JPH0733898A - 生分解性樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生分解性樹脂の発泡体を得るにあたってその
撥水性を付上すること。 【構成】 例えば天然の脂肪酸ポリマーを用いたワック
ス状の撥水性物質を水で希釈し、これを加熱してエマル
ジョンとし、この中に例えば粒状の生分解性樹脂を浸漬
することにより、生分解性樹脂内に水分及び撥水性物質
が含浸する。そして当該生分解性樹脂を射出成形機内で
軟化点ないし融点程度に昇温させて流動状とし、加熱加
圧下から急激に解放すると内部の水分が一気に蒸発して
発泡する。このとき撥水性物質は発泡セルの表面に膜と
して残り、従って撥水性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂に代って脚光
を浴びてきた生分解性樹脂についての発泡体を製造する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に普通の合成樹脂は、量産性、成形
性及び耐久性に優れているため多岐の分野に亘って使用
されており、なかでも合成樹脂の発泡体は、軽量で緩衝
性が高いことからガラス製品などの壊れ易い物の保護ケ
ース、運搬物の梱包用緩衝材、飲食用容器更には断熱材
や防音材などに用いられている。ところが合成樹脂品の
廃棄量が莫大になってきたため、種々の問題が提起され
ている。

【０００３】即ち合成樹脂は焼却されると大量の有害ガ
スを発生して大気を汚染するし、またそのまま廃棄され
た場合には酸化や光分解が起こらないため長年その形状
を維持し、環境を汚染する。更に合成樹脂は分子間結合
力が非常に強いため、焼却した場合には高熱を発して炉
壁の使用寿命を短かくしてしまう。

【０００４】このようなことから最近において生分解性
樹脂が注目されてきており、その開発が盛んに行われて
いる。この生分解性樹脂は、例えばデンプン系高分子を
配合してなるものであって、土中や水中の微生物により
分解されるため、廃棄物対策として非常に有効なもので
ある。

【０００５】そして生分解性樹脂の加工技術に関して
は、現在フィルム材の加工技術が実用化されつつある
が、発泡化についても実現できればその用途が非常に広
がり、生分解性樹脂の有利点をより活用することができ
る。ここに樹脂を発泡する技術としては、例えばスチレ
ンビーズを成形型の中に投入し、水蒸気を加えた後減圧
して発泡ビーズ群を得る方法や、押出機の中に例えばス
チレン樹脂を有機溶剤などの発泡剤と共に投入し、樹脂
が押し出されたときの減圧作用により発泡させる方法な
どが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】生分解性樹脂について
も理論的には上述の方法で発泡させることは可能である
が、普通の合成樹脂とは性状が異なるため、発泡化にあ
たっては種々の問題がある。その一つとして、生分解性
樹脂の吸湿性が大きいため、発泡体が水に接触すると、
例えば高湿雰囲気に置かれたり水滴に触れると、発泡セ
ルの膜が膨潤、軟化し、これにより発泡セルが潰れて収
縮するし、また発泡時において生分解性樹脂から蒸発し
た水分の再付着によっても発泡セルが潰れ、この結果型
崩れが起こるし、緩衝性能が低下するという問題があ
る。

【０００７】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、撥水性を有する生分解性樹
脂発泡体の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、生分
解性樹脂を撥水性物質と実質的な水分との存在下で加熱
加圧状態下において流動状とし、この流動状の生分解性
樹脂を加熱加圧状態下から急激に解放して生分解性樹脂
を発泡させることを特徴とする。

【０００９】

【作用】例えば筒状容器を用いて生分解性樹脂を押し出
す場合を例にとって述べると、生分解性樹脂は、筒状容
器内を狭窄開口まで押送されるまでの間に例えば軟化点
ないし融点付近に昇温せしめられて流動状となり、この
とき水分は流動状の生分解性樹脂から蒸発することなく
その中に閉じ込められた状態となっている。

【００１０】そして生分解性樹脂が狭窄開口から押し出
されると加熱加圧状態から急激に解放されるので、水分
が瞬間的に蒸発して発泡する。ここで生分解性樹脂に添
加されている撥水性物質として、加熱加圧状態からの解
放時に全部蒸発しないような沸点をもつ物質、例えば天
然の脂肪酸ポリマーを用いることにより、撥水性物質が
発泡セルの各膜を覆うため、得られた発泡体は撥水性を
有し、水に触れたときの発泡セルの潰れを抑えることが
できる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明するが、
具体的な製法について述べる前に先ず生分解性樹脂につ
いて説明する。生分解性樹脂とは生物学的作用に基づき
物性を低下する樹脂材料を意味し、これには樹脂自体が
完全に分解するタイプと、分解し難い樹脂とブレンドし
崩壊性を付与したタイプとがある。そして、前者のタイ
プには微生物による生産物、天然高分子の利用品、石油
系原料からの生成品等があり、また、後者のタイプには
デンプンとのブレンド体、脂肪族ポリエステルとのブレ
ンド体等がある。これらの生分解機構としては、リパー
ゼ、アミラーゼ、セルラーゼ、プロテアーゼ等の酵素に
よる分解、活性汚泥中等の微生物による分解、森林や耕
作地等の自然環境における土壌による分解等、種々の態
様がある。

【００１２】更に具体的には、ポリヒドロキシ酪酸及び
その誘導体、プルラン、セルロース−キトサン混合体、
セルロースやアミロースや木粉のエステル化物、ポリエ
ステル−ナイロン共重合体、ポリエステル共重合体、デ
ンプンとポリエチレンとのブレンド体をはじめ、ポリビ
ニルアルコール、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリア
ミド等が挙げられる。これらはおしなべて低融点を有
し、水の存在下に分解促進されるものである。

【００１３】そして、本実施例では、生分解性樹脂に日
本合成化学工業株式会社販売のＭａｔｅｒ−Ｂｉ「マタ
ービー」（登録商標）のペレット状のものを用いたが、
これは、イタリアのモンデジソングループに属するＮＯ
ＶＡＭＯＮＴ社の開発に係り、デンプンなどの複数農産
物からの誘導品と変性ポリビニルアルコールとが分子レ
ベルで相互に相手分子中に潜り込み、水素結合により結
ばれてなる、熱可塑性の生分解性ポリマーとされている
ものである。また、水を吸収して膨潤することにより生
分解促進され、微生物生存の環境下で紙と同等の生分解
性を示すとされている。

【００１４】また、生分解性樹脂を撥水性物質と実質的
な水分との存在下で加熱加圧状態におくためには、例え
ば予め生分解性樹脂に撥水性物質を添加しかつ水分を含
有させておき、これを例えば射出成形機に投入するよう
にしてもよい。撥水性物質としては、シリコン系化合
物、フッ素系化合物、ワックス類あるいは高級脂肪酸の
ポリマーなどが用いられるが、この実施例では天然の高
級脂肪酸のポリマ−とワックス類とを主成分とする商品
名シグマコート（（株）東燃社製）を用いる。撥水性物
質を生分解性樹脂に添加する方法としては、例えば前記
撥水性物質（商品名シグマコート）を水で希釈すると共
に加熱してエマルジョンを生成し、このエマルジョンと
して添加することができる。このようにすれば生分解性
樹脂に撥水性物質及び水分を同時に含有させることがで
きる。また生分解性樹脂に対して撥水性物質及び水分を
含有させる工程は、別々に行ってもよく、例えば水分を
含んだ生分解性樹脂に撥水性物質を混合するなどの方法
を採用することもできる。

【００１５】また予め水分を吸収させた吸湿性の微粒子
状物質例えばタルク（滑石）やシリカを生分解性樹脂に
添加しておけば、微粒子は樹脂との相溶性、分散性が水
の直接添加よりは高いため、また、発泡時には微粒子中
の水分がその微粒子を起点として発泡し得るので、結果
として微細かつ均一に発泡した発泡体が得られる。

【００１６】次に本発明の実施例で用いる製造装置につ
いて図１を参照しながら述べると、１は筒状容器に相当
するシリンダであり、後端部上方には成形材料投入用の
ホッパ１１が設けられている。このシリンダ１の先端部
には、先端が狭窄開口をなすノズル１２が形成されると
共に、シリンダ１の周囲には加熱用のヒータ１３が配置
されている。

【００１７】前記シリンダ１内には、前後方向に伸びる
スクリュー２がその内壁に近接して配設されており、こ
のスクリュー２の後端はシリンダ１の後端開口部より後
方側に延び出して、スクリュー２を回転させるための油
圧モータ２１に接続されている。更に油圧モータ２１の
後部には、射出シリンダ２２内に摺動自在に配置された
ピストン２３が取り付けられており、従って油圧により
ピストン２３、油圧モータ２１及びスクリュー２が一体
となって前後方向に移動すると共に、スクリュー２は油
圧モータ２１により回転する。

【００１８】こうしていわゆるインラインスクリュー式
射出成形機が構成され、この成形機の先端には、通気性
の成形型Ａが配置されており、この成形型Ａは、ノズル
１２の開口（狭窄開口）に連通するキャビティ３１が形
成された固定側金型３と、コア４１が形成された可動型
金型４とから構成されている。この実施例ではキャビテ
ィ３１は略三角錐状をなし、またコア４１はキャビティ
３１の形状より成形品の肉厚分だけ小さい略三角錐状を
なしており、両金型３、４を型締めしたときに後述の図
３に示す発泡品が得られるように互に直交する三面構造
空間が形成されるようになっている。

【００１９】そして前記成形型Ａには型締めの機構が組
み合わせて設けられ、この型締め機構は、例えば可動側
金型４を固定側金型３と対向しつつ接離するようにガイ
ドするタイバー４２、４３や可動側金型４を接離動作さ
せるための作動機構４４などから構成される。

【００２０】前記成形型Ａは、ほぼ全体において内外を
連通する無数の網組織状の孔を有する多孔質材から成っ
ている。この多孔質材としては、発泡金属がある他、空
隙を形成し得る充填材を添加して焼結成形した金属又は
セラミックス等の焼結物、更には金網、パンチングメタ
ル等をプレス賦形しそれらを積層してなるもの等を使用
することができ、簡易な構造としては、一枚板のパンチ
ングメタルを所定の形状に成形したものも使用できる。
ここで、多孔質材の孔が大きいと、蒸気の排出効率及び
通風効率が良いが、あまり大きくすると発泡後の成形体
の表面に孔による凹凸が強く出て表面が荒れる。このた
め多孔質材の孔の大きさは、成形体の用途に応じた表面
の平滑性が得られる範囲内であって、通気抵抗があまり
大きくならない範囲に設定され、好適なものとしては孔
径の設定が容易でかつ構造が簡易であることなどからパ
ンチングメタルを用いたものを挙げることができる。

【００２１】以上のような構成の製造装置を用いて本発
明の製造方法を説明すると、先ず成形型Ａを型締めして
おくと共に、図１に示すようにホッパ１１内に、撥水性
物質と実質的な水分とを含有した生分解性樹脂の粒体１
０を供給し、スクリュー２によりシリンダ１内を前方に
押送せしめる。生分解性樹脂の粒体１０は、押送される
間に、スクリュー２の回転に伴う剪断力及びヒータ１３
によるシリンダ１の内壁からの加熱により軟化点または
融点程度の温度例えば約１７０℃に昇温されて流動状と
なり、その流動状物質がスクリュー２の先端側における
シリンダ１の内部空間に溜まる。

【００２２】このとき当該内部空間は加熱加圧状態とな
って、生分解性樹脂の粒体に含まれていた水分は、流動
状の生分解性樹脂から蒸発することなくその中に閉じ込
められた状態となっている。続いてスクリュー２の回転
を止め、射出シリンダ２２内のピストン２３を稼働して
図２（ａ）に示すようにスクリュー２を前進させ、流動
状の生分解性樹脂をノズル１２から成形型Ａ内の成形空
間（キャビティ３１内）に一気に注入する。

【００２３】これによって、生分解性樹脂は加熱、加圧
状態から急激に大気圧下にさらされることとなるので、
これに閉じ込められていた水分が瞬間的に蒸発して発泡
する。一方、前記撥水性物質は沸点が水より高いため、
そのほとんどが生分解性樹脂中の発泡セルの表面に被膜
として残る。生分解性樹脂内にはこの水蒸気の膨張する
力が働くが、その最外郭は成形型Ａに接しているためキ
ャビティ３１の形状に規制され、こうして例えば図３に
示すように全体が一つに成形された生分解性樹脂の発泡
体Ｂが得られる。その後図２（ｂ）に示すようにスクリ
ュー２を回転させながら後退させ、これにより再度流動
状となった生分解性樹脂がスクリュー２の先端側におけ
るシリンダ１の内部空間に溜まり始め、次の射出に備え
る。この間に成形型Ａ内のキャビティ３１内では、成形
後の生分解性樹脂発泡体の冷却固化も完了するので成形
型Ａを型開きして発泡体Ｂを取り出し、再び型締めして
次の操作を行う。

【００２４】そして上述の方法では、撥水性物質が生分
解性樹脂の成形体の発泡セルの各膜を覆うため、成形体
が水に触れても生分解性樹脂の膨潤、軟化による発泡セ
ルの潰れを防止できる。すなわち、発泡の際、気化膨脹
して発泡に寄与した後の水分の再付着による収縮固化を
抑えるという利点と、製品としての使用時、水分の付着
による軟化膨潤を抑えられるという利点がある。更に撥
水性物質として天然の脂肪酸ポリマーを用いているので
これも生分解性であり、従って発泡体の構成成分全体が
生分解性となるため好適である。

【００２５】ここで本発明では図４に示すように成形型
Ａを分割部５１、５２に分割可能な気密構造のチャンバ
５内に配置し、生分解性樹脂をノズルから押し出す前か
らあるいは押し出し後所定のタイミングで例えば１秒後
にバルブＶ１を開いて減圧ポンプ６１により減圧管６を
介して減圧するようにしてもよいし、成形型Ａを通風ダ
クト内に配置してファンにより強制的に通風してもよ
く、このようにすれば水分が成形型Ａから強制的に除去
されるので、生分解性樹脂の収縮をより一層確実に防止
できる。なお図４中７は大気解放管、Ｖ２はバルブであ
る。

【００２６】以上において本発明では、生分解性樹脂、
水分及び撥水性物質を別個にホッパ１１内に投入しても
よいし、あるいはまたシリンダに別途の注入口を設けて
ここから水分又は撥水性物質を直接注入するようにして
もよい。更にまた本発明では成形型により一つの賦形体
をバッチ式に得るのではなく、口金から連続的に押し出
して口金形状に合致した適宜断面形状を有する連続の棒
状体として得るようにしてもよい。この場合、それらの
複数本をその後に接合したり、押し出され発泡しつつあ
る複数本を競り合わせて相互に融着させたりして、太物
の連続棒状体を得るようにしてもよい。

【００２７】更にまた本発明は、射出成形機のノズル出
口側に成形型を配置する代りに通気性の筒状体を接続
し、ここから押し出されて筒状に成形された成形体を複
数用意して例えば並行状に接着剤により接合するかある
いは成形後直ちに筒状の成形体を接合し、表面の水分を
利用して相互に融着し、こうして一つの成形体とする場
合にも適用できる。

【００２８】そしてまた本発明は射出成形機などを用い
た押し出し発泡法に限らず、密閉した加熱缶内に通気性
の成形型を配置して、撥水性物質を含有した所定量の生
分解性樹脂の粒状体を成形型内に入れておき、加熱缶内
に加熱水蒸気を供給した後加熱缶内を減圧する方法など
に適用してもよいし、更には生分解性樹脂の粒状体を発
泡させる工程とその粒状体を用いて成形する工程とは別
々に行うようにしてもよい。なお本発明により得られる
生分解性樹脂発泡体は、緩衝材としての用途に限定され
るものではなく、断熱材や防音材などに用いるものであ
ってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、生分解性
樹脂の発泡体に撥水性を与えることができ、従来の合成
樹脂の発泡体の代替品として使用することによりゴミ公
害などの環境汚染の軽減に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の一実施例に用いられる製造装置の
一例を示す概略縦断面図である。

【図２】インラインスクリュー式射出成形機を用いて本
発明方法の一実施例を実施する様子を示す概略縦断面図
である。

【図３】本発明方法の一実施例で得られた生分解性樹脂
の発泡体の一例を示す斜視図である。

【図４】本発明方法の一実施例に用いられる製造装置の
他の例を示す概略縦断面図である。

【符号の説明】

１ 筒状容器 １０ 生分解性樹脂の粒体 ２ スクリュー ３ 固定側金型 ３１ キャビティ ４ 可動側金型 ４１ コア ５ チャンバ ６ 減圧排気管 ６１ 減圧ポンプ Ａ 成形型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生分解性樹脂を撥水性物質と実質的な水
   分との存在下で加熱加圧状態下において流動状とし、こ
   の流動状の生分解性樹脂を加熱加圧状態から急激に解放
   して生分解性樹脂を発泡させることを特徴とする生分解
   性樹脂発泡体の製造方法。