しくかった。

【００２８】比較例２ 実施例１において、融点が１７０℃のポリ乳酸樹脂５０
重量％と融点が１１５℃のポリブチレンサクシネート５
０重量％とからなる樹脂組成物を用いて、緩和熱処理を
９５℃で行ったこと以外は同様にして行った。得られた
フラットヤーンは１０００デシテクスで、その物性は引
張強度１．６ｇ／ｄ、延伸伸度２７．５％で、フラット
ヤーンは柔らか過ぎた。また、原反フイルムは縦筋状体
に配合ムラがみられ、チューブの不安定であった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフラット
ヤーンは、ポリ乳酸系樹脂と脂肪族ポリエステ樹脂の組
成物を用いて、耐熱性及び機械的強度の優れ、且つ、生
分解を有するフラットヤーンを製造することができる。
得られたフラットヤーンは、しばり紐などの包装材料、
農業用資材または種々な織布用として利用することが可
能である。また、フラットヤーンから得られたスプリッ
トヤーンは梱包、農業、漁業、林業用のロープやネット
用等の撚糸として使用することができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点が１５０℃以上のポリ乳酸系樹脂６
   ０〜８０重量％と融点が１２０℃以下の脂肪族ポリエス
   テル２０〜４０重量％の樹脂組成物を押出成形してなる
   フラットヤーン。
2. 【請求項２】 融点が１５０℃以上のポリ乳酸系樹脂６
   ０〜８０重量％と融点が１２０℃以下の脂肪族ポリエス
   テル２０〜４０重量％の樹脂組成物を溶融押出し、フイ
   ルムを成形し、次いで延伸することを特徴とするフラッ
   トヤーンの製造方法。
3. 【請求項３】 ポリ乳酸系樹脂が融点１６０〜１７５℃
   範囲のものであることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載のフラットヤーンまたはその製造方法。
4. 【請求項４】 脂肪族ポリエステルが融点９０〜１２０
   ℃範囲のものであることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載のフラットヤーンまたはその製造方法
5. 【請求項５】 脂肪族ポリエステルがコハク酸と１，４
   ーブタンジオールと共重合させたポリブチレンサクシネ
   ートであることを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載のフラットヤーンまたはその製造方法。