JP3423094B2 - 生分解性ポリマー組成物 - Google Patents

生分解性ポリマー組成物

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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、生分解性プラスチック
とホヤセルロース繊維を含む崩壊性または生分解性ポリ
マー組成物、及びそれからなる成形物またはフィルムに
関するものである。これらは、優れた機械的強度を有す
る崩壊性または生分解性プラスチック成形物またはフィ
ルムとして、種々の用途に有用である。
【0002】
【従来の技術】プラスチック廃棄物問題が深刻化してい
る中で、崩壊性プラスチックや生分解性のプラスチック
が開発され、廃棄物問題の解決策として注目されてい
る。崩壊性プラスチックとしては、従来の非分解性プラ
スチックに生分解性を有するでん粉を混入したものがあ
る。また、特開平4−182112号公報に記載されて
いる脂肪族ポリエステル樹脂をマトリックスとして熱可
塑性樹脂を混合する技術が提案されている。また、生分
解性プラスチックとしては、脂肪族ポリエステル等が提
案されているが、従来の非分解性のプラスチックと比較
してその機械的強度が十分でないため、その成形物は肉
厚になり、微生物により分解するのに要する時間が長い
等の問題がある。それらの問題を解決するため、これら
の生分解性プラスチックに、充填剤として、炭酸カルシ
ウムや含水珪酸マグネシウムを混合する方法(特開平5
−70696号公報)が提案されている。一方、天然の
ポリマーとして有用であると考えられるセルロースは、
その成形性の悪さから、成形物として実用化が困難であ
る。そのため、セルロース誘導体を用いたり、植物繊維
を加水分解して得られた分解物を用いたフィルムが提案
されている(特開平3−231927号公報)。充填剤
としては、ポリオレフィン系樹脂に木材パルプや繊維化
されたセルロースを主体とする植物繊維(特開昭60−
158236号公報)を混合する方法が知られている。
また、生分解性樹脂に、でんぷん、植物体粉末、セルロ
ース繊維等の天然高分子物質を混合する方法(特開平5
−320524号公報)や、グリコールと脂肪族二塩基
R>酸類から合成された脂肪族ポリエステルにセルロース
系有機充填剤を配合する方法(特開平6−172624
号公報)が提案されている。しかしながら、いずれも十
分な機械的強度と生分解性を有する成形物等は得られて
いない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、十分
な機械的強度を持ち、かつ使用後に廃棄する際、微生物
により速やかに崩壊または分解する、生分解性プラスチ
ック組成物及びそれからなる成形物及びフィルムを提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ホヤセルロース繊
維を混合することにより前記課題を解決できることを見
いだし、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、
生分解性プラスチックとホヤセルロース繊維を含む崩壊
性または生分解性ポリマー組成物、及び該組成物からな
る成形物及びフィルムである。
【0005】本発明に係る生分解性プラスチック組成
物、及び成形物及びフィルムは、生分解性プラスチック
とホヤセルロース繊維を含むことを特徴とする。ホヤセ
ルロース繊維は、木材パルプ等から得られるセルロース
繊維に比べ、ヤング率が大きいため、高い剛性を有す
る。生分解性プラスチック中にホヤセルロースを、重量
比で5〜60%、より好ましくは、10〜50%含有さ
せることにより、引張強度、曲げ弾性率等が向上し、十
分な機械的強度を持つ成形物及びフィルムを得ることが
できる。
【0006】本発明に係るホヤセルロース繊維は、ホヤ
の外被をカッター等で切断し5〜20mm程度の大きさ
にした後、ミキサー等の装置を用いて粉砕し、ビータ等
を用いてミクロフィブリル化することにより、直径0.
1μm以下の微細繊維として得られる。タンパク質、脂
肪等を除去するためアルカリや有機溶媒で処理して用い
られることもある。これらの技術は、特開平5−300
586号公報に開示されている。
【0007】また、本発明に係る生分解性プラスチック
としては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ−3−ヒ
ドロキシブチレート、ポリ−4−ヒドロキシブチレー
ト、ポリヒドロキシバリレート、ポリエチレンアジペー
ト、ポリカプロラクトン、ポリプロピオラクトン等のポ
リエステル、ポリエチレングリコール等のポリエーテ
ル、ポリグルタミン酸、ポリリジン等のポリアミド、ポ
リビニルアルコール、ポリウレタン等を用いることがで
きる。また、これらの生分解性プラスチックは一種で
も、二種類以上のポリマーのブレンドであってもよい。
また、これらの生分解性プラスチックは二種類以上のコ
ポリマーであってもよい。ポリヒドロキシカルボン酸が
好ましく、ポリ乳酸または乳酸とヒドロキシカルボン酸
のコポリマーがより好ましい。しかしながら、本発明に
係る生分解性プラスチック成形物の主体となる生分解性
プラスチックは特に限定されるものではない。
【0008】本発明に係わる成形物またはフィルムは、
各種の改質材を用いて混合、混練させたものでも良い。
また、本発明に係わる成形物またはフィルムの製造は、
公知の混練技術は全て適用できるが、ホヤセルロース繊
維の特徴を十分に発揮させるために繊維の分散が良好な
方法が好ましい。分解性プラスチックとホヤセルロース
繊維を混合機で均一にして、射出成形、圧縮成形、シー
ト成形、押出成形等し、さらに延伸加工することにより
成形物またはフィルムを製造することができる。
【0009】
【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定
されるものではない。実施例で用いたホヤセルロース繊
維は以下のようにして得た。ホヤの外被をカッター等で
切断して5〜20mm程度の大きさにする。この切断片
をホモジナイザーを用いて10分間粉砕する。次に還流
装置により0.25NのNaOH水溶液中で100℃に
おいて6時間処理しタンパク質を除去した。その後、
0.25Nの塩酸で中和してから蒸留水で洗浄した。ソ
ックスレー抽出器を使用し、エーテルとエタノールの混
合溶液(体積比 1:1)中で2時間、70℃で加熱処
理した。更に高圧ホモジナイザーにより500kgf/
cm2の圧力で30回フィブリル化処理を行った。得ら
れたセルロース質繊維はミクロフィブリル状態まで叩解
されており、繊維径が0.1μm、繊維長が800μm
であった。
【0010】実施例1 L−ラクタイド100部およびオクタン酸第一スズ0.
01部と、ラウリルアルコール0.03部を、攪拌器を
備えた肉厚の円筒型ステンレス製重合容器へ封入し、真
空で2時間脱気した後窒素ガスで置換した。この混合物
を窒素雰囲気下攪拌しつつ200℃で3時間加熱した。
温度をそのまま保ちながら、排気管およびガラス製容器
を介して真空ポンプにより徐々に脱気し反応容器内を3
mmHgまで減圧にした。脱気開始から1時間後、モノ
マーや低分子量揮発分の留出がなくなったので、容器内
を窒素置換し、容器下部からモノマーを紐状に抜き出し
てペレット化し、ポリ−L−乳酸を得た。このようにし
て得たポリ−L−乳酸(重量平均分子量10万)90部
とホヤセルロース繊維10部をリボンブレンダーで混合
後、2軸押出機シリンダー温度170〜210℃の条件
にてペレット化した。該ペレットを80℃のオーブンで
熱処理し、押出機のシリンダー温度160〜200℃の
条件にて溶融し、押出機先端のTダイから厚み0.10
mmのフィルムを得た。同様に、ホヤ繊維が20及び4
0部のフィルムを得た。
【0011】実施例2 実施例1に記載のポリ−L−乳酸70部とポリカプロラ
クトン(ユニオンカーバイド製:商品名;TONE,P
−787)30部のブレンドポリマーを用い、実施例1
と同様に、ホヤセルロース繊維を混合してフィルムを得
た。
【0012】実施例3 ポリ−3−ヒドロキシブチレート−ポリ−3−ヒドロキ
シバリレート共重合体(ゼネカ(株)製、商品名;バイ
オポール,S−30)80部とホヤ繊維20部をリボン
ブレンダーで混合後、2軸押出機シリンダー温度150
〜170℃の条件にてペレット化した。更に、押出機の
シリンダー温度150〜160℃の条件にて溶融し、押
出機先端のTダイから厚み0.10mmのフィルムを得
た。
【0013】比較例1 実施例1記載のポリ−L−乳酸を、2軸押出機シリンダ
ー温度170〜210℃の条件にてペレット化した。該
ペレットを80℃のオーブンで熱処理し、押出機のシリ
ンダー温度160〜200℃の条件にて溶融し、押出機
先端のTダイから厚み0.10mmのフィルムを得た。
【0014】比較例2 実施例1記載のポリ−L−乳酸70部と実施例2記載の
ポリカプロラクトン30部のブレンドポリマーを用い、
比較例1と同様に、フィルムを得た。
【0015】比較例3 実施例3記載のポリ−3−ヒドロキシブチレート−ポリ
−3−ヒドロキシバリレート共重合体を、2軸押出機シ
リンダー温度150〜170℃の条件にてペレット化し
た。更に、押出機のシリンダー温度150〜160℃の
条件にて溶融し、押出機先端のTダイから厚み0.10
mmのフィルムを得た。
【0016】比較例4 実施例1記載のポリ−L−乳酸80部と木材パルプ20
部をリボンブレンダーで混合後、実施例1と同様に、フ
ィルムを得た。 実施例1−3、比較例1−4で得られたこれらのフィル
ムから試験片を作成して、引張強度、土壌分解性を調べ
た。フィルムサンプルの引張強度は、JIS規格K−6
732に準じて測定した。分解性試験は2×5cmの試
験片を採取し、該試験片を温度35℃、水分30%の土
壌中に埋設して分解試験を行い、重量の減少率を求め
た。これらの結果を第1表(表1)、第2表(表2)に
示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】実施例4 ポリ−L−乳酸90部とホヤ繊維10部をリボンブレン
ダーで混合後、2軸押出機シリンダー温度170〜21
0℃の条件にてペレット化した。該ペレットを80℃の
オーブンで熱処理し、(株)日本製鋼所JSW−75射
出成形機を用い、シリンダー温度160〜200℃の条
件にて溶融し、設定温度20℃の金型に充填し、厚さ1
mm、深さ30mm、底面75×100mmの成形物を
得た。成形物から採取した30×90mmの試験片の曲
げ弾性率は、17000kg/cm2 であった。また、
温度35℃、水分30%の土壌中に埋設して分解試験を
行ったところ、3カ月で21%の重量減少率を示した。
【0020】
【発明の効果】本発明の、生分解性プラスチックとホヤ
セルロース繊維を含む成形物またはフィルムは、十分な
機械的強度と、崩壊性あるいは生分解性速度を持ち、容
器、ボトル、シート、フィルム、積層品、包装材料等の
用途に用いることができる。特に、ショッピングバッ
グ、ゴミ袋、農業用フィルム、化粧品容器、洗剤容器、
漂白剤容器、保冷箱、クッション材、食品包装材料等の
用途に好適である。また、本発明による成形物またはフ
ィルムは、その優れた機械的強度により、肉薄、軽量化
することが可能である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−345944(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 1/00 - 101/16

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生分解性プラスチックとホヤセルロース
    繊維を含む崩壊性または生分解性ポリマー組成物。
  2. 【請求項2】 ホヤセルロース繊維を、重量比で5〜6
    0%含むことを特徴とする請求項1記載のポリマー組成
    物。
  3. 【請求項3】 生分解性プラスチックがポリヒドロキシ
    カルボン酸である請求項1記載のポリマー組成物。
  4. 【請求項4】 生分解性プラスチックがポリ乳酸または
    乳酸とヒドロキシカルボン酸のコポリマーである請求項
    3記載のポリマー組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載のポリマー組成物から
    なる崩壊性または生分解性プラスチック成形物。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4記載のポリマー組成物から
    なる崩壊性または生分解性フィルム。
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