JP3434831B2

JP3434831B2 - 架橋されたシートまたはフィルム

Info

Publication number: JP3434831B2
Application number: JP50567697A
Authority: JP
Inventors: 一司渡辺
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: WO1997003130A1; US5889140A; KR100486128B1; EP0780437A4; KR970705610A; EP0780437A1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は架橋性もしくは硬化型ポリラクトン系組成物
から得られるシートまたはフィルムに関する。

本発明により提供されるポリラクトン系架橋もしくは
硬化型シートまたはフィルムは、生分解性を有するほ
か、未架橋もしくは未硬化のラクトン重合体（ポリラク
トン）からなるシートまたはフィルムと比較して機械的
強度、耐熱性、耐油性、耐磨耗性等の諸物性に優れ、再
度加熱して軟化させた時に外力を加えるとゴム弾性を示
しながら変形し、その変形した状態で冷却すると固化し
てその変形形状を保つが、再び加熱して軟化すると初期
の成形体の形状に復元しようとする、いわゆる形状記憶
性を有する。従って、これらの性状を利用した各種用途
が提供される。

背景技術特開平５−279445号公報には、ポリカプロラクトン10
0重量部に対して、多価イソシアネート0.1〜５重量部を
溶融混練し、少量のウレタン結合を含むポリカプロラク
トン組成物のフィルム成形品、糸等が製造できることが
記載されている。

上記特開平５−279445号に記載の技術では、ゲルが存
在すると、フィルムにフィッシュアイが生じたり、糸切
れ、またはゲルが吐出口等に留まることによる成形加工
性の低下等の数多くの問題が生じるため、多価イソシア
ネートの添加量はポリカプロラクトン100重量部に対し
て、５重量部以下と記載されている。このような従来の
公知技術においては、ポリラクトンが架橋もしくは硬化
している成形品例はなく、ポリラクトンの末端水酸基を
少量のイソシアネートと反応させることにより、溶融張
力の向上を図る等の部分的な改善のみが考慮されてい
た。その為、満足できるレベルでの加熱した軟化時のゴ
ム弾性や形状記憶性を有するポリラクトンは未だ得られ
ておらず、これらの新規な機能を要求される用途開拓
は、当然殆どなされていなかった。

発明の開示本発明者は上記課題、すなわち（１）満足できるレベ
ルでの加熱軟化時のゴム弾性や形状記憶性を有するポリ
ラクトン系成形体、具体的にはシートまたはフィルムを
得ること、および（２）上記ポリラクトン系成形体の具
体的な成形物であるシートまたはフィルムに関して鋭意
検討した結果、数平均分子量が10,000〜300,000の範囲
にあるポリラクトンと特定の架橋性単量体（Ｂ）を用い
て形成される架橋構造によって、ポリラクトンの分子鎖
を拘束することにより、上記機能を有したポリラクトン
系の架橋された成形体であるシートまたはフィルムが得
られることを見い出した。ここでポリラクトンの分子鎖
の拘束の程度は、具体的には、得られるポリラクトン系
架橋成形体の具体的な成形物であるシートまたはフィル
ムの形状記憶性を表す後記の「復元率」で表すことがで
き、本発明における「拘束」とは、その復元率が80％以
上であることを意味する。

また、同様に本発明者は、硬化されたポリラクトンに
ついて鋭意検討した結果、特定のラクトン系組成物中の
水酸基と反応する特定の各種硬化剤を配合した硬化性ポ
リラクトン系組成物を用いて成形することにより、機械
的強度、耐熱性、耐油性、耐摩耗性等の諸物性に優れ、
かつ形状記憶性を有するシートまたフィルムが得られる
ことを見いだし、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の第一によれば、数平均分子量が1
0,000〜300,000の範囲にあるポリラクトン（Ａ）100重
量部に対して、活性エネルギー線の照射によりまたは加
熱によりポリラクトン（Ａ）の分子鎖を拘束できる架橋
性単量体（Ｂ）0.1〜30重量部を配合してなる架橋性ポ
リラクトン系組成物を架橋しない温度で溶融・混練し、
次いで、架橋しない温度と時間の条件下で成形後、架橋
する温度と時間の条件下で加熱架橋するか、または、活
性エネルギー線の照射により架橋してなるシートまたは
フィルムが提供される。

また、本発明の第二によれば、架橋性単量体（Ｂ）が
多官能アクリル系単量体（B₁）、多官能イソシアネート
と多官能アルコールの混合単量体（B₂）、および多官能
イソシアネートと多官能アミンの混合単量体（B₃）の群
から選択される少なくとも一つである本発明の第一に記
載のシートまたはフィルムが提供される。

また本発明の第三によれば、数平均分子量が10,000〜
20,000、1g当たりの水酸基モル数が１×10^-5〜５×10^-4
モルの範囲にあるポリラクトン（Ｃ）20〜100重量％と
数平均分子量が10,000未満である多価アルコール（Ｄ）
０〜80重量％（（Ｃ）と（Ｄ）の合計は100重量％）と
からなるポリラクトンまたはポリラクトン組成物
（Ｘ）、および、多官能イソシアネート類、多官能エポ
キシ類、多官能カルボン酸類およびメラミン化合物から
選択される１種以上の硬化剤（Ｙ）、とからなる硬化性
ポリラクトン系組成物を温度範囲100〜250℃で成形して
なるシートまたはフィルムが提供される。

さらに、本発明の第四によれば、硬化剤（Ｙ）の配合
量が該組成物を100〜250℃に加熱して成形した際のクロ
ロホルム不溶ゲル成分量が５重量％以上となる量である
硬化性ポリラクトン系組成物を成形してなる本発明の第
三に記載のシートまたはフィルムが提供される。

さらに、本発明の第五〜八によれば、前記硬化型ポリ
ラクトン系成形体の具体的な成形物であるシートまたは
フィルムをさらに成形したかつら製作用型取り材料、歯
形型取り材料、ギブス用シート、放射線治療用患者固定
シートが提供される。

発明を実施するための最良の形態［１］以下、本発明のシートまたはフィルムのための
樹脂材料である架橋性ポリラクトン系組成物について説
明する。

本発明のシートまたはフィルムのための樹脂材料であ
る架橋性ポリラクトン系組成物に用いるポリラクトン
（Ａ）は、開始剤と呼ばれるアルコール等の活性水素を
有する化合物を用いてラクトン単量体を開環付加重合さ
せる公知の方法により得られる。ここで開始剤とは、水
酸基、アミノ基、チオール基等を分子内に有する化合物
であればよく、特に制限を受けないが、一般的にはアル
コール化合物が使用される。前記アルコール化合物の具
体例としては、メタノール、エタノール、ブタノール等
の脂肪族アルコール、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオ
ール、ネオペンチルグリコール等のグリコールおよびト
リメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセ
リン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールが挙げ
られる。

前記のラクトン単量体としては、環状エステル化合物
であるラクトン化合物すべてを含み得るが、具体的には
ε−カプロラクトン、４−メチルカプロラクトン等のメ
チル化カプロラクトン、δ−バレロラクトン、メチル化
バレロラクトン、β−プロピオラクトン、ブチロラクト
ンおよびこれらの混合物が例示される。

前記開始剤およびラクトン単量体を原料として製造さ
れ、本発明で用いられるポリラクトン（Ａ）の数平均分
子量は10,000〜300,000、好ましくは40,000〜20,000、
更に好ましくは60,000〜150,000の範囲である。上記分
子量が10,000未満の場合は、本発明の目的物であるシー
トまたはフィルムを製造することが困難であり、製造さ
れたとしても機械的強度は著しく低くなり、逆に300,00
0を上回る場合には、溶融粘度が高すぎて成形加工性が
低減するため好ましくない。

本発明における架橋性単量体（Ｂ）は、ポリラクトン
に配合・混合され、活性エネルギー線の照射によりまた
は加熱によりポリラクトンを架橋できる単量体であれば
特に制限を受けない。このような架橋性単量体（Ｂ）は
１種類の化合物からなっていてもよく、２種類以上の混
合物であってもよい。架橋性単量体（Ｂ）は、それ単独
で、または必要に応じて適切な開始剤、触媒、安定剤等
と共に配合・混合される。

架橋性単量体（Ｂ）の具体例としては、多官能アクリ
ル系単量体（B₁）、多官能イソシアネートと多官能アル
コールの混合単量体（B₂）、多官能イソシアネートと多
官能アミンの混合単量体（B₃）、多官能アリル系単量
体、多官能エポキシと多官能カルボン酸または多官能ア
ミンとの各混合単量体、メラミンと多官能アルコールま
たはホルムアルデヒドとの各混合単量体等が挙げられ
る。

多官能アクリル系単量体は、（メタ）アクリロイル基
を複数有するものであり具体例としてはエチレンオキシ
ド（EO）変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレー
ト、1,4−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ジ
エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジペンタ
エリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタ
エリスリトールモノヒドロキシペンタ（メタ）アクリレ
ート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキ
サ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ
（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ
（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ
（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド（PO）変性
トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ト
リス（アクリロキシエチル）ソシアヌレート、トリス
（メタクリロキシエチル）イソシアヌレートおよびこれ
らの混合物が一般的である。特にトリス（アクリロキシ
エチル）イソシアヌレート、すなわちトリス（２−ヒド
ロキシエチル）イソシアヌル酸のトリアクリル酸エステ
ルは、皮膚刺激性が低く、好ましく使用できる。

なお、（メタ）アクリレートとは、アクリレートまた
はメタクリレートの何れかを示す。

多官能イソシアネートはイソシアネート基を複数有す
る化合物であり、具体例としては、炭化水素ジイソシア
ネート（例えばアルキレンジイソシアネート、アリーレ
ンジイソシアネートおよび脂環族ジイソシアネート）並
びに公知のトリイソシアネートおよびポリメチレンポリ
（フェニレンイソシネート）が挙げられる。好適なジイ
ソシアネートとしては、1,2−ジイソシアナトエタン、
1,4−ジイソシアナトブタン、2,4−ジイソシアナトトル
エン（2,4−TDI）、2,6−ジイソシアナトトルエン（2,6
−TDI）、3,5−ジイソシアナト−ｏ−キシレン、4,6−
ジイソシアナト−ｍ−キシレン、2,6−ジイソシアナト
−ｐ−キシレン、2,4−ジイソシアナト−ｌ−クロロベ
ンゼン、24−ジイソシアナト−ｌ−ニトロベンゼン、2,
5−ジイソシアナト−ｌ−ニトロベンゼン、4,4'−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート（MDI）、2,4'−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、3,3'−ジフェニルメタン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シク
ロヘキサンジイソシアネート、水添MDI、ポリメリックM
DI、ポリメチレンポリ（フェニレンイソシアネート）お
よびこれらのイソシアヌレート並びに上記の混合物が挙
げられ、特に80重量％の2,4−ジイソシアナトトルエン
と20重量％の2,6−ジイソシアナトトルエンの混合物
（「TDI80/20」）、80重量％のTDI80/20と20重量％の下
記式（１）で示される重合ポリメチレン（ポリフェニレ
ンイソシアネート）の混合物および上記のイソシアネー
トの環状３量体であるイソシアヌレートが用いられる。

多官能イソシアネートまたはメラミンと共に用いられ
る多官能アルコールとしては、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、プロピレングリコール、14−ブタ
ンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサン
ジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリメチロー
ルエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペン
タエリスリトール、ジトリメチロールプロパンおよびこ
れらの混合物が挙げられる。

多官能イソシアネートまたは多官能エポキシと共に用
いられる多官能アミンとしては、エチレンジアミン、ジ
エチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、エチレ
ンオキサイド変性ジエチレントリアミン、エチレンオキ
サイド変性トリエチレンテトラミン、ジエチルアミノプ
ロピルアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフ
ェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンおよびこれ
らの混合物がある。

多官能アリル系単量体としては、トリアリルシアヌレ
ート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルフタレー
ト、ジアリルベンゼンホスフォネートおよびこれらの混
合物等がある。

多官能エポキシとしてはエポキシ基を複数有する化合
物であり、グリシジル（メタ）アクリレート等のラジカ
ル重合性を有するエポキシ化合物をラジカル重合成分と
して含有する各種ポリマー、エラストマーの二重結合を
エポキシ化したエポキシ化エラストマー、グリシジルエ
ーテル等のジエポキシ化合物や公知のエポキシ樹脂が挙
げられる。

より具体的には、日本石油（株）製グリシジルメタク
リレート変性ポリエチレン（レクスパール）、日本油脂
（株）製グリシジルメタクリレート−スチレン共重合体
（マープループ）、グリシジルメタクリレート変性スチ
レン−ブタジエン共重合体、油化シェルエポキシ（株）
製ビスフェノールA/エピルロルヒドリン型エポキシ樹脂
（エピコート）、チバガイギー社製ビスフェノールA/エ
ピクロルヒドリン型エポキシ樹脂（アラルダイト）およ
び脂環式エポキシ基を分子内に含有する化合物、例えば
下記式（２）で示される3,4−エポキシシクロヘキシル
メチル−3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボキシレ
ート［ダイセル化学工業（株）製、セロキサイド2021
等］、下記式（３）で示される同ラクトン変性物、さら
に、下記式（４）または（５）で示される脂環式ジまた
はトリエポキシド、下記式（６）で示される脂環式テト
ラエポキシド、さらにシクロヘキサン環に側鎖としてエ
ポキシ基／ビニル基／エステル基のいずれか一つを有す
るユニットがエーテル結合で連結された構造を有する脂
環式エポキシ樹脂［ダイセル化学工業（株）製、EHPE−
3150等］、アラルダイト6097、6084および6071のような
第２級水酸基を有するエポキシ樹脂をラクトン変性して
第１級水酸基に変性したエポキシ樹脂［ダイセル化学工
業（株）製、プラクセルG/特公昭62−1607号公報に開示
されている］等が挙げられる。なお、式（５）および
（６）中のn1、n2、n3、n4は、各々０または10の整数で
ある。

多官能エポキシと共に用いられる多官能カルボン酸類
としては、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物など
多価カルボン酸誘導体およびこれらの多価カルボン酸を
骨格に有するポリマーが挙げられ、具体的にはテレフタ
ル酸、フタル酸、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸な
どの２価カルボン酸やこれらの無水物、ベンゼントリカ
ルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ナフタレン
トリカルボン酸、ヘキサントリカルボン酸などの３価カ
ルボン酸やこれらの無水物、無水ピロメリット酸、スチ
レン−無水マレイン酸共重合体やアクリル酸共重合アク
リル樹脂、無水マレイン酸変性ポリオレフィンエラスト
マーなどの各種多価カルボン酸類により変性したポリマ
ーが挙げられる。

メラミン化合物としては、主にメラミンを直接用いる
が、メラミンと多価アルコールを一部縮合したオリゴマ
ーをメラミン化合物として用いることも可能である。

架橋性単量体（Ｂ）と共に必要に応じて混合される開
始剤、触媒、安定剤としては、例えば活性エネルギー線
として、紫外線を用いる場合は、アセトフェノン系、ベ
ンゾイン系、ベンゾフェノン系、チオキサンソン系等の
光開始剤や光開始助剤、増感剤等が、加熱によるラジカ
ル重合の場合は、パーオキサイドやアゾビスイソブチロ
ニトリル（AIBN）等のラジカル開始剤やフェノール系、
チオエーテル系等の重合禁止剤が、多官能イソシアネー
トと多官能アルコールとの反応の場合はジブチルスズジ
ラウレート等のスズ系触媒が、多官能エポキシと多官能
カルボン酸との反応の場合は、３級アミンやイミダゾー
ル等の触媒が挙げられる。

ポリラクトン系架橋成形体の具体的な成形物である本
発明のシートまたはフィルムの製造方法としては、特に
制限を受けないが、ポリラクトン（Ａ）100重量部に対
して、架橋性単量体（Ｂ）を0.1〜30重量部、好ましく
は0.2〜20重量部、更に好ましくは0.3〜10重量部を配合
し、架橋しない温度で溶融混練して架橋性ポリラクトン
系組成物とし、これをシートまたはフィルムに成形した
後、活性エネルギー線を照射しまたは加熱して、組成物
に含まれる架橋単量体（Ｂ）によりポリラクトンを架橋
する方法が挙げられる。

上記の架橋性単量体（Ｂ）の配合量が0.1重量％未満
の場合は、ポリラクトン（Ａ）の分子鎖を拘束するには
不十分で、上記で架橋により得られるシートまたはフィ
ルムを再加熱して軟化した時のゴム弾性、あるいは同じ
く架橋により得られる各種成形体を再加熱して軟化し、
変形したまま冷却し、再び加熱して軟化したときに元の
成形体の形状に戻ろうとする性質（形状記憶性）が満足
できるレベルでなく逆に30重量％を上回る場合には、得
られるポリラクトン系架橋体が剛直になりすぎて、靭性
が低下する傾向があるため好ましくない。

架橋性ポリラクトン系組成物を製造するために使用す
る溶融混練機または成形機については、公知のものが問
題なく使用できる。例えば溶融混練機としては押出機、
ニーダー、ロール、ミキサー等が、また成形機として
は、押出成形機、圧縮成形機、真空成形機、ブロー成形
機、Ｔダイ型成形機、射出成形機、インフレーション成
形機等が挙げられる。

溶融混練機または成形機において、混合物が受ける温
度は架橋しない温度であることが必要であり、通常100
℃未満であり、好ましくは50℃以上、100℃未満であ
る。

ポリラクトン系架橋成形体の具体的な成形物である本
発明のシートまたはフィルムを製造するための活性エネ
ルギー線の具体例としては、紫外線（UV）および電子線
（EB）等が例示でき、公知の装置を用いて、問題なく照
射することができる。電子線（EB）の場合の加速電圧と
しては100〜5,000KV、照射線量としては0.1〜30MRadの
範囲が適当である。

加熱によって架橋性単量体によりポリラクトンを架橋
する場合は、加熱によって得られる成形体が変形しない
ように支持体に載せるか、挟持具で挟むことにより固定
し、100〜250℃、好ましくは120〜250℃、更に好ましく
は180〜200℃の温度範囲で実施する。

上記の架橋反応は100℃未満では、殆ど反応しない
か、反応速度が遅く、非常に長い時間を費し、逆に250
℃を越えると、ポリラクトン系架橋体の具体的な成形物
である本発明のシートまたはフィルムが着色したり、劣
化することもあるため好ましくない。架橋反応時間は0.
5〜30分、好ましくは１〜20分、更に好ましくは２〜15
分の範囲であり、0.5分未満では架橋反応が不十分であ
り、逆に30分を上回る場合は、必要以上に時間を費し、
無意味であることから好ましくない。

また、ポリラクトン系架橋体の具体的な成形物である
本発明のシートまたはフィルムは、ポリラクトン（Ａ）
と架橋性単量体（Ｂ）から形成されるが、使用用途によ
っては、他の物質を適当な時期に混合または塗布するこ
とにより問題なく実施できる。

上記物質としては、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属
粉末、タルク、マイカ、シリカ等の無機充填剤、顔料、
各種安定剤、難燃剤、帯電防止剤、防カビ剤、可塑剤、
粘性付与剤等の添加剤、熱可塑性樹脂および硬化性オリ
ゴマー等が例記できる。

ポリラクトン系架橋成形体の具体的な成形物である本
発明のシートまたはフィルムは上記のようなポリラクト
ンを主体とした組成物を活性エネルギー線または加熱に
より架橋して得られるものであり、この成形体は生分解
性を示す上、機械的強度、耐熱性、耐油性、耐磨耗性等
の諸物性に優れ、更に40〜100℃に加熱して軟化状態と
した時に外力を加えるとゴム弾性を示しながら変形し、
変形したまま冷却固化するとその形状を保つが、外力を
加えないで再度加熱し軟化状態とすると初期の形状に復
元しようとするいわゆる形状記憶性を有する。

従って、これらの性質を利用した各種用途に応用でき
る。例えば、スキー靴、かつら、歯型等の製作時に使用
する型取り材料、放射線治療時に患者の頭部等が動かな
いように固定する放射線治療用患者固定シートやギブス
のような医療用材料として使用できる。また、自然環境
に放置される機会が多いかあるいは再利用が困難な成形
体である製品、例えばオストミーバック、創傷包帯剤、
包帯具、おむつ、生理用ナプキン、タンポン、紙おむ
つ、生ゴミ処理袋、身体排泄物用袋、採尿袋、ランドリ
ーバック、医療用廃棄物用容器、農業用フィルム、道路
建設等で土砂が崩れないように固定する建設用シート、
軍隊で使用する各種容器、農薬、肥料用ボトルや袋およ
び中〜大型の海外輸出品などに傷や破損が生じないよう
にする包装用フィルム等の数多くの用途に、生分解性環
境放置型製品の成形材料としても使用することができ
る。

形状記憶性の利用方法をギブスおよび放射線治療用患
者固定シートを例にとり説明する。患部の精巧精密な型
を取るため、または患者の頭部を完全に固定するため顔
にポリラクトン系架橋成形体であるシートを加熱して軟
化させ密着させるが、軟化している時間が短く密着しな
いで冷却固化してしまったり、あるいは伸ばしすぎてし
まった場合、その不具合な部分のみ加熱して局部的に収
縮させる必要がある。このような場合に、ポリラクトン
系架橋成形体の具体的な成形物である本発明のシートま
たはフィルムであるこれらシート製品を用いることによ
り、局部的に再加熱してその部分が一旦元の状態に戻ろ
うとする性質を利用し、容易に目的を達成できる。

歯形型取り材料について説明すると、型取りに充分な
厚みを有するポリラクトン系架橋成形体からなるシート
の小片を加熱して軟化させた状態、例えば約60℃で歯の
間に挿入し、噛み合わせて冷却し歯形を取ることができ
る。必要ならば歯形を取った型を再度加熱し軟化させれ
ば、歯形を取る前のシート小片の形状に戻るので、再度
加熱して軟化して歯形をとることもできる。

なお、本発明における形状記憶性は下記実施例に示す
方法で測定される復元率で表示でき、80％以上のもの、
特には90％以上のものが好ましい。

［２］以下、本発明のシートまたはフィルムのための
樹脂組成物である硬化性ポリラクトン系組成物、硬化型
ポリラクトン系成形体を製造するための方法について説
明する。

本発明のシートまたはフィルムのための樹脂組成物で
ある硬化型ポリラクトン系成形体は、ポリラクトン
（Ｃ）と多価アルコール（Ｄ）からなるポリラクトンま
たはポリラクトン組成物（Ｘ）および硬化剤（Ｙ）から
硬化性ポリラクトン系組成物とし、これを成形する際の
加熱によりポリラクトンまたはポリラクトン組成物
（Ｘ）中に存在する水酸基と硬化剤（Ｙ）を反応させる
ことにより得られる。

前記のポリラクトン（Ｃ）は、数平均分子量が10,000
〜200,000 1g当たりの水酸基モル数が１×10^-5〜５×10
^-4モルの範囲である、直鎖状または放射状のポリラクト
ンである。前記のポリラクトンの製造方法は公知である
が、例えば開始剤と呼ばれるアルコール等の活性水素を
有する化合物からラクトン単量体を開環付加重合するこ
とで得られる。ここでの開始剤とは、水酸基、アミノ
基、チオール基等を分子内に有する化合物であれば、特
に制限を受けないが、一般的にはアルコール化合物が使
用される。

前記アルコール化合物の具体例としては、メタノー
ル、エタノール、ブタノール等の脂肪族アルコール、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタ
ンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグ
リコール等のグリコールおよびトリメチロールプロパ
ン、トリメチロールエタン、グリセリンペンタエリスリ
トール等の多価アルコールが挙げられる。中でも、本発
明において使用される開始剤として好ましいものは、各
種グリコール、トリメチロールプロパンやペンタエリス
リトール等の３〜４官能アルコールおよびこれらの混合
物が挙げられる。その理由としては、本発明のシートま
たはフィルムのための樹脂組成物である硬化型ポリラク
トン系成形体の有する優れた物性を得るためには、架橋
点距離や架橋密度等の架橋構造を適切な範囲にする必要
があり、上記の開始剤を用いて製造されたポリラクトン
を用いることが架橋構造を制御し易いことが挙げられ
る。

本発明に使用するポリラクトン（Ｃ）の数平均分子量
は10,000〜200,000であり、好ましくは20,000〜150,00
0、さらに好ましくは40,000〜100,000の範囲である。上
記数平均分子量が10,000未満の場合は、本発明のシート
またはフィルムの引裂強度および引張伸度等の機械的強
度が低下し、数平均分子量が200,000を上回る場合に
は、ポリラクトン（Ｃ）の水酸基濃度が低下し、硬化剤
（Ｙ）との反応性が低下するため十分に硬化が進行しな
くなるため好ましくない。

ポリラクトン（Ｃ）1g当たりの水酸基モル数は１×10
^-5〜５×10^-4モルであり、好ましくは２×10^-5〜３×10
^-4モル、さらに好ましくは５×10^-5〜２×10^-4モルの範
囲である。上記範囲が１×10^-5モル未満の場合は、十分
に硬化が進行しなくなるため好ましくなく、逆に５×10
^-4モルを上回る場合には、引裂強度および引張伸度等の
機械的強度が低下するため好ましくない。

本発明における数平均分子量が10,000未満である多価
アルコール（Ｄ）としては、特に限定を受けないが、具
体的に列挙するとエチレングリコール、ジエチレングリ
コール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
またはこれらにラクトン単量体、エチレンオキサイドま
たはテトラヒドロフラン等の環状エーテルを付加重合し
たオリゴマーである。前記の多価アルコール（Ｄ）は、
本発明のシートまたはフィルムの架橋密度を増加するた
めに添加するものであり、数平均分子量が10,000を上回
ると、架橋密度を増加させる効果が著しく低減するため
添加する意味がない。

本発明におけるポリラクトンまたはポリラクトン組成
物（Ｘ）は、ポリラクトン（Ｃ）20〜100重量％、多価
アルコール（Ｄ）０〜80重量％（両者の合計は100重量
％）からなるが、ポリラクトンまたはポリラクトン組成
物（Ｘ）中のポリラクトン（Ｃ）の占める割合は、好ま
しくは60〜100重量％、さらに好ましくは70〜100重量％
の範囲である。多価アルコール（Ｄ）の割合が増えるに
従って、本発明のシートまたはフィルムの架橋密度が増
加するが、逆に耐衝撃性、引張伸度、成形加工性、生分
解性等の物性が損なわれる傾向にあり、多価アルコール
（Ｄ）の割合が80重量％を上回ると上記の物性が著しく
低減するため好ましくない。

本発明における硬化剤（Ｙ）とは、多官能イソシアネ
ート類、多官能エポキシ類、多官能カルボン酸類および
メラミン化合物から選択される１種以上の化合物を示
す。

多官能イソシアネートはイソシアネート基を複数有す
る化合物であり、具体例としては、炭化水素ジイソシア
ネート（例えばアルキレンジイソシアネート、アリーレ
ンジイソシアネートおよび脂環族ジイソシアネート）並
びに公知のトリイソシアネートおよびポリメチレンポリ
（フェニレンイソシアネート）が挙げられる。好適なジ
イソシアネートとしては、1,2−ジイソシアナトエタ
ン、1,4−ジイソシアナトブタン、2,4−ジイソシアナト
トルエン（2,4−TDI）、2,6−ジイソシアナトトルエン
（2,6−TDI）、3,5−ジイソシアナト−ｏ−キシレン、
4,6−ジイソシアナト−ｍ−キシレン、2,6−ジイソシア
ナト−ｐ−キシレン、2,4−ジイソシアナト−ｌ−クロ
ロベンゼン、24−ジイソシアナト−ｌ−ニトロベンゼ
ン、2,5−ジイソシアナト−ｌ−ニトロベンゼン、4,4'
−ジフェニルメタンジイソシアネート（MDI）、2,4'−
ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3'−ジフェニル
メタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、シクロヘキサンジイソシアネート、水添MDI、ポリ
メリックMDI、ポリメチレンポリ（フェニレンイソシア
ネート）およびこれらのイソシアヌレート並びに上記の
混合物が挙げられ、特に80重量％の2,4−ジイソシアナ
トトルエンと20重量％の2,6−ジイソシアナトトルエン
の混合物（「TDI80/20」）、80重量％のTDI80/20と20重
量％の下記式（１）で示される重合ポリメチレン（ポリ
フェニレンイソシアネート）の混合物および上記のイソ
シアネートの環状３量体であるイソシアヌレートが用い
られる。

多官能カルボン酸類としては、多価カルボン酸、多価
カルボン酸無水物など多価カルボン酸誘導体およびこれ
らの多価カルボン酸を骨格に有するポリマーが挙げら
れ、具体的にはテレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、
コハク酸、アジピン酸などの２価カルボン酸やこれらの
無水物、ベンゼントリカルボン酸、シクロヘキサントリ
カルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ヘキサントリ
カルボン酸などの３価カルボン酸やこれらの無水物、無
水ピロメリット酸、スチレン−無水マレイン酸共重合体
やアクリル酸共重合アクリル樹脂、無水マレイン酸変性
ポリオレフィンエラストマーなどの各種多官能カルボン
酸類を変性したポリマーが挙げられる。

本発明において、ポリラクトンまたはポリラクトン組
成物（Ｘ）中の水酸基の全モル数に対して、どの程度の
硬化剤（Ｙ）を配合し反応させるかによって得られる硬
化型ポリラクトン系成形体の物性は大きく異なる。しか
し、通常は水酸基の全モル数の10％程度の架橋反応によ
って、未硬化のものと比較して、機械的強度、耐熱性、
耐油性、形状記憶性等の諸物性が大幅に向上し、更に硬
化剤（Ｙ）の配合を増すと硬化が進みこの傾向は一層強
くなる。硬化の進行に従い、本発明の硬化型ポリラクト
ン系成形体全体に占めるクロロホルムに溶解しないゲル
成分量（クロロホルム不溶ゲル成分量）が増加する。前
記ゲル成分量は通常５重量％以上、好ましくは30重量％
以上、更に好ましくは50重量％以上である得られる硬化
型ポリラクトン系成形体のクロロホルム不溶ゲル成分量
は、硬化させる成形温度（反応温度）や時間によっても
異なるので、これらを考慮した上でゲル成分量が５重量
％以上となるように硬化剤（Ｙ）の配合量を設定すれば
よい。

クロロホルム不溶ゲル成分量の測定方法は後記の通り
である。

本発明に用いるポリラクトンまたはポリラクトン組成
物（Ｘ）および硬化剤（Ｙ）を予め混合する際におい
て、混合する方法や順番は特に制限されない。ポリラク
トン（Ｃ）と多価アルコール（Ｄ）を予め混合してポリ
ラクトンまたはポリラクトン組成物（Ｘ）を調製し、こ
れに硬化剤（Ｙ）を混合して硬化性ポリラクトン系組成
物を調製してもよいし、ポリラクトン（Ｃ）、多価アル
コール（Ｄ）および硬化剤（Ｙ）を一時に混合して硬化
性ポリラクトン系組成物を調製してもよい。通常は、押
出機、ニーダー、スタティックスミキサー等を用いて硬
化反応が進行しないように60〜100℃未満の温度範囲で
ポリラクトン（Ｃ）多価アルコール（Ｄ）および硬化剤
（Ｙ）を溶融混練する方法、および室温でこれら三者を
ドライブレンドし、そのまま成形に用いる方法が好まし
く用いられる。

この予備混合において、成形時における水酸基と硬化
剤との反応を促進するための公知反応触媒（多官能イソ
シアネート類に対してはジブチルスズジラウレート、多
官能エポキシ類および多官能カルボン酸類に対しては第
３級アミン等の使用が一般的である）の適当量を混合す
ることも可能である。

前記ポリラクトンまたはポリラクトン組成物（Ｘ）中
の水酸基と硬化剤（Ｙ）との硬化反応は100〜250℃、好
ましくは150〜220℃、更に好ましくは180〜200℃の温度
範囲で実施する。上記硬化反応は100℃未満では、ほと
んど反応しないかまたは反応速度が遅く、非常に長い時
間が必要となり、逆に250℃を越えると得られる硬化型
ポリラクトン系成形体が着色したり、劣化することもあ
るため好ましくない。硬化反応時間は0.5〜30分、好ま
しくは１〜20分、更に好ましくは２〜15分の範囲であ
り、0.5分未満では硬化反応が不十分であり、逆に30分
を上回る場合は、必要以上に時間を費やし、無意味であ
ることから好ましくない。

ブロー成形法やインフレーション成形法、Ｔダイ法を
用いて得られるボトル、袋、フィルム等の成形品におい
ては、成形中は通常硬化が進行しないかまたは一部のみ
進行するので、成形後に再加熱することで上記の硬化反
応が達成される。この再加熱の際、袋やフィルムのよう
に互いに熱融着する可能性がある場合は、テフロンシー
ト、離型紙等の支持体を用いるか、気流を発生させて融
着を防ぐことが望まれる。

また、圧縮成形法や真空成形法のように、成形時間を
長くすることで、硬化反応が実施できる成形装置を用い
る場合においては、成形により本発明のシートまたはフ
ィルムを得ることができるが、成形後に再加熱すること
により硬化を更に進行させる方法も好ましく採用され
る。

本発明第二〜第四のシートまたはフィルムもまたポリ
ラクトンを主体とした組成物から得られるものであり、
生分解性を示す上、機械的強度、耐熱性、耐油性耐磨耗
性等の諸物性に優れ、更に40〜100℃に加熱して軟化状
態とした時に外力を加えるとゴム弾性を示しながら変形
し、変形したまま冷却固化するとその形状を保つが、外
力を加えないで再度加熱し軟化状態とすると初期の形状
に復元しようとするいわゆる形状記憶性を有する。従っ
て、これらの性質を利用した各種用途に応用できる。

本発明第五〜第八のシートまたはフィルムもまた、ス
キー靴、かつら、歯型等の製作時に使用する型取り材料
放射線治療時に患者の頭部等が動かないように固定する
放射線治療用患者固定シートやギブスのような医療用材
料として使用できる。また、自然環境に放置される機会
が多いかあるいは再利用が困難な成形体である製品、例
えばオストミーバック、創傷包帯剤、包帯具、おむつ、
生理用ナプキン、タンポン、紙おむつ、生ゴミ処理袋、
身体排泄物用袋、採尿袋、ランドリーバック、医療用廃
棄物用容器、農業用フィルム、道路建設等で土砂が崩れ
ないように固定する建設用シート、軍隊で使用する各種
容器、農薬、肥料用ボトルや袋および中〜大型の海外輸
出品などに傷や破損が生じないようにする包装用フィル
ム等の数多くの用途に、生分解性環境放置型製品の成形
材料としても使用することができる。

形状記憶性の利用方法をギブスおよび放射線治療用患
者固定シートを例にとり説明する。患部の精巧精密な型
を取るため、または患者の頭部を完全に固定するため顔
に硬化型ポリラクトン系成形体である本発明のシートを
加熱して軟化させ密着させるが、軟化している時間が短
く密着しないで冷却固化してしまったり、あるいは伸ば
しすぎてしまった場合、その不具合な部分のみ加熱して
局部的に収縮させる必要がある。このような場合に、硬
化型ポリラクトン系成形体からなるこれら本発明のシー
トまたはフィルム製品を用いることにより、局部的に再
加熱してその部分が一旦元の形状に戻ろうとする性質を
利用し、容易に目的を達成できる。

歯形型取り材料について説明すると、型取りに充分な
厚みを有する硬化型ポリラクトン系成形体からなる本発
明のシートまたはフィルムの小片を加熱して軟化させた
状態、例えば約60℃で歯の間に挿入し、噛み合わせて冷
却し歯形を取ることができる。

必要ならば、歯形を取った型を再度加熱し軟化させれ
ば、歯形を取る前のシート小片の形状に戻るので、再度
加熱して軟化して歯形をとることもできる。

なお、本発明における形状記憶性は、例えば下記実施
例に示す方法で測定される復元率で表示でき、10％以上
もの、特には40％以上のものが好ましい。

実施例以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例のみに制限されるものではな
い。

［実施例１〜５］ポリラクトン（Ａ）として、ポリカプロラクトン（ダ
イセル化学工業（株）製「PCL−H7」、数平均分子量10
0,000）、架橋性単量体（Ｂ）としてイソホロンジイソ
シアネート型イソシアヌレート（ヒュルス（株）製「T1
890/100」）およびトリメチロールプロパンを、表−１
に記載する配合割合で配合し、東洋精機（株）製「ラボ
プラストミルミキサー」を用い70℃で５分間溶融混練し
た。

得られた組成物を、プレス成形機を用い、180℃で20
分間、加熱プレスして、厚さ2mmのポリラクトン系架橋
成形体としてのシートを得た。このシートの軟化時の外
観、軟化時のゴム弾性の有無、およびJIS K6301に準じ
て60℃（軟化時）の引張特性（引張伸度500％未満）を
測定した。それらの結果を表−１に併せて記載した。ま
たこのシートを5mm×4cmに切り抜き、軟化後100％（全
長8cm）伸ばし冷却固化した後、再び60℃に加熱して軟
化した際に、１分後に何％復元するかを測定し、表−１
に復元率として記載した。

［比較例１〜３］比較のために、実施例１〜５で使用したPCL−H7単独
もしくはトリメチロールプロパンを使用しない配合系で
同様な操作からシートを作製し、同様な物性試験を行っ
た。結果を表−１に併せて記載した。

［実施例６〜９］ポリラクトン（Ａ）としてPCL−H7、架橋性単量体
（Ｂ）としてエチレンオキサイド変性トリメチロールプ
ロパントリアクリレート（ダイセルUCB（株）製「TMPEO
TA」）を表−２に記載する割合で配合し、70℃で５分間
溶融混練した。得られた組成物を、プレス成形機を用い
180℃で10分間、加熱プレスして、厚さ2mmのシートを得
た。

この段階では、まだ架橋反応は進行していなかった。
このシートの両面に対し加速電圧200KV、照射線量10MRa
dの条件下で電子線照射を行い、実施例１と同様に諸物
性を測定した。その結果を表−２に示した。比較のた
め、TMPEOTAを使用しない場合（比較例４）と35重量部
混合した場合（比較例５）においても電子線照射を同条
件で行い、同様な方法で物性測定した。結果を表−２に
示す。

［生分解性試験］上記実施例7,9および比較例４で得られたシートの生
分解性をJIS K6950に準拠し、姫路市下水処理汚泥によ
り測定した。結果を図１に示す。

図１は横軸の試験期間（日数、最長28日間）に対する
縦軸の分解率（％）をプロットしたものである。実施例
７（図の（ａ）と（ｂ）および実施例９（図の（ｃ）と
（ｄ）のシートについては各２回、比較例４（図の
（ｅ））については１回試験した。図１から分かるよう
に、本発明のポリラクトン系架橋成形体は、機械的強
度、耐熱性等が向上し、また形状記憶性が付与されてい
るにもかかわらず、その生分解性は比較となるポリラク
トン自体よりもやや劣る程度であり、環境に放置されて
も充分生分解されるものと認められる。

［実施例10〜19,比較例６］ポリラクトン（Ａ）としてポリカプロラクトン（ダイ
セル化学工業（株）製「PCL−H7」、数平均分子量100,0
00および同社製「PCL−H5］数平均分子量50,000）、架
橋性単量体（Ｂ）として、トリス（アクリロキシエチ
ル）イソシアヌレート（日立化成（株）製、「ファンク
リルFA−731A」）、核剤として微粒径シリカ（日本アエ
ロジル（株）製「アエロジル＃200」）を、表−３に記
載する配合割合で混合し、二軸押出機を用いて樹脂温度
100℃で溶融混練し、ペレットとした。

得られたペレットを40℃で５時間乾燥し、Ｔ−ダイ型
押出機を用いてシート化し、厚み1.9mmのシートを得
た。この段階では、まだ架橋反応は進行していなかっ
た。

このシートを10枚重ね、加速電圧5,000KV、照射線量2
MRadの条件下で電子線照射を実施した。照射を終えた各
シートのついて実施例１と同様に諸物性を測定したが、
積層された10枚の各シートは何れも同様な物性を示した
なお、表−３はシート10枚の平均物性を示す。

比較例６として、架橋性単量体（Ｂ）を用いないもの
についても、同様な操作により溶融混練、シート化、電
子線照射を行い、同様な物性試験を行った。結果を表−
３に示す。

（実施例21〜25）表−４に記載する割合で、ポリラクトン（Ｃ）として
「PCL H4」（ダイセル化学工業（株）製ポリカプロラ
クトン、数平均分子量40,000、1g当たりの水酸基モル数
５×10^-5モル）、多価アルコール（Ｄ）として「PCL31
2」（ダイセル化学工業（株）製、数平均分子量1,200、
３官能ポリカプロラクトン、1g当たりの水酸基モル数2,
5×10^-3モル）および硬化剤（Ｙ）として多官能イソシ
アネート類であるイソホロンジイソシアネート（IPDI）
型イソシアヌレート「T1890/100」（ヒュルス（株）
製）を東洋精機（株）製「ラボプラストミルミキサー」
を用い70℃で３分間混合した。

この際、IPDI型イソシアヌレートは粉砕した微粉末を
用い、70℃では溶融しないでポリカプロラクトン中に均
一に分散した。この混合した樹脂組成物をペレット状態
に切断し、KOTAKI製圧縮成形機「K825」を用い、180℃
で30分間プレスした。冷却後20cm×20cm×2mmのシート
として取り出した。得られたシートから1cm×5cm（厚さ
2mm）の短冊状シートを切り出し、下記の評価を行い、
結果を表−４に併せて記載した。

（実施例26〜28）表−５に記載する割合で、ポリラクトン（Ｃ）とし
て、トリメチロールプロパンを開始剤として用いたポリ
カプロラクトン（数平均分子量85,000、1g当たりの水酸
基モル数3.5×10^-5モル）、硬化剤（Ｙ）として、多官
能エポキシ類の「エポリードGT−300」（ダイセル化学
工業（株）製、脂環式エポキシ樹脂）、多官能カルボン
酸類として無水コハク酸を東洋精機（株）製「ラボプラ
ストミルミキサー」を用い、70℃で３分間混合した。そ
の後、実施例21〜25と同様の操作を行い、短冊状シート
を作製し、同様の評価を行い、結果を表−５に記載し
た。

（比較例7,8）比較例のため、実施例21〜25および実施例26〜28で用
いた「PCL H4」およびトリメチロールプロパンを開始
剤として用いたポリカプロラクトンを、各々硬化剤
（Ｙ）を用いることなしに、単独でシート化し、上記実
施例と同様な評価を行ったが、いずれもクロロホルムに
完全に溶解するためゲル化度は０％および復元性も全く
示さなかった。

産業上の利用可能性ポリラクトン系架橋成形体の具体的な成形物である本
発明のシートまたはフィルムは、生分解性を有し、機械
的強度、耐熱性、耐油性、耐磨耗性等の諸物性に優れ、
かつ形状記憶性を有するので、医療用材料、自然環境に
放置される機会が多いかあるいは再利用が困難な製品で
ある各種環境放置型成形体に応用することが出来る。

また、架橋型ポリラクトン系成形体の具体的な成形物
である本発明のシートまたはフィルムは、生分解性を有
し機械的強度、耐熱性、耐油性、耐磨耗性等の諸物性に
優れ、かつ形状記憶性を有するので、医療用材料、自然
環境に放置される機会が多いかあるいは再利用が困難な
各種製品に応用することが出来る。

図面の簡単な説明図１は実施例７、９および比較例４の生分解性の測定
結果を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08F 2/44 C08G 18/42 C08G 59/40 C08G 63/00 - 63/91 C08K 5/00 C08L 67/04 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】数平均分子量が10,000〜300,000の範囲に
あるポリラクトン（Ａ）100重量部に対して、活性エネ
ルギー線の照射によりまたは加熱によりポリラクトン
（Ａ）の分子鎖を拘束できる架橋性単量体（Ｂ）0.1〜3
0重量部を配合してなる架橋性ポリラクトン系組成物を
架橋しない温度で溶融・混練し、次いで、架橋しない温
度と時間の条件下で成形後、架橋する温度と時間の条件
下で加熱架橋するか、または、活性エネルギー線の照射
により架橋してなるシートまたはフィルム。
【請求項２】架橋性単量体（Ｂ）が多官能アクリル系単
量体（B₁）、多官能イソシアネートと多官能アルコール
の混合単量体（B₂）、および多官能イソシアネートと多
官能アミンの混合単量体（B₃）の群から選択される少な
くとも一つである請求項１に記載のシートまたはフィル
ム。
【請求項３】数平均分子量が10,000〜200,000、1g当た
りの水酸基モル数が１×10^-5〜５×10^-4モルの範囲にあ
るポリラクトン（Ｃ）20〜100重量％と数平均分子量が1
0,000未満である多価アルコール（Ｄ）０〜80重量％
（（Ｃ）と（Ｄ）の合計は100重量％）とからなるポリ
ラクトンまたはポリラクトン組成物（Ｘ）、および、多
官能イソシアネート類、多官能エポキシ類、多官能カル
ボン酸類およびメラミン化合物から選択される１種以上
の硬化剤（Ｙ）、とからなる硬化性ポリラクトン系組成
物を温度範囲100〜250℃で成形してなるシートまたはフ
ィルム。
【請求項４】硬化剤（Ｙ）の配合量が該組成物を100〜2
50℃に加熱して成形した際のクロロホルム不溶ゲル成分
量が５重量％以上となる量である請求項３に記載のシー
トまたはフィルム。
【請求項５】シートまたはフィルムがかつら製作用型取
り材料である請求項１〜４のいずれかに記載のシートま
たはフィルム。
【請求項６】シートまたはフィルムが歯形型取り用材料
である請求項１〜４のいずれかに記載のシートまたはフ
ィルム。
【請求項７】シートまたはフィルムがギブス用シートで
ある請求項１〜４のいずれかに記載のシートまたはフィ
ルム。
【請求項８】シートまたはフィルムが放射線治療用患者
固定用シートである請求項１〜４のいずれかに記載のシ
ートまたはフィルム。