(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生分解性プラスチック（Ａ）１００重量部に対して、０．０１〜５重量部のカルボジイミド化合物（Ｂ）及び０．０１〜３重量部の酸化防止剤（Ｃ）を配合してなり、酸化防止剤（Ｃ）は、分子量が４００以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤単独又はそれとフォスファイト系酸化防止剤の混合物であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物。
【請求項２】
生分解性プラスチック（Ａ）は、脂肪族系ポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載の生分解性プラスチック組成物。
【請求項３】
カルボジイミド化合物（Ｂ）は、脂肪族ポリカルボジイミド化合物であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性プラスチック組成物。
【請求項４】
酸化防止剤（Ｃ）は、ヒンダードフェノール系酸化防止剤とフォスファイト系酸化防止剤の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性プラスチック組成物。
【請求項５】
フォスファイト系酸化防止剤は、ｔ−ブチル基を有する芳香族系化合物であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性プラスチック組成物。
【請求項６】
カルボジイミド化合物（Ｂ）の配合量が、０．１〜３重量部であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性プラスチック組成物。
【請求項７】
酸化防止剤（Ｃ）の配合量が、０．１〜２重量部であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性プラスチック組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の生分解性プラスチック組成物を用いてなる生分解性プラスチック成形品。
【請求項９】
成形品の形状は、フィルム又はシート状物であることを特徴とする請求項８に記載の生分解性プラスチック成形品。
【請求項１０】
生分解性プラスチック（Ａ）に所定量のカルボジイミド化合物（Ｂ）及び分子量が４００以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤単独又はそれとフォスファイト系酸化防止剤の混合物である酸化防止剤（Ｃ）を配合することにより、生分解性プラスチックの耐加水分解性と透明性を向上させることを特徴とする生分解性プラスチックの生分解速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性プラスチック組成物とその成形品及び生分解速度制御方法に関し、さらに詳しくは、生分解性プラスチックにカルボジイミド化合物と酸化防止剤を配合することにより、生分解速度を調整し耐加水分解性と耐熱性を向上させ、かつ透明性を保持することができる生分解性プラスチック組成物、それを用いる生分解性成形品等の用途、及び生分解性プラスチックの生分解速度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラスチック廃棄物による環境汚染等の問題がクローズアップされる中、環境保全に対する必要性と意義の高まりから、生分解性プラスチックの研究開発が進められている。
【０００３】
生分解性を有するプラスチックは、分子骨格にポリエステルを有する脂肪族系ポリエステル（微生物産生も含む）、セルロースなどの天然高分子系のもの、微生物産生多糖類、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）や、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などのポリエーテル等に大別することができる。
これらの内、脂肪族系ポリエステルは、一般に融点が低く、製造時の熱安定性も不良であり、更には実用的な成形品に適した物性を得るために充分な分子量が得られないため、生分解性プラスチックとして利用されていなかったが、この問題点を克服するための技術開発に伴い、高分子量脂肪族系ポリエステルが登場し、農林水産用資材（マルチフィルム、植栽ポット、釣糸、魚網等）、土木工事資材（保水シート、植物ネット、土嚢等）、包装・容器分野（土、食品等が付着してリサイクルが難しいもの）等に利用され始めている。
【０００４】
しかし、上記脂肪族系ポリエステルを始めとする生分解性プラスチックは、使用中においては従来のプラスチックと同レベルの機能（例えば強度、耐水性、成形加工性や耐熱性）を有し、且つ、廃棄時には自然界に一般に存在する微生物により速やかに分解される必要がある。
【０００５】
このような事情から、これまでに生分解性プラスチックの生分解速度の制御に関する提案がいくつかなされており、例えば、加水分解酵素を添加して分解時間を短縮することを目的としたもの（特開平４−１６８１４９号公報）や、逆にポリマー中の未反応モノマ−や不純物、鎖状・環状のオリゴマー等の低分子量化合物を低減し、分解時間を延長することを目的としたもの（特開平９−１２６８８号公報）が知られている。
【０００６】
しかしながら、これらの提案にも拘わらず、現状では、従来技術による脂肪族ポリエステルからなる生分解性プラスチックは、例えばプラスチック製品の原料となるペレットを製造したり、該ペレットから製品を製造したりする工程で、周辺雰囲気中の水分に晒されたり、熱が加えられることにより、脂肪族ポリエステル中で加水分解反応が進行し、成形品の初期物性が低下したり、ばらついたりすると共に、製品の生分解性が不安定であるという問題点を抱えており、生分解性、すなわち生分解速度の調節は未だ十分とはいえなかった。
そこで、本発明者らは、特開平１１−８０５２２号公報で、生分解性プラスチックに、カルボジイミド化合物を配合することにより、生分解速度を調節した生分解性プラスチック組成物などを提案したが、この提案では、耐加水分解性や生分解性の調節機能は向上するものの、耐熱性の向上に関しては、まだ十分ではなかった。また、耐加水分解性を高めるために、カルボジイミド化合物の添加量を増加させたが、その添加量の増加に従い、特にポリ乳酸系生分解性プラスチック製品の透明性が失われていくという問題があった。
また、特表２００１−５２５４７３（ＷＯ９９／２９７６８）号公報では、生分解性ポリマーに、加水分解安定剤として芳香族カルボジイミドを添加して、分解時間の延長を目的としたものが提案されているが、その添加量の多少にかかわらず生分解性プラスチック製品が透明性を失うという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、従来技術の問題点を解消して、生分解速度を安定的に調節でき、耐加水分解性と耐熱性を向上させ、かつ透明性を保持する生分解性プラスチック組成物、その成形品及び生分解性プラスチックの生分解速度制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記従来技術の問題点を克服するために鋭意研究を重ねた結果、生分解性プラスチック、特に脂肪族系ポリエステルに対し、分子中に１個以上のカルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物（ポリカルボジイミド化合物を含む）と特定の酸化防止剤とを併用して特定量配合することにより、得られた生分解性プラスチック組成物は、耐加水分解性と耐熱性の向上がみられ、その結果、生分解速度を調節でき、しかも、透明性を保持することを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、完成するに至ったものである。
【０００９】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、生分解性プラスチック（Ａ）１００重量部に対して、０．０１〜５重量部のカルボジイミド化合物（Ｂ）及び０．０１〜３重量部の酸化防止剤（Ｃ）を配合してなり、酸化防止剤（Ｃ）は、分子量が４００以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤単独又はそれとフォスファイト系酸化防止剤の混合物であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物が提供される。
【００１０】
本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、生分解性プラスチック（Ａ）は、脂肪族系ポリエステルであることを特徴とする生分解性プラスチック組成物が提供される。
また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、カルボジイミド化合物（Ｂ）は、脂肪族ポリカルボジイミド化合物であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物が提供される。
【００１１】
本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、酸化防止剤（Ｃ）は、ヒンダードフェノール系酸化防止剤とフォスファイト系酸化防止剤の混合物であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物が提供される。
さらに、本発明の第５の発明によれば、第１の発明において、フォスファイト系酸化防止剤は、ｔ−ブチル基を有する芳香族系化合物であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物が提供される。
【００１２】
本発明の第６の発明によれば、第１の発明において、カルボジイミド化合物（Ｂ）の配合量が、０．１〜３重量部であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物が提供される。
また、本発明の第７の発明によれば、第１の発明において、酸化防止剤（Ｃ）の配合量が、０．１〜２重量部であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物が提供される。
【００１３】
一方、本発明の第８の発明によれば、第１〜７のいずれかの発明の生分解性プラスチック組成物を用いてなる生分解性プラスチック成形品が提供される。
また、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、成形品の形状は、フィルム又はシート状物であることを特徴とする生分解性プラスチック成形品が提供される。
さらに、本発明の第１０の発明によれば、生分解性プラスチック（Ａ）に所定量のカルボジイミド化合物（Ｂ）及び分子量が４００以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤単独又はそれとフォスファイト系酸化防止剤の混合物である酸化防止剤（Ｃ）を配合することにより、生分解性プラスチックの耐加水分解性と透明性を向上させることを特徴とする生分解性プラスチックの生分解速度制御方法が提供される。
【００１４】
本発明は、上記した如く、生分解性プラスチック（Ａ）に、カルボジイミド化合物（Ｂ）及び酸化防止剤（Ｃ）を特定量配合してなることを特徴とする生分解性プラスチック組成物などに係わるものであるが、その好ましい態様としては、次のものが包含される。
【００１５】
（１）第１の発明において、カルボジイミド化合物（Ｂ）は、モノカルボジイミド化合物であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物。
（２）上記（１）の発明において、モノカルボジイミド化合物は、ジシクロヘキシルカルボジイミド又はジイソプロピルカルボジイミドであることを特徴とする生分解性プラスチック組成物。
（３）第２の発明において、脂肪族系ポリエステルは、ポリ乳酸系ポリエステルであることを特徴とする生分解性プラスチック組成物。
（４）第１の発明において、ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］であることを特徴とする生分解性プラスチック組成物。
（５）第５の発明において、ｔ−ブチル基を有する芳香族フォスファイト系酸化防止剤は、トリス−（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト又はビス−（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニルペンタエリスリトール）フォスファイトであることを特徴とする生分解性プラスチック組成物。
【００１６】
【発明の実施の態様】
以下、本発明について、項目毎に詳細に説明する。
【００１７】
１．生分解性プラスチック
本発明の生分解性プラスチック組成物に用いられる、主成分の生分解性プラスチックとしては、例えば微生物によって代謝されるポリエステル系のものを挙げることができ、中でも微生物によって代謝され易い脂肪族系ポリエステルが好ましい。
【００１８】
一般に、生分解性プラスチックは、次の過程で生分解が進行するといわれている。
すなわち、環境中に放出された高分子材料（生分解性プラスチック）の分解において、▲１▼先ず、高分子分解酵素がその高分子材料の表面に吸着する。この酵素は、ある種の微生物が菌体外に分泌したものである。▲２▼次に、この酵素が高分子鎖のエステル結合やグリコシド結合、ペプチド結合などの化学結合を加水分解反応によって切断する。▲３▼その結果、高分子材料は、低分子量化され、分解酵素によりモノマー単位まで分解される。▲４▼そして、分解生成物は、さまざまな微生物により、代謝・資化され、二酸化炭素、水、菌体成分などに変換されていくというものである。
【００１９】
微生物によって代謝され易く、加水分解反応が起こる脂肪族系ポリエステルとしては、
（１）ポリ乳酸（ポリラクチド）系脂肪族ポリエステル、
（２）多価アルコール類と多塩基酸類との縮合反応物である脂肪族ポリエステル、
（３）ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）等の微生物産生脂肪族ポリエステル、
（４）ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）系脂肪族ポリエステル、
等が挙げられ、本発明においては、生分解性プラスチックとして、上記のいずれをも、好ましく用いることができる。
また、本発明においては、生分解性プラスチックとして、上記の脂肪族ポリエステルに限定されずに、生分解性プラスチック中の高分子鎖が加水分解反応によって切断するエステル結合やグリコシド結合、ペプチド結合などの化学結合を有するものであれば用いることができる。そのようなものとして、例えば、脂肪族ポリエステルの分子鎖骨格にカーボネート構造をランダムに導入した脂肪族ポリエステルのカーボネート共重合体や、脂肪族ポリエステルの分子鎖骨格にナイロンを導入し、アミド結合を有する脂肪族ポリエステルとポリアミドの共重合体などが挙げられる。
【００２０】
次に、脂肪族系ポリエステルについて、さらに詳細に説明する。
（１）ポリ乳酸（ポリラクチド）系脂肪族ポリエステル
ポリ乳酸（ポリラクチド）系脂肪族ポリエステルとしては、ポリラクチド類が挙げられ、具体的には、乳酸、リンゴ酸、グリコール酸等のオキシ酸の重合体又はこれらの共重合体、例えば、ポリ乳酸、ポリ（α−リンゴ酸）、ポリグリコール酸、グリコール酸−乳酸共重合体などであり、特にポリ乳酸に代表されるヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステルを挙げることができる。
【００２１】
上記ポリ乳酸系脂肪族系ポリエステルは、通常、環状ジエステルであるラクチド及び対応するラクトン類の開環重合による方法、いわゆるラクチド法により、また、ラクチド法以外では、乳酸の通接脱水縮合法やホルマリンと炭酸ガスとの重縮合法により得ることができるものである。
【００２２】
また、上記ポリ乳酸系脂肪族系ポリエステルを製造するための触媒としては、錫、アンチモン、亜鉛、チタン、鉄、アルミニウム化合物を例示することができ、中でも錫系触媒、アルミニウム系触媒が好ましく、オクチル酸錫、アルミニウムアセチルアセトナートが特に好適である。
【００２３】
上記ポリ乳酸系脂肪族系ポリエステルの中でも、ラクチド開環重合により得られるポリＬ−乳酸が、加水分解されてＬ−乳酸になると共にその安全性も確認されているために好ましいが、本発明で使用するポリ乳酸系脂肪族系ポリエステルは、これに限定されることはなく、従ってその製造に使用するラクチドについても、Ｌ体に限定されない。
【００２４】
（２）多価アルコール類と多塩基酸類との縮合反応物である脂肪族ポリエステル多価アルコール類と多塩基酸類との縮合反応物である脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族系グリコール類と脂肪族多塩基酸（又はその無水物）とを、触媒の存在下に反応させることにより得られる脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステル、或いは、必要に応じ少量のカップリング剤を使用して反応させることにより得られる、高分子量の脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルを例示することができる。
【００２５】
本発明で使用される脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルを製造するための脂肪族系グリコール類としては、例えばエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−へキサンジオール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等を挙げることができ、エチレンオキシドを使用することもできる。尚、これらのグリコール類は、その２種以上を併用してもよい。
【００２６】
上記脂肪族系グリコール類と反応して脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルを形成する脂肪族多塩基酸及びその酸無水物としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン酸、無水コハク酸や無水アジピン酸等、一般的に市販されているものを使用することができる。尚、これら多塩基酸やその酸無水物は、その２種以上を併用してもよい。
【００２７】
上記グリコール類及び多塩基酸は、脂肪族系のものであるが、少量の他成分、例えば芳香族系グリコール類及び無水トリメリット酸や無水ピロメリット酸等の芳香族系多塩基酸を併用することもできる。但し、これら芳香族系成分を導入すると生分解性が悪くなるため、芳香族系グリコール類及び芳香族系多塩基酸の配合量は、脂肪族系グリコール１００重量部に対して２０重量部以下、好ましくは１０重量部以下、更に好ましくは５重量部以下とする必要がある。
【００２８】
また、上記脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルを製造するための触媒としては、チタン、スズ、アンチモン、セリウム、亜鉛、コバルト、鉄、鉛、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、ゲルマニウム等の金属の有機酸塩、アルコキサイドや酸化物を例示することができ、これらのうち、スズ系又はアルミニウム系の化合物が好適である。
【００２９】
上記脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルを製造するには、当量の脂肪族系グリコール類及び脂肪族多塩基酸と触媒とを、必要であれば原料化合物に応じて適宜に選択した溶媒を使用し、加熱して反応させればよく、反応の進行程度を抑制することにより、重合度の低いプレポリマーを製造することができる。
【００３０】
上記のような脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルの製造においては、更に数平均分子量を高めるために、特に重合度の低いプレポリマーに対し、カップリング剤を使用することもでき、このカップリング剤としては、例えばジイソシアネート、オキサゾリン、ジエポキシ化合物、酸無水物等を挙げることができるが、特にジイソシアネートの使用が好適である。
上記カップリング剤としてのジイソシアネートは、その種類に特に制限はないが、例えば、２，４−トリレンジイソシアネ−ト、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートの混合物、ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等を挙げることができ、特にへキサメチレンジイソシアネ−トが、得られる脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルの色相や、前記プレポリマーへの配合時の反応性等の点から好ましい。
【００３１】
上記カップリング剤の配合量は、例えば前記プレポリマー１００重量部に対して０．１〜５重量部、好ましくは０．５〜３重量部であり、０．１重量部未満ではカップリング反応が不十分であり、５重量部以上ではゲル化が起こり易くなる。
【００３２】
また、上記脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルは、二重結合やウレタン結合、尿素結合等を介して、他の化合物により末端のヒドロキシル基を封止したものや、変性された脂肪族系グリコール／多塩基酸ポリエステルであってもよい。
【００３３】
多価アルコール類と多塩基酸類との縮合反応物である脂肪族ポリエステルについて、具体的に市販されているものとしては、例えば、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）やポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）等が挙げられる。
そのポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）系脂肪族ポリエステルとしては、例えばブタンジオールとコハク酸からなるポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、又は生分解性を加速させるためにアジピン酸を共重合させたアジペート共重合体（ＰＢＳＡ）が挙げられ、市販品としては、例えば、昭和高分子株式会社販売の「ビオノーレ」（商品名）がある。
また、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）も市販され、市販品としては、例えば、日本触媒株式会社販売の「ルナーレＳＥ」（商品名）がある。
【００３４】
（３）微生物産生脂肪族系ポリエステル
ある種の微生物は、ポリエステルを菌体内に蓄積する。微生物産生ポリエステルは、生体由来の融点をもつ熱可塑性ポリマーである。また、このようなポリエステルは、自然界で微生物が菌体外に分泌する酵素により分解され、分解生成物が微生物によって資化されるため完全に消滅する。
このような微生物産生（脂肪族系）ポリエステルとしては、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリ（ヒドロキシ酪酸−ヒドロキシプロピオン酸）共重合体、ポリ（ヒドロキシ酪酸−ヒドロキシ吉草酸）共重合体などが挙げられる。
【００３５】
（４）ポリカプロラクトン系脂肪族ポリエステル
脂肪族ポリエステルの一種であるポリカプロラクトンは、ε−カプロラクトンの開環重合により得ることができ、水不溶性高分子でありながら、多くの菌により分解される。
ポリカプロラクトンは、一般式：−（Ｏ（ＣＨ２）５ＣＯ）ｎ−で表される脂肪族ポリエステルであり、このようなポリカプロラクトン系脂肪族ポリエステルの市販品としては、例えば、日本ユニカー株式会社販売の「トーン」（商品名）がある。
【００３６】
２．カルボジイミド化合物
本発明において用いられる、分子中に１個以上のカルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物（ポリカルボジイミド化合物を含む）としては、一般的に良く知られた方法で合成されたものを使用することができ、例えば、触媒として有機リン系化合物又は有機金属化合物を用い、各種ポリイソシアネートを約７０度以上の温度で、無溶媒又は不活性溶媒中で、脱炭酸縮合反応に付することより合成することができるものを挙げることができる。
【００３７】
上記カルボジイミド化合物に含まれるモノカルボジイミド化合物としては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、ｔ−ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、ジ−ｔ−ブチルカルボジイミド、ジ−β−ナフチルカルボジイミド等を例示することができ、これらの中では、特に工業的に入手が容易であるという面から、ジシクロヘキシルカルボジイミド或いはジイソプロピルカルボジイミドが好適である。
【００３８】
また、上記カルボジイミド化合物に含まれるポリカルボジイミド化合物としては、種々の方法で製造したものを使用することができるが、基本的には、従来のポリカルボジイミドの製造方法（例えば、米国特許第２９４１９５６号明細書、特公昭４７−３３２７９号公報、Ｊ．０ｒｇ．Ｃｈｅｍ．２８，２０６９−２０７５（１９６３）、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｌ９８１，Ｖｏｌ．８１Ｎｏ．４、ｐ６１９−６２１）により、製造されたものを用いることができる。
【００３９】
ポリカルボジイミド化合物の製造における合成原料である有機ジイソシアネートとしては、例えば芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートやこれらの混合物を挙げることができ、具体的には、１，５−ナフタレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、２，６−ジイソプロピルフェニルイソシアネート、１，３，５−トリイソプロピルベンゼン−２，４−ジイソシアネート等を例示することができる。
【００４０】
また、上記ポリカルボジイミド化合物の場合は、モノイソシアネート等の、ポリカルボジイミド化合物の末端イソシアネートと反応する化合物を用いて、適当な重合度に制御することもできる。
【００４１】
このようなポリカルボジイミド化合物の末端を封止してその重合度を制御するためのモノイソシアネートとしては、例えば、フェニルイソシアネート、トリルイソシアネート、ジメチルフェニルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ナフチルイソシアネート等を例示することができる。
【００４２】
また、ポリカルボジイミド化合物の末端を封止してその重合度を制御する末端封止剤としては、上記モノイソシアネートに限定されることはなく、イソシアネートと反応し得る活性水素化合物、例えば、（ｉ）脂肪族、芳香族又は脂環族化合物であって−ＯＨ基を有する、メタノール、エタノール、フェノール、シクロヘキサノール、Ｎ−メチルエタノールアミン、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル；（ｉｉ）＝ＮＨ基を有するジエチルアミン、ジシクロヘキシルアミン；（ｉｉｉ）−ＮＨ２基を有するブチルアミン、シクロヘキシルアミン；（ｉｖ）−ＣＯＯＨ基を有するコハク酸、安息香酸、シクロヘキサン酸；（ｖ）−ＳＨ基を持つエチルメルカプタン、アリルメルカプタン、チオフェノール；（ｖｉ）エポキシ基を有する化合物等を例示することができる。
【００４３】
上記有機ジイソシアネートの脱炭酸縮合反応は、適当なカルボジイミド化触媒の存在下で行うものであり、使用し得るカルボジイミド化触媒としては、有機リン系化合物、有機金属化合物（一般式Ｍ−（ＯＲ）４［Ｍは、チタン（Ｔｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉛（Ｐｂ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、カルシウム（Ｃａ）やバリウム（Ｂａ）等を、Ｒは、炭素数１〜２０までのアルキル基又はアリール基を示す］で表されるもの）が好適であり、特に活性の面から、有機リン系化合物ではフォスフォレンオキシド類が、また、有機金属化合物ではチタン、ハフニウム、ジルコニウムのアルコキシド類が好ましい。
【００４４】
上記フォスフォレンオキシド類としては、具体的には、３−メチル−１−フェニル−２−フォスフォレン−１−オキシド、３−メチル−１−エチル−２−フォスフォレン−１−オキシド、１，３−ジメチル−２−フォスフォレン−１−オキシド、１−フェニル−２−フォスフォレン−１−オキシド、１−エチル−２−フォスフォレン−１−オキシド、１−メチル−２−フォスフォレン−１−オキシド又はこれらの二重結合異性体を例示することができ、中でも工業的に入手の容易な３−メチル−１−フェニル−２−フォスフォレン−１−オキシドが特に好ましい。
【００４５】
本発明の生分解性プラスチック組成物において、本発明者らによれば、カルボジイミド化合物の機能は、加水分解反応によって切断された生分解性プラスチックの結合に付加して、再結合させるものとして働くものである。
そのための、カルボジイミド化合物としては、４，４’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド（重合度＝２〜２０）、テトラメチルキシリレンカルボジイミド（重合度＝２〜２０）、Ｎ，Ｎ−ジメチルフェニルカルボジイミド（重合度＝２〜２０）、Ｎ，Ｎ’−ジ−２，６−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド（重合度＝２〜２０）等があり、そのような機能を有する分子中に１個以上のカルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物であれば、特に限定されないが、安全性・安定性・相溶性の点から、脂肪族ポリカルボジイミド化合物が好ましい。
カルボジイミド化合物の配合量は、生分解性プラスチック１００重量部に対して、０．０１〜５重量部が好ましく、０．１〜３．０重量部が特に好ましい。配合量が０．０１重量部未満であると、生分解性プラスチック組成物の生分解速度調節や制御可能の効果は見られず、一方、５重量部を超えると生分解性プラスチックの生分解性を損なう場合があり、さらに透明性が悪化する恐れがある。尚、生分解性プラスチックを長時間生分解せずに使用したい場合には、５重量部以上のカルボジイミド化合物の配合量にすることもできる。
【００４６】
本発明において、上記カルボジイミド化合物の生分解性プラスチックへの混合は、両者を有機溶剤に溶解した後に当該有機溶剤を留去することにより行うことができ、この場合有機溶剤としては、生分解性プラスチックを溶解することは、もちろんのこと、更には非重合性で活性水素を持たない有機溶剤を使用することが望ましく、具体的にはクロロホルムやテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を例示することができる。
【００４７】
また、上記カルボジイミド化合物の生分解性プラスチックへの混合は、押出機による溶融混練りによる方法や、生分解性プラスチックの合成終了後にカルボジイミド化合物を混入する方法を使用することもできる。
【００４８】
尚、本発明に係る生分解性プラスチックの生分解速度は、配合するカルボジイミド化合物の種類及び配合量により、その遅延を調節することができるので、目的とする製品に応じ、配合するカルボジイミド化合物の種類及び配合量を決定すればよい。
【００４９】
３．酸化防止剤
本発明の生分解性プラスチック組成物において、前記のカルボジイミド化合物と併用して用いられる酸化防止剤は、好ましくは、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、或いは該ヒンダードフェノール系とフォスファイト系の混合系の酸化防止剤である。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、分子量が４００以上のものが好ましく、一方、分子量が低いと、飛散や揮散したり、接触する物質に抽出されたりする現象が見られる場合がある。特に、食品などと接触するプラスチックからの酸化防止剤の食品中への移行は、衛生上問題を起こす可能性があるために、本発明においては、分子量が４００以上のものが好ましく用いられ、更に好ましくは分子量が５００以上のものである。また、高分子量のものを選択することにより、生分解性プラスチック組成物の耐熱性を向上させることができる効果も奏する。
【００５０】
このような分子量が４００以上のヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）（ＭＷ＝４２０）や、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート（ＭＷ＝５３１）（チバスペシャルティケミカル社販売の商品名イルガノックス１０７６）、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］（ＭＷ＝１１７８）（チバスペシャルティケミカル社販売の商品名イルガノックス１０１０）などが挙げられる。
【００５１】
また、上記のヒンダードフェノール系と併用して用いることが好ましいフォスファイト系酸化防止剤は、例えば、トリス−（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト（チバスペシャルティケミカル社販売の商品名イルガフォス１６８）やビス−（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニルペンタエリスリトール）ジフォスファイトなどのｔ−ブチル基を有する芳香族フォスファイトである。
【００５２】
本発明の生分解性プラスチック組成物において、酸化防止剤は、カルボジイミド化合物と併用して、耐加水分解性と耐熱性の向上がみられ、さらに、透明性を保持することができる量で使用される。
そのため、酸化防止剤の総配合量は、生分解性プラスチック１００重量部に対して、０．０１〜３重量部が好ましく、０．１〜２重量部が特に好ましい。配合量が０．０１重量部未満であると、特に、生分解性プラスチック組成物の耐熱性や透明性を保持する効果が見られず、一方、３重量部を超えると、食品などと接触するプラスチックからの酸化防止剤の食品中への移行する恐れがあり、さらに透明性が悪化する恐れもある。
また、酸化防止剤として、ヒンダードフェノール系とフォスファイト系との混合系の場合では、フェノール：フォスファイトの重量比は、５：１〜１：５の範囲とすることが好ましい。
【００５３】
尚、プラスチック配合用の酸化防止剤としては、上記ヒンダードフェノール系やフォスファイト系以外の酸化防止剤、例えば、ジフェニルアミンやフェニルαナフチルアミンなどの芳香族アミン系や、硫黄系の酸化防止剤なども挙げることができるが、これらは、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば、上記ヒンダードフェノール系やフォスファイト系酸化防止剤に加えて、少量の芳香族アミン系酸化防止剤などを併用することもできる。但し、これら芳香族アミン系酸化防止剤などを配合すると、特に透明性が悪くなるため、注意を要する。
【００５４】
本発明において、酸化防止剤の生分解性プラスチックへの混合は、カルボジイミド化合物の場合と同様に、押出機による溶融混練りによる方法や、生分解性プラスチックの合成終了後に酸化防止剤を混入する方法を使用することもできる。
【００５５】
４．その他の添加剤等
本発明の生分解性プラスチック組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、補強材、無機や有機フィラー、熱安定剤、ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤等の他、滑剤、ワックス類、着色剤、結晶化促進剤、デンプンのような分解性を有する有機物等を併用することもできる。
【００５６】
本発明の生分解性プラスチック組成物は、生分解速度を安定的に調節でき、耐加水分解性と耐熱性を向上させ、かつ透明性を保持することができるため、農林水産用資材（マルチフィルム、マルチシート、植栽ポット、釣糸、魚網等）、土木工事資材（保水シート、植物ネット、土嚢等）、包装・容器分野のフィルムなど、特に、フィルム、シートや繊維、ボトル、トレイなどの生分解性プラスチック成形品に、好適に用いることができる。
【００５７】
【実施例】
以下、本発明について実施例により更に詳細に説明する。なお、実施例中の物性は、次の方法で測定し、評価したものである。
【００５８】
［耐加水分解性］
供試試料の試験片について、８０℃、９０％の恒温恒湿機中に、一定時間（１００時間）放置した後の引張り強度を、放置前の引張り強度に対する割合（％）として算出した。耐加水分解性は、引張り強度の割合（％）が高いのが良好と判断される。
【００５９】
［耐熱性］
供試試料の試験片について、１２０℃の熱水中に、一定時間（５時間）放置した後の引張り強度を、放置前の引張り強度に対する割合（％）として算出した。耐熱性は、引張り強度の割合（％）が高いのが良好と判断される。
【００６０】
［透明性］
供試試料（フィルム）について、ＪＩＳ  Ｋ７１０５「プラスチックの光学的特性試験方法」の６．４「ヘーズ（曇価）」に準拠して、ヘーズメーターにてヘーズ（曇価）（％）を測定した。透明性は、ヘーズ（曇価）（％）が低いのが良好と判断される。
【００６１】
実施例、比較例の前に、先ず、カルボジイミド化合物を合成した。
［カルボジイミド化合物の合成例１］
４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート５９０ｇとシクロヘキシルイソシアネート６２．６ｇ及びカルボジイミド化触媒（３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド）６．１２ｇを、１８０℃で４８時間反応させ、４，４’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド（重合度＝１０）を得た。
【００６２】
［カルボジイミド化合物の合成例２］
４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート６１４ｇとシクロヘキシルアミン２０ｇを加え、１００℃で１時間攪拌し、その後カルボジイミド化触媒（３−メチル−１−フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド）２．９ｇを加え、１８５℃で３０時間反応させ、４，４’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミドの末端にウレア結合を有するカルボジイミド（重合度＝１０）を得た。
【００６３】
［カルボジイミド化合物の合成例３］
４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート５００ｇとカルボジイミド化触媒（チタン酸テトラブチル）５．０ｇを、１８０℃で１２時間反応させた後、４０．０ｇのポリエチレングリコールモノメチルエーテルを配合し、１２０℃で３時間反応させて末端のイソシアネート基をウレタン化し、４，４’−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド末端ポリエチレングリコール（重合度＝５．５）を得た。
【００６４】
［実施例１〜３］
生分解性プラスチックとして、主成分がポリブチレンサクシネート／アジペートである脂肪族系ポリエステル樹脂を用い、生分解性プラスチック（脂肪族系ポリエステル）１００重量部に対して、合成例１〜３で合成したカルボジイミド化合物を夫々０．５重量部、及びフェノール系酸化防止剤であるペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］（商品名イルガノックス１０１０）を０．５重量部となるようドライブレンドした後、二軸押し出し機により混練し、Ｔダイにより厚さ２００μｍのフィルムを作製した。これらのフィルムよりＪＩＳ４号ダンベルを打抜き、これを試験片とし、物性を評価した。組成と評価結果を表１に示す。
【００６５】
［比較例１］
カルボジイミド化合物を配合しないこと以外は、実施例１と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表１に示す。
【００６６】
［比較例２］
酸化防止剤を配合しないこと以外は、実施例１と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表１に示す。
【００６７】
［比較例３］
酸化防止剤を配合せず、且つカルボジイミド化合物の添加量を８重量部にしたこと以外は、実施例１と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
0004084953.tif 000002
【００６９】
［実施例４〜６］
生分解性プラスチックとして、主成分がポリ乳酸である脂肪族系ポリエステル樹脂を用い、生分解性プラスチック（脂肪族系ポリエステル）１００重量部に対して、合成例１〜３で合成したカルボジイミド化合物を夫々０．５重量部、フェノール系酸化防止剤であるペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］（商品名イルガノックス１０１０）を０．５重量部、及びフォスファイト系酸化防止剤であるトリス−（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト（商品名イルガフォス１６８）を１．０重量部となるようドライブレンドした後、二軸押し出し機により混練し、Ｔダイにより厚さ３００μｍのフィルムを作製した。これらのフィルムよりＪＩＳ４号ダンベルを打抜き、これを試験片とし、物性を評価した。組成と評価結果を表２に示す。
【００７０】
［比較例４］
カルボジイミド化合物を配合しないこと以外は、実施例４と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表２に示す。
【００７１】
［比較例５］
酸化防止剤を配合しないこと以外は、実施例４と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表２に示す。
【００７２】
［比較例６］
酸化防止剤を配合せず、且つカルボジイミド化合物の添加量を８重量部にしたこと以外は、実施例４と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表２に示す。
【００７３】
【表２】
0004084953.tif 000003
【００７４】
［実施例７〜９］
生分解性プラスチックとして、主成分がポリ乳酸である脂肪族系ポリエステル樹脂を用い、生分解性プラスチック（脂肪族系ポリエステル）１００重量部に対して、合成例１で合成したカルボジイミド化合物を、夫々０．１、１及び５重量部と、フェノール系酸化防止剤であるペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］（商品名イルガノックス１０１０）を各々０．５重量部となるようドライブレンドした以外は、実施例１と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表３に示す。
【００７５】
［実施例１０〜１２］
生分解性プラスチックとして、主成分がポリ乳酸である脂肪族系ポリエステル樹脂を用い、生分解性プラスチック（脂肪族系ポリエステル）１００重量部に対して、合成例１で合成したカルボジイミド化合物を１重量部と、フェノール系酸化防止剤であるペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］（商品名イルガノックス１０１０）を夫々０．１、１及び３重量部となるようドライブレンドした以外は、実施例１と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表３に示す。
【００７６】
［実施例１３（参考例）］
実施例１３として、合成例１で合成したカルボジイミド化合物を１重量部とフェノール系酸化防止剤（商品名スミライザーＢＨＴ：分子量２２０）を１重量部となるようにドライブレンド以外は、実施例１１と同じ操作を行い、フィルムを作製し、物性を評価した。組成と評価結果を表３に示す。
【００７７】
【表３】
0004084953.tif 000004
【００７８】
表１〜３に示される実施例、比較例の結果から明らかなように、生分解性プラスチックにカルボジイミド化合物と酸化防止剤を配合してなる本発明の生分解性プラスチック組成物では、カルボジイミド化合物又は酸化防止剤を配合していない生分解性プラスチック組成物、例えば比較例１や比較例２に比較して、その耐加水分解性、即ち、加水分解に基づく生分解性に対する耐性と、耐熱性が著しく向上していることが判明した。
また、酸化防止剤として、フェノール系とフォスファイト系を併用した混合酸化防止剤を配合した本発明の生分解性プラスチック組成物（実施例４〜６）では、さらに、透明性も向上していることが判明した。
さらに、カルボジイミド化合物の配合量を変更した実施例１、７〜９では、耐加水分解性と耐熱性が、概略配合量に比例して、良好となっていることから、カルボジイミド化合物の配合量の増減により、生分解速度を安定的に調節できることも判明した。
また、フェノール系酸化防止剤の配合量を変更した実施例１０〜１２と種類を変更した実施例１３では、特に実施例１１と１３の対比では、分子量の高いフェノール系酸化防止剤を配合した実施例１１が、耐加水分解性と耐熱性が良好となっていることも判明した。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の生分解性プラスチック組成物は、生分解性プラスチックに、カルボジイミド化合物及び酸化防止剤を特定量配合してなることを特徴としているために、生分解速度を安定的に調節でき、耐加水分解性と耐熱性を向上させ、かつ透明性を保持するという優れた効果を奏する。
このような優れた性能を有しているために、農林水産用資材（マルチフィルム、マルチシート、植栽ポット、釣糸、魚網等）、土木工事資材（保水シート、植物ネット、土嚢等）、包装・容器分野のフィルムなど、特に、フィルム、シートや繊維、ボトル、トレイなどの生分解性プラスチック成形品に、好適に用いることができる。