JP5237751B2 - 紡糸性の良いデンプン樹脂組成物 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
[1] 下記成分(a)、(b)および(c)を含む樹脂組成物(下記含有量は成分(a)、(b)および(c)の合計を100重量%とする)。
(a)変性デンプン:5〜85質量%、
(b)ポリオレフィンを不飽和カルボン酸又はその誘導体によってグラフト変性して得られる酸変性ポリオレフィンであって、重量平均分子量が5,000〜500,000g/mol、当該酸変性ポリオレフィン中のポリオレフィンにグラフトされた不飽和カルボン酸又はその誘導体量が0.1〜2質量%、かつ当該酸変性ポリオレフィン中に含まれる未反応の不飽和カルボン酸又はその誘導体の量が1,000ppm以下である酸変性ポリオレフィン:1〜90質量%、
(c)可塑剤:2〜70質量%。
[4] 前記不飽和カルボン酸又はその誘導体が無水マレイン酸であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(a)変性デンプン
本発明のデンプン樹脂組成物に配合される変性デンプン(a)は、天然デンプンが酸、加熱、酵素等による加水分解で非構造化(destructurized)されたもの、すなわち天然デンプンの粒状構造に含まれるアミロペクチンおよびアミロースの構造が破壊されて低分子化されたものであり、従来のデンプン樹脂組成物に配合されているものと同様のものを用いることができる。粒状構造を有する天然デンプンは熱可塑性ポリマーと異なり流動性に乏しいため、溶融加工または紡糸する前に塊が残らない程度にまで充分に非構造化をし、繊維紡糸プロセスに影響を与えないようにしなければならない。
ロコシ変種)、ジャガイモ、サツマイモ、小麦、サゴヤシ、キャッサバ(タピオカ)、米、大豆、クズウコン、ワラビ、ハスなどから得られるデンプンを用いることができる。ここれらは1種単独で用いても2種以上組み合わせて用いてもよい。
製、住友商事販売。ヒドロキシエチル化および低分子化されたコーンスターチ。)、「コーンアルファー」(アルファースターチ(加工澱粉)、三和澱粉工業(株)販売)、「タピオカアルファー」(アルファースターチ(加工澱粉)、三和澱粉工業(株)販売)および「タピコート」(タピオカ加工澱粉、三和澱粉工業(株)販売)などが挙げられる。
本発明のデンプン樹脂組成物に配合される酸変性ポリオレフィン(b)は、不飽和カルボン酸またはその誘導体でグラフト変性したポリオレフィンである。
体)などが挙げられ、特にポリプロピレンが好ましい。
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−sec−ブチル
、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−2−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸イソヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸−2−クロロフェニル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸−3−メトキシブチル、アクリル酸ジエチレングリコールエトキシレート、アクリル酸−2,2,2−トリフルオロエチルなどのアクリル酸エステル類;
メタクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸−sec−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピ
ル、メタクリル酸−2−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸−2−クロロヘキシル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸−2−ヘキシルエチル、メタクリル酸−2,2,2−トリフルオロエチル等のメタクリル酸エステル類;
マレイン酸エチル、マレイン酸プロピル、マレイン酸ブチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、マレイン酸ジブチル等のマレイン酸エステル類;
フマル酸エチル、フマル酸ブチル、フマル酸ジブチル等のフマル酸エステル類;
マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、クロトン酸、ナジック酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等のジカルボン酸類;
無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水アリルコハク酸、無水グルタコン酸、無水ナジック酸などの無水物。
酸変性ポリオレフィン(b)の重量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値)は、通常5,000〜500,000g/mol、好ましくは10,000〜400,000g/mol、より好ましくは40,000〜20,0000g/molである。
れた不飽和カルボン酸またはその誘導体の量を液体クロマトグラフで定量することにより測定することができる。
本発明のデンプン樹脂組成物に配合される可塑剤(c)は、変性デンプン(a)および酸変性熱可塑性ポリマー(b)のどちらとも親和性を有する、最終製品である繊維の可撓性を向上させるための成分であり、従来のデンプン樹脂組成物に配合されているものと同様のものを用いることができる。
本発明のデンプン樹脂組成物には上記成分(a)〜(c)以外にも、本発明の効果を阻害しない範囲で、従来のデンプン樹脂組成物に配合されてようなその他の成分を必要に応じて配合することができる。
これらの任意成分の配合量は、本発明の効果を阻害しない範囲でその種類に応じて調整することができるが、変性デンプン(a)、酸変性ポリオレフィン(b)および可塑剤(c)の合計量に対して、通常50重量%未満、好ましくは0.1〜20重量%、より好ましくは0.1〜12重量%の範囲の量である。
本発明のデンプン樹脂組成物は、従来のデンプン樹脂組成物と同様の手法により各成分を混合することにより製造することができる。たとえば、変性デンプン(a)および酸変性ポリオレフィン(b)をあらかじめ混合しておき、この混合物とグリセロール等の可塑剤(c)とを二軸押出機に投入し、適切な条件(たとえば温度条件であれば、酸変性ポリオレフィン(b)の融点よりも高く、かつ変性デンプン(a)が燃焼しない程度の温度)のもとで、均一になるまで十分に混練して押し出す方法が挙げられる。
本発明のデンプン樹脂組成物は、従来のデンプン樹脂組成物と同様、単成分繊維、二成分繊維、多成分繊維などの原料として用いることができる。二成分繊維または多成分繊維の構造としては、並列、鞘−芯(シース−コア)、放射状、リボン、海島などが挙げられるが、本発明のデンプン樹脂組成物は、たとえば鞘−芯構造の二成分繊維における芯部分の原料として好適である。
)2005」または「エチレックス(Ethlex)2065」である。
(組成物の混練)
所定量の原材料(「エチレックス(Ethlex)2005」または「エチレックス(Ethlex)2065」、グリセリン、酸変性熱可塑性樹脂等)をあらかじめ混合し、二軸押出機にて175℃で押し出すことにより組成物を得た。
組成物を165℃で6分間加熱して溶融し、直径2mm、長さ10mmの円筒状ノズルから250mm/分の速度で押し出し、押し出された溶融ストランドを引き取り延伸繊維化した。引き取り速度を上げていった時に溶融ストランドが破断する速度を「紡糸速度」として測定した。なお、以下の比較例において紡糸速度が0m/分とは、その樹脂組成物からは紡糸できなかったことを意味する。
無水マレイン酸変性ポリプロピレンの製造:10リットルの攪拌機付反応容器にトルエン5リットル、重量平均分子量290,000のポリプロピレン1000gと無水マレイン酸25gを投入し、攪拌しながら140℃に昇温して1時間保持した。これに5gのジクミルペルオキシド(DCPO)を溶解したトルエン0.5リットルを1時間かけて適下し、その後140℃で3時間反応させた。反応終了後、反応液を室温に冷却し、15リットルのエタノール中に投入した後、析出物を濾過した。この析出物をエタノールで洗浄した後、乾燥し、無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(1)を得た。この無水マレイン
酸変性ポリプロピレン試作品(1)は重量平均分子量が140,000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが95g/10分、無水マレイン酸グラフト量が0.75質量%、未反応無水マレイン酸含量が200ppmであった。
の組成物(1)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、20m/分であ
った。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(2)(重量平均分子量が55,0
00、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが200g/10分、無水マ
レイン酸グラフト量が0.75質量%、未反応無水マレイン酸含量が220ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(2)を得た。この組成物(2)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、27m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(3)(重量平均分子量が110,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが150g/10分、無水
マレイン酸グラフト量が0.50質量%、未反応無水マレイン酸含量が190ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(3)を得た。この組成物(3)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、48m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(4)(重量平均分子量が50,0
00、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが230g/10分、無水マ
レイン酸グラフト量が1.5質量%、未反応無水マレイン酸含量が200ppm)10部
、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(4)を得た。この組成物(4)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、22m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(5)(重量平均分子量が170,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが70g/10分、無水マ
レイン酸グラフト量が0.5質量%、未反応無水マレイン酸含量が180ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(5)を得た。この組成物(5)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、20m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」70部、グリセリン15部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(3)(重量平均分子量が110,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが150g/10分、無水
マレイン酸グラフト量が0.5質量%、未反応無水マレイン酸含量が190ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(6)を得た。この組成物(6)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、21m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2065」40部、グリセリン50部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(3)(重量平均分子量が110,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが150g/10分、無水
マレイン酸グラフト量が0.5質量%、未反応無水マレイン酸含量が190ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(7)を得た。この組成物(7)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、15m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン30部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(3)(重量平均分子量が110,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが150g/10分、無水
マレイン酸グラフト量が0.5質量%、未反応無水マレイン酸含量が190ppm)5部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(8)を得た。この組成物(8)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、23m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」55部、グリセリン20部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(3)(重量平均分子量が110,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが150g/10分、無水
マレイン酸グラフト量が0.5質量%、未反応無水マレイン酸含量が190ppm)20部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(9)を得た。この組成物(9)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、60m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(6)(重量平均分子量が3,00
0、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが1500g/10分、無水マ
レイン酸グラフト量が3.0質量%、未反応無水マレイン酸含量が500ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(10)を得た。この組成物(10)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、0m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(7)(重量平均分子量が190,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが40g/10分、無水マ
レイン酸グラフト量が0.5質量%、未反応無水マレイン酸含量が150ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(11)を得た。この組成物(11)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、0m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(8)(重量平均分子量が165,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが41g/10分、無水マ
レイン酸グラフト量が0.3質量%、未反応無水マレイン酸含量が120ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(12)を得た。この組成物(12)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、0m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(9)(重量平均分子量が200,
000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが35g/10分、無水マ
レイン酸グラフト量が0.15質量%、未反応無水マレイン酸含量が110ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(13)を得た。この組成物(13)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、0m/分であった。
無水マレイン酸変性ポリプロピレンの製造:重量平均分子量700,000のポリプロピレン10kgと無水マレイン酸80gおよびt−ブチルペルオキシべンゾエート80gをドライブレンドした後、二軸混練機で210℃で溶融混練し、無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(10)を得た。この無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(10)は重量平均分子量が220,000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが1
9g/10分、無水マレイン酸グラフト量が0.6質量%、未反応無水マレイン酸含量が500ppmであった。
℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが19g/10分、無水マレイン酸グラフト量が0.6質量%、未反応無水マレイン酸含量が500ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(14)を得た。この組成物(14)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、0m/分であっ
た。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、実施例1と同様な方法で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレン試作品(11)(重量平均分子量が350,000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが3g/10分、無水マレ
イン酸グラフト量が0.6質量%、未反応無水マレイン酸含量が100ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(15)を得た。この組成物(15)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、0m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、無水マレイン酸変性ポリプロピレン市販品Eastman社製「EpolenG3003」(重量平均分子量が100,000、190℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフローレートが170g/10分、無水マレイン
酸グラフト量が0.95質量%、未反応無水マレイン酸含量が1900ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(16)を得た。この組成物(16)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、10m/分であった。
「エチレックス(Ethlex)2005」60部、グリセリン25部、ポリプロピレン試作品(12)(重量平均分子量が140,000、230℃、2.16kgの荷重で測定したメルトフロ
ーレートが35g/10分、無水マレイン酸グラフト量が0質量%、未反応無水マレイン酸含量が0ppm)10部、ステアリン酸マグネシウム0.5部を上記の条件で二軸押出機にて押し出して組成物(17)を得た。この組成物(17)の紡糸速度を上記の繊維成形性評価法により測定した結果、0m/分であった。
Claims (3)
- 下記成分(a)、(b)、(c)および(d)を含む樹脂組成物(下記含有量は成分(a)、(b)および(c)の合計を100重量%とする)。
(a)変性デンプン:30〜80重量%、
(b)ポリオレフィンを不飽和カルボン酸又はその誘導体によってグラフト変性して得られる酸変性ポリオレフィンであって、重量平均分子量が5,000〜500,000g/mol、当該酸変性ポリオレフィン中のポリオレフィンにグラフトされた不飽和カルボン酸又はその誘導体量が0.1〜2質量%、当該酸変性ポリオレフィン中に含まれる未反応の不飽和カルボン酸又はその誘導体の量が1,000ppm以下、かつ190℃、2.16kg荷重で測定したMFRが50〜300g/10分である酸変性ポリオレフィン:5〜50重量%、
(c)可塑剤:10〜50重量%、
(d)ステアリン酸の金属塩:上記成分(a)、(b)および(c)の合計量に対して0.1〜12重量%。 - 前記ポリオレフィンがポリプロピレンであることを特徴とする請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記不飽和カルボン酸又はその誘導体が無水マレイン酸であることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂組成物。
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