JP2006028308A - Resin composition having new structure, method for producing the same and molded product using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は非相溶系である2種類以上の樹脂がブレンドされた中に、少量のナノメートル(nm)サイズのフィラーが特徴的に分散することによって力学物性、ガスバリア性や熱的特性等の樹脂性能が飛躍的に変化、向上するナノコンポジット化樹脂組成物に関する。更に詳細には、非相溶系の樹脂の組み合わせに微小なフィラーを配合することにより、配合された微小なフィラーがほとんど凝集することなく比較的均一に分散し、かつ樹脂界面に存在する、新規なフィラーの分散状態を実現したナノコンポジット化樹脂組成物に関する。 In the present invention, two or more kinds of resins that are incompatible are blended, and a small amount of nanometer (nm) filler is characteristically dispersed to provide a resin having mechanical properties, gas barrier properties, and thermal properties. The present invention relates to a nanocomposite resin composition whose performance is dramatically changed and improved. More specifically, by adding a minute filler to a combination of incompatible resins, the compounded minute filler is dispersed relatively uniformly with almost no aggregation, and is present at a new resin interface. The present invention relates to a nanocomposite resin composition realizing a dispersed state of a filler.
樹脂材料は、軽くて丈夫であること、また耐溶剤性にも優れる上、熱をかけることで容易に成形可能である等という利点から、金属や木材、紙類に替わる材料としてその需要が非常に高まってきた。現在もその需要は変わらず高く、容器やシート、フィルム等、必要とされる機能を有した樹脂材料を用いた様々な製品が市場に流通している。 Resin materials are very demanding as materials that can replace metal, wood, and paper because they are light and strong, have excellent solvent resistance, and can be easily molded by applying heat. Has increased. Even today, the demand remains high, and various products using resin materials having required functions such as containers, sheets, and films are on the market.
これまでも用途に合わせて選択、利用されてきた樹脂材料であるが、近年の更なる多種多様な用途展開により、既存の樹脂材料のみで達成される性能だけでは、市場の要求を充分に満たすことは出来なくなってきている。 It is a resin material that has been selected and used according to the application so far. However, due to the further development of various applications in recent years, the performance achieved only with existing resin materials will sufficiently satisfy the market requirements. It is no longer possible.
特に近年、環境分野や電子材料分野における研究開発は非常に活発なものとなっており、その使用条件から利用可能な樹脂原料には制限がある。これらの分野においては、樹脂に必要とされる性能は非常に厳しい場合も多く、使用可能な樹脂材料に何らかの改良を行うことにより必要とされる性能を満たす材料を開発する必要性が生じている。 Particularly in recent years, research and development in the environmental field and electronic material field have become very active, and there are restrictions on the resin raw materials that can be used due to the use conditions. In these fields, the performance required for the resin is often very severe, and there is a need to develop a material that meets the required performance by making some improvements to the resin material that can be used. .
このような問題解決の一手段として、樹脂中にナノメートルサイズの微小なフィラーを凝集させることなく均一に分散させることにより、これまでにない飛躍的な性能向上を図るナノコンポジット材料の研究が進んでいる。このナノコンポジット材料は、従来のフィラーを充填した複合材料に比較して、少量のフィラーによって弾性率や耐熱性、ガスバリア性の向上が認められる。これまでに、選択される主原料となる樹脂やフィラーの種類や配合比、あるいは配合方法について研究がなされ、弾性率や耐熱性、ガスバリヤー性の向上等、多様な分野における樹脂への要求を満たすような物性を持ったナノコンポジット材料が報告されている。例えば、ポリアミド/モンモリロナイト系ナノコンポジットや、ポリメチルメタクリレート/パラジウム系のナノコンポジットが、引張り強さや弾性率、熱変形温度等の物性を顕著に向上させることが示されている(非特許文献1)、また、ポリアミドと変性された珪酸塩層からなる複合材料が示されている(特許文献1)。 As a means of solving such problems, research on nanocomposite materials has been progressing that will dramatically improve performance by dispersing nanometer-sized fillers in a resin uniformly without agglomeration. It is out. In this nanocomposite material, the elastic modulus, heat resistance, and gas barrier properties are improved by a small amount of filler as compared with a composite material filled with a conventional filler. So far, research has been conducted on the types and blending ratios and blending methods of resins and fillers that are the main raw materials to be selected, and there are demands for resins in various fields such as improvement of elastic modulus, heat resistance and gas barrier properties. Nanocomposite materials with satisfactory physical properties have been reported. For example, polyamide / montmorillonite nanocomposites and polymethylmethacrylate / palladium nanocomposites have been shown to significantly improve physical properties such as tensile strength, elastic modulus, and heat distortion temperature (Non-patent Document 1). In addition, a composite material composed of polyamide and a modified silicate layer is disclosed (Patent Document 1).
しかし、
(1)ナノコンポジット材料の機械的・熱的物性等に関しては多種多様な分野からの要請にこたえるべく、さらなる改良の余地がある、
(2)また、樹脂中にフィラーを均一にナノメートルオーダーで分散させることは容易でなく、分散が不均一であると目的とする性能が発現しない等の問題が生じる。このため、無機フィラーをビニル系高分子化合物を含む樹脂中に均一に分散させる技術が検討され、無機フィラーを有機変性したり、水に膨潤させた後、樹脂に分散させる等の方法が提案され(特許文献2)、また、熱可塑性のポリウレタンのマトリックス中に層状粘土鉱物を分散させた複合材料が提案されている(特許文献3)。係る方法は、無機フィラーを前処理しなければならないという点で、工程が増え、時間やコストの面で不利である、
(3)更に、近年の環境問題の観点から、これらナノコンポジット材料についても自然環境下で分解される素材を使用することが望ましく、例えば生分解性を有するポリ乳酸等と層状珪酸塩からなるナノコンポジット材料に関して報告がされている(特許文献4)。しかしながら、ポリ乳酸の生分解性は他の生分解性樹脂と比べて優れているとは言い難く、また、生分解性樹脂は一般的に単価が高く、現実に工業化するにはまだ問題があるため、より安価な生分解性ナノコンポジットの検討が必要である、
等の課題がある。
But,
(1) Regarding the mechanical and thermal properties of nanocomposite materials, there is room for further improvement in order to meet the demands from various fields.
(2) In addition, it is not easy to uniformly disperse the filler in the resin on the nanometer order, and if the dispersion is non-uniform, there will be problems such as the target performance not being exhibited. For this reason, a technique for uniformly dispersing the inorganic filler in the resin containing the vinyl polymer compound has been investigated, and methods such as organic modification of the inorganic filler or swelling in water and then dispersion in the resin have been proposed. (Patent Document 2) and a composite material in which a layered clay mineral is dispersed in a thermoplastic polyurethane matrix has been proposed (Patent Document 3). Such a method is disadvantageous in terms of time and cost because the number of steps is increased in that the inorganic filler must be pretreated.
(3) Further, from the viewpoint of environmental problems in recent years, it is desirable to use a material that can be decomposed in a natural environment for these nanocomposite materials. For example, nanocomposites composed of biodegradable polylactic acid and layered silicates are used. There are reports on composite materials (Patent Document 4). However, it is difficult to say that the biodegradability of polylactic acid is superior to other biodegradable resins, and the biodegradable resins generally have a high unit price and are still problematic for industrialization. Therefore, it is necessary to study cheaper biodegradable nanocomposites.
There are issues such as.
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、フィラーを有機変性等しなくても比較的均一に分散させることができ、熱的特性、力学物性、フィルムの場合にはガスバリア性に優れ、生分解性を有する樹脂についてはその生分解速度および生分解度を損なわない樹脂組成物としても使用することができる安価なナノコンポジット化樹脂組成物及びその製法、及び該材料を用いた成形品を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be dispersed relatively uniformly without subjecting the filler to organic modification, etc., and in the case of a film having a thermal property, mechanical properties, and a gas barrier property. For an excellent and biodegradable resin, an inexpensive nanocomposite resin composition that can be used as a resin composition that does not impair its biodegradation rate and degree of biodegradation, its production method, and molding using this material The purpose is to provide goods.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明の第1は、樹脂(A)、樹脂(B)およびフィラー(C)からなり、フィラー(C)が樹脂(A)と樹脂(B)[樹脂(B)は樹脂(A)と非相溶であり、樹脂(A)は樹脂(B)中で海・島構造を形成する]との界面に存在する構造を有することを特徴とする樹脂組成物を提供する。
本発明の第2は、樹脂(A)が樹脂(B)より高い溶解性パラメーター値(SP値)を有する上記発明1に記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第3は、樹脂(A)と樹脂(B)との配合重量比が95/5〜5/95であり、フィラー(C)の配合割合が樹脂組成物(樹脂(A)、樹脂(B)およびフィラー(C)の合計100重量%基準)中、0.1〜20重量%である上記発明1または2に記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第4は、樹脂(A)と樹脂(B)の溶解性パラメータ値(SP値)の差が1〜20[MPa]1/2である上記発明1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第5は、樹脂(B)が変性もしくは未変性のポリエステル、ポリエーテルまたはポリオレフィン系樹脂である上記発明1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第6は、樹脂(B)が生分解性を有する樹脂である上記発明1〜5のいずれかに記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第7は、樹脂(A)が可塑化澱粉又はポリビニル系化合物である上記発明1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第8は、樹脂(A)が可塑化澱粉であり、樹脂(B)がマレイン化ポリカプロラクトンである上記発明1〜6のいずれかに記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第9は、フィラー(C)が層状無機物質である上記発明1〜8のいずれかに記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第10は、フィラー(C)がモンモリロナイト、ベントナイト、膨潤マイカ、タルクの群から選ばれる少なくとも1種である上記発明1〜9のいずれかに記載の樹脂組成物を提供する。本発明の第11は、樹脂(A)とフィラー(C)を混練してフィラー(C)が樹脂(A)中に分散した混練物を製造し、次いで、同混練物と樹脂(B)[樹脂(B)は樹脂(A)と非相溶であり、樹脂(A)は樹脂(B)中で海・島構造を形成する]とを混練することを特徴とする上記発明1〜10のいずれかに記載の樹脂組成物の製造方法を提供する。本発明の第12は、上記発明1〜10のいずれかに記載の樹脂組成物から成る成形体を提供する。本発明の第13は、シート、フィルムまたは容器である上記発明12に記載の成形体を提供する。
The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems.
That is, the first of the present invention comprises a resin (A), a resin (B) and a filler (C). The filler (C) is a resin (A) and a resin (B) [resin (B) is a resin (A). And a resin (A) forms a sea / island structure in the resin (B)].
A second aspect of the present invention provides the resin composition according to the first aspect, wherein the resin (A) has a higher solubility parameter value (SP value) than the resin (B). In the third aspect of the present invention, the blending weight ratio of the resin (A) to the resin (B) is 95/5 to 5/95, and the blending ratio of the filler (C) is the resin composition (resin (A), resin The resin composition according to the invention 1 or 2 is 0.1 to 20% by weight in (B) and filler (C) based on a total of 100% by weight). 4th of this invention is the difference in the solubility parameter value (SP value) of resin (A) and resin (B) in any one of said invention 1-3 which is 1-20 [MPa] 1/2 . A resin composition is provided. A fifth aspect of the present invention provides the resin composition according to any one of the first to fourth aspects, wherein the resin (B) is a modified or unmodified polyester, polyether, or polyolefin resin. 6th of this invention provides the resin composition in any one of the said invention 1-5 whose resin (B) is resin which has biodegradability. A seventh aspect of the present invention provides the resin composition according to any one of the first to sixth aspects, wherein the resin (A) is a plasticized starch or a polyvinyl compound. The eighth of the present invention provides the resin composition according to any one of the above inventions 1 to 6, wherein the resin (A) is a plasticized starch and the resin (B) is a maleated polycaprolactone. A ninth aspect of the present invention provides the resin composition according to any one of the first to eighth aspects, wherein the filler (C) is a layered inorganic substance. A tenth aspect of the present invention provides the resin composition according to any one of the first to ninth aspects, wherein the filler (C) is at least one selected from the group consisting of montmorillonite, bentonite, swollen mica and talc. In an eleventh aspect of the present invention, a resin (A) and a filler (C) are kneaded to produce a kneaded product in which the filler (C) is dispersed in the resin (A), and then the kneaded product and the resin (B) [ The resin (B) is incompatible with the resin (A), and the resin (A) forms a sea / island structure in the resin (B)]. The manufacturing method of the resin composition in any one is provided. A twelfth aspect of the present invention provides a molded body made of the resin composition according to any one of the first to tenth aspects of the present invention. 13th of this invention provides the molded object of the said invention 12 which is a sheet | seat, a film, or a container.
本発明により、
(1)SP値の異なる2種以上の非相溶系樹脂と微小なフィラーを特定の順序で配合・混練させることにより、フィラーを有機変性することなく比較的均一に樹脂中に分散させることに成功し、力学的・熱的物性、さらには、フィルムの場合にはガスバリア性に優れるナノコンポジット化樹脂組成物が得られる。
(2)2種の非相溶性樹脂のSP値を適当に選ぶことにより、両樹脂の配合割合を大きく変化させても安定に樹脂を混合させることが可能となった。これにより、例えば生分解性には優れるが、コストの高いポリカプロラクトン等の樹脂と、生分解性に優れ、安価な澱粉等の樹脂とを特定の配合比で混合させる等し、樹脂組成物としてのコストを大幅に下げることが可能となった。
(3)この樹脂組成物は一方の樹脂が他方の樹脂中でモルフォロジー、すなわち、海・島構造を形成しており、更に、配合されたフィラーが両樹脂の界面に存在してフィラーが均一に分散し、ナノコンポジット化が達成されている。これにより、該ナノコンポジット化樹脂組成物を成形して得られるシートや容器等各種成形物の物性を向上させつつそのコストを大幅に下げること等が可能となった。
According to the present invention,
(1) By blending and kneading two or more incompatible resins with different SP values and fine fillers in a specific order, the filler is dispersed relatively uniformly in the resin without organic modification. In the case of a film, a nanocomposite resin composition having excellent gas barrier properties can be obtained.
(2) By appropriately selecting the SP values of the two incompatible resins, the resin can be stably mixed even if the blending ratio of both resins is greatly changed. Thereby, for example, it is excellent in biodegradability, but a resin such as high-cost polycaprolactone and a resin such as starch that is excellent in biodegradability and inexpensive are mixed at a specific blending ratio, etc. It has become possible to significantly reduce costs.
(3) In this resin composition, one resin forms a morphology in the other resin, that is, a sea / island structure, and the blended filler is present at the interface between the two resins so that the filler is uniform. Dispersed and nanocomposited has been achieved. As a result, it has become possible to significantly reduce the cost while improving the physical properties of various molded articles such as sheets and containers obtained by molding the nanocomposite resin composition.
本発明の樹脂組成物は、いずれも熱可塑性を有する樹脂(A)と樹脂(B)およびフィラーで構成されている[熱可塑性を有する樹脂とは、樹脂単体では熱可塑性ではなくても可塑剤を含んだ状態で可塑化するものも含む]。樹脂(A)としては、樹脂(B)よりSP値の高い、すなわち、樹脂(B)よりもより親水性の樹脂が好ましく、樹脂(B)は樹脂(A)とは非相溶である。ここで、非相溶とは、両樹脂の内、高い方の融点(または軟化温度)を有する樹脂の融点(または軟化温度)以上で混練した際、樹脂(A)が樹脂(B)中に分散して両者が所謂海・島構造を形成していることをいう。前記樹脂組成物は、射出成形や押出成形等により各種成形品に成形される。 The resin composition of the present invention is composed of a thermoplastic resin (A), a resin (B), and a filler [a thermoplastic resin is a plasticizer even if the resin alone is not thermoplastic. Including those that plasticize in a state of containing]. The resin (A) is preferably a resin having a higher SP value than the resin (B), that is, a more hydrophilic resin than the resin (B), and the resin (B) is incompatible with the resin (A). Here, incompatible means that the resin (A) is in the resin (B) when kneaded at a temperature equal to or higher than the melting point (or softening temperature) of the resin having the higher melting point (or softening temperature). It means that they are dispersed to form a so-called sea / island structure. The resin composition is molded into various molded products by injection molding or extrusion molding.
[樹脂(A)]
本発明において、樹脂(A)は後記するフィラー(C)と親和性を有していれば制限されることなく用いられ、また、SP値が樹脂(B)よりも相対的に高い樹脂であれば、特に制限はされない。樹脂(A)としては、一般的にSP値の高い樹脂である、いわゆる親水性樹脂が好ましい。
樹脂(A)として使用する樹脂としては、澱粉、可塑化澱粉(修飾澱粉、変性澱粉、糊化澱粉等であって、粒状のものを含まない)、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢ビ共重合体(EVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリスチレンスルフォン酸、ポリアルキルポリアミン塩、ポリ(メタ)アクリル酸等のポリビニル系化合物およびセルロース、酢酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等を挙げることが出来る。これらの樹脂は、可塑化剤等を用いて可塑化したものでもよい。可塑化剤としては、例えばリン酸エステルや芳香族カルボン酸エステル、脂肪酸エステル、クエン酸エステル、アミド類等を用いることができる。また、可塑化澱粉としては、例えば澱粉に水、グリセリン、又はその混合物を加えて混練したものを用いることができる。これらの樹脂の重合度は、フィルム等の成形物として使用可能であれば特に制限されない。
なお、上に例示した2種類の樹脂(A)が非相溶で、かつ、海・島構造を形成するものであり、SP値の差が1〜20[MPa]1/2である場合、SP値の低い方の樹脂は本発明における樹脂(B)とみなして使用することができる。
[Resin (A)]
In the present invention, the resin (A) can be used without limitation as long as it has an affinity with the filler (C) described later, and the SP value is higher than that of the resin (B). There is no particular restriction. As the resin (A), a so-called hydrophilic resin which is generally a resin having a high SP value is preferable.
Resins used as the resin (A) include starch, plasticized starch (modified starch, modified starch, gelatinized starch, etc., not including granular materials), polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate. Copolymer (EVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinylpyrrolidone, polystyrene sulfonic acid, polyalkylpolyamine salt, poly (meth) acrylic acid and other polyvinyl compounds and cellulose, cellulose acetate, carboxymethylcellulose, cellulose acetate pro Examples include pionate and cellulose acetate butyrate. These resins may be plasticized using a plasticizer or the like. As the plasticizer, for example, phosphoric acid esters, aromatic carboxylic acid esters, fatty acid esters, citric acid esters, amides and the like can be used. Moreover, as plasticized starch, what knead | mixed by adding water, glycerol, or its mixture to starch can be used, for example. The degree of polymerization of these resins is not particularly limited as long as it can be used as a molded product such as a film.
In addition, when the two types of resins (A) exemplified above are incompatible and form a sea / island structure, and the difference in SP value is 1 to 20 [MPa] 1/2 , The resin having the lower SP value can be used as the resin (B) in the present invention.
[樹脂(B)]
本発明における樹脂(B)は、樹脂(A)と非相溶性であること、すなわち、海・島構造を形成した場合、海部分を形成する樹脂であり、好ましくは、樹脂(A)よりもSP値が小さく、樹脂(A)とのSP値の差が1〜20[MPa]1/2の範囲にあるものをいう。このような樹脂としては、樹脂(A)とのSP値の差が上記範囲であれば特に制限されず、例えばポリカプロラクトン、マレイン化ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、不飽和カルボン酸及びその誘導体等で変性されたポリオレフィン系樹脂(例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等)等を挙げることが出来る。これら樹脂(B)は、樹脂(A)とのSP値の差を最適化すべく、酸変性やアミノ化等による変性をしてもよい。
[Resin (B)]
The resin (B) in the present invention is incompatible with the resin (A), that is, a resin that forms a sea portion when a sea / island structure is formed, and is preferably more than the resin (A). The SP value is small and the SP value difference with the resin (A) is in the range of 1 to 20 [MPa] 1/2 . Such a resin is not particularly limited as long as the difference in SP value from the resin (A) is in the above range. For example, polycaprolactone, maleated polycaprolactone, polybutylene succinate, polylactic acid, polyethylene terephthalate, polybutylene. Examples thereof include polyolefin resins modified with terephthalate, unsaturated carboxylic acid and derivatives thereof (for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc.). These resins (B) may be modified by acid modification, amination or the like in order to optimize the difference in SP value from the resin (A).
なお、本発明におけるSP値はFedors法(R.F.Fedors:Polym.Eng.Sci.、14[2]、147(1974))により、Accelrys社製のCerius2(モジュールはSynthia)を用いて測定した数値から計算した値に準じる。樹脂(B)としては、より具体的には、SP値が、30以下、好ましくは、25以下の樹脂をいう。 In addition, SP value in this invention is measured using Cerius2 (module is Synthia) by Accelrys by Fedors method (RF Fedors: Polym.Eng.Sci., 14 [2], 147 (1974)). According to the value calculated from the numerical value. More specifically, the resin (B) is a resin having an SP value of 30 or less, preferably 25 or less.
2種類の樹脂(A)および(B)のSP値の差は、前述した1〜20[MPa]1/2の範囲のうち、1〜18[MPa]1/2の範囲が好ましく、さらには、3〜15[MPa]1/2の範囲がより好ましい。なお、SP値の差が1[MPa]1/2以下では、2種類の樹脂(A)および(B)は互いに溶解してしまう可能性が高く、本発明の樹脂組成物における海・島構造をとることができず、樹脂(A)ひいてはフィラーが樹脂(B)中に均一に分散することが難しくなる。一方、SP値の差が20[MPa]1/2以上であると、2種類の樹脂(A)および(B)は大きな相分離を起こしてしまい、樹脂組成物としてその物性を発揮することが出来なくなる。 The difference between the SP values of the two types of resins (A) and (B) is preferably in the range of 1 to 18 [MPa] 1/2 in the range of 1 to 20 [MPa] 1/2 described above, The range of 3-15 [MPa] 1/2 is more preferable. If the difference in SP value is 1 [MPa] 1/2 or less, the two types of resins (A) and (B) are likely to dissolve each other, and the sea / island structure in the resin composition of the present invention It is difficult to uniformly disperse the resin (A) and thus the filler in the resin (B). On the other hand, if the difference in SP value is 20 [MPa] 1/2 or more, the two types of resins (A) and (B) cause a large phase separation, and may exhibit their physical properties as a resin composition. It becomes impossible.
2種類の樹脂(A)および(B)の組み合わせとしては、上記SP値の差が1〜20[MPa]1/2の範囲にあるポリカプロラクトンと可塑化澱粉、マレイン化ポリカプロラクトンと可塑化澱粉、ポリエチレンと可塑化澱粉、ポリプロピレンと可塑化澱粉、ポリエチレンテレフタレートと可塑化澱粉、ポリブチレンテレフタレートと可塑化澱粉、ポリ乳酸と可塑化澱粉、酢酸セルロースと可塑化澱粉、ポリブチレンサクシネートと可塑化澱粉、カプロラクトン・ブチレンサクシネート重合体(CBS)と可塑化澱粉、ポリエチレンとポリビニルアルコール、ポリプロピレンとポリビニルアルコール、ポリスチレンとポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレートとポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレートとポリビニルアルコール、ポリ乳酸とポリビニルアルコール、酢酸セルロースとポリビニルアルコール、ポリブチレンサクシネートとポリビニルアルコール、カプロラクトン・ブチレンサクシネー共重合体(CBS)とポリビニルアルコール等の組み合わせが好ましい。更に、高い生分解性を有する樹脂組成物とする場合は、ポリカプロラクトンと可塑化澱粉が好ましく、さらにはマレイン化ポリカプロラクトンと可塑化澱粉の組み合わせがより好ましい。生分解性を有する樹脂としては、上記ポリブチレンサクシネート以外の脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールからなるポリエステル樹脂、又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸、もしくは、ラクトンからなるポリエステル樹脂を使用することもできる。 The combination of the two types of resins (A) and (B) includes polycaprolactone and plasticized starch in which the difference in SP value is in the range of 1 to 20 [MPa] 1/2 , maleated polycaprolactone and plasticized starch. , Polyethylene and plasticized starch, polypropylene and plasticized starch, polyethylene terephthalate and plasticized starch, polybutylene terephthalate and plasticized starch, polylactic acid and plasticized starch, cellulose acetate and plasticized starch, polybutylene succinate and plasticized starch , Caprolactone / butylene succinate polymer (CBS) and plasticized starch, polyethylene and polyvinyl alcohol, polypropylene and polyvinyl alcohol, polystyrene and polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate and polyvinyl alcohol, polybutylene terephthalate and polyvinyl alcohol, A combination of poly (lactic acid) and polyvinyl alcohol, cellulose acetate and polyvinyl alcohol, polybutylene succinate and polyvinyl alcohol, a caprolactone / butylene succinate copolymer (CBS) and polyvinyl alcohol is preferable. Further, when a resin composition having high biodegradability is used, polycaprolactone and plasticized starch are preferable, and a combination of maleated polycaprolactone and plasticized starch is more preferable. As the resin having biodegradability, a polyester resin composed of an aliphatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol other than the polybutylene succinate, or a polyester resin composed of an aliphatic hydroxycarboxylic acid or a lactone can also be used.
前記樹脂(A)と樹脂(B)の割合(重量比)は、95/5〜5/95程度の範囲から選択できるが、通常、85/15〜15/85、好ましくは、80/20〜20/80、さらに好ましくは、70/30〜30/70程度である。 The ratio (weight ratio) of the resin (A) to the resin (B) can be selected from the range of about 95/5 to 5/95, but is usually 85/15 to 15/85, preferably 80/20 to 20/80, more preferably about 70/30 to 30/70.
一般的に、互いに非相溶性である樹脂をブレンドする場合には、樹脂の一方を30%程度以上ブレンドすると大きな相分離が起こる等の問題が生じ、実質的に樹脂として機能を向上・発揮することができない。
しかし、本発明においては、(相溶性とならない範囲で)2種類の樹脂(A)および(B)の適切なSP値を選ぶことにより、一方の樹脂を30%程度以上ブレンドした場合であっても大きな相分離をすることなく、樹脂組成物として存在させることが可能となった。
In general, when blending resins that are incompatible with each other, problems such as large phase separation occur when one of the resins is blended by about 30% or more, and the function is substantially improved and exhibited as a resin. I can't.
However, in the present invention, by selecting appropriate SP values of the two types of resins (A) and (B) (to the extent that they are not compatible), one of the resins is blended by about 30% or more. However, it can be made to exist as a resin composition without causing a large phase separation.
これは、2種類の樹脂(A)および(B)のSP値が適切な範囲であることにより、一方の樹脂(A)が他方の樹脂(B)中で比較的均一にナノメートルサイズで分散しているためであると考えられる。さらに、ここにフィラーを比較的均一に分散させることにより、ナノコンポジット化材料として優れた性能を有する樹脂組成物とすることを可能とした。 This is because one resin (A) is relatively uniformly dispersed in the nanometer size in the other resin (B) because the SP values of the two types of resins (A) and (B) are in an appropriate range. It is thought that it is because of doing. Furthermore, it was possible to obtain a resin composition having excellent performance as a nanocomposite material by relatively uniformly dispersing the filler here.
ここで、一方の樹脂が他方の樹脂中に均一に分散していることは、TEM観察により確認することができる。樹脂(A)が樹脂(B)のマトリックス中に分散する程度は樹脂の組み合わせにもよるが、平均粒径が1μm以下、好ましくは、0.5μm以下である。 Here, it can be confirmed by TEM observation that one resin is uniformly dispersed in the other resin. The degree to which the resin (A) is dispersed in the matrix of the resin (B) depends on the combination of the resins, but the average particle diameter is 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less.
[フィラー(C)]
本発明で使用されるフィラー(C)としては、天然品でも合成品でもよく、樹脂(A)と親和性を有するナノメートルオーダー(数ナノメートルから数百ナノメートル)の大きさである粘土鉱物(クレー)、マイカ、タルク等が用いられる。具体的な粘土鉱物としては、スメクタイト族のモンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ハイデライト、ノントロライト等、カオリン族のカオリナイト等、バーミキュライト族のバーミキュライト等、その他マガディアイト、カネマイト、ハイドロタルサイト、マイカフロライド、オクタシリケート、ベントナイト、膨潤マイカ等が挙げられる。これらフィラーは、層状構造を有することが好ましいが、入手しやすさ等の観点から、モンモリロナイト、ベントナイト、膨潤マイカ、タルク等を用いることがより好ましい。例えば、樹脂(B)としてマレイン化ポリカプロラクトンを、樹脂(A)として可塑化澱粉を使用する場合には、樹脂(A)との親和性の点からもモンモリロナイトが好ましい。また、これらのフィラーは有機変性等前処理をせずに用いることができるが、有機変性等前処理をしたものを用いることも出来る。
[Filler (C)]
The filler (C) used in the present invention may be a natural product or a synthetic product, and is a clay mineral having a size of nanometer order (several nanometers to several hundred nanometers) having affinity with the resin (A). (Clay), mica, talc and the like are used. Specific clay minerals include smectite montmorillonite, saponite, hectorite, hydelite, nontrolite, kaolin kaolinite, vermiculite vermiculite, other magadiite, kanemite, hydrotalcite, mica. Examples include fluoride, octasilicate, bentonite, swollen mica and the like. These fillers preferably have a layered structure, but it is more preferable to use montmorillonite, bentonite, swollen mica, talc and the like from the viewpoint of availability. For example, when maleated polycaprolactone is used as the resin (B) and plasticized starch is used as the resin (A), montmorillonite is preferable from the viewpoint of affinity with the resin (A). In addition, these fillers can be used without pretreatment such as organic modification, but those subjected to pretreatment such as organic modification can also be used.
フィラー(C)は、相対的にSP値の高い樹脂(A)とより高い親和性を有するため、樹脂(A)とあらかじめ混練することにより樹脂(A)中で比較的均一に分散すると考えられる。その後、樹脂(B)と混練すると、フィラーの層が剥離することにより、そこから樹脂(A)が切断され、海・島構造の島として分散すると考えられる。これにより、大部分がその界面に存在することになるフィラーが樹脂中に比較的均一に分散する状態が達成されるため、ナノコンポジット化組成物として物性の向上が達成されていると考えられる。このように、フィラーが樹脂(A)中でより均一に分散している方が、樹脂(B)との混練でフィラーの剥離による樹脂(A)の切断がより細かくなり、樹脂(A)ひいてはフィラーが比較的均一に分散することが可能になると考えられるため、フィラー(C)と樹脂(A)の親和性がより高い組み合わせになるようにフィラー(C)と樹脂(A)を選択するのが好ましい。 Since the filler (C) has a higher affinity with the resin (A) having a relatively high SP value, it is considered that the filler (C) is relatively uniformly dispersed in the resin (A) by kneading with the resin (A) in advance. . Thereafter, when kneaded with the resin (B), the filler layer is peeled off, so that the resin (A) is cut therefrom and dispersed as islands of a sea / island structure. As a result, a state in which the filler, which is mostly present at the interface, is relatively uniformly dispersed in the resin is achieved. Therefore, it is considered that the improvement in physical properties of the nanocomposite composition is achieved. As described above, when the filler is more evenly dispersed in the resin (A), the resin (A) is more finely cut by exfoliation of the filler by kneading with the resin (B). Since it is considered that the filler can be dispersed relatively uniformly, the filler (C) and the resin (A) are selected so that the combination of the filler (C) and the resin (A) has a higher affinity. Is preferred.
配合するフィラー(C)の割合は、樹脂(A)、樹脂(B)およびフィラー(C)の合計100重量%に対し、0.1〜20重量%程度の範囲から選択できるが、好ましくは1〜10重量%程度である。本発明における樹脂組成物は、このような範囲でフィラーを配合することにより、力学的・熱的物性、ガスバリア性等樹脂組成物およびフィルム等成形物に要求される物性が著しく向上する。尚、フィラーの配合割合が0.1重量%未満では、添加量が少なく、フィラーとしての添加効果を発揮できないため、樹脂の力学的・熱的物性向上を発揮するに至らない。また、20重量%を超えて添加してもナノコンポジット材料として期待される性能の改善は認められず、逆に他の物性の低下がみられるので好ましくない。 The proportion of the filler (C) to be blended can be selected from a range of about 0.1 to 20% by weight with respect to the total of 100% by weight of the resin (A), the resin (B) and the filler (C). About 10% by weight. In the resin composition of the present invention, by blending the filler in such a range, the physical properties required for the resin composition such as mechanical and thermal physical properties and gas barrier properties and molded products such as films are remarkably improved. In addition, when the blending ratio of the filler is less than 0.1% by weight, the addition amount is small and the addition effect as the filler cannot be exhibited, so that the improvement of the mechanical and thermal properties of the resin cannot be exhibited. Moreover, even if it exceeds 20 weight%, the improvement of the performance expected as a nanocomposite material is not recognized, and conversely, other physical properties are deteriorated, which is not preferable.
本発明に係る樹脂組成物の透過型電子顕微鏡(TEM)観察写真像の例を図1に示す。MAHPCLがマトリックスとなり、TPS(白く見える)がドメインとして分散している様子が確認できる。また、フィラー(黒く見えている)がTPSとMAHPCLの界面に存在している様子も確認できる。また、図1を模式的に図示したものを図2に示す。これら図1及び図2からわかるように、本発明にかかる樹脂組成物においては、樹脂(A)がこれと非相溶性である樹脂(B)中で数十〜数百ナノメートルオーダーで分散する海・島構造をとり、配合されたフィラー(C)がこれら両樹脂界面に殆ど凝集することなく分散しているという新規な構造を有する。これは、あらかじめ、より親和性を有する樹脂(A)とフィラー(C)を混練してフィラー(C)を樹脂(A)中に分散させておき、これと樹脂(A)と非相溶性の樹脂(B)とを混練させることにより達成されているものと考えられる。従って本発明には、係る樹脂組成物の製造方法も含む。ここでいう混練とは特殊な装置や手段を用いる必要はなく、各種ミキサーや汎用の押出機等の一般的な装置、方法を含む。 An example of a transmission electron microscope (TEM) observation photograph image of the resin composition according to the present invention is shown in FIG. It can be seen that MAHPCL becomes a matrix and TPS (which looks white) is dispersed as a domain. It can also be seen that the filler (which appears black) is present at the interface between TPS and MAHPCL. FIG. 2 schematically shows FIG. As can be seen from FIGS. 1 and 2, in the resin composition according to the present invention, the resin (A) is dispersed in the order of several tens to several hundreds of nanometers in the resin (B) that is incompatible with the resin (A). It takes a sea-island structure and has a novel structure in which the blended filler (C) is dispersed almost without agglomeration at the interface between these two resins. This is because the resin (A) having higher affinity and the filler (C) are kneaded in advance to disperse the filler (C) in the resin (A), which is incompatible with the resin (A). It is considered that this is achieved by kneading the resin (B). Accordingly, the present invention includes a method for producing such a resin composition. The kneading here does not require the use of special equipment or means, and includes general equipment and methods such as various mixers and general-purpose extruders.
[製法]
本発明における樹脂組成物は、まず樹脂(A)とフィラー(C)を混練して混練物を調製後、次にこの混練物と、樹脂(B)を混練することにより得られる。混練は、高い融点(または軟化温度)を有する樹脂の融点(または軟化温度)以上で混ぜ合わせることによりおこなう。混練の方法としては慣用の方法を使用することができ、例えば、各成分をタンブラーミキサー、ヘンシェルミキサー、リボンミキサー、ニーダーなどの混合機を用いて乾式又は湿式で混合して調製してもよい。さらに、前記混合機で予備混合した後、一軸又はニ軸押出機などの押出機で混練してペレットに調製したり、加熱ロールやバンバリーミキサーなどの混練機で混練して調製してもよい。混練の温度は、各樹脂成分の融点または軟化温度に応じて選択される。
[Production method]
The resin composition in the present invention is obtained by first kneading the resin (A) and the filler (C) to prepare a kneaded product, and then kneading the kneaded product and the resin (B). The kneading is performed by mixing at or above the melting point (or softening temperature) of a resin having a high melting point (or softening temperature). A conventional method can be used as the kneading method. For example, each component may be prepared by mixing in a dry or wet manner using a mixer such as a tumbler mixer, a Henschel mixer, a ribbon mixer, or a kneader. Furthermore, after premixing with the mixer, the mixture may be kneaded with an extruder such as a single screw or twin screw extruder to prepare pellets, or may be prepared with a kneader such as a heating roll or a Banbury mixer. The kneading temperature is selected according to the melting point or softening temperature of each resin component.
前記の通り、本発明における樹脂組成物においては、フィラー(C)は樹脂(A)と樹脂(B)の界面に存在する新規な構造が確認された。これは、発明者の鋭意検討の結果、上記のような組成および製法を見出したことによる。つまり、最初にフィラー(C)を、より高い親和性を有する、すなわち、相対的にSP値の大きい樹脂(A)と混練することにより樹脂(A)中でフィラー(C)が数十〜数百ナノメートルオーダーで均一に分散した混練物を得る。次に、この混練物と相対的にSP値の小さい樹脂(B)を混練すると、両樹脂(A)および(B)の溶解性パラメータが適切に選択されているため、フィラーを添加しない場合でも樹脂(A)が樹脂(B)中に分散した海・島構造にはなるが、数十〜数百ナノメートルサイズで均一に分散したフィラーの剥離により樹脂(A)がより細かく切断されて分散し、その界面にフィラーが存在するというフィラーの新規なナノ分散構造が達成されるものと考えられる。 As described above, in the resin composition of the present invention, it was confirmed that the filler (C) has a novel structure existing at the interface between the resin (A) and the resin (B). This is due to the discovery of the composition and the production method as described above as a result of intensive studies by the inventors. That is, first, the filler (C) is kneaded with a resin (A) having a higher affinity, that is, a relatively large SP value. A kneaded material uniformly dispersed on the order of one hundred nanometers is obtained. Next, when the resin (B) having a relatively small SP value is kneaded with this kneaded product, the solubility parameters of both resins (A) and (B) are appropriately selected, so even if no filler is added. Although the resin (A) has a sea / island structure in which the resin (B) is dispersed, the resin (A) is more finely cut and dispersed by peeling off the filler uniformly dispersed in a size of several tens to several hundreds of nanometers. In addition, it is considered that a novel nano-dispersed structure of the filler that the filler exists at the interface is achieved.
このように、樹脂(A)がこれと非相溶性の樹脂(B)中に均一に分散し、フィラー(C)がこれら樹脂界面に存在することによりフィラー(C)が樹脂組成物中に均一に分散した状態が達成される。このフィラーの分散状態は図3に模式的に示すように、これまで実現されてきたordered-intercalation型やordered-flocculation型とは異なり、フィラーが理想的に無秩序に分散したexfoliation型(図4)に近いと考えられる。この構造においては、そのフィラーの理想的な分散状態から、力学的・熱的物性が効率的に向上し、また、比較的均一に分散されたフィラーによるガスバリア性等の物性も向上すると考えられる。 As described above, the resin (A) is uniformly dispersed in the resin (B) that is incompatible with the resin (A), and the filler (C) is present in the resin interface, so that the filler (C) is uniform in the resin composition. A distributed state is achieved. As schematically shown in FIG. 3, the filler dispersion state is different from the ordered-intercalation type and ordered-flocculation type that have been realized so far, and the exfoliation type in which the filler is ideally dispersed randomly (FIG. 4). It is thought that it is near. In this structure, it is considered that the mechanical and thermal physical properties are efficiently improved from the ideal dispersion state of the filler, and physical properties such as gas barrier properties due to the relatively uniformly dispersed filler are also improved.
本発明に係る樹脂組成物には、必要に応じて慣用の添加剤、例えば可塑剤、安定化剤(例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、対光安定剤など)、着色剤(染料、顔料など)、難燃剤、帯電防止剤、滑材、アンチブロッキング剤、分散剤、流動化剤、ドリッピング防止剤、抗菌剤などが含まれていてもよい。これらの添加剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて使用できる。さらに、上記樹脂とフィラーの分散状態が保持される限り、樹脂(A)および樹脂(B)以外の樹脂が含まれていてもよい。 In the resin composition according to the present invention, if necessary, conventional additives such as plasticizers, stabilizers (for example, antioxidants, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, light stabilizers, etc.), colorants (Dyes, pigments, etc.), flame retardants, antistatic agents, lubricants, antiblocking agents, dispersants, fluidizing agents, anti-dripping agents, antibacterial agents and the like may be included. These additives can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, as long as the dispersion state of the resin and the filler is maintained, a resin other than the resin (A) and the resin (B) may be included.
このようにして得られた本発明の樹脂組成物は、射出成形、押出成形、真空成形、異型成形、発泡成形、インジェクションプレス、プレス成形、ブロー成形、ガス注入成形、T-ダイ成形、インフレーション成形、カレンダー成形などによって各種成形品に成形することができる。これらの成形方法のうち、例えば、フィルムへの加工は、インフレーション法、T−ダイ法等、従来の各種の成形方法により成形してフィルムに加工することができる。上記の方法によるフィルムの生産速度は、10〜50m/分、好ましくは15〜30m/分であり、フィルム切れが起こらずに連続生産できる時間は、好ましくは3時間以上、さらに好ましくは、10時間以上、特に好ましくは24時間以上である。
フィルムは、1軸または2軸延伸されていてもよい。延伸フィルムはシュリンクフィルムとして使用することもできる。フィルムの厚みは5〜100μm、好ましくは10〜50μmである。従来、ナノコンポジット化していない同じ組成の樹脂組成物ではこのような薄手のフィルムを連続して成形しようとすると、頻繁にフィルムが切れていたが、本発明の組成物を使用することにより、フィルムが切れることなく連続して長時間成形することができる。
The resin composition of the present invention thus obtained is injection molding, extrusion molding, vacuum molding, profile molding, foam molding, injection press, press molding, blow molding, gas injection molding, T-die molding, inflation molding. It can be formed into various molded products by calendar molding or the like. Among these forming methods, for example, the film can be processed into a film by forming by various conventional forming methods such as an inflation method and a T-die method. The production rate of the film by the above method is 10 to 50 m / min, preferably 15 to 30 m / min, and the time during which continuous production without film breakage occurs is preferably 3 hours or more, more preferably 10 hours. As described above, it is particularly preferably 24 hours or more.
The film may be uniaxially or biaxially stretched. The stretched film can also be used as a shrink film. The thickness of the film is 5 to 100 μm, preferably 10 to 50 μm. Conventionally, in a resin composition having the same composition that is not nanocomposite, when such a thin film is continuously formed, the film is frequently cut. However, by using the composition of the present invention, the film It can be continuously molded for a long time without cutting.
本発明の樹脂組成物は、様々な分野における用途に使用できる。例えば、本発明の樹脂組成物から製造されるフィルムまたはシートは、従来のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂等の代替として広範な用途に使用することができる。フィルムの用途としては、バッグやパウチ用等の完成包装材用;畜肉、水産加工品等の自動包装用等の深絞り用;加熱収縮により包装するシュリンクフィルム用;密着包装等のスキンパック用;その他の樹脂との共延伸・熱固定フィルム用、金属箔との熱固定フィルム用等が挙げられる。シートの用途としては、食品容器等の2次加工用;ボトルを含め一般容器用、表面材用、光透過材用、引っ越し材料等の工業用等が挙げられる。これらの製品は、多層であってもよく、チューブ、パイプ、コーティング材料、模様入り成形品、ケーブル、その他の異形成形品に応用できることは言うまでもない。生分解性を有する樹脂の組み合わせを選択した場合、環境に放置されやすい物品、用途に用いることが好ましい。フィルムまたはシート以外にもボトル等厚肉の成形品として使用することもできる。 The resin composition of the present invention can be used for applications in various fields. For example, the film or sheet produced from the resin composition of the present invention can be used in a wide range of applications as an alternative to conventional polyolefin resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyester resin, polyether resin, polyamide resin, etc. can do. Applications of film include finished packaging materials for bags and pouches; deep drawing for automatic packaging of livestock and processed fishery products; shrink film for packaging by heat shrinkage; Examples thereof include co-stretching with other resins and heat fixing films, and heat fixing films with metal foils. Applications of the sheet include: for secondary processing of food containers, etc .; for general containers including bottles, for surface materials, for light transmissive materials, for moving materials, and the like. Needless to say, these products may be multilayered and can be applied to tubes, pipes, coating materials, patterned molded articles, cables, and other irregularly shaped products. When a combination of biodegradable resins is selected, it is preferably used for articles and applications that are easily left in the environment. Besides a film or sheet, it can also be used as a thick molded product such as a bottle.
[実施例]
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例、比較例において、各種サンプルの作製、物性値の測定は以下に示すような条件でおこなった。
<使用原料>
・ポリカプロラクトン:PCL-H7[ダイセル化学工業(株)製]
・澱粉:サゴヤシ澱粉
・フィラー:クニピア-F Lot.K01255[クニミネ工業(株)製、精製ベントナイト]
・無水マレイン酸:無水マレイン酸(試薬特級)
・過酸化ベンゾイル:過酸化ベンゾイル(BPO)(試薬特級)
<原料調製>
(1)マレイン化PCL(以下、MAHPCL)
50度熱風乾燥機中で12時間以上乾燥したPCL-H7 100重量部に対して無水マレイン酸1重量部、BPO 0.3重量部をブレンドし、小型ミキサーにて混練(120℃、50rpm、60分)したものをマレイン化PCL(MAHPCL)とした。
(2)可塑化澱粉(以下、TPS)
澱粉70重量部、水10重量部、グリセリン20重量部を容器中でブレンドして良く混ぜ合わせ、出来るだけ揮発しないように蓋をし、60℃熱風乾燥機中で48時間エージング処理した。エージンング処理後、下記(4)の条件にて混練したものを可塑化澱粉(TPS)とした。
(3)TPS/フィラー
前述の混練によって得られた可塑化澱粉(TPS)とフィラーをブレンドし、下記(4)の条件にて再度混練したものをTPS/フィラーとした。
(4)混練条件
使用装置:小型ミキサー ラボプラストミル50R−150+R−60[東洋精機(株)製]
混練温度:120℃
回転数:50rpm
混練時間:60分
[性能評価]
得られた樹脂ブレンド物のそれぞれについて、熱プレス機を用い、2mm厚シートを作製し、以下の物性について評価をおこなった。
(1)引張特性評価
シート(2mm厚)をJIS2号引張試験ダンベルに打ち抜き万能引張試験機を用いて引張特性評価を実施した。また、試験方法はJIS K-7113に準じて行った。
(2)動的粘弾性評価
シート(2mm厚)を10mm×50mmに切り取り、動的粘弾性評価(両曲げ正弦波モード)を実施した。尚、評価は以下の条件で行なった。
<測定条件>
チャック間:20mm
周波数:1Hz
温度範囲:−100〜100℃(2℃/分)
(3)電子顕微鏡観察
透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて樹脂ブレンド物中のフィラーの分散状態を確認した。
[Example]
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In Examples and Comparative Examples, production of various samples and measurement of physical property values were performed under the following conditions.
<Raw materials>
Polycaprolactone: PCL-H7 [manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.]
・ Starch: Sago palm starch ・ Filler: Kunipia-F Lot.K01255 [Kunimine Kogyo Co., Ltd., purified bentonite]
・ Maleic anhydride: maleic anhydride (special grade reagent)
・ Benzoyl peroxide: Benzoyl peroxide (BPO) (special grade reagent)
<Raw material preparation>
(1) Maleinized PCL (hereinafter MAHPCL)
1 part by weight of maleic anhydride and 0.3 part by weight of BPO were blended with 100 parts by weight of PCL-H7 which had been dried for 12 hours or more in a 50 ° hot air dryer, and kneaded in a small mixer (120 ° C., 50 rpm, 60 This was designated as maleated PCL (MAHPCL).
(2) Plasticized starch (hereinafter TPS)
70 parts by weight of starch, 10 parts by weight of water, and 20 parts by weight of glycerin were blended in a container and mixed well, covered so as not to volatilize as much as possible, and aged for 48 hours in a 60 ° C. hot air dryer. After the aging treatment, the mixture was kneaded under the condition (4) below to obtain plasticized starch (TPS).
(3) TPS / Filler The plasticized starch (TPS) obtained by the above-mentioned kneading and the filler were blended and kneaded again under the condition (4) below to obtain a TPS / filler.
(4) Apparatus for kneading conditions: Small mixer Laboplast mill 50R-150 + R-60 [manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.]
Kneading temperature: 120 ° C
Rotation speed: 50rpm
Kneading time: 60 minutes
[Performance evaluation]
About each of the obtained resin blends, a 2 mm thickness sheet was produced using the hot press machine, and the following physical properties were evaluated.
(1) Evaluation of tensile properties Sheets (2 mm thick) were punched into JIS No. 2 tensile test dumbbells, and tensile properties were evaluated using a universal tensile testing machine. Moreover, the test method was performed according to JIS K-7113.
(2) Evaluation of dynamic viscoelasticity A sheet (2 mm thick) was cut into 10 mm × 50 mm, and dynamic viscoelasticity evaluation (bi-bending sine wave mode) was performed. The evaluation was performed under the following conditions.
<Measurement conditions>
Between chucks: 20 mm
Frequency: 1Hz
Temperature range: -100 to 100 ° C (2 ° C / min)
(3) Electron microscope observation The dispersion state of the filler in the resin blend was confirmed using a transmission electron microscope (TEM).
(実施例1)
樹脂(A)として前記のように調製した可塑化澱粉(TPS)47重量部と、樹脂(B)としてマレイン化ポリカプロラクトン(MAHPCL)50重量部、前記フィラー(C)3重量部を用いて樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物の調製は、まずTPSとフィラー(C)を混練し、次いで、得られた混練物(TPS/フィラー)とMAHPCLを混練することによりおこなった。尚、TPS/TPS/フィラーとMAHPCLの混練は前記(4)の条件で行なった。
Example 1
Resin using 47 parts by weight of plasticized starch (TPS) prepared as described above as resin (A), 50 parts by weight of maleated polycaprolactone (MAHPCL) as resin (B), and 3 parts by weight of filler (C) A composition was prepared. This resin composition was prepared by first kneading TPS and filler (C), and then kneading the obtained kneaded material (TPS / filler) and MAHPCL. The kneading of TPS / TPS / filler and MAHPCL was performed under the condition (4).
(実施例2)
実施例1において、TPSを45重量部、フィラーを5重量部とした以外は実施例1と全く同様にして、樹脂組成物を調製した。
(Example 2)
A resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that 45 parts by weight of TPS and 5 parts by weight of filler were used in Example 1.
(実施例3)
実施例1において、TPSを40重量部、フィラーを10重量部とした以外は実施例1 と全く同様にして、樹脂組成物を調製した。
Example 3
In Example 1, a resin composition was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that 40 parts by weight of TPS and 10 parts by weight of filler were used.
(比較例1)
フィラーを添加せず、親水性樹脂として可塑化澱粉(TPS)50重量部と、該親水性樹脂と非相溶性の樹脂としてポリカプロラクトン(PCL−H)50重量部を用い、これらを小型ミキサー[東洋精機(株)製、ラボプラストミル50R−150+R−60]を用い、混練温度120℃、回転数50rpm、混練時間60分の条件で混練することにより樹脂組成物を調製した。
(Comparative Example 1)
Without adding a filler, 50 parts by weight of plasticized starch (TPS) as a hydrophilic resin and 50 parts by weight of polycaprolactone (PCL-H) as a resin incompatible with the hydrophilic resin were used. A resin composition was prepared by kneading under the conditions of a kneading temperature of 120 ° C., a rotation speed of 50 rpm, and a kneading time of 60 minutes using a Toyo Seiki Co., Ltd. product, Laboplast Mill 50R-150 + R-60].
(比較例2)
比較例1において、親水性樹脂と非相溶性の樹脂としてマレイン化ポリカプロラクトン(MAHPCL)50重量部を用いた以外は比較例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, a resin composition was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 50 parts by weight of maleated polycaprolactone (MAHPCL) was used as a resin incompatible with the hydrophilic resin.
上記実施例1〜3および比較例1、2で得られた樹脂ブレンド物を用い、120℃で熱プレス機によるシート成形をおこない、物性評価をした。 Using the resin blends obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, sheet molding was performed at 120 ° C. using a hot press machine, and physical properties were evaluated.
これら樹脂組成物から成形したシート(2mm厚)の物性を表1に示す。表1の結果より、本発明による樹脂組成物から成るシートは、極めて優れた機械物性を有することが確認できた。 Table 1 shows the physical properties of a sheet (2 mm thick) molded from these resin compositions. From the results in Table 1, it was confirmed that the sheet comprising the resin composition according to the present invention has extremely excellent mechanical properties.
また、動的粘弾性評価のグラフを図5に示す。これより、フィラーが充分分散され、ナノコンポジット化したMAHPCL/TPS/フィラーからなる樹脂組成物は、フィラーが配合されていないMAHPCLがMAHPCLの融点である60℃付近を超えると全く弾性を示すことなく流れているのに対し、60℃付近を超えてもある程度の弾性を保持していることが判る。この効果により、MAHPCL/TPS/フィラーからなるナノコンポジット化した樹脂組成物は樹脂の融点を超えてもある程度の弾性を保持することにより、成形加工および押出混練等における作業性、安定性が飛躍的に向上していることが判る。 Moreover, the graph of dynamic viscoelasticity evaluation is shown in FIG. From this, the resin composition consisting of MAHPCL / TPS / filler in which the filler is sufficiently dispersed and nanocomposited does not show any elasticity when the MAHPCL without the filler exceeds the melting point of MAHPCL of around 60 ° C. While flowing, it can be seen that a certain degree of elasticity is maintained even when the temperature exceeds about 60 ° C. Because of this effect, the nanocomposite resin composition consisting of MAHPCL / TPS / filler retains a certain degree of elasticity even when the melting point of the resin is exceeded, thereby dramatically improving workability and stability in molding and extrusion kneading. It can be seen that it has improved.
1 フィラー
2 TPS
3 MAHPCL
4 マトリックス樹脂
1 Filler 2 TPS
3 MAHPCL
4 Matrix resin
Claims (13)
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- 2004-07-14 JP JP2004207699A patent/JP2006028308A/en active Pending
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