JP3921548B2 - セルロースアセテート生分解性発泡体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセルロースアセテート生分解性発泡体及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、断熱材、緩衝材、食品包装材などの各種用途に好適な抗菌性に優れたセルロースアセテート生分解性発泡体及び該発泡体を安定して得る製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成樹脂からなる発泡体は多種多様のものが製造され、断熱材、緩衝材、食品包装容器などの幅広い分野で活用されてきた。近年、これら合成樹脂発泡体の需要は年々増加する傾向にあり、このため廃棄される量も年々増加して、環境問題、公害問題として大きくクローズアップされてきている。しかし、廃棄合成樹脂発泡体を再生利用するには社会的規模の様々な対応が求められ、一方焼却処分するには有毒ガスの発生防止、高熱発生による熱焼却炉の劣化防止など山積みされている問題が多く、廃棄処理の容易な発泡体の開発が強く望まれている。
【０００３】
このような要求に対して、これらの合成樹脂（例えばポリスチレン）を生分解性樹脂で置き換えた発泡体が種々提案されている。例えば、特開平６―１３６１６８号公報、特公平５―６５５３６号公報、特開平６―３３５９１９号公報、特開平８―１５１４６９号公報、特開平８―５９８９２号公報等において、澱粉を主原料とする生分解性発泡成形物を得る方法が開示されている。また、特開平６―１５７５３号公報では、パルプを主原料とする発泡ビーズを成形枠型内に充填して融着させ、成形物を得る方法が開示されている。また、特開平５―３２０４０５号公報には非溶液系化学修飾木材に発泡剤を含有させてなる発泡性木質系樹脂粒子を用いて主として型内成形により、成形体を得る方法が開示されている。また、特開平６―３２９２８号公報には、非溶液系化学修飾木材に発泡剤を含浸させてなる発泡性木材系樹脂より発泡シートを得、容器型の成形物を得る方法が開示されている。更に特開平８―３３５７では、アセテートまたはこれを含むものからなる生分解樹脂と実質的な水分とを少なくとも原料として投入し、これを加熱加圧状態とした後、急激に解放し、発泡させ、その後成形型により所定の形状に成形する方法が開示されている。しかしながらこれらの方法で得られた発泡成形体を、断熱材や緩衝材として用いた場合、天然素材及びその誘導体を原料としていることから、細菌や小生物が発生し、製品に悪影響を与える。特に食品用途に用いる場合は、衛生上の点から問題である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みなされたもので、その目的は、断熱材、緩衝材、食品包装材などの各種成形体を容易に成形することができ、かつ各種用途で使用しても、細菌や小生物が発生せず、衛生的で、同梱された製品に悪影響を及ぼすことのない抗菌性に優れたセルロースアセテート生分解性発泡体およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、生分解性を有する素材としてセルロースアセテートを使用して、上記課題の解決を試みた結果、特定の発泡体特性と酢酸による抗菌特性とを組み合わせることにより初めて上記課題が達成されることを見い出した。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、下記のセルロースアセテート生分解性発泡体が提供される。
【０００７】
（１） セルロースアセテート生分解性発泡体において、発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍ、見掛け密度が０．０１〜０．２７ｇ／ｃｍ3 である発泡体特性を有し且つ該発泡体を容量５００ｃｃの密閉容器の中に発泡体試料を１０ｇ封入して、温度２０℃、相対湿度６５％のもと、２４時間放置した後の容器内の空気中の酢酸量が３ｐｐｍ以上であることを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体。
【００１０】
（２） 発泡体が厚み１〜５０ｍｍで、しわのある発泡シートであって、しわの高さｈが２〜１０ｍｍ、しわの間隔ｗが２〜１０ｍｍである上記（１）記載のセルロースアセテート生分解性発泡体。
【００１３】
（３） 上記（２）記載の発泡シートを熱賦形したセルロースアセテート生分解性発泡体。
さらに、本発明によれば、下記のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法が提供される。
【００１４】
（４） セルロースアセテート（Ａ）、可塑剤（Ｂ）及び、発泡核剤（Ｃ）からなり、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）の配合重量比が（１００）：（０〜８０）：（２〜５０）である混合原料（Ｄ）に、発泡剤として水（Ｅ）を（Ｄ）に対して２〜１００の配合重量比で混合し、該混合物（Ｆ）を溶融、押出しして発泡体を製造するに際し、温度１５０〜２５０℃で溶融後、温度１２０〜２２０℃で計量し、その後剪断速度１０００〜２００００ｓｅｃ-1で押出しすることを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１５】
（５） セルロースアセテート（Ａ）、可塑剤（Ｂ）及び、発泡核剤（Ｃ）からなり、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）の配合重量比が（１００）：（０〜８０）：（２〜５０）である混合原料（Ｄ）に、発泡剤として水（Ｅ）を（Ｄ）に対して２〜１００の配合重量比で混合し、該混合物（Ｆ）を計量部における温度を１２０〜２２０℃として溶融、押出しし、その後、温度１００〜１５０℃、面圧５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 のもとで加熱処理することを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１６】
（６） 可塑剤がポリアルキレングリコールである上記（４）または（５）記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１７】
（７） 可塑剤が分子量２００〜２００００のポリアルキレングリコールである上記（６）記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１８】
（８） 発泡核剤がタルクである上記（４）〜（７）いずれか記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の発泡体において、生分解性を有する素材として、セルロースアセテートを使用する。セルロースアセテートが生分解性を有することは、種々の研究で報告され実証されている（C.M. Buchanan et al.,J.Appl.Polym.Sci., 47, 1709(1993);ibid., 50, 1739(1993);Ji-Dong Gu et al.,J.Environ.Polym.Degradation, 1 (2),143(1993) ）。本発明の生分解性セルロースアセテートの発泡体においては、発泡体の形状に拘らず発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍ、見掛け密度が０．０１〜０．２７ｇ／ｃｍ3 の発泡体特性を有していることが必要である。ここで発泡セル径及び見掛け密度は以下の如く測定したものである。
【００２０】
・発泡セル径
得られた発泡体を剃刀にて切断し、その切断面を顕微鏡にて拡大写真を撮り、無作為に１０点のセル径を測定してその平均値を算出した。
【００２１】
・見掛け密度
ストランド状に得られた発泡体を１ｃｍの長さに円柱状にカットし、径を測定して体積を求め、重さを除して密度を求めた。
【００２２】
発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍで且つ見掛け密度が０．０１〜０．２７ｇ／ｃｍ3 好ましくは０．０１４〜０．０６４ｇ／ｃｍ3 を満足することにより始めて、発泡体の力学的特性（引張強力、引裂強力、圧縮強力など）のみならず、緩衝材、断熱材、充填材などの各種用途に適する硬度、剛性に優れたものになる。又、後述する遊離した酢酸を発泡体中に滞溜させ抗菌作用を持続させる上でも上記発泡体特性は重要である。
【００２３】
本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体において、更に重要なことは発泡体中にセルロースアセテートから遊離した酢酸が残存することである。
【００２４】
ここで、遊離した酢酸量は以下の如く測定したものである。
・遊離した酢酸量
容量５００ｃｃの密閉容器の中に発泡体試料を１０ｇ封入して温度２０℃、相対湿度６５％のもと、２４時間放置した後の容器内の空気中の酢酸量を検知管により測定した。
【００２５】
発泡体中に残存するセルロースアセテートから遊離した酢酸量は、上記測定法で、３ｐｐｍ以上であると、抗菌作用の点で好ましい。
【００２６】
発生する酢酸は、発泡体中にあるが、得られた発泡体のセルが連通気泡であるため、その内部にとどまることなく、外部へ放出される。また、上述の如く発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍと細かいために、一気に出てしまうことなく、徐々に適度な量を放出し、抗菌効果を長続きさせる。
【００２７】
発泡体中に遊離した酢酸が残存するのは、後程発泡体の製造方法について詳述するが以下の条件によるものである。
すなわち、セルロースアセテート分子中にはアセチル基が残存するが、発泡剤としての水と共に溶融押出しを行う際、溶融エクストルダー内の加圧、加熱条件下でセルロースアセテートと水とが混練され、加水分解が起こり、セルロースアセテート分子中の一部のアセチル基が切断され酢酸が生じるのである。しかし発生する酢酸量は、ｐｐｍオーダーであり、もとの原料のセルロースアセテートの酢化度に影響を与える程のものではなく、その特性を変容させるものではない。その為には、発泡剤の配合割合、溶融温度及び吐出剪断速度が重要である。
【００２８】
本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体は、上記特性を有していればいかなる形態でもよいが、粒子状、シート状、及びそれからなる成形物が好ましい。粒子状発泡体の場合、発泡体の直径は３〜２００ｍｍで、その全表面積と、発泡セル径０．１ｍｍ以上の発泡セルが該発泡粒子の表面に露出している部分の表面積との比（露出率）が下記式を満足していることが好ましい。
発泡セル露出部表面積／全表面積≦１／（２＋４（長軸／短軸））
ここで露出率は以下の如く測定したものである。
【００２９】
・露出率
切断装置にて切断された発泡体粒子について、顕微鏡にて直径が０．１ｍｍ以上の発泡セルが露出している部分の面積を求め、発泡体粒子全表面積で除して算出した。
【００３０】
粒子状発泡体において粒子直径が３ｍｍより小さいと、該発泡体より成形品を作成するのに手間、コストがかかるのみならず得られる成形品の緩衝特性が劣るので好ましくない。又粒子直径が２００ｍより大きいと、取扱性に劣るので好ましくない。
【００３１】
更に露出率が上記式より大きいと、発泡セルの切断部分の割合が大きくなりすぎるため、細かな粉が脱落し、同梱した製品に悪影響を及ぼす。発泡体粒子は、それ自体単独で、緩衝材、断熱材、充填材として使用可能である。また、該発泡体粒子は、任意の形状をした型内に詰めて賦形することにより、成形物として使用することも可能である。型内に詰めて賦形する方法については特に限定されるものではなく、いかなる方法も採用することができる。例えば、発泡体粒子を熱融着して賦形してもよいし、またバインダーを用いて発泡体粒子間を接着して賦形してもよい。なお、バインダーを用いる場合には、バインダーを水、アルコールなどの適当な溶媒に溶かした溶液を、発泡体粒子内部に浸透しない程度に表面に付着させ、次いで溶媒を蒸発させることによって発泡体粒子間を接着してもよい。また熱融着性樹脂を付着させ、賦形時の熱処理により接着してもよい。溶媒を用いる場合は、環境への配慮から水がより好ましい。
【００３２】
本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体がシート状発泡体の場合、厚みｔが１〜５０ｍｍのしわのある発泡シートであって、しわの高さｈが２〜１０ｍｍ、しわの間隔ｗが２〜１０ｍｍであることが好ましい。図１はしわのある発泡シートの拡大部分図で縦断面の模式図である。図中のｔ、ｈ、ｗはシートの厚み、しわの高さ、間隔を示す。
【００３３】
シートの厚みが１ｍｍより小さいと、該発泡体より成形品を作成するのに手間、コストがかかるのみならず得られる成形品の緩衝特性も劣るので好ましくない。又シートの厚みが５０ｍｍより大きいと取扱性に劣るので好ましくない。
【００３４】
しわの高さｈが、２ｍｍより小さい場合は成形時の伸びが小さくなり、破れが生じる。また、１０ｍｍより大きいと、真空成形時に隙間が大きすぎて吸収できず、また、プレス成形の場合でも複数のしわが均一に伸びずに特定の部分のみが伸びるため、破れが生じやすくなる。
【００３５】
しわの間隔ｗが２ｍｍより小さい場合には折れの部分が弱くなり、成形時に破れが生じやすくなる。また、１０ｍｍを超える場合には伸びに寄与するしわの数が少なくなり、破れが生じやすくなる。
【００３６】
このしわの形状については、原料への水添加量、ダイからの樹脂吐出量、ダイの吐出開口幅を適宜設定することにより調整することができるが発泡剤として水を使用することが重要である。即ち水の蒸発潜熱により、ダイより吐出された発泡シートは急激に冷やされて固化されるため、発泡にともなうシートの幅方向の広がりが抑制され、しわを形成することが可能となる。形成したしわはシートを成形する際に極めて有益である。すなわち、押し出し発泡で得られたシートは、そのままでは深絞りのカップ形状に成形するには可撓性が不十分であるが、しわを形成させることにより、成形時にこのしわが伸び、可撓性の不足を補い、深絞りのカップ形状の成形物を得ることができるようになる。
【００３７】
また、上記しわのある発泡シートを加熱ローラーにより処理することにより、しわのない、見栄え、寸法安定性、さらには引張強度をも向上させたセルロースアセテート発泡シートを得ることができるので好ましい。このシートは、厚みが０．５〜２５ｍｍで、縦方向および横方向の引張強度がそれぞれ１１０〜９００ｇ／ｃｍ、３０〜２２０ｇ／ｃｍであることが好ましい。このような特性は、上記しわのある発泡シートを温度１００〜１５０℃、面圧５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 のもとで加熱処理することにより得ることができる。
【００３８】
前述のしわのあるシート又はしわのないシートを成形する方法においては、一般にシートを成形する手法、すなわち、真空成形、圧空成形、プレス成形等を挙げることができるが、該シートにしわがある場合には、空気漏れが生じやすい点、さらにシートそのものも空気を透過しやすい点から、プレス成形にて成形するのが好ましい。
【００３９】
以下本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法につき詳述する。概略製造フローシートを図２に示す。
本発明の発泡体を構成するセルロースアセテートにおいて、酢酸エステル化度は、セルロースに結合している酢酸の重量割合で表わされる酢化度でいって４５％以上、特に酢化度が４７〜６０％（セルロース１単位当たりの結合アセチル基の数は１．９〜２．８）のものが好ましい。酢化度が４５％未満の場合には、溶融温度が高くなりすぎるため、安定して発泡体粒子に溶融成形することが困難となる。
【００４０】
上記セルロースアセテートには、本発明の目的を損なわない範囲で他の物質を配合してもよく、例えば可塑剤、熱安定剤、発泡核剤、発泡助剤等が挙げられる。なかでも可塑剤としては、ポリエチレングリコール、ポリメチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール；フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジアミン、フタル酸ジメトキシエチルなどのフタル酸エステル；リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル等のリン酸エステル；セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシンジオクチル等のセバシン酸エステル；アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ブチルオクチル、アジピン酸ブチルベンジル等のアジピン酸エステル；クエン酸トリブチル、クエン酸―２―エチルヘキシル、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸アセチルトリオクチル等のクエン酸エステル；酒石酸ジイソブチル、ステアリン酸ブチル、オレイン酸ブチル、大豆油、ひまし油、樟脳等を例示することができるが、特に分子量２００００以下のポリアルキレングリコールを用いることが好ましい。分子量が２００００より大きいポリアルキレングリコールを用いた場合は可塑化が十分に行われない。また、これらの可塑剤はそれぞれ単独で用いてもよく、例えばポリアルキレングリコールとグリセリンのように２種以上を混合して用いてもよい。
【００４１】
これら可塑剤を添加する場合、その量はセルロースアセテート重量を基準として８０重量部以下、好ましくは５０重量部以下がよい。８０重量部を超える場合は、押出し発泡後の収縮が大きくなり、所望の密度にまで発泡しない。
【００４２】
一方、発泡核剤として、タルク、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム等の無機系微粒子、セルロース粉末、キチン、キトサン、木粉、ステアリン酸金属塩等の有機系微粒子などを添加することができ、特にタルクは、該セルロースアセテートに好適な発泡性を付与することができるので、均一で且つ高度に発泡した発泡体粒子が容易に得られる。かかる発泡核剤は、各々単独でもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４３】
これら発泡核剤や発泡助剤等のセルロースアセテートに対する配合量は、セルロースアセテート重量を基準として２〜５０重量部、好ましくは５〜３０重量部の範囲が適当である。２重量部未満ではこれら添加物を配合した効果が現われず、例えば発泡核剤の量が少ないと不均一で粗い発泡セルが形成されやすく、一方５０重量部を超えるとこれら添加物の２次凝集が起こりやすくなるため、やはり不均一で粗い発泡セルが成形されやすくなり、またセルロースアセテートの分率が低下するため発泡性も低下する。
【００４４】
また、原料形態としては、セルロースアセテートと各種添加剤、さらには発泡剤である水を混合した形態、セルロースアセテートと、各種添加剤の混合原料から、溶融押出しによりまずチップを作り、このチップを原料とする形態の何れでも可能である。混合原料の場合、セルロースアセテートはフレークス状、粉体状何れでも良いが、フレークス状の場合は、押出し機スクリューにダルメージを設置したり、２軸押出し機を使用するといった処置をし、混練性を向上させる方が好ましい。
【００４５】
以上の様に調整された原料から発泡体を製造するには、原料を押出し機を用いて、ノズルおよびダイより押し出せばよい。この際セルロースアセテートまたはセルロースアセテートと添加剤の混合物１００重量部に対して発泡剤としての水を２〜１００重量部、好ましくは５〜５０重量部の割合で添加する。
【００４６】
その添加方法については、原料に含浸させる方法、あるいは、押出し機の原料供給口から吐出口の間のベント部よりポンプにより注入する方法等を開示することができる。
【００４７】
本発明において、水の添加量は、原料に対し、２重量部より小さい場合は発泡倍率が十分に上がらず、発泡体としての特性を十分に発揮させることができない。また、１００重量部を超える場合、原料中に含浸させる場合には、塊が生じたり、押出し機のホッパー口より供給する際には、ブリッジが生じたりしてうまく投入できない。また、ベント部より供給しても、大きく発泡倍率を向上させる効果はなく、むしろ、吐出が不安定になるなどの不具合が生じやすくなる。
【００４８】
本発明における発泡体の製造において、発泡剤として水を使用することが極めて重要である。即ち水の蒸発潜熱により、吐出された発泡体は急激に冷やされて固化されるため、収縮することなく発泡形態を維持できる。また、発泡剤として水が使用されるため、セルロースアセテートは押出されるまでに発泡剤の水と加熱および混練されて部分的に加水分解されるためセルロースアセテートより遊離された酢酸を有する発泡体を製造することが可能となる。
【００４９】
ここで溶融混練に使用される押出し機は、高温高圧下で、水分を添加したセルロースアセテートを加熱溶融混練できるものであればどのようなタイプの押出し機でもよいが、通常は１軸または２軸のスクリュータイプの押出し機が用いられる。
【００５０】
本発明において、セルロースアセテート発泡体を溶融押出しする際の温度は、圧縮部において、１５０〜２５０℃、好ましくは１８０〜２２０℃とするのがよい。１５０℃より低い場合は該セルロースアセテートが溶融せず、また、２５０℃を超える場合には、セルロースアセテートが炭化しやすくなる。一方、計量部においては、１２０〜２２０℃、好ましくは１４０〜２００℃とするのが良い。１２０℃より低い場合は押出し機中の樹脂の粘度が上がりすぎ、吐出が不安定になりやすく、得られた発泡体も酢酸を十分遊離しない。また、２２０℃を超える場合には、吐出後、蒸発潜熱による樹脂の冷却が不十分となり、収縮を引き起こし、最終的に得られた発泡体の発泡倍率が低くなる。
【００５１】
また、押出す際の細孔ノズルの形状は丸、三角、四角、矩形、星形、中空等いずれであってもよく、フイルムあるいはシート製造用のダイから押出せばシート状の発泡体が得られる。溶融混練時間は、単位時間当たりの吐出量、溶融混練温度などにより異なってくるので一概に設定することはできないが、該混合物が均一に溶融混練されるに十分な時間があればよい。また吐出部のダイ温度は、前記溶融混練温度と同じでもよいが、吐出できる範囲内で該温度よりも低温にしてもよい。
【００５２】
本発明において、発泡セル径を０．００１〜０．８ｍｍの範囲にするには、吐出の剪断速度を１０００〜２００００ｓｅｃ-1に保つことが必要である。１０００ｓｅｃ-1未満の場合はセル径が０．８ｍｍを超え、２００００ｓｅｃ-1を超える場合は吐出口にて詰まりが発生しやすくなり、安定して発泡体を得ることができない。
【００５３】
本発明において、細孔ノズルを使用して押出して発泡させた発泡体を、粒子状とする場合、細孔を有するダイ部から押出された際、ダイ吐出面にその先端が接触しながら回転する平板状の刃群を、該平板状の刃群が回転する回転面に対して刃面が直交するように放射状に、配設した発泡体の切断装置を用いて切断するのが良い。
【００５４】
一方発泡シートを製造するには、原料を押出し機を用いて、シート製造用のダイから押し出せばよいが、その際吐出開口幅を０．１〜１ｍｍとすることが好ましい。
【００５５】
本発明において、しわのある発泡シートを加熱ローラーで処理する場合、その条件は、温度１００〜１５０℃、面圧５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 とすることが必要である。温度が１００℃より低い場合や面圧が５ｋｇｆ／ｃｍ2 より低い場合は、加熱ローラー処理の効果が出ず、１５０℃を超える場合や面圧が４０ｋｇｆ／ｃｍ2 を超える場合は、処理の際、シートがローラーに融着してしまう。
【００５６】
また、加熱ローラー処理をする際、複数枚のシートを重ねて処理し、圧着させ、１枚のシートとして使用することが可能であるがその際重ねることができるシートの枚数は１０枚までである。１０枚を超えると、処理時に熱が内部まで十分伝わらず、シートを圧着することができない。処理速度については、特に規制はないが、工程上、加熱処理後のシートの扱いのしやすさを考慮すると、１〜１０ｍ／分、好ましくは２〜５ｍ／分がよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、生分解性、抗菌性に優れ、且つ易焼却性も有するセルロースアセテート発泡体を提供することができる。従ってこの発泡体は、単独のみならず、成形加工した形状でも断熱材、緩衝材、壁材、吸音材及び各種包装材などの用途において、衛生的に使用し得る生分解性発泡体を提供できるので極めて工業的に価値が高い。
【００５８】
【実施例】
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお実施例中の各評価項目は下記の方法に従い測定したものである。
【００５９】
＜見掛け密度＞
ストランド状に得られた発泡体を１ｃｍの長さに円柱状にカットし、径を測定して体積を求め、重さを除して密度を求めた。
【００６０】
＜発泡セル径＞
得られた発泡体を剃刀にて切断し、その切断面を顕微鏡にて拡大写真を撮り、無作為に１０点のセル径を測定してその平均値を算出した。
【００６１】
＜酢酸量＞
容量５００ｃｃの密閉容器の中に発泡体試料を１０ｇ封入して、温度２０℃、相対湿度６５％のもと２４時間放置した後の容器内の空気中の酢酸量を検知管により測定した。
【００６２】
＜露出率＞
切断装置にて切断された発泡体粒子について、顕微鏡にて直径が０．１ｍｍ以上の発泡セルが露出している部分の面積を求め、発泡体粒子全表面積で除して算出した。
【００６３】
＜発泡倍率＞
得られたシートを５ｃｍ角に切り、その厚み、重さを測定して密度を算出し、それを原料の密度で割った値を発泡倍率とした。
【００６４】
＜成形性＞
直径５ｃｍ、深さ１０ｃｍの型を用い、あらかじめ１００℃の雰囲気中で加熱された発泡シートをプレス成形した。同じ試験を３０回繰り返し、破れが生じる割合が２０％未満の場合を○、２０％以上５０％未満の場合を△、５０％以上の場合を×とした。
【００６５】
［実施例１〜２５、比較例１〜１１］
セルロースアセテート（帝人製アセテートフレークス）にポリエチレングリコール（日本油脂製ＰＥＧ）、タルク（富士タルク工業製ＬＭＲ―２００）、さらに水を表１に示す割合で混合し、該混合物を２軸押出し機（プラスチック工学研究所製ＢＴ―３０―Ｓ２）を用いて、溶融・混練し口径１．５ｍｍのノズルから押出した。その際ノズル吐出口に切断装置を設置し吐出された発泡体を切断して粒子状発泡体を得た。切断装置はバネ鋼鈑からなる、厚みが０．３ｍｍの刃３６枚を、等ピッチでホルダーに配設し、先端がφ２２０ｍｍの軌跡を描くように１８００ｒ．ｐ．ｍで回転させた。得られた結果をまとめて表１、表２に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
注）表１、表２中の×印は本発明の範囲外の構成要件を示す。
【００６９】
［実施例２６〜３２、比較例１２〜１７］
実施例４におけるセルロースアセテート、ポリエチレングリコール及びタルクを使用し、表３に示す割合で水と混合し、２軸押出機（大阪精機工作製ＯＴＥ５７―II）を用いて、２１０℃で溶融、可塑化し、２００℃で幅５００ｍｍのダイから押出し発泡シートを得た。得られた発泡シートについて成形性を評価した。得られた結果をまとめて表３にした。
【００７０】
【表３】
【００７１】
［実施例３３〜４６、比較例１８〜２１］
実施例２８のセルロースアセテート発泡シートを、４０ｍｅｓｈで深さ１２０μｍの角型ドット模様のついた１５０ｍｍφの金属ローラーと硬度Ａ７５度のＮＢＲ製ローラーにより圧着し、高強力発泡シートを得た。得られた結果をまとめて表４にした。
【００７２】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡体の実施態様である発泡シートの拡大部分図で、縦断面の模式図である。
【図２】本発明の発泡体の製造方法を示す概略フローシートである。
【符号の説明】
ｔ 発泡シートの厚み
ｈ 発泡シートのしわの高さ
ｗ 発泡シートのしわの間隔
【発明の属する技術分野】
本発明はセルロースアセテート生分解性発泡体及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、断熱材、緩衝材、食品包装材などの各種用途に好適な抗菌性に優れたセルロースアセテート生分解性発泡体及び該発泡体を安定して得る製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成樹脂からなる発泡体は多種多様のものが製造され、断熱材、緩衝材、食品包装容器などの幅広い分野で活用されてきた。近年、これら合成樹脂発泡体の需要は年々増加する傾向にあり、このため廃棄される量も年々増加して、環境問題、公害問題として大きくクローズアップされてきている。しかし、廃棄合成樹脂発泡体を再生利用するには社会的規模の様々な対応が求められ、一方焼却処分するには有毒ガスの発生防止、高熱発生による熱焼却炉の劣化防止など山積みされている問題が多く、廃棄処理の容易な発泡体の開発が強く望まれている。
【０００３】
このような要求に対して、これらの合成樹脂（例えばポリスチレン）を生分解性樹脂で置き換えた発泡体が種々提案されている。例えば、特開平６―１３６１６８号公報、特公平５―６５５３６号公報、特開平６―３３５９１９号公報、特開平８―１５１４６９号公報、特開平８―５９８９２号公報等において、澱粉を主原料とする生分解性発泡成形物を得る方法が開示されている。また、特開平６―１５７５３号公報では、パルプを主原料とする発泡ビーズを成形枠型内に充填して融着させ、成形物を得る方法が開示されている。また、特開平５―３２０４０５号公報には非溶液系化学修飾木材に発泡剤を含有させてなる発泡性木質系樹脂粒子を用いて主として型内成形により、成形体を得る方法が開示されている。また、特開平６―３２９２８号公報には、非溶液系化学修飾木材に発泡剤を含浸させてなる発泡性木材系樹脂より発泡シートを得、容器型の成形物を得る方法が開示されている。更に特開平８―３３５７では、アセテートまたはこれを含むものからなる生分解樹脂と実質的な水分とを少なくとも原料として投入し、これを加熱加圧状態とした後、急激に解放し、発泡させ、その後成形型により所定の形状に成形する方法が開示されている。しかしながらこれらの方法で得られた発泡成形体を、断熱材や緩衝材として用いた場合、天然素材及びその誘導体を原料としていることから、細菌や小生物が発生し、製品に悪影響を与える。特に食品用途に用いる場合は、衛生上の点から問題である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みなされたもので、その目的は、断熱材、緩衝材、食品包装材などの各種成形体を容易に成形することができ、かつ各種用途で使用しても、細菌や小生物が発生せず、衛生的で、同梱された製品に悪影響を及ぼすことのない抗菌性に優れたセルロースアセテート生分解性発泡体およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、生分解性を有する素材としてセルロースアセテートを使用して、上記課題の解決を試みた結果、特定の発泡体特性と酢酸による抗菌特性とを組み合わせることにより初めて上記課題が達成されることを見い出した。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、下記のセルロースアセテート生分解性発泡体が提供される。
【０００７】
（１） セルロースアセテート生分解性発泡体において、発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍ、見掛け密度が０．０１〜０．２７ｇ／ｃｍ3 である発泡体特性を有し且つ該発泡体を容量５００ｃｃの密閉容器の中に発泡体試料を１０ｇ封入して、温度２０℃、相対湿度６５％のもと、２４時間放置した後の容器内の空気中の酢酸量が３ｐｐｍ以上であることを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体。
【００１０】
（２） 発泡体が厚み１〜５０ｍｍで、しわのある発泡シートであって、しわの高さｈが２〜１０ｍｍ、しわの間隔ｗが２〜１０ｍｍである上記（１）記載のセルロースアセテート生分解性発泡体。
【００１３】
（３） 上記（２）記載の発泡シートを熱賦形したセルロースアセテート生分解性発泡体。
さらに、本発明によれば、下記のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法が提供される。
【００１４】
（４） セルロースアセテート（Ａ）、可塑剤（Ｂ）及び、発泡核剤（Ｃ）からなり、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）の配合重量比が（１００）：（０〜８０）：（２〜５０）である混合原料（Ｄ）に、発泡剤として水（Ｅ）を（Ｄ）に対して２〜１００の配合重量比で混合し、該混合物（Ｆ）を溶融、押出しして発泡体を製造するに際し、温度１５０〜２５０℃で溶融後、温度１２０〜２２０℃で計量し、その後剪断速度１０００〜２００００ｓｅｃ-1で押出しすることを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１５】
（５） セルロースアセテート（Ａ）、可塑剤（Ｂ）及び、発泡核剤（Ｃ）からなり、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）の配合重量比が（１００）：（０〜８０）：（２〜５０）である混合原料（Ｄ）に、発泡剤として水（Ｅ）を（Ｄ）に対して２〜１００の配合重量比で混合し、該混合物（Ｆ）を計量部における温度を１２０〜２２０℃として溶融、押出しし、その後、温度１００〜１５０℃、面圧５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 のもとで加熱処理することを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１６】
（６） 可塑剤がポリアルキレングリコールである上記（４）または（５）記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１７】
（７） 可塑剤が分子量２００〜２００００のポリアルキレングリコールである上記（６）記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１８】
（８） 発泡核剤がタルクである上記（４）〜（７）いずれか記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の発泡体において、生分解性を有する素材として、セルロースアセテートを使用する。セルロースアセテートが生分解性を有することは、種々の研究で報告され実証されている（C.M. Buchanan et al.,J.Appl.Polym.Sci., 47, 1709(1993);ibid., 50, 1739(1993);Ji-Dong Gu et al.,J.Environ.Polym.Degradation, 1 (2),143(1993) ）。本発明の生分解性セルロースアセテートの発泡体においては、発泡体の形状に拘らず発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍ、見掛け密度が０．０１〜０．２７ｇ／ｃｍ3 の発泡体特性を有していることが必要である。ここで発泡セル径及び見掛け密度は以下の如く測定したものである。
【００２０】
・発泡セル径
得られた発泡体を剃刀にて切断し、その切断面を顕微鏡にて拡大写真を撮り、無作為に１０点のセル径を測定してその平均値を算出した。
【００２１】
・見掛け密度
ストランド状に得られた発泡体を１ｃｍの長さに円柱状にカットし、径を測定して体積を求め、重さを除して密度を求めた。
【００２２】
発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍで且つ見掛け密度が０．０１〜０．２７ｇ／ｃｍ3 好ましくは０．０１４〜０．０６４ｇ／ｃｍ3 を満足することにより始めて、発泡体の力学的特性（引張強力、引裂強力、圧縮強力など）のみならず、緩衝材、断熱材、充填材などの各種用途に適する硬度、剛性に優れたものになる。又、後述する遊離した酢酸を発泡体中に滞溜させ抗菌作用を持続させる上でも上記発泡体特性は重要である。
【００２３】
本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体において、更に重要なことは発泡体中にセルロースアセテートから遊離した酢酸が残存することである。
【００２４】
ここで、遊離した酢酸量は以下の如く測定したものである。
・遊離した酢酸量
容量５００ｃｃの密閉容器の中に発泡体試料を１０ｇ封入して温度２０℃、相対湿度６５％のもと、２４時間放置した後の容器内の空気中の酢酸量を検知管により測定した。
【００２５】
発泡体中に残存するセルロースアセテートから遊離した酢酸量は、上記測定法で、３ｐｐｍ以上であると、抗菌作用の点で好ましい。
【００２６】
発生する酢酸は、発泡体中にあるが、得られた発泡体のセルが連通気泡であるため、その内部にとどまることなく、外部へ放出される。また、上述の如く発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍと細かいために、一気に出てしまうことなく、徐々に適度な量を放出し、抗菌効果を長続きさせる。
【００２７】
発泡体中に遊離した酢酸が残存するのは、後程発泡体の製造方法について詳述するが以下の条件によるものである。
すなわち、セルロースアセテート分子中にはアセチル基が残存するが、発泡剤としての水と共に溶融押出しを行う際、溶融エクストルダー内の加圧、加熱条件下でセルロースアセテートと水とが混練され、加水分解が起こり、セルロースアセテート分子中の一部のアセチル基が切断され酢酸が生じるのである。しかし発生する酢酸量は、ｐｐｍオーダーであり、もとの原料のセルロースアセテートの酢化度に影響を与える程のものではなく、その特性を変容させるものではない。その為には、発泡剤の配合割合、溶融温度及び吐出剪断速度が重要である。
【００２８】
本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体は、上記特性を有していればいかなる形態でもよいが、粒子状、シート状、及びそれからなる成形物が好ましい。粒子状発泡体の場合、発泡体の直径は３〜２００ｍｍで、その全表面積と、発泡セル径０．１ｍｍ以上の発泡セルが該発泡粒子の表面に露出している部分の表面積との比（露出率）が下記式を満足していることが好ましい。
発泡セル露出部表面積／全表面積≦１／（２＋４（長軸／短軸））
ここで露出率は以下の如く測定したものである。
【００２９】
・露出率
切断装置にて切断された発泡体粒子について、顕微鏡にて直径が０．１ｍｍ以上の発泡セルが露出している部分の面積を求め、発泡体粒子全表面積で除して算出した。
【００３０】
粒子状発泡体において粒子直径が３ｍｍより小さいと、該発泡体より成形品を作成するのに手間、コストがかかるのみならず得られる成形品の緩衝特性が劣るので好ましくない。又粒子直径が２００ｍより大きいと、取扱性に劣るので好ましくない。
【００３１】
更に露出率が上記式より大きいと、発泡セルの切断部分の割合が大きくなりすぎるため、細かな粉が脱落し、同梱した製品に悪影響を及ぼす。発泡体粒子は、それ自体単独で、緩衝材、断熱材、充填材として使用可能である。また、該発泡体粒子は、任意の形状をした型内に詰めて賦形することにより、成形物として使用することも可能である。型内に詰めて賦形する方法については特に限定されるものではなく、いかなる方法も採用することができる。例えば、発泡体粒子を熱融着して賦形してもよいし、またバインダーを用いて発泡体粒子間を接着して賦形してもよい。なお、バインダーを用いる場合には、バインダーを水、アルコールなどの適当な溶媒に溶かした溶液を、発泡体粒子内部に浸透しない程度に表面に付着させ、次いで溶媒を蒸発させることによって発泡体粒子間を接着してもよい。また熱融着性樹脂を付着させ、賦形時の熱処理により接着してもよい。溶媒を用いる場合は、環境への配慮から水がより好ましい。
【００３２】
本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体がシート状発泡体の場合、厚みｔが１〜５０ｍｍのしわのある発泡シートであって、しわの高さｈが２〜１０ｍｍ、しわの間隔ｗが２〜１０ｍｍであることが好ましい。図１はしわのある発泡シートの拡大部分図で縦断面の模式図である。図中のｔ、ｈ、ｗはシートの厚み、しわの高さ、間隔を示す。
【００３３】
シートの厚みが１ｍｍより小さいと、該発泡体より成形品を作成するのに手間、コストがかかるのみならず得られる成形品の緩衝特性も劣るので好ましくない。又シートの厚みが５０ｍｍより大きいと取扱性に劣るので好ましくない。
【００３４】
しわの高さｈが、２ｍｍより小さい場合は成形時の伸びが小さくなり、破れが生じる。また、１０ｍｍより大きいと、真空成形時に隙間が大きすぎて吸収できず、また、プレス成形の場合でも複数のしわが均一に伸びずに特定の部分のみが伸びるため、破れが生じやすくなる。
【００３５】
しわの間隔ｗが２ｍｍより小さい場合には折れの部分が弱くなり、成形時に破れが生じやすくなる。また、１０ｍｍを超える場合には伸びに寄与するしわの数が少なくなり、破れが生じやすくなる。
【００３６】
このしわの形状については、原料への水添加量、ダイからの樹脂吐出量、ダイの吐出開口幅を適宜設定することにより調整することができるが発泡剤として水を使用することが重要である。即ち水の蒸発潜熱により、ダイより吐出された発泡シートは急激に冷やされて固化されるため、発泡にともなうシートの幅方向の広がりが抑制され、しわを形成することが可能となる。形成したしわはシートを成形する際に極めて有益である。すなわち、押し出し発泡で得られたシートは、そのままでは深絞りのカップ形状に成形するには可撓性が不十分であるが、しわを形成させることにより、成形時にこのしわが伸び、可撓性の不足を補い、深絞りのカップ形状の成形物を得ることができるようになる。
【００３７】
また、上記しわのある発泡シートを加熱ローラーにより処理することにより、しわのない、見栄え、寸法安定性、さらには引張強度をも向上させたセルロースアセテート発泡シートを得ることができるので好ましい。このシートは、厚みが０．５〜２５ｍｍで、縦方向および横方向の引張強度がそれぞれ１１０〜９００ｇ／ｃｍ、３０〜２２０ｇ／ｃｍであることが好ましい。このような特性は、上記しわのある発泡シートを温度１００〜１５０℃、面圧５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 のもとで加熱処理することにより得ることができる。
【００３８】
前述のしわのあるシート又はしわのないシートを成形する方法においては、一般にシートを成形する手法、すなわち、真空成形、圧空成形、プレス成形等を挙げることができるが、該シートにしわがある場合には、空気漏れが生じやすい点、さらにシートそのものも空気を透過しやすい点から、プレス成形にて成形するのが好ましい。
【００３９】
以下本発明のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法につき詳述する。概略製造フローシートを図２に示す。
本発明の発泡体を構成するセルロースアセテートにおいて、酢酸エステル化度は、セルロースに結合している酢酸の重量割合で表わされる酢化度でいって４５％以上、特に酢化度が４７〜６０％（セルロース１単位当たりの結合アセチル基の数は１．９〜２．８）のものが好ましい。酢化度が４５％未満の場合には、溶融温度が高くなりすぎるため、安定して発泡体粒子に溶融成形することが困難となる。
【００４０】
上記セルロースアセテートには、本発明の目的を損なわない範囲で他の物質を配合してもよく、例えば可塑剤、熱安定剤、発泡核剤、発泡助剤等が挙げられる。なかでも可塑剤としては、ポリエチレングリコール、ポリメチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール；フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジアミン、フタル酸ジメトキシエチルなどのフタル酸エステル；リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレジル等のリン酸エステル；セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル、セバシンジオクチル等のセバシン酸エステル；アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ブチルオクチル、アジピン酸ブチルベンジル等のアジピン酸エステル；クエン酸トリブチル、クエン酸―２―エチルヘキシル、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸アセチルトリオクチル等のクエン酸エステル；酒石酸ジイソブチル、ステアリン酸ブチル、オレイン酸ブチル、大豆油、ひまし油、樟脳等を例示することができるが、特に分子量２００００以下のポリアルキレングリコールを用いることが好ましい。分子量が２００００より大きいポリアルキレングリコールを用いた場合は可塑化が十分に行われない。また、これらの可塑剤はそれぞれ単独で用いてもよく、例えばポリアルキレングリコールとグリセリンのように２種以上を混合して用いてもよい。
【００４１】
これら可塑剤を添加する場合、その量はセルロースアセテート重量を基準として８０重量部以下、好ましくは５０重量部以下がよい。８０重量部を超える場合は、押出し発泡後の収縮が大きくなり、所望の密度にまで発泡しない。
【００４２】
一方、発泡核剤として、タルク、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム等の無機系微粒子、セルロース粉末、キチン、キトサン、木粉、ステアリン酸金属塩等の有機系微粒子などを添加することができ、特にタルクは、該セルロースアセテートに好適な発泡性を付与することができるので、均一で且つ高度に発泡した発泡体粒子が容易に得られる。かかる発泡核剤は、各々単独でもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４３】
これら発泡核剤や発泡助剤等のセルロースアセテートに対する配合量は、セルロースアセテート重量を基準として２〜５０重量部、好ましくは５〜３０重量部の範囲が適当である。２重量部未満ではこれら添加物を配合した効果が現われず、例えば発泡核剤の量が少ないと不均一で粗い発泡セルが形成されやすく、一方５０重量部を超えるとこれら添加物の２次凝集が起こりやすくなるため、やはり不均一で粗い発泡セルが成形されやすくなり、またセルロースアセテートの分率が低下するため発泡性も低下する。
【００４４】
また、原料形態としては、セルロースアセテートと各種添加剤、さらには発泡剤である水を混合した形態、セルロースアセテートと、各種添加剤の混合原料から、溶融押出しによりまずチップを作り、このチップを原料とする形態の何れでも可能である。混合原料の場合、セルロースアセテートはフレークス状、粉体状何れでも良いが、フレークス状の場合は、押出し機スクリューにダルメージを設置したり、２軸押出し機を使用するといった処置をし、混練性を向上させる方が好ましい。
【００４５】
以上の様に調整された原料から発泡体を製造するには、原料を押出し機を用いて、ノズルおよびダイより押し出せばよい。この際セルロースアセテートまたはセルロースアセテートと添加剤の混合物１００重量部に対して発泡剤としての水を２〜１００重量部、好ましくは５〜５０重量部の割合で添加する。
【００４６】
その添加方法については、原料に含浸させる方法、あるいは、押出し機の原料供給口から吐出口の間のベント部よりポンプにより注入する方法等を開示することができる。
【００４７】
本発明において、水の添加量は、原料に対し、２重量部より小さい場合は発泡倍率が十分に上がらず、発泡体としての特性を十分に発揮させることができない。また、１００重量部を超える場合、原料中に含浸させる場合には、塊が生じたり、押出し機のホッパー口より供給する際には、ブリッジが生じたりしてうまく投入できない。また、ベント部より供給しても、大きく発泡倍率を向上させる効果はなく、むしろ、吐出が不安定になるなどの不具合が生じやすくなる。
【００４８】
本発明における発泡体の製造において、発泡剤として水を使用することが極めて重要である。即ち水の蒸発潜熱により、吐出された発泡体は急激に冷やされて固化されるため、収縮することなく発泡形態を維持できる。また、発泡剤として水が使用されるため、セルロースアセテートは押出されるまでに発泡剤の水と加熱および混練されて部分的に加水分解されるためセルロースアセテートより遊離された酢酸を有する発泡体を製造することが可能となる。
【００４９】
ここで溶融混練に使用される押出し機は、高温高圧下で、水分を添加したセルロースアセテートを加熱溶融混練できるものであればどのようなタイプの押出し機でもよいが、通常は１軸または２軸のスクリュータイプの押出し機が用いられる。
【００５０】
本発明において、セルロースアセテート発泡体を溶融押出しする際の温度は、圧縮部において、１５０〜２５０℃、好ましくは１８０〜２２０℃とするのがよい。１５０℃より低い場合は該セルロースアセテートが溶融せず、また、２５０℃を超える場合には、セルロースアセテートが炭化しやすくなる。一方、計量部においては、１２０〜２２０℃、好ましくは１４０〜２００℃とするのが良い。１２０℃より低い場合は押出し機中の樹脂の粘度が上がりすぎ、吐出が不安定になりやすく、得られた発泡体も酢酸を十分遊離しない。また、２２０℃を超える場合には、吐出後、蒸発潜熱による樹脂の冷却が不十分となり、収縮を引き起こし、最終的に得られた発泡体の発泡倍率が低くなる。
【００５１】
また、押出す際の細孔ノズルの形状は丸、三角、四角、矩形、星形、中空等いずれであってもよく、フイルムあるいはシート製造用のダイから押出せばシート状の発泡体が得られる。溶融混練時間は、単位時間当たりの吐出量、溶融混練温度などにより異なってくるので一概に設定することはできないが、該混合物が均一に溶融混練されるに十分な時間があればよい。また吐出部のダイ温度は、前記溶融混練温度と同じでもよいが、吐出できる範囲内で該温度よりも低温にしてもよい。
【００５２】
本発明において、発泡セル径を０．００１〜０．８ｍｍの範囲にするには、吐出の剪断速度を１０００〜２００００ｓｅｃ-1に保つことが必要である。１０００ｓｅｃ-1未満の場合はセル径が０．８ｍｍを超え、２００００ｓｅｃ-1を超える場合は吐出口にて詰まりが発生しやすくなり、安定して発泡体を得ることができない。
【００５３】
本発明において、細孔ノズルを使用して押出して発泡させた発泡体を、粒子状とする場合、細孔を有するダイ部から押出された際、ダイ吐出面にその先端が接触しながら回転する平板状の刃群を、該平板状の刃群が回転する回転面に対して刃面が直交するように放射状に、配設した発泡体の切断装置を用いて切断するのが良い。
【００５４】
一方発泡シートを製造するには、原料を押出し機を用いて、シート製造用のダイから押し出せばよいが、その際吐出開口幅を０．１〜１ｍｍとすることが好ましい。
【００５５】
本発明において、しわのある発泡シートを加熱ローラーで処理する場合、その条件は、温度１００〜１５０℃、面圧５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 とすることが必要である。温度が１００℃より低い場合や面圧が５ｋｇｆ／ｃｍ2 より低い場合は、加熱ローラー処理の効果が出ず、１５０℃を超える場合や面圧が４０ｋｇｆ／ｃｍ2 を超える場合は、処理の際、シートがローラーに融着してしまう。
【００５６】
また、加熱ローラー処理をする際、複数枚のシートを重ねて処理し、圧着させ、１枚のシートとして使用することが可能であるがその際重ねることができるシートの枚数は１０枚までである。１０枚を超えると、処理時に熱が内部まで十分伝わらず、シートを圧着することができない。処理速度については、特に規制はないが、工程上、加熱処理後のシートの扱いのしやすさを考慮すると、１〜１０ｍ／分、好ましくは２〜５ｍ／分がよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、生分解性、抗菌性に優れ、且つ易焼却性も有するセルロースアセテート発泡体を提供することができる。従ってこの発泡体は、単独のみならず、成形加工した形状でも断熱材、緩衝材、壁材、吸音材及び各種包装材などの用途において、衛生的に使用し得る生分解性発泡体を提供できるので極めて工業的に価値が高い。
【００５８】
【実施例】
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお実施例中の各評価項目は下記の方法に従い測定したものである。
【００５９】
＜見掛け密度＞
ストランド状に得られた発泡体を１ｃｍの長さに円柱状にカットし、径を測定して体積を求め、重さを除して密度を求めた。
【００６０】
＜発泡セル径＞
得られた発泡体を剃刀にて切断し、その切断面を顕微鏡にて拡大写真を撮り、無作為に１０点のセル径を測定してその平均値を算出した。
【００６１】
＜酢酸量＞
容量５００ｃｃの密閉容器の中に発泡体試料を１０ｇ封入して、温度２０℃、相対湿度６５％のもと２４時間放置した後の容器内の空気中の酢酸量を検知管により測定した。
【００６２】
＜露出率＞
切断装置にて切断された発泡体粒子について、顕微鏡にて直径が０．１ｍｍ以上の発泡セルが露出している部分の面積を求め、発泡体粒子全表面積で除して算出した。
【００６３】
＜発泡倍率＞
得られたシートを５ｃｍ角に切り、その厚み、重さを測定して密度を算出し、それを原料の密度で割った値を発泡倍率とした。
【００６４】
＜成形性＞
直径５ｃｍ、深さ１０ｃｍの型を用い、あらかじめ１００℃の雰囲気中で加熱された発泡シートをプレス成形した。同じ試験を３０回繰り返し、破れが生じる割合が２０％未満の場合を○、２０％以上５０％未満の場合を△、５０％以上の場合を×とした。
【００６５】
［実施例１〜２５、比較例１〜１１］
セルロースアセテート（帝人製アセテートフレークス）にポリエチレングリコール（日本油脂製ＰＥＧ）、タルク（富士タルク工業製ＬＭＲ―２００）、さらに水を表１に示す割合で混合し、該混合物を２軸押出し機（プラスチック工学研究所製ＢＴ―３０―Ｓ２）を用いて、溶融・混練し口径１．５ｍｍのノズルから押出した。その際ノズル吐出口に切断装置を設置し吐出された発泡体を切断して粒子状発泡体を得た。切断装置はバネ鋼鈑からなる、厚みが０．３ｍｍの刃３６枚を、等ピッチでホルダーに配設し、先端がφ２２０ｍｍの軌跡を描くように１８００ｒ．ｐ．ｍで回転させた。得られた結果をまとめて表１、表２に示す。
【００６６】
【表１】
【表２】
注）表１、表２中の×印は本発明の範囲外の構成要件を示す。
【００６９】
［実施例２６〜３２、比較例１２〜１７］
実施例４におけるセルロースアセテート、ポリエチレングリコール及びタルクを使用し、表３に示す割合で水と混合し、２軸押出機（大阪精機工作製ＯＴＥ５７―II）を用いて、２１０℃で溶融、可塑化し、２００℃で幅５００ｍｍのダイから押出し発泡シートを得た。得られた発泡シートについて成形性を評価した。得られた結果をまとめて表３にした。
【００７０】
【表３】
［実施例３３〜４６、比較例１８〜２１］
実施例２８のセルロースアセテート発泡シートを、４０ｍｅｓｈで深さ１２０μｍの角型ドット模様のついた１５０ｍｍφの金属ローラーと硬度Ａ７５度のＮＢＲ製ローラーにより圧着し、高強力発泡シートを得た。得られた結果をまとめて表４にした。
【００７２】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡体の実施態様である発泡シートの拡大部分図で、縦断面の模式図である。
【図２】本発明の発泡体の製造方法を示す概略フローシートである。
【符号の説明】
ｔ 発泡シートの厚み
ｈ 発泡シートのしわの高さ
ｗ 発泡シートのしわの間隔
Claims (8)
- セルロースアセテート生分解性発泡体において、発泡セル径が０．００１〜０．８ｍｍ、見掛け密度が０．０１〜０．２７ｇ／ｃｍ3 である発泡体特性を有し且つ該発泡体を容量５００ｃｃの密閉容器の中に発泡体試料を１０ｇ封入して、温度２０℃、相対湿度６５％のもと、２４時間放置した後の容器内の空気中の酢酸量が３ｐｐｍ以上であることを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体。
- 発泡体が厚み１〜５０ｍｍで、しわのある発泡シートであって、しわの高さｈが２〜１０ｍｍ、しわの間隔ｗが２〜１０ｍｍである請求項１記載のセルロースアセテート生分解性発泡体。
- 請求項２記載の発泡シートを熱賦形したセルロースアセテート生分解性発泡体。
- セルロースアセテート（Ａ）、可塑剤（Ｂ）及び、発泡核剤（Ｃ）からなり、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）の配合重量比が（１００）：（０〜８０）：（２〜５０）である混合原料（Ｄ）に、発泡剤として水（Ｅ）を（Ｄ）に対して２〜１００の配合重量比で混合し、該混合物（Ｆ）を溶融、押出しして発泡体を製造するに際し、温度１５０〜２５０℃で溶融後、温度１２０〜２２０℃で計量し、その後剪断速度１０００〜２００００ｓｅｃ-1で押出しすることを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
- セルロースアセテート（Ａ）、可塑剤（Ｂ）及び、発泡核剤（Ｃ）からなり、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）の配合重量比が（１００）：（０〜８０）：（２〜５０）である混合原料（Ｄ）に、発泡剤として水（Ｅ）を（Ｄ）に対して２〜１００の配合重量比で混合し、該混合物（Ｆ）を計量部における温度を１２０〜２２０℃として溶融、押出しし、その後、温度１００〜１５０℃、面圧５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 のもとで加熱処理することを特徴とするセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
- 可塑剤がポリアルキレングリコールである請求項４または５記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
- 可塑剤が分子量２００〜２００００のポリアルキレングリコールである請求項６記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
- 発泡核剤がタルクである請求項４〜７いずれか記載のセルロースアセテート生分解性発泡体の製造方法。
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