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表1 各種溶媒に対する溶解性

ショ糖誘導体の基礎物性と応用

ショ糖誘導体
溶

濃媒度

SB

SBSOA

（ 平均置換度 7 ）（ 平均置換度 6 ）（ 平均置換度 8）

10 w t %50 w t %10 w t %50 w t %10 w t %50 w t %水××××××

メタノール

△△

○

○

○

○

エタノール

△

△

○○××

これまで人類は石油を原料とし多種多様の物質を合成、分離することで生活物資を生産し、現代社会を支えてきた。

エタノール/水= 9 0/10

×

×

○○××

しかし石油は将来の枯渇が予想されていること、さらに二酸化炭素排出により地球温暖化へ影響することから、石油

アセトン

○○○

○

○

○に依存しない社会への転換が必要である。石油に代わる代表的な生物資源としてセルロース、デンプン、ショ糖（ 砂メチルエチルケトン

○○○○

○○

ジエチルエーテル○○○○○×トルエン○○○○○○

塩化メチレン○○○○○○

クロロホルム○○○○○糖 ）が挙げられる。その中でもショ糖はセルロースやデンプンと比較して低分子量の環構造を持ち、1分子中に反応性の高い水酸基を多く有するため、誘導体化することでこれまでの石油原料由来の化合物にない性能が現れる。

1. 当社のショ糖誘導体

CH2OR
HO

CH2OR

H

H

O

当社は1971年よりショ糖誘導体の一種であるショ糖脂肪酸エステルの製 造 販 売を開始している。 ショ糖脂肪酸エステルはショ糖を親 水基、脂肪酸を疎水基とする非イオン界面活性剤である。 水と油の乳化、難溶性物質の可溶化、起泡力などの性能を持つことから、国内外で加工食品や製菓、乳製品などに使用されている。また、食品のみならず医薬・香粧品にも展開されるなど、応用の幅が広がっている。

HH

O

RO

RO

CH2ORH

OROR

H

ショ糖安息香酸エステル（SB）R =CO

ショ糖酢酸エステル（SOA）

CO

R=

○

△：一部溶解×：溶解しない

表 2 融点と熱分解温度

H
OR○：溶解項目

ショ糖誘導体SB（ 平均置換度 7 ）SB（ 平均置換度 6 ）SOA（ 平均置換度 8）

融点（ ℃）

約80

約80

約80

熱分解温度（ ℃）

約 28 0

約 230

約 230

or H
CH3 or H

図1 ショ糖安息香酸エステル、ショ糖酢酸エステルの構造

このようにショ糖誘導体はその構造に由来する多様

表 3 各種樹脂との相溶性（ 添加量10 w t % ）樹脂

ショ糖誘導体

SB

SB

SOA

（ 平均置換度 7 ）（ 平均置換度 6 ）（ 平均置換度 8）○○○

ポリ塩化ビニル（ PVC ）な性能を生かして広く展開されており、一つの用途に合成することが可能であり、求められる性能に応じたポリスチレン（ PS ）

○

○

○

とどまらない大きな可能性を感じる。

幅広い製品設計を行うことができる。

アクリロニトリル -ブタジエン-スチレン共重合体（ ABS ）○○○2. 2 基礎物性

ポリメタクリル酸メチル（ PMMA ）

○

○

○

ル、酢酸エステルの2 種類について、基礎物性と樹脂添加剤や香粧品用途を想定した応用評価例について

２．
２．
１ 溶媒への溶解性

ポリカーボネート（ PC ）

○

○

○

本稿では、ショ糖誘導体の中から、安息香酸エステ述べる。

○：相溶

×：非相溶

各種 溶 媒への溶解性を表1に示す。 水には溶解せず、アセトンやトルエン、クロロホルムのような塩素系溶媒など各種有機溶媒へは高濃度で溶解する。また、同じSBでも平均置換度が低いほど親水性溶媒への溶

各種樹脂との相溶性を表 3に示す。 ポリ塩化ビニル

2.1 構造解性が向上し、平均置換度 6 のSBはエタノールだけで（ PVC ）、ポリメタクリル酸メチル（ PMMA ）、ポリカーなく、エタノールと水の混合溶媒へも溶解する。 このボネート（ PC ）など、多様な樹脂と相溶する。 さらにように平均置換度を制御することにより溶媒への溶解樹脂の透明性を損ねることがないため、透明度が要

PCをはじめとするエンジニアリングプラスチックや求される光学フィルム、包装材料用途にも展開できる

PMMAなどのアクリル系樹脂は、優れた耐熱性、耐候可能性がある。

性、機械特性を持つことから、自動車部品や電子部品

ショ糖安息香酸エステル（ 以下 SB）、ショ糖酢酸エステル（ 以下 SOA ）は、植物由来であるショ糖を原料性を変化させることができる。とし、1分子あたり8 個ある水 酸基を変 性した疎 水性のエステル 化合 物である。 構 造を図1に 示す。SBと

11２．
２．
３ 樹脂との相溶性

2. ショ糖安息香酸エステル、ショ糖酢酸エステルの構造と基礎物性

3. 応用例
3.1 樹脂のガラス転移点制御など、幅広い分野で使われている。一般的にガラス転２．
２．
２ 熱安定性SOAはショ糖骨格に官能基が密集した、非常に特異的融点および熱分解温度を表 2に示す。SB、SOAとも

このように、SB、SOAは、溶媒や樹脂との相性に優移点（ Tg ）は樹脂の機械特性に大きな影響を及ぼす。

な分子構造といえる。常温域では固体であり、長期間に融点は約 80℃、熱分解温度は200℃以上である。まれていることから、さまざまな材料への展開が期待で

しかしながら、前述のような樹脂のTgは10 0℃前後を保存しても構造変化のない安定した化合物である。

た、平均置換度 7のSBは200℃以上の温度域でも一定きる。 次項では各種用途を想定した応用評価結果を超えることが多く、用途や加工性を制限する一つの要導入されるエステルは分布を持ち、エステル置換さ時間良好な色相を保つことができる。耐熱性を必要と示す。

因となっている。Tgを制御することができれば物性をれた量は平均置換度として表される。 また、エステルする樹脂材料への添加や加工温度の高いエンジニアリ改良でき、樹脂の使用分野をさらに広げることができ種を選択することにより、さまざまなショ糖誘導体をングプラスチック用添加剤へ応用できる可能性がある。

る。 なおかつ、溶融時の粘度低下により流 動性が向第一工業製薬 社報 No. 575 拓人 2016 冬

第一工業製薬 社報 No. 575 拓人 2016 冬

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上し、樹脂成型加工性が上がるなどの効果が得られると予測できる。

3. 2 樹脂フィルムの透湿度調整100

表 4 に、樹脂へ SB、SOAを所定量添加した際のTg

電装部品の保護や耐久性向上のため水蒸気透過性の低下を未添 加の樹脂と比 較して示す。PS、PMMAで低減が高いレベルで要求されている。一方、食品用包装材料やレインウェアなどの衣料品では、ガスや水分20 ℃ 以 上のTg低 下が みられ た。 さらに、SBよりもが適 度に透 過できるよう水蒸気透 過性の制御が求めSOAの方が低添加量で高い効果を示した。 安息香酸

られる。これら要求事項に対し、前者ではアルミやシエステルよりも酢酸エステルの方が柔軟な構造であり、リカの蒸着やスパッタリング、フィルムの積層などによ効率的に可塑剤として働いていると推測する。

る表面加工が、後者ではフッ素系フィルムのラミネー

効 果 の 高 か っ たPCに つ い て、SBお よ び SOAをトや微多孔質加工処理などが行われる。 これら後処10 w t %添加した際の常温での引張強度、引張弾性率

理に加え、樹脂そのものの性質を制御することも重要たが、SOAを添 加した場 合は値が若干ではあるが上ルムについて、4 0℃、湿度 9 0 %の条件で 5時間静置し昇した。

酸化チタン

70

弁柄6002468109195100た際の透湿度を、ショ糖誘導体未添加のフィルムとの合量増加とともに光沢度が向上することが分かる。こ相対値で示す。PCに添加した場合、未添加の場合との性質を利用し、塗料やマニキュアなどの意匠性向上

で、樹脂の硬 度 調整、加工性の向上などの効果が得比 較していずれも透湿 度が 低下した。 特に平均置 換や退色防止、フィルムなどの表面コートなどに展開で度 6 のSBで 最も低い 値を示した。 一方、PSに添 加しきる可能性がある。

た場 合、SBは変 化がなかったものの、SOAは上 昇した。 このようにPCとPSで 違う傾向を示したのは、樹SB

SBSOA

ポリカーボネート（PC）◎◎◎＊

ポリスチレン（ PS ）△△○樹（平均置換度7）（平均置換度6）（平均置換度8）

脂ポリメタクリル酸メチル（PMMA）△

未添加と比較した低下温度…◎：20℃以上△○：10〜20℃○△：10℃以下

表 5 引張強度および引張弾性率（ PCに10 w t %添加、未添加時と比較した変化率：％）
ショ糖誘導体SBSBSOA

引張強度-14-93

引張弾性率-22-34

項（平均置換度7）（平均置換度6）（平均置換度8）目

表 6 透湿度変化率（ 添加量10 w t %、温度 4 0℃、湿度 9 0 %、5 時間静置、未添加時と比較した変化率：％）
ショ糖誘導体

SBSB

SOA

ポリカーボネート（PC）-16-26-12

ポリスチレン（ PS ）

0021

樹脂

（平均置換度7）（平均置換度6）（平均置換度8）

第一工業製薬 社報 No. 575 拓人 2016 冬82

図 2 常温乾燥塗料の光沢度

これらのことから、SBや SOAを樹脂に添加すること

ショ糖誘導体10 wt％80である。
表６に、PC、PSへ SB、SOAを10 w t%添加したフィ

表 4 各種樹脂に添加した際のガラス転移点（ Tg ）低下（ 添加量 20 w t %、但し＊は10 w t % ）5w t ％

塗料固形分あたりのSBの添加量［wt%］添 加した場 合は引張 強 度、引張 弾性率ともに低下しられることが分かった。

1w t ％90

光沢度は未添加と比 較しTgが5～10℃低下し、特にPCではを、未添加時からの変化率として表 5に示した。SBを

13

未添加

近年、光学フィルム、バリアフィルムなどの用途で、

図 3 髪のカール保持力（ 未添加時と比較した相対値 ）ることで高湿度状態でもカールの長さが保持される傾3.4 髪のカール保持力向にある。 また、シャンプーで洗い流した際には未添

脂中のエステル結合の有無やショ糖誘導体の官能基平均置 換 度 6 のSBはエタノール やエタノール/水混加と同等の洗い上がり性であることを確 認している。

種、置換数の差に由来する立体パッキング性が異なる

合 溶 媒に溶解することから、香粧品用スプレ ー への長時間、高湿 度でカール 保 持力を発揮するヘアスプ展開が考えられる。さらに疎水性化合物であることかレー用途への応用が期待できる。

ためであると推測している。
このように、使用する樹脂に合わせて最適なショ糖ら、湿度に対する耐性を付与する効果も期待できる。

誘導体を選択することで、フィルムの透湿度を調整すヘアセット用のスプレーを想定し、湿度に対する髪ることが可能となる。

型の保持力の評価を行った。

4. おわりにスタイリングした髪に表 8 のような平均置 換 度 6 の3. 3 光沢度向上作用

SBを 0～10 w t%含むモデルスプレ ーを噴 射した。 そ本稿で述べたショ糖安息香酸エステル、ショ糖酢酸

SBは溶融・固化すると透明なガラス様 結晶を形成して高湿 度 環 境下で 静置することで髪のカール状 態エステルはそれぞれモノペットSB、モノペットSOAとしする。 この性質を利用し、塗料の光沢 度向上に関すが保持されるかを観察した。図 3に、25℃、湿度 9 0 %て製品化している。これらの製品は溶媒への溶解性、る評価を行った。の状 態で 6 時間静置した際の様 子を示す。SB未添 加

熱安定性、樹脂との相溶性といった特長を生かし、樹常温乾 燥 塗料を想 定した表 7のモデル処 方に平均のカールの長さを10 0としたときの長さを相対値で表

脂添加剤、塗料添加剤、香粧品用途など、さまざまな置換度 7のSBを所定量添加し、ウェット膜厚10 0μmしている。 未添加に対し、SBを添加することでカール分 野へ展開できる可能性を秘めている。 今後、対象にてガラス板に塗布して常温で一昼夜乾燥させた。

保持力が向上しており、さらに SBの添加量を増加させいガラス面の光 沢 度を10 0としたときの 数値であり、数値が大きいほど光沢性に優れる。図 2より、SBの配表 7 常温乾燥塗料モデル処方
短油アルキド樹脂（ 固形分 50 % ）40wt%

顔料（ 酸化チタン or 弁柄 ）

40wt%

キシレン

20 w t %10 0 %

分野をさらに広げて評価を進めることで、本化合物を含めたショ糖誘導体の特長を最大限に生かせる分野光沢度を測定した結果を図 2に示す。 塗布していなを追究していく。

表 8 ヘアスプレーモデル処方
アクリル系アニオン樹脂 ＊１60wt%

トリオクタン酸グリセリル

0. 2 w t %SB（ 平均置換度 6 ）0〜10 w t %エタノール
原液 /噴射剤 ＊２

残6 0 w t %/4 0 w t %＊１ （ アクリル酸アルキル/ジアセトンアクリルアミド ）コポリマーAMP＊２ ジメチルエーテル

畑 俊一郎

はた しゅんいちろう

機能化学品研究所
合成研究第一グループ
主任研究員
第一工業製薬 社報 No. 575 拓人 2016 冬14