JPH07113028A - アイオノマー組成物及びその製法 - Google Patents

アイオノマー組成物及びその製法

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JPH07113028A
JPH07113028A JP26015993A JP26015993A JPH07113028A JP H07113028 A JPH07113028 A JP H07113028A JP 26015993 A JP26015993 A JP 26015993A JP 26015993 A JP26015993 A JP 26015993A JP H07113028 A JPH07113028 A JP H07113028A
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JP
Japan
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starch
ionomer
carboxylic acid
derivative
composition
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JP26015993A
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Hisaaki Hara
久朗 原
Hitoshi Tateno
均 舘野
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Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
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Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一性、透明性、機械的特性の優れた澱粉添
加樹脂を提供し、これにより、フィルムその他の成形品
の製造に有用なアイオノマー組成物及びその製法を提供
することを可能とする。 【構成】 1〜3価の金属をイオン源とするエチレン・
不飽和カルボン酸共重合体アイオノマー50〜97重量
%と澱粉乃至澱粉誘導体3〜50重量%とからなるアイ
オノマー組成物及びその製法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アイオノマーと澱粉
(デンプン)乃至澱粉誘導体からなる均一組成物及びそ
の製法に関する。さらに詳しくは、光学的特性、機械的
強度、生分解性等に優れ、フィルムその他の成形品の製
造に有用なアイオノマー組成物及びその製法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】近年、樹脂廃棄物を減量
させることは、地球環境保全の観点から最大の課題とな
っている。この問題を解決する為に、樹脂のリサイクル
や使用規制などと共に生分解性樹脂に対する関心が高ま
っており、開発が進められている。樹脂に生分解性を付
与する技術としては、微生物利用、天然物利用、合成高
分子利用が知られている。天然物利用樹脂の中では澱粉
が経済的で、広く入手可能で生分解が速いことから研究
が進んでいる。澱粉は分子量数万の長鎖状分子であるア
ミロースと分子量数十万の枝分れの多いアミロペクチン
からなり、結晶化し難く、熱可塑性を示さないことから
澱粉単独でプラスチックを作ることは不可能である。
【0003】ポリエチレンに澱粉を配合する場合、澱粉
の含有量が多い程、分解速度が速いが、機械的強度は大
きく低下し、また光学性に劣ることが問題である。これ
は澱粉の粒子が樹脂と完全に均一相として相溶していな
いことから澱粉粒子と樹脂の界面の新和力が十分でなく
強度が低下する為である。
【0004】澱粉粒子をシリコンで処理することにより
疎水性とし、樹脂との相溶性を向上する手法が提案され
ているが得られる組成物の物性は十分でない。相溶性良
く澱粉と樹脂を配合する方法として、エチレン/アクリ
ル酸共重合体(EAA)と澱粉から成る系が提案されて
いる。この系はフィルム成形に適しているが、射出成形
に適していない。
【0005】更なる品質の向上策として、EAAの酸基
を中和するのに十分な量のアンモニア、アミン等をEA
A−澱粉系に加え、成形性の向上を図ることが提案され
ている。また、尿素の存在により少量の水で澱粉の結晶
構造を破壊することにより、EAAとの混合において大
量の水を使用する必要がない改善された方法が提案され
ている。しかしながらこれらの方法では製造条件は改善
されるが、得られる組成物の機械的強度は充分満足すべ
きものではない。また、アンモニア、アミン等を加える
系ではアミン臭により、作業性が低下する欠点が残る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、上
記物性上及び加工上の欠点乃至難点を改善すべく検討を
行った。その結果、金属をイオン源とするエチレン・不
飽和カルボン酸共重合体のアイオノマーと澱粉乃至その
誘導体の添加系において所望の改善が達成できることを
知得するに至った。従って、本発明の目的は均一性、透
明性、機械的特性の優れた澱粉添加樹脂を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、1〜3価の金
属をイオン源とするエチレン−不飽和カルボン酸共重合
体アイオノマー50〜97重量%と澱粉乃至その誘導体
3〜50重量%とからなるアイオノマー組成物に関す
る。上記組成物は、アイオノマーの溶融物と糊状の澱粉
乃至澱粉誘導体を混練することにより製造され、この製
造に際して、相溶化剤を配合する事ができる。
【0008】
【作用】本発明では、1〜3価の金属をイオン源とする
エチレン−不飽和カルボン酸共重合体アイオノマーを選
択し、これを澱粉乃至その誘導体に配合することによ
り、両者の均一な混練が可能となり、またその成形性を
向上させることが可能となり、光学的特性、機械的強
度、生分解性等に優れ、フィルムその他の成形品の製造
に有用な組成物を提供できる。
【0009】上記の改善は、後述する実施例の記載によ
って明かであり、金属イオンを含まないエチレン−不飽
和カルボン酸共重合体では、澱粉に配合したとき、機械
的強度も低く、Hazeも大きいのに対して、金属をイ
オン源とするエチレン−不飽和カルボン酸共重合体アイ
オノマーを配合すると、機械的強度が顕著に向上してお
り、Hazeも小さい値に抑制されている。
【0010】その理由としては、澱粉乃至その誘導体の
水酸基とアイオノマーの金属イオンまたはカルボキシル
基とが化学的な結合を生じ、アイオノマーと澱粉の相溶
性が向上するものと想定している。また、これにより、
得られる樹脂組成物の機械的特性や光学的特性が向上す
るものと思われる。
【0011】アイオノマーと澱粉乃至澱粉誘導体の配合
割合は前者50〜97重量%、好ましくは60〜95重
量%に対し、後者50〜3重量%、好ましくは40〜5
重量%の範囲とするのがよい。澱粉乃至澱粉誘導体の量
が上記範囲より少ないと充分な生分解性を有せず、逆に
その量が多くなりすぎると透明性、機械的強度が損なわ
れるので、好ましくない。
【0012】
【発明の好適態様】本発明で用いるエチレン−不飽和カ
ルボン酸共重合体アイオノマーはカルボン酸が部分的あ
るいは完全に金属イオンで中和された構造を有するもの
であり、任意に酢酸ビニルやアクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ブ
チル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸、イソブチル
などのその他のモノマーが共重合されたものであっても
よい。
【0013】そして上記アイオノマーは、カルボン酸部
分の好ましくは5〜90mol%、とくに好ましくは2
0〜85mol%中和されたものが用いられる。ここ
に、金属イオンは、澱粉との相溶性を考えるとLi、N
a、K、Mg、Ca、Zn等原子価1〜3の金属、特に
透明性の点ではNa、K等アルカリ金属が良い。勿論、
透明性が要求されないときは、他の金属も使用し得る。
【0014】アイオノマーにおける前記不飽和カルボン
酸成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン
酸モノメチル、無水マレイン酸などを例示することがで
きるが、特にアクリル酸またはメタクリル酸が好まし
い。アイオノマーは1種であっても良いが、組成やメル
トフローレートなどが異なる2種以上のものを使用して
もよい。
【0015】エチレン・不飽和カルボン酸共重合体の組
成としては、エチレンが60〜97重量%、好ましくは
75〜90重量%、不飽和カルボン酸が3〜30重量
%、好ましくは10〜25重量%、その他モノマーが0
〜30重量%、好ましくは0〜20重量%の重量単位を
有する共重合体のアイオノマーを使用するのが好まし
い。2種以上のアイオノマーを用いる場合には、平均重
合組成が上記範囲に入る限り、上記組成と異なるアイオ
ノマーの1種以上を使用してもよい。
【0016】エチレン・不飽和カルボン酸共重合体にお
ける不飽和カルボン酸含有量が3重量%より少ないと、
澱粉乃至澱粉誘導体と均一に混合し難く、透明性に優れ
た組成物を得ることが難かしい。また前記アイオノマー
において、中和度の非常に小さいものを使用した場合に
は、同様に透明性良好な組成物を得ることが難かしい。
組成物の使用目的によっても異なるが、アイオノマーと
しては、190℃、2160g荷重におけるメルトフロ
ーレイトが、0.1〜100g/10分、とくに0.2
〜20g/10分のものを使用するのが好ましい
【0017】本発明で用いる澱粉は一般に天然品、主に
トウモロコシ、ジャガイモ、小麦、米等の植物由来のア
ミロースとアミロペクチンからなる澱粉全てを含む。澱
粉の水分は天然品で15wt%位であるが、特に乾燥品
を使用しなくても良い。澱粉として、シリコーン処理、
架橋、水溶性化等種々の改質された澱粉誘導体を用いる
こともできる。カルボキシルメチル化澱粉等がその例で
ある。
【0018】本発明のアイオノマー組成物には、必須で
はないが澱粉のアイオノマーへの相溶性、化学結合性向
上等を目的に相溶化剤を添加することができる。 相溶
化剤としては極性基に富むポリアルキレンポリオール、
澱粉の改質剤としての尿素、不飽和カルボン酸で金属イ
オンに未中和のものの中和を目的としたアンモニア、水
等があげられる。
【0019】本発明の樹脂組成物の製造方法に関しては
特に制限はなく、アイオノマーと澱粉の混合物をバンバ
リーミキサー、押出機などで溶融混練することによって
製品化される。この製造において、澱粉乃至澱粉誘導体
とアイオノマーを均一に混合させるために、澱粉をあら
かじめまたはアイオノマー混練中に一部または全部を水
により糊状にしておくことが望ましい。例えば、60℃
以上の熱水存在下で澱粉を加熱攪拌することによって糊
化することができる。
【0020】前記アイオノマーと澱粉乃至澱粉誘導体の
溶融混練は、例えば100〜180℃程度の温度で行う
ことができる。この工程により、澱粉の水酸基とアイオ
ノマーの金属イオンまたはカルボキシル基とが化学的な
結合を生じ、アイオノマーと澱粉の相溶性が向上するも
のと想定している。その結果、得られる樹脂組成物の光
学的特性が優れる。
【0021】アイオノマーと澱粉乃至澱粉誘導体の配合
割合は前者50〜97重量%、好ましくは60〜95重
量%に対し、後者50〜3重量%、好ましくは40〜5
重量%の範囲である。澱粉乃至澱粉誘導体の量が上記範
囲より少ないと充分な生分解性を有せず、逆にその量が
多くなりすぎると透明性、機械的強度が損なわれるの
で、好ましくない。
【0022】本発明の樹脂組成物には、本発明の目的を
損なわない範囲で他の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン等と混合して性能を改良することが
できる。また酸化防止剤、顔料、耐候安定剤、紫外線吸
収剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、無機充填剤、
難燃剤などの通常使用されている種々の添加剤を配合す
ることができる。
【0023】
【実施例】
実施例1〜6、比較例1〜3 粉末状のトウモロコシ澱粉(関東化学(株)製)に同量
以上の熱水(80〜90℃)を加え、2〜3分攪拌し、
糊化した。東洋精機(株)製ラボプラストミル(100
ml容量)に、糊状澱粉、原料樹脂〔及び相溶化剤(ポ
リエチレングリコール#600関東化学(株)製)〕を
表1に示す割合で添加し、140℃、毎分60回転にて
15分間混練した。水分の蒸発及び澱粉とアイオノマー
の化学結合により、トルク上昇後安定した(各実施
例)。ラボプラストミルより混合物を取り出し、160
℃、50kg/cm2 にて熱プレス成形し、0.5mm
厚のシートを得た。物性測定を行った結果を表1に併せ
て示す。
【0024】尚、原料樹脂として次のものを使用した。 (1)アイオノマー: エチレン−メタクリル酸共重合体の金属部分中和アイオノマー メタクリル酸含量 イオン種 中和度 MFR (wt%) (%) (g/10分) アイオノマー1 15 Zn 60 0.7 アイオノマー2 15 Na 60 0.9 アイオノマー3 15 Na 30 2.8 アイオノマー4 12.5 K 82 0.4
【0025】 (2)アイオノマー以外の熱可塑性樹脂 低密度ポリエチレン: M16 MFR 3.7g/10分 三井石油化学工業(株)製 エチレン−メタクリル酸共重合体: メタクリル酸含量 MFR (wt%) (g/10分) 共重合体 1 10 35 共重合体 2 15 60 共重合体 3 20 60
【0026】また物性測定は次の方法によった。 (1) MFR JIS K6760 (2) 光学的特性 JIS K7105 (3) 破断点強度 JIS K6760 結果を次に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、アイオノマーと澱粉乃
至澱粉誘導体の均一な混合物が提供できる。とくにアイ
オノマーとして、アルカリ金属のアイオノマーを用いた
場合には、透明性、機械的強度が優れた組成物が提供で
きる。また多価金属アイオノマーを用いた場合には、ア
ルカリ金属アイオノマーを使用したものに比較して光学
的特性は劣るが、破断点強度は同等である。
【0029】かかる組成物は、澱粉乃至澱粉誘導体の含
有量に応じ生分解性の度合いを調整することができる。
かかる特長を生かし、種々の成形品に成形することがで
きる。例えばフィルム、シート、管、チューブ、フィラ
メント、その他各種押出成形品、射出成形品、中空成形
品、プレス成形品、真空成形品などに成形することがで
きる。これら成形品において、多層構成の1層もしくは
それ以上の層として使用することもできる。フィルムに
おいては、例えば、農業用フィルム、各種包装用フィル
ムなどの用途に供することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1〜3価の金属をイオン源とするエチレ
    ン・不飽和カルボン酸共重合体アイオノマー50〜97
    重量%と澱粉乃至澱粉誘導体3〜50重量%とからなる
    アイオノマー組成物。
  2. 【請求項2】 相溶化剤を配合してなる請求項1記載の
    アイオノマー組成物。
  3. 【請求項3】 アイオノマーの溶融物と糊状の澱粉乃至
    澱粉誘導体を混練することを特徴とする請求項1記載の
    アイオノマー組成物の製造方法。
JP26015993A 1993-10-18 1993-10-18 アイオノマー組成物及びその製法 Withdrawn JPH07113028A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003038190A1 (fr) * 2001-10-29 2003-05-08 Anderson Technology Corporation Tube de protection transparent pour cable externe
WO2005087857A1 (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Agri Future Joetsu Co., Ltd. 澱粉配合樹脂組成物、その成形品及びその製造方法
WO2008136314A1 (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Agri Future Joetsu Co., Ltd. 高分子複合材料、その製造装置及びその製造方法
JP2008296569A (ja) * 2007-05-01 2008-12-11 Agri Future Joetsu Co Ltd 高分子複合材料の製造装置及びその製造方法
WO2008153149A1 (ja) * 2007-06-14 2008-12-18 Du Pont-Mitsui Polychemicals Co., Ltd. 澱粉質系材料配合樹脂組成物
JP2009057531A (ja) * 2007-08-03 2009-03-19 Agri Future Joetsu Co Ltd バイオマス樹脂の濃厚物及び複合材料の製造方法

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