JP4540321B2 - グリコール酸共重合体及びその製造方法 - Google Patents
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- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
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しかしながら、グリコール酸単位を多く含有するポリグリコール酸及びその共重合体は、融点が高いため、2つの問題、具体的には、高い温度で成形加工する必要があること、更に、融点と分解温度との差が小さくなること、等の問題により、溶融成形加工時の着色が著しい場合や耐熱エージング性が悪い、或いは、熱分解生成物が生じる等、熱安定性が問題となっていた。
末端官能基を特定の化合物で反応させて熱安定性を向上させる方法(例えば、特許文献1参照)等が検討されている。この方法は、グリコール酸重合体の溶融成形加工時の解重合を抑制するには効果的ではあるが、溶融成形加工時の着色抑制に対する効果は未だ十分とはいえなかった。
一般に、共重合を行うことで融点を低め、これによって上記の問題を解決する手段は通常用いられる手段であり、グリコール酸重合体においても、種々の共重合体に関する検討がなされている。
しかしながら、上記の開環重合法により得られる、例えば、グリコリド−ラクチド共重合体等のグリコール酸共重合体は、共重合単位である乳酸単位が樹脂の1次構造中にブロック的に導入される傾向がある。そのため、共重合化合物単位の含有率が少ない場合には、十分に融点を低下させる効果が得られず、該共重合体を溶融成形加工時する際の着色を改善する効果が未だ不十分であった。
その他、開環重合重合法によるグリコール酸共重合体の製造法として、グリコリドとε−カプロラクトン、トリメチレンカーボネート、p−ジオキサノン、グリコール酸とリンゴ酸エステル類との環状2量体エステル等の共重合化合物とを共重合する方法が提案されている(特許文献3、4、5、6参照)。
一方、別の重合法として、主としてグリコール酸及び/又はその誘導体を重縮合させる方法がある。重縮合法は、開環重合法に比べて、製造工程数が少なく工業的に有利である。更に、得られるグリコール酸共重合体としては、共重合化合物単位を樹脂1次構造中にランダムに導入することが可能で、少量の共重合化合物単位の導入により大きく融点を低下させる等、樹脂特性を改善する効果が大きい。このため、これまでに種々の検討がなされ、この重合方法によって製造されるグリコール酸共重合体が開示されている。
例えば、特許文献8には、ヒドロキシカルボン酸単位と脂肪族ジカルボン酸単位、更に、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロック共重合体単位とからなる重量平均分子量が5万から100万の共重合体が提案されている。また、特許文献9には脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位と脂肪族ジオール単位と脂肪族ジカルボン酸単位とからなる数平均分子量が1万から10万の脂肪族ポリエステル共重合体が提案されている。前記の特許文献8及び9には、いずれもヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を用いた場合の共重合体が例示され、繊維やシート等へ成形加工した例が示されているが、グリコール酸を多く含む共重合体の場合には、共重合体の熱安定性はいずれも十分ではなく、溶融成形加工する際に著しく着色する傾向があった。
更に、ポリグリコール酸、又はグリコリドとラクチドとの共重合体[a]と、ジグリコール酸単位とジオール化合物単位とからなるポリエステル[b]とをエステル交換反応([b]の含有量は、全質量に対して2〜50質量%)して得られる共重合体(例えば、特許文献11参照)が提案されているが、グリコール酸単位を多く含む共重合体の場合には、得られる樹脂の熱安定性は低く、特に、溶融成型加工時に著しく着色する傾向があった。
例えば、特許文献12には、ヒドロキシカルボン酸又はそのオリゴマーを、無機固体酸触媒とアルカリ金属土類系化合物触媒の存在下で重縮合させることにより、重量平均分子量が5万以上のポリヒドロキシカルボン酸の製造方法が開示されている。しかし、得られるポリヒドロキシカルボン酸も淡褐色に着色しており、品質上の問題がある。該ポリヒドロキシカルボン酸の熱安定性は低く、溶融成形加工時の着色が著しいものであった。
このように、グリコール酸単位を多く含むグリコール酸共重合体において、溶融成形加工時の着色抑制に優れ、更に、得られる成形体が高い機械強度と高いガスバリアー性を有する、高分子量グリコール酸共重合体は全く知られていなかった。
そして、グリコール酸及び/又はその誘導体を原料として、溶融条件下で重縮合してグリコール酸共重合体を製造する際に、特定の分子量までの反応条件を特定の条件範囲内として重縮合を行うことにより、共重合体中に形成されるジグリコール酸単位の含有率が大幅、かつ、安定的に低減された高分子量グリコール酸共重合体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
(1) 重量平均分子量50,000以上、かつ、グリコール酸単位含有率80モル%以上95モル%未満のグリコール酸共重合体であって、下記[1]及び[2]を満たすことを特徴とするグリコール酸共重合体。
[1]グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位を5.0モル%以上20.0モル%以下含有し、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位の平均連鎖長が1.00以上1.50以下
[2]ジグリコール酸単位含有率が0又は0.10モル%以下
(3) ジグリコール酸単位含有率が0を越え、0.09モル%以下であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のグリコール酸共重合体。
(4) グリコール酸共重合体の重量平均分子量が100,000以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1つに記載のグリコール酸共重合体。
(5) グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位の平均連鎖長が1.00以上1.20以下であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1つに記載のグリコール酸共重合体。
(7) 少なくともポリオール単位を含むことを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1つに記載のグリコール酸共重合体。
(8) ポリオール単位が、炭素数3以上のジオール単位、及び1分子中に水酸基を3個以上有する炭素数4以上の化合物単位から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする(7)に記載のグリコール酸共重合体。
(9) ポリオール単位が、炭素数が5以上の化合物単位から選ばれることを特徴とする(8)に記載のグリコール酸共重合体。
(11)グリコール酸共重合体中のポリオール単位の含有率の総和が、2.0モル%未満であることを特徴とする(7)〜(10)のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体。
(12)更に、グリコール酸共重合体がポリカルボン酸単位を含み、ポリオール単位及びポリカルボン酸単位の含有率の総和が2.0モル%未満であることを特徴とする(11)に記載のグリコール酸共重合体。
(13)
ポリオール単位及びポリカルボン酸単位の含有率の総和が0.02モル%を超え2.0モル%未満、かつ、ポリオール単位の含有率が0.02モル%以上2.0モル%未満であることを特徴とする(12)に記載のグリコール酸共重合体。
(15)グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物とを出発原料として、重縮合して得られることを特徴とする(1)〜(14)のいずれか1つに記載のグリコール酸共重合体。
酸共重合体の製造方法。
(A)原料を20℃以上160℃以下の範囲の反応温度で重縮合反応を行わせることによって、重量平均分子量700以上5,000以下のグリコール酸共重合体を製造する工程
[工程(A)]。
(B)[工程(A)]に引き続き、反応温度を100分以内に190℃まで昇温する工程
[工程(B)]。
(C)[工程(B)]に引き続き、190℃以上300℃以下の範囲の反応温度で重縮合反応を行わせて、重量平均分子量10,000以上のグリコール酸共重合体を製造する際に、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に達するまでの重量平均分子量の増加量が、1時間あたり1,000以上となる条件下で重縮合反応を行わせる工程[工程(C)]。
(18)グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と、必要に応じて、ポリオール、ポリカルボン酸及び/又はその誘導体を含む原料を用いて、重縮合によりグリコール酸共重合体を製造するに際して、下記数式(1)、(2)及び(3)を満足する原料を用いることを特徴とする(16)に記載のグリコール酸共重合体の製造方法。
(23)(1)〜(15)のいずれか1つに記載のグリコール酸共重合体から得られる成形体。
本発明において、グリコール酸共重合体の重量平均分子量(Mw)は、80mMのトリフルオロ酢酸ナトリウムを溶解したヘキサフルオロイソプロパノールを溶離液とする、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析法により算出される値のことをいう。具体的には、分子量既知の単分散ポリメタクリル酸メチル及びメタクリル酸メチルモノマーを標準物質とし、RI検出による溶出時間から求めた検量線を予め作成し、グリコール酸共重合体の溶出時間から重量平均分子量(Mw)を算出することによって得られる値である。
本発明のグリコール酸共重合体は、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位を5.0モル%以上20.0モル%以下含有し、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位の平均連鎖長が1.00以上1.50以下、好ましくは1.00以上1.20以下、より好ましくは1.00以上1.10以下、更に好ましくは1.00以上1.07、最も好ましくは1.00以上1.05以下である。
平均連鎖長γが1.50を越える場合は、共重合化合物がブロック的に導入されていることを示しており、共重合によるグリコール酸共重合体の融点低下効果が不十分なために、成形加工性を悪化させ、更には、グリコール酸共重合体のガスバリアー性の低下をきたす。平均連鎖長の最小値は、通常、1.00である。
グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位の平均連鎖長とは、ヘキサフルオロイソプロパノールを溶媒とし、核オーバハウザー効果を消去したプロトン完全デカップルの条件における13C−NMR測定法により得られるカルボニル基のスペクトルパターンから算出される積分値を元に、計算により求めたグリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位の平均連鎖長(以下、γ、と標記する)の値のことをいう。
グリコール酸共重合体に共重合されるグリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位としては、グリコール酸単位以外の脂肪族モノヒドロキシカルボン酸単位、脂肪族多価ヒドロキシモノカルボン酸単位、脂肪族モノヒドロキシ多価カルボン酸単位、脂肪族多価ヒドロキシ多価カルボン酸単位、芳香族モノヒドロキシモノカルボン酸単位、芳香族多価ヒドロキシモノカルボン酸単位、芳香族モノヒドロキシ多価カルボン酸単位、芳香族多価ヒドロキシ多価カルボン酸単位、及びヘテロ原子を含むヒドロキシカルボン酸単位からなる郡より選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。
これらの内、吸水率の増加を抑制し、加水分解速度が低減される、又は延伸性等の加工性に優れ、柔軟性を有する成形体が得られることから、好ましくはモノヒドロキシモノカルボン酸単位が用いられ、より好ましくは、脂肪族モノヒドロキシモノカルボン酸単位、より好ましくは、乳酸単位、3−ヒドロキシブチリックアシッド単位、4−ヒドロキシブチリックアシッド単位、3−ヒドロキシバレリックアシッド単位、6−ヒドロキシヘキサノイックアシッド単位、12−ヒドロキシステアリックアシッド単位、16−ヒドロキシヘキサデカノイックアシッド単位、又はこれらの混合単位が用いられ、原料入手の容易性から、更に好ましくは、乳酸単位、6−ヒドロキシヘキサノイックアシッド単位又はこれらの混合単位が用いられ、最も好ましくは、乳酸単位が用いられる。
共重合体中のジグリコール酸単位の含有率が0.10モル%を越える場合には、成形加工時における樹脂の熱安定性又は耐熱エージング性が低下する。グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物とを出発原料として、重縮合してグリコール酸共重合体を得た場合、通常、重縮合反応過程でジグリコール酸単位が生成する。したがって、グリコール酸共重合体中のジグリコール酸単位の含有率は、通常、0を越える値である。
すなわち、粉砕後に、真空条件下、80℃で6時間乾燥したグリコール酸共重合体5gを秤量し、室温で20mlの8N-NaOH水溶液10mlにて48時間加水分解し、濃塩酸水溶液12.5mlで酸性条件とした水溶液をサンプル溶液とする。サンプル水溶液を、0.75質量%の燐酸水溶液を溶離液として、カラム温度40℃、溶離液流量1ml/分の条件下でカラム(カラム構成は、昭和電工(株)製RSpak(登録商標)KC-811を2本直列で接続したものからなる)を通し、UVディテクター(波長210nm)により検出された、対応するジグリコール酸に相当するピークの吸光度を測定し、別途作成した該当するジグリコール酸の検量線を用いて、乾燥して秤量した該樹脂に対して存在するジグリコール酸単位の含有率をモル%として算出することによって得られた値である。
本発明において、特に断らない限り、ポリカルボン酸単位にはジグリコール酸単位が、含まれていてもよい。
これらのポリオール単位の内、より好ましくは、炭素数が5以上であって、1分子中に水酸基を2又は3個有するポリオール単位、例えば、1,5−ペンタンジオール単位、1,6−ヘキサンジオール単位、1,7−ヘプタンジオール単位、1,8−オクタンジオール単位、1,9−ノナンジオール単位、1,10−デカンジオール単位、1,12−ドデカンジオール単位、1,4−シクロヘキサンジオール単位、1,2−シクロヘキサンジオール単位、1,3−シクロヘキサンジオール単位、ネオペンチルグリコール単位等の脂肪族ジオール単位、更に、トリメチロールエタン単位、トリメチロールプロパン単位等の脂肪族トリオール単位が用いられる。これらのポリオール単位の内、最も好ましくは、ネオペンチルグリコール単位が用いられる。
その他の共重合単位として用いられるジグリコール酸単位以外のポリカルボン酸単位は、カルボキシル基を2個以上含むものであり、炭素数が2〜20のジグリコール酸単位以外のポリカルボン酸単位が好ましい。グリコール酸共重合体が、(a)グリコール酸単位、(b)グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸単位、(c)ジグリコール酸単位、(e)ジグリコール酸単位以外のポリカルボン酸単位からなる場合、ジグリコール酸単位以外のポリカルボン酸単位の量としては、前記(a)、(b)、(c)、(e)の合計量に対して0を越え0.15モル%以下であることが好ましく、0を越え0.10モル%以下であることが更に好ましい。
本発明のグリコール酸共重合体としては、上記に挙げた単位構造の内、(I)グリコール酸単位、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位、、及びポリオール単位から構成されるグリコール酸共重合体、(II)グリコール酸単位、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位、ポリオール単位、及びジグリコール酸単位以外のポリカルボン酸単位から構成されるグリコール酸共重合体が好ましい。上記(I)又は(II)のグリコール酸共重合体には、更にジグリコール酸単位が含まれていてもよいが、0又は可及的に少ないことが更に好ましい。前記(I)、(II)の場合には、耐加水分解性が向上する、又は得られる成形体に柔軟性が付与される傾向がある。
本発明のグリコール酸共重合体において、前記(I)、(II)の場合におけるポリオール単位及び/又はポリカルボン酸単位の含有率は、ポリオール単位及びポリカルボン酸単位の含有率の総和が2モル%未満であることが好ましい。ポリオール単位とポリカルボン酸単位の含有率の総和が2.0モル%を越えると、グリコール酸共重合体のガスバリアー性が低下する場合がある。
また、前記(I)、(II)の場合、多価ヒドロキシモノカルボン酸単位、モノヒドロキシ多価カルボン酸単位、多価ヒドロキシ多価カルボン酸単位、ポリオール単位、ポリカルボン酸単位等の1単位構造中の水酸基及び/又はカルボキシル基の合計量が3以上の化合物単位を含むことが可能であるが、当該1単位構造中の水酸基及び/又はカルボキシル基の合計量が3以上の化合物単位の含有率の総和は、延伸性等の加工性を考慮すると、0.07モル%以下が好ましく、0.05モル%以下がより好ましく、0.03モル%以下が更に好ましく、0.02モル%以下が最も好ましい。
次に、本発明のグリコール酸共重合体の製造方法の例を説明するが、本発明の共重合体の製造法はこれに限定されるものではない。
本発明のグリコール酸共重合体は、グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体を含む、前記グリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物、とからなる原料を用いて、下記の[工程(A)、(B)及び(C)]の工程を含む重縮合によりグリコール酸共重合体を製造することができる。
(A)原料を20℃以上160℃以下の範囲の反応温度で重縮合反応を行わせることによって、重量平均分子量700以上5,000以下のグリコール酸共重合体を製造する工程[工程(A)]。
(B)[工程(A)]に引き続き、反応温度を100分以内に190℃まで昇温する工程[工程(B)]。
(C)[工程(B)]に引き続き、190℃以上300℃以下の範囲の反応温度で重縮合反応を行わせて、重量平均分子量10,000以上のグリコール酸共重合体を製造する際に、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に達するまでの重量平均分子量の増加量が、1時間あたり1,000以上となる条件下で重縮合反応を行わせる工程[工程(C)]。
本発明において、原料として用いられるグリコール酸とは、グリコール酸の単量体又はそのオリゴマーである。オリゴマーの重量平均分子量は、本発明におけるグリコール酸共重合体の重量平均分子量の測定法と同様の方法で求めた場合、700未満である。したがって、本発明においては、原料として、グリコール酸、グリコール酸オリゴマー、グリコール酸誘導体及びグリコール酸オリゴマーの誘導体から選ばれた少なくとも1種を用いることができる。
原料として用いられるグリコール酸の誘導体としては、前記のグリコール酸と、炭素数1以上10以下のアルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、オクタノール等とのエステルや、グリコール酸の環状2量体エステルであるグリコリド等が挙げられる。
本発明において原料として用いられるグリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸は、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸の単量体又はそのオリゴマーである。オリゴマーの重量平均分子量は、本発明におけるグリコール酸共重合体の重量平均分子量の測定法と同様の方法で求めた場合、700未満である。したがって、本発明においては、原料として、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸オリゴマー、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸誘導体及びグリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸オリゴマー誘導体から選ばれた少なくとも1種を用いることができる。
また、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等のラクトン類を挙げることができる。
これらは単独、又は2種以上混合して用いられる。また、単位構造内に不斉炭素原子を有し、光学異性体が存在する化合物は、そのいずれをも用いることができる。
グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸誘導体としては、上記のヒドロキシカルボン酸と炭素数1以上10以下の単官能性アルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール等とのエステル等や、例えばラクチド等のグリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸類の環状2量体エステル類や、グリコール酸とグリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸類とからなる環状2量体エステル類、等が挙げられる。これらは単独、又は2種以上を混合して用いられる。
このようなポリオールとしては、水酸基を2個以上含む化合物が挙げられ、炭素数2〜20のポリオールが好ましい。このようなポリオールとして、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−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、1,12−ドデカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオール、ビスフェノールA、カテコール、レソルシノール、1,2−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノール等の芳香族ジオール、更に、ヘテロ原子を含むジオール、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等が、更に、グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ブタン−1,2,3−トリオール等の脂肪族トリオール、1,2,4−ベンゼントリオール、1,3,5−ベンゼントリオール等の芳香族トリオール、澱粉、グルコース、セルロース、ヘミセルロース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトース、キシリトール、アラビニトール、マンニトール、ガラクチトール、ペンタエリスリトール、キチン、キトサン、デキストリン、デキストラン、カルボキシメチルセルロース、アミロペクチン、グリコーゲン等の糖類が挙げられる。
これらの内、重縮合中の副反応を抑制する、又は得られる共重合体の溶融成形時の熱分解性、又は耐熱エージング性を考慮すると、ポリオールとしては、炭素数3以上のジオール、例えば、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−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、1,12−ドデカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオール、ビスフェノールA、カテコール、レソルシノール、1,2−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノール等の芳香族ジオールが、より好ましく用いられる。
一方、1分子中に水酸基を3個以上有するポリオールは、共重合体の溶融張力を高めるために用いられるが、その効果を安定して発現させるためには、炭素数4以上の化合物、例えば、1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ブタン−1,2,3−トリオール等の脂肪族トリオール、1,2,4−ベンゼントリオール、1,3,5−ベンゼントリオール等の芳香族トリオール、グルコース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトース、キシリトール、アラビニトール、マンニトール、ガラクチトール、ペンタエリスリトール等の糖類が、より好ましく用いられる。
これらの内、特に好ましくは、ネオペンチルグリコールが用いられる。
これらのポリカルボン酸の内、より好ましくは、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、コハク酸、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、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸及び/又はその誘導体、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸及び/又はその誘導体、プロパントリカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,3,6−ヘキサントリカルボン酸等の脂肪族トリカルボン酸及び/又はその誘導体、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸等の芳香族トリカルボン酸及び/又はその誘導体が用いられる。
その他、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、アミノ酸、多価アミン、ラクタム等を共重合成分として用いることができる。
多価アミンとしては、炭素数0〜20の多価アミンが好ましい。アミンとして、例えば、モノメチレンジアミン、ジメチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等が挙げられる。
グリコール酸及び/又はその誘導体、並びにグリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物の形態については限定はなく、水溶液等の溶液状、結晶状、液状の性状のもの等を用いることができる。これらの化合物の溶液を用いる場合、化合物の濃度は限定されないが、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、最も好ましくは60質量%以上である。
ここで、本発明のグリコール酸共重合体の製造方法の[工程(A)]において用いる原料の「化合物単位」及び「換算モル比」について説明する。
グリコール酸及び/又はその誘導体の場合、グリコール酸及び/又はその誘導体中に含まれるグリコール酸単位とは、グリコール酸及び/又はその誘導体中における化学式(2)で示される単位構造のことを表す。
換算モル比の算出の際に使用する、個別に算出して得られた原料化合物の単位構造のモル数の総和には、これらの単官能性アルコール類、単官能性カルボン酸類等の単官能性化合物の含有率は含めない。すなわち、原料として、例えば、炭素数1〜10の単官能性アルコール類や、単官能性カルボン酸類とのエステルを用いた場合に、アルコール類やカルボン酸類等が、加水分解等により遊離し、原料中に存在することがあるが、そのような単官能性アルコール類及び単官能性カルボン酸類は、換算モル比の算出の際には考慮しない。
グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体を含む、前記グリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物、とからなる原料を、溶融条件下で重縮合してグリコール酸共重合体を製造する場合、その重縮合初期に化学式(1)で示される副反応によってジグリコール酸単位が形成されるため、原料中のジグリコール酸単位の換算モル比は小さい程好ましい。
原料の組成は、重縮合後に本発明の範囲のグリコール酸共重合体組成となるように適宜決定されるが、好ましい組成範囲としては、グリコール酸及び/又はその誘導体のグリコール酸単位の換算モル比、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体のグリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸単位の換算モル比、必要に応じてグリコール酸及び/又はその誘導体とグリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と共に、共重合化合物として用いるポリオール単位の換算モル比及びポリカルボン酸単位の換算モル比が、下記数式(1)、(2)及び(3)を満足する範囲が例示できる。
重縮合に際して、触媒を加えずに実施することができるが、重縮合速度を高める為に、必要に応じて触媒を用いることができる。
これらの触媒種は、例えば、原料モノマー又は水溶液を含むモノマー溶液に添加したり、重縮合物を得た後に添加して使用されるが、この他にも、必要に応じて、水及び/又はヒドロキシカルボン酸存在下で加水分解した後に、原料モノマーや、重縮合物に対して添加して使用してもよい。
触媒の使用量は、好ましくは、原料として用いたモノマー1g当たり、金属原子として1×10−10モル以上1×10−2モル以下の範囲である。原料として用いたモノマー1g当たりに使用する触媒量が、金属原子として1×10−10モル未満の場合には、重縮合速度を高める効果が充分に発揮されず、1×10−2モルを越える場合には、樹脂の着色等の副反応が著しく増大する傾向がある。
重縮合中の熱劣化による着色を抑えるために、着色防止剤を添加して重縮合反応を行ってもよい。着色防止剤は、そのままで、又は適当な液体に溶解又は混合して反応系に添加することができる。着色防止剤の添加時期の制限はなく、原料モノマーの濃縮又は縮合過程から、実質的に重縮合反応が完結するまでの間であれば、いずれの時期に反応系に添加してもよい。添加は一括でも分割でもよい。
次に、本発明のグリコール酸共重合体を製造する際の、[工程(A)、(B)及び(C)]について、説明する。
[工程(A)]では、グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体を含む、前記グリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物、とからなる原料を用い、20℃以上160℃以下、好ましくは50℃以上160℃以下、より好ましくは80℃以上160℃以下の範囲の温度で重縮合反応して重量平均分子量700以上5,000以下、好ましくは1,000以上4,000以下、より好ましくは1,200以上3,000以下のグリコール酸共重合体を製造する。
[工程(A)]で得られるグリコール酸共重合体の重量平均分子量が700未満の場合には、引き続いて行われる高い反応温度における重縮合条件下において、ジグリコール酸単位の形成量を抑制するには不十分である。本工程で得られるグリコール酸共重合体の重量平均分子量が5,000を越える場合には、グリコール酸共重合体の組成、共重合化合物の種類及び分子量によっても異なるが、グリコール酸共重合体が析出しやすくなるため、溶融状態での重縮合の継続が困難となる。
[工程(A)]の反応は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等から選ばれる1種又は2種以上の不活性ガス雰囲気下及び/又は減圧下で行うことが好ましい。減圧条件下で反応を実施する場合、グリコール酸共重合体の組成、共重合化合物の種類、反応温度によっても異なるが、圧力は、通常、1.3Pa以上1.014×105Pa以下の範囲である。この際、常圧下、常圧下において不活性ガスを流通させる方法、減圧下、減圧下において不活性ガスを流通させる方法やこれらの組み合わせ、更には、反応温度及び/又は操作圧力を多段階に調節しながら重縮合させる方法が好ましい。反応は、反応器を一器又は複数器を組み合わせて行うこともできる。
[工程(B)]においては、[工程(A)]で得られた重量平均分子量700以上5,000以下のグリコール酸共重合体を、[工程(A)]の反応温度から、引き続いて、100分以内、好ましくは80分以内、より好ましくは60分以内に、190℃まで昇温する。昇温時間のは限定されないが、好ましくは0.1秒以上、より好ましくは1分以上である。
[工程(B)]において、[工程(A)]終了後、すなわち、[工程(B)]開始後から反応温度が190℃となるまで昇温する際の、グリコール酸共重合体の重量平均分子量の増加速度が、1時間当たりの平均値に換算して300以上であることが好ましい。前記重量平均分子量の増加速度は、ジグリコール酸単位の形成を抑制する上で高ければ高いほど好ましい。
[工程(C)]は、[工程(B)]を経たグリコール酸共重合体を190℃以上300℃以下の温度に加熱して、グリコール酸共重合体の分子量を上げる工程である。反応温度が190℃以上となった後から、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000以上となるまでの重量平均分子量の増加量は、1時間あたり1,000以上であり、好ましくは2,000以上、より好ましくは3,000以上である。反応温度は、250℃以下が好ましく、230℃以下がより好ましい。
反応温度が190℃となった後、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000となるまでの1時間当たりの重量平均分子量の増加量(以下、M、と略記する場合がある)とは、反応温度が190℃となった時点を時間の基準とし、反応温度が190℃となった時点での重量平均分子量をMw1、重量平均分子量が10,000までに要した時間をT1(時間)とすると、数式(10)で示される値のことをいう。
[工程(C)]において、重量平均分子量が10,000となるまでの重量平均分子量の増加量が1時間あたり1,000以上であれば、反応温度が190℃以上300℃以下の範囲において、一定である必要はなく、徐々に昇温しても、徐々に降温しても、これらの組み合わせてもよい。
反応は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等から選ばれる1種又は2種以上の不活性ガス流通下及び/又は減圧条件下にて実施することができる。重縮合反応速度を大きくするために、減圧状態で反応を実施することが好ましい。減圧条件下で反応を実施する場合、グリコール酸共重合体の組成、共重合化合物の種類、反応温度、触媒の有無、触媒の種類によっても異なるが、通常、1.3Pa以上1.3×103Pa以下、好ましくは1.3×10Pa以上9.3×102Pa以下、より好ましくは、6.5×10Pa以上6.7×102Pa以下の範囲の圧力で反応を行わせる。この際、減圧下、減圧において不活性ガスを流通させる方法、本工程における反応温度、反応圧力等の操作条件を、前記の温度及び1時間当たりの重量平均分子量の増加量が本発明の範囲を満たす範囲内で変化させてもよい。
一方、反応時の溶融状態にあるグリコール酸共重合体の撹拌状態は、撹拌状態が向上すればする程、反応系内からの縮合水の留出が容易となり、重縮合反応を速やかに進行させることが可能となるため好ましい。
[工程(C)]において、重縮合反応に要する時間は、少なくともグリコール酸共重合体の重量平均分子量の増加量が、1時間あたり1,000以上となる条件で、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000となる時間であれば限定されない。例えば、反応時間は、好ましくは10分以上9時間以内、より好ましくは30分以上4.5時間以内、最も好ましくは45分以上3.5時間以内である。
重縮合反応を継続する際の反応時間は任意であり、所望のグリコール酸共重合体の組成、共重合化合物の種類、目的とするグリコール酸共重合体の分子量、使用する重縮合器の形式、反応条件によっても異なる。反応時間は、好ましくは1分以上200時間以下、より好ましくは10分以上150時間以下、更に好ましくは1時間以上120時間以下、最も好ましくは1.5時間以上100時間以下である。
反応は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス、低級飽和炭化水素等の不活性ガス流通下及び/又は減圧条件下にて実施することができる。重縮合反応速度を大きくするために、減圧状態で反応を実施することが好ましい。減圧条件下で反応を実施する場合、グリコール酸共重合体の組成、共重合化合物の種類、反応温度、触媒の有無、触媒の種類によっても異なるが、通常、1.3Pa以上1.3×103Pa以下、好ましくは1.3×10Pa以上9.3×102Pa以下、より好ましくは、6.5×10Pa以上6.7×102Pa以下の範囲の圧力で反応を行わせる。
更に、本発明において、[工程(C)]終了後、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の2官能性以上のイソシアネート基やエポキシ基を有する化合物を、溶融状態にあるグリコール酸共重合体に添加することも可能である。これらの化合物をグリコール酸共重合体へ添加する場合は、通常、0.05〜5質量%である。
これらの[工程(A)、(B)、(C)]の反応、及び[工程(C)]に引き続いて実施される重縮合反応は、同一の反応器で実施してもよく、異なった反応器で実施してもよい。また、回分式及び/又は連続式の反応様式で行うことができる。
邪魔板の形状、設置方法等には限定はないが、例えば、化学装置9月号、p13(1981年)に記載の邪魔板の形状及び設置方法などを用いることができる。
撹拌翼の具体例としては、化学工学便覧第5版第5刷、p887〜919(平成7年11月15日発行、丸善株式会社発行)に記載のプロペラ翼、角度付き平羽根、平羽根、ピッチ付き平羽根、平羽根ディスクタービン翼、湾曲羽根、ファウドラー型翼、ブルマージン型翼、マックスブレンド翼、ヘリカルスクリュウ翼、ヘリカルリボン翼、アンカー翼、スクリュウアンカー翼、パドル翼、らせん翼等の他、化学装置9月号、p11〜17(1981年)に記載のダブルリボン翼、神鋼パンテック(株)社製商品名ログボーンが挙げられる。
表面更新型二軸混練反応器の具体例としては、三菱重工(株)社製横型二軸高粘度反応機(HVR)(商標)、同社製セルフクリーニング式リアクタ(SCR)(商標)、同社製新型セルフクリーニング式リアクタ(N−SCR)(商標)、(株)日立製作所製日立めがね翼式高粘度液処理機(商標)、同社製 格子翼重合機(商標)、住友重機械(株)製BIVOLAK(横型二軸反応装置)(商標)、栗本鉄工所(株)製KRCニーダ(商標)等が挙げられる。
本発明の[工程(C)]の後に、引き続いて溶融重縮合反応を実施する場合、溶融状態のグリコール酸共重合体に不活性ガスを吸収させた後、減圧下で重縮合させることは、更に好ましい方法である。この場合は、不活性ガスを吸収させずに重縮合した場合に比べて、溶融状態のグリコール酸共重合体に激しい発泡現象が生じ、この現象によって溶融状態のグリコール酸共重合体の内部及び表面における撹拌状態が向上するため、高い重縮合速度でグリコール酸共重合体を得ることができる。
[工程(A)〜(C)]、又は[工程(C)]に引き続いて溶融重縮合反応を実施して得られたグリコール酸共重合体を造粒することができる。
グリコール酸共重合体を造粒する方法には制限はないが、例えば、溶融状態のグリコール酸共重合体を、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス又は炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素等の不活性ガスや、空気等のガスから選ばれる1種又は2種以上のガス中で不活性ガス中で固化させることにより塊状物又はストランドとし、これを、粉砕又は裁断して粒子状、ペレット状等にする方法、水等の液体と接触させることにより、粒子状、ペレット状等にする方法、水等の液体と接触させることにより塊状物とし、この塊状物を粉砕して粒子状にする方法、溶融状態のグリコール酸共重合体を押出機に移してペレット化する方法等が挙げられる。溶融状態のグリコール酸共重合体を水等の液体と接触させる方法は、何ら限定されるものではなく、例えば、溶融状態のグリコール酸共重合体を水に滴下して固化させることにより、球状のペレットが得られる。
グリコール酸共重合体の粒子径は制限されない。一般的には、固体状のポリマーの粒子径は小さいほど表面積が増大するため、重合反応面では有利であるが、取り扱い性が低下するため、通常、10μm以上20mm以下、好ましくは、0.1mm以上10mm以下である。
造粒を、水等の液体と接触させることにより行う場合には、引き続いて、公知の方法により乾燥を行ってもよい。
良好な結晶性を与えるためには、固相重合を行う際に、グリコール酸単位の含有率は82モル%以上であることが好ましく、83モル%以上がより好ましく、85モル%以上が最も好ましい。
結晶化処理する際の温度は、グリコール酸共重合体の共重合化合物の種類、組成比等により異なるが、グリコール酸共重合体のガラス転移温度以上、かつ、220℃以下の範囲である。この結晶化処理は、多段階に分けて実施することもできる。グリコール酸共重合体の結晶化処理に要する時間は任意である。一般的には、0.5分以上10時間以下、好ましくは、1分以上8時間以下、より好ましくは、5分以上6時間以下である。結晶化処理は、回分式及び/又は連続式の反応様式で行うことができる。また、多段階に分けて実施することもできる。
固相重合に供する際の結晶化グリコール酸共重合体の重量平均分子量は、本発明の特徴を発現させる上から、10,000以上、500,000以下であり、十分な機械強度を有する高分子量グリコール酸共重合体を、安定的に、大きな重合速度で生産するためには、結晶化グリコール酸共重合体の重量平均分子量は、25,000以上300,000以下が好ましく、30,000以上200,000以下がより好ましく、40,000以上150,000以下が最も好ましい。重量平均分子量が500,000を越える場合には、グリコール酸共重合体を製造するための溶融状態における重縮合時間が増加し、グリコール酸共重合体の着色を招く場合がある。
固相重合反応を減圧下で行う場合、反応系内の減圧度は、実質的に固相重合反応の進行を維持して、充分に高い重量平均分子量を有するグリコール酸共重合体が得られればよい。重合速度及び到達重量平均分子量の観点から、好ましい減圧度は13.3Pa以上1.33×103Paの範囲である。加圧下で固相重合反応を行う場合、反応系内の圧力は、実質的に固相重合反応の進行を維持して、充分に高い重量平均分子量を有するグリコール酸共重合体が得られる範囲内であればよい。例えば、加圧下で反応を行う際の圧力は、常圧を越え1MPa以下の範囲であることが好ましく、常圧を越え0.5MPa以下の範囲であることがより好ましい。
固相重合反応中、分子量の増加やアニール効果により結晶化グリコール酸共重合体の融点が上昇する場合、その時点における結晶化グリコール酸共重合体の融点の範囲まで反応温度を上げて固相重合反応を実施することも可能である。
固相重合を行う反応装置の限定はなく、公知の乾燥器、例えば、化学工学便覧第5版第5刷、p673〜691(平成7年11月15日発行、丸善株式会社発行)に記載の並行流バンド、トンネル乾燥器、通気バンド乾燥器、噴出流乾燥器、通気竪型(移動層)乾燥器、円筒及び溝型撹拌乾燥器、ねっか乾燥器、円盤乾燥器、回転乾燥器、通気回転乾燥器、流動層乾燥器、円錐回転型乾燥器、噴霧乾燥器、気流乾燥器、多円筒乾燥器、又は他にホッパー型の乾燥器等挙げられる。
本発明の[工程(A)、(B)、(C)]からなる一連の重縮合工程と、その後に引き続いて実施することが可能な溶融重縮合、及び固相重合は、連続的に行ってもよいし、分割して行ってもよい。
本発明で得られるグリコール酸共重合体は、必要に応じ、重縮合反応後に無水酢酸等の酸無水物、エポキシ化合物等と反応させて、末端変成を行うことも可能である。
本発明に用いられる重縮合器の材質には制限はなく、通常、ガラス、ステンレススチール、カーボンスチール、ニッケル、ハステロイ、チタン、クロム、ジルコニウム、その他合金や耐熱性の高いポリマー材料等から耐食性等を考慮して選択される。重縮合器の表面は、メッキ、ライニング、不動態処理、酸洗浄、アルカリ洗浄等、必要に応じて種々の処理がされていてもよい。
本発明によって得られるグリコール酸共重合体は、ガスバリアー性が高く、実用的な機械的強度を有する上に、グリコール酸共重合体の欠点であった樹脂の熱安定性、又は耐熱エージング性が改良されているため、溶融させて成形体に加工した後、又は必要に応じて成形後に熱処理を施した際にも、透明性や白度に優れた成形体を得ることができる。
前記の方法により、ペレット、フィルム又はシート、多層フィルム又はシート、射出成形物、発泡体、中空容器、多層中空容器、繊維等の各種成形体を製造することが可能である。これらの内、種々の成形体に加工できるペレットの他、フィルム又はシート、多層フィルム又はシート、中空容器又は多層中空容器がガスバリアー性や生分解性、透明性等の特徴を最大限に活用できるため好ましい。また、発泡体も、前記の特徴の他に耐熱エージング性の特徴を合わせて発現可能であることから好ましい。更に、特殊な例としては、肥料に配合して、遅効性の肥料等、各種配合剤や、農業や園芸向け肥料用のカプセル等としても使用することができる。
本発明のグリコール酸共重合体と混合、又は配合される他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン及びその共重合体、エチレングリコールとコハク酸及び/又はアジピン酸との重合体、ブタンジオールとコハク酸及び/又はアジピン酸との共重合体、シュウ酸エチレンの重合体又は共重合体、ポリ2−ヒドロキシブタン酸、ポリ3−ヒドロキシブタン酸、ポリ4−ヒドロキシブタン酸、ヒドロキシブタン酸−ヒドロキシ吉草酸共重合体、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、でん粉、ポリグルタミン酸エステル、天然ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、ABS樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明のグリコール酸共重合体と混合、又は配合される可塑剤としては、例えば、ジ(メトキシエチル)フタレート、ジオクチルフタレート、ジエチルフタレート、ベンジルブチルフタレート等のフタル酸エステル、ジエチレングリコールジベンゾエート、エチレングリコ ールジベンゾエート等の安息香酸エステル、アジピン酸オクチル、セバチン酸オクチル等の脂肪族二塩基酸エステル、アセチルクエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリエチル等の脂肪族三塩基酸エステル、リン酸ジオクチル、リン酸トリクレジル等のリン酸エステル、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油等のエポキシ系可塑剤、ポリエチレングリコールセバケート、ポリプロピレングリコールラウレート等のポリアルキレングリコールエステル等が挙げられる。これらの可塑剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
グリコール酸共重合体を含んでなる射出成形物は、食器類、箱・ケース類、びん類、台所用品、植木用ポット等の日用雑貨や、ボールペン・シャープペン・鉛筆等文房具、電化製品用各種キャビネット、電子レンジ用容器、ゴルフ用ティー等の部材等に好ましく用いることができる。
グリコール酸共重合体を含んでなる発泡体は、例えば、弁当箱、食器、コンビニエンスストアで販売されるような弁当や惣菜の容器、カップラーメンや飲料用のカップ、鮮魚・精肉・青果・豆腐・納豆・惣菜等の食料品用の容器やトレイ、又は使い捨て食品容器、緩衝材、遮光材、断熱材、防音材等として好ましく用いることができる。
繊維としては、例えば、釣り糸、漁網、不織布、縫合糸等として用いることができる。
本発明のグリコール酸共重合体の特性は、以下の方法により測定される。
(1−1)高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析装置を用い、以下の条件により、ジグリコール酸単位の含有率を求める。
具体的には、微粉砕した後に、80℃、1×102Paで6時間乾燥したグリコール酸共重合体5gを秤量し、室温で20mlの8N-NaOH水溶液10mlにて48時間加水分解し、濃塩酸水溶液12.5mlで酸性条件とした水溶液をサンプル溶液とする。
サンプル水溶液を、0.75質量%の燐酸水溶液を溶離液として、カラム温度40℃、溶離液流量1ml/分の条件下でカラム(カラム構成は、昭和電工(株)製RSpak(登録商標)KC-811を2本直列で接続したものからなる)を通し、UVディテクター(波長210nm)にて検出された、対応するジグリコール酸に相当するピークの吸光度を測定する。
ポリマー中に存在するジグリコール酸単位の含有率は、別途作成したジグリコール酸の検量線を用いて、前述の乾燥して秤量した樹脂質量に対して、存在するジグリコール酸単位の含有率を乾燥樹脂1g中のジグリコール酸の含有モル量で算出する。
80℃、1×102Paで6時間乾燥したグリコール酸共重合体30mgに対して、1mlの割合で重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール溶媒に溶解したグリコール酸共重合体の重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール溶液に、基準物質としてテトラメチルシランを極く少量添加したものを測定試料とする。この測定試料を用いて、400MHz(日本分光社製α―400)の1H−NMRの測定を積算回数500回にて行い、得られた結果を解析してジグリコール酸単位以外のモノマー単位の構成量をモル比で算出する。
上記の方法は、通常行われる計算方法であるが、以下にその計算方法を例示する。
グリコール酸共重合体(Y)が、グリコール酸単位、グリコール酸以外の単一のヒドロキシカルボン酸単位、ジグリコール酸単位、及び単一のポリオール単位から構成されるものとし、グリコール酸単位の式量をα1、グリコール酸以外の単一のヒドロキシカルボン酸単位の式量をβ1、ジグリコール酸単位の式量をγ1、単一のポリオール単位の式量をδ1とする。
グリコール酸共重合体(Y)1g中のジグリコール酸単位を除いた重量[Z](g)は、下記式で示される。
Z=1−(γ1×M01)
MA=(α1×M1+β1×M2+δ1×M3)/(M1+M2+M3)
これより、グリコール酸重合体(Y)の[Z]中のグリコール酸単位の含有モル数[M11]、グリコール酸単位以外の単一のヒドロキシカルボン酸単位の含有モル数[M21]、単一のポリオール単位の含有モル数[M31]は、それぞれ下記数式で表される。
M11=(Z/MA)×M1/(M1+M2+M3)
M21=(Z/MA)×M2/(M1+M2+M3)
M31=(Z/MA)×M3/(M1+M2+M3)
得られたM11、M21、M01、M31は、共重合体1g中に含有されるグリコール酸単位、グリコール酸以外の単一のヒドロキシカルボン酸単位、ジグリコール酸単位、並びに、単一のポリオール単位のモル数を用いて、各化合物単位の含有率を算出する。
80℃、1×102Paで6時間乾燥したグリグリコール酸共重合体30mgに対して、1mlの割合で重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール溶媒に溶解したグリコール酸共重合体の重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール溶液に、基準物質としてテトラメチルシランを極く少量添加したものを測定試料とする。この試料を、日本分光社製α―400を測定装置に用い、核オーバハウザー効果を消去したプロトン完全デカップル条件における13C−NMRの測定を積算回数10,000回の条件で行う。
東ソー社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析装置8020GPCシステムを用い、以下の条件により求める。
使用する溶媒として、予め、80mMのトリフルオロ酢酸ナトリウム(和光純薬社製試薬)を溶解したヘキサフルオロイソプロパノールを調整しておく。すなわち、ヘキサフルオロイソプロパノール1000gに対して、トリフルオロ酢酸ナトリウム6.48gを溶解した溶液(以下、溶離液、と略記する)を調整する。
評価用グリコール酸共重合体の試料溶液として、80℃、1×102Paで6時間乾燥したグリコール酸共重合体20mgを精秤した後、前記溶離液3gに溶解し、その後、0.2μmのフィルターにて濾過したものを用いる。
JIS K7121に準じて求める。
パーキンエルマー(株)製DSC−7を用い、80℃、1×102Paで6時間乾燥したグリコール酸共重合体を−20℃から10℃/分の昇温速度で250℃まで昇温させて得られるDSC曲線より求める。この際、融解ピークが複数存在する場合には、融解ピークの内、最も高温側にあるピークのピークトップ温度を融点とする。
撹拌翼を取り付けたフラスコにグリコール酸共重合体試料7.5gを仕込み、室温条件下で系内を乾燥窒素で置換し、次いで、緩やかに撹拌を行いながら、真空条件下、80℃、1×102Paで6時間乾燥する。乾燥終了後、系内を乾燥窒素で常圧とし、撹拌を継続しながら240℃に昇温し、グリコール酸共重合体を溶融する。235℃に達した後、5分後にサンプリングする。サンプリングにより得られたグリコール酸共重合体の着色度の評価を下記の手順にて実施する。
全カウント数は低いほど、グリコール酸共重合体の色調がよいことを示す。全カウント数と目視でのグリコール酸共重合体の色調は、以下のように対応する。
カウント数が50未満の場合には、グリコール酸共重合体は白色〜淡黄色、カウント数が50以上100以下の場合には、共重合体は黄色、カウント数が100を越える場合には、共重合体は褐色〜黒褐色に相当する。
[溶融成形シートの作製]
グリコール酸共重合体を、130℃に設定した窒素循環恒温乾燥機中で含有水分量が200ppm以下になるまで、約2時間、乾燥を行う。次いで、240℃に設定した加熱プレス機で5分間、加熱、加圧し、25℃に設定した冷却プレスで冷却し、厚み200μmのシートを得る。
ガスバリアー性は、前記の溶融成形シートを試料として、酸素ガス透過度を測定する。
酸素ガス透過度の測定は、測定装置としてmocon社製酸素透過率測定装置OX−TRAN200H型を使用し、JIS K7126B法に準拠して測定する。すなわち、厚み200μmのシートを、一辺120mmの正方形状に切り出し、温度23℃、相対湿度65%の条件で試験を行う。酸素ガス透過度の値は、サンプルについて、酸素ガス透過度が平衡値となった値を用い、厚み10μmに換算した値(cc/m2・day・atm)で示す。
ガスバリアー性は、酸素ガス透過度が低ければ低いほど、高いことを表す。
酸素ガス透過度が10以下の場合には、ガスバリアー性が極めて高い、前記透過度が10を越え、20以下の場合には、ガスバリアー性が高い、酸素ガス透過度が20以上の場合には、ガスバリアー性が低い、ことを表す。
[溶融成形シートの作製]
グリコール酸共重合体を、130℃に設定した窒素循環恒温乾燥機中で含有水分量が200ppm以下になるまで、約2時間、乾燥する。次いで、240℃に設定した加熱プレス機で5分間加熱加圧し、25℃に設定した冷却プレスで冷却し、厚み200μmのシートを得る。
前記の厚み約200μmのシートを、一辺100mmの正方形状に切り出し、温度23℃、関係湿度65%の条件で下記の試験を行う。
向かい合った辺を、幅100mm、挟み込むシートの奥行きが10mmとなるように金属製治具で挟み込み、治具を取り付けた向かい合う辺のシートの線対称中心線を基準として、治具どうしが90度の角度をなすまでシートを曲げる。この操作を前記シートの中心線を基準として同一方向に5回まで行う。シートの強度は、シートが破損した時の曲げ回数を数値として示す。5回までの試験によりシートが破損しなかった場合は5以上とする。
シートの強度が3以下の場合には、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度が不十分であり、4以上の場合は、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有することを表す。
生分解性は、土壌中での崩壊性試験によって評価することができるため、以下の手順にしたがって評価を実施する。
前記(7)[溶融成形シートの製作]に記載の方法により作成したシートを、縦30mm、横100mmの短冊状に切り出し、畑地の土壌中、深さ約10cmのところに埋設し、3ヶ月毎に掘り出してその形状を確認する。形状が崩れ始める時期を観察し、12ヶ月以内に崩壊を始めた場合を、土中崩壊性有りと評価する。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
留出管及び平羽根型撹拌翼を備えた内容積350mlの邪魔板付きパイレックス(登録商標)ガラス製セパラブルフラスコに、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を332g、90質量%L−乳酸水溶液を58g、及び原料水溶液に対して0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ後に、窒素置換を行った。
仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比が0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.84、乳酸単位の換算モル比は0.16である。
引き続き、反応温度を200℃まで10分で昇温し、撹拌回転数を毎分600回転に変更し、減圧度4.0×102Paにて、190℃を越えた後の合計反応時間として2.5時間反応を継続し、重量平均分子量13,800のグリコール酸共重合体を得た[工程(C)]。この際、反応液の温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は100分であり、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は4,740であった。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
内径70mm、有効長さ250mmのパイレックス(登録商標)ガラス製円筒状チューブに、上記で得られたグリコール酸共重合体25gを仕込み、加熱用面ヒーターを有するガラスチューブオーブン(柴田科学(株)製GTO−350RG)にセットした。室温条件下、内部を窒素置換した後に、内部の円筒形チューブの回転を開始し、反応温度200℃に昇温し、圧力2.6×10Paで12時間溶融重縮合を行った後、乾燥窒素で常圧とし、冷却、固化して内容物を取り出した。
(c)グリコール酸共重合体の分析値
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は123,000、その共重合組成は、グリコール酸単位83.97モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を16.00モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.08、着色度は28であった。
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は36であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、9.1(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は4であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有するものであると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表1に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.11である。)以外は、実施例1(a)と同様に、[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い、重量平均分子量13,800のグリコール酸共重合体を製造した。[工程(A)]において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。この際、[工程(A)]終了後のグリコール酸共重合体の重量平均分子量は1,900、反応温度が190℃におけるグリコール酸共重合体の重量平均分子量は2,100であり、反応温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は100分であった。これより、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は4,740であった。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理、粉砕処理
内径70mm、有効長さ250mmのパイレックス(登録商標)ガラス製円筒状チューブに、上記で得られたグリコール酸共重合体35gを仕込み、加熱用面ヒーターを有するガラスチューブオーブン(柴田科学(株)製GTO−350RG)にセットした。室温条件下、内部を窒素置換した後に、内部の円筒形チューブの回転を開始し、反応温度200℃、圧力2.6×10Paで3.5時間、溶融重縮合を行った後、乾燥窒素で常圧として室温まで冷却した。
得られたグリコール酸共重合体を粉砕し、篩にかけて、粒径100〜300μmの結晶化グリコール酸共重合体粉砕物(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−1、と略記する)を得た。この結晶化グリコール酸共重合体P−1の融点は185℃であった。
引き続き、以下の手順で固相重合反応を行った。
内径40mm、有効長さ50mmのSUS316製円筒状竪型反応器に、粉砕した結晶化グリコール酸共重合体A25gを充填し、反応圧力1.013×105Pa(常圧)にて、流量が30NL/分(25℃での測定値)、露点温度が−95℃の窒素ガスを、170℃に加熱して流通させながら、30時間反応させた。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は186,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.97モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.00モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は29であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は38であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.0(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表1に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を21g、及び原料水溶液に対して0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.3×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.94、乳酸単位の換算モル比は0.06である。)以外は、実施例1と同様に[工程(A)]の重縮合操作を行った。[工程(A)]において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。本工程終了後の、グリコール酸共重合体の分子量を少量サンプリングして測定した結果、重量平均分子量は、1,900であった。
引き続き反応温度を225℃まで20分で昇温し、撹拌回転数を毎分600回転に変更し、減圧度4.0×102Paにて、190℃を越えた後の合計反応時間として2.5時間反応を継続して、重量平均分子量16,300のグリコール酸共重合体を得た[工程(C)]。この際、反応液の温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は80分であり、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は、5,925であった。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理、粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を、反応温度を225℃とした以外は、実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って結晶化させ、重量平均分子量46,300、融点209℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−2、と略記する)を製造した。
引き続き、以下の手順で固相重合反応を行った。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
得られた結晶化グリコール酸共重合体P−2を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は、182,000、その共重合組成は、グリコール酸単位93.97モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を6.00モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は29であった。
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は43であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、7.2(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表1に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を338g、6−ヒドロキシヘキサノイックアシッドを51g、及び原料水溶液に対して、0.03質量%の塩化第1錫(モノマー1g当たり錫金属原子として2.1×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、6−ヒドロキシヘキサノイックアシッド単位の換算モル比は0.11である。)以外は、実施例2と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量13,000のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した、重量平均分子量42,900、融点183℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−3、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−3を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は167,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.97モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である6−ヒドロキシヘキサノイックアシッド単位11.00モル%を含有し、6−ヒドロキシヘキサノイックアシッド単位の平均連鎖長は1.03、着色度は29であった。
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は38であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.1(cc/m2・day・atm)であり、高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表1に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を338g、3−ヒドロキシブチリックアシッドを30g、及び原料水溶液に対して0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、3−ヒドロキシブチリックアシッド単位の換算モル比は0.11である。)以外は、実施例2と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量13,700のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量43,000、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−4、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−4を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は179,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.97モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である3−ヒドロキシブチリックアシッド単位11.00モル%を含有し、3−ヒドロキシブチリックアシッド単位の平均連鎖長は1.02、着色度は28であった。
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は39であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.0(cc/m2・day・atm)であり、高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表1に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ後に、窒素置換を行った。
その後、セパラブルフラスコを温度150℃のオイルバスに浸積し、撹拌回転数を毎分200回転として窒素気流下にて、1.5時間保持して脱水を行った。オイルバス温度を150℃のままで、5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで0.5時間、1.0×104Paで20分重縮合反応を実施した。この間、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。
引き続き、反応温度を200℃まで10分で昇温し、撹拌回転数を毎分600回転に変更し、減圧度4.0×102Paにて、190℃を越えた後の合計反応時間として2.5時間反応を継続し、重量平均分子量12,200のグリコール酸共重合体を得た。
この際、反応液の温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は120分であり、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は4,700であった。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量43,800、融点183℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−5、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−5を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
固相重合後に得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は109,000であり、その組成は、グリコール酸単位88.86モル%、ジグリコール酸単位0.13モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.01モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は34であった。
溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.2(cc/m2・day・atm)であり、良好なガスバリアー性を有していた。溶融成形シートの強度は4であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。グリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は175であり、褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表2に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を10.2g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.3×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.97、乳酸単位の換算モル比は0.03である。)以外は、実施例3と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い、重量平均分子量16,300のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理、粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を、反応温度を230℃とした以外は、実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量46,300、融点225℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−6、と略記する)を作成した。
引き続き、以下の手順で固相重合反応を行った。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
得られた結晶化グリコール酸共重合体P−6を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は164,000、その共重合組成は、グリコール酸単位96.97モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を3.00モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は33であった。
溶融成形シートの酸素ガス透過度は、7.0(cc/m2・day・atm)と、極めて高いガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートは土中崩壊性を有し、溶融成形シートの強度は5以上で容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有するものであったが、溶融熱安定性を評価した結果、着色度は115で褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表2に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を290g、90質量%L−乳酸水溶液を98.5g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.73、乳酸単位の換算モル比は0.27である。)以外は、実施例1と同様に[工程(A)、(B)、及び(C)]の重縮合操作を行い、重量平均分子量13,800のグリコール酸共重合体を製造した。
実施例1(b)記載と同様の方法で溶融重縮合を行った。
(c)グリコール酸共重合体の分析値
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は122,000、その共重合組成は、グリコール酸単位72.96モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を27.01モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.14、着色度は33であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は39、溶融成形シートの強度は4で、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有していた。また、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、35(cc/m2・day・atm)でガスバリアー性は低かった。
分析値及び評価結果を表2に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
グリコール酸及び乳酸をそれぞれ個別の装置で重縮合反応させ、途中で2つの低分子量重合物を混合して反応を実施した。
(a−1) 留出管及びアンカー翼を備えた内容積100mlの邪魔板付きパイレックス(登録商標)ガラス製セパラブルフラスコに、90質量%L−乳酸水溶液60gを仕込んだ後に、窒素置換を行った。その後、セパラブルフラスコを温度130℃のオイルバスに浸積し、撹拌回転数を毎分200回転として窒素気流下で1.5時間保持して脱水を行った。この後、反応温度を130℃のままで、5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで1時間、1.0×104Paで1時間、5.0×103Paで1時間、2.0×103Paで1時間、重縮合反応を行わせた。次いで、冷却、固化して重縮合物を取り出した。非晶状態のポリL−乳酸の重量平均分子量は1,000であった。
この後、反応温度を150℃のままで、5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで0.5時間、1.0×104Paで50分、5.0×103Paで50分、2.0×103Paで50分重縮合反応を実施した。本工程終了後の、グリコール酸共重合体の分子量を少量サンプリングして測定した結果、重量平均分子量は、1,900であった。本工程において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。
引き続き、反応温度を200℃まで10分で昇温し、撹拌回転数を毎分450回転に変更した。ここで、一度、窒素で減圧を解除し、窒素下にて、前記(a−1)にて作成したポリL−乳酸29.4gを加え、再度、減圧して、減圧度4.0×102Paにて、190℃を越えた後の合計反応時間として3時間反応を継続し、重量平均分子量11,000のグリコール酸共重合体を得た。得られた溶融状態のグリコール酸共重合体は、冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量42,600、融点189℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−7、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−7を用いて、実施例2(c)と同様の方法で固相重合を実施した。
固相重合後に得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は187,000であり、その組成は、グリコール酸単位88.97モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.00モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.62、着色度は29であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.4(cc/m2・day・atm)と、良好なガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、グリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は105で褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表2に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、ネオペンチルグリコールを0.12g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.1097、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0003である。)こと、[工程(A)]における重合条件を、窒素気流下にて、1.5時間保持して脱水を行った後、オイルバス温度を150℃のままで、5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで0.5時間、1.0×104Paで50分、5.0×103Paで50分、2.0×103Paで90分重縮合反応を実施したこと以外は、実施例1と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量14,400のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,200、融点183℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−8、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−8を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は187,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.94モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位10.99モル%、ネオペンチルグリコール単位0.04モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は29であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は39であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.3(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表3に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、1,6−ヘキサンジオールを0.136g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.1097、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0003である。)こと以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量14,400のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量43,800、融点183℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−9、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−9を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は187,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.94モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位10.99モル%、1,6−ヘキサンジオール単位0.04モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は33であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は43であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.2(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表3に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、トリメチロールプロパンを0.04g及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.8903、乳酸単位の換算モル比は0.10962、トリメチロールプロパン単位の換算モル比は0.00008である。)こと以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量15,600のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量46,500、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−10、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−10を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は325,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.98モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位10.98モル%、トリメチロールプロパン単位0.01モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は34であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は44であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.3(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表3に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、ネオペンチルグリコールを0.12g、トリメチロールプロパンを0.04g及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.1096、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.00032、トリメチロールプロパン単位の換算モル比は0.00008である。)こと以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量16,000のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量47,300、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−11、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−11を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は330,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.94モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位10.98モル%、ネオペンチルグリコール単位0.04モル%、トリメチロールプロパン単位0.01モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は33であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は44であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.6(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表3に示す。
(a)グリコール酸共重合体の製造
実施例9の(a)にて得られた重量平均分子量16,000のグリコール酸共重合体を用い、実施例1(b)と同様の操作で溶融重縮合を実施して、グリコール酸共重合体を製造した。
(b)グリコール酸共重合体の分析値
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は163,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.97モル%、ジグリコール酸単位0.04モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位10.94モル%、ネオペンチルグリコール単位0.04モル%、トリメチロールプロパン単位0.01モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は39であった。
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は48であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.7(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表3に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.01モル%含有されている70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、ネオペンチルグリコールを0.12g及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるグリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.10957、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.00034、ジグリコール酸単位の換算モル比は0.00009である。)こと以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量14,300のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,100、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−12、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−12を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は186,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.96モル%、ジグリコール酸単位0.04モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位10.96モル%、ネオペンチルグリコール単位0.04モル%乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は29であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は40であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.5(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表4に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、ネオペンチルグリコールを0.12g、シュウ酸を0.02g及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.1096、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.00034、シュウ酸単位の換算モル比は0.00006である。)こと以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量14,300のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,200、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−13、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−13を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は185,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.96モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位10.96モル%、ネオペンチルグリコール単位0.04モル%、シュウ酸単位0.01モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は28であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は39であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.5(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表4に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を365g、90質量%L−乳酸水溶液を36g、ネオペンチルグリコールを2.90g、アジピン酸3.85g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.0957、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0073、アジピン酸単位の換算モル比は0.007である。)以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い、重量平均分子量14,400のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,500、融点183℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−14、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−14を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は189,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.63モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位9.57モル%、ネオペンチルグリコール単位0.90モル%、アジピン酸単位0.87モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.05、着色度は30であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は39であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.8(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表4に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を365g、90質量%L−乳酸水溶液を36g、ネオペンチルグリコールを2.80g、トリメチロールプロパンを0.03g、アジピン酸3.85g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.8905、乳酸単位の換算モル比は0.09535、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.00711、トリメチロールプロパン単位の換算モル比は、0.00006、アジピン酸単位の換算モル比は0.00698である。)こと以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量15,900のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量46,800、融点180℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−15、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−15を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は280,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.62モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位9.56モル%、ネオペンチルグリコール単位0.90モル%、トリメチロールプロパン単位0.01モル%、アジピン酸単位0.88モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.01、着色度は33であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は42であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、9.2(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表4に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量が、グリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を365g、90質量%L−乳酸水溶液を30g、ネオペンチルグリコールを6.02g、アジピン酸8.30g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.0797、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0153、アジピン酸単位の換算モル比は0.015である。)以外は、実施例6と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量14,400のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理、粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,700、融点182℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−16、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−16を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は189,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.25モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位7.93モル%、ネオペンチルグリコール単位1.91モル%、アジピン酸単位1.88モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.05、着色度は30であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は38であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、12.0(cc/m2・day・atm)であり、高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表4に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を15g、ネオペンチルグリコールを2.7g、アジピン酸3.64g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.9428、乳酸単位の換算モル比は0.0427、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0074、アジピン酸単位の換算モル比は0.0071である。)以外は、実施例3と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量16,200のグリコール酸共重合体を製造した。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理、粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例3(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理、及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,500、融点208℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−17、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−17を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は165,000、その共重合組成は、グリコール酸単位93.95モル%、ジグリコール酸単位0.03モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位4.21モル%、ネオペンチルグリコール単位0.92モル%、アジピン酸単位0.89モル%であり、該乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は34であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.3(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、グリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は110で褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表4に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ後に、窒素置換を行った。仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.11である。
引き続き反応温度を200℃まで10分で昇温し、撹拌回転数を毎分600回転に変更して、減圧度4.0×102Paにて、190℃を越えた後の合計反応時間として2.5時間反応を継続し、重量平均分子量13,000のグリコール酸共重合体を得た[(工程(C)]。この際、反応液の温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は110分であり、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は、4,527であった。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量42,500、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−18、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−18を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
固相重合後に得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は178,000であり、その組成は、グリコール酸単位88.98モル%、ジグリコール酸単位0.02モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.00モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は28であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は39であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.1(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表5に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
[工程(A)]における反応操作条件を、窒素気流下にて、1.5時間保持して脱水を行った後、オイルバス温度を150℃のままで、5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで0.5時間、1.0×104Paで50分、5.0×103Paで25分とした以外は、実施例2と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い重量平均分子量12,800のグリコール酸共重合体を製造した。
[工程(A)]において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。この際、[工程(A)]終了後のグリコール酸共重合体の重量平均分子量は900、反応温度が190℃におけるグリコール酸共重合体の重量平均分子量は1,100であり、反応温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は110分であった。これより、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は4,855であった。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量42,800、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−19、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−19を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は148,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.93モル%、ジグリコール酸単位0.06モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.01モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.05、着色度は28であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は44であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.1(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表5に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
[工程(A)]終了後、撹拌回転数及び減圧状態を保持したまま、反応温度190℃まで80分かけて徐々に昇温した[工程(B)]以外は、実施例17と同様に[工程(A)及び(C)]の重縮合操作を行い、重量平均分子量13,800のグリコール酸共重合体を製造した。
[工程(A)]において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。この際、[工程(A)]終了後のグリコール酸共重合体の重量平均分子量は900、反応温度が190℃におけるグリコール酸共重合体の重量平均分子量は2,100であり、反応温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は100分であった。これより、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は4,740であった。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量43,500、融点185℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−20と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−20を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は132,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.91モル%、ジグリコール酸単位0.08モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.01モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は28であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は48であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.0(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表5に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
[工程(B)]終了後、引き続き反応温度を200℃まで10分で昇温し、撹拌回転数を毎分200回転を保持したこと、190℃を越えた後の合計反応時間として6時間反応を継続したこと以外は、実施例2と同様に[工程(A)、(B)及び(C)]の重縮合操作を行い、重量平均分子量12,000のグリコール酸共重合体を製造した。
[工程(A)]において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。この際、[工程(A)]終了後のグリコール酸共重合体の重量平均分子量は1,900、反応温度が190℃におけるグリコール酸共重合体の重量平均分子量は2,100であった。反応温度が190℃を越えた時点を基準として、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に到達するまでに要した時間は290分であった。これより、この時間範囲における1時間当たりの重量平均分子量の増加量は1,634であった。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理、粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量42,800、融点184℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−21、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−21を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は152,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.92モル%、ジグリコール酸単位0.07モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.01モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は28であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は46であり、ほぼ良好であった。また、溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.0(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。更に、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表5に示す。
実施例16の「(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造」記載の方法により得られたグリコール酸共重合体を、反応時間を1.5時間とした以外は実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合を行った後、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量20,000、融点185℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−22、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−22を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は93,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.98モル%、ジグリコール酸単位0.02モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.00モル%含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は27であった。
得られたグリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は38であり、ほぼ良好であった。溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.1(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。溶融成形シートの強度は4であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していた。
分析値及び評価結果を表5に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を349g、90質量%L−乳酸水溶液を39.3g、ネオペンチルグリコールを0.60g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ(仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.8896、乳酸単位の換算モル比は0.1088、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0016である。)後に、窒素置換を行った。その後、セパラブルフラスコを温度150℃のオイルバスに浸積し、撹拌回転数を毎分100回転とし、窒素気流下にて1.5時間保持して脱水を行った。次いで、オイルバス温度を150℃のままで、5.0×104Paで1時間、2.5×104Paで0.5時間、1.0×104Paで20分重縮合反応を実施した。前記工程において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃であり、ほぼ一定値を示した。前記工程終了後の、グリコール酸共重合体の分子量を少量サンプリングして測定した結果、重量平均分子量は400であった。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量42,000、融点183℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−23、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−23を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は186,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.59モル%、ジグリコール酸単位0.20モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位11.00モル%、ネオペンチルグリコール単位0.21モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は40であった。
溶融成形シートの酸素ガス透過度は、8.7(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、グリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は224であり、褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表6に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を349g、90質量%L−乳酸水溶液を39.3g、ネオペンチルグリコールを0.60g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ後に、窒素置換を行った。仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.8896、乳酸単位の換算モル比は0.1088、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0016である。
前記工程において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃とほぼ一定値を示した。前記工程終了後の、グリコール酸共重合体の分子量を少量サンプリングして測定した結果、重量平均分子量は400であった。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理、粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,000、融点182℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−24、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−24を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は179,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.58モル%、ジグリコール酸単位0.21モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位11.00モル%、ネオペンチルグリコール単位0.21モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は39であった。
溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.8(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、グリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は242であり、褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表6に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を349g、90質量%L−乳酸水溶液を39.3g、ネオペンチルグリコールを0.60g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ後に、窒素置換を行った。仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.8896、乳酸単位の換算モル比は0.1088、ネオペンチルグリコール単位の換算モル比は0.0016である。
前記工程において、反応液の温度は徐々に上昇し、減圧度を1.0×104Paとした時点から反応液の温度は146℃であり、ほぼ一定値を示した。前記工程終了後の、グリコール酸共重合体の分子量を少量サンプリングして測定した結果、重量平均分子量は900であった。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化した後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量44,800、融点182℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−25、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−25を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は184,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.62モル%、ジグリコール酸単位0.18モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位11.00モル%、ネオペンチルグリコール単位0.20モル%であり、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は37であった。
溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.8(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、グリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は196であり、褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表6に示す。
(a)低分子量グリコール酸共重合体の製造
実施例1と同様の装置に、ジグリコール酸含有量がグリコール酸に対して0.005モル%以下である70質量%グリコール酸水溶液を360g、90質量%L−乳酸水溶液を40.83g、及び原料水溶液に対して、0.05質量%のテトライソプロポキシゲルマニウム(モノマー1g当たりゲルマニウム金属原子として2.2×10−6モル)を仕込んだ後、窒素置換を行った。仕込み原料中におけるジグリコール酸単位のモル比は0.00005以下であるため、換算モル比で0となり、グリコール酸単位の換算モル比は0.89、乳酸単位の換算モル比は0.11である。
本工程において、窒素気流下にて温度180℃のオイルバスに浸積した後、反応温度が160℃を越えた時点でのグリコール酸共重合体の重量平均分子量は300であった。本工程終了後の、グリコール酸共重合体の分子量を少量サンプリングして測定した結果、重量平均分子量は2,200であった。
引き続き、反応温度を200℃まで10分で昇温し、撹拌回転数を毎分600回転に変更し、減圧度4.0×102Paにて、190℃を越えた後の合計反応時間として2.5時間反応を継続して、重量平均分子量14,100のグリコール酸共重合体を得た。
得られた溶融状態のグリコール酸共重合体を冷却、固化させた後に取り出し、引き続き、以下に示す操作により、得られたグリコール酸共重合体の重合を行った。
(b−1)溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理
得られたグリコール酸共重合体を実施例2(b−1)と同様の方法で、溶融重縮合、結晶化処理及び粉砕処理を行って、結晶化した重量平均分子量43,600、融点183℃のグリコール酸共重合体(以下、結晶化グリコール酸共重合体P−26、と略記する)を作成した。
(b−2)結晶化グリコール酸共重合体の固相重合
引き続き、得られた結晶化グリコール酸共重合体P−26を用いて、実施例2(b−2)と同様の方法で固相重合を実施した。
得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量は109,000、その共重合組成は、グリコール酸単位88.84モル%、ジグリコール酸単位0.14モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位として乳酸単位を11.02モル%を含有し、乳酸単位の平均連鎖長は1.02、着色度は38であった。
(d)グリコール酸共重合体及び溶融成形シートの評価
溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.3(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートの強度は4であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、グリコール酸共重合体の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は158であり、褐色に変色した。
分析値及び評価結果を表6に示す。
以下の手順で、開環重合法によるグリコール酸−乳酸共重合体を合成した。
(a)重合用原料の調整
(a−1)精製グリコリドの調整
グリコリド250gを、脱水酢酸エチル500gに75℃で溶解させた後、室温にて10時間放置し析出させた。濾取した析出物を、室温で約500gの脱水酢酸エチルを用いて洗浄を行った。再度この洗浄操作を繰返した。洗浄物をナス型フラスコ内に入れ、60℃に設定したオイルバスに浸漬し、24時間真空乾燥を行った。この乾燥物を用いて、単蒸留により精製グリコリド(沸点133〜134℃/減圧度9×102〜8×102Pa)95gを得た後、乾燥窒素下で保存し、次の重合操作に供した。
L−ラクチド250gを、脱水トルエン500gに80℃で溶解させた後、室温にて10時間放置して析出させた。濾取した析出物を、室温で約500gの脱水トルエンを用いて洗浄を行った。再度この洗浄操作を繰返した後、洗浄物をナス型フラスコ内に入れ60℃に設定したオイルバスに浸漬して24時間真空乾燥を行い、精製L−ラクチド120gを得た後に乾燥窒素下で保存し、次の重合操作に供した。
乾燥窒素下にて、上記単量体の精製で得られたグリコリド84gとラクチド19g、及び触媒として2−エチルヘキサン酸錫0.03gと脱水ラウリルアルコール0.01gを、十分に乾燥した内部をテフロン(登録商標)コーティングした耐圧管に仕込んだ。打栓した後、130℃に設定した振とう型オイルバスに浸漬し、20時間振とうして重合を行った。重合終了後、室温まで冷却し、耐圧管から取り出した塊状ポリマーを約1mm以下の細粒に粉砕した。この粉砕物を、脱水酢酸エチルを用いて10時間ソックスレー抽出した後、真空乾燥機内で24時間真空乾燥を行い、グリコール酸共重合体95gを得た。
乾燥窒素下にて、上記単量体の精製により得られたグリコリド84g、ラクチド39g及び触媒として2−エチルヘキサン酸錫0.037gと脱水ラウリルアルコール0.012gを十分に乾燥した内部をテフロン(登録商標)コーティングした耐圧管に仕込んだ。打栓した後、130℃に設定した振とう型オイルバスに浸漬し、20時間振とうして重合を行った。重合終了後、室温まで冷却し、耐圧管から取り出した塊状ポリマーを約1mm以下の細粒に粉砕した。この粉砕物を、脱水酢酸エチルを用いて10時間ソックスレー抽出した後、真空乾燥機内で24時間真空乾燥を行い、グリコール酸共重合体116gを得た。
(a)グリコール酸共重合体の分析値
参考例1の(b−1)で得られた開環重合法により得られたグリコール酸共重合体[a]の重量平均分子量は175,000、その共重合組成は、グリコール酸単位94.00モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位6.00モル%を含有し、ジグリコール酸単位は確認されなかった。乳酸単位の平均連鎖長は2.08であり、着色度は30であった。
参考例(b−1)で得られたグリコール酸共重合体[a]の溶融成形シートの酸素ガス透過度は8.8(cc/m2・day・atm)であり、極めて高いガスバリアー性を有していた。また、溶融成形シートの強度は5以上であり、容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、グリコール酸共重合体[a]の溶融熱安定性を評価した結果、着色度は92であり、黄色に変色した。
分析値及び評価結果を表6に示す。
(a)グリコール酸共重合体の分析値
参考例1の(b−2)で得られた開環重合法により得られたグリコール酸共重合体[b]の重量平均分子量は183,000、その共重合組成は、グリコール酸単位83.00モル%、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位である乳酸単位17.00モル%を含有し、ジグリコール酸単位は確認されなかった。乳酸単位の平均連鎖長は2.36であり、着色度は29であった。
参考例(b−2)で得られたグリコール酸共重合体[b]の溶融成形シートの強度は5以上で容器やフィルム等の成形品に必要な機械的強度を有すると共に、溶融成形シートは土中崩壊性を有していたが、酸素ガス透過度は28(cc/m2・day・atm)であり、ガスバリアー性は低いものであった。また、溶融熱安定性を評価した結果、着色度は58であり、黄色に変色した。
分析値及び評価結果を表6に示す。
実施例18(b−2)で得られたグリコール酸共重合体の重量平均分子量を、トリフルオロ酢酸ナトリウムを溶解させなかったヘキサフルオロイソプロパノールを溶離液とした以外は、本発明実施の形態と同様の方法により測定したところ、グリコール酸共重合体の重量平均分子量は583,000であった。
Claims (23)
- 重量平均分子量50,000以上、かつ、グリコール酸単位含有率80モル%以上95モル%未満のグリコール酸共重合体であって、下記[1]及び[2]を満たすことを特徴とするグリコール酸共重合体。
[1]グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位を5.0モル%以上20.0モル%以下含有し、グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位の平均連鎖長が1.00以上1.50以下
[2]ジグリコール酸単位含有率が0又は0.10モル%以下 - グリコール酸共重合体の重量平均分子量が80,000以上であることを特徴とする請求項1記載のグリコール酸共重合体。
- ジグリコール酸単位含有率が0を越え、0.09モル%以下であることを特徴とする請求項1又は2記載のグリコール酸共重合体。
- グリコール酸共重合体の重量平均分子量が100,000以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体。
- グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位の平均連鎖長が1.00以上1.20以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体。
- グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位が、モノヒドロキシモノカルボン酸であることを特徴する請求項1〜5のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体。
- 少なくともポリオール単位を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体。
- ポリオール単位が、炭素数3以上のジオール単位、及び1分子中に水酸基を3個以上有する炭素数4以上の化合物単位から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項7記載のグリコール酸共重合体。
- ポリオール単位が、炭素数が5以上の化合物単位から選ばれることを特徴とする請求項8記載のグリコール酸共重合体。
- ポリオール単位がネオペンチルグリコール単位であることを特徴とする請求項9記載のグリコール酸共重合体。
- グリコール酸共重合体中のポリオール単位の含有率の総和が、2.0モル%未満であることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体。
- 更に、グリコール酸共重合体がポリカルボン酸単位を含み、ポリオール単位及びポリカルボン酸単位の含有率の総和が2.0モル%未満であることを特徴とする請求項11に記載のグリコール酸共重合体。
- ポリオール単位及びポリカルボン酸単位の含有率の総和が0.02モル%を超え2.0モル%未満、かつ、ポリオール単位の含有率が0.02モル%以上2.0モル%未満であることを特徴とする請求項12に記載のグリコール酸共重合体。
- グリコール酸単位以外のヒドロキシカルボン酸単位が、乳酸及び/又は6−ヒドロキシヘキサノイックアシッド単位であることを特徴とする請求項1記載のグリコール酸共重合体。
- グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物とを出発原料として、重縮合して得られることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体。
- グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体を含む、前記グリコール酸及び/又はその誘導体と共重合可能な化合物、とからなる原料を用いて、重縮合によりグリコール酸共重合体を製造する方法であって、下記の[工程(A)、(B)及び(C)]を含むことを特徴とするグリコール酸共重合体の製造方法。
(A)原料を20℃以上160℃以下の範囲の反応温度で重縮合反応を行わせることによって、重量平均分子量700以上5,000以下のグリコール酸共重合体を製造する工程[工程(A)]。
(B)[工程(A)]に引き続き、反応温度を100分以内に190℃まで昇温する工程[工程(B)]。
(C)[工程(B)]に引き続き、190℃以上300℃以下の範囲の反応温度で重縮合反応を行わせて、重量平均分子量10,000以上のグリコール酸共重合体を製造する際に、グリコール酸共重合体の重量平均分子量が10,000に達するまでの重量平均分子量の増加量が、1時間あたり1,000以上となる条件下で重縮合反応を行わせる工程[工程(C)]。 - 請求項16記載の方法によって得られたグリコール酸共重合体を、更に190℃以上300℃以下の範囲の反応温度で重縮合することを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体の製造方法。
- グリコール酸及び/又はその誘導体と、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸及び/又はその誘導体と、必要に応じて、ポリオール、ポリカルボン酸及び/又はその誘導体を含む原料を用いて、重縮合によりグリコール酸共重合体を製造するに際して、下記数式(1)、(2)及び(3)を満足する原料を用いることを特徴とする請求項16記載のグリコール酸共重合体の製造方法。
- 請求項16記載の方法により製造されたグリコール酸共重合体を結晶化させ、固体状態を維持する温度で固相重合させることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項記載のグリコール酸共重合体の製造方法。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載のグリコール酸共重合体から得られる成形体。
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