(57)【要約】【課題】  透明で、しかも十分な抗菌作用を発揮し、さらに食品衛生上も問題のない、ポリ乳酸系樹脂成形物を提供する。【解決手段】  透明性を有するポリ乳酸樹脂に、燐酸系ガラス粉末をベースとした抗菌剤を混ぜ合わせて成形し、ポリ乳酸系樹脂成形物を製造した（実施例１〜６参照）。抗菌剤は、抗菌性を有する金属として銀を含んでいる。抗菌剤は燐酸系ガラス粉末をベースとしたものであるので、透明性を確保でき、また、銀イオンの溶出により抗菌作用を発揮できる。さらに、有機系の抗菌剤を使用する場合とは違い、食品衛生上の問題もない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性を有するポリ乳酸を含む樹脂にガラス粉末ベースからなる抗菌剤を混ぜ合わせて成形したことを特徴とするポリ乳酸系樹脂成形物。
【請求項２】
前記抗菌剤は、銀、銅、亜鉛、錫等の抗菌性を有する１種以上の金属イオンを含む燐酸系ガラス、または前記した１種以上の金属イオンを含む硼素酸化物系ガラスを用いたことを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸系樹脂成形物。
【請求項３】
前記抗菌剤の粉末は、平均粒径が３０μｍ以下でかつ０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載のポリ乳酸系樹脂成形物。
【請求項４】
前記抗菌剤にシランカップリング剤の処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のポリ乳酸系樹脂成形物。
【請求項５】
樹脂は、ポリ乳酸以外の透明性を有する樹脂も含んでいることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸系樹脂成形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性を有するポリ乳酸系樹脂成形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで、ポリ乳酸系樹脂とは、数平均分子量１００００から１０００００であるポリ乳酸または乳酸とオキシカルボン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性樹脂、あるいは乳酸等を主成分とする高分子材料である脂肪族ポリエステルである。乳酸としては、Ｄ−乳酸、Ｌ−乳酸等があり、オキシカルボン酸としては、グリコール酸、６−ヒドロキシカプロン酸等が挙げられる。ここでポリ乳酸系樹脂とは、ポリ（Ｄ−乳酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸の共重合体、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸のブレンドによるステレオコンプレックス、Ｄ−乳酸とオキシカルボン酸との共重合体、Ｌ−乳酸とオキシカルボン酸との共重合体、ＤＬ−乳酸とオキシカルボン酸との共重合体から選ばれるいずれかの共重合体、もしくはこれらのブレンド体である。
【０００３】
ポリ乳酸樹脂は、その原料がトウモロコシ等の植物原料や植物性の食品廃棄物から発酵などによって生成した乳酸を化学的に合成したものであり、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などの石油を原料とする樹脂と比較して、地球上のカーボン量を増やさないカーボンニュートラルな樹脂として注目されており、廃棄後、土壌中の微生物によって分解されたり、燃焼しても、発生するカーボン量は元々地球上に存在するものであるため、余分なＣＯ2を生成しない。また、燃焼熱も低く、焼却炉を傷めない等の特徴を持っており、環境に優しい樹脂として、今後使用範囲が拡がっていくものと思われる。
【０００４】
ポリ乳酸の機能として、その一部のモノマーが溶出することで、抗菌性があるとされている。この抗菌性の原理の詳細は明らかにされてはいないが、モノマーの乳酸の酸性によって起きているとされている。そのため、ポリ乳酸の抗菌作用の安全性は高く、食器や衣類など人体に接触するものに多用され、有効な効果となり得る。
【０００５】
ポリ乳酸の抗菌メカニズムは上記したようなものであることから、この抗菌性の効率を高める方法として、表面積を増やしたり、多孔質にしたりして、実質の表面積を上げ、モノマーを溶出し易くする方法がある。特に、その抗菌性は繊維製品で顕著である。これは、繊維製品の表面積が極めて高く、このポリ乳酸ポリマーの溶出が促進されるためであると思われる（例えば、特許文献１参照）。また、その抗菌性を有効に作用させるための表面積として、特許文献２には、単位重量当たり１８００〜６５００ｃｍ2／ｇ必要であるとされている。
【０００６】
しかし、一般に射出成形物等では、単位重量当たりの表面積は数ｃｍ2／ｇ程度であり、前記したような表面積（１８００〜６５００ｃｍ2／ｇ）を確保することはできない。また、表面積を増やすために、表面粗さをあげる方法もあるが、この方法では、成形物の表面の平滑性や透明度がなくなり、このため、使用用途が限定され、意匠性を付与するためにも限定されるという欠点があった。
【特許文献１】特開２００３−１７１８０７号公報
【特許文献２】特開２００１−４０５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、従来のポリ乳酸系樹脂成形物で抗菌性を出すためには、表面を荒らしたり、多孔質にしたりして、表面積を上げる必要があり、透明性を有するポリ乳酸系樹脂成形物には適応し難いという欠点があった。
【０００８】
なお、透明性を維持しながら抗菌性を付与する方法として、透明性のある有機系の抗菌剤を添加する方法も考えられるが、この方法では、例えば冷蔵庫部品のように食品に接触するような部品では、その有機系の抗菌剤が溶出したりすることもあり、食品衛生上問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、透明で、しかも十分な抗菌作用を発揮し、さらに食品衛生上も問題のない、ポリ乳酸系樹脂成形物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明のポリ乳酸系樹脂成形物は、透明性を有するポリ乳酸を含む樹脂にガラス粉末ベースからなる抗菌剤を混ぜ合わせて成形したことを特徴とする。
【００１１】
この場合、抗菌剤としては、銀、銅、亜鉛、錫等の抗菌性を有する１種以上の金属イオンを含む燐酸系ガラス、または前記した１種以上の金属イオンを含む硼素酸化物系ガラスを用いることが好ましい（請求項２の発明）。
また、抗菌剤の粉末は、平均粒径が３０μｍ以下でかつ０．１μｍ以上であることが好ましい（請求項３の発明）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリ乳酸系樹脂成形物によれば、透明性を有するポリ乳酸を含む樹脂に、ガラス粉末ベースからなる抗菌剤を混ぜ合わせて成形したものであるから、表面を荒らしたり、多孔質にしたりするものとは違い、透明性を維持できる。しかも、抗菌剤の抗菌作用により十分な抗菌作用を得ることができ、雑菌の繁殖を効果的に抑えることが可能となる。さらに、抗菌剤は無機系であり、有機系の抗菌剤を使用する場合とは違い、食品衛生上の問題もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例では、ベース樹脂に、透明性を有するポリ乳酸樹脂を用い、抗菌剤に、抗菌性を有する金属として銀を含む燐酸系ガラスの粉末を用いる。この粉末は、平均粒径を１０μｍに設定し、シランカップリング剤の処理を施す。本実施例で使用する抗菌剤は、図１の実施例１〜６で示すように、Ａｇ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏを含んでいる。この場合、抗菌剤としては、上記した銀を含む燐酸系ガラスに代えて、銀を含む硼素酸化物系ガラスを用いることもできる。
【００１４】
さて、ポリ乳酸樹脂成形物を製造する場合、まず、上記した透明性を有するポリ乳酸樹脂に、上記した抗菌剤を重量比で２０％程度になるように混ぜ合わせる。この後、この混合物にさらにポリ乳酸樹脂を混ぜ合わせ、最終的に、抗菌剤が、図１に示すような重量％となるようにした（対樹脂抗菌剤比率参照）。このようにして混ぜ合わせた抗菌剤入り樹脂を用いて、冷蔵庫の自動製氷機用の給水タンクを射出成形装置により成形した。
【００１５】
ここで、上記した燐酸系ガラス及び硼素酸化物系ガラスは、通常のガラス（ソーダガラス）とは異なり、水によって少しずつ溶解し、そこに含まれる抗菌性を有する銀イオン成分が少しずつ溶け出し、これによって抗菌作用を発揮する。この点は下記により明らかとなる。
【００１６】
図２は、抗菌剤のベースとして使用するガラスの種類と、抗菌剤（銀イオン）の溶出性能を比較したものである。本実施例で用いた燐酸系ガラスベースの抗菌剤、及び硼素酸化物系ガラスベースの抗菌剤は同容量の酸化銀（Ａｇ2Ｏ）を含有している。また、比較例としての銀イオン含有ソーダガラスは、通常のソーダガラスに、これらの抗菌剤と同容量の酸化銀を溶かし、固溶体にしたものである。この場合、各ガラス（抗菌剤）の量は１ｇで、水は１００ｍｌで、２４時間浸漬した後の水中の銀イオン濃度を測定した結果を示している。この図２を見てわかるように、実施例で使用した燐酸系ガラス、及び硼素酸化物系ガラスは、銀イオンが少しずつ溶け出し、抗菌に必要とされる数１０ｐｐｂ以上の濃度になっている。これに対して、通常のソーダガラスでは、銀イオンの濃度は検出限界以下（＜０．３ｐｐｂ）であり、このままでは抗菌作用を示すことは不可能となっている。
【００１７】
本発明の効果を確認するため、実施例と比較例について、それぞれ試験用のプレートを作成し、透明度、抗菌指数、及び通水試験後の残留抗菌力の性能評価を行った。その結果を図１に示している。比較例としては、透明性を有するポリ乳酸樹脂のみ（抗菌剤は用いない）によって成形したものを用いた。これらのうち、比較例１は、成形物の表面が平滑なもの、比較例２は、表面が粗くなるように処理したものである。
【００１８】
抗菌指数については、ＪＩＳ２８０１に準拠して、大腸菌での抗菌指数＝ｌｏｇ（無処理のプレートの２４時間後の菌数／抗菌プレートの残留菌数）で求めた。また、通水試験後の残留抗菌力については、１０Ｌ／ｍｉｎの流水中に２４時間浸漬した後のプレート上の抗菌力である。
【００１９】
この図１について検討してみる。樹脂成形物である給水タンクは、通常は透明性を有するポリスチレン樹脂により形成されていて、内部に入った水の量（水位）が外部から確認できるようになっている。このような用途に使用する場合、透明度は例えば７０％以上あれば問題はなく、実施例１〜６はいずれも８０％以上あり、使用上問題はない。ちなみに、比較例２の場合、表面を粗くしたもので、透明度が１２％となっており、問題がある。
【００２０】
抗菌指数については、２．０以上が好ましいとされる。比較例１は、１．１となっていて低い。また、比較例２は、表面を粗くして表面積を多くしたものであるが、１．６にとどまっている。これに対して、実施例１〜６はいずれも２．０以上となっていて、比較例１，２に比べて高くなっている。また、実施例１〜６は、通水試験後の残留抗菌力についても、比較例１，２に比べて高くなっている。
【００２１】
上記したように実施例１〜６については、透明性を有するポリ乳酸樹脂に、銀を有する燐酸系ガラス粉末ベースからなる抗菌剤を混練して成形したものであるから、透明性を有し、しかも十分な抗菌作用を発揮するポリ乳酸系樹脂成形物を提供することができる。さらに、無機系の抗菌剤であるので、有機系の抗菌剤を使用する場合とは違い、食品衛生上の問題もない。また、カドミウムや鉛も含まないため、食品衛生上の問題もない。
【００２２】
一方、図３には、抗菌剤の粒径と抗菌指数と透明度の関係を示した特性図を示している。この図３からわかるように、抗菌剤の粒径が小さくなると、透明度が低くなる傾向があり、また、抗菌剤の粒径が大きくなると、抗菌指数が低くなる傾向がある。これは、抗菌剤の粒径が小さくなると、同じ濃度でも乱反射を起こしやすくなり、透明性のあるポリ乳酸樹脂に混ぜた場合に、透明性を失いがちであり、また逆に大きすぎると、抗菌剤の表面積が小さくなるので、抗菌作用が出難くなるからであると考えられる。なお、ガラス（抗菌剤）の微粉砕化は、ガラスの塊を回転うす、回転ロール、振動ミル、ボールミル、サンドミル、あるいはジェットミルを用いて行なえばよい。
【００２３】
ここで、給水タンクのように内部の水位などを確認するために必要な透明度は７０％程度以上必要であるが、抗菌剤の粒径が０．１μｍ以上であれば、その透明性を確保できる。また、一般に抗菌と標榜するために必要な抗菌指数は２．０以上とされるが、抗菌剤の粒径が３０μｍ以下であれば、抗菌指数２．０以上を確保することができる。従って、抗菌剤の平均粒径としては、３０μｍ以下でかつ０．１μｍ以上であれば、必要な透明度と、抗菌と標榜するために必要な抗菌指数を確保できる。本実施例においては、抗菌剤の平均粒径は１０μｍとしており、必要な透明度も抗菌指数も確保することができる。
【００２４】
また、上記抗菌剤の表面に、ポリ乳酸樹脂との相溶性を増し、密着性と抗菌剤の保管時のブロッキング化を防止させるために、シランカップリング剤による表面処理を行っている。このシランカップリング剤の官能基は、無機ガラスと結合する側はＳｉＯなどのシリカ系であり、反対側のポリ乳酸と結合する官能基は、エステル系の官能基を有していれば、より密着性が上がる。従って、このシランカップリング剤の処理を施しておくことで、よりコンパウンドが行ないやすくなっている。
【００２５】
本発明は、上記した実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
抗菌剤としては、上記した実施例では銀を含む燐酸系ガラスを用いたが、銀を含む硼素酸化物系ガラスを用いることもできる。また、上記した実施例では抗菌性を発揮する金属として銀を例示したが、抗菌性を発揮する金属としては、銀に限られず、例えば銅、亜鉛、錫、ニッケルでも良い。また、銀を含むこれらの金属は複数種類含まれていてもよい。
【００２６】
成形物としては、冷蔵庫の給水タンクに限られない。例えば、家電製品では、冷蔵庫の棚板、卵ケース、加湿器の水タンク、クリーナーのダストケース、アイロンの水タンク、洗濯機の透明蓋部分、或いは、製品名や愛称を表示した、透明性を有するエンブレムなどにも使用できる。これらは、成形した樹脂層を通して反対側の内容物や印刷面を確認するため、透明であることが必要であるが、上記した実施例のように、透明性を有するポリ乳酸樹脂に上記した抗菌剤を混ぜ合わせて成形することで、透明性を有し、しかも、抗菌作用も得ることができる。
【００２７】
抗菌剤の含有量は、必要な抗菌作用を示す濃度であればよく、最低限の濃度にすることで、低コスト化と透明性の確保につながる。また、成形物の使用状態、例えば内部に水を入れるか否か、或いは使用温度、部品寿命、汚れの付着のしやすさなどの条件で、抗菌剤の含有量を決定すればよい。
【００２８】
また、本発明のポリ乳酸系樹脂成形物に使用する樹脂には、ポリ乳酸樹脂に、他の透明性を有する樹脂を混ぜ合わせることもできる。その混ぜ合わせる樹脂としては、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアステル系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂を、ポリ乳酸樹脂と混ぜ合わせることで、透明性を確保しながら耐熱性や耐衝撃性、耐候性、耐薬品性、剛性などを向上させることが可能となる。その混ぜ合わせる樹脂の含有量は、環境負荷を低減するためには、５０％以下にして、必要以上に入れる必要はなく、その使用する部品の要求される耐熱性、耐衝撃性などによって決定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例と比較例についての性能評価の結果を示す図
【図２】ガラスの種類と抗菌剤の溶出性能との関係を示す図
【図３】抗菌剤の粒径と抗菌指数と透明度の関係を示す特性線図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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