JP7162367B1 - 酢酸セルロース組成物の製造方法及びその製造システム - Google Patents
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Abstract
【課題】汎用プラスチックが担ってきた用途を代替する生分解性プラスチックとして十分な機能を持つ酢酸セルロース組成物の製造方法を提供する。【解決手段】製造システム１０において、酢酸セルロース２５の粒状体を撹拌しながら液状の可塑剤２６を混合し第１混合物２１を生成する第１混合容器１１と、この第１混合物２１と充填剤２７とを混合して第２混合物２２を生成する第２混合容器１２と、第２混合物２２を粘性流動する温度に設定し混練する混練機３０と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、生分解性プラスチック用途の酢酸セルロース組成物の製造技術に関する。
酢酸セルロースは、その成分がいずれも天然に存在し土中や海水中で分解されるために、生分解性プラスチックとしての用途が注目されている。また酢酸セルロースそのものは、熱可塑性を持たないが、適当な可塑剤を用いて加熱成型することができる。
しかし、上述したように加熱成型された酢酸セルロース組成物は、一般的な汎用プラスチックと比較して機械的特性が劣ることが指摘されている。また、酢酸セルロースは、加水分解を受けて低分子化され、最終的には二酸化炭素と水にまで分解される。しかし、酢酸セルロースの自然界における生分解速度は遅いことが指摘されており、生分解性プラスチックの認定基準を満たすことが困難な場合もある。このため、これまで汎用プラスチックが担ってきた用途を生分解性プラスチックで代替させるに当たり、酢酸セルロースでは、機能的な条件が不十分であった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、汎用プラスチックが担ってきた用途を代替する生分解性プラスチックとして十分な機能を持つ酢酸セルロース組成物の製造技術を提供することを目的とする。
本発明に係る酢酸セルロース組成物の製造方法において、酢酸セルロースの粒状体を粘性流動させる温度に設定した混練機に投入する工程と、前記酢酸セルロースの粒状体を前記混練機で撹拌しながら液状の可塑剤をポンプにより前記混練機の内部に注入し混合し第１混合物を生成する工程と、前記第１混合物を前記混練機で撹拌しながら充填剤をポンプにより前記混練機の内部に注入し混合して第２混合物を生成する工程と、粘性流動する温度に設定された前記第２混合物の混練体を造粒手段で冷却凝固させペレット状にカットする工程と、を含む。
本発明により、汎用プラスチックが担ってきた用途を代替する生分解性プラスチックとして十分な機能を持つ酢酸セルロース組成物の製造技術が提供される。
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造システム１０ａ（１０）（以下、単に「製造システム１０ａ」という）の概略図である。このように製造システム１０ａは、酢酸セルロース２５の粒状体を撹拌しながら液状の可塑剤２６を混合し第１混合物２１を生成する第１混合容器１１と、この第１混合物２１と充填剤２７とを混合して第２混合物２２を生成する第２混合容器１２と、第２混合物２２を粘性流動する温度に設定し混練する混練機３０と、を備えている。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造システム１０ａ（１０）（以下、単に「製造システム１０ａ」という）の概略図である。このように製造システム１０ａは、酢酸セルロース２５の粒状体を撹拌しながら液状の可塑剤２６を混合し第１混合物２１を生成する第１混合容器１１と、この第１混合物２１と充填剤２７とを混合して第２混合物２２を生成する第２混合容器１２と、第２混合物２２を粘性流動する温度に設定し混練する混練機３０と、を備えている。
第１実施形態では、最初に酢酸セルロース２５と可塑剤２６を混合して第１混合物２１にしてから、充填剤２７とを混合して第２混合物２２にする。これにより、比較例として挙げる酢酸セルロース２５と可塑剤２６と充填剤２７の三者を同時に混合したり酢酸セルロース２５と充填剤２７を混合してから可塑剤２６を混合したりするような場合に比べて、機能性に優れる酢酸セルロース組成物が得られる。
また、第１実施形態において、第１混合物２１及び第２混合物２２の各々は、別々の混合容器１１，１２で混合されたものである。しかし、このような形態に限定されることはなく、第１混合物２１を生成した混合容器に充填剤２７を追加して、第２混合物２２を同じ混合容器で生成するようにしてもよい。
酢酸セルロース２５は一般的に得られるものであり、酢化度は６０以下、好ましくは４９～６０の間である品種が好ましい。また組成物の基本物性や成形加工性を好ましいレベルに調整するために、複数の品種の酢酸セルロース２５を混合して使用する場合もある。この酢酸セルロース２５は、第１供給容器１５から第１混合容器１１に供給される。この第１供給容器１５からの供給方式は、第１混合容器１１で一度に処理される単位分量だけ区切って酢酸セルロース２５を断続的に供給するバッチ方式と、酢酸セルロース２５の供給速度を制御して連続的に供給する連続方式と、がある。
この酢酸セルロース２５は、平均粒径が０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲にある粒状体であることが好ましい。この平均粒径が０．１ｍｍよりも小さいと取り扱いが困難となり粒状体が舞い上がる等して作業性が低下してしまう。また、この最大粒径が１ｍｍよりも大きいと、第１混合容器１１に供給された酢酸セルロース２５の比表面積が小さくなり、投入された可塑剤２６が酢酸セルロース２５の粒状体を十分に濡らすことなく分離してしまう場合がある。しかし、本発明に適用される酢酸セルロース２５の平均粒径は、上述した範囲に限定されない。
可塑剤２６は、フタル酸エステル系、トリメリット酸エステル系、脂肪族２塩基酸エステル系、リン酸エステル系、酢酸エステル系、リシノール酸エステル系、スルホンアミド系根基二塩基酸エステル系、クエン酸エステル系など、いずれ使用可能であるが、酢酸エステル系、クエン酸エステル系が好ましい。これらの可塑剤は、単独使用でも、目的に応じて混合使用でも可能である。また組成物の基本物性や成形加工性を好ましいものに調整するために、これらのうち複数の可塑剤２６を混合して使用する場合もある。これら可塑剤２６の配合量は、酢酸セルロース２５が１００重量部に対し、可塑剤２６が１０重量部から１００重量部、好ましくは２０重量部から４０重量の範囲に含まれるよう調整される。
この可塑剤２６の投入は、上述したバッチ方式である場合は、第１混合容器１１の出力端１８を閉止した状態で、一度に処理される単位分量だけ投入される。この場合、酢酸セルロース２５の単位分量の全量を供給してから第１混合容器１１を動作させながら可塑剤２６を投入したり、第１混合容器１１を動作させながら酢酸セルロース２５の供給と酢酸セルロース２５の投入とを同時にしたりすることが考えられる。
また可塑剤２６の投入は、上述した連続方式である場合は、第１混合容器１１の出力端１８を開放した状態で、第１混合容器１１を動作させながら、供給速度を調整した酢酸セルロース２５と投入速度を調整した酢酸セルロース２５とを同時に投入する。なお、可塑剤２６の第１混合容器１１への投入は、噴霧器１６により噴霧することが均一な第１混合物２１を生成する観点から好ましいが、噴霧ではなくパイプ（図示略）から流下させるようにしてもよい。
第１混合容器１１は、特に制限されるものではなく、タンブラーミキサー、ヘンシェルミキサー、リボンミキサー、ニーダなどの混合機を使用することができる。第１混合容器１１における撹拌翼の回転数は、２００ｒｐｍ以上、好ましくは４００ｒｐｍ以上、より好ましくは５００ｒｐｍ以上の高速回転が実現されるものが好ましい。このような高速回転が実現されることで、第１混合容器１１に加熱手段を設けなくても（もちろん加熱手段を設けてもよい）、運動エネルギーの摩擦熱により酢酸セルロース２５を昇温させることができる。このときの温度は、４０℃～７０℃、好ましくは５０℃～６０℃の範囲に調整する。これにより、可塑剤２６の粘性を下げて濡れ性を向上させて、満遍なくムラ無く酢酸セルロース２５に均一に分散させることができる。
充填剤２７は、大きく鉱物系（無機）充填剤、バイオマス系無機充填剤、バイオマス系有機充填剤、生分解性樹脂充填剤に分類される。これらのうち鉱物系（無機）充填剤としては、タルク、炭カル、シリカ、マイカ等が挙げられる。これらの粒度分布は、５μｍ～１５０μｍが好ましい。５μｍより小さい微粉や１５０μｍより大きい粗粒は、コンパウンド性能に悪い影響を与える。
またバイオマス系無機充填剤としては、卵殻や貝殻等が挙げられる。なお卵殻は付着する薄膜にタンパク質・アミノ酸が含まれており、このアミノ酸が加熱分解して、硫化水素ガスが製造時及び成形加工時に発生する。このため卵殻から薄膜を除去して用いることが望ましい。またバイオマス系有機充填剤としては、杉・ヒノキ・竹・コーヒ粕等の木質系粉末や工業的に分離されたセルロース粉末・セルロース繊維・ヘミセルロース粉末・ナノセルロース粉末・改質リグニン等が挙げられる。これらも、粒度分布が５μｍ～１５０μｍが好ましい。また生分解性樹脂充填剤としては、ＰＢＳ(ポリブチレンサクシネート)、ＰＢＡＴ（ポリブチレン・アジペート・テレフタレート、ＰＨＢＨ(ポリ（３－ヒドロキシブチレート－ｃｏ－３－ヒドロキシヘキサノエート）等が挙げられる。これらの充填剤は、単独や混合して使用することができる。
これら充填剤２７は、第２供給容器１７から第２混合容器１２に供給される。充填剤２７の配合量は、酢酸セルロース２５が１００重量部に対し、充填剤２７が１０重量部から３００重量部の範囲に含まれるよう調整される。充填剤２７の配合量が１０重量部よりも少ないと生分解性プラスチックとしての生分解速度が十分に担保されない。充填剤２７の配合量が３００重量部よりも多いと酢酸セルロース２５のマトリックス相の連続性が保たれない。
そして、上述したバッチ方式である場合は、第２混合容器１２の出力端１９を閉止した状態で、一度に処理される単位分量だけ、第２供給容器１７から充填剤２７が第１混合容器１１から第１混合物２１が投入される。
また上述した連続方式である場合は、第２混合容器１２の出力端１９を開放した状態で、第２混合容器１２を動作させながら、供給速度を調整した充填剤２７と投入速度を調整した第１混合物２１とを同時に投入する。第２混合容器１２は、投入された第１混合物２１と充填剤２７とを撹拌して生成した第２混合物２２を混練機３０に送出する。
また他の実施形態として、第１混合物２１を生成した混合容器に充填剤２７を追加して、第２混合物２２を同じ混合容器で生成する場合は、第１混合物２１を生成したときの摩擦熱により、充填剤２７に含まれる水分を除去して効果的に乾燥させた第２混合物２２を生成することができる。
なお第２混合容器１２は、公知の添加剤として、難燃剤、難燃助剤、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、耐光剤など）、着色剤、帯電防止剤、滑剤、アンチブロッキング剤、分散剤、抗菌剤、消臭剤などを投入し、第２混合物２２に配合させてもよい。ただし、これら添加剤の配合量については、いずれも酢酸セルロース組成物の基本性能をバランスよく保つ程度にすることが望ましい。またこれら添加剤を第１混合物２１に混合させる順番は、充填剤２７よりも先でも後でも同時でも有り得る。
このうち酸化防止剤は、フェノール系、フォスファイト系のものが挙げられる。これらは、単独使用、混合使用のいずれも可能である。また分散剤としては、金属石けん、ワックスなどが挙げられるが、特にステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムが好ましい。また消臭剤としては、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油などが挙げられる。これら消臭剤は、加水分解で発生する酢酸を吸収する作用により、酢酸酸セルロースを無臭化する。またエポキシ化大豆油などには溶融時の流動性を向上させる作用も合せ持つ。
混練機３０は、投入手段３１と、駆動手段３２と、混練手段３３と、脱水手段３４と、造粒手段３５と、から構成されている。ここで混練手段３３は、外側を構成するシリンダと、駆動手段３２の駆動力でシリンダ内部を回転するスクリュー（図示略）とから構成されている。ここでシリンダ及びスクリューは、第１混合物２１が粘性流動する１２０℃から２５０℃の範囲の温度に設定されている。
投入手段３１には、第２混合容器１２から第２混合物２２が投入される。そして、投入された第２混合物２２は、シリンダの内部で軸回転するスクリューにより加熱混練され第１混合物２１は粘性流動し、充填剤２７は再凝集が抑制されつつ粘性流動体のマトリックス中に均一分散していくことになる。
そして、この第２混合物２２の粘性流動体が、脱水手段３４を通過すると、密閉系が開放系に切り替わり含まれる水分が気化して除去される。この脱水手段３４は、第２混合物２２を大気圧に開放する開口で構成することができる。さらには、混練機３０の内部圧力を減圧させる減圧器を設け、水分の気化を促進させることもできる。水分の除去は、酢酸セルロース組成物の加水分解を抑制する効果が得られる。
そして第２混合物２２は、第１混合物２１（酢酸セルロース２５及び可塑剤２６）のマトリックス相に微細化した充填剤２７の分散相が均一に形成された状態で、混練手段３３の最下流から吐出する。そして吐出した第２混合物２２の混練体は、造粒手段３５において束状に分岐されて冷却凝固させた後にペレット状の酢酸セルロース組成物にカットされる。
このペレット状の酢酸セルロース組成物は、図示略の射出成形機で再加熱して溶融させてから、金型に注入してバルク状の成形品としたり、延伸加工(例えばインフレーション法、カレンダー加工法、Ｔ－ダイ法、吹き込み法等)してフィルム状の成形品としたり、発泡させて発泡成形品としたりして、一般的な高分子加工成形品を製造するための原料となる。
なお、図１において混練機３０として、一軸や多軸の押出器等の連続式のものを例示しているが、ニーダやバンバリミキサー等のバッチ式のものも採用することができる。混練機３０は、第１混合物２１が粘性流動する温度に密閉空間を調整して撹拌（混練）を実行することができるものであれば適宜採用される。
図３のフローチャートに基づいて本発明の実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法を説明する（適宜、図１参照）。まず、第１混合容器１１で酢酸セルロース２５の粒状体を撹拌しながら液状の可塑剤２６を混合し第１混合物２１を生成する（Ｓ１１）。次に、第２混合容器１２で第１混合物２１と充填剤２７とを混合して第２混合物２２を生成する（Ｓ１２）。そして、第２混合物２２を粘性流動する温度に設定した混練機３０で混練する（Ｓ１３）。
この混錬体を冷却凝固させペレット状にカットした酢酸セルロース組成物を生成する（Ｓ１４）。そして、このペレットを射出成形機で再加熱して溶融させてから金型に注入して成形品を製造する（Ｓ１５）。
（第２実施形態）
図２は本発明に係る酢酸セルロース組成物の製造方法の第２実施形態を示す製造システム１０ｂ（１０）の概略図である。図３のフローチャートを参照して第２実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法を説明する。なお、図２において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
図２は本発明に係る酢酸セルロース組成物の製造方法の第２実施形態を示す製造システム１０ｂ（１０）の概略図である。図３のフローチャートを参照して第２実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法を説明する。なお、図２において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第２実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法は、まず、供給容器１５から混練機３０の投入手段３１に直接投入した酢酸セルロース２５の粒状体をこの混練機３０で撹拌しながら、液状の可塑剤２６を混合し、第１混合物２１を生成する（Ｓ１１）。なお、この液状の可塑剤２６は、ポンプにより混練機３０の内部に注入される。この工程において、酢酸セルロース２５は粘性流動する温度に設定され可塑剤２６とともに混練される。
次に、この混練機３０に充填剤２７を投入し、第１混合物２１と充填剤２７とを混合して第２混合物２２を生成する（Ｓ１２）。なお、この充填剤２７は、ポンプにより混練機３０の内部に注入される。そして、混練機３０において第２混合物２２を粘性流動する温度に設定し混練する（Ｓ１３）。このように酢酸セルロース２５の粒状体、液状の可塑剤２６及び充填剤２７は、この順番で、混練機３０の上流から下流に投入される。
次に造粒手段３５で、この混錬体を冷却凝固させペレット状にカットした酢酸セルロース組成物を生成する（Ｓ１４）。そして、このペレットを射出成形機で再加熱して溶融させてから金型に注入して成形品を製造する（Ｓ１５）。なお、第２実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法で消臭剤を配合する場合は、充填剤２７よりも下流で、消臭剤を投入することが望ましい。
図４は本実施形態の効果を確認した比較例及び実施例を示すテーブルである。なお実施例１～実施例１０は第１実施形態に対応し、実施例１１は第２実施形態に対応する。
（比較例１）
使用した酢酸セルロース２５は酢化度５５％の（株）ダイセルの製品である。可塑剤２６の配合量は、酢酸セルロース１００重量部に対し、トリアセチン単独又はトリアセチンとアセチルクエン酸トリブチルの混合物が４２重量部である。さらに添加剤の配合量が、フェノール系の酸化防止剤０．３重量部、フォスファイト系の酸化防止剤０．３重量部、分散剤としてＺｎステアレート１．０重量部である。比較例１の配合は、後述する比較例２や実施例に対し、充填剤２７を含んでいない。
使用した酢酸セルロース２５は酢化度５５％の（株）ダイセルの製品である。可塑剤２６の配合量は、酢酸セルロース１００重量部に対し、トリアセチン単独又はトリアセチンとアセチルクエン酸トリブチルの混合物が４２重量部である。さらに添加剤の配合量が、フェノール系の酸化防止剤０．３重量部、フォスファイト系の酸化防止剤０．３重量部、分散剤としてＺｎステアレート１．０重量部である。比較例１の配合は、後述する比較例２や実施例に対し、充填剤２７を含んでいない。
すなわち比較例１に係る酢酸セルロース組成物は（図１参照）、第１混合容器１１において酢酸セルロース２５の粒状体を撹拌しながら液状の可塑剤２６を混合し第１混合物２１を生成し、この第１混合物２１を混練機３０で粘性流動する温度に設定し混練するというものである。よって、比較例１では、充填剤２７を混合した第２混合物２２を生成する工程が無い。
具体的に５００ｒｐｍ／ｍｉｎに設定した高速ミキサーを第１混合容器１１として酢酸セルロース２５と可塑剤２６の第１混合物２１を生成する。さらに１２０ｒｐｍ／ｍｉｎに設定した低速ミキサーであるリボンブレンダーを用いて第１混合物２１と添加剤を混合した。押出機３０は、台湾メーカーＣＫＦ社製、ＣＫ７０ＨＴ（スクリュー径７０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４４）を用いた。スクリュー回転数の設定は３００～６００ｒｐｍであり、押出温度の設定は投入手段３１から１９０―２００―２００―２００―２００―２１０―２１０℃（ダイス）とした。
そして、押出機３０から吐出した混練体をペレットに成形し冷却した後に、射出成形機で再加熱し溶融させてから金型に注入して、各種の基本性能（ＭＦＲ，引張強度，曲げ弾性率，衝撃強度）を試験するための試験片を作成した。なお、消臭効果については、人間による官能検査とした。比較例１の酢酸セルロース組成物の基本性能は、図４に示す通りである。
（比較例２）
比較例２では、比較例１の組成に、追加される充填剤２７として、タルク６５重量部がさらに配合される。すなわち比較例２に係る酢酸セルロース組成物は、図１を参照して説明すると、第１混合容器１１を用いずに、第２混合容器１２において酢酸セルロース２５の粒状体と液状の可塑剤２６と充填剤２７の三者を一緒に混合する。そして、生成した混合物を混練機３０で粘性流動する温度に設定し混練するというものである。よって、比較例２では、酢酸セルロース２５と液状の可塑剤２６とを優先的に混合し第１混合物２１を生成する工程が無い。
比較例２では、比較例１の組成に、追加される充填剤２７として、タルク６５重量部がさらに配合される。すなわち比較例２に係る酢酸セルロース組成物は、図１を参照して説明すると、第１混合容器１１を用いずに、第２混合容器１２において酢酸セルロース２５の粒状体と液状の可塑剤２６と充填剤２７の三者を一緒に混合する。そして、生成した混合物を混練機３０で粘性流動する温度に設定し混練するというものである。よって、比較例２では、酢酸セルロース２５と液状の可塑剤２６とを優先的に混合し第１混合物２１を生成する工程が無い。
そして、比較例２の酢酸セルロース組成物で作成した試験片の基本性能は、後述する実施例に対して明らかに劣っている。よって、各種試験（ＭＦＲ，引張強度，曲げ弾性率，衝撃強度）は実施していない。
（実施例１）
実施例１では、比較例２と同組成に対し、本発明の第１実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法を適用した。具体的に、５００ｒｐｍ／ｍｉｎに設定した高速ミキサーを第１混合容器１１として酢酸セルロース２５と可塑剤２６の第１混合物２１を生成する。そして、１２０ｒｐｍ／ｍｉｎに設定した低速ミキサーであるリボンブレンダーを第２混合容器１２として第１混合物２１と充填剤２７と添加剤との第２混合物２２を生成する。押出機３０は、比較例１で説明したものと同じである。実施例１の酢酸セルロース組成物の基本性能は、比較例１に対して曲げ弾性率の向上が認められる。
実施例１では、比較例２と同組成に対し、本発明の第１実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法を適用した。具体的に、５００ｒｐｍ／ｍｉｎに設定した高速ミキサーを第１混合容器１１として酢酸セルロース２５と可塑剤２６の第１混合物２１を生成する。そして、１２０ｒｐｍ／ｍｉｎに設定した低速ミキサーであるリボンブレンダーを第２混合容器１２として第１混合物２１と充填剤２７と添加剤との第２混合物２２を生成する。押出機３０は、比較例１で説明したものと同じである。実施例１の酢酸セルロース組成物の基本性能は、比較例１に対して曲げ弾性率の向上が認められる。
（実施例２）
実施例２では、実施例１の組成に、追加される消臭剤として、エポキシ化大豆油２．０重量部がさらに配合される。そして、このエポキシ化大豆油も一緒に混合して第２混合物２２を生成するように、実施例１と共通の酢酸セルロース組成物の製造方法が適用される。実施例２の酢酸セルロース組成物の基本性能は、エポキシ化大豆油が配合されたことにより、実施例１に対してＭＦＲ及び消臭効果の向上が認められる。
実施例２では、実施例１の組成に、追加される消臭剤として、エポキシ化大豆油２．０重量部がさらに配合される。そして、このエポキシ化大豆油も一緒に混合して第２混合物２２を生成するように、実施例１と共通の酢酸セルロース組成物の製造方法が適用される。実施例２の酢酸セルロース組成物の基本性能は、エポキシ化大豆油が配合されたことにより、実施例１に対してＭＦＲ及び消臭効果の向上が認められる。
（実施例３）（実施例４）（実施例５）（実施例６）（実施例７）（実施例８）
実施例３－８は、実施例２と同組成に対し、タルクに替えて、それぞれ炭カル６５重量部（実施例３）、卵殻６５重量部（実施例４）、杉木粉３０重量部（実施例５）、ヒノキ木粉３０重量部（実施例６）、竹粉３０重量部（実施例７）、セルロース粉末３０重量部（実施例８）が充填剤２７として配合される。酢酸セルロース組成物の製造方法は他の実施例と共通である。これら実施例１－８の酢酸セルロース組成物の基本性能は、各種の充填剤２７が配合されていることにより、比較例１に対して少なくとも曲げ弾性率の向上が認められる。
実施例３－８は、実施例２と同組成に対し、タルクに替えて、それぞれ炭カル６５重量部（実施例３）、卵殻６５重量部（実施例４）、杉木粉３０重量部（実施例５）、ヒノキ木粉３０重量部（実施例６）、竹粉３０重量部（実施例７）、セルロース粉末３０重量部（実施例８）が充填剤２７として配合される。酢酸セルロース組成物の製造方法は他の実施例と共通である。これら実施例１－８の酢酸セルロース組成物の基本性能は、各種の充填剤２７が配合されていることにより、比較例１に対して少なくとも曲げ弾性率の向上が認められる。
実施例４における卵殻は、スクリーンメッシュ（８０メッシュ～１００メッシュ）により、粗粒の卵殻が除去されている。卵殻を充填剤２７として使用する場合、製造時、成形加工時において、含まれるアミノ酸が加熱分解され硫化水素が発生するが、消臭剤の機能により消臭される。
実施例５の木粉は、富山県産の杉粉であり、５０メッシュパスで水分１０％である。実施例６の木粉は、富山県産のヒノキ粉であり、５０メッシュパスで水分１０％である。実施例７の木粉は、福井県産の竹粉であり、５０メッシュパスで水分１０％である。なお、実施例５，６，７に関しては、酢酸セルロース２５と可塑剤２６とを撹拌混合する際に生じる摩擦熱を用いて、木粉に含まれる水分を除去し乾燥させることができる。
実施例８におけるセルロース粉末は、ＫＣフロック；Ｗ４００Ｙ、日本製紙（株）の製品を用いている。微粉グレードは、水分；７％以下、灰分；０．３％以下、見かけ比重；０．４ｇ／ｍｌ以上、ＰＨ；５．０～７．５、白色度；８０以上、平均粒径；２４μｍ、４００メッシュパス、９０ｗｔ％以上である。充填剤２７としてセルロース粉末が配合されることで、充填量の増加、引張強度及び熱変形温度（数値表示略）の大幅向上が認められ、射出成形品においては寸法安定性も向上した。
（実施例９）（実施例１０）
実施例９－１０では、実施例２の組成に、追加される生分解樹脂として、ＰＢＳ２０重量部（実施例９）及びＰＨＢＨ２０重量部（実施例１０）がさらに配合される。酢酸セルロース組成物の製造方法は他の実施例と共通である。ここでＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）は、使用グレード；ＦＺ７１ＰＭ、ＭＦＲ：２２ｇ/１０ｍｉｎ、密度：１．２６、曲げ弾性率：６３０ＭＰａ、引張強度：３０ＭＰａ、引張伸度３０％、ＭＴＴ／ＰＴＴであり、ＰＨＢＨ（ポリ（３－ビドロキシブチレート－ＣＯ－３－ヒドロキシヘキサノエート））は、使用グレード；Ｘ１５１Ａ、ＭＦＲ：３ｇ／１０ｍｉｎ、密度：１．１９、曲げ弾性率：８５０ＭＰａ、（株）カネカの製品を使用している。
実施例９－１０では、実施例２の組成に、追加される生分解樹脂として、ＰＢＳ２０重量部（実施例９）及びＰＨＢＨ２０重量部（実施例１０）がさらに配合される。酢酸セルロース組成物の製造方法は他の実施例と共通である。ここでＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）は、使用グレード；ＦＺ７１ＰＭ、ＭＦＲ：２２ｇ/１０ｍｉｎ、密度：１．２６、曲げ弾性率：６３０ＭＰａ、引張強度：３０ＭＰａ、引張伸度３０％、ＭＴＴ／ＰＴＴであり、ＰＨＢＨ（ポリ（３－ビドロキシブチレート－ＣＯ－３－ヒドロキシヘキサノエート））は、使用グレード；Ｘ１５１Ａ、ＭＦＲ：３ｇ／１０ｍｉｎ、密度：１．１９、曲げ弾性率：８５０ＭＰａ、（株）カネカの製品を使用している。
実施例９－１０の酢酸セルロース組成物の基本性能は、生分解樹脂が配合されたことにより、比較例１及び他の実施例に対して衝撃強度の向上が認められる。
（実施例１１）
実施例１１では、比較例２（及び実施例２）と同組成に対し、本発明の第２実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法を適用した。押出機３０は、比較例１で説明したものと同じである。酢酸セルロース１００重量部を混練機３０に投入手段３１から直接投入する。次に酢酸セルロースの投入位置よりも下流において、可塑剤２６としてトリアセチン４２重量部を定量注入システムにより混練機３０に直接投入する。
実施例１１では、比較例２（及び実施例２）と同組成に対し、本発明の第２実施形態に係る酢酸セルロース組成物の製造方法を適用した。押出機３０は、比較例１で説明したものと同じである。酢酸セルロース１００重量部を混練機３０に投入手段３１から直接投入する。次に酢酸セルロースの投入位置よりも下流において、可塑剤２６としてトリアセチン４２重量部を定量注入システムにより混練機３０に直接投入する。
さらに可塑剤２６の投入位置よりも下流において、充填剤２７としてタルク６５重量部を定量フィーダーにより混練機３０に直接投入する。そして、充填剤２７の投入位置よりも下流において、消臭剤としてエポキシ化大豆油２．０重量部を定量注入システムにより混練機３０に直接投入する。実施例１１の酢酸セルロース組成物の基本性能は、比較例１に対してＭＦＲ及び曲げ弾性率の向上が認められ、実施例２に対してもＭＦＲ、引張強度及び衝撃強度の向上が認められる。
１０（１０ａ，１０ｂ）…酢酸セルロース組成物の製造システム（製造システム）、１１…第１混合容器、１２…第２混合容器、１５…供給容器、１６…噴霧器、１７…供給容器、１８…出力端、１９…出力端、２１…第１混合物、２２…第２混合物、２５…酢酸セルロース、２６…可塑剤、２７…充填剤、３０…混練機、３１…投入手段、３２…駆動手段、３３…混練手段、３４…脱水手段、３５…造粒手段。
Claims (9)
- 酢酸セルロースの粒状体を粘性流動させる温度に設定した混練機に投入する工程と、
前記酢酸セルロースの粒状体を前記混練機で撹拌しながら液状の可塑剤をポンプにより前記混練機の内部に注入し混合し第１混合物を生成する工程と、
前記第１混合物を前記混練機で撹拌しながら、充填剤をポンプにより前記混練機の内部に注入し混合して第２混合物を生成する工程と、
粘性流動する温度に設定された 前記第２混合物の混練体を造粒手段で冷却凝固させペレット状にカットする工程と、を含む酢酸セルロース組成物の製造方法。 - 請求項１ に記載の酢酸セルロース組成物の製造方法において、
前記充填剤は、タルク、炭カル、シリカ及びマイカの群から選択される少なくとも一つの鉱物系充填剤である酢酸セルロース組成物の製造方法。 - 請求項１ に記載の酢酸セルロース組成物の製造方法において、
前記充填剤は、卵殻及び貝殻の群から選択される少なくとも一つのバイオマス系無機充填剤である酢酸セルロース組成物の製造方法。 - 請求項１ に記載の酢酸セルロース組成物の製造方法において、
前記充填剤は、杉、ヒノキ、竹及びコーヒ粕の群から選択される少なくとも一つの木質系粉末又は工業的に分離されたセルロース粉末、セルロース繊維、ヘミセルロース粉末、ナノセルロース粉末及び改質リグニンの群から選択される少なくとも一つのバイオマス系有機充填剤である酢酸セルロース組成物の製造方法。 - 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の酢酸セルロース組成物の製造方法において、
前記充填剤は、ＰＢＳ、ＰＢＡＴ及びＰＨＢＨの群から選択される少なくとも一つの生分解性樹脂充填剤である酢酸セルロース組成物の製造方法。 - 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の酢酸セルロース組成物の製造方法において、
前記第２混合物を生成する際に、エポキシ化大豆油及びエポキシ化亜麻仁油の少なくとも一つが添加剤として配合される酢酸セルロース組成物の製造方法。 - 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の酢酸セルロース組成物の製造方法において、
前記混練機の密閉系を開放系に切り替る脱水手段を用いて、混錬体に含まれる水分を気化し除去する工程、を含む酢酸セルロース組成物の製造方法。 - 投入された酢酸セルロースの粒状体が粘性流動する温度に設定される混練機と、
前記 酢酸セルロースの粒状体が撹拌されながら液状の可塑剤が前記混練機の内部に注入され混合し第１混合物を生成する第1ポンプと、
前記第１混合物が撹拌されながら、充填剤が前記混練機の内部に注入され混合して第２混合物を生成する第２ポンプと、
粘性流動する温度に設定された 前記第２混合物の混練体を冷却凝固させペレット状にカットする造粒手段と、を備える酢酸セルロース組成物の製造システム。 - 請求項８に記載の酢酸セルロース組成物の製造システムにおいて、
前記混練機の密閉系を開放系に切り替ることで、混錬体に含まれる水分を気化し除去する脱水手段を備える酢酸セルロース組成物の製造システム。
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