JP2022053312A - 竹粉末含有袋用フィルムおよびその製造方法、ならびに袋およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】竹を原料とする竹粉末を含み袋の成形に適したインフレーション成形でのフィルムの製造方法を提供する。【解決手段】竹粉末と相溶化剤とを混合し、加熱乾燥した第一の組成物を得る第一の混合工程と、前記第一の組成物とポリエチレン樹脂とを混合し、混練してペレット化し乾燥した第二の組成物を得る第二の混合工程と、前記第二の組成をインフレーション成形したフィルムを得る成形工程とを有する、竹粉末含有袋用フィルムの製造方法。【選択図】 図１

Description

本発明は、竹粉末を用いた竹粉末含有袋用フィルムおよびその製造方法に関する。また、この袋用フィルムを用いた袋やその製造方法に関する。

竹は、日本国内にも広く分布している植物である。竹は、竹林などとして、庭園を構成する要素の一つとして、風光明媚な景観にも利用されている。また、その加工性や強度、耐候性を利用して産業上も広範に利用されている。他方で、繁殖力が高く成長速度も速く、他の植物の成長を阻害したり防災効果は低いと考えられていることから、放置された竹林・竹藪の対策も問題となっている。このような竹を工業用の資材として利用することも検討されている。

特許文献１は、熱重量減少の微分曲線において、１８０～３２０℃の温度範囲に実質的にピークを有さず、３００～４００℃の温度範囲にピークを有し、繊維長１０００μｍ以下の繊維の含有量が８０質量％以上であることを特徴とする竹繊維や、それを用いた複合材の製造方法等を開示している。

特許文献２は、繊維長２５０μｍ以下の成分が８０質量％以上で６３～２５０μｍの長さ範囲の短繊維を１０質量％以上含む竹粉末末とプラスチックとを１：９～８：２の重量比で含有する組成物を溶融成形し、比重が１～２の範囲であることを特徴とする敷設用成形体を開示している。

特許文献３は、熱可塑性プラスチックと平均アスペクト比が５以上の竹由来の粉体が質量比で８０：２０～３０：７０の範囲で混合されて押出成形又は射出成形されてなり、竹由来の粉体が長辺を溶融流動方向に配向され、溶融流動方向の熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする複合成形体を開示している。

特開２０１２－４０７０１号公報 特開２０１４－９５３９号公報 特開２０１５－９２１号公報

特許文献１～３は粉末状に加工した竹繊維を用いる技術に関する。これらは、適宜、竹繊維（竹粉末）を乾燥や焼成して用いている。これにより、竹を再利用でき、プラスチック樹脂が主たるものを用いるよりもカーボンオフセットに貢献することができる。しかし、このような組成物を用いて製造されているものは射出成形等で成形できるようなケースやカップ、トレー、カトラリーなどの厚みが厚いものに限られていた。そして、袋などのフィルム状のものは成形できていなかった。これは、竹の繊維を含み、この繊維が袋などに成形するときのフィルムの厚みを考慮すると破断起点となりやすく連続成形が難しいことや、成形温度の管理などが難しいことが理由と考えられる。

係る状況下、本発明は、竹粉末を含み、袋の成形に適したフィルムを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。

＜１＞ 竹粉末と相溶化剤とを混合し、加熱乾燥した第一の組成物を得る第一の混合工程と、
前記第一の組成物とポリエチレン樹脂とを混合し、混練してペレット化し乾燥した第二の組成物を得る第二の混合工程と、
前記第二の組成物をインフレーション成形したフィルムを得る成形工程とを有する、竹粉末含有袋用フィルムの製造方法。
＜２＞ 前記相溶化剤が、低分子量エチレン・プロピレン共重合物、エチレンプロピレン共重合物の無水マレイン酸酸化物、および無水マレイン酸変性高密度ポリエチレンからなる群から選択される少なくとも１以上を含む前記＜１＞に記載の製造方法。
＜３＞ 前記第一の混合工程が、前記竹粉末を７０～９５質量部と、前記相溶化剤を５～３０質量部とを含む質量比率で混合し、加熱温度７０～１２０℃で３０分以上加熱乾燥するものである前記＜１＞または＜２＞に記載の製造方法。
＜４＞ 前記乾燥した後の前記第一の組成物の水分含有量が、０．５質量％以下である前記＜３＞に記載の製造方法。
＜５＞ 前記第二の混合工程が、前記第一の組成物を３～３５質量部と、前記ポリエチレン樹脂を６５～９７質量部とを含む質量比率で混合し、溶融温度１５０～１９０℃で加熱混練してペレット化し、加熱温度７０～１２０℃で３０分以上乾燥するものである前記＜１＞～＜４＞のいずれかに記載の製造方法。
＜６＞ 前記成形工程が、前記第二の組成物のペレット４０～１００質量部と、ポリエチレン樹脂のペレット０～６０質量部とを、混合して成形するものである前記＜１＞～＜５＞のいずれかに記載の製造方法。
＜７＞ 前記竹粉末が、１８０～３２０℃で過熱水蒸気処理され、平均繊維長４００μｍ以下である前記＜１＞～＜６＞のいずれかに記載の製造方法。
＜８＞ 前記＜１＞～＜７＞のいずれかに記載の竹粉末含有袋用フィルムを、ボトムシールまたはサイドシールで溶着部を設ける加工を行う加工工程を有する袋の製造方法。
＜９＞ 竹粉末を３～３０質量部、ポリエチレン樹脂を５５～９０質量部、相溶化剤を３～１５質量部を含有し、厚み２０～１８０μｍである、竹粉末含有袋用フィルム。
＜１０＞ 前記＜９＞に記載の竹粉末含有袋用フィルムの面状部と、前記竹粉末含有袋用フィルムの溶着部を有する袋。

本発明によれば、竹粉末を含み袋の成形に適したフィルムが得られる。

本発明の製造方法に係るフロー図である。 本発明の製造方法に用いるインフレーション成形装置の概要を示す図である。 本発明に係る実施例において口金から吹出されたフィルムの像である。 本発明に係る実施例により製造されロール状とした袋用フィルムの像である。 本発明に係る実施例により製造された袋の像である。 本発明に係る実施例により製造された袋の面状部を拡大した像である。 本発明に係る実施例により製造された他の袋の使用状況の例を示す像である。 本発明に係る実施例により製造された他の袋の像である。 本発明に係る実施例により製造された他の袋の面状部を拡大した像である。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「～」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いる。

［本発明の竹粉末含有袋用フィルムの製造方法］
本発明の竹粉末含有袋用フィルムの製造方法は、竹粉末と相溶化剤とを混合し、加熱乾燥した第一の組成物を得る第一の混合工程と、前記第一の組成物とポリエチレン樹脂とを混合し、混練してペレット化し乾燥した第二の組成物を得る第二の混合工程と、前記第二の組成物をインフレーション成形したフィルムを得る成形工程とを有する。本願において、本発明の竹粉末含有袋用フィルムの製造方法を、単に「本発明の製造方法」と略記する場合がある。
本発明の製造方法によれば、竹粉末を含む袋に用いるフィルムをインフレーション成形で効率よく製造することができる。

［本発明の竹粉末含有袋用フィルム］
本発明の竹粉末含有袋用フィルムは、竹粉末を３～３０質量部、ポリエチレン樹脂を５５～９０質量部、相溶化剤を３～１５質量部を含有し、厚み２０～１８０μｍである。本願において、本発明の竹粉末含有袋用フィルムを、単に「本発明の袋用フィルム」と略記する場合がある。
本発明の竹粉末含有袋用フィルムは、竹粉末を含み、袋の成形に適している。なお、本願において本発明の製造方法により本発明の袋用フィルムを製造することができ、本願においてそれぞれに対応する構成は相互に利用することができる。

本発明者は、竹の有効活用の一つとして、竹繊維・竹粉末を用いてインフレーション成形によるフィルム化や、それを用いた袋の成形を検討した。しかし、竹繊維は強い繊維のため、解繊等して粉末化しても数百μｍ程度の大きさを有している。このため、インフレーション成形のように非常には薄い成形を行おうとすると、フィルム厚みに対して竹粉末が大きすぎるためか、単にポリエチレンと混合しても成形しにくいことが分かった。このような竹粉末の利用を検討するにあたって、インフレーション成形装置に混合する段階でカップリング材等を用いても直ちには分散せず、竹粉末を用いることは非常に難易度が高いものであった。しかし、種々検討した結果、予め相溶化剤を用いて竹粉末とポリエチレンとの分散させておくことで安定してインフレーション成形できることを見出して本発明に至った。本発明は係る知見に基づく。

本発明の製造方法に係る工程の一例を示すフロー図である。本発明の製造方法は、竹粉末と相溶化剤を混合する工程Ｓ１１と、工程Ｓ１１で得られる第一の組成物と、ポリエチレン樹脂とを混合する工程Ｓ２１と、工程Ｓ２１で得られる第二の組成物をインフレーション成形する工程Ｓ３１を有する。これにより、袋用フィルムを製造する。この袋用フィルムは、適宜各種の袋への成形を行って袋とすることができる。

［第一の混合工程（Ｓ１１）］
第一の混合工程は、竹粉末と、相溶化剤とを混合し、加熱乾燥した第一の組成物を得る工程である。インフレーション成形を行う主材としてポリエチレン樹脂を用いるが、ポリエチレン樹脂は竹粉末と混合されにくく、単にポリエチレン樹脂と竹粉末とを混合してホッパーに投入してもインフレーション成形では安定してフィルムを製造することができない。ここで相溶化剤をインフレーション成形装置のホッパー投入時に混合しても十分に混ざり合わず成形は安定せず、さらに竹粉末や相溶加材が保管時に吸湿していることも考えられる。このため、予め竹粉末と相溶化剤を混合して分散させ加熱して表面部分などで一部一体化させるようになじませて、さらに水分を除去するために乾燥する。これにより、後工程でのポリエチレンとの混合性を向上させ、水分による泡や厚みムラ、樹脂切れなどを防止できる。

［竹粉末］
竹粉末含有フィルムには竹粉末を用いて含有させる。本発明における竹粉末は、竹を粉砕して繊維状として粉末化したものである。また、加熱乾燥して水分等のフィルム化の成形工程で揮発しやすい成分を低減したものを用いることが好ましい。竹粉末は、１８０～３２０℃で過熱水蒸気処理され、繊維長２００～４００μｍであることが好ましい。

竹は、広義には、イネ目イネ科タケ亜科のうち、木本のように茎が木質化する種の総称である。日本に生育する竹は６００種あるといわれており、例えば、マダケ、モウソウチク（孟宗竹）、ハチク等が挙げられ、本発明にはいずれも用いることができる。また、竹とは幹、枝、葉、および根のいずれを用いてもよい。セルロース繊維成分が豊富で、量も多い幹部を好適に用いることができる。

竹は、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンを主要な成分として含む。ヘミセルロースはセルロースとリグニン、あるいはセルロース同士を結合させる役割を担っている。本発明の竹粉末は、ヘミセルロースを低減したものを用いることが好ましい。

竹粉末は、熱重量減少の微分曲線において、１８０～３２０℃の温度範囲に実質的にピークを有さず、３００～４００℃の温度範囲にピークを有し、繊維長１０００μｍ以下の繊維を主とし、その含有量が８０質量％以上であるものとすることができる。

なお、竹粉末は、少なくとも５０質量％以上のセルロース繊維を主成分とする竹粉末であり、セルロース繊維以外に、リグニン粉末やセルロース成分とリグニン成分両者の結合した粉末成分等の竹由来成分が含まれていてもよい。

熱重量減少の微分曲線は、示差熱重量測定装置（Differential Thermal Gravimetrical Analyzer）等で測定することができる。１８０～３２０℃の温度範囲のピークは、ヘミセルロースの分解に基づくものであり、竹繊維がこの温度範囲に実質的にピークを有さないとは、竹繊維が実質的にヘミセルロースを含まないことを意味する。３００～４００℃の温度範囲のピークは、セルロースの分解に基づくものであり、竹繊維がこの温度範囲にピークを有するとは、竹繊維がセルロースを含むことを意味する。竹粉末は、実質的にヘミセルロースを含まず、セルロースに富むものを用いることが好ましい。竹粉末中のセルロースの含有量は、原材料である竹の種類や竹の部位によって異なる。例えば孟宗竹の場合、その幹部の組成は、セルロースが約５０％であり、ヘミセルロースとリグニンがそれぞれ２５％程度であることが知られている。

竹粉末の繊維長は、顕微鏡観察で得ることができる。繊維長１０００μｍ以下の質量％は、繊維長と質量が実質的に比例関係にあることに基づいて、繊維長の累積頻度％を測定して、これを質量％と置き換える方法により得る。

竹粉末の繊維長は、好ましくは、１０００～１０μｍであり、より好ましくは５００～５０μｍである。繊維長が極端に大きい場合、その繊維長を保持したまま、均一に分散することが困難になるおそれがある。なお、繊維径は、１５０～１μｍであることが好ましく、１００～１０μｍであることがより好ましい。

竹粉末の繊維長は、平均繊維長が、４００μｍ以下であることが好ましい。平均繊維長は、１ｃｍ×１ｃｍ画像中の繊維について直接測定した竹繊維の繊維長の算術平均を用いることができる。平均繊維長が大きすぎると、フィルムが薄いことからも厚みムラ等の原因となったり、搬送時の破断起点となる恐れがある。平均繊維長は３８０μｍ以下が好ましく、３５０μｍ以下がさらに好ましい。平均繊維長の下限は特に設けなくてもよいが、平均繊維長を小さくするにはより細かい破砕が必要であり操作が難しい恐れがあるため、１０μｍ以上や、５０μｍ以上、１００μｍ以上のような下限を設けてもよい。

また、竹粉末は、平均アスペクト比が５以上であることが好ましい。竹粉末の繊維の平均アスペクト比とは、繊維の繊維長を繊維径で割った値の平均値であり、長い繊維ほど大きいアスペクト比を有する。竹粉末の平均アスペクト比は、５以上や１０以上、１５以上とすることができる。一方、竹粉末の平均アスペクト比の上限は特にないが、例えば最大１００程度としてもよい。ここで、竹粉末の平均アスペクト比は、倍率を調整可能な顕微鏡観察で得られた１ｃｍ×１ｃｍ画像中の全繊維について画像統計処理方法で測定して得られるアスペクト比の算術平均値である。

このような竹粉末は次のように製造されたものなどを用いることができる。竹粉末の製造は、竹を１８０～３２０℃の温度の常圧過熱水蒸気で加熱処理した後、解繊して繊維状としたものを用いることができる。解繊は、適宜の方法で行うことができ、例えば、水中等で弱い力を加えながら長い時間をかけて行うことができる。この場合、解繊後、乾燥して水分を除去、調整する。常圧過熱水蒸気で加熱処理することにより乾燥できた竹粉末に、水分を加えた後に再度の乾燥を行うことによるエネルギー消費を避け、また、短時間で目的とする繊維長の竹粉末を効率的に得るためには、破砕および粉砕のうちのいずれか一方または双方の方法により解繊することが好ましい。このとき、加熱処理時間は特に限定されないが、１～３時間であると、好適である。

ここで、常圧過熱水蒸気とは、定容積状態で加熱して得られる加圧飽和水蒸気と異なり、膨張できる状態で１００℃の水蒸気をさらに加熱して得られる、標準気圧下で１００℃以上の過熱水蒸気をいう。

常圧過熱水蒸気は、圧力が常圧であるため、例えば反応容器を用いる場合、容器の耐圧が不要であり、スケールアップが容易である。また、常圧過熱水蒸気によって分解除去される成分が、水蒸気流に乗って排出されるため、例えば反応容器を用いる場合、反応容器内で分解気化物が液化滞留しない。さらに、１７０℃の水への逆転移温度以上では、乾燥空気以上に処理物の乾燥速度が速くなるため、処理後の生成物の乾燥工程が不要である。

加熱処理は、常圧反応容器内に竹を配置し、常圧過熱水蒸気を導入して行うことができる。この場合、竹を常圧反応容器の内部に収容できる寸法、例えば、最大寸法が数十ｃｍになるように切って用いる。なお、大型の常圧反応容器を用いれば、竹の裁断は実質的にほとんど不要になる。

また、加熱処理は、連続コンベアー上に常圧過熱水蒸気を吹き付けて行う方式を採用してもよく、この場合、竹の裁断は実質的に不要となり、また、連続処理により処理効率が高い。また、加熱処理は、ロータリーキルン内で常圧過熱水蒸気を吹き付けて行う方式を採用してもよく、この場合、竹と水蒸気との接触がより均一となり、さらに、竹の破砕および粉砕を装置内で同時に行うこともできるため、処理効率が高い。

常圧過熱水蒸気の温度が１８０℃未満では、ヘミセルロースの除去が十分に行われないおそれがある。常圧過熱水蒸気の温度は、１９０℃以上や、２００℃以上、２１０℃以上とすることがより好ましい。一方、常圧過熱水蒸気の温度が３２０℃を上回る場合、セルロースが分解、除去されて、竹粉末の歩留まりが低下するおそれがある。温度の上限は、３００℃以下や、２８０℃以下としてもよい。

加熱処理後の竹は、易分解性のヘミセルロースが分解し、揮発除去されているため、容易に粉砕することができる。破砕および粉砕は、適宜の装置を用いて行うことができる。また、このとき、粗破砕後に微粉砕を行う２段処理を行ってもよい。破砕あるいは粉砕後に、さらに篩分けを行った竹粉末とすることが好ましい。

このような竹粉末は、アルカリ性や酸性物質を使った化学的な処理操作を実質的に伴なわず、また、高圧で処理したり、使用した化学物質を後処理することなく、簡易な方法で得ることができる。

このような竹粉末は、特許第５６５６１６７号公報や、特許第５６６９０７２号公報、特許第５６５６１７４号公報を参照して、これらの竹繊維や竹粉末を利用することができる。

［相溶化剤］
相溶化剤は、ポリエチレンと各種フィラーの複合材の製造のために設計されたものを用いることができる。例えば、低分子量エチレン・プロピレン共重合物や、エチレンプロピレン共重合物の無水マレイン酸酸化物、無水マレイン酸変性高密度ポリエチレンなどを用いることができる。低分子量エチレン・プロピレン共重合物の例としては、三井化学株式会社製の“ハイワックス（登録商標）１１０Ｐ”などがあげられる。エチレンプロピレン共重合物の無水マレイン酸酸化物の例としては、三井化学株式会社製の“ハイワックス（登録商標）１１０５Ａ”をなどがあげられる。無水マレイン酸変性高密度ポリエチレンの例としては、三井化学株式会社製の“アドマー（登録商標）ＨＥ８１０”があげられる。

［第一の組成物］
第一の混合工程は、竹粉末を７０～９５質量部と、相溶化剤を５～３０質量部とを含む質量比率で混合することが好ましい。竹粉末は、７５質量部以上や、８０質量部以上としてもよい。また、竹粉末は９０質量部以下や、８８質量部以下としてもよい。相溶加材は、１０質量部以上や、１２質量部以上としてもよい。また相溶化剤は２５質量部以下や、２０質量部以下としてもよい。竹粉末と、相溶化剤は、常温で粉体などの固体のため、所定の質量比率となるように秤量し粉体状のまま混合して用いてもよい。

［混合・乾燥］
竹粉末と相溶化剤を混合したものを、７０～１２０℃で加熱して処理する。このような加熱により、竹粉末と相溶化剤が表面部分などで一部一体化する。加熱温度の下限は、８０℃以上や、９０℃以上とすることができる。加熱温度の上限は、１１０℃以下や１０５℃以下とすることができる。温度が低すぎると、十分に一体化しにくかったり、乾燥されにくかったり乾燥時間が長時間化するおそれがある。温度が高すぎると、劣化や揮発、黄変等が生じるおそれがある。

このような加熱温度で、３０分以上加熱乾燥することが好ましい。加熱乾燥時間は１時間以上がより好ましい。加熱乾燥時間が短すぎると水分を十分に除去できない可能性がある。また、加熱乾燥時間の上限は設けなくてもよいが、生産性などの観点から、１２時間以下や１０時間以下、８時間以下、４時間以下としてもよい。加熱乾燥は、定温乾燥機などに静置状態で雰囲気温度を上記温度として乾燥状態で乾燥することができる。

［水分含有率］
乾燥した後の第一の組成物が、水分含有量が０．５質量％以下であることが好ましい。水分含有量を十分に低減しておくことで、フィルムを成形するときに気泡や厚みムラが生じることをより安定して防止することができる。竹粉末は保管中に吸湿して数％程度の水分を含有しているため、これを乾燥して除去する。水分含有量は、０．４質量％以下や０．３質量％以下としてもよい。水分含有量の下限は設けなくてもよく、検出下限程度としてもよい。また、乾燥時間などの製造効率を考慮して０．０１質量％以上や０．０２質量％以上、０．０５質量％以上のような下限をもうけてもよい。水分含有率は、水分計などで測定することができる。水分含有量は、秤量約２０グラム、乾燥温度１０５℃、測定時間１０分での質量変化を水分含有量とすることができる。例えば、株式会社島津製作所の水分計「Ｍｏｃ６３ｕ」を用いて測定できる。

［第二の混合工程（Ｓ２１）］
第二の混合工程は、第一の組成物と、ポリエチレン樹脂とを混合して溶融ペレット化し乾燥した第二の組成物を得る工程である。第一の組成物は、粉体状などのため、そのままではインフレーション成形を行うときに供給口のホッパーから押出スクリューへの噛みこみが設定している比率のものとならない場合がある。またインフレーション成形装置の溶融混練のみではポリエチレン樹脂と十分に混合されない恐れがある。このため予備混合として第二の混合工程で溶融ペレット化する。また、溶融ペレット化で水分と接触する可能性があるためこれらの水分を乾燥する。

［ポリエチレン］
ポリエチレンは、低密度ポリエチレンや、リニア低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒ポリエチレン、変成ポリエチレンなどの樹脂を用いることができる。特に、フィルムへの成形に適した、低密度ポリエチレンや、リニア低密度ポリエチレンを用いることが好ましい。

第二の混合工程は、第一の組成物を３～３５質量部、ポリエチレン樹脂を６５～９７質量部の質量比率で混合することが好ましい。第一の組成物は、５質量部以上や、８質量部以上、１０質量部異常とすることができる。第一の組成物が多いほど相対的に竹粉末も増える。竹粉末が増えるほど、インフレーション成形時の竹粉末の影響が大きくなるため、本発明により製造することが有効となる。また、竹粉末が増えることで、バイオマス利用品としての有用性がより向上する。さらに高濃度に、第一の組成物は１５質量部以上、１８質量部以上や、２０質量部以上含むものとしてもよい。また、第一の組成物は３２質量部以下や、３０質量部以下としてもよい。ポリエチレン樹脂は、７０質量部以上としてもよい。またポリエチレン樹脂は８０質量部以下としてもよい。

第一の組成物と、ポリエチレン樹脂は、常温で粉体やペレットなどの固体のため、所定の質量比率となるように秤量し固体のまま混合（いわゆるドライブレンド）して用いてもよい。ポリエチレンの含有量が低すぎる場合、インフレーション成形に適した組成物を得られないおそれがある。ポリエチレンが過剰に多くなると相対的に自然環境由来の竹粉末が減少する。また、成形加工しにくくなり外観や物性のムラが生じて品質が悪化する恐れがある。

第一の組成物と、ポリエチレン樹脂は混合して、溶融温度１５０～１９０℃で加熱混練してペレット化する。これは、ホッパーに投入した原料を加熱下で、モーターで回転させたスクリューで溶融混練してストランド状に押し出して所定の長さでペレットに切断する。このストランドやペレットは水中で冷却や固化することができる。溶融温度は、１６０℃以上や１７０℃以上としてもよい。

第一の組成物とポリエチレン樹脂を混合したものを、７０～１２０℃で乾燥する。これにより、ペレット化により吸着したり、ペレット周囲に付着した水分を除去する。加熱温度の下限は、８０℃以上や、９０℃以上とすることができる。加熱温度の上限は、１１０℃以下や１０５℃以下とすることができる。温度が低すぎると、乾燥されにくかったり、乾燥時間が長時間化したりするおそれがある。温度が高すぎると、劣化や揮発、黄変等が生じるおそれがある。

乾燥は３０分以上することが好ましい。乾燥時間は１時間以上や、２時間以上、３時間以上がより好ましい。乾燥時間が短すぎると水分を十分に除去できない可能性がある。また、加熱乾燥時間の上限は設けなくてもよいが、生産性などの観点から、２４時間以下や１２時間以下、８時間以下としてもよい。加熱乾燥は、定温乾燥機などに静置状態で雰囲気温度を上記温度として乾燥したり、熱風オーブンなどを用いて乾燥することができる。

乾燥した後の第二の組成物が、水分含有量が０．５質量％以下であることが好ましい。水分含有量を十分に低減しておくことで、フィルムを成形するときに気泡や厚みムラが生じることをより安定して防止することができる。ペレット化した後、水中での冷却や保管時の吸湿等により数％程度の水分が付着等している場合があるため、これを乾燥して除去する。水分含有量は、０．４質量％以下や０．３質量％以下としてもよい。水分含有量の下限は設けなくてもよく、検出下限程度としてもよい。また、乾燥時間などの製造効率を考慮して０．０１質量％以上や０．０２質量％以上、０．０５質量％以上のような下限をもうけてもよい。水分含有率は、水分計などで測定することができる。水分含有量は、秤量約２０グラム、乾燥温度１０５℃、測定時間１０分での質量変化を水分含有量とすることができる。例えば、株式会社島津製作所の水分計「Ｍｏｃ６３ｕ」を用いて測定できる。

［その他の成分］
本発明の袋用フィルムは、竹粉末、相溶化剤、およびポリエチレン以外の成分（以下、「その他の成分」）を含有するものであってもよい。袋用フィルムにおいて、竹粉末、相溶化剤、およびポリエチレンが占める割合（「竹粉末＋相溶化剤＋ポリエチレン」／袋用フィルムの組成物）は、９０質量％以上が好ましく、９５質量％以上が好ましく、９８質量％以上がより好ましい。この割合の上限は１００質量％でもよく、９９．５質量％以下や、９９質量％以下としてもよい。その他の成分としては、ポリオレフィン系の樹脂のインフレーション成形などに利用されている、可塑剤や、耐候剤、色材、スリップ剤、消臭剤などを用いることができる。

［成形工程（工程Ｓ３１）］
成形工程は、第二の組成物をインフレーション成形してフィルムを得る工程である。成形工程は、第二の組成物に加えて各主成分を混合してもよく、例えばポリエチレン樹脂のペレットと混合して成形してもよい。混合比率としては、第二の組成物のペレット４０～１００質量部と、ポリエチレン樹脂のペレット０～６０質量部とを、混合して成形するものとすることができる。

［インフレーション成形］
成形工程は、インフレーション成形により行う。インフレーション成形は押し出し機からチューブ状に押し出され軟質化した樹脂に、気体を吹き込んで膨らませながら引き取ることで成形するフィルムの成形手法である。

図２は、インフレーション成形装置の構造の概要を示すものである。インフレーション成形装置１０は、インフレーション成形によりフィルム１を成形する装置である。ホッパー２１から樹脂組成物を投入し、モーター２２を回転させてスクリュー２３を回転させて口金２４から押し出す。この押し出し時に、図１における口金２４の下部から上側に向けて矢印で示すように、空気などの気体を吹き込んでフィルム１を膨らませながら成形する。膨らんだフィルム１はガイド３や、ローラー３１、ローラー３２、ローラー３３を介してロール４に巻き取られる。

［押出温度］
インフレーション成形の口金２４の押し出し温度は、１６０～２００℃で成形することができる。本発明の袋用フィルムは、ポリエチレン樹脂が主たるものとなることから、ポリエチレンの成形温度に準じる条件で成形することができる。

この成形にあたって、本発明の製造方法は、口金２４の押し出し温度１６０～２００℃で成形ことが好ましい。成形温度は、適宜、押し出し圧力や樹脂の分子量、混合比率、フィルム厚みなどを考慮して適宜設定することができる。好ましくは１７０℃以上であり、さらに好ましくは１７５℃以上である。また、１９５℃以下が好ましい。押出温度が低すぎると押出圧力が高くなりすぎて押出ができなかったり、分散しない恐れがある。押出温度が高すぎると、加熱により劣化して着色などが生じる場合がある。口金２４の押出温度が所定を温度として、ホッパー２１からあと口金までのスクリュー２３に対応する流路の温度は段階的に昇温するものとする。

成形するフィルムの厚みは、２０～１８０μｍとすることが好ましい。フィルムの厚みは、押し出し量や、口金の開口部の大きさ、引き取り速度などを調整することで調整することができる。フィルム厚みが薄すぎる場合、竹粉末がフィルム厚みより大きいものとなり応力が集中する場所となったりして、成形が困難となったり、厚みムラにより巻取りが困難となったり、袋状に成形したときの破断起点となる恐れがある。フィルム厚みが厚すぎる場合、剛性が高くなりすぎたりして、インフレーション成形に適さない場合がある。フィルム厚みの上限は１５０μｍ以下や、１２０μｍ以下、１００μｍ以下としてもよい。また、フィルム厚みの下限は、３０μｍ以上や４０μｍ以上としてもよい。

［袋の成形］
本発明の製造方法で製造した袋用フィルムは、ボトムシールや、サイドシール、周辺部材の取り付け、印刷などのインフレーション成形したフィルムの袋成形技術により加工することで、袋にすることができる。このとき、竹粉末を含むものの、ポリエチレンに均質に分散していることから、ヒートシールなどの熱可塑性樹脂の成形加工方法を採用した連続製造に適した加工にも適している。このようなフィルムの特性を利用して、袋用フィルムの面状部と、袋用フィルムの溶着部を有する袋とすることができる。

本発明の竹粉末含有袋用フィルムは、竹粉末を３～３０質量部、ポリエチレン樹脂を５５～９０質量部、相溶化剤を３～１５質量部を含有する。竹粉末含有袋用フィルムにおいて、竹粉末は、５質量部以上や、８質量部以上としてもよい。また、竹粉末は、２５質量部以下や、２０質量部以下としてもよい。ポリエチレン樹脂は、６０質量部以上や、７０質量部以上としてもよい。また、ポリエチレン樹脂は、８５質量部以下としてもよい。相溶化剤は、５質量部以上としてもよい。また、相溶化剤は１２質量部以下や、１０質量部以下としてもよい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。

［材料等］
・竹粉末（ａ）：孟宗竹を切断して、過熱水蒸気処理時間２時間処理した。温度は２１０℃±５℃である。その後、粉砕して解繊し、平均繊維長約３００μｍとした竹粉末を用いた。
・相溶化剤（ａ）：三井化学株式会社製の“ハイワックス（登録商標）１１０５Ａ”（エチレンプロピレン共重合物の無水マレイン酸酸化物）
・相溶化剤（ｂ）：三井化学株式会社製の“ハイワックス（登録商標）１１０Ｐ”（低分子量エチレン・プロピレン共重合物）
・相溶化剤（ｃ）：三井化学株式会社製の“アドマー（登録商標）ＨＥ８１０”（無水マレイン酸変性高密度ポリエチレン）
・ＬＬＤＰＥ（ａ）：メタロセンＬＬＤＰＥエボリュー（登録商標）“ＳＰ２５２０”（株式会社プライムポリマー） 密度：約９２５ｋｇ／ｍ³（ＪＩＳ Ｋ７１１２）

［試験例１］
・第一の混合工程
竹粉末と、相溶化剤とを秤量し、ブレンダーで混合して、ステンレス製の深型バットに収容した。混合した試験組成物（１－１）～（１－５）に係る第一の組成物の混合比率を表１に示す。なお、表１には第二の混合工程で用いるポリエチレン樹脂の混合量も併せて示す。
混合した組成物を収容したバットを定温乾燥機に静置し乾燥した。乾燥温度は設定温度９５℃（実温９０～１００℃）とし、２．５時間乾燥して、第一の組成物を得た。

水分含有量は、株式会社島津製作所の水分計「Ｍｏｃ６３ｕ」を用いて測定した。約２０ｇを秤量し、乾燥温度１０５℃、測定時間１０分での質量変化を、水分含有量とした。
混合前の竹粉末（ａ）の水分含有率は３．７質量％であった。２．５時間乾燥後の試験組成物（１－１）～（１－５）にかかる第一の組成物は、検出下限以下であり、十分に乾燥されていることが確認された。

・第二の混合工程
第一の混合工程で得られた第一の組成物と、ポリエチレン樹脂とを秤量し、二軸押出機のペレッターでペレット化した。混合した試験組成物（１－１）～（１－５）の混合比率を表１に示す。ペレット化の押出温度は、１７０℃としストランド状に押し出して切断して水中で冷却し固化させた。
水中から取り出したペレットをステンレス製の深型バットに容れた。その後、定温乾燥機に静置し、定温乾燥機で乾燥した。乾燥温度は設定温度９５℃（実温９０～１００℃）とし、５時間乾燥した。

水分含有率を第一の組成物と同様に、株式会社島津製作所の水分計「Ｍｏｃ６３ｕ」で測定した。５時間乾燥後の試験組成物（１－１）～（１－５）にかかる第二の組成物のペレットの水分含有率は、検出下限以下であり、十分に乾燥されていることが確認された。

［試験例２］
試験例１で得られた竹粉末とポリエチレン樹脂と相溶化剤とを含む第二の組成物のペレット（試験組成物（１－１）～（１－５））を用いて、インフレーション成形を行った。

［製造装置（インフレーション成形装置）］
製造試験に用いたインフレーション成形装置の主な仕様は以下のものである。
ダイス：５０ｍｍ／７０ｍｍチューブ用 原反巾：１００ｍｍ～３００ｍｍ
厚み目安：２０μｍ～１３０μｍ 押出量：１０ｋｇ／ｈ～２０ｋｇ／ｈ
引取速度：６ｍ／ｍｉｎ～６０ｍ／ｍｉｎ ガゼット折込幅：最大５０ｍｍ
巻取装置：最大巻径φ６００ｍｍ 最大重量４０ｋｇ

１）試験例１で製造された試験組成物（１－１）５０質量部と、ＬＬＤＰＥ（ａ）５０質量部とをペレット状で混合して、成形用の試験組成物とした。この各試験組成物について、前述したインフレーション成形装置（製造装置）を用いて、インフレーション成形した。製造時の条件として、口金温度１８５℃、冷却ブロワー３８Ｈｚ、張力１．２ｋｇｆとして製造した。また、フィルムの狙い厚みは６０μｍ、フィルム幅２５ｃｍとして製造した。
２）同様に、試験組成物（１－１）に代え、試験組成物（１－２）～（１－５）のそれぞれに順次切り替えて、インフレーション成形した。

試験組成物（１―１）～（１－５）のいずれを用いても、狙い厚み相当の約６０μｍのフィルム厚みのフィルムを、巻取り長さ１０００ｍについて安定して成形することができた。図３は、試験組成物（１－１）を用いて製造した時の口金（図２の口金２４参照）周辺を撮像した像である。図４はロール状に巻き取ったフィルムの像である。このフィルムは、竹粉末の色により茶褐色を呈する。また、竹の香りを有する。このように、本発明に係る製造方法により、安定して、袋用フィルムを製造することができた。

試験組成物（１－１）～（１－５）のいずれも袋用フィルムを得ることができたが、特に試験組成物（１－５）が最も安定していた。次に、試験組成物（１－１）、（１－３）、（１－２）、（１－４）の順により安定した成形ができた。

［試験例３］
前述の実施例１に係る各試験組成物のフィルムを用いて、ボトムシール成形して袋を成形した。作成した袋を図５に示す。この袋は、上端側は溶断部で開口部となり、下端側は溶断部とその上方に溶着部を有し、袋として使用するときの底となっている。

図６は袋の面状部を拡大した像である。図と同様に、竹粉末由来の黒色の粒状の成分が広く分散している。また、素地は半透明で茶褐色であり、厚さが厚いためより濃い色となっている。図７は、この袋に、荷物を収容した像である。袋として従来のポリエチレン袋とそん色なく使用できる強度を有し、半透明のため内容物がわずかに透けて見える。

［試験例４］
試験例２に準じて、大型の装置で試験組成物（１）を用いてフィルム幅６２ｃｍ、フィルム厚み３０μｍを成形した。このフィルムを用いて、ボトムシール成形して袋を成形した。作成した袋を図８に示す。この袋は、両側の幅方向に折り込むガゼット加工により、７ｃｍ折り込み部設けて、開口部を広げやすい加工を行った袋である。ガゼット加工後の幅ｗ：４８ｃｍ、高さｈ：８０ｃｍである。上端側、下端側のいずれも、搬送時に流れ方向に隣り合い別の袋となるフィルムとの溶断部を有している。

また、上端、下端側のいずれにも溶断部から５～１０ｍｍの部分に溶着部を設けている。上端側は持ち手部となる幅方向の両端から約７ｃｍまでは溶着部を有し、さらに内側には略Ｍ字状の切断を行い、開口部を設けている。

図９は袋の面状部を拡大した像である。竹粉末由来の黒色の粒状の成分が広く分散している。また、素地は半透明で茶褐色である。

［比較例１］
試験組成物（１－１）の質量比で予備混合や乾燥等を行うことなく、そのままドライブレンドで混合して、試験例２で用いたインフレーション成形装置の供給口に投入して成形を行った。竹粉末やポリエチレンの混合が安定せず十分に分散せず、竹粉末が偏ったり、水分に起因すると考えられる気泡が生じて、帯状に安定した成形ができなかったり、破断が生じ、安定したフィルム化ができなかった。

本発明は、竹粉を含む袋用フィルムに利用することができ、産業上有用である。

１ フィルム
１０ 成形装置
２１ ホッパー
２２ モーター
２３ スクリュー
２４ 口金
３ ガイド
３１、３２、３３ ローラー
４ ロール

Claims (10)

1. 竹粉末と相溶化剤とを混合し、加熱乾燥した第一の組成物を得る第一の混合工程と、
   前記第一の組成物とポリエチレン樹脂とを混合し、混練してペレット化し乾燥した第二の組成物を得る第二の混合工程と、
   前記第二の組成物をインフレーション成形したフィルムを得る成形工程とを有する、竹粉末含有袋用フィルムの製造方法。
2. 前記相溶化剤が、低分子量エチレン・プロピレン共重合物、エチレンプロピレン共重合物の無水マレイン酸酸化物、および無水マレイン酸変性高密度ポリエチレンからなる群から選択される少なくとも１以上を含む請求項１に記載の製造方法。
3. 前記第一の混合工程が、前記竹粉末を７０～９５質量部と、前記相溶化剤を５～３０質量部とを含む質量比率で混合し、
   加熱温度７０～１２０℃で３０分以上加熱乾燥するものである請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記乾燥した後の前記第一の組成物の水分含有量が、０．５質量％以下である請求項３に記載の製造方法。
5. 前記第二の混合工程が、前記第一の組成物を３～３５質量部と、前記ポリエチレン樹脂を６５～９７質量部とを含む質量比率で混合し、
   溶融温度１５０～１９０℃で加熱混練してペレット化し、加熱温度７０～１２０℃で３０分以上乾燥するものである請求項１～４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記成形工程が、前記第二の組成物のペレット４０～１００質量部と、ポリエチレン樹脂のペレット０～６０質量部とを、混合して成形するものである請求項１～５のいずれかに記載の製造方法。
7. 前記竹粉末が、１８０～３２０℃で過熱水蒸気処理され、平均繊維長４００μｍ以下である請求項１～６のいずれかに記載の製造方法。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の竹粉末含有袋用フィルムを、ボトムシールまたはサイドシールで溶着部を設ける加工を行う加工工程を有する袋の製造方法。
9. 竹粉末を３～３０質量部、ポリエチレン樹脂を５５～９０質量部、相溶化剤を３～１５質量部を含有し、厚み２０～１８０μｍである、竹粉末含有袋用フィルム。
10. 請求項９に記載の竹粉末含有袋用フィルムの面状部と、前記竹粉末含有袋用フィルムの溶着部を有する袋。

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