成果報告書詳細
管理番号20130000001058
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発 化学品原料の転換・多様化を可能とする革新グリーン技術の開発 高性能ポリ乳酸の研究開発・製造プロセス開発と実用化技術開発
公開日2014/1/22
報告書年度2010 - 2012
委託先名ユニチカ株式会社 国立大学法人京都工芸繊維大学 株式会社武蔵野化学研究所
プロジェクト番号P09010
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約バイオベース素材であるポリ乳酸の非可食原料化のコストダウン手法を検討するとともに、高耐熱化、成形性向上のため、立体規則性や高光学純度などポリマーの分子構造制御を行った。ステレオブロック型PLAの合成・特性解析さらにはスケールアップを試み、耐熱性の向上を確認した。高光学純度PLAではコストダウンに向け、全加工プロセスの一段化を検討し、コストダウンの可能性を確認した。

1. ポリ乳酸原料の製造については、高温発酵菌により、雑菌汚染を抑制するだけではなく高光学純度の乳酸を安定して得ることができた。さらに副生物を有価物化することにより、また、工程を簡略化することでポリ乳酸原料の製造コストを30%低減可能であることを見出した。
2.ステレオブロック型PLAの合成については、共重合およびカップリング法で得られたtri-sb-PLAは、優先的なSc 形成能を示し、210℃を越える優れた耐熱性を示すことを確認するとともに、tri-sb-PLAのスケールアップも行った。
3.偏組成sb-PLAのブレンドにより、PLLA/PDLA=8:2、2:8のsb-PLAをブレンドして溶融紡糸を行い、続いて延伸・熱処理により、耐熱性の高いステレオコンプレックス型PLA繊維を得ることに成功した。その140、160 -Cにおける熱収縮率は0.1 %以下となり目標を達成した。
4.高光学純度PLAの200kgスケール重合では、モノマー除去と更なる結晶化速度向上を一段階で行うプロセスを構築した。結晶化速度性能は目標の8割を達成、柔軟組成は目標を達した。また、フィルム・繊維では低い熱収縮率を示すことも見出した。本技術の確立により、加工プロセスコスト30%ダウンが可能であることを明確化した。
今後、これらの更なるスケールアップを検討して実用化を目指す。
英文要約We established the basic method the manufacturing of raw material of PLA using uneatable material, and synthesis and the basic properties of the stereo-block poly(lactic acid) (sb-PLA) and successfully scaled up the production of the poly(lactic acid) with a high optical purity by controlling the basic molecular structure, such as the stereo-regularity and the optical purity. We show the possibility of the process cost down. Following confirmed the advantage of these techniques.
  
1. High temperature fermentative bacteria were examined about manufacture of PLA materials. While this prevented various-germs contamination, lactic acid of high optical purity was able to be obtained. Furthermore, the manufacturing cost of PLA materials has been reduced about 30% by recycling a side product and simplifying a process.
2. Synthesis of ABA triblock sb-PLA was established through a two step reaction. It was confirmed that the sb-PLA obtained efficiently formed the stereocomplex and indicated excellent heat resistance at temperature exceeding 210 -C. A possibility of large-scale synthesis of di- and tri-sb-PLAs was demonstrated by their repeated bench-scale productions.
3. Melt-spinnings of di- and tri-sb-PLAs were performed to fabricate sb-PLA fibers. It was revealed that highly crystalline fibers of sc-PLA can be obtained by their stretching and annealing and that the shrinkage of the finally obtained sc-PLA fibers became less than 0.1 % at 140 and 160 -C. Basic research on the multiblock sb-PLA was carried out through the direct polycondensation of lactic acid. Further the part of the polymerization mechanism was clarified and the needs for the novel catalyst were confirmed.
4. It was constructed that the one step method of polymerization, monomer removal and addition of special additives to product PLA with a high optical purity 200 kg in scale. The rate of crystallization of the one method resin was achieved 80% of goal, and the flexibility of the resin was accomplished. It has been coming into focus that the process cost is able to reduce cost 30%.
We will further drive for the scale-up of these high-performance PLA and work toward practical use.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る