JP2013141763A - 生分解性積層ラミネート紙 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】紙基材の少なくとも一の面に、乳酸を0.7〜10重量%含有する乳酸系脂肪族ポリエステル(A)の層を介して、ポリ乳酸単独、又はポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルとの組成物(B)の層を積層してなる生分解性積層ラミネート紙である。
【選択図】なし
Description
フィルムやシートとしては、ガラス転移点の低い脂肪族ポリエステルを含む生分解性プラスチックフィルム又はシート(特許文献4)、特定のポリエステル樹脂と反応性アクリル樹脂を含むポリ乳酸系フィルム(特許文献5)などがある。
積層したフィルムの例としては、印刷性や隠蔽性を改良するために、無機充填剤を入れた乳酸系の脂肪族ポリエステルと脂肪族芳香族系のポリエステルの基材層に脂肪族ポリエステル共重合体と脂肪族・芳香族ポリエステルの組成物で被覆した2層フィルム(特許文献6)がある。
ラミネート紙としては、ポリ乳酸材、澱粉等の生分解性材料からなるフィルムを備えたポリ乳酸紙及びこれからなる食品容器(特許文献7)等が提案されている。また、ポリ乳酸系重合のラミネート紙箱組立時の糊付方法に関する技術(特許文献8)もある。
乳酸成分は乳酸2分子が環状化したラクタイドやポリ乳酸が挙げられるが、乳酸またはラクタイドが好ましい。
ポリエステル成分は二塩基酸とジオールから成る。二塩基酸成分としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸であり、これらは単独で又は2種以上併用しても良い。これらの中で好ましい二塩基酸はコハク酸である。
ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール等であり、これらの中で好ましいジオールは1,4−ブチレングリコールである。
例えば、コハク酸、1,4−ブタンジオール、乳酸から成る乳酸系脂肪族ポリエステルの場合は、乳酸が2単位(2モル%:0.86重量%)のポリブチレンサクシネート樹脂は、ポリオレフィン等合成樹脂製食品容器包装等に関する自主基準(PL)に適合することが確認されているので好都合である。一方、乳酸の上限は20単位(20モル%:7.96重量%)が好ましい。
また、二塩基酸とジオールは、等モル比率からジオールが過剰の1.5モル当量程度までの乳酸系ポリエステルが知られている。これをコハク酸、1,4−ブタンジオール、乳酸からなる乳酸系脂肪族ポリエステルに適用した場合、二塩基酸又はジオールの単位を基準に乳酸量は0.7〜10重量%程度が好ましく、0.8〜8重量%程度がより好ましい。乳酸系脂肪族ポリエステル中の乳酸の含有量が上記範囲外では、上層のトップ層であるポリ乳酸単独、又はポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルとの組成物(B)の層との接着性及び紙基材(P)との接着性が悪くなる。
接着層としての乳酸系脂肪族ポリエステル(A)の層の存在は、トップ層である、ポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルとの組成物(B)の層の脆さを改善し、ラミネート紙両端のトリミング時の欠けを改善してトリミング収率を高めることができる。
本発明に用いられるポリ乳酸は、D−乳酸ユニット、L−乳酸ユニット、DL−ポリ乳酸ユニットを主たる構成成分とするD−ポリ乳酸、L−ポリ乳酸、DL−ポリ乳酸で、これらは単独で又は2種以上混合して用いられる。D−ポリ乳酸、L−ポリ乳酸はそれぞれの重合体成分の内、構成する含有量の多い成分の性質が発現し、80モル%以上になると結晶性が高くなる。D−乳酸ユニットとL−乳酸ユニットとが50モル%近く混在すると、非晶性に近づく。なお、延伸性の面では、結晶性の高いポリ乳酸と結晶性の低いポリ乳酸とが適当に混合されるのが好ましい。
ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコール等であり、これらの中で好ましいジオールは1,4−ブチレングリコールである。この中にオキシカルボン酸を成分として含むことができる。
オキシカルボン酸の例として、乳酸を使用する場合は、接着層として使用される前述の乳酸系脂肪族ポリエステル(A)と同類となる。トップ層に使用される生分解性脂肪族ポリエステルと接着層に使用される乳酸系ポリエステルと同一物を使用することは、経済的にも好ましい。
生分解性脂肪族ポリエステルの製法は、接着層に使用される乳酸系脂肪族ポリエステルと類似である。
ポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルの配合割合は、ポリ乳酸100重量部に対して他の生分解性ポリエステル0〜80重量部が好適である。ポリ乳酸単独の場合はヒートシール温度は高く、イージーピーラブルのシール温度や幅が狭く、同一積層ラミネート紙で堅牢なシール性とイージーピーラブルなシール性を両立することはかなり困難である。これに対して、低融点の生分解性脂肪族ポリエステルの配合量を増すとシールの温度幅が広くなり、堅牢なシール性とイージーピーラブルなシール性の両立を実現することができる。しかし、配合量80重量部を越えると低融点化したり、また両立が困難となる傾向がある。
配合する場合は、混合組成物を溶融下に混練するのが好ましい。溶融混練は、一軸または二軸のスクリュー式加熱押出機で250℃以下の温度でノズルより押出しペレット化するか、直接スリット状のTダイよりカーテン状に押し出し、紙基材上にラミネートされる。
溶融共押出は、接着層用の樹脂と上層トップ層用の樹脂が別々の押出機で溶融した後、共押出ダイスより押出され、紙基材の上に積層される。
本発明の樹脂又は樹脂組成物に2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、ブチルヒドロキシアニソール等の酸化防止剤、燐酸エステル、イソシアネート、カルボジイミド等の熱安定剤を添加することができる。また、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸、流動性パラフィン、エチレンビスステアリルアマイドのような滑剤等の加工助剤も使用可能である。この場合も、食品用途にはPL基準に適合するように考慮する必要がある。
基材となる紙としては特に制約されず、例えばクラフト紙、コート紙、薄葉紙、グラシン紙、板紙等を基材とすることができる。
ヒートシール性は、一定の温度に加熱した上下の2枚の金属板(熱盤)に、一定の圧力で一定の時間押え付けられ接着された2枚の試料の剥離強度によって測定され、これにより包装性能を推測することができる。
(積層ラミネート紙の製造)
紙基材の繰り出し機より、104.7g/m2 の上質紙を繰り出した。一方、ポリ乳酸(ユニチカ株式会社製、テラマック(登録商標)TE−2000C)100重量部に対して、コハク酸と1,4−ブタンジオール各100モル%に対して乳酸2モル%を共縮合させた乳酸系脂肪族ポリエステル(三菱化学株式会社製、GSPla(登録商標)FZ81PD)を25重量部混合した樹脂組成物を予備乾燥し、90mmの押出機で溶融してラミネート紙の上層のトップ層になるように共押出ダイスに接続し、一方、乳酸系脂肪族ポリエステル(三菱化学株式会社製、GSPla(登録商標)FZ81PD)を90mmの押出機により溶融し、紙基材と上記トップ層との間で接着層になるように共押出ダイスに接続した。共押出ダイスはダイス幅1350mm、ダイリップギャップ0.8mmであり、押出温度は260℃に設定した。上層トップ層の厚さ、接着層の厚さは、それぞれ15μmであった。
加工特性及びヒートシール性を、下記の方法で評価・測定した。結果を表1に示す。
55mm/分の運転速度下で加工時のダイスの両端部からの溶融物の耳端部の変動、ラミネーションの幅、及び厚さ変動幅(厚さむら)を観察、測定した。尚、厚さ変動幅は、機械方向と幅方向とを測定し、最高と最低との差で示した。更に、耳端部のスリットの状況を観察して、割れ及びクズの発生状況を観察した。また、ラミネート加工の高速化を調べるため、運転速度を110m/分まで高めて運転状況を観察し、可能か不可能か、又は、可能であっても安定か、不安定かについて評価した。結果を表1に示す。
尚、ラミネート層と紙基材との接着性は、ラミネート層を剥がした場合に紙が剥がれる程度で評価し、完全に剥がれる◎、一部剥がれる○、剥がれるが密着している△、抵抗なく剥がれる×の基準により評価した。
幅10mmの短冊状のラミネート紙2枚をラミネーション層同士を向かい合わせて、一定の温度に保たれた2枚の熱盤に3kg/cm2 の圧力を2秒加えることのできる試験機(志賀包装機株式会社製)により、ラミネート層同士を熱接着した試料を作成した。この場合、2枚のラミネート紙のそれぞれの一端を熱盤よりはみ出させ非接着部分を作り、この両端を引張り試験機にかけて接着面に対して90℃の方向に引張ったときの剥離強度を測定した。引張速度は300mm/分であった。結果を表1に示す。
完全なシールの場合は紙層破壊となり、一方、ヒートシール層で剥離されると引張り強度が数値化されイージーピーラブルとなる。
接着層の乳酸系脂肪族ポリエステルを使用せず、上層のトップ層を実施例1のポリ乳酸(テラマック(登録商標)TE−2000C)100重量部に対して乳酸系脂肪族ポリエステル(GSPLa(登録商標)FZ81PD)25重量部混合した樹脂組成物からなる、30μm厚さの単層のラミネート紙を作成して、加工性とヒートシール性を評価・測定した。結果を表1に示す。
接着層の乳酸系脂肪族ポリエステルを使用せず、上層のトップ層をポリ乳酸(テラマック(登録商標)TE−2000C)からなる、30μm厚さの単層のラミネート紙を作成して、加工性とヒートシール性を評価・測定した。結果を表1に示す。
接着層の乳酸系脂肪族ポリエステル(GSPLa(登録商標)FZ81PD)の層の厚さを8μmとした以外は実施例1と同様の方法で、積層ラミネート紙を作成して、加工性、ヒートシール性を評価・測定した。結果を表1に示す。
上層トップ層としてポリ乳酸(テラマック(登録商標)TE−2000C)を用い、厚さを15μmとした以外は実施例1と同様の方法で積層ラミネート紙を作成して、加工性、ヒートシール性を評価・測定した。結果を表1に示す。
即ち、同一のラミネート紙でヒートシール条件を調節することによって、ある場所では完全なシール性を有し、ある場所ではイージーピーラブルなシール性、即ち、疑似接着状態を作り出すことができる。特に、トップ層をポリ乳酸単独とした場合の接着層の有無によって顕著に変わる(実施例3と比較例2)。
(B)ポリ乳酸単独、又はポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルとの組成物
(P)紙基材
フィルムやシートとしては、ガラス転移点の低い脂肪族ポリエステルを含む生分解性プラスチックフィルム又はシート(特許文献4)、特定のポリエステル樹脂と反応性アクリル樹脂を含むポリ乳酸系フィルム(特許文献5)などがある。
積層したフィルムの例としては、印刷性や隠蔽性を改良するために、無機充填剤を入れた乳酸系の脂肪族ポリエステルと脂肪族芳香族系のポリエステルの基材層に脂肪族ポリエステル共重合体と脂肪族・芳香族ポリエステルの組成物で被覆した2層フィルム(特許文献6)がある。
ラミネート紙としては、ポリ乳酸材、澱粉等の生分解性材料からなるフィルムを備えたポリ乳酸紙及びこれからなる食品容器(特許文献7)等が提案されている。また、ポリ乳酸系重合体のラミネート紙箱組立時の糊付方法に関する技術(特許文献8)もある。
55m/分の運転速度下で加工時のダイスの両端部からの溶融物の耳端部の変動、ラミネーションの幅、及び厚さ変動幅(厚さむら)を観察、測定した。尚、厚さ変動幅は、機械方向と幅方向とを測定し、最高と最低との差で示した。更に、耳端部のスリットの状況を観察して、割れ及びクズの発生状況を観察した。また、ラミネート加工の高速化を調べるため、運転速度を110m/分まで高めて運転状況を観察し、可能か不可能か、又は、可能であっても安定か、不安定かについて評価した。結果を表1に示す。
尚、ラミネート層と紙基材との接着性は、ラミネート層を剥がした場合に紙が剥がれる程度で評価し、完全に剥がれる◎、一部剥がれる○、剥がれるが密着している△、抵抗なく剥がれる×の基準により評価した。
幅10mmの短冊状のラミネート紙2枚をラミネーション層同士を向かい合わせて、一定の温度に保たれた2枚の熱盤に3kg/cm2 の圧力を2秒加えることのできる試験機(志賀包装機株式会社製)により、ラミネート層同士を熱接着した試料を作成した。この場合、2枚のラミネート紙のそれぞれの一端を熱盤よりはみ出させ非接着部分を作り、この両端を引張り試験機にかけて接着面に対して90°の方向に引張ったときの剥離強度を測定した。引張速度は300mm/分であった。結果を表1に示す。
完全なシールの場合は紙層破壊となり、一方、ヒートシール層で剥離されると引張り強度が数値化されイージーピーラブルとなる。
接着層の乳酸系脂肪族ポリエステルを使用せず、上層のトップ層を実施例1のポリ乳酸(テラマック(登録商標)TE−2000C)100重量部に対して乳酸系脂肪族ポリエステル(GSPla(登録商標)FZ81PD)25重量部混合した樹脂組成物からなる、30μm厚さの単層のラミネート紙を作成して、加工性とヒートシール性を評価・測定した。結果を表1に示す。
接着層の乳酸系脂肪族ポリエステル(GSPla(登録商標)FZ81PD)の層の厚さを8μmとした以外は実施例1と同様の方法で、積層ラミネート紙を作成して、加工性、ヒートシール性を評価・測定した。結果を表1に示す。
Claims (6)
- 紙基材の少なくとも一の面に、乳酸を0.7〜10重量%含有する乳酸系脂肪族ポリエステル(A)の層を介して、ポリ乳酸単独、又はポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルとの組成物(B)の層を積層してなる生分解性積層ラミネート紙。
- 乳酸を0.7〜10重量%含有する乳酸系脂肪族ポリエステル(A)の層の厚さが5〜25μmである請求項1記載の生分解性積層ラミネート紙。
- ポリ乳酸単独、又はポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルとの組成物(B)の層の厚さが5〜25μmである請求項1又は2記載の生分解性積層ラミネート紙。
- ポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステルとの組成物(B)が、ポリ乳酸100重量部に対して他の生分解性脂肪族ポリエステル0〜80重量部からなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の生分解性積層ラミネート紙。
- 他の生分解性脂肪族ポリエステルが、乳酸を0.7〜10重量%含有する乳酸系脂肪族ポリエステルである請求項1〜4のいずれか1項に記載の生分解性積層ラミネート紙。
- 紙基材の少なくとも一の面に、乳酸を0.7〜10重量%含有する乳酸系脂肪族ポリエステル(A)の層を介して、ポリ乳酸単独、又はポリ乳酸と他の生分解性脂肪族ポリエステル組成物(B)の層を溶融共押出しによって積層してなる請求項1〜5のいずれか1項に記載の生分解性積層ラミネート紙。
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JPH09272789A (ja) * | 1996-04-02 | 1997-10-21 | Mitsubishi Chem Corp | 脂肪族ポリエステル組成物 |
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