JP5035161B2 - 易カット性包装用袋の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は易カット性に優れ、かつ脂肪族系ポリエステル系延伸フィルムの特長である耐熱性、保香性、強靭性等を合わせて有する環境対応型の生分解性の包装用袋に関する。

従来から、易カット性の優れた包装用袋としては、セロハンフィルムを用いたものが知られている。セロハンフィルムは、透明性、易引裂き性、ひねり固定性等の特性が良好であるため、食品や医薬品の包装材料、粘着テープ用素材等に広く用いられている。しかし、一方ではセロハンフィルムは吸湿性が高く、フィルムの特性が季節により変動し一定の品質のものを常に供給することが困難である。また、セロハンフィルムは、その製造工程において硫酸、二硫化炭素といった毒性の高い物質を多量に使用するため、これらの流出時には、重大な環境汚染問題となる恐れがある。上記した問題を有するにもかかわらず、セロファンフィルムに替わる易引裂き性の優れた特性のフィルムが見当たらないため、上記問題点を妥協した状態でセロファンフィルムがまだ広い分野で根強く使用されている。

上記した背景の中で、セロファンフィルムの代替フィルムの開発が進められている。例えばポリエチレンテレフタレートフィルムを基材とした包装用袋や粘着テープは、フィルムの強靱性、耐熱性、耐水性、透明性は優れているが、包装用袋としては開封時に口が引裂きにくい欠点があった。

上記欠点を解決する方法として、一軸方向に配向させた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などを共重合させたフィルム（特公昭５６−５０６９２号公報）や低分子量のポリエステル樹脂を用いたフィルム（特公昭５５−２０５１４号公報）などが提案されている。

しかしながら、上記従来技術において、一軸方向に配向させる方法は、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にくい。また、ジエチレングリコール成分などを多量に共重合させる方法は、共重合によりポリエチレンテレフタレート本来の強靱性や耐熱性が失われるという欠点があった。又、低分子量のポリエステル樹脂を用いる方法では、延伸工程での破断のトラブルが発生しやすくなり、実用的ではなかった。

これに対し特開平５−１０４６１８号公報では、ポリエステルフィルムを融点の異なるポリエステル樹脂からなる多層構成とし、製造工程において熱処理温度を制御することにより、耐熱性、保香性、耐水性、強靭性といった特性を維持しつつ、引裂き性とひねり固定性が良好なフィルムを得ている。又、延伸工程における破断トラブルも軽減させている。

一方、引裂き性に優れており、さらに前記したセロファンフィルムの有している耐湿性等の欠点が改善されたシンジオタクチック構造を有したポリスチレン系重合体よりなるフィルムが注目され、例えば特開平５−３３８０８９号公報、特開２０００−２５８３５号公報および特開２００２−２４０２０９号公報等において、該シンジオタクチック構造を有したポリスチレン系重合体よりなるフィルムを用いた各種の包装袋が提案されている。

しかし、上記したフィルムは引裂き性は必ずしも十分ではなく、又、生分解性も無いので、環境への負荷は考慮されていない問題があった。

近年、廃棄物問題の深刻化から、より環境負荷の小さな包装用材料の普及が望まれている。すなわち、上記したポリエチレンテレフタレートをはじめとするポリエステルやスチレン系等のフィルムやシートを埋め立て廃棄した場合、これらが腐食、分解しにくいことから、自然環境下に残存し、環境汚染の一因となる。また、焼却処分においても、素材自体、あるいは積層材、添加剤の発熱量が高いためによる焼却炉の損傷や有害ガスの発生がもたらされ望ましくない。

このような問題に対処するため、自然界に存在する微生物に分解される生分解性素材の開発が進められている。中でも乳酸系ポリエステルフィルムは耐熱性、保香性、透明性、強靭性、成形加工性に優れ、包装用素材、粘着テープ素材、容器、電子部品関連材料など広範囲にわたる用途展開が実現されつつある。該フィルムは易引裂き性が良くないため、該フィルムを包装用袋として用いた場合は、易カット性に劣るという課題があった。
特公昭５５−８５５１号公報 特公昭５６−５０６９２号公報 特公昭５５−２０５１４号公報 特開平５−１０４６１８号公報 特開平５−３３８０８９号公報 特開２０００−２５８３５号公報 特開２００２−２４０２０９号公報

本発明は、前記した従来技術の課題を解決し、易カット性を有し、かつ脂肪族系ポリエステルフィルムの特長である耐熱性、保香性、強靭性等を合わせて有する環境対応型の生分解性包装用袋を提供することを目的としたものである。

本発明の易カット性包装用袋の製造方法は、脂肪族ポリエステル系樹脂の未延伸フィルムを融点以下の温度で二軸延伸し、熱固定処理の後、熱弛緩処理してなる脂肪族ポリエステル系二軸延伸フィルムの上にヒートシール性を有する生分解性樹脂層を積層した積層体を用いて製袋した包装用袋に活性線を照射することを特徴としている。好ましい実施態様は、脂肪族ポリエステル系フィルムの主成分が乳酸系ポリエステル樹脂である上記の易カット性包装用袋の製造方法である。

本発明によって得られた易カット性包装用袋は、易カット性に優れており、かつ脂肪族ポリエステルフィルムの持つ耐熱性、保香性、強靭性を合わせもつ環境対応型の生分解性フィルムであり、食品、医薬品、電子部品等の包装用袋として好適である。

本発明の易カット性包装袋の製造方法に用いる脂肪族ポリエステル系フィルムを得るための原料樹脂としては、例えば、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシブチレート、ポリ乳酸等の脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオール又は脂肪族のヒドロキシカルボン酸や脂肪族のラクチドから得られる脂肪族ポリエステル樹脂が挙げられる。特に乳酸系ポリエステル樹脂から得られるフィルムは、耐熱性、保香性、透明性、強靭性、成形加工性に優れているので好ましい。乳酸系ポリエステル樹脂としては、Ｌ−乳酸重合体、Ｄ−乳酸重合体、またはそのブレンド体、ポリヒドロキシブチレート共重合体等を挙げることができる。また、これらの脂肪族ポリエステル樹脂は、共重合することも可能である。又、これらの樹脂に相溶性の樹脂又は非相溶性の樹脂を混合することも可能である。

脂肪族ポリエステル樹脂の分子量は、例えば、乳酸系ポリエステル樹脂の場合は、重量平均分子量で、１万以上５０万以下が好ましく、特に好ましくは３万以上３０万以下である。重量平均分子量が１万未満の場合、安定した押出しやキャスティングを行うことが困難となりやすく、逆に５０万を越えると、押出し機内での圧力上昇のために溶融押出しが困難となりやすい。

尚、本発明の易カット性包装袋の製造方法に用いる脂肪族ポリエステル系フィルムには、本発明の効果を阻害しない範囲で、公知の各種添加剤、例えば滑剤、顔料、熱安定化剤、酸化防止剤、帯電防止剤、耐衝撃性改良剤等が添加されていてもよい。

本発明の易カット性包装袋の製造方法に用いる脂肪族ポリエステル系フィルムは、まず、脂肪族ポリエステル樹脂を押出機等で融点以上の温度で溶融し、ダイス出口から押し出して未延伸フィルムを得る。該未延伸フィルムは、更に一軸延伸または二軸延伸を行い、熱固定処理する方がフィルムの透明性、耐熱性、保香性、強靭性等の点で好ましい。

本発明の易カット性包装袋の製造方法に用いる脂肪族ポリエステル系フィルムは、単層フィルムでも積層フィルムでもよく、積層フィルムである場合は、例えば、複数の押出機で融点以上の温度で別々に溶融し、ダイス出口から押し出して成形した未延伸フィルム同士を加温状態でラミネートする方法、又、一方の未延伸フィルムの表面に、他方の溶融フィルムを溶融ラミネートする方法、共押出し法により、フィードブロック内やダイス内で樹脂を溶融状態で積層させダイス出口より押し出して冷却固化する方法等で未延伸フィルムを得ることができる。ダイスはフラットダイ、環状ダイのいずれでも構わない。

得られた単層または多層の未延伸のフィルムは、脂肪族ポリエステル樹脂の融点以下の温度で一軸延伸または二軸延伸を行う。例えば、乳酸系ポリエステル樹脂の場合は、４０℃〜１７０℃で延伸する。延伸倍率は、一軸延伸の場合は少なくとも１．５倍以上、好ましくは３〜５倍であり、二軸延伸の場合は面積倍率で１０倍以上、好ましくは１６倍以上である。延伸倍率が低いと、延伸フィルムの引裂き性や厚みの斑が悪化する。延伸倍率が高すぎると、引裂きの方向性が強くなる点、生産中の破断が多くなり生産性が悪化する点で問題となる。又、二軸延伸する場合は、逐次延伸法、同時延伸法のいずれでも構わない。延伸方法もロール延伸法、テンター延伸法、インフレーション法いずれでも構わない。

本発明の易カット性包装袋の製造方法に用いる脂肪族ポリエステル系フィルムは、延伸した後、更に熱処理を行なうことで易引き裂き性を付与することが好ましい。熱処理温度は、例えば、脂肪族ポリエステル樹脂の融点より０〜５０℃低い温度で行う。例えば、乳酸系ポリエステル樹脂の場合は１３０℃〜１７０℃で熱処理するのが好適である。熱処理温度が低すぎると分子配向を崩すことができず、良好な引裂き性のフィルムを得ることができない。熱処理温度が融点以上では、フィルムに穴空きが生じ、破断が多発して製膜が困難となる。また、熱固定処理の後、熱弛緩処理を行なうと熱寸法安定性が改善される。

また、本発明の易カット性包装袋の製造方法に用いる脂肪族ポリエステル系フィルムは、製膜工程において公知のコーティング方法によって接着性や印刷性等を改良するために表面加工してもよい。また、脂肪族ポリエステルフィルムの表面の濡れ性、接着性を向上させるためにコロナ処理、プラズマ処理、火炎処理等の表面加工を施しても構わない。

本発明の易カット性包装用袋の製造方法のシール方式は限定なく任意であるが、ヒートシール法が好ましい方法として例示される。該ヒートシール法で実施する場合は、前記した脂肪族ポリエステル系フィルムとヒートシール性を有する樹脂層を積層させ、ヒートシール性を付与する方法が好ましい実施態様である。該積層方法も限定はないが、ドライラミネート、押出しラミネート等の公知の方法を用いのが好適である。該方法におけるヒートシール性を有する樹脂層の種類も限定はないが、分解性樹脂よりなることが良く、特に生分解性の観点からは、各種生分解性樹脂層を積層させることが最も好ましい。すなわち、前記した脂肪族ポリエステル系フィルムより融点あるいは軟化点が低い樹脂よりなるフィルムを用いるのが好適である。特に未延伸フィルムを用いるのが好適である。

本発明における製袋方法も限定なく任意であり、例えば三方シール製袋機やセンターシール製袋機で製袋した包装用袋が挙げられる。また、自動充填機を用いて、充填と同時に製袋した包装用袋であってもかまわない。

本発明では、前記した方法で得た脂肪族ポリエステル系フィルムを用いて製袋した包装用袋に活性線を照射する必要がある。該活性線の種類は脂肪族ポリエステルの構造を化学変性可能なエネルギーを有したものであれば限定なく任意である。例えば紫外線、電子線、γ線、Ｘ線等が例示される。紫外線源としては、脂肪族ポリエステルフィルムが有する吸収波長領域に発光波長を有するものが好ましく、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、ケミカルランプ、キセノンランプ、ジルコニウムランプ、カーボンアーク灯、殺菌灯等、人工の光源を挙げる事ができるが、これらに限定されない。尚、太陽光等の自然光はその照度が小さいため、実際的ではない。

該活性線で照射処理することにより、上記した脂肪族ポリエステル系フィルムが変性され、包装用袋に易カット性を付与することができる。
該処理の処理条件は限定なく、処理方法や要求される易カット性の度合いにより任意に設定することができる。例えば、電子線等の放射線を用いる場合は、５〜３０Ｍｒａｄの照射が推奨される。

本発明においては、易カット性を付与する活性線による処理は製袋した包装用袋にて行われるので、本処理までの工程である製膜工程や製袋工程では、脂肪族ポリエステル系フィルムは易カット性付与前の強靭な状態で通過させることができるために、これらの工程での操業性を低下させることなく実施できるという特徴を有している。

本発明により得られた包装用袋は、易カット性が付与されているので易カット性付与のための補助手段を必ずしも設ける必要はないが、市場要求によってはノッチを入れたり、あるいは搾孔等を行い易カット性を向上させる補助手段を設けることも何ら制限を受けない。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。実施例中で示される特性は、以下の方法で測定・評価したものである。

（易カット性）
官能評価を行った。三方シール法でヒートシールし製袋した包装用袋をシール部より縦および横方向に手で切断した時に、容易に手で引裂けるものを◎、多少劣るが容易に引裂けるものを○、容易には手で引裂けないものを○、手で引裂けないものを×とした。

（実施例１）
融点が１７５℃、重量平均分子量１７万のＬ−乳酸系共重合体を２軸押出し機（スクリュー径＝３５ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝４５：東芝機械製ＴＥＭ）で溶融し、Ｔダイより２００℃で押出し、未延伸フィルムを得た。

該未延伸フィルムをまずロール延伸機で縦方向に７５℃で３．４倍、次いでテンター延伸機で横方向に８５℃で５．５倍延伸した後、１５５℃で熱固定処理を行い、降温過程で３％の弛緩処理を行ない２５μｍの基材フィルムを得た。

一方、融点が１５０℃で重量平均分子量１５万のＬ−乳酸系共重合体１００重量部にポリカプロラクトン１０重量部を混合した配合物を、前記したと同じ条件で押し出し、前記した方法で得た基材フィルムのうえに厚みが５０μｍとなるように押し出しラミネーションを行い、脂肪族ポリエステル系樹脂のヒートシール層を形成した。得られた積層体を三方シール機に導入し三方シールされた包装用袋を得た。

上記方法で得た包装用袋を電子線照射装置に導入し、３５０ＫＶの加速電圧で１５Ｍｒａｄの電子線を照射し、易カット性の包装用袋を得た。得られた包装用袋の易カット性評価結果を表１に示した。本実施例で得た包装用袋は易カット性に優れていた。また、生物分解性を有しており環境対応型であり、包装用袋として実用性の高いものであった。

（実施例２および３）
実施例１において、電子線照射の照射エネルギーをそれぞれ１０および２０Ｍｒａｄとする以外は、実施例１と同様の方法で実施例２および３の易カット性包装用袋を得た。得られた包装用袋の易カット性評価結果を表１に示した。これらの実施例で得られた包装用袋は実施例１で得た包装用袋と同様に実用性の高いものであった。

（実施例４）
実施例１において、電子線照射を取り止め、替わりに殺菌灯（東芝製殺菌ランプＧＬ２０−Ａ）を露光器（ＪＥＡ２ＳＳ：日本電子精機製）に装着した紫外線照射処理器で、３分間紫外線照射処理とする以外は、実施例１と同様の方法で実施例４の易カット性包装用袋を得た。得られた包装用袋の易カット性評価結果を表１に示した。本実施例で得た包装用袋は実施例１で得られた包装用袋と同様に実用性の高いものであった。

（実施例５および６）
実施例４において、紫外線照射処理時間をそれぞれ１０および２０分間とした以外は、実施例４と同様の方法で実施例５および６の易カット性包装用袋を得た。得られた包装用袋の易カット性評価結果を表１に示した。これらの実施例で得た包装用袋は実施例４で得られた包装用袋と同様に実用性の高いものであった。

（比較例１）
実施例１において、電子線照射を取り止める以外は、実施例１と同様の方法で比較例１の包装用袋を得た。得られた包装用袋の易カット性評価結果を表１に示した。本比較例で得た包装用袋は、生物分解性を有しており環境対応型である点は優れているが、易カット性が劣っており、易カット性が要求される包装用袋としては実用性が低いものであった。

本発明によって得られた易カット性包装用袋は、易カット性に優れており、かつ脂肪族ポリエステルフィルムの持つ耐熱性、保香性、強靭性を合わせもつ環境対応型の生分解性フィルムであり、食品、医薬品、電子部品等の包装用袋として好適である。

Claims (2)

1. 脂肪族ポリエステル系樹脂の未延伸フィルムを融点以下の温度で二軸延伸し、熱固定処理の後、熱弛緩処理してなる脂肪族ポリエステル系二軸延伸フィルムの上にヒートシール性を有する生分解性樹脂層を積層した積層体を用いて製袋した包装用袋に活性線を照射することを特徴とする易カット性包装用袋の製造方法。
2. 脂肪族ポリエステル系フィルムの主成分が乳酸系ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の易カット性包装用袋の製造方法。