JP6709696B2 - ポリ乳酸樹脂組成物積層シート - Google Patents

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Description

本発明は、ポリ乳酸樹脂組成物積層シートに関する。更に詳しくは、日用品、化粧品、家電製品等のパックやトレイ等の成形体に好適に使用し得るポリ乳酸樹脂組成物積層シート、及び該シートの製造方法に関する。
ポリ乳酸樹脂は、原料が植物由来であるために二酸化炭素排出量が極めて少ないこと等からその利用が期待されているが、樹脂の特性として剛性が強く透明性が高いこと等の特徴により、積層化により機能性を付与する技術が検討されている。
例えば、特許文献1には、ポリ乳酸樹脂等の脂肪族ポリエステル系樹脂を主体とする樹脂(A)100重量部に対し、液状添加剤(B)を1重量部〜20重量部を含む樹脂組成物(C)からなる層を表層に少なくとも1層と、上記脂肪族ポリエステル系樹脂の内、結晶融点が120℃〜250℃の脂肪族ポリエステル系樹脂を主体とする樹脂(D)100重量部に対し、上記液状添加剤(B)を1重量部未満含有する若しくは含有しない層を少なくとも1層有する、少なくとも2層からなる延伸フィルムが、引張弾性率が高く、耐熱性や密着性にも優れると開示されている。
特許文献2では、結晶核剤を含有するポリ乳酸系樹脂組成物からなる層Aを、結晶核剤を実質的に含有しない樹脂組成物からなる層Bで挟み込むように積層したところ、耐熱性、透明性、光沢性が共に優れた成形体を得ることができる成形性の良好なポリ乳酸系樹脂シートが得られている。
特許文献3には、ガラス転移温度Tg(A)、融点Tm(A)である結晶性ポリ乳酸系重合体Aを主成分とするA層と、ガラス転移温度Tg(B)、結晶化温度Tc(B)である結晶性樹脂組成物Bを主成分とするB層からなる積層フィルムであって、Tg(A)、Tm(A)、Tg(B)およびTc(B)の関係が、Tg(A)≧Tg(B)かつTm(A)≧Tc(B)であり、DSC昇温測定における該フィルムの結晶融解熱量(ΔHm)が15J/g以上かつ、層の構成がA/B/A、あるいはB/A/Bの構成を含む3層以上であることを特徴とする積層フィルムが開示されている。かかる積層フィルムは、結晶性ポリ乳酸の製膜条件を大きく変化させることなく、積層させる結晶性樹脂を変更するのみで各種特性が付与でき、例えば、充分な易引裂き性あるいは耐溶剤性が付与されると報告されている。
一方、中央層の表裏に表面層を積層して三層構造にした樹脂シートまたはフィルムであって、前記中央層を100%のポリ乳酸で構成するとともに、全体の厚さに対して60%〜90%の厚さを有するものとし、前記各表面層を70%〜95%のポリ乳酸と5%〜30%の乳酸系共重合ポリエステルとを成分として、全体の厚さに対して5%〜20%の厚さを有するものとした樹脂シートまたはフィルムが、生分解性を高めることができ、包装用容器の破損や、これに伴う破損片を飛散させないものであると開示されている(特許文献4参照)。
また、特許文献5には、ポリ乳酸系樹脂組成物からなる層Aと層Bとを含む積層シートであって、該層Aと該層Bがポリ(メタ)アクリレートをそれぞれ特定の含有量で含有することで、透明性、耐熱性に優れ、さらには植物度の高い成形体を得ることができるポリ乳酸系樹脂積層シートを提供することができると開示されている。
特許文献6には、層Aを少なくとも一方の最外層に有し、層Bを内層に有する、少なくとも3層からなる積層シートであり、層Aが、ポリ乳酸とポリブチレンサクシネート系樹脂とを含有し、さらに層Aの全成分100質量%においてポリ乳酸が60質量%以上97.5質量%以下であり、かつ、層Aの厚みの割合が、積層シートの全体厚さ100%に対して10〜40%であり、層Bが、ポリ乳酸とポリブチレンサクシネート系樹脂とを含有し、さらに層Bの全成分100質量%においてポリ乳酸が90質量%以上100質量%未満であり、面配向度ΔPが0以上0.002以下であることを特徴とする、積層シートが開示されている。この積層シートは、耐衝撃性、透明性、耐ブロッキング性に優れ、特に成形品用途にも印刷用途にも適すると記載されている。
特開2000−37837号公報 特開2007−210190号公報 特開2005−144726号公報 特開2006−305992号公報 WO2007/063864号公報 WO2010/103915号公報
しかしながら、ポリ乳酸樹脂の透明性に優れる積層シートを調製しようとしたところ、耐衝撃性を向上しようとすると透明性が低下することが判明し、更なる改良が必要であることが分かった。
本発明は、高い耐衝撃性と透明性を両立するポリ乳酸樹脂組成物積層シート、及び該積層シートの製造方法に関する。
本発明は、下記〔1〕〜〔2〕に関する。
〔1〕 複数のポリ乳酸樹脂組成物の層を含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートであり、少なくとも次の層Pと層Qを含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートであって、
層Pが、(P−A)ポリ乳酸樹脂、(P−B)可塑剤、及び(P−C)有機結晶核剤を含有するポリ乳酸樹脂組成物の層であり、層中の(P−B)可塑剤の含有量が4質量%以上18質量%以下であり、(P−C)有機結晶核剤の含有量が0.05質量%以上1.0質量%以下であり、
層Qが、(Q−A)ポリ乳酸樹脂、(Q−B)可塑剤、及び(Q−C)有機結晶核剤を含有するポリ乳酸樹脂組成物の層であり、層中の(Q−B)可塑剤の含有量が0質量%以上6質量%以下であり、(Q−C)有機結晶核剤の含有量が0質量%以上0.3質量%以下であり、
ここで、層P中の(P−B)可塑剤の含有量の方が層Q中の(Q−B)可塑剤の含有量より多く、シートの表面側と裏面側の少なくとも一方の最外層が層Pであるポリ乳酸樹脂組成物積層シート。
〔2〕 複数のポリ乳酸樹脂組成物の層を含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートの製造方法であり、下記工程(1)、(2)及び(3)を含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートの製造方法。
工程(1):(P−A)ポリ乳酸樹脂、(P−B)可塑剤、及び(P−C)有機結晶核剤を含有する原料を溶融混練して、層Pを構成するポリ乳酸樹脂組成物を調製する工程であって、層中の(P−B)可塑剤の含有量が4質量%以上18質量%以下であり、(P−C)有機結晶核剤の含有量が0.05質量%以上1.0質量%以下である工程
工程(2):(Q−A)ポリ乳酸樹脂、(Q−B)可塑剤、及び(Q−C)有機結晶核剤を含有する原料を溶融混練して、層Qを構成するポリ乳酸樹脂組成物を調製する工程であって、層中の(Q−B)可塑剤の含有量が0質量%以上6質量%以下であり、(Q−C)有機結晶核剤の含有量が0質量%以上0.3質量%以下であり、
ここで、層P中の(P−B)可塑剤の含有量の方が層Q中の(Q−B)可塑剤の含有量より多い工程
工程(3):工程(1)で得られた層Pのポリ乳酸樹脂組成物と、工程(2)で得られた層Qのポリ乳酸樹脂組成物とを層Pがシートの表面側と裏面側の少なくとも一方の最外層になるように溶融共押出成形する工程
本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、高い耐衝撃性と透明性を両立するという優れた効果を奏する。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、ポリ乳酸樹脂、可塑剤、及び有機結晶核剤を含有するポリ乳酸樹脂組成物の層が少なくとも2種類積層されたものであり、一方の層が他方の層より可塑剤の含有量が多いことを特徴とする。一般に、外部から衝撃が加わると緩和作用を奏するために、衝撃を吸収するシートの体積に応じて可塑剤が必要となるところ、可塑剤が均一に分散された系では全体体積に応じた可塑剤量が必要となる。すると、シート全体に亘って透明性が低下することになる。一方、可塑剤含有量が多い層と少ない層とが存在する本願発明においては、外部からの衝撃緩和は可塑剤含有量が多い層が担うため、当該層に均一分散系で必要とされる可塑剤量と同じ量を含有させることになると可塑剤の分布割合が高くなり結果として耐衝撃性が向上すると考えられる。また、可塑剤が少ない層はポリ乳酸樹脂が元来有する高い透明性を維持することが可能になるから、シート全体の透明性も向上し、耐衝撃性と透明性の両立が達成されると考えられる。ただし、これらの推測は、本発明を限定するものではない。なお、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートのことを、単に、本発明の積層シートと記載することもある。
<ポリ乳酸樹脂組成物積層シート>
本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、少なくとも後述の層Pと層Qを含み、ポリ乳酸樹脂組成物の層を複数含む。また、層Pはシートの表面側と裏面側の少なくとも一方の最外層に、好ましくは表面側と裏面側の各最外層に配置されるのに対し、層Qは内側の層であればよく、層Pの間に層Qが存在することが好ましい。例えば、3層構造であれば中心に層Qが位置し、5層構造であれば最外層以外のいずれかに層Qを配置することができる。積層シートの積層数は特に限定されないが、耐衝撃性と成形性の観点から、好ましくは3層以上8層以下、より好ましくは3層以上5層以下であり、例えば、層P/層Q/層P/層Q/層Pの順、層P/層Q/層Pの順に積層された積層シートである。
なお、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、層Pと層Q以外の層を含むものであってもよく、例えば、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シート自体を対象に載置する際に剥離が可能な剥離シート、あるいは、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートにガスバリア性あるいはヒートシール性を付与するシート等、各種機能性シートを含む態様が挙げられる。具体的には、PET、PBT、あるいはPTT等のポリエステル樹脂組成物、PE、PP等のポリオレフィン系樹脂組成物、あるいはナイロン樹脂組成物を構成成分とするシートである。これらの機能性シートは公知のものを用いることができ、その機能に応じて本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートの適切な位置に積層させることができる。例えば、剥離シートは、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートの外側に貼り付けることができる。
〔層P〕
本発明における層Pは、(P−A)ポリ乳酸樹脂、(P−B)可塑剤、及び(P−C)有機結晶核剤を含有するポリ乳酸樹脂組成物の層であって、可塑剤の含有量と有機結晶核剤の含有量が以下の含有量であることを特徴とする。
[(P−A)ポリ乳酸樹脂]
層Pにおけるポリ乳酸樹脂としては、市販されているポリ乳酸樹脂、例えば、Nature Works社製:Nature Works PLA/NW2003D、NW3001D、NW4032D、NW4060Dや、トヨタ自動車社製:エコプラスチックU'z S−09、S−12、S−17等の他、乳酸やラクチドから合成したポリ乳酸樹脂が挙げられる。なかでも、層Pのポリ乳酸樹脂組成物の耐衝撃性と成形性を向上する観点から、光学純度が好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上のポリ乳酸樹脂が好ましく、例えば、Nature Works社製ポリ乳酸樹脂(NW4032D等)を用いることができる。なお、本発明におけるポリ乳酸の光学純度は、「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求めることができる。
また、本発明において、ポリ乳酸樹脂として、ポリ乳酸樹脂組成物の強度や透明性の観点から、異なる異性体を主成分とする乳酸成分を用いて得られた2種類のポリ乳酸からなるステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂を用いてもよい。
また、本発明におけるポリ乳酸樹脂は、ポリ乳酸樹脂以外の生分解性ポリエステル樹脂やポリプロピレン等の非生分解性樹脂がポリ乳酸樹脂とのブレンドによるポリマーアロイとして含有されていてもよい。なお、本明細書において「生分解性」とは、自然界において微生物によって低分子化合物に分解され得る性質のことであり、具体的には、JIS K6953(ISO14855)「制御された好気的コンポスト条件の好気的かつ究極的な生分解度及び崩壊度試験」に基づいた生分解性のことを意味する。
ポリ乳酸樹脂の含有量は、耐衝撃性と透明性の観点から、層Pのポリ乳酸樹脂組成物中、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、98質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましい。
[(P−B)可塑剤]
層Pで用いられる可塑剤としては、耐衝撃性と透明性を向上させ、成形性も向上させる観点から、以下の(i)及び(ii)からなる群より選ばれる1種又は2種以上のエステル化合物を含むことが好ましい。
(i)分子中に2個以上のエステル基を有するエステル化合物であって、該エステル化合物を構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2〜3のアルキレンオキサイドを平均0.5〜8モル付加したアルコールであるエステル化合物、及び
(ii)式(I):
O−CO−R−CO−〔(OR)O−CO−R−CO−〕OR (I)
(式中、Rは炭素数が1〜4のアルキル基、Rは炭素数が2〜4のアルキレン基、Rは炭素数が2又は3のアルキレン基であり、mは1〜6の数、nは1〜12の数を示し、但し、全てのRは同一でも異なっていてもよく、全てのRは同一でも異なっていてもよい)
で表される化合物
(i)のエステル化合物としては、耐衝撃性、透明性、及び成形性の観点から、分子中に2個以上、好ましくは2個以上5個以下、より好ましくは2個以上3個以下のエステル基を有するエステル化合物であって、該エステル化合物を構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2又は3のアルキレンオキサイドを平均0.5モル以上8モル以下、好ましくは1モル以上6モル以下、より好ましくは1モル以上3モル以下付加したアルコールであるエステル化合物を用いることができる。なかでも、好ましくは、分子中に2個以上、好ましくは2個以上5個以下、より好ましくは2個以上3個以下のエステル基を有する多価アルコールエステル又は多価カルボン酸エステルであって、該エステル化合物を構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2又は3のアルキレンオキサイドを平均0.5モル以上8モル以下、好ましくは1モル以上6モル以下、より好ましくは1モル以上3モル以下付加したアルコールであるエステル化合物を用いることができる。
具体的には、例えば、特開2008−174718号公報及び特開2008−115372号公報に記載の可塑剤が挙げられる。なかでも、酢酸とグリセリンのエチレンオキサイド平均3モル以上6モル以下付加物(水酸基1個あたりエチレンオキサイドを1モル以上2モル以下付加)とのエステル、酢酸とエチレンオキサイドの平均付加モル数が4以上6以下のポリエチレングリコールとのエステル、コハク酸とエチレンオキサイドの平均付加モル数が2以上6以下のポリエチレングリコールモノメチルエーテル(水酸基1個あたりエチレンオキサイドを2モル以上6モル以下付加)とのエステル、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とのエステル、1,3,6−ヘキサントリカルボン酸とジエチレングリコールモノメチルエーテルとのエステルが好適に用いられる。
(ii)のエステル化合物は、耐衝撃性、透明性、及び耐ブリード性の観点から、好ましい。
式(I)におけるRは、炭素数が1以上4以下、好ましくは1又は2のアルキル基を示し、1分子中に2個存在して、分子の両末端に存在する。Rは炭素数が1以上4以下であれば、直鎖であっても分岐鎖であってもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられ、なかでも、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑剤のブリードアウトを抑制する観点、及び耐衝撃性と透明性の観点から、メチル基が好ましい。
式(I)におけるRは、炭素数が2以上4以下のアルキレン基を示し、直鎖のアルキレン基が好適例として挙げられる。具体的には、エチレン基、1,3−プロピレン基、1,4−ブチレン基が挙げられ、なかでも、ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑剤のブリードアウトを抑制する観点、及び耐衝撃性と透明性の観点から、エチレン基、1,3−プロピレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。但し、全てのRは同一でも異なっていてもよい。
式(I)におけるRは、炭素数が2又は3のアルキレン基を示し、ORはオキシアルキレン基を示す。具体的には、エチレン基、1,2−プロピレン基、1,3−プロピレン基が挙げられる。但し、全てのRは同一でも異なっていてもよい。
mはオキシアルキレン基の平均の繰り返し数を示し、1以上6以下の数である。mが大きくなると、式(I)で表されるエステル化合物のエーテル基価が上がり、酸化されやすくなり安定性が低下する傾向がある。ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させる観点から、1以上4以下の数が好ましく、1以上3以下の数がより好ましく、1以上2以下の数が更に好ましい。
nは平均重合度を示し、1以上12以下の数である。ポリ乳酸樹脂との相溶性を向上させ可塑剤のブリードアウトを抑制する観点、及び耐衝撃性と透明性の観点から、1以上4以下の数が好ましく、1以上3以下の数がより好ましく、1以上2以下の数が更に好ましい。
かかる構造のうちでも、透明性の観点から、コハク酸、グルタル酸、及びアジピン酸から選ばれる少なくとも1つの二塩基酸と、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、及び1,3−プロパンンジオールから選ばれる少なくとも1つの2価アルコールのオリゴエステル〔式(I)中、n=1〜3〕が好ましい。
式(I)で表される化合物は、市販品であっても公知の製造方法に従って合成したものを用いてもよく、例えば特開2012−62467号公報に開示されているような方法に従って製造することができる。
本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲内で、前記(i)及び(ii)以外の他の可塑剤を用いることができる。他の可塑剤としては、例えば、前記(i)及び(ii)以外の、ポリエステル系可塑剤、グリセリン系可塑剤、多価カルボン酸エステル系可塑剤、ポリアルキレングリコール系可塑剤、及びエポキシ系可塑剤等を用いることができる。本発明で用いられる全可塑剤における前記(i)及び(ii)からなる群より選ばれる1種又は2種以上のエステル化合物の含有量は、耐衝撃性と透明性の観点から、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましく、95質量%以上が更により好ましく、100質量%が更により好ましい。なお、本明細書において、(i)及び(ii)からなる群より選ばれる1種又は2種以上のエステル化合物の含有量とは、複数の化合物を用いている場合は合計含有量を意味する。
層P中の可塑剤の含有量は、層Pのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、耐衝撃性の観点から、5質量部以上が好ましく、7質量部以上がより好ましく、9質量部以上が更に好ましく、13質量部以上が更に好ましく、相溶性、成形性の観点から、20質量部以下が好ましく、18質量部以下がより好ましく、17質量部以下が更に好ましい。
また、層Pのポリ乳酸樹脂組成物中の可塑剤の含有量は、4質量%以上18質量%以下であるが、耐衝撃性の観点から、6質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましく、透明性の観点から、15質量%以下が好ましく、14質量%以下がより好ましい。
[(P−C)有機結晶核剤]
層Pで用いられる有機結晶核剤としては、透明性の観点から、以下の(a)〜(d)からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機結晶核剤を用いることが好ましい。
(a)イソインドリノン骨格を有する化合物、ジケトピロロピロール骨格を有する化合物、ベンズイミダゾロン骨格を有する化合物、インジゴ骨格を有する化合物、フタロシアニン骨格を有する化合物、及びポルフィリン骨格を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(a)という〕
(b)カルボヒドラジド類、ウラシル類、及びN−置換尿素類からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(b)という〕
(c)芳香族スルホン酸ジアルキルの金属塩、リン酸エステルの金属塩、フェニルホスホン酸の金属塩、ロジン酸類の金属塩、芳香族カルボン酸アミド、及びロジン酸アミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(c)という〕
(d)分子中に水酸基とアミド基を有する化合物及びヒドロキシ脂肪酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種の有機化合物〔有機結晶核剤(d)という〕
これらの中では、透明性向上の観点から、有機結晶核剤(c)、有機結晶核剤(d)が好ましく、有機結晶核剤(d)がより好ましい。
有機結晶核剤(c)としては、上記の観点から、置換基を有しても良いフェニル基とホスホン基(−PO(OH)2)を有するフェニルホスホン酸の金属塩が好ましく、フェニルホスホン酸の具体例としては、無置換のフェニルホスホン酸、メチルフェニルホスホン酸、エチルフェニルホスホン酸、プロピルフェニルホスホン酸、ブチルフェニルホスホン酸、ジメトキシカルボニルフェニルホスホン酸、ジエトキシカルボニルフェニルホスホン酸等が挙げられ、無置換のフェニルホスホン酸が好ましい。
有機結晶核剤(d)の分子中に水酸基とアミド基を有する化合物としては、水酸基を有する脂肪族アミドが好ましく、具体例としては、12−ヒドロキシステアリン酸モノエタノールアミド等のヒドロキシ脂肪酸モノアミド、メチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド等のヒドロキシ脂肪酸ビスアミド等が挙げられる。
層P中の有機結晶核剤の含有量は、層Pのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、シートの結晶化度を向上させる観点から、0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましく、透明性の観点から、1.0質量部以下が好ましく、0.8質量部以下がより好ましく、0.75質量部以下が更に好ましく、0.5質量部以下が更に好ましい。
また、層Pのポリ乳酸樹脂組成物中の有機結晶核剤の含有量は、0.05質量%以上1.0質量%以下であるが、結晶化度を向上させる観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、透明性の観点から、0.9質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい。
[(P−D)加水分解抑制剤]
本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、耐衝撃性を向上させる観点から、前記成分以外に、更に、加水分解抑制剤を用いることができる。
加水分解抑制剤としては、ポリカルボジイミド化合物やモノカルボジイミド化合物等のカルボジイミド化合物が挙げられる。
モノカルボジイミド化合物としては、ジフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジメチルフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジエチルフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、ジ−2,6−ジ−tert−ブチルフェニルカルボジイミド、ジ−o−トリルカルボジイミド、ジ−p−トリルカルボジイミド、ジ−2,4,6−トリメチルフェニルカルボジイミド、ジ−2,4,6−トリイソプロピルフェニルカルボジイミド、ジ−2,4,6−トリイソブチルフェニルカルボジイミド等の芳香族モノカルボジイミド化合物;ジ−シクロヘキシルカルボジイミド、ジ−シクロヘキシルメタンカルボジイミド等の脂環族モノカルボジイミド化合物;ジ−イソプロピルカルボジイミド、ジ−オクタデシルカルボジイミド等の脂肪族モノカルボジイミド化合物等が挙げられる。
ポリカルボジイミドとしては、具体的には、ポリ(4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(p−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(m−フェニレンカルボジイミド)、ポリ(ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)、ポリ(トリイソプロピルフェニルカルボジイミド)等の芳香族ポリカルボジイミド;ポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)等の脂環族ポリカルボジイミドが挙げられる。
前記カルボジイミド化合物は、単独で又は2種以上組み合わせて用いてもよい。これらの中では、耐衝撃性の観点から、ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、ポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)が好ましく、ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミドがより好ましい。
層P中の加水分解抑制剤の含有量は、耐久性を向上させる観点から、層Pのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましく、0.3質量部以上が更に好ましく、透明性向上の観点から3質量部以下が好ましく、2質量部以下がより好ましく、1質量部以下が更に好ましい。
層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物は、前記以外の他の成分として、滑剤、無機結晶核剤、充填剤(無機充填剤、有機充填剤)、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、光安定剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、発泡剤、衝撃改良剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。また同様に、本発明の効果を阻害しない範囲内で他の高分子材料や他の樹脂組成物を含有することも可能である。これらの使用量は公知技術に従って適宜設定することができる。
層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物は、前記成分(P−A)〜(P−C)を含有するものであれば特に限定なく調製することができ、例えば、ポリ乳酸樹脂、可塑剤、及び有機結晶核剤、さらに必要により、加水分解抑制剤を含む他の添加剤を含有する原料を、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて溶融混練して調製することができる。原料は、予めヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等を用いて均一に混合した後に、溶融混練に供することも可能である。なお、ポリ乳酸樹脂組成物を調製する際にポリ乳酸樹脂の可塑性を促進させるため、超臨界ガスを存在させて溶融混合させてもよい。溶融混練後は、公知の方法に従って、溶融混練物を乾燥させてもよい。
溶融混練温度は、分解抑制及び透明性の観点から、好ましくは170℃以上であり、好ましくは220℃以下、より好ましくは200℃以下である。溶融混練時間は、溶融混練温度、混練機の種類によって一概には決定できないが、15秒間以上900秒間以下が好ましい。
かくして得られた層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物は、公知の方法に従って、層状化(シート化)することができる。なお、本発明においては、層Pと層Qを別々にシート化した後それらを所望の順に積層してもよく、また、層Pと層Qの各ポリ乳酸樹脂組成物を所望の順に積層したものを同時にシート化してもよい。詳細は後述する。
〔層Q〕
本発明における層Qは、(Q−A)ポリ乳酸樹脂、(Q−B)可塑剤、及び(Q−C)有機結晶核剤を含有するポリ乳酸樹脂組成物の層であって、可塑剤の含有量と有機結晶核剤の含有量が以下の含有量であることを特徴とする。
[(Q−A)ポリ乳酸樹脂]
層Qにおけるポリ乳酸樹脂は、層Pにおけるポリ乳酸樹脂と同様のものを用いることができる。具体的には、層Pにおけるポリ乳酸樹脂の項に例示されたものである。なかでも、層Qのポリ乳酸樹脂組成物の透明性を向上する観点から、光学純度が好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上であり、好ましくは99%以下のポリ乳酸樹脂が好ましく、例えば、Nature Works社製ポリ乳酸樹脂(NW2003D、4032D、4060D等)を用いることができる。
ポリ乳酸樹脂の含有量は、耐衝撃性と透明性の観点から、層Qのポリ乳酸樹脂組成物中、95質量%以上が好ましく、実質的に100質量%がより好ましく、100質量%が更に好ましい。ここで、実質的に100質量%とは不可避的に微量の不純物を含む場合を言う。
[(Q−B)可塑剤]
層Qにおける可塑剤は、層Pにおける可塑剤と同様のものを用いることができ、具体的には、層Pにおける可塑剤の項に例示されたものが挙げられる。
層Q中の可塑剤の含有量は、層Qのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、透明性の観点から、6質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましく、4質量部以下が更に好ましく、3質量部以下が更に好ましく、2質量部以下がより更に好ましい。下限は特に設定されないが、0質量部以上であればよい。
また、層Qのポリ乳酸樹脂組成物中の可塑剤の含有量は、0質量%以上6質量%以下であるが、透明性の観点から、5.4質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、4質量%以下が更に好ましく、3質量%以下がより更に好ましい。なお、本明細書において、可塑剤の含有量が0質量部又は0質量%とは、層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物に可塑剤が含まれない態様のことであり、本発明においては、層Qに可塑剤が添加されても、添加されなくてもよい。また、本発明においては、層Pから可塑剤成分が移行して層Q中に認められてもよく、前記範囲内の含有量となり、かつ、層P中の可塑剤含有量が多くなるのであれば本発明に含まれるものとする。
本発明においては、層P中の可塑剤と層Q中の可塑剤では、層P中の可塑剤の含有量が多いことを一つの特徴とする。層Qにおけるポリ乳酸樹脂の含有量を基準とし、層Qにおけるポリ乳酸樹脂100質量部に対する含有量として比較した場合、層P中の可塑剤の含有量は、層Q中の可塑剤の含有量に比べて、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上多ければよい。また、上限は特に設定されない。
また、本発明の積層シートに用いられる可塑剤の合計含有量としては、積層シート中のポリ乳酸樹脂の合計含有量を100質量部とした場合、2質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、4.5質量部以上が更に好ましく、6質量部以上がより更に好ましく、16質量部以下が好ましく、12質量部以下がより好ましく、10質量部以下が更に好ましい。本発明では、可塑剤の全体としての使用量が前記範囲内のような量であっても十分な耐衝撃性が得られる。
[(Q−C)有機結晶核剤]
層Qで用いられる有機結晶核剤としては、層Pにおける有機結晶核剤と同様のものを用いることができ、具体的には、層Pにおける有機結晶核剤の項に例示されたものが挙げられる。
層Q中の有機結晶核剤の含有量は、層Qのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、透明性の観点から、0.9質量部以下が好ましく、0.5質量部以下がより好ましく、0.2質量部以下が更に好ましい。下限は特に設定されないが、0質量部以上であればよい。
また、層Qのポリ乳酸樹脂組成物中の有機結晶核剤の含有量は、0質量%以上0.3質量%以下であるが、透明性の観点から、0.2質量%以下が好ましく、0.1質量%以下がより好ましい。なお、本明細書において、有機結晶核剤の含有量が0質量部又は0質量%とは、層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物に有機結晶核剤が含まれない態様のことであり、本発明においては、層Qに有機結晶核剤が添加されても、添加されなくてもよい。また、本発明においては、層Pから有機結晶核剤成分が移行して層Q中に認められてもよく、前記範囲内の含有量であれば本発明に含まれるものとする。
層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物は、前記以外の他の成分として、加水分解抑制剤、滑剤、無機結晶核剤、充填剤(無機充填剤、有機充填剤)、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、光安定剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、発泡剤、衝撃改良剤、結晶化阻害剤等を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。また同様に、本発明の効果を阻害しない範囲内で他の高分子材料や他の樹脂組成物を含有することも可能である。これらの使用量は公知技術に従って適宜設定することができる。
また、本発明においては、層Qの透明性を向上する観点から、層Q中のポリ乳酸樹脂の結晶性が低いことが好ましい。よって、例えば、層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物に結晶化阻害剤を配合することができる。結晶化阻害剤としては、ポリ乳酸との相互作用の観点から酸性基を持つものが好ましく、ポリマーの高次構造を乱す観点から非晶・非定形である事が好ましく、結晶化阻害効果の安定性の観点から無機物及び/又は高分子が好ましい。具体的には、例えば、アルミノシリケート、シリカ、ならびに、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、及び(メタ)アクリル酸アミドから選ばれる1種又は2種以上を重合して得られる樹脂が好ましく、シリカ、ポリメタクリル酸メチルがより好ましい。結晶化阻害剤の含有量としては、特に設定されないが、例えば、層Qのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、0.5質量部以上25質量部以下が例示される。また、結晶化阻害効果の安定性の観点から、無機物の場合は、層Qのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.7質量部以上であり、好ましくは3質量部以下、より好ましくは1.3質量部以下である。高分子の場合は、層Qのポリ乳酸樹脂100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは15質量部以上であり、好ましくは25質量部以下、より好ましくは22質量部以下である。
層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物は、前記成分(Q−A)〜(Q−C)を含有するものであれば特に限定なく調製することができ、層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物と同様にして調製することができる。具体的には、層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物の調製方法の項を参照することができる。
かくして得られた層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物は、公知の方法に従って、層状化(シート化)することができる。層Pと層Qの積層方法については、公知の方法を選択することができるが、以下に、層Pと層Qの各ポリ乳酸樹脂組成物を所望の順に同時にシート化する方法について説明する。
具体的には、例えば、層Pと層Qの各ポリ乳酸樹脂組成物を、例えば、フィードブロック法、マルチマニホールド法等のTダイを用いた溶融共押出成形に供することで積層シートを調製することができる。ここで、得られた積層シートを直ぐに冷却ロール、次いで加熱ロールに接触させることでシートの結晶性を調整し、その後、裁断してもよい。また、得られた積層シートを必要に応じて一軸又は二軸延伸してもよい。なお、押出機に充填する際に、各ポリ乳酸樹脂組成物を構成する原料を充填して溶融混練後、押出成形してもよい。
押出機の温度は、層Pと層Qのポリ乳酸樹脂組成物の構成成分によって同じであっても異なっていてもよい。具体的には、透明性向上の観点から、好ましくは170℃以上、より好ましくは175℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下、更に好ましくは210℃以下の温度範囲内で適宜設定することができる。なお、本発明において、押出機の温度とは押出機の二軸混練部のシリンダー温度を意味する。また、押出機における滞留時間は、シートの厚さや幅、巻き取り速度に依存するため一概には規定できないが、熱による劣化を避ける観点から、30秒から数分程度が好ましい。
冷却ロールの温度は、透明性向上と冷却ロールからの剥離性向上の観点から、40℃未満が好ましく、30℃以下がより好ましい。
冷却ロールに接する時間としては、冷却ロールの設定温度や冷却ロールの個数、押出速度、シート巻取速度によって異なるため必ずしも規定されるものではないが、例えば透明性向上と冷却ロールからの剥離性向上の観点から、好ましくは1秒以上、より好ましくは3秒以上、更に好ましくは5秒以上であり、好ましくは60秒以下、より好ましくは50秒以下、更に好ましくは40秒以下である。
加熱ロールの表面温度は、透明性向上と結晶化度向上の観点から、65℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、75℃以上が更に好ましく、100℃以下が好ましい。また加熱ロールに接触している時間の合計は、5秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましく、15秒以上が更に好ましい。なお、冷却ロール及び加熱ロールの表面温度とは、ロール表面の実測した温度を意味し、接触式温度計を用いて測定することができる。
かくして、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートが得られる。得られた積層シートの厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは100μm以上であり、好ましくは1000μm以下、より好ましくは700μm以下である。
また、積層シートにおける各層は、例えば、層Pを複数含み、そのうち最も厚い1層の厚みが、積層シート全体の厚みに対して、耐衝撃性の観点から、好ましくは5%以上、より好ましくは7%以上、更に好ましくは11%以上、更に好ましくは15%以上であり、透明性の観点から、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは28%以下、更に好ましくは24%以下であることが好ましい。
また、層Pの合計厚みと層Qの厚みの比(層P/層Q)としては、80/20〜10/90が好ましく、55/45〜30/70がより好ましい。
層Pを複数含み、そのうち最も厚い1層の厚みが、積層シート全体の厚みに対して、5%以上28%以下であるとき、層P中の可塑剤の含有量は、耐衝撃性の観点から6質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましく、10質量%以上が更に好ましく、透明性の観点から、15質量%以下が好ましく、14質量%以下がより好ましい。
かくして得られた本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、透明性が良好で、耐衝撃性に優れることから、各種用途、例えば、日用品、化粧品、家電製品などの包装材として、ブリスターパックやトレイ、お弁当の蓋等の食品容器、工業部品の輸送や保護に用いる工業用トレイ等の材として好適に用いることができる。
本発明はまた、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートの製造方法を提供する。
製造方法としては、層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物と層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物を溶融共押出成形する工程を含む方法であればよく、例えば、以下の方法が好適に用いられる。
具体的には、下記工程(1)〜(3)を有する製造方法が挙げられる。
工程(1):(P−A)ポリ乳酸樹脂、(P−B)可塑剤、及び(P−C)有機結晶核剤を含有する原料を溶融混練して、層Pを構成するポリ乳酸樹脂組成物を調製する工程であって、層中の(P−B)可塑剤の含有量が4質量%以上18質量%以下であり、(P−C)有機結晶核剤の含有量が0.05質量%以上1.0質量%以下である工程
工程(2):(Q−A)ポリ乳酸樹脂、(Q−B)可塑剤、及び(Q−C)有機結晶核剤を含有する原料を溶融混練して、層Qを構成するポリ乳酸樹脂組成物を調製する工程であって、層中の(Q−B)可塑剤の含有量が0質量%以上6質量%以下であり、(Q−C)有機結晶核剤の含有量が0質量%以上0.3質量%以下であり、
ここで、層P中の(P−B)可塑剤の含有量の方が層Q中の(Q−B)可塑剤の含有量より多い工程
工程(3):工程(1)で得られた層Pのポリ乳酸樹脂組成物と、工程(2)で得られた層Qのポリ乳酸樹脂組成物とを層Pがシートの表面側と裏面側の少なくとも一方の最外層になるように溶融共押出成形する工程
工程(1)は、(P−A)ポリ乳酸樹脂、(P−B)可塑剤、及び(P−C)有機結晶核剤、さらに必要に応じて(P−D)加水分解抑制剤を含む他の添加剤を含む原料を、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて、好ましくは170℃以上であり、好ましくは220℃以下、より好ましくは200℃以下の温度で溶融混練して、層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物を調製する。原料や溶融混練の条件は、前記本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートの項に準ずる。
工程(2)は、(Q−A)ポリ乳酸樹脂、(Q−B)可塑剤、及び(Q−C)有機結晶核剤を含む原料を、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等の公知の混練機を用いて、好ましくは170℃以上であり、好ましくは220℃以下、より好ましくは200℃以下の温度で溶融混練して、層Qにおけるポリ乳酸樹脂組成物を調製する。原料や溶融混練の条件は、前記本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートの項に準ずる。
工程(3)では、工程(1)及び工程(2)で得られたポリ乳酸樹脂組成物を溶融共押出成形する。溶融共押出成形としては、公知の溶融共押出成形機を用いて成形することができ、層Pが得られるシートの表面側と裏面側の少なくとも一方の最外層になるように、条件を適宜設定することができる。例えば、冷却ロールと加熱ロールを備えた溶融共押出シート成形機(創研社製、300mmT−ダイ)を用いる場合は、結晶性が調整された積層シートを得ることができる。押出機の条件や、その後の冷却ロール、加熱ロールに接触させる場合の条件は、前記本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートの項に準ずる。
溶融共押出成形後のシートは、端部を裁断して成形してもよく、裁断された端部は、溶融後、層P及び/又は層Qを構成するポリ乳酸樹脂組成物の原料と混合して、各層のポリ乳酸樹脂組成物として使用することができる。なかでも、層Qを構成するポリ乳酸樹脂組成物の原料と混合して使用することが好ましく、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートの製造方法の他の態様として、更に、下記工程(4)を含む態様を挙げることができる。
工程(4):工程(3)で得られた溶融共押出成形品の一部を裁断後、回収して工程(2)におけるポリ乳酸樹脂組成物の原料と混合して使用する工程
工程(4)において端部の裁断は公知技術に従って行うことができる。端部を裁断する比率としては、生産性の観点から、ポリ乳酸樹脂組成物積層シートの50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。なお、この実施例は、単なる本発明の例示であり、何ら限定を意味するものではない。例中の部は、特記しない限り質量部である。なお、「常圧」とは101.3kPaを、「常温」とは25℃を示す。
可塑剤の製造例1((MeEO)SA、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)
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(和光純薬社製、試薬)2463g、パラトルエンスルホン酸一水酸化物(和光純薬社製、試薬)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1.6mgKOH/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〔(MeEOSA〕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0.2mgKOH/g、鹸化価274mgKOH/g、水酸基価1mgKOH/g以下、色相APHA200であった。なお、本可塑剤は、水酸基1個当たりエチレンオキサイドを3モル付加したアルコールとのエステル化合物である。
可塑剤の製造例2((MeEO)SA、コハク酸とテトラ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)
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、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル3124g、パラトルエンスルホン酸一水酸化物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)、130℃で20時間反応させた。反応液の酸価は1.6mgKOH/gであった。反応液に吸着剤キョーワード500SH 27gを添加して80℃、2.7kPaで45分間攪拌してろ過した後、液温150〜250℃、圧力0.003kPaでテトラ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、コハク酸とテトラ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〔(MeEO)SA〕を得た。得られたジエステルは、重量平均分子量499、粘度(23℃)35mPa・s、酸価0.2mgKOH/g、鹸化価225mgKOH/g、水酸基価1mgKOH/g以下、色相APHA230であった。なお、本可塑剤は、水酸基1個当たりエチレンオキサイドを4モル付加したアルコールとのエステル化合物である。
可塑剤の製造例3((MeEO)SA、コハク酸とヘキサ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)
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、ヘキサエチレングリコールモノメチルエーテル4235g、パラトルエンスルホン酸一水酸化物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)、150℃で40時間反応させた。反応液の酸価は1.6mgKOH/gであった。反応液に吸着剤キョーワード500SH 27gを添加して80℃、2.7kPaで45分間攪拌してろ過した後、液温200〜280℃、圧力0.003kPaでヘキサ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、コハク酸とヘキサ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〔(MeEO)SA〕を得た。得られたジエステルは、重量平均分子量674、粘度(23℃)42mPa・s、酸価0.2mgKOH/g、鹸化価166mgKOH/g、水酸基価1mgKOH/g以下、色相APHA280であった。なお、本可塑剤は、水酸基1個当たりエチレンオキサイドを6モル付加したアルコールとのエステル化合物である。
可塑剤の製造例4(MeSA−1,3PD、コハク酸ジメチルと1,3−プロパンジオ−ルとのオリゴエステル化合物)
4ツロフラスコ(攪拌機、温度計、滴下漏斗、蒸留管、窒素吹き込み管付き)に1,3−プロパンジオール86.8g(1.14モル)及び触媒として28重量%ナトリウムメトキシド含有メタノール溶液2.2g(ナトリウムメトキシド0.011モル)を入れ、常圧、120℃で0.5時間攪拌しながらメタノールを留去した。その後、コハク酸ジメチル(和光純薬工業社製)500g(3.42モル)を2時間かけて滴下し、常圧、120℃で、反応により生じるメタノールを留去した。次に、75℃に冷却し、圧力を2時間かけて常圧から6.7kPaまで徐々に下げてメタノールを留去した後、常圧にもどし、さらに、触媒として28重量%ナトリウムメトキシド含有メタノール溶液2.0g(ナトリウムメトキシド0.010モル)を添加し、100℃で、圧力を3時間かけて常圧から2.9kPaまで徐々に下げてメタノールを留出させた。その後、80℃に冷却してキョーワード600S(協和化学工業社製)6gを添加し、圧力4.0kPa、80℃で1時間攪拌した後、減圧ろ過を行った。ろ液を圧力4.5kPaで、温度を1時間かけて114℃から194℃に上げて残存コハク酸ジメチルを留去し、常温黄色の液体として〔MeSA−1,3PD〕を得た。なお、触媒の使用量は、ジカルボン酸エステル100モルに対して0.61モルであった。なお、本可塑剤は、式(I)で表されるエステル化合物(Rはメチル基、Rはエチレン基、Rはプロピレン基であり、mは1、nは1.5)である。
実施例1〜17及び比較例1〜6
層Pにおけるポリ乳酸樹脂組成物の調製
ポリ乳酸樹脂組成物として、表1〜3に示す組成物原料を、二軸押出機(Perker社製、HK25D、シリンダー直径25.2mm、回転数100rpm、吐出量8kg/h)を使用して、溶融混練温度180〜190℃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、110℃減圧下で2時間乾燥し、水分量を500ppm以下とした。
シート状成形体の調製
前記で得られた層Pのペレット及び、層Qの原料となるペレットをフィードブロック式のT−ダイ押出機(創研社製、300mmT−ダイ)を用いて、下記の条件にて幅250mmの共押出シート成形を行い、ポリ乳酸樹脂組成物積層シートを得た。
<押出成形条件>
二軸混練部のシリンダー温度:180℃
Tダイ(出口)温度:200℃
押出し速度:0.4m/min (加熱ロール接触時間が30秒となる速度)
冷却ロール表面温度:25℃
加熱ロール表面温度:80℃
シート厚み:300μm
なお、表1〜3における原料は以下の通りである。
<ポリ乳酸樹脂>
4032D:NatureWorksLLC製Ingeo(登録商標)Biopolymer4032D(ポリ−L−乳酸、光学純度98.5%、融点166℃、重量平均分子量180000)
2003D:NatureWorksLLC製Ingeo(登録商標)Biopolymer2003D(ポリ−L−乳酸、光学純度95.7%、融点145℃、重量平均分子量200000)
4060D:NatureWorksLLC製Ingeo(登録商標)Biopolymer4060D(ポリ−L−乳酸、光学純度88.0%、結晶化せず融点測定不可、重量平均分子量190000)
<可塑剤>
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との混合ジエステル、大八化学工業社製
(MeEO)SA:前記可塑剤の製造例1で製造したジエステル化合物
(MeEO)SA:前記可塑剤の製造例2で製造したジエステル化合物
(MeEO)SA:前記可塑剤の製造例3で製造したジエステル化合物
MeSA−1,3PD:前記可塑剤の製造例4で製造したオリゴエステル化合物
プルロニックF68:ポリエチレングリコール/ポリプロピレングリコール共重合体、ADEKA社製
<衝撃改良剤>
プラメート PD−350:PLA−脂肪族ポリエステル共重合体、DIC社製
<有機結晶核剤>
スリパックスH:エチレンビス12−ヒドロキシステアリン酸アミド、日本化成社製
<加水分解抑制剤>
BioAdmide 100:ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、ラインケミー社製
<結晶化阻害剤>
サイリシア530:シリカ、平均粒子径2.7μm、シリカ含有量99.8質量%、富士シリシア化学社製
スミペックスMGSV:ポリメチルメタアクリレート樹脂、住友化学社製
得られた積層シートの特性を、下記の試験例1〜2の方法に従って評価した。なお、層比については下記のようにして測定した。結果を表1〜3に示す。
<層比>
内層に用いる樹脂を黒顔料(カーボンブラック)で着色し、得られた積層シートの破断面をミクロトームを使用して作成し、光学顕微鏡(キーエンス社製、VHX−1000)を用いて、200倍で観察し、シート厚み、内層の着色層の厚みを測定し、層比を求めた。
試験例1<透明性>
成形後のシートから5cm×5cm×0.3mmのサンプルを作成し、JIS−K7105規定の積分球式光線透過率測定装置(HM−150 村上色彩技術研究所)を用い、Haze値を測定した。Haze値の値が小さいほど透明性が良好であることを示す。
試験例2<耐衝撃性>
成形後のシートから5cm×5cm×0.3mmのサンプルを作成し、デュポン式落下衝撃試験機(安田精機製作所製、No.517−L、落下高さ最大1000mm、間隔50mm、直径19.05mmの撃ち型、直径19.05mmの受け台、落下ウエイト100〜1000gを使用)により、JIS−K7211−1(2006)に従い、温度23℃の雰囲気下において測定した50%衝撃破壊エネルギーを衝撃強度とした。衝撃強度の数値が大きいほど耐衝撃性に優れることを示す。
Figure 0006709696
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表1〜3より、実施例のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、耐衝撃性及び透明性のいずれにも優れるものであることが分かる。また、シート全体における可塑剤含有量としては同じ含有量が配合されている実施例2〜4、6と比較例1〜4をそれぞれ対比すると、実施例の積層シートは、比較例のシートに比べて透明性が高く、また耐衝撃性にも優れるものである。一方、従来用いられている衝撃改良剤を用いた比較例6は、本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートに比べて、透明性が低く、耐衝撃性も劣るものであった。
また、実施例15〜17の対比により、層Qに結晶化阻害剤を配合することで、耐衝撃性は向上あるいは維持しながら、透明性が格段に向上することが分かる。
本発明のポリ乳酸樹脂組成物積層シートは、透明性及び耐衝撃性に優れることから、食品容器、日用品や家電製品の包装材料、工業用部品のトレイ等、様々な用途に好適に使用することができる。

Claims (6)

  1. 複数のポリ乳酸樹脂組成物の層を含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートであり、少なくとも次の層Pと層Qを含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートであって、
    層Pが、(P−A)ポリ乳酸樹脂、(P−B)可塑剤、及び(P−C)有機結晶核剤を含有するポリ乳酸樹脂組成物の層であり、層中の(P−B)可塑剤の含有量が4質量%以上18質量%以下であり、(P−C)有機結晶核剤の含有量が0.05質量%以上1.0質量%以下であり、
    層Qが、(Q−A)ポリ乳酸樹脂を含有し、(Q−B)可塑剤及/又は(Q−C)有機結晶核剤を任意に含有するポリ乳酸樹脂組成物の層であり、層中の(Q−B)可塑剤の含有量が0質量%以上6質量%以下であり、(Q−C)有機結晶核剤の含有量が0質量%以上0.3質量%以下であり、
    ここで、層P中の(P−B)可塑剤の含有量の方が層Q中の(Q−B)可塑剤の含有量より多く、シートの表面側と裏面側の少なくとも一方の最外層が層Pであるポリ乳酸樹脂組成物積層シート。
  2. 層Pを複数含み、前記層Pのうち最も厚い1層の厚みがポリ乳酸樹脂組成物積層シートの厚みに対して5%以上40%以下である、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂組成物積層シート。
  3. 層Pを複数含み、少なくとも2層の層Pの間に層Qが積層されてなる、請求項1又は2に記載のポリ乳酸樹脂組成物積層シート。
  4. (P−B)可塑剤及び/又は(Q−B)可塑剤が、
    (i)分子中に2個以上のエステル基を有するエステル化合物であって、該エステル化合物を構成するアルコール成分の少なくとも1種が水酸基1個当たり炭素数2〜3のアルキレンオキサイドを平均0.5〜8モル付加したアルコールであるエステル化合物、及び
    (ii)式(I):
    O−CO−R−CO−〔(OR)O−CO−R−CO−〕OR (I)
    (式中、Rは炭素数が1〜4のアルキル基、Rは炭素数が2〜4のアルキレン基、Rは炭素数が2又は3のアルキレン基であり、mは1〜6の数、nは1〜12の数を示し、但し、全てのRは同一でも異なっていてもよく、全てのRは同一でも異なっていてもよい)
    で表される化合物
    からなる群から選ばれる1種又は2種以上を含んでなる、請求項1〜3いずれか記載のポリ乳酸樹脂組成物積層シート。
  5. 複数のポリ乳酸樹脂組成物の層を含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートの製造方法であり、下記工程(1)、(2)及び(3)を含むポリ乳酸樹脂組成物積層シートの製造方法。
    工程(1):(P−A)ポリ乳酸樹脂、(P−B)可塑剤、及び(P−C)有機結晶核剤を含有する原料を溶融混練して、層Pを構成するポリ乳酸樹脂組成物を調製する工程であって、層中の(P−B)可塑剤の含有量が4質量%以上18質量%以下であり、(P−C)有機結晶核剤の含有量が0.05質量%以上1.0質量%以下である工程
    工程(2):(Q−A)ポリ乳酸樹脂を含有し、(Q−B)可塑剤及/又は(Q−C)有機結晶核剤を任意に含有する原料を溶融混練して、層Qを構成するポリ乳酸樹脂組成物を調製する工程であって、層中の(Q−B)可塑剤の含有量が0質量%以上6質量%以下であり、(Q−C)有機結晶核剤の含有量が0質量%以上0.3質量%以下であり、
    ここで、層P中の(P−B)可塑剤の含有量の方が層Q中の(Q−B)可塑剤の含有量より多い工程
    工程(3):工程(1)で得られた層Pのポリ乳酸樹脂組成物と、工程(2)で得られた層Qのポリ乳酸樹脂組成物とを層Pがシートの表面側と裏面側の少なくとも一方の最外層になるように溶融共押出成形する工程
  6. 更に、下記工程(4)を含む、請求項5記載の製造方法。
    工程(4):工程(3)で得られた溶融共押出成形品の一部を裁断後、回収して工程(2)におけるポリ乳酸樹脂組成物の原料と混合して使用する工程
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