JP3786488B2

JP3786488B2 - 生分解性緩衝材

Info

Publication number: JP3786488B2
Application number: JP04363897A
Authority: JP
Inventors: 公之三觜; 忠司小堀; 貴司権田
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: JPH10235812A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性樹脂とＰＶＡ樹脂からなり、軽量で梱包材として好適に用いられ、開梱後、廃棄等に際して減容の容易な生分解性緩衝材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々の製品を梱包するにあたってポリエチレン、ポリスチレン等のプラスチック材料から作られた緩衝材、あるいは古紙を固めたパルプモールドと称される緩衝材が使用されてきた。
しかし、プラスチック材料から作られた緩衝材は、廃棄等に際しての減容が困難であり、加えて、これらの廃棄物は腐らないため、常に新たな埋立てスペースの確保をせまられている。また、焼却するにしても、焼却処分時の発熱量が大きく焼却炉を損傷するという問題、さらには、大気中に放出される燃焼廃ガス中の有害ガス成分の問題があった。
一方、パルプモールドを使用する場合は、安価に製作することができ、かつ公害問題は少ないが、減容化が厄介で手間がかかり、擦られたときに粉塵が発生する等の問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の緩衝材が有していた欠点を解消し、減容化が容易で環境にやさしい緩衝材を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、緩衝材として、中の空気が洩れないようにバリヤー性に優れたＰＶＡ樹脂を用い、さらに、ＰＶＡ樹脂は、湿気等により膨潤変形あるいは溶解するため、外表面を生分解性樹脂で被覆してガスバリヤー性を持たせることにより上記課題を解決した。
【０００５】
本発明の生分解性緩衝材は、中空粒状体であって、外層がその母材 100 重量部に対して 10 〜 150 重量部の無機充填剤を含有する生分解性樹脂からなり、内層がＰＶＡ樹脂からなっている。あるいは、ＰＶＡ樹脂からなる中間層を設け、外層と内層をそれぞれ母材 100 重量部に対して 10 〜 150 重量部の無機充填剤を含有する生分解性樹脂で形成することもできる。さらに、外層を低融点生分解性樹脂で形成した多数の中空粒状体を、所定の形状に一体化することもできる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の生分解性緩衝材を、図を用いて説明する。図１は、本発明の生分解性緩衝材である中空粒状体の断面図を示し、図１（ａ）に示す中空粒状体１は、２層構造を有し、外層２は生分解性樹脂で、内層３はＰＶＡ樹脂で形成されている。図１（ｂ）に示す中空粒状体１は、ＰＶＡ樹脂からなる中間層４を有し、外層２と内層３は生分解性樹脂で形成されている。
このような構成からなる中空粒状体１を、梱包緩衝材として、隙間につめて使用することができる。また、多数の中空粒状体１を、被梱包物に対応する形状に一体化して、梱包緩衝材として使用することもできる。
【０００７】
本発明の生分解性緩衝材に用いられる生分解性樹脂としては、生分解性を有する脂肪族ポリエステル樹脂が挙げられ、具体的には、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、ドデカン酸、林檎酸、酒石酸、クエン酸等の多価カルボン酸およびこれらの無水物と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールとの縮重合物、乳酸の環状二量体であるラクチドやε−カプロラクトン等の環状エステルの開環重合物（ポリカプロラクトン）、乳酸やヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸のようなヒドロキシ酸の縮重合物が例示され、これらの１種または２種以上の混合物として使用される。
【０００８】
本発明の生分解性緩衝材に使用されるＰＶＡ樹脂としては、酢酸ビニル、蟻酸ビニル等のビニルエステル、あるいはｔ−ブチルエーテル、トリメチルシリルビニルエーテル等のビニルエーテルを重合させた重合体を、酸あるいはアルカリで加水分解して得られるが、一般的には酢酸ビニルを重合した重合物を加水分解して得られたＰＶＡ樹脂がコスト面から好適である。
【０００９】
ＰＶＡ樹脂のケン化度は50〜98モル％、重合度は100 〜2500が好ましい。より好ましくは、ケン化度は60〜95モル％、重合度は300 〜2000である。ケン化度が50モル％未満ではガスバリアー性を喪失し、98モル％を超えると、溶融押出成形時に樹脂が熱分解を引き起こす。また、重合度が100 未満では、成形後の成形物の機械的強度が小さく、重合度が2500を超えると、成形時の粘度が著しく高くなり、成形が困難となる。
【００１０】
ＰＶＡ樹脂には必要に応じて、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールあるいはジプロピレングリコール等の一般的にＰＶＡ樹脂の可塑剤として知られている多価アルコール、さらには澱粉、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、キサンタンガム、カラギナン、キチン、キトサン等の多糖類、ベヘニン酸、ステアリン酸、リン酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン酸脂肪酸エステル等の滑剤等をＰＶＡ樹脂のガスバリアー性が損なわれない程度に添加することもできる。
【００１１】
さらに、材料コストを下げたり、生分解速度を調節するため充填剤を添加することもできる。このような充填剤として、無機充填剤が好ましくこれには、炭酸カルシウム、クレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、セラミックバルーン、ガラスバルーンあるいはガラスビーズ、製紙時に発生する残土の焼却灰等が挙げられる。また、これらの１種または２種以上の混合物を用い、それぞれの特性を補完することもできる。充填剤には必要に応じてカップリング剤処理をしてもよい。
充填剤の添加量は、母剤100 重量部に対して、10〜150 重量部の範囲内で適宜必要とする特性に応じて決めればよい。
なお、充填剤としての粒径は、後記する樹脂フィルムの厚さ等の点から0.1 〜50μｍ程度が好ましい。
【００１２】
本発明の生分解性緩衝材は、使用時には光劣化を起こしてはならないものである。このため、使用環境に応じ、例えば紫外線吸収剤あるいは酸化防止剤等を添加することもできる。また、着色のために顔料を、柔軟性を付与するために可塑剤等を添加することもできる。
【００１３】
本発明の生分解性緩衝材は、廃棄処理の際には、針状のもので穿孔して中の空気を抜くことができ、容易に減容化することができる。焼却処理は、生分解性樹脂の発熱量が、通常、ポリエチレン等の約１／２であり、充填剤を添加することにより、発熱量をさらに少なくすることができるため、焼却によってなんら問題を生じることはない。
一方、添加する無機充填剤の種類によっては、ＰＨ値が８以上のアルカリ性を呈するものがあり、これらは土壌中で樹脂の加水分解を促進させ、微生物による分解を速める。また、生分解性樹脂は吸湿性を有し、表面抵抗率が10¹¹Ωと低く、梱包材として重要な、静電気による汚れの付着がないという優れた利点を有する。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明の生分解性緩衝材の製造方法について、図２、図３を用いて説明する。
外層に、生分解性脂肪族ポリエステル樹脂；ビオノーレ（昭和高分子社製、商品名）を用い、内層に、ケン化度88モル％、重合度500 のＰＶＡ樹脂を用いた。ビオノーレには、この100 重量部に対して、無機充填剤としてCaCO₃ 80重量部、軟化剤としてＤＯＰ（ジオクチルフタレート）10重量部およびロジン 5重量部を加えた。このようにして調製した両者を、２台の押出し機を使用し、実質的に無水状態で、同時押出しにより積層一体化して、外層２が生分解性樹脂からなり、内層３がＰＶＡ樹脂からなる図２に示す長尺のチューブ５を得た。このときの生分解性樹脂の押出し温度は140 〜160 ℃、ＰＶＡ樹脂の押出し温度は200 〜220 ℃であり、ＰＶＡ樹脂の温度を生分解性樹脂の温度まで下げたのち、ダイス内で合流させた。得られたチューブ５のサイズは、内径16ｍｍ、肉厚37μｍ（外層7 μｍ、内層30μｍ）であった。
前記生分解性樹脂フィルムおよびＰＶＡ樹脂フィルムは、緩衝材としての用途によって、強度、その他を変えてよく、その厚さとしては10〜200 μｍの範囲が望ましく、作製するチューブの径は10〜40ｍｍ程度が使用上好ましいサイズである。
【００１５】
前記チューブ５を得るには、前記押出し成形に代えて、２台の押出し機にＴ−ダイを使用して、外層２と内層３が積層一体化された積層シート６を形成し、図３（ａ）に示すように、この積層シート６の内層３側が対向するように重ね合わせ、溶断シール刃７で所定の幅に溶断して、切断部が溶着された溶断シール体８を得た（図３（ｂ）参照）。この溶断シール体８の内層３、３間に空気を吹き込むことによってチューブ５を得ることもできる（図３（ｃ）参照）。
【００１６】
上記した実質的に無水の状態とは、ＰＶＡ樹脂に水を添加しない状態である。ケン化度が95モル％を超え、重合度が500 〜2500のＰＶＡ樹脂を使用する場合、シート化は、ＰＶＡ樹脂の高濃度水溶液を用いてのキャスティング方式、あるいは、ＰＶＡ樹脂に水を添加した組成物を溶融し、押出す成形方式を採用すればよい。フィルムと生分解性樹脂との貼合せはドライラミネートすればよく、貼合せに使用する接着剤は、天然ゴムにロジン、テルペン等を加えたもの、あるいは、ポリカプロラクトンを高水酸基化した生分解性の接着剤等を使用すればよい。シート化された積層シート６は、上記したように積層シート６の内層３側が対向するように重ね合わせ、溶断シールしてチューブ化すればよい。
【００１７】
このようにして形成した溶断シール体８を、図３（ｄ）に示すように、チューブ５内に空気を入れ膨張させ、チューブ５の長さ方向に沿って20ｍｍ毎に溶断シールし、個々に独立した泡状の中空粒状体９を得た。この中空粒状体９は、単体でも緩衝材として使用できるものであり、室温で３ヶ月放置したのちにおいても当初容積の90％以上の容積率を保持していた。
【００１８】
さらに、泡状の中空粒状体９を、金型（例えば、発泡スチロール用の型）のキャビティ内に充填し、温度85℃、圧力３ｋｇ／ｃｍ² で成形して、所定の形状を有する生分解性緩衝材を得た。成形は、金型の外表面からキャビティに通じる小孔を多数設け、外部から熱風を吹き込みながら行った。中空粒状体９は、成形温度が100 ℃以下では破泡することはなかった。
なお、多数の中空粒状体９を金型のキャビティ内に充填、成形して、所定形状を有する生分解性緩衝材を得るには、外層２の生分解性樹脂に、低融点の樹脂、例えば、融点の低いポリカプロラクトン（融点60℃）を使用するのが好ましい。
以上、中空粒状体９が、図１（ａ）で示した２層構造を有するものについて説明したが、図１（ｂ）で示した３層構造を有するものについても同様にして得ることができる。
以上、中空粒状体の製法については、なんら上記実施例に限定されず、中空粒状体の径、量、コスト等を勘案して適宜選択すればよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の生分解性緩衝材は、上記構成としたことにより、中空粒状体単体からなる緩衝材、また多数の中空粒状体を型成形した所定の形状を有する緩衝材としても、長期にわたって耐吸湿性を維持し、表面抵抗が低いため静電気による汚れの付着がなく、開梱後不要となったときには、針等で容易に穿孔することができ、埋め立て処分ではバクテリアによって分解され、焼却処分しても発熱量が少ないため焼却炉を傷めることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生分解性緩衝材である中空粒状体の断面図であり、（ａ）は２層構造を、（ｂ）は３層構造を示す。
【図２】中空粒状体の製造に用いるチューブの断面図である。
【図３】中空粒状体の製法の一例を工程順に示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は斜視図、（ｄ）は断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・中空粒状体、
２・・・・・・外層、
３・・・・・・内層、
４・・・・・・中間層、
５・・・・・・チューブ、
６・・・・・・積層シート、
７・・・・・・溶断シール刃、
８・・・・・・溶断シール体、
９・・・・・・中空粒状体。

Claims

中空粒状体であって、外層がその母材 100 重量部に対して 10 〜 150 重量部の無機充填剤を含有する生分解性樹脂からなり、内層がＰＶＡ樹脂からなることを特徴とする生分解性緩衝材。
中空粒状体であって、外層と内層がそれぞれ母材 100 重量部に対して 10 〜 150 重量部の無機充填剤を含有する生分解性樹脂からなり、中間層がＰＶＡ樹脂からなることを特徴とする生分解性緩衝材。
前記外層が、低融点生分解性樹脂からなる多数の中空粒状体を、所定の形状に一体化してなる請求項１又は２に記載の生分解性緩衝材。