説明

ポリヒドロキシアルカノエート樹脂押出発泡体の製造方法および該製造方法から得られる押出発泡体

【課題】 環境適合性に優れ、更には生分解性を有する押出発泡体、およびその安定した製造方法を提供することである。
【解決手段】 微生物から生産される式(1)
[−O−CHR−CH−CO−] (1)
(ここに、RはC2n+1で表されるアルキル基で、n=1以上15以下の整数である。)
で示される一種以上の単位からなる共重合体(以下、P3HA)とイソシアネート化合物、揮発性発泡剤と脂肪酸アミド系化合物を溶融混練して混合物を作製し、該混合物を成形ダイを通じて低圧領域に押し出すことを特徴とするP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、植物由来で、生分解性を有するポリヒドロキシアルカノエート樹脂押出発泡体の製造方法および該製造方法から得られる押出発泡体に関する。
【背景技術】
【0002】
プラスチックを使用した、シート、フィルム、繊維、射出成型品等が国内外で製品化されているが、プラスチック廃棄物の中でも包装容器、緩衝材、クッション材等に多量に用いられている発泡プラスチックは嵩高いために大きな社会問題となっており、その解決が望まれている。この様に廃棄プラスチックが引き起こす環境問題がクローズアップされるなかで、使用後微生物の働きによって水と二酸化炭素に分解される生分解性プラスチックが注目を集めている。このため、生分解性を有するプラスチック発泡体の研究が盛んに行われており、これまで脂肪族ポリエステル系樹脂やデンプンとプラスチックの混合樹脂等の押出発泡体やバッチ式で得られる発泡粒子の検討がなされている。一般的に生分解性プラスチックは、(1)ポリヒドロキシアルカノエート(本発明においては特にポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)、以下、P3HA)といった微生物生産系脂肪族ポリエステル、(2)ポリ乳酸やポリカプロラクトン等の化学合成系脂肪族ポリエステル、(3)澱粉や酢酸セルロース等の天然高分子物、の3種類に大別される。
【0003】
生分解性の押出発泡体に関して、従来検討されている内容としては石油由来の原料から合成して得られた生分解性の脂肪族ポリエステル樹脂を、発泡性を改良するためジイソシアナート反応させ高分子量化し得られる押出発泡体(特許文献1)や、増粘剤などの添加などにより特定の溶融粘度を有することに特徴を有するポリ乳酸系樹脂の押出発泡体(特許文献2〜4)、発泡剤の種類によりポリ乳酸系樹脂や脂肪族−芳香族ポリエステル系樹脂を適正粘度に調整して得られる押出発泡体(特許文献5〜10)がある。一方、微生物から生産されるP3HA樹脂の押出発泡体については従来検討されていなかったが、本発明者らはP3HA樹脂の押出発泡体について(特許文献11)を検討してきている。
【0004】
特許文献11には、P3HA樹脂においても特定の溶融粘度、非ハロゲン系発泡剤の使用により押出発泡体を作成していることが記載されており、P3HAの一種であるポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)(以下、PHBHと称す場合がある)を使用し、発泡剤として炭酸ガス、ジメチルエーテル、炭化水素を使用し、発泡倍率8倍以下の発泡体が得られることが開示されている。P3HAは一旦溶融すると、遅い結晶化のため、一旦発泡して膨らんだ膜が固化せず、収縮し、低倍率の発泡体となってしまう。高倍率、特に8倍を超えたP3HA押出発泡体を得るためには、P3HAの結晶化温度に樹脂温度を調整し樹脂の固化を促進する必要があるが、その様な低温に発泡温度を調整できる方法がなかったため高倍率の発泡体は得られていなかった。また更にP3HA樹脂の特徴として、熱分解が挙げられる。融点以上の温度では少なからず熱分解が生じることがあり、押出安定性における問題となっている。このように、発泡体を得るうえで、更なる高発泡倍率のP3HA押出発泡体を安定的に得る方法が望まれていた。
【0005】
また、一方、連続気泡率の高い押出発泡体の開発も用途の多様さから望まれている。例えば、連続気泡率の高い押出発泡体を一定長に切断したものを、通気性を有する又は有さない袋状物(好ましくは生分解性を有する袋)に充填することで、形状を自由に変化させることが可能なバラ緩衝材とできる。バラ緩衝材はクッション材、隙間部分に形状を自由に変えて挿入できる緩衝材、一方では吸音材等で優れた性能を発揮でき、また、徐放性の薬剤を混合するなどして薬剤徐放性制御粒子とすることもできるためその開発が望まれている。
【特許文献1】特開平10−152572号公報
【特許文献2】特開2000−7815号公報
【特許文献3】特開2000−7816号公報
【特許文献4】特開2003−20355号公報
【特許文献5】特開2003−35924号公報
【特許文献6】特開2003−103595号公報
【特許文献7】特開2003−261704号公報
【特許文献8】特開2003−301066号公報
【特許文献9】特開2004−58352号公報
【特許文献10】特開2004−307662号公報
【特許文献11】特開2003−327737号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、高倍率の発泡体で連続気泡率の高い、植物由来の環境適合性に優れた生分解性の樹脂押出発泡体の安定な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、P3HAにイソシアネート化合物を混合することでP3HAの溶融粘度の温度依存性を鈍化、溶融温度が高温でも押出発泡に必要な粘度を付与することが出来、さらに、脂肪酸アミド系化合物を使用することで、更に押出機内での結晶化を抑制することで安定した生産性が得られることを見出した。また、発泡剤としてP3HAに対して可塑性の高い揮発性発泡剤、例えばエーテル類を使用すると、P3HAの結晶化温度、特に最大結晶化温度付近に冷却した場合に、P3HA樹脂発泡体の遅い結晶化の問題が改善され高発泡倍率化することを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
即ち、本発明の第一は、微生物から生産される、式(1)
[−O−CHR−CH−CO−] (1)
(ここに、RはC2n+1で表されるアルキル基で、n=1以上15以下の整数である。)
で示される一種以上の単位からなる共重合体(以下、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート):略称P3HA)とイソシアネート化合物と脂肪族アミド系化合物とを混合してなる樹脂組成物に、揮発性発泡剤を溶融混練して混合物を作製し、該混合物を成形ダイを通じて低圧領域に押し出すことを特徴とするP3HA樹脂押出発泡体の製造方法に関する。
【0009】
好ましい実施態様としては、
(1)前記樹脂組成物の溶融粘度ηが、前記樹脂組成物においてイソシアネートを添加しない樹脂組成物の溶融粘度η0よりも大きいことを特徴とする、
(2)P3HAとイソシアネート化合物と脂肪族アミド系化合物とを混合してなる樹脂組成物と揮発性発泡剤の混合物を押出機で溶融させる温度T1が、P3HAの融点+20℃以下であり、ダイスから押出す時の樹脂温度Toが、P3HAのガラス転移温度(Tg)以上融点(Tm)以下であることを特徴とする、
(3)P3HAとイソシアネート化合物と脂肪酸アミド系化合物とを混合してなる樹脂組成物と揮発性発泡剤との混合物を押出機から押出す時の温度Toが式(2)で示される範囲にあることを特徴とする、
Tc−20≦To(℃)≦Tc+40 (2)
ここで、Tc=(Tg+Tm)/2
(4)P3HAが、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)である、
(5)P3HAが、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)であり、その共重合成分の組成が、3−ヒドロキシヘキサノエートが1mol%以上20mol%以下であることを特徴とする、
(6)揮発性発泡剤が、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテルからなる群より選ばれる1種以上であることを特徴とする、
(7)揮発性発泡剤が、ジメチルエーテルであることを特徴とする、
前記記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法に関する。
【0010】
本発明の第2は、前記記載の製造方法により得られることを特徴とするP3HA樹脂押出発泡体に関する。好ましい実施態様としては、発泡倍率が8倍より大きいことを特徴とする前記記載のP3HA樹脂押出発泡体に関し、別の好ましい実施態様としては、連続気泡率が80%以上であることを特徴とする前記記載のP3HA樹脂押出発泡体に関する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の製造方法により、8倍を超えての高倍率で連続気泡率の高いP3HA樹脂押出発泡体を安定的に得ることが出来る。更には押出発泡用樹脂として、P3HAを採用していることから、耐熱性、耐水性に優れた、植物由来の環境適合性に優れた樹脂押出発泡体を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明につき、さらに詳細に説明する。
【0013】
本発明において用いられるポリ(3−ヒドロキシアルカノエート)とは、式(1)で示される一種以上の3−ヒドロキシアルカノエートよりなる単位からなる共重合体である。
【0014】
[−O−CHR−CH−CO−] (1)
ここで、RはC2n+1で表されるアルキル基で、nは1以上15以下の整数である。
【0015】
本発明におけるP3HAとしては、3−ヒドロキシアルカノエートのホモポリマー、または2種以上の組み合わせからなる共重合体、つまりジ−コポリマー、トリ−コポリマー、テトラ−コポリマーなど、またはこれらの2種以上のブレンド物が挙げられ、中でもn=1の3−ヒドロキシブチレート、n=2の3−ヒドロキシバリレート、n=3の3−ヒドロキシヘキサノエート、n=5の3−ヒドロキシオクタノエート、n=15の3−ヒドロキシオクタデカノエートのホモポリマー、及びこれら3−ヒドロキシアルカノエート単位2種以上の組み合わせからなるジ−コポリマー、トリ−コポリマー等の共重合体、及びこれらのブレンド物が好ましく使用できる。更には、n=1の3−ヒドロキシブチレートとn=3の3−ヒドロキシヘキサノエートの共重合体であるポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)が好ましく、その共重合成分の組成としては、3−ヒドロキシヘキサノエートが1mol%以上20mol%以下であるのが特に好ましい。3−ヒドロキシヘキサノエートが当該範囲内にあると高温で加熱せずとも加工出来るため、加熱加工時の熱分解による分子量低下を抑制出来る傾向にある。
【0016】
本発明のP3HAは、微生物から生産されたものが使用される。たとえば、P3HAの1つであるポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)は、微生物として、Alcaligenes eutrophusにAeromonas caviae由来のPHA合成酵素遺伝子を導入したAlcaligenes eutrophus AC32を用いて原料、培養条件を適宜調整してJ.Bacteriol., 179, 4821(1997)記載の方法等で得ることが可能である。
【0017】
前記P3HAの重量平均分子量(Mw)の下限は、好ましくは5万である。重量平均分子量が5万未満の場合、加熱加工時の粘度変化が急激であり、また、発泡時に必要な溶融粘度を十分確保できないため、安定して発泡体が得られない傾向がある。但し、イソシアネート化合物を添加することで発泡体を得るのに十分な増粘効果が得られる場合は前記分子量範囲によらずとも好適な発泡体を得ることができる。
【0018】
前記重量平均分子量は、クロロホルム溶離液を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定でのポリスチレン換算分子量分布測定より得られる重量平均分子量(Mw)をいう。
【0019】
本発明では、P3HAとイソシアネート化合物と脂肪族アミド系化合物を混合してなる樹脂組成物に揮発性発泡剤を溶融混練する。
【0020】
本発明において用いるイソシアネート化合物としては、1分子中にイソシアネート基を2個以上有するものであり、種類としては芳香族イソシアネート、脂環族イソシアネート、脂肪族系イソシアネート等が挙げられる。例えば、芳香族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イソシアネート化合物、脂環族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イソシアネート化合物、脂肪族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イソシアネート化合物等がある。更に、これらイソシアネート化合物を2種類以上組み合わせたものも使用可能であるが、汎用性、取扱い性、耐候性等から芳香族イソシアネートを用いることが好ましく、中でもトリレン、ジフェニルメタン、特にジフェニルメタンのポリイソシアネートが好ましく使用される。
【0021】
また、イソシアネート化合物の使用量は、P3HA100重量部に対して、0.1重量部以上使用することが好ましく、これより少ないと押出時の粘度低下防止に効果がなく、高温での発泡時にセル膜強度が耐えられず、発泡セルが破泡し、収縮抑制に効果が得られない場合がある。一方、上限は10重量部であることが好ましく、10重量部を超えるとイソシアネート化合物による増粘効果が著しく、押出時の剪断発熱が激しくなり押出時の製造安定性を落としてしまう場合があったり、増粘とは逆に過剰なイソシアネート化合物が可塑化剤として作用したりして溶融粘度を低下させる場合がある。更に好ましくは0.3重量部以上8重量部以下が品質上、又、実用上好ましい使用量である。
【0022】
本発明における樹脂組成物には押出機内部での結晶固化防止、及び発泡後の固化に影響を与えない若しくは促進することから、脂肪酸アミド系化合物を添加する。
【0023】
脂肪酸アミド系化合物の分類としては、飽和脂肪酸や不飽和脂肪酸のモノアミド(R−CONH)、その置換アミド(R−CONH−R’)、ビスアミド(R−CONH−・・・−NHCO−R’)、メチロールアミド(R−CONHCHOH)、エステルアミド(R−CONH−・・・−OCO−)、脂肪酸アミドエチレンオキサイド化合物(R−CONH−(CHO)−H)があり、具体的には、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、N−オレイルパルミトアミド、N−ステアリルエルカアミドなどが挙げられるが、これに限った物ではない。脂肪酸アミド系化合物が押出安定性を向上させたり発泡後の固化を阻害しない、若しくは促進する理由は定かではないが、押出機内部では内外滑剤のような作用、さらには結晶核剤的効果を示すためと考えられる。押出発泡の押出機では、発泡剤添加後に適正粘度および結晶化を促進するための冷却シリンダーやダイス部分があるが、脂肪酸アミド系化合物がここで発生しやすいと考えられる結晶核の押出機への付着を防止すること(外滑剤的作用)で、押出機内部での結晶成長(肥大化)が抑制され、押出安定性は向上していると考えられる。また、P3HAにイソシアネート化合物を含んでなる樹脂組成物は一旦高温で溶融すると結晶化が遅くなる傾向がある。脂肪酸アミド系化合物を添加すると高分子同士の剪断発熱を抑制(内滑剤的作用)し発泡時の固化を阻害しない、更には結晶核剤として作用し固化を促進する作用があると考えられる。脂肪酸アミド系化合物の添加量については使用する脂肪酸アミド系化合物の種類にもよるが、通常はP3HA100重量部に対し0.01重量部以上50重量部以下添加することが好ましい。添加量が0.01重量部未満であると押出安定効果が明確でない場合があり、50重量部より多い場合は樹脂への分散不良が起きて均一な押出発泡体が得られない場合がある。
【0024】
本発明において使用する揮発性発泡剤としては可塑性の強い揮発性発泡剤を使用することが好ましい。中でも、環境適合性を有し、ポリヒドロキシアルカノエートへの溶解性を有し、室温ないしは押出時の成形ダイの温度において気体状を示すものが好ましい。具体的に揮発性発泡剤としては、二酸化炭素、窒素、空気などの無機ガス、脂肪族飽和炭化水素、その他のハロゲンを含まない発泡剤等が例示できる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、ガラス転移温度(Tg)以上から融点(Tm)以下の温度に押出温度Toを調整できる強い可塑性を有する揮発性発泡剤であることが好ましい。
【0025】
一般的には無機ガスは一般的にはP3HAへの可塑化能力が弱いとされているが、例えば二酸化炭素などを高圧制御できる押出機であれば樹脂の可塑化も可能である。また、気泡サイズ調整剤としての作用もある。
【0026】
脂肪族飽和炭化水素としては、プロパン、ノルマルブタン、イソブタンなど炭素数3以上4以下の飽和炭化水素、ノルマルペンタン、イソペンタン、ネオペンタン等の炭素数5の飽和炭化水素が挙げられる。
【0027】
その他のハロゲンを含まない発泡剤としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、n−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、フラン、フルフラール、2−メチルフラン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどのエーテル類、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルn−プロピルケトン、メチルn−ブチルケトン、メチルi−ブチルケトン、メチルn−アミルケトン、メチルn−ヘキシルケトン、エチルn−プロピルケトン、エチルn−ブチルケトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、ブチルアルコール、i−ブチルアルコール、t−ブチルアルコールなどのアルコール類、蟻酸メチルエステル、蟻酸エチルエステル、蟻酸プロピルエステル、蟻酸ブチルエステル、蟻酸アミルエステル、プロピオン酸メチルエステル、プロピオン酸エチルエステルなどのカルボン酸エステル類などを用いることができる。アゾ化合物などの化学発泡剤を発泡助剤や気泡サイズ調整剤として使用することも出来る。
【0028】
これらの揮発性発泡剤の中では、発泡性、発泡体成形性などの点から、エーテル類が好適に使用でき、中でも、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテルが好ましく使用出来、特にはジメチルエーテルが特に好ましい。ジメチルエーテルは、等環境負荷が小さく、ディーゼル自動車用燃料、発電用燃料、LPガス代替燃料等の幅広い用途に使用可能な環境適合性の高い物質として使用され始めている。
エーテル類は、強い可塑性能と発泡力を有しているため、エーテル類を揮発性発泡剤として使用すると、その高い可塑性により高倍率な押出発泡体の得られる発泡温度は数十℃程度低くなり、低温の結晶化温度付近での発泡が可能となる。揮発性発泡剤の添加量は、使用する揮発性発泡剤の可塑化能によって異なるために一概に範囲規定はできないが、概ねP3HA100重量部に対し1重量部以上100重量部以下であることが好ましい。また、ジメチルエーテルを例に挙げれば、P3HA100重量部に対し、10重量部以上30重量部以下の範囲であることが好ましい。10重量部より少ない場合は、可塑化能力が足りず、P3HAの結晶化温度まで押出機の温度を低下させることが出来ない場合があり、発泡剤が混合物から抜けて殆ど発泡しない場合がある。また30重量部より多い場合は、可塑性は十分であるものの、ガスの使用量が過剰であるため経済的でなく、ダイス口からガスが噴出する場合がある。
【0029】
本発明におけるP3HAには、イソシアネート化合物、揮発性発泡剤、脂肪酸アミド系化合物の他に、得られる押出発泡体の要求性能を阻害しない範囲において、各種添加剤を加えても良い。ここで添加剤とは、たとえば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料、顔料などの着色剤、可塑剤、滑剤、結晶化核剤、無機充填剤等目的に応じて使用できるが、中でも生分解性を有する配合剤が好ましい。添加剤としては、シリカ、タルク、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、カオリン、クレー、マイカ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化珪素等の無機化合物や、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸バリウム等の脂肪酸金属塩、などが挙げられるが、これらに限定された物ではない。また、発泡体の気泡径を調節する必要がある場合は気泡調整剤を添加する。気泡調整剤としては無機造核剤には、タルク、シリカ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、珪藻土、クレー、重曹、アルミナ、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、ベントナイト等があり、その使用量は好ましくは0.005〜10重量部である。
【0030】
本発明におけるP3HAとイソシアネート化合物と脂肪族アミド系化合物とを混合してなる樹脂組成物の溶融粘度ηは、前記樹脂組成物においてイソシアネートを添加しない樹脂組成物の溶融粘度η0よりも大きいことが好ましい。η0≧ηの場合は、イソシアネートによる増粘効果が無いことを示唆し、発泡直後の収縮防止(発泡セル膜の強度向上)などの期待する効果が発現しないことがある。ここで溶融粘度とは、イソシアネート化合物を混合した、或いは、混合していない樹脂組成物をP3HAの融点〜180℃の所定の温度にて、10s−1〜1500s−1の所定の剪断速度を樹脂組成物の溶融物に与えて測定したものである。
【0031】
本発明のP3HA樹脂押出発泡体は、P3HAとイソシアネート化合物と脂肪族アミドからなる樹脂組成物を混合し、押出機で加熱溶融させ(加熱溶融温度:T1)、該溶融樹脂に揮発性発泡剤を圧入し、溶融樹脂と揮発性発泡剤を混練し、押出発泡に適する温度Toが、P3HAのガラス転移温度(Tg)以上融点(Tm)以下、好ましくは、
Tc−20≦To(℃)≦Tc+40 (2)
(ここで、Tc=(Tg+Tm)/2)
に冷却し高圧混合物とした後、該混合物を、ダイを通して低圧の領域に押出発泡することにより製造される。P3HAとイソシアネート化合物からなる樹脂組成物を加熱溶融する際の溶融温度(T1)は、P3HAを示差走査熱量測定することによって得られる融解温度(融点:Tm)を基準として、Tm+20℃以下であることが好ましい。イソシアネート化合物を添加しない場合、T1がTm+20℃を越えると、溶融時間が短時間であっても熱分解による低分子量化が促進され、発泡適性を有するような粘度を得ることが困難になる傾向がある。また、溶融温度が融点に近ければ近いほどP3HAの自己結晶化促進効果により押出発泡時の結晶固化が改善され高発泡倍率の押出発泡体が得られやすい。溶融時間は、単位時間当たりの押出量、溶融手段などによって異なるので一概には決定することができないが、該ポリヒドロキシアルカノエート、発泡剤、添加剤が均一に分散混合し、熱分解による低分子量化を著しく受けない範囲の時間が選ばれる。また、溶融手段としては、例えばスクリュー型押出機など、通常の押出発泡の際に用いられる溶融、混練装置を適宜選択すればよく、特に制限するものではない。
【0032】
本発明の発泡剤の押出機への圧入は公知の方法で行うことができる。発泡剤を注入する際の圧力は、特に制限するものではなく、押出機内に圧入するために押出機の内圧力よりも高い圧力であればよい。
【0033】
本発明のP3HA押出発泡体は、混合物を低圧領域に押し出し形成されるが、当該低圧領域の、雰囲気の温度、圧力は特に制限されないが、例えば、常温、大気圧雰囲気や、必要に応じて常温より高い温度あるいは低い温度、また大気圧未満の減圧雰囲気や若干の加圧雰囲気に調整された、気相、液相が選択し得る。
【0034】
この様にして製造したP3HA樹脂押出発泡体は、その発泡倍率が、好ましくは8倍を超え、更に好ましくは、10倍以上である。イソシアネート化合物を添加することでセル膜が強固になり、若干収縮はするものの、少なくとも発泡倍率が8倍より大きいP3HA樹脂押出発泡体が得られる傾向にある。また、連続気泡率が好ましくは80%以上、更には90%以上である。このような発泡倍率となることで、軽量性、経済性の点で好ましく、また連続気泡率が80%以上であることでクッション性、形状自由度が高い等の点で好ましい。
【0035】
なお本発明において、発泡倍率は、23℃のエタノールの入ったメスシリンダーに相対湿度50%、23℃、1atmの条件にて7日間放置した押出発泡体(重量W(g))を沈め、エタノール水位上昇分より発泡体容積V(cm)とP3HA樹脂密度ρ(g/cm)から次式で与えられるものを言う。
【0036】
発泡倍率=V/(W/ρ)
また、連続気泡率は、ASTM D−2856に準じて、例えば、マルチピクノメーター(ベックマン・ジャパン(株)社製)を用いて得ることが出来る。
【実施例】
【0037】
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。本発明で使用した物質は以下の様に略した。
PHBH:ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)
HH率:PHBH中のヒドロキシヘキサノエートのモル分率(mol%)
なお、実施例において特に断りのない限り「部」は重量基準である。
各実施例におけるP3HA樹脂発泡粒子の物性測定は以下のように行った。
【0038】
<P3HA樹脂の融点Tm、ガラス転移温度Tg>
示差走査熱量測定は、JIS K−7121に準じて行った。押出発泡に使用するP3HA樹脂約5mgを精秤し、示差走査熱量計(セイコー電子工業(株)製、SSC5200)にて10℃/分の昇温速度で−20℃から200℃まで昇温を実施し、DSC曲線を得、吸熱曲線の絶対値が最大のピークトップの温度を融点Tmとし、ベースラインの階段状変化において変化前後のベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線が交わる点の温度をTgとした。
【0039】
<溶融粘度(η0、η)>
キャピログラフ(東洋精機製作所製)を用い、1mmφ×10mmのダイスを使用して上述の方法で測定したTmを元に、Tm〜Tm+40℃の温度範囲で溶融させ、剪断速度122sec−1にて、イソシアネートを除く添加剤とP3HAの混合樹脂組成物の溶融粘度η0、P3HAとイソシアネート化合物と添加剤の混合樹脂組成物の溶融粘度ηを測定した。溶融粘度の評価は以下のように判断した。
○:η0<η
×:η0≧η
【0040】
<P3HA樹脂押出発泡体の発泡倍率>
23℃のエタノールの入ったメスシリンダーを用意し、該メスシリンダーに相対湿度50%、23℃、1atmの条件にて7日間放置した押出発泡体(重量W(g))を、金網などを使用して沈め、エタノール水位上昇分より読みとられる発泡粒子群の容積V(cm)としたときに、P3HA樹脂密度ρ(g/cm)から次式で与えられる。
発泡倍率=V/(W/ρ)
【0041】
<P3HA樹脂押出発泡体の連続気泡率>
マルチピクノメーター(ベックマン・ジャパン(株)社製)を用い、ASTM D−2856に準じて測定した。
<P3HA樹脂押出発泡体の生分解性>
P3HA樹脂押出発泡体20mm×20mmを、深さ10cmの土中に埋めて6ヶ月後、形状変化を観察し分解性を以下の基準で評価した。
○:かなりの部分が分解されており形状の変化が確認できるほど分解
×:ほとんど形状に変化なく押出発泡体が観察され、分解していない
【0042】
(実施例1)
微生物として、Alcaligenes eutrophusにAeromonas caviae由来のPHA合成酵素遺伝子を導入したAlcaligenes eutrophus AC32(J. Bacteriol., 179, 4821(1997))を用いて原料、培養条件を適宜調整して生産されたPHBH(HH率10mol%、Mw=53万)100重量部とポリイソシアネート化合物2重量部(日本ポリウレタン製、ミリオネートMR−200(イソシアネート基2.7〜2.8当量/モル))と脂肪酸アミド系化合物としてベヘニン酸アミド3重量部をニーダー付きφ35mm単軸押出成形機でシリンダー温度135℃にて溶融混練し、押出機先端に取り付けられた3mmφの小孔ダイより押し出されたストランドを、ペレタイザーでカットして粒重量5mgのPHBHペレット(Tg=1℃、Tm=135℃、Tc=68℃)を作製した。該ペレットについては溶融粘度を測定したところ、比較例1記載のイソシアネートを添加していないペレットの溶融粘度より高い溶融粘度であった。該ペレットを、口径65mmのものと口径90mmのものを直列に連結した二段押出機へ約40kg/hrの割合で供給した。前記口径65mmの押出機に供給した樹脂混合物を、T1=145℃に加熱して溶融混練し、発泡剤を添加、これに連結された口径90mmの押出機で樹脂温度Toを80℃(ToはTgとTmの間にあり、式(2)の関係を満たす、68−20≦To=80≦68+40)に冷却し、口径90mmの押出機の先端に設けた厚さ方向1mm、幅方向50mmの長方形断面の口金より大気中へ押し出し、厚さ約12mm、幅約68mmの板状の押出発泡体を得た。
【0043】
このとき添加した発泡剤として、ペレット100重量部に対してジメチルエーテルを16部、前記口径65mmの押出機の先端付近(口径90mmの押出機の口金と反対側の端部側に接続される側の端部)から前記樹脂中に圧入した。得られた発泡体は、発泡倍率13倍、連続気泡率は93%であった。また、運転中押出機の状態は安定していた。また、得られた発泡体の生分解性は良好であった。結果を表1に示す。
【0044】
(実施例2)
ポリイソシアネート化合物6重量部使用し、口径65mmの押出機に供給した樹脂混合物を、150℃に加熱して溶融混練し、樹脂温度Toを90℃(ToはTgとTmの間にあり、式(2)の関係を満たす、68−20≦To=90≦68+40)とした以外は、実施例1と同様の方法で長方形断面の口金より大気中へ押し出した。発泡体は若干収縮したが、厚さ約12mm、幅約73mmの板状の押出発泡体を得た。得られた発泡体は、発泡倍率15倍、連続気泡率は95%であった。また、運転中押出機の状態は安定していた。また、得られた発泡体の生分解性は良好であった。結果を表1に示す。
【0045】
(比較例1)
イソシアネート化合物を添加せず、樹脂混合物を170℃に加熱して溶融混練した以外は実施例2と同様の方法で、長方形断面の口金より大気中へ押し出した。発泡体は非常に収縮し、厚さ約3mm、幅約76mmの板状の押出発泡体を得た。得られた発泡体は、発泡倍率5倍、連続気泡率は59%であった。
【0046】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
微生物から生産される、式(1)
[−O−CHR−CH−CO−] (1)
(ここに、RはC2n+1で表されるアルキル基で、n=1以上15以下の整数である。)
で示される一種以上の単位からなる共重合体(以下、ポリ(3−ヒドロキシアルカノエート):略称P3HA)とイソシアネート化合物と脂肪族アミド系化合物とを混合してなる樹脂組成物に、揮発性発泡剤を溶融混練して混合物を作製し、該混合物を成形ダイを通じて低圧領域に押し出すことを特徴とするP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
【請求項2】
前記樹脂組成物の溶融粘度ηが、前記樹脂組成物においてイソシアネートを添加しない樹脂組成物の溶融粘度η0よりも大きいことを特徴とする請求項1記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
【請求項3】
P3HAとイソシアネート化合物と脂肪族アミド系化合物とを混合してなる樹脂組成物と揮発性発泡剤の混合物を押出機で溶融させる温度T1が、P3HAの融点+20℃以下であり、ダイスから押出す時の樹脂温度Toが、P3HAのガラス転移温度(Tg)以上融点(Tm)以下であることを特徴とする請求項1または2記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
【請求項4】
P3HAとイソシアネート化合物と脂肪酸アミド系化合物とを混合してなる樹脂組成物と揮発性発泡剤との混合物を押出機から押出す時の温度Toが式(2)で示される範囲にあることを特徴とする請求項1〜3何れか1項記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
Tc−20≦To(℃)≦Tc+40 (2)
ここで、Tc=(Tg+Tm)/2
【請求項5】
P3HAが、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)である、請求項1〜4何れか1項記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
【請求項6】
P3HAが、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)であり、その共重合成分の組成が、3−ヒドロキシヘキサノエートが1mol%以上20mol%以下であることを特徴とする請求項1〜5何れか1項記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
【請求項7】
揮発性発泡剤が、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテルからなる群より選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜6何れか1項記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
【請求項8】
揮発性発泡剤が、ジメチルエーテルであることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載のP3HA樹脂押出発泡体の製造方法。
【請求項9】
請求項1〜8の何れか1項記載の製造方法により得られることを特徴とするP3HA樹脂押出発泡体。
【請求項10】
発泡倍率が8倍より大きいことを特徴とする請求項9記載のP3HA樹脂押出発泡体。
【請求項11】
連続気泡率が80%以上であることを特徴とする請求項9または10記載のP3HA樹脂押出発泡体。

【公開番号】特開2007−119564(P2007−119564A)
【公開日】平成19年5月17日(2007.5.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−312413(P2005−312413)
【出願日】平成17年10月27日(2005.10.27)
【出願人】(000000941)株式会社カネカ (3,932)
【Fターム(参考)】