JPH061881A

JPH061881A - 微生物分解性複合材料

Info

Publication number: JPH061881A
Application number: JP4022096A
Authority: JP
Inventors: Masashi Nishiyama; 昌史西山; Jun Hosokawa; 純細川; Kazutoshi Yoshihara; 一年吉原; Takamasa Kubo; 隆昌久保; Kakushi Maruyama; 覚志丸山; Kunio Kaneoka; 邦夫金岡; Akihiko Ueda; 彰彦上田; Kenji Tateishi; 健二立石; Kazuo Kondo; 和夫近藤
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Okura Industrial Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Okura Industrial Co Ltd
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1994-01-11
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPH0715026B2

Abstract

(57)【要約】【目的】伸びが優れ、微生物分解性にも優れた微細セ
ルロースとキトサンとからなる微生物分解性複合材料を
提供する。【構成】セルロース繊維または粉末をコロイドミルを
用いて湿潤状態で摩砕して得られる微細セルロースと、
キトサンによりなる微生物分解性複合材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細セルロースとキト
サンとを複合化してなる、伸びの改良された微生物分解
性複合材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化
ビニル等に代表されるプラスチックは、その優れた特性
を活かし種々の用途に使用されている。しかしこれらの
プラスチックは自然環境下では分解されないため、近年
プラスチックによる環境汚染の問題がクロースアップさ
れている。このような背景のもと、土壌中の微生物によ
って容易に分解され環境に負荷を与えないプラスチック
材料としてポリカプロラクトン、ポリ乳酸、微生物が生
産するポリヒドロキシブチレート及びその誘導体等の生
分解性の素材も数多く提案されている。また、澱粉、セ
ルロース、キトサン、プルラン等の天然物を利用した生
分解性の素材も数多く提案されている。

【０００３】本発明者らは先に天然素材であるセルロー
スとキトサンを複合化させることにより、汎用のプラス
チックと同等またはそれ以上の強度を有し、水中や湿潤
状態でも十分な強度を保持する新規な微生物分解性の複
合材料が得られることを見出し特許出願した（特開平２
−６６８９）。また、セルロースとキトサンに、澱粉を
加えて複合化させることにより、吸水性の微生物分解性
複合材料が得られることを見出し特許出願した（特開平
２−２８１０５０）。また更に、セルロースとキトサン
に、蛋白質を加えて複合化させることにより、生分解速
度の速められた微生物分解性複合材料が得られることを
見出し特許出願した（特願平２−１７００７６）。これ
等の複合材料はセルロース原料として、微細に叩解して
フィブリル化したセルロース繊維が用いられている。セ
ルロース繊維を微細に叩解する方法としては、ビーター
やファイナー等の製紙用の叩解機を用いる方法が知られ
ている。また、近年、セルロース繊維の懸濁液を小径オ
リフィスから高圧下で噴出させることにより、ミクロフ
ィブリル化したセルロース繊維を得る方法が知られてい
る（特公昭６０−１９９２１）。

【０００４】しかしながら、このような方法で微細に叩
解して得られたセルロース繊維を用いて調製した複合材
料は、強度は高いものの伸びは小さく、また、これに可
塑剤を添加したものも柔軟性は付与されるがやはり伸び
は小さく、伸びの点での改良が未だ十分になされていな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、微細セルロ
ースとキトサンとからなる複合材料の引張強度や微生物
分解性を変化させることなく、伸びを改良した微生物分
解性複合材料を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、微細セ
ルロースとキトサンとを複合化してなる微生物分解性複
合材料において、該微細セルロースとして、セルロース
の繊維または粉末をコロイドミルを用いて湿潤状態で摩
砕することにより得られる微細セルロースを使用するこ
とを特徴とする微生物分解性複合材料が提供される。

【０００７】即ち、本発明者らは微細セルロースとキト
サンを複合化してなる微生物分解性複合材料の持つ前記
問題点を改良すべく鋭意検討を行った結果、微細セルロ
ースとしてセルロースの繊維または粉末をコロイドミル
を用いて湿潤状態で摩砕することにより得られる微細セ
ルロースを用いることにより、伸びが大きく改良される
ことを見い出し本発明を完成するに至った。

【０００８】本発明において用いられるコロイドミルと
は、二枚の互いに反対方向に回転する砥石、または回転
砥石と固定砥石により構成され、原料をこの二枚の砥石
間の微小な隙間に通過させる間に強い剪断力を与えて摩
砕させて超微細化させる装置を意味する。

【０００９】本発明において用いられる微細セルロース
は、木材、藁、綿、麻、竹、バガス等の植物から得られ
るセルロース繊維または粉末を水に分散させ、湿潤状態
で上記コロイドミルで摩砕することにより得られる。ま
た、上記セルロース繊維または粉末を、キトサン溶液に
分散させて、コロイドミルで摩砕することによっても得
ることが出来る。

【００１０】コロイドミルで摩砕して得られる微細セル
ロースを用いた際に、伸びが向上する理由は明らかでは
ないが、ビーターやリファイナーで叩解したり、高圧下
でオリフィスを通過させることにより叩解した場合は繊
維のフィブリル化は起こるが繊維の切断は比較的起こり
にくく、一方、コロイドミルを用いた場合は繊維のフィ
ブリル化とともに繊維の切断が起こって起微細なセルロ
ースが得られ、繊維の絡まりが比較的暖やかになるため
ではないかと推測される。本発明において用いられるキ
トサンは、カニ、エビ等の甲殻類の殻、昆虫類の外皮等
から得られるキチンに化学的あるいは生物学的処理を加
えて脱アセチル化したものである。

【００１１】キトサンの分子量、脱アセチル化度は特に
制限はないが、溶解性の点で脱アセチル化度は６０％以
上のものが好ましい。キトサンはそのままでは水に溶け
ないので、塩酸等の無機酸、蟻酸、酢酸、乳酸等の有機
酸の希酸水溶液に溶解することによりキトサン溶液とし
て用いられる。

【００１２】本発明の微生物分解性複合材料の製造方法
を示すと、セルロースの繊維または粉末をコロイドミル
を用いて湿潤状態で摩砕することにより得られる微細セ
ルロースの水分散液とキトサン溶液を混合し、５０〜２
００℃で乾燥することにより複合材料を得ることが出来
る。

【００１３】使用原料の配合割合としては、コロイドミ
ルで摩砕された微細セルロース１００重量部に対し、キ
トサン５〜１００重量部が使用される。尚、本発明の微
生物分解性複合材料は、コストの低下や吸水性を付与す
るために澱粉を添加したり、生分解速度を速めるために
蛋白質を添加したものであっても差し支えない。また、
必要に応じ、可塑剤、充填剤、着色剤等の添加剤を添加
したものであっても差し支えない。

【００１４】

【作用】本発明において、セルロース原料としてセルロ
ースの繊維または粉末をコロイドミルを用いて湿潤状態
で摩砕することにより得られる微細セルロースを用いる
ことにより、従来のものに比べ引張強度や微生物分解性
を低下させることなく、伸びを大きく改良することがで
きる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を実施例、比較例によって更に
詳細に説明する。引張強度はＡＳＴＭＤ８８２−８１
に準じて測定し、湿潤強度は試料を２３℃の水に２４時
間浸漬後、取り出してすくに測定した。キトサン溶液と
しては、キトサン１重量部を、０．５重量％の酢酸水溶
液９９重量部に溶解した溶液を使用した。

【００１６】製造例１固定グラインダー（上部）と回転グラインダー（下部）
の２枚のグラインダーによって構成されるコロイドミル
〔増幸産業（株）スーパーマスコロイダー〕を用いて、
下記原料を表１に示す条件下に摩砕して、Ｎｏ１〜Ｎｏ
６の微細セルロースの水分散液を製造した。（原料）Ａ：水中で離解した針葉樹漂白パルプの水分散液Ｂ：水中で離解した広葉樹漂白パルプの水分散液Ｃ：針葉樹漂白パルプの水分散液を高圧下でオリフィス
から噴出させる方法で得られたミクロフィブリル化セル
ロースの水分散液〔ダイセル化学工業（株）ＭＦＣ−１００〕Ｄ：４００メッシュパスのセルロース粉末〔山陽国策パルプ（株）ＫＣフロックＷ−４００〕の水
分散液

【００１７】

【表１】

【００１８】製造例２水中で離解した針葉樹漂白パルプをシングルディスクリ
ファイナー〔熊谷理機工業（株）〕にクリアランス１０
μで４回通過させることにより、微細に叩解したセルロ
ース繊維の水分散液を製造した。

【００１９】製造例３水中で離解した広葉樹漂白パルプをシングルディスクリ
ファイナー〔熊谷理機工業（株）〕にクリアランス１０
μで５回通過させることにより、微細に叩解したセルロ
ース繊維の水分散液を製造した。

【００２０】実施例１〜実施例６製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（Ｎｏ１
〜Ｎｏ６）、キトサン溶液、及び可塑剤としてジグリセ
リンを、微細セルロース１００重量部に対し、キトサン
３０重量部、ジグリセリン７５重量部になるように混合
し、脱泡後、ガラス板に流延して、７０℃で６時間乾燥
することによりフィルムを得た。得られたフィルムの物
性を表２に示す。

【００２１】比較例１製造例１で得られた微細セルロースの水分散液の代り
に、製造例２で得られた微細に叩解したセルロース繊維
の水分散液を使用した他は、実施例１と同様にしてフィ
ルムを得た。得られたフィルムの物性を表２に示す。

【００２２】比較例２製造例１で得られた微細セルロースの水分散液の代わり
に、製造例３で得られた微細に叩解したセルロース繊維
の水分散液を使用した他は、実施例１と同様にしてフィ
ルムを得た。得られたフィルムの物性を表２に示す。

【００２３】比較例３製造例１で得られた微細セルロースの水分散液の代り
に、針葉樹漂白パルプの水分散液を高圧下でオリフィス
から噴出させる方法で得られたミクロフィブリル化セル
ロースの水分散液〔ダイセル化学工業（株）ＭＦＣ−１
００〕を使用した他は、実施例１と同様にしてフィルム
を得た。得られたフィルムの物性を表２に示す。

【００２４】比較例４製造例１で得られた微細セルロースの水分散液の代り
に、４００メッシュパスのセルロース粉末〔山陽国策パ
ルプ（株）ＫＣフロックＷ−４００〕の水分散液を使用
した他は、実施例１と同様にしてフィルムを得た。得ら
れたフィルムの物性を表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例７製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）とキトサン溶液を、微細セルロース１００重
量部に対し、キトサン３０重量部になるように混合し、
脱泡後、ガラス板に流延して、７０℃で６時間乾燥する
ことによりフィルムを得た。得られたフィルムの物性を
表３に示す。

【００２７】比較例５製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）の代りに、製造例２で得られた微細に叩解し
たセルロース繊維の水分散液を使用した他は、実施例７
と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性
を表３に示す。

【００２８】比較例６製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）の代りに、針葉樹漂白パルプの水分散液を高
圧下でオリフィスから噴出させる方法で得られたミクロ
フィブリル化セルロースの水分散液〔ダイセル化学工業
（株）ＭＦＣ−１００〕を使用した他は、実施例７と同
様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表
３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】実施例８製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）、キトサン溶液、澱粉水溶液、及び可塑剤と
してジグリセリンを、微細セルロース１００重量部に対
し、キトサン３０重量部、澱粉２０重量部、ジグリセリ
ン９０重量部になるように混合し、脱泡後、ガラス板に
流延して、７０℃で６時間乾燥することによりフィルム
を得た。得られたフィルムの物性を表４に示す。

【００３１】比較例７製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）の代りに、製造例２で得られた微細に叩解し
たセルロース繊維の水分散液を使用した他は、実施例８
と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性
を表４に示す。

【００３２】比較例８製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）の代りに、針葉樹漂白パルプの水分散液を高
圧下でオリフィスから噴出させる方法で得られたミクロ
フィブリル化セルロースの水分散液〔ダイセル化学工業
（株）ＭＦＣ−１００〕を使用した他は、実施例８と同
様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表
４に示す。

【００３３】

【表４】

【００３４】実施例９製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）、キトサン溶液、ゼラチン水溶液、及び可塑
剤としてグリセリンを、微細セルロース１００重量部に
対し、キトサン２０重量部、セラチン５重量部、グリセ
リン７５重量部になるように混合し、脱泡後、ガラス板
に流延して、７０℃で６時間乾燥することによりフィル
ムを得た。得られたフィルムの物性を表５に示す。

【００３５】比較例９製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）の代りに、製造例２で得られた微細に叩解し
たセルロース繊維の水分散液を使用した他は、実施例９
と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性
を表５に示す。

【００３６】比較例１０製造例１で得られた微細セルロースの水分散液（表１の
Ｎｏ．２）の代りに、針葉樹漂白パルプの水分散液を高
圧下でオリフィスから噴出させる方法で得られたミクロ
フィブリル化セルロースの水分散液〔ダイセル化学工業
（株）ＭＦＣ−１００〕を使用した他は、実施例９と同
様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表
５に示す。

【００３７】

【表５】

【００３８】尚、実施例１〜９、及び比較例１〜１０で
得られたフィルムを土壌中に埋設し、２３℃、９５〜１
００％ＲＨで３カ月間放置した後に掘り出したところ、
フィルムはいずれも原形を留めない程度に分解してい
た。

【００３９】

【発明の効果】本発明で得られる微細セルロースとキト
サンを複合化してなる微生物分解性複合材料は、従来の
ものに比べて伸びが大きく改良され、荷重や衝撃に対す
る耐性が向上したものであり、微生物分解性にも優れ、
包装用、農園芸用の分野において無公害の資材として優
れた効果を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細川純香川県高松市花の宮町２丁目３番３号工業技術院四国工業技術試験所内 (72)発明者吉原一年香川県高松市花の宮町２丁目３番３号工業技術院四国工業技術試験所内 (72)発明者久保隆昌香川県高松市花の宮町２丁目３番３号工業技術院四国工業技術試験所内 (72)発明者丸山覚志香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社研究所内 (72)発明者金岡邦夫香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社研究所内 (72)発明者上田彰彦香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社研究所内 (72)発明者立石健二香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社研究所内 (72)発明者近藤和夫香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微細セルロースとキトサンとを複合化し
てなる微生物分解性複合材料において、該微細セルロー
スとして、セルロースの繊維または粉末をコロイドミル
を用いて湿潤状態で摩砕することにより得られる微細セ
ルロースを使用することを特徴とする微生物分解性複合
材料。