JP2003113247A - 長期貯蔵可能な生分解性ポリエステル水系化物 - Google Patents

長期貯蔵可能な生分解性ポリエステル水系化物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期貯蔵可能な生分解性ポリエステル水系化
物を提供する。 【解決手段】 ポリエステル系生分解性プラスティック
を乳化剤で乳化してなる生分解性ポリエステル水系化物
において、ポリエステル系生分解性プラスティック中の
カルボン酸がアルカリ性物質で中和されたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性ポリエス
テル水系化物に関し、特に、貯蔵安定性に優れた生分解
性ポリエステル水系化物に関する。
【０００２】
【従来の技術】廃棄時に環境に悪影響を与えないように
地中で微生物等により分解されるようになされた生分解
性プラスティックとしてはポリエステル系のものが従来
より用いられているが、一般的なポリエステル系生分解
性プラスティックは主として射出成型加工用途に供され
ており、通常は、末端に遊離のカルボン酸を有する、未
反応モノマー、オリゴマー、及びポリマーの混合物とし
て存在する。
【０００３】このようなポリエステル系生分解性プラス
ティックをエマルジョン化して、例えば樹脂フィルムや
塗膜を得る技術は数多く知られており、例えば、特開平
２−２２７４３８号公報にはポリカルボン酸塩系の分散
剤を用いたエマルジョンが示され、特開２００１−１１
２９４号公報には高分子分散剤を用いて分散したものが
示され、さらに特開平１０−１０１９１１号公報には主
としてアニオン性乳化剤からなる乳化剤を使用したもの
が示されている。
【０００４】しかしながら、これらの従来技術で得られ
るエマルジョンはｐＨが低く、経時的に加水分解をおこ
すおそれがあって、長期貯蔵が困難であるという問題が
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
てなされたものであり、水系化後の加水分解を抑制し、
長期貯蔵を可能にした生分解性ポリエステル水系化物を
提供しようとするものであり、また、より高品質の樹脂
フィルムや塗膜が得られる水系化物を提供しようとする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の生分解性ポリ
エステル水系化物は、上記の課題を解決するために、ポ
リエステル系生分解性プラスティックを乳化剤で乳化し
てなる生分解性ポリエステル水系化物であって、ポリエ
ステル系生分解性プラスティック中のカルボン酸がアル
カリ性物質で中和されたものとする。
【０００７】乳化剤は非イオン性界面活性剤を２０〜１
００重量％含有するものであることが好ましい（請求項
２）。また、非イオン性界面活性剤は分子量が３０００
以下であることが好ましい（請求項３）。
【０００８】アルカリ性物質としてはｐＨ緩衝機能を有
するものが好ましく（請求項４）、ヒドロキシカルボン
酸アルカリ金属塩が好適に用いられる（請求項５）。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明で用いるポリエステル系生
分解性プラスティックは、従来から用いられている生分
解性ポリエステル系高分子化合物であって、残留（未反
応）モノマー及び／又はオリゴマーを含んでいてもよ
く、これらのモノマー、オリゴマー、又はポリマーの末
端にカルボキシル基を有するものである。
【００１０】具体例としては、乳酸、ヒドロキシ酪酸、
ヒドロキシ吉草酸、リンゴ酸、グリコール酸等のヒドロ
キシアルカン酸、又はε−カプロラクトンの単独重合
物、あるいはこれらの共重合物が挙げられる。
【００１１】また、コハク酸とエチレングリコール及び
／又はブチレングリコールの末端カルボン酸共重合物
や、これらの残留モノマーや末端カルボン酸オリゴマー
化物を含んだ、コハク酸とエチレングリコール及び／又
はブチレングリコールの末端アルコール共重合物も使用
可能である。
【００１２】本発明においては、これらのポリエステル
系生分解性プラスティック中のカルボン酸をアルカリ性
物質で中和して、ポリエステル水系化物のｐＨを好まし
くは約３.５〜７の範囲とする。すなわち本発明でいう
中和とは、カルボン酸にアルカリ性物質を反応させて系
を中和点に至らせる場合のみならず、中和点に近付ける
場合をも含むものであり、また、中和点に至った場合で
もｐＨは７になるとは限らないが、そのような場合も本
発明の範囲に含まれるものとする。
【００１３】中和に使用するアルカリ性物質としては、
水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア水、ト
リエチルアミン、トリエタノールアミン等の一般的なア
ルカリ性物質のほか、リン酸水素二ナトリウムやアミノ
糖類を使用することができる。アミノ糖類の例として
は、カルボキシメチルセルロースのアミン変性物、２−
アミノ−β−Ｄ−グルコピラノシド等の変性糖・多糖類
が挙げられ、中でも安全性の点から、Ｄ−グルコサミ
ン、Ｄ−ガラクトサミン、キトサンなどの生体由来のバ
イオマスアミンが好ましい。しかしながら、長期にわた
る貯蔵安定性を高めるためには、ｐＨ緩衝機能を有し、
エマルジョンのｐＨを３.５〜７の範囲で安定して保持
できるヒドロキシカルボン酸塩が特に好適に用いられ
る。その例としては、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、
クエン酸、酒石酸などの酸をナトリウム等のアルカリ金
属で中和したものが挙げられ、中でも乳酸ナトリウム、
クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムは食品添加物と
して使用されるほど安全性が高く、エマルジョンの用途
を広げることができる。
【００１４】本発明で用いる乳化剤は、非イオン性界面
活性剤を２０〜１００重量％含有することが好ましく、
５０〜１００重量％含有することがより好ましい。この
ように非イオン性界面活性剤を特定量以上含有する乳化
剤を用いることにより、イオン性界面活性剤によるｐＨ
への影響を抑制することができ、さらに上記のようにｐ
Ｈ緩衝機能をもつヒドロキシカルボン酸アルカリ金属塩
等をアルカリ性物質として用いてｐＨ調整することによ
り、弱酸性又は中性下で長期にわたる貯蔵安定性を得る
ことが可能となる。
【００１５】また、非イオン性界面活性剤は低分子量で
あることが好ましく、分子量（Ｍｗ）は３０００以下が
好ましく、１５００以下がより好ましい。従来技術にお
いては、界面活性剤が経時的に塗膜表面にブリードアウ
トすることによる不具合の発生等の問題があったが、低
分子量の乳化剤を用いることにより、エマルジョン乾燥
時に大部分が表面に移行し、これを一度の水洗いで除去
することができるので、ほとんど不純物を含まない、耐
水性に優れた樹脂フィルムや塗膜を得ることが可能とな
る。
【００１６】非イオン性界面活性剤の例としては、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレ
ンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンア
ルキルアミンエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エス
テル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン
ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等が
挙げられる。中でも、ポリオキシエチレンラウリルエー
テルやポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等
が好ましい。
【００１７】本発明で用いる乳化剤においては、上記非
イオン性界面活性剤以外に、アニオン性、カチオン性、
あるいは両性の各種イオン性界面活性剤を用いることも
できる。
【００１８】アニオン性界面活性剤の例としては、アル
キル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸
塩、スルホコハク酸塩、Ｎ−アシルアミノ酸塩、カルボ
ン酸塩、スルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられ
る。また、カチオン性界面活性剤の例としてはアルキル
アンモニウム塩、両性界面活性剤の例としてはアルキル
（アミド）ベタイン、アルキルジメチルアミンオキシド
等が挙げられる。
【００１９】上記乳化剤の使用量は、通常は、ポリエス
テル系生分解性プラスティック１００重量部に対して
０．２〜２０重量部（但し、固形分換算）である。
【００２０】ポリエステル系生分解性プラスティックを
乳化剤を用いて乳化する具体的な方法は特に限定され
ず、従来から用いられている一般的な乳化方法を採るこ
とができる。
【００２１】例えば、ポリエステル系生分解性プラステ
ィックを、これを溶解できる溶媒に溶解して、乳化剤を
添加した後、水を徐々に加える方法が用いられる。ここ
で溶媒としては、例えば、ブタノン等のケトン系溶媒、
酢酸エチル等のエステル系溶媒、トルエン等の芳香族系
溶媒、ジクロロメタン等の塩素系溶媒等が使用可能であ
る。
【００２２】あるいは、ポリエステル系生分解性プラス
ティックを上記のような溶媒に溶解した後、乳化剤水溶
液を加えて一気に転相点に到達させ、その後水希釈する
方法や、ポリエステル系生分解性プラスティックをその
溶融温度まで昇温し、乳化剤を混合後、温水を加えて乳
化する方法等も用いることができる。
【００２３】本発明の生分解性ポリエステル水系化物に
よれば、例えば、紙や布帛等の繊維製品に、含浸又は塗
布することにより、不純物をほとんど含まない、高品質
のフィルムやコーティング被膜を形成することができ
る。より具体的には、例えば高融点を特長とするポリ乳
酸のエマルジョンであれば、これを紙に塗布してコーテ
ィングを形成することにより、電子レンジ加熱に耐え得
る食品容器の素材とすることができる。
【００２４】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れによって限定されるものではない。
【００２５】［実施例１］ポリ乳酸樹脂（島津製作所
（株）；ＬＡＣＴＹ９０３０、以下同様）５０部をトル
エン２００部に溶解した溶液にポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステル（ＥＯ：２０ｍｏｌ、分子量約１
２００）３部とスルホコハク酸ジオクチルナトリウム３
部を添加し、ホモディスパーによる攪拌下、水５５部を
徐々に添加して乳化体とした後、減圧下でトルエンを除
去した。得られた乳化体につき乳酸ナトリウム５０％水
溶液３.７部を用いてｐＨ調整を行い、白濁液状の乳化
物（固形分約５０％、粒径０.８μｍ、ｐＨ３.８）１１
５部を得た。
【００２６】なお、以下の各実施例及び比較例において
も、ポリ乳酸樹脂は本実施例１と同様にトルエンに溶解
してから乳化し、乳化後、減圧下トルエンを除去すると
いう工程を採った。
【００２７】［実施例２］乳酸ナトリウム５０％水溶液
を１０部用いてｐＨ調整を行った以外は、実施例１と同
様にして、ポリ乳酸樹脂の白濁液状の乳化物（固形分約
５０％、粒径０.８μｍ、ｐＨ５.５）１２２部を得た。
【００２８】［実施例３］ポリ乳酸樹脂５０部にポリオ
キシエチレンラウリルエーテル（ＥＯ：１８ｍｏｌ、分
子量９７８）５部を添加し、ホモディスパーによる攪拌
下、水５１部を徐々に添加して乳化体とした後、リン酸
水素二ナトリウム１０％水溶液５部でｐＨ調整を行い、
白濁液状の乳化物（固形分約５０％、粒径２.５μｍ、
ｐＨ４.１）１１１部を得た。
【００２９】［実施例４］ポリ乳酸樹脂５０部にポリオ
キシエチレンラウリルエーテル（ＥＯ：１８ｍｏｌ、分
子量９７８）５部を添加し、ホモディスパーによる攪拌
下、水４６.１部を徐々に添加して乳化体とした後、リ
ン酸水素二ナトリウム１０％水溶液１１部でｐＨ調整を
行い、白濁液状の乳化物（固形分約５０％、粒径２.５
μｍ、ｐＨ６.１）１１２部を得た。
【００３０】［実施例５］ポリ乳酸樹脂５０部にトリエ
チルアミン０.３部を添加してカルボン酸を中和した
後、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（ＥＯ：１８
ｍｏｌ）５部を添加し、ホモディスパーによる攪拌下、
水５５部を徐々に添加して、白濁液状の乳化物（固形分
約５０％、粒径１.５μｍ、ｐＨ４.０）１１０部を得
た。
【００３１】［実施例６］ポリ乳酸樹脂５０部にポリオ
キシエチレンラウリルエーテル（ＥＯ：１８ｍｏｌ、分
子量：９７８）５部を添加し、ホモディスパーによる攪
拌下、水５１部を徐々に添加して乳化体とした後、５％
水酸化ナトリウム水溶液３.９部で中和し、白濁液状の
乳化物（固形分約５０％、粒径２.５μｍ、ｐＨ６．
８）１１０部を得た。
【００３２】［比較例１］ポリ乳酸樹脂５０部にポリオ
キシエチレンラウリルエーテル（ＥＯ：１８ｍｏｌ）５
部を添加し、ホモディスパーによる攪拌下、水５５部を
徐々に添加して、白濁液状の乳化物（固形分約５０％、
粒径１.２μｍ、ｐＨ２.２）１１０部を得た。
【００３３】［比較例２］ポリ乳酸樹脂５０部にラウリ
ル硫酸ナトリウム３０％水溶液８.３部を添加し、ホモ
ディスパーによる攪拌下、水４７部を徐々に添加して、
白濁液状の乳化物（固形分約５０％、粒径１.９μｍ、
ｐＨ３.８）１０５部を得た。
【００３４】上記実施例及び比較例で得られた乳化物に
つき、初期状態と、４０℃で１週間、２週間、４週間貯
蔵後におけるｐＨを調べ、貯蔵安定性を以下の基準で評
価した。結果を表1に示す。
【００３５】４０℃貯蔵促進試験における貯蔵安定性評
価； ◎：ｐＨが４週間安定し、エマルジョン外観で離水が認
められなかった ○：ｐＨは変化したが、エマルジョン外観で離水が認め
られなかった、又はｐＨは安定していたが、エマルジョ
ン外観で若干の離水が認められた ×：エマルジョン外観で顕著な離水が認められた
【００３６】
【表１】
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、水系化後の加水分解が
抑制され、長期貯蔵が可能な生分解性ポリエステル水系
化物が得られる。特に、請求項２のものは、イオン性界
面活性剤によるｐＨへの影響が抑制され、貯蔵安定性が
高い。
【００３８】また、請求項３のものによれば、ほとんど
不純物を含まない、高品質の樹脂膜を得ることが可能と
なる。
【００３９】さらに、請求項４，５のものは、そのｐＨ
緩衝機能によりｐＨを安定して保持することができ、長
期貯蔵安定性が特に優れたものとなる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 167/04 Ｃ０９Ｄ 167/04 Ｆターム(参考） 4F070 AA47 AB22 AC40 AE14 CA01 CA14 CA18 CB02 CB12 4J002 CF181 CF191 CH052 CM012 EG026 EH046 EP016 EV186 EV236 FD312 FD316 GH00 GT00 4J038 BA012 BA092 DD011 HA176 HA276 HA306 HA416 JB01 JB09 JC43 KA02 KA09 LA02 MA08 MA10 MA14 NA26 NA27 4J200 AA04 AA10 AA22 AA27 BA05 BA12 BA13 BA14 CA01 DA17 EA11 EA21

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポリエステル系生分解性プラスティックを
    乳化剤で乳化してなる生分解性ポリエステル水系化物で
    あって、 ポリエステル系生分解性プラスティック中のカルボン酸
    がアルカリ性物質で中和されたことを特徴とする、生分
    解性ポリエステル水系化物。
  2. 【請求項２】前記乳化剤が非イオン性界面活性剤を２０
    〜１００重量％含有してなるものであることを特徴とす
    る、請求項１に記載の生分解性ポリエステル水系化物。
  3. 【請求項３】前記非イオン性界面活性剤の分子量が３０
    ００以下であることを特徴とする、請求項２に記載の生
    分解性ポリエステル水系化物。
  4. 【請求項４】前記アルカリ性物質がｐＨ緩衝機能を有す
    るものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
    か１項に記載の生分解性ポリエステル水系化物。
  5. 【請求項５】前記ｐＨ緩衝機能を有するアルカリ性物質
    がヒドロキシカルボン酸アルカリ金属塩であることを特
    徴とする、請求項４に記載の生分解性ポリエステル水系
    化物。
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