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Patent Searching and Data


Title:
FOAMABLE RESIN COMPOSITION AND FOAM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/078309
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a foamable resin composition containing starch, an aliphatic polyester and water. This foamable resin composition contains 10-40 parts by mass of water and 10-80 parts by mass of the aliphatic polyester per 100 parts by mass of starch. The foamable resin composition preferably contains 3-60 parts by mass of glycerin per 100 parts by mass of starch. The foamable resin composition is a biodegradable material as a whole, and a molded body of such a foamable resin composition has excellent water resistance and good moldability, while being free from problems in mechanical characteristics such as strength. A molded body of such afoamable resin composition is advantageous in the aspect of cost.

Inventors:
TAKAHASHI KEI (JP)
KOTANI TERUMITSU (JP)
NISHIIKE HARUKI (JP)
KANI HIROSHI (JP)
KONNO KATSUMI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/072312
Publication Date:
June 25, 2009
Filing Date:
December 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
SHOWA HIGHPOLYMER (JP)
HOKKAIDO GOVERNMENT (JP)
TAKAHASHI KEI (JP)
KOTANI TERUMITSU (JP)
NISHIIKE HARUKI (JP)
KANI HIROSHI (JP)
KONNO KATSUMI (JP)
International Classes:
C08J9/12; C08K3/00; C08K5/053; C08K5/103; C08K5/5455; C08L3/00
Foreign References:
JP2001299121A2001-10-30
JP2001316520A2001-11-16
JPH09286870A1997-11-04
JP2002211632A2002-07-31
JP3070849U2000-08-15
JP2006257360A2006-09-28
Attorney, Agent or Firm:
SOGA, Michiharu et al. (8th FloorKokusai Building, 1-1,Marunouchi 3-chome,Chiyoda-k, Tokyo 05, JP)
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Claims:
 澱粉と脂肪族ポリエステルと水とを含む発泡性樹脂組成物であって、澱粉100質量部に対し、水10~40質量部及び脂肪族ポリエステル10~80質量部を含む発泡性樹脂組成物。
 グリセリンを含む請求項1に記載の発泡性樹脂組成物。
 澱粉100質量部に対し、グリセリンが3~60質量部である請求項2に記載の発泡性樹脂組成物。
 脂肪族ポリエステルの融点が100℃以上である請求項1~3のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
 界面活性剤を含む請求項1~4のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
 界面活性剤が、ノニオン系界面活性剤である請求項5に記載の発泡性樹脂組成物。
 澱粉100質量部に対し、界面活性剤が0.2~5質量部である請求項5または6に記載の発泡性樹脂組成物。
 架橋剤を含む請求項1~7のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
 澱粉100質量部に対し、架橋剤が0.01~2質量部である請求項8に記載の発泡性樹脂組成物。
 澱粉と脂肪族ポリエステルとの合計量100質量部に対し、無機化合物0.3~10質量部を含む請求項1~9のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
 請求項1~10のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物を発泡させた発泡体。
Description:
発泡性樹脂組成物及び発泡体

 本発明は、発泡性樹脂組成物に関し、更 詳しくは生分解性であり、加工性も良好で その成形品は耐水性に優れ、しかも安価に られる発泡性樹脂組成物及び発泡体に関す ものである。

 発泡樹脂成形体は包装材、緩衝材、断熱材 どに用いられている。これらの材料として 境問題やコストの点から、ポリスチレンに えて生分解性樹脂や澱粉が使用されるよう なってきている。
 澱粉を発泡材料に用いたものとしては、水 含む澱粉、エチレン-酢酸ビニル共重合体、 界面活性剤等からなる材料が特許文献1に記 されている。これにはエチレン-酢酸ビニル 重合体が含まれているので、環境上はなお 十分である。

 また、特許文献2には、熱可塑性樹脂、澱 粉系材料及び相溶化剤を含む樹脂複合材料が 記載されている。樹脂としては、脂肪族ポリ エステルも挙げられている。また、この材料 を用いた発泡体も記載されている。しかし、 材料組成や発泡の方法などについては詳しい 説明がない。発泡用樹脂組成物は、良好な発 泡が得られること、成形性に問題がないこと 、成形品の強度、耐水性などに優れているこ とが必要である。特許文献2は、発泡体に関 てこの点の記載が不十分である。

特開平6-87969号公報

特開2004-2613号公報

 本発明は、上記の事情に鑑み、組成物全 が生分解性材料であり、その成形品は耐水 に優れ、成形性が良好で、強度などの機械 特性も問題がなく、コスト的にも有利な発 性樹脂組成物を提供することを目的とする

 本発明は、生分解性樹脂として脂肪族ポリ ステル、好ましくは融点が100℃以上の脂肪 ポリエステルを用い、これと澱粉を組み合 せ、水を発泡剤とすることにより、良好な 泡形態が得られ、製品特性に優れることを 出したことに基づくものである。
 即ち、本発明は、澱粉と脂肪族ポリエステ と水とを含む発泡性樹脂組成物であって、 粉100質量部に対し、水10~40質量部及び脂肪 ポリエステル10~80質量部を含む発泡性樹脂組 成物である。
 本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉100質量 に対し、3~60質量部のグリセリンを更に含む ことが好ましい。

 本発明の発泡性樹脂組成物において、脂肪 ポリエステルの融点が100℃以上であること 好ましい。
 本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉100質量 に対し、0.2~5質量部の界面活性剤を更に含 ことが好ましい。この界面活性剤は、ノニ ン系界面活性剤であることが好ましい。
 本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉100質量 に対し、0.01~2質量部の架橋剤を更に含むこ が好ましい。
 本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉と脂肪 ポリエステルとの合計量100質量部に対し、0 .3~10質量部の無機化合物を更に含むことが好 しい。
 また、本発明は、上記発泡性樹脂組成物を 泡させた発泡体である。

 本発明によれば、発泡性樹脂組成物は主 して澱粉と生分解性樹脂である脂肪族ポリ ステルからなるので、全体が生分解し、ま 脂肪族ポリエステルは、水を発泡剤とする き、主として澱粉を発泡させ、脂肪族ポリ ステルを発泡構造の外殻とすることができ ので、強度などの特性にも優れたものとな 。この効果は、融点が100℃以上の脂肪族ポ エステルの場合に顕著に現れる。更に、生 解性樹脂として脂肪族ポリエステルを用い いるので、ポリビニルアルコールに比べて 水性に優れる。更に、本発明の発泡性樹脂 成物に架橋剤を配合したものは耐水性が一 向上する。

 以下、本発明の内容を具体的に説明する。
 本発明は、澱粉と脂肪族ポリエステル、好 しくは融点が100℃以上の脂肪族ポリエステ と水とを含む発泡性樹脂組成物である。
 本発明の発泡性樹脂組成物に用いられる澱 は、馬鈴薯澱粉、トウモロコシ澱粉、甘藷 粉、小麦澱粉、米澱粉などの天然澱粉(未加 工澱粉)やこれらの分解物、アミロースやア ロペクチン分解物、加工澱粉などが挙げら る。加工澱粉としては、ジカルボン酸澱粉 ような酸化澱粉、アセチル化澱粉のような ステル化澱粉、カルボキシメチル化澱粉の うなエーテル化澱粉、澱粉をアセトアルデ ドやリン酸で処理した架橋化澱粉、澱粉を2- ジメチルアミノエチルクロライドで第3級ア ノ化したもののようなカチオン化澱粉など 挙げられる。これらの中で安価なことから 然澱粉が好ましい。

 本発明で用いられる脂肪族ポリエステルは エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、 1,6-ヘキサンジオールなどの多価アルコール 、コハク酸、アジピン酸などの多塩基酸と ら合成される。また、本発明で用いられる 肪族ポリエステルには、1,4-シクロヘキサン メタノールを多価アルコールとして用いて られる環状脂肪族ポリエステルも含まれる これらの脂肪族ポリエステルは、好ましく 融点が100℃以上のものを用いる。
 更に、脂肪族ポリエステルは、190℃におけ メルトフローレート(MFR)が8g/10min以下である ことが好ましく、5g/10min以下であることが更 好ましい。脂肪族ポリエステルのMFRは低い が、発泡体の強度を改善する。
 分岐状の分子構造を有する脂肪族ポリエス ルを用いると、発泡倍率を上げることがで 、更に発泡セルが独立気泡を作りやすく、 泡体の強度が更に改善されるので好ましい 分岐状脂肪族ポリエステルは、少なくとも ちらか一方が3官能以上の多価アルコールと 多塩基酸との共重合により得られ、例えば、 トリメチルプロパン、コハク酸及びアジピン 酸の共重合により得られる。

 本発明において、水を発泡剤とするとき、1 00℃付近で澱粉のみを発泡させ、脂肪族ポリ ステルを発泡させずに成形体を形成するこ ができ、強度等の特性を向上させることが きる。特に、融点が100℃以上の脂肪族ポリ ステルを用いると、この効果が顕著に現れ 。
 本発明の発泡性樹脂組成物において、脂肪 ポリエステルは、澱粉100質量部(澱粉に水が 含まれるときは、その水は含まず)に対し、10 ~80質量部配合する。脂肪族ポリエステルの量 が10質量部未満であると、得られる成形体の 泡構造が良好でなくなり、強度等の特性が り、一方、80質量部を超えると、澱粉の割 が少なくなってコストが上がる。

 本発明の発泡性樹脂組成物は、発泡剤と て水を含む。水は、主として澱粉を発泡さ る役割を果たす。良好な発泡体を得るため は、澱粉100質量部に対して、10~40質量部の が必要である。なお、この水の量には澱粉 の水分も含まれる。即ち、水の量は、添加 る水と澱粉中に含まれる水分との合計量で る。

 本発明の発泡性樹脂組成物には、グリセ ンを添加することが好ましい。グリセリン 、組成物の加工性及び柔軟性を高め、成形 の伸びを増す役割を果たす。グリセリンは 澱粉100質量部に対して、3~60質量部添加する ことが好ましい。グリセリンの量が3質量部 満であると、上記した効果が十分に得られ い場合があり、一方、60質量部を超えると、 組成物にべたつきが生じ、ハンドリングが悪 くなる場合がある上に、コストが上がる。

 本発明の発泡性樹脂組成物には、加工性を に向上させるために、界面活性剤を添加す ことが好ましい。界面活性剤としては、ア オン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤 びノニオン系界面活性剤の何れを用いるこ もできるが、ノニオン系界面活性剤が好ま い。
 ノニオン系界面活性剤としては、ソルビタ 脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂 酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪 エステル、ポリオキシエチレンソルビタン 肪酸エステル等の脂肪酸エステル、ポリエ レングリコールアルキルエーテル、ポリビ ルアルコール、ポリエチレンオキシド等の 溶性高分子が挙げられる。これらの中でソ ビタン脂肪酸エステルが特に好ましい。
 液状の界面活性剤と粉末状の界面活性剤と 混合して用いることで、界面活性剤の分散 を向上させることができる。
 界面活性剤の添加量は、澱粉の量に応じて 定すればよく、澱粉100質量部に対して、0.2~ 5質量部が好ましく、0.5~3質量部が更に好まし い。界面活性剤の量が0.2質量部未満であると 、加工性が十分に改善されない場合があり、 一方、5質量部を超えると、混練した組成物 滑りやすくなり、例えば、二軸押出機で押 す場合の押出し効率が低下する場合がある

 本発明の発泡性樹脂組成物には、架橋剤を 加してもよい。架橋剤を添加することによ 、架橋の機構は定かではないが、成形品の 水性が向上する(例えば、80℃の熱水中での 量減が少なくなる)。
 架橋剤としては、エポキシ基、シラノール 、イソシアネート基、アミノ基等の官能基 2つ以上含む化合物が挙げられる。架橋剤の 具体例としては、2-(3,4-エポキシシクロヘキ ル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシド シプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリ シドキシプロピルトリエトキシシラン、3-イ シアネートプロピルトリエトキシシラン、N -2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジ トキシシラン、3-アミノプロピルトリエト シシラン、多官能イソシアネート(例えば、 本ポリウレタン工業製のコロネートL、コロ ネートHL、コロネート2030、アクアネート100、 アクアネート105、アクアネート120)等が挙げ れる。
 架橋剤の添加量は、澱粉100質量部に対して 0.01~2質量部が好ましい。架橋剤の量が0.01質 量部未満であると、十分に架橋が行われない 場合があり、一方、2質量部を超える量は意 がない。

 本発明の発泡性樹脂組成物には、無機化合 粉末を添加してもよい。無機化合物粉末は 発泡セルを微細化して発泡体の強度を改善 る役割を果たす。無機化合物の具体例とし は、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム 卵殻等が挙げられる。
 無機化合物粉末の添加量は、澱粉と脂肪族 リエステルとの合計量100質量部に対し、0.3~ 10質量部が好ましく、1.0~3質量部が更に好ま い。無機化合物粉末の量が0.3質量部未満で ると、発泡セルが大きくなる傾向があり、 方、10質量部を超えても発泡セルの均一化が 改善されない場合がある。
 無機化合物粉末の粒子径は特に限定されず 樹脂組成物に通常用いられる粒子径のもの よい。

 また、本発明の発泡性樹脂組成物には、 要に応じて、可塑剤、安定剤、酸化防止剤 紫外線吸収剤、着色剤等の公知の添加剤を 加してもよい。可塑剤としては、エチレン リコール、プロピレングリコール、ポリエ レングリコール、ポリプロピレングリコー 等が挙げられる。

 本発明において、脂肪族ポリエステル、澱 、水、並びに必要に応じて添加されるグリ リン、界面活性剤、架橋剤及び無機化合物 混合方法は特に限定されない。本発明によ 発泡体は、通常、脂肪族ポリエステル、水 粉末状の澱粉、並びに必要に応じて添加さ るグリセリン、界面活性剤、架橋剤及び無 化合物をヘンシェルミキサー等により予め 合した後、押出機により加熱、加圧溶融し 所望の形状のダイスより発泡させながら押 し、直接に発泡体を得、切断してバラ状の 泡体とすることができる。また、脂肪族ポ エステル、澱粉、水、並びに必要に応じて 加されるグリセリン、界面活性剤、架橋剤 び無機化合物をヘンシェルミキサー等で混 した後、押出機により発泡しない条件で加 、加圧溶融し、ダイスよりストランドを得 切断してペレット化する。このペレットを えば、別の場所で押出機に投入して、高温 加熱、加圧溶融して所望の形状のダイスよ 押出して発泡体を得ることができる。さら 、脂肪族ポリエステル、澱粉、水、並びに 要に応じて添加されるグリセリン、界面活 剤、架橋剤及び無機化合物をヘンシェルミ サー等で混合した後、押出機で混練する際 水を押出機中に注入して、所望の形状のダ スより発泡させながら押出し、発泡体を得 ことができる。従って、本発明の発泡性樹 組成物には、水を予め添加して組成物とし ものの他、押出機で混練中に水を添加する のも含まれる。さらに、水以外の成分を配 したペレットを得、これに水を含浸させ、 れを発泡させて発泡ペレットとしたり、あ いは水を含むが発泡しない条件で得たペレ トや水を後から含浸したペレットから金型 用いて種々の発泡成形体とすることができ 。従って、本発明の発泡性樹脂組成物には このように水をペレットに後から含浸した のも含まれる。本発明の発泡性樹脂組成物 、発泡成形体とすることも可能であるが、 ラ状の発泡体とすることで緩衝材として好 に用いることができる。
 成形時の加熱温度は、一般的には脂肪族ポ エステルの融点近傍が好ましく、具体的に 100~120℃の範囲である。

 本発明の発泡性樹脂組成物を用いた成形 の形状や用途は特に制限されない。本発明 発泡性樹脂組成物は、例えば、押出成形、 ロー成形、型発泡成形、射出成形等により シート、フィルム、容器等に成形すること できる。

 以下、実施例により本発明を具体的に説明 るが、本発明は実施例に限定されるもので ない。
 実施例に用いた原料は以下の通りである。
 澱粉:生のコーンスターチ(王子コーンスタ チ社製、商品名コーンスターチの未加工澱 、水分含有量約8.5質量%)
 脂肪族ポリエステル:昭和高分子株式会社製  商品名ビオノーレ #1001(融点115℃)、商品名 オノーレ #1010(融点115℃)、商品名ビオノー  #1903(融点115℃)、商品名ビオノーレ #3001( 点90℃)
 ポリビニルアルコール:日本合成化学株式会 社製、ゴーゼノールNM-11
 グリセリン:通常の市販品
 界面活性剤:グリセロールモノステアレート (ノニオン系界面活性剤)
 架橋剤:3-イソシアネートプロピルトリエト シシラン
 無機化合物:実施例1及び2ではタルク、実施 5では卵殻、実施例3及び4では炭酸カルシウ 、実施例6及び7では貝殻粉を用いた。平均 径(レーザー法で測定)は約10μmである。

 ヘンシェルミキサーを用いてこれらの原料 表1に示す割合で混合し、同方向2軸押出機 用いてその混合物の発泡成形を行った。表 の水の量は、添加した水と澱粉中に含まれ 水分との合計量である。成形により円柱状 発泡成形体を得た(実施例1~7、9、10及び12は 径約15mmであり、実施例8及び11は直径約40mmで ある)。成形時のシリンダー温度は、実施例1~ 6及び実施例8~12では115℃、比較例1では110℃、 比較例2では180℃とし、またダイス温度は、 施例1~8及び比較例1では160℃、比較例2では190 ℃とした。
 実施例7は、シリンダー温度115℃、ダイス温 度90℃でペレットを作製した後、そのペレッ を1軸押出機を用いてシリンダー温度90℃、 イス温度160℃にて円柱状の発泡体を得た。
 耐水性は、成形体の一部を25℃の水又は熱 (80℃)中に1時間浸漬したときの外観の変化で 評価した。外観の変化が殆ど無かったものを ○とし、表面がぼろぼろになったか、或いは 形状が維持できなかったものを×とした。

 実施例1~7及び9~12の発泡体は、実施例8の のよりも発泡セルが小さく、より均一な発 体であった。

 上述したように、本発明の発泡性樹脂組 物は、生分解される澱粉と生分解性樹脂と 主成分であるので、環境問題に配慮した製 とすることができる。また、本発明の発泡 樹脂組成物は加工性がよく、その成形体は 度、耐水性等に優れているので、発泡シー 、緩衝材、包装材、断熱材等に好適である