活性炭の複合による生分解性樹脂の分解性への影響
ものづくり基盤技術課 岡野 優、川野優希、髙松周一、山崎茂一、出村奈々海
1. 緒言を用いて簡易的に実施した。

近年、非生分解性プラスチックの環境流出やそれの伴PLA のみおよびその複合材料の各板材を 8 枚ずつ用意

うマイクロプラスチック問題、さらに焼却処理による地し、前処理として恒量になるまで乾燥した。試験容器（長球温暖化およびプラスチック廃棄物の問題が世界的に取さ 30 cm×幅 20 cm×高さ 10 cm の PP 製(ふた付き)で、ガり上げられている。この背景のもと、ポリ乳酸(PLA)を代ス交換のための直径 5 mm の穴を設けたもの）に水分調表とした、自然環境中の微生物によって分解・代謝され、整した腐葉土を約 1.5kg 敷き詰め、これに板材を入れ、恒最終的に水と二酸化炭素となる「生分解性プラスチック」

温器(アドバンテック株式会社製、CI-610)にて温度60°C でが注目されており、特にプラスチック廃棄物の削減効果試験した。なお、試験片は腐葉土に入れる前に 30 秒間程が期待される。このように注目されている生分解性プラ度、純水中に浸漬した。試験開始後、定期的に腐葉土の撹スチックであるが、課題として、使用時あるいは使用後に拌及び純水の追加を行った。試験開始 7、14、21、28 日目

おける分解性の制御が挙げられる。に板材を 2 枚ずつ取り出し、純水で洗浄し、恒量になる

本研究では、生分解性樹脂の PLA に、表面に種々の有機官能基や細孔構造を有する「活性炭」を所定量配合したまで乾燥した。その後、形態観察および重量変化を評価した。

複合材料を作製し、力学特性ならびに生分解特性を評価することで、生分解樹脂に対する活性炭の複合効果を調

3. 実験結果および考察査した。

3.1 力学特性評価(引張・曲げ試験)
Fig. 1 に引張強度および引張弾性率の試験結果を、Fig.

2. 実験方法

2 に曲げ強度および曲げ弾性率の試験結果をそれぞれ示

2.1 使用材料した。引張強度および曲げ強度は、どちらも活性炭の添加PLA はユニチカ株式会社製テラマック(TE-2000)を用い量の増加に伴い低下し、5wt%では 30%以上の著しい低下た。活性炭は株式会社ユー・イー・エス製のもの(粒度：が見られた。これは、活性炭の分散不良による凝集物の発6μm、ヤシガラ由来)を用いた。

生などが原因であると推測される。一方で、引張弾性率は2.5wt%では若干の低下は見られたものの、5wt%では約2.2 複合材料の作製および試験片の成形14%上昇した。また、曲げ弾性率の場合は、添加量の増加

PLA/活性炭複合材料の作製は、ラボプラストミル(株式に伴い上昇しており、5wt%では約 10%上昇した。このよ会社東洋精機製作所製、4C150)を用いて実施した。なお、

うに、活性炭を複合することで、弾性率が向上することを活性炭の添加量は、2.5wt%および 5wt%の 2 水準とした。

確認することができた。ただし、課題として、混練条件や試験片は、真空射出成形機(株式会社ソディック製、成形条件を再検討し、特に強度の改善を図る必要がある

MS100)用いて、引張試験片(ダンベル形：1A 形)、曲げ試と思われる。

験片(短冊形：タイプ B)および板材(60×60mm、厚さ 1mm)をそれぞれ成形した。

3.2 PLA 複合材料の生分解性評価
生分解性試験による板材の形態観察を実施したところ、

2.3 力学特性評価(引張・曲げ試験)

PLA のみの場合、試験 14 日目に、一方で、活性炭を複合

引張試験は、JIS K 7162 を参考に、曲げ試験は JIS K 7171

した板材の場合は、試験 7 日目に真菌類(白カビ)と思われを参考に小型強度試験機（株式会社島津製作所製、EZ-LX）るものを部分的に確認した(Fig. 3)。白カビの発生が早くを用いてそれぞれ試験した。試験本数は、いずれも 5 本観測されたのは、活性炭の影響である可能性がある。そのとした。なお、比較材として、PLA のみの場合でも同様

後、亀裂や表面のはく離が生じ、形状の崩壊が進行し、さに試験した。

らに白カビも板材全体を覆うように繁殖していた。
Fig. 4 に、PLA/活性炭複合材料の重量変化保持率の経2.4 PLA 複合材料の簡易的な生分解性評価
本研究では、予め水分調整した腐葉土(水分率：約 65%)

時変化を示した。PLA の生分解は、第 1 に加水分解による分子鎖の切断が進行し、第 2 にその低分子量化したも富山県產業技術硏究開発センタｰ硏究報吿 No.37 (2023)

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Tensile strength (MPa)

4000

60

3500

50

3000

402500Tensile strength
Tensile modulus

30012345Tensile modulus (MPa)702000

Amount of activated carbon (wt%)

Fig. 1 Results of tensile strength and tensile modulus
4000

1009080

3500

70
60
50012345100

Weight retention rate (%)

Flexural strength
Flexural modulus

Flexural modulus (MPa)

Flexural strength (MPa)110Fig. 3 Image of white mold90807030000481216202428Time (day)
PLA

Amount of activated carbon (wt%)+acutivated carbon(2.5wt%)+acutivated carbon(5wt%)

Fig. 4 Change-with-time of weight retention rate ofFig. 2 Results of flexural strength and flexural modulusのを微生物が分解する、2 段階で進行する。活性炭を複plate materials made of PLA composite material

合したものは試験開始 7 日目にはわずかながら重量減少

2.5wt%と 5wt%では、分解性への差はほぼ見られなかっを確認し、PLA のみでは試験開始 14 日目に重量減少をた。今後は、より詳細に活性炭の分解性への影響を調査確認することができた。このように、活性炭を複合したしていく予定である。

ものは重量減少、すなわち微生物による分解の開始が早くなっている可能性が示唆された。また、試験開始 28

4. 結言
PLA/活性炭複合材料の力学特性の評価および活性炭を日目において、PLA のみに対して活性炭を複合した材料
は、2.5wt%および 5wt%ともに 3%程度とわずかではある複合することによる分解性を確認することができた。

がより分解が進行していた。しかし、活性炭の添加量
キーワード：生分解性プラスチック、ポリ乳酸(PLA)、活性炭

Effect of Degradability of Activated Carbon for Biodegradable Plastics
Core Manufacturing Technology Section; Masaru OKANO, Yuki KAWANO, Shuichi TAKAMATSU,Shigekazu YAMAZAKI and Nanami DEMURA
In this study, mechanical characteristics (tensile test and bending test) and biodegradability of poly (lactic acid) (PLA)
composite materials used activated carbon were investigated. PLA composite materials were confirmed their mechanicalcharacteristics. Also, a simple biodegradable test for plate materials made of PLA composite material was conducted. An
Activated carbon was researched the effect for biodegradable plastic (PLA).

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Reports of the Toyama Industrial Technology R&D Center No.37 (2023)