易生分解性成形品
【課題】 使用後の廃棄に際して加水分解や酵素分解を促進させ、短期に崩壊並びに分解させることの可能な易分解性成形品を提供する。
【解決手段】 生分解性樹脂素材に浸蝕材を配合し成形品の外表面に浸透孔を形成させ、若しくは生分解性樹脂素材で成形した成形品の外表面に粗面化加工を施したうえ、更にその外表面に透気透水性と分解性を有する塗着材に繁殖促進材と、糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢を配合させた分解促進層が塗着形成されてなる易生分解性成形品。
【解決手段】 生分解性樹脂素材に浸蝕材を配合し成形品の外表面に浸透孔を形成させ、若しくは生分解性樹脂素材で成形した成形品の外表面に粗面化加工を施したうえ、更にその外表面に透気透水性と分解性を有する塗着材に繁殖促進材と、糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢を配合させた分解促進層が塗着形成されてなる易生分解性成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は使用後の廃棄に伴い短期に且確実に崩壊及び分解のなしえる易生分解性成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年に至る世界経済の著しい発展には、合成化学工業とりわけ合成樹脂製品の大量生産と大量消費が大きく寄与してきたものであるが、かかる合成化学により生産された合成樹脂製品は自然の物質循環には整合できぬため、該合成樹脂製品の消費と且大量廃棄により地表面はもとより地中にも蓄積され続けられ、これによる土壌汚染や土壌荒廃は極限に至っており、而も該合成樹脂製品の焼却処分に伴う多量の有害ガスや煤煙の発生により、大気や水並びに土壌までもが汚染加重され、廃棄物処理は国際的にも緊急且最大の課題とされている。
【０００３】
かかる課題に対処する手段として、使用後の廃棄に際して加水分解や酵素分解等により自己崩壊所謂生分解性樹脂素材を用いた製品による代替が試みられている。
即ちこの生分解性樹脂素材としては、脂肪族ポリエステル系としてポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体や、β・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、更にはデンプン系としてデンプン・変性ポリビニルアルコールやデンプン・脂肪族ポリエステル等が挙げられる。
【０００４】
ところでこれら生分解性樹脂素材の生分解機構は、主として加水分解と酵素分解との相互の作用によるものと考えられており、とりわけポリ乳酸のポリ・α・オキシ酸は加水分解作用が主体とされ、且脂肪族ポリエステルでは酵素分解作用が主体とされているもので、更に詳しくは微生物が産出する酵素であるβオキソ酸の重合体ＰＨＢ（ポリ−３−ハイドロキシブチレート）誘導体は、ＰＨＡ（ポリハイドロキシアルカノエート）デポリメラーゼで分解されるのに対して、ＰＣＬ（ポリ−ε−カプロラクトン）やＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）はリパーゼにより分解されることが解明されている。
【０００５】
従って生分解性樹脂素材による成形品としての製品は、その消費使用後の廃棄において吸水や吸湿によって、若しくは土壌中に広く生息分布する微生物の産出する酵素を利用して分解させることを生分解の背景としている。
そして製品が廃棄される土壌中には膨大量の細菌やカビ菌及び微生物等が生息しているものの、廃棄物の分解に係る分解酵素の産出は主として糸状菌若しくは放線菌に依拠するもので、該糸状菌若しくは放線菌は土壌菌類全体からすればその絶対量も少なく且この糸状菌や放線菌からの分解酵素の産出にはこれら菌類が活発に繁殖活動する必要がある。
【０００６】
然るに製品が廃棄される土壌は自然環境条件下におかれており、該糸状菌や放線菌が活発に繁殖しえる水分や湿気、栄養源並びに温度等の促進条件はそれぞれの場所で著しく異なり、更には土壌のｐＨ値や土壌内への通気性或いは拮抗を阻害する土壌菌類の多少等繁殖抑制条件も著しく異なる。
【０００７】
加えて生分解性樹脂素材を用いた主要製品とされる包装用フィルムや農業用フィルム等のフィルム材を初め、緩衝用としての発泡シートや発泡チップ等の発泡材、建築土木用仮設板や農業用畦板等の板材若しくは厚手シート材、更にはコンテナや容器等の成形品の形成には合成樹脂素材の成形法と同様の押出成形や射出成形或いは吹込成形等、高温度と且高成形圧力を以って成形がなされ、而もこれら成形に際して成形型内面には加熱溶触素材の流動性と剥離性を高めるうえから鏡面加工が施されており、従って成形される製品の外表面は一段と平滑且緻密化されて形成されることとなる。
【０００８】
かかる経緯により仮令生分解性素材による製品の場合においても、廃棄に際して加水分解作用による分解のための製品内への吸水や吸湿が極めて悪く、更に土壌菌の酵素分解作用による分解を図る廃棄製品においても、自然環境下における土壌では酵素生産に係る糸状菌や放線菌の絶対量の少なさに加えてその繁殖も極めて不安定であるばかりか、仮令繁殖がなされ酵素の生産がなされた場合にも該生産酵素が製品内部には極めて浸透されにくく、従って自然環境下における土壌への廃棄ではその生分解性による崩壊や分解には極めて長期間を要する結果となり、短期で消費使用され廃棄される製品には到底対処できない根本的問題を抱えている。
【０００９】
発明者等は合成樹脂素材からなる廃棄物処理には長期に亘って研究を重ねてきており、且かかる生分解性素材における問題についても鋭意研究を重ねた結果、酵素生産菌としての糸状菌若しくは放線菌は種属によって糸状発芽のうえ繁殖し、胞子嚢形成により休眠し再発芽繁殖をなす生態を有すること、並びに極めて高温度への耐熱性を保持するため、該胞子嚢の形成された糸状菌や放線菌を生分解性素材に配合成形し若しくは成形品の外表面に塗着させることが可能なこと、及び成形された製品の外表面を微細多孔化や粗面化を図ることにより、水分や湿気或いは生産酵素が容易に浸透しえること、並びに糖類、アミノ酸類、キチン若しくはキトサン、或いは貝殻微粉体等を介在させることにより糸状菌若しくは放線菌の繁殖が著しく促進されること等を究明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は使用後の廃棄に際して加水分解や酵素分解を促進させ、以って短期に崩壊並びに分解させることの可能な、易生分解性成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するための手段はポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体やβ・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、更にはデンプン・変性ポリビニルアルコールやデンプン・脂肪族ポリエステル等からなる生分解性樹脂素材を用いて、フィルムや板材、繊維等に成形される成形品において、生分解性の分解要因たる加水分解のための吸水吸湿の促進並びに酵素分解のための生産酵素の浸透促進を、使用時はもとより廃棄時になさしめるため生分解性樹脂素材にポリビニルアルコール若しくはデンプンからなる浸蝕材を配合しその外表面に多数の浸透孔が形成された成形品を形成させる。
【００１２】
更に加水分解のための吸水吸湿の促進若しくは生産酵素の浸透促進を図る手段として生分解性樹脂素材で成形された成形品の外表面に、物理的若しくは熱的に粗面化加工を施すことも採用される。
【００１３】
加えて浸蝕材が配合され浸透孔が形成され若しくは粗面化加工が施された成形品の外表面に、酵素生産菌としての糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢を、透気透水性と分解性を有する塗着材を用い、且該塗着材には糖類、アミノ酸類、キチン若しくはキトサン若しくは貝殻微粉体からなる繁殖促進材が配合され、更には糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢をその塗着面積に対し１０，０００個／ｃｍ２の割合で塗着されるよう配合させた塗着材により全体に亘って均質に分解促進層が塗着形成された構成からなる易生分解性成形品に存する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は上述の如き技術的手段を用いてなるものであって、生分解性樹脂素材に浸蝕材が配合されたうえ所望の成形品が形成され、若しくは生分解性樹脂素材で成形された成形品の外表面に物理的若しくは熱的に粗面化加工が施されてなるため、使用時はもとより廃棄時においても、外部からの吸水や吸湿が容易になされ、加水分解による分解が主体であるポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体では積極的に分解が促進され、更には酵素生産菌たる糸状菌若しくは放線菌による酵素分解作用も加重されて短期に崩壊や分解が実現される。
【００１５】
加えて浸蝕材が配合されて成形され、若しくは生分解性素材で成形されたうえその外表面に物理的若しくは熱的に粗面化加工が施された成形品の更にその外表面には、酵素生産がなしえ且休眠状態における糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢が、透気透水性と分解性を保持する塗着材で而も糸状菌や放線菌の胞子嚢を繁殖させるための繁殖促進材が配合された塗着材で分解促進層が均等に塗着されてなるから、成形品の実用性能を損ねることがなく且使用時はもとより廃棄に際しても外部の水分や湿気の吸水吸湿により胞子嚢が発芽し且十分な繁殖促進材からの栄養補給とが相俟って積極的に繁殖と発熱がなされて多量の酵素生産がなされ、而もこの生産された酵素が成形品内に浸透されるため成形品が加水分解作用及び酵素分解作用とにより短期に崩壊及び分解がなされ環境負荷が著しく軽減される。更に生分解性樹脂素材により形成された成形品の外表面には、微細多量の浸透孔若しくは粗面化加工が施されてなるため分解促進層の塗着も強固になされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ポリ・Ｌ・乳酸からなる生分解性樹脂素材で所要の成形品を形成し、その外表面にコロナ放電による粗面化加工を施したうえ、透気透水性及び分解性を保持する塗着成分としてポリビニルアルコールを用い且繁殖促進材としてアルギン酸及び貝殻微粉体を、それぞれ塗着成分に対して１．５乃至５．５重量％割合で、且糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢が塗着面積１ｃｍ２当り１万個以上の割合で塗着されるように配合された塗着材で分解促進層を塗着形成させた構成の易生分解性成形品。
【実施例１】
【００１７】
以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１は生分解性樹脂素材１により成形されてなる成形品１０の例示図であって、該図１のＡにはフィルム１０Ａに成形されたものが、該図１のＢには繊維１０Ｂに成形のうえ織成させた織物が、更に該図１のＣにはコンテナ１０Ｃに成形された態様が示されている。
【００１８】
そしてかかる成形品１０を形成するための生分解性樹脂素材１としては、ポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体を初めβ・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、デンプン・ポリビニルアルコール或いはデンプン・脂肪族ポリエステル等が挙げられる。
【００１９】
加えてこれら生分解性樹脂素材１による成形品１０は、合成樹脂素材と同様の押出成形機や射出成形機、或いは吹込成形機等の成形加工装置を用いて成形されるため、その成形時には高温度並びに高圧力が付加される結果、成形品１０は緻密で且その外表面が成形金型の内面鏡面に伴い極めて平滑な状態で成形されることとなる。
【００２０】
反面生分解性樹脂素材による成形品１０の崩壊や分解は、加水分解作用と酵素分解作用との相互作用によるものと考えられており、とりわけポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体からなる素材では加水分解作用が主導的作用とされ、且他の生分解性樹脂素材１では酵素分解作用が主導的作用で且加水分解作用との交互作用によるものと考えられている。
これがため加水分解作用による成形品１０の崩壊や分解のためには、成形品１０内部に使用時特には廃棄時に外部の水分や湿気が積極的に吸水吸湿されることが要請され、更に酵素分解作用による成形品１の崩壊や分解のためには酵素生産菌の繁殖を促進せしめたうえ、生産された酵素を成形品１０内に浸透させることが要請されることとなる。
【００２１】
これがためには緻密且平滑な成形品１０の外表面に図２に示すように吸水吸湿若しくは酵素の浸透を促進せしめるための浸透孔１１Ａ所謂ミクロボイドを多数且均等に形成させる必要がある。
この浸透孔１１Ａの形成手段の一つは、成形品１０の使用時並びに廃棄時に外部の水分や湿気の吸水吸湿により溶解若しくは崩壊し、実質的に成形品１０の外表面に該溶解若しくは崩壊に伴う微細且多数の浸透孔１１Ａを形成させるもので、これがためには生分解性樹脂素材１にポリビニルアルコール若しくは澱粉からなる浸蝕材１１を０．５乃至１０重量％の割合で配合のうえ成形することが提案される。
【００２２】
かかる場合に浸蝕材１１が０．５重量％以下では、浸透孔１１Ａの形成が少なく吸水や吸湿若しくは酵素の浸透も少なくなり短期の崩壊や分解が実現され難くなり、更に１０重量％を超えると成形品１０の基本物性を損う危険がある。
加えて浸蝕材１１に用いる澱粉は特段に制約は無く、通常においてはα化澱粉若しくはデキストリン化澱粉を使用すれば良い。
【００２３】
成形品１０内に吸水吸湿若しくは酵素を浸透させる他の手段としては、生分解性樹脂素材１で形成された成形品１０の外表面に粗面化加工１２を施すことが提案されるもので、該粗面化加工１２は緻密で平滑な成形品１０の外表面を粗面状態となすものであって、具体的には物理的方法として成形品１０より硬度の大きな微粒体を高圧空気とともに衝突させて外表面を摩損させるサンドブラスト法や、図３に示すように成形品１０より硬度の大きなブラシ材１２Ａで成形品１０の外表面を損傷させるブラッシング法が挙げられ、更に熱的方法としては成形品１０の外表面をコロナ放電の照射により外表面全体の酸化を図るコロナ放電方法、或いは火焔により外表面を焼成酸化させる火焔法が挙げられる。
そしてこれら粗面化加工１２において、成形品１０は通常連続的に生産されるものであるから、該粗面化加工１２も安価で且連続生産に適合する必要がありコロナ放電方法が好適である。
【００２４】
かかる如く生分解性樹脂素材１に浸蝕材１１が配合されたうえ形成される成形品１０、若しくは生分解性樹脂素材１で形成された成形品１０の外表面に粗面化加工１２を施してなる成形品１０の更にその外表面には、図４に示すように酵素分解を促進させるために、酵素生産菌としての糸状菌や放線菌の胞子嚢２Ａが繁殖促進材２Ｂとともに、透水透気性と且分解性を有する塗着材２により塗着されてなる分解促進層２０が塗着形成されている。
【００２５】
この分解促進層２０は成形品１０との接着性を有し且使用時や廃棄時に通気とともに外部の水分や湿気を吸水吸湿させ塗着されてなる糸状菌や放線菌の胞子嚢２Ａを発芽させ且繁殖させるうえから、塗着材２の素材としてはポリビニルアルコール若しくは澱粉が用いられる。
この場合の澱粉は、一般的なα化澱粉やデキストリン化澱粉でも使用可能であるが、より望ましくはアミロースが好適である。
更に該分解促進層２０の形成厚さは、塗着される成形品１０の厚さにより異なるが、成形品１０がフィルム１０Ａや繊維１０Ｂの場合では略０．５乃至１０μｍ程度、コンテナ１０Ｃの如き厚肉の場合では略１０乃至３０μｍ程度が望ましい。
【００２６】
更に分解促進層２０に配合される繁殖促進材２Ｂは、糸状菌や放線菌の胞子嚢２Ａの発芽並びに繁殖を促進させる栄養素が好都合であって、この栄養素の具体的なものとしてはジオース、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、ヘプトース、オクトース等の単糖類やデンプン、グリコーゲン等の多糖類若しくはグリセリン等の多価アルコール、及びキチンやキトサン或いはアスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン等のアミノ酸、若しくは貝殻微粉体等が挙げられ、とりわけ貝殻はカキ殻微粉体が好適である。
そして該繁殖促進材２Ｂは十分多量に配合されることが望まれるものの、多量に配合されることはコストの上昇ばかりか成形品１０との塗着性が阻害される結果ともなるため、塗着材２に対して少なくとも３．０重量％以上で且最大でも２０重量％以内で配合されることが望ましい。
【００２７】
加えて該分解促進層２０には酵素分解作用を促進させるため、酵素生産菌として糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢２Ａが配合されてなるもので、使用時及び廃棄時には通気と且外部の吸水吸湿により該配合されてなる糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢２Ａを発芽させ、且介在配合されてなる繁殖促進材２Ｂによる栄養補給により繁殖促進を図り酵素分解に係る多量の酵素生産をなさしめるものである。
【００２８】
この酵素生産に係る糸状菌の好ましい種属としては、Ｄｅｍｅｔｒｉａ．Ｃｅｌｌｕｌｏｍｏｎａｓ．Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｄｉａｃｅａｅ等が挙げられ、更に放線菌の好ましい種属としてはＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ属やＡｃｔｉｎｏｐｌａｎｅｓ属のものが挙げられ、且発芽及び繁殖により十分な酵素生産を図るうえからは塗着形成される分解促進層２０の塗着面積１ｃｍ２当り糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢２Ａが少なくとも１万個以上の割合となるよう配合されることである。
そして当然のことながら、成形品１０の外表面に塗着材２により分解促進層２０が形成されたる後は、直に乾燥を図ることがなされる。
【００２９】
以下に本発明による分解性試験の結果を述べれば、ポリ・Ｌ・乳酸からなる生分解性樹脂素材を用いて厚さ３ｍｍの板材を成形したうえこれを対照とし、更にこの対象の板材の片面にコロナ放電を付加して外表面に酸化且粗面化加工を施したうえ、その外表面に塗着材としてポリビニルアルコールを用い、繁殖促進材としてアルギン酸及びキトサンを同量づつ且塗着材に対し１０重量％と、アクチノプラナス属放線菌の胞子嚢を１２，０００個／ｃｍ２の塗着割合で塗着されるよう配合のうえ、平均厚さ１５μｍで分解促進層を塗着形成させて試料とした。
【００３０】
試験方法は対照及び試料をそれぞれ幅２５ｍｍ、長さ２００ｍｍに裁断し、各４０本づつを平成１６年４月より山梨県塩山市竹森地先農地の地表下５ｃｍの位置に埋設し、経過時間毎に外観変化と引張破断強度を測定して崩壊性並びに分解性を判断したもので、結果は表１に示すように本発明においては優れた崩壊性及び分解性が発揮されることが確認された。
【００３１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３２】
生分解性樹脂素材で成形されてなる既存の成形品でも、その外表面に粗面化加工を施したうえ分解促進層を形成するのみで、略５乃至１０倍以上の速さで短期崩壊と分解が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】 生分解性樹脂素材による成形品の例示図である。
【図２】 浸透孔が形成された本発明の部分拡大説明図である。
【図３】 ブラッシングによる粗面化加工の説明図である。
【図４】 分解促進層が塗着形成された本発明の部分拡大説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 生分解性樹脂素材
１０ 成形品
１０Ａ フィルム成形品
１０Ｂ 繊維成形品
１０Ｃ コンテナ成形品
１１ 浸蝕材
１１Ａ 浸透孔
１２ 粗面化加工
１２Ａ ブラシ材
２ 塗着材
２Ａ 糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢
２Ｂ 繁殖促進材
２０ 分解促進層
【技術分野】
【０００１】
本発明は使用後の廃棄に伴い短期に且確実に崩壊及び分解のなしえる易生分解性成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年に至る世界経済の著しい発展には、合成化学工業とりわけ合成樹脂製品の大量生産と大量消費が大きく寄与してきたものであるが、かかる合成化学により生産された合成樹脂製品は自然の物質循環には整合できぬため、該合成樹脂製品の消費と且大量廃棄により地表面はもとより地中にも蓄積され続けられ、これによる土壌汚染や土壌荒廃は極限に至っており、而も該合成樹脂製品の焼却処分に伴う多量の有害ガスや煤煙の発生により、大気や水並びに土壌までもが汚染加重され、廃棄物処理は国際的にも緊急且最大の課題とされている。
【０００３】
かかる課題に対処する手段として、使用後の廃棄に際して加水分解や酵素分解等により自己崩壊所謂生分解性樹脂素材を用いた製品による代替が試みられている。
即ちこの生分解性樹脂素材としては、脂肪族ポリエステル系としてポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体や、β・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、更にはデンプン系としてデンプン・変性ポリビニルアルコールやデンプン・脂肪族ポリエステル等が挙げられる。
【０００４】
ところでこれら生分解性樹脂素材の生分解機構は、主として加水分解と酵素分解との相互の作用によるものと考えられており、とりわけポリ乳酸のポリ・α・オキシ酸は加水分解作用が主体とされ、且脂肪族ポリエステルでは酵素分解作用が主体とされているもので、更に詳しくは微生物が産出する酵素であるβオキソ酸の重合体ＰＨＢ（ポリ−３−ハイドロキシブチレート）誘導体は、ＰＨＡ（ポリハイドロキシアルカノエート）デポリメラーゼで分解されるのに対して、ＰＣＬ（ポリ−ε−カプロラクトン）やＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）はリパーゼにより分解されることが解明されている。
【０００５】
従って生分解性樹脂素材による成形品としての製品は、その消費使用後の廃棄において吸水や吸湿によって、若しくは土壌中に広く生息分布する微生物の産出する酵素を利用して分解させることを生分解の背景としている。
そして製品が廃棄される土壌中には膨大量の細菌やカビ菌及び微生物等が生息しているものの、廃棄物の分解に係る分解酵素の産出は主として糸状菌若しくは放線菌に依拠するもので、該糸状菌若しくは放線菌は土壌菌類全体からすればその絶対量も少なく且この糸状菌や放線菌からの分解酵素の産出にはこれら菌類が活発に繁殖活動する必要がある。
【０００６】
然るに製品が廃棄される土壌は自然環境条件下におかれており、該糸状菌や放線菌が活発に繁殖しえる水分や湿気、栄養源並びに温度等の促進条件はそれぞれの場所で著しく異なり、更には土壌のｐＨ値や土壌内への通気性或いは拮抗を阻害する土壌菌類の多少等繁殖抑制条件も著しく異なる。
【０００７】
加えて生分解性樹脂素材を用いた主要製品とされる包装用フィルムや農業用フィルム等のフィルム材を初め、緩衝用としての発泡シートや発泡チップ等の発泡材、建築土木用仮設板や農業用畦板等の板材若しくは厚手シート材、更にはコンテナや容器等の成形品の形成には合成樹脂素材の成形法と同様の押出成形や射出成形或いは吹込成形等、高温度と且高成形圧力を以って成形がなされ、而もこれら成形に際して成形型内面には加熱溶触素材の流動性と剥離性を高めるうえから鏡面加工が施されており、従って成形される製品の外表面は一段と平滑且緻密化されて形成されることとなる。
【０００８】
かかる経緯により仮令生分解性素材による製品の場合においても、廃棄に際して加水分解作用による分解のための製品内への吸水や吸湿が極めて悪く、更に土壌菌の酵素分解作用による分解を図る廃棄製品においても、自然環境下における土壌では酵素生産に係る糸状菌や放線菌の絶対量の少なさに加えてその繁殖も極めて不安定であるばかりか、仮令繁殖がなされ酵素の生産がなされた場合にも該生産酵素が製品内部には極めて浸透されにくく、従って自然環境下における土壌への廃棄ではその生分解性による崩壊や分解には極めて長期間を要する結果となり、短期で消費使用され廃棄される製品には到底対処できない根本的問題を抱えている。
【０００９】
発明者等は合成樹脂素材からなる廃棄物処理には長期に亘って研究を重ねてきており、且かかる生分解性素材における問題についても鋭意研究を重ねた結果、酵素生産菌としての糸状菌若しくは放線菌は種属によって糸状発芽のうえ繁殖し、胞子嚢形成により休眠し再発芽繁殖をなす生態を有すること、並びに極めて高温度への耐熱性を保持するため、該胞子嚢の形成された糸状菌や放線菌を生分解性素材に配合成形し若しくは成形品の外表面に塗着させることが可能なこと、及び成形された製品の外表面を微細多孔化や粗面化を図ることにより、水分や湿気或いは生産酵素が容易に浸透しえること、並びに糖類、アミノ酸類、キチン若しくはキトサン、或いは貝殻微粉体等を介在させることにより糸状菌若しくは放線菌の繁殖が著しく促進されること等を究明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は使用後の廃棄に際して加水分解や酵素分解を促進させ、以って短期に崩壊並びに分解させることの可能な、易生分解性成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するための手段はポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体やβ・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、更にはデンプン・変性ポリビニルアルコールやデンプン・脂肪族ポリエステル等からなる生分解性樹脂素材を用いて、フィルムや板材、繊維等に成形される成形品において、生分解性の分解要因たる加水分解のための吸水吸湿の促進並びに酵素分解のための生産酵素の浸透促進を、使用時はもとより廃棄時になさしめるため生分解性樹脂素材にポリビニルアルコール若しくはデンプンからなる浸蝕材を配合しその外表面に多数の浸透孔が形成された成形品を形成させる。
【００１２】
更に加水分解のための吸水吸湿の促進若しくは生産酵素の浸透促進を図る手段として生分解性樹脂素材で成形された成形品の外表面に、物理的若しくは熱的に粗面化加工を施すことも採用される。
【００１３】
加えて浸蝕材が配合され浸透孔が形成され若しくは粗面化加工が施された成形品の外表面に、酵素生産菌としての糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢を、透気透水性と分解性を有する塗着材を用い、且該塗着材には糖類、アミノ酸類、キチン若しくはキトサン若しくは貝殻微粉体からなる繁殖促進材が配合され、更には糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢をその塗着面積に対し１０，０００個／ｃｍ２の割合で塗着されるよう配合させた塗着材により全体に亘って均質に分解促進層が塗着形成された構成からなる易生分解性成形品に存する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は上述の如き技術的手段を用いてなるものであって、生分解性樹脂素材に浸蝕材が配合されたうえ所望の成形品が形成され、若しくは生分解性樹脂素材で成形された成形品の外表面に物理的若しくは熱的に粗面化加工が施されてなるため、使用時はもとより廃棄時においても、外部からの吸水や吸湿が容易になされ、加水分解による分解が主体であるポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体では積極的に分解が促進され、更には酵素生産菌たる糸状菌若しくは放線菌による酵素分解作用も加重されて短期に崩壊や分解が実現される。
【００１５】
加えて浸蝕材が配合されて成形され、若しくは生分解性素材で成形されたうえその外表面に物理的若しくは熱的に粗面化加工が施された成形品の更にその外表面には、酵素生産がなしえ且休眠状態における糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢が、透気透水性と分解性を保持する塗着材で而も糸状菌や放線菌の胞子嚢を繁殖させるための繁殖促進材が配合された塗着材で分解促進層が均等に塗着されてなるから、成形品の実用性能を損ねることがなく且使用時はもとより廃棄に際しても外部の水分や湿気の吸水吸湿により胞子嚢が発芽し且十分な繁殖促進材からの栄養補給とが相俟って積極的に繁殖と発熱がなされて多量の酵素生産がなされ、而もこの生産された酵素が成形品内に浸透されるため成形品が加水分解作用及び酵素分解作用とにより短期に崩壊及び分解がなされ環境負荷が著しく軽減される。更に生分解性樹脂素材により形成された成形品の外表面には、微細多量の浸透孔若しくは粗面化加工が施されてなるため分解促進層の塗着も強固になされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ポリ・Ｌ・乳酸からなる生分解性樹脂素材で所要の成形品を形成し、その外表面にコロナ放電による粗面化加工を施したうえ、透気透水性及び分解性を保持する塗着成分としてポリビニルアルコールを用い且繁殖促進材としてアルギン酸及び貝殻微粉体を、それぞれ塗着成分に対して１．５乃至５．５重量％割合で、且糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢が塗着面積１ｃｍ２当り１万個以上の割合で塗着されるように配合された塗着材で分解促進層を塗着形成させた構成の易生分解性成形品。
【実施例１】
【００１７】
以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１は生分解性樹脂素材１により成形されてなる成形品１０の例示図であって、該図１のＡにはフィルム１０Ａに成形されたものが、該図１のＢには繊維１０Ｂに成形のうえ織成させた織物が、更に該図１のＣにはコンテナ１０Ｃに成形された態様が示されている。
【００１８】
そしてかかる成形品１０を形成するための生分解性樹脂素材１としては、ポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体を初めβ・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、デンプン・ポリビニルアルコール或いはデンプン・脂肪族ポリエステル等が挙げられる。
【００１９】
加えてこれら生分解性樹脂素材１による成形品１０は、合成樹脂素材と同様の押出成形機や射出成形機、或いは吹込成形機等の成形加工装置を用いて成形されるため、その成形時には高温度並びに高圧力が付加される結果、成形品１０は緻密で且その外表面が成形金型の内面鏡面に伴い極めて平滑な状態で成形されることとなる。
【００２０】
反面生分解性樹脂素材による成形品１０の崩壊や分解は、加水分解作用と酵素分解作用との相互作用によるものと考えられており、とりわけポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体からなる素材では加水分解作用が主導的作用とされ、且他の生分解性樹脂素材１では酵素分解作用が主導的作用で且加水分解作用との交互作用によるものと考えられている。
これがため加水分解作用による成形品１０の崩壊や分解のためには、成形品１０内部に使用時特には廃棄時に外部の水分や湿気が積極的に吸水吸湿されることが要請され、更に酵素分解作用による成形品１の崩壊や分解のためには酵素生産菌の繁殖を促進せしめたうえ、生産された酵素を成形品１０内に浸透させることが要請されることとなる。
【００２１】
これがためには緻密且平滑な成形品１０の外表面に図２に示すように吸水吸湿若しくは酵素の浸透を促進せしめるための浸透孔１１Ａ所謂ミクロボイドを多数且均等に形成させる必要がある。
この浸透孔１１Ａの形成手段の一つは、成形品１０の使用時並びに廃棄時に外部の水分や湿気の吸水吸湿により溶解若しくは崩壊し、実質的に成形品１０の外表面に該溶解若しくは崩壊に伴う微細且多数の浸透孔１１Ａを形成させるもので、これがためには生分解性樹脂素材１にポリビニルアルコール若しくは澱粉からなる浸蝕材１１を０．５乃至１０重量％の割合で配合のうえ成形することが提案される。
【００２２】
かかる場合に浸蝕材１１が０．５重量％以下では、浸透孔１１Ａの形成が少なく吸水や吸湿若しくは酵素の浸透も少なくなり短期の崩壊や分解が実現され難くなり、更に１０重量％を超えると成形品１０の基本物性を損う危険がある。
加えて浸蝕材１１に用いる澱粉は特段に制約は無く、通常においてはα化澱粉若しくはデキストリン化澱粉を使用すれば良い。
【００２３】
成形品１０内に吸水吸湿若しくは酵素を浸透させる他の手段としては、生分解性樹脂素材１で形成された成形品１０の外表面に粗面化加工１２を施すことが提案されるもので、該粗面化加工１２は緻密で平滑な成形品１０の外表面を粗面状態となすものであって、具体的には物理的方法として成形品１０より硬度の大きな微粒体を高圧空気とともに衝突させて外表面を摩損させるサンドブラスト法や、図３に示すように成形品１０より硬度の大きなブラシ材１２Ａで成形品１０の外表面を損傷させるブラッシング法が挙げられ、更に熱的方法としては成形品１０の外表面をコロナ放電の照射により外表面全体の酸化を図るコロナ放電方法、或いは火焔により外表面を焼成酸化させる火焔法が挙げられる。
そしてこれら粗面化加工１２において、成形品１０は通常連続的に生産されるものであるから、該粗面化加工１２も安価で且連続生産に適合する必要がありコロナ放電方法が好適である。
【００２４】
かかる如く生分解性樹脂素材１に浸蝕材１１が配合されたうえ形成される成形品１０、若しくは生分解性樹脂素材１で形成された成形品１０の外表面に粗面化加工１２を施してなる成形品１０の更にその外表面には、図４に示すように酵素分解を促進させるために、酵素生産菌としての糸状菌や放線菌の胞子嚢２Ａが繁殖促進材２Ｂとともに、透水透気性と且分解性を有する塗着材２により塗着されてなる分解促進層２０が塗着形成されている。
【００２５】
この分解促進層２０は成形品１０との接着性を有し且使用時や廃棄時に通気とともに外部の水分や湿気を吸水吸湿させ塗着されてなる糸状菌や放線菌の胞子嚢２Ａを発芽させ且繁殖させるうえから、塗着材２の素材としてはポリビニルアルコール若しくは澱粉が用いられる。
この場合の澱粉は、一般的なα化澱粉やデキストリン化澱粉でも使用可能であるが、より望ましくはアミロースが好適である。
更に該分解促進層２０の形成厚さは、塗着される成形品１０の厚さにより異なるが、成形品１０がフィルム１０Ａや繊維１０Ｂの場合では略０．５乃至１０μｍ程度、コンテナ１０Ｃの如き厚肉の場合では略１０乃至３０μｍ程度が望ましい。
【００２６】
更に分解促進層２０に配合される繁殖促進材２Ｂは、糸状菌や放線菌の胞子嚢２Ａの発芽並びに繁殖を促進させる栄養素が好都合であって、この栄養素の具体的なものとしてはジオース、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、ヘプトース、オクトース等の単糖類やデンプン、グリコーゲン等の多糖類若しくはグリセリン等の多価アルコール、及びキチンやキトサン或いはアスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン等のアミノ酸、若しくは貝殻微粉体等が挙げられ、とりわけ貝殻はカキ殻微粉体が好適である。
そして該繁殖促進材２Ｂは十分多量に配合されることが望まれるものの、多量に配合されることはコストの上昇ばかりか成形品１０との塗着性が阻害される結果ともなるため、塗着材２に対して少なくとも３．０重量％以上で且最大でも２０重量％以内で配合されることが望ましい。
【００２７】
加えて該分解促進層２０には酵素分解作用を促進させるため、酵素生産菌として糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢２Ａが配合されてなるもので、使用時及び廃棄時には通気と且外部の吸水吸湿により該配合されてなる糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢２Ａを発芽させ、且介在配合されてなる繁殖促進材２Ｂによる栄養補給により繁殖促進を図り酵素分解に係る多量の酵素生産をなさしめるものである。
【００２８】
この酵素生産に係る糸状菌の好ましい種属としては、Ｄｅｍｅｔｒｉａ．Ｃｅｌｌｕｌｏｍｏｎａｓ．Ｐｓｅｕｄｏｎｏｃａｄｉａｃｅａｅ等が挙げられ、更に放線菌の好ましい種属としてはＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ属やＡｃｔｉｎｏｐｌａｎｅｓ属のものが挙げられ、且発芽及び繁殖により十分な酵素生産を図るうえからは塗着形成される分解促進層２０の塗着面積１ｃｍ２当り糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢２Ａが少なくとも１万個以上の割合となるよう配合されることである。
そして当然のことながら、成形品１０の外表面に塗着材２により分解促進層２０が形成されたる後は、直に乾燥を図ることがなされる。
【００２９】
以下に本発明による分解性試験の結果を述べれば、ポリ・Ｌ・乳酸からなる生分解性樹脂素材を用いて厚さ３ｍｍの板材を成形したうえこれを対照とし、更にこの対象の板材の片面にコロナ放電を付加して外表面に酸化且粗面化加工を施したうえ、その外表面に塗着材としてポリビニルアルコールを用い、繁殖促進材としてアルギン酸及びキトサンを同量づつ且塗着材に対し１０重量％と、アクチノプラナス属放線菌の胞子嚢を１２，０００個／ｃｍ２の塗着割合で塗着されるよう配合のうえ、平均厚さ１５μｍで分解促進層を塗着形成させて試料とした。
【００３０】
試験方法は対照及び試料をそれぞれ幅２５ｍｍ、長さ２００ｍｍに裁断し、各４０本づつを平成１６年４月より山梨県塩山市竹森地先農地の地表下５ｃｍの位置に埋設し、経過時間毎に外観変化と引張破断強度を測定して崩壊性並びに分解性を判断したもので、結果は表１に示すように本発明においては優れた崩壊性及び分解性が発揮されることが確認された。
【００３１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３２】
生分解性樹脂素材で成形されてなる既存の成形品でも、その外表面に粗面化加工を施したうえ分解促進層を形成するのみで、略５乃至１０倍以上の速さで短期崩壊と分解が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】 生分解性樹脂素材による成形品の例示図である。
【図２】 浸透孔が形成された本発明の部分拡大説明図である。
【図３】 ブラッシングによる粗面化加工の説明図である。
【図４】 分解促進層が塗着形成された本発明の部分拡大説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 生分解性樹脂素材
１０ 成形品
１０Ａ フィルム成形品
１０Ｂ 繊維成形品
１０Ｃ コンテナ成形品
１１ 浸蝕材
１１Ａ 浸透孔
１２ 粗面化加工
１２Ａ ブラシ材
２ 塗着材
２Ａ 糸状菌若しくは放線菌の胞子嚢
２Ｂ 繁殖促進材
２０ 分解促進層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体、β・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、デンプン・変性ポリビニルアルコール、デンプン・脂肪族ポリエステルよりなる生分解性樹脂素材に、ポリビニルアルコール若しくはデンプンからなる浸蝕材が０．５乃至１０重量％で配合され所望の形状に且その外表面に浸透孔が形成されてなる成形品の外表面に、ポリビニルアルコール若しくは澱粉からなる塗着材に、繁殖促進材が３乃至２０重量％と、糸状菌若しくは放線菌からなる胞子嚢が塗着面積当り１０，０００個／ｃｍ２以上となる割合で配合された分解促進層が塗着形成されてなることを特徴とする易生分解性成形品。
【請求項２】
生分解性樹脂素材で所望の形状に成形された成形品の外表面に粗面化加工が施されたうえ、更にその外表面に分解促進層が塗着形成されてなる請求項１記載の易生分解性成形品。
【請求項３】
繁殖促進材が単糖類や多糖類若しくは多価アルコール、キチン若しくはキトサン、アミノ酸若しくは貝殻微粉体からなる請求項１若しくは請求項２記載の易生分解性成形品。
【請求項４】
粗面化加工がサンドブラスト、ブラッシング、コロナ放電若しくは火焔方法からなる請求項２記載の易生分解性成形品。
【請求項１】
ポリ・Ｌ・乳酸及びＤ・乳酸共重合体、β・ヒドロキシ酪酸及びβ・ヒドロキシ吉草酸共重合体、ポリ・ε・カプロラクトン、ポリブチレンサクシネート及びブチレンアジペート共重合体、デンプン・変性ポリビニルアルコール、デンプン・脂肪族ポリエステルよりなる生分解性樹脂素材に、ポリビニルアルコール若しくはデンプンからなる浸蝕材が０．５乃至１０重量％で配合され所望の形状に且その外表面に浸透孔が形成されてなる成形品の外表面に、ポリビニルアルコール若しくは澱粉からなる塗着材に、繁殖促進材が３乃至２０重量％と、糸状菌若しくは放線菌からなる胞子嚢が塗着面積当り１０，０００個／ｃｍ２以上となる割合で配合された分解促進層が塗着形成されてなることを特徴とする易生分解性成形品。
【請求項２】
生分解性樹脂素材で所望の形状に成形された成形品の外表面に粗面化加工が施されたうえ、更にその外表面に分解促進層が塗着形成されてなる請求項１記載の易生分解性成形品。
【請求項３】
繁殖促進材が単糖類や多糖類若しくは多価アルコール、キチン若しくはキトサン、アミノ酸若しくは貝殻微粉体からなる請求項１若しくは請求項２記載の易生分解性成形品。
【請求項４】
粗面化加工がサンドブラスト、ブラッシング、コロナ放電若しくは火焔方法からなる請求項２記載の易生分解性成形品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１３７９１７（Ｐ２００６−１３７９１７Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５９０９４（Ｐ２００４−３５９０９４）
【出願日】平成１６年１１月１２日（２００４．１１．１２）
【出願人】（５００３８０４１３）有限会社河合商会 (7)
【出願人】（５０４４５５０５６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１２日（２００４．１１．１２）
【出願人】（５００３８０４１３）有限会社河合商会 (7)
【出願人】（５０４４５５０５６）
【Ｆターム（参考）】
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