JP2004204219A

JP2004204219A - 低温造膜する乳酸プラスチックエマルション

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Publication number: JP2004204219A
Application number: JP2003298019A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Ishihara; 一彦石原; Naofumi Sainai; 直文齊内
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】造膜温度が低く、かつエマルションの乳化安定性等にも優れる乳酸プラスチックエマルションを提供する。
【解決手段】乳酸プラスチックに可塑剤を配合したものを乳化してなる乳酸プラスチックエマルションであって、可塑剤として、次式（Ｉ）で表されるベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物を配合したものとする。
【化１】

但し、式（Ｉ）において、Ｒは−ＣＨ_２−Ｐｈ又は−(Ｃ_２Ｈ_４Ｏ)_ｍ−Ｃ_ｌＨ_２ｌ＋１であり、ｌ、ｍ、ｎは、それぞれｌ＝１〜４、ｍ＝１〜４、ｎ＝４〜１０の範囲の整数である。

Description

本発明は、乳酸プラスチックエマルションに関し、特に１５〜８０℃という低温領域での乾燥による造膜が可能な乳酸プラスチックエマルションに関する。

乳酸プラスチックは、近年、生分解性プラスチックとして注目され、エマルションにすることでその加工性を高めることができるが、十分に造膜させるには１００℃以上の高温で熱処理することを要した。既存の種々ラテックスが室温に近い温度で造膜する現状では、この点が乳酸プラスチックエマルションの用途を大きく狭めることになっていた。

乳酸プラスチックの乳化に関しては、特開平１０−１０１９１１号公報、特開２００１−１１２９４号公報等に記載されているが、低温での造膜の可能性については記載されていない。また、これらの文献には一般的な各種可塑剤をエマルションに配合することが可能である旨記載されているが、その具体的な効果にはなんら触れられていない。
特開平１０−１０１９１１号公報特開２００１−１１２９４号公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、乳酸プラスチックの新たな用途展開を図るため、１５〜８０℃、より好ましくは１５〜６０℃という低温で造膜し、エマルションの乳化安定性等にも優れる乳酸プラスチックエマルションを提供することを目的とする。

本発明者らは、乳酸プラスチックに特定の構造を有する可塑剤を配合したものを乳化して乳酸プラスチックエマルションとすることにより、エマルションの造膜温度を大きく下げることができ、またこのエマルションは乳化安定性等に優れ、得られる塗膜の物性等も優れることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、請求項１の乳酸プラスチックエマルションは、上記課題を解決するために、乳酸プラスチックに可塑剤を配合したものを乳化してなる乳酸プラスチックエマルションであって、可塑剤として、次式（Ｉ）で表されるベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物を配合したものとする。

但し、式（Ｉ）において、Ｒは−ＣＨ_２−Ｐｈ（ベンジル基）又は−(Ｃ_２Ｈ_４Ｏ)_ｍ−Ｃ_ｌＨ_２ｌ＋１であり、ｌ、ｍ、ｎは、それぞれｌ＝１〜４、ｍ＝１〜４、ｎ＝４〜１０の範囲の整数である。２個のＲは同じでも異なっていてもよい。

上記において、可塑剤としては、式（Ｉ）におけるＲが−ＣＨ_２−Ｐｈ、又は−(Ｃ_２Ｈ_４Ｏ)_ｍ−Ｃ_ｌＨ_２ｌ＋１におけるｌが１〜４の範囲の整数かつｍが２である基であって、ｎが４〜６の範囲の整数である、ベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物が好ましい（請求項２）。

上記可塑剤としてのベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物の配合量は、乳酸プラスチックに対して５〜３０重量％の範囲が好ましい（請求項３）。

上記乳酸プラスチックエマルションは、１５〜８０℃の温度領域での乾燥により造膜するものとすることができる（請求項４）。

本発明の乳酸プラスチックエマルションは、１５〜８０℃という低温で造膜するのみならず、エマルションの乳化安定性、得られる塗膜の物性にも優れるものとなる。従って、乳酸プラスチックの生分解性を活かした、新たな用途展開が可能となる。

本発明で使用する乳酸プラスチックは特に限定されず、乳酸の単独重合体の他、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、リンゴ酸、グリコール酸等のヒドロキシアルカン酸、又は、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−ブチロラクトン等のラクトン類等との共重合体も使用可能である。共重合体を使用する場合、共重合体中の乳酸単位の割合は８０重量％以上であることが好ましい。

また、乳酸プラスチックには、本発明の目的を外れない範囲で他の樹脂を添加したものも含まれ、添加可能な樹脂の例としては、ポリコハク酸ブチレン、ポリコハク酸エチレン等の脂肪族系ポリエステル、ポリブチレンテレフタレートアジペート等の芳脂肪族コポリエステルなどが挙げられる。他の樹脂を添加する場合も、樹脂総量中の乳酸重合体の割合が８０重量％以上であることが好ましい。

本発明では、上記式（Ｉ）で表されるベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物を可塑剤として使用する。式（Ｉ）において、ｌで表されるアルキル鎖長（炭素数）は１〜１０であり、１〜４であることがより好ましい。ｍで表されるエチレンオキサイド繰り返し単位数は１〜４であり、２であることがより好ましい。ｎで表される二塩基酸炭素数は４〜１０であり、４〜８であることがより好ましい。本可塑剤を適量使用することにより、乳酸プラスチックエマルションの造膜温度を大幅に低下させ、かつ得られる塗膜の物性も向上させることができる。

上記式（Ｉ）で表される化合物は、例えば、「ＢＸＰ」、「ＳＮ−０２１９」（共に大八化学工業株式会社製）等の商品名により市販されているものを利用することができる。

上記可塑剤の添加量は、乳酸プラスチック（樹脂固形分）に対し５〜３０重量％の範囲が好ましく、１０〜２０重量％の範囲がより好ましい。添加量が５重量％未満では、１５〜８０℃という低温領域での造膜が困難となる傾向があり、３０重量％を超えると塗膜にブリードアウトが生じ易くなる。

本発明の乳酸プラスチックエマルションは、乳酸プラスチックに上記可塑剤を配合したのち、その配合物を乳化することにより得られる。エマルション中の乳酸プラスチックの割合は、通常は約２０〜６０重量％の範囲であるが、これに限定されるものではない。

使用する乳化剤は特に限定されず、従来から知られているものを適宜使用することができるが、例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、スルホコハク酸塩、Ｎ−アシルアミノ酸塩、カルボン酸塩、リン酸エステル等のアニオン性界面活性剤、アルキルアンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤、アルキル（アミド）ベタイン、アルキルジメチルアミンオキシド等の両性界面活性剤が挙げられる。乳化剤の使用量は、その種類、配合等によって異なるが、おおよその目安としては乳酸プラスチックに対して２〜１００重量％である。

また、乳化の方法も特に限定されるものではないが、例えば、乳酸プラスチックと可塑剤をこれらを溶解させることが可能な溶媒に溶解させ、その溶液に乳化剤を加えた後、ホモディスパー等による攪拌下、水を徐々に添加して乳化させる方法を採ることができる。

なお、本発明の乳酸プラスチックエマルションには、本発明の効果を損なわない範囲内で、上記の成分以外に撥水剤、表面平滑剤、離型剤、増粘剤、流動性調製剤、酸化防止剤等の各種安定剤、着色剤、架橋剤、その他公知の各種添加剤を添加することができ、また、現在使用されている各種樹脂エマルションを混合して用いることもできる。

以下、本発明を実施例によってより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

［実施例１〜８、比較例１〜３］
乳酸プラスチック（分子量：１２０００、Ｔｇ：５５〜６０℃、ｄ体含有量：８％）と可塑剤とを表１に示す割合で配合して総量５０部にしたものをトルエン２００部に溶解させ、この溶液にポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル（ＥＯ：２０ｍｏｌ、分子量：１２００）３部とスルホコハク酸ジオクチルナトリウム３部を添加し、ホモディスパーによる攪拌下、水５５部を徐々に添加して乳化を試みた。

乳化できたものについては、減圧下でトルエンを除去し、残存トルエン量０．８重量％以下で固形分約５０重量％のエマルションになるように濃度調節した。得られたエマルションにつき、以下の方法で造膜温度を測定し、可塑性、乳化適正（粒子径、収率）、乳化経時安定性、ブリードアウトの有無を調べた。結果を表１に示す。

造膜温度：エマルジョンをＰＥＴフィルムにＷＥＴ膜厚２０μｍで塗工し、２０〜１１０℃の範囲を１０℃刻みに上昇させた各温度で３０秒間熱処理乾燥して、完全透明フィルムが得られる温度を求めた。

可塑性：引張強度測定時の破断伸度（％）を求めた。伸度の大きさが可塑性の発現を示す。

乳化の総合評価：下記粒子径及び収率から乳化適正を総合評価した。

粒子径：（株）島津製作所製レーザー式粒度分布計ＳＡＬＤ２０００により測定した。

収率：トルエン除去後のエマルションの収量からその収率を次式により求めた。凝集物が発生すると、収率が低下する。

乳化経時安定性：４０℃で７日間保存後に離水が見られれば×、離水がなければ○とした。

ブリードアウトの有無：８０℃で１時間加熱後で膜表面にブリードアウトが顕著に観察されれば×、やや観察されれば△、観察されなければ○とした。

［比較例４（ブランク）］
可塑剤を使用せず、乳酸プラスチックのみで５０部としたものを使用した以外は、上記実施例及び比較例と同様にして乳酸プラスチックエマルションを調整し、その造膜温度を測定し、可塑性、乳化適正、乳化経時安定性を調べた。結果を表１に併せて示す。

表１に示されたように、実施例１〜４の式（Ｉ）で表される構造を有する化合物（実施例１〜４：ジブチルジグリコールアジペート、ｌ＝４，ｍ＝２，ｎ＝４；実施例５〜８：ベンジルメチルジグリコールアジペート、Ｒが−ＣＨ_２−Ｐｈ及び−(Ｃ_２Ｈ_４Ｏ)_ｍ−Ｃ_ｌＨ_２ｌ＋１であってｌ＝１、ｍ＝２、ｎ＝４）を所定量配合したエマルションは、造膜温度が低く、乳化適正及び経時安定性に優れた性質を示し、ブリードアウトもほとんど見られなかった。また、可塑性も実施例３，７を除き、極めて優れていた。

これに対し、比較例１のように、式（Ｉ）におけるｌ，ｍ，ｎの値が所定値の範囲外である化合物を用いた場合（ｌ＝９，ｍ＝０，ｎ＝４）や、比較例２，３のように、式（Ｉ）で表される構造を有しない化合物を使用した場合は、造膜温度が高いのみならず、可塑性、乳化適正及び経時安定性においても劣り、ブリードアウトの発生も見られた

本発明の乳酸プラスチックエマルションは、例えば食品包装容器用等の紙製品のコーティングに好適に用いられる。

Claims

乳酸プラスチックに可塑剤を配合したものを乳化してなる乳酸プラスチックエマルションであって、
可塑剤として、次式（Ｉ）で表されるベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物を配合したことを特徴とする乳酸プラスチックエマルション。

但し、式（Ｉ）において、Ｒは−ＣＨ_２−Ｐｈ又は−(Ｃ_２Ｈ_４Ｏ)_ｍ−Ｃ_ｌＨ_２ｌ＋１であり、ｌ、ｍ、ｎは、それぞれｌ＝１〜４、ｍ＝１〜４、ｎ＝４〜１０の範囲の整数である。２個のＲは同じでも異なっていてもよい。
可塑剤として、前記式（Ｉ）におけるＲが−ＣＨ_２−Ｐｈ、又は−(Ｃ_２Ｈ_４Ｏ)_ｍ−Ｃ_ｌＨ_２ｌ＋１におけるｌが１〜４の範囲の整数かつｍが２である基であって、ｎが４〜６の範囲の整数である、ベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物が用いられたことを特徴とする、請求項１に記載の乳酸プラスチックエマルション。
前記可塑剤としてのベンジルアルコール及び／又は脂肪族アルコールエチレンオキシド付加物の二塩基酸エステル化合物が乳酸プラスチックに対して５〜３０重量％配合されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の乳酸プラスチックエマルション。
１５〜８０℃の温度領域での乾燥により造膜することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の乳酸プラスチックエマルション。