●生分解樹脂、複合リサイクル樹脂用 EVA 系改質材
高分子材料研究所

フィルムラミグループ

釘本神谷
幸田

大資
晃基
真吾

改質剤として有用なメルセン S を開発した。本稿では

1．はじめにその性能の一部を紹介する。

プラスチックごみによる環境汚染問題は年々深刻化しており、持続可能な社会を実現するためには低環境負荷なプラスチック素材や技術開発が望まれている 1）。

2．メルセン S の特長

このような状況の中、生分解樹脂が注目されている。

当社では機能性ポリオレフィンとして「メルセン」

生分解樹脂は土壌などに存在する微生物の作用によりを生産、販売している。PET や PP などの各種被着体

水と二酸化炭素に分解され、環境中に残存しないことへの接着性に優れる「メルセン M」、エチレン－酢酸2）から低環境負荷な材料である 。しかしながら、石油ビニル共重合体（EVA）のケン化物である「メルセ由来の樹脂に比べ課題も多い。例えば代表的な生分解ン H」、合わせガラス用の接着材料である「メルセン樹脂であるポリ乳酸（PLA）は、非常に脆く、機械的G」をラインナップしているが、今回、新たに「メルな強度が乏しいため、PLA 単独で使用することは難し

セン S」を開発した。
「メルセン S」は EVA 系の樹脂

3）い 。また、フィルムや押出ラミネートのような大変改質剤であり、生分解性ポリエステルとの相溶性に優形を伴う成形加工性に乏しいため、使用用途が限られれ、機械物性と成形加工性の向上に有効である。また、ている。そのため、目的に応じて改質剤を添加していポリオレフィンや高極性樹脂（エチレン－ビニルアルるが、機械物性と成形加工性の両者を改善できる改質コール共重合体（EVOH）、ポリエチレンテレフタレー剤は少ない。

ト（PET）、ポリアミド（PA）、他）などの複数の樹脂

また、プラスチックごみ問題を解決するもう一つのへの相溶化剤としても有効である。更に、非反応性で方法として、リサイクルが注目されている。プラスチッあることから押出成形において増粘や黄変が生じにく

クのマテリアルリサイクルでは、異種プラスチックがく、プラスチックリサイクルにおける「繰り返しリサ混在するとリサイクルされた樹脂の物性が低下するこイクル性」に優れるといった特長も有している。とから、回収したプラスチック廃棄物を分別（および洗浄・破砕）したのち熱溶融して再度ペレットに戻すか、物流用パレットなどの消耗品にリサイクルされて3．生分解樹脂の改質いる 4 − 6）。しかしながら、包装材料に代表的な多層フィ

メルセン S は、従来の生分解樹脂改質剤相当の物

ルムなどの複合プラスチック製品は、異種の樹脂が貼性改質効果を発現させるだけでなく、フィルムやラミ合されているので簡単に分別することができず、リサネート成形性を大幅に向上させることができる。

イクルすることが困難であった。そこで、リサイクル適性を高めるために包装材料の単一素材化（モノマテ7）［1］機械物性リアル化）が世界的に検討されている 。しかし、モ

表１に、メルセン S8125 を添加した PLA の物性をノマテリアル化は、物性維持のためにプラスチック使示す。PLA は硬く脆いことから、軟包材のような柔軟用量が増加するといった問題の他、高価なガスバリア性や耐久性を求められる用途への使用が難しい材料で材料の使用などの大幅なコスト上昇を招く。一方、多あるが、メルセン S を配合することにより弾性率が低層フィルムのような複合プラスチックは、低コスト、下（柔軟性向上）し、破断伸びや衝撃強度が大幅に改プラスチック使用量削減に最も有効であり、そのマテ善する。

リアルリサイクル技術の開発に対するニーズは高い。
当社は、プラスチックごみ低減への貢献を目指し、生分解樹脂および複合プラスチックリサイクル樹脂の［2］伸長粘度特性
インフレーションフィルム成形性や押出ラミネート
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TOSOH Research & Technology Review Vol.64（2020）

表１

各樹脂の機械物性
引張物性

樹脂

弾性率 破断伸び 破断応力
［MPa］ ［％］ ［MPa］

PLA
PLA＋メルセン S8125（20 部）
PLA＋従来改質剤（20 部）

2300
1300
1400

3210150

パンクチャー
衝撃強度［kJ ／ m］
11821754550※従来改質剤※0.1mm プレスシートを評価成形性の指標として伸長粘度特性が挙げられる。図１

PLA はバブル安定性が向上し（図２右）、厚み 10 μ mに、各樹脂の伸長粘度の時間成長曲線を示す。PLA のにおいても安定したインフレーションフィルム成形が伸長粘度は概ね一定の値で推移する。これは高密度可能である（表２）。また、PLA の特長である透明性ポリエチレン（HDPE）などに観測される挙動と同様（ヘーズ）についても概ね維持することができる。

であり、すなわちフィルム成形性や押出ラミネート成形性に乏しいことが示唆される。従来改質剤を添加し［4］押出ラミネート成形た試料についても成形加工性の改質効果は確認できな

インフレーション成形と同様に、押出ラミネート成い。一方、メルセン S8125 は PLA の伸長粘度の増大、形も伸長粘度特性の影響が顕著に現れる成形法であすなわちひずみ硬化を発現させ、成形加工性を大幅にり、メルセン S8125 の添加効果は大きい。安定した溶向上させることができる。

融膜が得られる他、ヒートシール強度や耐ピンホール性等の包装材料に要求される物性も向上する（表３）。

［3］インフレーションフィルム成形
前述の通り、PLA は伸長粘度のひずみ硬化性を示さないことから、インフレーションフィルム成形におい4．複合プラスチックのリサイクルてバブルが不安定であり（図２左）、薄膜成形 が 困

メルセン S は広範な樹脂との相溶性に優れることか難である（表２）。一方、メルセン S8125 を添加した

ら、多種の複合プラスチックリサイクル樹脂の相溶化

ηE＋［Pa・s］

170℃
・＝2 s－1ε

PLA
PLA＋メルセン S8125
PLA＋従来改質剤－2－101PLAlog t［s］

図１

図２ インフレーションフィルム成形中のバブル外観（フィルム厚み 30μm）

各樹脂の伸長粘度の時間成長曲線

表２

フィルム成形性および透明性

樹脂

フィルム厚み バブル ヘーズ［μm］
安定性 ［％］

PLA

3010△×2－PLA＋メルセン S8125（20 部）

3010◯◯63※バブル安定62

PLA＋メルセン S8125（20 部）◯：安定、△：やや不安定、×：成形できない東ソー研究・技術報告表３第 64 巻（2020）

押出ラミネートフィルム物性
溶融膜 ヒートシール強度［N ／ 15mm］ ピンホール数
安定性 150℃［個］160℃
170℃

樹脂
PLA
PLA＋メルセン S8125（20 部）

△
◯

5.0
8.0

5.2
8.5

5.4
9.0

100 以上1 以下※クラフト紙に厚み 15μm 樹脂をラミネート※溶融膜安定性○：安定、△：溶融膜の端部が揺れる、×：成形できない※ピンホール試験 ラミネートフィルムを 100 回屈曲後、ピンホール数を測定。

剤としても使用でき、特に繰り返しリサイクル性に優［2］機械物性
メルセン S8125 は、多様なプラスチックへの相溶性れるといった特徴を有する。

（混和性）に優れるため、複合プラスチック廃棄物のリサイクルに好適である。表４に示す通り、メルセン［1］繰り返しリサイクル性
繰り返しリサイクルを想定し、押出機にて複数回混

S8125 はモデルリサイクル樹脂の引張破断伸びや衝撃練したモデルリサイクル樹脂／相溶化剤ブレンドのメ強度などの機械物性を向上させ、反応性相溶化剤に匹

ルトマスフローレート（MFR）、黄色度（YI）の変化敵する改質効果を発現する。また、多成分の樹脂に対を図３および図４に示す。反応性相溶化剤である無水して有効であることから、組成が安定しない複合プラ

マレイン酸変性ポリエチレン（MAH − PE）は混練後スチック廃棄物においても、改質効果を発揮する。に MFR が大きく低下（増粘）し、YI も増加（黄変）している。一方、非反応性相溶化剤であるメルセン［3］フィルム成形性反応性相溶化剤は、被改質プラスチックとの局所的S8125 では増粘や黄変が小さく、繰り返しリサイクルな反応によりフィッシュアイ（FE）の原因となるゲ性に優れていることが分かる。

ルを生じさせ、フィルム等の成形体の外観や物性を損
256432151010MAH－PE（30 部）

20メルセン S8125（30 部）
YI［－］

MFR［g ／ 10min］

5メルセン S8125（30 部）

MAH－PE（30 部）
5012345601

図３図４

モデルリサイクル樹脂＊／相溶化剤ブレンドの繰り返し
混練後のMFR（＊PE ／ PP ／ EVOH ／共重合 PET＝25 ／ 25 ／ 25 ／ 25）

表４23456

混練回数［回］

混練回数［回］

モデルリサイクル樹脂＊／相溶化剤ブレンドの繰り返し
混練後のYI（＊PE ／ PP ／ EVOH ／共重合 PET＝25 ／ 25 ／ 25 ／ 25）

モデルリサイクル樹脂の改質性能

相溶化剤

引張破断伸び［％］パンクチャー衝撃強度［kJ ／ m］

未添加
メルセン S8125（30 部）
MAH－PE（30 部）

325
300.52.53.0※モデルリサイクル樹脂：PE ／ PP ／ EVOH ／共重合PET＝25 ／ 25 ／ 25 ／ 25
※0.1mm プレスシートを評価

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表５

モデルリサイクル樹脂のフィルム成形

相溶化剤

フィルム成形可否FE 数［個／ 100cm2］

未添加
メルセン S8125（20 部）
MAH－PE（20 部）

不可
可可－
8
100 以上※モデルリサイクル樹脂：PE ／ EVOH ／ PA6 ／ PET＝70 ／ 10 ／ 10 ／ 10
※小型キャスト成形機にて評価ねることが多い。メルセン S8125 は非反応性であることから FE が少なく（表５）、外観良好なフィルム製品にリサイクルすることが可能である。

5．おわりに
本稿ではメルセン S による生分解樹脂および複合プラスチックリサイクル樹脂の改質について紹介した。
メルセン S を用いることにより、生分解樹脂の用途を広げ、また、焼却処理されていた複合プラスチックのマテリアルリサイクルを促進することが期待できる。
しかし、プラスチックごみ問題には残された課題も多く、今後も様々な製品開発により環境負荷の低減に貢献していきたい。

参考文献
１）田中千秋、プラスチックエージ、66、30（2020）
２）岩田忠久、マテリアルライフ学会誌、32（2）、25（2020）
３）長岡猛、ポリ乳酸における基礎・開発動向と改質剤・加工技術を用いた高機能化（2015）
４）公益財団法人日本容器包装リサイクル協会、2018
年年次レポート（2018）５）一般社団法人プラスチック循環利用協会、プラス
チックリサイクルの基礎知識（2019）６）竹下満、包装技術、58（5）、40（2020）
７）松浦一雄、プラスチックス、71（1）、11（2020）

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