JPH09169897A - 生分解性繊維強化成形体およびその製造方法 - Google Patents

生分解性繊維強化成形体およびその製造方法

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JPH09169897A
JPH09169897A JP34824895A JP34824895A JPH09169897A JP H09169897 A JPH09169897 A JP H09169897A JP 34824895 A JP34824895 A JP 34824895A JP 34824895 A JP34824895 A JP 34824895A JP H09169897 A JPH09169897 A JP H09169897A
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JP
Japan
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fibers
biodegradable
aliphatic polyester
fiber
sheet
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JP34824895A
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Katsuyuki Mukai
克之 向井
Yoshihisa Yamada
良尚 山田
Tetsuya Sawara
哲也 佐原
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然環境中で使用された場合に、使用目的が
果たされるべき期間内は十分な強度を有し、使用目的が
果たされた後は自然環境中の微生物によって分解され
て、消滅することのできる耐熱性に優れた生分解性繊維
強化成形体を提供する。 【解決手段】 平均繊維長1〜50mmの強化用生分解
性繊維5〜500重量部が脂肪族ポリエステル樹脂10
0重量部に分散状態で結合している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性を有する
マトリックス樹脂と生分解性を有する強化繊維とからな
る、生分解性繊維強化成形体およびその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、地球的規模での環境問題に対し
て、自然環境中で分解される素材が要望されているが、
綿、麻などに代表される天然繊維は土中などに埋設され
ると、使用する繊維により異なるが、早いもので約2週
間で分解が始まり、強度が低下し、半年も経つと、ほと
んどが消滅してしまう欠点があった。
【0003】そのため、天然繊維は土中や水中などの環
境下で使用された場合には、その使用目的を果たさない
うちに強度低下が起こるので、そのような条件下での使
用は制限を受け、特に長期間にわたる安定性を必要とさ
れる分野には、使用されていない。そのような分野に
は、芳香族ポリエステル、ナイロンなどの合成繊維が使
用されているが、これらの合成繊維は土中や水中などで
使用された場合、長期間後においても土中や水中に形状
が保持された状態で残り、分解されないため、大きな環
境問題を引き起こす可能性がある。
【0004】一方、脂肪族ポリエステルはポリエチレン
テレフタレートなどの芳香族ポリエステルと比較する
と、融点や機械的物性が低いことから、これまで注目さ
れることは少なかった。しかしながら、近年、地球的規
模での環境問題に対して、自然環境中で分解される高分
子素材の開発が要望されるようになり、その中でも安価
で、かつ大量に供給することのできる脂肪族ポリエステ
ルは、汎用プラスチックに代替可能な生分解性素材とし
て大きな期待が寄せられている。
【0005】α, ω- 脂肪族ジオールとα, ω- 脂肪族
ジカルボン酸との溶融重縮合によって製造される脂肪族
ポリエステルとして、ポリエチレンサクシネート、ポリ
ブチレンサクシネートやポリブチレンアジペートなどは
古くから知られたポリマーで、土壌中に埋設すると、微
生物により生分解されることが確認されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の脂肪族ポリエステルは、前述のように融点が低いが、
そのなかでも比較的高い融点をもつものとして、ポリブ
チレンサクシネートやポリエチレンサクシネートが挙げ
られるが、それでも融点はポリブチレンサクシネートに
おいては、118℃前後、ポリエチレンサクシネートは
104℃前後である。また、他の脂肪族ポリエステルに
おいても、一般的に融点が低いため、現在使用されてい
る汎用樹脂などに比べて、耐熱性などの点で劣ってい
る。さらに、引張強さや破断伸びなどの機械的物性が低
いので、その用途が制約される欠点があった。
【0007】本発明は、前述のような問題点を解消し、
使用目的が果たされるべき期間内においては、十分な強
度を有し、使用目的を果たした後においては自然環境中
で二酸化炭素と水にまで分解され、自然環境に対し負荷
を与えることがなく、また脂肪族ポリエステル単体の場
合よりも、耐熱性に優れた生分解性繊維強化成形体を提
供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するもので、平均繊維長1〜50mmの強化用生分解
性繊維5〜500重量部が脂肪族ポリエステル樹脂10
0重量部に分散状態で結合していることを特徴とする生
分解性繊維強化成形体、および脂肪族ポリエステル粉末
および/または繊維100重量部と平均繊維長1〜50
mmの強化用生分解性繊維5〜500重量部とを液状媒
体中に分散させ、次いで該液状媒体を除去してシートを
形成し、乾燥させた後、脂肪族ポリエステルの融点以上
の温度で加熱圧縮成形することを特徴とする生分解性繊
維強化成形体の製造方法を要旨とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の生分解性繊維強化成形体は、熱可塑性の
脂肪族ポリエステル樹脂と、耐熱性の高い強化用生分解
性繊維とからなるものである。
【0010】本発明に使用する脂肪族ポリエステルとし
ては、具体例として、以下のものが挙げられる。ポリグ
リコール酸やポリ乳酸などのようなポリ(α−ヒドロキ
シ酸)またはこれらの共重合体、ポリ(ε−カプロラク
トン)やポリ(β−プロピオラクトン)などのポリ(ω
−ヒドロキシアルカノエート)、ポリ(3−ヒドロキシ
ブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシバリレート)、ポ
リ(3−ヒドロキシカプロレート)、ポリ(3−ヒドロ
キシヘプタノエート)、ポリ(3−ヒドロキシオクタノ
エート)などのポリ(β−ヒドロキシアルカノエート)
とポリ(4−ヒドロキシブチレート)などの微生物産生
ポリエステルなどが挙げられる。
【0011】また、グリコールと脂肪族ジカルボン酸と
の重縮合により得られるものとして、ポリエチレンサク
シネート、ポリブチレンサクシネート、ポリヘキサメチ
レンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリブチ
レンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリ
エチレンオキザレート、ポリブチレンオキザレート、ポ
リネオペンチルオキザレート、ポリエチレンセバケー
ト、ポリブチレンセバケート、ポリヘキサメチレンセバ
ケートなどが挙げられる。これらは2種あるいはそれ以
上の共重合体であってもよく、また、これらを主成分と
するものであれば、他成分、例えば芳香族ジカルボン酸
や多官能性の水酸基およびカルボン酸などを含んでもよ
い。さらに、前記脂肪族ポリエステルとナイロンに代表
される脂肪族ポリアミドとの共重合体である脂肪族ポリ
エステルアミドも挙げられる。
【0012】本発明に使用する耐熱性の高い強化用生分
解性繊維としては、木綿、亜麻、ラミー、ちょ麻、大
麻、マニラ麻、カポック、パルプ、羊毛、絹などの天然
繊維、またはビスコースレーヨン、ベンベルグレーヨ
ン、ポリノジックレーヨン、溶剤紡糸レーヨンなどの再
生繊維、ポリビニルアルコール繊維、またはこれらの混
用品などが挙げられる。
【0013】本発明における脂肪族ポリエステルと強化
用生分解性繊維との混合比は、脂肪族ポリエステル10
0重量部に対して強化用生分解性繊維繊維5〜500重
量部であることが必要であり、好ましくは10〜300
重量部、特に好ましくは20〜200重量部である。生
分解性繊維の混合比が、脂肪族ポリエステル100重量
部に対して5重量部未満の場合は、充分な強度を与える
ことが難しく、また、500重量部を越える場合には加
工性が悪くなり、使用に耐える成形体を得ることが難し
くなる。
【0014】本発明の生分解性繊維強化成形体は、例え
ば次のような方法で製造することができる。まず、脂肪
族ポリエステル100重量部と、強化用生分解性繊維5
〜500重量部とを水中に分散させる。これにより、脂
肪族ポリエステル中に強化用生分解性繊維が均一に分散
した複合化の状態となる。
【0015】ここで使用する脂肪族ポリエステル粉末の
粒径は、1mm以下であることが望ましく、特にこの範
囲で樹脂の均一分散が可能であり、均一な成形体が得ら
れる。また、脂肪族ポリエステル繊維の平均繊維長は5
0mm以下であることが望ましく、特にこの範囲で液状
媒体中に分散し易く、均一な成形体が得られる。
【0016】また、前記の強化用生分解性繊維の平均繊
維長としては、1〜50mmのものが用いられ、特に3
〜25mmが好ましい。平均繊維長が1mmより短い場
合には、強度が低下する傾向にあり、50mmを超える
場合は、繊維とマトリックス樹脂の均一性が得られにく
い傾向にある。強化用繊維の平均繊維径は2〜100μ
mのものが用いられ、特に5〜50μmが好ましい。2
μm以下の場合には、本発明の製造方法における液状媒
体の効率的な除去、乾燥が難しくなる傾向にあり、10
0μm以上の場合には、均一な分散状態が得られにくい
傾向にある。
【0017】水中に脂肪族ポリエステルと強化用生分解
性繊維を分散させて複合化する際には、例えば、結合剤
を用いることが好ましく、得られるシートに対して結合
剤を固体分で0.1〜10重量%添加させることが好ま
しく、特に0.2〜5重量%添加させることが好まし
い。そのような結合剤としては、例えば、結合したスル
ホニウム塩、イソチオウロニウム基、ピリジニウム基、
第四アンモニウム基、サルフェート基、スルホネート基
またはカルボキシレート基を含有するアクリルポリマー
またはスチレン/ブタジエンポリマーのような結合した
陰イオンもしくは陽イオン電荷を有する実質的に水に不
溶な有機ポリマーからなるポリマーラテックスが挙げら
れる。この他、澱粉、特に天然澱粉またはコーンスター
チのような線状澱粉並びに、陽イオン澱粉を含む酵素的
もしくは化学的に変性した澱粉を含めた澱粉なども結合
剤として適している。
【0018】さらに、脂肪族ポリエステルと強化用生分
解性繊維を分散させて複合化する際には、有機凝集剤を
用いることが好ましく、そのような有機凝集剤として
は、アルミニウム・ポリクロリド(アルミニウム・ヒド
ロオキシクロリド)、一部加水分解したポリアクリルア
ミド、変性陽イオンポリアクリルアミド、ジアリルジエ
チルアンモニウムクロリドなどの種々の有機凝集剤が挙
げられる。この凝集剤の添加量は生分解性繊維強化成形
体の3重量%以下が好ましく、1重量%以下が好適であ
る。
【0019】この他、水中で脂肪族ポリエステルと強化
用繊維を分散させたスラリーの粘度を調整する目的で、
キサンタンゴムなどの粘度調整剤を使用することもでき
る。
【0020】このようにして、水中で脂肪族ポリエステ
ルと強化用生分解性繊維とを分散、複合化した後、シー
トを形成する。シートの成形には、望ましくは抄紙機な
どを用いて抄紙の要領で水中の固形物をシート状となす
ように固液分離することが望ましい。得られた湿ったシ
ートを乾燥した後、1枚のシート状態もしくは2枚以上
の積層体の状態で加熱プレスする。このとき、加熱プレ
スする際の温度としては、マトリックス樹脂としての脂
肪族ポリエステルの融点より10〜50℃高いことが好
ましく、圧力としては、5〜100kg/cm2 である
ことが好ましい。さらに、加熱プレス後は、各種の手段
で冷却するが、加熱プレスと同圧力で、温度10〜50
℃で冷却プレスを行うことが望ましい。
【0021】このようにして、本発明の生分解性繊維強
化成形体が得られるが、シート状以外の形状の成形体を
得る場合には、前記加熱プレスを施さないシートを予め
予熱した後、金型を用いてコールドプレスする方法、ま
たは金型を用いてホットメルトプレスする方法などを用
いることができる。この際の予熱温度またはホットメル
トプレスの温度は脂肪族ポリエステルの融点以上、25
0℃以下であることが好ましい。
【0022】本発明の生分解性繊維強化成形体は、平均
繊維長1〜50mmの耐熱性の高い強化用生分解性繊維
が脂肪族ポリエステル樹脂中に分散状態で結合している
ので、脂肪族ポリエステル樹脂の欠点であった強度、耐
熱性が著しく向上するとともに、耐熱性の高い強化用生
分解性繊維の一般的欠点である分解の容易さを抑制し、
使用にさいして水中や土中に埋設されても使用目的が果
たされるべき期間内においては、十分な強度を示すこと
となった。さらに、脂肪族ポリエステル樹脂と強化用生
分解性繊維は、ともに生分解性なので、使用目的を果た
した後においては自然環境中で二酸化炭素と水にまで分
解され、自然環境に対し負荷を与えることがない。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例1 水17.5リットル中に撹拌しながら、キサンタンガム
0.25gを加えた後、強化用繊維として麻繊維(中国
製、5mm)87.5gをこの水に加え、5分間撹拌し
てよく分散させた。
【0024】次いで、この分散物に、マトリックス樹脂
としてポリエチレンサクシネート樹脂粉末(平均粒子径
32μm)87.5gと、固体アクリルポリマーラテッ
クス6gを加えた後、0.5重量%の陽イオン凝集剤
(Betz Laboratories 社製、商品名:Betz 1260 )63
gを徐々に加えることによって凝集させてスラリーを得
た。
【0025】このスラリーを水17.5リットルを含有
するシートマシン[熊谷理機工業(株)製]に加え、
0.18mmのスクリーン上で脱水して湿ったシートを
得、次いで得られたシートを軽く圧縮し、60℃で乾燥
させて水を除去することにより麻繊維強化脂肪族ポリエ
ステル樹脂複合シートを得た。このとき、脂肪族ポリエ
ステル樹脂100重量部に対し、麻繊維は100重量部
であった。
【0026】このシートを2枚積層し、20kg/cm
2 の圧力下で、140℃で加圧加熱後、同圧力下で40
℃で冷却することにより、基底重量580g/m2 の圧
縮シートを得た。
【0027】得られたシートをJIS K7127に準
じた引張り試験を行ったところ、4.4kg/mm2
引張り強度を示した。また、得られたシートの耐熱性を
JIS K7207に準じて熱変形温度を測定したとこ
ろ、101.3℃という優れた結果が得られた。
【0028】実施例2 麻繊維の代わりにレーヨン繊維(大和紡社製 7d×3
mm)87.5g、ポリエチレンサクシネート樹脂粉末
の代わりにポリブチレンサクシネート繊維(85d×3
mm)87.5gを用いることを除いては実施例1と全
く同様にして、基底重量580g/m2 の圧縮シートが
得られた。このシートの引張り試験を行ったところ、
4.1kg/mm2 の引張り強度を示した。また、得ら
れたシートの耐熱性を実施例1と同様の条件下で行った
ところ、熱変形温度が116.8℃という優れた結果が
得られた。
【0029】比較例1 実施例1で用いたポリエチレンサクシネート樹脂粉末を
ヒートプレスによりフィルムとし、実施例1と同じ引張
り試験を行ったところ2.5kg/mm2 の強度であっ
た。また、得られたシートの耐熱性を実施例1と同様の
条件下で行ったところ、熱変形温度が69.7℃という
結果が得られた。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、生分解性をもつ脂肪族
ポリエステルと天然繊維に代表される耐熱性の高い強化
用生分解性繊維を複合化することによって、脂肪族ポリ
エステルの強度、耐熱性を飛躍的に上昇させることがで
き、また、自然環境中で使用された場合に、使用目的が
果たされるべき期間内は十分な強度を有し、使用目的が
果たされた後は自然環境中の微生物によって分解され
て、消滅することのできる生分解性繊維強化成形体を提
供することが可能となる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均繊維長1〜50mmの耐熱性の高い
    強化用生分解性繊維5〜500重量部が脂肪族ポリエス
    テル樹脂100重量部に分散状態で結合していることを
    特徴とする生分解性繊維強化成形体。
  2. 【請求項2】 脂肪族ポリエステル粉末および/または
    繊維100重量部と平均繊維長1〜50mmの耐熱性の
    高い強化用生分解性繊維5〜500重量部とを液状媒体
    中に分散させ、次いで該液状媒体を除去してシートを形
    成し、乾燥させた後、脂肪族ポリエステルの融点以上の
    温度で加熱圧縮成形することを特徴とする生分解性繊維
    強化成形体の製造方法。
JP34824895A 1995-12-19 1995-12-19 生分解性繊維強化成形体およびその製造方法 Pending JPH09169897A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004092266A1 (ja) 2003-04-18 2004-10-28 E.I. Du Pont De Nemours And Company 生分解性芳香族ポリエステルブレンド組成物から作製される射出成形品およびその製造方法
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Effective date: 20040210