JP3459585B2

JP3459585B2 - 易引裂性ポリ乳酸系二軸延伸フィルム

Info

Publication number: JP3459585B2
Application number: JP222399A
Authority: JP
Inventors: 義之鶴崎; 紘司久保
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1999-01-07
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2003-10-20
Anticipated expiration: 2019-01-07
Also published as: JP2000198913A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は優れた機械的強度，
耐熱性，寸法安定性を有し、かつフィルムの少なくとも
ＭＤ方向の引裂直線性、特に手切れ性に優れる包装材料
として有用なポリ乳酸系二軸延伸フィルムに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】機械的強度，耐熱性，寸法安定性に優れ
る包装材料としては、ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）フィルム、ポリプロピレンフィルム等が幅広く使
用されている。

【０００３】しかしながら、これらのプラスチックフィ
ルムは、自然環境中に廃棄されると、その化学的安定性
のため分解せずにゴミとして蓄積する一方である。将来
的にはゴミ処分場，埋立地の確保が益々困難となり、ま
た自然環境や野生動物に悪影響を及ぼすなどの問題が懸
念されている。これらのプラスチックフィルムに代わっ
て、土壌中において加水分解され、次いで微生物により
分解されて無害な分解物となり得る生分解性のフィルム
が求められており、このようなフィルムの代表的なもの
としてポリ乳酸系のフィルムがある。

【０００４】ポリ乳酸の無延伸フィルムあるいはシート
は強度、伸度が低く耐衝撃性に劣るため実用性が不足し
ていた。そこでポリ乳酸の脆性を向上させるために、一
軸あるいは二軸延伸し、分子配向させる方法が知られて
いる。ポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、情報記録材料
（磁気カード）、工業用パッケージ、農業用マルチフィ
ルムなどの分野に展開され、一部は実用化に到っている
ものもある。また、一軸あるいは二軸延伸フィルムの滑
り性，柔軟性を改良したポリ乳酸系フィルムが提案され
ている（特開平９−１５７４０８号公報，特開平９−２
７２７９４号公報）。

【０００５】しかしながら、これらのポリ乳酸系延伸フ
ィルムにおいて、食品、医療品等の包装材料に使用され
る際の引裂開封性を付与したものはなかった。包装材料
の引裂開封性を与えるために袋の一端にノッチを付与す
る方法があるが、ノッチから引き裂いた際に直線的に引
き裂けない場合には、内容物が飛散して無駄になるばか
りでなく、クッキーなどの軟らかい菓子は開封時に割れ
たり、内容物が液体の場合には衣服を汚したりするトラ
ブルが起こることがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解決しようとするものであり、機械的強度，耐
熱性，寸法安定性を有し、かつフィルムの少なくともＭ
Ｄ方向の引裂直線性、特に手切れ性に優れる包装材料と
して有用な易引裂性ポリ乳酸系二軸延伸フィルムを提供
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリ乳酸
系フィルムに引裂直線性を付与して包装材料としての価
値を高めるための検討を行った結果、ポリ乳酸に特定の
脂肪族ポリエステルを特定量配合して得られる樹脂組成
物を用いて製造した二軸延伸フィルムが優れた引裂直線
性を有することを見出し本発明に到達した。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は、ポリ乳酸系重
合体（Ａ）９９．５〜６０重量％と、結晶性脂肪族ポリ
エステル（Ｂ）０．５〜４０重量％とからなる易引裂性
二軸延伸フィルムにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明において、ポリ乳酸系重合体（Ａ）とはＬ
−乳酸を主構成単位とするホモポリマー、あるいはＬ−
乳酸とＤ−乳酸を主構成単位とするポリ乳酸系重合体を
いう。ポリ乳酸系重合体は、二軸延伸により配向結晶化
を促進させ、実用強度を発現させるためには、Ｌ−乳酸
／Ｄ−乳酸＝１００／０〜９０／１０（モル比）の割合
であることが好ましい。Ｄ−乳酸が１０モル％よりも多
いとポリ乳酸の融点が低くなり、得られるフィルムの耐
熱性，寸法安定性が低下するので好ましくない。また、
ポリ乳酸系重合体の数平均分子量は５〜３０万が好まし
く、より好ましくは８〜１５万である。数平均分子量が
５万より小さいとフィルムの機械的強度が不十分とな
り、また、フィルム製造時の延伸，巻取工程中での切断
が起こりやすくなり操業性の低下を招く。一方、数平均
分子量が３０万を超えると加熱溶融時の流動性が乏しく
なって製膜性が低下する。

【００１０】ポリ乳酸を合成するための重合法として
は、縮合重合法及び開環重合法のいずれの方法を採用す
ることもでき、また、分子量を増大させるために少量の
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、酸無水物等を添加してもよい。

【００１１】本発明において、ポリ乳酸系重合体（Ａ）
に混合する結晶性脂肪族ポリエステル（Ｂ）とは、次の
脂肪族ポリエステル（１）〜（２）から選ばれるポリエ
ステルである。（１）脂肪族二塩基酸と脂肪族ジオールとからなる脂肪
族ポリエステルオリゴマーと、ジアリールカーボネート
との反応物からなる脂肪族ポリエステル。（２）ポリ（３−ヒドロキシブチレート）、又は、ポリ
（３−ヒドロキシブチレート）とポリ（３−ヒドロキシ
バリレート）との共重合体である脂肪族ポリエステル。（１）〜（２）の脂肪族ポリエステルは単独でも、又は
混合して用いてもよい。

【００１２】

【００１３】上記（１）の脂肪族ポリエステルの具体例
としては、たとえば、コハク酸、アジピン酸、セバシン
酸等の脂肪族二塩基酸と、エチレングリコール、１，４
−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４
−シクロヘキサンジメタノール、１，３−プロピレング
リコール等の脂肪族ジオールとから脂肪族ポリエステル
オリゴマーを得、このオリゴマーとジアリールカーボネ
ートとを反応させて得られるものである。

【００１４】上記（２）の脂肪族ポリエステルの、ポリ
（３−ヒドロキシブチレート）は菌体内で生合成される
脂肪族ポリエステルであるが、実用性を向上させるため
にポリ（３−ヒドロキシバリレート）と共重合すること
が好ましい。その場合、ポリ（３−ヒドロキシバリレー
ト）の共重合割合は４０モル％以下が好ましい。また、
他の共重合成分としては、長鎖のヒドロキシアルカノエ
ートが挙げられる。これら脂肪族ポリエステルは、分子
構造を３次元化するために分子内に３個以上の水酸基を
有する多価アルコール、もしくは３個以上のカルボシキ
ル基を有する多価カルボン酸を少量含んでいても構わな
い。

【００１５】結晶性脂肪族ポリエステル（Ｂ）の数平均
分子量は１〜２０万が好ましく、さらに好ましくは５〜
１５万である。数平均分子量が１万未満の場合、得られ
るフィルムの機械的強度が不十分となるばかりでなく、
ポリ乳酸系重合体（Ａ）との相溶性が低下するため溶融
押出時にフィルムが脈動する現象、いわゆるバラス現象
が発現し安定した製膜性が得られない。また、数平均分
子量が２０万を超えると、樹脂の溶融粘度が高くなり成
形加工性の低下を招く。

【００１６】本発明のフィルムを製造するためには、ポ
リ乳酸系重合体（Ａ）と結晶性脂肪族ポリエステル
（Ｂ）の配合比が、Ａ／Ｂ＝９９．５／０．５〜６０／
４０（重量％）、好ましくは９９／１〜８０／２０（重
量％）である。結晶性脂肪族ポリエステル（Ｂ）が４０
重量％を超えると、機械的強度、寸法安定性、透明性が
低下するため好ましくない。また、（Ｂ）が０．５重量
％未満ではフィルムの引裂直線性が得られない。

【００１７】本発明において、ポリ乳酸系重合体（Ａ）
のメルトフロレート（ＭＦＲ）は、製膜の安定性の面か
ら０．１〜５０ｇ／１０分（２１０℃）の範囲のものが
好ましい。また、脂肪族ポリエステル（Ｂ）のＭＦＲは
特に限定されないが、０．１〜７０ｇ／１０分（２１０
℃）の範囲のものが好ましい。また、本発明の二軸延伸
フィルムに引裂直線性を付与するためには、（Ｂ）のＭ
ＦＲに対する（Ａ）のＭＦＲの比が０．１〜１０の範囲
であることが好ましい。

【００１８】次に、本発明の易引裂性を有するポリ乳酸
系二軸延伸フィルムを製造する方法について説明する。
まず、ポリ乳酸系重合体（Ａ）と結晶性脂肪族ポリエス
テル（Ｂ）の混合方法としては、リボンブレンダー、タ
ンブラー等でブレンドするか、押出機を用いてあらかじ
め加熱溶融混練してもよい。

【００１９】フィルムの製造方法としては、フラットＴ
ダイ法，インフレーション法，カレンダー法等を用いる
ことができるが、フラットＴダイ法が好ましい。フラッ
トＴダイ法により製造する場合には、ポリ乳酸系重合体
（Ａ）、結晶性脂肪族ポリエステル（Ｂ）、さらには可
塑剤、滑剤を必要に応じて適量混合したものを押出機の
ホッパーに供給し、シリンダー温度１８０〜２６０℃、
Ｔダイ温度２００〜２６０℃に加熱し、溶融混練して押
し出し、２０〜４０℃に制御された冷却ロールで冷却
し、厚さ１００〜５００μｍの未延伸シートを得る。

【００２０】次に、未延伸シートをテンター方式による
同軸二軸延伸、ロールとテンターによる逐次二軸延伸法
により延伸する。逐次二軸延伸法により製造する場合に
は、まず未延伸シートを駆動ロールの回転速度比によっ
て、ＭＤ方向にロール表面温度５０〜８０℃、延伸倍率
１．５〜５．０倍で延伸し、引き続き連続してＴＤ方向
に延伸温度５０〜９０℃、延伸倍率１．５〜８．０倍に
延伸し、次に温度１００〜１５０℃で熱処理することに
より製造することができる。

【００２１】本発明の易引裂性を有するポリ乳酸系二軸
延伸フィルムを製造するためには、ＭＤ方向のＴＤ方向
に対する延伸倍率の比を０．５〜２．０とすることが好
ましい。上記の延伸倍率比とすることにより、フィルム
のＭＤ、ＴＤ両方向の機械的強度、寸法安定性のバラン
スに優れ、かつ少なくともＭＤ方向に直線引裂性および
手切れ性を有するフィルムを安定して製造することがで
きる。延伸倍率の比が０．５未満の場合にはフィルムの
ＭＤ方向の配向が不十分となり、また２．０を超えると
ＴＤ方向の配向が不十分となり、上記の性能が低下す
る。

【００２２】本発明のフィルムには、必要に応じて顔
料、酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、
滑剤、結晶核剤等を添加することができる。

【００２３】本発明のフィルムの厚みには特に限定はな
く、通常１０〜２００μｍ程度であり、用途、要求性
能、価格等によって適宜設定すればよい。また、本発明
のフィルムには、印刷性、ラミネート性、コーティング
適性等を向上させるために表面処理を施してもよい。表
面処理の方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処
理、酸処理等が挙げられる。

【００２４】本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、
食品、医薬品の包装用フィルムとして好適であるが、そ
の他、生ごみ包装用袋、ラミネート用フィルム、電気・
電子部品等のラッピング、農業用フィルム等の用途に好
適に使用できる。

【００２５】

【作用】本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルムは、ポリ
乳酸系重合体（Ａ）のマトリックス中に結晶性脂肪族ポ
リエステル（Ｂ）が微細に分散した形態を有しているた
め、引裂直線性、特に手切れ性に優れ、かつ機械強度、
耐熱性、寸法安定性に優れた性能を有するものと思われ
る。

【００２６】以下、本発明を実施例により説明する。な
お、実施例において用いたポリ乳酸系重合体（Ａ）およ
び結晶性脂肪族ポリエステル（Ｂ）の特性は表１、表２
に示す通りである。また、各物性の測定方法および評価
法は下記に示す通りである。

【００２７】（１）原料

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】（２）測定方法および評価法・厚み（μｍ）ハイデンハイン社製マイクロメータを用い測定した。・引張強伸度（ｋｇ／ｍｍ²）ＡＳＴＭ−Ｄ８８２の測定法に準じて、長さ１０ｃｍ、
幅１０ｍｍの試料を用いて測定した。・熱収縮率（％）長さ１０ｃｍ、幅１０ｍｍの試料を１００℃で５分間熱
風処理し、処理前後の長手方向の寸法変化を測定し、原
長に対する百分率を求めた。・引裂直線性（ノッチ有り）ＭＤ方向に２０５ｍｍ、ＴＤ方向に４０ｍｍの短冊状の
フィルム片を切り出し、短辺中央部に長さ５ｍｍの切り
込みを入れた試料を手で引き裂いた。引裂伝播端が切り
込みを入れた辺に向かい合う短辺に到達した割合を評価
値とした。ＴＤ方向の引裂直線性は、ＴＤ方向に２０５
ｍｍ、ＭＤ方向に４０ｍｍの短冊状のフィルム片を切り
出し、試料とした以外は上記と同様に測定した。試料数
はＭＤ、ＴＤ各１０本ずつとした。評価法は次の通りと
した。 ◎：８以上 ○：６〜７ ×：５以下・引裂直線性（ノッチなし）切り込みを入れない以外は上記と同様にしてフィルム片
の短辺中央部を手で引き裂いた。評価法は次の通りとした。 ◎：容易に手で引き裂け、直線性がある。 ○：ほぼ直線的に引き裂けるが、引き裂く際の抵抗が大
きい。 ×：引き裂けないか、もしくは引き裂いても直線性がな
い。

【００３１】実施例１Ｌ体／Ｄ体＝９９／１（モル％），数平均分子量９５，
０００、ＭＦＲ５．０ｇ／１０分（２１０℃）のポリ乳
酸（Ａ−１）と、数平均分子量４０，０００、ＭＦＲ２
０．０ｇ／１０分（２１０℃）のポリブチレンサクシネ
ート／ジアリールカーボネート共重合体（Ｂ−２）を、
（Ａ−１）／（Ｂ−２）＝９０／１０の重量比で混合し
た組成物を、コートハンガータイプのＴダイを具備した
５０ｍｍφ押出機を使用して、滞留時間５分、Ｔダイ温
度２３０℃で溶融押出しし、２５℃に温度制御されたキ
ャストロールに密着急冷し、厚さ２００μｍの未延伸シ
ートを得た。得られた未延伸シートを、予熱ロール温度
６０℃、延伸ロール温度７０℃でＭＤ方向に３．５倍延
伸し、次いで延伸温度８０℃でＴＤ方向に４．０倍延伸
した後、横方向の弛緩率を５％として１５０℃で熱処理
を施し、厚さ１２μｍの二軸延伸フィルムを得た。得ら
れたフィルムの特性を評価した結果を表３に示した。

【００３２】実施例２〜５、比較例１〜３ポリ乳酸系重合体（Ａ）と結晶性脂肪族ポリエステル
（Ｂ）の種類、混合比、ＭＦＲ比、延伸条件およびフィ
ルムの厚みを表３に示したように変更した以外は、実施
例１と同様にして二軸延伸フィルムを得た。得られたフ
ィルムの特性を評価した結果を表３に示した。

【００３３】表３からわかるように、実施例１〜５は引
裂直線性（ノッチ有り、ノッチ無し）に優れると共に、
機械的強度、寸法安定性にも優れていた。これに対し、
比較例１では、引裂直線性および手切れ性が著しく劣る
ものであった。比較例２，３はある程度の引裂直線性を
有するが、機械的強度、特に寸法安定性が劣っていた。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【発明の効果】本発明のポリ乳酸系二軸延伸フィルム
は、少なくともＭＤ方向の引裂直線性に優れており、か
つ、機械的強度、寸法安定性にも優れているため、食
品、医薬品等の包装材料として有用性が高い。またゴミ
として廃棄された場合、土壌中で微生物により分解さ
れ、自然環境、野生動物に対する環境問題を軽減するこ
とができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリ乳酸系重合体（Ａ）９９．５〜６０
重量％と、結晶性脂肪族ポリエステル（Ｂ）０．５〜４
０重量％とからなる易引裂性二軸延伸フィルムであっ
て、脂肪族ポリエステル（Ｂ）が脂肪族二塩基酸と脂肪
族ジオールとからなる脂肪族ポリエステルオリゴマー
と、ジアリールカーボネートとの反応物からなる脂肪族
ポリエステルである易引裂性二軸延伸フィルム。
【請求項２】ポリ乳酸系重合体（Ａ）９９〜８０重量
％と、結晶性脂肪族ポリエステル（Ｂ）１〜２０重量％
とからなる易引裂性二軸延伸フィルムであって、脂肪族
ポリエステル（Ｂ）が、ポリ（３−ヒドロキシブチレー
ト）、又は、ポリ（３−ヒドロキシブチレート）とポリ
（３−ヒドロキシバリレート）との共重合体である脂肪
族ポリエステルである易引裂性二軸延伸フィルム。ただ
し、ポリ乳酸系重合体（Ａ）８０重量％と、結晶性脂肪
族ポリエステル（Ｂ）２０重量％を除く。
【請求項３】ポリ乳酸系重合体（Ａ）と脂肪族ポリエ
ステル（Ｂ）の２１０℃におけるメルトフロレート（Ｍ
ＦＲ）の比（Ａ）／（Ｂ）が０．１〜１０の範囲である
請求項１又は２記載の易引裂性二軸延伸フィルム。
【請求項４】フィルムの横（ＴＤ）方向に対する縦
（ＭＤ）方向の延伸倍率を０．５〜２．０倍の範囲で二
軸延伸された請求項１〜３のいずれかに記載の易引裂性
二軸延伸フィルム。