JP4383590B2

JP4383590B2 - 生分解性紐

Info

Publication number: JP4383590B2
Application number: JP22347199A
Authority: JP
Inventors: 敦子植田; 弘西村
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: JP2001048222A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性を有する乳酸系ポリマーを主成分とした熱可塑性ポリマーからなり、現行の結束機で結束可能であり、優れた強力を保持し、使用中はカビや病害虫の発生がなく、かつ、廃棄後自然環境下に蓄積することのない機械結束可能な紐に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、農業用の用途として、プラスチックフィルムが多用されている。例えば、施設園芸ハウスの外張り用、内張り用等またはトンネルハウス用、マルチ栽培用等として使用されている。これらの用途には、主として塩化ビニル系樹脂やオレフィン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂フィルムが用いられている。中でも塩化ビニル系樹脂フィルムは、年間約１０万トンの生産量にのぼっている。しかし、消費の拡大と共に廃棄物処理が社会問題となっている。
【０００３】
すなわち、塩化ビニル系樹脂フィルムやエチレン系樹脂を含むオレフィン系樹脂フィルムは、自然環境下で分解しないか、または分解速度が極めて遅いため、使用後放置されたり、土中に埋設処理された場合、半永久的に地上や地中に残存することになる。また、海洋投棄された場合は、景観を損なったり、海洋生物の生活環境を破壊したりする。特に都市部においては、自然保護の観点からゴミの埋め立て地の確保が難しくなっている。
【０００４】
さらに、塩化ビニル系樹脂等を焼却処理した場合、塩化水素ガス等の有害ガスが発生し、大気を汚染するするだけでなく、焼却炉の劣化を促進する。不完全焼却時に発生するダイオキシンは大きな問題となっており、焼却処理には高額な設備投資が必要である。
【０００５】
近年、特に農村部においては、ゴミの一部をコンポストで処理することが推進されている。収穫後の作物のうち、不要物をコンポストで処理し、肥料として再利用しようとするものである。しかし、従来多く使用されているオレフィン製の資材が農業残渣に混入し、これがコンポスト中で分解しないという問題があった。
【０００６】
例えば、菊に代表される切り花は、現在約１０本づつポリエチレンやポリプロピレンのフラット状の紐で結束機によって結束されて出荷されている。出荷後の花は、結束紐で結束された茎の部分を裁断して使用される為、紐がついたままの茎がゴミとして発生する。従って、コンポスト処理する為には、結束紐を取り除く必要があり、生分解性結束紐が要望されている。
【０００７】
生分解性ポリマーを、農業用資材として用いるための研究開発は以前から多数行われてきた。生分解性ポリマーはでんぷん系、脂肪族ポリエステル系が広く知られているが、でんぷん系の樹脂は、水に溶解する為、切り花を結束するには不向きであり、脂肪族ポリエステル系の樹脂は強度が低く、結束機での結束が難しいという問題があった。
【０００８】
ポリ乳酸は、延伸することにより強度が高くなるため、良好な機械特性を示す（特開平６−２５６４８１号公報等）。しかし、現行の自動結束機は、ポリエチレンやポリプロピレンといった高伸度の紐用に設計されている為、伸度が低く、摩擦抵抗が大きいポリ乳酸の紐は、結束時に切断する。
【０００９】
従って、いまだ生分解性、機械的特性を満足する結束機で結束可能な紐は上市されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、生分解性を有し、現行の結束機で結束可能な紐を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究の結果、特定の複屈折を有し、主成分がポリ乳酸であるフィルムの撚り紐は、現行の結束機で安定して結束可能であることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、構成成分の７５重量％以上がポリ乳酸からなる土壌分解性を有する紐であって、相対粘度が１．８以上、複屈折が０．０３５以下であるフィルムが撚数２０〜１００Ｔ／Ｍで撚状となっている生分解性紐において、前記構成成分の１〜２０％が、ポリ乳酸と実質的に非相溶であり、かつ、滑剤を０．５〜２０％含有する生分解性樹脂であることを特徴とする生分解性紐である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の紐は、構成成分の７５重量％以上が、ポリ乳酸成分であることが必要である。ポリ乳酸成分が７５重量％未満では、生分解性を有したまま紐に必要な強度を保持することができないばかりでなく、カビや病害虫の発生を招いたりして好ましくない。また、撚り特性が損なわれ、フィルムを撚って、撚紐としても、撚りがほどけてしまい、その結果、表面積が大きくなり、結束時の摩擦抵抗が大きくなったり、伸度が低くなったりして好ましくない。
【００１３】
ポリ乳酸はＬ−乳酸とＤ−乳酸とから構成され、特にＤ−乳酸の割合（Ｄ％）が８モル％以下、好ましくは５モル％以下の共重合体あるいは混合体からなることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の目的から外れない範囲でポリ乳酸に少量の共重合成分を含有していてもよく、共重合成分としては、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸成分、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸成分、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブチレングリコール、１,４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡのアルキレンオキシド付加物、ビスフェノールＳのアルキレンオキシド付加物等のグリコール成分、４−ヒドロキシ安息香酸、ε-カプロラクトン等のヒドロキシカルボン酸成分が挙げられる。
【００１５】
ポリ乳酸のフィルムは摩擦抵抗が大きいため、紐の送りがスムーズにいかず、自動結束時の操業性を悪化させる場合がある。近年、花き等の梱包は全自動化されており、結束も全自動ラインに組み込まれている。連続自動結束装置では、ちょっとした不具合が操業性を悪化させるため、紐の摩擦抵抗を低減させる必要がある。紐の摩擦抵抗を低減させる為には、ポリ乳酸と実質的に非相溶で、かつ、滑剤を０．５〜２０％含有する生分解性樹脂を構成成分の１〜２０％含有させることが必要である。従来、摩擦抵抗を低減させる為には、滑剤を添加する方法が一般的であるが、単にシリカ等の滑剤をポリ乳酸に添加した場合に比べて、滑剤を含有した非相溶の樹脂をポリ乳酸中にミクロ分散させた方が摩擦抵抗を低下させる効果が高いのはまさに驚くべきことである。
【００１６】
ポリ乳酸と実質的に非相溶な生分解性樹脂としては、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリカプロラクトン等の脂肪族ポリエステル、脂肪族エステルカーボネート、ポリエチレングリコール等が挙げられる。ポリ乳酸と実質的に非相溶な生分解性樹脂の含有量が１％未満では実質的に効果が無く、２０％を超えるとポリ乳酸の良好な機械物性が損なわれる。
【００１７】
滑剤としては、従来公知のシリカ、タルク等の無機滑剤、エチレンビスステアリルアミド等の有機滑剤が例示されるが、これに限定するものではない。また、無機滑剤と有機滑剤の併用はさらに好ましい。滑剤は予めポリ乳酸と実質的に非相溶な生分解性樹脂中に０．５〜２０％分散させてからポリ乳酸に添加する。滑剤の添加量が０．５％未満では実質的に効果はなく、２０％を超えるとフィルム製膜時にパック圧が上昇するといった製造トラブルを招くため好ましくない。
【００１８】
本発明のポリ乳酸系紐には、本発明の目的を損なわない範囲において、滑剤の他にアンチブロッキング剤、及び制電、難燃、耐光、防汚等の機能性の付与を目的とした添加剤、艶消剤、顔料等を配合しても差し支えない。
【００１９】
本発明の紐の相対粘度は、少なくとも１．８以上、好ましくは１．９５以上であることが必要である。ここでいう相対粘度は、フェノール／四塩化エタン＝５０／５０混合液に紐を０．５ｗｔ％溶解した液の２０℃における溶液粘度をいう。紐の相対粘度が１．８に満たない場合は、紐の破断強度が低く、結束時に切断し、好ましくない。
【００２０】
本発明の紐で重要な特性はフィルムの複屈折である。複屈折は、０．０３５以下、好ましくは０．０３０以下である必要がある。ここでいう複屈折は、偏光顕微鏡を用いたレタデーション法で測定する。複屈折が０．０３５を超えると配向が進んでいる為に切断時に紐が縦割れ（フィブリル化）を起こし、紐押さえに紐のかすが堆積して結束の操業性が著しく低下する為好ましくない。
【００２１】
複屈折や滑剤が本発明の要件を満たしても紐がフラット状では結束紐としては使用できない。フィルムに撚りを加えることにより、初めて結束可能となる。すなわち、フィルムに撚りを加えることにより、摩擦抵抗が低下し、かつ見かけの伸度が向上する為、安定した結束作業が実現する。撚り数は、２０〜１００Ｔ／Ｍとすることが必要である。２０Ｔ／Ｍより少ないと、機械結束時に切断して作業性が悪くなる。撚り数が１００Ｔ／Ｍを超えると、撚り工程でフィルムが擦過し、かえって強力が低くなり好ましくない。この撚り紐は一本のまま使用してもよいが、より強力が必要なときは合糸して使用する。撚り工程は、通常、ポリプロピレン等の紐と同様の公知の方法で行えばよい。
【００２２】
フィルムの厚さや幅は特に限定されないが、作物によって必要な強力が異なる為、撚紐にするときの作業性や、必要強力を考えて設計すればよい。
【００２３】
本発明の生分解性紐の材料として用いられるポリ乳酸系フィルムを製膜する方法としては、例えば、溶融キャスト法、溶融押出法、カレンダー法などの方法を用いることができるが、工業的には溶融押出法が一般的である。
【００２４】
溶融押出法としては、公知のＴダイ法、インフレーション法等を適用することができる。押出温度は、好ましくは１９０〜２８０℃、より好ましくは、２００〜２５０℃の範囲である。成形温度が低すぎると、製膜成形が不安定となり、高すぎるとポリ乳酸が分解して、得られるフィルムの強度が低下したり、着色するなどの問題が発生し好ましくない。
【００２５】
本発明に関わるポリ乳酸系フィルムは、強度的に一軸延伸することが好ましい。一軸延伸する場合には、縦方向に１．３〜５倍延伸する。延伸倍率が低すぎると、十分に満足しうる強力を有するフィルムが得難く、また、高すぎると分子配向して複屈折が高くなり、結束時に紐が縦割れしてフィブリル化が多発するため好ましくない。
【００２６】
延伸温度は用いる乳酸系ポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）〜（Ｔｇ＋５０）℃の範囲が好ましい。延伸温度がＴｇ未満では延伸が困難であり、（Ｔｇ＋５０）℃を超えると延伸による強度向上が認められないことがある。また、耐熱性を増す為に延伸後、緊張下で７０℃以上、融点未満の温度で熱処理を行ってもよい。
【００２７】
本発明の紐は、現行の結束機で結束可能であるが、紐を押さえるくちばし部分のばね押えを緩めることによって、外観や操業性を向上できる。
【００２８】
本発明の紐は、特に切り花の結束紐に好適であるが、用途はこれに限定するものでなく、木、野菜、花の結束紐はもちろん農業分野以外の結束用紐、梱包用紐など種々の用途に使用できる。
【００２９】
【実施例】
次に、実施例によって本発明を具体的に説明する。
【００３０】
実施例１
Ｄ％が１ｍｏｌ％のポリ乳酸（カーギル社製、ＥＣＯＰＬＡ）９５重量部、コロイダルシリカとエチレンビスステアリルアミドを各々５％含有したポリブチレンサクシネートアジペート（昭和高分子社製、ビオノーレ）５重量部（以下、滑剤を含有したビオノーレをビオノーレマスターと略称する）をチップ混合して、２１０℃においてＴダイが装着された押出機を用いて、溶融混練して押出し、未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムをスリットした後、１００℃に加熱し、長さ方向にロール法にて３．５倍延伸し、８５００デニールの一軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムの複屈折は、０．０２５であった。このフィルムを撚り数４０Ｔ／Ｍで撚り、紐を作製した。
得られた紐の結束操業性を山田機械製の小型結束機ＹＳ−１０を用いて試験した。菊１０本を一束に結束する作業を１００回連続的に行い、紐が切断する回数から切断率を求め、結束安定性を評価したところ、紐の切断等のトラブルはなく、操業性は良好であった。また、結束部分の外観も良好であった。
【００３１】
実施例２〜３、比較例１
ポリ乳酸とビオノーレマスターの混合割合を変えた以外は、実施例１と同様にして、組成の異なる撚り紐を作製した。得られた紐の特性を表１に示す。
比較例１では、ビオノーレマスターの含有量が多いために、フィルムの強力が低くなった。そのため、撚り工程での切断が多発し、操業性が悪かった。結束テストにおける切断率も高かった。
【００３２】
実施例４、比較例２
ポリ乳酸の分子量を変えた以外は、実施例１と同様にして、相対粘度の異なるフィルムを得た。得られたフィルムを８５００デニールとなる幅にスリットし、表１に記載した撚数で各々撚り、紐を作製した。得られた紐の特性を表１に示す。
比較例２では、ポリ乳酸の相対粘度が低いために、フィルムの強力が低くなった。そのため、撚り工程での切断が多発し、操業性が悪かった。結束テストにおける切断率も高かった。
【００３３】
参考例１
ビオノーレマスターの代わりにコロイダルシリカとエチレンビスステアリルアミドを各々５％含有したポリ乳酸を５重量％用いた以外は、実施例１と同様にして、組成の異なるフィルムを得た。得られたフィルムを８５００デニールとなる幅にスリットし、表１に記載した撚数で各々撚り、紐を作製した。得られた紐の特性を表１に示す。
連続結束試験の際、紐の送りがスムーズにいかずに４回ほど切断した。全自動結束装置での使用は若干の問題があるが、手動の結束機での使用は問題ないレベルであった。
【００３４】
実施例５、比較例３
撚り数を変えた以外は、実施例１と同様にして、撚り数の異なる撚り紐を作製した。
得られた紐の特性を表１に示す。
比較例３では、撚りを加えなかったために、紐の摩擦抵抗が高く紐の送りがスムーズにいかないというトラブルが発生した。紐送り部分の押えをゆるめて試験したが、結束時に紐が切断し、結束できなかった。
【００３５】
実施例６、比較例４
延伸倍率を変更した以外は、実施例１と同様にして、複屈折の異なるフィルムを得た。
得られたフィルムを８５００デニールとなる幅にスリットし、表１に記載した撚数で各々撚り、紐を作製した。得られた紐の特性を表１に示す。
比較例４は、複屈折が高く、配向が進んでいる為に切断時に紐が縦割れ（フィブリル化）を起こし、紐押さえに紐のかすが堆積して結束の操業性が悪かった。
実施例６は、切断部分がフィブリル化しており、外観上の問題が若干認められた。
【００３６】
実施例７
Ｄ％が４ｍｏｌ％のポリ乳酸（カーギル社製、ＥＣＯＰＬＡ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、組成の異なる撚り紐を作製した。得られた紐の特性を表１に示す。
【００３７】
参考例２
ビオノーレマスターの代わりに滑剤を含まないポリブチレンサクシネートアジペート（ビオノーレ）を用いて組成の異なるフィルムを得た。得られたフィルムを８５００デニールとなる幅にスリットし、表１に記載した撚数で各々撚り、紐を作製した。得られた紐の特性を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】
本発明の紐は、生分解性を有する乳酸系ポリマーを主成分とするため、使用中はカビや病害虫の発生がなく、廃棄後は自然環境下に蓄積することがない。また、本発明の紐は優れた強力を保持するため、現行の自動結束機を用いて結束することができる。

Claims

構成成分の７５重量％以上がポリ乳酸からなる土壌分解性を有する紐であって、相対粘度が１．８以上、複屈折が０．０３５以下であるフィルムが撚数２０〜１００Ｔ／Ｍで撚状となっている生分解性紐において、前記構成成分の１〜２０％が、ポリ乳酸と実質的に非相溶であり、かつ、滑剤を０．５〜２０％含有する生分解性樹脂であることを特徴とする生分解性紐。
複屈折が０．０３０以下であるフィルムを撚った紐であることを特徴とする請求項１記載の生分解性紐。