JP7360450B2 - ポリエステル系樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の製造方法によれば、自然界で速やかに分解し得、無機物などの残留物をほとんど発生せず、かつ、成形性に優れたポリエステル系樹脂組成物を得ることができる。
脂肪族芳香族ポリエステル(B)は、ジオール成分として脂肪族ジオールを含み、ジカルボン酸成分として脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸を含む。脂肪族芳香族ポリエステル(B)の脂肪族ジオールとしては、特に限定されないが、例えば、エチレンジオール、ブタンジオールなどが挙げられ、脂肪族ジカルボン酸としては、特に限定されないが、例えば、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、コハク酸などが挙げられ、芳香族ジカルボン酸としては、特に限定されないが、例えば、テレフタル酸などのベンゼン環含有ジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などの多芳香族環含有ジカルボン酸、フランジカルボン酸などのフラン環含有ジカルボン酸などが挙げられる。
澱粉(C)は、アミロースやアミロペクチンの集合体である炭水化物を主たる成分とするものであり、植物の栄養貯蔵物質として種子、根茎などに貯蔵され、一般的には植物由来の澱粉粉などの形状で、水分、灰分も含んだ状態のものとして入手することができるものを用いることができる。澱粉としては、具体的には、トウモロコシ澱粉、小麦粉澱粉、米澱粉、ソラマメ澱粉、緑豆澱粉、小豆澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、タピオカ澱粉などが挙げられる。
分散剤(D)は、樹脂組成物やそれからなる成形体の加工性や特性を向上させるため各成分の分散性を制御するために用いることができる。分散剤(D)としては、例えばエステル系化合物を用いることができ、より具体的には、グリセリンエステル系化合物、アジピン酸エステル系化合物、ポリエーテルエステル系化合物、フタル酸エステル系化合物、イソソルバイドエステル系化合物、ポリカプロラクトン系化合物などが例示される。これらのうち、樹脂成分への親和性に優れブリードしにくいことから、グリセリンジアセトモノラウレート、グリセリンジアセトモノカプリレート、グリセリンジアセトモノデカノエートなどのグリセリンエステル系化合物;ジエチルヘキシルアジペート、ジオクチルアジペート、ジイソノニルアジペートなどのアジピン酸エステル系化合物;ポリエチレングリコールジベンゾエート、ポリエチレングリコールジカプリレート、ポリエチレングリコールジイソステアレートなどのポリエーテルエステル系化合物が好ましく、更にはバイオマス由来成分を多く含むものが組成物全体のバイオマス度を高めることができることから特に好ましい。バイオマス由来成分を多く含む分散剤としては、例えば、理研ビタミン株式会社の「リケマール」(登録商標)PLシリーズや、ROQUETTE社のPolysorbシリーズなどの市販品が挙げられる。
滑剤(E)は、脂肪族カルボン酸の金属塩及び脂肪酸アミドからなる群から選ばれる1種以上を含む。このような滑剤(E)を用いることにより、シリカなどの無機物を用いなくても、成形体の加工性や特性、特に袋状の成形体の口開き性を向上させることができる。加えて、滑剤(E)は、ポリエステル系樹脂組成物やその成形体と、装置などとの間の摩擦を抑える効果を有してもよい。
本発明の1以上の実施形態において、前記ポリエステル系樹脂組成物は、さらに結晶核剤(F)を含むことが好ましい。これにより、ポリエステル系樹脂組成物に含まれているポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)の結晶化を促進することができる。
本発明の1以上の実施態様において、ポリエステル系樹脂組成物は、ポリエステル系樹脂組成物を100重量%とした場合、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)を10重量%以上40重量%以下、脂肪族芳香族ポリエステル(B)を30重量%以上60重量%以下、澱粉(C)を10重量%以上30重量%以下、分散剤(D)を0.1重量%以上7.0重量%以下、及び滑剤(E)を0.05重量%以上1.0重量%以下含み、無機物を実質的に含まない。本発明の1以上の実施態様において、「無機物を実質的に含まない」とは、ポリエステル系樹脂組成物を100重量%とした場合、無機物の含有量が1重量%未満であることを意味し、無機物が不純物として含まれる場合を除き、意図的に添加しないことが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)、脂肪族芳香族ポリエステル(B)、澱粉(C)、分散剤(D)及び滑剤(E)、並びに必要に応じて結晶核剤(F)及び他の添加剤を、一般的な混練方法で混練することで製造することができる。例えば、上記成分を添加し、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、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樹脂組成物のペレットを得ることができる。また、溶融混練する前に、溶融させない状態で、各成分を混合させた後、溶融混練することもできる。
本発明の1以上の実施形態のポリエステル系樹脂組成物は、優れた生分解性を有しているため、農業、漁業、林業、園芸、医学、衛生品、食品産業、衣料、非衣料、包装、自動車、建材、その他の分野に好適に用いることができ、例えば、ゴミ袋、農業用マルチフィルム、林業用燻蒸シート、フラットヤーンなどを含む結束テープ、植木の根巻フィルム、おむつのバックシート、包装用シート、ショッピングバック、水切り袋、その他コンポストバックなどの用途に好適な形状に成形された成形体として用いることができる。中でも、本発明の1以上の実施形態のポリエステル系樹脂組成物を用いたフィルム状や袋状の成形体が好ましい。本発明の1以上の実施形態の樹脂組成物を用いることで、シリカなどの無機物を実質的に含まなくても、無機物を含む樹脂組成物を用いた場合と同等の引裂き強度などを付与することが可能であり、特に所定の滑剤(E)を所定の含有量で用いることにより、フィルム同士の付着が抑制され、口開き性が向上した成形体を得ることができる。
(1)ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)
(A-1)
国際公開第2013/147139号に記載の方法(製造例1)に準じて得た、3-ヒドロキシヘキサノエート(3HH)組成が11.2モル%、3-ヒドロキシブチレート(3HB)組成が88.8モル%、GPCで測定される重量平均分子量が57万であるポリ(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)(P3HB3HH)
(A-2)
国際公開第2013/147139号に記載の方法(製造例1)において、KNK-631株に変えてKNK-005株(特開2008-29218号公報の実施例1を参照)を用いて製造した3-ヒドロキシヘキサノエート(3HH)組成が5.4モル%、3-ヒドロキシブチレート(3HB)組成が94.6モル%、GPCで測定される重量平均分子量が62万であるポリ(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)(P3HB3HH)
(2)脂肪族芳香族ポリエステル(B)及び澱粉(C)を含む混合物(X)
ポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT)とポテト由来の澱粉からなる澱粉配合脂肪族芳香族ポリエステル(GF106/02 Biotec社製、PBAT/澱粉=66/34(重量比)、ペレット状)
(3)分散剤(D)
グリセリンジアセトモノラウレート:理研ビタミン社製、品名「リケマールPL012」
(4)滑剤(E)
E-1:エルカ酸アミド、日本精化社製、品名「ニュートロン-S」
E-2:ベヘン酸アミド、日本精化社製、品名「BNT-22H」
(5)結晶核剤(F)
ペンタエリスリトール:日本合成化学社製、品名「ノイライザーP」
(6)シリカ
湿式シリカ、東ソー・シリカ社製、品名「Nipsil LP」
フィルム成形時の樹脂流れ方向(MD方向)の厚みは長さ400mmを50mm間隔で厚み計にて測定し算術平均で算出した。フィルム成形時の樹脂流れ方向に対して90度の方向(TD方向)は、フィルム幅400mmを50mm間隔で厚み計にて測定し算術平均で算出した。
JIS P 8116に規定された標準エルメンドルフ引裂試験機に準拠する機能、構造を有する軽荷重引裂度試験機(熊谷理機工業株式会社製:NO.2037特殊仕様機)によってMD方向及びTD方向について測定される値をフィルムの厚さで除し、フィルムサンプルのエルメンドルフ引裂強度とした。
多目的試験片を23℃、湿度50%雰囲気下にて1週間保存した後、島津製作所社製のEZ-LX(ロードセル1kN)を用い、ISO 527に準拠し、引張試験を行い、引張弾性率、引張破断強度、及び引張破断伸び(率)を測定した。
スクリュー回転数を10rpmのままフィルム引張速度を5.0m/分から2.0m/分の間隔で上げていき、筒状フィルムが折りたたまれる第一ピンチロールを通過した時のフィルム幅を測定し、その時のフィルム幅の変動が10mm未満となる最高フィルム引張速度を求め、下記の通り4段階の基準で評価した。すなわち、フィルム幅の変動が10mm未満となる速度が高いほど成形加工性が高いことになり、フィルム成形コストを低減する重要な指標となる。
4:11m/分以上
3:7.0m/分以上11m/分未満
2:5.0m/分以上7.0m/分未満
1:5.0m/分未満
インフレーション成形によって得られた筒状フィルムを袋(特に横にマチがあるガゼット袋)に成形する場合、第一ピンチロールで折りたたまれた後、同一工程内で再び開けること(口開き性)が求められる。同一工程内で開けることが出来ない場合、筒状フィルムを作製した後に別工程でフィルムを開きマチを入れる必要が生じるため加工コストの上昇につながる。口開き性について下記に従って評価した。樹脂温度150℃、フィルム引張速度7m/分でインフレーション成形した成形直後のフィルムを切り出しフィルムが開くかを、下記の4段階の基準で評価した。
4:指で容易に開く。
3:指で開く。
2:指では開かないが、テープ(メンディングテープ、3M社製)を用いて開けることができる。
1:テープを用いても開けることが出来ない。
ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)、滑剤(E)、結晶核剤(F)を75Lヘンシェルミキサーに表1に記載の配合割合となるように投入し、ミキサージャケット温度を20℃以下に冷却しながら、300rpmで3分間攪拌してドライブレンドした。次に分散剤(D)を攪拌中のヘンシェルミキサーに投入し、300rpmで3分間さらに攪拌してドライブレンドした。得られた混合物と、脂肪族芳香族ポリエステル(B)と澱粉(C)を含む澱粉配合脂肪族芳香族ポリエステルを表1に記載の配合割合となるように、φ44mmの二軸押出機(TEX44/日本製鋼所社製)の同一ホッパーへ別々に供給し、回転数90rpm、押出機シリンダー温度140℃~160℃の条件で溶融混錬を行い、25℃の水で満たした水槽に通してストランドを固化し、ペレタイザーで裁断することにより、ポリエステル系樹脂組成物ペレット1を得た。
得られたポリエステル系樹脂組成物ペレット1を単軸押出機と円筒ダイ(ダイ径100mm、ダイクリアランス1mm)を有するインフレーション成形機(北進産業社製)にて、スクリュー回転数10rpm、温度150℃、フィルム引張速度7.0m/分、折幅400mmの条件で成形を行い、MD方向厚み28μm、TD方向厚み26μmの筒状フィルムを得た。
各成分の配合比を下記表1に示すとおりにした以外は、実施例1の場合と同様にして、ポリエステル系樹脂組成物ペレット2を得た。該ポリエステル系樹脂組成物ペレット2を用いて、実施例1と同様にインフレーションを実施し、MD方向厚み26μm、TD方向厚み27μmの筒状フィルムを作製した。
各成分の配合比を下記表1に示すとおりにした以外は、実施例1の場合と同様にして、ポリエステル系樹脂組成物ペレット3を得た。該ポリエステル系樹脂組成物ペレット3を用いて、実施例1と同様にインフレーションを実施し、MD方向厚み25μm、TD方向厚み26μmの筒状フィルムを作製した。
各成分の配合比を下記表1に示すとおりにした以外は、実施例1の場合と同様にして、ポリエステル系樹脂組成物ペレット4を得た。該ポリエステル系樹脂組成物ペレット4を用いて、実施例1と同様にインフレーションを実施し、MD方向厚み26μm、TD方向厚み31μmの筒状フィルムを作製した。
各成分の配合比を下記表1に示すとおりにした以外は、実施例1の場合と同様にして、ポリエステル系樹脂組成物ペレット5を得た。該ポリエステル系樹脂組成物ペレット5を用いて、実施例1と同様にインフレーションを実施し、MD方向厚み28μm、TD方向厚み28μmの筒状フィルムを作製した。
各成分の配合比を下記表1に示すとおりにした以外は、実施例1の場合と同様にして、ポリエステル系樹脂組成物ペレット6を得た。該ポリエステル系樹脂組成物ペレット6を用いて、実施例1と同様にインフレーションを実施し、MD方向厚み25μm、TD方向厚み25μmの筒状フィルムを作製した。
各成分の配合比を下記表1に示すとおりにした以外は、実施例1の場合と同様にして、ポリエステル系樹脂組成物ペレット7を得た。該ポリエステル系樹脂組成物ペレット7を用いて、実施例1と同様にインフレーションを実施し、MD方向厚み34μm、TD方向厚み32μmの筒状フィルムを作製した。
各成分の配合比を下記表1に示すとおりにした以外は、実施例1の場合と同様にして、ポリエステル系樹脂組成物ペレット9を得た。該ポリエステル系樹脂組成物ペレット9を用いて、実施例1と同様にインフレーションを実施し、MD方向厚み27μm、TD方向厚み28μmの筒状フィルムを作製した。
Claims (9)
- ポリエステル系樹脂組成物の製造方法であって、
前記ポリエステル系樹脂組成物は、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)、脂肪族芳香族ポリエステル(B)、澱粉(C)、分散剤(D)及び滑剤(E)を含み、
前記ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)が、下記一般式(1)で表される構造単位を含み、
前記滑剤(E)は、脂肪族カルボン酸の金属塩及び脂肪酸アミドからなる群から選ばれる1種以上を含み、
前記ポリエステル系樹脂組成物は、前記ポリエステル系樹脂組成物を100重量%とした場合、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)を10重量%以上40重量%以下、脂肪族芳香族ポリエステル(B)を30重量%以上60重量%以下、澱粉(C)を10重量%以上30重量%以下、分散剤(D)を0.1重量%以上7.0重量%以下、及び滑剤(E)を0.05重量%以上1.0重量%以下含み、無機物を実質的に含まず、
脂肪族芳香族ポリエステル(B)及び澱粉(C)を含む混合物(X)を準備する工程と、
ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂(A)、分散剤(D)及び滑剤(E)をドライブレンドして混合物(Y)を得る工程と、
混合物(X)と混合物(Y)とを溶融混練する工程とを含む、ポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリ(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)は、3-ヒドロキシブチレート単位を83モル%以上91モル%以下、及び3-ヒドロキシヘキサノエート単位を9モル%以上17モル%以下含む、請求項2に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 前記ポリ(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)は、3-ヒドロキシブチレート単位を91モル%越え99モル%以下、及び3-ヒドロキシヘキサノエート単位を1モル%以上9モル%未満含む、請求項2に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 脂肪族芳香族ポリエステル(B)が、ポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT)を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 滑剤(E)が、脂肪族カルボン酸の金属塩及び脂肪酸アミドからなる群から選ばれる2種以上を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 滑剤(E)が、脂肪酸アミドを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- さらに結晶核剤(F)を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
- 分散剤(D)が、グリセリンエステル系化合物である、請求項1~8のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物の製造方法。
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