JP3535468B2 - 生分解性積層フィルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、自然環境下におい
て分解性を有し、ヒートシール性、耐衝撃性に優れた生
分解性積層フィルムに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、各種の食品、飲料、薬品、雑貨用
等の液状物や粉粒物、固形物の包装用資材、農業用資
材、建築用資材など、幅広い用途において、紙、プラス
チックフィルム、アルミ箔等が用いられている。特に、
プラスチックフィルムは、強度、耐水性、成形性、透明
性、コスト性等の優れた性能を有し、袋や熱成形された
容器として、多くの用途で使用されている。これらの用
途への要求特性として、ヒートシール性、耐衝撃性、耐
熱性等が挙げられる。 【０００３】現在、これらの用途に使用されているプラ
スチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレ
ート等がある。しかし、上記のようなプラスチックから
なるフィルムは、自然環境下では生分解又は加水分解し
ないか、または分解速度が極めて遅いために、使用後、
埋設処理された場合は土中に残存したり、投棄された場
合は景観を損ねたり、生物の生活環境を破壊することが
ある。また、焼却処理された場合でも、有害なガスを生
じたり、焼却炉を劣化させたりするという問題がある。 【０００４】これらの問題を解決するために、特開平８
−３２３９４６号公報には、ポリ乳酸系重合体とポリ乳
酸系重合体の融点より１０℃以上低い融点を持つ生分解
性プラスチックとからなる多層生分解性プラスチックフ
ィルムが開示されており、優れたヒートシール性を有す
ると記載されている。しかし、このフィルムの低温にお
けるヒートシール性は満足できる性能ではなかった。特
開平１０−１００３５３号公報には、ポリ乳酸系重合体
の延伸フィルムと、ポリ乳酸系重合体と他の生分解性脂
肪族ポリエステルとを含有する未延伸フィルムとからな
る生分解性積層フィルムが開示されており、優れた透明
性とヒートシール性を有すると記載されている。しか
し、このフィルムにおいても低温におけるヒートシール
性は十分満足できる性能ではなかった。また、ポリ乳酸
は硬くてもろい性質を有しているため、ポリ乳酸系重合
体とは異なる脂肪族ポリエステルをある範囲内で混合し
た場合においても、耐衝撃性に関しては十分満足でき
ず、さらなる改良が求められていた。特開平１０−１５
１７１５号公報には、結晶化された乳酸系ポリマーから
なる基材層と乳酸系ポリマーの融点より低い軟化点を有
する非晶性の乳酸系ポリマーからなるシール層を有する
乳酸系ポリマー積層体が開示されており、６０℃以上の
耐熱性、優れたシール強度を有していると記載されてい
る。しかし、非晶性ポリマーは、結晶性が低くブロッキ
ングが生じやすくなるため、操業性が低下するという問
題があった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、自然環境において分解性を有し、低温におけ
るヒートシール性及び耐衝撃性に優れた生分解性積層フ
ィルムを提供するものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、ポリ乳酸系重合体あるいはこれを主成分とする
組成物からなるフィルムの少なくとも１つの最外層に、
脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを含有するフィルム
が設けられた生分解性積層フィルムが上記課題を解決で
きることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発
明の要旨は次の通りである。 （１）基材層とヒートシール層とを含み、ヒートシール
層が少なくとも１つの最外層である積層フィルムであっ
て、基材層がポリ乳酸系重合体からなる二軸延伸フィル
ムであり、ヒートシール層が脂肪族−芳香族共重合ポリ
エステルを含有するフィルムであることを特徴とする生
分解性積層フィルム。 （２）ヒートシール層が、ポリ乳酸系重合体と脂肪族−
芳香族共重合ポリエステルの質量比が９０／１０〜０／
１００であるフィルムであることを特徴とする（１）記
載の生分解性積層フィルム。 （３）脂肪族−芳香族共重合ポリエステルが結晶性であ
ることを特徴とする（１）又は（２）記載の生分解性積
層フィルム。 （４）脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの結晶融解熱
量が４０Ｊ／ｇ以下であることを特徴とする（１）〜
（３）のいずれかに記載の生分解性積層フィルム。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の積層フィルムにおいて、基材層とヒート
シール層に用いられるポリ乳酸系重合体としては、主成
分として、ポリ乳酸または乳酸成分を有するものであれ
ばよく、ポリ乳酸、乳酸またはラクチドと他のヒドロキ
シカルボン酸、ジカルボン酸、ジオール、環状ラクトン
との共重合体、ブレンド体が挙げられる。これらには、
生分解性に影響を与えない範囲で、ウレタン結合、アミ
ド結合、エーテル結合等を導入することができる。 【０００８】また、本発明の積層フィルムにおいて、ヒ
ートシール層に用いられる脂肪族−芳香族共重合ポリエ
ステルとしては、脂肪族成分及び芳香族成分を有するも
のであればよく、例えば、乳酸、グリコール酸、ヒドロ
キシ酪酸、ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボ
ン酸類、カプロラクトン、ブチロラクトン、ラクチド、
グリコリド等の環状ラクトン類、エチレングリコール、
ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ビス−
ヒドロキシメチルベンゼン、トルエンジオール等のジオ
ール類、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン
酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボ
ン酸等のジカルボン酸類、環状酸無水物類、オキシラン
類を成分とし、脂肪族成分と芳香族成分を有する共重合
体等が挙げられる。脂肪族成分としてコハク酸やアジピ
ン酸、エチレングリコールや１，４−ブタンジオール
を、芳香族成分としてテレフタル酸やイソフタル酸を有
する共重合ポリエステルが好ましい。また、これらに
も、生分解性に影響を与えない範囲で、ウレタン結合、
アミド結合、エーテル結合等を導入することができる。 【０００９】本発明において、上記脂肪族−芳香族共重
合ポリエステルは、結晶性を有することが好ましい。結
晶性を有するとは、脂肪族−芳香族共重合ポリエステル
が融点及び結晶融解ピークを有することをいい、脂肪族
−芳香族共重合ポリエステルが結晶性を有していると、
ヒートシール層のブロッキング等が発生せず、操業性の
点から好ましい。 【００１０】また、脂肪族−芳香族共重合ポリエステル
の結晶融解熱量は４０Ｊ／ｇ以下であることが好まし
い。結晶融解熱量が４０Ｊ／ｇ以下の脂肪族−芳香族共
重合ポリエステルを用いると、これから得られるフィル
ムは、優れたヒートシール性、特に、低温でのヒートシ
ール性を有しており好ましい。 【００１１】本発明の積層フィルムにおいて、ヒートシ
ール層には脂肪族―芳香族共重合ポリエステルを含有さ
せることが必要である。一般に、ポリエステルに他成分
を共重合させると、結晶性が低下するため、柔軟性が増
加し、フィルムの柔軟性改良には適しているが、逆に、
ブロッキングが生じやすくなり操業性が低下したり、融
点やガラス転移点等も低下するために耐熱性が劣るとい
う問題を生じたりすることがある。本発明において用い
る脂肪族成分と芳香族成分を共重合した脂肪族―芳香族
共重合ポリエステルは、芳香族部分を有しており、一般
に芳香族ポリエステルは脂肪族ポリエステルに比べて融
点が高いため、脂肪族―芳香族共重合ポリエステルは共
重合により融点が低下しても、脂肪族共重合ポリエステ
ルに比べ、より高い耐熱性を有することができる。した
がって、脂肪族−芳香族共重合ポリエステルは、脂肪族
共重合ポリエステルに比べて、共重合比率を高くするこ
とが可能であり、耐熱性と優れた柔軟性を有し、また、
結晶融解熱量も低いため、低温での優れたヒートシール
性を有するものである。 【００１２】ヒートシール層の脂肪族−芳香族共重合ポ
リエステルは、ポリ乳酸系重合体と混合されることが好
ましく、その混合比率は特に限定されないが、脂肪族−
芳香族共重合ポリエステルの混合比率は１０質量％以上
が好ましく、２０質量％以上がより好ましい。脂肪族−
芳香族共重合ポリエステルの混合比率が１０質量％以上
であると、耐衝撃性が顕著に発現されるため好ましい。 【００１３】これらポリ乳酸系重合体と脂肪族−芳香族
共重合ポリエステルの重合方法については、特に限定さ
れないが、縮合重合法、開環重合法等が挙げられる。ま
た、重合時もしくは重合直後に、他の重合体、モノマ
ー、オリゴマー成分等の１種以上の副成分を加え、さら
に重合を進める方法も可能である。 【００１４】本発明に用いられるポリ乳酸系重合体と脂
肪族−芳香族共重合ポリエステルには、重合のどの段階
でもかまわないが、分子量増大を目的として、少量の鎖
延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、エポキシ化
合物、酸無水物などを添加することも可能である。本発
明で用いられるポリ乳酸系重合体と脂肪族−芳香族共重
合ポリエステルには、本発明の効果を阻害しない範囲で
フィルムの物性や加工性を調整する目的で、可塑剤、滑
剤、無機フィラー、紫外線吸収剤等の添加剤、改質剤、
架橋剤あるいは、他の高分子材料等を添加することも可
能である。 【００１５】可塑剤としては、特に限定されないが、本
発明で使用する重合体との相溶性に優れたものが好まし
く、具体的には、脂肪族多価カルボン酸エステル誘導
体、脂肪族多価アルコールエステル誘導体、脂肪族オキ
シ酸エステル誘導体、脂肪族ポリエーテル誘導体、脂肪
族ポリエーテル多価カルボン酸エステル誘導体等から選
ばれた単一または複数の混合物が挙げられる。 【００１６】脂肪族多価カルボン酸エステル誘導体とし
ては、ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイ
ソブチルアジペート等、脂肪族多価アルコールエステル
誘導体としては、トリエチレングリコールジアセテー
ト、ポリプロピレングリコールジブチレート等、脂肪族
オキシ酸エステル誘導体としては、アセチルリシノール
酸メチル、アセチルトリブチルクエン酸等、脂肪族ポリ
エーテル誘導体としてはポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール、エチレングリコールやブチレン
グリコール等の共重合ポリアルキレングリコール等、脂
肪族ポリエーテル多価カルボン酸エステル誘導体として
は、ビスメチルジエチレングリコールサクシネート、ビ
スメチルジエチレングリコールアジペート、ビスブチル
ジエチレングリコールアジペート等が挙げられる。 【００１７】滑剤としては、特に限定されないが、脂肪
族カルボン酸アミドが好ましい。このような脂肪族カル
ボン酸アミドとしては、ステアリン酸アミド、オレイン
酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド等が挙げ
られる。 【００１８】無機フィラーとしては、特に限定されない
が、天然または合成珪酸塩化合物、酸化チタン、硫酸バ
リウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸ソ
ーダ等が好ましい。珪酸塩化合物としては、カオリナイ
ト、ハロイサイト、タルク、スメクタイト、バーミキュ
ライト、マイカ等の層状珪酸塩が挙げられる。これらの
層状珪酸塩は膨潤性であっても非膨潤性であってもよ
く、また、表面処理が施されていてもよい。 【００１９】ポリ乳酸系重合体と脂肪族−芳香族共重合
ポリエステルとの混合方法は、特に限定されないが、ブ
レンドした原料チップを同一の押出機で溶融混合する方
法、各々別々の押出機で溶融させた後に混合する方法等
が挙げられる。溶融混合条件として、高い溶融温度下も
しくは高剪断下で長時間混合した場合には、エステル交
換反応や分解反応が進行して、混合物の特性が変化する
ことがある。 【００２０】本発明の積層フィルムにおいて、ヒートシ
ール層を形成する脂肪族−芳香族共重合ポリエステルを
含有するフィルムは、特に優れたヒートシール性を得る
ためには、未延伸フィルムであることが好ましい。 【００２１】本発明の積層フィルムは、ポリ乳酸系重合
体からなる二軸延伸フィルムを基材層とし、最外層を形
成する少なくとも一方の層が、脂肪族−芳香族共重合ポ
リエステルを含有するフィルムのヒートシール層であれ
ば、特に限定されず、ガスバリア性等の他の機能性を付
与するために、３層以上の多層構成としてもよい。例え
ば、ガスバリア性を付与する方法として、ＰＶＡ層、金
属又は金属酸化物蒸着層を積層する方法が挙げられる。 【００２２】基材層フィルムとヒートシール層フィルム
を積層する方法としては、特に限定されないが、複数の
押出機で溶融、混練した後、ダイ内あるいはそれ以前の
フィードブロック内等で積層し共押出する方法、巻き出
したフィルム上にコーティングする方法、複数のフィル
ムをロールやプレス機などで熱圧着する方法、あるい
は、接着剤を用いて貼り合わせる方法等が挙げられる。 【００２３】また、接着剤を用いて積層フィルムを製造
する方法では、接着剤として、ビニル系、アクリル系、
ポリアミド系、ポリエステル系、ゴム系、ウレタン系等
が一般的に用いられるが、生分解性の点から、でんぷ
ん、アミロース、アミロペクチン等の多糖類や、膠、ゼ
ラチン、カゼイン、ゼイン、コラーゲン等のタンパク質
類やポリペプチド類、未加硫天然ゴム等の天然材料、脂
肪族系ポリエステル、脂肪族−芳香族共重合ポリエステ
ル、脂肪族系ポリエステルウレタン、脂肪族系ポリエス
テル変性ポリビニルアルコール酢酸ビニル共重合等が好
ましい。 【００２４】本発明の積層フィルム、基材層及びヒート
シール層におけるフィルムを製造する方法は、特に限定
されないが、例えば、原料を十分に乾燥し水分を除去し
た後、組成に適した溶融温度で、Ｔダイ、Ｉダイ、丸ダ
イ等から所定の厚みに押出したシート状物または円筒状
物を、冷却ロールや水、圧空等により冷却、固化させ
る。なお、原料の樹脂組成物は、混合を十分にするため
に、予め溶融混練したものを用いてもよい。その後、ロ
ール法、テンター法、チューブラー法等により一軸又は
二軸延伸を施してもよい。延伸する場合は、延伸温度は
５０℃〜１１０℃の範囲で、延伸倍率は縦、横方向、そ
れぞれ１．５〜１０倍の範囲で延伸する。また、延伸
後、熱風を吹き付ける方法、赤外線を照射する方法、マ
イクロ波を照射する方法、ヒートロール上に接触させる
等の熱処理を施してもよい。均一に精度よく加熱できる
点で、熱風を吹き付ける方法が好ましく、７０℃〜１７
０℃の範囲で３秒以上熱処理する。 【００２５】 【実施例】次に実施例に基づいて本発明を具体的に説明
するが、必ずしもこれに限定されるものではない。な
お、本発明における評価方法は以下の通りである。 【００２６】（１）ヒートシール性 フィルムをＭＤ方向に、１５ｍｍ×１００ｍｍの長さの
短冊状に切り出し、この短冊状サンプルを２枚重ね合わ
せ、２０ｍｍ幅のヒートシールバーを有するヒートシー
ラーに直交するようにセットした後、所定の温度で片側
より加熱し、０．２ＭＰａの圧力で、２秒間ヒートシー
ルした。この時、積層フィルムを用いる場合には、ヒー
トシール層同士が内側になるようにセットした。上記サ
ンプルを島津製作所社製：オートグラフを用いて、ＪＩ
Ｓ Ｋ−６８５４に準じて、剥離速度３００ｍｍ／分で
剥離するまで、または、接着部分が残り１ｍｍになるま
でＴ型剥離試験を行った。ピーク値をヒートシール強度
とし、５Ｎ／ｃｍ未満のものを×、５Ｎ／ｃｍ以上、７
Ｎ／ｃｍ未満のものを△、７Ｎ／ｃｍ以上、１０Ｎ／ｃ
ｍ未満のものを○、１０Ｎ／ｃｍ以上のものを◎とし
た。 【００２７】（２）耐衝撃性 東洋精機製作所社製：フィルム衝撃試験機を用い、測定
温度２３℃、５０％ＲＨの雰囲気中で振子容量３０ｋｇ
・ｃｍ、１２．７ｍｍφの衝撃頭を用いて測定した。 【００２８】（３）生分解性 幅２５０ｍｍ、長さ５００ｍｍの試料を用い、含水率６
５％、温度８０℃でコンポスト化処理を行った。５日後
のフィルムの状態を目視により観察した。５０％以上消
滅しているものを△、８０％以上消滅しているものを
○、完全に消滅しているものを◎とした。 【００２９】（４）結晶融解熱量 Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製ＤＳＣを用い、試料を乾
燥した後、７ｍｇ秤量し、２００℃で３分間溶融させた
後、３００℃／分の冷却速度で−４０℃まで急冷し、２
０℃／ｍｉｎの昇温速度で試料を加熱し、結晶融解熱量
を測定した。 【００３０】基材層フィルムとヒートシール層フィルム
の作成方法は以下の通りである。 【００３１】フィルムＡ ポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝１
％）を用い、２１０℃で溶融しＴダイより押出し、厚さ
１８０μｍの未延伸フィルムを得た。この未延伸フィル
ムを７０℃で縦方向に３倍、次いで８０℃で横方向に３
倍の延伸倍率で延伸を行い、１３０℃で熱処理し、２０
μｍの二軸延伸フィルムＡを得た。 【００３２】フィルムＢ ポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝３．
７％）を用い、２１０℃で溶融しＴダイより押出し、厚
さ１８０μｍの未延伸フィルムを得た。この未延伸フィ
ルムを１０５℃で、縦方向３倍×横方向３倍の延伸倍率
で同時二軸延伸を行い、２０μｍの二軸延伸フィルムＢ
を得た。 【００３３】フィルムＣ ポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝３．
７％）７０質量％及び脂肪族−芳香族共重合ポリエステ
ル（Eastman Chemical Company社製：EASTER BIO GP Co
polyester、結晶融解熱量１８．５Ｊ／ｇ）３０質量％
からなる組成物を用い、２１０℃で溶融しＴダイより押
出し、厚さ３０μｍの未延伸フィルムＣを得た。 【００３４】フィルムＤ ポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝１
％）３０質量％、脂肪族−芳香族共重合ポリエステル
（ＢＡＳＦ社製：Ｅｃｏｆｌｅｘ Ｆ、結晶融解熱量＝
２１．５Ｊ／ｇ）６０質量％、及びアセチルトリブチル
クエン酸（田岡化学社製：ＡＴＢＣ）１０質量％からな
る組成物を用い、フィルムＣと同様にしてフィルムＤを
得た。 【００３５】フィルムＥ ポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝１
％）：脂肪族−芳香族共重合ポリエステル（ＢＡＳＦ社
製：Ｅｃｏｆｌｅｘ Ｆ）＝１：１（質量比）からなる
組成物７０質量％、ビスジメチルジエチレングリコール
アジペート（大八化学社製：ＭＸＡ）１５質量％、タル
ク１５質量％からなる組成物を用い、１８０℃で溶融
し、ダイ口径１００ｍｍのインフレーション製膜機より
押出しを行い、引取速度２０ｍ／ｍｉｎの条件で折り径
３５０ｍｍ、厚み３０μｍのフィルムＥを得た。 【００３６】フィルムＦ 脂肪族−芳香族共重合ポリエステル（ＢＡＳＦ社製：Ｅ
ｃｏｆｌｅｘ Ｆ）を用い、１８０℃で溶融し、フィル
ムＥと同様にしてフィルムＦを得た。 【００３７】フィルムＧ ポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝１
％）を用い、フィルムＣと同様にしてフィルムＧを得
た。 【００３８】フィルムＨ ポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝３．
７％）７０質量％及び脂肪族ポリエステル（昭和高分子
社製：ビオノーレ＃３００１、結晶融解熱量４５．６Ｊ
／ｇ）３０質量％からなる組成物を用い、フィルムＣと
同様にしてフィルムＨを得た。 【００３９】フィルムＩ 脂肪族ポリエステル（昭和高分子社製：ビオノーレ＃１
０１０、結晶融解熱量５２．６Ｊ／ｇ）を用い、２００
℃で溶融し、Ｔダイより押出し、厚さ３０μｍの未延伸
フィルムＩを得た。 【００４０】実施例１ 基材層としてポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社
製：Ｄ体＝１％）、ヒートシール層としてポリ乳酸（カ
ーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝３．７％）８０質
量％と脂肪族−芳香族共重合ポリエステル（ＢＡＳＦ社
製：Ｅｃｏｆｌｅｘ Ｆ）２０質量％を用い、２１０℃
で溶融し共押出し、厚さ３６０μｍ（基材層：１８０μ
ｍ、ヒートシール層：１８０μｍ）の未延伸フィルムを
得た。この未延伸フィルムを７０℃で縦方向に２．４
倍、次いで８０℃で横方向に３倍の延伸倍率で延伸を行
い、１３０℃で熱処理し、５０μｍの二軸延伸積層フィ
ルムを得た。 【００４１】実施例２〜５、比較例１〜３ フィルムＡ〜Ｂを基材層とし、脂肪族ポリエステル付加
ポリビニルアルコール・酢酸ビニル共重合体からなる接
着剤を１μｍの厚さで塗布し、８０℃で乾燥させた後、
ヒートシール層としてフィルムＣ〜Ｉを９０℃の加熱ロ
ールで圧着し、さらに４０℃で３日間エージングして積
層フィルムを得た。 【００４２】比較例４ 基材層としてポリ乳酸（カーギル・ダウ・ポリマー社
製：Ｄ体＝１％）、ヒートシール層として非晶性ポリ乳
酸（カーギル・ダウ・ポリマー社製：Ｄ体＝２０％）を
用い、実施例１と同様に二軸延伸積層フィルムを得た。 【００４３】 【表１】 【００４４】実施例１〜５では、ヒートシール性、耐衝
撃性、生分解性に優れた積層フィルムが得られたが、比
較例１では、ヒートシール性、耐衝撃性の劣ったもの、
比較例２〜４では、低温におけるヒートシール性、耐衝
撃性の劣ったものしか得られなかった。 【００４５】 【発明の効果】本発明によれば、自然環境下において分
解性を有し、ヒートシール性、耐衝撃性に優れた生分解
性積層フィルムを提供することができる。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 基材層とヒートシール層とを含み、ヒー
   トシール層が少なくとも１つの最外層である積層フィル
   ムであって、基材層がポリ乳酸系重合体からなる二軸延
   伸フィルムであり、ヒートシール層がポリ乳酸系重合体
   と脂肪族−芳香族共重合ポリエステルの質量比が９０／
   １０〜０／１００であるフィルムであり、脂肪族−芳香
   族共重合ポリエステルが結晶性であり、かつ、脂肪族−
   芳香族共重合ポリエステルの結晶融解熱量が４０Ｊ／ｇ
   以下であることを特徴とする生分解性積層フィルム。