JPH0827298A - 生分解性マット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 土壌中で自然分解する性質を有し、破断強度
が１０ｋｇ／ｃｍ²以上、スプリング式硬さ試験機（Ａ
形）による硬度が３０〜１００である、ヒドロキシル基
を含有する天然高分子材料をイソシアネート化合物とポ
リオール化合物を含む溶液と反応させることにより得ら
れた生分解性高分子材料を用いて形成された生分解性マ
ット。 【効果】 本発明の生分解性マットは、芝生の生育を保
護して、なおかつ、芝生上と同様の快適な歩行感が得ら
れ、芝はり替え時に廃棄物として残らず、土壌に埋没し
た場合に生分解して自然環境に悪影響を与えない利点が
ある。 従って、芝生が枯れた場合にもマットを取り除
く必要がなく、芝生の上と同様の快適な歩行感が得られ
る歩行路用マット及び養生マットとして利用できるもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生分解性マットに関
し、更に詳細には、特にゴルフ場、公園などに使用され
る歩行路用マットまたは、芝生を保護するための養生マ
ットとして有利に使用することのできる生分解性マット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴルフ場には芝が敷詰めているが、近年
はそれ以外の場所、例えば公園やビルの屋上等において
も緑化が求められるようになり、芝生を敷き詰めるとこ
ろが増えてきている。芝生の上ではゴルフや散歩をする
ため、芝生に踏圧が加わり、芝生の生育が著しく抑制さ
れる現象は経験的によく知られている。

【０００３】ゴルフ場、公園では、人が歩いたり、電動
カートが通る道筋はだいたい決まっており、このような
場所での芝生は、踏圧の影響を過度に受けて植物ホルモ
ンの一種であるエチレンの生成量が増加し、生育に重要
な光合成能が低下したり、地面が踏み固められて、保水
性、透水性や通気性が低下するなど、芝生の生体維持上
かなりダメージを受け、枯れて裸地化している。

【０００４】特に、ターフが十分に形成されていない造
成後まもない芝生や、４〜５月の芽出し時期の芝生は枯
れやすいため、立ち入り禁止区域内を設けるなどして育
成保護をはかっているが、ターフが充分に形成されるま
では時間がかかり、また、長期的にクローズさせること
もできないため、これに代わる有効に芝生を保護する手
段が求められていた。

【０００５】最近、ゴルフ場や公園では、格子状や蜂の
巣状に穴の開いたゴムやプラスチック製の保護マットを
芝生の上に敷いて、スパイクやタイヤで芝生を傷つけな
いように保護したり、従来のアスファルトより快適な歩
行路マットとして使用することが行われている。

【０００６】しかしながら、このようなゴムやプラスチ
ック製保護マットでも、その上を人やカートが繰り返し
往来することにより、保護マットが地面を押し固めた
り、あるいは、埋没して結局は芝根の育成に必要な条件
である保水性、透水性及び通気性を低下させ、結局は芝
生を枯死させ、裸地化しているのが現状である。また、
地面に埋没した保護マットには、芝生が絡みつき、手作
業では張り替えることが困難であり、しかも分解性がな
いため、埋没した状態のままで放置されている。

【０００７】更に、保護マットが埋没した地面は、張り
芝や芝種を播種しても、地面が硬化しているため芝根の
育成ができる環境ではなく、新たに芝生を生育させるこ
とはできないという問題がある。更にまた、プラスチッ
ク製の保護マットはゴムのような柔軟性がなく、起伏の
ある地面との間に隙間ができやすく、スパイクやタイヤ
で傷つけられた角が突き出して安全性に問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、ゴルフ場
や、公園で使用される従来の保護マットは、芝生が絡み
つきあるいは埋没により回収が困難であり、また土壌中
の微生物によって自然分解され再び自然の環境システム
に組入れられるといった生分解性の機能がないため、自
然界への放置による環境保全への影響の面からも、その
改善が求められていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、芝生の養
生期間においては芝生を十分に踏み圧から保護するため
に十分な強度を有し、しかも芝生が十分に成育した時点
では芝生になんら悪影響を与えず分解する保護マットを
得べく鋭意検討を行った結果、このような相反する条件
を満たす素材として、ヒドロキシル基を含有する天然高
分子とイソシアネート化合物およびポリオール化合物と
でポリウレタン鎖を反応結合させて得た特定の生分解性
高分子材料を見出し、本発明を完成した。

【００１０】すなわち、本発明は、土壌中で自然分解す
る性質を有し、破断強度が１０ｋｇ／ｃｍ²以上、スプ
リング式硬さ試験機（Ａ形）による硬度が３０〜１００
であるポリウレタン結合を有する生分解性高分子材料を
用いて形成された生分解性マットを提供するものであ
る。

【００１１】本発明の生分解性マットを形成するための
素材である生分解性高分子材料は、ヒドロキシル基を含
有する天然高分子材料（以下、「天然高分子材料」とい
う）のヒドロキシル基を介し、イソシアネート化合物お
よびポリオール化合物とでポリウレタン鎖を反応結合さ
せたものであり、ポリウレタンに属する高分子である。

【００１２】生分解性高分子材料製造の原料として用い
られる天然高分子材料としては、ヒドロキシル基を有す
る液体状の物質、例えば、糖蜜、リグニン系物質等や、
ヒドロキシル基を有する固体状の物質、例えば、繊維状
及び粉末状セルロース系物質、ヘミセルロース系物質、
ペクチン系物質、リグニン系物質、でん粉系物質等を挙
げることができる。 このうち、生分解性の点からは特
に糖蜜が好ましい。また、最終的に得られる生分解性マ
ットの強度を補強するために、天然高分子材料として、
麻、綿、レーヨン等のヒドロキシル基を有する繊維を用
いることもできる。 このヒドロキシ基を含有する繊維
は、単繊維、不織布、織物または編物状のものを利用す
ることができる。

【００１３】一方、ポリウレタン鎖の形成に用いる成分
の１つであるポリオール化合物としては、一般にポリウ
レタンの製造に用いられている各種のものを使用するこ
とができる。

【００１４】その例としては、エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレン
グリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオ
ール、グリセリン、トリメチロールエタン、ペンタエリ
スリトール等の低分子量ポリオール；ポリカプロラクト
ン、多塩基酸とヒドロキシル化合物から製造されるポリ
エステスルポリオール；ポリオキシエチレングリコー
ル、ポリオキシプロピレングリコール、ポリ（オキシプ
ロピレン）ポリ（オキシエチレン）グリコール、ポリ
（オキシブチレン）グリコール、ポリ（オキシテトラメ
チレン）グリコール等のポリエーテルポリオール等を挙
げることができる。 また、アクリルポリオール；ヒマ
シ油或いはトール油誘導体等を用いることもできる。

【００１５】また、ポリウレタン鎖の形成に用いる他の
成分であるイソシアネートとしては、脂肪族系イソシア
ネート、芳香族系イソシアネートや、それらの変性体を
挙げるることができる。

【００１６】このうち、脂肪族系イソシアネートとして
は、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート等が、芳
香族系イソシアネートとしては、例えばジフェニルメタ
ンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルイソシア
ネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソ
シアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリフェニ
ルメタントリイソシアネート等が、またイソシアネート
変性体としては、例えば、ウレタンプレポリマー等がそ
れぞれ挙げられる。

【００１７】本発明の生分解性マットを調製するには、
まず、生分解性高分子材料を形成する上記各成分を用い
てプレポリマーを調製し、次いで所定の金型に注入、加
熱して成型すれば良い。

【００１８】ポリウレタンには、その形態によりフォー
ムタイプとエラストマータイプがあるが、本発明の生分
解性マットは、その必要とされる機能、例えば、地面と
の密着性を失わない適度な柔軟性、適度な踏み心地を得
るための表面硬度、或いは適度な伸度等から、発泡エラ
ストマータイプであることが好ましいが、ポリウレタン
エラストマーの一般的な成形法でも目的とする生分解性
マットを製造することも可能である。

【００１９】前記各成分を用い、プレポリマーを製造す
るには、次の如くすれば良い。 すなわち、まず、天然
高分子材料、ポリオール化合物、触媒、整泡剤を反応容
器に計量し均一に混合する。 次にイソシアネート化合
物を計量し、先のポリオール溶液に混合し、接触反応に
より粘調なプレポリマーを得ることができる。

【００２０】イソシアネート化合物の混合割合は、ポリ
オール化合物及び天然高分子材料に含まれる全ヒドロキ
シル基の当量数に対して、そのイソシアネート当量数で
０.８〜２.０倍当量程度であり、柔軟性、表面硬度、強
度の面からより好ましくは１.０〜１.２倍当量程度であ
る。 ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物の
合計反応量は天然高分子材料に対して１０重量％以上、
生分解性、物性及び反応のコントロールしやすさの面か
ら好ましくは１００〜９００重量％である。

【００２１】天然高分子材料及びポリオール化合物とイ
ソシアネート化合物とからなる反応溶液を接触させプレ
ポリマーを調製する場合、その反応温度は０〜１３０℃
程度であり、架橋程度の低い良好なプレポリマーを得る
ために好ましくは５〜６０℃程度である。 プレポリマ
ー化に要する時間は、天然高分子材料の添加量、ポリオ
ール化合物、イソシアネート化合物の種類、或いは反応
促進のために加える触媒量、更には反応温度により異な
るが、一般的には１０〜３００分程度である。

【００２２】発泡ポリウレタンエラストマーを製造する
ための発泡剤としては、一般にポリウレタンの製造に用
いられている各種のものが使用できる。 これらのもの
としては、例えば、水、有機系発泡剤、無機系発泡剤が
挙げられる。 有機系発泡剤としては、例えば、ニトロ
アルカン、ニトロ尿素、アルドオキシム、活性メチレン
化合物、酸アミド、３級アルコール、しゅう酸水和物、
無機系発泡剤としては、例えば、トリクロロモノフルオ
ロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ホウ酸、固体炭
酸、水酸化アルミニウム等が挙げられる。

【００２３】水を発泡剤として使用する場合、天然高分
子材料が含有している水分量を調製することにより、そ
のまま発泡剤として用いることができる。本発明の生分
解性マットに必要な機能を満たすためには、発泡倍率は
１.０〜１０.０倍程度、好ましくは１.０〜５.０倍程度
である。

【００２４】ポリオール化合物とイソシアネート化合物
の反応速度を調製するための触媒としては、ポリウレタ
ンの製造に普通一般に用いられる触媒、例えば、アミン
類、フォスフィン類のルイス塩基やルイス酸の有機金属
化合物（アルミニウム、スズ）等をポットライフ及びキ
ュアリング時間に応じて用いることができる。

【００２５】一定の時間の接触反応により得られたプレ
ポリマーはセルを整えるために１０００〜５０００ｒｐ
ｍの撹拌速度で１０〜１８０秒撹拌し、クリーム状液体
にし、約１１０℃に予熱された金型に注入し、１００〜
１５０℃好ましくは１１０〜１３０℃の温度でキュアリ
ングする。離型可能時間は成形条件によって異なるが、
約１０〜１２０分である。 離型後、１１０〜１２０℃
の温度条件で１０〜１５時間養生することにより、本発
明が目的とする生分解性ポリウレタンマットを得ること
ができる。

【００２６】なお、生分解性を最大限に発揮させる目的
で、生分解性成分である糖蜜等のポリオール可溶化性天
然高分子材料を、ポリウレタン中にモノマー単位で組み
込む場合には、ワンショットによりプレポリマーを製造
する注型法を採用することが好ましい。

【００２７】上記のようにして得られる本発明の生分解
性マットの形状については、特に制約はないが、使用し
やすさ等の面から、厚さが５〜２０ｍｍ、長さが１,０
００〜３,０００ｍｍ、幅が１,０００〜１,６００ｍｍ
であり、格子状や蜂の巣状の形状や穴を有するボードと
することが好ましい。 また、その比重は、０.１〜１程
度である。 更に、穴の大きさや形状も特に制約はない
が、芝生を保護、養生する目的からは開口率が１０〜８
０％程度の範囲であることが好ましい。

【００２８】本発明の生分解性マットのより好ましいも
のの例は、厚さが１０ｍｍ、長さが２,０００ｍｍ、幅
が１,０００ｍｍであり、比重が０.６／ｃｍ³、総重量
が６ｋｇ、開口率が５０％で、ＪＩＳ−Ｋ６３０１に定
められたスプリング式硬さ試験機（Ａ形）により測定し
た表面硬度（以下、「ＪＩＳ−Ａ硬度」という）が６０
のものである。

【００２９】かくして得られる本発明の生分解性マット
は、その機械的強度と、生分解性において他のマットと
区別される。 すなわち、本発明の生分解性マットを形
成する生分解性高分子材料は、破断強度１０ｋｇ／ｃｍ
²以上、ＪＩＳ−Ａ硬度３０〜１００と機械的強度が大
きく、しかも、例えば土壌中での初期（２〜４ヵ月後）
の重量減少率が０.５〜１.２％／月程度以上であること
から理解されるように極めて優れた生分解性を示す点に
おいて、他の高分子材料と区別するできるものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の生分解性マットは、芝生の生育
を保護して、なおかつ、芝生上と同様の快適な歩行感が
得られ、芝はり替え時に廃棄物として残らず、土壌に埋
没した場合に生分解して自然環境に悪影響を与えない利
点がある。

【００３１】すなわち、本発明のマットは、設置時は芝
生保護に十分な機械的強度を有するが、その後土壌中の
微生物によって自然に炭酸ガスにまで分解される生分解
性の機能があるため、自然放置されても自然環境に悪影
響を与えず、マットが地面に埋没した場合でも生分解す
ることにより、芝生の生育に必要な保水性、透水性、通
気性を低下させることのないものである。 また、ポリ
ウレタン特有の柔軟性があるため、起伏のある地面にも
密着させることができ、スパイクで傷つけられた角が突
出しても安全である。 従って、本発明の生分解性マッ
トは、芝生が枯れた場合にもマットを取り除く必要がな
く、芝生の上と同様の快適な歩行感が得られる歩行路用
マット及び養生マットとして利用できるものである。

【００３２】

【実施例】次に実施例および試験例を挙げ、本発明を更
に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等になんら
制約されるものではない。

【００３３】実 施 例 １ （１）ポリエチレングリコール２００と糖蜜を２：１の
割合で混合し、エバポレーターにより水分を０.５重量
％まで除去して糖蜜ポリオールを得た。 この糖蜜ポリ
オールに対して、９倍量のポリエチレングリコール６０
０、全重量の２.０重量％のシリコーン整泡剤、さらに
全ヒドロキシル基当量に対しイソシアネート当量で１.
０倍となる量のイソシアネート（ポリメリックジフェニ
ルメタンジイソシアネート：ヘキサメチレンジイソシア
ネート＝７０：３０）を撹拌混合し、２０℃の温度条件
で反応させプレポリマーを得た。

【００３４】（２）次に、（１）で得たプレポリマーを
１０００ｒｐｍで高速撹拌し、クリーム状態とした後、
金型に注入し、１１０℃、１００ｋｇ／ｃｍ²の条件で
２時間ホットプレスして生分解性ポリウレタンマットを
得た（本発明品１）。 尚、得られた生分解性ポリウレ
タンマットは、１１０℃の温度条件で１２時間養生し
た。

【００３５】（３）また前記（１）および（２）と同様
にして、糖蜜ポリオールとポリエチレングリコール６０
０の比が１：１で、ポリメリックＭＤＩとＨＤＩの比が
５５：４５の生分解性ポリウレタンマット（本発明品
２）、糖蜜ポリオールとポリエチレングリコール６００
の比が３：１で、ポリメリックＭＤＩとＨＤＩの比が４
０：６０の生分解性ポリウレタンマット（本発明品３）
を得た。

【００３６】実 施 例 ２ 本発明品２の製造に用いた糖蜜ポリオール化合物組成及
びイソシアネート組成で、イソシアネート量のみを全ヒ
ドロキシル基当量に対しイソシアネート当量で１.１倍
となるように代えて、生分解性ポリウレタンマット（本
発明品４）を得た。また同様にして、イソシアネート量
のみを全ヒドロキシル基当量に対しイソシアネート当量
で１.２倍になるように代えて、生分解性ポリウレタン
マット（本発明品５）を得た。

【００３７】実 施 例 ３ （１）実施例１で示した糖蜜ポリオールに対して、１倍
量のポリエチレングリコール６００、全重量の２.０重
量％のシリコーン整泡剤、さらに全ヒドロキシル基当量
に対しイソシアネート当量で１.０倍当量になる量のイ
ソシアネート（ポリメリックジフェニルメタンジイソシ
アネート：ヘキサメチレンジイソシアネート：ピュアジ
フェニルメタンジイソシアネート＝２０：３０：５０）
を撹拌混合し、２０℃の温度条件で反応させプレポリマ
ーを得た。

【００３８】（２）次に、このプレポリマーを１０００
ｒｐｍで高速撹拌しクリーム状態とした後、金型に注入
し１１０℃、１００ｋｇ／ｃｍ²の条件で２時間ホット
プレスして生分解性ポリウレタンマット（本発明品６）
を得た。 尚、得られた生分解性ポリウレタンマットは
１１０℃の温度条件で１２時間養生した。

【００３９】実 施 例 ４ 本発明品２の製造に用いた糖蜜ポリオール化合物組成及
びイソシアネート組成で、ポリエチレングリコール６０
０をポリカプロラクトン５５０で全て代替し、同様にし
て生分解性ポリウレタンマット（本発明品７）を得た。

【００４０】比 較 例 １ ポリエチレングリコール２００とポリエチレングリコー
ル６００の比が１：１であるポリオール、ポリオールの
全ヒドロキシル基当量に対してイソシアネート当量で
１.０倍当量となる量のイソシアネート（ポリメリック
ジフェニルメタンジイソシアネート：ヘキサンメチレン
ジイソシアネート＝９０：１０）、さらに全重量の２.
０重量％のシリコーン整泡剤を撹拌混合し、２０℃の温
度条件で反応させてプレポリマーを得た。

【００４１】次にこのプレポリマーを１０００ｒｐｍで
高速撹拌しクリーム状態とした後、金型に注入して天然
高分子材料の入ってないポリウレタンマット（比較品
１）を得た。 尚、得られたポリウレタンマットは、１
１０℃の温度条件で１２時間養生した。

【００４２】試 験 例 ２ 実施例１〜４で得られた生分解性ポリウレタンマットに
ついて、表面硬度、破断強度、伸度を測定した。 その
結果を表１に示す。

【００４３】

【００４４】本発明品はいずれも、実際の使用に際して
問題は認められなかった。 また本発明品の各生分解性
ポリウレタンマットは開口部が１０ｍｍ×２０ｍｍの格
子状、開口率が５０％の条件で成形したが、何れも芝地
での芝芽の生育は良好で、適度の柔軟性と表面硬度によ
り、芝生上と同様の快適な歩行感が得られた。

【００４５】試 験 例 ２ 次に、本発明品１〜３、比較品１、天然物（ブナ、ス
ギ）及び従来品（合成ゴム）について、土壌中における
２ヵ月および４ヵ月経過時の初期生分解性を重量減少率
として測定した結果を表２に示した。

【００４６】

【００４７】この結果から明らかなように、本発明品１
〜３は何れも、２ヵ月、４ヵ月経過時の初期腐朽は広葉
樹（ブナ）より若干少ない程度であり、良好な生分解性
を示した。 以 上

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 5/00 ＬＡＷ 101/00 ＬＴＢ //(Ｃ０８Ｇ 18/64 101:00） Ｃ０８Ｌ 75:04 (72)発明者 畠山 兵衛 茨城県つくば市東１丁目１番４号 工業技 術院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 廣瀬 重雄 茨城県つくば市東１丁目１番４号 工業技 術院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 小橋川 健 沖縄県具志川市字州崎５−１ 株式会社ト ロピカルテクノセンター内 (72)発明者 渡嘉敷 唯章 沖縄県具志川市字州崎５−１ 株式会社ト ロピカルテクノセンター内 (72)発明者 内田 久一朗 広島県三原市城町573−13 (72)発明者 松本 雅彦 東京都葛飾区青戸５−14−５

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土壌中で自然分解する性質を有し、破断
   強度が１０ｋｇ／ｃｍ²以上、スプリング式硬さ試験機
   （Ａ形）による硬度が３０〜１００であるポリウレタン
   結合を有する生分解性高分子材料を用いて形成された生
   分解性マット。
2. 【請求項２】 生分解性高分子材料が、ヒドロキシル基
   を含有する天然高分子材料を、イソシアネート化合物と
   ポリオール化合物を含む溶液と反応させることにより得
   られるものである請求項１記載の生分解性マット。
3. 【請求項３】 ヒドロキシル基を含有する天然高分子材
   料に対するポリウレタン鎖の結合量が、天然高分子材料
   に対して１０重量％以上である請求項２記載の生分解性
   マット。
4. 【請求項４】 ヒドロキシル基を含有する天然高分子材
   料が、糖蜜、リグニン系物質、繊維状及び粉末状セルロ
   ース系物質、ヘミセルロース系物質、ペクチン系物質ま
   たはでん粉系物質である請求項第２項または第３項記載
   の生分解性マット。
5. 【請求項５】 ヒドロキシル基を含有する天然高分子材
   料が、糖蜜である請求項第２項または第３項記載の生分
   解性マット。
6. 【請求項６】 開口率１０〜８０％の穴開き形状である
   請求項第１項ないし第５項のいずれかの項記載の生分解
   性マット。
7. 【請求項７】 天然高分子材料が、ヒドロキシ基を含有
   する繊維の単繊維、不織布、織物または編物である請求
   項第２項または第３項記載の生分解性マット。
8. 【請求項８】 ヒドロキシ基を含有する繊維が、麻、綿
   またはレーヨンである請求項第７項記載の生分解性マッ
   ト。