JPH10503536A - 発泡性植物繊維組成物ならびにその発泡材および発泡品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、短植物繊維、植物繊維粉末、ゲル化材料、水、発泡剤および（必要であれば）助剤から、一定の（certain）方法で製造される発泡性植物繊維組成物、ならびにその発泡材および発泡成形品に関する。本組成物は良好な加工性を有し、それから製造された成形品は軽く、汚染せずに生分解されうる。本組成物はプラスチックに取って代わって、再利用されない食器類およびクッション材料などを製造することができる。その価格はプラスチックのばあいのわずか５分の１である。

Description

【発明の詳細な説明】 発泡性植物繊維組成物ならびに その発泡材および発泡品 技術分野 本発明は、発泡性植物繊維組成物、この組成物を発泡することによりえられる 生分解性の発泡材および発泡成形品に関する。 背景技術 ファーストフードの容器（fast food dinner-pail）、種々の精密機械用のク ッション材料のような現在広く使用されている再利用されない包装用物品（pack aging article）はすべて、発泡ポリスチレン、発泡ポリ塩化ビニル、発泡ポリ ウレタン、発泡ポリエチレン、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのプラス チックから製造されている。これら包装用物品はすべて再利用されず、分解され ずにかなり安定に自然界に残ってしまうので、大量な散在が深刻な自然界の汚染 をひきおこしている。さらに、オゾン層を破壊しうるフレオンをこれら物品の製 造、とくに発泡工程に用いるので、我々の生活環境はさらに悪化する。 食器類（tablewares）のような包装用物品の製造に、紙も使用されているが、 紙製の物品（paper-based article）は、プラスチック製のものよりもさらに深 刻な自然界の汚染をひきおこすと報告されており、紙製の物品の製造に消費され る全体的な資源はプラスチック製物品 よりもずっと多い。たとえば、紙コップの製造に使用される蒸気の量は発泡ポリ スチレンカップのばあいの１２倍であり、電気は３６倍、冷却水は２倍であり、 石油製品材料（oil product material）の消費量はほぼ同じである（「ザ・シチ ュエーションズ・アンド・アウトルック・オブ・パッケージング・インダストリ ー」、「チャイナ・パッケージ」マガジーン、１３巻、３号、１４頁（１９９３ 年）（“The Situations and Outlook of Packaging Industry”,“China Packa ge”Magazine,Vol.13,No.3,P.14,1993）参照）。 デンプン、トウモロコシおよび植物のワラ（straw）を結合剤で押し固めるこ と（pressing）によって製造される再利用されない食器類も出現している。しか し、このような物品は緻密な構造をしており、重く、大量の原料を必要とするう え、型で成形するのが難しく、焼き固める（bake）のに長時間を必要とするので 、大規模生産には適していない。 したがって、発泡プラスチックのような性質を有し、一方では分解されないた めに環境を汚染するという発泡プラスチックの不都合を避けうる、かかる新規な 材料をうることが望まれている。したがってかかる材料は、発泡プラスチックの ように少ないエネルギー消費量で容易に加工することができ、工業的大量生産に 適している一方で、その製造、使用から廃棄まで、完全に環境に無害である。 本出願人の出願である中国特許出願公開第１０８０３０１号明細書には、植物 繊維材料、従来からの無毒・無害のゲル化材料（gelling material）および水を よく混 合し、適当な量の発泡剤および発泡助剤を加えたのち発泡および熟成させること からなる方法であって、植物繊維材料が主に長さ１〜３ｍｍの繊維状材料（fibe rous material）からなる方法によってえられる非汚染性発泡材が開示されてい る。用いる繊維が比較的短いため、繊維とゲル化材料としての純粋なデンプンと の混合物からえられた材料の機械的強度がきわめて低く、物品への加工ができな い。機械的強度を改良するためには、ポリビニルアルコール、アルギネート（al ginate）などのより良好なゲル化性を有するゲル化材料を添加しなければならな い。これらゲル化材料はかなり高価なので、これから製造される物品のコストが 増加する。 発明の開示 本発明は、中国特許出願公開第１０８０３０１号より改良されており、発泡材 および発泡成形品の機械的強度を維持しながらコストを下げるために植物繊維を 変えている。 本発明の１つの観点は、生分解性の発泡材および発泡品の製造に用いられる発 泡性植物繊維組成物であって、つぎの成分： a）短植物繊維（short plant fiber）6.8〜12.4重量％、 b）植物繊維粉末（plant fiber powder）6.2〜17.0重量％、 c）ゲル化材料（gelling material）8.5〜12.0重量％、 d）水60〜72重量％、 e）発泡剤0.4〜0.7重量％、および必要であれば f）助剤（aids）0.8〜1.3重量％ から一定の（certain）方法： ゲル化材料を水に加えること、ついで混合物を撹拌しながら加熱すること、半透 明のコロイド（colloid）が生じたのちにｐＨ値を中性に調整すること、短植物 繊維、植物繊維粉末、発泡剤、および必要であれば助剤を加えること、ついで混 合物が均一になるまでよく撹拌および混練することからなる方法によって製造さ れる組成物を提供することである。 本発明のもう１つの観点は、前述した発泡性植物繊維組成物をいかなる従来の 方法でも発泡させ、残存した水をできるだけ多く除去することによってえられる 、生分解性発泡材を提供することである。 本発明のもう１つの観点は、前述した発泡性植物繊維組成物を型に入れていか なる方法でも発泡させ、残存した水をできるだけ多く除去することによってえら れる、生分解性発泡成形品を提供することである。 以下、本発明をより詳細に記載する。 本発明で用いうる短植物繊維および植物繊維粉末はいずれも、木（tree）、稲 ワラ（rice straw）、小麦のワラ（wheat straw）、トウモロコシおよびモロコ シのワラ（corn and sorghum straw）、竹ざお（bamboo pole）、アシ（reed） ならびに種々の草（grass）などの、種々の草本（herbaceous）植物および木本 植物（xylophyta）の繊維から製造することができる。 本発明において、用いる短植物繊維は長さが１〜２０ｍｍ（ミリメートル）、 好ましくは４〜１２ｍｍ、最も好ましくは３〜９ｍｍである。繊維の直径に臨界 はない（not critical）が、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍ である。植物繊維粉末の粒子径は通常１０〜１００メッシュ、好ましくは２０〜 ８０メッシュ、最も好ましくは４０〜７０メッシュ、そして実施態様例では約３ ０メッシュである。短植物繊維および植物繊維粉末は、当業者によく知られた方 法により前述した植物からえられる。 本発明の発泡性植物繊維組成物に用いる短植物繊維の量は該組成物の全重量に 対して6.8〜12.4重量％の範囲内である。植物繊維粉末の量は該組成物の全重量 に対して6.2〜17.0重量％の範囲内である。それらの使用量は所望の用途によっ て前記範囲内で変更することができる。 本発明で用いる好適なゲル化材料は、たとえば、デンプン、ゼラチン、アルギ ネート（alginate）、ポリビニルアルコールならびにデンプンおよびデンプン以 外の１種またはそれ以上の前述したゲル化材料からなる加工デンプンよりなる群 から選ぶことができる。デンプンが好ましい。本発明の利点は、優れた機械的性 質を有する発泡材および発泡品が、ポリビニルアルコール、アルギネートなどの 高価なゲル化材料を加えることなく、ゲル化材料として純粋なデンプンを用いる だけでえられ、したがってコストが明確に減少するということである。しかしな がら、ゲル化材料として加工デンプンを用いて、すなわち、機械的強度をさらに 改良するために少量のポリビニルアルコールまたはアルギネートを加えることも できる。これも本発明の範囲内に含まれる。 本発明の発泡性植物繊維組成物に用いるゲル化材料の量は、該組成物の全重量 に対して8.5〜12重量％の範囲内である。 本発明で用いる発泡剤については、無毒および無害で あるかぎり制限はない。発泡剤の例としては、ＮａＨＣＯ₃、ＮＨ₄ＨＣＯ₃など があげられる。発泡剤の使用量は該組成物の全重量に対して0.4〜0.7重量％の範 囲内であってもよい。 必要であれば、コロイドのゲル化性を改良するために少量の助剤（aids）を本 組成物に用いてもよい。助剤としてはたとえば、ミョウバン、ホウ砂などがあげ られる。用いるばあい、助剤の量は本組成物の全重量に対して0.8〜1.3重量％で ある。 本発明の発泡性植物繊維組成物を製造するにおいて、前述した量のゲル化材料 を適当な量の水に加え、ついでえられた混合物を加熱（たとえば、水浴中で加熱 ）しながらよく撹拌し、半透明のコロイドが生じたのちに、ｐＨ値を中性に調整 し、短植物繊維、植物繊維粉末、発泡剤および（必要であれば）助剤を加え、混 合物が均一になるまで撹拌および混練を続ける。こうして本発明の発泡性植物繊 維組成物がえられる。 生分解性発泡材は、前述した発泡性植物繊維組成物をいかなる発泡方法でも発 泡させ、乾燥によって水を除去することによってえられる。本発明の生分解性発 泡成形品は、型の中で発泡を行なうとえられる。発泡方法は、型の中で加熱する など、当業者によく知られている。 発泡後、残存した水を除去するために、えられた発泡材または発泡品を乾燥し なければならない。本発明の生分解性の発泡材または発泡品中の水分含量は、発 泡材または発泡品の全重量に対して、約１０重量％以下である。乾燥方法は、乾 燥器（oven）中で乾燥する、減圧下で乾燥するなど、当業者によく知られている 。 必要に応じて、発泡性植物繊維組成物は、たとえばファーストフードの容器（ fast food dinner-pail）、種々のクッション材料、外包装材料（exterior pack aging material）、装飾仕切り板（decorating partition board）および機器外 郭（instrument shell）を含む種々の生分解性成形品、とくにファーストフード の容器およびクッション材料、にすることができる。 発明を実施するための最良の形態 以下は、本発明を説明するための実施態様例であり、本発明に対するいかなる 限定とも考えるべきではない。また当業者は本明細書および請求の範囲を読んだ のち、本発明を種々変形および変更することもでき、本発明の精神および範囲内 に含まれるべきである。 実施例 短植物繊維として長さ４〜１２ｍｍの稲ワラの繊維を用いる。植物繊維粉末と して粒子径５０メッシュの稲ワラの繊維粉末を用いる。ゲル化材料として食用ま たは工業用デンプンを用いる。発泡剤としてＮａＨＣＯ₃を用いる。助剤として ミョウバンを用いる。これらの使用量を以下に示す。 原料 重量部 短繊維 ４０ 繊維粉末 ７０ デンプン ５０ 水 ３９０ ＮａＨＣＯ₃ ２．５ ミョウバン ５ まずデンプンを水に加え、混合物を撹拌しながら約６０℃の温度まで加熱する 。デンプンが糊状になり半透明のコロイドが生じてから、加熱をやめて、ＮａＨ ＣＯ₃およびミョウバンを加える。撹拌してそれらを溶解したのちに、稲ワラの 短繊維および繊維粉末を加える。混合物を均一になるまでよく混練する。こうし て本発明の発泡性植物繊維組成物がえられる。 この組成物をいくつかに分けて、１５０〜２００℃の温度に予熱しておいた型 に入れ、すぐに型を閉じて組成物を発泡させ、２〜３分後に型を開ける。物品を 型から取り、１２０℃で２０分間乾燥する。こうして本発明の生分解性発泡成形 品がえられる。 比較例 稲ワラの短繊維および繊維粉末の代わりに１〜３ｍｍの長繊維の稲ワラを用い 、デンプンの代わりにデンプンと少量のアルギネートとの混合物をゲル化材料と して用いる以外は、実施例の手順に続けて、比較のための発泡成形品を製造する 。 これら２つの成形品の破壊強度をGB6545-86(CN)標準方法（GB6545-86(CN)Stan dard Method）にしたがい測定する。実施例で製造した成形品の破壊強度は４０ ７Ｋｐａであり、これは単層の段ボール板紙（corrugated paper board）のそれ と同等であり、ポリスチレンのそれよりも大きい。比較のための成形品の破壊強 度は３１１ｋＰａである。 GB8303-86(CN)標準方法（GB8303-86(CN)Standard Method）で測定した本発明 の成形品の密度は約0.28ｇ／ｃｍ³である。 本発明の発泡性植物繊維組成物は、物品に成形するとき良好な加工性を有して おり、発泡プラスチックのように連続して成形することができるので、大規模工 業生産に適している。組成物が発泡剤および水を含有しているので、発泡および 成形中に出る大量の気体および蒸気によって型内にある程度の圧力が生じ、これ により型内の材料の充填（filling）が大いに改善される。さらに、多数の孔が 完成品内にできるので、物品は軽く、消費する原料はより少ない。一方では、成 形時に緻密で滑らかなフィルムのようなものが成形品の表面に生じ、物品に滑ら かで好適な外観を与える。したがって、本発明の発泡性組成物はプラスチックに 取って代わることができ、必要に応じて種々の物品にすることができる。完成品 の価格はプラスチック製の物品の価格のわずか５分の１である。 本発明の生分解性の発泡材および発泡品の生分解性および毒性を、ベニット・ エス（Venitt,S）、クロフトン−スレイ・シー（Crofton-Sleigh,C.）およびフ ォースター・アール（Forster,R.）、バクテリアル・ミューテイション・アッセ イズ・ユージング・リバース・ミューテイション、ミュータジェニシティ・テス ティング−ア・プラクティカル・アプローチ（Bacterial Mutation Assays Usin g Reverse Mutation,Mutagenicity Testing−a Practical Approach）（ベニッ ト・エスおよびパリー・ジェイ・エム（Parry.J.M）編）オックスフォード（Oxf ord）、ワシントン・ディーシー（Washington,DC）、１９８４年、４５−９８頁 に記載された方法にしたがって評価した。セルラーゼまたは微生物を用いた分解 試 験は本発明の発泡材および発泡品が生分解性であることを示している。毒性試験 は本材および本品が無害であることを示している。 本発明によれば、ゲル化材料としてデンプンを用いるだけで、ほかの高価なゲ ル化材料を添加する必要なく発泡品を製造することができ、したがて物品のコス トを明確に削減することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 白 中華人民共和国湖北省武漢市武漢水利電力 大学教工９舍12号 (72)発明者 鐘 道 礼 香港北角屈臣道２至８号海景大廈ビー座サ ードフロアー300室

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．生分解性の発泡材および発泡成形品の製造に用いられる発泡性植物繊維組成 物であって、つぎの成分： a）短植物繊維6.8〜12.4重量％、 b）植物繊維粉末6.2〜17.0重量％、 c）ゲル化材料8.5〜12.0重量％、 d）水60.0〜72.0重量％、 e）発泡剤0.4〜0.7重量％、および必要であれば f）助剤0.8〜1.3重量％ からつぎの方法： ゲル化材料を水に加えること、えられた混合物を撹拌しながら加熱すること、 半透明のコロイドが生じたのちにｐＨ値を中性に調整すること、短植物繊維、植 物繊維粉末、発泡剤、および必要であれば助剤を加えること、ついで混合物が均 一になるまでよく撹拌および混練することからなる方法によって製造されること を特徴とする組成物。 ２．前記植物繊維が、様々な種類の木、稲ワラ、小麦のワラ、トウモロコシまた はモロコシのワラ、竹ざお、アシおよび草、の繊維よりなる群から選ばれる請求 の範囲第１項記載の植物繊維組成物。 ３．前記短植物繊維が長さ１〜２０ｍｍであり、前記植物繊維粉末が粒子径１０ 〜１００メッシュである請求の範囲第１項記載の植物繊維組成物。 ４．前記短植物繊維が長さ４〜１２ｍｍであり、前記植物繊維粉末が粒子径２０ 〜８０メッシュである請求の範囲第３項記載の植物繊維組成物。 ５．前記短植物繊維が長さ３〜９ｍｍであり、前記植物繊維粉末が粒子径３０メ ッシュである請求の範囲第４項記載の植物繊維組成物。 ６．前記ゲル化材料が、デンプン、ゼラチン、アルギネート、ポリビニルアルコ ールならびにデンプンおよびデンプン以外の１種またはそれ以上の前述したゲル 化材料からなる加工デンプンよりなる群から選ばれる請求の範囲第１項〜第５項 のいずれか１つに記載された植物繊維組成物。 ７．前記ゲル化材料がデンプンである請求の範囲第６項記載の植物繊維組成物。 ８．請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１つに記載された植物繊維組成物をい かなる発泡方法でも発泡させることによってえられる生分解性発泡材。 ９．請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１つに記載された植物繊維組成物をい かなる発泡成形方法でも発泡および成形することによってえられる生分解性発泡 成形品。 10．ファーストフードの容器、種々のクッション材料、外包装容器、装飾仕切り 板または機器外郭である請求の範囲第９項記載の成形品。 11．ファーストフードの容器または種々のクッション材料である請求の範囲第１ ０項記載の成形品。