WO2023276920A1 - 積層体 - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
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Definitions
- the present invention relates to a laminate containing starch.
- the purpose of the laminate described above is to form a container such as a pouch for storing food or the like inside by bonding two laminates via the adhesive layer described above. Therefore, the innermost surface of the container formed by this laminate, which is in direct contact with the food, is formed by the adhesive layer.
- the adhesive surface is required to have a certain degree of water resistance.
- a method of imparting water resistance to the adhesive layer a method of forming the adhesive layer not only from starch but also from a mixture of starch and synthetic resin can be considered.
- the present invention as a result of intensive studies by the present inventors in view of the above-mentioned problems, solves the above-mentioned problems at once due to the inclusion of starch, and produces a laminate with significantly better performance than conventional ones. It is completed only when it succeeds in doing so.
- the laminate according to the present invention comprises a substrate containing starch as a main component, and a surface layer containing a synthetic resin directly laminated on both sides of the substrate.
- the present invention configured as described above, since it comprises a substrate containing starch as a main component and a surface layer containing a synthetic resin, the required properties can be realized by the surface layer. As a result, for example, it is not necessary to mix starch and synthetic resin for reasons such as providing water resistance, and clouding of the laminate due to mixing starch and synthetic resin can be suppressed.
- the surface layers are laminated on both sides of the base material, the odor peculiar to starch is suppressed. Therefore, even when this laminate is used as a container for food, etc., there is no concern that the smell of the starch contained in the laminate will transfer.
- the strength can be improved compared to conventional laminates.
- the laminate can be made more environmentally friendly.
- the base material contains only starch as a polymer component. Moreover, it is preferable that the content of starch with respect to the entire laminate is in a range of more than 50% by mass and not more than 100% by mass.
- the surface layer is preferably made of a soft synthetic resin.
- the soft synthetic resin is a biodegradable plastic, the material can be more environmentally friendly.
- specific examples of the biodegradable plastic include polyethylene and/or polypropylene.
- FIG. 3 is a diagram showing experimental data on properties of a laminate according to an example of the present invention
- FIG. 3 is a diagram showing experimental data on properties of a laminate according to an example of the present invention
- FIG. 3 is a diagram showing experimental data on properties of a laminate according to an example of the present invention
- the laminate 100 includes a base material 1 containing starch and surface layers 2 containing a synthetic resin laminated on both sides of the base material 1. .
- the base material 1 is not particularly limited as long as it contains starch as a main component, but it preferably does not contain a synthetic resin and contains only starch as a polymer component.
- the term "main component" refers to a component that accounts for 50% by mass or more of the entire substrate 1, and more preferably 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more.
- the type of starch to be used can be appropriately changed according to the purpose, and natural starch may be used, or modified starch obtained by chemically modifying natural starch may be used. In order to reduce the load on the environment as much as possible, it is preferable to use starch derived from plants such as corn, cassava, and potato.
- Additives such as glycerin may be appropriately added to the base material 1, for example.
- the glycerin content in the base material 1 is preferably, for example, 10% by mass or more and less than 50% by mass.
- the base material 1 preferably accounts for more than 50% by mass and less than 100% by mass, more preferably 51% by mass or more and 80% by mass or less.
- the thickness of the base material 1 can be appropriately changed depending on the intended use of the laminate 100 .
- it may be in the form of a sheet or film of 1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, particularly preferably 20 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less, or a plate shape of more than 1 mm.
- the surface layer 2 contains a synthetic resin.
- a synthetic resin preferably contains a soft synthetic resin that can be easily molded by an inflation method.
- the surface layer is more preferably composed mainly of a synthetic resin, and particularly preferably composed of a synthetic resin.
- synthetic resins include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, but various other synthetic resins can be used depending on desired properties.
- synthetic resins include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, but various other synthetic resins can be used depending on desired properties.
- synthetic resins include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, but various other synthetic resins can be used depending on desired properties.
- synthetic resin only one kind of synthetic resin as described above may be used, or a plurality of kinds of synthetic resins may be used together.
- biodegradable plastic may be used as the synthetic resin.
- the content of the surface layer 2 in the entire laminate 100 is preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less.
- the surface layer 2 is directly laminated on both sides of the base material 1 without an adhesive layer interposed therebetween, for example, by inflation molding, which will be described later, and is formed so as to cover the entire both sides of the base material 1 without gaps.
- the thickness of the surface layer 2 can be appropriately changed according to the content ratio of the base material 1 in the laminate 100. For example, if the thickness is 1 ⁇ m or more, the laminate 100 has water resistance and odor resistance. and other functions.
- another layer such as a protective layer may be provided on the surface layer 2 depending on the intended use. .
- the laminate 100 according to the present embodiment is extrusion molding using a T-die or the like using co-extrusion for simultaneously extruding the base material forming the base material 1 and the surface layer material forming the surface layer 2, or blow molding. , inflation molding, or the like.
- substrate materials suitable for such a production method include those containing only starch as a polymer component and glycerin as an additive, as described above.
- a substrate material and a surface layer material extruded so as to sandwich the substrate material from both sides thereof can be integrated in an inflation molding apparatus at the time of expansion.
- Another example is a method in which ring-shaped dies are arranged concentrically in three layers. By performing inflation molding in this manner, the surface layers 2 can be laminated on both sides of the base material 1 without providing an adhesive layer between the base material 1 and the surface layer 2 .
- the laminate 100 according to the present embodiment can be widely used as packaging for various articles, regardless of whether they are liquid or solid, or as a container or bag for disposal.
- it can be used as an alternative to alternative plastic materials for various products that conventionally use plastic materials such as polyethylene.
- plastic materials such as polyethylene.
- it can be used as fabric for umbrellas (umbrella fabric), vinyl gloves, raincoats, medical gowns, and the like.
- the laminate according to the present invention was evaluated for its transparency, tensile strength, gas barrier properties, and the like.
- laminates were used in which a surface layer made of polyethylene was directly laminated on the surface of a base material made of hydrolyzed polycondensation starch and glycerin by inflation formation.
- a resin sheet made of a mixture of 25% by weight of the base material used in Examples 1 and 2 and 75% by weight of polyethylene to make 100% by weight was used.
- a resin sheet consisting of only a base material or only a surface layer of the same material and thickness as those used in Examples 1 and 2 was also used as a sample.
- FIG. 2 shows the results of examining the haze value, total light transmittance, parallel line transmittance, and diffused (scattered) light component for each sample. Measurement conditions were the same for all samples. From this result, it can be seen that the laminates of Examples 1 and 2, which are laminates according to the present invention, have extremely high transparency compared to Conventional Examples 1 and 2 in which starch and synthetic resin are mixed. In addition, it was confirmed that equivalent or higher transparency could be achieved in comparison with the base material alone and the surface layer alone.
- Fig. 3 shows the results of investigating the tensile strength.
- the same sample as in FIG. 2 was used. From the results of FIG. 3, it can be seen that Example 1 and Example 2, which are laminates according to the present invention, have sufficiently higher strength than Conventional Example 1 and Conventional Example 2, respectively. In addition, it was found that Examples 1 and 2 had sufficiently high strength compared to the case of only the base material and the case of only the surface layer.
- FIG. 4 shows the result of examining the gas barrier property.
- Conventional Example 3 used in this experiment is a sheet made of a mixture of 10% by mass of base material and 90% by mass of polyethylene.
- Conventional Example 4 is a sheet made of a mixture of 20% by mass of base material and 80% by mass of polyethylene.
- Conventional Example 5 is a sheet made of a mixture of 30% by mass of base material and 70% by mass of polyethylene.
- Conventional Example 6 is a sheet made of a mixture of 51% by mass of base material and 49% by mass of polyethylene. From the results of FIG. 4, it was found that the gas barrier properties of Example 1, which is the laminate according to the present invention, are much higher than those of Conventional Examples 3-6.
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Abstract
デンプンを含有することによる問題を一挙に解決し、さらに従来よりも格段に性能の優れた積層体を提供するために、デンプンを主成分とする基材と、前記基材の両面に直接積層された合成樹脂を含有する表面層とを備えることを特徴とする積層体とした。
Description
本発明は、デンプンを含有する積層体に関するものである。
環境を考慮した生分解性素材として、例えば特許文献１に記載するように、デンプンを含有する接着層を備えた積層体が考えられている。
前述した積層体は、前述した接着層を介して２枚の積層体を接着し内部に食品などを収容するパウチ等の容器を形成することを目的とするものである。そのため、この積層体によって形成される容器は、食品と直接触れる最内面が前記接着層によって形成されることとなる。このような容器に水分を含む食品を収容する場合には、前記接着面にある程度の耐水性が求められる。前記接着層に耐水性を与える方法としては、前記接着層をデンプンだけではなく、デンプンと合成樹脂との混合物によって形成する方法が考えられる。
しかしながら、前述したように接着層などの樹脂層を、デンプンと合成樹脂とを混合して形成すると、デンプンと合成樹脂との反射率の違いによって樹脂層が白濁してしまい、透明性が求められる用途には使用しにくいという問題がある。また、環境負荷を小さくするために前記樹脂層におけるデンプンの含有量を向上させると、前記樹脂層の耐水性が低くなってしまうという問題もある。
本発明は、前述したような課題に鑑みて本発明者が鋭意検討した結果、デンプンを含有することによる前述した問題を一挙に解決し、さらに従来よりも格段に性能の優れた積層体を作製することに成功して初めて完成したものである。
すなわち本発明に係る積層体は、デンプンを主成分とする基材と、前記基材の両面に直接積層された合成樹脂を含有する表面層とを備えるものである。
このように構成した本発明によれば、デンプンを主成分とする基材と、合成樹脂を含有する表面層とを備えているので、求められる性質を前記表面層によって実現することができる。その結果、例えば、耐水性を持たせるため等の理由で、デンプンと合成樹脂とを混ぜる必要がなく、デンプンと合成樹脂とを混合することによる積層体の白濁を抑えることができる。
また、前述した表面層の素材によっては、従来の積層体よりも耐水性を大幅に向上させることも可能である。また、表面層の組成を工夫することによって、酸やアルカリにも強い積層体を作製することも可能である。
前記基材の両面に表面層が積層されているので、デンプン特有のにおいが抑えられる。そのため、この積層体を食品などの容器として使用する場合にも、積層体に含有されるデンプンのにおいが移る心配がない。
前記基材と該基材の両面に積層された表面層とを備えた積層体とすることによって、従来の積層体よりも強度を向上させることができる。
積層体全体に対するデンプンの含有量を従来よりも多くすることが可能であるので、持続可能な素材として非常に魅力的なものとすることができる。
基材と表面層とが別々の層に含有されているので、これらを分離すればリサイクルがしやすいという利点もある。
さらに、基材と表面層との間に接着層を備えないので、より環境にやさしい積層体とすることができる。
前記基材が、高分子成分としてデンプンのみを含有するものであることが好ましい。
また、前記積層体全体に対するデンプンの含有量が５０質量％を超えて１００質量％を超えない範囲であるものとすることが好ましい。
また、前記積層体全体に対するデンプンの含有量が５０質量％を超えて１００質量％を超えない範囲であるものとすることが好ましい。
製造をできるだけ容易にするためには、前記表面層が、軟質性の合成樹脂からなるものとすることが好ましい。
前記軟質性の合成樹脂が、生分解性プラスチックであるものとすれば、より環境にやさしい素材にすることができる。
前記生分解性プラスチックの具体例としては、ポリエチレン及び／又はポリプロピレンからなるものを挙げることができる。
前記軟質性の合成樹脂が、生分解性プラスチックであるものとすれば、より環境にやさしい素材にすることができる。
前記生分解性プラスチックの具体例としては、ポリエチレン及び／又はポリプロピレンからなるものを挙げることができる。
デンプンを含有することによる問題を一挙に解決し、さらに従来よりも格段に性能の優れた積層体を提供することができる。
次に、本発明について、例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。
本実施形態に係る積層体１００は、図１に示すように、デンプンを含有する基材１と、該基材１の両面に積層された合成樹脂を含有する表面層２とを備えるものである。
前記基材１は、デンプンを主成分とするものであれば特に限定されないが、合成樹脂を含まず高分子成分としてデンプンのみを含有するものであることが好ましい。なお、本明細書において主成分とは、基材１全体の５０質量％以上を占める成分を指し、８０質量％以上より好ましくは９０質量％以上を占める成分のことを意味する。
使用するデンプンの種類は目的に応じて適宜変更が可能であり、天然のデンプンを使用するようにしてもよいし、天然のデンプンを化学的に変性させた変性デンプンを用いるものとしても良い。環境への負荷をできるだけ減らすために、トウモロコシ、キャッサバ、馬鈴薯などの植物由来のデンプンを用いることが好ましい。デンプンは１種類のみを使用しても良いし、複数種類を併用しても良い。
基材１には、例えば、グリセリンなどの添加剤が適宜添加されていてもよい。基材１中のグリセリンの含有量は、例えば、１０質量％以上５０質量％未満であることが好ましい。
使用するデンプンの種類は目的に応じて適宜変更が可能であり、天然のデンプンを使用するようにしてもよいし、天然のデンプンを化学的に変性させた変性デンプンを用いるものとしても良い。環境への負荷をできるだけ減らすために、トウモロコシ、キャッサバ、馬鈴薯などの植物由来のデンプンを用いることが好ましい。デンプンは１種類のみを使用しても良いし、複数種類を併用しても良い。
基材１には、例えば、グリセリンなどの添加剤が適宜添加されていてもよい。基材１中のグリセリンの含有量は、例えば、１０質量％以上５０質量％未満であることが好ましい。
積層体１００全体に対して基材１が占める割合は５０質量％を超え、１００質量％よりも小さいものであることが好ましく、５１質量％以上８０質量％以下であることがより好ましい。
基材１の厚みは積層体１００の使用用途によって適宜変更可能である。例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下、特に好ましくは２０μｍ以上８０μｍ以下のシートやフィルム状のものとしてもよいし、１ｍｍを超える板状のものとしてもよい。
基材１の厚みは積層体１００の使用用途によって適宜変更可能である。例えば、１μｍ以上１０００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下、特に好ましくは２０μｍ以上８０μｍ以下のシートやフィルム状のものとしてもよいし、１ｍｍを超える板状のものとしてもよい。
表面層２は、合成樹脂を含有するものであり、例えば、インフレーション法によって成形しやすい、軟質系の合成樹脂を含有するものであることが好ましい。表面層の性質をコントロールしやすいという観点から、表面層は、合成樹脂を主成分とするものであることがより好ましく、合成樹脂からなるものであることが特に好ましい。このような合成樹脂の例としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン等を挙げることができるが、求める性質により他の様々な合成樹脂を使用することが可能である。表面層には、前述したような合成樹脂を１種類のみ使用するものとしてもよいし、複数種類の合成樹脂を併用するものとしてもよい。環境へのより一層の配慮のために、前記合成樹脂として、生分解性プラスチックを使用するものとしてもよい。
積層体１００全体に対する表面層２の含有割合は、１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることが特に好ましい。
表面層２は、例えば、後述するインフレーション成形などによって接着層を介することなく、基材１の両面に直接積層されており、基材１の両面全体を隙間なく覆うように形成されていることが特に好ましい。
表面層２の厚みは、積層体１００における基材１との含有割合に応じて適宜変更することが可能であるが、例えば、１μｍ以上の厚みがあれば、積層体１００に耐水性、防臭性及びその他の機能を与えるなど、その機能を十分に果たすことができる。
表面層２は、本実施形態において積層体１００の最外層を形成するものであるが、使用用途等によってはこの表面層２の上にさらに保護層などの別の層を設けるようにしてもよい。
積層体１００全体に対する表面層２の含有割合は、１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることが特に好ましい。
表面層２は、例えば、後述するインフレーション成形などによって接着層を介することなく、基材１の両面に直接積層されており、基材１の両面全体を隙間なく覆うように形成されていることが特に好ましい。
表面層２の厚みは、積層体１００における基材１との含有割合に応じて適宜変更することが可能であるが、例えば、１μｍ以上の厚みがあれば、積層体１００に耐水性、防臭性及びその他の機能を与えるなど、その機能を十分に果たすことができる。
表面層２は、本実施形態において積層体１００の最外層を形成するものであるが、使用用途等によってはこの表面層２の上にさらに保護層などの別の層を設けるようにしてもよい。
本実施形態に係る積層体１００は、基材１を形成する基材材料と表面層２を形成する表面層材料とを同時に押し出す共押出しを利用したＴダイ等を用いた押出成形や、ブロー成形、インフレーション成形等によって製造することができる。このような製造方法に適した基材材料としては、例えば、前述したように高分子成分としてデンプンのみを含有し、添加剤としてグリセリンを含有するものを挙げることができる。このような基材材料としては、例えば、特許第３５９９５５号に記載されているような加水分解縮重合デンプンを含有するものが特に好ましい。インフレーション成形のより具体的な方法としては、例えば、インフレーション成形装置において基材材料と、該基材材料をその両面から挟むように押し出された表面層材料とを膨張時に一体化させることができるように、リング状のダイを同心円状に３重に並べて配置するものを挙げることができる。このようにインフレーション成形をすることによって基材１と表面層２との間に接着剤層を備えることなく、基材１の両面に表面層２を積層することができる。
本実施形態に係る積層体１００は、液体、固体を問わず様々な物品の包装や廃棄用の容器や袋等として広く使用することが可能である。また、容器や袋だけに留まらず、従来ポリエチレンなどのプラスチック素材が用いられている様々な製品について、代替プラスチック素材の代替として使用することが可能である。一例としては、傘の生地（傘地）やビニール手袋、レインコートや医療用ガウンなどの生地としても使用することができる。
本発明に係る積層体について、以下に具体的な例を挙げて説明する。
この実施例においては、本発明に係る積層体について、その透明度、引張強度、ガスバリア性などを評価した。
実施例１及び実施例２としては、加水分解縮重合デンプンとグリセリンとからなる基材の表面にポリエチレンからなる表面層をインフレーション形成によって直接積層した積層体を使用した。従来例１及び従来例２としては、実施例１及び２で使用している基材材料２５質量％とポリエチレン７５％とを混合して１００質量％とした混合物からなる樹脂シートを用いた。また、比較対象として、実施例１及び実施例２に使用したものと同じ素材及び厚みの、基材のみ又は表面層のみからなる樹脂シートもサンプルとして用いた。
この実施例においては、本発明に係る積層体について、その透明度、引張強度、ガスバリア性などを評価した。
実施例１及び実施例２としては、加水分解縮重合デンプンとグリセリンとからなる基材の表面にポリエチレンからなる表面層をインフレーション形成によって直接積層した積層体を使用した。従来例１及び従来例２としては、実施例１及び２で使用している基材材料２５質量％とポリエチレン７５％とを混合して１００質量％とした混合物からなる樹脂シートを用いた。また、比較対象として、実施例１及び実施例２に使用したものと同じ素材及び厚みの、基材のみ又は表面層のみからなる樹脂シートもサンプルとして用いた。
それぞれのサンプルについて、ヘイズ値、全光線透過率、平行線透過率、拡散（散乱）光成分を調べた結果を図２に示す。測定条件はすべてのサンプルにおいて同一のものとした。
この結果から、本発明に係る積層体である実施例１及び実施例２においては、デンプンと合成樹脂とを混合した従来例１及び従来例２に比べて、透明度が非常に高いことが分かる。また、基材のみ、表面層のみの場合に比べても同等又はそれ以上の透明度を実現できていることが確認できた。
この結果から、本発明に係る積層体である実施例１及び実施例２においては、デンプンと合成樹脂とを混合した従来例１及び従来例２に比べて、透明度が非常に高いことが分かる。また、基材のみ、表面層のみの場合に比べても同等又はそれ以上の透明度を実現できていることが確認できた。
次に引張強度について調べた結果を図３に示す。サンプルとしては図２と同じものを使用した。この図３の結果から、本発明に係る積層体である実施例１及び実施例２は、従来例１及び従来例２に比べても強度が十分に高いことが分かる。また、実施例１及び実施例２は、基材のみの場合や表面層のみの場合に比べても強度が十分に高いことが分かった。
さらに、ガスバリア性について調べた結果を図４に示す。なお、この実験で使用している従来例３は基材材料１０質量％とポリエチレン９０質量％との混合物からなるシートである。従来例４は基材材料２０質量％とポリエチレン８０質量％との混合物からなるシートである。従来例５は基材材料３０質量％とポリエチレン７０質量％の混合物からなるシートである。従来例６は基材材料５１質量％とポリエチレン４９質量％との混合物からなるシートである。
図４の結果から、本発明に係る積層体である実施例１のガスバリア性は、従来例３～６に比べて非常に高いものとなっていることが分かった。
図４の結果から、本発明に係る積層体である実施例１のガスバリア性は、従来例３～６に比べて非常に高いものとなっていることが分かった。
さらに前述した実施例１及び実施例２によれば、積層体の表面をポリエチレンからなる表面層で覆っているために、十分な耐水性を発揮させることができることも確かめられている。
以上に述べたように、本発明に係る積層体によれば、デンプンを含有することによる従来の問題点を一挙に解決し、さらに従来よりも格段に性能の優れたデンプン含有積層体を作製することができることが分かった。
以上に述べたように、本発明に係る積層体によれば、デンプンを含有することによる従来の問題点を一挙に解決し、さらに従来よりも格段に性能の優れたデンプン含有積層体を作製することができることが分かった。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
本発明によれば、デンプンを含有することによる問題を一挙に解決し、さらに従来よりも格段に性能の優れた積層体を提供することができる。
１００・・・積層体
１ ・・・基材
２ ・・・表面層
１ ・・・基材
２ ・・・表面層
Claims (6)
- デンプンを主成分とする基材と、前記基材の両面に直接積層された合成樹脂を含有する表面層とを備えることを特徴とする積層体。
- 前記基材が、高分子成分としてデンプンのみを含有するものである、請求項１に記載の積層体。
- 前記積層体全体に対するデンプンの含有量が５０質量％を超えて１００質量％を超えない範囲である、請求項１又は２に記載の積層体。
- 前記合成樹脂が軟質系のものである、請求項１～３のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記合成樹脂が生分解性プラスチックである、請求項１～４のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記合成樹脂がポリエチレン及び／又はポリプロピレンからなるものである、請求項１～５のいずれか一項に記載の積層体。
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