JP2014237778A - ポリ乳酸系樹脂シート - Google Patents
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Abstract
Description
・条件1:0.02μm≦│Ra1−Ra2│≦0.3μm
・条件2:0.03μm≦Ra1
・条件3:0.01μm≦Ra2
(ただし、Ra1はシートの一方の面の中心線平均粗さを表し、Ra2はRa1を測定した面とは異なる面の中心線平均粗さを表す。)。
・条件1:0.02μm≦│Ra1−Ra2│≦0.3μm
・条件2:0.03μm≦Ra1
・条件3:0.01μm≦Ra2
(ただし、Ra1はシートの一方の面の中心線平均粗さを表し、Ra2はRa1を測定した面とは異なる面の中心線平均粗さを表す。)。
(A)ポリ乳酸として、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸の混合物を用いる。
(B)ポリ乳酸として、ポリ−L−乳酸からなるセグメントとポリ−D−乳酸からなるセグメントから構成されるポリ乳酸ブロック共重合体を用いる。
本発明における物性の測定方法および効果の評価方法は、次のとおりである。評価方法(2)〜(7)は熱処理前の樹脂シートを用い、評価方法(8)と(9)は熱処理後の樹脂シートを用いた。
ポリ乳酸の融点は、パーキンエルマー社示差走査型熱量計(DSC)により測定した。測定条件は、試料5mg、窒素雰囲気下、昇温速度が20℃/分である。ここで、融点とは、結晶融解ピークにおけるピークトップの温度のことを指す。
ダイヤルゲージ式厚み計(JIS B7503(1997)、PEACOCK製UPRIGHT DIAL GAUGE(0.001×2mm)、No.25、測定子5mmφ平型)を用いて、樹脂シートのMD方向およびTD方向に10cm間隔で10点ずつ測定し、その平均値を当該樹脂シートのシート厚み(μm)とした。
樹脂シートの表面を、(株)菱化システム社製 VertScan2.0 R5300GL−Lite−ACを使用して中心線粗さ(Ra1、Ra2)を測定した。なお、測定条件の詳細は次のとおりである。
・カメラ : CCDカメラ SONY HR−57 1/2インチ
・光源:12V50Wハロゲン白色光源
・二光束干渉対物レンズ:Michelson型 5x
・ズームレンズ:0.5x
・波長フィルタ:530nm white
・測定モード:Wave
・測定ソフトウェア:Vs−Measure Version5.5.1
・解析ソフトフェア:Vs−Viewer Version5.5.1。
JIS−K−7105(1981)に準じて、ヘイズメーターHGM−2DP型(スガ試験機社製)を用いてヘイズ値と全光線透過率を測定した。測定は1水準につき各3回行い、3回の測定から平均値をそれぞれ求めた。
JIS K7125(1999)に準じて、スリップテスター(東洋テスター工業社製)を用い、荷重200gとして、異なる面同士を合わせ、滑り出した後の安定領域での抵抗(μd:動摩擦係数)より以下の式を用いて値を求めた。
・動摩擦係数:μd=抵抗値/荷重。
上記(5)動摩擦係数により、次の判断基準に従って判定した。
○:動摩擦係数が0.10以上0.40以下、
×:動摩擦係数が0.10未満、もしくは0.40より大きい。
ナトリウムD線(波長589nm)を光源として、アッベ屈折計(アタゴ製NAR−1T SOLID)を用いて、本発明のフィルムの縦方向屈折率(Nx)、横方向屈折率(Ny)、厚み方向屈折率(Nz)を測定し、下式から面配向係数(ΔP)を算出した。
ΔP=(Nx+Ny)/2−Nz
(8)結晶化度(%)と結晶サイズ
樹脂シートの表面をX線回折測定面とするように、サンプル片を切り出した。そのサンプル片をX線回折装置(Bruker AXS社製 D8 ADVANCE)の試料ホルダーに設置した。このX線回折装置を用いて広角X線回折法(2θ−θスキャン法)により得られた回折ピークについて、非晶部分に伴う回折曲線をベースラインとして2θが10〜30°の総面積(Stotal)を求めると共に、非晶部分に伴う回折曲線の面積を求め、下記の式より樹脂シートの結晶化度(%)および結晶サイズを求めた。
・結晶化度 = Stotal/(Stotal+非晶部分に伴う回折曲線の面積)×100
さらに、2θ=12°付近のピークの半値幅から、下記の式を用いて結晶サイズを求めた。
・シートの結晶サイズ=0.15418/((半値幅2− 装置定数2)0.5×COSθ)
(装置定数には、0.13°を使用した。)
測定条件の詳細は、次のとおりである。
・X線源:CuKα線
・出力:40kV、40mA
・スリット径:DS=SS=1°、RS=0.6mm、RSm=1mm
・検出器:シンチレーションカウンター
・測定範囲:5〜80°
・ステップ幅(2θ):0.05°
・スキャン速度:1°/min。
320mm、長さ460mmの枚葉サンプルとし、開口部150mm×210mm、底面部105mm×196mm、および高さ50mmのトレー状金型を備えた成光産業(株)製小型真空成形機フォーミング300X型を用いて、成形時の樹脂シート温度が100℃〜200℃の範囲になるような温度条件で予熱し、成形を行った。得られた成形体を100℃の温度設定された熱風オーブン中に、成形体の底面部が上になるようにして5分間置き、成形体の耐熱性を高さ維持率で5段階評価した。成形体の高さは、成形体の底面部が上になるようにして置いて、成形体を真横から観察した際の底面部の高さと定めた。
5:元の高さ(50mm)の95%以上100%以下
4:元の高さ(50mm)の90%以上95%未満
3:元の高さ(50mm)の80%以上90%未満
2:元の高さ(50mm)の40%以上80%未満
1:元の高さ(50mm)の0%以上40%未満
耐熱性のレベルが4以上であると実用上問題なく使用可能である。
<シートの成形性>
◎(非常に良好):樹脂シートがトレー状の成形体の底面部まで十分に追従するよう成形されており、その底面部のシート厚みが、元のフィルム厚みの30%以上に保たれている。
○(良好):樹脂シートがトレー状の底面部まで十分に追従するよう成形されているが、該底面部の樹脂シート厚みが、元のフィルム厚みの30%未満である。
×(成形不良):樹脂シートがトレー状の底面部まで十分に追従成形されず、あるいは追従成形されていても該底面部での樹脂シート破断などが確認される。
ポリ乳酸の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準ポリメチルメタクリレート換算の値である。GPCの測定は、検出器にWATERS社示差屈折計WATERS410を用い、ポンプにWATERS社MODEL510を用い、カラムにShodex GPC HFIP−806MとShodex GPC HFIP−LGを直列に接続したものを用いて行った。測定条件は、流速0.5mL/minとし、溶媒にヘキサフルオロイソプロパノールを用い、試料濃度1mg/mLの溶液を0.1mL注入した。
(A−1):製造例1(ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸の混合物、重量平均分子量=18.2万、融点=214℃)
(A−2):製造例2(ポリ−L−乳酸からなるセグメントおよびよびポリ−D−乳酸からなるセグメントから構成されるポリ乳酸ブロック共重合体、重量平均分子量=16.6万、融点=213℃)
(A−3):製造例3(ポリ−L−乳酸からなるセグメントおよびよびポリ−D−乳酸からなるセグメントから構成されるポリ乳酸ブロック共重合体、重量平均分子量=14.3万、融点=210℃)
(A−4):回転式真空乾燥機を用いて100℃の温度で5時間乾燥したポリ乳酸(Nature Works製“Ingeo”(登録商標)4032D;L−乳酸:D−乳酸=98.6モル%:1.4モル%、Tg=58℃、融点=166℃)。
(B−1):ポリカルボジイミド(日清紡社製「“カルボジライト”(登録商標)LA−1」)
(B−2):エポキシ基含有スチレン/アクリル酸エステル共重合体(BASF社製「“JONCRYL”(登録商標)ADR−4368」)
(B−3):N,N’−ジ−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド(ラインへミー社製「“スタバクゾール”(登録商標)」)。
撹拌装置と還流装置を備えた反応容器中に、90質量%L−乳酸水溶液を50質量%入れ、温度を150℃に設定した後、徐々に減圧して水を留去しながら3.5時間反応した。その後、窒素雰囲気下で常圧にし、酢酸スズ(II)0.02質量%を添加した後、170℃の温度で13Paになるまで徐々に減圧しながら7時間重合反応を行い、ポリ−L−乳酸(PLLA1)を得た。得られたPLLA1の重量平均分子量は1.8万、融点は149℃、融解終了温度は163℃であった。
A−2は、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸を二軸押出機中で混合することにより混合物を製造する工程、その混合物を固相重合することによって前記ポリ乳酸ブロック共重合体を製造した。具体的には、上記の製造例1で得られたPDLA1を、窒素雰囲気下110℃の温度で1時間結晶化処理を行った後、60Paの圧力下、140℃の温度で3時間、150℃の温度で3時間、160℃の温度で6時間固相重合を行い、ポリ−D−乳酸(PDLA3)を得た。得られたPDLA3の重量平均分子量は4.2万、融点は158℃であった。
ベント式二軸押出機に供給するPLLA2とPDLA3の比率を、PLLA2/PDLA3=70/30質量%とすること以外は、上記の製造例2と同様の方法で製造し、ポリ乳酸A−3を得た。得られたポリ乳酸A−3の重量平均分子量は、16万、融点は215℃であった。得られたA−3は圧力13.3Pa、110℃の温度で2時間結晶化処理を行った。
表1に示す割合で、ポリ乳酸(A)と多官能性化合物(B)をあらかじめドライブレンドした後、ベント式二軸押出機を用いて230℃の温度で真空ベント部を脱気しながら溶融混練し、口金温度を220℃に設定したTダイ口金から押出し、互いに接する方向に回転し表面温度が50℃の金属製タッチロールと表面温度が35℃の金属製キャスティングロールの間に吐出して、金属製キャスティングロールに密着させ冷却固化し、ワインダーにてシートを巻き取り、厚み250μmの未延伸シート状のポリ乳酸系樹脂シートを作製した。続いて、得られたポリ乳酸系樹脂シートを熱風オーブンを用いて90℃の温度で25秒間熱処理を施した。さらに、熱処理後のシートを用いて上述した成形体作製方法に従って、成形体を作製した。得られた樹脂シートおよび成形体は、表1に示したとおり優れた特性を示した。
表1記載の各組成を、表1記載の種類と質量%等を変更し、タッチロールとキャスティングロールの温度を、表1記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、樹脂シートおよび成形体を得た。得られた樹脂シートおよび成形体の特性を表1と2に示した。
Claims (6)
- 多官能性化合物を含有する樹脂組成物から製造された樹脂シートであって、前記樹脂シートは、融点が190℃以上230℃未満のポリ乳酸を含み、かつ、次の条件を満たすことを特徴とするポリ乳酸系樹脂シート。
・条件1:0.02μm≦│Ra1−Ra2│≦0.3μm、
・条件2:0.03μm≦Ra1、
・条件3:0.01μm≦Ra2、
(ただし、Ra1は樹脂シートの一方の面の中心線平均粗さを表し、Ra2はRa1を測定した面とは異なる面の中心線平均粗さを表す。) - 樹脂シートが無機粒子を含まないか、または、前記樹脂シート100質量%中の無機粒子の含有量が0.1質量%以下であることを特徴とする請求項1記載のポリ乳酸系樹脂シート。
- ポリ乳酸が、ポリ−L−乳酸からなるセグメントおよびポリ−D−乳酸からなるセグメントから構成されるポリ乳酸ブロック共重合体を含むことを特徴とする請求項1または2記載のポリ乳酸系樹脂シート。
- 結晶化度が1%以上30%以下であって、結晶サイズが1nm以上30nm以下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ポリ乳酸系樹脂シート。
- 樹脂シート100質量%中に、ポリ乳酸を50質量%以上99.9質量%以下含み、ポリ乳酸の合計100質量%中に、ポリ乳酸ブロック共重合体を50質量%以上100質量%以下含むことを特徴とする請求項3または4記載のポリ乳酸系樹脂シート。
- 樹脂組成物100質量%中に、多官能性化合物を0.1質量%以上2.0質量%以下含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂シート。
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