JP3477642B2 - 生分解期間が制御された成形体及びその製造方法 - Google Patents

生分解期間が制御された成形体及びその製造方法

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
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    • C08J7/065Low-molecular-weight organic substances, e.g. absorption of additives in the surface of the article
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    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/04Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones

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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、生分解期間が制御され
た成形体及びその製造方法、さらに詳しくはポリカプロ
ラクトン系樹脂組成物又はそれと天然の粉体状物質から
得た生分解性成形体にフッ素官能基を導入した生分解期
間が制御された成形体及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオ
レフィン系樹脂等は、安価で、加工性が良く、かつ軽量
で透明性にも優れているところから、農業用フィルムを
はじめ、建築用シートや包装材料等の素材として使用さ
れてきた。しかし、前記オレフィン系樹脂等は、自然環
境下で自然に分解しないか、または分解速度が極めて遅
く、使用後放置されたり、土中に埋設処理されても半永
久的に地上に残る、あるいは海洋に投棄されても分解し
ないことから海洋生物の生活環境を破壊するなどの欠点
がある。そのためオレフィン系樹脂製品の消費が拡大す
るに従ってその廃棄物処理が大きな社会問題となってき
ている。そこで、オレフィン系樹脂等に澱粉、木屑、麦
藁粉砕物又はバカス等の天然の生分解性材料を混合した
プラスチック製品が自然環境下で自然に分解する製品と
して提案されたが、その主体であるオレフィン系樹脂等
がそのまま残存し前記問題を解決できるものではなかっ
た。
【0003】一方、ポリカプロラクトン系樹脂は、土壌
中の微生物により容易に分解され、かつ分解生成物が人
体に無害な乳酸や二酸化炭素と水となるなど環境に優し
い樹脂として実用化に向けた様々な提案がなされてい
る。しかし、前記ポリカプロラクトン系樹脂は、生分解
期間が速く、例えば、農業用シートのように半年から1
年間は分解せずその後土壌内にすき込まれ分解すること
が要求される素材や医用材料のように一定の分解しない
期間を有する素材として十分満足できるものではなかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】こうした現状に鑑み、
本発明者等は、鋭意研究を続けた結果、ポリカプロラク
トン系樹脂組成物又はそれと天然の粉体状物質を含有す
る樹脂組成物を用いて得た生分解性成形体にフッ素系表
面改質剤を適用することで、分解期間が制御された成形
体が得られることを見出して本発明を完成したものであ
る。すなわち、
【0005】本発明は、生分解期間が制御された成形体
を提供することを目的とする。
【0006】また、本発明は、上記生分解期間が制御さ
れた成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、ポリカプロラクトン系樹脂組成物から得た生分解
性成形体の表面層にフッ素官能基を導入したことを特徴
とする生分解期間が制御された成形体及びその製造方法
に関する。
【0008】本発明で用いるポリカプロラクトン系樹脂
組成物とは、ε−カプトラクトン、β−プロピオラクト
ン等の単独重合体、又はさらにヒドロキシカルボン酸、
ラクチド等の共重合成分を共重合した共重合体、或は前
記重合体に他の生分解性樹脂を配合した組成物をいう。
前記他の生分解性樹脂としては、ポリ乳酸、乳酸単位が
60モル%以上の乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との
共重合体、脂肪族多価カルボン酸及び脂肪族グリコール
からなる脂肪族ポリエステル共重合体などのポリ乳酸系
樹脂、脂肪族ポリエステル、ポリビニルアルコールなど
が挙げられる。前記ポリカプロラクトン系樹脂は、その
数平均分子量が20,000〜1,000,000、好
ましくは50,000〜500、000の範囲がよく、
数平均分子量が20,000未満では、実用的な製品が
得られず、また1,000,000を超えると成型加工
性が悪くなり好ましくない。また、前記ポリ乳酸として
は、具体的にL−乳酸、D−乳酸、あるいはL−乳酸と
D−乳酸の混合物を脱水縮合した樹脂が挙げられ、特に
物性、耐熱性がよいL体が85モル%、好ましくは95
モル%のポリ乳酸が好ましい。このポリ乳酸は、乳酸の
環状二量体であるラクチドを開環重合するなどの方法で
製造される。乳酸と共重合する他のヒドロキシカルボン
酸としては、例えばグリコール酸、ジメチルグリコール
酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒ
ドロキシ酪酸、2−ヒドロキシプロパン酸、3−ヒドロ
キシプロパン酸、2−ヒドロキシ吉草酸、3−ヒドロキ
シ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草
酸、2−ヒドロキシカプロン酸、3−ヒドロキシカプロ
ン酸、4−ヒドロキシカプロン酸等が挙げられる。
【0009】また、脂肪族ポリエステル共重合体を形成
する脂肪族多価カルボン酸としては、例えばマロン酸、
コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼ
ライン酸及びこれらの無水物などが、脂肪族グリコール
としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリ
コール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパン
ジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジ
オール、1,5−ペンチルジオール、1.6−ペンチル
ジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグ
リコール、テトラメチレングリコールなどが挙げられ、
脂肪族ポリエステルとしては、ポリラクチドなどのポリ
(α−ヒドロキシカルボン酸)、ポリ−ε−カプトラク
トン、ポリ−β−プロピオラクトンが挙げられる。
【0010】上記ポリカプロラクトン系樹脂組成物に天
然の粉体状物質を混合することで成形体のコストを下げ
ることができ、包装材、農業用フィルム、杭、パイル、
建築・土木用シート等として有用に利用できる。前記天
然の粉体状物質とは、米糠、セルロース、澱粉、キチ
ン、多糖類をいう。この天然の粉体状物質の含有量は5
〜40重質量%、好ましくは10〜30質量%の範囲が
よい。前記範囲未満では、低コスト化が十分達成でき
ず、また、前記範囲を超えては強度の低下が著しく実用
的でない。
【0011】本発明の生分解期間が制御された成形体
は、上記ポリカプロラクトン系樹脂組成物、又はそれと
天然の粉体状物資を含有する樹脂組成物を溶融成形法、
またはその溶液の流込成形法で成形体に成形したのち、
フッ素系表面改質剤を適用し表面層にフッ素官能基を導
入し、化学的構造を改質した成形体である。前記ポリカ
プロラクトン系樹脂組成物、及びそれと天然の粉体状物
資を含有する樹脂組成物を溶解する溶剤としては、クロ
ロホルム、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、
ジオキサン、シクロヘキサン等の有機溶剤が挙げられ、
中でもクロロホルム、ジオキサンが好適である。
【0012】上記生分解性成形体に適用するフッ素系表
面改質剤としては、具体的には C 613、C613H、
715、C817、C4925等のフッ素化アルキル
基(Rf基)を有する化合物等を含有するコーティング
剤が挙げられ、特にフッ素化アルキル基(Rf基)を有
する化合物を含有するコーティング剤が好ましい。ま
た、コーティング剤にはシランカップリング剤、やOH
官能基を有する化合物を含有しても良い。その適用に当
たっては前記化合物を溶剤に溶解しコーティング剤に調
製し、その中に生分解性成形体を浸漬する、または前記
コーティング剤を生分解性成形体に特設塗布するのがよ
い。使用する溶剤としては、プロピレングリコール等の
アルキレングリコール類、酢酸メチルエチル、酢酸メチ
ルブチル等のエステル類、アセトン、メチルイソブチル
ケトン等のケトン類、エチレンアルコール、ブチルアル
コール等のアルコール類、トルエン、キシレンが挙げら
れる。前記適用により生分解性成形体の表面層にフッ素
官能基が導入され、表面層の改質が行われるが、その導
入される層の厚さは0.23〜0.27μmの範囲がよ
い。
【0013】上記成形に供される樹脂組成物には、必要
に応じて各種の添加剤、例えば充填剤、可塑剤、安定
剤、滑剤、剥離剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤
などを配合してもよい。
【0014】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。な
お以下の実施例の引張強度、引張弾性率及び伸度はJI
Sに規定する測定方法に準拠する。
【0015】実施例1 数平均分子量38000、メルトインデックス2.57
g/10分のポリカプロラクトンを溶融押出機より押出
し、ペレット状に切断し、肉厚2mmの2枚のステンレ
ス板に挟み、卓上型テストプレス(テスター産業(株)
製SA−303−I−S)を用いて、温度75℃、圧力
3.8MPa、樹脂溶融時間2分、加圧時間3分でフィ
ルムに成形した。
【0016】得られたフィルムをフッ素コーティング剤
(東洋インキ製造製、フルシェードS−1)30質量%
のメチルエチルケトン(和光純薬工業製)溶液に常温で
浸漬し、次いでドラフトチャンバー内で溶剤を揮発させ
て処理済フィルムを得た。
【0017】上記処理済フィルム及び未処理フィルムを
36℃の表1に示すコンポスト中に埋設し、破断強度及
び伸び率の経時変化を測定した。その結果を図1及び図
2に示す。
【0018】なお、上記破断強度及び伸び率の測定は、
コンピュータ計測制御式精密万能引張使用試験機(島津
製作所製、AGS−1000B)を用いた。
【0019】
【表1】
【0020】図1から明らかなように処理済フィルムは
2ヶ月経過しても分解がみられなかったが、未処理フィ
ルムはコンポスト埋設の初期の段階から分解していた。
また、図2から明らかなように未処理フィルムはコンポ
スト埋設20日過ぎから急激にその伸び率が低下するの
に対し、処理済フィルムには全く伸び率の低下がみらな
かった。
【0021】
【発明の効果】本発明の生分解期間が制御された成形体
は、使用目的に応じた生分解期間が抑制でき、分解期間
に応じた各種の用途への応用ができる。そのため、各種
の包装材、磁気カード、農業用フィルム、杭、パイル、
建築・土木用シート等に利用できその産業上の利用価値
は高いものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンポスト中に埋設した本発明の成形体の破断
強度の経時変化を示す。
【図2】コンポスト中に埋設した本発明の成形体の伸び
率の経時変化を示す。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリカプロラクトン系樹脂組成物から得た
    生分解性成形体の表面層にフッ素官能基を導入したこと
    を特徴とする生分解期間が制御された成形体。
  2. 【請求項2】ポリカプロラクトン系樹脂と天然の粉体状
    物質とを含有する樹脂組成物から得た生分解性成形体の
    表面層にフッ素官能基を導入すたことを特徴とする生分
    解期間が制御された成形体。
  3. 【請求項3】天然の粉体状物質が産業廃棄物の処理で得
    られた粉状物質であることを特徴とする請求項2記載の
    生分解期間が制御された成形体。
  4. 【請求項4】ポリカプロラクトン系樹脂組成物が60〜
    95質量%、天然の粉体状物質が5〜40重量%である
    ことを特徴とする請求項2又は3記載の生分解期間が制
    御された成形体。
  5. 【請求項5】ポリカプロラクトン系樹脂組成物又はそれ
    と天然の粉体状物質を含有する樹脂組成物から得た生分
    解性成形体にフッ素系表面改質剤を適用することを特徴
    とする生分解期間が制御された成形体の製造方法。
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