JP2007176143A - 生分解性多層フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
ましくは4〜6個の炭素原子を有する化合物であり、線状であっても枝分れしていてもよい。脂環式ジカルボン酸成分は、通常、7〜10個の炭素原子、特に8個の炭素原子を有するものが好ましい。 また、脂肪族または脂環式ジカルボン酸成分(a)は、2〜10個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸を主成分とする限り、より大きい炭素原子数、例えば30個までの炭素原子を有するジカルボン酸成分を含むことができる。
とする)の20%以上であることを特徴とする第1層(I)/第2層(II)の構成の多層フィルム、または第1層(I)、第2層(II)、第3層(III)の各層の厚さが全厚さ(第1層(I)、第2層(II)、第3層(III)の厚さの合計を100%とする)の20%以上であることを特徴とする第1層(I)/第2層(II)/第3層(III)の構成の多層フィルムである。
芳香族系ポリエステル共重合体(F)が、スルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸を含む芳香族系ポリエステルであり、より具体的には、芳香族ジカルボン酸、脂肪族グリコール、およびスルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸、それに必要に応じて脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸を加え、それらの成分間で重縮合反応を行って得られるポリエステルであることが望ましい。ポリエステル樹脂の好ましい組成は、芳香族ジカルボン酸成分に由来する単位が30〜49.9モル%、脂肪族グリコール成分に由来する単位が35〜50モル%、スルホン酸金属塩基を置換基として有する芳香族または脂肪族ジカルボン酸成分に由来する単位が0.1〜5モル%、および脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分に由来する単位が0〜30モル%(ここで、全単位の合計が100モル%になる)である。
本発明に使用されるスルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸を1共重合成分として含むポリエステルは、基本的には、芳香族ジカルボン酸と脂肪族グリコールとの重縮合によって形成される芳香族ポリエステル樹脂であって、生分解性を付与するためにスルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸を共重合成分の1種として含むポリエステル樹脂である。またそのフィルムに可撓性、生分解性等の性能を付与し、また向上させるために、さらに脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸を共重合成分として加えた多成分系のポリエステル樹脂であってもよい。そのような樹脂は、特表平5−507109号公報、特表平6−505040号公報、特表平6−505513号公報等に記載されている。
好適な当該共重合体は、芳香族ジカルボン酸および脂肪族グリコールを主成分にし、それにスルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸、および脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸を副成分として加え、それらの成分間で重縮合反応を進行させて得られたポリエステルである。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などを例示することができ、またそれらのジアルキルエステルのようにエステル形成能を有する誘導体を使用することもできる。それらの内ではテレフタル酸またはジメチルテレフタレートの使用が好ましい。また、前記したジカルボン酸を2種類以上組み合わせて使用してもよい。
脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等のアルキレングリコール類を例示することができ、またそれらのオリゴマー、例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、さらに高分子量のポリアルキレングリコール等のポリアルキレングリコール類も使用することができる。また、前記したグリコール類を2種類以上組み合わせて使用してもよい。ジエチレングリコール等のオリゴマーは、ポリエステル樹脂の機械的物性、加水分解性あるいは生分解性を適度に調整する効果を有していることから、アルキレングリコール類とポリアルキレングリコール類とを併用して用いることが好ましい。それらの中で、エチレングリコールとジエチレングリコールとの併用が望ましい。
スルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸のベンゼン環にスルホン酸金属塩基(−SO3M)が置換基として結合した化合物である。金属(M)としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、あるいはマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属である。好ましい例として、5−スルホ−イソフタル酸の金属塩、4−スルホ−イソフタル酸の金属塩、4−スルホ−フタル酸の金属塩を挙げることができる。この成分は、芳香族系ポリエステル共重合体に加水分解性や生分解性を付与する目的で加えられるが、特に5−スルホ−イソフタル酸ナトリウム塩はその効果が高いので好ましい。なお、前記の芳香族ジカルボン酸は、アルキルエステルになっていてもよく、例えばジメチル-5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩の形で使用することができる。
脂肪族ジカルボン酸としては、アゼライン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、グルタル酸等を例示することができ、また脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、ヒドロキシ酢酸、乳酸、カプロラクトン等を例示することができる。この脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、芳香族系ポリエステル共重合体のガラス転移点温度を下げ、好適には70℃以下に下げ、あるいは樹脂の加水分解性や生分解性を向上させる目的で共重合成分の1種として加えられるものである。
前記した成分間の重縮合反応は、酸化アンチモン、酸化ゲルマニウム等の触媒の存在下に200℃以上の高温かつ減圧下で行うことにより、分子鎖に沿ってランダムにそれらの成分に由来する単位が分布した線状ポリエステル樹脂を得ることができる。
重縮合したポリエステル樹脂中の各成分に由来する単位の含有量は、芳香族ジカルボン酸成分に由来する単位が30〜49.9、好ましくは37〜48.7モル%、脂肪族グリコール成分に由来する単位が35〜50、好ましくは40〜49モル%、スルホン酸金属塩基を置換基として有する芳香族ジカルボン酸成分に由来する単位が0.1〜5、好ましくは0.3〜3モル%、および脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分に由来する単位が0〜30、好ましくは2〜20モル%である。ここで、全単位の合計が100モル%になる。
好適な芳香族系ポリエステル共重合体では、テレフタル酸成分に由来する単位が30〜49.9、好ましくは37〜48.7モル%、エチレングリコール成分に由来する単位が15〜48、好ましくは20〜45モル%、ジエチレングリコール成分に由来する単位が1〜29、好ましくは4〜20モル%、スルホン酸金属塩基を置換基として有する芳香族ジカルボン酸成分に由来する単位が0.1〜5、好ましくは0.3〜3モル%、および脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分に由来する単位が0〜30、好ましくは2〜20モル%である。ここで、全単位の合計が100モル%になる。
本発明で用いる芳香族系ポリエステル共重合体は、その重量平均分子量が、10,000〜500,000の範囲が好ましい。また、そのメルトフローレートは、ASTM D−1238に準拠し、220℃、2160g荷重下で測定した値が、0.1〜100(g/10分)であることが好ましい。分子量およびメルトフローレートが前記の範囲内にあると、押出成形に適した溶融粘度を示し、また積層フィルム基材層としての十分な機械的強度を有する。
(4)スルホネート基含有芳香族ポリエステル(F):
テレフタル酸45モル%、エチレングリコール37モル%、ジエチレングリコール9モル%、5−スルホ−イソフタル酸ナトリウム1モル%、ヒドロキシ酢酸8モル%、密度:1.35g/cm3、融点(Tm):200℃、MFR(220℃、2160g荷重):15g/10分。
JIS Z0208 に準拠して求めた。フィルムを採取して、表面積が約100cm2の袋を作り、塩化カルシウムを適量入れた後、密封した。これを40℃、90%RH(相対湿度)の雰囲気中に3日間放置し、重量増加から透湿度(水蒸気透過度)を求めた。
実施例4〜11、参考例1、2
<脂肪族ポリエステル組成物(D)の製造> 多層フィルムに用いる脂肪族ポリエステルとして、表2の原料、添加剤を実施例−4記載の処方で配合し、60mmφの2軸押出機を用いて180℃で溶融混練し、それぞれの脂肪族ポリエステル組成物(D)を用意した。<多層フィルムの製造> 実施例−4記載の層構成で先端にマルチマニホールドのT−ダイを備えた三層共押出シート成形機を用い、表―2記載の層比となるように吐出量を調整して、200℃に加熱したT−ダイから、共押出(または単層)シートを押出した後、30℃のキャスティングロールで急冷することにより、厚さ30μmの三層(または単層)無延伸多層フィルムを用意した。また第3層面(添加剤なしの面)にコロナ処理を行った。
<ポリ乳酸二軸延伸フィルム>
ポリ乳酸二軸延伸フィルム(東セロ社製:パルグリーンLC#25)(厚み:25μmm、両面コロナ処理)を用いた。
<スルホネート基含有芳香族ポリエステル二軸延伸フィルムの製造>
オーブン中で予備乾燥したスルホネート基含有芳香族ポリエステル(F)を、連続二軸延伸フィルム成形機(ブルックナー社製、逐次二軸延伸フィルム成形機)の60mmφ押出機を用いて230℃の押出温度で230℃のTダイより押し出し、30℃のキャスティングロールで急冷し、温度55〜80℃で縦方向および横方向に連続的に逐次二軸延伸し、200℃で約5秒ヒートセットを行い、次いで両面にコロナ処理を行い、厚さ25μm延伸フィルムを成形した。
<蒸着処理> 電子ビーム加熱方式真空蒸着装置を用い、真空容器内を0.001Torr以下の真空度に維持しながら蒸着処理を行った。アルミ蒸着の場合は蒸着源としてアルミを使用した。またアルミナ蒸着の場合は、蒸着源としてアルミを用い、更に酸素導入しアルミをアルミナに酸化することでアルミナ蒸着膜を形成した。但し、実施例−11はアルミナ自体を蒸着源として実験を行った。
<多層フィルムと二軸延伸フィルムのラミフィルム>
ポリ乳酸二軸延伸フィルムまたはスルホネート基含有芳香族ポリエステル二軸延伸フィルムのコロナ面(蒸着を行っている場合は蒸着面)に上記記載の多層フィルムのコロナ面((蒸着を行っている場合は蒸着面)をウレタン系接着剤(武田薬品工業製:タケラックA310(60%)+タケラックA3(5%)+酢酸エチル(35%))を約7g/m2塗布した後にドライラミネートして厚さ50〜55μmのラミフィルムを得た。 ラミフィルムの物性を前記方法で測定した。測定結果を表4から表6に示す。
測定結果3で多層フィルムと延伸フィルムのラミフィルムの透明性、酸素透過度、水蒸気透過度の各ラミにフィルムの比較を行っている。
表4から明らかなように蒸着処理を行った実施例−4〜11は蒸着をしていない参考例−1、2に比べて酸素透過度、水蒸気透過度が大幅に改善し、食品包装等バリア性能が必要な用途にも問題ないレベルにまでなっていることが分かる。
特に芳香族ポリエステル延伸フィルムを用いた実施例−6、7は芳香族ポリエステル延伸フィルム本来のガスバリア性が優れているため、更にガスバリア性に優れている。
Claims (10)
- 脂肪族または脂環式ジカルボン酸成分(a1)、脂肪族または脂環式ジヒドロキシ化合物成分(a2)及び2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(a3)からなる脂肪族ポリエステル共重合体(A)80〜99重量%、ポリ乳酸(B)20〜1重量%、((A)及び(B)の合計で100重量%とする)からなる組成物(D1)の第1層(I)、脂肪族または脂環式ジカルボン酸成分(a1)、脂肪族または脂環式ジヒドロキシ化合物成分(a2)及び2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(a3)からなる脂肪族ポリエステル共重合体(A)1〜20重量%、ポリ乳酸(B)99〜80重量%、((A)及び(B)の合計で100重量%とする)からなる組成物(D2)の第2層(II)が積層されており、第1層(I)、第2層(II)の各層の厚さが全厚さ(第1層(I)、第2層(II)の厚さの合計を100%とする)の20%以上であることを特徴とする第1層(I)/第2層(II)の構成からなる多層フィルム。
- 脂肪族または脂環式ジカルボン酸成分(a1)、脂肪族または脂環式ジヒドロキシ化合物成分(a2)及び2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(a3)からなる脂肪族ポリエステル共重合体(A)80〜99重量%、ポリ乳酸(B)20〜1重量%、((A)及び(B)の合計で100重量%とする)からなる組成物(D1)の第1層(I)、脂肪族または脂環式ジカルボン酸成分(a1)、脂肪族または脂環式ジヒドロキシ化合物成分(a2)及び2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(a3)からなる脂肪族ポリエステル共重合体(A)1〜20重量%、ポリ乳酸(B)99〜80重量%、((A)及び(B)の合計で100重量%とする)からなる組成物(D2)の第2層(II)、脂肪族または脂環式ジカルボン酸成分(a1)、脂肪族または脂環式ジヒドロキシ化合物成分(a2)及び2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(a3)からなる脂肪族ポリエステル共重合体(A)80〜99重量%、ポリ乳酸(B)20〜1重量%、((A)及び(B)の合計で100重量%とする)からなる組成物(D3)の第3層(III)、がこの順序で積層されており、第1層(I)、第2層(II)、第3層(III)の各層の厚さが全厚さ(第1層(I)、第2層(II)、第3層(III)の厚さの合計を100%とする)の20%以上であることを特徴とする第1層(I)/第2層(II)/第3層(III)の構成の多層フィルム。
- 請求項1または2において、第2層(II)が、脂肪族または脂環式ジカルボン酸成分(a1)、脂肪族または脂環式ジヒドロキシ化合物成分(a2)及び2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(a3)からなる脂肪族ポリエステル共重合体(A)1〜20重量%、ポリ乳酸(B)94〜65重量%、及びポリ乳酸ブロック(e1)25〜98重量%と、−COO−基を含有する鎖状炭化水素および/または脂環式炭化水素から構成されるポリエステルブロック(e2)75〜2重量%((e1)と(e2)の合計で100重量%とする。)とから構成され、その重量平均分子量が1.5万〜10万である線状乳酸系共重合ポリエステル(E)5〜15重量%((A)、(B)及び(E)の合計で100重量%とする)からなることを特徴とする請求項1または2に記載の多層フィルム。
- ポリ乳酸(B)が、D−乳酸を7〜30重量%含むポリL―乳酸、またはL−乳酸を7〜30重量%含むポリD―乳酸であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の多層フィルム。
- 2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸成分(a3)が、乳酸である請求項1ないし4のいずれかに記載の多層フィルム。
- 脂肪族ポリエステル共重合体(A)の融点(Tm)が80〜120℃、結晶化温度(Tc)が35〜75℃及び(Tm)−(Tc)が35〜55℃の範囲にある脂肪族ポリエステル共重合体であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の多層フィルム。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の多層フィルムに酸化アルミ、アルミ、珪酸、ITOのうちのいずれか1種以上の無機金属が蒸着またはスパッタされている請求項1ないし5のいずれかに記載の多層フィルム。
- 請求項7に記載の無機金属が蒸着またはスパッタされている多層フィルムにポリ乳酸または芳香族系ポリエステル共重合体(F)からなる二軸延伸フィルムをラミネートされていることを特徴とする二軸延伸ラミネートフィルム。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載の多層フィルムに酸化アルミ、アルミ、珪酸、ITOのうちのいずれか1種以上の無機金属が蒸着またはスパッタされているポリ乳酸または芳香族系ポリエステル共重合体(F)からなる二軸延伸フィルムをラミネートされていることを特徴とする二軸延伸ラミネートフィルム。
- 芳香族系ポリエステル共重合体(F)がスルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸を1共重合成分として含むポリエステルであり、芳香族ジカルボン酸、脂肪族グリコール、およびスルホン酸金属塩基を核置換基として有する芳香族ジカルボン酸、それに必要に応じて脂肪族ジカルボン酸または脂肪族ヒドロキシカルボン酸を加え、それらの成分間で重縮合反応を行って得られるポリエステルであることを特徴とする請求項8、9記載の二軸延伸ラミネートフィルム。
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