JP2000103885A - 生分解プラスチック成形物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高強度で且つヒートシール性に優れながら、
生分解時間を大幅に短縮できる生分解プラスチック成形
物を提供する。この生分解プラスチック成形物により生
ゴミ処理機に投入される生分解ゴミ袋を形成したとき
に、生ゴミ処理機の破損や微生物消滅等の不具合を招く
ことを防ぐ。 【解決手段】 生分解プラスチックにより成形された基
礎物品３（１１）の表面に紫外線を照射することにより
得られる生分解プラスチック成形物。生分解プラスチッ
クにより基礎物品３（１１）を成形し、その表面に紫外
線を照射して表面層の分子量を低分子化することによ
り、生分解時間を短縮することを特徴とする生分解プラ
スチック成形物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然界の微生物の
持つ分解酵素等により分解（以下、これを生分解とい
う）されるという性質を有する生分解プラスチックの技
術分野に属し、特に生分解時間を短縮できる生分解プラ
スチック成形物、及びその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自然界のなかで消滅する材料とし
て光分解プラスチックが提案されている。これはカルボ
ニル基を有するプラスチックが短波長紫外線により容易
に分解する特性を応用したもので、カルボニル基を有す
るビニルケトン共重合体やカルボニル基を持つ光増感剤
を添加したプラスチックにより構成されるものである。
しかし、この光分解プラスチックは自然界の光では完全
には消滅せず、単に崩壊するにとどまる。そして、光分
解後の光分解プラスチックがその後さらに生分解するか
否かについて研究されたが、いずれの光分解プラスチッ
クも生分解できる分子構造ではないため、ほとんど生分
解することがなかった。

【０００３】これに対し、澱粉を混合したポリエチレ
ン、脂肪族ポリエステル、微生物セルロース、微生物ポ
リエステル等で例示される生分解プラスチックが知られ
ており、この生分解プラスチックは、微生物の分解酵素
等により分解可能なモノマーの重合体であるオリゴマー
の重合体や、他の重合体との共重合体からなる高分子材
料であるので、地中に埋めておくと生分解されて完全に
消滅するという特性を有しており、環境汚染の防止に有
効である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この生分解プラスチッ
クにより成形された成形物のうち、例えばフィルム状に
延伸されたものでは生分解時間、つまり地中で完全に分
解するまでに要する時間は春なら約６週間、夏なら約２
週間程度である。このフィルム状生分解プラスチックで
生ゴミを入れるゴミ袋をつくったときには、これを粉砕
する生ゴミ処理機のなかで適当な保温状態の保持される
ので比較的短時間で分解されるが、それでも完全分解に
は４〜５日を要する。

【０００５】この生分解時間を短縮する方法としては、
従来、生分解プラスチックとして脂肪酸ポリエステルを
用い、これに澱粉質を練り込むことが行われていた。こ
の方法では、脂肪酸ポリエステルに対して澱粉質を６〜
１０％程度混合することが行われているが、さらに分解
を促進するために澱粉質を多くすると強度が低下してし
まい、これを型成形したものでは強度不足が発生する
し、またフィルム状に延伸したもので袋をつくったとき
には、重いものを入れると破れたり、突起物により引き
裂かれやすくなるなどの不具合があった。また、澱粉質
が多くなると、シート状や袋状の成形物をつくる主な方
法であるヒートシール法による製造時にヒートシール部
分が分離し、不良品が続出するという不具合が起こる。

【０００６】ところで、フィルム状の生分解プラスチッ
クで生ゴミを入れるゴミ袋をつくり、生ゴミ処理機にゴ
ミ袋ごと生ゴミを投入するようにした場合、このような
ゴミ袋は、前述したとうり、そのままでは完全分解まで
４〜５日を要し、その間は破砕された破片形状で生ゴミ
処理機内に残存する。そのため、この破片が生ゴミ処理
機の粗砕刃攪拌シャフトに巻き付き、シャフトの回転用
モーターを破損するという不具合が発生していた。ま
た、ゴミ袋がフィルム状で残存すると、生ゴミ処理機内
の通気性が阻害され、生ゴミの生分解で活躍する好気性
細菌の生息を妨げるという不具合が起こる。そのため、
ゴミ袋を細かく破砕するために別の装置が必要となり、
結局、生ゴミ処理装置が大型化するなど種々の問題を有
していた。

【０００７】本発明は、生分解プラスチック成形物の表
面に紫外線を照射すると生分解が大きく促進されること
を知見してなされたものであり、これによって高強度で
且つヒートシール性に優れながら、生分解時間を大幅に
短縮できる生分解プラスチック成形物を提供することを
目的とし、さらに、この生分解プラスチック成形物によ
り生ゴミ処理機に投入される生分解ゴミ袋を形成したと
きに、生ゴミ処理機の破損や微生物消滅等の不具合を招
くことを防ぐことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１は、生分解プラスチックにより成形された
基礎物品の表面に紫外線を照射することにより得られる
生分解プラスチック成形物という構成である。

【０００９】請求項２は、生分解プラスチックにより基
礎物品を成形し、その表面に紫外線を照射して表面層の
分子量を低分子化することにより、生分解時間を短縮す
るようにした生分解プラスチック成形物の製造方法とい
う構成である。

【００１０】生分解プラスチックは、微生物の分解酵素
等により分解可能なモノマーの重合体であるオリゴマー
の重合体や、他の重合体との共重合体からなる高分子材
料である。生分解プラスチックで成形された基礎物品の
表面に紫外線を照射すると、上記重合体の重合部分が切
断される。短波長の紫外線は樹脂等への透過能力が非常
に小さいため、基礎物品に照射してもその表面だけに影
響を与え、表面の極浅い部分の高分子のみの鎖が切断さ
れ、分子量が低下する。そして、表面以外の大部分には
変化がないため、強度が低下することもなく、成形物と
しての物性は変化しない。

【００１１】その場合、微生物等による生分解プラスチ
ックの分解の進行は、高分子から分子量の小さい状態へ
進む過程に時間を要し、ある程度分子量が小さくなると
急速に分解が進むという傾向がある。また、高分子の一
部に分子量の小さな部分があると、その部分から分解が
始まり、分子量の大きい部分の分解も早く進むという傾
向がある。そのため、基礎物品の表面の分子量が低下す
ると、生分解時間が短縮されることになる。また、従来
のように脂肪酸ポリエステルに澱粉質を練り込んだもの
に比して高強度であり、ヒートシール性が優れている。

【００１２】生分解プラスチック成形物の表面の生分解
反応は、脂肪酸ポリエステル樹脂で例示すれば、下記化
学式１の脂肪酸ポリエステル樹脂のうち破線で囲った部
分が紫外線の作用により下記化学式２のようなＤ−β−
ヒドロキシ脂肪酸に分解されることにより進行すると推
定される。

【００１３】

【化１】

【００１４】

【化２】

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は第１の実施形態を示す図で、
生分解プラスチックにより成形されたフィルム状の基礎
物品から製造されるフィルム状の生分解プラスチック成
形物の製造工程を示す。同図において、１、２は成形ロ
ール、３は例えば脂肪酸ポリエステルの一種類である乳
酸ポリエステル等を主成分とする生分解プラスチックよ
り成形されたフィルム状の基礎物品、４は基礎物品３に
紫外線を照射する紫外線照射装置、３’は基礎物品３が
成形ロール１、２を通り、紫外線照射装置４からの紫外
線の照射を受けることで製造されたフィルム状の生分解
プラスチック成形物である。成形ロール１、２は基礎物
品３を挟んで両側から接しており、反時計方向及び時計
方向にそれぞれ回転することで、基礎物品３を図の左か
ら右へ送ると共にこれを冷却し且つ成形する。上記紫外
線照射装置４は成形ロール１、２の上流側（図で左側）
及び下流側（図で右側）において、基礎物品３を挟んで
両側に配設されており、その表裏両面に紫外線を照射す
るようにしている。基礎物品３への紫外線照射の方法
は、このような直接的な照射であってもよいし、反射ミ
ラー等を介して間接的に照射するようにしてもよい。こ
の構成により、基礎物品３の表面に紫外線を照射して表
面層の分子量を低分子化することにより、生分解時間を
短縮するようにしている。

【００１６】図２は第２の実施形態を示す図で、生分解
プラスチックにより成形されたボトル形の基礎物品から
製造されるボトル形の生分解プラスチック成形物の製造
工程を示す。同図において、１１は例えば脂肪酸ポリエ
ステルの一種類である乳酸ポリエステル等を主成分とす
る生分解プラスチックにより成形された基礎物品、１２
は基礎物品１１を載置して回転する回転テーブル、１３
は基礎物品１１の外部に配設された紫外線照射装置、１
４は基礎物品１１の内部に配設された紫外線照射装置で
ある。基礎物品１１への紫外線照射の方法は、このよう
な直接的な照射であってもよいし、反射ミラー等を介し
て間接的に照射するようにしてもよい。この構成によ
り、基礎物品１１の表面に紫外線を照射して表面層の分
子量を低分子化することにより、生分解時間を短縮する
ようにしている。

【００１７】上記二つの実施形態では、生分解プラスチ
ックは、微生物の分解酵素等により分解可能なモノマー
の重合体であるオリゴマーの重合体や、他の重合体との
共重合体からなる高分子材料である。生分解プラスチッ
クで成形された基礎物品の表面に紫外線を照射すると、
上記重合体の重合部分が切断される。短波長の紫外線は
樹脂等への透過能力が非常に小さいため、基礎物品に照
射してもその表面だけに影響を与え、表面の極浅い部分
の高分子のみの鎖が切断され、分子量が低下する。そし
て、表面以外の大部分には変化がないため、強度が低下
することもなく、成形物としての物性は変化しない。

【００１８】その場合、微生物等による生分解プラスチ
ックの分解の進行は、高分子から分子量の小さい状態へ
進む過程に時間を要し、ある程度分子量が小さくなると
急速に分解が進むという傾向がある。また、高分子の一
部に分子量の小さな部分があると、その部分から分解が
始まり、分子量の大きい部分の分解も早く進むという傾
向がある。そのため、基礎物品の表面の分子量が低下す
ると、生分解時間が短縮されることになる。また、従来
のように脂肪酸ポリエステルに澱粉質を練り込んだもの
に比して高強度であり、ヒートシール性が優れている。

【００１９】生分解プラスチック成形物の表面の生分解
反応は、脂肪酸ポリエステル樹脂で例示すれば、脂肪酸
ポリエステル樹脂の一部が紫外線の作用によりＤ−β−
ヒドロキシ脂肪酸に分解されることにより進行すると推
定される。

【００２０】従って、本発明の生分解プラスチック成形
物によれば、高強度で且つ高いヒートシール性を確保し
ながら、生分解時間を大幅に短縮することができる。

【００２１】上記第１実施形態では生分解プラスチック
成形物の成形工程の一部で紫外線を照射したが、本発明
では紫外線の照射は成形工程以外の工程で行ってもよ
い。また、第２実施形態では空の生分解プラスチック成
形物に紫外線を照射したが、本発明では内容物を充填し
た生分解プラスチック成形物に紫外線を照射してもよ
い。

【００２２】以上の実施形態では、生分解プラスチック
フィルムとして乳酸ポリエステルを主成分とするものを
用いたが、これ以外に、例えばグリコール酸、キト酸、
アルギン酸、ポリアミノ酸などを主成分とした生分解プ
ラスチックを用いてもよい。さらに、微生物ポリエステ
ルであるポリヒドロキシブチレートを主成分とするも
の、微生物セルロースであるグルコピラノースからなる
セルロースを主成分とするものを用いてもよい。これら
は、オリゴマーの重合体の高分子材料であり、例えばポ
リヒドロキシブチレートでは微生物のもつ分解酵素、デ
ポリメラーゼによってオリゴマーに分解され、さらにオ
リゴマーエステラーゼによって単量体まで分解され、こ
れが微生物に食べられてエネルギー源となる。

【００２３】次に、上記第１の実施形態で製造されたフ
ィルム状生分解プラスチック成形物を用いて製造された
生分解ゴミ袋について説明する。この生分解ゴミ袋は、
図３に示す微生物分解式の生ゴミ処理機に投入されるも
のである。この微生物分解式生ゴミ処理機は、特に業務
用を中心として生ゴミを生分解ゴミ袋に入れた状態で投
入することが多い。これは、生ゴミの発生場所と生ゴミ
処理機の設置場所が離れている場合に、生ゴミを一旦生
分解ゴミ袋に入れ、ある程度溜まったところで、生ゴミ
処理機に投入する方法が合理的なためである。生ゴミ処
理機は、微生物分解式であるため、生分解ゴミ袋も微生
物に分解され生ゴミとゴミ袋をまとめて分解処理する。
微生物による生ゴミの分解は、生ゴミ処理機の処理能力
にもよるが、平均的に１日で分解できる設計がなされて
いる。しかし、従来用いられている生分解ゴミ袋は、完
全分解に４〜５日を要し、その間はフィルム状で残存し
ていた。

【００２４】図３に示す微生物分解式生ゴミ処理機２０
において、２１は密閉可能なケーシングであって、その
内部に処理室２２が形成され、上部には処理室２２を開
閉するシャッター２３が設けられている。ケーシング２
１の内方底面からはモータ２６により回転される攪拌シ
ャフト２４が上記処理室２２に臨んで突出しており、こ
の攪拌シャフト２４に粗砕刃２５が取り付けられてい
る。この生ゴミ処理機２０のシャッター２３を開けて処
理室２２に、例えば１Ｋｇの生ゴミを入れた生分解ゴミ
袋２７を投入すると、回転する粗砕刃２５により生分解
ゴミ袋２７が破られ、生ゴミ２６が処理室内に散乱し、
微生物による分解が始まり、処理物２９として堆積して
ゆく。生ゴミ等は回転する粗砕刃２５により攪拌され
る。攪拌は、例えば生ゴミ投入時に２〜５分間行い、以
来３０〜６０分毎に２〜５分間の攪拌を繰り返す。

【００２５】その場合、本発明の生分解プラスチック成
形物によれば、高強度で且つ高いヒートシール性を確保
しながら、生分解時間を大幅に短縮することができるの
で、攪拌シャフト２４へのフィルム巻き付き等の生ゴミ
処理機の破損を防止することができると共に、生ゴミ処
理機内の通気性を確保して微生物の消滅を防止すること
ができる。

【００２６】

【実施例】乳酸ポリエステルを主成分とした生分解プラ
スチックを用いた。そして、まず上記第１実施形態の要
領で生分解プラスチックをキャスト成形して紫外線を照
射して得られたフィルム状の生分解プラスチック成形物
と、紫外線を照射しなかった比較例とを用意した。さら
に、乳酸ポリエステル８０％に対して澱粉を２０％練り
込んだ比較例を用意した。これらについて各種の強度試
験を行ったところ、下記表１の結果を得た。表１をみて
分かるように、生分解プラスチックをキャスト成形した
前二者は、いずれも乳酸ポリエステルに澱粉を練り込ん
だ比較例を大きく引き離して高い強度を示している。ま
た上記二者のうち、紫外線を照射した生分解プラスチッ
ク成形物は、照射しなかった比較例に比してほぼ同等の
強度を示しており、紫外線照射によって強度が殆ど低下
しないことを示している。

【００２７】

【表１】

【００２８】さらに、上記第２実施形態の要領で生分解
プラスチックを射出成形して紫外線を照射して得られた
ボトル形の生分解プラスチック成形物と、紫外線を照射
しなかった比較例とを用意した。そして、先のフィルム
状の生分解プラスチック成形物と、紫外線を照射しなか
った比較例の二種類と併せて、合計四種類の試験品から
サンプル片を作成して評価した。評価は、図４に示すよ
うに恒温恒湿器３１の中に標準土壌を入れる容器３２を
置き、そのなかに標準土壌３３を入れ、この土壌中に上
記四種類のサンプル片３４を入れて土壌中での分解度を
試験した。各サンプル片３４の成分解の結果を表２に示
す。この実施例では、フィルム状の試験品は１００μｍ
の厚さで製膜している。また、二本の成形ロールの温度
は５０℃、フィルム状の基礎物品は５０ｍ／ｍｉｎの走
行速度で送りつつ加工した。さらに、照射した紫外線の
波長は１８０ｎｍ〜３６５ｎｍである。このなかで、特
に波長分布で１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍでピーク
がみられる紫外線が高分子の鎖を切断する能力が大き
い。

【００２９】

【表２】

【００３０】また、上記実施例で用意したフィルム状の
生分解プラスチック成形物により作った生分解ゴミ袋
を、紫外線を照射していない従来例のゴミ袋とを用意
し、先に説明した微生物分解式生ゴミ処理機のなかでの
生分解の結果を比較した。その結果を表３に示す。

【００３１】

【表３】

【００３２】本発明品では、生分解ゴミ袋ごと生ゴミ処
理室に投入した後、２４時間で殆ど生分解できた。従来
例では、２４時間後、生ゴミは殆ど分解できたが、ゴミ
袋のフィルムは残存した。今回は、生ゴミの投入を１回
として形かを観察したが、毎日１回投入を続けると従来
例ではフィルムの残存量が増え、攪拌シャフトへの巻き
付きや微生物への酵素供給の阻害などの不具合の発生が
容易に想像できた。

【００３３】本発明は、以上の実施形態及び実施例によ
り限定解釈されるものではない。基礎物品の形状は任意
であり、実施形態では単にフィルム状とボトル形の基礎
物品を例示したに過ぎない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の生分解プ
ラスチック成形物によれば、高強度で且つ高いヒートシ
ール性を確保しながら、生分解時間を大幅に短縮するこ
とができる。さらに、生ゴミ処理機に投入される生分解
ゴミ袋としたときに攪拌シャフトへのフィルム巻き付き
等の生ゴミ処理機の破損を防止することができると共
に、生ゴミ処理機内の通気性を確保して微生物の消滅を
防止することができる。また、このような生分解プラス
チック成形物に好適な製造方法を開示することができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の製造工程を示す説明図である。

【図２】第２実施形態の製造工程を示す説明図である。

【図３】微生物分解式生ゴミ処理機を説明する断面図で
ある。

【図４】試験方法を示す説明図である。

【符号の説明】

３ フィルム状の基礎物品 ３’生分解プラスチック成形物赤 ４ 紫外線照射装置 １１ ボトル形の基礎物品 １３ 紫外線照射装置 １４ 紫外線照射装置 ２０ ゴミ処理機 ２４ 攪拌シャフト ２７ 生分解ゴミ袋

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生分解プラスチックにより成形された基
   礎物品の表面に紫外線を照射することにより得られる生
   分解プラスチック成形物。
2. 【請求項２】 生分解プラスチックにより基礎物品を成
   形し、その表面に紫外線を照射して表面層の分子量を低
   分子化することにより、生分解時間を短縮するようにし
   た生分解プラスチック成形物の製造方法。