JPH08109278A - 発泡成形体、発泡成形体用原料、および発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 生分解性を有し、廃棄物公害を未然に防止す
ることが可能な緩衝材として用いて好適な発泡成形体を
提供することを目的とする。 ［構成］ 澱粉とゴムラテックスと水との混和物から成
る造粒体を造り、このような造粒体を型内に収納して加
熱下で発泡成形することによって発泡成形体を得るよう
にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発泡成形体、発泡成形体
用原料、およびこの発泡成形体用原料を用いて上記発泡
成形体を製造する製造方法に係り、とくに生分解性を有
する発泡成形体とそのための原料、およびその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の精密機器を包装して物流に供する
ために、従来より包装箱が用いられている。精密機器は
このような包装箱内に収納されるとともに、精密機器と
包装箱との間に発泡スチロール樹脂から成る緩衝体を配
するようにしており、このような緩衝体によって、物流
段階で外部から加えられる衝撃を吸収し、内部に収納さ
れている精密機器を衝撃から保護するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように物流段階に
おいて精密機器と包装箱との間に配される発泡スチロー
ル樹脂から成る緩衝体は、廃棄しても自然環境の中で分
解することなくほぼそのままの状態で長期間にわたって
その形態を維持する。またこのような発泡スチロール樹
脂から成る緩衝体を焼却すると黒煙を発生するととも
に、高温になったり溶融したりするために炉を損傷する
可能性がある。従って発泡スチロール樹脂から成る成形
体は廃棄物公害の原因になる。

【０００４】一方で水を含有する澱粉を高温高圧下で加
熱・急冷すると、発泡して軽量の成形物が得られことが
知られている。このような澱粉から成る発泡成形体は生
分解性が高く、水中に投入すると数分間で溶解してしま
う。このような澱粉の発泡成形体は硬度が高いが、弾性
が低いために脆く、成形物、とくに緩衝材としての利用
には難点がある。

【０００５】このような欠点を補うために、合成高分子
材料を澱粉に混合する研究が種々発表されている。例え
ばポリエチレンやその共重合体を澱粉に添加して発泡成
形体を得ることが提案されている。ところがポリエチレ
ンやその共重合体を添加すると、澱粉それ自体が有する
生分解性が低下し、あるいはまた失われることになる。
そこでポリエチレンに代えてポリ乳酸を澱粉に付加した
り、ポリビニルアルコールを澱粉に付加する方法が発表
されている。ところがこのような方法によると澱粉の生
分解性を損うことがないものの、包装用の緩衝体に利用
するには価格が高くなりすぎ、経済的でなく、実用性に
問題を生ずる。

【０００６】本願発明者等は澱粉と天然ゴムとの混合体
が澱粉の生分解性を損わず、しかも適当な強度および弾
性を有する発泡成形体が得られるとともに、そのコスト
も安価であってポリスチレンの代替物としての緩衝材と
して非常に有用であることを見出した。

【０００７】本発明はこのような知見に基いてなされた
ものであって、生分解性を有し、とくに緩衝材として用
いて好適な発泡成形体、その原料および上記発泡成形体
を製造する製造方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】澱粉を水の存在下で高温
に熱するとα化し、粘性の高い物質に変化する。この加
熱過程においてα澱粉にゴムラテックスを澱粉に対して
重量比で３〜６０％混和すると、両者が分子親和力を有
するために均一に混和される。このような混和物を冷却
するとともに粒状化または粉状化したものを高温高圧の
金型内で成形すると発泡し、体積比で５〜４０倍に膨張
する。このようにして得られた発泡体は冷却後に十分な
強度と弾性とを持つ軽量な発泡成形体となる。このよう
な発泡成形体は充填材あるいは緩衝材として極めて利用
価値が高いことが確認されている。

【０００９】従って本発明に係る発泡成形体は、澱粉と
ゴムラテックスと水との混和物を加熱下において所定の
形状に発泡成形して成る発泡成形体である。ここで澱粉
に対して重量比で３〜６０％のゴムラテックスを混和す
ることが好ましい。

【００１０】またこのような発泡成形体を製造するため
の原料は、澱粉とゴムラテックスと水との混和物から成
り、粒状または粉状をなす発泡成形体用原料である。

【００１１】上記ゴムラテックスに０．１〜５重量％の
有機過酸化物、例えばベンゾイルパーオキサイドを添加
すると、ゴムの架橋によって発泡成形品の強度および弾
性がさらに増大し、発泡スチロール樹脂に優るとも劣ら
ない物性を有する発泡成形体を提供することが可能にな
る。

【００１２】上記発泡成形体を製造するために使用する
澱粉の混合体は１０〜２５％の水分を含有する。従って
黴が生え易く、黴を防止するために防黴剤、例えばソル
ビン酸やパラオキシ安息香酸ブチル等を少量添加するこ
とが好ましい。少量の防黴剤の添加は、発泡成形品の物
性にほとんど影響を及さないことが確認されている。

【００１３】澱粉とゴムラテックスとの混和物から成る
発泡成形体は、幾分褐色気味の着色になる。このような
本来の着色を好まない場合には、顔料を添加すればよ
い。あるいはまた着色を好まず白色の軽量成形体を得る
には、生ゴムラテックスに含有されている蛋白を除去す
ることが好ましい。遠心分離法によってゴムラテックス
中から大部分の含有蛋白が除去できる。従って蛋白を除
去した生ゴムラテックスを澱粉に混和して成る混和物を
原料として発泡成形物を製造すると、純白の発泡成形品
が得られる。

【００１４】また澱粉に対して０．５〜３％の鶏卵殻の
粉末または炭酸カルシウムを加え、同様な発泡製品を造
ると、発泡度が高くなり、発泡製品の比重が５％以上低
下するが、強度・弾性には差がないことが確認された。

【００１５】次に発泡成形体の製造方法について説明す
る。澱粉を粉末のままエキストリューダに導入し、水と
生ゴムラテックスとを加える。このときに含有水として
１０〜２５重量％となるように水の量が調整される。そ
してエキストリューダ内において混和物を１００℃以上
に加熱し、澱粉をα化しながら混和すると、均一な粘性
の混和物が得られる。このような混和物をエキストリュ
ーダから棒状に押出し、ペレットとして裁断するか小粒
状に造粒する。必要であれば粉状に粉砕する。また上記
水および生ゴムラテックスとともに、必要に応じて防黴
剤や合成高分子エマルジョンを生ゴムラテックスに添加
してもよい。

【００１６】このようなエキストリューダによる加熱・
混和の工程によって、澱粉はα化し、水を１０〜３０重
量％含有する粒状体が得られる。

【００１７】このような粒状体を金型内に入れ、１００
〜２５０℃範囲内の温度、より好ましくは１５０〜２０
０℃の温度に加熱すると、上記粒状物が数秒間で発泡
し、金型のキャビティの形状に成形される。このように
して軽量な発泡成形物が得られる。このような発泡成形
の際の膨張の割合は体積比で３〜４０倍である。また発
泡成形体の強度および弾性は、いずれも発泡ポリスチレ
ン成形体に劣らないものである。

【００１８】従って本発明に係る発泡成形体の製造方法
は、澱粉とゴムラテックスと水とを混和するとともに、
混和の前または混和と同時に澱粉をα化し、澱粉とゴム
ラテックスと水との混和物をは粒状または粉状にし、こ
のようにして得られた粒状または粉状の混和物を型内に
収納し、加熱下で所定の形状に成形するようにした発泡
成形体の製造方法に関するものである。ここで金型内で
の加熱条件は、１００〜２５０℃の範囲内であることを
要する。

【００１９】合成高分子を生ゴムに添加すると、発泡成
形物の弾性の改質には有効であるが、生分解性を低下さ
せる。とくにポリエチレンや塩ビは生分解性を低下させ
る度合が大きい。従って合成高分子を生ゴムに添加する
場合には、生ゴムに対して２０％以下、できれば５％以
下の重量比に抑えることが望ましい。

【００２０】発泡成形の方法は、造粒機による造粒で行
なうことも可能である。すなわち造粒機によって球状体
を造り、金型成形機で発泡成形するものである。ここで
は澱粉とα−澱粉とを１：０．１〜１．５の割合のもの
を１１０重量部に対して水１０重量部と生ゴムラテック
ス（純分が６０重量％以下）５〜１００重量部を加え、
十分に混練りしたものを、５０〜１００℃の回転式造粒
機に少量ずつ投入すると、直径が０．５〜２０ｍｍの球
状物が得られる。

【００２１】このように回転式造粒機で得られた球状物
を金型成形機に導入し、１５０〜２５０℃に数秒間加熱
して取出すと、金型のキャビティの形状に発泡成形され
た軽量な発泡成形体が得られる。このような発泡成形体
は、緩衝体として発泡ポリスチレンに劣らない物性を有
することが確認されている。

【００２２】

【実施例】

【実施例１】エキストリューダに澱粉の粉末を１００重
量部入れ、約１０重量部の水と純分が６０重量％の生ゴ
ムラテックス２０重量部とを添加し、１３０〜１４０℃
で加熱しながら混和した。そしてエキストリューダの細
孔から押出すと、柔らかいウドン状の混和物が押出され
た。このような混和物を冷却しながらカッタで裁断する
ことにより、小円板状のペレットが得られた。なおこの
ペレットは淡褐色に着色されていた。

【００２３】このようなペレットは１０〜２５重量％の
水分を含んでいるために、黴が発生し易く、上述の防黴
剤を０．０１〜０．１％程度添加することが好ましい。

【００２４】このようにして得られたペレットを１５０
〜２００℃加圧成形機で数秒間圧縮しながら発泡成形す
ることにより、体積比で１０〜３０倍に膨張した。そし
てこのような成形体を冷却すると硬い発泡成形体が得ら
れた。

【００２５】澱粉のみから成る原料を発泡させても同じ
ように膨張するが、澱粉の成形体は弾性が小さく、脆い
ために衝撃を加えると簡単に破壊する。ところが本実施
例の方法で得られた発泡体は、市販のポリスチレンの発
泡成形体とほぼ同様の弾性を有していた。

【００２６】

【実施例２】澱粉の粉末１００重量部に鶏卵殻の粉末２
重量部を加え、エキストリューダ内に導入し、水１５重
量％と生ゴムラテックス（純分６０重量％）１５重量％
とを添加し、１００〜１５０℃混練りし、押出して裁断
すると、淡褐色の円板状のペレットが得られた。

【００２７】なお粉末に近い小粒状にして得るには、板
状で押出したものを冷却時に簡単な粉砕機にかけること
により、極めて小さい粒状物または粉状物を得ることが
できる。

【００２８】円板状ペレットあるいは極めて小さな粒状
物または粉状物を加熱成形機内に入れ、１５０〜２００
℃で数秒間加熱しながら圧縮すると発泡し、体積比で２
０〜４０倍に膨張し、金型のキャビティの形状通りの軽
量な発泡成形体が得られた。また鶏卵殻粉末の代りに炭
酸カルシウムを使った場合においても同様の効果が認め
られた。

【００２９】生ゴムラテックスの一部、例えば、１０〜
３０重量％をポリエチレンアクリルエマルジョンに置換
すると、軽量な発泡成形体の強度および弾性が向上する
が、生分解性は若干低下することが確認された。

【００３０】

【実施例３】澱粉とα化した澱粉とを１：１に混合した
もの１００重量部に対して水を１０重量％添加し、さら
に純分が６０％の生ゴムラテックス２０重量％を混和
し、５０〜１００℃加熱し、半球状の回転式造粒機で小
球状に造粒した。なお保存が必要な場合は０．０５％の
防黴剤を最後に添加することが好ましい。

【００３１】生ゴムラテックスを加えた混和物は淡褐色
に着色されるが、生ゴムラテックスから遠心分離の方法
によって蛋白を除去したラテックスを使うと、純白のも
のが得られる。造粒物は直径が１ｍｍ位のものが最も使
用し易いが、成形物の大きさによって０．５〜４０ｍｍ
の範囲内でその大きさを任意に調整できる。

【００３２】上記生ゴムラテックスの代りにＳＢＲ５０
重量％水分散液を使うと、純白の造粒物が得られるが、
生分解性が悪く、発泡成形体を水中に投入した場合に、
ゴム分をいつまでも残留させることが判明した。またＳ
ＢＲの代りにポリエチレンエマルジョンを使っても同じ
ように、澱粉が水中に分解してもポリエチレン分はいつ
もでも残留することが確認された。

【００３３】

【実施例４】澱粉１００重量部に水５重量部と生ゴムラ
テックス（純ゴム分を６０重量％含有）４０重量部とパ
ラオキシ安息香酸ブチル０．１重量部とをエキストリュ
ーダで１００〜１４０℃加熱しながら混練りし、その後
に７０℃に冷却し、０．３ｍｍの厚さのシート状にして
押出すと、淡褐色の透明な板状体が得られた。このよう
な板状体を粉砕機で所望の大きさ、例えば０．５〜１ｍ
ｍ程度に裁断して小さな粒状体を得た。

【００３４】このような粒状体を金型内に充填し、１５
０〜２５０℃の射出成形機に供給し、数秒間密封状態で
加熱して取出すと、金型のキャビティの形状通りの軽量
な発泡製品が得られた。この発泡製品は原料に対して体
積比で１０〜３０倍に膨張して発泡していることが判明
した。

【００３５】このような発泡成形体は生分解性が良好で
あるが、耐水性に欠け、水中に投入すると約８時間で強
度を失うことが確認された。

【００３６】

【実施例５】澱粉１００重量部に水１２重量部と生ゴム
ラテックス（純ゴム分６０重量％含有）７重量部とをエ
キストリューダに供給し、１４０℃で混練りし、冷却し
ながら押出して裁断すると、僅かに褐色を帯びたペレッ
トが得られた。これにソルビン酸の０．５％水溶液をス
プレーで表面に噴霧状にかけ、乾いてから加圧成形機に
かけ、１５０〜２５０℃で数秒間プレスすることによっ
て、発泡成形品を得た。なおこのような発泡成形品は原
料に対して体積比で約３０倍に膨張していた。

【００３７】生ゴムラテックスの代りにブタジエンゴム
ラテックスを用いると、全く同様であって色が純白の製
品が得られるが、生分解性が悪く、水中において軟化す
るものの、数ヵ月間してもほぼ元の形状を保ったままで
あった。

【００３８】発泡成形体の強度および弾性を上げるため
に、上記生ゴムラテックスにポリエチレン酢ビを３重量
部添加すると、発泡成形が容易で、その上に弾性が高く
なる。生分解性は悪くなるものの、この程度の添加で
は、水中での分解速度の低下はほとんど目立たなかっ
た。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、澱粉とゴムラテックスと水と
の混和物から成り、粒状または粉状をなす発泡成形用原
料を用い、このような原料を型内において加熱下で発泡
成形することによって得られた発泡成形体、およびこの
発泡成形体のための澱粉とゴムラテックスと水とから成
る原料、ならびに上記発泡成形体の製造方法に関するも
のである。

【００４０】本発明によれば、従来の発泡ポリスチレン
とほぼ同程度の強度および弾性を有するとともに、生分
解性を有する発泡成形体を得ることが可能になる。この
ような発泡成形体は緩衝材あるいは充填材として用いて
好適である。とくに緩衝材として用いると、精密機器等
の緩衝のための緩衝体の廃棄物公害を未然に防止するこ
とが可能になる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】澱粉とゴムラテックスと水との混和物を加
   熱下において所定の形状に発泡成形して成る発泡成形
   体。
2. 【請求項２】前記澱粉に対して重量比で３〜６０％のゴ
   ムラテックスを混和して成ることを特徴とする請求項１
   に記載の発泡成形体。
3. 【請求項３】澱粉とゴムラテックスと水との混和物から
   成り、粒状または粉状をなす発泡成形体用原料。
4. 【請求項４】澱粉とゴムラテックスと水とを混和すると
   ともに、混和の前または混和と同時に前記澱粉をα化す
   る工程と、 前記澱粉とゴムラテックスと水との混和物を粒状または
   粉状にする工程と、 前記粒状または粉状の混和物を型内に収納し、加熱下で
   所定の形状に発泡成形する工程と、 から成る発泡成形体の製造方法。
5. 【請求項５】前記発泡成形温度が１００〜２５０℃の範
   囲内であることを特徴とする請求項４に記載の発泡成形
   体の製造方法。