JP6803347B2 - 生分解性ポリエステル樹脂組成物、および、生分解性ポリエステル樹脂成形体の製造方法 - Google Patents
生分解性ポリエステル樹脂組成物、および、生分解性ポリエステル樹脂成形体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明の生分解性ポリエステル樹脂組成物は、(A)ポリ乳酸、(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエート、(C)脂肪族芳香族ポリエステル、(D)ペンタエリスリトール、(E)珪酸塩、更に必要に応じて(F)エポキシ基を有する相容化剤を含有する生分解性ポリエステル樹脂組成物である。
本開示のポリ−3−ヒドロキシアルカノエートは、下記一般式(2)
で示される繰り返し単位を含む、微生物から生産されるポリ−3−ヒドロキシアルカノエートから選択される1種以上であることが好ましい。
本開示の脂肪族芳香族ポリエステルは、脂肪族化合物及び芳香族化合物を繰り返し単位として含むポリエステルであれば特に限定されないが、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸と芳香族ジカルボン酸とからなるものが好ましい。脂肪族芳香族ポリエステルは、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。
本開示において、ペンタエリスリトールとは、多価アルコール類の一種であり、融点260.5℃の白色結晶の有機化合物である。ペンタエリスリトールは糖アルコールに分類されるが、天然物由来ではなく、アセトアルデヒドとホルムアルデヒドを塩基性条件下で縮合して合成することができる。
本開示の珪酸塩は、耐熱性の向上や加工性の改善効果等が得られる事ができれば、特に限定されないが、汎用性が高く、機械的強度向上効果が高く、また粒径分布が小さく表面平滑性や金型転写性を阻害しにくいため、タルク、マイカ、カオリナイト、モンモリロナイト及びスメクタイト等を好適に用いることが出来る。
本開示の生分解性ポリエステル樹脂組成物で用いられるエポキシ基を有する相容化剤としては、グリシジル(メタ)アクリレート化合物、グリシジルエーテル化合物、グリシジルエステル化合物、グリシジルアミン化合物、グリシジルイミド化合物及び脂環式エポキシ化合物等が挙げられる。
本開示の生分解性ポリエステル樹脂組成物は、上記(A)ポリ乳酸、(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエート、(C)脂肪族芳香族ポリエステル、(D)ペンタエリスリトール、(E)珪酸塩、更に必要に応じて(F)エポキシ基を有する相容化剤の他に、酸化防止剤;紫外線吸収剤;染料、顔料などの着色剤;可塑剤;滑剤;無機充填剤;有機充填剤;または帯電防止剤などの他の成分を含有してもよい。これらの他の成分の添加量としては、本発明の効果を損なわない程度であればよく、特に限定はない。
本開示の生分解性ポリエステル樹脂組成物は、本開示の(A)ポリ乳酸と(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエートと(C)脂肪族芳香族ポリエステルの融点以上にまで加熱し、混練できる装置であれば公知の混練機により容易に製造できる。例えば、(A)ポリ乳酸、(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエート、(C)脂肪族芳香族ポリエステル、(D)ペンタエリスリトール、(E)珪酸塩、更に必要に応じて(F)エポキシ基を有する相容化剤や他の任意成分とを押出機、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサーなどにより溶融混練してペレット状とする方法、並びに(D)ペンタエリスリトールや(E)珪酸塩の高濃度のマスターバッチを予め調製しておき、これを(A)ポリ乳酸と(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエートと(C)脂肪族芳香族ポリエステルと、更に必要に応じて(F)エポキシ基を有する相容化剤や他の任意成分に所望の割合で配合し、溶融混練する方法、などが利用できる。
本開示の生分解性ポリエステル樹脂組成物から成る成形体の製造方法を以下に例示する。まず、(A)ポリ乳酸、(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエート、(C)脂肪族芳香族ポリエステル、(D)ペンタエリスリトール、(E)珪酸塩、更に必要に応じて(F)エポキシ基を有する相容化剤や他の任意成分を添加し、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ロールなどを用いて溶融混練して、生分解性ポリエステル樹脂組成物を作製し、それをストランド状に押し出してからカットして、円柱状、楕円柱状、球状、立方体状、直方体状などの粒子形状の生分解性ポリエステル樹脂組成物からなるペレットを得る。
PLA−1:NatureWorks社製Ingeo 3251D
PLA−2:NatureWorks社製Ingeo 10361D
P3HA−1:製造例1で得られたものを用いた。
国際公開第2013/147139号に記載の方法に準じ、KNK−005株および炭素源としてパーム油を用いて、3−ヒドロキシヘキサノエート(3HH)組成が5.6モル%、3−ヒドロキシブチレート(3HB)組成が94.4モル%のP3HB3HHを得た。GPCで測定した重量平均分子量は60万であった。
P3HA−2:製造例2で得られたものを用いた。
国際公開第2013/147139号に記載の方法に準じ、KNK−631株および炭素源としてパーム核油を用いて、ポリ−3−ヒドロキシアルカノエート原料A2、P3HB3HHを得た。重量平均分子量は65万、3HH組成は11.4モル%、3HB組成は88.6モル%であった。
P3HA−3:製造例3で得られたものを用いた。
生産菌株としてC.necatorH16株(ATCC17699)を用い、国際公開第09/145164号に準拠して、重量平均分子量が85万のP3HBを作製した。
P3HA−4:P3HB4HB(Ecomann社製EM5400)
その他、実施例および比較例で使用した物質を以下に示す。
BASF社製Ecoflex C1200
日本合成化学社製ノイライザーP
珪酸塩−1:タルク(日本タルク社製ミクロエースK−1)
珪酸塩−2:マイカ(ヤマグチマイカ社製A−21S)
BASF社製JONCRYL ADR−4368
(生分解性ポリエステル樹脂組成物の製造)
(A)ポリ乳酸としてPLA−1、(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエートとしてP3HA−1、(C)脂肪族芳香族ポリエステルとしてEcoflex C1200、(D)ペンタエリスリトールとしてノイライザーP、(E)珪酸塩として珪酸塩−1(タルク)を、表1に示した配合比率(以下、表中の配合比は、重量部を示す。)で、同方向噛合型2軸押出機(東芝機械社製:TEM−26SS)を用いて、設定温度160〜180℃、スクリュ回転数100rpmで溶融混練し、生分解性ポリエステル樹脂組成物を得た。この際、タルクは押出機の下流からサイドフィーダーを用いて投入した。また樹脂温度(ダイスから出てくる溶融した樹脂を直接K型熱電対で測定)は189℃であった。溶融した樹脂組成物をダイスからストランド状に引き取り、ペレット状にカットした。得られたペレットを80℃で除湿乾燥し、水分を除去した。
得られたペレットを原料として、射出成形機(東洋機械金属社製:PLASTAR Si−100IV)を用いて射出成形を行ない、ISO 3167 Type Aに準拠した多目的試験片に成形した。成形機のシリンダー設定温度は160〜190℃、金型の設定温度は30℃とした。得られた多目的試験片を用いて、以下の評価を行なった。結果を表1に示した。
多目的試験片を23℃、湿度50%雰囲気下にて1ヶ月保存した後、ISO 75に準拠し、所定のサイズに切削して荷重たわみ温度測定を行い、荷重たわみ温度を測定した。
多目的試験片を23℃、湿度50%雰囲気下にて1ヶ月保存した後、ISO 527に準拠し、引張破断測定を行い、引張破断伸びを測定した。
多目的試験片を23℃、湿度50%雰囲気下にて1ヶ月保存した後、ISO 179に準拠し、ノッチ無しシャルピー衝撃試験を行い、衝撃強度(シャルピー衝撃強度)を測定した。
上記生分解性ポリエステル樹脂組成物から成る成形体の製造で得られた試験片を目視で観察し、バリが無い場合を○、バリがある場合を×とした。
表1に示すような配合比で、実施例1と同様の方法で、生分解性ポリエステル樹脂組成物のペレットおよび多目的試験片を作製し、実施例1と同様の評価を行なった。結果は表1に示した。
表2に示すような配合比で、実施例1と同様の方法で、生分解性ポリエステル樹脂組成物のペレットを作製した。得られたペレットを原料として、横幅が150mm、リップ幅が1.5mmのT型ダイスを装着した単軸押出機(東洋精機製作所製:20C200型ラボプラストミル)を用いて、厚み1mmのシートを得た。シリンダー設定温度は160〜180℃、チルロールの設定温度は45℃とした。得られたシートのヒートサグを評価し、その結果を表2に示した。
押出成形で得られたシートを23℃、湿度50%雰囲気下にて1ヶ月保存した後、シートから幅12.7mm、長さ75mmの短冊形を打ち抜き、厚みと長さ以外はJIS K 7195に準拠し、ヒートサグ試験を行い、試験温度60℃でシートの撓みが10mm以内の場合を○、10mmを超える場合を×とした。
表2に示すような配合比で、実施例10と同様の方法で、生分解性ポリエステル樹脂組成物のペレットおよびシートを作製し、ヒートサグ試験を行った。結果は表2に示した。
Claims (5)
- (A)ポリ乳酸、(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエート、及び(C)脂肪族芳香族ポリエステルの三成分の全量100重量部のうち、(A)ポリ乳酸を30重量部以上60重量部以下、(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエートを25重量部以上45重量部以下、(C)脂肪族芳香族ポリエステルを5重量部以上25重量部以下含有し、
更に(A)ポリ乳酸と(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエートと(C)脂肪族芳香族ポリエステルの三成分の全量100重量部に対して、(D)ペンタエリスリトールを0.05重量部以上20重量部以下、(E)珪酸塩を10重量部以上40重量部以下、(F)エポキシ基を有する相容化剤を0重量部以上3重量部以下含有していることを特徴とする生分解性ポリエステル樹脂組成物。 - 前記(E)珪酸塩がタルク、マイカ、カオリナイト、モンモリロナイト、及びスメクタイトから選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(C)脂肪族芳香族ポリエステルが、100〜130℃の融点を有し、かつ、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリブチレンセバケートテレフタレート、ポリブチレンアゼレートテレフタレート、及びポリブチレンサクシネートテレフタレートから選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(B)ポリ−3−ヒドロキシアルカノエートが、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバレレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)、及びポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−4−ヒドロキシブチレート)から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物を溶融させた後、25〜55℃で成形して、生分解性ポリエステル樹脂成形体を製造する、生分解性ポリエステル樹脂成形体の製造方法。
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