JP3398860B2 - 生分解性樹脂発泡体 - Google Patents

生分解性樹脂発泡体

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐湿性及び高弾性を
有する生分解性樹脂発泡体に関するものである。従来、
発泡ポリスチレンのような樹脂発泡体は、生鮮食料品の
トレーやカップ麺の容器や家電製品等の緩衝材として使
用されてきた。しかし、ポリスチレンのような合成樹脂
製品は、使用後の焼却・埋設等の処理上の問題があるこ
とから、生分解性樹脂発泡体への転換が図られるように
なった。その一つの方法として、生分解性のある澱粉を
主成分とする樹脂発泡体の開発が進められたが、これら
は、いずれも、耐湿性がなく湿気を吸ったり、弾性に乏
しいものであった。本発明は、このような欠点を改良し
た新しい耐湿性高弾性改良生分解樹脂発泡体に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、りんご等の果実や陶磁器を梱包し
輸送する際の緩衝材として、藁や籾殻等の天然材料をそ
のまま利用したり、木綿や古新聞紙等の天然材料を多少
加工したものを利用したりしてきた。その後、合成樹脂
産業の発展とともに、ポリスチレン発泡体が開発される
と、ポリスチレン発泡体は、機械部品や電機部品や家電
製品等の緩衝材だけでなく、生鮮食料品のトレーやカッ
プ麺の容器にまで利用されるようになった。しかしなが
ら、これらのポリスチレン発泡体を初め、他の食料品の
包装や日用品・家具等に使用される合成樹脂製品は、使
用後ゴミとして廃棄されると、焼却すれば、高温になり
焼却炉を損傷し、埋立地等に投棄すれば、藁や木綿等の
天然物とは異なり、微生物により分解されることなく、
何時までも嵩高のまま残って、その土地の植物の生育に
支障を来たすとともに、地盤の安定化を損ない、また、
時として、鳥や野性動物や魚等に誤食され、これらの動
物の健康をそこなう等の問題が発生した。そのため、生
分解性プラスチックの開発が進められた。
【0003】このような状況下で、これまで生分解性プ
ラスチックについて多数の発明がなされてきた。その一
つには、とうもろこし等の澱粉にポリエチレンやポリプ
ロピレン等を混入したプラスチックがあり、例えば、特
開平7−258453号公報に開示された熱可塑性澱粉
と熱可塑性ポリマーとからなる生分解性プラスチック等
があげられる。このような澱粉含有プラスチックは、土
壌中に廃棄されると、混入された澱粉の部分だけが微生
物によって分解され、それによってプラスチックが多孔
質化されて表面積が増え、それによって合成樹脂成分も
風化作用等を受け易くなると考えられているものであ
り、狭義には、生崩壊性樹脂と呼ばれているものであ
る。
【0004】しかしながら、前述の澱粉含有プラスチッ
クは、いずれも、耐水性や耐湿性に乏しく、梱包用の緩
衝用発泡体として使用する場合等には、ポリエチレンフ
ィルム等で作った防湿用の袋に入れて使用することが必
要であり、袋への挿入、袋の破れに対する注意や点検、
使用後の袋の廃棄等の面倒な作業があった。また、梱包
品が全く濡れるおそれがない場合でも、緩衝用発泡体
を、家電製品や機械部品の梱包にそのまま使用すれば、
空気中の湿度を吸収して発泡体がへたり、収納した物品
との間に隙間ができて、緩衝材としての機能が損なわ
れ、あるいは、果物や野菜の梱包に使用すれば、果物や
野菜の水分を吸収して発泡体が泥状化し、緩衝材として
の機能が全くなくなる等の問題が発生していた。このよ
うな問題を解決するため、本出願人は、特開平10−7
2535号公報において、澱粉、ポリビニールアルコー
ル、及び、脂肪族ポリエステルからなる耐湿性生分解樹
脂発泡体、並びに、澱粉、ポリビニールアルコール、及
び、ポリプロピレンからなる耐湿性生分解樹脂発泡体を
開示した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特開平10−72535号公報において開示した澱粉、
ポリビニールアルコール、及び、脂肪族ポリエステルか
らなる耐湿性生分解樹脂発泡体は、高い耐湿性を有して
いるが、これまで使用されてきたポリスチレン樹脂発泡
体に比べて、弾性に乏しいという欠点があった。本発明
が解決しようとする課題は、高い耐湿性を有すると同時
に、従来のポリスチレン樹脂発泡体と同等以上の高弾性
を有する生分解樹脂発泡体を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の課
題を解決するため、ポリプロピレン20〜40重量部、
澱粉60〜80重量部、及び、チタネート系架橋剤0.
05〜5.0重量部からなることを特徴とする生分解性
樹脂発泡体(以下「第1発明」という)、並びに、ポリ
プロピレン20〜40重量部、澱粉50〜80重量部、
天然木質素材1〜30重量部、及び、チタネート系架橋
剤0.01〜5.0重量部からなることを特徴とする生
分解性樹脂発泡体(以下「第2発明」という)を提供す
る。
【0007】第1発明に係わる生分解性樹脂発泡体は、
ポリプロピレン20〜40重量部、澱粉60〜80重量
部、及び、チタネート系架橋材0.05〜5.0重量部
からなることを特徴としている。ここでいうポリプロピ
レンには、通常市販されているポリプロピレン樹脂ペレ
ットをそのまま使用することができ、澱粉には、コーン
スターチ、小麦粉、じゃがいも澱粉、葛粉、タピオカ澱
粉等の普通使用されている天然の澱粉をそのまま使用す
ることができる。また、チタネート系架橋剤は、オルト
チタン酸アルキルエステルの一種であって、チタンに結
合しているアルコキシ基が澱粉等の水酸基と反応し結合
して、分子鎖の間を架橋するものであり、味の素(株)
製のプレンアクトKR−138SやKR−9S等が使用
される。また、その他にこの生分解性樹脂発泡体に使用
されるものには、整泡剤、平滑剤等があげられる。この
生分解性樹脂発泡体に使用されるポリプロピレンの量
は、20〜40重量部の範囲が適当であり、20重量部
未満であると弾性が不十分であり、40重量部を超える
と極めて硬いものになる。澱粉の量は、60〜80重量
部の範囲が適当であり、60重量部未満であると発泡が
不十分であり、80重量部を超えると極めて柔らかいも
のになる。また、チタネート系架橋剤の量は、0.05
〜5.0重量部の範囲が適当であって、0.05重量部
未満であると架橋効果が殆ど現れず、5.0重量部を超
えても架橋効果があまり高くならない。
【0008】第2発明に係わる生分解性樹脂発泡体は、
ポリプロピレン20〜40重量部、澱粉50〜80重量
部、天然木質素材1〜30重量部、及び、チタネート系
架橋剤0.01〜5.0重量部からなることを特徴とし
ている。この発明におけるポリプロピレン、澱粉、及
び、チタネート系架橋剤も、第1発明と同様のものを指
す。また、天然木質素材は、椰子殻粉末、木材粉末、樹
皮粉末、ケナフ、葦、よもぎ等の樹木や硬質草本の粉末
であって、いずれも生分解性を有する天然の繊維素やリ
グニン等からなる素材をいい、生分解性樹脂発泡体の弾
性を高めるために使用するものである。この天然木質素
材は、1〜30重量部の範囲が適当であり、30重量部
を超えると、樹脂発泡体の成形性が悪くなる。なお、一
般に、天然木質素材を加えると、澱粉の量が少なくて済
むようになるが、特に竹粉末のように多数の微小な導管
を有するものは、発泡体を製造する際、導管中の水が気
化して澱粉やポリプロピレンを発泡させるので、澱粉の
量を少なくするだけでなく他の対策もとる必要があると
考えられる。また、チタネート系架橋剤の量は、第1発
明の場合より少なくてもよく、0.01〜5.0重量部
の範囲である。その理由は、チタネート系架橋剤が、澱
粉粒子間だけでなく、澱粉粒子と天然木質素材との間
で、表面の水酸基を介して架橋を形成することによっ
て、天然木質素材が発泡体の骨格の一部を構成し、天然
木質素材の弾性が、発泡体全体の弾性の向上に寄与して
いるためと推定される。その他にこの生分解性樹脂発泡
体に使用されるものには、整泡剤、平滑剤等があげられ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】1.発泡体の製造 〔参考例1〕ポリプロピレンペレット3,000g、コ
ーンスターチ7,000g、チタネート系架橋剤(味の
素(株)製「プレンアクトKR138S」)4g、整泡
剤(東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製「シリコ
ーンSH190」)4g、平滑剤(ステアリン酸カルシ
ウム)100g、水1,000mlを混合して、二軸押
出機(φ46mm、L/D21.5)に供給し、シリン
ダー温度C60℃、C60℃、C120℃、C
160℃、C180℃、ダイス温度D170℃で、
2.7mmで円柱状に押し出して発泡させ、約8cmの
長さに切断し発泡体(以下「発泡体1」という)を製造
した。
【0010】〔実施例1〕ポリプロピレンペレット3,
000g、コーンスターチ7,000g、竹粉末2,0
00g、チタネート系架橋剤(味の素(株)製「プレン
アクトKR138S」)10g、整泡剤(東レ・ダウコ
ーニングシリコーン(株)製「シリコーンSH19
0」)4g、平滑剤(ステアリン酸カルシウム)100
g、水1,000mlを混合して、二軸押出機に供給
し、参考例と同様に、円柱状に押し出して発泡体(以下
「発泡体2」という)を製造した。
【0011】〔参考例2〕ポリプロピレンペレット3,
000g、コーンスターチ5,000g、竹粉末2,0
00g、チタネート系架橋剤(味の素(株)製「プレン
アクトKR138S」)4g、整泡剤(東レ・ダウコー
ニングシリコーン(株)製「シリコーンSH190」)
4g、平滑剤(ステアリン酸カルシウム)100g、水
1,000mlを混合して、二軸押出機に供給し、参考
例と同様に、円柱状に押し出して発泡体(以下「発泡体
3」という)を製造した。
【0012】〔実施例2〕ポリプロピレンペレット3,
000g、コーンスターチ5,900g、椰子殻粉末
1,100g、チタネート系架橋剤(味の素(株)製
「プレンアクトKR138S」)4g、整泡剤(東レ・
ダウコーニングシリコーン(株)製「シリコーンSH1
90」)4g、平滑剤(ステアリン酸カルシウム)10
0g、水1,000mlを混合して、二軸押出機に供給
し、参考例と同様に、円柱状に押し出して発泡体(以下
「発泡体4」という)を製造した。
【0013】〔比較例〕ポリプロピレンペレット3,0
00g、コーンスターチ7,000g、発泡剤(炭酸カ
ルシウム)100g、水1,000mlを混合して、二
軸押出機に供給し参考例と同様に円柱状に押し出して発
泡体(以下「発泡体5」という)を製造した。
【0014】2.圧縮試験 前述の実施例1〜4、及び、比較例で得られた発泡体1
〜5について、(財)化学技術戦略推進機構のオートグ
ラフIS−5000万能試験機を使用して圧縮試験を行
った。試験方法は、縦200mm横200mm高さ20
0mmの容器に、それぞれ、発泡体1〜5を充填し、上
に縦170mm横170mmの圧縮板を載せ、室温23
±2℃、湿度50±5%、降下速度10mm/minで
圧縮し、沈下量と、それに要した加重と、発泡体層の応
力とを測定した。その結果は表1のとおりである。な
お、表1で、加重の単位はkgf、応力の単位はkgf
/cmでり、木質は天然木質素材、チタネトはチタネ
ート系架橋剤、竹粉は竹粉末、椰子は椰子殻粉末を意味
する。
【0015】
【表1】
【0016】表1に示したように、天然木質素材を使用
しない場合は、チタネート系架橋剤の量が0.05重量
部未満の発泡体1は、従来の発泡体5とほぼ同等の圧縮
弾性しか有していないが、チタネート系架橋剤の量を
0.05重量部以上にした発泡体2は、従来の発泡体5
よりも高い圧縮弾性を有している。また、発泡体4の値
が示すように、椰子殼粉末を使用した場合は、チタネー
ト系架橋剤の量が0.05重量部未満であっても、従来
の発泡体5よりも高い圧縮弾性を有している。なお、竹
粉末を使用した発泡体3が、従来の発泡体5より低いの
は、竹粉末による発泡が予想以上に強力で、綿のように
状態になったためと考えられる。このような結果から、
澱粉を使用せずに、竹粉末等のような多孔質木質素材だ
けを使用しても、ある程度の発泡体が得られる可能性を
見出した。
【0017】
【発明の効果】本発明に係わる生分解性樹脂発泡体は、
単に生崩壊生を有するだけでなく、高い耐湿性を有する
と同時に、従来のポリスチレン樹脂発泡体と同等以上の
高弾性を有しており、機械部品や電機部品や家電製品等
の緩衝材のみならず、生鮮食料品のトレーやカップ麺の
容器等にも使用することができので、現在、社会的に大
きな問題になっているポリスチレン樹脂発泡体等のゴミ
問題の解決に、大きく貢献するものである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリプロピレン20〜40重量部、澱粉
    60〜80重量部、及び、チタネート系架橋剤0.05
    〜5.0重量部からなることを特徴とする生分解性樹脂
    発泡体
  2. 【請求項2】 ポリプロピレン20〜40重量部、澱粉
    50〜80重量部、天然木質素材1〜30重量部、及
    び、チタネート系架橋剤0.01〜5.0重量部からな
    ることを特徴とする生分解性樹脂発泡体
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