JPH0324101A - 生分解性プラスチック物品製造用変性澱粉組成物の製法 - Google Patents

生分解性プラスチック物品製造用変性澱粉組成物の製法

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JPH0324101A JP2139544A JP13954490A JPH0324101A JP H0324101 A JPH0324101 A JP H0324101A JP 2139544 A JP2139544 A JP 2139544A JP 13954490 A JP13954490 A JP 13954490A JP H0324101 A JPH0324101 A JP H0324101A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、生分解性プラスチック物品の製造に使用され
る変性澱粉組戊物の製法に関する。特に本発明は、比較
的融点の高いボリマーと容易に混合できかつ棺溶性があ
る澱粉組成物であり、これにより、実質的に生分解性で
あって、高融点ボリマーの存在故にこれまで実現できな
かった機械的、物理的、化学的特性を有するボリマー組
戊物を与えることができる、澱粉組成物を製造するのに
好ましい。
[従来の技術] 植物中に存在する天然澱粉を、密閉容器中、可変量の水
の存在下、高温、(水の存在による)高圧条件で処理し
て、融合熱可塑性物質を形成できることは知られている
。同じ熱処理を圧力をかけずおよび/または水を存在さ
せずに行うと、物質の架橋がおこり、融合を起こすこと
ができる。成分の融点およびガラス転移点より高い温度
で行われた熱処理の結果、融合が起こり、澱粉顆粒の分
子構造が不規則になり、いわゆる「変性」(destr
uctured)澱粉が得られる。
これまでの技術によると、澱粉の変性は、必要に応じて
添加される水の存在下、押出機中に存在する水の蒸気圧
に少なくとも対応する圧力下で行われる。
EP−A−0304401公報には、変性澱粉からの戊
型物品の製法が記載されており、該製法では、第1工程
において、押出機中澱粉が水により予め変性され、lO
〜20%の水を含む得られた組成物が、第2工程におい
て、押出機中で再加工されて後の射出成形に利用される
。第1工程で変性された澱粉中に水が存在することによ
り、組戎物の加工性が制限を受け、所望の特性を持つブ
レンドの形或、特にフィルムを形成するために他のボリ
マーと混合することが困難になる。実際、組或物は比較
的低い温度および高い圧力においてしか押出することが
できず、ポリマーブレンドは、低融点のボリマーとしか
調製することができない。
一方、変性澱粉の組成物のみでは、フィルム形成には適
していない。
フィルムに加工できる組成物を得るために、米国特許第
4,133.784号には、澱粉およびそれと相溶性の
ボリマー、すなわちエチレン/アクリル酸共重合体(F
 A A)からなる組成物が記載されている。記載され
た製造方法によると、澱粉は、水の存在下、粘稠分散体
が形成される′まで加熱することによりゲル化される。
EAA戊分は、ゲル化段階またはそれ以後に澱粉に添加
される。
このようにして得られた組成物は、非常に経費のかかる
手段、たとえば流延くキャスティング)、単純押出また
は圧延(ミリング)によってのみフィルムに加工するの
に適している。
ゲル化速度を増し、従って水の量を減らす為に、インダ
ストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミストリー
,プロダクト・リサーチ・アンド・ディベロブメント(
 I nd.  Eng.  Chew.,  Pro
d.Res.Dev.)1987,26.1859−1
663頁には、澱粉/EAA共重合体組成物に尿素を添
加することが提案されている。尿素の添加により、半乾
燥組或物(約l6%の水含量)を押出成形することがで
き、澱粉およびEAA共重合体を過剰の水と混合しなく
てもよくなる。この論文には、水を添加した澱粉/EA
A共重合体組成物にボリオールを加え、これにより成分
をブラベンダー混合機により予備混合し、ついで繰り返
し押出して段階的に組成物の水分含量を減らし、押出ま
たは吹込戊形によりフィルムを形戊するのに適した押出
物を得ることが記載されている。記載されている方法は
、不必要な水の添加および後の繰り返し押出による水の
除去を含んでいるので、明らかに経費がかかる方法であ
る。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上記のような従来技術の欠点を伴わない澱粉
の変性方法を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者らが研究を行ったところ、澱粉に高沸点可塑剤
と変性剤とを加え、可塑剤の沸点より低い温度に加熱し
た押出機中で澱粉を変性すると、比較的高い融点を持つ
ボリマーと混合でき、120℃より高い温度および低い
圧力において、発泡を伴わずに押出成形でき、しかも熱
成形や吹込成形のような後の操作に特に適している変性
澱粉組成物が得られることが見い出された。
すなわち、本発明の要旨は、生分解性プラスチック物品
の製造に使用する変性澱粉組或物の製法であって、澱粉
を、高沸点可塑剤と尿素、アルカリ土類またはアルカリ
金属水酸化物およびこれらの混合物から選ばれた変性剤
と共に、可塑剤の沸点以下で120−170°C1好ま
しくはl4o〜170℃の温度において澱粉を変性する
のに十分な時間混合することからなる製法に存する。 
本発明において用いる澱粉は、天然または植物起源の、
本質的にアミロースおよび/またはアミロベクチンから
成る澱粉全てを包含する。澱粉は、種々の植物、例えば
じゃがいも、米、タピオカ、トウモロコシ、および穀類
(ライムギ、カラスムギ、小麦など)から得られる。ト
ウモロコシ澱粉が好ましい。化学的に改質した澱粉およ
び異なる品種の澱粉も使用できる。澱粉はそのまま、予
め乾燥せずかつ水を加えずに使用できる。(市販品に本
質的に結合した水の含量は10−13%である。)約1
20℃の変性処理温度では、澱粉に結合して存在する水
は高圧容器を必要とするほどの蒸気圧を発生しない。こ
れは、本発明の利点の1つである。
可塑剤として、グリセリン、ポリエチレングリコール、
好ましくは分子ffi200〜4000(7)ポリエチ
レングリコール、エチレングリコール、プロピレングリ
コール、ンルビトールなどを好ましく使用できる。
澱粉に加える可塑剤の量は、澱粉重量に対して0.05
 〜!00重量%、好まし<ハ20−100重量%であ
る。
変性剤としては、尿素、並びにナトリム、カリウムおよ
びカルシウムの水酸化物が好ましい。
尿素が好ましい変性剤であり、澱粉重量に対して2〜2
0重量%の量で使用される。
変性処理は、組成物に、組或物重量の15重量%までの
量のエチレン/アクリル酸共重合体(EAA)を加えて
行うことができる。EAAは澱粉と相溶性があるので、
その添加は押出を促進する。
EAAボリマーを、特にブロー戊形によりフィルムの製
造に用いるのが意図されている変性澱粉組成物に使用す
る場合、アンモニアを用いるのが好ましく、その量は臨
界的でないか、一般に、EAA共重合体中の酸基当量の
少なくとも半分の量で用いる。添加するアンモニアは、
組代物の押出中に残留量が0.5重量%未満となるまで
除去される。
変性操作中、重合体であれ単量体であれ、変性操作に影
響を与えない添加剤を澱粉に加えることができる。しか
し、添加剤は、意図されている最終製品へ組成物を加工
する前のブレンド工程において、変性澱粉組成物に加え
ることもできる。
たとえば、水による戊型物品の挙動を変える為に、ポリ
ビニルアルコールを添加することができ、また、紫外線
安定剤、たとえばカーボンブランクを加えて、太陽光線
に対する物品の耐性を改善することができる。難燃性を
必要とする成型物品には、難燃剤を添加してよい。他の
添加剤として、従来澱粉系戊型用組代物に加えられてい
た通常の添加剤、たとえば抗菌剤、除草剤、酸化防止剤
、肥料、架橋剤(たとえばホルムアルデヒド、バラホル
ムアルデヒドなど)を用いるこどができる。
本発明の製法によると、120°Cより高い温度で加工
でき、従って発泡に起因する問題や低圧力での揮発性戒
分の遊離を伴わずに押出成型することができる変性澱粉
組或物が得られる。
本発明の製法で得られる組戊物は、比較的高い融点を持
つボリマー、たとえばエチレン/ビニルアルコール、特
に本願と同日付けで出願した特許願(l)[優先権:イ
タリア国特許出願第67413−A/89号コに記載の
ものと混合するのに、特に適している。
[実施例コ 実施例l、〜4 第1表に示す澱粉系組成物を、異なる押出温度で加工し
た。表中の戊分量は重量%である。
第1表 なお、実施例1は比較実施例である。
実施例1〜4の戎形用組成物の全或分を、リコアーボ(
 L icoarbo) D C − 1 0計量器か
らベイカー・バーキンズ(Baker Perkins
)社製MPC/V − 3 0押出機に供給した。この
2軸押出機は、2つの領域に分割された2軸スクリュー
ユニットを有しており、スクリュー直径は30闘、スク
リューの長さ/直径比(L/D)は10:1であった。
該2軸押出機は、1軸押出機プレスに接続されており、
該プレスは、細管ヘッドを備えており、そのスクリュー
の直径は30●一、L/D比は8:1であり、3つの領
域に分割されていた。細管ノズルの直径は485■一で
あった。
得られた押出物を、ペレット化した。実施例1〜4で得
たペレットの少量を140’Cで圧縮成形して、約20
ミクロンの厚さのフィルムを製造した。該フィルムを、
偏光光学顕微鏡(倍率250倍)により分析し、顕微鏡
写真を撮り、澱粉の変性を確認した。比較実施例lの顕
微鏡写真から、押出温度100℃は低すぎて、澱粉を変
性できないことが明らかとなった。顕微鏡写真は、変性
を受けていない非常に多くの澱粉顆粒の存在を示してい
た。実施例2(押出諷度12℃)で得た製品の分析は、
変性を受けていない澱粉顆粒の数が実質的に減少したこ
とを示しており、完全な変性は、押出温度140℃を採
用した実施例3において達成された。実施例3の製品の
顕微鏡写真は、未変性澱粉,を示していなかった。実施
例3の製品からは、困難なくベレットができるであろう
EAA598 1共重合体を含んではいないが実施例3
と同じ条件で押出した実施例4の製品の分析は、この共
重合体の不存在下でも満足な結果が得られることを示し
ているが、この組成物からベレットを製造する場合、少
し困難があった。
実施例5 変性澱粉ベレット60重量%およびクラレーンR20エ
チレン/ビニルアルコール共重合体40重量%を同じ押
出機により160℃で押出した。
最終ブレンドを、フィルムブローヘッドを備えたハーケ
・ロメックス(HAAKE  ROMEX)252型押
出機(L/D比l9、スクリュー直径19一転圧縮比l
:3)により、スクリュー回転速度40rpsで吹込成
形した。
ASTM882に準拠した引張り試験用長方形試験片を
、厚さ100μ湯のフィルムから作成した。試験片を2
3±1”C、55土5%の相対湿度において24時間条
件付けし、以下の結果を得た。
ヤング率  3 8 6 1 kg/ as’降伏歪み
    43% 降伏応力   1 6 4 kg/ cab’破断点歪
み  207% 破断点応力  210kg/am’ 得られた製品の融点は135℃であり、ガラス転移点は
70℃であった。得られたフィルムは、包装材料として
有用であり、使い捨て袋の製造に特に有用であった。長
期間の保存後も可塑剤の実質的損失は見られず、製造し
たフィルムは塑性を保ち、可撓性であり、周囲条件に殆
ど影響されなかった。
本発明の製法により得られる変性澱粉組成物は、該組或
物から製造されるフィルムや戊形物品のような製品と共
に、本発明の対象である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、生分解性プラスチック物品の製造に使用する変性澱
    粉組成物の製法であって、澱粉を、高沸点可塑剤と尿素
    、アルカリ土類またはアルカリ金属水酸化物およびこれ
    らの混合物から選ばれた変性剤と共に、可塑剤の沸点以
    下で120〜170℃の温度において澱粉を変性するの
    に十分な時間混合することからなる製法。 2、可塑剤が、グリセリン、ポリエチレングリコール、
    エチレングリコール、プロピレングリコール、ソルビト
    ールおよびこれらの混合物から選ばれたものである請求
    項1記載の製法。 3、可塑剤を、澱粉重量に対して0.05〜100重量
    %加える請求項1または2記載の製法。 4、可塑剤を、澱粉重量に対して20〜100重量%加
    える請求項1〜3のいずれかに記載の製法。 5、全混合物重量の15重量%までのエチレン/アクリ
    ル酸共重合体および/またはポリビニルアルコールの存
    在下に混合を行う請求項1〜4のいずれかに記載の製法
    。 6、使用する澱粉が、未乾燥および水末添加の天然澱粉
    である請求項1〜5のいずれかに記載の製法 7、変性剤が、澱粉に対して2〜20重量%の尿素を含
    む請求項1〜6のいずれかに記載の製法。 8、変性剤が、水酸化ナトリウムである請求項1〜7の
    いずれかに記載の製法。 9、澱粉の混合を、水酸化アンモニウムの存在下に行う
    請求項5記載の請求項。 10、紫外線安定剤、難燃剤、架橋剤、抗菌剤、除草剤
    、酸化防止材、肥料、乳白剤および安定剤から成る群か
    ら選ばれた変性作用に不活性な添加剤を澱粉に加えるこ
    とを含む請求項1〜9のいずれかに記載の製法。 11、請求項1〜10のいずれかに記載の方法により製
    造された変性澱粉組成物。
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