JP2017171895A - 生分解性フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】十分な保湿性を有し、使用における保護対象、例えば畑の土壌等の過度な乾燥を防ぎ、且つ突発的大雨等の異常気象にさらされた場合であっても、生分解による使用期間に大きな誤差が生じない生分解性フィルムの提供。
【解決手段】生分解性樹脂及び添加剤を含む生分解性フィルムであり、前記添加剤は、脂肪酸モノアミドを含み、且つ生分解性樹脂１００重量部に対し０．３〜１．２重量部含有され、該フィルムに対する水の接触角が１００°以上である生分解性フィルム。好ましくは、脂肪酸モノアミドが飾和脂肪酸アミドであり、生分解性樹脂脂が脂肪族ポリエステル及び脂肪族芳香族ポリエステルを含む生分解性フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、生分解性樹脂からなる生分解性フィルムに関し、特に保湿性及び撥水性を改善した生分解性フィルムである。

従来、農業用途等に用いられているフィルムは、使用後回収し、廃棄処理する必要があり、特に広い土地に使用することが多い農業用のマルチフィルム等では前記使用後における回収・廃棄作業が重労働となっていた。

上記問題を解決する手段として、生分解性フィルムがある。該生分解性フィルムは、加水分解と微生物分解の２つの分解機構により、樹脂が分解される特徴を有している。従って、前記生分解性フィルムであれば、使用後に土壌にすき込むことによって、土中にて分解され、重労働とされている前記回収・廃棄作業を省略でき、農作業の負担を大きく減らすことに寄与している。

しかし、一方で前記生分解性フィルムは、一般のフィルムより透湿度が高いため、保湿性に劣るものであった。この為、特に農業用フィルムとして用いた際においては、土壌が乾燥しやすく、農作物等の植物の育成に影響が出るものであった。該問題を解決するために特許文献１、２が存在している。
また、突発的な大雨などが生じた場合、生分解性樹脂の特徴である分解機構、特に加水分解が極端に進行してしまい、必要とされる期間より早くフィルムが分解され、土壌の保護等の機能が失われるといった問題もあった。

特開２００４−３５２９８７号公報 特開２００７−１１２８９７号公報

特許文献１及び特許文献２では、「水蒸気バリヤ性付与剤」を添加又は塗布することで前記生分解性フィルムの透湿度を抑制又はコントロールし、保湿性を向上させるといった技術が開示されている。
尚、前記「水蒸気バリヤ性付与剤」としては、特許文献１では脂肪酸アミド、ビス脂肪酸アミド、パラフィンワックス、カルナバワックス蝋、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、石油樹脂が開示され、特許文献２では炭素数２０以上の飽和又は不飽和脂肪酸アミドが開示され、その例としてエルカ酸アミドやベヘン酸アミドが挙げられている。
しかし、これら「水蒸気バリヤ性付与剤」を添加又は表面塗布した特許文献１及び特許文献２の生分解性フィルムは水蒸気透過性を多少改善することはできても、撥水性が充分でないため、突発的な大雨といった異常気象にさらされた際等は急激な加水分解の進行を抑制できるものではなかった。

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究を重ね他結果、生分解性樹脂及び添加剤を使用することにより、生分解性フィルムの透湿度を改善しつつ撥水性を向上させることをみいだし、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明によれば、第１に生分解性樹脂及び添加剤を含む生分解性フィルムであり、前記添加剤は、脂肪酸モノアミドを含み、該フィルムに対する水の接触角が１００°以上であることを特徴とする生分解性フィルム。
また、第２に、前記脂肪酸モノアミドは、飽和脂肪酸アミドであることが好ましい。
更に、第３に、前記生分解性樹脂が脂肪族ポリエステル及び／又は脂肪族芳香族ポリエステルを含むことが好ましい。
次いで第４に、生分解性フィルムは、ＪＩＳ Ｚ ０２０８に準拠し、温度２５℃、相対湿度９０％（条件Ａ）の恒温恒湿装置に７２時間置いた際の吸湿剤の吸湿量から求めた透湿度が１８０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることが好ましい。

第５に、本発明の生分解性フィルムを農業用マルチフィルムに用いることが好ましい。

本発明の生分解性フィルムによれば、農業用フィルムとして用いた場合等、土壌の過度な乾燥を防ぐことができ、また、大雨等の異常気象にさらされた場合であっても、想定外の過度な分解を抑制することができる。

＜生分解性樹脂＞
本発明の生分解性フィルムは、少なくとも生分解性樹脂と添加剤とを有しており、該生分解性樹脂としては一般に知られているものが使用できる。
例えば、生分解性樹脂としては、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）、ポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）等の脂肪族ポリエチレンや、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）といった脂肪族芳香族ポリエステル、その他デンプンやセルロース等の天然高分子も挙げられる。また、これらの生分解性樹脂は単独でも２種類以上を併用することもできる。

中でも、前記生分解性樹脂の組成としては、脂肪族ポリエステルに加えて脂肪族芳香族ポリエステル（ＰＢＡＴ）を併用することが好ましい。
前記ＰＢＡＴを併用することで成形性が向上し、且つフィルムの柔軟性を向上させることができ、また、急激な加水分解の進行を抑制できる。

ＰＢＡＴを併用する場合、樹脂組成物１００重量％とした際、２０重量％以上併用させることが好ましい。ＰＢＡＴを２０重量％以上含有することで、フィルムに適度な柔軟性を与えることができ、フィルムの成形性が良好となり、且つ下記添加剤を加えた際の接触角を１００°以上とすることが容易となる。

更に好ましくは、生分解性樹脂の組成として、前記脂肪酸ポリエステルとして、少なくともＰＢＳ及びＰＢＳＡを含むことが好ましい。
これらの配合比率としては、生分解性樹脂の全量を１００重量％とした際に、ＰＢＡＴが３０〜７０重量％、ＰＢＳが０〜２０重量％、ＰＢＳＡが３０〜６０重量％とすることが好ましい。前記配合比率とすることで、添加剤と混合した際に、所定の接触角や透湿度を得られやすく、且つフィルムの成形性及び生分解性が良好であることに加えて、フィルムの柔軟性が良く、特に農業用のマルチフィルムとして用いた際等は、畑の畝の形状に追従し易いものとなる。

＜接触角＞
本発明の生分解性フィルムは、ＪＩＳ Ｒ ３２５７に準拠し、接触角計ＤＭ−ＳＡ（協和界面化学株式会社製）を用いて測定した静的接触角が１００°以上である。
前記接触角を１００°以上とすることで、表面を撥水状態に近づけ、フィルム表面が水を弾き、雨等の天候による急激な加水分解の促進を防ぐことができる。
また、経時における透湿度の上昇が抑えられ、生分解によるフィルムの崩壊開始時まで性能を保持させることができる。そして農業用フィルムとして用いた際等は、経時における土壌の過度な乾燥を防ぐことができる。

＜添加剤＞
本発明における添加剤は少なくとも脂肪酸モノアミドを含む。
前記脂肪酸モノアミドとしては、例えばラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸アミドや、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド等が挙げられる。
尚、脂肪酸アミドとしては、上記の他にもビス脂肪酸アミド等も知られているが、これは接触角や透湿度に対する効果が低く、且つ経時による物性低下も大きいため、本発明の効果を達成するには多量の添加が必要になり、グリーンプラといった環境配慮の点などにおいて好ましくない。

前記脂肪酸モノアミドとしては、飽和脂肪酸アミドを用いることがブリード性、スリップ性の点で好ましい。中でも、ステアリン酸アミドがコストや性能の点で好適に用いることができる。

前記脂肪酸モノアミドの添加量としては、生分解性フィルムを構成する生分解性樹脂１００重量部に対して、０．３〜１．２重量部とすることが好ましく、０．６〜１．０重量部とするとより好ましい。
前記脂肪酸モノアミドの添加量を０．３重量部以上とすると、フィルムに対する水の接触角を１００°以上に調整することができ、安定した透湿度を付与することができる。一方、上限を１．２重量部とすることで、環境負荷を低くでき、グリーンプラとして好適であり、同時にブリードや巻きズレといった問題が生じ難いため好ましい。

本発明の生分解性フィルムは、ＪＩＳ Ｚ ０２０８に準拠し、温度２５℃、相対湿度９０％（条件Ａ）の恒温恒湿装置に７２時間置いた際の吸湿剤の吸湿量から求めた透湿度が１８０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることが好ましく、より好ましくは１５０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下である。透湿度を前記範囲とすることでより土壌の保湿性を維持することができる。

尚、本発明の生分解性フィルムを構成する組成には、本発明の効果を損なわない程度であれば、必要に応じて、他の添加剤を添加してもよい。前記他の添加剤としては、例えば、可塑剤、熱安定剤、滑剤、光分解促進剤、生分解促進剤、生分解抑制剤、充填剤、顔料などが挙げられる。

本発明の生分解性フィルムの厚みは、８〜３０μｍであることが好ましい。８μｍ未満の場合、フィルムとしての強度が足りず、特に農業用途として用いた際に破れ易くなるおそれがある。一方３０μｍを超える場合、フィルムとしての重量が重くなる他、生分解に時間がかかりすぎるおそれがある。

また、本発明の生分解性フィルムは、引張弾性率が５００ＭＰａ以下であることが好ましい。引張弾性率が５００ＭＰａ以下であることによって、フィルムの柔軟性が良好である。更に、２５０ＭＰａ以下とするとより好ましい。特に、２５０ＭＰａ以下とすると、農業用途、例えばマルチフィルムとして用いた際等は、畑の畝の形状への追従性がより良好になるため好ましい。

＜製造方法＞
本発明の生分解性フィルムとしては、一般に行われている樹脂フィルムの製造方法を採用することができる。例えば、Ｔ−ダイ成形、インフレーション成形、カレンダー成形などが挙げられる。また、無延伸でも、一軸もしくは二軸延伸を施すこともできる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明の生分解性フィルムを具体的に説明する。
ただし、本発明の生分解性フィルムはこれらに限定されるものではない。

＜生分解性樹脂＞
ＰＢＡＴ：ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＢＡＳＦ製エコフレックス）
ＰＢＳ：ポリブチレンサクシネート（昭和電工製ビオノーレ１９０３ＭＤ）
ＰＢＳＡ：ポリブチレンサクシネートアジペート（昭和電工製ビオノーレ３００１ＭＤ）
＜添加剤＞
ステアリン酸アミド（日本化成製アマイドＡＰ−１）
ベヘン酸アミド（日本化成製ダイヤミッドＢＨ）
エルカ酸アミド（日本化成製ダイヤミッドＬ−２００）
パルチミン酸アミド（日本化成製ダイヤミッドＫＰ）
メチレンビスステアリン酸アミド（日本化成製ビスアマイドＬＡ）
エチレンビスステアリン酸アミド（日本化成製スリパックスＥ）

実施例及び比較例で得られた生分解性フィルムについて、以下の測定、評価を行った。
＜接触角＞
ＪＩＳ Ｒ ３２５７に準拠し、接触角計ＤＭ−ＳＡ（協和界面化学株式会社製）を使用して静的接触角を測定した。
＜透湿度＞
ＪＩＳ Ｚ ０２０８に準拠し、温度２５℃、相対湿度９０％（条件Ａ）の恒温恒湿装置に７２時間置いた際の吸湿剤の吸湿量から透湿度を求めた。
＜ブリード性＞
室温にて一週間放置後のフィルム表面を目視にて観察し、以下の基準で評価した。
○：変化なし
△：表面にわずかに粉がふきでている
×：粉が表面にふきでている
＜巻きズレ＞
以下の基準で評価した。
○：成形時にロールの巻きズレがない。
△：ロングラン成形の場合、巻きズレが生じやすい
＜引張弾性率＞
ＡＳＴＭ Ｄ ８２２に準拠して測定し、以下の基準で評価した。
○：２５０ＭＰａ以下
△：２５０ＭＰａより高く５００ＭＰａ以下
×：５００ＭＰａより高い

＜実施例１〜１２、比較例１〜４＞
表１〜４に記載の配合比率にて生分解性樹脂及び添加剤を配合し、インフレーション成形にて厚さ２０μｍのフィルムを成形した。前記インフレーション成形における各種条件は以下の通りである。
なお、表中、添加剤の添加量は、生分解性樹脂１００重量部あたりの添加量である。
シリンダー温度：１６０℃
ダイス温度：１６０℃
ダイス直径：１００ｍｍφ
引き取り速度：５〜１５ｍ／ｍｉｎ
ブロー比：２〜３

実施例１〜６及び比較例１，２の結果から、フィルムの接触角を１００°以上に調整するために、脂肪酸モノアミドの添加量は少なくとも０．３重量部以上添加することが好ましいことが分かる。また、その添加量に関しては、０．６重量部以上で透湿度に対する効果が略飽和状態となることが判明した。
次いで、実施例３，７〜９及び比較例３，４の結果から、フィルムの接触角を向上させるために用いる添加剤としては、脂肪酸ビスアミドより脂肪酸モノアミドが効果を発現させられることが判明した。また、前記脂肪酸モノアミドの中でも、ブリード性の観点から実施例３，７，９に使用したような飽和脂肪酸モノアミドがより好適であることが判明した。

本発明の生分解性フィルムは、生分解性を必要とする分野において好適に使用でき、特に農業用途、更に言えば農業用マルチフィルムとしてより好適に使用することができる。

Claims (5)

1. 生分解性樹脂及び添加剤を含む生分解性フィルムであり、
   前記添加剤は、脂肪酸モノアミドを含み、
   該フィルムに対する水の接触角が１００°以上であることを特徴とする生分解性フィルム。
2. 前記脂肪酸モノアミドは、飽和脂肪酸アミドであることを特徴とする請求項１に記載の生分解性フィルム。
3. 前記生分解性樹脂が脂肪族ポリエステル及び脂肪族芳香族ポリエステルを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の生分解性フィルム。
4. ＪＩＳ Ｚ ０２０８に準拠し、温度２５℃、相対湿度９０％（条件Ａ）の恒温恒湿装置に７２時間置いた際の吸湿剤の吸湿量から求めた透湿度が１８０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の生分解性フィルム。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の生分解性フィルムからなる農業用マルチフィルム。