WO2010010696A1 - 研磨材入り字消し - Google Patents
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Abstract
Description
現在の社会システムは経済的な豊かさや便利さを生み出してきたが、一方では自然の浄化能力を超えた廃棄物や二酸化炭素を排出し、地球温暖化、有害物質等の環境問題を深刻化させている。
例えば、天然ゴムと生分解性プラスチックとからなるゴム製造用組成物(実施例では加硫剤、加硫促進剤を使用)が記載され(特許文献1)、また生分解性材料とエポキシ化ポリイソプレンと、必要により、更に架橋剤を混合してえられる生分解性材料組成物が記載され(特許文献2)、また天然ゴムに生分解性樹脂と充填剤とを添加した生分解性ゴム組成物が記載され(特許文献3)、また結晶性ポリ乳酸と、天然ゴム、ポリイソプレンから選ばれたゴム成分とからなるポリ乳酸系樹脂組成物が記載され(特許文献4)、またポリ乳酸からなる連続相中に天然ゴム等からなる分散相が均一に微分散されたポリマーブレンド材料(特許文献5)等が挙げられる。
このうち塩化ビニル字消し、非塩化ビニル字消しは字消し市場の9割超を占め、これらを構成する高分子材料や可塑剤、軟化剤はいずれも石油等の化石資源由来の材料であり、これらの字消しを利用し続けることは上記循環型社会形成の趣旨に反する。
これに対し、天然ゴムや植物油から製造されるサブ(ファクチス)等のバイオマスを活用しており、循環型社会形成の趣旨に合致したものである(特許文献6、非特許文献1)。
一方、筆記用インキ、ボールペン、印刷物、静電複写により形成された画像等においては、インキやトナーが紙の繊維間に深く浸透し、かつ、それに含まれている塗料や顔料が繊維に強く染着しているので、研磨材入り字消しが用いられる(通常、砂入り字消しと称される。)。
この研磨材入り字消しの場合の字消機構は、インキやトナーが紙の繊維間に深く浸透し、かつ、それに含まれている染料あるいは顔料が繊維に強く染着しているので、上記のような機構では充分に消字することが不可能で、汚損した繊維を研磨材によって切削し、除去するのである。研磨力が過度に強いものは消字性能はよいが、紙面のけば立ちがはなはだしくなる。従って、紙面を荒らさずに、しかも、消字性能が優れたものが良い研磨材入り字消しといえる。
また、従来技術において、熱可塑性エラストマーを用いた、研磨材を含有する字消しは、非塩化ビニル化の要請には適合するものの、カーボンニュートラルの循環型社会の要請には未だ適合するものではない。
本発明で用いられる天然ゴムは、ラテックスから固形ゴムに加工する方法によってシートラバー、ペールクレープ、ブラウンクレープ、ブランケットクレープ、ブロックラバー、クラムラバー等に分類され、種々の格付け等級があるが、それらに制限はなく何れでも利用でき、産地にも制限はない。また、エポキシ化天然ゴムに挙げられるような天然ゴム誘導体も利用できる。これらは単独で又は必要に応じ、2種以上組み合わせて用いられる。
天然物系としては、酢酸セルロース(例えばダイセル化学社製セルグリーンPCA)、エステル化澱粉(例えば日本コーンスターチ社製コーンポール)、キトサン-セルロース-澱粉(例えばアイセロ化学社製ドロンCC)、澱粉-変性ポリビニルアルコール(例えばノバモント社製Mater-Bi)等が挙げられる。これらは単独で又は必要に応じ、2種以上組み合わせて用いられる。
バイオマスプラスチックとして再生可能な資源である生分解性のものを用いることにより、一層環境適応型のエラストマー組成物とすることができる。
更に、比較的低硬度で、紙面へのダメージが少なく、広い面積を消去する字消し用として、天然ゴムが50~99重量%、バイオマスプラスチックが50~1重量%の範囲が好ましく、より好ましくは天然ゴム70~95重量%、バイオマスプラスチックが30~5重量%である。
また、比較的高硬度で、狭い面積を高い消字能力で消去する字消し用としては、天然ゴム20~<50重量%、バイオマスプラスチック80~>50重量%の範囲が好ましく、より好ましくは天然ゴム30~45重量%、バイオマスプラスチック70~55重量%である。
混練は高剪断下で混練することが好ましく、このような混練機としては、二軸混練押出機、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、ミキシングロール等が挙げられるが、これらの中では好ましくは二軸混練押出機が用いられる。
バイオマスプラスチックの溶融温度以上とは、バイオマスプラスチックの溶融温度より10~50℃高い温度が好ましく、また、ゴム架橋剤の架橋温度以上とは、ゴム架橋剤の架橋温度より5~20℃高い温度が好ましい。
研磨材の配合量は、消去すべき対象物、即ち、要求される消字性能により適宜決定すればよいが、通常、バイオマスプラスチックと天然ゴムの混合物100重量部に対して10~500重量部が好ましい。研磨材の配合量が10重量部未満では消字性能が不十分となる傾向があり、一方、500重量部を越えると成形性が悪くなり、また、消去紙面等を傷つける恐れが大きくなる傾向がある。
研磨材は、上記エラストマー組成物作成の段階で添加してもよいが、混練機等を損傷する虞れがあるので、最後の工程である、字消しの成形工程で添加するのが好ましい。
軟化剤の配合量は、天然ゴムとバイオマスプラスチックの混合物100重量部に対して1~200重量部添加することができる。好ましくは10~150重量部である。軟化剤が1重量部未満では軟化剤の添加量が十分でなく、一方、200重量部を越えるとブリードするおそれがある。
充填剤の配合量は、天然ゴムとバイオマスプラスチックの混合物100重量部に対して10~1000重量部添加することができる。好ましくは50~500重量部である。10重量部未満では充填剤の添加効果が十分でなく、一方、1000重量部を越えると組成物が硬くなり、十分なゴム弾性が発現せず、例えば字消しの基材として使用した場合に十分な消字性能が発揮されない傾向がある。
このような字消しは、上記研磨材入りエラストマー字消し組成物と塩化ビニル樹脂とを軟化剤、充填材、可塑剤、着色剤、香料等の添加物とともに溶融混練し、成形することもできるが、上記した研磨材入りエラストマー字消しと、塩化ビニル樹脂字消しとを混合して溶融混練する方が、塩化ビニル樹脂字消しの成形時に出る端材を有効利用できる点で好ましい。従って、以下、この好ましい方法に沿って説明する。
可塑剤は塩化ビニル樹脂100重量部に対して60~180重量部、好ましくは100~160重量部添加される。100重量部未満では、組成物が硬くなり十分な消字性能が発揮されず、一方、160重量部を越えると、可塑剤が移行したり、ブリードする恐れがある。
一方、ストレート樹脂の場合は、ストレート樹脂と可塑剤、更に必要に応じ、その他の添加物とからなる字消し組成物を射出成形機、押出成形機等により成形し、所定の寸法に裁断されて字消しとされる。
研磨材入りエラストマー字消しと塩化ビニル樹脂字消しとの混合割合については特に制限されず、リサイクルや環境への負荷の軽減にウエイトを置く場合には前者の研磨材入りエラストマー字消しの割合を多くし、一方、塩化ビニル樹脂字消しの端材の有効利用にウエイトを置く場合には後者の塩化ビニル樹脂字消しの割合を多くすればよいが、塩化ビニル樹脂字消しが多過ぎると本発明の目的とする環境への負荷の軽減効果が小さくなる。従って、研磨材入りエラストマー字消し30~90重量%に対して塩化ビニル樹脂字消しが70~10重量%、より好ましくは、研磨材入りエラストマー字消し30~80重量%に対して塩化ビニル樹脂字消しが70~20重量%が好ましい。塩化ビニル樹脂字消しが70重量%を越えると、環境への負荷が大きくなるので好ましくない。
研磨材入りエラストマー字消しと塩化ビニル樹脂字消しとからなる字消しは、廃棄段階では、エラストマーをコンポスト等の段階で予め生分解させることにより塩化ビニル樹脂を分離回収することができる。
以下の実施例及び参考例で用いた材料を表1に示す。
表2に示す材料の内、天然ゴム、軟化剤及び充填材を予め加圧ニーダーで混練し、ロールを用いてゴム架橋剤を添加してゴム混練物を得た。得られたゴム混練物は5mm角程度のペレット状に裁断した。次に、テクノベル社製二軸押出機KZW-15TW-60(同方向完全噛合型、スクリュー径15mm、L/D=60)を用いて、ゴム混練物ペレットとバイオマスプラスチックペレットを表2に示した配合比率になるよう各々定量供給器で供給し、スクリュー回転数400rpmで混練した。混練温度はバイオマスプラスチックがPHBH(融点120℃)の場合は、該融点以上かつゴム架橋温度(150℃)以上となるようにシリンダー温度を120~160℃に設定し、レシチアH-100(融点164℃)の場合は、該融点以上かつゴム架橋温度(180℃)以上となるように、シリンダー温度を120~190℃に設定した。
得られた組成物ペレットに研磨材を添加して、一軸押出機(シリンダー温度90~110℃、ヘッド温度120℃)にて角棒状に押出成形し、裁断して研磨材入り字消し(寸法:12×18×43mm)を作製した。
表3に示すように、塩化ビニル樹脂、可塑剤、充填剤、安定剤を混合撹拌してペーストゾルを得た。得られたペーストゾルを真空脱泡した後、130℃に保温した成形用金型(内寸:100×100×10mm)に流し込み、26分間加熱した後冷却し、金型より取り出し、裁断して塩化ビニル樹脂字消し(寸法10×18×43mm)を作製した。
得られた字消しの硬さと消字率を実施例1~8と同様の方法で測定評価した。結果を表3に示す。
実施例3、実施例7で得た研磨材入りエラストマー字消しと、参考例1で得た塩化ビニル樹脂字消しとを表4に示す混合割合(重量基準)で混合し、120℃に保温された加圧ニーダーで5分間混練した。得られた組成物を冷却した後粉砕してペレットとし、一軸押出機にて所定の形状に押出成形し、裁断して字消し(寸法12×18×43mm)を作製した。
得られた字消しの硬さと消字率を実施例1~11と同様の方法で測定評価した。結果を表4に示す。
Claims (19)
- バイオマスプラスチックからなるマトリックス中に架橋天然ゴム粒子が島状に分散されているエラストマー組成物と、研磨材とを含有してなることを特徴とする研磨材入り字消し。
- バイオマスプラスチックがポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート系樹脂、ポリアミド11、ポリ-3-ヒドロキシ酪酸系樹脂、酢酸セルロース、エステル化澱粉、キトサン-セルロース澱粉、澱粉-変性ポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の研磨材入り字消し。
- バイオマスプラスチックが生分解性バイオマスプラスチックであることを特徴とする請求項1記載の研磨材入り字消し。
- エラストマー組成物が天然ゴム50~99重量%、バイオマスプラスチックが50~1重量%、及びゴム架橋剤が天然ゴム100重量部に対し0.1~5重量部からなるエラストマー字消し組成物であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- エラストマー組成物が天然ゴム20~<50重量%、バイオマスプラスチックが80~>50重量%、及びゴム架橋剤が天然ゴム100重量部に対し0.1~5重量部からなるエラストマー字消し組成物であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- 研磨材が天然ゴムとバイオマスプラスチックとの合計100重量部に対して10~500重量部であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- 更に、軟化剤を含有することを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- 軟化剤がバイオマス由来であることを特徴とする請求項7記載の研磨材入り字消し。
- 軟化剤が動植物油、これに由来する可塑剤から選ばれることを特徴とする請求項7又は8記載の研磨材入り字消し。
- 軟化剤が天然ゴムとバイオマスプラスチックとの合計100重量部に対して1~200重量部であることを特徴とする請求項7~9のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- 更に、充填剤を含有することを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- 充填剤がバイオマス由来であることを特徴とする請求項11記載の研磨材入り字消し。
- 充填剤が貝殻粉末、卵殻粉末から選ばれる請求項11又は12記載の研磨材入り字消し。
- 充填剤が天然ゴムとバイオマスプラスチックとの合計100重量部に対して10~1000重量部であることを特徴とする請求項11~13のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- 更に、塩化ビニル樹脂を含有してなることを特徴とする請求項1~14のいずれか1項に記載の研磨材入り字消し。
- 塩化ビニル樹脂が、塩化ビニル樹脂100重量部、可塑剤60~180重量部からなる塩化ビニル樹脂組成物であることを特徴とする請求項15記載の研磨材入り字消し。
- エラストマー組成物と研磨材とからなる研磨材入りエラストマー字消しと、塩化ビニル樹脂組成物からなる塩化ビニル樹脂字消しとを溶融混練し、成形することを特徴とする研磨材入り字消しの製造方法。
- 研磨材入りエラストマー字消しが30~90重量%、塩化ビニル樹脂字消しが70~10重量%であることを特徴とする請求項17記載の研磨材入り字消しの製造方法。
- 塩化ビニル樹脂字消しが成形時に出る端材である請求項17又は18記載の研磨材入り字消しの製造方法。
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