JP2013116084A - 育種育苗ポット - Google Patents

Abstract

【課題】植替えの必要のない直植え可能な生分解性樹脂から作製される育種育苗ポットに、光遮蔽効果と圃場土壌中への押込み操作を可能とする尖端構造と十分な生分解性速度と溶融成形による効率的な生産性とその溶融成形時の酢酸・ギ酸臭を抑える特性を付与し、播種や苗の植付け作業の効率化を図るための育種育苗ポットを提供する。
【解決手段】熱重量減少の微分曲線において、１８０〜３２０℃の温度範囲にピークを有さず、３００〜４００℃の温度範囲にピークを有する植物由来のバイオマス粉末とポリ乳酸を、５：９５〜７０：３０の重量比で配合した組成物から成形された円錐状もしくは角錐状の尖端構造を持ち、原料となるポリ乳酸は、その分子量が２，０００〜１００，０００の範囲にあり、バイオマス粉末は、２５０μm以下の成分を８０重量％以上含有する粉末である。
【選択図】図２

Description

本発明は、植物の種子および苗を育成するための育種育苗ポットに関する。具体的には、ポリ乳酸とバイオマス粉末を配合した組成物から成形され、植え付け作業の効率化と環境中で優れた分解性を兼ね備えた育種育苗ポットに関する。

農業の機械化は絶えず進展しており、播種や苗の植付け作業の効率化を図るとともに種苗の生育も助けるための育種育苗ポットの技術が各種開示されてきている。さらに、播種や植付けだけでなく、廃棄物が発生しない直植え可能な育種育苗ポットも各種開発されてきている。

例えば、土壌中の微生物や水分によって分解される生分解性樹脂を用いた直植え可能な育種育苗ポットが開発されている（特許文献１参照）。一般に、負の光屈性を示す根の伸長特性から、育種育苗ポットは光を遮断するために、黒色もしくは暗色の不透明性を備えている。しかし、生分解性樹脂から作製された育種育苗ポットは、樹脂本来の透明〜半透明性のため、光遮蔽の措置が必要とされ、例えば、黒色顔料をコンパウンド化する方法（特許文献２参照）や紙成分との多層化（特許文献３参照）などにより、生分解性と光遮蔽効果を両立する技術が開示されている。しかし、このような異種素材からなる多層構造ポットは、その成形工程が複雑なため、工業的に効率的に作製することが難しい。

一方、直植えという特性を活かすために、生分解性樹脂の溶融成形性を利用して、先端を尖らせた構造の育種育苗ポットの作製技術が開示されている（特許文献４参照）。この技術により、硬質および軟質土壌など様々な条件の圃場において、打ち込みという操作だけで種苗の植込みが可能となった。ただし、打ち込みという操作に耐えられる物性を持ったポットを作製するために、十分な物理的強度を付与する必要があり、当然、１０万以上の高分子量のポリ乳酸を用いて、十分な器壁厚みを持ったポットが作製されてきた。しかしながら、広く用いられている生分解性樹脂であるポリ乳酸は、高温多湿のコンポスト処理条件を除けば、通常の圃場環境中の条件下では生分解性そのものが非常に遅く、まして高分子量で厚みを持った成形体のポットは、直植え後の分解・無機化は非常に難しいというのが実情であった。

さらに、光遮蔽効果と生分解機能の活性化を目的として、バイオマスを混合して生分解性樹脂を溶融成形する技術が開示されている（特許文献５参照）。ただし、この場合、生分解性樹脂は溶融するが、バイオマスは不融性であるため、高温での加熱により樹脂成分の流動性を高めて成形する手段が取られている。しかし、このような高温では、バイオマスの熱分解が進行しやすく（非特許文献１参照）、酢酸やギ酸臭が多量に発生して溶融成形を行う作業環境の悪化が問題となっている。

特開平７−２０３７７６号公報 特開２００２−２６２６７２号公報 特開２００４−１２１０５４号公報 特開２００５−２７００８７号公報 特開２００２−２３３２５１号公報

A. J. NUNEZ、外４名、Thermal and Dynamic Mechanical Characterization of Polypropylene-Wood flourComposites、Polymer Engineering and Science、42巻、4号、733-742頁、2002年

本発明が解決しようとする課題は、播種や苗の植付け作業の効率化を図る点にあり、具体的には、植替えの必要のない直植え可能な生分解性樹脂から作製される育種育苗ポットに、光遮蔽効果と、圃場土壌中への押込み操作を可能とする尖端構造と、十分な生分解速度と、溶融成形による効率的な生産性と、その溶融成形時の酢酸・ギ酸臭などの分解物の発生が抑えられた特性を付与する点にある。

本発明にかかる育種育苗ポットは、熱重量減少の微分曲線において、１８０〜３２０℃の温度範囲にピークを有さず、３００〜４００℃の温度範囲にピークを有する植物由来のバイオマス粉末とポリ乳酸を、５：９５〜７０：３０の重量比で配合した組成物から成形された円錐状もしくは角錐状の尖端構造を持つ成形体であることを特徴とする。

本発明にかかる育種育苗ポットを製造するための原料となるポリ乳酸は、その分子量が２，０００〜１００，０００の範囲であることを特徴とする。

さらに、本発明にかかる育種育苗ポットを製造するための原料となるバイオマス粉末は、２５０μm以下の成分を８０重量%以上含有する粉末であることを特徴とする。

本発明にかかる育種育苗ポットは、生分解性樹脂であるポリ乳酸とバイオマス粉末から作製されているため、直植え可能であり、植替え・回収・廃棄処理の手間がかからない。特定の分子量のポリ乳酸を用いることによって、その生分解速度を制御することができる。バイオマス粉末を配合しているため、光遮蔽効果があり、根の生育を阻害しない。特定の熱特性を有するバイオマス粉末を配合しているため、溶融成形時に酢酸・ギ酸臭の発生が抑えられる。さらに、形状として尖端構造を有しているため、圃場土壌中への押込み操作が可能である。これらの特性により、育種育苗作業を効率的に行うことができる。

図１は、本発明の育種育苗ポットの例である。 図２は、水蒸気処理前の麦わらと水蒸気所／粉砕処理によって得られた麦わら粉末の熱重量減少の微分曲線である。

本発明の実施の形態について、以下に説明する。

本発明で用いられるバイオマスとは、植物由来のセルロース繊維およびリグニンを主成分として含有するものであれば、一般公知の植物残渣をなんら制限なく用いることができる。好適に用いられるバイオマスとしては、例えば、麦わらや稲わら、もみ殻などの農業残渣、エリアンサスやサトウキビ、キャッサバ、砂糖大根などのバイオエタノール生産用植物の糖分搾取後の残渣、間伐材などの森林残渣、および建築廃材や古紙など都市型植物由来残渣などがある。これらの植物残渣の中でも、その取り扱いやすさの点から、農業残渣およびバイオエタノール生産用植物残渣がより好適に用いられる。

植物由来のバイオマスは、その主要な構成成分として、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンからなる。ヘミセルロースはセルロースとリグニン、あるいはセルロース同士を結合させる接着剤の役割を担っている。このヘミセルロースは、例えば、バイオマス粉末を樹脂にブレンドして高温で成形した際、最初に分解し、その分解生成物が揮発し、ブレンド体の物性を低下させるのみならず、作業環境の悪化を引き起こす。本発明に係るバイオマス粉末は、化学的には、主要成分としてのセルロースとリグニンからなるが、減量されたヘミセルロース成分も含有し、さらにその他の微量成分としてのシリカ微粒子などの混合も含まれる。

本発明に係るバイオマス粉末は、熱重量減少の微分曲線において、１８０〜３２０℃の温度範囲にピークを有さず、３００〜４００℃の温度範囲にピークを有することを特徴とする。熱重量減少の微分曲線は、熱重量分析装置（Thermal Gravimetrical Analyzer）等で測定することができる。１８０〜３２０℃の温度範囲のピークは、ヘミセルロースの分解に基づくものであり、本発明に係るバイオマス粉末がこの温度範囲に実質的にピークを有さないということは、バイオマス粉末がヘミセルロースを含まないか、あるいはヘミセルロース含量が熱重量分析装置の検出限界以下であることを意味する。３００〜４００℃の温度範囲のピークは、セルロースの分解に基づくものであり、バイオマス粉末がこの温度範囲にピークを有するということは、バイオマス粉末がセルロースを含むことを示している。本実施に係るバイオマス粉末はセルロース成分に富み、ヘミセルロース成分が熱重量分析装置の検出限界以下にまで減少していることがより好ましい態様である。

本発明に係るバイオマス粉末は、繊維状、短繊維状、球形粒状、異形粒状などの多様な形状をとりうる。その粒径は特に限定されないが、熱可塑性樹脂であるポリ乳酸と混合して溶融成形に用いる際には、バイオマス粉末自体が不融性であるため、溶融成形時に溶融流動性を阻害する恐れがある。従って、バイオマス粉末の粒径分布は、２５０μｍ以下の成分の含有量が８０重量％以上であることが好ましく、９０重量％以上であることがさらに好ましい。とりわけ、溶融した樹脂複合体の高い流動性を要求する射出成形においては、粒径が２５０μｍ以下の成分の含有量が９５重量％以上であることが望ましい。

次に、本実施の形態に係るバイオマス粉末を好適に得ることができるバイオマス粉末の製造方法について説明する。
本実施の形態に係るバイオマス粉末の製造方法としては、たとえば植物由来のバイオマスを１７０〜２５０℃の加熱水蒸気を用いて加熱処理した後、目的の粒度分布になるまで粉砕することによって実施される。

加熱水蒸気処理とは、１７０〜２５０℃に加熱された水蒸気をバイオマスに接触させることである。１７０℃未満では、バイオマスの水蒸気処理効果が小さく、処理に長時間を要する。さらに、後段で述べるように１７０℃は逆転移温度であるため、その温度以上では乾燥処理も同時に実施可能である。一方、２５０℃を超える温度では、バイオマスの分解が必要以上に進行しやすく、炭化が起こりやすくなってしまうので好ましくない。加熱水蒸気処理温度としては、より好ましくは１９０〜２４０℃、さらに好ましくは、２００〜２３０℃の範囲である。

ここで１７０〜２５０℃に加熱された水蒸気とは、高温飽和圧力から常圧過熱の範囲にある水蒸気である。常圧過熱水蒸気とは、定容積状態で加熱して得られる加圧飽和水蒸気と異なり、膨張できる状態で１００℃の水蒸気をさらに加熱して得られる、標準気圧下で１００℃以上の過熱水蒸気をいう。

加熱処理後の植物由来のバイオマスは、易分解性のヘミセルロース成分が優先的に分解され、部分的に揮発・除去されているため、接着組織を解かれたバイオマス組織は、容易に粉砕することができる。破砕および粉砕は、適宜、一般公知の破砕・粉砕装置を用いて行うことができる。また、このとき、粗粉砕後に微粉砕を行う２段粉砕処理を行ってもよい。好適に用いられる破砕・粉砕装置を例示すれば、例えば、ハンマーミル、カッターミル、ピンミル、クラッシャーミル、ボールミル、ロッドミル、バーミル、ディスクミル、ブレードミル、振動ミル、およびこれらの方法を組み合わせた複合粉砕方法である。

粉砕されたバイオマス粉末は、そのままでも本発明に係るバイオマス粉末として使用できるが、より高度な特性を発現させるために、分級操作によって、粒度分布を制御することも好適に行われる。分級操作に用いる方法としては、一般公知の分級方法が何ら制限なく使用できる。好適に用いられる分級方法を例示すれば、例えば、篩分級、気流式分級、渦遠心式分級、静電分離型分級などであり、これらに超音波や縦および横振動などの負荷を様々に組み合わせた分級方法がある。具体的には、振動ふるい装置、サイクロン、風力分級装置、および回転ドラム型静電分離装置などが好適な分級装置である。これらの装置を用いて、本発明の実施の形態に係る２５０μｍ以下の成分の含有量が８０重量％以上であるバイオマス粉末が作製される。

本発明にかかるポリ乳酸とは、乳酸エステル構造を基本ユニットとして８０モル％以上有するポリ乳酸であり、特にL−乳酸エステルユニットが主体となるポリマーである。L−乳酸エステル構造ユニット以外の成分としては、D−乳酸エステルユニット、ラクチドと共重合可能なラクトン類、環状エーテル類、環状アミド類、環状酸無水物類などに由来する共重合成分ユニットが存在することが可能である。好適に用いられる共重合成分としては、カプロラクトン、バレロラクトン、β−ブチロラクトン、バラジオキサノンなどのラクトン類；エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテル、オキセタン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類；ε−カプロラクタムなどの環状アミド類；琥珀酸無水物、アジピン酸無水物などの環状酸無水物類などである。

更に、開始剤成分として、ポリ乳酸又はその誘導体中に共存しうるユニットとして、アルコール類、グリコール類、グリセロール類、その他の多価アルコール類、カルボン酸類、多価カルボン酸類、およびフェノール類などが用いられる。好適に用いられる開始剤成分を具体的に例示すれば、エチルヘキシルアルコール、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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコール、グリセリン、オクチル酸、乳酸、グリコール酸などである。

本発明にかかるポリ乳酸の分子量は、溶融成形可能な範囲であれば、なんら制限なく用いることができるが、生分解特性と成形性とのバランスの取れた物性を得るには、２，０００〜１００，０００の範囲のものが好ましく、３，０００〜５０，０００の範囲のものがより好ましく、５，０００〜２０，０００の範囲であることが更に好ましい。なお、ポリ乳酸の分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ（ＧＰＣ））や光散乱法、末端基滴定法、蒸気圧オスモメトリー及び浸透圧法などの公知の方法により測定することができる。

本発明にかかる特定の分子量範囲のポリ乳酸の製造は、重合法や分解法などの従来公知の方法がいずれも適用可能であるが、より好適に用いられる方法としては、高分子量ポリ乳酸を水蒸気を用いて加水分解することによって製造する方法が好適に利用される。この方法を具体的に例示すれば、まず、高分子量のポリ乳酸を加熱水蒸気反応器に入れて、水蒸気を導入する。ガス状である水蒸気はいかなる狭い空間にも拡散していくことができるため、より効果的にポリ乳酸分子の間隙中に水蒸気が拡散し、速やかに加水分解が進行する。水蒸気の温度は、１００〜１４０℃、水蒸気圧は、常圧〜飽和圧の範疇であればかまわないが、反応を速やかに行うには、０．１０〜０．３７ＭＰａの飽和圧に近い圧力であることが好ましい。加熱水蒸気分解により製造されるポリ乳酸の分子量は、加熱水蒸気分解反応の温度と時間により制御することが可能である。一般的は、３０分から２００分の反応時間範囲で実施される。

本発明にかかる特定の分子量範囲のポリ乳酸を分解法により製造する方法は、ポリ乳酸製品として使用されたものを回収して得られるリサイクル用回収ポリ乳酸を用いることも好適な態様として実施される。さらに、回収ポリ乳酸から得られるさまざまな分子量を有するリサイクルポリ乳酸を混合して、結果としてその平均分子量が２，０００〜１００，０００の範囲であるポリ乳酸は、溶融成形時の良好な流動性と、速い生分解性と、固化後の機械的強度を鼎立させることができるため、より好適に用いられる態様である。

次に、本発明に係るバイオマス粉末とポリ乳酸からの成形体について説明する。本発明にかかる成形体は、ポリ乳酸とバイオマス粉末を配合した組成物から成形されることによって得られる円錐状あるいは角錐状の尖端構造を持った成形体である。

円錐状あるいは角錐状の尖端構造とは、本発明にかかる育種育苗ポットの下端部が円錐状あるいは角錐状の形状を有することを意味している。このような形状を持つことにより、圃場に直植えする際に、圃場土壌中への押込み操作を容易にすることができる。とりわけ、マルチング栽培において、マルチフィルムに予め穿孔処理を施すことなく、そのままマルチフィルムの上から、本発明にかかる尖端構造を持った成形体を押込み、その尖端部分でマルチフィルムを断裂させ、土壌中に進行させることで極めて容易に直植えが可能となる。

尖端の円錐あるいは角錐の形状は、その尖端角度が１０〜１５０度、より好ましくは３０〜１２０度、さらに好ましくは４５〜１００度の範囲であることが、押込み操作に好適である。さらに、尖端部には胴体部に至るスリットを設けることも好適な態様の一つである。これにより、土壌中への押込み操作の際に、スリット部が開き、ポット内部の根が容易に土壌中へ展開することができる。尖端部に連なる胴体部は、円形あるいは多面体の筒状構造であり、テーパーを有している態様も好適に採用される。

本発明にかかる成形体は、育種育苗ポットとして機能する必要があるため、尖端構造の他に、好ましい構造機能を有することができる。たとえば、胴体壁は、肉厚の枠構造と肉薄の窓部からなる構造が好適である。これにより、育種育苗ポットとしての形体を維持しながら、窓部において生分解が速やかに進行し、根の土壌中への展開を容易にすることができる。

本発明に係る成形体は、バイオマス粉末とポリ乳酸を含有した組成物を溶融成形することによって製造される。バイオマス粉末とポリ乳酸の好ましい配合比は重量比で、５：９５〜７０：３０であり、より好ましくは、１０：９０〜６０：４０、さらに好ましくは１５：８５〜５５：４５である。バイオマス粉末の組成比が５重量部未満では、バイオマスの添加効果が明確には発現しない場合があり。また、７０重量部を超える割合では、溶融成形体を得ることが難しく、たとえ成形できた場合でも、成形体の機械的強度が十分でない場合がある。

本発明の成形体の成形方法は特に限定されるものではないが、生産効率の観点からより好適な成形方法として押出成形法および射出成形法がある。本発明にかかる円錐状もしくは角錐状の尖端構造を持った育種育苗ポットを成形するには、射出成形法が最も好適であるが、射出成形に必要とされるバイオマス粉末がポリ乳酸マトリックス中に均質に分散したペレットをあらかじめ作製するために、一般的に押出成形法が好適に用いられる。

［押出成形］
押出成形は、エクストルーダーという装置を用いて、スクリューを配したシリンダー中に、本発明にかかるポリ乳酸とバイオマス粉末を含む組成物を投入し、１４０〜１８０℃の温度で溶融混練し、溶融複合体をエクストルーダーの先端に位置するダイから、各種成形体の構造、例えばストランドとして押し出される。ダイから押し出された成形体は、空気中で冷却固化し、各種成形材料として使用される。

本発明に係るポリ乳酸を含有した組成物の溶融成形において、成形温度は、１４０〜１８０℃であることが好ましい。成形温度が１８０℃より高くなると、ポリ乳酸の分解が促進され、成形性が低下する場合がある。一方、成形温度が１４０℃より低いと、ポリ乳酸が溶融せず、成形が困難になる場合がある。スクリュー回転数については、エクストルーダーの種類によって異なるが、一般的に、１０〜４００ｒｐｍ、より好ましくは５０〜２００ｒｐｍで行なわれる。溶融成形時間については、バイオマス粉末とポリ乳酸の配合比、ポリ乳酸の分子量、時間当たりの処理量、スクリュー回転数などに応じて適切な条件を設定することが可能である。

［射出成形］
射出成形は、射出成形機を用いて、バイオマス粉末とポリ乳酸を配合した組成物を直接に、あるいは先に押出成形によって成形したストランド状成形体から作製したペレットを投入し、シリンダー内でスクリューにより溶融混練した後、所定の金型内に溶融複合体を射出し、冷却固化させることによって、本発明にかかる成形体を作製することができる。成形温度は、１４０〜１８０℃であることが好ましく、１８０℃より高くなると、ポリ乳酸の分解が促進され、成形性が低下する場合がある。一方、成形温度が１４０℃より低いと、熱可塑性樹脂が溶融せず、成形が困難になる場合がある。金型温度は、３０〜１１０℃であることが好ましく、１１０℃より高くなると、ポリ乳酸が固化するのに長時間を要し、金型からの取り外しが難しくなる場合がある。一方、金型温度が３０℃より低いと、不均一に結晶化しやすく、成形体表面の肌荒れが顕著になったり、成形そのものが困難になる場合がある。

本発明にかかるバイオマス粉末やポリ乳酸の熱的性質の確認に関しては、熱分析法が好適に使用される。当該熱分析法を用いて、バイオマス粉末の熱重量減少温度範囲を確認する場合、たとえば、熱重量分析装置（ＴＧ）を用いて、窒素気流中で酸素の影響を遮断した雰囲気中で徐々に昇温しながら重量の変化をモニターすることによって、重量減少の温度範囲を確認することができる。この重量減少曲線を微分し、熱重量減少微分曲線を求めることによって、重量減少領域がピークとして現れるため、より明確に温度範囲を確認することができる。

ポリ乳酸の融点の確認には、熱分析法の中でも、示差走査熱量計（DSC）を用いることで、より容易にかつ明確にポリ乳酸の融解挙動を確認することができる。当該示差走査熱量計を用いて、ポリ乳酸の融点を確認する場合、ポリ乳酸をアルミニウムパン中に封入して、窒素気流化、酸素の影響を遮断して徐々に昇温することによって、結晶融解に伴う吸熱ピークとして融点を確認することができる。

本発明にかかるポリ乳酸の分子量は、平均分子量であり、一般公知の分子量測定法により確認することができる。具体的には、サイズ排除クロマトグラフィー法（SEC（GPC））、光散乱法、オスモメーター法、末端基滴定法、NMR法などが用いられるが、なかでもサイズ排除クロマトグラフィー法がもっとも効率的に分子量を測定することができ、より好適な方法である。

本発明にかかる育種育苗ポットは、圃場への植付け前の種子および苗の育成のために用いるものである。本発明にかかるポットは、圃場への植替えが不要であり、プラスチック廃棄物も発生しない、また、溶融成形によって同一サイズの成形体がいくらでも製造可能であるため、機械による植付けに最も適したポットである。具体的には、自動マルチングプロセスと組み合わせた自動植付けプロセスに最も適した育種育苗ポットである。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらの実施例は何ら本発明の範囲を制限するものではない。

本実施例において用いた熱分析、分子量分析、水蒸気処理、および溶融成形は、以下の方法によって行った。
［熱重量（TG）分析］

セイコーインスツルメンツ株式会社製の熱重量分析計EXSTAR 6200 TG/DTAを用いて、バイオマス粉末の熱分解に伴う重量減少挙動を確認した。サンプル約２〜４ｍｇをアルミニウムパン（PN50-020 Alφ5 Pan）に取り、窒素気流(５０mL／分)下、室温から５５０℃もしくは６００℃まで昇温速度１０℃／分で等速昇温し、熱分解に伴う重量減少挙動を確認した。
［示差走査熱量（DSC）分析］

セイコーインスツルメンツ株式会社製の示差走査熱量計EXSTAR 6200 DSCを用いて、バイオマス粉末とポリ乳酸を配合した組成物およびポリ乳酸単体の融解挙動を確認した。サンプル約３ｍｇをアルミニウムパン（PN50-020 Alφ5 Pan）に取り、これを封入した後、窒素気流(５０mL／分)下、室温から２００℃まで昇温速度１０℃／分で等温昇温法によって、結晶融解に伴う吸熱ピークを確認した。
［分子量分析］

ポリ乳酸の分子量測定は、東ソー株式会社製のサイズ排除クロマトグラフィー装置GPC-8020を用いて行った。測定条件として、カラムはTSKgel Super HM-H、紫外光および屈折率検出器はUV-8020とRI-8020を用いた。システムおよびカラム温度は４０ ℃、溶媒はクロロホルムを用い、流量は0.６０mL／分で行った。標準サンプルとして、数平均分子量が５００〜１，１１０，０００の範囲の単分散性の標準ポリスチレンを用いた。クロロホルム2 mLにポリ乳酸サンプル約１２mgを溶かし、この溶液をオールプラスチックシリンジに１〜１.５ mL採取し、ポアサイズ０.５μmのテフロン（登録商標）製メンブランフィルターで濾過し、GPC装置に所定量注入した。得られた結果は、ポリスチレン換算分子量として計算した。
［押出成形］

本発明にかかる育種育苗ポットの溶融成形に用いるバイオマスが均質分散したポリ乳酸複合ペレットの作製は、日本製鋼所製３０ｍｍ二軸混練押出成形機TEX３０α（同方向回転，L/D59.5）を用いて行った。スクリュー回転数１００〜２００ｒｐｍ、シリンダー温度は試料投入口方向より、上流部２００〜１８０℃、中間部１６０〜１４０℃、下流部１４０〜１７０℃とし、滞留時間４〜６分、処理量８〜１２kg／時間で行なった。この方法により、バイオマス均質分散ポリ乳酸複合ペレット（直径：２．５ｍｍ、長さ：３ｍｍ、一個の重量：１２０ｍｇ）を作製した。
［射出成形］

本発明にかかる育種育苗ポットの溶融成形は、日精樹脂製射出成形機PS-60E9ASEを用いて行った。上記したペレットをホッパーより投入し、シリンダー中で過熱しながらスクリュー撹拌により溶融した。その後、当該ポットの金型のキャビティー中に溶融したバイオマス含有ポリ乳酸複合樹脂融液を充填させ、冷却後、金型を開き、当該ポットを取り出した。ここで用いた育種育苗ポットの例を図１に示す。

［バイオマス粉末の製造例１］
バイオマスとして麦わらを用いて、過熱水蒸気処理を行い、続いて微粉砕することによって粒径２５０μｍ以下のバイオマス粉末を作製した。具体的には、下記の仕様の装置によって、過熱水蒸気処理を温度２２０℃、処理時間１２０分の条件で行った。
過熱水蒸気処理装置の仕様：
蒸気発生部： ヒーター容量 ６．３ｋW
換算蒸発量 ９．４５ ｋｇ／ｈ
最高使用圧力 ０．１１ MPa
処理槽： ヒーター容量 ８ｋW
庫内寸法： W ５９０ x D ３８５ x H ５５５ｍｍ
水蒸気処理した麦わらは、振動ミル装置を用いて粉砕後、電磁振動篩い分け器を使用して３０分間、篩分け処理をして、粒度２５０μｍ以下のバイオマス粉末とした。
装備した篩のサイズ：
目開き２５０μｍ（材質ＳＵＳ；２００ｍｍ（直径）×６０ｍｍ（高さ））

水蒸気処理前の麦わらと水蒸気処理／粉砕処理によって得られた麦わら粉末の熱重量減少の微分曲線を図２に示した。図２の結果から、未処理の麦わらの熱重量減少微分曲線には１８０〜３２０℃温度範囲にヘミセルロース成分の熱分解に基づくピークと３００〜４００℃の温度範囲にセルロース成分の熱分解に基づくピークの双方が観察されているのに対して、水蒸気処理した麦わらの微分曲線には、３００〜４００℃の温度範囲にセルロース成分の熱分解に基づくピークのみが観察された。

［特定の分子量を有するポリ乳酸の製造例２〜５］
特定の分子量を有するポリ乳酸の製造は、高分子量ポリ乳酸を原料にして、飽和圧加熱水蒸気を用いて加水分解処理を行って調製した。具体的には、下記の仕様の装置を用いて、表1に示した条件で加熱水蒸気処理を行った。加水分解によって得られたポリ乳酸は、サイズ排除クロマトグラフィーにより、重量平均分子量を測定し、さらに、示差走査熱量計を用いて、その融点を測定した。結果を表１に併記した。
飽和圧加熱水蒸気処理装置の仕様：
トミー オートクレーブ モデルＳＳ−３２５

[押出機成形機を用いたバイオマス粉末／ポリ乳酸複合ペレットの製造例６〜８]
製造例１で製造した麦わら由来のバイオマス粉末（粒径２５０μｍ以下）と製造例２で製造したポリ乳酸（重量平均分子量８０,２００）を表２に示した重量比で押出成形機のホッパーに投入し、スクリュー回転数１５０ｒｐｍ、シリンダー温度は上流部１８０℃、中間部１６０℃、下流部１７０℃とし、滞留時間４分、処理量８kg／時間で行なった。バイオマス粉末が分散したポリ乳酸複合体は、先端のダイスよりストランド状に押し出された。このストランドからペレタイザーを用いてペレットを製造した。ペレット中のバイオマス粉末の分散状態は、光学顕微鏡を用いて、割断面の観察を行った。結果を表２に併記した。

（麦わら由来のバイオマス粉末とポリ乳酸からなる育種育苗ポットの製造実施例１〜３、比較例１、２）
製造例６〜８で作製したバイオマス粉末／ポリ乳酸複合ペレットを用いて、射出成型機により、表３に示したように育種育苗ポットを成形した。射出成形条件は、シリンダー温度１７５℃、金型温度３５℃、サイクルタイム３０秒で行った。いずれの実施例の場合も成形性は良好であり、また光遮蔽性は確保されていた（表３）。
比較例１として、製造例２で製造したポリ乳酸にバイオマス粉末を混合せず、そのまま射出成形した。また、比較例２として、直鎖状低密度ポリエチレン（分子量約２０万）を用いて、比較例１と同様にそのまま成形した。その結果、いずれの比較例でも良好な成形性が確認されたが、半透明であり、光遮蔽性は確保されなかった。

（育種育苗ポットの土壌中での生分解挙動）

実施例１〜３で作製した麦わら粉末／ポリ乳酸複合成形体製育種育苗ポットと、比較例１および２で作製したポリ乳酸単独および線状低密度ポリエチレン製育種育苗ポットを用いて、植物苗の直植えによる育苗および生分解性試験を行った。具体的には、赤土５０％、ピートモス４０％、パーライト１０％からなる生育土壌を充填した育種育苗ポットに、パンジー（品種：ローズブロッチ）を播種し、６０日間栽培し、その後、圃場に直植えを行い、３０日間観察を行った。全育苗期間９０日の後に、ポットの崩壊・分解状況とパンジー生育状況、およびパンジーの根の展開状況を観察した。その結果、表４に示したように、いずれの実施例においても、ポットの苗は順調に生育し、ポット自身は崩壊が進み、根の展開は周囲の土壌に及んでいることを確認した。これに対し、比較例２において直鎖状低密度ポリエチレンから成形したポットの場合、ポットの生分解性は認められず、また、パンジーの生育は不良であり、パンジーの根の展開も認められなかった。

Claims (3)

1. 熱重量減少の微分曲線において、１８０〜３２０℃の温度範囲にピークを有さず、３００〜４００℃の温度範囲にピークを有する植物由来のバイオマス粉末とポリ乳酸を、５：９５〜７０：３０重量比で配合した組成物から成形された円錐状もしくは角錐状の尖端構造を持った育種育苗ポット。
2. ポリ乳酸が２，０００〜１００，０００の分子量範囲であることを特徴とする請求項１記載の育種育苗ポット
3. バイオマス粉末が、２５０μｍ以下の成分を８０重量％以上含有する粉末であることを特徴とする請求項１記載の育種育苗ポット。