【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速仕様の自動梱包機にも好適に使用することのできる生分解性を有する梱包用バンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷造りなどに使用される梱包用バンドは、現在ポリプロピレン製のものが軽量、高強度、耐薬品性、熱融着性の点で優れており、特に自動梱包機での使用に適し、また価格面でも安価であることから、梱包用バンドとして各種産業分野で大量に使用されている。
現在用いられているポリプロピレン製梱包用バンドは、例えば特開平３−６５８号公報、特公平４−７６７６９号公報、特公平５−３４２２９号公報などに開示されている公知技術により得ることができる。すなわち、熱可塑性樹脂であるポリプロピレンを溶融押出して帯状の成形物とし、これを長手方向に延伸した後、エンボス加工によって、表裏両面に多数の凹凸をつくることによって得られる。これら一連の加工操作により、引張強度の向上、縦割れの防止、見かけ厚み増加などにより、梱包用バンドとしての使用過程における必要な性能に加えて、自動梱包機で使用する場合に必要な性能を維持しつつ、当該バンドの軽量化を実現している。
【０００３】
一般にポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリレート系、ポリカーボネート系、ポリイミド系などに代表される高分子材料は、様々な産業用資材として有効に利用されてきた。これら通常の汎用高分子材料は、その使用を終え、廃棄されると、自然環境下でほとんど分解されないために、埋設処理した場合には、半永久的に地中に残留し、焼却処分した場合には、廃棄ガスや廃棄熱エネルギーが問題となる場合がある。さらには、通常の汎用高分子材料は、自然環境下でほとんど分解されないために、景観を損ねたり、海洋生物の生活環境を破壊したり、多くの環境保全上の問題を抱えている。 このような背景から、分解性又は生分解性を有する熱可塑性樹脂として、乳酸系ポリマーが注目を集めてきた。
【０００４】
ポリ乳酸は、動物の体内で数カ月から１年以内に１００％生分解し、また、土壌や海水中等の湿潤状態に放置された場合、数週間程度で強度が著しく低下し、約１年から数年程度で原形を留めずに消滅し、さらに分解生成物は、人体に無害な乳酸と二酸化炭素と水になるという特徴を有している。
ポリ乳酸の原料である乳酸は、発酵法や化学合成法により製造されている。最近では、特に発酵法によるＬ−乳酸が大量に製造され、価格も安価となってきており、各種用途の開発が進められている。
【０００５】
一般に広く使用されている自動梱包機は、ポリプロピレン製梱包用バンドの利用を前提に設計・調整されている。近年、梱包ラインの高速化に伴い、従来よりも高速仕様の梱包機も使用され始めている。これらを特別な改造・調整なしに、分解性を有する梱包用バンドで使用可能にすることは、梱包用バンドの製造業者及び消費者、梱包機の製造業者及び利用者など広範囲にわたって、非常に有益であり、このような特徴を持つ分解性を有する梱包用バンドが切望されている。
【０００６】
ポリ乳酸製梱包用バンドは、既に特開平１１−１６５３３８号公報、特開平１１−２７７６４０号公報及び特開平２００１−１９０２７号公報に開示されている。しかし、これら公報に記載の技術で得られる梱包用バンドは、ポリ乳酸の特徴である剛性のために、自動梱包機で使用した場合に粉や剥離物が発生し、梱包不良をおこす場合がある。特に高速仕様の自動梱包機で使用した場合に、粉や剥離物の発生が多くなり、梱包不良の原因となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような実状を鑑み、本発明は乳酸系ポリマーからなり、高速仕様の自動梱包機に好適に使用することのできる生分解性を有する梱包用バンドに関するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、乳酸系ポリマーに無機充填剤及び可塑剤を添加することで、「発明が解決しようとする課題」を解決できるとの知見を見出し、本出願の発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は以下の事項により特定される。
▲１▼ 乳酸系ポリマー１００重量部に対し、無機充填剤０．１〜１０重量部及び可塑剤０．１〜１０重量部を含んでなる乳酸系ポリマー組成物からなる梱包用バンド。
▲２▼ 無機充填剤が、乳酸系ポリマーに対して結晶化促進作用を有する無機充填剤であることを特徴とする▲１▼に記載の梱包用バンド。
▲３▼ 無機充填剤が、ケイ酸（ＳｉＯ２）成分を３０％以上含む結晶性の無機充填剤であることを特徴とする▲１▼又は▲２▼に記載の梱包用バンド。
▲４▼ 無機充填剤が、タルク、カオリン、クレー、シリカであることを特徴とする▲１▼乃至▲３▼の何れかに記載の梱包用バンド。
▲５▼ 可塑剤が、アセチルトリブチルクエン酸、またはジブチルジグリコールアジペートであることを特徴とする▲１▼乃至▲４▼の何れかに記載の梱包用バンド。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において乳酸系ポリマーとは、重合に供するモノマーの重量に換算して、乳酸成分を５０ｗｔ％以上含むポリマーを包含する。その具体例としては、
▲１▼ ポリ乳酸、
▲２▼ 乳酸と他の脂肪族ヒドロキシカルボン酸とのコポリマー、
▲３▼ 乳酸、脂肪族多価アルコールと脂肪族多塩基酸とのコポリマー、
▲４▼ ▲１▼〜▲３▼のいずれかの組み合わせによる混合物
等が挙げられる。
本発明で用いられる乳酸としては、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、ＤＬ−乳酸またはそれらの混合物、または乳酸の環状二量体であるラクタイドを挙げることができる。特に、得られた乳酸系ポリマーは、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸を混合して用いる場合、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸の何れかが７５重量％以上であることが好ましい。
【００１１】
［乳酸ポリマー］
本発明において使用される乳酸系ポリマーの製造方法の具体例としては、
▲１▼ 乳酸又は乳酸と脂肪族ヒドロキシカルボン酸の混合物を原料として、直接脱水重縮合する方法（例えば米国特許５３１０８６５号に示されている製造方法）、
▲２▼ 乳酸の環状二量体（ラクタイド）を溶融重合する開環重合法（例えば、米国特許第２７５８９８７号に開示されている製造方法）、
▲３▼ 乳酸と脂肪族ヒドロキシカルボン酸の環状二量体、例えばラクタイドやグリコライドとε−カプロラクトンを、触媒の存在下、溶融重合する開環重合法（例えば、米国特許第４０５７５３７号に開示されている製造方法）、
▲４▼ 乳酸、脂肪族二価アルコールと脂肪族二塩基酸の混合物を、直接脱水重縮合する方法（例えば、米国特許第５４２８１２６号に開示されている製造方法）、
▲５▼ ポリ乳酸と脂肪族二価アルコールと脂肪族二塩基酸とのポリマーを、有機溶媒存在下に縮合する方法（例えば欧州特許公報第０７１２８８０Ａ２号に開示されている製造方法）、
▲６▼ 乳酸を触媒の存在下、脱水重縮合反応を行うことによりポリエステル重合体を製造するに際し、少なくとも一部の工程で固相重合を行う方法、
等を挙げることができるが、その製造方法は特に限定されない。
また少量のトリメチロールプロパン、グリセリンのような脂肪族多価アルコール、ブタンテトラカルボン酸のような脂肪族多塩基酸、多糖類等のような多価アルコール類を共存させて共重合させても良く、またジイソシアネート化合物等のような結合剤（高分子鎖延長剤）を用いて分子量を上げても良いし、ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、ジクミルパーオキシドのような過酸化物で架橋させてもよい。
【００１２】
［脂肪族ヒドロキシカルボン酸］
本発明で示す脂肪族ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ吉草酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸等を挙げることができ、さらに、脂肪族ヒドロキシカルボン酸の環状エステル、例えばグリコール酸の二量体であるグリコライドや６−ヒドロキシカプロン酸の環状エステルであるε−カプロラクトンを挙げることができる。これらは、単独で又は二種以上組合せて使用することができる。
【００１３】
［脂肪族二価アルコール］
本発明で示す脂肪族二価アルコールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオール、１，９−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリテトラメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，４−ベンゼンジメタノール等が挙げられる。これらは、単独で又は二種以上組合せて使用することができる。
【００１４】
［脂肪族二塩基酸］
本発明で示す脂肪族二塩基酸の具体例としては、シュウ酸、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、フェニルコハク酸、１，４−フェニレンジ酢酸等が挙げられる。これらは、単独で又は二種以上組合せて使用することができる。
【００１５】
［ポリマーの分子量］
乳酸系ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）や分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、実質的に成形加工が可能であれば特に制限されない。一般的には、Ｍｗは６〜１００万が好ましく、８〜５０万がより好ましく、１０〜３０万が最も好ましい。一般に、Ｍｗが６万より小さい場合、樹脂組成物を成形加工して得られた成形体の機械物性が十分でなかったり、逆に分子量が１００万を超える場合、成形加工時の溶融粘度が極端に高くなり取扱い困難となったり、製造上不経済となったりする場合がある。
【００１６】
［無機充填剤］
本発明では、乳酸系ポリマーに無機充填剤を添加することによって、バンドの引張強度、腰の強さ、耐摩耗性、スリップ性が向上し、また、縦割れが抑制される。本発明に用いることのできる無機充填剤の例としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、カオリン、クレー、タルク等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの中でも特に、ケイ酸（ＳｉＯ２）成分を３０％以上含む結晶性の無機充填剤が好ましく、その具体例としては、タルク、カオリン、クレー、シリカが挙げられる。これらは単独で使用しても良いし、また、二種以上を混合して使用しても良い。無機充填材の配合量は、乳酸系ポリマー１００重量部に対し、０．１〜２５重量部が好ましく、０．５〜２０重量部がより好ましい。２５重量部を超えると、強度の低下を招いたり、シール強度が不十分となる場合がある。
【００１７】
［可塑剤］
本発明に用いることのできる可塑剤は、特に限定されないが、例えばフタル酸系、脂肪族多塩基酸系、グリセリン系、クエン酸系、グリコール系等が挙げられる。特に生分解性を有し、乳酸系ポリマーとの相溶性に優れる脂肪族多塩基酸系、グリセリン系、クエン酸系、グリコール系の可塑剤が好ましく、その例としては、アセチルトリブチルクエン酸、ジブチルジグリコールアジペート等が挙げられる。これらの可塑剤は単独で使用しても良いし、２種以上を混合して使用しても良い。可塑剤の配合量は、乳酸系ポリマー１００重量部に対し、０．１〜１０重量部が好ましく、０．５〜５重量部がより好ましい。１０重量部を越えると、梱包用バンド成形時に可塑剤がブリードし、成形トラブル等の問題を起こす場合がある。
本発明の乳酸系ポリマー組成物には、バンドの自動梱包機内における摩擦、摩耗を軽減するために、滑剤を加えることが好ましい。本発明に用いることのできる滑剤の種類は限定されない。好ましい具体例としては、エルカ酸アマイド、ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、ラウリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ベヘニン酸アマイド、リシノール酸アマイド、オキシステアリン酸アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスベヘニン酸アマイド等の脂肪酸アマイド系滑剤、モンタン酸ワックス、モンタン酸部分ケン化エステル、ステアリン酸ブチルエステル等の長鎖エステルワックス、グリセリン脂肪酸エステル、ヒドロキシステアリン酸トリグリセリド、ソルビタン脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル系滑剤、ステアリン酸鉛、ステアリン酸カルシウム、ヒドロキシステアリン酸カルシウム等の炭素数１２〜３０の脂肪酸金属塩である金属石鹸系滑剤、またはこれらを複合した複合滑剤等が挙げられる。これらのうち、エルカ酸アマイド、モンタン酸ワックス、ヒドロキシステアリン酸カルシウム等が好ましい。
滑剤の添加量は乳酸系ポリマー１００重量部に対して０．１〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部であることが好ましい。添加量が０．１重量部未満の場合は、得られる梱包バンドの自動梱包機内における走行性が悪く、摩擦、摩耗が大きくなるので好ましくない。５重量部を越えると、乳酸系ポリマー組成物を溶融押出成形する際の、溶融時の粘度が低下して、バンドの成形が困難にることがあるため、好ましくない。
本発明で用いる乳酸系ポリマー組成物には、目的（例えば成形性、二次加工性、分解性、引張強度、耐熱性、保存安定性、耐候性、スリップ性、耐摩耗性、柔軟性等の向上）に応じて各種添加剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、難燃剤、内部離型剤、外部離形剤、無機添加剤、帯電防止剤、表面ぬれ改善剤、焼却補助剤、顔料、滑剤、天然物）等を添加することができる。
【００１８】
［成形加工法］
本発明において、乳酸系ポリマー、無機充填剤、可塑剤、その他添加剤を、混合・混練して梱包バンドの原料とする方法は、公知公用の混練技術、例えば、ヘンシェルミキサー、リボンブレンダー等で各原料をドライブレンドし、押出機等を用いて溶融混合する方法を採用することができる。また、押出機での溶融混合とバンド製造を同時に行うこともできる。
【００１９】
［梱包用バンドの製造方法］
以下に、本発明の生分解性梱包用バンドの製造方法について説明する。
乳酸系ポリマー、無機充填剤、可塑剤、その他添加剤からなるポリマー組成物を、押出成形機のスリット状ダイより帯状に溶融押出し、その後、冷却水槽に導き急冷する。冷却水槽の水温は２０〜８０℃の範囲が好ましく、２０〜５０℃の範囲がより好ましい。水温が上記範囲よりも低い場合、冷却水槽中のバンドの走行が乱れたり、バンドが過度に硬質になるため、走行の乱れが周囲に伝搬し易くなり、製品形状に悪影響を与える場合がある。水温が上記範囲より高い場合には、帯状成形物の冷却が不足して、軟質のまま次の延伸行程へ導入され、引き取りローラー（延伸ローラー）での巻き取り不良を引き起こす場合がある。
次に、この冷却されたバンドを、乳酸系ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）以上、乳酸系ポリマーの融点（Ｔｍ）以下の温度に加熱して延伸を行う。好ましい延伸温度は、（Ｔｇ＋５℃）〜（Ｔｍ−２０℃）であり、（Ｔｇ＋１０℃）〜（Ｔｍ−４０℃）がより好ましい。延伸時のバンドの温度がＴｇに満たない場合やＴｍを越える場合は、延伸を行うことが困難となる。尚、延伸時の加熱方法は、水槽、オーブン、熱ロール等いずれを用いてもよい。
【００２０】
延伸倍率は、３〜１５倍が好ましく、３〜７倍がより好ましい。延伸倍率が３倍に満たない場合は、延伸による強度発現が少なく、十分な強度を持つ製品が得られない。１５倍を越える延伸倍率では、延伸切れや、バンドの縦割れなどのトラブルが発生しやすくなる。
延伸を行う方法としては、１段で行う他に、２段、３段〜多段の構成とし、各段で小倍率の延伸を行い、全体の延伸倍率を３〜１５倍とする方法もとることができる。多段の延伸を行う場合には、例えば、１段目で１．７〜５倍、２段目で１．５〜４倍、３段目では１．２〜３倍のように、順次延伸倍率を下げ、全体的な延伸倍率を３〜１５倍となるようにし、加熱条件は上記温度範囲において、１段目を一番低く、段数を増す毎に順次温度を高くする方法が好ましい。
【００２１】
上記範囲の倍率、および温度で延伸したバンドは、引き続いて表面に所定の模様の凹凸を有する一対のローラー（エンボスロール）に挟み込むことによって、バンドの表面または表裏両面に多数の凹凸状の模様を賦形するためのエンボス加工を施す。
エンボス加工を施した表面に凹凸を有する梱包バンドの見かけ厚みは、例えば、マイクロメーターで１サンプルにつき、１０点測定してその平均値を求めることにより評価することができる。本発明においては、表面の凹凸が、０．２〜０．８ｍｍの見かけ厚みを有するものであることが好ましい。この数値範囲内においては、自動梱包機で使用する際に、給送部での送り性や、アーチ部での通過性が特に好適である。
さらに、このバンドを乳酸系ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）〜融点（Ｔｍ）の間の温度に設定した加熱槽に導き、熱処理（熱固定）を行った後、冷却槽において冷却し、最後に巻取機により巻き取り、製品を得る。
熱処理には、延伸操作の場合と同様に、水槽、オーブン、熱ロール等いずれを用いてもよい。
このようにして得られた梱包用バンドの好適な平均幅は、５〜１８ｍｍであり、単位長さ当たりの重量（目付）が７ｇ／ｍ以下である。
本発明においては、自動梱包機による結束テストにおいて結束失敗がなく、日本工業規格 ＪＩＳ Ｚ１５２７に準拠して測定した引張強度が０．４９〜１．９６ｋＮ／１５．５ｍｍ幅｛５０〜２００ｋｇｆ／１５．５ｍｍ幅｝の範囲、好ましくは０．７８〜１．９６ｋＮ／１５．５ｍｍ幅｛８０〜２００ｋｇｆ／１５．５ｍｍ幅｝の範囲、シール強度が引張強度の７５〜１００％、好ましくは８０〜１００％、である梱包用バンドが得られる。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の技術範囲を超えない限り、これに限定されるものではない。
［物性評価］
梱包用バンドの評価条件は以下の通りである。
▲１▼ 結束テスト
高速仕様の自動梱包機（５０結束／分、ナイガイ（株）製）を用い、２００×２００×２００ｍｍの箱にバンド掛けを５００回連続で行った。
この間の（１） バンドの走行性、（２） 縦割れの有無を確認し、（３） 粉・剥離発生による梱包不良の有無を確認し、これら全てが良好な場合、総合評価を○とし、これらの内一つでも不良が認められた場合、総合評価を×とした。
▲２▼ 引張強度
日本工業規格 ＪＩＳ Ｚ１５２７に準じ、引張強度を測定した。
▲３▼ シール強度
上記▲１▼と同じ条件で結束テストを行い、日本工業規格 ＪＩＳ Ｚ１５２７に準じて、ヒートシール部分に剪断応力が働くように、バンド長手方向の引張強度を測定してシール強度とした。
【００２３】
［実施例１］
ポリ乳酸（ＬＡＣＥＡ Ｈ−１００ＰＬ、三井化学（株）製）、タルク（ＴＭ−３０、富士タルク工業（株）製）、ジブチルジグリコールアジペート（ＢＸＡ、大八化学（株）製）を１００：３：２の重量比でブレンドし、押出機シリンダー設定温度１７０〜１９０℃、スリットダイ設定温度１７０℃から帯状の成形物を押し出し、スリットダイ直下に設けられた水温４０℃に調節した冷却水槽に導き冷却した。続いて、延伸用加熱槽として温度制御が可能な水槽を用い、設定温度を８５℃とし、前後に配置した延伸ローラーの速度比により延伸倍率を５倍として延伸した後、エンボスロールにより表面に凹凸を賦形した後、巻取機で巻き取り、幅１５．５ｍｍ、見掛け厚み０．５ｍｍの梱包用バンドを得た。このバンドの結束テストは良好で、引張強度、シール強度とも十分実用に足る値であった。評価結果を表１に示す。
【００２４】
［実施例２］
ポリ乳酸（ＬＡＣＥＡ Ｈ−１００ＰＬ、三井化学（株）製）、シリカ（サイリシア５３０、富士シリシア化学（株）製）、ジブチルジグリコールアジペート（ＢＸＡ、大八化学（株）製）を１００：３：２の重量比でブレンドした他は実施例１と同様にして、幅１５．５ｍｍ、見かけ厚み０．５ｍｍの梱包用バンドを得た。このバンドの結束テストは良好で、引張強度、シール強度とも十分実用に足る値であった。評価結果を表１に示す。
【００２５】
［実施例３］
ポリ乳酸（ＬＡＣＥＡ Ｈ−１００ＰＬ、三井化学（株）製）、カオリン（ＮＮカオリンクレー、土屋カオリン工業（株）製）、アセチルトリブチルクエン酸（ＡＴＢＣ、協和発酵（株）製）を１００：３：２の重量比でブレンドした他は実施例１と同様にして、幅１５．５ｍｍ、見かけ厚み０．５ｍｍの梱包用バンドを得た。このバンドの結束テストは良好で、引張強度、シール強度とも十分実用に足る値であった。評価結果を表１に示す。
【００２６】
［比較例１］
ポリ乳酸（ＬＡＣＥＡ Ｈ−１００ＰＬ、三井化学（株）製）に、無機充填剤及び可塑剤を添加せずに、実施例１と同様にして、幅１５．５ｍｍ、見かけ厚み０．５ｍｍの梱包用バンドを得た。このバンドで結束テストを実施したところ、梱包機フィードロール付近での粉や剥離の発生が多く、安定して梱包を行うことが困難であった。
【００２７】
［比較例２］
ポリ乳酸（ＬＡＣＥＡ Ｈ−１００ＰＬ、三井化学（株）製）、シリカ（サイリシア５３０、富士シリシア化学（株）製）を１００：３の重量比でブレンドした他は実施例１と同様にして、幅１５．５ｍｍ、見かけ厚み０．５ｍｍの梱包用バンドを得た。このバンドで結束テストを実施したところ、梱包機フィードロール付近での粉や剥離の発生が多く、安定して梱包を行うことが困難であった。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】
本発明により、高速仕様の自動梱包機にも好適に使用することのできる生分解性を有する梱包用バンドを提供することができる。
本発明により、自動梱包機において良好に結束可能であり、機械的強度、シール強度、分解性に優れた樹脂製梱包用バンドを提供することができる。
市販のポリプロピレン製梱包用バンド（以下、ＰＰバンドという。）と同等の梱包機特性を達成し得る生分解性ポリマー製梱包用バンドを提供することができる。すなわち、市販汎用自動梱包機（市販のＰＰバンドを荷物の結束および融着接合するのに好適な条件に設定された自動梱包機）に、従来の技術による生分解性ポリマー製梱包用バンドをセットして使用したのでは、ＰＰバンドと同等には使用できなかったことに鑑み、上記市販汎用自動梱包機において、ＰＰバンドと同等の梱包機特性（融着接合性、走行性等）を達成し得る生分解性ポリマー製梱包用バンドを提供することができる。
より具体的には、現在一般に広く使用されている自動梱包機（ポリプロピレン製梱包用バンドの利用を前提に設計・調整されたもの）を、特別な改造・調整なしに使用できる分解性を有する梱包用バンドを提供することができる。
エンボスを付与することにより、強度を維持して軽量化を達成した生分解性ポリマー製梱包用バンドを提供することができる。
エンボスを付与することにより、市販汎用自動梱包機の走給機構やアーチ部分の走行性を改善した生分解性ポリマー製梱包用バンドを提供することができる。エンボスを付与することにより、市販汎用自動梱包機の走給機構やアーチ部分を問題なく通過させるために必要な剛性を改善した生分解性ポリマー製梱包用バンドを提供することができる。
無機添加剤を添加することにより、市販汎用自動梱包機の走給機構やアーチ部分を問題なく通過させるために必要な強度及び剛性を改善した生分解性ポリマー製梱包用バンドを提供することができる。
可塑剤を添加することにより、市販汎用自動梱包機の走給機構やアーチ部分の走行性を改善した生分解性ポリマー製梱包用バンドを提供することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biodegradable packing band that can be suitably used for an automatic packing machine of a high-speed specification.
[0002]
[Prior art]
Packaging bands used for packing, etc. are currently made of polypropylene, which are excellent in terms of lightness, high strength, chemical resistance, and heat sealing properties, and are particularly suitable for use in automatic packing machines, and in terms of price. However, since it is inexpensive, it is widely used as a packing band in various industrial fields.
The currently used polypropylene packing band can be obtained by a known technique disclosed in, for example, JP-A-3-658, JP-B-4-76769, and JP-B5-34229. That is, it is obtained by melt-extruding polypropylene, which is a thermoplastic resin, into a belt-shaped molded product, stretching this in the longitudinal direction, and then forming many irregularities on both front and back surfaces by embossing. These series of processing operations improve the tensile strength, prevent longitudinal cracks, increase the apparent thickness, etc., and in addition to the necessary performance in the process of using as a packing band, the performance required for use with automatic packing machines While maintaining this, the weight of the band is reduced.
[0003]
In general, polymer materials represented by polyolefins, polystyrenes, polyesters, polyamides, polyacrylates, polycarbonates, polyimides and the like have been effectively used as various industrial materials. When these general-purpose polymer materials are used and discarded, they are hardly decomposed in the natural environment, so they remain semi-permanently in the ground when buried and when incinerated. In some cases, waste gas and waste heat energy may be a problem. Furthermore, ordinary general-purpose polymer materials are hardly decomposed in a natural environment, and therefore have a problem of harming the landscape, destroying the living environment of marine life, and have many environmental conservation problems. From such a background, lactic acid-based polymers have attracted attention as thermoplastic resins having degradability or biodegradability.
[0004]
Polylactic acid biodegrades 100% within the body of an animal within several months to one year, and when left in wet conditions such as soil or seawater, its strength is significantly reduced in about a few weeks, and from about one year to several years. In about a year, it disappears without retaining its original shape, and the decomposition products are characterized by lactic acid, carbon dioxide, and water that are harmless to the human body.
Lactic acid, a raw material of polylactic acid, is produced by a fermentation method or a chemical synthesis method. Recently, L-lactic acid has been produced in large quantities by the fermentation method, and its price has become cheap, and development of various uses has been promoted.
[0005]
Automatic packing machines, which are widely used in general, are designed and adjusted on the assumption that polypropylene packing bands are used. In recent years, with the speeding up of packing lines, packing machines with higher speed specifications than before have been used. The fact that these can be used in disassembly packing bands without special modification or adjustment is very beneficial to a wide range of manufacturers and consumers of packing bands, manufacturers and users of packing machines. Therefore, there is a long-felt need for a decomposable packing band having such characteristics.
[0006]
Polylactic acid packing bands have already been disclosed in JP-A-11-165338, JP-A-11-277640 and JP-A-2001-19027. However, the packing bands obtained by the techniques described in these publications may cause powder or peeling when used in an automatic packing machine due to the rigidity characteristic of polylactic acid, and may cause defective packing. . In particular, when used in an automatic packing machine of a high-speed specification, the generation of powder and peeled materials increases, which causes defective packing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of such circumstances, the present invention relates to a biodegradable packing band which is made of a lactic acid-based polymer and can be suitably used for an automatic packing machine of a high-speed specification.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and found that adding an inorganic filler and a plasticizer to a lactic acid-based polymer can solve the "problem to be solved by the invention". Thus, the present invention has been completed.
[0009]
That is, the present invention is specified by the following items.
(1) A packing band made of a lactic acid-based polymer composition containing 0.1 to 10 parts by weight of an inorganic filler and 0.1 to 10 parts by weight of a plasticizer with respect to 100 parts by weight of a lactic acid-based polymer.
(2) The packing band according to (1), wherein the inorganic filler is an inorganic filler having a crystallization promoting action on a lactic acid-based polymer.
(3) The packing band according to (1) or (2), wherein the inorganic filler is a crystalline inorganic filler containing 30% or more of a silicic acid (SiO2) component.
(4) The packing band according to any one of (1) to (3), wherein the inorganic filler is talc, kaolin, clay, or silica.
(5) The packing band according to any one of (1) to (4), wherein the plasticizer is acetyl tributyl citric acid or dibutyl diglycol adipate.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, the lactic acid-based polymer includes a polymer containing 50% by weight or more of a lactic acid component in terms of the weight of a monomer to be subjected to polymerization. As a specific example,
▲ 1 ▼ Polylactic acid,
(2) a copolymer of lactic acid and another aliphatic hydroxycarboxylic acid,
(3) lactic acid, a copolymer of an aliphatic polyhydric alcohol and an aliphatic polybasic acid,
(4) A mixture obtained by a combination of (1) to (3).
Examples of the lactic acid used in the present invention include L-lactic acid, D-lactic acid, DL-lactic acid or a mixture thereof, or lactide which is a cyclic dimer of lactic acid. In particular, when the obtained lactic acid-based polymer is used by mixing L-lactic acid and D-lactic acid, it is preferable that either L-lactic acid or D-lactic acid is 75% by weight or more.
[0011]
[Lactic acid polymer]
Specific examples of the method for producing the lactic acid-based polymer used in the present invention,
{Circle around (1)} A method in which lactic acid or a mixture of lactic acid and an aliphatic hydroxycarboxylic acid is used as a raw material for direct dehydration polycondensation (for example, a production method described in US Pat. No. 5,310,865);
(2) a ring-opening polymerization method in which a cyclic dimer of lactic acid (lactide) is melt-polymerized (for example, a production method disclosed in US Pat. No. 2,758,987);
{Circle around (3)} A ring-opening polymerization method in which a cyclic dimer of lactic acid and an aliphatic hydroxycarboxylic acid, for example, lactide or glycolide and ε-caprolactone are melt-polymerized in the presence of a catalyst (for example, disclosed in US Pat. No. 4,057,537). Manufacturing method),
(4) a method of directly dehydrating and polycondensing a mixture of lactic acid, an aliphatic dihydric alcohol and an aliphatic dibasic acid (for example, a production method disclosed in US Pat. No. 5,428,126);
(5) a method of condensing a polymer of polylactic acid, an aliphatic dihydric alcohol and an aliphatic dibasic acid in the presence of an organic solvent (for example, a production method disclosed in European Patent Publication No. 0712880A2);
{Circle around (6)} a method of performing solid phase polymerization in at least a part of the steps of producing a polyester polymer by performing a dehydration polycondensation reaction with lactic acid in the presence of a catalyst,
And the like, but the production method is not particularly limited.
In addition, a small amount of trimethylolpropane, an aliphatic polyhydric alcohol such as glycerin, an aliphatic polybasic acid such as butanetetracarboxylic acid, and a polyhydric alcohol such as a polysaccharide may coexist and be copolymerized. Alternatively, the molecular weight may be increased by using a binder (polymer chain extender) such as a diisocyanate compound, or by using a peroxide such as bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene or dicumyl peroxide. It may be crosslinked.
[0012]
[Aliphatic hydroxycarboxylic acid]
Specific examples of the aliphatic hydroxycarboxylic acid shown in the present invention include glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 3-hydroxyvaleric acid, 4-hydroxyvaleric acid, and 6-hydroxycaproic acid. And cyclic esters of aliphatic hydroxycarboxylic acids such as glycolide, which is a dimer of glycolic acid, and ε-caprolactone, which is a cyclic ester of 6-hydroxycaproic acid. These can be used alone or in combination of two or more.
[0013]
[Aliphatic dihydric alcohol]
Specific examples of the aliphatic dihydric alcohol shown in the present invention include, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, neopentyl glycol, polytetramethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-benzenedimethanol And the like. These can be used alone or in combination of two or more.
[0014]
[Aliphatic dibasic acid]
Specific examples of the aliphatic dibasic acid shown in the present invention include oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecandioic acid, dodecandioic acid, and phenylsuccinic acid , 1,4-phenylenediacetic acid and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
[0015]
[Polymer molecular weight]
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the lactic acid-based polymer are not particularly limited as long as they can be substantially molded. Generally, Mw is preferably from 6 to 1,000,000, more preferably from 8 to 500,000, and most preferably from 100,000 to 300,000. In general, when Mw is smaller than 60,000, the mechanical properties of a molded product obtained by molding a resin composition are not sufficient, or when the molecular weight exceeds 1,000,000, the melt viscosity during molding is extremely high. And it may be difficult to handle or uneconomical in production.
[0016]
[Inorganic filler]
In the present invention, by adding an inorganic filler to the lactic acid-based polymer, the tensile strength, stiffness, abrasion resistance, and slip properties of the band are improved, and longitudinal cracks are suppressed. Examples of inorganic fillers that can be used in the present invention include, but are not limited to, titanium oxide, calcium carbonate, barium sulfate, silica, kaolin, clay, talc, and the like. Among these, a crystalline inorganic filler containing at least 30% of a silicic acid (SiO 2) component is preferable, and specific examples thereof include talc, kaolin, clay, and silica. These may be used alone or as a mixture of two or more. The blending amount of the inorganic filler is preferably 0.1 to 25 parts by weight, more preferably 0.5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lactic acid-based polymer. If the amount exceeds 25 parts by weight, the strength may be reduced or the sealing strength may be insufficient.
[0017]
[Plasticizer]
The plasticizer that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include phthalic acid, aliphatic polybasic acid, glycerin, citric acid, and glycol. Particularly preferred are aliphatic polybasic acid-based, glycerin-based, citric acid-based, and glycol-based plasticizers having biodegradability and excellent compatibility with lactic acid-based polymers, and examples thereof include acetyl tributyl citrate and dibutyl. Diglycol adipate and the like. These plasticizers may be used alone or in combination of two or more. The amount of the plasticizer is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lactic acid-based polymer. If the amount exceeds 10 parts by weight, the plasticizer may bleed during molding of the packing band, which may cause problems such as molding trouble.
It is preferable to add a lubricant to the lactic acid-based polymer composition of the present invention in order to reduce friction and abrasion of the band in the automatic packing machine. The type of lubricant that can be used in the present invention is not limited. Preferred specific examples include erucic acid amide, stearic acid amide, oleic acid amide, lauric acid amide, palmitic acid amide, behenic acid amide, ricinoleic acid amide, oxystearic acid amide, methylenebisstearic acid amide, ethylenebisstearic acid amide Amide-based lubricants such as ethylenebisbehenic acid amide, long chain ester waxes such as montanic acid wax, partially saponified montanic acid ester, butyl stearate, glycerin fatty acid ester, hydroxystearic acid triglyceride, sorbitan fatty acid ester, etc. A metal soap-based lubricant which is a metal salt of a fatty acid having 12 to 30 carbon atoms, such as a fatty acid ester lubricant, lead stearate, calcium stearate, and calcium hydroxystearate; Composite lubricant, etc. that combines these. Among them, erucic acid amide, montanic acid wax, calcium hydroxystearate and the like are preferable.
The amount of the lubricant to be added is preferably 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 0.1 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lactic acid-based polymer. If the added amount is less than 0.1 part by weight, the obtained packing band is not preferable because the running property of the obtained packing band in the automatic packing machine is poor, and the friction and wear increase. If the amount exceeds 5 parts by weight, the viscosity at the time of melt extrusion of the lactic acid-based polymer composition decreases, which may make it difficult to form a band.
The lactic acid-based polymer composition used in the present invention has a purpose (for example, moldability, secondary processing, degradability, tensile strength, heat resistance, storage stability, weather resistance, slip property, abrasion resistance, flexibility, etc.). Various additives (antioxidants, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, flame retardants, internal mold release agents, external release agents, inorganic additives, antistatic agents, surface wetting improvers, incineration aids) Pigments, lubricants, natural products) and the like.
[0018]
[Molding method]
In the present invention, a method of mixing and kneading a lactic acid-based polymer, an inorganic filler, a plasticizer, and other additives into a raw material of a packing band is performed by a known and publicly known kneading technique, for example, a Henschel mixer, a ribbon blender, or the like. A method in which the raw materials are dry-blended and melt-mixed using an extruder or the like can be employed. In addition, melt mixing and band production in an extruder can be performed simultaneously.
[0019]
[Production method of packing band]
Hereinafter, a method for producing the biodegradable packing band of the present invention will be described.
A polymer composition comprising a lactic acid-based polymer, an inorganic filler, a plasticizer, and other additives is melt-extruded in a belt shape from a slit die of an extruder, and then guided into a cooling water tank and quenched. The water temperature of the cooling water tank is preferably in the range of 20 to 80C, more preferably in the range of 20 to 50C. If the water temperature is lower than the above range, the running of the band in the cooling water tank is disturbed or the band is excessively hard, so that the running disturbance is easily propagated to the surroundings, which may adversely affect the product shape. When the water temperature is higher than the above range, the cooling of the strip-shaped molded article is insufficient, and the strip-shaped molded article is introduced into the next stretching step while being soft, which may cause poor winding by the take-up roller (stretching roller).
Next, the cooled band is stretched by heating to a temperature not lower than the glass transition temperature (Tg) of the lactic acid-based polymer and not higher than the melting point (Tm) of the lactic acid-based polymer. The preferred stretching temperature is (Tg + 5 ° C) to (Tm-20 ° C), and more preferably (Tg + 10 ° C) to (Tm-40 ° C). When the temperature of the band during stretching is lower than Tg or exceeds Tm, it becomes difficult to perform stretching. In addition, as a heating method at the time of stretching, any of a water tank, an oven, a hot roll, and the like may be used.
[0020]
The stretching ratio is preferably 3 to 15 times, more preferably 3 to 7 times. When the stretching ratio is less than 3 times, the strength expression by stretching is small, and a product having sufficient strength cannot be obtained. If the draw ratio exceeds 15 times, troubles such as breakage of the stretch and longitudinal cracks of the band are likely to occur.
As a method of performing stretching, in addition to performing the stretching in one stage, a method in which a two-stage, three-stage to multi-stage configuration is used, and a small-scale stretching is performed in each stage to make the overall stretching ratio 3 to 15 times. Can be. When performing multi-stage stretching, for example, the stretching ratio is 1.7 to 5 times in the first stage, 1.5 to 4 times in the second stage, and 1.2 to 3 times in the third stage. It is preferable that the overall stretching ratio be 3 to 15 times, and the heating conditions be such that the first stage is lowest in the above temperature range, and the temperature is sequentially increased as the number of stages is increased.
[0021]
The band stretched at the magnification and temperature in the above range is successively sandwiched between a pair of rollers (emboss rolls) having a predetermined pattern of irregularities on the surface, thereby forming a large number of irregular patterns on the surface of the band or on both front and back surfaces. Embossing for shaping.
The apparent thickness of the embossed packaging band having irregularities on its surface can be evaluated, for example, by measuring 10 points per sample with a micrometer and calculating the average value. In the present invention, it is preferable that the surface irregularities have an apparent thickness of 0.2 to 0.8 mm. Within this numerical range, when used in an automatic packing machine, the feeding property in the feeding part and the passing property in the arch part are particularly suitable.
Furthermore, this band was led to a heating tank set at a temperature between the glass transition temperature (Tg) and the melting point (Tm) of the lactic acid-based polymer, and after performing a heat treatment (heat fixation), cooled in a cooling tank, and finally cooled. The product is obtained by winding by a winder.
As in the case of the stretching operation, any of a water tank, an oven, a hot roll, and the like may be used for the heat treatment.
The preferred average width of the packing band thus obtained is 5 to 18 mm, and the weight per unit length (basis weight) is 7 g / m or less.
In the present invention, there is no binding failure in the binding test by the automatic packing machine, and the tensile strength measured according to Japanese Industrial Standard JIS Z1527 is 0.49 to 1.96 kN / 15.5 mm width ｛50 to 200 kgf / 15. 5 mm width}, preferably 0.78-1.96 kN / 15.5 mm width {80-200 kgf / 15.5 mm width}, seal strength is 75-100%, preferably 80-100% of tensile strength. Is obtained.
[0022]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but is not limited thereto without departing from the technical scope of the present invention.
[Evaluation of the physical properties]
The evaluation conditions of the packing band are as follows.
{ Circle around ( 1)} Bundling test Using a high-speed automatic packing machine (50 bundling / min, manufactured by Naigai Co., Ltd.), a 200 × 200 × 200 mm box was banded 500 times continuously.
During this period, (1) the running property of the band, (2) the presence or absence of vertical cracks, and (3) the presence or absence of packaging defects due to the occurrence of powder and delamination. When any one of these was found to be defective, the overall evaluation was evaluated as x.
{ Circle around ( 2)} Tensile strength Tensile strength was measured according to Japanese Industrial Standard JIS Z1527.
(3) Seal strength A bundling test is performed under the same conditions as in (1) above, and the tensile strength in the longitudinal direction of the band is measured according to Japanese Industrial Standard JIS Z1527 so that a shear stress acts on the heat-sealed portion. To obtain the seal strength.
[0023]
[Example 1]
Polylactic acid (LACEA H-100PL, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), talc (TM-30, manufactured by Fuji Talc Industries, Ltd.), dibutyl diglycol adipate (BXA, manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.) 100: 3. : Extruder: Extruder cylinder set temperature 170-190 ° C, extruded strip-shaped molded product from slit die set temperature 170 ° C, and guided to cooling water tank provided directly below slit die and adjusted to water temperature 40 ° C. Cool. Subsequently, a temperature controllable water tank was used as a heating tank for stretching, the set temperature was set to 85 ° C., and the stretching ratio was set to 5 times by the speed ratio of stretching rollers arranged before and after the stretching. Was wound up with a winder to obtain a packing band having a width of 15.5 mm and an apparent thickness of 0.5 mm. The banding test of this band was good, and both the tensile strength and the seal strength were sufficiently practical. Table 1 shows the evaluation results.
[0024]
[Example 2]
Polylactic acid (LACEA H-100PL, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), silica (Sylysia 530, manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd.), and dibutyl diglycol adipate (BXA, manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.) 100: 3: A band for packing having a width of 15.5 mm and an apparent thickness of 0.5 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending was carried out at a weight ratio of 2. The banding test of this band was good, and both the tensile strength and the seal strength were sufficiently practical. Table 1 shows the evaluation results.
[0025]
[Example 3]
Polylactic acid (LACEA H-100PL, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), kaolin (NN Kaolin Clay, manufactured by Tsuchiya Kaolin Industries, Ltd.), and acetyltributyl citric acid (ATBC, manufactured by Kyowa Hakko Co., Ltd.) 100: 3: A band for packing having a width of 15.5 mm and an apparent thickness of 0.5 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blending was carried out at a weight ratio of 2. The banding test of this band was good, and both the tensile strength and the seal strength were sufficiently practical. Table 1 shows the evaluation results.
[0026]
[Comparative Example 1]
Polylactic acid (LACEA H-100PL, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) for packing 15.5 mm in width and 0.5 mm in apparent thickness in the same manner as in Example 1 without adding an inorganic filler and a plasticizer. Got the band. When a banding test was performed with this band, it was difficult to stably pack the powder due to occurrence of a large amount of powder and peeling near the feed roll of the packing machine.
[0027]
[Comparative Example 2]
Except for blending polylactic acid (LACEA H-100PL, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and silica (Sylysia 530, manufactured by Fuji Silysia Chemical, Ltd.) at a weight ratio of 100: 3, the same procedure as in Example 1 was repeated. A packing band having a thickness of 15.5 mm and an apparent thickness of 0.5 mm was obtained. When a banding test was performed with this band, it was difficult to stably pack the powder due to occurrence of a large amount of powder and peeling near the feed roll of the packing machine.
[0028]
[Table 1]
[0029]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the biodegradable packing band which can be used suitably also for the automatic packing machine of a high-speed specification can be provided.
According to the present invention, it is possible to provide a resin packing band which can be satisfactorily bound in an automatic packing machine and has excellent mechanical strength, seal strength, and decomposability.
A biodegradable polymer packing band capable of achieving the same packing machine characteristics as a commercially available polypropylene packing band (hereinafter, referred to as a PP band) can be provided. That is, a biodegradable polymer packing band according to a conventional technique is set in a commercially available general-purpose automatic packing machine (an automatic packing machine set to conditions suitable for bundling and fusing a commercially available PP band). In view of the fact that it could not be used as well as the PP band, the above-mentioned commercially available general-purpose automatic packing machine achieved the same packing machine characteristics (fusion bonding property, running property, etc.) as the PP band. The resulting biodegradable polymer packaging band can be provided.
More specifically, an automatic packing machine (designed and adjusted on the assumption that a polypropylene packing band is used) that is widely used at present is used. Band can be provided.
By providing embossment, it is possible to provide a biodegradable polymer packing band that maintains strength and achieves weight reduction.
By providing the embossment, it is possible to provide a packing band made of a biodegradable polymer in which the running mechanism of a commercially available general-purpose automatic packing machine and the running property of an arch portion are improved. By providing the embossment, it is possible to provide a packing band made of a biodegradable polymer with improved rigidity required for passing through a running mechanism and an arch portion of a commercially available general-purpose automatic packing machine without any problem.
By adding an inorganic additive, it is possible to provide a packing band made of a biodegradable polymer with improved strength and rigidity required for passing through a running mechanism and an arch portion of a commercially available general-purpose automatic packing machine without any problem. .
By adding a plasticizer, it is possible to provide a packing band made of a biodegradable polymer in which the running mechanism of a commercially available general-purpose automatic packing machine and the running property of an arch portion are improved.
