JP5464597B2 - ポリ乳酸樹脂組成物 - Google Patents
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〔1〕 シクロデキストリンと、フタロシアニン化合物、フェニルホスホン酸金属塩、芳香環を有するカルボヒドラジド類、芳香族カルボン酸アミド、及び芳香族スルホン酸ジアルキルエステルの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物、ならびにポリ乳酸樹脂を含有してなる、ポリ乳酸樹脂組成物、
〔2〕 シクロデキストリンと、フタロシアニン化合物、フェニルホスホン酸金属塩、芳香環を有するカルボヒドラジド類、芳香族カルボン酸アミド、及び芳香族スルホン酸ジアルキルエステルの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物と、ポリ乳酸樹脂を含む原料を溶融混練して得られる、ポリ乳酸樹脂組成物、ならびに
〔3〕 前記〔1〕又は〔2〕記載のポリ乳酸樹脂組成物を成形してなるポリ乳酸樹脂成形体
に関する。
シクロデキストリンは、複数のD-グルコースが結合した環状構造を有する多糖類の一種であり、酸や塩基に対して安定であり、また200℃程度まで加熱しても安定な化合物である。シクロデキストリンは、分子内に空孔を有し、その空孔内にサイズの適合する分子を取り込む働きがあることが知られている。このように、環状分子等が他分子を環内に取り込むことを包接という。シクロデキストリンはヒドロキシ基をその環状分子の外側に有しているために親水性基と相互作用しやすく、一方、前記空孔の内部は疎水性となっているため、疎水性の分子を包接しやすい。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、フタロシアニン化合物、フェニルホスホン酸金属塩、芳香環を有するカルボヒドラジド類、芳香族カルボン酸アミド、及び芳香族スルホン酸ジアルキルエステルの金属塩(これらをまとめて、本発明における結晶核剤ともいう)からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物を含有する。これらの化合物はいずれも芳香環を有するものであり、シクロデキストリンと配合されることで、シクロデキストリンの環内にこれら結晶核剤の芳香環が包接されることにより、結晶核剤の分散性が向上して、結晶化が促進されると推定される。
本発明におけるポリ乳酸樹脂とは、ポリ乳酸、又は乳酸とヒドロキシカルボン酸とのコポリマーである。ヒドロキシカルボン酸として、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸等が挙げられ、グリコール酸、ヒドロキシカプロン酸が好ましい。
また、本発明のポリ乳酸樹脂組成物は、前記シクロデキストリン、結晶核剤、ポリ乳酸樹脂以外に、ポリ乳酸樹脂組成物の強度と可撓性のさらなる向上及び耐衝撃性の向上の観点から、さらに、可塑剤を含有することが好ましい。
平均分子量=56,108×(エステル基の数)/鹸化価
重量平均分子量(Mw)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、下記の測定条件で行う。
<測定条件>
カラム:GMHHR−H+GMHHR−H
カラム温度:40℃
検出器:RI
溶離液:クロロホルム
流速:1.0mL/min
サンプル濃度:1mg/mL
注入量:0.1mL
換算標準:ポリスチレン
光学純度は、「ポリオレフィン等合成樹脂製食品容器包装等に関する自主基準 第3版改訂版 2004年6月追補 第3部 衛生試験法 P12−13」記載のD体含有量の測定方法に従って、下記の測定条件で行う。具体的には、精秤したポリ乳酸(500mg)に0.7mol/L水酸化ナトリウム/メタノールを10mL加え、65℃に設定した水浴振とう器にセットして、樹脂分が均一溶液になるまで加水分解を行う。得られるアルカリ溶液に希塩酸(2mol/L塩酸)を加え中和し、さらに純水にて定溶した後、一定容量をメスフラスコに分液して高速液体クロマトグラフィー(HPLC)移動相溶液により希釈し、pHが3〜7の範囲になるように調整してメスフラスコを定量し、得られた溶液をメンブレンフィルター(0.45μm)によりろ過後、HPLCにてD−乳酸、L−乳酸を定量することによってポリ乳酸の光学純度を求める。
<HPLC測定条件>
カラム :光学分割カラム
スミキラルOA6100(46mmφ×150mm、5μm)、住化分析センター社製
プレカラム:光学分割カラム
スミキラルQA6100(4mmφ×10mm、5μm)、住化分析センター社製
カラム温度:25℃
移動相 :2.5%メタノール含有1.5mM硫酸銅水溶液
移動相流量:1.0mL/分
検出器 :紫外線検出器(UV254nm)
注入量 :20μL
シクロデキストリンの平均粒径とは、体積中位粒径(D50)のことであり、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−920」(堀場製作所社製)を用いて測定する。測定条件は、粒径測定前に超音波で1分間処理し、測定時の分散媒体としてエタノールを用い、体積基準のメジアン径を温度25℃にて測定する。
融点は、DSC装置(パーキンエルマー社製、ダイアモンドDSC)を用い、昇温速度10℃/分で20℃から500℃まで昇温して測定を行う。
結晶核剤の粒径とは、体積中位粒径(D50)のことであり、結晶核剤の濃度が0.5重量%となるようにエタノール(鹿1級、関東化学社製)を結晶核剤に添加し、超音波装置(装置名:1510J−MT、ヤマト科学社製)で5分間分散させた後、得られたエタノール溶液をセル(光路長10mm×幅10mm×高さ45mm、石英ガラス2面透明セル、三商社製)に下底からの高さ10mmまで入れ、ゼータサイザーNano−S(シスメックス社製、動的光散乱測定器)を用いて25℃で測定する。
結晶核剤の分子量は、質量分析装置(SX102A、日本電子社製)を用いて、以下の条件により測定する。
・質量分析方法:FD−MS分析
・イオン化方法:電界脱離
・測定範囲:m/z=100〜3000
mは検出されるイオンの質量、zはイオンの電荷を示す。
・加速電圧:8kV
・イオンマルチ:1.2kV
・エミッター電流:0→30mA(25.6mA/分で上昇させる)
攪拌機、温度計、脱水管を備えた3Lフラスコに、無水コハク酸500g、トリエチレングリコールモノメチルエーテル2463g、パラトルエンスルホン酸一水和物9.5gを仕込み、空間部に窒素(500mL/分)を吹き込みながら、減圧下(4〜10.7kPa)、110℃で15時間反応させた。反応液の酸価は1.6(KOHmg/g)であった。反応液に吸着剤キョーワード500SH(協和化学工業社製)27gを添加して80℃、2.7kPaで45分間攪拌してろ過した後、液温115〜200℃、圧力0.03kPaでトリエチレングリコールモノメチルエーテルを留去し、80℃に冷却後、残液を減圧ろ過して、ろ液として、コハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル〔(MeEO3)2SA〕を得た。得られたジエステルは、重量平均分子量410、粘度(23℃)27mPa・s、酸価0.2KOHmg/g、鹸化価274KOHmg/g、水酸基価1KOHmg/g以下、色相APHA200であった。
シクロデキストリンとしてβ-シクロデキストリン(β-CD)を、PP樹脂(日本ポリケム社製、融点170℃、重量平均分子量142000)を用いて、次のようにして包接化合物を作製した。具体的には、0.5gのPPを350mLの1,2,4−トリクロロベンゼン中に添加し、120℃に加熱することにより溶解させた。次いで、別途調製したβ-CDのジメチルスルホキシド溶液35mL(β-CDを10.0g含む)を前記溶液中に滴下した。滴下後、120℃で4時間攪拌した後、さらに室温で24時間攪拌した。この攪拌した液を吸引ろ過して白色固形物(ろ過物)を得た。前記ろ過物は、120℃の1,2,4-トリクロロベンゼン350mLで洗浄してさらに、室温のアセトン1000mLで洗浄後、40℃で24時間減圧下乾燥し、β-CDとPPとの包接化合物を得た。
包接化合物の製造例1において、PPの代わりにPLA樹脂(ポリ乳酸樹脂、NW3001D)を使用する以外は、製造例1と同様にして調製した。
包接化合物の製造例1において、β-CDの代わりにγ-シクロデキストリン(γ-CD)を使用する以外は、製造例1と同様にして調製した。
包接化合物の製造例3において、PPの代わりにPLA樹脂(ポリ乳酸樹脂、NW3001D)を使用する以外は、製造例3と同様にして調製した。
表1、2又は3に示す原料を2軸押出機(池貝鉄工社製、PCM−45)にて、回転数100r/min、混練温度190℃で溶融混練し、ストランドカットを行い、ポリ乳酸樹脂組成物のペレットを得た。得られたペレットは、70℃減圧下で1日乾燥し、水分量を500ppm以下とした。
(ポリ乳酸樹脂)
NW3001D:ポリ乳酸樹脂(ネイチャーワークスLLC社製、NatureWorks 3001D、光学純度98.5%、重量平均分子量120000)
(結晶核剤)
クロモファインブルー6335JC:銅フタロシアニン、大日精化工業社製、分子量576、平均粒径1221nm
フタロシアニン亜鉛:試薬、東京化成工業社製、分子量578、平均粒径1422nm、
エコプロモート:無置換のフェニルホスホン酸亜鉛塩、日産化学工業社製、分子量222、平均粒径1090nm
T-1287:デカメチレンジカルボニルジベンゾイルヒドラジド、アデカ社製、分子量439、平均粒径986nm
エヌジェスターTF-1:トリメシン酸トリシクロヘキシルアミド、新日本理化社製、融点380〜390℃、分子量454、平均粒径1064nm
TLA-114:5-スルホイソフタル酸ジメチル二バリウム、竹本油脂社製、分子量684、平均粒径986nm
スリパックスE:エチレンビスステアリン酸アミド、日本化成社製、分子量593、平均粒径3290nm
β-CDとPPの包接化合物:前記包接化合物の製造例1で製造したβ-CDとPPとの包接化合物
β-CDとPLAの包接化合物:前記包接化合物の製造例2で製造したβ-CDとPLAの包接化合物
γ-CDとPPの包接化合物:前記包接化合物の製造例3で製造したγ-CDとPPの包接化合物
γ-CDとPLAの包接化合物:前記包接化合物の製造例4で製造したγ-CDとPLAの包接化合物
(シクロデキストリン)
α-シクロデキストリン:和光純薬社製、α-cyclodextrin97+%(HPLC)、平均粒径56μm
β-シクロデキストリン:和光純薬社製、β-cyclodextrin97+%(HPLC)、平均粒径60μm
γ-シクロデキストリン:和光純薬社製、γ-cyclodextrin97+%(HPLC)、平均粒径65μm
(可塑剤)
(MeEO3)2SA:前記可塑剤の製造例1で製造したコハク酸とトリエチレングリコールモノメチルエーテルとのジエステル化合物
DAIFATTY−101:アジピン酸と、ジエチレングリコールモノメチルエーテル/ベンジルアルコール=1/1混合物とのジエステル、大八化学工業社製
(その他)
デンプン:和光純薬社製、Starch, Wheat
表1〜3に示す金型温度において、テストピース3種類すべてについて変形がなく、取り出しが容易と判断されるまでに有する時間の3回の平均時間を、離型に必要な金型保持時間とした。金型保持時間が短いほど、金型内部及びランナー部分でテストピースの結晶化速度が速く、成形性に優れることを示す。なお、取り出しができないか、取出しができても変形が生じている場合は不可と判断する。
80℃の金型を用いて得られた角柱状試験片(125mm×12mm×6mm)について、JIS−K7191に基づいて、熱変形温度測定機(東洋精機製作所製、B−32)を使用して、荷重0.45MPaにおいて0.25mmたわむときの熱変形温度(℃)を測定した。この温度が高い方が耐熱性に優れていることを示す。
Claims (3)
- シクロデキストリンと、フタロシアニン化合物、フェニルホスホン酸金属塩、芳香環を有するカルボヒドラジド類、芳香族カルボン酸アミド、及び芳香族スルホン酸ジアルキルエステルの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの芳香族化合物、ならびにポリ乳酸樹脂を含有してなる、ポリ乳酸樹脂組成物であって、前記シクロデキストリンの含有量がポリ乳酸樹脂100重量部に対して1〜30重量部、前記芳香族化合物の含有量がポリ乳酸樹脂100重量部に対して0.01〜10重量部であり、かつ、そのモル比(前記芳香族化合物/シクロデキストリン)が0.02〜1.00である、ポリ乳酸樹脂組成物。
- シクロデキストリンと、フタロシアニン化合物、フェニルホスホン酸金属塩、芳香環を有するカルボヒドラジド類、芳香族カルボン酸アミド、及び芳香族スルホン酸ジアルキルエステルの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの芳香族化合物と、ポリ乳酸樹脂を含む原料を溶融混練して得られる、ポリ乳酸樹脂組成物であって、前記シクロデキストリンの含有量がポリ乳酸樹脂100重量部に対して1〜30重量部、前記芳香族化合物の含有量がポリ乳酸樹脂100重量部に対して0.01〜10重量部であり、かつ、そのモル比(前記芳香族化合物/シクロデキストリン)が0.02〜1.00である、ポリ乳酸樹脂組成物。
- 請求項1又は2記載のポリ乳酸樹脂組成物を成形してなるポリ乳酸樹脂成形体。
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