JP4403845B2 - ラクチド含有量が少ないポリ乳酸の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ラクチドの含有量が少ないポリ乳酸を用いた成形品およびラクチドの含有量が少ないポリ乳酸の製造方法に関する。
ポリ乳酸は、自然環境下で分解するため生分解性プラスチックとして注目されており、一軸、二軸延伸フィルムや繊維、射出成形品などとして種々の用途にも用いられている。
このようなポリ乳酸の製造法には、乳酸を直接脱水縮合して目的物を得る直接法と、乳酸から一旦環状ラクチド（二量体）を合成し、晶析法などにより精製を行い、ついで開環重合を行う方法がある。このようにして得られたポリ乳酸には、ラクチドが多量に含有している。
しかしながら、この様なポリ乳酸を使用して成形品を製造すると、得られた成形品の透明性は不充分であり、中身を見せることを重視する様なパッケージや筐体等透明性を重視する用途には使用できないものであった。
そのため、ラクチドの含有量を低減したものが提案されており、例えば特許文献１には、乳酸を直接重合あるいはラクチドを開環重合して製造したポリ乳酸ペレットを結晶化する工程と、該結晶化した固形のポリ乳酸ペレットより低分子物質をガス化除去する工程を経ることによって低分子物質を除去する方法が記載されている。しかし、この方法で得られたポリ乳酸のラクチドの含有量は約１％であり、これを用いて製造された成形品の透明性の透明性は包装容器としては不充分である。
そこで、本発明は、ポリ乳酸を用いた透明性の優れた成形品を提供することを目的とする。
上記目的は、ラクチドの含有率が０．１５重量％以下であるポリ乳酸からなることを特徴とする成形品によって達成される。
本発明の成形品は、透明性が高く、包装容器に好適である。
本発明に用いるポリ乳酸とは具体的には、乳酸ホモポリマー及び乳酸コポリマーのことである。
本発明に使用する乳酸ポリマーは、Ｌ−乳酸単位、Ｄ−乳酸単位の構成モル比Ｌ／Ｄは１００／０〜０／１００のいずれであってもよいが、高い融点を得るにはＬ−乳酸あるいはＤ−乳酸いずれかの単位を９０モル％以上、さらに高い融点を得るにはＬ−乳酸あるいはＤ−乳酸いずれかの単位を９５モル％以上含むことが好ましい。
乳酸コポリマーは、乳酸モノマーまたはラクチドと共重合可能な他の成分とが共重合されたものである。このような他の成分としては、２個以上のエステル結合形成性の官能基を持つものが挙げられる。
具体的には、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸、芳香族多価アルコール、脂肪族多価アルコール、エーテルグリコール等の多価アルコール、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ吉草酸、５−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
ポリ乳酸は、従来公知の方法で合成することができる。具体的には、乳酸からの直接重合、または乳酸環状二量体ラクチドの開環重合によって合成することができる。開環重合では、より高分子量のものを得ることができる。
直接重合を行なう場合、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、ＤＬ−乳酸、またはこれらの混合物のいずれの乳酸を用いても良い。また、開環重合を行なう場合においても、Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチド、ＤＬ−ラクチド、メソ−ラクチドまたはこれらの混合物のいずれのラクチドを用いても良い。
この重合反応に用いる触媒は特に限定されるものではないが、公知の乳酸重合用触媒を用いることができる。触媒の使用量は、一般にラクチド１００重量部に対して０．００１〜５重量部程度である。
重合反応は、上記触媒の存在下、触媒種によっても異なるが通常１００〜２００℃の温度で行うことができる。
本発明のポリ乳酸から作られた成形品は、０．１５重量％以下のラクチドを含有しているポリ乳酸であることが肝要であり、特に、０．１３重量％以下が好ましい。
ラクチドの含有量が０．１５％を超えるポリ乳酸の場合、得られる成形品の透明性は不充分である。
このようなポリ乳酸を製造する方法は、重合されペレット状に成型されたポリ乳酸を温水に浸漬させる方法などがある。以下にその一例を示す。
ペレットの形状としては、粉砕状、角形チップ状、円柱状、マーブル状などの形状に特定の必要はないが、円柱状かマーブル状が好ましい。ペレットの大きさに関しては特に指定は無いが、ペレットの袋詰めなど製造工程におけるハンドリングおよび二次成形の際のハンドリングを考慮すると、形状に関わらず、ペレット１００個当たり０．１〜１０ｇ好ましくは１〜５ｇである。
このようにして得られたポリ乳酸のペレットを温水に浸漬させる。その際、低分子量物質を効率よく除去するためにペレットを攪拌したり温水を対流させることが好ましい。また、浴比は特に限定されないが、ペレットが温水に充分に浸漬する必要がある。効率的に低分子量物質を除去するためにはポリ乳酸ペレットを重量で２倍以上の温水で浸漬することが好ましい。
浸漬時間が極端に長い場合、または、温水温度が極端に高い場合、ペレットの加水分解が進み樹脂の粘度が下がり、次工程で得られる成形品が脆くなる恐れがある。
温水に浸漬した後所定の時間に達したらすぐに脱水等をして冷却することが好ましい。
ポリ乳酸のペレットの相対粘度は、フェノールとテトラクロロエタンの混合溶剤（フェノール／テトラクロロエタンの重量比６／４）に１０ｇ／ｌ溶解させて、測定温度が２０℃の時に２．５〜３．７が好ましい。
相対粘度が２．５未満のポリ乳酸を使用して成形品を製造した場合、成形品は脆くなり、実用上耐えられない。また、３．７を超える場合、溶融粘度が高く、成形性が不良になる。また、温度を上げれば溶融粘度は下がるが、ポリ乳酸の熱分解に起因する低分子物質が生成され、得られた成形品の透明性は不良となる。
本発明の成形品とは具体的には、電気・電子機器に使用される筐体で特に内部構造を見せる透明な筐体、卵パック等のシートの熱成形品、シートカット板に罫線を付与して折り曲げて作った容器、液体を保存する容器、同時若しくは逐次の一軸若しくは二軸で延伸されたフィルム等を挙げることが出来る。
これらの成形品の製造方法は、射出成形、押出成形、ブロー成形、延伸フィルム成形のうちのいずれかの成形加工により成形されてなることが好ましい。
評価方法は以下に従った。
１．ラクチドの含有量 ガスクロマトグラフ（スプリットレス法）による。
ＧＣ装置：島津製作所製 ＧＣ−１４Ａ、検出器：ＦＩＤ、キャピラリーカラム：ＤＢ−１７、キャリアガス：Ｈｅ、カラム温度：１１０℃（１ｍｉｎ）―１０℃／ｍｉｎ―２８０℃（２ｍｉｎ）、ＩＮＪ温度：２２０℃、ＤＥＴ温度：３００℃
２．相対粘度 フェノールとテトラクロロエタンの混合溶剤（フェノール／テトラクロロエタンの重量比６／４）に１０ｇ／ｌ溶解させて、２０℃で測定。
３．透明性 射出成形で４ｍｍ厚みの成形品を作製し、日本電色社製濁度計３００Ａを用いて濁度を評価した。
１．ラクチドの含有量 ガスクロマトグラフ（スプリットレス法）による。
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３．透明性 射出成形で４ｍｍ厚みの成形品を作製し、日本電色社製濁度計３００Ａを用いて濁度を評価した。
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。
実験例１〜７、比較例１
１０Ｌの丸底フラスコに表１に示す温度の水を４Ｌ入れ、開環重合で得られたポリ乳酸のペレット（ペレット１００個当たり、２．２ｇ）２ｋｇ加えて浸漬させた。ヒーターで表に示す温度と時間を維持して処理した。処理後、ペレットを濾別した後冷水で急冷し、真空乾燥機で１００℃、２４時間乾燥した。得られたペレットの相対粘度及びラクチドの含有量を測定した。さらに、住友重機械社製射出成形機で４ｍｍ厚みの射出成形品を作製し、濁度を評価した。その結果も表１に示した。
１０Ｌの丸底フラスコに表１に示す温度の水を４Ｌ入れ、開環重合で得られたポリ乳酸のペレット（ペレット１００個当たり、２．２ｇ）２ｋｇ加えて浸漬させた。ヒーターで表に示す温度と時間を維持して処理した。処理後、ペレットを濾別した後冷水で急冷し、真空乾燥機で１００℃、２４時間乾燥した。得られたペレットの相対粘度及びラクチドの含有量を測定した。さらに、住友重機械社製射出成形機で４ｍｍ厚みの射出成形品を作製し、濁度を評価した。その結果も表１に示した。
比較例３
実施例１で使用したペレットを温水で処理することなく実施例１と同様の条件で真空乾燥した。得られたペレットを実施例１と同様に相対粘度及びラクチドの含有量を測定した。
さらに、射出成形品を作製し、濁度を評価した。その結果も表１に示した。
実施例１で使用したペレットを温水で処理することなく実施例１と同様の条件で真空乾燥した。得られたペレットを実施例１と同様に相対粘度及びラクチドの含有量を測定した。
さらに、射出成形品を作製し、濁度を評価した。その結果も表１に示した。
比較例２
ポリ乳酸樹脂のペレット（カーギルダウ社製 相対粘度）を表１に示す処理条件で温水処理し、実施例１と同様の条件で真空乾燥した。得られたペレットを実施例１と同様に相対粘度及びラクチドの含有量を測定した。
さらに、射出成形品を作製し、濁度を評価した。その結果も表１に示した。
ポリ乳酸樹脂のペレット（カーギルダウ社製 相対粘度）を表１に示す処理条件で温水処理し、実施例１と同様の条件で真空乾燥した。得られたペレットを実施例１と同様に相対粘度及びラクチドの含有量を測定した。
さらに、射出成形品を作製し、濁度を評価した。その結果も表１に示した。
実施例８
実施例２で使用したペレットを東洋精機製作所社製ラボプラストミルで厚み０．３ｍｍの未延伸シートを作製し、濁度を評価した。その結果、２１．５％であった。
実施例２で使用したペレットを東洋精機製作所社製ラボプラストミルで厚み０．３ｍｍの未延伸シートを作製し、濁度を評価した。その結果、２１．５％であった。
比較例４
比較例３で使用したペレットを実施例８と同様に厚み０．３ｍｍの未延伸シートを作製し、濁度を評価した。その結果、３１．２％であった。
比較例３で使用したペレットを実施例８と同様に厚み０．３ｍｍの未延伸シートを作製し、濁度を評価した。その結果、３１．２％であった。
実施例９
実施例８で作製した未延伸シートを東洋精機製作所社製二軸延伸装置で同時二軸延伸を行い、厚み７５μｍ延伸フィルムを作製し、濁度を評価した。その結果、３．６％であった。
実施例８で作製した未延伸シートを東洋精機製作所社製二軸延伸装置で同時二軸延伸を行い、厚み７５μｍ延伸フィルムを作製し、濁度を評価した。その結果、３．６％であった。
比較例５
比較例４で作製した未延伸シートを実施例９と同様に厚み７５μｍ延伸フィルムを作製し、濁度を評価した。その結果、７．６％であった。
比較例４で作製した未延伸シートを実施例９と同様に厚み７５μｍ延伸フィルムを作製し、濁度を評価した。その結果、７．６％であった。
実施例１０
実施例２で使用したペレットを日本製鋼所社製ダイレクトブロー成形機で厚み１．０ｍｍの容器を作製し、濁度を評価した。その結果、１６．２％であった。
実施例２で使用したペレットを日本製鋼所社製ダイレクトブロー成形機で厚み１．０ｍｍの容器を作製し、濁度を評価した。その結果、１６．２％であった。
比較例６
比較例３で使用したペレットを実施例２と同様に厚み１．０ｍｍの容器を作製し、濁度を評価した。その結果、２３．１％であった。
比較例３で使用したペレットを実施例２と同様に厚み１．０ｍｍの容器を作製し、濁度を評価した。その結果、２３．１％であった。
本発明の製造方法で得られるポリ乳酸を用いた成形品は、透明性が優れており、包装容器に適している。
Claims (2)
- ポリ乳酸ペレットを７５℃以上９８℃以下の温水に０．５時間以上５時間以下の時間浸漬することで得られる、フェノールとテトラクロロエタンの混合溶剤（フェノール／テトラクロロエタンの重量比６／４）に１０ｇ／ｌ溶解させて、測定温度が２０℃の時の相対粘度が２．５〜３．７であり、ラクチドの含有率が０．１５重量％以下であるポリ乳酸を得るラクチド含有量が少ないポリ乳酸の製造方法。
- 温水が９０℃以上９８℃以下である請求項１記載のラクチド含有量が少ないポリ乳酸の製造方法。
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