JP2007112897A - 水蒸気バリア性フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 水蒸気バリア性が良く、製造時に白粉化現象が生じない水蒸気バリア性フィルムの提供。
【解決手段】 脂肪族ポリエステル樹脂を含む生分解性樹脂と水蒸気バリア性付与剤を含有する樹脂組成物からなる水蒸気バリア性フィルムであり、前記水蒸気バリア性付与剤が炭素数２０以上の飽和又は不飽和脂肪酸アミドから選ばれるものである水蒸気バリア性フィルム。水蒸気バリア性付与剤は、炭素数２０以上の飽和脂肪酸アミドから選ばれるものが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、農業用マルチフィルムとして好適な水蒸気バリア性フィルムに関する。

特許文献１には、生分解性樹脂及び水蒸気バリア性付与剤からなる生分解性樹脂組成物を成形してなる水蒸気バリア性が改善された生分解フィルムが開示されており、実施例において、生分解性を有する脂肪族ポリエステル樹脂と、バリア性付与剤としてステアリン酸アミドを用いた実施例が示されている。
特開２００４−３５２９８７号公報

特許文献１の実施例のフィルムには、例えば農業用マルチフィルムとして用いるには十分な水蒸気バリア性が付与されている。しかし、実際にフィルムを製造する段階において、ステアリン酸アミドの揮発分が白粉化して空中に舞うことにより、製品の外観等の品質を低下させたり、あるいはフィルム製造装置を汚染し、連続的なフィルムの製造の重大な阻害因子になるという課題があり、このような課題及び解決手段についての開示は特許文献１にはない。

従って、本発明の課題は、農業用フィルム用途において十分な水蒸気バリア性を発揮することができ、かつフィルム製造時に白粉化が抑制できる水蒸気バリア性フィルムを提供することにある。

本発明は、課題の解決手段として、脂肪族ポリエステル樹脂を含む生分解性樹脂と水蒸気バリア性付与剤を含有する樹脂組成物からなる水蒸気バリア性フィルムであり、前記水蒸気バリア性付与剤が炭素数２０以上の飽和又は不飽和脂肪酸アミドから選ばれるものである水蒸気バリア性フィルムを提供する。

本発明の水蒸気バリア性フィルムは、製造時において白粉化現象が生じることがなく、水蒸気バリアが良く（即ち、透湿度が低く）、機械的強度も良い。

＜樹脂組成物＞
〔生分解性樹脂〕
生分解性樹脂は、脂肪族ポリエステル樹脂を含むものであり、脂肪族ポリエステル樹脂単独からなるものでもよいし、脂肪族ポリエステル樹脂と他の樹脂とを併用したものでもよい。但し、生分解性樹脂中の脂肪族ポリエステル樹脂の含有量が５０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは６０質量％以上、さらに好ましくは７０質量％以上、特に好ましくは８０質量％以上である。

脂肪族ポリエステル樹脂としては、特許文献１の段落番号１０〜段落番号３２、及び製造例１に記載された公知の生分解性脂肪族ポリエステル（共）重合体を用いることができる。

脂肪族ポリエステル樹脂と併用できる他の樹脂としては、特許文献１の段落番号３３に記載された公知の重合体（ｂ）、段落番号３４に記載された公知の芳香族ポリエステル系共重合体（ｃ）を用いることができる。

例えば、重合体（ｂ）としてポリ乳酸を用いる場合には、生分解性樹脂中の含有量が３０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２０質量％以下であるしい。３０質量％以下である場合には、上記脂肪族ポリエステル樹脂からなるフィルムの優れた伸度を損なうことがない。

また、芳香族ポリエステル系共重合体（ｃ）を用いる場合には、生分解性樹脂中の含有量が５０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは４０質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以下であることが好ましい。５０質量％以下である場合には、上記脂肪族ポリエステル樹脂の優れた生分解性を損なうことがない。

〔水蒸気バリア性付与剤〕
水蒸気バリア性付与剤としては、フィルム製造時における白粉化の抑制の観点から、炭素数２０以上の飽和又は不飽和脂肪酸アミドから選ばれるものを用いるが、水蒸気バリア性をより高める観点から、炭素数２０以上の飽和脂肪酸アミドから選ばれるものが好ましい。

また、水蒸気バリア性付与剤としては、白粉発生を抑制する目的から、１７０℃における重量減少速度が0.080%/min以下のものが好ましく、より好ましくは0.050%/min以下、さらに好ましくは0.035%/min以下のものである。重量減少速度は、実施例に記載の方法により求める。

炭素数２０以上の不飽和脂肪酸アミドとしてはエルカ酸アミドが好ましく、炭素数２０以上の飽和脂肪酸アミドとしてはベヘン酸アミドが好ましい。

本発明の課題を解決できる範囲内で、必要に応じて、例えば特許文献１の段落番号３８に記載された公知の水蒸気バリア性付与剤を併用することができる。但し、本発明で用いる水蒸気バリア性付与剤中、炭素数２０以上の飽和又は不飽和脂肪酸アミドから選ばれるものの含有量は４０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは８５質量％以上である。

本発明の水蒸気バリア性付与剤と公知の水蒸気バリア性付与剤との併用例としては、白粉化現象を抑制し、かつ水蒸気バリアを向上させる観点から、ベヘン酸アミドとステアリン酸アミドの組み合わせを挙げることができる。この組み合わせの場合には、ベヘン酸アミドの割合は４５質量％以上が好ましく、７５質量％以上がより好ましく、９０質量％以上がさらに好ましく、残部がステアリン酸アミドとなる。

水蒸気バリア性付与剤の含有量は、水蒸気バリア性を高める観点から、生分解性樹脂１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．３〜１０質量部、さらに好ましくは０．５〜１０質量部、特に好ましくは０．５〜５質量部である。

＜その他の添加剤＞
本発明の水蒸気バリヤー性フィルムには、必要に応じて、可塑剤、熱安定剤、滑剤、光分解促進剤、生分解促進剤、充填剤、着色防止剤、酸化防止剤、有機又は無機顔料等を添加することができる。

可塑剤としては、脂肪族二塩基酸エステル、フタル酸エステル、ヒドロキシ多価カルボン酸エステル、ポリエステル系可塑剤、脂肪酸エステル、エポキシ系可塑剤、又はこれらの混合物を挙げることができる。

具体的には、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジイソデシル（ＤＩＤＰ）等のフタル酸エステル、アジピン酸−ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソデシル（ＤＩＤＡ）等のアジピン酸エステル、アゼライン酸−ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＺ）等のアゼライン酸エステル、アセチルクエン酸トリ−２−エチルヘキシル、アセチルクエン酸トリブチル等のヒドロキシ多価カルボン酸エステル、ポリプロピレングリコールアジピン酸エステル等のポリエステル系可塑剤であり、これらは１種又は２種以上を使用できる。

可塑剤の添加量は、フィルムの用途によって異なるが、生分解性樹脂１００質量部に対して３〜３０質量部が好ましく、５〜１５質量部がより好ましい。３質量部以上であると、破断伸びや衝撃強度が良くなり、また３０質量部以下であると、破断強度や衝撃強度が良くなる。

熱安定剤としては、脂肪族カルボン酸塩がある。脂肪族カルボン酸としては、特に脂肪族ヒドロキシカルボン酸が好ましい。脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、乳酸、ヒドロキシ酪酸等の天然に存在するものが好ましい。塩としては、ナトリウム、カルシウム、アルミニウム、バリウム、マグネシウム、マンガン、鉄、亜鉛、鉛、銀、銅等の塩を挙げることができる。これらは１種又は２種以上を使用できる。

熱安定剤の添加量は、生分解性樹脂１００質量部に対して０．５〜１０質量部が好ましい。上記範囲で熱安定剤を用いると、衝撃強度（アイゾット衝撃値）が向上し、破断伸び、破断強度、衝撃強度のばらつきが小さくなる効果がある。

滑剤としては、内部滑剤、外部滑剤として一般に用いられるもの、例えば、脂肪酸エステル、炭化水素樹脂、パラフィン、高級脂肪酸、オキシ脂肪酸、脂肪族ケトン、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル、脂肪族アルコール、多価アルコール、ポリグリコール、ポリクリセロール、金属石鹸、変性シリコーン又はこれらの混合物を挙げることができ、これらの中でも脂肪酸エステル、炭化水素樹脂が好ましい。

滑剤の添加量は、生分解性樹脂１００質量部に対して０．０５〜５質量部が好ましい。０．０５質量部以上であると効果が発現され、５質量部以下であるとフィルムの物性が良くなる。

光分解促進剤としては、ベンゾイン類、ベンゾインアルキルエーテル類、ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン等のベンゾフェノンとその誘導体；アセトフェノン、α，α−ジエトキシアセトフェノン等のアセトフェノンとその誘導体；キノン類；チオキサントン類；フタロシアニン等の光励起材、アナターゼ型酸化チタン、エチレン／一酸化炭素共重合体、芳香族ケトンと金属塩との増感剤等を挙げることができる。これらの光分解促進剤は１種又は２種以上を併用できる。

生分解促進剤としては、オキソ酸（例えば、グリコール酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸等の炭素数２〜６程度のオキソ酸）、飽和ジカルボン酸（例えば、修酸、マロン酸、コハク酸、無水コハク酸、グルタル酸等の炭素数２〜６程度の低級飽和ジカルボン酸等）等の有機酸；これらの有機酸と炭素数１〜４程度のアルコールとの低級アルキルエステルが含まれる。好ましい生分解促進剤には、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸等の炭素数２〜６程度の有機酸、及び椰子殻活性炭等が含まれる。これらの生分解促進剤は１種又は２種以上を使用できる。

充填剤（増量剤を含む）としては、炭酸カルシウム、マイカ、珪酸カルシウム、タルク、微粉末シリカ（無水物）、ホワイトカーボン（含水物）、石綿、陶土（焼成）、麦飯石、各種の酸化チタン、ガラス繊維等の無機添加剤（無機充填剤ともいう。）や、天然素材の粒子等の有機添加剤（有機充填剤ともいう。）を挙げることができる。無機充填剤としての微粉末シリカは、湿式法でつくられたシリカや、四塩化ケイ素の酸水素焔中での高温加水分解により製造されたシリカでもよいが、粒径が５０ｎｍ以下のものがよい。有機充填剤としては、直径が５０ミクロン以下の、紙より製造した微粉末粒子を挙げることができる。増量剤としては、木粉、ガラスバルーン等を挙げることができる。

充填剤としては、炭酸カルシウム及び／又はタルクが好ましい。充填剤を添加することにより、形状崩壊速度が向上するとともに溶融粘度及び溶融張力が大きくなるので、溶融成形時のドローダウンが防止され、真空成形、ブロー成形、インフレーション成形等の成形性が向上する。また、タルクを併用すると水蒸気バリヤー性がさらに改善される傾向を示す。

充填剤の添加量は、充填剤／生分解性樹脂の質量比が５〜５０／９５〜５０が好ましく、より好ましくは５〜３０／９５〜７０である。前記範囲内であると、樹脂が粉を吹くこともなく、成形時にドローダウン、ネッキング、厚みむら、目やにの発生が抑制される。

着色防止剤としては、フェノール系のアデカスタブＡＯ−７０、ホスファイト系のアデカスタブ２１１２（共に旭電化（株）社製）等を挙げることができる。着色防止剤の添加量は、生分解性樹脂１００質量部に対して０．０２〜３質量部が好ましく、より好ましくは０．０３〜２質量部である。酸化防止剤としては、アミン系、フェノール系、リン系、硫黄系等を挙げることができ、添加量は生分解性樹脂１００質量部に対して０．０２〜３質量部が好ましい。

本発明で用いる樹脂組成物は、例えば、上記した各成分をヘンシェルミキサーやリボンミキサーで乾式混合し、単軸押出機や２軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ミキシングロール等の公知の溶融混合機に供給して溶融混練して、ペレット状等に成形して得ることができる。

＜水蒸気バリア性フィルム＞
本発明の水蒸気バリア性フィルムは、樹脂組成物を用い、Ｔ−ダイ成形、インフレーション成形、カレンダー成形法等を適用して得ることができる。また、無延伸でもよいし、必要に応じて、一軸又は二軸延伸してもよい。

以下に、特にインフレーション法によるフィルムの製造例について説明する。初めに、環状ダイを備えた押出機に原料となる樹脂組成物（或いは樹脂組成物の構成成分でもよい）を供給し、１８０℃の温度で溶融混練して環状のダイスリットよりチューブ状に押出す。例えば、このときの押出機の押出径は４０〜６５ｍｍ程度で、長さ／直径の比率（Ｌ／Ｄ）が２６〜３２であり、環状ダイの直径は５０〜１００ｍｍのものを採用でき、ダイスリットのギャップは０．５〜１．５ｍｍの範囲がよい。

押出されたチューブ状のフィルムは、ダイを貫通して挿入された気体吹込管より導入した気体の圧力によって、ブロー比（チューブ径／ダイ径）を２以上として、所定の径まで膨張し、次いでニップロールにより一定速度で引き取る。

本発明の水蒸気バリア性フィルムは、水蒸気バリア性フィルムのみからなる単層のフィルムでもよいし、用途に応じて、本発明の水蒸気バリア性フィルムと公知の他のフィルムとの複合フィルムにしてもよい。

本発明の水蒸気バリア性フィルムは、厚み２０μｍに補正したときの透湿度が、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの測定において３５０ｇ／ｍ^２／24ｈｒ以下であることが好ましく、より好ましくは３００ｇ／ｍ^２／24ｈｒ以下、さらに好ましくは２５０ｇ／ｍ^２／24ｈｒ以下である。

本発明の水蒸気バリア性フィルムは、フィルム表面と水との接触角が６５°以上のものが好ましく、より好ましくは７０°以上、さらに好ましくは７５°以上のものである。

本発明の水蒸気バリア性フィルムは、水蒸気バリア性が必要な用途全般に適用することができるが、特に畑等の土壌に敷いて使用したり、農業用ハウスに使用したりする農業用マルチフィルムとして好適である。

以下に、実施例に基づい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。実施例における各種測定方法は、以下のとおりである。

（１）引張試験
試験片として、フィルムからＭＤ方向又はＴＤ方向の短冊状フィルム片（長さ１５０ｍｍ、巾１５ｍｍ）を採取して、つかみ具（チャック）間距離１００ｍｍで、引張試験を行い、引張弾性率（ＭＰａ）、破断点伸度（％；GL基準である。以下同じ）を求めた。なお、伸度（％）はチャック間距離の変化とした。

使用機器：オリエンテック社製テンシロン万能試験機ＵＣＴ−５
クロスヘッドスピード：５００ｍｍ／分（但し、ヤング率の測定は５ｍｍ／分で行った。）
測定値は２０回の平均値である。

（２）落球衝撃試験
フィルムを１０ｃｍ角の枠に固定し、２３℃、５０％RH雰囲気下で、下記球を電磁石方式の重錘離脱装置を用いて落下させた時の試験片の数の５０％が破れる時の球の落下高さＨ(d)（ここで、dはフィルム厚さ（μｍ）を示す。）を測定する。繰返し試験回数ｎ＝２０である。

落球（イ）直径４１ｍｍ、質量２８６ｇ。

落球（ロ）直径１９ｍｍ、質量２８ｇ。

以下の実施例では、「落球高さ（cm）」として表示してある。

（３）フィルムの水蒸気バリア性
ＪＩＳ Ｚ０２０８に基づいて４０℃、湿度９０％ＲＨにおける透湿度を測定した。透湿度が小さいほど水蒸気バリア性に優れる。

（４）フィルムの表面接触角
接触角測定機（協和界面科学（株）製、ＦＡＣＥ自動接触角計ＣＡ−Ｚ型）を用い、２５℃にて、蒸留水に対するフィルムの接触角θを求めた。

（５）フィルム成形時の白粉発生
上記の装置、条件にて８時間の連続フィルム押出しを実施し、インフレーション成形機の最内側のエアリングの内側への白粉の付着の有無を目視により確認した。

（６）重量減少速度
装置：エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製 示差熱熱重量同時測定装置，EXSTAR6000 TG/DTA6300
室温→170℃昇温→170℃ホールド
雰囲気:N2(300ml/min)
昇温速度：20℃/min.(〜170℃)
サンプル量：6〜10mg
実施例１〜３及び比較例１〜３
表１に示す各成分を混合し、Ｌ／Ｄ＝２８、スクリュー径４０ｍｍの一軸押出し機を用いて、スクリュー回転数５０ｒｐｍ、混練温度１７０℃で、樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を用い、下記の押出機とインフレーションフィルム成形機により、下記条件でフィルムを得た。

表１に示す各成分は、下記のとおりである。
・脂肪族ポリエステル共重合体：ダイセル化学工業（株）社製ブタンジオール−コハク酸−カプロラクトン三元共重合体、PBSC-17（ポリスチレン換算Mw２０．８万、MFR（１９０℃）１．８、Ｔｍ１０８℃）
・ポリ乳酸：三井化学（株）製、レイシアＨ−１００
・タルク：竹原化学工業（株）社製、ハイトロンＡ（平均粒径３μｍ）
・ベヘン酸アミド：ベヘン酸アミドＢＮＴ２２Ｈ、日本精化（株）
・エルカ酸アミド：アルフローＰ−１０、日本油脂（株）
・ステアリン酸アミド：脂肪族アマイドＡＰ−１、日本化成（株）
（i）押出機仕様
スクリュー径：４０ｍｍ、一軸
シリンダーＬ／Ｄ：２８
ダイ径：５０ｍｍ
ダイリップ開度：２．５ｍｍ
（ii）押出条件
スクリュー回転数：５０ｒｐｍ
押出機シリンダー設定温度：１７０℃
ブロー比（ＴＤ延伸倍率）：４．０倍
ＭＤ延伸倍率：３１倍（フィルム厚み２０μｍ）
引き取り速度：１７．０（フィルム厚み２０μｍ）
得られたフィルムについて、上記した各測定を行った。結果を表１に示す。

表１から明らかなとおり、ベヘン酸アミドを用いた実施例１〜３は、ステアリン酸アミドを用いた比較例２と比べて、全項目において同等の結果を示し、白粉付着の有無において明確に異なっていた。エルカ酸を用いた実施例４は、比較例２と比べると透湿度において劣っていたが、白粉は生じていなかった。

Claims (5)

1. 脂肪族ポリエステル樹脂を含む生分解性樹脂と水蒸気バリア性付与剤を含有する樹脂組成物からなる水蒸気バリア性フィルムであり、前記水蒸気バリア性付与剤が炭素数２０以上の飽和又は不飽和脂肪酸アミドから選ばれるものである水蒸気バリア性フィルム。
2. 水蒸気バリア性付与剤が炭素数２０以上の飽和脂肪酸アミドから選ばれるものである請求項１記載の水蒸気バリア性フィルム。
3. 水蒸気バリア性付与剤がベヘン酸アミドである請求項１又は２記載の水蒸気バリア性フィルム。
4. 厚み２０μｍに補正したときの透湿度が、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの測定において３００ｇ／ｍ^２／24ｈｒ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の水蒸気バリア性フィルム。
5. 農業用マルチフィルムとして使用する請求項１〜４のいずれかに記載の水蒸気バリア性フィルム。