JP2009143111A

JP2009143111A - ポリ乳酸積層延伸フィルム及びそれを用いた化粧紙

Info

Publication number: JP2009143111A
Application number: JP2007323114A
Authority: JP
Inventors: Junichi Narita; 淳一成田
Original assignee: Tohcello Co Ltd
Current assignee: Tohcello Co Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】
本発明は、ポリ乳酸単体を基材層、ポリ乳酸に炭酸カルシウム等、充填剤を配合した系を被膜層とし、マットフィルムとしての化粧性を備えているポリ乳酸積層延伸フィルム及びそれを用いた化粧紙を提供する。
【解決手段】
共押出によって得られる積層フィルム及びそれを用いた化粧紙において、ポリ乳酸からなる基材層（Ａ）の片面に、９８〜８０重量％のポリ乳酸及び２〜２０重量％の充填剤からなる被覆層（Ｂ）が設けられており、前記充填剤が平均粒径が０．３〜６μmであって、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、シリカ、マイカの中の少なくとも一種からなり、一軸方向又は二軸方向に延伸されたことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明はポリ乳酸単体を基材層、ポリ乳酸に炭酸カルシウム等、充填剤を配合した系を被膜層とし、マットフィルムとしての化粧性を備えているポリ乳酸積層延伸フィルム及びそれを用いた化粧紙に関する。

プラスチック製フィルムの廃棄処理を容易にする目的で生分解性のあるフィルムが注目され、各種フィルムが開発されて来ている。その生分解性フィルムは、土壌中や水中で加水分解や生分解を受け、徐々にフィルムの崩壊や分解が進み、最後には微生物の作用で無害な分解物へと変化するものである。そのようなフィルムとして、芳香族系ポリエステル樹脂やポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート等の脂肪族系ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、デンプン等から成形したポリ乳酸からなるフィルムが知られている。

ポリ乳酸からなるフィルムの機械的強度、耐久性、厚さ精度を改良する方法としてポリ乳酸に充填剤を配合して延伸する方法がある（例えば、特許文献１）。このようにして得られたポリ乳酸延伸フィルムは、上記機械的強度の改良に加えて、隠蔽性、化粧性、紫外線カット性を備えている。

しかし、得られるフィルムは表面の凹凸が大きく、また充填剤の欠落が起きるため、美麗なつや消し面を得ることが困難であった。

また、従来の紙素材の表面にフィルムを設けた化粧紙が提供されてきたが、フィルムの表面のつやが目立ち、高級感がなく見栄えも良くなかった。

さらに、従来の化粧紙は紙素材の表面に印刷処理をしていたため、当該紙素材の印刷面にインクのにじみ等が生じることがあったため、印刷による美麗な意匠付与が困難であった。

特許第３３８０４０７号公報（請求項１）

本発明は、ポリ乳酸延伸フィルム本来の特徴である隠蔽性、紫外線カット性を損なわずに、充填剤を添加することで優れた化粧性を付与し、生分解性を有するマット基調のポリ乳酸積層延伸フィルム及び当該フィルムを表面に設けた化粧紙を提供することを目的とする。

本発明は共押出によって得られる積層フィルムにおいて、ポリ乳酸からなる基材層（Ａ）の片面に、９８〜８０重量％のポリ乳酸及び２〜２０重量％の充填剤からなる被覆層（Ｂ）が設けられており、前記充填剤が平均粒径が０．３〜６μmであって、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、シリカ、マイカの中の少なくとも一種からなり、一軸方向又は二軸方向に延伸されたことを特徴とするポリ乳酸積層延伸フィルムを提供する。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムは、被覆層（Ｂ）として、ポリ乳酸及び一定粒径の炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、シリカ等の充填剤が一定比率で添加されてなるため、前記被覆層（Ｂ）によって形成されるマット面による美麗なつや消し効果で優れた化粧性を有する。

また、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムは、原料が植物由来の原料を用いているため、石油に依存しない。また、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムの使用後はその原料がポリ乳酸であり生分解性を有することからコンポスト処理が可能である。

さらに、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムの裏面、即ち基剤層（Ａ）を表面処理し、当該表面処理した面に印刷することによりインクむらを防止できる等印刷性が良くなり、意匠性も向上させることもできる。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムにおいては、基材層（Ａ）に表面処理面を形成し、当該表面処理面に印刷による模様等を付与することにより、被覆層（Ｂ）のマット面のつや消し効果と相俟ってより高級感のある意匠を付与することができる。

本発明化粧紙は表面に前記ポリ乳酸積層延伸フィルムが設けられているため、従来のフィルムが設けられた化粧紙と比較して、前記ポリ乳酸積層延伸フィルムの表面のマット面によるつや消し効果によって高級感あふれる外観を有する。

さらに、本発明化粧紙は前記ポリ乳酸積層延伸フィルムに印刷面が設けられていることから、紙素材への印刷時のようにインクのにじみ等が発生しないため、印刷による美麗な意匠を有する。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムは、ポリ乳酸からなる基材層（Ａ）とポリ乳酸及び炭酸カルシウム等の充填剤からなる被覆層（Ｂ）からなるものである。以下本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムについて詳述する。

基材層（Ａ）
本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムに係る基材層（Ａ）を構成するポリ乳酸は、Ｄ−乳酸若しくはＬ−乳酸の含有量が５重量％未満、好ましくは３重量％未満で、融点が１５０〜１７０℃、好ましくは１６０〜１７０℃の範囲のものである。Ｄ−乳酸の含有量が５重量％以上のものは延伸成形性が劣る虞がある。尚、ポリ乳酸共重合体におけるＤ−乳酸含有量は、ガスクロマトグラフCP CYCLODEX B 236M（クロムバック社製）を用いて測定した値である。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムに適用するポリ乳酸としては、Ｄ−乳酸又はＬ−乳酸が挙げられる。また、乳酸と共重合可能なコモノマー、例えば３−ヒドロキシブチレート、カプロラクトン、グリコール酸などを共重合したものであってもよい。ポリ乳酸の重量平均分子量はフィルム成形能がある限り特に限定はされないが、ＭＦＲ（ＡＳＴＭＤ−１２３８による、荷重２１６０ｇ、温度１９０℃）が、通常、０．１〜１００ｇ／１０分、好ましくは１〜５０ｇ／１０分、特に好ましくは２〜１０ｇ／１０分のものが使用される。

また、前記ポリ乳酸の重合法としては、縮合重合、開環重合法など公知のいずれの方法も採用することができる。例えば、縮合重合ではＬ−乳酸又はＤ−乳酸、あるいはこれらの混合物を直接脱水縮合して任意の組成を持ったポリ乳酸を得ることができる。

被覆層（Ｂ）
本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムに係る被覆層（Ｂ）を構成するポリ乳酸は基材層（Ａ）を構成するポリ乳酸と同様のものを使用する。即ち、Ｄ−乳酸又はＬ−乳酸の含有量が５重量％未満、好ましくは３重量％未満で、融点が１５０〜１７０℃、好ましくは１６０〜１７０℃の範囲のものである。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムに係る被覆層（Ｂ）を構成する充填剤は、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、シリカ、カオリンの少なくとも一種以上からなる。

炭酸カルシウムは、結晶形として、カルサナイト、アラゴナイト、バテライトのいずれも使用でき、美麗なマット面を形成する観点から、平均粒径として０．３〜６μｍのものが好ましく用いられる。

硫酸バリウムは、重晶石から化学反応により製造した沈降性硫酸バリウムで、平均粒径が０．１〜２μｍのものが好ましく用いられる。

シリカは、天然または合成で得られるケイ酸で、平均粒径１〜６μｍのものが好ましく用いられる。

カオリンは、天然に産出する含水ケイ酸アルミニウムで、平均粒径が０．５〜６μｍのものが好ましく用いられる。また、結晶水を除去したタイプも使用できる。

タルクは、天然に産出する含水ケイ酸マグネシウムで、平均粒径が０．１〜６μｍのものが好ましく用いられる。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルム構成する被覆層（Ｂ）における前記充填剤の含有量は２重量％以上、２０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは３重量％以上、１５重量％以下である。当該充填剤の含有量が２重量％未満では延伸時におけるボイドの形成が充分でなく、２０重量％を超えると得られるフィルムが脆くなる虞がある。

また、美麗なマット面を形成する観点から、前記充填剤の平均粒径は０．３μｍ以上、６μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１μｍ以上、４μｍ以下である。充填剤の平均粒径が０．３μｍ未満では延伸時におけるボイドの形成が充分でなく、６μｍを超えると凝集し押出機のメッシュで目詰まりすることがあり、加工性の観点から好ましくない。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムを構成するポリ乳酸、炭酸カルシウム等の充填剤からなる被覆層（Ｂ）及びポリ乳酸単体からなる基材層（Ａ）の厚さは用途に応じて種々決め得るが、被覆層（Ｂ）の厚さは１〜５００μｍ、好ましくは３〜１００μｍ、基材層（Ａ）の厚さは９〜５００μｍ、好ましくは１０〜４００μｍの範囲にあり、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムの厚さは１０〜１０００μｍ、好ましくは１３〜５００μｍの範囲にある。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムは、共押出し成形して得た積層シートを、公知の方法により急冷することにより得ることができる。尚、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムにおいて共押出とは各々異なる一軸又は二軸押出機で混合、混練された願材料をダイス部分で一体化させることをいうものとする。本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムは共押出することで、各層のフィルムを融着させて接合する場合と比較して必要な工程数を減らすことができるため、より効率的かつ安定的に生産することができる。

また、基材層（Ａ）となる層及び被覆層（Ｂ）となる層の接合後の積層物（以下、「積層物｝という。）の急冷の方法としては、水に浸漬する水冷方式、冷風を前記積層物に吹き付ける空冷方式等種々の方法を適用することができるが、キャスティングロールによって冷却する方法が前記積層物の均一な冷却及び生産効率の観点から好適ある。前記積層物を冷却する際はキャストシートを非晶状態で成形し、安定した延伸処理を可能とする観点から、キャスティングロールの温度は５〜２０℃が好適である。

また、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムは弾性及び破断強度等物性面の向上という観点から前記冷却された積層物を少なくとも一軸方向に延伸処理をすることによって得られる。冷却された積層物は公知の延伸方法により、一軸方向又は二軸方向に延伸される。一軸方向のみに延伸する方法としては、例えば、テンターにより横方向に延伸する方法又は延伸ロールにより縦方向に延伸する方法が挙げられる。二軸方向に延伸する方法としては、例えば、同時二軸延伸法あるいは逐次二軸延伸法により縦横双方向に延伸する方法が挙げられる。尚、縦方向とは共押出される吐出方向と積層物の面において平行な方向、横方向とは共押出される吐出方向と積層物の面において直角な方向をいうものとする。

積層物を延伸する条件は、一軸方向、二軸方向いずれの延伸かにかかわらず、積層物の効率的な延伸という観点から、延伸温度は５０〜８０℃が好ましい。また寸法安定性付与のため熱固定処理を１４０〜１８０℃で１秒以上行うことが好ましい。更に延伸倍率は１．３〜５倍の範囲が得られるフィルムの強度の観点から好適である。かかる延伸工程を経ることで、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムを得ることができる。

また、本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムに印刷する場合には、当該フィルムの印刷面に表面処理面を形成しておくことが好ましい。表面処理面の形成方法としては、公知の種々の方法を適用することができ、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、レーザー処理等の物理的処理方法の他、エッチング等の化学的処理方法を採ることもできる。本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムについては、設備が安価なことから、コロナ処理によって表面処理面を形成することが好ましい。

前記表面処理面を形成することにより、インクの付着性が改善されるなど印刷性が良くなり、意匠性の自由度の向上に寄与することができる。

さらに、基材層（Ａ）の表面処理面に印刷によって模様等が付与された前記ポリ乳酸積層延伸フィルムの基材層（Ａ）側に紙素材を設けることにより、高級感のある意匠性の優れた化粧紙を得ることができる。また、前記ポリ乳酸積層延伸フィルムと紙素材とは公知の種々のラミネート方法で接合させることができるが、水性又は溶剤系の接着剤によって接合させることが好ましい。

（実施例）
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれらの実施例に制約されるものではない。
実施例及び比較例等で使用した原料は次の通りである。
（１）ポリ乳酸
Ｄ−乳酸含有量：１．９重量％、ＭＦＲ（温度１９０℃、荷重２１６０ｇ）：６．７ｇ／１０分、融点（Ｔｍ）：１６８．０℃、Ｔｇ：５９．８℃、密度：１．３（小数点第２位のデータ無し）ｇ／ｃｍ^３。
（２）炭酸カルシウム
品名：ＮＣＣ４１０（日東粉化工業(株)製）
比表面積：１３，０００（ｃｍ^３／ｇ）、平均粒径：１．７１（μｍ）、比重：２．７

実施例における各種測定方法は以下のとおりである。
（１）光学特性
ヘイズメーター３００Ａ（日本電色工業(株)製）を用いて、ヘイズ値（ＨＺ：％）を測定した。測定値は５回の平均値である。
（２）表面粗さ（ＳＲａ）
三次元表面粗さ測定器（型式：ＳＥ−３０Ｋ、(株)小坂研究所製）を用いてフィルム表面の中心表面粗さ（ＳＲａ）を求めた。

（実施例１）
＜被覆層用組成物の製造＞
炭酸カルシウムを表１のおり計量し、６５ｍｍφの二軸押出機を用いて１８０℃で溶融混練し、被覆層組成物を得た。

＜フィルムの製造＞
マルチマニホールド式のＴ−ダイを具備する二層押出機を用いて表１に示すポリ乳酸（Ａ）を基材層組成物として及び被覆層組成物をそれぞれ所定の厚さになるように溶融させて共押出しし、被覆層組成物及び基材層組成物からなる積層シート（全厚：２５０μ）をにキャスト成形し３０℃のキャスティングロールで急冷した後、６５℃の条件の下、縦方向（ＭＤ方向）に３．０倍延伸し、次に６８℃の条件の下で横方向（ＴＤ方向）に３．０倍延伸を行った。

更に前記延伸したフィルムをクリップで収縮を抑えて２．５％幅方向に緩和させて１５０℃で雰囲気中で１０秒間熱処理をし、全厚２５μｍ（基材層２０μｍ、被覆層各５μｍ）の２層構成の本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムを得た。当該ポリ乳酸積層延伸フィルムの評価結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１の２層に代えてポリ乳酸の単層とした以外は実施例１と同様に行いフィルムを得た。当該フィルムの評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、被覆層を有するフィルム（実施例１、２）、即ち本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムはポリ乳酸単層からなるフィルム（比較例１）に比べて表面粗さが大きくなり、ヘイズ値（ＨＺ（％））が高くなり、良好なつや消し面が得られることがわかる。

本発明ポリ乳酸積層延伸フィルムは隠蔽性があることに加え、表面のマット面によるつや消し効果によって、美麗な印刷面、高級感のある外観を有するため、食品をはじめとする種々の包装材に使用することができる。さらに、廃棄する場合にはコンポスト処理が可能であり産業上非常に有用である。

また、本発明化粧材は前記ポリ乳酸積層延伸フィルムに由来する物性的強度の他、美麗な印刷面及び高級感のある外観を有するため、包装紙又は手提げ袋等に好適である。

Claims

共押出によって得られる積層フィルムにおいて、ポリ乳酸からなる基材層（Ａ）の片面に、９８〜８０重量％のポリ乳酸及び２〜２０重量％の充填剤からなる被覆層（Ｂ）が設けられており、前記充填剤が平均粒径が０．３〜６μｍであって、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、シリカ、マイカの中の少なくとも一種からなり、一軸方向又は二軸方向に延伸されたことを特徴とするポリ乳酸積層延伸フィルム。
延伸倍率が１．３〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載のポリ乳酸延伸フィルム。
厚さが１０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリ乳酸積層延伸フィルム。
被覆層（Ｂ）側の表面粗さ（ＳＲａ）が０．０５〜０．５μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のポリ乳酸積層延伸フィルム。
基材層（Ａ）側に表面処理面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のポリ乳酸積層延伸フィルム。
基材層（Ａ）側に形成された表面処理面に印刷面が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のポリ乳酸積層延伸フィルム。
請求項１乃至６のいずれかに記載のポリ乳酸フィルムの基材層（Ａ）側に紙素材が設けられたことを特徴とするポリ乳酸フィルムからなる化粧紙。