JP2004057016A

JP2004057016A - Biodegradable mulch for agriculture

Info

Publication number: JP2004057016A
Application number: JP2002215913A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kiyuuda; 給田　圭三; Hiroshi Nishimura; 西村　弘
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide biodegradable mulch for agriculture having biodegradability, excellent flexibility, impact resistance and film-forming properties, suppressing bleedout of a plasticizer, and standing long-term use. <P>SOLUTION: The biodegradable mulch for agriculture comprises a film having a polylactic acid, a biodegradable aliphatic-aromatic copolyester having ≤0°C glass transition temperature, an oxyacid ester plasticizer and an inorganic filler as constituent. The formulation ratio of the polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolyester is 80/20-30/70 (mass%). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生分解性農業用マルチに関し、特に、長期間にわたって使用でき、かつ使用後は土中の微生物またはコンポスト装置で分解することができる生分解性農業用マルチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、農業用分野において、土壌の保温や雑草の繁殖抑制により作物の収穫量を向上させることを目的としてマルチが用いられている。マルチには、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンが主として使用されている。ポリオレフィンは、一般的に安価で耐候性にも優れているが、生分解性がないため、使用後は回収する必要がある。
【０００３】
しかし、使用後の汚れたマルチは再使用が難しく、廃棄するしか方法がない。廃棄にあたっては、廃棄物としてのコストがかかるうえに、たとえば焼却により廃棄する場合は焼却炉の損傷の問題が発生するという問題点がある。
【０００４】
この問題の解決のために、農業用マルチとして使用する期間は従来のポリオレフィン製のマルチと同様に使用でき、しかも使用後は土壌中の微生物によって完全分解する、生分解樹脂からなる農業用マルチが検討されている。
【０００５】
かかる生分解性樹脂としては、特定の構造を有する脂肪族ポリエステルが挙げられる。代表的なものとして、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸が挙げられる。また脂肪族ポリエステル以外としては、ポリビニルアルコール樹脂とデンプンとのブレンド物が挙げられる。
【０００６】
これらの生分解性樹脂からなるフィルムのうち、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリカプロラクトン、ポリビニルアルコール樹脂とデンプンとのブレンド物は、マルチとして要求される初期機械的物性や柔軟性は有しているものの、マルチを展張後１〜２ヶ月という比較的短期間で生分解が進行し、マルチと土の接触部（いわゆる地際）から破れが生じ、所望の期間にわたって使用することができないという問題点が指摘されている。
【０００７】
農業用マルチの使用期間としては、主に露地野菜用途のもののようにその機能を保持することが要求される期間が長くとも４ヶ月程度でよいものと、露地またはハウス内で栽培される野菜や植物に用いられるもののように６ヶ月以上、場合によっては１年近くその機能を保持することが要求されるものとに大別される。このため、上記のような従来のポリ乳酸以外の生分解性樹脂にて形成されたマルチは、一部の作物にしか有効に使用することができないことになる。
【０００８】
さらに、これらの生分解性樹脂にて形成されたマルチは、保管中においても、湿気により分解が進行することやカビが発生しやすいことが指摘されており、したがって冷暗所に保管する必要があるなどの制約がある。
【０００９】
一方、ポリ乳酸からなるフィルムは土中での分解期間が比較的長く、また湿度に対する安定性や抗カビ性には優れているものの、柔軟性や耐衝撃性に劣るため、従来は農業用マルチとして好適に用いることはできていない。
【００１０】
ポリ乳酸をベースとするフィルムのかかる不具合の改善方法として、特許第３１０５０２０号には、ポリ乳酸あるいは乳酸と他のヒドロキシカルボン酸に可塑剤を配合し、これにより樹脂組成物の可塑化を促してフィルムを作成する方法が提案されている。しかし、樹脂組成物に実用に即した柔軟性を付与するには、ポリ乳酸に対し相当量の可塑剤を配合しなければならず、さらに、元来、ポリ乳酸との相溶性が良好な可塑剤は非常に少ないため、前記のように相当量の可塑剤を配合してフィルム化するとほとんどの可塑剤はブリードアウトしてしまい、フィルムの製膜時にブロッキングが発生するという問題がある。
【００１１】
また、特開平１０−１７７５６号公報には、ポリ乳酸系フィルムに延伸処理を施すことなく柔軟性を向上させる方法として、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステルからなる組成物に多官能イソシアネート化合物を反応させた樹脂組成物が提案されている。しかし、ポリ乳酸は剛性の高いポリマーであるため、ポリ乳酸成分の比率が高い場合にはその柔軟化には限界がある。
【００１２】
さらに、特開平１１−１１６７８８号公報には、ポリ乳酸と、融点が８０〜２５０℃の生分解性を有する脂肪族ポリエステルと、可塑剤とからなる樹脂組成物にて形成されたフィルムやシートが開示されている。また、特開２０００−２７３２０７号公報には、ポリ乳酸と、ガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族ポリエステルと、可塑剤とからインフレーションフィルムを製膜する方法が開示されている。これらの方法では、ポリ乳酸にポリ乳酸よりも柔軟な脂肪族ポリエステルを配合し、さらに可塑剤を配合することでポリ乳酸系フィルムに柔軟性や耐衝撃性を付与している。しかし、ポリ乳酸の可塑化を目的として配合された可塑剤は、結晶性の高い脂肪族ポリエステルにも分配されるため、フィルムの形成過程において脂肪族ポリエステルに分配された可塑剤がブリードアウトしてしまうという問題が発生する。
【００１３】
このようなフィルムを農業用マルチとした場合は、使用中に可塑剤がブリードアウトすると、フィルムが硬くなり、引裂けやすくなってしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決し、生分解性を有し、柔軟性や耐衝撃性に優れ、可塑剤のブリードアウトを抑制し、製膜性に優れ、かつ長期間の使用に耐える農業用マルチを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の生分解性農業用マルチは、ポリ乳酸と、ガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルと、オキシ酸エステル系可塑剤と、無機質充填材とを構成成分とするフィルムからなり、前記ポリ乳酸と生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとの配合割合が８０／２０〜３０／７０（質量％）であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の生分解性農業用マルチは、ポリ乳酸と生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとの合わせて１００質量部に対して、オキシ酸エステル系可塑剤が１〜３０質量部、無機質充填材が０．５〜４０質量部の範囲で配合されていることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の生分解性農業用マルチは、生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの結晶融解熱量が２５Ｊ／ｇ以下であることを特徴とする。
また本発明の生分解性農業用マルチは、可塑剤がアセチルクエン酸トリブチルであることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の生分解性農業用マルチは、ポリ乳酸と、ガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルと、オキシ酸エステル系可塑剤と、無機質充填材とを構成成分とする樹脂組成物にて形成されたフィルムからなる。
【００１９】
ポリ乳酸を使用することで、フィルムに生分解性を付与できる。
また、ポリ乳酸に、ガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとオキシ酸エステル系可塑剤とを配合することで、室温で硬くて脆いという性質を有するポリ乳酸に柔軟性と耐衝撃性とを付与できる。また、一般にポリ乳酸に可塑剤を配合するだけでは、可塑剤がブリードアウトしやすくなるが、本発明では、結晶性の低い生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを配合することでオキシ酸エステル系可塑剤のブリードアウトが抑制されるため、良好な製膜性が得られる。また、可塑剤と生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルにより樹脂組成物の結晶性が低下し軟化するが、本発明では無機質充填材が配合されているため、この無機質充填材が結晶核剤となり良好な製膜性が得られ、また、製膜時のフィルムのブロッキングの抑制と滑り性の付与が実現できる。
【００２０】
本発明におけるポリ乳酸としては、乳酸の構造単位がＬ−乳酸であるポリＬ−乳酸、構造単位がＤ−乳酸であるポリＤ−乳酸、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合体であるポリＤＬ−乳酸、またはこれらの混合体が挙げられ、数平均分子量が８万〜１５万であるものが好ましい。
【００２１】
また、オキシ酸エステル系可塑剤のブリードアウトの抑制と、ポリ乳酸の結晶化による製膜安定性の確保とを考慮すると、ポリ乳酸として結晶性ポリ乳酸と非晶性ポリ乳酸とを併用することが好ましい。ここでいう結晶性ポリ乳酸とは、１４０〜１７５℃の範囲の融点を有するポリ乳酸樹脂を指し、非晶性ポリ乳酸とは、実質的に融点を保有しないポリ乳酸樹脂を指す。結晶性ポリ乳酸と非晶性ポリ乳酸との配合割合は、（結晶性ポリ乳酸）／（非晶性ポリ乳酸）＝４０／６０〜９０／１０（質量％）の範囲にあることが好ましい。結晶性ポリ乳酸の配合割合が４０質量％未満であると、ポリ乳酸の結晶化に劣るため安定した製膜が行えない。一方、結晶性ポリ乳酸の配合割合が９０質量％を超えると、オキシ酸エステル系可塑剤を保持できなくなり、製膜時あるいは製膜後に可塑剤のブリードアウトが生じてしまう。
【００２２】
本発明における生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルは、ポリエステルの構成成分に芳香族ジカルボン酸を使用したものであり、そのガラス転移温度は、フィルムの柔軟性を考慮すると０℃以下である必要がある。ガラス転移温度が０℃よりも高いと、フィルムに十分な柔軟性を付与できなくなる。
【００２３】
従来の生分解性脂肪族ポリエステルでは、ポリエステルを構成するジカルボン酸成分は脂肪族のジカルボン酸であるため、得られる樹脂の融点は一般的な加工方法における臨界加工温度と考えられる１００℃程度まで下降する。また、柔軟性の付与を目的として例えばアジピン酸などの成分を多量に共重合すると、さらに融点降下が生じて樹脂の加工性が悪化するため、柔軟性の付与を目的とした成分をあまり共重合できない。そのため、得られる脂肪族ポリエステル樹脂の融点は降下するが結晶性はさほど低下せずに結晶性の高い樹脂となり、可塑剤を添加した場合にその可塑剤を十分保持できずにブリードアウトが生じる。しかし、本発明において使用される生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルは、上述のようにポリエステルの構成成分に芳香族ジカルボン酸も使用しているため、融点降下を誘発する脂肪族ジカルボン酸を脂肪族ポリエステルの場合よりも多量に共重合しても樹脂の融点は１００℃程度を保ち、樹脂の加工性に悪影響を及ぼすことがなく、しかも、結晶性を著しく低下させ、かつ非常に柔軟性にたけた樹脂設計が可能となる。このように、本発明における生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルは、従来から使用されている脂肪族ポリエステルよりも柔軟性に優れ、可塑剤の保持も格段に向上し、耐ブリードアウト性を改善できるものである。
【００２４】
本発明における生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとしては、脂肪族ジオールと芳香族ジカルボン酸および脂肪族ジカルボン酸を縮合して得られるものが使用できる。なかでも該共重合ポリエステルの結晶性は低い方が好ましく、また結晶融解熱量が２５Ｊ／ｇ以下であるものが好ましい。生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの結晶融解熱量が２５Ｊ／ｇを超えると、樹脂の結晶性向上による非晶領域の低下にともない可塑剤を保持できなくなり、可塑剤のブリードアウトが著しくなる。
【００２５】
このような生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを構成する脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどがあり、芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などがあり、脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン酸などが挙げられる。そして、これらからそれぞれ１種類以上選んで重縮合することにより目的とする生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルが得られ、必要に応じて多官能のイソシアネート化合物により架橋することもできる。
【００２６】
ポリ乳酸とガラス転移温度０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとの配合割合は、（ポリ乳酸）／（生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステル）＝８０／２０〜３０／７０（質量％）の範囲である。ポリ乳酸含有成分が８０質量％を超えると、得られるフィルムは、柔軟性に劣るとともに、加水分解による分子量低下が生じて、フィルム物性の著しい低下が急速に現れるため、長期間用のマルチとして適さない。反対にポリ乳酸の含有成分が３０質量％未満であると、生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステル成分が主体となり、分解が遅くなる。このため、コンポスト装置などによる分解処理では、攪拌翼にフィルムが絡みついてコンポスト装置を破損する恐れがある。従って、ポリ乳酸とガラス転移温度０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとの配合割合は、質量比で（ポリ乳酸）／（生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステル）＝８０／２０〜５０／５０（質量％）であることがより好ましく、８０／２０〜６０／４０（質量％）であることがさらに好ましい。
【００２７】
本発明において可塑剤として用いるオキシ酸エステル系可塑剤は、上記のポリ乳酸と生分解性脂肪族−芳香族ポリエステルとに分配されて働くものである。オキシ酸エステル系可塑剤を用いるのは、ポリ乳酸と、生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとに対して相溶し、かつ、不揮発性であり、環境問題などの観点から無毒性で、さらにＦＤＡ（Ｆｏｏｄ　ａｎｄ　Ｄｒｕｇ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）に合格しているためである。オキシ酸エステル系可塑剤の具体例としては、アセチルクエン酸トリブチルなどが挙げられる。
【００２８】
本発明の生分解性農業用マルチにおいて、オキシ酸エステル系可塑剤を用いることで、長期にわたってブリードアウトしにくく、フィルムの柔軟性、耐衝撃性を保持することが可能である。その理由として、以下のことが考えられる。すなわち、農業用マルチは、散水時や降雨時の流水と触れるが、このとき、水と親和性が高い可塑剤は、ブリードアウトしやすい。その結果、フィルムは柔軟性や耐衝撃性を失い、要求される機械的強力を長期間保つことができなくなる。これに対し、本発明では、前述した特定の重合体とオキシ酸エステル系可塑剤とを選択したことにより、重合体と可塑剤との結合力と、水と可塑剤との結合力とを比較した場合に、重合体と可塑剤との結合力の方が勝ることとなり、したがって流水中に可塑剤が流出しにくく、長期間の栽培用途に適した農業用マルチとしての性能を保持することができるものである。
【００２９】
オキシ酸エステル系可塑剤の配合割合は、ポリ乳酸と生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとの合わせて１００質量部に対し、１〜３０質量部であることが好ましい。可塑剤の含有比率が１質量部未満であると、ポリ乳酸のガラス転移温度の低下がほとんど見られないため、得られたフィルムはセロファン様となって柔軟性に劣り、本発明の目的が達成されにくくなる。また、可塑剤の含有比率が３０質量部を超えると、ポリ乳酸のガラス転移温度が低下しすぎて、得られるフィルムの加水分解速度を急速に上昇させるため、製品寿命が短くなりすぎてしまう。さらに、可塑剤のブリードアウトが発現して製膜時のフィルムブロッキングが発生するといった問題が生じる。従って、可塑剤の配合割合は７〜２０質量部であることがより好ましい。
【００３０】
無機質充填材は、結晶核剤および滑剤として作用するものである。すなわち、ポリ乳酸と生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとからなる樹脂成分に可塑剤を配合するだけでは樹脂の可塑化に伴いフィルムの溶融張力が低下して製膜性が低下し、フィルムのブロッキングなどが発生するが、さらに加えて無機質充填材を配合することで、製膜時のブロッキングの抑制と、製品フィルムの滑り性の付与とが行える。
【００３１】
このような無機質充填材としては、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、マイカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、ゼオライト、クレー、ガラスビーズなど一般的な無機質充填材が挙げられる。このうち、特にタルクは、ポリ乳酸の結晶核剤として最も効果を発揮するため好ましい。この無機質充填材には有機滑剤を併用してもよく、有機滑剤の具体例としては、例えば、流動パラフィン、マイクロクリスタリンワックス、天然パラフィン、合成パラフィンなどの脂肪族炭化水素系滑剤、ステアリン酸、ラウリル酸、ヒドロキシステアリン酸、硬化ひまし油などの脂肪酸系滑剤、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスラウリル酸アミドなどの脂肪酸アミド系滑剤、ステアリン酸アルミ、ステアリン酸鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムなどの炭素数１２〜３０の脂肪酸金属塩である金属石鹸系滑剤、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルなどの多価アルコールの脂肪酸（部分）エステル系滑剤、ステアリン酸ブチルエステル、モンタンワックスなどの長鎖エステルワックスである脂肪酸エステル系滑剤、またはこれらを複合した複合滑剤などが挙げられる。
【００３２】
無機質充填材の配合割合は、ポリ乳酸と生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとの合計１００質量部に対し、０．５〜４０質量部の範囲にあることが好ましい。無機質充填材の含有比率が０．５質量部未満であると、無機質充填材が有する結晶核剤的効果が現れないため、製膜時におけるフィルムの溶融張力の不足により製膜が困難となるだけでなく、フィルム自体の滑り性や耐ブロッキング性に劣り、後加工などの加工上における問題が生じる可能性がある。一方、無機質充填材の含有比率が４０質量部を超えると、得られるフィルムの物性、特に引き裂き強力などが著しく低下し実用上問題となる。従って、無機質充填材の配合割合は１０〜３０質量部であることが好ましく、１０〜２０質量部であるとさらに好ましい。
【００３３】
なお、本発明の生分解性農業用マルチを構成する樹脂組成物には、製膜時の溶融張力の低下を抑制する目的で、必要に応じて有機過酸化物などの架橋剤および架橋助剤を併用して樹脂組成物に軽度の架橋を施してもよい。
【００３４】
架橋剤の具体例としては、ｎ−ブチル−４，４−ビス−ｔ−ブチルパーオキシバリレート、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジ−ｔ−ヘキシルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ｔ−ブチルパーオキシヘキシン−３などの有機過酸化物、無水フタル酸、無水マレイン酸、トリメチルアジピン酸、無水トリメリット酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸、蟻酸リチウム、ナトリウムメトキシド、プロピオン酸カリウム、マグネシウムエトキシドなどの金属錯体、ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、テレフタル酸ジグリシジルエステルなどのエポキシ化合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどのイソシアネート化合物などが挙げられる。
【００３５】
架橋助剤の具体例としては、グリシジルメタクリレート、ノルマル−ブチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレートなどが挙げられる。
【００３６】
また、フィルムを構成する樹脂組成物には、用途に応じて、紫外線防止剤、光安定剤、防曇剤、防霧剤、帯電防止剤、難燃剤、着色防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料など上記以外の添加剤も添加できる。
【００３７】
以下に、本発明の生分解性農業用マルチを構成するフィルムの製造方法について、一例を挙げて説明する。
まず、ポリ乳酸とガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとオキシ酸エステル系可塑剤と無機質充填材とを所定量だけ配合して、２軸混練押し出し機にて溶融混練し、コンパウンドペレットを作製する。そして、このコンパウンドペレットを乾燥した後、インフレーション製膜法によりフィルム化する。すなわち、乾燥後のコンパウンドペレットを１軸混練押し出し機に投入し、溶融したポリマーを丸ダイからチューブ状に引き上げ、空冷しながら同時に風船状に膨らまして製膜する方法、あるいは、丸ダイより溶融ポリマーを円筒状に冷却水とともに下方へ押し出した後、一旦折り畳み、それを上方へ引き上げ、次いで加熱しながら風船状に膨らまして製膜・フィルム化する方法を採用することができる。２軸混練押し出し機のポリマー溶融温度は、ポリ乳酸の溶融温度２１０〜２４０℃の温度範囲で適時選択され、１軸混練押し出し機におけるコンパウンドペレットのポリマーの溶融温度は、ポリ乳酸のＬ−乳酸とＤ−乳酸の組成比、ガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの融点や配合量、および可塑剤の配合量を考慮して適時選択されるが、通常は、１６０℃〜２００℃の温度範囲である。
【００３８】
なお、ポリ乳酸系フィルムを製造する前段階でのコンパウンドペレットの製造時に、必要に応じて架橋剤、架橋助剤、有機滑剤などを添加することもできる。加えて、フィルムの製造時にも、必要に応じて添加剤をフィルム物性に影響を与えない程度に加えてもよい。
【００３９】
得られたフィルムは、適当な大きさに裁断して農業用マルチとする。
【００４０】
【実施例】
次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４１】
以下の実施例、比較例における各種物性値の測定は、次の方法により行った。
（１）結晶融解熱量（Ｊ／ｇ）：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を用いて、昇温速度を２０℃／分で測定し、得られた融解吸熱曲線のピークより求めた。
（２）引張強度（ＭＰａ）および引張伸度（％）：農業用マルチを構成するフィルムの耐衝撃性の指標となるものであり、ＪＩＳ　Ｋ―７１２７に記載の方法に準じ試験速度を５００ｍｍ／分として測定した。
（３）引張弾性率（ＧＰａ）：農業用マルチを構成するフィルムの柔軟性の指標となるものであり、ＪＩＳ　Ｋ―７１２７に記載の方法に準じ試験速度を５００ｍｍ／分として測定した。
（４）衝撃強度（Ｊ）：フィルム衝撃試験機（東洋精機製作所社製）を用い、測定温度２３℃、５０％ＲＨの雰囲気中で、振子容量を３０ｋｇ・ｃｍとして、φ１２．７ｍｍの衝撃頭を用いて測定した。
（５）可塑剤のブリード性およびフィルムのブロッキング性：インフレーション法により作製されたフィルムについて、ＪＩＳ　Ｚ０２１９に記載の方法に準じて８０℃、荷重５００ｇの条件下に保持したときの可塑剤のブリード性を以下のように評価した。
【００４２】
○：ブリードアウトは見られなかった
△：ややブリードアウトが見られた
×：ブリードアウトが顕著に見られた
また、フィルムのブロッキング性を以下のように評価した。
【００４３】
○：ブロッキングは見られなかった
△：ややブロッキングが見られた
×：完全にブロッキングした
【００４４】
実施例１
ポリ乳酸として、Ｄ−乳酸の含有量が１．２モル％で数平均分子量が１０万の結晶性ポリ乳酸（カーギル・ダウ社製：ネイチャーワークス）７０質量％と、Ｄ−乳酸の含有量が１０モル％で数平均分子量が１０万の非晶性ポリ乳酸（カーギル・ダウ社製：ネイチャーワークス）３０質量％とを配合したものを用いた。
【００４５】
このポリ乳酸６０質量％と、ガラス転移温度が−３０℃の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとしての、結晶融解熱量が１５Ｊ／ｇのポリブチレンアジペートテレフタレート（ＢＡＳＦ社製：エコフレックスＦ）４０質量％とを合わせて１００質量部とした。そして、これに対し、可塑剤としてアセチルクエン酸トリブチル（田岡化学社製：ＡＴＢＣ）１０質量部と、無機質充填材として平均粒子径が２．７５μｍのタルク（林化成社製Ｕｐｕ　ＨＳＴ−０．５）１５質量部とが配合されるよう計量し、２軸押出混練機（日本製鋼所社製、型番ＴＥＸ４４α）を用いて溶融混練し、押出温度２３０℃にてポリ乳酸系コンパウンド原料を作製した。
【００４６】
次いで、このポリ乳酸系コンパウンド原料を用いて、直径１００ｍｍの口径を有するサーキュラーダイを装着したスクリュー径５０ｍｍの一軸押出機（トミー機械工業社製）により、設定温度１９０℃にて溶融押出を行い、ダイより吐出された溶融樹脂組成物を空気圧によって膨張させると同時にエアリングによる空冷を行いながら、チューブ状フィルムに成形した。このような組成物のフィルム化は、２５〜３０℃に温調された環境下で実施した。
【００４７】
このチューブ状フィルムをダイ上部に設置された一組のピンチロールによって２０ｍ／ｍｉｎの速度で引き取り、約７秒の冷却時間を経た後、ピンチロールによってニップし、巻き取り機によって厚み２０μｍ、折り幅１３５０ｍｍ、長さ１００ｍで巻き取り、農業用マルチのための製品フィルムを作成した。
【００４８】
得られた製品フィルムの物性等を表１に示す。
【００４９】
【表１】

【００５０】
比較例１
可塑剤をビスメチルジエチレングリコールアジペート（大八化学社製：ＭＸＡ）とし、その配合割合を８質量部とした。そしてそれ以外は実施例１と同様にしてフィルムを作製した。
得られたフィルムの物性などを表１に示す。
【００５１】
比較例２
可塑剤をビスブチルジエチレングリコールアジペート（大八化学社製：ＢＸＡ）とし、その配合割合を８質量部とした。そしてそれ以外は実施例１と同様にしてフィルムを作製した。
【００５２】
得られたフィルムの物性などを表１に示す。
実施例１の農業用マルチのためのフィルムは、ポリ乳酸と、ガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルと、オキシ酸エステル系可塑剤と、無機質充填材とを構成成分とする樹脂組成物にて形成されていたため、生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルと可塑剤とにより機械的特性に優れ、しかも柔軟性と耐衝撃性とを有するフィルムが得られ、また、樹脂の可塑化に伴う製膜性の低下は、結晶核剤として配合された無機質充填材により抑制されて、良好な製膜性が得られ、さらに、生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルにより可塑剤のブリードアウトを抑制できた。
【００５３】
表１に示すように、比較例１、比較例２の農業用マルチのためのフィルムも、実施例１のフィルムと同様に、製造当初においては、所望の性能を発揮した。しかし、マルチとして使用した場合に、早期に強度や伸度や引張弾性率が低下した。
【００５４】
すなわち、得られた実施例１、比較例１、２のフィルムを１３５０ｍｍ×１００ｍに裁断して本発明の農業用マルチを得た。そして、熊本県、青森県の試験場にて、得られた農業用マルチをたばこの露地栽培に使用した。熊本県の試験場においては３月に展張して９月に回収し（展張期間７ヶ月）、青森県の試験場においては４月に展張して９月に回収した（展張期間６ヶ月）。なお、これらの農業用マルチは、いずれも生分解性を有し、土中に放置しておけばそのうちに分解するのであるが、上述の強度や伸度や引張弾性率の低下の度合いを確認するために、上記のように回収を行った。
【００５５】
そうしたところ、実施例１の農業用マルチは、展張期間中、破れることなく良好に作物を栽培することができ、使用中において全く支障のないものであった。また、展張後に引っ張って回収する際に、破れなどが発生することがなく、引っ張っての回収に耐える十分な強力を保持していた。
【００５６】
一方、比較例１の農業用マルチは、展張後３〜４ヶ月で、フィルムがセロハン調に硬くなり、土の被せ際より破れが生じた。比較例２の農業用マルチは、展張後２ヶ月で、比較例１と同様の現象が生じた。
実施例２
実施例１の樹脂組成物（ポリ乳酸、脂肪族−芳香族共重合ポリエステル、オキシ酸エステル系可塑剤、無機質充填材）を１００質量部として、これに１．５質量部のカーボンブラックを配合した。そして、それ以外は実施例１と同様にして、フィルムを得た。また、得られたフィルムを１３５０ｍｍ×１００ｍの大きさに裁断して、本発明の農業用マルチを製造した。
【００５７】
このようにして製造された農業用マルチを、千葉県の試験場にて、さつまいもの露地栽培に使用し、３月に展張して９月に回収した（展張期間７ヶ月）。
そうしたところ、展張期間中、破れることなく良好に作物を栽培することができ、使用中においてまったく支障のないものであった。また、展張後に引っ張って回収する際に、破れなどが発生することがなく、引っ張っての回収に耐える十分な強力を保持していた。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ポリ乳酸を使用することで、農業用マルチを構成するフィルムに生分解性を付与できる。また、ポリ乳酸に、ガラス転移温度が０℃以下の生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとオキシ酸エステル系可塑剤とを配合することで、室温で硬くて脆いという性質を有するポリ乳酸に柔軟性と耐衝撃性とを付与できる。また、ポリ乳酸に結晶性の低い生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを配合することで可塑剤のブリードアウトが抑制され、製膜時のブロッキングを抑えて良好な製膜性が得られる。また、可塑剤と生分解性脂肪族−芳香族共重合ポリエステルとにより樹脂組成物の結晶性が低下し軟化するが、本発明では無機質充填材が配合されているため、この無機質充填材が結晶核剤となり良好な製膜性が得られ、また、製膜時のフィルムのブロッキングの抑制と滑り性の付与が実現できる。可塑剤がオキシ酸エステル系可塑剤であるため、長期にわたってブリードアウトしにくく、フィルムの柔軟性、耐衝撃性を保持することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biodegradable agricultural mulch, and more particularly to a biodegradable agricultural mulch that can be used for a long period of time and can be degraded after use by microorganisms in the soil or by composting equipment.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, in the field of agriculture, mulch has been used for the purpose of improving the yield of crops by keeping the soil warm and suppressing the growth of weeds. Polyolefin represented by polyethylene is mainly used for the mulch. Polyolefins are generally inexpensive and have excellent weather resistance, but have no biodegradability, and thus need to be recovered after use.
[0003]
However, it is difficult to reuse the dirty mulch after use, and there is no other way than to discard it. Disposal involves a problem that the cost of the waste is high, and in the case of disposal by incineration, for example, a problem of damage to the incinerator occurs.
[0004]
In order to solve this problem, agricultural mulch made of biodegradable resin, which can be used as agricultural mulch for the same period as conventional polyolefin mulch and is completely degraded by microorganisms in soil after use, is used. Is being considered.
[0005]
Examples of such a biodegradable resin include aliphatic polyesters having a specific structure. Representative examples include polybutylene succinate adipate, polycaprolactone, and polylactic acid. In addition, other than the aliphatic polyester, a blend of a polyvinyl alcohol resin and starch may be used.
[0006]
Of these biodegradable resin films, polybutylene succinate adipate, polycaprolactone, a blend of polyvinyl alcohol resin and starch have initial mechanical properties and flexibility required as a mulch, However, the biodegradation progresses in a relatively short period of 1 to 2 months after the mulch is spread, and the mulch is broken from a contact portion between the mulch and the soil (so-called ground), and cannot be used for a desired period. It is pointed out.
[0007]
Agricultural mulch can be used for periods of up to about 4 months, such as those for use in open-air vegetables, which are required to maintain its function, and for vegetables cultivated in open-air or greenhouses. They are broadly classified into those that are required to retain their functions for more than 6 months, and in some cases for nearly a year, such as those used for plants. For this reason, the mulch formed of the biodegradable resin other than the conventional polylactic acid as described above can be effectively used only for some crops.
[0008]
Furthermore, it has been pointed out that the mulch formed of these biodegradable resins is likely to decompose due to moisture and easily develop mold even during storage, and therefore it is necessary to store the mulch in a cool and dark place. There are restrictions.
[0009]
On the other hand, films made of polylactic acid have a relatively long decomposition period in soil and are excellent in humidity stability and antifungal properties, but are inferior in flexibility and impact resistance. Cannot be suitably used.
[0010]
As a method for remedying such a problem of the film based on polylactic acid, Japanese Patent No. 31050520 discloses that a plasticizer is added to polylactic acid or lactic acid and another hydroxycarboxylic acid, thereby promoting plasticization of the resin composition. Methods for making films have been proposed. However, in order to impart practical flexibility to the resin composition, a considerable amount of a plasticizer must be added to the polylactic acid, and furthermore, a plastic having a good compatibility with the polylactic acid. Since the amount of the agent is extremely small, most of the plasticizer bleeds out when a film is formed by adding a considerable amount of the plasticizer as described above, and there is a problem that blocking occurs at the time of film formation.
[0011]
JP-A-10-17756 discloses a method of improving flexibility without subjecting a polylactic acid-based film to a stretching treatment by reacting a polylactic acid-based composition with a polylactic acid and a polyfunctional isocyanate compound. Resin compositions have been proposed. However, since polylactic acid is a polymer having high rigidity, when the ratio of the polylactic acid component is high, its flexibility is limited.
[0012]
Furthermore, JP-A-11-116788 discloses a film or sheet formed of a resin composition comprising polylactic acid, a biodegradable aliphatic polyester having a melting point of 80 to 250 ° C., and a plasticizer. It has been disclosed. JP-A-2000-273207 discloses a method of forming an inflation film from polylactic acid, a biodegradable aliphatic polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower, and a plasticizer. In these methods, polylactic acid is blended with an aliphatic polyester that is more flexible than polylactic acid, and a plasticizer is further blended to impart flexibility and impact resistance to the polylactic acid-based film. However, since the plasticizer compounded for the purpose of plasticizing polylactic acid is also distributed to the aliphatic polyester having high crystallinity, the plasticizer distributed to the aliphatic polyester in the process of forming a film bleeds out. A problem arises.
[0013]
When such a film is used as an agricultural mulch, if the plasticizer bleeds out during use, the film becomes hard and easily tears.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above problems, has biodegradability, is excellent in flexibility and impact resistance, suppresses bleed-out of a plasticizer, is excellent in film-forming properties, and can withstand long-term use It is intended to provide a mulch for use.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve this object, the biodegradable agricultural mulch of the present invention is a polylactic acid, a biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower, and an oxyacid ester plasticizer, A film containing an inorganic filler as a constituent component, wherein the blend ratio of the polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester is 80/20 to 30/70 (% by mass). I do.
[0016]
In addition, the biodegradable agricultural mulch of the present invention, the total amount of polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester 100 parts by mass, oxyacid ester-based plasticizer 1 to 30 parts by mass, It is characterized in that the inorganic filler is blended in the range of 0.5 to 40 parts by mass.
[0017]
The biodegradable agricultural mulch of the present invention is characterized in that the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester has a heat of crystal fusion of 25 J / g or less.
Further, the biodegradable agricultural mulch of the present invention is characterized in that the plasticizer is tributyl acetylcitrate.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The biodegradable agricultural mulch of the present invention comprises polylactic acid, a biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower, an oxyacid ester plasticizer, and an inorganic filler. It consists of a film formed of a resin composition as a component.
[0019]
The use of polylactic acid can impart biodegradability to the film.
Also, by blending a polylactic acid with a biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower and an oxyacid ester plasticizer, the polylactic acid has a property of being hard and brittle at room temperature. Flexibility and impact resistance. In general, the blending of a plasticizer with polylactic acid alone makes it easy for the plasticizer to bleed out. However, in the present invention, the blending of a biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having low crystallinity enables the oxyacid to be blended. Bleed-out of the ester-based plasticizer is suppressed, so that good film-forming properties can be obtained. In addition, the plasticity and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester lower the crystallinity of the resin composition and soften it. However, in the present invention, since the inorganic filler is blended, the inorganic filler has crystal nuclei. As an agent, good film-forming properties can be obtained, and it is possible to suppress blocking of the film during film formation and to impart slipperiness.
[0020]
The polylactic acid in the present invention includes poly-L-lactic acid in which the structural unit of lactic acid is L-lactic acid, poly-D-lactic acid in which the structural unit is D-lactic acid, and a copolymer of L-lactic acid and D-lactic acid Poly DL-lactic acid or a mixture thereof is preferred, and those having a number average molecular weight of 80,000 to 150,000 are preferred.
[0021]
In addition, considering the suppression of bleed-out of the oxyester plasticizer and the securing of film formation stability by crystallization of polylactic acid, it is preferable to use both crystalline polylactic acid and amorphous polylactic acid as polylactic acid. Is preferred. Here, the crystalline polylactic acid refers to a polylactic acid resin having a melting point in the range of 140 to 175 ° C., and the amorphous polylactic acid refers to a polylactic acid resin having substantially no melting point. The mixing ratio of the crystalline polylactic acid and the amorphous polylactic acid is preferably in the range of (crystalline polylactic acid) / (amorphous polylactic acid) = 40/60 to 90/10 (% by mass). If the compounding ratio of the crystalline polylactic acid is less than 40% by mass, the crystallization of the polylactic acid is inferior, so that stable film formation cannot be performed. On the other hand, if the blending ratio of the crystalline polylactic acid exceeds 90% by mass, the oxyacid ester-based plasticizer cannot be retained, and bleed-out of the plasticizer occurs during or after film formation.
[0022]
The biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester in the present invention uses an aromatic dicarboxylic acid as a component of the polyester, and its glass transition temperature is 0 ° C. or lower in consideration of the flexibility of the film. There is a need. When the glass transition temperature is higher than 0 ° C., sufficient flexibility cannot be imparted to the film.
[0023]
In the conventional biodegradable aliphatic polyester, since the dicarboxylic acid component constituting the polyester is an aliphatic dicarboxylic acid, the melting point of the obtained resin decreases to about 100 ° C., which is considered to be a critical processing temperature in a general processing method. I do. In addition, if a large amount of a component such as adipic acid is copolymerized for the purpose of imparting flexibility, a lowering of the melting point occurs and the processability of the resin deteriorates. Can not. For this reason, the melting point of the aliphatic polyester resin obtained decreases, but the crystallinity does not decrease so much that the resin becomes highly crystalline. When a plasticizer is added, the plasticizer cannot be sufficiently retained, and bleed out occurs. However, since the biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester used in the present invention also uses an aromatic dicarboxylic acid as a component of the polyester as described above, the aliphatic dicarboxylic acid that induces a decrease in melting point is used. Even when copolymerized with an aliphatic polyester in a larger amount, the melting point of the resin is maintained at about 100 ° C. without adversely affecting the processability of the resin, and further, the crystallinity is significantly reduced, and the resin is very flexible. It is possible to design a resin that excels in character. As described above, the biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester in the present invention is superior in flexibility to the aliphatic polyester conventionally used, the retention of the plasticizer is remarkably improved, and the bleed-out resistance is improved. Can be improved.
[0024]
As the biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester in the present invention, those obtained by condensing an aliphatic diol with an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic dicarboxylic acid can be used. Above all, it is preferable that the copolyester has low crystallinity, and it is preferable that the copolyester has a heat of crystal fusion of 25 J / g or less. When the heat of crystal fusion of the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester exceeds 25 J / g, the plasticizer cannot be retained due to the decrease in the amorphous region due to the improvement in the crystallinity of the resin, and the bleed out of the plasticizer is markedly Become.
[0025]
Aliphatic diols constituting such a biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol and the like. Examples of the acid include terephthalic acid, isophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid, and examples of the aliphatic dicarboxylic acid include succinic acid, adipic acid, suberic acid, sebacic acid, and dodecanoic acid. Then, one or more of these are selected and polycondensed to obtain the desired biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester, which can be crosslinked with a polyfunctional isocyanate compound, if necessary.
[0026]
The mixing ratio of polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or less is (polylactic acid) / (biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester) = 80/20 to 30/70 (% by mass). When the content of the polylactic acid-containing component exceeds 80% by mass, the resulting film is inferior in flexibility, and the molecular weight decreases due to hydrolysis. Absent. On the other hand, when the content of the polylactic acid is less than 30% by mass, the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester component is mainly used, and the decomposition is slow. For this reason, in a decomposition process using a compost device or the like, the film may be entangled with the stirring blade and the compost device may be damaged. Therefore, the mixing ratio of polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower is (polylactic acid) / (biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester) in mass ratio. = 80/20 to 50/50 (% by mass), more preferably 80/20 to 60/40 (% by mass).
[0027]
The oxyacid ester-based plasticizer used as a plasticizer in the present invention works by being distributed between the above-mentioned polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic polyester. The use of oxyester plasticizers is compatible with polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester, and is non-volatile, non-toxic from the viewpoint of environmental problems and the like. And FDA (Food and Drug Administration). Specific examples of the oxyester plasticizer include acetyl tributyl citrate.
[0028]
In the biodegradable agricultural mulch of the present invention, by using an oxyacid ester-based plasticizer, it is difficult to bleed out over a long period of time, and the flexibility and impact resistance of the film can be maintained. The following can be considered as the reason. That is, the agricultural mulch comes in contact with running water during sprinkling or rainfall. At this time, a plasticizer having a high affinity for water tends to bleed out. As a result, the film loses flexibility and impact resistance, and cannot maintain required mechanical strength for a long time. In contrast, in the present invention, by selecting the specific polymer and the oxyester plasticizer described above, the bonding force between the polymer and the plasticizer and the bonding force between water and the plasticizer are compared. In this case, the bonding force between the polymer and the plasticizer is superior, and therefore, the plasticizer does not easily flow out into running water, and the performance as an agricultural mulch suitable for long-term cultivation can be maintained. You can do it.
[0029]
The mixing ratio of the oxyacid ester-based plasticizer is preferably 1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester. When the content ratio of the plasticizer is less than 1 part by mass, the glass transition temperature of polylactic acid hardly decreases, so that the obtained film becomes cellophane-like and inferior in flexibility, thereby achieving the object of the present invention. It is hard to be done. On the other hand, when the content ratio of the plasticizer exceeds 30 parts by mass, the glass transition temperature of the polylactic acid is too low, and the hydrolysis rate of the obtained film is rapidly increased, so that the product life is too short. Further, there is a problem that bleed-out of the plasticizer occurs and film blocking occurs during film formation. Therefore, the mixing ratio of the plasticizer is more preferably 7 to 20 parts by mass.
[0030]
The inorganic filler acts as a nucleating agent and a lubricant. That is, simply blending a plasticizer into the resin component consisting of polylactic acid and a biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester lowers the melt tension of the film due to plasticization of the resin and reduces the film-forming properties, Although blocking of the film occurs, addition of an inorganic filler further suppresses blocking during film formation and imparts slipperiness to the product film.
[0031]
Examples of such an inorganic filler include common inorganic fillers such as talc, silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, kaolin, mica, titanium oxide, aluminum oxide, zeolite, clay, and glass beads. Among them, talc is particularly preferable because it exhibits the most effect as a crystal nucleating agent for polylactic acid. An organic lubricant may be used in combination with the inorganic filler. Specific examples of the organic lubricant include liquid paraffin, microcrystalline wax, natural paraffin, aliphatic hydrocarbon lubricant such as synthetic paraffin, stearic acid, and lauryl. Acid, hydroxystearic acid, fatty acid lubricants such as hardened castor oil, fatty acid amide lubricants such as erucamide, stearamide, oleamide, ethylenebissteaamide, ethylenebisoleamide, ethylenebislaurate amide, etc. Fatty acid (partial) of polyhydric alcohols such as metal soap lubricants, which are metal salts of fatty acids having 12 to 30 carbon atoms, such as aluminum stearate, lead stearate, calcium stearate, and magnesium stearate, glycerin fatty acid esters, and sorbitan fatty acid esters. Ether-based lubricants, butyl stearate, and long chain ester wax is a fatty acid ester lubricant or a composite lubricant These were combined, such as montan wax.
[0032]
The mixing ratio of the inorganic filler is preferably in the range of 0.5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total of polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester. When the content ratio of the inorganic filler is less than 0.5 parts by mass, since the effect as a nucleating agent of the inorganic filler does not appear, the film formation becomes difficult only due to insufficient melt tension of the film at the time of film formation. In addition, the film itself is inferior in slipperiness and blocking resistance, and there is a possibility that problems in processing such as post-processing may occur. On the other hand, when the content ratio of the inorganic filler exceeds 40 parts by mass, physical properties of the obtained film, particularly, tear strength and the like are remarkably reduced, which is a practical problem. Therefore, the mixing ratio of the inorganic filler is preferably 10 to 30 parts by mass, and more preferably 10 to 20 parts by mass.
[0033]
In addition, the resin composition constituting the biodegradable agricultural mulch of the present invention may contain a crosslinking agent and a crosslinking aid such as an organic peroxide as necessary for the purpose of suppressing a decrease in melt tension during film formation. And the resin composition may be subjected to mild crosslinking.
[0034]
Specific examples of the crosslinking agent include n-butyl-4,4-bis-t-butylperoxyvalerate, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, di-t-hexyl peroxide, 2,5 Organic peroxides such as -dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-t-butylperoxyhexyne-3, phthalic anhydride, and maleic anhydride Polycarboxylic acids such as trimethyladipic acid, trimellitic anhydride, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, metal complexes such as lithium formate, sodium methoxide, potassium propionate and magnesium ethoxide, bisphenol A Diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether Epoxy compounds such as diglycidyl terephthalate, hexamethylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, and the like isocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate.
[0035]
Specific examples of the crosslinking aid include glycidyl methacrylate, normal-butyl methacrylate, hydroxypropyl monomethacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, and the like.
[0036]
In addition, depending on the application, the resin composition constituting the film may include an ultraviolet ray inhibitor, a light stabilizer, an antifogging agent, an antifog agent, an antistatic agent, a flame retardant, a coloring inhibitor, an antioxidant, and a filler. Additives other than the above, such as a pigment and the like, can also be added.
[0037]
Hereinafter, a method for producing a film constituting the biodegradable agricultural mulch of the present invention will be described with reference to an example.
First, a predetermined amount of polylactic acid, a biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or less, an oxyacid ester-based plasticizer, and an inorganic filler are mixed in a predetermined amount, and the mixture is extruded into a twin-screw extruder. And melt-kneaded to produce compound pellets. After drying the compound pellets, the compound pellets are formed into a film by an inflation film forming method. That is, the compound pellets after drying are put into a single-screw kneading extruder, and the molten polymer is pulled up from a round die into a tube shape, and simultaneously inflated into a balloon while air-cooled to form a film. After extruding downward with cooling water into a cylindrical shape, it may be folded once, pulled up, and then expanded into a balloon shape while heating to form a film / film. The polymer melting temperature of the twin-screw kneading extruder is appropriately selected within a temperature range of 210 to 240 ° C. for the melting temperature of polylactic acid, and the melting temperature of the polymer of the compound pellets in the single-screw kneading extruder is L-lactic acid of polylactic acid. The composition ratio of D-lactic acid, the glass transition temperature is 0 ° C. or less, and is appropriately selected in consideration of the melting point and the amount of the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester and the amount of the plasticizer. , 160 ° C to 200 ° C.
[0038]
In addition, a cross-linking agent, a cross-linking auxiliary agent, an organic lubricant, and the like can be added as needed at the time of manufacturing compound pellets at a stage before manufacturing the polylactic acid-based film. In addition, during the production of the film, an additive may be added to the extent that does not affect the physical properties of the film, if necessary.
[0039]
The obtained film is cut into an appropriate size to obtain an agricultural mulch.
[0040]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described based on examples. Note that the present invention is not limited to only these examples.
[0041]
Various physical property values in the following Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.
(1) Heat of crystal fusion (J / g): Measured at a heating rate of 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter DSC-7 manufactured by Perkin Elmer Co., Ltd., and determined from the peak of the obtained melting endothermic curve. I asked.
(2) Tensile strength (MPa) and tensile elongation (%): These are indexes of the impact resistance of the film constituting the agricultural mulch, and the test speed is set to 500 mm / according to the method described in JIS K-7127. Measured in minutes.
(3) Tensile modulus (GPa): It is an index of the flexibility of the film constituting the agricultural mulch, and was measured at a test speed of 500 mm / min according to the method described in JIS K-7127.
(4) Impact strength (J): φ12.7 mm impact head using a film impact tester (manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho) at a measurement temperature of 23 ° C. and an atmosphere of 50% RH with a pendulum capacity of 30 kg · cm. It measured using.
(5) Bleeding property of plasticizer and blocking property of film: Bleeding property of plasticizer when the film produced by the inflation method is held at 80 ° C. under a load of 500 g according to the method described in JIS Z0219. Was evaluated as follows.
[0042]
：: No bleed-out was observed
△: Slight bleed-out was observed
×: Bleed-out was noticeably observed
Further, the blocking property of the film was evaluated as follows.
[0043]
：: No blocking was observed
Δ: Slight blocking was observed
×: Completely blocked
[0044]
Example 1
As polylactic acid, 70% by mass of crystalline polylactic acid having a D-lactic acid content of 1.2 mol% and a number average molecular weight of 100,000 (manufactured by Cargill Dow Company: Nature Works), and a D-lactic acid content of 70% by mass. A mixture containing 10 mol% and 30% by mass of amorphous polylactic acid having a number average molecular weight of 100,000 (manufactured by Cargill Dow: Nature Works) was used.
[0045]
A polybutylene adipate terephthalate having a heat of crystal fusion of 15 J / g (Ecoflex F manufactured by BASF) as a biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester having a glass transition temperature of -30 ° C and 60% by mass of this polylactic acid. ) 40% by mass to make 100 parts by mass. On the other hand, 10 parts by mass of tributyl acetylcitrate (ATBC: manufactured by Taoka Chemical Co., Ltd.) as a plasticizer and talc having an average particle diameter of 2.75 μm (Upu HST-0.5 manufactured by Hayashi Kasei Co., Ltd.) as an inorganic filler. ) And melted and kneaded using a twin-screw extruder (model number TEX44α manufactured by Nippon Steel Works, Ltd.) to produce a polylactic acid-based compound raw material at an extrusion temperature of 230 ° C.
[0046]
Next, using this polylactic acid-based compound raw material, melt extrusion was performed at a set temperature of 190 ° C. by a single-screw extruder (manufactured by Tommy Machine Industry Co., Ltd.) having a screw diameter of 50 mm equipped with a circular die having a diameter of 100 mm, The molten resin composition discharged from the die was formed into a tubular film while being expanded by air pressure and simultaneously air-cooled by an air ring. Film formation of such a composition was carried out in an environment controlled at 25 to 30 ° C.
[0047]
This tubular film is taken up at a speed of 20 m / min by a pair of pinch rolls set on the die, and after a cooling time of about 7 seconds, nipped by the pinch rolls. The film was wound at 1350 mm and 100 m in length to produce a product film for an agricultural mulch.
[0048]
Table 1 shows the physical properties and the like of the obtained product film.
[0049]
[Table 1]

[0050]
Comparative Example 1
The plasticizer was bismethyldiethylene glycol adipate (MXA, manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.), and the blending ratio was 8 parts by mass. Otherwise, a film was produced in the same manner as in Example 1.
Table 1 shows the physical properties of the obtained film.
[0051]
Comparative Example 2
The plasticizer was bisbutyl diethylene glycol adipate (BXA, manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.), and the blending ratio was 8 parts by mass. Otherwise, a film was produced in the same manner as in Example 1.
[0052]
Table 1 shows the physical properties of the obtained film.
The film for the agricultural mulch of Example 1 was formed of polylactic acid, a biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower, an oxyacid ester plasticizer, and an inorganic filler. Since it was formed of a resin composition containing as a component, a biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester and a plasticizer were used to obtain a film having excellent mechanical properties, and also having flexibility and impact resistance. In addition, a decrease in film-forming properties due to plasticization of the resin is suppressed by the inorganic filler compounded as a crystal nucleating agent, whereby good film-forming properties are obtained, and further, a biodegradable aliphatic-aromatic substance is obtained. The bleed out of the plasticizer was able to be suppressed by the aromatic polyester.
[0053]
As shown in Table 1, similarly to the film of Example 1, the films for agricultural mulch of Comparative Examples 1 and 2 also exhibited desired performance at the beginning of production. However, when used as a mulch, the strength, elongation, and tensile modulus decreased early.
[0054]
That is, the obtained films of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were cut into 1350 mm × 100 m to obtain an agricultural mulch of the present invention. Then, the obtained agricultural mulch was used for the open-field cultivation of tobacco at test sites in Kumamoto and Aomori prefectures. The test site in Kumamoto Prefecture was expanded in March and collected in September (expansion period: 7 months), and the test site in Aomori Prefecture was expanded in April and collected in September (expansion period: 6 months). All of these agricultural mulches have biodegradability, and if left in the soil, they will be decomposed later.However, the degree of decrease in the strength, elongation, and tensile modulus described above was confirmed. To do so, collection was performed as described above.
[0055]
In such a case, the agricultural mulch of Example 1 was able to cultivate the crop well without tearing during the extension period, and had no trouble during use. In addition, when it is pulled and collected after being stretched, it does not break, etc., and has sufficient strength to withstand the collection by pulling.
[0056]
On the other hand, in the agricultural mulch of Comparative Example 1, the film became hard in a cellophane-like manner 3 to 4 months after the spreading, and the film was torn when covered with soil. In the agricultural mulch of Comparative Example 2, the same phenomenon as that of Comparative Example 1 occurred two months after the spreading.
Example 2
The resin composition of Example 1 (polylactic acid, aliphatic-aromatic copolymerized polyester, oxyacid ester plasticizer, inorganic filler) was taken as 100 parts by mass, and 1.5 parts by mass of carbon black was added thereto. . Other than that, it carried out similarly to Example 1, and obtained the film. Further, the obtained film was cut into a size of 1350 mm × 100 m to produce the agricultural mulch of the present invention.
[0057]
The agricultural mulch thus produced was used for sweet potato cultivation at a test site in Chiba Prefecture, and was expanded in March and collected in September (expansion period: 7 months).
In such a case, the crop could be satisfactorily cultivated without tearing during the expansion period, and there was no trouble during use. In addition, when it is pulled and collected after being stretched, it does not break, etc., and has sufficient strength to withstand the collection by pulling.
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【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, biodegradability can be imparted to a film constituting an agricultural mulch by using polylactic acid. Also, by blending a polylactic acid with a biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester having a glass transition temperature of 0 ° C. or lower and an oxyacid ester plasticizer, the polylactic acid has a property of being hard and brittle at room temperature. Flexibility and impact resistance. In addition, bleed-out of a plasticizer is suppressed by blending a low-crystalline biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester with polylactic acid, and good film forming properties are obtained by suppressing blocking during film forming. . Further, the plasticity and the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester reduce the crystallinity of the resin composition and soften the resin composition. However, in the present invention, since the inorganic filler is blended, the inorganic filler becomes crystalline. As a nucleating agent, good film-forming properties can be obtained, and blocking of the film at the time of film formation and imparting of slipperiness can be realized. Since the plasticizer is an oxyacid ester plasticizer, it does not easily bleed out over a long period of time, and can maintain the flexibility and impact resistance of the film.

Claims

Polylactic acid, a glass transition temperature of 0 ° C. or less biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester, an oxyacid ester-based plasticizer, and a film containing an inorganic filler as a component, the polylactic acid and A biodegradable agricultural mulch characterized in that the blending ratio with the biodegradable aliphatic-aromatic copolymerized polyester is 80/20 to 30/70 (mass%).

For a total of 100 parts by mass of the polylactic acid and the biodegradable aliphatic-aromatic copolyester, 1 to 30 parts by mass of the oxyester plasticizer, and 0.5 to 40 parts by mass of the inorganic filler. The biodegradable agricultural mulch according to claim 1, wherein the mulch is blended in a range.

3. The biodegradable agricultural mulch according to claim 1, wherein the heat of crystal fusion of the biodegradable aliphatic-aromatic copolymer polyester is 25 J / g or less.

4. The biodegradable agricultural mulch according to claim 1, wherein the plasticizer is tributyl acetyl citrate.