JP3499653B2

JP3499653B2 - ポリ乳酸樹脂組成物

Info

Publication number: JP3499653B2
Application number: JP19253795A
Authority: JP
Inventors: 泰治神田; 克己大西
Original assignee: カネボウ株式会社
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 2004-02-23
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH0912852A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性があり、
なおかつ成形離型性に優れた性能を有するポリ乳酸樹脂
に関し、さらに詳しくは射出成形用に好適なポリ乳酸樹
脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より成形材料としてポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド等が用いら
れており、消費量が年々増加している。それに伴い、使
用後の廃棄物の量も増加している。これら廃棄物は現在
焼却あるいは土中埋設により処理されている。しかし、
これらは生分解性がなく、放置された状態では残存す
る。今後の消費量から考慮すると、現在の処理方法では
限界があり、新しい処理方法の開発が急務である。

【０００３】新しい処理方法の１つとして、リサイクル
可能な樹脂を回収し、分別後再利用する方法がある。し
かし、現実的には回収が困難な上、樹脂を分離するには
高度な技術と高価な設備を必要とする。そして、それら
を再利用するためには、用途が限定されるという欠点を
持っている。そこで最近では、別の処理方法として、土
中、水中に存在する微生物の作用により樹脂を分解させ
る方法が提案され、この目的に適った種々の生分解性ポ
リマーが開発されている。これら生分解性ポリマーの中
でも、強度が強く、しかも透明性を有するものとして、
ポリ乳酸を代表とする短鎖脂肪族ポリエステルが挙げら
れている。この種のポリマーは、成形品、繊維、フイル
ム・シート等多様な加工を行うことができ、特に、射出
成形加工は、いろいろな工業部品や容器を製造するのに
重要な加工方法である。ポリ乳酸樹脂などの生分解性ポ
リマーは現在の環境問題から、従来のポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリエステル、ポリアミド等に将来代替
しうる成形材料として注目されているが、そのために
は、ポリ乳酸樹脂の成形性、離型性の改善が必要であ
る。ポリ乳酸樹脂は透明性が高く、さらに融点が高いこ
とから、射出成形により加工が可能であるが、成形時の
収縮が小さく、金型からの離型が非常に悪い。従って離
型性を向上させることが必要であるが、これを満足する
ようなポリ乳酸樹脂組成物は未だ提案されていないのが
現状である。

【０００４】一般に、汎用の成形樹脂の射出成形性、特
に成形離型性を向上させるために、従来から高級脂肪酸
及びその誘導体や金属塩、高級脂肪族アミンなどの滑剤
を添加配合して成形サイクルの短縮化が試みられてい
る。

【０００５】例えば、滑剤としてモンタン酸エステルに
代表される脂肪族カルボン酸誘導体を用いる方法、ステ
アリルアミンに代表される脂肪族モノアミンを用いる方
法等がある。

【０００６】しかし、これらの滑剤だけでは、主として
成形品と金型の密着性を小さくする役割のみでポリ乳酸
樹脂に対しては効果が小さい。この樹脂に対して離型性
を向上させ、成形サイクルを短縮させるためには、樹脂
自体の固化速度を速くし、成形時の収縮を大きくさせる
必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ポリ乳
酸に対し、機械物性を低下させることなく、卓越した成
形離型性を持つ樹脂組成物について鋭意検討の結果、本
発明に到達した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ポリ
乳酸（Ａ）に対し、炭素数１０〜２０の脂肪族カルボン
酸の金属塩（Ｂ）を０．０１〜５．０重量％、タルク
（Ｃ）を０．０１〜５．０重量％添加してなることを特
徴とする射出成形用ポリ乳酸樹脂組成物である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。本
発明の樹脂組成物に適用されるポリ乳酸（Ａ）は、乳酸
あるいはラクチドの重縮合物であり、ポリラクチドとも
呼ばれている。これは、乳酸を直接脱水重縮合する方
法、あるいは乳酸を脱水してラクチドを合成した後、ラ
クチドを開環重合する方法等公知の手段で製造すること
ができる。このポリマー中には不斉炭素を有し、Ｌ体、
Ｄ体、ＤＬ（ラセミ体）の３種の光学異性体が存在する
が、それらいずれでも良く、またそれらの光学異性体の
混合物であっても良い。しかし物性の面から考慮すると
Ｌ体の含有率が９５％以上である方が好ましい。さらに
分子量に制限はないが、高分子量ほど強度が強く、特に
重量平均分子量は５０，０００以上であるポリ乳酸が好
ましい。

【００１０】本発明に用いる炭素数１０〜２０の脂肪族
カルボン酸の金属塩（Ｂ）は、射出成形における一連の
成形サイクルの中で、特にポリ乳酸を溶融させるときの
可塑化の時間を著しく短縮する効果がある。例として、
カプリン酸（デカン酸）、ラウリン酸、ミリスチン酸、
パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール
酸、リノレン酸、アラキン酸等の金属塩があり、特にス
テアリン酸の金属塩が著しい効果を示し、好ましい。添
加量はポリ乳酸に対し０．０１〜５．０重量％で、好ま
しくは０．０５〜１．０重量％である。０．０１重量％
未満では可塑化時間短縮の効果が認められず、５．０重
量％を越えると樹脂表面に添加剤が浮き出すブルーミン
グが起こり、外観及び機械物性に悪影響を及ぼすように
なる。

【００１１】本発明に用いるタルク（Ｃ）は、マグネシ
ウムの含水ケイ酸塩鉱物のことであり、ＭｇＳｉ₄Ｏ
₁₀(ＯＨ)₂が主成分である。タルクは樹脂の固化速度を
大きくするため、射出成形における冷却時間が短縮でき
る。特に複雑な形の成形品や肉厚の成形品に対して効果
を発揮する。平均粒径に限定はないが、樹脂の中にフィ
ッシュアイが生じることもありうるので、これを防ぐた
めには１０μ以下であることが好ましい。添加量はポリ
乳酸に対し０．０１〜５．０重量％で、好ましくは０．
０２〜１．０重量％である。０．０１重量％未満では冷
却時間の短縮ができず、また離型圧低下の効果もない。
また、５．０重量％を越えると成形品の機械物性がかな
り変化し、透明性も失われる。

【００１２】射出成形時の成形離型性および成形サイク
ル短縮の要因は主として可塑化時間及び冷却時間の短縮
である。上述の炭素数１０〜２０の脂肪族カルボン酸の
金属塩（Ｂ）、タルク（Ｃ）はおのおの単独では可塑化
時間あるいは冷却時間のみの短縮で効果は低いが、
（Ｂ）と（Ｃ）を併用することにより、樹脂の溶融、樹
脂の迅速な固化、樹脂の金型からの離型性向上等、成形
サイクルの短縮に著しい効果を発揮する。すなわち両者
を併用することが必要不可欠である。又、炭素数１０〜
２０の脂肪族カルボン酸の金属塩（Ｂ）は、その添加量
の和が０．０１〜５．０重量％の範囲内であれば、２種
以上を合わせ用いることも差し支えない。

【００１３】炭素数１０〜２０の脂肪族カルボン酸の金
属塩（Ｂ）及びタルク（Ｃ）の添加方法は任意である
が、重合時に添加する方法は、添加量により重合を阻害
することもあり得るので、押出機の中で溶融混練する方
法、成形前にブレンドする方法、あるいはあらかじめこ
れらの添加剤の高濃度のマスターペレットをつくり、こ
れをポリ乳酸（ベースペレット）で希釈する方法が望ま
しい。

【００１４】本発明は、このポリ乳酸樹脂組成物に対し
て種々の改質剤を添加することができる。例えば顔料、
酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、艶消剤、蛍光増白
剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、金属粉、無機フィラ
ー、カーボンブラック、増粘剤、架橋剤、粘度安定剤、
耐候剤、難燃剤などの改質剤を任意の割合で添加でき
る。またこれら改質剤の樹脂表面への接着性を増加させ
るため、ブレンドオイルを使用する事もできる。

【００１５】

【実施例】以下実施例により本発明を説明する。成形離型性の評価方法離型圧表１の成形条件のように冷却時間を一定にして、多目的
データプレート金型（化工金型製作所製、直径２０７ｍ
ｍ、エジェクタピン２２本）を成形する際、樹脂が離型
するときにエジェクタピンにかかる圧力（離型圧）を測
定した。この結果から、離型圧が小さいものほど離型性
がよく、冷却時間を短縮できることになる。

【００１６】可塑化時間（計量時間）表１の条件で多目的データプレート金型を成形すると
き、樹脂が溶融してスクリューのキャビティ内へ所定量
計量するまでの時間を求めた。射出成形においてこの可
塑化時間が短いほど、速く冷却工程へ切り替わるので成
形サイクルが速くなる。

【００１７】

【表１】

【００１８】最短冷却時間アイゾット衝撃試験片（１／２インチ，１／４インチ，
１／８インチ厚、各１個、重量約３０ｇ）を連続成形し
た場合に離型可能な最短の冷却時間を求めた。成形条件
は表２に示す。冷却時間が短いほど、離型性が良く成形
サイクルが速くなる。

【００１９】機械物性測定表２の成形条件で、冷却時間は一定にして引張試験片、
曲げ試験片を成形した。ＡＳＴＭに準じた評価方法で物
性を測定した。

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例１Ｌ−ラクチド（Ｌ体含有率９８％）１００重量部を撹拌
機を備えた反応容器に入れ、１９０℃窒素気流下で撹拌
しながら溶解させた後、２−エチルヘキサン酸スズ０．
１０重量部添加して２０分間重合させることによりポリ
乳酸（Ａ）を得た。これをペレット化した後、メチルエ
チルケトンで洗浄して、残存ラクチドを除去した。上記
で得られたポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸
マグネシウム（Ｂ）０．１０重量部、タルク（Ｃ）０．
１０重量部をタンブラーにてブレンドした。この樹脂組
成物の成形離型性及び物性を評価した。

【００２２】実施例２ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸カルシウム
（Ｂ）５．０重量部、タルク（Ｃ）１．０重量部を二軸
押出機（（株）日本製鋼所、ＴＥＸ−３０）にて溶融混
練し、ペレット化した。そして、この樹脂組成物の成形
離型性及び物性を評価した。

【００２３】実施例３ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸マグネシウ
ム（Ｂ）０．０１重量部、タルク（Ｃ）０．０１重量部
をタンブラーにてブレンドし、この樹脂組成物の成形離
型性及び物性を評価した。

【００２４】比較例１ポリ乳酸（Ａ）を製造し、添加剤は加えずに成形離型性
及び物性を評価した。その結果、離型圧が高く、可塑化
時間および最短冷却時間が長く、成形離型性が悪くなっ
た。

【００２５】比較例２ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸マグネシウ
ム（Ｂ）０．１０重量部をブレンドし、この成形離型性
及び物性を評価した。その結果、可塑化時間の短縮に効
果はあるが、離型圧が高く、最短冷却時間も長いため、
離型性が悪くなった。

【００２６】比較例３ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にタルク（Ｃ）０．１０重
量部をブレンドし、この成形離型性及び物性を評価し
た。その結果、離型圧が低くなり、最短冷却時間が短縮
されたが、可塑化時間が長いため、成形サイクルとして
は実施例と比較して悪くなった。

【００２７】比較例４ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸マグネシウ
ム（Ｂ）０．００５重量部およびタルク（Ｃ）０．００
５重量部をブレンドし、この成形離型性及び物性を評価
した。その結果、本発明の添加量の範囲より少ないので
効果が現れなかった。

【００２８】比較例５ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸カルシウム
（Ｂ）１０．０重量部、タルク（Ｃ）１０．０重量部を
ブレンドし、この樹脂組成物の成形離型性及び物性を評
価した。その結果、成形離型性向上には効果はあった
が、物性（引張強度とＩｚｏｄ衝撃強度）が低下した。

【００２９】比較例６ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部に化合物（Ｂ）の範疇に入
らない脂肪酸金属塩であるモンタン酸ナトリウム０．１
０重量部をブレンドし、この樹脂組成物の成形離型性及
び物性を評価した。その結果、離型圧が高く、可塑化時
間および最短冷却時間が長く成形離型性が悪くなった。

【００３０】比較例７ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部に化合物（Ｂ）の範疇に入
らない脂肪酸金属塩であるモンタン酸ナトリウム０．１
０重量部、タルク（Ｃ）０．１０重量部をブレンドし、
この樹脂組成物の成形離型性及び物性を評価した。その
結果、離型圧が低くなり、最短冷却時間が短縮された
が、可塑化時間が長いため、成形サイクルとしては実施
例と比較して悪くなった。

【００３１】比較例８ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸マグネシウ
ム（Ｂ）０．１０重量部、（Ｃ）の範疇に入らないが、
タルクと同じ無機化合物であるカオリン（カオリナイ
ト、ナクライト等のアルミノケイ酸塩鉱物を主成分とす
る）０．１０重量部をブレンドし、この樹脂組成物の成
形離型性及び物性を評価した。その結果、タルクほど成
形離型性は高くなかった。

【００３２】比較例９ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部にステアリン酸マグネシウ
ム（Ｂ）０．１０重量部、（Ｃ）の範疇に入らないが、
タルクと同じ無機化合物であるマイカ（別名：雲母、ア
ルカリ金属を含むアルミノケイ酸塩鉱物）０．１０重量
部をブレンドし、この樹脂組成物の成形離型性及び物性
を評価した。その結果、タルクほど成形離型性は高くな
かった。

【００３３】比較例１０ポリ乳酸（Ａ）は実施例１と同様の方法にて製造した。
ポリ乳酸（Ａ）１００重量部に化合物（Ｂ）の範疇に入
らない脂肪酸エステルであるモンタン酸エステル０．１
０重量部をブレンドし、この樹脂組成物の成形離型性及
び物性を評価した。その結果、離型圧が高く、また可塑
化時間および最短離型時間が長く、成形離型性が悪くな
った。

【００３４】実施例及び比較例で製造した樹脂組成物の
成形離型性及び物性の評価結果をまとめて表３に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明のポリ乳酸樹脂組
成物は、ポリ乳酸の物性を低下させることなく、成形離
型性に優れ、工業部品や容器等の用途に好適である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリ乳酸（Ａ）に対し、炭素数１０〜２
０の脂肪族カルボン酸の金属塩（Ｂ）を０．０１〜５．
０重量％、タルク（Ｃ）を０．０１〜５．０重量％添加
してなることを特徴とする射出成形用ポリ乳酸樹脂組成
物。
【請求項２】ポリ乳酸（Ａ）のＬ体の含有率が９５％
以上である請求項１記載のポリ乳酸樹脂組成物。
【請求項３】ポリ乳酸（Ａ）の重量平均分子量が５
０，０００以上である請求項１又は２に記載のポリ乳酸
樹脂組成物。
【請求項４】脂肪族カルボン酸の金属塩（Ｂ）がステ
アリン酸の金属塩である請求項１〜３のいずれかに記載
のポリ乳酸樹脂組成物。