JP2006272712A - Manufacturing method of film laminated with polybutylene succinate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリブチレンサクシネート(PBS)の層を有する積層フィルム材料及び積層シート材料とその製造方法、及び該積層フィルム材料等によって製造されている食品包材に関する。 The present invention relates to a laminated film material and a laminated sheet material having a polybutylene succinate (PBS) layer, a production method thereof, and a food packaging material produced by the laminated film material and the like.
自然環境の中で生分解可能なプラスチック材料として脂肪族ポリエステルに対する関心が高まってきており、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリエチレンサクシネート(PES)、ポリカプロラクトン(PCL)などから製造されているフィルムやシートを製造する技術開発への関心が高まってきている。 There is increasing interest in aliphatic polyester as a biodegradable plastic material in the natural environment, such as polylactic acid (PLA), polybutylene succinate (PBS), polyethylene succinate (PES), polycaprolactone (PCL), etc. There is a growing interest in the development of technology to produce films and sheets manufactured from the company.
しかし、上記の脂肪族ポリエステル類は、各単独では各種用途に対応可能な物性を備えているフィルムやシート体とすることが難しく、実用性に欠けるのが難点である。例えば、ポリ乳酸(PLA)の場合、印刷適性がよいし、融点が高く耐熱性も備えているが、反面、硬く脆いものでありヒートシール性も劣るため、特に包材用のフィルムやシート体とすることには適さない。 However, it is difficult for the above aliphatic polyesters to have a film or sheet having physical properties that can be used for various purposes, and it is difficult to use them. For example, polylactic acid (PLA) has good printability, high melting point and heat resistance, but it is hard and brittle and has poor heat sealability. It is not suitable for
また、ポリブチレンサクシネート(PBS)は、融点が85℃〜115℃程度と低く、ホットタック性にも優れているのでシーラントとしては優れているが、単独のフィルムやシート体としての強度が不十分であることや、現段階で比較的に高価であること等が災いしてその用途開発は余り進んでいない。 Polybutylene succinate (PBS) has a low melting point of about 85 ° C. to 115 ° C. and is excellent in hot tack, so it is excellent as a sealant. However, it has poor strength as a single film or sheet. Its application development has not progressed much due to disasters such as being sufficient and being relatively expensive at this stage.
従来、上記のような脂肪族エステルホモポリマーの物性バランスの悪さを解決することを目的として、異なる脂肪族エステルモノマーのコポリマーを形成する試みがなされている。そして、このことにより、脂肪族エステルの生分解性であるという特性を維持しつつ、包材用のフィルムやシート体等に要求される各種特性をも備えた脂肪族ポリエステルを提供し得ることも知られている(特許文献1、特許文献2等)。
Conventionally, attempts have been made to form copolymers of different aliphatic ester monomers in order to solve the poor physical property balance of the aliphatic ester homopolymer as described above. And this can also provide an aliphatic polyester having various properties required for films and sheets for packaging materials, while maintaining the property of aliphatic biodegradability. Known (
しかし、脂肪族エステルモノマーのホモポリマーである脂肪族ポリエステルそのものを包材用のフィルムやシート体等として利用するための技術は未だ開発されておらず、それらをラミネート加工するための技術に関する情報はこれまでに殆どもたらされていない。特に、脂肪族ポリエステル樹脂中、融点が低く、ホットタック性及びヒートシール性に優れていて、包材材料とした場合に高速充填可能な包材を形成できる可能性を有している生分解性のポリブチレンサクシネート(PBS)については、その有効利用を可能ならしめる技術の開発が待たれていたものである。
本発明は、生分解性ポリブチレンサクシネート(PBS)の優れたヒートシール性に着目し、ポリエチレン樹脂層を有する積層体にかわる新しい積層体の開発が待たれている分野、たとえば、食品包装分野等に、生分解性でヒートシール性に優れたポリブチレンサクシネートラミネート層を含有するフィルムやシート(以下、「シート」、「シート状積層体」、「積層シート」、「シート状基材」をも包含する用語として「フィルム」、「フィルム状積層体」、「積層フィルム」、「フィルム状基材」も使用する)を提供することを目的とするものである。 The present invention pays attention to the excellent heat sealability of biodegradable polybutylene succinate (PBS), and is a field where development of a new laminate to replace a laminate having a polyethylene resin layer is awaited, for example, the food packaging field Films and sheets containing a polybutylene succinate laminate layer that is biodegradable and excellent in heat sealability (hereinafter referred to as “sheet”, “sheet-like laminate”, “laminate sheet”, “sheet-like substrate”) Is also intended to provide “film”, “film laminate”, “laminate film”, and “film substrate”.
LDPE樹脂の押出しラミネートに使用されているような一般的な溶融押出しラミネート機の場合、均一な厚みの膜を得るために、押出しラミネート機のクロスヘッド内にあるニードルバルブを絞り、オリフィス径も狭くして樹脂圧力を高めて自己発熱により溶融粘度を所定値に維持すると同時に、未溶融樹脂ゲルを溶解してその残存を防止する操作を行っている。しかし、ポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂を同様の溶融押出しラミネート機を使用し、上記と同様の押出しラミネート操作を行うと、運転開始から間もなく、押出し機のクロスヘッドの圧力が急上昇し、溶融混練スクリュー駆動装置の負荷が急激に増大して操業不能となり、安定した生産ができないことが判明した。 In the case of a general melt extrusion laminating machine used for extrusion lamination of LDPE resin, in order to obtain a film with a uniform thickness, the needle valve in the cross head of the extrusion laminating machine is throttled and the orifice diameter is narrow. Then, the resin pressure is increased to maintain the melt viscosity at a predetermined value by self-heating, and at the same time, an operation is performed to dissolve the unmelted resin gel and prevent its remaining. However, using the same melt-extrusion laminating machine with polybutylene succinate (PBS) resin, and performing the same extrusion laminating operation as above, the pressure of the crosshead of the extruder suddenly increased and melt-kneading soon after the start of operation. It was found that the load on the screw drive device suddenly increased and the operation became impossible, and stable production was impossible.
それ故、本発明は、通常の溶融押出ラミネート機を使用した溶融押し出しラミネート法により、フィルムやシート体からなる基材面に脂肪族ポリエステル樹脂層、特にポリブチレンサクシネート樹脂層を溶融押出ラミネートすることを可能ならしめる技術を開発して、生分解性でホットタック性に優れたポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂ラミネート層を有する食品包材等として有用な生分解性のフィルム状積層体を提供することを目的とするものである。 Therefore, in the present invention, an aliphatic polyester resin layer, in particular, a polybutylene succinate resin layer, is melt-extruded and laminated on a substrate surface made of a film or sheet body by a melt-extrusion laminating method using a normal melt-extrusion laminating machine. Developed a technology that makes it possible to provide biodegradable film-like laminates that are useful as food packaging materials with polybutylene succinate (PBS) resin laminate layers that are biodegradable and have excellent hot tack properties It is intended to do.
上記課題を解決するための本発明は、以下の各発明を包含する。
(1)融点85℃〜115℃のポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂を溶融混練してフィルム状基材に連続的に溶融押出しラミネートするための一連の組み合わせ工程よりなる積層フィルムの製造方法であって、溶融押出しラミネート装置における押出機の加熱シリンダー部内スクリューによる樹脂の溶融混練温度を230℃〜280℃に設定して原料樹脂を溶融混練し、続くクロスヘッド部内に溶融混練樹脂を押し出す工程、該加熱シリンダー部から押し出された溶融混練樹脂を、その樹脂圧を放圧させながら該クロスヘッド内を通過させて少なくとも1箇所にオリフィスを有するアダプター部に送り出す工程、該クロスヘッド部より送り出されてくる溶融樹脂をアダプター部内の少なくとも1箇所のオリフィス部で溶融樹脂内に残存するゲル状物を溶融して溶融樹脂の均一化を行ってダイス部に送り出す工程、該アダプター部から送り出されてくる溶融樹脂をダイス部において、加工巾調整手段が設置されているTダイス押出し口部よりフィルム状基材面に押し出す工程、及び、該ダイス部のTダイス押出し口よりフィルム状基材面に押し出された溶融樹脂層を、冷却ロールによりフィルム状基材に押圧ラミネートする工程、を有することを特徴とする、ポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層を有する積層フィルムの製造方法。
The present invention for solving the above problems includes the following inventions.
(1) A method for producing a laminated film comprising a series of combination steps for melting and kneading a polybutylene succinate (PBS) resin having a melting point of 85 ° C. to 115 ° C. and continuously melt-extruding and laminating it on a film-like substrate. A step of setting the melt kneading temperature of the resin by the screw in the heating cylinder portion of the extruder in the melt extrusion laminating apparatus to 230 ° C. to 280 ° C. The melt-kneaded resin extruded from the heating cylinder is passed through the crosshead while releasing the resin pressure, and sent to the adapter having an orifice in at least one place. The molten resin remains in the molten resin at at least one orifice in the adapter. The step of melting the gel-like material to make the molten resin uniform and feeding it to the die part, the T-die extrusion port in which the molten resin sent from the adapter part is provided with processing width adjusting means in the die part A step of extruding the film-like substrate surface from the portion, and a step of pressing and laminating the molten resin layer extruded from the T-die extrusion port of the die portion onto the film-like substrate surface to the film-like substrate by a cooling roll. A method for producing a laminated film having a melt-extruded laminate layer made of a polybutylene succinate resin.
(2)前記フィルム状基材が、生分解性の材料から形成されているフィルム状基材である(1)項記載のポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層を有する積層フィルムの製造方法。 (2) A method for producing a laminated film having a melt-extruded laminate layer comprising a polybutylene succinate resin according to (1), wherein the film-like substrate is a film-like substrate formed from a biodegradable material. .
(3)前記生分解性の材料が、生分解性の天然樹脂、合成樹脂、天然パルプ等から選ばれる材料である(2)項記載のポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層を有する積層フィルムの製造方法。 (3) Laminate having a melt-extruded laminate layer made of polybutylene succinate resin according to (2), wherein the biodegradable material is a material selected from biodegradable natural resins, synthetic resins, natural pulp, etc. A method for producing a film.
(4)前記冷却ロールによる冷却温度が40℃以下、好ましくは30℃以下、より好ましくは20℃〜30℃である(1)項〜(3)項のいずれかに記載のポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層を有する積層フィルムの製造方法。 (4) The polybutylene succinate resin according to any one of (1) to (3), wherein the cooling temperature by the cooling roll is 40 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. to 30 ° C. A method for producing a laminated film having a melt-extruded laminate layer.
(5)前記Tダイス押出口にロッド棒からなる加工巾調整手段を設置することによって溶融状態のポリブチレンサクシネート樹脂膜の押出し巾を調整することを特徴とする(1)項〜(4)項のいずれかに記載のポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層を有する積層フィルムの製造方法。 (5) The extrusion width of the melted polybutylene succinate resin film is adjusted by installing a processing width adjusting means comprising a rod rod at the T-die extrusion opening, (1) to (4) A method for producing a laminated film having a melt-extruded laminate layer comprising the polybutylene succinate resin according to any one of the items.
(6)前記押出し巾調整手段が断面形状丸型、三角型又はY字型のロッド棒であることを特徴とする(5)項記載のポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層を有する積層フィルムの製造方法。 (6) The laminate having a melt-extrusion laminate layer made of polybutylene succinate resin according to (5), wherein the extrusion width adjusting means is a rod rod having a round cross section, a triangle shape or a Y shape. A method for producing a film.
(7)前記ロッド棒が旗付きロッド棒であることを特徴とする(5)項又は(6)項記載のポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層を有する積層フィルムの製造方法。 (7) The method for producing a laminated film having a melt-extruded laminate layer made of polybutylene succinate resin according to (5) or (6), wherein the rod rod is a rod rod with a flag.
(8)前記(1)項〜(7)項のいずれか1項に記載の製造方法で製造されるポリブチレンサクシネート樹脂からなる溶融押出ラミネート層をフィルム状基材上に有するヒートシール性乃至ホットタック性積層フィルム。 (8) Heat-sealability having a melt-extruded laminate layer made of polybutylene succinate resin produced by the production method according to any one of items (1) to (7) on a film-like substrate Hot tacky laminated film.
(9)前記(8)項記載のヒートシール性乃至ホットタック性積層フィルムからなる食品用包材。 (9) A food packaging material comprising the heat-sealable or hot-tacky laminated film according to (8).
本発明によれば、従来、利用分野が極めて限られていた脂肪族ポリエステル樹脂、特にポリブチレンサクシネート樹脂について、その溶融押出ラミネート技術を開発することに成功したことにより、生分解性であるポリブチレンサクシネート樹脂をラミネート層として有する、ホットタック性、ヒートシール性に優れた高速充填可能な食品包材形成材料等として有用な積層フィルムを商業的な製造ラインスピードで安定的に生産し、供給することが可能となる。 According to the present invention, a biodegradable polyisocyanate resin has been successfully developed for aliphatic polyester resins, particularly polybutylene succinate resins, for which the field of use has been extremely limited. Stable production and supply of laminated films that have butylene succinate resin as a laminate layer and are useful as food packaging materials that can be filled at high speed with excellent hot tack and heat sealability at commercial production line speeds It becomes possible to do.
また、天然物として入手可能である生分解性のポリブチレンサクシネート樹脂と他の生分解性の天然樹脂、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂基材との組み合わせにより完全に生分解性であり、かつ充分な強度及びヒートシール性、高速充填性等を備えた環境にやさしい食品包材を形成し得る積層フィルムが提供される。 The biodegradable polybutylene succinate resin available as a natural product and other biodegradable natural resins such as aliphatic polyester resin base materials are completely biodegradable and sufficiently Provided is a laminated film capable of forming an environmentally friendly food packaging material having excellent strength, heat sealability, high-speed filling property, and the like.
本発明で製造される積層フィルムは、フィルム状基材面に溶融押出ラミネート層として、生分解性樹脂であり、柔軟性があり、溶融粘度が低くホットタック性、ヒート−シール性に優れているポリブチレンサクシネート(PBS)層を有している。
ポリブチレンサクシネートの原料は石油由来のものであっても、植物由来の天然物であってもよい。
The laminated film produced by the present invention is a biodegradable resin as a melt-extruded laminate layer on the film-like substrate surface, has flexibility, low melt viscosity, and excellent hot tack and heat-seal properties. It has a polybutylene succinate (PBS) layer.
The raw material of polybutylene succinate may be derived from petroleum or a natural product derived from plants.
本発明の積層フィルムにおける基材フィルムとしては、通常、ヒートシール性の食品包材における外層材等として使用される樹脂製のフィルム体やシート体、アルミ箔と樹脂フィルムの積層体、紙等が挙げられる。基材フィルムとしての樹脂フィルム又は樹脂シート体としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド等の合成樹脂基材のみならず、溶融押出ラミネートされる脂肪族ポリエステル樹脂以外の脂肪族ポリエステル樹脂製のフィルムやシート体も使用することができる。本発明の基材フィルムとして、生分解性である脂肪族ポリエステル樹脂製のフィルムやシート体、紙等を使用する場合、得られる積層フィルムは全体として生分解性となり、環境に配慮した包材を形成することができる。 As a base film in the laminated film of the present invention, a resin film body or sheet body usually used as an outer layer material in a heat-sealing food packaging material, a laminated body of aluminum foil and a resin film, paper, etc. Can be mentioned. As a resin film or a resin sheet as a base film, not only a synthetic resin base material such as polypropylene, polyester, polyethylene, polyamide, but also a film made of an aliphatic polyester resin other than an aliphatic polyester resin to be melt-extruded and laminated A sheet body can also be used. When using a biodegradable aliphatic polyester resin film, sheet, paper, etc. as the base film of the present invention, the resulting laminated film becomes biodegradable as a whole, and an environmentally friendly packaging material is used. Can be formed.
本発明で使用する基材フィルムは、使用目的に応じて、任意の印刷層が形成されているものであってもよい。
また、ポリブチレンサクシネート(PBS)層をラミネートする側の基材面には、基材と合成樹脂ラミネート層との接着強度を向上せしめるために通常使用されている接着剤からなるアンカーコート層を配置することができる。アンカーコート層用の接着剤としては、ウレタン系、イミン系、ブタジエン系、チタネート系等の接着剤が挙げられる。
The substrate film used in the present invention may have an arbitrary printed layer formed according to the purpose of use.
In addition, an anchor coat layer made of an adhesive usually used for improving the adhesive strength between the base material and the synthetic resin laminate layer is provided on the base material surface on which the polybutylene succinate (PBS) layer is laminated. Can be arranged. Examples of the adhesive for the anchor coat layer include urethane, imine, butadiene, and titanate adhesives.
本発明の積層フィルムは、基材面、好ましくはアンカー層が形成されている面にポリブチレンサクシネート(PBS)層を溶融押出ラミネート法によって積層することによって製造される。
本発明の積層フィルムの製造方法に使用される溶融押出ラミネート装置としては、通常、ポリエチレン等の熱可塑性合成樹脂の溶融押出ラミネート用に使用される溶融押出ラミネート装置が挙げられる。このような溶融押出しラミネート装置は、基材繰出部から繰出され、アンカーコート部を経てラミネート部に供給される基材供給系統と、オートローダーを備えたホッパーから供給される原料樹脂を溶融混練しつつ押し出し搬送する加熱シリンダー内スクリュー部と、クロスヘッド部と、アダプター部とダイス部とを有する押出機からなる溶融樹脂供給系統と、基材上に溶融押出しされた樹脂層と基材とを押圧ラミネートする冷却ロール系統とを有している。
The laminated film of the present invention is produced by laminating a polybutylene succinate (PBS) layer on a substrate surface, preferably the surface on which an anchor layer is formed, by a melt extrusion laminating method.
Examples of the melt extrusion laminating apparatus used in the method for producing a laminated film of the present invention include a melt extrusion laminating apparatus usually used for melt extrusion laminating of a thermoplastic synthetic resin such as polyethylene. Such a melt-extrusion laminating apparatus melts and kneads a base material supply system that is fed from a base material feeding section and fed to a laminating section through an anchor coat section, and a raw material resin that is fed from a hopper equipped with an autoloader. Pressing the molten resin supply system consisting of an extruder having a screw part in the heating cylinder that is extruded and conveyed, a cross head part, an adapter part and a die part, and a resin layer melt-extruded on the base material and the base material And a cooling roll system to be laminated.
本発明の積層フィルムの製造方法は、上記のような溶融押出しラミネート装置を使用する製造方法である。このような標準的な溶融押出しラミネート装置を使用してポリブチレンサクシネート層を溶融押出ラミネートする場合、融点が85℃〜115℃の範囲である市販のポリブチレンサクシネートは、加熱シリンダー内スクリュー部から押し出される溶融混練樹脂の温度及びダイス部温度が230℃〜280℃となるように設定されていることが必要である。ポリブチレンサクシネートの溶融混練温度が通常のポリエチレンの溶融押出し温度である300℃以上というような高温状態となると、ポリブチレンサクシネート樹脂の粘度が低くなり過ぎてダイス部より均一な厚みの溶融樹脂層として押し出すことができない。 The manufacturing method of the laminated film of the present invention is a manufacturing method using the melt extrusion laminating apparatus as described above. When the polybutylene succinate layer is melt extrusion laminated using such a standard melt extrusion laminating apparatus, a commercially available polybutylene succinate having a melting point in the range of 85 ° C. to 115 ° C. It is necessary that the temperature of the melt-kneaded resin extruded from the die and the die part temperature are set to be 230 ° C to 280 ° C. When the melt kneading temperature of polybutylene succinate reaches a high temperature state of 300 ° C. or higher, which is the usual melt extrusion temperature of polyethylene, the viscosity of the polybutylene succinate resin becomes too low and the molten resin has a uniform thickness from the die part. It cannot be extruded as a layer.
また、ポリブチレンサクシネートの場合、ポリエチレン等の溶融押出ラミネート時に行われているように、溶融押出しラミネート装置の押出機の加熱シリンダー内スクリュー部における溶融混練樹脂温度を、クロスヘッド内に押し出されてくる溶融混練樹脂圧を検知し、その検知した樹脂圧情報を前記スクリュー駆動装置にフィードバックしてスクリューの回転数を上げる等の手段により溶融混練樹脂温度を上げてクロスヘッド内に押し出されてくる樹脂圧が設定値となるように制御し、それによって、クロスヘッド内のニードルバルブを通って流れる溶融樹脂圧を予め設定されている樹脂圧に保つ、という操作によって行おうとすると、運転開始から間もなくクロスヘッド内の樹脂圧が急激に高くなり、その調整のためにスクリュー駆動装置にかかる負荷が駆動装置の能力を超えて増大する結果、装置駆動電源が遮断されて装置が停止してしまうことが判明した。 In the case of polybutylene succinate, the melt kneading resin temperature at the screw portion in the heating cylinder of the extruder of the melt extrusion laminating apparatus is extruded into the cross head as is done during the melt extrusion lamination of polyethylene or the like. Resin that is detected in the melt kneading resin pressure, feeds back the detected resin pressure information to the screw drive device, and raises the temperature of the melt kneading resin by means such as increasing the rotational speed of the screw. If the control is performed so that the pressure becomes a set value, and the molten resin pressure flowing through the needle valve in the cross head is maintained at the preset resin pressure, the cross will be crossed soon after the start of operation. The resin pressure in the head suddenly increases, and a screw drive is installed to adjust the pressure. Results according load increases beyond the capacity of the driving apparatus, it has been found that the device is shut off device driving power supply will stop.
上記の現象の正確な理由は明らかではないが、前記加熱シリンダー内スクリュー部からの溶融混練ポリブチレンサクシネート樹脂に固有の流動特性に原因があるものと考えられ、少なくともクロスヘッド内のニードルバルブによってクロスヘッド内の溶融樹脂圧を高めることで未溶融樹脂ゲルを減少乃至消滅させようとすると、クロスヘッド内に押し出されてくる溶融樹脂圧は運転開始から間もなく制御できない程に急激に上昇してしまう。 Although the exact reason for the above phenomenon is not clear, it is thought that this is caused by the flow characteristics inherent in the melt-kneaded polybutylene succinate resin from the screw portion in the heating cylinder, and at least by the needle valve in the crosshead. If an attempt is made to reduce or eliminate the unmelted resin gel by increasing the molten resin pressure in the crosshead, the molten resin pressure pushed into the crosshead will rise so rapidly that it cannot be controlled soon after the start of operation. .
本発明者らは、上記のように、押出機の加熱シリンダー内スクリュー部においてポリブチレンサクシネート樹脂の溶融押し出しに適した溶融混練樹脂温度に加熱溶融し、クロスヘッド内において溶融混練樹圧を検知し、その検知情報によって加熱シリンダー内スクリュー部における溶融混練条件を調節するという通常の手段では、ポリブチレンサクシネート樹脂を溶融押し出し可能な溶融樹脂状態とすることが不可能であることの原因について鋭意検討した結果、押出機の加熱シリンダー内スクリュー部からクロスヘッドに送りこまれる溶融樹脂の樹脂圧を、クロスヘッド内で放圧させながら、そのままクロスヘッド内を通過させると、加熱シリンダー内スクリュー部で設定温度に溶融混練された溶融樹脂がほぼ設定温度のまま、引続くアダプター内に送り込まれることを見出し、本発明を完成することができたものである。 As described above, the inventors heated and melted the melt kneading resin temperature suitable for melting and extruding the polybutylene succinate resin in the screw portion in the heating cylinder of the extruder, and detected the melt kneading tree pressure in the crosshead. However, the usual means of adjusting the melt-kneading conditions in the screw portion in the heating cylinder based on the detection information is earnest about the cause that it is impossible to make the polybutylene succinate resin into a molten resin state capable of being melt-extruded. As a result of the examination, if the resin pressure of the molten resin sent to the cross head from the screw part in the heating cylinder of the extruder passes through the cross head as it is released in the cross head, it is set in the screw part in the heating cylinder. The molten resin melted and kneaded at the It found that fed into the coater, in which it was possible to complete the present invention.
上記本発明の溶融押出しラミネート方法において、押出機の加熱シリンダー内スクリュー部からクロスヘッドに送りこまれる溶融樹脂をクロスヘッド内で溶融樹脂圧を放圧させつつ、そのままクロスヘッド内を通過させるための具体的な手段としては、通常の押出しラミネート装置の押出機におけるクロスヘッド内に圧力調整のために設置されているニードルバルブを完全に解放状態とすることが挙げられる。 In the melt-extrusion laminating method of the present invention described above, a specific method for allowing the molten resin fed into the cross head from the screw portion in the heating cylinder of the extruder to pass through the cross head as it is while releasing the molten resin pressure in the cross head. As a typical means, it is possible to completely release a needle valve installed for pressure adjustment in a cross head in an extruder of a normal extrusion laminating apparatus.
本発明の方法において、上記クロスヘッド部で放圧された溶融樹脂は、次いで、1箇所以上のオリフィスを備えたアダプター部に送られる。溶融樹脂は、アダプター内のオリフィス部で、溶融樹脂内に残存するゲル状物を完全に溶融させ、さらに設定されたクリアランスを有するオリフィス部を通って溶融樹脂が適正な圧力に調整され、ダイス部に送られる。 In the method of the present invention, the molten resin released by the crosshead portion is then sent to an adapter portion having one or more orifices. The molten resin melts the gel-like material remaining in the molten resin completely at the orifice part in the adapter, and the molten resin is adjusted to an appropriate pressure through the orifice part having a set clearance. Sent to.
ダイス部の押出し口部には、押出される樹脂膜の巾及び厚みの調整と樹脂漏れ防止のためのロッド棒が装着されている。ロッド棒としては、断面形状が丸型、三角型、Y字型のものが使用されるが、特に旗付きロッド棒と称される形状のものが好ましく使用される。このような旗付きロッド棒を装着することによって、ダイス押出し口に供給される樹脂膜の巾を減少させた状態でダイス押出し口から押出すことにより、押出し口から押出された樹脂膜の両側縁部が膜中央部方向に収縮する、所謂「ネックイン」が生起することを防止し、押出された樹脂膜の両側縁部の厚みが中央側の厚みと等しくなるように調整することが可能である。また、その結果として、押出直後の溶融樹脂膜の耳部の蛇行(サージング)を防止し、安定したラミネート加工を行うことが可能となる。 A rod rod for adjusting the width and thickness of the extruded resin film and preventing resin leakage is attached to the extrusion port portion of the die portion. As the rod rod, those having a cross-sectional shape of a round shape, a triangular shape, and a Y shape are used, and those having a shape called a rod rod with a flag are particularly preferably used. By installing such a flagged rod, the width of the resin film supplied to the die extrusion port is reduced, and the both sides of the resin film extruded from the extrusion port are extruded from the die extrusion port. It is possible to prevent the so-called `` neck-in '', in which the portion shrinks in the direction of the center of the membrane, and to adjust the thickness of both side edges of the extruded resin film to be equal to the thickness on the center side. is there. As a result, meandering (surging) of the ear portion of the molten resin film immediately after extrusion can be prevented, and stable laminating can be performed.
本発明において、「ロッド棒」とは、図1の(1)に示す断面丸型、図1(2)に示す断面三角型、図1の(3)に示す断面Y字型の形状の棒状体であり、さらに「旗付きロッド棒」とは、図1の(4)〜(7)に示されるように、ロッド棒端部に旗状の板状体を有するものを意味している。このような誘導板をダイス押し出し口部に設置することにより、溶融状態の樹脂膜層の側縁部を位置決めしつつ溶融状態の樹脂膜の両側縁部の膜厚を膜中央部と等しい厚みに制御する機能を有している。 In the present invention, the “rod rod” is a rod having a round cross section shown in FIG. 1 (1), a triangular cross section shown in FIG. 1 (2), and a Y-shaped cross section shown in FIG. 1 (3). Furthermore, the “rod rod with flag” means a member having a flag-like plate-like body at the end of the rod rod as shown in (4) to (7) of FIG. By installing such a guide plate at the die extrusion opening, the side edges of the molten resin film layer are positioned, and the film thickness of both side edges of the molten resin film is made equal to the center of the film. It has a function to control.
また、溶融押出し後の冷却ロールによるラミネート温度としては、ポリエチレン樹脂の溶融押出ラミネート時に採用されている40℃程度の冷却温度よりさらに低い、例えば30℃〜10℃程度の温度が特に好ましい。 The laminating temperature by the cooling roll after melt extrusion is particularly preferably about 30 ° C. to 10 ° C., for example, lower than the cooling temperature of about 40 ° C. employed at the time of polyethylene resin melt extrusion lamination.
本発明の方法は、ポリブチレンサクシネート樹脂のラミネート条件を上記のように選択された操業条件に厳密に制御することにより、加工速度80m/分以上という通常の商業的規模でポリブチレンサクシネート樹脂の押出ラミネート製品の製造を可能とするものであり、その結果、ヒートシール性、ホットタック性に優れていて高速充填可能な食品包材を形成することができるポリブチレンサクシネート樹脂ラミネートフィルムを商業的規模で生産することを可能とするものである。 The method of the present invention provides a polybutylene succinate resin on a normal commercial scale with a processing speed of 80 m / min or more by strictly controlling the lamination conditions of the polybutylene succinate resin to the operating conditions selected as described above. As a result, commercial production of polybutylene succinate resin laminate film that is excellent in heat sealability and hot tack property and can form food packaging material that can be filled at high speed is possible. It is possible to produce on a scale.
以下、具体的な製造例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with specific production examples, but the present invention is not limited to these examples.
製造例1(比較製造例)
溶融押出しラミネート機として、2001年製、住友重機械工業(製)の口径90mmΦタンデム押出し機の第一押出し機を使用した。押出し機のアダプター部における上部オリフィスには内径20mmΦのストレートピースを使用し、下部オリフィスには3mmΦのものを使用した。
ポリ乳酸(PLA)樹脂フィルム(ユニチカ製、テラマック、厚み25μm、印刷品)からなる表基材にウレタン系AC剤(東洋モートン製、EL530A・B)を塗布し、ポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂(三菱化学社製、GS−Pla:AZ81T)を厚み30μm、巾780mmの層としてラインスピード100m/minで溶融押出しラミネートした。 運転開始時のクロスヘッド内のニードルバルブ(圧力調整弁)は、LDPE樹脂押出しラミネート条件と同じく開け回数2回転に設定した。また、押出機の加熱シリンダー内スクリュー部内の溶融混練樹脂温度を240℃、ダイスからの押出し温度を230℃と設定して運転を開始した。
Production Example 1 (Comparative Production Example)
As a melt-extrusion laminating machine, the first extruder of a diameter 90 mmΦ tandem extruder manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd. (manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) was used. A straight piece having an inner diameter of 20 mmΦ was used for the upper orifice in the adapter portion of the extruder, and a lower orifice having a diameter of 3 mmΦ was used.
A urethane-based AC agent (EL530A / B, manufactured by Toyo Morton Co., Ltd.) is applied to a surface substrate made of a polylactic acid (PLA) resin film (Unitika, Terramac,
運転開始後、スクリュー回転数:83rpm時でクロスヘッド内に押出される樹脂圧力が38.0Mpaと異常に高くなり、該樹脂圧力を検知して制御されているスクリュー駆動装置への負荷が大きくなって、間もなくスクリュー駆動装置への負荷が駆動装置の駆動限界を超えて駆動装置の電源が遮断され、ラミネート装置が停止した。 After the start of operation, the resin pressure extruded into the cross head at a screw rotation speed of 83 rpm becomes abnormally high at 38.0 Mpa, and the load on the screw drive device controlled by detecting the resin pressure increases. Soon after, the load on the screw drive device exceeded the drive limit of the drive device, the power supply of the drive device was cut off, and the laminating apparatus stopped.
製造例2
溶融押出しラミネート機として、2001年製、住友重機械工業(製)の口径90mmΦタンデム押出し機の第一押出し機を使用した。押出し機のアダプター部における上部オリフィスには内径20mmΦのストレートピースを使用し、下部オリフィスには15mmΦのものを使用した。
ポリ乳酸樹脂(PLA)フィルム(ユニチカ製、テラマック、厚み25μm、印刷品)からなる表基材にウレタン系AC剤(東洋モートン製、EL530A・B)を塗布し、ポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂(三菱化学社製、GS−Pla:AZ81T)を厚み30μm、巾780mmの層としてラインスピード100m/minで溶融押出しラミネートした。運転開始時のクロスヘッド内のニードルバルブ(圧力調整弁)は、ほぼ全開に近い状態である開け回数6回転に設定した。また、押出機の加熱シリンダー内スクリュー部内の溶融混練樹脂温度を240℃、ダイスからの押出し温度を240℃と設定して運転を開始した。
Production Example 2
As a melt-extrusion laminating machine, the first extruder of a diameter 90 mmΦ tandem extruder manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd. (manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) was used. A straight piece with an inner diameter of 20 mmΦ was used for the upper orifice in the adapter part of the extruder, and a 15 mmΦ one was used for the lower orifice.
A urethane-based AC agent (EL530A / B, manufactured by Toyo Morton Co., Ltd.) is applied to a front substrate made of a polylactic acid resin (PLA) film (Unitika, Terramac,
運転開始後10分間ほどで、スクリュー回転数:83rpm時でクロスヘッド内に押出される樹脂圧力が15.0Mpaと一定となり、クロスヘッド内に設置してある樹脂温度計による樹脂温度も261℃と一定値を示し、Tダイスの温度は設定値240℃に対し、ダイス下温度248℃を示した。
用意した表基材フィルムPLA25μm〔ユニチカ製、テラマック、東洋インキ製造(株)製、NEWファインによる7色印刷品〕に、ウレタン系AC剤(東洋モートン社製、EL530A・B)を固形分として0.2g/m2なるように塗布・乾燥した後にオゾン処理を行いながら、ラインスピード100m/minでラミネート加工を行った。この時のTダイスのロット棒は旗付き三角棒(図1の4)を使用し、ラミネート加工部の冷却ロール温度は20℃にて行った。その結果、PBS膜の両端面は1〜2mmのサージングに収まった。
About 10 minutes after the start of operation, the resin pressure extruded into the crosshead at a screw rotation speed of 83 rpm is constant at 15.0 Mpa, and the resin temperature by the resin thermometer installed in the crosshead is also 261 ° C. A constant value was exhibited, and the temperature of the T dice was 248 ° C. below the die with respect to the set value of 240 ° C.
The prepared surface
製造例3
製造例2の押出しラミネート機を使用し、下記事項以外は製造例2と同条件にて、晒クラフト紙(坪量50g/m2、大興製紙製)に、PBS樹脂(三菱化学製、GS−Pla:AZ81T)を厚み35μmの層として溶融押出しラミネートした。90mmΦ押出し機の上部オリフィスには内径20mmΦのストレートピースを使用し、下部オリフィスには10mmΦのものを使用した。
また、クロスヘッド内のニードルバルブ(圧力調整弁)は開け回数6回転とほぼ全開状態とした。スクリュー部の溶融混練樹脂温度及びダイス押し出し口の樹脂温度の設定温度を245℃としてラミネート加工を行なった。
スクリュー回転数:86rpm時にクロスヘッド内の樹脂圧力は18.0Mpaで一定となり、クロスヘッド内の樹脂温度は268℃で、Tダイス温度は245℃、ダイス下温度は252℃と安定した。
晒クラフト紙基材の表面には1色印刷行い、コロナ処理をしつつ冷却ロール温度30℃でラインスピード100m/minでラミネート加工をした。その結果、PBS樹脂が紙の繊維に入り込んで紙剥けするほどのラミネート強度を有する積層フィルムが得られた。
その後、冷却ロール温度の許容巾を確認するために、冷却ロール温度を40℃に上げた結果、PBSが冷却ロールにブロッキングして巻き付くトラブルが発生したため停止した。
Production Example 3
Using the extrusion laminating machine of Production Example 2, with the same conditions as in Production Example 2 except for the following, bleached kraft paper (basis weight 50 g / m 2 , manufactured by Daiko Paper Co., Ltd.), PBS resin (manufactured by Mitsubishi Chemical, GS- (Pla: AZ81T) was melt extruded and laminated as a layer having a thickness of 35 μm. A straight piece having an inner diameter of 20 mmΦ was used for the upper orifice of the 90 mmΦ extruder, and a 10 mmΦ one was used for the lower orifice.
Further, the needle valve (pressure adjusting valve) in the crosshead was almost fully opened with 6 rotations. Lamination was performed by setting the melt kneading resin temperature of the screw part and the resin temperature of the die extrusion port to 245 ° C.
When the screw rotation speed was 86 rpm, the resin pressure in the crosshead became constant at 18.0 Mpa, the resin temperature in the crosshead was 268 ° C., the T die temperature was 245 ° C., and the temperature under the die was stable at 252 ° C.
One-color printing was performed on the surface of the bleached kraft paper substrate, and laminating was performed at a cooling roll temperature of 30 ° C. and a line speed of 100 m / min while performing corona treatment. As a result, a laminated film having such a laminate strength that the PBS resin entered the paper fibers and peeled off was obtained.
Thereafter, in order to confirm the allowable width of the cooling roll temperature, the cooling roll temperature was raised to 40 ° C. As a result, a trouble occurred in which the PBS blocked and wound around the cooling roll.
製造例4
製造例2で使用したものと同型の押出しラミネート機を使用し、製造例2における各種運転条件を変えて溶融押出しラミネート加工を行った結果を表1に示す。なお、クロスヘッド内のニードルバルブの開け回数は、6回又は7回とした。
Production Example 4
Table 1 shows the results of melt extrusion laminating using the same type of extrusion laminating machine as used in Production Example 2 and changing various operating conditions in Production Example 2. The number of times the needle valve in the crosshead was opened was 6 or 7 times.
表1中、「押電流(%)」は、加熱シリンダー内スクリューの駆動装置の限界電流値を100%とした場合に、実際の運転において該駆動装置にかかっている電流値の割合を示したものであり、駆動装置への負荷電流値が98%を超えた場合には駆動装置が停止する(ブレーカーが落ちる)ように設定した。
駆動装置への負荷電流値が98%を超えることを回避するためには、スクリュー部における樹脂の溶融混練温度を高めることも考えられるが、樹脂温度が高くなると、ダイス押出し口からの溶融樹脂の粘度が小さくなり、サージングが大きくなって製膜することができず、所望のPBS樹脂ラミネート層を有する積層体を製造することはできない。
In Table 1, “push current (%)” indicates the ratio of the current value applied to the drive device in actual operation when the limit current value of the drive device for the screw in the heating cylinder is 100%. Therefore, when the load current value to the drive device exceeds 98%, the drive device is set to stop (the breaker falls).
In order to avoid that the load current value to the drive device exceeds 98%, it is conceivable to increase the melt kneading temperature of the resin in the screw part. However, if the resin temperature becomes high, the molten resin from the die extrusion port Viscosity decreases, surging increases, and film formation cannot be performed, and a laminate having a desired PBS resin laminate layer cannot be manufactured.
また、「シリンダー温度」欄のC1〜C5は、シリンダー部内スクリュー部の入口から出口までを5分割した各部位の温度を示し、「Tダイス温度(℃)」欄のD1〜D7はダイス部を7ブロックに分割した各ブロックにおける温度を示している Also, C1 to C5 in the “Cylinder temperature” column indicate the temperatures of the respective parts divided into five from the inlet to the outlet of the screw portion in the cylinder portion, and D1 to D7 in the “T die temperature (° C.)” column indicate the die portion. Shows the temperature in each block divided into 7 blocks
表1から明らかなように、本発明の方法によれば、溶融樹脂膜の厚みが30μmから35μm程度までは、ラインスピード100m/min以上の商業的に実施可能な規模でPBS樹脂の溶融ラミネート加工ができる。ラインスピードが130m/minを超える条件で、駆動装置への負荷電流値が98%を超えることを回避するためにスクリュー部における樹脂の溶融混練温度を高めることも行ったが、樹脂温度が高くなると、ダイス押出し口からの溶融樹脂の粘度が小さくなり、その結果サージングが大きくなって所望のPBS樹脂ラミネート層を有する積層体を製造することはできなかった。 As is apparent from Table 1, according to the method of the present invention, when the thickness of the molten resin film is about 30 μm to 35 μm, PBS resin is melt-laminated on a commercially feasible scale with a line speed of 100 m / min or more. Can do. In order to avoid that the load current value to the drive device exceeds 98% under the condition that the line speed exceeds 130 m / min, the melt kneading temperature of the resin in the screw portion was also increased, but when the resin temperature becomes high As a result, the viscosity of the molten resin from the die extrusion port was reduced, and as a result, surging was increased, and a laminate having a desired PBS resin laminate layer could not be produced.
<ヒートシール特性>
本発明の方法で製造したポリブチレンサクシネート樹脂積層フィルム(ポリ乳酸樹脂基材25μmにポリブチレンサクシネート樹脂層35μm)のヒートシール特性を、30μmOPP基材に35μmLDPE層を溶融押出しして形成した積層フィルムのヒートシール特性と共に図2に示す。
図2から明らかなように、本発明の方法で製造されているPBS層を有する積層フィルムは、120℃程度までのヒートシール温度では、汎用品であるOPP/LDPE積層フィルム(現行包材)に匹敵するヒートシール特性を示す。
<Heat seal characteristics>
Heat sealing characteristics of a polybutylene succinate resin laminate film (polylactic
As is clear from FIG. 2, the laminated film having the PBS layer produced by the method of the present invention is a general-purpose OPP / LDPE laminated film (current packaging material) at a heat sealing temperature of up to about 120 ° C. Comparable heat seal properties.
本発明のポリブチレンサクシネート(PBS)の層を有する積層フィルム材料の製造方法によれば、天然物として入手可能である生分解性のポリブチレンサクシネート樹脂と他の生分解性の天然樹脂、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂基材との組合わせにより、完全に生分解性でありかつ充分な強度及びヒートシール性、高速充填性等を備えた食品包材を形成し得る積層フィルムが提供される。 According to the method for producing a laminated film material having a polybutylene succinate (PBS) layer of the present invention, a biodegradable polybutylene succinate resin and other biodegradable natural resins that are available as natural products, For example, a laminated film capable of forming a food packaging material that is completely biodegradable and has sufficient strength, heat sealability, high-speed filling property, and the like by combination with an aliphatic polyester resin base material is provided. .
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