JP2008081531A - 樹脂組成物およびその射出成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐熱性、柔軟性、耐衝撃性、機械強度に優れ、生分解性を有する射出成形に好適な樹脂組成物と、食品、医薬化粧品、雑貨等の内容物を包装する容器としての耐熱性、柔軟性、耐衝撃性等の性能を有する射出成形品を提供することである。
【解決手段】 上記課題を達成するために、ポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂を含む樹脂組成物とするものである。また、この樹脂組成物を用いて射出成形した射出成形品である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ポリ乳酸樹脂を含有する樹脂組成物およびそれを用いて射出成形した射出成形品に関する。

近年環境問題の高まりから、プラスチック製品が自然環境中に棄却された場合に経時的に分解・消失し、最終的に自然環境に悪影響を及ぼさないことが求められ、一部、実用化され始めている。従来のプラスチックは、自然環境中で長期にわたって安定であり、しかも嵩張るために、廃棄物埋め立て地が直に満杯となり、自然の景観や野生動植物の生活環境を損なうといった問題点が指摘されていた。そこで、生分解性樹脂材料が注目を集めるようになった。生分解性樹脂は、土壌中や水中で、加水分解や生分解によって徐々に崩壊・分解が進行し、微生物の作用により最終的には無害な分解物となることが知られている。

実用化され始めている生分解性樹脂としては、脂肪族ポリエステル、芳香族ポリエステル、脂肪族・芳香族共重合ポリエステル、ポリビニルアルコール、天然物を原料としたデンプン変性体、およびこれらの混合物等がある。これらの生分解性樹脂材料はそれぞれ固有の特徴を有し、これらの生分解性樹脂を用いたプラスチック成形品等への用途が研究されている。特に脂肪族ポリエステルが、優れた特性とポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の汎用熱可塑性樹脂に近い加工性を有するため広く使われ始めている。また、脂肪族ポリエステルの中でもポリ乳酸樹脂は、透明性・剛性等が優れていることから、ポリスチレンやポリエチレンテレフタレートの代替材料として、フィルム、シートや射出成形品に実用化されている。

しかしながら、ポリ乳酸樹脂は柔軟性、強靭性に劣り耐衝撃性が求められる用途に用いるのは難しい。そこで、ポリ乳酸樹脂、生分解性脂肪族ポリエステル樹脂及び可塑剤を配合することにより柔軟性、耐衝撃性を改良した成形品が開示されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、実用上不十分なものである。

また、高温で殺菌処理される食品容器や熱水等を入れる容器に用いると、容器の変形が発生し、十分な耐熱性がなかった。そこで、乳酸と脂肪族ポリエステルとの共重合体からなる成形品が提案されている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、耐熱性は改良されたが、柔軟性が不十分で十分な耐衝撃性、機械的強度が得られるまでには至っていない。
特開２０００−２７３２０７号公報 特開平７−３００５２０号公報

そこで本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、耐熱性、柔軟性、耐衝撃性、機械強度に優れ、生分解性を有する射出成形に好適な樹脂組成物と、食品、医薬化粧品、雑貨等の内容物を包装する容器としての耐熱性、柔軟性、耐衝撃性等の性能を有する射出成形品を提供することである。

本発明は、上記課題を達成するために、請求項１記載の本発明は、ポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂を含む樹脂組成物である。

また、請求項２記載の本発明は、請求項１記載の樹脂組成物から形成してなる射出成形品であることを特徴とするものである。

本発明の樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂を含む樹脂組成物とすることにより、生分解性を有し、且つ、ポリ乳酸樹脂の欠点である耐熱性、柔軟性、耐衝撃性を改良することができ、優れた耐熱性、柔軟性、耐衝撃性、機械強度等を発揮し、射出成形に好適に用いられるものである。

また、樹脂組成物にポリ乳酸樹脂を用いることにより、ポリ乳酸樹脂は、生分解性を有し、また、出発原料が植物由来でバイオマスを有効利用した素材であり、石油等の化石資源への依存を低減でき、現代社会が直面する環境問題の改善や循環型社会の形成に貢献することができる。

また、本発明の樹脂組成物を用いて射出成形した射出成形品は、生分解性を有し、優れた耐熱性、柔軟性、耐衝撃性、機械強度等を発揮し、食品、医薬化粧品、雑貨等の内容物を包装する容器等の用途に好適に用いることができる。

上記の本発明について、図面等を用いて以下に詳述する。
図１は本発明にかかる樹脂組成物を用いて射出成形した射出成形品の一実施形態を示す斜視図、図２は図１のキャップを開いた状態を示す斜視図であり、図中の符号１は射出成形品、２は容器本体、３はキャップ、４、６は段差部、５はヒンジ部、７は突起をそれぞれ示す。

まず、本発明にかかる樹脂組成物について説明する。本発明にかかる樹脂組成物は、ポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂を含み、それらを混合することにより得られる。

本発明に使用するポリ乳酸樹脂は、Ｌ−乳酸及び／又はＤ−乳酸由来のモノマーを用いて重合されたポリマーが挙げられる。ここでいうポリ乳酸には、Ｌ−乳酸又はＤ−乳酸に由来しない他のモノマー例えばヒドロキシカルボン酸との共重合体、もしくはこれらの混合物を含むものをいう。しかし、環境問題を配慮した観点から出発原料が植物由来であるＬ−乳酸由来のモノマーを用いて重合されたポリマーを主成分とすることが好ましい。

本発明に使用される脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂には、脂肪族系のアジピン酸、コハク酸等および芳香族系のテレフタル酸等を主体とする脂肪族−芳香族共重合ポリエステルが使用でき、例えば、ポリブチレンアジペート−テレフタレート共重合体、ポリエチレンテレフタレート−サクシネート共重合体等が挙げられる。また、ポリ乳酸樹脂（Ａ）と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂（Ｂ）の混合割合は（Ａ）／（Ｂ）＝２／８〜８／２が好ましい。ポリ乳酸樹脂（Ａ）の混合割合が８を超えると耐熱性、耐衝撃性が不十分である。混合割合が２未満であると植物由来成分の割合が極端に小さくなり、ポリ乳酸樹脂を使う意味が大幅に削減されてしまう。

また、成形加工性を調整する目的で、相溶化剤、可塑剤、滑剤、シリカなど安定な無機フィラー、紫外線吸収剤などの添加剤、改質剤を添加したり、射出成形品の意匠性を高める目的で、顔料等の着色剤を混合することも可能である。

次に、本発明にかかる樹脂組成物の混合方法について説明する。本発明の樹脂組成物は、上記のポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂と必要により添加剤、改質剤、着色剤を射出成形機に投入し、混合することも可能であるが、樹脂を均一に混合させるために、上記のポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂と必要により添加剤、改質剤、着色剤をドライブレンドした後に二軸押出機を用いて押出してペレットを作製する方法が好ましい。尚、ブレンドするポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂の融点が異なるために、各樹脂の融点を考慮して、溶融押出温度を適宜選択することが好ましい。実際には１００〜３００℃の温度範囲が通常選択される。

このように混合された本発明の樹脂組成物は、射出成形機を用いて射出成形され、射出成形品として形成することができる。尚、樹脂組成物は予備乾燥を行い、水分を除去した後に射出成形することが好ましい。

次に、本発明の樹脂組成物を用いて射出成形した射出成形品の一実施形態について、図１、図２を参照しながら説明する。図１、図２に示すように、本発明にかかる射出成形品１は、例えばタブレット状のキャンディやガムを収納する包装容器等に使用されるものであって、有底筒状の容器本体２と、この容器本体２の上端部に取り付けられたキャップ３とを備えている。容器本体２の上端縁は、キャップ３を容器本体２に係止したときにキャップ３が嵌合される段差部４が設けられている。段差部４は容器本体２の厚みより薄くして容器本体２の外周寸法より小さい外周寸法となるように段差が周方向に全周にわたって形成されている。キャップ３は容器本体２の上端縁にヒンジ部５を介して回動可能に連結されている。キャップ３の端縁にはキャップ３をヒンジ部５を介して回動し容器本体２に係止したときに段差部４に嵌合される段差部６が設けられている。キャップ３の端縁には外方に突出する突起７が設けられ、キャップ３が開けやすくされている。このような構成とすることにより、キャップ３がヒンジ部５を介して回動でき容器本体２とが開閉自在となり、段差部４、６によりキャップ３を閉めると段差部４、６で嵌合されて確実に封閉できるものとなる。また、ヒンジ部５は、ポリ乳酸樹脂に脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂を混合した樹脂組成物を使用することにより、ポリ乳酸樹脂の硬さ、脆さが改良され、柔軟性が得られ耐久性が増し、繰返し折り曲げ可能なヒンジ特性を付与することができるものである。

本発明の射出成形品１は、上記の容器に限定されるものではなく、カップやフランジを有する容器等にも用いることができる。また、丸型、角型あるいは、円錐台、球状等、あらゆる形状とすることができる。また、キャップは設けなくてもよく、包装する内容物や用途により設計すればよい。また、キャップの替わりにプラスチックフィルム等の積層材を蓋材に用いて、容器本体の口部やフランジにヒートシールして密封することもできる。

次に、本発明について、以下に実施例を挙げてさらに詳しく説明する。

ポリ乳酸樹脂（三井化学株式会社製、レイシアＨ１００Ｊ）と、脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂（ＢＡＳＦ Ｊａｐａｎ Ｌｔｄ製、エコフレックス）を溶融混練した樹脂をドライブレンドして、ポリ乳酸樹脂（Ａ）／脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂（Ｂ）＝５．１／４．９の樹脂組成物を作製した。

上記の樹脂組成物を住友重機械工業製の射出成形機（スクリュー径４５ｍｍ）に投入して、下記の成形条件で射出成形し、上部外径７０ｍｍ×下部（底）外径５０ｍｍ×高さ８０ｍｍの円錐台形状の上部を開口部とするカップ状射出成形品を作製した。
＜温度条件＞シリンダ温度 ：２１０〜２２５℃
冷却水温度 ：４０℃
＜射出条件＞型締力 ：１５０トン
保圧時間 ：３．４秒
＜計量条件＞スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ
背圧 ：０．３ＭＰａ

作製したカップ状射出成形品を室温（２０℃）で２４時間放置後、供試サンプルとし下記の方法で耐熱性と落下強度（耐衝撃性）を測定した。結果を表１に示す。
（１）耐熱性
供試サンプルの上部の開口部より熱水を２００ｃｃ注水し、その後、常温（２０℃）になるまで放置し、供試サンプルの容器本体の外径、高さを測定し、熱水の注水前に予め測定した寸法との差を求めて熱水の注水前の寸法に対する変化率を算出し、耐熱性を評価した。熱水の温度は５０℃〜９９℃までの１０℃毎に６水準とした。評価基準は、外径、高さのいずれの変化率も３％未満を○、いずれかが３％〜５％未満を△、いずれかが５％以上を×とした。
（２）落下強度
供試サンプルの上部の開口部より水道水２００ｃｃを注水し、上部の開口部をアルミシール蓋材でヒートシールして密閉し、コンクリートの床面に容器本体の底面を下にして供試サンプルを垂直落下させ、供試サンプルの損傷状態を観察した。落下高さは、３０ｃｍ、５０ｃｍ、７０ｃｍ、９０ｃｍ、１１０ｃｍ、１３０ｃｍについて実施した。評価基準は、供試サンプルに亀裂を生じ、水漏れが発生したものを×、水漏れの発生がないものを○とした。

［比較例１］
樹脂組成物にポリ乳酸樹脂（三井化学株式会社製、レイシアＨ１００Ｊ）を使用し、住友重機械工業製の射出成形機（スクリュー径４５ｍｍ）を用いて、下記の成形条件で射出成形し、実施例１と同様の上部外径７０ｍｍ×下部（底）外径５０ｍｍ×高さ８０ｍｍの円錐台形状の上部を開口部とするカップ状射出成形品を作製した。
＜温度条件＞シリンダ温度 ：１９０〜２１０℃
金型温度 ：２０℃
＜射出条件＞型締力 ：１２０トン
保圧時間 ：５秒
＜計量条件＞スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ
背圧 ：０．３ＭＰａ

作製した射出成形品を室温（２０℃）で２４時間放置後、供試サンプルとし、実施例１と同様に耐熱性と落下強度（耐衝撃性）を測定した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１の射出成形品は、比較例１の耐熱性５０℃に比べ、耐熱性が９０℃と良好であった。落下強度は、落下高さ１３０ｃｍと比較例１より格段に優れ、良好であった。以上のように、ポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂を含む樹脂組成物とすることにより、ポリ乳酸樹脂の耐熱性、耐衝撃性等の性能が格段に向上することがわかった。このような射出成形品は、生分解性を有し、優れた耐熱性、柔軟性、耐衝撃性、機械強度等を発揮し、食品、医薬化粧品、雑貨等の内容物を包装する容器等の用途に好適に用いることができるものである。

本発明にかかる樹脂組成物を用いて射出成形した射出成形品の一実施形態を示す斜視図である。 図１のキャップを開いた状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 射出成形品
２ 容器本体
３ キャップ
４、６ 段差部
５ ヒンジ部
７ 突起

Claims (2)

1. ポリ乳酸樹脂と脂肪族・芳香族共重合ポリエステル樹脂を含む樹脂組成物。
2. 請求項１記載の樹脂組成物から形成してなる射出成形品。

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