JP2008201743A - 抗菌剤、抗菌性樹脂組成物および抗菌性樹脂成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は廃棄物の再利用という環境負荷の軽減をはかりつつ、新規な天然物由来の抗菌剤と優れた抗菌性を持つ樹脂組成物、および十分な強度を有する樹脂成形体を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明の椰子殻由来の熱水抽出物、椰子殻繊維、および椰子殻残滓は、抗菌剤として十分な性能を持ち、本発明の椰子殻繊維および椰子殻残滓を分散・含有する樹脂成形体は、優れた抗菌性を持ち、さらには十分な強度を有している。

【選択図】 なし

Description

本発明は、抗菌剤、抗菌性樹脂組成物および抗菌性樹脂成形体に関する。

近年、自然環境の保全、特に廃棄物処理対策などから、廃棄物の有効利用が注目され、廃棄物を樹脂に混合するなどして強度を増したり、抗菌性を付与したりしている。（特許文献１，２）

特許文献１によると、従来抗菌効果が知られていた竹の間伐材を利用し、それを粉末にしてポリオレフィン系樹脂または生分解性樹脂に混合することによって強度、抗菌性を付与している。また特許文献２によると、産業廃棄物である茶殻や茶葉粉末を合成樹脂と混練することによって、樹脂成形体に抗菌性を付与している。
上記の竹や茶葉の抗菌性は従来公知のものであって、それによって樹脂形成体に抗菌性を付与している。
特開１１−１４８０１７ 特開２００３−９６３１９

このように、従来公知の天然物由来の抗菌成分を樹脂に混練、配合する方法で、樹脂成形体に抗菌性などの機能を付与している。
本発明は廃棄物の再利用という環境負荷の軽減をはかりつつ、新規な天然物由来の抗菌剤と優れた抗菌性を持つ樹脂組成物、および十分な強度を有する樹脂成形体を提供することを目的とする。

前記課題を解決すべく、本発明者らは、利用されることなく多くは廃棄や放置されている椰子殻に注目し、鋭意研究した結果、椰子殻に抗菌成分があることを発見し、また、椰子殻繊維及び椰子殻残滓を樹脂成形体に分散、混合することによって強度が増すという知見を得て本発明に至った。

すなわち、本発明は、
（１）椰子殻を軟化し解繊することにより得られる抗菌性を有する椰子殻繊維または椰子殻残滓に関する。
（２）椰子殻を軟化し解繊することにより得られる抗菌性を有する椰子殻繊維または椰子殻残滓由来の抗菌剤に関する。
（３）椰子殻を軟化し解繊することにより得られる抗菌性を有する椰子殻繊維または椰子殻残滓を含有する樹脂組成物に関する。
（４）椰子殻を軟化し解繊することにより得られる抗菌性を有する椰子殻繊維または椰子殻残滓由来の抗菌剤を含有する樹脂組成物に関する。
（５）抗菌性を有する椰子殻繊維または椰子殻残滓由来の抗菌剤を含有する樹脂組成物からなる樹脂成形体に関する。

本発明によれば、廃棄物でもある椰子殻から有用な天然の抗菌剤を提供することができる。

本発明によれば、廃棄物（椰子殻）のリサイクル用途の拡大を通じて環境負荷の軽減を図ることができる。

本発明によれば、椰子殻と合成樹脂からなる十分な強度と抗菌性を併せ持つ樹脂成形体が提供される。

まず、本発明の椰子殻由来の抗菌剤について説明する。
抗菌剤の原料である椰子殻は、ココ椰子、アブラ椰子等の椰子科の果実から果水（ジュース）、胚乳（果肉や油脂）を採取した後に残る繊維を多く含む残渣である。つまりここでは椰子殻は狭義の意味での核皮を指すのだけではなく、広義の意味での中果皮や外果皮をも指す。その他の利用法としては、椰子殻は大部分が太くて硬い繊維からなるので、多くは乾燥して燃料になるほか、マット、ほうき、たわし等に利用されているが放置されているものも多い。

このように放置されている椰子殻を利用するにあたって、そのままでは嵩張って利用できないので、所定の軟化処理を施した後、繊維を取り出すために解繊機にかける。

所定の軟化処理とは、椰子殻を長時間水に浸漬させたり、アルカリと共にまたはアルカリ無しで蒸煮したり、さらには高温高圧で煮沸したり、高温高圧下から急減圧して破砕する（爆砕）などによって硬い椰子殻を軟化または分解させ、繊維と繊維以外の残滓とを分離しやすいようにした後、さらに解繊機に通しやすくするために、あらかじめほぐしたり、ローラーで平らにするなどの下処理をすることである。その後に解繊機を通すことによって、繊維と繊維以外の残滓に分けて取り出すことができる。

ここでいう蒸煮法とは、１００℃付近かそれ以上の蒸気または沸騰水で、椰子殻を所定の時間蒸す又は煮る処理のことである。この際、希苛性ソーダ水溶液に浸漬してもよいし、さらに１００℃以上の高温にするために高圧釜で行ってもよい。

上記のような軟化処理を行った後、椰子殻を解繊機に通し、椰子殻繊維と椰子殻残滓に分ける。ただ、椰子殻は解繊機を通すと、繊維状の椰子殻繊維と椰子殻残滓に完全に分けられるわけではなく、椰子殻繊維には微量の残滓が、また残滓には少量の短かい繊維が含まれている。

この椰子殻繊維と椰子殻残滓をそれぞれ熱水で抽出した熱水抽出物には、後述するがどちらも黄色ブドウ球菌に対する抗菌性があることが確認された。特に椰子殻残滓からの熱水抽出物には大腸菌に対する抗菌性も確認された。このように本発明者らによって、椰子殻繊維と椰子殻残滓には、共に抗菌成分を含んでいることがわかった。

これらを抗菌剤として使用する場合、抽出物を乾燥して粉末の状態で使用するか、水溶液の状態で使用してもよく、また、椰子殻繊維と椰子殻残滓をそのまま使用してもよい。さらに椰子殻繊維は分級（篩い分け）して使用するか、裁断または粉砕機で粉砕して使用してもよい。繊維以外の残滓についても同様で、粉砕後に分級して使用しても良い。

椰子殻繊維または椰子殻残滓を樹脂組成物や樹脂成形体に用いる場合、そのまま混合、分散してもよいが、均質な性能、強度および生産性を得るには分級（篩い分け）して使用する方がよい。具体的には、椰子殻繊維では１５００μｍメッシュをパスしたものが好ましく、５００μｍメッシュをパスしたものがさらに好ましい。また、椰子殻残滓では４００μｍメッシュをパスしたものが好ましく、１５０μｍメッシュをパスしたものがさらに好ましい。

椰子殻の種類は特に限定しないが、ココ椰子の椰子殻が好ましく、産地についても特に限定しないが、バリおよびジャワなどのインドネシア、マレーシア、ベトナム、スリランカ、タイ産の椰子殻が好ましく用いられる。

次に、本発明の抗菌性樹脂組成物について説明する。
本発明の抗菌性樹脂組成物は、上述のようにして得られた抗菌剤と下記の合成樹脂を含有する。
本発明に用いる合成樹脂は、すべての合成樹脂に対して適応されるが、コンパウンドのし易さや品質面また、製品形状の多様さの観点から、約３００℃以下の融点又は軟化点を有する熱可塑性樹脂が好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアセテート、ポリメタクリレート、ポリアクリルニトリル、ポリカーボネートなどが挙げられ、これらの共重合体でもよいし、抗菌剤と樹脂との界面接着性や流動性、含浸性の向上のために、全部または一部が変性されていてもよい。形状は液体、粉末、顆粒又はペレットのいずれでも本発明の樹脂組成物の製造に供することができる。これらのうちＰＥＴは、ＰＥＴ容器として使用後にリサイクル品として大量に発生するが、適度に粉砕することにより、本発明の樹脂組成物の製造に使用することができる。
また、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などが使用できる。
これらの合成樹脂は単独で用いてもよく、２種類以上を混合してもよい。

前記合成樹脂は、樹脂組成物の４０重量％〜９０重量％の範囲で使用される。このように樹脂の使用量を規定した理由は、４０重量％よりも少ないと十分な強度が得られず、また９０重量％を超えると、焼却処分時における発熱量が高くなりすぎること、及び十分な抗菌作用が得られなくなるからである。

さらに所望により、前記必須成分の他に用途や目的に応じて添加剤を加えてもよい。添加剤として、例えば、酸化防止剤、ＵＶカット剤、滑剤、カップリング剤、着色剤、可塑剤、難燃剤、増量剤例えば炭酸カルシウム、タルク、酸化チタン等を使用することができ、これらは商業的に入手可能なものを用いることができる。
添加剤の使用量は、樹脂成形体の抗菌性を損なわず、かつ強度が低下しない範囲において使用することができる。

本発明の抗菌性樹脂組成物は、本発明の抗菌性を有する椰子殻繊維および／または椰子殻残滓と必要に応じて上記添加剤を合成樹脂に加え、単軸または多軸の押出機のような混練機を用いて均一に混合することにより得られる。例えば、ペレット状にするにはダイより押し出された抗菌性樹脂組成物を水浴中を通して冷却し、引き取り機によって引き取りながら回転するカッターにより切断し、所望の寸法のペレットを得ることができる。

本発明の抗菌性樹脂組成物は、抗菌剤の濃度が高いマスターバッチとして調製してもよく、
成形体と同じ濃度のコンパウンドとして調製してもよい。マスターバッチの場合は、成形体加工時にマスターバッチと同じ合成樹脂かまたは相溶性のある樹脂と混合し、希釈して所望の抗菌剤濃度になるように用いることもできる。

本発明の抗菌性樹脂組成物は、抗菌性樹脂成形体の製造に用いられる。
本発明の抗菌性樹脂成形体は、コンパウンドを押出機で可塑化混練しながらダイに押出して所定の形状に成型する押し出し成形、混練物を加熱プレスして所定の寸法にするプレス成形、混練物を高圧でダイに射出する射出成形などの公知の方法で製造される。

抗菌性樹脂成形体の具体例としては、食品用容器・トレー、かまぼこ板、まな板、食器、家電製品の筐体、家具・インテリア、床材、壁材、便座、自動車・電車・船舶など交通機関の内外装部品、パチンコ、スロット台のような遊技台、遊具、玩具、文具などを挙げることができる。

椰子殻繊維および／または椰子殻残滓の成形体中の含有率を５０％以上にすると人口木材としての用途にも使用できる。

以下に測定方法、実施例及び比較例を掲げて、本発明をより一層明らかにするが、本発明は、実施例に限定されるものではない。

［抗菌力試験１］最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）測定法
試料を１０倍量の水中で１時間煮沸し、Ｎｏ．５Ｃの濾紙で濾過した後、エバポレータで減圧濃縮した後、凍結乾燥機で乾燥して乾燥物（熱水抽出物）を得る。所定の濃度になるように熱水抽出物を添加しｐＨ７に調製した寒天培地をオートクレーブ後、２．５ｍｌずつシャーレ（３０ｍｍ径）に入れた。接種菌液（Staphylococcus aureus ＩＦＯ−０１２３７２、Escherichia coli ＩＦＯ−３３０１）は、保存培地から１白金耳を試験管中のブイヨン培地１０ｍｌに接種後、３７℃、２４時間培養した前培養液を生理食塩水で１０００倍に希釈して調製した。シャーレ中の寒天培地が固化した後、接種菌液５０μｌを寒天培地表面に広げ、３７℃で２０時間培養後、菌の生育状況を観察し、全く育成が認められなかった場合を＋＋、対照（熱水抽出物無添加）と比較して明らかに生育が抑制された場合を＋、対照と同程度の生育の場合を−で示した。（すべて２検体ずつ）

［抗菌力試験２］フィルム密着法
ＪＩＳ Ｚ ２８０１：２０００「抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果」５．２ プラスチック製品などの試験方法に従って、試験片（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ厚）の表面に１／５００普通ブイヨンで調製した菌液を滴下し、ＰＥ被覆フィルム（４０ｍｍ×４０ｍｍ）で密着させて３５℃で培養した。測定は、培養開始時及び２４時間後の試験片上の菌液について生菌数を測定した（３検体）。使用菌株は黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus subsp. aureus ＮＢＲＣ−１２７３２）、使用培地は標準寒天培地である。
抗菌活性値Ｒを以下の計算式で求める
Ｒ ＝ ｌｏｇ（Ｂ／Ｃ）
Ｒ： 抗菌活性値
Ｂ： 無加工試験片の２４時間後の生菌数の平均値（個）
Ｃ： 抗菌加工試験片の２４時間後の生菌数の平均値（個）

抗菌加工製品の抗菌効果は、製品上の２４時間後の試験菌の生菌数が無加工製品上の生菌数の１％以下（抗菌活性値Ｒ：２．０以上）となることで効果ありとする。

［引張り試験］
ＪＩＳ Ｋ ７１１３の方法に従って、１号試験片を用い、引張り速度１．０ｍｍ／分で、ひずみゲージを付けて引張り試験を行った。測定機は万能試験機（オートグラフＡＧ−２５ＴＤ、島津製作所製）を使用した。各測定値はそれぞれ３試料の測定平均値である。

［曲げ試験］
ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠し、３点曲げ、クロスヘッドの移動量を５ｍｍ／分で行った。

［実施例１］
ココ椰子殻を１００℃の沸騰水に４８時間浸漬し軟化させ、プレスローラーで脱水しつつ平らにした後、天日に干して半日乾燥した。乾燥したココ椰子殻を解繊機に通して椰子殻繊維と椰子殻残滓に分離した。

［実施例２］
実施例１で得られた椰子殻繊維（直径０．５ｍｍスクリーンパス品、水分率１％）を４０重量％、ポリプロピレン（ＡＹ−５６４、ペレット、住友化学製）を５７重量％、添加剤として無水マレイン酸変性ポリプロピレン（ユーメックス１０１０、ペレット、三洋化成製）を３重量％として二軸押出機（ＫＺＷ１５ＴＷ−４５ＨＧ、テクノベル製）で、バレルおよびダイ温度１８０℃、回転数２００ｒｐｍ、押出量３ｇ／分の条件で、分散、混練して樹脂組成物のペレットを作製した。

［実施例３］
椰子殻繊維の代わりに椰子殻残滓（４００μｍメッシュパス品、水分率１％）を４０重量％使用した以外は実施例２と同様にして樹脂組成物のペレットを作製した。

［実施例４］
椰子殻繊維を１７重量％、ポリ乳酸（ユーズＳ−１２、ペレット、トヨタ自動車製）を８３重量％である以外は実施例２と同様にして樹脂組成物のペレットを作製した。

［実施例５］
実施例２で得られた樹脂組成物のペレットを射出成形機（ＥＳ１０００−１２Ｅ、日精樹脂工業製）で、加熱筒及びノズル温度１９０℃、射出速度７０ｍｍ／秒、射出圧力１００ＭＰａの条件で、樹脂形成体の各種試験片を作製した。

［実施例６］
実施例３で得られた樹脂組成物のペレットを使用した以外は実施例５と同様にして樹脂形成体の各種試験片を作製した。

［実施例７］
実施例４で得られた樹脂組成物のペレットを使用した以外は実施例５と同様にして樹脂形成体の各種試験片を作製した。

［比較例１］
ポリプロピレン１００重量％であるペレットを使用した以外は実施例５と同様の方法で各種試験片を作製した。

［比較例２］
ポリ乳酸１００重量％である以外は実施例５と同様の方法で各種試験片を作製した。

表１は、実施例１で得られた椰子殻繊維と椰子殻残滓の抗菌力試験１（最小発育阻止濃度測定法）の結果を示したものである。全く育成が認められなかった場合を＋＋、対照（熱水抽出物無添加）と比較して明らかに生育が抑制された場合を＋、対照と同程度の生育の場合を−で示す。

椰子殻繊維及び椰子殻残滓から得られる熱水抽出物の黄色ブドウ球菌に対する最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は、それぞれ０．２５％、０．１２５％であった。さらに、椰子殻残滓から得られる熱水抽出物の大腸菌に対する最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）は、０．２５％であった。
椰子殻繊維及び椰子殻残滓は抗菌性成分を含み、これらの熱水抽出物は抗菌性を有することがわかる。

表２は、実施例５，６で得られた樹脂形成体の抗菌力試験２（フィルム密着法）の結果を示したものである。

椰子殻繊維及び椰子殻残滓を含有する樹脂成形体の抗菌活性値はそれぞれ２．０、２．３であり、樹脂成形体は抗菌性を有することがわかる。また、椰子殻繊維及び椰子殻残滓が樹脂成形体に対して抗菌剤の役割をしていることがわかる。

表３は椰子殻繊維および椰子殻残滓を含有する樹脂成形体（実施例５，６）および合成樹脂をポリ乳酸とした樹脂成形体（実施例７）の引張り試験と曲げ試験の結果を示したものである。

椰子殻繊維および椰子殻残滓を含有する樹脂成形体は、含有しない樹脂成形体より引っ張り、曲げにおいて強度がアップしていることがわかる。

以上のことからわかるように、本発明の椰子殻由来の熱水抽出物、椰子殻繊維、椰子殻残滓は抗菌剤として十分な性能を持ち、椰子殻繊維及び椰子殻残滓を含む樹脂成形体は、さらに十分な強度を有している。

Claims (5)

1. 椰子殻を軟化し解繊することにより得られる抗菌性を有する椰子殻繊維または椰子殻残滓。
2. 請求項１記載の椰子殻繊維または椰子殻残滓由来の抗菌剤。
3. 請求項１記載の椰子殻繊維または椰子殻残滓を含有する樹脂組成物。
4. 請求項２記載の抗菌剤を含有する樹脂組成物。
5. 請求項３乃至４記載の樹脂組成物からなる樹脂成形体。