JP4092942B2 - 生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性樹脂成形体を埋め立てにより廃棄処理する方法に関し、更に詳しくは、生分解性樹脂成形体の使用期間終了後において、生分解を促進して短期間での分解を可能とする埋め立て廃棄処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、合成樹脂成形体の使用期間終了後の埋め立て廃棄処理に伴う環境蓄積による環境の悪化の問題に対して、土壌中の微生物や酵素等で生分解する生分解性樹脂の使用が注目されており、その生分解性樹脂として、従来より、ポリ乳酸や脂肪族ポリエステル等が知られている。
【0003】
ところが、ポリ乳酸や脂肪族ポリエステル等は、生分解速度が未だ不十分で、本格的な実用化には到り得ておらず、その生分解速度を樹脂面から改良する方法として、例えば、特開平5−39381号公報、特開平8−92419号公報には、ポリ乳酸や脂肪族ポリエステル樹脂等に澱粉又は加工澱粉等を配合する方法が、又、特開平10−101919号公報には、ポリカプロラクトン等の生分解性樹脂に結晶核剤を配合する方法が、又、特開平7−316271号公報には、乳酸と脂肪族ヒドロキシカルボン酸とを共重合させる方法が、又、特開平9−87499号公報には、乳酸系重合体とヒドロキシアルカン酸系重合体とを混合する方法が、又、特開平10−53698号公報には、ポリ乳酸とポリ(3−ヒドロキシ酪酸)とを混合する方法が、又、特開2000−129105号公報には、脂肪族ポリエステルとポリ(3−ヒドロキシ酪酸)とを混合する方法が、又、特開平9−3150号公報には、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステルとの混合物に多価イソシアネート化合物を添加反応させる方法等が提案されている。
【0004】
又、その生分解速度を分解酵素等の面から改良する方法として、例えば、特開平6−319532号公報、特開平6−319533号公報には、ポリカプロラクトン、或いは3−ヒドロキシ酪酸−3−ヒドロキシ吉草酸共重合体を、特定の微生物又は酵素を用いて分解する方法、特開平6−253865号公報には、嫌気性細菌を用いて分解する方法が、又、特開平10−117768号公報には、脂肪族ポリエステルを特定の微生物を用いて分解する方法が、又、特開平11−225755号公報には、ポリブチレンサクシネートを特定の酵素を用いて分解する方法等が提案されている。
【0005】
しかしながら、生分解性樹脂の生分解速度を樹脂面から改良する前記方法や、分解酵素等の面から改良する前記方法によっても、成形加工性、及び成形体としての機械的強度等を保持した生分解性樹脂としては、依然として生分解速度自体が十分とはならず、且つ、埋め立て廃棄処理される地域の気候風土や土壌質、及び季節等によって生分解速度に差が生じる等の問題もあって、それらの点の早期の解決が求められているのが現状である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術に鑑みてなされたもので、生分解性樹脂成形体の使用期間終了後において、生分解を促進して短期間での分解を可能とし、よって、埋め立て廃棄処理される地域の気候風土や土壌質、及び季節等による生分解性の変動も少ない埋め立て廃棄処理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】
本発明は、生分解性樹脂成形体を埋め立てにより廃棄処理するにおいて、該成形体表面に、該成形体を構成する生分解性樹脂の分解能を有する化合物又は/及び微生物、並びに界面活性剤を含有する液状化物を塗布、散布、或いは噴霧した後、埋め立てる生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法、を要旨とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法における生分解性樹脂としては、特に限定されるものではなく、従来公知の生分解生樹脂の中で成形加工性、及び成形体としての機械的強度等を有する樹脂であればよく、例えば、脂肪族或いは脂環式ジオールと脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸との重縮合体及び共重縮合体、ヒドロキシカルボン酸の重縮合体及び共重縮合体、ラクトンの重縮合体及び共重縮合体、並びに、これらのジオールとジカルボン酸、及びラクトン、ヒドロキシカルボン酸等の共重縮合体等が挙げられる。
【0009】
ここで、その脂肪族或いは脂環式ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメチロール、1,4−シクロヘキサンジメチロール等が、又、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸としては、例えば、蓚酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカジカルボン酸、ドデカジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、及び、これらジカルボン酸の炭素数1〜4程度のアルキルエステル、無水物等の誘導体等が、それぞれ挙げられる。
【0010】
又、そのヒドロキシカルボン酸としては、例えば、グリコール酸、乳酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル−n−酪酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル−n−酪酸、3−ヒドロキシ−n−酪酸、4−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシ−n−吉草酸、3−ヒドロキシ−n−吉草酸、4−ヒドロキシ−n−吉草酸、5−ヒドロキシ−n−吉草酸、2−ヒドロキシ−n−ヘキサン酸、2−ヒドロキシ−i−ヘキサン酸、3−ヒドロキシ−n−ヘキサン酸、4−ヒドロキシ−n−ヘキサン酸、5−ヒドロキシ−n−ヘキサン酸、6−ヒドロキシ−n−ヘキサン酸等が、又、そのラクトンとしては、例えば、プロピオラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、カプロラクトン、ラウロラクトン等が、それぞれ挙げられる。
【0011】
これらの生分解性樹脂の中で、本発明においては、脂肪族或いは脂環式ジオール、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸、及び脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸とからなる脂肪族或いは脂環式ポリエステル樹脂が好ましい。
【0012】
又、その脂肪族或いは脂環式ポリエステル樹脂としては、成形加工性、及び成形体としての機械的強度、並びに生分解性等の面から、脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位が35〜49.99モル%、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位が35〜49.99モル%、及び脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位が0.02〜30モル%からなるものが好ましく、脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位が40〜49.75モル%、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位が40〜49.75モル%、及び脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位が0.5〜20モル%からなるものが更に好ましく、脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位が45〜49.5モル%、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位が45〜49.5モル%、及び脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位が1〜10モル%からなるものが特に好ましい。
【0013】
更に、脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位が、炭素数2〜10の脂肪族ジオールに由来する単位、或いは炭素数3〜10の脂環式ジオールに由来する単位であり、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位が、炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸に由来する単位、或いは炭素数3〜12の脂環式ジカルボン酸に由来する単位であるのが好ましく、又、脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位が、炭素数2〜12の2−ヒドロキシアルカン酸に由来する単位であるのが好ましい。尚、これらの脂肪族或いは脂環式ジオール、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸、及び脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸としては、前に例示したものが挙げられる。
【0014】
これらの中で、脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位が1,4−ブタンジオールに由来する単位であり、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位が琥珀酸に由来する単位であり、脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位が乳酸又はグリコール酸に由来する単位である脂肪族ポリエステル樹脂が特に好ましい。
【0015】
尚、前記脂肪族或いは脂環式ポリエステル樹脂は、共重合成分として、例えば、2,2−ビス(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン等の芳香族ジオール、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、及び、ヒドロキシ安息香酸等の芳香族オキシカルボン酸、並びに、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、没食子酸、及び、林檎酸、トリカルバリル酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の三官能以上の多官能成分を、全成分に対して5モル%以下の量の構成単位として含んでいてもよく、これらの前記脂肪族或いは脂環式ポリエステル樹脂は、例えば、特開平8−239461号公報等に記載される公知の方法により製造される。
【0016】
又、本発明における生分解性樹脂の分子量としては、成形加工性、及び成形体としての機械的強度、並びに生分解性等の面から、数平均分子量で1万〜20万であるのが好ましい。
【0017】
又、本発明における前記生分解性樹脂は、樹脂成形体に通常用いられる酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、離型剤、防曇剤、核剤、可塑剤、着色剤、充填材等が含有されていてもよい。
【0018】
本発明における前記生分解性樹脂の成形体としては、特に限定されるものではなく、例えば、フィルム状、シート状、繊維状、トレイ状、ボトル状、パイプ状、その他特定形状等の、例えば、包装用資材、農業用資材、土木用資材、建築用資材、漁業用資材、自動車部品、家電部品、その他工業用資材等、各種のものが挙げられ、これらは、熱可塑性樹脂の通常の溶融成形法、例えば、押出成形、圧縮成形、射出成形、中空成形、回転成形等、並びに、更にそれらに熱成形、延伸成形、発泡成形等の二次成形法を適用して成形される。
【0019】
これらの中で、本発明における成形体としては、多量の廃棄量が発生する包装用資材、例えば、包装用フィルム、袋、トレイ、ボトル、緩衝用発泡体、魚箱等、及び、農業用資材、例えば、マルチングフィルム、トンネルフィルム、ハウスフィルム、日覆い、畦シート、発芽シート、植生マット、育苗床、植木鉢等、並びに自動車部品、家電部品等が好ましく、特に、土壌に近い状態で用いられる農業用資材が好ましい。
【0020】
本発明の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法は、前記生分解性樹脂成形体の表面に、該成形体を構成する生分解性樹脂の分解能を有する化合物又は/及び微生物を接触せしめた後、埋め立てるものである。
【0021】
ここで、生分解性樹脂の分解能を有する化合物、微生物としては、廃棄対象の生分解性樹脂を分解する能力を有するものであればよく、その化合物としては、例えば、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム肥料、貝化石肥料等の石灰質肥料、及び、リパーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ等の加水分解酵素、ペルオキシターゼ、モノオキシゲナーゼ、ジオキシゲナーゼ等の酸化分解酵素等の各種酵素等が挙げられ、又、その微生物としては、例えば、シュードモナス(Pseudomonas)属、バクテロイデス(Bacteroides)属、ムコール(Mucor)属、フミコラ(Humicola)属、テルモミセス(Thermomyces)属、タラロミセス(Talaromyces)属、ケトミウム(Chaetomium)属、トルラ(Torula)属、スポロトリクム(Sporotrichum)属、マルブランケア(Malbranchea)属、アシドボラックス(Acidovorax)属等のものが挙げられる。これらの中で、本発明においては、加水分解酵素や酸化分解酵素等の各種酵素が好ましい。
【0022】
又、これらの化合物、微生物を前記成形体表面に接触せしめるには、特に限定されるものではないが、廃棄物としての前記成形体の表面に、前記化合物、微生物を水溶液や水分散液等とした液状化物として、成形体表面に塗布、散布、或いは噴霧等するのが好ましい。又、これらをカプセル化或いはマイクロカプセル化して用いることもできる。又、その接触の際、成形体表面への前記化合物、微生物の接触を確実とし、或いは成形体表面に水分を保持せしめるために、液状化物には界面活性剤や吸水性材料等を添加するのが好ましい。
【0023】
界面活性剤濃度は、0.05重量%を越えると分解を阻害するため通常0.05重量%以下、好ましくは0.02重量%以下、更に好ましくは0.01重量%以下であり、あまり濃度が低すぎると表面への接触が悪くなる、或いは成形体表面での水分保持が悪くなるため、通常0.001重量%以上、好ましくは0.002重量%以上である。
【0024】
又、微生物を使用する際には、充分な分解力を発揮させるためにその濃度は1mlあたり10の6乗個以上が好ましく、より好ましくは1mlあたり10の8乗個以上が、更に好ましくは1mlあたり10の9乗個以上が好ましい。
【0025】
又、それらの化合物、微生物を前記成形体表面に接触せしめた後、3時間以上経過させ、成形体としての材料強度を低下せしめた後、埋め立てるのが好ましく、これにより、埋め立て時及び埋め立て後の成形体の破片化が容易となり、生分解を更に促進させることができる。又、特に肉厚の成形体の場合、埋め立て前に破砕するのが好ましく、破砕するにおいては、その破砕前、破砕時、或いは破砕後に前記化合物、微生物と接触せしめる。
【0026】
尚、本発明における埋め立てとは、土壌中への埋め立ての外、土壌への混入、堆肥への混入等を意味するものとする。
【0027】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【0028】
実施例1
1,4−ブタンジオールに由来する構成単位47.8モル%、琥珀酸に由来する構成単位47.8モル%、及び乳酸に由来する構成単位4.4モル%からなり、数平均分子量が69,000の脂肪族ポリエステル樹脂を用い、溶融押出成形により厚み100μmのフィルムを成形した。得られたフィルムをJIS K 7127に従って引っ張り試験を行ったところ、該フィルムの引張破壊強さは350kg/cm2 、引張破壊伸びは380%であった。
【0029】
このフィルムから2cm×2cmの大きさの試験片10枚を切りだし、各試験片表面に、リパーゼ(Rhizopus delemer、SIGMA社製)5ユニット/mlと界面活性剤(第一工業製薬社製「プライサーフA210G」)0.005重量%を加えた燐酸緩衝液を塗布し、一昼夜放置後、三菱化学(株)横浜科学技術研究センター内の試験圃場の土壌中10cmの深さに埋め込んだ。二ヵ月経過後、埋め込んだ箇所の土壌を採取したが、フィルム試験片は完全に生分解され、その残存を確認できなかった。
【0030】
比較例1
実施例1で用いたと同じフィルム試験片を用い、燐酸緩衝液を塗布しなかった外は、実施例1と同様にして生分解性試験を行ったところ、二ヵ月経過後、フィルム試験片は、若干の虫食い状態にあるもののその残存が確認された。
【0031】
実施例2
1,4−ブタンジオールに由来する構成単位48.8モル%、琥珀酸に由来する構成単位48.8モル%、及びグリコール酸に由来する構成単位2.4モル%からなり、数平均分子量が42,500の脂肪族ポリエステル樹脂を用いた外は、実施例1と同様にして生分解性試験を行ったところ、二ヵ月経過後、埋め込んだ箇所の土壌を採取したが、フィルム試験片は完全に生分解され、その残存を確認できなかった。
【0032】
比較例2
実施例2で用いたと同じフィルム試験片を用い、燐酸緩衝液を塗布しなかった外は、実施例2と同様にして生分解性試験を行ったところ、二ヵ月経過後、フィルム試験片は、若干の虫食い状態にあるもののその残存が確認された。
【0033】
実施例3
市販の脂肪族ポリエステル樹脂(昭和高分子社製「ビオノーレ」)を用いた外は、実施例1と同様にして生分解性試験を行ったところ、二ヵ月経過後、埋め込んだ箇所の土壌を採取したが、フィルム試験片は生分解され、その残存を殆ど確認できなかった。
【0034】
比較例3
実施例3で用いたと同じフィルム試験片を用い、燐酸緩衝液を塗布しなかった外は、実施例3と同様にして生分解性試験を行ったところ、二ヵ月経過後、フィルム試験片は、若干の虫食い状態にあるもののその残存が確認された。
【0035】
実施例4
市販のポリ乳酸樹脂(カーギルダウジャパン社製「ネイチャーワークス」)を用いた外は、実施例1と同様にして生分解性試験を行ったところ、二ヵ月経過後、埋め込んだ箇所の土壌を採取したが、フィルム試験片は生分解され、その残存を殆ど確認できなかった。
【0036】
比較例4
実施例4で用いたと同じフィルム試験片を用い、燐酸緩衝液を塗布しなかった外は、実施例4と同様にして生分解性試験を行ったところ、二ヵ月経過後、フィルム試験片は、若干の虫食い状態にあるもののその残存が確認された。
【0037】
実施例5
実施例1で使用した脂肪族ポリエステル樹脂を用い、縦120mm、横80mm、厚み12mmのシートを射出成形によって成形した。このシートを実施例1で使用した燐酸緩衝液に浸せきし、一昼夜放置した。その後、粉砕機((株)ホーライ社製、型式VC−360)で粉砕した結果、シートは、容易に粉砕することができた。また、この燐酸緩衝液に浸せきしたシートを実施例1と同様に土壌に埋設して生分解性試験を行ったところ、6ヶ月経過後の重量保持率は82%であった。外観上は、カビが生えたような褐色の部分が全体に広がり、部分的に穴が空いていた。
【0038】
比較例5
実施例5と同様の射出成形シートを用い、燐酸緩衝液に浸せきせずに、同じ粉砕器で粉砕しようとしたところ、粉砕機の刃に脂肪族ポリエステル樹脂が溶融した状態で固まって付着してしまい、粉砕機が停止した。また、このシートを実施例5と同様に生分解性試験を行ったところ、重量の変化はみられず、外観上は、表面の一部にカビが生えたような褐色の部分がみられる程度であった。
【0039】
実施例6
実施例1で使用した脂肪族ポリエステル樹脂を用い、20倍に発泡させた厚み1mmの発泡フォームを成形した。このシートをJIS K 6767の試験法に従って引っ張り試験をしたところ、このシートの引張強さは15.0kg/cm2、伸びは30%であった。このシートに実施例1で使用した燐酸緩衝液を塗布し、一昼夜放置した後、引っ張り試験をしたところ、引張強さは0.8kg/cm2、伸びは2%であった。また、この燐酸緩衝液を塗布したシートを用いて実施例1と同様に生分解性試験をおこなったところ、6ヶ月経過後の重量保持率は、73%であった。外観上は、カビが生えたような褐色の部分が全体に広がり、部分的に穴が空いていた。
【0040】
比較例6
実施例6で使用した脂肪族ポリエステル樹脂発泡シートを用い、燐酸緩衝液を塗布しなかった以外は、実施例6と同様にして生分解性試験を行ったところ、6ヶ月経過後の重量保持率は95%であり、カビが生えたような褐色の部分が所々認められた。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、生分解性樹脂成形体の使用期間終了後において、生分解を促進して短期間での分解を可能とし、よって、埋め立て廃棄処理される地域の気候風土や土壌質、及び季節等による生分解性の変動も少ない埋め立て廃棄処理方法を提供することができる。
Claims (11)
- 生分解性樹脂成形体を埋め立てにより廃棄処理するにおいて、成形体表面に、該成形体を構成する生分解性樹脂の分解能を有する化合物又は/及び微生物、並びに界面活性剤を含有する液状化物を塗布、散布、或いは噴霧した後、埋め立てることを特徴とする生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 生分解性樹脂成形体を構成する生分解性樹脂が、脂肪族或いは脂環式ポリエステル樹脂である請求項1に記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 脂肪族或いは脂環式ポリエステル樹脂が、脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位35〜49.99モル%、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位35〜49.99モル%、及び脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位0.02〜30モル%からなるものである請求項2に記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位が、炭素数2〜10の脂肪族ジオールに由来する単位、或いは炭素数3〜10の脂環式ジオールに由来する単位であり、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位が、炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸、或いは炭素数3〜12の脂環式ジカルボン酸に由来する単位である請求項3に記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位が、炭素数2〜12の2−ヒドロキシアルカン酸に由来する単位である請求項3又は4に記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 脂肪族或いは脂環式ジオールに由来する構成単位が1,4−ブタンジオールに由来する単位であり、脂肪族或いは脂環式ジカルボン酸に由来する構成単位が琥珀酸に由来する単位であり、脂肪族或いは脂環式オキシカルボン酸に由来する構成単位が乳酸又はグリコール酸に由来する単位である請求項3乃至5のいずれかに記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 生分解性樹脂成形体を構成する生分解性樹脂が、数平均分子量1万〜20万のものである請求項1乃至6のいずれかに記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 生分解性樹脂成形体を構成する生分解性樹脂の分解能を有する化合物又は/及び微生物が、加水分解酵素又は酸化分解酵素である請求項1乃至7のいずれかに記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 生分解性樹脂の分解能を有する化合物又は/及び微生物、並びに界面活性剤を含有する液状化物中の界面活性剤の濃度が、0.001重量%以上、0.05重量%以下である請求項1乃至8のいずれかに記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 生分解性樹脂成形体を破砕し、埋め立てる請求項1乃至9のいずれかに記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
- 生分解性樹脂成形体がフィルムである請求項1乃至10のいずれかに記載の生分解性樹脂成形体の廃棄処理方法。
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