JP5606006B2 - Elastomer composition, process for producing the same, and eraser using the composition - Google Patents
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Description
本発明は、エラストマー組成物、その製造方法、及び該組成物を用いた字消しに関し、更に詳しくは、化石資源に依存することなく、リサイクルが可能で、環境に優しく、循環型社会に対応した、エラストマー組成物、その製造方法、及び該組成物を用いた字消しに関する。 The present invention relates to an elastomer composition, a method for producing the same, and an eraser using the composition. More specifically, the present invention can be recycled without depending on fossil resources, is friendly to the environment, and corresponds to a recycling society. The present invention relates to an elastomer composition, a method for producing the same, and an eraser using the composition.
これまで、産業・経済は石油・石炭等の化石資源の利用によって発展し、大量生産、大量消費、大量廃棄の社会システムが構築され、現在、生活基盤の多くを枯渇が予想される化石資源に依存している。
現在の社会システムは経済的な豊かさや便利さを生み出してきたが、一方では自然の浄化能力を超えた廃棄物や二酸化炭素を排出し、地球温暖化、有害物質等の環境問題を深刻化させている。
Until now, industries and economies have been developed through the use of fossil resources such as oil and coal, and social systems for mass production, mass consumption and mass disposal have been established. It depends.
The current social system has created economic affluence and convenience, but on the other hand, it emits waste and carbon dioxide that exceed the natural purification capacity, aggravating environmental issues such as global warming and harmful substances. ing.
このような問題を解決するためには、これまでの、有限な資源から商品を大量に生産し、これを大量に消費、廃棄する一方通行の社会システムを改め、廃棄物の発生を抑制し、限りある資源を有効活用する循環型社会への移行が強く求められている。この循環型社会の形成に向けて、我が国では平成14年12月に「バイオマス・ニッポン総合戦略」を閣議決定し、産業競争力の再構築に取り組んでいる。 In order to solve such problems, we have produced a large amount of products from finite resources so far, consumed and discarded a large amount of this, modified the one-way social system to reduce the generation of waste, There is a strong demand for a transition to a recycling society that effectively uses limited resources. To form this recycling-oriented society, the Cabinet decided on the “Biomass and Nippon Comprehensive Strategy” in December 2002 and is working to rebuild industrial competitiveness.
バイオマスは、自然の恵みによりもたらされる持続的に再生可能な有機資源である。バイオマスは燃焼すると二酸化炭素を排出するが、成長時に光合成により大気中の二酸化炭素を吸収・固定するので、実質的に二酸化炭素を増加させないという特徴を有する。これを「カーボンニュートラル」と呼び、化石資源由来のエネルギーや製品をバイオマスに置き換えることで二酸化炭素排出量の大幅な削減が可能となり、従って、その技術及び製品開発が強く求められている。 Biomass is a continuously renewable organic resource that comes from the bounty of nature. Biomass emits carbon dioxide when combusted, but absorbs and fixes carbon dioxide in the atmosphere by photosynthesis during growth, and therefore has a feature that it does not substantially increase carbon dioxide. This is called “Carbon Neutral”, and by replacing energy and products derived from fossil resources with biomass, it is possible to significantly reduce carbon dioxide emissions. Therefore, there is a strong demand for technology and product development.
近年、高分子材料においても、循環型社会の形成に配慮した数多くの提案がなされている。
例えば、天然ゴムと生分解性プラスチックとからなるゴム製造用組成物(実施例では加硫剤、加硫促進剤を使用)(特許文献1)、生分解性材料とエポキシ化ポリイソプレンと、必要により、更に架橋剤を混合してえられる生分解性材料組成物(特許文献2)、天然ゴムに生分解性樹脂と充填剤とを添加した生分解性ゴム組成物(特許文献3)、結晶性ポリ乳酸と、天然ゴム、ポリイソプレンから選ばれたゴム成分とからなるポリ乳酸系樹脂組成物(特許文献4)、ポリ乳酸からなる連続相中に天然ゴム等からなる分散相が均一に微分散されたポリマーブレンド材料(特許文献5)等が挙げられる。
In recent years, many proposals have been made for polymer materials in consideration of the formation of a recycling society.
For example, a rubber production composition comprising natural rubber and biodegradable plastic (in the examples, vulcanizing agent and vulcanization accelerator are used) (Patent Document 1), biodegradable material and epoxidized polyisoprene, and necessary A biodegradable material composition obtained by further mixing a cross-linking agent (Patent Document 2), a biodegradable rubber composition obtained by adding a biodegradable resin and a filler to natural rubber (Patent Document 3), crystals A polylactic acid-based resin composition (patent document 4) composed of a basic polylactic acid and a rubber component selected from natural rubber and polyisoprene, and a dispersed phase composed of natural rubber or the like is uniformly fine in a continuous phase composed of polylactic acid. Examples thereof include a dispersed polymer blend material (Patent Document 5).
他方、字消しは、塩化ビニル樹脂からなる塩ビ字消し、スチレン系熱可塑性エラストマーあるいはオレフィン系熱可塑性エラストマーからなる非塩ビ字消し、及び天然ゴム字消しの3種類に大別することができる。
このうち塩ビ字消し、非塩ビ字消しは字消し市場の9割超を占め、これらを構成する高分子材料や可塑剤、軟化剤はいずれも石油等の化石資源由来の材料であり、これらの字消しを利用し続けることは上記循環型社会形成の趣旨に反する。
これに対し、天然ゴム字消しは、天然ゴムや植物油から製造されるサブ(ファクチス)等のバイオマスを活用しており、循環型社会形成の趣旨に合致したものである(特許文献6、非特許文献1)。
On the other hand, the eraser can be broadly divided into three types: PVC eraser made of vinyl chloride resin, non-PVC eraser made of styrene thermoplastic elastomer or olefin thermoplastic elastomer, and natural rubber eraser.
Of these, PVC eraser and non-PVC eraser account for over 90% of the eraser market, and the polymer materials, plasticizers, and softeners that make up these are all materials derived from fossil resources such as petroleum. Continuing to use erasure goes against the purpose of creating a recycling-based society.
On the other hand, natural rubber eraser uses biomass such as sub (factis) produced from natural rubber or vegetable oil, and is consistent with the purpose of forming a recycling society (Patent Document 6, Non-patent) Reference 1).
しかしながら、上記従来技術において、ゴムに加硫や架橋を施さないものは引張り強度や弾性が不十分なため、用途が制限される場合があり、例えば、字消し用材料としてはゴム弾性が発現せず適当ではない。一方、加硫や架橋を施したものは引張り強度や弾性が大き過ぎるため用途が制限される場合があり、例えば、字消し用材料としては硬くなりゴム弾性が得られず不適当である。更には、加硫や架橋工程が必要であるため製造工程が複雑となるばかりでなく、加硫剤の硫黄や加硫促進剤、助剤の酸化亜鉛等の加硫薬剤の安全性についての問題もはらんでいる。 However, in the above-mentioned prior art, the rubber that is not vulcanized or crosslinked does not have sufficient tensile strength and elasticity, so its use may be limited. For example, rubber erasing material does not exhibit rubber elasticity. It is not appropriate. On the other hand, vulcanized or cross-linked ones are limited in application because they have too high tensile strength and elasticity. For example, they are not suitable because they become hard as a material for erasing and cannot provide rubber elasticity. Furthermore, the vulcanization and cross-linking steps are necessary, which not only complicates the manufacturing process, but also concerns the safety of vulcanizing agents such as sulfur as a vulcanizing agent, vulcanization accelerator, and zinc oxide as an auxiliary agent. I am confused.
他方、天然ゴム字消しは、上記したとおり、循環型社会形成の要請には適合するものの、例えば、塩ビ字消しに比べて消字性能が劣ること、加硫工程を含むため塩ビ字消しや非塩ビ字消しに比べて製造工程が複雑で、上記した如く、硫黄や加硫促進剤等の加硫薬剤の安全性等にも問題がある。更に、製造工程内で発生する端材の再利用が困難であることから不経済であり、生産性にも問題がある。 On the other hand, as described above, natural rubber eraser is suitable for the formation of a recycling-oriented society, but, for example, its eraser performance is inferior to that of PVC eraser, and it includes a vulcanization process. Compared with PVC eraser, the manufacturing process is complicated, and as described above, there are problems in the safety of vulcanizing agents such as sulfur and vulcanization accelerators. Furthermore, it is uneconomical because it is difficult to reuse the scrap generated in the manufacturing process, and there is a problem in productivity.
本発明はかかる実情に鑑み、上記従来技術の問題点を解決するもので、バイオマスプラスチックと天然ゴムとゴム架橋剤とバイオマス由来の添加剤をバイオマスプラスチックの溶融温度以上で且つゴム架橋剤の架橋温度以上で高剪断下で混練し、バイオマスプラスチックからなるマトリックス中に架橋天然ゴム粒子を島状に分散させ、バイオマス由来の添加剤を含有させることにより、従来の加硫や架橋では得られない引張り強度、弾性等の物性を備えたエラストマー組成物、その製造方法、及び該組成物を用いた字消しを提供するものである。 In view of such circumstances, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and the biomass plastic, natural rubber, rubber cross-linking agent, and biomass-derived additive are not less than the melting temperature of the biomass plastic and the cross-linking temperature of the rubber cross-linking agent. By kneading under high shear and dispersing the cross-linked natural rubber particles into islands in a matrix made of biomass plastic and adding biomass-derived additives, tensile strength that cannot be obtained by conventional vulcanization or cross-linking The present invention provides an elastomer composition having physical properties such as elasticity, a production method thereof, and eraser using the composition.
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明の請求項1は、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、エステル化澱粉から選ばれるバイオマスプラスチックからなるマトリックス中に架橋天然ゴム粒子が島状に分散され、貝殻粉末、卵殻粉末から選ばれるバイオマス由来の充填剤及び動植物油、これに由来する可塑剤から選ばれるバイオマス由来の軟化剤が含有されてなり、天然ゴムが74〜99重量%、バイオマスプラスチックが26〜1重量%、ゴム架橋剤(硫黄、酸化亜鉛を除く)が天然ゴム100重量部に対し0.1〜5重量部、バイオマス由来の充填剤が天然ゴムとバイオマスプラスチックとの合計100重量部に対して10〜1000重量部、及びバイオマス由来の軟化剤が天然ゴムとバイオマスプラスチックとの合計100重量部に対して1〜200重量部含有されていることを特徴とするエラストマー組成物を内容とする。 The present invention has been made to achieve the above object, and claim 1 of the present invention is characterized in that crosslinked natural rubber particles are formed in a matrix made of biomass plastic selected from polylactic acid, polybutylene succinate and esterified starch. A biomass-derived filler selected from shell powder and eggshell powder , and a softener derived from biomass selected from animal and vegetable oils and plasticizers derived therefrom are contained , and natural rubber is 74 to 99% by weight. , Biomass plastic is 26 to 1% by weight, rubber cross-linking agent (excluding sulfur and zinc oxide) is 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of natural rubber, and biomass-derived filler is natural rubber and biomass plastic. 10 to 1000 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight, and the softener derived from biomass is natural rubber and biomass plastic And contents elastomeric composition characterized that you have been contained 1-200 parts by weight relative to 100 parts by weight in total.
本発明の請求項2は、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、エステル化澱粉から選ばれるバイオマスプラスチックと天然ゴムとゴム架橋剤(硫黄、酸化亜鉛を除く)と貝殻粉末、卵殻粉末から選ばれるバイオマス由来の充填剤及び動植物油、これに由来する可塑剤から選ばれるバイオマス由来の軟化剤をバイオマスプラスチックの溶融温度以上で且つゴム架橋剤の架橋温度以上において、高剪断下で混練することを特徴とする、前記バイオマスプラスチックからなるマトリックス中に前記ゴム架橋剤で架橋された天然ゴムである架橋天然ゴム粒子が分散され、バイオマス由来の充填剤及びバイオマス由来の軟化剤が含有されている請求項1記載のエラストマー組成物の製造方法を内容とする。 Claim 2 of the present invention is a biomass plastic selected from polylactic acid, polybutylene succinate and esterified starch, natural rubber, rubber cross-linking agent (excluding sulfur and zinc oxide), shell powder and eggshell powder. A biomass-derived softening agent selected from the above fillers, animal and vegetable oils, and plasticizers derived therefrom is kneaded under high shear above the melting temperature of the biomass plastic and above the crosslinking temperature of the rubber crosslinking agent. The cross-linked natural rubber particles, which are natural rubber cross-linked with the rubber cross-linking agent, are dispersed in the matrix made of biomass plastic, and contain a biomass-derived filler and a biomass-derived softening agent . The manufacturing method of an elastomer composition is included.
本発明の請求項3は、請求項1記載のエラストマー組成物又は請求項2記載の製造方法によって得られるエラストマー組成物からなることを特徴とする字消しを内容とする。 Claim 3 of the present invention, the eraser characterized in that it consists of claims 1 elastomer composition according or claim 2 elastomer composition obtained by the process according to the contents.
本発明のエラストマー組成物は、化石資源に頼らず、原料として用いられる材料は、いずれもバイオマス由来の天然ゴム及びバイオマスプラスチック、バイオマス由来の充填剤であり、従って、廃棄しても大気中の二酸化炭素を増加させることがなく、環境に優しいエラストマー組成物である。また、バイオマスプラスチックとして生分解性のものを用いることにより、自然環境下で分解され、一層環境適応型のエラストマー組成物が提供される。 The elastomer composition of the present invention does not rely on fossil resources, and the materials used as raw materials are natural rubber, biomass plastic, and biomass-derived fillers derived from biomass. It is an environmentally friendly elastomer composition without increasing carbon. Further, by using a biodegradable biomass plastic, it is decomposed in a natural environment, and a more environmentally adaptable elastomer composition is provided.
また、本発明のエラストマー組成物は、熱可塑性エラストマーであるため、成形時に出る端材は容易にリサイクルが可能で、従って、コストダウンが図られるとともに、資源循環型社会に適合するものである。 In addition, since the elastomer composition of the present invention is a thermoplastic elastomer, the end material produced at the time of molding can be easily recycled. Therefore, the cost can be reduced and it can be adapted to a resource recycling society.
更に、本発明のエラストマー組成物の製造方法は、天然ゴムとバイオマスプラスチックとの混練と天然ゴムの架橋とを同時に行うため、工程が簡略化され、生産性が高い。また、天然ゴムの架橋に硫黄、酸化亜鉛などの加硫剤や加硫促進剤を使用しないため、安全性も高い。 Furthermore, since the method for producing an elastomer composition of the present invention simultaneously performs kneading of natural rubber and biomass plastic and crosslinking of natural rubber, the process is simplified and the productivity is high. In addition, since a vulcanizing agent such as sulfur or zinc oxide or a vulcanization accelerator is not used for crosslinking natural rubber, safety is high.
本発明のエラストマー組成物は、従来の加硫や架橋で得られる材料とは異なり、例えば、字消しの基材として好適である。 The elastomer composition of the present invention is suitable, for example, as an erasing base material, unlike materials obtained by conventional vulcanization or crosslinking.
本発明のエラストマー組成物からなる字消しは、化石資源に頼る従来の塩ビ字消しや非塩ビ字消しとは異なり環境に優しく、また、成形時に出る端材は容易にリサイクルされ、材料の無駄が減るためコストダウンが図られる。 The eraser made of the elastomer composition of the present invention is environmentally friendly, unlike conventional PVC erasers and non-PVC erasers that rely on fossil resources, and the scraps produced during molding are easily recycled, resulting in wasted materials. The cost is reduced because it decreases.
更に、従来の天然ゴム字消しは混練工程とは別に架橋工程が必要であるのに対して、本発明では混練と同時に架橋が行われるため、工程が簡略化され生産性が高い。
また、従来の天然ゴム字消しは、硫黄、酸化亜鉛等の加硫剤や加硫促進剤を使用するのに対し、本発明の字消しはこのような薬剤を使用しないため、安全性も高い。
Further, the conventional natural rubber eraser requires a cross-linking step separately from the kneading step, whereas in the present invention, the cross-linking is performed simultaneously with the kneading, so the process is simplified and the productivity is high.
In addition, conventional natural rubber eraser uses vulcanizing agents and vulcanization accelerators such as sulfur and zinc oxide, whereas the eraser of the present invention does not use such chemicals and is therefore highly safe. .
更にまた、本発明の字消しは、従来の非塩ビ字消しに比べ消字能力が高い。 Furthermore, erasers of the present invention, anti-shaped capacity is higher than the conventional non-PVC eraser.
本発明のエラストマー組成物は、バイオマスプラスチックからなるマトリックス(海)中に架橋天然ゴム粒子が島状に分散され、バイオマス由来の充填剤及びバイオマス由来の軟化剤が含有されている海島構造からなることを特徴とする。 The elastomer composition of the present invention has a sea-island structure in which crosslinked natural rubber particles are dispersed in islands in a matrix (sea) made of biomass plastic, and contain a biomass-derived filler and a biomass-derived softener. It is characterized by.
本発明で用いられる天然ゴムは、ラテックスから固形ゴムに加工する方法によってシートラバー、ペールクレープ、ブラウンクレープ、ブランケットクレープ、ブロックラバー、クラムラバー等に分類され、種々の格付け等級があるが、それらに制限はなく何れでも利用でき、産地にも制限はない。また、エポキシ化天然ゴムに挙げられるような天然ゴム誘導体も利用できる。これらは単独で又は必要に応じ、2種以上組み合わせて用いられる。 The natural rubber used in the present invention is classified into sheet rubber, pale crepe, brown crepe, blanket crepe, block rubber, crumb rubber, etc., depending on the method of processing from latex to solid rubber, but there are various rating grades, but these are not limited. There are no restrictions on the production area. In addition, natural rubber derivatives such as epoxidized natural rubber can be used. These may be used alone or in combination of two or more as required.
本発明で用いられるバイオマスプラスチックは、化学合成系、微生物生産系、天然物系に分類できる。化学合成系としては、とうもろこし、ジャガイモ、サトウキビから得られる糖類や澱粉を発酵させて得た乳酸を重合させたポリ乳酸樹脂(例えば三井化学社製レイシア)、澱粉から製造されるコハク酸と1,4−ブタンジオールを原料とするポリブチレンサクシネート(例えば三菱化学社製GS−Pla)、ひまし油を原料とするポリアミド11(例えばアルケマ社製リルサンB)が挙げられる。微生物生産系としては、ポリ−3−ヒドロキシ酪酸(例えば三菱ガス化学社製ビオグリーン)、3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合体(例えばカネカ社製PHBH)が挙げられる。天然物系としては、酢酸セルロース(例えばダイセル化学社製セルグリーンPCA)、エステル化澱粉(例えば日本コーンスターチ社製コーンポール)、キトサン/セルロース/澱粉(例えばアイセロ化学社製ドロンCC)、澱粉/変性ポリビニルアルコール(例えばノバモント社製Mater−Bi)等が挙げられる。これらは単独で又は必要に応じ、2種以上組み合わせて用いられる。
バイオマスプラスチックとして再生可能な資源である生分解性のものを用いることにより、一層環境適応型のエラストマー組成物とすることができる。
Biomass plastics used in the present invention can be classified into chemical synthesis systems, microbial production systems, and natural product systems. Chemical synthesis systems include lactic acid obtained by fermenting saccharides and starch obtained from corn, potatoes, and sugarcane, and lactic acid obtained by polymerizing starch (for example, Lacia manufactured by Mitsui Chemicals), succinic acid produced from starch, Examples include polybutylene succinate using 4-butanediol as a raw material (for example, GS-Pla manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and polyamide 11 using a castor oil as a raw material (for example, Rilsan B manufactured by Arkema). Examples of the microorganism production system include poly-3-hydroxybutyric acid (for example, Biogreen manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company), and a copolymer of 3-hydroxybutyric acid and 3-hydroxyhexanoic acid (for example, PHBH manufactured by Kaneka Corporation). Examples of natural products include cellulose acetate (for example, Cell Green PCA manufactured by Daicel Chemical Industries), esterified starch (for example, Corn Paul manufactured by Nippon Corn Starch), chitosan / cellulose / starch (for example, Delon CC manufactured by Aicero Chemical), starch / modified. Examples include polyvinyl alcohol (for example, Mater-Bi manufactured by Novamont). These may be used alone or in combination of two or more as required.
By using a biodegradable material that is a renewable resource as the biomass plastic, it is possible to obtain a more environmentally adaptable elastomer composition.
天然ゴムとバイオマスプラスチックの組成比率は、目的とするエラストマー組成物の用途や物性により適宜決定すればよいが、例えば、字消しの基材としては、天然ゴムが50〜99重量%、バイオマスプラスチックが50〜1重量%の範囲が好ましく、より好ましくは天然ゴム70〜95重量%、バイオマスプラスチックが30〜5重量%である。バイオマスプラスチックが1重量%未満になるとエラストマー組成物の流動性が悪く成形性に問題が出る。バイオマスプラスチックが50重量%を越えるとエラストマー組成物が硬くなりゴム弾性が発現せず、例えば、字消しの基材として使用した場合に十分な消字性能が発揮されない傾向がある。 The composition ratio of natural rubber and biomass plastic may be appropriately determined depending on the intended use and physical properties of the elastomer composition. For example, as the eraser base material, natural rubber is 50 to 99% by weight, and biomass plastic is The range of 50 to 1% by weight is preferable, more preferably 70 to 95% by weight of natural rubber, and 30 to 5% by weight of biomass plastic. When the biomass plastic is less than 1% by weight, the fluidity of the elastomer composition is poor and a problem occurs in moldability. When the biomass plastic exceeds 50% by weight, the elastomer composition becomes hard and rubber elasticity does not appear. For example, when used as a erasing base material, there is a tendency that sufficient erasing performance is not exhibited.
本発明で用いられるゴム架橋剤としては、有機過酸化物が好適に使用できる。具体的には、ジクミルパーオキサイド(例えば日本油脂社製パークミルD)、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルパーオキシヘキサン(例えば日本油脂社製パーヘキサ25B)、ジ−t−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン(例えば日本油脂社製パーブチルP)、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルパーオキシヘキシン−3(例えば日本油脂社製パーキシン25B)等が挙げられる。また、その他有機加硫剤も使用できる。具体的には、N,N′−m−フェニレンジマレイミド(例えば大内新興化学社製バルノックPM)、p−キノンジオキシム(例えば大内新興化学社製バルノックGM)、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂(例えば田岡化学社製タッキロール201)等が挙げられる。これらは単独で又は必要に応じ、2種以上組み合わせて用いられる。 As the rubber cross-linking agent used in the present invention, an organic peroxide can be suitably used. Specifically, dicumyl peroxide (for example, Park Mill D manufactured by NOF Corporation), 2,5-dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexane (for example, Perhexa 25B manufactured by NOF Corporation), di-t. -Butylperoxydiisopropylbenzene (for example, Perbutyl P manufactured by NOF Corporation), 2,5-dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexine-3 (for example, Perxin 25B manufactured by NOF Corporation) and the like. . Other organic vulcanizing agents can also be used. Specifically, N, N′-m-phenylene dimaleimide (for example, Balnock PM manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.), p-quinone dioxime (for example, Barnock GM manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.), alkylphenol formaldehyde resin (for example, Taoka). And Tacchi roll 201) manufactured by Kagaku Corporation. These may be used alone or in combination of two or more as required.
ゴム架橋剤は、天然ゴム100重量部に対し0.1〜5.0重量部使用される。ゴム架橋剤が0.1重量部未満では架橋が不十分となり、天然ゴムが粒子とならず目的とする構造が得られず、一方、5.0重量部を越えると架橋ゴム粒子の反発弾性が大きくなりすぎ、成形性に問題が生じる傾向がある。 The rubber crosslinking agent is used in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of natural rubber. If the rubber cross-linking agent is less than 0.1 parts by weight, the cross-linking is insufficient, and natural rubber does not become particles and the desired structure cannot be obtained. It tends to be too large and cause problems in formability.
本発明のエラストマー組成物には、バイオマスプラスチック材料や天然ゴム材料の分野において使用される各種の添加剤を添加することが可能である。このような添加剤としては、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、酸化防止剤等の耐候性改良剤、高級脂肪酸系アルコール、脂肪族アマイド、金属石鹸、脂肪酸エステル等の滑剤等が挙げられる。 Various additives used in the fields of biomass plastic materials and natural rubber materials can be added to the elastomer composition of the present invention. Examples of such additives include ultraviolet absorbers, hindered amine light stabilizers, weather resistance improvers such as antioxidants, higher fatty acid alcohols, aliphatic amides, metal soaps, lubricants such as fatty acid esters, and the like.
本発明のエラストマー組成物には、軟化剤、充填剤、有機・無機顔料、染料等の着色材、香料、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防カビ剤などの他の添加物も適宜任意に使用することも可能である。 Other additives such as softeners, fillers, organic / inorganic pigments, coloring materials such as dyes, fragrances, stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, and fungicides are appropriately added to the elastomer composition of the present invention. It is also possible to use arbitrarily.
軟化剤としては、鉱物油、動植物油あるいはこれらを由来とする可塑剤が使用できる。鉱物油として具体的には、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。動植物油として具体的には、菜種油、ひまし油、綿実油、亜麻仁油、大豆油、胡麻油、とうもろこし油、紅花油、パーム油、ヤシ油、落花生油、木蝋、ロジン、パインタール、トール油等が挙げられる。動植物油を由来とする可塑剤としてはグリセリン脂肪酸エステルが挙げられ、具体的にはグリセリンジアセトモノラウレート、グリセリントリアセテート、グリセロールジアセテート等が挙げられる。これらは単独で又は必要に応じ、2種以上組み合わせて用いられる。一層環境適応型のエラストマー組成物を提供できる点で、再生可能な資源であるバイオマス由来の動植物油あるいはこれに由来する可塑剤を用いるのが好ましい。 As the softener, mineral oil, animal and vegetable oil, or a plasticizer derived therefrom can be used. Specific examples of the mineral oil include paraffinic process oil, naphthenic process oil, and aromatic process oil. Specific animal and vegetable oils include rapeseed oil, castor oil, cottonseed oil, linseed oil, soybean oil, sesame oil, corn oil, safflower oil, palm oil, coconut oil, peanut oil, wood wax, rosin, pine tar, tall oil, etc. . Examples of plasticizers derived from animal and vegetable oils include glycerin fatty acid esters, and specific examples include glycerin diacetate monolaurate, glycerin triacetate, and glycerol diacetate. These may be used alone or in combination of two or more as required. From the standpoint of providing a more environmentally adaptable elastomer composition, it is preferable to use a biomass-derived animal or vegetable oil or a plasticizer derived therefrom, which is a renewable resource.
軟化剤の配合量は、天然ゴムとバイオマスプラスチックの混合物100重量部に対して1〜200重量部添加することができる。好ましくは10〜150重量部である。軟化剤が1重量部未満では軟化剤の添加量が十分でなく、一方、200重量部を越えるとブリードするおそれがある。 The amount of the softening agent added can be 1 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixture of natural rubber and biomass plastic. The amount is preferably 10 to 150 parts by weight. If the amount of the softener is less than 1 part by weight, the amount of the softener added is not sufficient, while if it exceeds 200 parts by weight, bleeding may occur.
充填剤としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、シリカ、珪藻土、酸化マグネシウム、酸化チタン、タルク、セリサイト、石英粉末、モンモリロナイト、ホタテ、カキ、しじみなどの貝殻粉末、卵殻粉末、有機中空粒子、無機中空粒子等が挙げられる。これらは単独で又は必要に応じ、2種以上組み合わせて用いられる。一層環境適応型のエラストマー組成物を提供できる点で、廃棄物として大量に発生するバイオマス由来のホタテ、カキ等の貝類粉末あるいは卵殻粉末を用いるのが好ましい。
充填剤の配合量は、天然ゴムとバイオマスプラスチックの混合物100重量部に対して10〜1000重量部添加することができる。好ましくは50〜500重量部である。10重量部未満では充填剤の添加効果が十分でなく、一方、1000重量部を越えると組成物が硬くなり、十分なゴム弾性が発現せず、例えば字消しの基材として使用した場合に十分な消字性能が発揮されない傾向がある。
Fillers include heavy calcium carbonate, light calcium carbonate, silica, diatomaceous earth, magnesium oxide, titanium oxide, talc, sericite, quartz powder, montmorillonite, scallops, oysters, spotted shell powder, eggshell powder, organic hollow particles And inorganic hollow particles. These may be used alone or in combination of two or more as required. From the standpoint of providing a more environmentally adaptable elastomer composition, it is preferable to use shellfish powders such as scallops and oysters, oysters or eggshell powders that are generated in large quantities as waste.
The blending amount of the filler can be 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixture of natural rubber and biomass plastic. Preferably it is 50-500 weight part. If the amount is less than 10 parts by weight, the effect of adding the filler is not sufficient. On the other hand, if the amount exceeds 1000 parts by weight, the composition becomes hard and sufficient rubber elasticity does not appear. There is a tendency that the erasing performance is not demonstrated.
本発明のエラストマー組成物は、バイオマスプラスチック、天然ゴム及びゴム架橋剤、更に必要に応じ、軟化剤、充填剤等を混練機に入れ、バイオマスプラスチックの溶融温度以上で且つゴム架橋剤の架橋温度以上で高剪断下で混練することにより得ることができる。
高剪断下で混練できる混練機としては、二軸混練押出機、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、ミキシングロール等が挙げられるが、好ましくは二軸混練押出機が用いられる。
バイオマスプラスチックの溶融温度以上とは、バイオマスプラスチックの溶融温度より10〜50℃高い温度が好ましく、また、ゴム架橋剤の架橋温度以上とは、ゴム架橋剤の架橋温度より5〜20℃高い温度が好ましい。
The elastomer composition of the present invention comprises a biomass plastic, natural rubber and a rubber cross-linking agent, and if necessary, a softener, a filler and the like in a kneading machine, which are above the melting temperature of the biomass plastic and above the cross-linking temperature of the rubber cross-linking agent. And kneading under high shear.
Examples of the kneading machine capable of kneading under high shear include a biaxial kneading extruder, a Banbury mixer, a pressure kneader, a mixing roll, and the like, and a biaxial kneading extruder is preferably used.
The temperature higher than the melting temperature of the biomass plastic is preferably 10 to 50 ° C. higher than the melting temperature of the biomass plastic, and the temperature higher than the crosslinking temperature of the rubber cross-linking agent is 5 to 20 ° C. higher than the cross-linking temperature of the rubber cross-linking agent. preferable.
本発明のエラストマー組成物は、優れた弾性や緩衝性を有し、包装用緩衝材、断熱材、遮音材、吸音材、畳床、床材、壁材等の分野において有用で、特に、字消し用の基材として有用である。
本発明のエラストマー組成物が従来の加硫や架橋したものに比べ、このようなユニークな物性を有する理由としては、高剪断下で混練されることにより、ゴム成分が切断されることによるものと考えられる。
The elastomer composition of the present invention has excellent elasticity and cushioning properties, and is useful in the fields of packaging cushioning materials, heat insulating materials, sound insulating materials, sound absorbing materials, tatami floors, flooring materials, wall materials, etc. It is useful as a substrate for erasing.
The reason why the elastomer composition of the present invention has such a unique physical property compared to the conventional vulcanized or cross-linked one is that the rubber component is cut by kneading under high shear. Conceivable.
上記エラストマー組成物を用いた本発明の字消しは、上記エラストマー組成物をプレス成形、射出成形、押出成形等により成形され、所定の寸法に裁断されて製品とされる。 The eraser of the present invention using the elastomer composition is formed by press molding, injection molding, extrusion molding, or the like, and cut into a predetermined size to obtain a product.
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、これらは本発明の範囲を何ら制限するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example and a comparative example, these do not restrict | limit the scope of the present invention at all.
以下の実施例及び比較例で用いた材料を表1に示す。 The materials used in the following examples and comparative examples are shown in Table 1.
実施例1〜10、比較例1
表2に示す材料の内、天然ゴム、軟化剤、充填材を予め加圧ニーダーで混練し、ロールを用いてゴム架橋剤を添加してゴム混練物を得た。得られたゴム混練物は5mm角程度のペレット状に裁断した。次に、テクノベル社製二軸押出機KZW−15TW−60(同方向完全噛合型、スクリュー径15mm、L/D=60)を用いて、ゴム混練物ペレットとバイオマスプラスチックペレットを表2に示した配合比率になるよう各々定量供給器で供給し、スクリュー回転数400rpmで混練し、本発明のエラストマー組成物を得た。混練温度はバイオマスプラスチックの融点(170℃)以上かつゴム架橋温度(180℃)以上となるようにシリンダー温度を120〜190℃に設定した。
Examples 1 to 10, Comparative Example 1
Of the materials shown in Table 2, natural rubber, softener, and filler were previously kneaded with a pressure kneader, and a rubber cross-linking agent was added using a roll to obtain a rubber kneaded product. The obtained rubber kneaded product was cut into pellets of about 5 mm square. Next, rubber kneaded pellets and biomass plastic pellets are shown in Table 2 using a twin-screw extruder KZW-15TW-60 (same direction complete meshing type, screw diameter 15 mm, L / D = 60) manufactured by Technobel. Each was supplied with a quantitative feeder so as to have a blending ratio, and kneaded at a screw rotation speed of 400 rpm to obtain an elastomer composition of the present invention. The cylinder temperature was set to 120 to 190 ° C. so that the kneading temperature was higher than the melting point (170 ° C.) of the biomass plastic and higher than the rubber crosslinking temperature (180 ° C.).
得られた本発明のエラストマー組成物ペレットを一軸押出機(シリンダー温度90〜110℃、ヘッド温度120℃)にて角棒状に押出成形し、裁断して本発明の字消しを作製した。 The obtained elastomer composition pellets of the present invention were extruded into a square bar shape with a single screw extruder (cylinder temperature 90 to 110 ° C., head temperature 120 ° C.) and cut to produce the eraser of the present invention.
字消しの特性として、硬さと消字率を評価した。
硬さは「JIS S 6050プラスチック字消し」に従い、C型硬度計(高分子計器製タイプC硬度計)を用いて測定した。
また、消字率は下記の方法にて測定した。
(1)試料を厚さ5mmの板状に切り、試験紙との接触部分を半径6mmの円弧に仕上げたものを試験片とした。
(2)試験片を着色紙に対して垂直に、しかも着色線に対して直角になるように接触させ、試験片におもりとホルダの質量の和が0.5kgとなるようにおもりを載せ、150±10cm/minの速さで着色部を4往復摩消させた。
(3)濃度計(DENSITOMETER PDA65 sakura社製)によって、着色紙の非着色部分の濃度を0として、着色部及び摩消部の濃度をそれぞれ測定した。
(4)消字率は次の式によって算出した。
消字率(%)=(1−(摩消部の濃度÷着色部の濃度))×100
Hardness and erasure rate were evaluated as erasing characteristics.
The hardness was measured in accordance with “JIS S 6050 Plastic Eraser” using a C-type hardness meter (Type C hardness meter manufactured by Kobunshi Keiki).
The erasure rate was measured by the following method.
(1) A sample was cut into a plate having a thickness of 5 mm, and a test piece was prepared by finishing a contact portion with a test paper into an arc having a radius of 6 mm.
(2) The test piece is brought into contact with the colored paper perpendicularly and at right angles to the colored line, and the weight is placed on the test piece so that the sum of the weight of the weight and the holder is 0.5 kg. The colored part was brushed back and forth four times at a speed of 150 ± 10 cm / min.
(3) Using a densitometer (DENSITOMETER PDA65 made by Sakura), the density of the non-colored part of the colored paper was set to 0, and the density of the colored part and the erosion part was measured.
(4) The erasure rate was calculated by the following formula.
Erase rate (%) = (1− (density of wear part ÷ density of colored part)) × 100
比較例2
表3に示す材料を用い、2本ロールを用いて天然ゴムに全ての配合材を練り込んでゴム混練物を得た。得られたゴム混練物を所定の金型の寸法に合わせて予備成形し、熱プレスを用いて130℃、20分の条件で加硫、成形を行った。得られたゴム成形物を所定の寸法に裁断して字消しを得た。
Comparative Example 2
Using the materials shown in Table 3, a rubber kneaded product was obtained by kneading all the compounding materials into natural rubber using two rolls. The obtained rubber kneaded material was preformed according to the dimensions of a predetermined mold, and vulcanized and molded under conditions of 130 ° C. for 20 minutes using a hot press. The obtained rubber molding was cut into a predetermined size to obtain an eraser.
叙上のとおり、本発明のエラストマー組成物は、バイオマス由来のバイオマスプラスチックと天然ゴムとを主成分とし、更に、バイオマス由来の添加剤が含有されてなるので、化石資源に依存せず、廃棄しても大気中の二酸化炭素を増加させることがなく、リサイクルが可能で、環境に優しく、循環型社会に対応したエラストマー組成物である。
本発明のエラストマー組成物は、字消しの基材として使用した場合、消字能力、安全性に優れた字消しを提供することができる。
また、バイオマスプラスチックとして生分解性バイオマスプラスチックを用いることにより、自然環境下で分解される一層環境適応型のエラストマー組成物及び字消しを提供することができる。
As described above, the elastomer composition of the present invention is mainly composed of biomass-derived biomass plastic and natural rubber, and further contains biomass-derived additives, so it does not depend on fossil resources and is discarded. However, it is an elastomer composition that does not increase carbon dioxide in the atmosphere, can be recycled, is environmentally friendly, and is compatible with a recycling society.
When the elastomer composition of the present invention is used as a base material for erasing, it can provide erasing with excellent erasing ability and safety.
Further, by using biodegradable biomass plastic as biomass plastic, it is possible to provide a more environmentally adaptable elastomer composition and eraser that are decomposed in a natural environment.
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