JPH05311600A - 生分解性シート状複合体 - Google Patents

生分解性シート状複合体

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JPH05311600A
JPH05311600A JP4147102A JP14710292A JPH05311600A JP H05311600 A JPH05311600 A JP H05311600A JP 4147102 A JP4147102 A JP 4147102A JP 14710292 A JP14710292 A JP 14710292A JP H05311600 A JPH05311600 A JP H05311600A
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JP
Japan
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pcl
composite
cellulose fiber
sheet
paper
Prior art date
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Pending
Application number
JP4147102A
Other languages
English (en)
Inventor
Zenjiro Osawa
善次郎 大澤
Shinichi Akahori
慎一 赤堀
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TOKUSHU SEISHI KK
Original Assignee
TOKUSHU SEISHI KK
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  • Paper (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 土壌中の微生物により容易に生分解され、し
かも成形可能な強度を有するシート状複合体を提供する
こと。 【構成】 ポリカプロラクトンとセルロース繊維シート
からなる生分解性シート状複合体。塗工法、フィルム貼
合法、溶融圧着法などにより複合化することができる。
この複合化によって、ポリカプロラクトン自体の生分解
性が促進されるとともに、セルロース繊維シート単独よ
りも物理的強度やバリヤー性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、土壌中の微生物により
容易に生分解され、しかも成形可能な強度を有するシー
ト状の複合体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境保護の立場から廃プラス
チック対策が大きな問題点として指摘されている。土壌
中の微生物によって容易に分解されるプラスチック(以
下「生分解性プラスチック」と呼ぶ)や、これとの複合
体を開発することは、有効な対策の一つである。生分解
性プラスチックの材料として従来知られていたものに
は、微生物が生産するバイオプラスチック系、天然高分
子系、合成高分子系がある。これらの代表的な例を次に
示す。
【0003】バイオプラスチック系 この歴史は古く、1925年フランスのパスツール研究
所で、微生物がポリエステルの1種であるポリ−3−ヒ
ドロキシブチレート(3HB)を合成することを見いだ
したことが最初である。3HBは結晶性が高すぎて衝撃
にもろい欠点あり、実用化されるには至らなかった。1
974年にはウォーレンらが活性汚泥中の微生物が、側
鎖に3−ヒドロキシバリレート(3HV)を含む3HB
を合成することを見いだし、1980年にはICI社が
水素細菌(Alcaligence eutrophus) にプロピオン酸とグ
ルコースを与え、3HBと3HVの共重合ポリエステル
を合成することに成功した。また、「コンバーテッ
ク」,6,16(1989)には、土肥らが水素細菌に
4−ヒドロキシ酪酸を与え、4−ヒドロキシブチレート
と3−ヒドロキシブチレートとの共重合ポリエステルを
得たこと、この応用が研究されていることが報告されて
いる。
【0004】天然高分子系 澱粉をポリエチレンに混入した生分解性のプラスチック
袋が、アメリカやカナダで実用化されている(例えば
「エコスター」(商品名)等)が、土壌に埋めた場合
に、澱粉は分解するもののポリエチレンの分解は比較的
困難という欠点が指摘されている。また、キトサンも生
分解性を示すことが知られている。キトサンはエビやカ
ニの外殻に多量に含まれるキチンをアルカリ溶液で加水
分解することで得ることができる。酢酸塩にすると水に
可溶となりカチオン性を示し、セルロースとの親和性が
良好となる。これを利用して機能紙の製造が検討されて
いる(「紙パルプ技術タイムス」,3,6(198
8))。
【0005】合成高分子系 ポリカプロラクトン(PCL)はε−カプロラクトンの
開環重合により化学的に合成され、熱可塑性を示す融点
約60℃の脂肪族ポリエステルの一種である。PCL
は、土壌中に存在する微生物ペネシリウム(penecilliu
m) が分泌する酵素により容易に生分解される。例え
ば、分子量約4万のPCLで出来た成形品を土壌中に埋
没すると、4ケ月で強度は約1/6に低下すると言われ
ている。
【0006】これら生分解性プラスチックの応用も種々
提案され、例えば、特開昭63−284232号には、
エステル基含有ポリオール及びポリイソシアネートから
成るポリウレタン樹脂に、植物性の微細繊維や粉粒を結
合させた、自然界で分解するシートまたは成形品の提案
がある。また、特開平2−286013号には、植物性
繊維を主原料とする織布、紙等の内面、外面の少なくと
もいずれか一方の面に、ポリヒドロキシ酪酸・ポリヒド
ロキシ吉草酸共重合体を主成分とする樹脂層を形成した
生分解性の移植用ポットの提案がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、これら
種々の生分解性プラスチックのなかからPCLを選び、
この応用を種々検討した。PCLの最大の問題点は、単
独では強度が低いことである。また、融点が約60℃と
低いため、これ単独で成形物の用途には使用が困難であ
る。この問題を解決するために、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレンテ
レフタレートなどの強度に優れたプラスチックとPCL
とのブレンドが検討された(例えば「工業材料」,3
8,1,39(1990)を参照)。しかしながら、こ
の方法では強度は向上するが、生分解性はブレンド率が
大きくなるに従って低下することが欠点であることが判
った。そこで本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたものであって、PCLの特徴である生分解性
を低下させることなく、強度が低いという欠点を解決す
ることを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、PCLとセルロース繊維シートとからなるシート
状複合体は、PCL単独よりも、より優れた生分解性を
示すこと(生分解速度が早くなること)、強度の向上が
できること、等の新たな知見を得て本発明を完成したも
のである。
【0009】本発明のPCLとセルロース繊維シートと
からなる複合体としては、以下のような複合化形式のい
ずれでもよい。 1)PCLを溶剤に溶かしてセルロース繊維シートに塗
工したもの。 2)PCLを溶融し、セルロース繊維シートに溶融押し
出し塗工したもの。 3)PCLフィルムをセルロース繊維シート表面に接着
剤を使用して貼合したもの。 4)PCLフィルム若しくは粉末を複数のセルロース繊
維シート間に挿入して熱圧下で溶融圧着したもの。
【0010】本発明で使用するPCLは、メチレン基と
エステル基の単ーユニットの繰り返し構造を持った、分
子量が1×104 〜1×105 の結晶性の熱可塑性樹脂
であり、一般式は下記で示される。
【0011】本発明で使用するセルロース繊維シート
は、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹晒ク
ラフトパルプ(NBKP)、針葉樹晒サルファイトパル
プ(NBSP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)等
の製紙用木材パルプや、ワラ、竹、コットン、コットン
リンター等の非木材パルプや、麻、楮、雁皮、三椏等の
靱皮繊維や再生セルロース繊維よりなるシートである。
シートは製紙技術や不織布製造技術等、公知のシート化
技術を使用して製造する。製紙技術を用いてシートを製
造する場合には、長網抄紙機や円網抄紙機等の公知の抄
紙機を使用して、セルロース繊維にクレー、二酸化チタ
ン、炭酸カルシウム等の填料、染料、顔料、サイズ剤、
湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤、歩留り向上剤、定着
剤等の副資材を適宜添加し抄紙する。また、セルロース
繊維不織布は、例えば特公昭44−3871号、特公昭
45−3308号、49−116号等に記載の方法で製
造する。これらの方法は製紙技術を使用して製造したシ
ートと比較して、非常にポーラスな、布の風合いを持っ
たシートを容易に得ることができる。
【0012】本発明のPCLとセルロース繊維シートか
らなる複合体は、例えば以下に記載した(a) 〜(d) のよ
うな方法で製造することができる。
【0013】(a) PCLは水には溶解しないが、トルエ
ン、アセトン、キシレン、メチルエチルケトン、ジオキ
サン、シクロヘキサノン、クロロホルム等の有機溶剤に
容易に溶解するので、これらの溶剤の単独あるいは2種
以上の混合溶剤にPCLを溶解してセルロース繊維シー
トに塗工する。塗工はグラビアロールコーターやロール
コーター等公知の塗工機を使用して行われる。この際、
セルロース繊維シート表面に溶剤の浸透を防止する目的
で溶剤の浸透防止層を設けておくことが好ましい。
【0014】(b) PCLは約60℃で溶融するので、エ
クストルーダーを使用してセルロース繊維シート上に溶
融押し出し塗工する。PCLは溶融温度が約60℃と低
いので、ペレット状のPCL樹脂をホッパーに投入する
際は、ホッパー周囲を冷却することも必要に応じて適宜
行う。
【0015】(c) PCLフィルムをドライラミネートや
ウェットラミネート等の公知の貼合手段を使用してセル
ロース繊維シートと貼合する。PCLはキャスト法やイ
ンフレーション法等の公知のフィルム化技術を使用して
フィルムにすることが出来る。PCLは結晶性を示すの
で2軸延伸フィルムを容易に得ることが出来、このフィ
ルムは物理的強度や化学的な性質が向上し、透明性も向
上するので本発明には好適に使用出来る。
【0016】(d) PCLフィルム若しくは粉末をセルロ
ース繊維シートの間に挿入して60℃以上の熱圧下でP
CLを溶融し、セルロース繊維シート同士を貼合する。
例えば、複数枚のティッシュペーパーの間にPCLフィ
ルム又は粉末を挿入し、これを細かい凹凸の模様を有し
た熱エンボスロール間に通す方法によって、自然環境に
廃棄されても短時間で生分解し、環境汚染を起こさない
使い捨て紙タオルを製造できる。
【0017】以上述べたような方法により製造された本
発明の複合体に、さらに用途に応じて印刷適性等を高め
るために顔料塗工層や樹脂塗工層を設けたり、印刷処理
することも可能である。
【0018】
【実施例】実施例1 NBKP30重量部、LBKP70重量部からなるパル
プスラリーを400ml C.S.F.に叩解し、次い
でクレー10.0重量部とルチル型酸化チタン(商品名
「R−41」、古河工業(株)製造)1.0重量部を添
加し、さらに紙力増強剤(商品名「ポリストロン−19
1」、荒川化学工業(株)製造)を0.3重量部(乾燥
重量部、以下同じ)、ロジンサイズ剤(商品名「サイズ
パインE」、荒川林産化学(株)製造)を0.8重量
部、硫酸バンドを2.5重量部を加えスラリーを調製し
た。このスラリーを長網抄紙機を用いて常法に従い抄造
し、サイズプレス装置で酸化澱粉(商品名「マーメイド
M200」、敷島スターチ(株)製造)(濃度10重量
%)を2g/m2 の塗工量となるように塗工し、坪量7
0g/m2 のセルロース繊維シートを得た。ついで、こ
のセルロース繊維シートの表面に、ポリビニルアルコー
ル(商品名「ゴーセナールT350」、日本合成化学工
業(株)製造)を2g/m2 の塗工量となるようにエア
ナイフコーターを使用して塗工し、溶剤の浸透防止層を
形成した。さらに、この溶剤浸透防止層の上に、PCL
(分子量5万)をトルエンに溶解した塗工液を30g/
2 (絶乾)の塗工量となるように塗工して、本発明の
複合体を製造した。得られた複合体の諸性能を評価した
結果を表1に示す。
【0019】なお、引張り破壊強さおよび湿潤引張り破
壊強さ(5分水に浸漬)はJISK7113、破裂強さ
はJIS P 8112、引裂強さはJIS P811
6、耐折強さは JIS P 8115、透気度はJI
S P8117、サイズ度はJIS P8122に規定
する測定方法に準拠して測定した。生分解性は、複合体
を25℃の土中の深さ2cmに埋設し、一定時間経過後
に取り出し、重量減少率を比較することで評価した。
【0020】比較例1 実施例1と全く同一のセルロース繊維シートのみを用い
て諸性能を評価した。結果を表1に併記する。
【0021】比較例2 実施例1のセルロース繊維シート表面に低密度ポリエチ
レン(商品名「ユカロン」、三菱油化(株)製造)をエ
クストルーダーにより30g/m2 (絶乾)の塗工量と
なるように塗工して複合体を製造し、その諸性能を評価
した。結果を表1に併記する。
【0022】比較例3 実施例1で用いたPCLのトルエン溶液を剥離紙上に塗
工した後、剥離紙から塗工層を剥離して、30g/m2
(絶乾)のPCLフィルムを製造し、その諸性能を評価
した。結果を表1に併記する。
【0023】比較例4 低密度ポリエチレン(商品名「ユカロン」)を用いてイ
ンフレーション法により30g/m2 (絶乾)のポリエ
チレンフィルムを製造し、その諸性能を評価した。結果
を表1に併記する。
【0024】
【0025】表1からわかるように、本発明複合体(実
施例1)は、紙単独(比較例1)に比べ、乾湿引張り破
壊強さ、破裂強さ、引裂強さ、耐折強さ、透気度、サイ
ズ度のいずれも向上している。また透気度やサイズ度等
の性能と関連するバリヤー性についてみると、本発明複
合体はポリエチレンと紙との複合体(比較例2)に匹敵
するバリヤー性を示すにも拘らず、ポリエチレンと紙と
の複合体に比べて極めて優れた生分解性を示している。
図1は、本発明複合体とPCLフィルム単独(比較例
3)の生分解性(各試料の土中埋設時の重量減少率)を
経時的にグラフにしたものであり、PCLフィルム単独
よりもPCLと紙との複合体の方が、生分解性が向上し
ていることがわかる。
【0026】表2および図2は、本発明複合体(実施例
1)とPCLフィルム単独(比較例3)についての生分
解性試験におけるPCLの数平均分子量の経時的変化を
測定した結果を示している。なお、数平均分子量の測定
は、試料中のPCLを溶剤(テトラヒドロフラン)で抽
出してから、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
によって測定した。表2および図2からわかるように、
紙と複合化したPCL(実施例1)の方が、PCLフィ
ルム単独(比較例3)よりも低分子化されやすく、従っ
て生分解性が促進されていることがわかる。PCLを紙
と複合化することによりPCL自体の生分解性が促進さ
れるというかような現象は、全く予想もできなかったこ
とであり、PCL樹脂の使用態様を考えるうえで1つの
指針を与えるものといえる。
【0027】 表 2 数平均分子量(×104 埋設期間 実施例1 比較例3 0(ブランク) 3.64 3.74 2ケ月後 2.40 3.17 4ケ月後 1.94 3.02 6ケ月後 2.08 2.89
【0028】なお、上記実施例ではPCLを溶剤に溶か
してセルロース繊維シートに塗工する例についてのみ説
明したが、この他の複合化方法で製造した複合体、即ち
PCLを溶融しセルロース繊維シートに溶融押し出し塗
工したもの、PCLフィルムをセルロース繊維シート表
面に接着剤を使用して貼合したもの、およびPCLフィ
ルム若しくは粉末を複数のセルロース繊維シート間に挿
入して熱圧下で溶融圧着したものも、同様な効果が得ら
れることを確認した。
【0029】
【発明の効果】以上説明したところからわかるように、
本発明の複合体は下記に述べるような利点がある。 (1)PCL樹脂をセルロース繊維シートと複合化する
ことで物理的強度を向上でき、透気度やサイズ度もポリ
エチレンとセルロース繊維シートとの複合体に匹敵する
程度に向上でき、PCL樹脂単独では利用できない用途
への利用が可能となった。 (2)セルロース繊維シートと複合化することによって
PCL樹脂単独よりも、PCL自体の生分解による低分
子化が促進される。
【0030】また、PCLは他の生分解性樹脂より安価
であるので、これらの特徴を利用して、本発明の複合体
は自然環境に廃棄される可能性の高い消費材に使用する
ことで、環境汚染を防止できる。例えば、各種包装紙、
包装袋、包装箱、紙コップ、紙トレー、ラベル、スキー
のリフト券、航空機用のタグ、チケット、カード、紙タ
オル、耐水性の屋外用地図用紙、遊具、剥離紙用基紙、
野菜や花等の苗の育成用鉢、農業用マルチシート、実
袋、建築現場の床や壁面の保護材、コンクリートの養生
材、等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複合体(実施例1:PCL+紙)とP
CLのみ(比較例3)についての経時的生分解性を示す
グラフである。
【図2】本発明の複合体(実施例1)とPCLのみ(比
較例3)についての生分解性試験におけるPCLの数平
均分子量の経時的変化を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 67/04 LPK 8933−4J D04H 1/58 7199−3B D06M 15/59 D21H 27/32

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリカプロラクトンとセルロース繊維シ
    ートからなることを特徴とする生分解性シート状複合
    体。
JP4147102A 1992-03-05 1992-06-08 生分解性シート状複合体 Pending JPH05311600A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-48322 1992-03-05
JP4832292 1992-03-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05311600A true JPH05311600A (ja) 1993-11-22

Family

ID=12800179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4147102A Pending JPH05311600A (ja) 1992-03-05 1992-06-08 生分解性シート状複合体

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JP (1) JPH05311600A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1093724A1 (en) * 1999-10-18 2001-04-25 Viskase Corporation Cellulose food casing, cellulose composition, and production method therefor
CN1079408C (zh) * 1998-10-12 2002-02-20 中国科学院广州化学研究所 一种生物降解高分子共混膜的制备方法
JP2007070517A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Nagase Chemtex Corp 繊維強化ポリカプロラクトンの製造方法
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JP2016531991A (ja) * 2013-09-17 2016-10-13 ハンファ アズデル インコーポレイテッド 反撥剤材料を含むプリプレグ、コア、複合材、および物品

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