JPH05506675A - ばらの詰物を製造するための方法における核形成剤の用途 - 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】 ばらの詰物を製造するための方法における核形成剤の用途本発明はばらの詰物を 製造するための方法における核形成剤の用途に関する。

このような詰物は知られている。“ルーズフィ／ｌｚ”と呼ばれる球欠のばらの 詰物は、運搬荷物を荷作りするために広く普及している。

この公知の詰物は、例えばポリスチロールまたはペンゾール誘導体スチロール等 の重合体のようなプラスチック材料で作られ、使用後廃棄処理が困難であるとい う欠点を有する。そのため、特に益々高まって来ている環境意識および環境保護 意識の観点から、非常に不利である。

この欠点を回避するために、本発明は、生物学的に分解可能な“ルーズフィル“ 詰物の効率的および経済的な製造を可能にする方法を提供することを課題とする 。

その際、特に製造を簡単にするために、合成樹脂詰物の技術を適用できるように すべきである。このことは予想されることではない。

この課題は、澱粉の粒の重量の０．１−０．２重量パーセントの量および約５０ μの粒度の核形成剤が澱粉の粒の表面に微細に分布されて塗布され、このように して核形成剤を付着した粒が押出し機に供給され、この押出し機内で、粒がその 固体状態から粘性液体状態に移行し、押出し機内で熱を加えながら核形成剤を分 解させることによって生じる澱粉泡が、押出し機のダイス開口から押出され、か つ大きく膨張する前にダイス開口のところですぐに切断され、このようにして生 じた澱粉片が貯蔵容器に収容され、中間貯蔵の後で再膨張ユニット内でその最終 寸法まで膨張させられることによって解決される。

本発明による手段は、環境に非常にやさしく生物学的に分解可能な“ルーズフィ ル”詰物をきわめて有利に製造することができる。基礎材料として使用される澱 粉は天然の産物であり、自然界に存在する微生物によって、およびまたはその自 然の老化によって、環境を汚す残りかすを生しないで分解可能である。

本発明の他の有利な構成は、請求の範囲従属項から明らかであり、特に取扱操作 にとって非常に有利な澱粉詰物の形に関する。

本発明の他の詳細は実施例から明らかになる。次に、図に基づいてこの実施例を 説明する。

図１は詰物を作るための装置の概略側面図、図２は材料導入領域を有する押出し 機の部分側面図、図３は材料導入領域の部分破断平面図、図４は溝を育する押出 し機ブツシュの部分拡大図、図５は図４のＶ−Ｖ＠に沿った断面図、図６はらせ ん状溝の展開図、 図７は澱粉詰物の実施例を示す図、 図８は澱粉詰物の第２の実施例を示す図、そして図９は澱粉詰物の第３の実施例 を示す図である。

方法を実施するために必要な装置が図１に略示しである。この装置は主として、 ドラム５、押出し装置１０、貯蔵容器２２、再膨張ユニット２３および他の貯蔵 容器２４からなっている。

ドラム５は開口６，７を備えている。この開口から澱粉粒と核形成剤（小泡形成 剤）が供給される。ここで使用される澱粉粒は純粋な澱粉材料からなっている。

しかし、次に説明するプロセスをさまたげない混入物を含む澱粉粒によってこの 方法を実施してもよい。以下の説明において“澱粉粒”の概念は両方の種類につ いて使用される。

核形成剤はドラム５に入れる前にきわめて微細に粉砕され、約４０μの粒径を有 する。約０．１〜０．２の重量パーセントの量を添加した核形成剤は、ドラム５ 内で転がして処理されて澱粉粒に塗布される。澱粉粒への核形成剤の塗布により 、この澱粉粒は、粘着力によってしっかりと付着しかつ表面に均一に分配された 核形成剤の層によって覆われる。

澱粉粒に塗布された核成形剤は、後続の押出しプロセスにおける小泡核形成の開 始剤としての働きをする。これは、固体の核形成剤が押出し機１４内でガスを発 生しながら分解することによって行われる。遊離するガスは粘性液体の澱粉塊（ 下記参照）内で多数の小泡核を形成する。この小泡核は、膨張した澱粉材料の細 胞構造の“核細胞”として機能し、それによって発生する澱粉詰物の細孔に影響 を与える。

ドラム５に入れられる核形成剤の量はほぼ、構造の押出し工程で発生する熱作用 下での核形成剤の分解状態によって決まる。その際、添加量に決定的な影響を及 ぼす核形成剤の重要な特性値は、“理論的なガス収量”、すなわち所定の温度の ときに核形成剤の単位重量当たりに遊離するガス量（二酸化炭素）である。この 考察から、当業者にとって次のことが明確に判る。すなわち、押出し機１４内が 所定の温度のときに、膨張される澱粉材料の所望の寸法の細孔を得るためには、 核形成剤の添加量をとの位にすべきであるかが判る。

核形成剤は特に、炭酸塩成分と酸成分からなっていると有利である。酸成分は押 出し工程の熱作用による炭酸塩成分の分解に加えて、炭酸塩との化学的な反応を 可能にし、この反応により二酸化炭素の発生を増加させる。更に、商標名“ヒド ロセロル（Ｈｙｄｒｏｃｅｒｏ　ｌ）”で知られている多成分核形成剤を使用す ることができる。この多成分核形成剤の酸成分は疎水性の無水クエン酸またはク エン酸−水和物からなっている。この成分は、水をはねのけ、それによって炭酸 塩成分例えば炭酸水素ナトリウムと混合可能であり、かつ周囲から湿気を吸収せ ずに永久に貯蔵可能であるように処理されている。上記の方法にとって適切な他 の公知の核形成剤はＣＦ０５５６の名称で知られている。

このように処理された澱粉粒は搬送装置ｔ８と搬送管９によって、押出し装置１ ０に連結された充填ホッパー１７に投入される。充填ホッパー１７内では、場合 によっては色素または他の所望な添加剤を添加することができる。

押出し装置】Ｑは駆動モータ】１、歯車装ｒＩｔ１２、材料導入領域１３および 押出し機１４と切断装置１６からなっている。この切断装置は押出し機１４のダ イス開口１５の前に設けられている。ドラムで処理された澱粉粒は、搬送管９の 終端に設けられた充填ホッパー１７から材料導入領域１３に達する。ドラムで処 理して核形成剤を塗布した澱粉粒と場合によって添加される添加剤からなる混合 物は、図１に示していない押出しスクリューによって、押出し機１４の材料導入 領域１３内に引き入れられる。ドラムで処理して核形成剤を塗布した澱粉粒は、 適切に選択した速度で回転する押出し機スクリューの駆動側面によってはこばれ 、それにより押出し機１４の材料導入領域１３から押出し機１４の他端に設けら れたダイス開口１５へ軸方向に運ばれる。押出し機スクリューのコア直径が押出 し方向に向かって連続して増大することにより、澱粉粒はその前進時に押出し機 １４によって絶えず上昇する圧力にさらされる。同時に、コンパクト化された澱 粉粒とそれに塗布された核形成剤によって形成された混合物は、溶融して粘性液 体の状態に移行するまで、高い温度に加熱される。

押出し工程にとって、核形成剤が粘性液体の澱粉−核形成剤一混合物内で均一に かつ微細に分配されることが重要である。これは、押出しの後で、膨張した澱粉 材料の規則正しくて微細な多孔質構造を得るために必要である。ドラムで処理し て核形成剤を澱粉粒に塗布することにより、押出し機スクリューのスラスト運動 または回転運動に基づいて個々の粒が互いに摩擦する際の核形成剤の摩損がきわ めて小さくなる。それによって、澱粉粒が材料導入領域１３を通過する間、この 材料導入領域ではまだ移相は発生していない、核形成剤は個々の粒の間の空間に 集まる。更に、押出し機スクリューの回転運動によって生じる、澱粉粒の圧潰お よび打所は、澱粉と核形成剤の混合を良好にし、その際、核形成剤の塗布によっ て生じる、澱粉−核形成剤−混合物の顕微鏡的な範囲の“ショートレンジオーダ ー″が破壊されることがない。これにより、澱粉粒がその固体相からその粘性液 体相に移行した後でも、固体の核形成剤の非常に微細でかつ非常に規則正しい空 間的な分布が達成されるという利点がある。これは、小泡形成剤として作用する 、微細に分配された非常の多くの核形成剤小粒が単位要素内に存在することを意 味する。

微細に分配された核形成剤は、加熱作用によってガスを発生しながら分解する。

押出し機内の約１１０〜１３０°Ｃの温度によって熱が加わると、澱粉粒の摩擦 によって生じる摩擦熱と共に、核形成剤の炭酸塩成分の熱的分割が生じる。それ によって、二酸化炭素ガスが遊離する。核形成剤のこのガスの遊離により、粘性 液体の澱粉材料内に小泡核が上記のように発生することになる。微細でほぼ均質 な核形成剤の分布に基づいて、容積全体に、小泡核が均一に分布される。分解す る核形成剤によって生じた小泡の空間的な分布が上述のように充分に均質である ので、製作すべき詰物の細孔のための重要な基礎が形成される。

澱粉混合物の加熱の間、押出し機１４内で、適切に選択された発泡剤ガスによっ ていわゆる直接ガス処理が行われる。これにより、発泡剤は粘性液体をなす澱粉 塊に達し、その中に溶解する。押出し機１４内の圧力と温度条件に基づいて、澱 粉−核形成剤−混合物に発泡ガスが過飽和される。すなわち、普通の条件の場合 よりも多くの発泡ガスが溶ける。その代わりに、最初から発泡ガスを含んだ澱粉 粒を用いることができる。

溶けた発泡剤ガスは核形成剤の分解によって生じる小泡核内に溶け、膨張する。

この場合、泡の成長は、粘性液体の澱粉−核形成剤−混合物内での溶けた発泡剤 の拡散速度と過飽和によって、および押出し機内の圧力と粘性液状の澱粉−核形 成剤−混合物内に溶けた発泡剤の分圧との差圧によって決まる。澱粉−核形成剤 −混合物は押出し機１４のダイス開口１５から、溶融した澱粉泡の塊の形をして 出る。

ダイス開口１５から出る澱粉素状押出物（ストラング）は、出た後すぐに切断装 置２＋６によって切断される。

押出し機内の高圧と、周囲の室雰囲気の「低い」圧力との間の圧力差により、澱 粉材料内の発泡ガスが膨張する。切断された澱粉片は自由な場合には第１の膨張 状態へ膨張する。この場合、澱粉片は既にその形をしている。この膨張は同時に 冷却を伴うので、詰物はダイス開口１５または切断装置１６のすぐ後で捕集容器 １９に達する前に硬化する。冷却され固められた、その第１の膨張状態にある澱 粉片１８は、捕集容器１９に捕集され、ファン２０によって捕集管２１を通って 貯蔵容器２２へ運ばれる。

このようにして作られた澱粉片１８は、いろいろな目的に使用可能であり、例え ば詰物として使用することができる。

澱粉片１８は成る貯蔵時間の後で、貯蔵容器２３から再膨張ユニツト２３に運ば れる。この再膨張ユニット内で、澱粉片１８は加熱作用の後で新たに膨張するの で、質量密度の小さな”ルーズフィノじ一詰物が生じ、これはばら物重量が非常 に小さいという利点がある。この再膨張段階では、新たな膨張のために必要な熱 を“乾燥状態て′加えることが大切である。すなわち、熱を加えるために高温の 水蒸気を使用することはできない。“湿った”処理は澱粉詰物の破壊を生しるこ とになる。

新たに膨張した澱粉片１８は、再膨張ユニット２３を出た後で、他の貯蔵容器２ ４に供給される。この貯蔵ユニットは特に篩織物または厘み目が開放した他の材 料からなっているので、新たに膨張した澱粉片」８の自由な空気循環、ひいては 容易な乾燥が可能である。

次に、第２の実施例に基づいて、本発明の根底をなす課題の他の解決策を説明す る。この方法は実質的に図１に示し詳細に前述した装置によって行われる。

上述の方法に対する方法上の重要な違い、ひいてはこの方法を実施するために使 用される装置の違いは、澱粉粒が押出し機１４の特別に形成された材料導入領域 １３に供給されることにある。図２〜６に詳細に示した“溝付人口領域“により 、押出し機スクリューの回転速度が同じ場合、材料装入量が約２倍になる。この ような澱粉材料の投入量を増大させると、方法の製造効率が高まるという利点が ある。

図２は充填ホッパー１７を装着した材料導入領域Ｉ３を拡大して示す。材料導入 領域１３は右側がモータ１１によって駆動される減速歯車装置２５に連結されて いる。

材料導入領域１３には、押出し機スクリューの搬送方向において、溶融領域２６ が接続している。この溶融領域において、澱粉材料はその固体状態から粘性液体 状態に移行する。この場合、溶融領域２６と材料導入領域１３がその継手２７に 沿って断熱されていることが重要である。

押出し機スクリューは材料導入領域１３と溶融領域２６を通過し、減速歯車装置 ２５を介してモータ１１によって駆動される。押出しスクリューは材料導入領域 １３においてブツシュ２８の中を案内されている。このブツシュは支持体２９に よって保持されている。ブツシュ２８は開口３０を備え、この開口を通って澱粉 材料が充填ホッパー１７から押出し機１４に引き入れられる。充填ホッパー１７ の下側３１は支持体２９のフランジ３２に連結されている。開口３０によって囲 まれたブツシュの範囲は溝付人口領域３３を形成する。押出し機スクリューの搬 送方向においてこの溝付人口領域３３に接続するブツシュ２８の範囲は、移行領 域３４を含んでいる。図３から良く判るように、ブツシュ２８には長手方向に延 びる多数の溝３５が切り込んである。溝付人口範囲３３において、溝３５は一定 の切り込み深さ３６を有する。搬送方向において溝付人口領域３３に接続する移 行領域において、切り込み深さ３６は搬送方向に向かって零まで減少する。

ブツシュ２８のこの溝３５の重要な作用は、この溝が成る数の澱粉粒のために、 材料導入領域１３において押出し機を通る所定の横断ディスクにわたって、一種 の“逃げ用くほみ”を形成することにある。それによって、軸方向への澱粉粒の 材料の搬送が、らせん状の押出し機スクリューの駆動側面に付着する澱粉粒によ って妨害されないという利点がある。それによって更に、押出し機スクリューに より引きずられる材料の不変性が保証され、従って押出し機１４のダイス開口１ ５から出る澱粉泡の変わらぬ一定の品質が保証される。

上記の部品を形成する場合、ブツシュ２８の開口３０は長さが約８０ｍｍで、幅 が５０ｍｍである。移行領域３４の長さは約１８５ｍｍである。ブツシュ２８の 壁の厚さ３７は約１３ｍｍである。

図４は、溝３５を有する溝付人口領域３３の範囲のブツシュ２８の一部を拡大し て示す。この溝は一定の切り込み深さ３６を有する。

溝３５は膚断面がＵ字形の輪郭３８をしている。この輪郭の側方部分３９は角度 αだけ外側へ傾斜している。この傾斜角度αは本実施例では１５度でる。溝３５ の切り込み深さ３６は約１．５ｍｍである。溝３５の輻４０は約１０ｍｍである 。

ここで説明する実施例の溝は互いに約１５．５ｍｍの一定の間隔４１を有する。

溝の間隔はブツシュ２８の直径と切り込み形成した溝３５の数とその幅によって 決まる。

図５は、溝３５を通る図４のＶ−Ｖ線に沿った断面を示している。溝３５は押出 し機スクリューの搬送方向に見てブツシュ２８の始端に開始範囲４２を備えてい る。この開始範囲の後で、溝はその最大切り込み深さ３６に達し、この切り込み 深さは続いて溝付人口領域３３において一定である。

図６は材料導入領域１３のらせん溝の展開図である。ブツシュ２８は縦方向に切 断され、展開した状態で長方形の輪郭を有する。ブツシュ２８の周囲４３には規 則正しい間隔をおいて８本の溝３５が切り込んである。らせん体は搬送方向にお ける距離４４の後で３６０度の回転を行う。この距離は本実施例では約２０３ｍ ｒｎである。

上述の装置によって“ルーズフィル′詰物を製造するための方法は次のように行 われる。澱粉材料が開口３０を経てブツシュ２８内に引き込まれる。押出し機ス クリューは澱粉粒を、押出し機スクリューと一定の切り込み深さ３６を有する溝 ３５を備えた溝付人口領域３３との間の空間に引き込む。

例えば平均粒径が０．５ｍｍである澱粉粒は、溝付人口領域３３内で溝３５内に 逃げることができる。この移動および逃げによって、少ない澱粉粒か押出し機ス クリューと共に円状に同時に回転するので、多くの澱粉材料が押出し機スクリュ ーによって移行領域３４に向かって搬送方向へ運ばれる。

澱粉材料の内部圧力および溝付人口領域３３が移動可能んことにより、全体とし て多くの材料が押出し機スクリューによって押出し機１４の軸方向に運ばれる。

迅速に運び出しかつ速く動くことにより、澱粉片は充填ホッパー１７から補充さ れる澱粉粒のためのスペースをほとんど“閉鎖”しない。

移行領域３４では、溝の切り込み深さ３６が搬送方向に向かって零まで減少する 。それによって、澱粉粒は密に詰められる。

その際発生する摩擦熱は、澱粉粒をその粘性液体状態に移行させるのには不充分 である。従って、熱放出を可能にするために、移行領域３４においてブツシュ２ ８の周りに冷却リブ４５（図２参照）が設けられている。

澱粉粒が溶融領域２６内で初めてその粘性液体状態に移行するようにするために 、移行領域３４は溶融領域２６に対して熱的に絶縁されている。

加工すべき澱粉粒の核の大きさは、上記の方法と装置の有利な作用を実質的に制 限せずに、成る範囲内で変えることが可能である。

引き込み速度に応じて、溝付人口領域３３内のブツシュ２８は同様に冷却リブを 備えている。それによって、材料導入領域１３全部の澱粉材料が粘性液体状態に 移行しないことが保証される。このような固体の澱粉粒の移相は、溝３５を“充 填閉鎖し“、その有利な作用が発揮されなくなる。

図７は澱粉詰物５０の好ましい形状を示している。この澱粉詰物は、２５〜２８ ｍｍの長さのブロックまたは棒の形をし、その横断面は短いウェブ５３を介して 連結された内部中空の２本の管５１．５２を有する。この形はダイス開口Ｉ５が 対応する形状の場合に生じる。澱粉詰物５０の表面は澱粉押出し工程で均質化さ れだにもかかわらず、核形成剤の使用によって成る程度のでこぼこを有する。

しかし、これはこのような詰物の相互の摩擦を増大させることはない。

他の形状が考えられる。例えば四つ葉のクローバの形の横断面を有するほぼ棒の 形（図８参照）あるいはらせん巻の細い小棒（図９参照）の形でもよい。これら は、ダイス開口部を適当な形に形成することによって得られる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）要　約　書 澱粉からばらの詰物を製造するための方法における核形成剤の用途につし）で記 述する。澱粉の粒の重量の０．１〜０．２重量パーセントの量および約５０μの 粒度の核形成剤は澱粉の粒の表面に微細に分布されて塗布される。このようにし て核形成剤を付着した粒は押出し機（１４）に供給され、この押出し機内で、粒 はその固体状態から粘性液体状態に移行する。それによって、押出し機（１４） 内で熱を加えながら核形成剤を分解させることによって生じる澱粉泡が、押出し 機（１４）のダイス開口（１５）から押出され、かつ大きく膨張する前にダイス 開口（１５）のところですぐに切断される。このようにして生じた澱粉片（１８ ）は貯蔵容器（２２）に収容され、中間貯蔵の後で再膨張ユニット（２３）内で その最終寸法まで膨張させられる。

請求の範囲 平成　４年１１月２４日ξ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．澱粉からばらの詰物を製造するための方法における核形成剤の用途において 、澱粉の粒の重量の０．１〜０．２重量パーセントの量および約５０μの粒度の 核形成剤が澱粉の粒の表面に微細に分布されて塗布され、核形成剤が付着した該 粒が押出し機（１４）に供給され、この押出し機内で、粒がその固体状態から粘 性液体状態に移行し、押出し機（１４）内で熱を加えながら核形成剤を分解させ ることによって生じる泡内包澱粉が、押出し機（１４）のダイス開口（１５）か ら押出され、かつ大きく膨張する前にダイス開口（１５）のところですぐに切断 され、このようにして生じた澱粉片（１８）が貯蔵容器（２２）に収容され、中 間貯蔵の後で再膨張ユニット（２３）内でその最終寸法まで膨張させられること を特徴とする核形成剤の用途。
2. ２．核形成剤による澱粉粒の被覆がドラム内で行われることを特徴とする請求の 範囲第１項記載の核形成剤の用途。
3. ３．押出し機内での処理温度が１１０〜１３０℃であることを特徴とする請求の 範囲第１項または第２項記載の核形成剤の用途。
4. ４．核形成剤が、付着添加剤を用いずに、炭酸塩成分と酸成分からなっているこ とを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項記載の核形成剤の用途。
5. ５．核形成剤を使用して請求の範囲第１項乃至第３項の記載に従って製作された ばらの澱粉詰物において、押出し機（１５）のダイス開口（１５）から出る澱粉 索状押出物（ストラング）が或る長さに切断され、この切断されたストランドが 膨張の後、約１５〜３０ｍｍの澱粉詰物の長さを生じ、澱粉詰物（５０）が狭い ウェブ（５３）によって互いに連結された２本の平行な中空管（５１，５２）の 形を有するように、ダイス開口（１５）が形成されていることを特徴とするばら の澱粉詰物。
6. ６．核形成剤を使用して請求の範囲第１項乃至それ以降の請求項の一つに従って 製作されたばらの澱粉詰物において、澱粉詰物（６０）の横断面がほぼ四ビーム 状の星または四つ葉のクローバの形をしていることを特徴とするばらの澱粉詰物 。
7. ７．核形成剤を使用して請求の範囲第１項乃至それ以降の請求項の一つに従って 製作されたばらの澱粉詰物において、澱粉詰物（７０）がらせんの形をしている ことを特徴とするばらの澱粉詰物。