JPH07113017A - 発泡性組成物及び発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃棄物を焼却や埋め立て処理しても問題がな
く、資源を有効に利用することができ、且つ、加工性に
すぐれた発泡性組成物及び発泡体の製造方法を提供す
る。 【構成】 乾燥した籾殻をボールミルにより４０メッシ
ュの篩いを通過する細かさに粉砕したものと、植物性バ
インダーとしてアルファー化澱粉、水、界面活性剤とし
てラウリル硫酸アンモニウム、発泡剤として炭酸水素ナ
トリウムを表１に示す配合とし、各々の配合物をらいか
い機で混練して発泡性組成物を得た。これら発泡性組成
物を５ｃｍ×５ｃｍ×１ｃｍの大きさにプレス成形した
ものをフッ素樹脂コーティングされた硝子繊維製シート
に載せ、１８０℃の熱風中で４０分間加熱することによ
り発泡と乾燥を行った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植物性粉体を使用する
ことにより、廃棄物として処理し易く、加工性にすぐれ
た発泡性組成物及び発泡体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチ
レン等の合成樹脂発泡体が各分野において多量に使われ
ている。しかし、これらは燃焼温度が高いので廃棄物を
焼却処理すると有害物質を発生したり焼却炉を傷めると
いう問題がある。これらの欠点を解消する目的で植物性
原料を用いた発泡体が提案されている。例えば、特開平
２−２９８５２５号公報には高アミロース澱粉を含有す
る低密度で独立気泡、且つ生分解性の発泡体が記載され
ている。

【０００３】又、特開平４−１２８１５７号公報には、
米を加圧状態で加熱し、炊飯が完了すると同時に減圧す
ることにより得られる発泡体が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−２９８
５２５号公報に記載のものは、原料としてコーン、えん
どう、大麦、米等の高アミロース含有のものが用いられ
る。これらは食料や工業用製品の材料として有用なもの
であり、高価なものであるから容器やクッション材等の
ように使い捨てとして用いるのは資源の無駄となる。

【０００５】又、特開平４−１２８１５７号公報に記載
の発泡体も食料である米を原料とするので、資源の無駄
な使い方である。更に、この発泡体を製造するためには
高圧を得るための大きなエネルギーを必要とする。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解消し、廃棄
物を焼却や埋め立て処理しても問題がなく、資源を有効
に利用することができ、且つ、加工性にすぐれた発泡性
組成物及び発泡体の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明発
泡性組成物は、植物性粉体の乾燥重量１００重量部に対
して、水溶性高分子バインダー１０〜１００重量部、水
１００〜１０００重量部、分解温度が１００℃以下であ
る発泡剤５〜１００重量部、界面活性剤０．１〜２０重
量部とからなるものである。

【０００８】請求項２記載の本発明発泡性組成物は、植
物性粉体の乾燥重量１００重量部に対して、固形分２０
〜８０％の合成樹脂エマルジョン又はゴムラテックス５
０〜２００重量部、水１００〜４００重量部、分解温度
が１００℃以下である発泡剤５〜１００重量部、界面活
性剤０．１〜２０重量部とからなるものである。

【０００９】更に、請求項３記載の発泡体の製造方法
は、請求項１又は２に記載の発泡性組成物を粒状に成形
し、該粒状物の表面に単位面積あたり０．１〜１．０ｇ
／ｃｍ ² の量の無機粉体を付着させ、該粒状物を完全に
は密閉されていない型に入れて発泡剤の分解温度以上に
加熱することを特徴とする。

【００１０】本発明で使用される植物性粉体とは、植物
の実の殻や皮、葉、又は植物性食品の搾りかす等を粉体
としたものである。植物の実の殻や皮としては、米、
麦、そば、大豆等の穀類、コーヒー、落花生等の実の
殻、栗、オレンジ、りんご、梨等の果物の皮が挙げられ
る。植物の葉は針葉樹、広葉樹を問わず利用できる。
又、茶殼のように一旦利用された後の廃棄物も利用でき
る。食品の搾りかすとしては、抽出済みのコーヒー豆、
果物ジュース、ビール、ワイン、清酒、焼酎、味噌、醤
油等を製造した後に残る植物性の搾りかすが挙げられ
る。

【００１１】上記植物の実の殻や皮、葉、又は植物性食
品の搾りかす等は、そのまま又は乾燥した後にすり潰し
たり、粉砕して４０メッシュの篩いを通過する程度に細
かくされて使用される。

【００１２】本発明で用いる発泡剤は、分解温度が１０
０℃以下、好ましくは６０℃以上１００℃以下のもので
あり、水溶性のものが更に好ましい。このようなものと
しては、例えば、炭酸水素ナトリウム（９０℃）、炭酸
アンモニウム（６０℃）、アゾジカルボンアミドと塩化
亜鉛との混合物（８０℃）、ジニトロソペンタメチレン
テトラミンと蓚酸との混合物（６０℃）などが挙げられ
る。（（ ）内は分解温度を示す。）

【００１３】本発明で用いる界面活性剤は水溶性のもの
である。例えば、脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン
酸塩、アルキルアリル硫酸エステル塩等の陰イオン性界
面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリ
オキシエチレンノニルフェニルエーテル、ソルビタン脂
肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤、アルキルアミ
ン塩、第４級アンモニウム塩等の陽イオン性界面活性剤
等が挙げられる。

【００１４】界面活性剤の使用量は、乾燥状態の植物性
粉体１００重量部に対し０．１〜２０重量部である。
０．１重量部未満では植物性粉体間に形成される膜の強
度が弱く、高倍率の発泡体が得られない。２０重量部を
超える量を使用してもその効果は増加しないばかりか、
高分子バインダー又は合成樹脂エマルジョンもしくはゴ
ムラテックスによる植物性粉体の接着性を低下させる場
合がある。

【００１５】請求項１記載の発泡性組成物に用いられる
水溶性高分子バインダーとしては、澱粉、アルギン酸
塩、アラビアゴム等の天然高分子物質、膠、ゼラチン、
卵白等の動物性高分子物質、メチルセルロース、カルボ
キシ澱粉等の天然高分子誘導体、ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリル酸等の合成高分子物質等が挙げられ
る。

【００１６】水溶性高分子バインダーの使用量は、植物
性粉体の乾燥重量１００重量部に対し１０〜１００重量
部である。１０重量部未満では上記粉体同士の接着が不
充分となり、乾燥した発泡体が粉化し易くなる。１００
重量部を超えると発泡倍率が低下する。

【００１７】請求項２記載の発泡性組成物に使用される
合成樹脂エマルジョンとしては、例えば、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリエチレン、ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル
共重合体等のエマルジョンがあり、固形分が２０〜８０
重量％のものである。ゴムラテックスとしては、スチレ
ンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、
イソプレンゴム、天然ゴム等のラテックスがある。その
固形分は２０〜８０％のものである。

【００１８】合成樹脂エマルジョンもしくはゴムラテッ
クスの使用量は、植物性粉体の乾燥重量１００重量部に
対し５０〜２００重量部である。５０重量部未満では植
物性粉体同士の接着力が不充分で、乾燥された発泡体は
粉化し易い。２００重量部を超えると発泡倍率が低下す
る。

【００１９】本発明発泡性組成物には必要に応じて充填
剤、着色剤、難燃剤、防虫剤、撥水剤、防鼠剤、防黴剤
などを添加してもよい。

【００２０】請求項１及び請求項２記載の本発明発泡性
組成物の第１の特徴は、水と界面活性剤によって植物性
粉体相互の間に形成される膜により、発泡剤が分解して
発生するガスの逸散が防止され、高倍率に発泡した発泡
体が得られ、更に界面活性剤の作用により均一な気泡を
有する発泡体が得られることである。

【００２１】第２の特徴は、上記の発泡条件となるよう
に水の量が調整されていることである。使用される水の
量は、植物性粉体１００重量部に対し１００重量部以上
であり、請求項１記載の発泡性組成物では１０００重量
部以下、請求項２記載の発泡性組成物では４００重量部
以下である。

【００２２】水の量が１００重量部未満であると、植物
性粉体と水溶性高分子バインダー、又は植物性粉体と合
成樹脂エマルジョンもしくはゴムラテックスが充分湿潤
しないので良好な発泡が行われない。又、水の量が上記
の範囲を超えて多くなると、一旦発泡しても固化する前
に気泡が収縮してしまうので高倍率の発泡体が得られな
い。

【００２３】水の量が上記の範囲に調節された場合に
は、発泡剤の分解により発泡しながら水が蒸発して組成
物の粘度が高くなり、発生した気泡は粉体に囲まれて固
定される。更に加熱すると水分が少なくなり、水溶性高
分子バインダー又は合成樹脂エマルジョンもしくはゴム
ラテックスが植物性粉体を連続的に取り巻いて粉体同士
が強固に接着される。

【００２４】次に、請求項３記載の発泡体の製造方法
は、上記請求項１又は請求項２記載の発泡性組成物を粒
状物とし、該粒状物表面に無機質粉末を付着することに
より発泡前から発泡中の粒状物同士の接触部に流動性を
付与し、これを型の形状に沿って供給し、発泡剤の分解
温度以上に加熱して発泡させ、発泡終了前に型内で発泡
圧力により粒状物同士を圧接して接着せしめ、発泡成形
体とするものである。

【００２５】上記発泡性組成物が発泡剤の分解により発
泡しながら水が蒸発して組成物の粘度が高くなり、発生
した気泡は繊維間に固定される。更に加熱すると水分が
少なくなり、動植物性糊料又は合成樹脂エマルジョンも
しくはゴムラテックスが繊維の交差部分を取り巻いて繊
維同士が強固に接着される。

【００２６】請求項３記載の発泡体の製造方法に用いる
無機質粉末は、発泡性組成物の発泡前から発泡中の粒状
物同士の接触部に流動性を付与させるための粘着防止用
のものであって、例えば、タルク、炭酸カルシウム、水
酸化アルミニウム、ゼオライト等が挙げられ、その平均
粒径は１００μｍ以下であることが好ましい。

【００２７】無機質粉末の使用量は、発泡性組成物の粒
状物表面の接着性、大きさ、形状により異なるが、該粒
状物の単位表面積当たり０．１〜１．０ｇ／ｃｍ² の量
を用いる。０．１ｇ／ｃｍ² 未満では発泡前に該粒状物
同士が接着して粒状物の形状を維持したままで発泡する
ことができない。１．０ｇ／ｃｍ² を超えると発泡後の
粒状物同士を接着させることが困難である。

【００２８】上記粒状物を完全には密閉されていない型
に入れて発泡させるので、粒状物の発泡による膨張に伴
い、型内の空気は排除されて粒状物による発泡体が型内
に充満して型の形状どおりに成形される。成形後の発泡
体は水分が多い場合には乾燥される。乾燥は完全に行っ
てもよく、用途によっては水分は残っていてもよい。発
泡させるための加熱は電気ヒーター、熱風、液体を熱媒
体とするもの、マイクロ波等による方法が採用できる。

【００２９】

【作用】請求項１記載の本発明発泡性組成物では、植物
性粉体を連続的に囲んで形成される水と水溶性高分子バ
インダーと界面活性剤による膜により、発泡剤が分解し
て発生するガスの逸散が防止されるので、高倍率に発泡
し、更に界面活性剤の作用により均一な気泡を有する発
泡体が得られる。更に植物性粉体１００重量部に対し水
の量が１００〜１０００重量部であるから上記発泡条件
が得られる。

【００３０】請求項２記載の本発明発泡性組成物では、
植物性粉体を連続的に囲んで形成される水と合成樹脂エ
マルジョンもしくはゴムラテックスと界面活性剤による
膜により、発泡剤が分解して発生するガスの逸散が防止
されるので、高倍率に発泡し、更に界面活性剤の作用に
より均一な気泡を有する発泡体が得られる。更に植物性
粉体１００重量部に対し水の量が１００〜４００重量部
であるから上記発泡条件が得られる。

【００３１】請求項３記載の発泡体の製造方法では、粒
状物表面に無機質粉末を付着することにより粒状物同士
の粘着力を抑制し、発泡前及び発泡中の粒状物同士の接
触部に流動性が付与されているので型の形状に沿って充
填され易くなり、成形性が良好となる。

【００３２】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 （実施例１〜７）乾燥した籾殻をボールミルにより４０
メッシュの篩いを通過する細かさに粉砕したものと、植
物性バインダーとしてアルファー化澱粉（松谷化学社製
商品名：サイザリンＰ）、水、界面活性剤としてラウ
リル硫酸アンモニウム、発泡剤として炭酸水素ナトリウ
ムを表１に示す配合とし、各々の配合物をらいかい機で
混練して発泡性組成物を得た。これら発泡性組成物を５
ｃｍ×５ｃｍ×１ｃｍの大きさにプレス成形したものを
フッ素樹脂コーティングされた硝子繊維製シートに載
せ、１８０℃の熱風中で４０分間加熱することにより発
泡と乾燥を行った。得られた発泡体の密度、平均気泡径
及び気泡の均一性を表１に示す。

【００３３】（比較例１〜８）実施例１〜７で用いたも
のと同じ材料を使用し、表１に示す配合とした以外は実
施例１〜７と同様にして発泡性組成物を作製して発泡体
を得た。得られた発泡体の密度、平均気泡径及び気泡の
均一性を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】但し、※１は単位が重量部である。 ※２ ○：均一 ×：不均一 ※３ ○：良好 ×：接着不充分で崩れ易い

【００３６】（実施例８〜１４）籾殻の代わりに乾燥し
た茶殻をボールミルにより４０メッシュの篩いを通過す
る細かさに粉砕したものを用いて表２に示す配合とした
他は実施例１〜７と同様にして発泡体を得た。得られた
発泡体の密度、平均気泡径及び気泡の均一性を表２に示
す。

【００３７】（比較例９〜１６）実施例８〜１４で用い
たものと同じ材料を使用し、表２に示す配合とした以外
は実施例８〜１４と同様にして発泡性組成物を作製して
発泡体を得た。得られた発泡体の密度、平均気泡径及び
気泡の均一性を表２に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】但し、※１は単位が重量部である。 ※２ ○：均一 ×：不均一 ※３ ○：良好 ×：接着不充分で崩れ易い

【００４０】（実施例１５〜２１）籾殻の代わりに乾燥
した杉の葉を使用し、バインダーとしてアルファー化澱
粉の代わりにスチレンブタジエンゴムラテックス（ファ
イアーストーン社製 商品名：ＦＲ−Ｓ２０００，固形
分４０％）を用いて表３に示す配合とした他は実施例１
〜７と同様にして発泡体を得た。得られた発泡体の密
度、平均気泡径及び気泡の均一性を表３に示す。

【００４１】（比較例１７〜２４）実施例１５〜２１で
用いたものと同じ材料を使用し、表３に示す配合とした
以外は実施例１５〜２１と同様にして発泡性組成物を作
製して発泡体を得た。得られた発泡体の密度、平均気泡
径及び気泡の均一性を表３に示す。

【００４２】

【表３】

【００４３】但し、※１は単位が重量部である。 ※２ ○：均一 ×：不均一 ※３ ○：良好 ×：接着不充分で崩れ易い

【００４４】（実施例２２〜２８）籾殻の代わりに乾燥
した抽出済みのコーヒー豆をボールミルにより６０メッ
シュの篩いを通過する細かさに粉砕したものを用いて表
４に示す配合とした他は実施例１〜７と同様にして発泡
体を得た。得られた発泡体の密度、平均気泡径及び気泡
の均一性を表４に示す。

【００４５】（比較例２５〜３２）実施例２２〜２８で
用いたものと同じ材料を使用し、表４に示す配合とした
以外は実施例２２〜２８と同様にして発泡性組成物を作
製して発泡体を得た。得られた発泡体の密度、平均気泡
径及び気泡の均一性を表４に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】但し、※１は単位が重量部である。 ※２ ○：均一 ×：不均一 ※３ ○：良好 ×：接着不充分で崩れ易い

【００４８】（実施例２９〜３５）籾殻の代わりに乾燥
したビールの搾りかすをボールミルにより４０メッシュ
の篩いを通過する細かさに粉砕したものと、バインダー
としてアルファー化澱粉の代わりにスチレンブタジエン
ゴムラテックス（ファイアーストーン社製 商品名：Ｆ
Ｒ−Ｓ２０００，固形分４０％）を用いて表５に示す配
合とした他は実施例１〜７と同様にして発泡体を得た。
得られた発泡体の密度、平均気泡径及び気泡の均一性を
表５に示す。

【００４９】（比較例３３〜４０）実施例２９〜３５で
用いたものと同じ材料を使用し、表５に示す配合とした
以外は実施例２９〜３５と同様にして発泡性組成物を作
製して発泡体を得た。得られた発泡体の密度、平均気泡
径及び気泡の均一性を表５に示す。

【００５０】

【表５】

【００５１】但し、※１は単位が重量部である。 ※２ ○：均一 ×：不均一 ※３ ○：良好 ×：接着不充分で崩れ易い

【００５２】次に、請求項３の発明の実施例を説明す
る。 （実施例３６〜４４）乾燥したオレンジの皮をボールミ
ルにより６０メッシュ篩いを通過する細かさに粉砕した
もの１００重量部と、バインダーとしてアルギン酸ナト
リウム５０重量部、水３００重量部、界面活性剤として
ラウリル硫酸アンモニウム１重量部、発泡剤として炭酸
水素ナトリウム３０重量部を表６に示す配合とし、各々
の配合物をらいかい機で混練して発泡性組成物を得た。
これら発泡性組成物を直径４ｍｍの粒状にプレス成形
し、この粒状物表面に平均粒径５０μｍのタルク粉末、
平均粒径２０μｍの炭酸カルシウム、平均粒径６０μｍ
のアルミナをそれぞれ表６に示す量で付着させた。

【００５３】該粒状物２０ｇを５ｃｍ×５ｃｍ、深さ１
０ｃｍのポリプロピレン製の容器に入れ、直径１ｍｍの
孔を多数設けたポリプロピレン製の蓋をして、出力１ｋ
ｗの調理用電子レンジで５分間加熱して発泡させた後、
容器から取り出し更に５分間加熱して乾燥させた。得ら
れた発泡体の形状、粒子間の接着性、見かけ密度は表６
に示すとおりであった。

【００５４】（比較例４１〜４４）実施例３６〜４４で
用いたものと同じ材料を使用し、無機質粉末の付着量を
表６に示す量とした以外は実施例３６〜４４と同様にし
て発泡性組成物を作製して発泡体を得た。得られた発泡
体の形状、粒子間の接着性、見かけ密度を表６に示す。

【００５５】

【表６】

【００５６】但し、※１ ○：ほゞ容器内部の形状に発
泡 ×：容器内部の形状どおりに発泡せず ※２ ○：完全に接着 ×：部分的に不充分 ※３ 発泡不均一のため密度測定不可

【００５７】（実施例４５〜５３）乾燥したオレンジの
皮の代わりに乾燥したぶなの木の葉を使用し、無機質粉
末の付着量を表７に示す量とした以外は実施例３６〜４
４と同様にして発泡性組成物を作製して発泡体を得た。
得られた発泡体の形状、粒子間の接着性、見かけ密度を
表７に示す。

【００５８】（比較例４５〜４８）実施例４５〜５３で
用いたものと同じ材料を使用し、無機質粉末の付着量を
表７に示す量とした以外は実施例３６〜４４と同様にし
て発泡性組成物を作製して発泡体を得た。得られた発泡
体の形状、粒子間の接着性、見かけ密度を表７に示す。

【００５９】

【表７】

【００６０】但し、※１ ○：ほゞ容器内部の形状に発
泡 ×：容器内部の形状どおりに発泡せず ※２ ○：完全に接着 ×：部分的に不充分 ※３ 発泡不均一のため密度測定不可

【００６１】（実施例５４〜６２）乾燥したオレンジの
皮の代わりに乾燥したりんごの搾りかすを使用し、無機
質粉末の付着量を表８に示す量とした以外は実施例３６
〜４４と同様にして発泡性組成物を作製して発泡体を得
た。得られた発泡体の形状、粒子間の接着性、見かけ密
度を表８に示す。

【００６２】（比較例４９〜５２）実施例５４〜６２で
用いたものと同じ材料を使用し、無機質粉末の付着量を
表８に示す量とした以外は実施例５４〜６２と同様にし
て発泡性組成物を作製して発泡体を得た。得られた発泡
体の形状、粒子間の接着性、見かけ密度を表８に示す。

【００６３】

【表８】

【００６４】但し、※１ ○：ほゞ容器内部の形状に発
泡 ×：容器内部の形状どおりに発泡せず ※２ ○：完全に接着 ×：部分的に不充分 ※３ 発泡不均一のため密度測定不可

【００６５】

【発明の効果】本発明は以上の構成となされており、請
求項１記載の発泡性組成物によると水溶性高分子バイン
ダーにより、請求項２記載の発泡性組成物によると合成
樹脂エマルジョン又はゴムラテックスにより、植物性粉
体同士が強固に接着され、発泡剤が分解して発生するガ
スの逸散が防止されるので、発泡倍率が高く、更に界面
活性剤の作用により均一な気泡を有する発泡体が得られ
る。

【００６６】又、本発明の発泡性組成物は植物性粉体を
主成分としているので、廃棄される材料が利用でき、資
源を有効利用することができる。そのため廃棄物の量を
減らし、且つ、焼却処理が容易であり、土中に埋めると
バクテリアの作用により分解されるので公害のおそれが
ない。

【００６７】更に、本発明の発泡性組成物は、型の中で
発泡させることにより任意の形状の発泡体とすることが
でき、表面を塗装したり、紙や木と接着したり、刃物で
切断することも容易にできるので、断熱材、包装材、緩
衝材、芯材などとして建築、車両、電気機器等の分野で
利用できる。

【００６８】請求項３記載の発泡体の製造方法による
と、上記発泡性組成物の粒状物表面に無機質粉体を付着
することにより粒状物同士の粘着力を抑制し、個々の粒
状物の膨張空間を保ちながら充分に発泡させるので、高
倍率で均一な大きさの気泡を有する発泡体が得られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 植物性粉体の乾燥重量１００重量部に対
   して、水溶性高分子バインダー１０〜１００重量部、水
   １００〜１０００重量部、分解温度が１００℃以下であ
   る発泡剤５〜１００重量部、界面活性剤０．１〜２０重
   量部とからなる発泡性組成物。
2. 【請求項２】 植物性粉体の乾燥重量１００重量部に対
   して、固形分２０〜８０％の合成樹脂エマルジョン又は
   ゴムラテックス５０〜２００重量部、水１００〜４００
   重量部、分解温度が１００℃以下である発泡剤５〜１０
   ０重量部、界面活性剤０．１〜２０重量部とからなる発
   泡性組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の発泡性組成物を
   粒状に成形し、該粒状物の表面に単位面積あたり０．１
   〜１．０ｇ／ｃｍ² の量の無機粉体を付着させ、該粒状
   物を完全には密閉されていない型に入れて発泡剤の分解
   温度以上に加熱することを特徴とする発泡体の製造方
   法。