JP2005264111A - 自然環境下で分解性を有する食品包装用ラップフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】食品包装用ラップフィルムとして要求される特性、即ち、容器への密着性、フィルムの透明性、ノコギリ刃カット性、低臭気性、電子レンジ適性、保管時の品質安定性、安全性を維持したまま、自然環境下での分解性を付与し、自然環境中に流出した場合の環境負荷の低減を目的とした食品包装用ラップフィルムを提供する。
【解決手段】ポリエチレン、ポリプロピレン等のα−オレフィンの単独重合体あるいは共重合体又はα−オレフィンと他のコモノマーとの共重合体からなるポリオレフィン系樹脂の単層又は多層フィルムに、金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物の内少なくとも１種類以上を含む金属化合物、又は該金属化合物と不飽和脂肪酸の混合物を０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％添加し、厚みが５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然環境下において分解性を有する食品包装用ラップフィルムに関する。更に詳しくは、容器への密着性、フィルムの透明性、ノコギリ刃カット性、低臭気性、耐熱性、ストレッチ性、長期の保管安定性等の食品包装用ラップフィルムとして要求される特性を満たし、尚且つ、紫外線及び／または熱の働きと、それに続く微生物の働きにより水と二酸化炭素に分解することを特徴とする食品包装用ラップフィルムに関する。

これまで食品包装用ラップフィルムは、各社鋭意検討を重ね、ベース樹脂としてポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂等を単独あるいは混合して単層もしくは多層フィルム化し、耐熱性の向上、ノコギリ刃でのカット性の向上、容器への密着性の向上等、食品包装用ラップフィルムとして要求される特性の改良を図ってきた。

しかしながら、地球環境への配慮という観点からすれば、上記に挙げる樹脂を材料とした食品包装用ラップフィルムは、自然環境の中に流出した場合、自然環境下では分解されないため長期間に渡って残存しその結果自然の景観を損ね、延いては植物生育に悪影響を与える恐れさえあった。

また、自然環境への負荷を低減するために、樹脂自体に加水分解性や微生物分解性を有する樹脂、例えば、ポリ乳酸、ポリブチルサクシネート、芳香族脂肪族エステル化合物、修飾澱粉やポリヒドロキシアルカネートに代表されるポリエステル系樹脂を原料にした生分解性樹脂組成物（例えば、特開平５−６５４２０号公報、特開平５−３４５８３６号公報）もあるが、食品包装用ラップフィルムとして要求される特性、即ち、容器への密着性、フィルムの透明性、ノコギリ刃カット性、低臭気性、耐熱性、ストレッチ性、長期の保管安定性等の特性をすべて満たすことが難しく、また樹脂単価が高価であること、生産性が汎用樹脂と比較して悪いことから、製品価格が大幅にアップしてしまうという欠点があった。

特開平５−６５４２０号公報

特開平５−３４５８３６号公報

そこで本発明は、食品包装用ラップフィルムとして要求される特性、即ち、容器への密着性、フィルムの透明性、ノコギリ刃カット性、低臭気性、電子レンジ適性、保管時の品質安定性、安全性を維持したまま、自然環境下での分解性を付与し、自然環境中に流出した場合の環境負荷の低減を目的とした食品包装用ラップフィルムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明である自然環境下で分解性を有する食品包装用ラップフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン等のα−オレフィンの単独重合体あるいは共重合体又はα−オレフィンと他のコモノマーとの共重合体からなるポリオレフィン系樹脂の単層又は多層フィルムに、金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物の内少なくとも１種類以上を含む金属化合物、又は該金属化合物と不飽和脂肪酸の混合物を０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％添加した厚み５μｍ〜２０μｍであることを特徴とする。

プラスチックを構成する分子の化学結合のエネルギーは紫外線のエネルギーに相当するため、太陽光や屋内で使用する光線（白熱灯，蛍光灯，殺菌灯）を吸収すると結合部の切断による劣化が起こる。

このことから、ポリエチレン、ポリプロピレン等のα−オレフィンの単独重合体あるいは共重合体又はα−オレフィンと他のコモノマーとの共重合体からなるポリオレフィン系樹脂を原料とするラップフィルムは、太陽光が降り注ぐ自然環境下では、紫外線のエネルギーにより分子鎖の結合が切断され、数ヶ月〜数年で強度劣化、そして数十年という長い年月をかけて低分子化されていく。

そこで、紫外線のエネルギーによる分子鎖の結合の切断を誘発、促進する成分を添加することにより、光劣化によるラップフィルムのベースポリマーの低分子化を促進させ、続いて自然界に存在するバクテリア、菌類のような微生物が酵素分解できる低分子量成分にまで結合を切断する速度が上がる。これにより、本来ならば、数十年という長い年月をかけて微生物が酵素分解できる分子量まで低下するベースレジンを、わずか数ヶ月〜数年という短い期間で１０，０００以下の分子量まで低下させることができ、その結果として微生物の酵素分解による水と二酸化炭素への最終的な分解速度を上げることができる。

また、ラップフィルムのベースポリマーの紫外線エネルギーによる酸化劣化、低分子化を誘発、促進するために添加する酸化分解促進剤としては、金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物の内少なくとも１種類以上を含む金属化合物、又は該金属化合物に不飽和脂肪酸を混合して使用するのがよい。

金属化合物としては、例えばＫ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｆｅ、ＡｌおよびＭｎよりなる群から選ばれる金属の内少なくとも１種類以上の金属塩、金属酸化物又は金属水酸化物が用いられる。金属塩としては、炭素数１０〜３０の脂肪酸金属塩、飽和脂肪族カルボン酸金属塩や不飽和脂肪族カルボン酸金属塩が考えられる。

また、不飽和脂肪酸としては、例えばオレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸や大豆油、トウモロコシ油、菜種油、ヒマワリ油等の植物油が考えられる。

上記した金属化合物、又は該金属化合物と不飽和脂肪酸の混合物を、ポリエチレン、ポリプロピレン等のα−オレフィンの単独重合体あるいは共重合体又はα−オレフィンと他のコモノマーとの共重合体からなるポリオレフィン系樹脂に配合し、単層又は多層フィルムに成形することにより、ベースポリマーの劣化初期に発生するヒドロペルオキシドを金属塩がレドックス反応によって接触分解し、ベースポリマーの炭素−炭素結合の分子鎖を切断し、ベースポリマーの低分子量化と親水化が促進する。

つまり、ベースポリマーが低分子化されたラップフィルムは、最初にフィルム強度が急激に低下して物理的な崩壊を起こす。続いて炭素―炭素結合の切断により１０，０００以下に低分子化されたベースレジンから徐々に微生物の酵素代謝によって水と二酸化炭素に分解されていく。分子鎖切断による低分子化と微生物の酵素代謝が、並列に引き起こされて最終的に水と二酸化炭素に分解されていく。

なお、酸化分解促進剤として用いる金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物の内少なくとも１種類以上を含む金属化合物、又は該金属化合物と不飽和脂肪酸の混合物の添加量としては、０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％が好ましい。０．１ｗｔ％以下であると、紫外線エネルギーによる分子鎖の切断速度が遅く、自然環境下における分解速度としては不十分である。また、１．０ｗｔ％より多いと、酸化分解促進剤自体が経時的にフィルム表面にブリードもしくはブルーミングして、密着性、光沢度を損ない、ラップフィルムとして十分な機能を発揮できない。また、使用までの保管時に、経時的な酸化分解を引き起こし、フィルムの強度の劣化を起こす恐れがあるため好ましくない。

また、この酸化分解促進剤を０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％の範囲で添加することにより、ラップフィルムとして要求される容器への密着性、フィルムの透明性、ノコギリ刃カット性、低臭気性、電子レンジ適性、保管時の品質安定性を維持したまま、太陽光が注がれる自然環境下において従来の汎用樹脂ラップよりもはるかに速い速度で水と二酸化炭素に分解するラップフィルムを提供することができる。

また、従来の樹脂をベースにすることができるため、従来の仕様設備で製造することが可能であり、製造コスト面でも大幅にアップすることなく提供できることも利点である。

更に、ベースポリマーの低分子化によるラップフィルムの物理的崩壊速度を上記分解促進剤の添加量によって任意の期間にコントロールできることも特徴の一つである。

以上のようにして得られる分解性を有する食品包装用のラップフィルムの厚さは５μｍ〜２０μｍが好適である。５μｍ未満であるとラップフィルムの強度が弱くラップフィルムとしての使用時に破れる等の不具合が生じ、２０μｍを超えると腰が強くなりすぎ粘着が不十分になる。

本発明によれば、食品包装用ラップフィルムとして要求される特性、即ち、容器への密着性、フィルムの透明性、ノコギリ刃カット性、電子レンジ適性、保管時の品質安定性、低臭気性及び安全性を比較的低価格で満たし、更に自然環境下での分解性を付与した自然環境下で分解性を有する食品包装用ラップフィルムが提供される。

以下、本発明について実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

なお、以下の実施例ならびに比較例においては、成形装置としてＴダイ多層押出機により、２５℃に温調したキャスティングロールにて引き取り、厚さ１０μｍのフィルムを押出し評価した。また、ポリグリセリンオレイン酸エステルは界面活性剤として用いた。

外層として低密度ポリエチレン樹脂（日本ユニカ(株)製、商品名：ＮＵＣ−８２４０、ＭＦＲ＝５．０、密度０．９２９）を７２．７ｗｔ％、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（住友化学(株)製、商品名：エクセレンＶＬ８００、ＭＦＲ＝２０、密度０．９０５）を２５ｗｔ％、ポリグリセリンオレイン酸エステル（理研ビタミン(株)製、商品名：Ｏ−７１−ＤＥ）を２ｗｔ％、金属化合物としてヒドロキシステアリン酸鉄を０．１ｗｔ％及びステアリン酸マンガンを０．１ｗｔ％、不飽和脂肪酸としてオレイン酸を０．１ｗt％配合した樹脂組成物を用いた。内層として、ポリプロピレン単独重合体（住友化学(株)製、商品名：ノーブレンＹ１０１、ＭＦＲ＝１３、密度０．９１）を９９．７ｗｔ％、金属化合物としてヒドロキシステアリン酸鉄を０．１ｗｔ％及びステアリン酸マンガンを０．１ｗｔ％、不飽和脂肪酸としてオレイン酸を０．１ｗｔ％配合した樹脂組成物を用いた。なお、外層及び内層の厚さの比は外層：内層：外層＝１：１：１とした。

外層、内層ともに低密度ポリエチレン樹脂（日本ユニカ（株）製、商品名：ＮＵＣ−８２４０、ＭＦＲ=５．０、密度０．９２９）を７２．７ｗｔ％、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（住友化学（株）製、商品名：エクセレンＶＬ８００、ＭＦＲ＝２０、密度０．９０５）を２５ｗｔ％、ポリグリセリンオレイン酸エステル（理研ビタミン（株）製、商品名：Ｏ−７１−ＤＥ）を２ｗｔ％、金属化合物としてヒドロキシステアリン酸鉄を０．１ｗｔ％及びステアリン酸マンガンを０．１ｗｔ％、不飽和脂肪酸としてオレイン酸を０．１ｗｔ％配合した樹脂組成物を用いた。なお、外層及び内層の厚さの比は外層：内層：外層＝１：１：１とした。

＜比較例１＞
外層として低密度ポリエチレン樹脂（日本ユニカ（株）製、商品名：ＮＵＣ−８２４０、ＭＦＲ＝５．０、密度０．９２９）を７３ｗｔ％、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（住友化学（株）製、商品名：エクセレンＶＬ８００、ＭＦＲ＝２０、密度０．９０５）を２５ｗｔ％、ポリグリセリンオレイン酸エステル（理研ビタミン（株）製、商品名：Ｏ−７１−ＤＥ）を２ｗｔ％配合した樹脂組成物を用いた。内層として、ポリプロピレン単独重合体（住友化学（株）製、商品名：ノーブレンＹ１０１、ＭＦＲ＝１３、密度０．９１）を用いた。なお、外層及び内層の厚さの比は外層：内層：外層＝１：１：１とした。

＜比較例２＞
外層として低密度ポリエチレン樹脂（日本ユニカ（株）製、商品名：ＮＵＣ−８２４０、ＭＦＲ＝５．０、密度０．９２９）を７１．５ｗｔ％、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（住友化学(株)製、商品名：エクセレンＶＬ８００、ＭＦＲ＝２０、密度０．９０５）を２５ｗｔ％、ポリグリセリンオレイン酸エステル（理研ビタミン(株)製、商品名：Ｏ−７１−ＤＥ）を２ｗｔ％、金属化合物としてヒドロキシステアリン酸鉄を０．５ｗｔ％及びステアリン酸マンガンを０．５ｗｔ％、不飽和脂肪酸としてオレイン酸を０．５ｗｔ％配合した樹脂組成物を用いた。内層として、ポリプロピレン単独重合体（住友化学(株)製、商品名：ノーブレンＹ１０１、ＭＦＲ＝１３、密度０．９１）を９８．５ｗｔ％、金属化合物としてヒドロキシステアリン酸鉄を０．５ｗｔ％及びステアリン酸マンガンを０．５ｗｔ％、不飽和脂肪酸としてオレイン酸を０．５ｗｔ％配合した樹脂組成物を用いた。なお、外層及び内層の厚さの比は外層：内層：外層＝１：１：１とした。

＜比較例３＞
外層、内層ともにポリブチルサクシネート（昭和高分子(株)製、商品名：ビオノーレ＃１９０３、ＭＦＲ＝４．５、密度１．２６）を用いた。

実施例ならびに比較例のラップフィルムについては、下記に示した評価方法によりフィルム特性の評価を行い、その評価結果を表１中に併記した。

密着力の評価に関しては、幅２５０ｍｍにカットしたフィルムを、ゴムロールでガラス板と加圧密着させ、東洋精機製ストログラフＲ２型を用いて角度１５０度方向にＴピール剥離強度を測定することによって行った。

透明性の評価に関しては、自動式曇度計（日本電色工業製ＮＤＨ−２４型）を用いて、ヘイズ値を測定した。

ノコギリ刃カット性の評価に関しては、収納箱に備え付けた破断刃で、フィルムを手で引き出しカットする際に、容易にカットできる場合を○、少し抵抗感があるがカットできる場合を△、強い抵抗感があり容易にカットできない場合を×とした。また、樹脂層間での剥離が生じフィルムのちぎれ現象、破断刃以外の方向に裂け易く取り扱い性が悪い場合も、その程度により△、または×とした。

電子レンジ適性の評価に関しては、水を５ｃｃ入れたガラス容器にフィルムを被せ、６００Ｗ出力電子レンジで２分間加熱し、室温にて冷却した後のフィルム状態について観察した。フィルムの融着、膨張収縮による破れ、層間剥離等が見られなければ○、１点でも不具合があれば×とした。

保管安定性の評価については、収納箱に収納した状態で温度６０℃、湿度６０％条件下に２ヶ月間保管し、保管前と保管後のフィルムの破断強度、破断伸度を測定した。測定は東洋精機製ストログラフＲ２型を用いてＪＩＳ Ｋ７１２１に準じて測定した。保管後測定値が変わらない場合は○、低下した場合は×とした。

低臭気性の評価に関しては、冷えた白米３００ｇをラップフィルムで包んで電子レンジで加熱し、白米への臭い移りを官能評価した。特異臭を感じない場合は○、感じた場合は×とした。

安全性についての評価に関しては、昭和５７年厚生省告示第２０号試験に適合の場合は○、不適合の場合は×とした。

分解性の評価に関しては、サンシャインウエザーオーメータ（スガ試験機(株)製ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣＨ８型、温度：６３±３℃、紫外線波長：３４０ｎｍ、降雨頻度：１２分／６０分）にて４００時間促進後にラップフィルムの破断伸度保持率（促進後伸度／促進前伸度×１００）、ならびに分子量保持率（促進後伸度／促進前伸度×１００）を測定した。尚、この促進１００時間が屋外曝露約１ヶ月に相当する。

破断伸度の測定は、東洋精機製ストログラフＲ２型を用いてＪＩＳ Ｋ７１２１に準じて測定した。

分子量測定はゲルパーメイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ １５０Ｃ ＡＬＣ／ＧＰＣ（ウォーターズ社製）、移動相オルトジクロロベンゼン、温度１４０℃）を用いて測定した。

表１に実施例ならびに比較例のラップフィルム特性を示す。実施例から明らかなように、適度な酸化分解促進剤を添加することによって、ラップとして必要な特性を維持したまま、分解性の優れたラップフィルムを得ることができた。また実施例２については、ベースレジンが融点の低い低密度ポリエチレン単層ラップフィルムであるため、電子レンジ適性が×であるが、レストラン、ホテル厨房内、埃よけとして使用する用途では、問題なく使用できる。なお、表１中比較例２の破断伸度保持率の「５％＞」は、破断伸度保持率が５％未満であることを示している。

低分子化したポリエチレン樹脂が微生物の酵素分解によって水と二酸化炭素まで分解しているかをＩＳＯ１４８５５（制御されたコンポスト条件下の好気的生分解度の求め方）に準拠した試験にて評価し、その結果を図１に示した。なお、試験機は斎田鉄工所製微生物酸化分解測定装置（ＭＯＤＡ）を用いた。

図１の縦軸には、低分子化したポリエチレン樹脂が微生物の酵素分解によって水と二酸化炭素にまで分解しているかの状態を示す分解率が、百分率を用いて示されており、一方、横軸には、このポリエチレン樹脂が夫々の分解率に達するのにどれくらいの日数を要したかを示す経過日数が、日をもって示されている。

また、反応筒に、微生物源となる完熟堆肥、海砂及び試料を混合したものを投入し、同一条件下で長時間連続試験を行うことで、微生物により分解された二酸化炭素が反応筒から発生する。この二酸化炭素を吸収筒で吸収し、これらの吸収筒の重量変化を測定することにより、試料から発生した二酸化炭素を定量し、二酸化炭素の重量変化から試料の分解速度を求めた。

試料は紫外線促進により分子量５，０００まで低下させた実施例２のラップフィルムを用いた。半年間で５０％が分解されており、初めに近紫外線によって低分子化したラップフィルムが続いて微生物の酵素分解によって最終的に水と二酸化炭素まで分解されていることが確認された。

微生物酸化分解測定装置（ＭＯＤＡ）を用いて低分子化したポリエチレン樹脂の分解率を測定した結果を示すグラフ図である。

Claims (1)

1. ポリエチレン、ポリプロピレン等のα−オレフィンの単独重合体あるいは共重合体又はα−オレフィンと他のコモノマーとの共重合体からなるポリオレフィン系樹脂の単層又は多層フィルムに、金属塩、金属酸化物及び金属水酸化物の内少なくとも１種類以上を含む金属化合物、又は該金属化合物と不飽和脂肪酸の混合物を０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％添加した厚み５μｍ〜２０μｍの食品包装用ラップフィルム。

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