(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンスターチ粉体６５乃至７５％重量、ポリビニルアルコール粉体１５乃至２０％重量、水１０乃至２０％重量割合で配合され且比較的低温度で加熱混練のうえ形成させた生分解性ペレットを、コンスターチ粉体７０乃至７５％重量とポリビニルアルコール粉体２５乃至３０％重量割合で配合された生分解性粉体原料に更に２０乃至２５％重量割合で分散配合させてなる生分解性原料と、一軸若しくは二軸のスクリューを有しその供給部、圧縮部、計量部及びダイス部に亘って常温から２００℃までの温度勾配を保持せしめられる押出成形機のホッパーより生分解性原料を供給し、且その供給部において該供給される生分解性原料に対し１．０乃至３．０重量割合の水を注入させて、加熱加圧混練させながらダイス部より吐出させることにより、加熱加圧された水蒸気を噴散せしめて３５乃至７０倍の発泡倍率を有する連続気泡構造体を吐出成形させる押出成形機と、ダイス部直近に設けられる冷却遊動ケージ内で吐出成形された連続気泡構造体を所要の長さに切断するカッターと、切断された連続気泡構造体相互が融着せぬよう冷却し、且遊動させるために該冷却遊動ケージの少なくとも二方向から送風させるファン及び所要の長さに切断された冷却された連続気泡構造体を吸引収集させる吸引ダクトよりなるカット冷却部とにより構成される生分解性緩衝材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は精密機器類を初め、ガラスや陶磁器製品或いは家具調度品等包装輸送物の輸送や取扱い時に、外包装体との間に充填せしめて外部衝撃付加時や落下時にも破損や損傷を防止し、且使用後の廃棄に際しても完全に分解消去せしめて廃棄公害を防止しえる生分解性緩衝材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
精密機器類はその輸送や取扱い時における外部衝撃による損傷を防止するうえから、従来多量に生産されるものにおいては予め精密機器類を包着できる形状で且高発泡スチロール素材を用いた包装型材を形成し、該包装型材に包着のうえダンボール素材からなる外包装箱に収納包装させて流通に供していたが、今日の如く多品種少量生産化しつつある状況下においては、多種に亘る精密機器を共通して収納包装できる外包装箱内にそれぞれの精密機器を防塵フィルム等で包装のうえ該外包装箱内に収納させるとともに、該外包装箱との間隙部分に高発泡スチロール素材からなる球状物や棒状物或いは板状物等の細片を緩衝材として充填させて流通に供している。更にガラスや陶磁器製品或いは家具調度品等では輸送や取扱い時の外部衝撃を吸収緩和して破損や損傷を防止するうえから、ポリウレタンやポリエチレン素材等粘弾性を保持した素材による発泡シート状物或いはポリエチレンフィルム相互間に空気層を封入形成させた所謂エアーキャップフィルム等で包装し流通に供している。
【０００３】
然るにこれら包装型材や緩衝材或いは発泡シート状物、エアーキャップフィルム等は短期の流通に供された後は廃棄されるもので、これらは合成樹脂素材が使用されてなるばかりか極めて嵩高なため、今後の重要課題とされる環境保護の見地からも廃棄物の減容化や減量化に逆行するばかりか、これら廃棄物は焼却処分しかなく、且焼却に際しても特にポリスチロール素材は媒煙、臭気はもとよりダイオキシンの発生に対する防止対策も緊急課題として提起されている。
【０００４】
かかる状況に対して近年ポリ乳酸樹脂やアセテート樹脂素材の如く、自然条件下で微生物の関与により分解消去を図る所謂生分解性素材を用いた製品開発が積極的に試みられているが、現状においてはコスト的割高感に加えて実用性能を保持せしめると他方における生分解性が損われ、更に生分解性を十分に発揮させると反面において実用性能が具備しえぬ問題を抱えており、これがため特に包装材や緩衝材の如く短期における実用性能の保持と且廃棄による早期の分解消去を図るものの開発には多くの課題を抱えている。
【０００５】
発明者はかかる実情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、生分解性は水、温度、栄養源を繁殖条件として繁殖する微生物の繁殖度合に伴って促進されることを初め、澱粉を原料とするコンスターチは微生物の格好の栄養源であること、並びに澱粉やコンスターチは古くから食品工業界においてエクストルージョンクッキングで知られるように、押出機で剪断力を付加して均質混練を図ることにより、塑性加工が容易になしえること、及び水分が略５乃至１０％程度の存在下にポリビニルアルコールを配合し加熱加圧混練することにより該ポリビニルアルコールが均質に分散され塑性加工物に粘弾性や強靭性が付与せしめられること、或いは廃棄に際して早期に生分解消去を図るためには、微生物の付着面積所謂比表面積を大きく形成させることが望ましく、これがためには連続気泡構造が好適であることを究明し、更にはその製造方法においても吸水性や吸湿性が高く且微粉状のコンスターチ粉体及びポリビニルアルコール粉体のみを原料として使用すると、押出成形に際しての原料供給をなすホッパー部でブロッキング現象が発生して供給阻害が招来されるため、これら原料に略２０乃至２５％重量程度の割合で粒度の大きなペレットを分散配合させてやることにより、ブロッキング防止が図れること、及び化学発泡剤によらずとも水を注水のうえ加熱加圧混練のうえ吐出させることで、加熱加圧水蒸気の噴散に伴い連続気泡構造体が形成しえることを究明し本発明に至った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
即ち本発明は、その組成成分がコンスターチ、ポリビニルアルコール及び残留水分からなり、輸送や取扱い時における外包装体との間隙に充填せしめて外部衝撃における衝撃の吸収緩和により輸送物を保護しえ、且使用後は自然条件下で早期に分解消去できる生分解性緩衝材及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明が用いた技術的手段は、本発明においては使用後の廃棄に際して自然条件下で生分解消去せしむるものであるから、使用する原料素材としてコンスターチ粉体７０乃至７５％重量とポリビニルアルコール粉体２５乃至３０％重量割合で配合された生分解性粉体原料に、押出成形機への安定した供給を図るうえから粒度分布を広げること、及びポリビニルアルコール粉体に加水せしめ押出成形機内で均質な混練を図ること、並びに粒度分布を広げることにより粉体原料に空隙を創出せしめて、連続気泡形成に係る加圧加熱水蒸気を創出させるための注水を浸透させるうえから、コンスターチ粉体６５乃至７５％重量、ポリビニルアルコール粉体１５乃至２５％重量及び水１０乃至２０％重量割合で配合のうえ比較的低温度で加熱混練のうえ形成した粒径の大きな生分解性ペレットを更に２０乃至２５％重量割合で分散配合させた生分解性原料を用いる。
【０００８】
そしてかかる生分解性原料を一軸若しくは二軸のスクリューを有し、その供給部、圧縮部、計量部、及びダイス部に亘って常温から２００℃までの温度勾配が保持せしめられる押出成形機のホッパーより供給し、且低温度で供給された生分解性原料が未熔融で而も内部圧力も僅かなスクリュー供給部において、供給された生分解性原料に対し１．０乃至５．０％重量割合の注水をなしたるうえ、その圧縮部や計量部において十分な加熱加圧混練させ、且注入され分散混練された水を加熱加圧水蒸気として分散内包させつつ、ダイス部より所要の分径で吐出させることにより、分散内包された加熱加圧水蒸気を噴散させることによりその発泡倍率が３５乃至７０倍程度の連続気泡構造体を吐出形成させる押出成形機と、この吐出形成された連続気泡構造体より所要の緩衝材を形成するため、ダイス直近に冷却遊動ケージを設けるとともに、吐出形成される連続気泡構造体を所要の長さに切断させるカッターが配設されてなり、且切断された連続気泡構造体が変形せぬよう冷却させるとともに切断された相互が融着せぬよう遊動させるうえから、該冷却遊動ケージの少なくとも２方向より送風ファンにより送風させるとともに、吸引ダクトにより吸引収集を図るカット冷却部とにより構成される生分解性緩衝材の製造方法に存するものであり、更には実質的にその組成成分がコンスターチ６５乃至７５％重量、ポリビニルアルコール２５乃至３０％重量及び残留水分が２．５乃至５．０％重量割合であり、且連続気泡構造で３５乃至７０倍の発泡倍率で而も所要の分径及び長さに切断されてなる生分解性緩衝材の構成に存する。
【０００９】
【作用】
本発明緩衝材は上述の如き構成からなるため以下のような作用を有する。即ちその組成成分がコンスターチ６５乃至７５％重量、ポリビニルアルコール２５乃至３０％重量及び残留水分２．５乃至５．０％重量割合で、且連続気泡により３５乃至７０倍の発泡倍率に発泡されてなるから、コンスターチの固化性にポリビニルアルコールの粘弾性や復元性が付与され、而も３５乃至７０倍に発泡されてなるため十分に嵩高であり、外部衝撃が付加されても包装輸送物の損傷防止がなされるばかりか、衝撃力の吸収緩和作用とともに復元性も発揮され包装輸送物が保護される。そして使用後の廃棄に際しては自然条件下で直ちに吸湿吸水をなし溶解脆弱化が促進されるとともに、コンスターチが細菌や黴菌等分解菌の恰好の栄養源となり、且比表面積が極めて大きな連続気泡構造のため該分解菌が外表面や内部にまで亘って繁殖し、短期に分解消去される。
更に本発明製造方法においても、使用する生分解性原料がコンスターチ粉体とポリビニルアルコール粉体で配合された生分解性粉体全体量に対して、更に粒径の大きな生分解性ペレットを２０乃至２５％重量割合で分散配合させ、粒度分布を大きく形成させたものを使用するため、押出成形機のホッパーにおけるブロッキングが解消されるとともに、生分解性原料に空隙が創出されるため、連続発泡構造の形成のために注水される水が容易に浸透される。
そして吐出形成に際しては供給部に注水された水が加熱加圧混練により、加熱加圧水蒸気として分散内包されてなるため、吐出に伴う減圧で瞬時に噴散することで連続気泡構造が形成される。而もこの吐出形成された連続気泡構造体はダイス部直近に設けられた冷却遊動ケージ内で所要の長さにカットされるとともに、少なくとも二方向からの送風ファンで送風されるため瞬時に冷却がなされ且該冷却遊動ケージ内で遊動されることによりカットされた相互の融着が阻止されて、所要の長さの緩衝材が形成される。
【００１０】
【実施例】
以下に本発明実施例を図とともに詳細に説明すれば、図１は本発明緩衝材１の説明図、図２は緩衝材１の使用態様図であって、緩衝材１は一方において流通に付される包装輸送物２Ａを輸送や取扱い時における外部衝撃より損傷せぬように保護するために十分な嵩高性と、且外部衝撃を吸収緩和し破損や故障の防止並びに復元性等の実用性能を具備させるとともに、他方においては使用後の廃棄に際して自然条件下でも容易に生分解消去せしめて廃棄公害を防止しえる生分解性を保持することが要件となる。
そこで本発明緩衝材１はその組成成分における主たる成分として物理的な固化性や発泡形成性を保持し且細菌や黴菌等の分解菌の繁殖のための恰好の栄養源となるコンスターチが選ばれるもので、該コンスターチの組成割合としては６５乃至７５％重量割合で用いられることが望まれる。即ち該コンスターチの割合が６５％重量以下となると、嵩高性を付与させるための所望の発泡倍率まで発泡させることが難しくなり、且７５％重量割合を超えると形成される連続気泡構造が脆弱となることによる。更にコンスターチは多種の粒径のものが上市されているが本発明の場合には一般上市されてなる粒径数μｍ乃至拾数μｍのもので十分に使用に供しえる。
【００１１】
更に緩衝材１にはポリビニルアルコールが２５乃至３０％重量割合用いられてなるが、該ポリビニルアルコールは該緩衝材１に粘弾性や復元性を付与せしめ且耐久性所謂強靭性も付与せしむるとともに、廃棄に際しはその吸湿性や吸水性により溶解脆化を促進させるためのものであり、且残余は残留水分として２．５乃至５．０％重量割合で構成される。
かかる場合のポリビニルアルコールとしては一般的に使用されてなる粒径が略数拾乃至は数百μｍのものを使用できるが、留意すべきはポリビニルアルコール成分が少なくとも９４％以上のものが望まれ、且酢酸メチル等の成分が最大でも０．１％重量割合以下のものが、成形機の腐蝕防止のうえから望まれる。
【００１２】
加えて実用使用のうえからは十分な嵩高性が要請されることから、その発泡倍率としては、少なくとも３５倍以上望ましくは４０倍以上が好都合であるが、あまり高発泡倍率とすることは粘弾性や復元性が阻害され且脆弱化も招来されるため、最大でも７０倍程度に留めるべきである。更に重要なことは、発泡構造の形成においては廃棄に際し細菌や黴菌等の分解菌が、その外表面はもとより内部にまで付着繁殖して生分解消去を促進させるものであるから、発泡構造に係る気孔１Ｂが連続した所謂連続気泡で形成されることにある。
当然のことながら、該緩衝材１は廃棄に際して無公害であることが本発明の重要な目的でもあることから、発泡構造の形成の際しては化学ガスや化学発泡剤は一切不使用で、本発明においては加圧加熱水蒸気の噴散手段が採用されている。
【００１３】
かくしてなる緩衝材１の具体的分径や長さは包装輸送物２の重量等により適宣に決定されるが、包装輸送物２の重量が略１０乃至２０ｋｇ程度の場合では、その分径が１６乃至２０ｍｍ、長さが６０乃至８０ｍｍ程度のものが、更に包装輸送物２の重量が５ｋｇ以下の場合では分径３乃至６ｍｍ長さが６０乃至８０ｍｍ程度が好適である。
そして実用使用に際しては図２に示すように、流通される包装輸送物２と適宣の外包装体２Ａとの間に生ずる包装間隙２Ｂに適宣量を充填させれば良い。
【００１４】
図３は緩衝材１の製造に使用する生分解性原料３の説明図、図４は緩衝材１を製造する押出成形機４の断面説明図であって、当然に生分解性原料３の主たる素材としてはコンスターチ粉体３Ａが用いらるもので、該コンスターチ粉体３Ａは一般に上市されている粒径数μｍ乃至拾数μｍのもので十分使用できるとともに、該コンスターチ粉体３Ａを７０乃至７５％重量割合で用い且ポリビニルアルコール粉体３Ｂを２５乃至３０％重量割合で配合する。かかる場合におけるポリビニルアルコール粉体３Ｂも、一般的に上市されてなる粒径数拾乃至数百μｍ程度のものが使用できるが、留意すべきはポリビニルアルコール成分が少なくとも９４％以上のもので、特には酢酸メチル成分が最大でも０．１％重量以下のものを選択すべきである。
【００１５】
而してかかる如く配合がなされた状態では、コンスターチ粉体３Ａ及びポリビニルアルコール粉体３Ｂが微粉状であり、且これら素材は吸湿性や吸水性が高いため、押出成形機４による成形に際しての供給口所謂ホッパー４Ａにおいてブロッキングを発生し供給むらや供給不能が招来される危険がある。
そこでかかる問題の解決手段としては粒度分布を広く構成することが提案される。これがためには形成される緩衝材１の組成成分に影響を与えぬように予めコンスターチ粉体３Ａを６５乃至７５％重量、ポリビニルアルコール粉体３Ｂを１５乃至２０％重量、及び水を１０乃至２０％重量割合で配合のうえ比較的低温度、望ましくはダイス部の温度を１６０℃程度で加熱混練させたうえ、その粒径が略１乃至３ｍｍ程度の生分解性ペレット３Ｃを形成したうえ、該生分解性ペレット３Ｃを更に２０乃至２５％重量割合で配合させ、以って生分解性原料３となすものである。
【００１６】
かくしてなる生分解性原料３は図４に示すような押出成形機４をを用いて成形がなされるものであるが本発明においては該押出成形機４に特別な改良と且特有の製造手段が講ぜられる。
即ち押出成形機４の基本的構造としては食品加工やプラスチック成形加工等において使用されている一軸若しくは二軸のスクリュー４Ｂを有ずるものが用いられる。かかる場合にスクリュー４Ｂとしては一般的に供給部４０Ｂ、圧縮部４１Ｂ、計量部４２Ｂの構成よりなり、使用素材により緩圧縮タイプ、急圧縮タイプ、無計量部タイプ、ダルメージトーピードタイプ、及びベントタイプ等が適宣に選択使用されるが、本発明においては緩圧縮タイプや急圧縮タイプ或いは無計量タイプが好適である。
そしてかかるスクリュー４Ｂが装着されるシリンダー４Ｃの該スクリュー４Ｂの供給部４０Ｂに対応する位置には生分解性原料３を供給するためのホッパー４Ａが設けられている。
【００１７】
そして本発明における押出形機４には発泡構造の形成に際して注水された水を加熱加圧水蒸気として加熱加圧混練される生分解性原料３内に分散内包させたうえ吐出時に噴散６Ａせしめる手段を採用するものである。そこでホッパー４Ａより供給された生分解性原料３Ａに加熱並びに内部圧力が付加されぬスクリュー４Ｂの供給部位に所要の注水４Ｄをなすための注水管４０Ｄが設けられ、且適宣の注水ポンプ４１Ｄにより注水されるように配慮されている。かかる場合に供給される生分解性原料３Ａに対する注水量はスクリュー４Ｂの回転数や加熱温度に係る内部圧力や所望する発泡倍率によっても異るが、３５乃至７０倍発泡を期待する場合では１．０乃至３．０％重量割合が目安となる。
当然にスクリュー４Ｂの先端には内部圧力を保持させるためのブレーカープレート４Ｅが介されたうえ所要分径の吐出孔を有するダイス部４Ｆが装着されている。
【００１８】
而してスクリュー４Ｂの供給部に供給された生分解性原料３には、更にその供給部において供給される生分解性原料３の重量に対し１．０乃至３．０％重量割合の注水４Ｄがなされたうえ、スクリュー４Ｂの回転に伴う圧縮部や計量部への移送力とブレーカープレート４Ｅの背圧とにより混練をなすための熔融化を図ること、及び注水４Ｄされた水を加熱加圧蒸気化させ且分散内包させるうえから、供給部より計量部若しくはダイス部４Ｆに亘って最高２００℃以下の温度を以って温度勾配が保持されるよう適宣の加熱ヒーターが付帯されている。
かかる場合に加熱温度を最高２００℃に制限するのは、該制限温度を超えるとポリビニルアルコールの分解劣化が促進され、更には酢酸ガス等の発生により押出成形器の腐蝕が促進される危険があることと、今一つは高温度で過剰熔融がなされ吐出形成物の保形性が損われることによる。
【００１９】
かくして押出成形機４のダイス部４Ｆに設けられた吐出口より吐出させることにより、急激な減圧化に伴い分散内包されてなる加熱加圧水蒸気が瞬時にその外表面より噴散され通孔１Ｂが連続された所謂連続気泡構造体として吐出形成される。
更に吐出形成される連続気泡構造体は実用使用に供するために所要の長さに切断する必要があるが、該吐出形成された連続気泡構造体は高温で軟弱なうえ、吸湿性や吸水性が極めて大きく、従って該連続気泡構造体を所要の長さに切断するためには、機械的外力の付加や冷却効果の高い水による冷却も採用できない。
【００２０】
そこで本発明においては図５に示す如く該連続気泡構造体が吐出形成されるダイス部４Ｆの直近に所要の長さに切断された連続気泡構造体が漏出しえぬ程度の網目合で形成されるケージ体５Ａが設けられるとともに、ダイス部４により吐出された連続気泡構造体をカッター５Ｂにより所要の長さにカットするとともに該ケージ体５Ａの少なくとも二方向の送風ファン５Ｃから該カットされた連続気泡構造体に送風させて冷却するとともに、十分な冷却がなしえる間切断された連続気泡構造体をケージ内で遊動させて融着の防止を図り、而して冷却のなされた連続気泡構造体を該ケージ体５Ａの下方に設けた吸引ダクト５Ｄより吸引収集を図る冷却遊動ケージ５とによって生分解性緩衝材が製造される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上述べたように緩衝材においてはその組成成分がコンスターチ６５乃至７５％重量、ポリビニルアルコール２５乃至３０％重量及び残留水分２．５乃至５．０％重量割合からなり、且連続気泡構造で３５乃至７０倍の発泡倍率で発泡され所要の分径と長さに形成されたものであるから、包装輸送物の大きさ、形状、重量に係りなく外包装体との間隙に充填させ若しくは包装輸送物相互の間隙に充填させるのみで簡便に使用でき、且単一規格のものを用意することで広範囲の包装輸送物に対処しえる。
そして組成成分のコンスターチの固化性により形状全体に保形力が保持されるとともに、ポリビニルアルコールにより粘弾性と復元性が付与され而も３５乃至７０倍の発泡倍率よりなるため十分な嵩高性も保持され、輸送や取扱時の外部衝撃が付加された場合にも、包装輸送物の損傷防止はもとより衝撃が吸収緩和され破損や故障も防止される。
加えて使用後の廃棄に際しても自然条件下では吸湿や吸水が促進されることにより容易に形状崩壊がなされ、且コンスターチが分解菌の繁殖栄養源となることにより分解菌が急速に繁殖するとともに、連続気泡構造のため該分解菌が外表面から内面にまで亘って付着繁殖するため、早期に生分解され消去されるため廃棄公害も全く発生しない。
更に本発明製造方法においては、生分解性粉体原料に２０乃至２５％重量割合で粒径の大きな生分解性ペレットを分散配合し使用するため、押出成形機にスムースな供給がなされ、而も該押出成形機の低温度、低内部圧力の供給部において、連続気泡構造形成のために注水される水が容易に生分解性原料内に浸透されて加熱加圧混練されるため、注水された水が加熱加圧水蒸気化されたうえ分散内包され、吐出による減圧に伴い該加熱加圧水蒸気が噴散されて連続気泡構造体が形成され、且高温で軟弱な該連続気泡構造体を冷却遊動ケージ内で二方向から送風させながらカットし且冷却遊動させることにより連続気泡構造体を変形や融着させずに緩衝材が形成しえる等、極めて新規で且特長の多い生分解性緩衝材の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明緩衝材の説明図である。
【図２】緩衝材の使用態様図である。
【図３】生分解性原料の説明図である。
【図４】押出成形機の断面説明図である。
【図５】冷却遊動ケージの説明図である。
【符号の説明】
１    緩衝材
１Ａ  緩衝材の素材
１Ｂ  通孔
２    包装輸送物
２Ａ  外包装体
２Ｂ  包装間隙
３    生分解性原料
３Ａ  コンスターチ粉体
３Ｂ  ポリビニルアルコール粉体
３Ｃ  生分解性ペレット
４    押出成形機
４Ａ  ホッパー
４Ｂ  スクリュー
４Ｃ  シリンダー
４Ｄ  注水
４Ｅ  ブレーカープレート
４Ｆ  ダイス部
５    冷却遊動ケージ
５Ａ  ケージ体
５Ｂ  カッター
５Ｃ  送風ファン
５Ｄ  吸引ダクト
６Ａ  噴散
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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