JP7585736B2 - Biodegradable resin composition, biodegradable molded body, method for disposing of polyamide resin, and composition - Google Patents
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Description
本発明は、生分解性樹脂組成物、生分解性成形体、ポリアミド樹脂の廃棄方法、および、組成物に関する。特に、生分解可能なポリアミド樹脂およびその分解物に関する。 The present invention relates to a biodegradable resin composition, a biodegradable molded body, a method for disposing of polyamide resin, and a composition. In particular, the present invention relates to a biodegradable polyamide resin and its decomposition products.
ポリアミド樹脂は、物理的および化学的特性に優れている。このため、電気電子機器部品、食品や医薬品の包装材料等、各種用途に幅広く使用されている。例えば、特許文献1には、ポリアミド樹脂に有機酸コバルトなどの遷移金属塩を配合した層を設け、ポリアミド樹脂を触媒酸化して酸素を吸収することにより、ガスバリア性に加えて酸素吸収性を付与した、いわゆるハイバリア容器が開示されている。 Polyamide resins have excellent physical and chemical properties. For this reason, they are widely used in a variety of applications, including electrical and electronic equipment components and packaging materials for food and medicine. For example, Patent Document 1 discloses a so-called high-barrier container in which a layer containing a transition metal salt such as organic cobalt is provided in a polyamide resin, and the polyamide resin is catalytically oxidized to absorb oxygen, thereby imparting oxygen absorption properties in addition to gas barrier properties.
上述の通り、ポリアミド樹脂を各種用途に用いることは行われているが、近年の環境保全に対する取り組みの一環として、ポリアミド樹脂を生分解できることが求められる。特に、ポリアミド6やポリアミド66といった汎用脂肪族ポリアミド樹脂を含む樹脂組成物が生分解性能を有していれば利用価値が高い。
本発明はかかる課題を解決することを目的とするものであって、ポリアミド樹脂を用いた樹脂組成物であって、生分解性に優れた樹脂組成物、生分解性成形体、樹脂組成物の廃棄方法、成形体の廃棄方法、および、組成物を提供することを目的とする。
As described above, polyamide resins are used in various applications, but as part of efforts to protect the environment in recent years, it is required that polyamide resins be biodegradable. In particular, resin compositions containing general-purpose aliphatic polyamide resins such as polyamide 6 and polyamide 66 would be highly useful if they had biodegradability.
The present invention aims to solve such problems, and to provide a resin composition using a polyamide resin, which has excellent biodegradability, a biodegradable molded body, a method for disposing of the resin composition, a method for disposing of the molded body, and the composition.
上記課題のもと、本発明者が検討を行った結果、特定の種類のポリアミド樹脂に、コバルト塩を配合することにより、上記課題を解決しうることを見出した。
具体的には、下記手段により、上記課題は解決された。
<1>ポリアミド樹脂と、コバルト塩とを含み、前記ポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、5~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~30モル%の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含み、前記炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は、10~80モル%であり、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはない、生分解性樹脂組成物。
<2>前記ポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、10~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、10~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位を含み、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはない、<1>に記載の樹脂組成物。
<3>前記ポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、10~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、10~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位を含み、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはない、<1>に記載の樹脂組成物。
<4>前記ポリアミド樹脂中のキシリレンジアミン由来の構成単位と前記炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位のモル比率が、20:80~80:20である、<3>に記載の樹脂組成物。
<5>前記炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸がアジピン酸であり、前記炭素数2~20の脂肪族ジアミンが1,6-ヘキサメチレンジアミンである、<3>または<4>に記載の樹脂組成物。
<6>前記ポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、10~40モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、20~80モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位を含み、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはない、<1>に記載の樹脂組成物。
<7>前記ポリアミド樹脂中のキシリレンジアミン由来の構成単位と前記炭素数4~10のラクタム由来の構成単位のモル比率が、20:80~70:30である、<6>に記載の樹脂組成物。
<8>前記炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸がアジピン酸であり、前記炭素数4~10のラクタムがε-カプロラクタムである、<6>または<7>に記載の樹脂組成物。
<9>前記ポリアミド樹脂中のキシリレンジアミン構造の質量比率が5~60質量%である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の樹脂組成物;ここで、キシリレンジアミン構造の質量比率とは、[(ポリアミド樹脂中のキシリレンジアミン構造の質量)/(ポリアミド樹脂全体の質量)]×100より算出される値である。
<10>前記コバルト塩が、コバルトのカルボン酸塩を含む、<1>~<9>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<11>前記コバルト塩が、ステアリン酸コバルトを含む、<1>~<9>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<12>前記コバルト塩の含有量は、コバルト原子基準で、前記キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂100質量部に対し、10~2000質量ppmである、<1>~<11>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<13>前記樹脂組成物を、55℃、相対湿度90%の環境下に28日間保存したときに、樹脂組成物の数平均分子量の減少率((保存後のポリアミド樹脂のMn/保存前のポリアミド樹脂のMn)×100)が20%以下である、<1>~<12>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<14>前記樹脂組成物を、コンポスト環境下で90日保存した後の生分解度が5%以上である、<1>~<13>のいずれか1つに記載の樹脂組成物;ここで、生分解度(%)は、[(コンポスト環境下で90日間保存中の総CO2発生量)/(組成式から算出される理論二酸化炭素発生量)]×100である。
<15><1>~<14>のいずれか1つに記載の樹脂組成物から形成された生分解性成形体。
<16>前記成形体が漁網である、<15>に記載の成形体。
<17><1>~<14>のいずれか1つに記載の樹脂組成物、あるいは、<15>または<16>に記載の成形体を、生分解させることを含む、ポリアミド樹脂の廃棄方法。
<18>ポリアミド樹脂の分解物と、コバルト塩とを含む、組成物であって、前記ポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、5~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~30モル%の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含み、前記炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は、10~80モル%であり、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはなく、前記組成物の数平均分子量が1000未満である、組成物。
In view of the above problems, the present inventors have conducted research and found that the above problems can be solved by blending a cobalt salt with a specific type of polyamide resin.
Specifically, the above problems were solved by the following means.
<1> A polyamide resin and a cobalt salt are included, and the polyamide resin contains 10 to 40 mol % of structural units derived from xylylenediamine, 5 to 50 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 30 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid, 0 to 40 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, 0 to 40 mol % of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and 0 to 80 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid. and 0 to 80 mol % of structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms, wherein the total of the structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, the structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, the structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and the structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms is 10 to 80 mol %, and the total of the structural units does not exceed 100 mol %.
<2> The polyamide resin contains 10 to 40 mol% of structural units derived from xylylenediamine, 10 to 50 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 40 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, and 10 to 40 mol% of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and the total of the structural units does not exceed 100 mol%. The resin composition according to <1>.
<3> The polyamide resin contains 10 to 40 mol% of structural units derived from xylylenediamine, 10 to 50 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, and 10 to 40 mol% of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and the total of the structural units does not exceed 100 mol%. The resin composition according to <1>.
<4> The resin composition according to <3>, wherein the molar ratio of the xylylenediamine-derived structural unit and the aliphatic diamine-derived structural unit having 2 to 20 carbon atoms in the polyamide resin is 20:80 to 80:20.
<5> The resin composition according to <3> or <4>, wherein the α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms is adipic acid, and the aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms is 1,6-hexamethylenediamine.
<6> The polyamide resin contains 10 to 40 mol% of structural units derived from xylylenediamine, 10 to 40 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, and 20 to 80 mol% of structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and the total of the structural units does not exceed 100 mol%. The resin composition according to <1>.
<7> The resin composition according to <6>, wherein the molar ratio of the xylylenediamine-derived structural unit and the lactam-derived structural unit having 4 to 10 carbon atoms in the polyamide resin is 20:80 to 70:30.
<8> The resin composition according to <6> or <7>, wherein the α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms is adipic acid, and the lactam having 4 to 10 carbon atoms is ε-caprolactam.
<9> The resin composition according to any one of <1> to <8>, wherein the mass ratio of the xylylenediamine structure in the polyamide resin is 5 to 60 mass%; here, the mass ratio of the xylylenediamine structure is a value calculated by [(mass of the xylylenediamine structure in the polyamide resin)/(total mass of the polyamide resin)]×100.
<10> The resin composition according to any one of <1> to <9>, wherein the cobalt salt includes a carboxylate of cobalt.
<11> The resin composition according to any one of <1> to <9>, wherein the cobalt salt includes cobalt stearate.
<12> The resin composition according to any one of <1> to <11>, wherein the content of the cobalt salt is 10 to 2000 ppm by mass based on cobalt atoms relative to 100 parts by mass of the xylylenediamine-based polyamide resin.
<13> The resin composition according to any one of <1> to <12>, wherein when the resin composition is stored for 28 days under an environment of 55°C and a relative humidity of 90%, a reduction rate of the number average molecular weight of the resin composition ((Mn of polyamide resin after storage/Mn of polyamide resin before storage) x 100) is 20% or less.
<14> The resin composition according to any one of <1> to <13>, wherein the resin composition has a biodegradability of 5% or more after storage for 90 days in a compost environment; wherein the biodegradability (%) is [(total amount of CO2 generated during storage for 90 days in a compost environment)/(theoretical amount of carbon dioxide generated calculated from the composition formula)]×100.
<15> A biodegradable molded article formed from the resin composition according to any one of <1> to <14>.
<16> The molded body according to <15>, wherein the molded body is a fishing net.
<17> A method for disposing of a polyamide resin, comprising biodegrading the resin composition according to any one of <1> to <14> or the molded article according to <15> or <16>.
<18> A composition comprising a decomposition product of a polyamide resin and a cobalt salt, wherein the polyamide resin comprises 10 to 40 mol% of structural units derived from xylylenediamine, 5 to 50 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 30 mol% of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid, 0 to 40 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, 0 to 40 mol% of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and 0 to 80 mol% of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid. and 0 to 80 mol % of structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms, wherein the total of the structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, the structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, the structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and the structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms is 10 to 80 mol %, the total of the structural units does not exceed 100 mol %, and the number average molecular weight of the composition is less than 1,000.
本発明により、ポリアミド樹脂を用いた樹脂組成物であって、生分解性に優れた樹脂組成物、生分解性成形体、樹脂組成物の廃棄方法、成形体の廃棄方法、および、組成物を提供可能になった。 The present invention makes it possible to provide a resin composition using a polyamide resin, a highly biodegradable resin composition, a biodegradable molded article, a method for disposing of the resin composition, a method for disposing of the molded article, and the composition.
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は本実施形態のみに限定されない。
なお、本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書において、各種物性値および特性値は、特に述べない限り、23℃におけるものとする。
本明細書において、ppmは質量ppmを意味する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter, simply referred to as the present embodiment) will be described in detail. Note that the present embodiment is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment.
In this specification, the word "to" is used to mean that the numerical values before and after it are included as the lower limit and upper limit.
In this specification, various physical properties and characteristic values are those at 23° C. unless otherwise specified.
In this specification, ppm means ppm by mass.
本実施形態の生分解性樹脂組成物は、ポリアミド樹脂と、コバルト塩とを含み、前記ポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、5~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~30モル%の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含み、前記炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は、10~80モル%であり、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはないことを特徴とする。このような構成とすることにより、生分解性に優れた樹脂組成物を提供可能になる。この理由は以下の通りであると推測される。
樹脂を生分解させるため、例えば、コンポスト環境下に長期間放置すると、微生物が樹脂に作用し、樹脂の分子量を低下させる。その結果、微生物がさらに樹脂の内部まで入り込みやすくなり、生分解が進行し、オリゴマー、モノマー、さらには、さらなる低分子に分解する。しかしながら、ポリアミド樹脂は、一般的に、アミド結合の結合度が強く、また、通常、結晶性樹脂であるため、微生物の影響を受けにくく、分子量低下が起こりにくい。そのため、ポリアミド樹脂は、微生物による分解が進行しにくい。本実施形態では、ポリアミド樹脂として、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸、ならびに、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸、炭素数2~20の脂肪族ジアミン、炭素数4~10のラクタム、および、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸の少なくとも1種を含む脂肪族モノマーに加え、キシリレンジアミンを用いて合成されたポリアミド樹脂を用いることにより、生分解を効果的に進行させている。すなわち、キシリレンジアミンを原料モノマーの一部として用いることにより、最初にキシリレンジアミンのNH2-CH2-ベンゼン環の部位が、コバルトによって酸化分解され、ベンジル部位とNH2の間で切断されると推測された。結果として、ポリアミド樹脂の分子量低下が促進され、生分解を促進できたと推測される。
以下、本実施形態の樹脂組成物の詳細について説明する。
The biodegradable resin composition of the present embodiment contains a polyamide resin and a cobalt salt, and the polyamide resin contains 10 to 40 mol % of structural units derived from xylylenediamine, 5 to 50 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 30 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid, 0 to 40 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, 0 to 40 mol % of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and 0 to 80 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid. The present invention is characterized in that the total of the structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, the structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, the structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and the structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms is 10 to 80 mol %, and the total of the structural units does not exceed 100 mol %. By adopting such a configuration, it is possible to provide a resin composition with excellent biodegradability. The reason for this is presumed to be as follows.
For example, if the resin is left in a compost environment for a long period of time to biodegrade, microorganisms act on the resin and reduce the molecular weight of the resin. As a result, microorganisms can easily penetrate further into the resin, and biodegradation progresses, decomposing the resin into oligomers, monomers, and further low molecules. However, polyamide resins generally have a strong degree of amide bond and are usually crystalline resins, so they are not easily affected by microorganisms and are less likely to reduce in molecular weight. Therefore, polyamide resins are not easily decomposed by microorganisms. In this embodiment, polyamide resins are synthesized using xylylenediamine in addition to aliphatic monomers containing at least one of α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 7 carbon atoms, α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 8 to 22 carbon atoms, aliphatic diamines having 2 to 20 carbon atoms, lactams having 4 to 10 carbon atoms, and aliphatic aminocarboxylic acids having 3 to 9 carbon atoms, to effectively promote biodegradation. That is, it was speculated that by using xylylenediamine as a part of the raw material monomer, the NH 2 -CH 2 -benzene ring moiety of xylylenediamine was first oxidatively decomposed by cobalt, and cleaved between the benzyl moiety and NH 2. As a result, it was speculated that the reduction in the molecular weight of the polyamide resin was promoted, and biodegradation was promoted.
Hereinafter, the resin composition of the present embodiment will be described in detail.
<ポリアミド樹脂>
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、5~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~30モル%の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含み、前記炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は、10~80モル%であり、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはないものである。
このように、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸、ならびに、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸、炭素数2~20の脂肪族ジアミン、炭素数4~10のラクタム、および、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸の少なくとも1種を含む脂肪族モノマーに加え、キシリレンジアミンを用いて合成されたポリアミド樹脂を用いることにより、生分解を効果的に進行させることができる。
ここで、キシリレンジアミン、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸、炭素数2~20の脂肪族ジアミン、炭素数4~10のラクタム、および、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位(以下、「構成単位X」ということがある)の合計は、100モル%を超えることはないが、前記構成単位Xの合計は、ポリアミド樹脂を構成する全構成単位中、90~100モル%であることが好ましく、95~100モル%であることがより好ましく、97~100モル%であることがさらに好ましく、99~100モル%であることが一層好ましい。
<Polyamide resin>
The polyamide resin used in the present embodiment is composed of 10 to 40 mol % of structural units derived from xylylenediamine, 5 to 50 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 30 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid, 0 to 40 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, 0 to 40 mol % of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and 0 to 80 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid. The structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, the structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, the structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and the structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms total 10 to 80 mol %, and the total of the structural units does not exceed 100 mol %.
In this way, by using a polyamide resin synthesized using xylylenediamine in addition to an aliphatic monomer containing at least one of an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms, biodegradation can be effectively promoted.
Here, the total of the structural units derived from xylylenediamine, α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, aromatic dicarboxylic acid, α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, lactam having 4 to 10 carbon atoms, and aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms (hereinafter, sometimes referred to as "structural unit X") does not exceed 100 mol%, but the total of the structural units X is preferably 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol%, even more preferably 97 to 100 mol%, and even more preferably 99 to 100 mol% of all the structural units constituting the polyamide resin.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、キシリレンジアミン由来の構成単位を含む。キシリレンジアミンを含むことにより、ポリアミド樹脂の生分解を効果的に進行させることができる。
キシリレンジアミンは、0~100モル%のメタキシリレンジアミンと0~100モル%のパラキシリレンジアミンを含むことが好ましく、10~100モル%のメタキシリレンジアミンと0~90モル%のパラキシリレンジアミンを含むことがより好ましく、30~100モル%のメタキシリレンジアミンと0~70モル%のパラキシリレンジアミンを含むことがさらに好ましく、70~100モル%のメタキシリレンジアミンと0~30モル%のパラキシリレンジアミンを含むことが一層好ましい。メタキシリレンジアミンを含むことにより、結晶化が遅延し、成形性がより向上する傾向にある。また、キシリレンジアミンにおいて、メタキシリレンジアミンとパラキシリレンジアミンの合計が95モル%以上を占めることが好ましく、99モル%以上を占めることがさらに好ましく、100モル%であることが一層好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂における、全構成単位中のキシリレンジアミン(好ましくは、メタキシリレンジアミン)由来の構成単位の割合は、10~40モル%である。前記全構成単位中のキシリレンジアミン由来の構成単位の割合の上限値は、38モル%以下であることが好ましく、35モル%以下であることがより好ましく、30モル%以下であってもよい。また、前記全構成単位中のキシリレンジアミン由来の構成単位の割合の下限値は、15モル%以上であってもよく、さらには20モル%以上であってもよい。
The polyamide resin used in the present embodiment contains a structural unit derived from xylylenediamine. By containing xylylenediamine, the biodegradation of the polyamide resin can be effectively promoted.
The xylylenediamine preferably contains 0 to 100 mol% metaxylylenediamine and 0 to 100 mol% paraxylylenediamine, more preferably contains 10 to 100 mol% metaxylylenediamine and 0 to 90 mol% paraxylylenediamine, even more preferably contains 30 to 100 mol% metaxylylenediamine and 0 to 70 mol% paraxylylenediamine, and even more preferably contains 70 to 100 mol% metaxylylenediamine and 0 to 30 mol% paraxylylenediamine. By containing metaxylylenediamine, crystallization tends to be delayed and moldability is further improved. In addition, in the xylylenediamine, the total of metaxylylenediamine and paraxylylenediamine preferably accounts for 95 mol% or more, more preferably accounts for 99 mol% or more, and even more preferably accounts for 100 mol%.
In the polyamide resin used in this embodiment, the proportion of the xylylenediamine-derived structural units (preferably meta-xylylenediamine) in all structural units is 10 to 40 mol%. The upper limit of the proportion of the xylylenediamine-derived structural units in all structural units is preferably 38 mol% or less, more preferably 35 mol% or less, and may be 30 mol% or less. The lower limit of the proportion of the xylylenediamine-derived structural units in all structural units may be 15 mol% or more, or even 20 mol% or more.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含む。生分解性樹脂組成物ないしその成形体として高い強度を得るためには、ジアミン、ジカルボン酸、アミノカルボン酸に由来するアミノ基とカルボキシル基のモルバランスを保つことが望ましい。このようなジカルボン酸を含むことにより、キシリレンジアミンを導入した場合もアミノ基とカルボキシル基のモルバランスが保たれ、生分解性樹脂組成物ないしその成形体の強度が向上するという効果がより向上する傾向にある。炭素数がより少ない場合は熱安定性に劣る傾向にあり、炭素数がより多い場合は生分解性樹脂組成物ないしその成形体が劣る傾向にある。
炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸が例示され、アジピン酸が好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂における、全構成単位中の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸(好ましくはアジピン酸)由来の構成単位の割合は、5~50モル%であるが、10モル%以上であることが好ましく、15モル%以上であることがより好ましく、22モル%以上であることがさらに好ましい。上限としては、40モル%以下であることが好ましく、37モル%以下であることがより好ましく、32モル%以下であることがさらに好ましい。このような範囲とすることにより、より生分解性に優れた樹脂組成物が得られる。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The polyamide resin used in this embodiment contains a structural unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms. In order to obtain high strength as a biodegradable resin composition or a molded article thereof, it is desirable to maintain the molar balance of amino groups and carboxyl groups derived from diamines, dicarboxylic acids, and aminocarboxylic acids. By containing such a dicarboxylic acid, the molar balance of amino groups and carboxyl groups is maintained even when xylylenediamine is introduced, and the effect of improving the strength of the biodegradable resin composition or a molded article thereof tends to be further improved. When the number of carbon atoms is smaller, the thermal stability tends to be inferior, and when the number of carbon atoms is larger, the biodegradable resin composition or a molded article thereof tends to be inferior.
Examples of the α,ω-straight-chain aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and pimelic acid, with adipic acid being preferred.
In the polyamide resin used in this embodiment, the proportion of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms (preferably adipic acid) in all structural units is 5 to 50 mol%, but is preferably 10 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, and even more preferably 22 mol% or more. The upper limit is preferably 40 mol% or less, more preferably 37 mol% or less, and even more preferably 32 mol% or less. By setting it in such a range, a resin composition with better biodegradability can be obtained.
The polyamide resin used in the present embodiment may contain only one type of constitutional unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, or may contain two or more types. When two or more types are contained, it is preferable that the total amount is in the above range.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を含んでいてもよい。
芳香族ジカルボン酸としては、イソフタル酸、テレフタル酸、オルソフタル酸等のフタル酸化合物、1,2-ナフタレンジカルボン酸、1,3-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,6-ナフタレンジカルボン酸、1,7-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸が例示され、フタル酸化合物が好ましく、イソフタル酸がより好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂における、全構成単位中の芳香族ジカルボン酸(好ましくはイソフタル酸)由来の構成単位の割合は、0~30モル%であり、20モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることがさらに好ましく、1モル%以下であってもよい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The polyamide resin used in the present embodiment may contain a structural unit derived from an aromatic dicarboxylic acid.
Examples of aromatic dicarboxylic acids include phthalic acid compounds such as isophthalic acid, terephthalic acid, and orthophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acids such as 1,2-naphthalenedicarboxylic acid, 1,3-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 1,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, among which phthalic acid compounds are preferred, and isophthalic acid is more preferred.
In the polyamide resin used in this embodiment, the proportion of structural units derived from aromatic dicarboxylic acids (preferably isophthalic acid) in all structural units is 0 to 30 mol%, preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less, even more preferably 5 mol% or less, and may be 1 mol% or less.
The polyamide resin used in the present embodiment may contain only one type of aromatic dicarboxylic acid-derived structural unit, or may contain two or more types. When two or more types are contained, the total amount is preferably within the above range.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を含んでいてもよい。
炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,11-ウンデカン二酸、1,12-ドデカン二酸、1,13-トリデカンニ酸、1,14-テトラデカン二酸、1,15-ペンタデカン二酸、1,16-ヘキサデカンニ酸、1,17-ヘプタデカンニ酸、1,18-オクタデカンニ酸、1,19-ノナデカンニ酸、1,20-エイコサン二酸、1,21-ヘンエイコサン二酸、1,22-ドコサン二酸が例示され、セバシン酸、1,12-ドデカン二酸が好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂における全構成単位中の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位の割合は、0~40モル%であり、30モル%以下であることが好ましく、20モル%以下であることがより好ましく、10モル%以下であることがさらに好ましく、5モル%以下であることが一層好ましく、1モル%以下であってもよい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The polyamide resin used in the present embodiment may contain a structural unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms.
Examples of α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 8 to 22 carbon atoms include suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,11-undecanedioic acid, 1,12-dodecanedioic acid, 1,13-tridecanedioic acid, 1,14-tetradecanedioic acid, 1,15-pentadecanedioic acid, 1,16-hexadecanedioic acid, 1,17-heptadecanedioic acid, 1,18-octadecanedioic acid, 1,19-nonadecanedioic acid, 1,20-eicosanediic acid, 1,21-heneicosanediic acid, and 1,22-docosanediic acid, with sebacic acid and 1,12-dodecanedioic acid being preferred.
The proportion of structural units derived from α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 8 to 22 carbon atoms in all structural units in the polyamide resin used in this embodiment is 0 to 40 mol%, preferably 30 mol% or less, more preferably 20 mol% or less, even more preferably 10 mol% or less, even more preferably 5 mol% or less, and may be 1 mol% or less.
The polyamide resin used in the present embodiment may contain only one type of constitutional unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, or may contain two or more types. When two or more types are contained, it is preferable that the total amount is in the above range.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位を含んでいてもよい。
炭素数2~20の脂肪族ジアミンは、炭素数3~20の脂環式ジアミンであってもよいが、炭素数2~20の直鎖または分岐の脂肪族ジアミンであることが好ましく、炭素数2~20のα,ω-直鎖脂肪族ジアミンであることがより好ましく、炭素数3~10のα,ω-直鎖脂肪族ジアミンであることがさらに好ましい。
炭素数2~20の脂肪族ジアミンとしては、1,4-テトラメチレンジアミン、1,5-ペンタメチレンジアミン、2-メチルペンタンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,7-ヘプタメチレンジアミン、1,8-オクタメチレンジアミン、1,9-ノナメチレンジアミン、1,10-デカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミン、2,2,4-トリメチル-ヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノメチル)デカリン、ビス(アミノメチル)トリシクロデカンが例示され、1,4-テトラメチレンジアミン、1,5-ペンタメチレンジアミン、2-メチルペンタンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,7-ヘプタメチレンジアミン、1,8-オクタメチレンジアミン、1,9-ノナメチレンジアミン、1,10-デカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミンが好ましく、1,6-ヘキサメチレンジアミンがより好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂における、全構成単位中の炭素数2~20の脂肪族ジアミン(好ましくは1,6-ヘキサメチレンジアミン)由来の構成単位の割合は、0~40モル%である。本実施形態で用いるポリアミド樹脂が、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位を含む場合、その割合は、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、15モル%以上であることがさらに好ましい。また、上限値としては、35モル%以下であることが好ましく、30モル%以下であることがより好ましく、25モル%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The polyamide resin used in this embodiment may contain a structural unit derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms.
The aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms may be an alicyclic diamine having 3 to 20 carbon atoms, but is preferably a linear or branched aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, more preferably an α,ω-linear aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and even more preferably an α,ω-linear aliphatic diamine having 3 to 10 carbon atoms.
Examples of aliphatic diamines having 2 to 20 carbon atoms include 1,4-tetramethylenediamine, 1,5-pentamethylenediamine, 2-methylpentanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,7-heptamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,9-nonamethylenediamine, 1,10-decamethylenediamine, 1,12-dodecamethylenediamine, 2,2,4-trimethylhexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, 1,4-bis(aminomethyl)cyclohexane, and 1,3-diaminocyclohexane. Examples of the aminocyclohexane include 1,4-diaminocyclohexane, bis(4-aminocyclohexyl)methane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)propane, bis(aminomethyl)decalin, and bis(aminomethyl)tricyclodecane. Of these, 1,4-tetramethylenediamine, 1,5-pentamethylenediamine, 2-methylpentanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,7-heptamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,9-nonamethylenediamine, 1,10-decamethylenediamine, and 1,12-dodecamethylenediamine are preferred, and 1,6-hexamethylenediamine is more preferred.
In the polyamide resin used in this embodiment, the proportion of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms (preferably 1,6-hexamethylenediamine) in all structural units is 0 to 40 mol%. When the polyamide resin used in this embodiment contains structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, the proportion is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and even more preferably 15 mol% or more. The upper limit is preferably 35 mol% or less, more preferably 30 mol% or less, and even more preferably 25 mol% or less.
The polyamide resin used in the present embodiment may contain only one type of constitutional unit derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, or may contain two or more types. When two or more types are contained, it is preferable that the total amount is in the above range.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位を含んでいてもよい。
炭素数4~10のラクタムとしては、炭素数4~8のラクタムであることが好ましく、炭素数6のラクタム(ε-カプロラクタム)であることがより好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂における、全構成単位中の炭素数4~10のラクタム(好ましくはε-カプロラクタム)由来の構成単位の割合は、0~80モル%である。本実施形態で用いるポリアミド樹脂が、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位を含む場合、その割合は、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、20モル%以上であることがさらに好ましく、25モル%以上であることが一層好ましく、30モル%以上であることがより一層好ましく、37モル%以上であることがさらに一層好ましい。また、上限値としては、77モル%以下であることが好ましく、65モル%以下であることがより好ましく、55モル%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The polyamide resin used in this embodiment may contain a structural unit derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms.
The lactam having 4 to 10 carbon atoms is preferably a lactam having 4 to 8 carbon atoms, and more preferably a lactam having 6 carbon atoms (ε-caprolactam).
In the polyamide resin used in this embodiment, the proportion of structural units derived from lactams having 4 to 10 carbon atoms (preferably ε-caprolactam) in all structural units is 0 to 80 mol%. When the polyamide resin used in this embodiment contains structural units derived from lactams having 4 to 10 carbon atoms, the proportion is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, even more preferably 20 mol% or more, even more preferably 25 mol% or more, even more preferably 30 mol% or more, and even more preferably 37 mol% or more. The upper limit is preferably 77 mol% or less, more preferably 65 mol% or less, and even more preferably 55 mol% or less.
The polyamide resin used in the present embodiment may contain only one type of constitutional unit derived from lactam having 4 to 10 carbon atoms, or may contain two or more types. When two or more types are contained, it is preferable that the total amount is in the above range.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含んでいてもよい。
炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸としては、アミノブタン酸、アミノペンタン酸、アミノカプロン酸、アミノカプリル酸が例示され、アミノカプロン酸が好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂における、全構成単位中の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の割合は、0~80モル%であり、60モル%以下であることが好ましく、40モル%以下であることがより好ましく、20モル%以下であることがさらに好ましく、10モル%以下であることが一層好ましく、5モル%以下であることがさらに一層好ましく、1モル%以下であってもよい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The polyamide resin used in this embodiment may contain a structural unit derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms.
Examples of the aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms include aminobutanoic acid, aminopentanoic acid, aminocaproic acid, and aminocaprylic acid, with aminocaproic acid being preferred.
In the polyamide resin used in the present embodiment, the proportion of structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms in all structural units is 0 to 80 mol%, preferably 60 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, even more preferably 20 mol% or less, still more preferably 10 mol% or less, even more preferably 5 mol% or less, and may be 1 mol% or less.
The polyamide resin used in the present embodiment may contain only one type of constitutional unit derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms, or may contain two or more types. When two or more types are contained, it is preferable that the total amount is in the above range.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、また、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は10~80モル%である。前記下限値は、15モル%以上であることが好ましく、20モル%以上であることがより好ましく、25モル%以上であってもよい。前記下限値以上とすることにより、生分解度がより向上する傾向にある。また、前記上限値は、77モル%以下であることが好ましい。前記上限値以下とすることにより、強度がより増加する傾向にある。 The polyamide resin used in this embodiment also has a total of 10 to 80 mol% of structural units derived from α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 8 to 22 carbon atoms, structural units derived from aliphatic diamines having 2 to 20 carbon atoms, structural units derived from lactams having 4 to 10 carbon atoms, and structural units derived from aliphatic aminocarboxylic acids having 3 to 9 carbon atoms. The lower limit is preferably 15 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and may be 25 mol% or more. By setting the content at or above the lower limit, biodegradability tends to be further improved. The upper limit is preferably 77 mol% or less. By setting the content at or below the upper limit, strength tends to be further increased.
次に、本実施形態で用いるポリアミド樹脂の好ましい実施形態について説明する。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂の第一の実施形態は、10~40モル%のキシリレンジアミン(好ましくはメタキシリレンジアミン)由来の構成単位と、10~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸(好ましくはアジピン酸)由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、10~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来(好ましくは1,6-ヘキサメチレンジアミン)の構成単位を含み、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはないものである。
ポリアミド樹脂の第一の実施形態においては、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、10~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、10~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位を含み、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはないものが好ましい。
ポリアミド樹脂の第一の実施形態においては、キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の合計(好ましくはキシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位の合計)がポリアミド樹脂を構成する全構成単位中、90~100モル%であることが好ましく、95~100モル%であることがより好ましく、97~100モル%であることがさらに好ましく、99~100モル%であることが一層好ましい。
Next, a preferred embodiment of the polyamide resin used in the present embodiment will be described.
A first embodiment of the polyamide resin used in this embodiment contains 10 to 40 mol% of structural units derived from xylylenediamine (preferably meta-xylylenediamine), 10 to 50 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms (preferably adipic acid), 0 to 40 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, and 10 to 40 mol% of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms (preferably 1,6-hexamethylenediamine), and the total of the structural units does not exceed 100 mol%.
In the first embodiment of the polyamide resin, it is preferable that the polyamide resin contains 10 to 40 mol% of structural units derived from xylylenediamine, 10 to 50 mol% of structural units derived from a linear α,ω-aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, and 10 to 40 mol% of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and the total of the structural units does not exceed 100 mol%.
In the first embodiment of the polyamide resin, the total of the xylylenediamine-derived structural units, the structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, the structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, and the structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms (preferably the total of the xylylenediamine-derived structural units, the structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, and the structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms) is preferably 90 to 100 mol%, more preferably 95 to 100 mol%, even more preferably 97 to 100 mol%, and even more preferably 99 to 100 mol% of all the structural units constituting the polyamide resin.
ポリアミド樹脂の第一の実施形態においては、特に、ポリアミド樹脂中のキシリレンジアミン由来の構成単位と炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位のモル比率が、20:80~80:20であることが好ましく、30:70~75:25であることがより好ましく、40:60~70:30であることがさらに好ましく、45:55~65:35が一層好ましい。 In the first embodiment of the polyamide resin, the molar ratio of the xylylenediamine-derived structural units and the aliphatic diamine-derived structural units having 2 to 20 carbon atoms in the polyamide resin is preferably 20:80 to 80:20, more preferably 30:70 to 75:25, even more preferably 40:60 to 70:30, and even more preferably 45:55 to 65:35.
ポリアミド樹脂の第一の実施形態においては、キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸(好ましくはアジピン酸)由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン(好ましくは1,6-ヘキサメチレンジアミン)由来構成単位と、必要に応じて含まれる炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位の共重合体であってもよいし、これらの構成単位を含む2種以上のポリアミド樹脂であってもよいが、共重合体が好ましい。
ポリアミド樹脂の第一の実施形態において、キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位とを含むポリアミド樹脂(A)(例えば、MXD6)と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来構成単位とを含むポリアミド樹脂(B)(例えば、ポリアミド66やポリアミド610)のブレンド物、あるいは、同量の原料モノマーから構成される共重合体(例えば、MXD6/PA66、MXD6/PA610)のモル比率((A):(B))は、80:20~20:80であることが好ましく、80:20~30:70であることがより好ましく、70:30~40:60であることがさらに好ましく、60:50~40:50であることが一層好ましい。このような範囲とすることにより、生分解性により優れた生分解性樹脂組成物ないしその成形体が得られる傾向にある。
In the first embodiment of the polyamide resin, the polyamide resin may be a copolymer of a xylylenediamine-derived structural unit, a C4-7 α,ω-straight-chain aliphatic dicarboxylic acid-derived structural unit (preferably adipic acid), a C2-20 aliphatic diamine-derived structural unit (preferably 1,6-hexamethylenediamine), and an α,ω-straight-chain aliphatic dicarboxylic acid-derived structural unit having 8-22 carbon atoms, which is included as necessary, or two or more polyamide resins containing these structural units, but a copolymer is preferred.
In the first embodiment of the polyamide resin, the molar ratio ((A):(B)) of a blend of a polyamide resin (A) (e.g., MXD6) containing a structural unit derived from xylylenediamine and a structural unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms and a polyamide resin (B) (e.g., polyamide 66 or polyamide 610) containing a structural unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms and a structural unit derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, or a copolymer (e.g., MXD6/PA66, MXD6/PA610) composed of the same amount of raw material monomers is preferably 80:20 to 20:80, more preferably 80:20 to 30:70, even more preferably 70:30 to 40:60, and even more preferably 60:50 to 40:50. By setting it in such a range, there is a tendency to obtain a biodegradable resin composition or a molded body thereof having superior biodegradability.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂の第二の実施形態は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、10~40モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸(好ましくはアジピン酸)由来の構成単位と、20~80モル%の炭素数4~10のラクタム(好ましくはε-カプロラクタム)由来の構成単位を含み、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはないものである。
ポリアミド樹脂の第二の実施形態においては、キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位の合計がポリアミド樹脂を構成する全構成単位中、90~100モル%であることが好ましく、95~100モル%であることがより好ましく、97~100モル%であることがさらに好ましく、99~100モル%であることが一層好ましい。
A second embodiment of the polyamide resin used in this embodiment contains 10 to 40 mol % of structural units derived from xylylenediamine, 10 to 40 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms (preferably adipic acid), and 20 to 80 mol % of structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms (preferably ε-caprolactam), and the total of the structural units does not exceed 100 mol %.
In a second embodiment of the polyamide resin, the sum of the xylylenediamine-derived structural units, the C4-C7 α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid-derived structural units, and the C4-C10 lactam-derived structural units is preferably 90-100 mol %, more preferably 95-100 mol %, even more preferably 97-100 mol %, and even more preferably 99-100 mol % of all structural units constituting the polyamide resin.
ポリアミド樹脂の第二の実施形態においては、特に、ポリアミド樹脂中のキシリレンジアミン由来の構成単位と前記炭素数4~10のラクタム由来の構成単位のモル比率が、10:90~70:30であることが好ましく、20:80~70:30であることがより好ましく、30:70~65:35であることがさらに好ましく、60:40~50:50であることが一層好ましい。 In the second embodiment of the polyamide resin, the molar ratio of the xylylenediamine-derived structural units to the lactam-derived structural units having 4 to 10 carbon atoms in the polyamide resin is preferably 10:90 to 70:30, more preferably 20:80 to 70:30, even more preferably 30:70 to 65:35, and even more preferably 60:40 to 50:50.
ポリアミド樹脂の第二の実施形態においては、キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸(好ましくはアジピン酸)由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム(好ましくはε-カプロラクタム)由来の構成単位の共重合体であってもよいし、これらの構成単位を含む2種以上のポリアミド樹脂のブレンド物であってもよいが、共重合体が好ましい。
ポリアミド樹脂の第二の実施形態においては、キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位とを含むポリアミド樹脂(A)(例えば、MXD6)と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位を含むポリアミド樹脂(C)(例えば、ポリアミド6)のブレンド物、あるいは、同量の原料モノマーから構成される共重合体(例えば、MXD6/PA6)のモル比率((A):(C))は、20:80~75:25であることが好ましく、30:70~75:25であることがより好ましく、30:70~65:35であることがさらに好ましく、35:65~65:35であることが一層好ましく、60:40~50:50であることがより一層好ましい。このような範囲とすることにより、生分解性により優れた生分解性樹脂組成物ないしその成形体が得られる傾向にある。
In the second embodiment of the polyamide resin, the polyamide resin may be a copolymer of a structural unit derived from xylylenediamine, a structural unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms (preferably adipic acid), and a structural unit derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms (preferably ε-caprolactam), or may be a blend of two or more polyamide resins containing these structural units, but is preferably a copolymer.
In the second embodiment of the polyamide resin, a blend of a polyamide resin (A) (e.g., MXD6) containing a structural unit derived from a xylylenediamine and a structural unit derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms and a polyamide resin (C) (e.g., polyamide 6) containing a structural unit derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, or a copolymer (e.g., MXD6/PA6) composed of the same amount of raw material monomers, the molar ratio ((A):(C)) is preferably 20:80 to 75:25, more preferably 30:70 to 75:25, even more preferably 30:70 to 65:35, even more preferably 35:65 to 65:35, and even more preferably 60:40 to 50:50. By making it in such a range, there is a tendency that a biodegradable resin composition or a molded body thereof having excellent biodegradability can be obtained.
また、本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、上記ポリアミド樹脂の第一の実施形態と第二の実施形態をみたすものであってもよい。例えば、ポリアミド樹脂(A)とポリアミド樹脂(B)とポリアミド樹脂(C)のブレンド物、あるいは、同量の原料モノマーから構成される共重合体であってもよい。ポリアミド樹脂(A)とポリアミド樹脂(B)とポリアミド樹脂(C)のモル比率は、ポリアミド樹脂(A):(ポリアミド樹脂(B)+(C))のモル比率が、80:20~20:80であることが好ましく、80:20~30:70であることがより好ましく、80:20~40:60であることがさらに好ましく、80:20~50:50であることが一層好ましく、80:20~51:49であることがより一層好ましく、65:35~41:49であることがさらに一層好ましい。
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、少なくとも第一の実施形態を満たすことが好ましい。
The polyamide resin used in this embodiment may satisfy the first and second embodiments of the polyamide resin. For example, it may be a blend of polyamide resin (A), polyamide resin (B), and polyamide resin (C), or a copolymer composed of the same amount of raw material monomers. The molar ratio of polyamide resin (A), polyamide resin (B), and polyamide resin (C) is preferably 80:20 to 20:80, more preferably 80:20 to 30:70, even more preferably 80:20 to 40:60, even more preferably 80:20 to 50:50, even more preferably 80:20 to 51:49, and even more preferably 65:35 to 41:49.
The polyamide resin used in this embodiment preferably satisfies at least the requirements of the first embodiment.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、キシリレンジアミン由来の構成単位、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位、芳香族ジカルボン酸由来の構成単位、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位以外の構成単位や末端基を含んでいてもよい。本実施形態では、ポリアミド樹脂の好ましくは90質量%以上が、より好ましくは95質量%以上が、さらに好ましくは98質量%以上が、キシリレンジアミン由来の構成単位、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位、芳香族ジカルボン酸由来の構成単位、炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位、または、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位から構成される。 The polyamide resin used in this embodiment may contain structural units or terminal groups other than structural units derived from xylylenediamine, structural units derived from α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 7 carbon atoms, structural units derived from aromatic dicarboxylic acids, structural units derived from α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 8 to 22 carbon atoms, structural units derived from aliphatic diamines having 2 to 20 carbon atoms, structural units derived from lactams having 4 to 10 carbon atoms, and structural units derived from aliphatic aminocarboxylic acids having 3 to 9 carbon atoms. In this embodiment, preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and even more preferably 98% by mass or more of the polyamide resin is composed of structural units derived from xylylenediamine, structural units derived from α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 7 carbon atoms, structural units derived from aromatic dicarboxylic acids, structural units derived from α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acids having 8 to 22 carbon atoms, structural units derived from aliphatic diamines having 2 to 20 carbon atoms, structural units derived from lactams having 4 to 10 carbon atoms, or structural units derived from aliphatic aminocarboxylic acids having 3 to 9 carbon atoms.
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、キシリレンジアミン構造の質量比率が5~60質量%であることが好ましい。このような構成とすることにより、樹脂の低分子量化と分解生成物の生分解性をバランスよく向上させることができる。ここで、キシリレンジアミン構造の質量比率とは、[(ポリアミド樹脂中のキシリレンジアミン構造の質量)/(ポリアミド樹脂全体の質量)]×100より算出される値である。キシリレンジアミン構造とは、「-HN-CH2-ベンゼン環-CH2-NH-」で表される部分をいう。
前記キシリレンジアミン構造の質量比率の下限値は、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましく、16質量%以上であってもよい。前記下限値以上とすることにより、酸化分解による樹脂の低分子量化がより進行しやすい傾向にある。また、前記キシリレンジアミン構造の質量比率の上限値は、55質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、45質量%以下であることがさらに好ましい。前記上限値以下とすることにより、生分解を受けにくい芳香族系の分解生成物を減らすことで、樹脂としての生分解度がより向上する傾向にある。
The polyamide resin used in this embodiment preferably has a mass ratio of the xylylenediamine structure of 5 to 60 mass %. This configuration allows for a well-balanced improvement in the reduction of the molecular weight of the resin and the biodegradability of the decomposition products. Here, the mass ratio of the xylylenediamine structure is a value calculated from [(mass of the xylylenediamine structure in the polyamide resin)/(mass of the entire polyamide resin)]×100. The xylylenediamine structure refers to the portion represented by "-HN-CH 2 -benzene ring-CH 2 -NH-".
The lower limit of the mass ratio of the xylylenediamine structure is more preferably 10% by mass or more, even more preferably 15% by mass or more, and may be 16% by mass or more. By setting it to the lower limit or more, the molecular weight of the resin due to oxidative decomposition tends to progress more easily. In addition, the upper limit of the mass ratio of the xylylenediamine structure is preferably 55% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 45% by mass or less. By setting it to the upper limit or less, the aromatic decomposition products that are not easily biodegradable are reduced, and the biodegradability of the resin tends to be further improved.
本実施形態の樹脂組成物におけるポリアミド樹脂の含有量は、樹脂組成物中、80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、95質量%以上であることが一層好ましく、99質量%以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、ポリアミド樹脂の物性を十分に発揮できる傾向にある。上限値としては、コバルト塩以外のすべての成分がポリアミド樹脂となる量である。
本実施形態の樹脂組成物は、ポリアミド樹脂を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The content of the polyamide resin in the resin composition of the present embodiment is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more in the resin composition. By making it equal to or more than the lower limit, the physical properties of the polyamide resin tend to be fully exhibited. The upper limit is the amount at which all components other than the cobalt salt become polyamide resin.
The resin composition of the present embodiment may contain only one type of polyamide resin, or may contain two or more types. When two or more types are contained, the total amount is preferably in the above range.
<コバルト塩>
本実施形態の樹脂組成物は、コバルト塩を含む。コバルト塩を含むことにより、本実施形態の樹脂組成物をコンポスト環境下等においたときに生分解を促進する。特に、コバルト塩はコンポスト環境下に置く前は、ポリアミド樹脂に悪影響を殆ど与えないため、樹脂組成物の使用時には、樹脂組成物が本来的に有している性能(特に、強度)を阻害しにくい点で好ましい。
コバルト塩の種類は特に定めるものではなく、2価の塩および3価の塩のいずれであってもよいが、2価の塩が好ましい。
コバルト塩はコバルトのカルボン酸塩が好ましい。カルボン酸塩を用いることにより、ベンジル位の酸化分解による低分子量化がより効果的に促進される傾向にある。そして、ポリアミド樹脂を低分子化することで、その後に微生物による生分解が促進される。
コバルトのカルボン酸塩の場合、カルボン酸は、脂肪族カルボン酸であることが好ましい。前記脂肪族カルボン酸は、コバルトによる樹脂の酸化分解挙動に顕著な影響を与えないため、特に定めるものではないが、直鎖または分岐の脂肪族カルボン酸のいずれも好ましく採用でき、直鎖の脂肪族カルボン酸であることがより好ましい。脂肪族カルボン酸の炭素数は、コバルトによる樹脂の酸化分解挙動に顕著な影響を与えないため、特に定めるものではないが、2以上であることが好ましく、10以上であってもよく、また、40以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、24以下であることがさらに好ましい。特に、炭素原子の数が偶数である脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
脂肪族カルボン酸の具体例としては、酢酸、ネオデカン酸、ラウリン酸、ネオデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリシン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸が例示され、物性面から、酢酸、ネオデカン酸、ステアリン酸が好ましく、ステアリン酸がより好ましい。
本実施形態におけるコバルト塩は、ステアリン酸コバルトが好ましい。ステアリン酸コバルトは、(C17H35COO)2Coが好ましい。
<Cobalt salts>
The resin composition of the present embodiment contains a cobalt salt. By containing the cobalt salt, biodegradation of the resin composition of the present embodiment is promoted when the resin composition is placed in a compost environment. In particular, the cobalt salt hardly has any adverse effect on the polyamide resin before being placed in a compost environment, and therefore is preferable in that it is unlikely to impair the inherent performance (particularly strength) of the resin composition when the resin composition is used.
The type of cobalt salt is not particularly limited, and may be either a divalent salt or a trivalent salt, with a divalent salt being preferred.
The cobalt salt is preferably a cobalt carboxylate. The use of a carboxylate tends to more effectively promote the reduction in molecular weight due to oxidative decomposition at the benzyl position. The reduction in molecular weight of the polyamide resin promotes subsequent biodegradation by microorganisms.
In the case of a cobalt carboxylate, the carboxylic acid is preferably an aliphatic carboxylic acid. The aliphatic carboxylic acid is not particularly specified because it does not significantly affect the oxidative decomposition behavior of the resin by cobalt, but either a linear or branched aliphatic carboxylic acid can be preferably adopted, and a linear aliphatic carboxylic acid is more preferable. The carbon number of the aliphatic carboxylic acid is not particularly specified because it does not significantly affect the oxidative decomposition behavior of the resin by cobalt, but it is preferably 2 or more, may be 10 or more, and is preferably 40 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 24 or less. In particular, an aliphatic dicarboxylic acid having an even number of carbon atoms is preferable.
Specific examples of aliphatic carboxylic acids include acetic acid, neodecanoic acid, lauric acid, neodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, cerotic acid, montanic acid, and melissic acid. From the viewpoint of physical properties, acetic acid, neodecanoic acid, and stearic acid are preferred, and stearic acid is more preferred.
In this embodiment, the cobalt salt is preferably cobalt stearate, and the cobalt stearate is preferably (C 17 H 35 COO) 2 Co.
本実施形態の樹脂組成物におけるコバルト塩(好ましくはステアリン酸コバルト)の含有量は、コバルト原子基準で、ポリアミド樹脂100質量部に対し、10質量ppm以上であることが好ましく、50質量ppm以上であることがより好ましく、80質量ppm以上であることがさらに好ましい。前記下限値以上とすることにより、より効果的にポリアミド樹脂が生分解を受けやすい分子量まで分解させることができる。また、本実施形態の樹脂組成物におけるコバルト塩の含有量は、コバルト原子基準で、ポリアミド樹脂100質量部に対し、2000質量ppm以下であることが好ましく、1800質量ppm以下であることがより好ましく、1500質量ppm以下であることがさらに好ましく、1200質量ppm以下であることが一層好ましく、1000質量ppm以下であることがより一層好ましく、800質量ppm以下であることがさらに一層好ましい。前記上限値以下とすることにより、ポリアミド樹脂調製時の劣化や外観不良を効果的に抑制できる傾向にある。
本実施形態の樹脂組成物は、コバルト塩を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
The content of the cobalt salt (preferably cobalt stearate) in the resin composition of this embodiment is preferably 10 ppm by mass or more, more preferably 50 ppm by mass or more, and even more preferably 80 ppm by mass or more, based on the cobalt atom, relative to 100 parts by mass of the polyamide resin. By making it equal to or more than the lower limit, the polyamide resin can be more effectively decomposed to a molecular weight that is easily biodegradable. In addition, the content of the cobalt salt in the resin composition of this embodiment is preferably 2000 ppm by mass or less, more preferably 1800 ppm by mass or less, even more preferably 1500 ppm by mass or less, even more preferably 1200 ppm by mass or less, even more preferably 1000 ppm by mass or less, and even more preferably 800 ppm by mass or less, based on the cobalt atom, relative to 100 parts by mass of the polyamide resin. By making it equal to or less than the upper limit, there is a tendency that deterioration and poor appearance during the preparation of the polyamide resin can be effectively suppressed.
The resin composition of the present embodiment may contain only one type of cobalt salt, or may contain two or more types. When two or more types are contained, the total amount is preferably in the above range.
<他の成分>
本実施形態の樹脂組成物には、本実施形態の目的・効果を損なわない範囲で、ポリアミド樹脂およびコバルト塩以外の他の成分を含んでいてもよい。前記他の成分の具体例としては、ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂、酸化防止剤、熱安定剤、耐加水分解性改良剤、耐候安定剤、艶消剤、紫外線吸収剤、核剤、可塑剤、分散剤、難燃剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、着色剤、離型剤、表面活性化剤、染色剤等が例示される。これらの詳細は、特許第4894982号公報の段落0130~0155の記載、特開2010-281027号公報の段落0021の記載、特開2016-223037号公報の段落0036の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
ポリアミド樹脂以外の他の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、熱可塑性ポリエーテルイミド等が例示される。本実施形態の樹脂組成物では、ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂を実質的に含まない構成とすることができる。実質的に含まないとは、例えば、本実施形態の樹脂組成物において、ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂の含有量が、ポリアミド樹脂の質量の5質量%以下であることをいう。
また、本実施形態の樹脂組成物は、ガラス樹脂組成物、炭素繊維等の充填材を含んでいてもよいが、実質的に含まないことが好ましい。実質的に含まないとは、例えば、充填材の配合量が、本実施形態の樹脂組成物の3質量%以下であることをいう。
また、本実施形態の樹脂組成物はプラズマ処理を行うことで、任意の表面性を付与することができる。この詳細は、特開平06-182195号公報の0019~0022の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
<Other Ingredients>
The resin composition of this embodiment may contain other components other than the polyamide resin and the cobalt salt, as long as the purpose and effect of this embodiment are not impaired. Specific examples of the other components include thermoplastic resins other than polyamide resins, antioxidants, heat stabilizers, hydrolysis resistance improvers, weathering stabilizers, matting agents, UV absorbers, nucleating agents, plasticizers, dispersants, flame retardants, antistatic agents, coloring inhibitors, gelling inhibitors, colorants, release agents, surface activators, dyes, and the like. For details of these, please refer to the descriptions in paragraphs 0130 to 0155 of Japanese Patent No. 4894982, the descriptions in paragraph 0021 of Japanese Patent Publication No. 2010-281027, and the descriptions in paragraph 0036 of Japanese Patent Publication No. 2016-223037, and the contents of these are incorporated herein.
Examples of thermoplastic resins other than polyamide resins include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polycarbonate resins, polyoxymethylene resins, polyether ketones, polyether sulfones, thermoplastic polyether imides, etc. In the resin composition of this embodiment, it is possible to have a configuration that does not substantially contain thermoplastic resins other than polyamide resins. "Substantially does not contain" means, for example, that in the resin composition of this embodiment, the content of thermoplastic resins other than polyamide resins is 5% by mass or less of the mass of polyamide resin.
The resin composition of the present embodiment may contain a filler such as a glass resin composition or carbon fiber, but is preferably substantially free of the filler. The term "substantially free of the filler" means that the amount of the filler is 3% by mass or less of the resin composition of the present embodiment, for example.
In addition, the resin composition of the present embodiment can be given any surface property by performing a plasma treatment. For details, refer to the descriptions in paragraphs 0019 to 0022 of JP-A-06-182195, the contents of which are incorporated herein by reference.
<樹脂組成物の特性、物性>
本実施形態の樹脂組成物は、恒温状況下においたときに、分子量が低下することが好ましい。具体的には、55℃、相対湿度90%の環境下に28日間保存したときに、樹脂組成物の数平均分子量の減少率((保存後のポリアミド樹脂のMn/保存前のポリアミド樹脂のMn)×100)が20%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましく、7%以下であることが一層好ましい。また、前記減少率の下限値は、0%が理想であり、0.01%以上であっても十分に要求性能を満たす。
本実施形態の樹脂組成物は、生分解性を有している。生分解性とは、微生物などによって、最終的に水と二酸化炭素に分解されうる性能をいい、例えば、コンポスト環境下に一定期間保存したとき、分子量の低下が認められるものが含まれる。
本実施形態の樹脂組成物は、コンポスト環境下で90日保存した後の生分解度が5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましく、35%以上であることが一層好ましく、60%以上であることがより一層好ましい。生分解度の上限は100%が理想であるが、例えば80%以下でも十分に要求性能を満たすものである。ここで、生分解度(%)は、[(コンポスト環境下で90日間保存中の総CO2発生量)/(組成式から算出される理論二酸化炭素発生量)]×100である。
本実施形態の樹脂組成物は、数平均分子量が8,000以上であることが好ましく、10,000以上であることがより好ましい。数平均分子量の上限は、特に定めるものではないが、例えば100,000以下であり、さらには50,000以下である。ここでの数平均分子量は生分解前のものである。
<Characteristics and properties of resin composition>
The resin composition of the present embodiment preferably has a molecular weight that decreases when placed under constant temperature conditions. Specifically, when stored for 28 days under an environment of 55° C. and 90% relative humidity, the reduction rate of the number average molecular weight of the resin composition ((Mn of polyamide resin after storage/Mn of polyamide resin before storage)×100) is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, even more preferably 10% or less, and even more preferably 7% or less. The lower limit of the reduction rate is ideally 0%, and even if it is 0.01% or more, the required performance is sufficiently met.
The resin composition of the present embodiment has biodegradability. Biodegradability refers to the ability to be ultimately decomposed into water and carbon dioxide by microorganisms and includes, for example, those in which a decrease in molecular weight is observed when stored for a certain period of time in a compost environment.
The resin composition of this embodiment preferably has a biodegradability of 5% or more after storage for 90 days in a compost environment, more preferably 10% or more, even more preferably 20% or more, even more preferably 35% or more, and even more preferably 60% or more. The upper limit of the biodegradability is ideally 100%, but even if it is, for example, 80% or less, the required performance is sufficiently met. Here, the biodegradability (%) is [(total CO2 generation during storage for 90 days in a compost environment) / (theoretical carbon dioxide generation calculated from the composition formula)] × 100.
The resin composition of the present embodiment preferably has a number average molecular weight of 8,000 or more, more preferably 10,000 or more. The upper limit of the number average molecular weight is not particularly limited, but is, for example, 100,000 or less, and further 50,000 or less. The number average molecular weight here is that before biodegradation.
<樹脂組成物の製造方法>
本実施形態の樹脂組成物の製造方法としては、任意の方法が採用される。
例えば、ポリアミド樹脂、コバルト塩、ならびに、必要に応じ配合される他の成分をV型ブレンダー等の混合手段を用いて混合し、一括ブレンド品を調製した後、ベント付き押出機で溶融混練してペレット化する方法が挙げられる。
<Method of producing resin composition>
As a method for producing the resin composition of the present embodiment, any method may be adopted.
For example, a polyamide resin, a cobalt salt, and other components that are added as necessary are mixed using a mixing means such as a V-type blender to prepare a lump-sum blend, which is then melt-kneaded in a vented extruder and pelletized.
溶融混練に際しての加熱温度は、通常180~360℃の範囲から適宜選ぶことができる。温度が高すぎると分解ガスが発生しやすく、ストランド切れ等押出不良の原因になる場合がある。それ故、剪断発熱等に考慮したスクリュー構成の選定が望ましい。 The heating temperature during melt kneading can usually be selected appropriately from the range of 180 to 360°C. If the temperature is too high, decomposition gas is likely to be generated, which may cause extrusion defects such as strand breakage. Therefore, it is desirable to select a screw configuration that takes shear heat generation, etc. into consideration.
<成形体>
本実施形態の樹脂組成物は、成形して生物分解性成形体として用いられる。生物分解性成形体は、部品であってもよいし、完成品であってもよい。
本実施形態における、成形体の製造方法は、特に限定されず、樹脂組成物について一般に採用されている成形法を任意に採用できる。その例を挙げると、射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシスト等の中空成形法、断熱金型を使用した成形法、急速加熱金型を使用した成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、IMC(インモールドコーティング成形)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法、ブロー成形法などが挙げられる。また、ホットランナー方式を使用した成形法を用いることもできる。
<Molded body>
The resin composition of the present embodiment is molded into a biodegradable molded article. The biodegradable molded article may be a part or a finished product.
In the present embodiment, the manufacturing method of the molded body is not particularly limited, and any molding method generally used for resin compositions can be used. Examples include injection molding, ultra-high speed injection molding, injection compression molding, two-color molding, gas-assisted hollow molding, molding using a heat-insulating mold, molding using a rapid heating mold, foam molding (including supercritical fluid), insert molding, IMC (in-mold coating molding) molding, extrusion molding, sheet molding, thermoforming, rotational molding, lamination molding, press molding, blow molding, etc. Also, a molding method using a hot runner system can be used.
本実施形態の成形体は、自動車等輸送機部品、一般機械部品、精密機械部品、電子・電気機器部品、OA機器部品、建材・住設関連部品、医療装置、レジャースポーツ用品(例えば、釣り糸)、農林水産業用品、遊戯具、医療品、食品包装用フィルム、衣類等の日用品、防衛および航空宇宙製品等に広く用いられる。
特に、本実施形態の樹脂組成物ないし成形体は、生分解性に優れることから、食品包装用フィルムや濾布、レジャースポーツ用品(例えば、釣り糸)、漁網に好ましく用いられ、漁網により好ましく用いられる。
The molded article of the present embodiment is widely used in automobile and other transport machinery parts, general machine parts, precision machine parts, electronic and electrical equipment parts, office equipment parts, building materials and housing-related parts, medical devices, leisure and sporting goods (e.g., fishing lines), agricultural, forestry and fishery products, play equipment, medical products, food packaging films, everyday items such as clothing, defense and aerospace products, and the like.
In particular, the resin composition and molded article of this embodiment are preferably used for food packaging films, filter cloths, leisure sports goods (for example, fishing lines), and fishing nets, since they have excellent biodegradability, and are more preferably used for fishing nets.
本実施形態の樹脂組成物および本実施形態の生分解性成形体は生分解させることによって、廃棄できる。本実施形態の樹脂組成物および生分解性成形体は、微生物の作用によって、分子レベルまで分解し、最終的には二酸化炭素と水になって自然界へ循環させることができる。よって、自然破壊することなく、自然に廃棄することができる点で有益である。すなわち、本明細書では、本実施形態の樹脂組成物または生分解性成形体を生分解させることを含む、ポリアミド樹脂の廃棄方法も開示する。 The resin composition of this embodiment and the biodegradable molded article of this embodiment can be disposed of by biodegradation. The resin composition and the biodegradable molded article of this embodiment can be decomposed to the molecular level by the action of microorganisms, and ultimately turned into carbon dioxide and water, which can be circulated back into the natural world. This is therefore advantageous in that they can be disposed of naturally without destroying nature. In other words, this specification also discloses a method for disposing of polyamide resin, which includes biodegrading the resin composition or the biodegradable molded article of this embodiment.
本実施形態の生分解性樹脂組成物は55℃、相対湿度90%で28日間保存されることによって、数平均分子量が小さくなる。数平均分子量が小さくなった後の組成物(低Mn組成物)は、ポリアミド樹脂の分解物と、コバルト塩とを含む、組成物であって、前記ポリアミド樹脂は、10~40モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、5~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~30モル%の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~40モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、0~80モル%の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含み、前記炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は、10~80モル%であり、前記構成単位の合計が100モル%を超えることはなく、前記組成物の数平均分子量が1000未満である、組成物である。前記低Mn組成物の数平均分子量は、950以下であることが好ましく、900以下であることがより好ましい。前記数平均分子量の下限は、小さければ小さいほどよいが、150以上が実際的であり、300以上でも十分に要求する性能を満たすものである。 The number average molecular weight of the biodegradable resin composition of this embodiment is reduced by storing it at 55°C and a relative humidity of 90% for 28 days. The composition after the number average molecular weight is reduced (low Mn composition) is a composition containing a decomposition product of a polyamide resin and a cobalt salt, and the polyamide resin contains 10 to 40 mol% of xylylenediamine-derived structural units, 5 to 50 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 30 mol% of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid, 0 to 40 mol% of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, 0 to 40 mol% of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, and 0 to 80 mol% of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid. The composition contains 0-80 mol % of structural units derived from a lactam having 4-10 carbon atoms and 0-80 mol % of structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3-9 carbon atoms, and the total of the structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8-22 carbon atoms, the structural units derived from an aliphatic diamine having 2-20 carbon atoms, the structural units derived from a lactam having 4-10 carbon atoms, and the structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3-9 carbon atoms is 10-80 mol %, the total of the structural units does not exceed 100 mol %, and the number average molecular weight of the composition is less than 1000. The number average molecular weight of the low Mn composition is preferably 950 or less, and more preferably 900 or less. The lower limit of the number average molecular weight is the better, but 150 or more is practical, and even 300 or more satisfies the required performance.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
実施例で用いた測定機器等が廃番等により入手困難な場合、他の同等の性能を有する機器を用いて測定することができる。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The materials, amounts, ratios, processing contents, processing procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below.
If the measuring instruments used in the examples are difficult to obtain due to discontinuation or the like, measurements can be made using other instruments with equivalent performance.
・ 原料
<MXD6/PA6共重合体、70/30(質量比)の合成>
撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付反応缶に、精秤したアジピン酸(32.3mol)およびε-カプロラクタム(35.4mol)を入れ、十分窒素置換し、さらに少量の窒素気流下で170℃まで昇温し、アジピン酸およびε-カプロラクタムを溶解させ均一な流動状態とした。これに、メタキシリレンジアミン(32.3mol)を撹拌下に160分を要して滴下した。この間、反応系内圧は常圧とし、内温を連続的に250℃まで昇温させ、またメタキシリレンジアミンの滴下とともに留出する水は分縮器および冷却器を通して系外に除いた。メタキシリレンジアミン滴下終了後、250℃の液温を保持して10分間反応を継続した。その後、反応系内圧を600Torrまで10分間で連続的に減圧し、その後、20分間反応を継続した。この間、反応温度を260℃まで連続的に昇温させた。反応終了後、反応缶内を窒素ガスにて0.3MPaの圧力を掛けポリマーを重合槽下部のノズルよりストランドとして取出し、水冷後ペレット形状に切断し、溶融重合品のペレットを得た。得られたペレットを熱媒加熱の外套を有するタンブラー(回転式の真空槽)に、室温で仕込んだ。タンブラーを回転しながら槽内を減圧状態(0.5~10Torr)とし、流通熱媒を150℃まで加温し、ペレット温度130℃まで昇温してその温度で3時間保持した。その後、再び窒素を導入して常圧にし、冷却を開始した。ペレットの温度が70℃以下になったところで、槽からペレットを取り出し、固相重合品を得た。
得られたポリアミド樹脂におけるキシリレンジアミン構造の質量比率は、38.1質量%である。
Raw material <Synthesis of MXD6/PA6 copolymer, 70/30 (mass ratio)>
A precisely weighed amount of adipic acid (32.3 mol) and ε-caprolactam (35.4 mol) were placed in a jacketed reactor equipped with a stirrer, a partial condenser, a cooler, a thermometer, a dropping tank and a nitrogen gas inlet tube, and the atmosphere was fully replaced with nitrogen. The temperature was raised to 170°C under a small amount of nitrogen gas flow, and the adipic acid and ε-caprolactam were dissolved and made into a uniform fluid state. Metaxylylenediamine (32.3 mol) was dropped into the reactor while stirring for 160 minutes. During this time, the pressure inside the reaction system was kept at normal pressure, the internal temperature was continuously raised to 250°C, and water distilled with the dropping of metaxylylenediamine was removed from the system through the partial condenser and the cooler. After the dropping of metaxylylenediamine was completed, the liquid temperature was kept at 250°C and the reaction was continued for 10 minutes. Thereafter, the pressure inside the reaction system was continuously reduced to 600 Torr over 10 minutes, and the reaction was continued for 20 minutes. During this time, the reaction temperature was continuously raised to 260°C. After the reaction was completed, the inside of the reactor was pressurized with nitrogen gas at 0.3 MPa, and the polymer was taken out as a strand from a nozzle at the bottom of the polymerization tank, cooled with water, and cut into pellets to obtain pellets of a molten polymerized product. The obtained pellets were charged at room temperature into a tumbler (rotary vacuum tank) having a jacket for heating a heat medium. While rotating the tumbler, the inside of the tank was reduced in pressure (0.5 to 10 Torr), the circulating heat medium was heated to 150°C, and the pellet temperature was raised to 130°C and maintained at that temperature for 3 hours. Thereafter, nitrogen was introduced again to return to normal pressure, and cooling was started. When the temperature of the pellets reached 70°C or less, the pellets were taken out of the tank to obtain a solid-phase polymerized product.
The mass ratio of the xylylenediamine structure in the obtained polyamide resin was 38.1 mass %.
<MXD6/PA6共重合体、56/44(質量比)の合成>
上記MXD6/PA6共重合体、70/30(質量比)の合成例において、原料のアジピン酸を24.8mol、ε-カプロラクタムを50.5mol、メタキシリレンジアミンを24.7molに変更した他は同様にして合成した。
得られたポリアミド樹脂におけるキシリレンジアミン構造の質量比率は、30.3質量%である。
<Synthesis of MXD6/PA6 copolymer, 56/44 (mass ratio)>
The synthesis was carried out in the same manner as in the synthesis example of the MXD6/PA6 copolymer, 70/30 (mass ratio), except that the raw materials adipic acid was changed to 24.8 mol, ε-caprolactam to 50.5 mol, and metaxylylenediamine to 24.7 mol.
The mass ratio of the xylylenediamine structure in the obtained polyamide resin was 30.3 mass %.
<MXD6/PA6共重合体、28/72(質量比)の合成>
上記MXD6/PA6共重合体、70/30(質量比)の合成例において、原料のアジピン酸を11.6mol、ε-カプロラクタムを76.8mol、メタキシリレンジアミンを11.6molに変更した他は同様にして合成した。
得られたポリアミド樹脂におけるキシリレンジアミン構造の質量比率は、15.2質量%である。
<Synthesis of MXD6/PA6 copolymer, 28/72 (mass ratio)>
The synthesis was carried out in the same manner as in the synthesis example of the MXD6/PA6 copolymer, 70/30 (mass ratio), except that the raw materials adipic acid was changed to 11.6 mol, ε-caprolactam to 76.8 mol, and metaxylylenediamine to 11.6 mol.
The mass ratio of the xylylenediamine structure in the obtained polyamide resin was 15.2 mass %.
<MXD6/PA66共重合体、56/44(質量比)の合成>
撹拌機、分縮器、冷却器、温度計、滴下槽および窒素ガス導入管を備えたジャケット付反応缶に、精秤したアジピン酸(50.0mol)を入れ、十分窒素置換し、さらに少量の窒素気流下で170℃まで昇温し、アジピン酸を溶解させ均一な流動状態とした。これに、メタキシリレンジアミン(26.8mol)およびヘキサメチレンジアミン(23.2mol)を混合したジアミン混合液を撹拌下に160分を要して滴下した。この間、反応系内圧は常圧とし、内温を連続的に250℃まで昇温させ、またメタキシリレンジアミンの滴下とともに留出する水は分縮器および冷却器を通して系外に除いた。メタキシリレンジアミン滴下終了後、250℃の液温を保持して10分間反応を継続した。その後、反応系内圧を600Torrまで10分間で連続的に減圧し、その後、20分間反応を継続した。この間、反応温度を260℃まで連続的に昇温させた。反応終了後、反応缶内を窒素ガスにて0.3MPaの圧力を掛けポリマーを重合槽下部のノズルよりストランドとして取出し、水冷後ペレット形状に切断し、溶融重合品のペレットを得た。得られたペレットを熱媒加熱の外套を有するタンブラー(回転式の真空槽)に、室温で仕込んだ。タンブラーを回転しながら槽内を減圧状態(0.5~10Torr)とし、流通熱媒を150℃まで加温し、ペレット温度130℃まで昇温してその温度で3時間保持した。その後、再び窒素を導入して常圧にし、冷却を開始した。ペレットの温度が70℃以下になったところで、槽からペレットを取り出し、固相重合品を得た。
得られたポリアミド樹脂におけるキシリレンジアミン構造の質量比率は、30.3質量%である。
<Synthesis of MXD6/PA66 copolymer, 56/44 (mass ratio)>
A precisely weighed adipic acid (50.0 mol) was placed in a jacketed reactor equipped with a stirrer, a partial condenser, a cooler, a thermometer, a dropping tank and a nitrogen gas inlet tube, and the atmosphere was fully replaced with nitrogen. The temperature was raised to 170°C under a small amount of nitrogen gas flow, and the adipic acid was dissolved and made into a uniform fluid state. A diamine mixture of metaxylylenediamine (26.8 mol) and hexamethylenediamine (23.2 mol) was dropped into the reactor over a period of 160 minutes while stirring. During this time, the pressure inside the reaction system was kept at normal pressure, the internal temperature was continuously raised to 250°C, and water distilled with the dropping of metaxylylenediamine was removed from the system through the partial condenser and the cooler. After the dropping of metaxylylenediamine was completed, the liquid temperature was kept at 250°C and the reaction was continued for 10 minutes. Thereafter, the pressure inside the reaction system was continuously reduced to 600 Torr over a period of 10 minutes, and the reaction was continued for 20 minutes. During this time, the reaction temperature was continuously raised to 260°C. After the reaction was completed, the inside of the reactor was pressurized with nitrogen gas at 0.3 MPa, and the polymer was taken out as a strand from a nozzle at the bottom of the polymerization tank, cooled with water, and cut into pellets to obtain pellets of a molten polymerized product. The obtained pellets were charged at room temperature into a tumbler (rotary vacuum tank) having a jacket for heating a heat medium. While rotating the tumbler, the inside of the tank was reduced in pressure (0.5 to 10 Torr), the circulating heat medium was heated to 150°C, and the pellet temperature was raised to 130°C and maintained at that temperature for 3 hours. Thereafter, nitrogen was introduced again to return to normal pressure, and cooling was started. When the temperature of the pellets reached 70°C or less, the pellets were taken out of the tank to obtain a solid-phase polymerized product.
The mass ratio of the xylylenediamine structure in the obtained polyamide resin was 30.3 mass %.
PA6:ポリアミド6:宇部興産社製、PA6「1022B」
PA66:ポリアミド66:東レ社製、PA66「CM3001―N」
ステアリン酸コバルト(StCo):関東化学社製、品番:07423-02
PA6: Polyamide 6: Ube Industries, PA6 "1022B"
PA66: Polyamide 66: Toray Industries, PA66 "CM3001-N"
Cobalt stearate (StCo): Kanto Chemical Co., Ltd., product number: 07423-02
2.実施例1~4、比較例1~6
<樹脂組成物の製造(コンパウンド)>
後述する表1または表2に示す組成となるように、ポリアミド樹脂とステアリン酸コバルトをそれぞれ秤量し、タンブラーにてブレンドし、二軸押出機(芝浦機械社製、TEM26SS)の根元から投入し、溶融し、ペレットを作製した。二軸押出機の温度設定は、260℃とした。表1、表2において、ステアリン酸コバルト(StCo)の含有量は、ポリアミド樹脂100質量部に対するコバルト原子の量(質量ppm)である。
2. Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6
<Production of Resin Composition (Compound)>
The polyamide resin and cobalt stearate were weighed out and blended in a tumbler to obtain the composition shown in Table 1 or Table 2 described later, and the blend was fed into a twin-screw extruder (TEM26SS, manufactured by Shibaura Machine Co., Ltd.) from its base, melted, and pelletized. The temperature of the twin-screw extruder was set to 260° C. In Tables 1 and 2, the content of cobalt stearate (StCo) is the amount of cobalt atoms (ppm by mass) relative to 100 parts by mass of the polyamide resin.
<55℃で28日保存後の分子量の減少>
得られたポリアミド樹脂ペレットを55℃、相対湿度90%で28日間保存した。保存前後の数平均分子量を測定した。
また、「28日後のMn(%)」とは、ポリアミド樹脂の数平均分子量の減少率を示す指標であり、(保存後のポリアミド樹脂のMn/保存前のポリアミド樹脂のMn)×100で表される値である。
<Molecular weight reduction after storage at 55°C for 28 days>
The resulting polyamide resin pellets were stored at 55° C. and a relative humidity of 90% for 28 days. The number average molecular weight was measured before and after storage.
In addition, "Mn (%) after 28 days" is an index showing the rate of decrease in the number average molecular weight of the polyamide resin, and is a value expressed as (Mn of polyamide resin after storage/Mn of polyamide resin before storage) x 100.
数平均分子量(Mn)は以下ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法に従って測定した。
GPC測定は、昭和電工社製Shodex GPC SYSTEM-11にて行った。溶媒にはヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)を用い、サンプルのポリアミド樹脂10mgを10gのHFIPに溶解させて測定に用いた。測定条件は、測定カラム同社製GPC標準カラム(カラムサイズ300×8.0mmI.D.)のHFIP-806Mを2本、リファレンスカラムHFIP-800を2本用い、カラム温度40℃、溶媒流量1.0mL/minとした。標準試料にはPMMA(ポリメタクリル酸メチル)を使用し、データ処理ソフトは同社製SIC-480IIを使用して数平均分子量(Mn)を求めた。
The number average molecular weight (Mn) was measured according to the following gel permeation chromatography (GPC) method.
The GPC measurement was performed using a Shodex GPC SYSTEM-11 manufactured by Showa Denko K.K. Hexafluoroisopropanol (HFIP) was used as the solvent, and 10 mg of the polyamide resin sample was dissolved in 10 g of HFIP and used for the measurement. The measurement conditions were two HFIP-806M GPC standard columns (column size 300 x 8.0 mm I.D.) manufactured by the same company, two HFIP-800 reference columns, a column temperature of 40°C, and a solvent flow rate of 1.0 mL/min. PMMA (polymethyl methacrylate) was used as the standard sample, and the number average molecular weight (Mn) was obtained using SIC-480II manufactured by the same company as the data processing software.
<生分解度>
生分解度はJIS K 6953-1(好気コンポスト系生分解試験法)に従い測定した。樹脂組成物(ペレット)10gと乾燥質量60gのコンポストと混合し、含水率を45~50質量%とした。この混合物を58±2℃、相対湿度100%のコンポスト環境下に置き、空気を水で飽和させて二酸化炭素を除いた気体を通気し、90日間生分解試験を行った。発生した二酸化炭素量を測定し、理論二酸化炭素発生量の総量から、下記式に従って生分解度を算出した。
生分解度(%)=[(コンポスト環境下で90日間保存中の総CO2発生量)/(組成式から算出される理論二酸化炭素発生量)]×100
組成式から算出される理論二酸化炭素発生量は、あらかじめCHN分析計で測定した試験材料の全有機炭素量(TOC)と試料量10gから下記式に従って算出した。
理論二酸化炭素発生量(g)=[(試験材料の全有機炭素量(TOC)/100]×3.67×10
コンポストは、八幡物産製YK-11を用いた。二酸化炭素量の測定は、非分散型赤外線分析計(LI-COR製 LI-830)を用いた。CHN分析計はパーキンエルマー製PE2400シリーズIIを用いた。
<Biodegradability>
The biodegradability was measured according to JIS K 6953-1 (aerobic compost biodegradability test method). 10 g of the resin composition (pellets) was mixed with 60 g of compost with a dry mass of 45 to 50% by mass. This mixture was placed in a compost environment at 58±2°C and 100% relative humidity, and the air was saturated with water and gas with carbon dioxide removed was passed through for a 90-day biodegradation test. The amount of carbon dioxide generated was measured, and the biodegradability was calculated from the total theoretical amount of carbon dioxide generated according to the following formula.
Biodegradability (%) = [(total amount of CO2 generated during storage for 90 days in a compost environment) / (theoretical amount of carbon dioxide generated calculated from the composition formula)] x 100
The theoretical amount of carbon dioxide generated was calculated from the composition formula according to the following formula using the total organic carbon (TOC) amount of the test material previously measured with a CHN analyzer and a sample weight of 10 g.
Theoretical carbon dioxide generation amount (g) = [(total organic carbon amount (TOC) of test material / 100)] x 3.67 x 10
The compost was made using a YK-11 manufactured by Yawata Bussan Co., Ltd. The amount of carbon dioxide was measured using a non-dispersive infrared analyzer (LI-830 manufactured by LI-COR Co., Ltd.) and the CHN analyzer was a PE2400 series II manufactured by PerkinElmer Co., Ltd.
表1および表2において、MXDAはメタキシリレンジアミンを、ε-CLは、ε-カプロラクタムを、HDAはヘキサメチレンジアミンを示している。
表1および表2におけるStCoは、ポリアミド樹脂100質量部に対するコバルト原子の量(質量ppm)で示している。
In Tables 1 and 2, MXDA represents meta-xylylenediamine, ε-CL represents ε-caprolactam, and HDA represents hexamethylenediamine.
In Tables 1 and 2, StCo is shown as the amount of cobalt atoms (ppm by mass) relative to 100 parts by mass of the polyamide resin.
上記表1から明らかなとおり、本発明の樹脂組成物(実施例1~4)は、55℃、相対湿度90%で28日間保存することにより、コバルト塩が作用し、ポリアミド樹脂の数平均分子量が効果的に低下した。さらに、コンポスト環境下で90日間保存後することにより、コバルト塩による酸化分解の作用に加え、生分解により、ポリアミド樹脂の分解がより効果的に進行した。
これに対し、上記表2から明らかなとおり、キシリレンジアミン由来の構成単位を含まない場合(比較例1、2)やコバルト塩を含まない場合(比較例3~6)、55℃、相対湿度90%で28日間保存しても、ポリアミド樹脂の数平均分子量の低下は殆ど認められなかった。さらに、生分解も進行しなかった。
As is clear from Table 1, when the resin compositions of the present invention (Examples 1 to 4) were stored for 28 days at 55°C and a relative humidity of 90%, the cobalt salt acted to effectively reduce the number average molecular weight of the polyamide resin. Furthermore, when the resin compositions were stored for 90 days in a compost environment, the decomposition of the polyamide resin proceeded more effectively due to biodegradation in addition to the oxidative decomposition action of the cobalt salt.
In contrast, as is clear from Table 2 above, when no structural unit derived from xylylenediamine was included (Comparative Examples 1 and 2) or when no cobalt salt was included (Comparative Examples 3 to 6), almost no decrease in the number average molecular weight of the polyamide resin was observed even after storage at 55° C. and a relative humidity of 90% for 28 days. Furthermore, biodegradation did not progress.
Claims (13)
前記ポリアミド樹脂は、10~30モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、5~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~10モル%の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~10モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~10モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、0~50モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、0~10モル%の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は、10~80モル%であり、
キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位の合計がポリアミド樹脂を構成する全構成単位中、90~100モル%であり、
前記構成単位の合計が100モル%を超えることはない、生分解性樹脂組成物。 Contains a polyamide resin and a cobalt salt,
The polyamide resin contains 10 to 30 mol % of structural units derived from xylylenediamine, 5 to 50 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 10 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid, 0 to 10 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, 0 to 10 mol % of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, 0 to 50 mol % of structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and 0 to 10 mol % of structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms;
the total content of the constitutional units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, the constitutional units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, the constitutional units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and the constitutional units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms is 10 to 80 mol %,
the total amount of the xylylenediamine-derived structural units, the C4-C7 linear aliphatic dicarboxylic acid-derived structural units, and the C4-C10 lactam-derived structural units is 90-100 mol % of all structural units constituting the polyamide resin;
A biodegradable resin composition in which the total amount of the structural units does not exceed 100 mol %.
前記ポリアミド樹脂は、10~30モル%のキシリレンジアミン由来の構成単位と、5~50モル%の炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~10モル%の芳香族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~10モル%の炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、0~10モル%の炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、0~50モル%の炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、0~10モル%の炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位を含み、
前記炭素数8~22のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数2~20の脂肪族ジアミン由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位と、炭素数3~9の脂肪族アミノカルボン酸由来の構成単位の合計は、10~80モル%であり、
キシリレンジアミン由来の構成単位と、炭素数4~7のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数4~10のラクタム由来の構成単位の合計がポリアミド樹脂を構成する全構成単位中、90~100モル%であり、
前記構成単位の合計が100モル%を超えることはなく、
前記組成物の数平均分子量が1000未満である、組成物。 A composition comprising a decomposition product of a polyamide resin and a cobalt salt,
The polyamide resin contains 10 to 30 mol % of structural units derived from xylylenediamine, 5 to 50 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 7 carbon atoms, 0 to 10 mol % of structural units derived from an aromatic dicarboxylic acid, 0 to 10 mol % of structural units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, 0 to 10 mol % of structural units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, 0 to 50 mol % of structural units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and 0 to 10 mol % of structural units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms;
the total content of the constitutional units derived from an α,ω-linear aliphatic dicarboxylic acid having 8 to 22 carbon atoms, the constitutional units derived from an aliphatic diamine having 2 to 20 carbon atoms, the constitutional units derived from a lactam having 4 to 10 carbon atoms, and the constitutional units derived from an aliphatic aminocarboxylic acid having 3 to 9 carbon atoms is 10 to 80 mol %,
the total amount of the xylylenediamine-derived structural units, the C4-C7 linear aliphatic dicarboxylic acid-derived structural units, and the C4-C10 lactam-derived structural units is 90-100 mol % of all structural units constituting the polyamide resin;
The total amount of the structural units does not exceed 100 mol %,
A composition, wherein the composition has a number average molecular weight of less than 1000.
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