JPH08143710A - 生分解性樹脂組成物 - Google Patents

生分解性樹脂組成物

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JPH08143710A
JPH08143710A JP28830294A JP28830294A JPH08143710A JP H08143710 A JPH08143710 A JP H08143710A JP 28830294 A JP28830294 A JP 28830294A JP 28830294 A JP28830294 A JP 28830294A JP H08143710 A JPH08143710 A JP H08143710A
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esterified
cellulose
ester
acid
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Akihiko Kawakita
明彦 川北
Narayan Ramani
ナラヤン ラマニ
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/08—Cellulose derivatives
    • C08L1/10—Esters of organic acids, i.e. acylates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
    • C08L3/04—Starch derivatives, e.g. crosslinked derivatives
    • C08L3/06—Esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な澱粉の生分解性を残存させたままで、
樹脂成形品の耐水性を格段に向上させることが可能な生
分解性樹脂組成物を提供すること。 【構成】 置換度（ＤＳ）０．４以上のエステル化澱
粉、ＤＳ０．４以上のエステル化セルロース、及び、エ
ステル型可塑剤の三成分を必須成分として含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐水性を有する生分解性
熱可塑性樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】廃棄されたプラスチックの多くは、自然
環境下で分解されずに残存するため、プラスチック製品
使用後の処理問題について、近年、社会的な関心が高ま
ってきている。そこで、使用目的が達成された後は、速
やかに土中、水中で分解される生分解性プラスチックが
望まれている。こうした背景から、再生産可能な天然資
源であり、しかも、低コスト、易生分解性である澱粉が
注目され、澱粉をベースにした生分解性プラスチック
（生分解性樹脂組成物）が提案されている。（特開平５
−３２８２４号公報等参照）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの澱
粉系の生分解性樹脂組成物は、優れた生分解性（澱粉は
セルロースに比して生分解可能条件が緩やかで分解速度
も早い。）を有するものの、耐水性が十分とは言えず、
その適用製品（使用用途）が限定される一因となってい
た。
【０００４】また、澱粉をエステル化することにより、
耐水性が改善できることが「STARCH：Chemistry and Te
chnology，Vol 12，p389〜391 (1967)」に報告されてい
るが、それでも、まだ実用上充分な耐水性を有している
とは言えなかった。
【０００５】本発明は、上記にかんがみて、良好な澱粉
の生分解性を残存させたままで、樹脂成形品の耐水性を
格段に向上させることが可能な生分解性樹脂組成物を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の耐
水性が十分出ないという澱粉系の生分解性樹脂組成物の
問題点を克服すべく、鋭意開発に努力を重ねた結果、エ
ステル化澱粉にエステル化セルロースをブレンドするこ
とにより、両者単独における物性値の算術平均値から求
められる値に比べ、相乗効果が発揮され、耐水性が改善
されることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】本発明の生分解性樹脂組成物は、エステル
化澱粉、エステル化セルロース、及びエステル型可塑剤
の三成分を必須成分として含むことを特徴的要件とす
る。
【０００８】
【手段の詳細な説明】以下、本発明の各手段について詳
細に説明をする。
【０００９】(1) エステル化澱粉の原料となる澱粉とし
ては、トウモロコシ、バレイショ・カンショ・コムギ・
サゴ・キャッサバ・タピオカ・コメ・マメ・、クズ・ワ
ラビ・ハス澱粉等の生澱粉、さらに、これらを、アルフ
ァー（α）化等した物理的変性澱粉、酵素分解等の酵素
変性澱粉、酸処理・次亜塩素酸処理、エーテル化等した
化学変性澱粉等を使用することができる。
【００１０】特に、アミロース含量５０％以上のハイア
ミローススターチが最終的な樹脂成形品及びフィルム
（以下、単に「樹脂成形品」という。）にしたときの強
度が優れていることから、好適に使用可能である。
【００１１】エステル化澱粉のエステル化酸としては、
下記各種の有機酸・無機酸を好適に使用可能である。
【００１２】酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カ
プロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリ
スチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪
酸、及び、アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、
オレイン酸、エルカ酸、ソルビン酸、等の不飽和脂肪
酸。
【００１３】マロン酸、コハク酸、アルケニルコハク
酸、マレイン酸、フマル酸等の脂肪族飽和・不飽和ジカ
ルボン酸。
【００１４】リン酸、尿素リン酸、等の無機酸。
【００１５】これらの内で、酢酸、プロピオン酸等の低
級飽和脂肪酸が、最終的な樹脂成形品にしたときの強度
が優れているため好適に使用可能である。
【００１６】エステル化澱粉は、置換度（ＤＳ）０．４
以上（全置換ＤＳ３）、好ましくはＤＳ１．０〜２．８
のものを使用する。ＤＳ０．４未満では、樹脂成形品に
耐水性を付与し難く、また、他の樹脂とブレンドしたと
きの混和性（Compatibility)が悪い。
【００１７】エステル化澱粉の製造は、例えば、澱粉を
ジメチルスルホキシド中で加熱溶解させ、アルカリ触媒
存在下、無水酸と反応させ所望のエステル化澱粉を得る
ことができる。
【００１８】(2) エステル化セルロースのエステル化酸
としては、上記エステル化澱粉に使用したものを使用で
きる。これらの内で、酢酸、プロピオン酸、酪酸及びそ
れらの混合酸等の低級飽和脂肪酸が、エステル化澱粉の
場合と同様、最終的な樹脂成形品にしたときの強度が優
れているため好適に使用可能である。
【００１９】エステル化セルロースは、ＤＳ０．４以
上、好ましくはＤＳ１．０〜２．８のものを使用する。
ＤＳ０．４未満では、樹脂成形品に耐水性を付与し難
い。 (3) エステル型可塑剤としては、下記例示のもののうち
から、１種または２種以上を選択して使用可能である。
特に、フタル酸エステル又は多価アルコールエステル
が、エステル化澱粉及びエステル化セルロースの双方へ
の混和性が特に優れているため望ましい。
【００２０】このエステル型可塑剤は、成形加工するに
際して、相対的に低い温度で本樹脂組成物を可塑化さ
せ、樹脂組成物の熱劣化を発生し難くするとともに良好
な成形加工性を付与するためである。可塑剤としてエス
テル型を使用するのは、エステル化澱粉・エステル化セ
ルロース両者との混和性を担保するためである。
【００２１】フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、
フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、エチルフタリ
ルエチルグリコレート等のフタル酸エステル、 オレイン酸ブチル、グリセリンモノオレイン酸エステ
ル、アジピン酸ブチル、アジピン酸ジ・ｎ・ヘキシル等
の脂肪族塩基酸エステル、 トリアセチン、ジアセチルグリセリン、トリプロピオ
ニルグリセリン、グリセリンモノステアレートなどの脂
肪酸モノ・ジ・トリグリセリド、スクロースオクタアセ
テート、ジエチレングリコールジベンゾエート等の多価
アルコールエステル、 アセチルリシノール酸メチル、アセチルクエン酸トリ
エチル等のオキシ酸エステル、 リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル等のリン酸エ
ステル エポキシ化大豆油、エポキシ化ヒマシ油、アルキルエ
ポキシステアレート等のエポキシ系エステル (4) 上記三成分、エステル化澱粉(a) とエステル化セル
ロース(b) 及びエステル型可塑剤(c) の組成比は、通
常、(a) ／(b) ＝１０／９０〜９５／５（重量比）で、
かつ、(a) ＋(b) １００重量部に対して(c) ５〜１００
重量部とする。好ましくは、(a) ／(b) ＝４０／６０〜
８０／２０（重量比）で、かつ、(a) ＋(b) １００重量
部に対して(c) ３０〜６０重量部とする。
【００２２】エステル化セルロースが過少では樹脂成形
品に耐水性を確保し難く、エステル化セルロースが過多
では、澱粉の持つ優れた生分解性を樹脂成形品に付与し
難い。
【００２３】また、可塑剤が過少では、成形加工に際し
て、樹脂組成物を可塑化するために相対的に高温にする
必要があり、樹脂組成物の熱劣化を招くおそれがあり、
過多となると、樹脂成形品の強度を確保し難くなる。
【００２４】上記三成分（エステル化澱粉とエステル化
セルロース及び可塑剤）のブレンド方法は、予め、エス
テル化セルロースとエステル型可塑剤を混練しマスター
バッチを作っておいた後、エステル化澱粉と混練するの
が好ましい。
【００２５】混練方法は、オープンローラ、ニーダ、押
出機、など既知の混練機が使用できる。本発明の組成物
には、そのほか必要に応じて、充填剤、熱安定剤、抗酸
化剤、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等を配合する
ことができる。
【００２６】また、本発明の樹脂組成物は、汎用の熱可
塑性樹脂と同様に、射出成形・押出成形・吹込成形・真
空成形・カレンダー成形・発泡成形・粉末成形等の成形
材料として使用することができる。
【００２７】そして、適用製品として、包装用資材（フ
ィルム、シート、ボトル、ボックス、缶キャリア）、農
業用資材（農業用フィルム、結束テープ）、民生用資材
（おむつのバックシート、買い物袋、ゴミ袋）、台所用
資材（カップ、トレイ、皿、ナイフ、フォーク、スプー
ン）等、種々のものへの展開が可能である。
【００２８】
【発明の効果】本発明の生分解性樹脂組成物は、ＤＳ
０．４以上のエステル化澱粉、ＤＳ０．４以上のエステ
ル化セルロース、及びエステル型可塑剤の三成分を必須
成分として含む構成により、後述の実施例で示されるよ
うに、耐水性を飛躍的に向上させることができるうえ、
さらに澱粉の有する優れた生分解性も保持できる。從つ
て、本発明の生分解性樹脂組成物は、生分解性樹脂であ
りながら、水と接触する製品への適用拡大が可能とな
る。
【００２９】
【実施例・比較例】以下、本発明の効果を確認するため
に行った試験例について説明する。
【００３０】(1) エステル化澱粉は下記のようにして調
製した。
【００３１】酢酸澱粉：１Ｌフラスコ中に、ハイアミ
ロースコーンスターチ（アミロース含量７０％、水分１
％）７５ｇ、ジメチルスルホキシド５００ｍｌを添加
し、８０℃で加熱撹拌し澱粉を溶解させた。ついで、炭
酸水素ナトリウム８５ｇと、予めジメチルスルホキシド
６０ｍＬに溶解させたジメチルアミノピリジン４．１ｇ
を加えた。そこへ、無水酢酸１０４ｇを滴下漏斗により
１時間かけて添加した。滴下中、液温を４５℃に保ち、
さらにこのまま１５分間維持したのち、反応液を水２．
５Ｌ中に撹拌しながら投入した。固形物は濾過し、再
度、水２．５Ｌ中に投入し、洗浄した。同様の操作を計
５回行い、最終的に固形物は６０℃、２４時間熱風乾燥
を行い、ＤＳ２．１の酢酸澱粉を得た。収率は９５％で
あった。
【００３２】プロピオン酸澱粉 上記酢酸澱粉の製法において、無水酢酸の代わりに、無
水プロピオン酸１０１ｇを使用して、ＤＳ１．６のプロ
ピオン酸澱粉を得た。収率は９５％であった。
【００３３】(2) エステル化セルロースは、「アセテー
トテネックス０６６０」帝人（株）製酢酸セルロース
（ＤＳ２．５）を使用した。
【００３４】(3) 可塑剤は、トリアセチン（ＴＡ) また
はフタル酸ジエチル（ＤＥＰ）（いずれも片山科学
（株）製）を使用した。
【００３５】(4) ブレンド及び試験片の調製 まずエステル化セルロースと可塑剤を表１に示した配合
処方に従って、混練機「ラボプラストミルＣ型」（東洋
精機（株）製）を用いて、１７５℃×５０ｒｐｍの条件
で１５分間混練した。混練物は、１７０℃の熱プレスで
シートにした後、細片状に切断した。この細片状ペレッ
トとエステル化澱粉を所定の配合で再度上記ラボプラス
トミルを用いて、１６５℃×５０ｒｐｍの条件で１５分
間混練し、１５０℃の熱プレスで厚さ１ｍｍのシートと
した。このシートを５×５ｃｍ□に切り取り、試験片と
した。
【００３６】(5) 吸水率並びに可溶性成分率の測定 吸収率は、ＪＩＳ Ｋ７２０９に準じて測定した。
【００３７】２３℃、５０％ＲＨの恒温恒室室内で試験
片を蒸留水中に２４時間浸せきさせ、吸水前後の重量に
より下式に従って算出した。
【００３８】 吸水率（％）＝（Ｍ２−Ｍ３）×１００／Ｍ１ Ｍ１ 吸水前乾燥後の質量 Ｍ２ 吸水後の質量 Ｍ３ 吸水後再乾燥させた時の質量 可溶性成分率は、下式により算出した。
【００３９】 可溶性成分率（％）＝（Ｍ１−Ｍ３）×１００／Ｍ１ (6) 測定結果：試験結果を表１に示すとともに、理解を
容易にするために、図１〜４に、三成分の組み合わせが
同一で組成のみ異なるＡ・Ｂ群に分けてグラフ表示す
る。
【００４０】これらの試験結果から、エステル化澱粉及
びエステル化セルロースのそれぞれ単独の吸水率並びに
可溶性成分率から求められる算術平均値（点線で表示）
に比して、両者のブレンド物は、吸水率並びに可溶性成
分率が明らかに低く、耐水性が相乗的に改善されている
ことが分かる。
【００４１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ群の試験例におけるエステル化澱粉とエステ
ル化セルロースの混合比と吸水率との関係を示すグラフ
図
【図２】同じくエステル化澱粉とエステル化セルロース
の混合比と可溶性成分率との関係を示すグラフ図
【図３】Ｂ群の試験例におけるエステル化澱粉とエステ
ル化セルロースの混合比と吸水率の関係を示すグラフ図
【図４】同じくエステル化澱粉とエステル化セルロース
の混合比と可溶性成分率の関係を示すグラフ図
フロントページの続き (72)発明者 ラマニ ナラヤン アメリカ合衆国 48909 ミシガン州 ラ ンシング コリンズ ロード 3900 ミシ ガン バイオテクノロジー インスティテ ュート内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 置換度（ＤＳ）０．４以上のエステル化
    澱粉(a) 、ＤＳ０．４以上のエステル化セルロース(b)
    、及び、エステル型可塑剤(c) の三成分を必須成分と
    して含むことを特徴とする生分解性樹脂組成物。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記三成分の組成
    が、(a) ／(b) ＝１０／９０〜９５／５（重量比）で、
    (a) ＋(b) １００重量部に対して(c) ５〜１００重量部
    が配合されてなることを特徴とする生分解性樹脂組成
    物。
  3. 【請求項３】 請求項１において、前記エステル化澱粉
    がＤＳ１．０〜２．８の酢酸澱粉及び／又はプロピオン
    酸澱粉であり、 前記エステル化セルロースがＤＳ１．０〜２．８である
    酢酸セルロース及び／又はプロピオン酸セルロース及び
    ／又は酪酸セルロースであり、 前記エステル型可塑剤が、フタル酸エステルまたは多価
    アルコールエステルであることを特徴とする生分解性樹
    脂組成物。
  4. 【請求項４】 請求項１において、前記エステル化澱粉
    がアミロース分５０％以上のハイアミローススターチか
    ら調製されたものであることを特徴とする生分解性樹脂
    組成物。
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