生分解・崩壊性樹脂組成物
生分解性樹脂１００重量部に対して主鎖に二重結合を有するゴム成分を１０重量部以上、平均粒径が１ｍｍ以下の植物性粉末が１０〜３００重量部よりなる生分解・崩壊性樹脂組成物である。使用目的達成後は、いかなる環境においても環境負荷が少なく、一定期間内に完全に土壌に戻ることが可能で、且つ経済性に優れている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
この発明は、いかなる環境においても、使用目的達成後は環境に対する負荷が少なく、速やかに分解・崩壊し、且つ経済性に優れた樹脂組成物に関する。
【背景技術】
近年、樹脂による環境汚染問題、例えば海洋汚染や土壌汚染がクローズアップされてきた。その対策として、生分解性樹脂や自然崩壊性樹脂が提案され、市場の評価がなされてきた。しかし、品質、性能上の問題や経済性の問題でほとんど普及していないのが現状である。
品質、性能上の問題としては
（１）使用目的達成後、一定期間内に分解・崩壊させるコントロールができない。
（２）一定の環境の下でしか分解・崩壊ができない。
（３）分解・崩壊したものが元の土壌に戻らない。
等の問題が指摘されている。
経済性の問題としては、既に上市、販売されている生分解性樹脂の価格は汎用樹脂の５倍以上であり、用途が主に使い捨て分野である限り、普及は困難であると考えられる。
本発明は、使用目的達成後は、いかなる環境においても、環境負荷が少なく、一定期間内に完全に土壌に戻ることが可能で、且つ経済性に優れた樹脂組成物を提供することを課題としている。
【発明の開示】
本発明者は、本課題を達成するため多年にわたる研究の結果、生分解性樹脂に対し主鎖に二重結合を有するゴム成分及び植物性粉末を配合してなる樹脂組成物が前記の課題を解決することを見出し、本発明を完成した。本発明は以下の構成を有する。
（１）生分解性樹脂１００重量部に対し、主鎖に二重結合を有するゴム成分を１０重量部以上、平均粒径が１ｍｍ以下の植物性粉末が１０〜３００重量部よりなる生分解・崩壊性樹脂組成物。
（２）生分解性樹脂がポリ乳酸であることを特徴とする、（１）に記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
（３）ゴム成分が天然ゴムであることを特徴とする、（１）に記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
（４）植物性粉末が草木粉であることを特徴とする、（１）に記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
生分解性樹脂と主鎖に二重結合を有するゴム成分のみでも理論上は本課題を達成できるはずであるが、実際は両物質はほとんど相溶性がない。且つ軟化点や融点の違いで、汎用的な加工法では成形できない。
しかし、植物性粉末を添加すると不思議なことに汎用的な加工法でも容易に均一分散することがわかった。無機性粉末でも均一分散するが、分解・崩壊に問題があり、新たな問題を生ずる可能性があるので、本特許では取り上げない。
経済性に関しては、生分解性樹脂は高価であるが、主鎖に二重結合を有するゴムは相対的に安価であり、植物性粉末は極端な微粉末は別として、平均粒径が１００〜１０００ミクロン程度のものは安価である。従って、価格が従来汎用樹脂の５倍以上であった生分解性樹脂に対し、本組成物は２倍以内になると推定され、実用性があると思われる。
本発明で用いる生分解性樹脂としては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、脂肪族ポリエステルのような化学合成品、微生物多糖類のような微生物合成品、キトサン／セルロースのような天然高分子等々が用いられる。
しかし、ポリオレフィンと澱粉との混合物やポリオレフィンと木粉・セルロースとの混合物は、最終的には土壌に戻らないので用いられない。
本発明に用いられる主鎖に二重結合を有するゴム成分としては天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等々である。
これらゴム成分は、生分解性樹脂１００重量部に対して１０重量部以上、好ましくは５０〜１５０重量部添加される。１０重量部以下では効果が少ない。しかし、ゴム成分が過剰だと分解・崩壊性のコントロールが困難になるので薦められない。
本発明に用いられる植物性粉末としては、あらゆる草木粉、米粉、小麦粉、そば粉、トウモロコシ粉などの穀物粉、大豆粉、小豆粉等の豆粉、またこれらを化学変性したセルロース類、澱粉類も含まれる。これら植物性粉末は生分解性樹脂１００重量部に対して１０〜３００重量部添加される。１０重量部以下では効果が少なく、３００重量部以上では品質上問題があり、実用的ではない。
また、粒径が小さいほど樹脂と均一分散し、品質も良く、分解・崩壊も均一に進行する、しかし、経済性の観点から平均粒径が１０００ミクロン以下であれば十分目的を達する。
本発明の樹脂組成物は、ゴム成分がブロック状の場合は通常バンバリーミキサーや２本ロールを用いて混練、カレンダー成形法で製膜するか、シートカッターで造粒して最終用途に供される。ゴム成分が粉末か造粒品の場合は通常の混合装置、例えばヘンシェルミキサー（商品名）、スーパーミキサー、リボンブレンダー等を用いて混合し、直接または造粒してから射出成型法、押出成型法、ブロー成型法等により目的とする成形品の製造に供される。
【実施例１】
ポリ乳酸（島津製作所製 商品名ラクティ）１００グラム、天然ゴム（ＲＳＳ５）１００グラム、ケナフ粉末（平均粒径２００ミクロン）１００グラムを１５０℃にセットした８インチ２本ロール上で混合混練したところ均一に分散し、０．５ｍ／ｍ厚に製膜できた。このシートをＡ−４版に切り出し、傾斜角４５度で南面に向けて半分を土中に埋め、残り半分を大気中に暴露した（２０００年８月３１日）。
これをおよそ１ヶ月毎に定期的に目視で亀裂や変色、劣化状態を観察した。結果を表１に示す。
比較例１、比較例２
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムとケナフ粉末１００グラム及び天然ゴム１００グラムとケナフ粉末１００グラムを実施例１と同じ方法で製膜した。そして同様の方法で土中埋設及び暴露テストを行った（２０００年８月３１日）。結果を表１に示す。
比較例３
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムと天然ゴム１００グラムとを１５０℃にセットした８インチ２本ロール上で混合混練したが、これらの物質には相溶性がなく、ポリ乳酸がロールに粘着して均一混合できず、製膜もできなかった。結果を表１に示す。
【実施例２】
生分解性ポリエステル樹脂（昭和高分子製 商品名ビオノーレ）１００グラム、スチレン−ブタジエンゴム（ＪＳＲ社製 ＪＳＲ１５００；ＳＢＲと略）１００グラムと草木粉（平均粒径５００ミクロン）１００グラムを１２５℃にセットした８インチ２本ロールで混合混練したら均一に分散し、０．５ｍ／ｍのシートに製膜できた。このシートを実施例１と同じ方法で土中埋設及び暴露テストを行った（２０００年９月１８日）。結果を表１に示す。
比較例４
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムと天然ゴム１００グラム及びケナフ粉末１０グラムを実施例１と同じ条件のロール上で混合混錬しようとしたが、ポリ乳酸がロールに粘着して均一混合できず、製膜もできなかった。結果を表１に示す。
比較例５
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムと天然ゴム１００グラム及びケナフ粉末３００グラムを実施例１と同じ条件のロール上で混合混錬しようとしたが、ケナフ粉末が過剰で溶融物に粘りがなく、製膜できなかった。結果を表１に示す。
比較例６
実施例２で用いた生分解性ポリエステル樹脂１００グラム、主鎖に二重結合を有さないエチレン−プロピレンゴム（ＪＳＲ社製 ＥＰ１１ ＥＰＲと略）１００グラムと草木粉１００グラムを実施例２と同じ条件で製膜した。このシートを実施例１と同じ方法で土中埋設及び暴露テストを行った（２０００年９月１８日）。結果を表１に示す。
【技術分野】
この発明は、いかなる環境においても、使用目的達成後は環境に対する負荷が少なく、速やかに分解・崩壊し、且つ経済性に優れた樹脂組成物に関する。
【背景技術】
近年、樹脂による環境汚染問題、例えば海洋汚染や土壌汚染がクローズアップされてきた。その対策として、生分解性樹脂や自然崩壊性樹脂が提案され、市場の評価がなされてきた。しかし、品質、性能上の問題や経済性の問題でほとんど普及していないのが現状である。
品質、性能上の問題としては
（１）使用目的達成後、一定期間内に分解・崩壊させるコントロールができない。
（２）一定の環境の下でしか分解・崩壊ができない。
（３）分解・崩壊したものが元の土壌に戻らない。
等の問題が指摘されている。
経済性の問題としては、既に上市、販売されている生分解性樹脂の価格は汎用樹脂の５倍以上であり、用途が主に使い捨て分野である限り、普及は困難であると考えられる。
本発明は、使用目的達成後は、いかなる環境においても、環境負荷が少なく、一定期間内に完全に土壌に戻ることが可能で、且つ経済性に優れた樹脂組成物を提供することを課題としている。
【発明の開示】
本発明者は、本課題を達成するため多年にわたる研究の結果、生分解性樹脂に対し主鎖に二重結合を有するゴム成分及び植物性粉末を配合してなる樹脂組成物が前記の課題を解決することを見出し、本発明を完成した。本発明は以下の構成を有する。
（１）生分解性樹脂１００重量部に対し、主鎖に二重結合を有するゴム成分を１０重量部以上、平均粒径が１ｍｍ以下の植物性粉末が１０〜３００重量部よりなる生分解・崩壊性樹脂組成物。
（２）生分解性樹脂がポリ乳酸であることを特徴とする、（１）に記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
（３）ゴム成分が天然ゴムであることを特徴とする、（１）に記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
（４）植物性粉末が草木粉であることを特徴とする、（１）に記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
生分解性樹脂と主鎖に二重結合を有するゴム成分のみでも理論上は本課題を達成できるはずであるが、実際は両物質はほとんど相溶性がない。且つ軟化点や融点の違いで、汎用的な加工法では成形できない。
しかし、植物性粉末を添加すると不思議なことに汎用的な加工法でも容易に均一分散することがわかった。無機性粉末でも均一分散するが、分解・崩壊に問題があり、新たな問題を生ずる可能性があるので、本特許では取り上げない。
経済性に関しては、生分解性樹脂は高価であるが、主鎖に二重結合を有するゴムは相対的に安価であり、植物性粉末は極端な微粉末は別として、平均粒径が１００〜１０００ミクロン程度のものは安価である。従って、価格が従来汎用樹脂の５倍以上であった生分解性樹脂に対し、本組成物は２倍以内になると推定され、実用性があると思われる。
本発明で用いる生分解性樹脂としては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、脂肪族ポリエステルのような化学合成品、微生物多糖類のような微生物合成品、キトサン／セルロースのような天然高分子等々が用いられる。
しかし、ポリオレフィンと澱粉との混合物やポリオレフィンと木粉・セルロースとの混合物は、最終的には土壌に戻らないので用いられない。
本発明に用いられる主鎖に二重結合を有するゴム成分としては天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン系ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等々である。
これらゴム成分は、生分解性樹脂１００重量部に対して１０重量部以上、好ましくは５０〜１５０重量部添加される。１０重量部以下では効果が少ない。しかし、ゴム成分が過剰だと分解・崩壊性のコントロールが困難になるので薦められない。
本発明に用いられる植物性粉末としては、あらゆる草木粉、米粉、小麦粉、そば粉、トウモロコシ粉などの穀物粉、大豆粉、小豆粉等の豆粉、またこれらを化学変性したセルロース類、澱粉類も含まれる。これら植物性粉末は生分解性樹脂１００重量部に対して１０〜３００重量部添加される。１０重量部以下では効果が少なく、３００重量部以上では品質上問題があり、実用的ではない。
また、粒径が小さいほど樹脂と均一分散し、品質も良く、分解・崩壊も均一に進行する、しかし、経済性の観点から平均粒径が１０００ミクロン以下であれば十分目的を達する。
本発明の樹脂組成物は、ゴム成分がブロック状の場合は通常バンバリーミキサーや２本ロールを用いて混練、カレンダー成形法で製膜するか、シートカッターで造粒して最終用途に供される。ゴム成分が粉末か造粒品の場合は通常の混合装置、例えばヘンシェルミキサー（商品名）、スーパーミキサー、リボンブレンダー等を用いて混合し、直接または造粒してから射出成型法、押出成型法、ブロー成型法等により目的とする成形品の製造に供される。
【実施例１】
ポリ乳酸（島津製作所製 商品名ラクティ）１００グラム、天然ゴム（ＲＳＳ５）１００グラム、ケナフ粉末（平均粒径２００ミクロン）１００グラムを１５０℃にセットした８インチ２本ロール上で混合混練したところ均一に分散し、０．５ｍ／ｍ厚に製膜できた。このシートをＡ−４版に切り出し、傾斜角４５度で南面に向けて半分を土中に埋め、残り半分を大気中に暴露した（２０００年８月３１日）。
これをおよそ１ヶ月毎に定期的に目視で亀裂や変色、劣化状態を観察した。結果を表１に示す。
比較例１、比較例２
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムとケナフ粉末１００グラム及び天然ゴム１００グラムとケナフ粉末１００グラムを実施例１と同じ方法で製膜した。そして同様の方法で土中埋設及び暴露テストを行った（２０００年８月３１日）。結果を表１に示す。
比較例３
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムと天然ゴム１００グラムとを１５０℃にセットした８インチ２本ロール上で混合混練したが、これらの物質には相溶性がなく、ポリ乳酸がロールに粘着して均一混合できず、製膜もできなかった。結果を表１に示す。
【実施例２】
生分解性ポリエステル樹脂（昭和高分子製 商品名ビオノーレ）１００グラム、スチレン−ブタジエンゴム（ＪＳＲ社製 ＪＳＲ１５００；ＳＢＲと略）１００グラムと草木粉（平均粒径５００ミクロン）１００グラムを１２５℃にセットした８インチ２本ロールで混合混練したら均一に分散し、０．５ｍ／ｍのシートに製膜できた。このシートを実施例１と同じ方法で土中埋設及び暴露テストを行った（２０００年９月１８日）。結果を表１に示す。
比較例４
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムと天然ゴム１００グラム及びケナフ粉末１０グラムを実施例１と同じ条件のロール上で混合混錬しようとしたが、ポリ乳酸がロールに粘着して均一混合できず、製膜もできなかった。結果を表１に示す。
比較例５
実施例１で用いたポリ乳酸１００グラムと天然ゴム１００グラム及びケナフ粉末３００グラムを実施例１と同じ条件のロール上で混合混錬しようとしたが、ケナフ粉末が過剰で溶融物に粘りがなく、製膜できなかった。結果を表１に示す。
比較例６
実施例２で用いた生分解性ポリエステル樹脂１００グラム、主鎖に二重結合を有さないエチレン−プロピレンゴム（ＪＳＲ社製 ＥＰ１１ ＥＰＲと略）１００グラムと草木粉１００グラムを実施例２と同じ条件で製膜した。このシートを実施例１と同じ方法で土中埋設及び暴露テストを行った（２０００年９月１８日）。結果を表１に示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生分解性樹脂１００重量部に対し、主鎖に二重結合を有するゴム成分を１０重量部以上、平均粒径が１ｍｍ以下の植物性粉末が１０〜３００重量部よりなる生分解・崩壊性樹脂組成物。
【請求項２】
生分解性樹脂がポリ乳酸であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
【請求項３】
ゴム成分が天然ゴムであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
【請求項４】
植物性粉末が草木粉であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
【請求項１】
生分解性樹脂１００重量部に対し、主鎖に二重結合を有するゴム成分を１０重量部以上、平均粒径が１ｍｍ以下の植物性粉末が１０〜３００重量部よりなる生分解・崩壊性樹脂組成物。
【請求項２】
生分解性樹脂がポリ乳酸であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
【請求項３】
ゴム成分が天然ゴムであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
【請求項４】
植物性粉末が草木粉であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の生分解・崩壊性樹脂組成物。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４４９２２
【国際公開日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【発行日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１５３７５（Ｐ２００５−５１５３７５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６７９１
【国際出願日】平成１６年１１月５日（２００４．１１．５）
【出願人】（５０３４５４８４９）株式会社ネイチャートラスト (3)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【発行日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６７９１
【国際出願日】平成１６年１１月５日（２００４．１１．５）
【出願人】（５０３４５４８４９）株式会社ネイチャートラスト (3)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]