JP3154766B2 - 易崩壊性付与剤および組成物 - Google Patents

易崩壊性付与剤および組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、易崩壊性付与剤および
該付与剤を含むフィルム溶融成形時の延展性に優れた易
崩壊性組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に合成高分子は高度の材料特性をそ
なえ加工性に優れしかも安価であるため、あらゆる分野
で広く利用されている。しかしその成形品はかさ高く、
自らの耐久性のため投棄あるいは埋め立てしても自然に
崩壊せず、また焼却すれば発熱量が高いため、焼却設備
をいためるなど、最近プラスチック廃棄物の処理法が問
題となっている。そのため光あるいは微生物などによっ
て、部分的に分解させることにより、該プラスチック廃
棄物のかさ高さを減少させ、廃棄物の処理設備あるいは
埋め立て地を有効に利用する研究がなされてきた。
【0003】中でも、比較的安価でかつ完全な生物分解
性を有する澱粉を易崩壊性付与剤として、熱可塑性樹脂
にブレンドすることにより、生物崩壊性を有する、熱可
塑性樹脂組成物に関する研究は盛んにおこなわれている
(特開平2−14228号,同3−31333号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら澱粉を易
崩壊性付与剤として含む組成物は澱粉由来の成形性およ
び/又は機械的強度の低さのため、熱可塑性樹脂元来の
成形性、機械的強度が阻害され、易崩壊性、成形性、機
械強度の三つを同時に満足する樹脂組成物が得られない
という欠点があった。とくに成形する場合の延展性に問
題があり、薄いフィルムが得られない。
【0005】しかして本発明の目的は、易崩壊性付与剤
を提供することおよび該付与剤を含む、フィルム成形時
の延展性の優れた、しかも機械的強度の良好な組成物を
提供することにある。
【0006】上記目的は、エチレン含有量3〜14モル
、けん化度50〜95%のエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体(EVOH)を易崩壊性付与剤として使用す
ることによって達成される。
【0007】熱可塑性樹脂に易崩壊性付与剤をブレンド
する場合、組成物全体が成形性、機械的強度を有するた
めには、易崩壊性付与剤自身が成形性、物理的強度を有
すること、並びに易崩壊性付与剤と熱可塑性樹脂の界面
が強固に接着することが重要である。また同時に易崩壊
性を持たせるためには熱可塑性樹脂をブレンドすること
により、易崩壊性付与剤と熱可塑性樹脂の組成物よりな
る相に生物学的攻撃を阻害しないこと、例えば、該熱可
塑性樹脂に含まれる一成分が、生化学的に生物学的攻撃
を阻害しないか、あるいは該熱可塑性樹脂と易崩壊性付
与剤よりなる相との相界面で分子的な絡み合いが生じ、
生物学的攻撃を物理的に阻害しないことが重要である。
【0008】かかる観点より、本発明者らが鋭意検討し
た結果、易崩壊性付与剤としてエチレン含有量3〜14
モル%、けん化度50〜95%のEVOHを用いた場
合、該EVOHと様々な熱可塑性樹脂との組成物は、使
用に耐え得る機械的強度、並びにフィルム成形時すぐれ
た延展性を示し、使用後廃棄物として土中に埋め立てた
場合、すみやかにその形状、機械的強度を消失するとい
う易崩壊性を具備していることがわかった。
【0009】EVOHの生物による易崩壊性に関しては
日経ニューマテリアル1990年3月26日号に一部記
載があるし、またEVOHと天然物である澱粉よりなる
樹脂組成物に関しては、特開平2−14228および特
開平3−31333に記載がある。しかしながら従来当
業界にて常識的に用いられてきたEVOHのエチレン含
有量は25モル%以上であり、またこれらの刊行物また
は公報には本発明で特定しているような低エチレン含有
量のEVOHを使用することの具体的な実施例はない。
また、上記公報のうち特開平3−31333号にはエチ
レン含有量10〜90重量%(モル%に換算すると1
4.9〜93.4モル%)のEVOHの記載はあるが、
とくにエチレン含有量が25モル%より小さいEVOH
が易崩壊性に優れているとの記載はない。さらに本発明
者らの追試の結果、従来より用いられてきたエチレン含
有量25モル%以上のEVOHは本発明に記載のEVO
Hに比べ崩壊性が著しく低下することがわかった。この
ことは後述する比較例からも明らかである。
【0010】本発明においてEVOHのエチレン含有量
としては3〜14モル%であることが重要であり、好ま
しくは5〜12モル%である。エチレン含有量が14
ル%を越えると本発明の目的とするフィルム成形時の延
展性が得られないし、また易崩壊性も十分でない。一
方、3モル%を下回るとフィルムとして成形したとき実
用に耐え得る十分な強度が得られないし、また易崩壊性
も十分でない。
【0011】EVOHのビニルエステル成分のけん化度
としては50%以上であることが好ましい。また熱安定
性の観点からは80%以上、さらには90%以上である
ことが好ましい。けん化度が50%を下回ると熱安定性
が低下し成形時に多量のゲルが発生するため外観が好ま
しくない。また熱水可溶性の観点からは、けん化度50
〜95%、さらには60〜95%であることが好まし
い。またEVOHとはエチレンとビニルエステルとの共
重合体けん化物であり、ここでビニルエステルとしては
酢酸ビニルが代表例としてあげられるが、他の脂肪酸ビ
ニルエステル(例ピバリン酸ビニルエステル)なども使
用できる。さらにEVOHには本発明の目的が阻害され
ない範囲で、プロピレン等の炭素数3以上のオレフィ
ン、(メタ)アクリル酸、ビニルシラン系化合物(ビニ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランな
ど)、ビニルピロリドン系化合物などの第三成分を共重
合することは自由である。また末端および/または側鎖
に炭素数が4〜50のアルキル基を有するEVOH、水
酸基の一部が酸化されているEVOH、脂肪族ポリエス
テルがグラフトされているEVOH、末端にイオン性基
(カルボン酸基またはその塩、スルホン酸基またはその
塩、アンモニウム基など)を有するEVOHも例示され
る。またEVOHの固有粘度[溶剤 水/フェノール
15/85重量比),30℃]は0.05〜0.2リッ
トル/g、好ましくは、0.07〜0.15リットル/
gである。
【0012】本発明に使用されるEVOHは熱水可溶性
であることがEVOHの易崩壊性を促進させる効果があ
りとくに好ましい。ここで熱水可溶性とは95℃の熱水
中に1分間浸漬したとき、実質的に完全に溶解する性質
を意味する。またEVOHは熱可塑性であることが、他
の熱可塑性樹脂とブレンドした場合、溶融成形が可能で
あることから好ましい。
【0013】本発明において易崩壊性付与剤とは、それ
自身が生物学的に攻撃を受け分解する性質を有し、かつ
該付与剤を他の熱可塑性樹脂に配合することにより、他
の熱可塑性樹脂に崩壊性を付与する性質を有するものを
いう。
【0014】本発明の易崩壊性付与剤を各種熱可塑性樹
脂に配合して使用する場合の各成分の配合量は熱可塑性
樹脂1〜99重量部および上記EVOH99〜1重量部
である。EVOHが1重量部以下、あるいは熱可塑性樹
脂が99重量部を越えると、廃棄物として投棄後、微生
物による十分な易崩壊性樹脂が得られない。好適な配合
量としては熱可塑性樹脂10〜90重量部、EVOH9
0〜10重量部である。
【0015】熱可塑性樹脂としてはとくに制限はない
が、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレンな
ど)、ポリアミド、ポリエステル(脂肪族ポリエステル
など)、ポリエーテル、ポリスチレン、(メタ)アクリ
ル系樹脂、ビニルアルコール系樹脂(エチレン含有量2
5〜65%のEVOHなど)、酢酸ビニル系樹脂(エチ
レン−酢酸ビニル共重合体など)ポリウレタン、などが
用いられる。このうち、とくにポリオレフィン、ポリエ
ステルが好ましい。
【0016】また本発明の組成物には天然物を配合して
使用することもできる。ここで天然物としては特に制限
はないが、澱粉、セルロース、キチン、キトサン、プル
ラン、などの多糖類があげられる。天然物の配合量は上
記の熱可塑性樹脂の配合量と同じ範囲から選ばれる。
【0017】また本発明の組成物には、樹脂の成形加工
性、可とう性をさらに増すために、他の添加剤、たとえ
ば、水、グリセリンなどの可塑剤を加えることは自由で
ある。
【0018】可塑剤の例としてはポリエチレングリコー
ル、エチレングリコール、ジグリセリン、グリセリン、
1,3−および1.4−ブタンジオール、1,2−プロ
ピレングリコール、ソルビトール、ε−カプロラクタ
ム、尿素、トルエンスルホン酸アミド、ラウリルアミ
ド、アセトアミド、ホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、水な
どから選ばれる1種あるいは2種以上が混合して用いら
れる。好適にはグリセリン、水、尿素などが用いられ
る。
【0019】さらに本発明の組成物には発明の効果が阻
害されない範囲で充填剤(タルク、クレー、マイカ、セ
ルロース繊維、PVA繊維など)、熱安定剤、紫外線吸
収剤、酸化防止剤、植物油、着色剤などをブレンドする
ことも自由である。
【0020】本発明の易崩壊性付与剤を使用する場合の
形態としては特に制限はないが、粉末、ペレット、他の
易崩壊性付与剤とのブレンド物、各種マスターバッチ、
増量剤、フィラーとのブレンド物が好適に用いられる。
【0021】本発明の組成物を得るための各成分の配合
手段としては、リボンブレンダー、高速ミキサーコニー
ダー、ミキシングロール、押出機、インテンシブミキサ
ー等が用いられる。
【0022】本発明の組成物は周知の押出し機、射出成
形機、プレス機などをもちいて任意の成形物(例:フィ
ルム、シート、各種容器、各種射出成形品)を得ること
ができるし、または得られたフィルムを延伸することに
よりスプリットヤーンとし、これを織物または編物とす
ることもできる。
【0023】成形物の例としては特に制限はないが、あ
る期間使用したのち、廃棄される成形物、たとえば食品
容器としてのカップ、ボトル、トレー、農業用資材とし
てのシート、くい、根おおい(マルチフィルム)、プラ
ンター、農薬・肥料・土壌改良剤等の容器あるいはキャ
リヤー材料、日用品として結束ひも、子供用のおもち
ゃ、ゴミ箱、工業用としてのクッション材、パッキン、
各種コンテナー、コロストミーバッグなどがあげられ
る。
【0024】また該成形品を使用した後、廃棄する場合
には一般のゴミと同様のゴミ集積地に投棄した直後より
崩壊がはじまるが、土中の微生物による崩壊の効果を高
めるために土中への埋め立てによる処理方法が好適であ
る。
【0025】本発明においては、上記組成物層を少なく
とも一層する多層体として使用することもできる。多層
体とする場合の他の層としては、生分解性樹脂層または
光分解性樹脂層であることが好ましい。ここで生分解性
樹脂層としては、タンパク質(ゼラチン、コラーゲ
ン)、ポリペプチド、ポリエステル(ポリアジペート、
ポリラクトン、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエステ
ルアミド)、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリスチレ
ン、さらには多糖類(澱粉、セルロース、キチン、キト
サンなど)を含有する熱可塑性樹脂{ポリオレフィン
(ポリエチレンなど)、ポリスチレン、ビニルアルコー
ル系樹脂(エチレン含有量25〜65モル%のEVOH
など)、エチレン−アクリル酸共重合体などの熱可塑性
樹脂に多糖類を配合したもの}から得られるフィルムま
たはシートが代表的なものとしてあげられる。また光分
解性樹脂層としてはエチレンと一酸化炭素との共重合
体、メチルビニルケトンとエチレン、スチレン、塩化ビ
ニル、メチルアクリレートなどとの共重合体、光分解性
マスターバッチ(ポリエチレンにメチルビニルケトンと
少量のメチルスチレンをグラフト重合したもの)を配合
した各種熱可塑性樹脂から得られるフィルムまたはシー
トが代表的なものとしてあげられる。また他の層として
は、セルロース系の紙、不織布、織布、網などもあげら
れる。
【0026】上記他の層は本発明の組成物層の片面、ま
たは両面に設けることができるし、また他の層の両面に
本発明の組成物層を設けることもできる。これらの多層
体を製造する場合には、必要に応じ接着剤、好ましくは
生分解性接着剤を使用することができる。
【0027】接着剤としてはポリウレタン系樹脂、スタ
ーチ系樹脂およびこれらを含有してなる不飽和カルボン
酸又はその無水物(無水マレイン酸など)をオレフィン
系重合体または共重合体[ポリエチレン{低密度ポリエ
チレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LL
DPE)、超低密度ポリエチレン(SLDPE)}、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アク
リル酸エステル(メチルエステル、またはエチルエステ
ル)共重合体]にグラフトしたものがもちいられる。こ
れらの接着剤は層間接着剤として、あるいは組成物層あ
るいは他層に配合して使用される。
【0028】多層体を得る方法としては、押出ラミネー
ト法、ドライラミネート法、共押出ラミネート法、共押
出シート成形法、共押出パイプ成形法、共射出成形法、
溶液コート法などがあげられる。以下、実施例にてより
詳細な説明を行うが、これにより本発明はなんら限定さ
れるものではない。
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【実施例】実施例1 易崩壊性付与剤としてエチレン含有量10モル%、けん
化度90%のEVOH30重量部と熱可塑性樹脂として
低密度ポリエチレン(LDPE)(三井デュポンポリケ
ミカル製ミラソンF972−5)70重量部、可塑剤と
してグリセリン10重量部をブレンドし、スクリュー直
径40mm、L/D=26のフルフライト型スクリュー
を有する一軸押出機を用いて溶融混練し、押出機の先端
に取り付けたペレットダイより押出機温度180℃にて
ストランドと化し、引き続きペレタイザーを用いてペレ
ットと化した。
【0036】該ペレットは上記押出機に550mm幅、
リップ開度0.3mmのコートハンガーダイを取り付け
た製膜装置より押出し、直径800mmのキャストドラ
ムを有する引取装置にてフィルムと化した。この時該引
取装置のキャストドラム回転数を順次増速することによ
り得られるフィルムの膜厚は薄くなり、さらに増速する
ことによりやがて破断に至り、それ以上薄いフィルムは
得られなくなる。この破断点におけるフィルムの厚さを
測定し、延展性として表1に示す。
【0037】また上記製膜装置にて製膜した100μの
均一なフィルムをサンプル幅15mm長さ150mmに
切り出し、引っ張り試験機にてチャック間隔50mm、
引っ張り速度500mm/minにて、破断時の強度お
よび伸度を測定した。結果を表1に示す。
【0038】易崩壊性に関しては該フィルム(20μ)
を土壌中(表層下5〜10cm)に埋設し、後の該フィ
ルムの状態を次の4段階で評価し、結果を表1に示す。 A・・・ひどく損傷 B・・・かなり損傷 C・・・やや損傷 D・・・不変
【0039】実施例2〜3および比較例1〜4 表1 に示す以外は実施例1と同じ条件で実施した。結果
表1に示す。
【0040】
【0041】
【表1】
【0042】
【発明の効果】本発明の易崩壊性付与剤は易崩壊性が優
れており、また該易崩壊性付与剤を熱可塑性樹脂に配合
した組成物は、フィルム成形時の延展性が優れており、
また得られる成形物の機械的強度も優れている。さらに
本発明の易崩壊性付与剤を熱可塑性樹脂に配合した組成
物から得られる成形物は使用後廃棄物として土中に埋め
立てた場合、微生物により速やかに崩壊をうけ、その形
状、強度などが消失する。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−217439(JP,A) 特開 平3−31333(JP,A) 特開 平4−132748(JP,A) 特表 平4−500834(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 29/04 C08L 101/00 - 101/16

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エチレン含有量3〜14モル%、けん化
    度50〜95%のエチレン−ビニルアルコール共重合体
    からなり、それ自身が生分解性を有し、他の熱可塑性樹
    脂に配合して該樹脂に易崩壊性を付与することを特徴と
    する易崩壊性付与剤。
  2. 【請求項2】 エチレン−ビニルアルコール共重合体が
    熱水可溶性である請求項1記載の易崩壊性付与剤。
  3. 【請求項3】 エチレン−ビニルアルコール共重合体が
    熱可塑性である請求項1または2記載の易崩壊性付与
    剤。
  4. 【請求項4】 熱可塑性樹脂および請求項1〜3のいず
    れか1項記載の易崩壊性付与剤からなる組成物。
  5. 【請求項5】 熱可塑性樹脂、可塑剤および請求項1〜
    3のいずれか1項記載の易崩壊性付与剤からなる組成
    物。
  6. 【請求項6】 熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン、ポリ
    アミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、
    (メタ)アクリル系樹脂、請求項1記載のエチレン−ビ
    ニルアルコール共重合体以外のビニルアルコール系樹
    脂、酢酸ビニル系樹脂およびポリウレタンからなる群よ
    り選ばれる1種の樹脂である、請求項4または5記載の
    組成物。
  7. 【請求項7】 請求項4〜6のいずれか1項記載の組成
    物からなる成形物。
  8. 【請求項8】 熱可塑性樹脂に請求項1〜3のいずれか
    1項記載の易崩壊性付与剤を配合する熱可塑性樹脂に
    易崩壊性を付与する方法。
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