(57)【要約】【課題】  本発明は微生物などによって短時間で分解される樹脂及びその製造方法に関する。【解決手段】  本発明に係る分解性樹脂は、アミロースやアミロペクチンの分岐構造を有する炭水化物重合体２０〜６４．５ｗｔ％；ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンアクリル酸の中からいずれか一つまたは２種以上が混合した親水性樹脂２０〜４０ｗｔ％；滑剤５〜２０ｗｔ％；熱可塑性樹脂１０〜３０ｗｔ％；及び安定剤としての金属せっけん０．５〜５ｗｔ％の造成比よりなる。  前記の造成比を有する樹脂は、製造方法が簡単で造成が単純であるため製造コストを下げることができ低価で消費者に提供することができることは勿論、使用用途についても特殊用途だけではなく汎用で使うことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状アミロースと分枝アミロペクチンを含有する炭水化物重合体２０〜６４．５ｗｔ％；
ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンアクリル酸の中からいずれか一つまたは２種以上が混合した親水性樹脂２０〜４０ｗｔ％；
滑剤５〜２０ｗｔ％；
熱可塑性樹脂１０〜３０ｗｔ％；及び
安定剤として金属せっけん０．５〜５ｗｔ％
を成分として含有する分解性樹脂。
【請求項２】
前記炭水化物重合体が水分含有量８％以下で乾燥したものであることを特徴とする、請求項１に記載の分解性樹脂。
【請求項３】
線状アミロースと分枝アミロペクチンを含有する炭水化物重合体２０〜６４．５ｗｔ％；
ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンアクリル酸の中からいずれか一つまたは２種以上が混合した親水性樹脂２０〜４０ｗｔ％；
滑剤５〜２０ｗｔ％；
熱可塑性樹脂１０〜３０ｗｔ％；及び
安定剤として金属せっけん０．５〜５ｗｔ％
をミキサーに投入する工程；
前記ミキサーにより、前記工程にてミキサーに投入された成分が溶解する温度まで加熱して溶解させながら撹拌する工程；
前記工程にて撹拌が完了したミキサー機の混合物を圧縮機に供給して、その混合物を圧出する工程；
前記圧縮機から圧出された圧出物を水中を通過させて冷却する工程；及び
前記工程にて冷却した圧出物をカッターを利用して一定の大きさに切断する工程
を含む分解性樹脂製造方法。
【請求項４】
前記炭水化物重合体が水分含有量８％以下で乾燥したものであることを特徴とする、請求項３に記載の分解性樹脂製造方法。
【請求項５】
前記カッターで切断した圧出物の形態が顆粒状であることを特徴とする、請求項３に記載の分解性樹脂製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分解性樹脂及びその製造方法に関する。さらに詳述すると、線状アミロースと分枝アミロペクチンを含有する炭水化物重合体；ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンアクリル酸の中からいずれか一つまたは２種以上が混合した親水性樹脂；滑剤；熱可塑性樹脂；及び安定剤を、適正割合で混合し、圧出して、微生物による短時間での分解が成り立つ樹脂を製造し、提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に使われている樹脂は、包装用フィルム、ビニール袋、ペットボトルなどを製造する用途で広く利用されている。しかし、前記の用途で使われる樹脂は、使用後、微生物によって分解されないので土壌に埋められるとそのまま残存して土質を荒廃化させ、植物の生育を妨げるという点で社会問題化しているのが実情である。世界各国では分解性樹脂を開発するために多くの努力、時間、費用を投資し、その結果数種が開発された。
【０００３】
しかし、開発された前記の分解可能な樹脂は、製造工程が複雑であり、また、造成成分の数が多く製造コストが高くなる問題点がある上、物性が悪く、汎用での使用が不可能であり、手術用縫合糸などの特殊用途にだけ使われているのが実情である。
【０００４】
近来、植物を原料としたポリ乳酸樹脂が開発されている。これは生産過程において澱粉などの糖質から醗酵、反応、重合という過程を通さなければならず、また、ポリエチレンを生産するより多くのエネルギーを要するため、一般的に化石燃料が間接的に使用されている。このような方法で製造された前記ポリ乳酸樹脂は環境的に良いという長所はあるが、生産コストは高くなるという問題点がある。
【０００５】
また、分解性樹脂の製造方法を開示したものに、日本国特開２００１−０２６６６７号及び特開２００２−０２０５３６号がある。これらの具体的製造方法を見ると、天然高分子物質である澱粉、親水性樹脂、熱可塑性樹脂、軟化剤としてポリエチレングリコール、及び加工性向上剤として脂肪を、均一に撹拌混合した後、カップリング剤としてグリセリン、及び水を加え、均一に撹拌混合して、この混合物を二軸圧縮機によってチップ状に形成する。それに比べて本発明品は、軟化剤、加工性向上剤、カップリング剤、及び水の代わりに、滑剤としてのポリエチレンワックスと、安定剤としての金属せっけんだけを投入するので、前記日本国公開特許による樹脂と本発明品とは、その造成成分が違う。
【０００６】
さらに、前記の方法で製造される前記日本国公開特許による樹脂は８％以下の澱粉が使用されている点で、本発明品と異なる。また、前記日本国公開特許による樹脂は水を含むことで圧縮機の中から抜けて来る時間がもっとかかって炭化現象が生ずる。その上、圧縮機の出口で緩い練り状になり広がってしまうため、細長く引き抜きにくく出口に詰まりやすいため、その分生産量が落ちるという問題点がある。さらに、撹拌混合を２回以上繰り返すため、その分製造費がかかり、また、その分均一な混合物を得られにくくなる。均一に混合されなければ、ビニール射出時の平滑度が下がる。
【０００７】
特に、前記日本国公開特許による方法で製造される樹脂チップは水気を多く含有し、射出によるビニール生産は形成の際、気泡が発生して成形が困難である。また、軟化剤としてポリエチレングリコールなどのグリコール類が使用されているので、空気中の湿気を吸収しやすく、保管上問題がある。
【０００８】
一方、脂肪は水に溶けず、空気中の酸素によって酸化される際、不快なにおいや味がし、また、常温で固まるので、土と結合する際、空隙率が下がって水捌けと通気性が悪くなる。これに比べて本発明品は、澱粉と結合した樹脂の中身が分散して、むしろ空隙率を高める。また、前記日本国公開特許による樹脂は本発明品に比べて構成要素が多いので、その分生産原価が高くなる。
【０００９】
また、大韓民国特許第０１７４６４９号で開示されている分解性樹脂は、澱粉、脂肪族共重合ポリエステル、エチレンビニルアルコール、可塑剤、及び滑剤からなり、前記可塑剤としては、水、グリセリン、エチレングリコール、及び４−ブタンジオールの中から１種あるいは２種以上が混合で使用され、前記滑剤としては、トリグリセリン、モノステアリン酸塩、トリグリセリンジステアリン酸塩、又はトリグリセリントリステアリン酸塩が単独あるいは混合して使用されている。
【００１０】
大韓民国特許第０１００４２１号で開示されている分解性樹脂は、澱粉、脂肪族共重合ポリエステル、ポリビニルアルコール、及び添加剤からなり、前記添加剤としては、モノメチルリン酸塩、トリメチルリン酸塩、リン酸トリブチル、及び亜リン酸の中から単独あるいは２種以上が混合で使用されている。
【００１１】
大韓民国特許第０３３２１６３号は、一番目に、澱粉、水、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、ソルビトール、グリセリン、ポリビニルアルコールの中からの１種以上と脂肪族ポリエステルからなる分解性樹脂、また、
二番目に、澱粉、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、ビニルアルコール樹脂の中からの１種以上と脂肪族ポリエステルからなる分解性樹脂が開示されている。
【００１２】
以上の前記大韓民国特許による樹脂は、全て澱粉と脂肪族ポリエステルが共通して構成要素を成しており、大韓民国特許第０１７４６４９号及び大韓民国特許第０３３２１６３号の一番目の樹脂は、共通して水が使用されている点で、前に言及した日本国公開特許による樹脂の場合と同様の短所を持つ。また、大韓民国特許第０１７４６４９号では可塑剤として、また、大韓民国特許第０３３２１６３号では澱粉をゼラチン化する目的で、エチレングリコール及びグリセリンが使用されている点で、前に言及した日本国公開特許による樹脂の場合と同様の短所を持つ。大韓民国特許第０１００４２１号によるリン酸系統の樹脂の場合、焼却の際に空気中の窒素と結合して酸性雨の主要要因になる。
【００１３】
【特許文献１】日本国特開２００１−０２６６６７
【特許文献２】日本国特開２００２−０２０５３６
【特許文献３】大韓民国特許第０１７４６４９号
【特許文献４】大韓民国特許第０１００４２１号
【特許文献５】大韓民国特許第０３３２１６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記のような諸般の問題点を勘案してこれを解決しようとするものである。その目的は、分解性樹脂の製造において、その成分造成を単純化し、製造方法を簡素化して、製造コストを下げることの他に、自然保護を目的に、廃棄された樹脂が短時間に生物分解される分解性樹脂及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を果たすため、本発明は、線状アミロースと分枝アミロペクチンを含有する炭水化物重合体２０〜６４．５ｗｔ％；ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンアクリル酸の中からいずれか一つまたは２種以上が混合した親水性樹脂２０〜４０ｗｔ％；滑剤５〜２０ｗｔ％；熱可塑性樹脂１０〜３０ｗｔ％；及び安定剤として金属せっけん０．５〜５ｗｔ％の成分造成比を持つ分解性樹脂を提供する。
【００１６】
また、本発明は、線状アミロースと分枝アミロペクチンを含有する炭水化物重合体２０〜６４．５ｗｔ％；ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンアクリル酸の中からいずれか一つまたは２種以上が混合した親水性樹脂２０〜４０ｗｔ％；滑剤５〜２０ｗｔ％；熱可塑性樹脂１０〜３０ｗｔ％；及び安定剤として金属せっけん０．５〜５ｗｔ％をミキサーに投入する工程；前記ミキサーにより、前記工程にてミキサーに投入された成分が溶解する温度まで加熱して溶解させながら撹拌する工程；前記工程にて撹拌が完了したミキサー機の混合物を圧縮機に供給して、その混合物を圧出する工程；前記圧縮機から圧出された圧出物を水中を通過させて冷却する工程；及び前記工程にて冷却した圧出物をカッターを利用して一定の大きさに切断する工程よりなる分解性樹脂製造方法を提供する。
【００１７】
ただし、前記炭水化物重合体は水分含有量８％以下で乾燥したものであり、また、冷却された圧出物はカッターにて顆粒状に切断される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、前記のような特徴を持つ本発明の分解性樹脂とその製造方法を、さらに詳細に説明する。
【００１９】
前記炭水化物重合体は、とうもろこし澱粉、ワラビ澱粉、くず澱粉、じゃがいも澱粉、小麦澱粉、大麦澱粉、米澱粉、キャッサバ澱粉、サゴ澱粉、タピオカ澱粉、豆澱粉、蓮澱粉、菱澱粉、さつまいも澱粉などの澱粉である。なお、前記の澱粉は天然高分子から分離して得ることができ、非変性澱粉である。
【００２０】
本発明の分解性樹脂組成物中の澱粉は、植物中の低分子多糖類、すなわち天然高分子多糖類で、じゃがいも、さつまいも、米、麦、とうもろこし、又はタピオカなどの澱粉があげられる。その他にも、分解澱粉、α澱粉、澱粉誘導体、分化澱粉、物理処理澱粉などの化学澱粉を単独または２種以上を混合して使用することができる。
【００２１】
前記分解澱粉としては、酸変性澱粉、酸化澱粉、酸処理澱粉、デキストリンなどがある。
前記澱粉誘導体は、澱粉エステル類と澱粉エーテル類に分けられる。そのうち澱粉エステル類としては、リン酸澱粉、酢酸澱粉、アジピン酸澱粉、マレイン酸塩澱粉、フタル酸塩澱粉、ヒドロキシアルキル澱粉、澱粉ザンセートなどがあり、澱粉エーテル類としては、カルボキシメチル澱粉、ヒドロキシアルキル澱粉、エピクロロヒドリン澱粉、アリール澱粉、陽性澱粉、グラフト重合澱粉などがある。
前記分化澱粉としては、アミロース澱粉、アミロペクチン澱粉などがある。
前記物理処理澱粉としては、放射線処理澱粉、高周波処理澱粉などがある。
【００２２】
以上の澱粉で本発明に使われる量は２０〜６４．５ｗｔ％である。２０ｗｔ％未満の使用量では少なすぎて樹脂の分解時間が長くかかり、自然環境を阻害する要因になる。使用量が６４．５ｗｔ％より多い場合は、樹脂の分解性は良くなるが相対的に他の成分の量が少なくなるので、成形性などが悪くなる問題点が生じる。
【００２３】
また、本発明で使用される親水性樹脂は、ヒドロキシ基とカルボキシル基を有する。親水性樹脂の例としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリエチレンアクリル酸（ＰＥＡ）の中からいずれか一つまたは２種以上が混合したものなどが使われ、その使用量は２０〜４０ｗｔ％である。
【００２４】
前記親水性樹脂の使用量が２０ｗｔ％未満であると、親水性が落ちる問題点が生じる。使用量が４０ｗｔ％より多いと、親水性が良くなる長所はあるが、他の成分の量が相対的に少なくなることで分解性及び成形性などが低下する問題点が生じる。
【００２５】
また、本発明で使用される熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアセタール、ポリアクリルエチル、熱可塑性ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アルキレン／ビニルエステル共重合体、ＡＢＳ共重合体、エチレン／アクリロニトリル共重合体、アミドエチル／アミドエステルブロック共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体、エチレン／アクリル酸共重合体、エチレン／アクリル酸エチル共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などである。
【００２６】
前記熱可塑性樹脂の中でもポリオレフィン樹脂は成形性が良く、複雑な形態の溶融成形に用いられるのに望ましい。
【００２７】
また、本発明で使用される滑剤は、ポリエチレンワックスなどよりなり、前記炭水化物重合体、親水性樹脂、及び熱可塑性樹脂の混合を均一にする役目を担っている。
【００２８】
また、本発明で使用される安定剤は、金属せっけんよりなり、高温での混合という条件において各高分子物の物性の変化を防ぐ役目を担う。
【００２９】
次に、上述したような各造成成分を利用して本発明の分解性樹脂を製造する方法を、各工程別に分けて説明する。
【００３０】
（第１工程）
本発明の第１工程では、既に用意した各成分、線状アミロースと分枝アミロペクチンを含有する炭水化物重合体２０〜６４．５ｗｔ％；ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンアクリル酸の中からいずれか一つまたは２種以上が混合した親水性樹脂２０〜４０ｗｔ％；ポリエチレンワックスなどよりなる滑剤５〜２０ｗｔ％；ポリエチレンなどよりなる熱可塑性樹脂１０〜３０ｗｔ％；及び安定剤として金属せっけん０．５〜５ｗｔ％を、ミキサーに投入する。この時、前記炭水化物重合体は水分含有量が８％以下で乾燥したものである。
【００３１】
（第２工程）
前記第１工程において各成分がミキサーに投入された後、その成分が溶融する温度まで前記ミキサーを加熱しながら撹拌して前記成分を混合させる。ミキサーを加熱する際、その適正温度は８０〜２００℃である。２００℃より高いと、混合物が熱分解されたり、８０℃より低いと、各成分が溶融されないという問題点が生じる。また、撹拌の方法は、スクリューなどを利用した回転式撹拌により、回転数８０ＲＰＭ±２０にて行う。
【００３２】
（第３工程）
前記第２工程においてミキサーで各成分を溶融、混合させた後、その混合物を圧縮機に供給して２０〜４０ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかけて圧出をする。この時、圧出物は麺のような形態をしている。
【００３３】
（第４工程）
前記第３工程により麺状に圧出された圧出物を、水中を通過させて冷却する。なお冷却の方法としては、水をスプレーしたり、または冷却エアを噴射しても良いが、前述のように水中を通過させながら冷却する方法が一番望ましい。
【００３４】
（第５工程）
前記第４工程により冷却された圧出物をカッターによって一定の大きさに切断して梱包する。なお、切断した圧出物の形態は顆粒状である。
【００３５】
以上のようにして製造完了した分解性樹脂は、目的物を作るための材料として、最終製品を生産するための圧出機や射出機にかけられ、各種フィルム、ビニール袋、ペットボトルなどが生産される。
【００３６】
以上の方法で製造された本発明の樹脂は、使用後に廃棄された後、微生物などによって炭水化物重合体が短時間で分解されるため、自然環境、特に土壌を保護することができる上、焼却せずに廃棄できるため、焼却の際に発生する大気汚染問題を解消することができるという長所を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように本発明の分解性樹脂は、その製造方法が簡単で造成が単純であるため製造コストを下げることができ低価で消費者に提供することができることは勿論、使用用途についても特殊用途だけではなく汎用で使うことができるという効果を有する。
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月23日(2005.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
前記熱可塑性樹脂の中でもポリオレフィン樹脂は成形性が良く、複雑な形態の溶融成形に用いられるのに望ましい。
なお、本発明における前記熱可塑性樹脂の使用量は、１０〜３０ｗｔ％である。熱可塑性樹脂が１０ｗｔ％未満であると、澱粉の添加量が多くなり、樹脂の分解性は良くなるが、成形性が不良になり、本発明が求める引張性能に優れた製品を得ることができない。また、熱可塑性樹脂が３０ｗｔ％より多いと、相対的に澱粉の添加量が減って分解性が不良になり、本発明が求める性能の分解性樹脂を得ることができない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、本発明で使用される滑剤は、ポリエチレンワックスなどよりなり、前記炭水化物重合体、親水性樹脂、及び熱可塑性樹脂の混合を均一にする役目を担っている。
なお、本発明における前記滑剤の使用量は、５〜２０ｗｔ％である。滑剤であるポリエチレンワックスが５ｗｔ％未満であると、全体重量比に対して添加される量が少なすぎ混合時に各成分が均一に混合されない。また、滑剤であるポリエチレンワックスが２０ｗｔ％より多いと、相対的に澱粉の添加量が少なくなり分解性が不良になる。均一な撹拌は製品の性能を決める要因であり、均一に撹拌されないと圧出時における平滑度が下がり、圧出物の引張強度及び耐久性が不良となり、目的物である最終製品を製造するための材料として用いることができなくなる。なお、分子構造が似ている、すなわち、同じ種類の物質同士は互いに混合しやすいという化学の一般的な理論に基づき、本発明では、澱粉、熱可塑性樹脂、及び親水性樹脂を均一に混合するためにポリエチレンワックスを滑剤として用いる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、本発明で使用される安定剤は、金属せっけんよりなり、高温での混合という条件において各高分子物の物性の変化を防ぐ役目を担う。
なお、本発明における前記安定剤の使用量は、０．５〜５ｗｔ％である。安定剤である金属せっけんが０．５ｗｔ％未満であると安定剤としての役目が果たせなくなり、高温での混合において各高分子物の物性が変化してしまい、本発明が求める性能の樹脂を製造することができない。また、安定剤である金属せっけんが５ｗｔ％より多いと、相対的に澱粉などその他の成分の添加量が少なくなり、分解が不活発になる上、各成分の添加割合が不適当になり引張強度及び耐久性が不良となり、結果的に本発明が求める性能の分解性樹脂を得ることができない。
【国際調査報告】
2005521770.tif 000002
2005521770.tif 000003
2005521770.tif 000004