JP2008200009A - 生分解性シートおよび生分解性シートシステム - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたって農業用マルチシートまたは海床ネットとして効果的に利用できる生分解性シートおよび生分解性シートシステムを提供する。
【解決手段】生分解性シート１は、生分解プラスチックからなるメッシュ状の骨格部２と、骨格部２よりも単位面積あたりの樹脂重量が小さい生分解プラスチックからなり、骨格部２の間を埋める充填部４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、土壌菌や微生物により分解される生分解性シートおよび生分解性シートを用いた生分解性シートシステムに関し、特に、農作物の露地栽培やハウス栽培などに利用でき、水田や畑の土壌面に敷く農業用マルチシートまたは海面養殖、内水面養殖、栽培漁業などを行なうのに利用でき、海面や海中に設けられる海床ネットに使用可能な生分解性シートおよび生分解性シートを用いた生分解性シートシステムに関する。

従来から、雑草の生育防止や栽培地の保温のため、土壌面に敷いて使用する農業用マルチシートが知られていた。農業用マルチシートの素材として生分解プラスチックを利用すると、回収の必要が無いため非常に好適である。しかし、生分解プラスチックの分解速度がランダムであったため、シートを土壌面に固定するための固定部位が先に分解して、風に飛ばされてしまうなどの問題があった。

この問題を解決するために特許文献１では、シート両端にパラフィンを含浸させることで、生分解速度を調整し、シートの飛散防止を試みた。しかし、この方法では、シート成形とパラフィン含浸の２段階工程を踏まなくてはならない上に、生分解速度の遅いパラフィンを土中に散らすことになる。さらに、生分解速度の遅い部位が両端にしか存在しないため、シートの飛散防止策としても完全ではない。

また、農地と同様の問題は、養殖場などを含む海床でも生じており、必要な海岸域の海面や海中の環境を作り出すための藻場を形成したり、養殖物を波や外敵などから保護するための保護ネットとして活用でき、かつ、使用後の回収の必要のない海床ネットが求められていた。

特開平２０００−１１６２５１号公報

そこで、本発明では、長期間にわたって農業用マルチシートまたは海床ネットとして効果的に利用できる生分解性シートおよび生分解性シートシステムを提供することを目的の一つとする。さらに、簡易な方法で製造できる各部位の生分解速度が異なる生分解性シートおよび生分解性シートシステムを提供することを目的とする。

本発明の生分解性シートは、生分解プラスチックからなるメッシュ状の骨格部と、前記骨格部よりも単位面積あたりの樹脂重量が小さい生分解プラスチックからなり、前記骨格部の間を埋める充填部とを有することを特徴とする。

さらに、上記生分解性シートにおいて、農業用マルチシートまたは海床ネットとして使用されることが好ましい。

さらに、上記生分解性シートにおいて、前記骨格部または／および前記充填部の全てまたは一部が生分解プラスチック発泡体からなることが好ましい。

さらに、上記生分解性シートにおいて、前記骨格部または／および前記充填部は、生分解プラスチック中に肥料、飼料または／および薬剤を含有してもよい。

さらに、上記生分解性シートにおいて、周辺部に生分解プラスチックからなる突起状物を有していてもよい。

さらに、上記生分解性シートにおいて、前記骨格部または／および前記充填部は、生分解プラスチックの単位面積あたりの樹脂重量が数段階に分けられていてもよい。

また、本発明の生分解性シートシステムは、上記生分解性シートを生分解プラスチックからなる杭によって固定したことを特徴とする。

本発明は、初期はシート形状だが、シートの生分解が進むにつれてメッシュ形状となる生分解性シートであれば、シートの飛散防止および保温性の点で絶大な効果を奏することを利用したものであり、本発明の生分解性シートは、生分解プラスチックからなるメッシュ状の骨格部と、骨格部よりも単位面積あたりの樹脂重量が小さい生分解プラスチックからなり、骨格部の間を埋める充填部とを有することにより、充填部の方が骨格部よりも早く分解されるので、初期の骨格部と充填部から構成されるシート形状から、徐々に充填部が分解され、骨格部から構成されるメッシュ形状を経て、最終的には骨格部も分解される。このように、本発明の生分解性シートにおいては、充填部と骨格部とで異なる生分解速度の生分解プラスチックが使用されており、骨格部によって形態を保持することができるので、長期間にわたってシートが飛散することを防止することができ、また、生分解速度を遅らせる別途薬品を使用する必要が無いので、環境に配慮した生分解性シートを提供することができる。

また、かかる生分解性シートを農業用マルチシートまたは海床ネットとして使用すれば、メッシュサイズが経時的に変化するので、初期の保温効果に加えて、植物、海草、藻などの成長に合わせて、各成長段階で適切な保護効果を得ることができる。また、植物を刈り入れた後や十分な藻場に成長した後など保護効果等を必要としなくなった時点で、農業用マルチシートおよび海床ネットを生分解させて消失するようにもできるので、使用後の回収や廃棄処理が不要となる。

さらに、生分解性シートの骨格部または／および充填部の全てまたは一部が生分解プラスチック発泡体からなることにより、保温性を高めることができる。

さらに、生分解性シートの骨格部または／および充填部が、生分解プラスチック中に肥料、飼料または／および薬剤を含有していれば、生分解プラスチックの分解に従って、肥料、飼料または／および薬剤を効果的に徐放することができる。

さらに、生分解性シートの周辺部に生分解プラスチックからなる突起状物を有していれば、突起状物によってシートのヘリの部分から潜り込もうとする外敵の類を防ぐのに有効である。

さらに、骨格部または／および充填部が、生分解プラスチックの単位面積あたりの樹脂重量が数段階に分けられている場合、単位面積あたりの樹脂重量に応じて生分解速度を調整できるので、より経時的なシート形状の変化を制御することができる。

また、これらの生分解性シートを生分解プラスチックからなる杭によって固定した生分解性シートシステムは、システム全体の部品の回収や廃棄処理が不要となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。図１は、本発明の生分解性シート１の一実施形態を示す概略図である。図１において、生分解性シート１は、骨格部２と充填部３とを有している。

骨格部２は、長期間にわたって形状を保持したい部位であり、生分解性シート１の飛散を防止するため、シートの一体性を保持するようなメッシュ状に成形されている。なお、図１においては、縦横の糸から構成された四角形の目を有するメッシュ状であるが、メッシュ状は、かかる形状に限定されるものではない。例えば、メッシュ状として、放射状の糸と螺旋状の糸から構成される蜘蛛の巣状でもよいし、メッシュの目の形状が多角形、円形、楕円またはこれらの形状を組み合わせた形状であってもよい。

骨格部２の生分解プラスチックは、メッシュの目の部分である充填部３の生分解プラスチックよりも単位面積あたりの樹脂重量が大きければ良く、発泡倍率１倍、すなわち未発泡生分解プラスチックでもよい。ここで発泡倍率は、試料密度をρｆ、原料となる樹脂密度をρｓとすると、発泡倍率＝ρｓ／ρｆの式で定義され、単位面積あたりの樹脂重量は、樹脂密度／発泡倍率×厚みで定義される。

また、図１に示すように、骨格部２の生分解プラスチックの単位面積あたりの樹脂重量を数段階２ａ〜２ｃに分けてもよい。図１において、最も太い骨格部２ａ（以下「大骨格部」と称する）は目が一番大きいメッシュの枠組みを構成し、次に太い骨格部２ｂ（以下「中骨格部」と称する）は大骨格部２ａと共に中くらいのメッシュの枠組みを構成し、一番細い骨格部２ｃ（以下「小骨格部」と称する）は大骨格部２ａおよび中骨格部２ｂと共に一番小さいメッシュの枠組みを構成する。そして、大骨格部２ａの単位面積あたりの樹脂重量を最大とし、中骨格部２ｂの単位面積あたりの樹脂重量を大骨格部２ａよりも小さくし、さらに、小骨格部２ｃの単位面積あたりの樹脂重量を中骨格部２ｂよりも小さくする。このようにして、経時的にメッシュの目を徐々に大きくすることができ、またハンドリングが容易になり、さらにメッシュと目の部分（充填部３）の生分解速度の差を十分に取ることができる。

充填部３は、骨格部２よりも単位面積あたりの樹脂重量が小さい生分解プラスチックからなり、骨格部２の間を埋めている。なお、充填部３は、図１に示すように、骨格部２の間を完全に埋めていることが保温性の点から好ましいが、骨格部２の間の少なくとも一部に存在していればよい。例えば、図２に示すように、骨格部２の間に充填部３を不完全に埋めて、開口４を設けてもよい。

また、充填部３の生分解プラスチックの単位面積あたりの樹脂重量も、骨格部２と同じように数段階に分けてもよい。さらに、連続的に単位面積あたりの樹脂重量を変化させて骨格部２および充填部３を設けてもよい。図３（Ａ）は、連続的に単位面積あたりの樹脂重量を変化させた生分解性シート１の概略平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＸ−Ｘ断面における単位面積あたりの樹脂重量（重量／面積）の分布を示す概略図である。図３において、最も単位面積あたりの樹脂重量が大きい部分が典型的な骨格部２（図３（Ａ）では点線で示す）となり、最も単位面積あたりの樹脂重量が小さい部分が典型的な充填部３（図３（Ａ）ではメッシュの目の中心）となり、その中間の連続的に単位面積あたりの樹脂重量が変化する部分は、充填部の一部または骨格部の一部となる。

骨格部２および充填部３となる生分解プラスチックとしては、自然放置で生分解するプラスチックであれば、種類は問わないが、ポリブチレンサクシネートが、その分解速度などの面から好適である。骨格部２および充填部３となる生分解プラスチックの少なくとも一部に、生分解プラスチック発泡体を利用すると、保温効果が高まるので好ましい。特に、初期のシート形状における保温性を高めるために、充填部３となる生分解プラスチックとして生分解プラスチック発泡体を利用することが好ましい。

また、骨格部２または／および充填部３の生分解プラスチックの中に、肥料、飼料または／および薬剤を含有させてもよい。この場合、生分解性シート１の生分解とともに、肥料、飼料または／および薬剤が徐放されるので、肥料、飼料または／および薬剤の補充作業が軽減または不要となり、コスト削減になる。また、徐々に、必要な量の肥料、飼料または／および薬剤が投与されることになるので環境にもやさしい。

図１の生分解性シート１において、単位面積あたりの樹脂重量としては、大骨格部２ａを１とした場合、小骨格部２ｃを０．１３、充填部３を０．０６とすることが最も好ましい。なお、この場合、中骨格部２ｂの単位面積あたりの樹脂重量は１〜０．１３の間とする。

図１乃至図３の生分解性シート１は、農作物の露地栽培やハウス栽培などに利用でき、水田や畑の土壌面に敷く農業用マルチシートまたは海面養殖、内水面養殖、栽培漁業などを行なうのに利用でき、海面や海中に設けられる海床ネットとして使用することができる。生分解性シート１は、充填部３が分解されることにより、メッシュサイズが経時的に変化するので、植物、海草、藻などの成長に合わせて、各成長段階で適切な保護効果を得ることができる。また、植物を刈り入れた後や十分な藻場に成長した後など保護効果等を必要としなくなった時点で、農業用マルチシートおよび海床ネットを生分解させて消失するようにもできるので、使用後の回収や廃棄処理が不要となる。

また、農業用マルチシートは、農地に撒いた農作物の種や苗を保温するためにも使用されるが、生分解性シート１の少なくとも一部に生分解プラスチック発泡体を使用すると、保温性に優れており好ましい。

さらに、図４（Ａ）に、生分解性シート１を利用した生分解性シートシステム１１の概略図を示す。図４（Ａ）において、生分解性シート１は、生分解プラスチックからなる杭１２によって固定され、生分解性シートシステム１１が構築されている。図４（Ｂ）は杭１２の一実施形態を示す概略図である。

図４（Ｂ）の杭１２は、棒状に成形された生分解プラスチックの一方の端部１２ａを切削加工によって尖形とされ、他方の端部１２ｂ近傍を曲げ加工によってシートを保持できるように成形されている。図４（Ｃ）に、杭１２でシート１を貫通し、杭１２の端部１２ｂによってシート１を保持している状態を示す。

生分解性シート１の充填部（図４では図示せず）が分解されると、図４（Ａ）に示すように、杭１２によってメッシュ状のシートが支持された構造となり、農作物などにネットを張った状態となる。このため、育ち出した農作物などへの日当たりを損なうことなく、鳥獣からの侵略を防ぐ効果もある。

また、図５（ａ）のように、生分解性シート１の周辺部に生分解プラスチックからなる突起状物５を付加しておくことにより、図５（ｂ）の構造となり、生分解性シート１のヘリの部分から潜り込もうとする外敵の類をより効果的に防ぐことができる。突起状物５は、充填部３よりも単位面積あたりの樹脂重量が大きい生分解プラスチックからなることが好ましく、骨格部２と同じ単位面積あたりの樹脂重量であってもよい。特に、生分解性シート１の周辺部にも充填部３を設け、充填部３が分解されることによって、突起状物５が顕われるようにしてもよい。

本発明の生分解性シートは、いずれの方法で製造してもよいが、図６に示すように、予め製造したメッシュ状の生分解プラスチックをシート状の生分解プラスチックに熱圧着させる方法が最も簡便である。

図６において、押出機２１から押し出された生分解プラスチック発泡体シート２２に対し、予め製造したメッシュ状の生分解プラスチック２３が熱圧ロール２４によって熱圧着される。

以下に、本発明の実施例を示すが、いずれの実施例においても、試料の密度を電子天秤（メトラー社製、ＡＥ−２４０）を用い、水中置換法により測定し、発泡倍率（原料となる樹脂密度ρｓ／試料密度ρｆ）を求めた。また、生分解性を表す分解率は、土壌表面に１００ｍｍ×１００ｍｍの試料を設置し、所定試験時間後に残っている試料を目視出来る範囲で拾い集めた質量と、試験前試料質量の比で求めた。

［実施例１］ベース樹脂として昭和高分子（株）製の樹脂密度約１．２ｇ／ｃｍ³の脂肪族ポリエステル（商品名：ビオノーレ＃３９０３）のペレット１００部およびタルク１．６部、リン酸成分を有するエビ殻粉０．３部をドライブレンドで混合し、ホッパーより第１段の押出機に供給して溶融させ、押出機途中より炭酸ガスを３．０ｗｔ％注入した。その後、ギアポンプ、冷却押出機を通し、サーキュラーダイにてリップ幅０．２ｍｍのダイ出口から大気中に開放し、冷却マンドレルで冷却して、平均厚さ０．４７ｍｍ、幅７００ｍｍ、発泡倍率約１５倍の生分解プラスチック発泡体シートを製造した。製造された生分解プラスチック発泡体シートは、単位面積あたりの樹脂重量が樹脂密度（約１．２ｇ／ｃｍ³）／発泡倍率（約１５倍）×厚み（０．４７ｍｍ＝０．０４７ｃｍ）＝０．００３８ｇ／ｃｍ²であり、肥料としてエビ殻粉を含有し、良好な外観を示していた。

この生分解プラスチック発泡体シートの生分解性を試験した。図７における黒丸●のグラフが、実施例１の生分解プラスチック発泡体シートの生分解性の試験結果である。

［実施例２］実施例１と同様の工程において、リップ幅を０．４ｍｍとすることにより、単位面積あたりの樹脂重量０．００８ｇ／ｃｍ²、平均厚さ１．０ｍｍ、幅７００ｍｍ、発泡倍率１５倍であり、肥料としてエビ殻粉を含有し、良好な外観を示す生分解プラスチック発泡体シートを製造した。

この生分解プラスチック発泡体シートの生分解性を試験した。図７における三角△のグラフが、実施例２の生分解プラスチック発泡体シートの生分解性の試験結果である。

［実施例３］ベース樹脂として昭和高分子（株）製の樹脂密度約１．２ｇ／ｃｍ³の脂肪族ポリエステル（商品名：ビオノーレ＃３９０３）のペレット１００部と農薬タルク１．６部をドライブレンドで混合し、ホッパーより押出機に供給して溶融させ、リップ幅０．４６mmのＴダイから押出し、冷却ロールで冷却して生分解プラスチックシートを製造した。なお、本実施例における農薬タルクは、タルク１００部にエトフェンブロックス２部を混合担持させたものである。製造された生分解プラスチックシートは、単位面積あたりの樹脂重量０．０６ｇ／ｃｍ²、平均厚さ０．５ｍｍ、幅２００ｍｍ、発泡倍率１倍であり、農薬を含有し、良好な外観を示していた。

この生分解プラスチックシートの生分解性を試験した。図７における×印のグラフが、実施例３の生分解プラスチックシートの生分解性の試験結果である。

図７から、実施例１の単位面積あたりの樹脂重量０．００３８ｇ／ｃｍ²の生分解プラスチック（●）は４ヶ月で分解され、実施例２の単位面積あたりの樹脂重量０．００８ｇ／ｃｍ²の生分解プラスチック（△）は６ヶ月で分解され、実施例３の単位面積あたりの樹脂重量０．０６ｇ／ｃｍ²の生分解プラスチック（×）は９ヶ月で分解されたことが確認できる。つまり、単位面積あたりの樹脂重量が小さい生分解プラスチックの方が生分解速度が速く、単位面積あたりの樹脂重量が大きい生分解プラスチックの方が生分解速度が遅い。

［実施例４］図８（Ａ）に示すように、２０ｍｍ幅のテープ状に切り出した実施例３の生分解プラスチック３２と、２０ｍｍ幅のテープ状に切り出した実施例２の生分解プラスチック３３とを組み合わせ、熱圧ロールによって熱圧着してメッシュ状の生分解プラスチック３１を製造した。さらに、図８（Ｂ）に示すように、メッシュ状の生分解プラスチック３１と実施例１のシート状の生分解プラスチック３４とを熱圧ロールによって熱圧着して生分解性シート３５を製造した。生分解性シート３５において、実施例３の生分解プラスチック３２が位置する部分が大骨格部となり、実施例２の生分解プラスチック３３が位置する部分が小骨格部となり、それらの間の実施例１の生分解プラスチック３４のみからなる部分が充填部となる。

一方、実施例３のＴダイをストランドダイに変更することでΦ４ｍｍの棒状の生分解プラスチックを製造し、長さ２００ｍｍに切り分け、図４（Ｂ）のように切削および曲げ加工することで杭を製造した。

この生分解性シート３４と杭を用いて、図４（Ａ）に示すような生分解性シートシステムを構築し、畑に設置して農業用マルチシートとして使用した場合の経時外観観察をした結果を表１に示す。

表１から、３ヶ月で充填部である実施例１の生分解プラスチック３４が生分解され、５ヶ月で実施例２の生分解プラスチック３３からなる小骨格部も生分解され、９ヶ月で実施例３の生分解プラスチック３２からなる大骨格部も生分解されたことが確認できる。

［実施例５］ベース樹脂として昭和高分子（株）製の樹脂密度約１．２ｇ／ｃｍ³の脂肪族ポリエステル（商品名：ビオノーレ＃３９０３）をペレットホッパーより押出機に供給して溶融させ、Ｔダイから押出し、冷却ロールで冷却して、単位面積あたりの樹脂重量０．１８ｇ／ｃｍ²、平均厚さ１．５ｍｍ、幅２００ｍｍ、発泡倍率１倍の生分解プラスチックシートを製造した。この生分解プラスチックシートを２０ｍｍ幅のテープ状に切り出して組み合わせ、熱圧ロールによって熱圧着してメッシュ状の生分解プラスチックを製造した。

一方、ベース樹脂として昭和高分子（株）製の樹脂密度約１．２ｇ／ｃｍ³の脂肪族ポリエステル（商品名：ビオノーレ＃３９０３）のペレット１００部およびタルク１．６部をドライブレンドで混合し、ホッパーより第１段の押出機に供給して溶融させ、押出機途中より炭酸ガスを１．０ｗｔ％注入した。その後、ギアポンプ、冷却押出機を通し、サーキュラーダイにてリップ幅０．３ｍｍのダイ出口から大気中に開放し、冷却マンドレルで冷却して、単位面積あたりの樹脂重量０．０１２ｇ／ｃｍ²、平均厚さ０．５ｍｍ、発泡倍率５倍の生分解プラスチック発泡体シートを製造した。

そして、上記単位面積あたりの樹脂重量０．１８ｇ／ｃｍ²のメッシュ状の生分解プラスチックと単位面積あたりの樹脂重量０．０１２ｇ／ｃｍ²の生分解プラスチック発泡体シートとを熱圧ロールによって熱圧着して生分解性シートを製造した。かかる生分解性シートを深さ約３ｍの海床に図４（ｂ）と同形状の鉄製の杭を用いて設置し、海床ネットとして使用した場合の経時外観観察をした結果を表２に示す。

表２から、７ヶ月で充填部の生分解プラスチックが生分解され、２４ヶ月で骨格部も生分解されたことが確認できる。

本発明の生分解性シートの一実施形態を示す概略図 本発明の生分解性シートの変形例を示す概略図 （Ａ）は本発明の生分解性シートの他の変形例を示す概略図、（Ｂ）は発泡倍率の分布を示す概略図 （Ａ）は生分解性シートを利用した生分解性シートシステムの概略図、（Ｂ）は杭の一実施形態を示す概略図、（Ｃ）は杭の使用状態を示す図 （Ａ）は本発明の生分解性シートの変形例を示す概略図、（Ｂ）は生分解性シートシステムの変形例を示す概略図 本発明の生分解性シートの製造工程の一実施形態を示す図 生分解プラスチックの生分解性の試験結果を示す図 （Ａ）および（Ｂ）は本発明の生分解性シートを製造する過程を説明する概略図

符号の説明

１ 生分解性シート
２ 骨格部
２ａ 大骨格部
２ｂ 中骨格部
２ｃ 小骨格部
３ 充填部

Claims (7)

1. 生分解プラスチックからなるメッシュ状の骨格部と、前記骨格部よりも単位面積あたりの樹脂重量が小さい生分解プラスチックからなり、前記骨格部の間を埋める充填部とを有することを特徴とする生分解性シート。
2. 農業用マルチシートまたは海床ネットとして使用されることを特徴とする請求項１に記載の生分解性シート。
3. 前記骨格部または／および前記充填部の全てまたは一部が生分解プラスチック発泡体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の生分解性シート。
4. 前記骨格部または／および前記充填部は、生分解プラスチック中に肥料、飼料または／および薬剤を含有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の生分解性シート。
5. 周辺部に生分解プラスチックからなる突起状物を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の生分解性シート。
6. 前記骨格部または／および前記充填部は、生分解プラスチックの単位面積あたりの樹脂重量が数段階に分けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の生分解性シート。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の生分解性シートを生分解プラスチックからなる杭によって固定したことを特徴とする生分解性シートシステム。

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