JPH11217449A - 生分解性プラスチックシート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】焼却処分されても有害ガスが発生せず、環境に
優しく、安価な生分解性プラスチックシートおよびその
製造方法を提供すること。 【解決手段】天然系生分解性プラスチックを用いて得ら
れる生分解性プラスチックシート、および少なくともグ
ルテンを含有する原料を混練した後、圧縮成形し、次い
でシート状に加工することを特徴とする生分解性プラス
チックシートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性プラスチ
ックシートおよびその製造方法に関する。さらに詳しく
は、該生分解性プラスチックシートを埋め立て廃棄する
場合および該プラスチックシートを肥料として利用する
場合には、土壌微生物により分解され、また、焼却廃棄
する場合には有害ガスを発生しない生分解性プラスチッ
クシートおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラスチックシートとしては、安
価で大量生産可能なため、広い産業分野で塩化ビニール
系シートが使用されている。該塩化ビニール系シート
に、例えば、各種印刷および磁気を付与することによ
り、テレホンカード、プリペイドカード、メンバーズカ
ード等のカード類が製造されている。

【０００３】また、前記塩化ビニール系シートは、袋、
容器、包装資材、農業資材等にも使用されている。

【０００４】これら塩化ビニール系シートを使用した製
品を処分する際には、例えば、一般ゴミとして焼却して
いたが、昨今、これら塩化ビニール系シートを焼却する
ことがダイオキシン等の有害ガス発生の一因となってい
ることが指摘されている。そのために、焼却設備の工夫
や塩化ビニール系シートに代わる素材の開発が要求され
ている。

【０００５】また、前記塩化ビニール系シートや、繊維
不織ウエブ、硬質系ポリエステル樹脂、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）等の高分子ポリマー系シートを
用いた農業用資材は、一般に植物保護成育用に用いられ
ているが、環境上の観点からその使用後に回収するとい
う煩雑な作業が必要であり、従って、回収する必要のな
い農業用資材の開発が求められている。

【０００６】かかる問題を解決する素材として、例え
ば、生分解性プラスチックがあげられる。この生分解性
プラスチックとしては、ポリエステル（例えばポリ−３
−ヒドロキシブチレート）、多糖類（例えばバイオセル
ロース）、ポリアミノ酸（例えばポリグルタミン酸）等
のバイオ系生分解性プラスチック、脂肪族ポリエステル
（例えばポリ乳酸、ポリ−３−ヒドロキシアルカノコー
ト）、水溶性ポリマー（例えばポリビニルアルコール）
等の合成系生分解性プラスチックおよび澱粉、セルロー
ス、キチン／キトサン、グルテン、コラーゲン、ケラチ
ン等の天然系生分解性プラスチックがあげられる。

【０００７】しかしながら、前記バイオ系および合成系
生分解性プラスチックは、原料単価が高く、製造費用が
かかり、かつ環境下で崩壊はするものの完全生分解はし
にくいという欠点がある。

【０００８】また、安価で入手し易い前記生分解性プラ
スチックは、機械加工に耐えられる程度の延性および展
性を有していないものが多いため、シート状に加工する
こと自体が試みられていなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、焼却処分されても有害
ガスが発生せず、環境に優しく、安価な生分解性プラス
チックシートおよびその製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は、
〔１〕 天然系生分解性プラスチックを用いて得られる
生分解性プラスチックシート、および〔２〕 少なくと
もグルテンを含有する原料を混練した後、圧縮成形し、
次いでシート状に加工することを特徴とする生分解性プ
ラスチックシートの製造方法、に関する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の生分解性プラスチックシ
ートは、土壌微生物による分解性を有するものである。

【００１２】ここで、「土壌微生物による分解性」と
は、プラスチックシートを通常の土壌に埋めた場合に、
該土壌中に存在する微生物により、通常、約４週間〜約
２０週間の間に実質的に分解するプラスチックシートの
特性をいうが、土壌の水分含有率、ｐＨ、温度等および
土壌微生物の種類等により、分解時間が異なるのはいう
までもない。本発明においては、土壌微生物の種類は特
に限定されるものではない。

【００１３】本発明の生分解性プラスチックシートは、
天然系生分解性プラスチックを用いて得られる。

【００１４】前記天然系生分解性プラスチックとして
は、例えば、グルテン、澱粉、セルロース、木質系素材
等の植物性由来の蛋白質系プラスチック、またはキチン
／キトサン、ゼラチン、コラーゲン、ケラチン等の動物
性由来の蛋白質系プラスチックがあげられる

【００１５】本発明においては、かかる天然系生分解性
プラスチックを用いる点に１つの大きな特徴がある。か
かる天然系生分解性プラスチックを用いることにより、
安価に、かつ環境に優しいという優れた性質を有するプ
ラスチックシートを得ることができる。

【００１６】前記生分解性プラスチックは、１種を単独
で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。こ
れらの中では、耐熱性および加工性に優れ、加工段階に
おいて熱不溶性でかつ熱変性を起こす性質を有し、かつ
水分を含む土中で軟化しやすく、他の素材よりも短時間
に生分解することができる点から、グルテンを用いて得
られる生分解性プラスチック（「グルテン生分解性プラ
スチック」という。）が好ましい。

【００１７】また、グルテン生分解性プラスチックは、
発酵生産物由来の脂肪族系ポリエステル等や、合成品の
澱粉配合ポリエチレンを含む他の生分解性プラスチック
と比べ、生分解速度が速く、かつ実質的に分解し、ま
た、グルテンの配合量を調節することにより、製造した
プラスチックシートの生分解速度をコントロールするこ
とができる点からも好ましい。

【００１８】前記生分解性プラスチックは、常法により
容易に調製することができ、また、市販品をそのまま使
用することもできる。

【００１９】生分解性プラスチックシートの製造におい
て、さらに他の成分を配合する場合、生分解性プラスチ
ックの配合量としては特に限定されない。例えば、グル
テン生分解性プラスチックの場合には、硬度、生分解速
度、成形加工性および耐熱温度の点から、グルテン生分
解性プラスチックの配合量は、シート原料混合物１００
重量部に対して３０重量部以上、好ましくは４０重量部
以上であることが望ましく、また、伸展性、粘弾性およ
び可塑剤との相溶性の点から、シート原料混合物１００
重量部に対して８０重量部以下、好ましくは７０重量部
以下であることが望ましい。ここで、「シート原料混合
物」とは、前記生分解性プラスチック、後述する可塑剤
や各種添加剤等からなる混合物のことをいう。

【００２０】本発明の生分解性プラスチックシートの原
料としては、さらに可塑剤を用いることができる。該可
塑剤の添加により、得られるシートの延性および展性を
より好ましい程度とするという、天然系生分解性プラス
チックの有する欠点を大幅に改善することができるた
め、可塑剤の添加は好ましい。

【００２１】前記可塑剤としては、親水性のポリオール
が好ましく、具体的には、例えば、グリセリン、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリ
コール等が挙げられる。これらの中では、混練時のシー
ト原料混合物の流れと伸びが良い点および入手が容易で
安価な点から、グリセリン、エチレングリコールおよび
ジエチレングリコールが好ましい。これらは、単独でま
たは組み合わせて使用することができる。

【００２２】可塑剤の配合量は、特に限定されないが、
例えば、生分解性プラスチックとしてグルテン生分解性
プラスチックを用いた場合に、生分解性プラスチックシ
ートに機械加工に供することができる程度の柔軟性およ
び粘弾性を付与する観点から、シート原料混合物１００
重量部に対して１０重量部以上、好ましくは２０重量部
以上であることが望ましく、また、生分解性プラスチッ
ク硬度の低下を防ぐ観点から、シート原料混合物１００
重量部に対して６０重量部以下、好ましくは５０重量部
以下であることが望ましい。

【００２３】また、本発明の生分解性プラスチックシー
トの原料として、窒素、リン酸、カリ等の化学肥料成分
等や尿素、硫黄等の各種の添加剤を用いてもよい。具体
的に、例えば、生分解性プラスチックとしてグルテン生
分解性プラスチックを使用する場合に、尿素を添加する
と、尿素の蛋白質変性作用により、グルテン生分解性プ
ラスチックの引張速度が低下し、成形加工が容易になる
効果を奏し、さらに硫黄を添加すると、グルテン生分解
性プラスチックの圧縮成形時の粘弾性の温度依存性が改
善され、該プラスチックのゴム状領域が約２０〜約１２
０℃までに拡大し、尿素の添加による引張強度の低下を
改善させる効果を奏する。前記尿素および硫黄の配合量
は、例えば、生分解性プラスチックとしてグルテン生分
解性プラスチックを用いた場合に、それぞれシート原料
混合物１００重量部に対して１〜３５重量部、１〜５重
量部であることが好ましい。

【００２４】さらに、本発明に使用する生分解性プラス
チックシートの原料に、市販の顔料、着色剤等の添加剤
を添加することもできる。これらの顔料、着色剤等の添
加剤の配合量は、特に限定されないが、例えば、生分解
性プラスチックとしてグルテン生分解性プラスチックを
用いた場合に、シート原料混合物１００重量部に対して
０．５〜３．０重量部であることが好ましい。

【００２５】本発明の生分解性プラスチックシートの製
造方法としては、特に限定がないが、例えば、グルテン
等の生分解性プラスチックに、可塑剤およびその他の添
加剤を適宜添加して混練した後、圧縮成形による成形加
工で円柱状のロールに成形し、次にスカイブ切削機でこ
のロールを回転させながら円周方向に剥ぎ取る方法等が
あげられる。ここで得られるシートの厚みには、特に限
定はないが、例えば、０．０５〜２．０ｍｍのものがあ
げられる。

【００２６】前記混練は、例えば、粉末溶剤混合ミキサ
ー（不二社製、商品名：不二パウダル混合機）により、
前記圧縮成形による成形加工は、例えば、２軸成形方式
のトランスファー成形機（山中成形社製、商品名：ＹＳ
−１５０）により、前記スカイブ切削はスカイブ切削機
（田之内鉄工所社製、商品名：スカイビングレース）に
より行われる。

【００２７】次に、生分解性プラスチックシートの製造
方法を、グルテン生分解性プラスチックを用いた場合に
ついて詳しく説明する。

【００２８】生分解性プラスチックとして小麦粉グルテ
ン粉末１００ｇに、親水性可塑剤としてジエチレングリ
コール２０〜６０ｇを配合したものを約３０〜６０℃で
約１０〜３０分間、前記粉末溶剤混合ミキサーで混練を
行う。次いで、可塑剤がグルテンに十分浸透した状態で
混練した原料を前記圧縮成形機の金型に注入し、１００
〜１５０℃で２〜３回ガス抜きを行いながら、５０〜１
５０ｋｇｆ／ｃｍ² の加圧下で成形加工を行う。

【００２９】次に、金型の温度が常温に下がってから金
型内のロール状成形品を取り出し、前記スカイブ切削機
にセットし、成形品を回転させながら、円周面に押し当
てた刃物ではぎ取ることにより生分解性プラスチックシ
ートが得られる。また、刃物の押し当て力、刃物角度を
調整することにより、例えば、０．０５ｍｍ間隔の厚み
で０．０５ｍｍ〜２．０ｍｍ厚の厚みの違うシートをそ
れぞれ製造することができる。

【００３０】かかる方法で製造した本発明の生分解性プ
ラスチックシートは、空気中では安定で、１００℃以上
の耐熱性を有し、土壌微生物による分解性を有するもの
である。

【００３１】前記生分解性プラスチックシートは、その
原料として用いられる生分解性プラスチックおよび可塑
剤がＣ、Ｈ、Ｏのみからなる化合物であるので、本発明
の生分解性プラスチックシートを、焼却炉等で焼却する
際には、塩化ビニールを焼却する際に発生するようなダ
イオキシン等の有害ガスは発生しない。

【００３２】本発明の産業用資材は、本発明の生分解性
プラスチックシートを用いて得られる。ここで、産業用
資材としては、プラスチックカード、袋、容器、包装資
材、農業用資材および肥料資材等が挙げられる。また、
本発明のシートから産業用資材を形成する方法として
は、特に限定されず、通常用いられる公知の方法を採用
すればよい。

【００３３】また、前記生分解性プラスチックシート
は、１００℃以上の耐熱性およびシート状となり得る程
度の延性および展性を有するものであるから、該シート
を用いて、従来の方法により各種の製品を製造すること
ができる。

【００３４】具体的には、例えば、生分解性プラスチッ
クシートの表面にシール印刷、シルク印刷、熱転写印刷
や磁気加工等の施工を施すことにより、プラスチックカ
ードおよび各種フィルムとして使用することができる。

【００３５】また、前記生分解性プラスチックシートを
熱縫製することにより生分解性プラスチック袋、容器、
包装資材等として使用することができる。

【００３６】また、前記生分解性プラスチックシートに
窒素、リン酸、カリ等の化学肥料成分を添加することに
より、遅効性機能をもった肥料シートとして使用でき
る。

【００３７】さらに、前記生分解性プラスチックシート
は、植樹後の雑草防止用シート、植樹した傾斜地用シー
ト等の農業用資材として使用することができる。かかる
農業用資材は、土壌微生物により分解されるので、回収
することが不要であるという優れた性質を有する。

【００３８】前記のような生分解性プラスチックシート
からなる製品は、水分により、軟化しやすく、土壌微生
物により、実質的に分解する性質を有し、また、常温下
では空気中に放置しても、空気中の水分による型崩れ、
変色、腐敗等は進まないという性質を有する。

【００３９】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定される
ものではない。

【００４０】実施例１〔グルテン生分解性プラスチック
シートの製造〕 グルテン小麦粉粉末（長田産業社製）１００ｇに可塑剤
としてジエチレングリコール３０ｇを加え、３０℃で２
０分間粉末溶剤混合ミキサー（不二社製、商品名：不二
パウダル混合機）により混練を行った。可塑剤がグルテ
ンに浸透してからトランスファー成形機（山中成形社
製、商品名：ＹＳ−１５０）の金型に注入し、１２０
℃、１００ｋｇ／ｃｍ² の加圧で圧縮成形を行った。金
型が常温に冷えてから成形品を取り出し、スカイブ切削
機（田之内鉄工所社製、商品名：スカイビングレース）
で剥ぎ、０．０５ｍｍずつ厚みが異なる０．１〜２．０
ｍｍの厚みを有するグルテン生分解性プラスチックシー
ト（３００ｍｍ×１００ｍ）を得た。得られたグルテン
生分解性プラスチックシートの空気中での安定性および
耐熱性はいずれも優れたものであった。

【００４１】なお、得られたグルテン生分解性プラスチ
ックシートの空気中での安定性および耐熱性は以下の方
法に従って測定した。

【００４２】〔空気中での安定性〕得られたグルテン生
分解性プラスチックシートを温度５〜３０℃の条件での
通常室内曝露状態で５ヵ月間放置した後、シートの重量
変化を測定し、シートの色調の変化、カビ等の発生を目
視検査した。なお、得られたグルテン生分解性プラスチ
ックシートの重量変化、色調変化、カビ等の発生等のい
ずれもが見られないものを「空気中での安定性に優れた
もの」とした。

【００４３】〔耐熱性〕厚さ２．０ｍｍのグルテン生分
解性シートに約３０秒間、煙草の火を押し当てた後、そ
の部分の様子を目視検査した。なお、その様子に変化が
見られないもの、具体的には、焼けたり、穴が開いたり
しないものを「耐熱性に優れたもの」とした。

【００４４】また、同じ厚さの塩化ビニールシート、テ
トロンシートおよびポリプロピレンシートについて、上
記と同様の方法で、それぞれの耐熱性を調べたところ、
塩化ビニールシート、ポリプロピレンシートおよびテト
ロンシートは、いずれも焼けて、穴が開いた。

【００４５】実施例２〔グルテン生分解性プラスチック
シートの製造〕 可塑剤としてジエチレングリコール５０ｇを使用したこ
と以外は、実施例１と同様にしてグルテン生分解性プラ
スチックシートを得た。得られたグルテン生分解性プラ
スチックシートの空気中での安定性および耐熱性は優れ
たものであった。また、得られたグルテン生分解性プラ
スチックシートは、実施例１で得られたグルテン生分解
性プラスチックシートに比べ、柔軟性および粘弾性に優
れたものであった。なお、空気中での安定性を調べた際
に、得られたグルテン生分解性プラスチックシートは、
空気中の湿気を吸水して全重量の２％が増加した。この
吸水性は、農業用シートに適用する場合に有効な機能と
なる。

【００４６】実施例１〜２の結果から、本発明における
生分解性プラスチック原料の混合物は、シート状に加工
が可能な程度の延性および展性を有するものであり、そ
の柔軟性および粘弾性を調節することができ、さらに、
空気中での安定性および耐熱性に優れたグルテン生分解
性プラスチックシートを製造することができることがわ
かる。

【００４７】試験例１〔土中埋没試験〕 実施例１〜２で得られたグルテン生分解性プラスチック
シート（２．０ｍｍ厚、２ｃｍ×３ｃｍ）および塩化ビ
ニール製のフィルムシート（２．０ｍｍ厚、２ｃｍ×３
ｃｍ）を５枚ずつ山の斜面の表土から１０ｃｍ位下に埋
めて、１週間毎に取り出してその様子を観察した。

【００４８】実施例１〜２で得られたグルテン生分解性
プラスチックシートは、１週間で明らかに表面のかなり
の部分に黒カビの発生が認められ、４週間で実質的にそ
の形状は崩壊した。また、コントロールとして同時に埋
没した塩化ビニール製のフィルムは４週間でもその形状
に変化は認められなかった。

【００４９】試験例２〔燃焼試験〕 実施例１〜２で得られたグルテン生分解性プラスチック
シートについて、プラスチック試料の燃焼ガス分析試験
を行った結果、発生したガスは、ＣＯ₂ およびＨ₂ Ｏの
みであり、ダイオキシン等の有毒ガス発生は認められな
かった。

【００５０】

【発明の効果】本発明の生分解性プラスチックシート
は、焼却処分されても有害ガスが発生せず、土中または
土上に廃棄されても生分解する、環境に優しい、空気中
での安定性および耐熱性に優れたものであり、該生分解
性プラスチックシートを塩化ビニール系シートや、ポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、硬質系ポリエステ
ル樹脂および繊維不織ウエブの代替品として使用するこ
とにより、安価で環境に優しいカード、袋、容器、包装
資材、農業用資材および肥料資材等が得られるという効
果が奏される。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然系生分解性プラスチックを用いて得
   られる生分解性プラスチックシート。
2. 【請求項２】 燃焼時に有毒ガスを発生しない請求項１
   記載の生分解性プラスチックシート。
3. 【請求項３】 天然系生分解性プラスチックがグルテン
   である請求項１または２記載の生分解性プラスチックシ
   ート。
4. 【請求項４】 さらに可塑剤を用いて得られる請求項１
   〜３いずれか記載の生分解性プラスチックシート。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか記載の生分解性プ
   ラスチックシートを用いて得られる産業用資材。
6. 【請求項６】 産業用資材がプラスチックカード、袋、
   容器、包装資材、農業用資材および肥料資材からなる群
   より選ばれた請求項５記載の産業用資材。
7. 【請求項７】 少なくともグルテンを含有する原料を混
   練した後、圧縮成形し、次いでシート状に加工すること
   を特徴とする生分解性プラスチックシートの製造方法。