生分解性プラスチックの添加剤による生分解性の制御
ものづくり基盤技術課 岡野優 水野渡 川野優希 髙松周一 山崎茂一 藤牧寛城*1
1. 緒言

PLA 試験片は真空射出成形機（株式会社ソデック製、プラスチックは、主に石油を原料に合成され、軽量かつ丈夫であり、優れた加工性や長期安定性等の特性を有し、MS100）を用いて、引張試験片（ダンベル形：1A 形）を作製した。

日常生活の様々な製品に利用されてきた。しかし、近年の世界的な生産量の増加に伴い、汎用プラスチックの海洋

2.3.2 試験手順

流出やマイクロプラスチック、焼却処分時に発生する温生分解試験は、JIS K6953 等に則って実施するのが一般

室効果ガスによる地球温暖化等の問題が顕在化し、生態的であるが、試験装置の構築やコンポストの管理、試験手系への影響が世界的に懸念されている。したがって、汎用順の煩雑さの観点から、本研究では簡易的に行うものとプラスチックに起因するこれら問題を解決しうる、微生した。

物によって最終的に水と二酸化炭素にまで分解される環PLA 試験片を 15 本用意し、恒量になるまで乾燥した。

境負荷の少ない生分解性プラスチックへ代替することが試験容器（長さ 30 cm×幅 20 cm×高さ 10 cm の PP 製（ふ急務である。

た付き）で、ガス交換のための直径 5 mm の穴を設けたも生分解性プラスチックが分解する環境は、一般的にコの）に湿らせた市販の腐葉土を約 1kg 敷き詰め、これにンポスト（高温多湿）や土壌環境、水環境の 3 点が挙げら試験片を入れ、恒温器（ADVANTEC 製、CI-610）にて温れるが、種類によって分解する環境が異なり、分解する環度 60°C で試験した。なお、試験片は腐葉土に入れる前に境条件の制限がある 。そこで生分解性プラスチックに30 秒間程度、純水中に浸漬した。試験開始後、定期的に種々の添加剤を複合化させ、生分解性を制御した新規プ腐葉土の撹拌及び純水の追加を行った。開始後、29 日目

ラスチック材料の開発を目指した。

以降は撹拌せず、純水の追加のみ行った。試験開始 7、14、1)

本研究では生分解性プラスチックであるポリ乳酸

21、29、45 日後に試験片を 3 本ずつ取り出し、純水で洗（PLA）に添加剤としてデンプン（バレイショ由来）及び浄し、恒量になるまで乾燥した。形態観察は洗浄直後に、キチンをそれぞれ複合した材料を作製し、複合特性を確

重量変化及び強度変化は乾燥後に、それぞれ評価した。

認した。また、PLA の簡易的な生分解性評価を行ったので報告する。
2. 実験方法
2.1 使用材料
PLA はユニチカ株式会社製テラマック（TE-2000）を用いた。デンプン（バレイショ由来）及びキチンは市販品を用いた。
2.2 複合特性
PLA とデンプンまたはキチンの複合は樹脂溶融混練押出装置（株式会社東洋精機製作所製、4C150）を使用した。
添加剤の配合割合は両添加剤ともに 1wt% 及び 5wt%の 2 種類とした。これら複合材料の試験片は小型射出成形機（日精樹脂工業株式会社製、NPX7-1F）を用いて、小形引張試験片（ダンベル形）及び曲げ試験片（短冊形：タイプ B）を作製した。

2.3.3 評価方法
形態観察は、光学顕微鏡（KEYENCE 製、VHX-6000）を用いて、試験片中央の表面を観察した。
重量変化は、試験前の乾燥質量に対する試験後の乾燥質量を重量保持率として求めた。
強度変化は、小型強度試験機（株式会社島津製作所製、
EZ-LX）を用いて、試験前の試験片の応力に対する試験後の試験片の応力を強度保持率として求めた。試験片は試
験環境で 1 週間以上状態調節した。
3. 実験結果および考察
3.1 複合特性
Fig. 1 に、それぞれの複合材料を用いて作製した試験片を示した。デンプンの複合材料の場合は、熱履歴を受けても試験片にヤケ等の着色は見られなかったが、キチンの場合はヤケによる淡黄色の着色が見られた。添加剤によって熱劣化が起こることが確認できた。

2.3 PLA の簡易的な生分解試験及び評価方法
2.3.1 試験片*1 現生活工学研究所
富山県產業技術硏究開発センタｰ硏究報吿 No.34 (2020)27

Fig. 2 Change-with-time of the surface of PLA test pieces
Fig. 1 The test pieces of PLA and PLA with additives
3.2 PLA の簡易的な生分解試験
Fig. 2 に、簡易的な生分解試験による PLA 試験片の表面状態の経時変化を示した。試験開始 7 日目で全体的に白濁し、14 日目では無数の白濁の斑点や亀裂の発生を確認した。21 日目では亀裂の量及びその程度が大きくなり、さらに試験片全体が淡褐色に着色した。29 日目には、試験片全体に表面のはく離を確認した。45 日目には、褐色が部分的に濃くなっている箇所を確認した。
Fig. 3 に、PLA 試験片の重量保持率及び強度保持率の経Fig. 3 Change-with-time of mass and strength retention
rate of PLA test pieces時変化を示した。重量保持率に関して、試験開始から 14日目までは PLA 試験片の重量保持率にほとんど変化はな

4. 結言

かった。この期間は加水分解による低分子化が主に起こ

PLA と添加剤（デンプン及びキチン）の複合特性を確っていると思われる。21 日目で重量保持率の減少が見ら認した。また、PLA の簡易的な生分解試験を行った。形れ、この時点で約 5%の重量減少があったことから、14～態変化や重量変化、強度保持率を評価することで生分解

21 日の間で微生物による分解が顕著になり始めたと予想性を確認できた。

される。45 日間の試験で、もとの重量に対する重量減少は、約 20%であった。強度保持率に関して、試験開始 14

参考文献

日目で強度保持率が 0%となったことを確認した。この強

1) 舟橋, 株式会社三菱総合研究所, 技術レポート, (2019)度保持率の低下は、重量保持率の結果も考慮すると、加水分解による低分子化が主要因であると考えられる。
キーワード：生分解性プラスチック、PLA、加水分解、添加剤、マイクロプラスチックControl of Biodegradability for Biodegradable Plastics by using Additives
Core Manufacturing Technology Section; Masaru OKANO, Wataru MIZUNO, Yuki KAWANO, Shuichi TAKAMATSU,Shigekazu YAMAZAKI and Hiroki FUJIMAKI*1
In this study, composite characteristics between PLA and additives and biodegradability of poly(lactic acid)(PLA) wereinvestigated. PLA and additives, starch (origin of potato) or chitin, were compounded and confirmed their composite
characteristics. Also, a simple biodegradable test for PLA test pieces was conducted. As a result, the PLA test pieces had cracks
and peels on the surface with time. In addition, the weight of test piece decreased about 20 % against that of original one for 45
days. Moreover, the tensile strength retention got 0 % for 14 days. Therefore, we could confirm biodegradability of the PLA.

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Reports of the Toyama Industrial Technology R&D Center No.34 (2020)