JP2019034987A - Aliphatic polyester resin composition and molded body - Google Patents

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Abstract

To provide an aliphatic polyester resin composition containing poly(3-hydroxyalkanoate) providing a molded body with enhanced strength, and having improved molding processability, and a molded body by molding the same.SOLUTION: There is provided an aliphatic polyester resin composition containing poly(3-hydroxyalkanoate) and modified nanocellulose. In the modified nanocellulose, a hydroxyl group obtained by cellulose is preferably esterified, and the hydroxyl group obtained by cellulose is preferably esterified by dicarboxylic acid.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、生分解性の樹脂であるポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)を含む脂肪族ポリエステル樹脂組成物,及び、それを成形してなる成形体に関する。   The present invention relates to an aliphatic polyester resin composition containing poly (3-hydroxyalkanoate), which is a biodegradable resin, and a molded body formed by molding the same.

従来、プラスチックは加工や使用の容易性、再利用の困難性、衛生上の問題などの観点から使い捨てされてきた。しかし、プラスチックが多量に使用、廃棄されるにつれ、その埋め立て処理や焼却処理に伴う問題がクローズアップされている。そのような問題としては、例えばゴミ埋め立て地の不足、非分解性のプラスチックが環境に残存することによる生態系への影響、燃焼時の有害ガス発生、大量の燃焼熱量による地球温暖化等、地球環境への大きな負荷などが挙げられる。   Conventionally, plastics have been disposable from the viewpoints of ease of processing and use, difficulty of reuse, and sanitary problems. However, as plastics are used and disposed of in large quantities, the problems associated with landfilling and incineration are getting closer. Such problems include, for example, the shortage of landfills, the impact on the ecosystem due to the presence of non-degradable plastic in the environment, the generation of harmful gases during combustion, and global warming due to a large amount of combustion heat. A big load on the environment.

近年、プラスチック廃棄物の問題を解決できるものとして、生分解性プラスチックの開発が盛んになっている。一般的に生分解性プラスチックは、1)ポリヒドロキシアルカノエート等の微生物生産系脂肪族ポリエステル、2)ポリ乳酸やポリカプロラクトン等の化学合成系脂肪族ポリエステル、3)澱粉や酢酸セルロース等の天然高分子といった、3種類に大別される。化学合成系脂肪族ポリエステルの多くは嫌気性分解しないため廃棄時の分解条件に制約があり、ポリ乳酸、ポリカプロラクトンは耐熱性に問題がある。また、澱粉は非熱可塑性で脆く、耐水性に劣るといった問題がある。   In recent years, biodegradable plastics have been actively developed as a solution to the problem of plastic waste. In general, biodegradable plastics are 1) microbially-produced aliphatic polyesters such as polyhydroxyalkanoates, 2) chemically synthesized aliphatic polyesters such as polylactic acid and polycaprolactone, and 3) natural products such as starch and cellulose acetate. There are three main types: molecules. Most chemically synthesized aliphatic polyesters do not undergo anaerobic decomposition, so there are restrictions on the decomposition conditions at the time of disposal, and polylactic acid and polycaprolactone have a problem in heat resistance. In addition, starch is non-thermoplastic, brittle, and has poor water resistance.

一方、ポリヒドロキシアルカノエートのなかでもポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)(以下P3HAと略すことがある)は好気性、嫌気性何れの環境下での分解性にも優れ、燃焼時には有毒ガスを発生せず、植物原料を使用して微生物により生産され得るプラスチックで高分子量化が可能であり、地球上の二酸化炭素を増大させずカーボンニュートラルである、といった優れた特徴を有している。該P3HAは脂肪族ポリエステルに分類されるが、先に述べた化学合成系脂肪族ポリエステルや天然高分子とはポリマーの性質が大きく異なり、嫌気性下で分解する性質や、耐湿性に優れる点、高分子量化が可能である点は特筆すべき性能である。また、P3HAが共重合体の場合、構成するモノマーの組成比を制御することで、融点、耐熱性や柔軟性といった物性を変化させることが可能である。このためP3HAは、包装材料、食器材料、建築・土木・農業・園芸材料、自動車内装材、吸着・担体・濾過材等に応用可能な成形体としての使用が期待されている。   On the other hand, among polyhydroxyalkanoates, poly (3-hydroxyalkanoate) (hereinafter abbreviated as P3HA) is excellent in degradability in both aerobic and anaerobic environments and generates toxic gases during combustion. In addition, it is possible to increase the molecular weight of a plastic that can be produced by microorganisms using plant raw materials, and has excellent characteristics such as carbon neutrality without increasing carbon dioxide on the earth. The P3HA is classified as an aliphatic polyester, but the properties of the polymer are greatly different from the above-mentioned chemically synthesized aliphatic polyester and natural polymer, and the property of decomposing under anaerobic and excellent moisture resistance, The fact that high molecular weight is possible is a notable performance. When P3HA is a copolymer, physical properties such as melting point, heat resistance and flexibility can be changed by controlling the composition ratio of the constituent monomers. For this reason, P3HA is expected to be used as a molding material applicable to packaging materials, tableware materials, construction / civil engineering / agriculture / horticultural materials, automobile interior materials, adsorption / carrier / filter materials and the like.

一方、P3HAは加工性に関して二つの大きな問題を有する。一つは高温に加熱した場合の熱分解による分子量低下、もう一つは遅い結晶化速度に由来する加工性の悪さである。P3HAのなかでもポリヒドロキシブチレート(以下、PHBと略すことがある)は、融点が約175℃と高く耐熱性に優れているものの、加工温度が高くなることから加熱加工時に非常に熱分解し易く、成形体の分子量が低下してしまうため、耐熱性が高くても脆い成形体となりやすい。   On the other hand, P3HA has two major problems regarding processability. One is a decrease in molecular weight due to thermal decomposition when heated to a high temperature, and the other is poor processability due to a slow crystallization rate. Among P3HA, polyhydroxybutyrate (hereinafter sometimes abbreviated as PHB) has a high melting point of about 175 ° C. and excellent heat resistance. However, since the processing temperature is high, it is very thermally decomposed during heat processing. This is easy and the molecular weight of the molded body is lowered, so that even a high heat resistance tends to be a brittle molded body.

これに対し、P3HAの共重合体であるポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)(以下、PHBHと略すことがある)は、共重合成分のうち3−ヒドロキシヘキサノエートの比率が増大することで融点が低下するため、加熱加工時の温度を下げることができ、熱分解を抑制して分子量を維持しながらの加工が可能になる。   On the other hand, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (hereinafter sometimes abbreviated as PHBH), which is a copolymer of P3HA, is 3-hydroxyhexanoate among the copolymer components. Since the melting point is lowered by increasing the ratio of ate, the temperature during heat processing can be lowered, and processing while suppressing the thermal decomposition and maintaining the molecular weight becomes possible.

また、P3HAが有する遅い結晶化速度に関しては、これを改善するために結晶核剤の添加検討が多く行われている。好適に使用できる結晶核剤として窒化硼素や塩化アンモニウム、タルクなどの無機物がよく知られている。   In addition, regarding the slow crystallization rate of P3HA, many studies have been made to add a crystal nucleating agent in order to improve this. Inorganic substances such as boron nitride, ammonium chloride and talc are well known as crystal nucleating agents that can be suitably used.

ところで、生分解性プラスチックに木粉やセルロースを混合する技術は古くから知られている。特許文献1及び特許文献2では、生分解性樹脂に木粉やセルロースを配合して良好な生分解性や機械的性能を達成することが開示されている。特許文献3では、生分解性樹脂に木質成分を配合してシート基材を作製することで、エンボス加工での変形が少なく、生分解性を有するカードを提供することが開示されている。   By the way, the technique of mixing wood powder and cellulose with biodegradable plastic has been known for a long time. Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose that wood powder or cellulose is blended with a biodegradable resin to achieve good biodegradability and mechanical performance. Patent Document 3 discloses providing a card having biodegradability with less deformation during embossing by blending a wood component into a biodegradable resin to produce a sheet base material.

プラスチックに混合される木粉やセルロースの原料である針葉樹などは、その成長の際に二酸化炭素を吸収、固定するため、木粉やセルロースの使用によって地球温暖化防止効果が期待される。二酸化炭素固定化物質は非常に注目度が高く、積極的使用が望まれている。   Wood powder mixed with plastics and softwood, which is a raw material for cellulose, absorb and fix carbon dioxide during its growth, so the use of wood powder and cellulose is expected to prevent global warming. Carbon dioxide immobilization substances are very attractive and are expected to be actively used.

特開平5−320524号公報JP-A-5-320524 特開2000−129143号公報JP 2000-129143 A 特開2003−1987号公報JP 2003-1987

本発明は、生分解性樹脂であるポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)を含む脂肪族ポリエステル樹脂組成物において、強度が向上した成形体が得られ、かつ成形加工性が改善された樹脂組成物、及び、それを成形してなる成形体を提供することを目的とする。   The present invention relates to an aliphatic polyester resin composition containing poly (3-hydroxyalkanoate), which is a biodegradable resin, in which a molded article with improved strength is obtained, and the molding processability is improved, And it aims at providing the molded object formed by shape | molding it.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究を重ねた結果、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)に対し変性ナノセルロースを配合することで、成形体強度が向上し、さらに、成形加工性も改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention improve the strength of the molded product by blending modified nanocellulose with poly (3-hydroxyalkanoate), and further improve molding processability. Has been found to be improved, and the present invention has been completed.

すなわち本発明の第一は、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)及び変性ナノセルロースを含有する脂肪族ポリエステル樹脂組成物に関する。   That is, the first of the present invention relates to an aliphatic polyester resin composition containing poly (3-hydroxyalkanoate) and modified nanocellulose.

変性ナノセルロースは、セルロースが有する水酸基がエステル化されている変性ナノセルロースであることが好ましく、セルロースが有する水酸基がジカルボン酸によってエステル化されている変性ナノセルロースであることがより好ましく、セルロースが有する水酸基がアルキル基又はアルケニル基を有するコハク酸によってエステル化されている変性ナノセルロースであることがさらに好ましい。   The modified nanocellulose is preferably modified nanocellulose in which the hydroxyl group of cellulose is esterified, more preferably modified nanocellulose in which the hydroxyl group of cellulose is esterified with dicarboxylic acid, and the cellulose has More preferred is a modified nanocellulose in which the hydroxyl group is esterified with succinic acid having an alkyl group or an alkenyl group.

ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)は、式:[−CHR−CH−CO−O−](式中、Rは、炭素数1〜15の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を示す)で示される繰り返し単位を含むことが好ましく、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート−コ−3-ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)、及び、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−4−ヒドロキシブチレート)からなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。 The poly (3-hydroxyalkanoate) has the formula: [—CHR—CH 2 —CO—O—] (wherein R represents a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms). It is preferable to include the repeating unit shown, poly (3-hydroxybutyrate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate). Rate-co-3-hydroxyhexanoate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate), and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) More preferably, it is at least one selected from the group.

変性ナノセルロースの含有量は、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)100重量部に対して1〜100重量部であることが好ましい。   The content of the modified nanocellulose is preferably 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of poly (3-hydroxyalkanoate).

本発明の第二は、前記脂肪族ポリエステル樹脂組成物を成形してなる成形体に関する。   2nd of this invention is related with the molded object formed by shape | molding the said aliphatic polyester resin composition.

本発明によれば、強度が向上した成形体が得られ、かつ成形加工性が改善された、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)を含む脂肪族ポリエステル樹脂組成物、及び、それを成形してなる成形体を提供することができる。   According to the present invention, an aliphatic polyester resin composition containing poly (3-hydroxyalkanoate), in which a molded body with improved strength is obtained and molding processability is improved, and is formed by molding the same. A molded body can be provided.

実施例1の三度練りの試験片を撮影した顕微鏡写真Photomicrograph of the test piece of Example 1 kneaded three times

以下に本発明を詳述する。
本発明は、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)及び変性ナノセルロースを含有する脂肪族ポリエステル樹脂組成物に関する。以下では、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)をP3HAと略して言及する。
The present invention is described in detail below.
The present invention relates to an aliphatic polyester resin composition containing poly (3-hydroxyalkanoate) and modified nanocellulose. In the following, poly (3-hydroxyalkanoate) is referred to as P3HA for short.

(P3HA)
本発明で用いられるP3HAとは、モノマー単位として3−ヒドロキシアルカン酸単位を含有するポリエステルであり、特に、式:[−CHR−CH−CO−O−](式中、RはC2n+1で表される直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を示し、nは1以上15以下の整数である。)で示される繰り返し単位を含むポリエステルが好ましい。該ポリエステルは単独重合体であってよいし、前記繰り返し単位を2種類以上含む共重合体であってもよい。このような共重合体は、単独重合体と比較して融点が低くなり得るために、溶融時の温度を低くすることができ、高温による変性ナノセルロースの変質を抑制できるため好ましい。
(P3HA)
P3HA used in the present invention is a polyester containing a 3-hydroxyalkanoic acid unit as a monomer unit. In particular, the formula: [—CHR—CH 2 —CO—O—] (wherein R is C n H 2n + 1 represents a linear or branched alkyl group, and n is an integer of 1 or more and 15 or less. The polyester may be a homopolymer or a copolymer containing two or more of the repeating units. Such a copolymer is preferable because the melting point can be lower than that of a homopolymer, the temperature at the time of melting can be lowered, and the modification of the modified nanocellulose due to the high temperature can be suppressed.

また、P3HAは、モノマー単位として3−ヒドロキシアルカン酸単位のみを含有するポリエステルであってもよいが、モノマー単位として3−ヒドロキシアルカン酸単位と共に、他のヒドロキシアルカン酸単位(例えば、4−ヒドロキシアルカン酸単位)を含有する共重合ポリエステルであってもよい。前記共重合ポリエステルでは、全ヒドロキシアルカン酸単位のうち3−ヒドロキシアルカン酸単位が占める含有割合は特に限定されないが、例えば50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましく、80モル%以上が特に好ましく、90モル%以上が最も好ましい。   In addition, P3HA may be a polyester containing only 3-hydroxyalkanoic acid units as monomer units, but other hydroxyalkanoic acid units (for example, 4-hydroxyalkanes) together with 3-hydroxyalkanoic acid units as monomer units. It may be a copolyester containing acid units). In the copolymerized polyester, the content ratio of the 3-hydroxyalkanoic acid unit among the total hydroxyalkanoic acid units is not particularly limited, but is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, and more preferably 70 mol% or more. More preferably, 80 mol% or more is particularly preferable, and 90 mol% or more is most preferable.

本発明におけるP3HAの具体例としては、例えば、PHB〔ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、又はポリ3−ヒドロキシ酪酸〕、PHBH〔ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)、又はポリ(3−ヒドロキシ酪酸−co−3−ヒドロキシヘキサン酸)〕、PHBV〔ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート)、又はポリ(3−ヒドロキシ酪酸−co−3−ヒドロキシ吉草酸)〕、P3HB4HB〔ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−4−ヒドロキシブチレート)、又はポリ(3−ヒドロキシ酪酸−co−4−ヒドロキシ酪酸)〕、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシオクタノエート)、又はポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシオクタデカノエート)等が挙げられる。これらのなかでも、工業的に生産が容易であるものとして、PHB、PHBH、PHBV、P3HB4HBが好ましく、PHBHがより好ましい。   Specific examples of P3HA in the present invention include, for example, PHB [poly (3-hydroxybutyrate) or poly-3-hydroxybutyric acid], PHBH [poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)]. Or poly (3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyhexanoic acid)], PHBV [poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), or poly (3-hydroxybutyric acid-co-3- Hydroxyvaleric acid)], P3HB4HB [poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) or poly (3-hydroxybutyric acid-co-4-hydroxybutyric acid)], poly (3-hydroxybutyrate- Co-3-hydroxyoctanoate), or poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctane) Decanoate), and the like. Of these, PHB, PHBH, PHBV, and P3HB4HB are preferable, and PHBH is more preferable, as industrially easy production.

P3HAは、柔軟性と強度の観点から、3−ヒドロキシブチレート単位を含む単独重合体又は共重合体が好ましい。なかでも、柔軟性と強度のバランスの観点から、P3HAに含まれる3−ヒドロキシブチレート単位の平均組成比が80モル%〜99モル%を示すものがより好ましく、85モル%〜97モル%を示すものがさらに好ましい。3−ヒドロキシブチレート単位の平均組成比が80モル%未満であると剛性が不足する傾向があり、99モル%より多いと柔軟性が不足する傾向がある。   P3HA is preferably a homopolymer or a copolymer containing 3-hydroxybutyrate units from the viewpoints of flexibility and strength. Among these, from the viewpoint of balance between flexibility and strength, it is more preferable that the average composition ratio of 3-hydroxybutyrate units contained in P3HA is 80 mol% to 99 mol%, and 85 mol% to 97 mol%. What is shown is more preferred. If the average composition ratio of the 3-hydroxybutyrate unit is less than 80 mol%, the rigidity tends to be insufficient, and if it exceeds 99 mol%, the flexibility tends to be insufficient.

本発明において、P3HAは1種類のみを単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。また、P3HAとしてPHBH等の共重合体を使用する場合には、3−ヒドロキシブチレート単位等のモノマー単位の平均組成比が異なる2種類以上の共重合体を混合して使用することもできる。   In the present invention, P3HA may be used alone or in combination of two or more. When a copolymer such as PHBH is used as P3HA, two or more types of copolymers having different average composition ratios of monomer units such as 3-hydroxybutyrate units can be mixed and used.

本発明で使用するP3HAの分子量は、最終物の成形体が目的とする用途で、実質的に十分な物性を示すものであればよく、特に限定されない。しかし、分子量が低いと成形体の強度が低下する傾向があり、逆に高いと加工性が低下し、加工が困難になる場合があるので、それらを勘案して分子量を決定すればよい。この観点から、本発明で使用するP3HAの重量平均分子量の範囲は、50,000〜3,000,000が好ましく、100,000〜1,500,000がより好ましい。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、ポリスチレン換算の分子量として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ればよい。   The molecular weight of P3HA used in the present invention is not particularly limited as long as the final molded article is intended for the intended use and exhibits substantially sufficient physical properties. However, if the molecular weight is low, the strength of the molded product tends to be reduced. Conversely, if the molecular weight is high, the workability may be reduced and the processing may be difficult. Therefore, the molecular weight may be determined in consideration of them. From this viewpoint, the range of the weight average molecular weight of P3HA used in the present invention is preferably 50,000 to 3,000,000, and more preferably 100,000 to 1,500,000. In addition, the weight average molecular weight here means what was measured as a molecular weight of polystyrene conversion using gel permeation chromatography (GPC) using chloroform eluent. As a column in the GPC, a column suitable for measuring the molecular weight may be used.

本発明で使用するP3HAのガラス転移温度は特に限定されないが、−30〜10℃が好ましい。本発明において、ガラス転移温度は、示差走査熱量分析で10℃/minの昇温速度にて測定される。   Although the glass transition temperature of P3HA used by this invention is not specifically limited, -30-10 degreeC is preferable. In the present invention, the glass transition temperature is measured at a rate of temperature increase of 10 ° C./min by differential scanning calorimetry.

P3HAを製造する方法としては特に限定されないが、例えば、P3HA産生能を有する微生物によりP3HAを産生させる方法が挙げられる。そのような微生物としては特に限定されないが、例えば、PHB生産菌としては、1925年に発見されたBacillus megateriumの他、カプリアビダス・ネケイター(Cupriavidus necator)(旧分類:アルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligenes eutrophus、ラルストニア・ユートロフア(Ralstonia eutropha))、アルカリゲネス・ラタス(Alcaligenes latus)等が挙げられる。また、3−ヒドロキシブチレートとその他のヒドロキシアルカノエートとの共重合体生産菌としては、PHBVおよびPHBH生産菌であるアエロモナス・キヤビエ(Aeromonas caviae)、P3HB4HB生産菌であるアルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligenes eutrophus)等が挙げられる。特に、PHBH生産菌としては、PHBHの生産性を上げるためにPHA合成酵素群の遺伝子を導入したアルカリゲネス・ユートロファス AC32株(Alcaligenes eutrophus AC32, FERM BP−6038)(T.Fukui,Y.Doi,J.Bacteriol.,179,p4821−4830(1997))が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a method to manufacture P3HA, For example, the method of producing P3HA with the microorganisms which have P3HA production ability is mentioned. Although it does not specifically limit as such microorganisms, For example, as a PHB producing microbe, in addition to Bacillus megaterium discovered in 1925, Capriavidus necator (former classification: Alcaligenes eutrophus (Alcaligenes eutrophus, Ralstonia Examples include Ralstonia eutropha), Alcaligenes latus, etc. Examples of the copolymer-producing bacteria of 3-hydroxybutyrate and other hydroxyalkanoates include Aeromonas, which are PHBV and PHBH-producing bacteria.・ Aeromonas caviae, Alkalinegenes Yu which is a P3HB4HB producing bacterium In particular, as the PHBH-producing bacteria, Alkaligenes eutrophus AC32 strain (Alcaligenes eutrophus AC32, FERM BP-6038) into which a gene of the PHA synthase group has been introduced in order to increase the productivity of PHBH. (T. Fukui, Y. Doi, J. Bacteriol., 179, p4821-4830 (1997)).

これらの微生物を適切な条件で培養して菌体内にP3HAを蓄積させ、そのP3HAを回収することでP3HAを製造することができる。用いる微生物にあわせて、基質の種類を含む培養条件を最適化することができる。また、上掲した微生物以外にも、生産したいP3HAに合わせて、各種P3HA合成関連遺伝子を導入した遺伝子組換え微生物を培養してP3HAを製造することもできる。   P3HA can be produced by culturing these microorganisms under appropriate conditions, accumulating P3HA in the cells, and recovering the P3HA. The culture conditions including the type of substrate can be optimized according to the microorganism used. In addition to the microorganisms listed above, P3HA can also be produced by culturing genetically modified microorganisms into which various P3HA synthesis-related genes have been introduced in accordance with the P3HA to be produced.

(変性ナノセルロース)
次に、本発明における変性ナノセルロースについて説明する。
植物の細胞壁の中では、幅4nm程のセルロースミクロフィブリル(シングルセルロースナノファイバー)が最小単位として存在しており、このセルロースミクロフィブリルが集まってセルロース繊維を構成し、植物の骨格を形成している。本発明でいう「ナノセルロース」とは、セルロース繊維を含む植物材料(例えば、木材パルプ等)を処理して、繊維をナノサイズレベルまで解きほぐして(解繊処理して)得られたセルロースナノファイバー(CNF)のことをいう。
(Modified nanocellulose)
Next, the modified nanocellulose in the present invention will be described.
Cellulose microfibrils (single cellulose nanofibers) with a width of about 4 nm are present in the plant cell wall as the smallest unit, and these cellulose microfibrils gather to form cellulose fibers to form a plant skeleton. . The term “nanocellulose” as used in the present invention means a cellulose nanofiber obtained by treating a plant material (for example, wood pulp) containing cellulose fibers and unraveling the fibers to a nanosize level (defibrating treatment). It means (CNF).

CNFは、セルロース繊維に機械的解繊等の処理を施すことで得られる微小な繊維であり、繊維径4〜200nm程度、繊維長5μm程度以上の繊維である。CNFの比表面積としては、70〜300m/g程度が好ましく、70〜250m/g程度がより好ましく、100〜200m/g程度がさらに好ましい。CNFの比表面積を大きくすることで、P3HAと組み合わせて樹脂組成物とした場合に、接触面積が大きくなり、成形体の強度を向上させることができる。しかし、CNFの比表面積が極端に大きくなると、樹脂組成物中でCNFの凝集が起こりやすくなり、目的とする高強度材料が得られないことがある。 CNF is a fine fiber obtained by subjecting cellulose fibers to treatment such as mechanical defibration, and is a fiber having a fiber diameter of about 4 to 200 nm and a fiber length of about 5 μm or more. The specific surface area of the CNF, preferably about 70~300m 2 / g, more preferably about 70 to 250 2 / g, more preferably about 100 to 200 m 2 / g. By increasing the specific surface area of CNF, the contact area increases when the resin composition is combined with P3HA, and the strength of the molded body can be improved. However, when the specific surface area of CNF becomes extremely large, aggregation of CNF tends to occur in the resin composition, and the intended high-strength material may not be obtained.

CNFの繊維径は、平均値が通常4〜200nm程度、好ましくは4〜150nm程度、特に好ましくは4〜100nm程度である。なお、CNFの繊維径の平均値(平均繊維径、平均繊維長、平均結晶幅、平均結晶長ともいう。)は、電子顕微鏡の視野内のナノセルロースの少なくとも50本以上について測定した時の平均値である。   The average fiber diameter of CNF is usually about 4 to 200 nm, preferably about 4 to 150 nm, and particularly preferably about 4 to 100 nm. In addition, the average value of the fiber diameter of CNF (also referred to as average fiber diameter, average fiber length, average crystal width, and average crystal length) is an average when measured for at least 50 nanocellulose in the field of view of an electron microscope. Value.

CNFの原材料として用いられる植物繊維としては特に限定されないが、例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、綿、ビート、農産物残廃物、布といった天然植物原料から得られるパルプや、紙、レーヨン、セロファン等の再生セルロース繊維等が挙げられる。木材としては、例えば、シトカスプルース、スギ、ヒノキ、ユーカリ、アカシア等が挙げられ、紙としては、脱墨古紙、段ボール古紙、雑誌、コピー用紙等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。植物繊維は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a plant fiber used as a raw material of CNF, For example, pulp obtained from natural plant materials, such as wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, cotton, beet, agricultural waste, cloth, paper, rayon, Examples include regenerated cellulose fibers such as cellophane. Examples of wood include Sitka spruce, cedar, cypress, eucalyptus, acacia, and examples of paper include, but are not limited to, deinked waste paper, corrugated waste paper, magazines, copy paper, and the like. . Only one plant fiber may be used alone, or two or more plant fibers may be used in combination.

植物繊維のなかでは、パルプや、パルプをフィブリル化したフィブリル化セルロースが好ましい原材料である。前記パルプとしては特に限定されないが、例えば、植物原料を化学的、若しくは機械的に、又は両者を併用してパルプ化することで得られるケミカルパルプ(クラフトパルプ(KP)、亜硫酸パルプ(SP))、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグランドパルプ(CGP)、ケミメカニカルパルプ(CMP)、砕木パルプ(GP)、リファイナーメカニカルパルプ(RMP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、及びこれらのパルプを主成分とする脱墨古紙パルプ、段ボール古紙パルプ、雑誌古紙パルプなどが挙げられる。これらの原材料は、必要に応じ、脱リグニン、又は漂白を行い、当該パルプ中のリグニン量を調整することができる。   Among plant fibers, pulp and fibrillated cellulose obtained by fibrillating pulp are preferable raw materials. Although it does not specifically limit as said pulp, For example, the chemical pulp (craft pulp (KP), sulfite pulp (SP)) obtained by pulping a plant raw material chemically or mechanically or using both together , Semi-chemical pulp (SCP), chemi-ground pulp (CGP), chemi-mechanical pulp (CMP), groundwood pulp (GP), refiner mechanical pulp (RMP), thermomechanical pulp (TMP), chemi-thermomechanical pulp (CTMP), And deinked waste paper pulp, corrugated waste paper pulp, magazine waste paper pulp and the like mainly composed of these pulps. These raw materials can be delignified or bleached as necessary to adjust the amount of lignin in the pulp.

これらのパルプの中でも、繊維の強度が強い針葉樹由来のクラフトパルプが好ましく、針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹酸素晒し未漂白クラフトパルプ(NOKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)がより好ましい。   Among these pulps, kraft pulp derived from softwood having strong fiber strength is preferable, and softwood unbleached kraft pulp (NUKP), softwood oxygen-bleached unbleached kraft pulp (NOKP), and softwood bleached kraft pulp (NBKP) are more preferable.

パルプは主にセルロース、ヘミセルロース、リグニンから構成される。パルプ中のリグニン含有量は、特に限定されるものではないが、通常0〜40重量%程度、好ましくは0〜10重量%程度である。リグニン含有量の測定は、Klason法により測定することができる。   Pulp is mainly composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. The lignin content in the pulp is not particularly limited, but is usually about 0 to 40% by weight, preferably about 0 to 10% by weight. The lignin content can be measured by the Klason method.

植物繊維を解繊し、CNFを調製する方法としては、パルプ等のセルロース繊維含有材料を解繊する方法が挙げられる。解繊方法としては、例えば、セルロース繊維含有材料の水懸濁液又はスラリーを、リファイナー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、一軸又は多軸混練機(好ましくは二軸混練機)、ビーズミル等による機械的な摩砕、ないし叩解することにより解繊する方法が使用できる。必要に応じて、上記の解繊方法を組み合わせて処理してもよい。これらの解繊処理の方法としては、例えば、特開2011−213754号公報、特開2011−195738号公報に記載された解繊方法等を用いることができる。   Examples of a method for defibrating plant fibers and preparing CNF include a method for defibrating cellulose fiber-containing materials such as pulp. As the defibrating method, for example, an aqueous suspension or slurry of a cellulose fiber-containing material is mechanically ground by a refiner, a high-pressure homogenizer, a grinder, a uniaxial or multiaxial kneader (preferably a biaxial kneader), a bead mill or the like. A method of defibration by crushing or beating can be used. You may process combining the said defibrating method as needed. As these defibrating methods, for example, the defibrating methods described in JP2011-213754A and JP2011-195738A can be used.

本発明で使用する変性ナノセルロースとは、CNFを構成するセルロースが有する水酸基(糖鎖の水酸基)が、化学的に変性されているCNFのことをいう。なお、本発明の変性ナノセルロースにおいて、CNFを構成するセルロースが有する全ての水酸基が変性されている必要はなく、CNFを構成するセルロースが有する水酸基のうち一部の水酸基が変性されていればよい。   The modified nanocellulose used in the present invention refers to CNF in which the hydroxyl group (hydroxyl group of sugar chain) contained in cellulose constituting CNF is chemically modified. In the modified nanocellulose of the present invention, it is not necessary that all the hydroxyl groups of the cellulose constituting CNF are modified, and only a part of the hydroxyl groups of the cellulose constituting CNF may be modified. .

変性ナノセルロースとしては、具体的には、アシル基、アルキル基での修飾によってCNFの表面に存在する水酸基が疎水化された疎水化CNF;アミノ基を有するシランカップリング剤、グリシジルトリアルキルアンモニウムハライド又はそのハロヒドリン型化合物等の修飾により、CNFの表面に存在する水酸基がカチオン変性された変性CNF;無水コハク酸、アルキル基又はアルケニル基を有する無水コハク酸のような環状酸無水物によるモノエステル化、カルボキシル基を有するシランカップリング剤による修飾等により、CNFの表面に存在する水酸基がアニオン変性された変性CNF等を使用することができる。   Specific examples of the modified nanocellulose include hydrophobized CNF in which a hydroxyl group present on the surface of CNF is hydrophobized by modification with an acyl group or an alkyl group; a silane coupling agent having an amino group, or a glycidyl trialkyl ammonium halide. Or modified CNF in which the hydroxyl group present on the surface of CNF is cation-modified by modification of its halohydrin type compound; monoesterification with cyclic acid anhydride such as succinic anhydride, alkyl group or succinic anhydride having alkenyl group Further, modified CNF in which the hydroxyl group present on the surface of CNF is anion-modified by modification with a silane coupling agent having a carboxyl group can be used.

これら変性ナノセルロースのうち、セルロースの有する水酸基がエステル化されている変性ナノセルロースが好ましい。このような変性ナノセルロースとしては、セルロースの有する水酸基が、飽和脂肪酸、不飽和カルボン酸、モノ不飽和脂肪酸、ジ不飽和脂肪酸、トリ不飽和脂肪酸、テトラ不飽和脂肪酸、ペンタ不飽和脂肪酸、ヘキサ不飽和脂肪酸、芳香族カルボン酸、ジカルボン酸、アミノ酸、窒素原子上にカルボキシアルキル基を有するマレイミド誘導体、窒素原子上にカルボキシアルキル基を有するフタルイミド誘導体からなる群より選択される少なくとも1種の化合物のカルボキシル基から水素原子を除いた残基によって置換されている変性ナノセルロースが好ましい。   Among these modified nanocelluloses, modified nanocellulose in which the hydroxyl group of cellulose is esterified is preferable. In such modified nanocellulose, the hydroxyl group of cellulose has saturated fatty acid, unsaturated carboxylic acid, monounsaturated fatty acid, diunsaturated fatty acid, triunsaturated fatty acid, tetraunsaturated fatty acid, pentaunsaturated fatty acid, hexaunsaturated fatty acid. Carboxyl of at least one compound selected from the group consisting of saturated fatty acids, aromatic carboxylic acids, dicarboxylic acids, amino acids, maleimide derivatives having a carboxyalkyl group on the nitrogen atom, and phthalimide derivatives having a carboxyalkyl group on the nitrogen atom Preference is given to modified nanocellulose substituted by a residue in which a hydrogen atom is removed from the group.

前記飽和脂肪酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ノナデシル酸及びアラキジン酸等が好ましい。   Examples of the saturated fatty acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, tridecylic acid, myristic acid, Pentadecyl acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, nonadecylic acid, arachidic acid and the like are preferable.

前記不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸等が好ましい。   As said unsaturated carboxylic acid, acrylic acid, methacrylic acid, etc. are preferable.

前記モノ不飽和脂肪酸としては、クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リシノール酸等が好ましい。前記ジ不飽和脂肪酸としては、ソルビン酸、リノール酸、エイコサジエン酸等が好ましい。前記トリ不飽和脂肪酸としては、リノレン酸、ピノレン酸、エレオステアリン酸等が好ましい。前記テトラ不飽和脂肪酸としては、ステアリドン酸及びアラキドン酸から選ばれる等が好ましい。前記ペンタ不飽和脂肪酸としては、ボセオペンタエン酸、エイコサペンタエン酸等が好ましい。前記ヘキサ不飽和脂肪酸としては、ドコサヘキサエン酸、ニシン酸等が好ましい。   As the monounsaturated fatty acid, crotonic acid, myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, ricinoleic acid and the like are preferable. As the diunsaturated fatty acid, sorbic acid, linoleic acid, eicosadienoic acid and the like are preferable. As the triunsaturated fatty acid, linolenic acid, pinolenic acid, eleostearic acid and the like are preferable. The tetraunsaturated fatty acid is preferably selected from stearidonic acid and arachidonic acid. The pentaunsaturated fatty acid is preferably boseopentenoic acid or eicosapentaenoic acid. As the hexaunsaturated fatty acid, docosahexaenoic acid, nisic acid and the like are preferable.

前記芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸(3,4,5−トリヒドロキシベンゼンカルボン酸)、ケイ皮酸(3−フェニルプロパ−2−エン酸)等が好ましい。   Examples of the aromatic carboxylic acid include benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, gallic acid (3,4,5-trihydroxybenzenecarboxylic acid), and cinnamic acid (3-phenylprop-2-ene). Acid) and the like are preferable.

前記アミノ酸としては、グリシン、β−アラニン、ε−アミノカプロン酸(6−アミノヘキサン酸)等が好ましい。   As the amino acid, glycine, β-alanine, ε-aminocaproic acid (6-aminohexanoic acid) and the like are preferable.

本発明の好適な実施形態によると、変性ナノセルロースは、セルロースの有する水酸基が、下記の式(1)で表される構造に改変されている。   According to a preferred embodiment of the present invention, in the modified nanocellulose, the hydroxyl group of the cellulose is modified to a structure represented by the following formula (1).

式中、Xは、アルキル基、アルケニル基、芳香環を含むアルキル基、芳香環を含むアルケニル基、環状アルキル基、環状アルケニル基、又は、一価の芳香環基を示すことができ、これら各基は、カルボキシル基、ハロゲン、アミノ基、チオール基、スルフィド基、又は、ジスフフィド基等の置換基を有していてもよい。   In the formula, X can represent an alkyl group, an alkenyl group, an alkyl group including an aromatic ring, an alkenyl group including an aromatic ring, a cyclic alkyl group, a cyclic alkenyl group, or a monovalent aromatic ring group. The group may have a substituent such as a carboxyl group, a halogen, an amino group, a thiol group, a sulfide group, or a disulfide group.

アルキル基としては、1〜30個の炭素原子を有する直鎖又は分岐鎖状のアルキル基(−C2n−)が好ましく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル等が挙げられる。アルキル基の炭素原子数は、1〜18個がより好ましい。 As the alkyl group, a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms (—C n H 2n —) is preferable, and examples thereof include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and the like. The number of carbon atoms in the alkyl group is more preferably 1-18.

アルケニル基としては、2〜30個の炭素原子を有する直鎖又は分岐鎖状のアルケニル基が好ましく、ビニル(エテニル)、アリル(プロペニル)、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル等が挙げられる。アルケニル基の炭素原子数は、6〜18個がより好ましい。アルケニル基が有する不飽和結合は、二重結合に限定されず、三重結合であってもよい。また、1個の不飽和結合を含む基であってもよいし、2個以上の不飽和結合を含む基であってもよい。不飽和結合が二重結合である場合、シス体又はトランス体のいずれであってもよい。   The alkenyl group is preferably a linear or branched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, and examples thereof include vinyl (ethenyl), allyl (propenyl), butenyl, pentenyl, hexenyl and the like. The number of carbon atoms in the alkenyl group is more preferably 6-18. The unsaturated bond of the alkenyl group is not limited to a double bond, and may be a triple bond. Further, it may be a group containing one unsaturated bond or a group containing two or more unsaturated bonds. When the unsaturated bond is a double bond, it may be either a cis isomer or a trans isomer.

芳香環を含むアルキル基又は芳香環を含むアルケニル基とは、前述したアルキル基又はアルケニル基が、1価または2価の芳香環を含むものである。芳香環としては、例えば、ベンゼン環、縮合ベンゼン環(ナフタレン環、ピレン環、アントラセン環、ビフェニル環等)、非ベンゼン系芳香環(トロピリウム環、シクロプロペニウム環等)、複素芳香環(ピリジン環、ピリミジン環、ピロール環、チオフェン環等)等が挙げられる。   An alkyl group containing an aromatic ring or an alkenyl group containing an aromatic ring is one in which the above-described alkyl group or alkenyl group contains a monovalent or divalent aromatic ring. Examples of aromatic rings include benzene rings, condensed benzene rings (naphthalene rings, pyrene rings, anthracene rings, biphenyl rings, etc.), non-benzene aromatic rings (tropylium rings, cyclopropenium rings, etc.), heteroaromatic rings (pyridine rings). , Pyrimidine ring, pyrrole ring, thiophene ring, etc.).

環状アルキル基、又は、環状アルケニル基としては、5〜30個の炭素原子を有する環状アルキル基、又は、環状アルケニル基が好ましく、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。   The cyclic alkyl group or cyclic alkenyl group is preferably a cyclic alkyl group having 5 to 30 carbon atoms or a cyclic alkenyl group, and examples thereof include cyclopentyl and cyclohexyl.

一価の芳香環基としては、上述した芳香環からなる一価の基が挙げられる。   Examples of the monovalent aromatic ring group include monovalent groups composed of the above-described aromatic rings.

Xは、オレフィン系モノマー、スチレン系モノマー、及びアクリル系モノマーからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーがリビング重合してなる構造を含む置換基であってよい。アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、アクリル酸アリル、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル等のアクリル酸系モノマー、メタクリル酸、メタクリル酸アリル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸系モノマー等が挙げられる。リビング重合の程度は、n=10〜100程度が好ましく、n=10〜30程度がより好ましい。また、Xは、アクリル系重合体、メタクリル系重合体等がブロック重合した構造を含む置換基であってよい。   X may be a substituent containing a structure formed by living polymerization of at least one monomer selected from the group consisting of an olefin monomer, a styrene monomer, and an acrylic monomer. Examples of acrylic monomers include acrylic acid monomers such as acrylic acid, allyl acrylate, ethyl acrylate, and methyl acrylate, methacrylic acid, allyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, vinyl methacrylate, and methacrylic acid. And methacrylic acid monomers such as methyl. The degree of living polymerization is preferably about n = 10 to 100, and more preferably about n = 10 to 30. X may be a substituent containing a structure obtained by block polymerization of an acrylic polymer, a methacrylic polymer or the like.

Xは、ハロゲン、又はアミノ基を含む置換基であってよい。前記ハロゲンは、撥水性、耐薬品性、耐熱性を持つフッ素(F)であってもよく、種々の求核試薬による置換反応が容易である、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)であってもよい。Xがアミノ基を含む場合、機能性カルボン酸誘導体によるアミド化が可能となり、P3HAとの複合材料を調製する際に好適な変性ナノセルロースとなる。   X may be a halogen or a substituent containing an amino group. The halogen may be fluorine (F) having water repellency, chemical resistance, and heat resistance. Chlorine (Cl), bromine (Br), iodine ( I). When X contains an amino group, amidation with a functional carboxylic acid derivative is possible, and a modified nanocellulose suitable for preparing a composite material with P3HA is obtained.

Xは、チオール基(−SH)、スルフィド基(−SR)、又は、ジスルフィド基(−SSR)を含む置換基であってよい。これらの基を有すると、種々の金属ナノ粒子(例えばAu)に対し化学結合による吸着が可能で、導電性や、特定の光を吸収する特性を持つ変性ナノセルロースの製造が可能になる。これらの基中のR又はRとしては特に限定されないが、前述したアルキレン基、アルケニレン基、芳香環を含むアルキレン基又は芳香環を含むアルケニレン基等が挙げられる。 X may be a substituent containing a thiol group (—SH), a sulfide group (—SR 2 ), or a disulfide group (—SSR 3 ). When these groups are included, various metal nanoparticles (for example, Au) can be adsorbed by chemical bonding, and it becomes possible to produce modified nanocellulose having conductivity and specific light absorption characteristics. R 2 or R 3 in these groups is not particularly limited, and examples thereof include the alkylene group, alkenylene group, alkylene group containing an aromatic ring, alkenylene group containing an aromatic ring, and the like.

このような変性ナノセルロースのなかでも、成形体の強度向上の観点から、セルロースの有する水酸基がジカルボン酸によってエステル化されている変性ナノセルロースがより好ましい。セルロースの有する水酸基がジカルボン酸によってモノエステル化されると、水酸基が、カルボキシル基を有する置換基に改変されることになる。これにより変性ナノセルロースはカルボキシル基を有することになる。セルロースにカルボキシル基が導入されることにより、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)と類似構造を有することとなり、その結果、変性ナノセルロース/ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)の界面接着強度が向上して成形体の強度が向上するものと推測される。   Among such modified nanocelluloses, from the viewpoint of improving the strength of the molded product, modified nanocellulose in which the hydroxyl group of cellulose is esterified with dicarboxylic acid is more preferable. When the hydroxyl group of cellulose is monoesterified with dicarboxylic acid, the hydroxyl group is modified to a substituent having a carboxyl group. Thereby, the modified nanocellulose has a carboxyl group. By introducing a carboxyl group into cellulose, it has a structure similar to that of poly (3-hydroxyalkanoate). As a result, the interfacial adhesive strength of modified nanocellulose / poly (3-hydroxyalkanoate) is improved. It is estimated that the strength of the molded body is improved.

本発明のより好適な実施形態によると、このようなジカルボン酸によってモノエステル化された変性ナノセルロースは、セルロースの有する水酸基が、式(I)で表される構造に改変されている。   According to a more preferred embodiment of the present invention, in the modified nanocellulose monoesterified with such a dicarboxylic acid, the hydroxyl group of the cellulose is modified to a structure represented by the formula (I).

式(I)中、Rは、直接結合、2価の芳香環、又は、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、アルケニレン基、環状アルキレン基、若しくは環状アルケニレン基を示す。 In formula (I), R 1 represents a direct bond, a divalent aromatic ring, or a linear or branched alkylene group, alkenylene group, cyclic alkylene group, or cyclic alkenylene group.

前記ジカルボン酸としては、カルボキシル基を1分子内に2個有する化合物であれば特に限定されないが、炭素数2〜30のジカルボン酸が好ましく、炭素数4〜30のジカルボン酸が好ましい。具体的には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、メチルナジック酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、アルケニルコハク酸、ドデセニルコハク酸等が挙げられる。これらの中で、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸が好ましい。これら各種ジカルボン酸は、アルキル基またはアルケニル基等の置換基を有していてもよい。ジカルボン酸は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。   Although it will not specifically limit if it is a compound which has two carboxyl groups in 1 molecule as said dicarboxylic acid, A C2-C30 dicarboxylic acid is preferable and a C4-C30 dicarboxylic acid is preferable. Specifically, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, fumaric acid, maleic acid, phthalic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, Examples thereof include methyl tetrahydrophthalic acid, methyl nadic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, alkenyl succinic acid, dodecenyl succinic acid and the like. Of these, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, and suberic acid are preferred. These various dicarboxylic acids may have a substituent such as an alkyl group or an alkenyl group. Dicarboxylic acid may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

なかでも、P3HA中で変性ナノセルロースの分散性が高く、成形体に極めて高い強度を付与でき、エステル化反応時の条件が温和でCNFを傷めにくく、変性ナノセルロースの熱安定性が高いなどの点から、ジカルボン酸としては、アルキル基またはアルケニル基を有するコハク酸が好ましい。コハク酸は、アルケニル基またはアルケニル基を1個有していてもよいし、2個有していてもよい。前記アルキル基またはアルケニル基の炭素数は、1〜30であることが好ましく、5〜20であることがより好ましく、8〜20であることがさらに好ましい。具体的には、オクチルコハク酸、ドデシルコハク酸、ヘキサデシルコハク酸、オクタデシルコハク酸等のアルキルコハク酸;ペンテニルコハク酸、ヘキセニルコハク酸、オクテニルコハク酸、デセニルコハク酸、ウンデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸、トリデセニルコハク酸、ヘキサデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸等のアルケニルコハク酸などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明で用いる変性ナノセルロースのエステル置換度は、特に限定されず、成形物の強度や成形加工性の観点から適宜調節可能である。しかし、変性ナノセルロースをP3HA中で均一に分散させると共に、変性による効果が得やすい点から、0.05〜2.0程度が好ましく、0.1〜2.0程度がより好ましく、0.1〜0.8程度が更に好ましい。なお、上記エステル置換度とは、変性ナノセルロースにおけるセルロースを構成するグルコース骨格(グルコピラノース単位)に存在する3つの水酸基(2位、3位及び6位の水酸基)のうち、エステルで置換されたものの数(平均値)を示す。当該エステル置換度は、アルカリを添加し、エステル結合を加水分解することにより発生したカルボン酸量を滴定することにより算出できる。
Among them, the dispersibility of the modified nanocellulose in P3HA is high, the molded article can be given extremely high strength, the conditions during the esterification reaction are mild, and CNF is hardly damaged, and the heat stability of the modified nanocellulose is high. In view of this point, the dicarboxylic acid is preferably a succinic acid having an alkyl group or an alkenyl group. Succinic acid may have one or two alkenyl groups or alkenyl groups. The alkyl group or alkenyl group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 20 carbon atoms, and still more preferably 8 to 20 carbon atoms. Specifically, alkyl succinic acid such as octyl succinic acid, dodecyl succinic acid, hexadecyl succinic acid, octadecyl succinic acid; pentenyl succinic acid, hexenyl succinic acid, octenyl succinic acid, decenyl succinic acid, undecenyl succinic acid, dodecenyl succinic acid, Examples thereof include alkenyl succinic acids such as tridecenyl succinic acid, hexadecenyl succinic acid, and octadecenyl succinic acid. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The ester substitution degree of the modified nanocellulose used in the present invention is not particularly limited, and can be appropriately adjusted from the viewpoint of the strength of the molded product and the molding processability. However, from the viewpoint of uniformly dispersing the modified nanocellulose in P3HA and easily obtaining the effect of modification, it is preferably about 0.05 to 2.0, more preferably about 0.1 to 2.0, About 0.8 is more preferable. In addition, with the said ester substitution degree, it substituted by ester among three hydroxyl groups (2nd-position, the 3rd-position, and the 6th-position hydroxyl group) which exist in the glucose frame | skeleton (glucopyranose unit) which comprises the cellulose in modified | denatured nanocellulose. Shows the number of items (average value). The degree of ester substitution can be calculated by titrating the amount of carboxylic acid generated by adding an alkali and hydrolyzing the ester bond.

P3HAと混練する前の変性ナノセルロースの粒子サイズ(メッシュ径)は特に限定されず、混練装置の能力により適宜調整されるが、通常、変性ナノセルロースは分散性向上の観点から微細な粒子であることが望ましい。好ましくは50メッシュを通過できるもの、より好ましくは200メッシュを通過できるものである。ただし、押出機等の混練装置で混合する場合、50メッシュを通過できないものでも混練装置の種類や条件によっては高剪断応力で変性ナノセルロース粒子の粉砕が進むことがある。そのため、変性ナノセルロースの粒子サイズは、変性ナノセルロースを押出機に投入でき、混練後の組成物に不分散塊状物が残存せず、力学的な物性を著しく低下させないレベルに粒子の粉砕が進むようであれば、特に限定されない。   The particle size (mesh diameter) of the modified nanocellulose before kneading with P3HA is not particularly limited and is appropriately adjusted depending on the ability of the kneading apparatus. Usually, the modified nanocellulose is a fine particle from the viewpoint of improving dispersibility. It is desirable. Preferably, it can pass 50 meshes, more preferably it can pass 200 meshes. However, when mixing with a kneading apparatus such as an extruder, the modified nanocellulose particles may be pulverized with a high shear stress depending on the type and conditions of the kneading apparatus even if they cannot pass 50 mesh. Therefore, the particle size of the modified nanocellulose is such that the modified nanocellulose can be charged into the extruder, and the dispersion after kneading does not leave a non-dispersed mass, and the pulverization of the particles proceeds to a level that does not significantly reduce the mechanical properties. If it is, it will not specifically limit.

また、変性ナノセルロースは吸湿性があるため、P3HAに配合する際には、あらかじめ乾燥させておくことが好ましい。乾燥は、樹脂組成物を加熱成形する時に水分の気化による気泡などを生じないレベルまで適宜実施すればよい。また、変性ナノセルロースが適度に乾燥していると、P3HAと混練する場合に分散されやすい。但し160℃を超えるような高温で変性ナノセルロースを乾燥すると、セルロース中のフリーの水酸基が縮重または減少して変質が進行するため、P3HAとの親和性や接着性が悪化する場合がある。   In addition, since modified nanocellulose has hygroscopicity, it is preferably dried in advance when blended with P3HA. The drying may be appropriately performed to a level that does not generate bubbles due to water vaporization when the resin composition is thermoformed. Further, when the modified nanocellulose is appropriately dried, it is easily dispersed when kneaded with P3HA. However, when the modified nanocellulose is dried at a high temperature exceeding 160 ° C., the free hydroxyl group in the cellulose degenerates or decreases, and the deterioration proceeds, so the affinity with P3HA and the adhesiveness may deteriorate.

(変性ナノセルロースの製造方法)
CNFを変性して変性ナノセルロースを製造する方法は常法に従うことができる。特にジカルボン酸によってエステル化されている変性ナノセルロースを製造する方法について説明すると、CNFに対してジカルボン酸の無水物(無水ジカルボン酸)を反応させてモノエステル化させることで、式(I)で表される構造を有する変性ナノセルロースを製造することができる。無水ジカルボン酸を使用することで、触媒を用いなくてもモノエステル化を実施でき、CNFを効率よく変性できるため好ましい。
(Method for producing modified nanocellulose)
A method for producing modified nanocellulose by modifying CNF may be in accordance with a conventional method. In particular, a method for producing a modified nanocellulose esterified with a dicarboxylic acid will be described. By reacting an anhydride of dicarboxylic acid (anhydrous dicarboxylic acid) with CNF to form a monoester, Modified nanocellulose having the structure represented can be produced. Use of dicarboxylic anhydride is preferable because monoesterification can be carried out without using a catalyst, and CNF can be efficiently modified.

この時、無水ジカルボン酸の配合量は、CNF中の水酸基1モルに対して0.1モル程度以上が好ましく、0.3モル程度以上がより好ましい。無水ジカルボン酸の配合量を上記の範囲に設定することにより、所望のエステル置換度を有する変性ナノセルロースを得ることができる。   At this time, about 0.1 mol or more is preferable with respect to 1 mol of hydroxyl groups in CNF, and, as for the compounding quantity of dicarboxylic anhydride, about 0.3 mol or more is more preferable. By setting the blending amount of the dicarboxylic anhydride within the above range, modified nanocellulose having a desired degree of ester substitution can be obtained.

CNFを無水ジカルボン酸でエステル化する際の反応溶媒としては特に限定されないが、例えば、NMP、DMF、DMAc等の非プロトン性溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒の中で、NMP、アセトンが、CNFの分散性の観点から好ましい。また、反応後、未反応の無水ジカルボン酸を除去しない場合は、樹脂との混合時に溶媒が除去されやすいように、溶媒としてアセトンを使用することが特に望ましい。   Although it does not specifically limit as a reaction solvent at the time of esterifying CNF with dicarboxylic anhydride, For example, aprotic solvents, such as NMP, DMF, and DMAc; Ketone type solvents, such as acetone and methyl ethyl ketone, Ester type solvents, such as ethyl acetate Etc. Among these solvents, NMP and acetone are preferable from the viewpoint of dispersibility of CNF. In addition, when the unreacted dicarboxylic anhydride is not removed after the reaction, it is particularly desirable to use acetone as a solvent so that the solvent is easily removed during mixing with the resin.

CNFを無水ジカルボン酸でエステル化する際の反応温度としては特に限定されないが、例えば、30〜200℃程度が好ましく、50〜150℃程度がより好ましい。   Although it does not specifically limit as reaction temperature at the time of esterifying CNF with dicarboxylic anhydride, For example, about 30-200 degreeC is preferable and about 50-150 degreeC is more preferable.

CNFを無水ジカルボン酸でエステル化した後、未反応の無水ジカルボン酸はそのまま残留させてもよいし、必要に応じて除去しても良い。また、樹脂との混合時に溶媒が除去されやすいようにするために、エステル化反応後の変性ナノセルロースを別の溶媒で洗浄し、反応時に用いた溶媒を除去していてもよい。エステル化反応後の洗浄に用いる溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール系のアルコール系溶媒;酢酸エチル等のエステル系溶媒;NMP、DMF、DMAc等の非プロトン性溶媒が挙げられる。これらの中で、溶媒の除去が容易であり、変性ナノセルロースを良好に分散できるという点から、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等が好ましい。   After esterifying CNF with dicarboxylic anhydride, unreacted dicarboxylic anhydride may be left as it is, or may be removed as necessary. Moreover, in order to make a solvent easy to remove at the time of mixing with resin, the modified | denatured nano cellulose after esterification reaction may be wash | cleaned with another solvent, and the solvent used at the time of reaction may be removed. Solvents used for washing after the esterification reaction include, for example, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; alcohol solvents such as methanol and ethanol; ester solvents such as ethyl acetate; aprotic such as NMP, DMF, and DMAc A solvent is mentioned. Among these, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate and the like are preferable from the viewpoint that the solvent can be easily removed and the modified nanocellulose can be favorably dispersed.

(含有量)
本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物におけるP3HAの含有量は、特に限定されないが、50〜99重量%が好ましく、より好ましくは60〜98重量%、さらに好ましくは70〜95重量%である。
(Content)
Although content of P3HA in the aliphatic polyester resin composition of this invention is not specifically limited, 50 to 99 weight% is preferable, More preferably, it is 60 to 98 weight%, More preferably, it is 70 to 95 weight%.

本発明の脂肪族ポリエステル樹脂組成物において、変性ナノセルロースの含有量は特に限定されないが、P3HA100重量部に対して1重量部〜100重量部であることが好ましく、より好ましくは1.5〜60重量部、さらに好ましくは2〜50重量部である。変性ナノセルロースの含有量が1重量部未満の場合、変性ナノセルロースを添加することによる効果が見られない場合がある。ロール成形機や開放系ニーダーで混練する場合は変性ナノセルロースを多量に混合することが可能である。しかし、汎用の押出成形機によって混練を実施する場合は、変性ナノセルロースの含有量が100重量部を超えると、混練物の粘度が高くなり過ぎ、熱可塑性樹脂として機能することが困難となり、押出を安定して実施しにくい場合がある。但し、100重量部を超える場合でも、低分子量で低粘度のP3HAを使用するか、又は、可塑剤、滑剤、その他の低粘度樹脂等を混合することで押出成形機の負荷を下げたり、高粘度でも混練が可能で、均質性を有する組成物を与え得る押出機を使用して本発明の樹脂組成物を得ることは可能である。また、変性ナノセルロースを多量にP3HAに配合した樹脂組成物やその成形体は、廃棄の際に最終的に全て生分解するため、無機系核剤を多量にP3HAに配合した従来の樹脂組成物やその成形体と比較して廃棄時の残存物の問題がない点で優れている。   In the aliphatic polyester resin composition of the present invention, the content of the modified nanocellulose is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 1.5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of P3HA. Part by weight, more preferably 2 to 50 parts by weight. When the content of the modified nanocellulose is less than 1 part by weight, the effect of adding the modified nanocellulose may not be seen. When kneading with a roll forming machine or an open kneader, a large amount of modified nanocellulose can be mixed. However, when kneading is performed with a general-purpose extruder, if the content of the modified nanocellulose exceeds 100 parts by weight, the viscosity of the kneaded product becomes too high and it becomes difficult to function as a thermoplastic resin. May be difficult to implement stably. However, even when the amount exceeds 100 parts by weight, the load on the extruder can be reduced by using low molecular weight, low viscosity P3HA, or by mixing a plasticizer, a lubricant, other low viscosity resin, etc. It is possible to obtain the resin composition of the present invention using an extruder that can be kneaded even by viscosity and can give a composition having homogeneity. In addition, since a resin composition in which a large amount of modified nanocellulose is blended with P3HA and its molded body are finally biodegraded when discarded, a conventional resin composition in which a large amount of an inorganic nucleating agent is blended with P3HA. Compared to the molded product and its molded product, it is excellent in that there is no problem of a residue at the time of disposal.

(任意成分)
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で公知の添加剤を添加することができる。具体的には、汎用プラスチックやポリ乳酸系樹脂等に対する増粘剤または結晶核剤を添加剤として配合することができる。そのような増粘剤または結晶核剤としては特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、ケイ酸塩、亜鉛華、ハイサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、石英粉、ケイ藻土、ドロマイト粉、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸カルシウム、窒化ホウ素、塩化アンモニウム、架橋高分子ポリスチレン、ロジン系金属塩や、ガラス繊維、ウィスカー、炭素繊維等の無機繊維や、人毛、羊毛、竹繊維、パルプ繊維の有機繊維等が挙げられる。
(Optional component)
Known additives can be added to the resin composition of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, a thickener or a crystal nucleating agent for general-purpose plastics and polylactic acid-based resins can be added as an additive. Such a thickener or crystal nucleating agent is not particularly limited, but for example, carbon black, calcium carbonate, silicon oxide, silicate, zinc white, high-site clay, kaolin, basic magnesium carbonate, mica, talc, Quartz powder, diatomaceous earth, dolomite powder, titanium oxide, zinc oxide, antimony oxide, barium sulfate, calcium sulfate, alumina, calcium silicate, boron nitride, ammonium chloride, crosslinked polymer polystyrene, rosin metal salt, glass fiber And inorganic fibers such as whiskers and carbon fibers, and organic fibers such as human hair, wool, bamboo fibers, and pulp fibers.

必要に応じて、本発明の樹脂組成物には、顔料、染料などの着色剤、無機系または有機系粒子、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤、滑剤、離型剤、撥水剤、抗菌剤等の副次的添加剤を配合してもよい。これら添加剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   If necessary, the resin composition of the present invention includes pigments, dyes and other colorants, inorganic or organic particles, antioxidants, UV absorbers and other stabilizers, lubricants, mold release agents, and water repellents. Secondary additives such as antibacterial agents may be blended. These additives may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、可塑剤(滑剤)を配合してもよい。可塑剤を配合することで、加熱加工時、特に押出加工時の溶融粘度を低下させ、剪断発熱等による分子量の低下を抑制することが可能であり、場合によっては結晶化速度の向上も期待でき、更にフィルムやシートを成形品として得る場合には伸び性などを付与できる。   You may mix | blend a plasticizer (lubricant) with the resin composition of this invention in the range which does not inhibit the effect of this invention. By blending a plasticizer, it is possible to reduce the melt viscosity during heat processing, especially during extrusion processing, and to suppress a decrease in molecular weight due to shearing heat generation, etc.In some cases, an improvement in crystallization speed can also be expected. Furthermore, when a film or sheet is obtained as a molded product, extensibility can be imparted.

可塑剤としては特に限定されないが、例えば、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤、フタル酸系可塑剤、リン系可塑剤が好ましく、P3HAとの相溶性に優れる点から、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤がより好ましい。エーテル系可塑剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール等を挙げることができる。エステル系可塑剤としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族アルコールとのエステル類等を挙げることができ、脂肪族ジカルボン酸として、例えばシュウ酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸等を挙げることができ、脂肪族アルコールとして、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、n−ドデカノール、ステアリルアルコール等の一価アルコール;エチレングリコール、1、2−プロピレングリコール、1、3−プロピレングリコール、1、3−ブタンジオール、1、5−ペンタンジオール、1、6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール等の2価アルコール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール等の多価アルコールを挙げることができる。また、上記脂肪族ジカルボン酸及び/又は脂肪族アルコールの2種以上の組み合わせを含む共重合体(ジ−コポリマー、トリ−コポリマー、テトラ−コポリマーなど)、または、これらのホモポリマーおよびコポリマーから選ばれる2種以上のブレンド物が挙げられる。更に、ヒドロキシカルボン酸のエステル化物も挙げられる。上記可塑剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Although it does not specifically limit as a plasticizer, For example, an ether plasticizer, ester plasticizer, a phthalic acid plasticizer, and a phosphorus plasticizer are preferable, and an ether plasticizer and ester are excellent from the point of having excellent compatibility with P3HA. A plasticizer is more preferable. Examples of ether plasticizers include polyoxyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol. Examples of ester plasticizers include esters of aliphatic dicarboxylic acids and aliphatic alcohols, and examples of aliphatic dicarboxylic acids include oxalic acid, succinic acid, sebacic acid, adipic acid, and the like. Examples of aliphatic alcohols include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-hexanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, n-dodecanol, stearyl alcohol; ethylene glycol, 1, 2 -Dihydric alcohols such as propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol, polyethylene glycol; glycerin, Trimethylolpropane, it may be mentioned polyhydric alcohols pentaerythritol and the like. Further, the copolymer (di-copolymer, tri-copolymer, tetra-copolymer, etc.) containing a combination of two or more of the above aliphatic dicarboxylic acids and / or aliphatic alcohols, or homopolymers and copolymers thereof are selected. Two or more kinds of blends may be mentioned. Furthermore, the esterified product of hydroxycarboxylic acid is also mentioned. The said plasticizer may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、脂肪酸アミドを配合してもよい。本発明の樹脂組成物において脂肪酸アミドは、結晶核剤として、又は、内滑剤及び外滑剤として作用し得ると考えられる。   In the resin composition of the present invention, a fatty acid amide may be blended within a range that does not impair the effects of the present invention. In the resin composition of the present invention, it is considered that the fatty acid amide can act as a crystal nucleating agent or as an internal lubricant and an external lubricant.

脂肪酸アミドとしては、式:R−C(=O)−NRで表される化合物が挙げられる。ここで、R、R、Rは、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素数1〜30の炭化水素基を表す。当該炭化水素基は、飽和であってもよいし、不飽和であってもよい。また、当該炭化水素基は、置換基を有していなくてもよいし、水酸基、アルコキシ基、ハロゲン基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基等の置換基を有してもよい。さらに、RとR又はRとが結合して環状構造を形成してもよい。 Examples of fatty acid amides include compounds represented by the formula: R 4 —C (═O) —NR 5 R 6 . Here, R < 4 >, R < 5 >, R < 6 > represents a hydrogen atom or a C1-C30 hydrocarbon group each independently. The hydrocarbon group may be saturated or unsaturated. Moreover, the said hydrocarbon group may not have a substituent and may have substituents, such as a hydroxyl group, an alkoxy group, a halogen group, a carboxyl group, an amino group, and an amide group. Furthermore, R 4 and R 5 or R 6 may combine to form a cyclic structure.

脂肪酸アミドの具体例としては、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド(EA)、ベヘン酸アミド(BA)、リシノール酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、N−オレイルパルミチン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスカプリル酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルセバシン酸アミド、ヘキサンメチレンビスステアリン酸アミド等が挙げられる。脂肪酸アミドは1種類を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of fatty acid amides include palmitic acid amide, stearic acid amide, erucic acid amide (EA), behenic acid amide (BA), ricinoleic acid amide, hydroxy stearic acid amide, N-oleyl palmitic acid amide, N-stearyl elca Acid amide, methylene bis lauric acid amide, methylene bis stearic acid amide, methylene bis hydroxy stearic acid amide, ethylene bis oleic acid amide, ethylene bis erucic acid amide, ethylene bis stearic acid amide, ethylene bis lauric acid amide, ethylene bis capric acid Examples thereof include amides, ethylene biscaprylic amides, ethylene bishydroxystearic amides, N, N′-distearyl sebacic amides, hexanemethylene bisstearic amides, and the like. One type of fatty acid amide may be used alone, or two or more types may be used in combination.

脂肪酸アミドとしては、100〜150℃(特に100〜120℃)程度の融点を持つ化合物が好ましい。このような融点を示す脂肪酸アミドを、融点が90℃以上のP3HAに対して配合すると、当該P3HAの融点よりも10〜30℃高い温度での成形加工において結晶化速度が向上し、成形加工性を改善することができる。   The fatty acid amide is preferably a compound having a melting point of about 100 to 150 ° C. (particularly 100 to 120 ° C.). When a fatty acid amide having such a melting point is blended with P3HA having a melting point of 90 ° C. or higher, the crystallization speed is improved in the molding process at a temperature 10 to 30 ° C. higher than the melting point of the P3HA, and the moldability Can be improved.

脂肪酸アミドのうち、前記式においてRが炭素数1〜30(特に炭素数10〜20)の脂肪族炭化水素基を表し、R及びRが水素原子を表す1級アミドが好ましい。なかでも、ベヘン酸アミド(融点114℃)、ステアリン酸アミド(融点102℃)、エチレンビスステアリン酸アミド(融点147℃)、ヒドロキシステアリン酸アミド(107℃)、メチロールベヘン酸アミド(融点110℃)が好ましい。 Of the fatty acid amides, primary amides in which R 4 in the above formula represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (particularly 10 to 20 carbon atoms) and R 5 and R 6 represent a hydrogen atom are preferred. Among them, behenamide (melting point: 114 ° C.), stearic acid amide (melting point: 102 ° C.), ethylenebisstearic acid amide (melting point: 147 ° C.), hydroxystearic acid amide (107 ° C.), methylol behenic acid amide (melting point: 110 ° C.) Is preferred.

本発明の樹脂組成物における脂肪酸アミドの含有量は、特に限定されないが、P3HA100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、より好ましくは0.2〜5重量部、さらに好ましくは0.5〜3重量部である。脂肪酸アミドの含有量を上記範囲に制御することにより、樹脂組成物の成形加工性がいっそう向上する傾向がある。   The content of the fatty acid amide in the resin composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.2 to 5 parts by weight, and still more preferably 0 with respect to 100 parts by weight of P3HA. 0.5 to 3 parts by weight. By controlling the content of the fatty acid amide within the above range, the moldability of the resin composition tends to be further improved.

(樹脂組成物の製造方法)
本発明の樹脂組成物は、公知の方法で製造することができる。例えば、加熱溶融しつつP3HA、変性ナノセルロース、及び他の添加剤を混合して製造することができる。その際には、単軸押出機、2軸押出機、ニーダー、ギアポンプ、混練ロール、撹拌機を持つタンクなどを使用した機械的撹拌による混合や、流れの案内装置により分流と合流を繰り返す静止混合器を適用することができる。より具体的には、P3HA、変性ナノセルロース、及び他の添加剤を押出機、ロールミル、バンバリーミキサーなどにより溶融混練してペレット状とし、成形に供する方法、P3HAと高濃度の変性ナノセルロースを含有するマスターバッチを予め調製しておき、これとP3HAを所望の割合で溶融混練して成形に供する方法などが挙げられる。P3HAと変性ナノセルロースは混練機に同時に添加してもよいし、あるいは、P3HAを溶融させた後に変性ナノセルロースを添加して両成分の溶融混練を実施することもできる。
(Production method of resin composition)
The resin composition of the present invention can be produced by a known method. For example, P3HA, modified nanocellulose, and other additives can be mixed while being heated and melted. In that case, mixing by mechanical stirring using a single-screw extruder, twin-screw extruder, kneader, gear pump, kneading roll, tank with a stirrer, etc., or static mixing that repeats splitting and merging with a flow guide device A vessel can be applied. More specifically, P3HA, modified nanocellulose, and other additives are melt-kneaded with an extruder, roll mill, Banbury mixer, etc. to form a pellet, and used for molding, containing P3HA and high-concentration modified nanocellulose Examples include a method of preparing a master batch to be prepared in advance, melt-kneading this and P3HA at a desired ratio, and using them for molding. P3HA and modified nanocellulose may be added to the kneader at the same time, or after melting P3HA, the modified nanocellulose may be added to carry out melt kneading of both components.

加熱溶融は、熱分解によるP3HAの分子量低下を回避又は抑制するため、180℃以下の温度で実施することが好ましく、高温による変性ナノセルロースの変質を抑制するためには、160℃以下の温度で実施することが好ましい。特に好ましい加熱溶融温度はP3HAの融点±10℃である。このような温度で溶融した樹脂組成物を、P3HAの結晶化温度以下にまで冷却しながら樹脂の結晶化を促進させ、高粘度でありながら変性ナノセルロースとの密着性を高めた溶融物とすると、変性ナノセルロースとP3HAが高い親和性を有し、樹脂組成物での変性ナノセルロースの微分散が進むためさらに好ましい。   The heating and melting is preferably performed at a temperature of 180 ° C. or lower in order to avoid or suppress a decrease in the molecular weight of P3HA due to thermal decomposition, and in order to suppress deterioration of the modified nanocellulose due to a high temperature, the temperature is lower than 160 ° C. It is preferable to implement. A particularly preferred heating and melting temperature is the melting point of P3HA ± 10 ° C. When the resin composition melted at such a temperature is cooled to a temperature below the crystallization temperature of P3HA, the crystallization of the resin is promoted, and the melt has a high viscosity and improved adhesion to the modified nanocellulose. Further, the modified nanocellulose and P3HA have a high affinity, and the fine dispersion of the modified nanocellulose in the resin composition is more preferable.

本発明の樹脂組成物は、上述のように溶融混練した後、それをストランド状に押し出してからカットして、円柱状、楕円柱状、球状、立方体状、直方体状などの粒子形状のペレットとすることができる。得られたペレットを、40〜80℃で十分に乾燥させて水分を除去した後、公知の成形加工方法で成形加工でき、任意の成形体を得ることができる。成形加工方法としては、例えば、フィルム成形、シート成形、射出成形、ブロー成形、ブロー成形、繊維の紡糸、押出発泡、ビーズ発泡等が挙げられる。   The resin composition of the present invention is melt-kneaded as described above, then extruded into a strand shape and then cut into pellets having a particle shape such as a cylindrical shape, an elliptical column shape, a spherical shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, etc. be able to. After the obtained pellets are sufficiently dried at 40 to 80 ° C. to remove moisture, the pellets can be molded by a known molding method, and an arbitrary molded body can be obtained. Examples of the molding method include film molding, sheet molding, injection molding, blow molding, blow molding, fiber spinning, extrusion foaming, and bead foaming.

フィルム成形体の製造方法としては、例えば、Tダイ押出し成形、カレンダー成形、ロール成形、インフレーション成形が挙げられる。ただし、フィルム成形法はこれらに限定されるものではない。また、本発明の樹脂組成物から得られたフィルムは、加熱による熱成形、真空成形、プレス成形が可能である。   Examples of the method for producing a film molded body include T-die extrusion molding, calendar molding, roll molding, and inflation molding. However, the film forming method is not limited to these. Moreover, the film obtained from the resin composition of the present invention can be thermoformed by heating, vacuum formed, and press formed.

射出成形体の製造方法としては、例えば、熱可塑性樹脂を成形する場合に一般的に採用される射出成形法、ガスアシスト成形法、射出圧縮成形法等の射出成形法を採用することができる。また、その他の目的に合わせて、上記の方法以外でもインモールド成形法、ガスプレス成形法、2色成形法、サンドイッチ成形法、PUSH−PULL、SCORIM等を採用することもできる。ただし、射出成形法はこれらに限定されるものではない。   As a method for producing an injection-molded body, for example, an injection molding method such as an injection molding method, a gas assist molding method, or an injection compression molding method generally employed when molding a thermoplastic resin can be employed. In addition to the above methods, an in-mold molding method, a gas press molding method, a two-color molding method, a sandwich molding method, PUSH-PULL, SCORIM, or the like can also be employed in accordance with other purposes. However, the injection molding method is not limited to these.

本発明の樹脂組成物は、押出成形機を用いてペレット、または、フィルム状、シート状、又は繊維状等の成形体に加工しても良いし、射出成形により所定形状の成形体に加工することも可能である。P3HA中での変性ナノセルロースの分散性や、P3HAと変性ナノセルロースの密着(接着)性が良好となるように、一旦ペレット状に加工した後、当該ペレットを押出成形機でフィルム状、シート状、又は繊維状等に加工したり、あるいは、射出成形を行なってもよい。また、前述したようにロール成形機を使用すれば、変性ナノセルロースの混合比率が高い場合でも溶融混練によりフィルム化、又はシート化が可能である。   The resin composition of the present invention may be processed into a pellet, or a molded body such as a film, a sheet, or a fiber using an extrusion molding machine, or processed into a predetermined shape by injection molding. It is also possible. The pellets are once processed into pellets so that the dispersibility of the modified nanocellulose in P3HA and the adhesion (adhesion) between P3HA and modified nanocellulose are good, and the pellets are then formed into a film or sheet using an extruder. Alternatively, it may be processed into a fiber or the like, or injection molding may be performed. Moreover, if a roll molding machine is used as described above, a film or sheet can be formed by melt-kneading even when the mixing ratio of the modified nanocellulose is high.

また、本発明の樹脂組成物が発泡剤を含有する場合、本発明の成形体は発泡性の成形体であってもよいし、加工後に発泡させることで成形発泡体としてもよい。   Moreover, when the resin composition of this invention contains a foaming agent, a foaming molded object may be sufficient as a molded object of this invention, and it is good also as a molded foam by making it foam after a process.

本発明の樹脂組成物から得られたフィルム又はシートは、変性ナノセルロースを含まない樹脂組成物よりも溶融時のドローダウン性や離型性に優れるため、加熱による金型真空成形を実施しやすい利点がある。   The film or sheet obtained from the resin composition of the present invention is superior in the drawdown property and releasability at the time of melting than the resin composition containing no modified nanocellulose, so that it is easy to perform mold vacuum molding by heating. There are advantages.

本発明の樹脂組成物は各種形状の成形体に加工することができる。該成形体としては、例えば、紙、フィルム、シート、チューブ、板、棒、容器、袋、部品が挙げられる。また、本発明の成形体は、その物性を改善するために、本発明の樹脂組成物とは異なる材料から構成される成形体(例えば、繊維、糸、ロープ、織物、編物、不織布、紙、フィルム、シート、チューブ、板、棒、容器、袋、部品、発泡体等)と複合化することもできる。本発明の成形品の用途は特に限定されず、農業、漁業、林業、園芸、医学、衛生品、衣料、非衣料、包装、自動車、建材、その他の分野に好適に用いることができる。   The resin composition of the present invention can be processed into molded articles having various shapes. Examples of the molded body include paper, film, sheet, tube, plate, bar, container, bag, and parts. Further, in order to improve the physical properties of the molded product of the present invention, a molded product composed of a material different from the resin composition of the present invention (for example, fiber, yarn, rope, woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric, paper, Film, sheet, tube, plate, bar, container, bag, component, foam, etc.). The use of the molded article of the present invention is not particularly limited, and can be suitably used in agriculture, fishery, forestry, horticulture, medicine, hygiene, clothing, non-clothing, packaging, automobiles, building materials, and other fields.

次に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに制限されるものではない。   EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not restrict | limited only to this Example.

<分子量測定法>
PHBHの重量平均分子量MwをGPC測定により求めた。GPC装置はLC−10Aシステム(島津製作所製)を使用し、カラムはGPCK−806M(昭和電工製)を使用し、カラム温度は40℃とした。対象物質3mgをクロロホルム2mlに溶解したものを、10μl注入して、ポリスチレン換算によりMwを求めた。
<Molecular weight measurement method>
The weight average molecular weight Mw of PHBH was determined by GPC measurement. The GPC apparatus used LC-10A system (made by Shimadzu Corporation), the column used GPCK-806M (made by Showa Denko), and the column temperature was 40 degreeC. 10 μl of 3 mg of the target substance dissolved in 2 ml of chloroform was injected, and Mw was determined by polystyrene conversion.

<P3HA>
各実施例又は比較例では、P3HAとして、PHBH:ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)を使用した。このPHBHは、PHBH生産菌を培養した後、菌体から樹脂成分を回収して得たもので、HH率:PHBH中の3−ヒドロキシヘキサノエートのモル分率(mol%)は5.8mol%、Mwは55.6万である。なお、PHBH生産菌としては、Alcaligenes eutrophusに、Aeromonas caviae由来のPHA合成酵素遺伝子を導入したAlcaligenes eutrophus AC32(J.Bacteriol.,179,4821(1997))を使用した。
<P3HA>
In each example or comparative example, PHBH: poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) was used as P3HA. This PHBH was obtained by culturing a PHBH-producing bacterium, and then collecting the resin component from the microbial cells. The HH ratio: the molar fraction (mol%) of 3-hydroxyhexanoate in PHBH was 5.8 mol. %, Mw is 556,000. As a PHBH-producing bacterium, Alcaligenes eutrophus AC32 (J. Bacteriol., 179, 4821 (1997)) in which a PHA synthase gene derived from Aeromonas caviae was introduced into Alcaligenes eutrophus was used.

<変性ナノセルロース>
各実施例では、変性ナノセルロースとして、ヘキサデセニル基(炭素数が16のアルケニル基)を有する無水コハク酸でナノセルロースをモノエステル化した変性ナノセルロースを使用した。なお、当該変性ナノセルロースは、特許第5496435号公報に開示された製造方法により製造した。
<Modified nanocellulose>
In each Example, modified nanocellulose obtained by monoesterifying nanocellulose with succinic anhydride having a hexadecenyl group (alkenyl group having 16 carbon atoms) was used as the modified nanocellulose. The modified nanocellulose was produced by the production method disclosed in Japanese Patent No. 5496435.

(実施例1)
PHBH100重量部に対してベヘン酸アミド(BA)0.5重量部、エルカ酸アミド(EA)0.5重量部をドライブレンドして粉体の混合物(以下、「粉体混合物」と称する場合がある)を得た。
Example 1
A dry blend of 0.5 parts by weight of behenamide (BA) and 0.5 parts by weight of erucamide (EA) with respect to 100 parts by weight of PHBH (hereinafter sometimes referred to as “powder mixture”). Got).

粉体混合物60重量部に対して、変性ナノセルロース40重量部を添加し、ヘンシェル型ミキサーで混合して混合物を得た。該混合物にはセルロース分が30%含まれているため、以下では、該混合物を、30%粉マスターバッチまたは30%粉MBという。
まず、粉体混合物66重量部と30%粉MB33重量部を押出機外で混合した後、押出機に供給してペレット化した後、射出成形を行なって大きさが10mm×80mm×4mmの短冊状の試験片を得た。以下では、これを、一度練りの試験片という。
To 60 parts by weight of the powder mixture, 40 parts by weight of modified nanocellulose was added and mixed with a Henschel mixer to obtain a mixture. Since the mixture contains 30% cellulose, the mixture is hereinafter referred to as 30% powder master batch or 30% powder MB.
First, 66 parts by weight of the powder mixture and 33 parts by weight of 30% powder MB are mixed outside the extruder, then supplied to the extruder, pelletized, and then subjected to injection molding to form a strip of 10 mm × 80 mm × 4 mm in size. A test piece was obtained. Hereinafter, this is referred to as a once-kneaded test piece.

また、30%粉MBを押出機で混練して、ペレットを得た。以下では、該ペレットを、30%ペレットMBという。粉体混合物66重量部と30%ペレットMB33重量部を押出機外で混合した後、押出機に供給してペレット化した後、射出成形を行なって大きさが10mm×80mm×4mmの短冊状の試験片を得た。以下では、これを、二度練りの試験片という。   Further, 30% powder MB was kneaded with an extruder to obtain pellets. Hereinafter, the pellet is referred to as 30% pellet MB. After mixing 66 parts by weight of the powder mixture and 33 parts by weight of 30% pellets MB outside the extruder, the mixture was fed to the extruder and pelletized, and then subjected to injection molding to form a strip of 10 mm × 80 mm × 4 mm in size. A specimen was obtained. Hereinafter, this is referred to as a twice-kneaded test piece.

さらに、30%粉MBを押出機で混練して、30%ペレットMBを得た後、再度該30%ペレットMBを押出機で混練して、30%ペレットMB(2)を得た。粉体混合物66重量部と30%ペレットMB(2)33重量部を押出機外で混合した後、押出機に供給してペレット化した後、射出成形を行なって大きさが10mm×80mm×4mmの短冊状の試験片を得た。以下では、これを、三度練りの試験片という。   Furthermore, after 30% powder MB was kneaded with an extruder to obtain 30% pellet MB, the 30% pellet MB was again kneaded with an extruder to obtain 30% pellet MB (2). After 66 parts by weight of the powder mixture and 33 parts by weight of 30% pellets MB (2) were mixed outside the extruder, they were supplied to the extruder, pelletized, and then injection molded to give a size of 10 mm × 80 mm × 4 mm. A strip-shaped test piece was obtained. Hereinafter, this is referred to as a three-time test piece.

各試験片は、変性剤(アルケニル基含有無水コハク酸)に由来する部分の重量を除いたナノセルロースが樹脂組成物全体に対して10重量%を占める量で、変性ナノセルロースを含むものである。   Each test piece contains the modified nanocellulose in such an amount that the nanocellulose excluding the weight of the portion derived from the modifying agent (alkenyl group-containing succinic anhydride) accounts for 10% by weight with respect to the entire resin composition.

以上では、押出機として、二軸押出機(テクノベル社製φ15mm,L/D45二軸)を使用し、該押出機の各シリンダー温度を150℃、ダイスヘッドの温度を160℃、スクリュー回転数を200rpmに設定した。射出成形には日精樹脂工業(株)製 NPX7を使用し、シリンダー温度を140〜150℃、金型温度を17℃に設定した。   In the above, a twin screw extruder (Technobel, φ15 mm, L / D45 twin screw) is used as the extruder, each cylinder temperature of the extruder is 150 ° C., the die head temperature is 160 ° C., and the screw rotation speed is Set to 200 rpm. NPX7 manufactured by Nissei Plastic Industry Co., Ltd. was used for injection molding, and the cylinder temperature was set to 140 to 150 ° C and the mold temperature was set to 17 ° C.

各試験片中のPHBHの結晶化を進めるために、射出成形後に、各試験片を70℃設定の乾燥機で一晩静置してアニーリングを実施した。ただし、アニーリングを実施しない場合は、乾燥機に入れずに各試験に供した。   In order to advance crystallization of PHBH in each test piece, after injection molding, each test piece was allowed to stand overnight in a dryer set at 70 ° C. for annealing. However, when annealing was not carried out, each test was carried out without being put in a dryer.

(比較例1)
粉体混合物を押出機に供給してペレット化した後、射出成形を行なって大きさが10mm×80mm×4mmの短冊状の試験片を得た。射出成形時の金型温度を35℃に変更した以外の製造条件は実施例1と同様である。該試験片はセルロース系材料を含有していない。
(Comparative Example 1)
After the powder mixture was supplied to an extruder and pelletized, injection molding was performed to obtain a strip-shaped test piece having a size of 10 mm × 80 mm × 4 mm. The manufacturing conditions are the same as in Example 1 except that the mold temperature during injection molding is changed to 35 ° C. The test piece does not contain a cellulosic material.

(比較例2)
変性ナノセルロースの代わりに、未変性ナノセルロース(セリッシュKY100G、ダイセルファインケム(株)製)を使用したこと以外は実施例1と同様にして、各試験片を得た。ただし、射出成形時の金型温度を35℃に変更した。各試験片は、樹脂組成物全体に対して10重量%を占める量でナノセルロースを含む。
(Comparative Example 2)
Each test piece was obtained in the same manner as in Example 1 except that unmodified nanocellulose (Serisch KY100G, manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.) was used instead of the modified nanocellulose. However, the mold temperature during injection molding was changed to 35 ° C. Each test piece contains nanocellulose in an amount accounting for 10% by weight with respect to the entire resin composition.

(比較例3)
変性ナノセルロースの代わりに、未変性の漂白パルプを使用したこと以外は実施例1と同様にして、各試験片を得た。ただし、射出成形時の金型温度を35℃に変更した。各試験片は、樹脂組成物全体に対して10重量%を占める量で漂白パルプを含む。
(Comparative Example 3)
Each test piece was obtained in the same manner as in Example 1 except that unmodified bleached pulp was used instead of the modified nanocellulose. However, the mold temperature during injection molding was changed to 35 ° C. Each test piece contains bleached pulp in an amount occupying 10% by weight based on the entire resin composition.

(光学顕微鏡観察)
アニールを実施していない実施例1の三度練りの試験片を150℃の条件で加熱プレスして、光学顕微鏡によりクロスニコル下で偏光観察を行なった。撮影した顕微鏡写真を図1に示す。
(Optical microscope observation)
The test piece of Example 3 that was not annealed was heat-pressed at 150 ° C. and polarized light was observed under an optical microscope under crossed Nicols. The photographed micrograph is shown in FIG.

図1の顕微鏡写真より、樹脂マトリックス中に繊維状の変性ナノセルロースが分散されていることが分かる。   From the photomicrograph of FIG. 1, it can be seen that fibrous modified nanocellulose is dispersed in the resin matrix.

(曲げ試験)
万能試験機((株)島津製作所製、AG5000E型)を用いて速度10mm/min,支点間距離=64mmで三点曲げ試験を行い、各試験片の曲げ弾性率と曲げ強度を測定した。結果を表1及び2に示す。
(Bending test)
Using a universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, AG5000E type), a three-point bending test was performed at a speed of 10 mm / min and a distance between supporting points = 64 mm, and the bending elastic modulus and bending strength of each test piece were measured. The results are shown in Tables 1 and 2.

以上の結果から、練りの回数に関わらず、変性ナノセルロースを添加した実施例1の各試験片は、セルロース系材料を添加していない比較例1、未変性のナノセルロースを添加した比較例2、及び、未変性の漂白パルプを添加した比較例3の試験片よりも曲げ弾性率及び曲げ強度が大きく向上していることが分かる。このことより、P3HAに変性ナノセルロースを配合することで、強度が向上した成形体が得られることが確認された。   From the above results, regardless of the number of times of kneading, each test piece of Example 1 to which modified nanocellulose was added was Comparative Example 1 to which cellulose-based material was not added, and Comparative Example 2 to which unmodified nanocellulose was added. It can be seen that the flexural modulus and the bending strength are greatly improved as compared with the test piece of Comparative Example 3 to which unmodified bleached pulp was added. From this, it was confirmed that the molded object which improved the intensity | strength is obtained by mix | blending modified | denatured nanocellulose with P3HA.

(示差走査熱量測定)
日立ハイテクサイエンス社製DSC6220を用いて、各試験片の温度を23℃から200℃まで上昇させた後、23℃まで降下させることにより、結晶化ピーク温度(Tch)を測定した。また、結晶化度は、Macromolecules,28(1995),pp.4822−4828(「参考文献」と称する)に記載のP(3HB−co−5% 3HH)の結晶化度(参考文献のTable2,no2に記載)と、結晶化ピーク面積(ΔHm、参考文献のTable3,no2に記載)の値を元に、各試験片の結晶化ピーク面積(ΔHm)に係数0.609(非特許文献1から算出した係数)を乗じ、樹脂成分の含有率で除した下記の計算式1により算出した。結果を表3に示す。
結晶化度(%)=ΔHm x 0.609/(樹脂成分含有率)
(Differential scanning calorimetry)
The crystallization peak temperature (Tch) was measured by raising the temperature of each test piece from 23 ° C. to 200 ° C. and then lowering it to 23 ° C. using DSC 6220 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. In addition, the crystallinity is measured by Macromolecules, 28 (1995), pp. 4822-4828 (referred to as “reference”) crystallinity of P (3HB-co-5% 3HH) (described in Table 2, no2 of reference) and crystallization peak area (ΔHm, reference Based on the value of Table 3, no2), the crystallization peak area (ΔHm) of each test piece was multiplied by a coefficient of 0.609 (coefficient calculated from Non-Patent Document 1) and divided by the resin component content. It was calculated by the following formula 1. The results are shown in Table 3.
Crystallinity (%) = ΔHm x 0.609 / (resin component content)

以上の結果から、実施例1の試験片は、結晶化温度(Tch)が高温側にシフトしており、P3HAがより結晶化しやすくなっていること、及び、結晶化度が増加し、P3HAの結晶量が増大していることが分かる。いずれの結果も、変性ナノセルロースの添加によりP3HAの成形加工性が改善されることを示している。   From the above results, in the test piece of Example 1, the crystallization temperature (Tch) is shifted to the high temperature side, P3HA is more easily crystallized, and the crystallinity is increased. It can be seen that the amount of crystals increases. All the results indicate that the molding processability of P3HA is improved by the addition of the modified nanocellulose.

(実施例2〜5及び比較例4)
<ペレットの調製>
上述した粉体混合物と30%粉MBを、樹脂組成物全体に対する変性ナノセルロース濃度が0.25重量%、5.0重量%、又は10重量%になるような割合で押出機外で混合した。次に、東芝機械社製の2軸押出機TEM26SSを用いて、各濃度の混合物をシリンダー温度120〜140℃で溶融混練し、φ4mm、3穴のストランドから溶融樹脂を吐出させ、設定60℃の温水で満たされた1.5m長の温浴槽内を通過させて結晶化、固化して、ペレタイザーにてペレット状にカットした。最後にカットしたペレットを60℃で一昼夜乾燥して固化試験に使用した。
(Examples 2 to 5 and Comparative Example 4)
<Preparation of pellet>
The powder mixture described above and 30% powder MB were mixed outside the extruder at a ratio such that the modified nanocellulose concentration relative to the entire resin composition was 0.25 wt%, 5.0 wt%, or 10 wt%. . Next, using a twin-screw extruder TEM26SS manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., each concentration mixture was melt-kneaded at a cylinder temperature of 120 to 140 ° C., and the molten resin was discharged from a strand of φ4 mm, 3 holes. It was crystallized and solidified by passing through a 1.5 m long hot tub filled with warm water, and was cut into pellets with a pelletizer. The last cut pellets were dried at 60 ° C. for a whole day and night and used for the solidification test.

<固化試験>
固化試験は次のように実施した。DSM社製小型混練機XPloreシリーズMC5を用いて、変性ナノセルロース濃度が異なる各ペレットを設定温度170℃、スクリュー回転数100rpm、混練時間3分で溶融混練した後、溶融した樹脂を約55℃の温浴に投入し、溶融樹脂が固化するのに要した時間を測定した。結晶化が早いほど固化時間が短くなるので、固化試験では数字が小さいほど固化特性が優れていることを意味する。固化特性に優れていることは、成形加工の際に迅速に固化させることができ、成形体を優れた生産性で製造できる(即ち、成形加工性に優れる)ことを意味する。同じ手順で固化時間の測定を3回行い、その平均値を表4に示した。
<Solidification test>
The solidification test was performed as follows. Using a small kneader XPlor series MC5 manufactured by DSM, each pellet having different modified nanocellulose concentrations was melt-kneaded at a set temperature of 170 ° C., a screw rotation speed of 100 rpm, and a kneading time of 3 minutes, and then the molten resin was heated to about 55 ° C. It was put into a warm bath and the time required for the molten resin to solidify was measured. The faster the crystallization, the shorter the solidification time. In the solidification test, the smaller the number, the better the solidification characteristics. The excellent solidification characteristic means that the solidified product can be quickly solidified during the molding process, and the molded product can be produced with excellent productivity (that is, excellent in molding processability). The solidification time was measured three times in the same procedure, and the average value is shown in Table 4.

なお、30%粉MBをそのまま固化試験に使用して得られた結果を、変性ナノセルロース濃度が30%の結果とし、粉体混合物をそのまま固化試験に使用したものを、変性ナノセルロース濃度が0%の結果とした。   In addition, the result obtained by using 30% powder MB as it is for the solidification test is the result of the modified nanocellulose concentration of 30%, and the powder mixture was used as it is for the solidification test, and the modified nanocellulose concentration was 0. % Results.

以上の結果より、変性ナノセルロースを配合することでP3HAの固化時間が短くなり、優れた成形加工性を有する樹脂組成物が得られることが確認された。このような効果が得られたのは、変性ナノセルロースがP3HAに対する結晶核剤として作用したためと推測される。
From the above results, it was confirmed that the blending of modified nanocellulose shortens the solidification time of P3HA and provides a resin composition having excellent moldability. The reason why such an effect was obtained is presumed that the modified nanocellulose acted as a crystal nucleating agent for P3HA.

Claims (8)

ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)及び変性ナノセルロースを含有する脂肪族ポリエステル樹脂組成物。   An aliphatic polyester resin composition comprising poly (3-hydroxyalkanoate) and modified nanocellulose. 変性ナノセルロースは、セルロースが有する水酸基がエステル化されている変性ナノセルロースである、請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂組成物。   The aliphatic polyester resin composition according to claim 1, wherein the modified nanocellulose is a modified nanocellulose in which a hydroxyl group of cellulose is esterified. 変性ナノセルロースは、セルロースが有する水酸基がジカルボン酸によってエステル化されている変性ナノセルロースである、請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂組成物。   The aliphatic polyester resin composition according to claim 1, wherein the modified nanocellulose is a modified nanocellulose in which a hydroxyl group of cellulose is esterified with a dicarboxylic acid. 変性ナノセルロースは、セルロースが有する水酸基がアルキル基又はアルケニル基を有するコハク酸によってエステル化されている変性ナノセルロースである、請求項1に記載の脂肪族ポリエステル樹脂組成物。   The aliphatic polyester resin composition according to claim 1, wherein the modified nanocellulose is a modified nanocellulose in which a hydroxyl group of cellulose is esterified with succinic acid having an alkyl group or an alkenyl group. ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)が、式:[−CHR−CH−CO−O−](式中、Rは、炭素数1〜15の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を示す)で示される繰り返し単位を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の脂肪族ポリエステル樹脂組成物。 The poly (3-hydroxyalkanoate) has the formula: [—CHR—CH 2 —CO—O—] (wherein R represents a linear or branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms). The aliphatic polyester resin composition of any one of Claims 1-4 containing the repeating unit shown. ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)が、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)、及び、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−4−ヒドロキシブチレート)からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の脂肪族ポリエステル樹脂組成物。   Poly (3-hydroxyalkanoate) is poly (3-hydroxybutyrate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate). Rate-co-3-hydroxyhexanoate), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate), and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) The aliphatic polyester resin composition according to any one of claims 1 to 4, which is at least one selected from the group. 変性ナノセルロースの含有量が、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)100重量部に対して1〜100重量部である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の脂肪族ポリエステル樹脂組成物。   The aliphatic polyester resin composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the modified nanocellulose is 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of poly (3-hydroxyalkanoate). 請求項1〜7のいずれか1項に記載の脂肪族ポリエステル樹脂組成物を成形してなる成形体。
The molded object formed by shape | molding the aliphatic polyester resin composition of any one of Claims 1-7.
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