JP2003253107A - ポリエステル樹脂組成物ならびにその用途 - Google Patents
ポリエステル樹脂組成物ならびにその用途Info
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Abstract
次加工性を有し、かつ低燃焼熱で焼却処分に適した発泡
成形体を提供する。 【解決手段】ポリ乳酸系樹脂、ポリメタクリル酸メチル
およびポリイソシアネート化合物からなるポリエステル
樹脂組成物。 【効果】この樹脂組成物を粒子状に成形し、これに発泡
剤を含浸させ、型枠にはめるなどして発泡成形すること
により、燃焼熱の小さい梱包用緩衝材が得られる。又、
自然分解性も有するので、環境に対する負荷が著しく小
さい。
Description
用緩衝材として用いられる発泡粒子および成形体に使わ
れる樹脂組成物に関する。
プラスチック発泡体が包装、梱包材として多量に用いら
れているが、その素材はポリスチレン(PS)、ポリオ
レフィンといった石油を原料とする化学製品である。こ
の為使用後の処分が困難で、焼却するにしても燃焼熱が
高く、焼却炉をいためたり、埋め立てをしても分解しな
い上に容積が大きいために処分場のスペースを占有して
しまうといった大きな社会問題となってきている。
樹脂組成物を見出し、既に発明提案(PCT/JP98
/04851)を行った。該発明で得られる発泡樹脂組
成物から得られる発泡粒子あるいは成形体は、通常の梱
包用緩衝材として十分使用できるものであった。しかし
ながら、上記の発明における発泡成形体は、発泡粒子の
発泡倍率が低いため、柔軟性、緩衝性等が特に必要な緩
衝材においては不十分であり、用途が制限されていた。
ころは、低燃焼熱であり、発泡性、成形性、柔軟性、緩
衝性に優れ、緩衝材として適した発泡体用の樹脂組成物
を提供することにある。
題を解決すべく鋭意検討の結果、ポリ乳酸系樹脂とポリ
メタクリル酸メチルからなる樹脂組成物に対し、ポリイ
ソシアネート化合物を配合したポリエステル樹脂組成物
を使用することで上記目的が達成されることを見出し、
本発明を完成した。
は、主成分がポリ乳酸であり、本発明の目的が達成され
る範囲で、他のグリコール、ジカルボン酸、酸無水物、
ヒドロキシカルボン酸等が共重合されていてもよい。
晶性のポリ乳酸、即ち、DSC測定による融解熱(2n
d scanΔH)が0.1J/g以下のポリ乳酸が好
ましい。ポリ乳酸のL体とD体のモル比は、好ましくは
95/5〜5/95、更に好ましくは92/8〜8/9
2である。L体とD体のモル比がこの範囲のものは結晶
性が低いため発泡倍率が上がり易く、発泡が均一になる
からである。
分岐したものが好ましい。ポリ乳酸は、例えば分岐剤と
してエポキシ化大豆油やエポキシ化亜麻仁油等を用いた
ものが好ましく、これらはイソシアネートにより著しく
増粘し発泡性が良好で好ましい。
0以上300,000以下が好ましく、重量平均分子量
(Mw)が90,000以上1,200,000以下の
ものが好ましい。多分散度(Mw/Mn)は、1.5以
上が好ましく、更に好ましくは2.0以上である。その
理由は、上記範囲のポリ乳酸は、以下に述べるポリメタ
クリル酸メチル、ポリイソシアネートと反応させて超高
粘度樹脂を得たとき、適度な架橋密度となり、発泡に適
した架橋構造になるためである。
段として、通常の反応釜での高真空下、攪拌効率の良好
な状態での溶融重合、二軸混練反応機による溶融重合、
溶融重合と固相重合との組み合わせにより高溶融粘度の
ポリ乳酸を得る事は可能であるが、高粘度であるため反
応サイクル低下による生産性の低下、樹脂の熱分解によ
る品質低下に十分注意する事が必要である。
リル酸メチルの付加重合体が使用できる。また、本発明
の目的が達成される範囲で、不飽和結合を持った他の共
重合成分、例えば、アクリル酸エステル、無水マレイン
酸、グリシジルメタクリレイト等が共重合されていても
よい。ポリメタクリル酸メチルは、旭化成製デルペッ
ト、協和ガス化学工業製パラペット、三菱レイヨン製ア
クリペット、住友化学工業製スミペックス等の市販品が
使用できる。ポリメタクリル酸メチルのメルトインデッ
クス値は、0.1〜30g/分(測定方法:ASTM
D−1238)であれば良い。
は、ポリ乳酸が50重量%以上、好ましくはポリ乳酸が
70重量%以上の場合、発泡性が良好であるので好まし
い。
からなるポリエステル樹脂(以下、ポリ乳酸系樹脂と略
称)に発泡剤を含浸、発泡させても発泡倍率を高くする
ことは困難であり、実用に耐え得るものではない。高発
泡倍率を得るには、更に高い溶融粘度が必要であり、増
粘剤としてポリイソシアネートを添加することが必要で
ある。
ネート基≧2.0当量/モルのポリイソシアネートであ
る。又、ポリイソシアネートは上記ポリ乳酸系樹脂に対
して0.1〜5重量%、更には1〜3重量%を加える事
が好ましい。ポリイソシアネートが0.1重量%以上で
樹脂組成物の溶融粘度が上昇し易く、また5重量%以下
で溶融粘度が適当であり、発泡性が良好である。上記ポ
リ乳酸系樹脂とポリイソシアネートを溶融状態で混合、
反応、更に溶融混練後の固体状態で徐々に水分と反応
し、アロハネート結合やユリア結合により架橋が進むこ
とにより、溶融粘度がJIS K−7210(荷重21
1.8N)に準拠したメルトインデックス値(MI)で
5以下の範囲の発泡性の良好な樹脂組成物を得ることが
出来る。
香族、脂環族、脂肪族系のポリイソシアネートがある。
例えば、芳香族ポリイソシアネートとしてはトリレン、
ジフェニルメタン、ナフチレン、トリジン、キシレン、
トリフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート、
脂環族ポリイソシアネートとしてはイソホロン、水素化
ジフェニルメタンを骨格とするポリイソシアネート、脂
肪族ポリイソシアネートとしてはヘキサメチレン、リジ
ンを骨格とするポリイソシアネートがあり、いずれも使
用可能であるが汎用性、取り扱い性、耐候性等からトリ
レン、ジフェニルメタン、特にジフェニルメタンが好ま
しく使用される。
ポリイソシアネートを溶融状態で混合、反応させ超高分
子量化させる方法は通常の公知の方法が可能である。例
えば、ペレツト化したポリ乳酸、ポリメタクリル酸メチ
ルにポリイソシアネートを添加混合し、単軸又は二軸混
練機等で溶融混合する方法、予めポリ乳酸、芳香族脂肪
族ポリエステルを単軸又は二軸混練機等で溶融した後ポ
リイソシアネートを添加する方法、単軸又は二軸混練機
等で溶融重合によりポリ乳酸を製造又は製造中に、ポリ
メタクリル酸メチル、ポリイソシアネートを添加する方
法などが挙げられる。
ためには発泡核剤を配合することが好ましい。使用する
発泡核剤としては、例えば、タルク、シリカ、カオリ
ン、ゼオライト、マイカ、アルミナ等の無機粒子が好適
である。この中でもタルクは本発明の樹脂組成物に対し
て好ましく使用される。
応じ、適宜添加することが出来る。例えば熱安定剤、酸
化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、可塑剤等がある。但
し、難燃剤等は塩素等のハロゲン化物であることが多
く、生分解性や焼却処分時の有害物質発生という観点か
ら使用量は最小限に留めておくのがよい。
又はビーズ状粒子とした後、発泡剤及び発泡助剤を含浸
させる。ペレット又はビーズの大きさ、形状等は必要に
応じて適宜選択することができるが、通常、直径0.5
〜2mmの大きさのものが好ましい。精密な成形体の場
合は直径0.5〜1mmの粒子が更に好ましい。
は、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタ
ン、イソペンタン、シクロペンタン、ヘキサン等の炭化
水素、塩化メチレン、塩化メチル、ジクロロジフルオロ
メタン等のハロゲン化炭化水素類、ジメチルエーテル、
メチルエチルエーテル等のエーテル類が発泡剤として、
又、炭素数1〜4のアルコール、ケトン類、エーテル、
ベンゼン、トルエン等が発泡助剤として用いられる。
る樹脂によって適宜選択すれば良い。本発明に使用する
L体/D体共重合ポリ乳酸ポリマーの場合、発泡剤とし
て低分子量アルカンが好ましく用いられるが、これと組
み合わせる発泡助剤としては例えばメタノール、エタノ
ール等の単素数1〜4の1価のアルコールが好適であ
る。その他の組み合わせも種々あり、目的や経済性に鑑
みて選択することができる。
は、発泡剤/発泡助剤=1/2〜20/1が可能である
が、発泡剤と発泡助剤の組み合わせによってこの比率は
変わり、1/1〜10/1が一般的である。
とする発泡倍率、ペレット又はビーズ粒子の保存期間に
よって異なるが発泡剤として通常5〜15重量%が適用
される。又、発泡剤の含有量(率)は、発泡倍率に応じ
て選択することができる。一般に、低発泡品は含有量
(率)を低く、高発泡品は含有量(率)を高くすればよ
い。
又はビーズ粒子は、加熱によって発泡させた後、所望の
金型に入れ、更に加熱して発泡を進め、セル同志を融着
させて強固な成形体を成形する。ポリスチレン(PS)
発泡体の成形方法と基本的には同一である。即ち、予備
発泡及び発泡成形共に熱容量の大きい水蒸気が好ましく
用いられる。
7221)は、緩衝材に用いる場合、柔軟性の点で9.
80MPa以下が好ましく、更に好ましくは7.85M
Pa、最も好ましくは5.88MPa以下である。
に具体的に説明する。尚、評価は下記の方法で行った。
ール=2/3(重量比)(KPC)の溶液中20℃で測
定した値。(試料調整:試料1gをKPC100mLで
溶解)
子量(Mn)、多分散度(Mw/Mn):測定装置 H
LC8120GPC(東ソー製)、カラム TSKge
lS5000+3000+1000(東ソー製)、溶
媒:クロロホルム/THF
I):JIS K−7210に準拠して測定。(温度:
190℃、オリフイス2mm径、荷重211.8N、予
熱時間6分)
ンダーを用いて、かさ密度(g/L)を測定し、下記の
ように算出した。 発泡倍率(倍)=1000/かさ密度(g/L)
×30mmボードの重量、体積を測定し、下記のように
算出した。 かさ密度(g/cm3)=重量(g) /体積(cm3)
の発泡体を使用して、コーンカロリーメータIII
((株)東洋精機製作所製)で測定した。
した。
86,000、数平均分子量Mnが89,000、多分
散度(Mw/Mn)が2.09、L体/D体=88.6
/11.4、エポキシ化大豆油を0.35重量%含有し
た分岐型ポリ乳酸とMI値が6.0g/10分の旭化成
製デルペット60Nを90/10、80/20(重量
%)の割合で、ブレンドし、その後イソシアネート化合
物「ミリオネートMR―200」(イソシアネート基
2.7〜2.8当量/モル、日本ポリウレタン工業
(株))2.1重量%、タルク「LMP―100」(富
士タルク工業(株))3.0重量%を二軸混練機(TE
M35B,東芝機械(株))にてシリンダー温度185
℃で混練し、ペレット状の樹脂組成物を得た。
である以外は実施例1と全く同様に実施した。
トクレーブに各々5000重量部、発泡剤としてイソブ
タン2000重量部、発泡助剤としてメタノール240
重量部を仕込み、密封し、昇温し、85℃に3時間保持
した。その後、25℃で冷却してから樹脂を取り出し、
風乾後、重量を測定し、含浸率を求めた。次いで得られ
た発泡剤含浸ペレツトを水蒸気(96℃、1分)で予備
発泡させ、発泡倍率を評価した。
を密閉金型に充填してスチーム成形機で水蒸気圧0.1
MPa、20秒間加熱して成形を行い、各300×30
0×30mmの成形体を得た。この成形体より試験片を
切り出し物性、燃焼熱を評価した。評価の対照として市
販の発泡ポリスチレン(比較例2)を用いた。評価結果
は表1の通りであった。
びポリイソシアネート化合物からなるポリエステル樹脂
組成物は、発泡ポリスチレンと較べ、低燃焼熱であり、
発泡性、成形性、柔軟性、緩衝性に優れ、緩衝材として
適している。
は、発泡スチレンと同様な優れた発泡性、成形性を有
し、かつその発泡成形体は低燃焼熱、柔軟性、緩衝性を
有するため、広く梱包材として適用でき、地球環境保全
に資する材料である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリ乳酸系樹脂、ポリメタクリル酸メチ
ルおよびポリイソシアネート化合物からなるポリエステ
ル樹脂組成物。 - 【請求項2】 ポリ乳酸系樹脂が分岐型ポリ乳酸である
ことを特徴とする請求項1のポリエステル樹脂組成物。 - 【請求項3】 請求項1又は2のポリエステル樹脂組成
物に発泡剤を含浸させた発泡性粒子。 - 【請求項4】 請求項3の発泡性粒子を発泡させた発泡
粒子。 - 【請求項5】 請求項4の発泡粒子を用いた発泡成形
体。
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