JPH07252302A - 熱可塑性生分解性多糖誘導体、それらの製造法及びそれらの利用 - Google Patents

熱可塑性生分解性多糖誘導体、それらの製造法及びそれらの利用

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JPH07252302A
JPH07252302A JP7046584A JP4658495A JPH07252302A JP H07252302 A JPH07252302 A JP H07252302A JP 7046584 A JP7046584 A JP 7046584A JP 4658495 A JP4658495 A JP 4658495A JP H07252302 A JPH07252302 A JP H07252302A
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JP
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polysaccharide
dicarboxylic acid
ether
cellulose
biodegradable
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JP7046584A
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Jochen Kalbe
ヨヘン・カルベ
Hanns-Peter Mueller
ハンス−ペーター・ミユラー
Reinhard Dr Koch
ラインハルト・コツホ
Juergen Dipl Chem D Engelhardt
ユルゲン・エンゲルハルト
Wolfgang Koch
ボルフガング・コツホ
Klaus Szablikowski
クラウス・スザブリコウスキ
Gunter Weber
グンター・ベバー
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Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co oHG
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Wolff Walsrode AG
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Publication date
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 一般構造 多糖−O−R [式中、多糖−Oはポリマー糖単位の置換OH基を示
し;Rは構造X: X=−A−B−A’− のモノマー及び/又はポリマー置換基を示し;ここでA
及びA’は以下の構造: A=(−D−O)n 及びA’=(−D−O)mH の直鎖状ポリエーテル鎖であり;ここでDは炭素数が2
〜11の直鎖状脂肪族又は芳香族分枝鎖もしくは非分枝
鎖を意味し、nは0と等しいかそれより大きい整数であ
り、mは1と等しいかそれより大きい整数であり;Bは
以下の構造: 【化1】 のジカルボン酸である]で示される熱可塑性且つ生分解
性の多糖エーテルエステル。 【効果】 標準的溶剤を用いて熱可塑性と生物分解性を
同時に有する多糖誘導体が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は新規な熱可塑性生分解性多糖エー
テルエステル、例えばセルロースエーテルエステル又は
澱粉エーテルエステル、ならびに多糖、エポキシド及び
ジカルボン酸無水物からのそのようなグラフトコポリマ
ーの製造、及び例えば成型品、フィルム又は皮膜として
のそれらの利用に関する。
【0002】文献に記載されているセルロースエーテル
エステル、例えば胃液に耐性の錠剤カプセルはセルロー
スエーテルを含み、それが種々の方法でカルボン酸無水
物と反応してそのモノエステルを与えている(C.J.
Malm,Analytical Chemistr
y,25(2),1953,245−249;C.J.
Malm,Industrial and Engin
eering Chemistry,49(1)195
7,84−88;EP 219 246(06.10.
86),DOS 2 140 996(16.08.7
1)を参照)。
【0003】これらの方法ではエーテル誘導体、例えば
メチル−、エチル−、ヒドロキシエチル−、ヒドロキシ
プロピル−、プロピル−、ブチルセルロース又は混合エ
ーテル型、例えばメチルヒドロキシエチル−もしくはメ
チルヒドロキシプロピルセルロースを変化させることに
より、あるいは種々のジカルボン酸無水物、例えばフタ
ル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸を
選択することにより、あるいはこれらの置換基の置換度
を変えることにより、要求に依存して種々の性質の組み
合わせを与えることができる(DOS 2 140 9
96(16.08.71)を参照)。
【0004】この種類の生成物は錠剤封入のためのラッ
カー系を含み、それは有機溶剤又は水中の溶液から適用
することができる。
【0005】多糖誘導体の生物分解性は各糖単位の置換
度に依存する(J.G.Batelaan in Th
e Handbook of Environment
alChemistry,volume 3,part
F,ed.O.Hutzinger,Springe
r−Verlag,part A−1,6(196
8),1705−1718を参照)。かくして工業的に
利用可能なすべてのセルロース誘導体の中で、生物分解
性であるのは平均置換度が1.0より小のもののみであ
る。対照的に熱可塑性は例えば酢酸セルロースなどの既
知の誘導体において、置換度が2.5より大のものから
のみ得ることができる(T.Eicher,於 Ull
manns encyklopaedie der t
echnischen chemie,4th edi
tion,9,1975,227−246)。
【0006】わずかに修飾された多糖は一般に容易に生
物分解できるが、例えば従来の押し出し機における押し
出し性、耐湿性及び水に対する不浸透性などの技術的要
求、又は標準的プラスチックと同等の機械的性質を満た
すことができない(K.Dormann,Zucker
ind.116(7),1991,620−623)。
【0007】熱可塑性であり、その結果フィルムなどの
成形品に押し出すことができ、同時に十分に生分解性で
ある多糖誘導体は、先行特許出願DE−A 4 228
376及びDE−A 4 317 231に記載され
ている以外には、記載のある物質中に存在しない。
【0008】既知の多糖ジカルボン酸半エステルの合成
はピリジン又は酢酸中で酢酸ナトリウムなどの塩基性塩
を触媒として用いて行う。生成物は非常な困難を伴って
初めてこれらの溶剤から分離することができる。これら
の溶剤により腐食が促進されるために、その合成には特
別に設計されたプラントが必要である。標準的有機溶剤
中の合成がこの目的には有利であろう。
【0009】本発明の目的は、標準的有機溶剤中で多糖
又は多糖エーテルを例えばフタル酸又はヘキサヒドロフ
タル酸などのジカルボン酸無水物を用いてエステル化し
てモノエステルを得、その後遊離のカルボキシル基をエ
チレンオキシド又はプロピレンオキシドなどのアルキレ
ンオキシドと反応させることによる新規熱可塑性、押し
出し性、及び生物分解性多糖エーテルエステルの合成で
ある。
【0010】アルキレンオキシドを用いた遊離のカルボ
キシル基のその後のエステル化により、これらの多糖誘
導体の熱安定性、及びかくして押し出し性を得ることを
目的としている。生分解性も同時に保持されなければな
らない。
【0011】かくして本発明は、多糖又は多糖エーテル
から、それを環状ジカルボン酸無水物及びアルキレンオ
キシドと反応させて製造される請求項1に記載の熱可塑
性及び生分解性多糖誘導体を提供する。
【0012】本発明はそのような熱可塑性及び生分解性
多糖エーテルエステルの製造法も提供し、それは多糖又
は多糖エーテルをアルカリ水酸化物溶液又は有機第3ア
ミン又は無機塩基性塩で活性化し、続いて適した有機溶
剤又は懸濁剤中で環状カルボン酸無水物を用いてエステ
ル化してジカルボン酸半エステルを得、続いてそれをさ
らにアルキレンオキシドを用いて対応するジカルボン酸
ジエステルに変換することを特徴とする。
【0013】この方法を用いて本発明に従い製造される
多糖エーテルエステルは、一般式: 多糖−O−R [式中、多糖−Oはポリマー糖単位の置換OH基を示
し、Rは構造X: X=−A−B−A’− のモノマー及び/又はポリマー置換基を示し、ここでA
及びA’は以下の構造: A=(−D−O)n 及びA’=(−D−O)mH の直鎖状ポリエーテル鎖であり、ここでDは炭素数が2
〜11の直鎖状脂肪族又は芳香族分枝鎖もしくは非分枝
鎖を意味し、nは0と等しいかそれより大きい整数であ
り、mは1と等しいかそれより大きい整数であり、Bは
以下の構造:
【0014】
【化2】
【0015】のジカルボン酸であり、ここでEは場合に
よりさらに置換基を有することができる芳香族又は脂肪
族炭素骨格であり、Bに対するA’の比率は0.1と等
しいかそれより大きいか、あるいはRはXを用いた糖単
位当たりの置換度に従ってH(水素)及び/又は炭素数
が1〜4、好ましくは1又は2のアルキルである]によ
り記載することができる。
【0016】多糖は合成のためにアルカリ水酸化物溶液
を用いて活性化する。この活性化はアルカリ多糖の合成
及び単離を介して、あるいは別の場合、水で湿ったアル
カリ多糖の生成又は水混和性溶剤中における多糖の懸濁
液の生成及び続くアルカリ水溶液の添加により行うこと
ができる。
【0017】例えば液体アンモニア又は超音波を用いた
他の活性化処理もさらにこの目的に用いることができ
る。
【0018】エーテル化及びエステル化の開始の前に、
水で湿らせた水及び/又はアルカリ多糖を溶剤洗浄し、
それにより限定されたアルカリ含有量とする。
【0019】アルカリ水酸化物水溶液を噴霧することに
よっても活性化を行うことができる。この方法で活性化
されたセルロース上にエポキシドをグラフトし、反応バ
ッチ中に存在する水をジカルボン酸無水物との反応の前
に蒸留するのが好ましい。
【0020】ジカルボン酸無水物との反応は懸濁剤中で
行う。これに関し、同等の反応は酢酸及びピリジンなど
の活性化及び強膨潤性溶媒中でのみ行うことができるの
で、ジカルボン酸無水物が標準的有機溶剤中における2
相反応(液体−固体)で多糖と反応することは驚くべき
ことであると言える。
【0021】アルカリ水酸化物を用いた活性化の代わり
に、多糖とジカルボン酸無水物との反応は有機アミンを
用いても行うことができる。この目的で、多糖又はアル
カリ−非含有セルロースエーテルをアミンを触媒として
懸濁剤と共に撹拌し、この懸濁液又は溶液にジカルボン
酸無水物を加える。これにより多糖又は多糖エーテルの
ジカルボン酸モノエステルが生ずる。
【0022】DMSO、DMAc又はDMFなどの懸濁
剤中で、生成物はジカルボン酸無水物との反応の間に溶
液中に通過する。
【0023】次の段階で、この方法で得られたジカルボ
ン酸モノエステルのまだ遊離であるカルボキシル基をア
ルキレンオキシドと反応させる。この場合の量的比率
は、遊離のカルボン酸が完全に、又は部分的にのみアル
キレンオキシドと反応するように選択することができ
る。遊離の酸基はポリマーエーテル合成の開始剤として
も働くことができる。
【0024】活性化にアミンを用いた場合、それはこの
反応段階の触媒としても働く。従ってアルカリ活性化の
場合に少量のアミンを加えることができる。
【0025】そのようにして製造された多糖エーテルエ
ステルは懸濁剤又は溶媒中に完全に溶解され、蒸留又は
例えば水又はイソプロパノールなどの非溶剤中の沈澱に
より単離することができる。
【0026】種々の置換度における置換基の多数の組み
合わせが可能なので、多糖エーテルエステルの性質は広
範囲にわたって変えることができる。かくして例えば融
点範囲は80〜250℃に調節することができる。
【0027】例えばセルロース酢酸フタル酸塩、又はメ
チルヒドロキシプロピルフタレートなどの既知の多糖ジ
カルボン酸半エステルは180℃以上の温度でゆっくり
分解しながら融解し、ヒドロキシプロピルセルロースな
どのヒドロキシアルキル多糖は高置換度においてのみ1
80〜200℃の融点範囲を有するので、この広く調節
可能な融点範囲は驚くべきことであり、当該技術におけ
る熟練者に予測されなかった。
【0028】遊離のカルボキシル基のエステル化の故
に、これらの多糖は既知のジカルボン酸半エステルと対
照的に熱安定性であり、押し出しが容易である。
【0029】他の調節可能なパラメーターは溶解度挙
動、水蒸気浸透性及び熔融粘度である。
【0030】工業的に利用できるセルロース、例えばい
ずれの所望の分子量の木材セルロース及びコットンリン
ターも、あるいはセルロースを含む他の産出物、例えば
のこ屑も合成に適している。いずれの所望の起源の、又
は予備処理した本来の、及び可溶性の澱粉、ならびにア
ミロース、アミロペクチン、アルギネート、グリコゲ
ン、カラゲーネート、キチン、キトサン、グア粉(gu
ar flour)、いなごまめ粉、ペクチン、キシラ
ン、キサンタン、プルラン、デキストラン及びリーバン
(laevan)も適している。
【0031】アルカリ水酸化物を用いた処理の間に分子
量を調節するために、この場合既知の方法を用いた大気
圧酸素によるセルロースの酸化的鎖分解(chain
degradation)を行うことができ、いずれの
所望の繊維長を用いることもでき、2000μm以下が
好ましく、1000μm以下が特に好ましい。
【0032】多糖エーテル、特にセルロースエーテルを
用いる場合、適した物質はメチルセルロース又はエチル
セルロース、あるいは平均置換度が2.5より小又はそ
れと等しいベンジルセルロース、ヒドロキシエチルセル
ロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジヒドロキシ
プロピルセルロース、ヒドロキシブチルセルロース、メ
チルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプ
ロピルセルロース、メチルヒドロキシブチルセルロー
ス、エチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒド
ロキシエチルセルロース、カルボキシアルキルセルロー
ス、スルホアルキルセルロース、シアノエチルセルロー
ス及びこれらの混合エーテルであるセルロースエーテル
である。
【0033】適した懸濁剤又は溶剤はケトン、エーテル
及び環状エーテル、アセタール、炭化水素、ならびに極
性非プロトン性化合物、例えばジメチルスルホキシド、
ジメチルホルムアミド、ジチメルアセトアミド、ジオキ
サン、テトラヒドロフラン、N−メチルモルホリン、N
−メチルピロリドン、ジメトキシエタン、ジメトキシメ
タン、ジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチ
ルエーテルである。
【0034】適したジカルボン酸無水物は、フタル酸無
水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタ
ル酸無水物、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、トリ
メリット酸無水物、及びイサチン酸無水物などの無水物
である。
【0035】さらにアルカン及びアルケンコハク酸無水
物、例えばヘキシル−、ヘキセニル−、オクチル−、オ
クテニル−、ノニル−、ノネニル−、デシル−、デセニ
ル−、ドデシル−、ドデセニル−、テトラデシル−、テ
トラデセニル−、ヘキサデシル−、ヘキサデセニル−、
オクタデシル−、オクタデセニル−、イソオクタデシ
ル、イソオクタデセニル−、シコシル−及びドコシルコ
ハク酸無水物が適している。
【0036】適したエポキシドはモノエポキシド、例え
ばエチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−エ
ポキシブタン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エ
ポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,2−エ
ポキシドデカン、1,2−エポキシヘキサデカン、1,
2−エポキシオクタデカン、ステアリン酸グリシジルエ
ーテル、エポキシブチルステアレート、ラウリルグリシ
ジルエーテル、グリシジルメチルエーテル、グリシジル
エチルエーテル、グリシジルプロピルエーテル、グリシ
ジルブチルエーテル、グリシジルtert.−ブチルエ
ーテル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリ
レート、アリルグリシジルエーテル、ブタジエンモノオ
キシド、グリシドール、3−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキ
シシラン、ジ−N−ブチルアミノ−2,3−エポキシプ
ロパン、ジエチル−β,γ−エポキシプロピルホスフェ
ート、4−(2,3−エポキシプロピル)モルホリン、
スチレンオキシド及びフェノキシプロピレンオキシドが
好ましい。
【0037】多糖はアルカリ水酸化物溶液を用いて活性
化する。この目的で種々の方法を用いることができる。
【0038】最初にセルロースをアルカリ水酸化物水溶
液で処理し、続いて濾過及び乾燥を行うことによりアル
カリセルロースを製造することができる[マッシュ・ア
ルカリ化(mash alkalisation)]。
この場合水酸化ナトリウム溶液の濃度は5〜50重量%
であり、10〜25重量%が好ましい。この方法で製造
されるアルカリセルロースのアルカリ含有率は0.1〜
30重量%であり、1〜15重量%が好ましい。
【0039】別の場合、多糖を例えばアルコール又はケ
トン又はエーテルなどの有機懸濁剤中の多糖の懸濁液に
おいてアルカリ水酸化物水溶液で処理することができる
(スラリ法)。
【0040】マッシュ・アルカリ化及びスラリ法の両方
を用いて製造したアルカリ多糖は、EP 0 093
368に記載の溶剤/溶剤混合物を用いて抽出すること
ができる。非結合アルカリ及び過剰の水はこの方法でア
ルカリ多糖から除去することができる。
【0041】別の場合、多糖を撹拌オートクレーブ中で
直接アルカリ水溶液で処理し、直後にエポキシドとの反
応を行うことができる。ジカルボン酸無水物との反応の
ために、反応バッチ中に存在する水は蒸留し、アルカリ
多糖を用いられる特定の溶剤中に懸濁するのが好まし
い。
【0042】アルカリ水酸化物溶液を用いた活性化の代
わりに、有機第3アミンを用いて、又は無機塩基性塩を
用いても多糖を活性化することができる。
【0043】適したアミンは有機第3アミン、例えばト
リメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミ
ン、テトラメチレンジアミン、ピリジン、N,N−ジメ
チルシクロヘキシルジアミン、N,N−ジメチルベンジ
ルアミン、4−ピロリジノピリジン、パーメチルジエチ
レントリアミン、1,4−ジアザビシクロ(2.2.
2)オクタン、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)
−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ(4.3.
0)−5−ノネン、ならびにこれらの所望の混合物であ
る。
【0044】この場合に用いられるアミンの量は多糖の
初期の置換度に依存する。多糖が誘導化されて、例えば
ヒドロキシエチル又はヒドロキシプロピル誘導体として
用いられる場合、触媒量のアミンが反応に十分である。
本来の多糖との反応の場合、アミンは多糖に対するモル
比0.1〜5、好ましくは0.5〜3において用いる。
【0045】触媒として塩基性塩を用いる場合、炭酸ナ
トリウム、酢酸ナトリウム、炭酸カリウム、酢酸カリウ
ム及び炭酸リチウムなどの塩がこの目的に適している。
【0046】多糖/多糖誘導体の反応に用いられる触媒
又は活性剤は、カルボン酸とアルキレンオキシドの反応
にも用いられる。
【0047】多糖とエポキシドの反応の場合の反応温度
は20〜150℃であり、50〜120℃が好ましい。
反応時間は0.5〜5時間であり、0.5〜1時間が好
ましい。
【0048】アルカリ又はアミン−活性化セルロースエ
ーテルは30〜150℃、好ましくは50〜120℃の
温度でジカルボン酸無水物と反応する。反応時間は0.
5〜4時間であり、0.5〜2時間が好ましい。
【0049】中間多糖ジカルボン酸半エステルは、20
〜150℃、好ましくは40〜130℃、特に好ましく
は50〜120℃の温度でアルキレンオキシドと反応す
る。反応時間は0.5〜16時間であり、0.5〜8時
間が好ましく、0.5〜4時間が特に好ましい。
【0050】本発明の方法を用いて製造され、本発明に
従って記載されている多糖エーテルエステルは、DMS
O、DMAc、DMF、ジオキサン、THF又はn−ブ
タノールなどの溶剤に可溶性である。
【0051】これらの化合物はさらに熱可塑性であり、
押し出しなどの従来の方法を用いて例えば射出成形品又
はフィルムに変換することができる。
【0052】本発明の多糖誘導体は生分解性フィルム、
容器、びん及び他の成形品の製造に適している。それら
の性質は他の生分解性成分、例えば澱粉、セルロース、
ポリ(ラクチド−グリコリド)、ポリヒドロキシ酪酸、
ポリヒドロキシ吉草酸、ポリヒドロキシヘキサン酸、ポ
リエステルアミド又はポリエステルウレタンなどとの所
望の組成のブレンドを製造することにより変えることが
できる。
【0053】これらの多糖誘導体は生物分解性である。
ここで生分解性はジカルボン酸エステルを用いた置換度
に依存しない。すべての既知の多糖誘導体の場合、置換
度の上昇と共に生分解性が低下するので、これは全く驚
くべきことである。
【0054】本発明の多糖エーテルエステルは以下の一
連の利点により既知の多糖ジカルボン酸半エステルから
区別される: −それらは簡単な先行技術の撹拌オートクレーブを用い
て合成することができる。
【0055】−1つの反応容器で新規多糖エーテルエス
テルの各部に別れた合成を行うことができる。
【0056】−誘導化を、得られる多糖誘導体が溶解す
る標準的有機溶剤中で行うことができる。
【0057】−誘導体は、広く調節可能な融点範囲を有
する流動性粉末として得ることができる。
【0058】−流動性粉末は従来の押し出し機において
熱可塑性プラスチックとして加工することができる。
【0059】−高品質のフィルム及び成形品を経済的に
製造することができる。
【0060】−フィルム及び成形品は無臭、耐水性であ
り、従来の材料の性能に求められているすべての要求を
満たす。
【0061】−得られるフィルム及び成形品は生物分解
性である。
【0062】生分解性の性質は以下の如くして調べるこ
とができる:多糖エーテルエステルの100mgの部分
を2つの遠心管中に計り出す。続いて2.5mlの0.
3Mリン酸カリウム緩衝液、pH6.0、及び2.5m
lの0.3M酢酸ナトリウム緩衝液、pH6.0を連続
的に加える。種々の生物からの市販のセルラーゼ、エス
テラーゼ、アミラーゼ及びリパーゼを混合し、上記の緩
衝液に溶解する。酵素混合物を管のそれぞれに加え、イ
ンキュベーションを開始する。管を30℃において震盪
機上で数時間インキュベートする。続いてポリマーを遠
心し、上澄み液から試料を取り、試料中の還元糖の量を
測定する。
【0063】還元終点(reducing ends)
は以下の如くして検出することができる:50mlの
0.5M HCl中の2.5gの4−ヒドロキシ安息香
酸ヒドラジドの1部に、9部の0.5M NaOHを加
える。3mlのこの溶液を、糖を含む分析するべき溶液
0.1mlと共に沸騰水中で5分間インキュベートす
る。溶液の410nmにおける吸収を水に対して測定す
る。
【0064】酵素活性により生成される還元終点の量
を、グルコースを用いて作成したキャリブレーションカ
ーブにより決定する(グルコースとして)。値は酵素を
含まない参照標準から得た値により修正しなければなら
ない。木材セルロースの場合と同速度のグルコース放出
が見いだされた場合に基質を生物分解性であると分類す
る(20μgグルコース/ml-h)。
【0065】堆肥性の決定のための試験:調べるべき化
合物を6x6写真スライド枠においてフィルムとして固
定し、80℃で一定の重量に乾燥する。続いてそれらを
適したクリートにおいて2cmの深さの寸断した花(1
部、w/w)及び完全に腐敗した庭用堆肥の混合物中に
入れる。
【0066】空気湿度を高くするために、水を満たした
結晶化用皿(crystallising dish)
を堆肥混合物上に置く。続いて満たしたクリートをそれ
ぞれインキュベーター中で60、50及び37℃におい
て連続4週間インキュベートする。重量損失により水の
損失を測定し、補足する。インキュベーションの間、堆
肥のpHを規則的に測定する。測定された値がpH7か
ら1単位以上異なっている場合、水の損失を100mM
リン酸カリウム、pH7.0で補足する。それぞれ4
週間後にバッチを開け、フィルムを取り出し、清浄化
し、80℃において一定の重量に乾燥し、写真を撮る。
乾燥の直後に再秤量によりフィルムの重量損失を決定す
る。
【0067】被毒(poisoned)参照標準の場
合、バッチ全体を105℃で乾燥し、続いて乾燥して蒸
発した水を0.1% HgCl2溶液で置換する。堆肥
混合物中に入れる前に、被毒参照標準のための試料をH
gCl2溶液中に導入し、続いて乾燥する。参照標準バ
ッチを試験のためのバッチと正確に同一の方法でインキ
ュベートする。12週間後に非毒化バッチ中に試料が残
っているのが見られず、被毒バッチ中の試料の変化がな
かった場合に、物質を分解性であると分類する。
【0068】本発明の新規多糖ポリエーテルエステルは
成形品、例えばびん、植木鉢、使い捨て刃物及び陶器、
ゴルフのティー、食品及び生物廃棄物のための包装フィ
ルム、マルチフィルム、おむつなどの製造に適してい
る。これらは平坦な構造、例えば紙、不織布、織物、編
み物、又は他の基質の被覆、あるいは繊維、ブレンド及
び積層品の製造にも適している。そのような材料は、例
えば紙のリサイクルにも扱い易い。
【0069】以下の実施例は本発明の主題をさらに詳細
に例示することを目的とするものである。
【0070】
【実施例】実施例1 10.77gのヒドロキシプロピルセルロース(MS=
0.92)を300gのジオキサン中で0.2mlの
1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)−7−ウンデセ
ンと共に60℃で0.5時間撹拌する。続いて50gの
ジオキサンに溶解した37gのフタル酸無水物をこの懸
濁液に滴下し、60℃で1時間撹拌する。反応バッチを
80℃に加熱する。43.5gのプロピレンオキシドを
滴下し、混合物を80℃で4時間撹拌する。この方法で
ジオキサン中のセルロースエーテルエステルの溶液が製
造される。続いて溶液を1.5lのイソプロパノール中
に撹拌しながら入れ、沈澱した生成物を濾過し、イソプ
ロパノールで洗浄する。軟化点は130℃である。固相
NMRにより測定された置換度は、グルコース単位当た
り1.7モルのフタル酸及び2.75モルのプロピル基
である。酵素試験において、60℃で予備インキュベー
トした試料に関して85.19μgグルコース/ml-h
のグルコース放出速度が見いだされる。堆肥試験におい
て、試料は4週間後に完全に分解する。
【0071】実施例2 9.68gのヒドロキシエチルセルロース(MS=1.
72)を300gのジメチルスルホキシド中で0.2m
lの1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)−7−ウン
デセンと共に60℃で0.5時間撹拌する。続いて50
gのジメチルスルホキシドに溶解した37gのフタル酸
無水物をこの懸濁液に滴下し、60℃で1時間撹拌す
る。反応バッチを80℃に加熱する。43.5gのプロ
ピレンオキシドを滴下し、混合物を80℃で4時間撹拌
する。この方法でジメチルスルホキシド中のセルロース
エーテルエステルの溶液が製造される。続いて溶液を
1.5lのイソプロパノール中に撹拌しながら入れ、沈
澱した生成物を濾過し、イソプロパノールで洗浄する。
軟化点は110℃である。固相NMRにより測定された
置換度は、グルコース単位当たり2.0モルのフタル酸
及び2.3モルのプロピル基である。酵素試験におい
て、60℃で予備インキュベートした試料に関して8
0.1μgグルコース/ml-hのグルコース放出速度が
見いだされる。堆肥試験において、試料は4週間後に完
全に分解する。
【0072】実施例3 8.1gの小麦澱粉及び15.15gのトリエチルアミ
ンを300gのジメチルスルホキシド中において60℃
で0.5時間撹拌する。続いて50gのジメチルスルホ
キシドに溶解した37gのフタル酸無水物を滴下し、混
合物を60℃で1時間撹拌する。反応バッチを80℃に
加熱し、43.5gのプロピレンオキシドを滴下し、混
合物を80℃で1時間撹拌する。溶液を1.5lのアセ
トン中に撹拌しながら入れ、沈澱した生成物を濾過し、
アセトンで洗浄する。軟化点は155℃である。固相N
MRにより測定された置換度は、グルコース単位当たり
2.3モルのフタル酸及び1.01モルのプロピル基で
ある。酵素試験において、60℃で予備インキュベート
した試料に関して91.25μgグルコース/ml-h
グルコース放出速度が見いだされる。堆肥試験におい
て、試料は4週間後に完全に分解する。
【0073】実施例4 8.1gのコットンリンター及び15.15gのトリエ
チルアミンを300gのジメチルスルホキシド中におい
て60℃で0.5時間撹拌する。続いて50gのジメチ
ルスルホキシドに溶解した38.5gのヘキサヒドロフ
タル酸無水物を滴下し、混合物を60℃で2時間撹拌す
る。反応バッチを80℃に加熱し、43.5gのプロピ
レンオキシドを滴下し、混合物を80℃で1時間撹拌す
る。続いて溶液を1.5lのイソプロパノール中に撹拌
しながら入れ、沈澱した生成物を濾過し、イソプロパノ
ールで洗浄する。融点は120℃である。固相NMRに
より測定された置換度は、グルコース単位当たり3.0
モルのヘキサヒドロフタル酸及び3.0モルのプロピル
基である。酵素試験において、60℃で予備インキュベ
ートした試料に関して70.6μgグルコース/ml-h
のグルコース放出速度が見いだされる。堆肥試験におい
て、試料は4週間後に完全に分解する。
【0074】実施例5 1084gのコットンリンターを22.5lのイソプロ
パノール及び2.5lの水及び0.63kgのNaOH
ペレット中で25℃において90分間アルカリ化する。
続いて混合物を10lのイソプロパノール/水(80/
20)で洗浄し、遠心し、再び10lのイソプロパノー
ルと共に撹拌して遠心する。この方法で製造したアルカ
リセルロースは、アルカリ含有率が6.8%である。
【0075】この方法で得た130.1gのアルカリセ
ルロースに撹拌オートクレーブ中において、窒素雰囲気
下で49gのエチレンオキシドを加え、混合物を50℃
で1.5時間撹拌する。続いて反応バッチに1000m
lのジメチルアセトアミド及び205gのテトラヒドロ
フタル酸を加え、バッチを60℃で1.5時間撹拌す
る。反応バッチを80℃に加熱し、215gのプロピレ
ンオキシドを滴下し、混合物を80℃で1時間撹拌す
る。続いて溶液を10lのイソプロパノール中に撹拌し
ながら入れ、沈澱した生成物を濾過し、イソプロパノー
ルで洗浄する。軟化点は160℃である。固相NMRに
より測定された置換度は、グルコース単位当たり2.2
モルのテトラヒドロフタル酸及び1.8モルのプロピル
基である。酵素試験において、60℃で予備インキュベ
ートした試料に関して68.83μgグルコース/ml
-hのグルコース放出速度が見いだされる。堆肥試験にお
いて、試料は4週間後に完全に分解する。
【0076】本発明の主たる特徴及び態様は以下の通り
である。
【0077】1.一般構造 多糖−O−R [式中、多糖−Oはポリマー糖単位の置換OH基を示
し、Rは構造X: X=−A−B−A’− のモノマー及び/又はポリマー置換基を示し、ここでA
及びA’は以下の構造: A=(−D−O)n 及びA’=(−D−O)mH の直鎖状ポリエーテル鎖であり、ここでDは炭素数が2
〜11の直鎖状脂肪族又は芳香族分枝鎖もしくは非分枝
鎖を意味し、nは0と等しいかそれより大きい整数であ
り、mは1と等しいかそれより大きい整数であり、Bは
以下の構造:
【0078】
【化3】
【0079】のジカルボン酸であり、ここでEは場合に
よりさらに置換基を有することができる芳香族又は脂肪
族炭素骨格であり、Bに対するA’の比率は0.1と等
しいかそれより大きいか、あるいはRはXを用いた糖単
位当たりの置換度に応じてH(水素)及び/又は炭素数
が1〜4、好ましくは1又は2のアルキルである]によ
り記載することができることを特徴とする熱可塑性且つ
生分解性多糖エーテルエステル。
【0080】2.多糖単位1モル当たり0.1〜6.5
モルのアルキルエーテル及び0.1〜3.0モルのジカ
ルボン酸エステルを含むことを特徴とする上記1項に記
載の熱可塑性且つ生分解性多糖エーテルエステル。
【0081】3.多糖又は多糖誘導体を水酸化アルカリ
溶液又は有機第3アミンあるいは無機塩基性塩を用いて
活性化し、懸濁剤又は溶媒中で最初にジカルボン酸無水
物、続いてエポキシドと反応させることを特徴とする上
記1又は2項に記載の熱可塑性且つ生分解性多糖エステ
ルの製造法。
【0082】4.多糖をNaOH水溶液又はNaOH水
溶液と水溶性有機溶剤の混合物、あるいは有機溶剤中の
有機第3アミン又は有機溶剤中の無機塩基性塩で処理す
ることにより予備活性化することを特徴とする上記3項
に記載の方法。
【0083】5.得られる多糖エーテルエステルを水又
は有機溶剤における沈澱により、又は反応溶液の除去に
より単離することを特徴とする上記3又は4項に記載の
方法。
【0084】6.少なくとも10%の量までの上記1又
は2項に記載の多糖エーテルエステルを含むことを特徴
とする成型品、フィルム、繊維、皮膜、ブレンド及び積
層品。
フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ペーター・ミユラー ドイツ51519オーデンタール・ホルベーク 20 (72)発明者 ラインハルト・コツホ ドイツ51065ケルン・リブニカーシユトラ ーセ12 (72)発明者 ユルゲン・エンゲルハルト ドイツ29699ボムリツツ・アンデルバルナ ウ14 (72)発明者 ボルフガング・コツホ ドイツ29699ボムリツツ・アンデルバルナ ウ40 (72)発明者 クラウス・スザブリコウスキ ドイツ29664バルスロデ・クラウデイウス シユトラーセ5 (72)発明者 グンター・ベバー ドイツ29683フアリングボステル・アムハ ング1

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般構造 多糖−O−R [式中、多糖−Oはポリマー糖単位の置換OH基を示
    し、Rは構造X: X=−A−B−A’− のモノマー及び/又はポリマー置換基を示し、ここでA
    及びA’は以下の構造: A=(−D−O)n 及びA’=(−D−O)mH の直鎖状ポリエーテル鎖であり、ここでDは炭素数が2
    〜11の直鎖状脂肪族又は芳香族分枝鎖もしくは非分枝
    鎖を意味し、nは0と等しいかそれより大きい整数であ
    り、mは1と等しいかそれより大きい整数であり、Bは
    以下の構造: 【化1】 のジカルボン酸であり、ここでEは場合によりさらに置
    換基を有することができる芳香族又は脂肪族炭素骨格で
    あり、A’対Bの比率は0.1と等しいかそれより大き
    いか、あるいはRはXを用いた糖単位当たりの置換度に
    応じてH(水素)及び/又は炭素数が1〜4、好ましく
    は1又は2のアルキルである]により記載することがで
    きることを特徴とする熱可塑性且つ生分解性の多糖エー
    テルエステル。
  2. 【請求項2】 多糖又は多糖誘導体を水酸化アルカリ溶
    液又は有機第3アミン又は無機塩基性塩を用いて活性化
    し、懸濁剤又は溶媒中で最初にジカルボン酸無水物、続
    いてエポキシドと反応させることを特徴とする請求項1
    に記載の熱可塑性且つ生分解性多糖エステルの製造法。
  3. 【請求項3】 少なくとも10%の量までの請求項1に
    記載の多糖エーテルエステルを含むことを特徴とする成
    型品、フィルム、繊維、皮膜、ブレンド及び積層品。
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