(57)【要約】  本発明に係る発泡性樹脂組成物は、澱粉と脂肪族ポリエステルと水とを含み、澱粉１００質量部に対し、水１０〜４０質量部及び脂肪族ポリエステル１０〜８０質量部を含むものである。本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉１００質量部に対し、３〜６０質量部のグリセリンを更に含むことが好ましい。本発明の発泡性樹脂組成物は、組成物全体が生分解性材料であり、その成形品は耐水性に優れ、成形性が良好で、強度などの機械的特性も問題がなく、コスト的にも有利である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉と脂肪族ポリエステルと水とを含む発泡性樹脂組成物であって、澱粉１００質量部に対し、水１０〜４０質量部及び脂肪族ポリエステル１０〜８０質量部を含む発泡性樹脂組成物。
【請求項２】
グリセリンを含む請求項１に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項３】
澱粉１００質量部に対し、グリセリンが３〜６０質量部である請求項２に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項４】
脂肪族ポリエステルの融点が１００℃以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項５】
界面活性剤を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項６】
界面活性剤が、ノニオン系界面活性剤である請求項５に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項７】
澱粉１００質量部に対し、界面活性剤が０．２〜５質量部である請求項５または６に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項８】
架橋剤を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項９】
澱粉１００質量部に対し、架橋剤が０．０１〜２質量部である請求項８に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項１０】
澱粉と脂肪族ポリエステルとの合計量１００質量部に対し、無機化合物０．３〜１０質量部を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発泡性樹脂組成物を発泡させた発泡体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡性樹脂組成物に関し、更に詳しくは生分解性であり、加工性も良好で、その成形品は耐水性に優れ、しかも安価に得られる発泡性樹脂組成物及び発泡体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発泡樹脂成形体は包装材、緩衝材、断熱材などに用いられている。これらの材料として環境問題やコストの点から、ポリスチレンに代えて生分解性樹脂や澱粉が使用されるようになってきている。
澱粉を発泡材料に用いたものとしては、水を含む澱粉、エチレン−酢酸ビニル共重合体、界面活性剤等からなる材料が特許文献１に記載されている。これにはエチレン−酢酸ビニル共重合体が含まれているので、環境上はなお不十分である。【０００３】
また、特許文献２には、熱可塑性樹脂、澱粉系材料及び相溶化剤を含む樹脂複合材料が記載されている。樹脂としては、脂肪族ポリエステルも挙げられている。また、この材料を用いた発泡体も記載されている。しかし、材料組成や発泡の方法などについては詳しい説明がない。発泡用樹脂組成物は、良好な発泡が得られること、成形性に問題がないこと、成形品の強度、耐水性などに優れていることが必要である。特許文献２は、発泡体に関してこの点の記載が不十分である。【０００４】
【特許文献１】特開平６−８７９６９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑み、組成物全体が生分解性材料であり、その成形品は耐水性に優れ、成形性が良好で、強度などの機械的特性も問題がなく、コスト的にも有利な発泡性樹脂組成物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】
本発明は、生分解性樹脂として脂肪族ポリエステル、好ましくは融点が１００℃以上の脂肪族ポリエステルを用い、これと澱粉を組み合わせ、水を発泡剤とすることにより、良好な発泡形態が得られ、製品特性に優れることを見出したことに基づくものである。
即ち、本発明は、澱粉と脂肪族ポリエステルと水とを含む発泡性樹脂組成物であって、澱粉１００質量部に対し、水１０〜４０質量部及び脂肪族ポリエステル１０〜８０質量部を含む発泡性樹脂組成物である。
本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉１００質量部に対し、３〜６０質量部のグリセリンを更に含むことが好ましい。【０００７】
本発明の発泡性樹脂組成物において、脂肪族ポリエステルの融点が１００℃以上であることが好ましい。
本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉１００質量部に対し、０．２〜５質量部の界面活性剤を更に含むことが好ましい。この界面活性剤は、ノニオン系界面活性剤であることが好ましい。
本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉１００質量部に対し、０．０１〜２質量部の架橋剤を更に含むことが好ましい。
本発明の発泡性樹脂組成物は、澱粉と脂肪族ポリエステルとの合計量１００質量部に対し、０．３〜１０質量部の無機化合物を更に含むことが好ましい。
また、本発明は、上記発泡性樹脂組成物を発泡させた発泡体である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発泡性樹脂組成物は主として澱粉と生分解性樹脂である脂肪族ポリエステルからなるので、全体が生分解し、また脂肪族ポリエステルは、水を発泡剤とするとき、主として澱粉を発泡させ、脂肪族ポリエステルを発泡構造の外殻とすることができるので、強度などの特性にも優れたものとなる。この効果は、融点が１００℃以上の脂肪族ポリエステルの場合に顕著に現れる。更に、生分解性樹脂として脂肪族ポリエステルを用いているので、ポリビニルアルコールに比べて耐水性に優れる。更に、本発明の発泡性樹脂組成物に架橋剤を配合したものは耐水性が一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の内容を具体的に説明する。
本発明は、澱粉と脂肪族ポリエステル、好ましくは融点が１００℃以上の脂肪族ポリエステルと水とを含む発泡性樹脂組成物である。
本発明の発泡性樹脂組成物に用いられる澱粉は、馬鈴薯澱粉、トウモロコシ澱粉、甘藷澱粉、小麦澱粉、米澱粉などの天然澱粉（未加工澱粉）やこれらの分解物、アミロースやアミロペクチン分解物、加工澱粉などが挙げられる。加工澱粉としては、ジカルボン酸澱粉のような酸化澱粉、アセチル化澱粉のようなエステル化澱粉、カルボキシメチル化澱粉のようなエーテル化澱粉、澱粉をアセトアルデヒドやリン酸で処理した架橋化澱粉、澱粉を２−ジメチルアミノエチルクロライドで第３級アミノ化したもののようなカチオン化澱粉などが挙げられる。これらの中で安価なことから天然澱粉が好ましい。【００１０】
本発明で用いられる脂肪族ポリエステルは、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどの多価アルコールと、コハク酸、アジピン酸などの多塩基酸とから合成される。また、本発明で用いられる脂肪族ポリエステルには、１，４−シクロヘキサンジメタノールを多価アルコールとして用いて得られる環状脂肪族ポリエステルも含まれる。これらの脂肪族ポリエステルは、好ましくは融点が１００℃以上のものを用いる。
更に、脂肪族ポリエステルは、１９０℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が８ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましく、５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが更に好ましい。脂肪族ポリエステルのＭＦＲは低い方が、発泡体の強度を改善する。
分岐状の分子構造を有する脂肪族ポリエステルを用いると、発泡倍率を上げることができ、更に発泡セルが独立気泡を作りやすく、発泡体の強度が更に改善されるので好ましい。分岐状脂肪族ポリエステルは、少なくともどちらか一方が３官能以上の多価アルコールと多塩基酸との共重合により得られ、例えば、トリメチルプロパン、コハク酸及びアジピン酸の共重合により得られる。【００１１】
本発明において、水を発泡剤とするとき、１００℃付近で澱粉のみを発泡させ、脂肪族ポリエステルを発泡させずに成形体を形成することができ、強度等の特性を向上させることができる。特に、融点が１００℃以上の脂肪族ポリエステルを用いると、この効果が顕著に現れる。
本発明の発泡性樹脂組成物において、脂肪族ポリエステルは、澱粉１００質量部（澱粉に水が含まれるときは、その水は含まず）に対し、１０〜８０質量部配合する。脂肪族ポリエステルの量が１０質量部未満であると、得られる成形体の発泡構造が良好でなくなり、強度等の特性が劣り、一方、８０質量部を超えると、澱粉の割合が少なくなってコストが上がる。【００１２】
本発明の発泡性樹脂組成物は、発泡剤として水を含む。水は、主として澱粉を発泡させる役割を果たす。良好な発泡体を得るためには、澱粉１００質量部に対して、１０〜４０質量部の水が必要である。なお、この水の量には澱粉中の水分も含まれる。即ち、水の量は、添加する水と澱粉中に含まれる水分との合計量である。【００１３】
本発明の発泡性樹脂組成物には、グリセリンを添加することが好ましい。グリセリンは、組成物の加工性及び柔軟性を高め、成形品の伸びを増す役割を果たす。グリセリンは、澱粉１００質量部に対して、３〜６０質量部添加することが好ましい。グリセリンの量が３質量部未満であると、上記した効果が十分に得られない場合があり、一方、６０質量部を超えると、組成物にべたつきが生じ、ハンドリングが悪くなる場合がある上に、コストが上がる。【００１４】
本発明の発泡性樹脂組成物には、加工性を更に向上させるために、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤及びノニオン系界面活性剤の何れを用いることもできるが、ノニオン系界面活性剤が好ましい。
ノニオン系界面活性剤としては、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド等の水溶性高分子が挙げられる。これらの中でソルビタン脂肪酸エステルが特に好ましい。
液状の界面活性剤と粉末状の界面活性剤とを混合して用いることで、界面活性剤の分散性を向上させることができる。
界面活性剤の添加量は、澱粉の量に応じて決定すればよく、澱粉１００質量部に対して、０．２〜５質量部が好ましく、０．５〜３質量部が更に好ましい。界面活性剤の量が０．２質量部未満であると、加工性が十分に改善されない場合があり、一方、５質量部を超えると、混練した組成物が滑りやすくなり、例えば、二軸押出機で押出す場合の押出し効率が低下する場合がある。【００１５】
本発明の発泡性樹脂組成物には、架橋剤を添加してもよい。架橋剤を添加することにより、架橋の機構は定かではないが、成形品の耐水性が向上する（例えば、８０℃の熱水中での重量減が少なくなる）。
架橋剤としては、エポキシ基、シラノール基、イソシアネート基、アミノ基等の官能基を２つ以上含む化合物が挙げられる。架橋剤の具体例としては、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、多官能イソシアネート（例えば、日本ポリウレタン工業製のコロネートＬ、コロネートＨＬ、コロネート２０３０、アクアネート１００、アクアネート１０５、アクアネート１２０）等が挙げられる。
架橋剤の添加量は、澱粉１００質量部に対して、０．０１〜２質量部が好ましい。架橋剤の量が０．０１質量部未満であると、十分に架橋が行われない場合があり、一方、２質量部を超える量は意味がない。【００１６】
本発明の発泡性樹脂組成物には、無機化合物粉末を添加してもよい。無機化合物粉末は、発泡セルを微細化して発泡体の強度を改善する役割を果たす。無機化合物の具体例としては、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、卵殻等が挙げられる。
無機化合物粉末の添加量は、澱粉と脂肪族ポリエステルとの合計量１００質量部に対し、０．３〜１０質量部が好ましく、１．０〜３質量部が更に好ましい。無機化合物粉末の量が０．３質量部未満であると、発泡セルが大きくなる傾向があり、一方、１０質量部を超えても発泡セルの均一化が改善されない場合がある。
無機化合物粉末の粒子径は特に限定されず、樹脂組成物に通常用いられる粒子径のものでよい。【００１７】
また、本発明の発泡性樹脂組成物には、必要に応じて、可塑剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤等の公知の添加剤を添加してもよい。可塑剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。【００１８】
本発明において、脂肪族ポリエステル、澱粉、水、並びに必要に応じて添加されるグリセリン、界面活性剤、架橋剤及び無機化合物の混合方法は特に限定されない。本発明による発泡体は、通常、脂肪族ポリエステル、水、粉末状の澱粉、並びに必要に応じて添加されるグリセリン、界面活性剤、架橋剤及び無機化合物をヘンシェルミキサー等により予め混合した後、押出機により加熱、加圧溶融して所望の形状のダイスより発泡させながら押出し、直接に発泡体を得、切断してバラ状の発泡体とすることができる。また、脂肪族ポリエステル、澱粉、水、並びに必要に応じて添加されるグリセリン、界面活性剤、架橋剤及び無機化合物をヘンシェルミキサー等で混合した後、押出機により発泡しない条件で加熱、加圧溶融し、ダイスよりストランドを得、切断してペレット化する。このペレットを例えば、別の場所で押出機に投入して、高温で加熱、加圧溶融して所望の形状のダイスより押出して発泡体を得ることができる。さらに、脂肪族ポリエステル、澱粉、水、並びに必要に応じて添加されるグリセリン、界面活性剤、架橋剤及び無機化合物をヘンシェルミキサー等で混合した後、押出機で混練する際に水を押出機中に注入して、所望の形状のダイスより発泡させながら押出し、発泡体を得ることができる。従って、本発明の発泡性樹脂組成物には、水を予め添加して組成物としたものの他、押出機で混練中に水を添加するものも含まれる。さらに、水以外の成分を配合したペレットを得、これに水を含浸させ、これを発泡させて発泡ペレットとしたり、あるいは水を含むが発泡しない条件で得たペレットや水を後から含浸したペレットから金型を用いて種々の発泡成形体とすることができる。従って、本発明の発泡性樹脂組成物には、このように水をペレットに後から含浸したものも含まれる。本発明の発泡性樹脂組成物は、発泡成形体とすることも可能であるが、バラ状の発泡体とすることで緩衝材として好適に用いることができる。
成形時の加熱温度は、一般的には脂肪族ポリエステルの融点近傍が好ましく、具体的には１００〜１２０℃の範囲である。【００１９】
本発明の発泡性樹脂組成物を用いた成形品の形状や用途は特に制限されない。本発明の発泡性樹脂組成物は、例えば、押出成形、ブロー成形、型発泡成形、射出成形等により、シート、フィルム、容器等に成形することができる。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例に用いた原料は以下の通りである。
澱粉：生のコーンスターチ（王子コーンスターチ社製、商品名コーンスターチの未加工澱粉、水分含有量約８．５質量％）
脂肪族ポリエステル：昭和高分子株式会社製  商品名ビオノーレ  ＃１００１（融点１１５℃）、商品名ビオノーレ  ＃１０１０（融点１１５℃）、商品名ビオノーレ  ＃１９０３（融点１１５℃）、商品名ビオノーレ  ＃３００１（融点９０℃）
ポリビニルアルコール：日本合成化学株式会社製、ゴーゼノールＮＭ−１１
グリセリン：通常の市販品
界面活性剤：グリセロールモノステアレート（ノニオン系界面活性剤）
架橋剤：３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
無機化合物：実施例１及び２ではタルク、実施例５では卵殻、実施例３及び４では炭酸カルシウム、実施例６及び７では貝殻粉を用いた。平均粒径（レーザー法で測定）は約１０μｍである。【００２１】
ヘンシェルミキサーを用いてこれらの原料を表１に示す割合で混合し、同方向２軸押出機を用いてその混合物の発泡成形を行った。表中の水の量は、添加した水と澱粉中に含まれる水分との合計量である。成形により円柱状の発泡成形体を得た（実施例１〜７、９、１０及び１２は直径約１５ｍｍであり、実施例８及び１１は直径約４０ｍｍである）。成形時のシリンダー温度は、実施例１〜６及び実施例８〜１２では１１５℃、比較例１では１１０℃、比較例２では１８０℃とし、またダイス温度は、実施例１〜８及び比較例１では１６０℃、比較例２では１９０℃とした。
実施例７は、シリンダー温度１１５℃、ダイス温度９０℃でペレットを作製した後、そのペレットを１軸押出機を用いてシリンダー温度９０℃、ダイス温度１６０℃にて円柱状の発泡体を得た。
耐水性は、成形体の一部を２５℃の水又は熱水（８０℃）中に１時間浸漬したときの外観の変化で評価した。外観の変化が殆ど無かったものを○とし、表面がぼろぼろになったか、或いは形状が維持できなかったものを×とした。【００２２】
【表１】
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【００２３】
実施例１〜７及び９〜１２の発泡体は、実施例８のものよりも発泡セルが小さく、より均一な発泡体であった。【００２４】
上述したように、本発明の発泡性樹脂組成物は、生分解される澱粉と生分解性樹脂とが主成分であるので、環境問題に配慮した製品とすることができる。また、本発明の発泡性樹脂組成物は加工性がよく、その成形体は強度、耐水性等に優れているので、発泡シート、緩衝材、包装材、断熱材等に好適である。
【国際調査報告】
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