JP2011000743A - 生分解性積層シート及びその加工品 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融張力に優れ、良好な成形性を有するとともに、臭気が抑制された脂肪族ポリエステル樹脂(A)や組成物(A’)及びその生分解性積層シート並びにその加工品を提供する。
【解決手段】二重結合を有する共重合成分を一定の範囲で有する脂肪族ポリエステル樹脂(A)と有機過酸化物(B)とを溶融混練することにより、上記二重結合と有機過酸化物(B)とが効率的に反応するために、少量の有機過酸化物(B)により効率的に架橋が発達し、溶融張力に優れ、良好な成形性を有するとともに、有機過酸化物(B)由来の臭気が抑制された脂肪族ポリステル樹脂組成物(A’)及びその生分解性積層シートならびにその加工品を提供することができる。
【選択図】なし
Description
特許文献3には脂肪族ポリエステル樹脂の積層体にカップリング剤を使用せずに加工中の樹脂圧を制御することにより積層体を得る方法が開示されている。
該脂肪族ポリエステルに含まれる該式(3)、該式(4)、該式(5)、該式(6)及び該式(7)で表される単位の合計量が、該脂肪族ポリエステル樹脂に含まれる全単位の合計量100モル%に対して、0.0010モル%以上0.50モル%以下、該式(3)及び該式(4)で表される単位の合計が、該式(5)、該式(6)及び該式(7)で表される単位の合計に対するモル比として、1.0以上7.0以下であって、且つ有機過酸化物が該脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.0001重量部以上0.06重量部以下の割合で混合されていることを特徴とする生分解性積層シートに存する(請求項1)。
(式(6)及び式(7)は、ともに二重結合に関する幾何異性体であって、式(6)はトランス型、式(7)はシス型を表す。r及びsは、それぞれ独立に、0〜17の整数を表す。R8は、水素又は炭素数が1〜17の脂肪族炭化水素基を表す。)
あることが好ましい。
(式(8)及び式(9)は、ともに二重結合に関する幾何異性体であって、式(8)はトランス型、式(9)はシス型を表す。m及びnは、それぞれ独立に、0〜18の整数を表す。R6及びR7は、それぞれ独立に、水素又は炭素数が1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。)
また本発明における生分解性積層シートとは、基材に本発明に記載の樹脂組成物が積層されていればよく、積層体を総称するものであり、フィルムも本発明の生分解性積層シートに含まれ厚さ等にも特に制限はない。好ましくは、2次加工品である紙製袋、紙製容器、紙製箱、農業用マルチフィルム等に加工できる厚さを備えていれば特に問題はない。具体的には、樹脂層としての下限値は10μm以上であり、好ましくは12μm以上、さらに好ましくは20μm以上であればよい。さらに上限値は100μm以下であり、好ましくは80μmであり、さらに好ましくは50μm以下であることが好ましい。その下限値を下回ると、積層シートの物性が悪くなることがあり、またヒートシール性も低下するので好ましくない。一方上限値を超えると2次加工性である打ち抜き性の悪化や冷却ロールへのはりつきなどが問題となるので好ましくない。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物(以下、適宜「本発明の樹脂組成物(A’)」と言う。)は、以下に記載の脂肪族ポリエステル樹脂(以下、適宜「本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)」と言う。」と、有機過酸化物(以下、適宜「有機過酸化物(B)」と言う。)とを混合するものである。即ち、本発明の樹脂組成物(A’)は、下記式(1)で表される脂肪族ジカルボン酸単位と、下記式(2)で表される脂肪族ジオール単位と、下記式(3)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位及び下記式(4)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位からなる群より選ばれる1種以上の脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位と、下記式(5)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位、下記式(6)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位及び下記式(7)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位からなる群より選ばれる1種以上の脂肪族不飽和ジカルボン酸単位とを少なくとも含む脂肪族ポリエステル樹脂(A)であって、前記式(3)、前記式(4)、前記式(5)、前記式(6)及び前記式(7)で表される単位の合計量が、前記脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる全単位の合計量100モル%に対して、0.0010モル%以上0.50モル%以下であり、前記式(3)及び前記式(4)で表される単位の合計が、前記式(5)、前記式(6)及び前記式(7)で表される単位の合計に対するモル比として、1.0以上7.0以下である前記脂肪族ポリエステル樹脂(A)と有機過酸化物(B)とを含む脂肪族ポリエステル樹脂組成物(A’)において、前記脂肪族ポリエステル樹脂(A)100重量部に対して、有機過酸化物(B)0.0001重量部以上0.06重量部以下の割合で混合する。混合方法としては、溶融混練が好ましい。溶融混練により、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は有機過酸化物(B)により架橋され、本発明の樹脂組成物(A’)が構成される。なお、本発明の樹脂組成物(A’)は、1種の本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を単独で含んでも良く、2種以上の本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を任意の比率及び組み合わせで含んでも良い。
(式(6)及び式(7)は、ともに二重結合に関する幾何異性体であって、式(6)はトランス型、式(7)はシス型を表す。r及びsは、それぞれ独立に、0〜17の整数を表す。R8は、水素又は炭素数が1〜17の脂肪族炭化水素基を表す。)
[1−1−1.脂肪族ポリエステル樹脂(A)]
(構成単位)
(式(1)で表される脂肪族ジカルボン酸単位)
本発明において、上記の式(1)で表される脂肪族ジカルボン酸単位(以下、適宜「脂肪族ジカルボン酸単位(1)」と言う。)のR1は、炭素数が通常0以上、好ましくは2
以上、また、通常40以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下、特に好ましくは4以下の脂肪族炭化水素基を表す。なお、炭素数が0の脂肪族炭化水素基とは、R1
が存在しないことを表す。R1は、鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、環状脂肪族炭
化水素基であっても良く、鎖状脂肪族炭化水素基と環状脂肪族炭化水素基とが結合したものであっても良い。鎖状脂肪族炭化水素基の場合は、直鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、分岐鎖状脂肪族炭化水素基であっても良い。環状脂肪族炭化水素基の場合は、単環でも良いし、複数の環が互いに結合、又は縮合したものでも良い。また、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、脂肪族ジカルボン酸単位(1)の1種を単独で含んでいても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで含んでいても良い。
カルボン酸及び/又はその誘導体に由来する単位である限り、任意である。
/又はその誘導体(以下、これらを総称して、適宜「脂肪族ジカルボン酸成分(1)」と言う。)に由来するものである。脂肪族ジカルボン酸成分(1)は、2個のカルボキシル基を有する脂肪族化合物及び脂環式化合物であれば、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。脂肪族カルボン酸の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン酸、ダイマー酸、シクロヘキサンジカルボン酸等が挙げられる。また、脂肪族ジカルボン酸の誘導体の具体例としては、上記脂肪族ジカルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル等の低級アルキルエステル、無水コハク酸等の上記脂肪族ジカルボン酸の環状酸無水物等も挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、コハク酸、ダイマー酸、又はこれらの混合物が好ましく、コハク酸を主成分とする混合物がより好ましい。また、脂肪族ジカルボン酸の誘導体としては、アジピン酸のメチルエステル、コハク酸のメチルエステル、又はこれらの混合物が好ましい。脂肪族ジカルボン酸成分(1)は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
上記のバイオマス資源から製造される炭素源としては、例えば、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトース等のヘキソース;アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、リブロース等のペントース;ペントサン、サッカロース、澱粉、セルロース等の2糖・多糖類;酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モノクチン酸、アラキジン酸、エイコセン酸、アラキドン酸、ベヘニン酸、エルカ酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸、セラコレン酸等の油脂;グリセリン、マンニトール、キシリトール、リビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質;が挙げられる。これらの中でも、グルコース、フルクトース、キシロースが好ましく、特にグルコースが好ましい。より広義の植物資源由来の炭素源としては、紙の主成分であるセルロースが好ましい。炭素源は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
脂肪族ジカルボン酸成分(1)は、着色の少ないことが好ましい。脂肪族ジカルボン酸成分(1)の黄色度(YI値)は、通常−20以上、好ましくは−10以上、より好ましくは−5以上、さらに好ましくは−3以上、特に好ましくは−1以上、また、その上限は、通常50以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下、さらに好ましくは6以下、特に好ましくは4以下である。YI値が小さすぎる場合、脂肪族ジカルボン酸成分(1)の製造に高額の設備投資を要したり、多大な製造時間を要したりする場合がある。また、YI値が大きすぎる場合、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の着色が著しくなる場合がある。なお、YI値は、例えば、JIS K7105に基づく方法で測定することができる。
本発明において、上記の式(2)で表される脂肪族ジオール単位(以下、適宜「脂肪族ジオール単位(2)」と言う。)のR2は、炭素数が通常2以上、好ましくは4以上、ま
た、その上限は、通常10以下、好ましくは6以下の脂肪族炭化水素基である。R2は、
鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、環状脂肪族炭化水素基であっても良く、鎖状脂肪族炭化水素基と環状脂肪族炭化水素基とが結合したものであっても良い。鎖状脂肪族炭化水素基の場合は、直鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、分岐鎖状脂肪族炭化水素基であっても良い。環状脂肪族炭化水素基の場合は、単環でも良いし、複数の環が互いに結合、又は縮合したものでも良い。また、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、脂肪族ジオール単位(2)の1種を単独で含んでいても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで含んでいても良い。
ル及び/又はその誘導体に由来する単位である限り、任意である。
)を好適に定量できる条件であれば特に限定されないが、例えば、脂肪族ジカルボン酸単位(1)の量を定量した条件に従うことで、脂肪族ジオール単位(2)を定量できる。
ングリコール、ポリ1,3−プロパンジオール、ポリ1,6−ヘキサメチレングリコール等が挙げられる。また、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの共重合ポリエーテル等を使用することもできる。両末端ヒドロキシポリエーテル及び共重合ポリエーテルは、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
本発明において、上記の式(3)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(以下、適宜「脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)」と言う。)のR3は、炭素数が通常1以
上、樹脂の耐熱性が高いという観点から好ましくは2以上、また、通常20以下、好ましくは15以下、より好ましくは8以下、入手容易などの観点から更に好ましくは3以下の脂肪族炭化水素基を表す。R3は、鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、環状脂肪族炭
化水素基であっても良く、鎖状脂肪族炭化水素基と環状脂肪族炭化水素基とが結合したものであっても良い。鎖状脂肪族炭化水素基の場合は、直鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、分岐鎖状脂肪族炭化水素基であっても良い。環状脂肪族炭化水素基の場合は、単環でも良いし、複数の環が互いに結合、又は縮合したものでも良い。また、本発明の脂肪族
ポリエステル樹脂(A)は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)の1種を単独で含んでいても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで含んでいても良い。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体に由来する単位である限り、任意である。
。芳香族ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、ヒドロキシイソフタル酸、ヒドロキシテレフタル酸等が挙げられ、芳香族ヒドロキシカルボン酸の誘導体の具体例としては、上記芳香族ジカルボン酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びブチルエステル等の低級アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシイソフタル酸、ヒドロキシテレフタル酸が好ましい。芳香族ヒドロキシカルボン酸成分(3)は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
本発明において、上記の式(4)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(以下、適宜「脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(4)」と言う。)のR4は、炭素数が通常1以
上、好ましくは3以上、また、通常20以下、好ましくは15以下、より好ましくは10以下、入手容易等の観点から、更に好ましくは5以下の脂肪族炭化水素基である。R4は
、鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、環状脂肪族炭化水素基であっても良く、鎖状脂肪族炭化水素基と環状脂肪族炭化水素基とが結合したものであっても良い。鎖状脂肪族炭化水素基の場合は、直鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、分岐鎖状脂肪族炭化水素基であっても良い。環状脂肪族炭化水素基の場合は、単環でも良いし、複数の環が互いに結合、又は縮合したものでも良い。また、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(4)の1種を単独で含んでいても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで含んでいても良い。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体に由来する単位である限り、任意である。
ある。
本発明において、上記の式(5)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(以下、適宜「脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)」と言う。)のR5は、1つ以上の二重結合を
有し、炭素数が通常2以上、また、通常20以下、好ましくは10以下、より好ましくは6以下、入手し易さの観点からさらに好ましくは3以下の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基は、鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、環状脂肪族炭化水素基であっても良く、鎖状脂肪族炭化水素基と環状脂肪族炭化水素基とが結合したものであっても良い。鎖状脂肪族炭化水素基の場合は、直鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、分岐鎖状脂肪族炭化水素基であっても良い。環状脂肪族炭化水素基の場合は、単環でも良いし、複数の環が互いに結合、又は縮合したものでも良い。また、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)の1種を単独で含んでいても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで含んでいても良い。
肪族不飽和ジカルボン酸及び/又はその誘導体に由来する単位である限り、任意である。
(式(8)及び式(9)は、ともに二重結合に関する幾何異性体であって、式(8)はトランス型、式(9)はシス型を表す。m及びnは、それぞれ独立に、0〜18の整数を表す。R6及びR7は、それぞれ独立に、水素又は炭素数が1〜18の脂肪族炭化水素基を表す。)
を形成する炭素原子上のプロトンのピークにより定量することができる。また、例えば、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(9)として、マレイン酸に由来する単位の場合は、1
H−NMRの6.25ppm付近に出現するマレイン酸単位中の二重結合を形成する炭素原子上のプロトンのピークにより定量することができる。この場合、サンプルの調製条件、及び、1H−NMRの測定条件は、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(8)及び(9)を好適に定量できる条件であれば特に限定されないが、例えば、脂肪族ジカルボン酸単位(1)の量を定量した条件に従うことで、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(8)及び(9)
を定量できる。
原子に直接化学結合した炭素原子上のプロトンに由来するピークにより測定することができる。この場合、サンプルの調製条件、及び、1H−NMRの測定条件は、脂肪族不飽和
ジカルボン酸単位(5)を好適に定量できる条件であれば特に限定されないが、例えば、脂肪族ジカルボン酸単位(1)の量を定量した条件に従うことで、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)を定量できる。
(3)及び(4)、並びに脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)及び後述する脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び(7)の合計量が、脂肪族ポリエステル樹脂に含まれる全単位の合計100モル%に対して、通常0.0010モル%以上、好ましくは0.010モル%以上、より好ましくは0.020モル%以上、更に好ましくは0.030モル%以上、特に好ましくは0.050モル%以上、また、その上限は、通常0.50モル%以下、好ましくは0.30モル%以下、より好ましくは0.20モル%以下、更に好ましくは0.15モル%以下、特に好ましくは0.12モル%以下となる。合計量が少なすぎる場合、樹脂組成物(A’)を基材に積層し生分解性積層シートを製造する際のシート成形時や2次加工性時において溶融張力が不十分であったり、効果的且つ容易に溶融張力を微調整することが難しくなったりする場合がある。一方、合計量が多すぎる場合、樹脂組成物(A’)の溶融張力を容易に微調整することが難しくなったり、ゲル化を引き起こしたりする場合がある。
本発明の樹脂組成物(A’)が、シート成形時の溶融張力が十分あり、従来よりも成形性に優れるためには、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)が、上記の構成単位を上記の割合で含むことが重要である。ただし、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、本発明の効果を著しく損なわない限り、二重結合を有する単位であるという観点から、上記式(6)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(以下、適宜「脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)」と言う。)又は式(7)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(以下、適宜「脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(7)」と言う。)を含んでいても良い。脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び/又は(7)は、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)と共に含まれていても良く、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)の代わりに含まれていても良い。
脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び/又は(7)が、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)の代わりに含まれる場合、含まれる脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び/又は(7)の合計量が、上記の脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)の量を満たす。さらに、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)と脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び(7)とが含まれる場合、これら3つの単位の合計量が、上記の脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)の量を満たす。
は、それぞれ独立に、水素、又は、炭素数が通常1以上、また、その上限は、通常17以下、好ましくは14以下、より好ましくは9以下、更に好ましくは4以下、特に好ましくは2以下の脂肪族炭化水素基を表す。炭素数が多すぎる場合、二重結合の周囲が嵩高くなるため、二重結合の反応性が低下し、分岐鎖が発生しにくくなる場合がある。脂肪族炭化水素基は、鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、環状脂肪族炭化水素基であっても良く、鎖状脂肪族炭化水素基と環状脂肪族炭化水素基とが結合したものであっても良い。鎖状脂肪族炭化水素基の場合は、直鎖状脂肪族炭化水素基であっても良く、分岐鎖状脂肪族炭化水素基であっても良い。環状脂肪族炭化水素基の場合は、単環でも良いし、複数の環が互いに結合、又は縮合したものでも良い。脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び(7)は、それぞれ、1種を単独で本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれていても良く、2種以上を任煮の比率及び組み合わせで含まれていても良い。
も良い。
くは1.0以上、更に好ましくは1.2以上、特に好ましくは1.5以上が望ましい。また、その上限は、通常8.5以下、好ましくは7.5以下、より好ましくは6.5以下、更に好ましくは5.5以下、特に好ましくは4.5以下である。この範囲を上記のモル比が満たさない場合、樹脂組成物(A’)の溶融張力が劣ったり、溶融張力の微調整が難しくなったりする場合がある。
素原子上のプロトン、又は該炭素原子に直接化学結合した炭素原子上のプロトン等に由来するピークにより定量したり、測定し易いプロトンピークを用いて定量したりすることができる。例えば、trans−アコニット酸から誘導される単位の場合、1H−NMRを
用いて、6.93ppm付近に出現するピークにより定量できる。この場合、サンプルの調製条件、及び、1H−NMRの測定条件は、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び
/又(7)を好適に定量できる条件であれば特に限定されないが、例えば、脂肪族ジカルボン酸単位(1)の量を定量した条件に従うことで、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(6)及び/又(7)を定量できる。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、上記の単位を上記の量で有するものである。従って、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、ゲル化等に起因するブツの発生を十分に抑制し、イソシアネート化合物やカーボネート等の鎖延長剤を使用することなく、十分に高分子量化され、引張特性等の機械特性等の成形性に優れるという特性を有する。さらに、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる各単位の量が、下記式(10)の範囲を満たすことが好ましい。脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる各単位の量が下記式を満たすことにより、脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、射出成形、中空成形、押出成形等の汎用プラスチック成形等のシート成形時、真空成形等の二次加工時の溶融張力が十分であるため成形性に優れるとともに、シート成形時のゲル化に起因するブツの発生を十分に抑制できるため、ブツによる外観不良のない脂肪族ポリエステル樹脂(A)を提供することが出来る。
[{X−(A+T+S)}/X]/100 (10)
(式(10)中、Xは、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる全単位の合計量100モル%に対する、原料に含まれていた脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(3)及び(4)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)及び(4)を与える上記に示した化合物、並びに上記式(6)、(7)、(8)及び(9)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位を与える上記に示した化合物の合計モル数の割合(モル%)を表す。Aは、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる全単位の合計量100モル%に対する、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の構成単位中の上記式(3)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位及び/又は上記式(4)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位の合計モル数の割合(モル%)を表す。Tは、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる全単位の合計量100モル%に対する、上記式(6)及び(8)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位のモル数の割合(モル%)を表す。Sは、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる全単位の合計量100モル%に対する、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる上記式(7)及び式(9)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位の割合(モル%)を表す。
とが可能であり、従来より成形性が優れていることに加え、シート成形時のゲル化を十分に抑制でき、成形品にブツによる外観不良のない脂肪族ポリエステル樹脂(A)であるためには、上記式(10)の[{X−(A+T+S)}/X]の値が、通常1.0以上、好ましくは5.0以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは20以上、特に好ましいのは25以上、また、その上限は、通常100未満、好ましくは80以下、より好ましくは60以下、更に好ましくは50以下、更により好ましくは35以下、特に好ましいのは31以下である。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、本発明の効果を著しく損なわない限り、上記の脂肪族ジカルボン酸単位(1)、脂肪族ジオール単位(2)、脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)及び/又は(4)、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(5)、(6)、(7)、(8)からなる群より選ばれる1種以上の脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(以下、これらを総称して「必須単位」と言う。)の構成単位に加えて、その他の構成単位(以下、適宜「任意単位」と言う。)を含んでいても良い。中でも、以下の多官能成分が与える構成単位を、任意の比率及び組み合わせで含んでいることが好ましい。ただし、その場合でも、上記の構成単位の含有量は、上記範囲を満たす。
。中でも、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、2官能のオキシカルボン酸に由来する単位を含むことが好ましい場合があり、後述する鎖延長剤を使用することなく脂肪族ポリエステル樹脂(A)が高重合度化するという観点から、3官能以上の多価アルコール、3官能以上の多価カルボン酸及び3官能以上の多価カルボン酸無水物からなる群より選ばれる1種以上の成分に由来する単位を含むことがより好ましい場合がある。なお、多官能成分は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
3官能以上の多価カルボン酸及び3官能以上の多価カルボン酸無水物の具体例としては、プロパントリカルボン酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、シクロペンタテトラカルボン酸無水物等が挙げられる。
下、より好ましくは3モル%以下である。しかしながら、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を脂肪族ポリエステル樹脂(A)の特徴でもある生分解性脂肪族ポリエステル樹脂(A)として使用する場合には、ジイソシアネート及び/又はカーボネート結合が存在すると、生分解性を阻害する可能性があるため、その使用量は、脂肪族ポリエステル樹脂(A)を構成する全単位の合計量100モル%に対し、カーボネート結合が通常1モル%未満、好ましくは0.5モル%以下、より好ましくは0.1モル%以下であり、ウレタン結合が、通常0.06モル%未満、好ましくは0.01モル%以下、より好ましくは0.001モル%以下である。
2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの混合体、ジ
フェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の公知のジイソシアネートなどが挙げられる。
を超えると脂肪族ポリエステルと混合したときに分散不良があり、加水分解抑制効果が得られないことがある。
特に好ましくは脂環式のポリカルボジイミドであるカルボジライトであり、具体的には、HMV−8CAやLA―1が作業性、加水分解の抑制効果、機械物性等を維持向上させることができる点で好ましい。
本発明の脂肪族ポリエステル(A)の物性は、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意である。ただし、中でも、以下に記載する物性が、以下に記載する範囲を満たすことが好ましい。
脂肪族ポリエステル樹脂(A)の成形性を表す指標として、メルトインデックスの一つである溶融流動体積(以下、適宜「MVR」と言う。)を用いることが出来る。本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)におけるMVRは、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、190℃、荷重2.16kgで測定した単位時間当たりの溶融流動体積MVR(2.16)の値は、通常0.050cm3/10分以上、好ましくは0.10cm3/10分以上、より好ましくは0.50cm3/10分以上、更に好ましくは1.0cm3/10分以上、更により好ましくは1.5cm3/10分以上、特に好ましくは2.0c m3/10分以上、また、その上限は、通常100cm3/10分以下、好ましくは50cm3/10分以下、より好ましくは25cm3/10分以下、更に好ましくは15cm3/
10分以下、更により好ましくは10cm3/10分以下、特に好ましくは6.0cm3/10分以下である。MVR(2.16)が小さすぎる場合、樹脂組成物(A’)の溶融張力が高くなりすぎ、成形性が悪くなったり、粘張さが高くなり樹脂組成物(A’)のゲル化を促進したりする場合があり、大きすぎる場合、ゲル化の可能性が低くなる一方で溶融張力が低くなりすぎ、成形性が悪くなる場合がある。
0以下である。MVR−Rの値が小さすぎる場合、樹脂組成物(A’)のゲル化の可能性が低くなる一方で溶融張力が低くなりすぎ、成形性が悪くなる場合があり、大きすぎると、樹脂組成物(A’)の溶融弾性や溶融粘性等が高くなる結果、樹脂組成物(A’)のゲル化を促進する場合がある。
また、メルトフローレート(以下、適宜「MFR」と言う。)も指標として用いることが出来る。本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)におけるMFRは、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、190℃、荷重2.16kgの条件下におけるMFRの値は、通常0.5g/10分以上、好ましくは1.0g/10分以上、より好ましくは2.0g/10分以上、また、その上限は、通常100g/10分以下、好ましくは80g/10分以下、より好ましくは60g/10分以下であることが望ましい。MFRが小さすぎる場合、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を溶融して樹脂組成物(A’)とした際、樹脂組成物(A’)の粘度が非常に高くなる場合がある。従って、成形加工を実施する際に押出機に負荷がかかりすぎる、せん断発熱が大きくなるために樹脂の劣化が生じる等の理由から、安定的に生分解性積層シートが得られない可能性がある。MFRが大きすぎる場合、溶融樹脂の粘度が大幅に低下する場合がある。従って、上記樹脂組成物(A’)を基材に積層し生分解性積層シートを製造する際のシート成形時や2次加工性時において、十分な溶融張力がないことから、成形方法、成形温度等の成形条件によっては、生分解性積層シートを得ることができなくなる可能性がある。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端に存在するカルボキシル基(以下、適宜「末端カルボキシル基」と言う。)の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に対して、通常0.1μモル/g以上、好ましくは1.0μモル/g以上、より好ましくは5.0μモル/g以上、更に好ましくは10.0μモル/g以上、特に好ましくは15.0μモル/g以上、また、その上限は、通常70μモル/g以下、好ましくは65μモル/g以下、より好ましくは60μモル/g以下、更に好ましくは40μモル/g以下、特に好ましくは30μモル/g以下である。カルボキシル基の量が多すぎる場合、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の耐加水分解性が悪くなる場合がある。なお、末端カルボキシル基の量は、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂(A)をベンジルアルコールに溶解し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定することにより、測定することができる。測定は複数回行い、その平均値を脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端カルボキシル基の量とすることが好ましい。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の30℃における還元粘度η(η=ηsp/c)は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1.6dL/g以上、好ましくは1.8dL/g以上、より好ましくは1.9dL/g以上、更に好ましくは2.0dL/g以上、特に好ましいのは2.1dL/g以上、また、その上限は、通常6dL/
g以下、好ましくは5dL/g以下、より好ましくは4dL/g以下、更に好ましくは3dL/g以下である。還元粘度が小さすぎる場合、上記樹脂組成物(A’)を基材に積層し生分解性積層シートを製造する際のシート成形時や2次加工性時において、十分な溶融粘度が得られない場合があり、大きすぎる場合、シート成形時の溶融粘度が高くなりすぎたり、ゲル化を促進したりする場合がある。なお、還元粘度は、例えば、ウベローデ粘度管を用いて測定することができる。具体的には、フェノール/テトラクロロエタン(1:1重量比)溶媒に、脂肪族ポリエステル樹脂(A)を0.5g/dlとなるように溶解させ、脂肪族ポリエステル樹脂(A)溶液の30℃での溶液粘度をウベローデ粘度管で測定することにより、測定することができる。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端に存在するヒドロキシル基(以下、適宜「末端ヒドロキシル基」と言う。)の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に対して、通常10μモル/g以上、好ましくは15μモル/g以上、より好ましくは20μモル/g以上、更に好ましくは25μモル/g以上、また、その上限は、通常100μモル/g以下、好ましくは80μモル/g以下、より好ましくは70μモル/g以下、更に好ましくは60μモル/g以下、更により好ましくは50μモル/g以下、特に好ましくは40μモル/g以下である。なお、末端ヒドロキシル基の量は、好適な公知の分析法を用いて定量すればよい。例えば、脂肪族ポリエステル樹脂(A)末端が、1,4−ブタンジオールに由来する単位であり、その単位の有する末端ヒドロキシル基を定量する場合、1H−NMRを用いて、3.66ppm付近に出現する末端ヒドロキシル基が直接結合する炭素原子上のメチレンプロトンのピークにより定量できる。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端に存在するビニル基(以下、適宜「末端ビニル基」と言う。)の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に対して、通常0.001モル%以上、好ましくは0.01モル%以上、より好ましくは0.025モル%以上、更に好ましくは0.04モル%以上、特に好ましくは0.07モル%以上、また、その上限は、通常0.45モル%以下、好ましくは0.15モル%以下、より好ましくは0.1モル%以下である。末端ビニル基の量が少なすぎる場合、樹脂組成物(A’)を基材に積層し生分解性積層シートを製造する際のシート成形時や2次加工性時においての溶融張力が不十分である場合があり、多すぎる場合、樹脂組成物(A’)のゲル化を引き起こし、得られるシート積層体のゲルによる概観不良や接着性を悪化させることがある。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の黄変度(以下、適宜「YI値」と言う。)は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常−2.0以上、好ましくは−1.5以上、より好ましくは−1.0以上、更に好ましくは−0.5以上、特に好ましくは0.0以上、また、その上限は、通常20.0以下、好ましくは15.0以下、より好ましくは10.0以下、更に好ましくは8.0以下、特に好ましくは6.0以下である。YI値が大きすぎる場合、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の黄味が強くなり、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の着色の原因となる場合がある。なお、YI値は、例えば、測色色差計Color Meter ZE2000(日本電色工業製)を用い、JIS K7105の方法に基づいて測定することができる。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の190℃における溶融張力Fは、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.1g以上、好ましくは0.3g以上、より好ましくは0.5g以上であり、また、その上限は、通常60g以下、好ましくは55g以下、より好ましくは50g以下である。溶融張力Fが小さすぎる場合、脂肪族ポリエステル樹脂(A)と有機過酸化物(B)を溶融混練して得られる樹脂組成物(A’)の溶融張力も小さくなるため、樹脂組成物(A’)の成形加工性が改善されない場合があり、大きすぎる場合、樹脂組成物(A’)の溶融張力が大きくなりすぎるため、シート成形時の溶融樹脂の延展性が低下する、フィルム等の成形体の伸び等の機械物性が著しく低下する等の可能性がある。なお、溶融張力Fは、例えば、東洋精機製作所製キャピログラフ1Dを用いて測定することができる。具体的には、口径2.095mm、長さ8.1mmのノズルを備えた東洋精機製作所製キャピログラフ1Dを用いて、測定温度を190℃において、溶融した脂肪族ポリエステル樹脂(A)を押出速度10mm/分で押し出し、ノズルから出た溶融脂肪族ポリエステル樹脂(A)のストランドを張力検出するプーリーを通してロールで巻き取り、この張力を測定することで測定することができる。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の、190℃、せん断速度10s-1における溶融粘度は、通常100Pa・s以上、好ましくは150Pa・s以上、より好ましくは200Pa・s以上であり、また、その上限は、通常15000Pa・s以下、好ましくは13000Pa・s以下、より好ましくは10000Pa・s以下である。溶融粘度が小さすぎる場合、樹脂組成物(A’)の溶融粘度が小さくなり、成形加工が困難になる場合があり、大きすぎる場合、樹脂組成物(A’)の溶融粘度が大きくなりすぎるため、成形加工を実施する際に押出機に負荷がかかりすぎる、せん断発熱が大きくなるために樹脂組成物(A’)の劣化が生じる、等の理由から成形体を得ることができない場合がある。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)におけるゲル分の含有量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常5重量%以下、好ましくは4重量%以下、より好ましくは3重量%以下である。ゲル分が多すぎる場合、樹脂組成物(A’)からなる生分解性積層シートの外観を損ねるたり、生分解性積層シートを加工する上で延展性が乏しく、成形スピードがあげられない場合がある。なお、ゲル分は、例えば、以下の方法に従って測定することができる。即ち、先ず、5gの脂肪族ポリエステル樹脂(A)をクロロホルム200mLに溶解して8時間加熱還流を行う。次に、600メッシュ櫛を有するろ過装置を用いてろ過し、ろ過後の残留物をオーブンで70℃8時間減圧乾燥を行う。乾燥後の重量を測定し、以下の式により、ゲル分を測定することができる。
(ただし、Xは乾燥後の重量[g]を表す。)
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の融点は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常50℃以上、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上、また、その上限は、通常160℃以下、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下である。融点が低すぎる場合、樹脂組成物(A’)からなる基材に積層してなる生分解性積層シートを製造する際に、離ロール製が悪化し、成形できなかったり、積層シートの使用時に、積層シートの樹脂層が変形するなど耐熱性に劣る場合がある。一方、高すぎる場合、生分解性積層シートを2次加工する際、ヒートシール発現温度が高くなり、成形加工が困難になる場合がある。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)は、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)が得られる限り、公知の任意の触媒を用い、公知の任意の製造方法により、製造されることが出来る。例えば、溶融重縮合や、有機溶媒を用いた溶液加熱脱水縮合等によって製造することができる。中でも、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造方法としては、経済性及び製造工程の簡略性の観点から、無溶媒下で行なう溶融重縮合が好ましい。
さらに、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造用の触媒として、例えば、チタン化合物、アルカリ土類金属化合物及びリン化合物を予め混合させて調製した触媒(以下、適宜「金属複合触媒」と言う。)を用いることもできる。
(ii)工程(i)で得た反応溶液からアルコールなどを留去することにより濃縮を行うと同時に更に反応を進め、粘稠な液体状触媒、又は固体状触媒、あるいはこれらの混合物を得る工程により製造されることが好ましい。この時、用いられるアルコールは反応には関与せず、単に溶媒としてのみ働くものと考えられる。
(i)の工程でアルコールと混合したチタン化合物、アルカリ土類金属化合物、及び酸性リン酸エステル化合物の重量の和W0との比W1/W0は、通常0.45以上通常0.85
以下である。この比は、通常、用いられる原料化合物の種類、組成比等によって変化する。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造方法において、重縮合反応は無溶媒下で行うことが好ましいが、これとは別に、触媒を溶解させるために少量の溶媒を使用しても良い。この触媒溶解用の溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール等のジオール類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、ヘプタン、トルエン等の炭化水素化合物、水等が挙げられる。触媒溶解用の溶媒としては、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
重合触媒として金属材料を用いる場合、触媒の使用量は、生成する脂肪族ポリエステル樹脂(A)の重量に対して、触媒に含まれる金属量が通常0.1ppm以上、好ましくは0.5ppm以上、より好ましくは1ppm以上、更に好ましくは5ppm以上、更により好ましくは10ppm以上、特に好ましくは20ppm以上、また、その上限は、通常30000ppm以下、好ましくは500ppm以下、より好ましくは250ppm以下、更に好ましくは100ppm以下、特に好ましくは60ppm以下となる触媒量を用いることが望ましい。使用する触媒の量が少なすぎる場合、重合活性が低くなり、それに伴い脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造中に脂肪族ポリエステル樹脂(A)の熱分解が引き起こされ、実用上有用な物性を示す脂肪族ポリエステル樹脂(A)が得られにくくなる場合がある。量が多すぎる場合、経済的に不利であるばかりでなく、理由は未だ詳らかではないが、脂肪族ポリエステル樹脂(A)中の末端カルボキシル基濃度が多くなる傾向がある為、末端カルボキシル基の量及び残留触媒濃度の増大により脂肪族ポリエステル樹脂(A)の熱安定性、耐加水分解性等が低下する場合がある。
また、反応系への触媒の混合時期は、重縮合反応以前であれば特に限定されず、原料仕込み時に反応系に混合しておいてもよいが、用いる触媒によっては、水が多く存在、もしくは発生している状況下で触媒が共存すると触媒が失活し、異物が析出する原因となり製品の品質を損なう場合があるため、後述するエステル化反応及び/又はエステル交換反応終了後に混合するほうが好ましい場合がある。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造方法としては、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)が得られる限り任意であるが、通常、公知の反応装置及び公知の触媒を用いて、溶融重縮合により製造することが好ましい。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造方法には、通常、回分式反応と連続式反応が用いられる。回分式反応は、通常、エステル化反応及び/又はエステル交換反応と重縮合反応とを回分式で行う反応であり、連続式反応は、通常、エステル化反応及び/又はエステル交換反応と重縮合反応とを連続的に行う方法である。
、公知の縦型あるいは横型撹拌槽型反応器を用いることができる。例えば、溶融重合を同一又は異なる反応装置を用いて、エステル化及び/又はエステル交換の工程と減圧重縮合の工程の2段階で行い、減圧重縮合の反応器としては、真空ポンプと反応器を結ぶ減圧用排気管を具備した攪拌槽型反応器を使用する方法が挙げられる。中でも、真空ポンプと反応器とを結ぶ減圧用排気管の間には、凝縮器が結合されており、当該凝縮器にて縮重合反応中に生成する揮発成分、未反応の単量体等が回収される方法が好適に用いられる。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を製造する際の原料は、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)が得られる限り、任意である。ただし、上記記載の(構成単位)の項に記載に記載されている成分を原料として少なくとも用いることが好ましい。
さらに、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を製造するに際して、必要に応じて、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、各種添加剤を任意の比率及び組み合わせで使用することが出来る。各種添加剤としては、例えば、有機リン化合物等が挙げられる。また、その使用量も、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意であるが、有機リン化合物の含有量が、脂肪族ポリエステル樹脂(A)中のリン元素の含有量として、下限が、通常0.01ppm以上、好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、特に好ましくは10ppm以上である。一方、その上限は、通常5000ppm以下、好ましくは500ppm以下、より好ましくは300ppm以下、更に好ましくは100ppm以下、特に好ましくは30ppm以下である。使用量が少なすぎると脂肪族ポリエステル樹脂(A)の熱安定化が発現しない場合があり、使用量が多すぎると製造される脂肪族ポリエステル樹脂(A)の耐加水分解性が著しく低下する場合がある。各種添加剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を製造する際、有機リン化合物は、特に混合順序には限定はなく、例えば、原料の単量体と一括に反応装置に入れて反応することもできるし、脂肪族ジオール成分と脂肪族ジカルボン酸成分とをエステル化反応又はエステル交換反応させた後に反応装置に供給しても良い。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)を溶融重縮合により製造する工程は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常は、エステル化反応及び/又はエステル交換反応を行い、減圧して重縮合反応を行う。
エステル化反応及び/又はエステル交換反応における反応温度、反応雰囲気、反応圧力、反応時間などの条件は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、脂肪族ジカルボン酸成分と脂肪族ジオール成分とのエステル化反応及び/又はエステル交換反応の反応温度は、通常150℃以上、好ましくは180℃以上、また、その上限は、通常260℃以下、好ましくは250℃以下である。反応雰囲気は、通常、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下であることが好ましい。さらに、反応圧力は、通常10kPa以上、通常常圧以下であるが、中でも常圧が好ましい。反応時間は、通常1時間以上、また、その上限は通常10時間以下、好ましくは4時間以下である。
重縮合反応の反応温度は、通常150℃以上、好ましくは180℃以上であり、上限が通常280℃以下、好ましくは260℃以下である。反応温度が低すぎる場合、重縮合反応の速度が極めて遅くなり、高重合度の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造に長時間を要するばかりでなく、高動力の撹拌機が必要となる為、経済的に不利となる可能性がある。一方、反応温度が高すぎる場合、重合速度は向上するものの、重縮合反応時に生成した脂肪族ポリエステル樹脂(A)が同時に熱分解されてしまい、高重合度の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造が難しくなる可能性がある。従って、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の製造方法においては、重縮合反応の反応温度の制御が極めて重要である。
重縮合反応を進行させる際、通常、反応系の圧力を上記の反応圧力まで減圧するが、この際、減圧平均速度を制御しながら減圧することが好ましい。具体的な減圧平均速度として、常圧から2hPaまでの減圧平均速度が、通常2hPa/分以上、好ましくは3hPa/分以上、より好ましくは4hPa/分以上、更に好ましくは5hPa/分以上、特に好ましくは6hPa/分以上、また、その上限は、通常15hPa/分未満、好ましくは12hPa/分以下、より好ましくは10hPa/分以下、更に好ましくは9hPa/分以下、特に好ましくは8hPa/分以下であることが望ましい。減圧平均速度が遅すぎる場合、重縮合時間が長時間化する可能性がある。また、速すぎる場合、反応装置内の揮発成分の蒸発量が多くなり、重合体から奪われる蒸発熱の量が大きくなり、重合体温度が低下しすぎる可能性がある。
本発明の樹脂組成物(A’)は、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)と、有機過酸化物(B)とを溶融混練してなる。有機過酸化物(B)としては、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意のものを任意の比率で用いることが出来る。中でも、有機過酸化物(B)としては、ケトンパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイドからなる群より選ばれる1種以上の化合物を用いることが好ましい。より好ましくは、
パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイドであり、更に好ましくは、ジアルキルパーオキサイドが操作しやすい適切な半減期温度、水素引抜能を有し、さらに臭気が少ないという点で、操作性や分岐構造の制御のしやすさで有効である。
なお、有機過酸化物(B)は1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。 以下に、具体的な好ましい化合物の記載を列挙する。
本発明の樹脂組成物(A’)の物性は、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意である。ただし、中でも、以下に記載する物性が、以下に記載する範囲を満たすことが好ましい。
本発明の樹脂組成物(A’)に含まれる脂肪族ジカルボン酸単位(1)の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含
まれる脂肪族ジカルボン酸単位(1)の量と同様である。
本発明の樹脂組成物(A’)に含まれる脂肪族ジオール単位(2)の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる脂肪族ジオール酸単位(2)の量と同様である。
法に従って測定できる。
本発明の樹脂組成物(A’)に含まれる脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)及び(4)の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常、それぞれ、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれる脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)及び(4)の量と同様である。
本発明の樹脂組成物(A’)に含まれる不飽和脂肪族ジカルボン酸単位(5)、(6)及び(7)(以下、これらを総称して、適宜「脂肪族不飽和ジカルボン酸単位」と言う。)中の二重結合は、脂肪族ポリエステル樹脂(A)と有機過酸化物(B)とを溶融混練すると、通常、有機過酸化物(B)と反応して、含まれる脂肪族ポリエステル樹脂(A)同士が架橋されるため、その一部又は全部が単結合となる。従って、本発明の樹脂組成物(A’)に含まれる脂肪族不飽和ジカルボン酸単位の量を測定することにより、脂肪族ポリエステル樹脂(A)同士の架橋の度合いを測定することができる。
本発明の樹脂組成物(A’)の末端ビニル基の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端ビニル基と有機過酸化物(B)とが反応しうるため、通常、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端ビニル基の量よりも減
少する。なお、末端ビニル基の量は、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれるビニル基の場合と同様に測定できる。
本発明の樹脂組成物(A’)の末端カルボキシル基の量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、樹脂組成物(A’)に対して、通常70μモル/g以下、好ましくは65μモル/g以下、より好ましくは60μモル/g以下、更に好ましくは40μモル/g以下、特に好ましいのは30μモル/g以下、また、その下限は、通常0.1μモル/g以上、好ましくは1.0μモル/g以上、より好ましくは5.0μモル/g以上、更に好ましくは10.0μモル/g以上、特に好ましいのは15.0μモル/g以上である。末端カルボキシル基の量が多すぎる場合、樹脂組成物(A’)の耐加水分解性が悪くなる場合がある。なお、末端カルボキシル基の量は、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂(A)に含まれるカルボキシル基の場合と同様に測定できる。
本発明の樹脂組成物(A’)の30℃における還元粘度η´(η´=ηsp´/c)は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1.6dL/g以上、好ましくは1.8dL/g以上、より好ましくは1.9dL/g以上、更に好ましくは2.0dL/g以上、特に好ましいのは2.1dL/g以上、また、その上限は、通常6dL/g以下、好ましくは5dL/g以下、より好ましくは4dL/g以下、更に好ましくは3dL/g以下である。還元粘度が小さすぎる場合、樹脂組成物(A’)のシート成形時に十分な溶融粘度が得られない場合があり、大きすぎる場合、樹脂組成物(A’)のシート成形時に溶融粘度が大きくなりすぎる又はゲル化を促進してしまう場合がある。なお、還元粘度は、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の場合と同様の方法により測定できる。
本発明の樹脂組成物(A’)の190℃における溶融張力F´は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常2.0g以上、好ましくは2.5g以上、より好ましくは3.0g以上であり、また、その上限は、通常60g以下、好ましくは55g以下、より好ましくは50g以下である。溶融張力が小さすぎる場合、本発明の効果である樹脂組成物(A’)の成形加工性の改善効果が得られない場合があり、大きすぎる場合、樹脂組成物(A’)のシート成形時の溶融樹脂の延展性が低下する、フィルム等の成形体の伸び等の機械物性が低下する場合がある。なお、溶融張力は、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の溶融張力と同様に測定できる。
本発明の樹脂組成物(A’)において、温度190℃、せん断速度10s-1における溶融粘度は、特に制限はないが通常100Pa・s以上、好ましくは150Pa・s以上、より好ましくは200Pa・s以上であり、また、その上限は、通常15000Pa・s以下、好ましくは13000Pa・s以下、より好ましくは10000Pa・s以下である。
すぎる場合、適用する成形加工法、成形条件によっては樹脂組成物(A’)の成形が困難になる場合ある。
本発明の樹脂組成物(A’)の融点は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の融点と同様である。融点が低すぎる場合、成形体の耐熱性が問題になる場合があり、高すぎる場合、樹脂組成物(A’)の成形加工が困難になる場合がある。
(各構成単位の含有量)
η´/ηが小さすぎる場合、架橋が発達していないため、樹脂組成物(A’)の溶融張力が不足し、押出積層シート成形時に冷却ロールへ張り付いたり、インフレーション成形において厚みが不均一になったりする可能性がある。また、η´/ηが大きすぎる場合、架橋が発達し過ぎ、ゲル分が非常に多くなる可能性がある。従って、成形加工プロセスにおいて、樹脂組成物(A’)の流動が不安定になったり、成形体表面にゲル分を目視で確認出来るようになり、美麗な外観の成形体を得ることが難しくなったりする可能性がある。
F´/Fが小さすぎる場合、分子量及び脂肪族ポリエステル樹脂(A)中の分岐の発達が不十分であるため、樹脂組成物(A’)の溶融張力の向上が不十分となる可能性がある。また、F´/Fが大きすぎる場合、架橋が過度に発達するため、樹脂組成物(A’)表面に凝集物が目立つ、シート成形時の延展性が低下する、フィルム等の成形体の伸び等の機械物性が著しく低下する等の可能性がある。
ρ´/ρが小さすぎる場合、分子量及び脂肪族ポリエステル樹脂(A)の分岐の発達が不十分であり、成形性が十分に向上しない可能性がある。また、ρ´/ρが大きすぎる場合、架橋が発達しすぎているため、溶媒不溶成分であるゲル分が非常に多くなる可能性がある。
本発明の樹脂組成物(A’)におけるゲル分の含有量は、通常10重量%未満、好ましくは8重量%以下、より好ましくは6重量%以下である。ゲル分が多すぎる場合、フィルム等の成形体表面に凝集物が散見され、外観が優れない成形体になるばかりでなく、その凝集物が成形体の機械物性にも悪影響を及ぼす場合がある。なお、ゲル分は、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂(A)の場合と同様に測定できる。
本発明の樹脂組成物(A’)は、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)と、上記の有機過酸化物(B)とを溶融混練してなる。
混練は、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意の装置を用い、任意の方法で、任意の条件に設定して行うことができる。混練の装置としては、例えば、ロール、インターナルミキサーのようなバッチ式混錬機、1段型、2段型連続式混錬機、2軸スクリュー押出機、単軸スクリュー押出機等を使用できる。中でも、2軸スクリュー押出機、単軸スクリュー押出機が好ましい。混練の方法としては、例えば、加熱溶融させたところに各種添加剤を混合する方法などが挙げられる。また、各種添加剤を均一に分散させる目的でブレンド用オイル等を使用することもできる。混練の装置は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意に組み合わせて用いても良い。また、混練の方法も1種を単独で行っても良く、2種以上を任意に組み合わせて行っても良い。
混練の温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常80℃以上、好ましくは85℃以上、より好ましくは90℃以上、また、その上限は、通常260℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。温度が低すぎる場合、脂肪族ポリエステル樹脂(A)が十分に溶融せずに混合が困難であったり、架橋反応が十分に進行しなかったりする場合がある。また、温度が高すぎる場合、脂肪族ポリエステル樹脂(A)が熱分解して分子量が低下したり、架橋反応が進行しすぎて多量のゲル成分が生成したりする場合がある。
混練の時間は、混練装置の種類、脂肪族ポリエステル樹脂(A)及び有機過酸化物(B)の種類等によって一概には言えないが、通常0.1分以上、通常20分以下である。
本発明の樹脂組成物(A’)は、本発明の効果を著しく損なわない限り、各種添加剤を含有することが出来る。なお、本発明の樹脂組成物(A’)に各種添加剤を混合する順序、方法、添加量等は、最終的な樹脂組成物(A’)に各種添加剤が含有しており、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意に決定できる。各種添加剤と脂肪族ポリエステル樹脂(A)と有機過酸化物(B)とを混合してから混練しても良いし、脂肪族ポリエステル樹脂(A)と有機過酸化物(B)とを混練しながら各種添加剤を混合しても良い。
シウム、ケイ藻土、アロフェン、ベントナイト、チタン酸カリウム、ゼオライト、セピオライト、スメクタイト、カオリン、カオリナイト、ガラス、石灰石、カーボン、ワラステナイト、焼成パーライト、珪酸カルシウム、珪酸ナトリウム等の珪酸塩、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、炭酸第二鉄、酸化亜鉛、酸化鉄、リン酸アルミニウム、硫酸バリウム等の塩類等が挙げられる。
なお、本発明の樹脂組成物(A’)を、特にシートに成形する際、離ロール性を向上させることや、シート積層体をカッター刃等で打ち抜き加工性等の2次加工性の向上の観点
から、樹脂組成物(A’)は無機系フィラーを含有することが好ましい。この場合、樹脂組成物(A’)中の無機系フィラーの含有量としては、樹脂組成物(A’)に含まれる脂肪族ポリエステル樹脂(A)と無機系フィラーとの合計量に対して通常0.01重量%以上、好ましくは0.02重量%以上、より好ましくは0.05重量%以上、また、その上限は、通常70重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは10重量%以下であることが望ましい。
無機系フィラーが少なすぎる場合、離ロール性の改善効果や打ち抜き性において改善されない可能性があり、多すぎる場合、シート成形時において接着強度が不足することや打ち抜き刃の磨耗が著しく、刃の交換作業が頻繁となるため、作業性が悪化するので好ましくない。
本発明の樹脂組成物(A’)は、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)以外の生分解性樹脂を含有していても良い。生分解性樹脂としては、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族ヒドロキシカルボン酸系樹脂、多糖類、脂肪族―芳香族共重合ポリエステル、その他の分解性樹脂等が挙げられる。その中でも脂肪族ポリエステル系樹脂が好ましく、従来公知の各種の樹脂も用いることができる。中でも、脂肪族ポリエステル系樹脂は、生分解性高分子、熱可塑性樹脂であることが好ましい。なお、脂肪族ポリエステル系樹脂は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
多糖類としては、例えば、セルロース、酢酸セルロース等の変性セルロース、キチン、キトサン、澱粉、変性澱粉等が挙げられる。その他の分解性樹脂としては、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。なお、多糖類は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。その他の分解性樹脂も、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いても良い。
本発明の樹脂組成物(A’)が、本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)と上記の樹脂とを含む場合、本発明の樹脂組成物(A’)に含まれる本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の量は、通常0.1重量%以上、好ましくは10重量%以上、より好ましくは15重量%以上、また、その上限は、通常99.9重量%以下、好ましくは85重量%以下、より好ましくは60重量%以下であることが望ましい。
本発明の樹脂組成物(A’)には、樹脂組成物(A’)の相溶性を向上させるために、相溶化剤を含有させてもよい。
相溶化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。特に、本発明の樹脂組成物(A’)においては、本発明の脂肪族ポリエステル以外の樹脂を含む場合、本発明の樹脂組成物(A’)が相溶化剤を含むことが好ましい。
本発明の樹脂組成物(A’)は、上記の材料以外に、さらに以下に例示する添加剤を含有しても良い。添加剤の含有量は、本発明の効果を損なわない限り制限されないが、混合する添加剤の総含有量が、本発明の樹脂組成物(A’)に対して、通常0.01重量%以上、通常10重量%以下であることが望ましい。また、添加剤は、本発明の樹脂組成物(A’)に、任意の形態で混合することができる。例えば、固体の状態で混合してもよいし、溶媒に溶解した溶液として、又は、溶剤に分散させたスラリーとして混合してもよい。なお、以下に例示する添加剤は添加剤の具体例であり、添加剤としては、以下に記載の内容に限定されるものではない。
本発明の樹脂組成物(A’)は、熱安定剤を含有してもよい。これにより、シート成形時に樹脂の劣化を抑制するという利点が得られる。
本発明の樹脂組成物(A’)は、耐光剤を含有してもよい。これにより、光による樹脂組成物(A’)の劣化(即ち、分子量の低下)を抑制できるという利点が得られる。
よい。
本発明の樹脂組成物(A’)は、紫外線吸収剤を含有してもよい。
本発明の樹脂組成物(A’)は、帯電防止剤を含有してもよい。
帯電防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
さらに、上記のように、滑剤、ブロッキング防止剤、離型剤、防曇剤、結晶核剤、着色剤、難燃剤等を添加剤として用いてもよい。これらはいずれも、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを用いることができる。また、その使用量も、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。さらに、これらの添加剤はいずれも、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
本発明の生分解性積層シートは、上述の樹脂組成物(A’)を含む樹脂層(以下、樹脂層という場合がある)として基材上に積層されることにより任意の形状に任意の方法でシート成形することにより得られる。樹脂層には、その他の樹脂、タルクやシリカ粒子等の周知の充填材が含有されていてもよい。また任意の形状で、生分解性積層シート及びその加工品に用いることが出来る。例えば、本発明の生分解性積層シートは2次加工して、袋、容器などに用いることが好ましい。
本発明の生分解性積層シートは、各種用途に加工するために、基材を有している。基材としては、限定されないが、通常、外層材等として使用される樹脂製のフィルムやシート、アルミ箔と樹脂フィルムの積層体、不敷布、セロハン、合成紙、紙等が挙げられる。基材としての樹脂フィルムや樹脂シート体としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド等の合成樹脂基材のみならず、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等の脂肪族ポリエステル樹脂製のフィルムやシートも使用することができる。
また、本発明の生分解性積層シートの構成層としては、例えば、基材上に有機溶剤で希釈した樹脂を含む塗布層や印刷層を塗工した層(以下 塗工層という)やガスバリアー層など、他の樹脂層も任意に設定することができる。
本発明における基材上における塗工層としては汎用的な接着剤、有機顔料、無機顔料、染料、顔料を保持するバインダー樹脂、分散剤等が好適に使われる。塗工方法はMEK、トルエン等の溶剤に3〜70重量%となるように液状塗料を調整して、乾燥する。その固形量が0.1g/m2〜1g/m2となるように塗布、乾燥させる好ましい上限の量は0.5 g/m2以下、より好ましくは0.3g/m2以下であり、その下限量は0.00
1g/m2以上、より好ましくは0.01g/m2以上である。上限値を超えると塗布工程において塗料濃度を高くしたり、乾燥工程に負荷がかかるので好ましくない。下限値を下回ると、接着性の効果が出ないため好ましくない。接着剤としてはポリエーテルポリウレタンポリイソシアネート、ポリエステルポリウレタンポリイソシアネート等の末端にイソシアネート基を組み込んだような一液反応型や、ポリエステルポリオール、ポリエステルポリウレタンポリオール等のポリエステル系樹脂あるいはポリエーテルポリウレタンポ
リオール等のポリエーテル系樹脂の水酸基を持った主剤とイソシアネート基を持つ硬化剤とを混合して用いる二液反応型のウレタン系、アクリル樹脂、ニトロセルロース、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等の重合体または共重合体などの各種樹脂をあげることができ、これらを併用することも好適である。特に本発明で用いられる樹脂層と基材の接着性を増加させるのに好適なものはアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂が優れている。
本発明で樹脂組成物(A’) を主成分とする樹脂層の厚みは使用目的等により任意で
ある。基材の最外層に位置する樹脂層の厚みは通常2μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは8μm以上であり、その上限は通常50μm以下、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下である。 樹脂層の厚みが上限値を超えると、ラミネート製造時において、冷却されず、ロールトラブルを起こしたり、生分解性積層シートを打ち抜き加工する際、樹脂層が伸びてひげが出る状態や、ヒートシール性を悪化させることがある。また
樹脂層の厚みが下限値を下回ると、厚みムラが無い安定的な生分解性積層シートを得るのが難しく、必要なヒートシール強度が得られないことがある。
本発明では、共押し出しダイスを用いた多層構造を有しても良い。
層構成としては 上述した基材と最外層との間に、必要に応じて上述した塗布層を基材
上に配置することや、中間層として本発明の樹脂組成物(A’)以外の脂肪族ポリエステルを配置することが好ましい。特に好ましい脂肪族ポリエステルとしては粘度の低い脂肪族ポリエステルや、ヒートシール発現温度が低く、伸びが高く、弾性率が低い脂肪族ポリエステル共重合体、弾性率の低い脂肪族-芳香族ポリエステルなどが好ましい。下記に代
表的な物性を記載する。
通常、中間層/最外層の構成比は50/50、より好ましくは25/75、さらに好まし
くは15/85、特に好ましくは10/90が好ましい。中間層の比率が高くなると、生
分解性積層シートを打ち抜き加工する際、樹脂層が伸びてひげが出る状態となり好ましくない。また、中間層の比率が小さいと、接着強度を得るための効果が出ないことがあったり、厚みムラの制御が難しくなる虞がある。
本発明において押出しラミネートの加工温度、特にダイス直下での樹脂温度は押出し成形性と接着性との関係から任意に定められるが、通常300℃以下、好ましくは290℃以下、285℃以下である。一方下限の温度は190℃以上、より好ましくは230℃以上、より好ましくは260℃以上である。上限を超えると本発明の樹脂組成物(A’)の溶融粘度が低くなりすぎ、ネックインが大きくなったり、ラミネート加工する際、冷却ロールへの張り付きが多発し、成形が困難になることがある。また、下限を下回ると、押出し機のモータ負荷が大きくなり、装置の停止が起こる。あるいは、溶融膜の粘性が高くなり、基材への接着強度が低くなることがある。
本発明の生分解性積層シートは発泡層を有しても良いし、積層した樹脂層を発泡させてもよい。発泡層を設けることにより、断熱保温効果、衝撃吸収効果を付与することができる。発泡層は任意の手法で設定することができ、本発明の生分解性積層シートにおいては、基材に含まれる水分を加熱蒸発させることにより、樹脂層を発泡させることができる。具体的には発泡させようとする樹脂の融点近傍化で積層体を加熱オーブンに入れ、発泡層を付与することである。本発明では溶融張力を有する樹脂組成物(A’) が発泡性に優れた樹脂組成物である。樹脂組成物の物性等は[2−1]、[2−2]等に記載された各項目のいずれかに該当する範囲がこのましく、上限を超えると、水蒸気等のガスが膨張する工程で樹脂成分が伸びず、発泡性が悪くなったり、下限値を下回ると、特に張力が無いため、気泡を維持できなくなり割れてしまうことがある。
本発明に係る生分解性積層シート及びその製造過程の特徴は以下に示すような特性を示すことが好ましい。
生分解性積層シートはダイス出口から溶融膜の状態を目視で確認すると、溶融膜が透明で、ブツや異物、気泡がなく、またレゾナンスも極めて少ないことが好ましい。逆に溶融膜がブツや異物が多い、もしくは、気泡が多く膜割れが多発し、運転できない状態であることは好ましくない。
臭気については、本発明において成形加工時にて判断することができ、煙も少なく、刺激臭がないことが好ましい。逆に臭気や煙がひどく発生して成形性に深刻な問題がある場合は好ましくない。
つまり、本発明においてネックインの状況を確認は吐出 150Kg/hの状態でエアギャップ110mmにしたときの得られたフィルム巾とダイス巾の基準から算出することができる(ネックインの単位はmmとする)。通常、70mm以上から100mm未満、好ましくは、50mm以上70mm未満、より好ましくは、50mm未満である。100mm以上になると、生分解性積層シートの製品としての有効幅が小さいので、生産性が悪いことや基材巾の制限を受けることや、基材をトリミングすることによって基材のロスも大きくなる傾向がある。よって、ネックインの値が小さいことが好ましい。但し、このネックインの数値はダイス巾、エアギャップ、吐出量、引き取り速度等、樹脂の特性においてその数値が変わることがある。
次加工時の打ち抜きの際に打ち抜き片がブランク(打ち抜き片の外側)から離れず、次工程で繰り込み不良などでトラブルの原因となるからである。
(2次加工品)
本発明で得られた生分解性積層シートは各種包装資材や製袋、カップ、トレー、カートン等に2次加工が可能である。各種の加工は、従来の紙、プラスチック積層紙の場合と同じ方法、すなわち、包装資材としては三方シール自動製袋機、センターシール自動製袋機、スタンディングパウチ自動製袋機などの自動製袋機やピロー型自動充填包装機、三方シール充填包装機、四方シール充填包装機などの自動充填包装機を用いて行うことができ、製袋としては平袋、角底袋、亀の甲底袋などの各種形状に加工することができる。更に紙カップ成形機、打抜機、サック貼機、製函機等の装置を用いて加工することもできる。これらの加工機において生分解性積層シートの接着方法は公知の技術で採用されるが、一般的にヒートシール法、インパルスシール法、超音波シール法、高周波シール法、ホットエアシール法、フレームシール法などが採用される。
本発明にかかる生分解性積層シートは、加工することによって、包装容器資材、農業・土木・水産用資材などに用いられる。
[1−1.MFR及びMVR]
溶融流動体積であるMVR、及びMFRは、タカラ工業製メルトインデクサーを用い、JIS−K7210の方法に従って測定した。
6kgで測定した単位時間当たりの溶融流動体積(cm3/10分)をMVR(2.16
)とした。また、MVR(2.16)の値を、MVR(10.0)の値で除した値をMVR−Rとした。
末端に存在するカルボキシル基の量(μモル/g)は、脂肪族ポリエステル樹脂(A)をベンジルアルコールに溶解し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定することにより、測定した。
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂(A)の30℃における還元粘度(ηsp/c)は、ウベローデ粘度管を用いて測定した。具体的には、フェノール/テトラクロロエタン(1:1重量比)溶媒に、脂肪族ポリエステル樹脂(A)を0.5g/dlとなるように溶解させ、脂肪族ポリエステル樹脂(A)溶液の30℃での溶液粘度をウベローデ粘度管で測定した。
1H−NMRを用いて、末端ヒドロキシル基量、末端ビニル基量、脂肪族不飽和ジカル
ボン酸単位(8)及び(9)の定量、含まれる脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)を定量した。0.6mlの重クロロホルムに20mgのポリマーを溶解させた溶液を測定サンプルとし、ブルカー・バイオスピン社製Avance 400分光計を用い室温で1H
−NMRスペクトルを測定して定量した。フリップ角は45度、データの取り込み時間は4秒、待ち時間は6秒、積算回数は256回である。ウィンドウ関数にLB(Line Broadening)=0.1Hzの指数関数を用い、フーリエ変換処理をした。
脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端に存在するヒドロキシル基(即ち、末端ヒドロキシル基)は、1H−NMRを用いて、3.66ppm付近に出現する末端ヒドロキシル基
が直接結合する炭素原子上のメチレンプロトンのピークにより定量した。
脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端に存在するビニル基(即ち、末端ビニル基)の量
は、1H−NMRを用いて、5.15ppm付近、又は、5.78ppm付近に出現する
脂肪族ポリエステル樹脂(A)の末端に存在する二重結合を形成する炭素原子上のプロトンのピークにより定量した。
脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(8)の定量は、1H−NMRを用いて、6.85pp
m付近に出現する当該単位中の二重結合を形成する炭素原子上のプロトンのピークにより定量した。また、脂肪族不飽和ジカルボン酸単位(9)の定量は、1H−NMRを用いて、6.25ppm付近に出現する当該単位中の二重結合を形成する炭素原子上のプロトンのピークにより定量した。
脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位(3)の定量は、1H−NMRを用いて行った。当該
単位の有するヒドロキシル基がエステル結合を形成し分岐鎖を生じている場合、5.47ppm付近に、未反応の場合、4.49ppm付近に出現する当該単位中のメチンプロトンのピークにより定量した。
YI値は、ペレット状脂肪族ポリエステル樹脂(A)を内径30mm、深さ12mmの円柱状の粉体測定用セルに充填し、測色色差計Color Meter ZE2000(日本電色工業株式会社)を使用して、JIS K7105の方法に基づいて測定した。反射法により測定セルを90度ずつ回転させて4箇所測定した値の単純平均値として求めた。
溶融張力は、上述した(溶融張力)に記載の方法に従って測定した。
溶融粘度は、上述した(溶融粘度)に記載の方法に従って測定した。
ゲル分は、上述した(ゲル分)に記載の方法に従って測定した。
ダイス出口から溶融膜の状態の目視を実施した。
◎:溶融膜が透明で、ブツや異物、気泡がない正常な状態である。
またレゾナンスも極めて少ない。
○:溶融膜が透明で、ブツや異物、気泡が少なく、成形に問題ないレベルでレゾナンスも許容される範囲内である。
△:溶融膜が不透明で、ブツや異物が多い状態である。またレゾナンスも多い。
×:溶融膜がブツや異物が多いもしくは、気泡が多く膜割れが多発し、運転できない状態である。
本発明において成形加工時の臭気について判断した。
◎:煙も少なく、刺激臭がない。
○:煙も少なく、多少臭気の発生も認められるが特に問題にならない状態。
△:多少問題点はあるが成形可能なレベルである。
×:成形性に深刻な問題がある。
生分解性積層シートの厚みムラを考慮してトリミングを実施し、製品有効幅を測定した。本発明においてネックインの状況を確認は吐出 150Kg/hの状態でエアギャップ110mmにしたときの得られたフィルム巾とダイス巾の基準から算出した。ネックインの単位はmm。
◎:50mm未満。
○:50mm以上70mm未満。
△:70mm以上から100mm未満
×:100mm以上
本発明においての離ロール性はセミマット加工ロールで温度20度にて生分解性積層シートを製造したときの状況を確認した。
◎:離ロール性においてなんら問題にならない状態。
○:多少離ロール性に問題があり、生産速度180m/minまで加工できる状態。
△:ロールに張り付きが多少あるが生産可能な状態。
×:なんとか生産が可能である状態であるが、生産速度が100m/min以上にて、ロールに張り付き、基材が破断する状態。
本発明においてのモーター負荷は主モータ(最外層の樹脂の押出し機)での表示。
[1−16 生分解性積層シートの樹脂層の概観]
本発明において、得られた生分解性積層シートの樹脂層側を目視、手触りの感触による評価で確認した。
◎:冷却ロールの転写がされ、FEによる凹凸がまったくない状態。
○:冷却ロールの転写がされ、FEによる凹凸が少しある状態。
△:生分解性積層シートの樹脂層が冷却ロールからはがれるときにあとが付く状態であるが、特に問題のならない状態。
×:生分解性積層シートの樹脂層が冷却ロールからはがれるときに樹脂層が少し伸びた状態であり、接着強度が弱い状態。
樹脂層と紙基材間の接着強度を、剥離角度180°、剥離速度300mm/min、試験片幅15mmで剥離した時の強度で示し、また樹脂層と紙の剥離の様子を観察した。
◎:界面剥離せず、紙の凝集破壊がムラなく観測された。
○:実使用上問題ないレベルであるが、界面剥離せず、少しの紙剥けがある紙の凝集破壊が観測された
△:樹脂層と基材との接着強度は弱いレベルであり、界面剥離が観測され、しかも巾方向において、接着強度のムラが多い。
×:樹脂層と基材との接着強度は50g/15mm 以下で擬似接着の状態。
本発明において、打ち抜き性は文房具での穴あけパンチにより紙面からオス刃があたるようにして打ち抜き性を確認した。打ち抜き回数は20回実施した。
◎:樹脂層のひげが出ない状況。
○:樹脂層のひげが少し出る状況。
△:樹脂層のひげが全体的に出る状態で、20%以下で打ち抜き片がくっついている状態
×:樹脂層のひげが全体的に出る状態で、20%以上で打ち抜き片がくっついている状態
本発明の生分解性積層シートのヒートシール性は JIS Z 1526に準じてヒートシール強度を求めた。試験片の作成およびヒートシール強度の測定に関してはサンプルの状態調節として23℃ 50%RH下で1日以上静置したものを使用した。
試験片としては、樹脂層の膜圧が20μmの平坦部を使用し、縦、横15cmに切り出し、樹脂層部分をあわせるようにして一端をヒートシーラーにてヒートシールし、幅15mmの短冊形に切り出したものを用いた。この時フィルムの流れ方向に直角にシールしたものを縦シール強度とした。逆にフィルムの流れ方向に平行にシールしたものを横シール強度とした。
ヒートシールは、シールバー幅5mmの片面加熱バーシーラーを使用して、シール温度は任意とし、シール圧力0.4MPa、シール時間1秒で行い、シール部が完全接着した
温度を記入した。ここで言う完全密着とは樹脂面同士の界面剥離ではなく、繊維剥離も一部見られるような状態であることを言う。あるいは高温領域(明らかに完全接着)でヒートシール強度が飽和開始した温度である。
脂肪族ポリエステル樹脂(A)としては、以下に記載の触媒を用いて得られた、以下の3種類を用いた。
撹拌装置付き500mlのガラス製ナス型フラスコに、酢酸マグネシウム四水和物を62.0g入れ、更に250gの無水エタノール(純度99%以上)を加えた。更にエチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合重量比は45:55)を35.8g加え、23℃で撹拌を行った。15分後に酢酸マグネシウムが完全に溶解したことを確認後、テトラ−n−ブチルチタネートを75.0g添加した。更に10分間撹拌を継続し、均一混合溶液を得た。
[2−2−1.脂肪族ポリエステル樹脂(A)(A−1)の製造(製造例1)]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、原料としてコハク酸100.3重量部、1,4−ブタンジオール99.5重量部、リンゴ酸0.37重量部を仕込み、窒素−減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。系内を撹拌しながら1時間かけて230℃まで昇温し、この温度で1時間反応させた。その後、上記の触媒溶液を添加した。添加量は、得られる脂肪族ポリエステル樹脂(A)の重量に対して、チタン原子が50ppmとなる量とした。280分かけて250℃まで昇温し、同時に0.7hPaまで減圧し、減圧開始から5.6時間反応させ脂肪族ポリエステル樹脂(A)(A−1)を得た。
常圧から2hPaまでの減圧平均速度を12.8hPa/分、反応系内を100hPaと10hPaとの間で圧力を変化させる際の重合体温度の低下量が7.3℃であり、減圧開始から5.2時間反応させたこと以外は製造例1と同一の条件で製造を行い、脂肪族ポリエステル樹脂(A)(A−2)を得た。
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧用排気口を備えた反応容器に、原料としてコハク酸100.3重量部、1,4−ブタンジオール88.8重量部、リンゴ酸0.37重量部並びに触媒として二酸化ゲルマニウムを予め0.98重量%となるように溶解させた88%乳酸水溶液5.4重量部を仕込み、窒素−減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。系内を撹拌しながら1時間かけて220℃に昇温し、この温度で1時間反応させた。次に、160分かけて230℃まで昇温し、同時に0.7hPaまで減圧し、減圧開始から5.4時間反応させ脂肪族ポリエステル樹脂(A)(A−3)を得た。
有機過酸化物(B)としては、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン(日本油脂製パーヘキサ25B;分子式 C16H34O4、分子量290.45
)を用いた。
[製造例4]
脂肪族ポリエステル樹脂(A)(A−1)100重量部と有機過酸化物(B)0.0001重量部とを、ヘンシェルミキサーにて混合した(表−1を参照)。得られた混合物を2軸押出混合機を用いて温度190℃、スクリュー回転数150rpmにて溶融混練し、ストランドを水冷し切断することで、白色の樹脂組成物(A’)を得た。その後、樹脂組成物(A’)のペレットを70℃、窒素雰囲気下で8時間乾燥を行なった。樹脂組成物(A’)(A’−1)の物性を測定したところ、表−2、表−3のようになった。
製造例4と同様に有機過酸化物(B)の配合量を表−1に記載した量に変更して製造し、樹脂組成物(A’)(A’−2〜A’−5、A’-7,A’-8)を得た。物性値を表−1〜表−3に示した。
用いた脂肪族ポリエステル樹脂(A)を脂肪族ポリエステル樹脂(A)(A−2)、有機過酸化物(B)の配合量を0.0015重量部とした以外は、製造例4と同様の方法で製造し、樹脂組成物(A’)(A’−6)を得た。物性値を表−1〜表−3に示した。
[実施例1]
製造例4の樹脂組成物(A’―1)に酸化防止剤(Irganox1330 500ppm)を含むようにして、スクリュウ径40mmΦの単軸押出機に幅360mmのハンガーコート型のTダイを用い、シリンダー設定温度をC1(ホッパー側温度)230℃、C2(ダイス側温度)280℃、ダイス部温度(端250℃、中央270℃、端250℃)に設定し、樹脂を押出し、押出機回転数100rpmで吐出一定とし溶融膜の安定を待った。安定後、ダイス中央部直下の樹脂温度(265℃)、両端の樹脂温度(250℃)計測し、膜安定性、および臭気を観察した。基材として板紙(250g/m2)を低速から繰り出し、溶融樹脂を積層させた。徐々に加工速度を上げ100m/minで運転した。基材にはコロナ処理を施し、これに繰り出し速度および押出機回転数、ダイス温度(両端部、中央部)を微調整しながら膜厚20μm(巾方向で3箇所平均、23μm、20μm、22μm)となるように樹脂の溶融膜を積層することによって生分解性積層シートを得た。エアギャップは110mmとし、冷却ロールにはセミマットロールを使用し、冷却温度を20℃とし、ニップロール圧は0.4MPaに設定した。ラミネート加工性に関して溶融膜概観、ネックイン、離ロール性、モータ負荷(%)、ラミネート品の概観、巾方向の厚みムラ、厚み、接着強度およびその剥離状態、ヒートシール性、打ち抜き性について表-4に記載した。
実施例1と同様な方法で上記の製造例で合成した樹脂組成物(A’―2〜A’―6)に変更して基材上に樹脂組成物を積層させた。各実施例においては加工性を考慮し、樹脂温度を変更させた。結果を表-4に記載した。
製造例8の樹脂組成物(A’―5)と製造例1の脂肪族ポリエステル(A―1)を8:2でドライブレンドし、酸化防止剤(Irganox1330 500ppm)を含むよ
うにして、スクリュウ径40mmΦの単軸押出機に幅360mmのハンガーコート型のTダイを用い、シリンダー設定温度をC1(ホッパー側温度)230℃、C2(ダイス側温度)280℃、ダイス部温度(端250℃、中央270℃、端250℃)に設定し、樹脂を押出し、押出機回転数100rpmで吐出一定とし溶融膜の安定を待った。安定後、ダイス中央部直下の樹脂温度(265℃)、両端の樹脂温度(250℃)を計測し、膜安定性、および臭気を観察した。基材として板紙(250g/m2)を低速から繰り出し、溶融樹脂を積層させた。徐々に加工速度を上げ100m/minで運転した。基材にはコロナ処理を施し、これに繰り出し速度および押出機回転数、ダイス温度(両端部、中央部)を微調整しながら膜厚22μm(巾方向で3箇所平均、23μm、22μm、22μm)の生分解性積層シートを得た。結果を表―4 に示した。
実施例7の樹脂組成物と製造例1の脂肪族ポリエステルのブレンド比率を8:2から5:5に変更してラミネート生分解性積層シートを得た。結果を表―4に示す。
実施例7の脂肪族ポリエステル(A―1)を脂肪族ポリエステル(A―2)に変更した。
また、分子量が低いため、加工条件として温度を240℃に変更して、実施した。
結果を表―4に示す。
2種2層共押出成形機(ダイス幅;360mm、マルチマンニホールドタイプ共押出ラミネーター)を用いて生分解性積層シートを速度100m/分で作製した。中間層にAZ71TD,最外層に製造例8の樹脂組成物(A’―5)と製造例1の脂肪族ポリエステル
(A―1)を8:2でドライブレンドし、酸化防止剤(Irganox1330 500ppm)を含むようにして、シリンダー設定温度をC1(ホッパー側温度)230℃、C2(ダイス側温度)280℃、ダイス部温度(端250℃、中央270℃、端250℃)に設定し、吐出一定とし溶融膜の安定を待った。安定後、ダイス中央部直下の樹脂温度(265℃)、両端の樹脂温度(250℃)計測し、膜安定性、および臭気を観察した。基材として板紙(250g/m2)を低速から繰り出し、溶融樹脂を積層させた。徐々に加工速度を上げ100m/minで運転した。基材にはコロナ処理を施し、これに繰り出し速度および押出機回転数、ダイス温度(両端部、中央部)を微調整しながら膜厚25μm(巾方向で3箇所平均、26μm、24μm、25μm)となるように樹脂の溶融膜を積層することによって生分解性積層シートを得た。また、樹脂層の構成比率は中間層が6μであった。エアギャップは110mmとし、冷却ロールにはセミマットロールを使用し、冷却温度を20℃とし、ニップロール圧は0.4MPaに設定した。ラミネート加工性に関して溶融膜概観、ネックイン、離ロール性、モータ負荷(%)、ラミネート品の概観、巾方向の厚みムラ、厚み、接着強度およびその剥離状態、ヒートシール性、打ち抜き性について表―4に記載した。
実施例10の中間層にポリブチレンスクシネートアジペート共重合体を6μとして生分解性積層シートを得た。結果は表―4に示す。
実施例1と同様に、樹脂層を脂肪族ポリエステル(A―3)として生分解性積層シートを得た。
結果を表-4に示すが、各実施例と比較すると、脂肪族ポリエステルの分岐構造が少な
いため、成形性を向上させる因子である溶融張力が足りなく、各実施例と比較しネックイン、離ロール性が著しく悪化していることが分る。
実施例9と同様な条件にて、樹脂層を脂肪族ポリエステル(A―2)として生分解性積層シートを得た。成形性が向上する脂肪族ポリエステル樹脂組成物(A’)をブレンドした実施例9と比較するとネックインの悪化と離ロール性が悪化し、連続して運転するのが困難であった。
実施例1と同様に、製造例10の脂肪族ポリエステル樹脂組成物(A’―7)に変更し生分解性積層シートを得た。
各実施例を比較するとネックインや離ロール性や接着強度が悪化していることが分る。
実施例1と同様に製造例11の脂肪族ポリエステル樹脂組成物(A’-8)に変更し生
分解性積層シートを得た。
各実施例を比較するとモータ負荷や溶融膜の概観不良やラミネート品の概観不良、さらに接着強度の低下が観測された。
[実施例12]
実施例4で得た生分解性積層シートを120℃のオーブンにいれ、5分間保持し、その後、発泡状況を確認すると、樹脂層に発泡層が形成された。
比較例1と4で得た生分解性積層シートを実施例12の方法で発泡性を確認すると、比較例1の生分解性積層シートは穴が開いた状態となり、気泡を保持できていない状態であった。比較例4の生分解性積層シートは、発泡せずに基材層と樹脂層が剥離した状態となった。
が可能である。具体例としては、包装容器資材、農業・土木・水産用資材に広く利用されるものである。
Claims (5)
- 下記式(1)で表される脂肪族ジカルボン酸単位と、下記式(2)で表される脂肪族ジオール単位と、下記式(3)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位及び下記式(4)で表される脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位からなる群より選ばれる1種以上の脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位と、下記式(5)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位、下記式(6)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位及び下記式(7)で表される脂肪族不飽和ジカルボン酸単位からなる群より選ばれる1種以上の脂肪族不飽和ジカルボン酸単位とを少なくとも含む脂肪族ポリエステル樹脂と有機過酸化物を含有した樹脂組成物を基材に積層してなる生分解性積層シートであって、
該脂肪族ポリエステルに含まれる該式(3)、該式(4)、該式(5)、該式(6)及び該式(7)で表される単位の合計量が、該脂肪族ポリエステル樹脂に含まれる全単位の合計量100モル%に対して、0.0010モル%以上0.50モル%以下、該式(3)及び該式(4)で表される単位の合計が、該式(5)、該式(6)及び該式(7)で表される単位の合計に対するモル比として、1.0以上7.0以下であって、且つ有機過酸化物が該脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.0001重量部以上0.06重量部以下の割合で混合されていることを特徴とする生分解性積層シート。
(式中、R1は、炭素数が0〜40の脂肪族飽和炭化水素基を表す。)
(式中、R2は、炭素数が2〜10の脂肪族炭化水素基を表す。)
(式中、R3は、炭素又は炭素数2〜20の脂肪族炭化水素基を表す。)
(式中、R4は、炭素又は炭素数2〜20の脂肪族炭化水素基を表す。)
(式中、R5は、一つ以上の二重結合を有する炭素数2〜20の脂肪族炭化水素基を表す
。)
(式(6)及び式(7)は、ともに二重結合に関する幾何異性体であって、式(6)はトランス型、式(7)はシス型を表す。r及びsは、それぞれ独立に、0〜17の整数を表す。R8は、水素又は炭素数が1〜17の脂肪族炭化水素基を表す。) - 該有機過酸化物が、ケトンパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイドからなる群より選ばれる1種以上の化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の生分解性積層シート。
- 基材が、紙、セロハン、不織布、ポリ乳酸フィルム、ポリグリコール酸フィルムから選ばれる少なくとも1種を含むものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記
載の生分解性積層シート。 - 請求項1〜4のいずれか一項の記載の積層体を加工した紙製袋、紙製容器、紙製箱。
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