JP2015044960A - Polylactic resin and manufacturing method thereof - Google Patents

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田中 毅
Takeshi Tanaka
毅 田中
健 須藤
Takeshi Sudo
健 須藤
熊澤 貞紀
Sadanori Kumazawa
貞紀 熊澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polylactic resin containing no phosphorus compound.SOLUTION: There is provided a polylactic resin containing no phosphorus compound and having the temperature-falling crystallization temperature (Tc) observed by using differential scanning calorimeter (DSC) when raising the temperature from 30°C to 250°C at the rate of temperature raise of 20°C/min., holding at 250°C for 3 min. and then falling the temperature from 250°C to 30°C at the rate of temperature falling of 20°C/min. in the range of 145 to 175°C, and the weight loss rate by using thermogravimetry (TGA) when raising the temperature from 30°C to 240°C at the rate of temperature raise of 200°C/min. and then holding at 240°C for 30 min. in the range of 0.001 to 0.040 wt.%/min. The invention can provide a polylactic resin excellent in heat resistance and a molding cycle property during melt processing and further a low environmental load property.

Description

本発明は、高い結晶性化特性を持ち、環境への負荷が少ない金属フリーおよびリンフリーであるポリ乳酸樹脂およびそれを効率的に製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a polylactic acid resin that has high crystallization characteristics and has a low environmental burden and is metal-free and phosphorus-free, and a method for efficiently producing the same.

近年、環境保全の観点から、植物を原料とするポリ乳酸樹脂が注目されている。ポリ乳酸は実用上溶融成形可能な高分子であり、生分解性の特徴を有することから、使用した後は自然環境中で分解して炭酸ガスや水として放出される生分解性高分子としての開発が進められてきた。一方、近年では、ポリ乳酸自身が二酸化炭素や水を起源とする再生可能資源(バイオマス)を原料としているため、使用後に二酸化炭素が放出されたとしても地球環境中における二酸化炭素は増減しないというカーボンニュートラルの性質が注目され、環境低負荷材料としての利用が期待されている。さらに、ポリ乳酸のモノマーである乳酸が、微生物を利用した発酵法により安価に製造されつつあるため、ポリ乳酸は、石油系プラスチック製の汎用ポリマーの代替素材としても検討されるようになってきた。   In recent years, from the viewpoint of environmental conservation, polylactic acid resins made from plants have attracted attention. Polylactic acid is a polymer that can be melt-molded practically and has biodegradable characteristics. Therefore, it is a biodegradable polymer that decomposes in the natural environment and is released as carbon dioxide or water after use. Development has progressed. On the other hand, in recent years, polylactic acid itself is made from renewable resources (biomass) originating from carbon dioxide and water, so carbon that does not increase or decrease in the global environment even if carbon dioxide is released after use. Neutral properties have attracted attention and are expected to be used as environmentally friendly materials. Furthermore, since lactic acid, which is a monomer of polylactic acid, is being manufactured at low cost by fermentation using microorganisms, polylactic acid has been studied as an alternative material for general-purpose polymers made of petroleum-based plastics. .

このような性質から、ポリ乳酸は溶融成形体として幅広い実用化が試みられているものの、石油系プラスチックに比較すると耐熱性や耐久性が低く、結晶化速度が小さいため生産性にも劣っており、実用化の範囲は大幅に限定されているのが現状である。また、ポリ乳酸成形体に対して、耐熱性向上のために熱処理等の結晶化処理を行う必要があり、生産性が低下する問題があることから、耐熱性に優れるポリ乳酸成形体が望まれている。   Because of these properties, polylactic acid has been widely used as a melt-molded product, but its heat resistance and durability are low compared to petroleum plastics, and its crystallization speed is low, so it is inferior in productivity. Currently, the scope of practical use is greatly limited. In addition, it is necessary to perform a crystallization treatment such as heat treatment for improving the heat resistance of the polylactic acid molded body, and there is a problem that the productivity is lowered. Therefore, a polylactic acid molded body having excellent heat resistance is desired. ing.

このような問題点を解決する手段の一つとして、ポリ乳酸ステレオコンプレックスの利用が注目されている。ポリ乳酸ステレオコンプレックスは、光学活性なポリ−L−乳酸(以下、PLLAと称する)とポリ−D−乳酸(以下、PDLAと称する)を混合することにより形成される。このようなポリ乳酸ステレオコンプレックスの融点は、ポリ乳酸ホモポリマーの融点170℃に比較して30〜60℃高い200〜230℃に達する。そこで、この性質を利用して、高融点かつ高結晶性の繊維、樹脂成型品、およびフィルム等への、ポリ乳酸ステレオコンプレックスの適用が試みられている。特に、結晶化速度の速いポリ乳酸ステレオコンプレックスは耐熱性、成形サイクル性に優れるため、その開発が求められていた。   As one means for solving such problems, the use of a polylactic acid stereocomplex has attracted attention. The polylactic acid stereocomplex is formed by mixing optically active poly-L-lactic acid (hereinafter referred to as PLLA) and poly-D-lactic acid (hereinafter referred to as PDLA). The melting point of such a polylactic acid stereocomplex reaches 200 to 230 ° C., which is 30 to 60 ° C. higher than the melting point 170 ° C. of the polylactic acid homopolymer. Therefore, using this property, attempts have been made to apply polylactic acid stereocomplexes to high melting point and highly crystalline fibers, resin molded products, films and the like. In particular, a polylactic acid stereocomplex having a high crystallization rate is excellent in heat resistance and molding cycle property, and therefore development thereof has been demanded.

一方で、ポリ乳酸ステレオコンプレックス製造時における触媒が残存することで、これら特性が悪化することが懸念されている。そのため、リン系化合物などの触媒失活剤、可塑剤、核剤を混合することにより、特性改善が試みられている。しかし、リン系化合物の使用は、燃焼時に有毒なホスフィンガスが発生すること、動物実験で強い生体有害性を示すこと、また焼却・埋立て処分後に、リン化合物が雨水によって河川へ流れるため、環境汚染の原因となることなどからも人体や環境に負荷がかかることとなる。そのため、ポリマー材料では、リンフリー化が求められている。   On the other hand, there is a concern that these characteristics deteriorate due to the remaining catalyst during the production of the polylactic acid stereocomplex. Therefore, improvement of characteristics has been attempted by mixing a catalyst deactivator such as a phosphorus compound, a plasticizer, and a nucleating agent. However, the use of phosphorus compounds causes toxic phosphine gas at the time of combustion, shows strong biological harm in animal experiments, and phosphorus compounds flow into rivers by rainwater after incineration and landfill disposal. The load on the human body and the environment is also caused by contamination. Therefore, the polymer material is required to be phosphorus-free.

特許文献1には、直接重合により得られたPLLAおよびPDLAを溶融混合後、固相重合することによって、高い結晶性を達成している。しかし、残存する金属触媒によって、熱処理時の溶融滞留安定性が悪く、耐熱性および成形サイクル性に劣ることが課題である。   In Patent Document 1, high crystallinity is achieved by melt-mixing PLLA and PDLA obtained by direct polymerization and then solid-phase polymerization. However, the remaining metal catalyst has a problem of poor melt residence stability during heat treatment and poor heat resistance and molding cycle performance.

また、特許文献2では、金属触媒を含まずに、高分子量体のポリ乳酸樹脂を得る方法が知られているが、ステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂ではなく、かつ製造工程時間が長く、効率的にポリ乳酸樹脂を製造することができないため、耐熱性に乏しく、用途適用範囲は限定的であった。   Further, Patent Document 2 discloses a method for obtaining a high molecular weight polylactic acid resin without containing a metal catalyst. However, it is not a stereocomplex polylactic acid resin and has a long production process time. Since the lactic acid resin cannot be produced, the heat resistance is poor and the application range is limited.

一方、特許文献3,4では、リン酸エステル金属塩および/またはリン化合物などの添加剤を用いることによって、高い降温結晶化温度と溶融滞留安定性を達成しているが、リン系化合物を含むことで環境への負荷が生じることが課題であった。   On the other hand, Patent Documents 3 and 4 achieve high temperature-falling crystallization temperature and melt residence stability by using an additive such as a phosphoric acid ester metal salt and / or a phosphorus compound. The problem was that this caused an environmental load.

特開2006−307071号公報JP 2006-307071 A 特開2000−302852号公報JP 2000-302852 A 特開2012−1618号公報JP 2012-1618 A 特開2010−260899号公報JP 2010-260899 A

ポリ乳酸樹脂は、フィルム、シート、繊維および射出成形品などに成形加工し利用することができる。   The polylactic acid resin can be molded and used for films, sheets, fibers, injection-molded products, and the like.

直接重縮合法と固相重合を組み合わせた製造方法を用いた場合は、高分子量のポリ乳酸樹脂を得ることができるものの、金属触媒が必要であり、さらに溶融加工時の安定性に優れたポリ乳酸樹脂を得ることはできなかった。一方、リン化合物を用いた場合は、触媒を失活し、溶融加工時の安定性に優れたポリ乳酸樹脂を得ることができるものの、リン化合物を含有することにより環境への負荷が生じてしまっていた。   When a production method that combines direct polycondensation and solid phase polymerization is used, a polylactic acid resin having a high molecular weight can be obtained, but a metal catalyst is required, and a polymer having excellent stability during melt processing. A lactic acid resin could not be obtained. On the other hand, when a phosphorus compound is used, the catalyst is deactivated and a polylactic acid resin having excellent stability during melt processing can be obtained. However, the inclusion of the phosphorus compound causes an environmental burden. It was.

上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、溶融加工時の耐熱性および成形サイクル性に優れ、さらに環境への低負荷性に優れたポリ乳酸樹脂を見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found a polylactic acid resin that is excellent in heat resistance and molding cycleability during melt processing, and further excellent in low environmental load, and has reached the present invention.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)ポリ−L−乳酸成分と、ポリ−D−乳酸成分を含むポリ乳酸樹脂であって、示差走査型熱量計(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持した後、降温速度20℃/分で250℃から30℃まで降温したとき観測される、降温結晶化温度(Tc)が145〜175℃の範囲であって、熱重量分析計(TGA)を用い、昇温速度200℃/分で30℃から240℃まで昇温し、引き続き240℃で30分間保持した際の重量減少率が0.001〜0.040重量%/分の範囲であって、リン化合物を含まないことを特徴とするポリ乳酸樹脂。
(2)重量平均分子量が100,000〜300,000であって、示差走査型熱量計(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持した後、降温速度20℃/分で250℃から30℃まで降温した後、さらに続けて昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温したときに観測される、ステレオコンプレックス結晶融解エンタルピー(ΔHmsc)が、40〜60J/gの範囲であることを特徴とする上記(1)に記載のポリ乳酸樹脂。
(3)スルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算でポリ乳酸樹脂に対し1〜250ppmであることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のポリ乳酸樹脂。
(4)ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸との組成比が80:20〜20:80であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂。
(5)前記ポリ乳酸樹脂がポリ乳酸ブロック共重合体であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂。
(6)(a)溶融重合によりポリ−L乳酸およびポリ−D−乳酸を得る工程、(b)ポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸を混合する工程、(c)結晶化工程および(d)固相重合工程を含み、いずれの工程においてもリン化合物を添加しないことを特徴とするポリ乳酸樹脂の製造方法。
(7)前記(a)溶融重合工程および前記(b)混合工程において、金属化合物を添加しないことを特徴とする上記(6)に記載のポリ乳酸樹脂の製造方法。
(8)前記(b)混合工程において、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸とを溶融混練する温度条件が190〜250℃の範囲であることを特徴とする上記(6)または(7)に記載のポリ乳酸樹脂の製造方法。
(9)(d)固相重合工程を多段階の温度条件で行うものであり、最終段階の温度条件が160〜200℃の範囲であることを特徴とする上記(6)〜(8)のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂の製造方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A polylactic acid resin containing a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component, and using a differential scanning calorimeter (DSC) at a temperature rising rate of 20 ° C./min. In the range of 145 to 175 ° C., the temperature-falling crystallization temperature (Tc) observed when the temperature is lowered from 250 ° C. to 30 ° C. at a rate of temperature reduction of 20 ° C./min. Then, using a thermogravimetric analyzer (TGA), the weight loss rate when the temperature was raised from 30 ° C. to 240 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./min and then kept at 240 ° C. for 30 minutes was 0.001-0. A polylactic acid resin in a range of 0.040% by weight / min and containing no phosphorus compound.
(2) The weight average molecular weight is 100,000 to 300,000, and the temperature was raised from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC). Is maintained for 3 minutes, followed by a temperature decrease from 250 ° C. to 30 ° C. at a temperature decrease rate of 20 ° C./min, and then observed when the temperature is further increased from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature increase rate of 20 ° C./min. The stereocomplex crystal melting enthalpy (ΔHmsc) is in the range of 40 to 60 J / g, the polylactic acid resin as described in (1) above.
(3) The polylactic acid resin as described in (1) or (2) above, wherein the content of the sulfonic acid group-containing compound is 1 to 250 ppm relative to the polylactic acid resin in terms of sulfur atoms.
(4) The polylactic acid resin according to any one of (1) to (3) above, wherein the composition ratio of poly-L-lactic acid to poly-D-lactic acid is 80:20 to 20:80 .
(5) The polylactic acid resin according to any one of (1) to (4), wherein the polylactic acid resin is a polylactic acid block copolymer.
(6) (a) a step of obtaining poly-L lactic acid and poly-D-lactic acid by melt polymerization, (b) a step of mixing poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid, (c) a crystallization step and ( d) A method for producing a polylactic acid resin, comprising a solid phase polymerization step, wherein no phosphorus compound is added in any step.
(7) The method for producing a polylactic acid resin according to the above (6), wherein a metal compound is not added in the (a) melt polymerization step and the (b) mixing step.
(8) In the mixing step (b), the temperature condition for melt-kneading poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid is in the range of 190 to 250 ° C. (6) or (7 ) Manufacturing method of polylactic acid resin as described in 1).
(9) (d) The solid phase polymerization step is performed under multi-stage temperature conditions, and the final stage temperature conditions are in the range of 160 to 200 ° C. The manufacturing method of the polylactic acid resin in any one.

本発明によれば、溶融加工時の耐熱性および成形サイクル性に優れ、さらに環境への低負荷性に優れたポリ乳酸樹脂を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polylactic acid resin excellent in the heat resistance at the time of melt processing and molding cycle property, and also excellent in the low load property to an environment can be obtained.

<ポリ乳酸樹脂>
本発明の実施の形態のポリ乳酸樹脂は、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分からなる。
<Polylactic acid resin>
The polylactic acid resin of the embodiment of the present invention comprises a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component.

本発明において、L−乳酸が主成分である場合はポリ−L−乳酸と呼び、D−乳酸が主成分である場合はポリ−D−乳酸と呼ぶ。なお、L−乳酸が主成分とは、重合体中にL−乳酸単位を50モル%よりも多く含有することであり、D−乳酸が主成分とは、重合体中にD−乳酸単位を50モル%よりも多く含有することである。   In the present invention, when L-lactic acid is the main component, it is called poly-L-lactic acid, and when D-lactic acid is the main component, it is called poly-D-lactic acid. The main component of L-lactic acid is to contain more than 50 mol% of L-lactic acid units in the polymer, and the main component of D-lactic acid is to have D-lactic acid units in the polymer. It contains more than 50 mol%.

ポリ−L−乳酸とは、L−乳酸を主成分とする重合体であり、光学純度が99.0%e.e.以上であることが好ましく、耐熱性および成形加工性の観点から99.2%e.e.以上であることがより好ましく、99.3%e.e.以上であることが特に好ましい。上記光学純度の上限は理論的には100%e.e.であるが、現実的には99.8e.e.である。   Poly-L-lactic acid is a polymer mainly composed of L-lactic acid and has an optical purity of 99.0% e.e. e. From the viewpoint of heat resistance and molding processability, it is preferably 99.2% e.e. e. More preferably, it is 99.3% e.e. e. The above is particularly preferable. The upper limit of the optical purity is theoretically 100% e.e. e. However, in reality, 99.8e. e. It is.

また、ポリ−D−乳酸とは、D−乳酸を主成分とする重合体であり、光学純度が99.0%e.e.以上であることが好ましく、耐熱性および成形加工性の観点から99.2%e.e.以上であることがより好ましく、99.3%e.e.以上であることが特に好ましい。   Poly-D-lactic acid is a polymer mainly composed of D-lactic acid and has an optical purity of 99.0% e.e. e. From the viewpoint of heat resistance and molding processability, it is preferably 99.2% e.e. e. More preferably, it is 99.3% e.e. e. The above is particularly preferable.

本発明において、ポリ乳酸樹脂は、得られるポリ乳酸樹脂の性能を損なわない範囲で、L−乳酸またはD−乳酸以外の他の成分が共重合されていてもよい。他の成分としては、多価カルボン酸、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトンなどが挙げられる。具体的には、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フランジカルボン酸などの多価カルボン酸類またはそれらの誘導体;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、イソソルビド、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールにエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドを付加した多価アルコール、ビスフェノールにエチレンオキシドを付加反応させた芳香族多価アルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの多価アルコール類またはそれらの誘導体;グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸などのヒドロキシカルボン酸類;グリコリド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクトンなどのラクトン類などが挙げられる。   In the present invention, the polylactic acid resin may be copolymerized with other components other than L-lactic acid or D-lactic acid as long as the performance of the obtained polylactic acid resin is not impaired. Examples of other components include polycarboxylic acids, polyhydric alcohols, hydroxycarboxylic acids, and lactones. Specifically, polyvalent carboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, fumaric acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid and furandicarboxylic acid. Acids or their derivatives; ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, octanediol, isosorbide, neopentylglycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, trimethylolpropane, pentaerythritol with ethylene oxide or propylene oxide Polyhydric alcohol with addition of bisphenol, aromatic polyhydric alcohol with addition reaction of ethylene oxide with bisphenol, diethylene glycol, triethylene glycol Polyhydric alcohols such as chol, polyethylene glycol, polypropylene glycol or derivatives thereof; hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 6-hydroxycaproic acid; glycolide, Examples include lactones such as ε-caprolactone glycolide, ε-caprolactone, β-propiolactone, δ-butyrolactone, β- or γ-butyrolactone, pivalolactone, and δ-valerolactone.

本発明において、ポリ乳酸樹脂の重量平均分子量(Mw)は、10万以上であることが機械特性の点で好ましく、12万以上であることがさらに好ましく、14万以上であることが成形加工性および機械特性の点で特に好ましい。また、上記重量平均分子量(Mw)は、30万以下であることが機械特性の点で好ましく、28万以下であることがさらに好ましく、25万以下であることが成形加工性および機械特性の点で特に好ましい。また、ポリ乳酸樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である分散度は、1.5以上であることが機械特性の点で好ましく、1.8以上であることがさらに好ましく、2.0以上であることが成形加工性および機械特性の点で特に好ましい。また、上記分散度は、3.0以下であることが機械特性の点で好ましく、2.7以下であることがさらに好ましく、2.4以下であることが成形加工性および機械特性の点で特に好ましい。なお、重量平均分子量および分散度とは、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって得られる、標準ポリメチルメタクリレート換算値である。   In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) of the polylactic acid resin is preferably 100,000 or more in view of mechanical properties, more preferably 120,000 or more, and molding processability of 140,000 or more. And particularly preferred in terms of mechanical properties. The weight average molecular weight (Mw) is preferably 300,000 or less, more preferably 280,000 or less, and 250,000 or less in terms of molding processability and mechanical properties. Is particularly preferable. Further, the degree of dispersion, which is the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn), of the polylactic acid resin is preferably 1.5 or more from the viewpoint of mechanical properties, and is preferably 1.8 or more. Further, 2.0 or more is particularly preferable from the viewpoint of molding processability and mechanical properties. The degree of dispersion is preferably 3.0 or less, more preferably 2.7 or less, and preferably 2.4 or less in terms of molding processability and mechanical properties. Particularly preferred. The weight average molecular weight and dispersity are standard polymethylmethacrylate conversion values obtained by gel permeation chromatography (GPC) measurement using hexafluoroisopropanol as a solvent.

本発明で用いるポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の分子量は、特に限定されるものではないが、ポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸のうちいずれか一方の重量平均分子量が6万〜30万以下であり、他方の重量平均分子量が1万〜5万以下であることが好ましい。さらに好ましくは、一方の重量平均分子量が10万〜27万、他方の重量平均分子量が2万〜4.5万である。特に好ましくは、一方の重量平均分子量が15万〜24万、他方の重量平均分子量が3万〜4.5万である。ただし、ポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸のうちいずれか一方の重量平均分子量が6万未満または30万を超えており、他方の重量平均分子量が1万未満または5万を超えていてもよい。ここで、重量平均分子量とは、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって得られる、標準ポリメチルメタクリレート換算値である。   The molecular weight of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component used in the present invention is not particularly limited, but the weight average molecular weight of either poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid is not limited. Is preferably from 60,000 to 300,000, and the other weight average molecular weight is preferably from 10,000 to 50,000. More preferably, one weight average molecular weight is 100,000 to 270,000 and the other weight average molecular weight is 20,000 to 45,000. Particularly preferably, one weight average molecular weight is 150,000 to 240,000 and the other weight average molecular weight is 30,000 to 45,000. However, the weight average molecular weight of either one of poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid is less than 60,000 or more than 300,000, and the other weight average molecular weight is less than 10,000 or more than 50,000. Also good. Here, the weight average molecular weight is a standard polymethyl methacrylate conversion value obtained by gel permeation chromatography (GPC) measurement using hexafluoroisopropanol as a solvent.

本発明において、ポリ乳酸樹脂を構成するポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の合計重量に対するポリ−L−乳酸成分の重量の比は、20〜80重量%であることが好ましい。特に、ステレオコンプレックスの形成のし易さという観点から、上記合計重量に対するポリ−L−乳酸成分の重量の比が偏っていることが望ましい。具体的には、ポリ−L−乳酸成分の重量とポリ−D−乳酸成分の重量とが異なり、両者の差がより大きいことが望ましい。そのため、上記合計重量に対するポリ−L−乳酸成分の重量の比は、60〜80重量%または20〜40重量%であることがさらに好ましく、65〜75重量%または25〜35重量%であることが最も好ましい。ポリ乳酸樹脂を構成するポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の合計重量に対するポリ−L−乳酸成分の重量の比が50重量%以外の場合は、重量平均分子量の大きい方のポリ−L−乳酸成分またはポリ−D−乳酸成分を多く配合することが好ましい。   In the present invention, the ratio of the weight of the poly-L-lactic acid component to the total weight of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component constituting the polylactic acid resin is preferably 20 to 80% by weight. In particular, it is desirable that the ratio of the weight of the poly-L-lactic acid component to the total weight is biased from the viewpoint of easy formation of a stereo complex. Specifically, it is desirable that the weight of the poly-L-lactic acid component and the weight of the poly-D-lactic acid component are different, and the difference between the two is larger. Therefore, the ratio of the weight of the poly-L-lactic acid component to the total weight is more preferably 60 to 80% by weight or 20 to 40% by weight, and 65 to 75% by weight or 25 to 35% by weight. Is most preferred. When the ratio of the weight of the poly-L-lactic acid component to the total weight of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component constituting the polylactic acid resin is other than 50% by weight, It is preferable to blend a large amount of -L-lactic acid component or poly-D-lactic acid component.

本発明の実施の形態のポリ乳酸樹脂は、ステレオコンプレックス形成率が高く、耐熱性および衝撃強度に優れる点で、ポリ−L−乳酸成分からなるセグメントとポリ−D−乳酸成分からなるセグメントから構成されるポリ乳酸ブロック共重合体であることが好ましい。ただし、本発明の実施の形態のポリ乳酸樹脂は、ブロック共重合体を形成させるための特別な重合工程を行うことなく、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分とを加熱溶融混合して製造してもよい。   The polylactic acid resin of the embodiment of the present invention is composed of a segment composed of a poly-L-lactic acid component and a segment composed of a poly-D-lactic acid component in that the stereocomplex formation rate is high, and heat resistance and impact strength are excellent. The polylactic acid block copolymer is preferable. However, the polylactic acid resin of the embodiment of the present invention is obtained by heating and melt-mixing a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component without performing a special polymerization step for forming a block copolymer. May be manufactured.

本発明のポリ乳酸樹脂は、示差走査型熱量計(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持した後、降温速度20℃/分で250℃から30℃まで降温した後、さらに続けて昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温したときに観測される、ステレオコンプレックス結晶融点(Tmsc)が215℃であることが好ましく、耐熱性に優れる点で、218℃以上がより好ましく、220℃以上がさらに好ましく、222℃以上が特に好ましい。   The polylactic acid resin of the present invention was heated from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC), and then kept at 250 ° C. for 3 minutes, and then the temperature falling rate of 20 The stereocomplex crystal melting point (Tmsc) is 215 ° C. observed when the temperature is lowered from 250 ° C. to 30 ° C. at a rate of 20 ° C./min and then further raised from 30 ° C. to 250 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./min. In view of excellent heat resistance, it is preferably 218 ° C. or higher, more preferably 220 ° C. or higher, and particularly preferably 222 ° C. or higher.

本発明のポリ乳酸樹脂は、示差走査型熱量計(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持した後、降温速度20℃/分で250℃から30℃まで降温した後、さらに続けて昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温したときに観測される、ステレオコンプレックス結晶融解エンタルピー(ΔHmsc)が、耐熱性および成形加工性に優れる点で、40J/g以上であることが好ましく、45J/gであることがより好ましく、50J/g以上であることがさらに好ましい。また、上記ΔHmscの上限は理論的には142J/gであるが、現実的には100J/gである。なお、ΔHmscは、DSC測定において、ポリ乳酸樹脂を250℃まで昇温した際の、190℃以上240℃未満に現れる結晶融解熱量の値を示す。   The polylactic acid resin of the present invention was heated from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC), and then kept at 250 ° C. for 3 minutes, and then the temperature falling rate of 20 The stereocomplex crystal melting enthalpy (ΔHmsc) observed when the temperature was decreased from 250 ° C. to 30 ° C. at a rate of 20 ° C./min and then further increased from 30 ° C. to 250 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./min, In view of excellent heat resistance and molding processability, it is preferably 40 J / g or more, more preferably 45 J / g, and further preferably 50 J / g or more. The upper limit of ΔHmsc is theoretically 142 J / g, but is practically 100 J / g. ΔHmsc represents the value of the heat of crystal melting that appears at 190 ° C. or higher and lower than 240 ° C. when the polylactic acid resin is heated to 250 ° C. in DSC measurement.

本発明のポリ乳酸樹脂は、示差走査型熱量計(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持した後、降温速度20℃/分で250℃から30℃まで降温したとき観測される、降温結晶化温度(Tc)が145〜175℃の範囲であることが必要である。また、成形サイクル性に優れる点で、150〜170℃であることが好ましく、155〜170℃であることがさらに好ましい。降温結晶化温度(Tc)が145℃未満である場合、優れた成形サイクル性は発現できないため好ましくない。また、降温結晶化温度(Tc)が175℃を超える場合、ポリ乳酸ホモ結晶の融解温度近傍となり、成形加工時に結晶化とともに分解も進行するため好ましくない。   The polylactic acid resin of the present invention was heated from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC), and then kept at 250 ° C. for 3 minutes, and then the temperature falling rate of 20 It is necessary that the temperature-falling crystallization temperature (Tc) observed when the temperature is lowered from 250 ° C. to 30 ° C. at a rate of ° C./minute is in the range of 145 to 175 ° C. Moreover, it is preferable that it is 150-170 degreeC at the point which is excellent in molding cycle property, and it is further more preferable that it is 155-170 degreeC. When the temperature drop crystallization temperature (Tc) is less than 145 ° C., it is not preferable because excellent molding cycle properties cannot be exhibited. In addition, when the temperature-falling crystallization temperature (Tc) exceeds 175 ° C., it is in the vicinity of the melting temperature of the polylactic acid homocrystal, which is not preferable because decomposition proceeds with crystallization during molding.

本発明のポリ乳酸樹脂は、DSC測定における降温結晶化エンタルピー(ΔHc)が、20J/g以上であることが好ましい。上記ΔHcは、ポリ乳酸樹脂からなる成形品の耐熱性の観点から25J/g以上であることが好ましく、成型加工性の観点から30J/g以上であることがさらに好ましい。ΔHcを20J/g以上とすることで、結晶化速度を速めて成形時間を短縮し、成形加工性を向上させることができる。また、上記ΔHcの上限は理論的には142J/gであるが、現実的には100J/gである。   The polylactic acid resin of the present invention preferably has a cooling crystallization enthalpy (ΔHc) of 20 J / g or more in DSC measurement. The ΔHc is preferably 25 J / g or more from the viewpoint of heat resistance of a molded product made of polylactic acid resin, and more preferably 30 J / g or more from the viewpoint of moldability. By setting ΔHc to 20 J / g or more, the crystallization speed can be increased, the molding time can be shortened, and the molding processability can be improved. The upper limit of ΔHc is theoretically 142 J / g, but is practically 100 J / g.

本発明のポリ乳酸樹脂は、熱重量分析計(TGA)を用い、昇温速度200℃/分で30℃から240℃まで昇温し、引き続き240℃で30分間保持した際の重量減少率が0.001〜0.040重量%/分の範囲であることが必要である。成形加工時に熱分解しにくいという点で、0.030重量%/分以下が好ましく、0.020重量%/分以下がより好ましい。重量減少率が0.040重量%/分を超える場合、成形加工時の熱分解が顕著となり、成形品の機械物性低下に繋がるため好ましくない。本発明のポリ乳酸樹脂は、上記重量減少率の範囲であり、高い耐熱性を発現し、特に成形性および機械物性に優れるポリ乳酸樹脂である。   The polylactic acid resin of the present invention has a weight reduction rate when it is heated from 30 ° C. to 240 ° C. at a rate of temperature increase of 200 ° C./min using a thermogravimetric analyzer (TGA) and then kept at 240 ° C. for 30 minutes. It is necessary to be in the range of 0.001 to 0.040% by weight / min. In view of being hard to be thermally decomposed during molding, 0.030% by weight / minute or less is preferable, and 0.020% by weight / minute or less is more preferable. When the weight reduction rate exceeds 0.040% by weight / min, thermal decomposition during the molding process becomes remarkable, which leads to a decrease in mechanical properties of the molded product. The polylactic acid resin of the present invention is a polylactic acid resin that is in the range of the above-described weight reduction rate, exhibits high heat resistance, and is particularly excellent in moldability and mechanical properties.

本発明のポリ乳酸樹脂は、リン化合物を含まないことが必要である。ここで、リン化合物を含まないとは、リン化合物が一切入っていないことが好ましいが、原料および製造工程由来等により混入する可能性がある微量であれば許容できることを意味する。ここでの微量とは、リン原子換算でポリ乳酸樹脂に対して、1〜20ppmの範囲のことを意味する。リン化合物による結晶化特性低下、機械物性低下および環境への負荷増大の影響が少ないという点で、1〜10ppmであることが好ましく、1〜5ppmであることがより好ましい。   The polylactic acid resin of the present invention needs to contain no phosphorus compound. Here, it does not contain any phosphorus compound, but it is preferable that no phosphorus compound is contained, but it means that it is acceptable if it is a trace amount that may be mixed in from the raw material and the manufacturing process. A trace amount here means the range of 1-20 ppm with respect to polylactic acid resin in conversion of a phosphorus atom. It is preferably 1 to 10 ppm, and more preferably 1 to 5 ppm in that the crystallization characteristics are reduced by the phosphorus compound, the mechanical properties are reduced, and the influence on the environment is small.

本発明のポリ乳酸樹脂は、耐加水分解性に優れるという点で、硫黄含有化合物の含有量がポリ乳酸樹脂に対して、硫黄原子換算で1〜250ppmであることが好ましく、1〜200ppmがより好ましく、1〜150ppmがさらに好ましい。硫黄含有化合物の含有量が250ppmを超える場合、耐加水分解性が低下するため好ましくない。   The polylactic acid resin of the present invention is preferably 1 to 250 ppm in terms of sulfur atom, more preferably 1 to 200 ppm relative to the polylactic acid resin, in terms of excellent hydrolysis resistance. Preferably, 1-150 ppm is more preferable. When the content of the sulfur-containing compound exceeds 250 ppm, hydrolysis resistance is lowered, which is not preferable.

本発明のポリ乳酸樹脂は、金属化合物を含まないことが好ましい。ここでの金属化合物とは、スズ化合物、チタン化合物、鉛化合物、亜鉛化合物、コバルト化合物、鉄化合物、リチウム化合物、希土類化合物、アンチモン化合物、ビスマス化合物、マンガン化合物、ニッケル化合物、銅化合物、モリブデン化合物および/またはそれらからなる金属塩のことを意味する。また、金属化合物を含まないとは、金属化合物が一切入っていないことが好ましいが、原料および製造工程由来等により混入する可能性がある微量であれば許容できることを意味する。ここでの微量とは、金属原子換算でポリ乳酸樹脂に対して、1〜5ppmの範囲のことを意味する。金属化合物による結晶化特性低下、機械物性低下および環境への負荷増大の影響が少ないという点で、3ppm以下であることがより好ましい。   The polylactic acid resin of the present invention preferably contains no metal compound. The metal compounds here are tin compounds, titanium compounds, lead compounds, zinc compounds, cobalt compounds, iron compounds, lithium compounds, rare earth compounds, antimony compounds, bismuth compounds, manganese compounds, nickel compounds, copper compounds, molybdenum compounds and It means a metal salt comprising them. Moreover, it does not contain a metal compound at all, but it does not contain any metal compound, but it means that it is acceptable if it is a trace amount that may be mixed in from the raw material and the manufacturing process. A trace amount here means the range of 1-5 ppm with respect to polylactic acid resin in conversion of a metal atom. It is more preferably 3 ppm or less from the viewpoint that the influence of a decrease in crystallization characteristics, a decrease in mechanical properties and a load on the environment due to the metal compound is small.

<ポリ乳酸樹脂の製造方法>
本発明の実施の形態で用いるポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の製造方法については、開環重合法および直接重合法のいずれの方法も用いることができる。ただし、製造プロセスの簡易性、および原料コストの点で、直接重合法で製造することが好ましい。ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分を同じ製造法で製造してもよく、一方を直接重合法により製造して他方を開環重合法により製造してもよい。
<Method for producing polylactic acid resin>
As a method for producing the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component used in the embodiment of the present invention, any of a ring-opening polymerization method and a direct polymerization method can be used. However, it is preferable to manufacture by a direct polymerization method in terms of simplicity of the manufacturing process and raw material costs. The poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component may be produced by the same production method, or one may be produced by a direct polymerization method and the other may be produced by a ring-opening polymerization method.

開環重合法または直接重合法にてポリ−L−乳酸成分およびポリ−D−乳酸成分を得る方法としては、例えば、L−乳酸とD−乳酸のいずれか一方を触媒存在下で開環重合または直接重合を行う方法を挙げることができる。   As a method for obtaining a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component by a ring-opening polymerization method or a direct polymerization method, for example, either one of L-lactic acid and D-lactic acid is subjected to ring-opening polymerization in the presence of a catalyst. Or the method of performing direct polymerization can be mentioned.

本発明では、乳酸を原料とし、直接重縮合でポリ乳酸プレポリマーを製造する。乳酸中の不純物として、アルコール類の合計が70ppm以下、かつ、有機酸類の合計が800ppm以下、かつ、アルデヒド類の合計が50ppm以下、かつ、エステル類の合計が400ppm以下である乳酸を原料として用いることが好ましい。   In the present invention, a polylactic acid prepolymer is produced by direct polycondensation using lactic acid as a raw material. As an impurity in lactic acid, lactic acid having a total of alcohols of 70 ppm or less, a total of organic acids of 800 ppm or less, a total of aldehydes of 50 ppm or less, and a total of esters of 400 ppm or less is used as a raw material. It is preferable.

また、直接重合法にてポリ−L−乳酸成分およびポリ−D−乳酸成分を得る場合、高分子量体を得るという観点から、反応系内の水分量は、反応系内のL−乳酸量またはD−乳酸量に対して4mol%以下であることが好ましい。さらに好ましくは2mol%以下であり、0.5mol%以下が特に好ましい。なお、水分量とはカールフィッシャー法を用いて電量滴定法により測定した値である。   In addition, when obtaining a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component by a direct polymerization method, from the viewpoint of obtaining a high molecular weight product, the amount of water in the reaction system is the amount of L-lactic acid in the reaction system or It is preferable that it is 4 mol% or less with respect to the amount of D-lactic acid. More preferably, it is 2 mol% or less, and 0.5 mol% or less is particularly preferable. The water content is a value measured by a coulometric titration method using the Karl Fischer method.

プレポリマーの製造方法は、特に限定されるものではなく、乳酸を原料とし、公知の直接重縮合で製造することができる。回分重合および連続重合のいずれでもよいが、カルボキシル末端基量を少なくすることができ、かつ、流動性および耐加水分解性向上効果が大きくなるという点で、連続重合が好ましい。なお、本発明において、溶融重合により得られるものをプレポリマー、プレポリマーを結晶化して得られるものを結晶化プレポリマー、結晶化プレポリマーを固相重合して得られるものをポリ乳酸樹脂と呼ぶ。   The production method of the prepolymer is not particularly limited, and can be produced by known direct polycondensation using lactic acid as a raw material. Either batch polymerization or continuous polymerization may be used, but continuous polymerization is preferred in that the amount of carboxyl end groups can be reduced and the effect of improving fluidity and hydrolysis resistance is increased. In the present invention, those obtained by melt polymerization are called prepolymers, those obtained by crystallizing the prepolymers are called crystallization prepolymers, and those obtained by solid-phase polymerization of the crystallized prepolymers are called polylactic acid resins. .

重合触媒として酸触媒を用いる場合には、高分子量を有するポリ乳酸樹脂を得ることができるという点で、酸化数が+5以上の硫黄を有する硫黄含有化合物が好ましい。また、熱安定性にも優れるポリ乳酸樹脂を得ることができるという点で、酸化数が+5以上の硫黄を有する硫黄含有化合物としては、モノスルホン酸化合物がより好ましい。また、着色を抑制できるという点で、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、2−ブロモエタンスルホン酸、2−アミノエタンスルホン酸がさらに好ましく、生産性に優れるという点でp−トルエンスルホン酸が特に好ましい。また、2種以上の触媒を併用することもできる。   When an acid catalyst is used as the polymerization catalyst, a sulfur-containing compound having sulfur having an oxidation number of +5 or more is preferred in that a polylactic acid resin having a high molecular weight can be obtained. In addition, a monosulfonic acid compound is more preferable as the sulfur-containing compound having sulfur having an oxidation number of +5 or more in that a polylactic acid resin having excellent thermal stability can be obtained. In addition, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, 2-bromoethanesulfonic acid, and 2-aminoethanesulfonic acid are more preferable because they can suppress coloring. P-Toluenesulfonic acid is particularly preferable in terms of excellent properties. Two or more kinds of catalysts can be used in combination.

触媒として酸化数が+5以上の硫黄を有する硫黄含有化合物を用いる場合、その添加量は、高分子量を有するポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、使用する原料(L−乳酸および/またはD−乳酸など)に対して、硫黄原子換算で30〜3,000ppmであることが好ましく、35〜2,700ppmがより好ましく、40〜2,500ppmがさらに好ましく、45〜2,200ppmが特に好ましい。   When a sulfur-containing compound having sulfur with an oxidation number of +5 or more is used as a catalyst, the amount added is a raw material to be used (L-lactic acid and L-lactic acid) in that a polylactic acid resin having a high molecular weight can be efficiently obtained. / Or D-lactic acid) is preferably 30 to 3,000 ppm in terms of sulfur atom, more preferably 35 to 2,700 ppm, further preferably 40 to 2,500 ppm, and 45 to 2,200 ppm. Particularly preferred.

触媒の添加時期は、高分子量のポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、溶融重合工程開始時または溶融重合工程中であることが好ましい。   The catalyst is preferably added at the start of the melt polymerization process or during the melt polymerization process in that a high molecular weight polylactic acid resin can be efficiently obtained.

溶融重合工程の反応条件は、特に制限さないが、高分子量を有するポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、溶融重合工程は、実質的な反応温度として、140〜180℃の温度で行うことが好ましく、色相にも優れるポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、145〜175℃の温度で行うことが好ましく、140〜170℃の温度で行うことがより好ましい。また、溶融重合工程の温度は、一定温度で維持する1段階の温度条件でもよく、温度を2段階以上に段階的に変化させる多段階の温度条件でもよいが、高分子量および高融点を有するポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、2段階以上の多段階の温度条件とすることが好ましい。例えば、140〜160℃の温度で反応を行った後、160〜180℃の温度で反応を行う方法などが挙げられる。   The reaction conditions of the melt polymerization step are not particularly limited, but the melt polymerization step has a reaction temperature of 140 to 180 ° C. as a substantial reaction temperature in that a polylactic acid resin having a high molecular weight can be efficiently obtained. It is preferable to carry out at a temperature, and it is preferable to carry out at a temperature of 145-175 degreeC, and it is more preferable to carry out at a temperature of 140-170 degreeC at the point that the polylactic acid resin which is excellent also in hue can be obtained efficiently. . The temperature of the melt polymerization process may be a one-stage temperature condition maintained at a constant temperature, or may be a multi-stage temperature condition in which the temperature is changed in two or more stages. From the viewpoint that a lactic acid resin can be obtained efficiently, it is preferable to use two or more stages of temperature conditions. For example, after performing reaction at the temperature of 140-160 degreeC, the method of reacting at the temperature of 160-180 degreeC etc. are mentioned.

高分子量を有するポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、溶融重合工程は、実質的な反応圧力として、0.13〜130kPaの圧力で行うことが好ましく、色相にも優れるポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、1〜100kPaの圧力で行うことが好ましく、10〜90kPaの圧力で行うことがより好ましく、10〜80kPaの圧力で行うことがさらに好ましく、20〜70kPaの圧力で行うことが特に好ましい。また、溶融重合工程の圧力は、一定圧力を維持する1段階の圧力条件でもよく、圧力を2段階以上に段階的に変化させる多段階の圧力条件でもよいが、高分子量化でき、色相に優れるという点で、2段階以上の多段階の圧力条件とすることが好ましい。例えば、13.3〜66.6kPaの圧力で反応を行った後、1.3〜6.5kPaの圧力で反応を行う方法などが挙げられる。また、窒素などの不活性ガスの流通下で反応させることも好ましい。   In terms of efficiently obtaining a polylactic acid resin having a high molecular weight, the melt polymerization step is preferably performed at a pressure of 0.13 to 130 kPa as a substantial reaction pressure, and the polylactic acid also has excellent hue. It is preferable to carry out at a pressure of 1 to 100 kPa, more preferably at a pressure of 10 to 90 kPa, further preferably at a pressure of 10 to 80 kPa, in that the resin can be efficiently obtained. It is particularly preferable to carry out at a pressure of 70 kPa. Further, the pressure of the melt polymerization process may be a one-stage pressure condition that maintains a constant pressure, or may be a multi-stage pressure condition that changes the pressure stepwise to two or more stages, but it can increase the molecular weight and is excellent in hue. In this respect, it is preferable to set the pressure conditions in two or more stages. For example, after reacting at the pressure of 13.3-66.6 kPa, the method of reacting at the pressure of 1.3-6.5 kPa, etc. are mentioned. Moreover, it is also preferable to make it react under distribution | circulation of inert gas, such as nitrogen.

溶融重合工程を温度140℃〜160℃、圧力13.3〜66.6kPaの条件と温度160℃〜180℃、圧力1.3〜6.5kPaの条件との少なくとも2段階の条件を含む反応条件で連続的に行うことが好ましい。   Reaction conditions including a melt polymerization step including at least two stages of a temperature of 140 ° C. to 160 ° C., a pressure of 13.3 to 66.6 kPa, and a temperature of 160 ° C. to 180 ° C. and a pressure of 1.3 to 6.5 kPa. It is preferable to carry out continuously.

溶融重合工程は、0.5〜50時間の反応時間で行うことが好ましく、色相にも優れるポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、1〜45時間の反応時間で行うことが好ましく、2〜40時間の反応時間で行うことがより好ましく、3〜35時間の反応時間で行うことがさらに好ましく、4〜30時間の反応時間で行うことが特に好ましい。また、溶融重合工程の温度および圧力を2段階以上の多段階の条件で行う場合は、例えば、140〜160℃の温度、13.3〜66.6kPaの圧力で、2〜15時間の反応時間で反応を行った後、160〜180℃の温度、1.3〜6.5kPaの圧力で、2〜15時間の反応時間でさらに反応を行う方法などが挙げられる。なお、温度および圧力を2段階以上の多段階の条件で行う場合であっても、溶融重合工程の反応時間の合計は、0.5〜50時間が好ましい。   The melt polymerization step is preferably performed with a reaction time of 0.5 to 50 hours, and can be performed with a reaction time of 1 to 45 hours in that a polylactic acid resin having an excellent hue can be efficiently obtained. The reaction time is preferably 2 to 40 hours, more preferably 3 to 35 hours, and particularly preferably 4 to 30 hours. Moreover, when performing the temperature and pressure of a melt-polymerization process on the conditions of 2 steps or more, for example, the reaction time of 2 to 15 hours at the temperature of 140-160 degreeC and the pressure of 13.3-66.6 kPa is sufficient. And a method of further reacting at a temperature of 160 to 180 ° C. and a pressure of 1.3 to 6.5 kPa for a reaction time of 2 to 15 hours. In addition, even if it is a case where temperature and pressure are performed on multistage conditions of two or more steps, the total reaction time of the melt polymerization step is preferably 0.5 to 50 hours.

溶融重合工程が、回分法の場合、室温から実質的な反応温度に達するまでの時間は、工程時間の30%以内であることが好ましく、20%以内であることがより好ましく、10%以内であることがさらに好ましい。また、常圧から実質的な反応圧力に達するまでの時間は、工程時間の50%以内であることが好ましく、40%以内であることがより好ましく、30%以内であることがさらに好ましい。   When the melt polymerization process is a batch process, the time required to reach the substantial reaction temperature from room temperature is preferably within 30% of the process time, more preferably within 20%, more preferably within 10%. More preferably it is. Further, the time required to reach a substantial reaction pressure from normal pressure is preferably within 50% of the process time, more preferably within 40%, and even more preferably within 30%.

溶融重合工程に用いられる反応槽は、特に限定されるものではなく、例えば、撹拌槽型反応槽、ミキサー型反応槽、塔型反応槽および押出機型反応槽などを用いることができる。高分子量および色相にも優れるポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、反応槽と還流装置を接続した装置を用いることが好ましい。還流装置は、反応槽の上部に接続されていることが好ましく、還流装置に真空ポンプが接続されていることがより好ましい。なお、還流装置とは、揮発成分を分離するものであり、揮発成分の一部を反応系外に除去する働きをもつ気化部と揮発成分の一部を反応系内に戻す働きをもつ凝縮部を有するものである。具体的には、揮発成分のうち、水を除去し、乳酸およびラクチドまたはそれらの低分子量重合体を溶融重合工程の反応槽に戻すものであればいずれも用いることができる。ここで、凝縮部を構成する凝縮器の方式としては、例えば、二重管式、多管式、コイル式、プレート式、プレートフィン式、渦巻式、ジャケット式などの方式を挙げることができる。反応槽は、反応室が一つでもよく、仕切板などで分割された二つ以上の反応室から構成されているものでもよいが、高分子量を有するポリ乳酸樹脂を効率的に得ることができるという点で、二つ以上の反応室から構成されているものが好ましい。   The reaction vessel used in the melt polymerization step is not particularly limited, and for example, a stirring vessel type reaction vessel, a mixer type reaction vessel, a tower type reaction vessel, an extruder type reaction vessel, and the like can be used. It is preferable to use an apparatus in which a reaction tank and a reflux apparatus are connected in that a polylactic acid resin having an excellent high molecular weight and hue can be obtained efficiently. The reflux device is preferably connected to the upper part of the reaction vessel, and more preferably a vacuum pump is connected to the reflux device. The reflux device is for separating volatile components, a vaporizing section that has a function of removing a part of the volatile components out of the reaction system, and a condensing section that has a function of returning a part of the volatile components into the reaction system. It is what has. Specifically, any volatile component can be used as long as it removes water and returns lactic acid and lactide or their low molecular weight polymer to the reaction vessel in the melt polymerization step. Here, as a system of the condenser constituting the condensing unit, for example, a double tube system, a multi-tube system, a coil system, a plate system, a plate fin system, a spiral system, a jacket system, and the like can be cited. The reaction tank may have one reaction chamber or may be composed of two or more reaction chambers divided by a partition plate or the like, but a polylactic acid resin having a high molecular weight can be obtained efficiently. In this respect, those composed of two or more reaction chambers are preferable.

溶融重合工程において、反応終了後に、生成したプレポリマーを反応槽から取り出す方法は、特に限定されるものではなく、窒素などの不活性気体による押出により取り出す方法、ギヤポンプなどで取り出す方法などが挙げられる。低粘度であるプレポリマーのハンドリング性の点から、窒素などの不活性気体による押出により取り出す方法が好ましい。   In the melt polymerization step, the method of taking out the produced prepolymer from the reaction vessel after completion of the reaction is not particularly limited, and examples thereof include a method of taking out by extrusion with an inert gas such as nitrogen, a method of taking out with a gear pump, and the like. . From the viewpoint of the handleability of the prepolymer having a low viscosity, a method of taking out by extrusion with an inert gas such as nitrogen is preferable.

本発明の実施の形態のポリ乳酸樹脂を製造する場合には、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分を溶融混練する工程の後、真空下または窒素フロー下にて70〜90℃で結晶化する工程を行い、次いで真空下または窒素フロー下にて130〜150℃で脱揮する工程を行うことが好ましい。また、ポリ乳酸樹脂がポリ−L−乳酸成分からなるセグメントとポリ−D−乳酸成分からなるセグメントから構成されるポリ乳酸ブロック共重合体である場合には、上記溶融混練する工程の後、真空下または窒素フロー下にて70〜90℃で結晶化する工程を行い、次いで真空下または窒素フロー下にて130〜150℃で脱揮する工程を行い、次いで150℃を超え200℃以下で固相重合する工程を行えばよい。   When producing the polylactic acid resin of the embodiment of the present invention, after the step of melt-kneading the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component, 70 to 90 ° C. under vacuum or nitrogen flow. It is preferable to perform a step of crystallization at 130 to 150 ° C. under vacuum or nitrogen flow. When the polylactic acid resin is a polylactic acid block copolymer composed of a segment composed of a poly-L-lactic acid component and a segment composed of a poly-D-lactic acid component, a vacuum is applied after the melt-kneading step. Crystallization is performed at 70 to 90 ° C. under a nitrogen flow or under a nitrogen flow, and then a devolatilization step is performed at 130 to 150 ° C. under a vacuum or a nitrogen flow. A step of phase polymerization may be performed.

ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分を溶融混練する方法としては特に限定されるものではない。例えば、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分のうち、融点の高い方の成分の融解終了温度以上で溶融混練する方法、溶媒中で混合した後に溶媒を除く方法、あるいは溶融状態のポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の少なくとも一方を、あらかじめ融点−50℃〜融点+20℃の温度範囲内で溶融機内にてせん断を付与しながら滞留させた後、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分からなる混合物の結晶が残存するように混合する方法などが挙げられる。これらの中でも、生産性の観点から、溶融混練する方法が好ましい。   The method for melt-kneading the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component is not particularly limited. For example, among the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component, a method of melt kneading at or above the melting end temperature of the component having the higher melting point, a method of removing the solvent after mixing in the solvent, or a molten state At least one of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component is retained in advance while being sheared in a melting machine within a temperature range of melting point −50 ° C. to melting point + 20 ° C., and then poly-L- Examples include a method of mixing so that crystals of a mixture of a lactic acid component and a poly-D-lactic acid component remain. Among these, the melt kneading method is preferable from the viewpoint of productivity.

融解終了温度以上で溶融混練する方法としては、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分を回分法もしくは連続法で混合する方法が挙げられ、いずれの方法で混合してもよい。混練装置としては、例えば、一軸押出機、二軸押出機、プラストミル、ニーダー、および減圧装置付き撹拌槽型反応機が挙げられ、均一かつ十分に混練できるという観点から、一軸押出機あるいは二軸押出機を用いることが好ましい。   Examples of the method of melt-kneading at the melting end temperature or higher include a method of mixing the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component by a batch method or a continuous method, and any method may be used. Examples of the kneading apparatus include a single screw extruder, a twin screw extruder, a plast mill, a kneader, and a stirred tank reactor equipped with a pressure reducing device. From the viewpoint that uniform and sufficient kneading can be performed, a single screw extruder or a twin screw extruder is used. It is preferable to use a machine.

融解終了温度以上で溶融混練する際の温度条件については、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分のうち、融点の高い方の成分の融解終了温度以上で行うことが好ましい。好ましくは190℃以上であり、さらに好ましくは210℃以上であり、特に好ましくは220℃以上である。また、好ましくは250℃以下であり、さらに好ましくは245℃以下であり、特に好ましくは240℃以下である。溶融混練時の温度を250℃以下にすることで、混合物の分子量低下を抑制することができ、190℃以上にすることで、混合物の流動性の低下を抑制することができる。   About the temperature conditions at the time of melt-kneading above the melting end temperature, it is preferable to carry out at or above the melting end temperature of the higher melting point component of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component. Preferably it is 190 degreeC or more, More preferably, it is 210 degreeC or more, Most preferably, it is 220 degreeC or more. Moreover, it is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 245 ° C. or lower, and particularly preferably 240 ° C. or lower. By setting the temperature at the time of melt kneading to 250 ° C. or lower, a decrease in the molecular weight of the mixture can be suppressed, and by setting it to 190 ° C. or higher, a decrease in the fluidity of the mixture can be suppressed.

また、溶融混練する時間条件については、0.1分以上が好ましく、0.3分以上がより好ましく、0.5分以上が特に好ましい。また、上記時間条件は、10分以下が好ましく、5分以下がより好ましく、3分以下が特に好ましい。溶融混練する時間を0.1分以上とすることで、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸の混合の均一性を高めることができる。また、溶融混練する時間を10分以下とすることで、混合による熱分解を抑制することができる。   Moreover, about the time conditions for melt-kneading, 0.1 minutes or more are preferable, 0.3 minutes or more are more preferable, and 0.5 minutes or more are especially preferable. The time condition is preferably 10 minutes or less, more preferably 5 minutes or less, and particularly preferably 3 minutes or less. By setting the melt kneading time to 0.1 minutes or more, the uniformity of mixing of poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid can be improved. Moreover, the thermal decomposition by mixing can be suppressed by making melt-kneading time into 10 minutes or less.

溶融混練の際の圧力条件については特に限定されるものではなく、大気雰囲気下または窒素などの不活性気体雰囲気下のいずれの条件でもよい。   There are no particular limitations on the pressure conditions at the time of melt-kneading, and any conditions under an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen may be used.

押出機を用いた混練において、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の供給方法は特に限定されず、樹脂供給口からポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分を一括して供給する方法や、必要に応じてサイド供給口を利用し、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分を樹脂供給口とサイド供給口にそれぞれ分けて供給する方法が可能である。また、混練機へのポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の供給は、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の製造工程から直接溶融状態で行うことも可能である。   In the kneading using the extruder, the method for supplying the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component is not particularly limited, and the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component are collectively collected from the resin supply port. And a method of supplying the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component separately to the resin supply port and the side supply port, respectively, using a side supply port if necessary. Further, the supply of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component to the kneader can also be performed in a molten state directly from the production process of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component. .

押出機におけるスクリューエレメントは、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分とを均一に混合してステレオコンプレックス形成できるように、混合部にニーディングエレメントを備えるのが好ましい。   The screw element in the extruder is preferably provided with a kneading element in the mixing part so that the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component can be uniformly mixed to form a stereo complex.

ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の溶融混練後の形状は、特に限定されるものではなく、塊状、フィルム、ペレットおよび粉末などいずれでもよい。ただし、各工程を効率的に進めるという観点から、ペレットまたは粉末にすることが好ましい。ペレットにする方法としては、ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分の混合物をストランド状に押出し、ペレタイズする方法や、上記混合物を水中に押出し、アンダーウォーターカッターを用いてペレット化する方法が挙げられる。また、粉末にする方法としては、ミキサー、ブレンダー、ボールミルおよびハンマーミルなどの粉砕機を用いて粉砕する方法が挙げられる。   The shape after the melt-kneading of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component is not particularly limited, and any of a lump shape, a film, a pellet, and a powder may be used. However, it is preferable to use pellets or powder from the viewpoint of efficiently proceeding with each step. As a method of making pellets, a method of extruding a pellet of a mixture of a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component and pelletizing, or a method of extruding the mixture into water and pelletizing using an underwater cutter Is mentioned. Moreover, as a method of making into powder, the method of grind | pulverizing using grinders, such as a mixer, a blender, a ball mill, and a hammer mill, is mentioned.

分子量増大を目的として、直接重合後にさらに固相重合を行なってもよい。固相重合を行う場合には、固相重合に供するポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸の形状は、特に限定されるものではなく、塊状、フィルム、ペレットおよび粉末などいずれでもよい。ただし、固相重合を効率的に進めるという観点から、ペレットまたは粉末を用いることが好ましい。ペレットにする方法としては、直接重合後のポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸をストランド状に押出し、ペレタイズする方法、あるいは直接重合後のポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸を水中に押出し、アンダーウォーターカッターを用いてペレット化する方法が挙げられる。また、粉末にする方法としては、ミキサー、ブレンダー、ボールミルおよびハンマーミルなどの粉砕機を用いて粉砕する方法が挙げられる。この固相重合工程を実施する方法については特に限定されるものではなく、回分法でも連続法でもよく、また、反応容器は、撹拌槽型反応器、ミキサー型反応器および塔型反応器などを用いることができ、これらの反応器は2種以上組み合わせて使用することができる。   For the purpose of increasing the molecular weight, solid phase polymerization may be further performed after direct polymerization. In the case of performing solid-phase polymerization, the shapes of poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid to be subjected to solid-phase polymerization are not particularly limited, and any of a lump shape, a film, a pellet, and a powder may be used. However, it is preferable to use pellets or powder from the viewpoint of efficiently proceeding with solid phase polymerization. As a method for forming pellets, poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid after direct polymerization is extruded into a strand shape and pelletized, or poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid after direct polymerization is submerged in water. And a method of pelletizing using an underwater cutter. Moreover, as a method of making into powder, the method of grind | pulverizing using grinders, such as a mixer, a blender, a ball mill, and a hammer mill, is mentioned. The method for carrying out this solid phase polymerization step is not particularly limited, and may be a batch method or a continuous method. The reaction vessel may be a stirred tank reactor, a mixer reactor, a tower reactor, or the like. These reactors can be used in combination of two or more.

この固相重合工程を実施する際には、直接重合後のポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸が結晶化していることが好ましい。本発明の実施の形態において、直接重合後のポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸が結晶化状態である場合は、固相重合工程を実施する際にポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸の結晶化は必ずしも必要ない。ただし、固相重合工程に先立ってポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸の結晶化を行うことで、固相重合の効率をさらに高めることもできる。   When this solid phase polymerization step is performed, it is preferable that poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid after direct polymerization is crystallized. In the embodiment of the present invention, when poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid after direct polymerization is in a crystallized state, poly-L-lactic acid or poly-D is used when the solid phase polymerization step is performed. -Crystallization of lactic acid is not always necessary. However, the efficiency of solid phase polymerization can be further increased by crystallizing poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid prior to the solid phase polymerization step.

結晶化させる方法については特に限定されるものではなく、公知の方法を利用することができる。例えば、ポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸を気相中または液相中において結晶化温度で保持する方法、ポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸の溶融物を延伸または剪断の操作を行いながら冷却固化させる方法などが挙げられる。操作が簡便であるという観点から、気相中または液相中において結晶化温度で保持する方法が好ましい。   The method for crystallization is not particularly limited, and a known method can be used. For example, a method of maintaining poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid at a crystallization temperature in a gas phase or a liquid phase, an operation of stretching or shearing a melt of poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid And a method of cooling and solidifying while performing the above. From the viewpoint of easy operation, a method of holding at the crystallization temperature in a gas phase or a liquid phase is preferable.

ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分を溶融混練した後の結晶化工程の温度は、70〜90℃とすることが好ましい。結晶化温度を70℃以上とすることで、結晶化を十分に進行させ、後の脱揮工程にてペレットまたは粉末同士が融着することを抑制できる。また、結晶化温度を90℃以下とすることで、ペレットまたは粉末同士の融着を抑制し、熱分解による分子量の低下および副生成物の生成を抑えることができる。   The temperature of the crystallization step after melt-kneading the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component is preferably 70 to 90 ° C. By setting the crystallization temperature to 70 ° C. or higher, crystallization can be sufficiently advanced, and it is possible to suppress the fusion of pellets or powders in the subsequent devolatilization step. Moreover, by setting the crystallization temperature to 90 ° C. or less, it is possible to suppress fusion of pellets or powders, and to suppress a decrease in molecular weight and generation of by-products due to thermal decomposition.

結晶化工程の時間については3時間以上であることが好ましく、後の脱揮工程にてペレットまたは粉末同士の融着抑制の点から5時間以上がより好ましい。結晶化させる時間を3時間以上とすることで、結晶化を十分に進行させて、後の脱揮工程にてペレットまたは粉末同士の融着を抑制することができる。   The time for the crystallization step is preferably 3 hours or more, and more preferably 5 hours or more from the viewpoint of suppressing fusion of pellets or powders in the subsequent devolatilization step. By setting the crystallization time to 3 hours or longer, crystallization can be sufficiently advanced, and fusion of pellets or powders can be suppressed in the subsequent devolatilization step.

この結晶化工程を実施する際には、真空下または乾燥窒素などの不活性気体気流下で行うことが好ましい。真空下で結晶化を行う際の真空度は、150Pa以下であることが好ましく、75Pa以下であることがさらに好ましく、20Pa以下であることが特に好ましい。不活性気体気流下で結晶化を行う際の流量は、混合物1gに対して0.1ml/分以上が好ましく、0.5ml/分以上がさらに好ましく、1.0ml/分以上が特に好ましい。また、上記流量は、混合物1gに対して2000ml/分以下が好ましく、1000ml/分以下がさらに好ましく、500ml/分以下が特に好ましい。   When performing this crystallization process, it is preferable to carry out under vacuum or inert gas flow, such as dry nitrogen. The degree of vacuum when performing crystallization under vacuum is preferably 150 Pa or less, more preferably 75 Pa or less, and particularly preferably 20 Pa or less. The flow rate at the time of crystallization under an inert gas stream is preferably 0.1 ml / min or more, more preferably 0.5 ml / min or more, particularly preferably 1.0 ml / min or more with respect to 1 g of the mixture. The flow rate is preferably 2000 ml / min or less, more preferably 1000 ml / min or less, and particularly preferably 500 ml / min or less with respect to 1 g of the mixture.

また、結晶化工程後の脱揮工程の温度は130℃以上が好ましく、副生成物の除去による酸価低減の点から、135℃以上であることがより好ましく、140℃以上であることがさらに好ましい。また、上記脱揮工程の温度は、副生成物の除去による酸価低減の点から、150℃以下であることが好ましい。   The temperature of the devolatilization step after the crystallization step is preferably 130 ° C. or higher, more preferably 135 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher, from the viewpoint of reducing the acid value by removing by-products. preferable. Moreover, it is preferable that the temperature of the said devolatilization process is 150 degrees C or less from the point of the acid value reduction by the removal of a by-product.

脱揮工程の時間については3時間以上が好ましく、副生成物の除去による酸価低減の点から、4時間以上であることがより好ましく、5時間以上であることがさらに好ましい。   About 3 hours or more is preferable about the time of a devolatilization process, It is more preferable that it is 4 hours or more from the point of the acid value reduction by removal of a by-product, and it is further more preferable that it is 5 hours or more.

この脱揮工程は、真空下または乾燥窒素などの不活性気体気流下で行うことが好ましい。真空下で脱揮を行う際の真空度は、150Pa以下であることが好ましく、75Pa以下であることがさらに好ましく、20Pa以下であることが特に好ましい。不活性気体気流下で脱揮を行う際の流量は、混合物1gに対して0.1ml/分以上が好ましく、0.5ml/分以上がさらに好ましく、1.0ml/分以上が特に好ましい。また、上記流量は、混合物1gに対して2000ml/分以下が好ましく、1000ml/分以下がさらに好ましく、500ml/分以下が特に好ましい。   This devolatilization step is preferably performed under vacuum or an inert gas stream such as dry nitrogen. The degree of vacuum when performing devolatilization under vacuum is preferably 150 Pa or less, more preferably 75 Pa or less, and particularly preferably 20 Pa or less. The flow rate during devolatilization under an inert gas stream is preferably 0.1 ml / min or more, more preferably 0.5 ml / min or more, and particularly preferably 1.0 ml / min or more with respect to 1 g of the mixture. The flow rate is preferably 2000 ml / min or less, more preferably 1000 ml / min or less, and particularly preferably 500 ml / min or less with respect to 1 g of the mixture.

本発明の実施の形態のポリ乳酸樹脂の製造方法では、脱揮工程の後、さらに固相重合工程を実施することで、ポリ−L−乳酸成分からなるセグメントとポリ−D−乳酸成分からなるセグメントから構成されるポリ乳酸ブロック共重合体の製造を行ってもよい。   In the method for producing a polylactic acid resin according to an embodiment of the present invention, a solid phase polymerization step is further performed after the devolatilization step, thereby comprising a segment composed of a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component. You may manufacture the polylactic acid block copolymer comprised from a segment.

直接重合後に固相重合工程を実施する際の最終温度条件は、固相重合を効率的に進行させるという点で、160〜200℃の範囲であることが好ましい。また、高分子量体かつ高結晶性のポリ乳酸樹脂が得られるという点で、165〜190℃の範囲であることがより好ましく、着色を抑制できるという点から、170〜180℃の範囲であることがさらに好ましい。固相重合工程の最終温度条件が160℃未満である場合、固相重合で生成する縮合水が十分に留去されず、固相重合の進行が遅くなり、高結晶性のポリ乳酸樹脂が得られないため好ましくない。また、固相重合工程の最終温度条件が200℃を超える場合、ステレオコンプレックス結晶が溶融することで、ペレットが融着しやすく、収率が低下するため好ましくない。   The final temperature condition for carrying out the solid phase polymerization step after the direct polymerization is preferably in the range of 160 to 200 ° C. in that the solid phase polymerization proceeds efficiently. Moreover, it is more preferable that it is the range of 165-190 degreeC at the point that a high molecular weight and highly crystalline polylactic acid resin is obtained, and it is the range of 170-180 degreeC from the point that coloring can be suppressed. Is more preferable. When the final temperature condition of the solid phase polymerization step is less than 160 ° C., the condensed water generated in the solid phase polymerization is not sufficiently distilled off, and the progress of the solid phase polymerization is slowed down to obtain a highly crystalline polylactic acid resin. It is not preferable because it is not possible. Moreover, when the final temperature condition of a solid phase polymerization process exceeds 200 degreeC, since a stereocomplex crystal melt | dissolves, a pellet is easy to fuse | melt and a yield falls, and is unpreferable.

また、固相重合の反応時間を短縮するために、反応の進行とともに温度を段階的に上げるかあるいは連続的に上げることが好ましい。固相重合時に段階的に昇温するときの温度条件としては、第一段階として110〜130℃で1〜15時間、第二段階として135〜155℃で1〜30時間、第三段階として160〜200℃で10〜30時間と昇温するのが好ましい。固相重合時に連続的に昇温するときの温度条件としては、130℃〜150℃の初期温度より1〜5℃/時間の速度で160〜200℃まで連続的に昇温するのが好ましい。また、段階的な昇温と連続的な昇温を組み合わせることも固相重合を効率的に進行する観点から好ましい。   In order to shorten the reaction time of solid phase polymerization, it is preferable to raise the temperature stepwise or continuously as the reaction proceeds. As temperature conditions when the temperature is raised stepwise during solid phase polymerization, the first stage is 110 to 130 ° C. for 1 to 15 hours, the second stage is 135 to 155 ° C. for 1 to 30 hours, and the third stage is 160 It is preferable to raise the temperature at ~ 200 ° C for 10 to 30 hours. As a temperature condition when the temperature is continuously increased during solid-phase polymerization, it is preferable that the temperature is continuously increased from an initial temperature of 130 ° C. to 150 ° C. to 160 to 200 ° C. at a rate of 1 to 5 ° C./hour. Further, combining stepwise temperature rise and continuous temperature rise is also preferable from the viewpoint of efficiently proceeding with solid phase polymerization.

また、この固相重合工程を実施する際には、真空下または乾燥窒素などの不活性気体気流下で行うことが好ましい。真空下で固相重合を行う際の真空度は、150Pa以下であることが好ましく、75Pa以下であることがさらに好ましく、20Pa以下であることが特に好ましい。不活性気体気流下で固相重合を行う際の流量は、混合物1gに対して、0.1ml/分以上とすることが好ましく、0.5ml/分以上とすることがさらに好ましく、1.0ml/分以上とすることが特に好ましい。また、2000ml/分以下とすることが好ましく、1000ml/分以下とすることがさらに好ましく、500ml/分以下とすることが特に好ましい。   Moreover, when implementing this solid-phase polymerization process, it is preferable to carry out under vacuum or inert gas flow, such as dry nitrogen. The degree of vacuum when performing solid-phase polymerization under vacuum is preferably 150 Pa or less, more preferably 75 Pa or less, and particularly preferably 20 Pa or less. The flow rate when solid-phase polymerization is performed under an inert gas stream is preferably 0.1 ml / min or more, more preferably 0.5 ml / min or more, and 1.0 ml with respect to 1 g of the mixture. / Min or more is particularly preferable. Further, it is preferably 2000 ml / min or less, more preferably 1000 ml / min or less, and particularly preferably 500 ml / min or less.

固相重合工程に用いる結晶化プレポリマーの形状は、特に限定されるものではなく、塊状、フィルム、ペレットおよび粉末などいずれでもよいが、ペレットまたは粉末の形状とすることが好ましい。ペレットとは、例えば最大径が1〜10mm程度、特に1.2〜8mm程度、最も多くの場合1.5〜6mm程度の、球状、長球状、偏平球、板状、棒状、それらに類似する形状、不定形その他任意の形状のものを言い、別名チップとも呼ぶ。粉末の場合は、効率的に固相重合できるという点で、平均粒子径0.01〜5mmであることが好ましく、0.1〜1mmであることがより好ましい。ペレットの形状とすることが、固相重合する場合に特に生産性に優れ、効果が高い。   The shape of the crystallization prepolymer used in the solid phase polymerization step is not particularly limited, and any of a lump shape, a film, a pellet, and a powder may be used, but the shape of a pellet or a powder is preferable. For example, the maximum diameter is about 1 to 10 mm, particularly about 1.2 to 8 mm, most often about 1.5 to 6 mm, spherical, oblong, flat sphere, plate, rod, and the like A shape, irregular shape, or any other shape, also called a chip. In the case of powder, the average particle diameter is preferably 0.01 to 5 mm, more preferably 0.1 to 1 mm, in that solid-phase polymerization can be efficiently performed. The pellet shape is excellent in productivity and highly effective particularly in solid phase polymerization.

固相重合工程は、回分法でも連続法でもよい。また、反応槽は、撹拌槽型反応槽、ミキサー型反応槽および塔型反応槽などを用いることができ、これらの反応槽は2種以上組み合わせて使用することができる。生産性の点からは連続法で行うことが好ましい。   The solid phase polymerization step may be a batch method or a continuous method. Moreover, a stirring tank type reaction tank, a mixer type reaction tank, a tower type reaction tank, etc. can be used for the reaction tank, These reaction tanks can be used in combination of 2 or more types. It is preferable to carry out by a continuous method from the point of productivity.

本発明のポリ乳酸樹脂には、本発明の特徴を損なわない範囲で充填材や、その他の添加剤を添加することができる。充填材としては、特に限定されず、繊維状、板状、粉末状、粒状などのいずれの充填剤も使用することができる。充填剤の具体例としては、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、炭酸カルシウムウィスカ、ワラステナイトウィスカ、硼酸アルミウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状充填材;あるいはタルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレイ、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、アルミナシリケートなどの珪酸塩;酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの金属硫酸塩;ガラスビーズ、セラミックビ−ズ、窒化ホウ素、炭化珪素、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物;ガラスフレーク、ガラス粉、カーボンブラックおよびシリカ、黒鉛などの非繊維状充填材;およびモンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物;バーミキュライト、ハロイサイト、カネマイト、ケニヤイトなどの各種粘土鉱物;Li型フッ素テニオライト、Na型フッ素テニオライト、Na型四珪素フッ素雲母、Li型四珪素フッ素雲母等の膨潤性雲母に代表される層状珪酸塩などが用いられる。   A filler and other additives can be added to the polylactic acid resin of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. It does not specifically limit as a filler, Any fillers, such as fibrous form, plate shape, a powder form, a granular form, can be used. Specific examples of the filler include glass fiber, carbon fiber, potassium titanate whisker, zinc oxide whisker, calcium carbonate whisker, wollastonite whisker, aluminum borate whisker, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, ceramic fiber, asbestos fiber, Fibrous fillers such as stone fiber and metal fiber; or silicates such as talc, wollastonite, zeolite, sericite, mica, kaolin, clay, pyrophyllite, bentonite, asbestos, alumina silicate; silicon oxide, magnesium oxide Metal oxides such as alumina, zirconium oxide, titanium oxide and iron oxide; carbonates such as calcium carbonate, magnesium carbonate and dolomite; metal sulfates such as calcium sulfate and barium sulfate; glass beads, ceramic beads, boron nitride , Metal hydroxides such as silicon carbide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide; glass flakes, glass powder, carbon black and silica, non-fibrous fillers such as graphite; and montmorillonite, beidellite, nontronite, Smectite clay minerals such as saponite, hectorite, and soconite; various clay minerals such as vermiculite, halloysite, kanemite, and kenyanite; A layered silicate typified by swellable mica is used.

その他の添加剤としては、酸化防止剤(たとえばヒンダードフェノール系酸化防止剤)、紫外線吸収剤(たとえばレゾルシノール、サリシレート)、着色防止剤、滑剤および離型剤(ステアリン酸、モンタン酸およびその金属塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよびポリエチレンワックスなど)、着色剤(染料、顔料など)、導電剤あるいは着色剤としてカーボンブラック、結晶核剤、可塑剤、難燃剤(臭素系難燃剤、シリコーン系難燃剤など)、難燃助剤、および帯電防止剤などが挙げられる。   Other additives include antioxidants (eg hindered phenolic antioxidants), UV absorbers (eg resorcinol, salicylate), anti-coloring agents, lubricants and mold release agents (stearic acid, montanic acid and metal salts thereof) , Its esters, its half esters, stearyl alcohol, stearamide and polyethylene wax), colorants (dyes, pigments, etc.), conductive agents or colorants such as carbon black, crystal nucleating agents, plasticizers, flame retardants (bromine flame retardants) , Silicone flame retardants, etc.), flame retardant aids, and antistatic agents.

また、本発明のポリ乳酸樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲で、他の樹脂を混合することができる。他の樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどの熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂;またはエチレン/グリシジルメタクリレート共重合体、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、エチレン/プロピレンターポリマー、エチレン/ブテン−1共重合体などの軟質熱可塑性樹脂などから選ばれる少なくとも1種以上を用いることができる。   Further, the polylactic acid resin of the present invention can be mixed with other resins as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of other resins include heat such as polyethylene, polypropylene, acrylic resin, styrene resin, polyamide, polyphenylene sulfide resin, polycarbonate resin, polyether ether ketone resin, polyester, polysulfone, polyphenylene oxide, polyacetal, polyimide, and polyetherimide. Plastic resin; thermosetting resin such as phenol resin, melamine resin, polyester resin, silicone resin, epoxy resin; or ethylene / glycidyl methacrylate copolymer, polyester elastomer, polyamide elastomer, ethylene / propylene terpolymer, ethylene / butene-1 At least one selected from soft thermoplastic resins such as copolymers can be used.

本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、成形品として広く用いることができる。成形品としては、例えば、フィルム、シート、繊維・布、不織布、射出成形品、押出成形品、真空圧空成形品、ブロー成形品、および他の材料との複合体などが挙げられ、これらの成形品は、農業用資材、園芸用資材、漁業用資材、土木・建築用資材、文具、医療用品、自動車用部品、電気・電子部品またはその他の用途として有用である。本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、フィルムやシートに加工することに特に適している。   The polylactic acid resin composition of the present invention can be widely used as a molded product. Examples of the molded products include films, sheets, fibers / clothes, nonwoven fabrics, injection molded products, extrusion molded products, vacuum / pressure molded products, blow molded products, and composites with other materials. The article is useful for agricultural materials, horticultural materials, fishery materials, civil engineering / architectural materials, stationery, medical supplies, automotive parts, electrical / electronic components or other uses. The polylactic acid resin composition of the present invention is particularly suitable for processing into a film or sheet.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ここで、実施例中の部数は、重量部を示す。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. Here, the number of parts in the examples indicates parts by weight.

(1)重量平均分子量、数平均分子量、分子量分布
プレポリマーおよびポリ乳酸樹脂を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定し、標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量および数平均分子量の値を求めた。分子量分布は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比で表される値である。GPCの測定は、検出器にWATERS社示差屈折計WATERS410を用い、ポンプにMODEL510高速液体クロマトグラフィーを用い、カラムにShodex GPC HFIP−806MとShodex GPC HFIP−LGを直列に接続したものを用いて行った。測定条件は、流速0.5mL/minとし、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用い、測定サンプルとして試料濃度1mg/mLの溶液を0.1mL注入して行った。
(1) Weight average molecular weight, number average molecular weight, molecular weight distribution Prepolymer and polylactic acid resin are measured by gel permeation chromatography (GPC), and values of weight average molecular weight and number average molecular weight in terms of standard polymethyl methacrylate are obtained. It was. The molecular weight distribution is a value represented by the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight. GPC measurement is performed using a WATERS differential refractometer WATERS410 as a detector, a MODEL510 high-performance liquid chromatography as a pump, and a column with Shodex GPC HFIP-806M and Shodex GPC HFIP-LG connected in series. It was. The measurement conditions were such that the flow rate was 0.5 mL / min, hexafluoroisopropanol was used as a solvent, and 0.1 mL of a solution having a sample concentration of 1 mg / mL was injected as a measurement sample.

(2)熱特性
ポリ乳酸樹脂の熱特性をPERKIN ELMER社製示差走査型熱量計(DSC7)を用いて測定した。試料10mgを窒素雰囲気下中、30℃から速度20℃/minで250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持し、250℃から速度20℃/minで30℃まで降温したときのポリ乳酸樹脂の降温結晶化温度をTc、降温結晶化エンタルピーをΔHcとした。さらに引き続き30℃から速度20℃/minで250℃まで昇温したとき、190℃以上240℃未満に現れるステレオコンプレックス結晶融点をTmsc、ステレオコンプレックス結晶融解エンタルピーをΔHmscとした。
(2) Thermal characteristics The thermal characteristics of the polylactic acid resin were measured using a differential scanning calorimeter (DSC7) manufactured by PERKIN ELMER. When 10 mg of a sample was heated from 30 ° C. to 250 ° C. at a rate of 20 ° C./min in a nitrogen atmosphere, held at 250 ° C. for 3 minutes, and then cooled from 250 ° C. to 30 ° C. at a rate of 20 ° C./min. The temperature-falling crystallization temperature of the lactic acid resin was Tc, and the temperature-falling crystallization enthalpy was ΔHc. When the temperature was further raised from 30 ° C. to 250 ° C. at a rate of 20 ° C./min, the stereocomplex crystal melting point appearing at 190 ° C. or higher and lower than 240 ° C. was defined as Tmsc, and the stereocomplex crystal melting enthalpy was defined as ΔHmsc.

(3)溶融滞留時の重量減少率
ポリ乳酸樹脂の溶融滞留時の重量減少率をPERKIN ELMER社製熱重量分析計(TGA7)を用いて測定した。試料10mgを窒素雰囲気下中、30℃から速度200℃/minで240℃まで昇温後、30分間滞留後の重量減少量から算出した。
(3) Weight reduction rate during melt residence The weight reduction rate during melt residence of the polylactic acid resin was measured using a thermogravimetric analyzer (TGA7) manufactured by PERKIN ELMER. 10 mg of the sample was calculated from the weight loss after 30-minute residence after raising the temperature from 30 ° C. to 240 ° C. at a rate of 200 ° C./min in a nitrogen atmosphere.

(4)リン化合物およびスズ化合物の含有量
ポリ乳酸樹脂1.0gを精秤した後、硝酸、硫酸、過塩素酸およびフッ化水素酸を加え、550℃/8時間の条件で加熱分解した。加熱後、1.2M希硝酸溶液20mlを加え、ICP測定用の試料溶液とした。ICP発光分光分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー製、SPS−4000)を用いて発光強度を測定し、リン原子およびスズ原子含有量を定量化した。なお、今回用いた測定法による検出下限濃度は1.0ppmである。
(4) Content of phosphorus compound and tin compound After 1.0 g of a polylactic acid resin was precisely weighed, nitric acid, sulfuric acid, perchloric acid, and hydrofluoric acid were added, followed by thermal decomposition under conditions of 550 ° C./8 hours. After heating, 20 ml of 1.2 M dilute nitric acid solution was added to obtain a sample solution for ICP measurement. The luminescence intensity was measured using an ICP emission spectroscopic analyzer (manufactured by SII Nanotechnology, SPS-4000), and the phosphorus atom and tin atom contents were quantified. In addition, the detection lower limit density | concentration by the measuring method used this time is 1.0 ppm.

(5)耐熱性
溶融滞留時の重量減少率が0.001重量%/分以上〜0.020重量%/分以下である場合を◎、0.020重量%/分を超え〜0.030重量%/分以下である場合を○、0.030重量%/分を超え〜0.040重量%/分以下である場合を△、0.040重量%/分を超える場合を×とした。
(5) Heat resistance ◎, when the weight reduction rate during melt residence is 0.001 wt% / min to 0.020 wt% / min, exceeding 0.020 wt% / min to 0.030 wt% The case where it was% / min or less was marked with ○, the case where it exceeded 0.030 wt% / min to 0.040 wt% / min or less, Δ, and the case where it exceeded 0.040 wt% / min, where x.

(6)耐加水分解性
エスペック社製恒温恒湿槽により、ポリ乳酸樹脂50mgを温度80℃、相対湿度95%の条件で24時間湿熱処理を行い、処理前後のポリ乳酸樹脂の重量平均分子量を前記(1)の方法で測定した。処理前のポリ乳酸樹脂の重量平均分子量を基準とした処理後のポリ乳酸樹脂の重量平均分子量保持率が、95%以上である場合を◎、95%未満〜85%以上である場合を○、85%未満〜75%以上である場合を△、75%未満である場合を×と判定した。
(6) Hydrolysis resistance Using a constant temperature and humidity chamber manufactured by Espec, 50 mg of polylactic acid resin was subjected to wet heat treatment under conditions of a temperature of 80 ° C. and a relative humidity of 95% for 24 hours, and the weight average molecular weight of the polylactic acid resin before and after treatment was determined. It measured by the method of said (1). The case where the weight average molecular weight retention of the polylactic acid resin after the treatment based on the weight average molecular weight of the polylactic acid resin before the treatment is 95% or more is ◎, the case where it is less than 95% to 85% or more, The case of less than 85% to 75% or more was judged as Δ, and the case of less than 75% was judged as ×.

(7)成形サイクル性(成形可能冷却時間)
射出成形機(住友重機械工業製SG75H−MIV)を用い、シリンダー温度220℃、金型温度70℃で射出成形を行い、変形のない固化した成形品(引張試験片)が得られる最短の冷却時間(成形可能冷却時間)を計測した。冷却時間が、40秒未満である場合を◎、40秒以上〜45秒未満である場合を○、45秒以上〜50秒未満である場合を△、50秒以上である場合を×と判定した。成形サイクル時間が短いほど成形加工性に優れているといえる。
(7) Molding cycle (cooling time for molding)
Using the injection molding machine (Sumitomo Heavy Industries, Ltd. SG75H-MIV), injection molding is performed at a cylinder temperature of 220 ° C and a mold temperature of 70 ° C, and the shortest cooling that gives a solid molded product (tensile test piece) without deformation. Time (cooling time for molding) was measured. The case where the cooling time was less than 40 seconds was judged as ◎, the case where it was 40 seconds or more but less than 45 seconds, ◯, the case where it was 45 seconds or more but less than 50 seconds, Δ, and the case where it was 50 seconds or more, was judged as ×. . It can be said that the shorter the molding cycle time, the better the moldability.

(8)環境負荷性
ポリ乳酸樹脂中にリン化合物または金属化合物を1.0ppm以上含まないものを○、含むものを×とした。
(8) Environmental impact property The thing which does not contain 1.0 ppm or more of phosphorus compounds or a metal compound in a polylactic acid resin was set as (circle), and the thing which contains it was set as x.

(製造例1)
撹拌装置および還流装置を備えた反応容器中に、L−乳酸90%水溶液を100重量部、触媒としてp−トルエンスルホン酸一水和物0.6重量部を添加した後、温度を150℃にした後、徐々に減圧して水を留去しながら3.5時間反応した。その後、170℃にて13Paになるまで徐々に減圧しながら7時間重合反応を行った。その後、窒素雰囲気下80℃で5時間結晶化処理を行い、60Paの圧力下、140℃で6時間、150℃で6時間脱揮を行った後、160℃で20時間、170℃で10時間固相重合を行い、ポリ−L−乳酸(a−1)を得た。
(Production Example 1)
In a reaction vessel equipped with a stirrer and a reflux device, 100 parts by weight of a 90% aqueous solution of L-lactic acid and 0.6 parts by weight of p-toluenesulfonic acid monohydrate as a catalyst were added, and then the temperature was raised to 150 ° C. After that, the reaction was continued for 3.5 hours while the pressure was gradually reduced and water was distilled off. Thereafter, a polymerization reaction was carried out for 7 hours while gradually reducing the pressure at 170 ° C. until reaching 13 Pa. Thereafter, crystallization treatment is performed at 80 ° C. for 5 hours under a nitrogen atmosphere, and after devolatilization at 140 ° C. for 6 hours and 150 ° C. for 6 hours under a pressure of 60 Pa, 160 ° C. for 20 hours and 170 ° C. for 10 hours. Solid phase polymerization was performed to obtain poly-L-lactic acid (a-1).

(製造例2)
用いる触媒をベンゼンスルホン酸0.6重量部に変更する以外は製造例1と同様に行い、ポリ−L−乳酸(a−2)を得た。
(Production Example 2)
Poly-L-lactic acid (a-2) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the catalyst used was changed to 0.6 parts by weight of benzenesulfonic acid.

(製造例3)
用いる触媒をメタンスルホン酸1.5重量部に変更する以外は製造例1と同様に行い、ポリ−L−乳酸(a−3)を得た。
(Production Example 3)
Poly-L-lactic acid (a-3) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the catalyst used was changed to 1.5 parts by weight of methanesulfonic acid.

(製造例4)
撹拌装置および還流装置を備えた反応容器中に、D−乳酸90%水溶液を100重量部、p−トルエンスルホン酸一水和物0.6重量部を添加した後、温度を150℃にした後、徐々に減圧して水を留去しながら3.5時間反応した。その後、170℃にて13Paになるまで徐々に減圧しながら7時間重合反応を行った。その後、窒素雰囲気下80℃で5時間結晶化処理を行い、60Paの圧力下、140℃で6時間、150℃で6時間脱揮を行った後、160℃で3時間固相重合を行い、ポリ−D−乳酸(b−1)を得た。
(Production Example 4)
After adding 100 parts by weight of a 90% aqueous solution of D-lactic acid and 0.6 parts by weight of p-toluenesulfonic acid monohydrate in a reaction vessel equipped with a stirrer and a reflux device, the temperature was raised to 150 ° C. The reaction was continued for 3.5 hours while the pressure was gradually reduced and water was distilled off. Thereafter, a polymerization reaction was carried out for 7 hours while gradually reducing the pressure at 170 ° C. until reaching 13 Pa. Thereafter, crystallization treatment was performed at 80 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere, devolatilization was performed at 140 ° C. for 6 hours and 150 ° C. for 6 hours under a pressure of 60 Pa, and then solid phase polymerization was performed at 160 ° C. for 3 hours. Poly-D-lactic acid (b-1) was obtained.

(製造例5)
用いるp−トルエンスルホン酸の触媒量を0.3重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(b−2)を得た。
(Production Example 5)
Poly-D-lactic acid (b-2) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst amount of p-toluenesulfonic acid used was changed to 0.3 parts by weight.

(製造例6)
用いるp−トルエンスルホン酸の触媒量を1.2重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(b−3)を得た。
(Production Example 6)
Poly-D-lactic acid (b-3) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst amount of p-toluenesulfonic acid used was changed to 1.2 parts by weight.

(製造例7)
用いるp−トルエンスルホン酸の触媒量を1.8重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(b−4)を得た。
(Production Example 7)
Poly-D-lactic acid (b-4) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst amount of p-toluenesulfonic acid used was changed to 1.8 parts by weight.

(製造例8)
用いるp−トルエンスルホン酸の触媒量を2.4重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(b−5)を得た。
(Production Example 8)
Poly-D-lactic acid (b-5) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst amount of p-toluenesulfonic acid used was changed to 2.4 parts by weight.

(製造例9)
用いる触媒をベンゼンスルホン酸0.6重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(b−6)を得た。
(Production Example 9)
Poly-D-lactic acid (b-6) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst used was changed to 0.6 parts by weight of benzenesulfonic acid.

(製造例10)
用いる触媒をメタンスルホン酸1.5重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(b−7)を得た。
(Production Example 10)
A poly-D-lactic acid (b-7) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst used was changed to 1.5 parts by weight of methanesulfonic acid.

(製造例11)
用いる触媒を塩化第一スズ0.02重量部、p−トルエンスルホン酸0.02重量部に変更する以外は製造例1と同様に行い、ポリ−L−乳酸(c−1)を得た。
(Production Example 11)
Poly-L-lactic acid (c-1) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the catalyst used was changed to 0.02 part by weight of stannous chloride and 0.02 part by weight of p-toluenesulfonic acid.

(製造例12)
用いる触媒を塩化第一スズ0.02重量部、p−トルエンスルホン酸0.02重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(d−1)を得た。
(Production Example 12)
Poly-D-lactic acid (d-1) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst used was changed to 0.02 part by weight of stannous chloride and 0.02 part by weight of p-toluenesulfonic acid.

(製造例13)
用いる触媒を酢酸スズ0.08重量部、メタンスルホン酸0.22重量部に変更する以外は製造例1と同様に行い、ポリ−L−乳酸(c−2)を得た。
(Production Example 13)
Poly-L-lactic acid (c-2) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the catalyst used was changed to 0.08 parts by weight of tin acetate and 0.22 parts by weight of methanesulfonic acid.

(製造例14)
用いる触媒を酢酸スズ0.08重量部、メタンスルホン酸0.22重量部に変更する以外は製造例4と同様に行い、ポリ−D−乳酸(d−2)を得た。
(Production Example 14)
Poly-D-lactic acid (d-2) was obtained in the same manner as in Production Example 4 except that the catalyst used was changed to 0.08 parts by weight of tin acetate and 0.22 parts by weight of methanesulfonic acid.

(製造例15)
撹拌装置および還流装置のついた反応容器中に、L−ラクチドを100重量部入れ、窒素雰囲気下、120℃で均一に溶解させた後、温度を150℃にし、オクチル酸スズ(II)0.04重量部を添加して2時間反応させることにより、ポリ−L−乳酸(c−3)を得た。
(Production Example 15)
In a reaction vessel equipped with a stirrer and a reflux device, 100 parts by weight of L-lactide was placed and dissolved uniformly at 120 ° C. in a nitrogen atmosphere. By adding 04 parts by weight and reacting for 2 hours, poly-L-lactic acid (c-3) was obtained.

(製造例16)
用いるL−ラクチドをD−ラクチド、反応時間を30分に変更する以外は製造例15と同様に行い、ポリ−D−乳酸(d−3)を得た。
(Production Example 16)
Poly-D-lactic acid (d-3) was obtained in the same manner as in Production Example 15 except that the L-lactide used was D-lactide and the reaction time was changed to 30 minutes.

(実施例1)
ポリ−L−乳酸(a−1)70重量部およびポリ−D−乳酸(b−1)30重量部をドライブレンド後、ベントを有する二軸押出機にて溶融混練を行った。二軸押出機は、樹脂供給口よりL/D=10の部分に温度240℃に設定した可塑化部分を備え、L/D=30の部分にニーディングディスクを備えるスクリューによって、せん断付与下で混合できる構造をしている。ポリ−L−乳酸、ポリ−D−乳酸の溶融混練は、減圧下、混練温度240℃で行った。溶融混練で得られた混合物は、ペレット化した。
(Example 1)
After 70 parts by weight of poly-L-lactic acid (a-1) and 30 parts by weight of poly-D-lactic acid (b-1) were dry blended, they were melt kneaded in a twin screw extruder having a vent. The twin-screw extruder is provided with a plasticizing portion set at a temperature of 240 ° C. at a portion of L / D = 10 from a resin supply port, and a screw having a kneading disk at a portion of L / D = 30 under shearing. It has a structure that can be mixed. The melt-kneading of poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid was performed at a kneading temperature of 240 ° C. under reduced pressure. The mixture obtained by melt kneading was pelletized.

得られた混合物のペレット1gに対して、窒素流量20ml/分の窒素気流下において、80℃で9時間結晶化を行った。次いで、混合物のペレット1gに対して、窒素流量20ml/分の窒素気流下において、140℃で5時間脱揮を行った。さらに、混合物のペレット1gに対して、窒素流量20ml/分の窒素気流下において、150℃から3℃/時間にて170℃まで昇温し、引き続き170℃で20時間固相重合を行うことにより、ポリ乳酸樹脂を得た。得られたポリ乳酸樹脂の特性を表1に示す。   Crystallization was performed on 1 g of the pellets of the obtained mixture at 80 ° C. for 9 hours under a nitrogen flow of 20 ml / min. Next, devolatilization was performed at 140 ° C. for 5 hours under a nitrogen flow of 20 ml / min with respect to 1 g of the pellets of the mixture. Furthermore, by raising the temperature from 150 ° C. to 170 ° C. at a rate of 3 ° C./hour under a nitrogen flow of 20 ml / min with respect to 1 g of the pellets of the mixture, followed by solid phase polymerization at 170 ° C. for 20 hours. A polylactic acid resin was obtained. The properties of the obtained polylactic acid resin are shown in Table 1.

(実施例2〜14、比較例1〜3)
用いるポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸、製造条件を表1と表2に示すようにした以外は、実施例1と同様に行った。比較例1、2では、降温結晶化温度が低いことにより、成形サイクル性に劣ることがわかる。比較例3では、溶融滞留時の重量減少率が高く、耐熱性に劣ることがわかる。
(Examples 2-14, Comparative Examples 1-3)
The same procedure as in Example 1 was conducted except that poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid used and the production conditions were as shown in Tables 1 and 2. In Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the molding cyclability is inferior due to the low temperature-falling crystallization temperature. In the comparative example 3, it turns out that the weight reduction rate at the time of a melt | dissolution residence is high, and it is inferior to heat resistance.

(比較例4)
安定剤としてジオクタデシルホスフェート0.2重量部を混合し、用いるポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸、製造条件を表2に示すようにした以外は、実施例1と同様に行った。比較例4では、降温結晶化温度が低いことにより、成形サイクル性に劣るとともに、リン化合物を含むことで環境への負荷が大きくなることがわかる。
(Comparative Example 4)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that 0.2 parts by weight of dioctadecyl phosphate was mixed as a stabilizer, poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid used, and the production conditions shown in Table 2. In Comparative Example 4, it can be seen that, due to the low temperature-falling crystallization temperature, the molding cycle property is inferior, and the inclusion of the phosphorus compound increases the burden on the environment.

(比較例5、6)
安定剤としてフェニルホスホン酸を0.03重量部、核剤としてリン酸エステル金属塩アデカスタブNA−71を0.1重量部混合し、用いるポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸、さらに固相重合を行わず、溶融混練後の混合物ペレット1gに対して、窒素流量20ml/分の窒素気流下において、80℃で9時間結晶化を行った。その後、さらに混合物ペレット1gに対して、窒素流量20ml/分の窒素気流下において、140℃で5時間脱揮を行い、製造条件を表2に示すようにした以外は、実施例1と同様に行った。比較例5,6では、リン化合物を含むことで環境への負荷が大きくなることがわかる。
(Comparative Examples 5 and 6)
Poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid used by mixing 0.03 part by weight of phenylphosphonic acid as a stabilizer and 0.1 part by weight of phosphate ester metal salt ADK STAB NA-71 as a nucleating agent, and solid phase Without polymerization, 1 g of the mixture pellets after melt-kneading was crystallized at 80 ° C. for 9 hours under a nitrogen stream of 20 ml / min. Thereafter, the mixture pellets were further devolatilized at 140 ° C. for 5 hours under a nitrogen flow of 20 ml / min with respect to 1 g of the mixture pellets, and the production conditions were as shown in Table 2, as in Example 1. went. In Comparative Examples 5 and 6, it can be seen that the inclusion of the phosphorus compound increases the environmental load.

Figure 2015044960
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Figure 2015044960
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本発明によれば、溶融加工時の耐熱性および成形サイクル性に優れ、さらに環境への低負荷性に優れたポリ乳酸樹脂を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polylactic acid resin excellent in the heat resistance at the time of melt processing and molding cycle property, and also excellent in the low load property to an environment can be obtained.

Claims (9)

ポリ−L−乳酸成分と、ポリ−D−乳酸成分を含むポリ乳酸樹脂であって、示差走査型熱量計(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持した後、降温速度20℃/分で250℃から30℃まで降温したとき観測される、降温結晶化温度(Tc)が145〜175℃の範囲であって、熱重量分析計(TGA)を用い、昇温速度200℃/分で30℃から240℃まで昇温し、引き続き240℃で30分間保持した際の重量減少率が0.001〜0.040重量%/分の範囲であって、リン化合物を含まないことを特徴とするポリ乳酸樹脂。 A polylactic acid resin containing a poly-L-lactic acid component and a poly-D-lactic acid component, which is heated from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC). Then, after holding at 250 ° C. for 3 minutes, the temperature drop crystallization temperature (Tc) observed when the temperature is lowered from 250 ° C. to 30 ° C. at a temperature drop rate of 20 ° C./min is in the range of 145 to 175 ° C., Using a thermogravimetric analyzer (TGA), the weight reduction rate when the temperature was raised from 30 ° C. to 240 ° C. at a temperature rising rate of 200 ° C./min and then kept at 240 ° C. for 30 minutes was 0.001 to 0.040 wt. % Poly (lactic acid) resin, characterized in that it contains no phosphorus compound. 重量平均分子量が100,000〜300,000であって、示差走査型熱量計(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温し、引き続き250℃で3分間保持した後、降温速度20℃/分で250℃から30℃まで降温した後、さらに続けて昇温速度20℃/分で30℃から250℃まで昇温したときに観測される、ステレオコンプレックス結晶融解エンタルピー(ΔHmsc)が、40〜60J/gの範囲であることを特徴とする請求項1に記載のポリ乳酸樹脂。 Using a differential scanning calorimeter (DSC) with a weight average molecular weight of 100,000 to 300,000, the temperature was raised from 30 ° C. to 250 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min, and then at 250 ° C. for 3 minutes. A stereocomplex crystal that is observed when the temperature is lowered from 250 ° C. to 30 ° C. at a temperature lowering rate of 20 ° C./min, and then further increased from 30 ° C. to 250 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./min. The polylactic acid resin according to claim 1, wherein the melting enthalpy (ΔHmsc) is in the range of 40 to 60 J / g. スルホン酸基含有化合物の含有量が、硫黄原子換算でポリ乳酸樹脂に対し1〜250ppmであることを特徴とする請求項1または2に記載のポリ乳酸樹脂。 The polylactic acid resin according to claim 1 or 2, wherein the content of the sulfonic acid group-containing compound is 1 to 250 ppm with respect to the polylactic acid resin in terms of sulfur atoms. ポリ−L−乳酸成分とポリ−D−乳酸成分との重量比が80:20〜20:80であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂。 The polylactic acid resin according to any one of claims 1 to 3, wherein a weight ratio of the poly-L-lactic acid component and the poly-D-lactic acid component is 80:20 to 20:80. 前記ポリ乳酸樹脂がポリ乳酸ブロック共重合体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂。 The polylactic acid resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the polylactic acid resin is a polylactic acid block copolymer. (a)溶融重合によりポリ−L乳酸およびポリ−D−乳酸を得る工程、(b)ポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸を混合する工程、(c)結晶化工程および(d)固相重合工程を含み、いずれの工程においてもリン化合物を添加しないことを特徴とするポリ乳酸樹脂の製造方法。 (A) a step of obtaining poly-L lactic acid and poly-D-lactic acid by melt polymerization, (b) a step of mixing poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid, (c) a crystallization step and (d) a solid A method for producing a polylactic acid resin, comprising a phase polymerization step, wherein no phosphorus compound is added in any step. 前記(a)溶融重合工程および前記(b)混合工程において、金属化合物を添加しないことを特徴とする請求項6に記載のポリ乳酸樹脂の製造方法。 The method for producing a polylactic acid resin according to claim 6, wherein no metal compound is added in the (a) melt polymerization step and the (b) mixing step. 前記(b)混合工程において、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸とを溶融混練する温度条件が190〜250℃の範囲であることを特徴とする請求項6または7に記載のポリ乳酸樹脂の製造方法。 The polylactic acid according to claim 6 or 7, wherein in the mixing step (b), a temperature condition for melt-kneading poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid is in a range of 190 to 250 ° C. Manufacturing method of resin. (d)固相重合工程を多段階の温度条件で行うものであり、最終段階の温度条件が160〜200℃の範囲であることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載のポリ乳酸樹脂の製造方法。 (D) The solid phase polymerization step is performed under multi-stage temperature conditions, and the final-stage temperature condition is in the range of 160 to 200 ° C. A method for producing a lactic acid resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170072990A (en) * 2015-12-17 2017-06-28 주식회사 삼양사 Method for manufacturing injection-molded article of polylactic acid resin composition

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