JP2005248166A - 保形性プラスチック製品 - Google Patents

Abstract

【課題】 一般のプラスチックは木材等と異なり、分解されて土に返るということがない。また、これとは別に従来金属で製造されていたものも、金属から他の材料への転換が望まれている。これは、プラスチックや紙と金属で固着されたものでは、廃棄処分するときに、金属部分を除去しなければならず非常に手間であるためである。そこで、生分解性を確保し、成形した後にも簡単に変形加工でき、保形性も有する保形性プラチック製品を提供する。
【解決手段】 少なくとも１種の生分解性を有するポリエステル樹脂からなる脆弱樹脂グループ１００重量部に対して、少なくとも１種の生分解性を有するポリエステル樹脂からなる柔軟樹脂グループを５〜１５０重量部混合したものからなり、該脆弱樹脂グループの樹脂の引張特性における伸度が１〜３０％であり、該柔軟樹脂グループの樹脂の引張特性における伸度が５０〜１０００％であって、種々の形状に成形したもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、保形性プラスチック製品に関するものである。

保形性プラスチック製品とは、使用者がそれを更に変形させて使用するものである。例えば、折り曲げて箱にするもの、捩って使用するもの、折り曲げて使用するもの等である。すべて変形させた状態を保つことによって機能を果たすものである。

プラスチック製品は、成形が容易で安価であるため多量に製造、使用されている。しかし、一般のプラスチックは木材等と異なり、分解されて土に返るということがない。この観点から、地球環境を考え生分解性を有するもの考案され使用し始められている。これは、土中に放置すれば細菌等によって分解してしまうものである。

例えば、従来、魚介類の箱として発泡ポリスチレンが汎用されていたが、これも生分解性を持つものにしたいという要望がある。このような水に触れる用途には、段ボールや厚紙は使えない。そこで生分解性を有する発泡プラスチックといことになるが、これは以前からそうであるが、重量に比して嵩が大きく、運搬効率が非常に悪い。例えば、トラック運送でも、重量的には十分積めても嵩の点からわずかしか運べないのである。

しかしながら、段ボール等と異なり、プラスチックの厚いシートでは、それを組み立てるということはできない。なぜならば、段ボールのように折りまげることができないためである。即ち、塑性変形せず、また元の形状に戻ろうとするためである。よって、厚いシートの場合、ブランクシートの状態で需要家に搬送し、そこで箱等に組み立てる等という運送効率のよいことは不可能だったのである。

また、これとは別に従来金属で製造されていたものも、金属から他の材料への転換が望まれている。これは、プラスチックや紙と金属で固着されたものでは、廃棄処分するときに、金属部分を除去しなければならず非常に手間であるためである。

ここでも、金属の持つ塑性変形性が問題となる場合がある。例えば、金属製の書類ファスナーがそうである。これは、２つのパンチ孔の空いた書類に、通して先を折り曲げて固定するものである。折り曲げることによって書類は落ちないのである。このとき、曲げた先が曲げた状態で保持（保形）されなければならない。金属では問題ないが、プラスチックでは元に戻ってしまうか、折れて脱落してしまう。

そこで、生分解性を確保し、成形した後にも簡単に変形加工でき、保形性も有する保形性プラチック製品を提供する。

以上のような現状に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明保形性プラスチック製品を完成したものであり、その特徴とするところは、少なくとも１種の生分解性を有するポリエステル樹脂からなる脆弱樹脂グループ１００重量部に対して、少なくとも１種の生分解性を有するポリエステル樹脂からなる柔軟樹脂グループを５〜１５０重量部混合したものからなり、該脆弱樹脂グループの樹脂の引張特性における伸度が１〜３０％であり、該柔軟樹脂グループの樹脂の引張特性における伸度が５０〜１０００％であって、種々の形状に成形した点にある。

保形性プラスチック製品とは、前記した通り使用者がそれを更に変形させて使用するものである。例えば、箱等の容器、その他の形状に組み立てて使用するシート、書類の２つの孔に通して使用するファスナー、イチゴ等のつるが地上を這う植物のランナー固定具等である。これらのものは、使用者が製品を購入し一度は折り曲げたり、捩ったり変形させるものである。また、その変形が保持できなければならないものである。よって、どうしてもある程度の塑性変形が可能でなけなければならない。

また、他の製品の１部として用いるものでもよい。例えば、鞄や袋の一部に固着して使用するもの等である。袋の開口部の周囲や一部に本発明製品を固着しておき、それを変形させて開口部を閉止するか、開いた状態を保持するもの等である。

本発明は、後述する特別なプラスチック原料を種々の形状に成形したものである。ここでいう種々の形状とは、シート状、棒状、円筒状、その他特殊形状の口金から押出成形したもの等である。特殊形状とは、その形状は限定しないが断面Ｈ型の長尺状体や、棒状の芯に薄テープやフィルムが左右に延びた形状、左右端部が肉厚で中心部分が薄いもの等が考えられる。

ここでいうシート状とは、厚みは０．１〜３ｍｍの板又は長尺状のものが好適である。また、段ボールのように、種々の形状に打ちぬいたものでもよい。折り曲げる位置が決まっているものでは、ミシン目、押圧線その他の加工を施して折り曲げやすいようにしてもよい。シートのサイズも自由である。大きい（１ｍ×１ｍ以上）ものから、小さい（数ｃｍ×数ｃｍ以下）のものまで可能である。

棒状とは、単に針金のような形状に押出したものである。この径は、０．５〜５ｍｍであり、なかでも１〜３ｍｍが好適である。棒の断面は、円、楕円、矩形等自由である。

ここで、生分解性を有するポリエステルは、すでに多数知られており、代表的なものはポリ乳酸である。これは、乳酸（ＨＯＣＨＣＨ3ＣＯＯＨ ）の自己縮合ポリマーであり、構造式は、ＨＯ（ＣＨＣＨ3ＣＯＯ）nＨである。これは、一般には石油から合成されるのではなく、植物から製造されるものがほとんどである。
また、これ以外の直鎖状のポリエステル（側鎖があってもなくても）も生分解性を有するものがある。例えば、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、オクタンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパンのような多価アルコールと、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、ドデカン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸等の多価カルボン酸及びこれらの無水物との縮重合物、更に、ラクチドやε−カプロラクトンなどの環状エステルの開環重合物、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸のような縮重合物等がある。これらのコポリマーでも、混合物でもよい。
勿論、これに限定するものでなく、ポリエステルで生分解性を有するものであればよい。

本発明では、単に生分解性を有するポリエステルを利用するのではなく、少なくとも２つの異なった物性を持つものを混合したものである。

本発明でいう脆弱樹脂グループとは、すべて引張特性における伸度が１〜３０％のポリエステルをいい、１種でも複数種でもよい。簡単にいうと引張るとほとんど伸びずに破断するものである。
逆に柔軟樹脂グループとは、すべて引張特性における伸度が５０〜１０００％のポリエステルをいい、１種でも複数種でもよい。簡単にいうと引張ると破断するまでに相当伸びるものである。

このようなものを上記の生分解性ポリエステルから選べばよい。単にポリエステルの種類だけでなく、重合度や重合型（ブロック重合やランダム重合等）等によっても異なるものである。一般的にポリ乳酸は、非常に脆く、引張特性における伸度が５〜１５％のものが多い。これは、主鎖のＣＣの連続部が長いほど伸びが大きくなる傾向があると考えられる。本発明では、分子構造ではなく、この伸度が重要であるため、構造等は特に限定するものではない。
混合の方法は、脆弱樹脂グループが１種、柔軟樹脂グループが１種のように２種だけでも、どちらも複数種混合する等自由である。

上記した２成分の混合比率は、脆弱成分１００重量部に対して、柔軟成分が５〜１５０重量部である。特に、３０〜７０がより好適であった。

更に、この樹脂成分にフィラーを混合してもよい。フィラーを混合することによって、生分解性が向上するだけでなく、保形性（可塑性）が向上する。このフィラーの混合量としては、樹脂成分１００重量部に対して、０．１〜５０重量部である。混合量が増加すればする程分解性等はよくなるが、５０重量部以上になると、強度が落ちる。

ここでいうフィラーとは、単なる粉体の増量剤という意味である。有機系と無機系がある。有機系としては、プラスチックの粉体、澱粉、ケナフ、竹粉等であり、無機系としては、タルク、シリカ、酸化チタン、炭酸カルシウム、顔料、金属粉等でよい。しかし、発明者の実験によると、タルクが最も優れていた。タルクとは、結晶水を有するマグネシウム、珪素の酸化物であり、結晶核剤となりうるものである。

本発明に用いる樹脂には、上記した成分に更に添加剤を加えてもよい。例えば、顔料、香料、紫外線吸収剤等である。要するに、本発明の趣旨に反しない限り、増量剤や他の樹脂等何を加えてもよいということである。

また、前記したファスナーのような細いものでは、シートを細幅で製造しても、広いものを裁断して製造してもよい。

本発明保形性プラスチック製品には次のような利点がある。
（１） 生分解性であるため、森や農地に放置されても自然に帰るため環境汚染にならない。
（２） 塑性変形するため、段ボールのように組み立てることができる。よって、運送効率がよい。
（３） 塑性変形するため、従来金属でなければできなかった書類の簡易ファスナーや、袋の開口部閉止具等にも使用できる。
（４） 主材料がポリエステルであり、石油以外のものから乳酸等として製造可能であり、地球に優しい。
（５） 脆弱グループと柔軟グループを混合しているため、強度と柔軟性が保たれている。
（６） フィラーが混合されているものでは、生分解性がよく、かつ保形性にも優れている。

以下好適な実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。

ポリエステル樹脂として次の５つを準備した。
１ レイシアＨ４４０（ポリ乳酸：三井化学社製：表１ではレイシアと表示）・伸度：８％
２ ビオノーレ＃１００１（ポリブチレンサクシネート：昭和高分子社製：表ではビオと表示）・伸度：３３０％
３ セルグリーン CBS 171（ポリε−カプロラクトン／ブチレンサクシネート：ダイセル化学社製：表ではセルと表示）・伸度：４３０％
４ エコフレックス（ポリブチレンテレフタレート／アジペート：ＢＡＳＦ社製：表ではエコと表示）・伸度：６５０％
５ ＧＳ Pla AZ9IT（ポリブチレンサクシネート／アジペート：三菱化学社製：表ではＧＳと表示）・伸度：２００％

引張特性における最大荷重応力及び伸度の測定は、次のような方法で行なった。ポリエステル樹脂の引張特性の測定方法はＪＩＳＫ７１１３に従って測定した。また、試験片の形状は、ＪＩＳＫ７１１３で規定される２号形ダンベル試験片とし、掴み治具間距離を８０ｍｍとし、２３℃で、引張速度５０ｍｍ／分で測定した。

ρ＝Ｆ／Ａ
ここで、ρ：最大荷重応力（ｋｇｆ／ｃｍ²）
Ｆ：最大荷重時における荷重（ｋｇｆ）
Ａ：試験片の元の最小断面積
ｌ＝（Ｌ−Ｌ0）／Ｌ0×１００
ｌ＝引張破壊伸び（％）
Ｌ＝破壊時の標線間距離（ｍｍ）
Ｌ0＝元の標線間距離（ｍｍ）

この５つのポリエステル及びフィラーを表１のように混合した。
ここで、数値はすべて重量部である。また、フィラーのａ）はポリブチレンテレフタレートの粉末であり、ｂ）は炭カル、ｃ）はタルクである。
形状保形性は、次のように評価した。幅１ｃｍで、厚み１ｍｍで長さ２０ｃｍのテストピースを中間から折り曲げ、完全に密着させた後、手を放し、どの程度の状態を保つかを見た。３０度以内の角度で止まっているものを◎、３０〜６０度を○、６０〜９０度を△、９０度以上を×とした。現実的には、６０度以内でないと、保形性があるとは言えない。

強度は、同じテストピースを、折り曲げと戻しを繰り返し、切断するまでの回数で判断した。１００回以上は◎、４０〜１００回は○、１０〜４０回は△、１０回以下は×とした。

表１によると、比較例１は脆弱成分のみの場合で強度がなくまったく使用できない。比較例２〜５は、種々の柔軟成分のみの例であるが、保形性がほとんどなく使用できない。比較例６〜７は、柔軟成分を複数もちいてフィラーも混合したものであるが、これも柔軟ではあるが保形性がない。比較例８〜９は、脆弱成分と柔軟成分を混合したものであるが、フィラーや柔軟成分の量が多すぎて強度や保形性に問題がある。

実施例では、すべてよかったが、特に実施例１２〜１６のように、脆弱成分が１種、柔軟成分が２種、それにフィラーを混合したものが好適であった。

図１は、本発明保形性プラスチック製品１の１例を示す。これは、書類用のファスナー１であり、単独で使用されたり、厚い紙等に固定して使用されるものである。この例では、幅の広い本体部２と曲げて固定する変形部３から構成されている。図１（ｂ）のように多数の紙に通し折り曲げてもその状態で保形し十分使用できた。

図２は、本発明保形性プラスチック製品の他の例を示す。これは、棒状に成形して閉止具４としている。これを、紙袋５の開口部の端部に約半周に渡って固着したものである。勿論、全周でも構わない。

図３は、図２のような袋ではなく、２方が開いた袋であり、その一部に上記閉止具４を固着したものである。図２の例も図３の例も、果物等のカバー袋や収納袋に使用できる。閉止具４を折るか曲げるだけで簡単に閉止できる。

保形性プラスチック製品を、書類用のファスナーとした例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 保形性プラスチック製品の使用例を示す斜視図である。 保形性プラスチック製品の他の使用例を示す斜視図である。

符号の説明

１ ファスナー
２ 幅の広い本体部
３ 曲げて固定する変形部
４ 閉止具
５ 袋

Claims (5)

1. 少なくとも１種の生分解性を有するポリエステル樹脂からなる脆弱樹脂グループ１００重量部に対して、少なくとも１種の生分解性を有するポリエステル樹脂からなる柔軟樹脂グループを５〜１５０重量部混合したものからなり、該脆弱樹脂グループの樹脂の引張特性における伸度が１〜３０％であり、該柔軟樹脂グループの樹脂の引張特性における伸度が５０〜１０００％であって、種々の形状に成形したことを特徴とする保形性プラスチック製品。
2. 更に、樹脂成分１００重量部に対して、フィラーを０．１〜５０重量部混合したものである請求項１記載の保形性プラスチック製品。
3. 該製品は、厚み０．１〜３．０ｍｍのシート状に成形したものである請求項１記載の保形性プラスチック製品。
4. 該製品は、直径０．５〜５ｍｍの棒状に成形したものである請求項１記載の保形性プラスチック製品。
5. 該製品は、直径０．５〜５ｍｍの棒状を中心としたテープ状に成形したものである請求項１記載の保形性プラスチック製品。
   

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