JP3369421B2 - ポリ(3−ヒドロキシブタン酸)からなるフィルム - Google Patents
ポリ(3−ヒドロキシブタン酸)からなるフィルムInfo
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Description
キシブタン酸)からなるフィルム及びその製造方法に関
する。詳しくは、引張強度及び破断伸びが高い生分解性
フィルム及びそれを製造する方法に関する。
ポリ(3−ヒドロキシブタン酸)(以下、「PHB」と
もいう。)を合成し、細胞質内にグラニュルの形で蓄積
することが知られている(Anderson, A.J. and Dawes,
E.A., Microbiol. Rev., 54:450-472(1990))。菌体か
ら分離されるPHBは、生分解性と生体適合性とをもつ
熱可塑性樹脂として近年注目され(Doi, Y., In:Microb
ial polyesters. VCH, New York(1990))、フィルムや
繊維などの成形品への利用が検討されている。
は、固くてもろいという物性上の欠点があって単独で成
形に用いることが困難であることから、実用化が見送ら
れてきた。これに対し、3−ヒドロキシブタン酸成分に
3−ヒドロキシペンタン酸等の共重合成分を組み合わせ
ると、耐衝撃性が向上し柔軟な材料となることが見い出
され、種々の組成の共重合体をしなやかなフィルム等に
加工する試みがなされている(Holmes, P.A., Phys. Te
chnol., 16, p32-36(1985)、土肥義治編「生分解性高分
子材料」(工業調査会、1990)第27頁等参照)。しか
し、このような共重合成分を加える方法は、製造コスト
の上昇につながり経済性が悪化しかねない。PHBホモ
ポリマーに延伸処理を施して高強度フィルムを作成する
試みが報告されているが、複雑な条件設定や何段階にも
わたるプロセスが必要となる上に再現性が得られなかっ
た(Holmes, P.A., In:Developments in Crystalline P
olymers-2, Bassett, D.C.(ed.) p1-65, Elsevier(198
8))。
を改善したPHBからなるフィルムを簡便且つ再現性よ
く製造する方法の開発が望まれていた。
なるフィルムを簡便且つ再現性よく製造する方法を提供
すること、及び生分解性を保持したまま物性の改善され
た前記フィルムを提供することを課題とする。
した結果、一定以上の分子量を有する特定のPHBホモ
ポリマーを用いることにより上記課題を解決できること
を見出し、本発明を完成した。
000以上のポリ(3−ヒドロキシブタン酸)を2倍以上
の延伸倍率で延伸する延伸工程を含むことを特徴とす
る、ポリ(3−ヒドロキシブタン酸)からなるフィルム
の製造方法に関する。
以上のポリ(3−ヒドロキシブタン酸)からなるフィル
ムであって、引張強度が30MPa以上、かつ破断伸び
が15%以上であるフィルムに関する。
ドロキシブタン酸)からなるフィルム(以下、「PHB
フィルム」ともいう。)は、生分解性を保持したまま、
従来知られているPHBの物性をはるかにしのぐ、汎用
ポリマー(例えばポリプロピレン、ナイロン−6,6
等)並の物性にまで改善することができる。また、これ
により、物性改善のために共重合体やポリマーブレンド
にする必要がなく、PHBホモポリマーを単独で成形に
用いることができるため経済性も向上する。
する。 (1)本発明のフィルムの製造方法 本発明の製造方法は、数平均分子量(Mn)が500,000
以上のポリ(3−ヒドロキシブタン酸)を2倍以上の延
伸倍率で延伸する延伸工程を含む。
HBをフィルム成形材料として用いる。一般に、PHB
を得る方法としては、発酵合成法と化学合成法とがあ
る。化学合成法は、通常の有機合成の手法に従って化学
合成する方法であり、ポリ[(R)−3−ヒドロキシブ
タン酸]とポリ[(S)−3−ヒドロキシブタン酸]と
の混合物(ラセミ体)が得られる。これに対し発酵合成
法は、PHB生産能を有する微生物を培養しその菌体内
に蓄積されるPHBを取り出す方法である。発酵合成法
により得られるPHBは、ポリ[(R)−3−ヒドロキ
シブタン酸]ホモポリマーである。
ドロキシブタン酸]のみが得られる発酵合成法を用いる
のが、得られるPHBの物性の面から好ましい。発酵合
成法で利用できる微生物としては、高分子量のPHB生
産能を有する微生物であれば特に限定されない。PHB
は、アルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligeneseut
rophus)、アルカリゲネス・ラタス(Alcaligenes latu
s)、アルカリゲネス・ファエカリス(Alcaligenes fae
calis)等のアルカリゲネス属をはじめ60種以上の天
然微生物の体内に蓄積されることが知られている。特に
本発明で用いる数平均分子量500,000以上の高分子量P
HBを生産するものとして、メチロバクテリウム(Meth
ylobacterium)属に属する菌種の菌株、具体的にはMeth
ylobacterium extorquens ATCC55366が挙げられる(Bou
rque, D. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol(199
5))。これらの菌株はAmerican Type Culture Collecti
on(ATCC)にて市販されている。
物を、炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じその
他の有機成分を含有する通常の培地で培養することによ
り菌体内にPHBを蓄積させることができる。菌体から
のPHBの採取は、クロロホルム等の有機溶媒による抽
出や、菌体成分をリゾチーム等の酵素で分解した後PH
Bグラニュールを濾別する方法等により実施できる。
合成遺伝子を含む組換えDNAを導入して形質転換させ
た微生物を培養し、その菌体内に生成したPHBを採取
する方法が挙げられる。この方法においては、アルカリ
ゲネス・ユートロファス等を直接培養する場合と異な
り、組換えDNAを導入して形質転換させた微生物は菌
体内にPHB分解酵素を持たないため、格段に高分子量
のPHBを蓄積することができることから、本発明にお
いて特に好ましい。
ルカリゲネス・ユートロファスにおいて詳しく研究され
ている(Haywood et al., FEMS Microbiol. Lett. 52:9
1-96, 259-264(1988)、Haywood et al., FEMS Microbio
l. Lett. 57:1-6(1989)参照)。すなわち、PHBはア
セチル−CoAから三つの酵素の働きによって合成され
る。まず、3−ケトチオラーゼによって二分子のアセチ
ル−CoAが可逆的に縮合され、アセトアセチル−Co
Aが合成される。このアセトアセチル−CoAは、NA
DPHと結合したアセトアセチル−CoAリダクターゼ
によって(R)−3−ヒドロキシブチリル−CoAに還
元され、次いでPHBシンターゼによって(R)−3−
ヒドロキシブチリル−CoAが重合し、PHBとなる。
アルカリゲネス・ユートロファスのこれら三つの酵素の
遺伝子については、すでにクローニング及び解析が行わ
れ、それらの遺伝子は、シンターゼ−チオラーゼ−リダ
クターゼをそれぞれコードするphbC-phbA-phbB遺伝子を
含む生合成オペロンを形成していることが明らかになっ
ている(Steinbuchel A. and Schlegel H.G., Mol.Micr
obiol., 5:535-542(1991))。
成法においては、このアルカリゲネス・ユートロファス
のPHB合成遺伝子(以下、「phbCAB」ともいう。)を
含む組換えDNAを宿主に導入する。宿主としては、例
えばエシェリチア属に属する菌種、具体的には、大腸菌
(エシェリチア・コリ:Escherichia coli)の菌株が用
いられる。具体的には、Escherichia coli XL1-Blue、J
M109、DH5α、B,W等が挙げられる。上記phbCABを含む組
換えDNAは、例えばプラスミドベクター、ファージベ
クター等にphbCABを挿入することによって得られる。そ
のようなベクターとしては、pSYL、pUC、pBluescript、
pJRD、pGEM等のプラスミドベクターが挙げられる。宿主
への組換えDNAの導入は常法に従って行うことができ
る。
erichia coli XL1-BlueにphbCABを含むプラスミドpSYL1
05を導入して得られる形質転換株Escherichia coli XL1
-Blue(pSYL105)は、以下の方法で作製することができる
(Lee, S. Y., et al., Biotechnol. Bioeng., 44:1337
-1374(1994)、Meynell, E. and Datta, N., Genet.Res.
Camb., 7, 134-140(1966)、Rasmussen, P.B., et al.,
Mol. Gen. Genet.,209,122-128(1987)、Gerdes, K., B
io/Technology, 6, 1402-1405(1988)、Schubert, P. et
al., J. Bacteriol., 173:168-175(1991)、Schubert,
P., et al.,J. Bacteriol., 170:5837-5847(1988)等参
照)。
ミドR1(Meynell, E. and Datta,N., Genet. Res. Ca
mb., 7, 134-140(1966))由来のparB(hok/sok)locusを
持つpKG1022(Gerdes, K., Bio/Technology, 6, 1402-1
405(1988))のEcoRI-HindIII断片(0.6kb)と、アルカ
リゲネス・ユートロファスH16(ATCC17699)由来のPHB
合成オペロンphbCAB及びアンピシリン耐性遺伝子を持つ
pSK2665(Schubert, P. et al., J. Bacteriol., 173:1
68-175(1991))のEcoRI-HindIII断片(8.2kb)とから構
成される。pKG1022は、プラスミドの安定性に寄与し、
また高いコピー数が得られる。pSK2665は、PHB合成
のための3つの酵素(3−ケトチオラーゼ、NADPH
依存性アセトアセチル−CoAリダクターゼ、PHBシ
ンターゼ)の合成に寄与し、また培地に抗生物質を加え
ることによって、薬剤耐性を持つ組換えDNAにより形
質転換された目的の組換え大腸菌のみを選択的に増殖さ
せることができる。
る。すなわち、EcoRI-BamHI断片を持つ580bpのparB+遺
伝子(プラスミドR1由来:遺伝子配列はRasmussen,
P.B., et al., Mol. Gen. Genet., 209,122-128(1987)
のFig 3に記載されている)を、pGEM3(プロメガ:東京
都中央区東日本橋3−6−18)のmultiple cloning r
egionに挿入し、このmultiple cloning regionを含むpG
EM4(プロメガ)のEcoRI-PvuII断片(104kb)をpKG1020
のEcoRI-PvuII regionに挿入し、これをpKG1021とす
る。pKG1021の唯一のSmaIサイトに大腸菌のトランスポ
ゾンTn5由来のPstI断片(カナマイシン耐性遺伝子を含
む)を挿入することによって、pKG1022を作製すること
ができる。
きる。すなわち、アルカリゲネス・ユートロファスH16
(ATCC17699)のDNAの12.5kbのEcoRI断片(PP1:Schube
rt, P. et al., J. Bacteriol., 170,5837-5847(198
8))を制限酵素SmaIで消化し、5.2kbのEcoRI-SmaI断片
(SE52:Schubert, P. et al., J. Bacteriol., 173:168
-175(1991))を新たに得る。これをプラスミドpBluescr
ipt SK-(東洋紡:東京都中央区日本橋小網町17−
9)に挿入することによってpSK2665を作製することが
できる。
製されるpKG1022のEcoRI-HindIII断片(0.6kb)を、pSK
2665のEcoRI-HindIII部位に挿入することによって得ら
れる。
5を、エレクトロポレーション法等の常法に従ってEsche
richia coli XL1-Blueに導入することにより、目的とす
る形質転換体が得られる。
YL105)は、Stratagene Cloning System(11011 North T
orrey Pines Road La Jolla CA92037, USA)から入手す
ることができる。
を菌体内に蓄積させる。使用する培地としては、炭素
源、窒素源、無機イオン及び必要に応じその他の有機成
分を含有する通常の培地が挙げられる。大腸菌を用いる
場合、炭素源としてはグルコース等が挙げられ、窒素源
としてはイーストエキス、トリプトン等の天然物由来の
ものが挙げられる。その他、アンモニウム塩などの無機
の窒素化合物等が含まれていてもよい。培養は好気的条
件下で12〜20時間、培養温度は30〜37℃、培養
中のpHは6.0〜8.0に制御することが好ましい。
菌体からのPHBの採取は、クロロホルム等の有機溶媒
による抽出や、菌体成分をリゾチーム等の酵素で分解し
た後PHBグラニュールを濾別する方法等により実施で
きる。具体的には、例えば培養液から分離回収した乾燥
菌体からPHBを適当な貧溶媒で抽出した後沈殿剤で沈
殿させることにより実施できる。
DNAを導入して形質転換された大腸菌が大量のPHB
を蓄積することが報告されている(Slater et al., J.
Bacteriol., 170:4431-4436(1988)、Schubert et al.,
J. Bacteriol., 170:5837-5847(1988))。また最近、ア
ルカリゲネス・ユートロファスのPHBシンターゼのオ
ーバープロダクションと精製に成功したことが報告され
ている(Gerngross etal., Biochemistry 33:9311-9320
(1994))。分離精製されたPHBシンターゼによるin v
itroのPHB合成によって、アルカリゲネス・ユートロ
ファスから得られる標準的なPHBの分子量を大幅に上
回る超高分子量(Mn>10×106)のものが得られ
た(Gerngross T.U. and Martin D.P., Proc. Natl. Ac
ad. Sci., USA 92:6279-6283(1995))。一方、アルカリ
ゲネス・ユートロファスの菌体内においては、PHBは
菌体内分解酵素によって(R)−3−ヒドロキシブタン
酸へ加水分解されることが知られている(Hippe H. and
Schlegel H.G., Arch.Mikrobiol., 56:278-299(196
7))。アルカリゲネス・ユートロファスにおけるPHB
合成と分解による分子量変化の経時変化に関する研究も
行われ、また生合成の速度論モデルも提案されている
(Kawaguchi, Y., et al., Macromolecules, 25:2324-2
329(1992)、Koizumi F. and Doi Y., J. Macromol. Sc
i., Pure Appl.Chem., A32:759-774(1995))。
合成遺伝子phbCABを含む組換えDNAを導入して形質転
換した大腸菌を利用して合成したPHBについては、そ
の分子量の経時変化に関する報告がなされている(Kusa
ka et al., Polymer Preprints, Japan, vol.45, No.4
(1996))。組換えDNAを導入した形質転換体を用いた
この方法によれば、従来のアルカリゲネス・ユートロフ
ァスを培養して得られるものより格段に高分子量のPH
Bが得られる。本発明においては、数平均分子量500,00
0以上、好ましくは1,000,000以上、さらに好ましくは2,
000,000以上という高分子量のPHBが用いられる。分
子量が低すぎると高倍率での延伸が困難となり、十分な
強度のフィルムが得られない。数平均分子量の上限は特
に制限されないが、入手容易性及び成形性の点から、好
ましくは20,000,000以下、特に好ましくは15,000,000以
下のものが用いられる。
は、上記PHB以外に通常フィルムに用いられる各種添
加剤、例えば滑剤、紫外線吸収剤、耐候剤、帯電防止
剤、酸化防止剤、熱安定剤、核剤、流動改良剤、着色剤
等を必要に応じて含有させることができる。
均分子量500,000以上のPHBを溶融し延伸してフィル
ムとする。延伸方法は特に限定されず、通常のプラスチ
ックフィルムの延伸技術のいずれを採用することもでき
るが、好ましくはソルベントキャスト法により厚さ20
〜100μm程度のフィルムを形成させ、これを延伸機
に固定して加熱下に一定方向に張力をかけて延伸する。
加熱はオイルバス等を用い、好ましくは155〜180
℃の温度とする。このとき、オイルバス等に浸漬すると
通常直ちにフィルムが軟化するので、重り等を用いて延
伸することができる。ただし、オイルバス等に長時間浸
漬するとフィルムの溶解が起こるため、好ましくは1〜
3秒間浸漬してフィルムを延伸した後すばやくオイルバ
ス等から取り出すのがよい。また、延伸方向は一方向で
あっても(1軸延伸)、二方向(2軸延伸)であっても
よいが、本発明では一方向に延伸するのが適してい
る。。
倍、特に好ましくは4〜10倍である。従来の方法では
延伸が容易ではなく、2倍未満の倍率でもすぐに破断し
てしまったが、本発明の方法では、高分子量のPHBを
用いているためこのような高い倍率で延伸することがで
き、高強度と柔軟性を有するフィルムを製造することが
できる。この延伸倍率が低すぎるとPHBの結晶配向が
弱くなり、強度が低下するため好ましくない。延伸倍率
が高すぎるとフィルムが破断する。
し、室温に冷却することにより目的とする延伸フィルム
を得ることができる。
処理工程を含めることができる。熱処理温度は60〜1
70℃、より好ましくは100〜160℃である。熱処
理は、フィルムの縮みや変形を抑制するために張力をか
けた状態で行うのが好ましい。具体的には、前記延伸工
程で得られた延伸フィルムを治具等に固定した状態で熱
処理を行う。空気中で行う。熱処理時間は、好ましくは
20分〜2時間である。このような熱処理を行うことに
より、さらに引張強度及び破断伸びを向上させることが
できる。
0,000以上のPHBからなるフィルムを用いることが、
効果が顕著に現れることから特に好ましい。数平均分子
量が2,000,000以上のPHBからなるフィルムでは、引
張強度、破断伸び等の物性の更なる向上が見られる。一
方、数平均分子量が2,000,000未満のPHBからなるフ
ィルムの場合は、熱処理中の熱分解による分子量低下に
よって物性が逆に低下する場合がある。
HB(ポリ(3−ヒドロキシブタン酸))からなるフィ
ルムであって、引張強度が30MPa以上、かつ破断伸
びが15%以上である。
いという物性上の欠点があり、フィルム化が困難であっ
たが、本発明においては、従来の汎用ポリマーと同等以
上の物性を有するPHBホモポリマーからなるフィルム
を提供することができる。
01に準拠して測定されたものであり、本発明のフィル
ムでは30MPa以上、好ましくは50MPa以上であ
る。破断伸びは、JIS−K−6301に準拠して測定
されたものであり、15%以上、好ましくは30%以上
である。本発明のPHBフィルムの融点は、好ましくは
175℃以上、より好ましくは182〜186℃であ
る。
ム用汎用ポリマーと同等以上の柔軟性を有し、例えばヤ
ング率が3GPa以下、より好ましくは0.5〜2GP
aである。
ば上述した製造方法により数平均分子量が500,000以上
の高分子量PHBを延伸することにより得られる。ま
た、数平均分子量が500,000以上のPHBとしては、上
述した発酵合成法等により得ることができる。
結晶部の向きが一定方向である配向結晶性フィルムであ
る。従来のPHBは配向結晶化させるのが難しく、配向
結晶性のフィルムを得ることが容易ではなかったが、本
発明においては、一定以上の高分子量PHBを延伸する
ことにより、配向結晶性フィルムを得ることができる。
本発明のフィルムの結晶化度は好ましくは75%以上で
ある。
な強度と柔軟性を有し、且つ生分解性及び生体適合性に
優れたPHBからなるものであり、医療用器具、食品そ
の他の包装材料、農業用ビニールシート、苗用の鉢、建
設土木用シート等に有用である。
5))の調製 プラスミドR1由来のparB(hok/sok)locusを含むpKG102
2(0.6kb)を、次のようにして作製した(Gerdes, K.,
Bio/Technology, 6, 1402-1405(1988))。すなわち、Ec
oRI-BamHI断片を持つ580bpのparB+遺伝子(遺伝子配列
はRasmussen, P.B., et al., Mol. Gen. Genet., 209,1
22-128(1987)参照)を、pGEM3(プロメガ)のmultiple
cloning regionに挿入し、このmultiple cloning regio
nを含むpGEM4(プロメガ)のEcoRI-PvuII断片(104kb)
をpKG1020のEcoRI-PvuII regionに挿入し、これをpKG10
21とした。pKG1021の唯一のSmaIサイトに大腸菌のトラ
ンスポゾンTn5由来のPstI断片(カナマイシン耐性遺伝
子を含む)を挿入することによって、pKG1022を作製し
た。
6(ATCC17699)のPHB生合成オペロンを含むpSK2665
を、次のようにして作製した(Schubert, P. et al.,
J. Bacteriol., 173:168-175(1991))。すなわち、アル
カリゲネス・ユートロファスH16(ATCC17699)のDNAの
12.5kbのEcoRI断片(PP1:Schubert, P. et al., J. Bac
teriol., 170,5837-5847(1988))を制限酵素SmaIで消化
し、5.2kbのEcoRI-SmaI断片(SE52:Schubert, P. et a
l., J. Bacteriol., 173:168-175(1991))を新たに得
て、これをプラスミドpBluescript SK-(東洋紡)に挿
入することによってpSK2665を作製した。
SK2665のEcoRI-HindIII部位に挿入することによってプ
ラスミドpSYL105(8.8kb)を得た。得られたプラスミド
pSYL105の構造を図1に示す(Lee, S. Y., et al., Bio
technol. Bioeng., 44:1337-1374(1994)参照)。
ドpSYL105の導入をエレクトロポレーション法により行
い、形質転換株(Escherichia coli XL1-Blue(pSYL10
5))を調製した。尚、Escherichia coli XL1-Blueは、S
tratagene Cloning System(11011 North Torrey Pines
Road La Jolla CA92037, USA)から入手した。
ナトリウム10g/LからなるLuria-Bertani(LB)
培地3.5mLを入れた20mL試験管に、−80℃で
保存しておいたEscherichia coli XL1-Blue(pSYL105)
の10v/v%のグリセロールストック1mLを接種
し、37℃で12時間好気的に培養した。これを、LB
培地75mLを入れた500mL坂口フラスコに接種
し、37℃で12時間好気的に培養した。この前培養で
はグルコースを与えないことが重要である。
を加え、121℃で15分滅菌した。別に、グルコース
30g/水100mL溶液を同条件で滅菌しておき、フ
ァーメンターに加えた。ファーメンターは、温度37℃
に調整し、0.75L/minでフィルター滅菌した酸
素を供給し、撹拌速度400rpmで撹拌した。培地の
pHは、2N−NaCl、2N−H2SO4で培地のpH
をモニターしながら、自動的に6.0〜7.0に制御し
た。ここに、前培養で得られた培養液75mLを接種
し、12〜15時間培養したのち、培養液を回収した。
分離機にかけ、上清を取り除いた。回収した菌体は蒸留
水とよく混ぜ合わせて洗浄し、洗浄液は再び遠心分離機
にかけて分離した。集めた菌体を、次いで凍結乾燥し
た。
すりつぶし、常温のクロロホルム2Lに対して乾燥菌体
約5gの割合で加え、よく撹拌した。PHBが完全にク
ロロホルム中に溶けだした後、フィルターで菌体を除去
した。溶液はロータリーエバポレーターで約10分の1
に濃縮した。これを、10倍量のヘキサンにゆっくり注
ぎ、白いPHBの沈殿を得た。濾過によりヘキサンを除
去し、よく乾燥させて目的とするPHBを得た。
は、島津10AGPCシステムと、6A示差屈折計、Sh
odex K802, K806Mカラムを直列接続したものを用い、4
0℃で測定した。溶離液にはクロロホルムを用い、流速
は0.8mL/minとし、サンプル濃度は0.25m
g/mLとした。数平均分子量1,200〜2,900,000の多分
散度の狭いポリスチレンスタンダードを使用して検量線
を作成し、GPCより得られたデータから島津クロマト
パックC−R7Aで、GPCプログラムを使って分子量
を計算した。起こりうる分子量測定誤差は±20%であ
る。このようにして300,000、750,000、1,000,000、2,0
00,000、6,000,000及び14,000,000の数平均分子量を有
するPHB(後記表1〜2参照)が得られた。
表1に示す各数平均分子量を有するPHBを用い、ソル
ベントキャスト法(溶媒:クロロホルム、濃度:1wt
/vol%)により厚さ50μmのフィルムを成形し、
これを10×20mmのサイズに切ってこれを試験用フ
ィルムとした(比較例1〜2、実施例1〜12)。この
試験用フィルムを、延伸倍率に応じた重さの重りを延伸
機に固定し、オイルバスに1〜3秒間浸漬した。延伸機
に試験用フィルムを固定したところを図2に模式図とし
て示す。図2中、1は試験用フィルム、2は重りであ
る。延伸温度(オイルバスの温度)は、用いるPHBに
応じて表1に示すように調整した。
後直ちに軟化し、重りによって延伸された。各フィルム
の延伸度を表1に示す。このようにして得られた延伸フ
ィルムを素早くオイルバスから取り出し、室温で冷却し
た。尚、数平均分子量が300,000のPHBを用いた場合
(比較例1〜2)は、オイルバス中でフィルムが切断
し、延伸できなかった。
度、破断伸び、及びヤング率を測定した。結果を表1に
示す。尚、引張強度、破断伸び、及びヤング率は、JI
S−K−6301に準拠し、今田製作所製SV−200
型引張圧縮試験機を用いて測定した。用いたサンプルの
形状は、JIS−K−6301のサイズ4のダンベル型
サンプルとし、引張速度は20mm/分とした。
によれば、引張強度及び破断伸びが高く優れた物性を有
するPHBフィルムが得られる。
各数平均分子量を有するPHBを用い、実施例1〜9と
同様の方法で延伸フィルムを作成した。延伸倍率は表2
に示す通りとした。このようにして得られた延伸フィル
ムを、フィルムの縮みや変形を抑えるために治具に固定
し、空気中で160℃にて2時間熱処理した。熱処理後
の延伸フィルムにおけるPHBの数平均分子量を表2に
示す。また、実施例1と同様の方法で引張強度、破断伸
び及びヤング率を測定した。結果を表2に示す。
上のPHBからなる延伸フィルムは、一定条件下に熱処
理を施すことにより、熱処理前よりさらに物性が向上す
ることがわかる。
例7のもの)及びそれに熱処理を施したフィルム(上記
実施例16のもの)について、酵素分解試験を行った。
分解酵素は、アルカリゲネス・ファエカリス(Alcalige
nes faecalis)由来の菌体外PHB分解酵素を用いた。
pH7.5に調整した50mMのTris−HCl緩衝
溶液中に酵素を10μg/mlになるように加え、5m
m×10mm×0.02mmの大きさ、厚さのフィルム
を入れ、37℃で反応させると、20〜30時間でいず
れのフィルムも完全に分解した。
施例1〜9と同様の方法で以下のフィルム(PHB
(1)、PHB(2)及びPHB(3))を作成した。尚、熱処
理は実施例10〜18におけるのと同様の方法で行っ
た。また、未延伸のものについては、実施例1〜9にお
ける延伸処理前の試験用フィルムと同様の方法で作成し
たものである。
熱処理(160℃、2時間)。
従来からフィルム材料として使用されている高密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト(PET)及びポリアミド樹脂(ナイロン−6,6)
について、融点(Tm:℃)、ガラス転移点(Tg:
℃)、結晶化度(%)、ヤング率(GPa)、引張強度
(MPa)及び破断伸び(%)を測定した。結果を表3
に示す。
伸フィルムは、従来の汎用プラスチックスとして用いら
れているポリマーと同等程度の十分な強度及び柔軟性を
有することがわかる。
について分子配向を調べるため、X線撮影を行った。X
線撮影は、ラウエカメラ(透過法)を用い、X線源;N
iフィルターにより単色化したCuKα、カメラ長;
3.85cmとして、40KV、30mAの条件で6時
間露光することにより行った。
あり、図4はその回折パターンを表す模式図である。こ
れにより本発明の延伸フィルムは配向結晶性を有するこ
とがわかる。尚、未延伸のPHBフィルム(非配向)に
ついても同様にしてX線撮影を行った。この非配向のフ
ィルムの回折パターンのX線写真を図5に、またその回
折パターンの模式図を図6に参考として示す。非配向の
フィルムでは、回折点は見られず、リングパターンが得
られるのみである。
有し、且つ生分解性、生体適合性をもつPHB延伸フィ
ルムを簡便且つ再現性よく得ることができる。
を表す図である。
定したところを表す模式図である。
である。
の回折パターンを表す模式図である。
写真である。
写真の回折パターンを表す模式図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 数平均分子量が500,000以上のポリ(3
−ヒドロキシブタン酸)を2倍以上の延伸倍率で延伸す
る延伸工程を含む、ポリ(3−ヒドロキシブタン酸)か
らなるフィルムの製造方法。 - 【請求項2】 前記延伸を155〜180℃の温度下で
行うことを特徴とする、請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】 数平均分子量が500,000以上のポリ(3
−ヒドロキシブタン酸)が、ポリ(3−ヒドロキシブタ
ン酸)合成遺伝子を含む組換えDNAを導入して形質転
換された微生物を培養し、その菌体内に生成したポリ
(3−ヒドロキシブタン酸)を採取することにより得ら
れるものである、請求項1記載の製造方法。 - 【請求項4】 前記延伸工程で得られる延伸フィルムを
60〜170℃の温度にて熱処理する熱処理工程をさら
に含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記
載の製造方法。 - 【請求項5】 数平均分子量が500,000以上のポリ(3
−ヒドロキシブタン酸)からなるフィルムであって、引
張強度が30MPa以上、かつ破断伸びが15%以上で
あるフィルム。 - 【請求項6】 前記ポリ(3−ヒドロキシブタン酸)が
一定方向に配向した結晶性フィルムであることを特徴と
する、請求項5記載のフィルム。
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