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JP4878837B2 - 熱収縮性フィルム、並びにこの熱収縮性フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器 - Google Patents

熱収縮性フィルム、並びにこの熱収縮性フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器 Download PDF

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JP4878837B2 JP2005379196A JP2005379196A JP4878837B2 JP 4878837 B2 JP4878837 B2 JP 4878837B2 JP 2005379196 A JP2005379196 A JP 2005379196A JP 2005379196 A JP2005379196 A JP 2005379196A JP 4878837 B2 JP4878837 B2 JP 4878837B2
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Description

本発明は、熱収縮性フィルム、並びにこの熱収縮性フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器に関し、より詳しくは、収縮特性、耐熱性に優れた、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性フィルム、並びにこの熱収縮性フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器に関する。
現在、ジュース等の清涼飲料、ビール等のアルコール飲料等は、瓶又はペットボトルといった容器に充填された状態で販売されている。その際、他商品との差別化や商品の視認性向上のために、容器の外側に印刷が施された熱収縮性ラベルが装着されている。この熱収縮性ラベルの素材としては、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン、芳香族ポリエステル等が一般的に使用されている。
前記熱収縮性ラベル用の用途に対し、室温において剛性であり、低温収縮性を有し、かつ自然収縮性が良好な熱収縮性フィルムとして、ポリエステル系、特に、低結晶性の共重合ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリ乳酸を基材とするフィルムが主として使用されている。しかしながら、これらのポリエステル系熱収縮フィルムは、PVC系熱収縮性フィルムと比較して、加熱収縮時に収縮斑やしわが発生しやすいという問題がある。また、ポリ乳酸系熱収縮フィルムは、加熱した際、結晶化が進行し十分な熱収縮特性が得られないという問題もあった。
前記の問題を解決する手段として、ポリ乳酸系樹脂のL−乳酸とD−乳酸の共重合比を調整したフィルムが知られている(特許文献1参照)。しかしながら、このフィルムは加熱の際の結晶化は抑制できているものの、急激な収縮により斑、皺、アバタを生じるという問題は十分に解決できていない。
また、ポリ乳酸系樹脂の結晶化度を調整し、さらに脂肪族ポリエステル系樹脂をブレンドすること等による収縮仕上がり性の改良が試みられている(特許文献2,3等参照)。しかしながら、PVC系熱収縮性フィルムと比べると、未だ十分な収縮仕上がり性とは言い難い。
さらに、特定の重量平均分子量を有するポリ乳酸系樹脂とポリメタクリル酸エステル樹脂とを配合した延伸フィルムが知られている(特許文献4)。しかしながら、本発明はポリ乳酸系樹脂フィルムの耐熱性、透明性を向上させる目的を主としたものであり、本発明のような熱収縮性フィルムの収縮仕上がり性向上としては適応し難い。
さらにまた、ポリ乳酸系樹脂は、素材自体がもつ脆性のため、単体にシート状やフィルム状等に成形した場合、十分な強度を得られず、実用に供しづらいという問題を抱えている。
前記の問題に対し、ポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステル(特許文献5参照)、ポリカプロラクトン(特許文献6参照)、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの共重合ポリオレフィン(特許文献7参照)等を含有させる方法が知られている。これらはポリ乳酸系樹脂フィルムの透明性を維持したまま脆性を改良させる目的を主としており、収縮仕上がり性に対しては、まだ不十分な点が残っていた。
特開2003−119367号公報 特開2001−11214号公報 特開2000−280342号公報 特開2005−36054号公報 特開平09−169896号公報 特開平8−300481号公報 特開平9−151310号公報
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、熱収縮性フィルムの熱収縮特性、耐衝撃性や透明性等の機械的特性、及び収縮仕上がり性に優れ、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性フィルムを得ることにある。
本発明のもう一つの目的は、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した前記熱収縮性フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル及び前記成形品を用いた、又は熱収縮性ラベルを装着した容器を得ることにある。
本発明は、ポリ乳酸系樹脂(A)、(メタ)アクリル系樹脂(B)、及びゴム状成分(C)を含有する混合樹脂から構成される(I)層と、ポリ乳酸系樹脂(A)を主成分とする(II)層との少なくとも2層を有し、少なくとも一方向に延伸され、80℃温水中に10秒浸漬したときの主収縮方向における収縮率が20%以上である熱収縮性フィルムを用いることにより、前記課題を解決した。
本発明によれば、(I)層として、(A),(B),(C)の三成分を含む混合樹脂を用いた、所定の熱収縮率を有するフィルムを用いるので、熱収縮特性、耐衝撃性や透明性等の機械的特性、及び収縮仕上がり性に優れたものとなる。
さらに本発明によれば、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した前記熱収縮性フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル及び前記成形品を用いた、又は熱収縮性ラベルを装着した容器を提供することができる。
以下、本発明にかかる熱収縮性フィルム、成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品又は熱収縮性ラベルを装着した容器(以下、それぞれ「本発明のフィルム」、「本発明の成形品」、「本発明のラベル」、「本発明の容器」という。)について詳細に説明する。
なお、本明細書において、「主成分とする」とは、各層を構成する樹脂の作用・効果を妨げない範囲で、他の成分を含むことを許容する趣旨である。さらに、この用語は、具体的な含有率を制限するものではないが、各層の構成成分全体の70質量%以上、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上を占める成分である。
[熱収縮性フィルム]
本発明のフィルムは、ポリ乳酸系樹脂(以下、「(A)成分」と称する。)、(メタ)アクリル系樹脂(以下、「(B)成分」と称する。)、及びゴム状成分(以下、「(C)成分」と称する。)を含有する混合樹脂(以下、単に「混合樹脂」と称する。)から構成される(I)層と、前記(A)成分を主成分とする(II)層との少なくとも2層を有し、少なくとも一方向に延伸され、所定の収縮率を有するフィルムである。
<(A)成分(ポリ乳酸系樹脂)>
前記(A)成分であるポリ乳酸系樹脂とは、D−乳酸若しくはL−乳酸の単独重合体、又はそれらの共重合体をいい、具体的には構造単位がD−乳酸であるポリ(D−乳酸)、構造単位がL−乳酸であるポリ(L−乳酸)、さらにはL−乳酸とD−乳酸の共重合体であるポリ(DL−乳酸)があり、また、これらの共重合体の混合樹脂も含まれる。
前記L−乳酸とD−乳酸との共重合体は、D−乳酸とL−乳酸との構成比(以下、「D/L比」と略する。)が、1/99〜25/75、又は99/1〜75/25であることが好ましく、3/97〜20/80、又は97/3〜80/20であることがより好ましく、5/95〜15/85、又は95/5〜85/15であることがよりさらに好ましい。
D/L比が0/100、又は100/0の場合は、非常に高い結晶性を示し、融点が高く、耐熱性及び機械的物性に優れる傾向がある。しかしながら、熱収縮性フィルムとして使用する場合は、通常、印刷及び溶剤を用いた製袋工程が伴うため、印刷適性及び溶剤シール性を向上させるために、構成材料自体の結晶性を適度に下げることが必要となる。また、結晶性が過度に高い場合、延伸時に配向結晶化が進行し、加熱時のフィルム収縮特性が低下する傾向がある。そこで、本発明のフィルムでは、D/L比は1/99より多く、又は99/1より少なくすることが好ましい。一方、D/L比が25/75より多く、又は75/25より少ない場合には、耐破断性が大幅に低下することを抑えられるため望ましい。
本発明においては、ポリ乳酸系樹脂のD/L比をより容易に調整するために、D−乳酸とL−乳酸との共重合比が異なるポリ乳酸系樹脂をブレンドすることも可能である。この場合、D/L比を、平均した値が前記範囲内に入るようにすればよい。使用用途に合わせて、D−乳酸とL−乳酸との共重合体比の異なるポリ乳酸系樹脂を二種以上ブレンドし、結晶性を調整することにより、耐熱性と熱収縮特性のバランスをとることができる。
また、前記(A)成分は、D−乳酸及び/又はL−乳酸と、α−ヒドロキシカルボン酸や脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸との共重合体であってもよい。
前記のα−ヒドロキシカルボン酸としては、乳酸の光学異性体(L−乳酸に対してはD−乳酸、D−乳酸に対してはL−乳酸を指す)、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシn−酪酸、2−ヒドロキシ3,3−ジメチル酪酸、2−ヒロドキシ3−メチル酪酸、2−メチル酪酸、2−ヒドロキシカプロラクトン酸等の2官能脂肪族ヒドロキシ−カルボン酸やカプロラクトン、ブチルラクトン、バレロラクトン等のラクトン類が挙げられる。
また、前記脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。さらに、前記脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸及びドデカン二酸などが挙げられる。
乳酸と、α−ヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオール、又は脂肪族ジカルボン酸との共重合体の共重合比率は乳酸:α−ヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオール、又は脂肪族ジカルボン酸=95:5〜10:90、好ましくは90:10〜20:80、さらに好ましくは80:20〜30:70である。共重合比が上記範囲内であれば、剛性、透明性、耐衝撃性などの物性バランスの良好なフィルムを得ることができる。
この(A)成分の重合法としては、縮合重合法、開環重合法など、公知の方法を採用することも可能である。例えば縮合重合法であれば、D−乳酸、L−乳酸、又は、これらの混合物を直接脱水縮合重合して任意の組成を有するポリ乳酸系樹脂を得ることができる。また、開環重合法では、乳酸の環状2量体であるラクチドを、必要に応じて重合調整剤などを用いながら、所定の触媒の存在下で開環重合することにより任意の組成を有するポリ乳酸系樹脂を得ることができる。前記ラクチドには、L−乳酸の二量体であるDL−ラクチドがあり、これらを必要に応じて混合して重合することにより、任意の組成、結晶性を有するポリ乳酸系樹脂を得ることができる。さらには、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、ジエポキシ化合物、酸無水物、酸クロライドなどを使用しても構わない。
前記ポリ乳酸系樹脂の重量(質量)平均分子量は、20,000以上、好ましくは40,000以上、さらに好ましくは60,000以上であり、上限が400,000以下、好ましくは350,000以下、さらに好ましくは300,000以下である。重量(質量)平均分子量が20,000以上であれば、適度な樹脂凝集力が得られ、フィルムの強伸度が不足したり、脆化したりすることを抑えることができる。一方、重量(質量)平均分子量が400,000以下であれば、溶融粘度を下げることができ、製造、生産性向上の観点からは好ましい。
前記(A)成分の市販品としては、例えば、「NatureWorks」(ネイチャーワークス社製)、「LACEA」(三井化学(株)製)などが挙げられる。
<(B)成分((メタ)アクリル系樹脂)>
次に、(B)成分である(メタ)アクリル系樹脂について説明する。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル又はメタクリル」を意味する。
前記(B)成分である(メタ)アクリル系樹脂とは、メタクリル酸メチル単独重合体、又はメタクリル酸メチルを50質量%以上と、他のビニル単量体から選ばれる2種以上の単量体の共重合体である。このビニル単量体としては、(メタ)アクリル酸エステル類、不飽和酸類、スチレン、α−メチルスチレン、(メタ)アクリロニトリル、無水マレイン酸、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等があげられる。
前記(メタ)アクリル酸エステル類の具体例としては、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等が挙げられる。また、前記不飽和酸類としては、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。
また、前記の共重合体には、ポリブタジエン、ブタジエン−アクリル酸ブチル共重合体、ポリアクリル酸ブチル共重合体などのエラストマー成分や、無水グルタル酸単位、グルタルイミド単位をさらに含んでいても良い。この中でも、剛性、成形性の観点から、メタクリル酸メチルの単独重合体であるポリメタクリル酸メチル(PMMA)や、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸、メタクリル酸から選ばれる2種以上の単量体からなる共重合体等が好適に用いられる。
前記(B)成分の重量(質量)平均分子量は、20,000以上、好ましくは40,000以上、さらに好ましくは60,000以上である。また、上限が400,000以下、好ましくは350,000以下、さらに好ましくは300,000以下である。重量(質量)平均分子量が20,000以上であれば、フィルムの強伸度が不足したり、脆化したりすることを抑えることができる。一方、重量(質量)平均分子量が400,000以下であれば、溶融粘度を下げることができ、製造、生産性向上の観点から好ましい。
前記(B)成分の市販品としては、例えば、「スミペックス」(住友化学(株)製)、「アクリペット」(三菱レイヨン(株)製)、「パラペット」((株)クラレ製)、「アルテュグラス」(アトフィナ・ジャパン社製)、「デルペット」(旭化成(株)製)などが挙げられる。
前記(B)成分の添加量は、(I)層を構成する混合樹脂の総量に対して、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましい。またその添加量は30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。(B)成分の含有量が5質量%以上であれば、フィルムの収縮特性、収縮仕上がり性、透明性を向上させる効果を十分得ることができる。一方、30質量%以下であれば、フィルムの耐衝撃性が顕著に低下せず、低温での延伸性及び収縮特性を維持することができ、実用温度域(70〜90℃程度)の熱収縮率を充分に得られることができるため好ましい。
<(C)成分(ゴム状成分)>
次に、(C)成分であるゴム状成分について説明する。
この(C)成分は、フィルムの耐衝撃性を向上させるために、熱収縮性、フィルムの剛性を損なわない範囲内で、ポリ乳酸系樹脂以外の他のゴム成分が添加される。
この(C)成分としては、特に限定するものではないが、ポリ乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(EMA)、エチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体(EMMA)等が好適に使用される。この中でもコアシェル構造ゴムがより好適に使用できる。
前記脂肪族ポリエステルとしては、ポリヒロドキシカルボン酸、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを縮合して得られる脂肪族ポリエステル、環状ラクトン類を開環重合して得られる脂肪族ポリエステル、合成系脂肪族ポリエステルなどを挙げることができる。
前記ポリヒドロキシカルボン酸としては、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−メチル乳酸、2−ヒドロキシカプロラクロン酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体や共重合体を挙げることができる。
前記の脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを縮合して得られる脂肪族ポリエステルとしては、次に説明する脂肪族ジオール及び脂肪族ジカルボン酸の中からそれぞれ一種類あるいは二種類以上を選んで縮合するか、あるいは必要に応じてイソシアネート化合物などで分子量をジャンプアップして所望の高分子として得ることができる重合体を挙げることができる。
ここで、前記脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどを代表的なものとして挙げることができる。また、前記脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などを代表的なものとして挙げることができる。
また、前記の環状ラクトン類を開環縮合した脂肪族ポリエステルとしては、環状モノマーであるε−カプロラクトン、σ−バレロラクトン、β−メチル−σ−バレロラクトンなどの開環重合体を代表的なものとして挙げることができる。環状モノマーは一種だけでなく、複数種を選択して共重合することもできる。
さらに、合成系脂肪族ポリエステルとしては、環状酸無水物とオキシラン類との共重合体、例えば、無水コハク酸とエチレンオキサイドとの共重合体、プロピオンオキサイドなどとの共重合体などを挙げることができる。
これらポリ乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステルの代表的なものとしては、コハク酸と1,4−ブタンジオールとアジピン酸とを重合して得られる「ビオノーレ」(昭和高分子(株)製、商品名)等を商業的に入手することができる。また、ε−カプロラクトンを開環縮合して得られるものとしては、「セルグリーン」(ダイセル化学工業(株)製、商品名)等が挙げられる。
次に、芳香族脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族鎖の間に芳香環を導入することによって結晶性を低下させたものを用いることができる。芳香族脂肪族ポリエステルは、例えば、芳香族ジカルボン酸と、脂肪族ジカルボン酸と、脂肪族ジオールとを縮合して得られる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、例えばイソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、テレフタル酸が最も好適に用いられる。また、脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などが挙げられ、アジピン酸が最も好適に用いられる。さらに、脂肪族ジオールとしては、前記したものを挙げることができる。なお、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸あるいは脂肪族ジオールは、それぞれ二種類以上を用いてもよい。
前記芳香族脂肪族ポリエステルの代表的なものとしては、テトラメチレンアジペートとテレフタレートの共重合体、ポリブチレンアジペートとテレフタレートの共重合体などが挙げられる。テトラメチレンアジペートとテレフタレートの共重合体としてEasterBio(Eastman Chemicals社製)、またポリブチレンアジペートとテレフタレートの共重合体として、Ecoflex(BASF社製)を商業的に入手することができる。
前記のジオールとジカルボン酸とポリ乳酸系樹脂との共重合体の構造としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等が挙げられ、いずれの構造でも良い。ただし、フィルムの耐衝撃性、透明性の観点から、ブロック共重合体、グラフト共重合体が好ましい。ランダム共重合体の具体例としては「GS−Pla」(三菱化学(株)製 商品名)が挙げられ、ブロック共重合体又はグラフト共重合体の具体例としては「プラメート」(大日本インキ化学工業(株)製 商品名)が挙げられる。
前記のポリ乳酸系樹脂とジオールとジカルボン酸との共重合体の製造方法は、特に限定されず、例えば、ジオールとジカルボン酸とを脱水縮合した構造を持つポリエステル又はポリエーテルポリオールを、ラクチドと開環重合あるいはエステル交換反応させて得る方法が挙げられる。また、ジオールとジカルボン酸とを脱水縮合した構造を持つポリエステル又はポリエーテルポリオールを、ポリ乳酸系樹脂と脱水・脱グリコール縮合あるいはエステル交換反応させて得る方法が挙げられる。
前記のポリ乳酸系樹脂とジオールとジカルボン酸との共重合体は、イソシアネート化合物やカルボン酸無水物を用いて、所定の分子量に調整することが可能である。ただし、加工性、機械的特性の観点から、重量(質量)平均分子量は50,000以上、好ましくは100,000以上であり、かつ300,000以下、好ましくは250,000以下であることが望ましい。
また、前記のコアシェル構造ゴムとは、コア部とシェル部の二層構造を有するゴム状成分をいう。このコアシェル構造ゴムは、耐衝撃性向上効果が高く、(A)成分との複合化により(A)成分中に微分散するため、乳酸系樹脂の透明性をほとんど損なうことなく耐衝撃性を大幅に向上することができる。
このコアシェル構造ゴムとしては、メタクリル酸−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などのジエン系コアシェル型重合体、メタクリル酸−スチレン−アクリロニトリル共重合体などのアクリル系コアシェル型重合体や、シリコーン−メタクリル酸−メチルメタクリル酸共重合体、シリコーン−メタクリル酸−アクリロニトリル−スチレン共重合体などのシリコーン系コアシェル型共重合体が挙げられる。この中でもポリ乳酸系樹脂との相溶性が良好であり、フィルムの耐衝撃性、透明性のバランスのとれるシリコーン−メタクリル酸−メチルメタクリル酸共重合体がより好適に用いられる。この具体例としては、「メタブレンC.S.E.W.」(三菱レイヨン(株)製 商品名)、「カネエース」(カネカ(株)製 商品名)などが商業的に入手できる。
また、前記のエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(EMA)、エチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体(EMMA)としては、エチレン以外のコモノマー含有量が20質量%以上、好ましくは40質量%以上であり、90質量%以下、好ましくは80質量%のものが好適に使用される。エチレン以外のコモノマー含有量が20質量%以上であればフィルムの耐破断性に対する効果が十分に得られるほか、透明性も維持できるため好ましい。一方、90質量%以下であればフィルム全体の剛性、耐熱を良好に維持できるため、好ましい。これらの中でも、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)がより好適に使用される。
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)としては、「EVAFLEX」(三井デュポンポリケミカル(株)製 商品名)、「ノバテックEVA」(三菱化学(株)製 商品名)、「エバスレン」(大日本インキ化学工業(株)製 商品名)、「エバテート」(住友化学(株)製 商品名)、「ソアブレン」(日本合成化学(株)製 商品名)等が商業的に入手できる。
前記エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)としては、「ノバテックEAA」(三菱化学(株)製 商品名)等が商業的に入手できる。さらに、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(EMA)としては、「ノアフロイAC」(三井デュポンポリケミカル(株)製 商品名)等が商業的に入手できる。さらにまた、エチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体(EMMA)としては、「アクリフト」(住友化学(株)製 商品名)等が商業的に入手できる。
前記ゴム状成分(C)の添加量は、前記(I)層を構成する混合樹脂の総量に対して、5質量%以上、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がさらに好ましく、また50質量%以下、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。5質量%以上であれば耐衝撃性の改良効果を発揮することができ、50質量%以下であることで、フィルムの剛性、透明性を損なわず、熱収縮ラベルとして好適に使用することができる。
<積層構造>
本発明のフィルム構成は、前述したとおりに(A)成分、(B)成分及び(C)成分を含有する混合樹脂から構成される(I)層と、前記の(A)成分を主成分とする(II)層との少なくとも2層を有すれば、層構成は特に限定されるものではない。(I)層以外に、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする(II)層と積層することにより、熱収縮性フィルムの特性、特に収縮特性の調整を容易に行える。
本発明のフィルムは、収縮特性を向上させるために、異なるD体含有率を有する(I)層と(II)層とを積層させることにより、収縮特性と耐破断性をさらに向上させることができる。
具体的なD/L比としては、前記の関係の下、(I)層を構成する乳酸系樹脂のD/L比は5/95〜15/85、又は85/15〜95/5であることが好ましく、7/93〜13/87、又は87/13〜93/7であることがさらに好ましい。また、(II)層を構成する乳酸系樹脂のD/L比は、5/95〜10/90、又は90/10〜95/5であることが好ましく6/94〜9/91、又は91/9〜94/6であることがさらに好ましい。前記のように(I)層と(II)層のD/L比を調整することにより、結晶化度を適度な範囲に抑え、結晶化に伴う収縮ムラなどの不具合の発生を抑えることができると同時に、より良好な収縮仕上がり性を実現させることができる。
なお、「(I)層と(II)層との少なくとも2層を有する」とは、(I)層に隣接して(II)層が片面又は両面に積層されている態様のみならず、(I)層と(II)層との間に接着性の改良やバリア性、隠蔽性、断熱性等を付与する目的のため、第3の層を有する場合も含まれる。好ましくは中間層として(I)層、表面層として(II)層を有する2種3層の層構成((II)層/(I)層/(II)層)、又は中間層と表面層との間に接着層を有する3種5層の層構成((II)層/接着層/(I)層/接着層/(II)層)などの層構成が挙げられる。
本発明において、最も好適な積層構成は「(II)層/(I)層/(II)層」の2種3層構成である。ポリ乳酸系樹脂(A)を主成分とする(II)層を表面層とすることによって、表面調整がよりしやすくなるからである。
本発明において、各層の積層比は特に制限されないが、全体の厚みに対して(I)層の割合が50%以上95%以下であることが好ましく、60%以上90%以下であることがより好ましい。(I)層が前記範囲内であれば、耐破断性、収縮仕上がり性が良好となるからである。
<その他の添加物>
本発明では、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂(汎用ポリスチレン(GPPS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、スチレン−ブタジエン共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン共重合体(SIS)、スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン共重合体(SEPS)、スチレン−カルボン酸共重合体等)、ポリアミド系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂などの熱可塑性樹脂を少なくとも1種以上を、前記の(I)層を構成する混合樹脂に混合させることができる。
また、前記の(II)層を構成する樹脂には、(A)成分以外にも発明の効果を損なわない範囲でそのほかの樹脂を混合することも可能となる。
さらに、前記の(I)層や(II)層に、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、耐衝撃性、透明性、成形加工性及び熱収縮性フィルムの諸特性を向上させる目的で、可塑剤を添加してもよい。
添加する可塑剤の種類としては、ジブチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジイソノニルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジ(2−エチルヘキシル)アジペート、ジ(n−オクチル)アジペート、ジ(n−デシル)アジペート、ジブチルジグリコールアジペート、ジブチルセバケート、ジ(2−エチルヘキシル)セバケート、ジ(n−ヘキシル)アゼレート、ジ(2−エチルヘキシル)アゼレート、ジ(2−エチルヘキシル)ドデカンジオネートなどの脂肪酸エステル系。ジイソノニルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレートなどのフタル酸エステル系。トリ(2−エチルヘキシル)トリメリテートなどのトリメリット酸エステル系などが挙げられる。
前記可塑剤を添加する場合には特に(I)層にのみ添加することが好ましい。(II)層に可塑剤を添加することも可能ではあるが、その場合、経時的な可塑剤の析出が懸念されるために、効果が発現するに十分な量を添加することが難しくなるからである。経時的な可塑剤の析出により懸念される特性とは具体的にフィルムのブロッキングや滑り性の変化、外観不良などが上げられる。
本発明では、上述した成分のほか、本発明の効果を著しく阻害しない範囲内で、成形加工性、生産性及び熱収縮性フィルムの諸物性を改良・調整する目的で、フィルムの耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂やシリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、老化防止剤などの添加剤を適宜添加できる。
本発明のフィルムの総厚みは特に限定されるものではないが、透明性、収縮加工性、原料コスト等の観点からは薄い方が好ましい。具体的には延伸後のフィルムの総厚みが80μm以下であり、好ましくは70μm以下であり、さらに好ましくは50μm以下である。また、フィルムの総厚みの下限は特に限定されないが、フィルムのハンドリング性を考慮すると、20μm以上であることが好ましい。
<製造方法>
本発明のフィルムは、公知の方法によって製造することができる。フィルムの形態としては平面状、チューブ状の何れであってもよいが、生産性(原反フィルムの幅方向に製品として数丁取りが可能)や内面に印刷が可能という点から平面状が好ましい。平面状のフィルムの製造方法としては、例えば、複数の押出機を用いて樹脂を溶融し、Tダイから共押出し、チルドロールで冷却固化し、縦方向にロール延伸をし、横方向にテンター延伸をし、アニールし、冷却し、(印刷が施される場合にはその面にコロナ放電処理をして、)巻取機にて巻き取ることによりフィルムを得る方法が例示できる。また、チューブラー法により製造したフィルムを切り開いて平面状とする方法も適用できる。
延伸倍率はオーバーラップ用等、二方向に収縮させる用途では、縦方向が2倍以上10倍以下、横方向が2倍以上10倍以下、好ましくは縦方向が3倍以上6倍以下、横方向が3倍以上6倍以下程度である。一方、熱収縮性ラベル用等、主として一方向に収縮させる用途では、主収縮方向に相当する方向が2倍以上10倍以下、好ましくは4倍以上8倍以下、それと直交する方向が1倍以上2倍以下、好ましくは1.01倍以上1.5倍以下の、実質的には一軸延伸の範疇にある倍率比を選定することが望ましい。なお、1倍とは、延伸していな場合を指す。
前記範囲内の延伸倍率で延伸した二軸延伸フィルムは、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が大きくなりすぎることはなく、例えば、収縮ラベルとして用いる場合、容器に装着するとき容器の高さ方向にもフィルムが熱収縮する、いわゆる縦引け現象を抑えることができるため好ましい。
延伸温度は、用いる樹脂のガラス転移温度や熱収縮性フィルムに要求される特性によって変える必要があるが、概ね60℃以上、好ましくは70℃以上であり、上限が100℃以下、好ましくは90℃以下の範囲で制御される。また、延伸倍率は、用いる樹脂の特性、延伸手段、延伸温度、目的の製品形態等に応じて、主収縮方向には1.5倍以上10倍以下、好ましくは3倍以上7倍以下、さらに好ましくは3倍以上5倍以下の範囲で1軸又は2軸方向に適宜決定される。また、横方向に1軸延伸の場合でもフィルムの機械物性改良等の目的で縦方向に1.05倍以上1.8倍以下程度の弱延伸を付与することも効果的である。次いで、延伸したフィルムは、必要に応じて、自然収縮率の低減や熱収縮特性の改良等を目的として、50℃以上100℃以下程度の温度で熱処理や弛緩処理を行った後、分子配向が緩和しない時間内に速やかに冷却され、熱収縮性フィルムとなる。
また本発明のフィルムは、必要に応じてコロナ処理、印刷、コーティング、蒸着等の表面処理や表面加工、さらには、各種溶剤やヒートシールによる製袋加工やミシン目加工などを施すことができる。
本発明のフィルムは、被包装物によってフラット状から円筒状等に加工し包装に供される。ペットボトル等の円筒状の容器で印刷を要する場合、まずロールに巻き取られた広幅のフラットフィルムの一面に必要な画像を印刷し、そしてこれを必要な幅にカットしつつ印刷面が内側になるように折り畳んでセンターシールして円筒状とすれば良い。この場合、シール部の形状はいわゆる封筒貼りとなる。
前記のセンターシール方法としては、有機溶剤による接着方法、ヒートシールによる方法、接着剤による方法、インパルスシーラーによる方法が考えられる。この中でも、生産性、見栄えの観点から有機溶剤による接着方法が好適に使用される。
<熱収縮性フィルムの物理的・機械的特性>
(収縮率)
本発明のフィルムは、80℃温水中に10秒間浸漬させた際の主収縮方向の収縮率が20%以上であることが重要であり、より好ましくは30%以上である。これは、ペットボトルの収縮ラベル用途等の比較的短時間(数秒〜十数秒程度)での収縮加工工程への適応性を判断する指標となる。
なお、「主収縮方向」とは、縦方向と横方向のうち延伸方向の大きい方を意味し、例えば、ボトルに装着する場合にはその外周方向に相当する方向である。
現在、ペットボトルのラベル装着用途に工業的に最も多く用いられている収縮加工機としては、収縮加工を行う加熱媒体として水蒸気を用いる蒸気シュリンカーと一般に呼ばれているものである。さらに熱収縮性フィルムは被覆対象物への熱の影響などの点からできるだけ低い温度で十分熱収縮することが必要である。しかしながら、温度依存性が高く、温度によって極端に収縮率が異なるフィルムの場合、蒸気シュリンカー内の温度斑に対して収縮挙動の異なる部位が発生し易いため、収縮斑、皺、アバタなどが発生し収縮仕上がり外観が悪くなる傾向にある。これら工業生産性も含めた観点から、80℃温水中に10秒間浸漬させた際の主収縮方向の収縮率が20%以上であれば、収縮加工時間内に十分に被覆対象物に密着でき、かつ斑、皺、アバタが発生せず良好な収縮仕上がり外観を得ることができるため好ましい。このことより本発明のフィルムは、80℃における主収縮方向の収縮率が20%以上70%以下であることがより好ましい。
なお、前記の熱収縮の上限は記載されていないが、熱収縮によって、延伸前のフィルムの長さより短くなることはないので、熱収縮の上限は、延伸前のフィルム長となる収縮率である。
一方で、主収縮方向と垂直な方向の収縮率を低く抑えることによって、より優れた収縮仕上がり性を得ることが出来る。本発明のフィルムが熱収縮性ラベルとして用いられる場合、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率は、80℃の温水中で10秒間浸漬したときは5%以下であることが好ましく、4%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましい。主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が5%以下のフィルムであれば、収縮後の主収縮方向と直交する方向の寸法自体が短くなったり、収縮後の印刷柄や文字の歪み等が生じやすかったり、角型ボトルの場合においては縦ひけ等のトラブルが発生し難く、好ましい。なお、この場合の熱収縮率の下限は0%である。
(透明性)
本発明のフィルムの透明性は、例えば、厚み50μmのフィルムをJIS K7105にて測定した場合、ヘーズ値は10%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。ヘーズ値が10%以下であれば、フィルムの透明性が得られ、ディスプレー効果を奏することができる。
(引張破断伸度)
本発明のフィルムの耐衝撃性は、引張破断伸度により評価され、0℃環境下の引張試験において、特にラベル用途ではフィルムの引き取り(流れ)方向(MD)で伸び率が100%以上、好ましくは150%以上、さらに好ましくは200%以上ある。0℃環境下での引張破断伸度が100%以上あれば印刷・製袋などの工程時にフィルムが破断するなどの不具合を生じにくくなり、好ましい。また、印刷・製袋などの工程のスピードアップにともなってフィルムに対してかかる張力が増加するような際にも、引張破断伸度が150%以上あれば破断しづらく、好ましい。
上限については特に限定されないが、現在の工程スピードを考えた場合、500%ほどあれば十分だと考えられ、伸びを付与しすぎようとするとその反面フィルムの剛性(引張弾性率)が低下してしまう傾向となる。
[成形品、熱収縮性ラベル及び容器]
本発明のフィルムは、フィルムの熱収縮特性、収縮仕上がり性、透明性等に優れているため、その用途が特に制限されるものではないが、必要に応じて印刷層、蒸着層その他機能層を形成することにより、ボトル(ブローボトル)、トレー、弁当箱、総菜容器、乳製品容器等の様々な成形品の基材として用いることができる。そして、得られる成形品は、容器等として使用できる。
また、本発明のフィルムを食品容器(例えば清涼飲料水用又は食品用のPETボトル、ガラス瓶、好ましくはPETボトル)用の熱収縮性ラベルの基材として用いることができる。この場合、複雑な形状(例えば、中心がくびれた円柱、角のある四角柱、五角柱、六角柱など)であっても該形状に密着可能であり、シワやアバタ等のない美麗に装着されたラベルとなる。そして、そのラベルを装置した食品容器は、容器として使用することができる。
なお、前記の成形品及び容器は、通常の成形法を用いることにより作製することができる。
本発明のフィルムは、優れた低温収縮性、収縮仕上り性を有するため、高温に加熱すると変形を生じるようなプラスチック成形品に用いられる熱収縮性ラベル素材のほか、熱膨張率や吸水性等が本発明の熱収縮性フィルムとは極めて異なる材質、例えば金属、磁器、ガラス、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂から選ばれる少なくとも1種を構成素材として用いた包装体(容器)の熱収縮性ラベル素材として好適に利用できる。
本発明のフィルムが利用できるプラスチック包装体を構成する材質としては、前記の樹脂の他、ポリスチレン、ゴム変性耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、スチレン−ブチルアクリレート共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、(メタ)アクリル酸−ブタジエン−スチレン共重合体(MBS)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。これらのプラスチック包装体は2種以上の樹脂類の混合物でも、積層体であってもよい。
以下に本発明について実施例を用いて説明する。
なお、実施例に示す測定値及び評価は次のように行った。実施例では、積層フィルムの引き取り(流れ)方向を「縦」方向(又は、MD)、その直角方向を「横」方向(又は、TD)と記載する。
<測定方法>
(1)熱収縮率
フィルムを縦100mm、横100mmの大きさに切り取り、80℃の温水バスに10秒間それぞれ浸漬し、収縮量を測定した。熱収縮率は、縦方向又は横方向について、収縮前の原寸に対する収縮量の比率を%値で表示した。
(2)ヘーズ
JIS K7105にてフィルムのヘーズ値を測定した。
(3)引張破断伸度
フィルムの製造工程及び使用時の耐破断性を評価するため、下記測定を行った。
得られたフィルムをMD110mm×TD15mmの大きさに切り出し、JISK6732に準拠し、引張速度100mm/minで、雰囲気温度0℃におけるフィルムのMDでの引張伸度を測定し、十回の測定値の平均値を表に示した。
(4)収縮仕上がり性
10mm間隔の格子目を印刷したフィルムをMD170mm×TD114mmの大きさに切り取り、TDの両端を10mm重ねてテトロヒドロフラン(THF)溶剤で接着し、円筒状フィルムを作製した。この円筒状フィルムを、容量500mLの円筒型ペットボトルに装着し、蒸気加熱方式の長さ3.2m(3ゾーン)の収縮トンネル中を回転させずに、約4秒間で通過させることにより、容器に被覆させた。各ゾーンでのトンネル内雰囲気温度は、蒸気量を蒸気バルブで調整し、70〜85℃の範囲とした。
フィルム被覆後は下記基準で評価した。
◎:収縮が十分でシワ、アバタ、白化、格子目の歪みが全く生じない
○:収縮が十分だが、シワ、アバタ、白化、格子目の歪みがごく僅かに生じるが、実用上問題にならない
△:収縮が十分だが、シワ、アバタ、白化、格子目の歪みがごく僅かに生じ、用途によっては問題となる
×:収縮が不充分、又はシワ、アバタ、格子目の歪みが顕著に生じる
また、各実施例、比較例で使用した原材料は、下記の通りである。
<(A)成分(ポリ乳酸系樹脂)>
・ポリ乳酸系樹脂・・・ネイチャーワークス社製 商品名:NatureWorks4050、L体/D体量=95/5、以下、「A−1」と略する。
・ポリ乳酸系樹脂・・・ネイチャーワークス社製 商品名:NatureWorks4060、L体/D体量=88/12、以下、「A−2」と略する。
<(B)成分((メタ)アクリル系樹脂)>
・メタクリル酸メチル樹脂・・・三菱レイヨン(株)社製 商品名:アクリペットVH01、以下、「B−1」と略する。
<(C)成分(ゴム状成分)>
・コアシェル構造型ゴム・・・三菱レイヨン(株)社製 商品名:メタブレンS2001、コアシェル構造アクリル−シリコーン共重合体、以下、「C−1」と略する。
・ポリ乳酸樹脂以外の脂肪族ポリエステル・・・昭和高分子(株)社製 商品名:ビオノーレ3003、ポリブチレンサクシネート・アジペート共重合体、以下、「C−2」と略する。
(実施例1〜4、比較例1及び2、参考例)
表1に示す(I)層用樹脂として、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を混合して混合樹脂(比較例の場合、(A)成分乃至(C)成分から選ばれる2種の混合樹脂)を得、また、表1に示す(II)層用樹脂として、(A)成分を主成分とする樹脂を得、それぞれを別々の2軸押出機(三菱重工業(株)製)に投入し、設定温度200℃で溶融混合し、設定温度200℃の2種3層口金より、「(II)/(I)/(II)」の構成となるように押出した後、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて、幅300mm、厚み250μmの未延伸シートを得た。
次いで、ロール縦延伸機により、表1の条件下で縦方向に延伸をし、その後にフィルムテンター(三菱重工(株)製)にて、表1の条件下で横方向に延伸をして、熱収縮性フィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
Figure 0004878837
表1より、本発明で規定される組成からなるフィルムは、耐衝撃性、透明性及び収縮仕上がり性がいずれも良好であった。これに対し、(B)成分が含まれないフィルムの場合(比較例1)、収縮仕上がり性が劣り、また(C)成分が含まれない場合(比較例2)、耐衝撃性が劣っていた。さらに、実施例1〜4及び参考例より(I)層と(II)層に含まれる(A)成分のD/L比を調整することにより、良好な透明性が得られた。
これより、本発明のフィルムは、熱収縮性フィルムの熱収縮特性、耐衝撃性や透明性等の機械的特性、及び収縮仕上がり性に優れ、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性フィルムであることが分かる。

Claims (7)

  1. ポリ乳酸系樹脂(A)、(メタ)アクリル系樹脂(B)、及びゴム状成分(C)を含有する混合樹脂から構成される(I)層と、ポリ乳酸系樹脂(A)を主成分とする(II)層との少なくとも2層を有し、
    前記(メタ)アクリル系樹脂(B)の含有量が、前記混合樹脂の総量に対して5質量%以上30質量%以下であり、
    前記ゴム状成分(C)の含有量が、前記混合樹脂の総量に対して5質量%以上50質量%以下であり、
    少なくとも一方向に延伸され、80℃温水中に10秒間浸漬したときの主収縮方向における収縮率が20%以上である熱収縮性フィルム。
  2. 前記ポリ乳酸系樹脂(A)は、D−乳酸とL−乳酸との共重合体、又はこの共重合体の混合樹脂からなり、前記(I)層に含有されるポリ乳酸系樹脂(A)のD/L比は、5/95〜15/85、又は85/15〜95/5であり、前記(II)層に含有されるポリ乳酸系樹脂(A)のD/L比は、5/95〜10/90、又は90/10〜95/5である請求項に記載の熱収縮性フィルム。
  3. 前記(メタ)アクリル系樹脂(B)は、メタクリル酸メチル単独重合体、又はメタクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、及び(メタ)アクリル酸から選ばれる2種以上の単量体の共重合体である請求項1又は2に記載の熱収縮性フィルム。
  4. 前記ゴム状成分(C)は、前記ポリ乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、及びエチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体から選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至のいずれか1項に記載の熱収縮性フィルム。
  5. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の熱収縮性フィルムを基材として用いた成形品。
  6. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の熱収縮性フィルムを基材として用いた熱収縮性ラベル。
  7. 請求項に記載の成形品を用いた、又は請求項に記載の熱収縮性ラベルを装着した容器。

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