JPH09137069A

JPH09137069A - 生分解性組成物

Info

Publication number: JPH09137069A
Application number: JP29669195A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Shimooozono; 哲哉下大薗; Jiro Hino; 治郎日野
Original assignee: Japan Maize Products Co Ltd; Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
Current assignee: Japan Maize Products Co Ltd; Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】澱粉と生分解性樹脂とを含む生分解性組成物
であって、生分解性樹脂が本来有する耐水性及び機械的
性質をほぼ維持し、かつ加熱溶融時の発泡やフィルム用
途での厚さの制限などの欠点を改善できる生分解性組成
物の提供。【解決手段】生分解性樹脂を連続相とし、可塑化澱粉
を非連続相として含有する生分解性組成物。前記可塑化
澱粉は澱粉を可塑剤とともに加熱混合して得られ、好ま
しくは含水量が５％以下の澱粉を可塑剤とともに加熱混
合して得られたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可塑化した澱粉と
生分解性樹脂とを含む生分解性組成物に関する。さらに
詳しくは、可塑化した澱粉を生分解性樹脂内に分散させ
ることによって澱粉の欠点である耐水性、機械的性質の
低下等を防ぎつつ、生分解性を向上させた生分解性複合
プラスチック組成物及びその製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、地球環境の保全を図る観点から生
分解性樹脂の開発が活発になって来ている。これらの樹
脂はポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリビニールアル
コールなどの化学合成系、ポリヒドロキシブチレート・
バリレート共重合体などの微生物系アセチルセルロース
などの天然物利用系等に分けられている。さらに、これ
らの樹脂に澱粉を配合してコストダウンや生分解性の改
善を行うことが提案され、一部実用化されている。生分
解性樹脂に澱粉を併用する場合、生澱粉をその粉体のま
ま生分解性樹脂の加熱溶融時に練込んで複合体を得る場
合と水存在下で澱粉と生分解性樹脂とを加熱溶融して複
合体を得る場合とがある。

【０００３】澱粉粉体を生分解性樹脂に練込んだ複合体
としては、特開平４−１４６９５３号公報に「プラスチ
ックの生分解性制御方法」として記載されている、生分
解性樹である脂肪族ポリエステルに澱粉等の有機フィラ
ーを配合したものが知られている。さらに、特開平５−
３９３８１号公報に「生分解性ポリマー組成物」として
記載のポリ乳酸に澱粉粉体を配合した複合体なども知ら
れている。

【０００４】これら複合体では、澱粉を添加することに
より生分解性は改善される。しかし、強度や伸長率等の
機械的性質が大幅に低下して脆くなるという問題があ
る。さらに、これらの複合体をフィルムに応用しようと
しても、配合した澱粉粉体の粒度が相当に粗いため、厚
さが１００μｍ程度より薄いフィルムを得ることはでき
ず、用途が限定されると言った欠点もあった。

【０００５】一方、水存在下で澱粉と生分解性樹脂を加
熱溶融して得られる複合体は、例えば、特開平２−１４
２２８号公報に「分解澱粉及び少なくとも１種の合成熱
可塑性ポリマー材料から製造されるポリマー材料」とし
て記載のものがある。この公報に記載の方法では、５〜
３０重量％の含水率を有する澱粉及び生分解性樹脂を含
む水不溶性熱可塑性樹脂を加熱溶融して複合体を得てい
る。しかし、ここに開示されている複合体は水を含んで
いるため、加熱溶融時に発泡するという問題がある。さ
らに、特に生分解性樹脂が脂肪族ポリエステルである場
合、水の存在下での加熱により、樹脂が加水分解して強
度が低下するという欠点もあった。また、澱粉を含む生
分解性の複合体では、澱粉の欠点である耐水性及び機械
的性質が劣るという欠点もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、澱粉と生分解性樹脂とを含む生分解性組成物であっ
て、生分解性樹脂が本来有する耐水性及び機械的性質を
ほぼ維持し、かつ加熱溶融時の発泡やフィルム用途での
厚さの制限などの欠点を改善できる生分解性組成物を提
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、生分解性樹脂
を連続相とし、可塑化澱粉を非連続相として含有するこ
とを特徴とする生分解性組成物に関する。以下に、本発
明について詳細に説明する。

【０００８】本発明の組成物では、可塑化澱粉を用い
る。可塑化澱粉とは、澱粉を可塑剤とともに加熱混合し
て得られたものである。可塑化澱粉の原料となる澱粉
は、未加工澱粉、加工澱粉または澱粉誘導体のいずれで
も良い。

【０００９】未加工澱粉は、従来から公知の澱粉であ
る。未加工澱粉としては、例えば、馬鈴薯澱粉、甘薯澱
粉、タピオカ澱粉等の地下澱粉及び小麦澱粉、コーンス
ターチ、サゴ澱粉、米澱粉等の地上澱粉、ワキシースタ
ーチ、ハイアミローススターチ等の特種澱粉を挙げるこ
とができる。

【００１０】また、加工澱粉としては白色デキストリ
ン、黄色デキストリン、ブリテイシュガムなどの焙焼デ
キストリン、酸化澱粉、低粘性変性澱粉等の分解産物と
アルファー澱粉を挙げることができる。さらに、澱粉誘
導体としては酢酸エステル、リン酸エステル等の澱粉エ
ステル、カルボキシエチルエーテル、ヒドロキシエチル
エーテル、ヒドロキシプロピルエーテル、陽性澱粉等の
澱粉エーテルを挙げることができる。

【００１１】可塑化澱粉の製造に際して、澱粉の含水量
は、澱粉乾物基準で５％以下、好ましくは２％以下であ
ることが適当である。澱粉の水分は少なければ少ないほ
ど加熱発泡時の発泡を抑制でき、かつ脂肪族ポリエステ
ル加水分解による強度低下も抑制できる。但し、澱粉を
乾燥して行くにつれ水分が飛びにくくなり、乾燥コスト
も上昇するので、経済的に見て５％以下、好ましくは２
％以下が妥当である。

【００１２】澱粉の可塑化に用いる可塑剤は、澱粉に可
塑性を付与出来る、水以外のものであれば、特に制限は
ない。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、１，３−ブタンジオール、イソデシルアル
コール、ｎ−デシルアルコール、ジエチレングリコー
ル、ジグリセリン、ポリグリセリン、ジプロピレングリ
コール、ｎ−オクチルアルコール等を挙げることができ
る。

【００１３】澱粉に対する可塑剤の配合比は、澱粉（乾
物基準）１００重量部に対し１０〜７０重量部、好まし
くは２０〜５０重量部とすることが適当である。これら
の配合比率は澱粉に可塑性を付与し成形物の形成に於け
る流動性確保のために適している。

【００１４】澱粉の可塑化のための加熱条件は、澱粉／
可塑剤及び澱粉／可塑剤／生分解性樹脂、可塑剤の種類
及び配合量により、適宜選択することができる。例え
ば、６０〜２２０℃で１０〜６０分間加熱混合すること
で、可塑化澱粉を得ることができる。加熱混合は、例え
ば加圧ニーダーや押出し機等を用いて行うことが出来
る。加熱混合により得られる可塑化澱粉は、例えばペレ
ット化し、得られたペレットを後で生分解性樹脂と混合
し再度加熱溶融することが出来る。

【００１５】本発明の組成物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よい。例え
ば、脂肪族ポリエステル、ポリビニールアルコール、セ
ルロース誘導体等を挙げることができる。

【００１６】より具体的には、生分解性樹脂を考慮する
と、脂肪族ポリエステルとしてはポリヒドロキシブチレ
ート（ＰＨＢ）及びその誘導体、ポリカプロラクトン
（ＰＣＬ）、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリ
テトラメチレンアジペート、ポリグリコール酸（ＰＧ
Ａ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）及びその誘導体、ジオールと
ジカルボン酸を原料とする脂肪族ポリエステル等、セル
ロース類としてはアセチルセルロース、メチルセルロー
ス、エチルセルロース等を挙げることが出来る。これら
以外にも生分解性のポリビニールアルコール及びポリウ
レタン等が含まれる。

【００１７】本発明の可塑化澱粉と生分解性樹脂との割
合は、澱粉と生分解性樹脂との乾物基準での重量比が１
０：９０〜９９：１、好ましくは５０：５０〜９５：５
の範囲であることが適当である。澱粉の配合比率が１０
重量％以上になると可塑化澱粉の添加による生分解改善
効果が現れ始める。特に、澱粉の配合比率が５０重量％
以上になると、可塑化澱粉による分解性の促進効果が顕
著になる。また澱粉の配合比率が９９％以下であれば成
形性等に大きな支障なく、特に９５重量％以下では通常
の樹脂のみの場合とほぼ同様の成形性を示す。

【００１８】本発明の組成物は、上記成分に加えて、必
要により各種添加剤を適宜加えることが出来る。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。

【００１９】本発明の生分解性組成物は、例えば、前記
可塑化澱粉のペレットと生分解性樹脂とを、加熱混合す
ることにより得られる。加熱混合の条件は、澱粉の可塑
化のための加熱条件とほぼ同様にすることができる。但
し、可塑化澱粉および生分解性樹脂の種類や配合量によ
り、適宜選択することができる。例えば、６０〜２２０
℃で１０〜６０分間加熱混合することで、生分解性樹脂
を連続相とし、可塑化澱粉を非連続相として含有する生
分解性組成物を得ることができる。加熱混合は、例えば
加圧ニーダーや押出し機等を用いて行うことが出来る。
また、澱粉の可塑化と生分解性樹脂との混合を同時に並
行して行うこともできる。

【００２０】本発明の生分解性組成物は、生分解性樹脂
を連続相とし、可塑化澱粉を非連続相として含有する、
所謂海島構造（生分解性樹脂が海、可塑化澱粉が島）を
有する。そのため、生分解性組成物の表面は、生分解性
樹脂で覆われ、可塑化澱粉は生分解性樹脂内部に止ま
る。そのため、生分解性樹脂の有する機械的性質（成形
性）や耐水性は維持され、かつ生分解性は向上した組成
物が得られる。

【００２１】さらに、本発明の組成物は、低水分下で可
塑化した澱粉を用いることで、加熱溶融時の発泡を防ぎ
つつ生分解性を向上させた生分解性複合体を得ることも
できる。上記組成物にこれら海島構造体を取らせるため
には澱粉と樹脂の比率、可塑剤の配合量、加熱溶融条件
等が重要である。

【００２２】本発明の組成物は樹脂製品の加工に用いら
れる常法により成形することができる。成形品の形状や
用途等には特に制限がない。例えば、シート、フィル
ム、容器等に成形出来る。またペレットに成形し、更に
二次加工用に供することも出来る。これらの中で特にフ
ィルム用途には汎用樹脂と同程度の薄いフィルムを作成
出来ることから各種フィルム例えばコンポストバッグ、
レジ袋及びマルチフィルム、並びに生分解性樹脂の種類
によっては食品包装用フィルムにも使用出来る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、可塑化澱粉と生分解性
樹脂を併用することによって、安価で機械的性質及び成
形性の優れた生分解性樹脂組成物を得ることが出来る。
従来の生分解性樹脂は汎用の熱可塑性樹脂に比べて高価
であり、将来的にも汎用樹脂並みの価格になることは難
しい。本発明により安価な澱粉を添加して複合化させる
ことで生分解性樹脂組成物の価格を低減出来、また生分
解性の促進にもつながり、そ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詳細に説明
する。実施例１低水分コーンスターチ（水分２％以下）２０重量部、エ
チレングリコール１０重量部、脂肪族ポリエステル（昭
和高分子製ビオノール＃３０１０）７０重量部をヘキシ
ルミキサー（三井三池化工機製）で１０００r.p.m.３分
間混合し、試験用押出機（東洋精機製）にて１５０℃で
加熱溶融しペレット化した。

【００２５】得られたペレット試験用卓上プレス（東洋
精機製）を用いて１５０℃１５０ｋｇｆ／ｃｍ²、３０
秒間熱圧下で成形し、厚さ約０．４ｍｍのシートを得
た。シートより幅５ｍｍ、長さ８０ｍｍの短冊状試験片
を切り出し引張り試験機（オリエンテック）を用いて、
機械的性質を調べた。測定条件としては１００kgf のロ
ードセルを用い、スパン長を４０ｍｍにし、クロスヘッ
ドスピード５ｍｍ／ｍｉｎで行った。この引張り試験結
果より各機械的性質を以下の計算式にて算出した。

【００２６】・引張り強度（ｋｇｆ／ｃｍ²）＝破壊荷
重（ｋｇｆ）／断面積（ｃｍ²）・破壊伸長率（％）−｛（破壊伸び−スパン長）／スパ
ン長｝×１００・弾性率（ｋｇｆ／ｃｍ²）＝比例源応力／歪み結果を表１に示す。

【００２７】比較例１澱粉及び可塑剤を使用しないで、ビオノーレ＃３０１０
のペレットのみから実施例１と同様にしてシートを得て
機械的性質を調べた。結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示す様に、実施例１では樹脂だけの
比較例１に較べて引張強度は若干低下するものの、伸長
率が大幅に改善しており、樹脂だけの場合のもろい物性
から弾力性のある物性に変わったことを示している。

【００３０】比較例２ビオノーレ＃３０１０を加えない以外は実施例１と同じ
条件で、ペレット化及びフィルム化を行い、澱粉とエチ
レングリコールからなるフィルムを調製した。

【００３１】耐水性試験実施例１及び比較例２において調製したフィルム０．１
ｇを３０℃の水２０ｍｌの中で１６時間振とうした。次
いでそのロ過液のＴＯＣ（全有機炭素濃度）を測定し
た。その結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２から明らかなように、比較例２に比較
して実施例１は、ほとんどＴＯＣの値を示さなかった。
すなわち水中においてその澱粉成分は殆んど溶出せず、
耐水性を備えていることが分かる。

【００３４】実施例２低水分コーンスターチ（水分２％以下）４０重量部、グ
リセリン２０重量部、ポリカプロラフトン（ダイセル化
学工業製プラクセルＨ−７）４０重量部をヘンシルミキ
サーで１０００r.p.m.３分間混合し、試験用押出し機
（東洋精機製）にて１００℃に加熱溶融しペレット化し
た。得られたペレットを試験用卓上プレス（東洋精機
製）を用いて１００℃の温度で処理した以外は実施例１
と同じ条件で試験した。結果表３に示す。

【００３５】比較例３澱粉及び可塑剤を使用しないで、プラクセルＨ−７のペ
レットのみから実施例２と同様にしてシートを得て機械
的性質を調べた。結果表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】実施例３コーンスターチ１００重量部にアマニ油を１重量部添加
してブレーンミキサー（宝工機製）を用いて均一に混合
した後１００℃に加温された箱型乾燥機を用いて製品水
分が０．３％以下になるように乾燥しアマニ油加工コー
ンスターチを得た。このアマニ油加工コーンスターチ
（水分１．０％）４０重量部、ポリエチレングリコール
２０重量部、ポリ乳酸（島津製作所製ラクテイ）４０重
量部をヘンシルミキサーで１０００r.p.m.３分間混合
し、試験用押出し機（東洋精機製）にて１８０℃に加熱
溶融しペレット化した。得られたペレットを試験用卓上
プレス（東洋精機製）を用いて１８０℃の温度で処理し
た以外は実施例１と同じ条件で試験した。結果を表４に
示す。

【００３８】比較例４澱粉及び可塑剤を使用しないで、バイオポールＤ４１０
Ｇのペレットのみから実施例３と同様にしてシートを得
て機械的性質を調べた。結果を表４に示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】実施例３では、比較例４と比べ、伸長率が
高くなり、ポリＬ−乳酸の結晶性の高いことによる脆い
物性が改善され、延伸処理などのコストのかかる物理処
理の必要のないことが示された。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生分解性樹脂を連続相とし、可塑化澱粉
を非連続相として含有することを特徴とする生分解性組
成物。
【請求項２】可塑化澱粉が澱粉を可塑剤とともに加熱
混合して得られたものである請求項１記載の組成物。
【請求項３】可塑化澱粉が含水量が５％以下の澱粉を
可塑剤とともに加熱混合して得られたものである請求項
１記載の組成物。
【請求項４】澱粉が、未加工澱粉、加工澱粉または澱
粉誘導体である請求項１〜３のいずれか１項に記載の組
成物。
【請求項５】可塑化澱粉と生分解性樹脂との割合が、
澱粉と生分解性樹脂との乾物基準での重量比が１０：９
０〜９９：１の範囲である請求項１〜４のいずれか１項
に記載の組成物。
【請求項６】可塑剤が生分解性を有する高沸点可塑剤
である請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項７】生分解性樹脂が脂肪族ポリエステル、ポ
リビニールアルコール及びセルロース類からなる群から
選ばれる少なくとも１種の生分解性樹脂である請求項１
〜６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項８】脂肪族ポリエステル、ポリヒドロキシブ
チレート、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリエチレ
ンアジペート（ＰＥＡ）、ポリテトラメチレンアジペー
ト、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）
及びその誘導体、並びにジオールとジカルボン酸を原料
とする脂肪族ポリエステルからなる群から選ばれる少な
くとも１種である請求項７記載の組成物。
【請求項９】澱粉、可塑剤及び生分解性樹脂を、澱粉
（乾物基準）に対して５％以下の水分の存在下、加熱混
合する請求項１記載の組成物の製造方法。