JPH04153227A

JPH04153227A - 経時崩壊性成形品及びその廃棄物の処理方法

Info

Publication number: JPH04153227A
Application number: JP2277719A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shiraishi; 信夫白石; Hideo Toyosaki; 英夫豊嵜; Takashi Hashimoto; 隆橋本; Yoichi Sato; 洋一佐藤
Original assignee: CALP Corp
Current assignee: Idemitsu Fine Composites Co Ltd
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-05-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、新規な経時崩壊性成形品及びその廃棄物の新
規な処理方法に関するものである。さらに詳しくいえば
、本発明は、エステル化又はエーテル化された化学修飾
リグノセルロース材料から成る経時崩壊性成形品及びそ
の廃棄物に、紫外線を照射させるか、又は活性汚泥や海
水を接触させて、成形品廃棄物を容易に分解する方法に
関するものである。

従来の技術最近、合成高分子化合物は、そのほとんどが物理化学的
に安定であって、しかも微生物分解されにくいことから
、地球的規模で環境汚染をもたらすことが、特に海洋汚
染との関連で懸念され、その対策の必要性が真剣に考え
られるようになった。

特に汎用プラスチック材料とじて大量に消費されている
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなとは、
はとんどの微生物によって分解されず、かつ光分解性も
著しく低いことが明らかとなっており、したがって、最
近、微生物や光照射によって容易に分解され、自然界の
物質循環に組み込まれる経時崩壊性プラスチック材料の
研究が盛んに行われている。

現在、研究されている経時崩壊性プラスチックは、（１
）完全に分解される生分解性プラスチック、（２）不完
全分解型の生物崩壊性プラスチック、及び（３）不完全
分解型の光崩壊性プラスチックに大別することができ、
前記（１）の完全分解型の生分解性プラスチックとして
は、例えばポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）やその誘導体
などの微生物により生産されるプラスチック、セルロー
スやアミロースなどの天然高分子物質を化学修飾したプ
ラスチック及び石油化学系原料から得られる脂肪族ポリ
エステルやポリニーチル−ポリアミド共重合体などがあ
る。

また、前記（２）の不完全分解型の生物崩壊性プラスチ
ックは、汎用プラスチックに生分解性の物質を混入させ
、その材料の形状が生分解により壊れるタイプのもので
あって、例えば融点をもたないデンプンとのブレンド体
や融点をもち、かつ生分解性の脂肪族ポリエステルとの
ブレンド体などかある。

一方、前記（３）の不完全分解型の光崩壊性プラスチッ
クとしては、例えばエチレンーー酸化炭素共重合体、ビ
ニルケトン共重合体、１，２−ポリブタジェンなどの光
で反応する官能基を有する高分子化合物や光で反応する
化合物（増感剤）を添加した光分解促進性高分子化合物
などがある。

しかしながら、これらの分解性プラスチックはなんらか
の問題を有し、必ずしも十分に満足しうるものではない
。

例えは、前記（１）の完全分解型の生分解性プラスチッ
クにおいては、微生物により生産されるプラスチックは
高い生分解性を有するものの、コスト高になるのを免れ
ないし、セルロースやアミロスなどの天然高分子物質を
化学修飾したプラスチック、具体的には低分子化したセ
ルロースやアミロースをポリオール成分として含むポリ
ウレタン、セルロースにジイソソア不−ト化合物をグラ
フトしたのち、他のポリで−を反応させて得られる生分
解性ポリマー、ポリエチレンとデンプン又はセルロース
とのグラフト共重合体、架橋ゼラチン、ゼラチンとポリ
エチルアクリートとの共重合体、水可溶性の化学修飾ア
ミロール、射出成形性デンプン、セルロース繊維−キト
サン酢酸水溶液系などは、物性に限界があるので、さら
に物性を高めるとともに用途開発が必要とされており、
また、共重合体の場合は、たとえ天然高分子部分がすべ
て生分解されても、合成高分子部分が生分解されずに残
る、などの問題がある。さらに、石油化学原料から得ら
れる脂肪族ポリエステルやポリエステル−ポリアミド共
重合体などは、汎用プラスチックの代替として有望視さ
れているが、多くの種類の中から選択と、生分解性を付
与するための化学構造の制御が課題とされ、かつ物性を
高めるための反応を要するなど、コスト面で問題がある
。

また、前記（２）の不完全分解型の生物崩壊性プラスチ
ックにおいては、デンプンとのブレンド体は、デンプン
の配合量が増えるに伴い物性が低下するという欠点があ
り、これに対し、生分解性の脂肪族ポリエステルとのブ
レンド体は混合状態により機械的強度の向上が期待でき
、かつポリエチレン以外の種々のプラスチックともブレ
ンドが可能であるなどの利点を有するが、両ブレンド体
とも、デンプンやポリエステル部分だけが分解し、ポリ
エチレンなどの汎用プラスチックが分解せずに残るとい
う欠点を有している。

方、前記（３）の不完全分解型の光崩壊性プラスチック
においては、光分解して粉々になったプラスチックの生
分解性がほとんどなく、大部分がそのまま残存するため
、二次公害が懸念されている。

他方、木材の有効利用として、木材を化学修飾して所望
の物性を有するものに変えることが種々試みられており
、例えばアセチル化木材が耐腐朽性や耐蟻性木質材料と
してすでに商品化されておリ、また、木材を構成するセ
ルロース、リグニン、ヘミセルロースの水酸基の一部に
有機基を導入することにより、溶融成形を可能にした熱
可塑性改質木材（特開昭５７−１０３８０４号公報）、
この改質木材を熱可塑性樹脂に溶融混合して成る熱可塑
性樹脂組成物（特公平１−５９３０２号公報）がこれま
で知られている。

しかしながら、これらの改質木材は、木材に耐久性や熱
可塑性を付与することを目的としたものであって、生分
解性や光分解性の付与を目的としたものではない。また
、生分解性や光分解性高分子物質として、化学修飾によ
り熱流動性及び成形性を備えた木材などのリグノセルロ
ースの利用はまだ試みられておらず、その利用技術に関
してもまだ明らかにされていない。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような従来の分解性プラスチックが何す
る欠点を克服し、優れた生分解性や光分解性を有し、か
つ成形性が良好で成形物が実用性の高い物性を有する上
、コスト的に有利な新規経時崩壊性成形品及びその廃棄
物を生分解や光分解などにより容易に分解する方法を提
供することを目的としてなされｊこものである。

課題を解決するための手段本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、エステル化又はエーテル化されたリグノセル
ロース材料は、成形性が良好で、成形物が実用性の高い
物性を有し、かつコスト的に有利である上、紫外線を照
射（日光曝ｆｓ）することにより、あるいは活性汚泥や
海水と接触させることにより容易に分解することを見い
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、所定の形状に成形されたエステル
化又はエーテル化されたリグノセルロース材料から成る
経時崩壊性成形品及びその廃棄物に紫外線を照射し、光
分解するか、前記プラスチック廃棄物を好気性又は嫌気
性活性汚泥と接触させ、生分解するか、あるいは前記プ
ラスチック廃棄物を海水と接触させ化学的に分解するこ
とを特徴とするプラスチック廃棄物の処理方法を提供す
るものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明方法においては、エステル化又はエーテル化され
たリグノセルロース材料が用いられる。

このリグノセルロース材料の原料としては、例えは木材
片、木粉、木材繊維、木材チップ、単板くず、合板くず
、古紙、稲わら、モミガラ、フーリャン、バガス、竹、
麦わら、ヤシの実などの植物材料が用いられる。

該エステル化又はエーテル化されたリグノセルロース材
料は、前記リグノセルロース原料中に含まれているセル
ロース、ヘミセルロース及びリグニンのそれぞれの水酸
基の少なくとも一部に、エステル結合又はエーテル結合
を介して置換基を導入することにより得られる。

導入する置換基の種類や導入方法は、所望の生分解・光
分解性化学修飾リグノセルロース材料の種類及び特性に
応じ適宜選ばれる。この水酸基のエステル化やエーテル
化反応は、木材などのリグノセルロース材料を本発明の
目的とする材料に改質するために比較的容易に採用しう
る反応である。

エステル化には、例えば酸ハロゲン化物や酸無水物など
の有機カルボン酸の反応性誘導体及びラクトン、ラクタ
ムなどが、また、エーテル化には、例えば塩化アルキル
、塩化アリール、塩化ベンジル、エチレンクロルヒドリ
ンなどのハロゲン化物、モノクロロ酢酸ナトリウム、モ
ノクロロ酢酸などのσ−ハロゲノ有機カルボン酸、ジア
ルキル硫酸、さらにはプロピレンオキシドなどのエポキ
シ化合物などが改質剤として用いられる。前者のエステ
ル化反応においては、通常硫酸、過塩素酸、ピリ】ン、
塩化亜鉛などが触媒として用いられ、後者のエーテル化
反応においては、通常水酸化ナトリウムなどのアルカリ
が触媒として用いられる。

導入される有機基としては、例えば脂肪族アシル基、ベ
ンゾイル基などの芳香族アシル基、ポリ又はオルゴアル
キルラクトン基、ポリ又はオリゴアミド基、カルボキシ
メチル基、ヒドロキシアルキル基、ポリオキンメチレン
基などのポリオキシアルキレン基、ポリオキシエチレン
グリコール基などのポリオキシアルキレングリコール基
、ベンジル基、ペンチル基、オクチル基などの長鎖アル
キル基及びその他の類縁基などが挙げられる。これらの
有機基はニトロ基などの無機基や、炭素、水素、酸素、
窒素以外の原子を含む置換基を有していてもよく、また
、１種導入されていてもよいし、２種以上導入されてい
てもよい。

リグノセルロース材料のエステル化反応やエーテル化反
応については特に制限はなく、従来公知の方法を用いる
ことができる。

このようにして、エステル化又はエーテル化されたリグ
ノセルロース材料は、導入される置換基の種類や置換度
に応じて熱可塑性が付与され、はとんどの場合、適当な
可塑剤を併用することにより、熱流動性を示すようにな
る。また、この化学修飾リグノセルロース材料は、必要
に応じて可塑剤、安定剤、滑剤、改質剤、補強剤、充填
剤の添加剤を配合し、食品トレー、中仕切容器、ゴミ袋
、薬品容器、化粧品容器、コンテナ、植木鉢などに成形
される。

このエステル化又はエーテル化されたリグノセルロース
材料から成る成形品は、大気中に放置すると自然崩壊す
るが、それに紫外線を照射（日光曝露）したり、好気性
又は嫌気性活性汚泥と接触させたり、あるいは海水と接
触させることにより、その崩壊速度をいっそう促進する
ことができるので、その廃棄物は、従来の汎用プラスチ
ック材料から成る廃棄物に比べて、環境汚染をもたらす
ことがない。特に海水により分解されるので、海洋汚染
を引き起こすこともない。

発明の効果本発明によると、容易に自然崩壊する化学修飾されたリ
グノセルロース材料から成る成形品が得られ、その廃棄
物は、紫外線照射（日光曝露）処理、活性汚泥処理又は
海水による接触処理を施すことにより、容易に分解する
ので、本発明方法はプラスチック材料による環境汚染対
策として極めて有効である。

実施例次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

製造例１絶乾木粉５ｈに対し、ラウロイルクロリド９５０ｍｍｏ
　ｌ、ピリジン１１５０ｍｍｏｌ及びジメチルホルムア
ミド３５０ｍＱをエレンマイヤーフラスコに採り、冷却
管を取り付けて１００°Ｃで２時間反応させた。反応後
メタノール１００１００Ｏを加え、ソックスレー抽出器
用Ｇ−２ガラスフィルターで固形分をろ集し、数回メタ
ノールを注いで洗浄し、次いで２４時間メタノールによ
るソックスレー抽出を行った。その後、送風乾燥、さら
に−昼夜７０°Ｃで真空乾燥して、ラウロイル化木粉を
得た。ラウロイル化による重量増加率は１３０％であっ
た。

製造例２絶乾木粉６０ｇに、あらかじめ濃度を４Ｑｗｔ％に調整
した水酸化ナトリウム水溶液１８０ｍ４を加え、圧をか
け、木粉全体に一様に水酸化ナトリウム水溶液を拡散さ
せたのち、室温で６０分間マーセル化したのち、ベンジ
ルクロリド３２４ｒｔｒＱ　（２，２８ｉｏｌ）を、−
様にしみわたるように加え、１ρのオートクレーブ中で
１１０℃、２時間半ベンジルエーテル化処理を行った。

反応の停止は、メタノールを加えることによって行った
。洗浄は脱イオン水及びメタノールを交互に使用し、過
剰のベンジルクロリド、水酸化ナトリウム、生成しｔ：
食塩、ベンジルアルコール、ベンジルエーテルを除去し
、Ｇ−２ガラスフイルタ〜で固形分をろ集した。なお洗
浄は、ベンジルアルコールが水の存在下で白濁すること
から、洗浄液が透明になり、しかもｐＨが中性を示す時
点を終了とした。その後、６０’Ｃで２日間送風乾燥、
さらに−昼夜室温で真空乾燥し、ベンジルエーテル化木
粉を得た。ベンジル化による重量増加率は５６％であっ
た。

実施例１製造例１によって得られたラウロイル化木粉を１４０−
２００℃、１０〜３０ｋｇ／ｃＩＩ＋２の熱圧下で成形
し、０．４ｍｍ厚のフィルムを得た。このフィルムを真
空成形により食品トレー用容器に成形した。次いでこの
容器について経時崩壊性を調べた。すなわち、この容器
から５Ｘ８０ｍｍ寸法の短冊状試片を切り出し、各１０
枚あて好気性活性汚泥槽及び嫌気性活性汚泥槽に１９９
０年６月３０日〜９月１８日の間（８０日間）浸せきし
、その形状変化を求めた。

その結果、試験片は著しく収縮（横方向平均８．７％、
厚さ方向平均１７，４％収縮）し、比較例として後出の
ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ｐｃ）試
片は同じ処理の後にも原形を保っていたのと対照的であ
った。このような不整な試片を用いて、引張試験を行っ
たところ、本来、ヤング率０．２９　Ｘ　ｌＯ’ｋｇｆ
　／　ｃｍ２、破壊伸び６．２％、破壊強度５７．９ｋ
ｇ／ｃｍ”とエラストマー的な物性を示す材料がヤング
率０．３９　ｘ　１０’ｋｇ／　ｃｍ’、破壊伸び２．
８％というもろい材料へと変化していた。

実施例２製造例２で得られたベンジル化木粉を１６０〜２００°
ＣＳ１０−３０　ｋｇｆ／ｃｒｎ２の熱圧下で成形し、
０−４ｍｍ厚のフィルムを得た。このフィルムを真空成
形して食品包装容器を作製した。次いでこの容器の経時
崩壊性を調べるために、これより５Ｘ８０ｒＲｍ寸法の
短冊状試片を切り出し、それぞれ１０枚あて、好気性活
性汚泥槽、嫌気性活性汚泥槽、海水中及び紫外線照射下
（大気中）に１９９０年６月３０日〜９月１８日の間（
８０日間）浸せき又は曝露した。それらに伴う形状変化
と引張特性を測定し、その結果を表に示した。

また、外観の観察により、ベンジル化木粉より調製した
フィルム片は紫外線照射により最も著しく損傷を受け、
また好気性活性汚泥中への浸せきによっても、それに次
ぐ損傷を受けることが分かった。また、嫌気性活性汚泥
中及び海水中での変化は少ないが、表から分かるように
そのような条件下でもブランクに比べ強度特性の低下は
明らかである。実施例１と同様、これらのことは比較例
において、ＰＰなどの汎用高分子化合物及びＰＣが全く
変化がないことと対照的結果となっている。

注１）もろくなりすぎて、測定装置（引張試験機）のチ
ャックへの装着が不可能である。

比較例１〜４ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ハイ
インパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）及びポリカーボネ
ート（ＰＣ）の市販フィルムより、試片を実施例１及び
２と同様にして切り出し、好気性活性汚泥槽、嫌気性活
性汚泥槽、海水中及び紫外線照射下（大気中）にそれぞ
れ浸せき又は曝露を、１９９０年６月３０日〜９月１８
日の８０日間行った。

処理後のポリプロピレン試片、ポリエチレン試片、ハイ
インパクトポリスチレン試片及びポリカーボネート試片
の形状を、観察した結果、各サンプルは原形をとどめていることが明らかに認められ、ま　ｔこ、強度特性の変化も認められなかった。

Claims

【特許請求の範囲】１　所定の形状に成形されたエステル化又はエーテル化
されたリグノセルロース材料から成る経時崩壊性成形品
。２　食品容器である請求項１記載の経時崩壊性成形品。３　エステル化又はエーテル化されたリグノセルロース
材料から成る成形品廃棄物に紫外線を照射し、光分解す
ることを特徴とする成形品廃棄物の処理方法。４　エステル化又はエーテル化されたリグノセルロース
材料から成る成形品廃棄物を好気性又は嫌気性活性汚泥
と接触させ、生分解することを特徴とする成形品廃棄物
の処理方法。５　エステル化又はエーテル化されたリグノセルロース
材料から成る成形品廃棄物を海水と接触させ、分解する
ことを特徴とする成形品廃棄物の処理方法。