JP2914931B2 - 熔融成形可能な生分解性抗菌脱臭材料 - Google Patents

熔融成形可能な生分解性抗菌脱臭材料

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JP2914931B2 JP9080860A JP8086097A JP2914931B2 JP 2914931 B2 JP2914931 B2 JP 2914931B2 JP 9080860 A JP9080860 A JP 9080860A JP 8086097 A JP8086097 A JP 8086097A JP 2914931 B2 JP2914931 B2 JP 2914931B2
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地球に優しい生分
解性プラスチック成形用材料として使用される熔融成形
可能な生分解性抗菌脱臭材料に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プラスチック成形体の普及は目ざ
ましく、それは日常生活では必需品となっている。日常
生活においては、快適環境と健康の維持管理は最大の課
題である。そこで、現代では快適環境を維持するため空
気清浄機などが普及しつつあるが、脱臭機能と抗菌機能
とが十分満たされている製品は皆無である。
【0003】従来の抗菌脱臭製品は、金属塩や塩素系、
フェノール系、珪酸塩系の化合物をプラスチックにブレ
ンドして成形されたものであり、その抗菌脱臭機能が著
しく低く、長期間の機能維持が困難であった。そのた
め、日常生活で使用する身近なプラスチック成形体につ
いては、抗菌機能と脱臭機能を兼ね備えた安全快適な製
品の開発が期待されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の脱臭製品は、活
性炭やゼオライトなどの無機系材料からなるものがほと
んどであり、その自由な成形加工が不可能であった。そ
こで、本発明は、汎用プラスチック製品と同様に熔融成
形が可能である材料を使用して、日常生活で使用する身
近なプラスチック成形製品に生分解性機能と抗菌脱臭機
能とを発揮させることにより、快適な環境と健康との維
持管理を図るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、日常生活で使
用する身近なプラスチック製品の高機能化を図り、快適
な生活環境を確保するための、熱可塑性高分子を主要原
料として使用する熔融成形可能な生分解性抗菌脱臭材料
の供給を目的とするものである。
【0006】即ち、本発明は、熱可塑性高分子にアルカ
リ土類及び/又は遷移金属、熱反応性単量体、セルロー
ス骨材、保水剤並びに重合開始剤を共存させ、これらを
混練熔融処理することにより得られた熔融成形可能な生
分解性抗菌脱臭材料からなるものである。
【0007】本発明は、プラスチック成形体の高機能化
を目的とし、汎用の熱可塑性高分子の成形加工時に少量
添加するだけで、その抗菌脱臭機能を著しく向上し、快
適な生活環境を確保するために寄与することができる。
従来の活性炭やゼオライトなど無機系材料では熔融成形
加工処理により、目的の機能及び物理的強度が著しく低
下する。また、無機系材料は熱可塑性高分子との相溶性
が悪く、プラスチック成形体表面に異物として露出する
など高度加工が不可能であった。
【0008】本発明者らは熔融成形による高度加工が可
能な抗菌脱臭材料の開発研究を重ねた結果、遷移金属の
添加と熱反応性単量体の相乗効果を利用することによ
り、少量の添加量のみで、長期間にわたり抗菌脱臭機能
を著しく向上する効果を見いだすとともに、セルロース
骨材と保水剤を共存することで、生分解性機能が発現す
ることを研究の途上で発見した。
【0009】本発明の完成により、日常生活で使用する
身近なプラスチック製品の高機能化を図り、快適な生活
環境を確保するための熱可塑性高分子を主要原料とする
生分解性抗菌脱臭材料の供給が可能となり環境保全の見
地からも大きな意義を有する。
【0010】
【発明の実施の態様】本発明における熱可塑性高分子と
しては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ルなどの低分子量構造体があげられるが、本発明はその
他の汎用のプラスチック原料の全てにも利用できること
が特徴である。
【0011】本発明における熱反応性単量体はカチオン
性解離基及び/又はアニオン性解離基を有するものであ
るが、そのカチオン性解離基には、強酸性および弱酸性
解離基があり、例えば、カルボキシル基、スルホン酸
基、オキソスルホン酸基、リン酸基、スルホエチル基、
スルホメチル基、カルボメチル基などがある。
【0012】又、そのカチオン性解離基を有する熱反応
性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル
酸、スチレンスルホン酸および2−アクリルアミド−2
−メチルプロパンスルホン酸などがあり、カチオン性解
離基に変換可能な熱反応性単量体には、例えば、スチレ
ン、アクリルニトリル、グリシジルメタクリレートやグ
リシジルアクリレートなどがある。
【0013】本発明における熱反応性単量体のアニオン
性解離基には強塩基性および弱塩基性解離基があり、例
えば、アンモニウム基、アミノ基、メチルアミノ基、ジ
メチルアミノ基およびジエチルアミノ基などがある。
【0014】又、そのアニオン性解離基を有する熱反応
性単量体としては、例えば、ビニルベンジルトリメチル
アンモニウム塩、ジエチルアミノエチルメタクリレー
ト、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、ジエチルアミノメチルメタク
リレート、ターシャリーブチルアミノエチルアクリレー
ト、ターシャリーブチルアミノエチルメタクリレートお
よびジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどがあ
り、カチオン性解離基と同様アニオン性解離基に変換可
能な熱反応性単量体としてスチレンやグリシジルメタク
リレートなどがある。
【0015】又、本発明におけるカチオン性解離基及び
/又はアニオン性解離基を保有する熱反応性単量体は、
上記単量体に電離性放射線を照射し、重合度を6000
以下に制御し、解離性官能基と反応性二重結合をともに
含有する分子構造としたものが使用される。
【0016】本発明の熱反応性単量体の重合に利用され
る電離性放射線源は、α線、β線、γ線、加速電子線、
X線、紫外線などがあり、製造規模や目的に合わせて任
意に選択することができる。
【0017】本発明に用いるセルロース骨材は、澱粉、
コーンスターチ、こんにゃく粉、ゼラチン粉、寒天粉、
小麦粉、ピートモスなどの植物系セルロースが望ましい
が、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロースなどからの一種以上と混合
することで生分解性の発現効果を発揮することができ
る。
【0018】本発明に用いる保水剤は、分子量が10万
から30万のポリエチレンオキサイドが有効であるが、
パントテン酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、
ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミド、ジメチル
アクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒ
ドロキシプロピルアクリレート、ビニルピロリドン、ジ
メチルアクリルアミドなどの低分子量体から目的に合わ
せて任意に選択できる。
【0019】本発明に用いる重合開始剤はアゾ系及びパ
ーオキサイド系などがあり、アゾビスイソブチルニトリ
ル(AIBN)、アゾビスメチルブチルニトリル(AM
BN)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(AC
HIN)などから任意に選択できる。
【0020】
【実施例1】2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸を10部とN,Nジメチルアクリルアミドを
10部、ヒドロキシエチルメタクリレート2部、アルド
ヘキソース1部、エチルアルコール17部、水50部の
混合液を十分脱酸素したのち、γ線を10kGy照射し
た。この液を10部分散して粉末ポリエチレン(フロー
センA1003)25部と混合し、ヘンシルミキサーで
乾燥しながら充分撹拌したのち、澱粉50部、炭酸カル
シウム5部、タルク4部、ポリエチレンオキサイド5
部、AIBN1部を混合したのち、ペレタイザーで生分
解性抗菌脱臭材料の素材ペレットを作成した。
【0021】この素材ペレットをエクストルーダーでフ
ィルターチップに成形した。これを300リットルの密
閉容器に入れ、アンモニアガスを100ppm添加した
結果、容器内のアンモニア濃度は30分後に25pp
m、60分後に17ppm,120分後には9ppm、
180分後には5ppm以下に減少し優れた脱臭効果を
示した。
【0022】生分解性抗菌脱臭材料のフィルターチップ
の切片を生菌数1×103個の大腸菌(Escheri
ch ia coli IFO−3301)溶液に入
れ、34℃、18時間培養した結果、大腸菌溶液中の生
菌数は10個以下であり、優れた抗菌効果が確認され
た。
【0023】生分解性抗菌脱臭材料のフィルターチップ
を芝生の地下10cmに埋設し、1カ月後に掘り起こし
た結果、フィルターチップの形跡は全く無く、僅かな残
滓が確認されるのみで、生分解により消滅処理されてい
た。
【0024】
【比較例1】実施例1と同様の操作で市販の脱臭用活性
炭のアンモニアガスの吸着試験を行った結果、30分後
で80ppm、60分後で70ppm、120分後で6
2ppm、180分後で60ppmと減少するだけで、
3時間以上経過しても添加量の半分まで除去することは
不可能であり、本発明のフィルターチップと大きく異な
った。
【0025】又、同様の条件で抗菌性の試験を進めた結
果、20時間経過後の生菌数は試験前よりも増加してお
り、抗菌機能は全く認められなかった。
【0026】更に又、同様の条件で生分解性試験を行っ
た結果、1カ月経過後でも形状の変化は全く認められ
ず、生分解機能は確認されなかった。
【0027】
【実施例2】スチレンスルホン酸ソーダ10部、ジエチ
ルアミノエチルメタクリレート10部、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム10部、アルドヘキソース1
部、アゾビスメチルブチルニトリル1部、メチルアルコ
ール18部、水50部の混合液を十分脱酸素したのち、
1kw紫外線ランプで3時間照射した。この液を10部
分取して粉末ポリエチレン(フローセンA1003)3
0部と混合し、ヘンシルミキサーで乾燥しながら充分撹
拌したのち、こんにゃく粉40部、牡蠣殻粉末4部、タ
ルク5部、ポリエチレンオキサイド10部、アゾビスシ
クロヘキサンカルボニトリル1部を混合したのち、ペレ
タイザーで生分解性抗菌脱臭材料の素材ペレットを作成
した。
【0028】この素材ペレットをプレス成形によりシー
ト状に成形した。これを300リットルの密閉容器に入
れ、トリメチルアミンを100ppm添加した結果、容
器内のトリメチルアミン濃度は30分後に50ppm、
60分後に30ppm,120分後には10ppm、1
80分後には5ppm以下に減少し優れた脱臭効果を示
した。
【0029】生分解性抗菌脱臭材料成形体の切片を生菌
数1×103個の大腸菌(Escherich ia
coli IFO−3301)溶液に入れ、34℃、1
8時間培養した結果、大腸菌溶液中の生菌数は20個以
下であり、優れた抗菌効果が確認された。
【0030】生分解性抗菌脱臭材料の成形体を芝生の地
下10cmに埋設し、1カ月後に掘り起こした結果、成
形体の形跡は全く無く、僅かな残滓が確認されるのみ
で、生分解により消滅処理されていた。
【0031】
【比較例2】実施例1と同様の操作で市販のアスコルビ
ン酸型脱臭剤に対するトリメチルアミンの吸着試験を行
った結果、30分後で95ppm、60分後で90pp
m、120分後で80ppm、180分後で85ppm
と10時間以上経過してもトリメチルアミン添加量の半
分まで除去することは不可能であり、本発明の成形体と
大きく異なった。
【0032】同様の条件で抗菌性の試験を進めた結果、
20時間経過後の生菌数は5×103個と試験前よりも
増加しており、抗菌機能は全く認められなかった。
【0033】同様の条件で生分解性試験を行った結果、
1カ月経過後でも元の形状のままであり、生分解機能は
確認されなかった。
【0034】
【実施例3】アクリル酸15部、2−アクリルアミドー
2−メチルプロパンスルホン酸とジメチルアミノエチル
メタクリレート10部、グルコン酸銅5部、アルドヘキ
ソース1部、エチルアルコール19部、水50部の混合
液を十分脱酸素したのち、γ線10kGy照射した。こ
の液を10部分散して粉末ポリエチレン(フローセンA
1003)10部と混合し、ヘンシルミキサーで乾燥し
ながら充分撹拌したのち、混練押し出し機でペレットを
作成した。このペレットを20部、粉末ポリエチレン1
5部、コーンスターチ50部、炭酸カルシウム5部、タ
ルク4部、ポリエチレンオキシド5部、アゾビスイソブ
チルニトリル1部を混合したのち、押し出し機でフィル
ターチップに成形した。
【0035】この成形体を300リットルの密閉容器に
入れ、ジエチルアミンガスを100ppm添加した結
果、容器内のジエチルアミン濃度は30分後に70pp
m、60分後に60ppm,120分後には40pp
m、180分後には20ppm以下に減少し優れた脱臭
効果を示した。
【0036】生分解性抗菌脱臭材料成形体の切片を生菌
数1×103個の大腸菌(Escherich ia
coli IFO−3301)溶液に入れ、34℃、1
8時間培養した結果、大腸菌溶液中の生菌数は5個以下
であり、優れた抗菌効果が確認された。
【0037】生分解性抗菌脱臭材料の成形体を芝生の地
下10cmに埋設し、1カ月後に掘り起こした結果、成
形体の形跡は全く無く、僅かな残滓が確認されるのみ
で、生分解により消滅処理されていた。
【0038】
【比較例3】実施例1と同様の操作で市販のフラボノ系
脱臭剤に対するジエチルアミンの吸着試験を行った結
果、30分後で98ppm、60分後で95ppm、1
20分後で90ppm、180分後で85ppmと10
時間以上経過してもジエチルアミン添加量の半分まで除
去することは不可能であり、本発明の成形体と大きく異
なった。
【0039】同様の条件で抗菌性の試験を進めた結果、
20時間経過後の生菌数は9×103個と試験前よりも
増加しており、抗菌機能は全く認められなかった。
【0040】同様の条件で生分解性試験を行った結果、
1カ月経過後でも形状の変化は全く認められず、生分解
機能は確認されなかった。
【0041】
【発明の効果】本発明により、環境に優しい生分解性抗
菌脱臭材料が得られた。本発明は成形体において機能を
発揮するだけでなく、成形加工前段の原料ペレットとし
ても機能を発揮する。したがって、あらゆる形状に成形
が可能であり、広い用途への応用が期待できる。
【0042】又、本発明においては、熱可塑性高分子
に、少量の遷移金属とカチオン性解離基及び/又はアニ
オン性解離基を有する熱反応性単量体とを添加すること
による相乗効果によって、長期間にわたり抗菌脱臭機能
を著しく向上させるとともに、セルロース骨材と保水剤
を共存することで、生分解性機能が発現することができ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 3/32 C08K 3/32 5/098 5/098 C08L 3/04 C08L 3/04 101/00 101/00 // C08L 33/14 33/14 (72)発明者 今川 紀 静岡県静岡市瀬名中央2丁目9番20号 (72)発明者 井出 茂昭 静岡県富士市厚原2104−1 (72)発明者 渋谷 泰史 静岡県富士市伝法2659−15 (72)発明者 高田 明子 静岡県静岡市瀬名中央3丁目5番38号 (56)参考文献 特開 平6−299077(JP,A) 特開 平7−149949(JP,A) 特開 昭62−265352(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 1/00 - 1/32 A61L 9/01 C08K 3/16 C08K 3/26 C08K 3/30 C08K 3/32 C08K 5/098 C08L 3/04 C08L 101/00 C08L 33/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汎用のプラスチック原料として用いられ
    る熱可塑性高分子に、アルカリ土類及び/又は遷移金属
    化合物、熱反応性単量体、セルロース骨材、保水剤、並
    びに重合開始剤を添加し、混練熔融処理後に成形するこ
    とからなり、前記アルカリ土類及び/又は遷移金属化合
    物と熱反応単量体とを添加することにより抗菌脱臭機能
    が付与され、セルロース骨材と保水剤とを共存させるこ
    とにより生分解性機能が付与される生分解性抗菌脱臭材
    料であって、 アルカリ土類及び/又は遷移金属化合物が、炭酸、重炭
    酸、乳酸、酪酸、しゅう酸、燐酸、硫酸、安息香酸、ソ
    ルビン酸、プロピオン酸の塩類若しくはハロゲン化物、
    これらの化合物、又はその天然物であり、 熱反応性単量体が、電離性放射線合成法により重合度を
    6000以下に制御された主鎖からなり、且つカチオン
    性解離基及び/又はアニオン性解離基を有する低分子構
    造からなり、 セルロース骨材が、植物質繊維の粉末及び/又は粒状物
    からなり、そして保水剤が、ポリエチレンコキサイド、
    パントテン酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、
    ポリアクチル酸ナトリウム、アクリルアミド、ジメチル
    アクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒ
    ドロキシプロピルアクリレート、ビニルピロリドン、ジ
    メチルアクリルアミド又はそれらの混合物からなる、生
    分解性抗菌脱臭材料。
  2. 【請求項2】 その形状がペレット又はフレーク状であ
    り、汎用熔融成形材料に複合体として混練処理可能な請
    求項1に記載の生分解性抗菌脱臭材料。
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