JP2010138390A

JP2010138390A - 易分解性樹脂組成物の分解液および分解方法

Info

Publication number: JP2010138390A
Application number: JP2009258659A
Authority: JP
Inventors: Seishi Yoshikawa; 成志吉川; Tadayoshi Katayama; 傳喜片山; Masato Kogure; 正人小暮
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】加水分解により酸を放出する脂肪酸ポリエステルを含む易分解性樹脂組成物をより効率的に分解する分解液及び分解方法の提供。
【解決手段】生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含む易分解性樹脂組成物を分解する分解液であって、酵素と、酵素反応液に非相溶な酸中和剤との混合液であることを特徴とする分解液。
生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、加水分解により酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含む易分解性樹脂組成物の分解方法であって、前記易分解性樹脂組成物を、分解酵素、及び、酵素反応液に非相溶な酸中和剤を含む酵素反応液中で分解することを特徴とする、分解方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、易分解性樹脂組成物を効率的に分解する分解液およびその方法に関する。

包装資材として生分解性のポリ乳酸系樹脂組成物などの生分解性樹脂組成物が提案されている。これらの生分解性樹脂組成物を用いた包装容器などの分解は一般に容器表面から順次起こっており、容器全体が完全に分解するまでには相当の時間を必要とし、さらに、分解速度は樹脂の結晶性や分子配向といった樹脂内部の構造によって影響を受け、場所によって分解しやすいところ、分解しにくいところが存在するという問題もあったが、近年ではこれらの問題を解決するために様々な生分解性樹脂組成物が開発されており、例えば、加水分解により酸を放出する脂肪族ポリエステルを配合することによって生分解性が向上された易分解性樹脂組成物が報告されている（特許文献１）。

国際公開２００８−０３８６４８号公報

しかしながら、上記のように加水分解により酸を放出する脂肪族ポリエステルを含む易分解性樹脂組成物を分解液中で酵素分解させる場合、時間の経過とともに易分解性樹脂組成物から酸が放出されることから、分解液のｐＨが低下し、酵素分解の活性が下がることで分解速度が遅くなることが分かった。従って、本発明は、加水分解により酸を放出する脂肪族ポリエステルを含む易分解性樹脂組成物をより効率的に分解する方法を提供することを目的とする。

本願発明者らは、易分解性樹脂組成物を分解液中で分解すると時間の経過とともに酸触媒が放出されて分解液が低ｐＨになるため生分解性樹脂の分解酵素の活性を充分に発揮できる条件にならない一方で、分解液のｐＨを上げた状態としても、分解酵素の分解活性は発揮されるものの易分解性樹脂組成物から放出された酸の酸触媒による効果が充分に得られないことを確認した。これに対応して、本願発明者らは、前記易分解性樹脂組成物を分解するための加水分解酵素に該分解酵素に非相溶な酸中和剤を加えることによって、前記酸による分解作用及び分解酵素による分解作用の両方を同時に充分に発揮できるようなｐＨが維持され、その結果効率的な分解が可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、加水分解により酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含む易分解性樹脂組成物を分解する分解液であって、酵素反応液と、酵素反応液に非相溶な酸中和剤との混合液であって、好ましくは
１．酸中和剤が炭酸カルシウムまたはキトサンである、及び/又は
２．加水分解酵素がプロテアーゼ、クチナーゼ、セルラーゼまたはリパーゼである
分解液を提供する。
また、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、加水分解により酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含む易分解性樹脂組成物の分解方法であって、前記易分解性樹脂組成物を、分解酵素、及び、酵素反応液に非相溶な酸中和剤を含む酵素反応液中で分解する方法であって、好ましくは
１．酵素反応中における酵素反応液のｐＨが、以下の工程(a)〜(b)により定められる活性ｐＨ範囲の下限値以上、かつ、８．０未満に維持されること：
(a) 脂肪族ポリエステル（Ａ）の単体を緩衝液中で前記分解酵素によって分解する場合にその分解活性値を最大とする最大活性ｐＨ値を特定する工程、
(b) 前記最大活性ｐＨ値における分解活性値の３０％以上の分解活性値を与える活性ｐＨ範囲を定める工程、及び/又は
２．脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が放出する酸がシュウ酸またはマレイン酸である、及び/又は
３．易分解性樹脂組成物が、ポリ乳酸系樹脂中にポリオキサレートを分散させて得られる、方法が提供される。

本発明によって、分解液中で、酸及び分解酵素の両方による分解作用により、易分解性樹脂組成物の分解速度を向上させることができる。

proKのポリ乳酸フィルム分解活性を示す。 CLEのポリ乳酸フィルム分解活性を示す。

本発明では、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、加水分解により酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含む易分解性樹脂組成物を、分解酵素と、酵素反応液に非相溶な酸中和剤との混合液中で分解させることで、易分解性樹脂組成物の分解速度を向上し、短時間で効率良く分解することができたのである。明確な理由は明かではないが、易分解性樹脂組成物の表面は酵素分解によって分解され、内部は加水分解により放出されるシュウ酸等の酸によって分解される。そして、易分解性樹脂組成物から外部に溶出されるシュウ酸や乳酸等の酸は酸中和剤によって中和され、さらに、易分解性樹脂組成物の内部に酸中和剤が浸入しないので酸による分解を阻害しないため、初期の分解速度が極めて高いからであると考えられる。

本発明において、易分解性樹脂組成物は、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、加水分解により酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含み、例えば国際公開２００８−０３８６４８号公報に記載された易分解性樹脂組成物などが挙げられる。
生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）としては、例えばポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリブチレンサクシネート・アジペート共重合体や上記脂肪族ポリエステルの共重合体、またポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルと上記脂肪族ポリエステルとの共重合体などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記脂肪族ポリエスエル（Ａ）の共重合体を形成する成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ビスフェノールＡ、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール；コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、アントラセンジカルボン酸などのジカルボン酸；グリコール酸、L-乳酸、D-乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、マンデル酸、リンゴ酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸；グリコリド、カプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、ポロピオラクトン、ウンデカラクトンなどのラクトン類などが挙げられる。
ブレンドするポリマーとしては、セルロース類、キチン、グリコーゲン、キトサン、ポリアミノ酸、澱粉などが挙げられる。なお、ポリ乳酸を用いる際の重合に用いられる乳酸は、Ｌ−体又はＤ−体のいずれかであってもよく、Ｌ−体とＤ−体の混合物であってもよい。
好ましい生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）としては、ポリ乳酸系樹脂、ポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。
生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）の分子量としては、特に制限されるものではないが、脂肪族ポリエステル（Ａ）を含む易分解性樹脂組成物を用いて容器等を製造する際の機械的特性や加工性を考えると、重量平均分子量で５，０００〜１，０００，０００の範囲が好ましく、１０，０００〜５００，０００の範囲がより好ましい。

脂肪族ポリエステル（Ｂ’）は、加水分解によって酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する。ここで、本明細書では、分解速度が速い生分解性を有するとは、水溶液中で単体樹脂を酵素分解した場合に１日当たりに溶出してくる分解物の量（分解速度）が脂肪族ポリエステル（Ａ）と比較して多い（速い）ことをいい、好ましくはその分解物の量（分解速度）が２倍以上であることをいう。本明細書では、便宜的に、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）のことを「易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）」という。脂肪族ポリエステル（Ｂ’）は加水分解時に酸を溶出し脂肪族ポリエステル（Ａ）に亀裂を生じさせるのみでなく、脂肪族ポリエステル（Ｂ’）自身の溶出によっても脂肪族ポリエステル（Ａ）の内部に空孔を生成させることが出来る。その結果より多くの酵素作用点が脂肪族ポリエステル（Ａ）の内部に生成させることができ、分解速度をさらに上げることが出来る。
放出される酸としては、上記の条件を満たすものであれば特に限定はされないが、例えば０．００５ｇ／ｍｌの濃度で水に溶解させたときのｐＨが４以下の酸、例えばｐＨが３以下の酸、ｐＨが２、以下の酸例えばｐＨが１．５以下、ｐＨが１．３以下、好ましくはｐＨが１．０以下の酸を加水分解により放出する酸を使用することができる。具体例としては、シュウ酸（pH 1.6）、マレイン酸、無水マレイン酸、グリコール酸（pH 2.5）等が挙げられるが、上記のうちシュウ酸およびマレイン酸が好ましい。このような脂肪族ポリエステル（Ｂ’）を使用することによって脂肪族ポリエステル（Ａ）が速く分解されるが、これは、脂肪族ポリエステル（Ｂ’）に水が浸入して溶出する際、溶出した酸成分がポリ乳酸等の脂肪族ポリエステル（Ａ）を加水分解して脂肪族ポリエステル（Ａ）の内部に多数の亀裂を生じさせ、酵素が作用する表面積がさらに増加するためであると考えられる。
易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）の例としては、ポリエチレンオキサレート、ポリ（ネオペンチル）オキサレート（ＰＮＯｘ）、ポリエチレンマレエート、ポリグリコール酸などが挙げられる。これらは共重合体、単独での使用、２種以上を組み合わせての使用でもよい。
易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）の成分や共重合体を形成する成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、オクタンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ビスフェノールＡ、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール；シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、アントラセンジカルボン酸などのジカルボン酸；グリコール酸、L-乳酸、D-乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、マンデル酸、ヒドロキシ安息香酸などのヒドロキシカルボン酸；グリコリド、カプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、ポロピオラクトン、ウンデカラクトンなどのラクトン類などが挙げられる。
また本明細書では、ホモポリマー、共重合体、ブレンド体において、少なくとも一つのモノマーとしてシュウ酸を重合したポリマーをポリオキサレートとする。
この中で好ましい分解促進剤はポリオキサレート及びポリグリコール酸である。

易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）は脂肪族ポリエステル（Ａ）中に分散して存在することが好ましい。易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が水中で分解溶出した空隙に酵素が浸入して作用することができ、易分解性樹脂組成物の表面のみならず、内部からも易分解性樹脂組成物を分解し、これによって分解速度が速くなる。このような易分解性樹脂組成物としては、例えばポリ乳酸系樹脂中にポリオキサレートまたはポリグリコール酸を分散させて得られた易分解性樹脂組成物が挙げられる。
ここで、良好な分解速度を得るためには、易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が脂肪族ポリエステル（Ａ）中に均等かつ細かく分散して存在することが好ましい。脂肪族ポリエステル（Ａ）中での分散性を向上させるために易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）に脂肪族ポリエステル（Ａ）のモノマー成分を１種以上を重合させてもよい。

さらに、易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）は、極性が高い、即ち水への親和性が高いものであることが好ましい。このような易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）は加水分解速度が速くなるため、脂肪族ポリエステル（Ａ）内部に多数の空孔が素早く生成して酵素の作用面積が増加し、その結果、脂肪族ポリエステル（Ａ）の分解速度も速くなる。例えば、極性はFedors法から計算されるＳＰ値（溶解度パラメーター）(Polym.Eng.Sci.,14,147-154(1974))などを指標とすることが可能であり、前記ＳＰ値は例えば場合２２．０以上、２３．０以上、２４．０以上であればよく、２５．０以上であることが好ましい。

本発明の方法により分解される易分解性樹脂組成物における、易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）の含有量は、易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）を含む易分解性樹脂組成物を用いて容器等を製造する際の機械的特性や加工性を考えると、好ましくは１〜３０重量％であり、より好ましくは２〜２０重量％である。

本発明の方法により分解される易分解性樹脂組成物は、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを、常法により均一に混合することにより製造することができる。例えば、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを、同時に単軸又は二軸押出し混練機に供給して溶融混合した後、ペレット化することにより本発明の易分解性樹脂組成物を製造することができる。溶融押出し温度としては、使用する生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）のガラス転移温度、融点、混合比率などを考慮して、当業者が適宜設定できるが、一般的には１００〜２５０℃である。

本発明の方法により分解される易分解性樹脂組成物には、必要に応じて、公知の可塑剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、顔料、フィラー、充填剤、離型剤、帯電防止剤、香料、滑剤、発泡剤、抗菌・抗カビ剤、核形成剤などの添加剤を配合してもよい。また、生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）又は易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）以外の樹脂を、本発明の効果を損なわない範囲で配合してもよい。例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールなどの水溶性の樹脂の他、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンープロピレン共重合体、酸変性ポリオレフィン、エチレンーメタクリル酸共重合体、エチレンー酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエステルゴム、ポリアミドゴム、スチレンーブタジエンースチレン共重合体などを配合することができる。また、易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）の分散性を向上させる目的で生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）の共重合体を配合してもよい。

本発明の方法により分解される易分解性樹脂組成物を用いた容器の製造には、それ自体公知の成型法を用いることができる。
例えば、樹脂の種類に応じた数の押出機を用いて、多層多重ダイを用いて押出成形を行うことで多層フィルム、多層シート、多層パリソン又は多層パイプ等が成形できる。また、樹脂の種類に応じた数の射出成形機を用いて、同時射出法や逐次射出法等の共射出成形によりボトル成型用の多層プリフォームを製造することができる。このような多層フィルム、パリソン、プリフォームをさらに加工することにより、本発明の方法に用いられる易分解性樹脂組成物を用いた容器を得ることができる。
フィルム等の包装材料は、種々の形態のパウチや、トレイ・カップの蓋材として用いることができる。パウチとしては、例えば、三方又は四方シールの平パウチ類、ガセット付パウチ類、スタンディングパウチ類、ピロー包装袋等が挙げられる。製袋は公知の製袋法で行うことができる。また、フィルム又はシートを、真空成形、圧空成形、張出成形、プラグアシスト成形等の手段に付することにより、カップ状、トレイ状等の包装容器が得られる。

多層フィルムや多層シートの製造には、押出コート法や、サンドイッチラミネーションを用いることができる。また、予め形成された単層及び多層フィルムをドライラミネーションによって積層することもできる。例えば、易分解性樹脂組成物／ポリ乳酸（シーラント）層から成る２層共押出フィルムに透明蒸着生分解性フィルムをドライラミネーションにより積層する、ドライラミネートにより積層したポリ乳酸／ポリグリコール酸の２層フィルムに易分解性樹脂組成物／ポリ乳酸（シーラント）の２層をアンカー剤を介して押出コートする方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、パリソン、パイプ又はプリフォームを一対の割型でピンチオフし、その内部に流体を吹込むことにより容易にボトルやチューブを成形できる。また、パイプ、プリフォームを冷却した後、延伸温度に加熱し、軸方向に延伸すると共に、流体圧によって周方向にブロー延伸することにより、延伸ブローボトル等が得られる。

本発明の方法は、上記易分解性樹脂組成物を、分解酵素、及び、酵素反応液に非相溶な酸中和剤を含む酵素反応液中で分解することを特徴とする。
本発明に使用される分解酵素としては、一般に生分解性樹脂を分解するものであれば特に限定はされず、当業者が任意のものを使用することができる。このような酵素としては例えばプロテアーゼ、セルラーゼ、クチナーゼ、リパーゼ等が挙げられる。例えば和光純薬工業株式会社製のプロテアーゼＫや独立行政法人酒類総合研究所のリパーゼＣＳ２を使用することが可能である。酵素反応液に添加する酵素の量は、酵素の種類、フィルムの量等を基準として当業者が適宜決定することが可能であり、特に限定されるものではないが、例えばTritirachium album由来ProteinaseK（和光純薬工業株式会社製）の粉末を使用する場合、分解する生分解樹脂１mg に対して１〜１０μg、好ましくは５〜８μgの量で使用することができる。

本発明において、酵素反応液に非相溶な酸中和剤とは、液体の中和剤、及び、液体中での酵素反応に通常用いられる条件下で酵素反応液に容易に完全に溶解するような固体、半固体等の中和剤を除く酸中和剤全般を意味し、特に限定されるものではない。このような中和剤は当業者に知られており、例えば炭酸カルシウム、キトサン、陽イオン交換樹脂等が挙げられ、上記のうち、本発明においては炭酸カルシウムまたはキトサンが好ましい。本発明に使用される酸中和剤の溶解度は、酵素反応液の組成、温度等によって変動するが、試験条件においてpHを酵素活性pH範囲内で安定的に留めることができれば、特に酸中和剤の種類に限りはない。また、中和剤の量は当業者が適宜決定することが可能であり、特に限定されるものではないが、分解する生分解樹脂のフィルム重量の例えば0.2〜２倍、好ましくは0.5〜1.5倍とすることができる。

また、前述の通り、本発明に使用される易分解性樹脂は脂肪族ポリエステル（Ｂ’）に水が浸入して溶出する際、溶出した酸成分がポリ乳酸等の脂肪族ポリエステル（Ａ）を加水分解して脂肪族ポリエステル（Ａ）の内部に多数の亀裂を生じさせることによって酵素が作用する表面積が増加し、その結果分解が速くなると考えられているため、易分解性樹脂内部で分解に作用する酸を中和しないようにするためには中和剤が前記亀裂の内部に侵入しない条件とすることが好ましい。このような条件とすることによって、中和剤は、易分解性樹脂内部で該易分解性樹脂を分解する酸の作用を阻害しない一方で、易分解性樹脂は脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が酵素反応液中に溶出した段階ではじめて、酸を中和して塩を形成することによって酵素反応液のｐＨ低下を防止し、分解酵素の活性を最大限に引き出すことができる。上記の条件は、前記亀裂の大きさとの関係において中和剤の粒径を一定の値以上に調整することによって達成することが可能であり、例えば脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が分解されることによって生じる空孔が１０μm程度である場合、中和剤の粒径は１０μm以上とすることが好ましい。

本発明の方法において、好ましくは、酵素反応中における酵素反応液のｐＨが、以下の工程(a)〜(b)：
(a) 脂肪族ポリエステル（Ａ）の単体を緩衝液中で前記分解酵素によって分解する場合にその分解活性値を最大とする最大活性ｐＨ値を特定する工程、
(b) 前記最大活性ｐＨ値における分解活性値の３０％以上の分解活性値を与える活性ｐＨ範囲を定める工程、
により定められる活性ｐＨの下限値以上、かつ、８．０未満に維持される。

工程(a)では、脂肪族ポリエステル（Ａ）の単体を緩衝液中で加水分解酵素によって分解する場合にその分解活性値を最大とする最大活性ｐＨ値を特定する。脂肪族ポリエステル（Ａ）の単体は、前述の易分解性樹脂組成物の成分である脂肪族ポリエステル（Ａ）単独からなり、好ましくは分解の対象とする易分解性樹脂組成物と同じ形状のものが使用される。分解液の量、温度等のその他の条件は当業者が適宜設定することが可能であるが、好ましくは易分解性樹脂組成物を分解するときと同じに設定される。

本発明に使用される緩衝液として、一般にｐＨを安定化する目的で用いられる緩衝液であればとくに限定はされない。このような緩衝液としてはグリシン-塩酸緩衝液、リン酸緩衝液、トリス-塩酸緩衝液、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、クエン酸-リン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、酒石酸緩衝液、グリシン-水酸化ナトリウム緩衝液などが挙げられる。緩衝液の濃度は当業者が適宜決定することが可能であり、例えば塩濃度として10〜100mMとした緩衝液を使用することができる。

この工程では、脂肪族ポリエステル（Ａ）の単体の分解実験を、ｐＨの値が異なる緩衝液を使用して複数回行い、前記脂肪族ポリエステル（Ａ）の単体を分解する分解酵素の分解活性値が最大となる最大活性ｐＨ値を特定する。分解活性値は、例えば一定時間後の脂肪族ポリエステル（Ａ）の分解量を基準として決定することが可能であるが、易分解性樹脂組成物の分解の態様に応じて変更してもよい。また、緩衝液のｐＨの設定値の数およびｐＨ値の間隔は、分解の最適ｐＨを特定するために必要な値を当業者が決定することができる。この工程に使用される各ｐＨの緩衝液のｐＨは全ｐＨ領域にわたる必要は無く、また、その間隔は均等である必要は無く、通常想定される分解活性値のおおよそのピークを基準として当業者が適当な分布に設定することができる。

工程(b)では、前記最大活性ｐＨ値における分解活性値の３０％以上の分解活性値を与えるｐＨ範囲を定める。一般に、酵素の活性には、酵素の種類や反応条件等に応じて至適ｐＨが存在し、その至適ｐＨをピークとして山型の活性を示す。従って、工程（ａ）において、ｐＨの変化に応じた分解酵素の活性のグラフを作成することにより、工程（ａ）で特定した最大活性ｐＨ値の分解活性値の３０％以上の活性を示す活性ｐＨ領域を容易に決定することができる。なお、本発明における分解活性値は厳密に区切る必要は無く、分解活性値の絶対値や分解活性の分布に応じて、易分解性樹脂組成物を所望の程度にまで分解するのに必要な値を当業者が一定の幅を持って定めることができる。

通常、分解活性は、最大活性ｐＨ値の分解活性値の３０％以上の分解活性値を与えるｐＨ領域内において発揮されるが、例えば、後述の活性値2.7以上を示したpH5.0〜7.2の範囲であるプロテアーゼＫの場合、分解活性値の３０％以上の範囲外としても分解性を有する。これは、易分解性樹脂組成物の加水分解により酸を放出する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）による酸触媒効果によるものと考えられる。

本発明の好ましい方法においては、易分解性樹脂組成物（すなわち、脂肪族ポリエステル（Ａ）および脂肪族ポリエステル（Ｂ’）の両方を含む樹脂組成物）を分解するための酵素反応液に、酵素反応液に非相溶な酸中和剤を加えることにより、ｐＨを前記工程(a)〜(b)により定められる活性ｐＨの下限値以上、かつ、８．０未満、好ましくは前記活性ｐＨの範囲内、かつ、８．０未満の範囲に調整することが可能である。ｐＨを前記活性ｐＨ範囲内とすることにより加水分解酵素の作用を充分に得、かつ、同時にｐＨを８．０未満とすることにより、加水分解により放出する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が加水分解により放出するｐＨが２．０以下の酸による分解作用を充分に得ることが可能となり、これらの酸及び分解酵素の両方による分解作用により、易分解性樹脂組成物の分解速度を向上させることができる。

この好ましい態様においては、酵素反応中における酵素反応液のｐＨが上記のｐＨ条件に維持され、より詳細には、易分解性樹脂組成物を酵素反応液中に入れた直後の反応開始時のｐＨだけでなく、この分解の全体にわたって、すなわち、易分解性樹脂組成物を所望の程度にまで分解するのに必要な時間の間、ｐＨが上記のｐＨ範囲内に維持される。ただし、ｐＨが上記のｐＨ範囲からわずかな時間外れることをも許容しないものではなく、易分解性樹脂組成物の分解に必要な時間を確保できる程度にｐＨの値が上記範囲にとなるように管理されていればよい。
分解液中で易分解性樹脂を分解する際の温度は、酵素及び易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が放出する酸が分解活性を示す温度であればよい。より好ましくは、０℃〜１００℃である。さらに好ましくは、２０℃〜７０℃である。より具体的には、分解の温度は、例えば（易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）のガラス転移温度―５℃）＜分解温度＜酵素活性を示す温度の上限、を基準とすることができる。例えば、易分解性脂肪族ポリエステル（Ｂ’）としてポリエチレンオキサレートを使用した場合には例えば３７℃の温度条件下で分解を促進することが可能であり、ポリグリコール酸を使用した場合には例えば４５℃とすることにより分解を促進することができる。
ガラス転移温度は、例えば、セイコーインスツルメント株式会社製ＤＳＣ６２２０（示差走査熱量測定）を用いて測定することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
使用した分解酵素の酵素反応液は以下のように調製した。
- proK(ProteinaseK)酵素反応液
Tritirachium album由来ProteinaseK（和光純薬工業株式会社製）の粉末20mgを、50w/w％グリセリンを含む0.05MTris-HCl緩衝液（pH8.0）1mlに溶解させproK(ProteinaseK)酵素反応液を作成した。
- CLE酵素反応液
独立行政法人酒類総合研究所から提供を受けたリパーゼ活性653U/mL を示すCryptococcus sp. S-2由来リパーゼCS2(特開2004-73123)酵素反応液を用いた。リパーゼ活性は基質としてパラニトロフェニルラウレートを用い測定した。ここでリパーゼ活性の１Ｕとは1μmol/minのパラニトロフェノールをパラニトロフェニルラウレートから遊離させた時の酵素量で定義される。

（ガラス転移温度の測定）
ガラス転移温度（Ｔｇ）はセイコーインスツルメント株式会社製ＤＳＣ６２２０（示差走査熱量測定）を用いて行った。測定条件は窒素雰囲気下、１０℃／分の昇温速度で０〜２００℃まで測定した。サンプルは後述するＰＥＯｘ、ＰＥＯｘ２０とし、試料量５〜１０ｍｇとした。

ポリエチレンオキサレート (PEOx)（脂肪族ポリエステル（Ｂ’））の合成
マントルヒーター、攪拌装置、窒素導入管、冷却管を取り付けた300mLのセパラブルフラスコにシュウ酸ジメチル354g(3.0mol)、エチレングリコール223.5g(3.6mol)、テトラブチルチタネート0.30 gを入れ窒素気流下フラスコ内温度を110℃からメタノールを留去しながら170℃まで加熱し９時間反応させた。最終的に210mlのメタノールを留去した。その後内温150℃で0.1-0.5mmHgの減圧下で1時間攪拌し、内温170℃〜190℃で7時間反応後、粘度が上がり取り出した。合成物のηinhは0.12であった。
溶液粘度(ηinh)の測定は、１２０℃で一晩真空乾燥させた合成したポリエチレンオキサレートを用い、これをm-クロロフェノール/1,2,4-トリクロロベンゼン=4/1(重量比)混合溶媒に浸漬し、150℃で約10分溶解させ濃度0.4g/dlの溶液を作り、ついでウベローデ粘度計を用いて30℃で溶液粘度を測定した。(単位dl/g)
また、上記のポリエチレンオキサレートのモノマーであるシュウ酸を0.005g/mlの濃度で溶解した水溶液のｐＨは1.6であった。
（ポリオキサレート（ＰＥＯｘ２０）の合成）
シュウ酸ジメチル３５４ｇ（３．０ｍｏｌ）の代わりにシュウ酸ジメチル９４．５ｇ（０．８ｍｏｌ）及びテレフタル酸ジメチル３８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）を用いた以外は、上記ＰＥＯｘの合成と同様の方法で合成した。
ＧＰＣ測定により、重量平均分子量（Ｍｗ）は２００００であった。ＧＰＣには、東ソー株式会社製ＨＬＣ−８１２０を用い、カラムとしてＴＳＫｇｅｌＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈ×２及びガードカラムとしてＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎＳｕｐｅｒＨ−Ｈを用いた。カラムオーブンの温度を４０℃とし、溶離液としてクロロホルムを用い、流速を０．５ｍｌ／ｍｉｎとした。また、サンプル注入量は１５μｌとした。スタンダードはクロロホルムにポリスチレンを溶解させたものを用いた。サンプル調整はクロロホルムを溶媒として濃度５ｍｇ／ｍｌとし、フィルターろ過したものを用いた。

（ＰＥＯｘ、ＰＥＯｘ２０の性質）
モノマーであるシュウ酸は０．００５ｇ／ｍｌ濃度でｐＨ１．６であり、ＰＥＯｘ、ＰＥＯｘ２０は水溶液中で加水分解によりシュウ酸、またはシュウ酸オリゴマーを溶出する。
ポリオキサレートのモノマー含有量とガラス転移温度

易分解性樹脂組成物フィルム（脂肪族ポリエステル（Ａ）＋脂肪族ポリエステル（Ｂ’））の作製
ポリ乳酸（Natureworks社製4032D）/PEOxまたはPEOx20=95/5質量%のマスターペレットを二軸押出機（テクノベル社製）を用いて２００℃で溶融混合し、ラボプラストミル（株式会社東洋精機製作所製）を用いて、100μmと250μmの易分解性樹脂組成物フィルムを製膜した。

プロテアーゼＫの活性ｐＨ範囲の特定
(a) 生分解性フィルム（脂肪族ポリエステル（Ａ）成分の単体）に対するプロテアーゼＫの酵素活性測定
proK酵素液12μlを加え分解液とした60mMリン酸緩衝液（pH4.7〜9.0の範囲で11種類）10mlに2cm×2cm（45mｇ）に切り出したポリ乳酸フィルム（厚さ100μm）を浸し、３７℃100rpmで４日間振とうさせた。４日後の分解量（mｇ）をフィルム分解活性値とした。ここで４日後の分解量とは分解開始時のフィルム重量(mg)−4日後のフィルム重量(mg)である。またフィルム重量測定は乾燥機で４５℃一晩乾燥させ測定した値である。各pHのリン酸緩衝液中におけるフィルム分解活性は以下の通りであった。

(b) プロテアーゼＫの活性ｐＨ範囲の特定
ポリ乳酸フィルムに対するプロテアーゼＫの最大活性値は、上記の表１およびこの内容を図示した図１の通り、pH６．０の60mMリン酸緩衝液を用いた場合の9.13であった。この最大活性値の３０％以上である活性値2.7以上を示したpH5.0〜pH7.2を、プロテアーゼＫを使用する場合の活性ｐＨ範囲と定めた。

リパーゼＣＳ２の活性ｐＨ範囲の特定
(a) 生分解性フィルム（脂肪族ポリエステル（Ａ）単体）に対するリパーゼＣＳ２の酵素活性測定
CLE酵素液48μlを加え分解液とした60mMリン酸緩衝液（pH3.0〜8.0の範囲で11種類）10mlに2cm×2cm（45mｇ）に切り出したポリ乳酸フィルム（厚さ100μm）を浸し、３７℃100rpmで４日間振とうさせた。４日後の分解量（mｇ）をフィルム分解活性値とした。ここで４日後の分解量とは分解開始時のフィルム重量(mg)−4日後のフィルム重量(mg)である。またフィルム重量測定は乾燥機で４５℃一晩乾燥させ測定した値である。各pHのリン酸緩衝液中におけるフィルム分解活性は以下の通りであった。

(b) リパーゼＣＳ２の活性ｐＨ範囲の特定
ポリ乳酸フィルムに対するリパーゼＣＳ２の最大活性値は、上記の表２およびこの内容を図示した図２の通り、pH７．０の60mMリン酸緩衝液を用いた場合の15であった。この最大活性値の３０％以上である活性値4.5以上を示したpH4.4〜pH7.8を、リパーゼＣＳ２を使用する場合の活性ｐＨ範囲と定めた。

（実施例１）
50mlのファルコンチューブに2cm×2cm（重量90mg厚さ250μm）に切り出した易分解性樹脂組成物フィルム（脂肪族ポリエステルB'にPEOxを用いた）と蒸留水30ml（中性）を加え、さらにproK酵素液36μl、炭酸カルシウム（和光純薬工業株式会社製、粒径10〜15μｍ、）をフィルム重量の0.5倍量加えた。反応は３７℃、200rpmで一週間行った。
（実施例２）
温調、ヒーター、攪拌機を取り付けた3Lの水槽に5cm×5cmに切り出した易分解性樹脂組成物フィルム（枚数２０枚、総重量１２ｇ厚さ250μm）と蒸留水３L（中性）を加え、さらにCLE酵素液15ml、キトサン（和光純薬工業株式会社製キトサン５０、粒径30〜300μｍ）をフィルム重量の1.5倍加えた。反応は３７℃、500rpmで一週間行った。
（実施例３）
キトサンを炭酸カルシウムに変えた他は実施例２と同様に行った。
（実施例４）
25mlのガラスバイアル瓶に2cm×2cm（重量70mg厚さ150μm）に切り出した易分解性樹脂組成物フィルム（脂肪族ポリエステルB'にPEOx20を用いた）と蒸留水10ml（中性）を加え、さらにCLE酵素液48μl、炭酸カルシウム（和光純薬工業株式会社製、粒径10〜15μｍ、）をフィルム重量の0.5倍量加えた。反応は45℃、100rpmで一週間行った。
（比較例１）
炭酸カルシウムを加えなかった他は実施例１と同様に行った。
（比較例２）
炭酸カルシウムを加えなかった他は実施例３と同様に行った。
（比較例３）
分解温度を37℃に代えたほかは実施例４と同様に行った。

実施例１〜３と比較例１と２の結果から分解液に酸中和剤を添加することでpHの低下を抑制でき、酵素活性が保たれることから分解量が増加することが分かった。また実施例４と比較例３の結果から分解温度を脂肪族ポリエステルB'のガラス転移温度以上にすることで分解量が増加することが分かった。
続いて水に非相溶な酸中和剤と相溶な酸中和剤での分解能を検討するため以下の実験を行った。
（実施例５）
25mlバイアル瓶に2cm×2cm（重量45mg厚さ100μm）に切り出した易分解性樹脂組成物フィルムと蒸留水10ml（中性）を加え、さらにproK酵素液12μl、炭酸カルシウムをフィルム重量の0.5倍加えた。反応は37℃、100rpmで一週間行った。
（比較例４）
25mlのバイアル瓶に2cm×2cm（重量45mg厚さ100μm）に切り出した易分解性樹脂組成物フィルムと分解液（pH7.0リン酸緩衝液10ml、proK酵素液12μl）を加えた。反応は３７℃、100rpmで一週間行い、分解液は２日、２日、３日の間隔で交換し行った。

この結果から水に非相溶な酸中和剤と相溶な酸中和剤では非相溶な酸中和剤のほうが効果的に働くとこがわかった。比較例４の相溶な酸中和剤が易分解性樹脂組成物内に浸入し、酸を中和するために分解能が低下することを表している。

Claims

生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、加水分解により酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含む易分解性樹脂組成物を分解する分解液であって、分解酵素、及び、酵素反応液に非相溶な酸中和剤との混合液であることを特徴とする分解液。
酸中和剤が炭酸カルシウムまたはキトサンである、請求項１に記載の分解液。
加水分解酵素がプロテアーゼ、クチナーゼ、セルラーゼまたはリパーゼである、請求項１又は２項に記載の分解液。
生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ａ）と、加水分解により酸を放出し、かつ、脂肪族ポリエステル（Ａ）より分解速度が速い生分解性を有する脂肪族ポリエステル（Ｂ’）とを含む易分解性樹脂組成物の分解方法であって、前記易分解性樹脂組成物を、分解酵素、及び、酵素反応液に非相溶な酸中和剤を含む酵素反応液中で分解することを特徴とする、分解方法。
酵素反応中における酵素反応液のｐＨが、以下の工程(a)〜(b)により定められる活性ｐＨの下限値以上、かつ、８．０未満に維持されることを特徴とする、請求項４に記載の分解方法：
(a) 脂肪族ポリエステル（Ａ）の単体を緩衝液中で前記分解酵素によって分解する場合にその分解活性値を最大とする最大活性ｐＨ値を特定する工程、
(b) 前記最大活性ｐＨ値における分解活性値の３０％以上の分解活性値を与える活性ｐＨ範囲を定める工程。
分解温度が、前記脂肪族ポリエステル（Ｂ’）のガラス転移温度−５℃以上である、請求項４又は５項に記載の分解方法。
脂肪族ポリエステル（Ｂ’）が放出する酸がシュウ酸またはマレイン酸である、請求項４から６のいずれか１項に記載の分解方法。
易分解性樹脂組成物が、ポリ乳酸系樹脂中にポリオキサレートを分散させて得られるものである、請求項４から７のいずれか１項に記載の分解方法。