JP3742842B2 - 生分解性ポリ乳酸樹脂組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な生分解性ポリ乳酸樹脂組成物に関し、更に詳しくは、ポリ乳酸の有する良好な機械的・物理的特性を低下させることなく、その生分解特性を著しく高めることが可能な新規な生分解性ポリ乳酸樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ乳酸は、植物から製造することができ、またその強度や物性が他の生分解性樹脂に比較的優れていることから、石油を原料とする既存のプラスチックや繊維の代替材料として一躍脚光を浴びている。
【０００３】
しかしながら、ポリ乳酸の生分解性はその他一般的に知られている生分解性プラスチックであるポリヒドロキシ酪酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネートよりも生分解性が低く、たとえば、生分解性プラスチック分解菌におけるその分布数は、ポリヒドロキシ酪酸≧ポリカプロラクトン＞ポリブチレンサクシネート＞ポリ乳酸の順番である。また、ポリ乳酸は、その他一般的に知られている生分解性プラスチックである脂肪族ポリエステルと異なり、α−エステル結合からなる脂肪族ポリエステルであるため、リパーゼやエステラーゼ、ポリヒドロキシ酪酸分解酵素により分解されないといった特異的な性質を有する。
【０００４】
したがって、特に農業・土木分野における、マルチフィルムや植生ネットなど、素早い生分解性が求められる製品についての需要が多いに期待されている市場においては、易生分解性に優れたポリ乳酸が強く求められている。
一方、これまでに、製品のコスト、成形性、更にはその生分解性を向上させるために、生分解性脂肪族ポリエステルに澱粉などの天然高分子をブレンドする技術が提案されている（特開平５−３２０５２４、特開平５−３３１３１５など）。
【０００５】
だが、これらのプレンド技術をそのままポリ乳酸に適用した場合には、ポリ乳酸自体の有する良好な機械的強度や物性が失われ、マルチフィルムや植生ネット等の素材として有用なポリ乳酸樹脂組成物を得ることができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術に見られる前記問題点を克服し、ポリ乳酸の有する良好な機械的強度や物性をそのまま保持しながら、素早い生分解性を呈する新規な生分解性ポリ乳酸樹脂組成物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】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリ乳酸あるいはマンナンを含むポリ乳酸組成物に特定な蛋白質を添加すると、ポリ乳酸の良好な物性と強度を保持したまま、優れた生分解性を有するポリ乳酸樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、この出願によれば、以下の発明が提供される。
（１） 絹を含有する生分解性ポリ乳酸樹脂組成物。
（２） 更にマンナン分解物を含有することを特徴とする上記（１）に記載の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物。
（３） 更に充填剤を含有することを特徴とする請求項（１）又は（２）に記載の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物。
（４） 上記絹をポリ乳酸に対して０．０１〜５重量％含有させたことを特徴とする上記（１）乃至（３）何れかに記載の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物は、ポリ乳酸に対して、絹が添加されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明で用いるポリ乳酸はポリＬ乳酸が好ましいが、ポリＤ乳酸を使用してもよい。また、ポリＤ乳酸との混合物、共重合体でもよい。さらに、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、ピバロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−エチル−γ−ブチロラクトン、グリコリド、ラクチド、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等生分解性を有するユニットを導入した共重合体でもよい。加えて、ポリ乳酸の物性を向上させる目的で、ポリ乳酸に対し、ポリヒドロキシ酪酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート−アジペート共重合体、ポリカプロラクトン、ポリエステルカーボネートなど一般に市販されている生分解性の樹脂を適宜ブレンドしてもよい。ポリ乳酸或いはその改質ポリマーの分子量は１０００〜１００００００、好ましくは１００００〜１０００００である。
【００１０】
本発明で用いる絹には、繭、繭を煮て水溶性のセリシンを除いた絹フィブロイン粉末、絹繊維を紡ぐ行程で出てくる廃棄物、絹織物の製造工程ででる廃棄物や、絹織物廃棄物、絹繊維を細かく裁断したものが含まれる。また、カイコガ、くもなどの巣、卵、幼虫、さなぎ、成虫を細かく刻んで添加してものであってもよい。さらにこれらの絹、カイコガ、くも、およびこれらの廃棄物をプロテアーゼやリパーゼなどの酵素や酸やアルカリなどの化学触媒で加水分解したオリゴマーも含まれる。
【００１１】
上記絹、単独又は２種以上の混合物の形で用いられる。これらの絹の形状は特に制限されるものでないが、ポリ乳酸に混練しやすくするために細かく粉砕して、０．１〜５０００μｍの粉末として用いることが好ましいが、その粒径は特に制限されるものではない。
【００１２】
また、上記絹の使用割合は、特に制限されないが、機械的物性の保持の観点からみて、ポリ乳酸に対して０．０１〜５重量％好ましくは０．１〜５重量％更に好ましくは０．２〜３重量％である。
絹の使用割合が０．０１重量％未満であると、生分解性を促進する効果が極めて小さくなり、また５重量％を超えると機械的物性の低下、耐水性の低下が生じるので好ましくない。
【００１３】
本発明の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物は、上記ポリ乳酸及び絹を必須成分とするが、生分解性の促進の目的のために、更に、マンナン分解物を添加することが望ましい。
ここでいう、マンナン分解物とは、マンナンの分解物であって、マンノースを構成成分として有する化合物である。
【００１４】
マンナンとは、マンノースを主な構成成分とする多糖類であり、次の分類に属するものが例示される。
−植物由来のマンナン：かかるマンナンにはココナッツ椰子から得られるコプラミール、フーク、南アフリカ産椰子科植物Ｈｕａｃｒａ Ｐａｉｍ、ツクネイモマンナン、ヤマイモマンナン等が含有される。
−グルコマンナン：グルコースとマンノースから構成される多糖類であり、かかるマンナンにはコンニャクイモ、ユリ、スイセン、ヒガンバナ地下茎から得られるマンナンが含有される。
−ガラクトマンナン：ガラクトースとマンノースから構成される多糖類であり、かかるマンナンにはローカストビーンガム、スピノガム、コーヒー豆のガラクトマンナン、大豆種皮由来のソイビーンフル、タムソンガム、タラガム、グアーガム等から得られるマンナンが含有される。
−マンノース以外に２種類以上の糖から構成されるマンナンであり、針葉樹の木質部に含まれるＤ−ガラクト−Ｄ−グルコ−Ｄ−マンナンのほか、キサンタンガム等から得られるマンナンが含有される。
【００１５】
本発明で用いられるマンナン分解物は、上記各種のマンナンを任意の方法で分解することによって得ることができる。マンナンの分解方法としては、例えば多糖分解酵素（マンナーゼ、ガラクトマンナーゼ、グルコマンナーゼ等）または該酵素を産生する細菌類を直接用いて分解する生物化学的分解方法；酸やアルカリなどを用いて分解する化学的分解方法；高速撹拌、剪断機などを用いる物理的分解方法などが知られており、本発明ではこれらの方法で分解され、生成されるマンナン分解物は、上記任意の分解方法で得られ得るものであればよく、実際の取得方法が上記分解方法である必要はない。
【００１６】
マンナン分解物としては、具体的にはβ−１，４マンノビオース、β−１，４マンノトリオース、β−１，４マンノテトラオース、メチルβ−マンノシド等のβ−１，４マンノオリゴ糖、β−１，４マンノビオース、β−１，４マンノトリオースもしくはβ−１，４マンノテトラオースに１又は２のガラクトースが分岐結合してなるβ−１，６ガラクトマンノオリゴ糖、α−１，４ガラクトマンノオリゴ糖、α−１，６ガラクトマンノオリゴ糖、α−１，３ガラクトマンノオリゴ糖、コプラ粕、グアガム又はローカストビーンガム等をマンナナーゼで分解して得られるオリゴ糖などのガラクトマンナン分解物β−１，４−マンノビオース、マンノトリオースやマンノテトラオース等にβ−１，４結合によりグルコース又はマルトースが結合したオリゴ等、コンニャクに含まれるグルコマンナン分解物などを挙げることができる。
【００１７】
また、本発明の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物には、熱形成時の結晶化を促進させ成型品の耐熱性や機械的強度を向上させるために充填剤を添加しておくことが好ましい。このような充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化鉄、窒化ホウ素、酸化チタン、タルク、ろう石クレー、けい石粉、との粉、炭酸カルシウム、マイカ、セリサイト、ベントナイト、パーライト、ゼオライト、ウォラスナイト、蛍石、ドロマイト、生石灰、消石灰、カオリン、緑泥石、けいそう土などを挙げることができる。
【００１８】
また、上記生分解性ポリ乳酸樹脂組成物には、必要に応じて、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、つや消し剤、着色剤、芳香剤、劣化防止剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、滑り剤、フィラー、カーボンブラック、増粘剤、鎖延長剤、架橋剤、可塑剤、安定剤、粘度安定剤等の補助成分を適宜添加することもできる。
【００１９】
さらに、本発明の作用効果を妨げない範囲で、澱粉や加工澱粉、ペクチン、キチン、キトサン、アルギン酸、キシロース、セルロースまたはカルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体等を配合することも可能である。
【００２０】
本発明の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物は、ポリ乳酸に絹、更に好ましくはマンナン分解物、充填剤などを添加し、加熱混合することによって調整することができる。この場合、その加熱混合方法は特に限定されない。例えば、ポリ乳酸を加熱しながら、絹粉末を添加し、ロールミールなどの混練機で混合する方法、押出機中で両者を混練する方法、ブロー成形、発砲成形等を例示することができる。加熱温度は、特に限定されないが、通常１４０〜２００℃の範囲である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係る生分解性ポリ乳酸樹脂組成物は、ポリ乳酸の有する良好な機械的強度や物性をそのまま保持しながら、その生分解性が著しく高められたものである。
また、この生分解性ポリ乳酸樹脂組成物は、加熱時に押しだし成形鋳型に注入する方法などで、板体、棒状、発砲体、ボトル状に加工することができ、また、溶剤に溶かして膜状、シート状、フィルム状に成形することができる。
したがって、本発明のポリ乳酸樹脂生成物は、ハウス用フィルム、トンネルフィルム、マルチフィルム、植生フィルム、苗木用ポット、種ひも、肥料・農薬の被覆材等の農業・園芸用資材、植生ネット、土嚢袋、工事用型枠、土木用シート、芝止め杭などの土木用資材トレー、発泡トレー、ストレッチフィルム、シュリンクフィルム、飲料用ボトル、歯ブラシ用ブリスター等の包装資材、、漁網、海苔網、養殖用網、釣り糸、釣り餌袋などの漁業用資材、紙おむつや生理用品等の防水シート並びに包装材、注射器などの医療器具、ゴミ袋、レジ袋、ポリ袋、水切りネット、皿、スプーン・フォークなどのラミネーション容器、結束テープ、歯ブラシや剃刀の柄、シャンプー・リンス用ボトル、化粧品ボトル、ペン、マーカー等の日用品や雑貨品、骨接合材、縫合材、創傷被覆材などの医療用資材、空気用フィルター、その他磁気カード、ラベル、離型紙、ゴルフティ等、各種の用途に好適に使用することができる。
そして、上記ポリ乳酸樹脂成型品は、土中や水中などの自然界において、微生物（細菌）もしくは酵素の働きで、有害物質を発生することなく、速やかに分解消失するものであるため、使用後、粉砕するか又はそのままの状態で、土や堆肥中に埋設するかあるいは水中に投入することにより、廃棄処理することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例によって更に詳細に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００２３】
実施例１ （ポリ乳酸及び絹粉末を含有するポリ乳酸プレートの製造）
島津社製ポリＬ乳酸（ラクティ♯９０００）を用い、該ポリ乳酸、絹粉末、タルクを９６：２：２の重量比率で混合した後、１８５℃に加温した混練り器中で混練りした。さらに、これをペレット化し、ヒートプレスを使い、シートを作った。（厚さ０．５ｍｍ）さらに、これをダンベル型に抜き取り、その性能試験に供した。
【００２４】
比較例１
実施例１において絹粉末を除いて実施例１と同様の調整法でポリ乳酸組成物を調整し、シート、ダンベル型シートを作り、その性能試験に供した。［ラクティ♯９０００：タルク＝９８：２］
【００２５】
前記実施例１及び比較例１で調整したシート状のポリ乳酸樹脂組成物について、以下の項目を測定することにより、その物性ならびに機能を評価した。その結果を表１に示す。
【００２６】
１． 機械的物性
破壊強度及び破壊伸度をＪＩＳ Ｋ−７１１３に規定される方法に準じて測定した。測定は温度１７℃、湿度５０％の条件で実施した。結果を表１に示す。破壊強度及び破壊伸度は下式に従って算出した。
破壊強度（Ｎ／ｃｍ２）＝破壊加重（Ｎ）／断面積（ｃｍ２）
破壊伸度（％）［（破壊伸び−スパン長）／スパン長］×１００
【００２７】
【表１】

【００２８】
２． 生分解性評価
８ｃｍ×８ｃｍ、厚さ５ｍｍの平板フィルム（実施例１、比較例１）土中（茨城県つくば市内）に埋設して、生分解性を重量変化によって調べた。重量の減少（重量減量率％）は、平板フィルムが生分解を受ける程度を示す。結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】

Claims (4)

1. 絹を含有する生分解性ポリ乳酸樹脂組成物
2. 更にマンナン分解物を含有することを特徴とする請求項１に記載の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物。
3. 更に充填剤を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物。
4. 上記絹をポリ乳酸に対して０．０１〜５重量％含有させたことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の生分解性ポリ乳酸樹脂組成物。