樹脂プラスチック材料協会

製造技術・設計技術・エンジニア・購買・開発営業のための「樹脂プラスチック情報プラットフォーム」

     

用語集

生分解性ポリエステル・バイオベース脂肪族ポリエステル とは

生分解性ポリエステル・バイオベース脂肪族ポリエステルの物性

過去20年で、生分解性ポリマーの開発と応用に多くの努力が払われてきました。それらは、調製方法に従って2つのタイプに分類できます。最初のクラスは再生可能資源から合成されたポリマーであり、他のクラスは 合成であり、ほとんどが生分解性の鉱油由来ポリマーからです。

最も重要な生分解性ポリマーの1つは、バイオベースの脂肪族ポリエステルです。それらの多くは、優れた生分解性と生体適合性を備えているため、非常に重要なクラスの生分解性ポリマーとなっています。脂肪族生分解性ポリエステルは数多くあります。ただし、市販されているのはごく少数です。商業利用を得た、または現在商業利用が検討されているいくつかのバイオベースポリエステルは、ポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリ-ε-カプロラクトン(PCL)、ポリヒドロキシブチレートです。 (PHB)、およびポリ(3-ヒドロキシ吉草酸)。これらの中で、PHBとPLAはおそらく最も広く研究されている生分解性熱可塑性ポリエステルです。どちらも真の生分解性と生体適合性があり、どちらも比較的高い融点(160〜180°C)を持っています。しかし、実際のアプリケーションは、その脆弱性と狭い処理ウィンドウによって制限されることがよくあります。したがって、他のポリマーとのブレンドがしばしば文献で報告されています。

重要な合成生分解性ポリエステルは、 ポリ(コハク酸エチレン)(PESu)、ポリ(コハク酸プロピレン)(PPSu)およびポリ(コハク酸ブチレン)です。(PBSu)いくつかあります。それらは通常、二酸または酸無水物とジオールとの反応と水の除去から生成されます。現在、ほとんどの脂肪族ポリエステルは化石燃料から製造されています。ただし、これらのポリエステルの一部は、再生可能な資源からのモノマーを使用して製造することもできます。多くのコハク酸塩は、その固有の生分解性と商業的入手可能性のために集中的に研究されてきました。PPSuは、その生分解速度がポリ(エチレンコハク酸塩)(PESu)やポリ(ブチレンコハク酸塩)(PBSu)のような他のほとんどのコハク酸塩よりも高いため、関心が高まっています。また、結晶化度が低いため、ポリカプロラクトン(PCL)を含む医薬品賦形剤として使用される他のほとんどのポリエステルよりも速く分解します。

バイオベースまたは生分解性ポリエステルの大部分は完全に脂肪族です。それらは通常、融点とガラス転移温度が低く、加水分解安定性が劣ります。つまり、かなり親水性であるため、水分にさらされると中程度から高い水分吸収があります。これは、機械的特性と安定性に影響します。このため、一部の生分解性ポリマーは、より安定したポリマーとブレンドされているか、芳香族ビルディングブロック(芳香族酸または無水物)と共重合されています。例えば、ポリ(ブチレンアジペート-コ-テレフタレート)(PBAT)は、アジピン酸、テレフタル酸、および1,4-ブタンジオールから商業的に合成されます。

生分解性ポリエステルの重要な特性は分解時間であり、廃棄に関してはできるだけ短くする必要があります。ただし、ポリマーの分解時間が非常に短い場合、耐食性が大幅に低下する可能性があります。ポリマーと条件に応じて、分解時間は数ヶ月から数年に及びます。

通常、引張特性は、モル体積が最小(最高充填密度)の場合に最適です。特に強力なのはPGAとPLAであり、一方PCLは破損時に異常に高いひずみを伴う最も柔らかいポリマーです。非常に重要な要因は分子量(MW)です。MWを変えると、機械的性質が非常に異なるポリエステルが得られます。たとえば、PLAの引張強度は1〜150 MPaの間で変化します。もう1つの重要な要素は、戦術です。多くの脂肪族ポリエステルは、繰り返し単位に非対称炭素原子を持っているため、光学的に活性になります。たとえば、アイソタクティックL-PLAまたはD-PLAと、LユニットとDユニットが交互になったシンジオタクティックDL-PLAを取得することができます。これらのポリマーは非常に異なる機械的特性を持っています。

たとえば多くの場合、脂肪族ポリエステルは他の樹脂とブレンドされて、加工性と最終用途の特性を改善します。たとえば、低コストで生分解性を高めるために、澱粉とブレンドできます。生分解性ポリエステルは、主に一方向性のバイオ複合材料のマトリックス樹脂としても使用されます。多くの場合、亜麻、麻、ジュート、竹、象草、ケナフなどの天然繊維が強化繊維として使用されます。複合材の場合、強化繊維が複合材の強度の大部分を提供するため、ポリエステルの機械的特性はあまり重要ではありません。PLAとPCLは、繊維含有量が比較的多い最軽量の複合材につながるようです。これは、高価な樹脂の使用量が少なくなるため、しばしば望ましいものです。マトリックスポリマーが柔らかいほど、得られる複合材料は軽くなるようです。

バイオプラスチックの開発は、近年多くの注目を集めています。これらの新しいプラスチックが大きな市場シェアを獲得するかどうかは、時が経てばわかります。これは、社会が環境を保護すること、つまり廃棄物を削減し、かけがえのない化石燃料を節約することをどの程度強くコミットしているかに一部依存します。

これらの新しい生分解性および/またはバイオベースのポリマーが大きな市場シェアを獲得する前に、高価格、限られた生産、および劣った(機械的)性能などの多くの障害を克服する必要があります。 

商業用のバイオベースまたは生分解性ポリエステル

未充填および充填済みバイオプラスチックの主要メーカーには、NatureWorks、BioMatera、Perstop、Solvay、Novamont、Mitsui、Corbion、Dowが含まれます。

最も一般的で最も有望なバイオプラスチックはポリ乳酸です。最初に、トウモロコシまたは他の生体材料を発酵させて乳酸を生成し、次に乳酸を重合してポリ乳酸(PLA)にします。PLAの需要は、今後数年間で現在の0.1 Mtaから2 Mtaに増加すると予想されます。

生分解性ポリエステル・バイオベース脂肪族ポリエステルの用途

脂肪族ポリエステルおよびその他の生体高分子は、薬物送達システム、創傷閉鎖、外科縫合、インプラント、および組織工学など、医学および製薬技術に多くの用途を見出しています。 人体内への薬物送達は、生分解性カプセルで比較的簡単に制御できます。創傷治癒では、吸収性不織布が人間の組織の代替品として使用されます。

現在、ほとんどの生分解性ポリマーは、コストが高く、機械的特性が劣り、耐環境性と耐薬品性が低いなどの制限により、他の用途では広く使用されていません。つまり、医療以外での使用が限られているのはごく少数の生分解性ポリエステルだけですそして製薬産業。 1つはPLAとそのブレンドで、現在、飲用カップや食品容器などの使い捨て製品の射出成形用の原料として使用されています。他の(潜在的な)用途には、土壌保持シートおよびその他の農業用フィルム、廃棄物袋、および一般的な包装材料としての使用が含まれます。

生分解性ポリマーの市場シェアは2016年の段階ではかなり小さかったですが、現在廃プラスチックの問題もあり成長が見込まれています。

このページに掲載されている企業・商品・材料等情報は、当協会が各企業の公式ホームページに掲載されている情報等を収集した上で、掲載を行っております。情報を精査し正しい情報掲載をしておりますが、当協会がそれを保証するものではありません(情報に誤りがあった場合は、お問合せフォームよりご連絡ください)。また、各種引用元のデータの変更、追加、削除などにより生じる情報の差異について、当協会は一切の責任を負わないものとします。当協会は、当サイトの掲載情報から直接的、または間接的に発生したと思われるいかなる損害についても責任を負わないものとします。  







-用語集
-, ,

関連記事

用語集

汎用プラスチック とは

汎用プラスチックとは、プラスチックの中でも約8割程を占める一般的な熱可塑性樹脂のプラスチックで、生活用品や工業製品などに大量に使われています。プラスチックの中では、価格的に安価であり、加工性が良く、量 …

用語集

ポリアミド(POLYAMIDES)とは-ポリラクタム/ポリフタルアミド/ポリアラミド

目次1 物性2 商業用ポリアミド3 用途 物性 ポリアミド(PA)は、二酸とジアミンの反応、またはラクタムの開環重合によって生成されます。それらは、脂肪族、半芳香族、または完全に芳香族の熱可塑性プラス …

用語集

脆化(ぜいか)温度-brittle(ness) temperature/brittle pointとは

脆化(ぜいか)温度[brittle(ness) temperature / brittle point]とは、脆化点ともいわれ、一般的にプラスチックを低温環境にさらし、脆性破壊が起こる限界温度のことを …

用語集

耐候性試験(Weathering test)とは

耐候性試験(Weathering test)とは、プラスチックの耐劣化性試験のひとつ。自然の天候、または、人工の条件下における材料やコーティングの劣化具合を調べる試験のこと。 また耐候性試験は、材料や …

用語集

【射出成形】バリの不良原因と改善対策

バリ(flash) 目次1 バリ(Flash)とは?2 機械のチェック3 クランプの懸念4 プロセス関連の不良問題5 バリの不良原因と改善対策 バリ(Flash)とは? 部品のバリ(Flash)は、プ …