JP2000248106A

JP2000248106A - 澱粉系成形体及びその製造方法

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Publication number: JP2000248106A
Application number: JP11050634A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Takasaki; 智明高崎; Koji Sakairi; 幸司坂入
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】澱粉系成形体における易立体物造形性の付与及
び古紙の消費拡大を図ったものであり、使用後の処理に
際しては、易焼却等の廃棄性を与え、また、澱粉を原料
とした上で成形性を付与し、水による強度低下の改善を
はかり、さらには緩衝材以外への使用も可能とすること
を課題としてなされた澱粉系成形体及びその製造方法。【解決手段】少なくとも澱粉を原料とする発泡ビーズの
表面に、熱発泡性粒子を含む熱可塑性樹脂層が設けられ
た澱粉系発泡ビーズを、前記熱可塑性樹脂層を介して前
記澱粉系発泡ビーズを結合し、集合体としたことを特徴
とする澱粉系成形体としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】近年、環境問題への関心が大変高まって
おり、製品が廃棄されたときの易処理性、あるいはリサ
イクル性は商品設計において重要なポイントになりつつ
ある。発泡スチロールは、包装緩衝材や建材等に幅広く
用いられる。安価であり性能も優れているが、使用後、
焼却処理を行うと高熱の発生による炉の損傷等が指摘さ
れ、また埋立処理した場合は、分解性がなく嵩ばるため
処理場の不足を招く一因とも考えられている。

【０００２】代替えとして、古紙のリサイクル品、澱粉
系緩衝材がある。古紙をリサイクルして用いた商品は、
段ボール紙、再生紙等多岐に渡っているが、その中でも
緩衝材として用いられるパルプモールドが注目を集めて
いる。パルプモールドは、再生パルプを原料として製造
され、形状を工夫することで緩衝力、強度を与えられる
ものであり、焼却、埋立のいずれの処理も容易である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パルプモール
ドは緩衝強度は十分とはいえず、使用範囲は限定された
ものであった。また、緩衝材の設計と製造に専用の複雑
な形状の金型を作成するなどの必要があって時間を要
し、新しい形状の試作、開発が困難であった。さらに発
泡スチロールのように、緩衝材以外の用途に応用して用
いることは難しく、成形性、加工性がなかった。又、古
紙の一部は紙等に再生されているが、大半は雑古紙とし
て消費されずに残ったままになっている。一方、澱粉を
発泡させた緩衝材も存在するが、立体物の成形が困難で
あり、バラ緩衝材の用途として用いられているにすぎ
ず、又、耐水性も不十分な為、使用される領域が限定さ
れていた。

【０００４】本発明は、澱粉系成形体における易立体物
造形性の付与及び古紙の消費拡大を図ったものである。
すなわち、使用後の処理に際しては、易焼却等の廃棄性
を与え、また、澱粉を原料とした上で成形性を付与し、
水による強度低下の改善をはかり、さらには緩衝材以外
への使用も可能とすることを課題としてなされた澱粉系
成形体及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、まず請求項１においては、少なくとも澱粉
を原料とする発泡ビーズの表面に、熱発泡性粒子を含む
熱可塑性樹脂層が設けられた澱粉系発泡ビーズを、前記
熱可塑性樹脂層を介して前記澱粉系発泡ビーズを結合
し、集合体としたことを特徴とする澱粉系成形体とした
ものである。

【０００６】また、請求項２においては、少なくとも澱
粉を含む原料を、分解型発泡剤と共に溶媒で混練し、こ
の混練物を粒状に加工、熱発泡させた発泡ビーズの表面
に、熱発泡性粒子を含む熱可塑性樹脂を被覆して得た澱
粉系発泡ビーズを、成形枠型内に充填して加熱し、熱発
泡性粒子を膨張させ、熱可塑性樹脂を溶融した後、固化
させ、前記澱粉系発泡ビーズを結合させることを特徴と
する澱粉系成形体の製造方法としたものである。

【０００７】また、請求項３においては、少なくとも澱
粉を含む原料を吸湿させ、加圧加熱し、圧力を解放し発
泡させ粒状に加工して得た発泡ビーズの表面に、熱発泡
性粒子を含む熱可塑性樹脂を被覆して得た澱粉系発泡ビ
ーズを、成形枠型内に充填して加熱し、熱発泡性粒子を
膨張させ、熱可塑性樹脂を溶融した後、固化させ、前記
澱粉系発泡ビーズを結合させることを特徴とする澱粉系
成形体の製造方法としたものである。

【０００８】さらにまた、請求項４においては、発泡ビ
ーズの原料が、少なくとも澱粉とパルプ、古紙などの植
物繊維の混合物であることを特徴とする請求項１に記載
の澱粉系成形体としたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に使用する発泡ビーズは、澱粉、古紙、パルプ等
の植物繊維を含む原料を熱又は熱と圧力によって発泡さ
せたものを用いることが出来る。

【００１０】本発明に使用する澱粉としては一般に用い
られている澱粉、例えば、とうもろこし、もちとうもろ
こし、小麦、大麦、裸麦、えん麦、米、もち米などの穀
類、もしくは馬鈴薯、さつまいも、タピオカ、キャッサ
バなどの根茎類から得られた精製澱粉、あるいはデキス
トリン、カルボキシメチル化澱粉、エーテル化澱粉、エ
ステル化澱粉などの加工澱粉等を単独で、または２種以
上併用して使用することができる。

【００１１】本発明に使用する植物繊維は、パルプ繊
維、具体的には木材、すなわち針葉樹、広葉樹を機械、
薬品によって繊維化したもの、コウゾ、ミツマタガン
ピ、麻、ケナフ、アバカ、わら、砂糖黍、竹、エスパル
ト、とうもろこし、綿及び、その他植物の繊維化物より
成るものであってよい。

【００１２】本発明に使用する再生パルプを含むパルプ
としては、針葉樹、または広葉樹を用いた晒、または未
晒であるクラフトパルプ、ソーダパルプ、スルファイト
パルプ、砕木パルプ、レファイナー砕木パルプ、サーモ
メカニカルパルプ等のバージンパルプ、あるいは、古
紙、古段ボール紙、古雑誌、商業印刷物等に由来する再
生パルプ等が使用可能である。また、紙加工などの工程
で生じたり、あるいは適切な装置により繊維状、あるい
は綿状に加工されるパルプも使用可能であり、古紙に含
まれていたバインダー等の成分の残存も少量であれば差
し支えない。さらに、紙加工などの工程で生じる綿状と
なったパルプ等も使用可能である。

【００１３】原料、すなわち澱粉と植物繊維、澱粉と古
紙再生パルプを含むパルプの混合比率は、所望する発泡
倍率、発泡体の堅さにより任意に設定でき、澱粉以外の
物質を重量比で９０％まで添加することが出来るが、諸
物性を勘案すると重量比で５０％程度までが好ましい。

【００１４】尚、前記原料に、成形性の向上、堅さ調整
等必要に応じてポリビニルアルコール等の水溶性樹脂、
植物性油脂、酒糠、グルテン、大豆蛋白質等の添加物を
澱粉に対し重量比で２０％程度まで、また、石鹸（高級
脂肪酸塩）、ツィーン（関東化学（株）製、商品名）系
やスパン（関東化学（株）製、商品名）系の脂肪酸エス
テル等の非イオン性界面活性剤や両性の界面活性剤、ス
ルホン化物等のアニオン性界面活性剤やカチオン性界面
活性剤等を重量比で数％程度まで添加することも可能で
ある。

【００１５】分解型発泡剤を原料である澱粉、植物繊維
に添加する場合は、所望する発泡ビーズの強度、比重に
応じて適当な量を添加することが出来、水と併用するこ
とも可能である。分解型発泡剤としては、具体的には加
熱分解型の発泡剤が好ましく用いられる。このような分
解型発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム、炭酸ア
ンモニウムなどの無機発泡剤、アゾジカルボンアミド、
ベンゼンスルホニルヒドラジッドなどの有機発泡剤等が
使用可能である。

【００１６】これを発泡ビーズとするために、２つの方
法が挙げられる。１つは、分解型発泡剤を添加した後、
周知の造粒機等により粒状に成形後、あるいは成形時に
加熱し発泡させる方法である。もう１つは、原料に水を
添加し、これを吸湿させ、単軸あるいは二軸等の押し出
し機に供給し、バレル内でスクリューの回転によって連
続的にバレル先端に取付けたダイ内部に押し込み、ダイ
内部で加圧、加熱しながらストランド状に押出し発泡さ
せ、さらに適宜長さに切断するものであってよい。ま
た、添加する水の量は重量比で数％〜３０％程度が好ま
しい。尚、前記押出機に供給する原料の形態としては、
粉末でも可能であるが、好ましくは数ｍｍ程度の大きさ
に造粒したものを用いた方が取り扱いが容易である。

【００１７】このようにしてできた発泡ビーズ（１０）
の表面に、熱発泡性粒子を含んだ熱可塑性樹脂層（２
０）を設ける。

【００１８】熱発泡性粒子は発泡ビーズ同士の密着性を
上げるのに有効であり、使用できる熱発泡性粒子として
は、マイクロカプセル内に低沸点の溶剤が封入された熱
膨張性のマイクロカプセルを使用することができる。す
なわち外殻のポリマーが加熱により軟化するとともに内
殻の溶剤がガス化し、体積が数十倍に膨張するものであ
る。

【００１９】具体的には、内殻の溶剤としては、イソブ
タン、ペンタン、石油エーテル、ヘキサン等の有機溶剤
を、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリル酸エ
ステル、メタクリル酸エステル等からなる熱可塑性樹脂
で包み込んだ熱膨張性マイクロカプセルを好ましく使用
できる。また熱可塑性樹脂としては、エチレン酢酸ビニ
ル共重合体樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルブチラール、アクリル樹
脂、ポリ塩化ビニリデン、ナイロンなどのポリアミド、
ポリビニルピロリドン等が挙げられ、またこれらが共重
合したもの、例えば、酢酸ビニル−ポリエチレン共重合
物、ポリエチレン−アクリル酸共重合物等が例示でき、
特に限定されない。また、これらを単独で用いても、あ
るいは混合して用いてもよい。

【００２０】上記の熱発泡性粒子及び熱可塑性樹脂より
なる熱可塑性樹脂層（２０）を、発泡ビーズ（１０）表
面に設けるに当たっては、熱可塑性樹脂が水を含めた適
当な溶剤に溶解されたもの、エマルジョンとしたもの等
に熱発泡性粒子を混合し、これを、スプレーコーティン
グ、含浸等の方法により、塗布する。あるいは、粉末化
された樹脂をディスパージョンとし、ここに熱発泡性粒
子を混合して用意し、噴霧等により塗工してもよい。

【００２１】塗布される熱発泡性粒子及び熱可塑性樹脂
の量は、後に成形体とする際に要求される接着強度や、
膨張した熱発泡性粒子によりもたらされる弾性等によっ
て付加される緩衝性等の状態により、適宜選択すればよ
く、特に限定されない。塗布後は適当な温度で乾燥して
溶剤を蒸発させ、熱可塑性樹脂層（２０）とする。

【００２２】このようにして得られた澱粉系発泡ビーズ
（３０）を、集合させ成形体とするために、希望する形
状に用意した枠型内に投入する。この投入量も強度設計
に応じて変更可能である。そして使用した熱可塑性樹脂
の溶融温度に応じた適当な温度で加熱し、熱可塑性樹脂
を溶融、その後冷却して固化させ、澱粉系発泡ビーズ
（３０）同士を接着し、澱粉系成形体として得る。

【００２３】

【作用】以上に示したように、澱粉及び植物繊維、パル
プを原材料とすることで易処理性が良好な発泡ビーズ表
面に、熱発泡性粒子を含んだ熱可塑性樹脂層を設け、加
熱により熱発泡性粒子を膨張させ、また熱可塑性樹脂が
溶融固化することにより澱粉系ビーズを結合させること
で、従来の緩衝性の優れた成型物が、従来より短時間に
容易に得られるようになり、複雑な形状への対応も一層
容易となった。また熱発泡性粒子の使用により、緩衝性
もより優れたものとなり、熱発泡性粒子を含め澱粉系発
泡ビーズの結合に用いられる樹脂使用量の低減も図れる
ようになった。

【００２４】

【実施例】以下に本発明の実施例をもって説明する。

【００２５】＜実施例１＞澱粉：α化度が７０％のとうもろこし系澱粉７０重量％パルプ：段ボール由来再生パルプ３０重量％以上を造粒機により、直径３ｍｍ厚さ３ｍｍの粒を作成
した次に造粒した粒に対し１０％の水を添加し、ダイの
温度を１５０℃に設定したスクリュウ径φ３０ｍｍ、ダ
イの内径１．５ｍｍの単軸押し出し機に供給し、１００
ｇ／分の吐出量で押し出しし、直径約５ｍｍのストラン
ドを得、５ｍｍ長さに断裁し、密度０．３ｇ／ｃｍ³の
発泡ビーズを得た。この表面に、熱可塑性樹脂：乳化ポリエチレン（ザイクセンＡ、住友精化（株）製）固形分２５％１００重量部熱発泡性粒子：熱膨張性マイクロカプセル（マイクロスフィアＦ１４００、松本油脂（株）製）固形分７０％３５重量部を混合したものを、発泡ビーズ１００重量部に対し、乾
燥後の熱可塑性樹脂及びマイクロカプセルの総重量が、
２５重量部となるように噴霧し、８０℃で乾燥させた。
次いで、用意された内寸１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０
ｍｍのアルミニウム製枠型内に上記の手順で用意された
澱粉系発泡ビーズを投入した。投入量は、型体積と同じ
となるようにした。これを１４０℃のオーブンに入れて
加熱し、その後取り出して室温で放冷して樹脂を固化さ
せ、枠型より取り出して澱粉系成形体を得た。

【００２６】＜実施例２＞澱粉：α化度が７０％のとうもろこし系澱粉１００重量％以上を造粒機により、直径３ｍｍ厚さ３ｍｍの粒を作成
したついで造粒した粒に対し１０％の水を添加し、ダイ
の温度を１５０℃に設定したスクリュウ径φ３０ｍｍ、
ダイの内径１．５ｍｍの単軸押し出し機に供給し、１０
０ｇ／分の吐出量で押し出しし、直径約５ｍｍのストラ
ンドを得、５ｍｍ長さに断裁し、密度０．０５ｇ／ｃｍ
³の発泡ビーズを得た。この表面に、熱可塑性樹脂：乳化ポリエチレン（ザイクセンＡ、住友精化（株）製）固形分２５％１００重量部熱発泡性粒子：熱膨張性マイクロカプセル（マイクロスフィアＦ１４００、松本油脂（株）製）３５重量部を混合したものを、発泡ビーズ１００重量部に対し、乾
燥後の熱可塑性樹脂及びマイクロカプセルの総重量が、
３０重量部となるように噴霧し、８０℃で乾燥させた。
次いで、実施例１と同様、用意された内寸１００ｍｍ×
１００ｍｍ×２０ｍｍのアルミニウム製枠型内に上記の
手順で用意されたパルプ発泡ビーズを投入した。投入量
は、型体積と同じとなるようにした。これを１４０℃の
オーブンに入れて加熱し、その後取り出して室温で放冷
して樹脂を固化させ、枠型より取り出して澱粉系成形体
を得た。実施例１、２共に、発泡ビーズ同士の結合性は
良好であり、立体状の澱粉系成形体が得られた。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、発泡ビーズの表面に熱
発泡性粒子を含む熱可塑性樹脂層を設けることにより、
任意の立体形状に成形した澱粉系成形体を得ることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の澱粉系発泡ビーズの断面図で表
わした説明図である。

【符号の説明】

１０‥‥発泡ビーズ２０‥‥熱可塑性樹脂層３０‥‥澱粉系発泡ビーズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 1:00 105:04 Ｆターム(参考） 4F006 AA02 AA51 AB14 AB17 AB20 AB23 AB24 AB35 AB38 AB54 AB56 CA07 4F074 AA09 BA34 CA22 CE02 CE16 CE26 CE46 CE98 DA32 DA33 4F212 AA01 AA50 AB02 AB26 AC01 AE02 AE06 AE07 AG20 AH47 AH48 UA05 UB01 UE21 UF01 UF06 UW45 4J002 BB061 BB081 BD101 BE021 BE061 BF021 BF031 BG001 BG041 BJ001 CF031 CL001 EA016 EA026 FB286 GG02 GL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも澱粉を原料とする発泡ビーズの
表面に、熱発泡性粒子を含む熱可塑性樹脂層が設けられ
た澱粉系発泡ビーズを、前記熱可塑性樹脂層を介して前
記澱粉系発泡ビーズを結合し、集合体としたことを特徴
とする澱粉系成形体。
【請求項２】少なくとも澱粉を含む原料を、分解型発泡
剤と共に溶媒で混練し、この混練物を粒状に加工、熱発
泡させた発泡ビーズの表面に、熱発泡性粒子を含む熱可
塑性樹脂を被覆して得た澱粉系発泡ビーズを、成形枠型
内に充填して加熱し、熱発泡性粒子を膨張させ、熱可塑
性樹脂を溶融した後、固化させ、前記澱粉系発泡ビーズ
を結合させることを特徴とする澱粉系成形体の製造方
法。
【請求項３】少なくとも澱粉を含む原料を吸湿させ、加
圧加熱し、圧力を解放し発泡させ粒状に加工して得た発
泡ビーズの表面に、熱発泡性粒子を含む熱可塑性樹脂を
被覆して得た澱粉系発泡ビーズを、成形枠型内に充填し
て加熱し、熱発泡性粒子を膨張させ、熱可塑性樹脂を溶
融した後、固化させ、前記澱粉系発泡ビーズを結合させ
ることを特徴とする澱粉系成形体の製造方法。
【請求項４】発泡ビーズの原料が、少なくとも澱粉とパ
ルプ、古紙などの植物繊維の混合物であることを特徴と
する請求項１に記載の澱粉系成形体。【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも澱粉を原料
とした粒状の発泡ビーズを製造し、さらにその表面に熱
発泡性粒子を含む熱可塑性樹脂層を設けた澱粉系発泡ビ
ーズを構成単位とし、その澱粉系発泡ビーズを集合体と
した澱粉系成形体とその製造方法に係わり、特に使用
後、焼却処分しても、廃棄物公害等を引き起こさないも
のであって、電化製品や食品包装の緩衝材や、断熱材や
防音材等の建材などに用いることができる澱粉系成形体
及びその製造方法に関する。