JP2749918B2 - 生分解性生成物およびその製造方法 - Google Patents
生分解性生成物およびその製造方法Info
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- C08J9/125—Water, e.g. hydrated salts
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- B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
- B29C44/34—Auxiliary operations
- B29C44/3402—Details of processes or apparatus for reducing environmental damage or for working-up compositions comprising inert blowing agents or biodegradable components
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- C08L3/12—Amylose; Amylopectin; Degradation products thereof
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高アミロースでんぷんから誘導された包装
用生成物および包装用材料等の生分解性生成物およびそ
の製造方法に関するものである。
用生成物および包装用材料等の生分解性生成物およびそ
の製造方法に関するものである。
（従来の技術） 環境廃棄物、特に多量の使い捨てプラスチック生成物
および制限された容量の埋め立て施設に関連する問題に
より生分解性のまたは再循環可能な生成物を開発する重
要性が増してきている。これは、多量の使い捨てプラス
チック包装材料を例えば、容器、シート、フィルム、配
管および充填材等の種々の形態で利用される包装工業に
おいて特に真実性がある。プラスチック材料の使用が著
しく増加してきつつあるために、生分解性のプラスチッ
クから使い捨て材料を製造し廃棄問題を緩和することが
提案されている。いくつかの理由により、特別な状況を
除いてこの技術の開発および可能性が制限されている。
先ず第一に、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピ
レンおよびポリエチレンテレフタレート等の嵩高の包装
材料は、低価格であるが、生分解性でない。このような
材料を生分解性充填剤または添加剤とブレンドすること
によって該材料を生分解性にする試みは、全くうまくい
っていない。生分解性であるプラスチックは、殆どの包
装用途に要求される性能に欠け、一般に用いられている
包装用プラスチックよりも高価である。更に、非分解性
プラスチックが有毒なガスを発生しないので埋め立て地
域に好ましという別の理由がある。
および制限された容量の埋め立て施設に関連する問題に
より生分解性のまたは再循環可能な生成物を開発する重
要性が増してきている。これは、多量の使い捨てプラス
チック包装材料を例えば、容器、シート、フィルム、配
管および充填材等の種々の形態で利用される包装工業に
おいて特に真実性がある。プラスチック材料の使用が著
しく増加してきつつあるために、生分解性のプラスチッ
クから使い捨て材料を製造し廃棄問題を緩和することが
提案されている。いくつかの理由により、特別な状況を
除いてこの技術の開発および可能性が制限されている。
先ず第一に、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピ
レンおよびポリエチレンテレフタレート等の嵩高の包装
材料は、低価格であるが、生分解性でない。このような
材料を生分解性充填剤または添加剤とブレンドすること
によって該材料を生分解性にする試みは、全くうまくい
っていない。生分解性であるプラスチックは、殆どの包
装用途に要求される性能に欠け、一般に用いられている
包装用プラスチックよりも高価である。更に、非分解性
プラスチックが有毒なガスを発生しないので埋め立て地
域に好ましという別の理由がある。
容易に利用可能であり、公知の生分解性材料であるで
んぷんは、選択された包装用途を含む別の目的で発泡さ
れたおよびフィルム生成物並びにその他の生成物を製造
するのに用いられている。PCT国際公開W083/02955号に
おいて、包装用の発泡シートまたは充填材等の種々の用
途に有効な発泡でんぷん生成物が、気体発泡剤の存在下
にでんぷんを押出成形することによって形成されてい
る。
んぷんは、選択された包装用途を含む別の目的で発泡さ
れたおよびフィルム生成物並びにその他の生成物を製造
するのに用いられている。PCT国際公開W083/02955号に
おいて、包装用の発泡シートまたは充填材等の種々の用
途に有効な発泡でんぷん生成物が、気体発泡剤の存在下
にでんぷんを押出成形することによって形成されてい
る。
フィルム生成物を形成するためにでんぷん材料を使用
することは、例えば、溶剤を使用しないでアミロース材
料を押出成形し、優れた引張強度を有するフィルムを形
成することを開示する英国特許第965,349号明細書に示
されるとおりに公知である。でんぷんを用いた別のフィ
ルム形成操作は、無支持アミロースフィルムをアルカリ
性アミロース水溶液を硫酸アンモニウムと硫酸ナトリウ
ムとの凝固混合物中に押し出すことによって作成する米
国特許第3,116,351号明細書に示されている。
することは、例えば、溶剤を使用しないでアミロース材
料を押出成形し、優れた引張強度を有するフィルムを形
成することを開示する英国特許第965,349号明細書に示
されるとおりに公知である。でんぷんを用いた別のフィ
ルム形成操作は、無支持アミロースフィルムをアルカリ
性アミロース水溶液を硫酸アンモニウムと硫酸ナトリウ
ムとの凝固混合物中に押し出すことによって作成する米
国特許第3,116,351号明細書に示されている。
米国特許第4,156,759号明細書は、アミロース物質を
含有するでんぷんを発泡材料中に添加することによって
剛性または軟質であり、高い弾性率の（resilient）生
成物を得る低価格ポリウレタンフォームの製造方法を開
示している。
含有するでんぷんを発泡材料中に添加することによって
剛性または軟質であり、高い弾性率の（resilient）生
成物を得る低価格ポリウレタンフォームの製造方法を開
示している。
米国特許第3,137,592号明細書は、種々の用途に有効
なリボン、ロープおよびチューブ等の異なる形状で発泡
させた糊化生成物を製造するでんぷんの押出成形を示し
ている。
なリボン、ロープおよびチューブ等の異なる形状で発泡
させた糊化生成物を製造するでんぷんの押出成形を示し
ている。
米国特許第3,336,429号明細書は、酸水溶液浴により
高アミロース材料の苛性ソーダ水溶液を押し出すことに
よってフィルム、チューブ、バンドおよびフィラメント
等の透明な、薄い、伸ばされた形態の構造を有するアミ
ロースを製造する方法を含んでいる。
高アミロース材料の苛性ソーダ水溶液を押し出すことに
よってフィルム、チューブ、バンドおよびフィラメント
等の透明な、薄い、伸ばされた形態の構造を有するアミ
ロースを製造する方法を含んでいる。
米国特許第3,891,624号明細書は、100〜250℃の温度
および４〜15％の含水率で選択された親水性でんぷん材
料を押し出すことによる分散性親水性多孔質でんぷん生
成物の製造方法を開示している。
および４〜15％の含水率で選択された親水性でんぷん材
料を押し出すことによる分散性親水性多孔質でんぷん生
成物の製造方法を開示している。
食料または菓子類におけるでんぷんの使用も公知であ
る。でんぷん使用が特に興味深い一つの領域としては、
スナックおよび乾燥ペットフード等がある。そのかりか
りした性質によって証明されるとおりこのような生成物
の品質は、膨張容量によって影響され、そしてそれは、
R.ChinnaswamyおよびM.A.Hannaによる二つの最近の文
献、すなわち、“Relatonship Between Amylose Conten
t and Extrusion−Expansion Properties of Corn Star
ch",Cereal Chemistry,第65巻,No.2,1988年，第138〜14
3頁および“Optimum Extrusion−Cooking Conditions f
or Maximum Expansion of Corn Starch",Journal of Fo
od Science,第53巻,No.3,1988年，第834〜840頁に研究
・記載されている。
る。でんぷん使用が特に興味深い一つの領域としては、
スナックおよび乾燥ペットフード等がある。そのかりか
りした性質によって証明されるとおりこのような生成物
の品質は、膨張容量によって影響され、そしてそれは、
R.ChinnaswamyおよびM.A.Hannaによる二つの最近の文
献、すなわち、“Relatonship Between Amylose Conten
t and Extrusion−Expansion Properties of Corn Star
ch",Cereal Chemistry,第65巻,No.2,1988年，第138〜14
3頁および“Optimum Extrusion−Cooking Conditions f
or Maximum Expansion of Corn Starch",Journal of Fo
od Science,第53巻,No.3,1988年，第834〜840頁に研究
・記載されている。
菓子生成物の製造におけいてでんぷんを使用すること
は、高アミロースでんぷんおよび砂糖が25％以下の含水
の量存在の下に、押出機を通過させて固形、プラスチッ
ク、形状保持菓子塊を形成する米国特許第3,265,509号
明細書に記載されている。
は、高アミロースでんぷんおよび砂糖が25％以下の含水
の量存在の下に、押出機を通過させて固形、プラスチッ
ク、形状保持菓子塊を形成する米国特許第3,265,509号
明細書に記載されている。
米国特許第3,962,155号明細書は、気体発生発泡剤を
用いてプルラン（pullan）、プルラリス（Pullularis）
プルランによって製造れさるポリサッカライドまたは改
質プルランをブレンドすることのよって得られる異なる
形態の成形発泡生成物を開示している。
用いてプルラン（pullan）、プルラリス（Pullularis）
プルランによって製造れさるポリサッカライドまたは改
質プルランをブレンドすることのよって得られる異なる
形態の成形発泡生成物を開示している。
（発明が解決しようとする課題） 上記の多くの開示がフィルムおよび種々の他の生成物
を形成するのにアミロース含有でんぷん材料の使用を示
しているが、包装におけるこのような材料の使用は、一
般に食料用ラッピング材料等の選択された用途に制限さ
れる。保護パッキン等に用いられる弾性率の、圧縮率
の、低密度の包装用材料は、一般に、発泡ポリスチレ
ン、特にスチロフォーム（Styofoam,Dow Chemicals Co.
社の商標）等の軽量プラスチックのみである。しかしな
がら、上記の如く、これらの材料は、生分解性でなく、
それゆえにたえず増加している政府の規制および環境廃
棄の制御を満足しつつパッキン工業の要求要件に合致す
る材料に対する要求がいまだにある。
を形成するのにアミロース含有でんぷん材料の使用を示
しているが、包装におけるこのような材料の使用は、一
般に食料用ラッピング材料等の選択された用途に制限さ
れる。保護パッキン等に用いられる弾性率の、圧縮率
の、低密度の包装用材料は、一般に、発泡ポリスチレ
ン、特にスチロフォーム（Styofoam,Dow Chemicals Co.
社の商標）等の軽量プラスチックのみである。しかしな
がら、上記の如く、これらの材料は、生分解性でなく、
それゆえにたえず増加している政府の規制および環境廃
棄の制御を満足しつつパッキン工業の要求要件に合致す
る材料に対する要求がいまだにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、発泡された、低密度の、独立気泡性の、弾
性であり且つ圧縮性のでんぷん生成物からなり、該でん
ぷんが少なくとも45重量％のアミロースを含有し、発泡
生成物が約1.6〜80kg/m3（0.1〜5lb/ft3）の嵩密度、少
なくとも約20％の弾性率および約100〜800g/cm2の圧縮
率を有する生分解性生成物を提供するものである。
性であり且つ圧縮性のでんぷん生成物からなり、該でん
ぷんが少なくとも45重量％のアミロースを含有し、発泡
生成物が約1.6〜80kg/m3（0.1〜5lb/ft3）の嵩密度、少
なくとも約20％の弾性率および約100〜800g/cm2の圧縮
率を有する生分解性生成物を提供するものである。
本発明の一実施態様において、上記生分解性生成物
は、約32.0kg/m3（2.0lb/ft3）またはそれ以下の嵩密
度、少なくとも約50％の弾性率および約100〜800g/cm2
の圧縮率を有する均一な独立気泡性構造を有するインサ
ートまたは間隙充填物等の包装材料である。
は、約32.0kg/m3（2.0lb/ft3）またはそれ以下の嵩密
度、少なくとも約50％の弾性率および約100〜800g/cm2
の圧縮率を有する均一な独立気泡性構造を有するインサ
ートまたは間隙充填物等の包装材料である。
本発明の別の実施態様は、21重量％以下全水分含量の
存在下に、約150〜250℃の温度で少なくとも65重量％の
アミロースを含有するでんぷんを押出成形することより
なる包装用生成物および包装用材料等の低密度発泡性生
分解性生成物の製造方法に関するものである。
存在下に、約150〜250℃の温度で少なくとも65重量％の
アミロースを含有するでんぷんを押出成形することより
なる包装用生成物および包装用材料等の低密度発泡性生
分解性生成物の製造方法に関するものである。
本発明の更に別の実施態様は、約２重量％またはそれ
以上の塩を含有する変性された高アミロースでんぷんを
押出成形することによって製造された成形物に関するも
のでもある。
以上の塩を含有する変性された高アミロースでんぷんを
押出成形することによって製造された成形物に関するも
のでもある。
生分解性である包装用用途の生成物を製造する能力
は、本発明の重要な特徴である。本明細書に用いられる
用語「生分解性」とは、化合物の生命体（生物／微生
物）および／または天然環境因子による破壊感受性、例
えば、化合物のバクテリア、菌類、糸状菌および酵母に
より化学的に破壊される能力等をいう。包装に用いられ
るプラスチック、特にポリスチレンは、生分解性でな
い。このような生分解性でないプラスチックは、スチロ
フォーム（Styrofoam）等の発泡ポリスチレンが種々の
用途、特に保護パッキンまたは間隙充填材に多量に用い
られる低密度包装領域において問題を与える。でんぷん
は、生分解性を有する公知の物質であるが、主としてで
んぷんは包装用材料に必要とされる物性に乏しいという
理由のために、これを包装に使用することは普及してい
ない。
は、本発明の重要な特徴である。本明細書に用いられる
用語「生分解性」とは、化合物の生命体（生物／微生
物）および／または天然環境因子による破壊感受性、例
えば、化合物のバクテリア、菌類、糸状菌および酵母に
より化学的に破壊される能力等をいう。包装に用いられ
るプラスチック、特にポリスチレンは、生分解性でな
い。このような生分解性でないプラスチックは、スチロ
フォーム（Styrofoam）等の発泡ポリスチレンが種々の
用途、特に保護パッキンまたは間隙充填材に多量に用い
られる低密度包装領域において問題を与える。でんぷん
は、生分解性を有する公知の物質であるが、主としてで
んぷんは包装用材料に必要とされる物性に乏しいという
理由のために、これを包装に使用することは普及してい
ない。
しかして本発明によれば、生分解性の、低密度の、低
価格生成物が21重量％以下の全水分含量以下の存在下
に、約150〜250℃の温度にて少なくとも65重量％のアミ
ロース含有するでんぷんを押出機により発泡させること
により得られる。特定の最終用途により、本発明の発泡
生成物は、押出成形後に、例えば、シート、円筒形また
はロープ状の成形物等の形態で使用することができ、あ
るいはさらに、カートン、容器またはトレイ等の異なる
形状に成形することもできる。本発明の一実施態様にお
いて、発泡された、高アミロースでんぷん材料は、押出
機からシートまたは円筒形ロープ状に押し出され、低密
度であるとともに優れた弾性率および圧縮率を有し、包
装材料として、特に保護パッキンの領域において有力あ
る。従って、発泡状の、生分解性でんぷん生成物を、種
々の形状で提供することができ、それゆえに、容器、カ
ートン、トレイ、カップ、ディシュ、シート等の包装用
生成物としてまた間隙充填材または充填材、絶縁物、シ
ート等に用いられる包装用材料として、あるいは保護パ
ッキン、例えば、精密装置、機器および構成要素用のク
ッション材として有効である。
価格生成物が21重量％以下の全水分含量以下の存在下
に、約150〜250℃の温度にて少なくとも65重量％のアミ
ロース含有するでんぷんを押出機により発泡させること
により得られる。特定の最終用途により、本発明の発泡
生成物は、押出成形後に、例えば、シート、円筒形また
はロープ状の成形物等の形態で使用することができ、あ
るいはさらに、カートン、容器またはトレイ等の異なる
形状に成形することもできる。本発明の一実施態様にお
いて、発泡された、高アミロースでんぷん材料は、押出
機からシートまたは円筒形ロープ状に押し出され、低密
度であるとともに優れた弾性率および圧縮率を有し、包
装材料として、特に保護パッキンの領域において有力あ
る。従って、発泡状の、生分解性でんぷん生成物を、種
々の形状で提供することができ、それゆえに、容器、カ
ートン、トレイ、カップ、ディシュ、シート等の包装用
生成物としてまた間隙充填材または充填材、絶縁物、シ
ート等に用いられる包装用材料として、あるいは保護パ
ッキン、例えば、精密装置、機器および構成要素用のク
ッション材として有効である。
本発明に有効な出発でんぷん原料は、高アミロースで
んぷん、即ち少なくとも45重量％のアミロースを含有す
るものでなければならない。でんぷんが２つの部分、す
なわち、一方は直鎖状の分子配列であり、他方は分枝鎖
状の分子配列である２つの部分から構成されることは公
知である。でんぷんの直鎖部分は、アミロースとして知
られており、また分枝鎖部分は、アミロペクチンとして
知られている。異なる源、例えば、ポテト、コーン、タ
ピオカおよびライス等からのでんぷんは、アミロースお
よびアミロペクチン成分の相対的割合が異なることを特
徴としている。他のものを越えて一方の部分が非常に優
勢であることを特徴とするいくつかの植物種が遺伝子工
学的に開発されている。例えば、45％を超過するアミロ
ースから構成されるでんぷんを産生する通常22〜28％の
アミロースを含有するコーンの変種が開発されている。
これらのハイブリッド変種は、高アミロースまたはアミ
ロマイズと言われている。
んぷん、即ち少なくとも45重量％のアミロースを含有す
るものでなければならない。でんぷんが２つの部分、す
なわち、一方は直鎖状の分子配列であり、他方は分枝鎖
状の分子配列である２つの部分から構成されることは公
知である。でんぷんの直鎖部分は、アミロースとして知
られており、また分枝鎖部分は、アミロペクチンとして
知られている。異なる源、例えば、ポテト、コーン、タ
ピオカおよびライス等からのでんぷんは、アミロースお
よびアミロペクチン成分の相対的割合が異なることを特
徴としている。他のものを越えて一方の部分が非常に優
勢であることを特徴とするいくつかの植物種が遺伝子工
学的に開発されている。例えば、45％を超過するアミロ
ースから構成されるでんぷんを産生する通常22〜28％の
アミロースを含有するコーンの変種が開発されている。
これらのハイブリッド変種は、高アミロースまたはアミ
ロマイズと言われている。
高アミロースコーンハイブリッドは、高アミロースを
含有するでんぷんを通常に提供するために開発され、約
1963年から市販されている。本発明に有効な好適な高ア
ミロースでは、少なくとも45重量％、好ましくは、少な
くとも65重量％のアミロースを含有する。高アミロース
コーンスターチが特に好適であるが、それ以外の有効な
でんぷんとしては、例えば、コーン、エンドウ、大麦お
よびライス等の高アミロースでんぷんを産生するまたは
産生するとこのできるいかなる植物種をも含む。加え
て、高アミロースでんぷんは、天然でんぷん材料を分画
等の分離または単離によってまたは単離されたアミロー
スと天然でんぷんとをブレンドすることによって得るこ
とができる。
含有するでんぷんを通常に提供するために開発され、約
1963年から市販されている。本発明に有効な好適な高ア
ミロースでは、少なくとも45重量％、好ましくは、少な
くとも65重量％のアミロースを含有する。高アミロース
コーンスターチが特に好適であるが、それ以外の有効な
でんぷんとしては、例えば、コーン、エンドウ、大麦お
よびライス等の高アミロースでんぷんを産生するまたは
産生するとこのできるいかなる植物種をも含む。加え
て、高アミロースでんぷんは、天然でんぷん材料を分画
等の分離または単離によってまたは単離されたアミロー
スと天然でんぷんとをブレンドすることによって得るこ
とができる。
本発明に用いられる高アミロースでんぷんは、未変性
のままでもよくあるいは変性してもよく、また本発明書
で用いられる用語「でんぷん」は、両方の型のものを含
む。用語「変性された」とは、でんぷんが当該技術分野
において公知である具体的プロセス、例えば、エステル
化、エーテル化、酸化、酸加水分解、架橋および酵素転
換によって誘導または変性され得ることを意味するもの
である。具体的な変性でんぷんとしては、アセテートお
よびジカルボン酸、特にアルケニル琥珀酸の半エステル
等のエステル類、ヒドロキシルエチルでんぷんおよびヒ
ドロキシプロピルでんぷんよびおよび疎水性カチオン性
エポキシドと反応されたでんぷん等のエーテル類、燐オ
キシクロリド、エピハロヒドリンおよびオルト燐酸ナト
リウムまたはカリウム、トリポリ燐酸ナトリウムまたは
カリウムおよびこれらの混合物との反応により製造され
たホスフェート誘導体等の架橋剤と反応されたでんぷん
等がある。でんぷんの上記または通常の変性は、M.W.Ru
tenberg等による“Starch Chemistry and Technology"
第２版、Roy L.Whistler等編、Academic Press,Inc.,等
の刊行物に記載されている。
のままでもよくあるいは変性してもよく、また本発明書
で用いられる用語「でんぷん」は、両方の型のものを含
む。用語「変性された」とは、でんぷんが当該技術分野
において公知である具体的プロセス、例えば、エステル
化、エーテル化、酸化、酸加水分解、架橋および酵素転
換によって誘導または変性され得ることを意味するもの
である。具体的な変性でんぷんとしては、アセテートお
よびジカルボン酸、特にアルケニル琥珀酸の半エステル
等のエステル類、ヒドロキシルエチルでんぷんおよびヒ
ドロキシプロピルでんぷんよびおよび疎水性カチオン性
エポキシドと反応されたでんぷん等のエーテル類、燐オ
キシクロリド、エピハロヒドリンおよびオルト燐酸ナト
リウムまたはカリウム、トリポリ燐酸ナトリウムまたは
カリウムおよびこれらの混合物との反応により製造され
たホスフェート誘導体等の架橋剤と反応されたでんぷん
等がある。でんぷんの上記または通常の変性は、M.W.Ru
tenberg等による“Starch Chemistry and Technology"
第２版、Roy L.Whistler等編、Academic Press,Inc.,等
の刊行物に記載されている。
本発明に用いられるアミロースでんぷんの変性は、ア
ルキレンオキシド、特に炭素原子数２〜６、好ましくは
２〜４のアルキレンオキシドによるエーテル化が特に有
効である。エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよ
びブチレンオキシドは、出発でんぷん原料をエーテル化
するのに有効な化合物の例であり、プロピレンオキシド
が特に好ましい。種々の量の上記化合物を、所望の性質
および経済性によって用いることができる。一般に、で
んぷんの重量を基準として、15重量％またはそれ以上、
好ましくは、約10重量％が用いられる。この方法で変性
された押出成形でんぷんは、改良された発泡性、均一性
および弾性を示す。
ルキレンオキシド、特に炭素原子数２〜６、好ましくは
２〜４のアルキレンオキシドによるエーテル化が特に有
効である。エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよ
びブチレンオキシドは、出発でんぷん原料をエーテル化
するのに有効な化合物の例であり、プロピレンオキシド
が特に好ましい。種々の量の上記化合物を、所望の性質
および経済性によって用いることができる。一般に、で
んぷんの重量を基準として、15重量％またはそれ以上、
好ましくは、約10重量％が用いられる。この方法で変性
された押出成形でんぷんは、改良された発泡性、均一性
および弾性を示す。
また、添加化合物を、でんぷん出発原料と併用または
ブレンドして、強度、柔軟性、耐水性、弾性率、燃焼遅
延性、密度、色等の性質を改良することができ、また、
必要または所望により、虫および鼠忌避性を提供するこ
とができる。ポリビニルアルコール、モノグリセライド
およびポリ（エチレンビニルアセテート）等の化合物
は、代表的使用可能な添加剤である。燃焼遅延剤に関し
て、燐酸ナトリウム、燐酸三ナトリウム等の燐含有化合
物並びに硫酸アンモニウムおよびアンモニウムスルホメ
ート等の硫黄含有化合物等の使用することのできる公知
の化合物および化合物の群がある。耐水性は、添加剤を
用いて増強することができる。スチレンアクリレート樹
脂はこのような添加剤の特に有効てあることが見出され
た一例である。密度並びに弾性率および柔軟性は、ポリ
ビニルアルコート、ポリビニルアセテート、ポリスチレ
ン、ポリ（エチレンビニルアセテート）およびポリビニ
ルピロリドン等の合成物の添加によって改良することが
できる。これらの添加剤は、でんぷんの押出および発泡
された生成物の全体の性質が好適であるという条件で、
所望の性質を充分満足する量で用いることができる。具
体的には、このような約50重量％までの添加物、好まし
くは、約10重量％までの添加物を使用することができ
る。
ブレンドして、強度、柔軟性、耐水性、弾性率、燃焼遅
延性、密度、色等の性質を改良することができ、また、
必要または所望により、虫および鼠忌避性を提供するこ
とができる。ポリビニルアルコール、モノグリセライド
およびポリ（エチレンビニルアセテート）等の化合物
は、代表的使用可能な添加剤である。燃焼遅延剤に関し
て、燐酸ナトリウム、燐酸三ナトリウム等の燐含有化合
物並びに硫酸アンモニウムおよびアンモニウムスルホメ
ート等の硫黄含有化合物等の使用することのできる公知
の化合物および化合物の群がある。耐水性は、添加剤を
用いて増強することができる。スチレンアクリレート樹
脂はこのような添加剤の特に有効てあることが見出され
た一例である。密度並びに弾性率および柔軟性は、ポリ
ビニルアルコート、ポリビニルアセテート、ポリスチレ
ン、ポリ（エチレンビニルアセテート）およびポリビニ
ルピロリドン等の合成物の添加によって改良することが
できる。これらの添加剤は、でんぷんの押出および発泡
された生成物の全体の性質が好適であるという条件で、
所望の性質を充分満足する量で用いることができる。具
体的には、このような約50重量％までの添加物、好まし
くは、約10重量％までの添加物を使用することができ
る。
上記の変性でんぷんおよび添加物に加えて、所望によ
り、予備糊化形態のでんぷん出発原料を用いてもよい。
り、予備糊化形態のでんぷん出発原料を用いてもよい。
変性でんぷん化合物を使用する際に、特に改良され
た、均一で、且つ独立気泡性構造を有する生成物が変性
されたでんぷん出発原料が約２％またはそれ以上の塩並
びに上記の必要とされる量の高いアミロースを含有する
場合に得ることができるということも見出した。上記変
性でんぷんにおける塩は、既に製造されたでんぷん出発
原料に添加することもでき、或いは変性でんぷんの製造
の後、例えば硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウム等の
塩類を使用するアルカリ性条件を使用する公知のヒドロ
キシアルキルでんぷんエーテルの製造方法で製造された
後に残留する、灰分含有量によって測定されたような残
留塩であってもよい。でんぷんにおける残留塩の量は、
変性でんぷん生成物を製造した後に洗浄する量によって
制御することができる。
た、均一で、且つ独立気泡性構造を有する生成物が変性
されたでんぷん出発原料が約２％またはそれ以上の塩並
びに上記の必要とされる量の高いアミロースを含有する
場合に得ることができるということも見出した。上記変
性でんぷんにおける塩は、既に製造されたでんぷん出発
原料に添加することもでき、或いは変性でんぷんの製造
の後、例えば硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリウム等の
塩類を使用するアルカリ性条件を使用する公知のヒドロ
キシアルキルでんぷんエーテルの製造方法で製造された
後に残留する、灰分含有量によって測定されたような残
留塩であってもよい。でんぷんにおける残留塩の量は、
変性でんぷん生成物を製造した後に洗浄する量によって
制御することができる。
上記の改良に使用される塩は、いかなる無機性の、水
溶性塩類またはこれらの混合物であってもよく、より詳
しくはナトリウムとのアルカリ金属またはアルカリ土類
金属塩であり、例えば硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリ
ウムが好ましい。塩の使用量は、でんぷんの重量に基づ
いて２重量％またはそれ以上、好ましくは３重量％また
はそれ以上である。この改良された実施態様に特に有効
な変性でんぷんは、エーテル化物質、例えばアルキレン
オキシドによるエーテル化によって製造されたヒドロキ
シアルキルでんぷんおよびエステル化物質、例えば無水
酢酸でアセチル化されたエステル化でんぷんあり、エー
テル化物質が好ましい。
溶性塩類またはこれらの混合物であってもよく、より詳
しくはナトリウムとのアルカリ金属またはアルカリ土類
金属塩であり、例えば硫酸ナトリウムおよび塩化ナトリ
ウムが好ましい。塩の使用量は、でんぷんの重量に基づ
いて２重量％またはそれ以上、好ましくは３重量％また
はそれ以上である。この改良された実施態様に特に有効
な変性でんぷんは、エーテル化物質、例えばアルキレン
オキシドによるエーテル化によって製造されたヒドロキ
シアルキルでんぷんおよびエステル化物質、例えば無水
酢酸でアセチル化されたエステル化でんぷんあり、エー
テル化物質が好ましい。
本発明の生成物の製造において、押出成形プロセス
は、所望の最終生成物の型によって単独または他の成形
操作との組合せのいずれを用いてもよい。押出機を離脱
する発泡されたでんぷん生成物は、代表的にロープまた
は円筒形状である。押出機のダイ開口部の寸法および形
状を変えることにより、種々の厚さおよび幅のシート、
不均一外観物およびその他の形状等の異なる形状を得る
ことができる。この型の成形物は、インサートおよび隙
間充填材または充填材等の包装材料並びに電子または別
の精密機器類の保護パッキンとして特定の用途を有す
る。異なる形状およびデザインの発泡生成物が所望であ
る場合、押出成形に続いて別の成形操作を利用してもよ
い。このような直ちに適合する技術のひとつとして、熱
成形がある。この操作において、材料を柔軟にすること
ができるかまたは成形可能である温度に加熱して、次い
で真空、空気または機械的圧力により生成物に対して力
を加える。本発明の発泡でんぷん生成物が押出機を離脱
した後に、これはまだ完全に熱く且つ柔軟性（malleabl
e）であるので、熱成形段階に充分適する。容器、トレ
イ、ディシュ、カップ等の成形物は、押出成形されたで
んぷんシートを熱成形することによって成形することが
できる。加えて、密度および厚さが増加された生成物
は、１以上の押出成形されたシートの層をお互いに圧縮
することによって得ることができる。
は、所望の最終生成物の型によって単独または他の成形
操作との組合せのいずれを用いてもよい。押出機を離脱
する発泡されたでんぷん生成物は、代表的にロープまた
は円筒形状である。押出機のダイ開口部の寸法および形
状を変えることにより、種々の厚さおよび幅のシート、
不均一外観物およびその他の形状等の異なる形状を得る
ことができる。この型の成形物は、インサートおよび隙
間充填材または充填材等の包装材料並びに電子または別
の精密機器類の保護パッキンとして特定の用途を有す
る。異なる形状およびデザインの発泡生成物が所望であ
る場合、押出成形に続いて別の成形操作を利用してもよ
い。このような直ちに適合する技術のひとつとして、熱
成形がある。この操作において、材料を柔軟にすること
ができるかまたは成形可能である温度に加熱して、次い
で真空、空気または機械的圧力により生成物に対して力
を加える。本発明の発泡でんぷん生成物が押出機を離脱
した後に、これはまだ完全に熱く且つ柔軟性（malleabl
e）であるので、熱成形段階に充分適する。容器、トレ
イ、ディシュ、カップ等の成形物は、押出成形されたで
んぷんシートを熱成形することによって成形することが
できる。加えて、密度および厚さが増加された生成物
は、１以上の押出成形されたシートの層をお互いに圧縮
することによって得ることができる。
上記の押出成形／熱成形操作に加えて、発泡でんぷん
生成物の別の成形方法を用いることができる。このよう
な方法としては、射出成形、ブロー成形、押出ブロー成
形および型押成形並びにこれらおよび他の方法の組合せ
が挙げられる。
生成物の別の成形方法を用いることができる。このよう
な方法としては、射出成形、ブロー成形、押出ブロー成
形および型押成形並びにこれらおよび他の方法の組合せ
が挙げられる。
本発明の生成物の製造に用いられる１つの方法は、出
発でんぷん原料が押出機に供給され、選択された条件の
下に、装置を通じて移送される押出成形プロセスであ
る。押出機から出てくる成形物は、良好な弾性率および
圧縮率を有する発泡状であり、独立気泡性であり且つ低
密度であって、それゆえに保護パッキン等の用途に特に
好適である。押出成形は、プラスチックを加工する多く
の用途に用いられる従来公知技術であり、フィルム、食
物およびおよび糊化でんぷんを製造するためのでんぷん
原料の押出成形を示す先の公報のいくつかに記載された
ごとく食料でんぷんの加工において狭い限定された範囲
で用いられている。
発でんぷん原料が押出機に供給され、選択された条件の
下に、装置を通じて移送される押出成形プロセスであ
る。押出機から出てくる成形物は、良好な弾性率および
圧縮率を有する発泡状であり、独立気泡性であり且つ低
密度であって、それゆえに保護パッキン等の用途に特に
好適である。押出成形は、プラスチックを加工する多く
の用途に用いられる従来公知技術であり、フィルム、食
物およびおよび糊化でんぷんを製造するためのでんぷん
原料の押出成形を示す先の公報のいくつかに記載された
ごとく食料でんぷんの加工において狭い限定された範囲
で用いられている。
本発明の重要な特徴は、低密度で且つ良好な弾性率お
よび圧縮率を有し、均一な独立気泡構造を有する発泡状
の、生分解性でんぷん生成物を製造することができると
いうことである。このような生成物は、21重量％以下の
全水分含量において約150〜250℃の温度で高アミロース
でんぷん、すなわち、少なくとも45重量％のアミロー
ス、好ましくは少なくとも65重量％のアミロースを含有
するでんぷんの押出成形によって達成される。
よび圧縮率を有し、均一な独立気泡構造を有する発泡状
の、生分解性でんぷん生成物を製造することができると
いうことである。このような生成物は、21重量％以下の
全水分含量において約150〜250℃の温度で高アミロース
でんぷん、すなわち、少なくとも45重量％のアミロー
ス、好ましくは少なくとも65重量％のアミロースを含有
するでんぷんの押出成形によって達成される。
本発明の押出成形物の重要な特性は、該生成物が嵩密
度によって証明されるとおり比較的に軽量であり、また
弾性であり、且つ圧縮可能であるということである。特
徴的な小さい泡の形成による生成物の均一な独立気泡性
構造により、Styrofoam様の外観および密度となるばか
りでなく、異なる包装用用途の用件とされる必要な弾性
率が与えられる。独立気泡は、主に内部連結気泡である
または破壊された欠損気泡壁によって内部連結される２
以上の気泡として定義される連続気泡と対比して主に未
連結を有するものとして定義される。小さい泡形成は、
一般には、具体的に約100〜600μの小さい気泡となる。
度によって証明されるとおり比較的に軽量であり、また
弾性であり、且つ圧縮可能であるということである。特
徴的な小さい泡の形成による生成物の均一な独立気泡性
構造により、Styrofoam様の外観および密度となるばか
りでなく、異なる包装用用途の用件とされる必要な弾性
率が与えられる。独立気泡は、主に内部連結気泡である
または破壊された欠損気泡壁によって内部連結される２
以上の気泡として定義される連続気泡と対比して主に未
連結を有するものとして定義される。小さい泡形成は、
一般には、具体的に約100〜600μの小さい気泡となる。
生成物の嵩密度、弾性率および圧縮率は、以下に記載
する方法で測定される。
する方法で測定される。
生成物の嵩密度は、約1.6〜80kg/m3（0.1〜5lb/f
t3）、好ましくは約3.2〜48.0kg/m3（0.1〜3.0lb/ft3）
の範囲であり、弾性率は、少なくとも約20％、好ましく
は少なくとも約50％であり、そして圧縮率は、約100〜8
00、好ましくは約150〜700、より好ましくは約400〜600
g/cm2の範囲である。生成物が保護パッキンとして有効
な包装用材料である一実施態様において、生成物の嵩密
度は、約32.0kg/m3（2.0lb/ft3）以下、好ましくは約16
kg/m3（1.0lb/ft3）以下、より好ましくは約9.6kg/m
3（0.6lb/ft3）以下であり、弾性率は、少なくとも約50
％、好ましくは少なくとも約60％である。
t3）、好ましくは約3.2〜48.0kg/m3（0.1〜3.0lb/ft3）
の範囲であり、弾性率は、少なくとも約20％、好ましく
は少なくとも約50％であり、そして圧縮率は、約100〜8
00、好ましくは約150〜700、より好ましくは約400〜600
g/cm2の範囲である。生成物が保護パッキンとして有効
な包装用材料である一実施態様において、生成物の嵩密
度は、約32.0kg/m3（2.0lb/ft3）以下、好ましくは約16
kg/m3（1.0lb/ft3）以下、より好ましくは約9.6kg/m
3（0.6lb/ft3）以下であり、弾性率は、少なくとも約50
％、好ましくは少なくとも約60％である。
所望の生成物の発泡された、独立気泡性構造特性を得
るために、高アミロースでんぷん原料供給源の全水分含
量がでんぷん原料の乾燥重量を基準として、21％または
それ以下のレベルであることが重要である。全水分含量
とは、でんぷんの残留水分、すなわち、外界条件で保存
された際の収集量、並びに押出機に供給される水の量の
両方を意味する。代表的に、でんぷん、特に高アミロー
スでんぷんは、９〜12％残留水分を含有する。でんぷん
を加工、混合および所望の温度に加熱させるために充分
な水が存在しなければならない。いくらかの水を押出機
に加えてもよいが、全水分含量レベルを21％以下にする
量しか加えることができない。これは、製造された生成
物における所望の発泡および気泡構造を考慮した要件で
ある。従って、プロセスを行うのに用いられる全水分含
有量は、使用される実際の原料により幾分かかわるが、
約10〜21重量％、好ましくは約13〜19重量％、より好ま
しくは約14〜17重量％の範囲が、一般には好適である。
押出機における原料の温度を、約150〜250℃に到達する
まで増加させる。この温度は、少なくともダイの近傍部
分および原料が押出機から離脱する直前の部分において
保持されなければならない。ダイは、押出成形された原
料が装置から大気中に出入りする点または押出機の末端
地点に設けられる。加工される特定の原料および他のプ
ロセス変数によって、この温度は、上記した範囲内で幾
分かわるが、好ましくは約160〜210℃である。エーテル
化原料等の変性でんぷんを用いる場合に、使用する温度
は、160〜180℃であることが好ましく、一方、未変性で
んぷんの使用は、少なくともダイ近傍の押出機の部分で
約170〜210℃の温度であることが好ましい。押出機にお
ける上記の条件を保持することによって、ダイおよび押
出機出口から周囲空気に離脱する原料は、発泡および冷
却して、発泡された、低密度の、弾性があり且つ圧縮性
のでんぷん生成物を形成する。
るために、高アミロースでんぷん原料供給源の全水分含
量がでんぷん原料の乾燥重量を基準として、21％または
それ以下のレベルであることが重要である。全水分含量
とは、でんぷんの残留水分、すなわち、外界条件で保存
された際の収集量、並びに押出機に供給される水の量の
両方を意味する。代表的に、でんぷん、特に高アミロー
スでんぷんは、９〜12％残留水分を含有する。でんぷん
を加工、混合および所望の温度に加熱させるために充分
な水が存在しなければならない。いくらかの水を押出機
に加えてもよいが、全水分含量レベルを21％以下にする
量しか加えることができない。これは、製造された生成
物における所望の発泡および気泡構造を考慮した要件で
ある。従って、プロセスを行うのに用いられる全水分含
有量は、使用される実際の原料により幾分かかわるが、
約10〜21重量％、好ましくは約13〜19重量％、より好ま
しくは約14〜17重量％の範囲が、一般には好適である。
押出機における原料の温度を、約150〜250℃に到達する
まで増加させる。この温度は、少なくともダイの近傍部
分および原料が押出機から離脱する直前の部分において
保持されなければならない。ダイは、押出成形された原
料が装置から大気中に出入りする点または押出機の末端
地点に設けられる。加工される特定の原料および他のプ
ロセス変数によって、この温度は、上記した範囲内で幾
分かわるが、好ましくは約160〜210℃である。エーテル
化原料等の変性でんぷんを用いる場合に、使用する温度
は、160〜180℃であることが好ましく、一方、未変性で
んぷんの使用は、少なくともダイ近傍の押出機の部分で
約170〜210℃の温度であることが好ましい。押出機にお
ける上記の条件を保持することによって、ダイおよび押
出機出口から周囲空気に離脱する原料は、発泡および冷
却して、発泡された、低密度の、弾性があり且つ圧縮性
のでんぷん生成物を形成する。
このプロセスを行う装置は、如何なるスクリュー型押
出機であってもよい。シングルスクリュー型押出機また
はツインスクリュー型押出機の使用を用いてもよいが、
ツインスクリュー型押出機を用いるのが好ましい。この
ような押出機は、代表的に一端状に設けられた入口を有
する水平円筒形バレルにおける回転スクリューおよび排
出端に設けられた成形ダイを有する。ツインスクリュー
を用いた場合、これらは、共に回転し、噛み合うまたは
噛み合わない。各スクリューは、螺旋ネジ山またはネジ
穴部分からなり、代表的に比較的深い供給部分および続
いてテーパーを有する転移部分および比較的浅い一定深
さメーター部分を有する。モーターで駆動するこのスク
リューは、一般に原料が押出機を通過するに従って、該
原料を混合し、加熱し、剪断させるためにシリンダまた
はバレル中にぴったりと取りつける。
出機であってもよい。シングルスクリュー型押出機また
はツインスクリュー型押出機の使用を用いてもよいが、
ツインスクリュー型押出機を用いるのが好ましい。この
ような押出機は、代表的に一端状に設けられた入口を有
する水平円筒形バレルにおける回転スクリューおよび排
出端に設けられた成形ダイを有する。ツインスクリュー
を用いた場合、これらは、共に回転し、噛み合うまたは
噛み合わない。各スクリューは、螺旋ネジ山またはネジ
穴部分からなり、代表的に比較的深い供給部分および続
いてテーパーを有する転移部分および比較的浅い一定深
さメーター部分を有する。モーターで駆動するこのスク
リューは、一般に原料が押出機を通過するに従って、該
原料を混合し、加熱し、剪断させるためにシリンダまた
はバレル中にぴったりと取りつける。
押出機バレルの長さ方向に沿った温度の制御は、重要
であり、スクリューの長さ方向に沿った領域において制
御される。熱交換手段、具体的には、オイル等の熱媒体
を通過させるためのバレル壁に設けられた溝、チャンバ
または穴、もしくはカロッド線またはコイル型ヒータ等
の電気ヒータがじばしば使われる。付加的に、熱交換手
段は、スリクュー装置の中またはスクリュー装置に沿っ
て設けもよい。
であり、スクリューの長さ方向に沿った領域において制
御される。熱交換手段、具体的には、オイル等の熱媒体
を通過させるためのバレル壁に設けられた溝、チャンバ
または穴、もしくはカロッド線またはコイル型ヒータ等
の電気ヒータがじばしば使われる。付加的に、熱交換手
段は、スリクュー装置の中またはスクリュー装置に沿っ
て設けもよい。
押出機において使用されるいずれかの要素の変更は、
所望により当該技術分野における通常の設計変更に従っ
て行ってもよい。押出成形および代表的設計変形の更な
る記載は、“Encyclopedia of Polymer Science and En
gineering",第６巻、1986年、第571〜631に見出され
る。
所望により当該技術分野における通常の設計変更に従っ
て行ってもよい。押出成形および代表的設計変形の更な
る記載は、“Encyclopedia of Polymer Science and En
gineering",第６巻、1986年、第571〜631に見出され
る。
本発明の生成物の製造に用いられる熱成形並びに他の
成形操作は、当該技術分野に公知である。熱成形操作の
実行において、装置としては、具体的には、ヒータ（必
要により）または後処理されるシートまたは生成物の温
度を保持・制御・調節する手段、成形型、圧力発生手
段、すなわち、空気、真空または機械的圧力発生手段並
びに生成物を保持し転移するための補助手段、切断およ
びトリミング等の任意の手段等が挙げられる。熱成形操
作およびそれに使用される装置の説明は、“Encycloped
ia of Polymer Science and Engineering",第13巻、197
6年、第832〜834に見出される。使用することができる
この操作および別の公知の成形操作は、更に“Encyclop
edia of Chemical Technology",第18巻、1982年、第184
〜206に記載されている。
成形操作は、当該技術分野に公知である。熱成形操作の
実行において、装置としては、具体的には、ヒータ（必
要により）または後処理されるシートまたは生成物の温
度を保持・制御・調節する手段、成形型、圧力発生手
段、すなわち、空気、真空または機械的圧力発生手段並
びに生成物を保持し転移するための補助手段、切断およ
びトリミング等の任意の手段等が挙げられる。熱成形操
作およびそれに使用される装置の説明は、“Encycloped
ia of Polymer Science and Engineering",第13巻、197
6年、第832〜834に見出される。使用することができる
この操作および別の公知の成形操作は、更に“Encyclop
edia of Chemical Technology",第18巻、1982年、第184
〜206に記載されている。
（発明の効果） 高アミロースでんぷんの押出成形により生じる押出成
形物は、包装、特に保護パッキンの領域において優れた
性質を有する。最終生成物は、殆どの態様において該生
成物をStyrofoamあるいは生分解性である特徴を付加さ
れた発泡ポリスチレンに匹敵する性質を有する。
形物は、包装、特に保護パッキンの領域において優れた
性質を有する。最終生成物は、殆どの態様において該生
成物をStyrofoamあるいは生分解性である特徴を付加さ
れた発泡ポリスチレンに匹敵する性質を有する。
本発明の生成物の付加的な且つ重要な特徴は、プラス
チックに共通に見出される静電荷蓄積を維持しないとい
うことである。この無帯電特性は、この目的のために特
別のまたは異なるグレードの生成物を必要とする通常市
販のStyrofoam材料と異なり、精密電子機器の保護パッ
キンとして本発明の生成物を有力なものとする。
チックに共通に見出される静電荷蓄積を維持しないとい
うことである。この無帯電特性は、この目的のために特
別のまたは異なるグレードの生成物を必要とする通常市
販のStyrofoam材料と異なり、精密電子機器の保護パッ
キンとして本発明の生成物を有力なものとする。
（実施例） 以下に実施例を記載するが、これは、単に本発明の種
々の態様の説明である。実施例において、他にことわり
のない限り、全ての部およびパーセンテージは、重量に
よるものであり、全ての温度は、摂氏である。
々の態様の説明である。実施例において、他にことわり
のない限り、全ての部およびパーセンテージは、重量に
よるものであり、全ての温度は、摂氏である。
以下の方法は、評価された材料の特徴的性質を発明の
詳細な説明および特許請求の範囲に特定されたとおりに
測定した。
詳細な説明および特許請求の範囲に特定されたとおりに
測定した。
嵩密度 材料の嵩密度を測定するのに使用した方法は、M.Hwan
gおよびK.Hayakawaにより“Bluk Densities of Cookies
Undergoing Commercial Baking Prosses"Journal of F
ood Prosses第45巻、1980年、第1400〜1407頁に記載さ
れた容量置換法であった。基本的には、この方法は、既
知容量、すなわち、500mlのビーカをとり、該ビーカを
満たすのに要する微小ガラスビーズ（直径0.15〜0.16m
m）の重量を測定することを含む。これを、規定される
ガラスビーズの密度とした（以下の式）。サンプルの重
量をサンプルの容量を置き換えるのに要するガラスビー
ズの重量を測定することによって測定し、サンプルの密
度を、以下の式を用いて計算した。
gおよびK.Hayakawaにより“Bluk Densities of Cookies
Undergoing Commercial Baking Prosses"Journal of F
ood Prosses第45巻、1980年、第1400〜1407頁に記載さ
れた容量置換法であった。基本的には、この方法は、既
知容量、すなわち、500mlのビーカをとり、該ビーカを
満たすのに要する微小ガラスビーズ（直径0.15〜0.16m
m）の重量を測定することを含む。これを、規定される
ガラスビーズの密度とした（以下の式）。サンプルの重
量をサンプルの容量を置き換えるのに要するガラスビー
ズの重量を測定することによって測定し、サンプルの密
度を、以下の式を用いて計算した。
ds＝Ws／Wqr・dq dq＝Wqb／Vb 式中、dsは、サンプルの密度であり、 Wsは、サンプルの重量であり、 Wqrは、サンプルの容量を置き換えるのに要するガラス
ビーズの重量であり、 dqは、ガラスビーズの密度であり、 Wqbは、ビーカを満たすのに要するガラスビーズの重量
であり、また、 Vbは、ビーカの容量である。
ビーズの重量であり、 dqは、ガラスビーズの密度であり、 Wqbは、ビーカを満たすのに要するガラスビーズの重量
であり、また、 Vbは、ビーカの容量である。
弾性率 弾性率（reciliency）（耐反発性（rebound resistan
ce）または緩和率（reflaxation）とも呼ばれる）は、
原料が力により変性された後、元の形態に回復する原料
の能力をいい、プローブ速度0.5mm/秒およびプローブ距
離0.1mmで操作される円筒形プローブ（TA-6,0.25″直
径）を利用したStevens LFRAテクスチャーアナライザー
を用いて測定された。
ce）または緩和率（reflaxation）とも呼ばれる）は、
原料が力により変性された後、元の形態に回復する原料
の能力をいい、プローブ速度0.5mm/秒およびプローブ距
離0.1mmで操作される円筒形プローブ（TA-6,0.25″直
径）を利用したStevens LFRAテクスチャーアナライザー
を用いて測定された。
サンプル押出物を、長さ2.54cm（1in）の小片に切断
し、テクスチャーアナライザー上に配置し、ピンで固定
した。プローブを上記条件を用いて自動的に低下させ
た。プローブを充分に低下させた後、開放する前に、１
分間この距離を保った。最初にサンプルを圧縮するのに
要した力および１分間後にサンプルを圧縮するのに要し
た力を測定した。サンプルの回復％を、１分間後の圧縮
力を初期圧縮力で割り、100倍することによって決定し
た。高い回復％は、良好な弾性率を有する材料に相当す
る。
し、テクスチャーアナライザー上に配置し、ピンで固定
した。プローブを上記条件を用いて自動的に低下させ
た。プローブを充分に低下させた後、開放する前に、１
分間この距離を保った。最初にサンプルを圧縮するのに
要した力および１分間後にサンプルを圧縮するのに要し
た力を測定した。サンプルの回復％を、１分間後の圧縮
力を初期圧縮力で割り、100倍することによって決定し
た。高い回復％は、良好な弾性率を有する材料に相当す
る。
圧縮率 サンプルの圧縮率、すなわち、材料を変形するのに要
する力を、弾性率の測定において記載したとおりの条件
を利用したStevens LFRAテクスチャーアナライザーを用
いて測定した。
する力を、弾性率の測定において記載したとおりの条件
を利用したStevens LFRAテクスチャーアナライザーを用
いて測定した。
長さ1inの小片に切断したサンプル押出物を、アナラ
イザーの台上に配置し、ピンで固定した。プローブをg/
cm2で測定されたサンプルをい圧縮するのに要する力に
より自動的に上下させた。この分析を更に二度、各回に
つき新たなサンプル押出物の小片を用いて繰り返した。
三回の測定の平均を圧縮率の値としてとった。高い値
は、サンプルが比較的硬い、すなわち、圧縮しにくいと
みなされ、一方、低い値は、サンプルが圧縮しやすいと
みなされる。
イザーの台上に配置し、ピンで固定した。プローブをg/
cm2で測定されたサンプルをい圧縮するのに要する力に
より自動的に上下させた。この分析を更に二度、各回に
つき新たなサンプル押出物の小片を用いて繰り返した。
三回の測定の平均を圧縮率の値としてとった。高い値
は、サンプルが比較的硬い、すなわち、圧縮しにくいと
みなされ、一方、低い値は、サンプルが圧縮しやすいと
みなされる。
実施例Ｉ 種々の量のアミロース含量を有する未変性でんぷんの
いくつかのサンプル、すなわち、コーン（〜25−28％ア
ミロース）、ワクシーマイズ（〜０−１％アミロー
ス）、ポテト（〜23％アミロース）、ハイロンＶ（Hylo
n V）（〜50％アミロース）およびハイロンVII（〜70％
アミロース）を、Werner and Pfleidererツインスクリ
ュー噛み合わせ型押出機に供給した。ハイロンは、でん
ぷんに関するナショナル・スターチ・アンド・ケミカル
・コーポレーションの登録商標である。押出機は、高剪
断スクリューデザインを有するスクリュー、バレル直径
30mm、各々直径4mmの二つのダイ開口部、L/D＝21:1およ
びオイル加熱されたバレルを有するものであった。サン
プルを、スクリュー速度250rpm、加えられたでんぷんの
重量（出発でんぷん原料の残留水分は、９〜12％であっ
た）を基準としたインプット水分約6.7重量％を用いて1
0kg/hrの速度で供給した。押出機における温度を、バレ
ルまたはダイの近傍または直前において約200℃のレベ
ルに上昇させ、押出機圧力は、約1379〜3450kPa（200〜
500psi）とした。
いくつかのサンプル、すなわち、コーン（〜25−28％ア
ミロース）、ワクシーマイズ（〜０−１％アミロー
ス）、ポテト（〜23％アミロース）、ハイロンＶ（Hylo
n V）（〜50％アミロース）およびハイロンVII（〜70％
アミロース）を、Werner and Pfleidererツインスクリ
ュー噛み合わせ型押出機に供給した。ハイロンは、でん
ぷんに関するナショナル・スターチ・アンド・ケミカル
・コーポレーションの登録商標である。押出機は、高剪
断スクリューデザインを有するスクリュー、バレル直径
30mm、各々直径4mmの二つのダイ開口部、L/D＝21:1およ
びオイル加熱されたバレルを有するものであった。サン
プルを、スクリュー速度250rpm、加えられたでんぷんの
重量（出発でんぷん原料の残留水分は、９〜12％であっ
た）を基準としたインプット水分約6.7重量％を用いて1
0kg/hrの速度で供給した。押出機における温度を、バレ
ルまたはダイの近傍または直前において約200℃のレベ
ルに上昇させ、押出機圧力は、約1379〜3450kPa（200〜
500psi）とした。
押出機を離脱した発泡生成物を回収し、第１表に示す
如く異なる特性について評価した。高アミロースでんぷ
ん、すなわち、ハイロンＶおよびVIIは、基本的に泡形
成の完全な証拠を有する均一な、独立気泡性構造を有し
た。45重量％より著しく低いアミロースを含有する基礎
でんぷん、すなわち、コーンスターチ、ワキシーマイズ
は、全て第１表に示されるコーンスターチの結果に代表
されるように発泡生成物を与えたが、各々低い、比較的
に連続気泡性を有しており、脆く、且つ簡単に崩壊し
た。
如く異なる特性について評価した。高アミロースでんぷ
ん、すなわち、ハイロンＶおよびVIIは、基本的に泡形
成の完全な証拠を有する均一な、独立気泡性構造を有し
た。45重量％より著しく低いアミロースを含有する基礎
でんぷん、すなわち、コーンスターチ、ワキシーマイズ
は、全て第１表に示されるコーンスターチの結果に代表
されるように発泡生成物を与えたが、各々低い、比較的
に連続気泡性を有しており、脆く、且つ簡単に崩壊し
た。
実施例II 各々、プロピレンオキシド（P.O.）を用いてヒドロキ
シプロピル化することによって変性されたコーンスター
チおよび高アミロースでんぷん、ハイロンＶおよびハイ
ロンVIIを用いて、バレルまたはダイの直前の部分にお
ける温度約175℃で実施例Ｉの方法を用いて発泡生成物
を製造した。
シプロピル化することによって変性されたコーンスター
チおよび高アミロースでんぷん、ハイロンＶおよびハイ
ロンVIIを用いて、バレルまたはダイの直前の部分にお
ける温度約175℃で実施例Ｉの方法を用いて発泡生成物
を製造した。
押出機を離脱する発泡生成物を回収して、第２表に示
すような異なる特性について評価した。変性でんぷん
は、実施例１に示されるコーンスターチのみから製造さ
れた生成物より良好な生成物に発泡したが、連続気泡構
造を有しており、脆く、簡単に崩れ、圧縮した際に、崩
壊した。変性高アミロースでんぷん、すなわち、ハイロ
ンＶおよびハイロンVIIは、未変性でんぷんから先に作
製された生成物と比較して有効に所望の均一な、独立気
泡性の構造を有しており、満足いく嵩密度、弾性率およ
び圧縮率であり、さらには強度および発泡直径が増加し
た。他の発泡生成物は、２ないし10重量％の量のピロピ
レンオキシドで変性された同一の高アミロースでんぷん
から製造され、これらの生成物も、満足な性質特性およ
び均一な、独立気泡性構造を示した。
すような異なる特性について評価した。変性でんぷん
は、実施例１に示されるコーンスターチのみから製造さ
れた生成物より良好な生成物に発泡したが、連続気泡構
造を有しており、脆く、簡単に崩れ、圧縮した際に、崩
壊した。変性高アミロースでんぷん、すなわち、ハイロ
ンＶおよびハイロンVIIは、未変性でんぷんから先に作
製された生成物と比較して有効に所望の均一な、独立気
泡性の構造を有しており、満足いく嵩密度、弾性率およ
び圧縮率であり、さらには強度および発泡直径が増加し
た。他の発泡生成物は、２ないし10重量％の量のピロピ
レンオキシドで変性された同一の高アミロースでんぷん
から製造され、これらの生成物も、満足な性質特性およ
び均一な、独立気泡性構造を示した。
実施例III 発泡生成物を、ポリビニルアルコールを添加（２〜40
重量％）して、プロピレンオキシド（５％）で変性され
たハイロンVII（70％アミロース）を用いて実施例２の
如く製造した。良好な発泡性生成物は、嵩密度5.616kg/
m3（0.315lb/ft3）、弾性率70.0％および圧縮率421g/cm
2を有した８％ポリビニルアルコール含有する生成物に
よって説明されたとおりに作製された。全ての生成物
は、改良された強度および柔軟性を与えた。
重量％）して、プロピレンオキシド（５％）で変性され
たハイロンVII（70％アミロース）を用いて実施例２の
如く製造した。良好な発泡性生成物は、嵩密度5.616kg/
m3（0.315lb/ft3）、弾性率70.0％および圧縮率421g/cm
2を有した８％ポリビニルアルコール含有する生成物に
よって説明されたとおりに作製された。全ての生成物
は、改良された強度および柔軟性を与えた。
実施例IV 付加的生成物を、異なる変性剤、すなわち、無水酢
酸、オクテニル無水琥珀酸、オキシ塩化燐および塩化ジ
メチルアミノエチル並びに添加物、すなわち、モノグリ
セライドおよび尿素とともに、ハイロンVII（70％アミ
ロース）を用いて製造した。未変性でんぷんから誘導さ
れた生成物を越えていくらか改良された性質を有する一
方、同様な比較的均一な、独立気泡構造を示しし発泡生
成物が作製された。
酸、オクテニル無水琥珀酸、オキシ塩化燐および塩化ジ
メチルアミノエチル並びに添加物、すなわち、モノグリ
セライドおよび尿素とともに、ハイロンVII（70％アミ
ロース）を用いて製造した。未変性でんぷんから誘導さ
れた生成物を越えていくらか改良された性質を有する一
方、同様な比較的均一な、独立気泡構造を示しし発泡生
成物が作製された。
実施例Ｖ 押出成形物に対する全水分含有量の影響を、実施例２
のような条件を用いて生成物を製造することによって測
定した。出発原料は、公知の残留水分含有の高アミロー
ス、すなわち、ハイロンVII（70％アミロース）とし
た。全水分レベルを、押出機に異なる量の水を加えるこ
とによって変えた。
のような条件を用いて生成物を製造することによって測
定した。出発原料は、公知の残留水分含有の高アミロー
ス、すなわち、ハイロンVII（70％アミロース）とし
た。全水分レベルを、押出機に異なる量の水を加えるこ
とによって変えた。
得られる生成物を回収し、第３表に示すとおりの異な
る特性について評価した。全水分含有量12.8％を有する
ものが不均一であり、弾性率および圧縮性について評価
せず、24.0％および26.4％の全水分含有量12.8％を有す
るものが不適当な性質を有する未発泡ロープ状成形物で
あったのを除いて生成物の全ては、均一な、独立気泡性
構造を与えた。
る特性について評価した。全水分含有量12.8％を有する
ものが不均一であり、弾性率および圧縮性について評価
せず、24.0％および26.4％の全水分含有量12.8％を有す
るものが不適当な性質を有する未発泡ロープ状成形物で
あったのを除いて生成物の全ては、均一な、独立気泡性
構造を与えた。
実施例VI 上記に製造されたのと同様なでんぷん原料のサンプル
を、スチレンアクリレート樹脂で処理して、先の生成物
の耐水性を改良した。プロピレンオキシド（５％）変性
された高アミロース、すなわち、ハイロンVII（70％ア
ミロース）を実施例IIのとおりに製造し、更に、異なる
スチレンアクリレート樹脂（後述）で処理した。液体樹
脂を、押出機にポンプで供給し、続いてでんぷんを供給
し、他に、実施例IIのとおりの押出機および条件を使用
して、発泡生成物を製造した。
を、スチレンアクリレート樹脂で処理して、先の生成物
の耐水性を改良した。プロピレンオキシド（５％）変性
された高アミロース、すなわち、ハイロンVII（70％ア
ミロース）を実施例IIのとおりに製造し、更に、異なる
スチレンアクリレート樹脂（後述）で処理した。液体樹
脂を、押出機にポンプで供給し、続いてでんぷんを供給
し、他に、実施例IIのとおりの押出機および条件を使用
して、発泡生成物を製造した。
スチレンアクリレート樹脂（粘度20〜190cps）を、で
んぷん供給量を基準として、3.9重量％の量で且つ以下
の組成で押出機に加えた。
んぷん供給量を基準として、3.9重量％の量で且つ以下
の組成で押出機に加えた。
樹脂A:ブチルアクリレート44部、スチレン30部、メチ
ルメタクリレート13部およびメタクリル酸8.4部、樹脂
B:ブチルアクリレート29部、メチルメタクリレート20.5
部、スチレン45.5部およびメタクリル酸8.4部および樹
脂C:ブチルアクリレート19部、メチルメタクリレート2
5.5部、スチレン50.5部およびメタクリル酸8.9部を各々
有した。
ルメタクリレート13部およびメタクリル酸8.4部、樹脂
B:ブチルアクリレート29部、メチルメタクリレート20.5
部、スチレン45.5部およびメタクリル酸8.4部および樹
脂C:ブチルアクリレート19部、メチルメタクリレート2
5.5部、スチレン50.5部およびメタクリル酸8.9部を各々
有した。
1inの押出物サンプルを水100mlを含有するガラス製の
ビーカに配置して、材料の濡れて、粉々になるのにかか
る時間を観察して、耐水性を測定した。各々１、2.2お
よび4.5分の時間を示した全三つのサンプルは、添加物
なしのでんぷん生成物を越えて耐水性の増加を示した。
ビーカに配置して、材料の濡れて、粉々になるのにかか
る時間を観察して、耐水性を測定した。各々１、2.2お
よび4.5分の時間を示した全三つのサンプルは、添加物
なしのでんぷん生成物を越えて耐水性の増加を示した。
実施例IIIのようなポリビニルアルコール（８％）を
添加し、更に実施例IVのようなスチレンアクリレート樹
脂を添加したプロピレンキシド（５％）変性された高ア
ミロースでんぷん（ハイロンVII）の付加的なサンプル
も製造し、評価した。全三つのサンプル（Ａ、Ｂおよび
Ｃ）は、各々5.30、15〜16および35分の時間を示し、耐
水性が増加したことを示した。
添加し、更に実施例IVのようなスチレンアクリレート樹
脂を添加したプロピレンキシド（５％）変性された高ア
ミロースでんぷん（ハイロンVII）の付加的なサンプル
も製造し、評価した。全三つのサンプル（Ａ、Ｂおよび
Ｃ）は、各々5.30、15〜16および35分の時間を示し、耐
水性が増加したことを示した。
実施例VII 実施例IIおよびIIIと同様に製造されたいくつかので
んぷん原料、すなわち、プロピレンオキシド（５％）変
性高アミロースでんぷん（ハイロンVII）またはプロピ
レンオキシド（５％）プラスポリビニルアルコール（８
％）変性高アミロースでんぷん（ハイロンVII）を、選
択された燐および硫黄含有添加物とブレンドして、燃焼
遅延効果を決定した。使用添加物は、燐酸ナトリウム、
トリポリ燐酸ナトリウム、硫酸アンモニウムおよびアン
モニウムスルホメートとした。
んぷん原料、すなわち、プロピレンオキシド（５％）変
性高アミロースでんぷん（ハイロンVII）またはプロピ
レンオキシド（５％）プラスポリビニルアルコール（８
％）変性高アミロースでんぷん（ハイロンVII）を、選
択された燐および硫黄含有添加物とブレンドして、燃焼
遅延効果を決定した。使用添加物は、燐酸ナトリウム、
トリポリ燐酸ナトリウム、硫酸アンモニウムおよびアン
モニウムスルホメートとした。
相当する添加物溶液を、実施例IIIの装置および条件
を用いてポンプにより押出機に供給た。２インチ片の押
出成形物を、無風、ドラフト領域なしにおいてマッチで
燃焼させ、燃焼が続くかまたは消炎媒体を用いないで消
える（消炎する）かを観察した。サンプル全ては、自己
消炎し、これらが改良された燃焼遅延性を示した。
を用いてポンプにより押出機に供給た。２インチ片の押
出成形物を、無風、ドラフト領域なしにおいてマッチで
燃焼させ、燃焼が続くかまたは消炎媒体を用いないで消
える（消炎する）かを観察した。サンプル全ては、自己
消炎し、これらが改良された燃焼遅延性を示した。
実施例VIII 低密度で、柔軟性の、発泡シートを、円筒形ダイを厚
さ1mmのスリットに変える以外実施例Ｉと同一の条件を
使用して製造した。でんぷん供給源原料は、実施例IIの
如くプロピレンオキシド（５％）でヒドロキシル化する
ことによって変性された高アミロースでんぷん（ハイロ
ンVII）とそた。厚さ約3mm、幅7.62mmの平坦シート成形
物を得た。熱いシートが押出機を出る際に、これは、直
ちに円筒形、直角等の種々の形態にロールまたは曲げら
れた。原料を風乾している間の数分後に、形状が維持さ
れた。成形された低密度でんぷんシートは、最終形態に
おいて優れた圧縮性並びに弾性率を有した。
さ1mmのスリットに変える以外実施例Ｉと同一の条件を
使用して製造した。でんぷん供給源原料は、実施例IIの
如くプロピレンオキシド（５％）でヒドロキシル化する
ことによって変性された高アミロースでんぷん（ハイロ
ンVII）とそた。厚さ約3mm、幅7.62mmの平坦シート成形
物を得た。熱いシートが押出機を出る際に、これは、直
ちに円筒形、直角等の種々の形態にロールまたは曲げら
れた。原料を風乾している間の数分後に、形状が維持さ
れた。成形された低密度でんぷんシートは、最終形態に
おいて優れた圧縮性並びに弾性率を有した。
実施例IX 実施例VIIIで製造された平坦な、低密度のでんぷんシ
ートは、押出機スリットダイを出る際に非常に柔軟性が
ある。この熱いシートは、直ちに熱成形装置に供給さ
れ、真空、空圧または機械的手段を用いて成形物に成形
され、好適に成形物に成形される。成形物は、優れた低
密度、圧縮性および弾性率を有する。具体的には、でん
ぷんシートは、食品用容器、卵カートン、トレイ、プレ
ートおよびカップ等の有用な物品に成形される。
ートは、押出機スリットダイを出る際に非常に柔軟性が
ある。この熱いシートは、直ちに熱成形装置に供給さ
れ、真空、空圧または機械的手段を用いて成形物に成形
され、好適に成形物に成形される。成形物は、優れた低
密度、圧縮性および弾性率を有する。具体的には、でん
ぷんシートは、食品用容器、卵カートン、トレイ、プレ
ートおよびカップ等の有用な物品に成形される。
実施例Ｘ プロピレンオキシド（P.O）によるヒドロキシプロピ
ル化または無水酢酸によるアセチル化によって変性さ
れ、且つ種々の量の塩（Na2SO4）を含有する高アミロー
スでんぷん（Hylon VII,〜70％アミロース）の数例のサ
ンプルを使用して実施例IIと同様な方法に従って発泡さ
せた生成物を製造した。これらのサンプルのうちの数種
類において、塩の含有は、洗浄した後の灰分含有量によ
って測定されたような残留塩であり、他方の例において
は塩を製造された変性でんぷんに加えた。サンプルにお
いて、灰分含有量および導電性は公知の通常の方法を使
用して測定された。
ル化または無水酢酸によるアセチル化によって変性さ
れ、且つ種々の量の塩（Na2SO4）を含有する高アミロー
スでんぷん（Hylon VII,〜70％アミロース）の数例のサ
ンプルを使用して実施例IIと同様な方法に従って発泡さ
せた生成物を製造した。これらのサンプルのうちの数種
類において、塩の含有は、洗浄した後の灰分含有量によ
って測定されたような残留塩であり、他方の例において
は塩を製造された変性でんぷんに加えた。サンプルにお
いて、灰分含有量および導電性は公知の通常の方法を使
用して測定された。
押出成形機を離れた発泡生成物を回収し、そして第４
表に示されるとおりに異なる性質に関して評価した。よ
り高い塩含有量で製造された生成物、特に２％を越える
塩含有量て製造された生成物は、改良された弾性率およ
び圧縮率を示したが、これは、著しい改良の最大の証拠
である多量の独立気泡構造であった。より高い塩含有量
を有するでんぷんを発泡させることによって製造された
生成物は、薄い泡形成によって証明されたとおりの均一
で、且つより多くの独立気泡構造を有していた。
表に示されるとおりに異なる性質に関して評価した。よ
り高い塩含有量で製造された生成物、特に２％を越える
塩含有量て製造された生成物は、改良された弾性率およ
び圧縮率を示したが、これは、著しい改良の最大の証拠
である多量の独立気泡構造であった。より高い塩含有量
を有するでんぷんを発泡させることによって製造された
生成物は、薄い泡形成によって証明されたとおりの均一
で、且つより多くの独立気泡構造を有していた。
Claims (14)
- 【請求項１】発泡された、低密度の、独立気泡性の、弾
性であり且つ圧縮性のでんぷん生成物からなり、該でん
ぷんが少なくとも45重量％のアミロースを含有し、発泡
生成物が1.6〜80kg/m3（0.1〜5lb/ft3）の嵩密度、少な
くとも20％の弾性率および100〜800g/cm2の圧縮率を有
する生分解性生成物。 - 【請求項２】でんぷんが２重量％またはそれ以上の無機
水溶性塩を含有する変性でんぷんである請求項１に記載
の生成物。 - 【請求項３】塩がアルカリまたはアルカリ土類金属塩で
ある請求項２に記載の生成物。 - 【請求項４】でんぷんが少なくとも65重量％のアミロー
スを含有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の生成
物。 - 【請求項５】でんぷんが15重量％までの炭素原子数２〜
６のアルキレンオキシドで変性されている請求項１〜４
のいずれか１つに記載の生成物。 - 【請求項６】10重量％までのポリビニルアルコールがで
んぷんに添加されている請求項１〜５のいずれか１つに
記載の生成物。 - 【請求項７】有効量の耐水性添加物がでんぷんに添加さ
れた請求項１〜６のいずれか１つに記載の生成物。 - 【請求項８】シート状の包装用生成物である請求項１〜
７のいずれか１つに記載の造形された生成物。 - 【請求項９】容器、カートン、シート、トレイ、ディッ
シュおよびカップよりなる群から選ばれた包装用生成物
に熱成形されている請求項１〜８のいずれか１つに記載
の生成物。 - 【請求項１０】発泡された、低密度の、独立気泡性の、
弾性であり且つ圧縮性のでんぷん生成物からなり、該で
んぷんが少なくとも45重量％のアミロースを含有し、そ
して発泡生成物が32.0kg/m3（2.0lb/ft3）以下の嵩密
度、少なくとも50％の弾性率および100〜800g/cm2の圧
縮率を有する生分解性包装用材料。 - 【請求項１１】でんぷんが15重量％までの炭素原子数２
〜６のアルキレンオキシドで変性されている請求項10に
記載の包装用材料。 - 【請求項１２】でんぷんが15重量％までの炭素原子数２
〜６のアルキレンオキシドで変性され、且つ２重量％ま
たはそれ以上の無機水溶性塩を含有する請求項10に記載
の包装用材料。 - 【請求項１３】21重量％またはそれ以下の全水分含量の
存在下に、150〜250℃の温度で少なくとも45重量％のア
ミロースを含有するでんぷんを押出成形することよりな
る発泡された生分解性包装用材料の製造方法。 - 【請求項１４】でんぷんが２重量％またはそれ以上の無
機水溶性塩を含有する変性でんぷんである請求項13に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/292,089 US4863655A (en) | 1988-12-30 | 1988-12-30 | Biodegradable packaging material and the method of preparation thereof |
| US292,089) | 1988-12-30 | ||
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