JP2003119308A - ポリ乳酸系樹脂連続気泡発泡体製造用組成物、及び発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来よりポリ乳酸系樹脂発泡体を製造する方法
の検討は種々行われているが、熱分解型発泡剤を使用し
て表面状態の良好なスキン層を有する、発泡倍率及び連
続気泡率の高い連続気泡発泡体を得ることは困難であっ
た。 【解決手段】 ポリ乳酸系樹脂に具体的にはタンパク質
または多糖類からなる連続気泡形成剤および熱分解型発
泡剤を配合することにより、押出発泡成形によって表面
状態の良好なスキン層を有する、発泡倍率及び連続気泡
率の高い連続気泡発泡体を容易に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリ乳酸系樹脂連
続気泡発泡体用組成物に関する。さらには、連続気泡発
泡体を得る方法、成形加工品である連続気泡発泡体に関
する。

【０００２】

【従来の技術分野】通常、合成樹脂発泡体はポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂から製造さ
れており、軽量、断熱性、防音性、クッション性などの
性能を生かし多分野にわたり使用されている。しかしな
がら、これらの発泡体は、使用後の回収や再利用が困難
であり、自然環境下でほとんど分解されないために、半
永久的に地中に残留する。また投棄されたプラスチック
類により、景観が損なわれ、海洋生物の生活環境が破壊
されるなどの問題が起こっている。

【０００３】これに対し、熱可塑性樹脂で生分解性を有
するポリマーとして、ポリ乳酸及び乳酸と他の脂肪族ヒ
ドロキシカルボン酸とのコポリマー等で例示される乳酸
系ポリマー、あるいは脂肪族多価アルコールと脂肪族多
価カルボン酸から誘導される脂肪族ポリエステル等が開
発され注目されている。

【０００４】これらのポリマーは、動物の体内で数カ月
から１年以内に１００％生分解し、又は、土壌や海水中
に置かれた場合、湿った環境下では数週間で分解を始
め、約１年から数年で消滅する。さらに、分解生成物
は、人体に無害な乳酸と二酸化炭素と水になるという特
性を有している。

【０００５】特にポリ乳酸は、近年、原料のＬ−乳酸が
発酵法により大量且つ安価に製造されるようになってき
た事や、堆肥中での分解速度が速く、カビに対する抵抗
性、食品に対する耐着臭性や耐着色性等、優れた特徴を
有することより、その利用分野の拡大が期待されてい
る。

【０００６】しかしながら、ポリ乳酸は一般に溶融張力
が低いため、例えば押出発泡成形のような成形方法には
不十分な点が残されている。すなわち、溶融成形する際
に十分な溶融張力がないため、高倍率の発泡成形体を得
るのが困難であり、また、適切な発泡成形条件を見出す
のが困難であるという問題点である。

【０００７】例えば、特開平４−３０４２４４号公報、
特開平５−１４０３６１号公報、特開平６−２８７３４
７号公報、特開２０００−７８１３号公報等にはポリ乳
酸系樹脂組成物の発泡に関する成形技術が記載されてい
るが、ポリ乳酸をはじめとする脂肪族ポリエステルの発
泡成形を効果的に行う方法としてはまだ不十分なもので
ある。また、特開昭６１−１４９１６０号公報等には連
続気泡構造を有する発泡体が開示されているが、これら
はいずれも凍結乾燥法によって発泡成形されたものであ
り、さらに、特開平９−７５４４２号公報には溶液沈殿
法によって得られた連続気泡を有する構造体が開示され
ている。これらの従来法で得られる発泡体はセル径を制
御することが困難である。更に、表面状態が良好である
発泡体を得ることは非常に困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、溶融成型時の成型加工性が良好で、均一で
且つセル径が容易に制御された連続気泡発泡体を提供す
るポリ乳酸系樹脂の発泡体用組成物、発泡体の製造方法
及び連続気泡発泡体を提供することである。ここで得ら
れる連続気泡発泡体は、例えば生分解性により優れた発
泡体である

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリ乳酸
系樹脂の発泡体、特に連続気泡発泡体について鋭意検討
した結果、ポリ乳酸系樹脂に特定の連続気泡形成剤を特
定の割合で添加することにより、上記の課題、すなわち
ポリ乳酸系樹脂の連続気泡発泡体の溶融成型法で製造す
るのに適した樹脂組成物を見だし本発明を完成した。

【００１０】本発明のポリ乳酸系樹脂発泡体用組成物は
次の組成成分で構成されている。すなわち、ポリ乳酸系
樹脂１００重量分に対して、（１）熱分解型発泡剤０．
１〜２０．０重量部およびおよび（２）水分を１．０〜
５０．０重量％の割合で含有する連続気泡形成剤０．１
〜１０．０重量部を含有することを特徴とするポリ乳酸
系樹脂組成物である。ここで、連続気泡形成剤は、水分
を１．０〜５０．０重量％の割合で含有する無機化合物
または有機化合物であり、これらの無機化合物または有
機化合物は結晶水または抱水として水分を含有している
ことが望まれる。さらに、上記、無機化合物は水溶性タ
ンパク質または水溶性多糖類で被覆されていても良い。
有機化合物としては平均粒子径が１〜１００μｍのタン
パク質または多糖類からなる群から選ばれる少なくとも
一種が用いられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】［分解型発泡剤の種類］本発明で使用され
る分解型発泡剤としては、従来公知である熱分解型発泡
剤を挙げることができ、具体的には炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸アンモニウム、炭酸亜鉛等の無機発泡剤、アゾ
ジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロペンタメチレン
テトラミン、ｐ、ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニ
ルヒドラジド）、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゼ
ンスルホニルヒドラジド等の有機発泡剤が挙げられる。
これらの中でも発泡コントロールのしやすい無機発泡剤
が好ましい。無機発泡剤の中でもポリ乳酸系樹脂の融点
に近い分解温度の発泡剤が好ましく、分解温度が１４０
〜１８０℃の範囲の炭酸水素ナトリウムが特に好まし
い。

【００１３】［分解型発泡剤の添加量］分解型発泡剤の
添加量は、ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対して０．１
〜２０．０重量部の範囲である。好ましくは、０．５〜
１０．０重量部、より好ましくは１．０〜５．０重量部
の範囲である。０．１重量部未満では、分解型発泡剤と
しての効果が十分発揮されない。２０．０重量部を超え
ると、分解型発泡剤が凝集するようになり、効果が十分
発揮されなくなるばかりか、過発泡により連続気泡発泡
体の外観が悪くなる可能性が高い。

【００１４】［連続気泡形成剤有機化合物の種類］本発
明において用いられる特定の連続気泡形成剤としては水
分を１．０〜５０．０重量％の割合で含む無機化合物ま
たは有機化合物が挙げられる。有機化合物として具体的
には天然高分子化合物が挙げられる。中でも比較的含水
性の良いタンパク質が好ましい。

【００１５】［連続気泡形成剤無機化合物の種類］本発
明において用いられる特定の連続気泡形成剤無機化合物
として具体的には、ホウ砂、タルク、シリカ、炭酸カル
シウム、クレー、ゼオライト、カオリン、ベントナイ
ト、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、等の無機フ
ィラーが挙げられる。例えば、結晶水を持ちやすいホウ
砂がある。さらには、前記以外で１２０〜２００℃で水
分を放出する無機化合物を用いることも可能である。

【００１６】［連続気泡形成剤無機化合物を被覆する有
機化合物］本発明における連続気泡形成剤として無機化
合物を使用する場合、連続気泡を好適に形成させるため
に、連続気泡形成剤が被覆されていることが望ましい。
被覆するための有機化合物としては天然高分子、合成高
分子が挙げられる。中でも水溶性タンパク質または水溶
性多糖類が好ましい。さらにこれらの中でも水溶性タン
パク質が特に好ましい。

【００１７】［連続気泡形成剤の水分］本発明で使用す
る連続気泡形成剤は１．０〜５０．０重量％の範囲の水
分を含有することが必要である。より好ましくは１．０
〜２０．０の範囲である。結晶水または抱水として水分
を含有していることが望ましい。

【００１８】［連続気泡形成剤の平均粒径］本発明にお
ける連続気泡形成剤の平均粒径は、１〜１００μｍの範
囲である。好ましくは１〜５０μｍ、より好ましくは１
〜２０μｍの範囲である。この範囲を外れると均一なセ
ル径の発泡体が得られない。

【００１９】［連続気泡形成剤の添加量］連続気泡形成
剤の量はポリ乳酸系樹脂１００重量部に対して０．０１
〜１０重量部の範囲である。好ましくは０．５〜５．０
重量部である。これらの範囲を外れると所望する連続気
泡発泡体が得られない。また、安定して成形できない場
合がある。

【００２０】［ポリ乳酸系樹脂］本発明におけるポリ乳
酸系樹脂とは、ポリ乳酸単独、ポリ乳酸と脂肪族ポリエ
ステルとのコポリマー、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステル
とのブレンドで、ポリ乳酸成分を５０重量％以上含有す
る樹脂のことをいう。

【００２１】［ポリ乳酸］本発明において、ポリ乳酸の
原料である乳酸の具体例としては、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳
酸、ＤＬ−乳酸又はそれらの混合物、又は、乳酸の環状
２量体であるラクタイドを挙げることができる。本発明
におけるポリ乳酸系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）や分
子量分布は、実質的に、成形加工が可能であれば特に制
限されない。本発明で使用するポリ乳酸系樹脂の重量平
均分子量は、実質的に充分な機械物性を示すものであれ
ば特に制限されないが、一般的には、重量平均分子量
（Ｍｗ）で、１〜５０万が好ましく、３〜４０万がより
好ましく、５〜３０万がさらに好ましい。

【００２１】一般的には、重量平均分子量（Ｍｗ）が１
万より小さい場合、発泡させ得られた発泡成形体の機械
物性が十分でなかったり、逆に分子量が５０万を越える
場合、粘度が高くなりすぎて発泡しずらくなるなど取扱
い困難となったり、製造コストが高くて不経済となった
りする場合がある。

【００２２】このようにして得られた本発明の樹脂組成
物は押出発泡成形によって発泡体に成型できる。

【００２３】［押出連続気泡発泡成形］押出連続気泡発
泡成形で発泡体を得るのに使用される押出連続気泡発泡
装置としては、単軸押出装置、二軸押出装置、単軸を２
台連結したタンデム型発泡押出装置が挙げられる。本発
明の発泡体の製造にたいしては、効率の面から単軸型発
泡押出装置がより好ましい。押出機に用いるスクリュー
としては、通常の押出成形に用いるものを用いればよ
く、Ｌ／Ｄは通常、２５〜３５の範囲のものが良好であ
る。

【００２４】押出機に用いるダイは、サーキュラーダ
イ、キャピラリーダイ、Ｔダイ等、所望の発泡体の形状
に応じていずれを使用してもよい。

【００２５】ダイ圧は通常、２〜１０ＭＰａの範囲であ
る。ダイ温度は用いるポリ乳酸系樹脂組成の種類や分子
量にもよるが、通常、１３０〜１８０℃の範囲である。

【００２６】押出温度は用いるポリ乳酸系樹脂組成物の
種類や分子量にもよるが、通常、１５０〜２５０℃の範
囲である。より好ましくは１６０〜２３０℃の範囲、最
も好ましくは１７０〜２００℃の範囲である。

【００２７】ダイから押出された樹脂を発泡化する時点
で急冷し、発生ガスの散逸を防ぐことが好ましい。この
ためには、押出機の後に冷却装置を設置することが望ま
しく、エアー等を吹きかける方法、水中に通す方法、そ
れらを散布する方法等により冷却する。

【００２８】［発泡体の連続気泡率］本発明で得られる
発泡体の連続気泡率は５０〜２００％の範囲である。好
ましくは１００〜２００％、より好ましくは１００〜１
５０％の範囲である。２００％以上の連続気泡率になる
と強度において良好でなくなる。

【００２９】［発泡倍率］本発明で得られる連続気泡発
泡体の発泡倍率は、１．５〜５．０倍の範囲である。好
ましくは２．０〜４．０倍の範囲である。１．５倍未満
では倍率が低すぎて連続気泡発泡体として不十分な場合
がある。分解型発泡剤を用いて５．０倍を超える発泡体
を得るのは通常困難である。

【００３０】［その他添加剤］本発明においては、目的
を損なわなければ滑剤、フィラー、着色剤、可塑剤、紫
外線吸収剤、酸化防止剤等を添加してもよい。

【００３１】［用途］本発明で得られる連続気泡発泡体
および、それらを真空成形・真空圧空成形して得られる
成形体（これらを”本発明で得られる発泡製品”と呼
ぶ）は、公知公用の発泡体の用途の代替としても用いる
ことができる。特に本発明における発泡製品は連続気泡
発泡体であり、従来の単独気泡発泡体と比較して生分解
性に優れる。故に回収困難または使い捨ての発泡容器、
緩衝（包装）材、土木産業用資材、農水産業用資材、レ
ジャー用品に使用されている汎用樹脂発泡体の代替物と
して好適に使用することができる。

【００３２】 汎用用途：本発明で得られる発泡製品
は、例えば弁当箱、食器、コンビニエンスストアで販売
されるような弁当や惣菜の容器、カップラーメンのカッ
プ、飲料の自動販売機で使用されるようなカップ、鮮魚
・精肉・青果・豆腐・惣菜等の食料品用の容器やトレ
イ、鮮魚市場で使用されるようなトロバコ（水産用魚
箱）、牛乳・ヨーグルト・乳酸菌飲料等の乳製品用の容
器、炭酸飲料・清涼飲料等の容器、ビール、ウイスキー
等の酒類ドリンク用の容器、化粧品容器、洗剤容器、漂
白剤容器、保冷箱、植木鉢、テープ、テレビやステレオ
等の家庭電化製品の輸送時に使用するための緩衝材・包
装材、コンピューター・プリンター・時計等の精密機械
の輸送時に使用するための緩衝材、カメラ・眼鏡・顕微
鏡・望遠鏡等の光学機械の輸送時に使用するための緩衝
材、バラ状緩衝材（現場で詰め込める容易な包装材）、
遮光材、断熱材（押出法ボード等）、防音材・遮音材
（押出法ボード等）、押出法発泡シート（食料品関連用
途ポリマーペーパー、プリパッケージ。主として、食品
用の包装材、容器に応用される）、発泡シートに非発泡
フィルムを貼りあわせたもの、汚水濾過用フィルター、
ネット状発泡体、発泡型物等としても好適に使用するこ
とができる。

【００３３】 一般産業用途及びレクリエーション用途
本発明で得られる発泡製品は、農業、漁業、林業、工
業、建設土木業、運輸交通業を包含する一般産業用途及
びレジャー、スポーツを包含するレクリエーション用途
に好適に用いることができる。例えば、農業用寒冷紗、
オイル吸収材、軟弱地盤補強材、人工皮革、フロッピー
（登録商標）ディスクの裏地、土嚢用袋、断熱材、防音
材、クッション材、ベッド・椅子等の家具用クッション
材、床用クッション材、包装材、結束材、ぬかるみ・雪
道用滑り止め材等として好適に用いることができる。

【００３４】実施例ポリ乳酸樹脂１００重量部に対し
て、分解型発泡剤として無機系発泡剤、連続気泡形成剤
をヘンシェルミキサーで混合し、φ２０ｍｍの単軸押出
機（ラボプラストミル；東洋精機製）、スクリューはフ
ルフライト型のＬ／Ｄ＝２５、出口形状１５ｍｍ×３ｍ
ｍ角形ダイを用いて発泡押出成形を行った。シリンダー
温度は１６０〜１７０℃、ダイの温度は１５０℃で行っ
た。樹脂混練物をダイより大気中に放出して発泡体を得
た。

【００３５】比較例および実施例１から５「表−１」に
記載するようにポリ乳酸系樹脂、分解型発泡剤、連続気
泡形成剤を配合し、実施例に記載した方法で実験を行っ
た。結果は「表１」にまとめた。使用した配合成分を実
施例３について具体的に示す。 ポリ乳酸 ：商品名 ラクティ＃５０００（島津製作所（株）製） 平均分子量２００，０００Ｍｗ 発泡剤 ：商品名 セルボンＳＣ８５５（永和化成工業（株）製） 成分 炭酸水素ナトリウム 分解温度 １４０〜１６０℃ 連続気泡形成剤：商品名 コラーゲンパウダーＰＫ−１００（新田ゼラチン（株 ）製） 水分 １１．５６％に調整 平均粒子径 ３０μｍ 得られた発泡倍率は３．７倍、連続気泡率は１４７．７
％で良好なものであった。

【００４３】

【表−１】

【００４４】

【発明の効果】本発明のポリ乳酸系樹脂連続気泡発泡体
製造用組成物を使用することにより、表面状態の良好な
スキン層を有する、発泡倍率および連続気泡率の高いポ
リ乳酸系樹脂の連続気泡発泡体を成形することができ
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリ乳酸系樹脂１００重量部に対して、
   （１）熱分解型発泡剤０．１〜２０．０重量部および
   （２）水分を１．０〜５０．０重量％の割合で含有する
   連続気泡形成剤０．１〜１０．０重量部を含むことを特
   徴とする連続気泡発泡体用組成物。
2. 【請求項２】 連続気泡形成剤である有機または無機化
   合物が、結晶水または抱水として水分を含有している請
   求項１に記載した連続気泡発泡体用組成物。
3. 【請求項３】 有機化合物の平均粒子径が１〜１００μ
   ｍのタンパク質または多糖類からなる群から選ばれる少
   なくとも一種である請求項２に記載された連続気泡発泡
   体用組成物。
4. 【請求項４】 有機または無機化合物が水溶性タンパク
   質または多糖類で被覆されている請求項２に記載された
   連続気泡発泡体用組成物。
5. 【請求項５】 請求項１に記載した樹脂組成物を溶融混
   練して発泡体を得ることを特徴とする、発泡体の製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載した押出発泡成形に供す
   ることによって得られた連続気泡発泡成形体。