JP2000335627A - 生分解性梱包用バンド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自然環境下で分解し、かつ熱安定性、機械的強
度、その他梱包適性に優れた梱包用バンドを提供する。 【解決手段】ポリ乳酸系重合体と主として脂肪族カルボ
ン酸成分と脂肪族アルコール成分からなる脂肪族ポリエ
ステルを、９５：５〜３０：７０の重量割合で混合し、
適正な延伸・熱固定処理を行う事で生分解性梱包用バン
ドとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自然環境の中で分解
しかつ熱安定性、機械的強伸度、その他熱融着等の梱包
方法に適した、優れた梱包用バンドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラスチック製品の多く、特にプ
ラスチック包装材・梱包材は使用後すぐに廃棄される事
が多く、その処理問題が指摘されている。一般包装・梱
包用プラスチックの代表的なものとしては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）などがあげられるが、これらの材料は燃焼時の発
熱量が高く、焼却処理中に焼却炉を痛めるおそれがあ
る。更に、現在でも使用量が多いポリ塩化ビニルは、自
己消火性の為焼却が難しいだけでなく、最近では焼却時
のダイオキシン発生が大きな社会問題になっている。ま
た、このような焼却できない材料も含めプラスチック製
品は埋立地の寿命を短くするなどの問題を起こしてい
る。従って梱包用バンドとして、燃焼熱量が低く、土壌
中で分解し、かつ安全であるものが望まれ、多くの研究
がなされている。

【０００３】特開平６−２４６８１０号では、生分解性
の梱包用バンドとして、グリコール類と多塩基酸（又は
その酸無水物）との２成分、あるいは必要に応じて、こ
れに第三成分として、３官能又は４官能の多価アルコー
ル、オキシカルボン酸及び多価カルボン酸（又はその酸
無水物）から選ばれる少なくとも一種の多官能成分を加
えて反応して得られたポリエステルを主成分とする分子
の末端にヒドロキシル基を有する、比較的高分子量のポ
リエステルプレポリマーを、カップリング剤により、更
に高分子量化した脂肪族ポリエステルを使用すること
で、熱安定性及び機械的性質に優れた梱包用バンドが得
られるとしている。しかしながら、この方法で得られる
脂肪族ポリエステルは、一般的に柔軟で、引張り強度、
熱融着強力も低く、梱包用バンドとして使用するには柔
らかすぎ、梱包時の締め付けによる伸びや切断にて問題
がある。また、比較的低融点であるため、一般の梱包機
械にかけた場合、摩擦熱による融解や毛羽立ちの問題が
生じる可能性が高い。そのため梱包バンドに要求される
自動梱包機に使用出来ないため、通常の梱包用バンドと
しては使用できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような実情に鑑
み、本発明の目的は、自然環境下で、完全に分解可能で
あり、成形加工性に優れ、かつ実用上十分な機械的強度
を持ち合わせた生分解性梱包用バンドを提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明者らは鋭意検討の結果、ポリ乳酸系重
合体、及び主として脂肪族カルボン酸成分と脂肪族アル
コール成分からなる脂肪族ポリエステルを、９５：５〜
３０：７０の重量割合で混合し、適正な延伸・熱固定処
理を行う事で上記目的が達成されることを見出した。

【０００６】即ち、本発明は、ポリ乳酸系重合体とポリ
乳酸以外の脂肪族ポリエステルを、９５：５〜３０：７
０の重量割合で混合してなる材料を押出成形し、延伸処
理、更に熱固定処理することを特徴とする生分解性梱包
用バンド及びその製造方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、以下本発明で使用するポリ
乳酸、ポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステル等について、
順を追って説明する。

【０００８】本発明において、ポリ乳酸とは、実質的に
L−乳酸及び/又はD−乳酸由来のモノマー単位のみで構
成されるポリマーである。ここで「実質的に」とは、本
発明の効果を損なわない範囲で、L−乳酸又はD−乳酸に
由来しない、他のモノマー単位を含んでいても良いと言
う意味である。

【０００９】ポリ乳酸の製造方法としては、既知の任意
の重合方法を採用することができる。最も代表的に知ら
れているのは、乳酸の無水環状ニ量体であるラクチドを
開環重合する方法（ラクチド法）であるが、乳酸を直接
縮合重合しても構わない。

【００１０】ポリ乳酸が、L−乳酸及び／又はD−乳酸に
由来するモノマー単位からだけなる場合には、重合体は
結晶性で高融点を有する。しかも、L−乳酸、D−乳酸由
来のモノマー単位の比率（Ｌ／Ｄ比と略称する）を変化
させることにより、結晶性・融点を自在に調節する事が
できるので、用途に応じ、実用特性を制御することが可
能である。また、ポリ乳酸の性質を損なわない程度に、
他のヒドロキシカルボン酸などを共重合しても構わな
い。更に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、エボキシ化合物、酸無水
物等を使用できる。重合体の重量平均分子量としては、
５０，０００〜１，０００，０００の範囲が好ましい。
かかる範囲を下回ると梱包用バンドの機械物性等が十分
発現されず、上回る場合は加工性に劣る。

【００１１】本発明において、ポリ乳酸以外の脂肪族ポ
リエステル（以下、単に「脂肪族ポリエステル」とい
う）とは、例えば脂肪族カルボン酸成分と脂肪族アルコ
ール成分からなるポリマー及び又は脂肪族ヒドロキシカ
ルボン酸成分からなるポリマーである。脂肪族ポリエス
テルの製造方法としては、これらを直接重合して高分子
量物を得る方法と、オリゴマー程度に重合した後、鎖延
長剤等で高分子量物を得る間接的な方法がある。

【００１２】本発明に使用される脂肪族ポリエステル
は、ジカルボン酸とジオールからなること及び／又は脂
肪族ヒドロキシカルボン酸からなる事が好ましい。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、ドデカン酸などの化合物、又はこ
れらの無水物や誘導体が挙げられる。一方、脂肪族ジオ
ールとしては、エチレングリコール、ブタンジオール、
ヘキサンジオール、オクタンジオール、シクロヘキサン
ジメタノールなどのグリコール系化合物、及びこれらの
誘導体が一般的である。いずれも炭素数２〜１０のアル
キレン基、シクロ環基又はシクロアルキレン基をもつ化
合物で、縮重合により製造される。カルボン酸成分或い
はアルコール成分のいずれにおいても、２種以上用いて
も構わない。又、脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分とし
ては、乳酸、グリコール酸、β−ヒドロキシ酪酸、ヒド
ロキシピバリン酸、ヒドロキシ吉草酸等が挙げられ、こ
れら成分の縮重合により製造される。又、環状エステル
を開環重合しても良い。さらに、２種類以上の成分を用
いても良い。

【００１３】又、溶融粘度の向上の為ポリマー中に分岐
を設ける目的で３官能以上のカルボン酸、アルコール或
いはヒドロキシカルボン酸を用いても構わない。これら
の成分は、多量に用いると得られるポリマーが架橋構造
を持ち、熱可塑性でなくなったり、熱可塑性であっても
部分的に高度に架橋構造をもったミクロゲルを生じる場
合がある。従って、これら３官能以上の成分は、ポリマ
ー中に含まれる割合はごくわずかで、ポリマーの化学的
性質、物理的性質を大きく左右するものではない程度に
含まれる。多官能成分としては、リンゴ酸、酒石酸、ク
エン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸或いはペンタ
エリスリットやトリメチロールプロパンなどを用いるこ
とができる。

【００１４】製造方法のうち、直接重合法は、上記の化
合物を選択して化合物中に含まれる、あるいは重合中に
発生する水分を除去しながら高分子量物を得る方法であ
る。また、間接重合法としては、上記化合物を選択して
オリゴマー程度に重合した後、分子量増大を目的とし
て、少量の鎖延長剤、例えばヘキサメチレンジイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイ
ソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど
のジイソシアネート化合物を使用して高分子量化する方
法、カーボネート化合物を用いて脂肪族ポリエステルカ
ーボネートを得る方法がある。

【００１５】次に、本発明の梱包用バンドの製造方法を
説明する。まず、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステルの混合
方法や混合装置は、特に限定されないが、連続的に処理
できるものが工業的には有利で好ましい。例えば、２種
類以上のペレットを所定比率で混合し、そのまま押出成
形機のホッパー内に投入し、溶融させ、直ちに梱包用バ
ンドに成形しても良い。また、両成分を溶融混合した
後、一旦ペレット化し、その後で必要に応じて梱包用バ
ンドに溶融成形してもよい。同じく、ポリ乳酸と脂肪族
ポリエステルのポリマーをそれぞれ別に押出機などで溶
融し、これらを所定比率で静止混合機及び/又は機械的
攪拌装置で混合し、直ちに梱包用バンドに成形しても良
く、一旦ペレット化しても良い。押出機などの機械的攪
拌による混合と、静止混合機とを組み合わせても良い。
均一に混合させるには、一旦ペレット化する方法がより
好ましいが、溶融混合法の場合は、ポリマーの劣化、変
質、エステル交換反応による共重合体化反応を実質的に
防ぐことが必要で、出来るだけ低温で短時間内に混合す
る事が好ましい。溶融押出温度としては、使用する生分
解性樹脂の融点及び混合比率を考慮して、適宜選択する
が、通常１００〜２５０℃の範囲である。

【００１６】ポリ乳酸系重合体と脂肪族ポリエステルの
混合は、重量比９５：５〜３０：７０の範囲としたこと
が、本発明において重要な点である。脂肪族ポリエステ
ルが５％を下回る場合は、ポリ乳酸に由来する硬さや脆
さのためにバンドに縦割れが生じやすいだけでなく、ポ
リ乳酸の融点が高いことが影響し、融着特性に劣る。一
方、ポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステルが70％を上回る
場合、梱包用バンドとして使用するには柔らかすぎる
為、梱包時の引き締めによる伸びの問題に加えて、強度
も低下する。また脂肪族ポリエステルが比較的低融点で
あるため、一般の梱包機械にかけた場合、摩擦熱による
融解や毛羽立ちの問題が生じ易い。

【００１７】本発明に係わるバンドを成形するため、上
記ポリ乳酸重合体とポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステル
を使用する場合、必要に応じて改質剤、炭酸カルシウム
等の充填剤、滑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、安定
剤、顔料、着色剤、各種フィラー、静電気防止剤、離型
剤、可塑剤、香料、抗菌剤等の各種添加剤の他に、エス
テル交換触媒、各種モノマー、カップリング剤、末端処
理剤、その他の樹脂、木粉、でんぷん等を加えて変成す
ることができる。

【００１８】押出成形後の延伸処理は、速度の異なるロ
ーラー間に、延伸槽、即ち熱湯槽等の湿式延伸槽、遠赤
外線ヒーター、電気ヒーター等を熱源とする乾熱延伸槽
を配置し、あるいは供給側の熱ロールによる伝熱などに
より、未延伸のバンドを加熱し、ローラー間の速度比を
所定にすることにより行なわれ、ローラー間の速度比す
なわち延伸倍率は、本発明では概ね４〜１０倍程度であ
る。

【００１９】延伸処理後の熱固定処理は、ポリ乳酸系重
合体を配向させ、かつポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステ
ルの配向を解きほぐし分散させることで、母材引張り強
度と耐縦割れ特性の両立を図る為に重要なポイントであ
る。

【００２０】通常、梱包用バンドでは、縦割れ防止、梱
包機での送り、引締め等のためバンドの両面あるいは片
面に型押しロールにてエンボス賦型が行なわれるが、バ
ンドの用途によって、両面又は片面にエンボスし、場合
によっては、エンボスのないフラットな表面であっても
良い。

【００２１】

【実施例】以下、本発明について実施例、比較例により
詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるもので
ない。なお、以下の実施例において、ガラス転移温度及
び融点は、走査型示差熱量計（ＤＳＣ）により、昇温速
度１０℃/ｍｉｎ．で測定した値である。

【００２２】［実施例］ポリ乳酸系重合体としてガラス
転移温度６０℃、融点１７５℃の島津製作所製「ラクテ
ィ＃５０００」とポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステルと
してガラス転移温度−３２℃、融点１１５℃の昭和高分
子社製「ビオノーレ＃１００１」とを各々８０℃で１０
時間真空乾燥した後、４：１でＶ型ブレンダーで混合
し、これを３０ｍｍ同方向２軸押出混練機に連続的に供
給して溶融押出し、ストランド化、ペレタイズ化して主
原料を準備した。この主原料にポリ乳酸系ポリエステル
をベースとする炭酸カルシウムのマスターバッチを、炭
酸カルシウムが３重量％となる比率で混合添加して、フ
ィードゾーン温度２００℃、圧縮ゾーン２５０℃、計
量、ゾーン、押出ノズルを２００℃に設定したスクリュ
ー径６０ｍｍのスクリュー式溶融押出機に供給し、厚み
が２．２ｍｍ×巾６９ｍｍの矩形ノズルから押出して、
ファイブローラー式の第1ローラー（Ｇ１）で引取りな
がら、ノズル直下で冷却水槽に導いて冷却し未延伸バン
ドを得た。これに連続して、Ｇ１と第２ローラー（Ｇ
２）間に設置し、３７０℃に設定された乾熱延伸槽に導
いて、Ｇ２/Ｇ１の速度比を５．０倍として延伸した。
なお、Ｇ１を出て乾熱延伸槽に入る前のバンドの表面温
度は４０℃であった。

【００２３】延伸後、表面に斜交状のエンボスを有する
上下一対の成型ローラー間にバンドを導いて、バンドの
両面にエンボスを賦型した。成型ローラーは加熱されて
おり、赤外線温度計によるバンドの表面温度は、１００
℃であった。続いて、このバンドを３００℃に設定され
た熱処理槽に挿通して、Ｇ２と等速の第３ローラー（Ｇ
３）で引取りつつ熱処理し、巻取機により巻き取った。
得られた本実施例の生分解性梱包用バンドは、厚み０．
６５ｍｍ，幅１４．８ｍｍ、目付（繊度）６９６００デ
ニール（ｄ）、破断強力９８ｋｇ、破断強度１．４ｇ/
ｄ、破断伸度３６％であった。耐縦割れ性の評価とし
て、長さ５０ｍｍのバンドをバンド幅方向２つ折り状に
指で折り曲げ、割れの亀裂が発生するかで判定したが、
亀裂の発生は認められず、梱包用バンドとして実用可能
と判断された。また、自動梱包機（ストラパックＳＳ−
８０）で熱板温度を３３０℃に設定して熱融着したとこ
ろ、融着強力は７３ｋｇで、融着効率７４％であった。
この、自動梱包機で正味重量２０ｋｇ、８００×６００
の大きさのダンボールケースの梱包を１００回連続して
行なったが、実用上の問題の発生はなかった。本実施例
のバンドを土中に１２ヶ月埋めておいたところ融着部の
引張強度は半減し、亀裂が入り表面の崩壊が見られた。

【００２４】［比較例］上記実施例１の主原料におい
て、ポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステルを使用すること
なく、ポリ乳酸系重合体「ラクティ＃９０００」のみを
使用した他は、実施例 1と同様にして、梱包用バンドを
製造した。得られたバンドは、厚み０．６２ｍｍ、幅１
４．８ｍｍで、目付（繊度）６９３００デニール
（ｄ）、破断強力１５３ｋｇ、破断強度２．２ｇ/ｄ、
破断伸度２０％であった。引張り強力等機械的物性は満
足であったが、剛性が高く、エンボスが着き難く、その
ため縦割れし易く、よって前述の同様の梱包機適性テス
トでは、バンドが通過アーチ部のガイド等で擦れて毛羽
立ち、縦割れ等が起こって、連続使用上ではトラブルに
なり、問題があった。

【００２５】

【発明の効果】以上、実施例で説明したように、本発明
の生分解性梱包用バンドは、一般的な梱包に要求される
十分な強力を有し、かつ、熱融着強力も７０ｋｇ以上有
しているので、重量が１５〜３０ｋｇ程度の一般的な重
量の梱包に使用でき、使用後は土壌中等でバクテリアに
より生分解されるし、また焼却処理されても炭酸ガスの
増加もなく、環境を汚染することのない極めて有用なバ
ンドである。本発明の製造方法は、上記の様な通常の設
備で、通常の条件にてバンドが得られる極めて有用な製
造方法である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 67:00 86:00 Ｂ２９Ｌ 29:00 (72)発明者 岡田 正夫 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所内 (72)発明者 山田 晃史 岐阜県岐阜市藪田西２丁目１−１ 宇部日 東化成株式会社岐阜工場内 (72)発明者 西川 諭 岐阜県岐阜市藪田西２丁目１−１ 宇部日 東化成株式会社岐阜工場内 Ｆターム(参考） 3E085 BB32 BD08 BE10 4F207 AA24 AA49 AG01 AG16 KA01 KA17 KF01 KK12 KL84 KW41 4F210 AA24 AA49 AG01 AG16 QA03 QC01 QD14 QD17 QD31 QG01 QM03 QW05 QW07 QW21 4J002 CF03X CF18W GG02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリ乳酸系重合体とポリ乳酸以外の脂肪族
   ポリエステルを、９５：５〜３０：７０の重量割合で混
   合してなる材料を押出成形し、延伸処理、更に熱固定処
   理することを特徴とする生分解性梱包用バンドの製造方
   法。
2. 【請求項２】ポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステルが、主
   として脂肪族カルボン酸成分と脂肪族アルコール成分及
   び／又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分からなる請求
   項１記載の生分解性梱包用バンドの製造方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２の方法により製造された生
   分解性梱包用バンド。