JPH04500833A - 生分解性プラスチック材料製発泡物品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 生分解性プラスチック材料製発泡物品およびその製造方法本発明は、生分解性プ ラスチック材料製発泡物品およびそのような物品の製造方法に関する。

近年、生分解性成形物品を製造する為に、多くの努力が為されている。そのよう な物品の製造の為に提案された多くの材料の中で、澱粉は、廉価で、自然界に非 常に！富にある天然物であり、完全に生分解性であるので、最も望ましいことは 確かである。

公開ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−３０４４０１には、変性澱粉からのカプセル の射出成形方法が記載されている。しかし、この方法により製造された物品は、 非常に水溶性である上、低い機械的性質しか有していない。

未公開イタリア特許出願第４１００２−Ａ／８９及び対応する国際出願ＰＣＴ／ ＥＰ９０１００３７５（未公開）は、改良された機械的性質を持つ成形物品の製 造を可能にする方法を開示しており、この方法では、澱粉は、９０〜１５０℃の 温度に加熱された押出機において、エチレン−アクリル酸共重合体と混合され、 場合により尿素及び／又はアンモニアが添加される。この方法では、押出物の水 含量は６重量％未満、好ましくは２重量％未満にされ、得られる組成物は、１３ ０〜１６０℃の温度で押出成形される。

ＥＰ−Ａ−０８７８４７は、粒状または粉末化澱粉を１０〜３０重量％の水およ び気体形成又は気体発生発泡剤の存在下に押出プレスにより６０〜２２０℃の温 度に加熱することにより、澱粉製発泡ゼラチン化製品を製造する方法を記載して いる。得られた発泡材は、連続気泡を有し、水溶性が非常によく、それ故、壊れ 易い物品の保護の為の包装用材料、音響吸収もしくは断熱材又は食品材料として しか使用できない。

本発明の目的は、実質的に生分解性であると共に、水溶性であり、かつ熱可塑性 物質の常套の加工方法、たとえば押出成形又は射出成形により製造でき、従来の 発泡プラスチックと同等の機械的性質、たとえば曲げ強さ及び伸びを有する発泡 物品を提供することである。

この目的に鑑み、本発明の第１の要旨は、澱粉とエチレン−アクリル酸共重合体 及びエチレン−ビニルアルコール共重合体並びにこれらの混合物から成る群から 選択された合成ポリマーとを含む物質から形成され、独立気泡構造及び０．１〜 ０．３ｇ／ｃｍ’の密度を持つ発泡物品に存する。

発泡物品の製造に使用されるエチレン−ビニルアルコール共重合体は、好ましく は１０〜４０！ＩＩ％（１５〜５０モル％）、より好ましくは３０〜３５モル％ のエチレン含量を有し、そのメルトフローインデックス（２３０℃、２．１６ｋ ｇ）は２〜５０、好ましくは６〜２０である。

エチレン−ビニルアルコール共重合体にとって更に好ましい性質は次の通りであ る： 極限粘度（ＤＭＳＯ中、３０℃）　０．５０〜０．９好ましくは０．６５〜０． ８０ 分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）　１．３−４（ＧＰＣ，テトラヒドロフラン中） 融点　１８０℃ 好ましくは１６０〜１７０℃ 加水分解度＊　９０〜９９．９ ＊）塩基加水分解し、残留塩基を酸で滴定。

好ましいエチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）は、アクリル酸を３〜３０重 量％、好ましくは２０重量％、対応してエチレンを９７〜７０重量％、好ましく は８０重屋形含む混合物の共重合により得られる共重合体である。

使用される澱粉は、天然または植物起源の、本質的にアミロース及び／又はアミ ロペクチンから成る澱粉全てを包含する。澱粉は、種々の植物、たとえばじゃが いも、米、タピオカ、トウモロコシ及び穀類（ライムギ、カラスムギ、コムギな ど）から得られ、トウモロコシ澱粉が好ましい。化学的に改質された澱粉も、澱 粉として使用することができる。

澱粉とポリマーは、９：１〜ｌ：９、好ましくは４：１−１：４の比で使用する ことができるが、特に本発明は、澱粉とポリマーとの合計量に対して合成ポリマ ーが２０〜４０重量％を占める物品に関す本発明の発泡物品は、物理的発泡剤、 たとえば二酸化炭素及びｎ−へブタン又は化学的発泡剤、たとえば炭酸塩類を用 いて製造することができ、これら発泡剤は、澱粉とポリマーとのブレンドと共に 押出機バレルに供給される。

好ましい方法によれば、炭酸水素ナトリウムが澱粉と相溶性のあるポリマー酸と 共に用いられる。

従って、本発明の他の要旨は、澱粉とエチレン−アクリル酸共重合体及びエチレ ン−ビニルアルコール共重合体並びにこれらの混合物から成る群から選択された 合成ポリマーとを含む組成物を、発泡剤としてのポリマー酸および炭酸水素ナト リウムの存在下に押出成形する工程を含むことを特徴とする生分解性プラスチッ ク材料から成る発泡物品の製造方法に存する。

従来の合成プラスチック材料の発泡物品の製造に、化学的発泡剤として炭酸水素 ナトリウムを使用することは既知である。しかし、それを発泡剤としてのみ使用 すると、膨張に関する性質では劣る発泡プラスチック物品しか製造することがで きない。実際、たとえば発泡ポリスチレンシートの製造などでは、炭酸水素ナト リウムは、物理的発泡剤と共に成核剤として有利に使用されている。上記ＥＰ− Ａ−０８７８４７に開示されているように、炭酸水素ナトリ６ムを澱粉の発泡剤 として使用すると、連続気泡構造が得られ、連続気泡構造は、本発明の目的には 適していない。

本発明の方法の範囲においては、上記ポリマー酸との組み合わせにより、炭酸水 素ナトリウムが効果的な発泡作用を示し、密度が０゜１まで下がった、一般には ０．１〜０．３である発泡物質の製造が可能になることが見い出された。

発泡の物理的化学的機構に立ち入ることは欲しないが、本発明の方法では、発泡 は炭酸水素ナトリウムの熱分解により起こるのではなく、使用したポリマーのカ ルボキシル基と炭酸水素塩が化学的に反応して二酸化炭素及び水を発生する結果 生じると考えることができる。

使用されるポリマー酸は、好ましくは、側鎖カルボキシル基を有するポリマー、 たとえばポリアクリル酸、エチレン−アクリル酸共重合体及びエチレン−ビニル アルコール−アクリル酸共重合体である。先に規定したのと同じＥＡＡ共重合体 を使用してもよい。

押出温度は、澱粉と混合する共重合体の選択に依存して、１００〜１８０℃であ ってよい。

澱粉と混合する共重合体及びポリマー酸が共にＦＡＡである態様では、押出温度 は、１００〜１２０℃、好ましくは１００〜１１０℃の低温、即ち炭酸水素塩の 熱分解温度以下であってもよい。この態様によれば発泡の最良の結果は、炭酸水 素塩の熱分解温度以下の温度に加熱した押出様により押出を行った場合に得られ たという事実は、発泡が、ポリマー酸のカルボキシル基と炭酸水素塩との化学反 応の結果二酸化炭素と水が発生したことにより生じるという仮説を支持している 。

加えられる炭素水素ナトリウムの量は、ポリマー酸の３つのカルボキシル基の各 当量に対して炭素水素塩少なくとも０．３当量である。

発泡を促進する為に、たとえばケイ酸塩のような成核剤をポリマ−組成物に加え てもよい。

更に発泡物品の密度を下げる為に、所望により押出機中のポリマー組成物に充填 材として、上記ＥＰ−Ａ−０８７８４７の方法により得られるような粒状の熱分 解発泡澱粉または中空ガラス微小球を、全組成物の３０重量％まで、好ましくは ５〜２０重量％の量で加えてもよい。

押出工程は、澱粉が実質的に変性され、澱粉相が共重合体相に相互浸透するよう に行なわれる。

澱粉の変性を促進する為に、一般に１０−１３重量％の水を本質的に含んでいる 澱粉に、乾燥澱粉の重量に対して約２５重量％までの水を加えてもよい。しかし 、最終製品の水含量は、６重量％以下、好ましくは０〜２重量％でな１プればな らない。

押出される組成物は、全組成物の３０重量％までの尿素及び高沸点可塑剤、たと えばグリセリン、エチルグリコールなどを含んでいてもよい。更に、製造する発 泡物品の望ましい特性及び用途に応じ”Ｃ１他の添加剤を考慮してもよい。添加 剤には、ポリビニルアルコールのようなポリマー物質、プラスチック物品の製造 に使用される紫外線安定剤、難燃剤、抗菌剤、除草剤、酸化防止剤、肥料、乳白 剤、粘着防止剤、潤滑剤及び可塑剤のような添加剤が包含される。

また、発泡物品は、ＰＣＴ／ＥＰ　９０１００３７５に記載の方法により予め製 造された澱粉と相溶性ポリマーとのペレットに炭酸水素ナトリウムを添加するこ とにより製造することもできる。

実施例１ 水含量１１％の澱粉［グローブ３４０１セレスター（ＧＬＯＢＥ３４０１　ＣＥ ＲＥＳＴＡＲ）］３３６重量％アクリル酸素１１２０％のダウ・ケミカル（Ｄｏ ｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ）共重合体ＥＡＡ５９８１，３６重量％、 水６重量％、 尿素１４％、及び 炭酸水素ナトリウム８重量％ を含む組成物を調製した。

成分を予備混合し、発泡チューブの押出の為に押出機に供給した。

押出機中の温度は、１００〜１１０℃の範囲に保った。

発泡製品は、約０．１５ｇ／ｃｍ３の密度、０．３−２ｍｍの独立気泡寸法及び １０％より大きい伸びを宵していた。

実施例２ 水含量１１％の澱粉（グローブ３４０１セレスター）３６重量％、ダウ・ケミカ ルＥＡＡ共重合体５９８１．１８重量％、水６重量％、 グリセリン９重量％、 尿素５％、 エチレン−ビニルアルコール（エチレンコモノマー含１１３０モル％）１８％、 及び 炭酸水素ナトリウム８重量％ を含む組成物を調製した。

組成物を、押出機バレル中、１７℃で混合し、射出成形して、３Ｘ１２０Ｘ２０ ｍｍの寸法を持つスラブ試料を得た。

発泡製品は、約Ｑ、３ｇ／ｃａ＋３の密度及び０．５〜２．５ｍｍの独立気泡寸 法を有していた。

国際調査報告 ■−１悼−ム――ζ−鵞呻内−ＰＣＴ／ＥＰ　９０１０１２５２ＳＡ　３８６７ ８

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．澱粉とエチレン−アクリル酸共重合体及びエチレン−ビニルアルコール共重 合体並びにこれらの混合物から成る群から選択された合成ポリマーとを含む物質 から形成され、独立気泡構造及び０．１〜０．３ｇ／ｃｍ３の密度を持つ、生分 解性プラスチック製発泡物品。
2. ２．エチレン−ビニルアルコール共重合体が、１０〜４０重量％のエチレン含量 及び６〜２０のメルトフローインデックスを有する請求の範囲１記載の発泡物品 。
3. ３．エチレン−アクリル酸共重合体が、３〜３０重量％のアクリル酸及び９７〜 ７０重量％のエチレンを含む混合物の共重合により得られたものである請求の範 囲１記載の発泡物品。
4. ４．澱粉及び共重合体が１：４〜４：１の重量比で存在する請求の範囲１記載の 発泡物品。
5. ５．更に尿素及び／又は高沸点可塑剤を含む請求の範囲１記載の発泡物品。
6. ６．エチレン−アクリル酸共重合体、ポリアクリル酸及びエチレン−アクリル酸 −ビニルアルコール共重合体から成る群から選択されるポリマー酸を更に含む請 求の範囲１記載の発泡物品。
7. ７．粒状熱分解発泡澱粉又は中空ガラス徴小球から成る充填剤を含む請求の範囲 １記載の発泡物品。
8. ８．澱粉とエチレン−アクリル酸共重合体及びエチレン−ビニルアルコール共重 合体から成る群から選択された合成ポリマーとを含む組成物を、発泡剤としての ポリマー酸および炭酸水素ナトリウムの存在下に押出成形する工程を含むことを 特徴とする生分解性プラスチック材料から成る発泡物品の製造方法。
9. ９．ポリマー酸が、ポリアクリル酸、エチレン−アクリル酸共重合体及びエチレ ン−アクリル酸−ビニルアルコール共重合体から成る群から選択される請求の範 囲８記載の方法。
10. １０．共重合体が、３〜２０重量％のアクリル酸及び９７〜７０重量％のエチレ ンを含む混合物の共重合により得られる請求の範囲８記載の方法。
11. １１．エチレン−ビニルアルコール共重合体が、１０〜４０重量％のエチレン含 量及び６〜２０のメルトフローインデックスを有する請求の範囲８記載の方法。
12. １２．炭酸水素ナトリウムの量が、ポリマー酸中のカルボキシル基の各当量に対 して少なくとも０．３当量の炭酸水素塩当量である請求の範囲８記載の方法。
13. １３．澱粉及び共重合体が１：４〜４：１の重量比で存在する請求の範囲８記載 の方法。
14. １４．組成物が、組成物全重量の３０重量％までの尿素及び／又は高沸点可塑剤 を含む請求の範囲８記載の方法。
15. １５．共重合体及びポリマー酸が共にエチレン−アクリル酸共重合体であり、組 成物は１００℃から炭酸水素塩の熱分解温度までの温度に加熱された押出機バレ ル中で混合される請求の範囲８記載の方法。
16. １６．組成物が、乾燥澱粉重量の１０〜２５重量％の水を含む請求の範囲８記載 の方法。