JP2005068232A

JP2005068232A - 生分解性ブレンド樹脂及び該生分解性ブレンド樹脂から成る積層フィルム

Info

Publication number: JP2005068232A
Application number: JP2003297310A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Kudo; 寛文工藤; Hitoshi Matsuda; 斉松田
Original assignee: KAITO CHEMICAL IND; Kaito Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: KAITO CHEMICAL IND; Kaito Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】含浸性を有しない基材に対して積層する場合にあっても、高い層間接着強度を得ることができ、しかも、押出加工適性に優れた生分解性ブレンド樹脂を得る。
【解決手段】
上記目的を達成するために、本発明の生分解性ブレンド樹脂は、生分解性樹脂６０〜９７wt％と、密度９４０kg/m^３以下のポリエチレン、コモノマー含有率１０wt％以上のエチレン共重合体等のポリオレフィン３〜４０wt％とをブレンドして成る。そして、このようにして得られた本発明の生分解性ブレンド樹脂を原料の１つとして、例えば紙、金属箔、プラスチックフィルム等と積層された積層シートを得る。
【選択図】なし

Description

本発明は、生分解性ブレンド樹脂及び少なくとも１層が前記生分解性ブレンド樹脂から成る層を備えた積層フィルムに関し、より詳細には、優れた生分解性を維持しつつ、押出加工適性が良好で、かつ、積層フィルムとしたときに層間接着強度の高い生分解性ブレンド樹脂、及び少なくとも一層が該生分解性ブレンド樹脂から成る層を備えた積層フィルムに関する。

比較的軽量であり、かつ、安価であると共に、加工性に優れ、腐食、分解され難い性質を有するプラスチック製品は、生活の隅々にまで浸透し、今日において日々の生活に不可欠な存在となっている。

その一方で、このようなプラスチックの腐食、分解され難い性質から、廃棄されたプラスチック製品は何時までも原形を止め分解されず、また、焼却等する場合には、有害ガスが発生したり、焼却温度が高く焼却炉を傷める等の問題もあり、大量に生産、消費されるこのようなプラスチック製品の廃棄物の処理が重大な社会問題・環境問題の一つとなっている。

このような問題を解消するために、廃棄後、土壌中、堆肥中、活性汚泥中、水中等の自然環境下で速やかにカビやバクテリア等の微生物により生化学的に、或いは温度、湿度、光等の自然条件により分解され、ものによっては最終的には水と二酸化炭素になり、更には、焼却時でも燃焼カロリーが低く、焼却炉を傷めない樹脂として知られている生分解性樹脂の存在が脚光を浴びており、このような生分解性樹脂から成るフィルムが、食料や各種の雑貨類の包装用として、また、ごみ袋、農業用フィルム等の分野において既に実用化され、環境に対する負荷の軽減が図られている。

このような生分解性樹脂の特性から、紙カップ、紙トレー（皿）、紙カートン（箱）等の紙容器の耐水性、加工性、表面平滑性、衛生性を向上させるために、従来、紙の片面、又は両面に積層していたポリエチレン、ポリスチレン等の合成樹脂に代え、生分解性樹脂を積層することで、土壌中に埋設等することで分解されるようにした紙容器が提案されている（特許文献１）。

この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平６−３１６０４２号公報（第１−３頁）

前述の生分解性樹脂を直接紙面に押出コーティング法により積層すると、加熱により溶融粘度の下がった生分解性樹脂が紙に物理的に食い付くことにより接着剤等の媒体を使用しない場合においても接着が可能であるが、紙の表面密度の高い、含浸性の低い紙に対して積層する場合には、紙への食い付きが悪くなるために生分解性樹脂と紙との間の接着強度が低下する。

このような場合、一般的には更に加工温度を上げて溶融粘度を下げ、紙への食いつきを増進させることもしばしば行われるが、生分解性樹脂は一般に押出加工可能な溶融粘度が得られる温度と、加水分解により急速に粘度低下を起こす温度との範囲が２０〜３０℃と極めて狭く、この方法により層間の接着強度の向上を図ることは極めて困難である。

この点に関し、前述の特許文献１に記載の発明にあっては、生分解性樹脂としてポリエステル系の生分解性樹脂を使用すると共に、この生分解性樹脂と紙との間にポリエステル系の接着剤を積層することにより、生分解性樹脂と紙との間の接着強度の向上を図っている。

しかし、この方法による場合には、紙基材上にポリエステル系のエマルジョン等を接着剤として塗布し、その上にポリエステル系の生分解性樹脂を積層等する必要があり、作業が複雑である。

また、上記特許文献１に記載の方法による場合には、ポリエステル系の接着剤の作用により紙と生分解性樹脂間の接着強度を向上させるものであり、生分解性樹脂自体の接着強度を向上させるものとはなっていない。

そこで、本発明は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたもので、生分解性樹脂に他の樹脂材料をブレンドすることにより、生分解性を維持しつつ、含浸性を有しない基材に対して積層する場合にあっても接着剤等を介在させることなく高い層間接着強度を得ることができ、しかも、押出加工適正に優れた生分解性ブレンド樹脂及び該性分解性ブレンド樹脂から成る積層体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の生分解性ブレンド樹脂は、生分解性樹脂６０〜９７wt％と、ポリオレフィン３〜４０wt％とをブレンドして成ることを特徴とする（請求項１）。

前述の構成の生分解性ブレンド樹脂において、前記ポリオレフィンは、密度９４０kg/m^３以下のポリエチレン（請求項２）、又は、
コモノマー含有率１０wt％以上のエチレン共重合体（請求項３）とすることが好ましい。

また、本発明の積層フィルムは、少なくとも１層が、前述したいずれかの生分解性ブレンド樹脂により構成されている（請求項４）。

この積層フィルムは、前述したいずれかの生分解性ブレンド樹脂から成る層と、
該生分解性ブレンド樹脂に用いた生分解性樹脂と同種又は他種の生分解性樹脂、又は該生分解性樹脂と他の樹脂とをブレンドして成る樹脂、その他の樹脂から成る層、紙、金属箔のうちの一種又は数種を、押出ラミネート法により積層して得ることができる（請求項５）。

以上の本発明の構成により、高い生分解性を維持しつつ、押出加工適性に優れると共に、浸透性のない基材等に対しても高い接着強度を有する生分解性ブレンド樹脂を得ることができた。

特に、生分解性樹脂とブレンドするポリオレフィンとしてポリエチレンを使用する場合には、これを密度９４０kg/m^３以下のものを使用することにより、また、ポリオレフィンとしてエチレン共重合体を使用する場合には、コモノマー含有率を１０wt％以上のものを使用することにより、生分解性樹脂との相容性が良好で、加工性が改善されると共に、接着強度の改善性に優れる生分解性ブレンド樹脂を得ることができた。

さらに、このような生分解性ブレンド樹脂を使用することにより、高い生分解性を有すると共に、層間接着強度が高く、層間剥離の生じ難い積層シートを得ることができた。

次に、本発明の実施の形態につき以下に説明する。

１．生分解性ブレンド樹脂
本発明の生分解性ブレンド樹脂は、生分解性樹脂６０〜９７wt％と、ポリオレフィン３〜４０wt％とをブレンドして成る。

１−１．生分解性樹脂
前述の生分解性ブレンド樹脂の原料の１つである、生分解性樹脂としては、既知の各種の生分解性樹脂を使用することができ、例えば、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／アジペート）、ポリ（ブチレンサクシネート／カーボネート）、ポリエチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／テレフタレート）、ポリ（ブチレンアジペート／テレフタレート）、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシブチレート、修飾澱粉、酢酸セルロース等が挙げられ、中でもポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／アジペート）を使用することができる。

これらの生分解性樹脂は、前述のもののうちのいずれか１種類を選択して使用するものであっても良く、又は、これらのうちの複数を混合して使用するものであっても良い。

１−２．ポリオレフィン
前述の生分解性ブレンド樹脂の他の原料であるポリオレフィンとしては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルエステル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、ポリブタジエン等、ポリオレフィン系樹脂として既知の各種の樹脂材料を使用することができるが、好ましくは、このポリオレフィンとしてポリエチレン、より好ましくは密度９４０kg/m^３以下のポリエチレン、又はコモノマーの含有量が１０wt％以上りエチレン共重合体を使用する。

前述のポリオレフィンとして、ポリエチレンを使用する場合には、密度９４０kg/m^３以下の高圧ラジカル重合法で製造される分岐状低密度ポリエチレン、若しくはイオン重合法で固体触媒又はメタロセン系触媒で製造される直鎖状低密度ポリエチレンを使用することが好ましい。

密度が９４０kg/m^３以下のポリエチレンを使用することにより、密度が９４０kg／m^３を越えたポリエチレンを使用する場合に比較して、前述の生分解樹脂との相容性が良好で、押出加工の際の加工適正が良好に改善され、また、積層により形成された他の層との間に極めて高い接着強度が得られるためである。

一方、前述のポリオレフィン樹脂としてエチレン共重合体を使用する場合には、このエチレン共重合体として例えばエチレン−酢酸ビニルエステル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等の樹脂をいずれか単独で、又は複数を混合して使用することができる。

中でもエチレン−酢酸ビニルエステル共重合体やエチレン−メタクリル酸メチルエステル共重合体を使用することが好ましい。

ここで使用するエチレン共重合体のコモノマー含有率は、１０wt％以上であることが好ましい。これは、コモノマー含有率を１０wt％以上とすることにより、１０wt％未満の場合に比較して生分解樹脂との相容性が良く、加工性の改善が顕著なためである。

１−３．配合
前述の生分解性ブレンド樹脂において、生分解性樹脂とポリオレフィンとの配合は、生分解性樹脂６０〜９７wt％、ポリオレフィン樹脂３〜４０wt％である。ポリオレフィン樹脂を３ｗｔ％未満とすると、得られた生分解性ブレンド樹脂の押出加工適性が悪く、これにより積層フィルムの層を形成した場合に、他の層との接着強度が劣る。

一方、ポリオレフィン樹脂の含有量が４０wt％を越えると、生分解性樹脂との相容性が悪く、製膜できず、また、これにより得られた生分解性ブレンド樹脂層と積層されたフィルムとの間に所望の接着強度が得られないためである。

２．積層フィルム
本発明の積層フィルムは、少なくとも１層が、前述のようにして得られた生分解性ブレンド樹脂から成る層により構成されている。

この積層フィルムにおいて、生分解性樹脂と積層されるフィルムとしては、プラスチックフィルムや紙、金属箔等があり、これらの片面又は両面に、前述の生分解性ブレンド樹脂から成る層を形成しても良く、又は２又はそれ以上のフィルム層間に、前述の生分解性ブレンド樹脂から成る層を形成しても良く、少なくともそのうちの１層が、前述した生分解性ブレンド樹脂から成るものであれば良い。

前述の生分解性ブレンド樹脂が積層されるフィルムは含浸性を有するものである必要がなく、前述のように紙の他、樹脂フィルム（生分解性樹脂フィルム、生分解性ブレンド樹脂のフィルムを含む）、金属箔等であっても高い接着強度を得ることができる。

生分解性ブレンド樹脂と積層されるフィルムが、プラスチックを原料とするものである場合には、その材質としてポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルエステル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン等、既知の各種のポリオレフィン系樹脂を使用することができるが、好ましくは一軸又は二軸延伸されたポリオレフィンフィルムを使用する。

また、他のプラスチックとしては、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飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、各種の不飽和ポリエステル樹脂等、既知の各種のポリエステルフィルムを使用することができ、ナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−１２等のポリアミド樹脂のフィルムを使用することもでき、これらのフィルムは、好ましくは一軸又は二軸延伸されたプラスチックフィルムを使用する。

基材を生分解性のないプラスチックフィルムとする場合、前記プラスチックフィルムのみを分離リサイクルする利用分野としての可能性がある。

更に本発明の生分解性ブレンド樹脂を生分解性プラスチックより成るフィルムに積層する場合には、この生分解性プラスチックスとしては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／アジペート）、ポリ（ブチレンサクシネート／カーボネート）、ポリエチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／テレフタレート）、ポリ（ブチレンアジペート／テレフタレート）、ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシブチレート、修飾澱粉、酢酸セルロース等の各種生分解性樹脂を使用することができ、また、前述した生分解性ブレンド樹脂を製膜して得られたフィルムに同種又は他種の生分解性ブレンド樹脂を積層しても良い。

３．積層フィルムの製造方法
次に、前述のようにして得られた本発明の生分解性ブレンド樹脂を使用した積層フィルムの製造方法について説明すると、この生分解性ブレンド樹脂の積層は、既知の各種のラミネート法により製造することができるが、好ましくは押出ラミネート法により行う。

この押出ラミネート法により積層フィルムを製造する場合には、一例として、連続した基材フィルム上にスリットダイから熱溶融状態の生分解性ブレンド樹脂をフィルム状に押し出し、加圧ロール及び冷却ロール間で両者を圧着、結合した後、冷却ロールで生分解性ブレンド樹脂層を冷却固化して製造しても良く、また、二枚の連続したフィルム間にスリットダイから溶融状態の生分解性ブレンド樹脂をフィルム状に押し出し、固化した生分解性ブレンド樹脂によりこのフィルム間を接合しても良く、又は、連続したフィルム上に、溶融状態の生分解性ブレンド樹脂、及びその他の積層樹脂を共押出しすることによって積層しても良い。

前述の押出ラミネート法により積層フィルムを製造する場合、前述の生分解性ブレンド樹脂が積層されるフィルムと生分解性ブレンド樹脂との積層面に、予めアンカーコート等を塗布しておいても良い。この場合には、生分解性ブレンド樹脂層と、これが重合されるフィルムの表面との間には、アンカーコートの層が介在するものとなる。

なお、製造される積層フィルムが、生分解性ブレンド樹脂の層と他の樹脂の層から成る場合には、予め生分解性ブレンド樹脂をフィルム状に製膜して生分解性ブレンド樹脂フィルムを製造しておき、この生分解性ブレンド樹脂フィルム上に他の樹脂材料を押出コートし、又は二枚の生分解性ブレンド樹脂フィルム間、又は生分解性ブレンド樹脂フィルムと他の樹脂、紙、金属箔等のフィルム間に、樹脂材料を溶融状態で押し出して積層フィルムを製造しても良い。

押出コート、押出ラミネートにより積層フィルムを製造する場合、押し出されるのは生分解性ブレンド樹脂のみでも良く，あるいは，前述のように生分解性ブレンド樹脂のフィルムを予め製造しておき、他の樹脂材料を溶融押出しすることによりラミネートし，積層フィルムを製造することもできる。

次に、本発明の好適な実施例を以下に説明する。但し、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において種々の変更が可能である。

〔実施例１〕
生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製、ビオノーレ＃１９０３）８０wt％に、ポリオレフィンとして密度９２０kg/m^３のポリエチレン（住友化学工業（株）製、スミカセンＬ７１８−Ｈ）２０wt％をブレンドし、加工温度２６０℃、厚さ３０μmで、予めコロナ放電処理を施した紙（クラフト紙、坪量５０g/m^２）の片面に溶融・押し出して、紙の層と生分解生ブレンド樹脂層積層から成る積層フィルムを得た。

〔実施例２〕
生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製、ビオノーレ＃１９０３）８０wt％に、ポリオレフィンとしてコモノマーであるメタクリル酸メチルエステルの含有量が２５wt％のエチレン−メタクリル酸メチルエステル共重合体（住友化学工業（株）製、アクリフトＷＫ３０７）２０wt％をブレンドし、前述の実施例１と同様の条件にて実施例１と同様の紙上に溶融・押し出して積層フィルムを得た。

〔実施例３〕
生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製、ビオノーレ＃１９０３）８０wt％に、ポリオレフィンとして密度９０５kg/m^３の直鎖状低密度ポリエチレン（三井住友ポリオレフィン（株）製、ＸＳ７４８）２０wt％をブレンドし、前述の実施例１と同様の条件にて実施例１と同様の紙上に溶融・押し出して積層フィルムを得た。

〔実施例４〕
生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製、ビオノーレ＃１９０３）８０wt％に、ポリオレフィンとして、コモノマーである酢酸ビニルの含有量が２０wt％のエチレン−酢酸ビニル共重合体（東ソー（株）製、ＵＥ６３８）２０wt％をブレンドし、前述の実施例１と同様の条件にて実施例１と同様の紙上に溶融・押し出して積層フィルムを得た。

〔実施例５〕
生分解性樹脂であるポリ乳酸（三井化学（株）製、レイシアＨ１００）８０wt％に、ポリオレフィンとして、コモノマーであるメタクリル酸メチルエステルの含有量が２５wt％のエチレン−メタクリル酸メチルエステル共重合体（住友化学工業（株）製、アクリフトＷＫ３０７）２０wt％をブレンドし、前述の実施例１と同様の条件にて実施例１と同様の紙上に溶融・押し出して積層フィルムを得た。

〔比較例１〕
生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製、ビオノーレ＃１９０３）のみを前述の実施例１と同様の条件にて実施例１と同様の紙上に溶融押し出して積層フィルムを得た。

〔比較例２〕
生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製、ビオノーレ＃１９０３）９８wt％に、ポリオレフィンとして低密度ポリエチレン（住友化学工業（株）製、スミカセンＬ７１８−Ｈ）２wt％をブレンドし、前述の実施例１と同様の条件にて実施例１と同様の紙上に溶融・押し出して積層フィルムを得た。

〔比較例３〕
生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製、ビオノーレ＃１９０３）５０wt％に、ポリオレフィンとして、コモノマーであるメタクリル酸メチルエステルの含有量が２５wt％のエチレン−メタクリル酸メチルエステル共重合体（住友化学工業（株）製、アクリフトＷＫ３０７）５０wt％をブレンドし、前述の実施例１と同様の条件にて実施例１と同様の紙上に溶融・押し出して積層フィルムを得た。

〔比較結果〕
以上の実施例１〜５及び比較例１〜３につき、押出加工適性及び層間の接着強度の評価試験を行った結果を表１に示す。

なお、表１に示す比較結果において、押出加工適性は、押出樹脂圧力、押出樹脂温度、押出機モーター負荷、等の製膜状況を総合的に評価し、良好な場合を○、悪い場合を×とした。

また、接着強度の評価は、ＪＩＳＺ１７０７に基づき評価し、紙が凝集破壊した場合を○、紙とフィルムの層間剥離の場合を×とした。

上記表１の比較試験の結果、生分解性樹脂のみを使用した比較例１にあっては、押出加工適性自体は良好であったが、これを押出コートすることにより得られた積層フィルムにあっては、十分な層間接着強度が得られなかった。

また、ポリオレフィンの添加量を２wt％とした比較例２では押出加工適性が悪く、ラミネート間接着強度も充分ではなかった。

更に、生分解性樹脂５０wt％とポリオレフィン５０wt％とを混合した比較例３にあっては、得られた生分解性ブレンド樹脂の相容性が悪く製膜出来なかった。

これに対し、実施例１〜５の積層においては、得られた生分解性ブレンド樹脂の押出加工適正が良好であると共に、この生分解性ブレンド樹脂を用いて製造された積層フィルムは、紙層と生分解性ブレンド樹脂層間の接着強度も高く、好適な積層フィルムが得られることが確認できた。

以上において説明した、本発明の生分解性ブレンド樹脂は、食品及び産業資材の包装材料、その他の各種包装に使用する積層フィルムの製造原料、その他の種々の積層フィルムの製造に使用することができる。

特に、このような生分解性ブレンド樹脂を使用して製造された樹脂フィルムにあっては、燃焼カロリーが低く、焼却炉等を傷め難いことから、例えばごみ収集用袋等に対して適用するに好適であり、また、その他各種の分野において使用される積層フィルムの製造に使用することができる。

Claims

生分解性樹脂６０〜９７wt％と、ポリオレフィン３〜４０wt％とをブレンドして成る生分解性ブレンド樹脂。
前記ポリオレフィンが、密度９４０kg/m^３以下のポリエチレンである請求項１に記載の生分解性ブレンド樹脂。
前記ポリオレフィンが、コモノマー含有率１０wt％以上のエチレン共重合体である請求項１に記載の生分解性ブレンド樹脂。
少なくとも１層が、請求項１〜３いずれか１項に記載された生分解性ブレンド樹脂により構成された積層フィルム。
請求項１〜３いずれか１項記載の生分解性ブレンド樹脂から成る層と、
該生分解性ブレンド樹脂に用いた生分解性樹脂と同種又は他種の生分解性樹脂、又は該生分解性樹脂と他の樹脂とをブレンドして成る樹脂、その他の樹脂から成る層、紙、金属箔のうちの一種又は数種を、押出ラミネート法により積層したことを特徴とする積層フィルム。