(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非変性澱粉２０〜６０重量％；パルプ繊維パウダー５〜３０重量％；光触媒剤０．１〜２重量％；離型剤０．５〜５重量％；及びカプセル型発泡助剤０．０１〜５重量％、並びに残部としての溶媒を含む、澱粉容器用組成物であって、
前記非変性澱粉が、コーンスターチ、ポテトスターチ、小麦スターチ、米スターチ、タピオカスターチ、及びサツマイモスターチからなる群から選ばれる１又は複数の澱粉であり；
前記カプセル型発泡助剤は、発泡剤として炭化水素を含有する内部と、３００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力に耐えられる熱可塑性物質を含む外部から構成され、
前記炭化水素は、前記熱可塑性物質の軟化点以下でガス化するものであり、前記熱可塑性物質は、ニトリル系単量体、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、メタクリルアミド、アクリル酸、アクリルアミド、スチレン、及び酢酸ビニルからなる群より選ばれ、
前記炭化水素は、プロパン、プロピレン、ブテン、ノルマルブタン、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタン、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、及びデカンからなる群より選ばれ
前記澱粉容器用組成物が、２４０℃〜３００℃に加熱されたモールド成形機に注入されて、所望の形状を有する澱粉容器へと成形される、前記澱粉容器用組成物。
【請求項２】
前記熱可塑性物質は、ニトリル系単量体、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、メタクリルアミド、アクリル酸、アクリルアミド、スチレン、及び酢酸ビニルからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１に記載の澱粉容器用組成物。
【請求項３】
前記カプセル型発泡助剤は、粒径が３〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の澱粉容器用組成物。
【請求項４】
前記パルプ繊維パウダーは、繊維長さが１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の澱粉容器用組成物。
【請求項５】
前記光触媒剤は、アナターゼ含量が７０％以上の二酸化チタンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の澱粉容器用組成物。
【請求項６】
前記離型剤は、クエン酸モノステアリル及びステアリン酸マグネシウムからなる群より選ばれる一つ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の澱粉容器用組成物。
【請求項７】
前記溶媒は、水、アルコール、アルカリ水溶液及び酸性水溶液からなる群より選ばれる何れか一つであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の澱粉容器用組成物。
【請求項８】
澱粉容器の製造方法において、
非変性澱粉２０〜６０重量％；パルプ繊維パウダー５〜３０重量％；光触媒剤０．１〜２重量％；離型剤０．５〜５重量％；及びカプセル型発泡助剤０．０１〜５重量％、並びに残部としての溶媒からなる澱粉容器用組成物を用意する段階；及び
前記組成物を２４０〜３００℃に加熱されたモールド成形機に注入し、０．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で加圧して所望の形状の容器を成形する段階を含み、
ここで前記非変性澱粉が、コーンスターチ、ポテトスターチ、小麦スターチ、米スターチ、タピオカスターチ、及びサツマイモスターチからなる群から選ばれる１又は複数の澱粉であり；
前記カプセル型発泡助剤は、発泡剤として炭化水素を含有する内部と、３００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力に耐えられる熱可塑性物質を含む外部から構成され、
前記炭化水素は、前記熱可塑性物質の軟化点以下でガス化するものであり、前記熱可塑性物質は、ニトリル系単量体、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、メタクリルアミド、アクリル酸、アクリルアミド、スチレン、及び酢酸ビニルからなる群より選ばれ、
前記炭化水素が、プロパン、プロピレン、ブテン、ノルマルブタン、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタン、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、及びデカンからなる群より選ばれ、
前記澱粉容器用組成物が、２４０℃〜３００℃に加熱されたモールド成形機に注入されて、所望の形状を有する澱粉容器へと成形される、澱粉容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、澱粉容器用組成物、これを用いた澱粉容器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡は、プラスチックとゴムなどの構造物に発泡剤が働いて、所定の温度、圧力、及び時間でガスが発生しセルを形成することで発泡体を作製することである。
【０００３】
使い捨て容器を製造する方法には、非発泡タイプ、発泡タイプなどがある。非発泡使い捨て容器は、真空方式、圧空方式の製造方法などで比較的容易に製造することができる。しかしながら、非発泡使い捨て容器内に高温の内容物を入れた場合、熱い熱が外部へと遮断されることなくそのまま伝熱され、皮膚などが接触すれば、やけどをすることがある。
【０００４】
発泡使い捨て容器の場合は、非分解性プラスチック素材であるＰＳ、ＰＰ、ＰＥなどの材料を用い、発泡工程を施して製品の軽量化、クッション性、断熱性、コスト低減などが確保された容器を製造することができるが、この場合、合成樹脂、プラスチックからなる使い捨て容器が環境汚染を招くことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記問題点を解決するために、発泡主成分として溶媒とカプセル型発泡助剤を環境にやさしい澱粉容器組成物に適用することで発泡特性が向上し且つ製品軽量化及び成形性が向上した使い捨て容器を成形することができる、環境にやさしい澱粉容器組成物、これを用いた澱粉容器及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の具現例では、非変性澱粉２０〜６０重量％；パルプ繊維パウダー５〜３０重量％；光触媒剤０．１〜２重量％；離型剤０．５〜５重量％；及びカプセル型発泡助剤０．０１〜５重量％、並びに残部としての溶媒からなることを特徴とする澱粉容器用組成物を提供する。
【０００７】
また、本発明の具現例では、前記組成物を用いて成形された澱粉容器を提供する。例示的な具現例において、前記澱粉容器は、前記組成物を加熱及び加圧して所望の形状に成形してなるものである。
【０００８】
さらに、本発明の具現例では、非変性澱粉２０〜６０重量％；パルプ繊維パウダー５〜３０重量％；光触媒剤０．１〜２重量％；離型剤０．５〜５重量％；及びカプセル型発泡助剤０．０１〜５重量％、並びに残部としての溶媒からなる澱粉容器用組成物を用意する段階；及び前記組成物を１００〜３００℃に加熱されたモールド成形機に注入し、０．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で加圧して所望の形状の容器を成形する段階を含む澱粉容器の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の具現例による澱粉容器用組成物は、澱粉容器製品の軽量化及び製品成形性を向上させるという効果がある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具現例について詳しく説明する。
本発明の一具現例では、澱粉容器用組成物において、非変性澱粉２０〜６０重量％；パルプ繊維パウダー５〜３０重量％；光触媒剤０．１〜２重量％；離型剤０．５〜５重量％；及びカプセル型発泡助剤０．０１〜５重量％、並びに残部としての溶媒からなる澱粉容器用組成物を提供する。
【００１１】
本発明の一具現例において前記カプセル型発泡助剤は、炭化水素である発泡剤が含有された内部；及び熱可塑性物質からなる外部から構成されるものであってよい。
【００１２】
本発明の一具現例において、前記炭化水素は、外部の熱可塑性物質の軟化点以下でガス化する物質であって、プロパン、プロピレン、ブテン、ノルマルブタン、イソブタン、イソペンタン、ネオペンタン、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、及びデカンからなる群より選ばれるものであってよい。前記熱可塑性物質は、３００ｋｇ／ｃｍ2以上の圧力に耐えられる物質であってよく、例えば、ニトリル系単量体、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、メタクリルアミド、アクリル酸、アクリルアミド、スチレン、及び酢酸ビニルからなる群より選ばれるものであってよい。
【００１３】
本発明の一具現例において、前記カプセル型発泡助剤は、粒径が３〜５０μｍのものであってよい。粒径が３μｍより小さいと十分な発泡を得難く、また、５０μｍより大きいと気泡径が大きくなり、発泡成形物の強度が低下することがある。
【００１４】
前記カプセル型発泡助剤は、組成物全重量を基準にして、０．０１〜５重量％の範囲で含有されることが好ましく、前記範囲を超えて過量添加されると、成形物の発泡力が高くなりすぎて衝撃強度が低下し、また、前記範囲より小さく添加されると、成形物の発泡力が低くなって製品軽量化特性を得ることができない。
【００１５】
本発明の一具現例において、前記非変性澱粉は、とうもろこし、じゃが芋、小麦、米、タピオカ、さつま芋からなる群より選ばれる一つ以上の澱粉であってよい。
【００１６】
前記非変性澱粉が組成物全重量を基準にして、２０重量％未満で含有されると、有機バインダーとして役割をする澱粉の不足によりパルプ及び各種の添加剤の均一な分散が得られず、また、６０重量％を超えて含有されると、衝撃強度及び耐水性が低下することがある。
【００１７】
前記非変性澱粉の場合、通常５００ｍｅｑ以上の陰イオン電荷を持つことから、該澱粉が塊状になる現象が生じることがあり、これにより分子間結合エネルギーが弱くなって全般的な強度と耐水性が低下する。そこで、これを防止するために、パルプを粉砕機にて粉砕して微細粉末化（すなわち、パウダー化）した粉末微細パルプ繊維を用い、結果として、見掛け密度を増大させるとともに、体積を小さくすることができ、且つ、塊状になる現象を抑制することができ、結局、引張強度、曲げ抵抗性など、全般的な強度を高めることができる。
【００１８】
前記パルプ繊維パウダーとしては、木材、藁、砂糖黍、葦、竹、木質の幹、靭皮繊維、葉繊維、及び種苗繊維から選ばれる一つ以上を用いていてよい。
【００１９】
このとき、前記パルプ繊維の長さが１０〜５００μｍの範囲のものを用いるのが組成物中の繊維パウダーの分散性を高め、成形体の強度を部位別に一定に保つ上で好適である。
【００２０】
前記パルプ繊維パウダーうち、光葉樹、すなわち、長繊維を用いる場合と、針葉樹、すなわち、短繊維を用いる場合とにおいて、同一の大きさのスクリーンを用いても粉砕される繊維長によって分布量に多少の差がある。
【００２１】
前記パルプ繊維パウダーは、組成物全重量を基準にして、５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、前記範囲を超えて過量添加されると、パルプ繊維パウダーの分散が難しくなり、また、前記範囲より小さく添加されると、容器の衝撃強度が低下する。
【００２２】
本発明の具現例では、針葉樹よりも相対的に耐熱性に優れている光葉樹パルプを用いることが好ましい。針葉樹を粉砕してなるパルプパウダーを用いれば、製品成形の際に熱によって炭化が生じ、完製品に褐変現象が生じるためである。
【００２３】
本発明の一具現例において、前記光触媒剤は、アナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタンであってよい。この場合、殺菌及び脱臭力を高める効果がある。二酸化チタンは、結晶構造によってルチル（ｒｕｔｉｌｅ）型、アナターゼ（ａｎａｔａｓｅ）型、ブルーカイト（ｂｒｏｏｋｉｔｅ）型の３種類がある。アナターゼ含量が７０％である二酸化チタンとは、アナターゼ型結晶構造を有する二酸化チタンが７０％含有され、残りの３０％の大部分としてルチル型結晶構造を有する二酸化チタンが含有され、一部微量としてブルーカイト型結晶構造を有する二酸化チタンが含有されてなるものを言う。アナターゼ型は光触媒反応の際に高い活性を示すことから、アナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタンは、十分な殺菌及び脱臭効果を奏することができる。
【００２４】
前記光触媒剤は、殺菌や脱臭のために混合されるものであって、光触媒剤として、鉄（III）（Ｆｅ3+）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、白金（Ｐｔ）などの金属がドープされた二酸化チタン、または二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化タングステン（ＷＯ3）などの金属酸化物を単独で用いるか、または二つ以上を併用していてよい。
【００２５】
前記光触媒剤は、組成物全重量を基準にして、０．１〜２重量％の範囲で含有されることが好ましく、前記範囲を超えて過量添加されると、容器の成形性及び強度を低下する恐れがあり、また前記範囲よりも小さく添加されると、殺菌、脱臭の効果を奏し難い。
【００２６】
本発明の一具現例において、前記離型剤は、クエン酸モノステアリル及びステアリン酸マグネシウムからなる群より選ばれる一つ以上であってよい。
【００２７】
前記離型剤は、組成物全重量を基準にして、０．５〜５重量％の範囲で含有されることが好ましく、前記範囲を超えて過量添加されると、容器成形性が低下し、前記範囲よりも小さく添加されると、成形された容器をモールドから離型し難くなる。
【００２８】
本発明の一具現例において、前記溶媒は、水、アルコール、アルカリ水溶液及び酸性水溶液からなる群より選ばれる一つであってよく、好ましくては、水を用いていてよい。
【００２９】
本発明の一具現例では、前記組成物を加熱及び加圧して所望の形状に成形してなる澱粉容器を提供する。
【００３０】
具体的に、本発明の一具現例では、澱粉容器の製造方法において、非変性澱粉２０〜６０重量％；パルプ繊維パウダー５〜３０重量％；光触媒剤０．１〜２０重量％；離型剤０．５〜５重量％；及びカプセル型発泡助剤０．０１〜５重量％、並びに残部としての溶媒からなる澱粉容器用組成物を用意する段階；及び前記組成物を１００〜３００℃、好ましくは、１５０〜２５０℃に加熱されたモールド成形機に注入し、０．５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは、３〜６ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で加圧して所望の形状の容器を成形する段階を含む澱粉容器の製造方法を提供する。前記加圧して成形する時間は、５秒〜５分間、好ましくは、２０秒〜５分間であってよい。
【００３１】
以下、本発明の実施例、比較例、及び試験例を参照して本発明の具現例を詳しく説明する。なお、これらは、単に本発明をより具体的に説明するために例示的に提示したものであるに過ぎず、本発明の範囲がこれらの実施例、比較例及び試験例によって制限されるものではないということは、当業界における通常の知識を有する者には自明であろう。
【実施例】
【００３２】
［実施例１〜４］澱粉容器成形用組成物の調製
変性させていない陰イオン性とうもろこし澱粉、パルプ繊維パウダー、光触媒剤としてのアナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタン、離型剤としてのステアリン酸マグネシウム、カプセル型発泡剤、及び水を、表１に表したような組成にしてダブルジャケット加熱撹拌機で１０分間混合・混練して成形用組成物を調製した。
【００３３】
表１は、実施例１〜４のそれぞれの組成を表すものである。
【表１】
0006054949.tif 000002
【００３４】
［比較例５〜８］澱粉容器成形用組成物の調製
変性させていない陰イオン性とうもろこし澱粉、パルプ繊維パウダー、光触媒剤としてのアナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタン、離型剤としてのステアリン酸マグネシウム、有機化学発泡剤、及び水を、表２に表したような組成にしてダブルジャケット加熱撹拌機で１０分間混合・混練して成形用組成物を調製した。
【００３５】
表２は、比較例５〜８のそれぞれの組成を表すものである。
【表２】
0006054949.tif 000003
【００３６】
［比較例９〜１２］澱粉容器成形用組成物の調製
変性させていない陰イオン性とうもろこし澱粉、パルプ繊維パウダー、光触媒剤としてのアナターゼ含量が７０％以上である二酸化チタン、離型剤としてのステアリン酸マグネシウム、無機化学発泡剤、及び水を、表３に表したような組成にしてダブルジャケット加熱撹拌機で１０分間混合・混練して成形用組成物を調製した。
【００３７】
表３は、比較例９〜１３のそれぞれの組成を表すものである。
【表３】
0006054949.tif 000004
【００３８】
［実験例１］澱粉容器成形用組成物の物性評価
前記実施例１〜４及び比較例５〜１３に従って調製した組成物を温度２４０℃、圧力６Ｋｇｆ/ｃｍ3の条件を有するモールド成形機で成形し、容器形状を有する成形体を作製した。
【００３９】
成形体の物性評価は、次のような方法にて実施した。
成形性の測定結果において、◎は、表面が滑らかでしわやピンホールがないことを示し、○は、表面が相対的にやや粗めであるが、しわやピンホールがないことを示し、×は、表面にしわやピンホールがあるか又は成形し難いことを示す。
【００４０】
軽量化率（％）は、比較例９の組成容器形状を有する成形体を作製する際の容器重量を基準にして、実施例１〜４、比較例５〜１３の容器重量の軽量化率（％）を測定した。
【００４１】
成形時間は、モールド成形機で成形して容器形状を有する成形体を作製する際の容器乾燥時間を測定した。
【００４２】
圧縮強度において、２ｍｍ／ｓの速度のロードセルを用いて容器の両側面を圧縮して容器が破壊されるときの強度を測定した。測定結果において、◎は、５ｋｇ・ｍ／ｓ2以上を示し、○は、３．５ｋｇ・ｍ/ｓ2以上を示し、×は、３．５ｋｇ・ｍ／ｓ2未満を示す。
【００４３】
異臭については、３名の研究員が容器から澱粉特有の臭い以外の不快な臭いがするか否かを検査した。測定結果において、Ｎは「なし」を示し、Ｙは「あり」を示す。
【００４４】
褐変現象については、容器の色を標準組成物（とうもろこし澱粉３８％、パルプ繊維パウダー１４％、水４６％）の色と比較した。測定結果において、Ｎは「なし」を示し、Ｙは「あり」を示す。
【００４５】
離型性については、実施例及び比較例の組成物を用いて容器サンプルを１００個成形する間、下型に落ちることなく上型にくっ付いている容器の個数を測定した。
【００４６】
表４は、実施例１〜４、比較例５〜１３のそれぞれにおける、成形性、軽量化率、成形時間、圧縮強度、異臭、褐変現象、離型性を測定した結果を表すものである。
【表４】
0006054949.tif 000005
【００４７】
発泡剤を用いていない比較例９の場合、成形性、圧縮強度、異臭、褐変現象、離型性は良好であるものの、軽量化率及び成形時間は最も悪い結果を示した。
【００４８】
有機化学発泡剤を用いた比較例５〜８の場合、軽量化率は３〜１２％であり、酷い異臭や容器色相の変化現象が示された。
【００４９】
無機化学発泡剤を用いた比較例１０〜１３の場合、軽量化率は５〜２２％であり、酷い異臭や褐変現象が示された。
【００５０】
カプセル型発泡剤を用いた実施例１〜４の場合、極めて優れた成形性を示し、且つ圧縮強度、異臭、褐変現象、離型性も良好であった。特に比較例９に比べて、２０〜５３％の軽量化率を示し、優れたコスト低減効果を示すことが分かる。また容器成形時間は、比較例９に比べて、２５〜３５ｓｅｃ短縮され、容器成形時におけるエネルギー費用を削減することができる。
【００５１】
以上、本発明の具現例について詳しく記述したところ、当業界における通常の知識を有する者にとっては、かかる具体的な技術は単に具現例に過ぎず、これらによって本発明の範囲が制限されるものではない点は明白である。よって、本発明の実質的な範囲は、請求の範囲とその等価物によって定義されると言えよう。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の澱粉容器用組成物は、澱粉容器製品の軽量化及び製品成形性を向上させることができる。