JP3385102B2 - 生分解性シートとその製造法 - Google Patents

生分解性シートとその製造法

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範子 神橋
喜博 冠
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生活関連資材、特に包
装材料や衛生材料等の分野で使用するのに適した生分解
性シートとその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、「地球にやさしい素材」として生
分解性ポリマーが注目されており、これを包装材料等と
して使用することも提案されている。しかし、このよう
な生分解性ポリマーは、一般に高価であるという問題が
ある。特開平5−311600号公報には、ポリカプロラクト
ンとセルロース繊維とを複合した生分解性シートが提案
されている。これによれば、パルプのような安価なセル
ロース繊維を併用することで生分解性ポリマーが高価で
あるという問題を軽減することができる。しかし、この
シートは、セルロース繊維シート (紙) にポリカプロラ
クトンを塗工法、フイルム貼合法、溶融圧着法等で複合
して得られるもので、用途によっては適していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、パルプのよ
うな非溶融性生分解性繊維と非水溶性熱可塑性生分解性
高分子を主体とし、実用に耐える強度等の物性を有し、
衝撃吸収性、吸水性、保水性等に優れ、手触りがソフト
である生活関連資材、特に包装材料や衛生材料等の分野
で使用するのに適した安価な生分解性シート及びその製
造方法を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するもので、その要旨は、次のとおりである。 1.非溶融性生分解性繊維Aが融点200℃以下であ
る下記載の非水溶性生分解性熱可塑性高分子Bのマトリ
ックス中に均一に分散し、水溶性生分解性高分子Cを含
有したシートであって、AとBとの体積比が10〜8
0:90〜20であり、Cの含量がAとBの合計の0.
01〜10重量%であることを特徴とする生分解性シー
ト。非水溶性生分解性熱可塑性高分子B:ポリ(α−ヒ
ドロキシカルボン酸)、ポリ−ε−カプロラクトン、ポ
リ−β−プロピオラクトン、ポリ−3−ヒドロキシプロ
ピオネート、ポリ−3−ヒドロキシブチレート、ポリ−
3−ヒドロキシカプロレート、ポリ−3−ヒドロキシヘ
プタノエート、ポリ−3−ヒドロキシオクタノエート及
びこれらとポリ−3−ヒドロキシバリレートやポリ−4
−ヒドロキシブチレートとの共重合体であるポリヒドロ
キシアルカノエート、脂肪族ポリエステルアミド 2.非溶融性生分解性繊維A、融点200℃以下である
下記載の非水溶性生分解性熱可塑性繊維Bf及び水溶性
生分解性高分子Cを混合して水分散液とし、これを抄
造、乾燥してシートとし、得られたシートをBfの融点
プラス30℃以上で、250℃以下の温度で加熱圧縮成
形することを特徴とする生分解性シートの製造法。非水
溶性生分解性熱可塑性繊維Bf:ポリ(α−ヒドロキシ
カルボン酸)、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリ−β−
プロピオラクトン、ポリ−3−ヒドロキシプロピオネー
ト、ポリ−3−ヒドロキシブチレート、ポリ−3−ヒド
ロキシカプロレート、ポリ−3−ヒドロキシヘプタノエ
ート、ポリ−3−ヒドロキシオクタノエート及びこれら
とポリ−3−ヒドロキシバリレートやポリ−4−ヒドロ
キシブチレートとの共重合体であるポリヒドロキシアル
カノエート、脂肪族ポリエステルアミド 3.非溶融性生分解性繊維A、融点200℃以下の非水
溶性生分解性熱可塑性繊維Bf及び水溶性生分解性高分
子Cを混合して水分散液とし、これを抄造したシ ートに
水溶性生分解性高分子Cの水溶液をスプレーし、乾燥し
てシートとし、得られたシートをBfの融点プラス30
℃以上で、250℃以下の温度で加熱圧縮成形すること
を特徴とする生分解性シートの製造法。
【0005】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明における非溶融性生分解性繊維Aとしては、パル
プ、木綿、羊毛、再生セルロース繊維、溶剤紡糸セルロ
ース繊維等が挙げられるが、最も安価であるという点で
パルプが好ましく用いられる。パルプは、木材からのバ
ージンパルプの他、古紙から回収したパルプでもよい。
【0006】また、本発明における非水溶性熱可塑性生
分解性高分子Bの代表的なものとしては、脂肪族ポリエ
ステル又は脂肪族ポリエステルアミドが挙げられる。脂
肪族ポリエステルの具体例としては、ポリグリコリドや
ポリラクチドのようなポリ(α−ヒドロキシカルボン
酸)、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリ−β−プロピオ
ラクトン、ポリ−3−ヒドロキシプロピオネート、ポリ
−3−ヒドロキシブチレート、ポリ−3−ヒドロキシカ
プロレート、ポリ−3−ヒドロキシヘプタノエート、ポ
リ−3−ヒドロキシオクタノエート及びこれらとポリ−
3−ヒドロキシバリレートやポリ−4−ヒドロキシブチ
レートとの共重合体のようなポリヒドロキシアルカノエ
ート、ポリエチレンオキサレート、ポリエチレンサクシ
ネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジ
ペート、ポリブチレンセバケート、ポリヘキサメチレン
セバケート、ポリネオペンチルオキサレート及びこれら
の共重合体のようなグリコールとジカルボン酸との縮合
体(ジイソシアネート化合物で鎖延長したウレタン結合
を有するものを含む)等が挙げられる。また、脂肪族ポ
リエステルアミドの具体例としては、ポリ−ε−カプロ
ラクトンとナイロン6のような脂肪族ポリアミドとの共
縮重合体が挙げられる。
【0007】また、本発明における水溶性生分解性高分
子Cとしては、常温で固体のものが好ましく、具体的に
は、ふのり、カゼイン、トロロアオイ等の天然高分子、
カルボキシメチルセルロース等の変性セルロース、ポリ
エチレングリコール、ポリビニルアルコール等の合成高
分子が挙げられる。中でも好ましいものは、ポリエチレ
ングリコールであり、これは衛生材料用のシートとする
場合に、塩濃度の影響を受けることなく吸水性を示す点
で好ましいものである。
【0008】非水溶性熱可塑性生分解性高分子Bは、融
点が 200℃以下のものであることが必要である。この融
点があまり高いとシートを熱圧縮する際に高温にしなけ
ればならず、併存する非溶融性生分解性繊維Aが変色し
たり、劣化したりして好ましくない。
【0009】上記のような非水溶性熱可塑性生分解性高
分子Bは、一般に疎水性であり、パルプ等の非溶融性生
分解性繊維Aとは成形加工を行う際の相溶性が少ない
が、水溶性生分解性高分子Cを添加することにより、C
がバインダー成分としてだけでなく、樹脂表面や繊維表
面の改質剤としても働き、従来の生分解性シートの欠点
であった物性値の低さを改良でき、引張強度を向上させ
ることが可能になる。
【0010】本発明のシートにおいて、非溶融性生分解
性繊維Aと非水溶性熱可塑性生分解性高分子Bとの体積
比が10〜80:90〜20となるようにすることが必要であ
る。Aの量が少なすぎるとコスト高になるとともに、シ
ートの物性面で満足できるものが得られず、一方、Aの
量が多すぎるとマトリックス成分となるBの量が少なす
ぎてBのマトリックス成分としての効果が十分に発現せ
ず、シートの加工性が乏しくなるうえ、使用に耐える強
度の加工品を得がたくなる。なお、AとBとの体積比
は、A及びBのそれぞれの密度と両者の混合重量比とか
ら計算により求める。
【0011】また、水溶性生分解性高分子Cの量は、A
とBの合計の0.01〜10重量%とすることが必要である。
この量があまり少ないと添加の効果が乏しく、多すぎる
と耐水性が悪くなり、水分を含む系での使用が困難にな
る。
【0012】次に、本発明の生分解性シートの製造法に
ついて説明する。まず、非溶融性生分解性繊維A、非水
溶性生分解性熱可塑性繊維Bf 及び水溶性高分子Cを混
合して水分散液とし、これを抄造、乾燥してシートとす
る。この際、水溶性生分解性高分子Cは、作業効率を考
慮すると、予め水溶性高分子の水溶液を作成しておき、
望む添加量になるようにその水溶液を添加する方法を採
用することが好ましい。そして、水分散液に添加した水
溶性高分子が実際にシート中に取り込まれる量は添加量
とは異なるため、予め検量線を作成しておいて、それに
基づいて添加量を調節するのが好ましい。
【0013】なお、本発明で繊維とは、アスペクト比が
5〜3000のものをいう。パルプや木綿は、通常、そのま
までこの範囲のアスペクト比を有しているが、必要に応
じて切断することによりアスペクト比を調整することが
できる。人造繊維は、製造工程において、所定のアスペ
クト比となるように切断すればよい。繊維の長さは、1
〜30mm程度とするのが適当である。
【0014】次いで、得られたシートを非水溶性生分解
性熱可塑性繊維Bf の融点プラス30℃以上で、 250℃以
下の温度で加熱圧縮成形する。加熱圧縮成形は、非水溶
性生分解性熱可塑性繊維Bf を溶融させ、生成した非水
溶性生分解性熱可塑性高分子Bのマトリックス中に非溶
融性生分解性繊維Aが均一に分散した高強度の結合シー
トとするためである。加熱圧縮成形における加熱温度
は、非水溶性生分解性熱可塑性繊維Bf の融点プラス30
℃以上で、 250℃以下の温度とすることが必要である。
この温度が低すぎると、非水溶性熱可塑性生分解性高分
子Bが十分な流動性を示さず、Bのマトリックス中に非
溶融性生分解性繊維Aが均一に分散した高強度のシート
とならない。一方、この温度が高すぎると併存する非溶
融性生分解性繊維Aが変色したり、劣化したりする。加
熱圧縮成形の際の圧力は、50〜150kgf/cm2 とするのが
適当である。
【0015】また、抄造したシートに水溶性生分解性高
分子Cの水溶液をスプレーする工程を設けることも好ま
しい。水溶性生分解性高分子Cの水溶液をスプレーする
と表面にCが均一に付着したシートが得られ、Cによる
効果が一層向上する。スプレーする際の水溶性生分解性
高分子Cの水溶液の濃度は、スプレーするのに適した粘
度の水溶液となる範囲であればよいが、通常、5〜50重
量%とするのが適当である。水溶性生分解性高分子Cの
水に対する性質により差があるが、5重量%未満の水溶
液では、粘度が低すぎるためスプレーすることによって
水溶液が拡散し、Cをシートに正確に付着させることが
困難であり、一方、50重量%を超える水溶液では、粘度
が高くなりすぎて、ゲル化してしまったり、水溶液をス
プレーできなくなったりする。
【0016】
【実施例】次に、実施例によって本発明を具体的に説明
する。なお、特性値等の測定、評価法は、次のとおりで
ある。 引張強度及び引張弾性率 JIS K-7127に準じて測定した。 曲げ強度及び曲げ弾性率 JIS K-7203に準じて測定した。 生分解度 1cm×6cmの大きさのシートを深さ10cmの土壌中に埋設
し、3カ月後に取り出して重量を測定し、重量減少率に
よって次の3段階で評価した。 ◎:重量減少率が80%以上 ○:重量減少率が50%以上、80%未満 △:重量減少率が20%以上、50%未満
【0017】実施例1 叩解したパルプ(北越製紙社製LBKP、密度1.54g/
cm3)と繊度3デニール、長さ5mm(アスペクト比約 25
0)のポリ−ε−カプロラクトン(PCL)繊維(融点6
0℃、密度1.15g/cm3)とを表1に示す割合でパルプ離
解機(熊谷理機工業社製)に投入し、3000rpm の速度で
1分間攪拌した。次いで、得られた紙料を抄紙機(熊谷
理機工業社製角型シートマシン)に移し、界面活性剤を
0.1g/lを加え、パルプ及びPCL繊維を含む水分散
液を形成させた後、表1に示す含有量となるように「パ
オゲン」(第一工業製薬社製ポリエチレングリコール系
水溶性生分解性高分子)の水溶液を添加し、JIS-P-8209
法に準じて抄造した。湿潤したウエブをプレス機(熊谷
理機工業社製)に通して脱水後、風乾して25cm×25cmの
大きさのシートを作製した。次いで、このシートを等し
い大きさの4枚のシートに切断して重ね合わせ、成形機
(北川精機社製コールド&ホットプレス)を用い、表1
に示す温度で、100kgf/cm2 の圧力で熱圧縮成形して、
厚さ 0.4mmで、均一なシートを得た。得られたシートの
特性値等を表1に示す。(No.6〜7 は比較例である。) なお、「パオゲン」含有量は、得られたシートの重量か
らパルプ及びPCL繊維の重量を差し引いて求めた。
【0018】
【表1】
【0019】本発明の実施例であるNo.1〜5 では、良好
な物性等を有するシートが得られた。これに対して、N
o.6では、PCLの量が少なすぎるため、No.7では、
「パオゲン」を含有していないため、引張強度が低かっ
た。
【0020】実施例2 実施例1において、熱圧縮成形する前のシートに「パオ
ゲン」の水溶液1mlをスプレーした以外は実施例1と同
様にして、シートを得た。結果を表2に示す。(No.11
は比較例である。)
【0021】
【表2】
【0022】本発明の実施例であるNo.9〜10では、実施
例1よりも物性の向上した良好なシートが得られた。こ
れに対して、No.11 では、強度特性は優れているが、
「パオゲン」の含有量が多すぎて、水分を多く含む系に
おいては実用に供することが困難であった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、パルプのような非溶融
性生分解性繊維と非水溶性熱可塑性生分解性高分子を主
体とし、実用に耐える強度等の物性を有し、衝撃吸収
性、吸水性、保水性等に優れ、手触りがソフトである生
活関連資材、特に包装材料や衛生材料等の分野で使用す
るのに適した安価な生分解性シートが提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 105:12 B29K 105:12 B29L 7:00 B29L 7:00 (56)参考文献 特開 平7−119098(JP,A) 特開 平7−266750(JP,A) 特開 平7−123876(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/00 - 5/24 C08L 1/00 - 101/16 B32B 1/00 - 35/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非溶融性生分解性繊維Aが融点200
    ℃以下である下記載の非水溶性生分解性熱可塑性高分子
    Bのマトリックス中に均一に分散し、水溶性生分解性高
    分子Cを含有したシートであって、AとBとの体積比が
    10〜80:90〜20であり、Cの含量がAとBの合
    計の0.01〜10重量%であることを特徴とする生分
    解性シート。非水溶性生分解性熱可塑性高分子B:ポリ
    (α−ヒドロキシカルボン酸)、ポリ−ε−カプロラク
    トン、ポリ−β−プロピオラクトン、ポリ−3−ヒドロ
    キシプロピオネート、ポリ−3−ヒドロキシブチレー
    ト、ポリ−3−ヒドロキシカプロレート、ポリ−3−ヒ
    ドロキシヘプタノエート、ポリ−3−ヒドロキシオクタ
    ノエート及びこれらとポリ−3−ヒドロキシバリレート
    やポリ−4−ヒドロキシブチレートとの共重合体である
    ポリヒドロキシアルカノエート、脂肪族ポリエステルア
    ミド
  2. 【請求項2】 非溶融性生分解性繊維A、融点200℃
    以下である下記載の非水溶性生分解性熱可塑性繊維Bf
    及び水溶性生分解性高分子Cを混合して水分散液とし、
    これを抄造、乾燥してシートとし、得られたシートをB
    fの融点プラス30℃以上で、250℃以下の温度で加
    熱圧縮成形することを特徴とする生分解性シートの製造
    法。非水溶性生分解性熱可塑性繊維Bf:ポリ(α−ヒ
    ドロキシカルボン酸)、ポリ−ε−カプロラクトン、ポ
    リ−β−プロピオラクトン、ポリ−3−ヒドロキシプロ
    ピオネート、ポリ−3−ヒドロキシブチレート、ポリ−
    3−ヒドロキシカプロレート、ポリ−3−ヒドロキシヘ
    プタノエート、ポリ−3−ヒドロキシオクタノエート及
    びこれらとポリ−3−ヒドロキシバリレートやポリ−4
    −ヒドロキシブチレートとの共重合体であるポリヒドロ
    キシアルカノエート、脂肪族ポリエステルアミド
  3. 【請求項3】 非溶融性生分解性繊維A、融点200℃
    以下の非水溶性生分解性熱可塑性繊維Bf及び水溶性生
    分解性高分子Cを混合して水分散液とし、これを抄造し
    たシートに水溶性生分解性高分子Cの水溶液をスプレー
    し、乾燥してシートとし、得られたシートをBfの融点
    プラス30℃以上で、250℃以下の温度 で加熱圧縮成
    形することを特徴とする生分解性シートの製造法。
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