JP2016208849A - 生分解性フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】分解時期を容易に調整し、所望の時期に分解が明確に完了する生分解性フィルムを提供する。
【解決手段】生分解性樹脂からなる樹脂組成物中に、加水分解抑制剤を分散した生分解性フィルムであり、加水分解抑制が、分子構造中にイソシアネート基を有さないカルボジイミド生分解性フィルム。
【選択図】図１

Description

本発明は生分解性フィルムに関し、例えば農業用のハウスやマルチフィルム等に用いられる生分解性を有するフィルムに関する。

従来、野菜などの栽培において生産性を向上させるために、土壌の温度を一定に保ち、農作物の育成を促進したり、雑草の発生を抑制する農業用マルチフィルムが欠かせない農業資材として広く用いられている。
ここで、前記農業用マルチフィルムは、使用後回収し、廃棄処理する必要がある。しかし、農業は使用する土地も広いことが多く、回収は重労働となっている。

上記問題を解決する手段として、生分解性フィルムがある。該生分解性フィルムは、使用後、土壌にすき込むことによって、土中にて分解される。この為、重労働とされている前記回収作業などを省略でき、農作業の負担を減らすことができる。

また、農作物はその種類によって生育にかかる時間も異なっており、それぞれの農作物の生育時間条件に加え、生育時期や地域等の環境条件にも合った生分解時間を有するフィルムを選択する必要があった。
該課題を解決する生分解性フィルムとして、例えば特許文献１に開示されている生分解性マルチフィルムがある。

特開２０１２−２０５５５２号公報

上記特許文献１に開示されている生分解性マルチフィルムは、少なくとも２層以上の積層体からなり、表裏の層にそれぞれ分解促進剤又は分解抑制剤を添加させることで、表裏層の分解速度を異ならせ、どちらの面を地面に接触するよう設置するかで分解時間を選択することが可能な生分解性マルチフィルムとすることを目的としたものである。

上記発明においては、地面に接する設置面を表裏のいずれか一方を選択して設置するとしているが、例えば分解速度が速い層を地面に接触するように設置した場合、該設置面の層は比較的早い段階で分解が始まるが、結局分解速度が遅い層が分解せずに残留し、所望する時期を過ぎてもフィルムの破片（以下フィルム片と記載）が土壌に残る上、残留したフィルム片が風によって他の箇所へ飛散するという問題があった。また、表裏を間違えた場合など、所望とは全く異なった使用状態となってしまう問題もあった。

本発明はかかる課題を解決し、分解時期を容易に調整し、所望の時期に分解が明確に完了する生分解性フィルムを提供することである。

かかる課題に対し、鋭意検討した結果、本出願人は生分解に係る分解機構に着目した。
生分解の工程は大きく２つに分けられ、第一段階として加水分解又は酸化分解によりフィルムが低分子量化する。次いで第二段階に低分子量化したフィルム片を土壌中の微生物が分解する。といった２工程からなる。本発明は特に前記第一工程が加水分解からなる加水分解型の生分解機構に着目し、該第一段階である加水分解を制御することで生分解フィルムの寿命を調整し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、（１）生分解性樹脂からなる樹脂組成物中に、加水分解抑制剤を分散した生分解性フィルムであり、前記加水分解抑制が、分子構造中に、イソシアネート基を有さないカルボジイミドであることを特徴とする生分解性フィルム。
（２）前記カルボジイミドが樹脂組成物中に０．１〜５．０質量％含有されていることがより好ましい。また、（３）前記（１）又は（２）に記載の生分解性フィルムからなる農業用マルチフィルム。

本発明によれば、分解時期を容易に調整し、且つ所望の時期に分解が明確に完了する生分解性フィルムを提供することができる。すなわち、所望の時期にフィルム片が破材の用に畑等の施行箇所に残留することなく、それ故に風等で該フィルム片が飛散して他の箇所を汚すといった問題が生じることがない。

本発明の生分解性フィルムの分解挙動の一例を示すグラフである。

本出願人は鋭意検討した結果、加水分解を制御することによって、明確な生分解性フィルムの分解時期の調整を可能とする生分解性フィルムを得るに至った。
以下、本発明の生分解性フィルムについて詳細に説明するが、該説明は本発明を何ら限定するものではない。

［樹脂組成物］
本発明におけるフィルム基材となる樹脂組成物は、生分解性樹脂からなり、特に加水分解性を有する樹脂からなる。例えばポリエステル系樹脂であり、具体的には芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂等が挙げられる。

より具体的には、例えば、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、３−ヒドロオキシブチレート−ｃｏ−３−ヒドロキシヘキサノエート重合体、ポリ乳酸等が挙げられ、これらの樹脂を単体又は複数種類混合したものが用いることができる。但し、前記例の中でもポリ乳酸は、脂肪族ポリエステル系樹脂であり、加水分解性も有するが、微生物による生分解自体の進行が遅いため、樹脂組成物中の配合比が高い場合、フィルム片として残留し易くなる虞がある。従ってポリ乳酸を使用する場合、樹脂組成物中の配合比は３０質量％以下が好ましく、使用しないことがより好ましい。

また、好ましい樹脂組成としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）等の混合物が好ましく、その混合比率としては、ＰＢＡＴは２０〜９０質量％、ＰＢＳは０〜８０質量％、ＰＢＳＡは０〜８０質量％であることが好ましい。

［加水分解抑制剤］
加水分解抑制剤は、樹脂の加水分解を抑制し、分解速度を遅くさせるものであり、本発明においてはカルボジイミド化合物を用いる。
カルボジイミド化合物としては、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド等を挙げられる。

また、前記カルボジイミド化合物は、分子構造中にイソシアネート基を有さないものを使用する。分子構造中にイソシアネート基を有さないものを用いる場合、環境負荷が低くなる。更に、イソシアネート基を有するものと比較し、ある期間フィルムとしての強度を保った後、生分解が急激に進行する。すなわち、イソシアネート基を有さないカルボジイミド化合物を用いた生分解性フィルムは、所望される期間はフィルムとして機能し、該期間を過ぎると速やかに生分解が進行し、フィルム片を残し難いといった、使用期間がより明確な生分解性フィルムとすることができる。

前記カルボジイミドの添加量としては、０．１〜５．０質量％であることが好ましい。０．１質量％未満では、所望する加水分解の抑制効果が得られにくく、一方５．０質量％を超える場合、加水分解の抑制効果は得られるが、加水分解の開始時期が延びすぎ、明確な使用期間の設定が困難になるに加え、フィルムとしての成形加工性が悪化する虞がある。

また、本発明の効果を損なわない範囲で、生分解性フィルムに用いられている添加剤を混合することができる。例えば、紫外線吸収剤、顔料、滑剤、可塑剤等が挙げられる。

本発明の生分解性フィルムの製造方法としては、インフレーション成形等の溶融押出成形や、カレンダー成形等の従来公知の方法が用いられる。尚、本発明の生分解性フィルムを、農業用マルチフィルムとして用いる場合、成形性の観点からインフレーション成形が好ましい。

各実施例について、表に記載の配合比の樹脂組成物を、インフレーション成形機を用いて、厚み２０μｍの生分解性フィルムに製造した。
［資料］
ＰＢＡＴ：ＢＡＳＦ製、エコフレックス
ＰＢＳ：三菱化学株式会社製、ＧＳｐｌａ ＡＺ９１ＴＮ
ＰＢＳＡ：三菱化学株式会社製、ＧＳｐｌａ ＡＤ９１ＷＮ
カルボジイミドＡ：日清紡ケミカル株式会社製、ＬＡ−１、イソシアネート基あり
カルボジイミドＢ：日清紡ケミカル株式会社製、ＨＭＶ−１５ＣＡ、イソシアネート基なし

［耐湿熱性試験］
１０ｍｍ幅短冊状の試験片を用意し、８０℃，９０％ＲＨの湿熱条件下にさらす。取り出した後半日放置し、引張試験（チャック間３０ｍｍ，スピード１００ｍｍ／ｍｉｎ）を行った。前記湿熱条件下にさらした時間を変化させた結果を図１に示す。

図１に示す用に、本発明の生分解性フィルムは一定期間強度を保った後に加水分解による引張強度低下が顕著に現れた。詳しくは、カルボジイミドとして、イソシアネート基を含む比較例２とイソシアネートを含まない実施例１とでは、第１段階の強度低下はほぼ同時期（約１７０Ｈ）で表れているが、フィルムとしての強度が弱くなり始める強度保持率が７５％から、崩れ易くなり始める強度保持率が５０％を切るまでの時間が、実施例１は約５６Ｈに対し、比較例３は約２５０Ｈの時間を要している。また、同様に実施例３と比較例３では、強度保持率が７５％から５０％までの低下に要する時間は、実施例３は約４４Ｈに対し、比較例３は約１６３Ｈの時間を要している。すなわち本発明の生分解性フィルムは、所望される期間はフィルムとして機能し、その後急激に分解が進むといった、使用期間に対し、より明確に適合することができる。また、急激に加水分解が進行するため、所望期間を過ぎた際にフィルム片といった残留物を残し難い生分解性フィルムを提供することができる。

本発明の生分解性フィルムは、使用期間がより明確化し、一定の期間フィルムとしての強度を保った後、急激に分解され土壌に還すことができる。この為、特に農業用として、マルチフィルムやハウス等に好適に用いることができる。

Claims (3)

1. 生分解性樹脂からなる樹脂組成物中に、加水分解抑制剤を分散した生分解性フィルムであり、
   前記加水分解抑制が、分子構造中にイソシアネート基を有さないカルボジイミドであることを特徴とする生分解性フィルム。
2. 前記カルボジイミドが樹脂生物中に０．１〜５．０質量％含有されていることを特徴とする請求項１に記載の生分解性フィルム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の生分解性フィルムからなる農業用マルチフィルム。

Images