JP4916996B2 - 生分解性の容器成形用樹脂フィルム及び容器 - Google Patents

Description

この発明は生分解性の容器成形用樹脂フィルムに関するものである。すなわち、この発明は生分解性を持った樹脂フィルムであって、容器に容易に成形できて、成形された容器が食品などを入れるに適したものになる、という特性を持ったフィルムに関するものである。

生分解性の容器成形用樹脂フィルムとしては、ポリ乳酸で作られたフィルムが知られている。ポリ乳酸は熱可塑性樹脂であって、容易に透明なフィルムとすることができ、得られたフィルムは真空成形法などの加工によって容易に所望の形の容器にすることができる。また、ポリ乳酸は生分解し易く、自然環境の下に放置すると短期間のうちに分解して、まず無害な乳酸を生じ、さらに分解が進むと水と二酸化炭素とになる。従って、ポリ乳酸で作られた容器は、食品を入れるに適し、しかも環境にやさしいものである。

ところが、ポリ乳酸フィルムは剛性が強過ぎて柔軟性に乏しく、脆いという欠点を持っている。そのため、ポリ乳酸で作られたフィルムは、これを成形して容器にすると、得られた容器は割れ易く、また折り曲げにくく、無理に折り曲げると、折り曲げ部分に亀裂が入る。従って、ポリ乳酸フィルムは、これから作られた容器が満足なものにならない、という問題を抱えている。

そこで、ポリ乳酸の脆性を改良しようとの試みがなされた。その試みの１つは、ポリ乳酸にポリブチレンサクシネートを加えて組成物とすることである。しかし、この組成物はポリ乳酸の上述の脆性をまだ充分に改良するに至っていない。従って、ポリ乳酸の脆性を改良した新たな容器形成用樹脂フィルムの開発が要求された。

他方、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィンは、柔軟な熱可塑性樹脂であって、食品容器として広く使われている。ところが、ポリオレフィンは全く生分解性がない。そのために、ポリオレフィンで作られた容器は自然環境の下で永くそのまま残り、従って環境を汚染する。そこで、ポリオレフィンに生分解性を与える試みがなされた。その試みは、ポリオレフィンに澱粉のような微生物の栄養源となる物を大量に加えることである。この試みは、例えば特公昭５２−２１５３０号、特開２００４−２６１３号、特開２００６−２１５０２号公報などに記載されている。

ところが、ポリオレフィンに大量の澱粉を加えた組成物は、澱粉を分離し易い。従って、大量に澱粉粉末を加えた組成物でフィルムを作ると、そのフィルムは表面に澱粉粉末が付着したような状態となって表面が汚れ、また吸湿し易いために、食品から水分を奪って食品を変質させ、またフィルム自体が吸湿して黴などを発生させることとなる。従って、このフィルムも食品などを入れる容器成形用フィルムに適したものでない。

そこで、上述のような欠点のない容器成形用フィルムで、生分解性を持ったフィルムの開発が要求された。
特公昭５２−２１５３０号公報 特開２００４−２６１３号公報 特開２００６−２１５０２号公報

この発明は上述の要求に応じて生れたものである。すなわち、この発明は、真空成形法などによって容易に所望の形の容器にすることができるフィルムであって、容器に適した剛性と柔軟性とを持っていて、形状保持性がよくてしかも折り曲げることができ、また食品などを長期にわたって入れておくことができ、しかも生分解性を持っていて環境にもやさしい容器成形用フィルムを提供しようとするものである。

この発明者は、澱粉含有のポリオレフィンフィルムについて検討の結果、このフィルムに生分解性を発揮させるには、ポリオレフィンに対し重量で等量以上の澱粉粉末を加える必要があることを知った。また、この澱粉含有のポリオレフィンフィルムは、澱粉を分離して表面を汚し、また吸湿性が大きいという欠点を持つが、この欠点はフィルムの表面に薄いポリ乳酸フィルムを被覆又は貼り合わせることによって解消できることを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

この発明は、ポリオレフィンに対し重量で等量以上の澱粉粉末を加えた組成物からなるフィルムを中間フィルムとし、その両面にポリ乳酸からなる表面フィルムを貼り合わせて積層したことを特徴とする、生分解性の容器成形用樹脂フィルムを提供するものである。

この発明では中間フィルムの表裏両面に表面フィルムを貼り合わせることを必要とする。中間フィルムはポリオレフィンに重量で等量以上の澱粉粉末を加えて組成物としたものであり、表面フィルムはポリ乳酸からなるフィルムである。表面フィルムと中間フィルムとは直接熱融着によって積層することができるが、その間に接着フィルムを介在させると、両フィルムは強固に接着して一体の積層フィルムにすることができる。

ポリオレフィンとしてはポリエチレン、ポリプロピレンのほかに、エチレンとプロピレンとの共重合体や、エチレン又はプロピレンと、これと共重合することのできる他の単量体、例えば酢酸ビニル、４−メチルペンテン、又はポリビニルアルコールとの共重合体を用いることができる。

この発明では、澱粉として色々なものを用いることができる。例えば馬鈴薯、とうもろこし、甘藷、タピオカ、サゴヤシ、米、小麦などから得られた澱粉を使用することができる。またこの発明では澱粉として変性澱粉を使用することができる。変性澱粉としては、上記の澱粉を一部糊化、エーテル化、エステル化、架橋、酸化又は酵素分解したものを用いることができる。これらの澱粉は米粒ほどの大きさであってもよいが、できるだけ微細な粉末として用いることが好ましい。

この発明では、上記の澱粉粉末に少量の水を加えることが好ましい。その水は澱粉粉末に対し０．１〜１０重量％とすることが好ましい。この水は澱粉粉末をポリオレフィンと混合する前に又は混合する過程で加えることが好ましい。

この発明ではポリオレフィンに対し加える澱粉の量は、重量で等量以上とする。すなわち、ポリオレフィン１００重量部に対し、１００重量部ないし９００重量部の澱粉粉末を加える。そのうちでも、澱粉粉末は２００〜６００重量部、とりわけ３００〜４００重量部とすることが好ましい。

中間フィルムには、澱粉のほかに無機質粉末を少量添加することが好ましい。無機質粉末としてはポリオレフィン１００重量部に対し１０〜１００重量部加えることが好ましい。無機質粉末としては炭酸カルシウム、タルク、炭酸マグネシウム等を用いることができる。

この発明で用いるポリ乳酸は、乳酸を重合させて得られた熱可塑性樹脂である。このポリ乳酸は、乳酸の単独重合体だけでなく、乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体を含んでいる。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、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸などが用いられる。

ポリ乳酸を構成する乳酸は、分子中に１個の不斉炭素原子を含んでいる。このために、乳酸は光学的活性を示す。従って乳酸にはＤ−体、Ｌ−体及びラセミ体（Ｄ−体とＬ−体との等量混合物）の３種のものが存在する。そのため、乳酸を重合させて得られたポリ乳酸は、これら３種のものの混合割合と重合方法との相違によって、性質の異なった種々の重合体を生じる。例えば、結晶性のものや非晶性のものや、融点や軟化点の異なった種々の重合体を生じる。この発明ではこれらすべてのものを用いることができるが、とくに用途に応じて適当なものを選択して用いることが好ましい。

ポリ乳酸には改質材を加えることが好ましい。改質材はポリ乳酸の耐衝撃性を変えるために用いるものであって、例えばポリブチレンサクシネートである。

この発明では、表面フィルム、中間フィルム及び積層フィルムを特定するのに「フィルム」という用語を用いているが、それはフィルムの厚みを意識してその用語を用いたのではない。厳密に云うと、厚みが約０．１０ｍｍ以下のものをフィルムと呼び、それ以上のものをシートと呼ぶという慣習もあるが、この発明ではそのような区別を無視して、フィルムと云う中にシートも含めている。

中間フィルムの両側に貼り合わせる表面フィルムの厚みは、互いに等しいものとすることが好ましい。また、中間フィルムは厚みを大きくし、表面フィルムは厚みを小さくすることが好ましい。その厚みの比率は、中間フィルムの厚みを基準にすると、表面フィルムの厚みは２分の１ないし５０分の１とすることが好ましく、とりわけ３分の１〜１８分の１とすることが好ましい。

中間フィルムと表面フィルムとを貼り合わせるのに用いる接着剤は、不飽和カルボン酸とα−オレフィン又は環状オレフィンとの共重合体からなることが好ましい。共重合の割合は不飽和カルボン酸が５０〜３０重量％で、エチレンとブテンの共重合体が４０重量％以下で、その他がオレフィン又はオレフィンと酢酸ビニルの共重合体であるものが好ましい。市販品では、三菱化学社からモディックＦ５３４Ａの名称で、また三井化学社からアドマーＳＦ７３０の名称で販売されているものを用いることができる。

表面フィルムと中間フィルムを作るには、カレンダロール法、押出法、キャスティング法などがあるが、この発明では押出法によることが好ましい。また、この発明では押出機から中間フィルムを押し出すと同時に、中間フィルムの両面近くで表面フィルムをも押し出し、押し出すと同時にこれらを貼り合わせて、積層フィルムとすることが好ましい。

そのうちでも、共押出法によって積層フィルムとすることが好ましい。共押出法とは、中間フィルムを構成する材料と、表面フィルムを構成する材料とを別々の押出機から１つの口金内へ入れ、口金内で中間フィルムの材料を１枚の中間フィルムに成形し、中間フィルムの両側で表面フィルムの材料をそれぞれ１枚ずつの表面フィルムに成形し、その口金の出口側で中間フィルムの両面に表面フィルムを貼り合わせて、口金から積層フィルムとして押し出す、という方法である。

この発明では、中間フィルムの両面に表面フィルムを貼り合わせて積層フィルムとしている。そのうちの中間フィルムはポリオレフィンからなるために、適度の柔軟性と剛性とを持ち、また毒性がなく、フィルムとしては真空成形法などによって容器に成形し易いものである。反面、中間フィルムは大量の澱粉粉末を含んでいるためにそれだけでは表面から澱粉粉末を飛散させる欠点を持つが、積層フィルムでは表面に表面フィルムが貼り合わされているために澱粉粉末を飛散させない。また、表面フィルムはポリ乳酸からなるから、それ単独では剛性が強く柔軟性に乏しいが、積層フィルムでは中間フィルムと貼り合わされているために、剛性が柔らげられて、とくに、表面フィルムの厚みを小さくすることができ、厚みを小さくすることにより、折り曲げによる亀裂を全く生じないか、又はかりに生じても目立たなくすることができる。こうして、この発明の積層フィルムは、これを加熱し軟化させて真空成形法などにより容器トレー又はカップへの成形が容易であって、得られた容器等は食品などを入れるに適したものとなる。

さらに、この積層フィルムは表面フィルムがポリ乳酸で作られているために、自然環境の下に放置されると、フィルムは容易に分解されて水と二酸化炭素とになる。二酸化炭素は澱粉を生成する植物に吸収されるため、新たに二酸化炭素を増やさない効果がある。表面フィルムが分解されると、中間フィルムは大量に澱粉粉末を含んでいるから、自然環境の下で澱粉粉末が分解され、ポリオレフィンを残すことになるが、ポリオレフィンは澱粉の分解によって多孔質となり、崩れて元の形状をとどめなくなり、最後には粉末となる。従って、この積層フィルムは生分解性を持っている。また、このフィルムは大量に澱粉粉末を含んでいるので、仮に廃棄焼却されても燃焼カロリーがポリエチレンの半分以下であるため、焼却炉を傷めない利点を持っている。

以上のように、この発明に係る積層フィルムは生分解性を持った容器成形用樹脂フィルムとして適したものである。

次に実施例を述べて、この発明の詳細を具体的に説明する。

澱粉粉末として予め水１重量％を含ませたタピオカ粉末１００重量部を用い、ポリオレフィンとしてポリエチレン（住友化学社製、商品名：スミカセンＬＤＰＥ）を用い、ポリ乳酸として東レ社製、商品名：エコディアを用いた。そのほか、ポリ乳酸の改質材としてポリブチレンサクシネートを用い、またポリエチレンには無機質粉末として炭酸カルシム（白石工業社製、商品名：ホワイトン）を加えた。また接着剤として三菱化学社製、商品名：モディックを用いた。

上記のポリエチレン２ｋｇにタピオカ粉末１０ｋｇと炭酸カルシウム１ｋｇとを加え、これを中間フィルム成形用材料とした。また、上記のポリ乳酸２ｋｇに改質材０．１ｋｇを加えたものを表面フィルム成形用材料とした。

上記の中間フィルム成形用材料を第１の押出機に入れ、上記の表面フィルム成形用材料を第２の押出機に入れ、上記の接着剤を第３の押出機に入れて、これを共押出法によって一挙に積層フィルムとした。

すなわち、第１の押出機から押し出される材料を１つの口金内に導入して厚み０．４ｍｍの中間フィルムとし、第３の押出機から押し出される接着剤と同じ口金内へ導入して上記中間フィルムを挟んでその両側に厚み０．０２５ｍｍの接着剤フィルムを形成し、さらに上記第２の押出機から押し出される材料を同じ口金内に導入して、上記接着剤フィルムの外側に厚み０．０５ｍｍの表面フィルムを形成し、これらのフィルムを口金内で積層して、口金から積層フィルムとして押し出した。

この積層フィルムは厚み０．５５ｍｍのやや黄色味を帯びた乳白色のものであった。その色はタピオカ粉末によるもので、乳白色はタピオカ粉末とポリエチレンによるもので、表面は平滑美麗であった。

この積層フィルムは真空成形法によって容易に所望形状の容器に成形できた。この容器は、適度の剛性を持つために食品を入れても変形することなく、もとの形状を保持するものであり、また容易に折り曲げることができ、折り曲げても折り曲げ部に亀裂などを生じなかった。また、この中に米をいれて貯蔵したところ、６ヶ月経過しても米を変質させることなく、また放置しても表面に黴を発生させなかった。さらに、この容器を自然環境の下に放置したところ、１２ヶ月で生分解し、容器の形をとどめないものとなった。

Claims (2)

1. 低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に対し重量で等量ないし９倍量のタピオカ澱粉粉末と等量ないし１０分の１量の炭酸カルシウム粉末とを加えた組成物からなるフィルムを中間フィルムとし、その両面に接着剤フィルムを介してポリブチレンサクシネートを加えたポリ乳酸からなる表面フィルムを貼り合わせ、その場合、各表面フィルムの厚みを中間フィルムの厚みの２分の１ないし５０分の１とし、接着剤として５０〜３０重量％の不飽和カルボン酸と、その余のα−オレフィン又は環状オレフィンとの共重合体を用いて積層したことを特徴とする、生分解性の容器成形用樹脂フィルム。
2. 請求項１に記載の容器成形用樹脂フィルムを、加熱し軟化させて成形された容器、トレー又はカップ。