平成12年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

生分解性プラスチックのフィールドテストについて−板状片の水田への埋設試験結果一宮崎博文・末光宣雄

工業化学部

Fiel療恥s七OnBiode評a昆ableplastie＄Polymeで怨LBuryingTestofPlasticsplateintoPaddyField−

Hiro鮎miMIYAZAXI・NobtlOStTEMITU
Industd組CbemicalDivision
要旨

現在上市されている6種類の生分解性プラスチックの板状片について，20ケ月にわたり水田への埋設試験を行い，生分解の進行状況を重量保持率，引張強度，目視による観察，赤外分光分析等の方法により確認した．
1 はじめにTablel試験に用いた板状片

生分解性プラスチックとは，使用中は通常のプラスチ
バイオポールックと同程度の機能を保ちながら，使用後は自然界に存

マターピー

在する微生物の働きによって低分子化合物に分解され，

ラクティ
ビオノーレ
セルグリーン
ユーペック

最終的には炭酸ガスや水などの無機物に分解される高分子素材である．生分解性プラスチックは，環境中の微生物により容易に生分解されることから，地球にやさしいグレー ド

メーカー名
日本モンサント
日本合成化学工業
島津製作所
昭和高分子
ダイセル化学工業＃3020
PHBO2一工J−KOI

三菱ガス化学PE〔15∠妄0D411GN
ZFO3し丁ノ＿曳5000

土壌の区分は，貝原統（細粒褐色森林土）で，土壌の合成樹月旨として，食器トレイ，消費者用ポリ袋，農業用pIiは，5．9であった．この土壌は仁裏作期に降水量が少マ′レチフイルム等への利用が進展しつつある．しかしなないと保水性が劣るためやや乾燥状態となる特徴がある．

がら，実際どのくらいの時間でどれだけ分解されるのか，生分解性の地域特性はあるのか否か等の基礎的データ集
積はまだ緒についたばかりであり，生分解性データの体系的集積。解析が求められているサニのため，平成1ユ年度，公的研究機関の全国組織である工業技術連絡会議物質工学連合部会高分子分科会は，生分解性プラスチックの更なる実用化9用途拡大・普及促進等を目的として，フィールドテストを実施することになり，当機関において本調査に参加し，板状片の水田Fig．1埋設場所のへの埋設試験を行ったので結果を報告する。
また，埋設期間中における四半期ごとの月平均気温及2 試験の方法

び降水量は，Table2に示すとおりである．

2，1試験片の種類及び形態試験に用いた生分解性プラスチックは，Tablelに示

Table2気温及び降水量

す6種類の板状片である七試験には，ダンベル状に成形した板状片（J‡SK7162試
験片1A形）3本づつを一供試体として用い，埋設前に【一片ごとの厚み9 幅，重量，引張強度の計軌を行った．

埋設期間 6〜8 喜 9〜1125281

埋設期間

6〜82．2 埋設場所の状況
試験片の埋設場所は，大分県農業技術センター（宇佐市）実験圃場の水田で，試験期間中は，表作に水稲，裏12〜2 2′）5 （11〜12年） （夏季） （秋季） （冬季） （春季）

降水量（mrn）

気温（℃）

20185／43（12〜13年）
気温（℃）

降水量（mm）

26 ！ 20 ∃ 8145 臣162 ≧81（大分地方気象台調べ）

作に麦の植付けを行った．

−143−

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2，3 試験片の埋設方法を良く現わしている．Fig．2からマタービが最も分解速試験片は，種類及び埋設期間ごとにナイロンテグスで度が遠く，次にバイオポール，ビオノーレ，セルグリー3本づつ連結したものを一供試体とし，それぞれには，ンが続き，ラクテイ，ユーペックは，ほとんど分解性を番号を書き込んだ目印のタグを取りつけた．表作である

示さず20月経過しても99〜100％の保持率であった．

水稲の定植直後に試験片を各畝間に5センチメートルの0︵U深さに埋設した．水稲の収穫後全てを繰り起こし，裏作5の麦の播き付け後に再び各畝間に5センチメートルの深0509さに埋設した．この間，試験片は一時的に水田の隅に仮590埋設した．2年目も同様の埋設替えを行った．

50n0

埋設期間は，平成11年6月から13年2月までの，1，82，4，8，12，16，20月闇とし，試験片は埋設期間終了

7日に取り出し，水洗いした後，デシケ一夕】中で2週間7以上乾燥したものを試験に供した．

1月 2月 4月 8月 12月16月 20月︵−U

2．4 保持率の測定及び外観の観察
生分解の程度を把握するために，試験片の寸法変化の丘リ測定（厚み，幅），重量変化の測定及び引張試験を行った．
同時に，試験片の形状及び色相の変化について，目視及♯バイオポール ♯マタービ
ヰーラクテイ♯ビオノーレー■←セルグリーン ＋ユーペック

び実体顕微鏡による外観の観察を行った1）

Fig．2 試験片の種類ごとの重量保持率（％）

2．5 赤外分光分析
試験片の一部を採取して，顕徴ATR法及び顕徴透過法による赤外分光分析を行い，得られた測定スペクトル

3．3 試験片の引張強度の変化のデータをもとに，特定の吸収ピーク強度から生分解の20月経過後，ラクテイ，セルグリーン，ユーペックは，経時変化に関する検討を行った．

おおむね80％以上を，バイオポール，マタービは，おおむね50％以上を保持したが，ビオノーレは，生分解により試験片が損壊し試験が不可能なため，保持率を0で示

3 試験の結果した．（Fig．3）

3．1試験片の寸法変化
試験片の厚み及び幅を埋設前及び所定の期間埋設した

引張強度保持率の経時変化を見ると，12月目まではい後についてマイクロメータで測定した．20月を経て重量ずれの試験片も高い保持率を維持しているが，その後，保持率が89％及び66％に変化したバイオポー／レ及びマ一部のものに急速な保持率の低下が見られた．マタービ

タービについての測定値を，埋設前の測定値に対する百については，12月目までは保持率が100％を超えたが，分率で示した寸法保持率を，Table3−1，2に示す。

その原因は明らかでない．

Table3−1バイオポー／レの平均寸法保持率（サム）

1ヰ06 124
8 12 16 20
厚さ 99．7 再8．2 喜93．8 92．8 92．9 堅94．5

120

月

幅 100 99．9 99．9 99．7 99．4 妄98・9 98．4

1008060

Table3−2 マタービの平均寸法保持率（サム）

40

48 12 i16 弓 20
2月
厚さ 99．0 99．0 92．5 91．7 89．6
再0．8

20
0

幅 99．1 97．3 97．2 97・3 97．3 94．6 ∃92．8

1月 2月 4月 8月 12月 16月 20月♯バイオポール 増−マタ騨ビ

この他，ラクテイ，ユーペックなど埋設期間が経過し＋ラウテイても保持率の減少がほとんど見られなかったものもあっ＋ビオノーレ♯セルグリーン ♯ユーペック

た．

Fig．3 試験片の種類ごとの引張強度保持率（％）

3．2 試験片の重量保持率の変化

3．1と同様に重量変化を測定して保持率を求め，試験片の種類ごとの経時変化を描いたのがFig．2である．
重量保持率の経時変化は，試験片の生分解の進行状況

ー1∠皇4−

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3．4 目視による観察

微鏡で観察した．それらの写真撮影をFlg．5〜7に示す．

各試験片について経時変化の様子を実体顕微鏡を用いいずれの試験片も，表面の剥離が見られ，内部に向か写真撮影し，目視により形状の変化及び色相の変化を比って深く生分解性の侵食が進んでいるのが観察できた．

較観察した．生分解の進行状況を次の表現により5段階

また，色相変化の観察結果は，重量保持率の変化や目に区分し，観察結果に基づき1〜5魔の数量表示を行っ

視による形状変化とは異なり，全ての試験片にわたる普た．（Fig．4）

遍的な傾向を示さず，生分解の進行状況を判断する指標にはならないことがわかった．

Table4 形状変化の観察による区分
生分解による形状変化のようす
5 原形を保持している．表面は平滑である．

∃ 度書 4 わずかに陵が取れている．表面が少しざらつき，わずかに凹凸が観察される．

3 陵が取れて丸みを帯びている．表面がざらつき，虫食い状の凹凸が観察される．
2 厚さ方向にわずかに削げている．表面のざらつきが顕著で，連続した虫食い状の凹凸が観察される．
1 厚さ方向に削げが見られる．表面が剥離し，かなり深い凹凸が観察される．

】

Table5 色相変化の観察による区分∈ 度 書
生分解による色相変化のようす
5 変色は無し。
4 凹部がわずかに黄褐色を呈している．

Fig．5 表面の生分解（セルグリーン）

している，

2 黄褐色又は黒褐色のシミが全体に広がり，内部に侵食している．

1 ∈黄褐色又は黒褐色のシミが全体に濃く広がり，内部に深1く侵食している．

目視による形状変化及び色相変化の観察結果は，重量保持率の変化と，ほぼ似通った傾向を示している。バイ
オポール，マタービは，12月目で顕著な分解性を呈しており，ビオノーレがこれに次ぐ分解性を呈している．ユーペック，セルグリーンは，20月目で分解の進行が認められたが，ラクティは，目視によっては，分解を認めることはできなかった。
Fまg．6 表面の生分解（バイオポール）

1月 2月 4月 8月 12月 16月 20月＋バイオボールー｛コーマタービ♯ラクテイ♯ビオノmレ♯セルグリーン ベトーコ√叫ペック

Fig．4 目視による生分解の段階表示
Fig．7 表面の生分解（マタービ）

目視による生分解の観察において，20月までに顕著な生分解の進行を示したセルグリーン，バイオポール，マタービについて，20月目の試験片の表面の様子を実体顕−1∠皇5−平成12年度 研究報告 大分県産業科学技術センター
3丹5 赤外分光分析の結果

ラスチックの用途開発に当たって有用な知見となる，生各試験片の経時変化を顕徴ATR法及び顕微透過法に活用あるいは産業用のいろいろな資材について，要求さよる赤外分光分析を行い，測定スペクトルのデータを得れる耐用期間に応じた適切な種類の生分解性プラスチッ

た．生分解によるスペクトル強度の変化を確認できたもクを選択するためのデータとなりうるからである．ののうちバイオポール（3−ヒドロキシ酪酸・3−ヒドロ

また，種類により生分解の進行状況に著しい差が見ら

キシ吉葦酸共重合体）をこついて，吸収スペクト／レのチャ

れる，ラクティ（ポリ乳酸），ユーペック（脂肪族ポリエートをFig．8，Flg．9に示した．

ステル）は，20月経過してもほとんど分解が見られなか埋設前及び20月冒のスペクトルチャートを比較するったが，バイオポール，マタービ，ビオノーレ（脂肪族と，2950cm1付近のピークを基準に取ると，1180cn】￣1，ポリエステル），セルグリーン（ポリカプロラクトン）は，1263cm■1，1379cm∴1724cm▲1のスペクトル強度が経時顕著な分解性を示した．水田の泥の中のような，一般的変化とともに減少していることがわかった。この結果かに嫌気的な環境下における生分解の難易を示唆するもの

ら，エステル結合の切断が徐々に進んでいるものと推察と言える．

される21

5 まとめ
生分解性プラスチック板状片の畑地への埋設試験の結果，バイオポール，マタービ，ビオノーレは，16〜20月冒で顕著な生分解性を示した．セルグリーン及びユーペックがこれらに次ぎ，ラクティは，20月を経過しても有意な生分解性を示さなかった．

生分解の進行状況を測定するためには，重量保持率及び引張り強度保持率の測定及び目視による観察が有効であることがわかった．

赤外スペクトルの汎定結果からは，バイオポール及びマタービについて生分解の状況を示唆するデータが得られた．

参考文献﹁忘け汗⁚汗パ¶J︼﹂伽

叫 測 測 Ⅶ鶴 切1）宮崎博文，末光宣雄：平成11年慶大分県産業科学技術センター研究報告，P164−167，2000
2）工業技術連絡会議物質工学連合部会高分子分科会平■ 御 淋 鳩 加 旬組l■■l一斗1†鴫 職1u■I●始1t中仙■・†lFig．9 バイオポール 20月目

成10年度共同研究報告「FT一柑による高分子材料の分析」

この他，マタ…ビ（澱粉60％と変性ポリビニルアルコール購％のポリマーアロイ）では4月目から，1050〜1200cm∴3200〜3400のスペクト′レ強度が次第に減少し始め，澱粉の分解の様子がうかがわれた．ラクテイ，ビオノー
レ，セルグリーン，ユーペックについては，顕著なスペクトル強度の変化は見られなかった。
ヰ 考 察
生分解の進行状況を把握するには，重量保持率の測定が有効であり，実体顕微鏡を使用した目視による観察により測定結果の確認を行えば良いが，寸法保持率の測定結果から判断するのは困難である．引張強度試験の結果
は，耐久力の経時変化を示すもので，各種の生分解性プ−146−