JP2000141955A - 生分解性カード - Google Patents

生分解性カード

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JP2000141955A
JP2000141955A JP26962898A JP26962898A JP2000141955A JP 2000141955 A JP2000141955 A JP 2000141955A JP 26962898 A JP26962898 A JP 26962898A JP 26962898 A JP26962898 A JP 26962898A JP 2000141955 A JP2000141955 A JP 2000141955A
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temperature
card
core layer
sheet
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Shigenori Terada
滋憲 寺田
Jun Takagi
潤 高木
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Mitsubishi Plastics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カードにしたときの断裁性、エンボス文字刻
印、引張強さ、衝撃強さ、耐熱性等に優れた生分解性カ
ードの提供。 【解決手段】ポリ乳酸40〜90重量%およびガラス転
移温度(Tg)が0℃以下である生分解性脂肪族ポリエ
ステル60〜10重量%からなる組成物を主成分とする
コア層の両表面に、ポリ乳酸60〜100重量%および
ガラス転移温度(Tg)が0℃以下である生分解性脂肪
族ポリエステル40〜0重量%からなる組成物を主成分
とするオーバー層を有する積層体であって、かつ該コア
層および該オーバー層について、昇温したときのポリ乳
酸部分の結晶化融解熱量(ΔHm)と昇温中の結晶化に
より発生するポリ乳酸部分の結晶化熱量(ΔHc)とか
ら算出される結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}
が、それぞれ、0.8以上および0.9以上であること
を特徴とする生分解性カード。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自然環境中で分解
するプラスチックカードに関するものである。特に、柔
軟性と耐熱性に優れた、多層構造の生分解性カードに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、各種プラスチックカードが、広範
な範囲で利用されているが、その多くは比較的短時間で
利用目的を終了し、焼却または廃棄される。一方、環境
問題の観点からは、焼却または廃棄が必ずしも容易では
なく、生分解性プラスチックを素材とするカードが、種
々提案されている。例えば、特開平8−267968号
公報では、コア層の両表面にオーバー層を有する多層構
造を生分解性プラスチックで構成し、オーバー層とし
て、透明度の要求に応えるべく、ポリ乳酸または乳酸と
オキシカルボン酸の共重合体を主成分とすることが提案
されている。
【0003】
【発明の解決すべき課題】しかし、このような提案によ
り、確かに透明性の要求には応えられていても、実際に
は次のような問題点がある。 ポリ乳酸の無延伸シートは非常に脆く、断裁機でシ
ートを一定サイズに断裁する際にわれ・かけが生じ、き
れいに仕上げるのが難しい。これは、積層したシートに
ついても同様である。また、カードにした後エンボス文
字を機械的に入れることがあるが、このときもわれ・か
けを生じさせる恐れがある。 また、ポリ乳酸の非晶性シートはガラス転移温度が
60℃程度で、これを超える温度では急激に剛性(弾性
率)が低下し、実用的ではない。 さらに、特開平8−267968号公報では、ポリ
乳酸の2軸延伸処理されたシートを使用することも提案
されている。確かに、ポリ乳酸の透明性を保持しつつ脆
さを改良できる点では有効であるが、この状態では歪み
が残るので印刷や積層等の工程において加わる熱でシー
トが収縮する問題が生じる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の主旨は、
ポリ乳酸40〜90重量%およびガラス転移温度(T
g)が0℃以下である生分解性脂肪族ポリエステル60
〜10重量%からなる組成物を主成分とするコア層の両
表面に、ポリ乳酸60〜100重量%およびガラス転移
温度(Tg)が0℃以下である生分解性脂肪族ポリエス
テル40〜0重量%からなる組成物を主成分とするオー
バー層を有する積層体であって、かつ該コア層および該
オーバー層について、昇温したときのポリ乳酸部分の結
晶化融解熱量(ΔHm)と昇温中の結晶化により発生す
るポリ乳酸部分の結晶化熱量(ΔHc)とから算出され
る結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}が、それぞ
れ、0.8以上および0.9以上であることを特徴とす
る生分解性カードにある。
【0005】第2の主旨は、L−乳酸:D−乳酸の割合
が100:0〜94:6または6:94〜0:100の
ポリ乳酸40〜90重量%およびガラス転移温度(T
g)が0℃以下である生分解性脂肪族ポリエステル60
〜10重量%からなる組成物を主成分とし、昇温したと
きのポリ乳酸部分の結晶化融解熱量(ΔHm)と昇温中
の結晶化により発生するポリ乳酸部分の結晶化熱量(Δ
Hc)とから換算される結晶化度{(ΔHm−ΔHc)
/ΔHm}が0.8以上であることを特徴とする、生分
解性カードのコア層にある。
【0006】第3の主旨は、L−乳酸:D−乳酸の割合
が100:0〜94:6または6:94〜0:100の
ポリ乳酸60〜100重量%およびガラス転移温度(T
g)が0℃以下である生分解性脂肪族ポリエステル40
〜0重量%からなる組成物を主成分とし、昇温したとき
のポリ乳酸部分の結晶化融解熱量(ΔHm)と昇温中の
結晶化により発生するポリ乳酸部分の結晶化熱量(ΔH
c)とから換算される結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/
ΔHm}が0.9以上であることを特徴とする、生分解
性カードのオーバー層にある。
【0007】
【発明の実施形態】本発明においてコア層またはオーバ
ー層を構成する組成物の重合体成分の一つであるポリ乳
酸を選択する際には、その結晶性が重要になる。例え
ば、非晶性のポリ乳酸は、ガラス転移温度を超えると急
激に剛性が低下し、流動しはじめるので、カードとした
場合、耐熱性が不十分で使用上の欠点となる。一方、十
分に結晶化したポリ乳酸は、ガラス転移温度を超える温
度領域でも、若干柔らかくはなるものの剛性を保持し、
流動することはない。すなわち、本発明の生分解性カー
ドにおいては、少なくともコア層、好ましくはコア層お
よびオーバー層ともポリ乳酸成分が結晶化していること
が好ましく、そのためには、ポリ乳酸は結晶性のものを
選択しておくことが重要である。
【0008】ポリ乳酸の結晶性は、これを構成する乳酸
の種類と割合によって異なる。ポリ乳酸には、構造単位
がL−乳酸またはD−乳酸の一方のみであるポリL−乳
酸またはポリD−乳酸の単一重合体と、構造単位がL−
乳酸およびD−乳酸の両方を含む共重合体とがある。単
一重合体のポリL−乳酸またはポリD−乳酸は、いずれ
も結晶性である。共重合体では、L−乳酸とD−乳酸の
割合によって非晶性となる。すなわち、共重合体中のL
−乳酸とD−乳酸の割合が94:6〜6:94の範囲内
のものは、非晶性であり、熱処理を行っても結晶化しな
いか、結晶化してもその結晶化度が低すぎて耐熱性を満
足しない。要するに、結晶性のポリ乳酸は、重合体中の
L−乳酸とD−乳酸の割合が、100:0〜94:6も
しくは6:94〜0:100の範囲内で得られ、熱処理
等によって結晶化度を上げれば、耐熱性は向上する。も
っとも、後述するように、シートの貼り合わせの観点か
らは、ポリ乳酸重合体中のL−乳酸とD−乳酸の割合
が、98:2〜94:6もしくは6:94〜2:98の
範囲内とすることが好ましい。
【0009】ポリ乳酸の製法は特に制限はなく、縮重合
法、開環重合法等、任意の方法があり、単量体として
は、L−乳酸、D−乳酸またはこれらの混合物が、縮重
合法に、また、乳酸の環状二量体であるL−ラクチド、
D−ラクチド、DL−ラクチドまたはこれらの混合物
が、開環重合法に使用される。また、分子量の増大を目
的として、重合の際に少量の鎖延長剤、例えばジイソシ
アネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物等を使用す
ることもできる。
【0010】ポリ乳酸の好ましい重量平均分子量は、6
万〜100万であり、小さすぎると実用物性の発現が困
難となり、大きすぎると溶融粘度が増大し、成形加工性
に劣る。ポリ乳酸のガラス転移温度(Tg)は60℃
で、融解温度(Tm)は、L−乳酸とD−乳酸の割合に
よって異なり、非晶性のものは融解温度を持たず、結晶
性のものは100〜200℃の範囲内にある。
【0011】本発明においてコア層またはオーバー層を
構成する組成物の重合体成分の他の一つは、低ガラス転
移温度の結晶性脂肪族ポリエステル(以下単に「脂肪族
ポリエステル」という。)である。この脂肪族ポリエス
テルは、ポリ乳酸の脆さを改良し、耐衝撃性を向上でき
るものであって、好ましくは、併せてポリ乳酸のガラス
転移温度60℃を超えて剛性を保持するものなら特に制
限はなく、2種類以上混合してもかまわない。具体的に
は、ガラス転移温度(Tg)が0℃以下、好ましくは−
20℃以下の生分解性脂肪族ポリエステルが使用され
る。なかでも、60℃を超えて剛性を保持するために、
融解温度(Tm)が80℃以上のものが選択される。
【0012】本発明で使用される脂肪族ポリエステルの
代表例としては、微生物によって生合成されるポリヒド
ロキシブチレートやポリヒドロキシブチレート/バリレ
ート(共重合体)等が挙げられる。また、脂肪族ジカル
ボン酸と脂肪族ジオールを脱水縮重合して化学合成され
るポリブチレンサクシネート(1,4−ブタンジオール
とコハク酸の縮重合体)、ポリブチレンサクシネート/
アジペート(共重合体)等が挙げられる。
【0013】ポリヒドロキシブチレートに代表される微
生物産出系の脂肪族ポリエステルは、アルカリゲネスユ
ートロファスを始めとする菌体内でアセチルコエンチー
ムA(アセチルCoA)により生合成されることが知ら
れている。産出される脂肪族ポリエステルは、主にポリ
−β−ヒドロキシ酪酸(ポリ3HB)であるが、プラス
チックとしての実用特性を向上させるために、発酵プロ
セスを工夫し、吉草酸ユニット(HV)を共重合したポ
リ(3HB−co−3HV)もある。その共重合比は一
般的に0〜40%であり、この範囲で融解温度(Tm)
は130〜165℃である。HVの代わりに4HBを共
重合したり、長鎖のヒドロキシアルカノエートを共重合
したものでもよい。
【0014】ポリブチレンサクシネートに代表される化
学合成系の脂肪族ポリエステルにおいては、その一方の
構造単位である脂肪族ジオール単位は、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等から選ばれ
る。他方の構造単位である脂肪族ジカルボン酸単位は、
コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデ
カン二酸等から選ばれる。
【0015】上記の脂肪族ポリエステルの製法は特に制
限はなく、縮重合法、開環重合法等、任意の方法によっ
て合成することができ、単量体としては、上記のジオー
ルおよびジカルボン酸のそれぞれ少なくとも1種以上の
混合物が、縮重合法に、また、ジオールおよびジカルボ
ン酸の閉環化合物であるオキシラン類および酸無水物の
それぞれ少なくとも1種以上の混合物が、開環重合法に
使用される。閉環化合物であるオキシラン類としては、
例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テ
トラヒドロフラン等が挙げられ、酸無水物としては、コ
ハク酸無水物、アジピン酸無水物等が挙げられる。重合
に際して、単量体の混合割合を選定することによって、
任意の組成を持つ、結晶性脂肪族ポリエステルを得るこ
とが可能である。また、分子量の増大を目的として、重
合の際に、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、酸無水物等を使用することも
できる。
【0016】上記の脂肪族ポリエステルのガラス転移温
度(Tg)および融解温度(Tm)は、組成や分子量に
よっても相違するが、それぞれ、−60〜0℃および9
0〜170℃程度である。また、上記の脂肪族ポリエス
テルの好ましい重量平均分子量は、5万〜100万であ
り、小さすぎると溶融張力が低く、溶融押出した時のシ
ートが引き取りにくく、大きすぎると溶融粘度が高すぎ
成形加工性に劣る。
【0017】しかして、本発明カードのコア層の主成分
組成物は、ポリ乳酸40〜90重量%、好ましくは50
〜80重量%、特に好ましくは60〜70重量%および
脂肪族ポリエステル60〜10重量%、好ましくは50
〜20重量%、特に好ましくは40〜30重量%からな
る。脂肪族ポリエステルが10重量%未満では、耐衝撃
性の改善が不十分であり、エンボス文字の打刻に耐えら
れない。また、シートを断裁する際にわれ・かけが生じ
易い。脂肪族ポリエステルが60重量%超えると、現行
の塩ビカード等に比し著しく剛性が不足し扱い難い。
【0018】本発明カードのオーバー層の主成分組成物
は、ポリ乳酸60〜100重量%および脂肪族ポリエス
テル40〜0重量%からなる。ポリ乳酸が60重量%未
満では、透明性が不十分である。通常、オーバー層は、
コア層よりも透明性の高いものが要求されるので、コア
層に比しポリ乳酸の割合の多い組成物が選択される。オ
ーバー層とすべきシートが延伸シートの場合は、ポリ乳
酸100%のものが、後記するように透明性等の観点か
ら好ましい。無延伸シートの場合は、好ましくはポリ乳
酸70〜90重量%および脂肪族ポリエステル30〜1
0重量%からなるもの、特に好ましくはポリ乳酸70〜
80重量%および脂肪族ポリエステル30〜20重量%
からなるものが好ましい。たしかに、エンボス文字の打
刻やシートの断裁を考慮すると、脂肪族ポリエステルの
割合は多いほどよいが、一方で、透明性が低下してい
く。そこで、上記の範囲内でカードの用途により適切な
組成が選択される。
【0019】本発明カードのコア層またはオーバー層と
すべきシートの製膜方法は、上記の所定組成のポリ乳酸
および脂肪族ポリエステルを、必要に応じ他の重合体ま
たは添加剤成分とともに、押出機に投入して直接シート
を作製する方法によることもできるし、一旦ストランド
状に押出し切断してペレットとした後、再び押出機に投
入してシートを作製する方法によってもよい。実際に
は、押出機中での分解による分子量低下を考慮し、ポリ
乳酸と脂肪族ポリエステルは、事前に十分に乾燥し水分
を除去した後、押出機で溶融する。溶融押出温度は、組
成物中の重合体の融解温度および組成を考慮して適宜選
択するが、通常、100〜250℃の範囲内から選ばれ
る。
【0020】シート状に溶融成形された重合体組成物
は、回転するキャスティングドラムと接触させて冷却す
るのが好ましい。キャスティングドラムの温度は組成物
中の重合体の種類および組成によっても相違するが、通
常、60℃以下が適当である。これより高い温度ではポ
リマーがキャスティングドラムに粘着して引き取れな
い。特に、シートを延伸する場合には、ポリ乳酸部分の
結晶化が促進され、球晶が発達しないよう、急冷によっ
てポリ乳酸部分を実質上非晶性にしておくことが好まし
い。
【0021】本発明においては、上記のようにして得ら
れたコア層またはオーバー層とすべきシートを、必要に
応じて所定のカードを得るに適当なサイズにカットした
後、貼り合わせて積層体とする。例えば、1枚または2
枚のコア層とすべきシートを2枚のオーバー層とすべき
シートの間に挟んで、加圧加熱する熱プレス法によっ
て、コア層の両表面にオーバー層を有する生分解性カー
ドを得る。プレス温度はポリ乳酸や脂肪族ポリエステル
の融解温度によって適宜選択され、プレス圧力は5〜4
0kg/cm2 が使用される。なお、2枚のコア層とす
べきシートを使用する利点は、煩雑な両面印刷を避け、
個別に印刷した2枚の非印刷面を合せることにより同様
の構成を採ることが可能である点にある。
【0022】しかしながら、これまでの塩ビ製カードの
製造設備で対応するためには150℃以下の温度で融着
させることが好ましい。その場合、主成分となるポリ乳
酸のL−乳酸とD−乳酸の割合を、150℃以下の温度
で貼りあわせが可能になるよう設定する。具体的には、
コア層およびオーバー層のいづれか一方のシート中の、
結晶性ポリ乳酸のL−乳酸とD−乳酸の割合を、98:
2〜94:6または6:94〜2:98の範囲内から選
択する。これに対し、L−乳酸とD−乳酸のどちらかが
98%を超える範囲では、ポリ乳酸の結晶性が高くな
り、融着温度が高くなる。その場合は、150℃以下の
温度で積層熱プレスしても、シート間で十分な融着強度
を得ず、わずかな力で剥離してしまう。すなわち、シー
トの貼り合わせでは、オーバー層とコア層の融着、ま
た、2枚以上コア層を使用する場合には、これらコア層
相互間の融着が重要となる。そのため、オーバー層が、
L−乳酸とD−乳酸の割合が98:2〜94:6または
6:94〜2:98の範囲内であるポリ乳酸からなるシ
ートであれば、コア層は、L−乳酸とD−乳酸のどちら
かが98%を超えるポリ乳酸からなるシートであって
も、融着強度は向上する。もちろん、その逆でも効果が
ある。ただし、コア層を複数枚使用して積層する場合
は、両コア層として上記特定範囲内のL−乳酸とD−乳
酸の割合に設定したシートを使用することが好ましい。
【0023】シートの貼り合わせ方法には、他に熱融着
させる方法や接着剤を介して貼り合わせる方法もある。
前者は、シートの融解温度または融解温度よりやや高い
温度まで昇温して両シートを融着させる。ただし、融解
温度を著しく超えるとシートは形を保持できず、流動を
開始するので注意を要する。この方法は、融着と同時に
ポリ乳酸部分の結晶化を進行させることができるので、
シートのポリ乳酸部分の結晶化度が低い場合等に有効で
ある。後者の接着剤(特に多いのがホットメルト型)を
介する方法は、比較的低温で貼り合わせることができる
ので、ポリ乳酸部分が十分結晶化した延伸・熱固定シー
トを貼り合わせる場合等に有効である。
【0024】これに対し、前記熱プレス法によるとき
は、通常、熱プレスは室温から貼り合わせ温度に昇温さ
れ、次いで数分間一定温度に保たれた後、冷却される。
このとき、非晶性のポリ乳酸からなるシートでは、昇温
中にシートの融着が起こると同時に結晶化する。ここ
で、本質的に結晶化しないポリ乳酸や脂肪族ポリエステ
ルを含有しないシートでは流動を開始し、良好なカード
を得ることが出来ない。次いで、さらに昇温すると融点
近辺で結晶の一部が融け出し、完全に融着させることが
できる。ただし、融点を著しく超えるとシートは形を保
持できず、流動を開始するので注意を要する。いずれに
しても、この工程ではシートのポリ乳酸部分は結晶化す
る。このことは結晶性ポリ乳酸を使用する利点であり、
実用的使用に適した耐熱性をもったカード得る方法とな
る。
【0025】本発明においては、このようにして貼り合
わせ形成されるコア層およびオーバー層が十分結晶化し
ていることが、実用的使用に適した耐熱性をもったカー
ド得るために、極めて重要な点であり、また、結晶性ポ
リ乳酸を使用する利点でもある。しかして、本発明の生
分解性カードにおいては、コア層のポリ乳酸部分の結晶
化度が0.8以上であり、かつ、オーバー層のポリ乳酸
部分の結晶化度が0.9以上であることが必要である。
【0026】本明細書において、コア層、オーバー層ま
たはそれらを形成するシート中に存在するポリ乳酸部分
の結晶化度は、次の式で定められる。 結晶化度=(ΔHm−ΔHc)/ΔHm 式中、ΔHmは、昇温したときのポリ乳酸部分の結晶化
融解熱量であり、ΔHcは、昇温中の結晶化により発生
するポリ乳酸部分の結晶化熱量である。また、これらの
熱量は、いずれも、JIS K7122に従い、示差走
査型熱量計(DSC)を用いて測定される。具体的に
は、コア層、オーバー層またはそれらを形成する材料か
ら採取された試料10mgを、昇温速度10℃/分で加
熱してDSC曲線を描かせ、ポリ乳酸の融解温度(T
m)付近に現れた融解の吸熱ピーク面積からΔHm(J
/g)を、また昇温途中のポリ乳酸の結晶化温度(T
c)付近に現れた結晶化の発熱ピーク面積からΔHc
(J/g)を測定し、これらの測定値を上記式に代入し
て結晶化度を算出する。結晶化度が1.0に近いほど結
晶化が高く、0に近いほど非晶状態である。結晶化させ
るときの目安は0.8以上である。また、本質的に結晶
化しないものについては融点は現れない。
【0027】従って、貼り合わせ工程または延伸・熱固
定の工程の条件は、製品である生分解性カードが上記所
定の結晶化度を達成できるように、設定することが重要
である。特に、延伸・熱固定したポリ乳酸シートは、特
開平7−2027041、特開平7−205278に記
述しているように強度の向上、脆さの改良、透明性を維
持しつつ結晶化させることができるので、生分解性カー
ドのオーバー層を形成するのに好適であるが、後記する
ように熱固定の条件の設定が重要である。
【0028】延伸工程は、シートを周速差のある2個の
ロール間で延伸するロール延伸、および/または、テン
ターを用いクリップでシートを把持しながら、クリップ
列の列間隔を拡大させて延伸するテンター延伸によって
行われる。2軸に延伸する場合は、同時または逐次延伸
法、どちらでも差し支えない。シートの延伸倍率は、例
えば、縦(長手)方向、横(幅)方向に、それぞれ1.
5〜5倍、好ましくは2〜4倍の範囲で、延伸温度は5
0〜90℃、好ましくは55〜80℃の範囲で適宜選択
される。テンター延伸法は、テンターでシートを延伸
後、テンター内で熱固定ができるので有利である。
【0029】しかして、オーバー層とすべきポリ乳酸シ
ートは、コア層との積層体とする前の段階で、面配向度
(△P)が3.0×10-3以上、好ましくは5.0×1
-3〜30×10-3に、しかも、ポリ乳酸部分の結晶化
度{(△Hm−△Hc)/△Hm}を0.9以上に制御
しておくことが好ましい。すなわち、ポリ乳酸配向シー
トにおいては、素材が本来有しているところの脆性を、
面配向度(△P)を増大させることにより改良し、面配
向度の上昇に伴い低下する熱寸法安定性を、結晶化度を
増大させることにより改良できるものである。
【0030】面配向度(△P)は、シートの厚み方向に
対する面方向の配向度を表し、通常直交3軸方向の屈折
率を測定し、以下の式に従って算出される。 △P=((γ+β)/2)−α (α<β<γ) ここで、γ、βはシート面に平行な直交2軸の屈折率、
αはシート厚さ方向の屈折率である。
【0031】この面配向度(△P)は、結晶化度や結晶
配向にも依存するが、大きくはシート面内の分子配向に
依存する。しかして、△Pの増大は、シート面内、特に
シートの流れ方向および/またはそれと直交する方向に
対する、分子配向を増大を意味するので、シートの強度
を高め、脆さを改良することにつながる。面配向度(△
P)を増大させる方法としては、既知のあらゆるシート
延伸法に加え、電場や磁場を利用した分子配向法を採用
することもできる。
【0032】しかし、面配向度(△P)を増大させた延
伸シートは熱収縮性も大きく、できあがったカードに反
りを生じる。延伸シートの熱収縮性を制御(抑制)する
ための熱固定は、シートの融解が起こらない範囲で出来
るだけ高温に3秒間以上加熱することによって行われ
る。その温度範囲は、ポリ乳酸の融解温度Tmを基準に
(Tm−50)〜Tm(℃)の範囲、好ましくは(Tm
−30)〜Tm(℃)の範囲である。熱固定によりシー
トのポリ乳酸部分の結晶化度が0.9以上にすることが
好ましい。
【0033】本発明のカードには、必要に応じ、印刷
層、感熱記録層等を設けることもできる。その場合、コ
ア層またはオーバー層の表面または層間に設けることが
好ましい。また、磁気記録層等を設ける場合は、オーバ
ー層の表面に、適当な方法で、磁気ストライプを形成し
たり、ICを埋め込むことが好ましい。
【0034】本発明のカードの厚さは、用途によっても
相違するが、キャッシュカードやクレジットカードの場
合には、500μm〜900μm程度の厚手のものが、
また、テレホンカードやプリペイドカードの場合には、
50〜350μm程度の薄手のものが用いられる。オー
バー層の厚さは、厚手のもので20〜140μm、薄手
のものでも20〜100μm程度が好ましいが、特に制
限はない。
【0035】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
る。実施例中に示す測定、評価は、本文中に記載の条件
以外は、次に示すような条件で行った。
【0036】(1)ガラス転移温度(Tg)および融解
温度(Tm) パーキンエルマー社製示差走査型熱量計DSC−7を用
い、JIS K7121に基づいて測定した。試料10
mgをセットし、昇温速度10℃/分で200℃まで昇
温し、その温度で2分間保持して試料を完全に融解させ
た。その後、降温速度10℃/分で降温した時のDSC
曲線に現れる融解の吸熱ピーク温度を融解温度(Tm)
とした。さらに降温を続け、いったん−60℃まで下げ
て2分間保持し、再度10℃/分で昇温を行い、転移曲
線の中間値をガラス転移温度(Tg)とした。なお、0
℃以下の測定を行うための冷却媒体として、液体窒素を
用いた。
【0037】(2)面配向度(ΔP) アッベ屈折計を用いて測定した、直交3軸方向の屈折率
(α、β、γ)を使用して、算出した。
【0038】(3)結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/Δ
Hm} 上記(1)と同じ装置を用いて測定した、融解熱量(Δ
Hm)および結晶化熱量(ΔHc)を使用して、算出し
た。
【0039】(4)断裁性 カードを10枚重ねて、断裁機で裁断を行った。良好な
結果を得たものについては○で表記し、問題があればそ
の詳細を記述した。
【0040】(5)エンボス文字打刻評価 日本データカード(株)製手動式エンボス文字打刻機
(DC830型)を用いて、カードにエンボス文字を打
刻した。良好な結果を得たものについては○で表記し、
問題があればその詳細を記述した。
【0041】(6)磁気ストライプ付きクレジットカー
ド規格(JIS X6310) この規格に基づき、以下の6項目について評価した。
【0042】引張強さ: 規格47.1N/mm2
上。実測値を記述した。
【0043】衝撃強さ: カードを堅固な水平板上に
置き、500gの鋼球を30cmの高さからその上に落
としたとき、カードに割れ、ひび等を生じないこと。良
好な結果を得たものについては○で表記し、問題があれ
ばその詳細を記述した。
【0044】柔軟温度: 規格52℃以上。実測値を
記述した。
【0045】耐熱性: カードを60℃の温水中に
5分間浸漬したとき、カードの表面に変化のないこと。
さらに80℃の温水中でも同様に評価した。この試験は
カードの耐熱性の指標ともなる。良好な結果を得たもの
については○で表記し、問題があればその詳細を記述し
た。
【0046】粘着性 : 温度40℃、相対湿度90
%の雰囲気中で4.9kPaの圧力を加えて48時間保
存したとき、カード相互間に粘着のないこと。良好な結
果を得たものについては○で表記し、×はカード相互間
で貼りつきが生じた。
【0047】耐湿性 : 温度40℃、相対湿度90
%の雰囲気に48時間保持しても、外観に変化を生じな
いこと。良好な結果を得たものについては○で表記し、
問題があればその詳細を記述した。
【0048】層間はくり強度: 識別カード規格JI
S X 6301に準拠する試験方法で評価した。積層熱
プレスした後の積層シートを10mm幅×100mmの
短冊状に切り出し、各層間(オーバー層とコア層または
コア層を2枚にしたときのコア層とコア層)に切り込み
を入れて手ではがし、その両端を引っ張り試験機にチャ
ックしてはくり強度を求めた。チャック間40mm、引
っ張り速度は100mm/分に設定した。そのときの最
大引っ張り強さを求めた。これを幅1cmあたりのはく
り強度とした。規格では6N/cm以上である。実測値
と規格にあてはまる結果には○と表記した。
【0049】(7)総合評価 上記(4)〜(6)の測定、評価結果を総合してカード
の実用性を、下記の基準に従い3段階評価した。 ○: 優れている △: 実用範囲にある ×: 実用性が低い
【0050】実験例1 [コア層とすべきシートの製膜]L−乳酸のラクチド
(D−乳酸含有率1%以下)を開環重合して得られた重
量平均分子量20万のポリ乳酸(商品名:ラクティ10
00、(株)島津製作所製)にルチル型二酸化チタン
(商品名:TR−700、富士チタン工業(株)製)を
15重量部混合して、シリンダー温度210℃、ダイス
温度200℃で同方向二軸押出機にて溶融混練しながら
ストランド形状に押し出し、回転刃にてチップ状にカッ
トした。このチップを十分に乾燥して水分を除去した
後、シリンダー温度210℃、ダイス温度200℃でT
ダイ押出機を用いて、表面温度58℃の冷却ロール上に
押し出し、厚さ560μmのシートを得た。
【0051】[オーバー層とすべきシートの製膜]二酸
化チタンを混合を行わない外は、上記コア層とすべきシ
ート同様にして、ポリ乳酸からなる厚さ100μmの透
明シートを得た。
【0052】[カードの成形]上記のコア層とすべきシ
ートの表面に、シルク印刷機を用いて画像を印刷した
後、上記のオーバー層とすべきシート2枚に挟み、プレ
ス温度180℃、圧力10kg/cm2 で、昇温後10
分間熱プレスして、オーバー層/コア層/オーバー層か
らなる3層構成のカードを得た。オーバー層およびコア
層のポリ乳酸は、この熱プレス工程で結晶化が進行し、
実質的に耐熱性が向上した生分解性カードとなる。得ら
れたカードについては、評価結果も併せて、表1に示し
た。
【0053】実験例2 [コア層とすべきシートの製膜]L−乳酸のラクチド
(D−乳酸含有率1%以下)を開環重合して得られた重
量平均分子量20万のポリ乳酸(商品名:ラクティ10
00、(株)島津製作所製)に、ポリブチレンサクシネ
ート/アジペート共重合体(商品名:ビオノーレ#30
01、昭和高分子(株)製)を、重量割合で85:15
になるように配合し、さらにこの配合された生分解性樹
脂100重量部に対してルチル型二酸化チタン(商品
名:TR−700、富士チタン工業(株)製)を15重
量部混合して、シリンダー温度210℃、ダイス温度2
00℃で同方向二軸押出機にて溶融混練しながらストラ
ンド形状に押し出し、回転刃にてチップ状にカットし
た。このチップを十分に乾燥して水分を除去した後、シ
リンダー温度210℃、ダイス温度200℃でTダイ押
出機を用いて、表面温度58℃の冷却ロール上に押し出
し、厚さ560μmのシートを得た。
【0054】[オーバー層とすべきシートの製膜]ポリ
乳酸(ラクティ1000)に対するポリブチレンサクシ
ネート/アジペート共重合体(ビオノーレ#3001)
の重量割合が、90:10になるように配合した外は、
上記コア層とすべきシートと同様にして、厚さ100μ
mの透明シートを得た。
【0055】[カードの成形]上記の両シートを使用し
た以外は、実験例1と同様にして、生分解性カードを得
た。得られたカードについての評価結果も、併せて表1
に示した。
【0056】実験例3、4 ラクティ1000に対するビオノーレ#3001の重量
割合が、コア層とすべきシートでは、それぞれ70:3
0および30:70になるよう、オーバー層とすべきシ
ートでは、それぞれ80:20および70:30になる
ように、配合した以外は、実験例2と同様にして、生分
解性カードを得た。得られたカードについての評価結果
も、併せて表1に示した。
【0057】実験例5、6 実験例3のビオノーレ#3001の代わりに、2種のポ
リヒドロキシブチレート/バリレート共重合体(商品
名:バイオポールD300G、バイオポールD600
G、共にモンサント(株)製)をそれぞれ使用した以外
は、実験例3と全く同様にして生分解性カードを得た。
得られたカードについての評価結果も、併せて表1に示
した。
【0058】実験例7、8 実験例3のラクティ1000の代わりに、D−乳酸成分
が約5%含まれたポリ乳酸(商品名:EcoPLA20
00D、(株)カーギルジャパン販売)、およびD−乳
酸成分が10%程度含まれ熱処理しても結晶化すること
のないポリ乳酸をそれぞれ使用し、また、貼り合せる時
の熱プレス温度をそれぞれ160℃および110℃に設
定した以外は、実験例3と全く同様にして生分解性カー
ドを得た。得られたカードについての評価結果も、併せ
て表1に示した。
【0059】実験例9 [コア層とすべきシートの製膜]実験例3と同様にして
コア層とすべきシートを得た。
【0060】[オーバー層とすべきシートの製膜]実験
例1のオーバー層とすべきシートの製膜方法に従い、ポ
リ乳酸からなる厚さ約700μmの透明シートを得た。
次いで、このシートを金属ロールで予熱した後、赤外線
ヒーターで加熱しつつ周速差のあるロール間で、縦方向
に2.5倍延伸した。続いて、テンターで3.0倍に横
延伸し、引き続きテンター内で熱処理し、厚さ100μ
mの延伸・熱固定シートを得た。延伸および熱処理の際
の条件は、次の通りであった。
【0061】縦延伸: 延伸温度 75℃ 延伸倍率 2.5倍 横延伸: 延伸温度 72℃ 延伸倍率 3.0倍 熱処理: 熱処理温度 130℃ 熱処理時間 20秒
【0062】[カードの成形]上記のコア層とすべきシ
ートの表面に、シルク印刷機を用いて画像を印刷した
後、さらに両面に共重合ポリエステル系ホットメルト型
接着剤バイロン300(東洋紡績(株)製)100重量
部にポリイソシアネート化合物デスモデュールL−75
(バイエル社製)8重量部混合したトルエン/MEK溶
液を塗布し、室温で十分に乾燥して溶剤を揮発させ、接
着剤が約3μm厚になるよう調整する。上記のオーバー
層とすべき延伸・熱固定シート2枚に挟み、プレス温度
110℃、圧力5kg/cm2 で、昇温後5分間熱プレ
スして、オーバー層/コア層/オーバー層からなる3層
構成の生分解性カードを得た。コア層のポリ乳酸は、こ
の熱プレス工程で結晶化が進行し、実質的に耐熱性が向
上したカードとなる。得られたカードについては、評価
結果も併せて、表1に示した。
【0063】実験例10 オーバー層とすべきポリ乳酸延伸・熱固定シート作製時
の熱処理温度を100℃とした以外は、実験例9と全く
同様にしてカードを製造した。得られたカードは反りが
激しく、カードとしては不適である。
【0064】実験例11 ただし、オーバー層とすべきポリ乳酸延伸・熱固定シー
ト作製時の延伸倍率を縦横共に1.5倍とした以外は、
実験例9と同様にして生分解性カードを得た。得られた
カードについての評価結果も、併せて表1に示した。
【0065】実験例12 [コア層とすべきシートの製膜]実験例9においてラク
ティ1000の代わりにEcoPLA2000Dを用い
て以外は同様にしてコア層とすべきシートを得た。
【0066】[オーバー層とすべきシートの製膜]実験
例9においてラクティ1000の代わりにEcoPLA
2000Dを用い、以下の条件で延伸・熱処理してオー
バー層とすべきシートを得た。
【0067】縦延伸: 延伸温度 75℃ 延伸倍率 3.0倍 横延伸: 延伸温度 75℃ 延伸倍率 3.5倍 熱処理: 熱処理温度 135℃ 熱処理時間 20秒
【0068】[カードの成形]実験例9と同様にして生
分解性カードを得た。得られたカードについての評価結
果も、併せて表1に示した。
【0069】実験例13 熱プレスして貼り合わせる際に、実験例9の接着剤塗布
を行わず、温度155℃、圧力15kg/cm2 に変更
した以外は、実験例12と同様にして、生分解性カード
を得た。得られたカードについての評価結果も、併せて
表1に示した。
【0070】実験例14 熱プレスして貼り合わせる際に、ポリエステル系ホット
メルト型接着剤バイロン300(東洋紡績(株)製)を
使用し、温度90℃、圧力5kg/cm2 に変更した以
外は、実験例3と同様にして、生分解性カードを得た。
得られたカードについての評価結果も、併せて表1に示
した。
【0071】
【表1】
【0072】
【表2】
【0073】上記の表に示すように、実験例1は、樹脂
成分ポリ乳酸のみでの結果であり、断裁性、エンボス文
字刻印さらに衝撃強さに問題があることがわかる。
【0074】実験例2〜8および14は、ポリ乳酸に他
の脂肪族ポリエステルを混合してコア層、オーバー層を
構成し、カードを作製した例である。この内、脂肪族ポ
リエステルの含有量が本発明の範囲外である実験例4で
は引張強さ、耐熱性の点で難があり、一方、脂肪族ポリ
エステルのガラス転移温度(Tg)が本発明の範囲外で
ある実験例5では断裁性、衝撃強さの点で難がある。さ
らに、本質的に結晶化し得ないポリ乳酸を使用した実験
例8、および、本来結晶化し得るポリ乳酸は使用した
が、十分結晶化していない実験例14では、引張強さは
低く、さらに耐熱性が低くて実用的でない。実験例14
では、粘着性にも難がある。
【0075】実験例9〜13は、オーバー層にポリ乳酸
の延伸シートを使用した例である。これら結晶性ポリ乳
酸延伸・熱固定シートをオーバー層に用いることによる
特徴は、カードとしての柔軟温度を高くし、かつ引張強
さを向上することができる点にある。この内、熱処理温
度が低く結晶化度が本発明の範囲外である実験例10で
は、カードにしたときの反りが大きく実質使用に適さな
い。また、実験例11では、請求項1の範囲内にあり一
応実用可能だが、面配向度が低く(請求項3未達)、断
裁性、エンボス文字刻印さらに衝撃強さの点で、若干性
能が劣る。一方で、接着剤を使用せずに貼り合わせを行
った実験例13では、本発明の範囲内であれば、十分な
熱処理を行い、さらに使用したポリ乳酸の融解温度近傍
(若干超えている)で熱プレスすることで反りが抑えら
れ、かつ熱融着させることができることを表している。
【0076】実験例15〜22 [オーバー層とすべきシートの製膜]L−乳酸のラクチ
ド(D−乳酸含有率約0.8%)を開環重合して得られ
た重量平均分子量20万のポリ乳酸に、ポリブチレンサ
クシネート/アジペート共重合体(商品名:ビオノーレ
#3001、昭和高分子(株)製)を30重量%になる
ように配合し、ダイス温度200℃で同方向二軸押出機
にて溶融混練しながらストランド形状に押し出し、回転
刃にてチップ状にカットした。このチップを十分に乾燥
して水分を除去した後、シリンダー温度210℃、ダイ
ス温度200℃でTダイ押出機を用いて、表面温度58
℃の冷却ロール上に押し出し、厚さ100μmのシート
を得た。このオーバー層用シートは、記号OAで表記す
る。
【0077】また同様の方法で、D−乳酸含有率が、そ
れぞれ、約5.5%および約10%のポリ乳酸(重量平
均分子量は、それぞれ、おおよそ18万および15万)
に、ポリブチレンサクシネート/アジペート共重合体
(商品名:ビオノーレ#3001、昭和高分子(株)
製)を、それぞれ、表2に示す割合になるように配合
し、上記と同様の方法で厚さ100μmのシートを得
た。これらのオーバー層用シートは、それぞれ、表2に
示す記号で表記する。ただし、シートOC*だけは、生
分解性脂肪族ポリエステルを配合していない。
【0078】[コア層とすべきシートの製膜]L−乳酸
のラクチド(D−乳酸含有率0.8%)を開環重合して
得られた重量平均分子量20万のポリ乳酸(商品名:ラ
クティ1000、(株)島津製作所製)にポリブチレン
サクシネート/アジペート共重合体(商品名:ビオノー
レ#3001、昭和高分子(株)製)を30重量%にな
るように配合し、さらにこの配合された生分解性樹脂1
00重量部に対してルチル型二酸化チタン(商品名:T
R−700、富士チタン工業(株)製)を12重量部混
合してシリンダー温度210℃、ダイス温度200℃で
同方向二軸押出機にて溶融混練しながらストランド形状
に押し出し、回転刃にてチップ状にカットした。このチ
ップを十分に乾燥して水分を除去した後、シリンダー温
度210℃、ダイス温度200℃でTダイ押出機を用い
て、表面温度58℃の冷却ロール上に押し出し、厚さ2
80μmおよび560μmのシートを得た。これら両コ
ア層用シートは、記号CAとCAで表記した。
【0079】また同様の方法で、D−乳酸含有率が、そ
れぞれ、約2.5%および約5.5%のポリ乳酸(重量
平均分子量は、それぞれ、おおよそ20万および18
万)に、ポリブチレンサクシネート/アジペート共重合
体(商品名:ビオノーレ#3001、昭和高分子(株)
製)またはポリヒドロキシブチレート/バリレート共重
合体(商品名:バイオポールD600G、モンサント
(株)製)を、それぞれ、表2に示す割合になるように
配合し、上記と同様の方法で厚さ280μmのシートを
得た。これらのコア層用シートは、それぞれ、表2に示
す記号で表記する。ただし、シートCC*だけは、生分
解性脂肪族ポリエステルを配合していない。
【0080】
【表3】
【0081】表中、特に単位の記載の無い数値の単位は
重量%である。 [カードの成形]上記のコア層の内、560μm厚のシ
ートには両面に、280μm厚のシートには片面に、シ
ルク印刷機を用いて画像を印刷した後、560μm厚の
シート1枚に、また280μm厚のシートでは非印刷面
同士を向かい合わせて重ね、それぞれ、上記の表3に示
すオーバー層2枚に挟み、圧力10kg/cm2 で表3
に示す積層温度に昇温し、昇温後10分間熱プレスし
て、オーバー層/コア層/オーバー層またはオーバー層
/コア層/コア層/オーバー層からなる3層もしくは4
層構成の生分解性カードを得た。得られた各カードの積
層構造および評価結果を、表3に示した。
【0082】
【表4】
【0083】表3の結果から、実験例15〜19では、
衝撃強さ、耐熱性、粘着性に優れ、またオーバー層とコ
ア層の層間はくり強度、さらにはコア層を2枚で構成し
たときのコア層間でのはくり強度について規格を上回っ
ていることがわかる。一方、実験例20では、特にコア
層間のはくり強度が低く、実用性が低い。これは、伝熱
しにくい厚いコア層間であること、もともと結晶性が高
いために、十分な接着が得られないうちに結晶化してし
まったことによるものである。実験例21では、脂肪族
ポリエステルを含まないために、耐衝撃性が低いためで
あり、実験例22では、本発明の範囲外であるD−乳酸
の割合をもつポリ乳酸を含むオーバー層であるために、
耐熱性、粘着性の点で問題のあるものとなった。
【0084】
【発明の効果】本発明によれば、カードにしたときの断
裁性、エンボス文字刻印、引張強さ、衝撃強さ、耐熱性
等に優れた生分解性カードを提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C005 HA10 HA21 HB05 HB09 JA02 JA08 JA26 KA01 KA15 KA37 KA70 LA03 LA18 LA29 4F100 AA21 AK41A AK41B AK41C AK41D BA03 BA04 BA06 BA10B BA10C BA16 BA27 EH17 GB71 JA05A JA05B JA05C JA05D JA11 JA11A JA11B JA11C JA11D JA20B JA20C JC00A JC00B JC00C JC00D JJ03 JK02 JK10 JK13 JK17 YY00 YY00A YY00B YY00C YY00D

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリ乳酸40〜90重量%およびガラス転
    移温度(Tg)が0℃以下である生分解性脂肪族ポリエ
    ステル60〜10重量%からなる組成物を主成分とする
    コア層の両表面に、ポリ乳酸60〜100重量%および
    ガラス転移温度(Tg)が0℃以下である生分解性脂肪
    族ポリエステル40〜0重量%からなる組成物を主成分
    とするオーバー層を有する積層体であって、かつ該コア
    層および該オーバー層について、昇温したときのポリ乳
    酸部分の結晶化融解熱量(ΔHm)と昇温中の結晶化に
    より発生するポリ乳酸部分の結晶化熱量(ΔHc)とか
    ら換算される結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}
    が、それぞれ、0.8以上および0.9以上であること
    を特徴とする生分解性カード。
  2. 【請求項2】請求項1において、コア層およびオーバー
    層中のポリ乳酸は、いずれも、L−乳酸:D−乳酸の割
    合が100:0〜94:6または6:94〜0:100
    の結晶性ポリ乳酸であることを特徴とする請求項1記載
    の生分解性カード。
  3. 【請求項3】請求項1において、コア層およびオーバー
    層中のポリ乳酸は、いずれも、L−乳酸:D−乳酸の割
    合が98:2〜94:6または6:94〜2:98の結
    晶性ポリ乳酸であることを特徴とする請求項1記載の生
    分解性カード。
  4. 【請求項4】請求項1において、オーバー層に配向シー
    トを用い、該配向シートはコア層に積層する前の段階
    で、面配向度(ΔP)が3.0×10-3以上で、かつ、
    結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}が0.9以上
    であることを特徴とする請求項1記載の生分解性カー
    ド。
  5. 【請求項5】請求項4において、オーバー層に用いられ
    る配向シートはポリ乳酸からなることを特徴とする請求
    項4記載の生分解性カード。
  6. 【請求項6】層構造が、オーバー層/コア層/オーバー
    層、またはオーバー層/コア層/コア層/オーバー層で
    あることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
    生分解性カード。
  7. 【請求項7】L−乳酸:D−乳酸の割合が100:0〜
    94:6または6:94〜0:100のポリ乳酸40〜
    90重量%およびガラス転移温度(Tg)が0℃以下で
    ある生分解性脂肪族ポリエステル60〜10重量%から
    なる組成物を主成分とし、昇温したときのポリ乳酸部分
    の結晶化融解熱量(ΔHm)と昇温中の結晶化により発
    生するポリ乳酸部分の結晶化熱量(ΔHc)とから換算
    される結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}が0.
    8以上であることを特徴とする、生分解性カードのコア
    層。
  8. 【請求項8】請求項7において、ポリ乳酸が、L−乳
    酸:D−乳酸の割合が98:2〜94:6または6:9
    4〜2:98の結晶性ポリ乳酸であることを特徴とする
    請求項7記載の生分解性カードのコア層。
  9. 【請求項9】L−乳酸:D−乳酸の割合が100:0〜
    94:6または6:94〜0:100のポリ乳酸60〜
    100重量%およびガラス転移温度(Tg)が0℃以下
    である生分解性脂肪族ポリエステル40〜0重量%から
    なる組成物を主成分とし、昇温したときのポリ乳酸部分
    の結晶化融解熱量(ΔHm)と昇温中の結晶化により発
    生するポリ乳酸部分の結晶化熱量(ΔHc)とから換算
    される結晶化度{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}が0.
    9以上であることを特徴とする、生分解性カードのオー
    バー層。
  10. 【請求項10】請求項9において、ポリ乳酸が、L−乳
    酸:D−乳酸の割合が98:2〜94:6または6:9
    4〜2:98の結晶性ポリ乳酸であることを特徴とする
    請求項9記載の生分解性カードのオーバー層。
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