JP2022099605A - 樹脂ビーズ、樹脂ビーズの製造方法、及び樹脂ビーズを用いた製品 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]セルロースを主成分とする樹脂で形成されたコアビーズを表面処理剤で表面処理して得られる、体積基準の累積50%粒子径が、50μm以下であり、真球度が、0.7~1.0であり、表面平滑度が、70~100%であり、結晶化度が、60%以下である樹脂ビーズ。
[2]前記表面処理剤が、金属石鹸系処理剤、アミノ酸系処理剤、リン脂質系処理剤、糖脂質系処理剤、複合脂質系処理剤、及びセラミド系処理剤からなる群より選択される少なくとも一種の親油性処理剤である前記[1]に記載の樹脂ビーズ。
[3]前記金属石鹸系処理剤が、ステアリン酸金属塩である前記[2]に記載の樹脂ビーズ。
[4]JIS K6950:2000(ISO 14851:1999)に準拠して測定される5日間の生分解率が、10%以上である前記[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[5]体積基準の累積90%粒子径が、40μm以下である前記[1]~[4]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[6]体積基準の累積10%粒子径が、0.1μm以上である前記[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[7]粒子径のCV値が、10~90%である前記[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[8]前記コアビーズを形成する前記樹脂中のセルロースの含有量が、50~100質量%である前記[1]~[7]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[9]前記[1]~[8]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法であって、セルロースエステル及び前記セルロースエステルを溶解する、25℃における水100gに対する溶解度が0.1~50.0gである有機溶剤を含有する油相と、分散安定化剤を含有する水相と、を混合して、前記セルロースエステル及び前記有機溶剤を含有する油滴を含む懸濁液を調製する工程と、前記懸濁液に水を添加し、前記油滴を収縮させて樹脂粒子を形成する工程と、前記樹脂粒子を酸性条件下又はpH13以下のアルカリ性条件下で処理し、前記セルロースエステル中のエステル結合の少なくとも一部を加水分解して、セルロースを主成分とする樹脂で形成されたコアビーズを得る工程と、前記コアビーズを表面処理剤で表面処理する工程と、を有する樹脂ビーズの製造方法。
[10]前記セルロースエステルが、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースブチレート、及びセルロースアセテートブチレートからなる群より選択される少なくとも一種である前記[9]に記載の樹脂ビーズの製造方法。
[11]前記分散安定化剤が、水溶性高分子である前記[9]又は[10]に記載の樹脂ビーズの製造方法。
[12]前記コアビーズ100質量部を前記表面処理剤0.1~30質量部で表面処理する前記[9]~[11]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法。
[13]前記表面処理剤が、板状物質である前記[9]~[12]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法。
[14]前記板状物質のアスペクト比(長径/短径)が、10以下である前記[13]に記載の樹脂ビーズの製造方法。
[15]ドライブレンド法又はメカノケミカル法により、前記コアビーズを前記表面処理剤で表面処理する前記[9]~[14]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法。
[16]樹脂ビーズを含有する、化粧料、外皮用薬、塗料、成形体、フィルム、コーティング剤、及び樹脂組成物のいずれかの製品であって、前記樹脂ビーズが、前記[1]~[8]のいずれかに記載の樹脂ビーズである製品。
C=(4πS1)/(L2) ・・・(1)
M=(1-(S3)/(S2))×100 ・・・(2)
C={(P-PB)/PB}×100 ・・・(3)
植種源:主に家庭排水を処理する下水処理場の好気的反応槽汚泥
対照物質:微結晶セルロース
試験物質濃度:100mg/L
対照物質濃度:100mg/L
植種源濃度:150mg/L
試験液量:300mL
試験温度:25±1℃
培養期間:30日間
生分解率(%)=(BODO-BODB)/ThOD×100
BODO(mg):試験物質の生化学的酸素要求量
BODB(mg):対照物質の平均生化学的酸素要求量
ThOD(mg):試験物質を酸化するために必要な理論上の最大酸素量
(実施例1)
セルロースアセテート(商品名「CA-398-6」、イーストマンケミカル社製、アセチル基の含有率:39.8%)150部を酢酸エチル(水溶解度:8g/100g)1,350部に溶解して油相を調製した。また、ポリビニルアルコール100部をイオン交換水1,250部に溶解して水相を調製した。調製した水相に油相を加えて混合し、ディゾルバーを用いて1,000rpmで3分間撹拌した。さらに、ディゾルバーを用いて2,000rpmで10分間撹拌して、油滴が均一に分散した懸濁液を得た。光学顕微鏡で観察及び画像解析して測定した油滴の体積平均粒子径は、18μmであった。
ステアリン酸亜鉛に代えて、ステアリン酸マグネシウム(商品名「SPX-100F」、堺化学工業社製、板状粉体、平均粒子径0.7μm、厚さ0.1μm、アスペクト比4)2.5gを用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして樹脂ビーズを得た。
ステアリン酸亜鉛に代えて、常法により合成したミリスチン酸亜鉛(板状粉体、平均粒子径0.6μm、厚さ0.1μm、アスペクト比3)1.5gを用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして樹脂ビーズを得た。
実施例1で調製したコアビーズ50gをイオン交換水1,000gに添加した後、ホモジナイザーで10分間分散処理して分散液を得た。得られた分散液に5%ラウリン酸ナトリウム水溶液50gを添加して十分に撹拌した後、過剰の塩化マグネシウムを添加して、ラウリン酸マグネシウムによりコアビーズを表面処理した。中和した後、生成物をろ過及び洗浄した。さらに、乾燥及び解砕処理して、樹脂ビーズを得た。
セルロースアセテートプロピオネート(商品名「CAP-482-0.5」、イーストマンケミカル社製、アセチル基及びプロピオニル基の合計含有率:46.5%)200部を酢酸エチル(水溶解度:8g/100g)1,000部に溶解して油相を調製した。また、ポリビニルアルコール100部をイオン交換水1,150部に溶解して水相を調製した。調製した水相に油相を加えて混合し、ディゾルバーを用いて1,000rpmで3分間撹拌した。さらに、ディゾルバーを用いて1,800rpmで5分間撹拌して、油滴が均一に分散した懸濁液を得た。光学顕微鏡で観察及び画像解析して測定した油滴の体積平均粒子径は、17μmであった。
セルロースアセテートプロピオネート(商品名「CAP-504-0.2」、イーストマンケミカル社製、アセチル基及びプロピオニル基の合計含有率:43.0%)89部を1-ブタノール(水溶解度:8g/100g)1,000部に溶解して油相を調製した。調製した油相に、脂肪酸で処理した微粒子酸化チタン(商品名「MT-100TV」、テイカ社製)10部、及びアクリルシリコーン分散剤(商品名「KP-578」、信越化学社製)1部を加えて混合し、油相中に微粒子酸化チタンを分散させた。また、ポリアクリル酸60部をイオン交換水940部に溶解して水相を調製した。調製した水相に油相を加えて混合し、ディゾルバーを用いて1,000rpmで3分間撹拌した。さらに、ディゾルバーを用いて2,800rpmで20分間撹拌して、油滴が均一に分散した懸濁液を得た。光学顕微鏡で観察及び画像解析して測定した油滴の体積平均粒子径は、8μmであった。
セルロース微粒子(商品名「CELLULOBEADS D-5」、大東化成工業社製)を比較例1の樹脂ビーズとした。
実施例1で調製したコアビーズ(表面処理未実施)を比較例2の樹脂ビーズとした。
実施例5で調製したコアビーズ(表面処理未実施)を比較例3の樹脂ビーズとした。
セルロースアセテートプロピオネート(商品名「CAP-482-0.5」、イーストマンケミカル社製、アセチル基及びプロピオニル基の合計含有率:46.5%)100部を酢酸エチル(水溶解度:8g/100g)700部に溶解して油相を調製した。また、ポリビニルアルコール40部をイオン交換水760部に溶解して水相を調製した。調製した水相に油相を加えて混合し、ディゾルバーを用いて1,000rpmで3分間撹拌した。さらに、ディゾルバーを用いて1,950rpmで8分間撹拌して、油滴が均一に分散した懸濁液を得た。光学顕微鏡で観察及び画像解析して測定した油滴の体積平均粒子径は、20μmであった。
(粒子径及び変動係数(CV値))
コールターカウンター(ベックマン・コールター社製)を使用して、樹脂ビーズの体積基準の累積50%粒子径(D50)、体積基準の累積10%粒子径(D10)、及び体積基準の累積90%粒子径(D90)を測定するとともに、粒子径の変動係数(CV値)を算出した。結果を表1に示す。
走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した樹脂ビーズのSEM画像を画像解析し、下記式(1)より、個々の樹脂ビーズの円形度Cを算出する。そして、任意に選択した10個以上の樹脂ビーズの円形度Cの相加平均値を真球度とした。結果を表1に示す。
C=(4πS1)/(L2) ・・・(1)
走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した樹脂ビーズのSEM画像(×5,000)を観察し、下記式(2)より、個々の樹脂ビーズの平滑度Mを算出する。そして、任意に選択した10個以上の樹脂ビーズの平滑度Mの相加平均値を表面平滑度とした。結果を表1に示す。平滑度Mの値が1に近いほど、粒子の表面は平滑に近い。
M=(1-(S3)/(S2))×100 ・・・(2)
X線回折装置を使用して測定した樹脂ビーズのセルロースII型回折ピークのうち、2θ=12°付近のピーク強度(P)と、そこでのベースラインのピーク強度(PB)を測定する。そして、下記式(3)より、樹脂ビーズの結晶化度Cを算出した。結果を表1に示す。結晶化度Cの値が100に近いほど、樹脂ビーズの結晶化度が高い。
C={(P-PB)/PB}×100 ・・・(3)
走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した樹脂ビーズの断面のSEM画像を画像解析し、個々の樹脂ビーズの、樹脂で満たされた部分の体積を算出する。そして、任意に選択した10個以上の樹脂ビーズの、樹脂で満たされた部分の体積の平均値を中実度(体積%)とした。結果を表1に示す。
樹脂ビーズを形成する樹脂中のセルロースの含有量を赤外吸収分光法により測定した。具体的には、セルロースとセルロースエステルを任意の比率で含有する数種類の混合物を調製し、約1,750cm-1付近にあるカルボン酸のピーク強度を基に検量線を作成した。そして、この検量線を使用して樹脂ビーズ(コアビーズ)を形成する樹脂中のセルロースの含有量を算出した。算出したセルロースの含有量を表1に示す。なお、表面処理剤の吸収ピークが重なった場合は、表面処理剤を除去してから測定した。
樹脂ビーズの触感について、10人のパネルテストによる官能評価を行った。樹脂ビーズに触れ、「肌への伸び」、「しっとり感」、及び「柔らかさ」をそれぞれ総合的に判断し、以下に示す評価基準にしたがって5点満点で採点し、10人の平均点を算出した。結果を表2に示す。
5:良い
4:やや良い
3:普通
2:やや悪い
1:悪い
樹脂ビーズの親油性を、樹脂ビーズの撥水性で評価した。具体的には、50mLの試験管にイオン交換水20mLを入れ、樹脂ビーズ0.5gをさらに投入した後、スパチュラーで軽く撹拌した。1日後に試験管の内容物を観察し、以下に示す評価基準にしたがって樹脂ビーズの撥水性を評価した。結果を表2に示す。
5:完全にビーズが浮いていた。
4:沈降したビーズが僅かにあった。
3:沈降したビーズがあった。
2:大部分のビーズが沈降していた。
1:全てのビーズが沈降していた。
JIS K6950:2000(ISO 14851:1999)に準拠し、樹脂ビーズの生分解率(5日後)を測定及び算出した。結果を表2に示す。
(化粧料-1)
化粧料の原料として従来用いられている各種成分を表3に示す配合量で配合し、公知の方法でリキッドファンデーションである化粧料-1を製造した。
化粧料の原料として従来用いられている各種成分を表4に示す配合量で配合し、公知の方法乳液である化粧料-2を製造した。
(触感、肌への伸び)
化粧料-1の触感及び肌への伸びについて、10人のパネルテストによる官能評価を行った。「触感」及び「肌への伸び」を判断し、以下に示す評価基準にしたがってそれぞれ5点満点で採点し、10人の平均点を算出した。結果を表5に示す。
5:良い
4:やや良い
3:普通
2:やや悪い
1:悪い
密封可能な30mLのガラス瓶に化粧料-1 4.0gを入れて密封し、50℃の恒温槽で7日間保管してから室温に戻す促進試験を行った。促進試験前後の化粧料-1の「触感」について、10人のパネルテストによる官能評価を行った。促進試験前の「触感」を基準とし、以下に示す評価基準にしたがってそれぞれ5点満点で採点し、10人の平均点を算出した。結果を表5に示す。
5:変化を感じた。
4:やや変化を感じた。
3:変化を感じた。
2:やや強い変化を感じた。
1:強い変化を感じた。
(触感、肌への伸び)
化粧料-2の触感及び肌への伸びについて、10人のパネルテストによる官能評価を行った。「触感」及び「肌への伸び」を判断し、以下に示す評価基準にしたがってそれぞれ5点満点で採点し、10人の平均点を算出した。結果を表6に示す。
5:良い
4:やや良い
3:普通
2:やや悪い
1:悪い
密封可能な30mLのガラス瓶に化粧料-2 4.0gを入れて密封し、50℃の恒温槽で7日間保管してから室温に戻す促進試験を行った。促進試験前後の化粧料-2の「触感」について、10人のパネルテストによる官能評価を行った。促進試験前の「触感」を基準とし、以下に示す評価基準にしたがってそれぞれ5点満点で採点し、10人の平均点を算出した。結果を表6に示す。
5:変化を感じた。
4:やや変化を感じた。
3:変化を感じた。
2:やや強い変化を感じた。
1:強い変化を感じた。
[1]セルロースを主成分とする樹脂で形成されたコアビーズを固体の表面処理剤で表面処理して得られる、体積基準の累積50%粒子径が、50μm以下であり、真球度が、0.7~1.0であり、表面平滑度が、70~100%であり、結晶化度が、60%以下である樹脂ビーズ。
[2]前記表面処理剤が、板状物質である前記[1]に記載の樹脂ビーズ。
[3]前記板状物質のアスペクト比(長径/短径)が、2以上10以下である前記[2]に記載の樹脂ビーズ。
[4]前記表面処理剤が、金属石鹸系処理剤、アミノ酸系処理剤、リン脂質系処理剤、糖脂質系処理剤、複合脂質系処理剤、及びセラミド系処理剤からなる群より選択される少なくとも一種の親油性処理剤である前記[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[5]前記金属石鹸系処理剤が、ステアリン酸金属塩である前記[4]に記載の樹脂ビーズ。
[6]JIS K6950:2000(ISO 14851:1999)に準拠して測定される5日間の生分解率が、10%以上である前記[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[7]体積基準の累積90%粒子径が、40μm以下である前記[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[8]体積基準の累積10%粒子径が、0.1μm以上である前記[1]~[7]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[9]粒子径のCV値が、10~90%である前記[1]~[8]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[10]前記コアビーズを形成する前記樹脂中のセルロースの含有量が、50~100質量%である前記[1]~[9]のいずれかに記載の樹脂ビーズ。
[11]前記[1]~[10]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法であって、セルロースエステル及び前記セルロースエステルを溶解する、25℃における水100gに対する溶解度が0.1~50.0gである有機溶剤を含有する油相と、分散安定化剤を含有する水相と、を混合して、前記セルロースエステル及び前記有機溶剤を含有する油滴を含む懸濁液を調製する工程と、前記懸濁液に水を添加し、前記油滴を収縮させて樹脂粒子を形成する工程と、前記樹脂粒子を酸性条件下又はpH13以下のアルカリ性条件下で処理し、前記セルロースエステル中のエステル結合の少なくとも一部を加水分解して、セルロースを主成分とする樹脂で形成されたコアビーズを得る工程と、前記コアビーズを表面処理剤で表面処理する工程と、を有する樹脂ビーズの製造方法。
[12]前記セルロースエステルが、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースブチレート、及びセルロースアセテートブチレートからなる群より選択される少なくとも一種である前記[11]に記載の樹脂ビーズの製造方法。
[13]前記分散安定化剤が、水溶性高分子である前記[11]又は[12]に記載の樹脂ビーズの製造方法。
[14]前記コアビーズ100質量部を前記表面処理剤0.1~30質量部で表面処理する前記[11]~[13]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法。
[15]前記表面処理剤が、板状物質である前記[11]~[14]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法。
[16]前記板状物質のアスペクト比(長径/短径)が、10以下である前記[15]に記載の樹脂ビーズの製造方法。
[17]ドライブレンド法又はメカノケミカル法により、前記コアビーズを前記表面処理剤で表面処理する前記[11]~[16]のいずれかに記載の樹脂ビーズの製造方法。
[18]樹脂ビーズを含有する、化粧料、外皮用薬、塗料、成形体、フィルム、コーティング剤、及び樹脂組成物のいずれかの製品であって、前記樹脂ビーズが、前記[1]~[10]のいずれかに記載の樹脂ビーズである製品。
実施例1で調製したコアビーズ50gをイオン交換水1,000gに添加した後、ホモジナイザーで10分間分散処理して分散液を得た。得られた分散液に5%ラウリン酸ナトリウム水溶液50gを添加して十分に撹拌した後、過剰の塩化マグネシウムを添加して、ラウリン酸マグネシウムによりコアビーズを表面処理した。中和した後、生成物をろ過及び洗浄した。さらに、乾燥及び解砕処理して、樹脂ビーズを得た。
Claims (16)
- セルロースを主成分とする樹脂で形成されたコアビーズを表面処理剤で表面処理して得られる、
体積基準の累積50%粒子径が、50μm以下であり、
真球度が、0.7~1.0であり、
表面平滑度が、70~100%であり、
結晶化度が、60%以下である樹脂ビーズ。 - 前記表面処理剤が、金属石鹸系処理剤、アミノ酸系処理剤、リン脂質系処理剤、糖脂質系処理剤、複合脂質系処理剤、及びセラミド系処理剤からなる群より選択される少なくとも一種の親油性処理剤である請求項1に記載の樹脂ビーズ。
- 前記金属石鹸系処理剤が、ステアリン酸金属塩である請求項2に記載の樹脂ビーズ。
- JIS K6950:2000(ISO 14851:1999)に準拠して測定される5日間の生分解率が、10%以上である請求項1~3のいずれか一項に記載の樹脂ビーズ。
- 体積基準の累積90%粒子径が、40μm以下である請求項1~4のいずれか一項に記載の樹脂ビーズ。
- 体積基準の累積10%粒子径が、0.1μm以上である請求項1~5のいずれか一項に記載の樹脂ビーズ。
- 粒子径のCV値が、10~90%である請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂ビーズ。
- 前記コアビーズを形成する前記樹脂中のセルロースの含有量が、50~100質量%である請求項1~7のいずれか一項に記載の樹脂ビーズ。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の樹脂ビーズの製造方法であって、
セルロースエステル及び前記セルロースエステルを溶解する、25℃における水100gに対する溶解度が0.1~50.0gである有機溶剤を含有する油相と、分散安定化剤を含有する水相と、を混合して、前記セルロースエステル及び前記有機溶剤を含有する油滴を含む懸濁液を調製する工程と、
前記懸濁液に水を添加し、前記油滴を収縮させて樹脂粒子を形成する工程と、
前記樹脂粒子を酸性条件下又はpH13以下のアルカリ性条件下で処理し、前記セルロースエステル中のエステル結合の少なくとも一部を加水分解して、セルロースを主成分とする樹脂で形成されたコアビーズを得る工程と、
前記コアビーズを表面処理剤で表面処理する工程と、
を有する樹脂ビーズの製造方法。 - 前記セルロースエステルが、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースブチレート、及びセルロースアセテートブチレートからなる群より選択される少なくとも一種である請求項9に記載の樹脂ビーズの製造方法。
- 前記分散安定化剤が、水溶性高分子である請求項9又は10に記載の樹脂ビーズの製造方法。
- 前記コアビーズ100質量部を前記表面処理剤0.1~30質量部で表面処理する請求項9~11のいずれか一項に記載の樹脂ビーズの製造方法。
- 前記表面処理剤が、板状物質である請求項9~12のいずれか一項に記載の樹脂ビーズの製造方法。
- 前記板状物質のアスペクト比(長径/短径)が、10以下である請求項13に記載の樹脂ビーズの製造方法。
- ドライブレンド法又はメカノケミカル法により、前記コアビーズを前記表面処理剤で表面処理する請求項9~14のいずれか一項に記載の樹脂ビーズの製造方法。
- 樹脂ビーズを含有する、化粧料、外皮用薬、塗料、成形体、フィルム、コーティング剤、及び樹脂組成物のいずれかの製品であって、
前記樹脂ビーズが、請求項1~8のいずれか一項に記載の樹脂ビーズである製品。
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