JP2001302891A

JP2001302891A - 生分解性成形物の分解制御方法及びそれに用いる生分解性成形物

Info

Publication number: JP2001302891A
Application number: JP2000121169A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Tanaka; 茂樹田中
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】生分解性成形物の分解を促進あるいはコントロ
ールする方法を提供する。【解決手段】脂肪族ポリエステルを主成分とする平均繊
維径が０．１〜５０μｍの繊維を含み、意識的に短期間
で強度保持率を５０％以下とすることをが可能な生分解
性成形物とし、光触媒粒子を担持させたフッ素系樹脂成
分を持つ繊維シート状物や金属被覆シート状物などを生
分解性成形物に積層することにより生分解速度を加速す
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、生分解処理可能成
形物の分解制御方法に関する。更に詳しくは、所望の限
られた期間内に分解を促進あるいはコントロールする事
を可能にするものである。成形物としては、押出成形、
射出成形、圧縮成形などで成形された成形物であり、具
体的には、繊維、織物、編物、不織布、フィルムなどの
シート状物、棒、板、パイプ、円柱、箱などの三次元立
体構造体などの分解制御方法である。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境に対する意識の高まりか
ら、使用済み資材は、リサイクルし、リサイクルできな
い廃棄物は、焼却せずに土に埋めることで分解消失させ
ようとする試みがなされている。このため、生分解性の
樹脂を用いた種々の成形品が製造されるようになり、廃
棄の際は、土の中に埋めることも行なわれている。しか
しながら、土成分やその中で生育する微生物は試験する
地域に依存して多様であり、その結果、生分解速度も多
様であり、分解速度をコントロールすることは難しかっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、生分解性成
形品の生分解性を意図的にコントロールする方法を提供
するものであり、例えば、短期間で強度保持率を５０％
以下とすることを可能にしようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
達成するために以下の手段をとるものである。 1.生分解性成形物に光触媒機能を有する光触媒粒子を作
用させることを特徴とする生分解性成形物の分解制御方
法。

【０００５】２. 生分解性成形物が脂肪族ポリエステル
を主成分とする繊維構造物である前記１記載の生分解性
成形物の分解制御方法。３.繊維構造物に、光触媒粒子を担持させたシート状物
を積層する前記２記載の生分解性成形物の分解制御方
法。４.シート状物が無機繊維、フッ素系樹脂成分を持つ繊
維及び金属を被覆させた繊維のうちの少なくとも１種を
含有するシート状物であ前記２〜３記載の生分解性成形
物の分解制御方法。５.繊維構造物が法面緑化シート、防草シートまたは農
業用シートである前記２〜４記載の生分解性成形物の分
解制御方法。

【０００６】６.前記４のシート状物を積層することに
より、強力保持率が５０％になる時間を制御できる生分
解性成形物。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明における成形物とは、押出
成形、射出成形、圧縮成形などで成形された成形物であ
り、具体的には、繊維、織物、編物、不織布、フィルム
などのシート状物、棒、板、パイプ、円柱、箱などの三
次元立体構造体などである。これらの成形品の中で、本
発明の効果を効率的に発揮できる点で繊維シートが好ま
しく、その原料樹脂、製造法などを考慮すると不織布が
好ましい。

【０００８】本発明における生分解性とは、土壌中に不
織布を埋設して１年程度後に分解状態を目視にて評価し
て、元の形態が失われていることを意味する。

【０００９】本発明の成形物を形成する生分解性樹脂と
しては、脂肪族ポリエステル系、ポリ乳酸系、セルロー
ス系、ポリビニルアルコール系、デンプン系などである
が、本発明の効果を効率的に発揮する点で、脂肪族ポリ
エステルを主成分とする樹脂が好ましい。

【００１０】以下、本発明の好ましい実施態様を説明す
る。本発明における好ましい生分解性樹脂は、脂肪族ポ
リエステルを主成分とするものである。脂肪族ポリエス
テルとしては、ポリ乳酸および／またはポリ乳酸を主体
とする熱可塑性樹脂であることが好ましい。ポリ乳酸を
主体とする熱可塑性樹脂としては、乳酸にε−カプロラ
クトンなどの環状ラクトン類、α−ヒドロキシ酪酸、α
−ヒドロキシイソ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸などのα
−オキシ酸類、エチレングリコール、１，４−ブタンジ
オールなどのグリコール類、コハク酸、セパチン酸など
のジカルボン酸類が１種あるいは２種以上共重合された
ものを用いることができる。

【００１１】これらの共重合体としては、ランダム共重
合体および／またはブロック共重合体を用いることがで
きる。また、分子末端にカルボキシル基をもつ化合物で
ポリマー分子末端をエステル化処理する事が好ましく、
このことにより熱成形時の安定性を改善することが可能
である。その他、ポリテトラメチレングリコールなどの
ソフトセグメントとなるグリコールと共重合してポリエ
ステルエラストマーとすることも望ましい形態の一つで
ある。また、原料となる樹脂に適当な酸化防止剤や紫外
線吸収剤を添加しても同様の効果を得ることが可能であ
る。

【００１２】本発明における分解制御方法が適用される
成形品が繊維で、かつ不織布の場合、脂肪族ポリエステ
ル単体でもよいが、複合繊維であっても良い。例えば、
繊維が芯鞘構造の複合繊維の場合は、芯部に通常のポリ
エチレンテレフタレートを用い鞘部に生分解性があり、
かつ融点の低い脂肪族ポリエステルを用いることにより
熱接着性繊維として利用することも可能であり、この場
合にも接着部が分解されるため不織布強度を大幅に低下
させることが可能である。脂肪族ポリエステルあるいは
その共重合体の不織布中の含有率は、全不織布中の約３
０％より大きければ所望の生分解性を得ることが可能で
ある。

【００１３】不織布の場合、製造方法や形態は特に限定
されず、通常の短繊維不織布、長繊維不織布のいずれで
もよい。スパンボンド法やメルトブロー法などによる長
繊維不織布としては、フィルターやワイパーなどがあ
り、調理前のインスタントラーメンのような構造の網状
体の形のクッション材が適用するのに好ましい。

【００１４】法面緑化シートや防草シートなどでは、初
期の強力が要求されるためスパンボンド不織布が用いら
れている。フィルターやワイパーなどの用途では、繊維
径が０．１〜２０μｍの間にあることが多い。短繊維の
不織布の場合は、レーヨンや綿などの天然繊維を混ぜた
不織布や、また、別の織布、不織布やフィルムなどと積
層したものでも良い。

【００１５】適用に好適な不織布の目付は、１５〜１０
００ｇ／ｍ²である。目付が１５ｇ／ｍ²より小さい場合
には、微生物や水などの分解促進物と接触しやすくなる
ため、本発明を用いなくて分解速度が速い。

【００１６】本発明の分解制御方法は、短期間で強度保
持率を５０％以下となるようにするものである。ここで
いう、短期間とはおおよそ１ヶ月より短い期間を意味
し、好ましくは１０日以内、特に好ましくは３日以内で
ある。また、短期間の生分解のために、コンポスターや
加熱装置などの特別の設備が必要でなく、また土中に埋
設する必要がないのも特徴である。強度保持率が５０％
以下になると、不織布などの成形物が外力により容易に
切断あるいは破壊されるため、表面積が増加して更に分
解速度が上昇して分解に要する期間が短くなる。

【００１７】本発明において、光触媒粒子を作用させる
には、直接光触媒粒子を成形物に担持させる方法や光触
媒粒子をシート状物などに担持させ、該シート状物と成
形物とを接触させるなどの間接的な方法でも良い。

【００１８】間接的な方法としては、ガラス繊維、炭素
繊維などの無機繊維、フッ素系樹脂繊維、フッ素系樹脂
で被覆された繊維、金属が被覆された繊維など、それ自
身が光触媒粒子の影響を受けにくい繊維を用いたシート
状物などに、光触媒粒子を担持させたシート状物を成形
物に積層する方法である。これにより、太陽光や紫外線
などの光線をあてることにより意図的に短期間で強度保
持率を５０％以下とすることをが可能である。金属を被
覆させたシート状物を積層する方法は、金属の被覆によ
り入射した光が乱反射することで紫外線の暴露の機会が
増えるため、分解速度が大幅に加速されるので好まし
い。

【００１９】本発明における光触媒粒子とは、そのバン
ドギャップ以上のエネルギーを持つ波長の光を照射する
と光触媒機能を発現する粒子のことであり、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄、チタン酸ス
トロンチウムなどの公知の金属化合物半導体を、単一ま
たは２種以上を組み合わせて用いることができるが、特
に、高い光触媒機能を有し、化学的に安定で、且つ、無
害である酸化チタンが好ましい。

【００２０】光触媒粒子をシート状物に担持させるバイ
ンダーとしては、光触媒粒子に難分解性であるものなら
特に限定されるものではなく、無機系バインダー、有機
系バインダーのいずれでもよい。例えば、ポリオルガノ
シロキサンなどのシリコン系ポリマー、ポリ弗化ビニル
などのフッ素系ポリマー、これらの変性ポリマーなどを
適宜使用することができる。光触媒粒子の担持方法は、
フッ素系樹脂などのバインダーを使うことが一般的であ
るが特に限定されるものではない。

【００２１】光触媒粒子を担持させるシート状物は、光
を透過するものであれば特に限定されないが、粗目の織
物、不織布、多孔フィルムなどで、その目の粗さによっ
て光の透過率を調整できるものが好ましい。シートが繊
維により形成されている場合には、繊維径が太い方が好
ましい。好ましくは１０μｍ〜２ｍｍの間であり、特に
好ましくは、５０〜２００μｍの間である。繊維が太い
方が光の乱反射や透過が生じやすい事が原因と推定され
る。また、シート状物の目付は同様の理由から小さい方
が好ましい。好ましくは３００ｇ／ｍ^２以下、特に好ま
しくは１００ｇ／ｍ^２以下である。

【００２２】シート状物が金属を被覆させたシート状物
の場合は、前記のように光の乱反射をも活用できるので
好ましいが、金属の被覆方法としては、蒸着やスパッタ
リングあるいは金属微粒子のコーティングなどの手段を
とることが可能である。金属で担持されるシートが有機
物の場合は、そのシート自身が分解される恐れがあるた
めより多くの面積を被覆することが望ましいが、フッ素
系樹脂などで表層を予めコーティングするなどの手段を
とることも可能であり、必ずしも全面を被覆する必要は
ない。場合によっては担持シート自身の分解が好まれる
場合も考えられる。また、シート自身が無機物や金属で
形成されている場合は被覆状態は特に規定されない。

【００２３】被覆する金属としては、金，銀，銅，アル
ミ，ニッケル，ステンレス，モネル，バナジウム化合物
などが好適である。この理由は明らかではないが、全放
射率が０．５以下の金属あるいはその化合物が優れた分
解性改善効果を示す。酸化バナジウムを担持したチタニ
ア繊維は、加熱するだけで生分解性繊維の分解を促進す
ることが認められる。

【００２４】分解速度を加速するために用いられる不織
布などのシートは、回収して何度も用いることが可能で
ある。

【００２５】本発明の実施形態として、分解速度を向上
させるために光触媒を担持した繊維あるいは金属を表面
に被覆させた繊維を不織布などのシート状物中に最初か
ら混合させたり、分解促進可能な不織布などのシート状
物を予め積層しておくのも好ましい形態の一つである。

【００２６】本発明の不織布などのシート状物は、法面
緑化シートあるいは防草シートなどの土木用シートまた
は農業用シートとして特に有効である。法面緑化シート
は、植物が法面に生育して根をはりめぐらすことで補強
効果を得たり、美観の向上のために用いられるが、植物
が生育した後はその価値がないため分解して消失するこ
とが好ましい。一方、防草シートについても、一定期間
防草効果を有すれば良い場合には、分解してなくなるこ
とが環境保護の観点から好ましい。農業用のべたがけシ
ートなども廃棄処分の手間が省けて有効である。

【００２７】

【実施例】以下に本発明を実施例をあげて説明する。評
価は以下の方法により測定した値を採用した。

【００２８】（還元比粘度）：溶媒をクロロホルムとし
て、試料ポリマーを０．５ｇ／ｄｌ秤量し、溶かした試
料溶液により、ウベローデ粘度計を用い測定した。

【００２９】（酸価）：試料ポリマーをクロロホルム／
メタノール（体積比１：１）混合溶媒により溶解し、こ
の溶液をナトリウムメトキシド／メタノール溶液で滴定
することにより測定した。

【００３０】（目付）：３０ｃｍ各の正方形に試料を切
り出し重量を測定した後、１ｍ²あたりに換算した。

【００３１】（平均繊維径）：不織布の表面像を走査型
電子顕微鏡で５００〜１５００倍の倍率で撮影した。繊
維断面が円形であると仮定して、各繊維側面の端部間の
距離を測定して繊維径とした。１００本の繊維をランダ
ムに選んで測定を実施し、算術平均した値を平均繊維径
（μｍ）とした。

【００３２】（強度保持率）：分解を行う前の試料を縦
２０ｃｍ、横５ｃｍの矩形に切り出したものと５点用意
して、幅試長１０ｃｍ、幅５ｃｍで低速引張試験を測定
して破断強力を得た。平均値をその代表値として採用し
た。次に、分解開始後７日目のサンプルを５点とりだ
し、分解前と同様の方法で破断強力を測定した。分解前
の強力に対する分解後の強力の比を強度保持率とした。

【００３３】実施例１還元比粘度が１．５２、酸価が１６（ｅｑ／１０³ｋ
ｇ）の分子末端カルボキシル基をラウリルアルコールで
エステル化したポリ乳酸よりなる平均繊維径２．６μ
ｍ、目付３０ｇ／ｍ²の不織布を２１０℃の温度でメル
トブロー法により紡糸して作成した。不織布の破断強度
は、２．３ｋｇ／５ｃｍであった。得られた不織布に、
酸化チタンを１．０ｗｔ％担持させた繊維径１３μｍ、
目付３００ｇ／ｍ^２のガラスクロスをかぶせて晴天の
日、鉛直上向きにセットして７日間屋外に放置した。暴
露後の強度を表１に示した。

【００３４】実施例２実施例１の不織布に、直径５０μｍの繊維よりなる目付
５０ｇ／ｍ²のポリエステル長繊維不織布の両面からモ
ネルを約５００オングストーム両面にスパッタリングし
たシートを重ねて置いて実施例１と同じ条件で暴露し
た。暴露後の強度を表１に示した。

【００３５】比較例１実施例１の不織布をそのまま実施例と同じ条件で暴露し
た。暴露後の強度を表１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明の光触媒機能を発現する粒子を担
持させた光透過性のあるシート状物を使用して、不織布
などの生分解性成形物の生分解をコントロールすること
が可能である。防草シートや法面緑化シート、農業用シ
ート、土嚢袋など生分解性が要求される分野に特に有用
である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｋ 3/00 Ｃ０８Ｋ 3/00 ４Ｌ０３１Ｃ０８Ｌ 27/02 Ｃ０８Ｌ 27/02 101/00 101/00 Ｄ０６Ｍ 11/46 Ｂ０１Ｊ 21/06 ＺＡＢＭ // Ｂ０１Ｊ 21/06 ＺＡＢＤ０６Ｍ 11/12 Ｆターム(参考） 2B024 DB01 DB03 DB04 DB07 4F071 AA18 AA26 AA43 AB20 AH01 BB07 BC01 BC02 4F301 AA25 CA09 4G069 AA03 AA08 BA04B BA22A BA22B BB04B BC50B CA04 CA11 DA06 EA07 FA03 FB07 4J002 AB011 AB041 BD121 BE021 CF031 CF181 DE096 DE106 DE116 DE136 DE186 FD206 GK00 4L031 AA18 AA24 AB01 BA09 DA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生分解性成形物に光触媒機能を有する光触
媒粒子を作用させることを特徴とする生分解性成形物の
分解制御方法。
【請求項２】前記生分解性成形物が脂肪族ポリエステル
を主成分とする繊維構造物である請求項１記載の生分解
性成形物の分解制御方法。
【請求項３】前記繊維構造物に、光触媒粒子を担持させ
たシート状物を積層する請求項２〜３記載の生分解性成
形物の分解制御方法。
【請求項４】前記シート状物が無機繊維、フッ素系樹脂
成分を持つ繊維及び金属を被覆させた繊維のうちの少な
くとも１種を含有するシート状物である請求項２〜３記
載の生分解性成形物の分解制御方法。
【請求項５】前記繊維構造物が法面緑化シート、防草シ
ートまたは農業用シートである請求項２〜４記載の生分
解性成形物の分解制御方法。
【請求項６】請求項４のシート状物を積層することによ
り、強力保持率が５０％になる時間を制御できる生分解
性成形物。