JP2005139395A - マルチングフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】農業の生産資材として使用可能な価格で、光崩壊性と、所望の制御された生分解性を兼ね備え、しかも、実使用場面において要求される、引裂強度、ダート強度等の物性が改良された、農業用マルチングフィルムの提供。
【解決手段】主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、およびオキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）とからなる樹脂成分に、炭酸カルシウム（Ｃ）を配合した組成物を製膜することにより達成。
【選択図】なし

Description

本発明は、農業用マルチングフィルムに関し、更に詳しくは、所望とする光崩壊性と制御された生分解性とを兼ね備え、かつ、引き裂き強度とダート強度に優れた農業用マルチングフィルムに関する。

特許文献１には、ポリオリレフィンに、炭酸カルシウムを配合することにより得られる乳白色の光崩壊性マルチングフィルムは、ポリオレフィン単独の場合に比べ、はるかに破砕が容易になることが報告されている。この易破砕性は、ポリオレフィンと炭酸カルシウムからなる均質なフィルムは、光や熱により劣化することに基づくものである。また、特許文献２には、ポリオレフィン系樹脂に炭酸カルシウムを特定の無機物質を配合し、保温性等を改善した農業用被覆フィルムが開示されている。これらの文献は、何れも、光崩壊性を有するマルチングフィルムに関するフィルムであり、プラスチックフィルムの廃棄物問題を解決する面から、要望されている性能である生分解性は、残念ながら具備しているフィルムではない。

一方、特許文献３には、脂肪族ポリエステル系ポリマーを成分とする生分解性のフィルムが提案されている。このフィルムは、土中あるいは水中で微生物の作用を受け、崩壊するフィルムである。この文献に開示されているフィルムには、ガラス転移温度が０℃以下で、一旦融解した状態から冷却したときの結晶化温度が４５℃以上で、かつ、結晶化熱量が４０〜５５Ｊ／ｇの範囲にある脂肪族ポリエステル（例えば、商品名：ビオノーレ；＃３００１）が使用されている。該フィルムは、縦および横の破断強度は、ともに６００ｋｇｆ／ｃｍ²以上であると報告されている。上記特許文献に開示されているフィルムは、通常、インフレーション成形による製造されるものであり、その破断強度や耐衝撃性等の物性は優れるている。しかし、このフィルムは、フィルムポリマーとして、脂肪族ポリエステルを使用しているために、高価であることから、その用途は極めて限定されてしまうことに加え、生分解性は有するものの、光崩壊性を有しないこと等から、農業用のマルチングフィルムとして用いるには十分とは言えないという問題を有している。

また、特許文献４には、ポリ乳酸、ポリグリコール酸等土中等に放置された状態で完全に分解される包装用フィルムが提案されているが、この特許文献に開示されているフィルムは、使用後土中或いは水中に廃棄した時に優れた生分解性を有する点では、用済み後に土中などに残存するフィルム断片などによる各種の障害は生じないものの、使用時のフィルム強度に問題がある。即ち、無延伸では、実用に供し難く、それ故に、二軸延伸したフィルムを用いることが提案されている。しかし、上記のようなポリ乳酸系を使用する場合でも、原料が高価であり、成形方法が、フィルム強度確保の面から、二軸延伸法によること等で、製造設備が限られてしまうことや、光崩壊性を有しないこと等で農業用のマルチングフィルムに用いるには、十分とは言えない。

特許文献５には、前記文献に記載のポリ乳酸系重合体にガラス転移点が０℃以下である生分解性脂肪族ポリエステルを配合してなる生分解性フィルムあるいはシートが提案されている。同特許文献によれば、ポリ乳酸系重合体以外の生分解性ポリエステルを配合することで、耐衝撃性が改良されることが報告されているものの、室温よりやや高い温度に放置すると伸び、ヒートシール強度等が経時的に変化し、未だ、農業用のフィルムとして使用するには、強度の点で十分とは言えない。

特許文献６には、ポリ乳酸系重合体と他の脂肪族ポリエステルとを８０：２０〜２０：８０の重合割合で含有し、かつ、該ポリ乳酸系重合体換算の融解熱量が３５Ｊ／ｇ以下である生分解性フィルムが提案されており、このものは、同特許文献によれば、フィルムは、柔軟性、透明性およびヒートシール性に優れていると報告されている。しかし、このフィルムの場合にも、生分解性フィルムの性質はある程度確保されるものの、依然として高価であることに加え、フィルムの引裂強度、ダート強度等の物性の点では、実使用場面から見たときには、さらなる改良が必要であり、また、光崩壊性の有しないこと等で、農業用のマルチングフィルムとして使用するには未だ十分とは言えない。
特公昭５２−３１２５６号公報 特開昭５６−７２０３５号公報 特開平１１−３４９７０６号公報 特開平６−２５６４８０号公報 特開平９−１１１１０７号公報 特開平１１−２２２５２８号公報

本発明は、農業の生産資材として使用可能な価格で、光崩壊性と、所望の制御された生分解性を兼ね備え、しかも、実使用場面において要求される、引裂強度、ダート強度等の物性が改良された、農業用マルチングフィルムの提供を目的とするものである。

本発明者は、上記の課題を解決するため、鋭意研究の結果、マルチングフィルムの原料組成として、主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、およびオキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）とからなる樹脂成分に、炭酸カルシウム（Ｃ）を配合することにより、上記の課題が達成できることを見い出し、本発明を完成したものである。

即ち、本発明は、主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、およびオキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）からなる樹脂成分と重質炭酸カルシウム（Ｃ）からなり、厚さが１０〜５０μｍの農業用マルチングフィルムに関する。

本発明は、より具体的には、主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、およびオキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）からなる樹脂成分と重質炭酸カルシウム（Ｃ）からなり、かつ、前記樹脂成分中、前記ポリマー（Ａ）が６０〜９５質量％、前記ポリマー（Ｂ）が５〜４０質量％を占め、前記重質炭酸カルシウムは、０．１〜１０μｍの平均粒径を有するものであり、そして、前記樹脂成分１００質量部に対して５〜１５０質量部の割合で、前記重質炭酸カルシウムを配合したものである、厚さが１０〜５０μｍの農業用マルチングフィルムに関する。

本発明にかかる農業用マルチングフィルムによれば、引き裂き強度、ダート衝撃強度に優れ、所望とする範囲に光崩壊性と生分解性を制御した農業用マルチングフィルムを、農業用の生産資材として使用可能な価格で提供することができるという効果が発揮されることとなる。

以下、本発明を具体的に説明する。本発明のマルチングフィルムにおいて使用されるポリマー（Ａ）は、主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマーである。上記ポリマー（Ａ）を構成するジオールは、例えば、脂肪族アルコール成分であり、エチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族ジオール、又はこれらの誘導体が挙げられる。特に、炭素数２〜１０のアルキレン基またはシクロアルキレン基を有する、２官能性化合物を主成分とするものが好ましい。

上記ポリマー（Ａ）を構成するもう一方の成分であるジカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸が挙げられ、より具体的には、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸、またはこれらの無水物の誘導体が挙げられる。なお、脂肪族カルボン酸に代え、一部テレフタール酸を使用してもよい。さらに、マルチングフィルムとして要求される諸性質が損なわれない限り、カーボネート、オキシカルボン酸等を追加して使用しても差し支えない。

上記に示すポリマー（Ａ）は、上記の各原材料から１種類以上選んで縮合重合して得られる。必要に応じて、イソシアネート化合物等で分子量を増大させて、目的とするポリマーを得てもよい。なお、上記ポリマー（Ａ）は、１種類のみ使用しても、或いは２種類以上ブレンドして用いても差し支えない。ここで、上記ポリマー（Ａ）、すなわち、脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は、６万から６０万であり、好ましくは、１０万から４０万であり、６万未満では、実用的な物性が得られにくく、６０万を超える場合には、溶融粘度が高くなり、成形性が低下することがあるので好ましくない。

特に、好適な脂肪族ポリエステルとしては、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリブチレンアジペート等やこれらの共重合体、更には、（１，４−ブタンジオール、コハク酸アジペート、乳酸）コポリマーが挙げられる。

また、上記ポリマー（Ａ）は、生分解性を有するものであり、使用量としては、樹脂成分全体の６０〜９５質量％の範囲であり、好ましくは、７０〜９０質量％であり、６０質量％未満では、フィルムとしての延びが低下し、脆くなり使用に適さないことがあるので好ましくない。一方、９５質量％を超えると、フィルムの腰が低下し、展伸時にフィルムが必要以上に伸びてしまうことがあるので好ましくない。

本発明のマルチングフィルムにおいて使用する、樹脂成分のもう一方の成分であるポリマー（Ｂ）は、オキシカルボン酸からなるポリマーである。ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（２−オキシ酪酸）等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。ポリ乳酸系重合体としては、Ｌ−またはＤ−乳酸の単独重合体、Ｌ−およびＤ−乳酸の共重合体であってもよく、また、少量共重合成分として他のヒドロキジカルボン酸単位を含んだ共重合体でもよい。さらに、これらの単独重合体または共重合体は、少量の鎖延長剤残基を含んでもよい。

重合法としては縮重合法、開環重合法など公知のいずれの方法をも用いることができる。例えば、縮重合法では、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸あるいはこれらの混合物を直接脱水縮重合して任意の組成を有するポリ乳酸を得ることができる。

また、開環重合法では乳酸の環状２量体であるラクチドから、必要に応じ、重合調整剤等を用い、特定の触媒下で、ポリ乳酸を得ることができる。ラクチドにはＬ−乳酸の２量体であるＬ−ラクチド、Ｄ−乳酸の２量体であるＤ−ラクチドがあり、これらを任意に混合して重合することにより特長あるポリ乳酸を得ることができる。

分子量増大を目的として少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物などを使用することができる。ポリマー（Ｂ）の重量平均分子量は、好ましくは、６万から６０万であり、６万未満では、フィルムとしての実用物性が発現されないことがあり、また、６０万を超える場合には、フィルムとする際に、溶融粘度が高くなりすぎて加工性が低下することがあるので好ましくない。

主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）は、オキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）よりも分解速度が速いことから、樹脂成分中の上記ポリマー（Ｂ）の配合量を調整することにより、フィルムとしての生分解速度を制御することが可能になる。

本発明においては、上記オキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）の配合量は、樹脂成分全体の５〜４０質量％であり、好ましくは、１０〜３０質量％である。５質量％未満では、生分解速度を所望とするように調整することが困難な場合があり好ましくない。一方、４０質量％を超えて添加すれば、生分解速度を遅らす効果が顕著となるが、十分な強度が得られず硬いフィルムとなることがあり好ましくない。

本発明の樹脂成分に添加する炭酸カルシウム（Ｃ）は、平均粒径０．１〜１０μｍの重質炭酸カルシウムであり、これを主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）とオキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）とから構成される全樹脂成分１００質量部に対して、５〜１５０質量部、好ましくは、１０〜１００質量部含有させることによって、マルチングフィルムに光崩壊性、保温性等が付与できると共に、驚くべきことに、フィルムの生分解速度を速めることが可能となることが見出された。

即ち、上記炭酸カルシウム（Ｃ）を上記２つの樹脂成分であるポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）に配合して、マルチングフィルムを成形することにより、従来からの炭酸カルシウムの性質からは全く予想できない、生分解速度を速めることが見い出された。この理由は、必ずしも定かではないが、炭酸カルシウムを配合することにより、生分解性ポリマーの配合量が少なくなることと、親水性が増大し、微生物との親和性が増大することにより、結果として、フィルムとしての生分解性が促進されるものと推測される。

また、前記炭酸カルシウムの全樹脂成分１００質量部に対する配合量が、５質量部未満では、マルチングフィルムを農業用生産財として受け入れ可能な価格で提供できないばかりでなく、目的とする光崩壊性の性質を得ることができなくなる。さらには、所望とする生分解速度を達成することができなくなる。一方、全樹脂成分１００質量部に対して、１５０質量部を超えると、価格面と光崩壊性では、充分満足できるフィルムを成形できるものの、成形性が悪く充分なフィルム強度が得られないことがあるので好ましくない。

さらに、上記本発明の樹脂成分であるポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）の混合物に、炭酸カルシウム（Ｃ）を配合することにより、併用効果、特に、ポリマー（Ｂ）と炭酸カルシウム（Ｃ）を配合・併用することによって、得られるマルチングフィルムの引裂強度とダート強度を向上させることが可能となる。

本発明に係る農業用マルチングフィルムは、原料成分である主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、オキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）および炭酸カルシウム（Ｃ）を、各々計量フィダーから、同一の押出機に投入して、混合後、そのまま口金より押し出して直接フィルムを製造する方法、或いはストランド形状に押し出しコンパウンドペレットを製造し、フィルム成形機によりフィルムを製膜する方法の何れでも製造可能である。何れの製造方法の場合でも、分解による分子量の低下を考慮しなければならないが、均一に混合させるには、後者を選択する方が好ましい。なお、主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、オキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）は、十分に乾燥し、水分を除去した後、用いる方が好ましい。

前記ポリマー（Ｂ）は、Ｌ体とＤ体の組成比によって、融点が変化すること、および前記ポリマー（Ａ）の融点と混合割合を考慮して、適宜溶融押出温度を選択する。通常、１００〜２５０℃の温度範囲が採用される。なお、これらの混合物には、諸物性を調整するため、熱安定剤、光安定剤、光吸収剤、滑剤、可塑剤、充填剤、着色剤、顔料等を添加してもよい。

本発明に係る農業用マルチングフィルムは、その厚さは１０〜５０μｍである。厚さが１０μｍ未満では、充分なフィルム強度が得られない場合があり、一方、厚さが５０μｍを超えるとフィルムの重量が増大し、取り扱い上支障を来すだけでなく、価格的にも高価となるので好ましくない。

以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本発明のマルチングフィルムに関し、原料組成物の製造、フィルム成形、フィルムの評価等は以下の方法によった。

（１）原料組成物の製造
本発明の実施例および比較例１〜３においては、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ｂ）、および炭酸カルシウム（Ｃ）から下記表１と２に示す割合で選択した材料を、重量フィダーで二軸押出機（東芝機械製ＴＥＭ−３５Ｂ）に導入し、設定温度１８０℃、スクリュー回転数２００ｒｐｍ、フィード量１０ｋｇ／ｈで混練し、コンパウンドペレットを製造した。なお、比較例４では市販品の農業用マルチングフィルムを使用した。
（２）フィルム成形
得られたコンパウンドペレットを、シリンダー径５０ｍｍのインフレーション成形機（プラコー製）と直径８０ｍｍのダイスを用い、リップ間隔１ｍｍ、押出量３０ｋｇ／ｈ、引取速度２０ｍ／ｍｉｎ、折径５００ｍｍ、厚さ２０μｍのチューブ状フィルムを成形した。

（３）フィルム評価
・引裂試験
引裂試験は、ＪＩＳＫ−７１２８のＢ法に準拠し、エレメンドルフ引裂試験機を用いて、フィルムの衝撃強度を測定した。
・衝撃強度
衝撃強度は、ＪＩＳＫ−７１２４のＡ法に準拠し、ダートインパクトテスターを用い、フィルムの衝撃強度を測定した。

・光崩壊性
光崩壊性は、フィルムを土壌に展張し、展張後６０日経過後、トラクターのロータリーで鋤き込みを行い、ロータリーへの絡みつきの有無により判定した。なお、具体的には、展張したフィルムのＴＤの引張伸びが５０％になった日数を以て、評価した。
・生分解性
生分解性は、フィルムをＰＰネットに挟み、圃場中に埋設し、５０％消失した日数を以て、評価した。
・展張性
展張性は、フィルムを展張した時の裂け、破れの有無で評価した。

本発明によれば、引き裂き強度、ダート衝撃強度が良好であり、所望とする光崩壊性と生分解性とを兼ね備えた農業用マルチングフィルムが提供されることから、農業用の生産資材としての利用性の高いフィルムである。

Claims (4)

1. 主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、およびオキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）からなる樹脂成分と重質炭酸カルシウム（Ｃ）からなり、厚さが１０〜５０μｍの農業用マルチングフィルム。
2. 主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）、およびオキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）からなる樹脂成分と重質炭酸カルシウム（Ｃ）からなり、かつ、前記樹脂成分中、前記ポリマー（Ａ）が６０〜９５質量％、前記ポリマー（Ｂ）が５〜４０質量％を占め、前記重質炭酸カルシウムは、０．１〜１０μｍの平均粒径を有するものであり、そして、前記樹脂成分１００質量部に対して５〜１５０質量部の割合で、前記重質炭酸カルシウムを配合したものである、厚さが１０〜５０μｍの農業用マルチングフィルム。
3. 前記主としてジオールとジカルボン酸からなるポリマー（Ａ）が、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、または、（１，４−ブタンジオール、コハク酸アジペート、乳酸）コポリマーであることを特徴とする請求項１または２に記載の農業用マルチングフィルム。
4. 前記オキシカルボン酸からなるポリマー（Ｂ）が、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、またはポリ（２−オキシ酪酸）であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の農業用マルチングフィルム。