JP2005119062A - ポリ乳酸系多層シートおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】乳酸成分(I)とポリエステル成分(II)を重量比で10:90〜90:10の範囲で有する乳酸系ポリエステル組成物または、乳酸系ポリエステル組成物とポリ乳酸からなる層Iと、脂肪族カルボン酸アミド、脂肪族カルボン酸塩、脂肪族アルコール及び脂肪族カルボン酸エステルからなる化合物群から選択された少なくとも一種の透明核剤を0.1〜5重量%含むポリ乳酸組成物からなる層IIを有し、かつ面配向度(ΔP)が0.0300以下で、さらに示差走査熱量計で0℃から融点まで10℃/分の速度で昇温したときに測定される、樹脂の結晶化に伴う発熱量が15J/g以下であることを特徴とする耐熱ポリ乳酸シート、およびポリ乳酸系多層シートの製造方法。
【選択図】なし
Description
させる(特許文献12)、あるいは、延伸配向結晶化させる(特許文献13)方法が提案されているが、ポリ乳酸は結晶化速度が低く、成形品を熱処理すると不透明になってしまうという問題があり、また延伸配向結晶化による方法では、透明で耐熱性のあるシートができるが、十分な耐熱性を発現させるためには、縦方向と横方向に少なくとも2倍以上延伸する必要があり、大がかりで高価な設備が必要であるばかりでなく、350μm以上の厚いシートの製造が難しい。さらに、ポリ乳酸は結晶化速度が遅いため、延伸倍率が高いと、その後ヒートセットを十分に行っても、延伸による歪みが解消されず、Tg以上に加熱すると歪みの開放による変形が生じてしまう。
剤を添加しておらず、かつ配向していないポリ乳酸の場合、熱処理による結晶化で失透しやすいので、L/D比又はD/L比を重量比で98/2〜2/98、好ましくは95/5〜5/95、特に好ましくは10/90〜90/10の範囲とすれば、得られる多層シートの配向度が低い場合、これを延伸、ヒートセットした際、層Iの透明性が低下しないため好ましい
ミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、m−キシリレンビスステアリン酸アミド、m−キシリレンビス−12−ヒドロキシステアリン酸アミドが好適に用いられる。
(Rは、炭素原子数10〜40の、飽和若しくは不飽和又は直鎖若しくは分岐の炭化水素基であり、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、ベリリウム、バリウム、銅、ニッケル、鉛、タリウム、亜鉛及び銀である。)
(Rは、炭素原子数が6〜40の、飽和若しくは不飽和又は直鎖若しくは分岐若しくは環状の炭化水素基であり、Xは、水素原子又は水酸基)
クタデシルエステル、パルミチン酸セチルエステル、パルミチン酸フェニルエステル、パルミチン酸フェナシルエステル、ステアリン酸セチルエステル、べヘニン酸エチルエステル等の脂肪族モノカルボン酸エステル類;モノラウリン酸グリコール、モノパルミチン酸グリコール、モノステアリン酸グリコール等のエチレングリコールのモノエステル類;ジラウリン酸グリコール、ジパルミチン酸グリコール、ジステアリン酸グリコール等のエチレングリコールのジエステル類;モノラウリン酸グリセリンエステル、モノミリスチン酸グリセリンエステル、モノパルミチン酸グリセリンエステル、モノステアリン酸グリセリンエステル等のグリセリンのモノエステル類;ジラウリン酸グリセリンエステル、ジミリスチン酸グリセリンエステル、ジパルミチン酸グリセリンエステル、ジステアリン酸グリセリンエステル等のグリセリンのジエステル類;トリラウリン酸グリセリンエステル、トリミリスチン酸グリセリンエステル、トリパルミチン酸グリセリンエステル、トリステアリン酸グリセリンエステル、パルミトジオレイン、パルミトジステアリン、オレオジステアリン等のグリセリンのトリエステル類等が挙げられる。これらは一種類又は二種類以上の混合物であってもよい。この中でもエチレングリコールのジエステル類が好適であり、特にエチレングリコールジステアレートが好適に用いられる。
ΔP={(γ+β)/2}−α
ここで、γ、βがシート面に平行な直交2軸の屈折率、αはシート厚さ方向の屈折率である。
分の速度で昇温したときに測定される、樹脂の結晶化に伴う発熱量(ΔH)が15J/g以下であるシートである。ΔHが15J/gを超えると、耐熱性があるシートとはならない、ΔHは、好ましくは10J/g以下、特に好ましくは5J/g以下である。さらに好ましくは1J/g以下である。
酸、ダイマー酸又は水添ダイマー酸の如き不飽和結合を有していても良い炭素原子数4〜12のジカルボン酸又は不飽和結合を有していても良い炭素原子数20〜45のジカルボン酸が好ましい。
えば、ジカルボン酸とジオールをエステル化させた後、触媒を添加し、高温、減圧下で重合反応を行う方法が挙げられる。また必要に応じて、得られたポリマーを固体状態で、窒素気流下あるいは減圧下で加熱して重合する固相重合を行ってもよい。
ることによるポリ乳酸系樹脂組成物のくい込み不良がなく、特に好ましい。本発明における脂肪族カルボン酸アミドとしては、脂肪族モノカルボン酸アミド類、N−置換脂肪族モノカルボン酸アミド類、脂肪族ビスカルボン酸アミド類、N−置換脂肪族カルボン酸ビスアミド類、N−置換尿素類が挙げられる。
(Rは、炭素原子数10〜40の、飽和若しくは不飽和又は直鎖若しくは分岐の炭化水素基であり、Mは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、ベリリウム、バリウム、銅、ニッケル、鉛、タリウム、亜鉛及び銀である。)
リウム、ラウリン酸水素カリウム、ラウリン酸マグネシウム、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸銀等のラウリン酸塩;ミリスチン酸リチウム、ミリスチン酸ナトリウム、ミリスチン酸水素カリウム、ミリスチン酸マグネシウム、ミリスチン酸カルシム、ミリスチン酸亜鉛、ミリスチン酸銀等のミリスチン酸塩;パルミチン酸リチウム、パルミチン酸カリウム、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸鉛、パルミチン酸タリウム、パルミチン酸コバルト等のパルミチン酸塩;オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸カルシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸鉛、オレイン酸タリウム、オレイン酸銅、オレイン酸ニッケル等のオレイン酸塩;ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸タリウム、ステアリン酸鉛、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸ベリリウム等のステアリン酸塩;イソステアリン酸ナトリウム、イソステアリン酸カリウム、イソステアリン酸マグネシウム、イソステアリン酸カルシウム、イソステアリン酸バリウム、イソステアリン酸アルミニウム、イソステアリン酸亜鉛、イソステアリン酸ニッケル等のイソステアリン酸塩;ベヘニン酸ナトリウム、ベヘニン酸カリウム、べヘニン酸マグネシウム、ベヘニン酸カルシウム、ベヘニン酸バリウム、ベヘニン酸アルミニウム、べヘニン酸亜鉛、ベヘニン酸ニッケル等のベヘニン酸塩;モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カリウム、モンタン酸マグネシウム、モンタン酸カルシウム、モンタン酸バリウム、モンタン酸アルミニウム、モンタン酸亜鉛、モンタン酸ニッケル等のモンタン酸塩等が挙げられる。これらは一種類又は二種類以上の混合物であってもよい。特に、ステアリン酸の塩類やモンタン酸の塩類が好適に用いられ、特に、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸亜鉛、モンタン酸カルシウムが好適に用いられる。
(Rは、炭素原子数が6〜40の、飽和若しくは不飽和又は直鎖若しくは分岐若しくは環状の炭化水素基であり、Xは、水素原子又は水酸基)
ステル及びグリセリントリエステルが包含される。特に融点が200℃未満のものであれば、ポリ乳酸系樹脂組成物と溶融状態で混合できるため、分散性がよく好ましい。さらに融点が150〜200℃であれば、ポリ乳酸系樹脂組成物と一軸押出機で溶融混合する際、脂肪族カルボン酸エステルが液化することによるポリ乳酸系樹脂組成物のくい込み不良がなく、特に好ましい。
くは0.8〜1.2重量%である。0.1重量%より小さいと、透明核剤としての効果が不十分となり結晶化速度が低くなるばかりか、結晶化したときの透明性も悪化する。逆に5重量%より大きくなると、さらなる透明核剤としての効果は得られなくなるばかりか、透明結晶核剤が樹脂に完全に溶解しないため、シートの透明性が悪化する。またポリ乳酸を構成するL−乳酸成分とD−乳酸成分のL/D比又はD/L比を重量比で100/0〜90/10、好ましくは100/0〜95/5、特に好ましくは100/0〜98.5/1.5の範囲とすれば、結晶化速度が速くなるため好ましい。
無機添加剤の添加量は、一般的には、0.05〜15重量%であり、好ましくは0.5〜10重量%、さらに好ましくは1〜5重量%がよい。その添加量は目的とするシート成形時の成形性、得られたシートの耐ブロッキング性、滑り性が良好となる最適量が適宜選択される。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定装置(以下、GPCと省略する。東ソー株式会社製HLC8120、カラム温度40℃、テトラヒドロフラン溶媒)によりポリスチレン標準サンプルとの比較で測定した。
ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製NDH−2000)にて測定した。
厚さ約0.6mmのシートを用い、MIT耐揉疲労試験機((株)東洋精機製作所)により、JIS P−8115に基づいて測定した。尚、耐折強さは耐折回数の対数(底10)である。
アッベ屈折計(測定光として、D線(波長589nm)を使用)によって直交3軸方向の屈折率(α、β、γ)を測定し、次式で算出した。
ΔP={(γ+β)/2}−α
γ:シート面内の最大屈折率(一軸延伸の場合は延伸方向の屈折率)
β:それに直交するシート面内方向の屈折率
α:シート厚さ方向の屈折率
パーキンエルマー社製示差走査熱量計(DSC−7)に、サンプルを約10mg入れ、0℃から10℃/分で200℃まで昇温したときに観測される発熱ピーク温度である。そして発熱量(ΔH)はこのピークとベースラインとで囲まれる面積から求めた。
シートを長さ8cm、幅1cmに切り、一端を固定後、長手方向に45°に傾けた状態で60℃の恒温槽に2時間入れたときのシートの変形を目視にて評価した。
◎:変形なし
○:変形小
△:変形中
×:変形大
シートの外観を目視にて評価した
◎:極めて良好
○:良好
△:やや不良
×:不良
撹拌器、精留器、ガス導入管を付した50L反応槽に、ダイマー酸1モル当量とプロピレングリコール1.4モル当量を仕込み、窒素気流下で150℃から1時間に10℃ずつ昇温させながら加熱撹拌した。生成する水を留去しながら220℃まで昇温し、2時間後、エステル交換触媒としてチタンテトライソプロポキシド70ppmを添加し、0.1kPaまで減圧して3時間撹拌して、GPCを用いたポリスチレン換算による数平均分子量(Mn)が18,000、重量平均分子量(Mw)が30,000の脂肪族ポリエステルを得た。この脂肪族ポリエステル50重量部とL体とD体の重量比(L/D)が100/0のポリ乳酸50重量部を二軸混練機(日本製鋼所、TEX30α)を用い、230℃で混練して、GPCを用いたポリスチレン換算による数平均分子量(Mn)が25,000、重量平均分子量(Mw)が50,000、ガラス転移点(Tg)が53℃の乳酸系ポリエステル組成物(P−1)を得た。
ジカルボン酸、ジオール、ラクタイドの種類、添加量を表1のように変えた以外は、製造例1と同様にして、乳酸系ポリエステル(P−2〜P−8)を合成した。
各ポリマーの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、ガラス転移点(Tg)についても表1、2に示す。
撹拌器、精留器、ガス導入管を付した50L反応槽に、ダイマー酸1モル当量とプロピレングリコール1.4モル当量を仕込み、窒素気流下で150℃から1時間に10℃ずつ昇温させながら加熱撹拌した。生成する水を留去しながら220℃まで昇温し、2時間後、エステル交換触媒としてチタンテトライソプロポキシド70ppmを添加し、0.1kPaまで減圧して3時間撹拌して、GPCを用いたポリスチレン換算による数平均分子量(Mn)が18,000、重量平均分子量(Mw)が30,000の脂肪族ポリエステルを得た。この脂肪族ポリエステル50重量部及びL−ラクタイド50重量部をセパラブルフラスコに入れ、180℃で溶融した。溶液が均一になってからオクタン酸スズ200ppmを添加し、180℃で3.5時間撹拌した。重合終了後にエチルヘキサン酸ホスフェート500ppmを添加して、乳酸系ポリエステル組成物(P−9)を得た。このポリエステル樹脂組成物の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、ガラス転移点(Tg)を表2に示す。
層IとしてL体とD体の重量比(L/D)が90/10のポリ乳酸90重量部、乳酸系ポリエステル(P−1)10重量部、及び層IIとしてL体とD体の重量比(L/D)が98/2のポリ乳酸99重量部、透明核剤としてエチレンビスラウリン酸アミド(日本油脂(株)、アルフローAD−212)1重量部をそれぞれ押出機に供給し、Tダイより共押し出しして、層II:層I:層IIが1:2:1、厚さ約0.6mmのシートを作製した。ヘイズは5.5%、耐折回数は1200回であった。次いでこのシートを(株)東洋精機製作所製二軸延伸試験装置で、90℃で20秒間加熱後、延伸速度1m/分で2.0倍に一軸延伸した。このシートの厚みは0.3mmで、面配向度は0.0025、昇温結晶化温度(Tc)が測定されず、その発熱量(ΔH)は0J/g、ヘイズは6.5%であり、外観は極めて良好であった。この延伸シートの耐熱性を評価したところ、変形は少なく良好であった。
実施例1で得られたシートを、延伸方向を固定した状態で、110℃のオーブン中に入れて15秒間熱処理した。このシートの厚みは0.3mmで、面配向度は0.0051、昇温結晶化温度(Tc)が測定されず、その発熱量(ΔH)は0J/g、ヘイズ7.0%であり、外観は極めて良好であった。この延伸シートの耐熱性を評価したところ、変形はなく極めて良好であった。
ポリ乳酸、乳酸系ポリエステル、透明核剤の種類、添加量、層厚み比を表4〜表10のように変えた以外は実施例1と同様に実施した。評価結果を表4〜表10に示す。
L体とD体の重量比(L/D)が98/2のポリ乳酸89重量部、乳酸系ポリエステル(P−6)10重量部、透明核剤としてエチレンビスラウリン酸アミド(日本油脂(株)、アルフローAD−212)1重量部を押出機に供給し、Tダイより押し出しして。厚さ約0.6mmの単層シートを作製した。ヘイズは20.5%と濁っており、耐折回数は1110回であった。次いでこのシートを(株)東洋精機製作所製二軸延伸試験装置で、90℃で20秒間加熱後、延伸速度1m/分で2.0倍に一軸延伸した。このシートの厚みは0.3mmで、面配向度は0.0022、昇温結晶化温度(Tc)が測定されず、その発熱量(ΔH)は0J/gであったが、ヘイズは25.5%と濁っていた。この延伸シー
トの耐熱性を評価したところ、変形は少なく良好であった。評価結果を表11に示す。
さらに5重量%を超える場合は、ポリ乳酸系多層シートの透明性が低下する(比較例7)。
Claims (14)
- 乳酸成分(I)とポリエステル成分(II)を重量比で10:90〜90:10の範囲で有する乳酸系ポリエステル組成物または、乳酸系ポリエステル組成物とポリ乳酸からなる層Iと、脂肪族カルボン酸アミド、脂肪族カルボン酸塩、脂肪族アルコール及び脂肪族カルボン酸エステルからなる化合物群から選択された少なくとも一種の透明核剤を0.1〜5重量%含むポリ乳酸組成物からなる層IIを有し、かつ面配向度(ΔP)が0.0300以下で、さらに示差走査熱量計で0℃から融点まで10℃/分の速度で昇温したときに測定される、樹脂の結晶化に伴う発熱量(ΔH)が15J/g以下であることを特徴とするポリ乳酸系多層シート。
- 請求項1記載の層Iにおいて、ポリ乳酸の含有率が高々99重量%である、請求項1記載のポリ乳酸系多層シート。
- 乳酸系ポリエステル組成物中の乳酸(I)がポリ乳酸であり、ポリエステル成分(II)が脂肪族ポリエステルを主成分とするポリエステルである請求項1〜2いずれかに記載のポリ乳酸系多層シート。
- ポリエステル(II)中の脂肪族ポリエステルの割合が30〜100モル%の請求項1〜3いずれかに記載のポリ乳酸系多層シート。
- 透明核剤がパルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、べヘニン酸アミド、リシノール酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、N−オレイルパルミチン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、m−キシリレンビスステアリン酸アミド、m−キシリレンビス−12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸亜鉛、モンタン酸カルシウム、エチレングリコールジステアレート及びステアリルアルコール、からなる群から選択された少なくとも一種である請求項1〜4いずれかに記載のポリ乳酸系多層シート。
- シート全体に対する層Iと層IIの割合がそれぞれ20〜80%である請求項1〜5いずれかに記載のポリ乳酸系多層シート。
- 厚み0.3mmの場合でのヘイズ値が20%以下であることを特徴とする請求項1〜6いずれかに記載のポリ乳酸系多層シート。
- 乳酸成分(I)とポリエステル成分(II)を重量比で10:90〜90:10の範囲で有する乳酸系ポリエステル組成物及びポリ乳酸からなる層Iと、脂肪族カルボン酸アミド、脂肪族カルボン酸塩、脂肪族アルコール及び脂肪族カルボン酸エステルからなる化合物群から選択された少なくとも一種の透明核剤を0.1〜5重量%含むポリ乳酸組成物からなる層IIを有する未延伸シートを80℃以上ポリ乳酸樹脂の融点未満の温度で1.1〜3.0倍に一軸延伸、又は二軸延伸することを特徴とするポリ乳酸系多層シートの製造方法。
- 請求項8に記載の製造方法で得られたシートを90℃以上ポリ乳酸樹脂の融点未満の温度で1秒以上加熱することを特徴とするポリ乳酸系多層シートの製造方法。
- 請求項1記載の層Iにおいて、ポリ乳酸の含有率が高々99重量%である、請求項8〜9いずれかに記載のポリ乳酸系多層シートの製造方法。
- 乳酸系ポリエステル組成物中の乳酸(I)がポリ乳酸であり、ポリエステル成分(II)が脂肪族ポリエステルを主成分とするポリエステルである請求項8〜10いずれかに記載のポリ乳酸系多層シートの製造方法。
- ポリエステル(II)中の脂肪族ポリエステルの割合が30〜100モル%の請求項8〜11いずれかに記載のポリ乳酸系多層シートの製造方法。
- 透明核剤がパルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、べヘニン酸アミド、リシノール酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、N−オレイルパルミチン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスオレ
イン酸アミド、m−キシリレンビスステアリン酸アミド、m−キシリレンビス−12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸亜鉛、モンタン酸カルシウム、エチレングリコールジステアレート及びステアリルアルコール、からなる群から選択された少なくとも一種である請求項8〜12のいずれかに記載のポリ乳酸系多層シートの製造方法。 - シート全体に対する層Iと層IIの割合がそれぞれ20〜80%である請求項8〜13いずれかに記載のポリ乳酸系多層シートの製造方法。
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