JP2000219774A

JP2000219774A - 可塑剤および樹脂組成物

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Publication number: JP2000219774A
Application number: JP11021932A
Authority: JP
Inventors: Masao Honma; 正男本間; Hiroji Ishii; 博治石井
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた伸び、強靭性を樹脂に付与し、生分解性
に優れた可塑剤を提供する。また優れた伸び、強靭性を
有し、生分解性に優れた樹脂組成物を提供する。【解決手段】ピロリドンカルボン酸エステルを可塑剤と
して用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた伸び、強靭
性を樹脂に付与し、生分解性に優れた可塑剤に関する。
また本発明は、優れた伸び、強靭性を有し、生分解性に
優れた樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年において、自然環境下で容易に分解
されない樹脂が生活環境を破壊するなどの問題が起こっ
ており、生分解性樹脂の開発が望まれている。そして、
可塑剤は、樹脂に可塑性を付与するものとして、フタル
酸エステルやリン酸エステルなどが一般的に用いられて
いる（特開平１０−１８２８５３）。しかし、これらの
可塑剤は、自然界において生分解されにくいという欠点
を有するため、生分解性樹脂に用いるものとしては不適
当であった。また、生分解性に優れた可塑剤としては、
乳酸ブチルなどが知られているが、これらは、樹脂に配
合した場合の樹脂の伸びや強靭性という点で、十分な性
能が得られないという欠点があった。また、ピロリドン
カルボン酸エステルを可塑剤として用いることは、これ
まで行われていなかった。

【０００３】一方、生分解性樹脂としては、セルロース
系樹脂が知られており（特開平９−２０８７１４）、多
種の溶剤に可溶で、多くの樹脂と相溶性を持つことか
ら、フィルム、シート、パイプ、ペレット等として広範
囲な利用が可能である。しかしながら、セルロース系樹
脂はもろく、伸び、強靭性という観点では充分な性能が
得られていなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た伸び、強靭性を樹脂に付与し、生分解性に優れた可塑
剤を提供することにある。また、かかる可塑剤を含有
し、優れた伸び、強靭性を有し、生分解性に優れた樹脂
組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる実
情に鑑み鋭意検討した結果、ピロリドンカルボン酸エス
テルが上述の課題を解決する可塑剤であることを見出
し、本発明を完成するに至った。すなわち、ピロリドン
カルボン酸エステルは、優れた伸び、強靭性を樹脂に付
与でき、生分解性に優れた可塑剤であることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。また、ピロリドンカル
ボン酸エステルを樹脂に配合することにより、優れた伸
び、強靭性を有し、生分解性に優れた樹脂組成物を得ら
れることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の可塑剤は、下記一般式
（１）または一般式（２）で表される群の中から選ばれ
る少なくとも一種以上のピロリドンカルボン酸エステル
を含有するものである。

【化７】（式中、Ｒ1は炭素原子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖の
アルキル基又はアルケニル基を示す。）

【化８】（式中、Ｒ2は下記一般式（３）〜（６）のいずれかの
置換基を表す。）

【化９】（式中、Ｘ1は炭素原子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖の
アルキル基又はアルケニル基、または、炭素原子数１〜
２２の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和のアシル基
を示し、ｎは１〜５の整数を示す。）

【化１０】（式中、Ｘ2は炭素原子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖の
アルキル基又はアルケニル基、または、炭素原子数１〜
２２の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和のアシル基
を示し、ｍは１〜５の整数を示す。）

【化１１】（式中、Ｘ3は水素原子またはメチル基を示し、Ｘ4は炭
素原子数１〜８の分岐鎖又は直鎖のアルキル基を示
す。）

【化１２】（式中、Ｘ5、Ｘ6はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原
子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖のアルキル基又はアルケ
ニル基、または、炭素原子数１〜２２の直鎖または分岐
鎖の飽和または不飽和のアシル基を示し、ｋは１〜５の
整数を示す。）。

【０００７】本発明で用いられるピロリドンカルボン酸
エステルは、そのエステル残基として炭素原子数１から
２２の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和のものであ
り、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、
イソプロパノール、ブタノール、t−ブタノール、イソ
ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、２−メチル
−１−ブタノール、フーゼル油、ペンタノール、ヘキサ
ノール、シクロヘキサノール、オクタノール、２−エチ
ルヘキサノール、デカノール、ラウリルアルコール、ミ
リスチルアルコール、セチルアルコール、セトステアリ
ルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコ
ール、ベヘニルアルコール、ホホバアルコール、２−ヘ
キサデシルアルコール、２−オクチルドデカノール、イ
ソステアリルアルコールから誘導されるものが挙げられ
る。さらに、メトキシエタノール、エトキシエタノー
ル、ブトキシエタノール、エチレングリコールヘキシル
エーテル、ポリオキシエチレン（酸化エチレン付加モル
数２〜５）イソステアリルエーテル、モノステアリン酸
エチレングリコール、モノステアリン酸プロピレングリ
コール、３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メ
トキシブタノール、モノ２−エチルヘキサン酸グリセリ
ル、ジ２−エチルヘキサン酸グリセリル、モノラウリン
酸グリセリル、ジラウリン酸グリセリル、モノミリスチ
ン酸グリセリル、ジミリスチン酸グリセリル、モノステ
アリン酸ングリセリル、ジステアリン酸グリセリル、モ
ノイソステアリン酸グリセリル、モノ２−エチルヘキシ
ルグリセリルエーテル、モノラウリルグリセリルエーテ
ル、モノミリスチルグリセリルエーテル、モノステアリ
ルグリセリルエーテル、モノステアリン酸ジグリセリ
ル、モノラウリン酸テトラグリセリル、ジイソステアリ
ン酸デカグリセリル等が挙げられる。これらは単独で
も、２種類以上混合して使用してもよい。

【０００８】本発明におけるピロリドンカルボン酸エス
テルの製造にあたっては、例えば、ピロリドンカルボン
酸あるいはグルタミン酸と該当するアルコールを触媒存
在下又は無触媒下に加熱脱水する公知の方法により容易
に得ることができる。原料に用いられるピログルタミン
酸又はグルタミン酸は光学活性体、ラセミ体のいずれで
あってもよい。このようなピロリドンカルボン酸エステ
ルの製造に使用するアルコール類は、必ずしも単一化合
物である必要はなく、鎖長等の異なるアルコールの混合
物であってもよい。

【０００９】得られたピロリドンカルボン酸エステルは
反応物そのもの、もしくは、再結晶法、カラムクロマト
グラフィー法など、通常用いる公知の方法により精製し
て用いてもよい。なお、製造原料となるピログルタミン
酸又はグルタミン酸及びその塩やアルコール等、本発明
の効果を阻害しない範囲で含まれていても差し支えな
い。

【００１０】本発明に用いる樹脂としては、ビニル系樹
脂、ウレタン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、セルロース系樹
脂、ポリ乳酸樹脂などをあげることができる。この中
で、特にセルロース系樹脂、ポリ乳酸樹脂が生分解性の
点で好ましい。セルロース系樹脂としては、セルロース
アセテート、セルロースジアセテート、セルローストリ
アセテート、セルロースプロピオネート、ニトロセルロ
ース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロー
スアセテートブチレート、メチルアセテート、エチルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチ
ルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルエチ
ルセルロース等が挙げられる。セルロース誘導体のアセ
チル化度やエーテル化度等の置換度は任意に選択でき
る。

【００１１】ピロリドンカルボン酸エステルの配合量は
任意に設定できるが、好ましくは樹脂１００重量部当た
り、５〜１００重量部であり、さらに好ましくは１０〜
６０重量部である。配合量が少な過ぎるかまたは多すぎ
ると伸び、強靭性が低下する。

【００１２】本発明に関する樹脂組成物の製造方法は特
に制限されるものではなく、当業者が通常用いる公知の
方法により製造することができる。すなわち、溶剤に溶
解した樹脂溶液に可塑剤を混合し、当該溶液を流延また
は塗布後乾燥することによって成形物を得る湿式法と、
樹脂粉末またはペレットと可塑剤を混合後、ニーダーま
たはロールを用いて圧力と熱で溶融混合した後、成形す
る乾式法とに大別できる。ペレット、フィルム、シー
ト、フォーム等の種々の形態のものでも湿式法と乾式法
のいずれの方法で製造してもよい。湿式法で用いる溶媒
としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロ
ピルアルコール、ブタノール等の低級アルコール類、ア
セトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ベンゼン、
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチン
等のハロゲン化炭化水素類、その他シクロヘキサン、
１，４−ジオキサン等を用いることができる。また、成
形法としては、目的に応じて、射出成形、押出成形、流
延法、ブロック法等を挙げることができる。

【００１３】本発明の樹脂組成物には、本発明の組成物
の効果を損なわない範囲において任意に添加剤を併用す
ることがでる。配合される添加剤としては、樹脂に配合
されるもの全般をあげることができる。例えば、防腐
剤、色素、顔料、紫外線吸収剤、酸化防止剤、充填剤、
樹脂等を配合することができる。また、燐酸トリブチル
等の燐酸エステル類、フタル酸ジメチル等のフタル酸エ
ステル類、その他脂肪族一塩基酸エステル類、脂肪族二
塩基酸エステル類、二価アルコールエステル類、オキシ
酸エステル類等の可塑剤を本発明のピロリドンカルボン
酸エステルと併用しても差し支えない。

【００１４】本発明の樹脂組成物の用途としては、包装
材料、機械部品、電気部品、家庭用品、化粧品具、文具
等の工業的用途から雑貨にいたるまで幅広い分野で使用
できる。

【００１５】

【実施例】次に実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００１６】＜製造例１＞３００ｍｌの三口フラスコに
２−エチルヘキサノール１５０ｇとｄｌ−ピロリドンカ
ルボン酸１２９ｇを秤りとり、１７０℃のオイルバスで
４時間加熱し、脱水縮合反応を行った。反応後エバポレ
ーターで過剰の２−エチルヘキサノールを留去すること
によって、ｄｌ−ピロリドンカルボン酸−２−エチルヘ
キシルを２３０ｇ(収率９５％)得た。

【００１７】＜試験例１＞製造例1で得られたピロリド
ンカルボン酸２−エチルヘキシルの生分解性を化審法
（化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律)に準
拠した方法（通商産業省基礎産業局化学品安全課監修
「化審法化学物質改訂第３版（化学工業日報社）」１５
２０頁）にて評価した。結果を図１に示す。これによ
り、通常比較対象として用いられるアニリンと比較して
も、ピロリドンカルボン酸２−エチルヘキシルが良好な
生分解性を有することがわかる。

【００１８】＜試験例２＞トリアセチルセルロース（ア
ルドリッチ製）３ｇ（１００部）をアセトン１３．５ｇ
と１，４−ジオキサン１３．５ｇの混合溶媒に溶解し
た。次いでピロリドンカルボン酸２−エチルヘキシル
１．８ｇ（６０部）を添加し均質になるまで攪拌混合し
た。当該溶液を、離型剤でコーティング処理したガラス
板にバーコーターで均一に塗布し、乾燥した後、剥離す
ることにより５０μｍ厚のフィルムを得た（実施例
1）。当該フィルムを幅１５ｍｍ、長さ７０ｍｍの短冊
状に切り出し、レオメーター（不動工業NRM-2010J-CW）
で引っ張り試験を行い（チャック間幅：５０ｍｍ、引っ
張り速度：５ｃｍ／分）、伸び率、引っ張り強度、破断
エネルギーを測定した。フィルムの厚さは測定前に計測
した値をそれぞれ採用した。結果を表１に示す。

【００１９】同様に、表１に示す内容にて、樹脂組成物
を製造し、同様の測定を行った。結果を表１にあわせて
示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】＜試験例３＞エチルセルロース（純正化学
株式会社製）２ｇ（１００部）をトルエン９ｇと１，４
−ジオキサン９ｇの混合溶媒に溶解した。次いで、ピロ
リドンカルボン酸２−エチルヘキシル０．６ｇ（３０
部）を添加し均質になるまで攪拌混合した。当該溶液を
用いて、実施例１と同様にフィルムを調製し、引っ張り
試験データを採取した。結果を表２に示す。

【００２２】同様に、表２に示す内容にて、樹脂組成物
を製造し、同様の測定を行った。結果を表２にあわせて
示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】比較例１〜７では強靱性（引っ張り強度、
破断エネルギー）に優れる例もあるが、伸び率と強靱性
とをともに満足する例はなく好ましくない。一方、実施
例１〜５のフィルムは伸び率、強靱性ともに優れる性質
を有するフィルムであった。

【発明の効果】ピロリドンカルボン酸エステルを含有す
る可塑剤は、優れた伸び、強靭性を樹脂に付与し、生分
解性に優れる。また、ピロリドンカルボン酸エステルを
含有した樹脂組成物は、優れた伸び、強靭性を有し、生
分解性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図1】ピロリドンカルボン酸２−エチルヘキシルの生
分解性試験結果を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（１）または一般式（２）で表
される群の中から選ばれる少なくとも一種以上のピロリ
ドンカルボン酸エステルを含有する可塑剤。【化１】（式中、Ｒ1は炭素原子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖の
アルキル基又はアルケニル基を示す。）【化２】（式中、Ｒ2は下記一般式（３）〜（６）のいずれかの
置換基を表す。）【化３】（式中、Ｘ１は炭素原子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖の
アルキル基又はアルケニル基、または、炭素原子数１〜
２２の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和のアシル基
を示し、ｎは１〜５の整数を示す。）【化４】（式中、Ｘ2は炭素原子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖の
アルキル基又はアルケニル基、または、炭素原子数１〜
２２の直鎖または分岐鎖の飽和または不飽和のアシル基
を示し、ｍは１〜５の整数を示す。）【化５】（式中、Ｘ3は水素原子またはメチル基を示し、Ｘ4は炭
素原子数１〜８の分岐鎖又は直鎖のアルキル基を示
す。）【化６】（式中、Ｘ5、Ｘ6はそれぞれ独立に、水素原子、炭素原
子数１〜２２の分岐鎖又は直鎖のアルキル基又はアルケ
ニル基、または、炭素原子数１〜２２の直鎖または分岐
鎖の飽和または不飽和のアシル基を示し、ｋは１〜５の
整数を示す。）
【請求項２】請求項１記載の可塑剤を含有することを特
徴とする樹脂組成物。
【請求項３】樹脂がセルロース系樹脂である請求項２記
載の樹脂組成物。