JP3905569B2 - 生分解性成形体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の二塩基酸と特定のジオールとから製造される脂肪族ポリエステル樹脂とポリカプロラクトンとの樹脂組成物からなる生分解性に優れる成形体であって、機械強度特性、耐候性に優れる生分解性成形体(生分解性フィルムおよび生分解性繊維を除く。以下同じ)に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ボトル、トレイ、ポット等の日用品の成形材料として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等に代表される芳香族ポリエステルやポリアミド等の汎用プラスチック材料が大量に使われ、消費されている。
【0003】
これらはリサイクルされる物もあるが、一般に回収された後、焼却処理や土中埋設処理等の処理を受ける。しかし回収に多大な労力や費用を要するため、あるいは回収が困難であるため、回収されずに放置される場合がある。特に上記のポリエチレン等のポリマーには全くといってよいほど生分解性が無く、放置された状態で半永久的に残存し、環境保全の点で問題が生じる。
また回収した成形体を焼却処理する場合には、高カロリーの燃焼熱が発生し、あるいは腐食性のガスの発生を伴い焼却炉を損傷するおそれもある。
さらに、土中埋設処理を行った場合、成形体が難分解性であれば土中に半永久的に残留することになる。
【0004】
近年、このようなポリエチレン等の難分解性あるいは不分解性の樹脂に生分解性を付与すべく、例えば澱粉などの生分解性を有する成分をポリエチレン樹脂等に混和する方法が検討されている。また、ポリエチレン樹脂等に光分解性を付与する方法、あるいは光分解性を付与したポリエチレン樹脂等と澱粉等の生分解性を有する成分とを混和する方法なども検討されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、澱粉等の生分解性を有する成分を混和する方法は、成形体の機械強度が低下し、場合によっては成形体の形状が保持できない。しかも、混和された澱粉はそれ自体分解性を有するが、その分解過程において澱粉以外のポリマー部分の分解を誘引せず、結局は成形体はバラバラにはなるが、単に細かく切断されるにすぎず本質的な問題の解決とはならない。
これは光分解性の付与についても同様のことがいえ、光によって重合度の低下を引き起こすが生分解性を有するわけではなく、さらに光が当たらない環境下では意味がない。
【0006】
一方、このような本質的に生分解性でない樹脂に代わり、それ自体が生分解性を有する樹脂が第二世代の生分解性樹脂として開発され、これに該当するものに化学合成で得られる脂肪族ポリエステル樹脂がある。
【0007】
しかし脂肪族ポリエステル樹脂は、重縮合で高分子化する場合、製造工程の後半で高温高減圧の厳しい条件下で反応が行われる。このため元来熱安定性のよくないポリエステル樹脂の解重合が生じ、高分子量化にするのは困難である。従って得られた成形体の機械強度特性が不十分となり、広い用途展開を期待するに足る強度の確保が困難となる。
かかる場合、比較的低分子量の脂肪族ポリエステルの両末端水酸基に、ジイソシアネートを反応させ、ウレタン結合を介して高分子量化する方法がある。高分子量化により高い機械強度特性を確保し得るが、その一方、得られた成形体等の分解が遅くなる場合がある。
このような状況から、本質的に生分解性を有し、かつ機械強度特性と耐候性とを有し、かつ優れた生分解性を有する成形体の要求が高まっている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、脂肪族ポリエステル樹脂からなる組成物について鋭意研究を重ねた結果、特定の二塩基酸と特定のジオールとから製造される脂肪族ポリエステル樹脂にポリカプロラクトンを所定量配合した樹脂組成物からなる成形体が、従来の用途に何等問題なく代替し得る機械強度特性や耐候性を有し、かつ、ポリカプロラクトンの配合が脂肪族ポリエステル樹脂の生分解を誘引することにより、高い生分解性を示す成形体となることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、コハク酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂、コハク酸とエチレングリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸とネオペンチルグリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂及びシュウ酸とエチレングリコールから得られるポリエステル樹脂から選ばれる脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対しポリカプロラクトン4乃至55重量部を配合したポリエステル樹脂組成物からなる生分解性成形体(生分解性フィルムおよび生分解性繊維を除く)を提供するものである。
また、コハク酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂、コハク酸とエチレングリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸とネオペンチルグリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂及びシュウ酸とエチレングリコールから得られるポリエステル樹脂から選ばれる脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対しポリカプロラクトン4乃至55重量部を配合したポリエステル樹脂組成物を20重量%以上含有する生分解性成形体(生分解性フィルムおよび生分解性繊維を除く)を提供するものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明で使用するポリエステル樹脂組成物は、特定の脂肪族ポリエステル樹脂とポリカプロラクトンとの樹脂組成物からなり、特定の脂肪族ポリエステル樹脂は、コハク酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂、コハク酸とエチレングリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸とネオペンチルグリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸とエチレングリコールから得られるポリエステル樹脂である。融点が高く、好ましいのはコハク酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂である。
【0011】
脂肪族ポリエステル樹脂の好ましい数平均分子量は、30,000乃至1,000,000の範囲、より好ましくは50,000乃至200,000の範囲である。平均分子量が30,000以下では機械特性が不足し、1,000,000以上では生分解性成形体の製造工程で溶融粘度が高すぎ、押し出しが困難になる等の問題を生ずる場合がある。
【0012】
本発明で使用するポリカプロラクトンは、アルコール等の活性水素を開始剤とし、ε−カプロラクトンを常法の開環重合で得たものを使用することができる。前記開始剤の官能数は特に制限はなく、2官能や3官能のものが好ましく使用できる。
ポリカプロラクトンの数平均分子量は、好ましくは1,000乃至200,000の範囲、特に好ましくは5,000乃至100,000の範囲である。
尚、200,000よりも大きい数平均分子量のポリカプロラクトンも本発明において問題なく使用することができるが、このような非常に分子量の高いポリカプロラクトンを得ることは一般に困難で現実的ではない。
また、使用するポリカプロラクトンは、ε−カプロラクトンの単重合体以外に、バレロラクトンやグリコリド、ラクチド等のコモノマーを使用した共重合体も使用可能である。
【0013】
本発明で使用するポリエステル樹脂組成物は、上記列挙された脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対しポリカプロラクトン4乃至55重量部を混合したものである。この範囲で混合することにより生分解性に優れ、かつ機械強度特性および耐候性に優れる生分解性成形体を得ることができる。
【0014】
本発明の生分解性成形体には、必要に応じて他の生分解性樹脂成分や無機物を混合することもできる。上記したポリエステル樹脂組成物と他の成分との配合割合は、得られる樹脂組成物(他の成分と上記ポリエステル樹脂組成物との合計は100重量%)に対しポリエステル樹脂組成物が20重量%以上であることが好ましく、特に好ましくは30重量%以上である。
本発明で混合して用いることができる他の生分解性樹脂成分としては、ポリビニルアルコール系の樹脂、3−ヒドロキシブチレートと3−ヒドロキシバリレートの共重合体系の樹脂等を例示することができる。
本発明で混合して用いることができる他の無機物としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、シリカ等を例示することができる。
その他、上記範囲で低分子量ポリカプロラクトンの様なポリエステルを、可塑剤として添加することができ、艶消し剤、カーボンブラック等の顔料、酸化防止剤(例えばヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、リン系化合物等)、紫外線吸収剤(例えば、ベンゾフェノール化合物、ベンゾトリアゾール化合物、サリシレート化合物等)、また場合によっては架橋性基を有する化合物を含ませることもできる。
【0015】
本発明で使用するポリエステル樹脂組成物は、脂肪族ポリエステル樹脂とポリカプロラクトンとを混練することにより得られ、その混練方法としては、2軸押し出し機等の常法の混練方法が問題なく使用できる。他の成分を配合する場合にも同様に混練により得ることができる。
【0016】
本発明の生分解性成形体は、上記ポリエステル樹脂組成物を、その樹脂組成物の溶融温度以上で溶融押し出しし、射出成形、ブロー成形、注型加工、真空成形、カレンダー成形、発泡成形等の各種成型方法により製造することができる。
【0017】
このような成型方法で得られる生分解性成形体は、その目的により、要求される機械特性は異なるが、その強度は5MPa以上、伸度は0.5%以上であることが好ましい。伸度が0.5%を下回ると生分解性成形体の物性が劣る場合がある。好ましくは強度15MPa以上、伸度1.0%以上である。
【0018】
本発明の生分解性成形体は、厚さ800μm以下の生分解性フィルムおよび生分解性繊維を除くものであって、ボトル、トレイ、カップ、苗木用ポット等のポット類、ナイフ、スプーン、フォーク、割り箸、ストロー等の飲食用具、パイプ、芝生の仮止め材、コンテナー、注射器、ドレーンチャンネル等に使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【0019】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0020】
(実施例1)
コハク酸と1,4−ブタンジオールとの脂肪族ポリエステル樹脂(数平均分子量70,000)100重量部にポリカプロラクトン(ダイセル化学工業社製「PLACCEL H7」)40重量部を混練し、ポリエステル樹脂組成物を得た。
これを、射出成形機(東芝機械製IS 100E:型締め圧100トン)にて、樹脂温度200℃、金型温度30℃、射出圧力700kgf/cm2、射出速度60cm3/SECの射出成形条件で、大きさ120×60mm、深さ15mmのトレイを作製した。
得られた成形体を土中に埋設し、3か月経過後の外観観察を行った。
また、成形体片を凍結粉砕してJIS K6950(1994)の評価を行った。汚泥には都市下水汚泥を使用した。
さらに、得られた成形体を滅菌水中に浸漬し、3か月経過後の外観観察を行った。結果を表−1に示す。
【0021】
(実施例2)
コハク酸と1,4−ブタンジオールとの脂肪族ポリエステル樹脂(数平均分子量70,000)100重量部にポリカプロラクトン(ダイセル化学工業社製「PLACCEL H7」)15重量部を混練し、ポリエステル樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物から実施例1と同様にしてトレイを作製した。得られたトレイについて実施例1と同様の試験を行った。
【0022】
(実施例3)
コハク酸と1,4−ブタンジオールとの脂肪族ポリエステル樹脂(数平均分子量70,000)100重量部にポリカプロラクトン(ダイセル化学工業社製「PLACCEL H7」)100重量部を混練し、ポリエステル樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物から実施例1と同様にしてトレイを作製した。得られたトレイについて実施例1と同様の試験を行った。
【0023】
(比較例1)
コハク酸と1,4−ブタンジオールとの脂肪族ポリエステル樹脂(数平均分子量70,000)を200℃で溶融押し出し、この樹脂組成物から実施例1と同様にしてトレイを作製した。得られたトレイについて実施例1と同様の試験を行った。
【0024】
【表1】
【0025】
実施例より、本発明の生分解性成形体は、微生物が存在しない環境では分解が進まず、耐候性が高いことが分かった。一方、本発明の生分解性成形体は微生物により著しく分解され、ポリカプロラクトンの配合により脂肪族ポリエステルの分解性が誘引されたことが判明した。
【0026】
【発明の効果】
本発明の生分解性成形体は、優れた生分解性を有すると共に優れた耐候性、機械強度も有している。生分解性を有しているので、使用後回収不可能な用途に用いても自然環境下で分解し、環境公害等の問題を引き起こすことがない。このため、種々の生分解性成形体の用途に広く応用することができる。
Claims (2)
- コハク酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂、コハク酸とエチレングリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸とネオペンチルグリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂及びシュウ酸とエチレングリコールから得られるポリエステル樹脂から選ばれる数平均分子量 50,000 乃至 200,000 の脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対し、数平均分子量 5,000 乃至 200,000 のポリカプロラクトン4乃至55重量部を配合したポリエステル樹脂組成物からなる生分解性成形体。
- コハク酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂、コハク酸とエチレングリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸とネオペンチルグリコールとから得られるポリエステル樹脂、シュウ酸と1,4−ブタンジオールとから得られるポリエステル樹脂及びシュウ酸とエチレングリコールから得られるポリエステル樹脂から選ばれる数平均分子量 50,000 乃至 200,000 の脂肪族ポリエステル樹脂100重量部に対し、数平均分子量 5,000 〜 200,000 のポリカプロラクトン4乃至55重量部を配合したポリエステル樹脂組成物を20重量%以上含有する生分解性成形体。
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