JP4277349B2 - 脂肪族ポリエステル系フィルム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は脂肪族ポリエステル系フィルムに関し、より詳しくは、生鮮食品、加工食品、医薬品、医療機器、電子部品等の包装用フィルムやテープとして有用であり、上記用途において重要な特性である手切れ性およびひねり性に優れる脂肪族ポリエステル系フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ乳酸をはじめとする脂肪族ポリエステル系のフィルムは、自然環境下に棄却されると分解する、例えばポリ乳酸フィルムは土壌中において自然に加水分解したのち微生物によって無害な分解物となる、ことを特徴として開発されてきた。
【０００３】
しかしながら、自然界で分解させることを優先して開発を進めた結果、本来脂肪族ポリエステルが持つ優れた特性を十分に引き出すことができていなかった。
【０００４】
ところで、従来より、ポリエチレンテレフタレート延伸フィルムは、その強靱性、耐熱性、耐水性、透明性等の優れた特性により、包装用袋や粘着テープ等に用いられている。一般に、生鮮食品、加工食品、医薬品、医療機器、電子部品等の包装用フィルムにおいては、手により容易に切断できる、所謂「手切れ性」に優れること、およびひねった状態を維持できる、所謂「ひねり性」に優れることが重要な特性である。しかし、ポリエチレンテレフタレート延伸フィルムは、上記の優れた特性の反面、手切れ性に劣るので、包装用袋の口を引き裂き難くまた粘着テープを切断しにくいといった問題があり、さらにひねり性に劣るためにひねり包装用に用いることができない等という問題があった。
【０００５】
手切れ性の優れたフィルムとしてセロハンが知られており、手切れ性に加えて、透明性、ひねり性等の特性に優れているので、各種包装材料、粘着テープ用として重用されている。しかし、セロハンは吸湿性を有するために、これらの特性が季節により変動し一定の品質を供給することが困難であった。
【０００６】
また、手切れ性、ひねり性を有するフィルムとして、一軸配向のポリエステルフィルム（特公昭５５−８５５１号公報）やジエチレングリコール成分等を共重合したポリエチレンテレフタレートフィルム（特公昭５６−５０６９２号公報）等が提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記の一軸配向のポリエステルフィルムにおいては、その配向方向へは直線的に容易に切れるが、配向方向以外には切れ難いという問題があり、また、ジエチレングリコール成分等を共重合したポリエチレンテレフタレートフィルムにおいては、ポリエチレンテレフタレート本来の特性が損なわれ、また手切れ性およびひねり性が満足できるものではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題を解決するものであり、その目的は、包装用フィルムやテープとして有用な、手切れ性およびひねり性に優れ、かつ自然環境下に棄却されると分解し得る脂肪族ポリエステル系フィルムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
特定の繰り返し単位を有し、かつ特定範囲の還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）を有する脂肪族ポリエステルを主成分として含有し、かつ特定範囲の熱収縮率を有する脂肪族ポリエステル系フィルムが、手切れ性およびひねり性に優れることを見いだした。
【００１０】
即ち、本発明は以下のとおりである。
(1) 主たる繰り返し単位が下記一般式
−Ｏ−ＣＨＲ−ＣＯ−
（式中、Ｒは水素原子または炭素数１〜３のアルキル基を示す。）
であり、かつ還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）が０．５０ｄｌ／ｇ以上２．５０ｄｌ／ｇ以下である脂肪族ポリエステルを主成分として含有してなり、かつ
１２０℃における長手方向の熱収縮率が５％以下であることを特徴とする脂肪族ポリエステル系フィルム。
(2) 脂肪族ポリエステルの還元粘度が、０．５０ｄｌ／ｇ以上２．００ｄｌ／ｇ以下である上記(1) に記載の脂肪族ポリエステル系フィルム。
(3) １２０℃における長手方向の熱収縮率が３％以下である上記(1) または(2) に記載の脂肪族ポリエステル系フィルム。
(4) 脂肪族ポリエステルが、ポリ乳酸である上記(1) 〜(3) のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル系フィルム。
(5) 二軸延伸され、次いで熱固定されてなるフィルムである上記(1) 〜(4) のいずれかに記載の脂肪族ポリエステル系フィルム。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明における脂肪族ポリエステルは、一般式
−Ｏ−ＣＨＲ−ＣＯ−
（式中、Ｒは水素原子または炭素数１〜３のアルキル基を示す。）を主たる繰り返し単位とする脂肪族ポリエステルである。上記式中、炭素数１〜３のアルキルとしては、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル等が挙げられる。
【００１２】
上記脂肪族ポリエステルは、上記繰り返し単位を好ましくは９０モル％以上、より好ましくは９５モル％以上含む。上記繰り返し単位以外に含まれ得る単位としては、例えば、上記一般式以外のオキシカルボン酸由来の脂肪族ポリエステル単位および／またはジオールとジカルボン酸から得られる脂肪族ポリエステル単位が例示される。
【００１３】
上記脂肪族ポリエステルの具体例としては、例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（２−オキシ酪酸）等が挙げられ、不斉炭素を有する場合は、Ｌ−体、ＤＬ−体またはＤ−体のいずれでもよい。本発明においては、耐熱性や原料コストの点から、ポリ乳酸が好ましい。
【００１４】
上記脂肪族ポリエステルは、対応するα−オキシ酸の脱水環状エステル化合物を開環重合等の公知の方法で製造される。
【００１５】
本発明のフィルムは、上記脂肪族ポリエステルを主成分として含有してなるものであるが、本発明の目的を達成できる範囲内であれば、当該樹脂以外に、２０重量％以下の範囲で他の樹脂を含有してもよく、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂が例示される。
【００１６】
本発明においては、上記脂肪族ポリエステルは、その還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）は０．５０ｄｌ／ｇ以上２．５０以下ｄｌ／ｇである。還元粘度が０．５０ｄｌ／ｇ未満であると、フィルム製膜時の破断が多く、また得られたフィルムの物性が著しく劣る。逆に還元粘度が２．５０ｄｌ／ｇより大きいと、得られるフィルムの手切れ性、ひねり性が悪くなるのみならず、溶融粘度が高くなり溶融押出しが困難になるという問題がある。上記還元粘度は、好ましくは０．５０ｄｌ／ｇ以上２．００ｄｌ／ｇ以下、より好ましくは０．５０ｄｌ／ｇ以上１．８０ｄｌ／ｇ以下である。
【００１７】
上記脂肪族ポリエステルは、重合成分、触媒濃度、重合温度、重合時間等を選択することにより、その還元粘度を上記の範囲とすることができる。
【００１８】
本発明のフィルムは、機械的特性向上の点から、二軸延伸されたフィルムであることが好ましく、さらに、熱収縮特性向上の点から、二軸延伸後に熱固定されたフィルムであることが好ましく、延伸および熱固定は公知の方法で行われる。
【００１９】
本発明のフィルムを成形する方法としては、公知のＴ−ダイ法、インフレーション法等の押出成形が適用でき、これらの方法により未延伸フィルムを得る。ここで、押出温度は、使用するポリマーの融解温度（Ｔｍ）〜Ｔｍ＋７０℃の範囲、特にＴｍ＋２０〜Ｔｍ＋５０℃の範囲とすることが好ましい。押出温度が低すぎると押出し安定性が得難く、また過負荷に陥りやすい。また逆に高すぎるとポリマーの分解が激しくなる傾向にあるので好ましくない。本発明で用いる押出機のダイは、環状または線状のスリットを有するものでよい。ダイの温度は押出温度範囲と同じ程度で良い。
【００２０】
次いで、未延伸フィルムを二軸延伸するが、一軸目の延伸と二軸目の延伸を逐次に行っても、同時に行っても良い。ここで、延伸温度は、好ましくは使用するポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）〜Ｔｇ＋５０℃の範囲、特にＴｇ＋１０〜Ｔｇ＋４０℃の範囲とすることが好ましい。延伸温度がＴｇ未満では、延伸が困難となるおそれがあり、逆にＴｇ＋５０℃を越えると、フィルムの厚み均一性や機械的強度が低下するおそれがあり好ましくない。
【００２１】
縦、横の延伸は１段階でも多段階に分けて行っても良いが、フィルムの厚み均一性や機械的性質の点から、最終的にはそれぞれの延伸方向に少なくとも３倍以上、好ましくは３．５倍以上、また面積倍率で９倍以上、好ましくは１２倍以上延伸するのがよい。縦、横延伸比がそれぞれ３倍未満あるいは面積倍率が９倍未満では、厚み均一性および機械的強度等の良いフィルムは得られないおそれがある。
【００２２】
次いで延伸後、熱固定を行う。ここで、熱固定温度は１４５℃〜Ｔｍ、特に１５０℃〜Ｔｍの温度範囲で行うことが好ましい。１４５℃より低い温度で熱固定すると、得られたフィルムの熱収縮率が大きくなり、逆にＴｍより高い温度では熱固定時に溶断等の問題が生じる。
【００２３】
熱固定後、必要に応じて熱弛緩処理を行う。その処理温度は１２５℃〜Ｔｍ−２０℃で、フィルム幅方向に０．１〜８％弛緩させるのが好ましい。
【００２４】
このようにして得られた本発明の脂肪族ポリエステル系フィルムは、その厚みは、使用目的により異なるが、通常５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１５０μｍである。
【００２５】
本発明のフィルムは、本発明の目的を達成できる範囲内であれば、必要に応じて公知の添加剤を含有させてもよく、例えば、滑剤、ブロッキング防止剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、耐光剤、耐衝撃性改良剤等が挙げられる。但し、本発明のフィルムは、通常、その上にヒートシール層を形成するが、当該フィルムは透明で内容物が見える必要があるので、ヒートシール層の形成後においても高い透明性を有する程度に、上記添加剤は添加される。
【００２６】
滑剤としては、上記脂肪族ポリエステル系ポリマーに対し不活性な粒子が使用でき、例えば、シリカ、二酸化チタン、タルク、カオリナイト等の金属酸化物、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属塩または架橋ポリスチレン樹脂、架橋アクリル樹脂、シリコン樹脂、架橋ポリエステル樹脂等の有機ポリマーからなる粒子等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、また２種以上を併用してもよい。
【００２７】
フィルムの透明性および滑り性の両立の点から、滑剤の平均粒子径は０．０１μｍ以上３．０μｍ以下、特に０．０５μｍ以上２．５μｍ以下が好ましく、滑剤の添加量は０．００５重量％以上２重量％以下、特に０．０１重量％以上１．０重量％以下が好ましい。
【００２８】
透明性と滑り性の両立には、特に２種以上の滑剤を併用することが好ましい。特に、フィルムの製膜中に変形する滑剤粒子（たとえば架橋ポリスチレン、架橋アクリル等の架橋度の低い有機滑剤、一次粒子の凝集体であるシリカ等の無機滑剤）とフィルム製膜中に変形しない通常の滑剤粒子を組み合わせることが好ましい。
【００２９】
本発明の脂肪族ポリエステル系フィルムは、その製造工程において、共押出し法やコーティング法により積層体としてもよい。また、本発明のフィルムは、表面エネルギーを向上する目的で、コロナ処理、プラズマ処理や火炎処理等を施しても良い。
【００３０】
本発明の脂肪族ポリエステル系フィルムは、１２０℃における長手方向の熱収縮率が５％以下、好ましくは３％以下である。熱収縮率が５％より大きいと、手切れ性が損なわれ、加えて印刷工程においては印刷ずれが発生し、ヒートシール時にはしわが発生する。
【００３１】
本発明においては、２軸延伸後、熱固定温度１４５℃〜Ｔｍで熱固定することにより、１２０℃における長手方向の熱収縮率が５％以下の脂肪族ポリエステル系フィルムを得ることができる。
【００３２】
このように、本発明の脂肪族ポリエステル系フィルムは、手切れ性およびひねり性に優れるため、生鮮食品、加工食品、医薬品、医療機器、電子部品等の包装用フィルム、粘着テープ等に非常に有用なものとなる。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例、比較例を挙げて本発明の内容および効果を具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例、比較例における物性の評価方法は以下の通りである。
【００３４】
１．還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）
ポリマー０．１２５ｇをクロロホルム２５ｍｌに溶解しウベローデ粘度管を用いて２５℃で測定した。
【００３５】
２．熱収縮率
フィルムを幅１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ取り、長手方向に２００ｍｍ間隔で印をつけ５ｇの一定張力で間隔Ａを測った。続いて、無荷重で３０分間、１２０℃の雰囲気のオーブンに入れた後の印の間隔Ｂを求め、以下の式により熱収縮率を求めた。
（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００（％）
【００３６】
３．手切れ性
幅１５ｍｍのテープ状のサンプルを手で切断した際、容易に手で切断できるものを○、容易に手で切断できないものを×、○と×の中間を△とした。
【００３７】
４．ひねり性
幅３０ｍｍのテープ状サンプルをひねった時、ひねった状態がもとに戻らないものを○、ひねった状態を維持できないものを×とした。
【００３８】
実施例１
還元粘度０．８５ｄｌ／ｇのポリＬ−乳酸（Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１７０℃）１００重量部に、表面突起を形成するための滑剤として平均粒子径１．８μｍの凝集体シリカ粒子を０．０６重量部添加したポリマーを、Ｔダイ付き口径３０ｍｍ押出機を使用して、樹脂温度２１０℃で押出した後、２０℃のチルロールで冷却し、厚さ２５８μｍの未延伸フィルムを得た。複数本のセラミックロールによりフィルム温度を８０℃に予熱しロール間で縦方向に３．５倍延伸し、次いでテンター式延伸機で横方向に８０℃で３．８倍延伸した後、１５５℃で熱固定し、１３５℃で３％横弛緩処理を行って、厚さ２０μｍの延伸フィルムを得た。
【００３９】
実施例２
実施例１において、ポリＬ−乳酸（Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１７０℃）の還元粘度を１．５０ｄｌ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同様の方法により、延伸フィルムを得た。
【００４０】
実施例３
実施例１において、ポリＬ−乳酸（Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１７０℃）の還元粘度を２．１０ｄｌ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同様の方法により、延伸フィルムを得た。
【００４１】
実施例４
実施例１において、ポリＬ−乳酸（Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１７０℃）の還元粘度を２．４０ｄｌ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同様の方法により、延伸フィルムを得た。
【００４２】
比較例１
実施例１において、ポリＬ−乳酸（Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１７０℃）の還元粘度を２．８２ｄｌ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同様の方法により、延伸フィルムを得た。
【００４３】
比較例２
実施例１において、ポリＬ−乳酸（Ｔｇ：６０℃、Ｔｍ：１７０℃）の還元粘度を０．４３ｄｌ／ｇとしたこと以外は、実施例１と同様の方法により、延伸フィルムを得た。
【００４４】
実施例５
実施例２において、熱固定温度を１５０℃としたこと以外は、実施例２と同様の方法により、延伸フィルムを得た。
【００４５】
比較例３
実施例２において、熱固定温度を１３０℃としたこと以外は、実施例２と同様の方法により、延伸フィルムを得た。
【００４６】
実施例１〜５および比較例１〜３で得られた延伸フィルムについて、熱収縮率、製膜状況、手切れ性およびひねり性を評価した。その結果を表１に示す。また使用したポリＬ−乳酸の還元粘度も合わせて表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
表１より、実施例１〜５で得られた延伸フィルムにおいては、還元粘度が０．５０〜２．５０ｄｌ／ｇのポリＬ−乳酸を使用し、１２０℃における熱収縮率が５％以下であるため、製膜状況、手切れ性およびひねり性に優れたものであることがわかる。しかし、比較例１で得られた延伸フィルムにおいては、還元粘度が２．５０ｄｌ／ｇを超えるポリＬ−乳酸を使用したため、手切れ性およびひねり性に劣り、製膜時には押出難が生じた。また比較例２で得られた延伸フィルムにおいては、還元粘度が０．５０ｄｌ／ｇ未満のポリＬ−乳酸を使用したため、製膜時にはフィルム破断が多発した。さらに比較例３で得られた延伸フィルムにおいては、１２０℃における熱収縮率が５％を超えたため、手切れ性が劣ったものであった。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の脂肪族ポリエステル系フィルムは、生鮮食品、加工食品、医薬品、医療機器、電子部品等の包装用フィルムにおいて重要な特性である手切れ性およびひねり性に優れ、さらには印刷工程における印刷ずれやヒートシール時のしわの発生がない、包装用フィルム、粘着テープとして極めて有用である。また当該脂肪族ポリエステル系延伸フィルムは、自然環境下に棄却すると分解し得るフィルムであるので、自然環境に対して安全なものとなる。

Claims (3)

1. 主たる繰り返し単位が下記式
   −Ｏ−ＣＨＣＨ_３−ＣＯ−
   であり、
   還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）が０．５０ｄｌ／ｇ以上２．５０ｄｌ／ｇ以下である脂肪族ポリエステルを主成分として、さらに滑剤としてシリカ粒子を含有してなり、
   かつ二軸延伸し、１５０℃〜融解温度（Ｔｍ）で熱固定し、熱固定後、熱弛緩処理を１２５℃〜Ｔｍ−２０℃でフィルム幅方向に０．１〜８％弛緩する工程により得られるフィルムの１２０℃における長手方向の熱収縮率が５％以下であることを特徴とする脂肪族ポリエステル系フィルム。
2. 脂肪族ポリエステルの還元粘度が、０．５０ｄｌ／ｇ以上２．００ｄｌ／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載の脂肪族ポリエステル系フィルム。
3. １２０℃における長手方向の熱収縮率が３％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の脂肪族ポリエステル系フィルム。