JP2012111923A - 防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物及びその製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】生分解性の効力を有し、環境保全に役立ち、且つ、防虫効果・土壌改良の多機能を兼ね備えた防虫・防鳥性生分解性樹脂製品を提供すること。
【解決手段】粉末唐辛子及び貝殻もしくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムを含む防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物マスターバッチを用いて生成したマルチフィルム等を使用することにより防虫・防鳥効果及び土壌改良効果を発揮する。配合においては、粉末唐辛子を生分解性樹脂１００重量部に対して５重量部〜２０重量部の割合で含まれ、その粒径が５．０μｍ〜５０．０μｍであり、粉末唐辛子の水分含有量が１０％以下である。また、微粉末水酸化カルシウムは、粒径が２μｍ〜５μｍであり生分解性樹脂１００重量部に対して０．１重量部〜１．５重量部の割合で含む。

Description

本発明は農業用プラスチックマルチフィルムとして好適な生分解性樹脂マルチフィルムやシート、板材等の防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物に関する。

従来より、農業用プラスチックフィルムは、農地等の地面上に使用し植物の育成環境を整え、種から育苗や育樹をする場合に用いられてきた。農業用プラスチックフィルムはポリエチレン樹脂や塩化ビニル樹脂等が挙げられ、前記の素材は化学的に安定な性質を持ち耐久性も有していることから農業用には極めて好適な素材であり農業資材として幅広く使用されている。

また、その一方で前記素材フィルムは、使用済み後の廃棄処理時においてその安定性がかえって、大きな問題になっている。農業用シートは概ね使い捨て商品で、ポリエチレン樹脂や塩化ビニル樹脂等が主流として使用されている。使用後に土壌に埋設処理をしても土壌中で分解せずに半永久的にその形状を保ってしまう。また、前記農業用プラスチックフィルム類を使用後、焼却処理を行った場合、燃焼カロリーも高く、また有毒ガス等の発生があり大きな社会的問題になっている。この様なプラスチック廃棄物処理の問題の解決は、避けようのない課題であり、これらのプラスチック製品に替わる機能性材料の開発が強く求められている。

近年、プラスチック廃棄物による環境汚染が社会問題化し、これらの問題解決と資源の有効利用の観点から、１９９７年４月、容器包装リサイクル法が施行され、「識別表示」も義務付けされるほど現在は、環境保護に対しての認識が高くなってきている。
この様な問題を解決する為に、使用後に土壌埋没処理をすれば微生物によって自然環境下で水と二酸化炭素に分解する生分解性樹脂が注目を集め、農業用プラスチックシートとして使用することが提案されている。

しかし実際には、生分解性樹脂が現状の汎用プラスチックに代わるには強度などの物性面や、耐久性、コスト問題からリサイクル、リユース、省資源・省エネと言った問題を含めた総合的な対策が必要とされている。

生分解性樹脂の歴史としては、自然界の動・植物、微生物がつくる全ての高分子化合物は基本的には生分解性であるが、溶融成型可能な熱可塑性ポリマーは希である。１９２５年に巨大枯草菌の体内貯蔵物として脂肪族ポリエステルが発見されたが、工業的に注目をされたのは１９８０年代、水素細菌やメタノール資源化性細菌と言った微生物の体内で栄養として蓄えられた、極めて結晶性の高い、熱可塑性のポリマーである。その後ポリブチレンサクネート、ポリカポロラクトン、ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルや、デンプン系の樹脂等の生分解性樹脂が開発され、利用されてきた。

しかし、これらの樹脂単独では十分な物性が得られない為、各種樹脂のブレンドを行なったり、成型性や耐熱性などの改良を加えた変性物に改良され、種々の用途に応じて使用されている。生分解性樹脂の繊維化は溶融点と熱分解点が近いこと。紡糸温度や延伸条件など最適な紡糸条件が難しいこと。強伸度や耐熱性が低い事など汎用樹脂と比較しても物性的に劣ることが多いのも事実である。

また価格においても現在のところ汎用樹脂の３〜５倍以上と高価であるが、環境保護問題の現在、使用消費量も拡大の方向性にあり価格も下がりつつある。生分解性樹脂は各分野で利用開発も進められ工業製品に限らず、水産・農業関係機関も用途開発に努めている。この様に生分解性樹脂は次世代の樹脂として注目を集めている。

その様な中、生分解性樹脂に様々な植物性原料や動物性原料を添加して付加価値（防鳥効果や土壌改良効果）を付けた生分解性樹脂の研究開発も進められ、また、熱可塑性樹脂等にも前記植物性原料や動物性原料を添加すると言う技術も進められている。（特許文献１及び特許文献２）しかしながら、防鳥効果や土壌改良効果等の多機能性を兼ね備えた生分解性樹脂の出現は現在あまり存在しなかった。

特開２００６−１１１６５６ 特開２０００−２２９３１１

しかし、かかる従来の技術においては、生分解性樹脂の特徴性である、使用後に土壌に埋没処理をすると微生物の働きにより水と二酸化炭素に分解されて元の形状をとどめないというもので、その分解速度や部分別分解速度の研究は進められている。その事だけでも、環境保護的には大きな影響力を持っているが、本発明は、生分解性樹脂が分解して形状を無くしてしまうところに着目し分解時から分解後に土壌に対して良い影響を与えまた、生分解性樹脂が、分解する前にも植物等に対しても、良い影響を与えると言う多機能性を兼ね備えた防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物及びその製造方法である。

まず、生分解性樹脂を利用した農業用マルチフィルムシートは農地等の地面上に使用し植物の育成環境を整え、種から育苗や育樹する為の環境を整えることはもちろんだが、農業用マルチフィルムシートの使用期間中（分解前）に少しでも防虫効果と言う効能が付加されれば、虫よけの為の農薬量の削減、その農薬散布の労働時間の減少につながり、環境保護の問題に貢献できる。

また、生分解性樹脂を使用した農業用マルチフィルムシートが、土壌に埋没処理されてからの分解時に土壌に対してミネラル補給やｐＨ値調整等の土壌改良が出来れば、土壌に対しての肥料の散布量やその労働時間の短縮につながる。そこで、本発明は、生分解性樹脂に粉末唐辛子と貝殻若しくは珊瑚を高温焼成して得た微粉末水酸化カルシウム（「Ｃａ（ＯＨ）２」を８０％以上含む）を混合練込み、防虫・防鳥効果と土壌改良と言った多機能性を兼ね備えた、防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物及びその製造法を提供するものである。

また生分解性樹脂に粉末唐辛子を配合し加熱混練すると、焦げ臭い独特の異臭を消臭する。この異臭は、本発明の貝殻若しくは珊瑚を高温焼成して得た微粉末水酸化カルシウムを配合することにより消臭できる解決策を見出したものである。

上記課題を解決するために、本発明にかかる防虫・防鳥性生分解性樹脂は、生分解性樹脂の原材料と、粉末唐辛子及び貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムを含む生分解性樹脂組成物であり、前記各粉体の混合物を加熱混練し防虫・防鳥性生分解性樹脂のマスターバッチを生成する。さらにその防虫・防鳥性生分解性樹脂マスターバッチ（ペレット状）を未添加の生分解性樹脂を配合して加熱混練する事を特徴とした防虫・防鳥性生分解性樹脂の製造方法である。又、前記マスターバッチの単体での製品製造をも特徴とする。

本発明にかかる防虫・防鳥性生分解性樹脂のマスターバッチ原材料が、脂肪族及びデンプン系の原材料であり、粉末唐辛子は、生分解性樹脂の原材料に対して、該粉末唐辛子を最大で２０質量％配合であり、その粒径が５．０μｍ〜５０μｍであり、該粉末唐辛子の水分含有量が１０％以下であることを特徴とし、貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムの配合は、生分解性樹脂の原料に対して最大で１．５質量％であり、その粒径が２μｍ〜５μｍであることを特徴とする。

本発明にかかる防虫・防鳥性生分解性樹脂のマスターバッチに配合する粉末唐辛子の粒径は、５μｍ〜５０．０μｍであり粉末唐辛子の水分含有量は１０％以下であり、また唐辛子に含まれるカプサイシン（ｃａｐｓａｉｃｉｎ）の（辛味度合いが３％〜８％）とするようにＨＰＬＣ法で測定することを特徴とする。

本発明にかかる防虫・防鳥性生分解性樹脂には、前記所定の配合あるいは粒径により、次のような効果を効率よく生じさせることができる。即ち、前記の防虫・防鳥性生分解性樹脂を用いた農業用マルチフィルムは、使用期間中に唐辛子のカプサイシン（辛味度合い３〜８％）により防虫作用、防鳥作用があり、防虫の為に散布する農薬量の削減が行える。

また使用期間後の土壌埋没処理時には、唐辛子のミネラルが土壌への養分補給になり貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムも同様に土壌へのカルシウム分補給になる。

さらに、貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムは、防虫・防鳥性生分解性樹脂（粉末唐辛子配合）の独特な臭気を減少させる効果があり、その事により、防虫・防鳥性生分解性樹脂（粉末唐辛子配合）製品から発生する異臭問題を解決することにより防虫・防鳥性生分解性樹脂製品の使用時における作業者の異臭問題を軽減出来る。また、貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムは塩基性である為、配合量は微量だが、防虫・防鳥性生分解性樹脂の使用後の分解時に土壌のｐＨ調整剤的働きもがある。

一方、本発明にかかる防虫・防鳥性生分解性樹脂には、前記所定の配合あるいは粒径により、農業用マルチフィルムの他に、防虫・防鳥（カラス等）ゴミ袋やカラスよけシート等にも応用が出来る。

本発明の一実施形体は、唐辛子を特殊焼成した後に特殊粉砕法を行い、粉末化した唐辛子を使用し、また、貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末化の水酸化カルシウムを生分解性樹脂に配合した防虫・防鳥性生分解性樹脂であり、以下詳細に説明する。

まず、唐辛子にはカプサイシン成分が多く含まれ辛味はもちろんのこと、その成分による防虫・防鳥効果があることは、公知、周知の事実である。しかしその効果を発揮させるには唐辛子に含まれるカプサイシン（ｃａｐｓａｉｃｉｎ）の（辛味度合いが３％〜８％）でなくてはならない。（辛味度合いは、ＨＰＬＣ法で行うことが不可欠である。）

また、上記粉末唐辛子を生分解性樹脂に練込み配合を行うには、生分解性樹脂の物性を損なわない程度の粒径でなくてはならなく、また、水分含有量も低くなくてはならない。その為、唐辛子は天然乾燥を行った後に機械的に強制乾燥（植物乾燥機）を行い、唐辛子の水分含有量を最低でも１０％以下にし、好ましくは水分含有量が２〜５％の唐辛子が最適であり生分解性樹脂の組成を損なわない。

上記唐辛子を、機械的に強制乾燥を施し後、粉砕機により粉末化を行うにあたり、粒径を５μｍ〜５０．０μｍにするには、唐辛子を一次ミル粉砕機にて仮粉砕後、ジェットミル機にて再粉砕を行う。粉砕工程及び粉砕工程後において、唐辛子が水分を吸収してしまうので、再度粉砕後に機械的に強制乾燥を施す。本発明においては、生分解性樹脂１００重量部に対して５重量部〜２０重量部の配合とする。もっとも好ましいのは生分解性樹脂１００重量部に対して１０重量部〜１８重量部の配合とする。

上記唐辛子の粒径が、５μｍ〜５０．０μｍを使川するということは、微粉体ほど、生分解性樹脂に練込配合が安易であり物性変化を起こしにくいが、粒径が、５０．０μｍ以上の粉末唐辛子を生分解性樹脂に練込配合を行おうとすると、物性変化を起こしフィルム状に成型すると微穴が出来てしまい製品成型が困難である。

本発明において、水酸化カルシウムは、貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムを用いる。鉱物由来の水酸化カルシウムを用いるとその比重や硬度的要因から生分解性樹脂への配合時において分散不良や生分解性樹脂の物性に変化を与える為、本発明においては、生物由来のホタテ貝殻を使用する。前記生物由来のホタテ貝殻を、特殊高温焼成分解炉にて約８３０℃〜１，２００℃前後の高温にて焼成する。その事によりホタテ貝殻が酸化カルシウムに物性変化を起こす。その温度範囲の中で、一番望ましい高温度は、１，１００℃前後でありその温度で約１時間焼成する。本発明の貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムは上記焼成して得た酸化カルシウムに特殊加水法により生成される。具体的には、ホタテ貝殻焼成酸化カルシウム総質量に対し１５質量％の水を加水する。その時の配合割合は、初めに１０質量％を加水し、蒸発後にさらに５質量％を加水する。前記焼成、加水して得た水酸化カルシウムをジェットミル粉砕機にてその粒径を（平均粒度０．１μｍ〜１３μｍ以下）の微粉末にする。その事により殺菌効果、抗菌効果、消臭効果、のある強塩基性（ｐＨ≒１２．７〜１３．２）の微粉末水酸化カルシウムになる。

この強塩基性である貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムを生分解性樹脂に配合するにあたり、前記微粉末水酸化カルシウムは、生分解性樹脂１００重量部に対して最大で１０重量部までの配合が可能であるが、生分解性樹脂は、塩基性物質に弱く生分解性樹脂の物性（樹脂の結合力）を損なう為、本発明においては、生分解性樹脂１００重量部に対して０．１重量部〜１．５重量部の配合とする。好ましくは、粒径が２μｍ〜５μｍである微粉末水酸化カルシウムを生分解性樹脂１００重量部に対して０．２重量部〜０．５重量部の配合とする。

次に粉末唐辛子及び貝殻若しくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムを生分解性樹脂に配合練込みを行うが、上記各物質を生分解性樹脂へ直接の練込みも可能だが、生分解性樹脂の成型時に起こる分散不良の軽減や、成型時の作業性を考慮すると上記各物質をまず、生分解性樹脂への混合練込みを行い防虫・防鳥性生分解性樹脂マスターバッチを生成し、その後に防虫・防鳥性生分解性樹脂マスターバッチを生分解性樹脂製品成型時においてバージンの生分解性樹脂との配合練込を行うことにより成型作業が安易になり生分解性樹脂の分散不良等も極めて軽減することが出来る。

その為、防虫・防鳥性生分解性樹脂マスターバッチを製造するには、生分解性樹脂の物性を損なわな為に、唐辛子は天然乾燥を行った後に機械的に強制乾燥（植物乾燥機）を行い、唐辛子の水分含有量を最低でも１０％以下にした後、粉砕機により粉末化を行うにあたり、粒径 を５μｍ〜５０．０μｍにするには、唐辛子を一次ミル粉砕機にて仮粉砕後、ジェットミル機にて再粉砕を行う。

また、前記ホタテ貝殻を、特殊高温焼成分解炉にて約８３０℃〜１，２００℃前後の高温にて１時間焼成した後、特殊加水法（ホタテ貝殻焼成酸化カルシウム総質量に対し１５質量％の水を加水する。その時の配合割合は、初めに１０質量％を加水し、蒸発後にさらに５質量％を加水して得た水酸化カルシウムの粒径が２μｍ〜５μｍにする為に、特殊ジェットミル粉砕機を使用し水酸化カルシウムを微粉末化する。

上記粉末唐辛子を生分解性樹脂１００重量部に対して１０重量部〜１８重量部の配合とし、上記微粉末水酸化カルシウムを生分解性樹脂１００重量部に対して０．２重量部〜０．５重量部の配合とする。

また、前記配合割合において、上記粉末唐辛子を生分解性樹脂１００重量部に対して２５重量部以上の配合。上記微粉末水酸化カルシウムを生分解性樹脂１００重量部に対して２．０重量部以上の配合度合にすると生分解性樹脂の物性を大きく損なうことになる。

前記の各物質を生分解性樹脂に練込み配合し生分解性樹脂マスターバッチを製造するにあたり配合順の決定は無いが、本発明においては、各物質をあらかじめ生分解性樹脂への配合量を混合させて行うものとする。

よって、前記各物質混合物を生分解性樹脂へ練込み生成を行うが、その時の生成温度は約１５０℃前後が最適である。１５０℃以上の高温で生成すると唐辛子自体が高熱により炭化を促進させてしまい、唐辛子の含有カプサイシン（ｃａｐｓａｉｃｉｎ）に物性的変化を与えてしまう恐れがある。

それぞれの添加量に対する効果を下記の表に記す。

Claims (4)

1. 生分解性樹脂と粉末唐辛子及び貝殻もしくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムを含む防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物。
2. 粉末唐辛子は、生分解性樹脂１００重量部に対して５重量部〜２０重量部の割合で含まれ、その粒径が５．０μｍ〜５０．０μｍであり、粉末唐辛子の水分含有量が１０％以下とする事を特徴とする請求項１記載の防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物。
3. 微粉末水酸化カルシウムは、粒径が２μｍ〜５μｍであり生分解性樹脂１００重量部に対して０．１重量部〜１．５重量部の割合で含む事を特徴とする請求項１記載の防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物。
4. ペレット状生分解性樹脂と粉末唐辛子及び貝殻もしくは珊瑚を高温焼成した微粉末水酸化カルシウムを攪拌混合し、その混合物を加熱混練してマスターバッチを生成し、さらに、そのマスターバッチに生分解性樹脂を配合して加熱混練することを特徴とした防虫・防鳥性生分解性樹脂組成物の製造方法。