JP2002129042A - 生分解性樹脂の改質剤および生分解性樹脂組成物 - Google Patents
生分解性樹脂の改質剤および生分解性樹脂組成物Info
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Abstract
ず、樹脂の溶融特性を改良し、成形品の表面外観を損な
うことなく、成形加工に優れた生分解性樹脂組成物およ
びその為の改質剤。 【解決手段】 生分解性樹脂(A)100質量部に対し
て、粒子径10μm以下のポリテトラフルオロエチレン
粒子と有機重合体とを含有するポリテトラフルオロエチ
レン含有混合粉体(B)を、ポリテトラフルオロエチレ
ン成分の量が0.01〜20質量部になるように配合し
た。樹脂の溶融特性を改良し、表面外観を損なうことな
く成形加工に優れた生分解性樹脂組成物とすることがで
きる。
Description
に関するもので、特にその成形性を高めたものに関す
る。
ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニ
ル等の膨大な量のプラスチック製品が使用されており、
これらの廃棄物処理が環境問題の一つとしてクローズア
ップされてきている。すなわち、現状の廃棄物処理は焼
却処分や埋設処理であるが、例えばポリエチレン等を焼
却処分すると、その燃焼カロリーが高いため、焼却炉を
傷め寿命を縮める。また、例えばポリ塩化ビニル等は焼
却処分に適していない。一方、プラスチック製品を埋設
処理するには土地も限られている。また自然環境中に廃
棄された場合、これらは化学的安定性が極めて高く、生
物学的にも微生物などによる分解がほとんど起こらず、
ほぼ半永久的に残存することになる。そのため、景観を
損なうばかりでなく海洋生物の生活環境を汚染するなど
の問題も引き起こしている。そこで、今日、環境保護の
見地から、生分解性又は自然環境下で分解するポリマー
が非常に注目されてきている。生分解性プラスチック
は、土壌中や水中で、加水分解や生分解により、徐々に
崩壊・分解が進行し、最終的に微生物の作用により無害
な分解物となることが知られている。現在、実用化が検
討されている生分解性プラスチックは、天然素材系のバ
イオセルロースや澱粉主体のプラスチック、脂肪族ポリ
エステル、変性PVA(ポリビニルアルコール)、セル
ロースエステル化合物、デンプン変性体、およびこれら
のブレンド体に大別される。これらの内、加工性、コス
ト、機械特性、耐水性等の点で比較的バランスがとれて
いて、様々な用途に使いやすい樹脂として注目されてい
るものとして、脂肪族ポリエステル樹脂が挙げられる。
脂肪族ポリエステルとしては、例えば、微生物産出系重
合体としてポリ(ヒドロキシ酪酸/吉草酸)が、合成系
重合体としてポリカプロラクトンや脂肪族ジカルボン酸
と脂肪族ジオールの縮合体が、そして、半合成系重合体
としてポリ乳酸系重合体がそれぞれ知られている。
ステルは、結晶性であることや、実用に耐える高分子量
ポリマーが得難いことにより、成形加工に適した溶融特
性を得ることが困難であった。そのため、これまでに脂
肪族ポリエステルの成形性を改良する方法が幾つか提案
されている。たとえば、特開平4−189822号公報
には、高分子量の脂肪族ポリエステルに特定量のジイソ
シアナート又はポリイソシアネートを反応させ、さらに
実用に耐える高分子領域にまで分子量を高める方法が開
示されている。特開平6−298920号公報には、少
量の不飽和基をポリエステル中に導入し、得られた不飽
和脂肪族ポリエステルに、さらにポリエステルの溶融状
態で有機過酸化物を添加し、ポリエステル中の不飽和基
同士を付加させることにより、高分子量の脂肪族ポリエ
ステルを得る方法が開示されている。特開2000-015765
公報には、ポリカプロラクトンなどのラクトン樹脂を放
射線処理し、橋かけ点を発生させる方法が開示されてい
る。しかしこれらの方法では、未だ充分な成形性は得ら
れていないのが現状である。また高分子量化によって、
ポリマーの製造工程の増加および生産性の低下により製
造コストが増加することや、生成ポリマー中にミクロゲ
ルと言われている0.1〜数ミリの大きさのゲル状樹脂
が混入しやすくなり、製品外観を著しく低下させること
が指摘されている。更に前記のようにウレタン結合を樹
脂分子内に導入した場合、微生物による生分解性が通常
低下することが認められている。
ポリテトラフルオロエチレンが知られており、例えば特
開平5-214184号公報や特開平6−306212
号公報に、ポリテトラフルオロエチレンをポリオレフィ
ン樹脂に配合してなる樹脂組成物が開示されている。ま
た、生分解性樹脂脂肪族ポリエステル樹脂にポリテトラ
フルオロエチレン粉末を混合したものが特開平10−1
52572号公報に開示されている。しかしながら、ポ
リテトラフルオロエチレンはハロゲン原子を含まない一
般の熱可塑性樹脂に対して分散性が不良であり、単に混
合しただけでは均一に分散せず成形体の表面外観が著し
く低下するといった欠点を有している
たもので、用いる生分解性樹脂の分子量の如何に関わら
ず、樹脂の溶融特性を改良し、成形品の表面外観を損な
うことなく、成形加工に優れた生分解性樹脂組成物およ
びその為の改質剤を得ることを目的とする。
に、鋭意検討した結果、ポリテトラフルオロエチレンの
生分解性樹脂中での分散性を高めることで、即ち、粒子
径10μm以下のポリテトラフルオロエチレン粒子と有
機重合体とからなるポリテトラフルオロエチレン含有混
合粉体を生分解性樹脂に添加することにより、樹脂の溶
融特性を改良し、成形性が良好で、かつ外観の優れた成
形品を得られることを見いだし、本発明に到達した。
径10μm以下のポリテトラフルオロエチレン粒子と有
機重合体とを含有するポリテトラフルオロエチレン含有
混合粉体を有することを特徴とするものである。本発明
の生分解性樹脂組成物は、生分解性樹脂(A)100質
量部に対して、上記改質剤が、ポリテトラフルオロエチ
レン成分の量が0.01〜20質量部になるように配合
されていることを特徴とするものである。ここで、生分
解性樹脂(A)の主成分が脂肪族ポリエステル樹脂であ
ることが望ましい。さらに、その脂肪族ポリエステル樹
脂の主成分が、ポリ乳酸、脂肪族グリコールと脂肪族ジ
カルボン酸またはその誘導体を主成分とした反応により
得られるもの、ポリカプロラクトンであることが望まし
い。また、生分解性樹脂(A)として、前記脂肪族ポリ
エステル樹脂以外の生分解性樹脂(C)を含有させるこ
とができ、その生分解性樹脂(C)としては、生分解性
セルロースエステル、ポリペプチド、ポリビニルアルコ
ール、澱粉、セルロール、紙、パルプ、カラギーナン、
キチン・キトサン質、天然直鎖状ポリエステル系樹脂、
またはこれらの混合物から選ばれる少なくとも一種が好
適である。また、生分解性樹脂組成物としては、生分解
性樹脂(A)と、上記改質剤とを有するマスターペレッ
トが、さらに生分解性樹脂(A)に配合され、該生分解
性樹脂(A)の総量100質量部に対して、ポリテトラ
フルオロエチレン成分の量が0.01〜20質量部とさ
れているものも望ましい。
は、粒子径10μm以下のポリテトラフルオロエチレン
(以下PTFEと記す)の粒子と有機重合体とを含むもので
ある。ポリテトラフルオロエチレン粒子を含む改質剤中
に占めるPTFEの割合は0.1〜90質量%が好ましい。
0.1質量%未満の場合は、生分解性樹脂に配合した際
にポリテトラフルオロエチレン粒子を含む改質剤の添加
効果が得られず、90質量%をこえるとポリテトラフル
オロエチレン粒子を含む改質剤中のPTFE粒子が凝集し、
他の生分解性樹脂への分散が困難となる。
質剤を構成する有機重合体は、ポリテトラフルオロエチ
レン粒子を含む改質剤を配合する生分解性樹脂に対する
PTFEの分散性の観点から、配合する生分解性樹脂に親和
性を有するものであることが好ましい。
例としては、スチレン、p-メチルスチレン、o-メチルス
チレン、p-クロルスチレン、o-クロルスチレン、p-メト
キシスチレン、o-メトキシスチレン、2,4-ジメチルス
チレン、a-メチルスチレン等のスチレン系単量体;アク
リル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリ
ル酸ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル、メタクリ
ル酸-2-エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、メタク
リル酸ドデシル、アクリル酸トリデシル、メタクリル酸
トリデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸オ
クタデシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸
シクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル系単量
体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン
化ビニル系単量体;ビニルメチルエーテル、ビニルエー
テル等のビニルエーテル系単量体;酢酸ビニル、酪酸ビ
ニル等のカルボン酸ビニル系単量体;エチレン、プロピ
レン、イソブチレン等のオレフィン系単量体;ブタジエ
ン、イソブレン、ジメチルブタジエン等のジエン系単量
体を挙げることができる。これらの単量体は、単独ある
いは2種類以上混合して用いることができる。
オロエチレン粒子を含む改質剤を配合する生分解性樹脂
がポリエステルの場合、これらの単量体の中で相溶性の
観点から好ましいものとして、スチレン系単量体、(メ
タ)アクリル酸エステル系単量体を20質量%以上含有
するものが挙げられる。
液の製造法には、例えば、イオン性乳化剤を用いる乳化
重合法、イオン性重合開始剤を用いるソープフリー乳化
重合法等を挙げることができる。イオン性乳化剤として
は、アニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、両性イオン
乳化剤のいずれを用いてもよい。また所望によりこれら
のイオン性乳化剤と共にノニオン性乳化剤を併用しても
よい。アニオン性乳化剤の具体例としては、脂肪酸塩
類、高級アルコール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫酸
エステル塩類、脂肪族アミンおよび脂肪族アマイドの硫
酸塩類、脂肪族アルコールリン酸エステル塩類、二塩基
性脂肪酸エステルのスルホン酸塩類、脂肪酸アミドスル
ホン酸塩類、アルキルアリルスルホン酸塩類、ホルマリ
ン縮合物のナフタリンスルホン酸塩類等を挙げることが
できる。カチオン性乳化剤の具体例としては、脂肪族ア
ミン塩類、第四アンモニウム塩類、アルキルピリジニウ
ム塩等を挙げることができる。両性イオン乳化剤の具体
例としては、アルキルベタイン等を挙げることができ
る。イオン性重合開始剤としては、過硫酸塩(例えば過
硫酸カリウムや過硫酸アンモニウム)、アゾビス(イソ
ブチロニトリルスルホン酸塩)、4,4'−アゾビス(4
−シアノ吉草酸)等のアニオン性重合開始剤、2,2'−
アゾビス(アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2'−アゾ
ビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イ
ル)プロパン]二塩酸塩、2,2'−アゾビス[2−(2
−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,
2'−アゾビスイソブチルアミド二水和物等のカチオン
性重合開始剤を例示することができる。本発明で用いる
有機重合体粒子の粒子径dは、ポリテトラフルオロエチ
レン粒子との凝集状態の安定性の観点から、ポリテトラ
フルオロエチレン粒子の粒子径Dに対して次式の範囲内
のものが好ましい。0.1D<d<10D
混合粉体は、ポリテトラフルオロエチレン粒子分散液と
有機重合体粒子分散液とを混合し凝固またはスプレード
ライにより粉体化することにより得られ、ポリテトラフ
ルオロエチレン粒子と有機重合体粒子とが表面電荷の違
いにより凝集した凝集粒子と、凝集せずに残存したそれ
ぞれの単独粒子を含むものである。凝集粒子は、ポリテ
トラフルオロエチレン粒子と有機重合体粒子とが一体と
なった構造を有するものであるが、そのモルフォロジー
は両粒子の混合比や粒子径により様々なものがあり得
る。すなわち、ポリテトラフルオロエチレン粒子の周り
を有機重合体が取り囲んだ形態や、その反対に有機重合
体粒子の周りをポリテトラフルオロエチレン粒子が取り
囲んだ形態や、1つの粒子に対して数個の粒子が凝集し
た形態などが存在する。この際、ポリテトラフルオロエ
チレン粒子のみが凝集して10μm以上の凝集体を生成
すると、生分解性樹脂への分散性の観点から好ましくな
い。混合の際の凝集速度を低下させるために、混合する
前に、ノニオン性乳化剤をポリテトラフルオロエチレン
粒子および/または炭素数が4以上のアルキル基を有す
る(メタ)アクリル酸エステル単位を有する(共)重合
体粒子の表面上に吸着させておくこともできる。ノニオ
ン性乳化剤としては特に制限はなく、ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリ
ルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ(エチレンオキ
シ)エタノール、ポリビニルアルコール、ポリアクリル
酸、アルキルセルロース等を具体例として挙げることが
できる。
混合粉体は、上述したポリテトラフルオロエチレン粒子
分散液と有機重合体粒子分散液を混合した分散液中で、
エチレン性不飽和結合を有する単量体を乳化重合して凝
固またはスプレードライにより粉体化することによって
も得られる。混合した分散液中で乳化重合させるエチレ
ン性不飽和単量体としては、ポリテトラフルオロエチレ
ン含有混合粉体の用途に応じて、スチレン、p−メチル
スチレン、o−メチルスチレン、p−クロルスチレン、
o−クロルスチレン、p−メトキシスチレン、o−メト
キシスチレン、2,4−ジメチルスチレン、α−メチル
スチレン等のスチレン系単量体;アクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エ
チル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリ
ル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸−2−エチル
ヘキシル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシ
ル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘ
キシル、等のアクリル酸エステル系単量体;アクリロニ
トリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量
体;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等の
ビニルエーテル系単量体;酢酸ビニル、酪酸ビニル等の
カルボン酸ビニル系単量体;エチレン、プロピレン、イ
ソブチレン等のオレフィン単量体;ブタジエン、イソプ
レン、プレン、ジメチルブタジエン等のジエン系単量体
等の中から選択することができる。これらの単量体は、
単独であるいは2種以上混合して用いることができる。
混合粉体は、その水性分散液を、塩化カルシウム、硫酸
マグネシウム等の金属塩を溶解した熱水中に投入し、塩
析、凝固した後に乾燥するか、スプレードライにより粉
体化することができる。通常のポリテトラフルオロエチ
レンファインパウダーは、粒子分散液の状態から粉体と
して回収する行程で100μm以上の凝集体となってし
まうために生分解性樹脂に均一に分散させることが困難
であるのに対して、本発明のポリテトラフルオロエチレ
ン含有混合粉体は、ポリテトラフルオロエチレンが単独
で粒子径10μmを超えるドメインを形成していないた
めに、生分解性樹脂に対する分散性がきわめて優れてい
る。
リテトラフルオロエチレン粒子と有機重合体とを含有す
るポリテトラフルオロエチレン含有混合粉体を有する改
質剤は、生分解性樹脂100質量部に対して、ポリテト
ラフルオロエチレン成分の量が0.01〜20質量部に
なるように配合することが望ましい。0.05〜20質
量部がより好ましく、0.1〜5質量部がさらに好まし
い。0.01質量部未満であると改質効果が十分でな
く、20質量部よりも多くなると、樹脂の流動性が悪く
なり、成形性が悪化する傾向にある。改質剤を生分解性
樹脂に添加する方法は、特に制限されるものではなく、
従来公知の方法によって行うことができる。例えば、ミ
ルロール、バンバリーミキサー、スーパーミキサー、単
軸あるいは二軸押出機等を用いて混合混練すれば良い。
また、一度で添加することの他、生分解性樹脂の一部と
改質剤とでマスターぺレットとし、それと残りの生分解
性樹脂とを配合する手段によっても良い。
は、多糖類(デンプン、酢酸セルロースなど)、ポリエ
チレングリコール/プロピレングリコール等のポリエー
テル;ポリヘキサメチレンカーボネート等のポリカーボ
ネート;ポリγ−メチルL−グルタメート等のポリアミ
ド;脂肪族ポリエステル等が挙げられる。これらは2種
以上を併用することもできる。これらの内でも脂肪族ポ
リエステルを主成分とすることが好ましい。尚、本発明
で主成分とは、その割合が半分以上を占めることを云
う。脂肪族ポリエステルとしては、例えば、ポリグリコ
ール酸、ポリ乳酸等のポリ(α−ヒドロキシ酸);ポリ
−β−ヒドロキシ酪酸等のポリ(β−ヒドロキシアルカ
ノエート);ポリ−ε−カプロラクトン等のポリ(ω−
ヒドロキシアルカノエート);ポリブチレンサクシネー
ト、ポリエチレンサクシネート等のポリアルキレンアル
カノエート等が挙げられる。これら2種以上の脂肪族ポ
リエステルを併用することもできる。中でも、ポリ乳酸
系、ポリアルキレンアルカノエート系や、ポリカプロラ
クトン系の脂肪族ポリエステルを主成分としたものが望
ましい。これら脂肪族ポリエステルは、特に限定されな
いが一般に、結晶性の場合は融点60〜200℃、重量
平均分子量5万〜50万、好ましくは10万〜30万程
度のものである。
リ乳酸または乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重
合体、もしくはこれらの混合物である。乳酸としては、
L−乳酸、D−乳酸が挙げられ、他のヒドロキシカルボ
ン酸としては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4
−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ吉草酸、4−ヒドロ
キシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸等が挙げられ
る。ポリ乳酸は従来公知の方法で合成することができ
る。すなわち、特開平7−33861号公報、特開昭5
9−96123号公報、高分子討論会予稿集44巻、31
98-3199頁に記載のような乳酸からの直接脱水縮合、ま
たは乳酸環状二量体ラクチドの開環重合によって合成す
ることができる。直接脱水縮合を行なう場合、L−乳
酸、D−乳酸、DL−乳酸、又はこれらの混合物のいず
れの乳酸を用いても良い。また、開環重合を行なう場合
においても、L−ラクチド、D−ラクチド、DL−ラク
チド、メソ−ラクチド又はこれらの混合物のいずれのラ
クチドを用いても良い。ラクチドの合成、精製及び重合
操作は、例えば米国特許4057537号明細書、公開
欧州特許出願第261572号明細書、Polymer Bullet
in, 14, 491-495 (1985)、及び Makromol Chem., 187,
1611-1628 (1986) 等の文献に様々に記載されている。
ポリ乳酸におけるL乳酸単位、D乳酸単位の構成モル比
L/Dは100/0〜0/100のいずれであっても良
いが、L/Dが100/0〜60/40であることが好
ましい。より好ましいL/Dは100/0〜80/20
である。また、乳酸コポリマーは、乳酸モノマー又はラ
クチドと共重合可能な他の成分が共重合されたものであ
る。このような他の成分としては、2個以上のエステル
結合形成性の官能基を持つジカルボン酸、多価アルコー
ル、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等が挙げられる。
ジカルボン酸としては、コハク酸、アゼライン酸、セバ
シン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。
多価アルコールとしては、ビスフェノールにエチレンオ
キシドを付加反応させたものなどの芳香族多価アルコー
ル、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタ
ンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、グ
リセリン、ソルビタン、トリメチロールプロパン、ネオ
ペンチルグリコールなどの脂肪族多価アルコール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコールなどのエー
テルグリコール等が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸
としては、グリコール酸、ヒドロキシブチルカルボン
酸、その他特開平6−184417号公報に記載されて
いるもの等が挙げられる。ラクトンとしては、グリコリ
ド、ε−カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクト
ン、β−プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−
またはγ−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレ
ロラクトン等が挙げられる。乳酸コポリマーの加水分解
性は、コポリマーにおける乳酸単位の含量により影響さ
れる。このため、乳酸コポリマー中の乳酸単位の含量
は、用いる共重合成分にもよるが、一般に50モル%以
上であり、好ましくは70モル%以上である。乳酸単位
の含量や共重合成分によって、得られる製品の機械特性
や生分解性を調節することが可能である。また、共重合
と同じ効果を得る目的で、ポリ乳酸と他の脂肪族ポリエ
ステルを単にブレンドしても良い。この場合において、
他の脂肪族ポリエステルを構成するモノマーやポリ乳酸
含量等は、共重合の場合と同様である。
リエステル樹脂としては、脂肪族グリコールと脂肪族ジ
カルボン酸またはその誘導体を主成分として反応して得
られるものが好適で、脂肪族ポリエステル、脂肪族芳香
族ポリエステルのいずれであっても良く、得られる共重
合体の生分解性が良好なものであれば良い。このような
ポリエステルとしては、例えば、コハク酸、アジピン
酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸
と、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、1,8-オクタンジオール等の脂
肪族ジオールとを構成成分とする脂肪族ポリエステル;
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカ
ルボン酸と、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、1,8-オクタンジオール
等の脂肪族ジオールとを構成成分とする芳香族ポリエス
テル;上述の脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン
酸、脂肪族ジオール類からなる脂肪族芳香族ポリエステ
ルが挙げられる。好ましいポリアルキレンアルカノエー
ト系脂肪族ポリエステルとしては、ポリエチレンオキサ
レート、ポリブチレンオキサレート、ポリネオペンチル
グリコールオキサレート、ポリエチレンサクシネート、
ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシ酪酸及びβ
−ヒドロキシ酪酸とβ−ヒドロキシ吉草酸とのコポリマ
ー等が挙げられ、特にポリエチレンサクシネート及びポ
リブチレンサクシネートが好ましい。本脂肪族ポリエス
テル樹脂は、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン等を構成
成分とするものでも良い。ヒドロキシカルボン酸として
は、グリコール酸、ヒドロキシブチルカルボン酸、その
他特開平6−184417号公報に記載されているもの
等が挙げられる。ラクトンとしては、グリコリド、ε−
カプロラクトングリコリド、ε−カプロラクトン、β−
プロピオラクトン、δ−ブチロラクトン、β−またはγ
−ブチロラクトン、ピバロラクトン、δ−バレロラクト
ン等が挙げられる。また、これらの脂肪族ポリエステル
は、ジイソシアネート等の結合剤によってポリマー鎖内
にウレタン結合を有し、ポリマー鎖が延長されたもので
あってもよく、また、少量のグリセリンのような脂肪族
多価アルコール、ブタンテトラカルボン酸のような脂肪
族多塩基酸、多糖類等のような多価アルコール類を共存
させて、共重合させても良い。
例えばアルコールなどの活性水素を開始剤とし、ε−カ
プロラクトンを常法の開環重合を行うことにより得られ
るものである。前記開始剤の官能数は、特に制限はな
く、2官能や3官能のものが好ましく使用できる。ポリ
カプロラクトンの分子量は、低分子量から高分子量まで
使用できるが、低分子量のポリカプロラクトンを使用し
た場合は、混練樹脂の耐熱性や機械強度の低下が大きく
なるので添加量が制限されるが、樹脂組成物の溶融粘度
が低下し、成形性が向上する等のメリットが現れる。し
かし高分子量のポリカプロラクトンを使用する方が配合
率を多くすることができ、耐熱性、機械特性、生分解性
をいずれも高くバランスさせることが可能であり、より
好ましい。具体的には数平均分子量で1,000〜20
0,000、更には5,000〜100,000のポリカ
プロラクトンが好ましく使用できる。なお、200,0
00よりも高い数平均分子量を有するものも問題なく使
用可能であるが、このような分子量の非常に高いポリカ
プロラクトンを得るのは難しく、現実的ではない。ま
た、使用するポリカプロラクトンは、ε−カプロラクト
ンの単独重合体以外に、バレロラクトンや、グリコリ
ド、ラクチドなどのコモノマー構成単位を、例えば20
モル%以下含まれる共重合体も使用可能である。
は、例えば、次のような従来公知の方法にて高分子量化
することができる。 (A)イソシアネートカップリング剤を用いる方法。脂肪
族ジカルボン酸と脂肪族グリコール、第三成分として3
官能または4官能の、多価アルコール、オキシカルボン
酸、及び多価カルボン酸(またはその無水物)から選ば
れる少なくとも1種の多官能成分を加えて得られる脂肪
族ポリエステルに、多価イソシアネートを用いてカップ
リング反応させ、脂肪族ポリエステルを製造する(特開
平6−192374号公報)。 (B)不飽和ジカルボン酸を用いる方法。脂肪族または環
状脂肪族グリコール成分と、脂肪族ジカルボン酸または
その酸無水物98〜99.99モル%および不飽和ジカ
ルボン酸またはその酸無水物0.01〜2モル%からな
る酸成分とを反応させて得られる不飽和脂肪族ポリエス
テル100質量部に対して、有機過酸化物を0.005
〜0.1質量部、好ましくは0.005質量部以上、0.
01質量部未満添加し、反応させて、高分子量脂肪族ポ
リエステルを製造する(特開平6−298920号公
報)。 (C)不飽和イソシアナートを用いる方法。炭素数が偶数
のグリコールおよび/または1,4−シクロヘキサンジ
メタノールからなるグリコール成分と、炭素数が偶数の
ジカルボン酸またはその無水物からなるカルボン酸成分
とを反応させ脂肪族ポリエステルを得、不飽和基および
イソシアナート基を同一分子中に有する不飽和イソシア
ナートを加え反応させ、次いで反応生成物100質量部
に対し、有機過酸化物を0.005〜5質量部、好まし
くは0.005質量部以上、0.01質量部未満反応させ
ることにより、脂肪族ポリエステルを製造する(特開平
7−70296号公報)。 (D)不飽和イソシアナートと飽和イソシアナートを併用
する方法。炭素数が偶数のグリコールおよび/または
1,4−シクロヘキサンジメタノールからなるグリコー
ル成分と、炭素数が偶数のジカルボン酸またはその無水
物からなるカルボン酸成分とを反応させ、脂肪族ポリエ
ステルを得、不飽和基およびイソシアナート基を同一分
子中に有する不飽和イソシアナートおよび飽和イソシア
ナートを加え反応させ、次いで反応生成物100質量部
に対し、有機過酸化物を0.005〜5質量部、好まし
くは0.005質量部以上、0.01質量部未満反応させ
ることにより、高分子量脂肪族ポリエステルを製造する
(特開平7−970043号公報)。 (E)ラクトン樹脂を放射線処理する方法。ε−カプロラ
クトン、バレロラクトンや、グリコリド、ラクチドなど
のラクトンモノマーの単独重合体、およびラクトンモノ
マーと乳酸、ヒドロキシルプロピオン酸、ヒドロキシ酪
酸等のヒドロキシルカルボン酸、脂肪族ジオールおよび
脂肪族ジカルボン酸等、およびこれらの2種類以上の共
重合体、およびこれらの単独又は共重合体の混合物を放
射線処理して高分子量脂肪族ポリエステルを製造する
(特開2000-15765)。
肪族ポリエステル樹脂以外の生分解性樹脂(C)を配合
できるが、そのようなものとして、生分解性セルロース
エステル、ポリペプチド、ポリビニルアルコール、澱
粉、セルロール、紙、パルプ、カラギーナン、キチン・
キトサン質、天然直鎖状ポリエステル系樹脂、またはこ
れらの混合物から選ばれる少なくとも一種を好ましく適
用できる。
も、必要に応じて、本発明の効果を阻害しない範囲内で
他の高分子材料が混入されていてもよい。また、成形加
工性、製品物性を調整する目的で、滑剤、アンチブロッ
キング剤、紫外線吸収剤、光安定剤等、必要に応じて、
可塑剤(フタル酸エステル等)、安定剤(2-tert-ブチ
ル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベン
ジル)-4-メチルフェニルアクリレート等)、着色剤
(赤口黄鉛、酸化チタン等)、充填剤(炭酸カルシウ
ム、クレー、タルク等)、酸化防止剤(アルキルフェノ
ール、有機亜リン酸エステル等)、紫外線吸収剤(サリ
チル酸エステル、ベンゾトリアゾール等)、難燃剤(リ
ン酸エステル、酸化アンチモン等)、帯電防止剤、滑
剤、発泡剤、抗菌・抗カビ剤等の従来公知の各種添加剤
を配合することができる。これらの配合量は、使用目的
に応じて適宜定めることができる。本発明において脂肪
族ポリエステルに上記各種添加剤を配合する方法は、特
に制限されるものではなく、従来公知の方法によって行
うことができる。例えば、ミルロール、バンバリーミキ
サー、スーパーミキサー、単軸あるいは二軸押出機等を
用いて混合混練すれば良い。
成物は、溶融押出し法、カレンダー法、インジェクショ
ン法等公知の成形方法により賦型することができる。本
発明によれば、ポリテトラフルオロエチレンの生分解性
樹脂中での分散性を高めることができ、樹脂の溶融特性
を改良し、成形性が良好で、かつ外観の優れた成形品を
得られる。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。実施例に先だって、実施例で用いた押出し
機、成形方法、溶融特性測定方法、成形体の評価方法に
ついて説明する。 (1)押出機-1 φ30mm、L/D=20の二軸押出し機を用い、生分
解性樹脂と改質剤を溶融混練し、生分解性樹脂組成物ペ
レットを得た。 (2)押出機-2 上記生分解性樹脂組成物ペレットをφ30mm、L/D
=25の単軸押出し機を用い、Tダイ法により厚さ0.5
mm、幅150mmのシート状に成形した。 (3)メルトフローレート(MFR) 樹脂組成物のペレットを ASTM D1238に準じ
て荷重2.16kg、190℃で測定した。 (4)溶融張力(メルトテンション) 樹脂組成物のペレットを降下式フローテスター(ロザン
ド社製フローマスター)を用い、一定押出量(セン断速
度3.53/秒)で押出し、ストランドを一定速度(16
m/分)で引き取り、溶融張力を測定した。ダイスのL
/Dは16mm/1.0mmφとした。 (5)成形体の外観評価 得られたシート状成形体の表面異物を肉眼で観察し、以
下の3段階評価を行った。 ○:成形体表面に異物等が無く、外観性が良好。 △:成形体表面に異物等が若干観察される。 ×:成形体表面に異物等が観察され、外観性に劣る。
含有混合粉体(M−1) (1)ポリドデシルメタクリレート/メチルメタクレー
ト共重合体粒子分散液の調製 ドデシルメタクリレート75部とメチルメタクリレート
25部の混合液にアゾビスジメチルバレロニトリル0.
1部を溶解させた。これにドシルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム2.0部と蒸留水300部の混合液を添加し、
ホモミキサーにて10000rpmで4分間攪拌した
後、ホモジナイザーに300kg/cm2の圧力で2回
通し、安定なドデシルメタクリレート/メチルメタクリ
レート予備分散液を得た。これを攪拌機、コンデンサ
ー、熱電対、窒素導入口を備えたセパラブルフラスコに
仕込み、窒素気流下で内温を80℃にて3時間攪拌して
ラジカル重合させ、ドデシルメタクリレート/メチルメ
タタクリレート共重合体粒子分散液を得た。この固形分
濃度は25.1%で、粒子径分布は単一のピークを示
し、重量平均粒子径は198nmであった。
合粉体(M−1)の調製 ポリテトラフルオロエチレン粒子分散液として旭ICI
フロロポリマー社製フルオンAD936を用いた。AD
936の固形分濃度は63.0%であり、ポリテトラフ
ルオロエチレン100部に対して5部のポリオキシエチ
レンアルキルフェニルエーテルを含むものである。AD
936の粒子径分布は単一のピークを示し、重量平均粒
子径は290nmであった。833部のAD936に蒸
留水1167部を添加し、固形分濃度26.2%のポリ
テトラフルオロエチレン粒子分散液を得た。これは25
%のポリテトラフルオロエチレン粒子と1.2%のポリ
オキシエチレンノニルフェニルエーテルを含むものであ
る。このポリテトラフルオロエチレン粒子分散液(ポリ
テトラフルオロエチレン40部)を160部と、上記調
製したドデシルメタクリレート/メチルメタタクリレー
ト共重合体粒子分散液(ドデシルメタクリレート/メチ
ルメタクリレート共重合体40部)159.4部とを攪
拌機、コンデンサー、熱電対、窒素導入口、滴下ロート
を備えたセパラブルフラスコに仕込み、窒素気流下に室
温で1時間攪拌した。その後、系内を80℃に昇温し、
硫酸鉄0.001部、エチレンジアミン四酢酸二ナトリ
ウム0.003部、ロンガリット塩0.24部、蒸留水1
0部の混合液を加えた後、メチルメタクリレート20部
とターシャリーブチルパーオキシド0.1部の混合液を
30分かけて滴下し、滴下終了後、内温を80℃で1時
間保持してラジカル重合を完了させた。一連の操作を通
じて固形分の分離は見られず、均一な粒子分散液を得
た。粒子分散液の固形分濃度は28.5%で、粒子径分
布は比較的ブロードで重量平均粒子径は248nmであ
った。この粒子分散液349.7部を塩化カルシウム5
部を含む75℃の熱水600部に投入し、固形分を分離
させ、濾過、乾燥してポリテトラフルオロエチレン含有
混合粉体(M−1)97部を得た。乾燥した(M−1)
を200℃でプレス成形機により短冊状に賦形した後、
ミクロトームで超薄切片としたものを無染色のまま透過
型電子顕微鏡で観察した。ポリテトラフルオロエチレン
は暗部として観測されるが、10μmを越える凝集体は
観察されなかった。
含有混合粉体(M−2) 実施例1で用いたポリテトラフルオロエチレン粒子分散
液の使用量を80部(ポリテトラフルオロエチレン20
部)、ドデシルメタクリレート/メチルメタタクリレー
ト共重合体粒子分散液の使用量を239.1部(ドデシ
ルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体60
部)とする以外は実施例1と同様にして、ポリテトラフ
ルオロエチレン含有混合粉体(M−2)99部を得た。
凝固前の粒子分散液には固形分の分離は見られず、均一
な粒子分散液を得た。粒子分散液の固形分濃度は26.
5%で、粒子径分布は比較的ブロードで重量平均粒子径
は228nmであった。乾燥した(M−2)を200℃
でプレス成形機により短冊状に賦形した後、ミクロトー
ムで超薄切片としたものを無染色のまま透過型電子顕微
鏡で観察した。ポリテトラフルオロエチレンは暗部とし
て観測されるが、10μmを越える凝集体は観察されな
かった。
示すように、生分解性樹脂として乳酸系生分解性樹脂
「ラクティ9400」(島津製作所製、重量平均分子量約1
4万)、「ラクティ5000」(島津製作所製、重量平均分
子量約20万)を用い、これに、実施例1、2で製造し
たポリテトラフルオロエチレン含有混合粉体M−1、M
−2をハンドブレンドした後、二軸押出機(池貝社製PC
M-28.5)を用いて、バレル温度200℃、スクリュー回
転数150rpmにて溶融混練しペレット状に賦型し
た。得られたペレットを用いて諸物性を測定した結果を
表1に示す。なおメルトテンションは175℃で測定を
行った。比較のため、生分解性樹脂単体を実施例3と同
様の条件で押し出し、ペレット化したもの、および粉末
状ポリテトラフルオロエチレンを生分解性樹脂とハンド
ブレンドし、実施例3と同様の条件で押し出し、ペレッ
ト化したものを実施例3と同様に評価した結果を表1に
示す。粉末状ポリテトラフルオロエチレンとしては旭IC
Iフロロポリマーズ社製フルオンCD123を用いた。CD123
は、粒子径0.2〜0.3μmのポリテトラフルオロエチ
レン一次粒子が凝集して数100μmの凝集体となって
いるものである。
成物に比して、本実施例の樹脂組成物であれば、成形体
の表面の外観を損なうことなく、メルトテンションを向
上させることができている。
分解性樹脂として1,4-ブタンジオールとコハク酸の縮
重合体ポリブチレンサクシネート系生分解性樹脂「ビオ
ノーレPBS#1001」(昭和高分子製、直鎖状タイプ、重量
平均分子量約14万)、「ビオノーレPBS#1903」(昭和
高分子製、長鎖分岐タイプ、重量平均分子量約33万)
を用い、これと上記ポリテトラフルオロエチレン含有混
合粉体M−1、M−2を表2に示す割合でハンドブレン
ドした後、二軸押出機(池貝社製PCM-28.5)を用いて、
バレル温度180℃、スクリュー回転数150rpmに
て溶融混練しペレット状に賦型した。得られたペレット
を用いて諸物性を測定した結果を表2に示す。なおメル
トテンションは150℃で測定を行った。比較のため、
生分解性樹脂単体を実施例13と同様の条件で押し出
し、ペレット化したもの、および粉末状ポリテトラフル
オロエチレンを生分解性樹脂とハンドブレンドし、実施
例13と同様の条件で押し出し、ペレット化したものを
実施例13と同様に評価した結果を表2に示す。粉末状
ポリテトラフルオロエチレンとしては旭ICIフロロポリ
マーズ社製フルオンCD123を用いた。CD123は、粒子径
0.2〜0.3μmのポリテトラフルオロエチレン一次粒
子が凝集して数100μmの凝集体となっているもので
ある。
成物に比して、本実施例の樹脂組成物であれば、成形体
の表面の外観を損なうことなく、メルトテンションを向
上させることができている。
生分解性樹脂として実施例8で使用した「ラクティ500
0」または実施例18で用いた「ビオノーレ1903」をポ
リカプロラクトン系生分解性樹脂である「セルグリーン
プラクセルH7」(ダイセル化学工業製、数平均分子量約
13万)と表3に示した割合で混合し、更にこれと上記
ポリテトラフルオロエチレン含有混合粉体M−1、M−
2を表2に示す割合でハンドブレンドした後、二軸押出
機(池貝社製PCM-28.5)を用いて、バレル温度180
℃、スクリュー回転数150rpmにて溶融混練しペレ
ット状に賦型した。得られたペレットを用いて諸物性を
測定した結果を表3に示す。なおメルトテンションは
「ラクティ5000」が添加されたものは175℃で、ビオ
ノーレ「1903」が添加されたものは150℃で測定を行
った。比較のため、生分解性樹脂配合物を実施例23と
同様の条件で押し出し、ペレット化したもの、および粉
末状ポリテトラフルオロエチレンを生分解性樹脂とハン
ドブレンドし、実施例23と同様の条件で押し出し、ペ
レット化したものを実施例23、28と同様に評価した
結果を表2に示す。粉末状ポリテトラフルオロエチレン
としては旭ICIフロロポリマーズ社製フルオンCD123を用
いた。CD123は、粒子径0.2〜0.3μmのポリテトラ
フルオロエチレン一次粒子が凝集して数100μmの凝
集体となっているものである。
成物に比して、本実施例の樹脂組成物であれば、成形体
の表面の外観を損なうことなく、メルトテンションを向
上させることができている。
乳酸系生分解性樹脂として実施例3で使用した「ラクテ
ィ9400」を用い、脂肪族ポリエステル系以外の生分解性
樹脂としてトウモロコシ澱粉を用い、これと上記ポリテ
トラフルオロエチレン含有混合粉体M−1を表4に示す
割合でハンドブレンドした後、二軸押出機(池貝社製PC
M-28.5)を用いて、バレル温度200℃、スクリュー回
転数150rpmにて溶融混練しペレット状に賦型し
た。得られたペレットを用いて諸物性を測定した結果を
表4に示す。なおメルトテンションは175℃で測定を
行った。比較のため、生分解性樹脂単体を実施例33、
34と同様の条件で押し出し、ペレット化したものを実
施例33と同様に評価した結果を表4に示す。
として実施例3で使用した「ラクティ9400」を用い、こ
れとポリテトラフルオロエチレン含有混合粉体M−1を
80/20質量%となるように、二軸押出機(池貝社製
PCM-28.5)を用いて、バレル温度200℃、スクリュー
回転数150rpmにて溶融混練しペレット状に賦型
し、ポリテトラフルオロエチレン含有生分解性樹脂マス
ターバッチMC-1を得た。なおポリテトラフルオロエチレ
ン含有混合粉体M−1は押出機バレル中央に設置されて
いるサイドフィーダーより投入した。このマスターバッ
チを「ラクティ9400」と表4に示す割合でハンドブレン
ドした後、単軸押出機(GMエンジニリアリング製)を用
い、T型ダイ法にてシート状製品を得た。得られた製品
を用いて諸物性を測定した結果を表4に示す。なおメル
トテンションは175℃で測定を行った。
成物に比して、本実施例の樹脂組成物であれば、成形体
の表面の外観を損なうことなく、MFR及びメルトテン
ションを共に向上させることができている。
チレンの生分解性樹脂中での分散性を高めることで、生
分解性樹脂の分子量の如何に関わらず、樹脂の溶融特性
を改良し、表面外観を損なうことなく成形加工に優れた
生分解性樹脂組成物とすることができる。従って、本発
明は、シート・フィルム成形、発泡成形、異型成形、イ
ンジェクション成形など、さまざまな成形を容易に可能
とすることができ、多くの成形品の生分解性化を図るこ
とができるようになり、環境保護等においてきわめて有
用なものである。
Claims (9)
- 【請求項1】 粒子径10μm以下のポリテトラフルオ
ロエチレン粒子と有機重合体とを含有するポリテトラフ
ルオロエチレン含有混合粉体を有する生分解性樹脂用の
改質剤。 - 【請求項2】 生分解性樹脂(A)100質量部に対し
て、粒子径10μm以下のポリテトラフルオロエチレン
粒子と有機重合体とを含有するポリテトラフルオロエチ
レン含有混合粉体(B)が、ポリテトラフルオロエチレ
ン成分の量が0.01〜20質量部になるように配合さ
れている生分解性樹脂組成物。 - 【請求項3】 前記生分解性樹脂(A)の主成分が脂肪
族ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項2記
載の生分解性樹脂組成物。 - 【請求項4】 前記脂肪族ポリエステル樹脂の主成分
が、ポリ乳酸であることを特徴とする請求項3記載のポ
リ乳酸系生分解性樹脂組成物。 - 【請求項5】 前記脂肪族ポリエステル樹脂は、脂肪族
グリコールと脂肪族ジカルボン酸またはその誘導体を主
成分とした反応により得られるものであることを特徴と
する請求項3記載の生分解性樹脂組成物。 - 【請求項6】 前記脂肪族ポリエステル樹脂の主成分が
ポリカプロラクトンであることを特徴とする請求項3記
載の生分解性樹脂組成物。 - 【請求項7】 前記生分解性樹脂(A)として、前記脂
肪族ポリエステル樹脂以外の生分解性樹脂(C)を含有
することを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の
生分解性樹脂組成物。 - 【請求項8】 前記生分解性樹脂(C)が、生分解性セ
ルロースエステル、ポリペプチド、ポリビニルアルコー
ル、澱粉、セルロール、紙、パルプ、カラギーナン、キ
チン・キトサン質、天然直鎖状ポリエステル系樹脂、ま
たはこれらの混合物から選ばれる少なくとも一種である
ことを特徴とする請求項7記載の生分解性樹脂組成物。 - 【請求項9】 生分解性樹脂(A)と、粒子径10μm
以下のポリテトラフルオロエチレン粒子と有機重合体と
を含有するポリテトラフルオロエチレン含有混合粉体
(B)とを有するマスターペレットが、さらに生分解性
樹脂(A)に配合され、ポリテトラフルオロエチレン成
分の量が該生分解性樹脂(A)の総量100質量部に対
して、0.01〜20質量部である生分解性樹脂組成
物。
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