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[Technisches Gebiet]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine bioabbaubaren Folie (Film) oder
ein Sheet, das als landwirtschaftliches Sheet, als Müllbeutel
und dergleichen eingesetzt werden kann, ein Verfahren zum Herstellen
derselben und eine Zusammensetzung zur Verwendung in der Folie oder
dem Sheet.
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[Stand der Technik]
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Bislang
wurden viele bioabbaubare Folien und Sheets vorgeschlagen, die auf
bioabbaubaren Harzen, wie beispielsweise Polymilchsäure
und Fettsäurepolyestern, und auf natürlichen Materialien,
wie beispielsweise Stärke, basieren.
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Die
(offen gelegte)
japanische
Patentanmeldung mit der nationalen Veröffentlichungs-Nr.
10-511145-A (Patentschrift 1) offenbart zum Beispiel eine
aus thermoplastischer Stärke, einem bioabbaubaren Polymer, Cellulosefasern
und Protein hergestellte, gestreckte Folie. Die
JP 2002-371201-A (Patentschrift
2) offenbart eine bioabbaubare Folie oder ein Sheet unter Verwenden
eines bioabbaubaren Harzes, wie beispielsweise Polymilchsäure,
eines anorganischen Füllmaterials, wie beispielsweise Calciumcarbonat,
und eines wasserlöslichen Harzes, wie beispielsweise Polyethylenglycol.
Die
JP 06-313063-A (Patentschrift
3) offenbart eine bioabbaubare Folie, bei der Protein und ein natürlicher
Gummi als Verfestigungsmittel Stärke und einem bioabbaubaren
Fettsäurepolyester zugesetzt sind.
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Die
JP 2003-292554-A (Patentschrift
4) offenbart eine auf einer bioabbaubaren Verbindung mit aktivem
Wasserstoff, wie beispielsweise Stärke, basierende, bioabbaubare
Folie, mit der eine Verbindung mit einer Acryloylgruppe, Harnstoff,
Glyzerin und natürliche Fasern, wie beispielsweise Cellulose,
weiter verwendet werden. Die
JP 2003-105130-A (Patentschrift 5) offenbart
eine bioabbaubare Folie, die aus einer Zusammensetzung erhalten
wurde, die durch Vernetzen mit einem Salz, wie beispielsweise einem
Calciumsalz oder einem Aluminiumsalz, Stärke, Harnstoff
und einer Verbindung mit einer Carbonsäuregruppe, wie beispielsweise Carboxymethylcellulose,
und ferner Zusetzen von Glyzerin und Harnstoff erhalten wurde. Die
JP 2004-339496-A (Patentschrift
6) offenbart eine bioabbaubare Folie unter Verwenden von Stärke,
Harnstoff in einer Menge von 60 bis 300% bezogen auf die Stärke,
einem mehrwertigen Alkohol, wie beispielsweise Glyzerin in einer
Menge von 10 bis 150 Massen-% bezogen auf die Stärke, und
natürlichen Materialien, wie beispielsweise Papier oder
Hanffasern. Die
JP
2001-288295-A (Patentschrift 7) offenbart eine Folie unter
Verwenden von Maisglutenmehl, natürlichem Gummi und Harnstoff
als Weichmacher. Die (offen gelegte)
japanische Patentanmeldung mit
der nationalen Veröffentlichungs-Nr. 2002-512929-A (Patentschrift
8) beschreibt eine aus einer Stärke, Protein, natürliche
Cellulosefasern, ein Metallsalzhydrat und Harnstoff als Weichmacher
enthaltenden Zusammensetzung hergestellte, bioabbaubare Folie.
- Patentschrift
1: (offen gelegte) j apanische
Patentanmeldung mit der Nationalen Veröffentlichungs-Nr. 10-511145-A
- Patentschrift: 2: JP
2002-371201-A
- Patentschrift 3: JP
06-313063-A
- Patentschrift 4: JP
2003-292554-A
- Patentschrift 5: JP
2003-105130-A
- Patentschrift 6: JP
2004-339496-A
- Patentschrift 7: JP
2001-288295-A
- Patentschrift 8: (offen gelegte) japanische Patentanmeldung mit
der nationalen Veröffentlichungs-Nr. 2002-512929-A
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[Offenbarung der Erfindung]
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[Von der Erfindung zu lösendes
Problem]
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Die
in den Patentschriften 1 bis 3 beschriebenen, bioabbaubaren Folien
usw. sind aufgrund der Verwendung von Polymeren jedoch zu teuer
und im Hinblick auf die Bioabbaubarkeit werden Folien, die aus natürlichen
Materialien bestehen, bevorzugt.
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In
den in den Patentschriften 4 bis 6 beschriebenen, bioabbaubare Folien
werden mehrwertige Alkohole, einschließlich Glyzerin, als
Weichmacher verwendet und daher können sich Glyzerin usw.
während der Lagerung oder während der Verwendung
herauslösen. Dies verursacht entsprechend eine Einschränkung
der angestrebten Verwendung solcher Folien und daher können
diese Folien nicht als Umhüllung für Lebensmittel verwendet
werden.
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Der
Film in der Patentschrift 7 verwendet keinen mehrwertigen Alkohol,
wie beispielsweise Glyzerin, der darin verwendete natürliche
Gummi kann jedoch nicht vollständig abgebaut werden. Die
Folie in der Patentschrift 8 enthält ein Metallsalz und
kann daher Bedenken hinsichtlich der Umweltverschmutzung auslösen, wenn
sie so, wie sie ist, im Boden entsorgt wird. Daneben enthält
diese Folie Harnstoff in hoher Konzentration, wodurch sich die Belastung
mit freigesetztem Stickstoff erhöht, was möglicherweise
eine eingeschränkte Verwendung der Folie in der Landwirtschaft
bedingt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Licht des vorstehend beschriebenen
Standes der Technik gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares Sheet mit ausreichender
Wasserbeständigkeit und Festigkeit und einer geringeren
Belastung mit Schadstoffen, wie beispielsweise einem Polymer, einem
Metallsalz und Stickstoff, die in die Umwelt freigesetzt werden, bereitzustellen.
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[Mittel zum Lösen des Problems]
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Die
vorliegenden Erfinder haben intensive Anstrengungen unternommen,
um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen und haben
infolgedessen gefunden, dass eine Folie oder ein Sheet mit Wasserbeständigkeit
und mechanischer Festigkeit aus einer Zusammensetzung erhalten werden
kann, die aus 3 Bestandteilen, nämlich Protein, Cellulosefasen
und Harnstoff, oder 4 Bestandteilen, nämlich den 3 Bestandteilen plus
Stärke, die falls erforderlich zugesetzt wird, besteht,
und die vorliegende Erfindung wurde dadurch vervollständigt.
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[Effekte der Erfindung]
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann eine Folie (Film) oder ein Sheet mit
ausreichender Wasserbeständigkeit und Festigkeit erhalten
werden. Insbesondere kann eine durchsichtige und in hohem Maße
bioabbaubare Folie mit Festigkeit, selbst wenn sie besonders dünn
ist, erhalten werden. Daneben ist der Stickstoffgehalt dieser Folie
geringer als in herkömmlichen bioabbaubaren Folien. Daraus
ergibt sich, dass die als Umweltbelastung freigesetzte Menge an
Stickstoff, selbst dann, wenn die Folie in der Natur entsorgt wird,
gering ist. Dementsprechend wird ein neues Material bereitgestellt,
das für eine Verwendung als zum Beispiel Kaltwetterfolien,
die in der Landwirtschaft usw. verwendet werden, und Müllbeutel
für von Haushalten erzeugten Rohmüll ausgelegt
ist.
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[Beste Ausführungsform der Erfindung]
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Die
Zusammensetzung für eine bioabbaubare Folie oder ein Sheet
gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst 0 Massen-%
oder mehr und 35 Massen-% oder weniger Stärke, 20 Massen-%
oder mehr und 70 Massen-% oder weniger Protein, 15 Massen-% oder
mehr und 60 Massen-% oder weniger Cellulosefasern und 1 Massen-%
oder mehr und 15 Massen-% oder weniger Harnstoff und die Zusammensetzung,
der Wasser zugesetzt wurde, umfasst 0 Massen-% oder mehr und 30
Massen-% oder weniger Stärke, 15 Massen-% oder mehr und
60 Massen-% oder weniger Protein, 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-%
oder weniger Cellulosefasern, 0,75 Massen-% oder mehr und 12 Massen-%
oder weniger Harnstoff und 20 Massen-% oder mehr und 60 Massen-%
oder weniger Wasser.
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Die
in der vorliegenden Erfindung verwendete Stärke kann nicht
nur eine aus natürlichen Produkten stammende Stärke
(natürliche Stärke), sondern auch eine chemisch
modifizierte Stärke, die durch chemisches Modifizieren
von natürlicher Stärke mit einer chemischen Behandlung
erhalten wurde, oder eine geeignete Mischung derselben sein.
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Die
natürliche Stärke ist Stärke, die aus
verschiedenen Pflanzen erhalten wurde, wie beispielsweise Maisstärke,
Kartoffelstärke, Süßkartoffelstärke,
Weizenstärke, Reisstärke, Tapiokastärke
und Hirsestärke, und die Pflanze, die als Ursprung für
die Stärke dient, ist nicht besonders beschränkt.
Ein Gehalt von in der Stärke enthaltener Amylose und enthaltenem
Amylopektin ist ebenfalls nicht besonders beschränkt und
es kann auch Stärke mit einem erhöhten Amylosegehalt,
wie beispielsweise stark amylosehaltige Maisstärke, verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung kann nicht nur eine einzige Stärke,
sondern auch zwei oder mehr Arten von natürlicher Stärke
verwendet werden.
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Chemisch
modifizierte Stärke weist in die Hydroxylgruppen der Stärke
bildenden Glucosen eingeführte Substituenten auf. Die Substituenten
sind nicht besonders beschränkt und die Art der zu modifizierenden
Stärke ist ebenfalls nicht besonders beschränkt.
Beispiele für die chemisch modifizierte Stärke
schließen Hydroxypropylstärke, Carboxymethylstärke,
acetylierte, stark amylosehaltige Stärke, Stärkeacetat,
Stärkemaleat, Stärkeoctenylsuccinat, Stärkesuccinat,
Stärkephthalat, stark amylosehaltige Hydroxypropylstärke,
vernetzte Stärke, Stärkephosphat und Hydroxypropyldistärkephosphat
ein. Diese chemisch modifizierten Stärken sind nicht auf
einen einzigen Typ beschränkt und können als Mischung
aus zwei oder mehreren derselben verwendet werden. Wie sie hierin
verwendet wird, bezeichnet die vernetzte Stärke eine Stärke
mit Molekülen, die untereinander durch verschiedene Vernetzungsmittel,
wie beispielsweise Phosphorsäurechlorid, Epichlorhydrin
und Phosphorsäurederivate, vernetzt sind.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Protein kann entweder ein
von Pflanzen stammendes Protein oder ein von Tieren stammendes Protein
oder ein synthetisches Protein sein. Beispiele für von
Pflanzen stammende Proteine (Pflanzenproteine) schließen
Proteine ein, die aus verschiedenen Hülsenfrüchten und
Körnern erhalten wurden, wie beispielsweise Sojaprotein.
Weizenprotein und Reisprotein. Beispiele für von Tieren
stammende Proteine (tierische Proteine) schließen Proteine
ein, die aus verschiedenen Tieren, Vögeln und Fischen stammen,
wie beispielsweise Milchprotein. Diese Proteine können
nicht nur Rohproteine, die bloß extrahiert und nicht gereinigt
wurden, sondern auch konzentrierte Proteine, die aufkonzentriert
wurden, sein. Beispiele für solche Proteine schließen
konzentriertes Sojaprotein im Fall der von Pflanzen stammenden Proteine
und konzentriertes Milchprotein im Fall der von Tieren stammenden
Proteine ein. Obwohl die Proteine auch solche sein können,
die aus Rohproteinen gereinigt wurden, sind solche von Pflanzen
stammenden Proteine zum Beispiel Gluten, Zein, Hordein, Avenin und
Kaffirin und solche von Tieren stammenden Proteine zum Beispiel
Casein, Albumin, Collagen, Gelatine und Keratin. Diese Proteine
können einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehr Arten
derselben verwendet werden.
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Die
in der vorliegenden Erfindung verwendeten Cellulosefasern können
entweder natürliche oder künstliche Cellulosefasern
sein. Beispiele für natürliche Cellulosefasern
schließen solche ein, die aus verschiedenen Pflanzen stammen,
zum Beispiel Samenhülsen von Körnern, wie beispielsweise
Reishülsen, oder Gräser, Holz, Stroh, Zuckerrohr,
Baumwolle, Blätter, eine Maishülse, aus Zuckerrohrabfällen
erhaltene Bagasse und verarbeitete Produkte, wie beispielsweise
Zeitungen. Diese Cellulosefasern werden durch Trocknen von Stroh,
Samenhülsen von Körnern oder dergleichen und anschließendem
Lösen derselben in faserigem Zustand erhalten und durch
Schneiden derselben in beliebig geeignete Längen verwendet.
Eine Cellulosefaser, die in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann, ist ungefähr 1 bis 100 μm dick und
ungefähr 10 μm bis 30 mm lang und kann in geeigneter
Weise in Abhängigkeit von der angestrebten Verwendung und
der erforderlichen Festigkeit ihres verarbeiteten Produkts bestimmt
werden.
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Die
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält Protein,
Cellulosefasern und Harnstoff als wesentliche Bestandteile, wobei
das Protein in einer Menge von 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder
weniger, die Cellulosefasern in einer Menge von 15 Massen-% oder
mehr und 60 Massen-% oder weniger und Harnstoff in einer Menge von
1 Massen-% oder mehr und 15 Massen-% oder weniger, bezogen auf die Zusammensetzung,
enthalten sind, und, wenn Stärke verwendet wird, die Stärke
in einer Menge von 0 Massen-% oder mehr und 35 Massen-% oder weniger,
bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten ist. Diese Zusammensetzung
betrifft eine Zusammensetzung in einem Zustand vor der Zugabe von
Wasser, wie sie nachfolgend beschrieben wird, wobei angenommen wird,
dass die entsprechenden Materialien, die in einem üblichen
Zustand gelagert wurden, ohne eine spezielle Trocknungs- oder Befeuchtungsbehandlung
auszuführen, verwendet werden.
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Ein
bioabbaubares, blattartiges Produkt kann auch aus 3 Bestandteilen,
nämlich zum Beispiel Protein, Cellulosefasern und Stärke,
erhalten werden, die anders als in der Zusammensetzung der vorliegenden
Erfindung sind. Dieses sheetartige Produkt ist so dick wie eine
Folie und weist eine geringe Biegsamkeit und Dehnbarkeit auf. Während
der Lagerung wird das sheetartige Produkt getrocknet, leicht beschädigt
und zerbrochen. Unter diesen Umständen fanden die vorliegenden
Erfinder, dass durch Zusetzen von Harnstoff zu einer Zusammensetzung
mit einem bestimmten Mischungsverhältnis eine biegsame,
sheetartige Folie gebildet werden kann, die nicht nur Festigkeit,
sondern auch verbesserte Wasserrückhalteeigenschaften aufweist.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Zusammensetzung nicht als Folie gebildet
werden, wenn Protein in einer Menge von weniger als 20 Massen-%
oder mehr als 70 Massen-% in der Zusammensetzung enthalten ist.
Wenn die Menge der enthaltenen Cellulosefasern weniger als 15 Massen-%
beträgt, kann die Zusammensetzung ebenfalls nicht als Folie
ausgebildet werden, und wenn die Menge der enthaltenen Cellulosefasern
mehr als 60 Massen-% beträgt, ist die Menge der enthaltenen
Cellulosefasern bezogen auf die Menge des Proteins zu hoch, was
dazu führt, dass die Zusammensetzung ebenso keine gute
Folie bilden kann wie in dem Fall, bei dem die Menge an enthaltenen
Cellulosefasern zu gering ist. Harnstoff ist ein wesentlicher Bestandteil,
der für die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung
sehr wichtig ist. Statt dass dieser Harnstoff als Weichmacher in
einer aus einem synthetischen Polymer bestehenden Folie dient, übt
er eher eine wasserrückhaltende Funktion in der erhaltenen
Folie aus, wodurch der Folie Biegsamkeit verliehen wird. Dementsprechend
sollte die Menge an in der Zusammensetzung enthaltenem Harnstoff
in wenigstens einem Zustand, bei dem kein Wasser zugesetzt wird,
1 Massen-% oder mehr, bevorzugt 2 Massen-% oder mehr, betragen.
Zum anderen ist die Menge an Harnstoff vorzugsweise geringer, um
die Stickstoffbelastung der Umwelt zu verringern und daher beträgt
die Menge an Harnstoff in der Zusammensetzung 15 Massen-% oder weniger,
bevorzugt 12 Massen-% oder weniger, besonders bevorzugt weniger
als 5 Massen-%. Das heißt, dass die Menge an enthaltenem
Harnstoff 1 bis 15 Massen-%, bevorzugt 2 bis 12 Massen-% beträgt.
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In
der vorliegenden Erfindung ist Stärke ein Bestandteil,
der nicht essentiell, sondern optional ist und, falls erforderlich,
in geeigneter Weise enthalten ist. Die Menge an in der Zusammensetzung
enthaltener Stärke beträgt 35 Massen-% oder weniger.
Die aus der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erhaltene
Folie wird durch den gut ausgewogenen Einschluss von Protein, Cellulosefasern
und Harnstoff erhalten, wobei Stärke als Füllmaterial
(Streckmaterial) in Betracht gezogen wird. Die Bildung einer geeigneten
Folie ist entsprechend nicht ausführbar, wenn die Menge
an in der Zusammensetzung enthaltener Stärke erhöht
wird und so kein gut ausgewogener Einschluss der 3 Bestandteile,
nämlich Protein, Cellulosefasern und Harnstoff, erreichet
wird.
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Die
bioabbaubare Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält
Protein, Cellulosefasern und Harnstoff als wesentliche Bestandteile,
denen Stärke als weiterer Bestandteil zugesetzt wird und
erfordert nicht das Mischen mit anderen Bestandteilen, wie beispielsweise
einem Weichmacher wie Glyzerin oder Polyethylenglykol, einem Enthärter
und einem Metallsalz. Selbstverständlich können
Zusatzstoffe, wie beispielsweise ein Färbemittel und ein
Stabilisierungsmittel zum Verhindern einer thermischen Verfärbung,
in die bioabbaubare Zusammensetzung eingeführt werden,
solange die physikalischen Eigenschaften des verarbeiteten Produkts
der vorliegenden Erfindung, wie beispielsweise Festigkeit und Biegsamkeit,
nicht wesentlich verändert werden.
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Die
Folie oder dergleichen der vorliegenden Erfindung kann auf folgende
Weise hergestellt werden. Das heißt, dass die erforderlichen
Bestandteile gut mit Wasser vermischt und dann ausreichend geknetet
werden. Das bedeutet, dass die vorstehend beschriebenen Bestandteile
in vorher festgelegten Mischungsverhältnissen gemischt
werden, dann Wasser zugesetzt wird und unter Rühren mit
einem Doppelschraubenmischer oder dergleichen ausreichend geknetet
werden. Zu diesem Zeitpunkt reicht ein bloßes Mischen der
entsprechenden Bestandteile mit Wasser nicht aus und die Bestandteile
werden ausreichend geknetet, bis eine Härte erreicht wird,
die derjenigen eines Ohrläppchens, bevorzugt der Festigkeit
einer Nudel, ähnelt.
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In
diesem Fall wird das Mischungsverhältnis von Wasser zu
der Zusammensetzung so eingestellt, dass 10 Massenteile oder mehr
und 100 Massenteile oder weniger Wasser, bevorzugt 25 Massenteile
oder mehr und 70 Massenteile oder weniger Wasser, in Bezug auf 100
Massenteile der Zusammensetzung gemischt werden. Das Mischungsverhältnis
wird jedoch in geeigneter Weise so angepasst, dass die vorstehend beschriebene
Härte erreicht werden kann. Wenn die Menge an Wasser weniger
als 10 Massenteile beträgt, wird die Zusammensetzung körnig
und kann nicht ausreichend geknetet werden, während, wenn
die Menge an Wasser mehr als 100 Massenteile beträgt, eine
so große Menge an Wasser vorliegt, dass in vielen Fällen keine
geeignete Festigkeit erhalten werden kann. Die Zusammensetzung,
bei der Stärke, dem Protein, den Cellulosefasern und dem
Harnstoff Wasser zugesetzt wurde, kann Wasser in einer Menge von
bevorzugt 20 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger, besonders
bevorzugt 28 Massen-% oder mehr und 52 Massen-% oder weniger, enthalten.
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Das
resultierende geknetete Material kann zum Beispiel direkt zu einer
Folie oder einem Sheet verarbeitet werden. Zum Bilden einer Folie
oder eines Sheet kann das geknetete Material gepresst werden, wobei eine
rollierende Verarbeitung, ein so genanntes Kalandrieren oder Rollen,
bevorzugt verwendet wird.
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Während
des Pressens wird eine Wärmebehandlung ausgeführt.
Die Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur von 100°C
oder mehr und ungefähr 135°C, der Zersetzungstemperatur
von Harnstoff oder weniger, das heißt in dem Bereich von
100 bis 135°C, besonders bevorzugt 110 bis 130°C,
ausgeführt. Wenn die Temperatur niedrig ist, kann keine
ausreichende Festigkeit und Durchsichtigkeit erreicht werden, während
sich die resultierende Folie, wenn die Temperatur hoch ist, bräunlich
verfärbt und das Wasser in derselben abnimmt, wodurch sich
oft ein Produkt ergibt, das mehr eine Platte ohne Biegsamkeit als
eine Folie ist. Der Druck und die Zeit während des Pressens
werden in Abhängigkeit von der Formulierung der Zusammensetzung
und der Dicke einer gewünschten Folie bestimmt und betragen
entsprechend zum Beispiel ungefähr 5 MPa und ungefähr
5 Minuten, wenn die Temperatur 120°C beträgt.
Eine Folie oder ein Sheet mit geeigneter Festigkeit und Wasserbeständigkeit
kann jedoch durch Pressen bei einer gewöhnlichen Temperatur
ohne Erwärmen erhalten werden.
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In
der vorliegenden Erfindung besitzt die aus der Zusammensetzung der
Erfindung erhaltene, Harnstoff enthaltende Folie oder das Sheet
hervorragende Wasserrückhalteeigenschaften. Ein durch Kneten
der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erhaltenes Zwischenprodukt,
dem Wasser zugesetzt wurde, weist ebenso Wasserrückhalteeigenschaften
auf, und nach der Lagerung in einem befeuchteten Zustand kann das
Zwischenprodukt zu einer Folie oder dergleichen verarbeitet werden.
Das heißt, dass eine aus den 3 oder 4 der vorstehend beschriebenen
Bestandteile bestehende Zusammensetzung ausreichend mit Wasser geknetet
und als Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt
werden kann. Diese als Zwischenprodukt bereitgestellte Zusammensetzung
enthält 0 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger
Stärke, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger
Protein, 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger Cellulose,
0,75 Massen-% oder mehr und 12 Massen-% oder weniger Harnstoff und
20 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder weniger Wasser, wobei
die Menge an Harnstoff bevorzugt 1 Massen-% oder mehr und 10 Massen-%
oder weniger beträgt. Wie sie hierin verwendet wird, meint
eine „Lagerung in einem befeuchteten Zustand” einen
Zustand, in dem im Wesentlichen kein Wasser aus der gekneteten Zusammensetzung
verdampft und ist beispielsweise durch eine Lagerung in zum Beispiel
einem Kunststoffbeutel gegeben. Es ist jedoch nicht immer erforderlich,
dass die Umgebung, in der die Zusammensetzung gelagert wird, sehr
feucht gehalten wird.
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Die
aus der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung erhaltene Folie
oder das Sheet ist mehrere zehn μm bis ungefähr
300 μm dick oder kann auch als sheetartiges Produkt mit
einer Dicke von ungefähr 0,5 bis 2 mm bereitgestellt werden.
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Die
Folie oder dergleichen der vorliegenden Erfindung ist durchsichtig
bis durchscheinend und für ungefähr 1 Woche in
einem in Wasser eingetauchten Zustand, wenn die Dicke der Folie
200 μm beträgt, oder 3 Wochen oder länger,
wenn die Dicke der Folie 1 mm beträgt, wasserbeständig.
Die Folie oder dergleichen der vorliegenden Erfindung weist eine
Reißfestigkeit von wenigstens ungefähr 10 bis
30 MPa auf. Dieses Produkt verwendet keinen Weichmacher, wie beispielsweise
ein Öl, ein Wachs oder Glyzerin, wodurch es als Folie oder Sheet
mit hervorragender Sicherheit für den lebenden Körper
dient, ohne Chemikalien aus selbigen freizusetzen. Daneben verwendet
dieses Produkt ebenfalls kein Metallsalz und es wird daher kein
Metallsalz bei der Zersetzung abgeben und es wird, aufgrund seines
geringen Harnstoffgehalts, weniger Stickstoff in die Umgebung freisetzen,
wodurch Bedenken hinsichtlich einer Umweltverschmutzung, wie beispielsweise
einer Nährstoffanreicherung, verringert werden.
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Es
versteht sich von selbst, dass die Folie oder das Sheet der vorliegenden
Erfindung als Hüll- oder Verpackungssheet für
Lebensmittel verwendet werden können, und keiner sekundären
Verarbeitung unterzogen werden oder einer sekundären Verarbeitung
zu Beuteln, wie beispielsweise Verpackungs- oder Aufbewahrungsbeuteln
für Lebensmittel unterzogen und in verschiedenen Formen
als Müllbeutel, Einkaufsbeutel und der gleichen bereitgestellt
werden können. Das Verfahren zum Verarbeiten der Folie
oder des Sheets zu einem Beutel schließt ein Verfahren
zum Verarbeiten derselben zu einem Beutel unter Verwenden eines
aus dergleichen Zusammensetzung wie derjenigen des Blatts als Ausgangsmaterial
bestehenden Klebstoffs und ein Verfahren zum Erhöhen des
Drucks in dem Teil des unter Erwärmen erfolgenden Druckklebens
ein.
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Ein
sheetartiges Produkt mit nicht nur einer ausreichenden Wasserbeständigkeit,
sondern ebenso einer hohen Festigkeit kann aus der Zusammensetzung
der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Dementsprechend kann
die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung nicht nur für
eine Folie oder ein Sheet, sondern auch für Geschirr, wie
beispielsweise eine Tasse oder einen Teller, eine Brotbüchse
und einen Verpackungsbehälter für Mitnahmeprodukte
verwendet werden. In diesem Fall kann die ausreichend geknetete
Zusammensetzung unter Erwärmen auf die vorstehend angegebene
Temperatur in eine vorher festgelegte Form gepresst werden. Falls
erforderlich kann das Produkt mit einem wasserbeständigen
Harz beschichtet werden.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele
ausführlicher beschrieben. Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele
beschränkt.
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[Beispiel 1]
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Zunächst
wurden Zusammensetzungen, die Stärke, Protein, Cellulosefasern
und Harnstoff enthalten, hinsichtlich ihres Mischungs-/Pressvermögens
und ihrer Fähigkeit, eine dünne Folie zu bilden,
bewertet.
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Maisstärke
(hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Kartoffelstärke
(hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Reisstärke
(hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Weizenstärke
(hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Weizenprotein
(„Fumeritt A”, hergestellt von Nagata Group),
Cellulosefasern (KC Flock Maschenweite 100 oder 200, hergestellt
von Nippon Paper Chemicals) und Harnstoff wurden, wie in Tabelle
1 gezeigt, gemischt, dann wurde Wasser in der in Tabelle 1 gezeigten
Menge zugesetzt und diese Bestandteile unter Verwenden eines Doppelschraubenmischers
bei gewöhnlichen Temperaturen vermischt und geknetet. Die
Bildung des resultierenden gekneteten Produkts zu einer Folie wurde
unter Erwärmen bei 120°C mit einer Doppelschraubenpressmaschine
durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurde das geknetete Produkt
hinsichtlich seines Mischungs-/Pressvermögens und seiner
Fähigkeit, eine dünne Folie zu bilden, bewertet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Das Mischungs-/Pressvermögen wurde
bewertet, indem untersucht wurde, ob die Zusammensetzung ausreichend
mit Wasser geknetet werden konnte oder nicht, und die Fähigkeit
eine dünne Folie zu bilden, wurde bewertet, indem untersucht
wurde, ob eine Folie erhalten werden konnte oder nicht. Tabelle
2 zeigt die Formulierung von jeder Zusammensetzung, der Wasser zugesetzt
wurde. [Tabelle 1]
| Test-Nr. | Bestandteile
(Massenteile) | Wasser (Massenteil), bezogen auf 100 Teile
der Zusammen- setzung | Mischungs-/Press- vermögen | Fähigkeit, eine dünne Folie
zu bilden, Biegsamkeit |
| Stärke | Protein | Cellulose | Harnstoff |
| Mais | Kartoffel | Reis | Weizen |
| 1 | 0,0 | - | - | - | 100,0 | 0,0 | 0,0 | 52,2 | x | - |
| 25 | 0,0 | - | - | - | 50,0 | 50,0 | 0,0 | 50,0 | O | x |
| 26 | 0,0 | - | - | - | 41,7 | 58,3 | 0,0 | 41,7 | O | x |
| 27 | 0,0 | - | - | - | 40,0 | 60,0 | 0,0 | 56,0 | O | x |
| 49 | 0,0 | - | - | - | 28,6 | 71,4 | 0,0 | 71,4 | O | x |
| 50 | 0,0 | - | - | - | 23,1 | 76,9 | 0,0 | 61,5 | O | x |
| 24 | 0,0 | - | - | - | 90,1 | 9,0 | 0,9 | 36,0 | O | x |
| 23 | 0,0 | - | - | - | 89,3 | 8,9 | 1,8 | 35,7 | O | x |
| 18(4) | 0,0 | - | - | - | 65,4 | 32,7 | 2,0 | 29,4 | O | O |
| 37(4) | 21,6 | - | - | - | 43,8 | 32,7 | 2,0 | 32,7 | O | O |
| 18(3) | 0,0 | - | - | - | 64,7 | 32,4 | 2,9 | 29,4 | O | O |
| 37(3) | 21,4 | - | - | - | 43,4 | 32,4 | 2,9 | 32,4 | O | O |
| 45 | 21,3 | - | - | - | 43,2 | 32,3 | 3,2 | 32,3 | O | O |
| 18(2) | 0,0 | - | - | - | 64,0 | 32,0 | 4,0 | 32,0 | O | O |
| 37(2) | 21,1 | - | - | - | 42,9 | 32,0 | 4,0 | 32,0 | O | O |
| 22 | 0,0 | - | - | - | 87,0 | 8,7 | 4,3 | 34,8 | O | x |
| 44 | 20,6 | - | - | - | 41,9 | 31,3 | 6,3 | 31,3 | O | O |
| 43 | 24,4 | - | - | - | 49,6 | 18,5 | 7,4 | 29,6 | O | O |
| 41 | 12,2 | - | - | - | 24,8 | 55,6 | 7,4 | 51,9 | O | O |
| 19 | 0,0 | - | - | - | 37,0 | 55,6 | 7,4 | 51,9 | O | O |
| 21 | 0,0 | - | - | - | 83,3 | 8,3 | 8,3 | 33,3 | O | x |
| 40 | 15,0 | - | - | - | 30,5 | 45,5 | 9,1 | 40,9 | O | O |
| 17 | 11,1 | - | - | - | 55,6 | 22,2 | 11,1 | 27,8 | O | O |
| 16 | 5,9 | - | - | - | 58,8 | 23,5 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 18 | 0,0 | - | - | - | 58,8 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 36 | 5,9 | - | - | - | 52,9 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 37 | 19,4 | - | - | - | 39,4 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 38 | - | 19,4 | - | - | 39,4 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 39 | - | - | 19,4 | - | 39,4 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 100 | - | - | - | 19,4 | 39,0 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 48 | 29,4 | - | - | - | 29,4 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | O | O |
| 51 | 51,8 | - | - | - | 7,1 | 29,4 | 11,8 | 29,4 | x | - |
| 15 | 0,0 | - | - | - | 66,7 | 20,0 | 13,3 | 26,7 | O | O |
| 35 | 6,9 | - | - | - | 62,1 | 17,2 | 13,8 | 34,5 | O | O |
| 14 | 0,0 | - | - | - | 76,9 | 7,7 | 15,4 | 30,8 | O | x |
[Tabelle 2]
| Test-Nr. | Bestandteile
(Massenteile) | Mischungs-/Press- vermögen | Fähigkeit, eine dünne Folie
zu bilden, Biegsamkeit |
| Stärke | Protein | Cellulose | Harnstoff | Wasser |
| Mais | Kartoffel | Reis | Weizen |
| 1 | 0,0 | - | - | - | 65,7 | 0,0 | 0,0 | 34,3 | x | - |
| 25 | 0,0 | - | - | - | 33,3 | 33,3 | 0,0 | 33,3 | O | x |
| 27 | 0,0 | - | - | - | 25,6 | 38,5 | 0,0 | 35,9 | O | x |
| 26 | 0,0 | - | - | - | 29,4 | 41,2 | 0,0 | 29,4 | O | x |
| 49 | 0,0 | - | - | - | 16,7 | 41,7 | 0,0 | 41,7 | O | x |
| 50 | 0,0 | - | - | - | 14,3 | 47,6 | 0,0 | 38,1 | O | x |
| 24 | 0,0 | - | - | - | 66,2 | 6,6 | 0,7 | 26,5 | O | x |
| 23 | 0,0 | - | - | - | 65,8 | 6,6 | 1,3 | 26,3 | O | x |
| 18(4) | 0,0 | - | - | - | 49,3 | 24,6 | 1,5 | 24,6 | O | O |
| 37(4) | 16,3 | - | - | - | 33,0 | 24,6 | 1,5 | 24,6 | O | O |
| 18(3) | 0,0 | - | - | - | 48,9 | 24,4 | 2,2 | 24,4 | O | O |
| 37(3) | 16,1 | - | - | - | 32,8 | 24,4 | 2,2 | 24,4 | O | O |
| 45 | 16,1 | - | - | - | 32,7 | 24,4 | 2,4 | 24,4 | O | O |
| 18(2) | 0,0 | - | - | - | 48,5 | 24,2 | 3,0 | 24,2 | O | O |
| 37(2) | 18,0 | - | - | - | 32,5 | 24,2 | 3,0 | 24,2 | O | O |
| 22 | 0,0 | - | - | - | 64,5 | 6,5 | 3,2 | 25,8 | O | x |
| 44 | 15,7 | - | - | - | 31,9 | 23,8 | 4,8 | 23,8 | O | O |
| 41 | 8,0 | - | - | - | 16,3 | 36,6 | 4,9 | 34,1 | O | O |
| 19 | 0,0 | - | - | - | 24,4 | 36,6 | 4,9 | 34,1 | O | O |
| 43 | 18,9 | - | - | - | 38,3 | 14,3 | 5,7 | 22,9 | O | O |
| 21 | 0,0 | - | - | - | 62,5 | 6,3 | 6,3 | 25,0 | O | x |
| 40 | 10,6 | - | - | - | 21,6 | 32,3 | 6,5 | 29,0 | O | O |
| 17 | 8,7 | - | - | - | 43,5 | 17,4 | 8,7 | 21,1 | O | O |
| 16 | 4,5 | - | - | - | 45,5 | 18,2 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 18 | 0,0 | - | - | - | 45,5 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 36 | 4,5 | - | - | - | 40,9 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 37 | 15,0 | - | - | - | 30,5 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 38 | - | 15,0 | - | - | 30,5 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 39 | - | - | 15,0 | - | 30,5 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 100 | - | - | - | 15,0 | 30,5 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 48 | 22,7 | - | - | - | 22,7 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | O | O |
| 51 | 40,0 | - | - | - | 5,5 | 22,7 | 9,1 | 22,7 | x | - |
| 35 | 5,1 | - | - | - | 46,2 | 12,8 | 10,3 | 25,6 | O | O |
| 15 | 0,0 | - | - | - | 52,6 | 15,8 | 10,5 | 21,1 | O | O |
| 14 | 0,0 | - | - | - | 58,8 | 5,9 | 11,8 | 23,5 | O | x |
-
[Festigkeitstest]
-
Acht
Zusammensetzungen mit hervorragendem Mischungsvermögen
und Heißpressvermögen in Tabelle 1 (Tabelle 2),
das heißt, die Test-Nr. 18, 18(2) bis 18(4), 37 und 37(2)
bis 37(4) wurden zum Herstellen von verschiedenen Folien mittels
Wärmepressen bei 120°C (5 MPa, 5 Minuten) verwendet
und die Reißfestigkeiten dieser Folien wurden gemessen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
-
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[Bewertung der Wasserbeständigkeit]
-
Dann
wurden die 8 in dem Festigkeitstest verwendeten Zusammensetzungen
und die Zusammensetzung mit der Test-Nr. 36 zum Herstellen verschiedener
Folien mittels Wärmepressen bei 120°C (5 MPa,
5 Minuten) verwendet und diese Folien wurden hinsichtlich ihrer
Wasserbeständigkeit untersucht. Die Bewertung wurde durchgeführt,
indem beurteilt wurde, ob die in Wasser mit gewöhnlicher
Temperatur eingetauchte Zusammensetzung ihre ursprüngliche
Form ohne aufzuquellen beibehielt oder nicht. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 4 gezeigt und es wurde bestätigt, dass diese
Folien eine Wasserbeständigkeit von 7 Tagen, wenn die Dicke
der Folie 200 μm betrug, oder von 24 Tagen oder länger,
wenn die Dicke der Folie 1 mm betrug, aufweisen. Als Referenz wurden
Blätter, die durch Pressverarbeitung bei gewöhnlichen
Temperaturen erhalten wurden, ebenfalls hinsichtlich ihrer Wasserbeständigkeit
bewertet.
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[Gewerbliche Anwendbarkeit]
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares
Sheet mit hervorragender Festigkeit und hervorragender Wasserbeständigkeit,
die bislang nicht erreicht wurden, bereitgestellt werden. Die Folie
oder das Sheet der vorliegenden Erfindung weist insbesondere eine
hervorragende Wasserbeständigkeit auf, kann aus nur natürlichen
Materialien, wie beispielsweise Stärke und Protein, ohne Verwenden
eines synthetischen Polymers, wie beispielsweise Polymilchsäure,
hergestellt werden, wodurch eine hohe Bioabbaubarkeit erreicht wird,
und kann relativ günstig hergestellt werden. Dementsprechend
kann die Folie oder das Sheet der vorliegenden Erfindung zu einem
Beutel verarbeitet werden und der Beutel, in den Rohmüll
von Haushalten getan wird, kann so, wie er ist, entsorgt werden.
Die Folie oder das Sheet der vorliegenden Erfindung weist insbesondere
einen niedrigen Strickstoffgehalt auf und ist frei von Metallsalz,
wodurch die Belastung für die Umwelt verringert wird.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung stellt eine bioabbaubare Folie oder ein bioabbaubares
Sheet mit ausreichender Wasserbeständigkeit und ausreichender
Festigkeit bereit. Die entsprechenden Bestandteile werden so gemischt,
dass sie eine Mischung bilden, die 0 Massen-% oder mehr und 35 Massen-%
oder weniger Stärke, 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-%
oder weniger Protein, 15 Massen-% oder mehr und 60 Massen-% oder
weniger Cellulosefasern, und 1 Massen-% oder mehr und 15 Massen-%
oder weniger Harnstoff enthält, dann werden 100 Massenteilen
der Mischung 10 oder mehr und 100 oder weniger Massenteile Wasser
zugesetzt, die Mischung ausreichend mit einem Doppelschraubenmischer
oder dergleichen geknetet und das geknetete Produkt unter Erwärmen
bei ungefähr 120°C gerollt, um eine Folie oder
ein Sheet mit mehreren zehn μm bis ungefähr 300 μm
Dicke zu ergeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 10-511145
A [0003, 0004]
- - JP 2002-371201- A [0003, 0004]
- - JP 06-313063- A [0003, 0004]
- - JP 2003-292554- A [0004, 0004]
- - JP 2003-105130- A [0004, 0004]
- - JP 2004-339496- A [0004, 0004]
- - JP 2001-288295- A [0004, 0004]
- - JP 2002-512929 A [0004, 0004]
