JP2010077448A - バラ状発泡体成形用樹脂組成物及びバラ状発泡体 - Google Patents

Abstract

【課題】天然由来材料の比率が９０質量％を超え、環境にやさしい材料であり、炭酸ガス排出量が低く、コスト的にも有利なバラ状発泡体成形用樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物は、カチオン化澱粉１００質量部に対し、脂肪族ポリエステル０．５質量部以上１０質量部未満、水１０〜３０質量部、無機質フィラー０．０１〜５質量部を含み且つ澱粉成分としてカチオン化澱粉のみを含むものである。脂肪族ポリエステルとしては、ＭＦＲが５ｇ／（１９０℃、１０分）以上のものが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、バラ状発泡体成形用樹脂組成物に関し、さらに詳しくは生分解性であり、かつ低コストのバラ状発泡体成形用樹脂組成物及びそれを発泡させた発泡体に関する。

発泡性樹脂成形体は、包装材、緩衝材、断熱材等に用いられている。これらの材料として、環境問題やコストの点から、ポリスチレンに代えて生分解性樹脂や澱粉が用いられるようになってきている。
澱粉を発泡材料に用いたものとして特許文献１に水を含む澱粉とエチレン−酢酸ビニル共重合体、界面活性剤等からなる材料が記載されている。これにはエチレン−酢酸ビニル共重合体が含まれているので、環境上はなお不十分である。
生分解性材料を主たる成分とするものとしては、例えば、特許文献２に澱粉とポリビニルアルコールと水を含む生分解性樹脂発泡体が記載されている。
特許文献３には、熱可塑性樹脂、澱粉、相溶化剤を含む樹脂複合材料が記載されている。樹脂としては脂肪族ポリエステルも挙げられている。

特開平６−８７９６９号公報 特開平１１−１２４４５６号公報 特開２００４−２６１３号公報

上記特許文献２に記載の生分解性樹脂発泡体は主たる材料が澱粉とポリビニルアルコールであり、生分解性なので、環境上は問題がない。発泡体の材料として澱粉は安価であり、できるだけこれを多く含有させることがコスト上は望ましい。
上記特許文献２では、澱粉６０〜８０重量部、ポリビニルアルコール１０〜３０重量部となっている。コスト改善の意味からはさらに検討の余地がある。
特許文献３も澱粉は、熱可塑性樹脂１００質量部に対し、５０〜１０００質量部が好ましいとされており、さらにコスト改善が要求される。
本発明は、加工澱粉と生分解性樹脂を用いたバラ状発泡体成形用樹脂組成物において、生分解性樹脂を極力減らし、コストを低減することを目的とする。

本発明者らは、澱粉、生分解性樹脂、無機質フィラー及び水を含む発泡性樹脂組成物について研究した結果、澱粉としてカチオン化澱粉のみを用いること、樹脂として脂肪族ポリエステルを用いること、さらに無機質フィラーを含ませることにより、従来のものより一層生分解性樹脂を減らしてもバラ状発泡体として使用可能であることを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は以下の各項からなる。

（１）カチオン化澱粉１００質量部に対し、脂肪族ポリエステル０．５質量部以上１０質量部未満、水１０〜３０質量部、無機質フィラー０．０１〜５質量部を含み且つ澱粉成分としてカチオン化澱粉のみを含むバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
（２）脂肪族ポリエステルが、０．５〜８質量部である上記（１）に記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
（３）脂肪族ポリエステルが、２〜６質量部である上記（１）または（２）に記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
（４）脂肪族ポリエステルのＭＦＲは、５ｇ／（１９０℃、１０分）以上である上記（１）〜（３）のいずれかに記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
（５）脂肪族ポリエステルが、ビオノーレ（登録商標）＃１０１０である上記（１）〜（４）のいずれかに記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物を発泡させたバラ状発泡体。

本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物は脂肪族ポリエステルがカチオン化澱粉１００質量部に対し、０．５質量部以上１０質量部未満と極端に少なく、残りは主にカチオン化澱粉なので、無機質フィラーを除いて、天然由来材料の比率が９０質量％を超え、環境にやさしい材料であり、炭酸ガス排出量が低く、コスト的にも有利である。従来はこのように澱粉が多いものは実用的に問題があったが、本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物は、澱粉成分としてカチオン化澱粉のみを用いること、さらに無機質フィラーを含ませることで澱粉を多くしてもバラ状発泡体の強度等を実用可能な程度に維持できた。

本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物は脂肪族ポリエステルが加工澱粉１００質量部に対し、０．５質量部以上１０質量部未満であり、残りは主にカチオン化澱粉である。本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物は、澱粉成分としてカチオン化澱粉のみを用いること、さらに無機質フィラーを含ませることで樹脂を大幅に減らすことを可能としたものである。
本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物に用いられる脂肪族ポリエステルとしてはメルトフローインデックス（ＭＦＲ）が５ｇ／（１９０℃、１０分）以上のものが好ましく、さらに好ましくは８ｇ／（１９０℃、１０分）以上である。なお、ＭＦＲはＪＩＳ Ｋ７２１０に準じて１９０℃、２．１６ｋｇ荷重で行った。

本発明で用いられる脂肪族ポリエステルはエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等の多価アルコールとコハク酸、アジピン酸などの多塩基酸から合成される。また多価アルコールとして１，４−シクロヘキサンジメタノールなどを用いた環状脂肪族ポリエステルや１，４−ブタンジオール、テレフタル酸、アジピン酸を用いた脂肪族芳香族ポリエステルも含まれる。

本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物に用いられるカチオン化澱粉は、馬鈴薯澱粉、トウモロコシ澱粉、甘藷澱粉、小麦澱粉、米澱粉などの天然澱粉（未加工澱粉）を２−ジメチルアミノエチルクロライドで第三級アミノ化したものなどが挙げられる。

本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物には無機質フィラーが含まれる。無機質フィラーの役割は発泡セルを微細化してバラ状発泡体の強度を改善する。無機質フィラーとしては具体的には、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、卵殻、シリカ等が挙げられる。

本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物は、カチオン化澱粉、脂肪族ポリエステル、無機質フィラーと水を混合したものである。その混合割合はカチオン化澱粉１００質量部に対し、脂肪族ポリエステル０．５質量部以上１０質量部未満、無機質フィラー０．０１〜５質量部、水１０〜３０質量部である。
カチオン化澱粉１００質量部に対し、脂肪族ポリエステルはコストを引き下げるため１０質量部未満とした。コストと物性面から好ましくは０．５〜８質量部、さらに好ましくは２〜６質量部である。

無機質フィラーはバラ状発泡体の発泡セルを微細化し、バラ状発泡体の強度を上げる。そのため、カチオン化澱粉１００質量部に対し０．０１質量部以上必要である。反面、無機質フィラーが多過ぎるとバラ状発泡体の重量が増すので５質量部までとした。そして好ましくは０．０２〜３質量部である。無機質フィラーの粒子径は特に限定されず、樹脂組成物に通常用いられる粒子径のものでよい。
水はバラ状発泡体成形用樹脂組成物を発泡させるもので、良好なバラ状発泡体とするには、カチオン化澱粉１００質量部に対し、１０質量部以上必要である。水が多すぎると発泡のセルが崩壊して発泡倍率が上がらなくなるので、３０質量部までとした。
なお、本発明において、この水の量はカチオン化澱粉に含まれる量と添加した水の量の合量である。したがってカチオン化澱粉１００質量部とはカチオン化澱粉に含まれる水の量を除いた量である。

本発明におけるカチオン化澱粉、脂肪族ポリエステル、無機質フィラー、水の混合方法は、特に限定されない。
通常、あらかじめ、ヘンシェルミキサー等でカチオン化澱粉、脂肪族ポリエステル、水、無機質フィラーを混合した後、押出機により加熱、加圧溶融して所望の形状のダイスより発泡させながら押出し、直接に発泡体を得、切断してバラ状の発泡体とすることができる。またヘンシェルミキサー等でカチオン化澱粉、脂肪族ポリエステル、水、無機質フィラーを混合した後、押出機により、発泡しない条件で加熱、加圧溶融し、ダイスよりストランドを得、切断してペレット化する。このペレットを例えば別の場所で押出機に投入して、高温で加熱加圧溶融して所望の形状のダイスより押出して発泡体を得、切断してバラ状の発泡体とするか、あるいはカチオン化澱粉、脂肪族ポリエステル、無機質フィラーをヘンシェルミキサー等で混合した後、押出機で混練する際に水を押出機中に注入して、所望の形状のダイスより発泡させながら押出し、発泡体を得、切断してバラ状の発泡体とすることもできる。従って、本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物には予め水を加えて組成物としたものの他、押出機で混練中に水を添加するものも含まれる。さらに、水を含まないペレットを得、これに水を含浸させ、これを発泡させて発泡ペレットとしたり、あるいは水を含むが発泡しない条件で得たペレットや水を後から含浸したペレットから金型を用いて種々の発泡成形体とすることができる。本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物にはこのように水をペレットに後から含浸したものも含まれる。本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物から得られるバラ状発泡体は、緩衝材として一層好適である。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
実施例に用いた原料は以下の通り。
澱粉
生のコーンスターチ（王子コーンスターチ（株）製、商品名コーンスターチの未加工澱粉）。水分含有量約８．５質量％。
酸化澱粉（王子コーンスターチ（株）製、エースＡ）。水分含有量 ９質量％。
エステル化澱粉（王子コーンスターチ（株）製、エースＰ１３０）。水分含有量 ９．５質量％。
アセチル化澱粉（王子コーンスターチ（株）製、エースＯＳＡ１１００）。水分含有量 ９質量％。
カチオン化澱粉（王子コーンスターチ（株）製、エースＫ１００）。水分含有量 １０質量％。

脂肪族ポリエステル（昭和高分子（株）製、商品名 ビオノーレ ＃１０１０）。ＭＦＲ１０ｇ／１９０℃１０分。
ポリプロピレン（サンアロマー（株）製、商品名 ＰＭ６００Ａ）。ＭＦＲ７．５ｇ／１９０℃１０分。
ポリビニルアルコール（日本合成化学（株）製、ゴーセノールＮＭ−１１）。
無機質フィラー
タルク。平均粒径（レーザー法で測定）で約１０ミクロンである。

これらの原料を表１に示す割合にヘンシェルミキサーで混合し、その混合物を同方向２軸押出機により、発泡成形を行った。表中の水分の量は澱粉に含まれる水分と添加水分の合計である。押し出し成形後、切断して円柱状の発泡成形体を得た。このときのシリンダー温度は１９０℃である。（表中の数字は質量部）。

本発明のバラ状発泡体成形用樹脂組成物は大部分が生分解性なので環境問題を配慮した製品とすることができる。そして澱粉が非常に多いのでコストが低く、緩衝材、包装材、断熱材等に好適である。

Claims (6)

1. カチオン化澱粉１００質量部に対し、脂肪族ポリエステル０．５質量部以上１０質量部未満、水１０〜３０質量部、無機質フィラー０．０１〜５質量部を含み且つ澱粉成分としてカチオン化澱粉のみを含むバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
2. 脂肪族ポリエステルが、０．５〜８質量部である請求項１に記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
3. 脂肪族ポリエステルが、２〜６質量部である請求項１または２に記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
4. 脂肪族ポリエステルのＭＦＲが、５ｇ／（１９０℃、１０分）以上である請求項１〜３のいずれかに記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
5. 脂肪族ポリエステルが、ビオノーレ（登録商標）＃１０１０である請求項１〜４のいずれかに記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のバラ状発泡体成形用樹脂組成物を発泡させたバラ状発泡体。