JPH0134263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はプラスチツクおよびデンプンまたはそ
の他の天然粒子をベースとする組成物に関する。
本発明は以下にデンプンに関して記載されるが、
原理的には例えば粒子形のしかも低溶解性の任意
の多糖類に適用できる。 本発明の目的は合成重合体の１部がデンプン粒
子によつて置換されているが、プラスチツクスの
物理的性質が実質的に保存され、しかもある場合
には増強もされているプラスチツクスをベースと
する組成物を提供することである。 プラスチツクスをベースとする組成物中の充て
ん剤としての天然デンプン粒子を使用すること
は、本発明者らの先の特許明細書第1485833号お
よび第1487050号明細書中に提案されているが、
しかしながらこれらの明細書は主として押出しま
たは射出成形のような物理的に苛酷な方法によつ
て形成される熱可塑性重合体に関する。本発明は
主として、加圧下に形成されず、しかも通常は繊
維状補強剤と結合されたエポキシ樹脂およびポリ
エステル樹脂のような流し込みできる重合体をベ
ースとする組成物に関する。 本発明により、デンプン粒子が重合体樹脂と反
応性になるように変性された表面を有し、それに
よつてデンプン重合体結合を増大させるプラスチ
ツクス／デンプン組成物が提供される。すなわ
ち、アルカリまたはアルカリ土類金属を植え込ん
でデンプンをポリエステル樹脂と反応性にし、そ
れによつて化学結合を作ることができる。 特に、本発明者らは、樹脂とする前に、酸化物
が存在下に反応してアルカリ性である金属、アル
カリ金属またはアルカリ土類金属を選んだ少量の
残基の金属イオンを植え込むことを特徴とする、
デンプン粒子の表面処理を提唱する。多くの市販
粗デンプンは純水中に懸濁した場合にわずかに酸
性のPHを示し、単にスラリーのPHを監視しながら
アルカリ溶液を添加し、最後に例えば噴霧乾燥の
任意の適当な方法でアルカリ仕上げデンプンを回
収することによつて、このデンプンの水中懸濁液
のPHを上昇させて、デンプンの表面上に金属イオ
ンの表面層を容易に生成できることを認めること
ができる。アルカリ土類金属の場合は、弱酸との
塩か適当な添加剤溶液であろう。デンプン粒子の
表面の活性な化学的性質は、金属イオンが表面−
OH基中のＨ原子のイオン化を含む化学反応によ
るか、または金属水酸化物の単純な物理吸着、あ
るいはこれらの過程の組み合せの何れかによつて
これらのデンプン粒子表面上の位置を占めること
ができることを意味する。ポリエステル樹脂をベ
ースとする生成物中に明瞭に見られる利点はデン
プンの表面に結合したアルカリ性基と、ポリエス
テル樹脂中に存在することが知られしかもこの樹
脂の酸価、代表的には10mgから30mgまでの範囲内
の不変の明確な値を与えるこれらの樹脂のアルカ
リによる直接滴定によつて示すことができる酸性
基の間の化学的相互作用を示す。 本発明によるもう１つの表面変性はデンプン粒
子の尿素ホルムアルデビド樹脂による被覆を含
む。これらの被覆した粒子を尿素またはメラミン
ホルムアルデビド熱硬化性圧縮成形粉末中の充て
ん剤として用いる場合、反応性表面と樹脂マトリ
ツクスの間の結合の発生は物理的性質の増大から
推測することができる。 下記の例により、本発明を具体的に説明する。 例 １ じやがいもデンプン充てんポリエステル樹脂 水酸化ナトリウム溶液は表面処理試薬であり、
じやがいもデンプンは、その表面上の既知の高イ
オン交換能力のために充てん剤として選ばれる。
異なつた酸価を有するストランド・グラス社
（Strand Glass Co.）から供給されるポリエステ
ル樹脂「Ａ」およびスコツト・ベーダー社
（Scott Bader Co.）から供給される２種類のポ
リエステル樹脂を用いた。じやがいもデンプンの
粒度のために、そのデンプンの洗浄操作は比較的
簡単であつた。じやがいもデンプン粒子は懸濁溶
液から容易にデカンテーシヨンされ、しかもまた
透明な液もサイフオンで容易に吸い上げた。じや
がいもデンプン粒子をアルカリで「洗浄する」一
般的なしかも簡単な操作は下記のようであつた。 商業的に供給される含水量14％のじやがいもデ
ンプンを機械的かくはんによつて蒸留水中に10％
スラリーとして懸濁し、次いで0.1モルの水酸化
ナトリウム溶液を慎重に添加することによつてPH
を7.5と9.5の間にあるように調節した。この懸濁
液を沈降させ、上澄み液をサイホン吸上げによつ
て除く。固体の同様の量の水中に再懸濁させ、PH
を再び7.5から9.5までの範囲に調節し、次いで噴
霧を圧縮空気噴霧器系によつて行う噴霧乾燥機を
用いてこのスラリーを乾燥した。生成物は含水量
４％またはそれ以下の白色のさらさらした粉末で
あつた。この材料を次いで80℃において１％より
少ない最終含水量にオーブン乾燥した。ポリエス
テル試料は適切な樹脂シロツプを、組成物から気
ほうを除くために空気圧を簡単に低下できるよう
に整えられた簡単な装置中において数分間この化
工デンプンとかくはんブレンドすることによつて
製造した。許容できるブレンドを製造した時に、
推奨濃度の触媒を加え〔50％濃度のMEK（メチル
エチルケトン）ペルオキシド１％〕、次いでかく
はんを数分続けた。次に、ポリビニルアルコール
はく離層をもつて被覆したガラス板を用いて単純
型中にスラブを流し込んだ。 これらの流し込みスラブから、均一な熟成期間
後に試験片を単純なビームの形に切断し、次いで
標準（ASTM D790）機械的試験操作に供した。
この結果を、それぞれ100重量部の樹脂に30重量
部のデンプンを含有する試料について下記の表に
示す。

【表】

【表】 前記の表および試料の目視および走査電子顕微
鏡観察を基にして若干の説明を行うことができ
る。第１に、アルカリをもつて洗浄したじやがい
もデンプン粒子を有する複合材料は水洗デンプン
を用いるよりも非常に大きい曲げ強さを示す。す
なわち、アルカリ処理によつて粒子−樹脂界面に
おける接着が増大する。しかしながら、アルカリ
は低アルカリ濃度で最大の効果に達し、その後は
その向上を安定する。 第２にじやがいもデンプン充てんポリエステル
樹脂およびその結果の複合材料の透明性は末充て
ん樹脂と全く同様な半透明性を有している。 これらの試験片の破面を走査電子顕微鏡によつ
て調べ、その場合に最適のアルカリ処理によつて
もたらされたデンプンと樹脂の間に接着の増大に
より破壊の物理に驚くべき相違を生じることが非
常にはつきりした。未処理じやがいもデンプン充
てん標本では破面におけるデンプン粒子が実質的
に末損傷であるが、アルカリ処理デンプンを用い
た標本においてはほとんど全部が破壊したデンプ
ン粒子を示し、換言すれば、充てん剤／マトリツ
クス接着は破壊が樹脂からデンプン粒子中に移動
するに必要なレベルに達したことを示した。これ
らの観察から、破壊エネルギーが増大したことが
はつきり分かり、しかも事実このことはアイゾツ
ト衝撃強さの測定によつて実験的に確認された。

【表】 例 ２ 流し込みスラブおよび試験ビームを本質的に例
１に記載のように作製したが、この場合２部分に
分けた通常の市販材料から誘導した米デンプン充
てん剤を用いた。この２部分の１つは単に蒸留水
をもつて洗浄し、38ミクロンの開きのふるいを通
して、固体を噴霧乾燥によつて回収した。第２の
部分は全く例１の記載のようにアルカリ洗浄作に
供し、かつPH9.5においてスラリーから噴霧乾燥
によつて回収した。100重量部のStrand Grass
Companyの樹脂「Ａ」により１％少ない最終含
水量において30重量部のデンプンを含有する試験
試料に再びASTM D790の標準操作を用いて、
下記の表に詳細に示す結果が得られた。

【表】 両例において、デンプン粒子は硬化した樹脂中
にそのままで保存されていることに注意しなけれ
ばならない。変性は表面変性であり、結合はデン
プン表面から樹脂マトリツクスまでであると推測
される。 存在する化工デンプンの割合に関して、70重量
％までを混入できる。しかしながら、注型適性を
保つために、30％の程度が適当な価であり、事
実、実質的に重合体をデンプンによつて置き換
え、従つて前記の経済的利点および増大した物理
的性質が提供される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ デンプン／ポリエステル組成物であつて、デ
   ンプン粒子がポリエステルと混合される前に、ア
   ルカリ金属溶液により表面変性されたものである
   ことを特徴とする組成物。 ２ デンプン粒子を水酸化ナトリウム溶液をもつ
   て洗浄し、次いでポリエステル樹脂と混合する、
   特許請求の範囲第１項に記載の組成物。