JP2005023316A - 生分解性ポリエステル系樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 生分解性を有するポリ乳酸系樹脂などのポリエステル系樹脂において、優れた帯電防止性を付与した樹脂組成物を提供する。
【解決手段】 疎水基の炭素数が８から２２であり、且つホウ酸エステル塩型の界面活性剤、特に多価アルコール類をホウ酸エステル化したものに、飽和または不飽和脂肪酸を反応させて得られたものをポリ乳酸樹脂などの生分解性ポリエステル系樹脂に対して０．０５〜１０．０重量％含有する樹脂組成物は、優れた帯電防止性能を発揮する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、優れた帯電防止性等の性能を付与した生分解性ポリエステル系樹脂組成物、特に植物由来の再生可能資源であるポリ乳酸系樹脂組成物に関するものである。

石油等化石資源を原料とするポリプロピレン、ポリエチレン或いはポリ塩化ビニル等のプラスチックは食品包装用フィルム、電化製品、工業資材等に形を変え、我々の生活には欠かせない非常に重要なものである。しかしながら、限りある化石資源を節約し、徹底的に再資源化する物質循環型システムが掲げられている社会背景の中で、化石資源を原料とする各種プラスチックは循環型システムから大きく外れている。その原因の一つとしてこれらの各種プラスチックの殆どは将来枯渇が想定される化石資源を原料としていること、更には生分解性が非常に悪いことが挙げられる。

生分解性を有さないプラスチックは、不必要となった後は自然界に半永久的に残り続け、生態系に大きな影響を及ぼし様々な面で環境破壊に通じていることは周知の事実である。

このように生分解性を有さず、且つ化石資源由来のプラスチックからの転換を図ろうとしているのが、植物由来の生分解性樹脂である。特に近年注目されているのが、生産量も飛躍的に増大しているポリ乳酸系樹脂などの生分解性ポリエステル系樹脂である。

ポリ乳酸系樹脂の原料は再生可能な資源であるトウモロコシ或いはジャガイモ等の穀物より得られた糖又はそれらを発酵して得られる乳酸から合成され、更に不要になった際は自然環境下において容易に微生物により分解されて最終的に水と炭酸ガスになる。

ポリ乳酸系樹脂などの生分解性ポリエステル系樹脂は物質循環型システムに乗っ取った樹脂である一方、従来の化石資源由来の樹脂と同等の性能を示すことも知られている。ポリ乳酸系樹脂は非常に高い透明性を有しており、透明性を重視する包装用途に大いに利用できる。又水蒸気透過性は従来のＯＰＰ或いはＯＰＳフィルム以上の性能があり、これらのフィルムの代替できる期待もある。

しかしながら、いくつもの利点を有しフィルム、シート等の成型品に活用可能なポリ乳酸系樹脂などの生分解性ポリエステル系樹脂にも一般的な樹脂と同様に樹脂特有の電気絶縁性を有していることから非常に帯電し易く、印刷時でのインキのハジキ、内容物を梱包する際の飛散、或いは製品に埃が付着し外観を損ねる等、帯電による多くの問題がある。

帯電を解決する手段として特許文献１では脂肪族ポリエステルフィルムの少なくとも片面に帯電防止剤を含有する水性塗工液を塗布することで帯電防止性を付与することが示されている。又は特許文献２ではポリ乳酸系二軸延伸フィルムに対して特定のアニオン界面活性剤又は特定のノニオン界面活性剤の配合液を塗布することで帯電防止性を与えられることが示されている。しかしながら、一般に塗布方式では樹脂成形後に塗布工程が増える結果、経済的コストが掛かり、又塗布方式特有の滑り性、透明性不良、或いは帯電防止性能の持続性欠如等に問題点がある。

フィルム等の成型品の表面に帯電防止剤を塗布する方法以外に帯電防止剤を予め樹脂に添加する練り込み方式がある。

特許文献３では、ポリ乳酸樹脂に多価アルコール及びその脂肪酸エステルを含有させ帯電防止性のあるフィルム及びシートを提供することが示されている。又は特許文献４では、ポリ乳酸にグリセリン脂肪酸エステルからなるノニオン界面活性剤を含有させ帯電防止性を付与させることが示されている。更に特許文献５では、生分解性樹脂であるカプロラクトン系樹脂中に、グリセリン脂肪酸エステルを含むノニオン界面活性剤を含有させることで帯電防止性を付与させることが示されている。

このように生分解性樹脂に対するノニオン界面活性剤である帯電防止剤の練り込み方式での検討は数多くなされたが、実際にはポリ乳酸系樹脂特有の結晶性と構造によりノニオン界面活性剤である帯電防止剤では十分満足できる帯電防止性能が得られていない為、さらなる改良が求められていた。

特開平１０−８６３０７号公報（第１−１４頁） 特開平１４−１２６８７号公報（第１−６頁） 特開平９−２２１５８７号公報（第１−９頁） 特開平１０−３６６５０号公報（第１−１４頁） 特開平１４−６０６０３号公報（第１−５頁）

本発明の目的は、植物由来の再生可能資源であり、且つ生分解性を有するポリ乳酸系樹脂などのポリエステル系樹脂において優れた帯電防止性を付与した樹脂組成物を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究した結果、植物由来の再生可能資源であり、且つ生分解性を有するポリ乳酸系樹脂などのポリエステル系樹脂において、疎水基の炭素数が８から２２であり、且つホウ酸エステル型の界面活性剤を含有させたところ、帯電防止性に優れたポリ乳酸系樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成させたものである。

以下本発明を詳細に説明する。
本発明は疎水基の炭素数が８から２２であり、且つホウ酸エステル型の界面活性剤を０．０５重量％〜１０．０重量％含有する帯電防止性等に優れた生分解性ポリエステル系樹脂組成物に関する。

以下、本発明に係わるホウ酸エステル系界面活性剤について説明する。
本発明に使用される界面活性剤は、疎水基の炭素数が８から２２であり、且つホウ酸エステル型の界面活性剤である。

本発明で示されるホウ酸エステル型界面活性剤の疎水基の炭素数は８から２２であるが、炭素数がこのような範囲であれば、良好な帯電防止性が得られ、又樹脂加工工程において帯電防止剤の発煙による作業環境の悪化を招くことはない。

本発明で示されるホウ酸エステル型界面活性剤の合成について合成法を限定することではないが例示すると、多価アルコールとしてエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ポリグリセリン、アラビトール、ソルビトール、ペンタエルスリトール、ポリペンタエルスリトール、グリコース、ラクトース、単糖類、ショ糖などこれらに限定しないが使用される。これらの単独または混合、さらにこれらにアルキレンオキサイド類を付加反応させた多価アルコールとのホウ酸エステルを合成後、飽和、不飽和、分岐などのカルボキシル基を有する化合物、例えば飽和または不飽和脂肪酸を反応させて得ることが出来る。本発明ではいかなる合成法により得られたホウ酸エステル系界面活性剤でもかまわない。

本発明で示されるホウ酸（ボレート）エステル型の界面活性剤としては、具体的にグリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリンをベースにそれぞれ例えばグリセロールボレート−ラウレート、グリセロールボレート−パルミテート、グリセロールボレート−ステアレート、グリセロールボレート−オレエート、グリセロールボレート−イソステアレート、グリセロールボレート−ヒドロキシステアレート、アルキレンオキサイドを付加したポリオキシエチレングリセロールボレート−ラウレート、ポリオキシエチレングリセロールボレート−パルミテート、ポリオキシエチレングリセロールボレート−ステアレート、ポリオキシエチレングリセロールボレート−オレエート、ポリオキシエチレングリセロールボレート−イソステアレート、ポリオキシアルキレンボレート−ステアレート、ジグリセロールボレート−ラウレートなどが例示できるがこれらに限定されるものではない。

さらに必要に応じてＨＬＢ、ＰＨの調整がアルカリ類、特にアミン類を用いて定法に従い行なわれる。

本発明のアニオン界面活性剤に、本発明の目的を損なわない範囲で、必要により本発明以外の公知のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤である帯電防止剤を単独或いは２種以上併用させても良い。

生分解性ポリエステル系樹脂に対する本発明に係わるホウ酸エステル系界面活性剤の添加量は０.０５重量％〜１０.０重量％であるが、好ましくは０．１重量％〜５．０重量％であり、更に好ましくは０.５重量％〜２.０重量％である。帯電防止剤の添加量がこのような範囲であれば、良好な帯電防止性が得られ、ポリ乳酸系樹脂の透明性を損なうことはない。

本発明に係わるホウ酸エステル系界面活性剤は、生分解性ポリエステル系樹脂の水分による加水分解を防止する為に、予め乾燥させることが望ましい。

以下、本発明に係わる生分解性ポリエステル樹脂について説明する。
本発明に使用される生分解性ポリエステル樹脂の一種であるポリ乳酸系樹脂は、ポリ乳酸を主成分とするものであるが、乳酸のホモポリマーのみならず、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸、コハク酸、アジピン酸等の多価カルボン酸、酢酸セルロース、エチルセルロース等の多糖類、エチレングリコール、ジエチレングリコール等の多価アルコールと乳酸の共重合体を含むポリエステルでも構わない。
この他ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネートカーボネート、ポリブチレンサクシネートテレフタレート、ポリテトラメチレンアジペートテレフタレート、ポリブチレンサクシネートアジペートテレフタレート、ポリカプロラクトンなどの生分解性ポリエステル樹脂が例示できる。
更に本発明の目的を阻害しない範囲でこれらの生分解性ポリエステル系樹脂に対し、デンプン系、セルロース系、キトサン系などの他の生分解性樹脂を配合しても構わない。

本発明に用いる例えばポリ乳酸系樹脂の製造方法は、乳酸を直接脱水縮重合する方法、或いは乳酸の環状２量体であるラクチドを開環重合する方法等、公知の方法が用いられるが、これに限定されるものではない。

本発明に係わる生分解性ポリエステル系樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲で可塑剤、酸化防止剤、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、無機フィラー等の各種添加剤、改質剤、充填剤を付加成分として添加することができる。

樹脂を加熱加工するにあたり、水分による加水分解を抑制する為にポリエステル系樹脂の十分な乾燥が必要である。

本発明に係わるホウ酸エステル系界面活性剤の添加は、公知の方法で行われる。すなわち、高濃度のマスターバッチを別に作製し、これをフィルム及びシート等の成型品を得るまでの任意の工程で混合しても良いし、生分解性ポリエステル系樹脂パウダーとあらかじめ混合しても良い。

本発明における生分解性ポリエステル系樹脂は押し出し機及びＴダイ、インフレーション等によりフィルム、シート等に成型可能である。

かくして本発明に係わる疎水基の炭素数が８から２２であるホウ酸エステル型の界面活性剤を使用すると、従来の生分解性ポリエステル系樹脂を遙かに上まわる優れた帯電防止性能を発揮できる。

この効果発現の機構については明確に究明できてはいないが、生分解性ポリエステル系樹脂特有の結晶性と構造に対して他の界面活性剤と比較した場合、界面活性剤構造内のホウ酸エステル構造及びアルキル基とのバランスによる親水性が帯電防止性能に大きく寄与しているものと推定しており、これが本発明の根幹を成すものである。

さらに、本発明に係わる界面活性剤を配合することにより、生分解性ポリエステル系樹脂成形体に潤滑性、柔軟性、可塑性を付与することもできる。また、本界面活性剤の配合による生分解性ポリエステル系樹脂の分子量低下もわずかである。

次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

生分解性ポリエステル系樹脂１００重量部に対して実施例１〜６のホウ酸エステル型界面活性剤を表１に示した添加量で配合し、ラボプラストミルとローラミキサー（東洋精機株式会社製）にて２００℃で溶解混合した後、混合した樹脂をプレス機にて厚さ２mm、縦１００mm、横１００mmのシート状に成型した。このシートを温度２３℃、相対湿度５０％の恒温恒湿条件下に２０日間放置した後、帯電防止性及び透明性を評価した。評価結果を表１に示す。
生分解性ポリエステル系樹脂は実施例１〜５でポリ乳酸（レイシアＨ−１００：三井化学（株）製）を実施例６は重量比でポリ乳酸７／３サクシネート系ポリエステル（昭和高分子製ビオノーレ３００１）を使用した。

比較例

実施例１〜５で用いたポリ乳酸樹脂１００重量部に対し表１に示した帯電防止剤と添加量で実施例と同様に溶解混合した後、プレス機にてシートを成型し、このシートを温度２３℃、相対湿度５０％の恒温恒湿条件下に２０日間放置した後、帯電防止性及び透明性を評価した。実施例と共に比較例１〜４の評価結果を表１に示す。

＜評価方法＞
シートの性能評価は、具体的に下記の方法によって実施した。
１）帯電防止性
ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準じ、作製したシートの表面固有抵抗値を測定した。Ｌｏｇ（表面固有抵抗値Ω）は１３以下が目標である。

２）透明性
ＨＡＺＥ測定装置にて作製シートのＨＡＺＥ値を測定し、帯電防止剤未添加シートとの差ΔＨＡＺＥで評価した。ΔＨＡＺＥは１０以下が目標である。

さらに実施例１〜６、比較例１〜４で作成したシートの潤滑性を、ＪＩＳ
Ｋ７１２５−ＩＳＯ８２９５に基づきトライボギア ＴＹＰＥ ＨＥＩＤＯＮ−１４ＤＲ（ＨＥＩＤＯＮ社製）より評価した。結果を表２に示す。

表１に示すように、実施例１〜６に示す本発明に係わる界面活性剤を添加した生分解性ポリエステル系樹脂組成物は、優れた帯電防止性能を発揮することができる。また、表２に示すように、シート等、生分解性ポリエステル系樹脂組成物の成形品の表面に潤滑性を付与することもできる。

Claims (5)

1. 疎水基の炭素数が８から２２であるホウ酸エステル系界面活性剤を０．０５重量％〜１０．０重量％含有する生分解性ポリエステル系樹脂組成物。
2. ホウ酸エステル系界面活性剤が、多価アルコール類をホウ酸エステル化したものに、飽和または不飽和脂肪酸を反応させて得られたものである請求項１に記載の生分解性ポリエステル系樹脂組成物。
3. 帯電防止性に優れた請求項１または２に記載の生分解性ポリエステル系樹脂組成物。
4. 生分解性ポリエステル樹脂がポリ乳酸である請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂組成物からなるフィルム、シート等の樹脂成型品。