JPH10251492A

JPH10251492A - 自然分解性樹脂組成物及びその成形物

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Publication number: JPH10251492A
Application number: JP8441697A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kondo; 義和近藤; Hiroshi Kajiyama; 宏史梶山; Hideki Hinako; 秀樹日名子; Kunio Ichihashi; 邦夫市橋
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-17
Also published as: JP3669107B2

Abstract

(57)【要約】【課題】自然環境下で分解し、しかも植物の生育を促進
する成分を徐々に放出し、植物の生育を促進するポリマ
ー組成物及びその成形物を提供する。【解決手段】脂肪族ポリエステル（Ａ）と、Ｐ，Ｋ，Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｂ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｎの群から
選ばれた少なくとも２種の元素のイオン及び／又は水溶
性化合物を水中に放出する無機ガラス粒子（Ｂ）とを含
有し、且つ（Ａ）が９９．９〜５０重量％、（Ｂ）が
０．１〜５０重量％を占める自然分解性樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然分解性で植物
の生育に有用な成分を含有し、植物の栽培に適する新規
な樹脂組成物及びその成形物に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油を原料とする合成樹脂は優れた性能
と低コストであるため広く使われているが、自然環境下
での分解性が低く、又焼却時の発熱が大きい為に、環境
保護の見地からの見直しが必要である。また農業、林
業、園芸その他の植物栽培において、多量の合成樹脂製
品が用いられているが、自然環境下では分解しないため
環境汚染の原因となったり、また廃棄が厄介であるため
問題となっている。このため、脂肪族ポリエステルから
なる自然分解性樹脂が開発されつつあるが、自然分解性
だけでなく、更に植物栽培に適する製品が求められてい
るのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】植物栽培用品には、植
物の成長を促進する作用があることが好ましい。また有
害な細菌などの増殖を抑制する作用も好ましい。本発明
の目的は、それらの作用を有し且つ自然環境下で分解す
る樹脂組成物及びその成形物を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、脂
肪族ポリエステル（Ａ）と、Ｐ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂ，
Ｍｎ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｎの群から選ばれた少なく
とも２種の元素のイオン及び／又は水溶性化合物を水中
に放出する無機ガラス粒子（Ｂ）とを含有し、且つ
（Ａ）が９９．９〜５０重量％、（Ｂ）が０．１〜５０
重量％を占める自然分解性樹脂組成物によって達成され
る。

【０００５】

【発明の実施の形態】脂肪族ポリエステル（Ａ）は、脂
肪族ヒドロキシ酸、脂肪族ラクトン、脂肪族ジオール及
び脂肪族ジカルボン酸などを重合して得られるポリマ
ー、及びそれに少量の（例えば３０重量％以下、好まし
くは１０重量％以下）他成分を共重合及び／又は混合し
たものを包含する。

【０００６】脂肪族ポリエステルの重合原料の例として
は、（ａ）グリコール酸、ヒドロキシブチルカルボン酸
のような脂肪族ヒドロキシ酸、（ｂ）グリコリド、ブチ
ロラクトン、カプロラクトンなどの脂肪族ラクトン、
（ｃ）エチレングリコール、プロピレングリコール、ブ
タンジオール、ヘキサンジオールなどの脂肪族ジオー
ル、（ｄ）ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、エチレン／プロピレングリコール、ジプロピレン
グリコール、ジヒドロキシエトキシブタン、ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレ
ン／プロピレングリコールなどのポリアルキレンエーテ
ルのオリゴマー及びポリマー、（ｅ）ポリプロピレンカ
ーボネート、ポリブチレンカーボネート、ポリヘキサン
カーボネートなどの脂肪族ポリカーボネートのオリゴマ
ー及びポリマー、（ｆ）コハク酸、アジピン酸、スベリ
ン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸
などの脂肪族ジカルボン酸などの脂肪族ポリエステル原
料が挙げられる。

【０００７】またテレフタル酸、イソフタル酸、ヒドロ
キシ安息香酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族成
分も、少量なら（例えば１０重量％以下）応用すること
が出来る。そのような少量の芳香族成分を含む場合も、
実質的に脂肪族ポリマーと見なす。

【０００８】本発明に用いる脂肪族ポリエステルは、成
形性、耐熱性、強度などの実用性から結晶性で融点は８
０℃以上が好ましく、更に好ましくは１１０℃以上、特
に好ましくは１３０℃以上である。

【０００９】融点１１０℃以上のポリエステルの例とし
ては、ポリエチレンサクシネート（融点約１１６℃）、
ポリＬ−乳酸（融点約１７５℃）、ポリＤ−乳酸（融点
約１７５℃）、ポリヒドロキシブチレート（融点約１８
０℃）、ポリグリコール酸（融点約２３０℃）及びそれ
らを主成分とし他の成分を少量（例えば３０％以下）共
重合したり混合したものが挙げられる。

【００１０】なかでも、ポリ乳酸および乳酸成分を６０
重量％以上含む変性（他成分の共重合及び／又は混合に
よるもの）ポリ乳酸は、性能（耐熱性、強度）、幅広い
分解速度及びコストに優れ、最も好ましい。

【００１１】一般に融点が高い脂肪族ポリエステル例え
ばポリ乳酸は硬く脆い性質があるが、それに融点が比較
的低いもの例えばポリブチレンサクシネート、ポリブチ
レンアジペート（融点約６９℃）、ポリエチレンセバケ
ート（融点約７２℃）、ポリカプロラクトン（融点約６
０℃）などを３〜３０重量％程度混合したりブロック共
重合して、融点はあまり低下させずに柔軟性や耐衝撃
性、分解速度などを改善したものは、本発明に特に好ま
しく用いることが出来る。

【００１２】また、光学活性モノマーであるＬ−乳酸及
びＤ−乳酸の共重合体では、融点や結晶性を任意に制御
できるために、より好ましい。

【００１３】同様に、他成分の混合や共重合などによ
り、分解速度、成形性、離型性、安定性その他を改良し
たものも本発明に好ましく用いられる。ポリ乳酸ホモポ
リマーは、脂肪族ポリエステルの中でも最も分解速度が
遅い（長期間使用可能）が、他成分の混合や共重合など
により、分解速度を高めることが可能であり、幅広い分
解速度が得られる。

【００１４】本発明に用いる脂肪族ポリエステルの分子
量は特に限定されないが、５万以上が好ましく、７万〜
３０万の範囲が更に好ましく、８万〜２０万が特に好ま
しいことが多い。

【００１５】本発明に用いる無機ガラス粒子（Ｂ）は、
Ｐ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚ
ｎの群から選ばれた少なくとも２種の元素のイオン及び
／又は水溶性化合物を水中に放出する能力を有するもの
である。

【００１６】無機ガラスは、複数の金属酸化物などの混
合物で非結晶性又は低結晶性（通常結晶化度５０％以
下、好ましくは３０％以下）のものであり、製造の容易
な溶融可能なものが好ましい。

【００１７】本発明に用いる無機ガラス粒子（Ｂ）は、
Ｐ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚ
ｎの群から選ばれた少なくとも２種の元素の酸化物を成
分として含むものが好ましい。

【００１８】植物の生育には、成長の時期に応じて必要
とされる元素が異なり、それらを複数個有することが好
ましい。例えば、酸化物の好ましい含有率は無機ガラス
粒子（Ｂ）の総量に対して、Ｐ₂Ｏ₅：高々６５重量
％、特に５５〜１０重量％、Ｋ₂Ｏ：高々３５重量％、
特に３０〜５重量％、ＭｇＯ：高々４５重量％、特に４
０〜５重量％、ＣａＯ：高々４５重量％、特に４０〜５
重量％、Ｂ₂Ｏ₃：高々６５重量％、特に５０〜５重量
％、ＭｎＯ：高々４５重量％、特に４０〜１重量％、Ｍ
ｏ₂Ｏ₃: 高々２５重量％、特に２０〜２重量％、Ｆｅ
₂Ｏ₃：高々２５重量％、特に２０〜２重量％、Ｃｕ
Ｏ：高々２５重量％、特に２０〜２重量％などである。

【００１９】それらが混合されたガラスからは、例えば
リン酸、リン酸イオン、カリウムイオン、マグネシウム
イオン、カルシウムイオン、ホウ酸イオン、マンガンイ
オン、モリブテンイオン、鉄イオン、銅イオン、亜鉛イ
オン、或いはそれらの金属の水酸化物などが水中に徐々
に放出され、植物の栄養素として有効である。

【００２０】また亜鉛イオンや銅イオンは細菌を抑制す
る作用があり、植物の病気や腐敗を防ぐ効果がある。本
発明に用いる無機ガラス粒子（Ｂ）には、上記有効成分
以外の成分、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウムなど
を、少量（通常５０％以下、好ましくは３０％以下）含
んでいても良い。

【００２１】本発明に用いる無機ガラス粒子（Ｂ）は、
水中に浸漬すると徐々に成分が溶出する。溶出する成分
やその量によって水の水素イオン濃度指数ＰＨが変わる
が、ＰＨが７．５以上のアルカリ性の場合、脂肪族ポリ
エステルの分解が促進されるので、使用期間が例えば１
年以内の用途（農業や園芸用の一部）に適する。

【００２２】無機ガラス粒子（Ｂ）は、樹脂組成物の総
量に対して０．１〜５０重量％、好ましくは５〜４５重
量％、特に好ましくは１０〜４０重量％である。無機ガ
ラス粒子（Ｂ）が０．１重量％未満の場合は、溶出速度
や溶出量も小さく植物の育成に対して効果が小さい。
又、５０重量％を超える場合は該樹脂組成物を製造する
にあたり、操業効率や生産性が非常に落ちるばかりか、
製品の物性や取扱い性も悪くなるのである。

【００２３】またＰＨが７の中性の場合や７以下の酸性
の場合は、分解はあまり促進されないので、長期間の使
用に適する。従って、本発明に用いる無機ガラスの成分
を調節し、水に溶出する成分の中の酸性成分とアルカリ
性成分の量を調整し、溶出成分のＰＨを用途に合わせる
ことが出来る。一般に植木を定植したり土木工事で種付
きのシートを使用する場合などは、１年以上の長期間、
強度が保たれることが望ましく、ガラス溶出成分のＰＨ
は中性か弱酸性（ＰＨ７〜５程度）が好ましい。

【００２４】本発明に用いる無機ガラス粒子（Ｂ）の大
きさは特に限定されないが、平均粒径０．０１μｍ〜１
００μｍ程度のものが好ましく用いられる。例えば繊維
やフィルムなどには平均粒径０．０１μｍ〜２μｍ、特
に０．１μｍ〜１．５μｍ程度のものが好ましく、押出
し成形や射出成形用には、０．０１μｍ〜１００μｍ、
特に０．１μｍ〜２０μｍ程度のものが好ましく、
０．１μｍ〜１０μｍの範囲が最も好ましい。

【００２５】粒子の形状も任意で、球形、細片状、針
状、不定形などでもよい。同様に粒子は多孔質でもよ
く、その場合はイオンや水溶性成分の放出速度が高めら
れる。同様に多孔質や粒子径が小さい場合、他の物質の
吸着性が高まり、上記の有効元素成分（イオンや化合
物）を吸着、含有させることが出来る。

【００２６】上記元素以外の有効（肥料）成分として、
硝酸、硝酸塩、アンモニア、アンモニウム塩など植物の
栄養となる窒素化合物を含有させたものも有用である。
同様に、樹脂中での分散性の改善や有効成分の放出速度
の改善（抑制など）のため、粒子を油脂類、界面活性
剤、ポリマーなどで表面処理したものも好ましく用いら
れる。

【００２７】本発明に用いる上記特殊ガラス粒子は、そ
の１０倍（重量比）の純水に分散し、２０℃で２４時間
放置した時の水中に抽出される前期有効成分元素の総量
が１ｐｐｍ以上，好ましくは５ｐｐｍ以上である。

【００２８】本発明の組成物の製造方法、特に混合方法
は限定されないが、脂肪族ポリエステルの溶融状態又は
溶剤溶液で、上記特殊ガラス粒子を混合することが出来
る。混合時には、水分が無い又は極度に少ない状態が、
脂肪族ポリエステルの分解を防ぐために好ましい。例え
ば混合系の水分率は２０ｐｐｍ以下が好ましく、１０ｐ
ｐｍ以下が特に好ましく、５ｐｐｍ以下が最も好まし
い。

【００２９】同様に、脂肪族ポリエステルの溶融重合又
は溶液重合時に、重合原料にガラス粒子を混合したり、
重合プロセス中に混合することも出来る。例えば脂肪族
ポリエステルをスクリュー押出機で溶融し、その溶融ポ
リマーにガラス粒子を添加し１軸又は２軸の押出機で連
続的に混合してもよい。同様に流れの分割と合流とを多
段的に行う静止混合器を用いてもよく、静止混合器と機
械的攪拌装置を併用してもよい。

【００３０】溶液状態で混合するときは、攪拌装置を有
する容器の中で、連続的または間欠的に混合してもよ
い。混合状態や粒子の分散状態を改善するため、又は粒
子の疎水性を強めるために、分散剤や界面活性剤、油脂
類、シリコン油やシリコン樹脂、フッ素化合物などを応
用することもできる。

【００３１】本発明組成物には、主成分である脂肪族ポ
リエステルと上記の特殊ガラス粒子の他に、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、着色剤、顔料、染料、離型剤、抗菌
剤、流動性改善剤、分散剤、界面活性剤その他の各種添
加剤、各種ポリマー、無機化合物、金属などの粒子、繊
維、各種フィラーなどを必要に応じ、適宜混合すること
が出来る。

【００３２】本発明組成物を少なくとも一部に用いた、
繊維、糸、ひも、ロープ、編物、織物、不織布等の繊維
構造物、フィルム、シート、複合材料、押出成形品、射
出成形品、カプセル状構造物、その他の成形品は、特に
植物の栽培用品に極めて有用且つ効果的である。

【００３３】なおガラス粒子を多量に、例えば繊維に混
合すると、摩擦によって相手（ガイトや編針など）を磨
耗、損傷させる傾向があるが、ガラス粒子を含むポリマ
ーを芯に、それを含まないか少量（例えば２％以下）し
か含まないポリマーを鞘にして、芯／鞘複合繊維とする
ことにより、磨耗の問題を解決することが出来る。

【００３４】フィルムやシートの場合も、内層にガラス
粒子含有ポリマー、外層に通常ポリマーを配置した複合
構造として、磨耗その他の問題を改善することが出来
る。この場合、芯と鞘の複合比率（体積比）は任意であ
るが、例えば１／９〜９／１の範囲、特に３／７〜７／
３の範囲が好ましく用いられる。又、繊維とフィルムや
樹脂とを複合することも出来る。

【００３５】本発明の組成物が特に好ましく用いられる
用途や製品の例としては、植生用の布や不織布、種や苗
を付着したシート状、布状又はテープ状の材料、苗床ポ
ット、植木鉢、杭、苗保護用のシート、袋、ロープ、根
の保護用のシートや包装材料等が挙げられる。一年以内
に成長し、しっかり根を張る場合は、分解時間が比較的
短い脂肪族ポリエステルが適し、しっかり根を張るのに
時間が掛かる植木や法面の補強用の種付きシートなど
は、分解時間が２年以上のものが好ましい。前者には、
ＰＨ８以上のガラス粒子を使用した組成物を好ましく応
用出来、後者にはＰＨ７以下のガラス粒子を使用した組
成物が好ましい。

【００３６】

【実施例】以下の実施例において、％、部は特に断らな
い限り重量比である。実施例１Ｌ−ラクチドに対しオクチル酸錫を１００ｐｐｍ混合
し、窒素雰囲気中１８８℃で８分間、２軸混練押出機中
で重合し、冷却チップ化後、１４０℃の窒素雰囲気中で
処理（固相重合）してポリＬ−乳酸ホモポリマーＰ１を
得た。Ｐ１の融点は１７７℃、分子量は１５．５万であ
った。

【００３７】Ｐ₂Ｏ₅４５％、Ｂ₂Ｏ₃１０％、Ｋ₂Ｏ
２５％、ＣａＯ８％、ＺｎＯ３％、ＭｇＯ４％、ＣｕＯ
４％の組成からなり、平均粒経０．８μｍのガラス粒子
をＧ１とする。１Ｔｏｒｒの窒素ガス中、２００℃で２
４時間乾燥した粒子Ｇ１に、同じく窒素中１２０℃、１
０Ｔｏｒｒで１０時間乾燥したステアリン酸マグネシウ
ム５％を混合したものを、２軸押出機を用い１９５℃
で、ポリマーＰ１に対して１０％混合したものをポリマ
ーＰ２とする。

【００３８】溶融したポリマーＰ２を芯とし、別に溶融
したポリマーＰ１を鞘とし、両者を２／１（体積比）で
芯鞘型に複合し、２２０℃、直径０．３０ｍｍの円形口
金孔より紡出し、空気中で冷却し油剤を付与した後１５
００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、合糸して５０万デニ
ールのトウとし、９０℃で２．９倍延伸し押込み型の巻
縮装置で巻縮し、切断して単糸繊度４．５デニール、長
さ５５ｍｍのステープルＳ１を得た。比較のため、ポリ
マーＰ１のみから同様にして得た単一成分のステープル
をＳ２とする。

【００３９】ステープルＳ１を用いカード法により目付
け７５ｇ／ｍ²の不織布を製造し、それに澱粉糊に西洋
芝の種子を混合して自然乾燥したものをＦ１とする。比
較のためステープルＳ２を用い、同様にして得た種子付
きの不織布をＦ２とする。同じく比較のため、通常のポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のステープルから
なる同様の不織布に芝の種子を付着したものをＦ３とす
る。

【００４０】上記の種子付きの不織布を、消石灰を用い
てＰＨ７に調整した畑土の上の並べ、その上に畑土を１
０ｍｍかぶせ、２０℃の温室中で一週間に一回水及び二
週間に一回塩化アンモニウム０．０５％溶液をやりなが
ら９０日間栽培した。そのときの芝一本当たりの重さ
は、不織布Ｆ１（本発明）を用いたものが０．１２ｇで
あり、不織布Ｆ２（比較例）を用いたものは０．０８ｇ
であり、不織布Ｆ３（比較例）を用いたものは０．０６
ｇであった。

【００４１】このことにより、本発明による不織布Ｆ１
の苗の育成効果が明らかであることがわかる。なお栄養
成分を持たない不織布Ｆ２（比較例）が、通常のＰＥＴ
不織布Ｆ３（比較例）を用いたものよりも、やや生育促
進効果があるのは、ポリ乳酸の効果と思われる。

【００４２】実施例２Ｌ−ラクチド８８部、両末端に水酸基を持つ分子量１４
万のポリブチレンサクシネート１０部、エチレングリコ
ール（ＥＧ）５部、両末端に水酸基を持つ分子量１万の
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）３部、チバガイギー
社の酸化防止剤イルガノックス１０１０を０．１部、オ
クチル酸錫０．０１部を混合し、以下実施例１のポリマ
ーＰ１と同様にして、分子量１４万融点１７２℃のポリ
Ｌ−乳酸／ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）／ＰＥ
Ｇブロック共重合物ＢＰ１を得た。

【００４３】ＢＰ１を用い、以下実施例１のステープル
Ｓ１と同様にしてステープルＳ４を得、それを用いて同
様に種子付きの不織布Ｆ４（本発明）を得た。不織布Ｆ
４を実施例１と同様にして芝の苗を９０日間栽培したと
ころ、苗一本当たりの重量は０．１３ｇであった。不織
布Ｆ４が、実施例１の不織布Ｆ１よりも育成効果がやや
高いのは、ガラス転移温度の低いＰＢＳ及びＰＥＧを共
重合したことにより、ポリ乳酸中の水や有効成分の拡散
速度が早まったためと思われる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によって、自然分解性であり環境
汚染することが少なく、植物の生育を促進する効果のあ
る組成物が提供され、繊維、糸、ロープ、ひも、編物、
織物、不織布などの繊維構造物、フィルム、シート、繊
維を含む複合材料、射出成形品、押出成形品、各種植生
シート、育苗材料、園芸材料及び用品、農業材料及び用
品、林業材料及び用品、植栽用、土木用材料及び用品な
ど、植物の育成、栽培、保護などの目的に好適且つ効果
的に利用することができる。特にポリ乳酸を主成分とす
る場合は、原料の乳酸が澱粉、セルロースなどの農産物
から得られるため、石油を原料とする合成樹脂の製品よ
りも環境に対する悪影響が少ないという特徴がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脂肪族ポリエステル（Ａ）と、Ｐ，Ｋ，
Ｍｇ，Ｃａ，Ｂ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｎの群か
ら選ばれた少なくとも２種の元素のイオン及び／又は水
溶性化合物を水中に放出する能力を有する無機ガラス粒
子（Ｂ）とを含有し、且つ（Ａ）が９９．９〜５０重量
％、（Ｂ）が０．１〜５０重量％を占める自然分解性樹
脂組成物。
【請求項２】無機ガラス粒子（Ｂ）の平均粒径が０．
１〜１０μｍであり、その含有率が５〜４５重量％であ
る請求項１記載の樹脂組成物。
【請求項３】無機ガラス粒子（Ｂ）が、Ｐ，Ｋ，Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｂ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，及びＺｎの群
から選ばれた少なくとも２種の元素の酸化物を含有する
ものである請求項１〜２記載の樹脂組成物。
【請求項４】請求項１〜３に記載されている組成物を
少なくとも一部に使用した植物栽培用の成形物。