JP7534732B2 - 海洋生分解性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
生分解性樹脂組成物は、(A)特定の生分解性樹脂と、(B)特定の植物由来フィラーとを含有する。
(A)樹脂成分は、(A1)ポリヒドロキシアルカノエートと、(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂とを含有する。
(A1)ポリヒドロキシアルカノエートとは、ヒドロキシアルカノエート(ヒドロキシアルカン酸)を単量体成分として含むポリマーをいう。
(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂
(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂とは、ポリブチレンサクシネート樹脂それ自体、あるいは、ポリブチレンサクシネートを主成分とし、ポリブチレンサクシネートの他に必要に応じて単量体成分としてアジピン酸、ポリエチレングリコール等を共重合させた樹脂をいう。
(A1)ポリヒドロキシアルカノエートと(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂との質量比は、95:5~30:70である。安定して連続的にペレット化できることから、当該質量比は、95:5~30:70であることが好ましい。加えて、食品用器具・容器包装や海洋資材等の樹脂製品として供給するに際し、製品として利用できるだけの衝撃耐性に優れることから、当該質量比は、95:5~30:70であることが好ましい。また、メルトボリュームフローレート(MVR)に優れ、成形する際の作業性に優れることから、当該質量比は、93:7~40:60であることがさらに好ましい。
また、必須ではないが、海洋生分解性樹脂組成物は、(C)滑剤として水添植物油脂を含有することが好ましい。海洋生分解性樹脂組成物が(C)滑剤として水添植物油脂を含有することで、成形する際の粘度を抑えることができ、成形する際の作業性が著しく向上する。
本実施形態における生分解性樹脂組成物は、本実施形態に記載の効果を阻害しない範囲において、各種添加剤を含有しても良い。添加剤として、例えば、他の滑剤、結晶化核剤、可塑剤、加水分解抑制剤、酸化防止剤、離形剤、紫外線吸収剤、染料、顔料等の着色剤、無機充填剤等を目的に応じて使用できるが、それらの添加剤は、海洋生分解性を有することが好ましい。
他の滑剤の種類は、特に限定されない。例えば、ベヘン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等のアルキレン脂肪酸アミド、ポリエチレンワックス、酸化ポリエステルワックス、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノベヘネート、グリセリンモノラウレート等のグリセリンモノ脂肪酸エステル、コハク酸飽和脂肪酸モノグリセライド等の有機酸モノグリセライド、ソルビタンベヘネート、ソルビタンステアレート、ソルビタンラウレート等のソルビタン脂肪酸エステル、ジグリセリンステアレート、ジグリセリンラウレート、テトラグリセリンステアレート、テトラグリセリンラウレート、デカグリセリンステアレート、デカグリセリンラウレート等のポリグリセリン脂肪酸エステル、ステアリルステアレート等の高級アルコール脂肪酸エステルが挙げられる。これらは、単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
結晶化核剤の種類は、(A)樹脂成分の結晶化を促進できるものであれば、特に限定されない。例えば、窒化ホウ素、酸化チタン、タルク、層状ケイ酸塩、炭酸カルシウム、塩化ナトリウム、金属リン酸塩等の無機物、エリスリトール、ガラクチトール、マンニトール、アラビトールのような天然物由来の糖アルコール化合物、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコール、キチン、キトサン、ポリエチレンオキシド、脂肪族カルボン酸アミド、脂肪族カルボン酸塩、脂肪族アルコール、脂肪族カルボン酸エステル、ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジブチルセバケートのようなジカルボン酸誘導体、インジゴ、キナクリドン、キナクリドンマゼンタのようなC=OとNH、SおよびOから選ばれる官能基とを分子内に有する環状化合物、ソルビトール、ビスベンジリデンソルビトールやビス(p-メチルベンジリデン)ソルビトールのようなソルビトール系誘導体、ピリジン、トリアジン、イミダゾールのような窒素含有ヘテロ芳香族核を含む化合物、リン酸エステル化合物、高級脂肪酸のビスアミドおよび高級脂肪酸の金属塩、分岐状ポリ乳酸、低分子量ポリ3-ヒドロキシ酪酸等が挙げられる。これらは、単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
可塑剤の種類は、特に限定されない。例えば、グリセリン、グリセリンジアセトモノラウレート、グリセリンジアセトモノカプリレート、グリセリンジアセトモノデカノエート等の変性グリセリン系化合物、ジエチルヘキシルアジペート、ジオクチルアジペート、ジイソノニルアジペート等のアジピン酸エステル系化合物、ポリエチレングリコールジベンゾエート、ポリエチレングリコールジカプリレート、ポリエチレングリコールジイソステアレート等のポリエーテルエステル系化合物、ベンジル2(2メトキシエトキシ)エチルアジパート等の安息香酸エステル系化合物、エポキシ化大豆油、エポキシ化脂肪酸2-エチルヘキシル、セバシン酸系モノエステルが挙げられる。これらは、単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
海洋生分解性樹脂組成物の製造方法は、特に限定されないが、(B)植物由来フィラーの含有量の自由度を高めるため、まずは、(A)樹脂成分に(B)植物由来フィラーを高濃度で分散させたマスターペレットを製造し、その後、マスターペレットに(A)樹脂成分を混合して樹脂ペレットを製造することが好ましい。これは、(B)植物由来フィラーの粉体と(A)樹脂成分ペレットとを直接混合する際の正確性や取扱いを容易にするだけでなく、(B)植物由来フィラーを高濃度に含む組成物が得られるためである。
本実施形態の海洋生分解性樹脂成形体は、上記の海洋生分解性樹脂組成物を成形してなる。
はない。
(A)樹脂成分、(B)植物由来フィラー及び(C)滑剤を、表1に記載の割合にてポリ袋中で混合し、二軸押出試験機((株)東洋精機製作所、ラボプラストミル4C150)で、設定温度170℃、回転数150rpmで押し出し、裁断して混練組成物ペレットを得た。
(A)樹脂成分
(A1)ポリヒドロキシアルカノエート
ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシバレレート)
(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂
ポリブチレンサクシネートアジペート(三菱ケミカル(株)製、BioPBS、FD92PB)
(B)植物由来フィラー
ヒノキ木粉(50メッシュ)に、水30部とポリアルファオレフィン4部と脂肪酸金属塩4部を撹拌混合した後、、ディスクペレッタで造粒した。これを乾燥して植物由来フィラーペレットを得た。
(C)滑剤
水添植物油脂(水素化率が99%以上である水添菜種油脂)
混練組成物ペレットを乾燥後に空圧式射出成型機((株)井元製作所、IMC-193C)にて設定温度180℃で矩形試験片(JIS K7139 タイプB)を成形した。
〔曲げ試験〕
実施例1~7及び比較例1~7のそれぞれについて、曲げ試験を行った。曲げ試験は、JIS K7171の条件で実施した。サンプル数は3であった。曲げ弾性率、曲げ強さ、及び曲げ破断ひずみについての結果を表1に示す。
実施例1~5及び比較例1~7のそれぞれについて、シャルピー衝撃試験を行った。シャルピー衝撃強さは、JIS K7111の条件でノッチ付き試験片にて測定した。サンプル数は5であった。結果を表1に示す。
実施例1~4及び比較例1のそれぞれについて、メルトボリュームフローレート(MVR)を測定した。MVRは、JIS K7210-1に準拠し、温度180℃、荷重5kgの条件で測定した。結果を図1に示す。
実施例1、3、5及び比較例1、2、8のそれぞれについて、溶融粘度を測定した。溶融粘度は、JIS K7199を参照して測定した。温度は180℃で、ダイはL/D=40、D=1mmを使用した。実施例1及び3と比較例1、2及び8との比較の結果を図2に示す。また、実施例1と実施例5との比較の結果を図3に示す。
実施例1~7及び比較例1について、二軸押出機((株)池貝製、PCM30)にてストランドペレット化の作業性を評価した。高速で連続製造可能である場合を「〇」とし、「〇」の場合に比べて製造速度が低下するものの、安定して連続製造できる場合を「△」とし、ストランドが折れてしまい、ペレットの連続製造が難しい場合を「×」とした。結果を表1に示す。
海洋生分解試験は、一般社団法人化学物質評価研究機構に委託した。
(試験材料)
実施例1を試験材料とした。
博多湾の沿岸(福岡県福岡市福浜付近)で採取した海水を採取植種源とした。
(試験条件)
培養温度:30℃、暗所
培養期間:28日間
試験材料及び対照材料の生分解度は以下の式に基づき算出した。
生分解度(%)=(BOD0-BODB)/ThOD×100
BOD0:試験材料の生物化学的酸素要求量(測定値:mg)
BODB:空試験の平均生物化学的酸素要求量(測定値:mg)
ThOD:試験材料が完全に酸化された場合に必要とされる理論的酸素要求量(計算値:mg)
培養28日後の試験材料(実施例1)は、平均36%、最大43%生分解された。
〔曲げ弾性率、曲げ強さ、曲げ破断ひずみ〕
実施例1~7については、食品用器具・容器包装や海洋資材等の樹脂製品として供給するに際し、製品として利用できるだけの十分な強度を有することが確認された。それに対し、比較例5~7については強度が十分とはいえないことが確認された。
実施例については、食品用器具・容器包装や海洋資材等の樹脂製品として十分な衝撃耐性を有することが確認された。中でも、(A1)ポリヒドロキシアルカノエートと、(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂との合計100質量部に対する(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂の割合が30質量部以上であると、より衝撃耐性に優れることが確認された。それに対し、比較例1~5については衝撃耐性が十分とはいえないことが確認された。
実施例については、いずれもメルトボリュームフローレート(MVR)に優れ、成形する際の作業性に優れることが確認された。例えば、射出成形において薄い成形体や細い成形体を成形するのを可能にし、ショートショット等の成形不良を抑えられる。中でも、(A1)ポリヒドロキシアルカノエートと、(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂との合計100質量部に対する(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂の割合が30質量部以上であると、MVRにより優れ、40質量部以上60質量部以下であると、MVRに特に優れることが確認された。それに対し、比較例1についてはMVRが不十分であり、成形する際に成形不良が生じ得ることが確認された。
実施例については、成形する際の粘度を抑えることができ、作業性に優れることが確認された。例えば、射出成形において薄い成形体や細い成形体を成形するのを可能にし、ショートショット等の成形不良を抑えられる。中でも、(A1)ポリヒドロキシアルカノエートと、(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂との合計100質量部に対する(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂の割合が高くなるにつれ、射出成形での高速せん断速度領域(概ね1000S-1以上)の溶融粘度が低下するため作業性に優れることが確認された(図2)。また、海洋生分解性樹脂組成物が(C)滑剤として水添植物油脂を含有する場合、せん断速度が大きいほど溶融粘度の明確な低下が見られ作業性が格段に向上することが確認された(図3)。それに対し、比較例1及び8については成形する際の粘度が高く、成形する際に成形不良が生じ得ることが確認された。
実施例1~7について、いずれのサンプルにおいても、安定して連続的にペレット化できることが確認された。中でも、(A1)ポリヒドロキシアルカノエートと、(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂との合計100質量部に対する(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂の割合が20質量部以上であることで、高速で連続的にペレット化できることが確認された。それに対し、比較例1についてはペレット化する際に連続的にストランドが形成できず折れてしまい、ペレットの連続製造が難しいことが確認された。
培養28日後の試験材料(実施例1)は、平均36%、最大43%生分解されたことから十分な海洋生分解を示すことが確認された。
Claims (1)
- (A)樹脂成分100質量部に対し、(B)植物由来フィラー20質量部以上200質量部以下を含有し、
前記(A)樹脂成分は、(A1)ポリヒドロキシアルカノエートと、(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂とを質量比で95:5~30:70の割合で含有し、
前記(A1)ポリヒドロキシアルカノエートは、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシバレレート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシバレレート-co-3-ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシヘキサノエート)、及びポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-4-ヒドロキシブチレート)からなる群より選択される1種以上を含み、
前記(A2)ポリブチレンサクシネート系樹脂は、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートテレフタレート、及びポリブチレンサクシネートカーボネートからなる群より選択される1種以上を含み、
前記(B)植物由来フィラーは、木粉、竹粉、藁粉、葦粉、セルロース粉、紙粉、でん粉、穀物粉、食物繊維、及び天然繊維からなる群より選択される1種以上を含み、
前記(B)植物由来フィラーの平均粒子径が500μm以下であり、
無機フィラーを含有しない、海洋生分解性樹脂組成物。
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