JP2004067801A - 生分解性ポリエステル樹脂組成物並びにフィルム、シート又は成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】生分解性樹脂であるポリエステル系の重合体又は樹脂、特にポリ乳酸に帯電防止機能を付与して、優れた帯電防止機能を有した生分解性ポリエステル樹脂組成物並びにフィルム、シート又は成形品を提供する。
【解決手段】生分解性を有するポリエステル樹脂１００重量部に、帯電防止剤として（Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルおよび（Ｂ）アルキルスルホン酸塩を合せて０．２〜５重量部含有することを特徴とする生分解性ポリエステル樹脂組成物である。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は生分解性ポリエステル樹脂組成物並びにフィルム、シート又は成形品に関し、詳しくは、ポリ乳酸を主成分とする生分解性ポリエステル樹脂に特定構造式の帯電防止剤を含有する帯電防止性に優れた生分解性ポリエステル樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン或いはポリ塩化ビニルなどのプラスチック製品は、食品包装、建材材料或いは家電製品などの様々な広い分野で利用され、日常の生活の中で不可欠な物となっている。
【０００３】
しかしながら、それらプラスチック製品は耐久性という特徴を有する反面、それが利用の使命を終え廃棄物となった場合には、その良好な耐久性がために自然界での分解性に劣り、生態系に影響を及ぼすなど、環境破壊の原因となるマイナス面を持っている。
【０００４】
プラスチックの持つそのような欠点を克服するために注目を集めているのが生分解性プラスチックであり、この生分解性プラスチックは環境中に生息する微生物が産出する酵素の働きによりごく短期間に低分子化合物に分解され、最終的には水や二酸化炭素などに分解される。
【０００５】
近年の環境問題への問題意識の昂まりによってプラスチック製品のリサイクルが法規化され、リサイクル、リユースと共に環境中で容易に分解される所謂生分解性プラスチックが注目され、官民共にその研究・開発に力を注いでいる。その用途としては特に屋外で使用される農業用資材（例えば、根菜類育成用ハウスに用いるシートないしフィルムなど）や回収が困難である食品包装分野に用いられる資材（例えば、食品包装フィルムないしシートなど）などでの利用が期待されている。
【０００６】
それら生分解性プラスチックは大きく分けて微生物産出系、天然物利用系或いは化学合成系があるが、現在実用化され始めている生分解性プラスチックとしては脂肪族ポリエステル系、変性ポリビニルアルコール、或いはでんぷん変性体およびこれらのブレンド体などに大別される。
【０００７】
脂肪族ポリエステルとしてはポリブチレンサクシネートやポリヒドロキシブチレートなどがあり、半合成系重合体としてポリ乳酸がある。
【０００８】
ポリ乳酸はポリエチレンと同等の引張強度、ポリエチレンテレフタレートと同等の透明性を有する結晶性熱可塑性高分子であり、医薬用の縫合糸などに用いられ安全性は高く、また、燃焼した場合も燃焼カロリーがポリエチレン、ポリプロピレンのなどの約１／３と小さく、焼却炉を傷めることが少なく、有害なガスの発生もない。また、石油系のプラスチックとは異なり再利用可能な植物資源を原料とする点でも有望である。そのような利点のために近年になって製造法、応用用途などの研究開発が盛んになり、今後用途の多角化とそれに伴う生産量の増加が期待される。
【０００９】
このように、ポリ乳酸は透明性が非常に良いため、フィルムやシートへの利用が期待されているが、一般に高分子化合物は摩擦などにより帯電しやすく、ごみやホコリが付着して外観を損ねる。そのため、帯電防止能を付与することが望まれる。
【００１０】
高分子化合物に帯電防止能をもたせるには、帯電防止剤を使用する方法がよく用いられており、帯電防止剤の種類としては、塗布型と練り込み型の２種類がある。ポリ乳酸およびポリ乳酸を主成分とする樹脂の帯電防止剤の例として、塗布型のものとしてはショ糖ラウリン酸エステルと水溶性ポリマーからなるもの（特開２０００−２８０４１０）、分子内にパーフルオロアルキル基およびパーフルオロアルケニル基をもつフッ素系化合物（特開平１１−１１６７０９）、特定のアニオン系界面活性剤と特定の非イオン界面活性剤（特開２００２−１２６８７）などがある。しかし、塗布型のものはポリ乳酸フィルムやシートの利点である透明性を阻害したり、フィルムのべとつきやフィルム同士のブロッキングが起こりやすいなどの問題がある。
【００１１】
練り込み型の帯電防止剤としては、一般的な界面活性剤、例えば脂肪族アミン系、アルキルサルフェート系などのアニオン系界面活性剤、第四級アンモニウム塩などのカチオン系界面活性剤、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルなどの非イオン系界面活性剤、アルキルベタイン系などの両性界面活性剤などが挙げられる。
【００１２】
但し、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤および両性界面活性剤はポリ乳酸の特徴である透明性を阻害してしまう。
【００１３】
非イオン界面活性剤は練り込み時の透明性の阻害が非常に少ないが、非イオン系界面活性剤そのものでは帯電防止の効果は低く、特開平１０−３６６５０に見られるようにポリ乳酸樹脂に対して３．５〜７．５部程度配合しないと帯電防止の効果が出ない。このように、配合量が多いと、成形品の物性を低下させてしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生分解性樹脂であるポリエステル系の重合体又は樹脂、特にポリ乳酸に帯電防止機能を付与して、優れた帯電防止機能を有した生分解性ポリエステル樹脂組成物並びにフィルム、シート又は成形品を提供することにある。
【００１５】
【発明が解決しようとする手段】
本発明者らは、上記課題に鑑み誠意研究を重ねた結果、ポリ乳酸樹脂に特定のアニオン系界面活性剤と特定の非イオン界面活性剤を特定の比率で配合することにより、透明性の阻害が少なく、優れた帯電防止効果をもつポリエステル樹脂組成物が得られることを突き止め、本発明を完成するに至った。
【００１６】
即ち、本発明は以下の構成を有する。
１．生分解性を有するポリエステル樹脂１００重量部に、帯電防止剤として（Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルおよび（Ｂ）アルキルスルホン酸塩を合せて０．２〜５重量部含有することを特徴とする生分解性ポリエステル樹脂組成物。
【００１７】
２．（Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルの構成脂肪酸が炭素数８〜２２の飽和および不飽和脂肪酸であることを特徴とする前記１に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
【００１８】
３．（Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルのモノエステル純度が５０％以上であることを特徴とする前記１又は２に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
【００１９】
４．（Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルと（Ｂ）アルキルスルホン酸塩の比率が５０／５０〜９０／１０であることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
【００２０】
５．ポリエステル樹脂がポリ乳酸であることを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
【００２１】
６．前記１〜５のいずれかに記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物から成形されたことを特徴とするフィルム、シート又は成形品。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明について、さらに詳しく説明する。
本発明におけるポリエステルは、ポリ乳酸樹脂を主たる対象とするものである。使用されるポリ乳酸樹脂はその重合度或いは品質を問わない。また、ポリ乳酸のホモポリマーのみならず、グリコール酸、ε−カプロラクトン、トリメチレンカーボネート或いはポリエチレングリコールなどの共重合体を併用してもよい。また、ポリ乳酸樹脂の物性を損なわない範囲において、酢酸セルロース、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシブチレートとバリレートの共重合体、キチン、キトサン或いはでん粉など、他の生分解性高分子を配合しても構わない。
【００２３】
本発明に用いられるグリセリン脂肪酸エステルは、グリセリンと脂肪酸とのエステル化反応もしくは油脂とグリセリンとのエステル交換反応などにより得られるものであるが、その方法は特に限定されるものではない。また、本発明に用いられるグリセリン脂肪酸エステルは分子蒸留などによりグリセリンモノ脂肪酸エステルの純度を５０％以上に高めたものが好ましい。通常のグリセリンと脂肪酸のエステル化反応などではモノエステル純度は５０％以上にはならない。そのために分子蒸留などによりモノエステル純度を高める必要がある。モノエステル純度が５０％未満の場合には帯電防止効果が不十分である。
【００２４】
本発明に使用されるグリセリン脂肪酸エステルの構成脂肪酸は、炭素数８〜２２のものが好ましい。炭素数８未満の場合には樹脂に練りこむ際に揮発などによりその効果が不十分である。炭素数２２超過の場合には樹脂の表面に出にくいため帯電防止効果が不十分である。
【００２５】
本発明におけるアルキルスルホン酸塩は、アルカンに亜硫酸を作用させ反応生成物を中和する方法などにより得られるものであるが、その方法は特に限定されるものではない。また、アルキル基の炭素数については特に限定されない。
【００２６】
本発明において、（Ａ）グリセリン脂肪酸エステルと（Ｂ）アルキルスルホン酸塩との併用の比率は、５０／５０〜９０／１０の割合で併用するのが好ましく、６５／３５〜９０／１０がより好ましく、特に７５／２５〜９０／１０の割合で併用するのが好ましい。この範囲外であるとき、特にアルキルスルホン酸塩の比率が多い場合には、成形品の透明性を阻害したり、帯電防止効果が不十分であったりする。グリセリン脂肪酸エステル単独で用いた場合には帯電防止効果が不十分であり、帯電防止能を付与するには多くの添加量が必要である。また、アルキルスルホン酸塩を単独に用いた場合は透明性の阻害が見られたり、樹脂への分散不良により効果がばらついたりする。上記特定の比率にてグリセリン脂肪酸エステルとアルキルスルホン酸塩を併用することにより、これらの問題点を解決できると同時に相乗効果によりすぐれた帯電防止効果を発揮することができ、樹脂の透明性の阻害が非常に少ない。
【００２７】
そして、上記６５／３５〜９０／１０の割合で併用すると、表面固有抵抗（Ω）及び全光線透過率（％）ともに、より改善されるし、上記７５／２５〜９０／１０の割合で併用すると、半減期（秒）、全光線透過率（％）及び濁度（％）ともに、より改善される。
【００２８】
本発明において、帯電防止剤の樹脂に対する配合量は任意の量であるが、通常は樹脂に対して０．２〜５重量部更に好ましくは０．５〜２重量部の範囲内が好ましい。かかる範囲を下回るときはその性能が不十分であり、上回るときは成形品の物性を損ねてしまう。
【００２９】
本発明におけるポリエステル樹脂組成物は通常のプラスチックの成型に用いられる押出機、射出成形機などを用いて押出、射出等の熱成形が可能である。成形温度は１６０〜２２０℃が好ましい。ポリマーブレンドを行う場合には二軸押出機の方が好ましい。押出機中で溶融された樹脂組成物は、Ｔダイ、インフレーションなどによりシート或いはフィルムへ成形される。フィルムについては延伸、無延伸のいずれのものでも構わない。また、射出成形機などを用いて成形品が得られる。
【００３０】
また、これらの樹脂には可塑剤、安定剤、滑剤、酸化防止剤、スリップ剤、防曇剤などが併用されることがあるが、これらの添加剤は本発明の帯電防止剤の効果を阻害しない範囲で併用することが可能である。
【００３１】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【００３２】
本実施例の評価にはポリ乳酸として島津製作所製「ポリ乳酸ラクテ_イ（グレード＃９０３０、平均分子量１４０，０００）」を用い、加水分解による分子量の低下を防止するため、１１０℃、４時間の加熱乾燥処理を施し水分を除去した後、ポリ乳酸樹脂に対して、実施例および比較例毎に、下記試験試料の所定量（表１に記載した）を配合し、二軸押出機を用いて２００℃で押出ペレットを作成した。このペレットを用い、それぞれの試験に記載した試験片を射出成形により作成し、表面固有抵抗、半減期、透明性を確認した。
【００３３】
［試験−１］表面固有抵抗
試験片は１００×１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのものを使用した。室温２０℃、湿度６５％ＲＨで１週間エージングした試験片を、同条件で極超絶縁計ＳＥＭ−１０型（東亜電波工業社製）により表面固有抵抗を測定した。印加電圧は５００Ｖで１分後の値を読み取った。
【００３４】
［試験−２］帯電圧半減期
試験片は４５×４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのものを使用した。室温２０℃、湿度６５％ＲＨで１週間エージングした試験片を、同条件でＳＴＡＴＩＣ　ＨＯＮＥＳＴＭＥＴＥＲ　Ｓ−５１０９型（シシド静電気社製）により測定した。印加電圧は９ＫＶ、印加時間１０秒、放電高さ１．５ｃｍ、受電高さ１．０ｃｍ、円盤回転数１０００ｒｐｍで行った。
【００３５】
［試験−３］透明性試験
試験片は４５×４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのものを使用した。Σ９０　ＣＯＬＯＲＭＥＡＳＩＮＧ　ＳＹＳＴＥＭ（日本電色社製）により全光線透過率および濁度を測定した。
【００３６】
［試験試料−１］グリセロールモノラウレート（ポエムＭ−３００：理研ビタミン社製、モノエステル純度約８０％）
［試験試料−２］グリセロールモノステアレート（リケマールＳ−１００：理研ビタミン社製、モノエステル純度約９５％）
［試験試料−３］グリセロールモノカプロレート
グリセリン１モルとカプロン酸１モルとをエステル化反応後、分子蒸留により純度約８５重量％のグリセロールモノカプロレートを得た。
【００３７】
［試験試料−４］グリセロールラウレート
グリセリン１モルとラウリン酸酸１モルとをエステル化させ、モノエステル純度約４０％のグリセロールラウレートを得た。
［試験試料−５］グリセロールジラウレート
グリセリン１モルとラウリン酸２モルとをエステル化反応後、分子蒸留により純度約８５重量％のグリセロールジラウレートを得た。
［試験試料−６］アルキルスルホン酸塩（アンステックスＨＴ−１００：東邦化学工業社製）
試験・評価結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【発明の効果】
本発明の帯電防止剤を添加することにより、帯電防止性、透明性が良好で環境に優しい生分解性ポリエステル樹脂組成物並びにフィルム、シート又は成形品を供給することが可能になる。

Claims (6)

1. 生分解性を有するポリエステル樹脂１００重量部に、帯電防止剤として（Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルおよび（Ｂ）アルキルスルホン酸塩を合せて０．２〜５重量部含有することを特徴とする生分解性ポリエステル樹脂組成物。
2. （Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルの構成脂肪酸が炭素数８〜２２の飽和および不飽和脂肪酸であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
3. （Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルのモノエステル純度が５０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
4. （Ａ）グリセリンモノ脂肪酸エステルと（Ｂ）アルキルスルホン酸塩の比率が５０／５０〜９０／１０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
5. ポリエステル樹脂がポリ乳酸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の生分解性ポリエステル樹脂組成物から成形されたことを特徴とするフィルム、シート又は成形品。