JP3366273B2 - 生分解性紐 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリ乳酸を主成分
とする生分解性を有するポリマーを原料として用いて製
造した紐に関するものであり、優れた強力を保持し、使
用中はカビや病害虫の発生がなく、しかも、廃棄した後
も自然環境下に蓄積することがない紐に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、農業用としてプラスチックフィル
ムが多用されており、例えば、施設園芸ハウスの外張り
用や内張り用、トンネルハウス用、マルチ栽培用フィル
ム等として使用されている。これらのフィルムの原料と
しては、主にポリ塩化ビニル系樹脂やポリオレフィン系
樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂が用いられている。中でも
ポリ塩化ビニル系樹脂フィルムは、年間約１０万トンの
生産量にのぼっている。しかし、ポリ塩化ビニル系樹脂
フィルムや、ポリエチレン系樹脂等のポリオレフィン系
フィルムは、自然環境下では分解しないか、または分解
速度が極めて遅いため、使用後放置されたり、土中に埋
設処理された場合、半永久的に地上や地中に残存するこ
とになる。また、海洋投棄された場合は、景観を損なっ
たり、海洋生物の生活環境を破壊したりする。さらに、
ポリ塩化ビニル系樹脂を焼却処理した場合には、塩化水
素ガス等の有害ガスが発生し、大気を汚染するだけでな
く、焼却炉の劣化を促進するなど、消費の拡大と共に廃
棄物処理が社会問題となっている。

【０００３】上記のような問題を解決する手段として、
農業用資材として生分解性ポリマーを用いるための研究
開発が以前より行われており、特に、ポリ乳酸は強度が
優れているためこれまでに種々の利用が検討されてきた
（特開平６−２５６４８１号公報等）。たとえば、ポリ
乳酸に、やしがら、デンプン、脂肪族ポリエステル等を
混合して、マルチや植樹ポットに用いることにより、使
用済みのものを土中に埋設したままで分解されるため大
幅に労力が削減される例が示されている（特開平９−２
７５８２０号公報）。また、ポリ乳酸の剛性を改良する
ために、ポリ乳酸に脂肪族ポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリエチレングリコール等を混ぜて、しなやかさ
を向上させることにより、肥料袋、ゴミ袋などの用途に
適用することが検討されている。

【０００４】ところで、現在、農業用分野において、メ
ロン、トマト、ミニトマト、スイトピー等の蔓性作物を
栽培する場合、ハウスの天井から垂らして蔓を巻き付か
せて使用する吊紐としては、茎や果実の重量を支えるた
めに、従来、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン
（ＰＰ）のテープ状フィルムを用いた紐が使用されてお
り、一本の苗に数ｍ×複数本の紐が使用されている。作
物を収穫した後は、ＰＰやＰＥ製の吊紐は、作物から取
り外して廃棄する必要があるが、蔓のとげで強固に吊紐
に巻き付いているため、この取り外し作業は大変な労力
を必要とするという問題がある。一方、近年、特に農村
部においては、ゴミの一部をコンポストで処理すること
が推進されており、収穫後の作物をコンポストで処理
し、肥料として再利用することが進められている。この
コンポスト化を推進するためには、吊紐として生分解性
ポリマーを用いることが必要であるが、従来より市販さ
れている、でん粉系、石化系の生分解性樹脂や、これら
の樹脂を含有したポリ乳酸からなるフィルムは、性能的
に強度が不十分であったり、カビが生えやすく農業用途
には適していない。したがって、特に上記のような農業
用途においては、生分解性を有し、かつ、機械的性能に
優れ、防カビ性、耐候性を兼ね備えた紐が求められてい
るのが実状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、優れた機械
特性を有し、高温多湿下での加水分解性が抑制され、し
かも、生分解性を有し、かつ、防カビ性、耐候性を兼ね
備えた紐を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意研究した結果、ポリ乳酸系フィ
ルムからなる撚紐が優れた機械特性と防カビ性、生分解
性を有し、前記用途に最適の材料であることを見出し、
本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は、ポリ乳
酸が構成成分の９５重量％以上の割合で混合されており
土壌分解性を有する紐であって、紐を構成する樹脂の相
対粘度が１．８以上であり、５０℃、９５％ＲＨにおけ
る加水分解係数が０．０５以下であり、さらに、テープ
状フィルムが撚数２０〜１００Ｔ／Ｍで撚られるか、又
はこれが合糸されていることを特徴とする生分解性紐で
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の紐を構成する樹脂は、構成成分の９５重
量％以上がポリ乳酸成分であることが必要である。ポリ
乳酸成分が９５重量％未満では、生分解性と紐に必要な
強度を兼ね備えることが困難であり、また、カビの発生
を招いたり、撚り特性が損なわれてフィルムを撚って撚
紐としても、撚りがほどけてしまい、その結果、表面積
が大きくなり、高温高湿のハウス内で加水分解が促進さ
れたり、結び目がほどけやすくなったりする。

【０００８】本発明におけるポリ乳酸は、Ｌ−乳酸とＤ
−乳酸の混合物からなり、特に、Ｄ−乳酸の割合が５モ
ル％以下、好ましくは３モル％以下の共重合体あるいは
混合体からなることが好ましい。また、本発明の目的が
損なわれない範囲で少量の共重合成分を含有していても
よい。共重合成分としては、５−ナトリウムスルホイソ
フタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、ナフタレンジ
カルボン酸等の芳香族ジカルボン酸成分、アジピン酸、
セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸成分、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、
１,４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノール
Ａのアルキレンオキシド付加物、ビスフェノールＳのア
ルキレンオキシド付加物等のグリコール成分、４−ヒド
ロキシ安息香酸、ε-カプロラクトン等のヒドロキシカ
ルボン酸成分が挙げられる。

【０００９】本発明の生分解性紐の構成成分であるポリ
乳酸系樹脂には、本発明の目的を損なわない範囲におい
て、滑剤やアンチブロッキング剤、制電剤、難燃剤、耐
光剤、防汚剤等の添加剤、艶消剤、顔料等を配合しても
差し支えない。また、柔軟性を付与する為にポリブチレ
ンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート
等の脂肪族ポリエステルを含有させてもよい。

【００１０】本発明の生分解性紐の構成成分であるポリ
乳酸系樹脂の２０℃におけるフェノール／四塩化エタン
＝５０／５０混合液の０．５ｗｔ％溶液を用いて測定し
た相対粘度が１．８以上であることが必要である。相対
粘度が１．８に満たない場合は、ハウス内で高温多湿の
状況下に晒すと、ポリ乳酸が加水分解されて、短期間で
強力が劣化し、メロンやトマトが充分成長する前に吊り
ひもが切断したりするため好ましくない。

【００１１】また、本発明の生分解性紐の構成成分であ
るポリ乳酸系樹脂の５０℃、９５％ＲＨにおける加水分
解係数が０．０５以下であることが必要である。加水分
解係数は、５０℃、９５％ＲＨの条件で６日間処理した
時の相対粘度の変化を縦軸に、処理日数を横軸にとり、
プロットした直線の傾きをいう。加水分解係数が０．０
５より大きいと高温下で、水や肥料に毎日晒されるハウ
ス内等において紐の強度が劣化して切れてしまい、せっ
かく育った作物の商品価値がなくなってしまう。

【００１２】すなわち、ハウス内は、通常４０℃以下に
保たれており、気象条件の変化でハウス内の温度が高く
なったり、湿度が高くなったりすると作物が枯れてしま
う為に、ハウスの窓を開けて温度と湿度が調整されてい
る。しかし、台風などにより温湿度が上がる場合は、窓
を開けることができないため、温度が５０℃近くまで上
昇し、湿度も１００％ＲＨ近くになる。従って、吊り紐
には、このようなハウス内の環境が変化しても強度を保
持することが必要であり、特に台風シーズンに大きな実
をつけるメロンや生育期間の長いトマト等を栽培する場
合にはポリ乳酸の加水分解係数は０．０２以下であるこ
とが好ましい。加水分解係数を０．０５以下にするため
には、ポリ乳酸中のラクチドなどの低分子量成分の含有
量を少なくすることが有効である。

【００１３】本発明の生分解性紐は、フィルムをスリッ
トしてそのまま使用してもよいが、スリットした後に撚
りをかけ、表面積を小さくすることにより、より強度保
持性に優れた紐が得られる。撚り工程は、ＰＰ等のひも
と同様の公知の方法で行えばよく、芯糸に鞘糸を巻き付
ける方法などが用いられる。本発明の生分解性紐の形状
は、特に限定されないが、細長いフィルムを撚数２０〜
１００Ｔ／Ｍで撚ったものが１本以上合糸された紐が好
ましい。撚り数が２０Ｔ／Ｍより少ないと、作業性が悪
く、また紐の表面積が大きくなり空気中の水分に触れて
加水分解速度が速くなり、高温、高湿のハウス内で劣化
が促進する場合があり、撚り数が１００Ｔ／Ｍを超える
と、撚り工程でフィルムが擦過し、紐の強度が低くなる
だけでなく、紐が結びにくいなど、作業性が低下するの
で好ましくない。撚り紐は一本のフィルムで作ることも
できるが、使用する作物によって、より強力が必要なと
きは合糸して使用すればよい。

【００１４】フィルムの厚さや幅は特に限定されず、作
物によって紐に要求される必要な強力が異なるため、撚
紐にするときの作業性や、必要な強力を考慮して設計す
ればよい。

【００１５】本発明の生分解性紐の材料として用いられ
るポリ乳酸系フィルムを製膜する方法としては、例え
ば、溶融キャスト法、溶融押出法、カレンダー法などの
方法を用いることができるが、工業的には溶融押出法が
一般的である。

【００１６】溶融押出法としては、公知のＴダイ法、イ
ンフレーション法等を適用することができる。押出温度
は１９０〜２８０℃、好ましくは、２００〜２５０℃の
範囲である。押出温度が低すぎると製膜成形が不安定に
なり、高すぎるとポリ乳酸が分解して得られるフィルム
の強度が低下したり、着色するなどの問題が発生し、ま
た、加水分解係数が大きくなるため好ましくない。

【００１７】本発明において、生分解性紐の材料として
用いられるポリ乳酸系フィルムは、少なくとも一軸方向
に延伸されていることが強度的に好ましく、特に、一軸
方向に延伸された一軸延伸フィルムは延伸方向の強度が
高く本発明の用途には特に好適である。一軸延伸フィル
ムの延伸倍率としては１．３〜１０倍程度である。延伸
倍率が低いと、フィルムの強度が低く、また、高すぎる
と延伸時にフィルムが破れることが多くなり好ましくな
い。延伸温度は用いる乳酸系ポリマーのガラス転移点
（Ｔｇ）〜（Ｔｇ＋５０）℃の範囲が好ましい。延伸温
度がＴｇ未満では延伸が困難であり、（Ｔｇ＋５０）℃
を超えると延伸による強度向上が認められないことがあ
る。また、フィルムの耐熱性を向上させるために延伸し
た後、緊張下で７０℃以上、融点未満の温度で熱処理を
行ってもよい。

【００１８】本発明の紐は、特にハウス用の農作物の吊
り紐に好適であるが、用途はこれに限定されるものでは
なく、木、野菜、花などの結束用紐はもちろん、農業分
野以外の結束用紐、梱包用紐などの種々の用途に使用で
きる。

【００１９】

【実施例】次に、実施例によって本発明を具体的に説明
する。

【００２０】実施例１〜２ Ｄ％が１ｍｏｌ％、残留ラクチドが０．１８％のポリ乳
酸（カーギル社製ＥＣＯＰＬＡ４０３０Ｄ）９８重量
部、ポリブチレンサクシネート（昭和高分子社製ビオノ
ーレ１９０３）２重量部をチップ混合して、押出機を用
いて、温度１８０℃でＴダイより溶融押出し、厚さ７０
μｍの未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムを１
００ｍｍ幅にスリットした後、温度９０℃に加熱し、長
さ方向にロール法にて４．５倍延伸し、厚み３０μｍ、
幅５０ｍｍの一軸延伸フィルムを得た。このフィルムを
それぞれ表１に示した撚り数（Ｔ／Ｍ：紐１ｍあたりの
撚り数）で撚った後、表１に示した本数で合撚し、紐を
作成した。得られた紐の相対粘度、５０℃、９５％ＲＨ
の条件で６日間処理して測定した加水分解係数および強
力を測定した結果を表１に示した。次に、得られた紐２
０本をメロンの吊り紐として、夏期８月から１０月まで
ハウス内で使用した結果、黴などの発生はなく、切断す
ることも無かった。

【００２１】実施例３〜４、比較例１ ポリ乳酸とビオノーレの混合割合を変更した以外は、実
施例１と同様にして、一軸延伸フィルムを得た。得られ
たフィルムを、表１に記載した撚数で各々撚り、表１に
記載した本数で各々合撚し、紐を作成した。得られた紐
の上記の特性値を表１に示した。

【００２２】実施例５、比較例２ 分子量の小さいポリ乳酸を用いた以外は、実施例１と同
様にして、相対粘度の異なる一軸延伸フィルムを得た。
得られたフィルムを、表１に記載した撚数で各々撚り、
表１に記載した本数で各々合撚し、紐を作成した。得ら
れた紐の特性およびハウステストの結果を表１に示す。

【００２３】実施例６〜７、比較例３ Ｄ％の異なるポリ乳酸を用いた以外は、実施例１と同様
にして、一軸延伸フィルムを得た。得られたフィルム
を、表１に記載した撚数で各々撚り、表１に記載した本
数で各々合撚し、紐を作成した。得られた紐の上記の特
性値を表１に示した。

【００２４】実施例８ ビオノーレ１９０３の代わりにビオノーレ３０２０を用
いた以外は、実施例１と同様にして、一軸延伸フィルム
を得た。得られたフィルムを、表１に記載した撚数で各
々撚り、表１に記載した本数で各々合撚し、紐を作成し
た。得られた紐の上記の特性値を表１に示した。

【００２５】比較例４ 残留ラクチドが０．３８％のポリ乳酸を用いた以外は、
実施例１と同様にして、一軸延伸フィルムを得た。得ら
れたフィルムを、表１に記載した撚数で各々撚り、表１
に記載した本数で各々合撚し、紐を作成した。得られた
紐の上記の特性値を表１に示した。

【００２６】比較例５ ビオノーレ１９０３の代わりにでんぷん系樹脂を１０重
量％混合した以外は、実施例１と同様にして、一軸延伸
フィルムを得た。得られたフィルムを、表１に記載した
撚数で各々撚り、表１に記載した本数で各々合撚し、紐
を作成した。得られた紐の上記の特性値を表１に示し
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【効果】本発明によれば、優れた機械特性を有し、高温
多湿下での加水分解性が抑制され、しかも生分解性を有
する紐が提供される。この紐をメロン、トマト、ミニト
マト、スイトピー等の蔓性作物を栽培する場合のハウス
内の吊紐として用いることにより、作物を収穫した後も
作物から取り外す必要がなく、そのまま廃棄すれば地中
で分解するので作業性が大幅に改善される。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリ乳酸が構成成分の９５重量％以上の
   割合で混合されており土壌分解性を有する紐であって、
   紐を構成する樹脂の相対粘度が１．８以上であり、５０
   ℃、９５％ＲＨにおける加水分解係数が０．０５以下で
   あり、さらに、テープ状フィルムが撚数２０〜１００Ｔ
   ／Ｍで撚られるか、又はこれが合糸されていることを特
   徴とする生分解性紐。
2. 【請求項２】 ５０℃、９５％ＲＨにおける加水分解係
   数が０．０２以下であることを特徴とする請求項１記載
   の生分解性紐。