JP4047160B2 - 脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子量脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムに関するものである。更に詳しくは、生分解性を有し、実用上十分な高分子量を有し、熱安定性および引張り強度等にすぐれた脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フィルム、繊維、その他の成形品の成形に用いられていたポリエステルは、その数平均分子量が１万以上の高分子量ポリエステルであった。この高分子量ポリエステルは、テレフタル酸とエチレングリコールまたは１，４−ブタンジオールとから調製された芳香族ポリエステルに限られ、脂肪族ポリエステルは極めて少なかった。脂肪族ポリエステルがそれほど実用化されなかった理由としては、(1) 脂肪族ポリエステルの融点が比較的低いこと、(2) 脂肪族ポリエステルが通常知られた重縮合反応では数平均分子量で１５，０００以上にならず、熱分解しやすく、数平均分子量１万程度の分子量では実用上十分な強度が得られなかったこと、などが挙げられる。
【０００３】
特開平４−１８９８２２号公報、および特開平５−２８７０４３号公報などに提案されているように、数平均分子量が５，０００以上、望ましくは１０，０００以上で、末端基が実質的にヒドロキシル基であるポリエステルジオールに、その融点以上の溶融状態において、カップリング剤としてのイソシアナートを添加することにより、高分子量のウレタン結合を含む脂肪族ポリエステルが得られているが、高分子量のウレタン結合を含む脂肪族ポリエステルは、汎用プラスチック成形法で成形する場合、条件によっては着色したり、ミクロゲルが発生したりするなどの問題がある。
【０００４】
また、特開平５−３１０８９８号公報に提案されているように、グリコール成分と脂肪族ジカルボン酸成分とをエステル化し、生成したポリエステルジオールを触媒の存在下、温度１８０〜２３０℃の範囲、および０．００５〜０．１ｍｍＨｇの高真空下で脱グリコール反応を行うことにより、数平均分子量が２５，０００〜７０，０００で、末端基に実質的にヒドロキシル基を有する高分子量脂肪族ポリエステルが合成されているが、このような高真空状態を得ることは工業的には困難を伴う。
【０００５】
更に、特開平５−４３６６５号公報には、乳酸、グリコール酸等の脂肪族オキシカルボン酸をゲルマニウム化合物の存在下で、不活性ガス気流下または減圧下で加熱脱水重縮合して還元粘度が０．６７〜０．８９の脂肪族ポリエステルを製造する方法が開示されている。この脂肪族ポリエステルから得られるフィルム、成形品も実用上充分な機械強度を有するものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生分解性を有し、実用上十分な高分子量を有し、熱安定性および引張り強度等にすぐれた脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、生分解性を有すると同時に十分に実用に耐え得る脂肪族ポリエステルフィルムを提供すべく、鋭意検討を行った結果、ゲルマニウム化合物等の触媒の存在下、脂肪族または脂環式ジオールおよび脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体を主成分とし、乳酸、グリコール酸等の脂肪族オキシカルボン酸を特定量共重合させることにより、重合速度の著しい増大が見られ、結果的に鎖延長剤を使用することなしに、極めて容易に、数平均分子量１万以上の高分子量脂肪族ポリエステル共重合体が得られることを見い出し、本発明に到達した。この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、融点が比較的高く、実用上十分な強度を有し、また、オキシカルボン酸成分の導入により、得られるポリエステルの結晶性が低下し、可撓性を有するものである。更に、この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、優れた生分解性を示すものである。
【０００８】
本発明はかかる知見に基づき達成されたもので、本発明に係わるフイルムは、下記式（ｌ）式下記（Ｉ）式で表される脂肪族オキシカルボン酸単位０．０２〜３０モル％、下記（ＩＩ）式で表される脂肪族または脂環式ジオール単位３５〜４９．９９モル％、およびコハク酸を含む下記（ＩＩＩ）式で表される脂肪族ジカルボン酸単位３５〜４９．９９モル％からなり、かつ数平均分子量が１万〜２０万である脂肪族ポリエステル共重合体からなることを特徴とするものである。
【０００９】
なお、このポリエステル共重合体は、触媒の存在下、重縮合反応により脂肪族または脂環式ジオールおよび脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体を反応させて、数平均分子量１万〜２０万の脂肪族ポリエステルを製造するに際して、脂肪族オキシカルボン酸を所望のポリエステル共重合体組成となるように、例えば脂肪族ジカルボン酸１００モルに対して０．０４〜６０モル共重合させることにより製造することができる。
【００１０】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明における上記（Ｉ）式の脂肪族オキシカルボン酸単位を与える脂肪族オキシカルボン酸としては、分子中に１個の水酸基とカルボン酸基を有する脂肪族化合物であれば特に限定されるものではなく、式、ＨＯ−Ｒ1 −ＣＯＯＨ、（式中、Ｒ1 は２価の脂肪族炭化水素基）で表わされるものをいう。更には、（IV）式の脂肪族オキシカルボン酸単位を与える式（Ｖ）、
【００１１】
【化２】
【００１２】
（式中、ｐは０または１〜１０、好ましくは０または１〜５の整数である）で示される脂肪族オキシカルボン酸が重合反応性向上効果が認められる点で特に好ましい。
【００１３】
脂肪族オキシカルボン酸の具体例としては、乳酸、グリコール酸、２−ヒドロキシ−ｎ−酪酸、２−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、あるいはこれらの混合物が挙げられる。これらに光学異性体が存在する場合には、Ｄ体、Ｌ体、またはラセミ体のいずれでもよく、形態としては固体、液体、または水溶液であってもよい。これらの中で好ましいのは、乳酸またはグリコール酸であり、特に好ましいのは、使用時の重合速度の増大が特に顕著で、かつ入手の容易な乳酸またはグリコール酸である。形態は、３０〜９５％の水溶液のものが容易に入手することができるので好ましい。これら脂肪族オキシカルボン酸は単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
【００１４】
（II）式の脂肪族または脂環式ジオール単位を与えるジオールとしては、特に限定されないが、式、ＨＯ−Ｒ2 −ＯＨで表される化合物をいう。ここで、Ｒ2 は、２価の脂肪族炭化水素基または２価の脂環式炭化水素基である。
好ましい２価の脂肪族炭化水素基としては、Ｒ2 が−（ＣＨ2 ）n −（ｎは２〜１０の整数）で表される脂肪族炭化水素基が挙げられる。中でも特に好ましいのは、ｎが２〜６の脂肪族炭化水素基である。
好ましい２価の脂環式炭化水素基としては、上記式のＲ2 が炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基であり、中でも特に好ましいのは４〜６の２価の脂環式炭化水素基である。
【００１５】
（II）式で表される脂肪族または脂環式ジオールの具体例としては、エチレングリコール、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、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールが好適に挙げられる。得られる共重合体の物性の面から、特に１，４−ブタンジオールであることが好ましい。これらは単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
【００１６】
（ＩＩＩ）式のコハク酸を含む脂肪族ジカルボン酸単位を与える脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体としては、式、ＨＯＯＣ−Ｒ３−ＣＯＯＨ（式中、Ｒ３は直接結合または２価の脂肪族炭化水素基、好ましくは、−（ＣＨ２）ｍ−、だだしｍは０または１〜１０の整数、好ましくは０または１〜６の整数）で表されるもの、またはそれらの炭素数１〜４の低級アルコールエステル、例えばジメチルエステル等、またはそれらの酸無水物をいう。
【００１７】
その具体例としては、コハク酸を含む、シュウ酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンニ酸、およびそれらの低級アルコールエステル、無水コハク酸、無水アジピン、等が挙げられる。得られる共重合体の物性の面から、コハク酸を含む、アジピン酸、セバシン酸またはこれらの無水物、及びこれらの低級アルコールエステルが好ましく、特にはコハク酸、無水コハク酸、またはこれらの混合物が好ましい。これらは単独でも２種以上混合して使用することもできる。
【００１８】
これらの脂肪族または脂環式ジオール、脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体および少量の脂肪族オキシカルボン酸とからの高分子量脂肪族ポリエステル共重合体の製造は、公知技術で行うことができる。すなわちこのポリエステル共重合体を製造する際の重縮合反応は、従来から採用されている重縮合反応の範囲内で適切な条件を設定することができ、特に制限されない。
【００１９】
脂肪族または脂環式ジオールの使用量は、脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体１００モルに対し、実質的に等モルであるが、一般には、エステル化中の留出があることから、１〜２０モル％過剰に用いられる。
添加される脂肪族オキシカルボン酸の量は、脂肪族オキシカルボン酸が少なすぎると添加効果が表れず、多すぎると得られるポリエステル共重合体の結晶性が失われ成形上好ましくなく、かつ耐熱性、機械的特性などが不十分となる。脂肪族オキシカルボン酸の量は、脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体１００モルに対し好ましくは０．０４〜６０モル、より好ましくは１．０〜４０モル、特に好ましくは２〜２０モルである。
【００２０】
脂肪族オキシカルボン酸の添加時期・方法は、重縮合反応以前であれば特に限定されず、例えば、(1) あらかじめ触媒を脂肪族オキシカルボン酸溶液に溶解させた状態で添加する方法、(2) 原料仕込み時触媒を添加すると同時に添加する方法、などが挙げられる。
脂肪族ポリエステル共重合体は、好ましくは上記原料を重合触媒の存在下で重縮合させて製造される。触媒としては、ゲルマニウム化合物が好適である。ゲルマニウム化合物としては、特に制限されるものではなく、酸化ゲルマニウム、テトラアルコキシゲルマニウムなどの有機ゲルマニウム化合物、塩化ゲルマニウムなどの無機ゲルマニウム化合物が挙げられる。価格や入手の容易さなどから、酸化ゲルマニウム、テトラエトキシゲルマニウム、テトラブトキシゲルマニウムなどが好ましく、特には、酸化ゲルマニウムが好適である。また、本発明の目的を損なわない限り、他の触媒の併用を妨げない。
【００２１】
触媒の使用量は、使用するモノマー量に対して０．００１〜３重量％、より好ましくは０．００５〜１．５重量％である。触媒の添加時期は、重縮合以前であれば特に限定されないが、原料仕込み時に添加しておいてもよく、減圧開始時に添加してもよい。原料仕込み時に乳酸、グリコール酸等の脂肪族オキシカルボン酸と同時に添加するか、または脂肪族オキシカルボン酸水溶液に触媒を溶解して添加する方法が好ましく、特には、触媒の保存性が良好となる点で脂肪族オキシカルボン酸水溶液に触媒を溶解して添加する方法が好ましい。
【００２２】
脂肪族ポリエステル共重合体を製造する際の温度、時間、圧力などの条件は、温度が１５０〜２６０℃、好ましくは１８０〜２３０℃の範囲で選ぶのがよく、重合時間は２時間以上、好ましくは４〜１５時間の範囲で選ぶのがよい。減圧度は１０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは２ｍｍＨｇ以下で選ぶのがよい。
脂肪族ポリエステル共重合体の組成比は、（II）式の脂肪族または脂環式ジオール単位と（III)式の脂肪族ジカルボン酸単位のモル比が、実質的に等しいことが必要である。脂肪族または脂環式ジオール単位と脂肪族ジカルボン酸単位とは、各々３５〜４９．９９モル％の範囲、好ましくは４０〜４９．７５モル％、より好ましくは４５〜４９．５モル％の範囲で選ぶのがよい。また、（Ｉ）式の脂肪族オキシカルボン酸単位は０．０２〜３０モル％の範囲で選ぶのがよい。脂肪族オキシカルボン酸が３０モル％を超えると結晶性が失われ、成形上好ましくなく、また０．０２モル％未満だと添加効果が現れない。上記範囲で好ましいのは０．５〜２０モル％、より好ましくは１．０〜１０モル％の範囲である。
【００２３】
脂肪族ポリエステル共重合体の数平均分子量は１万〜２０万、好ましくは３万〜２０万である。
また、本発明の効果を損なわない限り、この脂肪族ポリエステル共重合体に、他の共重合成分を導入することができる。他の共重合成分としては、ヒドロキシ安息香酸等の芳香族オキシカルボン酸類、ビスフェノールＡ等の芳香族ジオール類、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、またはトリメチロールプロパン、グリセリンなどの多価アルコール、多価カルボン酸またはその無水物、リンゴ酸などの多価オキシカルボン酸等が挙げられる。
【００２４】
以上のように、本発明は、脂肪族または脂環式ジオール単位、脂肪族カルボン酸単位、および脂肪族オキシカルボン酸単位を特定の比率で有し、かつ数平均分子量が１万以上、より好ましくは３万以上である高分子量脂肪族ポリエステル共重合体が、実用上十分な強度と融点を有することに基づいたものである。特には、乳酸等の脂肪族オキシカルボン酸を用いることにより、極めて容易に高分子量化を達成できたものである。
【００２５】
この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、押出成形法などの汎用プラスチック成形法により、フィルムに成形できる。その際、結晶核剤、酸化防止剤、滑剤、着色剤、離型剤、フィラー、他のポリマーなど、必要に応じ添加することができる。
【００２６】
この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、生分解性を有しており、土中のバクテリアによって、２〜１２カ月で完全に分解する特性があり、環境衛生上極めて有用なポリマーである。従ってこのポリエステル共重合体からなる本発明に係るフィルムは、今後、ショッピングバッグ、ゴミ袋、農業用フィルムなどの用途への使用が期待される。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。
なお、以下の例における特性値は、次の方法により測定した。
（１）ポリマー組成； 1Ｈ−ＮＭＲ法により、得られたスペクトルの面積比により組成を計算した。
（２）数平均分子量（Ｍｎ）；ＧＰＣ法によって測定した。サンプルをクロロホルムに溶解し、東ソー社製ＧＰＣ ＨＬＣ−８０２０を用いてポリスチレン換算により測定した。カラムはＰＬｇｅｌ−１０μ−ＭＩＸを使用した。
【００２８】
（３）熱的性質；ＤＳＣ法（昇温速度１６℃／ｍｉｎで窒素下で測定）により融点を求めた。
（４）引張り特性；実施例、比較例で得られたポリエステルから、卓上熱プレス法によって厚さ０．３０〜０．３７mmのフィルム作成し、このフィルムからＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠して２号ダンベルを作成した。このダンベルにつき、ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠し、破断伸度と破断強度とを測定した。
（５）生分解性試験：得られたポリエステルから、卓上熱プレス法によって厚さ０．３０〜０．３７ｍｍのフィルムを作成し、これを２ｃｍ×２ｃｍに切断しテストピースを作成した。このテストピースを３ヵ月間土中に埋没させて、目視により生分解性を確認した。
【００２９】
［実施例１］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量１００ｍｌの反応容器に、コハク酸を３５．４ｇ、１，４−ブタンジオールを２８．４ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液２．９ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８０℃に昇温し、この温度で４５分間反応させたあと、２０mmHgの減圧下で１．７５時間反応させた。引き続いて温度を２２０℃とし、０．５mmHgの減圧下において４時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位４．６モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．７モル％、コハク酸単位４７．７モル％であり、Ｍｎは５８，９００、融点は１０８℃であった。このポリマーを卓上熱プレスでフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られた。また、生分解性試験の結果、３ヵ月後のフィルムには、多数の虫食い状の穴が見られ、生分解性が確認された。
【００３０】
［実施例２］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量１５０ｍｌの反応容器に、コハク酸を５９．１ｇ、１，４−ブタンジオールを４９．６ｇ、９０％Ｌ−乳酸水溶液を５．０ｇ、テトラブトキシゲルマニウム１８０μｌを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で５０分間反応させたあと、２０mmHgの減圧下において１．８時間反応させた。引き続いて温度を２２０℃とし、０．５mmHgの減圧下において２時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位４．４モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．８モル％、コハク酸単位４７．８モル％であり、Ｍｎは６９，０００であり、引張り特性は表−１に示した通りであった。また、実施例１と同程度の生分解性が認められた。
【００３１】
［実施例３］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器に、コハク酸を１１８．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させたあと、内温を２２０℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させた。引き続いて、０．５mmHgの減圧下において４時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位３．０モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．５モル％、コハク酸単位４８．５モル％であり、Ｍｎは６２，５００であり、引張り特性は表−１に示した通りであった。また、実施例１と同程度の生分解性が認められた。
【００３２】
［実施例４］
実施例３で使用したのと同じ反応容器に、コハク酸を１１８．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた７０％グリコール酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させたあと、内温を２２０℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させた。引き続いて、０．５mmHgの減圧下において６時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、グリコール酸単位２．４モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．８モル％、コハク酸単位４８．８モル％であり、Ｍｎは４２，５００であった。また、実施例１と同程度の生分解性が認められた。
【００３３】
［実施例５］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器にコハク酸を１００．３ｇ、アジピン酸を２１．９ｇ、１，４−ブタンジオールを１０３．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において４時間重合をおこなった。得られたポリエステルのＭｎは７１，０００、融点は９５℃であり、引張り特性は表１に示した通りであった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位２．８モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．９モル％、コハク酸単位４０．８モル％、アジピン酸単位７．５モル％であり、生分解性試験の結果、３ヵ月後のフィルムは、ボロボロになっており、生分解性が確認された。
【００３４】
［比較例１］
実施例２で使用したのと同じ反応容器に、コハク酸を５９．１ｇ、１，４−ブタンジオールを４７．３ｇ、酸化ゲルマニウムを０．０５ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で５０分間反応させたあと、２０mmHgの減圧下において２時間反応させた。引き続いて温度を２２０℃とし、０．５mmHgの減圧下において４時間重合を行った。
得られたポリエステルのＭｎは１，５００であり、引張り特性は表−１に示した通りであった。
【００３５】
［比較例２］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器にコハク酸を１１８．０ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化アンチモンをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において４時間重合をおこなった。得られたポリエステルのＭｎは８，８００であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位２．９モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．７モル％、コハク酸単位４８．４モル％であった。
【００３６】
【表１】
【００３７】
以上の実施例および比較例の結果より、次のことが明らかである。
(1) 本発明に係る脂肪族オキシカルボン酸単位を有するポリエステル共重合体は、高い分子量を有し（実施例１〜実施例５）、高い引張り特性を発揮している（実施例２〜実施例３）。
(2) これに対して、比較例のポリエステル共重合体は、分子量が小さく、引張り特性も十分ではない（比較例１〜比較例２）。
【００３８】
［実施例６］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を１００．１ｇ、１，４−ブタンジオール９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇ（無水コハク酸のモル数に対し、６．３モル％）を仕込み、窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において６時間重合を行った。
【００３９】
得られたポリエステルは白色であり、Ｍｎは６７，６００であった。また融点は１０８℃であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位３．２モル％、コハク酸単位４８．４モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．４モル％であった。得たポリエステルを卓上熱プレス２００℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 で厚さ０．３５ｍｍのフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られた。その引張り強さは、破断強度が３２０ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは３３０％であった。生分解性試験の結果、３ヵ月後のフィルムには多数の虫食い状の穴が見られ生分解性が確認された。
【００４０】
［実施例７］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を１００．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、９０％乳酸水溶液１０．６ｇ（無水コハク酸のモル数に対して、１０．６モル％）、テトラブトキシゲルマニウム０．２ｇを仕込み、窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において５時間重合を行なった。
【００４１】
得たポリエステルは白色であり、Ｍｎが７０，０００であった。また、融点は１０３℃であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位４．９モル％、コハク酸単位４７．６モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．５モル％であった。得たポリエステルを卓上熱プレスで厚さ０．３５ｍｍのフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られ、その引張り強さは、破断強度が４７０ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは６３０％であった。また、実施例６と同程度の生分解性が認められた。
【００４２】
［実施例８］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を５０．１ｇ、コハク酸を５９．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた７０％グリコール酸水溶液６．３ｇ（無水コハク酸およびコハク酸の合計モル数に対し、１１モル％）を仕込み、窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応を行った。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において５時間重合を行った。
【００４３】
得たポリエステルは白色であり、Ｍｎが６０，０００であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、グリコール酸単位５．０モル％、コハク酸単位４７．５モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．５モル％であった。得たポリエステルを卓上熱プレスで厚さ０．３５ｍｍのフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られ、その引張り強さは、破断強度が３００ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは３１０％であった。また、実施例６と同程度の生分解性が認められた。
【００４４】
［比較例３］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を１００．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇを仕込み窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５分間反応した。引き続いてテトラブチルチタネート０．０６ｇを添加し、０．５ｍｍＨｇの減圧下において４時間重合を行なった。
得たポリエステルは灰白色のワックス状であり、Ｍｎは７，５００であった。得たポリエステルを卓上熱プレスでフィルムを作成しようとしたが、脆く、フィルムは得られなかった。
【００４５】
［比較例４］
数平均分子量が６５，１００の少量のウレタン結合を含む、１，４−ブタンジオール単位とコハク酸単位からなる脂肪族ポリエステル（昭和高分子社製、ビオノーレ＃１０１０）を卓上熱プレスで厚さ３５ｍｍのフィルムを作成し、引張試験を行なったところ、破断強度は３３０ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは２８０％であった。
【００４６】
［比較例５］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量２００ｍｌの反応容器内に、９０％Ｌ−乳酸水溶液１０３．５ｇおよび酸化ゲルマニウム０．０５ｇを仕込み、窒素雰囲気中１８０℃にて２時間、常圧で攪拌し、その後、１時間かけて２０ｍｍＨｇまで減圧し、２時間反応させた。続いて１時間かけて昇温を行ない、２００℃、２ｍｍＨｇの条件で８時間重縮合反応させた。
得たポリ乳酸はやや黄色味を帯びているものの透明であり、Ｍｎは２８，０００であった。得たポリエステルを卓上熱プレスでフィルムを作成しようとしたが、脆く、フィルムは得られなかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、次のような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
１．原料の脂肪族ポリエステル共重合体は、実用上十分な高分子量を有し、汎用プラスチック成形法でフィルムに成形可能であり、得られたフィルムは、優れた熱安定性と、優れた引張り強度等の物性を有する。
２．脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムは、優れた生分解性を有する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子量脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムに関するものである。更に詳しくは、生分解性を有し、実用上十分な高分子量を有し、熱安定性および引張り強度等にすぐれた脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フィルム、繊維、その他の成形品の成形に用いられていたポリエステルは、その数平均分子量が１万以上の高分子量ポリエステルであった。この高分子量ポリエステルは、テレフタル酸とエチレングリコールまたは１，４−ブタンジオールとから調製された芳香族ポリエステルに限られ、脂肪族ポリエステルは極めて少なかった。脂肪族ポリエステルがそれほど実用化されなかった理由としては、(1) 脂肪族ポリエステルの融点が比較的低いこと、(2) 脂肪族ポリエステルが通常知られた重縮合反応では数平均分子量で１５，０００以上にならず、熱分解しやすく、数平均分子量１万程度の分子量では実用上十分な強度が得られなかったこと、などが挙げられる。
【０００３】
特開平４−１８９８２２号公報、および特開平５−２８７０４３号公報などに提案されているように、数平均分子量が５，０００以上、望ましくは１０，０００以上で、末端基が実質的にヒドロキシル基であるポリエステルジオールに、その融点以上の溶融状態において、カップリング剤としてのイソシアナートを添加することにより、高分子量のウレタン結合を含む脂肪族ポリエステルが得られているが、高分子量のウレタン結合を含む脂肪族ポリエステルは、汎用プラスチック成形法で成形する場合、条件によっては着色したり、ミクロゲルが発生したりするなどの問題がある。
【０００４】
また、特開平５−３１０８９８号公報に提案されているように、グリコール成分と脂肪族ジカルボン酸成分とをエステル化し、生成したポリエステルジオールを触媒の存在下、温度１８０〜２３０℃の範囲、および０．００５〜０．１ｍｍＨｇの高真空下で脱グリコール反応を行うことにより、数平均分子量が２５，０００〜７０，０００で、末端基に実質的にヒドロキシル基を有する高分子量脂肪族ポリエステルが合成されているが、このような高真空状態を得ることは工業的には困難を伴う。
【０００５】
更に、特開平５−４３６６５号公報には、乳酸、グリコール酸等の脂肪族オキシカルボン酸をゲルマニウム化合物の存在下で、不活性ガス気流下または減圧下で加熱脱水重縮合して還元粘度が０．６７〜０．８９の脂肪族ポリエステルを製造する方法が開示されている。この脂肪族ポリエステルから得られるフィルム、成形品も実用上充分な機械強度を有するものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生分解性を有し、実用上十分な高分子量を有し、熱安定性および引張り強度等にすぐれた脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、生分解性を有すると同時に十分に実用に耐え得る脂肪族ポリエステルフィルムを提供すべく、鋭意検討を行った結果、ゲルマニウム化合物等の触媒の存在下、脂肪族または脂環式ジオールおよび脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体を主成分とし、乳酸、グリコール酸等の脂肪族オキシカルボン酸を特定量共重合させることにより、重合速度の著しい増大が見られ、結果的に鎖延長剤を使用することなしに、極めて容易に、数平均分子量１万以上の高分子量脂肪族ポリエステル共重合体が得られることを見い出し、本発明に到達した。この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、融点が比較的高く、実用上十分な強度を有し、また、オキシカルボン酸成分の導入により、得られるポリエステルの結晶性が低下し、可撓性を有するものである。更に、この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、優れた生分解性を示すものである。
【０００８】
本発明はかかる知見に基づき達成されたもので、本発明に係わるフイルムは、下記式（ｌ）式下記（Ｉ）式で表される脂肪族オキシカルボン酸単位０．０２〜３０モル％、下記（ＩＩ）式で表される脂肪族または脂環式ジオール単位３５〜４９．９９モル％、およびコハク酸を含む下記（ＩＩＩ）式で表される脂肪族ジカルボン酸単位３５〜４９．９９モル％からなり、かつ数平均分子量が１万〜２０万である脂肪族ポリエステル共重合体からなることを特徴とするものである。
【０００９】
なお、このポリエステル共重合体は、触媒の存在下、重縮合反応により脂肪族または脂環式ジオールおよび脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体を反応させて、数平均分子量１万〜２０万の脂肪族ポリエステルを製造するに際して、脂肪族オキシカルボン酸を所望のポリエステル共重合体組成となるように、例えば脂肪族ジカルボン酸１００モルに対して０．０４〜６０モル共重合させることにより製造することができる。
【００１０】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明における上記（Ｉ）式の脂肪族オキシカルボン酸単位を与える脂肪族オキシカルボン酸としては、分子中に１個の水酸基とカルボン酸基を有する脂肪族化合物であれば特に限定されるものではなく、式、ＨＯ−Ｒ1 −ＣＯＯＨ、（式中、Ｒ1 は２価の脂肪族炭化水素基）で表わされるものをいう。更には、（IV）式の脂肪族オキシカルボン酸単位を与える式（Ｖ）、
【００１１】
【化２】
【００１２】
（式中、ｐは０または１〜１０、好ましくは０または１〜５の整数である）で示される脂肪族オキシカルボン酸が重合反応性向上効果が認められる点で特に好ましい。
【００１３】
脂肪族オキシカルボン酸の具体例としては、乳酸、グリコール酸、２−ヒドロキシ−ｎ−酪酸、２−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、あるいはこれらの混合物が挙げられる。これらに光学異性体が存在する場合には、Ｄ体、Ｌ体、またはラセミ体のいずれでもよく、形態としては固体、液体、または水溶液であってもよい。これらの中で好ましいのは、乳酸またはグリコール酸であり、特に好ましいのは、使用時の重合速度の増大が特に顕著で、かつ入手の容易な乳酸またはグリコール酸である。形態は、３０〜９５％の水溶液のものが容易に入手することができるので好ましい。これら脂肪族オキシカルボン酸は単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
【００１４】
（II）式の脂肪族または脂環式ジオール単位を与えるジオールとしては、特に限定されないが、式、ＨＯ−Ｒ2 −ＯＨで表される化合物をいう。ここで、Ｒ2 は、２価の脂肪族炭化水素基または２価の脂環式炭化水素基である。
好ましい２価の脂肪族炭化水素基としては、Ｒ2 が−（ＣＨ2 ）n −（ｎは２〜１０の整数）で表される脂肪族炭化水素基が挙げられる。中でも特に好ましいのは、ｎが２〜６の脂肪族炭化水素基である。
好ましい２価の脂環式炭化水素基としては、上記式のＲ2 が炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基であり、中でも特に好ましいのは４〜６の２価の脂環式炭化水素基である。
【００１５】
（II）式で表される脂肪族または脂環式ジオールの具体例としては、エチレングリコール、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、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールが好適に挙げられる。得られる共重合体の物性の面から、特に１，４−ブタンジオールであることが好ましい。これらは単独でも、二種以上の混合物として使用することもできる。
【００１６】
（ＩＩＩ）式のコハク酸を含む脂肪族ジカルボン酸単位を与える脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体としては、式、ＨＯＯＣ−Ｒ３−ＣＯＯＨ（式中、Ｒ３は直接結合または２価の脂肪族炭化水素基、好ましくは、−（ＣＨ２）ｍ−、だだしｍは０または１〜１０の整数、好ましくは０または１〜６の整数）で表されるもの、またはそれらの炭素数１〜４の低級アルコールエステル、例えばジメチルエステル等、またはそれらの酸無水物をいう。
【００１７】
その具体例としては、コハク酸を含む、シュウ酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンニ酸、およびそれらの低級アルコールエステル、無水コハク酸、無水アジピン、等が挙げられる。得られる共重合体の物性の面から、コハク酸を含む、アジピン酸、セバシン酸またはこれらの無水物、及びこれらの低級アルコールエステルが好ましく、特にはコハク酸、無水コハク酸、またはこれらの混合物が好ましい。これらは単独でも２種以上混合して使用することもできる。
【００１８】
これらの脂肪族または脂環式ジオール、脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体および少量の脂肪族オキシカルボン酸とからの高分子量脂肪族ポリエステル共重合体の製造は、公知技術で行うことができる。すなわちこのポリエステル共重合体を製造する際の重縮合反応は、従来から採用されている重縮合反応の範囲内で適切な条件を設定することができ、特に制限されない。
【００１９】
脂肪族または脂環式ジオールの使用量は、脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体１００モルに対し、実質的に等モルであるが、一般には、エステル化中の留出があることから、１〜２０モル％過剰に用いられる。
添加される脂肪族オキシカルボン酸の量は、脂肪族オキシカルボン酸が少なすぎると添加効果が表れず、多すぎると得られるポリエステル共重合体の結晶性が失われ成形上好ましくなく、かつ耐熱性、機械的特性などが不十分となる。脂肪族オキシカルボン酸の量は、脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体１００モルに対し好ましくは０．０４〜６０モル、より好ましくは１．０〜４０モル、特に好ましくは２〜２０モルである。
【００２０】
脂肪族オキシカルボン酸の添加時期・方法は、重縮合反応以前であれば特に限定されず、例えば、(1) あらかじめ触媒を脂肪族オキシカルボン酸溶液に溶解させた状態で添加する方法、(2) 原料仕込み時触媒を添加すると同時に添加する方法、などが挙げられる。
脂肪族ポリエステル共重合体は、好ましくは上記原料を重合触媒の存在下で重縮合させて製造される。触媒としては、ゲルマニウム化合物が好適である。ゲルマニウム化合物としては、特に制限されるものではなく、酸化ゲルマニウム、テトラアルコキシゲルマニウムなどの有機ゲルマニウム化合物、塩化ゲルマニウムなどの無機ゲルマニウム化合物が挙げられる。価格や入手の容易さなどから、酸化ゲルマニウム、テトラエトキシゲルマニウム、テトラブトキシゲルマニウムなどが好ましく、特には、酸化ゲルマニウムが好適である。また、本発明の目的を損なわない限り、他の触媒の併用を妨げない。
【００２１】
触媒の使用量は、使用するモノマー量に対して０．００１〜３重量％、より好ましくは０．００５〜１．５重量％である。触媒の添加時期は、重縮合以前であれば特に限定されないが、原料仕込み時に添加しておいてもよく、減圧開始時に添加してもよい。原料仕込み時に乳酸、グリコール酸等の脂肪族オキシカルボン酸と同時に添加するか、または脂肪族オキシカルボン酸水溶液に触媒を溶解して添加する方法が好ましく、特には、触媒の保存性が良好となる点で脂肪族オキシカルボン酸水溶液に触媒を溶解して添加する方法が好ましい。
【００２２】
脂肪族ポリエステル共重合体を製造する際の温度、時間、圧力などの条件は、温度が１５０〜２６０℃、好ましくは１８０〜２３０℃の範囲で選ぶのがよく、重合時間は２時間以上、好ましくは４〜１５時間の範囲で選ぶのがよい。減圧度は１０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは２ｍｍＨｇ以下で選ぶのがよい。
脂肪族ポリエステル共重合体の組成比は、（II）式の脂肪族または脂環式ジオール単位と（III)式の脂肪族ジカルボン酸単位のモル比が、実質的に等しいことが必要である。脂肪族または脂環式ジオール単位と脂肪族ジカルボン酸単位とは、各々３５〜４９．９９モル％の範囲、好ましくは４０〜４９．７５モル％、より好ましくは４５〜４９．５モル％の範囲で選ぶのがよい。また、（Ｉ）式の脂肪族オキシカルボン酸単位は０．０２〜３０モル％の範囲で選ぶのがよい。脂肪族オキシカルボン酸が３０モル％を超えると結晶性が失われ、成形上好ましくなく、また０．０２モル％未満だと添加効果が現れない。上記範囲で好ましいのは０．５〜２０モル％、より好ましくは１．０〜１０モル％の範囲である。
【００２３】
脂肪族ポリエステル共重合体の数平均分子量は１万〜２０万、好ましくは３万〜２０万である。
また、本発明の効果を損なわない限り、この脂肪族ポリエステル共重合体に、他の共重合成分を導入することができる。他の共重合成分としては、ヒドロキシ安息香酸等の芳香族オキシカルボン酸類、ビスフェノールＡ等の芳香族ジオール類、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、またはトリメチロールプロパン、グリセリンなどの多価アルコール、多価カルボン酸またはその無水物、リンゴ酸などの多価オキシカルボン酸等が挙げられる。
【００２４】
以上のように、本発明は、脂肪族または脂環式ジオール単位、脂肪族カルボン酸単位、および脂肪族オキシカルボン酸単位を特定の比率で有し、かつ数平均分子量が１万以上、より好ましくは３万以上である高分子量脂肪族ポリエステル共重合体が、実用上十分な強度と融点を有することに基づいたものである。特には、乳酸等の脂肪族オキシカルボン酸を用いることにより、極めて容易に高分子量化を達成できたものである。
【００２５】
この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、押出成形法などの汎用プラスチック成形法により、フィルムに成形できる。その際、結晶核剤、酸化防止剤、滑剤、着色剤、離型剤、フィラー、他のポリマーなど、必要に応じ添加することができる。
【００２６】
この高分子量脂肪族ポリエステル共重合体は、生分解性を有しており、土中のバクテリアによって、２〜１２カ月で完全に分解する特性があり、環境衛生上極めて有用なポリマーである。従ってこのポリエステル共重合体からなる本発明に係るフィルムは、今後、ショッピングバッグ、ゴミ袋、農業用フィルムなどの用途への使用が期待される。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これら実施例に限定されるものではない。
なお、以下の例における特性値は、次の方法により測定した。
（１）ポリマー組成； 1Ｈ−ＮＭＲ法により、得られたスペクトルの面積比により組成を計算した。
（２）数平均分子量（Ｍｎ）；ＧＰＣ法によって測定した。サンプルをクロロホルムに溶解し、東ソー社製ＧＰＣ ＨＬＣ−８０２０を用いてポリスチレン換算により測定した。カラムはＰＬｇｅｌ−１０μ−ＭＩＸを使用した。
【００２８】
（３）熱的性質；ＤＳＣ法（昇温速度１６℃／ｍｉｎで窒素下で測定）により融点を求めた。
（４）引張り特性；実施例、比較例で得られたポリエステルから、卓上熱プレス法によって厚さ０．３０〜０．３７mmのフィルム作成し、このフィルムからＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠して２号ダンベルを作成した。このダンベルにつき、ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠し、破断伸度と破断強度とを測定した。
（５）生分解性試験：得られたポリエステルから、卓上熱プレス法によって厚さ０．３０〜０．３７ｍｍのフィルムを作成し、これを２ｃｍ×２ｃｍに切断しテストピースを作成した。このテストピースを３ヵ月間土中に埋没させて、目視により生分解性を確認した。
【００２９】
［実施例１］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量１００ｍｌの反応容器に、コハク酸を３５．４ｇ、１，４−ブタンジオールを２８．４ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液２．９ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８０℃に昇温し、この温度で４５分間反応させたあと、２０mmHgの減圧下で１．７５時間反応させた。引き続いて温度を２２０℃とし、０．５mmHgの減圧下において４時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位４．６モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．７モル％、コハク酸単位４７．７モル％であり、Ｍｎは５８，９００、融点は１０８℃であった。このポリマーを卓上熱プレスでフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られた。また、生分解性試験の結果、３ヵ月後のフィルムには、多数の虫食い状の穴が見られ、生分解性が確認された。
【００３０】
［実施例２］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量１５０ｍｌの反応容器に、コハク酸を５９．１ｇ、１，４−ブタンジオールを４９．６ｇ、９０％Ｌ−乳酸水溶液を５．０ｇ、テトラブトキシゲルマニウム１８０μｌを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で５０分間反応させたあと、２０mmHgの減圧下において１．８時間反応させた。引き続いて温度を２２０℃とし、０．５mmHgの減圧下において２時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位４．４モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．８モル％、コハク酸単位４７．８モル％であり、Ｍｎは６９，０００であり、引張り特性は表−１に示した通りであった。また、実施例１と同程度の生分解性が認められた。
【００３１】
［実施例３］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器に、コハク酸を１１８．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させたあと、内温を２２０℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させた。引き続いて、０．５mmHgの減圧下において４時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位３．０モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．５モル％、コハク酸単位４８．５モル％であり、Ｍｎは６２，５００であり、引張り特性は表−１に示した通りであった。また、実施例１と同程度の生分解性が認められた。
【００３２】
［実施例４］
実施例３で使用したのと同じ反応容器に、コハク酸を１１８．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた７０％グリコール酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させたあと、内温を２２０℃に昇温し、この温度で０．５時間反応させた。引き続いて、０．５mmHgの減圧下において６時間重合を行った。
得られたポリエステルの 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、グリコール酸単位２．４モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．８モル％、コハク酸単位４８．８モル％であり、Ｍｎは４２，５００であった。また、実施例１と同程度の生分解性が認められた。
【００３３】
［実施例５］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器にコハク酸を１００．３ｇ、アジピン酸を２１．９ｇ、１，４−ブタンジオールを１０３．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において４時間重合をおこなった。得られたポリエステルのＭｎは７１，０００、融点は９５℃であり、引張り特性は表１に示した通りであった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位２．８モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．９モル％、コハク酸単位４０．８モル％、アジピン酸単位７．５モル％であり、生分解性試験の結果、３ヵ月後のフィルムは、ボロボロになっており、生分解性が確認された。
【００３４】
［比較例１］
実施例２で使用したのと同じ反応容器に、コハク酸を５９．１ｇ、１，４−ブタンジオールを４７．３ｇ、酸化ゲルマニウムを０．０５ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、この温度で５０分間反応させたあと、２０mmHgの減圧下において２時間反応させた。引き続いて温度を２２０℃とし、０．５mmHgの減圧下において４時間重合を行った。
得られたポリエステルのＭｎは１，５００であり、引張り特性は表−１に示した通りであった。
【００３５】
［比較例２］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器にコハク酸を１１８．０ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化アンチモンをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇを仕込んだ。容器内容物を攪拌下、窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下１８５℃に昇温し、０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において４時間重合をおこなった。得られたポリエステルのＭｎは８，８００であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位２．９モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．７モル％、コハク酸単位４８．４モル％であった。
【００３６】
【表１】
【００３７】
以上の実施例および比較例の結果より、次のことが明らかである。
(1) 本発明に係る脂肪族オキシカルボン酸単位を有するポリエステル共重合体は、高い分子量を有し（実施例１〜実施例５）、高い引張り特性を発揮している（実施例２〜実施例３）。
(2) これに対して、比較例のポリエステル共重合体は、分子量が小さく、引張り特性も十分ではない（比較例１〜比較例２）。
【００３８】
［実施例６］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を１００．１ｇ、１，４−ブタンジオール９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた９０％乳酸水溶液６．３ｇ（無水コハク酸のモル数に対し、６．３モル％）を仕込み、窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において６時間重合を行った。
【００３９】
得られたポリエステルは白色であり、Ｍｎは６７，６００であった。また融点は１０８℃であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位３．２モル％、コハク酸単位４８．４モル％、１，４−ブタンジオール単位４８．４モル％であった。得たポリエステルを卓上熱プレス２００℃、１００ｋｇ／ｃｍ2 で厚さ０．３５ｍｍのフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られた。その引張り強さは、破断強度が３２０ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは３３０％であった。生分解性試験の結果、３ヵ月後のフィルムには多数の虫食い状の穴が見られ生分解性が確認された。
【００４０】
［実施例７］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を１００．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、９０％乳酸水溶液１０．６ｇ（無水コハク酸のモル数に対して、１０．６モル％）、テトラブトキシゲルマニウム０．２ｇを仕込み、窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応した。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において５時間重合を行なった。
【００４１】
得たポリエステルは白色であり、Ｍｎが７０，０００であった。また、融点は１０３℃であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、乳酸単位４．９モル％、コハク酸単位４７．６モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．５モル％であった。得たポリエステルを卓上熱プレスで厚さ０．３５ｍｍのフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られ、その引張り強さは、破断強度が４７０ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは６３０％であった。また、実施例６と同程度の生分解性が認められた。
【００４２】
［実施例８］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を５０．１ｇ、コハク酸を５９．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇ、酸化ゲルマニウムをあらかじめ１重量％溶解させた７０％グリコール酸水溶液６．３ｇ（無水コハク酸およびコハク酸の合計モル数に対し、１１モル％）を仕込み、窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５時間反応を行った。引き続いて０．５ｍｍＨｇの減圧下において５時間重合を行った。
【００４３】
得たポリエステルは白色であり、Ｍｎが６０，０００であった。また 1Ｈ−ＮＭＲによるポリマー組成は、グリコール酸単位５．０モル％、コハク酸単位４７．５モル％、１，４−ブタンジオール単位４７．５モル％であった。得たポリエステルを卓上熱プレスで厚さ０．３５ｍｍのフィルムを作成したところ、強靱なフィルムが得られ、その引張り強さは、破断強度が３００ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは３１０％であった。また、実施例６と同程度の生分解性が認められた。
【００４４】
［比較例３］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量３００ｍｌの反応容器内に、無水コハク酸を１００．１ｇ、１，４−ブタンジオールを９９．１ｇを仕込み窒素雰囲気中１８５℃にて０．５時間反応させた後、２２０℃に昇温し、０．５分間反応した。引き続いてテトラブチルチタネート０．０６ｇを添加し、０．５ｍｍＨｇの減圧下において４時間重合を行なった。
得たポリエステルは灰白色のワックス状であり、Ｍｎは７，５００であった。得たポリエステルを卓上熱プレスでフィルムを作成しようとしたが、脆く、フィルムは得られなかった。
【００４５】
［比較例４］
数平均分子量が６５，１００の少量のウレタン結合を含む、１，４−ブタンジオール単位とコハク酸単位からなる脂肪族ポリエステル（昭和高分子社製、ビオノーレ＃１０１０）を卓上熱プレスで厚さ３５ｍｍのフィルムを作成し、引張試験を行なったところ、破断強度は３３０ｋｇ／ｃｍ2 、伸びは２８０％であった。
【００４６】
［比較例５］
攪拌装置、窒素導入管、加熱装置、温度計、助剤添加口を備えた容量２００ｍｌの反応容器内に、９０％Ｌ−乳酸水溶液１０３．５ｇおよび酸化ゲルマニウム０．０５ｇを仕込み、窒素雰囲気中１８０℃にて２時間、常圧で攪拌し、その後、１時間かけて２０ｍｍＨｇまで減圧し、２時間反応させた。続いて１時間かけて昇温を行ない、２００℃、２ｍｍＨｇの条件で８時間重縮合反応させた。
得たポリ乳酸はやや黄色味を帯びているものの透明であり、Ｍｎは２８，０００であった。得たポリエステルを卓上熱プレスでフィルムを作成しようとしたが、脆く、フィルムは得られなかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、次のような特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
１．原料の脂肪族ポリエステル共重合体は、実用上十分な高分子量を有し、汎用プラスチック成形法でフィルムに成形可能であり、得られたフィルムは、優れた熱安定性と、優れた引張り強度等の物性を有する。
２．脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルムは、優れた生分解性を有する。
Claims (6)
- 下記（Ｉ）式で表される脂肪族オキシカルボン酸単位０．０２〜３０モル％、下記（ＩＩ）式で表される脂肪族または脂環式ジオール単位３５〜４９．９９モル％、およびコハク酸を含む下記（ＩＩＩ）式で表される脂肪族ジカルボン酸単位３５〜４９．９９モル％からなり、かつ数平均分子量が１万〜２０万である脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルム。
（Ｉ）−Ｏ−Ｒ１−ＣＯ−（式中、Ｒ１は２価の脂肪族炭化水素基）
（ＩＩ）−Ｏ−Ｒ２−Ｏ−（式中、Ｒ２は２価の脂肪族炭化水素基または２価の脂環式炭化水素基）
（ＩＩＩ）−ＯＣ−Ｒ３−ＣＯ−（式中、Ｒ３は直接結合または２価の脂肪族炭化水素基） - （ＩＩ）式で表される脂肪族または脂環式ジオール単位と（ＩＩＩ）式で表される脂肪族ジカルボン酸単位のモル％が実質的に等しく、それぞれ４５〜４９．５モル％であることを特徴とする、請求項１記載の脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルム。
- 数平均分子量が３万〜２０万であることを特徴とする、請求項１または２記載の脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルム。
- （ＩＩ）式における−Ｒ２−が−（ＣＨ２）ｎ−（ｎは２〜１０の整数）で表される脂肪族炭化水素基または炭素数３〜１０の２価の脂環式炭化水素基であり、（ＩＩＩ）式における−Ｒ３−が−（ＣＨ２）ｍ−（ｍは０または１〜１０の整数）であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルム。
- （Ｉ）式における脂肪族オキシカルボン酸単位が、下記（ＩＶ）式で表されるα−ヒドロキシ脂肪族カルボン酸単位であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルム。
- （Ｉ）式が乳酸またはグリコール酸単位、（ＩＩ）式が１，４−ブタンジオール単位、（ＩＩＩ）式がコハク酸単位であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の脂肪族ポリエステル共重合体からなるフィルム。
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