JP2007137461A - 生分解性チャック袋におけるチャック用部品の製造方法。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】脂肪族ポリエステルを主成分とするフィルムで形成された袋の口部に袋を開閉するためのチャック部を有し、そのチャック部が、互いに嵌合可能な凸部材及び凹部材からなるチャック用部品からなる生分解性チャック袋におけるチャック用部品を製造する方法であって、曲げ弾性率が150MPa〜400MPaである脂肪族ポリエステル樹脂を主成分とする樹脂組成物を溶融し、チャック用部品形成用の開口部を有するダイから押出して凸部材及び凹部材からなるチャック用部品をそれぞれ形成させた後、速度40℃/秒〜60℃/秒で冷却することからなる生分解チャック袋のチャック用部品を製造する方法。
【選択図】図1
Description
ポリオレフィン樹脂を用いたチャック袋は、使用後にごみとして廃棄され、焼却又は埋め立てられるが、燃焼時の発熱量が多い、長期にわたり分解しないので埋立地が不足するという問題がある。近年、環境問題に関する関心の高まりから、燃焼熱量が低く、埋め立て後に早期に分解する生分解性の樹脂を用いたチャック袋の研究がなされてきている。
ポリオレフィン製のチャック部の場合は、寸法精度の高いチャック用部品の製造が比較的容易に出来るが、生分解性樹脂を用いると寸法精度の高いチャック用部品が出来ない、あるいは出来たとしても500mから2000mにわたって連続的に寸法精度の高いチャック用部品を安定して生産することが困難となることがあった。
すなわち、本発明は、下記の通りである。
(1)脂肪族ポリエステルを主成分とするフィルムで形成された袋の口部に袋を開閉するためのチャック部を有し、そのチャック部が、互いに嵌合可能な凸部材及び凹部材からなるチャック用部品からなる生分解性チャック袋におけるチャック用部品を製造する方法であって、曲げ弾性率が150MPa〜400MPaである脂肪族ポリエステル樹脂を主成分とする樹脂組成物を溶融し、チャック用部品形成用の開口部を有するダイから押出して凸部材及び凹部材からなるチャック用部品をそれぞれ形成させた後、速度40℃/秒〜60℃/秒で冷却することからなる生分解チャック袋のチャック用部品を製造する方法。
(2)袋を形成しているフイルム及びチャック部の主成分である脂肪族ポリエステルがポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする(1)の生分解チャック袋のチャック用部品を製造する方法。
本発明の生分解性チャック袋は、少なくとも生分解性フイルムと生分解性チャック部からなる。チャック部には、凸部材、凹部材からなるチャック用部品以外に、開封口をつまみやすくするリードや、チャックの開閉を容易にするための開閉装置(スライダー)等があってもよい。
本発明に基づいて、生分解性チャック袋を製造する場合、例えば、袋を構成する生分解性フイルムと生分解性チャック用部品を同時にダイから押し出し、その際、凸部材と凹部材からなるチャック用部品が互いに嵌合するように位置関係を調整し、フイルム上にチャック用部品を融着させる方法、生分解性フイルムと生分解性チャック用部品を個別に製造してから、凸部材と凹部材からなるチャック用部品が互いに嵌合するように位置関係を調整して、フイルム上にチャック用部品を接着させる方法等が用いられる。後者の方法では、フイルムに印刷を施してからチャックを接着することが可能なため、意匠性のあるチャック袋を得られるという点で好ましい。
本発明の生分解性チャック袋を構成するフイルムは、単層フイルムであっても多層フイルムであってもよいが、チャック袋に必要な柔軟性とシール強度を満足しやすい点から多層フイルムが好ましい。
本発明の生分解性チャック袋の本体を構成するフイルムには、脂肪族ポリエステルを50質量%以上含む樹脂が用いられる。脂肪族ポリエステルの例としては、ポリ乳酸系樹脂、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸の縮重合物が挙げられる。ポリ乳酸系樹脂の例としては、ポリ乳酸、乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体等が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸の例としては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸等が挙げられる。
さらに本発明の生分解性チャック袋を構成するフイルムに可塑剤、滑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤等の添加剤を用いてもよい。
好適な可塑剤の例として脂肪族系アルコール、脂環族系アルコール、これらの多価アルコール、およびこれらの縮重合物;これらから選ばれる少なくとも1種のアルコール成分と、脂肪族脂肪酸、脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸から選ばれる少なくとも1種の酸成分とのエステル;天然脂肪酸エステル;脂肪族ヒドロキシカルボン酸とアルコール及び/または脂肪族脂肪酸とのエステル、及びこれらエステル類の変性物;ポリオキシエチレンアルキルエーテル及びそのエステル;脂肪族ポリエステルのオリゴマー、環状2量体及び単量体、その他にミネラルオイル、流動パラフィン、飽和炭化水素化合物よりなる低重合物等が挙げられる。これらの可塑剤は、1種又は1種以上の混合物を用いてもよい。可塑剤の添加量は、フイルムを構成する樹脂100質量部に対して0.5〜30質量部の範囲が好ましい。
紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤等の添加剤は、公知のポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフイルムに用いられる物と同等の物が好適である。
フイルムは公知の方法により製造することができる。例えば、脂肪族ポリエステル、添加剤等の原材料を押出機中で溶融混練した後、Tダイ、Iダイ、丸ダイ等から押出したフイルムをキャストロールや水、圧空により冷却固化して未延伸フイルムを得る。その後、ロール法、テンター法、チューブラー法等の延伸手段で延伸した延伸フイルムとしてもかまわない。フイルム厚みは、チャック袋に適正な厚みである15μm〜100μmが好ましく、より好ましくは、20μm〜70μmである。
チャックに求められる柔軟性を満足するために、チャック部に設けられるチャック用部品を構成する樹脂組成物の曲げ弾性率は150MPa〜400MPaでなければならない。更に150〜300MPaの範囲であるとチャックを繰り返し開閉した際のチャック強度の低下が小さくなるのでより好ましい。曲げ弾性率が150MPaより低いとチャック強度が不足し、袋を傾けると内容物がこぼれることがある。曲げ弾性率が400MPaより高いと袋を開くために大きな力を必要とし、袋を開く際にチャック用部品が袋から剥離することがある。チャック用部品に用いられる生分解性樹脂に可塑剤を適量添加することによりチャック用部品を構成する樹脂の曲げ弾性率を150MPa〜400MPaにすることができる。可塑剤は、本発明の生分解性チャック袋を構成するフイルムに用いられる可塑剤の例で挙げたものを用いることができる。可塑剤の添加量は、チャック用部品を構成する樹脂100質量部に対して、一般には、0.5〜30質量部の範囲で調整される。
本発明の生分解性チャック袋を構成するチャック部に結晶化核剤を用いてもよい。結晶化核剤を用いるとチャック用部品を押出した後の冷却時の固化が早くなり、70℃における貯蔵弾性率を高くすることが可能になる。好適な結晶化核剤の例としては、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ベントナイト、マイカ、黒鉛、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、硫酸バリウム、ホウ酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。結晶化核剤の添加量は、チャック部を構成する樹脂100質量部に対して、一般には、0.05〜10質量部の範囲で調整される。
チャック部にリードを設ける場合は、リードを構成する樹脂組成物をチャック用部品と同じ組成とし、チャック用部品と同時にリード形成用の開口部を有するダイから押出し、リードとするのが好ましい。
チャック用部品とフイルム(リードを設ける場合は、チャック用部品及びリードとフイルム)を接着する方法として、押出したチャック用部品の樹脂が固化する前にフイルムに熱接着する方法と、図3に示すチャック基部を大きくしたチャック付テープ15,16を押出し、冷却固化した後、後工程でフイルムとチャック付テープを接着する方法等が挙げられる。
押出された直後のチャック用部品は溶融状態であるため、冷却固化するまでに変形が起こりやすい。特に、凹部材、凸部材を形成する異形のダイから押出された樹脂組成物は、図4に示すように、凸部材17、凹部材18が倒れ、形状安定性が低下する場合がある。生分解性樹脂からなるチャック用部品の寸法精度の低下はこの形状安定性の低下が主原因である。これらの形状安定性が低下した凹部材、凸部材を嵌合しようとすると、まったく嵌合出来ない場合、嵌合できるが、チャック強度が強すぎ、チャック部を開くのに過大な力を要する場合、チャック強度が弱く、繰り返しチャック部を開閉すとチャック強度が大きく低下する場合がある。
この問題を解決するため、本発明のチャック用部品を構成する樹脂組成物は、凹部材、凸部材を形成するための開口部を持つダイから押出された後40℃/秒〜60℃/秒で冷却する必要がある。より好ましくは、45℃/秒〜60℃/秒である。冷却速度が40℃/秒より小さい場合は、形状安定性が低下し、60℃/秒より大きい場合は形状安定性の面では問題ないが、冷却設備が過大なものとなり、経済的ではない。冷却速度を40℃/秒以下とするためには、ダイから押出された樹脂組成物を低温の流体又は低温の金属ロールで冷却することが好ましい。好ましい流体は水である。水等の流体による冷却と金属ロールによる冷却を併用すると冷却速度を速める効果があるのでより好ましい。
本発明のチャック用部品を構成する樹脂組成物の冷却速度は、次式により計算で求められる。
(T1−T2)/3 単位:℃/秒
ここで、T1はダイから押出された直後の樹脂組成物の表面温度 単位:℃
T2は、ダイから押出され、3秒経過した後の樹脂組成物の表面温度 単位:℃
本発明に用いられる測定法は以下のとおりである。
(1)曲げ弾性率
JISK7171に準拠する。
チャック袋よりチャック用部品を剥離し、190℃の熱プレスで20MPa×2分プレス成形し、成形後直ちに20℃の水中で急冷し、2mm厚みのシートを成形する。得られたシートから幅10mm×長さ40mm、に試験片を切り出し、JISK7171の測定法に準じて曲げ弾性率を測定する(試験速度10mm/min)。
JISK7244-10に準拠する。
曲げ弾性率の測定に用いた2mm厚さのシートを測定用の試料に用いた。測定は、レオメトリックス社(現TAインスツルメント社)製レオメーター(ARES)を使用する。測定には、直径8mmパラレルプレートを用い、周波数は1.0rad/secとし、測定開始温度を融点以上(実施例樹脂の場合は180℃)、測定終了温度を50℃とした。歪は、0.01%で行う。
(3)樹脂組成物の表面温度
樹脂組成物の表面温度測定には、非接触型の放射温度計(堀場製作所製:IT−550S)を用いる。なお、測定個所は、凹部材を形成するための開口部を有するダイから押出された直後の樹脂組成物(凹部材チャック用部品)の表面温度(T1)及び押出から3秒経過した後の樹脂組成物(凹部材チャック用部品)の表面温度(T2)を測定する。
チャック袋より、凹部材、凸部材のチャック用部品が長辺方向と垂直方向に含まれるように15mm×100mmの大きさに2枚重ねの試験片を切り出す(試験片の上部から30mmの位置に凹部材、凸部材のチャック用部品が位置する)。次に、試験片を、チャック用部品下部の70mm部分のフイルム2枚を凹部材、凸部材が嵌合した状態で、引っ張り試験機(島津製作所製オートグラフAG−IS)のつかみ具にそれぞれセットし、JISK7127に準じて引張応力の最大値を測定する(つかみ具間距離100mm、引張試験速度50mm/min)5回の測定で得られた値を平均しチャック強度とする。
フイルム長さ換算で500m以上のチャック袋を製造し、フイルム長さで50m間隔に相当する個所から10箇所でチャック袋をサンプリングする。(4)の方法でチャック強度を測定し、10点のチャック強度の標準偏差を求め、以下の基準により判定する。
○:準偏差が 3未満
△:標準偏差が 3以上、5未満
×:標準偏差が 5以上
(5)で測定した10点のチャック袋の内、チャック強度が平均値に近い5点のチャック袋について、開閉操作を100回繰り返す。その後、再びチャック強度を測定し、チャック強度の変化率を5点についてそれぞれ次式により計算する。5点のチャック強度の変化率を平均した平均値について以下の基準により判定する。
チャック強度の変化率=(初期チャック強度−100回開閉後のチャック強度)/初期チャック強度×100 (%)
◎チャック強度の変化率が5%未満
○チャック強度の変化率が5%以上10%未満
△チャック強度の変化率が10%以上
フイルム(A)
スクリュー径が40mmの2軸押出機でポリ乳酸(PLA)(NatureWorks社製、NatureWorks(登録商標)4032D)を溶融し、樹脂100重量部に対して可塑剤DACG(理研ビタミン社製、PL−019(商品名))を20重量部の割合で押出機中に注入ポンプを用いて圧入、混合して樹脂組成物とした。その後樹脂組成物を340mm×1.0mmのスリットを有するTダイから押出し、20℃に温調したキャストロールで冷却しその後巻取り機で巻取り、幅30cm長さ500m厚み50μmの未延伸のフイルムを得た。
チャック(B)
スクリュー径が20mmの単軸押出機でポリブチレンサクシネート(PBS)(昭和高分子社製、ビオノーレ(登録商標)#1001)及びPBS樹脂100重量部に対して可塑剤DACG(理研ビタミン社製PL−019)を1.5重量部及び、PBS樹脂100重量部に対して結晶化核剤タルク(松村産業社製、ハイフィラー(登録商標)#5000PJ)3重量部の割合であらかじめ混合した樹脂組成物を溶融混練した後、凹部材、凸部材形状の開口部を有するダイから押出した。この時の樹脂の表面温度は、170℃であった。
このようにして得られたチャック付フイルムから50m間隔で幅30cm長さ20cmの大きさに10枚切り出し、フイルムを半折して凹部材と凸部材を嵌合した後、チャックと垂直部分を2箇所110℃、4秒ヒートシールすることで、チャック袋を得た。
得られたチャック袋について、曲げ弾性率、貯蔵弾性率、チャック強度、チャック用部品の寸法精度、チャック袋の耐久性を評価した。結果を表1に示す。
フイルム(A)
表層(第1、第3層)の樹脂組成としてポリ乳酸(PLA)(NatureWorks社製、NatureWorks(登録商標)4032D)70重量%、ポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT)(BASF社製、Ecoflex FBX7011(商品名))30重量%とし、内層(第2層)の樹脂組成としてポリ乳酸(PLA)(NatureWorks社製、NatureWorks(登録商標)4032D)及び、樹脂100重量部に対して可塑剤DACG(理研ビタミン社製、PL−019(商品名))を20重量部とし、35mmのスクリュー径の2軸押出機2台でそれぞれの樹脂組成物を溶融混練した。
その後、3層Tダイ(開口部形状幅340mm厚さ1mm)から表層/内層/表層の層比が1/4/1になるように調節して樹脂組成物を押出し、20℃に温調したキャストロールで冷却しその後巻取り機で巻取り、幅30cm長さ500m厚み50μmの未延伸のフイルムを得た。
上記フイルム(A)を用いた以外は実施例1と同様の方法でチャック袋を得て、評価を行った。結果を表1に示す。
実施例2と同様にしてフイルム(A)を得た。
チャック(B)
スクリュー径が20mmの単軸押出機でポリ乳酸(PLA)(NatureWorks社製、NatureWorks(登録商標)4032D)60重量%、ポリブチレンサクシネート(PBS)(昭和高分子社製、ビオノーレ(登録商標)#1001)40重量%及び混合樹脂100重量部に対して結晶化核剤タルク(松村産業社製 ハイフィラー (登録商標)#5000PJ)3重量部の割合であらかじめ混合した樹脂組成物を溶融混練した後、樹脂100重量部に対して可塑剤DACG(理研ビタミン社製、PL−019(商品名))が12重量部の割合になるように押出機中に注入ポンプを用いて圧入、混合して樹脂組成物とした。
このようにして得られたチャック付フイルムを実施例1と同様の方法でチャック袋を得て評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1と同様にしてフイルム(A)を得た。
チャック(B)
スクリュー径が20mmの単軸押出機でポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)(昭和高分子社製、ビオノーレ(登録商標)#3001)を溶融混練した後、凹部材、凸部材形状の開口部を有するダイから押出した。この時の樹脂の表面温度は、170℃であった。続いて、ロール状に巻かれたフイルム(A)を繰り出し機から連続して繰り出したフイルム上にフイルム両端から30mmの位置に凹部材、凸部材それぞれのチャック(押出された樹脂組成物)を熱接着し、20℃に温度調整した金属ロールおよび水温20℃の水噴射により冷却した後、付着した水を除去し、巻取り機で10m/分の一定速度で巻き取った。ダイから押出された樹脂組成物が冷却水で冷却されるまでに要した時間は0.6秒であった。この時の樹脂組成物(チャックB)の冷却速度は、37℃/秒であった。
このようにして得られたチャック付フイルムを実施例1と同様の方法でチャック袋を得て評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1と同様にしてフイルム(A)を得た。
チャック(B)
スクリュー径が20mmの単軸押出機でポリ乳酸(PLA)(NatureWorks社製、NatureWorks(登録商標)4032D)60重量%、ポリブチレンサクシネート(PBS)(昭和高分子社製、ビオノーレ(登録商標)#1001)40重量%の混合樹脂を溶融し、凹部材、凸部材形状の開口部を有するダイから押出した。この時の樹脂の表面温度は、170℃であった。
続いて、ロール状に巻かれたフイルム(A)を繰り出し機から連続して繰り出したフイルム上にフイルム両端から30mmの位置に凹部材、凸部材それぞれのチャック(押出された樹脂組成物)を熱接着し、20℃に温度調整した金属ロールおよび水温20℃の水噴射により冷却した後、付着した水を除去し、巻取り機で15m/分の一定速度で巻き取った。ダイから押出された樹脂組成物が冷却水で冷却されるまでに要した時間は0.3秒であった。この時の樹脂組成物(チャックB)の冷却速度は、45℃/秒であった。
このようにして得られたチャック付フイルムを実施例1と同様の方法でチャック袋を得て評価を行った。結果を表1に示す。
樹脂組成物を低密度ポリエチレン:LDPE(旭化成ケミカル社製サンテック(登録商標)F1920)100重量部とした以外は、実施例1と同様にしてフイルム(A)を得た。
チャック(B)
樹脂組成物を低密度ポリエチレン(LDPE)(旭化成ケミカル社製、サンテック(登録商標)M6520.4)60重量部及びエチレンビニルアセテート(EVA)(住友化学社製、エバテート(登録商標)D1012)40重量部とした以外は比較例1と同様の方法でチャック付フイルムを作成した。この時ダイから押出された樹脂組成物が冷却水で冷却されるまでに要した時間は、0.6秒であった。この時の樹脂組成物(チャックB)の冷却速度は、37℃/秒であった。
このようにして得られたチャック付フイルムを実施例1と同様の方法でチャック袋を得て評価を行った。結果を表1に示す。
Claims (2)
- 脂肪族ポリエステルを主成分とするフィルムで形成された袋の口部に袋を開閉するためのチャック部を有し、そのチャック部が、互いに嵌合可能な凸部材及び凹部材からなるチャック用部品からなる生分解性チャック袋におけるチャック用部品を製造する方法であって、曲げ弾性率が150MPa〜400MPaである脂肪族ポリエステル樹脂を主成分とする樹脂組成物を溶融し、チャック用部品形成用の開口部を有するダイから押出して凸部材及び凹部材からなるチャック用部品をそれぞれ形成させた後、速度40℃/秒〜60℃/秒で冷却することからなる生分解チャック袋のチャック用部品を製造する方法。
- 袋を形成しているフイルム及びチャック部の主成分である脂肪族ポリエステルがポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする請求項1記載の生分解チャック袋のチャック用部品を製造する方法。
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