JPH07179518A - 易崩壊性付与剤 - Google Patents

易崩壊性付与剤

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JPH07179518A
JPH07179518A JP32810593A JP32810593A JPH07179518A JP H07179518 A JPH07179518 A JP H07179518A JP 32810593 A JP32810593 A JP 32810593A JP 32810593 A JP32810593 A JP 32810593A JP H07179518 A JPH07179518 A JP H07179518A
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JP
Japan
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pva
based polymer
imparter
polymerization
thermoplastic resin
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JP32810593A
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English (en)
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Tadashi Hashimoto
正 橋本
Takaharu Kawahara
孝春 川原
Ryoichi Wada
良一 和田
Tadashi Hatanaka
唯史 畑中
Masao Tsuji
正男 辻
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 重量平均重合度(Pw)が50以下であり、
重量平均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の比P
w/Pnが1.3以下であるポリビニルアルコール系重
合体からなる易崩壊性付与剤。 【効果】 本発明の易崩壊性付与剤は易崩壊性が優れて
おり、また該易崩壊性付与剤を熱可塑性樹脂に配合した
組成物から得られる成形物の機械的強度も優れている。
さらに本発明の易崩壊性付与剤を熱可塑性樹脂に配合し
た組成物から得られる成形物は、使用後廃棄物として土
中に埋め立てた場合、微生物により速やかに崩壊を受
け、その形状および強度などが消失する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特定のポリビニルアル
コール系重合体からなる易崩壊性付与剤に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に合成高分子は、高度の材料特性を
備え、加工性に優れ、しかも安価であるため、あらゆる
分野で広く利用されている。しかしその成形品はかさ高
く、自らの耐久性のため投棄あるいは埋め立てしても自
然に崩壊せず、また焼却すれば発熱量が高いため、焼却
設傭をいためるなど、プラスチック廃棄物の処理法が問
題となっている。そこで、最近、光あるいは微生物など
によって、部分的に分解させることにより、該プラスチ
ック廃棄物のかさ高さを滅少させ、廃棄物の処理施設あ
るいは埋め立て地を有効に利用する研究がなされてき
た。
【0003】しかしながら、澱粉を易崩壊性付与剤とし
て含む組成物は、澱粉に由来する成形性及び/又は機械
的強度の低さのため、熱可塑性樹脂が本来有する成形性
および機械強度が阻害され、易崩壊性、成形性および機
械強度の三つの特性を同時に満足する樹脂組成物が得ら
れないという問題があった。一方、ビニルアルコール系
重合体の生物による分解性に関しては、多数の文献
(K.Sakai,N.Hamada,and Y.W
atanabe,Agric.Biol.Chem.,
47,153−155(1983)など)が知られてお
り、またビニルアルコール系重合体と天然物である澱粉
よりなる樹脂組成物についても知られている(特開昭6
2−288643号および特開平2−151639
号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来市販されているポ
リビニルアルコール(以下、PVAと略記する)系重合
体などの樹脂は、加工特性は優れているが、易崩壊性付
与剤として用いた場合に、微生物による生分解速度が十
分ではないという欠点があった。本発明の目的は、本発
明の易崩壊性付与剤を添加することにより微生物による
生分解速度が改善され、かつ成形性および機械的強度が
良好な組成物が得られる易崩壊性付与剤を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に鋭意検討した結果、重量平均重合度(Pw)が50以
下であり、重量平均重合度(Pw)と数平均重合度(P
n)の比Pw/Pnが1.3以下であるPVA系重合体
からなる易崩壊性付与剤を見出し、本発明を完成させる
に至った。本発明の易崩壊性付与剤を種々の熱可塑性樹
脂に添加して得られた組成物は、成形性に優れるととも
に、実用に耐え得る機械強度、耐水性および耐熱性を有
し、かつ使用後に廃棄物として土中に埋め立てた場合に
速やかにその形状および機械的強度を消失するという易
崩壊性を具備していることを見出した。本発明における
易崩壊性付与剤とは、それ自身が生物学的な攻撃を受け
て分解する性質を有し、かつ該付与剤を他の熱可塑性樹
脂に配合することにより、他の熱可塑性樹脂に崩壊性を
付与する性質を有するものをいう。本発明のPVA系重
合体の重合度は、水中30℃での粘度測定によって極限
粘度を測定し、下式により、粘度平均重合度(以下、P
A と略記する)を算出することにより求めた値である。
【0006】PA =(1000×極限粘度[η]/8.
29)(1/0.62)
【0007】本発明におけるビニルアルコール系重合体
の重量平均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の比
Pw/Pnは、該ビニルアルコール系重合体を酢化して
得られたポリ酢酸ビニルのテトラヒドロフラン(以下、
THFと略記する)を溶媒に用いたGPC測定によるポ
リスチレン換算の測定値で、1.3以下である。本発明
のPVA系重合体は実質的にビニルアルコール単位を主
体としてなる重合体である。ビニルアルコール単位の含
量としては99モル%以上が好ましい。重合度としては
50以下、好ましくは20〜40、より好ましくは30
付近である。重量平均重合度(Pw)と数平均重合度
(Pn)の比Pw/Pnは、1.3以下である。
【0008】本発明のPVA系重合体を得る方法として
は特に制限はないが、以下にその2例を示す。第1の方
法は、モノマーとしてベンジルビニルエーテルを用い、
非極性溶媒であるトルエンを溶媒に用い、添加剤として
酢酸エチル、重合触媒として予めトルエンとトリフルオ
ロ酢酸を混合した溶液を用い、開始剤として二塩化エチ
ルアルミニウムn−ヘキサン溶液を用い、窒素雰囲気
下、温度0℃以下で重合を行ない、得られたポリベンジ
ルビニルエーテルをジメトキシエタン等の溶媒に溶解し
た溶液を窒素雰囲気下、液体アンモニア中に金属ナトリ
ウムを加えることによって生じた青色溶液に滴下するこ
とにより、本発明のPVA系重合体を得られる。
【0009】第2の方法は、モノマーとして酢酸ビニ
ル、溶媒としてエタノール、開始剤として2,2’−ア
ゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を用い、窒素雰
囲気下、温度60℃で重合を行ない、得られたポリ酢酸
ビニルをTHFに溶解し、オリゴマー分離用カラムを装
着した分取GPCを用いて分画分取することによって低
重合度で低分散度のポリ酢酸ビニルを得、次にNaOH
を用いたアルカリ鹸化を施すことにより、本発明のPV
A系重合体を得ることができる。
【0010】本発明の易崩壊性付与剤は、熱可塑性樹脂
に好適に配合することができる。熱可塑性樹脂としては
特に制限はないが、ポリエチレン、ポリプロピレンなど
のポリオレフィン、ポリアミド、脂肪族ポリエステルな
どのポリエステル、ポリエーテル、ポリスチレン、(メ
タ)アクリル系樹脂、アタクティックPVA、エチレン
含有量3〜65モル%のエチレン− ビニルアルコール
共重合体(EVOH)などのビニルアルコール系樹脂、
エチレン−酢酸ビニル共重合体などの酢酸ビニル系樹
脂、ポリウレタンなどが用いられる。このうち、特にポ
リオレフィン、ポリエステル、ビニルアルコール系樹脂
が好ましい。本発明の易崩壊性付与剤を各種熱可塑性樹
脂に配合する場合の配合割合は、熱可塑性樹脂1〜99
重量部およびPVA系重合体99〜1重量部である。P
VA系重合体が1 重量部以下の場合あるいは熱可塑性樹
脂が99重量部を越える場合には、廃棄物として投棄
後、微生物による十分な易崩壊性が得られない。好適な
配合割合としては、熱可塑性樹脂10〜90重量部およ
びPVA系重合体90〜10重量部である。
【0011】また、本発明の易崩壊性付与剤は、天然物
に配合することもできる。天然物としては特に制限はな
いが、澱粉、セルロース、キチン、キトサン、プルラン
などの多糖類があげられる。天然物の配合量は上記の熱
可塑性樹脂の配合量と同じ範囲から選ばれる。また、本
発明の易崩壊性付与剤は、熱可塑性樹脂および上記天然
物に配合することもできる。
【0012】本発明の組成物には、樹脂の成形加工性お
よび可とう性をさらに増すために、他の添加剤、たとえ
ば、水、グリセリンなどの可塑剤を添加しても良い。可
塑剤の例としては、ポリエチレングリコール、炭素数3
〜16のω−ヒドロキシ−α−オレフィングリコール、ジ
グリセリン、グリセリン、1 ,3-および1 ,4-ブタンジ
オール、1 ,2-プロピレングリコール、ソルビトール、
ε- カプロラクタム、尿素、トルエンスルホン酸アミ
ド、ラウリルアミド、アセトアミド、ホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、ジオクチルフタレート、ジブチル
フタレート、水などから選ばれる1 種あるいは2 種以上
が混合して用いられる。好適にはグリセリン、水、尿素
などが用いられる。さらに本発明の組成物には、本発明
の効果が阻害されない範囲で、充填剤(タルク、クレ
ー、マイカ、セルロース繊維、PVA 繊維など)、熱安定
剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、植物油、着色剤などを
ブレンドしても良い。
【0013】本発明の組成物を得るための各成分の配合
手段としては、リボンブレンダー、高速ミキサーコニー
ダー、ミキシングロール、押出機、インテンシブミキサ
一等が用いられる。本発明の組成物は周知の押出機、射
出成形機、プレス機などをもちいて任意の成形物(例:
フィルム、シート、各種容器、各種射出成形品)を得る
ことができるし、または得られたフィルムを延伸するこ
とによりスプリットヤーンとし、これを織物または編物
とすることもできる。成形物の例としては特に制限はな
いが、ある期間使用したのち、廃棄される成形物、たと
えば食品容器としてのカップ、ボトル、トレー、農業用
資材としてのシート、くい、根おおい(マルチフィル
ム)、プランター、農薬・肥料・土壌改良剤等の容器あ
るいはキャリヤー材料、日用品として結束ひも、子供用
のおもちや、ゴミ箱、工業用としてのクッション材、パ
ッキン、各種コンテナー、コロストミーバッグなどが挙
げられる。上記の成形品を使用した後、廃棄する場合に
は、一般のゴミと同様のゴミ集積地に投棄した直後から
崩壊がはじまるが、土中の微生物による崩壊の効果を高
めるために土中への埋め立てによる処理方法が好適であ
る。
【0014】本発明においては、本発明の易崩壊性付与
剤単独の層または易崩壊性付与剤を含有する組成物らな
る層を、少なくとも一層有する多層体として使用するこ
ともできる。多層体とする場合における他の層として
は、生分解性樹脂層または光分解性樹脂層が好ましい。
ここで生分解性樹脂層としては、ゼラチン、コラーゲン
などのタンパク質、ポリペプチド、ポリアジペート、ポ
リラクトン、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリエステル
アミドなどのポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタ
ン、ポリスチレン、さらには澱粉、セルロース、キチ
ン、キトサンなどの多糖類を含有する熱可塑性樹脂(ポ
リエチレンなどのポリオレフィン、ポリスチレン、エチ
レン含有量25〜65モル%のPVAなどのビニルアルコー
ル系樹脂、エチレン- アクリル酸共重合体など)から得
られるフィルムまたはシートが代表例として挙げられ
る。また光分解性樹脂層としては、エチレンと一酸化炭
素との共重合体、メチルビニルケトンとエチレン、スチ
レン、塩化ビニル、メチルアクリレートなどとの共重合
体、光分解性マスターバッチ(エチレンにメチルビニル
ケトンと少量のメチルスチレンをグラフト重合したも
の)を配合した各種熱可塑性樹脂から得られるフィルム
またはシートが代表例として挙げられる。また、他の層
としては、セルロース系の紙、不織布、網なども挙げら
れる。
【0015】上記他の層は、本発明の易崩壊性付与剤単
独の層または易崩壊性付与剤を含有する組成物らなる層
を、組成物層の片面または両面に設けることができる
し、また他の層の両面に本発明の組成物層を設けること
もできる。これらの多層体を製造する場合には、必要に
応じ接着剤、好ましくは生分解性接着剤を使用すること
ができる。接着剤としては、ポリウレタン系樹脂、スタ
ーチ系樹脂およびこれらを含有してなる不飽和カルボン
酸又はその無水物(無水マレイン酸など)を、低密度ポ
リエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDP
E )、超低密度ポリエチレン(SLDPE )などのポリエチ
レン系重合体、オレフィン系重合体、エチレンー酢酸ビ
ニル共重合体またはエチレン−(メタ)アクリル酸エス
テル(メチルエステルまたはエチルエステル)共重合体
などに、グラフトしたものが用いられる。これらの接着
剤は層間接着剤として、あるいは組成物層あるいは他層
に配合して使用される。
【0016】多層体を得る方法としては、押出ラミネー
ト法、ドライラミネート法、共押出ラミネート法、共押
出シート成形法、共押出パイプ成形法、共射出成形法、
溶液コート法などが挙げられる。
【0017】
【実施例】以下、実施例により詳細な説明を行うが、本
発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものでは
ない。以下の実施例におけるPVAの生分解性は、PV
A分解菌より生成したPVAデヒドロゲナーゼの活性測
定より求めた。
【0018】実施例1〜3および比較例1 易崩壊性付与剤としての有効性の確認のため、表1に示
すPVA単品の生分解性をPVA分解菌より単離したP
VA酸化酵素(PVA Dehydrogenase)
を用いて検討した。PVAデヒドロゲナーゼの活性測定
法は、嶋尾らの方法{M. Shimao ら Applied and Envir
onmental Microbiology 51, 268-275(1986).} に従
い、組成を至適化した。組成を以下に示す。 終濃度(以下同様)50mMリン酸バッファーpH7.2 1mM フェナジンエトサルフェート(PES ) 0.1mM 2,6- ジクロロフェノールインドフェノール(DC
PIP ) 10mM KCN 0.5% Tween 80 1mM MgCl2 0.5mM CaCl2 1 μg /mL PQQ 0.01% BSA PVA(重合度1700、鹸化度99.9mol%、7.5mg/
mL) 上記組成の溶液を調整し、30℃でプレインキュベーシ
ョンし、同じくプレインキュベーションした酵素溶液を
添加することによって酵素反応を開始した。反応は、デ
ィスポーザブルセル中で行い、酵素溶液添加後直ちに転
倒混和し、吸光度600nm の減少を観察した。同時に、P
VAのかわりに蒸留水を用いた溶液をブランクとし、同
様に測定した。酵素活性の定義は、1 分間あたり1 μmo
l のDCPIP を変化させる活性を1 ユニット(U )とし
た。DCPIP の変化量は、分子吸光係数=1.91×10-3(1
/M )から換算した。
【0019】PVAを7.5%水溶液(w/v )に調製して使
用した。7.5%水溶液を蒸留水で2倍希釈し、7.5%(75mg
/mL)〜0.12% (1.2mg /mL)程度までの希釈列を各1.
2mLづつ用意し、30℃でプレインキュベーション(15
分以上)することで基質液(A)を調製した。終濃度
(以下同様)125mM リン酸バッファー(pH7.2 )、2.5m
M フェナジンエトサルフェート(PES )、0.25mM DC
PIP、25mM KCN および1.25% Tween80を含む水溶液
を必要量の1.2 倍程度(1アッセイに0.4mL 使用し、各
基質濃度2 点測定)調製し、遮光しながら30℃プレイ
ンキュベーションすることでバッファー類液(B)を調
製した。終濃度1 0mM MgCl2 、5mM CaCl2 、10μg /mL
PQQ、1% BSAおよび精製PVA Dehydrogenase を含む水溶
液を必要量の1.2 倍程度(1アッセイに0.1mL 使用し、
各基質濃度2点測定)調製し、30℃プレインキュベー
ションすることで酵素液(C)を調製した。
【0020】基質液(A)0.5mL 、バッファー類液
(B)0.4 mLおよび酵素液(C)0.1mL(最後に酵素液
を添加し反応をスタートさせる)をディスポーザブルセ
ル(1mL用,プラスチック製)に入れ、ふたをしなが
ら、すばやく転倒混和し、600nm の吸光度の減少をモニ
ターし(30秒毎に吸光度値をモニター)、吸光度の変
化量が0.2 〜0.3 程度まで観察し、DCPIP の還元の初期
速度(=v,μM/min.)を求める。この時600nm の変化量
とDCPIP の分子吸光係数からDCPIP 濃度の変化の初速度
を求め、各基質濃度で2点測定し、その平均を初期速度
とした。
【0021】ミカエリス・メンテン式から導かれるプロ
ット(ラインウィーバー・バークプロットを用いた, 縦
軸:1/v ,横軸:1/s ,X切片:-1/Km ,Y切片:1/Vm
zx.)からKmおよびVmax. を算出した。ただし、基質
濃度(s )は重量濃度(mg/ml )で表現した。基質と酵
素の反応性の指標としては、Vmax./Km(大きいほど反応
性が高い)を用いた。結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】実施例4 易崩壊性付与剤として重量平均重合度(Pw)が49で
あり、重量平均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)
の比Pw/Pnが1.30であるPVA30重量部と熱
可塑性樹脂として低密度ポリエチレン(LDPE)(三
井デュポンポリケミカル製ミラソンF972−5)70
重量部、可塑剤としてグリセリン10重量部をブレンド
し、スクリュー直径40mm、L/D=26のフルフラ
イト型スクリューを有する一軸押出機を用いて溶融混練
し、押出機の先端に取り付けたペレットダイより押出機
温度220℃にてストランドとし、引き続きペレタイザ
ーを用いてペレットとした。該ペレットは上記押出機に
550mm幅、リップ開度0.3mmのコートハンガー
ダイを取り付けた製膜装置より押出し、直径800mm
のキャストドラムを有する引取装置にてフィルムとし
た。また上記製膜装置にて製膜した100μmの均一な
フィルムをサンプル幅150mm長さ150mmに切り
出し、引っ張り試験機にてチャック間隔50mm、引っ
張り速度500mm/minにて、破断時の強度および
伸度を測定した。結果を表2に示す。
【0024】易崩壊性に関しては該フィルム(20μ
m)を土壌中(表層下5〜10cm)に埋設し、3ケ月
後の該フィルムの状態を次の4段階で評価し、結果を表
2に示す。 A:ひどく損傷 B:かなり損傷 C:やや損傷 D:不変
【0025】実施例5および比較例2 表2に示す組成物を用いたこと以外は実施例4と同じ条
件で実施した。結果を表2に示す。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明の易崩壊性付与剤は易崩壊性が優
れており、また該易崩壊性付与剤を熱可塑性樹脂に配合
した組成物から得られる成形物の機械的強度も優れてい
る。さらに本発明の易崩壊性付与剤を熱可塑性樹脂に配
合した組成物から得られる成形物は使用後廃棄物として
土中に埋め立てた場合に、微生物により速やかに崩壊を
受け、その形状および強度などが消失する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑中 唯史 岡山県倉敷市酒津2045番地の1 株式会社 クラレ内 (72)発明者 辻 正男 岡山県倉敷市酒津2045番地の1 株式会社 クラレ内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量平均重合度(Pw)が50以下であ
    り、重量平均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の
    比Pw/Pnが1.3以下であるポリビニルアルコール
    系重合体からなる易崩壊性付与剤。
JP32810593A 1993-12-24 1993-12-24 易崩壊性付与剤 Pending JPH07179518A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013116959A (ja) * 2011-12-02 2013-06-13 Osaka Municipal Technical Research Institute 文化財からポリビニルアルコールを除去する方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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