(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル系生分解性樹脂を乳化剤で乳化してなり、前記樹脂中のカルボン酸がアルカリ性物質で中和された樹脂エマルジョン、又はこれを粉末化したエマルジョン粉体からなる、生分解性を有する熱可塑性バインダーであって、
前記ポリエステル系生分解性樹脂がヒドロキシアルカン酸の単独重合物、ε−カプロラクトンの単独重合物、ヒドロキシアルカン酸の共重合物、ε−カプロラクトンの共重合物、コハク酸とエチレングリコールとの共重合物、コハク酸とブチレングリコールとの共重合物、及びコハク酸とエチレングリコールとブチレングリコールとの共重合物からなる群から選択されたポリエステル系生分解性樹脂であって、ポリマー末端にカルボキシル基を有するか、又はカルボキシル基を有する残留モノマー若しくはオリゴマーを含むポリエステル系生分解性樹脂であり、
前記乳化剤が分子量（Ｍｗ）３０００以下の非イオン系界面活性剤を２０〜１００重量％含有する
ことを特徴とする熱可塑性バインダー。
【請求項２】
前記乳化剤が、アニオン系、カチオン系及び両性のイオン系界面活性剤よりなる群から選択された乳化剤をさらに含有することを特徴とする、請求項１に記載の熱可塑性バインダー。
【請求項３】
前記乳化剤の使用量が、ポリエステル系生分解性樹脂１００重量部に対して０．２〜２０重量部の割合であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱可塑性バインダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性バインダーに関し、特に各種バイオマス材料等の生分解性を有する原料からコンポスト可能な成形品を得るのに好適に用いられる熱可塑性バインダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パルプや木材チップ、木屑のような産業廃棄物を樹脂や接着剤で成形する試みは、従来から行われてきた。さらに、近年においては食品加工時の産業廃棄物（たとえば豆腐を製造する際に出る大豆の搾りかすなど）も莫大な量になることが着目され始め、このようなバイオマスの産業廃棄物のリサイクルが今後の重要な課題になっている。
【０００３】
こうした状況下で、バイオマス系の材料を成形する試みは、パルプモールドを中心に広く取り組まれてきている。例えば、特許第２７４２３４７号公報には、生分解性不織布からなる成型容器が開示され、特開平０５−０５１４７４号公報には、古紙を利用したパルプモールド材料が開示され、また、特開平１０−２７２６８１号公報には、糠にシェラック等の生分解性樹脂を加えて成形した食品用トレーが開示されている。
【０００４】
しかし、これらの従来技術は、製造加工工程においてバインダーを溶剤で溶解している点や（特許第２７４２３４７号公報、段落［００２１］、特開平１０−２７２６８１号公報、段落［００１８］参照）、バインダー自体に生分解性がないためコンポストの障害になる（特開平０５−０５１４７４号公報、段落［０００９］参照）等の点で、今日的視点では問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、バインダー自身も生分解性を有するため、各種バイオマス系の材料からコンポスト可能な成形品を得るのに好適に用いられる熱可塑性バインダーであって、かつその製造加工工程においても溶剤等を用いず、作業環境の保全、自然環境への負担軽減を実現する熱可塑性バインダーを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱可塑性バインダーは、ポリエステル系生分解性樹脂を乳化剤で乳化してなり、前記樹脂中のカルボン酸がアルカリ性物質で中和された樹脂エマルジョン、又はこれを粉末化したエマルジョン粉体からなる、生分解性を有する熱可塑性バインダーであって、上記の課題を解決するために、前記ポリエステル系生分解性樹脂がヒドロキシアルカン酸の単独重合物、ε−カプロラクトンの単独重合物、ヒドロキシアルカン酸の共重合物、ε−カプロラクトンの共重合物、コハク酸とエチレングリコールとの共重合物、コハク酸とブチレングリコールとの共重合物、及びコハク酸とエチレングリコールとブチレングリコールとの共重合物からなる群から選択されたポリエステル系生分解性樹脂であって、ポリマー末端にカルボキシル基を有するか、又はカルボキシル基を有する残留モノマー若しくはオリゴマーを含むポリエステル系生分解性樹脂であり、前記乳化剤が分子量（Ｍｗ）３０００以下の非イオン系界面活性剤を２０〜１００重量％含有するものとする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるポリエステル系生分解性樹脂エマルジョンは、ポリエステル系生分解性樹脂を乳化剤で乳化してなり、樹脂中に含まれるカルボン酸がアルカリ物質で中和されたものである。
【０００８】
ポリエステル系生分解性樹脂は、従来から用いられている生分解性ポリエステル系高分子化合物であって、残留（未反応）モノマー及び／又はオリゴマーを含んでいてもよく、これらのモノマー、オリゴマー、又はポリマーの末端にカルボキシル基を有するものである。
【０００９】
具体例としては、乳酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、リンゴ酸、グリコール酸等のヒドロキシアルカン酸、又はε−カプロラクトンの単独重合物、あるいはこれらの共重合物が挙げられる。
【００１０】
また、コハク酸とエチレングリコール及び／又はブチレングリコールの末端カルボン酸共重合物や、これらの残留モノマーや末端カルボン酸オリゴマー化物を含んだ、コハク酸とエチレングリコール及び／又はブチレングリコールの末端アルコール共重合物も使用可能である。
【００１１】
中和に使用するアルカリ性物質としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア水、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の一般的なアルカリ性物質を使用することができるが、安全性が高いという点からアミノ糖類が好適に用いられ、その例としては、カルボキシメチルセルロースのアミン変性物、２−アミノ−β−Ｄ−グルコピラノシド等の変性糖・多糖類が挙げられるが、中でも、Ｄ−グルコサミン、Ｄ−ガラクトサミン、キトサンなどの生体由来のバイオマスアミンが好適に用いられる。樹脂中のカルボン酸をこれらのアルカリ性物質で中和することにより、樹脂エマルジョンの貯蔵安定性を向上させることができる。
【００１２】
本発明で用いる乳化剤は、非イオン系界面活性剤を２０〜１００重量％含有することが好ましく、５０〜１００重量％含有することがより好ましい。このように非イオン系界面活性を特定量以上含有する乳化剤を用いることにより、水系状態でのｐＨを４〜７に安定して保持することができ、熱可塑性樹脂バインダーの長期貯蔵性を向上させることができる。
【００１３】
また、非イオン系界面活性剤は低分子量であることが好ましく、分子量（Ｍｗ）は３０００以下が好ましく、１５００以下がより好ましい。従来、界面活性剤が経時的に塗膜表面にブリードアウトすることによる不具合の発生等の問題があったが、低分子量の乳化剤を用いることにより、エマルジョン乾燥時に大部分が表面に移行し、これを一度の水洗いで除去することができるので、ほとんど不純物を含まない、耐水性に優れた成形品を得ることが可能となる。
【００１４】
非イオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等が挙げられる。中でも、ポリオキシエチレンラウリルエーテルやポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が好ましい。
【００１５】
本発明で用いる乳化剤においては、上記非イオン系界面活性剤以外に、アニオン系、カチオン系、あるいは両性の各種イオン系界面活性剤を用いることもできる。
【００１６】
アニオン系界面活性剤の例としては、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、スルホコハク酸塩、Ｎ−アシルアミノ酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられる。また、カチオン系界面活性剤の例としてはアルキルアンモニウム塩、両性界面活性剤の例としてはアルキル（アミド）ベタイン、アルキルジメチルアミンオキシド等が挙げられる。
【００１７】
上記乳化剤の使用量は、通常は、ポリエステル系生分解性樹脂１００重量部に対して０．２〜２０重量部（但し、固形分換算）である。
【００１８】
ポリエステル系生分解性樹脂を乳化剤を用いて乳化する具体的な方法は特に限定されず、従来から用いられている一般的な乳化方法を採ることができる。
【００１９】
例えば、ポリエステル系生分解性樹脂を、これを溶解できる溶媒に溶解して、乳化剤を添加した後、水を徐々に加える方法が用いられる。ここで溶媒としては、例えば、ブタノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、トルエン等の芳香族系溶媒、ジクロロメタン等の塩素系溶媒等が使用可能である。
【００２０】
あるいは、ポリエステル系生分解性樹脂を上記のような溶媒に溶解した後、乳化剤水溶液を加えて一気に転相点に到達させ、その後水希釈する方法や、ポリエステル系生分解性樹脂をその溶融温度まで昇温し、乳化剤を混合後、温水を加えて乳化する方法等も用いることができる。
【００２１】
本発明の熱可塑性バインダーは、上記生分解性樹脂エマルジョンまたはこれを粉末化したものからなり、必要に応じて、撥水剤、表面平滑剤、離型剤、増粘剤、流動性調整剤、酸化防止剤等の各種安定剤、着色剤、架橋剤、その他公知の添加物をさらに添加することができる。また、本発明の目的に反しない範囲で、現在使用されている各種樹脂エマルジョンを配合することも可能である。
【００２２】
エマルジョンを粉末化する方法は特に限定されず、例えば、自然乾燥、噴霧乾燥、凍結乾燥、パルス衝撃乾燥などの公知の手法を適宜用いることができる。
【００２３】
本発明の熱可塑性バインダーを、バインドする対象である、粉末、顆粒、チップ状あるいは繊維状の各種素材と混合、混練した後、熱成形することにより成形物が得られる。
【００２４】
熱可塑性バインダーとバインドする素材との配合比は、生分解性樹脂エマルジョン又はこれを粉末化したエマルジョン粉体とバインドする素材との固形分比で９０：１０から１０：９０の範囲で任意に設定でき、一般的には８０：２０から２０：８０の範囲が好ましい。熱可塑性バインダーの割合が上記範囲より多いと経済的に不利であり、少ないと所望の品質を有する成形品が得られない。
【００２５】
熱可塑性バインダーでバインドする素材は、その形態が、粉末、顆粒、チップ状あるいは繊維状でありさえすればよく、それ以外の条件では限定されない。すなわち、パルプ、木材チップや食品産業廃棄物のような、天然物由来の生分解性を有する素材や、生分解性合成樹脂のチップや繊維等であれば、本発明の特長を最大限に活かすことができるが、生分解性の無いものであってもよい。
【００２６】
バインドする素材が生分解性を有する場合は、得られる成形物は完全に生分解するので、コンポスト処理することが可能となる。生分解性の無いものの場合は、使用後燃焼あるいはコンポスト工程を経て、残存物を回収すればよい。
【００２７】
本発明の熱可塑性バインダーは、エマルジョンまたは粉末なので、バインドする素材との混合・混練性に優れ、とくに粉末は表面積が大きいためペレットなどに比べて少ない熱履歴で熱可塑性を発現し、また全体に均一に分散しうるので、物性的にむらのない成形物を得ることができる。また、溶剤を用いないので、製造工程においても、作業環境及び自然環境を悪化させるおそれがない。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〕
ポリ乳酸樹脂（島津製作所（株）；ＬＡＣＴＹ９８００）５０部にラウリン酸スクロース（第一工業製薬（株）；コスメライクＬ−１６０、分子量５３８）４．５部とスルホコハク酸ジオクチルナトリウム液（第一工業製薬（株）；ネオコールＳＷ−Ｃ、分子量５０８）０．７部を添加し、ホモディスパーによる攪拌下、水５１部を段階的に添加して乳化体とした後、２８％アンモニア水０．３５部で中和し、白濁液状の乳化物（固形分５０％、粒径０．７μｍ、ｐＨ７．２）１１０部を得た。
【００３０】
上記により得られたエマルジョン５ｇとウール糸チョップ６ｇとを均一に混合し（固形分比３０：７０）、離型紙にはさんで１３０℃のアイロンで１分間熱圧成形することにより、ウールフェルトを得た。
【００３１】
〔実施例２〕
実施例１と同様にして調整したエマルジョンを、パルス衝撃波型乾燥機にかけ、粉末化した。
【００３２】
得られたエマルジョン粉末と米糠とを、３：７、５：５、６：４、９：１のそれぞれの割合で混練し、金型にて１２０℃×３０分間熱成形してトレイを製造した。得られたトレイの表面状態とにおいを評価した。結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
0003740575.tif 000002
【００３４】
表１に示されたように、エマルジョン粉末と米糠とを配合比６：４〜９：１で用いたときに、表面状態、におい共に好適な成形品が得られた。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の熱可塑性バインダーによれば、これを用いて植物由来のプラスチックのような生分解性のある素材をバインドした場合に、完全に生分解するためコンポスト可能な成形物が得られる。従って、各種バイオマス系産業廃棄物のリサイクルに特に好適に用いられ、これからの資源循環社会に合致したバインダーが提供できる。
【００３６】
また、バインダーの形態がエマルジョンまたは粉末なので、バインドする素材との混合・混練性に優れ、得られる成形物は物性的にむらのないものとなる。
【００３７】
さらに、これを利用した成形加工工程において溶剤暴露等を発生させないので、環境保全上も非常に有益である。