生物降解性成型物及其制造方法技术

一种生物降解性成型物是在植物纤维（木材纤维、种子毛纤维、韧皮纤维、茎类纤维等）之间分布来源于天然有机物的非纤维质成分（动物的排泄物、食品类等）得到成型物。上述成型物通过热处理加工，可以增大潮湿拉伸强度。此成型物的密度（Ｄ）和潮湿拉伸强度（Ｓ）之间存在下式（１）所规定的关系，Ｓ≥３．８×Ｄ－１．２…（１）式中，Ｓ为潮湿拉伸强度（ＭＰａ）、Ｄ为成型物的密度（ｇ／ｃｍ↑［３］）。该成型物具有优越的生物降解性又具有优越的潮湿拉伸强度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种作为在自然环境中利用微生物的作用，最终可降解成土壤的资源材料(农业用资源材料、园艺用资源材料、绿化用资源材料等等)并起到一定作用的生物降解性成型物。更具体地说，是涉及一种能有效地利用动物的排泄物(家禽的排泄物物等)、食品废弃物(生鲜垃圾等)、废弃的植物纤维质成分(废纸等)等等有机的环境负担物的。随着化学工业的发展迎来了塑料的诞生。由于其具有轻便、结实、不会腐烂等优点，因此在各个领域被广泛地应用于制造各种各样的产品。当然，在制造用于农业、园艺、绿化的成型物(薄膜状的覆盖材料、钵、育苗盆、植物栽培容器等等)时，使用塑料也非常盛行。可是，塑料等自然界本不存在的石油化工产品，给地球带来了各种各样的危害。环境激素的产生、燃烧有害气体(氯化氢、二噁英等有毒气体、造成地球温室效应的二氧化碳等等)的产生、填拓造地造成的地下污染、以及向海洋和山林的不法投弃等等都引起了很大的社会公害问题。在日本，每年大约有700万吨的塑料被废弃，而被回收利用的只是其中极小的一部分，大部分都被填埋或加以焚烧处理。作为解决上述问题的方法，更加促进塑料的回收利用固然重要，近年来，适合回收利用的材料开发具有生物降解性的塑料的开发也非常盛行。可是，目前若用具有生物降解性的塑料来代替通用的塑料，在物性、成形加工性、耐水性、分解速度、成本等方面还存在着很多的困难。特别是作为用于农业、园艺、以及绿化的成型物来使用，在通气性、透水性、保湿性、吸水性、耐水性等方面存在许多有待解决的课题。关于上述的成型物，最重要的是希望此成型物在使用后能还原成土壤，并不给周围环境带来坏影响。用于农业的成型物，例如日本专利公开公报特开平9-205901号所刊登的、以纤维素浆为主要成分的纸张型多用途薄膜含有腐殖酸及腐殖酸盐。日本专利公报特开平10-120020号所刊登的、利用含有腐殖酸及腐殖酸衍生物的纸张来包装农业用资源材料的包装袋。可是这些成型物被用于农业用途时，需长时间暴露在潮湿环境之中，但其潮湿拉伸强度却很低。而且，若使用这些方法经过抄纸加工的纸张只是通过干燥被加工成薄膜或袋。换言之，在上述干燥条件下水分蒸发时的薄膜温度在100℃以下，且干燥时间也较短。另外，日本专利公开公报特开平8-090522号所刊登的方法是，将植物纤维类的废弃物(废纸、木材的边角料等)进行纤维分解，并与腐殖酸混练·成形后，在常温下经过干燥被制成成型物。可是，由此方法得到的成型物，其潮湿拉伸强度也非常低。本专利技术着眼于上述事实，其目的在于提供一种生物降解性优越、潮湿拉伸强度高的成型物以及此成型物的制造方法。本专利技术的另一目的是提供一种无需实质性地使用塑料等化学产品，而是通过苦于废弃处理的天然有机物(动物的排泄物、生鲜垃圾等食品废弃物等)、废弃植物纤维(废纸等)的回收利用，可以得到的成型物以及此成型物的制造方法。本专利技术的专利技术者通过锐意的研究发现将(1)植物纤维(废纸等)和、(2)含有来自天然有机物的非纤维质成分的材料(动物的排泄物、生鲜垃圾等)以及/或者纤维分解物(草炭等)加以混合、成形后，通过热处理，植物纤维中的羟基(例如，纤维素的羟基)和非纤维质成分中或者纤维分解物中的羧基(例如，草炭腐殖酸中的羧基、蛋白质末端的羧基等)能够形成脱水缩合的网形结构，且使用不同于单干燥的处理加工，从而提高了成型物的潮湿拉伸强度，由此得到的成型物还拥有生物降解性，因此，本专利技术得到了成功。换言之，本专利技术的特点是，本专利技术的生物降解性成型物(容器、薄膜等)，其植物纤维(木才纤维、种子毛纤维、韧皮纤维、茎类纤维等)之间散布着来自天然有机物(动物的排泄物、食品类等)的非纤维质成分。上述成型物的密度(D)和潮湿拉伸强度(S)存在下式(1)所规定的关系S≥3.8×D-1.2………………………(1)式中，S为潮湿拉伸强度(MPa),D为成型物的密度(g/cm3)。上述成型物被浸于水中或埋入土中时，若能维持原型1个月以上，并在1年以内分解则最为理想。上述成型物也可含有纤维分解物(草炭等)、尿素、腐殖酸、磷酸。本专利技术还包括，将(1)植物纤维、(2)来自天然有机物的非纤维质成分以及/或者纤维分解物加以混合，以规定的形状成型后，用热处理来提高成型物的潮湿拉伸强度的生物生物降解性成型物的制造方法。上述植物纤维以及非纤维质成分，若能利用废弃物则最为理想。热处理的最高温度在80-270℃之间。另外，本说明书中提及的“薄膜”，不考虑其厚度，也包括那些较厚的薄膜或薄片。下面对附图进行简要说明。附图说明图1是本专利技术的生物降解性成型物的制造流程方框图。图2是示意将实施例15中，在温度120℃、经过16小时加热后得到的薄膜(潮湿拉伸强度1.2MPa)铺于土壤之上，经过1个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图3是示意在上述图2的薄膜铺于土壤之上，经过3个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图4是示意将实施例15中，在温度150℃、经过8小时加热后得到的薄膜(潮湿拉伸强度1.8MPa)铺于土壤之上，经过1个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图5是示意在上述图4的薄膜铺于土壤之上，经过3个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图6是示意在上述图4的薄膜铺于土壤之上，经过5个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图7是示意在上述图4的薄膜铺于土壤之上，经过9个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图8是示意将实施例15中，在温度180℃、经过2小时加热后得到的薄膜(潮湿拉伸强度2.5MPa)铺于土壤之上，经过1个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图9是示意在上述图8的薄膜铺于土壤之上，经过3个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图10是示意在上述图8的薄膜铺于土壤之上，经过5个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图11是示意在上述图8的薄膜铺于土壤之上，经过9个月后防草效果及生物降解性的观察照片。图12是示意在上述图22-24以及参考例9、10的成型物的潮湿拉伸强度S与密度D的关系的图表。本专利技术的成型物由(1)植物纤维和(2)来源于天然有机物的粘合剂(非纤维质成分、纤维分解物等)经过混合，以规定的形状成形后，通过热处理制造而成。由于上述植物纤维以及粘合剂(非纤维质成分、纤维分解物等)都来自天然有机物，即使使用成型物亦可维持高度的生物降解性。另外，若只用粘合剂(非纤维质成分、纤维分解物等)来制造成型物则成型物的强度不够。而本专利技术是利用纤维质和粘合剂来制造成型物，通过后述的热处理加工，成型物强度(潮湿拉伸强度)的提高得以实现。但是，若只以提高成型物潮湿强度为目的的话，在使用上述来自天然物的成分(植物纤维以及/或者粘合剂)的同时，还可使用用于制造树脂或合成树脂的单体(石油类的单体等)，并加以后述的热处理加工。但上述的用于树脂或合成树脂制造的单体会对环境造成极其恶劣的影响，以不使用为好。以下参照附图1，并按照制造流程来对本专利技术加以详细他说明。(原料)关于植物纤维，可使用各种各样的植物纤维不需要特别限定纤维的长度，短纤维、长纤维都能使用。木材纤维(报纸、纸张、广告纸、瓦楞纸板、纸浆等纸张类)、种子毛纤维(棉等)、韧皮纤维(麻等)、茎类纤维(稻草等)都是较理想的植物纤维特别是木材纤维、种子毛纤维、韧皮纤维最为理想。由于废弃植物纤维(废纸、废纸浆、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物降解性成型物，包括植物纤维可分布于植物纤维之间的来源于天然有机物的非纤维质成分，其特征在于所述成型物的密度（Ｄ）和潮湿拉伸强度（Ｓ）之间存在下式（１）所规定的关系：Ｓ≥３．８×Ｄ－１．２………………………（１）上式中，Ｓ为潮 湿拉伸强度（ＭＰａ），Ｄ为成型物的密度（ｇ／ｃｍ↑［３］）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松永兴哲，中村国司，
申请(专利权)人：松永兴哲，中村国司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]