JP2005179646A - 分散体及び着色された有機固体粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 有機固体成分(樹脂成分など)と着色剤(油溶性染料、有機又は無機顔料など)とで構成された粒子状の分散相が、少なくともオリゴ糖を含む水溶性助剤成分で構成されたマトリックスに分散している分散体から、前記助剤成分を溶出し、有機固体成分と着色剤とで構成された着色粒子(球状粒子など)を製造する。樹脂成分と助剤成分との割合(重量比)は、樹脂成分/助剤成分=55/45〜1/99、着色剤の割合は、前記有機固体成分100重量部に対して、0.001〜100重量部程度であってもよい。
【選択図】 図1
Description
本発明の分散体では、溶融可能な有機固体成分(A)と着色剤(B)とで構成された粒子状の分散相が、少なくともオリゴ糖(C1)を含む水溶性助剤成分(C)で構成されたマトリックスに分散している。
溶融可能な有機固体成分(A)としては、通常、水溶性助剤成分(C)に対して非相溶又は疎水性成分(非水溶性成分)が使用できる。前記有機固体成分(A)は、通常、室温(15〜25℃程度)で固体であり、低分子化合物であってもよく、高分子化合物(又は樹脂)であってもよい。低分子有機固体成分(A)の融点は、40〜280℃(好ましくは50〜270℃、さらに好ましくは70〜260℃)程度であってもよく、100〜260℃程度の比較的高い融点を有する化合物も使用できる。有機固体成分(A)は単独で又は2種以上組合わせて使用できる。
(1)ポリエステル系樹脂
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ジカルボン酸成分とジオール成分との重縮合により得られるホモポリエステル又はコポリエステル;オキシカルボン酸を重縮合させて得られるホモポリエステル又はコポリエステル;ラクトンを開環重合させて得られるホモポリエステル又はコポリエステルが挙げられる。これらのポリエステル系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリアミド系樹脂としては、例えば、脂肪族ポリアミド系樹脂、脂環族ポリアミド系樹脂、芳香族ポリアミド系樹脂などが挙げられ、通常、脂肪族ポリアミド系樹脂が使用される。これらのポリアミド系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリウレタン系樹脂は、ジイソシアネート類とポリオール類(例えばジオール類)と必要により鎖伸長剤との反応により得ることができる。ジイソシアネート類としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート類、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネート類、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート類、キシリレンジイソシアネートなどの芳香脂肪族ジイソシアネート類などが例示できる。
ポリ(チオ)エーテル系樹脂には、ポリアルキレングリコール、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリスルフィド系樹脂(ポリチオエーテル系樹脂)が含まれる。ポリアルキレングリコールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのアルキレングリコールの単独又は共重合体(ポリC2-4アルキレングリコールなど)などが含まれる。これらのポリ(チオ)エーテル系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリカーボネート系樹脂には、ビスフェノール類(ビスフェノールAなど)をベースとする芳香族ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートなどの脂肪族ポリカーボネートなどが含まれる。これらのポリカーボネート系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリスルホン系樹脂には、ジハロゲノジフェニルスルホン(ジクロロジフェニルスルホンなど)とビスフェノール類(ビスフェノールA又はその金属塩など)との重縮合により得られるポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂(商品名:RADEL)などが例示できる。これらのポリスルホン系樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリオレフィン系樹脂には、α−C2-6オレフィンの単独又は共重合体、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ(メチルペンテン−1)などのオレフィンの単独又は共重合体、オレフィンと共重合性単量体との共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体など)が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
(メタ)アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル系単量体((メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸C1-18アルキルエステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリロニトリルなど)の単独又は共重合体、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体(MS樹脂など)などが挙げられる。好ましい(メタ)アクリル系樹脂には、ポリ(メタ)アクリル酸C1-5アルキル、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体(MS樹脂など)などが含まれる。これらの(メタ)アクリル系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
スチレン系樹脂としては、スチレン系単量体(スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなど)の単独又は共重合体(ポリスチレン、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−α−メチルスチレン共重合体など)、スチレン系単量体と共重合性単量体との共重合体(スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体などの共重合体など;アクリロニトリル−アクリル酸エステル−スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル−塩素化ポリエチレン−スチレン共重合体(ACS樹脂)、アクリロニトリル−酢酸ビニル−スチレン共重合体(AXS樹脂)などのスチレン系グラフト共重合体;ゴム成分の存在下、少なくともスチレン系単量体をグラフト重合したグラフト重合体、例えば、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS、又はゴムグラフトポリスチレン系樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレンゴム−スチレン共重合体(AES樹脂)など)などが挙げられる。これらのスチレン系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ビニル系樹脂には、ビニル系単量体の単独又は共重合体、あるいは他の共重合可能なモノマーとの共重合体などが含まれる。ビニル系単量体としては、例えば、ハロゲン含有ビニル単量体[例えば、塩素含有ビニル単量体(例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレンなど)、フッ素含有ビニル単量体(例えば、フルオロエチレンなど)など]、カルボン酸ビニルエステル[酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、クロトン酸ビニル、安息香酸ビニルなどのビニルエステルなど]などが挙げられる。これらのビニル系樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
セルロース誘導体としては、セルロースエステル類(セルロースアセテート、セルロースフタレートなど)、セルロースカーバメート類(セルロースフェニルカーバメートなど)、セルロースエーテル類(シアノエチルセルロースなど)が挙げられる。これらのセルロース誘導体は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
熱可塑性エラストマーには、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これらの熱可塑性エラストマーは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
着色剤(B)としては、樹脂又はプラスチックの着色に用いられる色素類であれば、特に制限されないが、着色剤を分散相に効率よく分配させ、助剤成分(C)を溶出又は抽出するための溶媒に着色剤が抽出されるのを抑制するには、例えば、水不溶性(又は難溶性)染料又は顔料[油溶性染料(ソルベント染料など)、分散染料、バット染料、硫化染料、アゾイック染料(ナフトール染料)、顔料(無機顔料、有機顔料など)など]などが使用できる。また、着色剤(B)は、分散相に分配されるため、分散相は、着色剤(B)により有彩色(黄色、橙色、赤色、紫色、青色、緑色など)又は無彩色に着色可能である。
水溶性助剤成分は、少なくともオリゴ糖(C1)を含んでいる。また、オリゴ糖の熱溶融特性を調整するため、水溶性助剤成分は、さらに前記オリゴ糖を可塑化するための水溶性可塑化成分(C2)を含んでいてもよい。オリゴ糖(C1)と水溶性可塑化成分(C2)とを組み合わせると、有機固体成分(A)との混練において、水溶性助剤成分(C)の粘度を調整できる。なお、水溶性助剤成分は、有機固体成分及び着色剤と組み合わせて分散体を形成した後、適宜溶出又は洗浄することにより着色された有機固体粒子(樹脂粒子など)を形成できる。
オリゴ糖(C1)は、2〜10分子の単糖類が、グリコシド結合を介して脱水縮合したホモオリゴ糖と、少なくとも2種類以上の単糖類及び/又は糖アルコールが、2〜10分子グリコシド結合を介して脱水縮合したヘテロオリゴ糖とに大別される。オリゴ糖(C1)としては、例えば、二糖類乃至十糖類が挙げられ、通常、二糖類乃至六糖類のオリゴ糖が使用される。オリゴ糖は、通常、常温で固体である。なお、これらのオリゴ糖は、無水物でもよい。また、オリゴ糖において、単糖類と糖アルコールとが結合していてもよい。なお、オリゴ糖は複数の糖成分で構成されたオリゴ糖組成物であってもよい。このようなオリゴ糖組成物であっても単にオリゴ糖という場合がある。オリゴ糖(又はオリゴ糖組成物)は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
水溶性可塑化成分(C2)としては、オリゴ糖(C1)が水和して水飴状態となる現象を発現できるものであればよく、例えば、糖類、糖アルコールなどが使用できる。これらの可塑化成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
糖類としては、オリゴ糖(C1)を有効に可塑化するために、通常、単糖類及び/又は二糖類が使用される。これらの糖類は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
糖アルコールとしては、アルジトール(グリシトール)などの鎖状糖アルコールであってもよく、イノシットなどの環式糖アルコールであってもよいが、通常は、鎖状糖アルコールが使用される。これらの糖アルコールは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
本発明では、前記分散体から、水溶性助剤成分(C)を溶出し、有機固体成分(A)と着色剤(B)とで構成された粒子を製造する。
必要に応じて、分級などの手段により、粒子サイズを揃えてもよい。
表1及び表2に示す組成で、樹脂成分と水溶性助剤成分と着色剤成分とを含む樹脂組成物を、ブラベンダー(東洋精機(株)製、ラボプラストミル)により設定温度(加工温度)200℃で5分間溶融混練した後、冷却して分散体を作製した。得られた分散体を60℃の湯水中に浸漬し、樹脂粒子の懸濁溶液を得た。メンブレン膜(孔径0.45μm,ポリビニリデンフルオライド製)を用いて、前記懸濁溶液から不溶分を濾別し樹脂の微粒子を回収するとともに、助剤成分が溶解した水溶液(抽出水溶液)を回収した。得られた樹脂微粒子及び助剤成分を含む抽出水溶液の色を目視により観察した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、標準ポリスチレン換算で、重量平均分子量を算出した。
純水中に、乾燥した樹脂粒子を適当量再分散させて懸濁液を調製し、レーザー回折型粒度分布計(島津製作所(株)製、SALD−2000J)を用いて数平均粒子径を測定した。また、無作為に抽出した100個の樹脂微粒子に対して標準偏差及び変動係数を算出した。なお、変動係数は、下記式に従って算出した。
なお、実施例及び比較例では、下記の成分を用いた。
樹脂1:ポリスチレン樹脂(東洋スチレン(株)製、GPPS HRM63C)
樹脂2:ナイロン12樹脂(ダイセル・デグサ(株)製、ダイアミドL1640)
樹脂3:ブタンジオール−コハク酸−カプロラクトン三元共重合体(ダイセル化学工業(株)製、CBS−178、重量平均分子量17万)
樹脂4:ブタンジオール−コハク酸−カプロラクトン三元共重合体(ダイセル化学工業(株)製、CBS−17X、重量平均分子量14万)
樹脂5:ポリスチレン樹脂(東洋スチレン(株)製、GPPS G100C)
樹脂6:ポリスチレン樹脂(Aldrich製、MI 12g/10分)。
着色剤1:青色有機顔料 (青色15:3(フタロシアニンブルー))
着色剤2:赤色有機顔料 (赤色202号(ピグメントレッド57:1))
着色剤3:緑色水溶性着色剤(水性食用色素 緑色、食用黄色4号+食用青色1号+デキストリン、共立食品(株)製)
着色剤4:樹脂用赤色染料(オリヱント化学工業(株)製、OPLAS RED330)
着色剤5:樹脂用黒色染料(オリヱント化学工業(株)製、NUBIAN BLACK PC−0850)
着色剤6:酸化亜鉛(住友大阪セメント(株)製、ZnO−350Si(4)G)
着色剤7:疎水化二酸化チタン(日本アエロジル(株)製、TITANDIOXID T805)。
(C1)オリゴ糖:デンプン糖(東和化成工業(株)製、還元デンプン糖化物PO−10、25℃においてB型粘度計で測定した50重量%水溶液の粘度:6.5Pa・s)
(C2)水溶性可塑化成分:糖アルコール(東和化成工業(株)製、マリンクリスタルD(−)マンニトール)。
Claims (18)
- 溶融可能な有機固体成分(A)と着色剤(B)とで構成された粒子状の分散相が、少なくともオリゴ糖(C1)を含む水溶性助剤成分(C)で構成されたマトリックスに分散している分散体。
- 分散相が、樹脂成分(A)と着色剤(B)とで構成されている請求項1記載の分散体。
- 着色剤(B)が、油溶性染料及び有機又は無機顔料から選択された少なくとも一種である請求項1記載の分散体。
- 分散相の平均粒子径が0.1〜100μmであり、着色剤(B)の平均粒子径が分散相の平均粒子径の50%以下である請求項1記載の分散体。
- 分散相が、平均粒子径の変動係数60以下及び長径と短径との長さ比(長径/短径)=1.5/1〜1/1を有する球状分散相である請求項1記載の分散体。
- 着色剤(B)の割合が、前記有機固体成分(A)100重量部に対して、0.001〜100重量部である請求項1記載の分散体。
- オリゴ糖(C1)が少なくとも四糖類で構成されている請求項1記載の分散体。
- オリゴ糖(C1)が、デンプン糖、ガラクトオリゴ糖、カップリングシュガー、フルクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、大豆オリゴ糖、キチンオリゴ糖及びキトサンオリゴ糖から選択された少なくとも一種で構成されている請求項1記載の分散体。
- オリゴ糖(C1)の50重量%水溶液の粘度が、温度25℃でB型粘度計で測定したとき、1Pa・s以上である請求項1記載の分散体。
- 助剤成分(C)が、オリゴ糖(C1)とこのオリゴ糖(C1)を可塑化するための水溶性可塑化成分(C2)とで構成されている請求項1記載の分散体。
- オリゴ糖(C1)が、有機固体成分(A)の熱変形温度よりも高い温度で融点又は軟化点を示すか、若しくは分解し、可塑化成分(C2)の融点又は軟化点が、有機固体成分(A)の熱変形温度以下である請求項10記載の分散体。
- 可塑化成分(C2)が、糖類及び糖アルコールから選択された少なくとも一種で構成されている請求項10記載の分散体。
- 糖アルコールが、エリスリトール、ペンタエリスリトール、アラビトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、ズルシトール及びマンニトールから選択された少なくとも一種である請求項12記載の分散体。
- オリゴ糖(C1)と可塑化成分(C2)との割合(重量比)が、オリゴ糖(C1)/可塑化成分(C2)=99/1〜50/50である請求項10記載の分散体。
- 有機固体成分(A)と助剤成分(C)との割合(重量比)が、有機固体成分(A)/助剤成分(C)=55/45〜1/99である請求項1記載の分散体。
- 請求項1記載の分散体から、助剤成分(C)を溶出し、有機固体成分(A)と着色剤(B)とで構成された粒子を製造する方法。
- 請求項16記載の製造方法により得られた粒子。
- 平均粒子径0.1〜100μm及び平均粒子径の変動係数60以下を有し、粒子の長径と短径との長さ比が、長径/短径=1.5/1〜1/1の球状粒子である請求項17記載の粒子。
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