(57)【要約】【課題】  使用、再利用、および廃棄処分において環境負荷を最小限に抑制する発泡体であって、優れた吸放湿性抑止効果を有するとともに、使用時の耐久性を向上させることを目的とする。【解決手段】  本発明は、アルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物を含み、水分含有率が１０重量％以下とさせることにより、材料の吸放湿性抑止効果を向上させる。これと、起泡剤、可塑剤を添加して水に溶解し起泡させ、乾燥させることにより発泡体を得ることができる。この発泡体は、環境湿度による影響を受けることなく耐久性のある発泡体となり、さらに再利用も可能である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物を含み、水分含有率が１０重量％以下であることを特徴とするアルギン酸系材料。
【請求項２】
水分含有量が１０重量％以下であるアルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物、起泡剤、および可塑剤とを含有する材料が、前記起泡剤により形成された気泡を含有していることを特徴とするアルギン酸系材料を用いた発泡体。
【請求項３】
アルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物から選ばれたアルギン酸系材料を乾燥処理して水分量を１０重量％以下とする工程と、
前記乾燥処理されたアルギン酸系材料と、起泡剤、および可塑剤とを含有する材料を、水に溶解して水溶物を得る工程と、
前記水溶物を発泡させ発泡組成物を得る工程と、
前記発泡組成物を乾燥させる工程とを具備することを特徴とするアルギン酸系材料を用いた発泡体の製造方法。
【請求項４】
アルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物から選ばれたアルギン酸系材料を乾燥処理して水分量を１０重量％以下とする工程と、前記乾燥処理されたアルギン酸系材料と、起泡剤、および可塑剤とを含有する材料を、水に溶解して水溶物を得る工程と、前記水溶物を発泡させ発泡組成物を得る工程と、前記発泡組成物を乾燥させる工程によって製造されたアルギン酸系材料を用いた発泡体を水に溶解した後、これを発泡させ、乾燥することによって発泡体とすることを特徴とするアルギン酸系材料を用いた発泡体の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルギン酸またはその塩およびエステル類などのアルギン酸系誘導体材料の改良であり、さらに、これを用いた発泡体、その製造方法および発泡体の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然環境保護の見地から、自然環境中で分解する生分解性樹脂及びその成形品が求められ、例えば脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂の研究が活発に行われている。この樹脂は通常の使用環境では分解しないが、高温多湿のコンポスト環境では、微生物により水と二酸化炭素に分解するため、廃棄物の環境負荷が低く、今後環境問題を解決する有望な材料として期待されている。最近では、代表的な生分解性樹脂であるポリ乳酸、または澱粉などの天然多糖類を用いて生物由来の生分解性ポリマーを作る開発も進められているが、これらの樹脂は、陸地において生育される原料から採取・製造されるため、食料などを栽培する資源を消費するという欠点を有している。  
【０００３】
天然水溶性多糖類の中でも、例えば海草中の成分であるアルギン酸は、船舶の航行に障害となる海草から採取することができる。また、食糧問題に影響しない不要な物質を原料として用い得るため、コストを最小限に抑制できる可能性がある。この物質は、水溶性であるという特性を有しており、再生性が高く環境負荷の低減された将来の樹脂材料として有望であり、アルギン酸を用いて生分解性ポリマーを作製することも試みられている（特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
しかしながら、この生分解性ポリマーは、保水性を有する材料であり、吸放湿による材料物性の変動が大きく、適用可能な温度湿度領域が限定され、構造材等として使用するにはこれまでは適さなかった。そこで、このような材料を構造材料として用いる場合、樹脂自体の吸放湿性を抑制するとともに、使用中の耐久性を保持することが求められている。
【特許文献１】特開平３−２６９０５９号公報
【特許文献２】特開平８−３３７６７４号公報
【特許文献３】特開２００５−１６６９７１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、使用、再利用、および廃棄処分において環境負荷を最小限に抑制する発泡体に関して、優れた吸放湿性抑止効果を有するとともに、使用時の耐久性を向上した発泡体に関する技術を開発することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明は、アルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物を含み、水分含有率が１０重量％以下であることを特徴とするアルギン酸系材料である。
【０００７】
第２の本発明は、水分含有量が１０重量％以下であるアルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物、起泡剤、および可塑剤とを含有する材料が、前記起泡剤により形成された気泡を含有していることを特徴とするアルギン酸系材料を用いた発泡体である。
【０００８】
第３の本発明は、アルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物から選ばれたアルギン酸系材料を乾燥処理して水分量を１０重量％以下とする工程と、
前記乾燥処理されたアルギン酸系材料と、起泡剤、および可塑剤とを含有する材料を、水に溶解して水溶物を得る工程と、
前記水溶物を発泡させ発泡組成物を得る工程と、
前記発泡組成物を乾燥させる工程とを具備することを特徴とするアルギン酸系材料を用いた発泡体の製造方法である。
【０００９】
第４の本発明は、アルギン酸、アルギン酸塩およびアルギン酸エステルから選ばれた少なくとも１種の化合物から選ばれたアルギン酸系材料を乾燥処理して水分量を１０重量％以下とする工程と、前記乾燥処理されたアルギン酸系材料と、起泡剤、および可塑剤とを含有する材料を、水に溶解して水溶物を得る工程と、前記水溶物を発泡させ発泡組成物を得る工程と、前記発泡組成物を乾燥させる工程によって製造されたアルギン酸系材料を用いた発泡体を水に溶解した後、これを発泡させ、乾燥することによって発泡体とすることを特徴とするアルギン酸系材料を用いた発泡体の再生方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、環境負荷を最小限に抑制され、優れた耐久性を有し、水溶解性および再生性を備えた発泡体分野において、物性に多大に影響する水分含有率の変動を抑制でき、広範囲で高機能を維持できるとともに、従来品より含水率の低い発泡体となるため、水分を嫌う分野にも使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明者らは、アルギン酸由来の発泡体について鋭意研究を重ねた結果、材料製造の際の粗原料であるアルギン酸またはその塩およびエステル類などの誘導体を、加熱乾燥、凍結乾燥などの方法を用いて十分に乾燥し、水分含有率を１０％以下とすることで、発泡体の物性に多大に影響する水分含有率の変動を抑制でき、広範囲で高機能を維持できることを見いだした。
【００１２】
乾燥により水分を排除することで水素結合が促進され、分子が密になり結合力を増すとともに水分が新たに入りにくくなる状態を作る。これがアルギン酸の分子構造が非常に歪な形をとることから生じる現象であるとも考えられる。本発明は、こうした知見に基づいて完成されたものである。
【００１３】
［第１の実施の形態］
本発明の実施形態にかかるアルギン酸誘導体を含むアルギン酸系材料は、アルギン酸またはその塩およびエステル類などの材料を、加熱乾燥、凍結乾燥などの方法を用いて十分に乾燥し、水分含有率を１０％以下とすることで得られる。
【００１４】
以下、原材料の評価方法、アルギン酸またはその塩およびエステル類などの誘導体、原料の乾燥処理、原料乾燥処理後の物性、発泡組成物、発泡体の製造、発泡体の用途、発泡体の評価、発泡体の再生について順次説明する。
【００１５】
（原材料の評価方法）
以下、原材料の評価において示す数値は、本発明を限定するものではないが、下記の測定方法によって測定することができる。
【００１６】
（１）  重量平均分子量測定
重量平均分子量の測定においては、ＨＰ社製のAgilent 1100 seriesという装置を用いて行うことができる。ことなる分子量の分布を展開するカラムとしては、ＴＳＫｇｅｌ（G3000PWXL），ＴＳＫｇｅｌ（G6000PWXL）の２本のカラムを直列に接続して用いる（７．８ｍｍφ×３００ｍｍ）。移動相としては、０．１Ｎ硝酸ナトリウム１．０ｍｌ／ｍｉｎを用いる。
展開した材料の分子量分布を検出するには、示差屈折計（ＲＩ；refractive index）を用いることができる。この装置の、検量線は、標準プルランを用いて作成することができる。
【００１７】
（２）  粘度測定
粘度測定においては、ＨＡＡＫＥ社製のRheoStressRS600という装置を用いることができる。センサーとしては、φ３５コーン／角度１°−セラミックシャフトを用いる。センサーギャップは、０．０５０ｍｍが、好ましい。この装置の測定範囲は、０．１０Ｐａ−１００００．００Ｐａである。また、測定温度は、２５．００℃で行う。
【００１８】
（３）  降伏値測定
材料の降伏値の測定には、ＨＡＡＫＥ社製のRheoStressRS600を用いることができる。
センサーとしては、φ３５パラレルプレート−セラミックシャフトを用いる。センサーギャップは、０．５００ｍｍが好ましい。測定範囲としては、０．００Ｐａ−２００００．００Ｐａとする。材料に印加する荷重は、周波数１．０００Ｈｚで周期的に印加する。測定温度は、２５．００℃とする。
【００１９】
（４）  水分含有率測定
水分含有量の測定は、佐藤計量器製作所製の水分チェッカーＳＫ−９４０Ａを用いて行うことができる。測定方法としては、電気抵抗式方式を用いる。測定可能な水分量の範囲としては、７．０〜３８．０％であり、測定可能温度範囲は、５〜４０℃である。
【００２０】
（アルギン酸、その塩およびエステル類などの誘導体から選ばれるアルギン酸系材料）
本発明において使用することのできるアルギン酸系材料としては、以下のものが挙げられる。
アルギン酸、アルギン酸金属塩、アルギン酸プロピレングリコールエステルのようなアルギン酸のカルボキシル基部位をエステル化した誘導体、アルギン酸メチルアミドのようなアルギン酸のカルボキシル基部位をアミド化した誘導体およびこれらの生理学的に許容される人工的な誘導体、およびこれらが任意の炭素数のアルコールと脱水縮合したエステルなどである。
これらの材料のうち、起泡性、得られる材料の物性等の面から、アルギン酸プロピレングリコールエステルが特に好ましい。
【００２１】
上記において、アルギン酸をエステル化した誘導体とは、次のように得られる誘導体である。アルギン酸は、２つの水酸基と１つのカルボキシル基とを有している。このカルボキシル基に１価以上のアルコール類あるいはアルキレンオキサイド類を反応させて、エステル結合を有する物質に変化させたものである。アルコール類としては、炭素数１〜５のアルキル基をもつ一価アルコール、二価アルコール、および三価アルコールを用いることができるが、生成物の親水性、界面活性性、および実用性の観点から、二価アルコールが最も好ましい。具体的には、プロピレングリコール、エチレングリコール、およびグリセリンなどが挙げられる。アルキレンオキサイド類としては、炭素数１〜５のアルキル基をもつ物質を用いることができる。具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、およびブテンオキサイドなどが挙げられる。あるいは、水酸基にカルボキシル基を有する物質を反応させて、エステル結合を有する物質に変化させたものでもよく、炭素数１〜５の有機酸が特に好ましい。カルボキシル基と水酸基とを含む乳酸、グリコール酸などを用いることもできる。
【００２２】
アルギン酸をアミド化した誘導体とは、１価以上のアミン類を反応させてアミド結合を有する物質に変化させたものである。アミン類としては、炭素数１〜５のアルキル基をもつ第一級アミン、第二級アミン、および第三級アミンを用いることができるが、第一級アミンが最も好ましい。具体的には、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、およびメチルエチルアミンなどが挙げられる。
【００２３】
アルギン酸またはその塩およびエステル類などの誘導体の重量平均分子量は、その種類に応じて適宜決定することができる。重量平均分子量は１，０００，０００〜３，０００，０００程度が好ましい。一般的に、アルギン酸類は重量平均分子量が増加すると、粘性が増加し溶解が困難となると同時に、発泡体の緩衝性の欠落、および加工が困難となる傾向にある。このため、重量平均分子量の上限は、５，０００，０００程度に留めることが好ましい。
【００２４】
さらに、上述したようなアルギン酸類の粘度は、１．０×１０１（Ｐａ・ｓ）以上１．５×１０７（Ｐａ・ｓ）以下であることが好ましい。粘性が低いと発泡状態の膜が破泡してしまうため、粘度の下限は１．０×１０１（Ｐａ・ｓ）となる。一方、発泡体の発泡倍率および緩衝特性を維持するために、本発明の実施形態にかかる水溶物の粘度の上限は１．５×１０７（Ｐａ・ｓ）に規定される。
【００２５】
（原料の乾燥処理）
ここで言う乾燥処理とは、物質内の水分を揮発させ水分量を少なくすることを意味するため、その方法は、加熱乾燥、凍結乾燥等の方法に限定されない。乾燥処理の温度領域は−５０℃以上１００℃以下が好ましい。乾燥温度が低すぎるとエネルギー量の浪費につながりあまり好ましくなく、逆に１００℃以上であると高分子鎖を破壊してしまう恐れがある。
好ましい温度範囲は、降伏値の高い６０℃以上１００℃以下である。また乾燥の時間については、エネルギー浪費の抑制と、高分子鎖の破壊を抑制する観点から、１００時間以内とする。好ましくは降伏値が高く、重量平均分子量Ｍｗの低下を抑制できる２４時間程度である。
【００２６】
（原料乾燥処理後の物性）
前記アルギン酸系材料を乾燥処理すると、分子量の低下が生じることがある。この場合に、乾燥処理後の重量平均分子量Ｍｗは、元の重量平均分子量に対して、２５％以上１００％以下であることが適当である。乾燥後の分子量が２５％以下に低下すると作製する発泡体の耐久物性が失われる可能性があり好ましくない。好ましくは、発泡体の耐久物性が失われにくい、５０％以上１００％以下の範囲である。
【００２７】
前記アルギン酸系材料を乾燥処理することにより、これを溶解した水溶液の粘度に変化が生じることがある。乾燥処理後の水溶液の粘度（６％水溶液）は、粗原料の粘度（６％水溶液）に対して、５０％以上１００％以下であることが適当である。乾燥処理後の材料の水溶液の粘度が、粗原料の水溶液の粘度の５０％以下となると、作製する発泡体の耐久物性が失われる可能性があり、好ましくない。好ましい粘度変化は、発泡体の耐久物性が失われにくい７０％以上１００％以下である。
【００２８】
前記乾燥処理によって、アルギン酸系材料成形体の水溶液の降伏値（６％水溶液）が変化する可能性があるが、この変化率は、粗原料の降伏値（６％水溶液）に対して、１００％以上１７０％以下であることが適当である。乾燥処理を行うことによって生じる、降伏値の向上は、１７０％以上となると発泡体の要求物性を満たせない可能性があり、また乾燥処理によって降伏値が低下すると発泡体の物性低下を招き、本発明の効果の一部を満たせないため、降伏値の好ましい変化は、この範囲となる。より好ましくは、発泡体の耐久物性が失われにくい１００％以上１５０％以下である。
【００２９】
乾燥処理後の水分含有率については、１０％以下であることが適当である。乾燥処理を行うことによっても、水分含有量が１０％以上であると、乾燥処理によって、分子を密にし、分子間結合を密にするという本願発明の所望の効果が得られない恐れがあり、所定の発泡体の要求物性を満たせない可能性があるため、水分量の好ましい範囲は、この範囲となる。さらに好ましくは、発泡体の耐久物性が良化する７％以下が適当である。
【００３０】
［第２の実施の形態：発泡組成物］
本発明の第２の実施の形態は、上記アルギン酸系材料を用いた発泡体である。
この発泡体は、上記乾燥処理したアルギン酸系材料に、起泡剤、および可塑剤を添加した組成物を発泡させて、製造されるものである。
上述した乾燥処理を行ったアルギン酸またはその塩およびエステル類などの誘導体は、起泡剤、可塑剤とともに水に溶解して水溶物とし、これを発泡させて本実施ノン形態の発泡体とする。
【００３１】
すなわち、本実施の形態の発泡体は、アルギン酸またはその塩およびエステル類などの誘導体を出発原料とするが、これらについては、たとえばアルギン酸をエステル化した誘導体とアルギン酸をアミド化した誘導体など２種類以上組み合わせて、水溶性多糖類として用いることもできる。例えばアルギン酸をエステル化した誘導体とアルギン酸をアミド化した誘導体を混合して用いる場合、アミド化した誘導体の含有量は、水溶性多糖類全量の７０重量％程度以下に留めることが望まれる。アミド化した誘導体の含有量が７０重量％を越えると、発泡体の緩衝性が全く生じないといった不都合が生じるおそれがある。アミド化した誘導体の含有量は、水溶性多糖類全量の４０重量％以下であることがより好ましく、水溶性多糖類の全て（１００重量％）がエステル化した誘導体であることが最も好ましい。  
【００３２】
なお本発明の実施形態にかかる発泡組成物には、起泡性の向上、生成した気泡の安定化、および発泡体の機械特性を向上するために、起泡剤を添加する。起泡剤としては界面活性剤を用いることができる。
界面活性剤は、主にカチオン系、アニオン系、両性系、その他に分類することができる。
【００３３】
カチオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩（例；塩化アルキルトリメチルアンモニウム）、ジアルキルジメチルアンモニウム塩（例；塩化ジアルキルジメチルアンモニウム）、塩化ベンザルコニウム塩、アルキルピリジニウムクロリド、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、Ｎメチルビスヒドロキシエチルアミン脂肪酸エステル塩酸塩、モノカルボキシ−ココ−イミダゾリン化合物、ジカルボキシ−ココ−イミダゾリン化合物などが用いられる。
【００３４】
アニオン系界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩（ステアリン酸ナトリウム、天然の牛脂やヤシ油、パーム油などを原料とした石鹸、ロジン石鹸、等）、アルキル硫酸塩（ＡＳ；ドデシル硫酸ナトリウム等）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、モノアルキルリン酸塩、アルファスルホ脂肪酸エステル塩（α−ＳＦＥ）、アルキルベンゼンスルホン酸塩（ＡＢＳ）［疎水基の炭化水素が直鎖のものは，直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩（ＬＡＳ）］、αオレフィンスルホン酸塩（ＡＯＳ）、その他のスルホン酸塩（スルホコハク酸塩等）、アルキルエーテル硫酸エステル塩（ＡＥＳ）、アルキル硫酸トリエタノールアミン、アルキルエーテルカルボン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩およびそのホルムアルデヒド縮合物、アルカンスルホン酸塩（ＳＡＳ）、高級アルコールやモノアルキル（ＭＡＰ）、およびその酸化エチレン付加物などのリン酸エステル塩、アシルーＮ−メチルタウリン塩、などが用いられる。
【００３５】
両性系界面活性剤としては、例えば、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、アルキルアミドプロピルベタイン、アルキルアミノ脂肪酸塩（Ｎ−アルキル−β−アラニン）、アルキルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタイン、などが挙げられる。その他の物質としては例えば、リン脂質（レシチン等）や、植物界に広く分布するサポニン系化合物などが挙げられる。なお起泡剤は、水溶性・安全性・生分解性等を勘案して適宜選択すればよいが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
起泡剤の添加量は、通常、発泡組成物１００重量％に対して１〜１０重量％程度である。添加量が１重量％未満の場合には、起泡剤の効果を十分に得ることが困難となる。一方、１０重量％を越えると、発泡体の機械特性、および環境調和性が損なわれるおそれがある。
【００３７】
起泡剤は、粒子状の形状をしたものを用いることができる。この粒子形状は、球状または楕円球状またはチップ状に粉砕されたものが好ましく、またサイズは、最大長が約１μｍ〜約１ｍｍ程度が効果的であるが、より好ましくは、０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下程度である。
【００３８】
また本発明の実施形態にかかる発泡組成物には、成形した発泡体の機械的特性を最適なものに調整するために、可塑剤を添加する。
可塑剤としては、例えば、グリセロール、グルコース、多価アルコール、トリエタノールアミン、ステアリン酸塩、ジグリセリン、トリグリセリン、ぺンタグリセリン、デカグリセリンから選ぶことができる。可塑剤は、水溶性・安全性・生分解性等を勘案して適宜選択すればよいが、これらに限定されるものではない。可塑剤は、発泡後の発泡体に柔軟性を与え、かつ発泡体製造時の送風乾燥の際に収縮を低減する作用を有する。
【００３９】
可塑剤の含有量は、通常、発泡組成物１００重量％に対して１０〜４０重量％程度である。１０重量％未満の場合には、可塑剤の効果を十分に得ることが困難となる。一方、４０重量％を越えると、発泡体のもつ耐湿性や機械特性、および環境調和性が損なわれるおそれがある。好ましくは、１５〜２５重量％程度である。
【００４０】
本発明の発泡組成物には、必要に応じて、オリゴマーあるいはポリマーのフォーム改質剤を含有させてもよい。フォーム改質剤を含有することによって、発泡体の柔軟性や靱性を改善するため用いることができる。フォーム改質剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、グアガム（ｇｕａｒ  ｇｕｍ）、アルブミン、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリオキサゾリン、およびポリエチレンイミンなどが挙げられる。こうしたフォーム改質剤を用いる場合には、発泡組成物１００重量％に対して１重量％程度の割合で配合すれば、その効果を得ることができる。ただし、フォーム改質剤が過剰に含有された場合には、発泡体のもつ耐湿性や機械特性、および環境調和性が損なわれるといった不都合が生じるおそれがあるので、その配合量は、発泡組成物１００重量％に対して３重量％程度に留めることが望まれる。
【００４１】
本発明の実施形態にかかる発泡組成物には、必要に応じて熱に対する安定性を高める意味合いでフォーム安定剤を配合してもよい。フォーム安定剤は、例えば、ステアリン酸アンモニウム、ドデシルアルコール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、トリデシルオキシポリエタノール、およびポリオキシエチル化オレイルアミンから選ぶことができる。その配合量は、特に限定されないが、通常発泡組成物１００重量％に対して１重量％程度であれば、十分な効果を発揮することができる。ただし、過剰に配合された場合には、発泡体のもつ耐湿性や機械特性、および環境調和性が損なわれるおそれがあるので、配合量の上限は３重量％程度に留めることが望まれる。
【００４２】
［第３の実施の形態：発泡体の製造方法］
本実施の形態の発泡対の製造方法は、上記乾燥処理したアルギン酸系材料に、起泡剤および可塑剤を添加した水溶液を、起泡させ、乾燥処理して発泡を固定して製造するものである。
【００４３】
本発明においては、上述のように、乾燥処理後のアルギン酸またはその塩およびエステル類などの誘導体のようなアルギン酸系材料は、単独で、もしくは二種以上の材料を混合して水溶性多糖類として用いることができる。これによって、発泡体の耐湿性、機械的特性、見かけ密度等で単独では不足した物性を改善することができる。
【００４４】
上述したような水溶性多糖類、起泡剤、および可塑剤を水に溶解して所定粘度の水溶液として、本発明の実施形態にかかる発泡組成物が得られる。この発泡組成物を用いて、以下の方法により本発明の実施形態にかかる発泡体を作製することができる。
【００４５】
発泡体の作製に当たっては、まず、水溶物を機械的に攪拌することによって発泡組成物を作製する。機械的攪拌は、例えばプレッシャーミキサー、連続高圧発泡ミキサー、台所用ミキサー、ビーター、ホモジナイザーによって行うことができる。この泡立ての時間によって、得られる発泡体の気泡径を制御することができる。発泡体の孔径は、通常５〜２０００μｍの範囲内であり、５０〜５００μｍの範囲内に制御されることが好ましい。径が５μｍ未満の小さな気泡は、作製することが極めて困難である。一方、２０００μｍを越えて大きな径を有する気泡が存在すると、発泡状態の維持が困難となる、または発泡体の緩衝性が失われるといった不都合が生じるおそれがある。なお、水溶物を泡立てする際、水溶液の粘度が材料の発泡の状態、性質等に大きく影響を及ぼすため、これを制御する必要がある。
【００４６】
水溶物の粘度は、水溶性多糖類の種類、重合度、重量平均分子量、および含有量によって決定される。したがって、この粘度範囲が得られるように、水溶性多糖類の種類等に応じて含有量を調整すればよい。発泡体の発泡の状態を良好に保つためには、水溶液粘度を統一の指標とすることが好ましい。特に材料的な脆さが少なく、加工しやすく、ポリマーの耐久性が大きいことなどを考慮すると、粘度は１．０×１０１（Ｐａ・ｓ）以上１．５×１０７（Ｐａ・ｓ）以下の範囲にあることが望まれる。本発明の実施形態にかかる水溶物は水に溶解して調製されるが、粘性が低いと発泡状態の膜が破泡してしまうため、発泡組成物の粘度は１．０×１０１（Ｐａ・ｓ）以上とすることが好ましい。一方、発泡体の発泡倍率と良好な緩衝特性を維持するために、本発明の実施形態にかかる水溶物の粘度の上限は１．５×１０７（Ｐａ・ｓ）が好ましい。
【００４７】
水溶物を泡立てすることによって、湿潤状態の発泡組成物が形成される。例えば、これを所望の型内に注型し、流延して発泡体のシート状ないし板状体を成形する。この厚さは、約１ｍｍ以下から約５０ｍｍ以上の厚さに、用途に応じて任意に選択することができる。厚い板状体の場合は、内部に“気泡破壊”の層を有するようにすることもできる。“気泡破壊”とは、せん断力や切断などの外的要因により破泡し、気泡が肥大化または一部欠落する現象をさす。発泡体の表面に存在する気泡は、著しく気泡破壊されずに、新たに製造された気泡と同様な外観であり、またほぼ等しい気泡径および気泡径分布を有する。好ましくは、発泡体は連通気泡を介して、マトリクスとなる水溶性樹脂が層構造になっているものがよい。発泡体の気孔として、独立気泡が大部分を占めると、気孔の隔壁が厚くなったり、組成むらがでたりするため加熱時の機械的特性が低下して好ましくない。
【００４８】
注型後には、送風乾燥・凍結乾燥等の乾燥処理を施して水分を含有率１０％以下まで除去することによって、目的の微細気泡構造を有する発泡体が作製される。乾燥処理は、室温（２５℃）にて２日間程度、または水の融点以下の温度かつ真空に近い圧力で１日程度行なうことが望まれる。十分に乾燥処理が行なわれなかった場合には、使用中の水分蒸発または流出により、水分に弱い物質に影響を及ぼすといった不都合が生じるおそれがある。また、発泡体の特性を損なわず、良好な成形性を保つ観点から、１０℃付近にて１０Ｐａ以下で乾燥を行うことが特に好ましいがこの方法に限定されない。常温対流乾燥などは、例えば、密閉空間内に送風を行うことが可能な装置（卓上換気装置、局所排気装置）によって達成することができる。
【００４９】
さらに所定の条件下で乾燥処理を施すことによって、本発明の実施形態にかかる発泡体が作製される。すなわち、水溶性多糖類と、起泡剤、可塑剤とによって発泡体の主要骨格となるマトリックスが構成され、このマトリックス中には、起泡剤の作用により所定のサイズで形成された気泡が分散される。得られた発泡体は、採寸後そのまま、電子機器等、予め水や湿度に触れる可能性の少ない部分に適用することができる。あるいは、本発明の実施形態にかかるシート状の発泡体については、複数枚を重ねて使用してもよい。この場合には、少なくとも２層のシートは、互いに積層し機械的あるいは化学的に接着する。具体的には２液混合エポキシ系、ゴム系、シアノアクリレート系、酢酸ビニール樹脂エマルジョン、澱粉糊などの接着剤を使用したり、ホットメルト接着剤を塗工した樹脂フィルム、ポリイミド系接着フィルム、エチレン・アクリル酸系共重合体接着フィルムなどのフィルムを間に挟むことによって重ね合わせて複合構造を形成する。こうした材料も、電子機器等の予め水や湿度に触れる可能性の少ない部分に適用することが可能である。こうした材料は、例えば、シートを単独でまたは積層して耐水性のポリ袋などに収容し、電子機器等の予め水や湿度に触れる可能性の少ない部分に適用することが可能である。
【００５０】
（発泡体の用途）
本発明の実施形態にかかる発泡体は、医療系材料、細胞培養用固定化培地、工業用・農業用・食品用の包装用資材（例えば食品トレーなど）の原料として用いることができる。さらには、その他シートなど任意の形状で、包装用容器（ワンウェイ容器）、玩具、シート、家具部品、建材や自動車、家電製品、ＯＡ機器の部材、内装材、およびハウジングなどに有効利用ができるものと期待される。
【００５１】
（発泡体の評価）
発泡体の物性変動を抑える要因となる吸放湿性抑止効果を検証するために、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が８０以上１０４以下であり、かつその変動幅が０以上２０以下であることが望まれる。８０以下となると発泡体の柔軟性・緩衝性・耐久性が失われ機能が低減する恐れがあり、逆に１０４以上となると発泡体の耐久物性が失われる可能性があり、変動幅が２０以上となると、物性変動が大きすぎて、使用領域が限定されてしまうためこの範囲となる。好ましくは、発泡体の物性が失われにくい、変動域が９０以上１０２以下で変動幅が０の場合である。
【００５２】
［第４の実施の形態：発泡体の再生］
本発明の発泡体は使用されることによって、経時劣化をおこし、発泡体としての機能が低下することがある。こうした場合には、発泡体を再生することもできる。
本発明の発泡体は、水溶性多糖類をマトリクス樹脂として含有しているので、使用後に水にて容易に処理することができる。すなわち、発泡体を水に溶解して水溶物を得る工程と、前記水溶物を発泡させ発泡組成物を得る工程と、前記発泡組成物から前記水を除去して再生発泡体を成形する工程とを具備する方法によって、本発明発泡体を再生することが可能である。
【００５３】
基本的には、水に発泡体を加え、フッ素樹脂（商標名：テフロン（登録商標））製などの撹拌翼が付随した撹拌装置等を用いて攪拌することによって溶解して水溶物を得ることができる。なおこの場合、樹脂の劣化を修復する手段として、新たな樹脂（バージン材）を加えることもできる。添加量は使用年数によっても異なるが、概ね再生前樹脂量の５０〜１５０％程度の添加で耐久性を復元できる。発泡体を水に溶解するに当たっては、得られる水溶物の粘度が所定の範囲内となるように、水量を調整することが望まれる。具体的には、発泡体を溶解してなる水溶物の粘度は、１．０×１０１（Ｐａ・ｓ）以上１．５×１０７（Ｐａ・ｓ）以下であることが好ましい。すでに説明したように、発泡体の水溶物を泡立てする際には、この水溶物の粘度が得られる発泡体の発泡の状態、性質等に大きく影響を及ぼすため、これを事前に制御する必要がある。発泡体の濃度によらず、数分から１時間で容易に溶解することができ、再生する場合に溶解に手間がかかることもない。発泡体の溶解に当たっては、例えば加熱機能つき撹拌装置（ホットスターラー）等を用いて６０℃程度まで昇温させてもよい。これによって、発泡体の溶解を促進することが可能となる。ただし、過剰に高温に加熱した場合には、発泡体に含まれる水溶性高分子の分子量低下が起こり、発泡体の耐湿性、機械的特性全般が低下するおそれがある。これを避けるため、加熱温度の上限は８０℃程度とすることが望まれる。
【００５４】
発泡体を水に溶解させることによって、運搬の際には従来の発泡体よりも大量に運ぶことが可能となり、発泡体の再生や処理に有利となる。従来の発泡体は、そのまま運搬する際には、車両の最大積載量に対して１５重量％程度しか運ぶことができない。これに対して、本発明の発泡体では、１５重量％以上で溶解することができる。また、水溶物の粘度を１．０×１０１（Ｐａ・ｓ）以上１．５×１０７（Ｐａ・ｓ）以下に制御することによって、発泡して再生することが可能である。運搬の際に粘度を所定の範囲に制御できなかった場合は、発泡直前にバージン材を混合すればよい。あるいは、水を混合して粘度を調整することによって、良好な発泡体を再生することができる。
【００５５】
発泡体を溶解して所定粘度の水溶物を得、これを用いて上述したような手法にしたがって再生発泡体を作製することができる。すなわち、まず水溶物を泡立てすることによって発泡体の湿潤状態を形成する。この際の気泡径は、上述の同様の理由から、５〜２０００μｍの範囲内に制御することが望まれる。これを所望の型内に流延して、所定の厚さの板状体あるいは造形品を成形する。注型後には、室温または融点以下の温度で送風乾燥・凍結乾燥等の乾燥処理を施して、水分を除去することによって、目的の微細気泡構造を有する再生発泡体が得られる。
【００５６】
所定の条件下で乾燥処理を施すことによって、水溶性多糖類と、起泡剤、可塑剤とを含むマトリックス、および、前記マトリックス中に分散され、前記起泡剤により形成された気泡を含有する再生発泡体が作製される。本発明で再生された発泡体は、使用前の発泡体（バージンの発泡体）と比較して、その特性は何等遜色ない。このため、バージンの発泡体と同様の種々の用途に用いることができる。すなわち、再生された発泡体は、採寸後そのまま、電子機器等、予め水や湿度に触れる可能性の少ない部分に適用することができる。あるいは、再生されたシート状の発泡体は、複数枚を重ねて使用してもよい。この場合には、少なくとも２層のシートは、互いに積層し機械的あるいは化学的に接着する。具体的には接着剤を使用したり、フィルムを間に挟むことにより重ね合わせて複合構造を形成する。
【００５７】
上述したように、本発明の発泡体は、特定の水溶性多糖類と起泡剤と可塑剤とを含有する組成物から作製されるので、環境負荷は最小限に低減される。しかも、優れた耐湿性および機械的特性を備えている。さらに、本発明の発泡体は水溶性であることから、容易に再生することが可能である。再生後の発泡体も、バージン材と同様に優れた耐湿性および機械的特性を備え、構造材として再利用が可能となる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の実施例および比較例を示す。
（実施例１）
まず、アルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製キミロイドＨＶ）を６０℃の乾燥機に２４時間放置して、乾燥処理したアルギン酸系材料１２ｇを得た。
この物質の本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。
これを水に溶解して、６重量％の濃度の水溶液２００ｇを調製した。これに、起泡剤としてドデシル硫酸ナトリウム（和光純薬工業製；平均粒径０．３５ｍｍ）１．２ｇ、および可塑剤としてグリセリン（ナカライテスク製）２．３ｇを添加して、実施例１の発泡組成物を調製した。この発泡組成物を台所用ミキサーで撹拌して、発泡体の湿潤状態を形成した。さらに、プラスチックトレイの上に拡げ、−４３℃で１４時間予備凍結を行った。その後乾燥温度１０℃、圧力１０Ｐａ以下にて３０時間乾燥を行って発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０５８ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１５．９倍であった。
【００５９】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が８７以上１０３以下であり、その変動幅が１６であるため、良好な吸放湿性抑止効果を得たことがわかった。
【００６０】
（実施例２）
まず、アルギン酸ナトリウム（ナカライテスク製、１％粘度１．０Ｐａ・ｓ）を６０℃の乾燥機に２４時間放置して、乾燥処理したアルギン酸系材料１２ｇを得た。この物質の本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。これを実施例１の方法と同様にして、実施例２の発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０７０ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１３．１倍であった。
【００６１】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が８７以上１０２以下であり、その変動幅が１５であるため、良好な吸放湿性抑止効果を得たことがわかった。
【００６２】
（実施例３）
まず、アルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製キミロイドＨＶ）を６０℃の乾燥機に１００時間放置して、乾燥処理したアルギン酸系材料１２ｇを得た。この物質の本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。これを実施例１の方法と同様にして、実施例３の発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０５５ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１６．７倍であった。
【００６３】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が８４以上１０４以下であり、その変動幅が２０であるため、良好な吸放湿性抑止効果を得たことがわかった。
【００６４】
（実施例４）
まず、アルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製キミロイドＨＶ）を７０℃の乾燥機に２４時間放置して、乾燥処理したアルギン酸系材料１２ｇを得た。この物質の本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。これを実施例１の方法と同様にして、実施例４の発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０６０ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１５．３倍であった。
【００６５】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が８５以上１０４以下であり、その変動幅が１９であるため、良好な吸放湿性抑止効果を得たことがわかった。
【００６６】
（実施例５）
まず、アルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製キミロイドＨＶ）を１００℃の乾燥機に２４時間放置して、乾燥処理したアルギン酸系材料１２ｇを得た。この物質の本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。これを実施例１の方法と同様にして、実施例５の発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０５０ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１９．４倍であった。
【００６７】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が８２以上１０２以下であり、その変動幅が２０であるため、良好な吸放湿性抑止効果を得たことがわかった。
【００６８】
（実施例６）
まず、アルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製キミロイドＨＶ）を−４３℃で１４時間予備凍結を行い、その後乾燥温度１０℃、圧力１０Ｐａ以下にて３０時間乾燥し、アルギン酸系材料１２ｇを得た。この物質の本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。これを実施例１の方法と同様にして、実施例６の発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０６２ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１４．８倍であった。
【００６９】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が９０以上１０２以下であり、その変動幅が１２であるため、良好な吸放湿性抑止効果を得たことがわかった。
【００７０】
（比較例１）
乾燥処理をしないアルギン酸プロピレングリコールエステル（キミカ製キミロイドＨＶ）の、本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。前記記載の原料を用意し、６重量％の濃度で水に溶解して水溶液を調製した。得られた水溶液２００ｇに、起泡剤としてドデシル硫酸ナトリウム（和光純薬工業製；平均粒径０．３５ｍｍ）１．２ｇ、および可塑剤としてグリセリン（ナカライテスク製）２．３ｇを添加して、比較例１の発泡組成物を調製した。この発泡組成物を台所用ミキサーで撹拌して、発泡体の湿潤状態を形成した。さらに、プラスチックトレイの上に拡げ、−４３℃で１４時間予備凍結を行った。その後乾燥温度１０℃、圧力１０Ｐａ以下にて３０時間乾燥を行って発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０５７ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１６．１倍であった。
【００７１】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が７５以上１０６以下であり、その変動幅が３１であるため、吸放湿性が高いことがわかった。
【００７２】
（比較例２）
乾燥処理をしないアルギン酸ナトリウム（ナカライテスク製、１％粘度１．０Ｐａ・ｓ）の本発明の評価方法に基づく測定による重量平均分子量Ｍｗ、粘度値、降伏値、水分含有率は表１の通りである。これを比較例１の方法と同様にして、比較例２の発泡体を作製した。乾燥後の発泡体の見かけ密度は０．０７２ｇ／ｃｍ３、発泡倍率は約１２．８倍であった。
【００７３】
この発泡体を、１０℃・２５℃・５０℃・７５℃、２０％ＲＨ・３５％ＲＨ・５０％ＲＨ・７０％ＲＨの各点４×４水準計１６点で材料の重量変化を観察した。２０℃、４０％ＲＨの条件で２４時間調湿した発泡体の初期状態重量を１００とした場合、最小重量と最大重量の変動域が７８以上１０５以下であり、その変動幅が２７であるため、吸放湿性が高いことがわかった。
【００７４】
上記各実施例及び比較例の条件及び結果を表１にまとめて示す。
表１の結果から、本発明の発泡体が優れた特性を有することが明らかとなった。
【００７５】
【表１】
2008081624.tif 000002