JP2018039860A - Polyester resin composition and nucleating agent used for the same - Google Patents

Polyester resin composition and nucleating agent used for the same Download PDF

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高木 康雄
Yasuo Takagi
康雄 高木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyester resin composition which contains mcl-PHA as a resin component, has a high crystallization speed, and is excellent in moldability, and to provide a nucleating agent used for the same.SOLUTION: In a polyester resin composition, 3 pts.wt. or more and 30 pts.wt. or less of pulverized cellulose fiber is added to 100 pts.wt. of poly3-hydroxyalkanoic acid derived from microorganism. It is preferable that the poly3-hydroxyalkanoic acid is a polymer of the 3-hydroxyalkanoic acid having 6 or more and 14 or less carbon atoms. It is preferable that the pulverized cellulose fiber has a fiber width of 2 μm or less and a fiber length of 80 μm or less.SELECTED DRAWING: None

Description

近年、地球温暖化対策のため、二酸化炭素の排出を抑制する材料を使用することが求められている。このため、動植物や微生物により生合成される物質であって、微生物の働きによって水と二酸化炭素に分解されるカーボンニュートラルな環境循環型材料が注目されている。環境循環型材料を利用すれば、数十年サイクルで二酸化炭素の固定と排出を繰り返す二酸化炭素の循環サイクルを形成することができるため、地球温暖化の原因である二酸化炭素の増加を防止することができる。   In recent years, in order to combat global warming, it has been required to use materials that suppress the emission of carbon dioxide. For this reason, carbon neutral environmentally-circulating materials that are biosynthesized by animals and plants and microorganisms and decompose into water and carbon dioxide by the action of microorganisms are attracting attention. By using environmentally recyclable materials, it is possible to form a carbon dioxide circulation cycle that repeats fixation and emission of carbon dioxide in a decades cycle, thus preventing an increase in carbon dioxide that causes global warming. Can do.

環境循環型材料の一つとして、微生物由来のポリヒドロキシアルカノエート(本明細書においては以下「PHA」と略す)がある。PHAはヒドロキシアルカン酸を構成単位とする天然のポリエステルであり、好気性及び嫌気性のいずれの微生物によっても分解されるため、環境に優しいプラスチックである。また、耐水性やガスバリア性に優れていることから、機能性材料としても注目されている。さらには、糖や脂質等の食糧資源だけてなく、余剰の廃棄される有機物や非可食性の植物油からも微生物の発酵生産によって生合成されるため、可食性の天然資源と競合せず生産できるという利点も有している。また、供給炭素源や培養条件を調整することにより、様々な重合度や共重合体組成とすることができ、引張強度、融点、ガラス転移点、柔軟性等の諸物性を制御することも可能である。   One of the environmentally circulated materials is a polyhydroxyalkanoate derived from a microorganism (hereinafter, abbreviated as “PHA” in the present specification). PHA is a natural polyester having hydroxyalkanoic acid as a structural unit, and it is an environmentally friendly plastic because it is degraded by both aerobic and anaerobic microorganisms. Moreover, since it is excellent in water resistance and gas barrier property, it attracts attention also as a functional material. Furthermore, it can be produced without competing with edible natural resources because it is biosynthesized by fermentation production of microorganisms from not only food resources such as sugar and lipids but also surplus organic waste and non-edible vegetable oils. It also has the advantage. In addition, by adjusting the supply carbon source and culture conditions, various polymerization degrees and copolymer compositions can be obtained, and various physical properties such as tensile strength, melting point, glass transition point, and flexibility can be controlled. It is.

PHAの中でも、構成単位として炭素数が6〜14個の3−ヒドロキシアルカン酸を構成単位とするPHAは、中鎖のPHA(以下「mcl-PHA」という)に分類されるものであり、寄託微生物シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)(FERM P-16953号)が属するシュードモナス属の微生物により効率よく生合成されることが知られている。   Among the PHAs, PHAs having a structural unit of 3-hydroxyalkanoic acid having 6 to 14 carbon atoms are classified as medium chain PHA (hereinafter referred to as “mcl-PHA”) and deposited. It is known to be efficiently biosynthesized by microorganisms of the genus Pseudomonas, to which the microorganism Pseudomonas putida (FERM P-16953) belongs.

mcl−PHAは、融点が40〜70℃、ガラス転移点が−40〜−20℃の透明で軟質の樹脂であって、柔らかくて透明であるという特性を有している。このため、mcl−PHAは包装材料、食品用資材、建築・土木資材、農業・園芸資材、医療用資材、吸着・担体・ろ過材料等の幅広い分野に利用可能と考えられており、その成形技術の確立が望まれている。
一方、構成単位として炭素数が3〜5個の3−ヒドロキシアルカン酸を構成単位とするPHAは、短鎖のPHA(以下「scl-PHA」と略す)に分類されるものであり、融点が150℃以上となる。
mcl-PHA is a transparent and soft resin having a melting point of 40 to 70 ° C. and a glass transition point of −40 to −20 ° C., and has characteristics of being soft and transparent. For this reason, mcl-PHA is considered to be usable in a wide range of fields such as packaging materials, food materials, construction / civil engineering materials, agriculture / horticultural materials, medical materials, adsorption / carrier / filtration materials, etc. Establishment of is desired.
On the other hand, PHA having a structural unit of 3-hydroxyalkanoic acid having 3 to 5 carbon atoms as a structural unit is classified as a short chain PHA (hereinafter abbreviated as “scl-PHA”) and has a melting point. 150 ° C. or higher.

mcl−PHAには、結晶化が非常に遅いという問題があり、このため、成形加工時に溶融状態からの固形化が遅くなって成形が困難となったり、固形化されたとしても成形金型からの離型スピード等が遅くなり、生産性が悪くなるという欠点があった。   mcl-PHA has a problem that crystallization is very slow, and for this reason, solidification from the molten state becomes slow at the time of molding processing, making it difficult to mold, or even if solidified, from the mold There was a drawback that the mold release speed and the like became slow, and the productivity deteriorated.

従来、一般的なポリエステルの結晶化速度を改善する方法として、シリカ、タルク、クレー、アルミナ、マイカ、ジルコニア、チタニア、酸化スズ、酸化スズインジウム、酸化アンチモンスズ、炭酸カルシウムおよびゼオライト等の無機化合物を核生成剤として添加する方法が開示されている(特許文献1)。また、特許文献2には、PHAの結晶性改善剤として、アミド、芳香族エステル、直鎖ジエステル、ウレタン、スルホン、酒石酸芳香族基を有するエステル誘導体、またはこれらの混合物が挙げられている。さらに、特許文献3には、エリトリトール、D−アラビトール、リビトール、キシリトール、ガラクチトール、D−マンニトール、L−マンニトール、myo−イノシトール、scyllo−イノシトール、マルチトール、及びラクチトールからなる群より選択される糖アルコール類がPHAの結晶性改善剤として開示されている。   Conventionally, inorganic compounds such as silica, talc, clay, alumina, mica, zirconia, titania, tin oxide, indium tin oxide, antimony tin oxide, calcium carbonate, and zeolite have been used as methods for improving the general polyester crystallization rate. A method of adding as a nucleating agent is disclosed (Patent Document 1). Patent Document 2 includes amides, aromatic esters, linear diesters, urethanes, sulfones, ester derivatives having a tartrate aromatic group, or mixtures thereof as PHA crystallinity improvers. Further, Patent Document 3 discloses a sugar selected from the group consisting of erythritol, D-arabitol, ribitol, xylitol, galactitol, D-mannitol, L-mannitol, myo-inositol, scyllo-inositol, maltitol, and lactitol. Alcohols are disclosed as crystallinity improvers for PHA.

特開2014−105337号公報JP 2014-105337 A 特開2014−65906号公報JP 2014-65906 A 特許第5645176号公報Japanese Patent No. 5645176

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、樹脂成分として微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸を含み、結晶化速度が速く、成形加工性に優れたポリエステル樹脂組成物及びそれに用いる結晶核剤を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and includes a polyester resin composition containing a poly-3-hydroxyalkanoic acid derived from a microorganism as a resin component, having a high crystallization rate and excellent moldability. It is an object to provide a crystal nucleating agent used therefor.

本発明者は、上記課題解決のために、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸のための結晶核剤としてセルロース繊維を用いることにより、樹脂成分のみならず結晶核剤に至るまで、材料全てがカーボンニュートラルな環境循環型材料からなるポリエステル樹脂組成物とすることを考えた。そして、さらに鋭意研究を行った結果、セルロース繊維をそのまま用いるのではなく、粉砕することによって、透明性や生分解性をそれほど損なうことなく、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸のための結晶核剤としての機能を飛躍的に向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above problem, the present inventor uses cellulose fiber as a crystal nucleating agent for poly-3-hydroxyalkanoic acid, so that not only the resin component but also the crystal nucleating agent is used so that all materials are carbon neutral. A polyester resin composition made of an environmental circulation material was considered. And as a result of further earnest research, the cellulose fiber is not used as it is, but by pulverizing it as a crystal nucleating agent for poly-3-hydroxyalkanoic acid without significantly impairing transparency and biodegradability. The present inventors have found that the function can be dramatically improved and have completed the present invention.

すなわち、本発明のポリエステル樹脂組成物は、微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸100重量部に対し、粉砕されたセルロース繊維が3重量部以上30重量部以下添加されていることを特徴とする。   That is, the polyester resin composition of the present invention is characterized in that pulverized cellulose fibers are added in an amount of 3 parts by weight to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the microorganism-derived poly-3-hydroxyalkanoic acid.

なお、本明細書において「粉砕」とはセルロース繊維の繊維長や繊維幅を小さくする全ての方法をいい、機械的粉砕のみならず化学的な粉砕も含む概念である。また、セルロース繊維をほぐす(換言すれば、繊維幅を細くすること)ことを「解繊」というが、本明細書において「粉砕」の概念には「解繊」も含むものとする。   In the present specification, “pulverization” means all methods for reducing the fiber length and fiber width of cellulose fibers, and is a concept including not only mechanical pulverization but also chemical pulverization. Further, loosening cellulose fibers (in other words, reducing the fiber width) is referred to as “defibration”, but the term “pulverization” in this specification includes “defibration”.

本発明のポリエステル樹脂組成物の樹脂成分原料として用いるポリ3−ヒドロキシアルカン酸は、炭素数が6以上14以下の3−ヒドロキシアルカン酸の重合物とすることができる。こうであれば、透明で軟質のポリエステル樹脂組成物とすることができる。   The poly-3-hydroxyalkanoic acid used as the resin component raw material of the polyester resin composition of the present invention can be a polymer of 3-hydroxyalkanoic acid having 6 to 14 carbon atoms. If it is like this, it can be set as a transparent and soft polyester resin composition.

ポリ3−ヒドロキシアルカン酸を効率よく生成する微生物として、シュードモナス属の微生物を用いることができる。特に好ましいのは、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)(FERM P-16953号)である。   As a microorganism that efficiently produces poly-3-hydroxyalkanoic acid, a microorganism of the genus Pseudomonas can be used. Particularly preferred is Pseudomonas putida (FERM P-16953).

また、粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が2μm以下であって、且つ、繊維長が80μm以下であることが好ましい。こうであれば、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸の結晶化がさらに優れたものとなる。   The pulverized cellulose fiber preferably has a fiber width of 2 μm or less and a fiber length of 80 μm or less. In this case, crystallization of poly-3-hydroxyalkanoic acid is further improved.

また、粉砕されたセルロースに存在する水酸基の少なくとも一部を芳香族を有する官能基によって修飾したり、カルボン酸エステル基としたりすることも好ましい。発明者の試験結果によれば、こうしてセルロースの水酸基の少なくとも一部を芳香族を有する官能基によって修飾したり、カルボン酸エステル基としたりすれば、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸の結晶化がさらに顕著に優れたものとなる。   Moreover, it is also preferable to modify at least a part of the hydroxyl groups present in the pulverized cellulose with an aromatic functional group or to form a carboxylic acid ester group. According to the inventor's test results, the crystallization of poly-3-hydroxyalkanoic acid is further remarkable when at least a part of the hydroxyl groups of cellulose is modified with a functional group having an aromatic group or a carboxylic acid ester group. It will be excellent.

本発明のポリエステル樹脂組成物は、食品用資材、建築・土木資材、農業・園芸資材、医療用資材、吸着・担体・ろ過材料等の幅広い分野に利用可能である。特に、本発明のポリエステル樹脂組成物を利用した種子の保持体とした種苗シートは、透明であるために種子を確認しやすいとともに、種子の保持性能に優れており、特に好ましい。   The polyester resin composition of the present invention can be used in a wide range of fields such as food materials, construction / civil engineering materials, agricultural / horticultural materials, medical materials, adsorption / carrier / filtration materials and the like. In particular, a seedling sheet as a seed holding body using the polyester resin composition of the present invention is particularly preferable because it is transparent and easy to check seeds and has excellent seed holding performance.

本発明の樹脂組成物は、熱可塑性を有するため、成形体とすることができる。また、本発明の樹脂組成物によって形成された成形体は、良好な耐水性、柔軟性、透明性、生分解性、生体適合性等を有しており、農業用材料、医療用材料等として好適に使用することができる。また、植物資源を原料とした微生物由来の樹脂であるため、地球温暖化の抑制に貢献できる素材として、従来の石油由来の樹脂に代替できる。   Since the resin composition of the present invention has thermoplasticity, it can be formed into a molded body. Further, the molded body formed by the resin composition of the present invention has good water resistance, flexibility, transparency, biodegradability, biocompatibility, etc., and is used as an agricultural material, a medical material, etc. It can be preferably used. In addition, since it is a microorganism-derived resin made from plant resources, it can be replaced with a conventional petroleum-derived resin as a material that can contribute to the suppression of global warming.

粉砕したセルロース繊維のFE-SEM写真である。It is a FE-SEM photograph of the pulverized cellulose fiber. ベンゾイル化セルロース繊維の赤外吸収スペクトルである。It is an infrared absorption spectrum of a benzoylated cellulose fiber. アセチル化セルロース繊維の赤外吸収スペクトルである。It is an infrared absorption spectrum of an acetylated cellulose fiber. 実施例5〜7及び比較例2についてのDSCの測定結果を示すチャートである。It is a chart which shows the measurement result of DSC about Examples 5-7 and comparative example 2. FIG. 種苗シートの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a seedling sheet.

(ポリ3−ヒドロキシアルカン酸について)
本発明のポリエステル樹脂組成物は、樹脂成分として微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸を用いている。ポリ3−ヒドロキシアルカン酸は好気性及び嫌気性のいずれの微生物によっても分解されるため、廃棄された場合、これらの微生物によって容易に分解される。また、耐水性やガスバリア性に優れていることから、機能性材料としても利用することができる。例えば、食品用資材、建築・土木資材、農業・園芸資材、医療用資材、吸着・担体・ろ過材料等の幅広い分野に利用可能である。
(About poly-3-hydroxyalkanoic acid)
The polyester resin composition of the present invention uses microorganism-derived poly-3-hydroxyalkanoic acid as a resin component. Since poly-3-hydroxyalkanoic acid is degraded by both aerobic and anaerobic microorganisms, it is easily degraded by these microorganisms when discarded. Moreover, since it is excellent in water resistance and gas barrier property, it can also be utilized as a functional material. For example, it can be used in a wide range of fields such as food materials, construction / civil engineering materials, agriculture / horticultural materials, medical materials, adsorption / carrier / filtration materials.

ポリ3−ヒドロキシアルカン酸の中でも、炭素数が6〜14個の下記一般式(1)で表される、炭素数の異なる構成単位を含むランダム共重合体が好ましい(式中、RはC2n+1で表されるアルキル基、又はC2nで表されるアルケニル基のいずれかである(ここで、nは3以上11以下の整数である。))。
Among the poly-3-hydroxyalkanoic acids, a random copolymer containing structural units having different carbon numbers and represented by the following general formula (1) having 6 to 14 carbon atoms is preferable (wherein R is C n. It is either an alkyl group represented by H 2n +1 or an alkenyl group represented by C n H 2n (where n is an integer of 3 or more and 11 or less).

このポリ3−ヒドロキシアルカン酸は、構成単位の炭素数が6〜14個の3−ヒドロキシアルカン酸を構成単位とするmcl−PHAであって、柔らかくて透明な機能性材料となり、包装材料、食品用資材、農業・園芸資材等に好適に用いることができる。mcl−PHAは、糖、アルコール、油脂、脂肪酸等を出発物質とし、脂肪酸分解系であるβ酸化経路により酵素的にCoA付加、脱水素化、水付加反応を経て微生物体内でポリマー化される。ポリマーの構成単位には飽和炭化水素のアルカン構造となる場合や、他に不飽和炭化水素をもつ側鎖を1個以上含むアルケン構造の脂肪酸構造となる場合もある。   This poly-3-hydroxyalkanoic acid is mcl-PHA having a structural unit of 3-hydroxyalkanoic acid having 6 to 14 carbon atoms as a structural unit, and becomes a soft and transparent functional material. It can be suitably used for materials for use, agriculture / horticultural materials and the like. mcl-PHA is polymerized in a microorganism through enzymatic addition of CoA, dehydrogenation, and water addition through a β-oxidation pathway, which is a fatty acid decomposition system, starting from sugar, alcohol, fat, fatty acid, and the like. The polymer structural unit may be an alkane structure of a saturated hydrocarbon, or may be a fatty acid structure of an alkene structure including one or more side chains having an unsaturated hydrocarbon.

ポリ3−ヒドロキシアルカン酸としてmcl−PHAを用いる場合には、モノマ−ユニットの側鎖に二重結合を導入したアルケニル基を含むものも好ましい。このようなモノマ−ユニットの側鎖に二重結合が導入されたポリ(3−ヒドロキシアルカン酸)をそのまま用いても差し支えないが、例えば、分子量不足のため樹脂組成物の強度に問題がある場合に、架橋剤や、熱あるいは光重合開始剤の存在下で熱あるいは光を用いて架橋したり、鎖延長させたりしてもよい。こうして所望の粘度や強度を有する樹脂組成物となるように制御することができる。この場合において、用いられる架橋剤や開始剤の種類に制限はないが、例えば、架橋剤としては、複数のアクリロイル基やメタクリロイル基をもつモノマー、ビスマレイミド等が使用できる。また、ポリ(3−ヒドロキシアルカン酸)中の二重結合を有するモノマ−ユニットの含有量は、少なすぎると架橋または鎖延長が困難になるため、最小含有量は0.1モル%以上が好ましく、1%以上がより好ましく、5%以上が特に好ましい。また、多すぎると均一な架橋反応物を得がたいため、最大含有量は30モル%以下が好ましく、25モル%以下がより好ましく、20モル%以下が特に好ましいが、このような架橋処理をしないのであれば、二重結合を有するモノマーユニットの含有量が30モル%を超えても何ら差し支えない。   When mcl-PHA is used as the poly-3-hydroxyalkanoic acid, those containing an alkenyl group having a double bond introduced into the side chain of the monomer unit are also preferred. Poly (3-hydroxyalkanoic acid) in which a double bond is introduced into the side chain of such a monomer unit may be used as it is, but there is a problem in the strength of the resin composition due to insufficient molecular weight, for example. In addition, crosslinking may be carried out by using heat or light in the presence of a crosslinking agent, heat or photopolymerization initiator, or chain extension may be performed. In this way, it can control so that it may become a resin composition which has desired viscosity and intensity | strength. In this case, the type of the crosslinking agent and initiator used is not limited. For example, as the crosslinking agent, a monomer having a plurality of acryloyl groups or methacryloyl groups, bismaleimide, or the like can be used. In addition, since the content of the monomer unit having a double bond in the poly (3-hydroxyalkanoic acid) is too small, crosslinking or chain extension becomes difficult, so the minimum content is preferably 0.1 mol% or more. 1% or more is more preferable, and 5% or more is particularly preferable. Moreover, since it is difficult to obtain a uniform cross-linked reaction product when the amount is too large, the maximum content is preferably 30 mol% or less, more preferably 25 mol% or less, and particularly preferably 20 mol% or less. If it exists, there is no problem even if the content of the monomer unit having a double bond exceeds 30 mol%.

mcl−PHAを生産する微生物としては、例えば、寄託微生物(FERM P-16953号)の他にシュードモナス・オレオボランス (Pseudomonas oleovorans)、シュードモナス・アエルギノーザ(Pseudomonas aeruginosa)等の微生物が知られている。これらの微生物ではmcl−PHAが菌体内に蓄積される。特に、mcl−PHAの生産性を上げるために、各種PHA合成酵素群の遺伝子を大腸菌等の微生物を導入した遺伝子組み替え微生物を用いても良いし、基質の種類を含む培養条件を最適化してもよい。   As microorganisms that produce mcl-PHA, for example, microorganisms such as Pseudomonas oleovorans and Pseudomonas aeruginosa are known in addition to the deposited microorganism (FERM P-16953). In these microorganisms, mcl-PHA accumulates in the microbial cells. In particular, in order to increase the productivity of mcl-PHA, genetically modified microorganisms in which microorganisms such as Escherichia coli are introduced as genes for various PHA synthase groups may be used, or culture conditions including the types of substrates may be optimized. Good.

ポリ3−ヒドロキシアルカン酸を構成するモノマーとしては特に限定されないが、例えば、3−ヒドロキシヘキサン酸、3−ヒドロキシヘプタン酸、3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシノナン酸、3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシウンデカン酸、3−ドデカン酸、3−ヒドロキシトリデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシノネン酸、3−ヒドロキシオクテン酸、3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシウンデセン酸、3−ヒドロキシトリデセン酸等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a monomer which comprises poly 3-hydroxy alkanoic acid, For example, 3-hydroxy hexanoic acid, 3-hydroxy heptanoic acid, 3-hydroxy octanoic acid, 3-hydroxy nonanoic acid, 3-hydroxy decanoic acid, 3 -Hydroxyundecanoic acid, 3-dodecanoic acid, 3-hydroxytridecanoic acid, 3-hydroxytetradecanoic acid, 3-hydroxynonenoic acid, 3-hydroxyoctenoic acid, 3-hydroxydecenoic acid, 3-hydroxyundecenoic acid, 3- And hydroxytridecenoic acid.

これらの中でも、3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシヘキサン酸、3−ヒドロキシヘプタン酸、3−ヒドロキシノナン酸、3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシウンデカン酸、3−ドデカノン酸、3−ヒドロキシトリデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシノネン酸、3−ヒドロキシオクテン酸、3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシウンデセン酸及び3−ヒドロキシトリデセン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のモノマーとの共重合体が好ましい。   Among these, 3-hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxyhexanoic acid, 3-hydroxyheptanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid, 3-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid, 3-dodecanoic acid, 3-hydroxytridecane At least one monomer selected from the group consisting of acids, 3-hydroxytetradecanoic acid, 3-hydroxynonenoic acid, 3-hydroxyoctenoic acid, 3-hydroxydecenoic acid, 3-hydroxyundecenoic acid and 3-hydroxytridecenoic acid And a copolymer are preferred.

ポリ3−ヒドロキシアルカン酸としてmcl−PHAを用いる場合、その重量平均分子量としては5万〜250万が好ましく、20万〜150万であることがより好ましい。重量平均分子量が5万未満だと強度等の機械的性質が不十分である場合があり、250万を超えると成形加工性が劣る場合がある。なお、ここでの重量平均分子量は、クロロホルム溶離液を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン換算分子量分布より測定されたものをいう。当該GPCにおけるカラムとしては、前記分子量を測定するのに適切なカラムを使用する。   When mcl-PHA is used as the poly-3-hydroxyalkanoic acid, the weight average molecular weight is preferably 50,000 to 2,500,000, and more preferably 200,000 to 1,500,000. If the weight average molecular weight is less than 50,000, mechanical properties such as strength may be insufficient, and if it exceeds 2.5 million, molding processability may be inferior. In addition, the weight average molecular weight here means what was measured from the polystyrene conversion molecular weight distribution using the gel permeation chromatography (GPC) which used chloroform eluent. As a column in the GPC, a column suitable for measuring the molecular weight is used.

(セルロース繊維について)
本発明のポリエステル樹脂組成物には、結晶核剤としてセルロース繊維が添加されている。発明者らの試験結果によれば、セルロース繊維は粉砕されることによって結晶核剤としての効果が高められ、結晶化速度が速くなり、成形加工性に優れたポリエステル樹脂組成物となる。粉砕の方法としては、特に限定はされないが、例えば、機械的粉砕方法として、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、コロイドミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、ハンマーミル、乳鉢、ローラーミル、ジェットミル等を用いることができる。また、機械的粉砕と併用して(あるいは機械的粉砕に替えて)次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を用いて酸化分解したり、硫酸等の酸を用いて加水分解したりして、化学的に粉砕することもできる。
(About cellulose fiber)
Cellulose fibers are added as a crystal nucleating agent to the polyester resin composition of the present invention. According to the test results of the inventors, cellulose fibers are pulverized to enhance the effect as a crystal nucleating agent, increase the crystallization speed, and provide a polyester resin composition excellent in molding processability. The pulverization method is not particularly limited. For example, as a mechanical pulverization method, a homogenizer, ball mill, bead mill, colloid mill, conical mill, disc mill, edge mill, hammer mill, mortar, roller mill, jet mill, or the like is used. Can do. In combination with mechanical pulverization (or in place of mechanical pulverization), oxidative decomposition is performed using an oxidizing agent such as sodium hypochlorite, or hydrolysis is performed using an acid such as sulfuric acid. It can also be pulverized.

セルロース繊維の粉砕方法として、例えば、次の方法を用いることができる。
・方法1
天然セルロースを原料として、水中においてN‐オキシル化合物を酸化触媒とし、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を作用させることによって酸化反応を行った後、水を含む反応物の繊維から不純物を除去し、ホモジナイザーにより解繊処理を行うことによって、2μm以下の繊維幅のセルロース繊維とすることができる。
・方法2
セルロース繊維の水懸濁液またはスラリーを、硫酸による酸加水分解反応後、不純物を除去し、ホモジナイザーにより解繊処理を行うことにより、1μm以下の繊維幅のセルロース繊維とすることができる。
・方法3
天然セルロースを物理的に粉砕する方法。すなわち、相対的に移動する2部材間のギャップにセルロース原料を投入し剪断力を与えて粉砕する装置、例えば臼式粉砕機、高圧水流で微細化する湿式微粒化装置または、その他の気流粉砕など装置など、いずれを用いてもよく、その方法は特に限定されない。
As a method for pulverizing cellulose fibers, for example, the following method can be used.
・ Method 1
Using natural cellulose as a raw material, an oxidation reaction is performed by using an N-oxyl compound as an oxidation catalyst in water and an oxidizing agent such as sodium hypochlorite acting on it, and then impurities are removed from the fiber of the reactant containing water. By performing a defibrating treatment with a homogenizer, cellulose fibers having a fiber width of 2 μm or less can be obtained.
・ Method 2
Cellulose fibers having a fiber width of 1 μm or less can be obtained by removing impurities from a water suspension or slurry of cellulose fibers after acid hydrolysis with sulfuric acid and performing a fibrillation treatment with a homogenizer.
・ Method 3
A method of physically pulverizing natural cellulose. That is, a device that pulverizes by introducing a cellulose raw material into a gap between two relatively moving members and applies a shearing force, such as a mortar-type pulverizer, a wet atomizer that refines with a high-pressure water flow, or other airflow pulverization Any device such as an apparatus may be used, and the method is not particularly limited.

粉砕されたセルロース繊維は、微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸100重量部に対し、3重量部以上30重量部以下添加されていることを必要とする。セルロース繊維が3重量部未満では結晶核剤としての十分な効果が発揮されず、成形性に劣る樹脂組成物となる。また、セルロース繊維が30重量部を超えると、機械的強度が低下する。   The pulverized cellulose fiber needs to be added in an amount of 3 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the microorganism-derived poly-3-hydroxyalkanoic acid. When the cellulose fiber is less than 3 parts by weight, a sufficient effect as a crystal nucleating agent is not exhibited and the resin composition is inferior in moldability. Moreover, when a cellulose fiber exceeds 30 weight part, mechanical strength will fall.

粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が2μm以下であって、且つ、繊維長が80μm以下であることが好ましい。こうであれば、さらに確実に、結晶核剤としての機能を向上させることができる。さらに好ましいのは繊維幅0.5以上1.5μm以下であり、平均繊維長が30以上70μm以下である。   The pulverized cellulose fiber preferably has a fiber width of 2 μm or less and a fiber length of 80 μm or less. In this way, the function as a crystal nucleating agent can be improved more reliably. More preferably, the fiber width is 0.5 to 1.5 μm, and the average fiber length is 30 to 70 μm.

また、粉砕されたセルロース繊維に含まれている水酸基の水素原子の少なくとも一部が、炭素数6〜11の芳香族アシル基に置換されていることも好ましい(下記一般式(2)参照(ここで、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数6〜11の芳香族アシル基を表す。但し、R、R、及びRの少なくてもいずれかが、炭素数6〜11の芳香族アシル基である。)。こうであれば、さらに結晶核剤としての効果が高まり、より成形性に優れた樹脂組成物とすることができる。
Moreover, it is also preferable that at least a part of the hydrogen atoms of the hydroxyl group contained in the pulverized cellulose fiber is substituted with an aromatic acyl group having 6 to 11 carbon atoms (see the following general formula (2) (here) R 2 , R 3 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or an aromatic acyl group having 6 to 11 carbon atoms, provided that at least one of R 2 , R 3 and R 6 is This is an aromatic acyl group having 6 to 11 carbon atoms.) If this is the case, the effect as a crystal nucleating agent is further increased, and a resin composition having more excellent moldability can be obtained.

上記一般式(2)の変性セルロースは、βグルコース環の水酸基の少なくとも一部に特定炭素数の芳香族炭化水素が置換されている。さらに、セルロースは完全な植物由来成分であるため、カーボンニュートラルであり、環境に与える負荷を大幅に低減することができる。   In the modified cellulose represented by the general formula (2), an aromatic hydrocarbon having a specific carbon number is substituted on at least a part of the hydroxyl group of the β-glucose ring. Furthermore, since cellulose is a complete plant-derived component, it is carbon neutral and can significantly reduce the load on the environment.

なお、本発明にいう「セルロース」とは、多数のグルコースがβ−1,4−グリコシド結合によって重合した高分子化合物であって、セルロースのグルコース環における2位、3位、6位の炭素原子に結合している水酸基が無置換であるものを意味する。   The “cellulose” referred to in the present invention is a polymer compound in which a large number of glucoses are polymerized by β-1,4-glycosidic bonds, and the carbon atoms at the 2nd, 3rd and 6th positions in the glucose ring of cellulose. Means that the hydroxyl group bonded to is unsubstituted.

本発明において、上述した変性セルロースを用いる場合、その全体のいずれかの部分に前記特定炭素数の芳香族アシル基を含んでいればよく、同一の構成単位からなるものであってもよいし、複数の構成単位からなるものであってもよい。また、ひとつの構成単位において必ずしも前記芳香族アシル基を含有する必要はない。また、異なる種類の構成単位をランダムに含んでいてもよい。   In the present invention, when using the above-described modified cellulose, it is sufficient that the aromatic acyl group having the specific carbon number is included in any part of the whole, and it may be composed of the same structural unit. It may consist of a plurality of structural units. Moreover, it is not always necessary to contain the aromatic acyl group in one structural unit. Further, different types of structural units may be included at random.

また、本発明の樹脂組成物は難燃剤を含有してもよい。これによって、その燃焼速度の低下または抑制といった難燃効果を向上させることができる。難燃剤は、特に限定されず、常用のものを用いることができる。例えば、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン含有難燃剤、ケイ素含有難燃剤、窒素化合物系難燃剤、無機系難燃剤等が挙げられる。これらの中でも、樹脂との複合時や成形加工時に熱分解してハロゲン化水素が発生して加工機械や金型を腐食させたり、作業環境を悪化させたりすることがなく、また、焼却廃棄時にハロゲンが気散したり、分解してダイオキシン類等の有害物質の発生等によって環境に悪影響を与える可能性が少ないことから、リン含有難燃剤およびケイ素含有難燃剤が好ましい。   Moreover, the resin composition of the present invention may contain a flame retardant. Thereby, the flame retarding effect such as reduction or suppression of the burning rate can be improved. The flame retardant is not particularly limited, and a conventional flame retardant can be used. For example, brominated flame retardants, chlorine-based flame retardants, phosphorus-containing flame retardants, silicon-containing flame retardants, nitrogen compound-based flame retardants, inorganic flame retardants and the like can be mentioned. Among these, hydrogen halides are not generated by thermal decomposition during resin compounding or molding, and do not corrode processing machines or molds or deteriorate the working environment. Phosphorus-containing flame retardants and silicon-containing flame retardants are preferred because they are less likely to adversely affect the environment through the generation of harmful substances such as dioxins when they are diffused or decomposed.

本発明の樹脂組成物は、セルロース繊維以外にも、本発明の目的を阻害しない範囲で、成形性・難燃性等の各種特性をより一層改善する目的で他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、可塑剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤等)、離型剤(脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、変成シリコーン)、帯電防止剤、難燃助剤、加工助剤、ドリップ防止剤、抗菌剤、防カビ剤等が挙げられる。さらに、染料や顔料を含む着色剤等を添加することもできる。   In addition to cellulose fibers, the resin composition of the present invention may contain other components for the purpose of further improving various properties such as moldability and flame retardancy, as long as the object of the present invention is not impaired. . Other components include, for example, plasticizers, stabilizers (antioxidants, UV absorbers, etc.), mold release agents (fatty acids, fatty acid metal salts, oxy fatty acids, fatty acid esters, aliphatic partially saponified esters, paraffin, low molecular weight Polyolefin, fatty acid amide, alkylene bis fatty acid amide, aliphatic ketone, fatty acid lower alcohol ester, fatty acid polyhydric alcohol ester, fatty acid polyglycol ester, modified silicone), antistatic agent, flame retardant aid, processing aid, anti-drip agent , Antibacterial agents, fungicides and the like. Furthermore, a coloring agent containing a dye or a pigment can be added.

本発明のポリエステル樹脂組成物は、優れた耐水性及び柔軟性及び生分解性を有しており、環境への負荷が小さいため、農業用資材の構成部品、医療用材料として好適に使用できる。   The polyester resin composition of the present invention has excellent water resistance, flexibility, and biodegradability, and has a low environmental load, so that it can be suitably used as a component of agricultural materials and medical materials.

好ましい実施態様としては、mcl−PHAの有する軟質性、生分解性、耐水性、ガスバリア性、透明性等の特性を生かした樹脂組成物を農業用マルチシートや、種苗シート上の種子の保持材等に利用することである。   As a preferred embodiment, mcl-PHA has a resin composition that takes advantage of the properties such as softness, biodegradability, water resistance, gas barrier properties, transparency, and the like. And so on.

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に示す実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited to the examples shown below.

<mcl−PHAの調製>
微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸として、以下の手順で2種類のmcl−PHA(1)及びmcl−PHA(2)を調製した。
(mcl−PHA(1)の調製)
シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)27N01 (FERM P-16953号)を下に示す栄養培地液(1)を入れたジャ−ファメンターで通気しながら撹拌培養した。培養条件は、温度30℃、pH6.9〜7.0、通気量3L/分とした。48時間培養後、ジャーファメンター中の培養液を遠心分離して微生物菌体を回収した。そして、菌体を乾燥した後、クロロホルムで抽出し、溶媒をエバポレータによって留去させ、抽出物を得た。
<Preparation of mcl-PHA>
Two types of mcl-PHA (1) and mcl-PHA (2) were prepared as microorganism-derived poly-3-hydroxyalkanoic acid by the following procedure.
(Preparation of mcl-PHA (1))
Pseudomonas putida 27N01 (FERM P-16953) was agitated and cultured with aeration using a jar fermenter containing the nutrient medium solution (1) shown below. The culture conditions were a temperature of 30 ° C., a pH of 6.9 to 7.0, and an aeration rate of 3 L / min. After culturing for 48 hours, the culture solution in the jar fermenter was centrifuged to collect microbial cells. And after drying a microbial cell, it extracted with chloroform, the solvent was distilled off by the evaporator, and the extract was obtained.

[栄養培地液]
水1Lあたり
硫酸アンモニウム 1.5g リン酸水素二ナトリウム 1.4g
リン酸二水素カリウム 1.4g 炭酸水素ナトリウム 0.5g
酵母エキス 0.3g 硫酸マグネシウム 0.4g
クエン酸アンモニウム鉄 0.05g
オクタン酸 5.5g
[Nutrient medium solution]
1.5 g of ammonium sulfate per liter of water 1.4 g of disodium hydrogen phosphate
Potassium dihydrogen phosphate 1.4 g Sodium hydrogen carbonate 0.5 g
Yeast extract 0.3g Magnesium sulfate 0.4g
0.05g ammonium iron citrate
Octanoic acid 5.5g

上述のようにして得られた抽出物について120℃、90分間の圧力下でメチルエステル化分解を行い、生成したモノマーメチルエステルを分子量測定装置を備えたキャピラリーガスクロマトグラフにより昇温分析した。また、1H-NMR、13C-NMRスペクトル分析を行い、モノマー組成を求めた。 The extract obtained as described above was subjected to methyl esterification decomposition at 120 ° C. under a pressure of 90 minutes, and the temperature of the produced monomer methyl ester was analyzed by a capillary gas chromatograph equipped with a molecular weight measuring device. In addition, 1 H-NMR and 13 C-NMR spectrum analysis was performed to obtain the monomer composition.

その結果、モノマー組成は下記に示す化合物3−ヒドロキシヘキサン酸(a)が3〜17%、3−ヒドロキシオクタン酸(b)が70〜85%、3−ヒドロキシノナン酸(c)が3〜12%、3−ヒドロキシデカン酸(d)が10〜25%であり、それらが、ランダムに共重合しているポリマーであることが分かった。
As a result, the monomer composition is 3 to 17% of the compound 3-hydroxyhexanoic acid (a) shown below, 70 to 85% of 3-hydroxyoctanoic acid (b), and 3 to 12 of 3-hydroxynonanoic acid (c). %, 3-hydroxydecanoic acid (d) is 10-25%, and they were found to be randomly copolymerized polymers.

(mcl−PHA(2)の調製)
前記合成例1における培養条件のうち、栄養培地液(1)のオクタン酸5.5gをグルコース4gに変更し、その他の培養条件及び操作は同様にして抽出物を得た。
(Preparation of mcl-PHA (2))
Of the culture conditions in Synthesis Example 1, 5.5 g of octanoic acid in the nutrient medium solution (1) was changed to 4 g of glucose, and the other culture conditions and operations were similarly performed to obtain an extract.

こうして得られた抽出物について120℃、90分間の圧力下でメチルエステル化分解を行い、生成したモノマーメチルエステルを分子量測定装置を備えたキャピラリーガスクロマトグラフにより昇温分析した。また、1H-NMR、13C-NMRスペクトル分析を行い、モノマー組成を求めた。 The extract thus obtained was subjected to methyl esterification decomposition at 120 ° C. under a pressure of 90 minutes, and the produced monomer methyl ester was subjected to temperature rise analysis using a capillary gas chromatograph equipped with a molecular weight measuring device. In addition, 1 H-NMR and 13 C-NMR spectrum analysis was performed to obtain the monomer composition.

その結果、モノマー組成は3−ヒドロキシオクタン酸が主成分で60%以上であり、3−ヒドロキデカン酸、3−ヒドロキシノナン酸及び3−ヒドロキシヘキサン酸がそれぞれ数%〜数10%含まれるほかに、側鎖に不飽和結合を有する3−ヒドロキシアルケン酸が数%含まれていた。   As a result, the monomer composition is mainly composed of 3-hydroxyoctanoic acid of 60% or more, and 3-hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid and 3-hydroxyhexanoic acid are contained in a few percent to several tens of percent, respectively. In addition, several percent of 3-hydroxyalkenoic acid having an unsaturated bond in the side chain was contained.

<粉砕セルロース繊維の調製>
以下の方法によって粉砕セルロース繊維を得た。
天然セルロース(繊維長50〜800μm 日本製紙(株):KCフロックWG−100)を原料として、水中においてN‐オキシル化合物を酸化触媒とし、次亜塩素酸ナトリウムを作用させることによって酸化反応を行った。この際、次亜塩素酸ナトリウムの濃度をいろいろと変化させて反応を行った。その後、水を含む反応物の繊維から不純物を除去し、ホモジナイザーによる物理的な解繊処理を時間を変えて行い、セルロース繊維を得た。
<Preparation of ground cellulose fiber>
Ground cellulose fibers were obtained by the following method.
Using natural cellulose (fiber length 50-800 μm Nippon Paper Industries Co., Ltd .: KC Flock WG-100) as a raw material, an oxidation reaction was performed by using sodium hypochlorite with N-oxyl compound as an oxidation catalyst in water. . At this time, the reaction was carried out by changing the concentration of sodium hypochlorite in various ways. Thereafter, impurities were removed from the fibers of the reaction product containing water, and physical defibration treatment with a homogenizer was performed at different times to obtain cellulose fibers.

こうして得られたセルロース繊維(酸化触媒処理後、ホモジナイザー処理5時間)について、t−ブチルアルコールを使用して数段階の操作で脱水を行い、最終的にt−ブチルアルコール100%に分散した状態で凍結乾燥した。完全に乾燥した繊維をFE−SEM観察により、粉砕加工されていることについて確認した。図1にFE−SEM写真を示す。   The cellulose fiber thus obtained (after oxidation catalyst treatment and homogenizer treatment for 5 hours) is dehydrated in several steps using t-butyl alcohol, and finally dispersed in 100% t-butyl alcohol. Lyophilized. It was confirmed that the completely dried fiber was pulverized by FE-SEM observation. FIG. 1 shows an FE-SEM photograph.

繊維の長さと幅は、走査電子顕微鏡視野で繊維形態を観察して代表的な10本の繊維を選んでその幅と長さを測定し、これを平均して求めた。その結果、表1に示すように、酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムの濃度を変えたり、ホモジナイザーによる解繊時間を変えたりすることにより、様々な繊維幅及び繊維長のセルロース繊維が得られることが分かった。
The length and width of the fiber were obtained by observing the fiber form with a scanning electron microscope field of view, selecting 10 representative fibers, measuring the width and length, and averaging them. As a result, as shown in Table 1, cellulose fibers having various fiber widths and fiber lengths can be obtained by changing the concentration of sodium hypochlorite, which is an oxidizing agent, or changing the defibration time with a homogenizer. I understood that.

<変性粉砕セルロース繊維の調製>
上記のようにして調製した様々な繊維幅及び繊維長を有するセルロース繊維に対して、セルロースに存在する水酸基をベンゾイル化、ベンジルエーテル化、及びアセチル化した変性セルロース繊維を調製した。以下にその方法について述べる。
<Preparation of modified ground cellulose fiber>
Modified cellulose fibers in which hydroxyl groups existing in cellulose were benzoylated, benzyl etherified, and acetylated with respect to cellulose fibers having various fiber widths and fiber lengths prepared as described above were prepared. The method is described below.

(ベンゾイル化セルロース繊維の調製)
セルロース繊維を水酸化カリウム水溶液(濃度114g/L)に膨潤させた後、ろ過して繊維状態で取り出し、アセトンに懸濁してから2当量のベンゾイルクロライドと反応させた。反応後、溶媒と副反応物を除き、精製した。反応生成物の赤外吸収スペクトルを測定したところ、水酸基がベンゾイル基で置換されていることが確認された(図2参照)。
(Preparation of benzoylated cellulose fiber)
Cellulose fibers were swelled in an aqueous potassium hydroxide solution (concentration: 114 g / L), filtered, taken out in a fiber state, suspended in acetone, and reacted with 2 equivalents of benzoyl chloride. After the reaction, the solvent and side reaction products were removed and purification was performed. When the infrared absorption spectrum of the reaction product was measured, it was confirmed that the hydroxyl group was substituted with a benzoyl group (see FIG. 2).

(ベンジルエーテル化セルロース繊維の調製)
セルロース繊維を水酸化カリウム水溶液(濃度114g/L)に膨潤させた後、ろ過して繊維状態で取り出し、アセトンに懸濁してから2当量のベンジルクロライドと反応させた。反応後、溶媒と副反応物を除き、精製した。
(Preparation of benzyl etherified cellulose fiber)
The cellulose fiber was swollen in an aqueous potassium hydroxide solution (concentration: 114 g / L), filtered, taken out in a fiber state, suspended in acetone, and then reacted with 2 equivalents of benzyl chloride. After the reaction, the solvent and side reaction products were removed and purification was performed.

(アセチル化セルロース繊維の調製)
セルロース繊維を水酸化カリウム水溶液(114g/L)に膨潤させた後、ろ過して繊維状態で取り出し、アセトンに懸濁してから4当量のアセチルクロライドと反応させた。反応後、溶媒と副反応物を除き、精製した。反応生成物の赤外スペクトルを測定したところ、水酸基がアセチル基で化学修飾されていることが確認された(図3参照)。
(Preparation of acetylated cellulose fiber)
Cellulose fibers were swollen in an aqueous potassium hydroxide solution (114 g / L), filtered, taken out in a fiber state, suspended in acetone, and reacted with 4 equivalents of acetyl chloride. After the reaction, the solvent and side reaction products were removed and purification was performed. When the infrared spectrum of the reaction product was measured, it was confirmed that the hydroxyl group was chemically modified with an acetyl group (see FIG. 3).

<ポリエステル樹脂組成物の調製>
(実施例1〜4及び比較例1)
前述のmcl−PHA(1)(すなわち、オクタン酸が添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA)をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤として様々な繊維幅及び繊維長を有するセルロース繊維を添加して混練機で混練し、実施例1〜4のポリエステル樹脂組成物を調製した。セルロース繊維の添加量はmcl−PHA(1)100重量部に対して5重量部とした。また、セルロース繊維を添加しないmcl−PHA(1)を比較例1とした。
<Preparation of polyester resin composition>
(Examples 1-4 and Comparative Example 1)
The above-mentioned mcl-PHA (1) (that is, mcl-PHA prepared by growing microorganisms in a nutrient medium supplemented with octanoic acid) is a polyester resin component, and has various fiber widths and fiber lengths as crystal nucleating agents. Cellulose fibers were added and kneaded with a kneader to prepare polyester resin compositions of Examples 1 to 4. The amount of cellulose fiber added was 5 parts by weight per 100 parts by weight of mcl-PHA (1). Moreover, mcl-PHA (1) to which no cellulose fiber was added was used as Comparative Example 1.

(評 価)
上記のようにして調製した実施例1〜4及び比較例1のポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。結晶性高分子は結晶性が高いほど耐熱性が上がることから、非等温結晶化測定によって結晶化度を評価することができる。すなわち、ポリエステル等のプラスチック樹脂には結晶化しやすい温度帯があり、この温度をゆっくりと通過させればその材料として十分な結晶化が得られることになる。また、このときに発生する熱量は、生じた結晶量に比例するため、発熱量を比較することで結晶化度の大小を評価することができる。以下に非等温結晶化測定の詳細を述べる。
(Evaluation)
The polyester resin compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 prepared as described above were subjected to non-isothermal crystallization measurement. The higher the crystallinity of the crystalline polymer, the higher the heat resistance. Therefore, the crystallinity can be evaluated by non-isothermal crystallization measurement. That is, a plastic resin such as polyester has a temperature zone that is easy to crystallize, and if this temperature is passed slowly, sufficient crystallization as the material can be obtained. In addition, since the amount of heat generated at this time is proportional to the amount of crystal generated, the degree of crystallinity can be evaluated by comparing the calorific value. Details of the non-isothermal crystallization measurement are described below.

mcl−PHAの融点(45〜65℃)以上である70℃で30分間保持して加熱した試料をゆっくりと−10℃まで冷却(−1℃/min)することで十分な結晶を生じさせ、その時に発生する結晶化熱量と結晶化ピーク温度を示差熱分析装置(DSC)で測定した。1つの試料について、これを連続して2回繰り返し、その平均を結果とした。   Sufficient crystals were produced by slowly cooling the sample heated at 70 ° C. for 30 minutes above the melting point (45 ° -65 ° C.) of mcl-PHA to -10 ° C. (−1 ° C./min), The amount of crystallization generated at that time and the crystallization peak temperature were measured with a differential thermal analyzer (DSC). This was repeated twice for one sample, and the average was taken as the result.

その結果、表2に示すように、結晶核剤としてセルロース繊維を添加した実施例1〜4は結晶化ピーク温度が3.2℃以上となり、結晶化熱量も23J/g以上となった。これに対し、セルロース繊維を添加しなかった比較例1では、明瞭な結晶化ピーク温度は観測されず、結晶化熱量も測定されなかった。以上のことから、粉砕したセルロース繊維の添加によって、mcl−PHA(1)の結晶化が促進されることが分かった。   As a result, as shown in Table 2, Examples 1 to 4 to which cellulose fibers were added as a crystal nucleating agent had a crystallization peak temperature of 3.2 ° C. or higher and a crystallization heat amount of 23 J / g or higher. On the other hand, in Comparative Example 1 in which no cellulose fiber was added, a clear crystallization peak temperature was not observed, and the amount of crystallization heat was not measured. From the above, it was found that crystallization of mcl-PHA (1) was promoted by the addition of pulverized cellulose fibers.

(実施例5〜7及び比較例2)
前述のmcl−PHA(2)(すなわち、グルコースが添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA)をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤としてベンゾイル化セルロース繊維をmcl−PHA(2)100重量部に対して5重量部添加して混練機で混練し、実施例5及び6のポリエステル樹脂組成物を調製した。また、mcl−PHA(1)をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤としてセルロース繊維を同様の量だけ添加して混練機で混練し、実施例7のポリエステル樹脂組成物を調製した。さらに、結晶核剤を添加しないmcl−PHA(2)を比較例2とした。
(Examples 5-7 and Comparative Example 2)
The above-mentioned mcl-PHA (2) (that is, mcl-PHA prepared by growing microorganisms in a nutrient medium supplemented with glucose) is used as a polyester resin component, and benzoylated cellulose fiber as a crystal nucleating agent is used as mcl-PHA (2 ) 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight and kneaded with a kneader to prepare polyester resin compositions of Examples 5 and 6. Further, mcl-PHA (1) was used as a polyester resin component, and cellulose fibers were added in the same amount as a crystal nucleating agent and kneaded with a kneader to prepare a polyester resin composition of Example 7. Further, mcl-PHA (2) to which no crystal nucleating agent was added was used as Comparative Example 2.

(評 価)
上記のようにして調製した実施例5〜7及び比較例2のポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。その結果、表3及び図4に示すように、結晶核剤としてベンゾイル化セルロース繊維あるいはセルロース繊維を添加した実施例5〜7は結晶化ピーク温度が3.8〜9.2℃となり、結晶化熱量も25〜65J/g以上となった。これに対し、セルロース繊維を添加しなかった比較例1では、明瞭な結晶化ピーク温度は観測されず、結晶化熱量も測定されなかった。以上のことから、粉砕したセルロース繊維の添加によって、mcl−PHA(2)の結晶化が促進されることが分かった。また、結晶核剤としてベンゾイル化セルロース繊維を用いた実施例5及び実施例6の比較から、ベンゾイル化セルロース繊維の添加量が同じであっても繊維幅や繊維長が小さい実施例5の方が、結晶化ピーク温度及び結晶化熱量が顕著に高くなることが分った。さらには、実施例5と実施例7との比較から、ベンゾイル化セルロース繊維は化学修飾していないセルロースに比べて、結晶核剤としての効果が優れていることが分かった。
(Evaluation)
The polyester resin compositions of Examples 5 to 7 and Comparative Example 2 prepared as described above were subjected to non-isothermal crystallization measurement. As a result, as shown in Table 3 and FIG. 4, in Examples 5 to 7 in which benzoylated cellulose fibers or cellulose fibers were added as crystal nucleating agents, the crystallization peak temperature was 3.8 to 9.2 ° C., and the crystallization heat amount was 25 to It became more than 65J / g. On the other hand, in Comparative Example 1 in which no cellulose fiber was added, no clear crystallization peak temperature was observed, and no crystallization heat quantity was measured. From the above, it was found that crystallization of mcl-PHA (2) was promoted by the addition of pulverized cellulose fibers. Moreover, even if the addition amount of a benzoylated cellulose fiber is the same from Example 5 and Example 6 which used the benzoylated cellulose fiber as a crystal nucleating agent, the direction of Example 5 with smaller fiber width and fiber length is more. It has been found that the crystallization peak temperature and the amount of crystallization heat are significantly increased. Furthermore, from a comparison between Example 5 and Example 7, it was found that the benzoylated cellulose fiber was more effective as a crystal nucleating agent than cellulose that was not chemically modified.

(実施例8〜12)
前述のmcl−PHA(2)(すなわち、グルコースが添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA)をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤として各種繊維幅及び繊維長のベンジルエーテル化セルロース繊維をmcl−PHA(2)に添加して混練機で混練し、実施例8〜11のポリエステル樹脂組成物を調製した。また、結晶核剤としてアセチル化セルロース繊維を用いて、同様にして実施例12のポリエステル樹脂組成物を調製した。
(Examples 8 to 12)
The above-mentioned mcl-PHA (2) (that is, mcl-PHA prepared by growing microorganisms in a nutrient medium supplemented with glucose) is a polyester resin component, and benzyl etherification of various fiber widths and fiber lengths as a crystal nucleating agent Cellulose fibers were added to mcl-PHA (2) and kneaded with a kneader to prepare polyester resin compositions of Examples 8 to 11. In addition, a polyester resin composition of Example 12 was similarly prepared using acetylated cellulose fibers as a crystal nucleating agent.

(評 価)
上記のようにして調製した実施例8〜12のポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。その結果、表4に示すように、結晶核剤としてベンジルエーテル化セルロース繊維を添加した実施例8〜11では、ベンゾイル化セルロース繊維の場合と同様、結晶化ピーク温度及び結晶化熱量が顕著に高くなることが分った。また、結晶核剤としてアセチル化セルロース繊維を添加した実施例12の場合には、結晶化ピーク温度が4.1℃、結晶化熱量が31J/gとなり、ベンジルエーテル化セルロース繊維よりは若干、効果は劣るものの、結晶核剤として機能することが分かった。
(Evaluation)
The polyester resin compositions of Examples 8 to 12 prepared as described above were subjected to non-isothermal crystallization measurement. As a result, as shown in Table 4, in Examples 8 to 11 in which benzyl etherified cellulose fibers were added as a crystal nucleating agent, the crystallization peak temperature and the heat of crystallization were remarkably high as in the case of benzoylated cellulose fibers. I found out that Further, in the case of Example 12 in which acetylated cellulose fiber was added as a crystal nucleating agent, the crystallization peak temperature was 4.1 ° C. and the crystallization heat amount was 31 J / g, which was slightly inferior to benzyl etherified cellulose fiber. However, it was found to function as a crystal nucleating agent.

<種苗シートの製造>
(実施例13)
前述のmcl−PHA(1)(すなわち、オクタン酸が添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA)をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤として繊維長50μm、繊維幅2μm以下のベンジルエーテル化セルロース繊維を添加して混練機で混練してポリエステル樹脂組成物を調製した。セルロース繊維の添加量はmcl−PHA(1)100重量部に対して5重量部とした。
こうして得られたポリエステル樹脂組成物を保持体1として大豆の種子3とを混合し、図5に示すように、紙シート2上に展開して実施例13の種苗シートとした。なお、紙シートは、水溶性で生分解性である理由で採用した。すなわち、混合体を展開するシートは使用時に、樹脂組成物と種子を保持できる機能を備えていればよく、設置後は水溶して環境に負荷を与えない材料が好ましい。また、紙シートの代わりにポリエチレンフィルム上にも展開させた種苗シートも作製した。
<Manufacture of seedling sheets>
(Example 13)
The above-mentioned mcl-PHA (1) (that is, mcl-PHA prepared by growing microorganisms in a nutrient medium supplemented with octanoic acid) is used as a polyester resin component, with a fiber length of 50 μm and a fiber width of 2 μm or less as a crystal nucleating agent. Benzyl etherified cellulose fibers were added and kneaded with a kneader to prepare a polyester resin composition. The amount of cellulose fiber added was 5 parts by weight per 100 parts by weight of mcl-PHA (1).
The polyester resin composition thus obtained was mixed with soybean seeds 3 as a carrier 1 and developed on a paper sheet 2 as shown in FIG. The paper sheet was used because it is water-soluble and biodegradable. That is, it is sufficient that the sheet for developing the mixture has a function of holding the resin composition and the seeds when used, and a material that is water-soluble after installation and does not give a load to the environment is preferable. In addition, a seedling sheet developed on a polyethylene film instead of the paper sheet was also produced.

(実施例14)
実施例14では結晶核剤として繊維長50μm、繊維幅2μm以下のセルロース繊維を用い、その他の製造条件は実施例13と同様にして種苗シートを製造した。
(Example 14)
In Example 14, a cellulose fiber having a fiber length of 50 μm and a fiber width of 2 μm or less was used as a crystal nucleating agent.

(比較例3〜5)
比較例3では結晶核剤として粒径が1〜50μmの炭酸カルシウム微粉末を添加し、比較例4では粒径が1〜50μmの酸化チタン微粉末を添加した。比較例5では結晶核剤を添加しなかった。その他の製造条件は実施例13と同様にして比較例3〜5の種苗シートを製造した。
(Comparative Examples 3-5)
In Comparative Example 3, calcium carbonate fine powder having a particle size of 1 to 50 μm was added as a crystal nucleating agent, and in Comparative Example 4, titanium oxide fine powder having a particle size of 1 to 50 μm was added. In Comparative Example 5, no crystal nucleating agent was added. Other production conditions were the same as in Example 13 to produce seedling sheets of Comparative Examples 3-5.

(評 価)
・非等温結晶化測定による評価
実施例13及び実施例14、並びに比較例3〜5の種苗シートを構成するポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。その結果、結晶核剤として炭酸カルシウム微粉末を添加した比較例3では、発熱ピーク温度が3.9℃付近であるのに対し、ベンジルエーテル化したセルロース繊維を用いた実施例13では9.3℃付近となり、結晶核剤としての効果はベンジルエーテル化したセルロース繊維のほうが炭酸カルシウム微粉末よりも顕著に優れていることが分かった。
(Evaluation)
-Evaluation by non-isothermal crystallization measurement About the polyester resin composition which comprises the seedling seedling sheet | seat of Example 13 and Example 14, and Comparative Examples 3-5, the non-isothermal crystallization measurement was performed. As a result, in Comparative Example 3 in which calcium carbonate fine powder was added as a crystal nucleating agent, the exothermic peak temperature was around 3.9 ° C., whereas in Example 13 using benzyl etherified cellulose fibers, 9.3. It was found that the effect as a crystal nucleating agent was markedly superior to the calcium carbonate fine powder in the case of benzyl etherified cellulose fibers.

・目視試験による評価
また、目視観察において、実施例13及び実施例14のフィルムはほぼ無色透明であるのに対して、炭酸カルシウムや酸化チタンを用いた比較例3及び5では、
白濁し、mcl-PHAの長所である透明性は損なわれることが分かった。
-Evaluation by visual test In addition, in visual observation, the films of Example 13 and Example 14 are almost colorless and transparent, whereas in Comparative Examples 3 and 5 using calcium carbonate or titanium oxide,
It turned out to be cloudy and the transparency that is an advantage of mcl-PHA was lost.

・発芽試験による評価 ・ Evaluation by germination test

上記種苗シートにおいて水やりをして、種子が発芽するまでを観察し、種子を保持するための耐水性及び粘着性、種子を外部から視認できるか否かの透明性、及び種苗シートへの成形性を評価した。
その結果、表5に示すように結晶核剤を何ら添加しなかった比較例5では、粘着性は十分で種子を保持できるものの、他の基材や土壌に付着してしまう等、作業性が問題となった。結晶核剤として炭酸カルシウムを添加した比較例3では白濁色〜白色になり、透明性がなくなることで、種子の分散の状態を視認することが難しくなった。また、紙シートへの成形性も良好ではなかった。これに対して、微細なベンジルエーテル化セルロース繊維を結晶核剤とした実施例13や、微細なセルロース繊維を結晶核剤とした実施例14の種苗シートでは、種子の分散を明確に視認できる透明性を有しており、紙シートへの成形も容易に行うことができた。一方、ポリエチレンフィルム上に成形させたものでは、容易に剥離させることができた。これにより、ポリエチレンフィルムを剥離紙として用いても、利用できることが分かった。
Watering the seedling seedling sheet and observing until the seeds germinate, water resistance and adhesiveness for holding the seeds, transparency of whether the seeds are visible from the outside, and molding into the seedling seedling sheets Sex was evaluated.
As a result, in Comparative Example 5 in which no crystal nucleating agent was added as shown in Table 5, the tackiness was sufficient and the seeds could be retained, but the workability such as adhering to other base materials and soil was improved. It became a problem. In Comparative Example 3 in which calcium carbonate was added as a crystal nucleating agent, the color became cloudy to white and the transparency was lost, making it difficult to visually recognize the state of seed dispersion. Further, the formability to a paper sheet was not good. On the other hand, in the seedling sheet of Example 13 using fine benzyl etherified cellulose fibers as a crystal nucleating agent and Example 14 using fine cellulose fibers as a crystal nucleating agent, the seed dispersion is clearly visible. It was easy to form into a paper sheet. On the other hand, what was shape | molded on the polyethylene film was able to be made to peel easily. Thereby, even if it used the polyethylene film as a release paper, it turned out that it can utilize.

本発明は、mcl−PHA樹脂に変性した微細セルロースを分散させて結晶核剤として機能させることにより、結晶化速度を改善させて、生分解性、透明性を生かした農業用フィルムや種苗シートや医療用材料を得ることができる。 In the present invention, by dispersing fine cellulose modified in mcl-PHA resin and allowing it to function as a crystal nucleating agent, the crystallization rate is improved, and an agricultural film or seedling sheet that utilizes biodegradability and transparency, A medical material can be obtained.

1…保持体(樹脂成形体)
2…紙シート
3…大豆の種子
1. Holding body (resin molded body)
2 ... paper sheet 3 ... soybean seeds

Claims (9)

微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸100重量部に対し、粉砕セルロース繊維が3重量部以上30重量部以下添加されているポリエステル樹脂組成物。   A polyester resin composition in which 3 to 30 parts by weight of pulverized cellulose fibers are added to 100 parts by weight of a poly-3-hydroxyalkanoic acid derived from microorganisms. 前記ポリ3−ヒドロキシアルカン酸は、炭素数が6以上14以下の3−ヒドロキシアルカン酸の重合物である請求項1に記載のポリエステル樹脂組成物。   The polyester resin composition according to claim 1, wherein the poly-3-hydroxyalkanoic acid is a polymer of 3-hydroxyalkanoic acid having 6 to 14 carbon atoms. 前記微生物はシュードモナス属である請求項1又は2に記載のポリエステル樹脂組成物。   The polyester resin composition according to claim 1, wherein the microorganism is a genus Pseudomonas. 前記粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が2μm以下であって、且つ、繊維長が80μm以下であることを特徴とする請求項1及至3のいずれか1項に記載のポリエステル樹脂組成物。   The polyester resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the pulverized cellulose fibers have a fiber width of 2 µm or less and a fiber length of 80 µm or less. 前記粉砕されたセルロースに存在する水酸基の少なくとも一部が芳香族を有する官能基によって修飾されているか、又はカルボン酸エステル基とされている請求項1及至4のいずれか1項に記載のポリエステル樹脂組成物。   The polyester resin according to any one of claims 1 to 4, wherein at least a part of hydroxyl groups present in the pulverized cellulose is modified with a functional group having an aromatic group or a carboxylic acid ester group. Composition. 粉砕されたセルロース繊維を含有することを特徴とする微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸用の結晶核剤。   A crystal nucleating agent for a poly-3-hydroxyalkanoic acid derived from a microorganism, comprising pulverized cellulose fibers. 前記粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が2μm以下であって、且つ、繊維長が80μm以下である請求項6に記載の結晶核剤。   The crystal nucleating agent according to claim 6, wherein the pulverized cellulose fiber has a fiber width of 2 μm or less and a fiber length of 80 μm or less. 前記粉砕されたセルロース水酸基に存在する水酸基の少なくとも一部が芳香族を有する官能基によって修飾されているか、又はカルボン酸エステル基とされている請求項6又は7に記載の結晶核剤。   The crystal nucleating agent according to claim 6 or 7, wherein at least a part of the hydroxyl groups present in the pulverized cellulose hydroxyl group is modified with a functional group having an aromatic group or a carboxylic acid ester group. 種子の保持体が請求項1及至5のいずれか記載のポリエステル樹脂組成物からなる種苗シート。   A seedling sheet comprising a polyester resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the seed holder is a seed holder.
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