(57)【要約】【課題】樹脂成分としてmcl−PHAを含み、結晶化速度が速く、成形加工性に優れたポリエステル樹脂組成物及びそれに用いる結晶核剤を提供する。【解決手段】本発明のポリエステル樹脂組成物は、微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸１００重量部に対し、粉砕されたセルロース繊維が３重量部以上３０重量部以下添加されている。前記ポリ3−ヒドロキシアルカン酸は、炭素数が６以上１４以下の3−ヒドロキシアルカン酸の重合物であることが好ましい。前記粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が２μｍ以下であって、且つ、繊維長が８０μｍ以下であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸１００重量部に対し、粉砕セルロース繊維が３重量部以上３０重量部以下添加されているポリエステル樹脂組成物。
【請求項２】
前記ポリ3−ヒドロキシアルカン酸は、炭素数が６以上１４以下の3−ヒドロキシアルカン酸の重合物である請求項１に記載のポリエステル樹脂組成物。
【請求項３】
前記微生物はシュードモナス属である請求項１又は２に記載のポリエステル樹脂組成物。
【請求項４】
前記粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が２μｍ以下であって、且つ、繊維長が８０μｍ以下であることを特徴とする請求項１及至３のいずれか１項に記載のポリエステル樹脂組成物。
【請求項５】
前記粉砕されたセルロースに存在する水酸基の少なくとも一部が芳香族を有する官能基によって修飾されているか、又はカルボン酸エステル基とされている請求項１及至４のいずれか１項に記載のポリエステル樹脂組成物。
【請求項６】
粉砕されたセルロース繊維を含有することを特徴とする微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸用の結晶核剤。
【請求項７】
前記粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が２μｍ以下であって、且つ、繊維長が８０μｍ以下である請求項６に記載の結晶核剤。
【請求項８】
前記粉砕されたセルロース水酸基に存在する水酸基の少なくとも一部が芳香族を有する官能基によって修飾されているか、又はカルボン酸エステル基とされている請求項６又は７に記載の結晶核剤。
【請求項９】
種子の保持体が請求項１及至５のいずれか記載のポリエステル樹脂組成物からなる種苗シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
近年、地球温暖化対策のため、二酸化炭素の排出を抑制する材料を使用することが求められている。このため、動植物や微生物により生合成される物質であって、微生物の働きによって水と二酸化炭素に分解されるカーボンニュートラルな環境循環型材料が注目されている。環境循環型材料を利用すれば、数十年サイクルで二酸化炭素の固定と排出を繰り返す二酸化炭素の循環サイクルを形成することができるため、地球温暖化の原因である二酸化炭素の増加を防止することができる。
【０００２】
環境循環型材料の一つとして、微生物由来のポリヒドロキシアルカノエート（本明細書においては以下「PHA」と略す）がある。PHAはヒドロキシアルカン酸を構成単位とする天然のポリエステルであり、好気性及び嫌気性のいずれの微生物によっても分解されるため、環境に優しいプラスチックである。また、耐水性やガスバリア性に優れていることから、機能性材料としても注目されている。さらには、糖や脂質等の食糧資源だけてなく、余剰の廃棄される有機物や非可食性の植物油からも微生物の発酵生産によって生合成されるため、可食性の天然資源と競合せず生産できるという利点も有している。また、供給炭素源や培養条件を調整することにより、様々な重合度や共重合体組成とすることができ、引張強度、融点、ガラス転移点、柔軟性等の諸物性を制御することも可能である。
【０００３】
PHAの中でも、構成単位として炭素数が６〜１４個の3−ヒドロキシアルカン酸を構成単位とするPHAは、中鎖のPHA（以下「mcl-PHA」という）に分類されるものであり、寄託微生物シュードモナス・プチダ（Pseudomonas putida）（FERM P-16953号）が属するシュードモナス属の微生物により効率よく生合成されることが知られている。
【０００４】
mcl−PHAは、融点が４０〜７０℃、ガラス転移点が−４０〜−２０℃の透明で軟質の樹脂であって、柔らかくて透明であるという特性を有している。このため、mcl−PHAは包装材料、食品用資材、建築・土木資材、農業・園芸資材、医療用資材、吸着・担体・ろ過材料等の幅広い分野に利用可能と考えられており、その成形技術の確立が望まれている。
一方、構成単位として炭素数が３〜５個の3−ヒドロキシアルカン酸を構成単位とするPHAは、短鎖のPHA（以下「scl-PHA」と略す）に分類されるものであり、融点が１５０℃以上となる。
【０００５】
mcl−PHAには、結晶化が非常に遅いという問題があり、このため、成形加工時に溶融状態からの固形化が遅くなって成形が困難となったり、固形化されたとしても成形金型からの離型スピード等が遅くなり、生産性が悪くなるという欠点があった。
【０００６】
従来、一般的なポリエステルの結晶化速度を改善する方法として、シリカ、タルク、クレー、アルミナ、マイカ、ジルコニア、チタニア、酸化スズ、酸化スズインジウム、酸化アンチモンスズ、炭酸カルシウムおよびゼオライト等の無機化合物を核生成剤として添加する方法が開示されている（特許文献１）。また、特許文献２には、PHAの結晶性改善剤として、アミド、芳香族エステル、直鎖ジエステル、ウレタン、スルホン、酒石酸芳香族基を有するエステル誘導体、またはこれらの混合物が挙げられている。さらに、特許文献３には、エリトリトール、Ｄ−アラビトール、リビトール、キシリトール、ガラクチトール、Ｄ−マンニトール、Ｌ−マンニトール、ｍｙｏ−イノシトール、ｓｃｙｌｌｏ−イノシトール、マルチトール、及びラクチトールからなる群より選択される糖アルコール類がPHAの結晶性改善剤として開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１０５３３７号公報
【特許文献２】特開２０１４−６５９０６号公報
【特許文献３】特許第５６４５１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、樹脂成分として微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸を含み、結晶化速度が速く、成形加工性に優れたポリエステル樹脂組成物及びそれに用いる結晶核剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題解決のために、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸のための結晶核剤としてセルロース繊維を用いることにより、樹脂成分のみならず結晶核剤に至るまで、材料全てがカーボンニュートラルな環境循環型材料からなるポリエステル樹脂組成物とすることを考えた。そして、さらに鋭意研究を行った結果、セルロース繊維をそのまま用いるのではなく、粉砕することによって、透明性や生分解性をそれほど損なうことなく、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸のための結晶核剤としての機能を飛躍的に向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明のポリエステル樹脂組成物は、微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸１００重量部に対し、粉砕されたセルロース繊維が３重量部以上３０重量部以下添加されていることを特徴とする。
【００１１】
なお、本明細書において「粉砕」とはセルロース繊維の繊維長や繊維幅を小さくする全ての方法をいい、機械的粉砕のみならず化学的な粉砕も含む概念である。また、セルロース繊維をほぐす（換言すれば、繊維幅を細くすること）ことを「解繊」というが、本明細書において「粉砕」の概念には「解繊」も含むものとする。
【００１２】
本発明のポリエステル樹脂組成物の樹脂成分原料として用いるポリ3−ヒドロキシアルカン酸は、炭素数が６以上１４以下の3−ヒドロキシアルカン酸の重合物とすることができる。こうであれば、透明で軟質のポリエステル樹脂組成物とすることができる。
【００１３】
ポリ3−ヒドロキシアルカン酸を効率よく生成する微生物として、シュードモナス属の微生物を用いることができる。特に好ましいのは、シュードモナス・プチダ（Pseudomonas putida）（FERM P-16953号）である。
【００１４】
また、粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が２μｍ以下であって、且つ、繊維長が８０μｍ以下であることが好ましい。こうであれば、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸の結晶化がさらに優れたものとなる。
【００１５】
また、粉砕されたセルロースに存在する水酸基の少なくとも一部を芳香族を有する官能基によって修飾したり、カルボン酸エステル基としたりすることも好ましい。発明者の試験結果によれば、こうしてセルロースの水酸基の少なくとも一部を芳香族を有する官能基によって修飾したり、カルボン酸エステル基としたりすれば、ポリ3−ヒドロキシアルカン酸の結晶化がさらに顕著に優れたものとなる。
【００１６】
本発明のポリエステル樹脂組成物は、食品用資材、建築・土木資材、農業・園芸資材、医療用資材、吸着・担体・ろ過材料等の幅広い分野に利用可能である。特に、本発明のポリエステル樹脂組成物を利用した種子の保持体とした種苗シートは、透明であるために種子を確認しやすいとともに、種子の保持性能に優れており、特に好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の樹脂組成物は、熱可塑性を有するため、成形体とすることができる。また、本発明の樹脂組成物によって形成された成形体は、良好な耐水性、柔軟性、透明性、生分解性、生体適合性等を有しており、農業用材料、医療用材料等として好適に使用することができる。また、植物資源を原料とした微生物由来の樹脂であるため、地球温暖化の抑制に貢献できる素材として、従来の石油由来の樹脂に代替できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】粉砕したセルロース繊維のＦＥ-ＳＥＭ写真である。
【図２】ベンゾイル化セルロース繊維の赤外吸収スペクトルである。
【図３】アセチル化セルロース繊維の赤外吸収スペクトルである。
【図４】実施例５〜７及び比較例２についてのＤＳＣの測定結果を示すチャートである。
【図５】種苗シートの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（ポリ3−ヒドロキシアルカン酸について）
本発明のポリエステル樹脂組成物は、樹脂成分として微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸を用いている。ポリ3−ヒドロキシアルカン酸は好気性及び嫌気性のいずれの微生物によっても分解されるため、廃棄された場合、これらの微生物によって容易に分解される。また、耐水性やガスバリア性に優れていることから、機能性材料としても利用することができる。例えば、食品用資材、建築・土木資材、農業・園芸資材、医療用資材、吸着・担体・ろ過材料等の幅広い分野に利用可能である。
【００２０】
ポリ3−ヒドロキシアルカン酸の中でも、炭素数が６〜１４個の下記一般式(1)で表される、炭素数の異なる構成単位を含むランダム共重合体が好ましい（式中、ＲはＣｎＨ２ｎ＋１で表されるアルキル基、又はＣｎＨ２ｎで表されるアルケニル基のいずれかである（ここで、ｎは３以上１１以下の整数である。））。
【化１】
2018039860.tif 000002
【００２１】
このポリ3−ヒドロキシアルカン酸は、構成単位の炭素数が６〜１４個の3−ヒドロキシアルカン酸を構成単位とするmcl−PHAであって、柔らかくて透明な機能性材料となり、包装材料、食品用資材、農業・園芸資材等に好適に用いることができる。mcl−PHAは、糖、アルコール、油脂、脂肪酸等を出発物質とし、脂肪酸分解系であるβ酸化経路により酵素的にＣｏＡ付加、脱水素化、水付加反応を経て微生物体内でポリマー化される。ポリマーの構成単位には飽和炭化水素のアルカン構造となる場合や、他に不飽和炭化水素をもつ側鎖を１個以上含むアルケン構造の脂肪酸構造となる場合もある。
【００２２】
ポリ3−ヒドロキシアルカン酸としてmcl−PHAを用いる場合には、モノマ−ユニットの側鎖に二重結合を導入したアルケニル基を含むものも好ましい。このようなモノマ−ユニットの側鎖に二重結合が導入されたポリ（3−ヒドロキシアルカン酸）をそのまま用いても差し支えないが、例えば、分子量不足のため樹脂組成物の強度に問題がある場合に、架橋剤や、熱あるいは光重合開始剤の存在下で熱あるいは光を用いて架橋したり、鎖延長させたりしてもよい。こうして所望の粘度や強度を有する樹脂組成物となるように制御することができる。この場合において、用いられる架橋剤や開始剤の種類に制限はないが、例えば、架橋剤としては、複数のアクリロイル基やメタクリロイル基をもつモノマー、ビスマレイミド等が使用できる。また、ポリ（3−ヒドロキシアルカン酸）中の二重結合を有するモノマ−ユニットの含有量は、少なすぎると架橋または鎖延長が困難になるため、最小含有量は０．１モル％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、５％以上が特に好ましい。また、多すぎると均一な架橋反応物を得がたいため、最大含有量は３０モル％以下が好ましく、２５モル％以下がより好ましく、２０モル％以下が特に好ましいが、このような架橋処理をしないのであれば、二重結合を有するモノマーユニットの含有量が３０モル％を超えても何ら差し支えない。
【００２３】
mcl−PHAを生産する微生物としては、例えば、寄託微生物（FERM P-16953号）の他にシュードモナス・オレオボランス （Pseudomonas oleovorans）、シュードモナス・アエルギノーザ（Pseudomonas aeruginosa）等の微生物が知られている。これらの微生物ではmcl−PHAが菌体内に蓄積される。特に、mcl−PHAの生産性を上げるために、各種PHA合成酵素群の遺伝子を大腸菌等の微生物を導入した遺伝子組み替え微生物を用いても良いし、基質の種類を含む培養条件を最適化してもよい。
【００２４】
ポリ3−ヒドロキシアルカン酸を構成するモノマーとしては特に限定されないが、例えば、3−ヒドロキシヘキサン酸、3−ヒドロキシヘプタン酸、3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシノナン酸、3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシウンデカン酸、3−ドデカン酸、3−ヒドロキシトリデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシノネン酸、3−ヒドロキシオクテン酸、3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシウンデセン酸、3−ヒドロキシトリデセン酸等が挙げられる。
【００２５】
これらの中でも、3−ヒドロキシオクタン酸、3−ヒドロキシヘキサン酸、3−ヒドロキシヘプタン酸、3−ヒドロキシノナン酸、3−ヒドロキシデカン酸、3−ヒドロキシウンデカン酸、3−ドデカノン酸、3−ヒドロキシトリデカン酸、3−ヒドロキシテトラデカン酸、3−ヒドロキシノネン酸、3−ヒドロキシオクテン酸、3−ヒドロキシデセン酸、3−ヒドロキシウンデセン酸及び3−ヒドロキシトリデセン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種のモノマーとの共重合体が好ましい。
【００２６】
ポリ3−ヒドロキシアルカン酸としてmcl−PHAを用いる場合、その重量平均分子量としては５万〜２５０万が好ましく、２０万〜１５０万であることがより好ましい。重量平均分子量が５万未満だと強度等の機械的性質が不十分である場合があり、２５０万を超えると成形加工性が劣る場合がある。なお、ここでの重量平均分子量は、クロロホルム溶離液を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用い、ポリスチレン換算分子量分布より測定されたものをいう。当該ＧＰＣにおけるカラムとしては、前記分子量を測定するのに適切なカラムを使用する。
【００２７】
（セルロース繊維について）
本発明のポリエステル樹脂組成物には、結晶核剤としてセルロース繊維が添加されている。発明者らの試験結果によれば、セルロース繊維は粉砕されることによって結晶核剤としての効果が高められ、結晶化速度が速くなり、成形加工性に優れたポリエステル樹脂組成物となる。粉砕の方法としては、特に限定はされないが、例えば、機械的粉砕方法として、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、コロイドミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、ハンマーミル、乳鉢、ローラーミル、ジェットミル等を用いることができる。また、機械的粉砕と併用して（あるいは機械的粉砕に替えて）次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を用いて酸化分解したり、硫酸等の酸を用いて加水分解したりして、化学的に粉砕することもできる。
【００２８】
セルロース繊維の粉砕方法として、例えば、次の方法を用いることができる。
・方法１
天然セルロースを原料として、水中においてＮ‐オキシル化合物を酸化触媒とし、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を作用させることによって酸化反応を行った後、水を含む反応物の繊維から不純物を除去し、ホモジナイザーにより解繊処理を行うことによって、２μｍ以下の繊維幅のセルロース繊維とすることができる。
・方法２
セルロース繊維の水懸濁液またはスラリーを、硫酸による酸加水分解反応後、不純物を除去し、ホモジナイザーにより解繊処理を行うことにより、１μｍ以下の繊維幅のセルロース繊維とすることができる。
・方法３
天然セルロースを物理的に粉砕する方法。すなわち、相対的に移動する２部材間のギャップにセルロース原料を投入し剪断力を与えて粉砕する装置、例えば臼式粉砕機、高圧水流で微細化する湿式微粒化装置または、その他の気流粉砕など装置など、いずれを用いてもよく、その方法は特に限定されない。
【００２９】
粉砕されたセルロース繊維は、微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸１００重量部に対し、３重量部以上３０重量部以下添加されていることを必要とする。セルロース繊維が３重量部未満では結晶核剤としての十分な効果が発揮されず、成形性に劣る樹脂組成物となる。また、セルロース繊維が３０重量部を超えると、機械的強度が低下する。
【００３０】
粉砕されたセルロース繊維は、繊維幅が２μｍ以下であって、且つ、繊維長が８０μｍ以下であることが好ましい。こうであれば、さらに確実に、結晶核剤としての機能を向上させることができる。さらに好ましいのは繊維幅０．５以上１．５μｍ以下であり、平均繊維長が３０以上７０μｍ以下である。
【００３１】
また、粉砕されたセルロース繊維に含まれている水酸基の水素原子の少なくとも一部が、炭素数６〜１１の芳香族アシル基に置換されていることも好ましい（下記一般式（２）参照（ここで、Ｒ２、Ｒ３及びＲ６は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数６〜１１の芳香族アシル基を表す。但し、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ６の少なくてもいずれかが、炭素数６〜１１の芳香族アシル基である。）。こうであれば、さらに結晶核剤としての効果が高まり、より成形性に優れた樹脂組成物とすることができる。
【化２】
2018039860.tif 000003
【００３２】
上記一般式（２）の変性セルロースは、βグルコース環の水酸基の少なくとも一部に特定炭素数の芳香族炭化水素が置換されている。さらに、セルロースは完全な植物由来成分であるため、カーボンニュートラルであり、環境に与える負荷を大幅に低減することができる。
【００３３】
なお、本発明にいう「セルロース」とは、多数のグルコースがβ−１，４−グリコシド結合によって重合した高分子化合物であって、セルロースのグルコース環における２位、３位、６位の炭素原子に結合している水酸基が無置換であるものを意味する。
【００３４】
本発明において、上述した変性セルロースを用いる場合、その全体のいずれかの部分に前記特定炭素数の芳香族アシル基を含んでいればよく、同一の構成単位からなるものであってもよいし、複数の構成単位からなるものであってもよい。また、ひとつの構成単位において必ずしも前記芳香族アシル基を含有する必要はない。また、異なる種類の構成単位をランダムに含んでいてもよい。
【００３５】
また、本発明の樹脂組成物は難燃剤を含有してもよい。これによって、その燃焼速度の低下または抑制といった難燃効果を向上させることができる。難燃剤は、特に限定されず、常用のものを用いることができる。例えば、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン含有難燃剤、ケイ素含有難燃剤、窒素化合物系難燃剤、無機系難燃剤等が挙げられる。これらの中でも、樹脂との複合時や成形加工時に熱分解してハロゲン化水素が発生して加工機械や金型を腐食させたり、作業環境を悪化させたりすることがなく、また、焼却廃棄時にハロゲンが気散したり、分解してダイオキシン類等の有害物質の発生等によって環境に悪影響を与える可能性が少ないことから、リン含有難燃剤およびケイ素含有難燃剤が好ましい。
【００３６】
本発明の樹脂組成物は、セルロース繊維以外にも、本発明の目的を阻害しない範囲で、成形性・難燃性等の各種特性をより一層改善する目的で他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、可塑剤、安定剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤等）、離型剤（脂肪酸、脂肪酸金属塩、オキシ脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族部分鹸化エステル、パラフィン、低分子量ポリオレフィン、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド、脂肪族ケトン、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、変成シリコーン）、帯電防止剤、難燃助剤、加工助剤、ドリップ防止剤、抗菌剤、防カビ剤等が挙げられる。さらに、染料や顔料を含む着色剤等を添加することもできる。
【００３７】
本発明のポリエステル樹脂組成物は、優れた耐水性及び柔軟性及び生分解性を有しており、環境への負荷が小さいため、農業用資材の構成部品、医療用材料として好適に使用できる。
【００３８】
好ましい実施態様としては、mcl−PHAの有する軟質性、生分解性、耐水性、ガスバリア性、透明性等の特性を生かした樹脂組成物を農業用マルチシートや、種苗シート上の種子の保持材等に利用することである。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００４０】
＜mcl−PHAの調製＞
微生物由来のポリ3−ヒドロキシアルカン酸として、以下の手順で２種類のmcl−PHA（１）及びmcl−PHA（２）を調製した。
（mcl−PHA（１）の調製）
シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)27N01 (FERM P-16953号)を下に示す栄養培地液（１）を入れたジャ−ファメンターで通気しながら撹拌培養した。培養条件は、温度３０℃、ｐＨ６．９〜７．０、通気量３Ｌ／分とした。４８時間培養後、ジャーファメンター中の培養液を遠心分離して微生物菌体を回収した。そして、菌体を乾燥した後、クロロホルムで抽出し、溶媒をエバポレータによって留去させ、抽出物を得た。
【００４１】
[栄養培地液]
水１Ｌあたり
硫酸アンモニウム  １．５ｇ  リン酸水素二ナトリウム  １．４ｇ
リン酸二水素カリウム  １．４ｇ  炭酸水素ナトリウム  ０．５ｇ
酵母エキス  ０．３ｇ  硫酸マグネシウム  ０．４ｇ
クエン酸アンモニウム鉄  ０．０５ｇ
オクタン酸  ５．５ｇ
【００４２】
上述のようにして得られた抽出物について１２０℃、９０分間の圧力下でメチルエステル化分解を行い、生成したモノマーメチルエステルを分子量測定装置を備えたキャピラリーガスクロマトグラフにより昇温分析した。また、1H-NMR、13C-NMRスペクトル分析を行い、モノマー組成を求めた。
【００４３】
その結果、モノマー組成は下記に示す化合物3−ヒドロキシヘキサン酸（ａ）が３〜１７％、3−ヒドロキシオクタン酸（ｂ）が７０〜８５％、3−ヒドロキシノナン酸（ｃ）が３〜１２％、3−ヒドロキシデカン酸（ｄ）が１０〜２５％であり、それらが、ランダムに共重合しているポリマーであることが分かった。
【化３】
2018039860.tif 000004
【００４４】
（mcl−PHA（２）の調製）
前記合成例１における培養条件のうち、栄養培地液（１）のオクタン酸５．５ｇをグルコース４ｇに変更し、その他の培養条件及び操作は同様にして抽出物を得た。
【００４５】
こうして得られた抽出物について１２０℃、９０分間の圧力下でメチルエステル化分解を行い、生成したモノマーメチルエステルを分子量測定装置を備えたキャピラリーガスクロマトグラフにより昇温分析した。また、1H-NMR、13C-NMRスペクトル分析を行い、モノマー組成を求めた。
【００４６】
その結果、モノマー組成は3−ヒドロキシオクタン酸が主成分で６０％以上であり、3−ヒドロキデカン酸、3−ヒドロキシノナン酸及び3−ヒドロキシヘキサン酸がそれぞれ数％〜数１０％含まれるほかに、側鎖に不飽和結合を有する3−ヒドロキシアルケン酸が数％含まれていた。
【００４７】
＜粉砕セルロース繊維の調製＞
以下の方法によって粉砕セルロース繊維を得た。
天然セルロース（繊維長５０〜８００μｍ  日本製紙(株)：ＫＣフロックWG−１００）を原料として、水中においてＮ‐オキシル化合物を酸化触媒とし、次亜塩素酸ナトリウムを作用させることによって酸化反応を行った。この際、次亜塩素酸ナトリウムの濃度をいろいろと変化させて反応を行った。その後、水を含む反応物の繊維から不純物を除去し、ホモジナイザーによる物理的な解繊処理を時間を変えて行い、セルロース繊維を得た。
【００４８】
こうして得られたセルロース繊維(酸化触媒処理後、ホモジナイザー処理5時間)について、ｔ−ブチルアルコールを使用して数段階の操作で脱水を行い、最終的にｔ−ブチルアルコール１００％に分散した状態で凍結乾燥した。完全に乾燥した繊維をＦＥ−ＳＥＭ観察により、粉砕加工されていることについて確認した。図１にＦＥ−ＳＥＭ写真を示す。
【００４９】
繊維の長さと幅は、走査電子顕微鏡視野で繊維形態を観察して代表的な１０本の繊維を選んでその幅と長さを測定し、これを平均して求めた。その結果、表１に示すように、酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムの濃度を変えたり、ホモジナイザーによる解繊時間を変えたりすることにより、様々な繊維幅及び繊維長のセルロース繊維が得られることが分かった。
【表１】
2018039860.tif 000005
【００５０】
＜変性粉砕セルロース繊維の調製＞
上記のようにして調製した様々な繊維幅及び繊維長を有するセルロース繊維に対して、セルロースに存在する水酸基をベンゾイル化、ベンジルエーテル化、及びアセチル化した変性セルロース繊維を調製した。以下にその方法について述べる。
【００５１】
（ベンゾイル化セルロース繊維の調製）
セルロース繊維を水酸化カリウム水溶液（濃度114g/L）に膨潤させた後、ろ過して繊維状態で取り出し、アセトンに懸濁してから２当量のベンゾイルクロライドと反応させた。反応後、溶媒と副反応物を除き、精製した。反応生成物の赤外吸収スペクトルを測定したところ、水酸基がベンゾイル基で置換されていることが確認された（図２参照）。
【００５２】
（ベンジルエーテル化セルロース繊維の調製）
セルロース繊維を水酸化カリウム水溶液（濃度114g/L）に膨潤させた後、ろ過して繊維状態で取り出し、アセトンに懸濁してから２当量のベンジルクロライドと反応させた。反応後、溶媒と副反応物を除き、精製した。
【００５３】
（アセチル化セルロース繊維の調製）
セルロース繊維を水酸化カリウム水溶液（114g/L）に膨潤させた後、ろ過して繊維状態で取り出し、アセトンに懸濁してから４当量のアセチルクロライドと反応させた。反応後、溶媒と副反応物を除き、精製した。反応生成物の赤外スペクトルを測定したところ、水酸基がアセチル基で化学修飾されていることが確認された（図３参照）。
【００５４】
＜ポリエステル樹脂組成物の調製＞
（実施例１〜４及び比較例１）
前述のmcl−PHA（１）（すなわち、オクタン酸が添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA）をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤として様々な繊維幅及び繊維長を有するセルロース繊維を添加して混練機で混練し、実施例１〜４のポリエステル樹脂組成物を調製した。セルロース繊維の添加量はmcl−PHA（１）100重量部に対して5重量部とした。また、セルロース繊維を添加しないmcl−PHA（１）を比較例１とした。
【００５５】
（評  価）
上記のようにして調製した実施例１〜４及び比較例１のポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。結晶性高分子は結晶性が高いほど耐熱性が上がることから、非等温結晶化測定によって結晶化度を評価することができる。すなわち、ポリエステル等のプラスチック樹脂には結晶化しやすい温度帯があり、この温度をゆっくりと通過させればその材料として十分な結晶化が得られることになる。また、このときに発生する熱量は、生じた結晶量に比例するため、発熱量を比較することで結晶化度の大小を評価することができる。以下に非等温結晶化測定の詳細を述べる。
【００５６】
mcl−PHAの融点（４５〜６５℃）以上である７０℃で３０分間保持して加熱した試料をゆっくりと−１０℃まで冷却（−１℃／ｍｉｎ）することで十分な結晶を生じさせ、その時に発生する結晶化熱量と結晶化ピーク温度を示差熱分析装置（ＤＳＣ）で測定した。１つの試料について、これを連続して２回繰り返し、その平均を結果とした。
【００５７】
その結果、表２に示すように、結晶核剤としてセルロース繊維を添加した実施例１〜４は結晶化ピーク温度が3.2℃以上となり、結晶化熱量も23J/g以上となった。これに対し、セルロース繊維を添加しなかった比較例１では、明瞭な結晶化ピーク温度は観測されず、結晶化熱量も測定されなかった。以上のことから、粉砕したセルロース繊維の添加によって、mcl−PHA（１）の結晶化が促進されることが分かった。
【００５８】
【表２】
2018039860.tif 000006
【００５９】
（実施例５〜７及び比較例２）
前述のmcl−PHA（２）（すなわち、グルコースが添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA）をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤としてベンゾイル化セルロース繊維をmcl−PHA（２）100重量部に対して5重量部添加して混練機で混練し、実施例５及び６のポリエステル樹脂組成物を調製した。また、mcl−PHA（１）をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤としてセルロース繊維を同様の量だけ添加して混練機で混練し、実施例７のポリエステル樹脂組成物を調製した。さらに、結晶核剤を添加しないmcl−PHA（２）を比較例２とした。
【００６０】
（評  価）
上記のようにして調製した実施例５〜７及び比較例２のポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。その結果、表３及び図４に示すように、結晶核剤としてベンゾイル化セルロース繊維あるいはセルロース繊維を添加した実施例５〜７は結晶化ピーク温度が3.8〜9.2℃となり、結晶化熱量も25〜65J/g以上となった。これに対し、セルロース繊維を添加しなかった比較例１では、明瞭な結晶化ピーク温度は観測されず、結晶化熱量も測定されなかった。以上のことから、粉砕したセルロース繊維の添加によって、mcl−PHA（２）の結晶化が促進されることが分かった。また、結晶核剤としてベンゾイル化セルロース繊維を用いた実施例５及び実施例６の比較から、ベンゾイル化セルロース繊維の添加量が同じであっても繊維幅や繊維長が小さい実施例５の方が、結晶化ピーク温度及び結晶化熱量が顕著に高くなることが分った。さらには、実施例５と実施例７との比較から、ベンゾイル化セルロース繊維は化学修飾していないセルロースに比べて、結晶核剤としての効果が優れていることが分かった。
【００６１】
【表３】
2018039860.tif 000007
【００６２】
（実施例８〜１２）
前述のmcl−PHA（２）（すなわち、グルコースが添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA）をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤として各種繊維幅及び繊維長のベンジルエーテル化セルロース繊維をmcl−PHA（２）に添加して混練機で混練し、実施例８〜１１のポリエステル樹脂組成物を調製した。また、結晶核剤としてアセチル化セルロース繊維を用いて、同様にして実施例１２のポリエステル樹脂組成物を調製した。
【００６３】
（評  価）
上記のようにして調製した実施例８〜１２のポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。その結果、表４に示すように、結晶核剤としてベンジルエーテル化セルロース繊維を添加した実施例８〜１１では、ベンゾイル化セルロース繊維の場合と同様、結晶化ピーク温度及び結晶化熱量が顕著に高くなることが分った。また、結晶核剤としてアセチル化セルロース繊維を添加した実施例１２の場合には、結晶化ピーク温度が4.1℃、結晶化熱量が31J/gとなり、ベンジルエーテル化セルロース繊維よりは若干、効果は劣るものの、結晶核剤として機能することが分かった。
【００６４】
【表４】
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【００６５】
＜種苗シートの製造＞
（実施例１３）
前述のmcl−PHA（１）（すなわち、オクタン酸が添加された栄養培地で微生物を増殖させて調製したmcl−PHA）をポリエステル樹脂成分とし、結晶核剤として繊維長５０μｍ、繊維幅２μｍ以下のベンジルエーテル化セルロース繊維を添加して混練機で混練してポリエステル樹脂組成物を調製した。セルロース繊維の添加量はmcl−PHA（１）100重量部に対して5重量部とした。
こうして得られたポリエステル樹脂組成物を保持体１として大豆の種子３とを混合し、図５に示すように、紙シート２上に展開して実施例１３の種苗シートとした。なお、紙シートは、水溶性で生分解性である理由で採用した。すなわち、混合体を展開するシートは使用時に、樹脂組成物と種子を保持できる機能を備えていればよく、設置後は水溶して環境に負荷を与えない材料が好ましい。また、紙シートの代わりにポリエチレンフィルム上にも展開させた種苗シートも作製した。
【００６６】
（実施例１４）
実施例１４では結晶核剤として繊維長５０μｍ、繊維幅２μｍ以下のセルロース繊維を用い、その他の製造条件は実施例１３と同様にして種苗シートを製造した。
【００６７】
（比較例３〜５）
比較例３では結晶核剤として粒径が１〜５０μｍの炭酸カルシウム微粉末を添加し、比較例４では粒径が１〜５０μｍの酸化チタン微粉末を添加した。比較例５では結晶核剤を添加しなかった。その他の製造条件は実施例１３と同様にして比較例３〜５の種苗シートを製造した。
【００６８】
（評  価）
・非等温結晶化測定による評価
実施例１３及び実施例１４、並びに比較例３〜５の種苗シートを構成するポリエステル樹脂組成物について、非等温結晶化測定を行った。その結果、結晶核剤として炭酸カルシウム微粉末を添加した比較例３では、発熱ピーク温度が３．９℃付近であるのに対し、ベンジルエーテル化したセルロース繊維を用いた実施例１３では９．３℃付近となり、結晶核剤としての効果はベンジルエーテル化したセルロース繊維のほうが炭酸カルシウム微粉末よりも顕著に優れていることが分かった。
【００６９】
・目視試験による評価
また、目視観察において、実施例１３及び実施例１４のフィルムはほぼ無色透明であるのに対して、炭酸カルシウムや酸化チタンを用いた比較例３及び５では、
白濁し、mcl-PHAの長所である透明性は損なわれることが分かった。
【００７０】
・発芽試験による評価
【００７１】
上記種苗シートにおいて水やりをして、種子が発芽するまでを観察し、種子を保持するための耐水性及び粘着性、種子を外部から視認できるか否かの透明性、及び種苗シートへの成形性を評価した。
その結果、表５に示すように結晶核剤を何ら添加しなかった比較例５では、粘着性は十分で種子を保持できるものの、他の基材や土壌に付着してしまう等、作業性が問題となった。結晶核剤として炭酸カルシウムを添加した比較例３では白濁色〜白色になり、透明性がなくなることで、種子の分散の状態を視認することが難しくなった。また、紙シートへの成形性も良好ではなかった。これに対して、微細なベンジルエーテル化セルロース繊維を結晶核剤とした実施例１３や、微細なセルロース繊維を結晶核剤とした実施例１４の種苗シートでは、種子の分散を明確に視認できる透明性を有しており、紙シートへの成形も容易に行うことができた。一方、ポリエチレンフィルム上に成形させたものでは、容易に剥離させることができた。これにより、ポリエチレンフィルムを剥離紙として用いても、利用できることが分かった。
【表５】
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【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、mcl−PHA樹脂に変性した微細セルロースを分散させて結晶核剤として機能させることにより、結晶化速度を改善させて、生分解性、透明性を生かした農業用フィルムや種苗シートや医療用材料を得ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…保持体（樹脂成形体）
２…紙シート
３…大豆の種子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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