JP2012038462A - 生分解性容器の製造方法およびその方法に用いる誘電加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生分解性容器の製造方法は、ヒータを内蔵した嵌合可能な一対の雄型と雌型からなる発泡成形用の金型を用い、前記ヒータにより予め所定温度に予熱した雄型と雌型の間に生分解性材料を介在させて雄型と雌型を嵌合させ、金型内で生分解性材料を加熱して発泡・焼成することにより容器状の発泡基材層を成形する工程を備え、金型内で生分解性材料を加熱する前記工程は、雄型と雌型を介して生分解性材料に高周波を印加して誘電加熱する工程を含み、誘電加熱工程が、高周波発振器と、可変インダクタを有するインピーダンス整合回路とを用い、可変インダクタのインダクタンスを、高周波印加開始から所定時間だけ一定値に維持した後、第1速度で増大させ、発振器の出力電流が所定値に達すると、第1速度よりも大きい第2速度で変化させて前記出力電流を前記所定値に維持する。
【選択図】図5
Description
そのような中、植物由来のバイオマスを原料とした生分解性の容器が注目されている。植物由来のバイオマスは大気中の二酸化炭素を吸収して成長しているため、廃棄後の生分解や焼却の際に二酸化炭素が排出されても、それは原料のバイオマスに吸収されていた二酸化炭素が再び大気中に排出されたこととなり、製造から廃棄までをトータルでみると大気中の二酸化炭素を増加させることにはならない。このような性質はカーボンニュートラルと呼ばれ、環境問題を考えるうえで重要なキーワードとなっている。
生分解性材料に生分解性フィルムを含めることにより発泡基材層に耐水性を付与できるが、この発明において生分解性フィルムは必須ではなく、生分解性材料は生分解性基材のみで構成されていてもよい。
ここで、澱粉とは、澱粉またはその誘導体を意味し、特に限定されるものではないが、例えば、馬鈴薯、トウモロコシ、タピオカ、米、小麦、さつまいもなど、主要穀物として世界的に生産されている農産物から得られる澱粉を挙げることができ、特定の農産物から製造されたものであってもよいし、複数の農産物から製造されたものを混合したものであってもよい。
また、上記の澱粉の誘導体は、生分解性を阻害しない範囲で澱粉を修飾したものを指し、例えば、α化澱粉、架橋澱粉、変性澱粉等を挙げることができる。
さらに、上記の修飾されていない澱粉と上記の澱粉の誘導体とを混合した混合物が用いられても構わない。
生分解性基材が上記のように比較的多くの水分を含有することにより、生分解性基材を発泡させるのに十分な量の水蒸気を発生させつつ、比較的短時間のうちに焼成でき、良好な発泡基材層を生産性よく得ることができる。
一方、生分解性基材中に占める水の比率が65重量%より大きくなると、焼成時に発泡基材層から水蒸気を抜くのに多くの時間を要するばかりでなく、生分解性基材が柔らかくなり過ぎ取り扱いが難しくなる。
生分解性フィルムの厚みは特に限定されるものではないが、例えば、約20〜100μm程度とすることができる。
発泡基材層2の内側と外側の表面がそれぞれ生分解性フィルム3で被覆されることにより、生分解性容器1はその内面および外面ともに耐水性が付与されているため長期保存性に優れ、また、発泡基材層2の優れた断熱性により熱湯などを入れて使用することも可能な構成となっている。
生分解性容器1は最大径R1が140mm、開口縁部1aから底部1bまでの高さH1が75mmであり、深絞りに分類される形状を有している。
また、生分解性容器1は最も厚い部分の厚さが約2.5mm、発泡基材層2の平均水分値が約4%である。
本実施形態では、図3(a)に示されるように、成形すべき容器の形状に対応したキャビティ9(図4(c)参照)を形成するための一対の雄型4と雌型5とからなる発泡成形用の金型6が用いられる。雄型4と雌型5は図示しない電熱ヒータを内蔵しており、以下の工程においていずれも約130〜170℃に維持される。
なお、生分解性フィルム3はそれらの対向面に予め二酸化チタンの粉末が塗布され、製造工程中にフィルム同士が接着しないように配慮されている。
また、生分解性基材7を挟んだ生分解性フィルム3は雌型5の上方に配置された後、吹き出し口において約230〜240℃の温度を有する熱風が吹き付けられ約100〜150℃まで予備加熱される。これにより生分解性フィルム3が軟化し、雄型4と雌型5を嵌合させる後の工程で生分解性フィルム3を延伸させ易くなる。
一方、生分解性フィルム3は生分解性芳香族ポリエステル樹脂(バイオマックス(登録商標))を2軸延伸してフィルム状に成形したものである。
そして、雄型4と雌型5が嵌合した時点で高周波電源つまり高周波発振器10からインピーダンス整合回路11と、雄型4および雌型5とを介してキャビティ9内の生分解性基材7に高周波の印加を開始し、前記生分解性基材7を約4〜12秒間にわたって誘電加熱する。
この際、インピーダンス整合回路11によって高周波発振器10と被加熱物である生分解性基材7とのインピーダンスの整合がとられ、効率よく高周波が印加される。
蒸気抜き用の孔の大きさは、キャビティ9内の内圧が適切に維持され適切な発泡・焼成が行われるように生分解性基材7の水分値に応じて適切に設定される。
図5に示すように、高周波誘電加熱装置は、高周波発振器10とインピーダンス整合回路11を備え、インピーダンス整合回路11は、高周波発振器10の一対の出力端子に並列に接続されている第1コンデンサCpと、高周波発振器10の出力を、雄型4と雌型5を介して生分解性基材7に印加する可変インダクタLsと第2コンデンサCsとの直列回路を備える。
そして、図7に示すように、加熱完了時間t2が経過すると、発振器10がオフし、誘電加熱工程が終了する(ステップS9,S10)。
2 発泡基材層
3 生分解性フィルム
4 雄型
5 雌型
6 金型
7 生分解性基材
8 枠体
9 キャビティ
10 高周波発振器
11 整合回路
12 上枠
12a,12b,12c,12d 挟持部
13 下枠
14 制御部
15 入力部
16 プレスセンサ
17 モータ
Claims (5)
- ヒータを内蔵した嵌合可能な一対の雄型と雌型からなる発泡成形用の金型を用い、前記ヒータにより予め所定温度に予熱した雄型と雌型の間に生分解性材料を介在させて雄型と雌型を嵌合させ、金型内で生分解性材料を加熱して発泡・焼成することにより容器状の発泡基材層を成形する工程を備え、金型内で生分解性材料を加熱する前記工程は、雄型と雌型を介して生分解性材料に高周波を印加して誘電加熱する工程を含み、
誘電加熱工程が、高周波発振器と、可変インダクタを有するインピーダンス整合回路とを用い、可変インダクタのインダクタンスを、高周波印加開始から所定時間だけ一定値に維持した後、第1速度で増大させ、発振器の出力電流が所定値に達すると、第1速度よりも大きい第2速度で変化させて前記出力電流を前記所定値に維持することを特徴とする生分解性容器の製造方法。 - インピーダンス整合回路は、第1コンデンサを高周波発振器の出力に並列に接続し、前記可変インダクタおよび第2コンデンサの直列回路を介して高周波発振器の出力を金型に接続する回路である請求項1記載の生分解性容器の製造方法。
- 誘電加熱工程は、高周波発振器の出力電流に基づいて可変インダクタを制御する工程を含む請求項1又は2に記載の生分解性容器の製造方法。
- 可変インダクタは、モータによってそのインダクタンスを増減させる機構を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の生分解性容器の製造方法。
- 生分解性材料に高周波を印加して誘電加熱する装置であって、高周波発振器と、可変インダクタを有するインピーダンス整合回路と、可変インダクタのインダクタンスを制御する制御部を備え、制御部は前記インダクタンスを、高周波印加開始から所定時間だけ一定値に維持した後、第1速度で増大させ、発振器の出力電流が所定値に達すると、第1速度よりも大きい第2速度で変化させて前記出力電流を前記所定値に維持することを特徴とする誘電加熱装置。
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