JP6661156B1 - 生分解性ゴム組成物、生分解性ゴム組成物の製造方法及び生分解性ゴム成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】環境保護に貢献すると共に、生分解性を備え、機械的特性、自己接着性等がバランスよく優れ、柔軟で特性バラツキが抑制された高分子材料を提供すること。【解決手段】本発明は、天然ゴムと無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含有し、かつ変性セルロースを前記天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部含有してなる生分解性ゴム組成物を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、生分解性ゴム組成物、その製造方法、及びそれを用いた生分解性ゴム成形品に関する。詳しく述べると、本発明は、生分解性を備え、機械的特性、自己接着性等がバランスよく優れ、柔軟で特性バラツキが抑制された生分解性ゴム組成物、その製造方法、及びそれを用いた生分解性ゴム成形品に関する。

従来より、無機物質粉末を高分子中に高充填してなる組成物は、工業用及び家庭用の各種成形体、食品包装や一般用品の成形包装等の材料として広く用いられている。無機物質粉末配合の高分子組成物から成形される成形体は、紙製品と比較すれば耐水性に優れており、一方、通常の樹脂製品と比較すれば印刷特性において優れたものとなり得るため、例えば、比較的、水、汚れ等がかかりやすい包装シートや印刷メニュー表等の材料として有用である。

包装シートには、強度や柔軟性、弾性率等の機械的特性がバランスよく優れることが求められる。また、シートが自己接着性を備えていると、粘着テープが不要になる等、包装作業の効率化を図ることができる。環境保護が国際的な問題となって来た現在、グリーンでサステナブルなバイオマス材料を活用することも望まれる。特に包装シートの様な高分子成形品では、生分解性も重要である。

バイオマス材料の代表例としては天然ゴムが挙げられ、古くから使用されてきた。一方で炭酸カルシウムを始めとする無機物質粉末は、自然界に豊富に存在する資源であり（非特許文献１）、環境保護に関する要望に好ましく応えることができる。従来より、天然ゴムと無機物質粉末を原材料とする高分子組成物が提案されてきた。

例えば特許文献１には、天然ゴム等のジエン系ゴム１００質量部に、セルロース系化合物１質量部以上及びカーボンブラックと共に、１０〜１２０質量部の炭酸カルシウムを配合したゴム組成物が開示されている。このゴム組成物は繊維等の補強材との接着性に優れ、コンベアベルト等の用途に用いられる。特許文献２には、天然ゴム等のジエン系ゴム１００質量部に対し、変性セルロースの粉末を０．１〜３０質量部と、炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属塩を０．１〜１０質量部配合したタイヤ用ゴム組成物が開示されている。他の天然ゴムベースの組成物として、特許文献３には、天然ゴム等の硫黄硬化性ゴムと、該ゴムに対して０．５〜１２重量％の硬化剤を使用する、加硫物の製造方法が開示されている。この発明では、水、硫黄及びオレフィンを、炭酸カルシウム等の塩基性触媒及びカルボキシメチルセルロース等の分散剤の存在下で攪拌・加熱して得た硬化剤が用いられている。

天然ゴムラテックスへの無機物質粉末の混合も、従来からの技術であり、後記する様な炭酸カルシウムを配合した天然ゴムラテックスも市販されている、また、特許文献４には、防虫剤と共に炭酸カルシウム等の充填剤約１〜７０％と、セルロース等の増粘剤約０〜１０％とをゴムラテックスに配合した、防虫ラテックス組成物が開示されている。

天然ゴムはまた、白色腐朽担子菌等によって微生物分解し得ることが報告されている（非特許文献２）。天然ゴムを用いた生分解性材料として、例えば特許文献５には、生分解性脂肪族ポリエステル樹脂１００重量部と表面処理された炭酸カルシウム等の充填剤１０〜１５０重量部からなる生分解性粘着テープの表面に、天然ゴム等を基材とする生分解性粘着剤が塗布されてなる生分解性粘着テープが開示されている。

特開２０１７−８２０７号公報 特開２０１３−１６６８１５号公報 特開平７−３０９９７７号公報 特開昭５９−２７８０１号公報 特開平１０−２３７４０１号公報

杉田、日本ゴム協会誌、第８７巻、４９６頁（２０１４） 中島、榎、日本ゴム協会誌、第８７巻、２４３頁（２０１４）

特許文献１及び２は何れも、ベルトやタイヤ等に用いるゴム組成物に関するもので、補強繊維との接着性や耐久性等については記載しているものの、生分解性や環境保護には言及していない。これら先行文献の実施例で開示された組成物は何れも、天然ゴムと合成ゴムとのブレンド又は合成高分子のみをベースとしており、バイオマス量は低い。特許文献３は、硬化剤を主眼とした発明に関するもので、開示された組成物中で炭酸カルシウムは用いられているものの、その配合量は１％にも満たない。特許文献４記載の防虫ラテックス組成物では、炭酸カルシウム等が多量に充填されているが、実施例で開示されているのは天然ゴムとＳＢＲとのブレンドゴム組成物であり、これもバイオマス材料を活用しているとは言い難い。また、特許文献１〜４は何れも、生分解性や環境保護について言及していない。上記した非特許文献１でも、天然ゴム１００質量部に対して１００質量部の各種炭酸カルシウムを配合したゴム材料が記載されているが、開示された検討結果は架橋性や補強性に関するもので、生分解性についての記載はない。

一方、特許文献５に記載された生分解性ポリエステルは、コストや供給安定性が懸念される。特許文献１、２、及び４等で開示された合成ゴムブレンドの組成物では、環境保護には貢献できず、また、機械的特性や自己接着性が不十分となる。そこで供給面で不安のないバイオマス材料の活用が求められている。天然ゴムはバイオマス材料の代表格であり、柔らかく高い機械的強度を示す上に自己接着性を備え、一部の微生物によって分解され得るが、生分解性は必ずしも高くない。本発明者らが検討したところによると、天然ゴムに同量程度の無機物質粉末を配合しただけでは、十分な生分解性が得られない。特許文献３や非特許文献１では生分解性が検討されていないが、記載された配合から推定すると、たとえ試験しても高い生分解性は発現しなかったと考えられる。特許文献５は生分解性を謳ってはいるが、実施例では粘着力を測定するのみで、生分解性の評価は行っていない。

また、天然ゴムは高い機械的強度等の優れた物性を示す一方、独特の臭気も有し、梱包材等として用いた場合に臭い移り等が問題となる。その自己接着性も、場合によってはタック性が強すぎて梱包作業に支障を来すおそれがある。こうした点からも、天然ゴムへの無機物質粉末の多量配合は、重要と考えられる。しかし、無機物質粉末を多量に配合すると、自己接着性の極端な低下や、機械的特性のバラツキを来す場合がある。

本発明は以上の実情に鑑みてなされたものであり、サステナブルな原材料を活用し、環境保護に貢献すると共に、生分解性を備え、機械的特性、自己接着性等がバランスよく優れ、柔軟で特性バラツキが抑制された高分子材料を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、天然ゴムに特定量の無機物質粉末を配合し、かつ特定量の変性セルロースを添加することにより、生分解性を備え、機械的特性、自己接着性等がバランスよく優れ、柔軟で特性バラツキも少ない組成物が得られることを見出した。

すなわち本発明は、天然ゴムと無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含有し、かつ変性セルロースを前記天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部含有してなる生分解性ゴム組成物である。

本発明に係る生分解性ゴム組成物の一態様においては、前記変性セルロースが、カルボキシメチルセルロースである生分解性ゴム組成物が示される。

本発明に係る生分解性ゴム組成物の一態様においては、前記無機物質粉末が、炭酸カルシウムを含む生分解性ゴム組成物が示される。

本発明に係る生分解性ゴム組成物の一態様においては、前記炭酸カルシウムが、重質炭酸カルシウムである生分解性ゴム組成物が示される。

本発明に係る生分解性ゴム組成物の一態様においては、前記無機物質粉末の空気透過法による平均粒子径が、０．５μｍ以上１３．５μｍ以下である生分解性樹脂成形品が示される。

上記課題を解決する本発明はまた、乾燥質量で天然ゴムと無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含む無機物質含有天然ゴムラテックスと、前記無機物質含有天然ゴムラテックス中の天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部の変性セルロース又はその水溶液とを、混合する工程と、乾燥工程とを、連続的に行う生分解性ゴム組成物の製造方法により達成される。

上記課題を解決する本発明はまた、上記の生分解性ゴム組成物からなる生分解性ゴム成形品により達成される。

本発明に係る生分解性ゴム成形品の一態様においては、包装シートである前記生分解性ゴム成形品が示される。

本発明に係る生分解性ゴム成形品の一態様においては、前記包装シートが発泡シートである前記生分解性ゴム成形品が示される。

本発明によれば、生分解性を備え、機械的特性や自己接着性等がバランスよく優れ、特性バラツキが抑制されると共に、サステナブルな原材料を活用し、環境保護に貢献し得るゴム組成物及びその成形品を、経済的にも優位性をもって提供することができる。本発明の組成物から得られる成形品はまた、臭気が抑制されている上、柔軟で自己接着性も適度であり、包装シート等での使用に特に適している。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明はこれに特に限定されない。

＜本発明の生分解性ゴム組成物＞
本発明の生分解性ゴム組成物は、天然ゴムと無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含有し、かつ変性セルロースを前記天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部含有する。

天然ゴムと無機物質粉末からなる組成物においては、上記の様に生分解性は必ずしも高くはない。また、生分解性を機械的特性や自己接着性と両立させることは困難であった。そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、天然ゴムと無機物質粉末との質量比を４５：５５〜１０：９０とすることにより、生分解性が改善されることが判明した。また、変性セルロースを前記天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部配合することにより、生分解性が更に高まる上、機械的特性や自己接着性とのバランスが改善され、特性バラツキも抑制されることが見出された。本発明は特定の理論により限定されるものではないが、無機物質粉末を上記の量含有するゴム組成物及びその成形品では、マトリックスを構成する天然ゴムと無機物質粉末との界面に微細な空隙が多数形成され、天然ゴムの表面積が非常に高いものとなった結果、微生物の作用による成形品の分解の場が飛躍的に向上し、生分解性が高まったと考えられる。無機物質粉末の中でも炭酸カルシウム、特に重質炭酸カルシウムは、その製造履歴に由来して不定形等の形状であり高い比表面積を有するため、生分解性の改善に特に効果的に働くと推定される。更に変性セルロースを配合することによって、天然ゴムマトリックス中で無機物質粉末が均一かつ微細に分散し、マトリックスの表面積が更に高まって生分解性が改善されると共に、特性バラツキが抑制され、強度や自己接着性とのバランスも改善されたと考えられる。

まず、生分解性ゴム組成物を構成する各成分につき、それぞれ詳細に説明する。

＜天然ゴム＞
天然ゴムは代表的なバイオマス材料であり、様々な品種が市販されている。汎用天然ゴムの基本構造はシス−１，４−ポリイソプレンであるが、少量のトランス結合や脂肪酸等も有している。天然物なので産地により品質が変動する場合もあるが、本発明ではどの様な天然ゴムをも使用することができる。他の高分子原料、例えばポリ乳酸等の生分解性プラスチックや、少量の合成ポリイソプレン等をブレンドすることも可能である。また、ゴムを産出する植物としては、パラゴムノキ、フンツミアエラスチカ、ガッタパーチャノキ、バラタ等様々な品種があり、本発明では何れのゴム原料も使用できるが、好ましくは汎用のパラゴムノキ由来のゴムを使用する。パラゴムノキ由来のゴムは最も汎用な天然ゴムであり、供給安定性やコスト面で優れる上、採取されたゴムは良好な機械的特性を有する。

天然ゴムは、多くが樹液を固化したスモークドシート等として市販されているが、天然ゴムラテックスを原料として用いても良い。分子鎖の一部が変性されたものや、アレルギー対策用の脱タンパク天然ゴム、加硫剤等が配合されたマスターバッチ等を使用することも可能である。好ましくは、天然ゴムラテックスを使用する。ラテックスの使用により、他原料との混合操作が水系でなされるので、環境の保全に貢献し得る。天然ゴムラテックスとしては、種々の公知の何れの原材料をも使用することができる。解重合天然ゴムラテックス、エポキシ化天然ゴムラテックス、アクリレート等をグラフトした変性天然ゴムラテックス等を用いることも可能である。これらをブレンドして使用しても良い。特に好ましくは、前加硫天然ゴムラテックスを使用する。前加硫ラテックスとしては、硫黄、過酸化物、チウラム等の加硫促進剤、又は放射線によって加硫された、完全前加硫ラテックスや部分的前加硫ラテックスが挙げられるが、これらに限定されない。前加硫ラテックスの使用により、本発明の生分解性ゴム組成物の製造工程を簡略化することができる。

＜無機物質粉末＞
本発明に係る生分解性ゴム組成物中に配合される無機物質粉末に特に制限はなく、種々の公知のものを用いることができる。例として、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、亜鉛などの炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化物、若しくはこれらの水和物の粉末が挙げられ、具体的には、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカ、アルミナ、カオリンクレー、タルク、マイカ、ウォラストナイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、珪砂、ゼオライト、珪藻土、セリサイト、シラス、亜硫酸カルシウム、チタン酸カリウム、ベントナイト、グラファイト、フェライト等が挙げられる。これらは単独でも２種類以上併用してもよく、合成のものであっても天然鉱物由来のものであっても良い。

しかしながら本発明においては、無機物質粉末として炭酸カルシウムを使用することが好ましい。炭酸カルシウムは自然界に豊富に存在する資源であり、供給面での不安がない上、その使用は環境の保全に繋がる。炭酸カルシウムとしては、合成法により調製されたもの、いわゆる軽質炭酸カルシウムと、石灰石などＣａＣＯ_３を主成分とする天然原料を機械的に粉砕分級して得られる、いわゆる重質炭酸カルシウムの何れであってもよく、これらを組合わせることも可能であるが、経済性の観点で、重質炭酸カルシウムを多量に使用するのが好ましい。

ここで、重質炭酸カルシウムとは、方解石（石灰石、チョーク、大理石等）、貝殻、サンゴ等の天然炭酸カルシウムを粉砕、分級したものを示す。重質炭酸カルシウムの原料である石灰石は、日本国内に高純度なものが豊富に産出し、非常に安価に入手できる。

重質炭酸カルシウムの粉砕方法は定法により、湿式、乾式どちらを選択しても良いが、脱水、乾燥工程等のコストを増加させる工程の無い乾式粉砕が有利である。粉砕機に関しても特に限定されるものではなく、衝撃式粉砕機、ボールミル等の粉砕メディアを用いた粉砕機、ローラーミル等が使用できる。また、分級も空気分級、湿式サイクロン、デカンターなどを利用した分級で良く、表面処理は粉砕前、粉砕中、分級前、分級後何れの工程で行っても良いが、好ましくは、分級前に表面処理した方が効率良く粒度分布のシャープなものが得られる。また、表面処理剤の一部を粉砕前や粉砕中に粉砕助剤として添加し、残りを後の工程で添加して表面処理を行っても良い。

重質炭酸カルシウム等の無機物質粉末の分散性を高めるために、粒子表面を予め常法に従い表面改質しておいても良い。表面改質法としては、プラズマ処理等の物理的な方法や、カップリング剤や界面活性剤で表面を化学的に表面処理するものなどが例示できる。カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤やチタンカップリング剤等が挙げられる。界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性及び両性の何れのものであっても良く、例えば、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸塩等が挙げられる。

炭酸カルシウム等の無機物質粉末としては、その平均粒子径が、０．５μｍ以上１３．５μｍ以下が好ましく、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下がより好ましい。なお、本明細書において述べる無機物質粉末の平均粒子径は、ＪＩＳ Ｍ−８５１１に準じた空気透過法による比表面積の測定結果から計算した値をいう。測定機器としては、例えば、島津製作所社製の比表面積測定装置ＳＳ−１００型を好ましく用いることができる。特に、その粒径分布において、粒子径５０．０μｍ以上の粒子を含有しないことが好ましい。他方、粒子が細かくなり過ぎると、天然ゴムと混練した際に粘度が著しく上昇し、成形品の製造が困難になるおそれがある。そのため、その平均粒子径は０．５μｍ以上とすることが好ましい。

なお、重質炭酸カルシウムでは、例えば、合成法による軽質炭酸カルシウムなどとは異なり、粒子形成が粉砕処理によって行われたことに起因する、表面の不定形性、比表面積の高さが備えられ、これらが特に有利に作用する。上述した様に、生分解性ゴム組成物中に配合された重質炭酸カルシウム粒子がこの様に不定形性、比表面積の高さを有するため、マトリックスを構成する天然ゴムと重質炭酸カルシウムとの界面においては、成形時に特に延伸等の処理を加えなくとも、成形品の成形当初から、天然ゴムが重質炭酸カルシウム粒子表面に未接着で微細な空隙となった部分、ないしは接着が非常に弱い部分が多数存在する状態となる。

この様な理由から、重質炭酸カルシウム等の無機物質粉末は、ＢＥＴ吸着法による比表面積が、０．１ｍ^２／ｇ以上１０．０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは０．２ｍ^２／ｇ以上５．０ｍ^２／ｇ以下、更に好ましくは１．０ｍ^２／ｇ以上３．０ｍ^２／ｇ以下であることが望まれる。ここでいうＢＥＴ吸着法とは窒素ガス吸着法によるものである。比表面積がこの範囲内にあると、得られる成形品において、上記した理由から天然ゴムが、生分解反応の起点となる表面を多く有することとなり、生分解性が良好に促進される一方で、無機物質粉末を配合することによるゴム組成物の加工性の低下もあまり生じない。

また、無機物質粉末の不定形性は、粒子形状の球形化の度合いが低いことで表わすことができ、具体的には、真円度が０．５０以上０．９５以下、より好ましくは０．５５以上０．９３以下、更に好ましくは０．６０以上０．９０以下であることが望まれる。本発明においては使用される無機物質粉末の真円度がこの範囲内にあると、マトリックスを構成する天然ゴムと無機物質粉末との界面においては、未接着で微細な空隙が多数形成される、ないしは接着が非常に弱い部分が多数存在する状態が形成されやすく、生分解性を高める上で好適なものとなる一方で、製品としての強度や成形加工性も適度なものとなる。

ここで、真円度とは、（粒子の投影面積）／（粒子の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の面積）で表せるものである。真円度の測定方法は特に限定されるものではないが、例えば、顕微鏡写真から粒子の投影面積と粒子の投影周囲長とを測定し、各々（Ａ）と（ＰＭ）とし、粒子の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の半径を（ｒ）、粒子の投影周囲長と同一周囲長を持つ円の面積を（Ｂ）とすると、
真円度＝Ａ／Ｂ＝Ａ／πｒ^２＝Ａ×４π／（ＰＭ）^２
となる。これらの測定は走査型顕微鏡や実体顕微鏡などで得られる各粒子の投影図を一般に商用されている画像解析ソフトによって真円度を求めることが可能である。

なお、本発明の生分解性ゴム組成物が重質炭酸カルシウムを含有する場合、成形品の状態においては、重質炭酸カルシウムの粒子表面が部分的に酸化され、一部に酸化カルシウムの組成を含むものとなっていても良い。なお、粒子表面の比較的少ない部分、例えば粒子の体積の２％よりも十分に小さな割合が酸化されていると、生分解性を促進させる効果が見られる。粒子表面における酸化による酸化カルシウムの生成については、例えば、ＪＩＳ Ｒ ９０１１：２００６に規定される様なＥＤＴＡ滴定法、過マンガン酸カリウム滴定法などによって確認、定量可能である。

＜天然ゴムと無機物質粉末との比率＞
本発明に係る生分解性ゴム組成物に含まれる上記した天然ゴムと、無機物質粉末との配合比（質量％）は、乾燥質量で４５：５５〜１０：９０の比率であればよく、その範囲内である限り特に限定されない。天然ゴムと無機物質粉末との配合比において、無機物質粉末の割合が５５質量％より低いものであると、十分な生分解性が得難く、一方９０質量％よりも高いものであると、成形加工が困難となる場合がある。両成分における無機物質粉末の配合比（質量％）は、６０〜８５質量％が好ましく、６０〜８０質量％が更に好ましい。

＜変性セルロース＞
本発明の生分解性ゴム組成物に配合される変性セルロースに特に制限はなく、種々の公知のものを使用することができる。例としてカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられるが、これらに限定されない。好ましくはカルボキシメチルセルロース又はその塩、特にナトリウム塩を使用する。なお、本発明において「カルボキシメチルセルロース」とは、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースの塩、カルボキシメチルセルロースのエステル化等による変性物、及びそれらの混合物を全て包含する。

カルボキシメチルセルロースはセルロースとグリコール酸（塩）とのエーテルであるが、その比率に特に制限はなく、本発明ではどの様なセルロース／グリコール酸比、どの様な塩のものをも使用することができる。その分子量や重合度も特に限定されず、例えば重合度が５０以上、特に１００以上、２５０以下、特に２００以下のものを使用することができる。本発明において、カルボキシメチルセルロースとして、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計を用いて２５℃で測定した４％水溶液の粘度が約５００〜１６００ｍＰａ・ｓのものを使用すると、前記無機物質粉末が更に均一に分散されたゴム組成物を得ることができる。

＜その他の添加剤＞
上記の様に本発明の生分解性ゴム組成物は、天然ゴム、無機物質粉末、及び変性セルロースを含有するが、他の添加剤を配合することもできる。本発明の生分解性ゴム成形品においては、天然ゴム成分が加硫（架橋）されていることが好ましい。そのため、前加硫ラテックスの使用が好ましいが、未加硫天然ゴム原料を使用する場合には、架橋用の配合剤、例えばイオウや過酸化物を始めとする加硫剤、チウラムやメルカプトベンゾチアゾールの様な加硫促進剤、亜鉛華等の加硫促進助剤、ステアリン酸等の長鎖脂肪酸を配合することが好ましい。更には、フェノール系、アミン系等の種々の老化防止剤・酸化防止剤や、ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物等の分散剤、アニオンもしくはノニオン系の界面活性剤、ロート油等の湿潤剤、アクリル酸塩やカゼイン等の増粘剤、安定剤、ｐＨ調整剤、加工助剤、カップリング剤、流動性改良材、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、色剤、発泡剤等を含有していても良い。繊維、例えば木材繊維を配合し、強度と剛性（弾性率）を高めることもできる。一般に、剛性の高いシートはコシがあり、印刷適性に優れるので、本発明の生分解性ゴム組成物に基づく成形品を印刷用シートとして使用する際は、こうした配合が有効である。架橋密度を調整してコシを高めることもできる。なお、ラテックスの安定剤としては、水酸化カリウム、アンモニア、トリエタノールアミン、アニオン活性剤、ペンタクロロ石炭酸ナトリウムやカゼイン等が知られているが、本発明の生分解性ゴム組成物の成分である変性セルロースも、ラテックスの安定剤や増粘剤として作用し得る。これらの添加剤は、単独で用いても良いが、２種以上を併用することも可能である。また、これらは、後述の混練・混合工程において混合してもよく、混合工程の前に予め原材料中に配合していても良い。また、これらの成分の配合量は、得ようとする効果等に応じて適宜設定できる。これら添加剤が予め配合されたマスターバッチを使用することも可能である。

＜生分解性ゴム組成物の製造方法＞
本発明の生分解性ゴム組成物の製造方法に特に制限はなく、種々の公知の方法を用いることができる。例えば天然ゴム原料と無機物質粉末及び変性セルロース、必要に応じて他の添加剤を、ゴム練りロールやニーダー、バンバリーミキサー、押出機等で混練して製造してもよく、その後に加熱プレスや蒸気加熱等によって加硫することもできる。しかしながら本発明においては、乾燥質量で天然ゴムと無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含む無機物質含有天然ゴムラテックスと、前記無機物質含有天然ゴムラテックス中の天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部の変性セルロース又はその水溶液とを、混合する工程と、乾燥工程とを、連続的に行って生分解性ゴム組成物を製造するのが好ましい。この方法によれば、無機物質粉末を天然ゴムマトリックス中に、より均一に分散させることができる。また、無機物質粉末の飛散を伴わず、しかも水系での製造なので、環境の保全に寄与することも可能である。なお、ここで天然ゴムラテックスと無機物質との乾燥質量比は、本発明の生分解性ゴム組成物全体に占める天然ゴム固形分と無機物質の乾燥物との質量比を意味する。

＜生分解性ゴム成形品＞
本発明の生分解性ゴム成形品は、任意の成形方法によって成形された上記の生分解性ゴム組成物からなる成形品である。成形方法に特に制限はなく、慣用の加熱プレス法、押出成形法、射出成形法、カレンダー成形法等を用いることができる。上記の様に天然ゴムラテックスを使用した場合には、混合して得られた分散液を型上で凝集又は乾燥させて成形するのが好ましい。目的とする製品によっては、分散液を紙や繊維に塗工又は含侵させても良い。成形品の形状にも特に制限はなく、各種の形態のものであっても良い。本発明の成形品は、例えば、シート、フィルム、袋状物等であり得る。なお、シート成形を行った場合、得られたシートに延伸処理を加えても良い。延伸や発泡成形により、発泡シートとすることもできる。発泡成形においては種々の公知の発泡剤を用いることができるが、原料ラテックス中の界面活性剤による発泡や、炭酸水素ナトリウム等を用いた微発泡を行うことが好ましい。

本発明のゴム組成物は良好な生分解性を有しているので、日用品、自動車用部品、電気・電子部品、建築部材などの分野における消耗品等の各種成形品等として成形され得る。特に、天然ゴムラテックスを原料として分散液の形で得られた組成物は、紙塗工、繊維や顔料のバインダーとしても用いることができる。脱タンパク天然ゴムラテックス等を用いて、手袋等の医療用品を製造することも可能である。本発明の生分解性ゴム成形品は機械強度と自己接着性・粘着性にも優れるので、例えば包装シートとして有用である。中でも発泡シート、特に微発泡シートは、柔軟かつ軽量であり、クッション性を有するので、包装シートとして好適である。本発明の包装シートを用いれば、その自己接着性を生かし、接着剤や粘着テープによる貼り付け工程を経ずに梱包を行うことも可能であり、梱包作業の軽減にも寄与し得る。良好な生分解性を有する上、サステナブルな原材料をベースとしているので、その使用は環境保護にも貢献する。本発明の生分解性ゴム成形品はこうした包装シートの他、印刷用紙、絶縁紙、袋、ラベル、テープ等の分野に、特に限定なく使用することができる。

本発明の生分解性ゴム組成物はまた、印刷性にも優れている。そのため、成形品に美麗な印刷を施すこともでき、この点からも上記の様な包装シートとしての使用に好適である。本発明の成形品には、印刷適性や自己接着性を更に向上させるためのコート層を設けても良い。例えばシートの片面又は両面にコート層を設け、インクジェット受容層とすることも可能である。コート層に用いる原材料に特に制限はなく、アクリル系、エポキシ系、ポリエステル系の塗剤、合成樹脂エマルション等を用いることができるが、環境保護の観点から、天然ゴムラテックスをベースとし、カオリンクレー、炭酸カルシウム等の顔料を混合して製造した塗料を使用するのが好ましい。本発明はまた、こうしたコート層を有する上記包装シートをも包含する。

以下本発明を、実施例に基づきより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される訳ではない。

［実施例１〜６、比較例１〜２］
下記の原材料を使用し、各ゴム組成物を調製した。
・天然ゴムラテックス
ＮＲ−１：固形分として天然ゴムを２３質量％、平均粒子径２．２μｍ（空気透過法による）の重質炭酸カルシウム（備北粉化工業株式会社製ソフトン１０００）を７３質量％含有する天然ゴムラテックス
ＮＲ−２：固形分として天然ゴムを４８質量％、平均粒子径２．２μｍ（空気透過法による）の重質炭酸カルシウム（備北粉化工業株式会社製ソフトン１０００）を４８質量％含有する天然ゴムラテックス
ＮＲ−３：固形分として天然ゴムを２３質量％、平均粒子径２．２μｍ（空気透過法による）の重質炭酸カルシウム（備北粉化工業株式会社製ソフトン１０００）を６９質量％、ウォラストナイトを４質量％含有する天然ゴムラテックス
・変性セルロース（ＣＭＣ）
ＣＭＣ−１：カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、４％水溶液の粘度（２５℃、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計）：５００〜１６００ｍＰａ・ｓ（ＣＰ Ｋｅｌｃｏ社製Ｆｉｎｎｆｉｘ１５０）
ＣＭＣ−２：カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、２％水溶液の粘度（２５℃、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計）：１５０〜４００ｍＰａ・ｓ（ＣＰ Ｋｅｌｃｏ社製Ｆｉｎｎｆｉｘ３００）
ＣＭＣ−３：カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、２％水溶液の粘度（２５℃、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計）：４００〜１０００ｍＰａ・ｓ（ＣＰ Ｋｅｌｃｏ社製Ｆｉｎｎｆｉｘ７００）

変性セルロース（ＣＭＣ）を水に溶解し、濃度５質量％のカルボキシメチルセルロース水溶液を調製した。天然ゴムラテックスとカルボキシメチルセルロース水溶液を所定量混合した後、バケットに流し込んだ。これを減圧下で脱泡した後、７０℃で１時間加熱し、乾燥・追加硫を行ってシートとした。各シートの組成を、原材料中の各成分量及び混合時の各原材料の使用量から計算した結果を表１に示す。

得られた各シートについて、下記の試験を行った。それらの結果を、表１に併せて示す。
・生分解性試験
非特許文献２記載の方法に準じて行った。酵母エキスとグルコースを添加したＭＳＭ培地（酵母エキス濃度：０．２ｇ／Ｌ、グルコース濃度：４ｇ／Ｌ）に白色腐朽担子菌を植菌し、室温で４日間培養して前培養液を調製した。加熱滅菌した３００ｍｌ三角フラスコの底面に、上記で調製したシート５０ｍｇを、２０ｍｌのＭＳＭ培地と共に入れ、ここに２ｍｌの前培養液を添加し、室温で３日間静置培養した。なお、ＭＳＭ培地は、下記成分を含有する水溶液である。
ＭＳＭ培地中の成分（括弧内の数字は含有量、単位：ｇ／Ｌ）：（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４（１０）、ＫＨ_２ＰＯ_４（２）、Ｋ_２ＨＰＯ_４（１６）、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ（０．２）、ＮａＣｌ（０．１）、ＣａＣｌ_２（０．０２）、ＦｅＳＯ_４（０．０１）、Ｎａ_２ＭｏＯ_４・２Ｈ_２Ｏ（０．０００５）、ＮａＷＯ_４・２Ｈ_２Ｏ（０．０００５）、ＭｎＳＯ_４（０．０００５）
取り出したシートを水洗後、メノウ乳鉢上で圧迫し、以下の基準で生分解性を評価した。
〇：圧迫により、シートが塑性変形及び破断した（生分解が進んでいる）
△：塑性変形は観察されなかったが、強く圧迫するとシートが破断した
×：圧迫によるシートの塑性変形や破断は起こらなかった（生分解は進んでいないと推定される）
・引張試験
ＪＩＳ Ｋ６２５１に準じた引張試験を、引張速度２００ｍｍ／分にて行い、引張強さ（破断時強さ）、破断時伸び、及び３００％引張応力を測定して機械的特性を評価した。また、１０％引張応力を伸びで除し、弾性率を計算した。試料はｎ＝２で行い、平均値を採用したが、バラツキを評価するため、３００％引張応力については測定値をそのまま表１中に示す。
・自己接着性評価
同一試料の各シート同士を圧着した後、手で剥離し、その際のタック性を基に、以下の基準で自己接着性を評価した。
〇：剥離に際して抵抗があり、タック性が感知された
×：剥離に際して抵抗がなく、タック性が感知できなかった

上記の様に、天然ゴムと無機物質粉末の含有量が、質量比で４５：５５〜１０：９０の各実施例では、生分解性試験後にシートの塑性変形が観察され、これら組成物は生分解性を備えることが示された。一方、同質量比が５０：５０の比較例１では、シートは生分解性試験後も塑性変形せず、生分解されなかったと推定される。一方、変性セルロース（ＣＭＣ）不使用の比較例２は、自己接着性が不十分であり、かつ機械的特性のバラツキが極めて大きい。機械的特性のバラツキ原因としては、無機物質粉末の偏在が考えられる。

［実施例７〜１２、比較例３〜６］
天然ゴムラテックスとしてＮＲ−１を用い、変性セルロース（ＣＭＣ）の配合量を天然ゴム固形分１００質量部に対して０．３〜１３質量％の範囲で変動させ、得られた各シートについて、試験を行った結果を、表２に示す。

天然ゴム固形分１００質量部に対し、０．５〜１０．０質量部の変性セルロース（ＣＭＣ）を配合することで、何れの特性も良好になることが示された。

上記の結果の通り、天然ゴムと無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含有し、かつ変性セルロース（ＣＭＣ）を天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部含有する本発明の生分解性ゴム組成物から得られたシートは、良好な生分解性を示し、機械的特性や自己接着性等がバランスよく優れ、特性バラツキが抑制されていた。この様な特性は、本発明における要件を満たさないゴム組成物から得られたシートにおいては認めらなかった。

Claims (8)

1. 天然ゴムと、無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含有する生分解性ゴム組成物であって、
   前記生分解性ゴム組成物が変性セルロースを前記天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部含有し、
   前記無機物質粉末が炭酸カルシウムを含有し、
   前記生分解性ゴム組成物がゴム成分として前記天然ゴムのみを含有する、生分解性ゴム組成物。
2. 前記変性セルロースが、カルボキシメチルセルロースである請求項１に記載の生分解性ゴム組成物。
3. 前記炭酸カルシウムが、重質炭酸カルシウムである請求項１又は２に記載の生分解性ゴム組成物。
4. 前記無機物質粉末の空気透過法による平均粒子径が、０．５μｍ以上１３．５μｍ以下である請求項１〜３の何れか１項に記載の生分解性ゴム組成物。
5. 乾燥質量で天然ゴムと無機物質粉末とを４５：５５〜１０：９０の質量比で含む無機物質含有天然ゴムラテックスと、前記無機物質含有天然ゴムラテックス中の天然ゴム１００質量部に対し０．５〜１０．０質量部の変性セルロース又はその水溶液とを、混合する工程と、乾燥工程とを、連続的に行う生分解性ゴム組成物の製造方法であって、
   前記無機物質粉末が炭酸カルシウムを含有し、
   前記生分解性ゴム組成物がゴム成分として前記天然ゴムのみを含有する、生分解性ゴム組成物の製造方法。
6. 請求項１〜４の何れか１項に記載の生分解性ゴム組成物からなる生分解性ゴム成形品。
7. 包装シートである、請求項６に記載の生分解性ゴム成形品。
8. 発泡シートである、請求項７に記載の生分解性ゴム成形品。