JP6707957B2 - 乳酸系樹脂組成物、並びに、これを用いた成形体及び二軸延伸フィルム - Google Patents
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Description
以下、本発明の乳酸系樹脂組成物を構成する乳酸系重合体(A)、アルキレンオキサイド系重合体(B)について詳述する。
本発明に用いる乳酸系重合体(A)としては、構造単位がL乳酸であるポリ(L−乳酸)、構造単位がD乳酸であるポリ(D−乳酸)、構造単位がL乳酸及びD乳酸であるポリ(LD−乳酸)、またはこれらの混合体を挙げることができる。
ここで、前記の「ヒドロキシカルボン酸」としては、乳酸の光学異性体(L−乳酸に対してはD−乳酸、D−乳酸に対してはL−乳酸)、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシn−酪酸、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−メチル乳酸、2−ヒドロキシカプロン酸等の2官能脂肪族ヒドロキシ−カルボン酸やカプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン類が挙げられる。
また、前記の「ジオール」としては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール,1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられ、前記の「ジカルボン酸」としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸及びドデカン二酸等が挙げられる。
また、分子量増大を目的として、少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物などを含んでいてもよい。
L−乳酸とD−乳酸が質量比でL/D=93/7〜7/93の範囲にある場合は、得られる乳酸系重合体(A)は実質的に非晶性であり、透明性や柔軟性に優れる。この場合、L−乳酸とD−乳酸が質量比でL/D=92/8〜8/92の範囲にあることがより好ましく、L/D=90/10〜10/90質量%の範囲にあることが更に好ましい。L−乳酸とD−乳酸の質量比をかかる範囲とすることで、結晶性を低く抑えることができ、優れた非晶性の成形体が得られる。
L−乳酸とD−乳酸が質量比でL/D=100/0〜93/7、または、L/D=7/100〜0/100の範囲にある場合は、得られる乳酸系重合体(A)は実質的に結晶性であり、耐熱性や剛性に優れる。特に、一軸または二軸の延伸フィルムを作製する場合には、実質的に結晶性の乳酸系重合体(A)を使用することで、柔軟性に加え、耐熱性や剛性に優れるフィルムを得ることができる。この場合、L−乳酸とD−乳酸が質量比でL/D=99.9/0.1〜95/5、または、L/D=5/95〜0.1/99.9の範囲にあることがより好ましく、L/D=99.5/0.5〜97/3、または、L/D=3/97〜0.5/99.5の範囲にあることが更に好ましい。L−乳酸とD−乳酸の質量比をかかる範囲とすることで、結晶性を高めることができ、優れた結晶性の成形体が得られる。
本発明に用いるアルキレンオキサイド系重合体(B)は、二価アルコールであるアルキレンオキサイド化合物を重合して得られる。
装置 :東ソー社製 HLC−8120GPC
カラム:Agilent社製 PLgel 20μ Mixed−A (7.5×300mm、20μm)×2本
溶離液:10mM LiBr/DMF
流速 :0.8mL/min(Ref 0.3mL/min)
検出器:RI
カラム恒温槽温度:40℃。
サンプル濃度:約0.06〜0.2wt%
注入量:100μL注入
本発明の乳酸系樹脂組成物は、前記乳酸系重合体(A)と、前記アルキレンオキサイド系重合体(B)とを、質量比で(A):(B)=99:1〜70:30質量%の割合で有する。(A)と(B)の混合質量比をかかる範囲とすることで、ブリードアウトを抑制したまま十分な柔軟性を付与することができる。
[ヘーズ]=([拡散透過率]/[全光線透過率])×100
本発明の樹脂組成物は、フィルムやプレート等に成形することができる。具体的には、乳酸系重合体(A)、アルキレンオキサイド系重合体(B)、及び、必要に応じてその他の樹脂や添加剤等の原料を直接混合し、押出機或いは射出成型機に投入して成形するか、または、前記原料を二軸押出機を用いて溶融混合し、ストランド形状に押出してペレットを作製した後、このペレットを押出機、あるいは、射出成形機に投入して成形する方法を挙げることができる。
この際、各原料の組成比や配合割合によって粘度が変化すること等を考慮して、溶融押出温度を適宜選択することが好ましい。具体的には、成形温度は180℃以上、230℃以下が好ましく、185℃以上、220℃以下がより好ましく、190℃以上、210℃以下が更に好ましい。成形温度をかかる範囲にすることにより、樹脂を劣化させることなく、十分な流動性が得られる。
JIS K7127:1999に準じて測定した。20℃における引張弾性率が500MPa以上、3000MPa以下であるものを合格(○)、それ以外の範囲であるものを不合格(×)とした。
JIS K7127:1999に準じて測定した。20℃における引張破断伸度が200%以上であるものを合格(○)、200%未満であるものを不合格(×)とした。
JIS K7375:2008に準じて測定した。ヘーズが10%以下のものを合格(○)、10%を超えるものを不合格(×)とした。なお、ヘーズは以下の式に基づいて計算した。
[ヘーズ]=([拡散透過率]/[全光線透過率])×100
縦100mm×横100mm×厚み100μmの試験片について、60℃、50%RHの環境下で24時間熱処理を行い、試験後に析出したアルキレンオキサイド系重合体(B)の重量を測定した。析出しなかったものを合格(○)、析出したものを不合格(×)とした。
アルキレンオキサイド系重合体(B)の分子量は、次の方法にて測定を行った。
装置 :東ソー社製 HLC−8120GPC
カラム:Agilent社製 PLgel 20μ Mixed−A(7.5×300mm、20μm)×2本
溶離液:10mM LiBr/DMF
流速 :0.8mL/min(Ref 0.3mL/min)
検出器:RI
カラム恒温槽温度:40℃。
サンプル濃度:約0.06〜0.2wt%
注入量:100μL注入
(a)−1:NW4060D(Nature Works社製、ポリ乳酸、L乳酸/D乳酸=88/12質量%)
(a)−2:NW4032D(Nature Works社製、ポリ乳酸、L乳酸/D乳酸=98.7/1.3質量%)
(b)−1:アルコックス E−300(明成化学社製、ポリエチレンオキサイド、数平均分子量=5.8×105、結晶融解温度=72℃)
(b)−2:アルコックス E−60(明成化学社製、ポリエチレンオキサイド、数平均分子量=3.6×105、結晶融解温度=71℃)
(b)−3:アルコックス R−150(明成化学社製、ポリエチレンオキサイド、数平均分子量=2.2×104、結晶融解温度=68℃)
(b)−4:ポリエチレングリコール #20000(ナカライテスク社製、ポリエチレンオキサイド、数平均分子量=1.4×104、結晶融解温度=66℃)
(b)−5:ポリエチレングリコール #2000(ナカライテスク社製、ポリエチレンオキサイド、数平均分子量=1.8×103、結晶融解温度=39℃)
(b)−6:アルコックス EP−20(明成化学社製、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダム共重合体、数平均分子量=8×105、結晶融解温度=45℃)
(a)−1と(b)−1を混合質量比80:20となるように190℃に設定したΦ25mm二軸押出機にて溶融混練し、Tダイ内からフィルムとして押出し、20℃のキャストロールに密着急冷し、厚み100μmのキャストフィルムを得た。このキャストフィルムについて各種評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−2を混合質量比80:20となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−3を混合質量比90:10となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−3を混合質量比80:20となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−3を混合質量比70:30となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−4を混合質量比80:20となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−6を混合質量比80:20となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−2と(b)−3を混合質量比80:20となるように190℃に設定したΦ25mm二軸押出機にて溶融混練し、Tダイ内からフィルムとして押出し、20℃のキャストロールに密着急冷し、キャストフィルムを得た。このキャストフィルムについて、縦延伸機を用いて延伸温度60℃で流れ方向(MD)に2.5倍に延伸した後、横延伸機を用いて延伸温度65℃で幅方向(TD)に2.5倍に延伸し、130℃で熱固定を行った。得られた二軸延伸フィルムについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1を単体で使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−3を混合質量比60:40となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−5を混合質量比80:20となるように使用した以外は実施例1と同様にサンプルの作製及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−2を単独で用い、190℃に設定したΦ25mm二軸押出機にて溶融混練し、Tダイ内からフィルムとして押出し、20℃のキャストロールに密着急冷し、キャストフィルムを得た。このキャストフィルムについて、縦延伸機を用いて延伸温度80℃で流れ方向(MD)に2.5倍に延伸した後、横延伸機を用いて延伸温度85℃で幅方向(TD)に2.5倍に延伸し、140℃で熱固定を行った。得られた二軸延伸フィルムについて、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例7では、実質的に非晶性のポリ乳酸と、数平均分子量Mn=8×105のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体を、80:20質量%の混合質量比で使用している。該フィルムは、ポリエチレンオキサイド系と同様に、透明性と柔軟性、耐ブリードアウト性に優れることが分かる。
実施例8では、実質的に結晶性のポリ乳酸と、数平均分子量Mn=2.2×104のポリエチレンオキサイドを、80:20質量%の混合質量比で使用し、二軸延伸を施している。該フィルムは結晶化しているにも関わらず、透明性と柔軟性、耐ブリードアウト性に優れることが分かる。
一方、比較例1では、実質的に非晶性のポリ乳酸を単独で使用している。該フィルムは弾性率が高く柔軟性に劣る上、脆く、引張破断伸度が低いことが分かる。
比較例2では、実質的に非晶性のポリ乳酸と、数平均分子量Mn=2.2×104のポリエチレンオキサイドを、60:40質量%の混合質量比で使用している。該フィルムは、ポリエチレンオキサイドの含有量が高すぎるために、引張弾性率が低くハンドリング性が悪い上、また、相分離が生じて透明性が悪化していることが分かる。
比較例3では、実質的に非晶性のポリ乳酸と、数平均分子量Mn=1.8×103のポリエチレンオキサイドを、80:20質量%の混合質量比で使用している。該フィルムは、ポリエチレンオキサイドの分子量が低すぎるために、ポリエチレンオキサイドがブリードアウトしてしまっており、それに伴って透明性も悪化している。
比較例4では、実質的に結晶性のポリ乳酸を単独で使用し、二軸延伸を施している。該フィルムは引張弾性率が高く柔軟性に劣る上、未延伸サンプルと比較すると優れるものの、引張破断伸度が十分でない。
Claims (6)
- 乳酸系重合体(A)と、数平均分子量Mnが3.0×104g/mol以上、1.0×106g/mol以下であるアルキレンオキサイド系重合体(B)とを、質量比で(A):(B)=99:1〜70:30の割合で有し、前記アルキレンオキサイド系重合体(B)が、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、または、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体であり、引張弾性率が700MPa以上3000MPa以下である乳酸系樹脂組成物(但し、数平均分子量Mnが3.0×104g/molであるアルキレンオキサイド系重合体(B)を有するものを除く)。
- 乳酸系重合体(A)と、数平均分子量Mnが3.0×104g/mol以上、1.0×106g/mol以下であるアルキレンオキサイド系重合体(B)とを、質量比で(A):(B)=99:1〜70:30の割合で有し、前記アルキレンオキサイド系重合体(B)が、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、または、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体である乳酸系樹脂組成物(但し、数平均分子量Mnが3.0×104g/molであるアルキレンオキサイド系重合体(B)を有するもの、並びに、脂肪族カルボン酸アミド及び30μm以下の平均粒子径を有するSiO 2 を含む無機添加剤を含有するものを除く)。
- 乳酸系重合体(A)と、数平均分子量Mnが3.0×104g/mol以上、1.0×106g/mol以下であるアルキレンオキサイド系重合体(B)とを、質量比で(A):(B)=99:1〜70:30の割合で有し、前記アルキレンオキサイド系重合体(B)が、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、または、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体であり、引張弾性率が700MPa以上3000MPa以下である乳酸系樹脂組成物(但し、数平均分子量Mnが3.0×104g/molであるアルキレンオキサイド系重合体(B)を有するもの、並びに、脂肪族カルボン酸アミド及び30μm以下の平均粒子径を有するSiO 2 を含む無機添加剤を含有するものを除く)
- アルキレンオキサイド系重合体(B)の結晶融解温度が40℃以上、100℃以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の乳酸系樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の乳酸系樹脂組成物を用いた成形体。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の乳酸系樹脂組成物を用いた延伸フィルム。
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