JP2013545867A - ポリ乳酸樹脂組成物および包装用フィルム - Google Patents
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Abstract
前記ポリ乳酸樹脂組成物は、所定のポリ乳酸繰り返し単位を含むハードセグメントと、ウレタン結合を媒介として一定のポリエーテル系ポリオール繰り返し単位らが線状連結されているポリウレタンポリオール繰り返し単位を含むソフトセグメントとを含むポリ乳酸樹脂;および所定含量の酸化防止剤を含む。
【選択図】なし
Description
前記ポリ乳酸繰り返し単位の形成のための単量体添加量に対して、100〜1,500ppmwの含量で酸化防止剤を含むポリ乳酸樹脂組成物を提供する:
前記ポリ乳酸繰り返し単位の形成のための単量体添加量に対して、100〜1,500ppmwの含量で酸化防止剤を含むポリ乳酸樹脂組成物が提供される:
[一般式1]
ポリ乳酸繰り返し単位(L)−Ester−ポリウレタンポリオール繰り返し単位(E−U−E−U−E)−Ester−ポリ乳酸繰り返し単位(L)
前記一般式1中、前記Eは、ポリエーテル系ポリオール繰り返し単位を示し、Uは、ウレタン結合を示し、Esterは、エステル結合を示す。
[発明の効果]
上述したように、本発明によれば、ポリ乳酸樹脂特有の生分解性を示しながらも、最適化した柔軟性およびスチフネスと、優秀な機械的物性、耐熱性、透明性、耐ブロッキング性およびフィルム加工性などを示すポリ乳酸樹脂および包装用フィルムが提供され得る。したがって、このようなポリ乳酸樹脂および包装用フィルムを多様な分野の包装用材料として好ましく適用して原油由来樹脂から得られた包装用フィルムを代替することができ、環境汚染の防止に大きく寄与することができる。
◎:溶融点度が良好であって冷却ドラムに巻取が良好である
○:溶融点度が若干低くて難しいが巻取は可能である
×:溶融点度が非常に低くて巻取が不可能である
(10)初期引張強度(kgf/mm2)MD、TD:長さ150mm、幅10mmのフィルムサンプルを温度20℃、湿度65%RHの雰囲気で24時間熟成し、ASTM D638に準じてUTM(製造会社:INSTRON)万能試験器を使用して延伸速度300mm/分、グリップ間距離100mm条件で引張強度を測定した。合計5回の試験の平均値を結果値で表示した。フィルムの長さ方向をMD、幅方向をTDで表示した。
◎:波紋(横線)発生なし
○:3個以内の波紋(横線)発生
×:5個以上の波紋(横線)発生
(16)100℃重量変化率(%):事前にフィルムサンプルを温度23℃、湿度65%RHの雰囲気で24時間熟成し、熱処理前の重量を測定した。以降、100℃の熱風オーブン中で60分間処理した後、再び処理前と同一の条件で熟成を実施した後、重量を測定した。熱処理の前後での重量変化に対する処理前の重量比率で結果値を算出した。
◎:ピンホールおよびブリードアウト発生なし
○:ピンホール5個以内またはブリードアウトの発生があるが、激しくない
×:ピンホール5個以上またはブリードアウトの発生が激しい
(18)ヘーズ(%)および透過率(%):事前にフィルムサンプルを温度23℃、湿度65%RHの雰囲気で24時間熟成し、JIS K7136に準じてHaze meter(モデル名:日本NDH2000)を利用して異なる部分3ヶ所に対して測定して平均値を結果値で算出した。
◎:変化なし
○:若干の表面変化あり(5%以下)
×:5%超過剥離
(20)フィルムの黄変着色度:フィルムサンプルを破砕機で粉砕して120℃で除湿乾燥および結晶化した後、小型シングルスクリュー押出機(Haake社、Rheomics 600 extruder)により約200℃で溶融し、再びチップ(chip)化した。前記フィルム加工前/後のチップのColor−b値の差を測定して次の基準により黄変着色度を評価した。
◎:2以下であって黄変が殆どない
○:5以下であって黄変が若干発生する
×:5超過であって黄変の発生が激しい
下記の実施例および比較例で使用された原料は次の通りである:
1.ポリエーテル系ポリオール繰り返し単位(または(共)重合体)またはその対応物質
−PPDO 2.4:ポリ(1,3−プロパンジオール);数平均分子量2,400
−PPDO 2.0:ポリ(1,3−プロパンジオール);数平均分子量2,000
−PPDO 1.0:ポリ(1,3−プロパンジオール);数平均分子量1,000
−PTMEG 3.0:ポリテトラメチレングリコール;数平均分子量3,000
−PTMEG 2.0:ポリテトラメチレングリコール;数平均分子量2,000
−PTMEG 1.0:ポリテトラメチレングリコール;数平均分子量1,000
−PEG 8.0:ポリエチレングリコール;数平均分子量8,000
−PBSA 11.0:1,4−ブタンジオールおよび琥珀酸とアジピン酸の縮合体から作られた脂肪族ポリエステルポリオール;数平均分子量11,000
2.ジイソシアネート化合物(あるいは3官能以上のイソシアネート化合物)
−HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート
−D−L75:Bayer社のDesmodur L75(TRIMETHYLOL PROPANE+3トルエンジイソシアネート)
3.ラクチド単量体
−L−ラクチドまたはD−ラクチド:光学純度99.5%以上のPurac社製品
4.酸化防止剤など
−TNPP:Tris(nonylphenyl) phosphite
−U626:Bis(2,4−di−tbutylphenyl)Pentaerythritol Diphosphite
−S412:Tetrakis[methane−3−(laurylthio)propionate]methane
−PEPQ:(1,1’−Biphenyl)−4,4’−Diylbisphosphonous acid tetrakis[2,4−bis(1,1−dimethylethyl)phenyl]ester
−I−1076:octadecyl 3−(3,5−di−tert−butyl−4−hydroxyphenyl)propionate
−O3:Bis[3,3−bis−(4’−hydroxy−3’−tert−butyl−phenyl)butanoicacid]glycol ester
A.ポリ乳酸樹脂A〜Jの製造
窒素ガス導入管、攪拌機、触媒投入口、流出コンデンサと真空システムを装着した8リットルの反応器に、下記表1に示したような成分および含量の反応物を触媒と共に充填させた。触媒としては、全体反応物含量対比130ppmwのジブチルスズジラウレート(Dibutyltin Dilaurate)を使用した。窒素気流下で反応器温度70℃で2時間ウレタン反応を進行し、4kgのL−(またはD−)ラクチドを投入して窒素フラッシング(Flushing)を5回実施した。
窒素ガス導入管、攪拌機、触媒投入口、流出コンデンサと真空システムを装着した8リットルの反応器に、下記表1に示したようなポリオールと4kgのL−ラクチドを投入し、 窒素フラッシングを5回実施した。150℃まで昇温してL−ラクチドを完全溶解し、触媒投入口を通じて触媒Tin 2−ethylhexylate 120ppmwをトルエン500mlで希釈して反応容器内に添加した。次に、1kgの窒素加圧状態で185℃で2時間反応を進行し、リン酸200ppmwを触媒投入口で添加および15分間混合して残留触媒を不活性化させた。0.5torrに到達するまで真空反応を通じて未反応L−ラクチドを除去した。得られた樹脂の分子量、TgおよびTmなどを測定して表1に示した。
窒素ガス導入管、攪拌機、触媒投入口、流出コンデンサと真空システムを装着した8リットルの反応器に、下記表1に示したような6gの1−ドデカノール(Dodecanol)と4kgのL−ラクチドを投入し、窒素フラッシングを5回実施した。150℃まで昇温してL−ラクチドを完全溶解し、触媒投入口を通じて触媒Tin 2−ethylhexylate 120ppmwをトルエン500mlで希釈して反応容器内に添加した。次に、1kgの窒素加圧状態で185℃で2時間反応を進行し、リン酸200ppmwを触媒投入口で添加および15分間混合して残留触媒を不活性化させた。0.5torrに到達するまで真空反応を通じて未反応L−ラクチドを除去した。分子量、TgおよびTmなどを測定して表1に示した。
窒素ガス導入管、攪拌機、触媒投入口、流出コンデンサと真空システムを装着した8リットルの反応器に、下記表1に示したようなPBSAポリオールとHDIを投入して窒素フラッシングを5回実施した。触媒としては、全体反応物含量対比130ppmwのジブチルスズジラウレートを使用した。窒素気流下で反応器温度190℃で2時間ウレタン反応を進行し、4kgのL−ラクチドを投入し、窒素雰囲気で190℃でL−ラクチドを完全溶解し、触媒投入口を通じて全体反応物含量対比付加重合触媒Tin 2−ethylhexylate 120ppmwとEsterおよび/またはEster amide交換触媒としてジブチルスズジラウレート 1,000ppmwをトルエン500mlで希釈して反応容器内に添加した。1kgの窒素加圧状態で190℃で2時間反応を進行し、リン酸200ppmwを触媒投入口で添加および15分間混合して残留触媒を不活性化させた。次に、0.5torrに到達するまで真空反応を通じて未反応L−ラクチド(最初投入量の約5重量%)を除去した。得られた樹脂の分子量、TgおよびTmなどを測定して表1に示した。
窒素ガス導入管、攪拌機、触媒投入口、流出コンデンサと真空システムを装着した8リットルの反応器に、下記表1に示したようなPEGと3.6kgのL−ラクチドと0.4kgのD−ラクチドを投入して窒素フラッシングを5回実施した。150℃まで昇温してラクチドを完全溶解し、触媒投入口を通じて触媒Tin 2−ethylhexylate 120ppmwをトルエン500mlで希釈して反応容器内に添加した。次に、1kgの窒素加圧状態で185℃で2時間反応を進行し、リン酸200ppmwを触媒投入口で添加および15分間混合して残留触媒を不活性化させた。0.5torrに到達するまで真空反応を通じて未反応L−ラクチド(最初投入量の約5重量%)を除去した。その後、触媒投入口を通じて下記表1に示したようなHDIと触媒130ppmwのジブチルスズジラウレート120ppmwをトルエン500mlで希釈して反応容器内に添加した。窒素雰囲気下で190℃で1時間反応を進行し、得られた樹脂の分子量、TgおよびTmなどを測定して表1に示した。
窒素ガス導入管、攪拌機、触媒投入口、流出コンデンサと真空システムを装着した8リットルの反応器に、下記表1に示したようなPEGと3.6kgのL−ラクチドと0.4kgのD−ラクチドを投入して窒素フラッシングを5回実施した。150℃まで昇温してラクチドを完全溶解し、触媒投入口を通じて触媒Tin 2−ethylhexylate 120ppmwをトルエン500mlで希釈して反応容器内に添加した。次に、1kgの窒素加圧状態で185℃で2時間反応を進行し、リン酸200ppmwを触媒投入口で添加および15分間混合して残留触媒を不活性化させた。0.5torrに到達するまで真空反応を通じて未反応L−ラクチド(最初投入量の約5重量%)を除去した。その後、触媒投入口を通じて下記表1に示したようなD−L75と触媒130ppmwのジブチルスズジラウレート120ppmwをトルエン500mlで希釈して反応容器内に添加した。窒素雰囲気下で190℃で1時間反応を進行し、得られた樹脂の分子量、TgおよびTmなどを測定して表1に示した。
前記A〜Fで製造されたポリ乳酸樹脂を80℃で6時間1torrの真空雰囲気で減圧乾燥した後、Tダイ(die)を装着した直径30mmのシングルスクリュー押出機で表2に示す押出温度条件でシート状で押出した。5℃に冷却したドラム(drum)上に静電印加キャスト(cast)して未延伸フィルムを製作した。この未延伸フィルムを表2に示す延伸条件で加熱ロールの間で長さ方向に3倍延伸した後、長さ方向に延伸されたフィルムをクリップ(clip)で固定し、テンター(Tenter)内に導いて幅方向に4倍延伸し、幅方向に固定した状態で120℃、60秒間の熱処理を進行した。これによって、厚さ20umの2軸延伸ポリ乳酸樹脂フィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表2に共に示した。
表2に示す樹脂混合物またはポリオールを80℃で6時間1torrの真空雰囲気で減圧乾燥した後、2軸混練押出機で190℃の温度で溶融混練してチップ化した組成物を得た。この組成物を80℃で6時間1torrの真空雰囲気で減圧乾燥した後、前記Gの方法と同一に厚さ20umの2軸延伸ポリ乳酸樹脂フィルムを製造して評価結果を表2に共に示した。
Claims (15)
- 下記化学式1のポリ乳酸繰り返し単位を含むハードセグメントと、
下記化学式2のポリエーテル系ポリオール繰り返し単位らがウレタン結合を媒介として線状連結されているポリウレタンポリオール繰り返し単位を含むソフトセグメントとを含むポリ乳酸樹脂;および
前記ポリ乳酸繰り返し単位の形成のための単量体添加量に対して、100〜1,500ppmwの含量で酸化防止剤を含むポリ乳酸樹脂組成物:
- 前記ポリ乳酸樹脂は、50,000〜200,000の数平均分子量および100,000〜400,000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリ乳酸樹脂は、25〜55℃のガラス転移温度(Tg)と160〜178℃の溶融温度(Tm)を有する、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリエーテル系ポリオール繰り返し単位らは、その末端のヒドロキシ基とジイソシアネート化合物の反応で形成されたウレタン結合を媒介として線状連結されてポリウレタンポリオール繰り返し単位をなしている、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリ乳酸樹脂は、前記ハードセグメントに含まれているポリ乳酸繰り返し単位の末端カルボキシ基が前記ポリウレタンポリオール繰り返し単位の末端ヒドロキシ基とエステル結合で連結されたブロック共重合体を含む、請求項4に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリ乳酸樹脂は、前記ブロック共重合体;および前記ポリウレタンポリオール繰り返し単位と結合されていないポリ乳酸繰り返し単位を含む、請求項5に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリエーテル系ポリオール繰り返し単位は、450〜9,000の数平均分子量を有する、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリエーテル系ポリオール繰り返し単位らの末端ヒドロキシ基:ジイソシアネート化合物のイソシアネート基の反応モル比が1:0.50〜1:0.99である、請求項4に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリ乳酸樹脂は、その100重量部に対して、前記ハードセグメントの80〜95重量部と、ソフトセグメントの5〜20重量部を含む、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 6未満のcolor−b値を示す、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記ポリ乳酸樹脂の重量に対して、1重量%未満の単量体が残留する、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 前記酸化防止剤は、ヒンダードフェノール(Hindered phenol)系酸化防止剤、アミン(amine)系酸化防止剤、チオ(thio)系酸化防止剤およびホスファイト(phosphite)系酸化防止剤からなる群より選択された1種以上の酸化防止剤を含む、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物。
- 請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物を含む包装用フィルム。
- 5〜500μmの厚さを有する、請求項13に記載の包装用フィルム。
- 長さおよび幅方向のヤング率の合計が350〜750kgf/mm2であり、初期引張強度が10kgf/mm2以上であり、100℃の熱風オーブンで1時間処理した時の重量変化率が0.01〜3.0wt%であり、ヘーズが3%以下であり、透過率が85%以上である、請求項13に記載の包装用フィルム。
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