JPH09309948A - 生分解性ポリエステルの製造方法 - Google Patents

生分解性ポリエステルの製造方法

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JPH09309948A
JPH09309948A JP12872696A JP12872696A JPH09309948A JP H09309948 A JPH09309948 A JP H09309948A JP 12872696 A JP12872696 A JP 12872696A JP 12872696 A JP12872696 A JP 12872696A JP H09309948 A JPH09309948 A JP H09309948A
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JP
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polymer
lactide
polyester
vacuum
low
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JP12872696A
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English (en)
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Hitomi Obara
仁実 小原
Hiroshi Maeda
弘 前田
Kunihiko Shimizu
邦彦 清水
Yutaka Miyagawa
裕 宮川
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Shimadzu Corp
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Shimadzu Corp
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラクチド等の低分子物質を含まない、成形加
工性、熱安定性に優れた生分解性ポリエステルの製造法
を提供する。 【解決手段】 本発明は、乳酸を主な最小構成単位と
し、共重合または/かつ他の樹脂とブレンドしたポリマ
ーを例えば温度150℃以上350℃以下、圧力20m
mHg以下で処理することにより、ラクチド等の低分子
物質を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性ポリエス
テル中の低分子物質、例えばラクチドを除去する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ポリ乳酸などの生分解性ポリエステルは
生体安全性が高く、しかも分解物である乳酸などは生体
内で吸収される。このように生分解性ポリエステルは生
体安全性の高い高分子化合物であり、手術用縫合糸、ド
ラッグデリバリー(徐放性カプセル)、骨折時の補強材
など医療用にも用いられ、自然環境下で分解するため分
解性プラスチックとしても注目されている。また、一
軸、二軸延伸フィルムや繊維、射出成形品などとして種
々の用途にも用いられている。
【0003】このような生分解性ポリエステルの例えば
ポリ乳酸の製造法には、乳酸を直接脱水縮合して目的物
を得る直接法と、乳酸から一旦環状ラクチド(二量体)
を合成し、晶析法などにより精製を行い、ついで開環重
合を行う方法がある。ラクチドの合成、精製及び重合操
作は、例えば米国特許第4,057,537号明細書:
公開欧州特許出願第261,572号明細書:Polymer
Bulletin,14,491-495(1985);及びMakromol.Chem.,187,1
611-1628(1986)のような化学文献で様々に記載されてい
る。また、特公昭56−14688号公報には2分子の
環状ジエステルを中間体とし、これをオクチル酸錫、ラ
ウリルアルコールを触媒として重合し、ポリ乳酸を製造
することが開示されている。このようにして得られたポ
リ乳酸は、成形加工の工程における取り扱い性を容易に
するため、あらかじめ米粒大から豆粒程度の大きさの球
状、立方体、円柱状、破砕状等のペレット状の製品とさ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分子量
10万〜50万の高分子量のポリ乳酸の融点は175〜
200℃と高く、従来このようなポリ乳酸の最終重合物
を溶融状態で反応器から取り出し、これを融点以上に加
熱すると、ポリ乳酸の分解や着色を生じた。さらにこの
様な温度においては、多量のラクチドがポリマー中に発
生した。これはこの様な温度においてはポリマーとラク
チドの平衡がラクチド側に傾くためと思われる。
【0005】そのため、ポリ乳酸の脱モノマー法が各種
提案されており、例えば特開平3−14829号があ
る。これにはポリ乳酸を融点以上、250℃の範囲に保
ち、5mmHg以下に減圧することにより、残存モノマ
ーや低分子揮発物を除去する方法が記載されており、さ
らに融点未満であると未反応モノマーはほとんど揮発し
ないと記載されている。しかし、この方法は、グリコリ
ドおよび/またはラクチドの重合物に限られたものであ
る。
【0006】生分解性プラスチックを従来のプラスチッ
ク同様に成形加工し、使用するには種々の共重合、ブレ
ンドをし成形加工性や製品の物性をコントロールする事
が必要である。低分子物質が残存すると、成形加工の際
ガス化し紡糸ノズルやダイスに付着し操作性を悪くす
る。また、残存する低分子物質は溶融粘度を大きくし、
さらにはガス化した低分子物質は作業環境を悪くする。
【0007】そこで、本発明は、グリコリドおよび/ま
たはラクチドの重合物以外でも効率良く低分子物質を除
去する方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、乳酸を主な最小構成単位とし、共重合または
/かつ他の樹脂とブレンドしたポリマーを溶融状態で減
圧処理することを特徴とする。
【0009】ここで、本発明のポリマーは乳酸を主な最
小構成単位とし、グリコリド以外のものと共重合または
/かつブレンドしたものをいい、共重合させるものはポ
リエチレングリコールなどの多価アルコール、β−ヒド
ロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ吉草酸などのヒドロキシカ
ルボン酸、ポリエチレンサクシネートなどの脂肪族ポリ
エステルおよび芳香族ポリエステル、ポリカプロラクタ
ムなどの脂肪族ポリアミド又は無水コハク酸、β−プロ
ピオラクトン、δ−バレルラクトン、ε−カプロラクト
ン、δ−ブチルラクトン、ε−カプロラクタム、フタラ
イド、クマリンなどの環状化合物を用いることができ
る。これら共重合は、ブロック共重合、ランダム共重合
のいずれでもよく、共重合させる成分は1つ以上であ
る。
【0010】また、本発明はポリマーをブレンドしても
よく、ブレンドする相手としては生分解性プラスチック
であることが好ましい。例えば、ビオノーレ(昭和高分
子製)、ポリカプロラクトンなどを用いることができ
る。
【0011】乳酸を主な最小構成単位とする重合は、乳
酸の直接重合、ラクチドの開環重合による製造のいずれ
でも良いが、高分子量のものを得るためにも後者のほう
が好ましい。ラクチドの開環重合による製造法の場合、
重合温度は140〜210℃、L−ラクチドのラセミ
化、分解着色を押さえるために好ましくは150〜18
0℃で行う。重合は、1つ以上の縦型反応器で、十分容
易に流動可能な状態まで行う。縦型反応器は重合の進行
に従い、ポリマー粘度が上昇するので、違った粘度に対
応する翼を持った複数の反応器で行うのが好ましい。ま
た、連続操作を行うときも滞留時間分布がシャープにな
り、体積あたりの伝熱面積を大きくするために複数の反
応器を直列につなぐ。例えば、はじめに傾斜翼、タービ
ン翼、全面翼等を備えた反応器を用い、低粘度域で触媒
を均一に攪拌する。次にヘリカルリボン翼などの高粘度
用翼を持った反応器で攪拌する。なお、複数の反応器を
用いる場合、各反応温度は必ずしも同じ温度にする必要
はない。
【0012】ランダム共重合物を製造する場合は、複数
の反応器の初期に、ブロック共重合物を製造させる場合
はラクチドの反応がある程度進んだ段階、すなわち2個
目の反応器より後で加える。他のポリマーとのブレンド
物を製造する場合は、一旦固形物としてニーダーや押出
機により混練し、減圧する。混練には横型反応器や押出
機を利用できる。
【0013】ラクチドを原料とする重合に用いる触媒と
しては、オクチル酸スズなどのスズ系化合物、テトライ
ソプロピルチタネートなどのチタン系化合物、ジルコニ
ウムイソプロポキシドなどのジルコニウム系化合物、三
酸化アンチモンなどのアンチモン系化合物等、いずれも
乳酸の重合に従来公知の触媒が挙げられる。また、添加
する触媒量によって、最終ポリマーの分子量を調整する
こともできる。触媒量が少ないほど反応速度は遅くなる
が、分子量は高くなる。また、核剤(タルク、クレー、
酸化チタン等)を添加してもよい。
【0014】重合で使用されるラクチドはD−、L−、
DL−またはD−、L−の混合物等から選ばれ、触媒量
は触媒の種類によって異なるがオクチル酸スズを用いる
場合、ラクチド重量に対して0.0001〜0.1重量
%、好ましくは0.001〜0.05重量%の触媒を用
い、通常1.0〜30時間加熱重合する。反応は窒素な
ど不活性ガス雰囲気または気流中にて行うのが好まし
い。
【0015】更に重合反応を終了させようとする時点
で、亜リン酸、亜リン酸メチルエステル、トリフェニル
フォスファイトなどリン系の化合物を加えることによ
り、脱気時にラクチドの再発生を押さえることができ
る。溶融状態ではポリマーとラクチドが平衡であるの
で、ラクチドを除去しても触媒の活性が高いと再発生す
る。従って、ラクチド除去速度をラクチド再発生速度よ
り早くしなければならない。そのためには触媒添加量が
少ないこと、または反応終了時に亜リン酸、亜リン酸メ
チルエステル、トリフェニルフォスファイトなどリン系
の化合物を触媒の0.5〜10倍モル加える。
【0016】減圧度としては低分子物質の蒸気圧以下で
あればよい。一般的には100mmHg以下、好ましく
は5mmHg以下である。減圧するには二軸押出機や既
存のフィニッシャーと言われる横型反応器を利用でき
る。また、減圧を開始するのは重合後半が好ましい。減
圧を開始する時期は、重合が進みすぎると重合物の粘度
が上がり、反応器による攪拌が困難となるので、通常重
合の後半、好ましくは重合が70〜95%程度進んだと
ころで行う。
【0017】また、溶融状態を保つため加熱する。加熱
温度は重合物の融点以上、分解温度以下の温度である。
共重合やブレンドの相手や分子量によって融点は異なる
が、一般には150℃以上350℃以下、好ましくは1
80〜250℃である。
【0018】なお、本発明で除去される低分子物質は、
主として未反応のラクチドである。除去されたラクチド
は、冷却コンデンサー、サイクロン、フィルター、乳酸
または溶融ラクチドのスクラバーなどにより回収され、
再び原料として使わことができる。コンデンサーを用い
る場合は、ラクチドを冷却固化し捕捉するか、液状で捕
捉するかが考えられるが、液状で捕捉する方が連続操作
上好ましい。
【0019】
【実施例】
[実験例1]自社製ラクチド480gにカプロラクトン
20gを混合し、1L容のセパラブルフラスコで140
℃で溶融した。これに、オクチル酸スズ0.1重量%添
加し、さらに160℃で4時間反応させた。重合初期は
60rpmで攪拌を行っていたが、3時間経過時に粘度
が上がり攪拌不能となったため、以降は攪拌は行わなか
った。この時の重合度をGPCで見たところ、87%で
あった。これを210℃に昇温し,5mmHgに減圧し
た。昇温したため粘度が下がったので再び20rpmで
攪拌を行った。1時間処理を行った後、GPCで測定し
たところ重量平均分子量は20万、低分子物質(ラクチ
ド)が10ppmであった。
【0020】[実験例2]全面翼(商標;フルゾーン
翼)を持つ神鋼パンテック製50L縦型反応器に自社製
ラクチド50kgを仕込み、120℃で溶解後オクチル
酸スズ25g(500ppm)を加え、160℃で5時
間反応させた。この時未反応ラクチド(重合度)は80
%であった。次にこれをヘリカルリボン翼を持つ神鋼パ
ンテック製50L縦型反応器にギヤポンプで送液し、生
分解性脂肪族ポリエステル(昭和高分子製;ビオノーレ
#3010)を50部添加した。
【0021】この反応器でさらに5時間反応させた。こ
の時の未反応ラクチドは10%であった。これを6.5
Lの内容積を持つ三菱重工製横型二軸反応器(N−SC
R)に10kg/時で導入した。この反応器の操作温度
は160℃とし、ベント口より15mmHgで真空引き
した。この時の未反応ラクチド濃度は5%であった。除
去されたラクチドを3m2 の冷却面を持つカーベイト製
コンデンサ−で液化した。次にクリモト製エクストルー
ダー(バレル数8)に導入し、第3バレルより亜リン酸
を10mg/minで添加した。第7バレルのベント口
より5mmHgで真空引きした。除去されたラクチドは
1m2 冷却面を持つコンデンサーで捕捉した。処理され
たポリマーは重量平均分子量25万、残存低分子物質1
00ppmであった。
【0022】[実験例3]全面翼(商標;フルゾーン
翼)を持つ神鋼パンテック製50L縦型反応器を150
℃とし、自社製ラクチド10kg/時で仕込み、オクチ
ル酸スズを5g/時で加えた。次にこれをヘリカルリボ
ン翼を持つ神鋼パンテック製50L縦型反応器にギヤポ
ンプで10kg/hで送液した。この反応器に同時に生
分解性脂肪族ポリエステル(昭和高分子製;ビオノーレ
#3010)を1g/hで送液した。約35時間で定常
状態となった。この時の未反応ラクチドは5%であっ
た。
【0023】これを6.5Lの内容積を持つ三菱重工製
横型二軸反応器(N−SCR)に11kg/時で導入し
た。この反応器の操作温度は160℃とし、ベント口よ
り15mmHgで真空引きした。この時の未反応ラクチ
ド濃度は1%であった。除去されたラクチドを3m2
冷却面を持つカーベイト製コンデンサ−で液化した。次
にクリモト製エクストルーダー(バレル数8)に導入
し、第7バレルのベント口より3mmHgで真空引きし
た。除去されたラクチドは1m2 冷却面を持つコンデン
サーで捕捉した。これを内径8mmの口を3個持つダイ
スより引き出した。反応は全て窒素雰囲気で行った。処
理されたポリマーは重量平均分子量30万、残存低分子
物質50ppmであった。
【0024】なお、実験例の分析条件は下記の通りであ
る。 <分子量の測定;GPC測定> (株)島津製作所製 検出器; RID-6A ポンプ; LC-9A カラムオーブン; CTO-6A カラム;Shim-pack GPC-801C,-804C,-806C,-8025C を直列 分析条件 溶媒;クロロフォルム 流速;1ml/min サンプル量; 200μl (サンプル0.5w/w%をクロロフォルム に溶かした。) カラム温度; 40℃ <残存ラクチドの測定>試料をアセトニトリルに一昼
夜、浸漬し、抽出液を液体クロマトグラフにより下記条
件で測定し、絶対検量線法で算出した。
【0025】 (株)島津製作所製 検出器; SPD-6AV (UV 210nm) ポンプ; LC-9A カラムオーブン; CTO-6A カラム;Asahipac GF-7MHQ(7.6mmID,300MML) 分析条件 溶媒;アセトニトリル 流速; 0.6 ml/min サンプル量; 10 μl
【0026】
【発明の効果】本発明の方法を使用すれば、低分子物質
を含まない成型加工性に優れた生分解性ポリエステルが
製造できる。従って、本発明の方法で処理した生分解性
ポリエステルはフィルム、繊維、射出成型物などの成型
性に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 邦彦 兵庫県神戸市中央区脇浜町1丁目3−18 株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者 宮川 裕 兵庫県神戸市中央区脇浜町1丁目3−18 株式会社神戸製鋼所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 乳酸を主な最小構成単位とし、共重合ま
    たは/かつ他の樹脂とブレンドしたポリマーを溶融状態
    で減圧処理することを特徴とする生分解性ポリエステル
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 共重合させる物質が脂肪族ポリエステル
    又は環状化合物である請求項1記載の生分解性ポリエス
    テルの製造方法
  3. 【請求項3】 ブレンドする樹脂が脂肪族ポリエステル
    又は環状化合物である請求項1記載の生分解性ポリエス
    テルの製造方法。
JP12872696A 1996-05-23 1996-05-23 生分解性ポリエステルの製造方法 Pending JPH09309948A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005264087A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Toray Ind Inc ポリ乳酸を用いた成形品
JP2008163101A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Toray Ind Inc ポリ乳酸系可塑剤の製造方法
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JP2010070710A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Hitachi Plant Technologies Ltd ポリヒドロキシカルボン酸の製造装置及び製造方法

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