JP2000309695A - 生分解性カード - Google Patents
生分解性カードInfo
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Abstract
度等のゲート特性を有するとともに、通常の条件下で分
解可能な生分解性カードを提供する。 【解決手段】基材をポリ乳酸または乳酸とオキシカルボ
ン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性樹脂と、高吸
水性樹脂及びフィラーとを混練してなる生分解性樹脂と
することにより、保管時における材質劣化がなく保存安
定性を示し、廃棄時には確実に生物分解が可能であり、
さらに剛度、成形加工性、機械強度、衝撃強度、寸法安
定性、耐折れ曲げ性等の機械的特性に優れ、機械読み取
り・書き込み機に用いられることが可能なゲート特性を
有する。
Description
安定性などの物理的特性を向上させてなる生分解性を有
するカードに関する。
る積層体がカードや包装材料、成形素材として用いられ
ている。例えばカードには身分を証明するIDカード、
会員カードや金銭的価値を有するキャッシュカード、ク
レジットカード、プリペイドカード、定期券、通行券を
はじめ多くの分罫で使用されている。
カードとして、一定単位の金額を予め支払い、その金額
分の価値情報を記録した、いわゆるプリペイドカード
(前払いカード)がある。このカードには読み取り・書
き込み装置を介して価値情報、識別情報がカードに印字
または印刷により絵柄・文字情報として記録され、ま
た、カード基材上に設けられた磁気記録部または光学記
録部に機械読み取り情報として記録される。これらのカ
ードは情報の読み取り・書き込みを専用の機械を用いる
ため、カードの読み取り・書き込み装置で使用できるよ
うにゲート特性と呼ばれる機械特性、例えば耐久性、耐
折れ曲げ性、剛度などが要求されている。このような条
件を満たし、かつ、製造が容易な素材としては、通常、
これらのプリペイドカードは主にポリエチレンテレフタ
レート(PET)樹脂等のプラスチック、即ち機械特性
を満たす樹脂をカード基材として利用している。さら
に、IDカード、キャッシュカード、クレジットカード
等の一般的なカード用の基材としてポリ塩化ビニル樹脂
が用いられている。これらは通常、この種のカードは利
用者に販売または提供された後、その利用者が金額分の
価値を使い終われば、また使用期限のきた場合や不要と
されたときに廃棄されるものである。そして上述の素材
のプラスチックカードは、その使用後の処理を、現在の
ところ焼却または廃棄物として埋め立て等によって処分
されているが、このようなプラスチック廃棄物は、後者
の材質によれば焼却による燃焼温度の高熱化がおこり、
焼却炉の耐久性の問題、燃焼ガスなどの公害問題を有し
ており、また、焼却の影響の少ない前者の材質との分別
も完全に行うことは不可能である。また廃棄物として埋
め立てした場合では、埋め立て地において、樹脂は分解
することなく原形のまま半永久的にゴミとして存在する
ため、自然環境への影響が問題となっている。現在では
何れにせよ使用後の廃棄の問題が存在している。
ードが利用されており、特に紙は焼却や埋め立てなどの
廃棄が簡単であり、しかも製造コストが安価であること
から、上記した近年議論されているゴミなど環境問題の
解決に最適なカード材料と見られる。ところが、紙をカ
ード基材に用いた場合に耐久性、耐折れ曲げ性、耐水
性、耐薬品性、防水性、光沢性、加工性等のカードとし
ての適性を考慮すると全ての点で機能が劣るため、紙単
独での使用は、通行券や入場券、乗車券など一時的な利
用にのみ限定され、一定期間、使用される上述のプリペ
イドカードには不向きであるとされてきた。この場合に
は紙基材にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂やアル
ミニウム箔などプラスチック以外の外層を保護層として
積層することが考えられるが、これらは廃棄性に優れ
ず、上記したプラスチックカードと同じような欠点を有
する。
報、特開昭59−220192号公報、特開昭51−9
3991号公報、特開昭63−260912号公報に記
載されるうように、光または地中など自然環境下で分解
可能なプラスチックが開発され、特に使い捨て型の商品
パッケージに用いられ、現在では一部が商品化されてい
る。カードの分野では特開平5−42786号や本出願
人による特開平5−85088号において、カード基材
に生分解性、あるいは光分解性のプラスチックを用いる
ことが述べられている。
38号による生分解性樹脂層を紙基材の片面または両面
に設け、従来のプラスチックカードとしての特性を有す
るとともに、優れた廃棄性を有するカードがあるが、通
常の使用では問題ないが、折れやすいため、折れた場合
にはこれにより、読み取り・書き込み装置に使うとリー
ド/ライトエラーの発生や搬送路にカードが引っかかる
など故障の原因となるなど問題を有する。
能な生分解性樹脂の中から単体でカードとして必要とさ
れる耐折り曲げ性、剛度などの機械特性を満たす生分解
性樹脂として、例えばポリ乳酸または乳酸とオキシカル
ボン酸とのコポリマーを主成分とするポリマーシートが
挙げられる。しかしながら、この生分解性樹脂は保存中
に加水分解を生じ、脆くなるという欠点があり、耐水性
の面で問題となっていた。この加水分解の減少は、その
原因となる合成時に使用した残留触媒、未反応モノマー
を除去することで解決できるが、この乳酸系ポリマーは
その分解が初期の加水分解によりポリマー鎖が短くなり
低分子量化した後に、生物分解される経路を経るため、
分解地には加水分解を促進する必要があるなど、加水分
解の対策を行うと分解されにくくなる問題が生じる。一
方、分解性では、例えばヒドロキシバリレート・ブチレ
ートコポリマーや脂肪族ポリエステルは土壌中、活性汚
泥中において、高分子状態から酵素により生物分解を生
じるもので、生物分解性に優れると言えるが、ポリエチ
レンに類似する機械特性を有し、柔らかさを有するもの
の、機械読み取り・書き込みの際の剛度等のゲート特性
に適する機械的強度の点で劣っている。
ド基材として用いた場合、その樹脂の機能により廃棄後
徐々に分解されていくと考えられるが、必ずしもカード
に必要な性能として、例えば耐折り曲げ性、剛度という
機械特性、あるいは保存安定性を満たしているとは言え
ない問題点を有する。そこで、本発明は機械読み取り・
書き込みにおいて要求される剛度等のゲート特性を有す
るとともに、通常の条件下で分解可能な生分解性カード
を提供することを目的とする。
に存在する黴、細菌、酵母等の微生物が産生する酵素の
作用によって、ポリマーがオリゴマーやモノマー、ある
いはさらに低分子の物質にまで分解される性質のことで
あり、最終的には、水、炭酸ガス、メタン等にまで分解
されることが好ましい。
された本発明は、請求項1記載の発明は、数平均分子量
が10000〜100000であるポリ乳酸または乳酸
とオキシカルボン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑
性樹脂と、高吸水性樹脂、及びフィラーとを混練してな
ることを特徴とする全分解性カードである。
0000〜100000であるポリ乳酸または乳酸とオ
キシカルボン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性樹
脂と、高吸水性樹脂、及びフィラーとを混練した基材
に、ヒドロキシアルカノエートユニットを有する脂肪族
ポリエステル樹脂、ジカルボン酸とジオールの縮重合か
らなる脂肪族ポリエステル樹脂、ポリカプロラクトンの
一つまたは二つ以上の混合体を積層したことを特徴とす
る生分解性カードである。
記載される生分解性カードにおいて、乳酸がD−乳酸、
L−乳酸またはそれらの混合物であることを特徴とす
る。
記載される生分解性カードにおいて、オキシカルボン酸
がグリコール酸、または6一ヒドロキシカプロン酸であ
ることを特徴とする。
記載される生分解性カードにおいて、高吸水性樹脂が、
ポリアクリル酸ナトリウム架橋体、アクリル酸ナトリウ
ム−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル
系重合体ケン化物、無水マレイン酸共重合体、ポリエチ
レングリコール・ジアクリレート架橋重合体、ポリビニ
ルアルコール架橋重合体、デンプン−アクリロニトリル
グラフト重合体、デンプン−アクリル酸グラフト重合体
の一つまたは二つ以上の混合体であることを特徴する。
記載される生分解性カードにおいて、熱可塑性樹脂と高
吸水性樹脂及びフィラーとを混練した後、二軸延伸して
なることを特徴とする。
する。
酸等を主成分とする高分子材料である脂肪族ポリエステ
ルからなる生分解性を有する樹脂を用いており、これら
は上述した様に分解性を有し、既に医用材料分野を中心
に生体内吸収材料として縫合糸や骨接合として用いられ
ている。乳酸としては、D−乳酸、L−乳酸等があり、
オキシカルボン酸は、グリコール酸、6−ヒドロキシカ
プロン酸等があり、本発明ではD−乳酸、L−乳酸また
はそれらの混合物と、D−乳酸、L−乳酸またはそれら
の混合物とグリコール酸、または、6−ヒドロキシカプ
ロン酸に代表されるオキシカルボン酸のコポリマーを主
成分とする熱可塑性分解性ポリマーを用いている。この
ポリマーは数平均分子量が10000〜100000の
ものが好ましい。ところで、上記熱可塑性ポリマーだけ
では剛度は十分ではない。
ル基を有するため、重縮合が可能であるが、脱水重合で
は分子量が4000未満の低重合度のオリゴマーしか得
られないため、一旦乳酸のオリゴマーとしてから、開環
重合する方法によりポリマーを得る方法(間接法)。ま
た、触媒を用いる方法や特開昭59−96123号公
報、特開昭63−289020号公報に開示される触媒
を用いることなく、不活性ガス雰囲気中で加熱加圧によ
り分子量が4000以上のポリ乳酸を得る方法(直接
法)、乳酸とグリコール酸、酒石酸、リンゴ酸、ポリエ
チレングリコール等から共重合により熱可塑性ポリマー
を得る方法がある。なお、乳酸の重合に関する製造方法
は、米国特許第1995970号、米国特許第2362
511号、米国特許第2683136号に示され、乳酸
とグリコール酸のコポリマーの製造方法は、米国特許第
3636956号、米国特許第3797449号に示さ
れている。なお、コポリマーの方が重合度を高めやす
い。
アルカノエートユニットを有する脂肪族ポリエステル樹
脂としては、3−ヒドロキシバリレート、3−ヒドロキ
シブチレート、3−ヒドロキシカプロレート、3−ヒド
ロキシヘプタノエート等があり、例えばプロピオン酸と
グルコースから水素細菌を用いて生物合成により3−ヒ
ドロキシバリレートと3−ヒドロキシブチレートユニッ
トからなる共重合体が発酵合成される(P.A.Ho1
mes:Phys.Technol.,16.32(1
985))。特に3−ヒドロキシバリレート分率が0〜
25モル%の脂肪族ポリエステル樹脂は商品名「Bio
po1」として上布されている。
酸の重縮合から得られるポリエステル樹脂は、これをイ
ソシアナートまたはポリイソシアナートの存在下で高分
子量化させたウレタン結合を有する脂肪族ポリエステル
である。例えば、コハク酸と1,4−ブタンジオールの
組み合わせがあり、商品名「ビオノーレ」として上布さ
れている。
機充填剤である炭酸カルシウム、マイカ、珪酸カルシウ
ム、ホワイトカーボン、石綿、陶土(焼成)、ガラス繊
維等を0.05〜15重量部添加し、混練させることに
より、本発明のカードを構成する基材が作製される。
の高いイオン性基を有するポリマーで、ポリマー分子相
互の間に結合のある架橋した構造を有し、なかでもイオ
ン性基としてカルボン酸ナトリウム基を有するアクリル
酸ナトリウム系重合体の架橋物は、工業生産が容易で低
コストのため、最もポピュラーな高吸水性ポリマーにな
っているが、その他、アクリル酸ナトリウム−ビニルア
ルコール共重合体、ポリアクリロニトリル系重合体ケン
化物、無水マレイン酸共重合体、ポリエチレングリコー
ル・ジアクリレート架橋重合体、ポリビニルアルコール
架橋重合体、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合
体、デンプン−アクリル酸グラフト重合体などがある。
ポリ乳酸または乳酸とオキシカルボン酸のコポリマーを
主成分とする熱可塑性樹脂とこれらの高吸水性樹脂との
混合率(重量比)は、99.5:0.5〜80:20で
あり、好ましくは98:2〜90:10である。
ンド、溶融ブレンド等があり、また、混練された樹脂の
成形方法は、T−ダイ押し出し、カレンダーロール成形
等があり適宜選択された方法によりシートの基材が成形
される。さらにシート状の基材を加熱下で二軸延伸加工
することにより、剛度、成形加工性、機械強度、硬さ、
衝撃強度、寸法安定性、耐折り曲げ性などの機械特性と
表面平滑性、光沢性等を向上させることができる。
ボン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性樹脂と高吸
水性樹脂及びフィラーを基材とし、ヒドロキシアルカノ
エートユニットを有する脂肪族ポリエステル樹脂、ジカ
ルボン酸とジオールの縮重合からなる脂肪族ポリエステ
ル樹脂、ポリカプロラクトンの一つまたは二つ以上の混
合体からなる生分解性シートを積層しているが、これら
の積層には共押し出し法やラミネーション法などで積層
体をつくることが可能である。
・プラスチックカードの場合と同様に印刷・加工を行う
ことができ、基材上にオフセット印刷、スクリーン印
刷、グラビア印刷等の印刷法により例えば文字・絵柄な
どの可視情報・デザインを印刷し、打ち抜き機を用いて
カードサイズに加工することでカードを製造することが
できる。
記録層や感熱記録層、IC記録部、光記録部などのデジ
タル情報など機械的にデータの記録・再生が可能な情報
記録層を形成することができる。この磁気記録層と感熱
記録層のように複数の異なる情報記録層を同一カード上
に形成することもできる。
記録層をバインダーなどに分散した塗液を塗布するか、
磁気記録層を形成したシートを積層する等である。同様
に感熱記録層の形成方法も公知であり、感熱記録材料、
例えばロイコ染料、感熱ジアゾ染料等からなる塗液の塗
布やスズ、アルミニウム等の低融点金属薄膜により形成
することができる。
酸とオキシカルボン酸のコポリマーを主成分とする熱可
塑性樹脂と、高吸水性樹脂、及びフィラーとを混練して
なる生分解性基材とすることにより、基材の機械的強度
と保存安定性を有し、特にポリエチレンテレフタレート
製カードと同等の耐久性、耐折れ曲げ性、剛度、成形加
工性、耐水性、耐薬品性、防水性、表面平滑性、光沢性
等のカード適性を示し、機械読み取り・書き込みに支障
を生じることがない。またポリ乳酸または乳酸とオキシ
カルボン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性樹脂は
加水分解し低分子量化してから生物分解するが、加水分
解性が極めて遅いため、高吸水性樹脂を入れることで水
との接触時間を増やし、加水分解性を促進するため、廃
棄後、自然環境中の土壌中や河川中にあっても充分に自
然分解可能である。
に説明する。
は、数平均分子量80000のL−乳酸と6−ヒドロキ
シカプロン酸の3:2のコポリマー75wt%、添加剤
としてマイカ10wt%(HAR160:白石工業社
製)、酸化チタン10wt%(200℃、24時間乾
燥)、高吸水性樹脂5wt%(アクアリックCA:日本
触媒社製)をベント式押し出し機にて混練後、これをT
−ダイ溶融押し出し機により、加工温度190℃で規定
の厚さに押し出し後、2軸延伸加工、さらにカレンダー
処理を行い、表面平滑性を向上させた188μmのシー
ト2を作製した。このシートは曲げ弾性率がポリエチレ
ンテレフタレート樹脂シートに近い特性が得られた。
をナイフコーティングにより約10μmの黒も磁気記録
層3を形成し、約3000ガウスの水平磁界中の磁場配
向をかけた後、100℃の熱風で3分間乾燥させた。 ○磁気塗料 磁性粉(1750Oe:バリウムフェライト) 100 重量部 塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体 (VAGF:ユニオンカーバイド社製) 20重 量部 ポリウレタン樹脂(ニッポラン2304:日本ポリウレタン工業社製) 30重 量部 ヘキサメチレンジイソシアネート (コロネードHX:日本ポリウレタン工業社製) 2重 量部 カーボンブラック(#3000:三菱化学社製) 5重 量部 分散剤(ガーフアックRE−610:東邦化学社製) 3重 量部 希釈溶剤(トルエン/MEK/MIBK) 100 重量部
0mmのサイバネ規格のカードサイズに加工しカード1
を得た。この生分解性カード1をカード読み取り・書き
込み装置を有するゲートに2m/secで約500回通
過させたところ、カード詰まりなどの生分解性カード1
の異常は生じなかった。次にこの生分解性カード1を畑
土壌中に埋設し、分解状態を観察したところ、10ヶ月
経過後には、磁気記録層3を残して、形状も保持されて
いない状態まで分解されていた。
的強度を他の部材と比較した例を表1に示す。これは、
「JIS P 8125」規格に基づき、カードの短辺
部と長辺部の剛度(gf/cm)を測定したものであ
る。なお、図3に示す比較例は、ポリ乳酸単体にフィラ
ーを加え、混練し、二軸延伸加工した実施例1と同様に
カード11に加工したものである。
カードを活性汚泥中に放置し、経時変化を見たところ、
4ヶ月経過後の比較例のカードは重量変化は見られず、
実施例1の生分解性カードは重量減少と機械強度の低下
が見られた。
は、数平均分子量80000のL−乳酸と6−ヒドロキ
シカプロン酸の3:2のコポリマー75wt%、添加剤
としてマイカ10wt%(HAR160:白石工業社
製)、酸化チタン10wt%(200℃、24時間乾
燥)、高吸水性樹脂5wt%(アクアリックCA:日本
触媒社製)をベント式押し出し機にて混練後、この両側
にバイオポール(日本モンサント社性:ヒドロキシ吉草
酸含有率5%)が厚さ比率で1:8:1になるようにT
−ダイ溶融押し出し機により、規定の厚さに共押し出し
後、2軸延伸加工、さらにカレンダー処理を行い、表面
平滑性を向上させた188μmのコアシート5、オーバ
ーシート6からなるシート7を作製した。このシートは
曲げ弾性率がポリエチレンテレフタレート樹脂シートに
近い特性が得られた。
コーティングにより約10μmの磁気記録層8を形成
し、約3000ガウスの水平磁界中の磁場配向をかけた
後、100℃の熱風で3分間乾燥させた。
0mmのサイバネ規格のカードサイズに加工しカード4
を得た。この生分解性カード4をカード読み取り・書き
込み装置を有するゲートに2m/secで約500回通
過させたところ、カード詰まりなどのカードの異常は生
じなかった。次にこのカード4を畑土壌中に埋設し、分
解状態を観察したところ、10ヶ月経過後には、磁気記
録層8を残して、形状も保持されていない状態まで分解
されていた。
例1のカード11を活性汚泥中に放置し、経時変化を見
たところ、4ヶ月経過後の比較例1のカードはほぼ原型
のままとどまり重量変化は見られず、実施例2の生分解
性カード4は重量減少と機械強度の低下が見られた。
れも室内放置したところ、10ヶ月経過後も折り曲げ強
度など機械的特性に変化は生じなかった。
ードによれば、基材をポリ乳酸または乳酸とオキシカル
ボン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性樹脂と、高
吸水性樹脂及びフィラーとを混練してなる生分解性樹脂
とすることにより、保管時における材質劣化がなく保存
安定性を示し、廃棄時には確実に生物分解が可能であ
り、さらに剛度、成形加工性、機械強度、衝撃強度、寸
法安定性、耐折れ曲げ性等の機械的特性に優れ、機械読
み取り・書き込み機に用いられることが可能なゲート特
性を有するものである。すなわち、カードとしての機械
特性と保存安定性と生物分解性の何れの条件も満たし、
従来のプラスチックを用いたカードの代替を充分に可能
とし、従来の力一ドよりも環境にあたえる悪影響が極め
て少ない生分解性カードである。
クは非分解性であったため、使用後、焼却しない限り、
ほぼ永久にその形態を保持していたところを、プラスチ
ックとして生分解性を有するポリ乳酸を用いることがで
きたが、加水分解性が極めて遅いため、加水分解性を促
進させるために高吸水性樹脂をブレンドしたことで、埋
立処理場や自然環境中において速やかに分解することが
できる。
図である。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】数平均分子量が10000〜100000
であるポリ乳酸または乳酸とオキシカルボン酸のコポリ
マーを主成分とする熱可塑性樹脂と、高吸水性樹脂、及
びフィラーとを混練してなるシートを基材としてなるこ
とを特徴とする生分解性カード。 - 【請求項2】数平均分子量が10000〜100000
であるポリ乳酸または乳酸とオキシカルボン酸のコポリ
マーを主成分とする熱可塑性樹脂と、高吸水性樹脂、及
びフィラーとを混練してなる基材に、ヒドロキシアルカ
ノエートユニットを有する脂肪族ポリエステル樹脂、ジ
カルボン酸とジオールの縮重合からなる脂肪族ポリエス
テル樹脂、ポリカプロラクトンの一つまたは二つ以上の
混合体を積層したことを特徴とする生分解性カード。 【誇求項3】前記乳酸がD−乳酸、L−乳酸またはそれ
らの混合物であることを特徴とする請求項1、又は2に
記載の生分解性カード。 【請求碩4】前記オキシカルボン酸がグリコール酸、ま
たは6−ヒドロキシカプロン酸であることを特徴とする
請求項1又は2に記載の生分解性カード。 【請求碩5】前記高吸水性樹脂が、ポリアクリル酸ナト
リウム架橋体、アクリル酸ナトリウム−ビニルアルコー
ル共重合体、ポリアクリロニトリル系重合体ケン化物、
無水マレイン酸共重合体、ポリエチレングリコール・ジ
アクリレート架橋重合体、ポリビニルアルコール架橋重
合体、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体、デ
ンプン−アクリル酸グラフト重合体の一つまたは二つ以
上の混合体であることを特徴とした請求項1又は2に記
載の生分解性カード。 【請求頃6】前記熱可塑性樹脂と高吸水性樹脂及びフィ
ラーとを混練した後、二軸延伸してなることを特徴とし
た請求頚1又は2に記載の生分解性カード。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11882099A JP2000309695A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 生分解性カード |
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---|---|
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JP (1) | JP2000309695A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009256405A (ja) * | 2008-04-11 | 2009-11-05 | Toyota Motor Corp | 脂肪族ポリエステル樹脂組成物及び成形体 |
CN109825047A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-31 | 南通大学 | 一种超吸水聚乳酸多孔材料及其制备方法 |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11882099A patent/JP2000309695A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109825047A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-05-31 | 南通大学 | 一种超吸水聚乳酸多孔材料及其制备方法 |
CN109825047B (zh) * | 2019-01-31 | 2022-07-05 | 北京朗净汇明生物科技有限公司 | 一种超吸水聚乳酸多孔材料及其制备方法 |
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