JP2003276144A - 生分解性ポリエステル積層フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生分解性を損なうことなく、防湿性が改良され
た生分解性ポリエステル積層フィルムを提供する。 【解決手段】ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステルからなる
生分解性ポリエステルフィルム基材層の少なくとも片面
に好ましくは粘度平均分子量が１０００〜７０００の範
囲にある低分子量ポリオレフィン層が積層されてなる、
生分解性を損なうことなく、防湿性が改良された生分解
性ポリエステル積層フィルムに関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、防湿性が改良された生
分解性ポリエステル積層フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】生分解性フィルムは、土壌中や水中で加
水分解や生分解を受け、徐々に崩壊や分解が進み、最後
には微生物の作用で分解物へと変化するものである。そ
のようなフィルムとして、ポリ乳酸等の脂肪族系ポリエ
ステル樹脂や芳香族系ポリエステル樹脂、ポリビニルア
ルコール、酢酸セルロース、デンプン等から成形したフ
ィルムが知られており、中でも、ポリ乳酸を用いた二軸
延伸フィルムは、包装用フィルムとして大量に用いられ
ているニ軸延伸ポリプロピレンフィルムに似て、透明
性、剛性に優れることから、包装用フィルムとして一部
で使用されている。しかしながら、かかるポリ乳酸二軸
延伸フィルムは、ニ軸延伸ポリプロピレンフィルムに比
べると防湿性（水蒸気バリヤー性）に劣ることから包装
用フィルムとしての利用範囲が限られている。

【０００３】生分解性ポリエステルフィルムの防湿性を
改良する方法として、ポリ乳酸を主成分とするフィルム
と再生セルロースフィルムとからなるフィルムが提案さ
れている（特開平５−３８７８４号公報）が、再生セル
ロース自体がポリオレフィン等に比べ防湿性に劣ること
から、得られるフィルムは未だ防湿性が不十分である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ポリ
乳酸等の脂肪族系ポリエステル樹脂や芳香族系ポリエス
テル樹脂等の生分解性ポリエステルフィルムが本来有す
る生分解性を損なうことなく、防湿性に優れた二軸延伸
フィルムを開発することを目的とした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

【発明の概要】本発明は、生分解性ポリエステルフィル
ムからなる基材層の少なくとも片面に低分子量ポリオレ
フィン層が積層されてなることを特徴とする防湿性に優
れた生分解性ポリエステル積層フィルムを提供すること
にある。そして、好ましくは、生分解性ポリエステルと
して、ポリ乳酸及び芳香族ポリエステル、特にスルホン
酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸
を含む芳香族系ポリエステルから選択され、低分子量ポ
リオレフィンとして粘度平均分子量が１０００〜７００
０の範囲にあり、又、低分子量ポリオレフィンが低分子
量エチレン系重合体である生分解性ポリエステル積層フ
ィルムを提供することにある。

【０００６】

【発明の具体的な説明】生分解性ポリエステル 本発明の基材層を構成する生分解性ポリエステルフィル
ムの原料である生分解性ポリエステルは、種々公知の生
分解性ポリエステルであり、具体的にはポリ乳酸、ある
いはコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、
スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二
酸、ドデカン二酸、シクロペンタンジカルボン酸および
シクロヘキサンジカルボン酸等の通常、炭素数が４〜１
２の二塩基性カルボン酸とエチレングリコール、トリエ
チレングリコール、１，４−ブタンジオール、ペンタメ
チレングリコール、１，８−オクチレングリコール、ナ
ノメチレングリコール、デカメチレングリコール等の通
常、炭素数が２〜１０のグリコールから任意に選ばれた
１種あるいは２種以上のジカルボン酸とグリコールの脱
水縮合あるいはそれに続く脱グリコール反応により得ら
れる生分解性を有する脂肪族ポリエステル、あるいは芳
香族ジカルボン酸、脂肪族グリコール、およびスルホン
酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸
からなる生分解性を有する芳香族系ポリエステルであ
る。これらの中でも、融点が１５０℃以上のポリ乳酸及
び芳香族ポリエステル、特にスルホン酸金属塩基を核置
換基として有する芳香族ジカルボン酸を含む芳香族系ポ
リエステルが、防湿性能、酸素バリア性能、透明性、強
度、柔軟性といったフィルム物性に優れるので好まし
い。

【０００７】ポリ乳酸 生分解性ポリエステルの例である本発明に係わるポリ乳
酸は、乳酸の構造単位がＬ−乳酸であるポリ（Ｌ−乳
酸）、構造単位がＤ−乳酸であるポリ（Ｄ−乳酸）、更
にはＬ−乳酸とＤ−乳酸の混合物（ラセミ体）であるポ
リ（ＤＬ−乳酸）等の乳酸の単独重合体、及び乳酸を主
成分とし、乳酸以外の共重合可能なコモノマーを少割
合、例えばグリコール酸５０重量％未満、好ましくは３
０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下の割合で
共重合したコポリマー、あるいはこれらの混合物等の乳
酸を主成分とする重合体である。乳酸と共重合可能なコ
モノマーとしては、例えば３−ヒドロキシブチレート、
カプロラクトン、グリコール酸などを挙げることができ
る。これらの中でも乳酸のみからなる単独重合体は透明
性に優れているので好ましく使用できる。かかるポリ乳
酸の重合法としては、縮重合法、開環重合法など公知の
いずれの方法を採用することができる。例えば、縮重合
法ではＬ−乳酸またはＤ−乳酸あるいはこれらの混合物
を直接脱水縮重合して任意の組成を持ったポリ乳酸を得
ることができる。

【０００８】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等を用いなが
ら、触媒を使用してポリ乳酸を得ることができる。ラク
チドにはＬ−乳酸の２量体であるＬ−ラクチド、Ｄ−乳
酸の２量体であるＤ−ラクチド、さらにＬ−乳酸とＤ−
乳酸からなる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
有するポリ乳酸を得ることができる。

【０００９】ポリ乳酸の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、酸無水物などを使用できる。ポリ乳酸の重量平
均分子量は通常６万〜１００万の範囲にあり、この範囲
を下回る場合は用途によっては実用物性がほとんど発現
されない虞があり、一方、上回る場合には、溶融粘度が
高すぎ成形加工性に劣る虞がある。

【００１０】芳香族ポリエステル 生分解性ポリエステルの他の例である本発明に係わる芳
香族ポリエステルは、生分解性を有するものであり、好
ましくはスルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳
香族ジカルボン酸を１共重合成分として含むポリエステ
ルであり、より具体的には、芳香族ジカルボン酸、脂肪
族グリコール、およびスルホン酸金属塩基を核置換基と
して有する芳香族ジカルボン酸、それに必要に応じて脂
肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸を
加え、それらの成分間で重縮合反応を行って得られるポ
リエステルであることが望ましい。芳香族ポリエステル
の好ましい組成は、芳香族ジカルボン酸成分に由来する
単位が３０〜４９．９モル％、脂肪族グリコール成分に
由来する単位が３５〜５０モル％、スルホン酸金属塩基
を置換基として有する芳香族または脂肪族ジカルボン酸
成分に由来する単位が０．１〜５モル％、および脂肪族
ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分に
由来する単位が０〜３０モル％（ここで、全単位の合計
が１００モル％になる）である。また得られるフィルム
に可撓性、生分解性等の性能を付与し、また向上させる
ために、さらに脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロ
キシカルボン酸を共重合成分として加えた多成分系のポ
リエステルであってもよい。そのような芳香族ポリエス
テルは、特表平５−５０７１０９号公報、特表平６−５
０５０４０号公報、特表平６−５０５５１３号公報等に
詳しい。

【００１１】本発明に係わる芳香族ポリエステルは、そ
の重量平均分子量が、１０，０００〜５００，０００の
範囲が好ましい。また、そのメルトフローレートは、Ａ
ＳＴＭ Ｄ−１２３８に準拠し、２２０℃、２１６０ｇ
荷重下で測定した値が、０．１〜１００（ｇ／１０分）
であることが好ましい。分子量およびメルトフローレー
トが前記の範囲内にあると、押出成形に適した溶融粘度
を示し、また二軸延伸フィルムとしての十分な機械的強
度を有する。

【００１２】低分子量ポリオレフィン 本発明の生分解性ポリエステルフィルムからなる基材層
の少なくとも片面に積層される低分子量ポリオレフィン
層となる低分子量ポリオレフィンは、エチレン、プロピ
レン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−
メチルー１ペンテン等の炭素数２から１０のα―オレフ
ィンの単独若しくは共重合体であり、通常、粘度平均分
子量が１０００〜７０００、好ましくは１０００〜６０
００の範囲にある。粘度平均分子量が１０００未満のも
のは、基材層に積層して得られる積層フィルムの耐摩耗
性、塗膜強度等に劣る虞があり、一方、７０００を越え
るものは、得られる積層フィルムの生分解性が低下する
傾向にある。また、これら低分子量ポリオレフィンは、
種々公知の方法、例えば、溶融状態にあるワックスを、
約１２０乃至２００℃、好ましくは約１４０乃至１７０
℃で酸素含有ガスと接触させ、酸化した酸化物であって
も、あるいは、低分子量ポリオレフィンにマレイン酸、
無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸またはその誘導体
成分をグラフト共重合してなるグラフト変性物であって
もよい。

【００１３】これら、低分子量オレフィン重合体の中で
も、エチレンの単独重合体あるいはエチレンを主体とし
た重合体等のエチレン系重合体が好ましく、特に融点が
９０〜１３５℃、より好ましくは１１０〜１３５℃の範
囲にあり、且つ、密度が０．９０〜０．９５ｇ／ｃ
ｍ^３、より好ましくは０．９１〜０．９４ｇ／ｃｍ^３の
範囲にあるものが防湿性に優れる。またかかる低分子量
ポリオレフィンには得られる積層フィルムの防湿性能を
より向上させる目的で粒径０．１〜５μｍのヘクトライ
ト等の無機層状化合物を配合してもよい。また、得られ
る積層フィルムの生分解速度を向上させる目的で他の各
種生分解性のプラスチックを配合してもよい。

【００１４】生分解性ポリエステル積層フィルム 本発明の生分解性ポリエステル積層フィルムは、生分解
性ポリエステルフィルムからなる基材層の少なくとも片
面に低分子量ポリオレフィン層が積層されてなる。基材
層及び低分子量ポリオレフィン層の厚さは用途に応じて
種々決定されるが、通常、基材層の厚さが、２０〜１０
０μｍ、好ましくは２５〜５０μｍ、低分子量ポリオレ
フィン層の厚さが、０．１〜５μｍ、好ましくは０．５
〜３μｍの範囲にある。

【００１５】本発明の生分解性ポリエステル積層フィル
ムは種々公知の方法で得られるが、低分子量ポリオレフ
ィンは溶融粘度が低いので、通常は、予め製造した生分
解性ポリエステルフィルムの少なくとも片面に、低分子
量ポリオレフィンの水性分散体を被覆して乾燥する方法
が好ましい。基材層となる生分解性ポリエステルフィル
ムは無延伸フィルムでも、一軸あるいは二軸延伸フィル
ムでもよいが、ニ軸延伸フィルムが得られる積層フィル
ムの機械的強度、防湿性等に優れるので好ましい。

【００１６】低分子量ポリオレフィンの水性分散体とし
ては、通常、粒子径が０．０１〜１０μｍ、好ましくは
０．１〜９μｍの低分子量ポリオレフィン粒子を水に分
散した分散体である。又、基材層に被覆（塗布）した
後、乾燥を速やかに行えるようにアルコールを０〜５０
溶液重量％、好ましくは１０〜３０溶液重量％含む水性
分散体にしておいても良い。低分子量ポリオレフォンの
水性分散体には生分解性ポリエステルフィルムとの接着
性若しくは濡れ性改良のために水系イソシアネート系接
着材、セロソルブ系等の有機溶剤、粘度調整剤、防かび
剤、静防剤などを添加することができる。水性分散体の
濃度は、コーティングに支障のない範囲で高い方が良
い。通常１０〜５０％、好ましくは２０〜４０％であ
る。最適な粘度は塗布方法や製造速度により異なるが、
例えば、グラビアロールコーティングにおいては２００
ｃｐｓ以下が好ましい。

【００１７】低分子量ポリオレフィン水性分散体の塗布
方法は、従来使用されているものが利用できる。例え
ば、ダイレクトグラビアコーティング、グラビアオフセ
ットコーティング、アークグラビアコーティング、グラ
ビアリバースコーティング等のグラビアコーティング、
トップフィードリバースロールコーティング、ボトムフ
ィードリバースロールコーティング、ノズルフィードリ
バースロールコーティング等のリバースロールコーティ
ング、キスロールコーテイング、マイヤーバーコーティ
ング、ドクターブレードコーティング、及びエアーナイ
フコーティングなどが挙げられる。これらの中でもグラ
ビアコーティング、特にグラビアリバースコーティング
が好ましい。

【００１８】生分解性ポリエステルフィルムと低分子量
ポリオレフィンとの接着性、耐水性をより改良するため
に、基材層の表面に下塗り剤としてイソシアネート系な
どの接着剤を生分解性ポリエステルフィルムに塗布して
おいた方が好ましい。かかる下塗り剤の塗布量は、通
常、固形分重量で５０〜１５０ｍｇ／ｍ^２の範囲が好ま
しい。前記被覆用組成物の塗布量は、通常、固形分重量
で０．１〜５ｇ／ｍ^２、好ましくは０．５〜２ｇ／ｍ^２
の範囲にある。また上記下塗り剤の濡れを良くするため
０．１〜２５Ｗ／ｍ^２・分のコロナ放電処理を行うこと
が好ましい。

【００１９】低分子量ポリオレフィンの水性分散体を塗
布した生分解性ポリエステル積層フィルムの乾燥温度
は、通常、５０〜１２０℃、好ましくは６０〜９０℃の
範囲がよい。乾燥温度が低いと、良好な被膜が形成され
なかったり、乾燥時間を長くすることを必要とし、生産
性が低下する虞がある。一方、乾燥温度が高すぎると、
代表的な生分解性ポリエステルフィルムであるポリ乳酸
等の耐熱性が低いフィルムは乾燥時に軟化してシワが発
生する虞がある。また低分子量ポリオレフィンを融解し
防湿膜とするには乾燥と同時又は乾燥後に１２０〜１６
０℃の熱処理を行う必要がある。かかる熱処理は生分解
性ポリエステルフィルムに負荷を与えるため、オーブン
等で端部を固定しながら行うのが望ましく、また紙また
はデンプンシートにラミネートした後に容器成形の金型
の熱で成形と同時に熱処理を行っても良い。

【００２０】

【発明の効果】本発明の生分解性ポリエステル積層フィ
ルムは、高い機械的強度を有し、かつ優れた水蒸気ガス
バリヤー性を有するので、高い水蒸気バリア性能が必要
なため、従来ポリオレフィンフィルムしか使用できなか
った乾物等の食品包装も可能となり、内容物（食品）も
含めたコンポストごみの回収、処理が容易になり、生分
解性プラスチック製品の用途を大きく広げることができ
る。その他発明の利用形態として、紙とのラミを用いた
食品または廃棄用のコンポスト容器等が挙げられる。
又、かかる生分解性ポリエステル積層フィルムを紙、パ
ルプモールドまたはデンプン混練樹脂に積層して包装材
料、トレー、容器等として利用することもできる。

【００２１】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれらの実
施例に制約されるものではない。

【００２２】実施例及び比較例で得られた積層体の物性
値は以下の方法で測定した。 （１）光学特性 日本電色工業社製 ヘイズメーター３００Ａを用いてヘ
イズ、平行光線透過率（ＰＴ）及びグロスを測定した。 （２）透湿度 ＪＩＳ Ｚ０２０８ 防湿包装材料の透湿度試験（カッ
プ法）による。

【００２３】実施例及び比較例で使用した原料は次の通
りである。 （１）低分子量ポリエチレンの水性分散体（ＰＯ−１） 低分子量ポリエチレンの物性：密度：０．９２ｇ／ｃｍ
^３、針入度法硬度（ＪＩＳ Ｋ２２０７）：３、融点：
１１０℃、粘度平均分子量：４０００水性分散体の物
性：固形分濃度：４０重量％、ｐＨ：９、粘度：１００
０ＣＰ、粒径：４μｍ （２）低分子量ポリエチレンの水性分散体（ＰＯ−２） 低分子量ポリエチレンの物性：密度：０．９５ｇ／ｃｍ
^３、融点：１３２℃、粘度平均分子量：４０００ 水性分散体の物性：固形分濃度：４０重量％、ｐＨ：
９、粘度：１０００ＣＰ、粒径：７μｍ （３）生分解性ポリエステル：以下の組成からなるスル
ホン酸金属塩基を有する芳香族ジカルボン酸を共重合体
として含む生分解性ポリエステル樹脂を用いた。共重合
体のモノマー組成：テレフタル酸４５モル％、エチレン
グリコール３７モル％、ジエチレングリコール９モル
％、５−スルホ−イソフタル酸ナトリウム１モル％、ヒ
ドロキシ酢酸８モル％。共重合体の密度：１．３５（ｇ
／ｃｍ^３）、融点：２００℃、メルトフローレート（２
２０℃、２１６０ｇ荷重）：１５（ｇ／１０分）。

【００２４】生分解性ポリエステル二軸延伸フィルムの
製造：ブルックナー社の逐次二軸延伸機を用いて製膜し
た。上記生分解性ポリエステル樹脂をオーブン中で予備
乾燥し、押出機（６０ｍｍφ、シリンダー設定温度：２
３０℃）中へ供給して溶融した。押出機先端に設けたＴ
ダイからフィルム状に押出し、キャストロールで３０℃
に冷却し、厚さ２５０μｍのシートを成形した。次に、
逐次二軸延伸工程で、このシートを６０℃で３．０倍縦
延伸し、次いで６０℃で３．２倍横延伸し、引き続き１
８０℃で２０秒間熱処理（ヒートセット）を行った。そ
の後、フィルム両面にコロナ放電処理を施し、厚さ２５
μｍの生分解性ポリエステル二軸延伸フィルムを得た。

【００２５】実施例１ 上記生分解性ポリエステル二軸延伸フィルムの片面にイ
ソシアネート系接着剤（三井武田ケミカル株式会社製タ
ケネートＡ−３：１ｇに同Ａ−３１０：１２ｇを酢酸エ
チル１８７ｇで希釈し固形分３．４％液にする）を、マ
イヤーバーを用いて固形分重量で１００ ｍｇ／ｍ^２塗
布し、６０℃で１０秒間乾燥した。次いで、前記低分子
量ポエチレン水性分散体（ＰＯ−１）をマイヤーバーを
用いて固形分重量で ２．０ｇ／ｍ^２になるように塗布
した後、ドライヤーを用いて７０℃で２０秒間乾燥し積
層フィルムを得た。尚、それぞれの塗布液は界面活性剤
として花王株式会社製ラウリルエーテルＰＯＥ（１３，
３）商品名エマルゲン１２０を０．４ｗｔ％加えてあ
る。得られた積層フィルムを厚み３ｍｍのガラス板に固
定し四方を４ｃｍ間隔でクリップで固定し、熱による収
縮を抑えて強制対流型高温槽（イズミ製作所製オーブ
ン）に入れ、１６０℃×５分の条件で熱固定処理を行っ
た。得られた積層フィルムの物性値を表１に示す。

【００２６】実施例２ 実施例１で用いたは低分子量ポリエチレン水性分散体
（ＰＯ−１）に代えて、低分子量ポリエチレン水性分散
体（ＰＯ−２）を用いる以外は実施例１と同様に行い積
層フィルムを得た。得られた積層フィルムの物性値を表
１に示す。

【００２７】実施例３ 実施例２で用いた低分子量ポリエチレン水性分散体（Ｐ
Ｏ−２）に代えて、低分子量ポリエチレン水性分散体
（ＰＯ−２）に更に１，４−ブタンジオール・コハク酸
エステルの水性分散体（昭和高分子社製 商品名ビオノ
ーレエマルジョンＯＬＸ−７５２７、融点：９３〜９５
℃、ガラス転移点：−４５℃、結晶化度：２０〜３５
％、比重：１．３、水生分散体の物性：固形分濃度：５
０〜５６重量％、ｐＨ：４〜６、粘度：１００ＣＰ、粒
径：１〜２μｍ）を固形分中に１２重量％配合し、更に
１００００ｒｐｍで１分間攪拌して得た水性分散体を用
いる以外は実施例２と同様に行い積層フィルムを得た。
得られた積層フィルムの物性値を表１に示す。

【００２８】比較例１ 前記フィルム両面にコロナ放電処理した厚さ２５μｍの
生分解性ポリエステル二軸延伸フィルムの物性値を比較
例１として表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示した結果から明らかなように、低
分子量ポリエチレン層が積層されてなる生分解性ポリエ
ステル二軸延伸積層フィルム（実施例１〜実施例３）
が、低分子量ポリエチレン層を有しない生分解性ポリエ
ステル二軸延伸フィルムに比べ、透湿度が改良されてい
る。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F100 AK03B AK03C AK04B AK04C AK41A BA02 BA03 BA06 BA10B BA10C EJ38A JA09B JA09C JC00A YY00B YY00C

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生分解性ポリエステルフィルムからなる基
   材層の少なくとも片面に低分子量ポリオレフィン層が積
   層されてなることを特徴とする生分解性ポリエステル積
   層フィルム。
2. 【請求項２】生分解性ポリエステルフィルムが、二軸延
   伸されてなる請求項１記載の生分解性ポリエステル積層
   フィルム。
3. 【請求項３】低分子量ポリオレフィンが、粘度平均分子
   量が１０００〜７０００の範囲にある請求項１記載の生
   分解性ポリエステル積層フィルム。
4. 【請求項４】低分子量ポリオレフィンが、低分子量エチ
   レン系重合体である請求項１又は３記載の生分解性ポリ
   エステル積層フィルム。
5. 【請求項５】生分解性ポリエステルが、ポリ乳酸である
   請求項１記載の生分解性ポリエステル積層フィルム。
6. 【請求項６】生分解性ポリエステルが、芳香族系ポリエ
   ステルである請求項１記載の生分解性ポリエステル積層
   フィルム。
7. 【請求項７】芳香族系ポリエステルがスルホン酸金属塩
   基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸を含む芳
   香族系ポリエステルである請求項６記載の生分解性ポリ
   エステル積層フィルム。