JP2006070179A

JP2006070179A - 生分解性発泡容器及びその用途

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Publication number: JP2006070179A
Application number: JP2004255930A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kori; 悌之郡; Hitoshi Kawachi; 斉河内
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2006-03-16

Abstract

【課題】軽量で、取り扱い時の強度が強く、使用中の強度低下が小さく、土壌にそのまま埋めても分解性が早く、苗の根の生育を阻害せず、また、廃棄時にコンポストや微生物処理する場合に分解し易い生分解性発泡容器の提供。
【解決手段】生分解性樹脂、好ましくは脂肪族ポリエステルとポリフェノール類及び／または植物繊維を含有する樹脂組成物からなる生分解性発泡容器であって、容器の密度が０．２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする生分解性発泡容器。
【選択図】なし

Description

本発明は、生分解性発泡容器に関し、更に詳しくは、直接地中に埋設可能または廃棄時にサーマルリサイクル、コンポスト、バイオガス等の方法でリサイクル可能であり、土壌埋設や微生物処理時に生分解速度が速く、軽量で強度があり、断熱性を有する、樹木、種苗育成用の生分解性発泡容器に関する。

従来、発泡容器としては、発泡スチレン系合成樹脂が使用されているが、これらは使用後に廃棄物となるために、その処理が問題となっていた。その改善方法としては、発泡スチレン系合成樹脂にわら等を加えた材料によって作成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、これらの材料は、サーマルリサイクルのみでしかリサイクルできず、しかも使用中劣化・破壊したものは土壌に拡散し、環境を汚染することが懸念される。
また、リサイクル性、環境への負荷等を考慮して、オール生分解性の素材で容器が作られていることも知られている。例えば、生分解性脂肪族ポリエステル樹脂と紙粉からなり、苗木等のポットごとそのまま土中に移植できる植生ポット（例えば、特許文献２参照。）や、もみ殻と生分解性プラスチックを加熱・加圧プレスして作成した容器（例えば、特許文献３参照。）が知られている。これらの容器は、植物材料や生分解性樹脂を利用した点では、リサイクル性も良く、強度もある程度確保できる。しかしながら、これらの容器は、取り扱い時の強度が弱く、苗を植えるときや、ハンドリングの際に、衝撃で割れやすいという欠点があるばかりでなく、使用中に強度低下が大きく壊れやすい欠点がある。また、土壌にそのまま埋めても、分解性が遅く、苗の根の生育を阻害する可能性があり、廃棄時にコンポストや微生物処理する場合に分解し難いという問題がある。
特開平８−１４３６９５号公報特開平１０−３２３８１０号公報特開２０００−２２９３１２号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、軽量で、取り扱い時の強度が強く、使用中の強度低下が小さく、土壌にそのまま埋めても分解性が早く、苗の根の生育を阻害せず、また、廃棄時にコンポストや微生物処理する場合に分解し易い生分解性発泡容器を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、生分解性樹脂とポリフェノール類及び／または植物繊維を含有する樹脂組成物を炭酸ガス等に発泡成形した容器は、軽量、かつ使用時の強度、形状保持等の機械物性、断熱性、土壌埋設時の分解性に優れた生分解性の発泡容器となり、しかも樹木の苗育ポットとして使用時には断熱性があるために夜間の寒暖の温度変化を受け難く、苗が安定に育つ生分解性発泡容器が得られることを見出し本発明を完成させた。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、生分解性樹脂とポリフェノール類及び／または植物繊維を含有する樹脂組成物からなる生分解性発泡容器であって、容器の密度が０．２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする生分解性発泡容器が提供される。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、生分解性樹脂が脂肪族ポリエステル系樹脂であることを特徴とする生分解性発泡容器が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、ポリフェノール類がタンニン類およびまたはその混合物であり、ポリフェノール類の含有量が樹脂組成物全体の１０重量％以下であることを特徴とする生分解性発泡容器が提供される。

また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、植物繊維が非木質系繊維であり、植物繊維の含有量が樹脂組成物全体の３〜４０重量％であることを特徴とする生分解性発泡容器が提供される。

また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明の生分解性発泡容器を利用した植生ポットが提供される。

本発明の生分解性発泡容器は、生分解性樹脂とポリフェノール類及び／または植物繊維を含有し、容器の密度が０．２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３であるので、土壌中での分解性が促進され、しかも軽量で通常の取り扱い時に割れ等の問題がないため、苗の生育に好適な容器として用いることができる。特に、通常使用状態での耐久性に優れ、土壌に埋設した後の分解性に優れ、容器に植生土壌を入れて苗を育成する間の生分解性を防止し、さらに、断熱性に優れ夜間の寒暖の温度変化を受け難く、苗が安定に育ちやすいという特徴を有している。

本発明は、生分解性樹脂にポリフェノール類及び／または植物繊維を含有する樹脂組成物を発泡成形した生分解性発泡容器である。以下、本発明について詳細を述べる。

１．生分解性樹脂
本発明の生分解性樹脂からなる発泡容器に使用される生分解性樹脂としては、発泡成形可能な生分解性樹脂であればどのようなものでも使用できる。例えば、脂肪族ポリエステル、ポリアミノ酸、ポリアミド／ポリエステル共重合体、ポリペプチド、セルロース、または熱可塑性変成でん粉等が挙げられ、それらからなる群から選ばれる少なくとも一つの樹脂もしくはそれらの誘導体が挙げられる。
これらの中では、特に好ましくは、脂肪族ポリエステルが挙げられ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸または乳酸と他のヒドロキシルカルボン酸とのコポリマーあるいはこれらの混合物、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリエチレンサクシネート、ポリテトラメチレンサクシネート、ポリ−β−プロピオラクトン、ポリ−β−ブチロラクトン、ポリ−γ−ブチロラクトン、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）および他のジカルボン酸との共重合物であるＬ乳酸共重合物（ＰＢＳＬ），カプロン酸共重合物（ＰＢＳＣＬ）、ポリブチレンサクシネート−カーボネート、ポリブチレンサクシネート−アジペート、およびこれら脂肪族ポリエステル樹脂のイシソアネート架橋物またはそれら化合物の混合物、脂肪族ポリエステルとポリアミドとの共重合体が用いられる。
本発明に用いられる上記生分解性の脂肪族ポリエステル系樹脂はどのようなものでも良いが好ましくはフィルムグレード、発泡グレードに用いられるものまたはメルトインデックス（ＭＩ値）が２〜１５のもの、さらに好ましくはひずみ硬化性を発現するものが良い。

本発明で用いる生分解性樹脂には、さらには、生分解性を損なわない範囲で架橋剤を添加しても良い。架橋剤の添加割合は５％以下が好ましく、これ以上では生分解性が低下すると共に、発泡の気泡成長を妨げる。架橋剤としては、他価カルボン酸、イソシアネート化合物、有機過酸化物、エポキシ化合物、シランカップリング剤、金属錯体等またはシェラック、ひまし油等の天然の熱硬化成分などが用いられる。

２．ポリフェノール類
本発明に用いられるポリフェノール類は、フラボノール、フラバノノール、フラボン、フラバノン、アントシアニディン、イソフラボン、カテキンなどの酢酸とフェニルアラニンから生合成され、糖と結合して存在するフラボノイド系やクロロゲン酸系、フェニルカルボン酸系、エラグ酸系、リグナン系、クルクミン系、クマリン系などの単一または混合物が用いられ、樹木、大豆抽出物、果樹・果皮からの抽出物、茶カテキンのような茶葉抽出物等さまざまな植物抽出物として入手可能である。コストと性能の点から、特に好ましく用いられるのはポリマーポリフェノールのひとつである縮合型タンニンの茶カテキンまたはフェニルカルボン酸系のなめし皮に使われるタンニン単独またはこれらの混合物である。

本発明で用いられるタンニンの形態は、特に限定されないが、例えば、ラジアータパインやミモザ（別称：ワットル、アカシア）、ケブラチョから採取される縮合型タンニンが利用される。タンニンを抽出する樹木の樹齢は、特に限定されるものではないが、例えば、ミモザの場合は樹齢８〜１０年のものが一般に入手でき、利用可能である。入手可能な市販のタンニンは、不純物が混入しているが特には問題にならないが、純度は、例えば、ＳＶ５０以上、好ましくは７０以上が安定的に利用可能である。
ここで純度ＳＶは、以下のようにして算出される。
予め乾燥した試料（樹皮抽出物、あるいは標準カテキン）を丸底フラスコ（容量２５ｍｌ）に約１００ｍｇをはかりとり、蒸留水１０ｍｌ、３７％ホルムアルデヒド水溶液２ｍｌ、１０Ｎ塩酸１ｍｌを順に添加した後、フラスコを加熱し、３０分間沸騰させる。加熱後直ちに、あらかじめ重量を測定したガラスフィルターで試料を一気にろ過し、熱水、メタノールで順次洗浄する。残渣をガラスフィルターごと１０５℃で一晩乾燥させ、残渣の重量を算出する。同様な操作を標準カテキンで実施し、補正する。
ＳＶ＝（残渣試料重量／初期試料重量）×（１０４．１／標準カテキンのＳＶ）×１００

本発明で用いられるポリフェノール類の含有量は、樹脂組成物全体の０．５〜１０重量％が好ましく、より好ましくは１〜５重量％である。ポリフェノール類の含有量が０．５重量％未満の場合は、分解促進にほとんど効果がなく、１０重量％を超えると溶融物性が低下し発泡成形がうまくできない。しかも、使用時に発泡容器の分解が早すぎたり、容器に土を入れたり、植樹する際に壊れたり、軽度の衝撃で割れたりするので実用性が低い。

３．植物繊維
本発明に用いられる植物繊維は、特に制限されず、スギ、ヒノキ、マツ等の木材の粉末や繊維、または非木質系繊維のケナフ、ジュート、亜麻、ラミー、葦等の靱皮繊維、綿花、カポック等の種子由来繊維、マニラ麻、サイザル麻等の茎または葉の繊維、シュロ繊維等の幹繊維、ここやし繊維等の果実殻繊維および竹、笹繊維等を単一または複数混合したものを挙げることができる。これらの中では、非木質系の繊維が好ましい。

本発明で好ましく用いられる非木質系繊維の繊維形状としては、どのようなものでもよいが、好ましくは繊維直径が１００μｍ以下で、長さが５０μｍ以上のものがよく、平均直径Ｄと平均繊維長Ｌの比（Ｌ／Ｄ）は５以上が好ましい。Ｌ／Ｄが５未満では耐衝撃強度が低くなり、しかも強度劣化が大きくなる。同様に直径が１００μｍを超えると発泡性が低下したり、強度劣化が大きくなる。

本発明で用いられる植物繊維の含有量は、樹脂組成物全体の３〜４０重量％が好ましく、より好ましくは５〜２０重量％である。植物繊維の含有量が３重量％未満の場合は、分解性が遅くなり、４０重量％を超えると発泡容器の強度が低く、容器に土を入れたり、植樹する際に壊れたり、軽度の衝撃で割れたりするので実用性が低い。

４．その他の成分
本発明で用いる樹脂組成物には、必要に応じて、発泡性や強度を調整するために天然の無機成分を用いても良く、例えば、タルク、炭酸カルシウム、酸化カルシウムや石灰や貝殻粉砕物またはこれらの焼成物を添加しても良い。その他、粘土鉱物、層状珪酸塩化合物、粒状シリカ化合物、酸化チタン、炭、ゼオライト化合物、珪藻土やこれらをアンモニウム塩等の界面活性剤により有機化処理又は有機シランカップリング処理したものでも構わない。添加量としては、原料や形状により異なるが、発泡性を低下させないためには１０重量％以下が好ましい。

また、植物繊維と生分解性樹脂の密着性を向上するために植物繊維のアセチル化処理等の繊維の表面処理を行っても良い。さらに、接着性の改良材として、天然物由来の酢酸セルロース系樹脂や変成でんぷん、ポリアミノ酸系樹脂、ポリアミノ酸とポリエステルの共重合物等を添加しても構わない。

５．樹脂組成物
本発明におい生分解性樹脂にポリフェノール類及び／または植物繊維を混合して樹脂組成物を製造する方法としては、どのような方法でも良く、あらかじめ両者を混練機により混練して混合物またはペレットを作成した後、これを射出発泡機によって発泡成形する方法や直接射出発泡機に両者を導入し、発泡成形する方法がある。また混練り機や直接射出成形装置にポリフェノール及び／または植物繊維を導入する場合、前もって生分解性樹脂とポリフェノール及び／または植物繊維をドライブレンドしたのち装置に導入する方法と別々の導入口より装置に導入して混合する方法がある。

６．発泡容器
本発明の生分解性発泡容器の形状はどのようなものでも良く、使用する目的によって形状が決定され、苗ポットとして好適に用いることができる。苗ポットとして利用する場合は、直径が５〜２０ｃｍ程度、高さが５〜３０ｃｍ程度ですり鉢状、コーヒーカップ状など円筒状、円錐状のものが一般的に適用されるが、立方体、直方体の容器、三角錐などどのような形状でも構わない。
また、容器の肉厚は、発泡体の成形が容易な３〜１５ｍｍが好ましい。
また容器の底部や側面には任意に孔、スリット等を設けることができる。例えば、苗ポットとして利用する場合は、底部に直径が２〜１０ｍｍ程度の水抜きの孔やスリットを数個設けることができる。また、側面にも水抜きの孔やスリットを数個配置することができる。

本発明の発泡容器の密度は、０．２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３が好ましく、より好ましくは０．３５〜０．６ｇ／ｃｍ^３である。容器の密度が０．２ｇ／ｃｍ^３未満であると、苗充填後の容器の強度が不足し、取扱時に容器が破損し易くなり、０．８５ｇ／ｃｍ^３を超えると、軽量性のメリットが出ないばかりでなく、土壌に埋没後の容器の分解性が低下すると共に、通気性が低下するので苗の発育不良の原因となる。

本発明において生分解性の発泡容器の製造方法は、公知の発泡成形方法が適用でき、化学発泡剤を利用する方法、発泡性ガスを利用する方法、および両者を併用する方法のどのような方法でもよいが、好ましくは化学発泡剤を使用せず、炭酸ガスまたは炭酸ガスと窒素ガスの混合ガス、炭酸ガスとブタンまたは低揮発性溶剤を利用する射出発泡成形が適応される。特に好ましくは炭酸ガスのみで発泡する方法がよい。

以下に実施例で本発明を詳細に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
原料となる生分解性樹脂として、ポリブチレンサクシネート（三菱化学社製ＧＳＰｌａ）を使用し、ポリフェノールとして、ラジアータパインタンニン（ＳＶ＝８０）を用いた。
生分解性樹脂とラジアータパインタンニンを、あらかじめ２軸押出装置にて配合量が２ｗｔ％となるように混合し、バレル温度１３５℃で加熱溶融し、直径が３ｍｍ程度のペレットを作成した。次に得られたペレットを射出発泡成形機に導入し、射出速度４８０ｍｍ／ｓ、シリンダー温度１６０℃、金型温度４０℃、ガス圧力７ＭＰａ、ガス注入量３．５ｗｔ％で発泡射出し、底面の直径７０ｍｍ，開口部の直径８０ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、肉厚６ｍｍの円筒状の発泡容器を作成した。このときの発泡容器の密度は０．５５ｇ／ｃｍ^３であった。
次に、発泡容器の底部に３ｍｍ径の孔２８個開け、植生用の土壌（腐葉土６０％、まさ土３０％、軽石１０％）を充満させ、センリョウを植え、屋外にて一ヶ月栽培後の苗の成長度合いおよび容器の底部の状態を観察した。
また、発泡容器から厚み６ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの試料片を切り出し標準土壌での生分解性をＪＩＳＫ６９５３の方法に準拠し、生分解性試験装置ＭＯＤＡにより測定した。この時、設定温度は３０℃とし、分解率が２０％となる日数を計測した。結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例１において、ポリフェノールとして、茶カテキンを２ｗｔ％となるようにし、射出発泡時のシリンダー温度を１６０℃、ガス注入量を３．３ｗｔ％として、射出発泡容器を得た。このとき発泡容器の密度は０．５９ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例１おいて、さらに、植物繊維として、繊維長が約３ｍｍのケナフ繊維２０ｗｔ％を混合して発泡容器を作成した。ただし、射出発泡の際のシリンダー温度は１６５℃で行なった。このときの発泡容器の密度は０．６５ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（実施例４）
実施例１おいて、ポリフェノールとしてカテキンを、さらに植物繊維としてケナフ繊維２０ｗｔ％を混合して発泡容器を作成した。ただし、射出発泡の際のシリンダー温度は１６５℃で行った。このときの発泡容器の密度は０．７３ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（実施例５）
実施例３において、ポリフェノールは使用せず、植物繊維として葦１０ｗｔ％とし、射出発泡時のシリンダー温度を１６５℃、ガス注入量を３．２ｗｔ％として射出泡容器を作成した。このときの発泡容器の密度は０．４７ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（実施例６）
実施例５において、植物繊維として、ケナフ繊維１０ｗｔ％とし、射出発泡時のシリンダー温度を１６５℃、ガス注入量を３．２ｗｔ％として、射出発泡容器を得た。このとき発泡容器の密度は０．４５ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（実施例７）
実施例５において、植物繊維として、竹繊維１０ｗｔ％とし、発泡容器を作成した。このときの発泡容器の密度は０．４２ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（実施例８）
実施例５において、植物繊維として、葦繊維３０ｗｔ％とし、発泡容器を作成した。このときの発泡容器の密度は０．６９ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１と同様の生分解性樹脂と成形金型を使用し、射出速度４８０ｍｍ／ｓ、シリンダー温度１６０℃、金型温度４０℃で射出成形し、底面の直径７０ｍｍ、開口部の直径８０ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、肉厚６ｍｍの円筒状の非発泡の容器を作成した。このときの発泡容器の密度は１．２５ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（比較例２）
実施例１と同様の生分解性樹脂と金型を使用し、射出速度４８０ｍｍ／ｓ、シリンダー温度１６０℃、金型温度４０℃、ガス圧力７ＭＰａ、ガス注入量３．５ｗｔ％で発泡射出し、底面の直径７０ｍｍ、開口部の直径８０ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、肉厚６ｍｍの円筒状の発泡容器を作成した。このときの発泡容器の密度は０．４８ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（比較例３）
実施例５において、葦繊維の配合量を５０ｗｔ％として、ペレットを作成し、これを用いて発泡容器を作成した。このとき得られた発泡容器の密度は０．９７ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

（比較例４）
実施例７において、竹繊維の配合量を５０ｗｔ％として、ペレットを作成し、これを用いて発泡容器を作成した。このとき得られた発泡容器の密度は０．９３ｇ／ｃｍ^３であった。結果を表１に示す。

表１の結果からわかるように、発泡しない容器に比べて発泡することで土壌中での分解が促進されるが、植物繊維を含有することでさらに分解が促進された。また、土壌に埋設しない通常の保管、育苗期間中では割れ等無く通常の取り扱いが可能であった。また、発泡体とすることで苗の生育も促進され、植物繊維配合で生育がさらに促進されることがわかった。また、繊維含有量が５０ｗｔ％では分解性は向上するものの、軽量性ではさほど効果が無く、苗を育成中に容器に亀裂が入る不具合が観察された。しかし、含有量が５０ｗｔ％未満では土壌に埋設しない通常の保管、育苗期間中では割れ等無く通常の取り扱いが可能であった。

本発明の生分解性発泡容器は、土壌中での分解性が促進され、しかも軽量で通常の取り扱い時に割れ等の問題がないため、苗の生育に好適な容器として用いることができる。特に、通常使用状態での耐久性に優れ、土壌に埋設した後の分解性に優れ、容器に植生土壌を入れて苗を育成する間の生分解性を防止し、さらに、断熱性に優れ夜間の寒暖の温度変化を受け難く、苗が安定に育ちやすい。

Claims

生分解性樹脂とポリフェノール類及び／または植物繊維を含有する樹脂組成物からなる生分解性発泡容器であって、容器の密度が０．２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする生分解性発泡容器。
生分解性樹脂が脂肪族ポリエステル系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性発泡容器。
ポリフェノール類がタンニン類およびまたはその混合物であり、ポリフェノール類の含有量が樹脂組成物全体の１０重量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生分解性発泡容器。
植物繊維が非木質系繊維であり、植物繊維の含有量が樹脂組成物全体の３〜４０重量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生分解性発泡容器。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の生分解性発泡容器を利用した植生ポット。