JP2022142501A - Aliphatic-aromatic polyester composition and method for producing aliphatic-aromatic polyester composition - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、脂肪族芳香族ポリエステルと特定の核剤とを含有する脂肪族芳香族ポリエステル組成物およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aliphatic-aromatic polyester composition containing an aliphatic-aromatic polyester and a specific nucleating agent, and a method for producing the same.
各種食品、薬品、雑貨用等の液状物や粉粒物、固形物の包装用資材、農業用資材、建築資材などの用途に、紙、プラスチック、アルミ箔等の様々な材料が用いられている。中でも、プラスチックは、強度、耐水性、成形性、透明性、コスト等において優れていることから、袋や容器などとして多様な用途で使用されている。現在、これらの用途には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等が用いられている。しかしながら、これらのプラスチック製品は、自然環境下においては、分解され難いために、使用後、埋設処理された場合に土中に残存したり、投棄された場合に景観を損ねたりすることがある。また、焼却処理された場合でも、有害なガスを発生したり、焼却炉を傷めたりするなどの問題がある。 Various materials such as paper, plastic, aluminum foil, etc. are used for various applications such as packaging materials for various foods, medicines, miscellaneous liquids, powders, and solids, agricultural materials, and construction materials. . Among them, plastics are excellent in terms of strength, water resistance, moldability, transparency, cost, etc., and are therefore used in various applications such as bags and containers. Currently, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, etc. are used for these applications. However, since these plastic products are difficult to decompose in the natural environment, they may remain in the ground when buried after use, or spoil the landscape when discarded. Moreover, even if it is incinerated, there are problems such as generation of harmful gas and damage to the incinerator.
これらの問題を解決する環境にやさしいプラスチックとして、生分解性樹脂が注目されてきている。生分解性樹脂製のフィルムは、使用後に分解されるため、地球温暖化防止、環境汚染防止を図ることができる。そのため、近年は、ゴミ袋、買い物袋等に生分解性樹脂製のフィルムが利用されつつある。 Biodegradable resins are attracting attention as eco-friendly plastics that solve these problems. Films made of biodegradable resins are decomposed after use, and therefore can prevent global warming and environmental pollution. Therefore, in recent years, biodegradable resin films have been used for garbage bags, shopping bags, and the like.
生分解性樹脂としては、例えば、ポリブチレンサクシネートテレフタレート(PBST)、ポリブチレンサクシネートフラノエート(PBSF)等の脂肪族芳香族ポリエステルが提案されている。脂肪族芳香族ポリエステルは、エステル化反応及び/又はエステル交換反応を経て重縮合反応させることにより製造することができる(特許文献1参照)。 As biodegradable resins, for example, aliphatic-aromatic polyesters such as polybutylene succinate terephthalate (PBST) and polybutylene succinate furanoate (PBSF) have been proposed. Aliphatic-aromatic polyesters can be produced by polycondensation reaction via esterification reaction and/or transesterification reaction (see Patent Document 1).
しかしながら、一般的に、コポリエステルを含む共重合ポリマーは、主鎖中に共重合成分を含むため、対応するホモポリマーに比べて、結晶性に劣る傾向にある。特にポリブチレンサクシネート(PBS)に芳香族ジカルボン酸成分としてフランジカルボン酸成分を共重合する場合、フランジカルボン酸はテレフタル酸よりも樹脂の熱物性への影響が大きい傾向があり、5質量%共重合するだけでも結晶化度が大きく低下することが知られている(非特許文献1)。 However, in general, copolymers including copolyesters tend to be inferior in crystallinity to corresponding homopolymers because they contain copolymer components in the main chain. Especially when polybutylene succinate (PBS) is copolymerized with a furandicarboxylic acid component as an aromatic dicarboxylic acid component, furandicarboxylic acid tends to have a greater effect on the thermophysical properties of the resin than terephthalic acid. It is known that the degree of crystallinity is greatly reduced only by polymerization (Non-Patent Document 1).
本発明者らが特許文献1に記載の方法でPBSTを製造したところ、得られたポリエステルの結晶化が不十分なために、ポリエステルペレット同士がブロッキングしてしまうことが判明した。このため、PBSTをフィルムやインフレーション成形してなる袋などの成形品にしても、フィルム同士の融着によりカッティングし難い、袋の口開きが不十分になる等の問題が起こることが懸念された。また、結晶化時間を長くすると、高温ポリマーの冷却プロセスが長大となり、高コストで非効率なプロセスとなる恐れのあることが判明した。そして、更に、特にPBSにフランジカルボン酸が共重合されたPBSFについては、これらの問題がより深刻になる可能性が高いと予想された。 When the present inventors produced PBST by the method described in Patent Document 1, it was found that the polyester pellets were blocked due to insufficient crystallization of the obtained polyester. For this reason, even if PBST is used as a film or a molded product such as an inflation-molded bag, there is a concern that problems such as difficulty in cutting due to fusion between films and insufficient opening of the bag may occur. . It has also been found that increasing the crystallization time can result in a lengthy cooling process for the hot polymer, which can be a costly and inefficient process. Furthermore, it was expected that these problems would become more serious, particularly with PBSF in which furandicarboxylic acid is copolymerized with PBS.
本発明は、上記従来技術の問題を解決すべく、従来の脂肪族芳香族ポリエステルの結晶化不足を改善し、高結晶化度の脂肪族芳香族ポリエステル組成物ならびにその製造方法を提供することを課題とする。また、特に結晶化速度の遅いPBSFについても、生産性や成形性に優れたPBSF組成物ならびにその製造方法を提供することを課題とする。 In order to solve the problems of the prior art, the present invention aims to improve the lack of crystallization of conventional aliphatic-aromatic polyesters and to provide an aliphatic-aromatic polyester composition with a high degree of crystallinity and a method for producing the same. Make it an issue. Another object of the present invention is to provide a PBSF composition having excellent productivity and moldability, and a method for producing the same, even for PBSF, which has a particularly slow crystallization rate.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、PBSF等の脂肪族芳香族ポリエステルと特定の核剤を含有する脂肪族芳香族ポリエステル組成物とすることにより、結晶化不足を改善し、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明の要旨は下記[1]~[7]に存する。
The present inventors have made intensive studies to solve the above problems. As a result, it was found that insufficient crystallization could be improved and the above problems could be solved by making an aliphatic-aromatic polyester composition containing an aliphatic-aromatic polyester such as PBSF and a specific nucleating agent, and the present invention was completed. let me
That is, the gist of the present invention resides in the following [1] to [7].
[1] 脂肪族芳香族ポリエステル及び核剤を含有する脂肪族芳香族ポリエステル組成物であって、該脂肪族芳香族ポリエステルが脂肪族ジオール単位、脂肪族ジカルボン酸単位及び芳香族ジカルボン酸単位を有し、該核剤が、脂肪酸金属塩、リン酸塩、芳香族ホスホン酸塩、多価アルコール、脂肪酸アミド、およびオレフィンとマレイン酸の共重合体よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物よりなり、該脂肪族芳香族ポリエステル100質量部に対して、該核剤を0.01~100質量部含有する、脂肪族芳香族ポリエステル組成物。 [1] An aliphatic-aromatic polyester composition containing an aliphatic-aromatic polyester and a nucleating agent, wherein the aliphatic-aromatic polyester has an aliphatic diol unit, an aliphatic dicarboxylic acid unit and an aromatic dicarboxylic acid unit and the nucleating agent is one or more selected from the group consisting of fatty acid metal salts, phosphates, aromatic phosphonates, polyhydric alcohols, fatty acid amides, and copolymers of olefins and maleic acid. An aliphatic-aromatic polyester composition containing 0.01 to 100 parts by mass of the nucleating agent based on 100 parts by mass of the aliphatic-aromatic polyester.
[2] 前記脂肪族芳香族ポリエステル中の前記脂肪族ジカルボン酸単位:前記芳香族ジカルボン酸単位のモル比が20:80~80:20である、[1]に記載の脂肪族芳香族ポリエステル組成物。 [2] The aliphatic-aromatic polyester composition according to [1], wherein the molar ratio of the aliphatic dicarboxylic acid unit to the aromatic dicarboxylic acid unit in the aliphatic-aromatic polyester is 20:80 to 80:20. thing.
[3] 前記脂肪族芳香族ポリエステルがポリブチレンサクシネートフラノエートである、[1]又は[2]に記載の脂肪族芳香族ポリエステル組成物。 [3] The aliphatic-aromatic polyester composition according to [1] or [2], wherein the aliphatic-aromatic polyester is polybutylene succinate furanoate.
[4] 前記核剤が、モンタン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、アルミニウム=ビス(4,4’,6,6’-テトラ-tert-ブチル-2,2’-メチレンジフェニル=ホスファート)=ヒドロキシド、リン酸カルシウム、ペンタエリスリトール、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、フェニルホスホン酸亜鉛、およびα-オレフィンと無水マレイン酸の共重合体よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物よりなる、[1]乃至[3]の何れかに記載の脂肪族芳香族ポリエステル組成物。 [4] the nucleating agent is sodium montanate, magnesium stearate, aluminum=bis(4,4′,6,6′-tetra-tert-butyl-2,2′-methylenediphenyl=phosphate)=hydroxide; One or more selected from the group consisting of calcium phosphate, pentaerythritol, hexamethylenebishydroxystearate amide, ethylenebishydroxystearate amide, zinc phenylphosphonate, and copolymers of α-olefins and maleic anhydride The aliphatic-aromatic polyester composition according to any one of [1] to [3], comprising a compound.
[5] 脂肪族芳香族ポリエステルおよび核剤を含有する脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法であって、脂肪族ジオール成分と脂肪族ジカルボン酸成分及び芳香族ジカルボン酸成分とをエステル化あるいはエステル交換反応させた後に重縮合反応させる工程と、得られた溶融状態の樹脂に核剤を添加する工程とを有し、該核剤が、脂肪酸金属塩、リン酸塩、芳香族ホスホン酸塩、多価アルコール、脂肪酸アミド、およびオレフィンとマレイン酸の共重合体よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物である、脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法。 [5] A method for producing an aliphatic-aromatic polyester and an aliphatic-aromatic polyester composition containing a nucleating agent, comprising esterifying an aliphatic diol component with an aliphatic dicarboxylic acid component and an aromatic dicarboxylic acid component, or esterifying a step of conducting an exchange reaction followed by a polycondensation reaction; and a step of adding a nucleating agent to the resulting molten resin, wherein the nucleating agent is a fatty acid metal salt, a phosphate, an aromatic phosphonate, A method for producing an aliphatic-aromatic polyester composition comprising one or more compounds selected from the group consisting of polyhydric alcohols, fatty acid amides, and copolymers of olefins and maleic acid.
[6] 脂肪族芳香族ポリエステルおよび核剤を含有する脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法であって、該脂肪族芳香族ポリエステルが脂肪族ジオール単位、脂肪族ジカルボン酸単位及び芳香族ジカルボン酸単位を有し、溶融状態の該脂肪族芳香族ポリエステルに、脂肪酸金属塩、リン酸塩、芳香族ホスホン酸塩、多価アルコール、脂肪酸アミド、およびオレフィンとマレイン酸の共重合体よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物を混練する工程を有する、脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法。 [6] A method for producing an aliphatic-aromatic polyester composition containing an aliphatic-aromatic polyester and a nucleating agent, wherein the aliphatic-aromatic polyester comprises an aliphatic diol unit, an aliphatic dicarboxylic acid unit and an aromatic dicarboxylic acid from the group consisting of fatty acid metal salts, phosphates, aromatic phosphonates, polyhydric alcohols, fatty acid amides, and copolymers of olefins and maleic acid in the molten aliphatic-aromatic polyester having units; A method for producing an aliphatic-aromatic polyester composition, comprising a step of kneading one or more selected compounds.
[7] [5]又は[6]に記載の脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法であって、更に前記脂肪族芳香族ポリエステル以外の樹脂を溶融混練する工程を有する、脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法。 [7] A method for producing an aliphatic-aromatic polyester composition according to [5] or [6], further comprising a step of melt-kneading a resin other than the aliphatic-aromatic polyester. A method of making the composition.
本発明によれば、PBSF等の脂肪族芳香族ポリエステルに特定の核剤を存在させることにより、結晶化不足を改善し、樹脂ペレット同様のブロッキングやフィルム同士の融着等の問題のない脂肪族芳香族ポリエステル組成物を製造することができ、この脂肪族芳香族ポリエステル組成物を用いて、高品質の成形品を提供することが期待される。 According to the present invention, by allowing a specific nucleating agent to exist in an aliphatic-aromatic polyester such as PBSF, the lack of crystallization can be improved, and the problem of blocking between resin pellets and fusion between films can be eliminated. Aromatic polyester compositions can be produced and are expected to be used to provide high quality molded articles.
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定はされない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Below, embodiments of the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below is an example (representative example) of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these contents unless it exceeds the gist thereof.
なお、本発明において、「ジカルボン酸成分」は、ジカルボン酸及びジカルボン酸アルキルエステル等のジカルボン酸誘導体などのポリエステル原料となる化合物を言う。本発明において、「ジオール成分」は、ポリエステル原料となるジオール化合物を言う。
本発明において、「ジカルボン酸単位」は、ジカルボン酸及びジカルボン酸アルキルエステル等のジカルボン酸誘導体などのポリエステル原料に由来する脂肪族芳香族ポリエステルの構成単位を言う。本発明において、「ジオール単位」は、ポリエステル原料となるジオール成分に由来する脂肪族芳香族ポリエステルの構成単位を言う。
本発明において、「芳香族ジカルボン酸」は、芳香族性を有するジカルボン酸であればよく、「複素芳香族ジカルボン酸」を包含する。
本発明において、核剤は、結晶核になりうるもの及び所謂結晶化促進剤も含むこととする。
In the present invention, the term "dicarboxylic acid component" refers to a compound that serves as a raw material for polyester, such as dicarboxylic acid and dicarboxylic acid derivatives such as dicarboxylic acid alkyl esters. In the present invention, the "diol component" refers to a diol compound that is used as a raw material for polyester.
In the present invention, the "dicarboxylic acid unit" refers to a structural unit of an aliphatic aromatic polyester derived from a polyester raw material such as dicarboxylic acid and dicarboxylic acid derivatives such as dicarboxylic acid alkyl esters. In the present invention, the "diol unit" refers to a structural unit of an aliphatic-aromatic polyester derived from a diol component that is a polyester raw material.
In the present invention, the “aromatic dicarboxylic acid” may be any dicarboxylic acid having aromaticity, and includes “heteroaromatic dicarboxylic acid”.
In the present invention, the nucleating agent includes those capable of becoming crystal nuclei and so-called crystallization accelerators.
〔脂肪族芳香族ポリエステル組成物〕
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物は、脂肪族芳香族ポリエステル(以下、「本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステル」又は単に「脂肪族芳香族ポリエステル」と言う場合がある。)と核剤(以下、「本発明に係る核剤」又は単に「核剤」と言う場合がある。)を含有する。本発明の脂肪族芳香族ポリエステルは、脂肪族ジオール単位、脂肪族ジカルボン酸単位及び芳香族ジカルボン酸単位を有する。
[Aliphatic-aromatic polyester composition]
The aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention comprises an aliphatic-aromatic polyester (hereinafter sometimes referred to as "aliphatic-aromatic polyester according to the present invention" or simply "aliphatic-aromatic polyester") and a nucleating agent. (Hereinafter, it may be referred to as "nucleating agent according to the present invention" or simply "nucleating agent".). The aliphatic-aromatic polyester of the present invention has aliphatic diol units, aliphatic dicarboxylic acid units and aromatic dicarboxylic acid units.
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物に含有される核剤は、脂肪酸金属塩、リン酸塩、芳香族ホスホン酸塩、多価アルコール、脂肪酸アミド、およびオレフィンとマレイン酸の共重合体のうちのいずれかの化合物である。本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物に含有される核剤の量は、脂肪族芳香族ポリエステル100質量部に対して、合計で0.01~100質量部である。 Nucleating agents contained in the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention include fatty acid metal salts, phosphates, aromatic phosphonates, polyhydric alcohols, fatty acid amides, and copolymers of olefins and maleic acid. is a compound of any one of The total amount of the nucleating agent contained in the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention is 0.01 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the aliphatic-aromatic polyester.
[脂肪族芳香族ポリエステル]
<ジオール単位>
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルが有する脂肪族ジオール単位は、特に制限はなく、通常ポリエステルの原料として用いられるジオール化合物由来の単位を有する。
脂肪族ジオール単位としては、具体的には、以下のジオール化合物由来の単位が挙げられる。
すなわち、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-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、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、ネオペンチルグリコールなどのアルキレンジオール;ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどのオキシアルキレンジオール;1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノールなどのシクロアルキレンジオールなどの脂肪族ジオール化合物由来の単位が挙げられる。
上記脂肪族ジオール化合物の炭素数は、2~13が好ましく、4以上がより好ましく、10以下がより好ましく、6以下が更に好ましく、4が特に好ましい。
[Aliphatic-aromatic polyester]
<Diol unit>
The aliphatic diol units of the aliphatic-aromatic polyester according to the present invention are not particularly limited, and have units derived from diol compounds that are commonly used as starting materials for polyesters.
Specific examples of aliphatic diol units include units derived from the following diol compounds.
That is, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8 - alkylene diols such as octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1,13-tridecanediol, neopentyl glycol; diethylene glycol, oxyalkylene diols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene ether glycol; Examples include units derived from aliphatic diol compounds such as alkylene diols.
The number of carbon atoms in the aliphatic diol compound is preferably 2 to 13, more preferably 4 or more, more preferably 10 or less, still more preferably 6 or less, and particularly preferably 4.
脂肪族ジオール化合物としては、脂肪族芳香族ポリエステルの物性の面から、アルキレンジオールおよびシクロアルキレンジオールが好ましく、炭素数10以下のアルキレンジオールおよびシクロアルキレンジオールがより好ましく、炭素数6以下のアルキレンジオールおよびシクロアルキレンジオールがさらに好ましく、1,4-ブタンジオールが特に好ましい。 As the aliphatic diol compound, from the viewpoint of the physical properties of the aliphatic aromatic polyester, alkylene diols and cycloalkylene diols are preferable, alkylene diols and cycloalkylene diols having 10 or less carbon atoms are more preferable, and alkylene diols having 6 or less carbon atoms and Cycloalkylenediols are more preferred, and 1,4-butanediol is particularly preferred.
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルは、脂肪族ジオール単位の1種類のみを有していてもよく、2種類以上を有していてもよい。 The aliphatic-aromatic polyester according to the present invention may have only one type of aliphatic diol unit, or may have two or more types.
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルは、脂肪族ジオール単位の合計量(モル比)が全ジオール単位の中で最も高いことが好ましく、全ジオール単位の50モル%以上が脂肪族ジオール単位であることがより好ましく、この割合は60モル%以上であることがさらに好ましく、70モル%以上であることが特に好ましく、90モル%以上であることが最も好ましい。なお、ジオール単位中の脂肪族ジオールの割合の上限は100モル%である。 In the aliphatic-aromatic polyester according to the present invention, the total amount (molar ratio) of aliphatic diol units is preferably the highest among all diol units, and 50 mol% or more of all diol units are aliphatic diol units. This ratio is more preferably 60 mol % or more, particularly preferably 70 mol % or more, and most preferably 90 mol % or more. The upper limit of the proportion of the aliphatic diol in the diol units is 100 mol %.
脂肪族ジオール単位として1,4-ブタンジオール単位を有する場合、1,4-ブタンジオール単位の割合は、脂肪族芳香族ポリエステルの融点(耐熱性)、生分解性、力学特性の観点から全脂肪族ジオール単位に対して50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましく、70モル%以上であることがさらに好ましく、90モル%以上であることが特に好ましい。なお、この割合の上限は100モル%である。 When having a 1,4-butanediol unit as an aliphatic diol unit, the ratio of the 1,4-butanediol unit is the melting point (heat resistance) of the aliphatic aromatic polyester, biodegradability, from the viewpoint of mechanical properties. It is preferably 50 mol % or more, more preferably 60 mol % or more, even more preferably 70 mol % or more, particularly preferably 90 mol % or more, relative to the group diol units. The upper limit of this ratio is 100 mol %.
脂肪族ジオール単位のうち、エチレングリコール単位、1,3-プロパンジオール単位および1,4-ブタンジオール単位は、環境負荷軽減の観点から、バイオマス(植物原料)由来の単位が好ましい。 Of the aliphatic diol units, ethylene glycol units, 1,3-propanediol units and 1,4-butanediol units are preferably units derived from biomass (plant raw materials) from the viewpoint of reducing environmental load.
<ジカルボン酸単位>
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルが有する脂肪族ジカルボン酸単位および芳香族ジカルボン酸単位は、特に制限はなく、通常ポリエステルの原料として用いられる脂肪族ジカルボン酸化合物由来の単位および芳香族ジカルボン酸化合物由来の単位を有する。
<Dicarboxylic acid unit>
Aliphatic dicarboxylic acid units and aromatic dicarboxylic acid units possessed by the aliphatic-aromatic polyester according to the present invention are not particularly limited, and units derived from aliphatic dicarboxylic acid compounds that are usually used as raw materials for polyesters and aromatic dicarboxylic acid compounds It has units of origin.
ジカルボン酸単位は、環境負荷軽減の観点から、バイオマス(植物原料)由来の単位であることが好ましく、バイオマス(植物原料)由来の単位が多いことがより好ましい。 バイオマス(植物原料)由来のジカルボン酸単位としては、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバシン酸などに由来する単位が特に好ましい。 The dicarboxylic acid unit is preferably a biomass (plant raw material)-derived unit, and more preferably a biomass (plant raw material)-derived unit, from the viewpoint of reducing the environmental load. As dicarboxylic acid units derived from biomass (plant raw materials), units derived from succinic acid, succinic anhydride, adipic acid, sebacic acid and the like are particularly preferred.
脂肪族ジカルボン酸単位としては、具体的には、以下のジカルボン酸およびジカルボン酸のアルキルエステル等のジカルボン酸化合物由来の単位が挙げられる。すなわち、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、無水コハク酸、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、ウンデカジカルボン酸、ドデカジカルボン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸由来の単位などが挙げられる。これらの中でも、脂肪族芳香族ポリエステルの物性の面から、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸或いはそのアルキルエステル等の誘導体に由来する単位が好ましい。 Specific examples of aliphatic dicarboxylic acid units include units derived from dicarboxylic acid compounds such as the following dicarboxylic acids and alkyl esters of dicarboxylic acids. Thus, for example, aliphatic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, succinic anhydride, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecadicarboxylic acid, dodecadicarboxylic acid, dimer acid, etc. A unit derived from dicarboxylic acid and the like are included. Among these, units derived from aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, succinic anhydride, adipic acid and sebacic acid or derivatives thereof such as alkyl esters are preferred from the viewpoint of the physical properties of the aliphatic aromatic polyester.
脂肪族ジカルボン酸単位を構成する主鎖炭素数は、2~50が好ましく、その上限は、18以下がより好ましく、13以下がさらに好ましく、10以下がよりさらに好ましく、9以下が特に好ましく、8以下がとりわけ好ましい。また、一方で、脂肪族ジカルボン酸単位を構成する主鎖炭素数の下限は3以上がより好ましい。この炭素数は4が最も好ましい。特に、脂肪族芳香族ポリエステルの結晶性が高くなりやすいことから、脂肪族ジカルボン酸としてはコハク酸が最も好ましい。 Main chain carbon number constituting the aliphatic dicarboxylic acid unit is preferably 2 to 50, the upper limit is more preferably 18 or less, more preferably 13 or less, even more preferably 10 or less, particularly preferably 9 or less, 8 The following are particularly preferred. On the other hand, the lower limit of the number of main chain carbon atoms constituting the aliphatic dicarboxylic acid unit is more preferably 3 or more. The number of carbon atoms is most preferably 4. In particular, succinic acid is most preferable as the aliphatic dicarboxylic acid because it tends to increase the crystallinity of the aliphatic-aromatic polyester.
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルは、脂肪族ジカルボン酸単位の1種類のみを有していてもよく、2種類以上を有していてもよい。 The aliphatic-aromatic polyester according to the present invention may have only one type of aliphatic dicarboxylic acid unit, or may have two or more types.
脂肪族ジカルボン酸単位がコハク酸単位である場合、コハク酸単位の割合は、脂肪族芳香族ポリエステルの融点(耐熱性)、生分解性、力学特性の観点から、全脂肪族ジカルボン酸単位に対して50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更に好ましい。なお、この上限は100モル%である。 When the aliphatic dicarboxylic acid unit is a succinic acid unit, the ratio of the succinic acid unit to the total aliphatic dicarboxylic acid unit from the viewpoint of the melting point (heat resistance), biodegradability, and mechanical properties of the aliphatic aromatic polyester is preferably 50 mol % or more, more preferably 70 mol % or more, and even more preferably 90 mol % or more. In addition, this upper limit is 100 mol%.
芳香族ジカルボン酸単位としては、具体的には、以下のジカルボン酸およびジカルボン酸のアルキルエステル等のジカルボン酸化合物由来の単位が挙げられる。すなわち、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、フランジカルボン酸、或いはそのアルキルエステル等の誘導体等由来のジカルボン酸単位が挙げられる。脂肪族芳香族ポリエステルの物性の面から、テレフタル酸、イソフタル酸、フランジカルボン酸が好ましく、テレフタル酸、フランジカルボン酸が特に好ましい。 Specific examples of aromatic dicarboxylic acid units include units derived from dicarboxylic acid compounds such as the following dicarboxylic acids and alkyl esters of dicarboxylic acids. That is, for example, dicarboxylic acid units derived from terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid, furandicarboxylic acid, derivatives thereof such as alkyl esters, and the like can be mentioned. Terephthalic acid, isophthalic acid, and furandicarboxylic acid are preferable, and terephthalic acid and furandicarboxylic acid are particularly preferable, from the viewpoint of physical properties of the aliphatic-aromatic polyester.
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸単位の1種類のみを有していてもよく、2種類以上を有していてもよい。 The aliphatic-aromatic polyester according to the present invention may have only one type of aromatic dicarboxylic acid unit, or may have two or more types.
芳香族ジカルボン酸単位は、バイオマス(植物原料)由来のジカルボン酸由来の単位が好ましく、バイオマス由来のフランジカルボン酸、テレフタル酸由来の単位が特に好ましい。 The aromatic dicarboxylic acid unit is preferably a unit derived from biomass (plant raw material)-derived dicarboxylic acid, and particularly preferably a unit derived from biomass-derived furandicarboxylic acid or terephthalic acid.
芳香族ジカルボン酸単位がフランジカルボン酸単位である場合、フランジカルボン酸単位の割合は、脂肪族芳香族ポリエステルの融点(耐熱性)、力学特性の観点から、全芳香族ジカルボン酸単位中で最も多いことが好ましく、全芳香族ジカルボン酸単位に対して50モル%以上であることがより好ましく、60モル%以上であることが更に好ましく、80モル%以上であることが特に好ましい。なお、この上限は100モル%である。 When the aromatic dicarboxylic acid unit is a furandicarboxylic acid unit, the ratio of the furandicarboxylic acid unit is the highest among all aromatic dicarboxylic acid units from the viewpoint of the melting point (heat resistance) and mechanical properties of the aliphatic aromatic polyester. more preferably 50 mol % or more, still more preferably 60 mol % or more, particularly preferably 80 mol % or more, based on the total aromatic dicarboxylic acid units. In addition, this upper limit is 100 mol%.
PBSFは高いバイオ度としやすい点で好ましい。しかしながら、PBSFは結晶化速度が遅い。そこで、核剤による結晶化促進効果が発現しやすい点では、本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルはPBSFが特に好ましい。 PBSF is preferable because it is easy to achieve a high bio-degree. However, PBSF has a slow crystallization rate. Therefore, PBSF is particularly preferable for the aliphatic-aromatic polyester according to the present invention in that the effect of promoting crystallization by the nucleating agent is easily exhibited.
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルが有するジカルボン酸単位における脂肪族ジカルボン酸単位と芳香族ジカルボン酸単位のモル比は、脂肪族芳香族ポリエステルの耐熱性、生分解性、機械的特性、成形性の観点から、脂肪族ジカルボン酸単位:芳香族ジカルボン酸単位=20:80~80:20であることが好ましく、30:70~70:30であることがより好ましく、30:70~60:40であることがさらに好ましく、40:60~60:40であることがより好ましく、50:50~60:40であることが特に好ましい。 The molar ratio of the aliphatic dicarboxylic acid unit to the aromatic dicarboxylic acid unit in the dicarboxylic acid unit of the aliphatic-aromatic polyester according to the present invention is the heat resistance, biodegradability, mechanical properties, and moldability of the aliphatic-aromatic polyester. From the viewpoint of, aliphatic dicarboxylic acid unit: aromatic dicarboxylic acid unit = preferably 20: 80 to 80: 20, more preferably 30: 70 to 70: 30, 30: 70 to 60: 40 more preferably 40:60 to 60:40, particularly preferably 50:50 to 60:40.
<その他の共重合単位>
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルは、脂肪族ジオール単位、脂肪族ジカルボン酸単位および芳香族ジカルボン酸単位以外の構成単位を有していてもよい。このようなその他の共重合単位としては、乳酸、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシカプロン酸、2-ヒドロキシ-3,3-ジメチル酪酸、2-ヒドロキシ-3-メチル酪酸、2-ヒドロキシイソカプロン酸、リンゴ酸、マレイン酸、クエン酸、フマル酸等のオキシカルボン酸、及びこれらオキシカルボン酸のエステルやラクトン、オキシカルボン酸重合体等、あるいはグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上の多価アルコール、あるいは、プロパントリカルボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸ベンゾフェノンテトラカルボン酸及びこれらの無水物などの3官能以上の多価カルボン酸又はその無水物等に由来する単位などが挙げられる。
<Other copolymer units>
The aliphatic-aromatic polyester according to the present invention may have constitutional units other than the aliphatic diol unit, the aliphatic dicarboxylic acid unit and the aromatic dicarboxylic acid unit. Such other copolymerized units include lactic acid, glycolic acid, hydroxybutyric acid, hydroxycaproic acid, 2-hydroxy-3,3-dimethylbutyric acid, 2-hydroxy-3-methylbutyric acid, 2-hydroxyisocaproic acid, Oxycarboxylic acids such as malic acid, maleic acid, citric acid, and fumaric acid, esters and lactones of these oxycarboxylic acids, oxycarboxylic acid polymers, etc., or tri- or more functional polycarboxylic acids such as glycerin, trimethylolpropane, and pentaerythritol. Units derived from tri- or more functional polyvalent carboxylic acids such as hydric alcohols, propanetricarboxylic acid, pyromellitic acid, benzophenonetetracarboxylic trimellitic acid, and anhydrides thereof, and the like, and the like.
これらのうち、3官能以上のオキシカルボン酸、3官能以上のアルコール、3官能以上のカルボン酸などに由来する単位を少量有することにより、ポリエステルが高粘度になりやすい。中でも、リンゴ酸、クエン酸、フマル酸などのオキシカルボン酸もしくはグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールに由来する単位が好ましく、特にはトリメチロールプロパンに由来する単位が好ましい。 Among these, the presence of a small amount of units derived from a tri- or more functional oxycarboxylic acid, a tri- or more functional alcohol, a tri- or more functional carboxylic acid, etc. tends to increase the viscosity of the polyester. Among them, units derived from oxycarboxylic acids such as malic acid, citric acid and fumaric acid or polyhydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane and pentaerythritol are preferable, and units derived from trimethylolpropane are particularly preferable.
本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステルが3官能以上の多官能化合物由来の単位を有する場合、その割合は、多いと脂肪族芳香族ポリエステルの粘度が高くなりやすく、また、一方で、少ないと脂肪族芳香族ポリエステル中にゲル(未溶融物)が生成し難い。そこで、3官能以上の多官能化合物由来の単位の割合は、全ジカルボン酸単位に対して、0.001~5モル%であることが好ましく、0.05~0.5モル%であることがより好ましい。 When the aliphatic-aromatic polyester according to the present invention has units derived from a trifunctional or higher polyfunctional compound, the proportion tends to increase the viscosity of the aliphatic-aromatic polyester when it is large, and on the other hand, when it is small, the fat Gel (unmelted matter) is less likely to form in the aromatic polyester. Therefore, the ratio of units derived from tri- or higher polyfunctional compounds is preferably 0.001 to 5 mol%, preferably 0.05 to 0.5 mol%, relative to the total dicarboxylic acid units. more preferred.
<脂肪族芳香族ポリエステルの固有粘度>
本発明の脂肪族芳香族ポリエステルの固有粘度(IV)は、高いと機械強度が高い成形品を得やすく、低いと溶融粘度が低く成形しやすい。本発明の脂肪族芳香族ポリエステルの固有粘度は、1.0dL/g以上であることが好ましく、1.2dL/g以上であることがより好ましい。また、一方で、2.5dL/g以下であることが好ましく、2.2dL/g以下であることがより好ましく、2.0dL/g以下であることがさらに好ましい。なお、固有粘度は、後述する実施例で測定した方法により測定する。
<Intrinsic viscosity of aliphatic-aromatic polyester>
When the intrinsic viscosity (IV) of the aliphatic-aromatic polyester of the present invention is high, it is easy to obtain a molded article with high mechanical strength, and when it is low, the melt viscosity is low and molding is easy. The intrinsic viscosity of the aliphatic-aromatic polyester of the present invention is preferably 1.0 dL/g or more, more preferably 1.2 dL/g or more. On the other hand, it is preferably 2.5 dL/g or less, more preferably 2.2 dL/g or less, and even more preferably 2.0 dL/g or less. In addition, the intrinsic viscosity is measured by the method used in Examples described later.
[核剤]
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物は、脂肪酸金属塩、リン酸塩、芳香族ホスホン酸塩、多価アルコール、脂肪酸アミド、およびオレフィンとマレイン酸の共重合体の少なくともいずれか1種の核剤を含有する。
[Nucleating agent]
The aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention comprises at least one nucleus selected from fatty acid metal salts, phosphates, aromatic phosphonates, polyhydric alcohols, fatty acid amides, and copolymers of olefins and maleic acid. containing agents.
脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、12-ヒドロキシステアリン酸カルシウム、12-ヒドロキシステアリン酸亜鉛、12-ヒドロキシステアリン酸マグネシウム、12-ヒドロキシステアリン酸アルミニウム、12-ヒドロキシステアリン酸バリウム、12-ヒドロキシステアリン酸リチウム、12-ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、モンタン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、モンタン酸リチウム、モンタン酸亜鉛、モンタン酸マグネシウム、モンタン酸アルミニウム、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸バリウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸リチウム、ラウリン酸ナトリウムリシノール酸カルシウム、リシノール酸バリウム、リシノール酸亜鉛、カプリル酸カリウム、カプリル酸ナトリウム、カプリル酸カルシウム、カプリル酸マグネシウム、オクチル酸アルミニウム、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、スルホイソフタル酸ジメチルナトリウムなどが挙げられる。
これらの脂肪酸金属塩のうち、脂溶性が高く、ポリエステルと相溶しやすい観点から、12-ヒドロキシステアリン酸塩、ステアリン酸塩、モンタン酸塩が好ましく、ステアリン酸マグネシウム、モンタン酸ナトリウムが特に好ましい。
Fatty acid metal salts include lithium stearate, barium stearate, zinc stearate, sodium stearate, calcium stearate, magnesium stearate, aluminum stearate, calcium 12-hydroxystearate, zinc 12-hydroxystearate, 12-hydroxystearate. magnesium montanate, aluminum 12-hydroxystearate, barium 12-hydroxystearate, lithium 12-hydroxystearate, sodium 12-hydroxystearate, sodium montanate, calcium montanate, lithium montanate, zinc montanate, magnesium montanate , Aluminum Montanate, Calcium Laurate, Barium Laurate, Zinc Laurate, Lithium Laurate, Sodium Laurate Calcium Ricinoleate, Barium Ricinoleate, Zinc Ricinoleate, Potassium Caprylate, Sodium Caprylate, Calcium Caprylate, Magnesium Caprylate , aluminum octylate, zinc myristate, zinc palmitate, dimethyl sodium sulfoisophthalate, and the like.
Among these fatty acid metal salts, 12-hydroxystearate, stearate and montanate are preferred, and magnesium stearate and sodium montanate are particularly preferred, from the viewpoint of high fat solubility and easy compatibility with polyester.
リン酸塩としては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、リン酸鉄、リン酸アンモニウム塩などが挙げられる。これらのうち、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウムが好ましい。
芳香族ホスホン酸塩としては、フェニルホスホン酸亜鉛、2-ヒドロキシ-2-オキソ-4,6,10,12-テトラ-tert-ブチル-1,3,2-ジベンゾ[d,g]ペルヒドロジオキサホスファロシンのNa塩を含む組成物、アルミニウム=ビス(4,4’、6,6’-テトラ-tert-ブチル-2,2’-メチレンジフェニル=ホスファート)=ヒドロキシドなどが挙げられる。
Phosphates include sodium phosphate, potassium phosphate, calcium phosphate, magnesium phosphate, zinc phosphate, aluminum phosphate, iron phosphate, ammonium phosphate and the like. Among these, sodium phosphate and calcium phosphate are preferred.
Aromatic phosphonates include zinc phenylphosphonate, 2-hydroxy-2-oxo-4,6,10,12-tetra-tert-butyl-1,3,2-dibenzo[d,g]perhydrodi Compositions containing the Na salt of oxaphosphalosine, aluminum = bis(4,4',6,6'-tetra-tert-butyl-2,2'-methylenediphenyl = phosphate) = hydroxide, and the like.
多価アルコールとしては、トリメチロールプロパン、イノシトール、ペンタエリスリトールが挙げられる。これらのうち、好ましくはペンタエリスリトールである。
なお、核剤としての多価アルコールは既に製造され脂肪族芳香族ポリエステルに対して添加されるものであり、前述の共重合成分として脂肪族芳香族ポリエステルの中に多価アルコール単位として含まれる多価アルコールとは明確に区別される。
Polyhydric alcohols include trimethylolpropane, inositol and pentaerythritol. Among these, pentaerythritol is preferred.
The polyhydric alcohol used as the nucleating agent is already produced and added to the aliphatic aromatic polyester, and the polyhydric alcohol contained as polyhydric alcohol units in the aliphatic aromatic polyester as the above-mentioned copolymerization component. It is clearly distinguished from the hydric alcohol.
脂肪酸アミドとしては、N-ステアリルオレイン酸アミド、N-ステアリルエルカ酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミド、ラウリン酸アミド、N-ステアリルステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、N-メチロールステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’-ジオレイルアジピン酸アミド、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、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルアジピン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシ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、エルカ酸アミド等が挙げられる。これらのうち、好ましくは、N-オレイルステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エルカ酸アミドであり、特に好ましくはヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミドである。 Examples of fatty acid amides include N-stearyloleic acid amide, N-stearyl erucic acid amide, N-oleyl stearic acid amide, lauric acid amide, N-stearyl stearic acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, hydroxystearic acid amide, N-methylolstearic acid amide, hexamethylenebisoleic acid amide, N,N'-dioleyladipic acid amide, ethylenebisoleic acid amide, ethylenebiserucic acid amide, hexamethylenebishydroxystearic acid amide, hexamethylenebisstearic acid Amide, N,N'-distearyladipamide, methylenebisstearic acid amide, hexamethylenebisbehenic acid amide, ethylenebisstearic acid amide, ethylenebishydroxystearic acid amide, ethylenebislauric acid amide, ethylenebiscapric acid amide , erucamide and the like. Among these, N-oleylstearic acid amide, hydroxystearic acid amide, hexamethylenebishydroxystearic acid amide, ethylenebishydroxystearic acid amide, and erucic acid amide are preferred, and hexamethylenebishydroxystearic acid amide is particularly preferred. , ethylene bishydroxystearic acid amide.
オレフィンとマレイン酸の共重合体としては、オレフィンと無水マレイン酸の共重合体の他にスチレンと無水マレイン酸の共重合体などが挙げられる。好ましくは、オレフィンと無水マレイン酸の共重合体である。
核剤は、安全性の点から、食品衛生法に基づく食品用器具・容器包装のポジティブリストに掲載されている化合物、米国食品医薬品局の食品添加物申請制度(Food Additive Petition)において食品添加物として承認されている化合物、欧州の食品に接触する素材および製品に関する規則(Regulation(EC) No.1935/2004)の認証を受けている化合物が好ましい。すなわち、脂肪酸金属塩、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム
、リン酸鉄、リン酸アンモニウム塩、ペンタエリスリトールおよびヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミドは、安全性が高く、好ましい。
Copolymers of olefins and maleic acid include copolymers of olefins and maleic anhydride, copolymers of styrene and maleic anhydride, and the like. A copolymer of olefin and maleic anhydride is preferred.
From the point of view of safety, nucleating agents are listed as compounds on the positive list of food utensils, containers and packaging based on the Food Sanitation Law, and are classified as food additives in the Food Additive Petition of the US Food and Drug Administration. Compounds approved as food contact materials and products certified by the European Regulation (EC) No. 1935/2004 are preferred. That is, fatty acid metal salts, sodium phosphate, potassium phosphate, calcium phosphate, magnesium phosphate, aluminum phosphate, iron phosphate, ammonium phosphate, pentaerythritol and hexamethylenebishydroxystearic acid amide are highly safe, preferable.
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物は、これらの核剤の1種のみを含有していても、2種類以上を含有していてもよい。 The aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention may contain only one of these nucleating agents, or may contain two or more.
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物に含有される核剤の量は、結晶化が進行した脂肪族芳香族ポリエステルとなりやすい点では多いことが好ましいが、また、一方で、核剤が分散しやすい点では少ないことが好ましい。そこで、本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物は、脂肪族芳香族ポリエステル100質量部に対して、核剤を合計0.01~100質量部含有する。核剤の含有量は、好ましくは0.01~25質量部であり、より好ましくは0.01~10質量部であり、さらに好ましくは0.01~1質量部であり、特に好ましくは0.02~0.5質量部であり、最も好ましくは0.05~0.3質量部である。 The amount of the nucleating agent contained in the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention is preferably large in that the aliphatic-aromatic polyester is likely to be crystallized, but on the other hand, the nucleating agent is dispersed. From the point of view of ease of Therefore, the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention contains a total of 0.01 to 100 parts by mass of a nucleating agent per 100 parts by mass of the aliphatic-aromatic polyester. The content of the nucleating agent is preferably 0.01 to 25 parts by mass, more preferably 0.01 to 10 parts by mass, even more preferably 0.01 to 1 part by mass, particularly preferably 0.01 to 10 parts by mass. 02 to 0.5 parts by mass, most preferably 0.05 to 0.3 parts by mass.
<その他の成分>
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物には、脂肪族芳香族ポリエステルと核剤の他、脂肪族ポリエステルや脂肪族オキシカルボン酸系ポリエステル等を含有していてもよい。更に、カルボジイミド化合物、充填材、可塑剤、上述した以外の生分解性樹脂、例えば、ポリカプロラクトン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、セルロースエステル等や、澱粉、セルロース、紙、木粉、キチン・キトサン質、椰子殻粉末、クルミ殻粉末等の動物/植物物質微粉末、あるいはこれらの混合物を含有していてもよい。また、熱安定剤、可塑剤、滑剤、ブロッキング防止剤、上述の核剤以外の核剤、無機フィラー、着色剤、顔料、紫外線吸収剤、光安定剤、改質剤、架橋剤等が含有していてもよい。
<Other ingredients>
The aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention may contain, in addition to the aliphatic-aromatic polyester and the nucleating agent, an aliphatic polyester, an aliphatic oxycarboxylic acid-based polyester, and the like. Furthermore, carbodiimide compounds, fillers, plasticizers, biodegradable resins other than those mentioned above, such as polycaprolactone, polyamide, polyvinyl alcohol, cellulose ester, etc., starch, cellulose, paper, wood flour, chitin/chitosan, coconut It may contain fine powders of animal/plant material such as shell powder, walnut shell powder, or mixtures thereof. In addition, it contains heat stabilizers, plasticizers, lubricants, antiblocking agents, nucleating agents other than the above nucleating agents, inorganic fillers, coloring agents, pigments, ultraviolet absorbers, light stabilizers, modifiers, cross-linking agents, etc. may be
[脂肪族芳香族ポリエステル組成物の物性]
<融解エンタルピー比>
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物に特定の核剤が含有されることによる結晶化促進の効果は、核剤を用いずに製造した組成物と比較した融解エンタルピー比により評価することができる。すなわち、融解エンタルピー比が高いことにより、結晶化が十分に促進されていることがわかる。本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物の融解エンタルピー比は、1.2以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、2.5以上であることがさらに好ましく、3以上であることが特に好ましく、5以上であることが殊更好ましく、7以上であることが最も好ましい。なお、融解エンタルピー比の上限については特に制限はない。
本発明において、融解エンタルピーは、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
[Physical properties of the aliphatic-aromatic polyester composition]
<Melting enthalpy ratio>
The effect of promoting crystallization by containing a specific nucleating agent in the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention can be evaluated by the melting enthalpy ratio compared with a composition produced without using a nucleating agent. . That is, it can be seen that crystallization is sufficiently promoted due to the high melting enthalpy ratio. The melting enthalpy ratio of the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention is preferably 1.2 or more, more preferably 2 or more, further preferably 2.5 or more, and 3 or more. is particularly preferred, 5 or more is particularly preferred, and 7 or more is most preferred. There is no particular upper limit for the melting enthalpy ratio.
In the present invention, the melting enthalpy can be measured by the method described in Examples below.
[脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法]
本発明の脂肪族芳香族ポリエステルおよび核剤を含有する脂肪族芳香族ポリエステル組成物は、脂肪族芳香族ポリエステルの原料となるジオール成分とジカルボン酸成分をエステル化あるいはエステル交換反応させた後に重縮合反応させる工程、および得られた溶融状態の樹脂に核剤を添加する工程とを有する。また、このポリエステル製造時又はこの方法により製造されたポリエステルに上述の本発明に係る核剤を添加する工程を有する。
[Method for producing an aliphatic-aromatic polyester composition]
The aliphatic-aromatic polyester composition containing the aliphatic-aromatic polyester of the present invention and a nucleating agent is polycondensed after subjecting a diol component and a dicarboxylic acid component, which are raw materials of the aliphatic-aromatic polyester, to an esterification or transesterification reaction. It has a step of reacting and a step of adding a nucleating agent to the resulting molten resin. Moreover, it has a step of adding the above-described nucleating agent according to the present invention during the production of this polyester or to the polyester produced by this method.
ジオール成分とジカルボン酸成分をエステル化あるいはエステル交換反応させた後に重縮合反応させる工程については、公知のポリエステルの製造方法により行うことができる。また、ジオール成分とジカルボン酸成分の反応は、アルコールが副生せず、安全性が高い点でエステル化反応が好ましく、ポリエステルの製造方法としては、所謂直重法が好ましい。 The step of subjecting the diol component and the dicarboxylic acid component to an esterification or transesterification reaction, followed by a polycondensation reaction can be carried out by a known polyester production method. Moreover, the reaction between the diol component and the dicarboxylic acid component is preferably an esterification reaction because alcohol is not by-produced and the safety is high.
原料となるジオール成分およびジカルボン酸成分は、上述のジオール単位およびジカルボン酸単位となる化合物が好ましい。また、ポリエステル製造に用いる添加剤等についても上述の脂肪族芳香族ポリエステルに含まれていてもよいその他成分と同様である。 The diol component and dicarboxylic acid component that are raw materials are preferably compounds that form the above-described diol units and dicarboxylic acid units. Additives and the like used in polyester production are the same as other components that may be contained in the above-mentioned aliphatic-aromatic polyester.
本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物を製造する方法(以下、「本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法」又は「本発明のポリエステル組成物の製造方法」と言う場合がある。)は、ポリエステル製造時に核剤を添加しても、製造されたポリエステルに核剤を添加してもよい。 The method for producing the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "the method for producing the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention" or "the method for producing the polyester composition of the present invention"). ), the nucleating agent may be added during the production of the polyester, or the nucleating agent may be added to the produced polyester.
ポリエステルに核剤を添加する方法としては、特に限定されず、核剤をエステル化又はエステル交換反応系内に存在させても、重縮合反応系内に存在させても、押出機で溶融状態の樹脂に混合してもよい。ポリエステルへの核剤の添加は、溶融状態の脂肪族芳香族ポリエステルに核剤を混練することで行うことが好ましく、すなわち、本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法は、溶融状態の脂肪族芳香族ポリエステルに核剤を混練する工程を有することが好ましい。 The method of adding the nucleating agent to the polyester is not particularly limited, and whether the nucleating agent is present in the esterification or transesterification reaction system or in the polycondensation reaction system, the nucleating agent may be added in a molten state by an extruder. It may be mixed with the resin. Addition of the nucleating agent to the polyester is preferably carried out by kneading the nucleating agent with the aliphatic aromatic polyester in a molten state. It is preferable to have a step of kneading the nucleating agent with the aliphatic-aromatic polyester.
押出機を用いて溶融状態の脂肪族芳香族ポリエステルに核剤を添加する場合、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ロールミキサー、ブラベンダープラストグラフ、ニーダーブレンダー等の混練機を用いて混練することにより混合する方法が挙げられる。核剤は、1回で添加しても2回以上に分けて樹脂に添加してもよい。 When adding a nucleating agent to a molten aliphatic-aromatic polyester using an extruder, a kneader such as a single-screw extruder, a twin-screw extruder, a Banbury mixer, a roll mixer, a Brabender plastograph, or a kneader blender is used. A method of mixing by kneading may be mentioned. The nucleating agent may be added at once or may be added to the resin in two or more portions.
また、本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物に、更に、本発明の脂肪族芳香族ポリエステル以外の樹脂を溶融混練してもよい。すなわち、本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物の製造方法は、更に、本発明に係る脂肪族芳香族ポリエステル以外の樹脂を溶融混練する工程を有していてもよい。 Further, the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention may be melt-kneaded with a resin other than the aliphatic-aromatic polyester of the present invention. That is, the method for producing the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention may further include a step of melt-kneading a resin other than the aliphatic-aromatic polyester of the present invention.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.
なお、以下の諸例で採用した物性及び評価項目の測定方法は、次の通りである。 Methods for measuring physical properties and evaluation items employed in the following examples are as follows.
<固有粘度(IV)(dL/g)>
ウベローデ型粘度計を使用し、次の要領で求めた。フェノール/テトラクロロエタン(質量比1/1)の混合溶媒を使用し、30℃において、濃度0.5g/dLのポリエステル組成物溶液及び溶媒のみの落下秒数を測定し、以下の式(1)より固有粘度を求めた。
IV=((1+4KHηSP)0.5-1)/(2KHC) …(1)
ただし、ηSP=η/η0-1であり、ηは試料溶液の落下秒数、η0は溶媒の落下秒数、Cは試料溶液の濃度(g/dL)、KHはハギンズの定数である。KHは0.33を採用した。
<Intrinsic viscosity (IV) (dL/g)>
Using an Ubbelohde viscometer, it was determined in the following manner. Using a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane (mass ratio 1/1), at 30 ° C., the polyester composition solution with a concentration of 0.5 g / dL and the number of seconds for the solvent alone were measured, and the following formula (1) Intrinsic viscosity was obtained.
IV=((1+4K H η SP ) 0.5 −1)/(2K H C) (1)
However, η SP = η/η 0 −1, where η is the number of seconds the sample solution falls, η 0 is the number of seconds the solvent falls, C is the concentration of the sample solution (g/dL), and K H is Huggins constant. is. KH adopted 0.33.
<融解エンタルピー比>
測定は、DSC7020(日立ハイテクサイエンス社製)を用いて、室温(25℃)から200℃に、10℃/minの速度で昇温した後、200℃から-50℃まで10℃/minの速度で冷却し、更に-50℃から200℃まで10℃/minで昇温して行った。
脂肪族芳香族ポリエステル組成物ならびにこの組成物から核剤を除いたポリエステルについて、この方法によりDSC測定を行った。ここで、2回目の昇温過程における試料樹脂の融解に対応する吸熱ピークの面積を融解エンタルピー(それぞれΔHm,ΔHm0)と定義する。この時、ΔHmをΔHm0で除した値(ΔHm/ΔHm0)を融解エンタルピー比と定義し、評価に用いた。
<Melting enthalpy ratio>
Measurement was performed using DSC7020 (manufactured by Hitachi High-Tech Science), after the temperature was raised from room temperature (25 ° C.) to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./min, from 200 ° C. to -50 ° C. at a rate of 10 ° C./min. and then heated from -50°C to 200°C at a rate of 10°C/min.
DSC measurements were performed by this method on the aliphatic-aromatic polyester composition and the polyester from which the nucleating agent was removed. Here, the area of the endothermic peak corresponding to the melting of the sample resin in the second heating process is defined as the melting enthalpy (ΔHm and ΔHm 0 , respectively). At this time, the value obtained by dividing ΔHm by ΔHm 0 (ΔHm/ΔHm 0 ) was defined as the melting enthalpy ratio and used for evaluation.
[実施例]
以下の核剤とPBSFを用いて組成物を製造した。なお、核剤とPBSFは、いずれもヤマト科学株式会社製の真空乾燥機「DP33」を用いて、60℃で15時間乾燥したものを使用した。
[Example]
Compositions were prepared using the following nucleating agents and PBSF. Both the nucleating agent and PBSF were dried at 60° C. for 15 hours using a vacuum dryer “DP33” manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. and used.
<核剤>
実施例では、以下のN-1~N-9の核剤を用いた。
N-1:日東化成工業株式会社製のモンタン酸ナトリウム「NS-8」
N-2:東京家政工業株式会社社製のステアリン酸マグネシウム
N-3:株式会社ADEKA社製のアルミニウム=ビス(4,4’,6,6’-テトラ-tert-ブチル-2,2’-メチレンジフェニル=ホスファート)=ヒドロキシドと有機化合物の混合物「NA-21」
N-4:富士フィルム和光純薬品社製のリン酸カルシウム
N-5:東京化成工業株式会社製のペンタエリスリトール
N-6:三菱ケミカル株式会社製のヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド「スリパックスZHH」
N-7:三菱ケミカル株式会社製のエチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド「スリパックスH」
N-8:三菱ケミカル株式会社製のα-オレフィンと無水マレイン酸の共重合体「ダイヤカルナ30」
N-9:日産化学工業社製のフェニルホスホン酸亜鉛「エコプロモート」
比較例2,3では、以下のn-1~n-2の核剤を用いた。
n-1:日本タルク株式会社製のタルク(含水珪酸マグネシウム(Mg3Si4O10(OH)2))「ナノエースD600」
n-2:日本タルク株式会社製のタルク(含水珪酸マグネシウム(Mg3Si4O10(OH)2))「「MS-KY」
<Nucleating agent>
In the examples, the following nucleating agents N-1 to N-9 were used.
N-1: sodium montanate "NS-8" manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd.
N-2: Magnesium stearate manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. N-3: Aluminum = bis (4,4',6,6'-tetra-tert-butyl-2,2'- manufactured by ADEKA Co., Ltd.) methylene diphenyl phosphate) = mixture of hydroxide and organic compound "NA-21"
N-4: Calcium phosphate manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Co., Ltd. N-5: Pentaerythritol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. N-6: Hexamethylene bishydroxystearate amide manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation "Sripax ZHH"
N-7: Ethylenebishydroxystearate amide "Slipax H" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
N-8: Copolymer of α-olefin and maleic anhydride manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation "Diacarna 30"
N-9: Zinc phenylphosphonate "Eco Promote" manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
In Comparative Examples 2 and 3, the following nucleating agents n-1 to n-2 were used.
n-1: Talc (hydrous magnesium silicate (Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 )) “Nano Ace D600” manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.
n- 2: talc (hydrous magnesium silicate (Mg Si O 10 ( OH) 2 ) ) manufactured by Nippon Talc Co., Ltd. "MS-KY"
<ポリエステルの製造>
1,4-ブタンジオール単位:コハク酸単位:2,5-フランジカルボン酸単位(モル比)=50:20:30のPBSFを製造した。
撹拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧口を備えた反応容器に、原料としてコハク酸24.2質量部、2,5-フランジカルボン酸48.0質量部、1,4-ブタンジオール92.4質量部、トリメチロールプロパン0.138質量部を入れた。これに、テトラ-n-ブチルチタネートを得られるポリエステルあたりチタン原子として30質量ppmとなるように添加した。容器内を撹拌しながら窒素ガスを導入し、減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。次に、系内を撹拌しながら180℃から195℃に1時間かけて昇温し、195℃で2時間反応させた。その後、テトラ-n-ブチルチタネートを得られるポリエステルあたりチタン原子として70質量ppmとなる量添加し、1.5時間かけて240℃まで昇温しながら0.07×103Pa以下になるように減圧し、加熱減圧状態を保持したまま重縮合を継続し、1.5時間経ったところで重合を終了し、脂肪族芳香族ポリエステルを得た。得られた脂肪族芳香族ポリエステルの固有粘度は1.361dL/gであった。
<Production of polyester>
PBSF was prepared with a 1,4-butanediol unit:succinic acid unit:2,5-furandicarboxylic acid unit (molar ratio) of 50:20:30.
24.2 parts by mass of succinic acid, 48.0 parts by mass of 2,5-furandicarboxylic acid and 1,4-butane as raw materials were placed in a reaction vessel equipped with a stirring device, a nitrogen inlet, a heating device, a thermometer and a pressure reducing port. 92.4 parts by mass of diol and 0.138 parts by mass of trimethylolpropane were added. To this, it was added so that 30 mass ppm as titanium atoms per polyester to obtain tetra-n-butyl titanate. Nitrogen gas was introduced while stirring the inside of the vessel, and the inside of the system was made into a nitrogen atmosphere by vacuum replacement. Next, while stirring the inside of the system, the temperature was raised from 180° C. to 195° C. over 1 hour, and the reaction was carried out at 195° C. for 2 hours. After that, an amount of 70 mass ppm as titanium atoms per polyester to obtain tetra-n-butyl titanate is added, and the temperature is raised to 240° C. over 1.5 hours so that the temperature becomes 0.07×10 3 Pa or less. The pressure was reduced, and the polycondensation was continued while the heating and pressure reduction state was maintained. After 1.5 hours, the polymerization was terminated to obtain an aliphatic-aromatic polyester. The intrinsic viscosity of the resulting aliphatic-aromatic polyester was 1.361 dL/g.
<ポリエステル組成物の製造>
卓上型混練試験装置ラボプラストミル「KF-6V」(株式会社東洋精機製作所製)を用いて、PBSFと各核剤を以下の手順で混練した。混練部の温度を180℃に昇温した後、ブレードの回転数を10rpmとして、サンプル投入口にPBSFを5.5g投入した後、表1に示す核剤を0.055g(PBSF100質量部に対して1質量部)投入した(比較例1では核剤添加せず)。ブレードの回転数を300rpmとして3分間混練し、PBSFと核剤の混練物を得た。混練は、大気下で行った。得られた組成物の融解エンタルピー比を測定し、結果を下記表1に纏めた。
<Production of polyester composition>
PBSF and each nucleating agent were kneaded according to the following procedure using a desktop kneading tester Labo Plastomill "KF-6V" (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.). After raising the temperature of the kneading unit to 180° C., rotating the blade at 10 rpm, 5.5 g of PBSF was added to the sample inlet, and then 0.055 g of the nucleating agent shown in Table 1 (per 100 parts by mass of PBSF 1 part by mass) was added (no nucleating agent was added in Comparative Example 1). The mixture was kneaded for 3 minutes at a blade rotation speed of 300 rpm to obtain a kneaded product of PBSF and a nucleating agent. Kneading was performed in the atmosphere. The melting enthalpy ratio of the resulting composition was measured, and the results are summarized in Table 1 below.
表1より、本発明の脂肪族芳香族ポリエステル組成物は、特定の核剤を含有することにより結晶化が促進されたことが裏付けられた。 Table 1 confirms that the crystallization of the aliphatic-aromatic polyester composition of the present invention was promoted by containing a specific nucleating agent.
Claims (7)
該脂肪族芳香族ポリエステルが脂肪族ジオール単位、脂肪族ジカルボン酸単位及び芳香族ジカルボン酸単位を有し、
該核剤が、脂肪酸金属塩、リン酸塩、芳香族ホスホン酸塩、多価アルコール、脂肪酸アミド、およびオレフィンとマレイン酸の共重合体よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物よりなり、
該脂肪族芳香族ポリエステル100質量部に対して、該核剤を0.01~100質量部含有する、脂肪族芳香族ポリエステル組成物。 An aliphatic-aromatic polyester composition containing an aliphatic-aromatic polyester and a nucleating agent,
The aliphatic-aromatic polyester has an aliphatic diol unit, an aliphatic dicarboxylic acid unit and an aromatic dicarboxylic acid unit,
The nucleating agent is one or more compounds selected from the group consisting of fatty acid metal salts, phosphates, aromatic phosphonates, polyhydric alcohols, fatty acid amides, and copolymers of olefins and maleic acid. become,
An aliphatic-aromatic polyester composition containing 0.01 to 100 parts by mass of the nucleating agent per 100 parts by mass of the aliphatic-aromatic polyester.
A method for producing an aliphatic-aromatic polyester composition according to claim 5 or 6, further comprising the step of melt-kneading a resin other than the aliphatic-aromatic polyester. .
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