JP2002037921A

JP2002037921A - ポリ乳酸製成型品の分解方法

Info

Publication number: JP2002037921A
Application number: JP2000223187A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Yamane; 俊秀山根; Hideaki Hayashi; 英明林; Yoshihiko Tanide; 喜彦谷出; Hiroshi Nishimura; 弘西村
Original assignee: National Federation of Agricultural Cooperative Associations; Unitika Ltd
Current assignee: National Federation of Agricultural Cooperative Associations; Unitika Ltd
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】使用済のプラスチック製品の処理問題を解決
し、耐久性を向上させたポリ乳酸製成型品においても、
使用後には速やかに分解させることができるポリ乳酸製
成型品の分解方法を提供する。【解決手段】ポリ乳酸を主成分とする成型品に対して
０．１〜１００質量倍のアルカリ性物質および／または
その溶液をこの成型品に散布するか、または、ｐＨが９
以上のアルカリ性物質溶液にこの成型品を浸漬して、こ
の成型品をアルカリ性物質により分解する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリ乳酸製のフィル
ム、不織布、紐、バンド、シート、網、発泡体等のポリ
乳酸製成型品の分解方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック製品は、日常生活の
みならず、あらゆる産業資材に用いられており、その用
途は拡大するばかりである。また、これに伴い、使用済
みプラスチック製品がゴミ処理場だけでなく自然環境に
溢れるようになり、深刻な環境問題を引き起こしてい
る。このため、使用済みプラスチック製品の処理対策の
要望は高まる一方である。

【０００３】現代農業では、消費者のニーズに応えるた
めに、高品質な農作物を低コストで栽培することが以前
にも増して重要になっている。このため、安価でかつ高
機能を有するプラスチック製の農業資材が種々大量に使
用されており、必要不可欠なものとなっている。これら
のプラスチック製農業資材は、農作物の収穫後の回収が
煩雑であり、また回収したとしても土、農薬、肥料等と
いった多くのものが付着しており、リサイクルに供し得
るものではない。さらに、これらのプラスチック製農業
資材の多くは、ポリ塩化ビニル製、ポリエチレン製、ポ
リプロピレン製、ポリスチレン製、ポリエステル製等の
ものが多く、農地に放置した場合は永久的に残存し、土
壌に悪影響を与えるだけでなく、農作業の妨げにもな
る。このため、これらのプラスチック製農業資材の多く
は、使用後は農地で野焼きされており、ダイオキシン等
を排出し環境問題を引き起こしているのが現状である。

【０００４】このような廃棄処理問題に対応するため、
農業資材に生分解性樹脂であるポリ乳酸を用いることが
試みられている。生分解性樹脂を農業資材に用いる場
合、作物栽培時には通常の使用に耐えられることが要求
されるため、これには一定の耐久性、耐候性が付与され
ている。このため、使用済みのポリ乳酸成型品が自然環
境中で分解するには長時間を要し、農地に放置した場合
には、次の作物の植え付け時に至っても分解されていな
いので、作業前にこれらを取り除き分解するまで放置し
ておく必要があり、廃棄物処理問題の根本的な解決にな
っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
に現在問題となっている使用後のプラスチック製品の廃
棄物処理問題を解決し、耐久性を向上させたポリ乳酸製
成型品においても、使用後には速やかに分解させること
ができるポリ乳酸製成型品の分解方法を提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
重ねた結果、使用後のポリ乳酸製農業資材を、土壌中及
び土壌表面に放置しこれにアルカリ性物質を散布する
か、または、使用後のポリ乳酸製農業資材を、アルカリ
性物質溶液に浸漬することにより、上記課題が解決でき
ることを見出し本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明は、ポリ乳酸を主成分と
する成型品に対して０．１〜１００質量倍のアルカリ性
物質および／またはその溶液をこの成型品に散布する
か、または、ｐＨが９以上のアルカリ性物質溶液にこの
成型品を浸漬して、この成型品をアルカリ性物質により
分解することを特徴とするポリ乳酸製成型品の分解方法
を要旨とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。ポリ乳酸は、通常の使用環境下では合成樹脂と同
等の特性を有し、使用状態も変わらないが、廃棄環境下
において分解性を示す。ポリ乳酸の分解機構は、一般に
２段階で行われると言われている。すなわち、初期段階
としての加水分解による単純な分子切断による分子量低
下と、後期段階としての微生物存在下での酵素分解によ
る炭酸ガスと水への分解である。しかし、初期段階の加
水分解による低分子量化を十分行っていないと後期段階
の酵素分解はほとんど進行しないと言われている。した
がって、ポリ乳酸を分解させるために最も重要なこと
は、初期段階の低分子量化を進行させる加水分解をいか
に効率よく行うかである。本発明では、ポリエステルの
一種であるポリ乳酸製の成型品に０．１〜１００質量倍
のアルカリ性物質および／またはその溶液を直接散布す
るか、またはｐＨが９以上のアルカリ性物質溶液にポリ
乳酸製の成型品を浸漬することにより、その加水分解性
をより加速させることが可能となる。

【０００９】本発明に用いられるアルカリ性物質は、そ
の飽和水溶液のｐＨが９以上を示す物質が好ましく、１
０以上を示す物質がさらに好ましい。ｐＨが９未満のも
のは、加水分解速度の促進効果が低く好ましくない。

【００１０】アルカリ性物質の具体例としては、アルカ
リ金属の酸化物、水酸化物、フッ化物、過酸化物、炭酸
塩、重炭酸塩、硝酸塩およびアルカリ土類金属の酸化
物、水酸化物であり、これらは固体状あるいは水溶液、
アルコール溶液等の溶液状で用いられる。この中でも、
ＫＯＨ、Ｋ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ₂、Ｋ₂ＣＯ₃、Ｎａ₂Ｏ₂、Ｎａ₂Ｃ
Ｏ₃、ＮａＯＨ、ＮａＨＣＯ₃、ＣａＯ、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂、ＣａＣＯ₃、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂が好まし
く、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂が特に好ましい。その理由
は、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂は土壌改質剤として散布さ
れる消石灰の主成分で安価で入手することができるため
である。また、これらは水に触れることで表面が強アル
カリ性となるが、水への溶解度が低く長期間土壌に残留
するため、雨等によりポリ乳酸製成型品に付着したアル
カリ性溶液が流されても、すぐに補給することができる
ためである。このため、ポリ乳酸製成型品を強アルカリ
性物質に長期間接触させることができ、ポリ乳酸製成型
品の加水分解速度を長期間維持することができるため効
率的である。

【００１１】また本発明によれば、散布した後のアルカ
リ性物質が、ポリ乳酸製成型品の表面上でｐＨ９以上を
示すことが好ましく、ｐＨ１０以上を示すことがさらに
好ましい。成型品の表面上でｐＨ９未満であると、加水
分解速度の促進効果が低くなる傾向にある。

【００１２】これらのアルカリ性物質は、一種あるいは
二種以上のものを混合してもよい。また、ｐＨを高く保
ちやすい物質と混合してもよい。ｐＨを高く保ちやすい
物質としては、ＳｉＯ₂等の無機物質および水溶性有機
物質等が挙げられる。

【００１３】また、多くの植物はアルカリ性の土壌を好
み、酸性の土壌では植物の生育に障害をもたらすと言わ
れている。一方、現在の農地を含む自然環境の土壌は酸
性雨の影響により酸性化する方向に向かっており、地球
の生態系が崩れる恐れがある。このような自然環境にア
ルカリ性物質を散布することは、使用済みのポリ乳酸製
成型品を速やかに分解させるだけでなく、健全な土壌を
保つ上でも非常に有益である。

【００１４】また、本発明に用いられるアルカリ性物質
の構成成分であるアルカリ金属およびアルカリ土類金属
は、植物の生育には不可欠の物質であり、多くの場合こ
れらの化合物が肥料として土壌に散布されているもので
あり、適度な散布は植物にとって最も好ましいものであ
る。

【００１５】アルカリ性物質の散布方法はいかなる方法
でも構わないが、通常は粉体状のものを直接ポリ乳酸製
成型品に散布する方法や、溶液状のものを噴霧器等で散
布する方法が採られる。本発明の分解方法を農業資材と
してのポリ乳酸製成型品に適用する場合は、農閑期に使
用済みのポリ乳酸成型品を農業用地内で分解するため
に、この期間は農業用地が強アルカリ性を保持すること
が必要であるが、農繁期はポリ乳酸成型品を資材として
使用するため、この期間は中性もしくは弱アルカリ性で
なければ、使用中にポリ乳酸成型品の分解が進行し耐久
性が減少する。したがってその散布量は、土壌の酸性度
および被分解物であるポリ乳酸製成型品の被分解能にも
よるが、ポリ乳酸成型品に対して、０．１〜１００倍の
質量のアルカリ性物質を散布することが必要であり、
０．３〜３０質量倍であることが好ましい。散布量が
０．１質量倍未満ではアルカリ性物質が雨などに流され
やすく、ポリ乳酸製成型品の分解がほとんど進行しな
い。反対に１００質量倍を超えるとアルカリ性物質が１
０ヵ月以上残存することになり、次にポリ乳酸成型品を
使用する時の耐久性が減少する。また、これらアルカリ
性物質の散布は、１回でも複数回でもよいが、複数回散
布する方がより効果的である。

【００１６】本発明において、アルカリ性物質溶液に成
型品を浸漬する方法は、いかなる方法でもよい。しか
し、浸漬する際の溶液のｐＨは９以上である必要があ
り、好ましくは、１０以上である。溶液のｐＨが９以下
では、ポリ乳酸製成型品の分解がほとんど進行しない。

【００１７】本発明において、ポリ乳酸とは、乳酸を主
要成分とする重合体からなるものをいい、ポリＬ−乳酸
やポリＤ−乳酸等のホモポリマー、ポリＬ／Ｄ−乳酸共
重合体、及びこれらに他のポリマーを共重合させたポリ
乳酸共重合体、そして上記ポリマー間、および他の成分
ポリマーとのブレンド体を含み、重合体中の乳酸成分の
質量比率が２０％以上であるものをいう。

【００１８】また、本発明における成型品は、フィル
ム、不織布、シート、紐、バンド、フィラメント、発泡
体等に成型加工を施されたもの、およびこれらから成る
複合体をいう。これらの成型品は、農業資材、工業資
材、食品資材、建築資材、土木資材等いかなる用途に使
用されるものでも構わないが、本発明は農業用途に用い
られる農業資材に好適に実施することができる。農業資
材としては、マルチフィルム、べた掛け、紐、ネット、
育苗シート、育苗ネット、各種留め具等があるが、いか
なる形態のものでも構わない。

【００１９】また、上記成型品をアルカリ性物質で分解
するに際して、予め一般に用いられる粉砕機により３０
ｍｍ²以下の断片に粉砕しておくことが、アルカリ性物
質との接触面積が大きくなり効率的に分解が促進される
ため、好ましい。

【００２０】マルチフィルム、トンネルマルチおよびべ
た掛けは、多種の作物の栽培に使用されており、多くの
場合風で捲れないように四辺が土中に鋤き込まれてい
る。通常作物の収穫後には手作業で回収されるが、本発
明ではマルチフィルムを回収する必要が無く、これにア
ルカリ性物質を散布することで速やかに分解させること
ができる。また、ネットや紐および留め具は多くの場
合、蔓植物の栽培に誘引および結束の目的として使用さ
れるが、収穫後は紐に蔓が巻付いており手作業での回収
に困難を強いるものである。本発明ではこれらを選別回
収する必要が無く、蔓が巻き付いた状態のまま、アルカ
リ性物質を散布するか、またはアルカリ性物質溶液に浸
漬することで、速やかに分解することができる。さら
に、シートおよび容器としては、発泡体、成型品、不織
布状のものが、育苗ポットおよび育苗シートとして使用
されているが、これらは従来は収穫後に手作業で土中か
ら回収されている。本発明では、これらを回収せずにア
ルカリ性物質を散布するか、または回収してアルカリ性
物質溶液に浸漬することで、速やかに分解させることが
できる。

【００２１】

【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に説明す
る。（成型品の製造）成型品１Ｄ−乳酸を１．２モル％含有し、数平均分子量が１４０
０００である結晶性ポリ乳酸（カーギルダウポリマ
ーズ社製、ＥＣＯＰＬＡ；融点１７０℃、相対粘度２．
２９５）を、コートハンガータイプのＴダイを具備した
５０ｍｍφ押出機を使用して、滞留時間５分、Ｔダイ温
度２３０℃で溶融押出し、２５℃に制御されたキャスト
ロールに密着急冷して、厚さ８０μｍの未延伸シートを
得た。得られた未延伸シートを、１５０ｍｍ幅にスリッ
トした後、温度２００℃の予熱炉内でロール延伸方式に
よりＭＤ方向に７．０倍延伸し、さらに撚り加工を施し
て、１３５００ｄｔｅｘのポリ乳酸製の紐を得た。成型品２Ｄ−乳酸を５．６モル％含有し、数平均分子量が１００
０００である結晶性ポリ乳酸（カーギルダウポリマ
ーズ社製；融点１５０℃、相対粘度２．３１５）と、ビ
オノーレ（昭和高分子社製 ♯３００１）と、アセチル
クエン酸トリブチル（三建化工社製）と、シリカとを、
６９．１：１２．２：１６．３：２．４の質量比で混合
した組成物を用いた。そして、この組成物を、コートハ
ンガータイプのＴダイを具備した５０ｍｍφ押出機を使
用して、滞留時間５分、Ｔダイ温度２３０℃で溶融押出
し、２５℃に制御されたキャストロールに密着させて急
冷し、厚さ２００μmの未延伸シートを得た。得られた
未延伸シートを、予熱ロール温度６０℃、延伸ロール温
度７０℃でＭＤ方向に３．０倍延伸し、次いで延伸温度
８０℃でＴＤ方向に３．５倍延伸した後、横方向の弛緩
率を５％として１５０℃で熱処理を施した。そして、こ
れを切り出し、幅３００ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、厚さ１
５μｍのフィルムを得た。成型品３成型品２の製造に使用した組成物を用いて、６５ｍｍφ
のダイスとスリット式一段の冷却環を備えた４０ｍｍφ
の押出し機とによって、押出温度２１０℃でインフレー
ション加工を施した。そしてその後に切り出し、幅３０
０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、厚さ３０μｍのポリ乳酸製の
フィルムを得た。成型品４Ｄ−乳酸含有量が１モル％で数平均分子量が１００００
０のポリ乳酸（カーギルダウポリマーズ社製）を、
シリンダー直径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３６の単軸押出機に
て１９０℃で溶融混合した後、Ｔダイより２００℃で押
出し、厚さ２ｍｍ、幅３８０ｍｍのシートを得た。そし
て、冷却を施した後、得られたシートを幅３５０ｍｍ、
長さ４００ｍｍの寸法に切出し、これを凸状の金型を有
する真空成型機にて１４０℃で成型加工し、幅３００ｍ
ｍ、長さ３５０ｍｍ、深さ３０ｍｍのポリ乳酸製の容器
を得た。成型品５Ｄ−乳酸含有量が８モル％で数平均分子量が１００００
０のポリ乳酸（カーギルダウポリマーズ社製、ＥＣ
ＯＰＬＡ）と、架橋剤としてジ−ｔ−ブチルパーオキサ
イド2質量％と、架橋促進剤としてジメチルアニリン5質
量％とを含む組成物を、シリンダー直径４０ｍｍ、Ｌ／
Ｄ＝３６の単軸押出機にて190℃で溶融混合した。そし
て、バレル途中から発泡剤としてブタンを１０質量％圧
入した後、１９０℃でＴダイより押し出し、厚さ２ｍ
ｍ、幅３８０ｍｍの発泡シートを得た。これを冷却した
後、得られた発泡シートを幅３５０ｍｍ、長さ４００ｍ
ｍの寸法に切出し、これを凸状の金型を有する真空成型
機にて９０℃で成型加工し、幅３００ｍｍ、長さ３５０
ｍｍ、深さ３０ｍｍのポリ乳酸製の発泡緩衝容器を得
た。（成型品の分解性の評価）試験開始後から３カ月後のポ
リ乳酸製成型品において、原型を留めない程分解してい
るものを◎、３カ月後には手で容易に砕ける程分解して
いるものを○、５カ月後には手で容易に砕ける程分解し
ているものを△、５カ月以上経過しても全く分解してい
ないものを×と評価した。（実施例・比較例）実施例１〜５土壌表面１ｍ²に１０ｇ相当量の成型品１〜５を置き、
５０ｇのＣａＯ（飽和水溶液のｐＨは１２）を散布し
た。そのときの試験結果を表１に示す。実施例６〜１０土壌表面１ｍ²に１０ｇ相当量の成型品１〜５を置き、
２０ｇのＣａＯを散布した後、14日後にさらに同量のＣ
ａＯを散布した。そのときの結果を表１に示す。実施例１１〜１５土壌表面１ｍ²に５０ｇのＣａＯを散布した後、その表
面から深さ２０ｃｍまでの土をかき混ぜ、その土壌の中
に１０ｇ相当量の成型品１〜５を埋設した。そのときの
結果を表１に示す。実施例１６〜２０土壌表面１ｍ²に１０ｇ相当量の成型品１〜５を置き、
２０ｇのＣａ（ＯＨ）₂（飽和水溶液のｐＨは１２）を
散布した。そのときの結果を表１に示す。実施例２１〜２５土壌表面１ｍ²に１０ｇ相当量の成型品１〜５を置き、
１０ｇのＣａＣＯ₃（飽和水溶液のｐＨは９）を散布
し、１４日後と２８日後にさらに同量のＣａＣＯ₃をそ
れぞれ散布した。そのときの結果を表１に示す。実施例２６〜３０成型品１〜５をＣａ（ＯＨ）₂の０．２質量％水溶液
（ｐＨ１２）に浸漬した。そのときの結果を表１に示
す。比較例１〜５実施例１〜５と同様に土壌表面１ｍ²に１０ｇ相当量の
成型品１〜５を置いたが、ＣａＯを散布することなく放
置した。そのときの結果を表１に示す。比較例６〜１０実施例１１〜１５と同様に土壌表面から深さ２０ｃｍま
での土をかき混ぜたが、ＣａＯを散布することなく、そ
の土壌の中に１０ｇ相当量の成型品１〜５を埋設した。
そのときの結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】実施例１〜２０では、土壌表面および土壌中での３カ月
後のポリ乳酸製成型品は手で簡単に砕ける程に分解が進
んでおり、十分な分解速度を呈した。また、実施例２１
〜２５では土壌表面のポリ乳酸製成型品は５カ月後には
手で簡単に砕ける程に分解が進んでおり十分な分解速度
を呈した。さらに、実施例２６〜３０では浸漬後のポリ
乳酸成型品は数時間後に完全に分解した。

【００２３】これに対し比較例１〜１０では５カ月経過
後も全く分解しておらず、これでは農作業等の妨げにな
るため、農作業を開始する前に成型品を除去する必要が
あった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、たとえばポリ乳酸製成
型品が農業資材である場合には、使用後のポリ乳酸製成
型品にアルカリ性物質を散布し土壌表面および土壌中で
放置することで、そのポリ乳酸製成型品は５カ月の期間
で分解するので、成型品を除去する手間が省け、農作業
や土木作業等の妨げにならず、経済的利点が多い。しか
も、酸性雨等により酸性化した土壌をアルカリ性の土壌
に改質することが出来るため、農地を含む自然環境を健
全な状態に維持できるので、非常に環境に優しいポリ乳
酸製成型品の分解方法であると言える。

フロントページの続き (72)発明者林英明神奈川県平塚市東八幡５丁目５番１号全国農業協同組合連合会営農・技術センター内 (72)発明者谷出喜彦京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内 (72)発明者西村弘京都府宇治市宇治小桜23番地ユニチカ株式会社中央研究所内Ｆターム(参考） 4F301 AA25 CA09 CA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリ乳酸を主成分とする成型品に対して
０．１〜１００質量倍のアルカリ性物質および／または
その溶液をこの成型品に散布するか、または、ｐＨが９
以上のアルカリ性物質溶液にこの成型品を浸漬して、こ
の成型品をアルカリ性物質により分解することを特徴と
するポリ乳酸製成型品の分解方法。
【請求項２】アルカリ性物質が、その飽和水溶液のｐ
Ｈが９以上を示す物質であることを特徴とする請求項１
記載のポリ乳酸製成型品の分解方法。
【請求項３】アルカリ性物質がＣａＯおよび／または
Ｃａ（ＯＨ）₂を主成分とすることを特徴とする請求項
１または２記載のポリ乳酸製成型品の分解方法。
【請求項４】ポリ乳酸を主成分とする成型品が農業資
材であることを特徴とする請求項１から３までのいずれ
か１項記載のポリ乳酸製成型品の分解方法。
【請求項５】農業資材が、マルチフィルム、トンネル
マルチ、べた掛け、誘引紐、結束紐、留め具、育苗シー
ト、育苗ポット、結束バンドのいずれかであることを特
徴とする請求項４記載のポリ乳酸製成型品の分解方法。