(57)【要約】【課題】耐衝撃性や柔軟性を有し、しかも生分解性を有する混合繊維体からなる成型物に生分解性を有する真空用シートが接着層を介さずに強固に被覆されている立体成型物を提供する。【解決手段】混合繊維体は主原料となる植物繊維と生分解性樹脂からなる芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維が混合されたものであり、かつ芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の接触部分は熱により溶融固着されていると共に、真空成型用シートは生分解性樹脂からなり、前記成型物の面に熱融着により被覆されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　マット状の混合繊維体に凹凸形状が賦型されてなる成型物の内面もしくは外面の少なくとも一方に表面被覆層が設けられている立体成型物であって、混合繊維体は植物繊維と生分解性樹脂からなる芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維とが混合されたものであり、芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の接触部分は熱により溶融固着されていると共に、表面被覆層は生分解性樹脂からなることを特徴とする生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項２】
　該芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の芯部及び鞘部は、融点が鞘部において低くなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項３】
　該芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の芯部及び鞘部は、Ｌ体ポリ乳酸及びＤ体ポリ乳酸からなる生分解性樹脂から構成されていると共に、それらの混合比率を各部において異ならせることによって、融点が鞘部において低くなるように設定されていることを特徴とする請求項２記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項４】
　該芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の鞘部は、軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項５】
　該芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の鞘部は、Ｌ体ポリ乳酸及びＤ体ポリ乳酸及び軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂の混合物から構成されていることを特徴とする請求項１記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項６】
　該軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂が、ポリヒドロキシブチレートヘキサノエートであることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項７】
　該表面被覆層は、生分解性樹脂を主成分とする水性エマルジョンもしくは水性ディスパージョンをスプレーコートし、熱処理することにより設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項８】
　該表面被覆層は、生分解性樹脂を主成分とするシートを熱融着することにより設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項９】
　該表面被覆層を構成する生分解性樹脂の主成分が、軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成形物。
【請求項１０】
　該軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂がポリヒドロキシブチレートヘキサノエートであることを特徴とする請求項９に記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【請求項１１】
　該シートが、ポリ乳酸からなることを特徴とする請求項８に記載の生分解性素材からなる立体成型物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、マット状で生分解性を有する混合繊維体に凹凸形状が賦型されてなる成型物の内面もしくは外面の少なくとも一方の面に生分解性を有する真空成型用シートが被覆もしくは生分解性プラスチックからなる水性エマルジョンもしくは水性ディスパージョンをスプレーコートし更に熱処理を施すことにより表面被覆層を設けている立体成型物に関し、特に耐衝撃性や柔軟性を有し、しかも生分解性を有する混合繊維体からなる成型物に生分解性を有する表面被覆層が接着層を介さずに強固に被覆されていることを特徴とする生分解性素材からなる立体成型物に関する。
【背景技術】
【０００２】
　近年、合成樹脂からなる包装用材料の廃棄処理に起因して発生する種々の問題を解決するための方策の一つとして、自然界のカビ、細菌、酵母等の微生物によって分解される生分解性樹脂を包装用材料の構成素材として使用することが注目されてきており、種々の試みがなされている。
【０００３】
　生分解性樹脂の一つにポリ乳酸がある。この生分解性樹脂からなるフィルム基材は、透明性が良好で光沢を有し、しかも適度な腰の強さがあるため、包装用袋等の軟包装容器用の構成素材としてよく使用されている。
【０００４】
　一方、包装用容器の一つとして、真空成型法により得られる立体成型容器がある。このような容器は、例えば、ポリ乳酸からなる厚さが５０μｍ〜３００μｍ程度の単体シートを使用して真空成型により一応得ることが可能である。しかし、ポリ乳酸の特異的な物性、例えば耐衝撃性や柔軟性の低さから、物品を収納するための立体成型容器としては不適であり、実用品として供するにはさらなる改良が必要とされている。これに対し、それらの欠点を補うために、ポリブチレンサクシネート等の石油由来の軟質系生分解性樹脂をポリ乳酸にブレンドしてなる樹脂で容器を立体成型する技術も開発されているが、その場合はすべての構成素材が天然物由来とならず、環境保全、エコロジー等の視点からさらなる改良が望まれている。
【０００５】
　また、生分解性樹脂の一つにポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）があるが、特にその中でもポリヒドロキシブチレートヘキサノエート（ＰＨＢ）は物理的な硬質性を示すポリ乳酸（ＰＬＡ）と異なり、ポリエチレン様の軟質性を示す。ＰＨＢの他に軟質性を示す生分解性樹脂としては、ポリブチレンサクシネートなどがあげられる。水性エマルジョンや水性ディスパージョンの主成分としてＰＬＡを用いた場合は、その硬質性ゆえに塗膜が硬くて脆く、柔軟性に欠け耐摩性に劣るといった問題がある。
【０００６】
　一方、環境保全やリサイクル性、さらには易焼却性等を考慮したパルプのみからなる、いわゆるパルプモールド容器や、この容器の内面にポリプロピレンやポリエチレン等の非生分解性樹脂シートを真空ラミネートした立体成型容器がある。　さらに、前記したパルプモールド容器の発展型として、従来のポリエチレンシートやポリプロピレンシート等の非生分解性の樹脂シートに代えて、ポリ乳酸（ＰＬＡ）や変性芳香族系ポリエステル等の生分解性樹脂からなる真空成型用シートを積層したものもあるが、その真空成型用シートには生分解性を有さないポリエチレンイミンやブタジエン等の接着性樹脂層が設けられており、すべての構成素材が天然物由来のものではなく、コストも高いものとなっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　本発明は以上のような事情に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、マット状で生分解性を有する混合繊維体に凹凸形状が賦型されてなる成型物の内面もしくは外面の少なくとも一方の面に生分解性を有する真空成型用シートもしくは軟質性の生分解性樹脂の水性エマルジョンまたは水性ディスパージョンをスプレーコート、さらに熱処理することによって形成される塗膜層によって被覆されている立体成型物、特に耐衝撃性や柔軟性を有し、しかも生分解性を有する混合繊維体からなる成型物に生分解性を有する真空成型用シートが接着層を介さずに強固に被覆されていることを特徴とする生分解性素材からなる立体成型物の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　以上のような課題を解決すべくなされ、請求項１記載の発明は、マット状の混合繊維体に凹凸形状が賦型されてなる成型物の内面もしくは外面の少なくとも一方に真空成型用シートが被覆されている立体成型物であって、混合繊維体は主原料となる植物繊維と生分解性樹脂からなる芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維とが混合されたものであり、かつ芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の接触部分は熱により溶融固着されていると共に、真空成型用シートは生分解性合成樹脂からなり、前記成型物の面に熱融着により被覆されていることを特徴とする生分解性素材からなる立体成型物である。
【０００９】
　また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の芯部及び鞘部は、融点が鞘部において低くなるように設定されていることを特徴とする。
【００１０】
　さらにまた、請求項３記載の発明は、請求項２記載の生分解性素材からなる立体成型物において、芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の芯部及び鞘部は、Ｌ体ポリ乳酸及びＤ体ポリ乳酸からなる生分解性樹脂から構成されていると共に、それらの混合比率は各部において異なっていて、融点が鞘部において低くなるように設定されている事を特徴とする。
【００１１】
　さらにまた、請求項４記載の発明は、請求項１記載の生分解性素材からなる立体成型物において、芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の鞘部を構成する生分解性樹脂には、軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂がブレンドされている事を特徴とする。
【００１２】
　さらにまた、請求項５記載の発明は、請求項１記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の鞘部は、Ｌ体ポリ乳酸及びＤ体ポリ乳酸及び軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂の混合物から構成されていることを特徴とする。
【００１３】
　さらにまた、請求項６記載の発明は、請求項４または５のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂が、ポリヒドロキシブチレートヘキサノエートであることを特徴とする。
【００１４】
　さらにまた、請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該表面被覆層は、生分解性樹脂を主成分とする水性エマルジョンもしくは水性ディスパージョンをスプレーコートし、熱処理することにより設けられていることを特徴とする。
【００１５】
　さらにまた、請求項８記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該表面被覆層は、生分解性樹脂を主成分とするシートを熱融着することにより設けられていることを特徴とする。
【００１６】
　さらにまた、請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該表面被覆層を構成する生分解性樹脂の主成分が、軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂からなることを特徴とする。
【００１７】
　さらにまた、請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該軟質系の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂がポリヒドロキシブチレートヘキサノエートであることを特徴とする。
【００１８】
　さらにまた、請求項１１記載の発明は、請求項８に記載の生分解性素材からなる立体成型物において、該シートが、ポリ乳酸からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
　以上に説明したように、本発明の生分解性素材からなる立体成型物は、成型物が、主原料となる植物繊維と生分解性樹脂からなる芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維がと混合されたものであり、かつ芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の接触部分は熱により強固に溶融固着されたマット状の混合繊維体に凹凸形状が賦型されてなるものであり、しかもそこに生分解性を有する真空用シートが接着層を介さずに強固に被覆されているため、適度の耐衝撃性や柔軟性を有し、しかも全ての構成物が天然物質由来であるため、その廃棄処理に当たっては環境問題を起こすこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
　以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る生分解性素材からなる立体成型物の概略の構成を示す断面説明図である。
図示の立体成型物１は、マット状の混合繊維体に凹凸形状が賦型されてなる成型物２の内面に真空成型用シート３が被覆されたものである。
【００２１】
　成型物２を構成するマット状の混合繊維体とは、木材、わら、竹、麻、木綿、ケフナ、葦等の植物由来の天然物から得られる植物繊維を主原料とし、これに生分解性樹脂からなる芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維を混合してなる集合体を熱処理等の手段によりマット状に加工してなるものであり、芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の接触部分が熱処理時の熱により強固に溶融固着されているものである。
【００２２】
　この混合繊維体に混合できるものとしては、上記したものの他、トウモロコシやサツマイモ等の植物資源から取れるデンプンを発酵、重合して得られるポリ乳酸もしくはポリヒドロキシアルカノエート等の生分解性樹脂からなる繊維状物質が挙げられる。
【００２３】
　一方、生分解性樹脂からなる芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維は、図２に示すように、生分解性樹脂からなる芯部５と、その周囲を取り囲む生分解性樹脂からなる鞘部６で構成される繊維状の構造物である。
さらに具体的にのべると、例えば、芯部５がＤ体ポリ乳酸単体（融点≒１７０℃）もしくはＤ体ポリ乳酸にＬ体ポリ乳酸を１％程度混合してなる生分解性樹脂からなり、鞘部６がＤ体ポリ乳酸にＬ体ポリ乳酸を数十％混合して結晶化度を芯部５を構成する生分解性樹脂よりも下げて、融点を１３０℃前後に低く設定した生分解性樹脂からなるものである。上記した鞘部６を構成する生分解性樹脂としては、ポリヒドロキシアルカノエートやポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等の軟質系脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂を単体もしくはポリ乳酸と混合したもので代用することも可能である。
【００２４】
　成型物２は、このような構成のマット状の混合繊維体を成型用型の雄型と雌型で立体的に成型して得られるものであり、それを構成する芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の接触部分は熱により強固に溶融固着されていている。従って、この成型物２は種々の繊維の集合体であるにもかかわらず、適度の剛性と柔軟性有し、変形しにくい構造となっている。
【００２５】
　一方、本発明に用いられる生分解性を有する真空成型用シートとしては、ポリヒドロキシアルカノエートやポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等の軟質系脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂やポリ乳酸からなる生分解性樹脂シートを挙げることができる。
これらの素材からなる真空成型用シートの厚さは、一般的には省資源及び得られる立体成型物の物性等を考慮して４０〜６０μｍの範囲が好ましい。但し、成型物の凹部の深さが３０ｍｍより深くなるような場合には、シートの厚さをさらに厚くする必要がある。
【００２６】
　また、本発明に用いられる生分解性を有する水性エマルジョンもしくは水性ディスパージョンの樹脂成分としては、塗膜強度の面から軟質系であるポリヒドロキシブチレートヘキサノエートやポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等の軟質系脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂をあげることができる。しかし、硬質系の生分解性樹脂、例えばポリ乳酸は塗膜強度に劣るので用途が限定されてしまう。
さらに、軟質系生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネートに関しては、強度面では不具合はないが、食品衛生性に問題があり、食品用途への展開がはかれないという問題が残されている。これらの素材からなるコート液の塗布量は、被塗工物の表面性状にもよるが、完全なる耐水、耐油性を発現させるためには、１０ｇ／ｍ２ｄｒｙ程度が適当である。
【００２７】
　本発明に用いられる性分解性を有する水性エマルジョンもしくは水性ディスパージョンの主成分としては、ポリヒドロキシブチレートヘキサノエートが最適であるが、この成分は具体的には３−Ｒ−ヒドロキシブチレートとコポリマーであるポリヒドロキシヘキサノエートのポリエステル系共重合体であり、コポリマーの比率が高くなると結晶化度が低下することによって、軟質性が発現するといった特徴を有している。よって、塗膜の硬度、柔軟性、耐摩性に関しては、コポリマーのｍｏｌ％を調整することで様々な用途に対応が可能となった。
【００２８】
　このような構成の真空成型用シート３は、例えば、成型物２の内面に重ね合わせつつ加熱処理と真空引きを施すことにより、成型物２の芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維と真空成型用シート３の生分解樹脂とが熱融着し、成型物２面に強固に被覆されている。このようにして真空成型用シート３が被覆された立体成型物１は、優れた耐衝撃性と柔軟性を発現する。
【００２９】
　以下、実施例について具体的に説明するが、本発明は、ここで用いられた素材に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３０】
　まず、シートパルプを粉砕して得られるＮ材パルプ繊維７０重量部に、鞘部及び芯部が共にポリ乳酸からなり、鞘部の融点が１３１℃で芯部の融点が１７０℃である芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維を３０重量部添加し、エアレイド法により上記２成分の集合体からなる坪量が４００ｇ／ｍ2のマット状の混合繊維体を作成した。次に、このマット状の混合繊維体に対して、１６５℃のホットエアーを吹き付けることにより、芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の鞘部同士の接触部分を溶融固着させ、パルプ繊維とバインディングさせた。パルプ繊維とのバインディング後のマット状の混合繊維体の引っ張り強度は３０Ｎ／２０ｍｍ程度であった。
【００３１】
　続いて、前記工程で得られたマット状の混合繊維体に対し、１４０〜１５０℃に加熱した雄雌型で成型物１個あたり２００ｋＮの圧力で熱プレス成型を施し、３０ｍｍの深さのトレー形状成型物を得た。
【００３２】
　そして、このトレー形状成型物の内面全面に、融点１７０℃の無延伸ポリ乳酸シート（厚さ５０μｍ）を重ね合わせ、しかる後に加熱温度を２００℃に設定した熱板で１．０秒間の加熱を行いつつ、トレー形状成型物を通して真空引きを実施し、トレー形状成型物への内装ラミ（無延伸ポリ乳酸シートの被覆）を行い、実施例１に係るトレー形状立体成型物を得た。
【実施例２】
【００３３】
　実施例１にて得られた混合繊維体は、芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維がパルプ繊維７０重量部に対して３０重量部であったが、芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の混合割合がこれ以下であれば、得られる混合繊維体の破断点強度が低くなりすぎ、それに伴う立体成型性の低下が認められる。そこで、パルプ繊維に比べて単位重量当たりの価格の高い上記芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の使用量を減らすべく、その芯部がポリヒドロキシアルカノエート（ＰＢＡ）の一種であるポリヒドロキシブチレートヘキサノエート（ＰＨＢＨ）をポリ乳酸に対して５０％になるようにブレンドしたものからなる芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維を使用し、パルプ繊維８５重量部に対して１５重量部を混合してなる混合繊維体を使用した以外は実施例1と同様の条件にし、実施例２に係る生分解性素材からなるトレー形状の立体成型物を得た。
【実施例３】
【００３４】
　実施例１にて得られたトレー形状成型物に、真空引きによる内装ラミネートのみではなく、外表面へも耐水及び耐油性を付与するためにポリヒドロキシブチレートヘキサノエートを主成分としてエマルジョン化したコート液を、１０ｇ／ｍ２ｄｒｙスプレーコートし、コート面を１５０℃ホットエアーと赤外線照射の相乗効果により乾燥塗膜化し、耐水、耐油層を設けた。なお、今回用いたポリヒドロキシブチレートヘキサノエート中のコポリマー量（ヘキサノエート量）は、耐摩性を考慮して１５ｍｏｌ％とした。
【００３５】
　スプレーコート時に使用する生分解性プラスチックの違いによる、塗膜強度の差を明らかにするために、ＪＩＳ法にも記載されている鉛筆硬度試験を実施した。（ＪＩＳＫ５４００鉛筆引っかき法に準拠）
使用樹脂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　鉛筆硬度
　ポリ乳酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５Ｂ
　ポリブチレンサクシネート　　　　　　　　　　　ＨＢ
　ポリヒドロキシブチレートヘキサノエート　　　　ＨＢ
　通常、Ｈ〜ＨＢが輸送適性や衛生性の面から実用レベルと目されている。
　各実施例に係るトレー形状立体成型物は、同形状で同じ大きさの非生分解性の樹脂からなるトレー形状立体成型物と較べ、その耐衝撃性並びに柔軟性が遜色ないものであった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の生分解性素材からなる立体成型物の一実施形態の概略の構成を示す断面説明図である。
【図２】芯鞘構造の熱可塑性樹脂繊維の構造説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・生分解性素材からなる立体成型物
２・・・成型物
３・・・真空成型用シート
５・・・芯部
６・・・鞘部
【図１】
2004122777.tif 000003
【図２】
2004122777.tif 000004