JP2008255134A - 熱収縮性フィルム、並びにこの熱収縮性フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主成分としてポリ乳酸系樹脂(A)を含むフィルムを少なくとも一方向に延伸してなり、延伸後の空隙率が5%以上24%未満であり、さらに、波長230nm以上800nm以下の範囲における光線透過率を40%以下とし、かつ80℃温水中に10秒間浸漬したときの主収縮方向の収縮率を20%以上とする。
【選択図】なし
Description
本発明のフィルムは、主成分としてポリ乳酸系樹脂(A)を含有する。
本発明で使用されるポリ乳酸系樹脂(A)は、D−乳酸又はL−乳酸の単独重合体、又はそれらの共重合体であり、具体的には構造単位がD−乳酸であるポリ(D−乳酸)、構造単位がL−乳酸であるポリ(L−乳酸)、さらにはL−乳酸とD−乳酸の共重合体であるポリ(DL−乳酸)があり、またD−乳酸とL−乳酸との共重合比の異なる複数の上記共重合体の混合物も含まれる。
本発明のフィルムで使用される熱可塑性樹脂(B)は、ポリ乳酸系樹脂(A)に非相溶な熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。ただし、周波数10Hz、歪み0.1%で測定したときの80℃における貯蔵弾性率が10MPa以上である必要性がある。10MPa以上であれば延伸工程において、マトリックスとなっているポリ乳酸系樹脂との弾性率差によりフィルムに空孔を形成することができる。また、中でもポリオレフィン系樹脂が最も好ましく、この場合、同様の条件における貯蔵弾性率が2,000MPa以下であるとき、所望の結晶性が得られる。
本発明のフィルムは、ポリ乳酸系樹脂(A)に非相溶な熱可塑性樹脂(B)を含む場合、空孔を含有させることができ、それによって光線透過率を抑えること(すなわち遮光性を付与すること)は可能であるが、内部に充填剤(C)を含有させることにより、さらにその光線透過率を抑えることが可能となる。
本発明フィルムはさらに耐破断性を向上させる目的にて軟質成分(D)を添加することが好ましい。このような軟質成分(D)としては、ポリ乳酸系樹脂(A)以外の脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(EAA、EMA)、エチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体(EAMA、EMMA)、スチレン−イソブチレン共重合体(SIS)、スチレン−ブタジエン共重合体(SBS)、スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体(SEBS)、酸変性SEBS等のスチレン系エラストマー等が好適に用いられ、その中でも、ポリ乳酸系樹脂(A)以外の脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム(MBS系、シリコン−アクリル系)、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等がさらに好適に用いられる。
本発明のフィルムは、上記混合樹脂を用いて、公知の方法によって製造することができる。フィルムの形態としては平面状、チューブ状の何れであってもよいが、生産性(原反フィルムの幅方向に製品として数丁取りが可能)という点から平面状が好ましい。
本発明のフィルムの層構成は、単層であっても構わないし、また、フィルム表面に滑り性、耐熱性、耐溶剤性、易接着性等の表面機能特性を付与する目的で、積層構成としてもよい。すなわち、主成分としてポリ乳酸系樹脂(A)を含有する層を少なくとも1層有する積層体であってもよい。例えばポリ乳酸系樹脂(A)を主成分として含有する層(I)に、樹脂組成又は添加剤の異なる層(II)や(III)を積層した場合には、
(I)/(II)
(II)/(I)/(II)
(II)/(I)/(III)
(II)/(I)/(III)/(II)
などの層構成例が挙げられる。また、各層の積層比は用途、目的に応じて適時調整することができる。
本発明のフィルムの総厚みは、単層であっても積層であっても、特に限定されるものではないが、収縮加工性、原料コスト等の観点からは薄い方が好ましい。具体的には、延伸後のフィルムの総厚みが150μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは80μm以下である。また、フィルムの総厚みの下限は特に限定されないが、フィルムのハンドリング性を考慮すると、20μm以上であることが好ましい。
ところで、前記のフィルム製造方法で使用される冷却ロールは、前記押出機の下方に存在するため、前記押出機から押し出されたフィルムが冷却ロールに到達するまでに、自重により、多少延伸された状態になる。このとき、フィルムは前記押出機から押し出された段階であるため高温状態にあり、フィルムが熱可塑性樹脂(B)を含有する場合、ポリ乳酸系樹脂(A)からなるマトリックスだけでなく、熱可塑性樹脂(B)からなる分散ドメインも主収縮方向と直交する方向(流れ方向)に延ばされる。このため、特に熱可塑性樹脂(B)からなる分散ドメインは、流れ方向(フィルム主収縮方向と直交する方向)に伸長された状態となる。このときの熱可塑性樹脂(B)からなる分散ドメインのアスペクト比を調整することによってフィルムの耐破断性を向上させることも可能となる。分散ドメインのアスペクト比は、1より大きく、好ましくは3以上、さらに好ましくは5以上であり、かつ50以下、好ましくは40以下、さらに好ましくは35以下となるように調整されることが望ましい。前記分散ドメインのアスペクト比が1より大きければ流れ方向と直交する方向に延伸したときに空孔を生じさせ易く、また前記アスペクト比が50以下であれば、分散ドメインが細かくなりすぎて延伸しても空孔を生じさせ難いという不具合をおこし難く好ましい。
本発明のフィルムは、ポリ乳酸系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)や充填剤(C)との界面や空孔との界面で光線が屈折・反射すること、及び混合樹脂や充填剤に光線が一部吸収されることによって不透明白色の光線遮断性(遮光性)を有している。内容物を劣化、変質させる恐れのある230nm以上380nm未満の紫外領域、及び内容物の隠蔽性に関わる380nm以上800nm以下の可視領域をあわせた230nm以上800nm以下(紫外可視領域)での、JIS K7015に基づいて測定された光線透過率がいずれの波長においても40%以下であることが必須であり、30%以下であることが好ましく、25%以下であることがより好ましい。光線透過率が40%以下であれば遮光性は十分であり、内容物保護、隠蔽性に欠けるという不具合を発現しづらく、好適である。
本発明のフィルムの、80℃温水中で10秒間浸漬したときの主収縮方向の熱収縮率が、20%以上、好ましくは30%以上、さらに好ましくは40%以上であり、かつ80%以下、好ましくは70%以下であることが必要である。これは、例えばペットボトルの収縮ラベル用途に適用される熱収縮性フィルムでは、その形状によって様々であるが、一般に20%乃至70%程度の熱収縮率が要求されるため、そのような用途において好適に対応し得るようにするためである。
本発明のフィルムの耐破断性は引張破断伸度により評価され、0℃環境下の引張試験において、特にラベル用途ではフィルムの引き取り(流れ)方向(MD)で伸び率が100%以上、好ましくは150%以上、さらに好ましくは200%以上必要である。0℃環境下での引張破断伸度が100%以上あれば印刷・製袋などの工程時にフィルムが破断するなどの不具合を生じにくくなり、好ましい。また、印刷・製袋などの工程のスピードアップにともなってフィルムに対してかかる張力が増加するような際にも、引張破断伸度が200%以上あれば破断し難く、好ましい。上限については特に限定されないが、現在の工程スピードを考えた場合、500%ほどあれば十分だと考えられ、伸びを付与しすぎようとするとその反面フィルムの剛性(引張弾性率)が低下してしまう傾向となる。
本発明の熱収縮フィルムは、真比重と嵩比重との比重差より算出される空隙率が、5%以上24%未満である。空隙率は、7%以上20%以下であることが好ましく、10%以上18%以下であることがより好ましい。空隙率が5%以上であれば、空孔とポリ乳酸系樹脂(A)や熱可塑性樹脂(B)、充填剤(C)との界面における光線の屈折・反射による遮光効果を得ることができ、充填剤(C)のみでは遮光しきれない高波長側、とくに酸化チタン添加系においては380nm以上の光線透過率を減少させることができる。そのため、遮光性フィルムとして機能させるにあたり好ましい。また、空隙率が24%未満であれば、フィルムに含まれる空孔の影響により起こる凝集破壊を防ぎ、熱収縮性フィルムとして必要な最低限の強度を確保することができる。本発明におけるフィルムが積層体である場合には、空孔を含有する層における空隙率が前記条件を満たすことが好ましい。
本発明のフィルムは、熱可塑性樹脂(B)を含有する場合、空孔を有するため、ポリ乳酸系樹脂(A)又は熱可塑性樹脂(B)と空気との界面で光線が屈折、反射し、さらに充填剤(C)を添加していることより、全体として不透明白色様の外観を呈することとなる。そのため、意匠性に優れているのみならず、遮光性が求められる用途などに特に好適である。さらに、空孔を有するため通常の熱可塑性樹脂よりも熱伝導効率が低下し、例えばホット飲料用ラベルなどの断熱性・保温性を求められる用途に特に好適である。さらに、空孔を有するためクッション性にも優れ、壊れやすいものや割れやすいものなどの保護用途にも適している。
本発明のフィルムは、フィルムの印刷適性、遮光性、高剛性、耐破断性、強度、収縮仕上り性等に優れているため、その用途が特に制限されるものではなく、必要に応じて、印刷層、蒸着層その他機能層を形成することにより、ボトル(ブローボトル)、トレー、弁当箱、総菜容器、乳製品容器等の様々な成形品として用いることができる。
各実施例、比較例で使用した原材料は、下記の通りである。
・三井化学株式会社:ポリ乳酸樹脂(商品名:LACEA H−440、L体/D体量=95.8/4.2、以下、「PLA1」と略する。)
・ネイチャーワークス社:ポリ乳酸樹脂(商品名:NatureWorks4060、L体/D体量=89/11、以下、「PLA2」と略する。)
実施例、比較例共に PLA1/PLA2=4/1にて使用した(D体量5.56%)。
・日本ポリプロ株式会社:ポリプロピレン樹脂(商品名:FY6H、80℃における弾性率:0.57GPa、MFR=1.9g/10分、以下、「PO1」と略する。)
・日本ポリプロ株式会社:ポリプロピレン樹脂(商品名:FY4、80℃における弾性率:0.47GPa、MFR=5.0g/10分、以下、「PO2」と略する。)
・デュポン社:酸化チタン(商品名:R104、以下、「FL1」と略する。)
・三菱レイヨン株式会社:シリコーンアクリル複合ゴム(商品名:メタブレンS2001、コアシェル構造アクリル−シリコーン共重合体、以下、「S2001」と略する。)
・株式会社カネカ:MBSゴム(商品名:カネエース B−561、コアシェル構造MBS、以下、「B−561」と略する。)
単層フィルム(実施例1〜3、比較例1〜2)においては表1に示すポリ乳酸系樹脂(A)、ポリオレフィン系樹脂(B)、充填剤(C)、軟質成分(D)、及びその他の添加物を混合して得られた混合樹脂を2軸押出機(三菱重工業(株)製)に投入し、設定温度210℃で溶融混合し、設定温度220℃の口金よりより押出した後、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて未延伸フィルムを得た。積層フィルム(実施例4)においては、表1に示す中間層、表裏層原材料各々を2軸押出機(三菱重工業(株)製)を用いて、210℃、100rpmにて混練し、ストランド形状に押出して水槽で急冷し、その後、切断してペレットを作製した。それらを別個の単軸押出機(三菱重工業(株)製)に投入し、2種3層ダイスより共押出した。その後、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて未延伸フィルムを得た。次いで単層、積層両フィルムにおいて、得られた未延伸フィルムをフィルムテンター(三菱重工業(株)製)にて、予熱温度80℃、延伸温度71℃、熱処理温度76〜81℃で横軸方向に4.0倍に延伸して厚さ約50μmの熱収縮性空孔含有フィルム(実施例1〜4、比較例1〜2にかかるフィルム。以下においてこれらのフィルムを「試料フィルム」という。)を得た。
実験例及び比較例中の物性値及び評価は、以下の方法により測定し、評価を行った。
得られた試料フィルムをMD50mm×TD50mmの大きさに切り出し、積分球が取り付けられた分光光度計(「U−4000」、(株)日立製作所製)にて波長220nmから800nmまで走査周期0.5nmにて光線透過率を測定した。表1には波長が315nm、550nmの光線透過率を表示した。
フィルムの製造工程及び使用時の耐破断性を評価するため、下記測定を行った。すなわち、得られた試料フィルムをMD110mm×TD15mmの大きさに切り出し、JIS K6732に準拠し、引張速度200mm/分で、雰囲気温度23℃及び引張速度100mm/分で、雰囲気温度0℃における試料フィルムのMDでの引張伸度を測定し、10回の測定値の平均値を表1に示した。
試料フィルムを、MD100mm×TD100mmの大きさに切り出し、80℃温水バスに10秒間浸漬し、収縮量を測定した。熱収縮率は、収縮前の原寸に対する収縮量の比率のMD/TDのうち大きい値を%値で表示した。
試料フィルムについて、以下に記載する真比重Gtと嵩比重Gbとにより、次式(1)から空隙率Rsを算出した。
Rs=Gt−Gb (1)
真比重測定Gtは、使用した樹脂の真比重をd1、d2、…(g/cm3)とし、それぞれの樹脂の質量部をr1、r2、…とし、次式(2)の通り算出した。
真比重Gt=(d1×r1+d2×r2+…)/(r1+r2+…) (2)
また、嵩比重測定Gbは、得られたフィルムをMD100mm×TD100mmの大きさに切り出して質量w(g)を量り、そのフィルムの厚みを50点で測定し、その平均厚みt(μm)を得て、下記式(3)により算出した。
嵩比重Gb=(w/t)×100 (3)
温度23℃、湿度38〜40%条件下において粘着テープを試料フィルム上へ気泡が入らないように貼り付け、その上から10往復程度、フィルムを傷付けることのないよう加工を施した冶具を用いて擦った。その後粘着テープの端をつまみ、テープとフィルムとの間の角度約170度において素早く剥離した際の、試料フィルムの凝集破壊状況について観察した。その結果を凝集破壊が起こったものは「×」、起こらなかったものは「○」として評価した。以上の測定、評価により得られた試料フィルムの評価結果を表1に示す。
Claims (8)
- 主成分としてのポリ乳酸系樹脂(A)、並びにその他の成分として前記ポリ乳酸系樹脂(A)に非相溶な熱可塑性樹脂(B)、及び充填剤(C)を含有するフィルムを、少なくとも1方向に延伸してなり、
延伸後の空隙率が5%以上24%未満であり、さらに、
波長230nm以上380nm未満の範囲における平均光線透過率が20%以下、波長380nm以上800nm以下の範囲における平均光線透過率が40%以下であり、
かつ80℃の温水中に10秒間浸したときの主収縮方向の収縮率が20%以上である熱収縮性フィルム。 - 前記ポリ乳酸系樹脂(A)以外の脂肪族ポリエステル、芳香族−脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体、及びスチレン系エラストマーからなる群から選ばれる少なくとも1種の軟質成分(D)をさらに含有する請求項1に記載の熱収縮性フィルム。
- 前記充填剤(C)が炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン及び酸化亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載の熱収縮フィルム。
- 前記充填剤(C)が酸化チタンであり、波長230nm以上380nm未満の範囲における平均光線透過率が2%以下、波長380nm以上800nm以下の範囲における平均光線透過率が40%以下である、請求項3に記載の熱収縮フィルム。
- 請求項1〜4に記載の熱収縮フィルムを少なくとも1層有する熱収縮性積層フィルム。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の熱収縮フィルム又は請求項5に記載の熱収縮性積層フィルムを用いてなる成形品。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の熱収縮フィルム又は請求項5に記載の熱収縮性積層フィルムを用いてなる熱収縮性ラベル。
- 請求項6に記載の成形品を用いた、又は請求項7に記載の熱収縮性ラベルを装着してなる容器。
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