JP3051336B2

JP3051336B2 - 生分解性カ−ド基材

Info

Publication number: JP3051336B2
Application number: JP8097439A
Authority: JP
Inventors: 陽森川; 守大石
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH09255859A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性カード基
材に関する。更に詳しくは、３−ヒドロキシ酪酸と３−
ヒドロキシ吉草酸との共重合体、ポリ乳酸及びポリカプ
ロラクトンを必須成分とする組成物からなり、且つ、自
然環境下で分解性を有し、強度、剛性（ヤング率）が優
れ、機械的強度のバランスがよい生分解性カード基材の
提供に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、日常生活において、例えばク
レジットカード、キャッシュカード、プリペイドカー
ド、定期券、ＩＤカード、診察券等が広く使われてい
る。斯かるカード等は、支持体として、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリ塩化ビニル等のプラスチックからな
るシートまたは樹脂等をコーティングした紙等のシート
から成形されるカード基材が一般的に用いられている。

【０００３】この際、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リ塩化ビニル等のプラスチックシート等のカード基材か
ら成形され使用目的が完了したカード、あるいはカード
作成時において、カード基材等をカード状にカッティン
グする際に発生する成形ロス等は、他のゴミと一緒に埋
立処理されたり、焼却処理されている。

【０００４】焼却処理される場合、プラスチック等から
なるカード基材は燃焼カロリーが高く焼却炉を傷める傾
向があり問題になっている。埋立処理される場合、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル等のプラスチ
ック類は土中では難分解性であるため分解されず土中に
残留するという問題がある。更に、紙に樹脂類をコーテ
ィングしてなるカード基材は、パルプを回収する際、樹
脂がアルカリ溶液中で分解しないので、紙のみを取出し
分離する必要がある。

【０００５】近年、上記の如き問題を解決する一手段と
して、優れた生分解性を有するプラスチック、例えば３
−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合
体、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸等からなる生分解性
カード基材をカード状に成形することが提案されてい
る。然しながら、３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ
吉草酸との共重合体から成形されるカード基材は脆く、
耐折り曲げ性が悪く、ポリ乳酸から成形されるカード基
材は耐溶剤性に劣り、またポリカプロラクトンから成形
されるカード基材は、剛性（ヤング率）が弱くカード基
材には適しないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、自然環境下
で微生物等によって生分解が可能であり、カード基材と
して使用できる、強度、剛性（ヤング率）が強く、耐折
り曲げ性、耐久性などを有し機械的強度のバランスがよ
い生分解性カード基材の提供に係る。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明の特徴は、３−ヒド
ロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合体８６〜
３１重量％、ポリ乳酸９〜４６重量％及びポリカプロラ
クトン５〜２３重量％を必須成分とする組成物から成形
される生分解性カード基材を提供することにある。

【０００８】該生分解性カード基材は、３−ヒドロキシ
酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合体８６〜３１重
量％、ポリ乳酸９〜４６重量％及びポリカプロラクトン
５〜２３重量％からなる組成物のみから構成されていて
もよく、該生分解性カード基材の特性を阻害しない範囲
内で他の成分を更に配合してもよい。前記生分解性カー
ド基材中の前記組成物の配合割合は、通常５０重量％以
上、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重
量％以上である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる３−ヒドロキ
シ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合体としては、
微生物、例えば水素細菌Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓｅｕ
ｔｒｏｐｈｕｓによって生合成される、融点が１００〜
１８０℃の脂肪族ポリエステル系生分解性樹脂を例示で
きる。斯かる３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草
酸との共重合体としては、加工性を考慮して、３−ヒド
ロキシ吉草酸の含有率が１〜２０モル％のものが好まし
い。この際、３−ヒドロキシ吉草酸が１モル％未満にな
ると、結晶性が高いために固く脆く、また融点が高いた
め成形加工時に熱劣化し易い傾向があり、２０モル％を
越えると結晶性、融点が低下し軟化する傾向が有るが、
これらの値は特に制限はない。

【００１０】本発明に用いられるポリ乳酸としては、例
えばＬ−乳酸、Ｄ−乳酸及びＤ，Ｌ−乳酸のいずれかを
直接脱水重縮合してなる重合体、又はこれら乳酸のいず
れかと他のヒドロキシカルボン酸（例えばグリコール
酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、３−ヒ
ドロキシ吉草酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキ
シカプロン酸等）から直接脱水重縮合してなる共重合体
や、上記乳酸の環状２量体であるラクチドを開環重合し
てなる重合体または上記ラクチドとヒドロキシカルボン
酸の環状エステル中間体（例えばグリコール酸の２量体
（グルコライド）、６−ヒドロキシカプロン酸の環状エ
ステルであるカプロラクトン等）の共重合可能な単量体
とを適宜に用いて開環重合してなる重合体を例示でき
る。このことからも解るように、ポリ乳酸とは、乳酸系
重合体が全て含まれるもので、この中には勿論共重合体
も含まれる。これらポリ乳酸は一種または二種以上を適
宜に用いることができる。直接重縮合する場合、上記乳
酸または乳酸と他のヒドロキシカルボン酸とを、例えば
有機溶媒、特にフェニールエーテル系溶媒の存在下で共
沸脱水縮合し、共沸により留出した溶媒から水を除き実
質的に無水の状態にした溶媒を反応系に戻す方法によっ
て重合する強度の優れた高分子量のポリ乳酸が得られる
が、特に上記方法に制限されない。この際、本発明に係
るポリ乳酸の数平均分子量Ｍｎは、特に制限されない
が、Ｍｎ＝５万〜１００万程度が好ましい値として例示
できる。数平均分子量Ｍｎが５万未満では強度が弱い傾
向があり、数平均分子量Ｍｎが１００万を越えると成形
性が劣る傾向がある。

【００１１】本発明に係るポリカプロラクトンは、組成
物を構成する３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草
酸との共重合体とポリ乳酸を均一に相溶化させ、機械的
強度のバランスのよい生分解性カード基材の提供に寄与
する。このようなポリカプロラクトンとしては、環状単
量体であるε−カプロラクトンを有機金属化合物で開環
重付加してなる−〔Ｏ−（ＣＨ２）５−ＣＯ〕ｎ−の化
学構造式で示される脂肪族系ポリエステルを例示でき
る。斯かるポリカプロラクトンの中では、ビカット軟化
温度（ＪＩＳＫ−７２０６で測定）が１００℃以上が
好ましい。ビカット軟化温度が１００℃未満では耐熱性
が劣り成形性が低下する傾向がある。また、数平均分子
量Ｍｎは、Ｍｎ＝１，０００〜１２０，０００が好まし
く、数平均分子量Ｍｎが１，０００未満では強度、剛性
が小さくなる傾向があり、数平均分子量Ｍｎが１２０，
０００を越えると成形性が悪くなる傾向がある。しかし
ながら以上に示した各値は特に制限されるものではな
い。この際、ビカット軟化温度を上げるため、上記ポリ
カプロラクトンと、脂肪族ポリエステル（ポリ−ε−カ
プロラクトン以外の脂肪族ポリエステル）との組成物
も、本発明に係るポリカプロラクトンの範疇である。

【００１２】本発明に係る３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒ
ドロキシ吉草酸との共重合体、ポリ乳酸及びポリカプロ
ラクトンを必須成分とする組成物における、配合比率
は、３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共
重合体８６〜３１重量％、ポリ乳酸９〜４６重量％及び
ポリカプロラクトン５〜２３重量％が好ましい。この
際、３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共
重合体が３１重量％未満では耐溶剤性が劣り印刷性が低
下する傾向があり、８６重量％を越えると、強度、剛性
が小さくなる傾向があり、好ましくない。

【００１３】また、ポリ乳酸が９重量％未満では強度、
剛性が小さくなり、４６重量％を超えると耐溶剤性が劣
り、印刷性が低下する傾向があり、好ましくない。更
に、ポリカプロラクトンもしくはポリカプロラクトンと
脂肪族ポリエステルとの組成物が５重量％未満である
と、生分解性カード基材の縦横の機械的強度がアンバラ
ンスになる傾向があり、このために、前記５重量％未満
の配合構成のものは通常では単層のカード基材としては
利用されにくく、従って、このような配合構成のカード
基材はある種の材料をラミネートして積層構成とするこ
とにより、利用されるケースが考えられる。一方、ポリ
カプロラクトンもしくはポリカプロラクトンと脂肪族ポ
リエステルとの組成物が２３重量％を越えると、本発明
に係る生分解性カード基材の強度、剛性等が低下する傾
向があり好ましくない。

【００１４】本発明に係る生分解性カード基材を構成す
る組成物の調製方法は、特に制限されるものでなく、従
来のポリオレフィン系樹脂等の組成物の製法で慣用され
ている方法、例えはニーダー、バンバリーミキサー、ロ
ール等の混練機を用いる方法、１軸又は２軸押出機等を
用いて加熱溶融混練しペレット等を造粒するする方法、
リボンミキサー、ヘンセルミキサー、タンブラー等でブ
レンドする方法で行うことができる。

【００１５】また、本発明に係る組成物は、所望に応じ
て、本発明に係る生分解性カード基材の特性、例えば生
分解性、強度、剛性（ヤング率）、耐屈曲性、機械的強
度のバランス性等を著しく阻害しない範囲内で、他の合
成樹脂、各種の添加剤、充填材、酸化チタン、炭酸カル
シウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネ
シウム、シリカ、タルク等を添加しても差し支えない。
前記した合成樹脂としては、特に制限はないが、例え
ば、その他の生分解性樹脂を挙げることができ、例えば
ポリ−３−ヒドロキシ酪酸、ポリ−３−ヒドロキシ吉草
酸、３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシプロピオネー
トとの共重合体、３−ヒドロキシ酪酸と４−ヒドロキシ
酪酸との共重合体、ポリ−３−ヒドロキシアルカノエー
ト等を必要に応じて配合することもできる。

【００１６】本発明に係る生分解性カード基材の成形方
法は、特に制限されないが、例えばＴダイを装着した押
出機のホッパーに、本発明に係る３−ヒドロキシ酪酸と
３−ヒドロキシ吉草酸との共重合体とポリ乳酸及びポリ
カプロラクトンに、必要に応じて、その他の生分解性樹
脂、添加剤、充填材等を配合した組成物を供給する。次
いで、該Ｔダイを装着した押出機を、例えばシリンダー
温度を１５０〜１９０℃、ダイス温度を１６０〜２００
℃に加熱し、上記組成物を溶融混練して押出した後、表
面温度が約４０〜７０℃の冷却ロール又は水冷、空冷等
で冷却固化して巻き取るＴダイ法で成形する方法が例示
できる。本発明に係る生分解性カード基材は、上記以外
の方法で成形してもよい。その他の成形方法としては、
例えば、環状ダイを用いて成形するインフレーション法
やカレンダー法、圧延法等が例示できるが、上記のＴダ
イを用いて溶融押出するＴダイ法が好適なものとして例
示できる。

【００１７】上記のようにして成形される本発明に係る
生分解性カード基材の厚さは、特に制限されるものでな
いが、例えば該生分解性カード基材をカード状に打抜い
て成形されるキャッシュカード、クレジットカード等に
用いる厚手の生分解性カード基材の場合、２５０〜８０
０μｍを例示できる。また、例えばテレホンカード、プ
リペイドカード等に用いる薄手の生分解性カード基材の
場合、１００〜２５０μｍ程度を例示できる。

【００１８】上記のようにして成形された生分解性カー
ド基材は、それ自体で各種の用途に使用できるが、好ま
しい用途としては、例えばクレジットカード、キャッシ
ュカード、プリペイドカード、定期券、ＩＤカード、診
察券等の生分解性カード基材として好適に使用できる
が、自然界で分解可能な生分解性が必要な用途、例えば
育苗用ポット、包装容器、土木用資材等にも使用でき、
特に制限はない。

【００１９】

【実施例】

【００２０】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
ない。尚、本発明は下記実施例において、各検査項目の
測定は下記の方法により行った。

【００２１】［引張強度（ｋｇ／ｃｍ2 ）］：ＪＩＳ−
Ｋ６７３２に準じる。［引張伸度（％）］：ＪＩＳ−Ｋ６７３２に準じる。［直角型引裂強度（ｋｇ／ｃｍ）］：ＪＩＳ−Ｋ６７３
２に準じる。［ヤング率（×１０4 ｋｇ／ｃｍ2 ）］：ＡＳＴＭＤ
８８２に準じる。［生分解性］：通常広く採用されている、例えば８５．
５ｍｍ×５４ｍｍの大きさに生分解性カード基材をカッ
トし浄化センタ−（滋賀県下水道公社湖南中部事務所
内）で採取、処理される返送汚泥に、２５℃の条件下で
２８日間浸漬した後に取り出して重量減少率を測定する
方法で評価する。

【００２２】実施例１生分解性カード基材の原料として、３−ヒドロキシ酪酸
と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合体（３−ヒドロキシ
吉草酸含有率８モル％）４０重量％、Ｌ−乳酸のラクチ
ドを開環重合して得られる重合体である平均分子量Ｍｎ
＝１００，０００のポリ乳酸４０重量％、ビカット軟化
温度１０４℃、平均分子量Ｍｎ＝８０，０００のポリカ
プロラクトン１７重量％及び酸化チタン３重量％とをリ
ボンブレンダーでブレンドしてなる組成物を用いた。次
いで、該組成物をシリンダー温度１８０℃、ダイス温度
１９０℃に設定したＴダイを装着した押出機に供給し溶
融混練した後、表面温度約６０℃のキャストロール上に
押出し冷却固化して巻き取り、厚さ２００μｍの生分解
性カード基材を得た。該生分解性カード基材の引張強
度、引張伸度、直角型引裂強度、ヤング率を表１に示し
た。また、カード状にカットされ成形されカードとして
使用される上記の生分解性カード基材はカード用基材と
して、十分実用に耐えるものであった。更に、生分解性
の尺度として、該生分解性カード基材からなるカード
を、活性汚泥に２５℃の条件下で２８日間浸漬した後の
重量減少率を測定した。その結果、カードの重量減少率
は約７０重量％であった。

【００２３】

【表１】

【００２４】実施例２ポリ乳酸を、Ｌ−乳酸とグリコール酸とから直接脱水重
縮合してなる共重合体に変える以外は実施例１と同様に
して厚さ５００μｍの生分解性カード基材を得た。該
生分解性カード基材は、引張強度、引張伸度、直角型引
裂強度、ヤング率が表１に示した通りであった。又、カ
ード状に打抜かれて成形されカ−ドとして使用される上
記の生分解性カード基材は、カ−ド用基材として十分実
用に耐える物であった。更に、生分解性の尺度として、
実施例１と同様にして、該生分解性カード基材から成形
されたカ−ドの重量減少率を測定した。その結果、重量
減少率は約１０重量％であった。

【００２５】実施例３３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合
体（３−ヒドロキシ吉草酸含有率８モル％）４８重量
％、実施例１と同様のＬ−乳酸のラクチドを開環重合し
て得られる平均分子量Ｍｎ＝１００，０００のポリ乳酸
４０重量％と、実施例１と同様の重合体である平均分子
量Ｍｎ＝８０，０００のポリカプロラクトン９重量％お
よび酸化チタン３重量％とをリボンブレンダーでブレン
ドしてなる組成物を用いること以外は、実施例１と同様
にして厚さ２００μｍの生分解性カード基材を得た。該
生分解性カード基材の引張強度、引張伸度、直角型引裂
強度、ヤング率を表１に示した。また、カード状に打抜
かれてカードとして使用される上記の生分解性カード基
材は、カード用基材として十分実用に耐える物であっ
た。更に、生分解性の尺度として、実施例１と同様にし
てカードの重量減少率を測定した。その結果、重量減少
率は約７０重量％であった。

【００２６】比較例１生分解性カード基材の原料として、３−ヒドロキシ酪酸
と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合体（３−ヒドロキシ
吉草酸含有率８モル％）４８重量％、ビカット軟化温度
１０４℃、平均分子量Ｍｎ＝８０，０００のポリカプロ
ラクトン４８重量％、酸化チタン４重量％とをタンブラ
ーでブレンドしてなる組成物を使用する以外は実施例１
と同様にして厚さ２００μｍの生分解性カード基材を得
た。該生分解性カード基材の引張強度、引張伸度、直角
型引裂強度、ヤング率を表１に示した。更に、生分解性
の尺度として、実施例１と同様にしてカードの重量減少
率を測定した。その結果、カードの重量減少率は約７０
重量％であり、実施例１とほぼ同等であった。しかしな
がら、上記の生分解性カード基材は、引張強度、直角型
引裂強度、ヤング率が悪く、カード用基材として使用に
耐えない物であった。

【００２７】比較例２３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合
体（３−ヒドロキシ吉草酸含有率８モル％）９７重量
％、酸化チタン３重量％を配合してなる組成物をシリン
ダー温度１６０℃、ダイス温度１６５℃に設定したＴダ
イを装着した押出機に供給し溶融混練した後、表面温度
約６０℃の冷却ロール上に押出し冷却固化して巻き取り
厚さ２００μｍの生分解性カード基材を得た。該生分解
性カード基材の引張強度、引張伸度、直角型引裂強度、
ヤング率を表１に示した。更に、生分解性の尺度とし
て、実施例１と同様にして、生分解性カードの重量減少
率を測定した。その結果、カードの重量減少率は約７０
重量％であり、実施例１とほぼ同等であった。しかしな
がら、該生分解性カード基材は引張強度、直角型引裂強
度、ヤング率は低く、耐折り曲げ性、耐久性等が劣る傾
向があり好ましくないものであり、十分実用に耐えない
物であった。

【００２８】表１から明らかなように３−ヒドロキシ酪
酸と３−ヒドロキシ吉草酸との共重合体、ポリ乳酸及び
ポリカプロラクトンを必須成分とする組成物を用いた実
施例１〜３の生分解性カード基材は、引張強度、引張伸
度、直角型引裂強度、ヤング率が極めて優れている。実
施例１〜３から得られる生分解性カード基材は、該生分
解性カード基材を用いてカード状にカットしてなるカー
ドに好適なものである。

【００２９】これに対し、比較例１〜２から得られる生
分解性カード基材は、引張強度、直角型引裂強度及びヤ
ング率が弱い傾向がある。従って、比較例１〜２から得
られる生分解性カード基材は、剛性、機械的強度が劣
る。斯かる生分解性カード基材が、例えば生分解性カー
ド等に形成される場合、耐折り曲げ性、耐久性などが悪
くカ−ド用基材としては好ましくない傾向がある。一
方、従来のポリエチレンテレフタレート及びポリ塩化ビ
ニルからなるカ−ド基材は、例えばカード等としては、
優れた特性を有しているが、自然界で分解されない欠点
があった。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る生分解性カード基材は、微
生物生産の３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉草酸
との共重合体、ポリ乳酸及びポリカプロラクトンを必須
成分とする組成物からなり、十分な強度、剛性（ヤング
率）、耐折り曲げ性を有し、機械的強度の縦横のバラン
ス、耐久性がよいものである。更に、該生分解性カード
基材は廃棄物として地中に埋設されたとしても、比較的
短時間で水、炭酸ガス等に生分解され、環境汚染の憂い
のない成形物（例えばクレジットカード、キャッシュカ
ード、プリペイドカード等）を提供できる。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 67/00 - 67/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉
草酸との共重合体８６〜３１重量％、ポリ乳酸９〜４６
重量％及びポリカプロラクトン５〜２３重量％を必須成
分とする組成物からなる生分解性カード基材。
【請求項２】３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシ吉
草酸との共重合体の３−ヒドロキシ吉草酸含有率が１〜
２０モル％である請求項１に記載の生分解性カード基
材。
【請求項３】ポリ乳酸が、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸及び
Ｄ，Ｌ−乳酸のいずれかを直接脱水重縮合してなる重合
体である請求項１〜２のいずれかに記載の生分解性カー
ド基材。
【請求項４】ポリ乳酸が、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸及び
Ｄ，Ｌ−乳酸のいずれかとヒドロキシカルボン酸とを直
接脱水重縮合してなる共重合体である請求項１〜２のい
ずれかに記載の生分解性カード基材。
【請求項５】ポリ乳酸が、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸及び
Ｄ，Ｌ−乳酸のいずれかから得られるラクチドを開環重
合してなる重合体である請求項１〜２のいずれかに記載
の生分解性カード基材。