JPH0952901A - 生分解性成形品用組成物および生分解性成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 澱粉糊化物を用いる生分解性組成物であっ
て、加熱溶融時の流動性が改善され、成形が容易である
生分解性成形品用の組成物、および加熱溶融時の流動性
が改善され、成形加工を容易に行える澱粉糊化物を含む
生分解性成形品の製造方法の提供。 【解決手段】 酸化処理した澱粉糊化物を含有し、所望
により生分解性樹脂を含有する生分解性成形品用組成
物。澱粉を水および酸化剤、又は水、可塑剤および酸化
剤、又は可塑剤および酸化剤と加熱混合し、得られた混
合物を所望の形状に成形する生分解性成形品の製造方
法。澱粉を水、酸化剤および生分解性樹脂、又は水、可
塑剤、酸化剤および生分解性樹脂、又は可塑剤、酸化剤
および生分解性樹脂、と加熱混合し、得られた混合物を
所望の形状に成形する生分解性成形品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、澱粉糊化物を含有
する生分解性生成品用組成物および生分解性生成品の製
造方法に関する。さらに詳しくは澱粉に酸化剤を配合す
ることにより澱粉糊化時に低粘度化させ、成形時の流動
性が改善させれた生分解性成形品用の組成物、および成
形時の流動性を改善して良好な形成加工性を有する生分
解性成形品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】澱粉糊化物を生分解性成分として利用す
ることが提案されている。例えば、特開平１−２１７０
０２号（先行技術１という）には、澱粉糊化物を主成分
とする生分解性組成物が開示されている。また、例え
ば、特開平２−１４２２８号（先行技術２という）に
は、澱粉糊化物と生分解性樹脂の複合体である生分解性
組成物が開示されている。

【０００３】また、澱粉として種々の加工澱粉を用いた
生分解性樹脂組成物も知られている。例えば、特開平３
−５６５４３号（先行技術３という）には澱粉グラフト
コポリマーを含む生分解性組成物が開示されている。特
開平３−７０７５２号（先行技術４という）には、アニ
オン性修飾澱粉を含む生分解性組成物が開示されてい
る。特開平３−７４４４５号（先行技術５という）には
カチオン性修飾澱粉を含む生分解性組成物が開示されて
いる。特開平３−７４４４６号（先行技術６という）に
は、ヒドロキシアルキル基、アルキルエーテル基及びエ
ステル基の少なくとも１つを含む様に化学的に改質され
た澱粉を澱粉成分として含む生分解性組成物が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】生分解性組成物におい
て、重要な物性は生分解性、強度、伸び等である。しか
し、これらの物性に加えて、成形品に加工する場合の加
熱溶融時の流動性が良好であることも実用上重要であ
る。生分解性組成物を実用するに当たり、従来から成形
品に加工されている合成樹脂、例えば、ポリスチレン等
と同程度の流動性を有することが好ましい。ところが、
これまでは、澱粉系生分解性組成物の開発に当たり、流
動性についてあまり注目されていなかった。

【０００５】先行技術１および２に開示された澱粉糊化
物、さらには、先行技術３〜６に記載された加工澱粉に
おいては、加熱溶融時の流動性が不十分であった。その
ため、押し出し成形により、簡単な形状の成形物、例え
ば、シート等を得ることはある程度可能であったが、射
出成形により複雑な形状の物品を成形しようとする場
合、流動性不良により、所望の形状の成形物を得ること
は困難であった。

【０００６】そこで本発明の第１の目的は、澱粉糊化物
を用いる生分解性組成物であって、加熱溶融時の流動性
が改善され、成形が容易である生分解性成形品用の組成
物を提供することにある。さらに本発明の第２の目的
は、加熱溶融時の流動性が改善され、成形加工を容易に
行える澱粉糊化物を含む生分解性成形品の製造方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸化処理した
澱粉糊化物を含有することを特徴とする生分解性成形品
用組成物に関する。本発明の生分解性成形品用組成物
は、酸化処理した澱粉糊化物からなる態様および酸化処
理した澱粉糊化物と生分解性樹脂とを含む態様を含むも
のである。

【０００８】さらに本発明は、澱粉を水および酸化剤、
又は水、可塑剤および酸化剤、又は可塑剤および酸化剤
と加熱混合し、得られた混合物を所望の形状に成形する
ことを特徴とする生分解性成形品の製造方法に関する。
さらに本発明は、澱粉を水、酸化剤および生分解性樹
脂、又は水、可塑剤、酸化剤および生分解性樹脂、又は
可塑剤、酸化剤および生分解性樹脂と加熱混合し、得ら
れた混合物を所望の形状に成形することを特徴とする生
分解性成形品の製造方法に関する。

【０００９】生分解性成形品用組成物 本発明の生分解性成形品用組成物は酸化処理した澱粉糊
化物を含有するものである。酸化処理した澱粉糊化物
は、澱粉の酸化処理と糊化とを並行して行うことにより
得ることができる。上記酸化処理と糊化の原料として用
いる澱粉は、特に制限なくいずれの澱粉も用いることが
できる。例えば、馬鈴薯澱粉、コーンスターチ、甘薯澱
粉、タピオカ澱粉、サゴヤシ澱粉、米澱粉、小麦澱粉な
どの未加工澱粉、さらには、各種エステル化澱粉、エー
テル化澱粉等の加工澱粉等を挙げることができる。

【００１０】澱粉の酸化処理と糊化とは、例えば、澱粉
を水および酸化剤、又は水、可塑剤および酸化剤と加熱
混合することにより行うことができる。酸化剤を共存さ
せることで酸化処理を澱粉糊化と同時に行うことがで
き、得られる組成物の加熱溶融時の流動性を改善するこ
とができる。上記酸化剤としては、例えば、過酸化物を
用いることができる。過酸化物としては、例えば、過硫
酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムか
らなる群から選ばれる過硫酸塩又は過酸化水素を用いる
ことができる。酸化剤の使用量は、澱粉（乾物基準）１
００重量部当たり０．０１〜０．５０重量部の範囲とす
ることが適当である。好ましくは、０．０２〜０．１０
重量部の範囲である。尚、酸化剤の種類および量は、得
られる組成物の流動性を考慮して適宜変化させることが
できる。

【００１１】上記のように、澱粉を、酸化剤に加えて、
水、可塑剤、又は水および可塑剤の共存下で加熱混合す
ることにより澱粉糊化物が得られる。澱粉の糊化は水単
独又は可塑剤単独の存在下で行うことが出来る。また、
水と可塑剤との存在下でも澱粉を糊化することができ、
この場合水の使用量も低減でき、成形時の発泡防止に有
効である。さらに、糊化物に可塑剤を含有させることに
より澱粉糊化物と生分解性樹脂との混合及び成形を容易
に出来ると言う利点もある。

【００１２】糊化に用いられる可塑剤は澱粉を糊化出
来、かつ糊化物に可塑性を付与できるものであれば特に
制限はなく、例えば生分解性を有する高沸点可塑剤を挙
げることが出来る。そのような可塑剤の例としては、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、グリセリ
ン、ソルビトール、ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール等を挙げることができる。

【００１３】糊化に水を用いる場合には、澱粉（乾物基
準）１００重量部当たり１０〜５０重量部の水を用いる
ことが、澱粉を充分に糊化させるという観点から適当で
ある。さらに好ましくは澱粉（乾物基準）１００重量部
当たり１０〜２０重量部の水を用いることが、澱粉を充
分糊化させるとともに生分解性組成物に添加して成形す
る際の発泡を防止できる観点から適当である。

【００１４】また、糊化に水と可塑剤を用いる場合に
は、澱粉（乾物基準）１００重量部当たり０．１〜４０
重量部の水及び１〜１００重量部の可塑剤を用いること
が、澱粉を充分に糊化させ、かつ糊化物に充分な可塑性
を付与できるという観点から適当である。さらに、好ま
しくは、澱粉（乾物基準）１００重量部当たり０．１〜
２０重量部の水及び５〜４０重量部の可塑剤を用いるこ
とが、澱粉を充分に糊化させるとともに、生分解性組成
物に添加して成形する際の発泡を防止でき、かつ糊化物
に適度な可塑性を付与できるという観点から適当であ
る。

【００１５】また、糊化に可塑剤のみを用いる場合に
は、澱粉（乾物基準）１００重量部当たり１〜１００重
量部の可塑剤を用いることが、澱粉を充分に糊化させ、
かつ糊化物に充分な可塑性を付与できるという観点から
適当である。さらに、好ましくは、澱粉（乾物基準）１
００重量部当たり５〜４０重量部の可塑剤を用いること
が、澱粉を充分に糊化させるとともに、糊化物に適度な
可塑性を付与できるという観点から適当である。

【００１６】澱粉の糊化とは、一般に水等の存在下で加
熱すると澱粉粒が不可逆的に膨潤又は溶解し、結晶性及
び複屈折性を失い、粘度が上昇した状態をいう。本発明
における澱粉糊化物は結晶性及び複屈折性を実質的に示
さないものをいう。尚、結晶性及び複屈折性の喪失は澱
粉粒を偏光顕微鏡で観察し、未糊化澱粉では見られた形
成中心で交差した偏光十字が見られなくなることで判定
することができる。

【００１７】澱粉の酸化処理および糊化のための加熱混
合は、澱粉の種類や、可塑剤を用いる場合には可塑剤の
種類、さらには水や可塑剤の添加量により適宜決定でき
る。例えば、６０〜２２０℃で１０〜６０分間行うこと
が適当である。加熱混合は、例えば、加圧ニーダーや押
出し機を用いて行うことができる。加熱混合により、酸
化処理した澱粉糊化物からなる、本発明の生分解性成形
品用組成物を得ることができる。得られる組成物は、例
えばペレット化しておき、生分解性成形品の製造の際に
このペレットを使用することができる。

【００１８】また、酸化処理した澱粉糊化物と生分解性
樹脂とを含む本発明の生分解性成形品用組成物は、例え
ば、ペレット状の上記酸化処理した澱粉糊化物と生分解
性樹脂と混合することにより得ることが出来る。本発明
において用いられる生分解性樹脂には特に制限はない。
それ自身生分解性を有する樹脂であれば良く、成形性を
考慮すると熱可塑性であることが適当である。化学合成
系樹脂、微生物系樹脂、天然物利用系樹脂等のいずれに
属する樹脂でも良い。例えば、脂肪族ポリエステル（例
えば、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ
ブチレート・バリレート共重合体など）、ポリビニルア
ルコール、アセチルセルロース等を挙げることができ
る。

【００１９】本発明の生分解性成形品用組成物には、上
記成分に加えて必要により添加剤を適宜加えることもで
きる。添加剤としては、例えば、植物性タンパク質、パ
ルプ、紫外線安定剤、殺菌剤、除草剤、肥料、酸化防止
剤、界面活性剤、顔料等を挙げることが出来る。

【００２０】生分解性成形品の製造方法 本発明の生分解性成形品の製造方法は、生分解性成形品
が酸化処理した澱粉糊化物のみからなる場合は、上記生
分解性成形品用組成物の場合と同様に、澱粉を水および
酸化剤、又は水、可塑剤および酸化剤、又は可塑剤およ
び酸化剤と加熱混合した後、得られる混合物を所望の形
状に成形することにより行うことができる。成形品への
成形は、例えば、射出成形や押出成形等を用いて行うこ
とができる。また、酸化処理した澱粉糊化物と生分解性
樹脂を含む生分解性成形品の製造は、澱粉を水、酸化剤
および生分解性樹脂、又は水、可塑剤、酸化剤および生
分解性樹脂、又は可塑剤、酸化剤および生分解性樹脂と
加熱混合し、得られた混合物を所望の形状に成形するこ
とにより行うことができる。成形品への成形は、上記と
同様に、例えば、射出成形や押出成形等を用いて行うこ
とができる。

【００２１】いずれの場合も、澱粉、酸化剤、可塑剤、
生分解性樹脂としては、生分解性成形品用組成物の場合
と同様のものを用いることができる。また、澱粉に対す
る酸化剤、可塑剤および水の使用量についても、生分解
性成形品用組成物の場合と同様にすることができる。成
形品の形状には特に制限はなく、生分解性を利用できる
いずれの用途の成形品、例えば、洗剤等の容器、使い捨
て食器等を挙げることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、澱粉糊化物を用いる生
分解性組成物であって、加熱溶融時の流動性が改善さ
れ、成形が容易である生分解性成形品用の組成物を提供
することができる。特に、本発明の生分解性成形品用組
成物は射出成形によっても成形することができる。さら
に本発明によれば、加熱溶融時の流動性が改善され、成
形加工を容易に行える澱粉糊化物を含む生分解性成形品
の製造方法を提供することができる。本発明の製造方法
では、射出成形によっても成形することができる。

【００２３】本発明による流動性の改善は、少量の酸化
剤を用い、糊化と並行して行える（追加の工程が不要で
ある）ことから、安いコストで行うことができる。澱粉
や澱粉糊化物に比べて高価である生分解性樹脂に複合化
させる場合、流動性が改善されることから、澱粉糊化物
（酸化処理した）の配合率を増加させることができ、そ
の結果、生分解性樹脂成形品の価格を低減することがで
きる。本発明の酸化処理した澱粉糊化物は流動性が改善
され、その結果、種々の複合組成物に対して高率で配合
することができる。その結果、複合組成物の生分解性を
促進でき（澱粉糊化物の有する生分解性は生分解性樹脂
より高いから）、生分解性複合組成物の応用範囲を汎用
樹脂並みに拡大させることが可能となる。

【００２４】

【実施例】以下本発明を実施例によりさらに説明する。 実施例１〜３ コーンスターチ（乾物基準）１００重量部当、水１５重
量部、グリセリン２０重量部に、過硫酸アンモニウム
０．０２重量部、０．０６重量部、または０．１０重量
部を加えた。これら混合物を堅型ミキサー（関東混合機
工業製関東ミキサー）にて低速、中速、高速にて各１分
間ずつ混合した。上記混合物を一軸押し出し機（プラス
トグラフ）を用いて下記条件にて直径約４ｍｍの棒状に
押し出し加工した。その後ハサミで長さ約０．５〜１ｃ
ｍのペレット状にカットした。

【００２５】 スクリュー Ｌ／Ｄ２５（一軸） 回転数 ６０r.p.m ダイ ６φ 温度 ZONE１：ZONE２：ZONE３＝５０℃：１３
０℃：５０℃

【００２６】比較例１ 過硫酸カリウムを添加しなかった以外は、実施例１と同
様にしてペレット状組成物を得た。 比較例２ 市販のポリスチレンレット（旭化成（株）製スタイロン
６００）を用いた。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例１〜３および比較例１〜２で調製し
たペレットの熱流動性をフローテスター（島津製作所製
ＣＦＴ５００Ｃ）を用いて昇温法により調べた。測定方
法としては、長さ２ｃｍ、直径１ｍｍのダイを用い、荷
重を５０ｋｇｆにし、５℃／ｍｉｎの昇温速度にて５０
℃〜２００℃の範囲で測定した。各温度における溶融粘
度の結果を図１に、フローレート（剪断速度）の結果を
図２に示す。即ち、ごく少量の酸化剤を添加した実施例
１〜３は、酸化剤を添加していない比較例１に比べて溶
融粘度が低下して、流動性が改善され、それらは比較例
２のごとき汎用ポリスチレンと同等であることが認めら
れた。

【００２９】実施例４ コーンスターチ（乾物基準）１００重量部当、水２０重
量部、ポリエチレングリコール１５重量部、過硫酸カリ
ウム０．０４重量部をヘンシェルミキサー（三井三池化
工機製）にとり、６００r.p.m ５分間攪拌し混合した。
これを下記押出機、条件にてペレット化した。 押出機名 東洋精機（株）製ラボプラストミル 型式 ２軸押出機２Ｄ２５Ｓ スクリュー Ｌ／Ｄ＝２５（２軸） 温度 ZONE 1:ZONE 2:ZONE 3:ZONE 4 ＝50℃：60
℃： 120℃： 100℃ ダイ ３φ ペレッタイザー 東洋精機（株）製コールドカットペレ
ッタイザーPETEC 型

【００３０】上記条件で得た澱粉ペレットを日精樹脂工
学（株）製射出成形機、植木鉢成形金型を用いて下記条
件にて射出成形し、成形品を得た。 加熱筒設定温度 ノズル 150℃ 前部 155℃ 中間部
145℃ 後部 120℃ 金型表面温度 ２０℃ 射出時間 ３秒

【００３１】比較例３ 過硫酸カリウム添加を添加しなかった以外は実施例４と
同様にしてペレットおよび成形品を得た。

【００３２】

【表２】

【００３３】実施例５ 実施例４で得たペレット５０重量部と、ダイセル化学工
業株式会社製ポリカプロラクトン（プラクセルＨ７）５
０重量部とを混合し、日精樹脂工学（株）製射出成形
機、植木鉢成形金型を用いて下記条件にて射出成形試験
を行い成形品を得た。 加熱筒設定温度 ノズル 150℃、前部 155℃、中間部
145℃、後部 120℃ 金型表面温度 ２０℃ 射出時間 ３秒

【００３４】比較例４ 過硫酸カリウム添加を添加しなかった以外は実施例５と
同様にして成形品を得た。

【００３５】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１〜３および比較例１および２の各組
成物の各温度における溶融粘度を示す。

【図２】 実施例１〜３および比較例１および２の各組
成物の各温度におけるフローレート（剪断速度）を示
す。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化処理した澱粉糊化物を含有すること
   を特徴とする生分解性成形品用組成物。
2. 【請求項２】 酸化処理した澱粉糊化物のみからなる
   か、または酸化処理した澱粉糊化物と生分解性樹脂とを
   含む請求項１記載の組成物。
3. 【請求項３】 酸化処理した澱粉糊化物が、澱粉の酸化
   処理と糊化とを並行して行って得たものである請求項１
   または２記載の組成物。
4. 【請求項４】 澱粉の酸化処理と糊化を、澱粉を水およ
   び酸化剤、又は水、可塑剤および酸化剤、又は可塑剤お
   よび酸化剤と加熱混合することにより行う請求項５記載
   の組成物。
5. 【請求項５】 酸化剤が過酸化物である請求項４記載の
   組成物。
6. 【請求項６】 過酸化物が過硫酸カリウム、過硫酸アン
   モニウム、過硫酸ナトリウムからなる群から選ばれる過
   硫酸塩又は過酸化水素である請求項５記載の組成物。
7. 【請求項７】 澱粉（乾物基準）１００重量部当たり
   ０．０１〜０．５０重量部の酸化剤を用いる請求項４〜
   ６のいずれか１項に記載の組成物。
8. 【請求項８】 澱粉（乾物基準）１００重量部当たり１
   ０〜５０重量部の水、又は澱粉（乾物基準）１００重量
   部当たり０．１〜４０重量部の水及び１〜１００重量部
   の可塑剤、又と澱粉（乾物基準）１００重量部当たり１
   〜１００重量部の可塑剤を用いる請求項４〜７のいずれ
   か１項に記載の組成物。
9. 【請求項９】 澱粉を水および酸化剤、又は水、可塑剤
   および酸化剤、又は可塑剤および酸化剤と加熱混合し、
   得られた混合物を所望の形状に成形することを特徴とす
   る生分解性成形品の製造方法。
10. 【請求項１０】 澱粉を水、酸化剤および生分解性樹
    脂、又は水、可塑剤、酸化剤および生分解性樹脂、又は
    可塑剤、酸化剤および生分解性樹脂、と加熱混合し、得
    られた混合物を所望の形状に成形することを特徴とする
    生分解性成形品の製造方法。
11. 【請求項１１】 酸化剤が過酸化物である請求項９また
    は１０記載の製造方法。
12. 【請求項１２】 過酸化物が過硫酸カリウム、過硫酸ア
    ンモニウム、過硫酸ナトリウムからなる群から選ばれる
    過硫酸塩又は過酸化水素である請求項１１記載の製造方
    法。
13. 【請求項１３】 澱粉（乾物基準）１００重量部当たり
    ０．０１〜０．５０重量部の酸化剤を用いる請求項９〜
    １２のいずれか１項に記載の製造方法。
14. 【請求項１４】 澱粉（乾物基準）１００重量部当たり
    １０〜５０重量部の水、又は澱粉（乾物基準）１００重
    量部当たり０．１〜４０重量部の水及び１〜１００重量
    部の可塑剤、又は澱粉（乾物基準）１００重量部当たり
    １〜１００重量部の可塑剤を用いる請求項９〜１３のい
    ずれか１項に記載の製造方法。