JP3398268B2

JP3398268B2 - 生分解性ポリマー組成物

Info

Publication number: JP3398268B2
Application number: JP25306795A
Authority: JP
Inventors: 雄士徳重; 陽一谷藤
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2003-04-21
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JPH0995606A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性を有する
熱可塑性樹脂に関するものであり、さらに詳しくは、透
明性を有し、かつ優れた物性を有するポリ乳酸を主体と
する組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂が、建築材料、包装
材料、洗剤容器、化粧品容器、食品容器等に広く使用さ
れている。これらのプラスティック製品は使用後、家庭
や工場から廃棄されるが、最終的にはごみ処理埋設用の
土地に廃棄されている。近年、これらの熱可塑性樹脂の
使用量が大きく増加してきており、大都市周辺では埋設
する土地の不足が深刻な問題となっている。また、これ
らの熱可塑性樹脂が、環境中に廃棄された場合、これら
の樹脂が化学的に安定なため、分解することなく半永久
的に残留するので、景観を損ない、海洋生物の生活環境
を汚染、破壊するなどの悪影響を与えている。さらに、
焼却するにしても、排ガスを排出し、悪臭を伴い、環境
衛生上の問題がある。

【０００３】このような背景から、これらの問題を解決
するために生分解性ポリマーが近年注目されており、従
来用いられてきたポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリ
プロピレンなどの熱可塑性樹脂に代えて、生分解性ポリ
マーを用いることが検討されている。すなわち、使用後
は速やかに分解し、環境汚染を生じさせない生分解性ポ
リマーの実用化が強く望まれている。

【０００４】生分解性ポリマーとしては、ポリ乳酸が注
目され、実用化の検討が鋭意行われている。ポリ乳酸が
成型品の透明性に優れ、かつ機械物性も他の生分解性ポ
リマーに比べてすぐれた値を示すからである。しかし、
ポリ乳酸を成形して得られる成形品は、引張強度および
透明性にすぐれるが、硬くて脆く、破断伸び、衝撃強度
が低いことおよび成形加工時における成形品の離型性が
悪いという欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
乳酸の特徴である引張強度および透明性を損なわず、破
断伸び、衝撃強度および成形加工時における成形品の離
型性にすぐれた生分解性ポリマー組成物を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】乳酸オリゴマー、熱安定
剤、および離型剤を含むポリ乳酸を主成分とする生分解
性ポリマー組成物を用いることにより、ポリ乳酸の特徴
である引張強度および透明性を損なわず、破断伸び、衝
撃強度および成形加工時における成形品の離型性を向上
させた。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明においては、生分解性ポリ
マーとして、ポリ乳酸が用いられる。これらのポリ乳酸
は、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸またはこれらの混合物を脱水縮
重合することにより得られるが、好ましくは、乳酸の環
状二量体であるラクチドを開環重合して得ることができ
る。ラクチドにはＬ−乳酸の環状二量体であるＬ−ラク
チド、Ｄ−乳酸の環状二量体であるＤ−ラクチド、Ｌ−
乳酸とＤ−乳酸とが環状二量化したメソ−ラクチド、Ｌ
−ラクチドとＤ−ラクチドの１：１混合物のＤＬ−ラク
チドがあるが、これらのうち一種以上を用いる。ラクチ
ドの開環重合が好ましいのは、ラクチドの重合が容易で
あり、高重合度品が得られやすいためである。また、本
発明で用いるポリ乳酸ついては、通常、分子量が３〜１
００万の範囲、好ましくは、１０〜３０万の範囲にあ
る。分子量が、３万未満であると、成形した場合に機械
的強度（引張強度、衝撃強度）が低くなり、１００万を
こえると成形時における溶融粘度が高くなり、加工が困
難になる。市販のポリ乳酸としては、ＥＣＯＰＬＡ（カ
ーギル社製）、ラクティ（島津製作所製）等が挙げられ
る。

【０００８】本発明で用いる可塑剤としては、乳酸オリ
ゴマーがある。原料の乳酸単量体としては、Ｌ−乳酸、
Ｄ−乳酸が用いられる。Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、またはこ
れらの混合物よりなり、分子量分布が２〜５０量体、好
ましくは、１０〜２０量体の範囲にある乳酸オリゴマー
が用いられる。２〜５０量体の範囲をはずれると、取り
扱いが難しく、可塑化効果が低下するからである。この
乳酸オリゴマーは、ポリ乳酸１００重量部に対して５〜
３０重量部の範囲で添加するのがよく、好ましくは、１
０〜１５重量部の範囲である。添加量が５重量部未満で
は、破断伸びやアイゾット衝撃値が低くなり、３０重量
部をこえると引張強度等が低下する。

【０００９】本発明において用いる熱安定剤としては、
乳酸無機塩がある。この乳酸無機塩は、たとえば、乳酸
ナトリウム、乳酸カルシウム、乳酸亜鉛、乳酸鉛、乳酸
バリウム、乳酸アルミニウム、乳酸鉄、乳酸銀、乳酸マ
グネシウム、乳酸マンガン、乳酸銅がある。これらは、
一種または二種以上の混合物として用いることができ
る。上記例示された中で、乳酸ナトリウム、乳酸カルシ
ウム等を用いるのが物性の点から好ましい。これらの熱
安定剤は、ポリ乳酸１００重量部に対して１〜４重量部
の範囲で、好ましくは、２〜３重量部の範囲で添加す
る。添加量が１重量部未満では、破断伸び、衝撃強度が
低くなり、４重量部をこえると成形時の熱によって茶褐
色に変色し、強度も低下し、原料コストも高くなる。

【００１０】本発明において用いる離型剤としては、シ
リコーンオイルがある。このシリコーンオイルとして
は、アルキル変性シリコーンオイル、メチルスチリル変
性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイ
ル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、高級脂
肪酸アルコキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有
シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、
フッ素変性シリコーンオイルなどが挙げられる。これら
は、一種または二種以上の混合物で用いることができ
る。上記に例示した中において、好ましくは、アルキル
変性シリコーンオイル、メチルスチリル変性シリコーン
オイルを用いる。これらのシリコーンオイルとしては、
粘度測定方法としてオストワルト法を用いた場合、２５
℃における粘度が、１０〜１０，０００ｃｓの範囲であ
り、好ましくは、１００〜１，０００ｃｓの範囲にある
ものを用いる。粘度が、１０ｃｓ未満であると離型効果
が悪くなり、１０，０００ｃｓをこえると取り扱いにく
くポリマーとの相溶性が低下する。また、添加量として
は、ポリ乳酸１００重量部に対して１〜４重量部の範囲
で、好ましくは、１〜２重量部の範囲で用いる。添加量
が、１重量部未満では充分な離型効果が得られず、衝撃
強度も低くなる。添加量が、４重量部をこえると強度が
低下し好ましくない。

【００１１】なお、本発明においては、成形性等を向上
させるために、フィラーを加えてもよい。

【００１２】

【実施例】以下、実施例１〜２および比較例１〜５によ
り説明する。なお、比較例１と５において、可塑剤とし
て乳酸酸ナトリウムとの比較のため、ジー２−エチルヘ
キシルアゼレート（ＤＯＺ）を用いた。ポリ乳酸（ＥＣ
ＯＰＬＡ、カーギル社製）、乳酸オリゴマー（Ｌ−乳酸
オリゴマー、ピュラック社製）、ＤＯＺ（新日本理化社
製）、乳酸ナトリウム（和光純薬社製）、メチルスチリ
ル変性シリコーンオイル（ＫＦ−４１０、信越化学工業
社製）、アルキル変性シリコーンオイル（ＫＦ−４１
２、信越化学工業社製）を表１に示す割合で配合した。
得られた配合混合物を６インチロールで１５０℃／１５
分混練りし、約４ｍｍ厚の成形シートを得た。得られた
成形ロールシートを用いて、下記に示す方法で引張試
験、衝撃試験等を行った。離型性の評価：上記の約４ｍｍ厚の成形シートを上記６
インチロールより取り出すとき、ロールからの成形シー
トの剥離性を下記の基準で評価した。 ◎：非常に剥がれやすかった ○：剥がれやすかった △：やや剥がれにくかったＸ：剥がれにくかった引張試験：得られたロールシートを裁断して１６０℃、
実圧５０ｋｇｆ／ｃｍ₂で８分間プレス成形して、引張
試験測定用の厚さ１ｍｍの平板状試験片を作成した。こ
れを用いて引張試験ＪＩＳＫ−７１１３に従って、試
験片の作成および引張試験を行なった。アイゾット衝撃試験：得られたロールシートを裁断し
て、１６０℃、実圧５０ｋｇｆ／ｃｍ₂で１０分間プレ
ス成形して、アイゾット衝撃試験用の厚さ３ｍｍの平板
状サンプルを作成した。これを用いてＪＩＳＫ−７１１
０に従って、試験片の作成およびアイゾット衝撃試験を
行った。初期着色測定：得られたロールシートを裁断して１６０
℃、実圧５０ｋｇｆ／ｃｍ₂で８分間プレス成形して、
厚さ１ｍｍの平板状試験片を作成した。これを用いて光
沢度計（日本電色工業社製）により、初期着色のａ値、
ｂ値、Ｌ値を測定した。ヘイズ測定：得られたロールシートを裁断して１６０
℃、実圧５０ｋｇｆ／ｃｍ₂で８分間プレス成形して、
厚さ１ｍｍの平板状試験片を作成した。これを用いてヘ
イズメーター（日本電色工業社製）により、ヘイズを測
定した。

【００１３】

【表１】ポリ乳酸：ＥＣＯＰＬＡ、カーギル社製、重量平均分子
量１７０，０００、融点１３４℃、乳酸オリゴマー：ピュラック社製、Ｌ−乳酸オリゴマ
ー、重合度ｎ＝１０〜２０の混合物ＤＯＺ：ジー２−エチルヘキシルアゼレート、新日本理
化社製、乳酸ナトリウム：和光純薬社製メチルスチリル変性シリコーンオイル：ＫＦ−４１０、
信越化学工業社製２０℃における粘度１，０００ｃｓアルキル変性シリコーンオイル：ＫＦ−４１２、信越化
学工業社製２０℃における粘度５００ｃｓ

【００１４】表１の結果により以下のことが確認され
た。（１）実施例１と比較例１との対比、および実施例２と
比較例５との対比により、可塑剤として乳酸オリゴマー
を用いた方が、ＤＯＺを用いるよりも、破断伸び、衝撃
強度、初期着色、ヘイズ（透明性）においてすぐれる。（２）実施例１と比較例２との対比により、可塑剤とし
て乳酸オリゴマーを添加した方が、添加しないものより
も破断伸び、衝撃強度、ヘイズ（透明性）などの点です
ぐれる。（３）実施例１と比較例３との対比により、安定剤とし
て乳酸ナトリウムを添加した方が、添加しないものより
も破断伸びおよび衝撃強度の点ですぐれる。（４）実施例１と比較例４との対比により、離型剤とし
てＫＦ−４１０を添加した方が、添加しないものよりも
破断伸びおよび衝撃強度の点ですぐれる。

【００１５】

【発明の効果】本発明により、ポリ乳酸の特徴である引
張強度、透明性を損なわずに、破断伸び、衝撃強度を向
上させ、また成形加工時における成形品の離型性にすぐ
れた生分解性ポリマー組成物を得ることができた。これ
らは、包装材料、洗剤容器、ファーストフード用食器、
釣り糸、魚網、繊維などの用途に適している。

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−306264（ＪＰ，Ａ) 特開平４−283227（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 67/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】乳酸オリゴマー、熱安定剤、および離型
剤を含むポリ乳酸を主成分とする生分解性ポリマー組成
物。
【請求項２】上記熱安定剤が乳酸無機塩であることを
特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項３】上記乳酸無機塩が、乳酸ナトリウム、乳
酸カルシウム、乳酸亜鉛、乳酸鉛、乳酸バリウム、乳酸
アルミニウム、乳酸鉄、乳酸銀、乳酸マグネシウム、乳
酸マンガン、乳酸銅、またはこれらの混合物であること
を特徴とする請求項２に記載の組成物。
【請求項４】上記離型剤が２５℃における粘度が１０
〜１０，０００ｃｓの範囲にあるシリコーンオイルであ
ることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
【請求項５】上記シリコーンオイルがアルキル変性シ
リコーン、メチルスチリル変性シリコーン、ポリエーテ
ル変性シリコーン、高級脂肪酸エステル変性シリコー
ン、高級脂肪酸アルコキシ変性シリコーン、高級脂肪酸
含有シリコーン、メタクリル変性シリコーン、フッ素変
性シリコーン、またはこれらの混合物であることを特徴
とする請求項４に記載の組成物。
【請求項６】上記乳酸オリゴマーがＬ−乳酸、Ｄ−乳
酸、またはこれらの混合物よりなり、分子量分布が２〜
５０量体であることを特徴とする請求項１に記載の組成
物。