JP4357259B2 - 積層体 - Google Patents

Description

本発明は、食品をはじめとして、医薬品、日用品、コスメティックスなどの包装材料として有用な実用性能と環境資源対応に優れた積層体に関するものである。

ポリ乳酸に代表される、植物・生物を原料とするバイオプラスチックは、石油を原料とするいわゆる普通のプラスチックと異なり、地球環境保護の見地から好ましい。すなわち、バイオプラスチックは原料に再生可能な植物・生物資源を利用するため、これを利用すると、枯渇する石油資源からの脱却を図ることが出来る。

しかしながらバイオプラスチックは柔軟性や強度などの実用性能に劣るため、ポリエチレンフィルムやポリ塩化ビニルフィルムなどに代表されるプラスチックフィルムの用途、例えば食品、医薬品、日用品などの包装用材料の用途には適していない。

たとえば、ポリ乳酸フィルムは柔軟性や低融点性に劣り、通常のヒートシール方式で接着しても接着強度が出ないため、ポリ乳酸フィルムから包装袋を作製する方法として、溶断シール方式が主流となっている。しかし、それでも包装袋の強度が不十分であり、軽量物用の包装袋への利用に限られている。そこで、特許文献１には、ポリ乳酸に可塑剤を添加した組成物が開示されている。しかしながらこのような改質されたポリ乳酸系樹脂であっても、包装袋としたときの強度がまだ不十分であり、軽量物の包装用途に限られる。したがって重量物を包装する為にはかなりの樹脂層厚みが必要となり、省資源の見地から好ましくなくなる。また、バイオプラスチックはポリオレフィンなどの汎用樹脂と比較して生産性がかなり劣り、樹脂層の厚みを増せば相当のコスト高となってしまう。

一方、包装袋に強度を付与するために、シーラント材として一般のポリオレフィン系樹脂層を設けるという手法がある。すなわち、1)基材フィルムに接着剤を塗布した後、ポリエチレンなどのシーラントフィルムを貼り合わせ、ラミネート加工を行うという手法や、2)基材フィルムに接着剤を塗布後、ポリエチレンなどの樹脂を溶融押出しラミネート加工を行う手法がある。しかし、これらの手法は、基材フィルムに接着剤を塗布し、オレフィン樹脂層を貼り合わせた後に、接着剤の硬化反応を促すためエージング処理という熱処理（一般的には４０℃で３〜４日間）を施さなければならず、大容量の室内を効率よく加熱するための熱源が石油資源にたよる現状では、環境資源にとって好ましいとは言えないものであった。
特開平４−３３５０６０号公報

本発明の課題は、環境資源に対応しつつ、実用的な強度を兼ね備えたバイオプラスチック樹脂を含む積層体を工業的にかつ安価に提供することにある。

本発明者らは上記問題点を解決するために検討を行った結果、バイオプラスチック樹脂層とポリオレフィン系樹脂層との間に特定の層を設けることにより、上記問題を解決し、実用性能に優れた積層体が得られることを見い出し、本発明に至った。すなわち本発明は、少なくとも一層のポリ乳酸系樹脂層と、少なくとも一層の溶融押し出しコーティング方法により積層されたポリオレフィン系樹脂層とを含む積層体であって、ポリ乳酸系樹脂層とポリオレフィン系樹脂層との層間にポリイソシアネート樹脂架橋剤を添加した塩素化ポリオレフィン系樹脂層を有することを特

本発明によれば、食品をはじめとして、医薬品、日用品、コスメティックスなどの包装材料として有用な実用性能と環境資源対応に優れた積層体を工業的にかつ安価に提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。本発明において用いられるバイオプラスチック樹脂とは、主原料が植物・生物を原料として生成された高分子樹脂のことを指す。すなわち、植物由来ではトウモロコシ等の乳酸から生成されるポリ乳酸などが、また、微生物由来ではポリ（３−ヒドロキシブチレート）、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−コ−ヒドロキシバリレート）などが、さらに生物由来ではキトサンなどが挙げられる。このような樹脂の中でも、耐熱性、力学的特性、透明性などの実用性能や、樹脂重合などの生産性、コストなどの観点から、ポリ乳酸、またはポリ乳酸とその他樹脂との複合物が好ましい。

バイオプラスチック樹脂層の厚みとしては、７〜２５０μｍが好ましい。７μｍ未満であると積層体の強度が低下することがある。また２５０μｍを超えると積層体の腰が硬くなり、取り扱い性が低下することがある。

バイオプラスチック樹脂層の製造方法としては、通常のフィルム製造方法が挙げられる。バイオプラスチック樹脂層は、延伸処理、特に二軸延伸処理しておくことが、強度の点から好ましい。

本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂とは、溶融押出し可能なポリオレフィンであればよく、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸・メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸・メタクリル酸エステル共重合体、酸変性ポリエチレン・ポリプロピレン系樹脂等の単独もしくはこれらの混合物が挙げられる。本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂には、必要に応じて、その他樹脂、架橋剤、スリップ剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、顔料、染料、難燃剤などを添加してもよい。

本発明に用いられる塩素化ポリオレフィン系樹脂は、塩素含有率が１０〜８０質量％であることが好ましい。塩素化ポリオレフィン系樹脂の塩素化含有率が１０質量％未満であると有機溶剤に対する溶解性が低下しやすくなり好ましくない。また８０質量％を超えるとポリオレフィン系樹脂に対する密着性が低下するため好ましくない。塩素化ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、塩素化エチレン−プロピレン共重合体、塩素化エチレン−酢酸ビニル共重合体、酸変性ポリエチレン・ポリプロピレン系樹脂、塩素化ポリエチレン・ポリプロピレン変性ポリウレタン樹脂等の単独もしくはこれらの混合物が挙げられる。本発明に用いられる塩素化ポリオレフィン系樹脂には、バイオプラスチック樹脂層との密着性をより向上させるために、ポリイソシアネート樹脂架橋剤を添加する。さらに、塩素化ポリオレフィン系樹脂には、必要に応じて、その他樹脂、架橋剤、スリップ剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解防止剤、顔料、染料、難燃剤などを添加してもよい。

本発明の積層体は、バイオプラスチック樹脂層にヒートシール性などの実用性能を付与するためにポリオレフィン系樹脂層が設けられ、またバイオプラスチック樹脂層とポリオレフィン系樹脂層との層間密着性を向上させるために塩素化系樹脂層が形成されたものである。塩素化ポリオレフィン系樹脂層を形成する方法は公知の方式を用いることが出来る。例えばバイオプラスチック樹脂層に、グラビア、オフセット方式などで塩素化ポリオレフィン系樹脂溶液を塗布する方法が挙げられる。バイオプラスチック樹脂層に印刷を施すのであれば、印刷工程の最後に印刷面に塩素化ポリオレフィン系樹脂溶液を塗布すると、一工程で済まされるため好ましい。塩素化ポリオレフィン系樹脂層の塗布量は、０．１〜５ｇ／ｍ²の範囲であることが好ましい。塗布量が０．１ｇ／ｍ²を下回るとバイオプラスチック樹脂層との密着性が低下するため好ましくない。また、５ｇ／ｍ²を超えるとグラビア、オフセット方式などの塗布工程で塗布ムラや生産性が低下するといった加工適性が低下するため好ましくない。

本発明の積層体において、ポリオレフィン系樹脂層を形成する方法としては、上記のようにして形成されたバイオプラスチック樹脂層上の塩素化ポリオレフィン系樹脂層面に、ポリオレフィン系樹脂層を積層する方法が挙げられる。具体的な積層方法として、公知の溶融押出しコーティング方法を用いることが出来る。この溶融押出しコーティング方法は、樹脂層の厚みを２０μｍ以下に比較的自在に操れることから、シーラントフィルムを貼り合せるラミネート方法よりも好ましい方法である。すなわち、シーラントフィルムの厚みは一般的には２０μｍ以上であるため、シーラントフィルムを使用した積層体では、バイオプラスチック樹脂層が占める質量構成比が低下し、好ましいものでなくなる。しかし、ポリオレフィン系樹脂を溶融押出しコーティング方法により積層した場合は、ポリオレフィン系樹脂層を薄く設定できるので、積層体に占めるバイオプラスチック樹脂層の質量構成比を高めることが可能となり、その構成比を５０質量％以上とすることができる。

本発明の積層体は、単位面積当たりの質量が５〜５０ｇ／ｍ²であることが好ましい。５ｇ／ｍ²で未満であると積層体として実用性能を持たせることができなくなる。また５０ｇ／ｍ²を超えると省資源化という観点から好ましいものでなくなる。

以下実施例により本発明を説明する。なお、実施例及び比較例の評価に用いた実用性能の測定方法は、次の通りである。

〔ヒートシール強力〕
ポリオレフィン系樹脂層面同士が最内になるようにして、１８０℃、０．５秒、１×１０⁵Ｐａの条件で積層体をヒートシールした。ヒートシールされた部位をＭＤに１５ｍｍ×１００ｍｍの短冊状に切り出し、２０℃、６５％ＲＨの雰囲気下で一昼夜調湿を行った後、島津社製オートグラフにて非シール部を上下のチャック部にて固定し、シール部の破断強力を測定した。

〔引張強度〕
積層体を１５０ｍｍ×１０ｍｍの短冊状にそれぞれＭＤ、ＴＤに切り出し、２０℃、６５％ＲＨの雰囲気下で一昼夜調湿を行った後、島津社製オートグラフにて端部を上下のチャック部にて固定し、ラミネート組成物の破断強力を測定した。

〔回転ドラム耐性試験〕
積層体を１００ｍｍ×１００ｍｍに切り出し後、ポリオレフィン系樹脂層面同士が最内になるように四角ヒートシールして、水５０ｇを充填した袋を作成し、２０℃、６５％ＲＨの雰囲気下で一昼夜調湿を行った。１辺が３００ｍｍ、幅が２００ｍｍであり、内面にクラフト紙が貼り付けられた六角回転ドラムに、上記袋を３個入れ、回転速度８回／分の条件で５分間ドラムを回転させた。破袋の有無を観察し、次のように評価した。
○：破袋した個数が０個。
△：破袋した個数が１〜２個。
×：破袋した個数が３個。

実施例１〜８
バイオプラスチック樹脂層としてポリ乳酸二軸延伸フィルム（ユニチカ社製 テラマックＴＦ、密度１．２７ｇ／ｃｍ³、厚み１５μｍ、２５μｍ）を用い、これに塩素化ポリオレフィン系樹脂（大日本インキ化学工業社製 ＡＣ２０５０プライマー）１００質量部と、ポリイソシアネート樹脂（大日本インキ化学工業社製 ＣＶＬハードナー＃１０）５質量部と、溶剤（大日本インキ化学工業社製 ＴＡＦＮｏ１０レジューサー）５０質量部とからなる溶液を乾燥後の塗布量が１．０ｇ／ｍ²になるようにグラビアコーティングした。ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン樹脂（日本ポリケム社製 ノバテックＰＰ ＦＬ２５ＨＡ、密度０．９０ｇ／ｃｍ³）を用い、これを押出機で２９０℃で溶融しＴダイより押出し、塩素化ポリオレフィン系樹脂塗布面上に積層し、次いで、冷却ドラムで急冷して積層体を得た。なおポリオレフィン系樹脂層の厚みは、押出機の吐出量を調整することによって制御した。得られた積層体の実用性能を表１に示した。

比較例１〜２
ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレン樹脂（日本ポリケム社製 ノバテックＰＰ ＦＬ２５ＨＡ、密度０．９０ｇ／ｃｍ³）を用い、これを押出機で２９０℃で溶融しＴダイより押出し、ポリ乳酸二軸延伸フィルム（ユニチカ社製 テラマックＴＦ、密度１．２７ｇ／ｃｍ³、厚み１５μｍ、２５μｍ）に積層し、次いで、冷却ドラムで急冷して積層体を得た。なおポリオレフィン系樹脂層の厚みは、押出機の吐出量を調整することによって制御した。得られた積層体の実用性能を表１に示した。

比較例３〜４
バイオプラスチック樹脂層としてポリ乳酸二軸延伸フィルム（ユニチカ社製 テラマックＴＦ、密度１．２７ｇ／ｃｍ³、厚み１５μｍ、２５μｍ）を用い、これにポリウレタン系接着剤（東洋モートン社製 ＴＭ３２９／ＣＡＴ−８Ｂ）を、塗布量が２．０ｇ／ｍ²になるようにグラビアコーティングした。次に、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（二村化学工業社製 太閤ＦＬ ＬＬ−ＸＭＴ、密度０．９２ｇ／ｃｍ³）をドライラミネート方式にてポリ乳酸二軸延伸フィルムに貼り合せた後、４０℃の室温にて３日間エージング処理を実施し積層体を得た。得られた積層体の実用性能を表１に示した。

比較例５〜６
ポリ乳酸二軸延伸フィルム（ユニチカ社製 テラマックＴＦ）、及びポリ乳酸無延伸フィルム（ユニチカ社製 テラマックＪＩ、密度１．３４ｇ／ｃｍ³）それぞれ単独の実用性能を表１に示した。

Claims (2)

1. 少なくとも一層のポリ乳酸系樹脂層と、少なくとも一層の溶融押し出しコーティング方法により積層されたポリオレフィン系樹脂層とを含む積層体であって、ポリ乳酸系樹脂層とポリオレフィン系樹脂層との層間にポリイソシアネート樹脂架橋剤を添加した塩素化ポリオレフィン系樹脂層を有することを特徴とする積層体。
2. ポリ乳酸系樹脂層の質量構成比が、全質量に対し５０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の積層体。