JPH0628890B2 - 天然多糖類から成るフィルム又はシートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は微生物によって分解可能なフイルム又はシート
の製造方法に関するものである。更に詳しくは、キトサ
ン塩水溶液とセルロース繊維を混合した懸濁液から、優
れた強度を有し、且つ土壌中の微生物による分解が可能
なフイルム又はシートを製造する方法に関するものであ
る。

［従来技術及びその問題点］ 従来、熱可塑性合成樹脂、例えばポリオレフイン系樹
脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂等から
成るフイルム、シートあるいは発泡成型品は、その特性
を活かして包装用資材、農業用資材、産業用資材など様
々な用途に使用されている。

しかしながら、これらの熱可塑性合成樹脂から成るフイ
ルム、シートは、化学的に安定であるため、ひとたび自
然界に放棄された場合、分解するには極めて長い年月を
要する。従って、それらの廃棄処理をめぐる問題は、近
年、一種の社会問題となっている。

このような情勢に鑑み近年種々の分解性プラスチツクが
開発されている。例えば、ポリオレフインにコーンスタ
ーチなどの澱粉質を添加し、微生物分解性を付与したも
の、微生物が生産するＰＨＢ（ポリヒドロキシブチレー
ト）及びその誘導体から成るもの、あるいはポリマー分
子鎖中にカルボニル基を導入した光分解性プラステツク
等が報告されている。

一方、本発明者等は、先に、天然多糖類から成る微生物
分解性プラスチツクを開示した（特開平２−６６８９、
特開平２−１２７４８６）。天然多糖類から成る微生物
分解性プラスチツクは、微生物分解の速度が早い点、分
解性成物が環境に対して無害な点、更に、原料コストが
比較的安価な点等、他の分解性プラスチツクに比べ優れ
た点が多い。しかしながら、天然多糖類から成る微生物
分解性プラスチツクは、キトサンとセルロース繊維を混
合した懸濁液から水分を蒸発させることによって成型し
なければならないために、懸濁液からの脱泡が不十分で
あった場合にはフイルム、シートに気泡跡が混入し、フ
イルム、シートの外観及び機械的強度を損なうという欠
点があった。

従来ポリビニルアルコール等の水溶性樹脂のフイルム、
シート化にあたっては、水溶性樹脂を溶解後、消泡剤を
混合し、脱泡のため一定の時間静置してから、ダイスリ
ツトを通すことによって水溶性樹脂の溶液をロールある
いはエンドレスベルト等の支持体上にシート状に成型し
た後、乾燥して、剥離し、巻き取るという方法が一般的
に用いられている。このような脱泡方法をキトサン塩水
溶液にセルロース繊維を混合した懸濁液からの脱泡に用
いた場合、本懸濁液の持つ特有の粘度特性（チキソトロ
ピー性）のため、懸濁液中の気泡は浮上、消滅すること
がない。従って、この方法は本懸濁液からの脱泡方法と
しては不適当であった。

一方、気泡を含む液体から気泡を除去する方法として真
空脱泡による方法が考えられる。この方法は気泡を含む
液体を真空中に存在させることによって、液体中に含ま
れる気泡を膨張させ、浮上、消滅させるという方法であ
り一般的にはバッチ式で行われる。この脱泡方法をキト
サン塩水溶液にセルロース繊維を混合した懸濁液からの
脱泡に用いた場合、やはり本懸濁液の持つ特有の粘度特
性（チキソトロピー性）のため、十分な脱泡効果は得ら
れなかった。また真空脱泡の効率をより高めるため、気
泡を含む液体であらかじめ加温し、真空脱泡するという
方法が考えられる。この方法を本懸濁液からの脱泡の手
段に用いた場合、脱泡の点では十分な効果が得られる。
しかしながら、バッチ式の装置によりこの方法を実施し
た場合、減圧、真空下での脱泡、減圧の解除等の工程で
要する時間が長いため、懸濁液からの水分の蒸発が多
い。また、バッチ毎の水分の蒸発の程度を制御すること
が困難であるため、バッチ毎の懸濁液の組成がばらつく
ばかりでなく、同一バッチにおいても、真空容器内の位
置によって水分の蒸発の程度が異なるために懸濁液の組
成がばらつくという欠点を有していた。更に、この方法
で長巻きの製品を得ようとする場合、大規模な真空脱泡
装置が必要となり設備コストが高くなるという欠点も有
していた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、このような状況に鑑み、微生物分解性に
優れ、かつ気泡跡の混入がなく外観及び機械的強度に優
れたフイルム、シートを安定的に、しかも低コストで提
供する手段について鋭意検討した。その結果、キトサン
塩水溶液にセルロース繊維を混合した懸濁液を真空容器
に供給して脱泡を行い、その脱泡された懸濁液を真空容
器から排出し、次いで、ダイスリツトを通すことによっ
て懸濁液を支持体上にシート状に成型した後、乾燥して
フイルム又はシートを製造する方法において、該懸濁液
を次式 ｔ（℃）≦Ｔ（℃）≦ｔ＋３０（℃） ［ただし、上式においてｔは真空容器内の圧力における
水の沸点（℃）を、Ｔは懸濁液の温度（℃）を表すもの
とする。］ で示される温度範囲に加温の後、上記と同じ温度範囲に
保たれた真空容器に連続的に供給し、次いで真空容器内
で該懸濁液を薄膜状で流下させることによって脱泡を行
いつつ、脱泡された懸濁液を真空容器から連続的に排出
することによって目的を達成できることを見いだし本発
明に至った。

本発明において用いられるキトサンは、甲殻類の殻や菌
糸体等に含まれる含窒素高分子物質であるキチン質を脱
アセチル化したものである。本発明においてはキトサン
の分子量、脱アセチル化度を特に限定するものでない。

また、キトサンは塩酸等の無機酸、又は、蟻酸、酢酸、
乳酸等の有機酸によりキトサン塩とすることにより、水
に溶解させて用いる。

また、本発明において用いられるセルロース繊維として
は、木材、藁、綿、麻、竹、バガス等の植物から得られ
るセルロース、ヘミセルロース、リグノセルロース、ペ
クトセルロース等から得られる繊維、及び菌が生産する
バクテリアセルロースから得られる繊維が挙げられる。
これらのセルロース繊維は公知の種々の方法で微細化が
でき、特に微細に叩解されたセルロース繊維が好ましく
用いられる。

なお、本発明において用いられる懸濁液は公知の可塑
剤、充填剤、着色剤等の添加物を含んでもさしつかえな
い。また、脱泡効果をより向上させるため、公知の消泡
剤を適当量配合してもさしつかえない。

以下、本発明の一実施態様を図面を用いてより具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

第１図は本発明の一実施形態を示す説明図である。第１
図において、キトサン塩水溶液にセルロース繊維を混合
した懸濁液は連続式加温器（１）を通過することによっ
て、特許請求の範囲第（１）項に示した温度の範囲に加
温される。次いで該懸濁液は、真空ポンプ（１０）によ
り真空に保たれ、かつ温水供給装置（１１）によって供
給される温水によって特許請求の範囲第（１）項に示し
た温度の範囲に加温された真空容器（２）に連続的に供
給される。該懸濁液は真空容器（２）内部に設けられた
案内板（３）によって真空容器の内壁に導かれ、これに
沿って薄膜状で流下することによって脱泡処理される。
更に、これと同時に、該懸濁液は排出ポンプ（４）によ
り真空容器（２）下部から連続的に排出され、次いで、
任意のスリット幅を有するダイスリツト（５）に供給さ
れる。ダイスリツト（５）を通ることによって任意の厚
みに成型された該懸濁液は、一定速度で移動するエンド
レスベルト（６）上に供給され、その後、乾燥炉（７）
を通過することにより乾燥される。このようにして得ら
れたフイルム、シートはタツチロール（８）によりエン
ドレスベルト（６）から剥離され、その後、巻き取りロ
ール（９）により巻き取られる。

本発明において、真空容器中での脱泡の効果を高めるた
めに、真空容器に供給する懸濁液を特定の温度範囲に加
温し、かつ、真空容器中でも該温度範囲に保持すること
が大きな特徴である。即ち、真空容器に供給する懸濁液
を前記の温度範囲に加温した後、真空容器に供給すると
ともに、該真空容器内の温度を該温度範囲に保つことに
よってのみ十分な脱泡効果が得られる。加温する温度が
該温度範囲より低い場合、懸濁液よりの脱泡効果が不十
分である。逆に、加温する該温度が該温度範囲よりも高
い場合、真空容器内で、懸濁液中の水分の蒸発が多く、
懸濁液の組成が変化するため好ましくない。

また、真空容器に懸濁液を連続的に供給し、次いで真空
容器内で該懸濁液を薄膜状で流下させることによって脱
泡を行いつつ、脱泡処理された該懸濁液を連続的に真空
容器から排出することも本発明の大きな特徴である。こ
のようにすることによってバッチ式に比較し短時間で脱
泡効果を達成することができるため、真空容器内におい
て懸濁液からの水分の蒸発を低く抑えることができ、懸
濁液の組成の変化を最小限に留めることができる。更
に、懸濁液の真空容器中で滞留時間を一定に制御するこ
とが容易になり懸濁液の組成を均一に保つことが可能と
なる。また真空容器内で懸濁液を薄膜状で流下させるこ
とによって、懸濁液の単位重量当たりの表面積を大とす
ることができる。この結果、懸濁液を薄膜状とせず真空
容器に直接供給する場合に比べ、脱泡効果が大巾に向上
する。真空容器内で懸濁液を薄膜状で流下させる方法と
しては、真空容器上部に供給した懸濁液を、真空容器内
部に設置した案内板により真空容器の内壁に供給し、流
下させる方法、また、真空容器上部に回転する分配器を
設け、遠心力によって懸濁液を真空容器内壁に供給し流
下させる方法等が挙げられる。

一方、キトサン塩水溶液にセルロース繊維を混合した懸
濁液の粘度は脱泡効果やスリツトよりの押し出し特性に
影響を与えるので、適正に選択するのが望ましい。即
ち、該懸濁液の粘度は、Ｂ型粘度計（雰囲気温度：２３
℃、ローター回転数：４ＲＰＭ）で測定した時の測定値
で５０〜１０００ポイズ、より好ましくは１００〜５０
０ポイズが望ましい。この粘度範囲において、真空容器
による脱泡効果とダイスリツトによる成型性の双方にお
いて優れた懸濁液となる。懸濁液の粘度が５０ポイズ未
満の場合には脱泡効果が向上するものの、ダイスリツト
を通すことにより懸濁液を支持体上にシート状に成型す
る際、懸濁液がダイスリツトよりすぐ垂れ落ちるため
に、支持体上に安定的に供給するのが困難である。更
に、ダイスリツトによりシート状に成形された懸濁液の
両端部の厚みが中央部よりも薄くなるという問題も生じ
る。逆に懸濁液の粘度が１０００ポイズを越えた場合に
はダイスリツトによる成型性は良好で、ダイスリツトに
より成型された懸濁液の厚み精度も良好であるが、脱泡
効果が不十分であり好ましくない。

［作用］ 本発明の方法、即ち、真空容器に供給する懸濁液を特定
の温度範囲に加温し、かつ、真空容器中でも該温度範囲
に保持すること、更に、真空容器に懸濁液を連続的に供
給し、次いで真空容器内で該懸濁液を薄膜状に流下させ
ることによって脱泡を行いつつ、脱泡された該懸濁液を
連続的に真空容器から排出することによって、十分な脱
泡効果が得られる。また、短時間で十分な脱泡効果が得
られるため、懸濁液からの水分の蒸発を最小限に抑える
ことができ、均一な組成の脱泡処理懸濁液が得られる。
この結果、気泡跡の混入のない外観、機械的強度双方に
優れたフイルム、シートが得られる。

また、より望ましくは、懸濁液の粘度を前記の範囲に保
つことにより、ダイスリツトによる成型性が優れたもの
となり、厚み精度の良好なフイルム、シートが得られ
る。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ 針葉樹漂白パルプを叩解して得た微細セルロース繊維の
水分散液（濃度４ｗｔ％）１００重量部、キトサン酢酸
塩水溶液（濃度４ｗｔ％）２０重量部、水１９０重量
部、更に、可塑剤としてグリセリンを３重量部加えて混
合し、粘度１４０ポイズのキトサン酢酸塩水溶液・セル
ロース繊維懸濁液を得た。この懸濁液を連続的に連続式
加温器に供給することによって５０℃に加温した後、連
続的に圧力４０Ｔｏｒｒ（該圧力における水の沸点：３
３℃）、温度５０℃の真空容器に供給した。次いで懸濁
液を真空容器内部に設けられた案内板により真空容器の
内壁に導き、これに沿って薄膜状で流下させた。更に、
これと同時に、排出ポンプにより懸濁液を真空容器より
連続的に排出した。なお、真空容器中での懸濁液の平均
滞留時間は３分であった。次いで懸濁液を２mm×１５０
mmのスリツト幅を有するダイスリツトを通すことによ
り、シート状に成型し、一定速度で移動するエンドレス
ベルト上に供給した。次いで、シート状に成型された懸
濁液を乾燥炉内を連続的に通過させることによって乾燥
を行った。乾燥後、エンドレスベルトより剥離し、厚み
５０μのフイルムを得た。得られたフイルムに気泡跡の
混入は全くなし、しかもフイルムの外観及び機械的強度
はともに良好であった。また、該懸濁液のダイスリツト
による成型性は良好であり、しかも横方向のフイルム厚
みも均一であった。

実施例２ 実施例１において、キトサン酢酸塩水溶液・セルロース
繊維懸濁液を得るために加える水の量を１００重量部と
し、得られるキトサン酢酸塩水溶液・セルロース繊維懸
濁液の粘度を３１０ポイズとするほかは実施例１と同様
の方法で厚み７０μのフイルムを得た。得られたフイル
ムに気泡跡の混入は全くなく、フイルムの外観及び機械
的強度はともに良好であった。また、該懸濁液のダイス
リットによる成型性は良好であり、しかも横方向のフイ
ルム厚みも均一であった。

実施例３ 実施例１において、得られるキトサン酢酸塩水溶液・セ
ルロース繊維懸濁液を連続的に連続式加温器に供給する
ことによって３０℃に加温した後、連続的に圧力２０Ｔ
ｏｒｒ（該圧力における水の沸点：２１℃）、温度３０
℃の真空容器に供給し、脱泡処理を行うほかは実施例１
と同様の方法で厚み５０μのフイルムを得た。得られた
フイルムに気泡跡の混入は全くなく、フイルムの外観及
び機械的強度はともに良好であった。また、該懸濁液の
ダイスリツトによる成型性は良好であり、しかも横方向
のフイルム厚みも均一であった。

比較例１ 実施例１において、得られるキトサン酢酸塩水溶液・セ
ルロース繊維懸濁液を連続式加温器により加温すること
なく真空容器に供給するほかは実施例１と同様の方法で
厚み５０μのフイルムを得た。懸濁液のダイスリツトに
よる成型性は良好であり、しかも横方向のフイルム厚み
も均一であったが、得られたフイルムへの気泡跡の混入
が著しくフイルムの外観が不良であるばかりでなく、フ
イルムの機械的強度も不良であった。

比較例２ 実施例１において、得られるキトサン酢酸塩水溶液・セ
ルロース繊維懸濁液を連続的に連続式加温機に供給する
ことによって７０℃に加温した後、連続的に圧力４０Ｔ
ｏｒｒ（該圧力における水の沸点：３３℃）、温度７０
℃の真空容器に供給するほかは実施例１と同様の方法で
厚み５０μのフイルムを得た。この方法において、該懸
濁液のダイスリツトよる成型性は良好であり、しかも横
方向のフイルム厚みも均一であったが、真空容器中での
懸濁液からの水分の蒸発が激しく、懸濁液の組成が変化
するとともにに、懸濁液が部分的に濃縮されたものがフ
イルム中に混入し、フイルムの外観を損なうものであっ
た。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の天然多糖類から成るフイ
ルム又はシートの連続的製造方法を用いることによっ
て、気泡跡の混入がなく、外観、機械的強度に優れた微
生物分解性を有するフイルム又はシートを連続的に、し
かも低コストで得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において天然多糖類から成るフィルム
又はシートを連続的に製造する装置を概略的な側面図で
示したものである。 符号の説明 １……連絡式加温器、２……真空容器、３……案内板、
４……排出ポンプ、５……ダイスリツト、６……エンド
レスベルト、７……乾燥炉、８……タツチロール、９…
…巻き取りロール、１０……真空ポンプ、１１……温水
供給装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 1:00 7415−4Ｊ (72)発明者 吉原 一年 香川県高松市花の宮町２丁目３番３号 工 業技術院四国工業技術試験所内 (72)発明者 久保 隆昌 香川県高松市花の宮町２丁目３番３号 工 業技術院四国工業技術試験所内 (72)発明者 丸山 覚志 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社研究所内 (72)発明者 上田 彰彦 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社研究所内 (72)発明者 金岡 邦夫 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社研究所内 (72)発明者 立石 健二 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社研究所内 (72)発明者 近藤 和夫 香川県丸亀市中津町1515番地 大倉工業株 式会社研究所内 審査官 小林 均 (56)参考文献 特開 平２−6689（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−127486（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−143901（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キトサン塩水溶液にセルロース繊維を混合
   した懸濁液を真空容器に供給して脱泡を行い、その脱泡
   された懸濁液を真空容器から排出し、次いで、ダイスリ
   ツトを通すことによって懸濁液を支持体上にシート状に
   成型した後、乾燥してフイルム又はシートを製造する方
   法において、該懸濁液を式（Ｉ）で示される温度範囲に
   加温の後、上記と同じ温度範囲に保たれた真空容器に連
   続的に供給し、次いで真空容器内で該懸濁液を薄膜状で
   流下させることによって脱泡を行いつつ、脱泡された懸
   濁液を真空容器から連続的に排出することを特徴とする
   天然多糖類から成るフイルム又はシートの製造方法。 ｔ（℃）≦Ｔ（℃）≦ｔ＋３０（℃） （Ｉ） ［ただし、式（Ｉ）においてｔは真空容器内の圧力にお
   ける水の沸点（℃）を、Ｔは懸濁液の温度（℃）を表す
   ものとする。］
2. 【請求項２】キトサン塩水溶液にセルロース繊維を混合
   した懸濁液の粘度が５０〜１０００ポイズであることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の天然多糖類
   から成るフイルム又はシートの製造方法。