JP2005225992A

JP2005225992A - 帯電防止性ポリ乳酸系二軸延伸フィルム

Info

Publication number: JP2005225992A
Application number: JP2004036611A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tsurusaki; 義之鶴崎
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】透明性、滑り性、耐ブロッキング性、特に帯電防止性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを提供する。
【解決手段】ポリ乳酸系樹脂１００質量部と、少なくとも１種の下記脂肪酸エステル０．１〜２．０質量部とを含有することを特徴とする帯電防止性ポリ乳酸系二軸延伸フィルム。
ビスグリセリルボレート脂肪酸エステル（I）：炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とビスグリセリルボレート（ｂ）とからなり、モル比（ａ／ｂ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステル。
ジグリセリン脂肪酸エステル（II）：炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とジグリセリン（ｃ）とからなり、モル比（ａ／ｃ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステル。
【選択図】なし

Description

本発明は、オーバーラッピング包装を含む食品や日用雑貨品の包装全般の包装を目的としたポリ乳酸系二軸延伸フィルムに関し、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、特に帯電防止性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムに関する。

従来より、機械的強度や耐熱性や寸法安定性に優れる材料としてポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートが知られており、これらを用いた二軸延伸フィルムが産業界で幅広く使用されている。しかしながら、これらのプラスチックフィルムは、その使用後に廃棄処理される際に、焼却処理を行うと、焼却時の発熱量が高いためその処理中に焼却炉を傷める恐れがあり、埋め立てによる廃棄処理を行うと、これらのプラスチック類は、化学的、生物学的安定性のためにほとんど分解せずに残留する。そのため、近年の環境保全に対する社会的要求の高まりに伴い、微生物などにより分解可能な生分解性を有し、コンポストでの堆肥化処理が可能な生分解性を有する樹脂からなるフィルムが要求されている。

生分解性樹脂の中でもポリ乳酸は、各種でんぷん、糖類などを発酵して得られる乳酸を重合した植物由来の原料であり、最終的には再び炭酸ガスと水となって地球的規模で環境リサイクルされる理想的なポリマー原料として各種用途に利用され始めている。ポリ乳酸系延伸フィルムは、引張強度、引張弾性率、衝撃強度といった機械的物性に優れるとともに光沢、透明性にも優れており、食品包装を中心とする分野への拡大が期待されている。

ポリ乳酸系樹脂は疎水性が強い樹脂であるため、ポリオレフィン樹脂と同様に極めて帯電しやすく、その延伸フィルムにおいては、静電気の発生、蓄積により印刷、製袋等の２次加工における印刷性不良、機械適性不良といった静電気トラブルのみならず、加工後のポリ乳酸系樹脂製品にゴミ、ホコリが付着しやすいため品質面のトラブルも引き起こす。

ポリ乳酸系樹脂からなるフィルムあるいはシートに帯電防止性を付与する方法は練り込み法やコート法が提案されている。例えば、特許文献１では、非イオン系界面活性剤又はポリエチレングリコール等の高分子化合物をポリ乳酸に練り込み、溶融押出時の熱安定性が良好で実用的な帯電防止性を有するキャストフィルムが開示されている。特許文献２では、モノグリセリン脂肪酸エステルを含む高分子組成物及び射出成型品に関する例が開示されている。しかし、いずれも透明性、滑り性、ブロッキング性、特に帯電防止性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムは得られていなかった。
特開平２００２−１１４９００号公報特開平１０−３６６５０号公報

本発明は、ポリ乳酸系フィルムに関する従来の上記課題を解決し、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、特に帯電防止性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを提供しようとするものである。

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、ポリ乳酸系樹脂に相溶性が良い特定の脂肪酸エステルをポリ乳酸系樹脂に対して特定量添加することにより、少量で添加効果を発揮し、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、特に帯電防止性に優れたフィルムが得られることを見出し、本発明に至ったものである。

すなわち本発明は、ポリ乳酸系樹脂１００質量部と、少なくとも１種の下記脂肪酸エステル０．１〜２．０質量部とを含有することを特徴とする帯電防止性ポリ乳酸系二軸延伸フィルムを要旨とするものである。
ビスグリセリルボレート脂肪酸エステル（I）：炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とビスグリセリルボレート（ｂ）とからなり、モル比（ａ／ｂ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステル。
ジグリセリン脂肪酸エステル（II）：炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とジグリセリン（ｃ）とからなり、モル比（ａ／ｃ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステル。

本発明の帯電防止性ポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、透明性が低下することなく、滑り性、耐ブロッキング性、帯電防止性に優れた効果を発揮することができる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。

本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムとは、Ｌ−乳酸を主構成単位とするホモポリマーあるいはＬ−乳酸／Ｄ−乳酸を主構成単位とするポリ乳酸系樹脂からなるフィルムを指す。本発明で得られるポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、二軸延伸による配向結晶化を促進させ、実用強度を発現させるため、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸とのモル比（Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸）が１００／０〜９４／６を満足させることが好ましい。Ｄ−乳酸が６モル％を超えるとポリ乳酸系樹脂は明確な融点を示さなくなり、結晶性に乏しいものとなる。その結果、フィルムの厚み精度が著しく悪化し、なおかつ延伸後の熱固定処理による配向結晶化が進行しにくいため、フィルムの巻き取り時にフィルムに割れや裂けが発生するという問題が生じるだけでなく、二次加工の面でもフィルムテンションによる破断や、ブロッキングによるトラブルが発生する。また、Ｌ−乳酸を単独で使用してもよいが、Ｄ−乳酸が配合されている方が結晶性が緩和され、製膜性の良いものが得られる。なお、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸とは、上記の割合で配合されていれば共重合体であってもよいし、ブレンド体であってもよい。

また、ポリ乳酸系樹脂の数平均分子量は５万〜３０万の範囲であることが好ましく、より好ましくは８万〜１５万である。数平均分子量が５万未満の場合、得られるフィルムの機械的強度が不十分となり、かつ延伸、巻き取り工程中での切断も頻繁に起こり操業性の低下を招く。一方、数平均分子量が３０万を超えると加熱溶融時の流動性が乏しくなって製膜性が低下する。

ポリ乳酸を得るための重合法としては、縮合重合法及び開環重合法のいずれの方法を採用することも可能であり、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、ジエポキシ化合物、酸無水物等を使用してもよい。

ポリ乳酸系樹脂には、製造工程あるいは二次加工工程でのハンドリング、フィルム走行性の面から滑剤を添加してもよい。滑剤としては、シリカ、二酸化チタン、タルク、アルミナ等の安定な金属酸化物、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸バリウム等の安定な金属塩、またはポリメチルメタクリレート、メラミン・ホルムアルデヒド硬化樹脂、メラミン・ベンゾグアナミン等のポリ乳酸に対して不活性な有機樹脂からなるいわゆる有機系ビーズなどが好適に用いることが出来る。これらの滑剤はいずれか１種類を単独で用いてもよく、また２種類以上を併用してもよい。

また本発明においては、ポリ乳酸系二軸延伸フィルムの特徴を損なわない限りにおいて、ポリ乳酸系樹脂以外の樹脂を混合してもよい。ポリ乳酸系樹脂以外の樹脂の一例としては、ポリ乳酸に比較して低融点でかつ柔軟性のある脂肪族−芳香族共重合ポリエステルが挙げられる。脂肪族−芳香族共重合ポリエステルは芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールからなる生分解性を有するポリマーを指す。

本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、ポリ乳酸系樹脂１００質量部に対して、ビスグリセリルボレート脂肪酸エステル（I）、ジグリセリン脂肪酸エステル（II）から選ばれる少なくとも１種類の脂肪酸エステルを０．１〜２．０質量部含有することが必要である。

ビスグリセリルボレート脂肪酸エステル（I）は、炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とビスグリセリルボレート（ｂ）とからなり、モル比（ａ／ｂ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステルである。すなわち、グリセリン２モルに対し、ホウ酸１モル、及び炭素数が１６〜１８の範囲の脂肪酸１．０〜１．５モルを反応させたものである。脂肪酸（ａ）はパルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸のいずれかから選ばれ、これらの脂肪酸は単独でも、２種以上の混合でもよい。炭素数が１５以下ではフィルムからの揮散が激しく帯電防止性が低下し、１９以上の場合は、フィルム表面へのブリード性が乏しく帯電防止性が不足する。

ジグリセリン脂肪酸エステル（II）は、炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とジグリセリン（ｃ）とからなり、モル比（ａ／ｃ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステルである。すなわち、ジグリセリン（ｃ）１モルに対し炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）１．０〜１．５モルを反応させたものである。脂肪酸（ａ）は、脂肪酸エステル（I）の場合と同様に、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸のいずれかから選ばれ、これらの脂肪酸は単独でも、２種以上の混合でもよい。炭素数が１５以下ではフィルムからの揮散が激しく帯電防止性が低下し、１９以上の場合は、フィルム表面へのブリード性が乏しく帯電防止性が不足する。

本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムにおいて、前述のビスグリセリルボレート脂肪酸エステル（I）及び／又はジグリセリン脂肪酸エステル（II）の含有量は、ポリ乳酸系樹脂１００質量部に対して、０．１〜２質量部の範囲であることが必要であり、０．３〜１．０質量部の範囲がより好ましい。含有量が０．１質量部未満の場合は帯電防止性が不足し、２質量部より多く含有しても帯電防止性は飽和に達し、経済的に好ましくないだけでなく、耐ブロッキング性が低下する。また、ビスグリセリルボレート脂肪酸エステル（I）とジグリセリン脂肪酸エステル（II）はそれぞれ単独でも、両者を混合して用いてもよい。

本発明において、ビスグリセリンボレート脂肪酸エステル（I）、ジグリセリン脂肪酸エステル（II）がポリ乳酸系樹脂フィルムに対して非常に有効である理由は定かではないが、その化学構造起因により、樹脂との相溶性及び表面へのブリード性のバランスを満足させており、モノグリセリン脂肪酸エステルなどを用いた場合にしばしばみられる結晶化による白化等が起こりにくいものと考えられる。

本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムの製造方法としては、Ｔダイ法、インフレーション法、カレンダー法等が例示できるが、Ｔダイを用いて溶融混練して押し出すＴダイ法が好ましい。Ｔダイ法の製法例としては、ポリ乳酸系重合体さらに可塑剤、滑剤を必要に応じて適量配合したポリ乳酸系樹脂組成物を押出機ホッパーに供給し、押出機を例えばシリンダー温度１８０〜２５０℃、Ｔダイ温度２００〜２５０℃に加熱し、溶融混練して押し出し、２０〜４０℃に制御された冷却ロールで冷却し、厚み１００〜５００μｍの未延伸シートを得る。

未延伸シートの二軸延伸方法としては、テンター方式による同軸二軸延伸、金属ロール及びテンターによる逐次二軸延伸法のいずれでもよい。例えば、未延伸フィルムを逐次二軸延伸法によってフィルム化する場合には、得られた未延伸フィルムを駆動ロールの回転速度比によって縦方向にロール表面温度５０〜８０℃で縦方向に延伸し、引き続き連続して延伸温度７０〜１００℃で横方向に延伸する。延伸倍率は特に限定されるものではないが、フィルムの機械的特性を考慮すると、少なくとも縦延伸倍率が２．５倍以上であることが好ましく、かつ面倍率が８．０倍以上であることが好ましい。縦横の延伸倍率が２．５倍未満であると十分な機械的物性が得られず、実用性に劣るものとなる。また延伸倍率の上限は特に限定されるものではないが、８．０倍を超えるとフィルム破断が起こりやすくなるため、縦横共に２．５〜８．０倍とすることが好ましく、縦延伸倍率が２．５〜５．０倍、横延伸倍率が２．５〜８．０倍であることが好ましい。上記の延伸処理が行われた後、温度１００〜１５０℃で熱固定処理が施され、リラックス率２〜８％の条件下で熱弛緩処理が行われる。

本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムの厚みは特に制限なく、用途、要求性能、価格等によって適宜設定すればよい。一般的には、１０〜５０μｍ程度の厚さを例示出来る。さらに、フィルムの印刷性、ラミネート性、コーティング適性等を向上させる目的で、塗布面に再度コロナ放電処理を施してもよい。

本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、必要に応じて顔料、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、滑剤、結晶核剤等を任意の割合で添加あるいは表面塗布することができる。

次に、本発明を実施例により説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものでない。なお、実施例、比較例に用いた測定法及び評価法は以下の方法により実施した。

（１）ヘイズ（透明性）
ＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した。本発明においては、５以下を合格とした。

（２）動摩擦係数（滑り性）
ＪＩＳ−Ｋ７１２５に準じて、コロナ処理面同志の動摩擦係数を測定した。本発明においては、０．６以下を合格とした。

（３）耐ブロッキング性
フィルムのコロナ処理面と非コロナ処理面とを重ね合わせて、１０ｋｇ／ｃｍ²の荷重下、４０℃×８０％ＲＨにて２４時間処理した後、フィルム同志の剥離力を測定し、その剥離荷重から耐ブロッキング性を下記基準により評価した。
◎：剥離荷重１０ｇ未満
○：剥離荷重１０ｇ以上３０ｇ未満
△：剥離荷重３０ｇ以上１００ｇ未満
×：剥離荷重１００ｇ以上

（４）表面固有抵抗
２３℃、５０％ＲＨ条件下で１日静置した後、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じてコロナ処理面を測定した。本発明においては１０¹⁵未満を合格とした。

（５）摩擦帯電圧
２３℃、５０％ＲＨ条件下で１日静置した後、インテック社製摩擦帯電圧測定器を使用し、綿／ポリエステル＝６０／４０の白布とフィルムのコロナ処理面とを接触させ、６０秒間の最高帯電圧を評価した。４ｋＶ以下を合格とした。

（６）剥離帯電圧
２３℃、５０％ＲＨ条件下で３０００ｍ巻き取ったフィルムを２０ｍ／ｍｉｎの速度で送り出した時のフィルムの帯電圧を測定した。５ｋＶ以下を合格とした。

（７）総合評価
上記の各特性値を総合して次の基準に従い４段階評価を行った。
◎：非常に良好
○：良好
△：やや問題有り
×：問題有り

実施例１
ポリ乳酸系樹脂としてカーギルダウポリマー社製ポリ乳酸（Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８．５／１．５（モル比）、融点１６５℃、数平均分子量１０５，０００）９９．９質量部と、アンチブロッキング剤として不定形シリカ（富士シリシア化学社製、サイリシア３１０Ｐ、平均粒径１．４μｍ）０．１質量部と、脂肪酸エステルとしてビスグリセリルボレートオレイン酸エステル（東邦化学工業社製エマルボンＳ−８０、ビスグリセリルボレート（ｂ）１モルにオレイン酸（ａ）１．０モル反応したもの（モル比（ａ／ｂ）＝１．０））１．０質量部とを配合した樹脂組成物を、９０ｍｍφの単軸押出機にてＴダイ温度２３０℃で溶融押出しし、３５℃に温度制御されたキャストロールに密着急冷し、厚さ１８０μｍの未延伸シートを得た。得られた未延伸シートを予熱ロール６５℃、延伸ロール７５℃で３．０倍に縦方向に延伸し、引き続いてテンター内において８５℃の延伸温度で横方向に４．０倍延伸した後、横方向の弛緩率を５％として１４０℃で熱処理を施し、厚さ１５μｍの逐次二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムの物性を表１に示した。

実施例２〜４
表１に記載した脂肪酸エステルの種類と含有量に変更した以外は実施例１と同様にして逐次二軸延伸フィルムを得た。

実施例５
ポリ乳酸系樹脂としてカーギルダウポリマー社製ポリ乳酸（Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９６．０／４．０（モル比）、融点１５０℃、数平均分子量１０５，０００）を用い、表１に記載した脂肪酸エステルの含有量に変更した以外は実施例１と同様にして逐次二軸延伸フィルムを得た。

比較例１
脂肪酸エステルを添加せずに、実施例１と同様にして逐次二軸延伸フィルムを得た。

比較例２
脂肪酸エステルとしてグリセリンモノステアレート（松本油脂製薬製ブリアンＭ−１）を用いる以外は、実施例１と同様として二軸延伸フィルムを得た。

比較例３
脂肪酸エステルとしてグリセリンモノラウレート（松本油脂製薬製ブリアンＭ−４１）を用いる以外は、実施例１と同様として二軸延伸フィルムを得た。

比較例４
脂肪酸エステルの代わりに、アニオン系界面活性剤（三洋化成工業社製ケミスタット３０３３Ｎ、アルキルスルホン酸ナトリウム塩）を用いる以外は、実施例１と同様として二軸延伸フィルムを得た。

比較例５〜６
表１に記載した脂肪酸エステルの含有量に変更した以外は実施例１と同様にして逐次二軸延伸フィルムを得た。

実施例に代表される本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、透明性、滑り性、耐ブロッキング性、帯電防止性に優れている。

一方、比較例に代表される本発明を満足しないポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、帯電防止性が不足したり、あるいは透明性や滑り性不良及びフィルム同士のブロッキング性の悪化を引き起こした。

Claims

ポリ乳酸系樹脂１００質量部と、少なくとも１種の下記脂肪酸エステル０．１〜２．０質量部とを含有することを特徴とする帯電防止性ポリ乳酸系二軸延伸フィルム。
ビスグリセリルボレート脂肪酸エステル（I）：炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とビスグリセリルボレート（ｂ）とからなり、モル比（ａ／ｂ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステル。
ジグリセリン脂肪酸エステル（II）：炭素数１６〜１８の範囲の脂肪酸（ａ）とジグリセリン（ｃ）とからなり、モル比（ａ／ｃ）が１．０〜１．５である脂肪酸エステル。