(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも生分解性を有するプラスチックを主成分とする繊維状物質と植物繊維との混合物を用いて抄造してあり、かつ前記繊維状物質が互いに溶融架橋してなる基材から構成されることを特徴とするカード。
【請求項２】
前記繊維状物質は、植物繊維比で１０〜５０％の配合構成されてなることを特徴とする請求項１記載のカード。
【請求項３】
前記生分解性を有するプラスチックは、熱可塑性であり固有の融点以上で溶融し、かつ特定微生物により分解可能であることを特徴とする請求項１記載のカード。
【請求項４】
前記生分解性を有するプラスチックは、微生物から生成されるポリエステル繊維プラスチック、化学合成から生成される合成高分子プラスチックの１つ又は複数の組み合わせからなることを特徴とする請求項１記載のカード。
【請求項５】
少なくとも生分解性を有するプラスチックを主成分とする繊維状物質と植物繊維との混合物を用いて抄造し、しかる後に、加熱することにより該繊維状物質を溶融架橋させ、これをカードの基材として用いることを特徴とするカードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主にプリペイドカードや入場券など使用後廃棄される使い切りタイプに用いられるカードに係り、とくにカード構成全体が生分解性を有するカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、一般にカードには身分を証明するＩＤカード、会員カードや金銭的価値を有するキャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、定期券、通行券などＪＩＳ形式、サイバネティック形式、或いは任意形状とされるものがあり、幅広い分野で利用されている。本発明では、上記全ての形状を含め、携帯可能な媒体として用いられるものをカードとしている。
【０００３】
上記したカードの中で、とくに利用数が増加しているカードに、一定単位の金額を予め支払い、その金額分の価値情報を記録してなる、いわゆるプリペイドカード（前払いカード）がある。例えば電話、券売機、買物、通行券などがある。このカードには金銭的な価値情報、識別情報がカード基材に印字又は印刷表示した絵柄・文字情報として、またカード基材上に設けられた磁気記録部又は光学記録部に機械読み取り情報として記録されている。
【０００４】
通常、この種のカードは利用者に販売された後は、利用者がそのカードを使い終われば廃棄されるものである。ところが、一般的に、このプリペイドカードは、主にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等のプラスチックをカード基材として構成している。このようなプラスチックカードの使用後の処理は、現在のところ焼却または廃棄物として埋め立て等によって処分されているが、プラスチック廃棄物は、焼却による燃焼温度の高熱化が起こり、焼却炉の耐久性の問題、燃焼ガスなどの公害問題を有し、また埋め立て地において分解することなく原形のまま存在するため、半永久的にゴミとして残り、自然環境への影響が問題となっている。
【０００５】
また入場券、切符など一度の使用されると廃棄されるような用途には、コスト、発行形態などの条件から紙をカード基材として採用したカードが作られ、利用されており、とくに紙は焼却や埋め立てなどの廃棄が簡単であり、しかも製造コストが安価であることから、上記した近年議論されているゴミなど環境問題の解決に最適なカード材料と見られている。
【０００６】
この紙は植物繊維を原料としており、この植物繊維を水中にて叩解し、抄いて絡ませた後、脱水・乾燥の各工程を経て製造されている。この紙は原料である植物繊維のセルロースの水酸基間の水素結合により繊維間の結合強度が得られる。さらに紙のもつ吸水性を適度に抑えるための繊維表面、繊維間の間隙を充填するサイズ剤（疎水性コロイド物質）として、例えばロジン、アルキル・ケテン・ダイマー、無水ステアリン酸、アルケニル無水コハク酸、ワックス等を、また紙の不透明性、平滑性、印刷適性、白色度等の改善のために微粉末、純白不透明、水不溶性の填料として、例えばクレイ、タルク、炭酸カルシウム、二酸化チタン等を、また紙力増強剤として、例えば変性デンプン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、尿素−ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒド、ポリエチレンイミン等を抄紙工程でそれぞれ加えられ、主として長網抄紙機で抄造する。
【０００７】
このようにして製造された紙は、植物繊維のみを原料とするだけでは、耐引き裂き強度、耐折性などの機械的な強度・耐久性、また耐水性、耐薬品性、防水性、表面平滑性、光沢性、加工性等のカードとしての適性を考慮すると全ての点で機能が劣るため、紙の単独での使用は、通行券や入場券、乗車券など一時的な利用のみに限定され、一定期間、使用される上述したプリペイドカードには不向きである。この場合は図４に示すカード７のように文字、絵柄などの可視情報・デザイン部３を印刷した紙材５にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂やアルミニウム箔などプラスチック以外の外層を保護層６として積層すること、或いは紙は植物繊維以外の合成繊維、例えばポリアミド繊維、ポリエステル繊維、塩化ビニリデン繊維など、或いは他の繊維、例えば金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、岩石繊維等の無機繊維を原料とする紙、またはプラスチックフィルムを素材とする合成紙に比べ、強度、抄紙性などが劣るため、カード等の基材として従来の植物繊維に前述の合成繊維、他の繊維を混合し、抄紙することで、植物繊維のみを原料とする紙の欠点を改善することが行なわれている。この場合は、強度など紙の特性の改良だけでなく、コストの低廉化も図れることもある。
【０００８】
さらに廃棄性を考慮した素材として特開昭５７−１５０３９３号公報、特開昭５９−２２０１９２号公報、特開昭５１−９３９９１号公報、特開昭６３−２６０９１２号公報、特開昭５７−１５０３９３号公報に記載されるように、光または地中など微生物による自然環境下で分解可能なプラスチックが開発され、これらの素材は、とくに使い捨て型の商品パッケージに用いられ、現在では一部が商品化されている。カードの分野では特開平５−４２７８６号や本出願人による特開平５−８５０８８号において、カード基材に生分解性或いは光分解性のプラスチックを用いることが述べられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように合成樹脂やアルミニウム箔などプラスチック以外の外層を保護層としてカード基材に積層するものは明らかに全てが分解することはなく廃棄性に優れないものであり、上記したプラスチックカードと大差がない欠点を有する。
【００１０】
また、カード基材そのものを分解性を有するプラスチックで構成するようにしたカードは、そのプラスチックの機能により、廃棄後徐々に分解されていくものである。ところがカードはカード自体が有する利便性及びカード製造上の問題を考慮して作成されるものであり、分解性を有するプラスチックを単にカード基材として用いた場合に、とくに以下のような問題点を有する。
【００１１】
まず、カードは強度や使い易さから一定の厚みを有する必要があり、一体形成した時に、カード面に反りを生じる、また厚さの分だけ分解性を有するプラスチックを用いるため、分解に時間がかかる、また分解性を有するプラスチックが高価であるため、カード自体も高価格となるという問題を有している。
【００１２】
さらに植物繊維と植物繊維以外の合成繊維、或いは他の繊維を混合した場合でも植物繊維は分解するものの、他の部分は分解することがなく、廃棄性に優れないものであり、また植物繊維単体から構成されるカードに比べると、強度は向上するが、繊維間の結合力が水酸基間の水素結合によるものなので、耐水性がないという問題点を有していた。
【００１３】
そこで本発明は、植物繊維以外の繊維を含み、基材の強度の向上とともに、廃棄性を紙と同様であり、かつ耐水性を有するカードを提供とすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、
請求項１に記載の発明は、少なくとも生分解性を有するプラスチックを主成分とする繊維状物質と植物繊維との混合物を用いて抄造してあり、かつ前記繊維状物質が互いに溶融架橋してなる基材から構成されることを特徴とするカードである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカードにおいて、繊維状物質は、植物繊維比で１０〜５０％の配合構成されてなることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のカードにおいて、生分解性を有するプラスチックは、熱可塑性であり固有の融点以上で溶融し、かつ特定微生物により分解可能であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のカードにおいて、生分解性を有するプラスチックは、微生物から生成されるポリエステル繊維プラスチック、化学合成から生成される合成高分子プラスチックの１つ又は複数の組み合わせからなることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、少なくとも生分解性を有するプラスチックを主成分とする繊維状物質と植物繊維との混合物を用いて抄造し、しかる後に、加熱することにより該繊維状物質を溶融架橋させ、これをカードの基材として用いることを特徴とするカードの製造方法である。
【００１８】
【作用】
本発明のカードによれば、生分解性を有するプラスチックを主成分とする繊維状物質と植物繊維とを混合・抄造し、かつ繊維状物質が溶融し、三次元的に架橋してなる紙を基材とすることにより、耐引き裂き強度、耐折性などの機械的な強度・耐久性、及び耐水性が向上し、廃棄後放置されても自然に分解する。
【００１９】
【実施例】
本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明のカードの一実施例を示す断面図を示し、図２は本発明のカードの一実施例を示す平面図を示す。
【００２０】
図１の本発明のカード１は、生分解性を有するプラスチックを主成分とする繊維状物質と植物繊維とを混合し抄造してなる紙基材２からなる。
【００２１】
紙基材２は、主に針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、ワラ・竹・バガス・マニラ麻などの維管束繊維、亜麻・大麻・こうぞ・みつまたなどの靱皮繊維、木綿などの種毛繊維などを繊維原料とし、それ自体分解性を有するものであれば、とくに制限されないが、カードの用途を考慮し、例えば、読み取り装置など機械にかけるため、抄紙された紙基材が平滑度が高く、腰が強く、反りがなく、厚さが均一で寸法が安定なものとなるものが望ましい。
【００２２】
生分解性を有するプラスチックには、デンプン、セルロース、キチンなど多糖類を利用する天然ポリマー系、水素細菌・らん藻などの微生物により生成されるポリエステルを利用する微生物産生ポリエステル系、ポリ乳酸・ポリカプロラクトンなどの脂肪族ポリエステルなどの合成高分子を利用する化学合成系の３種類があり、これらは自然環境下に放置されると、土中或いは水中に存在する微生物により分解されるものである。すなわち、生分解生とは黴、細菌、酵母等の自然環境中に存在する微生物が産出する酵素の作用により、ポリマーがオリゴマー、モノマー、さらに低分子物質まで分解される性質を示し、最終的には水、炭酸ガス、メタンなどまでに分解されるものであることが望ましい。
【００２３】
本発明で用いる生分解性を有するプラスチックは、紙と同等、或いはそれ以上の分解性を有するもので、かつ微生物産生ポリエステル系、化学合成による脂肪族ポリエステル系、ポリグリコリド等の熱可塑性であり固有の融点以上で溶融するものあればよく、例えば、３−ヒドロキシ酪酸・３−ヒドロシ吉草酸共重合体〔Ｐ（３ＨＢ−３ＨＶ）〕などの微生物産生ポリエステル、ポリカプロラクトンなどの脂肪族ポリエステル、ポリ乳酸等のポリグリコリド、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール・デンプン、キチン複合体などがある。またこれらの生分解性を有するプラスチックの混合体を用いてもよい。
【００２４】
これらの生分解性を有するプラスチックには、重量比で５０％以下の割合であれば、各種添加剤、或いはポリマーなどの非分解性の物質を添加することができるが、非分解性物質を５０％を越えて添加することは、生分解性を著しく低下させ、さらにカード加工時の問題が生じるので好ましくない。
【００２５】
生分解性を有するプラスチックは、その性質から溶融紡糸法、湿式紡糸法、環式紡糸法、エマルジョン紡糸法などの紡糸法により、流体化させた後に０．１ｍｍ程度の口金を通過させ、空気又は薬品で固体化させ、繊維状の細線を作製し、得られた繊維状の細線を複数束ねて所定の長さに切断することで、生分解性を有するプラスチック繊維とすることができる。
【００２６】
なお、得られたプラスチック繊維は混合・抄紙する植物繊維の長さ、太さ、形状等を考慮して、耐引き裂き強度、耐折性などの機械的な強度・耐久性、また耐水性等が発現するように長さ、太さ、形状等のサイズが決定される。
【００２７】
生分解性を有するプラスチック繊維と植物繊維との混抄方法は、一般的な製紙工程で用いられる方法を用いることができる。原料濃度０．５〜５％、好ましくは１〜２％の水希薄原料で十分に膨潤させた植物繊維と、植物繊維比で１０〜５０％、好ましくは２５〜３５％のプラスチック繊維をよく混練し、スダレ・網目状のワイヤー、金網等に流し繊維間が絡み合い薄層とした後、搾水し、加温により乾燥させて紙基材とする。
【００２８】
また植物繊維以外の繊維を用いて紙を製造すると、繊維間に水素結合など結合力を持たないため、結着剤の添加が必要であることが多いが、本発明の場合は、植物繊維との混抄するので必要としないが、用いる場合は生分解性に影響を与えることのない水溶性の結着剤を用い、使用量を少量に抑えることが望ましい。
【００２９】
このように上記混合抄紙法、或いは詳細に説明はしないが抄き合わせ法などの製紙方法により生分解性を有するプラスチック繊維を紙の植物繊維の中に抄き込むことができる。
【００３０】
さらに混抄紙をスーパーカレンダーを用いてカレンダー処理をする時に、抄き込まれた生分解性を有するプラスチック繊維を、その融点など物理特性に応じて融点以上の温度に加熱し、プラスチック繊維を互いに溶融架橋させる。このプラスチック繊維の溶融手段には、カレンダー法の他にホットスタンプ法、熱ロールプレス法などを用いることができる。
【００３１】
以上のようにして得られた紙基材２には、用途に応じて各種カードに印刷・加工を行なう。このカードへの印刷・加工は、従来の紙・プラスチックカードの場合と同様な方法を用いることができ、紙基材２にオフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の周知の印刷法により、文字、絵柄などの可視情報・デザイン部３を印刷し、打抜機を用いて所定のサイズに加工し、所望のカードが製造される。
【００３２】
さらに図３に示すように、本発明のカードには磁気記録層４など情報記録層を形成することができ、またあらかじめ紙基材２上に磁気記録層形成し、その上にさらに紙基材２を積層してもよい。磁気記録層４の形成方法は磁気記録材料をバインダーなどに分散した塗液を塗布するか、磁気記録層を形成したシートを積層する等がある。
【００３３】
以下、本発明の具体的な実施例を挙げ、詳細に説明する。
＜実施例１＞
生分解性を有するプラスチックとして、微生物産生ポリエステル〔Ｐ（３ＨＢ−３ＨＶ）〕（英国ＩＣＩ社製：「バイオポール」（ヒドロキシ吉草酸含有率５％）〕を溶融格子紡糸機により紡糸後、さらに４〜５倍程度延伸し、さらにこれらを複数本束ねてカッティングし、長さ２ｍｍ、太さ０．１ｍｍのプラスチック繊維を作製した。このプラスチック繊維を、水中で叩解した針葉樹パルプから得られた植物繊維に、針葉樹パルプ比で２０％混合し、ワイヤーで抄いて、脱水乾燥させ、紙基材を（板紙：２０３ｇ／ｍ２  ）を作製し、さらにスーパーカレンダーにより１８０℃で加熱・圧延しプラスチック繊維を溶融架橋させ、これをオフセット印刷により、表面に可視情報、デザインなどを印刷形成し、カード形状（縦５４．０ｍｍ×横８６．０ｍｍ）に打抜き、紙カードを得た。これを畑土壌中に埋設し、定期的にカードの分解状態を観察した。
【００３４】
＜実施例２＞
生分解性を有するプラスチックとして、キトサン（大日精化工業社製：「ダイキトサン−Ｈ」）酢酸溶液を乾式紡糸機により紡糸後、さらに（４〜５倍程度）延伸し、さらにこれらを複数本束ねてカッティングし、長さ２ｍｍ、太さ０．１ｍｍのプラスチック繊維を作製した。このプラスチック繊維を、水中で叩解した針葉樹パルプから得られた植物繊維に、針葉樹パルプ比で２０％混合し、ワイヤーで抄いて、脱水乾燥させ、紙基材を（板紙：２３０ｇ／ｍ２  ）を作製し、さらにスーパーカレンダーにより１５０℃で加熱・圧延しプラスチック繊維を溶融架橋させ、これをオフセット印刷により、表面に可視情報、デザインなどを印刷形成し、カード形状（縦５４．０ｍｍ×横８６．０ｍｍ）に打抜き、紙カードを得た。これを畑土壌中に埋設し、定期的にカードの分解状態を観察した。
【００３５】
＜比較例１＞
針葉樹パルプを水中で叩解し、ワイヤーで抄いて、脱水乾燥させ、紙基材を（板紙：２３０ｇ／ｍ２  ）を作製し、さらにカード形状（縦５４．０ｍｍ×横８６．０ｍｍ）に打抜き、紙カードを得た。これを畑土壌中に埋設し、定期的にカードの分解状態を観察した。
【００３６】
＜比較例２＞
実施例１の微生物産生ポリエステル〔Ｐ（３ＨＢ−３ＨＶ）〕の代わりにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維（長さ２．０ｍｍ、太さ０．１ｍｍ）を用いて、実施例１と同様に紙カードを作製した。これを畑土壌中に埋設し、定期的にカードの分解状態を観察した。
【００３７】
実施例１、２で得られた生分解性を有するプラスチック繊維を含む紙カードは、従来の植物繊維のみからなる紙カードと同様に作製することができ、畑土壌中に埋設し、定期的にカードの分解状態を観察したところ、一ヶ月後にはプラスチック繊維がほぼ分解してなくなっており、そのためカードの形状を維持しておらず、三ヶ月後には植物繊維のみ半分程度が残存していたに過ぎなかった。これに対して比較例１の紙カードは、畑土壌中で三ヶ月後でもカード形状を維持しており、六ヶ月経過した後でも半分程度残存していた。比較例２の紙カードは、三ヶ月後でもカード形状を維持しており、六ヶ月経過後はカードの形状は原形をとどめていなかったが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維は、全く分解することなく残存していた。
【００３８】
さらに実施例１、２及び比較例１、２のカードを水に８時間浸漬した後、カードの引き裂き試験を行なったところ、実施例１、２及び比較例２は、破れなかったが、比較例１は用意に破れた。
【００３９】
これらの実施例１〜３と比較例１、２の強度及び耐水性を測定し、その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
0003632216.tif 000002
【００４１】
実施例のカードは、従来の紙カード（比較例１参照）に比べて、強度・耐久性・耐水性に優れるとともに、上記したような植物繊維と合成繊維とを混合・抄紙してなるカードと同等であり、かつカード全体に分解性を有し、廃棄性に優れるものである。これに対して、比較例１のカードは紙自体に分解性を有しているものの、強度・耐久性に劣り、とくに耐水性が無い。また比較例２のカードは強度・耐性に優れるものの、植物繊維のみが無くなった状態でポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維が残存しており、カードの分解性に優れるとは言えない。
【００４２】
また、実施例で使用したカードは、カード加工性・印刷適性は、従来の紙カードと同程度であり、活性汚泥槽中での放置でも生分解性プラスチック繊維は、２週間でほぼ分解された状態であり、紙基材も水分を吸収して繊維がほぐれて、カードとしての形状を殆どどとどめていなかった。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、生分解性を有するプラスチックを主成分とするプラスチック繊維と植物繊維とを混合・抄造し、かつプラスチック繊維が互いに溶融架橋してなる紙基材から構成しているため、紙基材は本来の分解性を失うことなく、生分解性を有するプラスチック繊維は植物繊維とともに分解する。また紙基材内のプラスチック繊維が溶融架橋により三次元構造をとるため、耐水性が向上する。これにより、本発明のカードは通常使用における強度・耐久性・耐水性は、従来の紙カードより優れるものである。
【００４４】
また、生分解性を有するプラスチック繊維を植物繊維と混抄することで、使用する生分解性プラスチックの使用量を少なくすることができ、製造コストの低減が可能となり、しかも従来の紙からなるカードとほぼ同じ強度・耐久性を有する。さらに混抄してなる生分解性を有するプラスチック繊維が植物繊維より速く分解され、絡み合う繊維の構造が崩れるため、また生分解性を有するプラスチック繊維の分解により、その周囲の黴、微生物などが繁殖するため、植物繊維の分解も植物繊維単体のものよりも速く分解される。
【００４５】
また本発明のカードに用いられる生分解性プラスチックは、従来のプラスチックに比べると物性、加工性で劣る面もあるが、その分解性を低下させない程度に添加剤や非分解性のプラスチックを混合することで物性、加工性を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカードの一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のカードの一実施例を示す平面図である。
【図３】本発明のカードの他の実施例を示す断面図である。
【図４】従来の紙基材に合成樹脂を積層したカードの断面図である。
【符号の説明】
１                カード
２                紙基材
３                可視情報・デザイン部
４                磁気記録層
５                紙材
６                保護層
７                従来のカード
【図１】
0003632216.tif 000003
【図２】
0003632216.tif 000004
【図３】
0003632216.tif 000005
【図４】
0003632216.tif 000006