(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光分解性かつ生分解性プラスチック製品用の多成分組成物であって、以下の成分(1)、(2)、(3)、(4)及び(5)、又は(1)、(2)、(4)及び(5)を含むことを特徴とする多成分組成物。
(1)0.1〜10wt％の量の生分解性成分、これはスターチを含まず、キチン、カゼイン、リン酸ナトリウム、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素亜鉛、リン酸水素カルシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素亜鉛、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素マグネシウム、リン酸二水素カリウム、エルカミド及びオレアミドからなる群より選ばれる１種以上の物質を含む、
(2)0.1〜8.0wt％の量の光分解性かつ光分解促進成分、これはｎ−オクチルフェロセン、ｎ−オクタノイルフェロセン、ウンデシレノイルフェロセン、γ−フェロセニル酪酸、γ−フェロセニルブチルブチレート、鉄ジエチルジチオカルバメート、鉄ジブチルジチオカルバメート、コバルトホルメート、マンガンホルメート、亜鉛ホルメート、鉄ホルメート、セシウムホルメート、コバルトアセテート、マンガンアセテート、セシウムアセテート、鉄アセテート、亜鉛アセテート、コバルトオレエート、マンガンオレエート、セシウムオレエート、鉄オレエート、亜鉛オレエート、コバルトラウレート、マンガンラウレート、セシウムラウレート、鉄ラウレート、亜鉛ラウレート、コバルトステアレート、マンガンステアレート、セシウムステアレート、鉄ステアレート、亜鉛ステアレート、コバルトセチレート、マンガンセチレート、セシウムセチレート、鉄セチレート、亜鉛セチレート、コバルトアセチルアセトネート、マンガンアセチルアセトネート、鉄アセチルアセトネート、ジブチル錫ラウレート、及びベンゾフェノンからなる群より選ばれる１種以上の物質を含む、
(3)10〜90wt％の量の非金属無機物、これはタルク、炭酸カルシウム、カオリン、及びウォラストナイトからなる群より選ばれる物質を含む、
(4)0.1〜8.0wt％の生分解性助剤成分、これはポリヒドロキシ含有カルボキシレート、エポキシ化大豆油、及びエポキシアセチルヒマシ油からなる群より選ばれる、
(5)残余の汎用樹脂、これはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ塩化ビニルからなる群より選ばれる。
【請求項２】
生分解性成分(1)の量が５〜10wt％であることを特徴とする、請求項１記載の多成分組成物。
【請求項３】
光分解性かつ光分解促進成分(2)の量が３〜８wt％であることを特徴とする、請求項１記載の多成分組成物。
【請求項４】
前記ポリヒドロキシ含有カルボキシレートがポリエチレングリコールステアレート、ソルビトールパルミテート、ソルビトール無水ラウレートとエチレンオキシドの付加物からなる群より選ばれることを特徴とする、請求項１記載の多成分組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多成分組成物を0.1〜80wt％の量で、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ塩化ビニルからなる群より選ばれる汎用樹脂に加え、１以上のプラスチック加工法を用いることにより様々な光分解性かつ生分解性使い捨て及び包装用プラスチック製品を形成することを特徴とする、光分解性かつ生分解性使い捨て及び包装用プラスチック製品の製造における請求項１〜４のいずれか１項に記載の多成分組成物の使用。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多成分組成物より形成されることを特徴とする、使い捨て及び包装用プラスチック製品。
【請求項７】
光分解性かつ生分解性農業用フィルム、使い捨て分解性プラスチック買い物袋もしくは食品袋、使い捨て光分解性かつ生分解性プラスチック食器、どんぶり、コップ、及びトレーを含む卓上食器類、使い捨て生分解性プラスチックナイフ、フォーク及びスプーンを含む卓上食器、光分解性かつ生分解性水及び土保存プラスチックシールドメッシュ又は使い捨て分解性プラスチック軽量カバーである、請求項６記載の使い捨て及び包装用プラスチック製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、光分解性かつ生分解性プラスチック製品用の多成分組成物、様々な使い捨て及び包装用プラスチック製品の製造におけるその組成物の使用、並びにそれより製造された様々な使い捨て及び包装用プラスチック製品に関する。
【０００２】
発明の背景
プラスチック産業の急速な発展により、全世界の現在のプラスチック生産量は１億トンをはるかに超えるものとなっている。統計によると、1999年における全世界の合成樹脂の生産量は156,700,000トンである。それは全世界のあらゆる地域でかつあらゆる分野で用いられている。そのうち、プラスチック包装用材料及び製品は約30パーセント、およそ46,000,000トンに及ぶ。中国において、1999年における合成樹脂の消費量は18,660,000トンである。プラスチック包装用の製品は５百万トンである。すなわち、包装用のプラスチック製品の消費量は莫大である。
【０００３】
プラスチック消費及び人々の環境への関心の急速な増加によって、分解性プラスチックの研究に大きな関心がもたれるようになった。最近、ある特許（例えば中国特許出願第95191396号）では、光及び微生物によって容易に影響される構造単位の新しいタイプのポリマー（例えば微生物ポリエステル、脂肪族ポリエステル、ポリ（乳酸）等）が合成法によって製造されることが報告されている。この新しいタイプのポリマーは使用後に廃棄されると、光照射もしくは微生物の直接作用を用いることによって分解される。この方法によって製造された分解性プラスチックの分解能はとても優れているが、合成が困難であり価格が高いために市場に多量に供給することは困難である。
【０００４】
他の特許（例えば中国特許出願第98106850.2号及び98101407.0号）には、「光分解性及び光崩壊性」材料が報告されている。これは、光増感剤又は光増感剤と炭酸カルシウム、タルク等の無機粉末との混合物をプラスチック原料に加える方法を用いている。これらの材料は光崩壊されるのみであるため、その分解は大きな塊から小さな塊への変化であり、十分な結果は得られない。
【０００５】
さらに他の特許（例えば中国特許出願第95121178号及び99100726.3号）には、生分解性を起こすものとしてスターチをプラスチック原料に加えることにより「生分解性スターチ樹脂」を製造することが報告されている。よく知られているように、スターチは微生物に利用されているが、上記の汎用プラスチックの巨大分子は分解困難である。最後に、この「分解されたプラスチック製品」の表面には小さな穴が残されているのみであり、本当の意味での分解を達成することは困難である。さらに、スターチの粒子は大きいことが多く、機械特性に影響を与え、強度の高いかつ薄い製品を製造することは困難である。同時に、スターチは容易に水を吸収するが、とても水分含量の低い場合においてもプラスチック製品に泡が容易に形成される。スターチは高温に置いて容易に焼け、プラスチックの加工温度は高い。例えば、ある会社は、買い物袋を製造するために膨張される、高密度ポリエチレンと混合された「生分解性スターチ樹脂」を採用しているが、スターチが容易に焼けるため、連続的にフィルムを製造することは困難である。
【０００６】
これらはすべて、プラスチックの加工に不都合である。すなわち、従来技術は市場において大いに用いられている汎用プラスチック自体の真の分解を実現しておらず、「ホワイトポルーション」を排除せず、環境への優しさも実現していない。
【０００７】
発明の概要
本発明は、市場において広く用いられている汎用樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ塩化ビニル等を主に含む）自体の分解を促進し、廃棄後に環境に優しいものにする、光分解性かつ生分解性プラスチック製品用の多成分組成物を提供することを目的とする。技術的解決手段は、新規多成分組成物を0.1〜80wt%の量で上記汎用プラスチックに添加し、その結果、自然界（日光、空気、湿度、微生物等）で完全に分解し、自動的に消費される様々なプラスチック製品を得ることである。
【０００８】
従って、本発明の１態様は、光分解性かつ生分解性プラスチック製品用の多成分組成物である。
【０００９】
本発明の他の態様は、様々な使い捨て及び包装用プラスチック製品の製造における前記多成分組成物の使用である。
【００１０】
本発明のさらに他の態様は、前記多成分組成物より形成された様々な使い捨て及び包装用プラスチック製品である。
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明の上記目的を達成するための態様を以下に説明する。本発明の光分解性かつ生分解性多成分組成物は主に以下の成分を含む。
【００１２】
１．生分解性成分。この成分は、スターチを含まず、キチン、カゼイン、リン酸ナトリウム、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸カリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素亜鉛、リン酸水素カルシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素亜鉛、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素マグネシウム、リン酸二水素カリウム、エルカミド及びオレアミドからなる群より選ばれる１種以上の物質を含むことを特徴とする。その量は、0.1〜10wt％、より好ましくは５〜10wt％である。
【００１３】
２．光分解性かつ光分解促進成分。この成分は、ｎ−オクチルフェロセン、ｎ−オクタノイルフェロセン、ウンデシレノイルフェロセン、γ−フェロセニル酪酸、γ−フェロセニルブチルブチレート、鉄ジエチルジチオカルバメート、鉄ジブチルジチオカルバメート、コバルトホルメート、マンガンホルメート、亜鉛ホルメート、鉄ホルメート、セシウムホルメート、コバルトアセテート、マンガンアセテート、セシウムアセテート、鉄アセテート、亜鉛アセテート、コバルトオレエート、マンガンオレエート、セシウムオレエート、鉄オレエート、亜鉛オレエート、コバルトラウレート、マンガンラウレート、セシウムラウレート、鉄ラウレート、亜鉛ラウレート、コバルトステアレート、マンガンステアレート、セシウムステアレート、鉄ステアレート、亜鉛ステアレート、コバルトセチレート、マンガンセチレート、セシウムセチレート、鉄セチレート、亜鉛セチレート、コバルトアセチルアセトネート、マンガンアセチルアセトネート、鉄アセチルアセトネート、ジブチル錫ラウレート、及びベンゾフェノンからなる群より選ばれる１種以上の物質を含む。その量は0.1〜8.0wt％、より好ましくは３〜８wt％である。
【００１４】
３．生分解性助剤成分。この成分は、ポリヒドロキシ含有カルボキシレート、例えばポリエチレングリコールステアレート、ソルビトールパルミテート、ソルビトール無水ラウレートとエチレンオキシドの付加物等；エポキシ化大豆油、及びエポキシアセチルヒマシ油等からなる群より選ばれる。その量は、0.1〜8.0wt％である。
【００１５】
４．非金属無機物。この成分は、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、ウォラストナイト等からなる群より選ばれる。その量は10〜90wt％である。
【００１６】
本発明の光分解性かつ生分解性多成分組成物は、所定の量の上記成分１、２及び３、又は成分１、２、３、並びに成分４から選ばれる所望の１種以上の物質を、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ塩化ビニルからなる群より選ばれるポリマー樹脂の原料と混合し、次いで押出しペレット化（又は他のペレット化）することにより得られる分解性複合系である。この組成物は0.1〜80wt％の量で前記汎用樹脂に加えられる。好ましい使い捨てもしくは包装用分解性プラスチック製品はポリマーの巨大分子を、とても分子量の小さな分子酸素含有化合物に徐々に変化させる。
【００１７】
実際のテストは、これらの分子量の小さな酸素含有化合物が微生物により容易に利用され、二酸化炭素及び水を放出し、消費されることを示している。従って、「ホワイトポルーション」を排除もしくは低下させ、環境に優しい新規な材料である。
【００１８】
実施例
実施例１：光分解性及び生分解性多成分組成物
光分解性及び生分解性多成分組成物の組成は以下の通りである。
【表１】
0003934553.tif 000002
【００１９】
上記組成に従い、低密度ポリエチレンを計量し、50℃で高速攪拌容器に入れる。次いで、エポキシ化大豆油及びエポキシアセチルヒマシ油を計量し、容器に入れ、２〜３分間攪拌する。次いで他の成分を軽量し、容器に入れ、３〜５分攪拌する。この攪拌した混合物を２軸押出機（長さ／直径比：36：１、押出し部の温度：50〜200℃、押出し回転数25〜450rpm）により押出しペレット化する。
【００２０】
実施例２：制御可能な光分解性及び生分解性マルチングフィルム
実施例１の多成分組成物の粒子を0.2〜８wt％の量で低密度ポリエチレン（又は直鎖低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン）に加える。ポリエチレン樹脂の量は99.8〜92wt％である。
【００２１】
均一に混合した後、この混合物をフィルム押出機のホッパー（この押出機はモデルPC-65又は他のものである）に入れ、次いで押出し、フィルムにブロー成形する（フィルムの厚さは0.005〜0.025mmである）。この分解性マルチングフィルムは従来のマルチングフィルムと本質的に同じ機械特性を有しており、機械的にカバーすることができる。この分解性マルチングフィルムは土壌及び作物に対して無毒性であり、同時に優れた光分解性および生分解性を有している。この分解性マルチングフィルムの誘導時間は45±３日、60±５日、90±７日、120±10日に制御することができる。この分解性マルチングフィルムは、使用後その年もしくは次の年に微生物によって完全に利用され、二酸化炭素及び水を放出し、大地によって完全に消費される。
【００２２】
上記多成分組成物と直鎖低密度ポリエチレン（又は高密度ポリエチレン）との上記比の混合物を用いることにより、様々な厚さの分解性マルチングフィルムを製造することができる。厚さが0.005mmである超薄分解性マルチングフィルムを製造することができ、その機械特性及び断熱性、並びにその水分吸収保持性は農場のカバー及び作物の要求を完全に満たし、さらに１エーカーあたり必要なマルチングフィルムの量は大きく低下する。従って投資が低下する。
【００２３】
機械特性のテスト結果を以下に示す。
【表２】
0003934553.tif 000003
【００２４】
実施例３：使い捨て分解性プラスチック買い物袋
実施例１の多成分組成物の粒子を0.2〜８wt％の量で高密度ポリエチレン（例えば三井化学の7000F）に加える。高密度ポリエチレンの量は99.8〜92wt％である。
【００２５】
均一に混合した後、この混合物をブローフィルム押出機のホッパー（スクリュー直径：45mm、長さ／直径比：28：１）に入れ、次いで押出し、円筒形のフィルム（フィルムの厚さは0.01〜0.5mmである）にブロー成形する。次いでこのフィルムにプリントし、パンチし、ヒートシールし、分解性プラスチック買い物袋、食品袋等の様々な仕様の使い捨て包装用袋を製造する。これらの袋の機械特性は同じ厚さの従来の買い物袋と同じであり、使い捨てプラスチック買い物袋の技術的基準を満たす。この袋の衛生面はThe National Standard GB9683-88 (Food Packaging Bag Sanitation Standard)の基準を満たす。この分解性袋は使用後20〜80日で粉末に分解し、自然界で完全に分解し消失する。
【００２６】
実施例４：光分解性及び生分解性多成分組成物
この光分解性及び生分解性多成分組成物の組成は以下の通りである。
【表３】
0003934553.tif 000004
【００２７】
上記組成に従ってポリエチレン樹脂及びタルクを計量し、50℃の高速攪拌容器に入れる。次いで、エポキシ化大豆油及びエポキシアセチルヒマシ油を計量し、容器に入れる。操作法は実施例１と同じである。多成分組成物の粒子が得られる。
【００２８】
実施例５：使い捨て分解性プラスチック食器
実施例４の多成分組成物の粒子を５〜40wt％の量で高密度ポリエチレン（例えばDaqing Petrochemical Corporationの5121A）、ポリプロピレン（例えばYanshan Petrochemical Corporationの1300）、又はポリスチレン（例えばYanshan Petrochemical Corporationの666D）に加える。樹脂の量は95〜60wt％である。この混合物を均一に混合し、押出してシートを形成し、次いで加熱して使い捨てプラスチック食器、どんぶり、コップ、及びトレー等を製造する。
【００２９】
製造した食器はThe National Standard GB9688-88 (Polypropylene Article for Food Packaging)の衛生基準を満たす。この食器は使用後自然界で１〜４ヶ月で粉末に分解し、さらに微生物によって分解して二酸化炭素及び水を放出し、完全に分解する。
【００３０】
実施例６：使い捨て分解性プラスチックナイフ、フォーク、およびスプーン等を含む食器
実施例４の多成分組成物の粒子を１〜10wt％の量で、実施例５に示すポリエチレン（ポリプロピレン又はポリスチレン）に加える。樹脂の量は99〜90wt％である。この混合物を均一に混合し、インジェクターに入れ、使い捨て分解性プラスチックナイフ、フォーク、およびスプーン等を含む食器を製造する。この食器はThe National Standard GB9688-88 (Polypropylene Article for Food Packaging)の衛生基準を満たす。その分解性は自然界で１〜２ヶ月で分解し、さらに４〜６ヶ月で完全に分解する。
【００３１】
実施例７：光分解性及び生分解性水及び土壌保存用プラスチックシールドメッシュ
実施例４の多成分組成物の粒子を30〜80wt％の量で、高密度ポリエチレン（例えばQilu Petrochemical CorporationのDGDB2480）、低密度ポリエチレン（例えばYanshan Petrochemical Corporationの2K1.5A）、又はエチレン−ビニルアセテートコポリマー（例えばBeijing Organic Chemical PlantのEVA5/2）に加える。樹脂の量は70〜20wt％である。この混合物を均一に混合し、押出機のホッパーに入れ、押出しによってメッシュを形成し、分解時間の異なる水及び土壌保存用プラスチックシールドメッシュを製造する。このシールドメッシュは使用前及び使用後において土壌及び植物に対して無毒であり、優れた物理機械特性を有し、水及び土壌保存用プラスチックシールドメッシュに必要な要件を満たす。最後に、このシールドメッシュは完全に分解し、消費される。
【００３２】
実施例８：使い捨て分解性プラスチック軽量カバー
実施例１の多成分組成物の粒子を１〜６wt％の量でポリスチレンもしくはアクリロニトリル−スチレンコポリマーに加える。樹脂の量は99〜94wt％である。この混合物を均一に混合し、インジェクターに入れ、使い捨て分解性プラスチック軽量カバーを製造する。この軽量カバーの物理機会特性は従来のプラスチック軽量カバーと同じであるが、自然界において分解する特性を有し、環境に優しいプラスチック材料である。