JP4613365B2 - 生分解性樹脂製シート体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は自然環境下において主として微生物による酵素作用で分解する生分解性樹脂を主成分とした生分解性樹脂製シート体及びその製造方法に関するものである。

近年、環境保全のために分解しにくい合成樹脂を主として微生物の酵素分解作用を利用して積極的に分解させる生分解性樹脂が開発されている。
例えば下記特許文献１では生分解性樹脂として水溶性ポリマーや脂肪族ポリエステル等の合成生分解性樹脂を使用している。しかし、合成生分解性樹脂は既存の合成樹脂に比してコスト高である。そのため、より安価な生分解可能な天然高分子、たとえばでんぷんを多量に含む穀粉等を天然高分子型の生分解性樹脂成分として合成生分解性樹脂に多量に加えた複合型の生分解性樹脂が提案されている。このような複合型の生分解性樹脂が開示された一例として特許文献２を例示する。特許文献２では天然高分子型の生分解性樹脂成分として米ぬかが使用されている。
特開２００１−３２３１７７号公報 特開平１０−８８００２号公報

特許文献２のように米ぬか、つまり米の粉粒体を天然高分子型の生分解性樹脂成分として使用した製品は良好な強度を備えることとなるため、米は一般にでんぷん質系の天然高分子型の生分解性樹脂素材として優れているといえる。しかし、実際に米ぬかを使用して複合型の生分解性樹脂からなる成型品を製造した場合には均一な樹脂材料を得られないという問題があった。
すなわち、米ぬかを使用した複合型の生分解性樹脂では加熱によって米でんぷん中のアミロースとアミロペクチンが糊化し（いわゆるα化）、流動化して他の合成生分解性樹脂と混練することによって溶融樹脂が製造されるわけであるが、米ぬかの粒径は必ずしも一定ではなく、所定の温度帯では十分米でんぷんが糊化せず、粒状に残る場合がある。このような粒状体の残存は特に薄手のシート体では存在が顕著に現れ外観や手触りが悪く、引っ張り強度の低下をももたらす原因ともなっていた。この場合にでんぷんの糊化を促進しようと加熱時間を長くしたり加熱温度を上げるというように条件設定を変更すると材料の劣化が生じるおそれがありかえって製品の強度に悪影響を与えることとなっていた。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、外観や手触りがよく十分な引っ張り強度を備えた米でんぷんを主成分として使用した生分解性樹脂製シート体及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明では、天然高分子型の生分解性樹脂素材としての米の外層組織成分をほぼ均一な所定粒径の固形粒に分別し、分別後に同固形粒を乾燥させ、その後加熱下で合成生分解性樹脂と混練して混練材料を得た後、同混練材料をシート状に成形するようにしたことをその要旨とする。
また、請求項２の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記米の外層組織成分は粉砕処理を施した後に分別するようにしたことをその要旨とする。
また、請求項３の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、乾燥させた前記米の外層組織成分の含水率は３〜１０％であるようにしたことをその要旨とする。

ここに、米の外層組織成分からなる固形粒は、澱粉やセルロースを始めとする複数種の高分子有機物を多く含む天然高分子型の生分解性樹脂素材であって、合成生分解性樹脂との結合性がよいため合成生分解性樹脂の物性を損なうことなく多量に混合することが容易となり、生分解性樹脂組成物の製造コストをさらに削減することができる。
米の外層組織成分の原材料は、例えば無洗米工場における米の削り粉や米研ぎ廃液残渣、酒造工程から産出される白糠、煎餅の製造工場における残渣などの通常廃棄物とされるものを利用できる。ここで、米研ぎ廃液残渣とは、米糠を取った後で洗米や米の外層を削ったり研いだりする際に生じる廃液を漉して残った産業残渣を意味する。これら残渣は酒造工程や無洗米製造工程等から廃品される産業廃棄物を有効利用することとなり環境破壊を防ぎつつコスト低減を実現することができる。また、米飯として直接食用に適さなくなった古米を使用することも可能である。

得られた米の外層組織成分はほぼ均一な所定粒径の固形粒とする必要がある。均一な所定粒径とすることによって固形粒は加熱されると均一に糊化して流動化し、一部大径の固形粒が糊化できずに残存粒子となることはない。また、極めて小径の固形粒の一部が必要以上に加熱下に置かれることによる劣化を防止する必要もあるからである。
米の外層組織成分をほぼ均一な所定粒径の固形粒に分別する場合において、経験的に８０〜３００メッシュの粒径に収まることが好ましく、２００〜２５０メッシュ付近がより好ましい。均一とする粒径の大きさによって加熱温度及び加熱時間は異なる設定とされる。また、均一性厳密な意味で必要とされるものではなく、製品に影響を与えない範囲で若干の粒径の違いや明らかに粒径の異なる固形粒がわずかに混入することは構わない。
合成生分解性樹脂としては例えば脂肪族ポリエステル樹脂であるポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリプチレンサクシネートアジペート、ポリプチレンアジペート、ポリプチレンサクシネート、ポリ乳酸、ポリラクチド酸、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシブチレート・バリレート共重合体、アセチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。合成生分解性樹脂は単体であるいは複数選択されて上記ほぼ均一な粒径の米の外層組織成分の固形粒と既知の混練装置で混練され混練材料となる。
更に、シート体の密着（ブロッキング）を防止するために一般に使用されるブロッキング防止剤が同時に混練装置に投入される。ブロッキング防止剤として例えばタルク、炭酸カルシウム等を使用できる。
また、植物由来の機能性有機物を混合することでシート体の効果を増強または新たな効果を更に追加することが可能である。ここで、機能性有機物とは、鮮度保持効果、抗菌効果、マイナスイオン効果等の有用な機能を発揮する有機物を意味する。機能性有機物としては例えば茶由来物質、竹粉や竹棒液等の竹由来物質、熊笹粕、木粉や木搾液等の木由来物質、澱粉粕、米粕、ハーブ由来物質を挙げられる。
得られた混練材料は既知の手段でシート状に成形される。既知の手段とはインフレーション成形、押し出しラミネート成形、Ｔダイ成形等が挙げられる。これらの成形方法で得られたシート体は例えば家庭用業務用のゴミ袋等各種包装袋や、農業用シート、農業用遮光フィルム、種苗用ポット、食品トレイ等の各種シート体に使用可能である。

米の外層組織成分は確保された原料をそのまま分別するのではなく、一旦粉砕処理を施すことが好ましい。粉砕することによって経験的に上記８０〜３００メッシュの粒径帯の固形粒をより効率的に得ることが可能となる。また、分別された米の外層組織成分の固形粒は乾燥処理を施すことが好ましい。含水量が多い場合には製造されるシート体の強度が低下するからである。その含水率は３〜１０％とすることが好ましい。

上記各請求項の発明では、合成生分解性樹脂の強度低下を招くことなくコスト低下を実現でき、外観や手触りも滑らかですぐれたシート体を得ることが可能となる。

以下、本発明のシート体及びその製造方法を具体化した一実施の形態について説明する。
（製造方法）
１．粉砕工程
この工程は所望の粒径の固形粒をなるべく効率的に大量に得るために米の外層組織成分の原材料に対して行われる。上記のように米の外層組織成分の固形粒を得るための原材料は多々あるが、特にこの粉砕工程ではそれらを区別して使用する必要はない。また、例えば米研ぎ廃液残渣のように小径の原材料であればこの工程を省略することも可能であるが、古米のように米の原形を残していたり残渣でも大径の原材料であれば必須工程となる。
適宜選択された原材料を粉砕機に投入し、粉砕を行う。粉砕方式はグラインダ式、高速回転刃方式等いくつかの方式が考えられるがいずれでも構わない。この工程は繰り返し行うことが好ましく、また次工程の分別を組み合わせてもよい。
２．分別工程
この工程は所望の粒径の固形粒のみを他の固形粒群から分別するために行われ、ふるいを内蔵した選別機で行われる。分別工程は少なくとも２工程、すなわち所定の粒径の固形粒を基準にそれよりも大きな粒径帯を除く工程と、その後に所望の粒径の固形粒よりも小さな粒径帯を除く工程（順番は逆でもよい）とされる。特に大きな粒径帯を除く工程は上記粉砕工程と組み合わせて、再度粉砕させるようにすると歩留まりが向上する。
３．乾燥工程
上記分別工程によって得られた所望の粒径の固形粒を乾燥機で乾燥させる。乾燥の目安となる含水率は１０％以下で、より好ましくは３〜５％である。

４．混練
上記乾燥処理を受けた所望の粒径の固形粒と合成生分解性樹脂を混練機（例えば２軸スクリュータイプの押し出し機が好ましい）中において溶融混練する。固形粒の粒径と合成生分解性樹脂の種類及びそれらの配合比並びに混練機固有の混練時間によって混練機のシリンダのヒータ設定温度が決定される。設定温度は合成生分解性樹脂の溶融温度を基準とするが例えば脂肪族ポリエステルでは好ましい温度は約９０〜１２０度Ｃである。
合成生分解性樹脂の融点以上に設定した混練機中に固形粒及び合成生分解性樹脂を投入する。また、所定量（製品の強度に影響がない程度）のタルクが合わせて投入される。このときの固形粒と合成生分解性樹脂との重量比合計を１００質量部としたとき、固形粒及び合成生分解性樹脂の質量比は、
固形粒＝４５〜６５質量部
合成生分解性樹脂＝５５〜３５質量部
とされる。また、固形粒及び合成生分解性樹脂に対するタルクの質量比は、固形粒、合成生分解性樹脂及びタルクの重量比合計を１００質量部としたとき
タルク＝０．１〜０．５質量部
とされる。
本実施の形態ではこれらを混練機中において混練した後一旦ペレット状に造粒する。
４．インフレーション成形
公知のインフレーション成型機に上記ペレット状に造粒された混練材料を投入する。本実施の形態では混練材料として一旦ペレット状に造粒してからシート体を成形するようにしているが、もちろん上記混練機に直列に環状ダイを連結し公知の空冷リング、ガイド板、ピンチロール等を配して上記ペレット状に造粒することなくシート体を得るようにしてもよい。

（実施例）
このような方法で得られた実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
押出機として２軸押し出し機を用い、この押出機のホッパーに生分解性樹脂(脂肪族ポリエステル樹脂、商品名「エンポール」、イリケミカル社製)を５０ｋｇ／ｈｒの供給量で供給した。シリンダーは１５０度Ｃに加熱した。同時にホッパーに２５０メッシュの粒径のみに分別された米の外層組織成分の固形粒を５５０ｋｇ／ｈｒの供給量で供給した。固形粒は含水率は３〜５％まで乾燥させて使用した。また、タルクを１．５ｋｇ／ｈｒの供給量で供給した。シリンダーの中央に設けられたスクリューフィーダーは約１００度Ｃに加熱した。この条件で溶融混練した混練材料が押出成形され、固化した押出物がホットカットされて、ペレット状の組成物を得た。
この得られたペレット状の組成物をインフレーション成型機に５５０ｋｇ／ｈｒの供給量で供給した。厚み０．０５ｍｍのゴミ袋（４５Ｌ入り）を１６０００枚得た。
実施例２
ホッパーに２００メッシュの粒径のみに分別された固形粒を５５０ｋｇ／ｈｒの供給量で供給した。その他は上記と同様の条件である。
比較例１
ホッパーに粒径の一定しない（少なくとも８０〜３００メッシュが混在する）粒径の固形粒を５５０ｋｇ／ｈｒの供給量で供給した。その他は上記と同様の条件である。
比較例２
ホッパーに粒径の一定しない（少なくとも８０〜３００メッシュが混在する）粒径の固形粒を５５０ｋｇ／ｈｒの供給量で供給した。この固形粒は乾燥処理を施さずに使用したため含水率は１５％以上であった。その他は上記と同様の条件である。

（評価結果）
実施例１及び２はいずれもシート体としてのゴミ袋は滑らかで溶融しない固形粒がダマとしてシート体内に残存することはなかった。また、強度も十分であった。しかし、比較例１及び２ではメッシュ径の大きな固形粒がダマとして残存し外観及び手触りとも実施例１及び２に比べ悪い。また、強度も実施例１及び２に比べ極端に劣った。特に含水率の高い比較例２では強度はかなり劣った。

Claims (3)

1. 天然高分子型の生分解性樹脂素材としての米の外層組織成分をほぼ均一な所定粒径の固形粒に分別し、分別後に同固形粒を乾燥させ、その後加熱下で合成生分解性樹脂と混練して混練材料を得た後、同混練材料をシート状に成形するようにしたことを特徴とする生分解性樹脂製シート体の製造方法。
2. 前記米の外層組織成分は粉砕処理を施した後に分別するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の生分解性樹脂製シート体の製造方法。
3. 乾燥させた前記米の外層組織成分の含水率は３〜１０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生分解性樹脂製シート体の製造方法。