JP7138980B1 - 樹脂組成物、接着剤、樹脂成形品及び樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物として処理しやすい天然ないし植物由来の原料を使用した樹脂組成物の提供を目的とする。【解決手段】（Ａ）天然ゴム、（Ｂ）植物由来の増粘剤、（Ｃ）植物（ただし、前記（Ａ）天然ゴム及び（Ｂ）植物由来の増粘剤を除く）を含有する樹脂組成物である。更に、前記植物は、果物の果皮、特に、バナナの果皮、リンゴの果皮又はブドウの果皮の少なくともいずれか一つが好ましく、さらに、（Ｄ）ｐＨ調整剤を含む。【選択図】なし

Description

特許法第３０条第２項適用 令和３年３月１８日の株式会社ＴＢＳテレビの放送番組「あさチャン！」での放送による発表

本発明は、樹脂組成物、接着剤、樹脂成形品及び樹脂成形品の製造方法に関する。

現在、合成樹脂を使用した樹脂組成物が多く使用されている。合成樹脂を使用した樹脂組成物は汎用性が高く、成形品のみならず各種用途に広く用いられている。

しかしながら、合成樹脂は人工的に合成された樹脂材料であり、自然環境下では分解等が困難である。このため、合成樹脂はこれを使用後に廃棄物となった場合の処理について課題が存在している。

そこで、本発明は、廃棄物として処理しやすい天然ないし植物由来の原料を使用した樹脂組成物の提供を目的とする。

上記課題を解決するため請求項１は、（Ａ）天然ゴム、（Ｂ）植物由来の増粘剤、（Ｃ）植物（ただし、前記（Ａ）及び（Ｂ）を除く）を含有する樹脂組成物を特徴とする。
請求項２は、前記（Ｃ）は果物の果皮であることを特徴とする。

請求項３は、前記果物の果皮は、バナナの果皮、リンゴの果皮又はブドウの果皮の少なくともいずれか一つであり、さらに、（Ｄ）ｐＨ調整剤を含むことを特徴とする。
請求項４は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含有する接着剤を特徴とする。

請求項５は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の樹脂組成物をシート状とした樹脂成形品を特徴とする。
請求項６は、天然ゴム、植物由来の増粘剤、植物（ただし、前記天然ゴム及び前記植物由来の増粘剤を除く）、及び水を含む原料を混合、加熱して樹脂組成物とする工程と、前記樹脂組成物をシート状に成形する工程と、を含む樹脂成形品の製造方法を特徴とする。

本発明の樹脂組成物は、天然ないし植物由来の原料を用いているため、合成樹脂に比して使用後に廃棄物として処理する際の環境への負担を軽減することができる。

以下、本発明を具体化した樹脂組成物の一実施形態を説明する。
樹脂組成物について
樹脂組成物とは、一定の原料を含有するものであれば足り、その形状等は問わない。例えば個体、液体、粘性体等を含む。

（Ａ）の天然ゴムは、人工的に合成された合成ゴムを含まない概念である。天然ゴムはゴムの木等の樹皮を傷つけた場合に採取できる樹液（ラテックス液）を原料とする高分子材料である。

（Ｂ）の植物由来の増粘剤は、樹脂組成物の粘性を増加させて形状保持性を向上させるために使用するものである。植物由来の増粘剤としては多糖類が好ましく、例えば、カラギーナン、グアーガム、キサンタンガム、寒天、コーンスターチ、片栗粉などがある。

（Ｃ）の植物は、分類学的に真核生物の植物界に属するものをいい、原核生物界、菌界、動物界を含まない概念である。また、植物とは、植物の全体構成のみならず、植物を構成する一部、例えば、根、茎、幹、樹皮、葉、花、果皮、果実等も含む概念である。なお、使用する植物としては、廃棄物の利用という観点からも一般に使用されず廃棄される部位が好ましい。特に、同観点からは野菜や果物のうち食用等に供されず廃棄される野菜の皮や果物の果皮が好ましい。また、コーヒー豆や茶葉（紅茶、ほうじ茶、緑茶の葉）など抽出後に廃棄するものも好ましい。

（Ｄ）のｐＨ調整剤は、（Ｃ）の植物を使用して樹脂組成物とした場合に、樹脂組成物が酸性（ｐＨ７未満）となることを防止するものである。すなわち、天然ゴムを含有する樹脂組成物が酸性となった場合には、天然ゴムが他の原料と混合することなく天然ゴムのみで固形化することがある。このため、樹脂組成物を中性ないしアルカリ性（ｐＨ７～１０）の範囲に調整するべく添加するものである。したがって、植物を使用した場合でも樹脂組成物が酸性にならない場合には使用する必要はない。ｐＨ調整剤は、例えば、ベーキングパウダー、重曹又はセスキ酸ナトリウムを使用することができる。なお、ｐＨ調整剤の添加量については樹脂組成物のｐＨを調整する目的から、調整前の樹脂組成物のｐＨに基づいて種類や添加量を適宜決定すればよい。

また、樹脂組成物を構成する各原料の分散性を向上させるために分散剤を添加することも可能である。分散剤としては、例えばリグニンがある。さらに、樹脂組成物の製造過程において、樹脂組成物あるいは樹脂組成物の原料を希釈したり溶かすための溶媒として水を使用してもよい。

各原料の配合割合について
各原料は、（Ａ）の天然ゴムを１００質量部として、（Ｂ）の増粘剤を５～５０質量部、（Ｃ）の植物を１０～７０質量部の範囲で使用することが好ましい。なお、（Ｃ）の植物はいわゆる生のままの新鮮状態では水分含有量に差があるため、乾燥状態における重量（乾燥重量）にて質量部を計算する。乾燥重量は、植物を摂氏８０度ないし９０度の乾燥器内に１０時間から１２時間載置して水分を除去し常温に戻した場合の重量が乾燥時間を長くしても変化しない状態における重量をいう。すなわち、乾燥重量とは新鮮状態から水分を除いた重量である。

次に、樹脂組成物の製造方法について説明する。
天然ゴム、増粘剤、植物を混ぜて加熱し、均一化する。天然ゴム、増粘剤、植物の各原料だけで混合しにくい場合には、水を天然ゴム１００重量部に対して５０～１０００重量部程度加えると混合が容易となる。また、植物は粉砕して使用することが好ましい。このとき、植物が新鮮状態のままであれば粉砕機にてペースト状として使用することができる。植物が乾燥状態であれば同様に粉砕機にて粒状あるいは粉状として使用することができる。植物は新鮮状態でも乾燥状態でもあるいはその中間の半乾燥状態のいずれの状態でも使用することができるが、使用する植物の重量を乾燥重量で計算することは上記のとおりである。また、樹脂組成物のｐＨが酸性（ｐＨ７未満）であるときにはｐＨ調整剤を混ぜて組成物を中性ないしアルカリ性（ｐＨ７～１０）とする。さらに、必要に応じて各原料の分散性を向上させるために分散剤を使用してもよい。

原料の混合は加熱した条件下で行うと容易となる。また、増粘剤には一定温度に加熱することにより増粘効果を発揮するものがあるため、そのような増粘剤を使用する場合には所定温度まで加温する。例えば、増粘剤として寒天を使用する場合には８５度から９０度程度に加熱する。各原料が均等に混ざり合えば樹脂組成物が完成する。

樹脂組成物の用途
次に樹脂組成物の用途について説明する。樹脂組成物は各種用途に使用することができるが、例えば、樹脂組成物を接着剤として使用することができる。また、樹脂組成物を成形型等に流し込み成形品とすることができる。成形品とは一定の形状に成形されたものであれば足り具体的形状は問わない。例えばシート状、キューブ状、球状、筒状、錐状、多面体、その他何らかのキャラクターをモチーフにした形状などを含む。また、一定の形状を有しつつ、力や熱など外部からエネルギーを加えた際に変形するものも含む。

以下、具体的実施例を示す。
樹脂組成物の製造
以下の原料を使用して、実施例１の樹脂組成物を製造した。

・天然ゴム５０グラム（クォー・ユー化成有限会社製ラテックスＬ－５０００）
・増粘剤５グラム（松木寒天産業株式会社製業務用粉末寒天）
・バナナの果皮１５グラム（乾燥重量）
・ベーキングパウダー１０グラム（株式会社アイコク）
・リグニン５グラム（日本製紙株式会社製サンエキス）
・水１００グラム
なお、バナナの果皮は、バナナの果実から果肉を除いた部分であり、いわゆるバナナの皮と呼ばれる部分である。バナナの果皮は自然乾燥により乾燥状態とした後にミルにて粉状に粉砕して使用した。上記各原料を容器に入れ、９０度に加熱して混練した。バナナ皮を使用すると樹脂組成物が酸性（ｐＨ６程度）になったため、ベーキングパウダーを使用して樹脂組成物をアルカリ性（ｐＨ８）とした。上記手順により樹脂組成物を製造した。バナナの果皮を使用した樹脂組成物は、バナナの果皮が乾燥する工程で褐変したことに伴い、全体として茶色を呈するものとなった。

また、実施例１と同じ条件にて、バナナの果皮に代えてリンゴの果皮１５グラム（乾燥重量）を用いて樹脂組成物を製造し、実施例２とした。リンゴの果皮はいわゆるリンゴの果実の皮を剥く形で包丁により切り取ったリンゴの果皮部分である。リンゴの果皮は薄い上に果肉と一体になっているため、切り取った果皮には果肉も付随しており、果皮の乾燥重量は一緒に切り取った果肉も含む重量である。リンゴの果皮も自然乾燥により乾燥状態とした後にミルにて粉状に粉砕して使用した。リンゴの果皮以外の原料及び使用量は実施例１と同様である。リンゴの果皮を使用した樹脂組成物は、リンゴの果皮が赤色であることから全体として赤茶色を呈するものとなった。

更に、実施例１と同じ条件にて、バナナの果皮に代えてブドウ（マスカット）の果皮１５グラム（乾燥重量）を用いて樹脂組成物を製造し、実施例３とした。ブドウの果皮は、ブドウの果実を指で摘んで果肉を取り出した残りの部分である。ブドウの果皮も自然乾燥により乾燥状態とした後にミルにて粉状に粉砕して使用した。ブドウの果皮以外の原料及び使用量は実施例１と同様である。ブドウの果皮を使用した樹脂組成物は、ブドウの果皮が黄緑色であることから全体として青っぽい茶色を呈するものとなった。

更に、実施例１と同じ条件にて、バナナの果皮に代えてコーヒー豆１５グラム（乾燥重量）を用いて樹脂組成物を製造し、実施例４とした。コーヒー豆は０．４～０．６ｍｍに粉砕してコーヒーの抽出に使用した後のものを使用した。コーヒー豆も自然乾燥により乾燥状態にて使用した。コーヒー豆以外の原料及び使用量は実施例１と同様である。コーヒー豆を使用した樹脂組成物は、コーヒー豆が黒褐色であることから全体として焦げ茶色を呈するものとなった。

接着剤用途の試験
実施例１の樹脂組成物を、幅１０ｃｍ、長さ１０ｃｍ、厚み２ｃｍのベニヤ板の片面全体に塗布した。樹脂組成物の塗布量は５グラム／片面とした。なお、樹脂組成物は製造時に添加した水を含むが、水は随時蒸発していくため、樹脂組成物の塗布量は水を含まない（水以外の）樹脂組成物の重量である。また、樹脂組成物を接着剤として使用するには樹脂組成物が流動状態にあることが必要である。樹脂組成物が自然冷却等により固形化している場合には再加熱により流動状態としてから接着剤として使用する。ベニヤ板のうち樹脂組成物の塗布面に同型のベニヤ板を積層し、２枚のベニヤ板をクランプして室温にて２４時間放置した。同時間経過後、樹脂組成物を挟んで積層した２枚のベニヤ板は一体になって容易に剥がれず、樹脂組成物は接着剤としての機能を発揮した。実施例２、実施例３についても同様の結果となった。

成形用接着剤用途の試験
続けて、建築廃材として発生した木くずを大きさ０．５～１ｍｍ程度に粉砕した木材チップ１０グラムに対して実施例１の樹脂組成物を２０グラム使用して両者を混ぜ合わせた。この樹脂組成物の使用重量も水を含まない重量である。また、樹脂組成物を流動状態で使用することも前述のとおりである。その後、木材チップと樹脂組成物の混合物を直径８ｃｍ、高さ２ｃｍ、厚み０．５ｃｍの上面開口の有底円筒状に成形し、３日間自然乾燥させた。乾燥後の成形品はコルク製品のような見た目を有し、手で握っても容易に崩れない程度の強度を有していた。このため、樹脂組成物は木材チップの成形用接着剤としての機能を発揮するとともに、樹脂組成物それ自体がチップとともに成形品としての機能を発揮した。実施例２、実施例３についても同様の結果となった。

樹脂成形品用途の試験
実施例１の樹脂組成物を流動状態で、幅１５ｃｍ、長さ２０ｃｍ、厚み５ｍｍの有底矩形状の型枠に投入してシート状の樹脂成形品を製造した。得られたシート状の成形品は、見た目として不規則で細かな凹凸模様が表面に表れ、手触りはベタベタせずサラサラとしていて動物皮革（レザー）のような質感であった。また、表出される色も茶色であり、レザーの雰囲気が表れた。さらに、シート状物は自己接着性を有し、２枚のシート状物を重ねた状態で一方のシート状物を横に引っ張っても重ねたシート状物が剥がれることはなかった。実施例２、実施例３についても色は相違するものの見た目及び質感について同様の結果となった。また、実施例４についても同様にシート状の樹脂成形品を製造した。実施例４はコーヒー豆を使用しているため、見た目として不規則で細かな凹凸模様と併せて粉砕したコーヒー豆によると思われる微細模様が表れた。それ以外の見た目や質感は実施例１と同様である。

上記実施形態の樹脂組成物によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、天然ゴム、寒天、植物（バナナ果皮、リンゴ果皮、ブドウ果皮、コーヒー豆）を原料とする樹脂組成物を製造した。樹脂組成物は原料が植物あるいは植物由来のため、自然環境下で分解されやすく（土に還りやすく）、廃棄物とした場合に合成樹脂に比して環境への負担が軽減される。

（２）植物として、バナナ果皮、リンゴ果皮、ブドウ果皮を使用している。これらの果皮は果物の使用時に食用には供されず、また他の用途にも供されることなく廃棄される部分である。このため、これら植物の果皮を樹脂組成物の原料として使用することは、本来であれば廃棄されてしまう部分の有効利用や廃棄物の減少にも繋がることとなる。

（３）植物として、コーヒー豆を使用している。コーヒー豆はコーヒーの抽出後は廃棄されるものである。このため、コーヒー豆を樹脂組成物の原料として使用することも、本来であれば廃棄されてしまう部分の有効利用や廃棄物の減少にも繋がることとなる。

（４）樹脂成形物は接着剤（成形用接着剤）としても使用することができ用途に汎用性がある。
（５）樹脂組成物をシート状に成形した樹脂成形品は、見た目、手触り等がレザーのような質感が得られる。

（６）樹脂成形物は自己接着性を有し、シート状に成形した樹脂成形品同士を重ねると互いに接着する。このため、シート状物同士を他の固定手段を用いることなく接着、固定することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・（Ｃ）の植物として、単一の部分（組織）はもちろん、複数の（組織）を使用してもよい。

・（Ｃ）の植物として、植物の茎や葉の筋、靭皮、綿花などを使用すると、植物繊維により強度が向上した樹脂組成物を得ることができる。

Claims (5)

1. （Ａ）天然ゴム、
   （Ｂ）植物由来の増粘剤、
   （Ｃ）果物の果皮（ただし、前記（Ｂ）を除く）、
   を含有する樹脂組成物。
2. 前記果物の果皮は、バナナの果皮、リンゴの果皮又はブドウの果皮の少なくともいずれか一つであり、さらに、（Ｄ）ｐＨ調整剤を含む請求項１に記載の樹脂組成物。
3. 請求項１又は２に記載の樹脂組成物を含有する接着剤。
4. 請求項１又は２に記載の樹脂組成物をシート状とした樹脂成形品。
5. 天然ゴム、植物由来の増粘剤、果物の果皮（ただし、前記植物由来の増粘剤を除く）、及び水を含む原料を混合、加熱して樹脂組成物とする工程と、
   前記樹脂組成物をシート状に成形する工程と、を含む樹脂成形品の製造方法。