JP2006021829A - 生分解性澱粉容器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】殺菌、脱臭機能、長期保存性および離型性を備えるとともに十分な耐水性を有し、かつ容器の強度が補強された生分解性澱粉容器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】非変性澱粉２０〜６０重量％、パルプ繊維粉末５〜３０重量％、溶媒３０〜６０重量％、光触媒剤０．１〜２．０重量％、保存剤０．０１〜１．０重量％及び離型剤０．５〜５．０重量％からなる生分解性澱粉容器用組成物を加熱及び加圧して所望の形状に成形された容器であって、前記容器の内面に生分解性フィルムが付着されたことを特徴とする生分解性澱粉容器を提供する。また、前記組成物を用意する段階Ｓ１、前記組成物を加熱及び加圧して所望の形状の容器を成形する段階Ｓ２、生分解性フィルムを加熱し軟化する段階Ｓ３及び前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させる段階Ｓ４を含むことを特徴とする生分解性澱粉容器の製造方法を提供する。
【選択図】 図８

Description

本発明は殺菌性、脱臭性、保存性、離型性及び耐水性が向上され、強度が補強された生分解性澱粉容器及びその製造方法に関するものである。

発泡性合成樹脂、プラスチック、銀箔等からなる一回用容器の環境汚染問題を改善するために、埋立後に分解の可能な紙、澱粉等の天然高分子からなる生分解性一回用容器が研究されてきた。

このような生分解性一回用容器は合成樹脂等を用いた従来のものとは異なり、生分解が可能なので、環境汚染の問題がなく、また、加工が容易であるという長所がある。

しかし、生分解性一回用容器は病原性大腸菌、Ｏ−１５７菌、緑膿菌、葡萄球菌、サルモネラ菌等により、その容器の内部又は外部が汚染される問題点があった。また、生分解性一回用容器は保管環境によって微生物による腐敗の可能性があるので、その保存性が極めて劣るという問題点も有している。また、生分解性一回用容器は従来のプラスチック等と対比して耐衝撃性が劣るという問題点も持っており、かつ耐水性も劣るので、水分の浸透が容易であるという問題点もある。

従って、このような問題点を解決するため、生分解性一回用容器に耐水性、耐衝撃性、抗菌性、保存性等を付加した様々な技術が知られている。（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、澱粉系高分子、植物性繊維、金属イオン、発泡剤及び脂肪族ポリエステルを配合して製造することによって抗菌性、防黴性、耐衝撃性、耐水性が改善された生分解性発泡組成物が開示されている。

特許文献２には、耐水性が欠如した澱粉系生分解性素材で作られた食品用トレイの表面に生分解性脂肪族ポリエステルであるポリＬ−酢酸をハロゲン化炭化水素であるＣＦＣ１２３で溶解したコーティング剤をコーティングし、前記トレイ表面の耐水性を向上することが出来るということが開示されている。

特許文献３には、多糖類成形体表面にゼイン等のプロラミンを化学結合させて耐水性を付与する方法が開示されている。
特開平８−３１１２４３号公報 特開平７−９７５４５号公報 米国特許第６３６１８２７号明細書

しかし、従来の生分解性一回用容器の製造に関する技術は、特に、食品貯蔵用容器において、微生物による容器の腐敗等、長期保存性がなお劣るという問題があり、殺菌性と脱臭性とを欠いているという問題があり、特に、一回用ラーメン容器等に必要とされる十分な耐水性を確保するのが困難であるという問題点がある。

さらに、耐水性向上のために生分解性組成物に別途の添加剤を含ませる場合、含有量の調節が必要であり、含有量が適切に調節されないと、かえって全体の強度、保存性、殺菌性、脱臭性等、所望の特性を容易に達成するのが難しくなるという側面がある。

一方、生分解性一回用容器の場合、離型性が劣るので、生産効率が低いという問題点もある。即ち、生分解性一回用容器の製作時、容器の深さが、例えば、５cm以上である場合
には、容器がモールドから容易に脱離されない。これにより、工程を中断した後、手作業により、いちいち容器を脱離させなければならないという不便があり、その結果、生産効率が低下するという問題点がある。

本発明は、前述した問題点を解決するものとして、殺菌、脱臭機能、長期保存性、離型性及び十分な耐水性を備え、さらに容器の強度を補強された生分解性澱粉容器及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記のような本発明の目的を達成するために、本発明の生分解性澱粉容器は、非変性澱粉２０〜６０重量％、パルプ繊維粉末５〜３０重量％、溶媒３０〜６０重量％、光触媒剤０．１〜２．０重量％、保存剤０．０１〜１．０重量％及び離型剤０．５〜５．０重量％からなる生分解性澱粉容器用組成物を加熱及び加圧して所望の形状に成形された容器であって、前記容器の内面に生分解性フィルムが付着されたことを特徴としている。

また、前記のような発明の目的を達成するために、本発明の生分解性澱粉容器の製造方法は、非変性澱粉２０〜６０重量％、パルプ繊維粉末５〜３０重量％、溶媒３０〜６０重量％、光触媒剤０．１〜２．０重量％、保存剤０．０１〜１．０重量％及び離型剤０．５〜５．０重量％からなる生分解性澱粉容器用組成物を用意する段階（Ｓ１）、
前記組成物を加熱及び加圧して所望の形状の容器を成形する段階（Ｓ２）、
生分解性フィルムを加熱し軟化する段階（Ｓ３）及び
前記成形された容器上に前記軟化された生分解性フィルムを位置させた後、真空吸入するか、または外部から注入される空気で前記フィルムを前記容器内部へ加圧し、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させる段階（Ｓ４）を含むことを特徴としている。

前記非変性澱粉は、とうもろこし、じゃが芋、小麦、米、タピオカ及びさつま芋からなるグループから選択される何れか一つ以上の澱粉であることが好ましい。

前記パルプ繊維粉末は繊維長さが１０〜２００μｍであることが好ましく、前記パルプ繊維粉末は闊葉樹を粉砕したパルプ繊維粉末であることがさらに好ましい。

前記光触媒剤はアナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタンであることが好ましい。また、前記光触媒剤は鉄（Ｆｅ³⁺）、バナジウム、モリブデン、ニオブ及び白金からなるグループから選択される何れか一つ以上の金属がドーピングされた二酸化チタンであることが好ましく、前記光触媒剤は鉄（Ｆｅ³⁺）がドーピングされた二酸化チタンであることがさらに好ましい。また、前記光触媒剤は二酸化珪素、五酸化バナジウム及び酸化タングステンの金属酸化物を単独で用いるか、または二つ以上併用することが好ましい。

前記保存剤はソルビン酸、ソルビン酸カリウム、安息香酸ナトリウム及びプロピオン酸ナトリウムからなるグループから選択される何れか一つ以上であることが好ましい。

前記離型剤はクエン酸モノステアリル及びステアリン酸マグネシウムから選択される何れか一つ以上であることが好ましく、前記離型剤はクエン酸モノステアリルとステアリン酸マグネシウムを重量比で１対１．５で混合したものがさらに好ましい。

前記溶媒は水、アルコール、アルカリ水溶液及び酸性水溶液からなるグループから選択される何れか一つであることが好ましく、前記溶媒は水であることがさらに好ましい。

前記生分解性フィルムは、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレン琥珀酸、ポリエチレン琥珀酸、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、エステル澱粉及び酢酸セルロースからなるグループから選択される何れか一つ以上からなることが好ましい。

前記生分解性フィルムは、その厚さが１００〜３００μｍであることが好ましい。

前記生分解性澱粉容器の製造方法のＳ４段階は、真空吸入しながら、同時に外部から注入される空気で前記フィルムを前記容器内部へ加圧し、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させることが好ましい。

本発明によると、殺菌、脱臭機能、長期保存性および離型性を備えるとともに十分な耐水性を有し、かつ容器の強度が補強された生分解性澱粉容器及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明による生分解性澱粉容器用組成物を用いた生分解性澱粉容器及びその製造方法について詳述する。

まず、本発明で用いられる生分解性澱粉容器用組成物は、澱粉として、特に非変性澱粉を含み、引張強度、曲げ抵抗性を補強するためパルプ繊維粉末を含み、溶媒として水を含み、殺菌及び脱臭効果を与えるため光触媒剤を含み、保存性を高めるための保存剤及び離型性を増大するための離型剤を含む。

この際、前記非変性澱粉は２０〜６０重量％含むことが好ましく、前記パルプ繊維粉末は５〜３０重量％含むことが好ましく、前記溶媒は３０〜６０重量％含むことが好ましく、前記光触媒剤は０．１〜２．０重量％含むことが好ましく、前記保存剤は０．０１〜１．０重量％含むことが好ましく、前記離型剤は０．５〜５．０重量％含むことが好ましい。

詳述すれば、先ず、前記生分解性澱粉は特に、陰イオン性である天然澱粉、即ち、非変性澱粉を用いるようにするが、このように別途の物理的、化学的処理等を行わない非変性澱粉を用いることにより、製造過程を比較的単純化でき、また製造原価を低減できる。前記非変性澱粉としてはアミロイド含量が４０％以下のとうもろこし、もちとうもろこし (粘着性とうもろこし）、じゃが芋、タピオカ、さつま芋、米、もち米、小麦、麦、その他の種実類等を用いることが出来、特に、とうもろこし、じゃが芋、小麦、米、タピオカ及びさつま芋からなるグループから選択される一つ以上の澱粉を用いるようにすることが好ましい。このような非変性澱粉は全体組成物の中に２０〜６０重量％含有することが好ましく、２０重量％未満である場合には、有機バインダの役割をする澱粉の不足でパルプ及び各種添加剤の均一な分散が困難で、６０重量％を超える場合には、衝撃強度及び耐水性が低下するという問題がある。

次に、パルプ繊維粉末を含むことが好ましい。即ち、前記非変性澱粉の場合、通常５００meq 以上の陰イオン電荷を持つので、非変性澱粉が互いに一塊になる現象があるが、これにより分子間結合エネルギが弱くなって全体の強度と耐水性が低下する。従って、これを防止するために、パルプを粉砕機で粉砕して微細粉末化（即ち、パウダー化）した微細パルプ繊維粉末を用い、これを以って見掛け密度を増加させるとともに体積を小さくすることが出来、かつ互いに一塊になる現象を抑制することが出来るので、結局、引張強度、曲げ抵抗性等、全体の強度を高めることが出来る。前記パルプ繊維としては木材、藁、砂糖黍、葦、竹、木質の幹、靭皮繊維、枝繊維及び種苗繊維から選択される一つ以上を用いることが出来る。この際、前記パルプ繊維の長さが１０〜２００μｍであるものを用いるのが組成物内の繊維粉末の分散性を高め、成形体の強度を部位別に一定に保つのに適している。前記パルプ繊維のうち、闊葉樹、即ち、長繊維を用いる場合と、針葉樹、即ち、短繊維を用いる場合において、同一のサイズのスクリーンを用いても粉砕される繊維長さによって分布量に多少の差がある。

表１は０．３５mmの孔のスクリーンを通して闊葉樹を粉砕した場合の繊維長さの分布を表すものである(繊維の見掛け体積密度＝３０〜５０ｇ／liter)。

表２は０．３５mmの孔のスクリーンを通して針葉樹を粉砕した場合の繊維長さの分布を表すものである(繊維の見掛け体積密度＝７０〜９０ｇ／liter)。

前記表１及び表２で分るように、粉砕されて出てくるパルプ繊維の長さ分布が多様なのは、前記スクリーンの所定の長さ（０．３５mm）の孔を通して長さが長い繊維が折れるか、または縺れて出てくるからであり、前記スクリーンの孔の長さを調節することにより、パルプ繊維の長さ分布を調節することが出来るが、この場合にもなお多様な分布を持つことになる。

本発明においては、針葉樹より相対的に耐熱性に優れている闊葉樹パルプを用いることが好ましい。針葉樹を粉砕したパルプ粉末を用いると、製品成形時、熱によって炭化されて完成品に褐変現象が起こるからである。

次に、前記溶媒として、３０〜６０重量％の水を含有することが好ましく、水以外にもアルコール、アルカリ水溶液及び酸性水溶液を用いることが出来る。

次に、前記光触媒剤は殺菌や脱臭のために混合されるものであるので、光触媒剤として、鉄（Ｆｅ³⁺）、バナジウム、モリブデン、ニオブ及び白金等の金属がドーピングされた二酸化チタン、または二酸化珪素（ＳｉＯ₂）、五酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）及び酸化タングステン（ＷＯ₃）等の金属酸化物を単独で用いるか、または二つ以上併用することが出来る。

特に、アナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタンを用いることが殺菌及び脱臭力を高める上において好ましい。詳述すれば、二酸化チタンは結晶構造によりルチル形(rutile)、アナターゼ形(anatase)及びブルッカイト形(brookite)の３種類がある。アナターゼ含量が７０％である二酸化チタンとは、アナターゼ形結晶構造である二酸化チタンが７０％であり、残りの３０％は大部分ルチル形二酸化チタンであり、一部の極少数がブルッカイト形二酸化チタンからなっている。アナターゼ形は光触媒反応で高い活性を表すので、アナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタンは十分な殺菌及び脱臭効果を付与することが出来る。

前記光触媒剤は０．１〜２．０重量％含有することが好ましく、前記範囲を超えて過剰量添加する場合、容器の成形性と強度を低下する恐れがあり、前記範囲未満の過少添加量の場合には殺菌、脱臭の効果を発揮し難い。

次に、前記保存剤としてはソルビン酸、ソルビン酸カリウム、安息香酸ナトリウム及びプロピオン酸ナトリウムからなるグループから選択される何れか一つ以上を用いることが好ましく、０．０１〜１．０重量％含有することが好ましい。

次に、前記離型剤としては、クエン酸モノステアリル及びステアリン酸マグネシウムから選択される何れか一つ以上を用いることが好ましく、前記離型剤は０．５〜５．０重量％含有することが好ましい。

前記のような生分解性組成物を用いて澱粉容器を製造する場合、前記混合された組成物を、例えば１４０〜２２０℃に加熱された加熱加圧成形機で０．５〜８．０kgf／cm²の圧力で１〜５分間成形することにより、生分解性一回用澱粉容器を完成することが出来る。

本発明では、前記のようにして製造される容器の製造過程中に容易に耐水性を確保し、さらに容器の強度を補強するために、生分解性フィルムを前記容器に積層する方法を用いる。

図１は、本発明の製造方法に適用される通気孔がある金型キャビティを示す写真で、図２は、前記通気孔がある金型キャビティ内に前記のように製造された容器が投入された状態を示す写真である。

即ち、前記したように、生分解性組成物を用意し（Ｓ１）、これを所定形状に成形して容器を製造した後（Ｓ２）、図１及び図２に示すように、通気孔がある金型キャビティに前記容器を投入する。

図３は、用意された生分解性フィルムをヒーター部分に移送する過程を示す写真で、図４は、前記フィルムを加熱し軟化する過程を示す写真である。

図３及び図４に示すように、前記Ｓ２段階以後、生分解性フィルムを８０〜２５０℃に予め加熱されたヒーター部分へ移送して１乃至１０秒間加熱することにより軟化する（Ｓ３）．
この際、前記生分解性フィルムの材質として、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレン琥珀酸、ポリエチレン琥珀酸、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、エステル澱粉及び酢酸セルロース等のような生分解性を有する相溶高分子を単独で、または二つ以上混合して使用することが可能である。

図５は、金型キャビティの通気孔を通して真空吸入する過程を示す写真で、図６は、前記真空吸入が完了した段階を示す写真である。

図５及び図６に示すように、前記成形された容器上に前記軟化されたフィルムを位置させた後、前記金型キャビティの通気孔を通して１５０〜６００mmＨｇの真空で前記フィルムを０．５〜１０秒間吸入することにより、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させるようにする（Ｓ４）。

一方、このような真空吸入によらずに、圧空フィルム積層方法を用いることも出来る。即ち、前記したように、通気孔のある金型キャビティに前記容器を投入し、前記フィルムを８０〜２５０℃に予め加熱されたヒーター部分へ移送して１乃至１０秒間加熱することにより軟化した後、前記成形された容器上に前記軟化されたフィルムを位置させ、空気注入器を通して外部から１〜４kgf／cm²の圧力の空気を０．２〜３秒間注入して前記フィルムを加圧し、これを前記容器の内部表面に密着させるようにすることが出来る（Ｓ４）。

また、前記真空吸入によるフィルム積層方法と前記圧空フィルム積層方法を併用することも出来る。即ち、前記したように、通気孔のある金型キャビティに前記容器を投入し、前記フィルムを８０〜２５０℃に予め加熱されたヒーター部分へ移送して１乃至１０秒間加熱することにより軟化した後、前記成形された容器上に前記軟化されたフィルムを位置させ、空気注入器を通して外部から１〜４kgf／cm²の圧力の空気を０．２〜３秒間注入して前記フィルムを加圧し、同時に、金型キャビティの通気孔を通して１５０〜６００mmＨｇの真空で前記フィルムを０．１〜５秒間吸入することにより、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させるようにする（Ｓ４）。

このような前記真空吸入によるフィルム積層方法と前記圧空フィルム積層方法の併用によると、積層時間を短縮することが出来るだけでなく、澱粉容器の生産性を向上することが出来、フィルムと容器間の接着強度を高めることが出来る。

図７は、前記のようにして製造された、フィルムが内面に付着された容器周囲のフィルムを切断する過程を示す写真であり、図８は、本発明による生分解性澱粉容器を示す写真である。

図７に示すように、前記容器の縁部位のフィルムを切断することにより、図８に示すように、耐水性を向上するとともに容器の強度が補強された、生分解性フィルムをその内面に備えた生分解性澱粉容器を完成することができる。

このように製造される生分解性澱粉容器は別途の耐水性向上のための添加剤の投入がなくても、容器の成形後の段階で容易に耐水性を付与することが出来、容器内部にフィルム自体を付着するものであるので、添加剤の投入による場合と対比すると、耐水性の付与が確実で、また容器の強度を補強できるという長所を持つことになる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
〔実施例１−４の生分解性澱粉容器用組成物の製造〕
実施例１−４では次のように製造した。即ち、変性させない陰イオン性とうもろこし澱粉、闊葉樹木材から得た繊維粉末、光触媒剤としてアナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタン、離型剤としてステアリン酸マグネシウムとクエン酸モノステアリルの混合物、長期保存剤としてソルビン酸カリウム及び水を下記表３に記載されたような組成でダブルジャケット加熱攪拌機で２０分間混合混練して生分解性組成物を製造した。

表３は実施例１−４のそれぞれの組成を表すものである。

〔実施例５−８の生分解性澱粉容器用組成物の製造〕
実施例５−８では、光触媒剤として鉄がドーピングされた二酸化チタンを用いたことを除いて、前記実施例１−４と同一方法及び同一量で生分解性組成物を製造した。

表４は実施例５−８のそれぞれの組成を表すものである。

〔実施例９−１２の生分解性澱粉容器用組成物の製造〕
実施例９−１２では、光触媒剤、保存剤及び水の量が異なることを除いて、実施例１−４と同一方法及び同一量で生分解性組成物を製造した。

表５は実施例９−１２の組成を表すものである。

〔実施例１３−１６の生分解性澱粉容器用組成物の製造〕
実施例１３−１６では、光触媒剤、離型剤であるステアリン酸マグネシウムとクエン酸モノステアリル及び水の量が異なることを除いて、実施例１−４と同一方法及び同一量で生分解性組成物を製造した。

表６は実施例１３−１６の組成を表すものである。

〔比較例１７−２０の生分解性澱粉容器用組成物の製造 〕
比較例１７−２０では、前記実施例で光触媒剤の役割を行うアナターゼ含量が７０％以上であるＴｉＯ₂または鉄のドーピングされたＴｉＯ₂を用いたものと対比するため、ルチル状二酸化チタンを用いた。前記ルチル状二酸化チタンを用いたことを除いて、実施例１−４と同一方法及び同一量で生分解性組成物を製造した。

表７は比較例１７−２０の組成を表すものである。

〔比較例２１−２４の生分解性澱粉容器用組成物の製造 〕
比較例２１−２４では、保存剤として安息香酸ナトリウムを使用し、光触媒剤、保存剤及び水の量が異なることを除いて、比較例１７−２０と同一方法及び同一量で生分解性組成物を製造した。

表８は比較例２１−２４の組成を表すものである。

〔比較例２５−２８の生分解性澱粉容器用組成物の製造 〕
比較例２５−２８では、離型剤としてステアリン酸マグネシウムとクエン酸モノステアリルの混合物の代わりにステアラミド、流動パラフィン及びステアリン酸亜鉛を使用し、光触媒剤、各離型剤及び水の量が異なることを除いて、比較例１７−２０と同一方法及び同一量で生分解性組成物を製造した。

表９は比較例２５−２８の組成を表すものである。

〔実験例１−成形体製造及び物性評価〕
前記実施例１−１６及び比較例１７−２８において、それぞれ製造した生分解性組成物を温度１８０℃、圧力３.０kgf／cm²の条件を有する加熱加圧成形機で１５０秒間成形して容器の形状を有する成形体を製造した。

その後、通気孔のある金型キャビティに前記容器を投入した。

そして、生分解性フィルムを２００℃に予め加熱されたヒーター部分へ移送して５秒間加熱することにより軟化した後、前記成形された容器上に前記軟化されたフィルムを位置させた。

その後、前記金型キャビティの通気孔を通して４００mmＨｇの真空で前記フィルムを１０秒間吸入することにより、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させるようにした。また、注入器を通して外部から４.０kgf／cm² の圧力の空気を３秒間注入しながら、前 記フィルムを加圧し、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させるようにした。

その後、製造された容器の縁部位のフィルムを切断することにより、生分解性フィルムをその内面に備えた生分解性澱粉容器を完成した。

前記容器の物性評価は次のような方法で実施した。

先ず、成形性の測定結果において、◎は表面が滑らかで皺やピンホールがないことを表し、Οは表面が相対的に荒いが、皺やピンホールはないことを表し、×は表面に皺もしくはピンホールがあるか又は成形し難いことを表す。

圧縮強度については、２mm／秒の速度のロードセルを用いて容器の両側面を圧縮して容器が破壊される時の強度を測定した。測定結果において、◎は５kg・ｍ／ｓ²以上を表し、〇は３.５kg・ｍ／ｓ²を表し、×は表面に皺もしくはピンホールがあるか又は成形し 難いことを表す。

異臭については、１０名の研究員が容器から澱粉特有の臭い以外の不快な臭いがするか否かを検査した。検査結果において、Ｎは‘なし’を表し、Ｙは‘有り’を表す。

褐変現象については、容器の色を標準組成物（トウモロコシ澱粉３６．７％、繊維粉末９．９％及び水５３．４％）の色と比較した。その結果、Ｎは‘褐変なし’を表し、Ｙは‘褐変有り’を表す。

殺菌効果については、図９に示すような反応器１の内部に紫外線ランプ２を入れて石英管３で取り囲んだ後、石英管３の内壁に５０mm×８０mmの大きさの光触媒澱粉成形物サンプル４を入れて大腸菌が管の間を通過するようにした。

その後、３６０ｎｍの波長を有する１００Ｗの紫外線ランプ２で光を照射して１時間経過した後、反応器１の内部での大腸菌除去率を測定した。６は電源供給装置、７はポンプである。

脱臭効果については、図９に示すような反応器１の内部に紫外線ランプ２を入れて石英管３で取り囲んだ後、石英管３の内壁に５０mm×８０mmの大きさの光触媒澱粉成形物サンプル４を入れて、空気で希釈された６００ppm の濃度のアセトアルデヒド５を通過するようにした。

その後、３６０ｎｍの波長を有する１００Ｗの紫外線ランプ２で光を照射して１時間経過した後、反応器１の内部でのアセトアルデヒドの分解率を測定した。

長期保存性については、温度３０℃、相対湿度９０％の恒温恒湿雰囲気に実施例１−１６及び比較例１７−２８の生分解性組成物で製造された成形体を入れて、容器がカビによって汚染される程度を調査した。測定結果において、×は２０日以内のカビの発生を表すもので、〇は２１〜３０日の間のカビの発生を表すもので、◎は３１〜９０日の間のカビの発生を表すものである。

離型性については、実施例及び比較例の生分解性組成物を用いて容器の形状を有する成形体サンプルを１００個成形する間、下部モールドに落ちずに、上部モールドに付着されて上がっていく容器の個数を測定した。下記の表１０及び表１１では個数が少ないほど離型性がよいことを表す。

表１０は、上記実施例１−１６のそれぞれにおいて、成形性、圧縮強度、異臭、褐変現象、殺菌効果、脱臭効果、保存性及び離型性を測定した結果を表したものである。

表１１は、上記比較例１７−２８のそれぞれにおいて、成形性、圧縮強度、異臭、褐変現象、殺菌効果、脱臭効果、保存性及び離型性を測定した結果を表したものである。

表１０及び表１１から分るように、ルチル状ＴｉＯ₂を使用した比較例１７−２８は、光触媒剤としてアナターゼ含量が７０％以上であるＴｉＯ₂を使用するか、又は鉄のドーピングされたＴｉＯ₂を使用した実施例１−１６と比較すると、その成形体は殺菌及び脱臭効果を表さないことを確認できた。

反面、特にアナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタンと鉄のドーピングされた二酸化チタンが０．５重量％以上添加された場合には殺菌及び脱臭効果が優れていることが確認できた。しかし、高価な光触媒剤を１重量％以上添加する場合、生分解性組成物の原価上昇の原因になりうる。

一方、保存剤として安息香酸ナトリウムを使用した比較例２１−２４はソルビン酸カリウムを使用した比較例に比べてカビの抑制機能が微弱で、前記保存剤を０．５重量％以上過剰量添加する場合、甚だしい異臭の発生と共に成形体の褐変が誘導される。

従って、本発明で好ましい保存剤としてはソルビン酸カリウムを０．２重量％添加した場合、異臭及び褐変現象を防止するだけでなく、カビの抑制機能に優れていることを前記結果を通じて分った。

離型性については、離型剤を使用しない比較例２５は離型性が劣り、離型剤としてステアラミドを使用した比較例２６の場合には甚だしい異臭が発生し、離型性が劣っている。

比較例２７で使用した流動パラフィンは沸点が高いので、成形体の発泡率を抑制するだ けでなく、成形性不良を誘発した。また、比較例２８のステアリン酸亜鉛の場合にも成形 性不良を誘発し、発泡率が抑制された。

しかし、実施例１３−１６で使用したステアリン酸マグネシウムとクエン酸モノステア リルを重量比で１．５対１の比率で混合して使用した場合、発泡率増大により原材料の原 価低減を期待できるだけでなく、攪拌機内壁に混練物がつく現象が改善され、成形体表面 に光沢を付与し且つ優れた離型力を備えることが分った。

[実験例２−土壌分解性テスト]
本実験例２においては、前記実験例１で製造された生分解性澱粉容器の土壌分解性（腐葉土を利用）を測定した。

図１０ａは、本実験例２において、分解初期（埋立初期）の容器を表す写真で、図１０ｂは本実験例２において、２０日経過後の分解された容器を表す写真で、図１０ｃは本実験例２において、４０日経過後の分解された容器を表す写真で、図１０ｄは本実験例２において、１００日経過後の分解された容器を表す写真である。

図１０ａ乃至図１０ｄで分るように、本発明による生分解性澱粉容器は１００日経過後、優れた生分解性を表すことを確認することが出来た。

[実験例３−耐水性テスト]
本実験例３においては、製造された容器の耐水性を評価するために、前記のように製造された容器のうち、特に生分解性フィルムの材質としてポリ乳酸を用いた容器の耐水性を測定した。容器の製造は次のようにした。

前記実施例２の生分解性組成物を温度１８０℃、圧力３．０kgf/cm² の条件を有する加熱加圧成形機で１５０秒間成形して容器の形状を有する成形体を製造した。

生分解性フィルムの製造は次のようにした。

生分解性樹脂であるポリ乳酸 (ＰＬＡ、遊離転移温度５９℃、融点１７５℃、流れ指数＝３.０g/１０min) を用いてキャスティング(casting)工法で製造した。一般に、ポリ乳酸（ＰＬＡ）は透明で、強度が高く、ポリエステル及びポリエステルに類似した特性を有し、生分解性があるのが特徴である。

前記容器の内面に前記生分解性フィルムを前記実験例１のように付着した。

耐水性を測定する方法としては、漏水試験液（界面活性剤０．３％、青色インク０．１％及び水９９．６％）を前記のように製造した澱粉容器（深さ７０mm、容量４５０cc）の内部に注いで３０分の間に漏水があるか否かを検査した。

即ち、肉眼検査を通して３０分間容器外部のどの部位からも青色漏水試験液の漏れがないか又は漏れがあるかを確認した。

表１２は、前記実施例２の生分解性組成物に基づいて成形した容器内部に厚さがそれぞれ異なる生分解性フィルムを積層（接合）させた製品各１００個を製造して漏水試験を実施した結果を示すものである。

表１２から分るように、フィルムを接合することにより、漏水を遮断することが出来、特に１００μｍ以上の厚さのフィルムを接合した場合には漏水発生を完全に遮断することが出来た。

一方、フィルムを接合する場合にも経済性と使用性に適合した適正な厚さを選択しなければならない。

従って、フィルムの厚さは１００〜３００μｍであることが好ましい。１００μｍ未満である場合には、フィルムが薄すぎるので、破れやすく、内容物の漏れが起こり、３００μｍを超える場合には製造原価上昇の原因になりうる。

本発明の製造方法の一実施例に適用される通気孔がある金型キャビティを示す写真である。 本発明の製造方法の一実施例において、通気孔がある金型キャビティ内に本発明の生分解性組成物を用いて成形された容器が投入された状態を示す写真である。 本発明の製造方法の一実施例において、ヒーター部分へ生分解性フィルムを移送する過程を示す写真である。 本発明の製造方法の一実施例において、生分解性フィルムを加熱し軟化する過程を示す写真である。 本発明の製造方法の一実施例において、真空吸入過程を示す写真である。 本発明の製造方法の一実施例において、真空吸入が完了された段階を示す写真である。 本発明の製造方法の一実施例において、容器周囲のフィルムを切断する過程を示す写真である。 本発明による生分解性澱粉容器を示す写真である。 本発明の実験例１において、殺菌及び脱臭効果を測定するための装置を示す概略図である。 本発明の実験例２において、埋立初期の容器を示す写真である。 本発明の実験例２において、２０日経過後の分解された容器を示す写真である。 本発明の実験例２において、４０日経過後の分解された容器を示す写真である。 本発明の実験例２において、１００日経過後の分解された容器を示す写真である。

符号の説明

１ 反応器
２ 紫外線ランプ
３ 石英管
４ 光触媒澱粉成形物サンプル
５ 空気で希釈された６００ppm の濃度のアセトアルデヒド
６ 電源供給装置
７ ポンプ

Claims (31)

1. 非変性澱粉２０〜６０重量％、パルプ繊維粉末５〜３０重量％、溶媒３０〜６０重量％、光触媒剤０．１〜２．０重量％、保存剤０．０１〜１．０重量％及び離型剤０．５〜５．０重量％からなる生分解性澱粉容器用組成物を加熱及び加圧して所望の形状に成形された容器であって、前記容器の内面に生分解性フィルムが付着されたことを特徴とする生分解性澱粉容器。
2. 前記生分解性フィルムは、ポリ乳酸(polylactide)、ポリカプロラクトン(polycaprolactone)、ポリブチレン琥珀酸(polybutylene succinate)、ポリエチレン琥珀酸(polyethylene succinate)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、ポリグリコール酸(polyglycolic acid)、エステル澱粉(starch ester)及び酢酸セルロース(cellulose acetate)からなるグループから選択される何れか一つ以上からなることを特徴とする請求項１に記載の生分解性澱粉容器。
3. 前記生分解性フィルムは、その厚さが１００〜３００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の生分解性澱粉容器。
4. 前記非変性澱粉は、とうもろこし、じゃが芋、小麦、米、タピオカ及びさつま芋からなるグループから選択される何れか一つ以上の澱粉であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
5. 前記パルプ繊維粉末は繊維長さが１００〜２００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
6. 前記パルプ繊維粉末は闊葉樹を粉砕したパルプ繊維粉末であることを特徴とする請求項５に記載の生分解性澱粉容器。
7. 前記光触媒剤はアナターゼ(anatase) 含量が７０％以上である二酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
8. 前記光触媒剤は鉄 (Ｆｅ³⁺）、バナジウム、モリブデン、ニオブ及び白金からなるグループから選択される何れか一つ以上の金属がドーピングされた二酸化チタンであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
9. 前記光触媒剤は鉄 (Ｆｅ³⁺）がドーピングされた二酸化チタンであることを特徴とする請求項８に記載の生分解性澱粉容器。
10. 前記光触媒剤は二酸化珪素、五酸化バナジウム及び酸化タングステンからなる金属酸化物のグループから選択される何れか一つ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
11. 前記保存剤はソルビン酸、ソルビン酸カリウム、安息香酸ナトリウム及びプロピオン酸ナトリウムからなるグループから選択される何れか一つ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
12. 前記離型剤はクエン酸モノステアリル(monostearyl citrate) 及びステアリン酸マグネシウム(magnesium stearate)から選択される何れか一つ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
13. 前記離型剤はクエン酸モノステアリルとステアリン酸マグネシウムを重量比で１対１．５で混合したものであることを特徴とする請求項１２に記載の生分解性澱粉容器。
14. 前記溶媒は水、アルコール、アルカリ水溶液及び酸性水溶液からなるグループから選択される何れか一つであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器。
15. 前記溶媒は水であることを特徴とする請求項１４に記載の生分解性澱粉容器。
16. 非変性澱粉２０〜６０重量％、パルプ繊維粉末５〜３０重量％、溶媒３０〜６０重量％、光触媒剤０．１〜２．０重量％、保存剤０．０１〜１．０重量％及び離型剤０．５〜５．０重量％からなる生分解性澱粉容器用組成物を用意する段階（Ｓ１）、
    前記組成物を加熱及び加圧して所望の形状の容器を成形する段階（Ｓ２）、
    生分解性フィルムを加熱し軟化する段階（Ｓ３）及び
    前記成形された容器上に前記軟化された生分解性フィルムを位置させた後、真空吸入するか、または外部から注入される空気で前記フィルムを前記容器内部へ加圧し、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させる段階（Ｓ４）
    を含むことを特徴とする生分解性澱粉容器の製造方法。
17. 前記Ｓ３段階の生分解性フィルムは、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレン琥珀酸、ポリエチレン琥珀酸、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、エステル澱粉及び酢酸セルロースからなるグループから選択される何れか一つ以上からなることを特徴とする請求項１６に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
18. 前記Ｓ３段階は、生分解性フィルムとして、その厚さが１００〜３００μｍであるものを用いることを特徴とする請求項１７に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
19. 前記Ｓ４段階は、真空吸入しながら、同時に外部から注入される空気で前記フィルムを前記容器内部へ加圧し、前記フィルムを前記容器の内部表面に密着させることを特徴とする請求項１６に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
20. 前記Ｓ１段階は、非変性澱粉として、とうもろこし、じゃが芋、小麦、米、タピオカ及びさつま芋からなるグループから選択される何れか一つ以上の澱粉を用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
21. 前記Ｓ１段階は、パルプ繊維粉末として、繊維長さが１０〜２００μｍであるものを用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
22. 前記Ｓ１段階は、パルプ繊維粉末として、闊葉樹を粉砕したパルプ繊維粉末を用いることを特徴とする請求項２１に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
23. 前記Ｓ１段階は、光触媒剤として、アナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタンを用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
24. 前記Ｓ１段階は、光触媒剤として、鉄 (Ｆｅ³⁺）、バナジウム、モリブデン、ニオブ及び白金からなるグループから選択される何れか一つ以上の金属がドーピングされた二酸化チタンを用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
25. 前記Ｓ１段階は、光触媒剤として、鉄（Ｆｅ³⁺）がドーピングされた二酸化チタンを用いることを特徴とする請求項２４に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
26. 前記Ｓ１段階は、光触媒剤として、二酸化珪素、五酸化バナジウム及び酸化タングステンからなる金属酸化物のグループから選択される何れか一つ以上を用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
27. 前記Ｓ１段階は、保存剤として、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、安息香酸ナトリウム及びプロピオン酸ナトリウムからなるグループから選択される何れか一つ以上を用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
28. 前記Ｓ１段階は、離型剤として、クエン酸モノステアリル及びステアリン酸マグネシウムから選択される何れか一つ以上を用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
29. 前記Ｓ１段階は、離型剤として、クエン酸モノステアリルとステアリン酸マグネシウムを重量比で１対１．５で混合したものを使用することを特徴とする請求項２８に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
30. 前記Ｓ１段階は、溶媒として、水、アルコール、アルカリ水溶液及び酸性水溶液からなるグループから選択される何れか一つを用いることを特徴とする請求項１６乃至１９の何れか一つの項に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。
31. 前記溶媒として、水を用いることを特徴とする請求項３０に記載の生分解性澱粉容器の製造方法。

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