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JP4808367B2 - Method for producing polylactic acid-based molded body - Google Patents

Method for producing polylactic acid-based molded body Download PDF

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JP4808367B2
JP4808367B2 JP2003059257A JP2003059257A JP4808367B2 JP 4808367 B2 JP4808367 B2 JP 4808367B2 JP 2003059257 A JP2003059257 A JP 2003059257A JP 2003059257 A JP2003059257 A JP 2003059257A JP 4808367 B2 JP4808367 B2 JP 4808367B2
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polylactic acid
mass
crystallization
molded body
forming
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Unitika Ltd
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリ乳酸系成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境保全に関する社会的要求の高まりに伴い、微生物などにより分解される生分解性ポリマーが注目されている。生分解性ポリマーの具体例としては、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルや、テレフタル酸/1,4ブタンジオール/アジピン酸の共重合体などの脂肪族−芳香族共重合ポリエステルといった、溶融成形可能なポリエステルが挙げられる。
【0003】
上記の脂肪族ポリエステルの中でも、自然界に広く分布し、動植物や人畜に対して無害なポリ乳酸は、融点が140〜175℃であり十分な耐熱性を有するとともに、比較的安価な熱可塑性の生分解性樹脂として期待されている。
【0004】
ところが、このポリ乳酸を単にシートや容器などに成形した場合は、成形時の熱履歴によりポリ乳酸の結晶がほぼ完全に融解してしまい、結局耐熱性に劣ったものしか得られない。
【0005】
そこで、ポリ乳酸に耐熱性を付与する試みが多数報告されている。例えば、特許文献1には、乳酸系ポリマーに核剤として通常のタルク、シリカ、乳酸カルシウムなどを添加して射出成形を試みたが、結晶化速度が遅く、また成形物が脆いため実用に耐えうる成型物を得ることができず、したがって、このような乳酸系ポリマーは、通常のタルク、シリカなどを用いて一般の射出成形、ブロー成形、圧縮成形に使用しても、結晶化速度が遅く、得られる成型物の実用耐熱性が100℃以下と低く、用途に制約があると記載されている。
【0006】
特許文献2には、ポリL−ラクチドなどに核剤としてポリグリコール酸およびその誘導体を加えることで、結晶化速度を上昇させることにより射出成形サイクル時間を短縮させ、かつ、優れた力学的性質を有する製品を得ることができると記載されている。
【0007】
しかし、特許文献1には、実際に乳酸系ポリマーに核剤を入れないで射出成形を試みたところ、特許文献2に開示されているような金型温度がTg以上の条件では、成形できなかったと記載されている。
【0008】
特許文献3には、結晶核剤および結晶化促進剤としてワックスを用い、成形物を結晶化温度で熱処理する方法、あるいは結晶化温度に設定した金型内で一定時間保持する方法が開示されている。しかし、この方法では、80℃程度までの耐熱性は改善されているものの、それ以上の温度、特に電子レンジなどを対象とした100℃以上の温度での耐熱性は不十分である。
【0009】
一方、結晶核剤を使用せずに耐熱性と耐衝撃性を付与する方法として、特許文献4には、未延伸シートを1.5〜5倍に延伸することによって結晶配向度と結晶化度を向上させる技術が開示されている。しかし、この方法では、延伸シートとなるため、トレーなどの容器に加工する際にはさらなる延伸が必要となるが、一度延伸されたシートは延伸性に劣り、深絞り成形などには不向きで必然的に用途が限定されることになる。
【0010】
【特許文献1】
特開平8−193165号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平4−220456号公報
【0012】
【特許文献3】
特開平11−106628号公報
【0013】
【特許文献4】
特開平9−25345号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、このような課題を解決して、ポリ乳酸と結晶核剤からなるシートを熱処理した成形体であって耐熱性と耐衝撃性に優れたものを得ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のように従来のポリ乳酸成形体の耐熱性と耐衝撃性を改良する目的で鋭意検討を重ねた結果、結晶性の高いポリ乳酸にガラス転移温度が0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステルと平均粒径1〜8μmのタルクとをある範囲で配合して押し出し成形してシート状にした後、ある条件で熱処理を実施することにより、ポリ乳酸の結晶性の向上と柔軟成分の存在とにもとづき耐熱性と耐衝撃性が著しく向上し、しかも成形サイクルの観点からも工業生産可能となるまで結晶化速度が向上することを見出し、本発明に到達した。
【0016】
すなわち本発明は、光学純度95%以上かつ残留ラクチド量が0.1〜0.4質量%の結晶性ポリ乳酸系樹脂(A)と、ガラス転移温度が0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)と、平均粒径1〜8μmのタルク(C)とを、(A)と(B)との混合比が(A)/(B)=97/3〜80/20質量%、(C)の混合比が組成物全体量に対して5〜20質量%となるよう配合した樹脂組成物(ただし、難燃剤を含むものを除く)を押し出し成形により未延伸のシート状にした後、成形金型を用いて、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、プレス成形のいずれか一つにより成形しながら、同時に、成形金型内で、処理温度110〜150℃および処理時間1〜30秒にて熱処理することを要旨とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において用いられる結晶性ポリ乳酸樹脂(A)は、光学純度95%以上であることが必要である。
【0021】
ポリ乳酸のモノマーには2種の光学活性体、すなわちD−乳酸およびL−乳酸が存在する。現在、工業的に大量かつ安価に生産されているのはL−乳酸であり、ポリ乳酸においてもL−乳酸に由来するL−ポリ乳酸(PLLA)が一般的に用いられている。ポリ乳酸の結晶性はL−乳酸またはD−乳酸の含有率により変化し、例えば、乳酸モノマーの光学純度Lを下記の式1として規定した場合、Lが大きいほど、すなわち、光学純度が高くなるほど結晶性が増加する。
【0022】
光学純度=|M(L)−M(D)|…式1
ただし、M(L)はポリ乳酸樹脂を構成する全乳酸単位に対するL−乳酸単位のモル%、M(D)はポリ乳酸樹脂を構成する全乳酸単位に対するD−乳酸単位のモル%であって、M(L)+M(D)=100である。
【0023】
一般に、光学純度100%、例えば100%L−乳酸成分からなるモノマーよりPLLAを重合した場合でも、重合やその後の溶融成形における熱履歴により部分的にモノマーのラセミ化が起こるため、工業的に利用されるPLLAの光学純度は98%近辺が上限であるといわれている。したがって、これがポリ乳酸のなかで実用的には最も高結晶性の組成である。しかしながらこのような高純度のL−乳酸成分からなるPLLAにおいても、その結晶化速度は比較的遅く、冷却結晶化過程における過冷却性が非常に高い。
【0024】
特に実質的な強度や耐久性を得るためには、ポリ乳酸として、比較的高分子量の重合体、目安としては重量平均分子量が10万以上、好ましくは15万〜30万の重合体を用いることが良い。
【0025】
一方、最終的に得られるポリ乳酸系成形体に耐熱性を付与するには、ポリ乳酸自体の結晶化(結晶化速度)を促進させることに加え、成形後のポリ乳酸の結晶化度を向上させる必要がある。このためにはポリ乳酸自体が高結晶性と成り得る能力を有していることが必要であり、そのためには光学純度が95%以上のポリ乳酸樹脂であることが必要で、好ましくは96%以上である。光学純度が95%未満のポリ乳酸樹脂では、ポリ乳酸自体の結晶性が低下し、結晶核剤としてのタルクの添加を行ったり熱処理を施したりしても十分に結晶化せず所要の耐熱性が得られない。
【0026】
また、一般にポリ乳酸樹脂に存在するラクチドは、量が多すぎるとポリ乳酸の加水分解を促進する結果となることが知られているが、低分子量のラクチドは高分子量のポリ乳酸よりも結晶化しやすく、このラクチドの結晶化が起爆剤となってポリ乳酸の結晶化を促進する。そこで、ポリ乳酸に含まれるラクチドを適当量に規定することは、結晶化の促進と耐熱性付与という目的には有効な項目となる。つまり残留ラクチド量は樹脂の全体に対して0.1〜0.6質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜0.4質量%の範囲にあることがより好ましい。残留ラクチド量が0.1質量%未満では、ポリ乳酸の結晶化を促進する起爆剤としては量が少なすぎて用を足しにくくなる。また、0.6質量%を超えると、加水分解を促進する作用が強まり、好ましくない。
【0027】
本発明の製造方法で得られるポリ乳酸系成形体においては、0℃以下のガラス転移温度を有する、芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)が、構成成分として必須である。
この(B)成分は、ガラス転移温度が0℃以下であるため、常温においても柔軟性を有している。このような成分がポリ乳酸樹脂中に分散することは、ゴムを分散させる場合と同様に外部衝撃を吸収する働きがある。すなわち、衝撃性の改善に寄与するものである。(B)成分の具体例としては、脂肪族ジオールを有する共重合ポリエステルである芳香族・脂肪族共重合ポリエステルが挙げられる。
【0028】
脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。そして(B)成分は、上記構成成分を少なくとも1種以上選択し、重縮合して得られる。必要に応じて、イソシアネートや酸無水物、エポキシ化合物、有機過酸化物などを用いて、構造上ジャンプアップおよび長鎖分岐をもたせることもできる。
【0029】
本発明では上記(A)成分と(B)成分の混合比が(A)/(B)=97/3〜80/20質量%であることが必要であり、好ましくは(A)/(B)=97/3〜85/15質量%であり、さらに好ましくは(A)/(B)=95/5〜85/15質量%である。(B)成分の混合比が3質量%未満であると、外部衝撃を吸収しきれず耐衝撃性に劣ったものとなる。一方、(B)成分の混合比が20質量%を超えると、耐衝撃性は著しく改善されるものの、ポリ乳酸自体の結晶化を妨げる結果となり、耐熱性に劣ることになる。かつ、同時に結晶化速度自体も遅くなるため、実生産における成形サイクルに時間を要し、生産性に劣ってしまうことになる。
【0030】
本発明においては、結晶化を促進させるため、上記のようにポリ乳酸樹脂自体を最適化することに加え、結晶核剤としてのタルクの存在が必須である。
本発明における結晶核剤としてのタルクは、平均粒径が1〜8μmであり、好ましくは1〜5μmである。数ある結晶核剤の内、タルクは、ポリ乳酸に対して最も結晶化効率の高い無機物質であることから結晶核剤として最適であるだけでなく、非常に安価で、また自然界に存在する無機物質であるため工業的にも有利であり、しかも地球環境に負荷を与えない。このタルクの平均粒径が1μm未満であると、分散不良や二次凝集を生じ結晶核剤としての効果を十分に発揮できず、このため得られる成形体の耐熱性が不十分となる。平均粒径が8μmを超えると、タルクは結晶核剤として作用する以外に成形体における欠点となり、このため得られる成形体の物性や表面状態に悪影響を及ぼす。
【0031】
タルクの含有量は、組成物全量に対し1〜30質量%であり、好ましくは5〜20質量%、さらに好ましくは10〜15質量%である。1質量%未満では、含有量が少なすぎて結晶核が少量しか生成せず、結晶核剤としての効果を十分発揮できず、したがって成形体の耐熱性が不十分となる。30質量%を超えると、含有量が多くなりすぎて、成形体が脆くなるなど物性に悪影響を及ぼす。
【0032】
この結晶核剤を効率よく分散させるために、分散剤を使用してもよい。分散剤としては、ポリ乳酸との相溶性に優れ、結晶核剤との濡れ性にも優れていることが好ましい。このような物質としては、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスラウリル酸アミドなどの脂肪酸アミドの中から少なくとも1種類を選択することが、ポリ乳酸系成形体の結晶性を効率よく高める上で重要である。
【0033】
(A)、(B)、(C)各成分を上記のような混合比としてシートを形成し、このシートに熱処理を施したうえで、成形体を得る。この成形体は、結晶化指標としての、20℃/minの昇温条件で示唆走査型熱量計にて測定した際の結晶融解熱量ΔHmと昇温結晶化熱量ΔHcとの絶対値の差が(|ΔHm|−|ΔHc|)≧25J/gとなることが必要である。好ましくは、(|ΔHm|−|ΔHc|)≧29J/gである。このように(|ΔHm|−|ΔHc|)≧25J/gとするためには、上述のように使用するポリ乳酸の光学純度、残留のラクチド量、タルクの平均粒径とその添加比を各々最適化するとともに、後述する熱処理を施すことが必要である。
【0034】
(|ΔHm|−|ΔHc|)が25J/g未満である場合は、十分に結晶化されておらず、例えば成形した容器に熱湯(90℃)を注いだ場合に通常のポリ乳酸から得られる容器では容器が熱変形してしまい耐熱性が不十分である。しかし、25J/g以上ではそのような現象は生じない。
【0035】
本発明においては、成形体の製造に際して、熱処理が必須条件となる。ところが、工業的には熱処理に長時間かけることは不可能である。一方、ポリ乳酸は結晶化速度の極めて遅い素材として知られている。したがって、工業的な成形サイクルに適応できるだけの結晶化速度を付与することが必要となる。本発明では、ポリ乳酸の組成や結晶核剤や熱処理条件を細部まで最適化したことにより、所要の成形体を工業的に生産が可能となる。本発明の製造方法で得られる成形体は、130℃での結晶化速度が0.010min−1以上であることが必要であり、0.015min−1以上であることが好ましい。130℃での結晶化速度が0.010min−1未満であると、結晶化速度が遅く通常の成形サイクルに不適な他、結晶化が不十分となって、耐熱性に劣ったものとなる。130℃での結晶化速度が0.010min−1以上であるようにするためには、上述のように、使用するポリ乳酸の光学純度の最適化と、タルクの平均粒径や混合比の最適化と、芳香族・脂肪族共重合ポリエステルあるいは脂肪族ポリエステルとポリ乳酸との混合比の最適化とを行ったうえで、後述のように金型内で処理温度110〜150℃、処理時間1〜30秒の熱処理を行うことが必要である。
【0036】
本発明においては、結晶核剤による結晶化速度をより促進するために、必要に応じて有機過酸化物などの架橋剤および架橋助剤を併用して、樹脂組成物に極軽度の架橋を施すことも可能である。
【0037】
架橋剤の具体例としては、n−ブチル−4,4−ビス−t−ブチルパーオキシバリレート、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−t−ブチルパーオキシヘキシン−3などの有機過酸化物、無水フタル酸、無水マレイン酸、トリメチルアジピン酸、無水トリメリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸、蟻酸リチウム、ナトリウムメトキシドプロピオン酸カリウム、マグネシウムエトキシドなどの金属錯体、ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、などのエポキシ化合物、ジイソシアネート、トリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどのイソシアネート化合物などが挙げられる。
【0038】
架橋助剤の具体例としては、トリメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ノルマル−ブチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレートなどが挙げられる。
【0039】
本発明の製造方法で得られる成形体においては、厚み500μmについての落球高さが20cm以上の落球衝撃性を有していることが必要である。ここで厚み500μmについての落球高さとは、厚み500μmのシートにて形成された箱状の成形体を伏せた状態とすることでその底部を上面にして水平に設置し、これに300gの鉄球を5cmごとの異なる高さから複数回落下させた場合に、[(2回に1回の割合で割れた高さ)−5]cmをいう。
【0040】
厚み500μmについての落球高さが20cm未満であると、成形体の運搬時に外部衝撃が加えられた場合などにおいて、割れが生じたりヒビが入ったりする可能性がある。よって、厚み500μmについての落球高さが30cm以上であるのが好ましい。
【0041】
厚み500μmについての落球高さが20cm以上の落球衝撃性を有するようにするためには、上述のように、ガラス転移温度が0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)を、光学純度95%以上の結晶性ポリ乳酸樹脂(A)に対し3質量%以上混合させることが必要である。
【0042】
次に本発明の製造方法で得られる成形体の分子量保持率について説明する。ここで、分子量保持率とは、成形体を50℃、90%RHの恒温恒湿機内に30日間放置する分解加速試験の後の重量平均分子量(Mw)を放置前の重量平均分子量で除した値の百分率値のことをいう。生分解性を有するポリ乳酸系樹脂製品は、通常、シートや成形品の保管あるいは使用中には分解が極力進行せず、これに対し使用後は速やかに分解することが好ましい。このため、上記の分解加速試験の条件下において分子量保持率が60%以上であることが好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。分子量保持率が60%未満であることは、分解速度が速いことを意味し、倉庫保管中等において分解が進んで、実使用に耐えられないおそれがあるため、好ましくない。
【0043】
本発明の製造方法で得られる成形体には、必要に応じて可塑剤、紫外線防止剤、光安定剤、防曇剤、防霧剤、帯電防止剤、着色防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料などを添加できる。
【0044】
次に、本発明の製造方法の実施の形態の一例について説明する。
まず、光学純度95%以上のポリ乳酸樹脂(A)と、ガラス転移温度が0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)と、タルク(C)および必要に応じて分散剤とを、所定量にて配合する。この場合、予め2軸混練押し出し機にて全量コンパウンドしてもよく、(A)と(C)のみコンパウンドし(B)をドライブレンドしてもよい。また、全てドライブレンドしてもよい。その後、Tダイを装備した1軸押し出し機あるいは2軸押し出し機にて溶融混練してそのTダイより押し出し、30〜50℃の温度範囲に設定されたキャストロールにて未延伸シートを成形する。シートの厚みは、使用目的により適宜選択できるが、通常は200〜750μmが好ましい。
【0045】
次に、未延伸シートをプレス成形、真空成形、圧空成形あるいは真空圧空成形のいずれかを選択して成形する際、金型内で熱処理しながら成形する。
本発明において、上述の如く樹脂、結晶核剤など細部にまで最適化を施したうえで熱処理を実施する場合の条件として、処理温度110〜150℃および処理時間1〜30秒にて実施することが必要である。上記の処理温度110〜150℃は、実質的に最もポリ乳酸が結晶化し易い温度である。また、処理時間1〜30秒は、実質的に生産サイクルに適用可能でしかも過不足無く結晶化できる時間である。処理温度が110℃未満では結晶化が十分に進行せず、反対に150℃を超えると結晶化速度が極端に遅くなり結果的に結晶化が不十分となってしまう。また処理時間が1秒未満では結晶化に要する時間が足りず、30秒を超えると実質的な成形サイクルに適応せず工業的な生産には不具合が生じる。
【0046】
【実施例】
次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例、比較例における各種物性値の測定は、以下の方法により実施した。
(1)結晶融解熱量ΔHmと昇温結晶化熱量ΔHc
パーキンエルマー社製 Pyrisl DSC を用い、成形品のうちの10mgを試験試料とし、昇温速度20℃/minにて昇温した際、発熱側に現れるピークの合計熱量を昇温結晶化熱量ΔHcとし、吸熱側に現れるピークの合計熱量を結晶融解熱量ΔHmとした。
(2)結晶化速度
パーキンエルマー社製 Pyrisl DSC を用い、20℃から200℃まで500℃/minで昇温後、5分間保持し、さらに130℃まで−500℃/minで急冷し、その後に結晶化が終了するまで測定した。その後、結晶化分率が0.5になるまでの時間の逆数に結晶化分率0.5を乗した値を結晶化速度とした。
(3)耐熱性
単発間接加熱真空成型機および金型CTデリカン15−11(アルミ製)を用いて、シートから縦150mm、横110mm、深さ20mmの容器を成形し、この容器に90℃の熱湯を注ぎ、5分後に容器の変形を目視にて観察し、全く変形がない場合を耐熱性良好として○で評価し、少しでも変形が認められた場合を耐熱性やや不良として△で評価し、著しく変形した場合を耐熱性不良として×で評価した。
(4)分子量保持率
試料を50℃、90%RHの恒温恒湿機内に30日間放置した後の重量平均分子量(Mw)を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、ポリスチレンを標準物質として、THF溶液中のポリ乳酸をStyragel HRカラムとUltrastyragelカラム、および検出器として屈折率計を用いて測定し、下記式により保持率を計算した。
【0047】
Mw保持率(%)=(30日後のMw/放置前のMw)×100
(5)耐衝撃性
厚み500μmのシートにて形成された熱処理後の箱状の成形体を伏せた状態とすることでその底部を上面にして水平に設置し、これに300gの鉄球を5cmごとの異なる高さから垂直に落下させ、(2回に1回の割合で割れが生じたときの高さ−5)cmを落球高さとして、耐衝撃性の評価を行った。
実施例1
結晶性ポリ乳酸(A)(光学純度97.2%、残留ラクチド量0.2質量%、重量平均分子量20万、カーギル・ダウ社製:ネイチャーワークス)と、ガラス転移温度0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)(ガラス転移温度−30℃、BASF社製:エコフレックスF)とを、(A)/(B)=90/10質量%の割合で配合し、さらに、平均粒径2.75μmのタルク(林化成社製:MW HS−T)を組成物全体量に対し10質量%配合した。そして、2軸混練押出機(日本製鋼所社製、型番TEX44α)を用いて溶融混練し、押出温度230℃にてポリ乳酸コンパウンド原料を作製した。
【0048】
次いで、このポリ乳酸コンパウンド原料を、幅1000mmのTダイを装着したスクリュー径90mmの単軸押出機を用いて、押出温度215℃にて溶融押出し、40℃に設定されたキャストロールにて厚み500μmの未延伸シートを成形した。
【0049】
さらに、単発間接加熱真空成型機および金型CTデリカン15−11(アルミ製)を用いて、このシートを縦150mm、横110mm、深さ20mmに真空成形して、成形体としての容器を作製した。この真空成形の際に、金型内を140℃、保持時間5秒とすることで、熱処理を施した。
【0050】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
実施例2
結晶性ポリ乳酸(A)としてポリ乳酸(光学純度96.0%、残留ラクチド量=0.4質量%、重量平均分子量19万、カーギル・ダウ社製:ネイチャーワークス)を用いた。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。この真空成形の際に、金型内を120℃、保持時間15秒にて熱処理した。
【0051】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
実施例3
結晶性ポリ乳酸(A)/ガラス転移温度0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)=85/15質量%にした。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0052】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
実施例4
タルク(C)を組成物全体量に対して15質量%混合した。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0053】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
実施例5
平均粒径4.1μmのタルク(C)(林化成社製MICRON WHITE #5000A)を用いた。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0054】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
実施例6
金型内での熱処理条件を、表1に示すように、温度150℃、保持時間3秒と変更した。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0055】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
実施例7
結晶性ポリ乳酸(A)/ガラス転移温度0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)=95/5質量%にした。また、金型内での熱処理温度条件を、表1に示すように、温度130℃、保持時間20秒と変更した。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0056】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
比較例1
タルクを使用しなかった。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0057】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
比較例2
タルクの含量を40質量%に変更した。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0058】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
比較例3
ポリ乳酸(A)としてポリ乳酸(光学純度80.0%、残留ラクチド量=0.5質量%、重量平均分子量20万、カーギル・ダウ社製:ネイチャーワークス)を用いた。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0059】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
比較例4
ガラス転移温度0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)を使用せず、実施例1と同様の結晶性ポリ乳酸(A)とタルク(C)のみを用いた。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0060】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
比較例5
結晶性ポリ乳酸(A)とガラス転移温度0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)との混合比を(A)/(B)=70/30質量%にした。そして、それ以外は実施例1と同様にして、未延伸シートおよび真空成形した成形体としての容器を得た。
【0061】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
比較例6
実施例1と同様にして作製した未延伸シートに実施例1と同様の成型機を適用したが、その熱処理条件を変更して、金型内で160℃、5秒間熱処理した。次いで、実施例1と同様にして成形体としての容器を得た。
【0062】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
比較例7
実施例1と同様にして作製した未延伸シートに実施例1と同様の成型機を適用したが、その熱処理条件を変更して、金型内で100℃、1分間熱処理した。次いで、実施例1と同様にして成形体としての容器を得た。
【0063】
得られた成形体の諸物性を表1に示す。
【0064】
【表1】

Figure 0004808367
実施例1〜7で得られた成形体としての容器は、熱湯を注いでも全く変形せず、耐熱性に優れたものであった。また耐衝撃性も優れていた。
【0065】
比較例1は、タルクを全く使用しなかったため、熱処理した容器の結晶化が不十分で、熱湯を注いだ際に一瞬で変形してしまった。
比較例2は、タルクの添加量が多すぎたため、容器自体が脆く、成形中あるいは成形後における容器の割れが観察された。
【0066】
比較例3は、ポリ乳酸の光学純度が低かったため、熱処理や結晶核剤を添加することにより結晶化を促しても、ポリ乳酸の結晶化が不十分で、耐熱性に劣る容器であった。
【0067】
比較例4は、ガラス転移温度0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)を使用しなかったため、落球高さが低く、耐衝撃性に劣った容器であった。
比較例5は、ガラス転移温度0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)の配合量が多過ぎたため、耐衝撃性に優れるものの、結晶化速度が著しく遅く、このため成型サイクル時間を要することになって工業的な生産の観点から問題であった。
【0068】
比較例6は、金型内での熱処理温度が160℃と高く、ポリ乳酸の融点付近であったため、結晶核が融解してしまい、このため得られた容器は十分結晶化しておらず、したがって耐熱性に劣ったものであった。
【0069】
比較例7は、金型内での熱処理時間が100℃とポリ乳酸分子が結晶化するに要する温度まで上がっておらず、処理時間を長くしても結晶化が不十分であり、このため|ΔHm|−|ΔHc|が9.0J/gにしかならず、耐熱性に劣る容器しか得られなかった。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、光学純度と残留ラクチド量とを厳密に調整したポリ乳酸とガラス転移温度が0℃以下の芳香族・脂肪族ポリエステルとタルクとを所定の混合範囲としてシート状物を形成し、このシート状物を真空成形に代表される一般的な成形法によって成形するに際し、成形中の金型内で所定の条件にて熱処理するため、得られる生分解性の成形体の熱的性質は、(|ΔHm|−|ΔHc|)≧25J/gとなり、結晶化速度が0.010min-1以上となり、かつ、厚み500μm当たりの落球高さが20cm以上となって、従来のポリ乳酸による成形体では不可能であった熱湯にも耐えうる耐熱性と耐衝撃性を兼ね備えたものとすることができる。
【0071】
このようにして得られるポリ乳酸系成形体は、耐熱性と耐衝撃性が必要とされる容器、例えば弁当用トレー、どんぶり、皿、コップなどに好適に使用できる他に、夏季の倉庫保管中や運搬中においても変形しないため、蓋材や建材、ボード、文具、ケース、キャリアテープ、プリペイドカード、ICカードなどのカード類、FRPなど様々な用途にも適用できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionMethod for producing polylactic acid-based molded bodyAbout.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, biodegradable polymers that are decomposed by microorganisms and the like have attracted attention with increasing social demands for environmental protection. Specific examples of biodegradable polymers include aliphatic polyesters such as polybutylene succinate, polycaprolactone and polylactic acid, and aliphatic-aromatic copolymers such as terephthalic acid / 1,4 butanediol / adipic acid copolymer. Examples thereof include polyesters that can be melt-molded, such as polymerized polyesters.
[0003]
  Among the above-mentioned aliphatic polyesters, polylactic acid widely distributed in nature and harmless to animals, plants and animals and animals has a melting point of 140 to 175 ° C. and sufficient heat resistance, and is a relatively inexpensive thermoplastic raw material. Expected to be a degradable resin.
[0004]
  However, when this polylactic acid is simply molded into a sheet or container, the polylactic acid crystals are almost completely melted by the heat history during molding, and only those having poor heat resistance can be obtained.
[0005]
  Therefore, many attempts to impart heat resistance to polylactic acid have been reported. For example, in Patent Document 1, injection molding was attempted by adding ordinary talc, silica, calcium lactate, etc. as a nucleating agent to a lactic acid-based polymer. However, the crystallization rate was slow and the molded product was brittle, so that it was practically usable. Therefore, such a lactic acid-based polymer has a low crystallization rate even if it is used for general injection molding, blow molding, and compression molding using ordinary talc, silica and the like. In addition, it is described that the practical heat resistance of the obtained molded product is as low as 100 ° C. or less, and there are restrictions on the use.
[0006]
  In Patent Document 2, polyglycolic acid and its derivatives are added as polynuclear agents to poly L-lactide and the like, thereby shortening the injection molding cycle time by increasing the crystallization speed, and exhibiting excellent mechanical properties. It is described that the product which has can be obtained.
[0007]
  However, in Patent Document 1, when injection molding was attempted without actually adding a nucleating agent to the lactic acid-based polymer, molding was not possible under the condition that the mold temperature as disclosed in Patent Document 2 was Tg or higher. It is stated that.
[0008]
  Patent Document 3 discloses a method in which wax is used as a crystal nucleating agent and a crystallization accelerator, and a molded product is heat-treated at a crystallization temperature, or a method in which a mold is held at a crystallization temperature for a predetermined time. Yes. However, in this method, although the heat resistance up to about 80 ° C. has been improved, the heat resistance at a temperature higher than that, particularly at a temperature of 100 ° C. or higher, particularly for microwave ovens, is insufficient.
[0009]
  On the other hand, as a method for imparting heat resistance and impact resistance without using a crystal nucleating agent, Patent Document 4 discloses that the degree of crystal orientation and crystallinity are obtained by stretching an unstretched sheet 1.5 to 5 times. A technique for improving the above is disclosed. However, since this method results in a stretched sheet, further stretching is required when processing into a container such as a tray. However, a stretched sheet is inferior in stretchability and is not suitable for deep drawing. Therefore, the application is limited.
[0010]
[Patent Document 1]
          JP-A-8-193165
[0011]
[Patent Document 2]
          JP-A-4-220456
[0012]
[Patent Document 3]
          JP-A-11-106628
[0013]
[Patent Document 4]
          Japanese Patent Laid-Open No. 9-25345
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
  SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve such problems and to obtain a molded body obtained by heat-treating a sheet made of polylactic acid and a crystal nucleating agent and having excellent heat resistance and impact resistance.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  As a result of intensive studies for improving the heat resistance and impact resistance of the conventional polylactic acid molded body as described above, the present inventors have obtained a glass transition temperature of 0 ° C. or less to polylactic acid having high crystallinity.Aromatic / aliphatic copolyesterAnd blending talc with an average particle diameter of 1 to 8 μm in a certain range, extruding to form a sheet, and then carrying out heat treatment under certain conditions to improve the crystallinity of polylactic acid and the presence of a flexible component Based on the above, the inventors have found that the heat resistance and impact resistance are remarkably improved, and that the crystallization speed is improved from the viewpoint of the molding cycle until the industrial production becomes possible.
[0016]
  That is, the present inventionCrystalline polylactic acid resin (A) having an optical purity of 95% or more and a residual lactide content of 0.1 to 0.4% by mass, and an aromatic / aliphatic copolymer polyester (B) having a glass transition temperature of 0 ° C. or less And talc (C) having an average particle diameter of 1 to 8 μm, the mixing ratio of (A) and (B) is (A) / (B) = 97/3 to 80/20 mass%, A resin composition (excluding those containing a flame retardant) blended so that the mixing ratio is 5 to 20% by mass with respect to the total amount of the composition is formed into an unstretched sheet by extrusion molding, and then a molding die , And heat forming at a processing temperature of 110 to 150 ° C. and a processing time of 1 to 30 seconds at the same time in a molding die while forming by any one of vacuum forming, pressure forming, vacuum pressure forming and press forming. The gist is to do.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention will be described in detail.
  The crystalline polylactic acid resin (A) used in the present invention needs to have an optical purity of 95% or more.
[0021]
  There are two types of optically active substances in the polylactic acid monomer, namely D-lactic acid and L-lactic acid. Currently, L-lactic acid is industrially produced in large quantities and at low cost, and L-polylactic acid (PLLA) derived from L-lactic acid is generally used also in polylactic acid. The crystallinity of polylactic acid varies depending on the content of L-lactic acid or D-lactic acid. For example, when the optical purity L of the lactic acid monomer is defined as the following formula 1, the larger L is, that is, the higher the optical purity is. Crystallinity increases.
[0022]
        Optical purity = | M (L) −M (D) |
However, M (L) is mol% of L-lactic acid units with respect to all lactic acid units constituting the polylactic acid resin, and M (D) is mol% of D-lactic acid units with respect to all lactic acid units constituting the polylactic acid resin. , M (L) + M (D) = 100.
[0023]
  In general, even when PLLA is polymerized from a monomer comprising an optical purity of 100%, for example, 100% L-lactic acid component, the racemization of the monomer partially occurs due to the thermal history in the polymerization and subsequent melt molding, so it is used industrially. It is said that the upper limit of the optical purity of PLLA is around 98%. Therefore, this is the most highly crystalline composition in practical use among polylactic acids. However, even in PLLA composed of such a high-purity L-lactic acid component, the crystallization rate is relatively slow and the supercooling property in the cooling crystallization process is very high.
[0024]
  In particular, in order to obtain substantial strength and durability, a polymer having a relatively high molecular weight is used as polylactic acid. As a guideline, a polymer having a weight average molecular weight of 100,000 or more, preferably 150,000 to 300,000 is used. Is good.
[0025]
  On the other hand, in order to impart heat resistance to the finally obtained polylactic acid-based molded product, in addition to promoting crystallization (crystallization rate) of polylactic acid itself, the crystallinity of polylactic acid after molding is improved. It is necessary to let For this purpose, it is necessary for the polylactic acid itself to have the ability to be highly crystalline. For this purpose, it is necessary that the polylactic acid resin has an optical purity of 95% or more, preferably 96%. That's it. Polylactic acid resin with an optical purity of less than 95% decreases the crystallinity of polylactic acid itself, and does not crystallize sufficiently even when talc is added as a crystal nucleating agent or heat treatment, and the required heat resistance Cannot be obtained.
[0026]
  In general, it is known that lactide present in polylactic acid resin promotes hydrolysis of polylactic acid when the amount is too large, but low molecular weight lactide crystallizes more than high molecular weight polylactic acid. This lactide crystallization facilitates the crystallization of polylactic acid. Therefore, defining an appropriate amount of lactide contained in polylactic acid is an effective item for the purpose of promoting crystallization and imparting heat resistance. That is, the amount of residual lactide is preferably in the range of 0.1 to 0.6% by mass and more preferably in the range of 0.1 to 0.4% by mass with respect to the entire resin. If the amount of residual lactide is less than 0.1% by mass, the amount is too small as an initiator for promoting crystallization of polylactic acid, making it difficult to use. Moreover, when it exceeds 0.6 mass%, the effect | action which accelerates | stimulates hydrolysis will become strong and is not preferable.
[0027]
  Of the present inventionObtained by manufacturing methodIn the polylactic acid-based molded article, an aromatic / aliphatic copolymer polyester (B) having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower is essential as a constituent component.
  Since this (B) component has a glass transition temperature of 0 ° C. or lower, it has flexibility even at room temperature. Dispersion of such components in the polylactic acid resin has a function of absorbing external impact as in the case of dispersing rubber. That is, it contributes to improvement of impact properties. Specific examples of the component (B) include aromatic / aliphatic copolyesters which are copolyesters having an aliphatic diol.
[0028]
  Aliphatic diolExamples thereof include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and the like. And the component (B)The above componentsIs selected by polycondensation. If necessary, the structure can be jumped up and long-chain branched using an isocyanate, an acid anhydride, an epoxy compound, an organic peroxide, or the like.
[0029]
  In the present invention, the mixing ratio of the component (A) and the component (B) needs to be (A) / (B) = 97/3 to 80/20% by mass, preferably (A) / (B ) = 97/3 to 85/15% by mass, more preferably (A) / (B) = 95/5 to 85/15% by mass. When the mixing ratio of the component (B) is less than 3% by mass, the external impact cannot be absorbed and the impact resistance is inferior. On the other hand, when the mixing ratio of the component (B) exceeds 20% by mass, the impact resistance is remarkably improved, but the crystallization of polylactic acid itself is hindered and the heat resistance is poor. At the same time, the crystallization rate itself becomes slow, so that a molding cycle in actual production takes time, resulting in poor productivity.
[0030]
  In the present invention, in order to promote crystallization, in addition to optimizing the polylactic acid resin itself as described above, the presence of talc as a crystal nucleating agent is essential.
  Talc as a crystal nucleating agent in the present invention has an average particle diameter of 1 to 8 μm, preferably 1 to 5 μm. Of the many crystal nucleating agents, talc is an inorganic substance that has the highest crystallization efficiency for polylactic acid, so it is not only optimal as a crystal nucleating agent, but also very inexpensive and is an inorganic substance that exists in nature. Since it is a substance, it is industrially advantageous and does not give a load to the global environment. If the average particle size of the talc is less than 1 μm, the dispersion as a flocculating agent or secondary agglomeration will occur and the effect as a crystal nucleating agent will not be sufficiently exhibited, and the resulting molded article will have insufficient heat resistance. When the average particle size exceeds 8 μm, talc becomes a defect in the molded body besides acting as a crystal nucleating agent, and thus adversely affects the physical properties and surface state of the obtained molded body.
[0031]
  Talc content isTo the total compositionIt is 1-30 mass%, Preferably it is 5-20 mass%, More preferably, it is 10-15 mass%. If it is less than 1% by mass, the content is too small and only a small amount of crystal nuclei are produced, and the effect as a crystal nucleating agent cannot be sufficiently exhibited, so that the heat resistance of the molded article becomes insufficient. When it exceeds 30% by mass, the content is excessively increased and the molded article becomes brittle, which adversely affects physical properties.
[0032]
  In order to disperse this crystal nucleating agent efficiently, a dispersing agent may be used. The dispersant is preferably excellent in compatibility with polylactic acid and excellent in wettability with the crystal nucleating agent. As such a substance, at least one selected from fatty acid amides such as erucic acid amide, stearic acid amide, oleic acid amide, ethylene bis-stearic acid amide, ethylene bis-oleic acid amide, and ethylene bislauric acid amide should be selected. However, it is important for efficiently increasing the crystallinity of the polylactic acid-based molded article.
[0033]
  (A), (B), (C) After each sheet is formed with the mixing ratio as described above and a heat treatment is applied to this sheet,Get the compact. This molded product has a difference in absolute value between a crystal melting heat amount ΔHm and a temperature rising crystallization heat amount ΔHc as measured by a suggested scanning calorimeter under a temperature rising condition of 20 ° C./min as a crystallization index ( | ΔHm | − | ΔHc |) ≧ 25 J / g is required. Preferably, (| ΔHm | − | ΔHc |) ≧ 29 J / g. Thus, in order to satisfy (| ΔHm | − | ΔHc |) ≧ 25 J / g, the optical purity of the polylactic acid used as described above, the amount of residual lactide, the average particle diameter of talc, and the addition ratio thereof are respectively set. In addition to optimization, it is necessary to perform a heat treatment described later.
[0034]
  When (| ΔHm | − | ΔHc |) is less than 25 J / g, it is not sufficiently crystallized, and can be obtained from ordinary polylactic acid when, for example, hot water (90 ° C.) is poured into a molded container. In a container, the container is thermally deformed and heat resistance is insufficient. However, such a phenomenon does not occur at 25 J / g or more.
[0035]
  In the present invention, heat treatment is an essential condition in the production of a molded body. However, it is impossible industrially to take a long time for the heat treatment. On the other hand, polylactic acid is known as a material having a very low crystallization rate. Therefore, it is necessary to provide a crystallization rate that can be adapted to an industrial molding cycle. In the present invention, the required molded body can be industrially produced by optimizing the details of the polylactic acid composition, crystal nucleating agent and heat treatment conditions. Of the present inventionObtained by manufacturing methodThe molded body has a crystallization rate at 130 ° C. of 0.010 min.-1It is necessary to be above, 0.015 min-1The above is preferable. The crystallization rate at 130 ° C is 0.010 min.-1If it is less than 1, the crystallization speed is slow and unsuitable for a normal molding cycle, and the crystallization becomes insufficient, resulting in poor heat resistance. The crystallization rate at 130 ° C is 0.010 min.-1To achieve the above, as described above, optimization of the optical purity of the polylactic acid used, optimization of the average particle size and mixing ratio of talc, and aromatic / aliphatic copolyester or fat After optimizing the mixing ratio of the group polyester and polylactic acid, it is necessary to perform a heat treatment in a mold at a treatment temperature of 110 to 150 ° C. and a treatment time of 1 to 30 seconds as described later.
[0036]
  In the present invention, in order to further accelerate the crystallization rate by the crystal nucleating agent, if necessary, a crosslinking agent such as an organic peroxide and a crosslinking aid are used in combination, and the resin composition is subjected to extremely light crosslinking. It is also possible.
[0037]
  Specific examples of the crosslinking agent include n-butyl-4,4-bis-t-butylperoxyvalerate, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, di-t-hexyl peroxide, 2,5 -Organic peroxides such as dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-t-butylperoxyhexyne-3, phthalic anhydride, maleic anhydride Polyvalent carboxylic acids such as trimethyladipic acid, trimellitic anhydride, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, lithium formate, sodium methoxide,Metal complexes such as potassium propionate and magnesium ethoxide, epoxy compounds such as bisphenol A type diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, terephthalic acid diglycidyl ester, diisocyanates, tris Examples include isocyanate compounds such as isocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and diphenylmethane diisocyanate.
[0038]
  Specific examples of the crosslinking aid include trimethacrylate, glycidyl methacrylate, normal-butyl methacrylate, hydroxypropyl monomethacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate and the like.
[0039]
  Of the present inventionObtained by manufacturing methodIn the molded body, it is necessary that the falling ball height for a thickness of 500 μm has a falling ball impact property of 20 cm or more. Here, the falling ball height for a thickness of 500 μm means that a box-shaped molded body formed of a sheet having a thickness of 500 μm is placed face down so that the bottom is placed on the top surface, and a 300 g iron ball is placed on this. Is [(height broken at a rate of once every two times) −5] cm.
[0040]
  If the falling ball height for a thickness of 500 μm is less than 20 cm, cracks may occur or cracks may occur when an external impact is applied during transportation of the molded body. Therefore, it is preferable that the falling ball height for a thickness of 500 μm is 30 cm or more.
[0041]
  In order to have a falling ball impact of 20 cm or more for a thickness of 500 μm, as described above, the glass transition temperature is 0 ° C. or less.Aromatic / aliphatic copolyester (B)It is necessary to mix 3% by mass or more with respect to the crystalline polylactic acid resin (A) having an optical purity of 95% or more.
[0042]
  Next, the present inventionObtained by manufacturing methodThe molecular weight retention rate of the molded body will be described. Here, the molecular weight retention is the weight average molecular weight (Mw) after the decomposition acceleration test in which the compact is left in a constant temperature and humidity chamber at 50 ° C. and 90% RH for 30 days, divided by the weight average molecular weight before leaving. A percentage value. It is preferable that a polylactic acid resin product having biodegradability usually does not decompose as much as possible during storage or use of a sheet or a molded product, but rapidly decomposes after use. For this reason, it is preferable that the molecular weight retention is 60% or more under the conditions of the accelerated decomposition test,70%More preferably, it is the above. When the molecular weight retention is less than 60%, it means that the decomposition rate is high, and decomposition is progressing during storage in a warehouse or the like, and it may not be able to endure actual use.
[0043]
  Of the present inventionObtained by manufacturing methodIf necessary, a plasticizer, an ultraviolet light inhibitor, a light stabilizer, an antifogging agent, an antifoggant, an antistatic agent, an anticoloring agent, an antioxidant, a filler, a pigment, and the like can be added to the molded body.
[0044]
  next,Production method of the present inventionAn example of the embodiment will be described.
  First, a polylactic acid resin (A) having an optical purity of 95% or more, an aromatic / aliphatic copolymer polyester (B) having a glass transition temperature of 0 ° C. or less, talc (C), and a dispersant as necessary. In a predetermined amount. In this case, the entire amount may be compounded with a biaxial kneading extruder, or only (A) and (C) may be compounded and (B) may be dry blended. All may be dry blended. Thereafter, it is melt-kneaded with a single-screw extruder or twin-screw extruder equipped with a T die and extruded from the T die, and an unstretched sheet is formed with a cast roll set to a temperature range of 30 to 50 ° C. Although the thickness of a sheet | seat can be suitably selected according to the intended purpose, 200-750 micrometers is preferable normally.
[0045]
  Next, when an unstretched sheet is formed by selecting any one of press molding, vacuum forming, pressure forming, and vacuum / pressure forming, it is formed while being heat-treated in a mold.
  In the present invention, as described above, the processing temperature is 110 to 150 ° C. and the processing time is 1 to 30 seconds as conditions for performing heat treatment after optimizing the details such as resin and crystal nucleating agent. is required. The treatment temperature of 110 to 150 ° C. is a temperature at which polylactic acid is most easily crystallized. Further, the treatment time of 1 to 30 seconds is a time that can be practically applied to a production cycle and can be crystallized without excess or deficiency. When the treatment temperature is less than 110 ° C., crystallization does not proceed sufficiently. On the other hand, when the treatment temperature exceeds 150 ° C., the crystallization rate becomes extremely slow, resulting in insufficient crystallization. Further, if the treatment time is less than 1 second, the time required for crystallization is insufficient, and if it exceeds 30 seconds, it does not adapt to a substantial molding cycle and causes problems in industrial production.
[0046]
【Example】
  Next, based on an Example, this invention is demonstrated concretely. However, the present invention is not limited to only these examples. In addition, the measurement of the various physical-property values in the following examples and comparative examples was implemented with the following method.
(1) Heat of crystal melting ΔHm and heat of crystallization ΔHc
  Using Pyrisl DSC manufactured by Perkin Elmer, 10 mg of the molded product was used as a test sample, and when the temperature was increased at a temperature increase rate of 20 ° C./min, the total heat amount of the peak appearing on the heat generation side was defined as the temperature increase crystallization heat amount ΔHc. The total heat quantity of the peak appearing on the endothermic side was defined as the crystal melting heat quantity ΔHm.
(2) Crystallization rate
  Using a Pyrisl DSC manufactured by PerkinElmer, Inc., the temperature was raised from 20 ° C. to 200 ° C. at 500 ° C./min, held for 5 minutes, further rapidly cooled to 130 ° C. at −500 ° C./min, and then until crystallization was completed It was measured. Thereafter, a value obtained by multiplying the reciprocal of the time until the crystallization fraction became 0.5 by the crystallization fraction 0.5 was taken as the crystallization speed.
(3) Heat resistance
  Using a single-shot indirect heating vacuum molding machine and mold CT Delican 15-11 (aluminum), a 150 mm long, 110 mm wide, 20 mm deep container is formed from the sheet, and 90 ° C. hot water is poured into the container. When the container is visually observed for deformation after a minute, it is evaluated as ◯ when the deformation is not good at all, and is evaluated as △ when it is slightly deformed, when it is slightly deformed. Was evaluated as x with poor heat resistance.
(4) Molecular weight retention
  The weight average molecular weight (Mw) after leaving the sample in a constant temperature and humidity chamber at 50 ° C. and 90% RH for 30 days was measured by a gel permeation chromatography (GPC) method using polystyrene as a standard substance in a THF solution. Lactic acid was measured using a styragel HR column and an ultrastyragel column and a refractometer as a detector, and the retention rate was calculated by the following formula.
[0047]
      Mw retention rate (%) = (Mw after 30 days / Mw before being left) × 100
(5) Impact resistance
  The box-shaped molded body after heat treatment formed with a sheet having a thickness of 500 μm is placed in a face-down state so that its bottom is placed on the upper surface, and a 300 g iron ball is placed on this from different heights every 5 cm. The sample was dropped vertically, and the impact resistance was evaluated by setting the height of the falling ball to (the height at which cracking occurred once every two times−5) cm.
Example 1
  Crystalline polylactic acid (A) (optical purity 97.2%, residual lactide amount 0.2% by weight, weight average molecular weight 200,000, manufactured by Cargill Dow: Nature Works), and aromatic having a glass transition temperature of 0 ° C. or less Aliphatic copolyester (B) (glass transition temperature-30 ° C., manufactured by BASF: Ecoflex F) is blended at a ratio of (A) / (B) = 90/10% by mass, and average 10% by mass of 2.75 μm particle size talc (manufactured by Hayashi Kasei Co., Ltd .: MW HS-T) was added to the total amount of the composition. And it melt-kneaded using the biaxial kneading extruder (made by Nippon Steel Works, type | model number TEX44 (alpha)), and produced the polylactic acid compound raw material at the extrusion temperature of 230 degreeC.
[0048]
  Next, this polylactic acid compound raw material was melt-extruded at an extrusion temperature of 215 ° C. using a single screw extruder having a screw diameter of 90 mm equipped with a T-die having a width of 1000 mm, and a thickness of 500 μm with a cast roll set at 40 ° C. An unstretched sheet was formed.
[0049]
  Furthermore, this sheet was vacuum-formed into a length of 150 mm, a width of 110 mm, and a depth of 20 mm using a single-shot indirect heating vacuum forming machine and a mold CT Delican 15-11 (made of aluminum) to produce a container as a molded body. . During the vacuum forming, heat treatment was performed by setting the inside of the mold at 140 ° C. and holding time of 5 seconds.
[0050]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Example 2
  As the crystalline polylactic acid (A), polylactic acid (optical purity 96.0%, residual lactide content = 0.4 mass%, weight average molecular weight 190,000, manufactured by Cargill Dow, Inc .: Nature Works) was used. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1. During the vacuum forming, the inside of the mold was heat-treated at 120 ° C. for 15 seconds.
[0051]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Example 3
  Crystalline polylactic acid (A) / aromatic / aliphatic copolyester (B) having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower = 85/15% by mass. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0052]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Example 4
  Talc (C) was mixed at 15% by mass with respect to the total amount of the composition. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0053]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Example 5
  Talc (C) having an average particle size of 4.1 μm (MICRON WHITE # 5000A manufactured by Hayashi Kasei Co., Ltd.) was used. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0054]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Example 6
  As shown in Table 1, the heat treatment conditions in the mold were changed to a temperature of 150 ° C. and a holding time of 3 seconds. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0055]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Example 7
  Crystalline polylactic acid (A) / aromatic / aliphatic copolyester (B) having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower was set to 95/5 mass%. Further, as shown in Table 1, the heat treatment temperature condition in the mold was changed to a temperature of 130 ° C. and a holding time of 20 seconds. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0056]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Comparative Example 1
  Talc was not used. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0057]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Comparative Example 2
  The content of talc was changed to 40% by mass. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0058]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Comparative Example 3
  As the polylactic acid (A), polylactic acid (optical purity 80.0%, residual lactide amount = 0.5 mass%, weight average molecular weight 200,000, manufactured by Cargill Dow, Inc .: Nature Works) was used. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0059]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Comparative Example 4
  Glass transition temperature below 0 ° CAromatic / aliphatic copolyester (B)The same crystalline polylactic acid (A) and talc (C) as in Example 1 were used. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0060]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Comparative Example 5
  The mixing ratio of the crystalline polylactic acid (A) and the aromatic / aliphatic copolyester (B) having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower was set to (A) / (B) = 70/30 mass%. Other than that, an unstretched sheet and a vacuum molded container were obtained in the same manner as in Example 1.
[0061]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Comparative Example 6
  The same molding machine as in Example 1 was applied to an unstretched sheet produced in the same manner as in Example 1, but the heat treatment conditions were changed, and heat treatment was performed in a mold at 160 ° C. for 5 seconds. Subsequently, the container as a molded object was obtained like Example 1. FIG.
[0062]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
Comparative Example 7
  The same molding machine as in Example 1 was applied to an unstretched sheet produced in the same manner as in Example 1, but the heat treatment conditions were changed and heat treatment was performed in a mold at 100 ° C. for 1 minute. Subsequently, the container as a molded object was obtained like Example 1. FIG.
[0063]
  Table 1 shows various physical properties of the obtained molded body.
[0064]
[Table 1]
Figure 0004808367
  Examples 1-7The container as a molded product obtained in the above was not deformed at all even when hot water was poured, and was excellent in heat resistance.The impact resistance was also excellent.
[0065]
  Comparative Example 1Since talc was not used at all, the heat-treated container was insufficiently crystallized and deformed instantly when hot water was poured.
  In Comparative Example 2, since the amount of talc added was too large, the container itself was fragile, and cracking of the container during or after molding was observed.
[0066]
  In Comparative Example 3, since the optical purity of polylactic acid was low, even if heat treatment or crystallization was promoted by adding a crystal nucleating agent, crystallization of polylactic acid was insufficient and the container was poor in heat resistance.
[0067]
  Comparative Example 4 has a glass transition temperature of 0 ° C. or lower.Aromatic / aliphatic copolymerizationSince polyester (B) was not used, the falling ball height was low and the container was inferior in impact resistance.
  Comparative Example 5 has a glass transition temperature of 0 ° C. or lower.Aromatic / aliphatic copolymerizationSince the blending amount of the polyester (B) was too large, the impact resistance was excellent, but the crystallization rate was remarkably slow, which required a molding cycle time, which was a problem from the viewpoint of industrial production.
[0068]
  In Comparative Example 6, since the heat treatment temperature in the mold was as high as 160 ° C. and was near the melting point of polylactic acid, the crystal nuclei were melted, and thus the obtained container was not sufficiently crystallized. It was inferior in heat resistance.
[0069]
  In Comparative Example 7, the heat treatment time in the mold was 100 ° C. and the temperature required for crystallization of polylactic acid molecules was not increased, and crystallization was insufficient even if the treatment time was increased. ΔHm | − | ΔHc | was only 9.0 J / g, and only a container having poor heat resistance was obtained.
[0070]
【The invention's effect】
  According to the invention, the optical purityAnd the amount of residual lactideA sheet-like material is formed by using polylactic acid, which is strictly adjusted, an aromatic / aliphatic polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or less, and talc within a predetermined mixing range, and this sheet-like material is generally represented by vacuum forming. When molding by typical molding method,In order to heat-treat under the predetermined conditions in the mold during molding,Biodegradable obtainedCompactThe thermal properties of (| ΔHm | − | ΔHc |) ≧ 25 J / g and the crystallization rate is 0.010 min.-1The height of the falling ball per 500 μm thickness is 20 cm or more, and it has both heat resistance and impact resistance that can withstand hot water that was impossible with a conventional molded product of polylactic acid. Can do.
[0071]
  The polylactic acid-based molded product thus obtained can be suitably used for containers that require heat resistance and impact resistance, such as trays for lunch boxes, bowls, dishes, cups, etc. Since it is not deformed even during transportation, it can be applied to various uses such as lid materials, building materials, boards, stationery, cases, carrier tapes, prepaid cards, cards such as IC cards, and FRP.

Claims (1)

光学純度95%以上かつ残留ラクチド量が0.1〜0.4質量%の結晶性ポリ乳酸系樹脂(A)と、ガラス転移温度が0℃以下の芳香族・脂肪族共重合ポリエステル(B)と、平均粒径1〜8μmのタルク(C)とを、(A)と(B)との混合比が(A)/(B)=97/3〜80/20質量%、(C)の混合比が組成物全体量に対して5〜20質量%となるよう配合した樹脂組成物(ただし、難燃剤を含むものを除く)を押し出し成形により未延伸のシート状にした後、成形金型を用いて、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、プレス成形のいずれか一つにより成形しながら、同時に、成形金型内で、処理温度110〜150℃および処理時間1〜30秒にて熱処理することを特徴とするポリ乳酸系成形体の製造方法。Crystalline polylactic acid resin (A) having an optical purity of 95% or more and a residual lactide content of 0.1 to 0.4% by mass, and an aromatic / aliphatic copolymer polyester (B) having a glass transition temperature of 0 ° C. or less And talc (C) having an average particle diameter of 1 to 8 μm, the mixing ratio of (A) and (B) is (A) / (B) = 97/3 to 80/20 mass%, A resin composition (excluding those containing a flame retardant) blended so that the mixing ratio is 5 to 20% by mass with respect to the total amount of the composition is formed into an unstretched sheet by extrusion molding, and then a molding die , And heat forming at a processing temperature of 110 to 150 ° C. and a processing time of 1 to 30 seconds at the same time in a molding die while forming by any one of vacuum forming, pressure forming, vacuum pressure forming and press forming. A method for producing a polylactic acid-based molded article.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7138439B2 (en) * 2004-02-27 2006-11-21 Biocorp North America, Inc. Biodegradable compounds including poly(lactic acid) polymer compositions and products
JP2006212897A (en) * 2005-02-03 2006-08-17 Unitika Ltd Manufacturing method of polylactic acid type molded product
JP5218685B2 (en) * 2005-07-08 2013-06-26 東レ株式会社 Resin composition and molded article comprising the same
TWI432517B (en) 2005-07-08 2014-04-01 Toray Industries Resin composition and molded article composed of the same
JP5168832B2 (en) * 2005-07-19 2013-03-27 東レ株式会社 Polylactic acid resin composition and method for producing the same
JP2007145912A (en) * 2005-11-24 2007-06-14 Toyota Motor Corp Resin composition, resin molded body, and method for producing the same
TWI453250B (en) 2007-11-08 2014-09-21 Dainichiseika Color Chem A method for producing a polyester resin molded article, a resin crystallization inducing agent, a masterbatch and a polyester resin molded product
JP5074959B2 (en) * 2008-02-29 2012-11-14 株式会社吉野工業所 Container using biodegradable molded product
JP5198913B2 (en) * 2008-03-26 2013-05-15 三菱樹脂株式会社 Resin composition for card and sheet for card
KR101099941B1 (en) 2010-01-13 2011-12-28 도레이첨단소재 주식회사 Biodegradable multilayer sheet for civil engineering with improved heat resistance and impact resistance and its manufacturing method
JP2013067704A (en) * 2011-09-21 2013-04-18 Unitika Ltd Polylactic acid-based resin composition
KR101801702B1 (en) * 2011-11-18 2017-11-28 에스케이케미칼주식회사 Blend of polylactic acid resin and copolyester resin having superior impact strength and heat resistance and articles using the same
EP3908443B1 (en) * 2019-01-09 2025-03-05 Purac Biochem B.V. Thermoforming of pla-based articles

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3905562B2 (en) * 1992-03-27 2007-04-18 三井化学株式会社 Degradable container
JP3359764B2 (en) * 1993-12-24 2002-12-24 三井化学株式会社 Heat-resistant lactic acid-based polymer molding
JP3592799B2 (en) * 1995-07-04 2004-11-24 三菱樹脂株式会社   Method for molding polylactic acid-based polymer, polylactic acid-based molded article, and polylactic acid-based molded article
JP3549968B2 (en) * 1995-12-11 2004-08-04 三菱樹脂株式会社 Stretched polylactic acid film or sheet
JP3599533B2 (en) * 1996-07-26 2004-12-08 三井化学株式会社 Resin composition and molded product thereof
JP3654725B2 (en) * 1996-10-24 2005-06-02 三井化学株式会社 Resin composition and molded product thereof
JPH11124495A (en) * 1997-10-21 1999-05-11 Mitsubishi Plastics Ind Ltd Polylactic acid-based polymer composition and molded product
JP2000273207A (en) * 1999-03-19 2000-10-03 Unitika Ltd Polylactic acid-based film and its production
JP4146625B2 (en) * 2001-07-03 2008-09-10 三菱樹脂株式会社 Biodegradable soft film
JP4342159B2 (en) * 2002-09-06 2009-10-14 三菱樹脂株式会社 Flame retardant resin composition and flame retardant molded article

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