JP3328418B2 - 熱収縮性ポリ乳酸系フイルム - Google Patents

熱収縮性ポリ乳酸系フイルム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、収縮包装や収縮結束包
装に好適なポリ乳酸系重合体からなる熱収縮性フイルム
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】収縮包装や収縮結束包装、あるいは収縮
ラベルなどに利用される熱収縮性フイルムとしては、ポ
リ塩化ビニル、スチレンーブタジエン共重合体、ポリエ
チレンテレフタレートなどのフイルムが知られており、
産業界で広く利用され、消費されている。しかしなが
ら、これらのフイルムは自然環境下に棄却されると、そ
の安定性のため分解することなく残留し、景観を損な
い、魚、野鳥などの生活環境を汚染するなどの問題を引
き起こしている。
【0003】そこで、これらの問題を生じない分解性重
合体からなる材料が要求されており、実際多くの研究、
開発が行なわれている。その一例として、ポリ乳酸があ
る。ポリ乳酸は、土壌中において自然に加水分解が進行
し、土中に原形が残らず、ついで微生物により無害な分
解物となることが知られている。
【0004】ポリ乳酸は、素材が本来有する脆性のた
め、通常の方法で作られたフイルムは十分な強度が得ら
れず、実用に供し難い。そこでポリ乳酸フイルムを延伸
することが提案されているが、ポリ乳酸の熱収縮性フイ
ルムについては、これまでほとんど知られておらず、特
に収縮包装や収縮結束包装用途に有用なフイルムはいま
だ知られていなかった。
【0005】特開平5−212790号公報には、ラベ
ル用熱収縮フイルムが開示されているが、このフイルム
は収縮温度が高い高温収縮性フイルムであって、ガラス
瓶のラベルとしては用い得るが、一般的な収縮包装や収
縮結束包装には適用し難い面がある。一般的な収縮包装
や収縮結束包装では、被包装体が生鮮食品や紙箱、ある
いは食品や薬品の入った各種容器類であり、熱による被
包装体の変性や変形を防ぐため、極力低温で収縮加工が
行われる。
【0006】その温度は、70〜120℃、多くは80
〜100℃であり、ガラス瓶ラベル用よりは低温であ
る。また、ラベル用においても、近年ガラス瓶よりも多
く消費されているポリエステルなどのプラスチツク瓶用
途では、瓶の変形を防ぐため80〜100℃での比較的
低温で収縮が行われる。このような用途に適した低温収
縮性のポリ乳酸フイルムは知られていない。
【0007】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、実用的な
強度と、各種被包装体に低温で収縮被覆し得る低温熱収
縮性を有するポリ乳酸系フイルムを提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は誠意検討の結
果、面配向度ΔPが3.0×10-3以上、フィルムを昇
温したときの結晶融解熱量ΔHmと昇温中の結晶化によ
り発生する結晶化熱量ΔHcとの差(ΔHm−ΔHc)
が20J/g未満、フィルムを80℃、10秒加熱時の
熱収縮率が少なくとも一方向について10%以上であ
り、L−乳酸が97重量%以上であるポリ乳酸、L−乳
酸が97重量%以上であるポリ乳酸と他のヒドロキシカ
ルボン酸との共重合体、もしくはこれらの混合物からな
り、可塑剤を含まない低温熱収縮性ポリ乳酸系フィルム
とすることにより、強度、及び特に低温熱収縮性の優れ
たポリ乳酸系フィルムを得ることを見い出し、本発明を
完成した。
【0009】以下、本発明を詳しく説明する。本発明に
用いられるポリ乳酸系重合体とは、L−乳酸が97重量
%以上であるポリ乳酸、L−乳酸が97重量%以上であ
るポリ乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、
もしくはこれらの混合物であり、本発明の効果を阻害し
ない範囲で他の高分子材料が混入されていても構わな
い。また、成形加工性、フィルム特性を調整する目的
、滑剤、無機フィラー、紫外線吸収剤などの添加剤、
改質剤を添加することも可能である。
【0010】上記において、他のヒドロキシカルボン酸
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などが代表的に挙げ
られる。
【0011】これらの重合法としては、縮合重合法、開
環重合法など、公知のいずれの方法を採用することも可
能であり、さらには、分子量増大を目的として少量の鎖
延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、ジエポキシ
化合物、酸無水物などを使用しても構わない。重合体の
重量平均分子量としては、1万から100万が好まし
く、かかる範囲を下まわると実用物性がほとんど発現さ
れず、上まわる場合には、溶融粘度が高くなりすぎ成形
加工性に劣る。
【0012】本発明におけるポリ乳酸系フイルムは、こ
れらの重合体を押出法、カレンダー法、プレス法などの
一般的な溶融成形法により、平面状または円筒状の未延
伸シートまたはシート状溶融体にし、次いで、これをロ
ール法、テンター法、チユーブラ法、インフレーシヨン
法などにより一軸または二軸延伸することによって得ら
れる。
【0013】本発明においては、重合体の組成と成形加
工条件との兼ねあいにより、フイルムの面配向度ΔP
と、フイルムの結晶融解熱量と結晶化熱量との差(ΔH
−ΔH)とを、一定の範囲にすることが最も重要で
ある。すなわち、ポリ乳酸系フイルムにおいては、素材
が本来有しているところの脆性をΔPを増大させること
により改良し、配向結晶化などにより消失もしくは減少
する熱収縮性を、(ΔH−ΔH)を一定の値未満に
することにより保持できるのである。
【0014】ΔPは、フイルムの厚み方向に対する面方
向の配向度を表わし、通常直交3軸方向の屈折率を測定
し以下の式で算出される。 ΔP={(γ+β)/2} − α (α<β<γ) ここで、γ、βがフイルム面に平行な直交2軸の屈折
率、αはフイルム厚さ方向の屈折率である。
【0015】ΔPは結晶化度や結晶配向にも依存する
が、大きくはフイルム面内の分子配向に依存する。つま
りフイルム面内、特にフイルムの流れ方向および/また
はそれと直交する方向の1または2方向に対し、分子配
向を増大させることにより、無配向シート・フイルムで
は1.0×10-3以下であるΔPを本発明で規定する
3.0×10-3以上に増大させることができる。ΔPを
増大させる方法としては、既知のあらゆるフイルム延伸
法に加え、電場や磁場を利用した分子配向法を採用する
こともできる。
【0016】テンター法による2軸延伸を採用する場合
の延伸条件としては、延伸温度50〜100℃、延伸倍
率1.5倍〜5倍、延伸速度100%/分〜10000
%/分が一般的ではあるが、この適正範囲は重合体の組
成や、未延伸シートの熱履歴によって異なってくるの
で、ΔPの値を見ながら適宜決められる。チユーブラ延
伸法など他の延伸法を採用する場合も同様である。ΔP
が3.0×10-3を下まわる場合には、ポリ乳酸系フイ
ルムは強度に乏しく脆いため実用に供し難いが、3.0
×10-3以上とすることで強度・脆さが改善され実用上
問題がなくなる。
【0017】このようにして、ΔPが3.0×10-3
上にされたポリ乳酸系フイルムは、このままで熱収縮性
フイルムとなる場合があるが、一方で延伸に伴う配向結
晶や延伸後の熱履歴に伴う結晶化に影響され、熱収縮性
が消失もしくは大幅に減少してしまう場合も多く存在す
る。そこで確実に熱収縮性を発現させるためには、フイ
ルムの(ΔH−ΔH)を20J/g未満に制御する
ことが重要である。すなわち、(ΔH−ΔH)が2
0J/gを以上の場合には、フイルムの熱収縮性不十分
であり、収縮包装や収縮結束包装に使用することができ
ず、20J/g未満であれば、十分な熱収縮性が得られ
実用に供することができる。
【0018】ここで、収縮包装や収縮結束包装用途にお
ける十分な熱収縮性とは、80℃、10秒加熱時の熱収
縮率が少なくとも一方向について10%以上、好ましく
は20%以上であることを指し、フイルムの(ΔH
ΔH)が20J/g以上である場合には、この熱収縮
率を得ることはかなり困難である。
【0019】ΔH、ΔHは、フイルムサンプルの示
差走査熱量測定(DSC)により求められるもので、Δ
は昇温速度10℃/分でフイルムを昇温したときの
全結晶を融解させるのに必要な熱量であって、重合体の
結晶融点付近に現れる結晶融解による吸熱ピークの面積
から求められる。またΔHは、昇温過程で生じる結晶
化の際に発生する発熱ピークの面積から求められる。
【0020】ΔHは、主に重合体そのものの結晶性に
依存し、結晶性が大きい重合体では大きな値をとる。ち
なみに最も結晶性が大きいと考えられるホモのL−乳酸
重合体では、約50J/gとなる。またΔHは、重合
体の結晶性に対するその時のフイルムの結晶化度に関係
する指標であり、ΔHが大きい時は、昇温過程でフイ
ルムの結晶化が進行する、すなわち重合体が有する結晶
性を基準にフイルムの結晶化度が相対的に低かったこと
を表わす。逆に、ΔHが小さい時は、重合体が有する
結晶性を基準にフイルムの結晶化度が相対的に高かった
ことを表わす。
【0021】すなわち、(ΔH−ΔH)を低下させ
るための1つの方向は、結晶性が小さい重合体を原料
に、結晶化度の比較的低いフイルムをつくることであ
る。フイルムの結晶化度は、重合体の組成に少なからず
依存するが、フイルムの成形加工条件によっても、大き
く影響される。
【0022】成形加工工程、特にテンター法2軸延伸に
おいてフイルムの結晶化度を下げるためには、適当な延
伸温度、延伸倍率を選び配向結晶化を抑える、延伸後速
やかに結晶化温度以下に冷却して結晶化を抑えるなどの
方法が有効である。
【0023】以下に実施例を示すが、これらにより本発
明は何ら制限を受けるものではない。 なお、実施例中
に示す測定値は次に示すような条件で測定を行い、算出
した。(1)ΔP アツベ屈折計によって直交3軸方向の屈折率(α,β,
γ)を測定し、次式で算出した。
【0024】 ΔP={(γ+β)/2} − α (α<β<γ) γ:フイルム面内の最大屈折率 β:それに直交するフイルム面内方向の屈折率 α:フイルム厚さ方向の屈折率
【0025】(2)ΔH−ΔH パーキンエルマー製DSC−7を用い、フイルムサンプ
ル10mgをJIS−K7122に基づいて、昇温速度
10℃/分で昇温したときのサーモグラムから結晶融解
熱量ΔHと結晶化熱量ΔHを求め、算出した。
【0026】(3)引張り強度と脆さ 引張り強度は東洋精機テンシロンII型機を用い、JIS
−K7127に基づいて測定した。また、脆さは触感に
て判断した。MDはフイルムの流れ方向、TDはフイル
ムの流れに対し直交する方向を示す。
【0027】(4)熱収縮性 フィルムサンプルを100mm×100mmに切り出
し、80℃の温水バスに10秒浸漬した後、その寸法
Lmm)を計り、元の寸法100mmに対する熱収縮
分の割合(熱収縮率)=(100−L)/100(%)
を算出し、その値を(MD収縮率×TD収縮率)で
表記した。
【0028】
【実施例】
(実施例1〜2)重量平均分子量10万のポリL−乳酸
を30mmφ単軸エクストルダーにて、Tダイより押出
し、キヤステイングロールにて急冷し、厚み200μm
の未延伸シートを得た。続いて長手方向(MD)にロー
ル延伸、次いで、幅方向(TD)にテンターで延伸し、
引き続きテンター内で熱処理した。延伸条件およびそれ
に続く熱処理条件を種々変化させ、表1に示すフイルム
サンプルを得た。延伸後のフイルムの流れ速度は3m/
分、延伸・熱処理各ゾーンの通過時間はそれぞれ20秒
であった。
【0029】
【表1】
【0030】表1の結果から、ΔPおよび(ΔH−Δ
)が本発明の範囲内にあるフイルムは、脆さがなく
強度的に優れ、また熱収縮性も良好なことが分かる。
【0031】(実施例3)L−乳酸97重量%とグリコ
ール酸3重量%からなる分子量20万の共重合体を用
い、延伸・熱処理条件を変えるのみで実施例1と同様の
方法によりポリ乳酸系フイルムを得た結果を表2に示
す。
【0032】
【表2】
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、分解性重合体であるポ
リ乳酸系重合体から、強度的に優れ、低温熱収縮性に優
れたフイルムを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−23836(JP,A) 特開 平5−212790(JP,A) 特開 平6−240037(JP,A) 特開 平7−207041(JP,A) 特開 平7−292134(JP,A) 特開 平7−256753(JP,A) 特表 平6−500818(JP,A) 特表 平5−508819(JP,A) 特表 平7−504227(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/00 - 63/91 B29C 55/00 - 55/30 B29C 61/00 - 61/10 C08J 5/18 C08L 1/00 - 101/16 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 面配向度ΔPが3.0×10-3以上、フ
    ィルムを昇温したときの結晶融解熱量ΔHmと昇温中の
    結晶化により発生する結晶化熱量ΔHcとの差(ΔHm
    −ΔHc)が20J/g未満、フィルムを80℃、10
    秒加熱時の熱収縮率が少なくとも一方向について10%
    以上であり、L−乳酸が97重量%以上であるポリ乳
    酸、L−乳酸が97重量%以上であるポリ乳酸と他のヒ
    ドロキシカルボン酸との共重合体、もしくはこれらの混
    合物からなり、可塑剤を含まない低温熱収縮性ポリ乳酸
    系フィルム。
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