(57)【要約】      （修正有）【課題】製造工程において化学試薬による改質処理を必要とせず環境に有害ではない、かつ剛性や靭性、防水効果と表面の滑らかさの十分な食器の提供。【解決手段】50〜85重量部の無機鉱石粉末と、15〜23重量部のポリエチレンと、15〜22重量部のポリプロピレンと、3〜5重量部の助剤と、を含む原料から製造され、ポリプロピレンは、密度が800kg/m3〜1000kg/m3である共重合ポリプロピレンである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
50〜85重量部の無機鉱石粉末と、
15〜23重量部のポリエチレンと、
15〜22重量部のポリプロピレンと、
3〜5重量部の助剤と、
を含む原料から製造され、
前記ポリプロピレンは、密度が800 kg/m3 〜1000 kg/m3である共重合ポリプロピレンであることを特徴とする環境に優しい食器。
【請求項２】
前記助剤が熱安定剤、ポリオレフィンエラストマー、潤滑剤、表面改質剤を含み、
前記熱安定剤はBASF225であり、
前記潤滑剤はステアリン酸亜鉛L-806、PPワックスの一種または両者の混合物であり、
前記表面改質剤はPN-827、ステアリン酸1801の一種または両者の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の環境に優しい食器。
【請求項３】
前記助剤がさらに生分解剤を含み、
当該生分解剤の添加量は全部原料の総重量の0.5％〜1％であることを特徴とする請求項２に記載の環境に優しい食器。
【請求項４】
前記無機鉱石粉末が炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、二酸化ケイ素、ベントナイト、銀石粉末、白土、タルク、チョーク粉末、酸化亜鉛、中空ガラスマイクロビーズ、砂利粉末、廃石炭スラグ粉末、廃石炭脈石粉末、廃建材粉、空気PM2.5集塵物の一種または数種の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の環境に優しい食器。
【請求項５】
前記無機鉱石粉末は、平均粒径が1μm〜5μmの焼成炭酸カルシウムまたは未焼成炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項４に記載の環境に優しい食器。
【請求項６】
前記環境に優しい食器の製造方法は、
70〜85重量部の無機鉱物粉末、15〜23重量部のポリエチレン、15〜22重量部のポリプロピレンおよび3〜5重量部の助剤を秤量してミキサーに入れ、100r/min 〜130r/minの回転スピードで20分〜25分混合させ、原料混合物を得るステップS1と、
前記原料混合物を180℃〜250℃で連続練り、得られた熔融物を高速ペレット化してマスターバッチを得るステップS2と、
前記マスターバッチを乾燥、排気および脱水して乾燥マスターバッチを得るステップS3と、
前記乾燥したマスターバッチを射出成形装置で射出して前記環境に優しい食器を得るステップS4とを備え、
前記ステップS3の前記脱水の条件は、重量比で1/10000未満の水分量まで前記マスターバッチを脱水することを特徴とする請求項１に記載の環境に優しい食器。
【請求項７】
前記射出成形の過程は、
前記乾燥した母粒を前記射出成形装置のホッパーに吸い込み、280℃〜320℃まで加熱して金型に充填させ、そして保圧して冷却まで排気し、冷却後に離型し、前記環境にやさしい食器を得ることを特徴とする請求項６に記載の環境に優しい食器。
【請求項８】
前記ステップS3の前記脱水が真空脱水装置を使用して行うことを特徴とする請求項６に記載の環境に優しい食器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は日用品の分野に属し、環境に優しい食器に関する。
【背景技術】
【０００２】
使い捨てスプーン、茶碗、カップなどの使い捨て食器のほとんどがプラスチック製で、飲食業界で数多く利用されている。継続的に使用されていないので、これらの使い捨て食器は通常、勝手に廃棄され、深刻な環境汚染をもたらしている。使用後に集中処理しても、使い捨て食器は食品残渣の汚染によりリサイクルが困難となり、一般的に埋め立てまたは焼却しかできなく、廃棄と同じように環境に深刻な危害を与えている。
【発明の概要】
【０００３】
環境汚染を減らすために、先行技術によって様々な環境に優しい食器が現れた。これらの環境に優しい使い捨て食器は、主にデンプンや植物繊維などの材料で作られ、生分解性を持っているので、廃棄や埋め立て焼却にかかわらず環境汚染は少ない。しかしながら、そのような生分解性材料は、通常、製造工程において酸およびアルカリのような化学試薬による改質処理を必要とし、そして大量の廃水が発生し、依然として環境に有害である。また、生分解性材料は通常ある程度の親水性があり、剛性や靭性が不十分である、また、健康を確保するために、製造中に過度の処理（例えば、試薬による疎水性処理）を実施することも不適切であるため、上記の環境に優しい使い捨て食器は、通常、防水効果と表面の滑らかさは十分に理想的ではなく、そして強度も十分ではないので、使用感に影響を及ぼし、普及するのが困難である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は分解しやすく、防水効果と滑らかさが優れ、その強度は使用上のニーズを満たし、製造工程が簡単で環境に優しい食器を提供する、本発明は以下の技術的解決策を採用する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、環境に優しい食器を提供し、この環境に優しい食器は、以下の原料から製造されることを特徴とする：50〜85重量部の無機鉱石粉末、15〜23重量部のポリエチレン、15〜22重量部のポリプロピレン、および3〜5重量部の助剤、そのうち、ポリプロピレンは密度が800 kg/m3 〜 1000 kg/m3である共重合ポリプロピレンである。
本発明によって提供される環境に優しい食器はさらに、助剤として熱安定剤、ポリオレフィンエラストマー、潤滑剤、表面改質剤を含み、熱安定剤はBASF225、潤滑剤はステアリン酸亜鉛L-806、PPワックスの一種または両者の混合物、表面改質剤はPN-827、ステアリン酸1801の一種または両者の混合物であるという技術的特徴を有してもよい。
本発明によって提供される環境に優しい食器はさらに、助剤がさらに生分解剤を含有し、この生分解剤の添加量は全部原料の総重量の0.5％〜1％であるという技術的特徴を有してもよい。
【０００６】
本発明によって提供される環境に優しい食器はさらに、無機鉱石粉末が炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、二酸化ケイ素、ベントナイト、銀石粉末、白土、タルク、チョーク粉末、酸化亜鉛、中空ガラスマイクロビーズ、砂利粉末、廃石炭スラグ粉末、廃石炭脈石粉末、廃建材粉、空気PM2.5集塵物の一種または数種の混合物であるという技術的特徴を有してもよい。
【０００７】
本発明によって提供される環境に優しい食器はさらに、無機鉱石粉末は、平均粒径が1μm〜5μmの焼成炭酸カルシウムまたは未焼成炭酸カルシウムであるという特徴を有してもよい。
【０００８】
本発明によって提供される環境に優しい食器はさらに、環境に優しい食器の製造方法が以下のステップを含むという特徴を有してもよい、ステップS1、70〜85重量部の無機鉱物粉末、15〜23重量部のポリエチレン、15〜22重量部のポリプロピレンおよび3〜5重量部の助剤を秤量してミキサーに入れ、100r/min 〜130r/minの回転スピードで20分〜25分混合させ、原料混合物を得る。ステップS2、原料混合物を180℃〜250℃で連続練り、得られた熔融物を高速ペレット化してマスターバッチを得る。ステップS3、マスターバッチを乾燥、排気および脱水して乾燥マスターバッチを得る。ステップS4、乾燥したマスターバッチを射出成形装置で射出して環境に優しい食器を得る、そのうち、ステップS3の脱水条件は重量比で1/10000未満の水分量までマスターバッチを脱水することである。
【０００９】
本発明によって提供される環境保護食器はさらに、射出成形の過程は、乾燥した母粒を射出成形装置のホッパーに吸い込み、280℃〜320℃まで加熱して金型に充填させ、そして保圧して冷却まで排気し、冷却後に離型し、環境にやさしい食器を得ることであるという技術的特徴を有してもよい。
【００１０】
本発明によって提供される環境に優しい食器はさらに、ステップS3の脱水が真空脱水装置を使用して行うことであるという技術的特徴を有してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって提供される環境に優しい食器は、50〜85重量部の無機鉱石粉末、15〜23重量部のポリエチレン、15〜25重量部のポリプロピレンおよび3〜5重量部の助剤から製造され、その中で、ポリプロピレンは密度800 kg/m3 〜 1000 kg/m3の共重合ポリプロピレンであるため、外観および強度がよく、耐熱性と耐水性が優れ、粉末がほとんど落ちなく、分解性が良好であり、日常の使用に適するだけでなく、白色汚染を起こさず、環境保護の要件を満たすことができる。
【具体的な実施形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施形態について、実施例に即して説明する。
【実施例１】
【００１３】
本実施例１の環境に優しい食器は茶碗状であり、通常の茶碗状の金型で成形されるため、通常の使い捨てプラスチック製茶碗と同じである寸法仕様（具体的には外径８ｃｍ、深さ５ｃｍ、厚さ０．２ｃｍ）を有する。
本実施例の環境にやさしい食器の製造方法は、以下のステップを含む。
ステップS1、70〜85重量部の無機鉱物粉末、15〜23重量部のポリエチレン、15〜22重量部のポリプロピレンおよび3〜5重量部の助剤を秤量してミキサーに入れ、100r/min 〜130r/minの回転スピードで20分〜25分混合させ、原料混合物を得る。
ステップS2、原料混合物を180℃〜250℃で連続練り、得られた熔融物を高速ペレット化してマスターバッチを得る。
ステップS3、マスターバッチを乾燥、排気および脱水して乾燥マスターバッチを得る。
ステップS4、乾燥したマスターバッチを射出成形装置で射出して環境に優しい食器を得る。射出成形の具体的な過程は、乾燥した母粒を射出成形装置のホッパーに吸い込み、280℃〜320℃まで加熱して金型に充填させ、そして保圧して冷却まで排気し、冷却後に離型し、環境にやさしい食器を得ることである。
【００１４】
本実施例において、各ステップの具体的な条件は以下のとおりである。
ステップS1で使用される各成分の具体的な添加量は、78重量部の無機鉱石粉末、16重量部のポリエチレン、20重量部のポリプロピレンおよび助剤である。
その中で、ポリプロピレンは密度905 kg/m3の共重合ポリプロピレンであり、この共重合ポリプロピレンは市販の共重合ポリプロピレンを複数用いて混合法により得られ、かつ混合後のサンプルの平均密度は905 kg/m3である。これらの市販の共重合ポリプロピレンは、シンガポール化学AW564、茂名石化EPC30R-H、広州石化J641、サムスンBJ-750などを含むがこれらに限定されない異なるグレードを有する。
【００１５】
助剤にはポリオレフィンエラストマー、熱安定剤としてのBASF225、潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛L-806およびPPワックス、表面改質剤としてのPN-827およびステアリン酸1801が含まれ、各助剤の添加量は以下のとおりである。
【００１６】
ポリオレフィンエラストマー：2重量部
BASF225：1重量部
ステアリン酸亜鉛L-806：0.05重量部
PPワックス：0.03重量部
PN-827：0.3重量部
ステアリン酸1801：0.3重量部
また、ステップS1の混合回転スピードは110r/min、混合時間は25分であり、無機鉱石粉末は平均粒径約3μmの焼成炭酸カルシウムである。
【００１７】
ステップS2の連続練り温度条件は245℃である。
ステップS3において、乾燥温度は60℃〜70℃に制御し、真空脱水装置を用いて脱水を行い、脱水条件は重量比で1/10000未満の水分量までマスターバッチを脱水することである。本実施例における含水率の具体的な数値は重量比で0.095‰である。
【００１８】
ステップS4において、射出成形装置はホッパー、加熱部、充填部および金型を備え、その具体的な構成および動作原理はプラスチック射出成形品に適した既存の射出成形機器と同じであるので、ここではこれ以上説明しない。また、金型および金型における茶碗が離型温度まで急冷するために、本実施例の金型冷却に用いる冷却液は冷凍塩水である。
【実施例２】
【００１９】
実施例２において、実施例１と同じである方法および条件に関する同じ説明は省略する。
実施例２において、環境に優しい食器の製造方法および技術的条件は実施例１と同じであるが、原材料が異なる、具体的には以下のとおりである。
ポリプロピレンは、密度898 kg/m3の共重合ポリプロピレンであり、この共重合ポリプロピレンは市販の共重合ポリプロピレンを複数用いて混合法により得られ、混合後のサンプルの平均密度は898 kg/m3である。その他は実施例１と同じである。
そのため、本実施例で用いる共重合体ポリプロピレンは、実施例１と比較して密度が比較的低い。
【実施例３】
【００２０】
実施例３において、実施例１と同じである方法および条件に関する同じ説明は省略する。
実施例３において、環境に優しい食器の製造方法、ステップ、原材料の添加量および技術的条件は実施例1と同じであるが、原材料の種類が異なる、具体的には以下のとおりである。
ポリプロピレンは、密度910kg/m3の共重合ポリプロピレンであり、この共重合ポリプロピレンは市販の共重合ポリプロピレンを複数用いて混合法により得られ、混合後のサンプルの平均密度は910 kg/m3である。その他は実施例1と同じである。
そのため、本実施例で用いる共重合体ポリプロピレンは、実施例1と比較して密度が比較的高い。
【比較例１】
【００２１】
比較例1において、環境に優しい食器の製造方法、ステップ、原材料の添加量および技術的条件は実施例1と同じであるが、原材料の種類が異なる、具体的には以下のとおりである。
その中で、ポリプロピレンは密度約905kg/m3のホモポリプロピレンであり、このホモポリプロピレンは市販のホモポリプロピレンを複数混合して実施例１の共重合ポリプロピレンの密度と同じであるホモポリプロピレン混合物を形成することである。
そのため、実施例１と比較して、本実施例で用いるポリプロピレンはホモポリプロピレンである。
【比較例２】
【００２２】
比較例２の環境に優しい食器の原材料にはポリプロピレンが含まれず、その製造方法、ステップ、原材料の種類と添加量、および技術的条件は実施例１と同じである。
【比較例３】
【００２３】
比較例３の環境に優しい食器の製造方法、ステップ、原材料添加量、および技術的条件は実施例1と同じであるが、原材料として、ポリエチレンを添加していない。
【比較例４】
【００２４】
比較例４において、環境に優しい食器の製造方法、ステップ、原材料添加量および技術的条件は実施例1と同じであるが、母粒は脱水せず、ただ乾燥することで、最後に得られた乾燥母粒の含水率は約4/10000である。
【実施例の作用と効果】
【００２５】
上記各実施例および比較例の環境に優しい食器（環境に優しい茶碗）について性能試験を行った。さらに、本発明の環境に優しい食器と通常の使い捨てプラスチック食器との違いを説明するために、試験中に同じサイズの一般的な市販のプラスチック製茶碗を対照試料として使用した。
【００２６】
性能試験は、外観試験、強度試験、落下試験、耐熱試験、水漏れ試験、粉体剥離試験および生分解試験が含まれる。
その中で、外観試験ではランプを使用して製品の表面は滑らかで、亀裂やバリなどの不適合現象があるか否かを肉眼で確認することである。
【００２７】
強度試験では、荷重試験の形式で実施し、具体的には、2つの平らなガラスの間に茶碗を置き、そして上部ガラスの中間部に重りを置き、定規で重りを置く前後の2つのガラスの高さの差を測定し、高度変化率を計算することである。
【００２８】
落下試験では、茶碗を約1mの高所からコンクリートの床まで自由に落下させ、茶碗が損傷したか否かを確認することである。
【００２９】
耐熱試験では、茶碗を90℃以上のお湯に10分間浸して取り出し、茶碗本体が変形しているか、常温水を入れて水漏れがあるかを確認し、変形や水漏れがなければ耐水性が良好であることを判断する。
【００３０】
水漏れ試験では、茶碗を室温の水に72時間浸して取り出し、水を拭き取り、再度に水を入れて漏れがあるか否かを確認することである。
【００３１】
粉体剥離試験では観察法を採用する、即ち、茶碗を複数の小片に切断し、小片同士を擦り付けて摩擦部に粉体剥離現象があるか否かを観察し、粉体剥離小片の数量を小片の総数で割ったものは剥離率とする。
【００３２】
生分解試験では、複数の茶碗を同じ面積の小片に切断し、各小片を自然紫外線で（自然太陽光の紫外線強度に相当する紫外線）完全な片状を喪失するまで生分解に必要な時間（即ち細かい破片または粉末状態になる）を記録し、その平均値を生分解時間とすることである。
【００３３】
下記表1は、表1実施例および比較例の環境に優しい食器の性能パラメーターを示したものであり、表中の「対照」欄は市販の一般的な使い捨てプラスチック製茶碗である。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表1に示すように、実施例1〜実施例3の環境に優しい食器の外観性能がよく、強度（荷重性能と落下性能）が良好で、耐熱性と耐水性が優れ、粉体剥離がほとんどなく、食器の使用上のニーズを満たすことができる。また、実施例の環境に優しい食器は約6カ月で生分解完了するので、回収しなくても白色汚染を起こさず、より環境に優しいである。
【００３６】
実施例1と比較して、比較例2の粉体剥離率がより高く、ポリプロピレンが粉体の剥離の抑制に効果があることを示している。また、比較例2の表面は滑らかではなく、強度が比較的低い、耐熱耐水性が比較的悪いので、ポリプロピレンは強度の向上および耐熱および耐水性の改善の効果もあることがわかる。
【００３７】
また、実施例1と比較して、比較例1の強度は比較的低く、耐熱性と耐水性は理想的ではないので、ホモポリプロピレンと比較して共重合ポリプロピレンのほうが効果が高く、環境に優しい食器での使用により適していることがわかる。共重合ポリプロピレンを添加した環境に優しい食器の様々な性能こそ食器の使用のニーズを満たすことができるので、環境に優しい食器はホモポリプロピレンではなく、共重合ポリプロピレンを使用すべきである。
実施例1と比較して、比較例3の落下耐性が比較的悪く、ポリエチレンと共重合ポリプロピレンと混合して製品の靭性に有利であることを示す。
【００３８】
実施例1と比較して、実施例4の耐熱性と耐水性は理想的ではないので、乾燥マスターバッチの含水量を1/10000以下に抑制することが、完成品の耐熱性と耐水性の向上に有利であることを示す。
【００３９】
また、発明者は各種助剤について比較試験を行ったところ、熱安定剤と酸化防止剤を添加しないと加熱時に樹脂が急激に酸化して老化し、成形できなくなることが分かった。潤滑材を添加しないと原料の混合が困難で流動性が悪く、良好なマスターバッチに押出成形することができなく、マスターバッチに成形したとしても、射出成形時にマスターバッチを均一に熔融できないので、金型に充填されると、均一なボディを形成することができず、製品の変形または表面の凹みや気泡の原因になる。従って、熱安定剤、酸化防止剤と潤滑剤を添加しないと、食器の成形に影響を及ぼし、無理に成形しても、理想的な性能が実現されず、通常の使用の要件を満たすことができないことがわかる。
【００４０】
これでもわかるように、上記実施例により提供される環境に優しい食器は、50〜85重量部の無機鉱石粉末、15〜23重量部のポリエチレン、15〜25重量部のポリプロピレンおよび3〜5重量部の助剤から製造され、その中で、ポリプロピレンは密度800 kg/m3 〜 1000 kg/m3の共重合ポリプロピレンであるため、外観および強度がよく、耐熱性と耐水性が優れ、粉末がほとんど落ちなく、分解性が良好であり、日常の使用に適するだけでなく、白色汚染を起こさず、環境保護の要件を満たすことができる。
【００４１】
また、上記実施例の助剤には、熱安定剤および酸化防止剤を含有しているため、射出成形工程を滑らかに完了させ、外観のよい製品を製造することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明した。本発明の当業者は独創的な作業を必要せずに、本発明の構想に従って多くの修正および変更を行うことができると理解すべきである。従って、この技術分野の当業者は、本発明の構想に応じて先行技術をもとに行った論理分析、推論または限定された実験によって得られる技術的解決策は、特許請求の範囲によって決定された保護範囲内でなければならない。
【００４３】
例えば、上記実施例において、無機鉱石粉末は炭酸カルシウムであるが、本発明では、その他の無機鉱石粉末、例えば硫酸カルシウム、硫酸銅、二酸化ケイ素、ベントナイト、銀石粉、白土、タルク、チョーク粉末、酸化亜鉛、中空ガラスマイクロビーズ、砂利粉末、廃石炭スラグ粉末、廃石炭脈石粉末、廃建材粉、空気PM2.5集塵物の一種または数種の混合物も使用することができる。食べ物との直接接触を必要とする食器を製造するとき、炭酸カルシウム、タルクなどのような清潔で毒性がない健康に優しい材料の使用を検討するものとする。食べ物との直接接触を必要としない食器、例えば弁当箱の外層を製造するとき、廃石炭スラグ粉末、廃石炭脈石粉末などの他の種類の無機鉱石粉末材料も使用することができる。
【００４４】
上記の実施例において、助剤としては、主にポリオレフィン系エラストマー、熱安定剤、潤滑剤、表面改質剤などが挙げられ、これらの助剤は主要原料と併用し、光分解剤を添加しなくても（例えば、分解性プラスチックに使用される光分解剤）環境に優しい食器の光分解が実現できる。本発明において、分解性能をさらに向上させるため、発明者は様々な先行技術の分解剤（分解性プラスチックに適用される生分解剤、光分解剤を含む）を試験するところ、重量比0.5％〜1％（原料総重量比で計算する）の生分解剤を添加すると、環境に優しい食器は実施例1に記載されている環境に優しい食器と基本的に同じである物理的性質を有し、かつ小片または小粒に分解した約2年で完全に粉末に分解することができると分かった。実施例と比較して、このような環境に優しい食器はより徹底的に分解され、より環境に優しいである。さらに、生分解剤は通常重金属のような有害な成分（光分解剤には一般的にこのような成分を含んでいる）を含まないので、生分解剤を添加しても食器には有毒成分が含まれず、健康上のニーズを満たすことができる。
【００４５】
上記の各実施例において、環境に優しい食器は茶碗状の金型を使用して製造された使い捨ての環境に優しい茶碗形態であるが、本発明において、その他の形態の金型を使用すれば、環境に優しい食器を、弁当箱、皿、受け皿、ナイフ、フォーク、スプーン、箸、カップ、缶、つぼなどの一般的な食器形態として製造することができる。