(57)【要約】【課題】本発明は、生物により分解されるポリラクチドの発泡方法を提供する。【解決手段】適当な比率のポリラクチド、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体、核化剤、内滑剤および外滑剤を混合し、その混合物を従来の押出機中へ入れる。そして、適当な温度および圧力のもとで適量の発泡剤を加え、押出機の出口で発泡製品を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリラクチドの発泡方法であって、
前記発泡方法は、少なくとも、
ポリラクチド、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体、核化剤、内滑剤及び外滑剤を混合して混合物を形成するステップと、
前記混合物を押出機中へ入れるステップと、
前記混合物に対して押出し成型を実行すると同時に発泡剤を加え、発泡体を得るステップと、を含むことを特徴とするポリラクチドの発泡方法。
【請求項２】
前記ポリラクチドは６０重量部から９５重量部であり、前記脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体は１重量部から４０重量部であり、前記核化剤、前記内滑剤及び前記外滑剤は０．２重量部から３．０重量部であり、前記発泡剤は１重量部から１２重量部であることを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項３】
前記押出し成型ステップの操作温度は、９０℃から２３０℃であることを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項４】
前記押出し成型ステップの操作圧力は、１０００ｐｓｉから３０００ｐｓｉであることを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項５】
前記脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体は、３個の脂肪族モノマーをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と組み合わせた分子構造を有する共重合体であることを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項６】
前記核化剤は、滑石粉、パイロフィライト、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムからなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項７】
前記内滑剤は、脂肪酸エステル類、アミド類、ステアリン酸、グリセリド類及び脂肪酸類からなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項８】
前記アミド類は、ポリアミド、エルカ酸アミド、オレイン酸アミドあるいはエチレンビスステアリン酸アミドを含むことを特徴とする請求項７に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項９】
前記外滑剤は、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩類、グリセリド類、脂肪酸類及びアミド類からなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項１０】
前記ステアリン酸金属塩類は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム及びステアリン酸バリウムを含むことを特徴とする請求項９に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項１１】
前記発泡剤は、物理的なメカニズムにより発泡させることが可能である発泡剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項１２】
前記物理発泡剤は、二酸化炭素、ブタン、ペンタン、ヘキサンあるいはフレオン化合物を含むことを特徴とする請求項９に記載のポリラクチドの発泡方法。
【請求項１３】
ポリラクチドの発泡体であって、
前記発泡体は、少なくとも、
ポリラクチド、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体、核化剤、内滑剤及び外滑剤を混合して混合物を形成するステップと、
前記発泡混合物を押出機中へ入れるステップと、
前記発泡混合物に対して押出し成型を実行すると同時に発泡剤を加え、発泡体を得るステップと、によりポリラクチド発泡体を得ることを特徴とするポリラクチドの発泡体。
【請求項１４】
前記ポリラクチドは６０重量部から９５重量部であり、前記脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体は１重量部から４０重量部であり、前記核化剤、前記内滑剤及び前記外滑剤は０．２重量部から３．０重量部であり、前記発泡剤は１重量部から１２重量部であることを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項１５】
前記押出し成型ステップの温度は、９０℃から２３０℃であることを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項１６】
前記押出し成型ステップの圧力は、１０００ｐｓｉから３０００ｐｓｉであることを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項１７】
前記脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体は、３個の脂肪族モノマーをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と組み合わせた分子構造を有する共重合体であることを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項１８】
使い捨て食器類へ添加するポリラクチド発泡体の脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体の添加量は、２重量部から２０重量部であることを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項１９】
前記核化剤は、滑石粉、パイロフィライト、炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムからなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項２０】
前記内滑剤は、脂肪酸エステル類、アミド類、ステアリン酸、グリセリド類及び脂肪酸類からなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項２１】
前記アミド類は、ポリアミド、エルカ酸アミド、オレイン酸アミドあるいはエチレンビスステアリン酸アミドを含むことを特徴とする請求項２０に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項２２】
前記外滑剤は、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩類、グリセリド類、脂肪酸類及びアミド類からなる群から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項２３】
前記ステアリン酸金属塩類は、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム及びステアリン酸バリウムを含むことを特徴とする請求項２２に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項２４】
前記発泡剤は、物理的なメカニズムにより発泡させることが可能である発泡剤を含むことを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項２５】
前記物理発泡剤は、二酸化炭素、ブタン、ペンタン、ヘキサンあるいはフレオン化合物を含むことを特徴とする請求項２４に記載のポリラクチドの発泡体。
【請求項２６】
前記発泡剤の添加量が１重量部から１２重量部であるとき、発泡体の密度は０．８ｇ／ｍＬから０．０３ｇ／ｍＬであることを特徴とする請求項１３に記載のポリラクチドの発泡体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合体を分解する加工方法に関し、特に生物により分解されるポリラクチド（ポリ乳酸）の発泡方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人々が生活する際に使用するプラスチックの大部分は、原油から精錬されたものであり、これらのプラスチックは、自然界の中では分解されることが困難である。現在、世界で生産されるプラスチック製品は約２億トンもあり、その中でも「一度だけ使用して捨てる」材料は約３０００万トンにものぼり、生態環境を破壊する汚染源となっている。
【０００３】
原油資源が次第に不足し、プラスチックごみが次第に増大する状況は、必然的に大自然の災害を引き起こし、人類の生存に悪影響を与えている。現在、コーンを原料にして製造された、ポリラクチド（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ：ＰＬＡ）という生物により分解される生分解性の乳酸重合体がすでに研究開発されている。ポリラクチドは、加水分解及び微生物の分解作用により、二酸化炭素と水とに完全に分解される。そして大気、土壌、水中、ごみ処理場及び堆肥中において分解に必要な時間は、それぞれ３〜５年、２〜３年、２〜４個月そして１〜４週間であり、ポリラクチドを適当に処理した後は、完全に分解されて自然に還るため、自然の生態環境に負担を与えない。
【０００４】
現在、ポリラクチドを生産している米国企業、Ｃａｒｇｉｌｌ  Ｄｏｗ  ＬＬＣが開発したポリラクチドの製造工程は、まずコーンなどの穀類を砕き、その後、澱粉を取り出して未精化の葡萄糖をつくりだす。続いて酵素を利用して、葡萄糖を乳酸（ｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ）に変換させる。その後、脱水反応により２分子の乳酸を環状二量体である１分子の乳酸に変換させる。最後に、変換された乳酸を真空浄化及び開環によりポリラクチドにする。
【０００５】
ポリラクチドは、生分解性という長所を備えるが、その製造工程が複雑であるために価格は非常に高かった。そのため、発泡を利用することにより使用コストを下げて使用を広め、プラスチックごみが自然に与える負担を軽減する方法を見つけることが、求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
生物により完全に分解されるポリマーを大量に使用して、各種のプラスチック製品を製造することは未来の環境保護の趨勢であり、微生物に二酸化炭素と水とに完全に分解されるポリラクチドの出現により、これが実現される可能性は高くなった。しかし、ポリラクチドが市場に受け入れられるためには、その高い価格が問題となっていた。そのため、プラスチック製品の原料コストを下げるとともに、成型物の重量を軽くするポリラクチドの発泡方法の開発が求められている。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポリラクチドを原料とするプラスチック製品の生産コストを下げ、かつ、一製品当りのポリラクチドの使用量を減少させることが可能であるポリラクチドの発泡方法及びその発泡体を提供することである。
【０００８】
以上の目的を達成するために、本発明はまず、ポリラクチド、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体、核化剤、内滑剤及び外滑剤を混合して混合物を形成する。そして、混合物を押出機中へ入れてから混合物に対して押出し成型を実行すると同時に、発泡剤を加え、ポリラクチドの発泡体を得る。
【０００９】
本発明の好適な実施例は、ポリラクチドを６０重量部から９５重量部、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体を１重量部から４０重量部、核化剤、内滑剤及び外滑剤を０．２重量部から３．０重量部、発泡剤を１重量部から１２重量部含有されたものである。また、上述の押出し成型ステップの好適な操作温度は約９０〜２３０℃であり、押出し成型ステップの好適な操作圧力は、約１０００〜３０００ｐｓｉ（１Ｐａは１．４５×１０−４ｐｓｉ）である。
【００１０】
上述した脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体は、３個の脂肪族モノマーをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に組み合わせた分子構造を有する共重合体である。上述の核化剤は、例えば、滑石粉、パイロフィライト炭酸カルシウムあるいは炭酸マグネシウムなどである。上記の内滑剤は、例えば、脂肪酸エステル類、アミド類、ステアリン酸、グリセリド類あるいは脂肪酸類であり、外滑剤は、例えば、ステアリン酸、ステアリン酸金属塩類、グリセリド類、脂肪酸類あるいはアミド類である。本発明の好適な実施例では、物理的発泡メカニズムに属する、例えば、二酸化炭素、ブタン、ペンタン、ヘキサンあるいはフレオン化合物などの発泡剤を選択して使用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ポリラクチドの発泡方法を提供し、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体の添加と、適量の発泡剤を加えることにより、異なる見かけ密度を有する発泡体を得て、様々な用途に使用できることが可能である。ポリラクチドの発泡物は、非毒性で完全に分解することができるため、例えば、使い捨て食器、プラスチック皿、弁当箱、トレー、植木鉢など、その応用範囲は非常に広い。また、必要に応じて、食品用で重金属を含有しない色料を加え、彩色のポリラクチド発泡物を形成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明が提供するポリラクチドの発泡方法は、まず、適当な比率のポリラクチド、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体（ａｌｉｐｈａｔｉｃ−ａｒｏｍａｔｉｃ  ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）、核化剤（ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇ  ａｇｅｎｔｓ）、内滑剤（ｌｕｂｒｉｃａｎｔ）及び外滑剤（ｓｌｉｐ  ａｇｅｎｔ）を一緒に混合した後、この混合物を従来の押出機（ｅｘｔｒｕｄｅｒ）中へ入れる。次に、押出機の操作温度を約９０〜２３０℃に維持し、約１０００〜３０００ｐｓｉの圧力を維持しながら適量の発泡剤（ｂｌｏｗｉｎｇ  ａｇｅｎｔｓ）を加えると、押出機の出口において発泡物を得ることができる。また、押出しの過程において、押出機のフロントエンドの温度を高くし（１６０℃より高い方が好ましい）、押出機の出口付近にあるバックエンドの温度を低く（１１０〜１１５℃であることが好ましい）することにより発泡体の凝固成型に有利とする。本発明の好適な実施例は、ポリラクチドを６０重量部から９５重量部、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体を１重量部から４０重量部、核化剤、内滑剤及び外滑剤を０．２重量部から３．０重量部、発泡剤を１重量部から１２重量部含有されたものである。
【００１３】
上述の脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体は、例えば、３個の脂肪族モノマーをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に組み合わせた分子構造を有する共重合体である。脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体を加えることによって、ポリラクチドの延性及び強度は向上する。そのため、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体の添加量が多くなるほど発泡効率は向上して、発泡体はより柔らかくなる。例えば、使い捨て食器類へ添加する脂肪族−芳香族ポリエステル共重合体の添加量は２〜２０重量部が好ましい。
【００１４】
本発明において、使用できる核化剤には多くの種類があり、例えば、滑石粉、パイロフィライト、炭酸カルシウムあるいは炭酸マグネシウムなどがある。核化剤は、押出機中の発泡体内の温度が高いため、発泡体が押出機の出口から出て、圧力が大気圧まで急激に下がったときに、発泡剤が膨張する中心点となる。これによって、発泡剤が変化した気体は、発泡体中へ均等に分布して保存される。従って、核化剤の種類及び量、そして顆粒の大きさはすべて発泡体の発泡均等度及び発泡体の大きさに影響を与える。
【００１５】
また、本発明において、使用できる内滑剤は、脂肪酸エステル類（ａｌｉｐｈａｔｉｃ  ａｃｉｄ  ｅｓｔｅｒ）、アミド類（ａｍｉｄｅｓ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ  ａｃｉｄ）、グリセリド類（ｇｌｙｃｅｒｉｄｅｓ）あるいは脂肪酸類（ｆａｔｔｙ  ａｃｉｄｓ）などが挙げられる。中でも脂肪酸エステル類及びアミド類化合物が好ましく、その融点は、それぞれ脂肪酸エステル類が５０〜７０℃、アミド類化合物が１３０〜１４５℃である。上述のアミド類化合物は、例えば、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、エルカ酸アミド（ｅｒｕａｍｉｄｅ）、オレイン酸アミド（ｏｌｅａｍｉｄｅ）あるいはエチレンビスステアリン酸アミド（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｂｉｓ−ｓｔｅａｒａｍｉｄｅ）でもよい。外滑剤は、例えば、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ  ａｃｉｄ）、ステアリン酸金属塩類（ｍｅｔａｌ  ｓｔｅａｒａｔｅ）、グリセリド類（ｇｌｙｃｅｒｉｄｅｓ）、脂肪酸類（ｆａｔｔｙ  ａｃｉｄｓ）あるいはアミド類（ａｍｉｄｅｓ）でもよく、中でもステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム及びステアリン酸バリウムなどのステアリン酸金属塩類が好ましい。上述の内滑剤は、発泡体を成型するときの延性を均等に向上させることができ、外滑剤は、発泡体の薄片を取り出す際のモールドとの間の表面摩擦力を下げることができる。
【００１６】
本発明では、好ましくは物理的発泡メカニズムが使用される。そのため、使用できる発泡剤は、二酸化炭素、ブタン、ペンタン、ヘキサン及びフレオン化合物などである。発泡剤の種類は、製造物の必要に応じて選択することができ、例えば、食品食器類には、発泡体内に多くの発泡剤が残留することを防ぐために、ブタンあるいはペンタンを使用する。発泡剤の添加量は、発泡体薄片の発泡密度により決定される。例えば、発泡剤の添加量が１〜１２重量部のとき、発泡体の密度は、約０．８〜０．０３ｇ／ｍＬである。発泡体薄片の厚さ及び幅は、モールド、引取機、トリミング装置及び巻取機の組合せと調整により決定される。
【実施例】
【００１７】
下記の表は、本発明のポリラクチドの発泡方法の例を示すものである。試料１から３は、核化剤に滑石粉、内滑剤にオレイン酸アミド、外滑剤にステアリン酸亜鉛、発泡剤にはブタンを用いた。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
上述した本発明の好適な実施例から分かるように、本発明は、ポリラクチドの発泡方法を提供し、脂肪族−芳香族ポリエステルの共重合体の添加及び適量の発泡剤を加えることにより、異なる見かけ密度を有する発泡体を得て様々な用途に使用できることが可能である。ポリラクチドの発泡物は、非毒性で完全に分解されるため、その応用範囲は、例えば、使い捨て食器、プラスチック皿、弁当箱、トレー、植木鉢などと非常に広い。さらに、必要に応じて食品用で重金属を含有しない色料を加え、彩色のポリラクチド発泡物を形成することもできる。
【００２０】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲に記載した内容を基準とする。