JP2002069197A - こんにゃくを主原料とする生分解性プラスチック及び成形品 - Google Patents

こんにゃくを主原料とする生分解性プラスチック及び成形品

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JP2002069197A
JP2002069197A JP2000258585A JP2000258585A JP2002069197A JP 2002069197 A JP2002069197 A JP 2002069197A JP 2000258585 A JP2000258585 A JP 2000258585A JP 2000258585 A JP2000258585 A JP 2000258585A JP 2002069197 A JP2002069197 A JP 2002069197A
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konjac
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konjak
biodegradable plastics
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Takashi Fukuda
敬志 福田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 こんにゃくを主原料として、従来の蛋白質系
のものより加工性及び物性が優れ、コスト低減をも図り
得る生分解性プラスチックと成形品とを得る。 【解決手段】 こんにゃく粉を流動性が生じない程度以
下の加水により可塑化し、混練後にペレット状の生分解
性プラスチックに成形する。ペレットは蛋白質系の添加
材を混練により含む。上記こんにゃくによる生分解性プ
ラスチックを成形材料として、所望形態の成形品をプレ
ス又は押出成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、こんにゃくを主
原料とする生分解性プラスチックと、その成形品に関す
るものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】現在の高度文明社会を
支える欠くことのできない素材の一つとして、プラスチ
ック等の合成高分子材料およびその製品は広く社会に受
け入れられ、毎年膨大な量が生産され、廃棄されてい
る。
【0003】軽くて、強くて、腐らないというプラチッ
クに要求されてきた物性は、近年になって逆に地球規模
の環境汚染の要因の一つとされ、また自然界の物質循環
を乱すものとして憂慮され、その野放図な使用に対して
規制や禁止の動きが起こっている。
【0004】そこで、地球環境に優しく安全で、人に快
適な技術文明・産業体系の創成を基本理念として、自然
界において微生物が関与して低分子化合物に分解される
プラスチック(高分子化合物およびその配合物)を定義
とする、生分解性プラスチックの開発が進められてい
る。
【0005】この天然物由来の生分解性プラスチックと
しては、デンプン、セルロース、キチン・キトサン、グ
ルテンやゼラチンなどの蛋白質系の材料を用いたものが
あるが、いずれも石油系樹脂に対して加工性、物性に劣
る点が多く、高価格となることから実用化されてる分野
は少ない。
【0006】そこで本発明者は、蛋白質系の材料に代わ
る新たな天然物由来の生分解性プラスチックについて、
研究を重ねた結果、天然に産する食用としてのこんにゃ
くが、これまにない生分解性が極めて顕著なプラスチッ
クになり得ることを見い出したのである。
【0007】こんにゃく粉の主成分は、グルコマンナン
と呼ばれる多糖類で、水の添加により膨潤し、乾燥によ
り硬化する性質を有する。このこんにゃくは水和物の状
態で食品として用いられるが、これまでに乾燥により煎
餅や可食フィルムに加工したり、または糊料として紙の
補強材に使用されたこともある。
【0008】こんにゃくを乾燥して製品化する場合に
は、こんにゃく粉を0.5〜3.0%程の比較的低濃度
の水和物にして使用するのが一般的である。例えば可食
フィルムの場合は、こんにゃく粉を0.5〜1.0%程
の濃度になるように水に分散・溶解させ、それをフィル
ム状にキャスティングしたのち、乾燥してフィルムを得
ている。
【0009】また紙の補強材としては、こんにゃく粉を
1.0〜3.0%程の濃度になるように水に分散・溶解
させ、それを紙に塗布して乾燥させている。このよう
に、比較的低濃度で使用する理由は、こんにゃく粉の水
和物が極めて高い粘性を有しているため、それら以上の
濃度では流動性がなくなり使用しづらいということによ
る。
【0010】しかし、流動性を有する状態の濃度では、
こんにゃくそのものを種々形態の成形品に成形すること
は難しいが、流動性がなくなる濃度範囲での可塑化によ
るこんにゃくであれば、成形材料としての形態によって
は、プレス或いは押出成形などをもって成形が可能とな
り、加えて土壌中におけるこんにゃくの生分解性は、こ
れまでの蛋白質系のものよりもよいことが明らかとなっ
た。
【0011】したがって、この発明の目的は、加工性及
び物性が従来の蛋白質系の比べて優れ、またコスト低減
をも図り得る新たなこんにゃくを主原料とする生分解性
プラスチックと、その成形品とを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
の生分解性プラスチックは、こんにゃく粉を流動性が生
じない程度以下の加水により可塑化し、混練後にペレッ
ト状に成形してなるというものであり、蛋白質系の添加
材を混練により含む、というものでもある。
【0013】この添加材としては、これまでに天然物由
来の生分解性プラスチックとして知られているデンプ
ン、セルロース、キチン・キトサン、グルテンやゼラチ
ンなどを用いることができる。
【0014】またこの発明の生分解性プラスチック成形
品は、上記ペレット状の生分解性プラスチックを成形材
料とし、その成形材料をプレス又は押出成形等により所
望の形態に成形したのち乾燥硬化してなる、というもの
である。
【0015】さらに、この発明の生分解性プラスチック
成形品は、上記ペレット状の生分解性プラスチックを成
形材料とし、その成形材料を所望の形態に成形したの
ち、加熱により水分を蒸発させて発泡体に形成してな
る、というものである。
【0016】さらにまた、この発明は上記混練時又は混
練後或いは成形後に脱アセチル化を行うというものでも
ある。
【0017】
【発明の実施の形態】こんにゃく粉1に対して5〜10
倍量の水を加え、所要時間放置して可塑化する。この範
囲の加水では可塑化(10〜20%濃度)しても流動性
は生じない。この可塑化後に混練機により十分に混練し
てから、加圧によりノズルから押出して線状に一次成形
し、これを切断して粒径2〜3mm、長さ5mm程度の柔ら
かなゴム状のペレットとなす。かかる工程によるペレッ
トはべとついたり潰れたりするようなことはない。
【0018】このようにペレット化された、こんにゃく
による生分解性プラスチックでは、汎用プレス成形機へ
の原料供給が容易となり、材料計量も容易に行えるよう
になる。また上記のように、きわめてシンプルな手段で
可塑化し、常温で伸展性及び成形加工性を呈することか
ら、価格や物性においても石油系プラスチックに劣らな
い生分解性プラスチックとすることができる。
【0019】このペレットを成形材料とする成形品は、
その所要量を計量し、それを成形型に注入して加圧又は
Tダイから押し出すことによって得ることができる。こ
の成形にはプレス成形機や押出成形機などを用いて簡単
に行うことができ、食品用トレー或いは育苗用ポット等
は、型面をテフロン加工した成形型に注入してプレス成
形機により加圧することにより、またシート、フィルム
などの薄物は押出成形機が備えるにTダイから押出成形
することによって容易に成形することができる。
【0020】これらの成形品の全ては乾燥により硬化さ
れ、それにより形態が保たれて引き裂き難いものとな
る。しかし、土壌中では短い期間の間に生分解してその
形態が失われてゆく。
【0021】また混練時又は混練後或いは成形後に、水
酸化カルシウムなどによるアルカリ水溶液を添加し又は
その中に浸して脱アセチル化を行い、これにより水不溶
性となすとともに、ペレット又は成形品の凝固を行うこ
とが好ましく、用途によっては上記蛋白質系の添加材を
混練時に含ませ、これにより土壌中での生分解作用の向
上を図ることも好ましい。
【0022】さらにまた、ペレットは多量の水を含浸し
ており、この水分を乾燥により除去して、成形品の硬化
による形態の保持を行う以外にも、発泡体の状態で成形
品を得ることもできる。この場合には、成形型に注入し
たペレットによる成形材料を加圧せずに、所定温度に加
熱して水分を蒸発させることによる。この蒸発により成
形品中に水分の跡が気泡となって残り発泡プラスチック
となる。
【0023】上記ペレットを成形材料とする成形品で
は、成形材料に添加したステアリン酸やシリコンなどに
より、プレス又は押出成形時の型面への張り着きが防止
でき、またテフロン(登録商標)加工された型面によっ
て離型も容易となることから型崩れもなく、状態及び形
態を問わず丈夫で脱エステル化によって水不溶性とな
り、耐水性で耐油性をも有し、発泡スチロール製や紙製
の生分解性製品よりも強靱で破れ難いものとなる。しか
し、土壌中では3ヶ月以内に完全分解する生分解性に優
れたものとなる。
【0024】
【実施例】[実施例1]こんにゃく粉1重量部に対して
水7重量部を加え、1時間常温で放置して可塑化したの
ち、混練機で十分に混練し、そのまま加圧して口径3.
0mmのノズルより押し出し、5.0mmの長さに切断し
て、ゴム状(軟質)のペレットを得た。
【0025】このペレット8gを成形材料として計量
し、それを食品用トレーの成形型に注入して、プレス成
形機により加圧すると、押し潰れによりペレット相互が
一体化して肉厚2.5mmのトレーの形態となる。これを
離型後に飽和水酸化カルシウム溶液中に30秒間浸漬
し、その後に80℃の温度で20分間乾燥して、硬化し
たこんにゃくによる生分解性プラスチックの食品用トレ
ーを得た。
【0026】このプラスチックにより成形した食品用ト
レーは、水に溶けず、耐水性で耐油性をも有し、発泡ス
チロール製や紙製の食品用トレーよりも強靱で破れ難
く、土壌中では3ヶ月以内に完全分解する生分解性に優
れたものであった。
【0027】[実施例2]こんにゃく粉1重量部に対し
て水7重量部を加え、1時間常温で放置して可塑化した
のち、混練機で十分に混練したものに、水酸化カルシウ
ム0.03重量部を加え、さらに十分に混練して、口径
3.0mmのノズルより加圧して押し出し、5.0mmの長
さに切断して、ゴム状(軟質)のペレットを得た。
【0028】このペレット8gを成形材料として計量
し、それを食品用トレーの成形型に注入して、プレス成
形機により加圧して押し潰し、肉厚2.5mmのトレーの
形態に成形したのち、離型して飽和水酸化カルシウム溶
液中に30秒間浸漬し、その後に80℃の温度で20分
間乾燥して、硬化したこんにゃくによる生分解性プラス
チックの食品用トレーを得た。
【0029】このようなプラスチックにより成形した食
品用トレーも、水に溶けず、耐水性で耐油性をも有し、
発泡スチロール製や紙製の食品用トレーよりも強靱で破
れ難く、土壌中では3ヶ月以内に完全分解する生分解性
に優れたものであった。
【0030】[実施例3]こんにゃく粉1重量部に対し
て水9重量部を加え、1時間常温で放置して可塑化した
のち、混練機で十分に混練したものに、タピオカデンプ
ン4重量部と水酸化カルシウム0.03重量部とを加
え、さらに十分に混練してから、口径3.0mmのノズル
より加圧して押し出し、5.0mmの長さに切断してゴム
状(軟質)のペレットを得た。
【0031】このペレットを2軸押出機に計量供給し、
Tダイから常温で厚さ2.0mmのシートに押出成形し
て、トンネル乾燥機により90℃で15分間乾燥し、硬
化したこんにゃくによる生分解性プラスチックのシート
を得た。
【0032】このようなプラスチックにより成形したシ
ートは、水に溶けず、耐水性で耐油性をも有し、ポリエ
チレンや紙のシートよりも強靱で破れ難く、土壌中では
3ヶ月以内に完全分解する生分解性に優れたものであっ
た。
【0033】[実施例4]こんにゃく粉1重量部に対し
て水9重量部を加え、1時間常温で放置して可塑化した
のち、混練機で十分に混練したものに、タピオカデンプ
ン3重量部、炭粉末0.1重量部、ステアリン酸0.1
重量部、水酸化カリウム0.02重量部を加え、さらに
十分に混練してから、口径3.0mmのノズルより加圧し
て押し出し、5.0mmの長に切断してゴム状(軟質)の
ペレットを得た。
【0034】このペレット5gを成形材料として計量
し、それを育苗用ポットの成形型に注入して、プレス成
形機により加圧して押し潰し、肉厚1.5mm、口径12
0mmのポットに成形したのち、80℃で20分間乾燥
し、硬化したこんにゃくによる生分解性プラスチックの
育苗用ポットを得た。
【0035】このようなプラスチックにより成形した育
苗用ポットは、水に溶けず、耐水性で耐油性をも有し、
ポリエチレン製のものより強靱で破れ難く、苗と一緒に
育苗用ポットを土壌中に埋めたところ、3ヶ月以内に完
全分解し、肥料としての効果も認められた。
【0036】[実施例5]こんにゃく粉1重量部に対し
て水9重量部を加え、1時間常温で放置して可塑化した
のち、混練機で十分に混練したものに、タピオカデンプ
ン3重量部、セルロース粉末1重量部、ステアリン酸
0.1重量部、水酸化カルシウム0.03重量部を加
え、さらに十分に混練してから、口径3.1mmのノズル
より加圧して押し出し、5.0mmの長さに切断してゴム
状(軟質)のペレットを得た。
【0037】このペレット8gを成形材料として計量
し、それを食品用トレーの成形型に注入して100℃以
上に加熱し、水分を蒸発させて肉厚1.5mmのこんにゃ
く発泡体による生分解性プラスチックの食品用トレーを
得た。
【0038】このような発泡プラスチックにより成形し
た食品用トレーもまた、水に溶けず、耐水性で耐油性を
も有し、発泡スチロール製や紙製の食品用トレーに比べ
て強靱で破れ難く、土壌中では3ヶ月以内に完全分解す
る生分解性に優れたものであった。
【0039】なお、上記実施例の成形品は、食品用トレ
ー、育苗用ポット、シートなどであるが、他の形態の成
形品にも応用できることは云うまでもなく、したがっ
て、この発明のこんにゃくによる生分解生プラスチック
成形品は、実施例に記載の成形品に限定されるものでは
ない。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 こんにゃく粉を流動性が生じない程度以
    下の加水により可塑化し、混練後にペレット状に成形し
    てなることを特徴とするこんにゃくを主原料とする生分
    解性プラスチック。
  2. 【請求項2】 請求項1において、蛋白質系の添加材を
    混練により含むことを特徴とするこんにゃくを主原料と
    する生分解性プラスチック。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載のペレット状の生分
    解性プラスチックを成形材料とし、その成形材料をプレ
    ス又は押出成形等により所望の形態に成形したのち、乾
    燥硬化してなることを特徴とするこんにゃくを主原料と
    する生分解性プラスチック成形品。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載のペレット状の生分
    解性プラスチックを成形材料とし、その成形材料を所望
    の形態に成形したのち、加熱により水分を蒸発させて発
    泡体に形成してなることを特徴とするこんにゃくを主原
    料とする生分解性プラスチック成形品。
  5. 【請求項5】 上記混練時又は混練後或いは成形後に脱
    アセチル化を行うことを特徴とする請求項1から4のい
    ずれかに記載のこんにゃくを主原料とする生分解性プラ
    スチック成形品。
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