(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
澱粉、多価アルコールおよび／または糖アルコール、アミノ酸による澱粉組成物からなり、澱粉が低粘度化澱粉であり、かつ低粘度化澱粉１００質量部に対して多価アルコールおよび／または糖アルコール５〜５０質量部、およびアミノ酸１〜５０質量部添加することを特徴とする熱感応性および柔軟性を有する接着剤用の澱粉組成物。
【請求項２】
澱粉、多価アルコールおよび／または糖アルコール、アミノ酸による澱粉組成物からなり、澱粉が澱粉誘導体であり、かつ澱粉誘導体１００質量部に対して多価アルコールおよび／または糖アルコール１０〜１００質量部、およびアミノ酸１〜５０質量部添加することを特徴とする熱感応性および柔軟性を有するフィルム用の澱粉組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱溶融性を有する澱粉組成物に関する。さらに詳しくは生分解性を有し食品および／または食品添加物である澱粉と澱粉可塑剤を主体とした澱粉組成物であり食品包装などに用いることの出来る熱溶融性および破壊伸度の良好な接着剤またはフィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、接着時の作業環境改善のために有機溶剤を使用しない接着剤を用いることが多くなってきた。その目的とコストおよび時間効率で有利なことからホットメルト接着剤が用いられている。ホットメルト接着剤は、一般にはエチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタンおよびポリビニルアルコール等の合成樹脂を主剤としている。これらの合成樹脂は、生分解性を示さないので、廃棄されると分解されずゴミとして長期間残る。また、これらは、水溶性でないものが多く紙などを接着したものをリサイクルしようとした場合に除去が困難で再生紙の品質に悪影響を与える。
上記の問題点を解決する生分解性を有し水溶性のホットメルト接着剤としては、特開２０００−６３７８３号公報および特開２０００−１６９８１２号公報に記載されている澱粉に尿素や多価アルコールによりホットメルト性を持たせたものが挙げられる。これらのものは上記の問題は解決されているものの、毒性は低いが食品に用いることの出来ない尿素などを用いているので食品包装等の用途に用いることが出来ない。以上のように食品関係に用いることの出来る生分解性の良好な接着剤がないのが現状である。
【０００３】
一方、澱粉を主剤として食品または食品包装のフィルムを製造した場合、澱粉のフィルムは硬く柔軟性に欠けるため使用できる範囲は限られている。そのために通常は、グリセリン等の多価アルコールを添加して柔軟性を持たしている。しかしながら、充分な柔軟性を持たせるためには多価アルコールを多量に必要とするため、べたべたとしてフィルム特性が悪くなる。
また、特開２０００−３４２１９３号公報に澱粉をヒドロキシプロピル化することにより柔軟性を改良することが開示されているが、これでもまだ包装用に用いるには柔軟性およびヒートシール性が不十分である。以上のように澱粉を主剤とする柔軟性の良好な食品用フィルムがないのが現状である。なお、特開２０００−４１６２１号公報に多糖類を主剤とする可食性フィルムにおいて還元糖およびアミノ酸を添加することが開示されているが、単糖類を必須としメイラード反応による発色を目的としたものであり本発明を示唆するものではない。また、特開平８−５９８８６号公報にアミノ酸をプラスチックの加工助剤として用いることが開示されているが、対象となるプラスチックは、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルおよびポリカーボネート等の合成高分子であり、本発明の澱粉可塑化について示唆するものではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決できる澱粉組成物について鋭意検討した結果、澱粉にアルコール類およびアミノ酸を特定量添加したものが熱感応性および柔軟性が良好であることを見い出し本発明を完成するに至った。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に使用出来る澱粉は、馬鈴薯澱粉、トウモロコシ澱粉、ワキシトウモロコシ澱粉、タピオカ澱粉、サゴ澱粉、緑豆澱粉等の生澱粉およびそれらをエステル化、エーテル化等の誘導体化したもの、それらをアルファー化したもの、さらにそれらを酸化、酸処理、デキストリン化等の低粘度化したもの等が挙げられる。これらは、単独又は組み合わせて使用することができる。熱溶融性の接着剤に使用する場合には、低粘度化したものが好適に用いられる。また、フィルム・シートに用いる場合は、エステル化、エーテル化等の誘導体化したものが好適に用いられる。
また、これらの澱粉類とグルコース、フラクトース、ガラクトース、キシロース等の単糖類、蔗糖、マルトース、乳糖、トレハロース等の二糖類、マルトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、フラクトオリゴ糖等のオリゴ糖類、プルラン、カラギーナン、寒天、アルギン酸ナトリウム、アラビアガム等の多糖類、ゼラチン等のタンパク質と併用しても差し支えない。
【０００６】
本発明に使用可能なアルコール類としては、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の多価アルコール、ソルビトール、マンニトール、キシリトール等の糖アルコールである。
添加量は使用する目的により異なるが、澱粉１００質量部に対し、１〜１００質量部が好適に用いられる。例えば接着剤の場合は５〜５０質量部であり、５質量部以下だと充分な熱可塑性が得られない。５０質量部以上だとべたべたした状態で取り扱いにくくなり接着力も弱くなる。フィルムでは、澱粉１００質量部に対し、１０〜１００質量部で好適に用いられる。１０質量部以下だと柔軟性に乏しくなり１００質量部以上だとフィルムとして取り扱えなくなる。
【０００７】
本発明に使用できるアミノ酸としては、グリシン、アラニン等の中性アミノ酸、アルギニン、ヒスチジン、リジンなどの塩基性アミノ酸、グルタミン酸、アスパラギン酸等の酸性アミノ酸およびその塩が挙げられる。その中でも塩基性アミノ酸および酸性アミノ酸の塩が好適に用いられる。添加量は、澱粉１００質量部に対し、１〜５０質量部で好適に用いられる。さらに好ましくは５〜３０質量部である。１質量部以下だと充分な熱感応性および柔軟性が出ない。５０質量部以上だと効果の割合にコストが高くなり好ましくない。
【０００８】
接着剤として用いる場合には、粉末状、ペレット状、スティック状、フィルム状、水溶液等様々な形態で使用することが出来る。粉末状の接着剤を得るには、例えば、澱粉組成物の水溶液をスプレードライヤー等で噴霧乾燥する、凍結乾燥したものを粉砕する、低粘度化澱粉および／またはアルファー化澱粉に澱粉可塑剤のアルコール溶液を含浸させた後減圧乾燥する、フィルム状に乾燥させ粉砕する等、澱粉と澱粉可塑剤が均一に混じり合う方法であればよい。ペレット状、スティック状およびフィルム状の接着剤を得るにはエクストルーダーで押し出し、適当なダイ、カッターおよびドラム等を選択して形状を決定することが出来る。また、フィルム状のものは、湿式キャスト法、凍結乾燥法等でも得ることが出来る。可食性のフィルムも上記の方法で得ることが出来る。
【０００９】
＜実施例＞
以下、本発明を実施例にて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００１０】
実施例１
酸化澱粉２００質量部にL-グルタミン酸ナトリウム４０質量部、グリセリン４０質量部および水７２０質量部を加え攪拌した。８０℃〜９５℃でスラリーが完全に糊になるまで加熱した。糊液を６０℃で保温しながらスプレー乾燥機を用いて噴霧乾燥して粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１１】
実施例２
Ｌ−グルタミン酸ナトリウムの代わりにグリシンを用いる以外は実施例１と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１２】
実施例３
グリセリンの代わりにポリグリセリン（ポリグリセリン＃３１０  阪本薬品工業（株）製）を用いる以外は実施例１と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１３】
実施例４
Ｌ−グルタミン酸ナトリウム３質量部、グリセリン１００質量部とする以外は実施例１と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１４】
実施例５
Ｌ−グルタミン酸ナトリウム６０質量部、グリセリン１０質量部とする以外は実施例１と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１５】
比較例１
Ｌ−グルタミン酸ナトリウムを添加しない以外は実施例１と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１６】
比較例２
Ｌ−グルタミン酸ナトリウムの添加量を１．５質量部とする以外は実施例１と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１７】
比較例３
グリセリンの添加量を８質量部とする以外は実施例１と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００１８】
比較例４
グリセリンの添加量を１２０質量部とする以外は実施例１と同様にして噴霧したが液状にスプレードライヤー内に付着して粉末として得られなかった。
【００１９】
実施例６
アセチル化酸処理澱粉（置換度  ＤＳ＝０．０３）２００質量部にＬ−アルギニン４０質量部、グリセリン４０質量部および水３００質量部を加え攪拌した。８０℃〜９５℃でスラリーが完全に糊になるまで加熱した。凍結乾燥機に入れて−１０℃で凍結後、減圧下徐々に温度を上げて乾燥した。最終６０℃まで温度を上げた。乾燥後粉砕して粉末溶融型接着剤を得た。
【００２０】
実施例７
グリセリンの代わりにポリエチレングリコール（ＰＥＧ４００  分子量約４００）を用いる以外は実施例６と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００２１】
実施例８
アセチル化酸処理澱粉の代わりにヒドロキシプロピル化酸化澱粉（ＤＳ＝０．０２）を用いる以外は実施例６と同様にして粉末加熱溶融型接着剤を得た。
【００２２】
実施例９
実施例１〜８および比較例１〜３で得られた粉末加熱溶融型接着剤についてフローテスター（ＣＦＴ−１００Ｄ  島津製作所製）を用いて下記の条件で流出開始温度を測定し表１に示した。
測定条件
測定法：昇温法
開始温度：６０℃
昇温速度：３．０℃／min
荷重：１０kg
ダイ穴径：１．０mm
ダイ長さ：１０．０mm
【００２３】
実施例１０
実施例１〜８および比較例１〜３で得られた粉末加熱溶融型接着剤についてフローテスターを用いて定温法で測定する以外は実施例９と同じ条件で１４０℃において溶融粘度を測定し表１に示した。
【００２４】
実施例１１
実施例１〜８および比較例１〜３で得られた粉末加熱溶融型接着剤を合板に均一に散布し分散し上部より綿布をあてヒートプレスで１４０℃、１０秒間加熱接着し剥離強度を測定した。剥離強度の測定方法は以下の通リである。結果を表１に示した。
（剥離強度の測定方法）
接着した綿布を２０℃、６５％ＲＨで２４時間放置した後、２．５cm巾にカットし、テンシロンで引張り（引張速度１００mm／min）剥離強度を求めた。
【００２５】
【表１】
0004371630.tif 000002
【００２６】
表１より本発明の加熱溶融型接着剤は、充分な熱可塑性を有し、強い接着力を示した。
【００２７】
実施例１２
馬鈴薯澱粉１０００質量部にＬ−グルタミン酸ナトリウム２００質量部、グリセリン３００質量部を添加しミキサーを用いて充分に混合した。これをフィーダーを用いてエクストルーダーに投入し下記の条件で押し出し糊化し押し出し生成物をカッターで任意の大きさに切断しペレットを得た。
押し出し条件
エクストルーダー：スエヒロＥＰＭ製  アルファー１０
原料供給量：１．５kg／hr
温度条件：送りバレル３０℃、加熱バレル９５℃、加熱ダイ７０℃
加水量：なし
加圧方式：順送り加圧  ダイ孔径２mm
スクリュー回転数：１２０ｒｐｍ
【００２８】
実施例１３
馬鈴薯澱粉の代わりにヒドロキシプロピル澱粉（ＤＳ＝０．０８）を用いＬ−グルタミン酸ナトリウムの添加量を１００質量部に変える以外は実施例１２と同様にしてペレットを得た。
【００２９】
実施例１４
グリセリンの添加量を２００質量部にしてソルビトール１００質量部添加する以外は実施例１２と同様にしてペレットを得た。
【００３０】
実施例１５
Ｌ−グルタミン酸ナトリウムの代わりにＬ−ヒスチジンを用いる以外は実施例１２と同様にしてペレットを得た。
【００３１】
実施例１６
Ｌ−グルタミン酸ナトリウム添加量を５０質量部とする以外は実施例１２と同様にしてペレットを得た。
【００３２】
実施例１７
グリセリン添加量を２００質量部とする以外は実施例１２と同様にしてペレットを得た。
【００３３】
比較例５
Ｌ−グルタミン酸ナトリウムを添加しない以外は実施例１２と同様にしてペレットを得た。
【００３４】
比較例６
グリセリン添加量を６０質量部とする以外は実施例１２と同様にしてペレットを得た。
【００３５】
実施例１８
実施例１２〜１７および比較例５〜６で得られたペレットを厚さ１mmのスペーサーを用いて９５℃においてヒートプレスして澱粉フィルム（１２×１２cm2）を得た。得られたフィルムを２０℃、６５％RHで一晩放置後、ＪＩＳ  ２号ダンベルで打ち抜き、試験片とした。テンシロンを用いて引張試験を行い破壊強度および破壊伸度を表２に示した。
【００３６】
実施例１９
タピオカ澱粉２質量部、Ｌ−グルタミン酸ナトリウム０．２質量部、グリセリン０．６質量部に水を加えて全量を６質量部としたものをポリテトラフルオロエチレンコートしたアルミニウムバット（１２×１０cm2）に流し込みオートクレーブで１２０℃５分間加熱糊化させた。５０℃で２４時間乾燥後、２０℃、６５％RHで一晩放置して澱粉フィルムを得た。
【００３７】
実施例２０
タピオカ澱粉の代わりにアセチル化澱粉（ＤＳ＝０．０３）を用いる以外は実施例１９と同様にして澱粉フィルムを得た。
【００３８】
実施例２１
Ｌ−グルタミン酸ナトリウムの代わりにＬ−アスパラギンを用いる以外は実施例１９と同様にして澱粉フィルムを得た。
【００３９】
比較例７
グリセリンを添加しない以外は実施例１９と同様にして澱粉フィルムを得た。
【００４０】
比較例８
グリセリン添加量を２．５質量部とする以外は実施例１９と同様にしたが、ペースト状となりフィルムとして得られなかった。
【００４１】
実施例２２
実施例１９〜２１および比較例７で得たフィルムをＪＩＳ  ２号ダンベルで打ち抜き、試験片とした。テンシロンを用いて引張試験を行い破壊強度および破壊伸度を表２に示した。
【００４２】
【表２】
0004371630.tif 000003
【００４３】
表２より本発明の澱粉フィルムは良好な柔軟性を示すことがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の澱粉組成物は、良好な熱溶融性および柔軟性を示し、食品または食品添加物を主剤としているので食品関係に用いることの出来る接着剤およびフィルムに用いることが出来る。