JP5364095B2 - シングルサイト触媒を用いて製造されたポリプロピレンとポリ(ヒドロキシカルボン酸)とのブレンド - Google Patents
シングルサイト触媒を用いて製造されたポリプロピレンとポリ(ヒドロキシカルボン酸)とのブレンド Download PDFInfo
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Description
本発明は特に、ポリ(乳酸)とシングルサイト触媒、好ましくはメタロセン触媒を用いて製造したポリプロピレンとの混合物に関するものである。
本発明者は、ポリ(ヒドロキシカルボン酸)と比較して、機械特性が改善した、少なくとも一部が再生可能な資源から得られる樹脂を開発した。
本発明者はさらに、ポリプロピレンと類似した機械特性を有する、少なくとも一部が再生可能な資源から得られる樹脂を開発した。
本発明の他の目的は、表面張力特性がポリプロピレンより優れた樹脂を開発することにある。
本発明の他の目的は、均一な混合物を得るために、相溶化剤を使用しないでポリプロピレンとポリ(ヒドロキシカルボン酸)とを混合することにある。
本発明の他の目的は、フィルム、繊維、熱成形、ブロー成形、射出延伸ブロー成形、押出ブロー成形または回転成形の用途で使用可能な少なくとも一部が再生可能な資源から得られる樹脂を見出すことにある。
本発明はさらに、上記の本発明樹脂組成物の製造方法にも関するものである。
本発明はさらに、シングルサイト触媒、好ましくはメタロセン触媒を用いて製造したポリプロピレンの特性を変えるための、ポリ(ヒドロキシカルボン酸)の使用にも関するものである。
本発明はさらに、シングルサイト触媒、好ましくはメタロセン触媒を用いて製造したポリプロピレンの、ポリ(ヒドロキシカルボン酸)の耐衝撃改質剤としての使用にも関するものである。
ポリ(ヒドロキシカルボン酸)はモノマーが再生可能な資源から誘導され、少なくとも一つの水酸基と少なくとも一つのカルボキシル基とを有する任意のポリマーにすることができる。ヒドロキシカルボン酸モノマーはトウモロコシやイネの他に砂糖−およびデンプン−を生じる植物等の再生可能な資源から得るのが好ましい。本発明で使用するポリ(ヒドロキシカルボン酸)は生物分解可能であるのが好ましい。「ポリ(ヒドロキシカルボン酸)」という用語にはホモポリマーとコポリマーおよび混合物が含まれる。
R9は水素または1〜12の炭素原子を有する直鎖または分岐したアルキル、
R10は任意で、1〜12の炭素原子を有する直鎖、分岐または環式のアルキレン鎖、
「r」は反復単位Rの数を表し、30〜15000の任意の整数)
R11およびR12は1〜12の炭素原子を有する直鎖または分岐したアルキレンで、互いに同じでも異なっていてもよく、
「t」は反復単位Tの数を表し、少なくとも1の任意の整数である)
ウンデカン二酸、ドデカン二酸、3,3-ジメチルペンタン二酸、環式ジカルボン酸、例えばシクロヘキサンジカルボン酸およびこれらの混合物が含まれる。また、ヒドロキシカルボン酸コポリマーの二塩基酸残基を対応するジアシルクロライドまたは脂肪族二塩基酸のジエステルから誘導することもできる。
重合はヒドロキシカルボン酸を重合するための公知の任意の方法で実行できる。ヒドロキシカルボン酸とその環式ダイマーの重合は縮合重合または開環重合で実行できる。
本発明で使用するポリプロピレンはシングルサイト触媒、好ましくはメタロセン触媒を使用して製造する。
「ポリプロピレン」という用語はホモポリマーおよびα−オレフィンコモノマーを有するコポリマーを含む。この「ポリプロピレン」という用語には下記定義のポリプロピレンの一種または複数の混合物も含まれる。
本発明の樹脂組成物で使用するポリプロピレンはプロピレンのホモポリマーまたはそれとエチレンとのコポリマーであるのが好ましい。
ポリ(ヒドロキシカルボン酸)とシングルサイト触媒を用いて製造したポリプロピレンとのブレンディング方法は公知の任意の物理的ブレンディング方法で実行でき、例えば湿式混合または溶融混合で行なうことができる。ブレンディング条件はブレンディング法と使用したポリプロピレンとに依存する。使用した方法とポリプロピレンおよびポリ(ヒドロキシカルボン酸)に応じて任意の形することができ、例えば羽毛状物(フラフ、fluff)、粉末、顆粒、ペレット、溶液、スラリーおよび/またはエマルションにすることができる。
本発明組成物はその中のポリ(ヒドロキシカルボン酸)の含有量によっては部分的にコンポスト化が可能である。
(1)時間t0(材料が生産ラインから離れた時)から始まる貯蔵および/または使用時間。
(2)時間t1(この時からポリマーは例えばエステル結合の加水分解等によって化学的に崩壊し始める)から始まる一体化の壊変時間、
(3)生物分解時間(この間に、部分的に加水分解されたポリマーはバクテリアおよび微生物の作用で生物学的に劣化する)
(1)材料を篩分けして分解(fisintegration)度を測定して、生物分解(biodegraded)した寸法を求める。コンポスト化可能とみなされるためには材料の10%以下の寸法が2mm以上でなければならない。
(2)生物分解度は生物分解プラスチックによって所定時間の間に生じる二酸化炭素の量を測定して決定する。コンポスト化可能とみなされるためには90日以内に90%が生物分解されなければならない。
(3)エコ毒性の測定は重金属の濃度が標準限界値以下であることと、土壌に種々の濃度でコンポストを混合して植物の成長をテストし、対照コンポストと比較して決定する。
樹脂組成物はポリプロピレンの存在により機械特性が改良され、再生可能な資源が存在し、ポリ(ヒドロキシカルボン酸)の存在により樹脂組成物はコンポスト化可能であるので、樹脂組成物にはフィルムおよび成形用途を含めた下記のような多種多様な用途がなる。
以下、本発明の実施例を示すが、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
PLAの溶融指数はASTM D1238に従って測定した。すなわち、190℃で、2.16kgの荷重下で、233ppmの水の存在下と、1000ppmの水存在下とで測定した。
PLAのMWおよびMWDはGPCを用いて測定した。この場合、PLAはクロロホルムに溶かし、25℃で測定した。
パイロットスケールの商用キャストフィルム成形機を使用してキャストフィルムを製造した。すなわち、90重量%のメタロセン−触媒ポリプロピレンと、10重量%のポリ(乳酸)のPLA テラマック(Terramac、登録商標)6201とをドライブレンドし、混合物を溶融してペレットにした。溶融流を単一フィルム押出ダイから約40℃の温度で所望幅に押出した。ダイ間隙は約600マイクロメートルにし、材料をさらに延伸して最終寸法にした。ダイ隙間を出て第1チルローラーに至るまでの溶融物は約32℃に維持した。「フィルム1」〜「フィルム7」の膜厚は約50マイクロメートルであった。
メタロセン触媒ポリプロピレンmPP Bは、メルトインデックス(ISO 1133(条件L)に従って230℃の温度で2.16kgの荷重下で測定)が25g/10分のプロピレンのホモポリマー樹脂である。
ZnPPは、チーグラー−ナッタ触媒ポリプロピレンである。
結果は[表2]と[表3]に示してある。
[表2]はmPP Aから成る樹脂組成物はznPPから成る組成物と比較して改良される、特に引張強度が改善されることを明らかに示している。「フィルム3」と「フィルム4」のSEMの図は[図1]および[図2]にそれぞれ示してある。
ダーツ(Dart)衝撃強さ(Dart)はASTM D 1709に従って測定した。
縦方向(MD)および横方向(TD)の降伏点引張強度はASTM D 882-02に従って測定した。
グロス(艶)はASTM D 2457に従って45度の角度で測定した。
ヘイズ(Haze)はISO 14782に従って測定した。
[表4]はmPP AとPLAとを混合した樹脂組成物を本明細書に記載の操作パラメータを用いて射出成形した時に得られた結果をmPP A樹脂単独を射出成形した場合と比較して示したもので、mPP樹脂中でPLAを使用することによって得られる機械特性が改良することを明らかに証明している。
[表4]のメタロセン触媒ポリプロピレンmPP Aはメルトインデックス(ISO 1133(条件L)に従って230℃の温度で2.16kgの荷重下で測定)が15g/10分のプロピレンのホモポリマー樹脂である。
[図4]と[図5]は、90重量%のmPP Aと10重量%のPLAの射出成形サンプル(サンプル3)および90重量%のznPPと10重量%のPLAの射出成形サンプル(サンプル4)のSEM像である。
サンプル3のPLAの結節(ノード)の寸法は平均直径が0.7マイクロメートルであるのに対して、サンプル4が平均直径値は1.4マイクロメートル(すなわちサンプル3のPLAの結節の大きさの2倍)である。従って、PLAは、チーグラー−ナッタ触媒を用いて製造したポリプロピレンに比べて、メタロセン触媒を用いて製造したポリプロピレン中にはより容易に分散したことを示している。また、mPPとPLAの樹脂組成物は均一性が高い。
Claims (6)
- 0.1〜20重量%のポリ(ヒドロキシカルボン酸)と、少なくとも80〜99.9重量%のメタロセン触媒を用いて製造したポリプロピレンとから成り、ポリプロピレンとポリ(ヒドロキシカルボン酸)とを相溶化するための相溶化剤を含まず、ポリプロピレンがアイソタクチックポリプロピレンであることを特徴とする樹脂組成物。
- ポリプロピレンの分子量分布度が最大で5である請求項1に記載の樹脂組成物。
- ポリ(ヒドロキシカルボン酸)がポリ(乳酸)である請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- ポリ(乳酸)がコポリマーで、そのコモノマーが下記の中から選択される一種または複数である請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物:
(1)グリコール酸、3-ヒドロキシブチル酸、4-ヒドロキシブチル酸、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の中から選択される、乳酸以外の脂肪族ヒドロキシカルボン酸、
(2)二価アルコールと二塩基カルボン酸との脂肪族ポリエステル。 - メタロセン触媒を用いて製造したポリプロピレンと、ポリ(ヒドロキシカルボン酸)とを一緒に混合することから成る、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物の製造方法。
- フィルム、熱成形、発泡用途、熱溶着用途、ブロー成形、射出および/または延伸ブロー成形、押出ブロー成形、回転成形および他の樹脂との混合での、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物の使用。
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