JP2008163111A - ポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結晶性ポリL−乳酸と結晶性ポリD−乳酸とからなるポリ乳酸ステレオコンプレックスを成形してなる成形体であって、190℃以上での結晶融解熱量が20J/g以上であり、その割合が全結晶融解熱量の90%以上であり、ステレオコンプレックス由来の融点が205〜240℃の範囲にあり、荷重0.98MPaにおける熱変形温度が120℃以上であり、かつ3mm厚みで測定したヘーズが45%以下であることを特徴とするポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体。
【選択図】 なし
Description
生分解性樹脂成形体を製造するための原料樹脂の中で、特にポリ乳酸は、各種でんぷんや糖類などを発酵して得られる乳酸を重合した植物由来の樹脂であり、最終的には再び炭酸ガスと水になって地球的規模で環境リサイクルされる理想的な樹脂として、各種用途に利用され始めている。
ポリ乳酸は他の生分解性樹脂に比べて透明性が高く強靭であるが、融点はおよそ170℃であり、汎用樹脂として用いるには、十分であるとは言い難く、さらなる耐熱性向上が要求されている。
すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。
(1)結晶性ポリL−乳酸と結晶性ポリD−乳酸とからなるポリ乳酸ステレオコンプレックスを成形してなる成形体であって、190℃以上での結晶融解熱量が20J/g以上であり、その割合が全結晶融解熱量の90%以上であり、ステレオコンプレックス由来の融点が205〜240℃の範囲にあり、荷重0.98MPaにおける熱変形温度が120℃以上であり、かつ3mm厚みで測定したヘーズが45%以下であることを特徴とするポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体。
(2)ポリ乳酸ステレオコンプレックスの成形が、射出成形、ブロー成形、押出成形、またはインフレーション成形であることを特徴とする(1)記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体。
(3)ポリ乳酸ステレオコンプレックスの成形後に、190〜210℃で熱処理することを特徴とする(1)または(2)記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体の製造方法。
本発明において、ポリ乳酸ステレオコンプレックスは、結晶性ポリL−乳酸と結晶性ポリD−乳酸とを混合して形成されたものである。
上記結晶性ポリL−乳酸とは、L−乳酸90〜99モル%と、D−乳酸又はD−乳酸以外の共重合物1〜10モル%とから構成されるものであり、一方、結晶性ポリD−乳酸とは、D−乳酸90〜99モル%と、L−乳酸又はL−乳酸以外の共重合物1〜10モル%とから構成されているものである。
また、本発明のポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体は、3mm厚みで測定したヘーズが45%以下であることが必要である。成形体のヘーズが45%を超えると、成形体の透明性が劣るので、好ましくない。
上記方法によって結晶性ポリL−乳酸と結晶性ポリD−乳酸とから調製したポリ乳酸ステレオコンプレックスを用いて、これを、射出成形、ブロー成形、押出成形、インフレーション成形などの成形法によって、成形体を製造する。成形温度は220〜240℃であることが好ましく、成形時間は、30〜60秒であることが好ましい。成形温度が240℃を超えると、分解や着色がおきることがあり、220℃未満であると、ステレオコンプレックスを溶融することが困難であり、成形することができない。
次いで、得られた成形体を190〜210℃で熱処理を行なう。この熱処理を施すことによって、成形体の結晶化を進行させることができるので、成形体の190℃以上の結晶融解熱量やその割合などを本発明の範囲とすることできる。そして、その結果、得られた成形体は耐熱性が優れ、熱変形温度を120℃以上とすることができる。なお、熱処理時間は30〜90分であることが好ましい。
上述のように、本発明では、210〜230℃で溶融・混練したステレオコンプレックスを用いて、これを220〜240℃で成形した後、190〜210℃で熱処理することによって成形体を製造する。したがって、ステレオコンプレックスや成形体をポリ乳酸の分解温度付近まで加熱することがないので、ポリ乳酸の分解による着色を防ぐことができ、透明性に優れ、3mm厚みで測定したヘーズが45%以下である成形体を得ることができる。
(1)熱特性:
パーキンエルマー社製パイリス(pyris)1を用い、昇温速度20℃/分で自動計測したDSC曲線より、結晶融解熱量や融点を求めた。これより190℃以上の結晶融解熱量の割合を算出した。
(2)熱変形温度:
ASTM規格D−648に準拠し、ASTM規格の1/8インチ3点曲げ・ダンベル試験片を用いて、荷重0.98MPaで熱変形温度を測定した。
(3)曲げ強度、弾性率:
ASTM規格の1/8インチ3点曲げ・ダンベル試験片を用いて、ASTM−790に準じて変形速度1mm/分で荷重をかけ、曲げ破断強度を測定した。
(4)透明性:
日本電色社製ヘーズメーター(NDH 2000)を用い、JIS K 7105に準じて、厚さ3mmの成形体のヘーズの測定を行った。
ポリL−乳酸(カーギル・ダウ社製、ネーチャーワークス、D体含有率1.0モル%、残留ラクチド量0.2質量%、重量平均分子量20万)50質量%と、ポリD−乳酸(カーギル・ダウ社製、ネーチャーワークス、L体含有率1.0モル%、残留ラクチド量0.2質量%、重量平均分子量20万)50質量%とを、2軸混練押出機(池貝製二軸押出成形機PCM−30、ダイス直径4mm×3孔、押出ヘッド温度220℃)を用いて溶融混練し、水中にストランド状に押し出しカッティングすることにより、ステレオコンプレックスチップを作製した。得られたステレオコンプレックスチップは、透明なアモルファス状態であった。DSC測定を行ったところ、170℃にホモポリマーの融点、210℃にステレオコンプレックスの融点が観察された。
得られたステレオコンプレックスチップを、射出成形機(東芝機械社製IS−80G型)を用いて、シリンダ温度230℃、金型温度10℃、射出圧60%、射出時間20秒、冷却時間20秒、インターバル2秒の条件で、ASTM規格の1/8インチ3点曲げ・ダンベル試験片用金型を用いて射出成形して、成形体を得た。
次にこの成形体をASTM規格の1/8インチ3点曲げ・ダンベル試験片用プレス金型に入れ、200℃に加熱した熱プレス成形機にて0.1MPaにて60分間熱処理を行い、さらに冷却プレスにて冷却し、厚さ3mmの成形体を得た。
表1に記載した温度にて熱処理した以外は実施例1と同様にして成形体を得た。
ポリL−乳酸とポリD−乳酸の質量比率を表1に記載した比率に変更した以外は実施例1と同様にしてステレオコンプレックスチップや成形体を得た。
実施例1〜3で得られた成形体は、透明性を有し、耐熱性に優れるものであった。
一方、比較例1では熱処理温度が低いため、得られた成形体は190℃以上での結晶融解熱量の割合が低く、耐熱性に劣るものであり、また、ステレオコンプレックスの含有量が低いため、透明性に劣るものであった。
比較例2では熱処理温度が高いため、得られた成形体は190℃以上での結晶融解熱量の割合が低く、耐熱性に劣るものであり、また透明性に劣るものであった。
Claims (3)
- 結晶性ポリL−乳酸と結晶性ポリD−乳酸とからなるポリ乳酸ステレオコンプレックスを成形してなる成形体であって、190℃以上での結晶融解熱量が20J/g以上であり、その割合が全結晶融解熱量の90%以上であり、ステレオコンプレックス由来の融点が205〜240℃の範囲にあり、荷重0.98MPaにおける熱変形温度が120℃以上であり、かつ3mm厚みで測定したヘーズが45%以下であることを特徴とするポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体。
- ポリ乳酸ステレオコンプレックスの成形が、射出成形、ブロー成形、押出成形、またはインフレーション成形であることを特徴とする請求項1記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体。
- ポリ乳酸ステレオコンプレックスの成形後に、190〜210℃で熱処理することを特徴とする請求項1または2記載のポリ乳酸ステレオコンプレックス成形体の製造方法。
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