バイオプラスチックの素材・技術最前線
技術者・研究者向けの書籍紹介
発刊日 2009年8月 ISBN978-4-7813-0148-8 Cコード:C3058
体 裁 B5判・318頁
刊行のねらい
本書で取り上げるバイオプラスチックとは、化石資源枯渇、地球環境負荷の増大を解決する上で有用なプラスチックの総称である。用語としての定義は工業規格（JIS）、あるいは国際標準化機構（ISO）でも定められていないが、原料を再生可能資源であるバイオマスに求めるバイオマスプラスチックと廃棄・再資源化処理過程で自然界が有する物質循環（炭素循環）サイクルに適合する生分解性プラスチックのいずれかで、これらの多くはそのバイオリファイナリーなどの変換・合成過程で微生物や酵素などを利用するバイオ変換プロセスを伴うものが多い。すなわち、資源の再生・循環、有効利用と同時に健全な自然環境の保全が行われ、自然界が有するエコシステムにリンクしたカーボンニュートラルな環境低負荷素材である。
一方、バイオプラスチックを別の観点から分類すると、これまで既存プラスチックとして市場に浸透していない新しいバイオプラスチック（ポリ乳酸、微生物ポリエステルなど）と、すでに既存石油系プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）として使われているものの原料のバイオベース化（場合によりさらにバイオマス自体をこれらプラスチックで複合化したタイプも加えられよう）したタイプの2つに分けられる。これらはその誕生の背景と経緯からして、前者は生分解性という機能が付与されたものが多く、後者は少ない。本書ではこれら素材の全貌と最新技術，応用展開を可能な限り詳細に紹介する。
すなわち，これらバイオプラスチックの最新の動向を概観し（総論）、次いで個別素材の実用化動向の詳細を示した（第1編）。
数あるバイオプラスチックの中でも、コストとパフォーマンスにおいてもっとも技術開発が進展し、事業化・実用化が進んでいるのはポリ乳酸である。2000年代初頭に至り、結晶化速度の飛躍的向上による耐熱性付与や成形加工性の向上，また耐加水分解性の改良による耐久性付与技術の開発などにより汎用プラスチックとしての可能性が見出され、様々な成形加工／製品分野で実用化が始まった。しかしながら、未だ未解決の課題もあり、第2編では主として企業の第一線でご活躍の技術者の方々に、ポリ乳酸の高性能化・高機能化に向けた技術開発の現状を、また第3編ではポリ乳酸の成形加工技術の最新の研究成果をご開示いただいた。各位のご期待に沿えれば幸いである。
（「巻頭言」より一部抜粋）
2009年8月 京都工芸繊維大学 望月政嗣
(財)バイオインダストリー協会 大島一史
書籍の内容
【総論】
第１章 バイオプラスチックの高性能・高機能化材料設計―高L組成ポリ乳酸（LLA-rich PLA）への期待―（望月政嗣）
１．はじめに
２．バイオプラスチックに求められる特性と機能
2.1 バイオプラスチックの分類と特徴
2.2 ポリ乳酸のバイオリサイクル材と耐久性構造材料としての展開
３．科学と技術の超克すべき課題
3.1 科学と技術の狭間で―個と全体の問題
3.2 科学技術の下流化―“まやかし”や“自己満足”からの決別
3.3 技術開発における“死の谷”…そして，“ダーウィンの海”
４．従来のポリ乳酸の高性能化理論に関する技術論的検証
4.1 生分解速度（R）
4.2 ガラス転移点（Tg）
4.3 融点（Tm）
4.4 結晶化速度（G）
５．今後目指すべきポリ乳酸の高性能化技術
5.1 ポリ乳酸に残された技術的課題
5.2 高L組成ポリ乳酸（LLA-rich PLA）への転換
６．ポリ乳酸主鎖中のD-乳酸比率（XD）が結晶化挙動並びに融点に及ぼす影響
6.1 プラスチックの成形加工法と結晶化プロセス
6.2 高分子の古典的な結晶化理論
6.3 実験と結果―ポリ乳酸の等温結晶化挙動
6.3.1 偏光顕微鏡による等温結晶化挙動（130℃）の観察
6.3.2 DSCによる等温結晶化挙動（110℃）の観察
6.3.3 融点その他に及ぼす影響
6.4 考察
6.4.1 結晶化促進増幅効果の発現機序
6.4.2 低温成形（金型温度）の可能性
７．おわりに
第２章 バイオマスプラスチックの最新技術と市場動向（大島一史）
１．はじめに
２．BPの実用性を目指す最新の技術的取り組み
2.1 政策的な背景
2.2 分子設計の立場から
2.2.1 分子設計の戦略化
2.2.2 末端基／分岐に係わる分子設計
2.2.3 架橋化に係わる分子設計
2.2.4 立体規則性に係わる分子設計
2.3 耐久消耗部材への取り組み：耐久性・耐熱性付与の立場から
2.3.1 耐久性
2.3.2 耐熱性
2.4 成形加工技術
2.5 再商品化技術
2.6 評価技術
2.6.1 資源・環境負荷評価（LCA）
2.6.2 “バイオマス度”の評価
2.7 製造技術
３．BPの市場動向
3.1 市場規模
3.2 市場動向
3.2.1 食品食材容器包装材としての展開
3.2.2 産業副資材としての展開
3.2.3 天然物系BPの“健闘”
【第１編 バイオプラスチックの最新動向】
第１章 ステレオコンプレックスポリ乳酸（遠藤浩平）
１．はじめに
２．ステレオコンプレックスポリ乳酸（scPLA）研究開発の経緯
３．ステレオコンプレックスポリ乳酸（scPLA）の構造と特徴
４．ステレオコンプレックス結晶の安定生成技術
５．ステレオコンプレックスポリ乳酸の特長
5.1 加水分解性
5.2 耐熱性
5.3 結晶性
5.4 耐溶剤性
６．scPLA「バイオフロント（R）」の実用例
6.1 繊維での展開
6.2 フィルムでの展開
6.3 成型品での展開
７．scPLAの今後の課題
第２章 バイオプラスチックPHA「ミレル（Mirel）」―世界最初の大規模商業生産されるPHA共重合体―（小野賢太郎，Tohmas J.Pitzi）
１．はじめに
２．PHAの歴史
2.1 PHAの発見と実用化への研究
2.2 PHAの分子構造と微生物生産
2.3 PHAの一般的な物性特性
３．ミレル樹脂の生分解性
４．ミレル樹脂の基本特性
4.1 結晶化と加工処理
4.2 結晶による成形の制御
4.3 せん断の影響
4.4 熱分解
５．ミレルの成形加工と用途適性―従来のプラスチックと高機能バイオプラスチックの成型加工の基本的相違点
5.1 PHAミレルの特性とその加工と用途
5.2 加工成形の起動と停止の作業
5.3 ミレルの成形加工：射出成形の場合
６．おわりに
第３章 サトウキビからできるポリエチレン（杉山英路）
１．はじめに
２．製造フロー
３．温暖化負荷削減効果
４．食料との競合
５．天然林・自然生態系への影響
６．ブラジル地域社会への貢献とフェアートレード
７．リサイクル方法とバイオ燃料・グリーン電力としての最終利用
８．環境トレーサビリティーとバイオプラスチックの判別法
９．ポリプロピレンの植物由来化
１０．おわりに
第４章 ポリアミド11を核としたヒマシ油由来エンジニアリングプラスチック（宮保淳）
１．はじめに
２．植物由来プラスチックとしてのポリアミド11
３．ヒマシ油からポリアミド11ができるまで
４．ポリアミド11の物性
５．ポリアミド11のエコプロファイル
６．ポリアミド11の植物由来プラスチックとしての認証
７．ポリアミド11のエンジニアリングプラスチックとしての従来用途
８．ポリアミド11を核とした植物由来プラスチックの材料設計
９．植物由来プラスチックとしての用途展開事例
１０．おわりに
第５章 ポリアミド4（中山敦好，川崎典起，山野尚子）
１．はじめに
２．ポリアミド4の合成
2.1 ポリアミド4の塊状重合
2.2 ポリアミド4の懸濁重合
2.3 ポリアミド4の共重合体の合成
３．バイオモノマーの合成
3.1 GABAの生産
3.2 2-ピロリドンの生産
４．ポリアミド4の成形と物性
4.1 ポリアミド4の成形
4.2 ポリアミド4の物性
５．ポリアミド4の安定性
5.1 熱安定性
5.2 生分解性
６．応用分野と今後の展開
第６章 ポリトリメチレンテレフタレート“ソロナ（R）”（賀来群雄）
１．はじめに
２．バイオプラスチック：ソロナ（R）ポリマーとは
３．ソロナ（R）ポリマーの繊維用途
４．ソロナ（R）ポリマーの射出成型用途
５．ソロナ（R）ポリマーのフィルム用途
６．おわりに
第７章 バイオベースコハク酸モノマーの精製とポリブチレンサクシネートの新展開（大石晃広，田口洋一，増田隆志）
１．はじめに
２．バイオベースコハク酸の精製
2.1 エステル化を用いたコハク酸の生成
2.2 水による直接脱アンモニア化反応
2.3 1,4-ブタンジールを用いた直接ポリマー化
３．ポリブチレンサクシネートの新展開
3.1 フランジカルボン酸含有PBSの合成
3.2 マルチブロックPBS共重合体
3.3 バイオマス由来プラスチックと石油由来プラスチックの識別法
４．おわりに
第８章 イソソルビドの開発とバイオプラスチックへの応用（前田耕三郎）
１．ロケット社のバイオリファイナリー事業について
２．イソソルビドについて
３．イソソルビドの工業用用途
４．イソソルビドの開発の経緯
５．イソソルビドのポリマー原料としての特徴
６．特許に見るイソソルビドのポリマーにおける開発傾向
７．イソソルビドの安全性及び規制について
８．原料のソルビトールについて
９．ソルビトールの利用
１０．今後の課題
【第２編 ポリ乳酸の高性能・高機能化技術と応用】
第１章 ポリ乳酸の耐熱化技術
１．ナノレベルでの分子設計・配合技術（上田一恵）
２．ポリ乳酸用結晶核剤「エコプロモート（R）」（河西容督）
2.1 ポリ乳酸の工業化に向けて
2.2 結晶化と結晶核剤
2.2.1 高分子の結晶化
2.2.2 ポリ乳酸の結晶化
2.3 結晶核剤エコプロモート
2.3.1 結晶化に伴う発熱挙動の観察
2.3.2 結晶の成長
2.3.3 成形サイクルの評価
2.3.4 耐熱性の評価
2.3.5 核化要因の考察
2.4 エコプロモート-NP
2.4.1 エコプロモート-NPの性能評価
2.4.2 エコプロモート-NPの分散
2.5 おわりに
第２章 ポリ乳酸の架橋技術
１．熱架橋（郄村真澄）
1.1 はじめに
1.2 PLLAのPO架橋
1.2.1 ポリマーのPO架橋
1.2.2 MSDトラッピング法を用いたPOの総水素引抜能力の測定
1.2.3 代表的なPO架橋剤
1.3 PLLA架橋条件が種々の物性に与える影響
1.3.1 PO種類の影響
1.3.2 POの1分半減期温度と二軸押出機の反応温度との差の影響
1.4 おわりに
２．電子線架橋（金澤進一）
2.1 電子線によるポリ乳酸の架橋
2.1.1 電子線架橋のメカニズム
2.1.2 ポリ乳酸の電子線架橋
2.2 電子線架橋によるポリ乳酸の改質効果
2.2.1 ポリ乳酸（poly lactide＝（HCCH3COO）n）の特性
2.2.2 耐熱性の改善
2.2.3 熱収縮性の付与
2.2.4 透明性の維持
2.2.5 柔軟性の付与（維持）
2.2.6 ポリ乳酸ゲル
2.3 おわりに
第３章 ポリ乳酸の難燃化技術
１．パソコンへの応用（木村浩一）
1.1 はじめに
1.2 ノートパソコン筐体への応用への課題
1.2.1 難燃性
1.2.2 耐熱性
1.2.3 成形性
1.3 ノートパソコン筐体への応用
1.3.1 ヒートサイクル成形の適用
1.3.2 ポリマーアロイ化
1.3.3 耐熱性の向上
1.4 環境負荷評価
1.5 おわりに
２．複写機への応用（八百健二）
2.1 事務機器分野と環境技術の関わり
2.2 事務機器部品用プラスチックに要求される特性
2.3 PLA基礎物性向上技術
2.4 難燃性と耐衝撃強度の両立
2.5 難燃剤多機能化設計
2.6 PLA/PC流動制御アロイ
2.7 事務機器部品への応用
2.8 課題と今後の展開
第４章 ポリ乳酸の可塑・柔軟化と耐衝撃性改良技術
１．バイオマス改質剤｢チラバゾール｣を用いたポリ乳酸樹脂の物性改良（土井幹雄）
1.1 はじめに
1.2 チラバゾールの開発経緯
1.2.1 食品用の界面活性剤とは
1.3 チラバゾールによるポリ乳酸樹脂の物性改良
1.3.1 バイオマスという観点から
1.3.2 ポリ乳酸の耐衝撃強度の向上
1.3.3 ポリ乳酸の可塑性の向上
1.3.4 耐熱性
1.3.5 電子顕微鏡による観察
1.4 「チラバゾール」のその他用途
1.4.1 樹脂，溶剤中でのフィラー分散性向上
1.4.2 水系へのフィラー分散，粘度調整
1.5 おわりに
２．コアシェル型耐衝撃改質剤と共重合アクリル系流動改質剤“パラロイド（TM）”（酒井健一）
2.1 はじめに
2.2 コアシェル型耐衝撃改質剤
2.2.1 コアシェル型耐衝撃改質剤とは
2.2.2 用途例
2.2.3 ポリ乳酸用途
2.3 共重合アクリル系流動改質剤
2.4 おわりに
第５章 ポリ乳酸系フィルム・シート・ボトルのガスバリア技術
１．アルミ蒸着ガスバリアフィルム（西村一晃）
1.1 はじめに
1.2 バリアフィルムについて
1.2.1 バリアフィルムの種類
1.2.2 主なフィルムのバリア特性の比較
1.3 アルミ蒸着フィルム
1.3.1 アルミ蒸着フィルムの製造方法
1.3.2 アルミ蒸着フィルムの種類
1.3.3 アルミ蒸着フィルムの特性
1.3.4 アルミ蒸着フィルムのガスバリア性
1.3.5 アルミ蒸着フィルムの用途と構成
1.4 バイオアルミ蒸着バリアフィルム
1.4.1 ラビュー25ALの特徴
1.4.2 ラビュー25ALの構成
1.4.3 開発上の問題点
1.4.4 用途開発
1.5 アルミ蒸着バイオプラスチックの問題点
1.6 まとめ
２．ポリグリコール酸（KUREDUX）共押出しボトル（山根和行，鈴木智）
2.1 はじめに
2.2 特性
2.2.1 基本的性状
2.2.2 生分解性
2.2.3 ガスバリア性
2.2.4 高強度
2.2.5 加工性
2.3 用途･応用
2.3.1 PLA/PGA/PLA共押出し多層ボトル
2.3.2 その他
2.4 PGAの生産と環境負荷
2.4.1 製造方法
2.4.2 生産時における環境負荷
2.4.3 消費時における環境負荷
2.5 おわりに―商業化を目指して―
第６章 ポリ乳酸のマトリックス／フィラー複合化技術と応用
１．ポリマーアロイ（中瀬道行）
1.1 はじめに
1.2 高耐熱化技術
1.3 耐衝撃化技術
1.4 透明耐熱化技術
1.5 難燃耐熱化技術
1.6 今後の展望
２．植物繊維強化ポリ乳酸（中瀬道行）
2.1 はじめに
2.2 開発材の特徴
2.3 用途展開
３．米または木材チップ混成樹脂（大野孝）
3.1 はじめに
3.2 バイオマス混練
3.2.1 地産地消のバイオプラスチック
3.2.2 バイオマスの熱可塑性マスターバッチ
3.2.3 バイオマスのフィラー効果
3.3 バイオマス可塑化
3.3.1 セルロースナノコンポジット
４．高機能バイオプラスチックの開発と電子機器への応用（位地正年）
4.1 はじめに
4.2 ケナフ繊維添加ポリ乳酸複合材の開発と実用化
4.3 難燃性ポリ乳酸複合材の開発
4.4 リサイクル可能な形状記憶性ポリ乳酸複合材の開発
4.5 高伝熱性ポリ乳酸複合材の開発
4.6 高機能ナノフィラー（3層構造ナノ粒子）の開発
4.7 まとめと今後の課題
５．バイオプラスチック材料の開発と家電製品への応用（福嶋容子，隅田憲武）
5.1 はじめに
5.2 開発の背景
5.3 汎用プラスチック-PLAブレンド材料の開発
5.3.1 PP-PLAの相容化
5.3.2 ABS-PLAの相容化
5.4 ABS-PLAブレンド材料の耐久性の検討
5.4.1 PLAの加水分解劣化特性
5.4.2 ABS-PLAの耐久性評価
5.4.3 家電製品への応用
5.5 おわりに
【第３編 ポリ乳酸成形加工技術の最新動向】
第１章 押出成形（望月政嗣，白井宏政）
１．ポリ乳酸繊維・不織布・フィルム
1.1 ポリ乳酸繊維・不織布
1.1.1 ポリ乳酸繊維・不織布の製造法と糸質特性
1.1.2 ポリ乳酸繊維の特長
1.1.3 ポリ乳酸繊維に期待される用途分野
1.1.4 今後の技術的課題
1.2 ポリ乳酸フィルム
1.2.1 2軸延伸フィルム（硬質フィルム）
1.2.2 ブローンフィルム（軟質フィルム）
第２章 真空・圧空成形
１．バイオプラスチック食品容器・Biocs（久保直紀）
1.1 はじめに
1.2 環境負荷低減素材の開発の取り組み
1.2.1 5年間で平均9.7％，容器を軽量化
1.2.2 省資源容器・CTも軽量化を実現
1.2.3 LCA手法での製品の環境負荷の見える化も
1.3 バイオプラスチック開発の経緯
1.4 中央化学のバイオプラスチック＜Biocs＞
1.4.1 鶏卵容器で市場拡大
1.4.2 サラダ容器にも採用
1.4.3 有機資源協会のバイオマスマークを取得
1.4.4 PLAの回収・リサイクルの取り組み
1.5 今後のバイオプラスチックの展望
２．耐熱性ポリ乳酸シート成形用樹脂の開発と成形加工技術（上田一恵）
第３章 射出成形
１．耐熱性ポリ乳酸の射出成形金型技術と成形技術（小松道男）
1.1 ポリ乳酸の特性
1.2 ナノコンポジット耐熱ポリ乳酸の射出成形性と金型設計上の留意点
1.2.1 射出成形加工性
1.2.2 金型設計上の留意点
1.3 今後の課題と製品開発への対応
1.4 超臨界微細発泡射出成形の応用
1.5 金型内可視化技術による超臨界微細発泡の解析
1.6 おわりに
２．耐熱性ポリ乳酸の急熱急冷射出成形技術（長澤次男，国宗範彰）
2.1 はじめに
2.2 ポリ乳酸樹脂の特性
2.3 耐熱化手法
2.3.1 結晶核剤
2.3.2 モノマー純度
2.3.3 ポリマーの架橋
2.3.4 ポリマーアロイ・ブレンド
2.3.5 ステレオコンプレックス
2.4 金型内での結晶化
2.5 金型急速加熱冷却法
2.5.1 特殊金型
2.5.2 温冷設備
2.6 成形例
2.6.1 高温金型
2.6.2 高温金型（特殊例）
2.6.3 急温急冷金型
2.7 その他の耐熱成形加工
第４章 発泡成形
１．高耐熱性押し出し発泡用樹脂の材料設計と特性（上田一恵）
２．加熱寸法安定性に優れたビーズ法ポリ乳酸発泡体（平井孝明，西嶋克典）
2.1 緒言
2.2 ビーズ法PLA発泡体の結晶化度と型内発泡成形性，加熱寸法安定性の関係
2.3 ビーズ法PLA発泡体の製造方法
2.3.1 発泡粒製造工程
2.3.2 型内発泡成形体製造工程
2.4 ビーズ法PLA発泡体の各種物性
2.4.1 加熱寸法安定性
2.4.2 機械的強度（圧縮強度，圧縮弾性率）
2.4.3 機械的強度（耐衝撃性）
2.4.4 低温から高温における耐衝撃性（落錘衝撃試験）
2.4.5 耐候性，耐溶剤性
2.4.6 ビーズ法PLA発泡体の持つ特長
2.5 用途展開
第５章 ブロー形成
１．ポリ乳酸（PLA）ボトル（伊藤卓郎）
1.1 ポリ乳酸ボトル
1.2 「EcoSield（TM）」（耐熱性）
1.3 「EcoSield-WO（TM）」（ガスバリアー性PLAボトル）
1.4 生分解性クロージャーによる密封性
1.5 自然環境下での暴露試験（PLA素材のパッケージング適正）
1.6 家庭用コンポスト機（生ごみ処理機）による生分解・崩壊性試験
1.7 好気的微生物分解性（Biodegradability）
1.8 おわりに
２．多層ダイレクトブロー成形による耐熱性とガスバリア性を備えたポリ乳酸系ボトル（畠山治昌）
2.1 はじめに
2.2 ダイレクトブロー成形におけるポリ乳酸の特徴
2.3 バリア性の向上
2.4 耐熱性の向上
2.5 おわりに
