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キーワード：
ポリ乳酸 / PLA / 成形加工 / ステレオコンプレックス型ポリ乳酸 (SC-PLA) / バイオプラスチック
刊行にあたって
★植物由来原料比率をいかに上げつつ、高機能を出すか? いかにバイオ樹脂ならではの特性を出し、付加価値を出すか?
★ポリカーボネード、アクリル、ポリプロピレンと同等の特性を持たせ、かつ、いかに独自の高機能を付与するか?
★耐久性・耐熱性・耐衝撃性・柔軟性・シール性といった性質や結晶化速度の遅さ、耐熱性の低さをいかに改善するか?
★非可食性由来原料を用いて、どうポリ乳酸を合成するか? 大量合成法の現状は?
★高品質ポリ乳酸形成のための高純度化! ノウハウである不純物除去、具体的な精製方法のヒントをつかむ!
★材料選定・ブレンド・複合化・延伸・表面加工を用いた改良技術! 結晶核剤や可塑剤をいかに活用するか?
★PLLAとPDLAをいかに均一に混合し、ステレオコンプレックスの結晶構造を形成するか?
★ポリ乳酸と他の石油由来樹脂等、相分離を出さず、異種の高分子の相溶性をいかに高めるか? 溶解度パラメータの活用方法!
★リアクティブプロセッシングによるポリマーブレンド、モルフォロジー、界面改質技術の勘所!!
★ポリ乳酸の新たな有望市場はあるのか?食品包装、3Dプリンタ、電子機器・インフラ、自動車のそれぞれの現状は?
★骨固定材料、マイクロニードル等、高付加価値な生体適合性医療材料、また新たな市場としての化粧品原料は有望か?
★ポリ乳酸の最新動向を把握するために必須な一冊です!
著者一覧
ITI コンサルタント事務所 猪股 勲 様
日立造船株式会社 岸田 央範 様
株式会社武蔵野化学研究所 鈴木 康一朗 様
京都工芸繊維大学大学院 小原 仁実 様
広島大学 白浜 博幸 様
北陸先端科学技術大学院 山口 政之 様
滋賀県東北部工業技術センター 神澤 岳史 様
帝人株式会社 遠藤 浩平 様
京都工芸繊維大学 長岡 猛 様
BASF ジャパン株式会社 寺田 道弘 様
JSR株式会社 長尾 敦記 様
有限会社カンポテクニコ 人見 清貴 様
ユニチカ株式会社 川瀬 至道 様
岩手大学 山田 保治 様
日本電気株式会社 位地 正年 様
株式会社BMG 京都工芸繊維大学 玄 丞烋 様
日本包装專士会 西 秀樹 様
日立造船株式会社 岸田 央範 様
株式会社武蔵野化学研究所 鈴木 康一朗 様
京都工芸繊維大学大学院 小原 仁実 様
広島大学 白浜 博幸 様
北陸先端科学技術大学院 山口 政之 様
滋賀県東北部工業技術センター 神澤 岳史 様
帝人株式会社 遠藤 浩平 様
京都工芸繊維大学 長岡 猛 様
BASF ジャパン株式会社 寺田 道弘 様
JSR株式会社 長尾 敦記 様
有限会社カンポテクニコ 人見 清貴 様
ユニチカ株式会社 川瀬 至道 様
岩手大学 山田 保治 様
日本電気株式会社 位地 正年 様
株式会社BMG 京都工芸繊維大学 玄 丞烋 様
日本包装專士会 西 秀樹 様
目次 + クリックで目次を表示
序 章 ポリ乳酸を中心のバイオプラスチックの技術潮流と 市場動向・将来展望
はじめに
1. バイオプラスチックとは
1.1 生分解性プラスチックとバイオマスプラスチック
1.2 バイオプラスチックのこれまでの取り組み
2. バイオマスプラスチックとしてのポリ乳酸の開発
2.1 ポリ乳酸の製造プロセス
2.2 ポリ乳酸の物性改良技術
3. バイオマスプラスチックの世界の動向
1)ネイチャーワークス
2)BASF
3)ノバモント
4)ピューラック(コルビオン)
5)PTTMCC Biochem(タイPTT 社/ 三菱化学)
6)その他
4. バイオマスプラスチックの実用化拡大に向けて
第1章 ポリ乳酸原料の開発・大量合成法とバイオ原料からの生成
第1節 グリセリンを原料としたステレオブロックポリ乳酸の 多量製造プロセス
1 背景と目的
1.1 温暖化と地球石油枯渇
1.2 バイオディーゼル燃料(BDF)の課題
1.3 ポリ乳酸の課題
1.4 開発の目的
2 ステレオブロックポリ乳酸(sb-PLA)合成のメカニズム
2.1 グリセリンからラセミ乳酸の合成
2.2 ラセミラクチドからステレオブロックポリ乳酸(sb-PLA)の合成
2.3 従来法と本開発の比較
3 多量製造プロセスの開発
3.1 全体製造プロセス
3.2 ラセミ乳酸製造装置の開発
3.3 ラクチド製造装置の開発
4 ステレオブロックポリ乳酸(sb-PLA)の特性
4.1 物理特性と機械特性
4.2 加工特性(線維化・フィルム化)
5. 今後の課題
6. 共同研究
7. 謝辞
第2節 ポリ乳酸の原料の製造方法と“ 高純度ポリ乳酸 ”の開発
はじめに
1. 乳酸の立体的構造1)とポリマーの品質に対する重要性
2. 乳酸の純度の重要性と当社高純度エステル化法
3. ラクチドを原料とした重合の利点
4. “ 高純度ポリ乳酸” の開発について
5. さらなるポリ乳酸の高純度化(白色化技術)
6. 高純度ポリ乳酸の新たな用途展開
おわりに
第2章 ポリ乳酸における添加剤・加工法を用いた高機能化技術動向
第1節 ポリ乳酸の基礎・高機能化技術と応用展開
1. 乳酸発酵
1.1 原料
1.2 微生物
1.3 乳酸の精製
2. ポリ乳酸の合成
2.1 開環重合
2.2 直接重合法
3. 工業的製造方法
3.1 精製ラクチド法
3.2 ラクチド共沸法
3.3 直接重縮合法
3.3.1 溶液重合法
3.3.2 溶融/ 固相重合法
4. 製造エネルギー
5. 炭酸ガスの固定化
6. 焼却で発生する炭酸ガス
7. 生分解性
8. 燃焼熱量
9. リサイクル
第2節 ポリ乳酸添加剤の作用機構と高機能化への活用
はじめに
1. 自動車内装材適用のためのポリ乳酸(PLA)物性の改善
1.1 結晶化速度(耐熱性)改善剤
1.2 耐衝撃性改善剤
1.3 耐加水分解性改善剤
2. PLA 複合化材の自動車内装材への適用
おわりに
第3節 ブレンドによるポリ乳酸の高性能化
はじめに
1. 溶解度パラメータ
2. 可塑剤
3. 生分解性ポリマーとの相溶性
4. 柔軟なナノファイバーとのブレンド
5. 結言
第4節 リアクティブブレンドによるポリ乳酸の機械特性向上とその反応メカニズム
はじめに
1. 押出機とリアクティブプロセッシングの位置づけ
2. リアクティブプロセッシングによるポリオレフィン材料の官能化技術
3. リアクティブプロセッシングによるポリ乳酸の改質研究
3.1 末端基反応を利用したポリ乳酸ブレンド
3.2 ラジカル発生剤を利用した主鎖への化学結合直接導入によるポリ乳酸ブレンド
3.2.1 官能化法
3.2.2 動的架橋法
おわりに
第5節 生分解(バイオマスフィルム) の性能向上技術
(※ 本節は2010年8月「フィルムの機能性向上と成形加工、分析・評価技術」再掲原稿となります)
はじめに
1. バイオプラスチックの開発
1.1 生分解樹脂の歴史と展開コンセプト
1.2 ポリ乳酸
1.2.1 ポリ乳酸の課題と改質技術
1.3 ステレオコンプレックスポリ乳酸(scPLA)
1.3.1 ステレオコンプレックス結晶の形成メカニズム
1.3.2 ステレオコンプレックスポリ乳酸(scPLA)の特長
(1)耐熱性
(2)加水分解性
(3)結晶性
(4)耐溶剤性
1.3.4 フィルム用途への展開
1.3.5 scPLA の今後の課題
第6節 ポリ乳酸の成形加工と複合化による高機能化
はじめに
1. 植物由来樹脂(バイオポリマー)とは
1.1 植物由来樹脂の原料と生分解性樹脂の例
1.2 天然繊維
2. 自動車各社の取り組み
3. PLA 成形加工技術
3.1 PLA のタイプによる射出成形の留意点
(1)流動性
(2)シリンダ温度
(3)その他
3.2 PLA のタイプによる金型設計上の留意点
(1)成形収縮率
(2)結晶化促進温度(金型表面温度
(3)エジェクト方式
(4)金型材質
3.3 金型ホットランナーと金型温度制御
3.4 水分の影響
(1)PLA 分子量の変化
(2)分子量と強度(引張強度)特性
3.5 結晶化度
4. PLA の複合化
(1)熱可塑性樹脂との複合化
(2)天然繊維との複合化
5. PLA の超臨界ガスによる発泡成形
おわりに
第7節 新規生分解プラスチック「エコバイオ」の開発と ポリ乳酸との複合化
はじめに
1. エコフレックスの特徴
2. エコバイオの登場
3. エコバイオのグレード展開
4. エコフレックス、エコバイオの主要用途例
5. エコバイオの植物由来度向上
今後の展開
第8節 ポリ乳酸系バイオ樹脂「BIOLLOYR」の開発
はじめに
1. 「BIOLLOYRH シリーズ」(PLA/PE アロイ)と「BIOLLOYRP シリーズ」(PLA/PP アロイ)
2. 「BIOLLOYRPM シリーズ」(PLA/PP 射出成型用相容化材
おわりに
第3章 ポリ乳酸の今後の展開に向けた応用技術
第1節 ポリ乳酸の高機能化技術と製品への応用展開
はじめに
1. ポリ乳酸の誕生からの黎明期
2. 更なる試練〜分解の遅さ〜
3. 植物由来のプラスチックとして
4. バイオマスプラと言うセグメント
5. 日本という特異な市場
6. ポリ乳酸の特徴〜結晶化〜
7. ポリ乳酸の特徴〜 L 体とD 体〜
8. スポット販売からの脱却にむけて
9. ロングセラー商品を開発するためのヒント
10. ポリ乳酸フィルムについて
第2節 ポリ乳酸の 3D プリンタ材料への適用課題と応用展開
はじめに
1. 3D プリンタ概観
1.1 3D プリンタの種類と用語
1.2 Material Extrusion
1.3 Additive Manufacturing の市場動向
2. 3Dプリンタ用材料としてのポリ乳酸
2.1 ポリ乳酸の用途展開
2.2 Material Extrusion 用材料としてのABS とポリ乳酸
3. Material Extrusion 用ポリ乳酸フィラメント
3.1 Material Extrusion 方式の高性能化への動き
3.2 ポリ乳酸のエナンチオマー
3.3 フィラメントの作製方法と真円性及び結晶化
3.4 今後の可能性と留意点
おわりに
第3節 ポリ乳酸の課題と高機能化 〜 フィルム・コーティング剤への応用 〜
はじめに
1. ポリ乳酸の現状と課題
2. ポリ乳酸の高機能化
3. 柔軟性(耐衝撃性)の改良-フィルムへの応用
3.1 PLA の柔軟性(耐衝撃性)の改良
3.2 PLA-PDMS 共重合体の合成
3.3 PLA-PDMS 共重合体の物性
4. 耐熱性,表面特性の改良-塗料・コーティング剤への応用
4.1 PLA の耐熱性,表面特性の改良
4.2 PLA- シリカ複合材料の合成
(1)層間挿入法
(2)ゾルーゲル法
(3)微粒子分散法
4.3 PLA- シリカハイブリッドの物性
おわりに
第4節 難燃性ポリ乳酸複合材の開発と電子機器等への応用展開
はじめに
1. 難燃性ポリ乳酸複合材の開発と電子機器への適用
2. 難燃性ポリ乳酸複合材の耐久性向上と社会インフラ機器への応用
おわりに
第5節 ポリ乳酸の医療用展開
1. はじめに
2. 生体内分解吸収性材料
3. ポリ乳酸研究開発の歴史
4. ポリ乳酸
5. 臨床応用
6. 手術用縫合糸
7. 吸収性縫合補助材
8. 歯周組織の再生
9. 歯槽骨の再生
10. 生体吸収性骨固定材
おわりに
第4章 ポリ乳酸(PLA) の衛生安全性評価と各国規制動向
はじめに
1. ポリ衛協における審議
1.1 ポリ衛協とはー業界自主基準
1.2 主な業界自主基準(規格)の概要
1.3 ポリ乳酸WG における審議
1.3.1 メーカーの説明とWG 設立
1.3.2 WG における検討結果
(1)機能試験条件の検討
(2)機能試験結果
(3)米国の認可
1.4 技術委員会における審議
1.4.1 ポリ衛協における安全性評価の基本的考え方
1.4.2 安全性評価結果
1.5 ポリ乳酸の自主基準
2. 食品安全委員会における審議
3. 食品衛生法の改正審議
3.1 個別規格
3.2 製造条件
4. 諸外国における規制状況
4.1 米国
4.1.1 米国の法規制
4.1.2 PLA の認可状況
4.2 EU(欧州連合:European Union)
4.2.1 EU の規制の仕組み
4.2.2 プラスチックの規格
(1)総移行量規制
(2)ポジティブリスト(PL)
4.3 オセアニア
4.4 韓国
4.5 南米南部共同市場諸国(メルコスール:Mercosur=Mercado Comun del Sur))
4.6 湾岸協力会議(GCC)
4.7 その他の国々
5. 業界自主基準を巡る動向
6. まとめ
はじめに
1. バイオプラスチックとは
1.1 生分解性プラスチックとバイオマスプラスチック
1.2 バイオプラスチックのこれまでの取り組み
2. バイオマスプラスチックとしてのポリ乳酸の開発
2.1 ポリ乳酸の製造プロセス
2.2 ポリ乳酸の物性改良技術
3. バイオマスプラスチックの世界の動向
1)ネイチャーワークス
2)BASF
3)ノバモント
4)ピューラック(コルビオン)
5)PTTMCC Biochem(タイPTT 社/ 三菱化学)
6)その他
4. バイオマスプラスチックの実用化拡大に向けて
第1章 ポリ乳酸原料の開発・大量合成法とバイオ原料からの生成
第1節 グリセリンを原料としたステレオブロックポリ乳酸の 多量製造プロセス
1 背景と目的
1.1 温暖化と地球石油枯渇
1.2 バイオディーゼル燃料(BDF)の課題
1.3 ポリ乳酸の課題
1.4 開発の目的
2 ステレオブロックポリ乳酸(sb-PLA)合成のメカニズム
2.1 グリセリンからラセミ乳酸の合成
2.2 ラセミラクチドからステレオブロックポリ乳酸(sb-PLA)の合成
2.3 従来法と本開発の比較
3 多量製造プロセスの開発
3.1 全体製造プロセス
3.2 ラセミ乳酸製造装置の開発
3.3 ラクチド製造装置の開発
4 ステレオブロックポリ乳酸(sb-PLA)の特性
4.1 物理特性と機械特性
4.2 加工特性(線維化・フィルム化)
5. 今後の課題
6. 共同研究
7. 謝辞
第2節 ポリ乳酸の原料の製造方法と“ 高純度ポリ乳酸 ”の開発
はじめに
1. 乳酸の立体的構造1)とポリマーの品質に対する重要性
2. 乳酸の純度の重要性と当社高純度エステル化法
3. ラクチドを原料とした重合の利点
4. “ 高純度ポリ乳酸” の開発について
5. さらなるポリ乳酸の高純度化(白色化技術)
6. 高純度ポリ乳酸の新たな用途展開
おわりに
第2章 ポリ乳酸における添加剤・加工法を用いた高機能化技術動向
第1節 ポリ乳酸の基礎・高機能化技術と応用展開
1. 乳酸発酵
1.1 原料
1.2 微生物
1.3 乳酸の精製
2. ポリ乳酸の合成
2.1 開環重合
2.2 直接重合法
3. 工業的製造方法
3.1 精製ラクチド法
3.2 ラクチド共沸法
3.3 直接重縮合法
3.3.1 溶液重合法
3.3.2 溶融/ 固相重合法
4. 製造エネルギー
5. 炭酸ガスの固定化
6. 焼却で発生する炭酸ガス
7. 生分解性
8. 燃焼熱量
9. リサイクル
第2節 ポリ乳酸添加剤の作用機構と高機能化への活用
はじめに
1. 自動車内装材適用のためのポリ乳酸(PLA)物性の改善
1.1 結晶化速度(耐熱性)改善剤
1.2 耐衝撃性改善剤
1.3 耐加水分解性改善剤
2. PLA 複合化材の自動車内装材への適用
おわりに
第3節 ブレンドによるポリ乳酸の高性能化
はじめに
1. 溶解度パラメータ
2. 可塑剤
3. 生分解性ポリマーとの相溶性
4. 柔軟なナノファイバーとのブレンド
5. 結言
第4節 リアクティブブレンドによるポリ乳酸の機械特性向上とその反応メカニズム
はじめに
1. 押出機とリアクティブプロセッシングの位置づけ
2. リアクティブプロセッシングによるポリオレフィン材料の官能化技術
3. リアクティブプロセッシングによるポリ乳酸の改質研究
3.1 末端基反応を利用したポリ乳酸ブレンド
3.2 ラジカル発生剤を利用した主鎖への化学結合直接導入によるポリ乳酸ブレンド
3.2.1 官能化法
3.2.2 動的架橋法
おわりに
第5節 生分解(バイオマスフィルム) の性能向上技術
(※ 本節は2010年8月「フィルムの機能性向上と成形加工、分析・評価技術」再掲原稿となります)
はじめに
1. バイオプラスチックの開発
1.1 生分解樹脂の歴史と展開コンセプト
1.2 ポリ乳酸
1.2.1 ポリ乳酸の課題と改質技術
1.3 ステレオコンプレックスポリ乳酸(scPLA)
1.3.1 ステレオコンプレックス結晶の形成メカニズム
1.3.2 ステレオコンプレックスポリ乳酸(scPLA)の特長
(1)耐熱性
(2)加水分解性
(3)結晶性
(4)耐溶剤性
1.3.4 フィルム用途への展開
1.3.5 scPLA の今後の課題
第6節 ポリ乳酸の成形加工と複合化による高機能化
はじめに
1. 植物由来樹脂(バイオポリマー)とは
1.1 植物由来樹脂の原料と生分解性樹脂の例
1.2 天然繊維
2. 自動車各社の取り組み
3. PLA 成形加工技術
3.1 PLA のタイプによる射出成形の留意点
(1)流動性
(2)シリンダ温度
(3)その他
3.2 PLA のタイプによる金型設計上の留意点
(1)成形収縮率
(2)結晶化促進温度(金型表面温度
(3)エジェクト方式
(4)金型材質
3.3 金型ホットランナーと金型温度制御
3.4 水分の影響
(1)PLA 分子量の変化
(2)分子量と強度(引張強度)特性
3.5 結晶化度
4. PLA の複合化
(1)熱可塑性樹脂との複合化
(2)天然繊維との複合化
5. PLA の超臨界ガスによる発泡成形
おわりに
第7節 新規生分解プラスチック「エコバイオ」の開発と ポリ乳酸との複合化
はじめに
1. エコフレックスの特徴
2. エコバイオの登場
3. エコバイオのグレード展開
4. エコフレックス、エコバイオの主要用途例
5. エコバイオの植物由来度向上
今後の展開
第8節 ポリ乳酸系バイオ樹脂「BIOLLOYR」の開発
はじめに
1. 「BIOLLOYRH シリーズ」(PLA/PE アロイ)と「BIOLLOYRP シリーズ」(PLA/PP アロイ)
2. 「BIOLLOYRPM シリーズ」(PLA/PP 射出成型用相容化材
おわりに
第3章 ポリ乳酸の今後の展開に向けた応用技術
第1節 ポリ乳酸の高機能化技術と製品への応用展開
はじめに
1. ポリ乳酸の誕生からの黎明期
2. 更なる試練〜分解の遅さ〜
3. 植物由来のプラスチックとして
4. バイオマスプラと言うセグメント
5. 日本という特異な市場
6. ポリ乳酸の特徴〜結晶化〜
7. ポリ乳酸の特徴〜 L 体とD 体〜
8. スポット販売からの脱却にむけて
9. ロングセラー商品を開発するためのヒント
10. ポリ乳酸フィルムについて
第2節 ポリ乳酸の 3D プリンタ材料への適用課題と応用展開
はじめに
1. 3D プリンタ概観
1.1 3D プリンタの種類と用語
1.2 Material Extrusion
1.3 Additive Manufacturing の市場動向
2. 3Dプリンタ用材料としてのポリ乳酸
2.1 ポリ乳酸の用途展開
2.2 Material Extrusion 用材料としてのABS とポリ乳酸
3. Material Extrusion 用ポリ乳酸フィラメント
3.1 Material Extrusion 方式の高性能化への動き
3.2 ポリ乳酸のエナンチオマー
3.3 フィラメントの作製方法と真円性及び結晶化
3.4 今後の可能性と留意点
おわりに
第3節 ポリ乳酸の課題と高機能化 〜 フィルム・コーティング剤への応用 〜
はじめに
1. ポリ乳酸の現状と課題
2. ポリ乳酸の高機能化
3. 柔軟性(耐衝撃性)の改良-フィルムへの応用
3.1 PLA の柔軟性(耐衝撃性)の改良
3.2 PLA-PDMS 共重合体の合成
3.3 PLA-PDMS 共重合体の物性
4. 耐熱性,表面特性の改良-塗料・コーティング剤への応用
4.1 PLA の耐熱性,表面特性の改良
4.2 PLA- シリカ複合材料の合成
(1)層間挿入法
(2)ゾルーゲル法
(3)微粒子分散法
4.3 PLA- シリカハイブリッドの物性
おわりに
第4節 難燃性ポリ乳酸複合材の開発と電子機器等への応用展開
はじめに
1. 難燃性ポリ乳酸複合材の開発と電子機器への適用
2. 難燃性ポリ乳酸複合材の耐久性向上と社会インフラ機器への応用
おわりに
第5節 ポリ乳酸の医療用展開
1. はじめに
2. 生体内分解吸収性材料
3. ポリ乳酸研究開発の歴史
4. ポリ乳酸
5. 臨床応用
6. 手術用縫合糸
7. 吸収性縫合補助材
8. 歯周組織の再生
9. 歯槽骨の再生
10. 生体吸収性骨固定材
おわりに
第4章 ポリ乳酸(PLA) の衛生安全性評価と各国規制動向
はじめに
1. ポリ衛協における審議
1.1 ポリ衛協とはー業界自主基準
1.2 主な業界自主基準(規格)の概要
1.3 ポリ乳酸WG における審議
1.3.1 メーカーの説明とWG 設立
1.3.2 WG における検討結果
(1)機能試験条件の検討
(2)機能試験結果
(3)米国の認可
1.4 技術委員会における審議
1.4.1 ポリ衛協における安全性評価の基本的考え方
1.4.2 安全性評価結果
1.5 ポリ乳酸の自主基準
2. 食品安全委員会における審議
3. 食品衛生法の改正審議
3.1 個別規格
3.2 製造条件
4. 諸外国における規制状況
4.1 米国
4.1.1 米国の法規制
4.1.2 PLA の認可状況
4.2 EU(欧州連合:European Union)
4.2.1 EU の規制の仕組み
4.2.2 プラスチックの規格
(1)総移行量規制
(2)ポジティブリスト(PL)
4.3 オセアニア
4.4 韓国
4.5 南米南部共同市場諸国(メルコスール:Mercosur=Mercado Comun del Sur))
4.6 湾岸協力会議(GCC)
4.7 その他の国々
5. 業界自主基準を巡る動向
6. まとめ
