JP2002327037A - ポリエステル樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、優れた軽量性、物性（柔軟性、緩衝
性等）、２次加工性を有し、かつ生分解性で環境負荷の
少ない発泡成形体を提供する 【解決手段】ポリ乳酸系樹脂、芳香族脂肪族ポリエステ
ルおよびポリイソシアネート化合物を含むポリエステル
樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性を有する
梱包用緩衝材として用いられる発泡粒子および成形体に
使われる樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽量性、緩衝性、成形加工性を生かした
プラスチック発泡体が包装、梱包材として多量に用いら
れているが、その素材はポリスチレン（ＰＳ）、ポリオ
レフィンといった石油を原料とする化学製品である。こ
の為使用後の処分が困難で、焼却するにしても燃焼カロ
リーが高く、焼却炉をいためたり、埋め立てをしても分
解しない上に容積が大きいために処分場のスペースを占
有してしまうといった大きな社会問題となってきてい
る。

【０００３】又、処分されずに投棄された発泡体が及ぼ
す、河川、海洋など、自然態系への影響も無視できなく
なってきている。そこで、生態系の中で分解し、地球環
境への悪影響が少ない樹脂が開発された。

【０００４】生分解性の素材としてグリコール酸やラク
チドの開環重合によりポリマーが得られ、かかるポリマ
ーを使用し、実用上十分な生産性を有する生分解性発泡
樹脂組成物を見出し、既に発明提案（ＰＣＴ／ＪＰ９８
／０４８５１）を行った。該発明で得られる発泡樹脂組
成物から得られる発泡粒子あるいは成形体は、通常の梱
包用緩衝材として十分使用できるものであった。しかし
ながら、上記の発明における発泡成形体は、発泡粒子の
発泡倍率が低いため、柔軟性、緩衝性等が特に必要な緩
衝材においては不十分であり、用途が制限されていた。

【０００５】また、特開平９−３１５０号には、脂肪族
ポリエステル、ポリ乳酸、ポリイソシアネートからなる
ブロックポリエステルの製造方法が開示されているが、
このブロックポリエステルは発泡性、成形性が不良であ
り、発泡体には適さない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、生分解性、発泡性、成形性を維持したまま、柔
軟性、緩衝性を改善し、緩衝材として適した発泡体の樹
脂組成物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく鋭意検討の結果、ポリ乳酸系樹脂と芳香
族脂肪族ポリエステルを含むポリエステル樹脂に対し、
ポリイソシアネート化合物を配合したポリエステル樹脂
組成物を使用することで上記目的が達成されることを見
出し、本発明を完成した。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に使用するポリ乳酸系樹脂
は、主成分がポリ乳酸であり、本発明の目的が達成され
る範囲で、他のグリコール、ジカルボン酸、酸無水物、
ヒドロキシカルボン酸等を共重合されていてもよい。

【０００９】本発明に使用するポリ乳酸は、実質的に非
晶性のポリ乳酸、即ち、ＤＳＣ測定による融解熱（２ｎ
ｄ ｓｃａｎΔＨ）が０．１Ｊ／ｇ以下のポリ乳酸が好
ましい。ポリ乳酸のＬ体とＤ体のモル比は、好ましくは
９５／５〜５／９５、更に好ましくは９２／８〜８／９
２である。Ｌ体とＤ体のモル比がこの範囲のものは結晶
性が低いため発泡倍率が上がり易く、発泡が均一になる
からである。

【００１０】本発明に使用するポリ乳酸は、高分子量で
分岐したものが好ましい。ポリ乳酸は、例えば分岐剤と
してエポキシ化大豆油やエポキシ化亜麻仁油等を用いた
ものが好ましく、これらはイソシアネートにより著しく
増粘し発泡性が良好で好ましい。また、数平均分子量
（Ｍｎ）は５０，０００以上３００，０００以下が好ま
しく、重量平均分子量（Ｍｗ）が９０，０００以上１，
２００，０００以下のものが好ましい。多分散度（Ｍｗ
／Ｍｎ）は、１．５以上が好ましく、更に好ましくは
２．０以上である。その理由は、上記範囲のポリ乳酸
は、以下に述べる芳香族脂肪族ポリエステル、ポリイソ
シアネートと反応させて超高粘度樹脂を得たとき、適度
な架橋密度となり、発泡に適した架橋構造になるためで
ある。

【００１１】このような高溶融粘度のポリ乳酸を得る手
段として、通常の反応釜での高真空下、攪拌効率の良好
な状態での溶融重合、二軸混練反応機による溶融重合、
溶融重合と固相重合との組み合わせにより高溶融粘度の
ポリ乳酸を得る事は可能であるが、高粘度であるため反
応サイクル低下による生産性の低下、樹脂の熱分解によ
る品質低下に十分注意する事が必要である。

【００１２】本発明に使用する芳香族脂肪族ポリエステ
ルは、脂肪族（環状脂肪族を含む）グリコール、芳香族
ジカルボン酸またはその酸無水物（以下、芳香族ジカル
ボン酸と略称する）、および脂肪族ジカルボン酸または
その酸無水物（以下、脂肪族ジカルボン酸と略称する）
からなるポリエステルである。また、必要に応じて、第
３成分として、３官能または４官能の多価アルコール、
オキシカルボン酸および多価カルボン酸（またはその酸
無水物）から選ばれる少なくとも１種の多官能成分を含
んでいても良い。

【００１３】本発明で使用する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、１，８−オクタンジオー
ル、１，１０−デカンジオール、１，４−シクロヘキサ
ンジオールならびにそれらの混合物などがあげられる。

【００１４】芳香族ジカルボン酸としては、例えばテレ
フタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカル
ボン酸ならびにそれらの混合物などがあげられる。

【００１５】脂肪族ジカルボン酸としては、例えばコハ
ク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、１，１０
−デカンジカルボン酸、無水コハク酸、１，４−シクロ
ヘキサンジカルボン酸ならびにそれらの混合物などがあ
げられる。

【００１６】芳香族脂肪族ポリエステルは、芳香族ジカ
ルボン酸／脂肪族ジカルボン酸の、割合は１０／９０〜
９０／１０（モル比）である。この範囲のものは、生分
解性、発泡性、柔軟性、緩衝性が良好で好ましい。ま
た、芳香族脂肪族ポリエステルは、溶液粘度（ηｒ）が
２．０以上であることが、物性上好ましい。

【００１７】ポリ乳酸と芳香族脂肪族ポリエステルの割
合は、ポリ乳酸が５０重量％以上の場合、特に発泡性が
良好であるので好ましい。

【００１８】上述のポリ乳酸と芳香族脂肪族ポリエステ
ルを含むポリエステル樹脂（以下、ポリ乳酸系樹脂と略
称）に発泡剤を含浸、発泡させても発泡倍率を高くする
ことは困難であり、実用に耐え得るものではない。高発
泡倍率を得るには、更に高い溶融粘度が必要であり、増
粘剤としてポリイソシアネートを添加することが必要で
ある。

【００１９】好ましいポリイソシアネートは、イソシア
ネート基≧２．０当量／モルのポリイソシアネートであ
る。又、ポリイソシアネートは上記ポリ乳酸系樹脂に対
して０．１〜５重量％、更には１〜３重量％を加える事
が好ましい。ポリイソシアネートが０．１重量％以上で
樹脂組成物の溶融粘度が上昇し易く、また５重量％以下
で溶融粘度が適当であり、発泡性が良好である。上記ポ
リ乳酸系樹脂とポリイソシアネートを溶融状態で混合、
反応、更に溶融混練後の固体状態で徐々に水分と反応
し、アロハネート結合やユリア結合により架橋が進むこ
とにより、溶融粘度がＪＩＳ Ｋ ７２１０（荷重２１
１．８Ｎ）に準拠したメルトインデックス値（ＭＩ）で
５以下の範囲の発泡性の良好な樹脂組成物を得ることが
出来る。

【００２０】ポリ乳酸、芳香族脂肪族ポリエステルおよ
びポリイソシアネートを溶融状態で混合、反応させ超高
分子量化させる方法は通常の公知の方法が可能である。
例えば、ペレツト化したポリ乳酸、芳香族脂肪族ポリエ
ステルにポリイソシアネートを添加混合し、単軸又は二
軸混練機等で溶融混合する方法、予めポリ乳酸、芳香族
脂肪族ポリエステルを単軸又は二軸混練機等で溶融した
後ポリイソシアネートを添加する方法、単軸又は二軸混
練機等で溶融重合によりポリ乳酸を製造又は製造中に、
芳香族脂肪族ポリエステル、ポリイソシアネートを添加
する方法などが挙げられる。

【００２１】使用されるポリイソシアネートとしては芳
香族、脂環族、脂肪族系のポリイソシアネートがある。
例えば、芳香族ポリイソシアネートとしてはトリレン、
ジフェニルメタン、ナフチレン、トリジン、キシレン、
トリフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート、
脂環族ポリイソシアネートとしてはイソホロン、水素化
ジフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート、脂
肪族ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレン、リジ
ンを骨格とするポリイソシアネートがあり、いずれも使
用可能であるが汎用性、取り扱い性、耐候性等からトリ
レン、ジフェニルメタン、特にジフェニルメタンが好ま
しく使用される。

【００２２】また、均一で微細な発泡セルを形成させる
ためには発泡核剤を配合することが好ましい。使用する
発泡核剤としては、例えば、タルク、シリカ、カオリ
ン、ゼオライト、マイカ、アルミナ等の無機粒子が好適
である。この中でもタルクは本発明の樹脂組成物に対し
て好ましく使用される。

【００２３】また、その他の添加剤についても、目的に
応じ、適宜添加することが出来る。例えば熱安定剤、酸
化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、可塑剤等がある。但
し、難燃剤等は塩素等のハロゲン化物であることが多
く、生分解性や焼却処分時の有害物質発生という観点か
ら使用量は最小限に留めておくのがよい。

【００２４】こうして得られた樹脂組成物は、ペレット
又はビーズ状粒子とした後、発泡剤及び発泡助剤を含浸
させる。ペレット又はビーズの大きさ、形状等は必要に
応じて適宜選択することができるが、通常、直径０．５
〜２ｍｍの大きさのものが好ましい。精密な成形体の場
合は直径０．５〜１ｍｍの粒子が更に好ましい。

【００２５】ここで用いる発泡剤及び発泡助剤として
は、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタ
ン、イソペンタン、シクロペンタン、ヘキサン等の炭化
水素、塩化メチレン、塩化メチル、ジクロロジフルオロ
メタン等のハロゲン化炭化水素類、ジメチルエーテル、
メチルエチルエーテル等のエーテル類が発泡剤として、
又、炭素数１〜４のアルコール、ケトン類、エーテル、
ベンゼン、トルエン等が発泡助剤として用いられる。

【００２６】発泡剤と発泡助剤の組み合わせは、使用す
る樹脂によって適宜選択すれば良い。本発明に使用する
Ｌ体／Ｄ体共重合ポリ乳酸ポリマーの場合、発泡剤とし
て低分子量アルカンが好ましく用いられるが、これと組
み合わせる発泡助剤としては例えばメタノール、エタノ
ール等の単素数１〜４の１価のアルコールが好適であ
る。その他の組み合わせも種々あり、目的や経済性に鑑
みて選択することができる。

【００２７】発泡剤と発泡助剤の使用比率（重量比率）
は、発泡剤／発泡助剤＝１／２〜２０／１が可能である
が、発泡剤と発泡助剤の組み合わせによってこの比率は
変わり、１／１〜１０／１が一般的である。

【００２８】発泡剤及び発泡助剤の含有量（率）は目的
とする発泡倍率、ペレット又はビーズ粒子の保存期間に
よって異なるが発泡剤として通常５〜１５重量％が適用
される。又、発泡剤の含有量（率）は、発泡倍率に応じ
て選択することができる。一般に、低発泡品は含有量
（率）を低く、高発泡品は含有量（率）を高くすればよ
い。

【００２９】発泡剤及び発泡助剤を含有させたペレット
又はビーズ粒子は、加熱によって発泡させた後、所望の
金型に入れ、更に加熱して発泡を進め、セル同士を融着
させて強固な成形体を成形する。ポリスチレン（ＰＳ）
発泡体の成型方法と基本的には同一である。即ち、予備
発泡及び発泡成形共に熱容量の大きい水蒸気が好ましく
用いられる。

【００３０】また、成形体の曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ−
７２２１）は、緩衝材に用いる場合、柔軟性の点で９．
８０ＭＰａ以下が好ましく、更に好ましくは７．８５Ｍ
Ｐａ、最も好ましくは５．８８ＭＰａ以下である。

【００３１】

【実施例】以下に実施例及び比較例により、本発明を更
に具体的に説明する。尚、評価は下記の方法で行った。

【００３２】（測定方法） （１）溶液粘度（ηｒ）：テトラクロロエタン／フエノ
ール＝２／３（重量比）（ＫＰＣ）の溶液中２０℃で測
定した値。（試料調整：試料１ｇをＫＰＣ１００ｍＬで
溶解）

【００３３】（２）重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分
子量（Ｍｎ）、多分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）：測定装置 Ｈ
ＬＣ８１２０ＧＰＣ（東ソー製）、カラム ＴＳＫｇｅ
ｌＳ５０００＋３０００＋１０００（東ソー製）、溶
媒：クロロホルム／ＴＨＦ

【００３４】（３）メルトインデックス（ＭＩ）：ＪＩ
Ｓ Ｋ−７２１０に準拠して測定。（温度：１９０℃、
オリフイス２ｍｍ径、荷重２１１．８Ｎ、予熱時間６
分）

【００３５】（４）発泡粒子の発泡倍率：１Ｌメスシリ
ンダーを用いて、かさ密度（ｇ／Ｌ）を測定し、下記の
ように算出した。 発泡倍率（倍）＝１０００／かさ密度（ｇ／Ｌ）

【００３６】（５）成形体のかさ密度：３００×３００
×３０ｍｍボードの重量、体積を測定し、下記のように
算出した。 かさ密度（ｇ／ｃｍ³）＝重量（ｇ）／体積（ｃｍ³）

【００３７】（６）物性：ＪＩＳに準拠して測定した。 ・曲げ応力、初期弾性率：ＪＩＳ Ｋ−７２２１ ・緩衝係数：ＪＩＳ Ｚ―０２３５

【００３８】（７）生分解性：３０×３０×３０ｍｍの
成形体をコンポストに２ケ月間入れ、外観状態で次のよ
うに評価した。 ◎：原形をとどめない状態まで分解 ○：元の形状はとどめているがぼろぼろ △：僅かに変化 ×：全く変化なし

【００３９】（８）成形性：成形品の外観を目視で評
価。

【００４０】＜実施例１＞重量平均分子量Ｍｗが１８
６，０００、数平均分子量Ｍｎが８９，０００、多分散
度（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０９、Ｌ体／Ｄ体＝８８．６／
１１．４のポリ乳酸とηｒが２．４５のＢＡＳＦ製エコ
フレックスＦＢＸ７０１１（芳香族脂肪族ポリエステ
ル）を９０／１０（重量％）の割合で、ブレンドし、そ
の後イソシアネート化合物「ミリオネートＭＲ―２０
０」（イソシアネート基２．７〜２．８当量／モル、日
本ポリウレタン工業（株））２．１重量％、タルク「Ｌ
ＭＰ―１００」（富士タルク工業（株））３．０重量％
を二軸混練機（ＴＥＭ３５Ｂ，東芝機械（株））にてシ
リンダー温度１８５℃で混練し、ペレット状の樹脂組成
物を得た。

【００４１】＜比較例１＞使用した樹脂がポリ乳酸単独
である以外は実施例１と全く同様に実施した。

【００４２】この樹脂組成物のＭＩを測定した後、オー
トクレーブに各々５０００重量部、発泡剤としてイソブ
タン２０００重量部、発泡助剤としてメタノール２４０
重量部を仕込み、密封し、昇温し、８５℃に３時間保持
した。その後、２５℃で冷却してから樹脂を取り出し、
風乾後、重量を測定し、含浸率を求めた。次いで得られ
た発泡剤含浸ペレツトを水蒸気（９６℃、１分）で予備
発泡させ、発泡倍率及び生分解性を評価した。

【００４３】その後、更に、１日熟成後、この発泡粒子
を密閉金型に充填してスチーム成形機で水蒸気圧０．１
ＭＰａ、２０秒間加熱して成形を行い、各３００×３０
０×３０ｍｍの成形体を得た。この成形体より試験片を
切り出し物性を評価した。評価の対照として市販の発泡
ポリスチレン（比較例２）を用いた。評価結果は表１の
通りであった。

【００４４】

【表１】

【００４５】評価結果 本発明のポリ乳酸系樹脂、芳香族脂肪族ポリエステルお
よびポリイソシアネート化合物を含むポリエステル樹脂
組成物は、ポリ乳酸樹脂と較べ、生分解性、発泡性、成
形性を維持したまま、柔軟性、緩衝性が改善され、緩衝
材として適している。

【００４６】

【発明の効果】以上、本発明のポリエステル樹脂組成物
は、発泡スチレンと同様な優れた発泡性、成形性を有
し、かつその発泡成形体は生分解性、柔軟性、緩衝性を
有するため、広く梱包材として適用でき、地球環境保全
に資する材料である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中江 綱大 山口県防府市大字大崎276−516 Ｆターム(参考） 4F074 AA66 AA68 AA98 AB01 AB05 AD13 CA34 DA02 DA33 4J034 BA07 DF16 DF20 DF21 DF22 DF24 HA01 HA07 HC03 HC12 HC13 HC17 HC22 HC46 HC52 HC64 HC67 HC71 HC73 RA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリ乳酸系樹脂、芳香族脂肪族ポリエス
   テルおよびポリイソシアネート化合物を含むポリエステ
   ル樹脂組成物。
2. 【請求項２】 ポリ乳酸系樹脂が分岐型ポリ乳酸である
   ことを特徴とする請求項１のポリエステル樹脂組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２のポリエステル樹脂組成
   物に発泡剤を含浸した発泡性粒子。
4. 【請求項４】 請求項３の発泡性粒子を発泡させた発泡
   粒子。
5. 【請求項５】 請求項４の発泡粒子を用いた発泡成形
   体。