JP5116196B2 - ポリ乳酸系フィルム及びそれからなる包装袋 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリ乳酸系フィルム及びそれからなる包装袋に関し、特に溶断シール処理が良好に行えるポリ乳酸系フィルム及びそれからなる包装袋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、食料品、衣料品、各種商品の包装材として、ポリオレフィンやポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂からなるフィルムが用いられている。この中でも、ヒートシール性が良好なポリオレフィン系樹脂フィルムは、溶断シールによる製袋に適している。しかし、これらのフィルムはその使用後に廃棄処理される際に、焼却処理を行うと、焼却時の発熱量が高いためその処理中に焼却炉を傷める恐れがあり、埋め立てによる廃棄処理を行うと、これらのプラスチック類は、化学的、生物学的安定性のためにほとんど分解せずに残留することから、近年の環境保全に対する社会的要求の高まりに伴い、微生物などにより分解可能な生分解性を有し、コンポストでの堆肥化処理が可能なフィルムであることが要求されている。これらの生分解性を有する重合体の中でもポリ乳酸系重合体は、各種でんぷんや糖類などを発酵して得られる乳酸を重合した植物由来の原料で、最終的には再び炭酸ガスと水となって地球的規模で環境リサイクルされる理想的なポリマー原料として各種用途に利用され始めている。
【０００３】
そこで、生分解性ポリマーからなる包装用フィルムとして、例えば、特開平６−２５６４８０号公報には、脂肪族ポリエステルからなる生分解性包装用フィルムが開示されている。また、特許３１６７５９５号公報には、結晶性ポリ乳酸系重合体からなり、フィルムの面配向指数、昇温時の結晶融解熱量と結晶化熱量などが規定されたフィルムからなる包装袋が開示されている。
【０００４】
しかし、ポリ乳酸系重合体は、そのままでは非常に硬く脆い性質をもつがために、従来より広く用いられている食品用フィルムや工業用フィルムとして用いる場合には、二軸延伸を施し、柔軟性などを付与する必要がある。分子配向や配向結晶化を行うとヒートシール性を損なう傾向にあり、また、ポリ乳酸系重合体は、生分解性ポリマーの中では融点が高いため、ヒートシール性にさらなる改良が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決し、ヒートシール性が良好で、優れた溶断シール強度を有し、食品用フィルムや工業用フィルムとして好適に使用できるポリ乳酸系フィルム及びそれからなる包装袋を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明に至ったものである。すなわち本発明は、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合体を主成分とするポリ乳酸系重合体からなる２軸延伸フィルムであり、前記共重合体にはＤ−乳酸が２モル％より多く８モル％以下の割合で含まれ、延伸倍率が縦方向に３．０〜４．０倍、横方向に３．３〜８．０倍であり、厚みが５〜２５μｍであることを特徴とするポリ乳酸系フィルムを要旨とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリ乳酸系フィルムは、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合体（以下、「ポリＤＬ−乳酸」と称す。）を主成分とするポリ乳酸系重合体からなり、ポリＤＬ−乳酸には、Ｄ−乳酸が２モル％より多く８モル％以下の割合で含まれる必要がある。このようにポリＤＬ−乳酸とすることで、ポリ乳酸の結晶性を緩和でき、融点の低下が図れるため、良好なヒートシール性が得られる。また、ポリＤＬ−乳酸におけるＤ−乳酸の配合割合を上記の範囲とすることで、後述のように１３Ｎ／ｃｍ以上と高い溶断シール強度が得られ、また、低温での溶断シールが可能となる。
【０００８】
上記のように構成されたフィルムを食品用や工業用の包装袋に加工する際には、その加工性の容易さから、溶断シールによる製袋が求められている。溶断シールにより作成した包装袋が実使用に耐えうるのに十分なシール強度を有するためには、溶断シール部の溶断シール強度が１３Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１５Ｎ／ｃｍ以上である。このような溶断シール強度を有する包装袋であると、食品用や工業用の包装袋として好適に使用できる。
【０００９】
本発明におけるポリ乳酸系重合体は、Ｄ−乳酸が２モル％より多く８モル％以下の割合で共重合されたポリＤＬ−乳酸を主成分とするものである。ポリ乳酸系重合体はポリＤＬ−乳酸のみで構成されていてもよく、あるいは、上述のようなヒートシール性や溶断シール強度を損なわない限りにおいて、ポリＤＬ−乳酸に乳酸を主成分とした他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、又はポリヒドロキシカルボン酸を配合してもよい。乳酸としてはＬ−乳酸、Ｄ−乳酸が挙げられ、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、３−ヒドロキシ吉草酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸等が挙げられる。ポリ乳酸系重合体の重量平均分子量は、５万〜５０万の範囲にあるものが好ましい。重量平均分子量が５万未満であると機械的強度が不十分となり、重量平均分子量が５０万を超えると溶融時の流動性が乏しくなって製膜性が低下する。
【００１０】
主成分となるポリＤＬ−乳酸には、Ｄ−乳酸が２モル％より多く８モル％以下となるように共重合されている必要がある。Ｄ−乳酸の割合が２モル％以下であると、得られるフィルムはヒートシール性に劣るものとなり、溶断シール強度の低いものとなる。また、Ｄ−乳酸の割合が８モル％を超えると、結晶性が低下して製膜性に劣るだけでなく、得られるフィルムは熱収縮率の大きいものとなり、包装袋を成形した際にシワなどが発生しやすくなる。従って、ポリＤＬ−乳酸中に含まれるＤ−乳酸の割合は、２モル％より多く８モル％以下である必要があり、３モル％以上６モル％以下の範囲であることがより好ましい。
【００１１】
また、本発明におけるポリ乳酸系重合体には、本発明の効果を阻害しない範囲において他の生分解性高分子材料を配合してもよく、その他にも分子量の増大を目的として少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物などを使用してもよい。
【００１２】
また、本発明におけるポリ乳酸系フィルムには、用途に応じて可塑剤、紫外線防止剤、酸化防止剤、熱安定剤、難燃剤、帯電防止剤、表面ぬれ改善剤、顔料、無機フィラー、滑剤などを添加またはコートしてもよい。
【００１３】
本発明におけるポリ乳酸系フィルムは、その膜厚が５〜２５μｍの範囲にあることが必要である。以下に本発明のポリ乳酸系フィルムの製造方法について、一例を挙げて説明する。
【００１４】
本発明のポリ乳酸系フィルムは、２軸延伸フィルムであることが必要であり、その製造方法としては、Ｔダイ法、インフレーション法、カレンダー法等が例示できるが、Ｔダイを用いて溶融混練して押出すＴダイ法が好ましい。
【００１５】
Ｔダイ法により製造する場合には、ポリ乳酸系ポリマーにさらに必要に応じて可塑剤、滑剤を適量配合したポリ乳酸系樹脂組成物を押出機ホッパーに供給し、押出機を例えばシリンダー温度１８０〜２６０℃、Ｔダイ温度２００〜２５０℃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て、厚さ１００〜５００μｍの未延伸シートを得る。
【００１６】
未延伸シートの２軸延伸方法としては、テンター方式による同軸２軸延伸法、ロールとテンターによる逐次２軸延伸法のいずれでもよい。例えば、逐次２軸延伸法によって延伸フィルムを製造する場合には、未延伸シートを駆動ロールの回転速度比によって縦方向にロール表面温度５０〜８０℃で、延伸倍率３．０〜４．０倍で延伸し、引き続き連続して横方向に延伸温度７０〜１００℃、延伸倍率３．３〜８．０倍で延伸した後、温度１００〜１５０℃で熱処理し、リラックス率２〜８％の条件で熱弛緩処理する。
【００１７】
上記のように作製したポリ乳酸系フィルムを、食品用や工業用の包装袋に成形する際には、溶断シールによる成形が行われる。溶断シールによる成形は、例えば、長帯状のフィルムを幅方向に半折にして送り出す、あるいは長帯状のフィルムを２枚または３枚以上重ねて送り出し、回転するリング状のシール刃や上下動する伝熱線や溶断刃などを用いて、フィルムの搬送方向に沿って所定の間隔をあけてフィルムの幅方向に溶断シールすることで行われる。
【００１８】
得られた包装袋は、上述のようにその溶断シール部の強力が高く、しかも熱収縮によるシワの発生などを抑えた外観性の良いものとなるため、食品や衣料品や各種商品などの包装袋として好適に使用できる。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例、比較例における各種物性値の測定は以下の方法により実施した。
（１）引張強度（ＭＰａ）および引張伸度（％）：ＡＳＴＭ−Ｄ８８２に記載の方法に準じて、試料長１００ｍｍ、幅１０ｍｍの試料を用いて、島津製作所社製のオートグラフにて測定した。
（２）熱収縮率（％）：試料長１００ｍｍ、幅１０ｍｍの試料を、１００℃の熱風乾燥機で５分間熱処理し、熱処理後の試料長を測定して、下記式により熱収縮率を求めた。
熱収縮率＝（熱処理前試料長−熱処理後試料長）／（熱処理前試料長）×100
（３）溶断シール強度（Ｎ／ｃｍ）：フィルムを片側に２０ｍｍののりしろ分が出るようにして幅方向に半折し、のりしろ側が開口部に、半折部が包装袋の底部となるように、フィルムのＭＤ方向に沿って所定の間隔をあけて温度２８０℃でＴＤ方向に溶断シールして、縦２５０ｍｍ、横３５０ｍｍの包装袋を作成した。また、溶断シール温度を３００℃として、前記と同様に包装袋を作成した。得られた包装袋から、溶断シール部が試料長さ方向に垂直となるように試料幅（ＴＤ方向）１５ｍｍ、試料長（ＭＤ方向）１００ｍｍの試料片を切り出し、温度２０℃、湿度６５％の雰囲気下で、島津製作所社製のオートグラフＡＧＳ１００Ｂを用いて、試料の長さ方向の両端部を掴んで引張速度３００ｍｍ／分で溶断シール部が破断するまで測定を行い、得られたピーク値を溶断シール強度とした。
（４）包装袋の性能：上記に記載の方法により包装袋を作製し、シワなどがなく外観性の良いものを○、シワなどが発生して外観性に劣るものを×して評価した。
実施例１
Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９６／４（モル比）のポリ乳酸ポリマー（カーギル・ダウ・ポリマー社製）を用い、溶融温度２３０℃でＴダイから押出し、２５℃に温度制御されたキャストロールに密着急冷させ、厚さ２８５μｍの未延伸フィルムを得た。得られた未延伸フィルムを予熱ロールにより６０℃で予熱した後、７５℃の延伸ロールで３．０倍に縦方向に延伸し、引き続いてテンター内で８０℃の延伸温度で横方向に４．０倍に延伸した後、横方向のリラックス率を５％として、１３０℃で熱処理を施し、コロナ処理を行って、厚さ２５μｍの２軸延伸フィルムを得た。
【００２０】
得られたフィルムを片側に２０ｍｍののりしろ分が出るようにして幅方向に半折し、のりしろ側が開口部に、半折部が包装袋の底部となるように、フィルムのＭＤ方向に所定の間隔をあけて温度２８０℃でＴＤ方向に溶断シールして、縦２５０ｍｍ、横３５０ｍｍの包装袋を作成した。また、溶断シール温度を３００℃として前記と同様に包装袋を作成した。
【００２１】
得られたフィルムと包装袋の物性などを表１に示す。
【００２２】
【表１】

実施例２
Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９４／６（モル比）のポリ乳酸ポリマー（カーギル・ダウ・ポリマー社製）を用いた。そしてそれ以外は実施例１と同様にして２軸延伸フィルムを作成し、このフィルムを用いて包装袋を作成した。
【００２３】
得られたフィルムと包装袋の物性などを表１に示す。
実施例３
Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９７／３（モル比）のポリ乳酸ポリマー（カーギルダウ社製）を、溶融温度２３０℃でＴダイより溶融押出し、２５℃に温度制御されたキャストロールに密着急冷させ、厚さ２３５μｍの未延伸フィルムを得た。
【００２４】
得られた未延伸フィルムを倍率可変式パンタグラフ方式の同時２軸延伸機に導き６０℃で予熱した後、８０℃で縦（ＭＤ）方向に３．０倍、横（ＴＤ）方向に３．３倍に同時２軸延伸を行った。続いて、リラックス率を５％として、１２５℃で熱処理し、コロナ処理を行って厚さ２５μｍの二軸延伸フィルムを得た。このフィルムを用いて、実施例１と同様に包装袋を作成した。
【００２５】
得られたフィルムと包装袋の物性などを表１に示す。
実施例１〜３は、いずれもポリＤＬ−乳酸からなり、ポリＤＬ−乳酸に含まれるＤ−乳酸の割合が本発明の範囲であったため、ヒートシール性に優れ、溶断シール強度が高く、熱収縮率の小さいフィルムが得られた。また、これらのフィルムにて作成した包装袋は、高い溶断シール強度を有するとともに、熱収縮によるシワなどがなく外観性に優れたものであったため、食料品、衣料品、各種商品などの用途として好適に使用できるものであった。
比較例１
Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８／２（モル比）のポリ乳酸ポリマー（カーギルダウ社製）を用いた。そしてそれ以外は、実施例１と同様にしてフィルムを作成し、このフィルムを用いて包装袋を作成した。
【００２６】
得られたフィルムと包装袋の物性などを表１に示す。
比較例２
Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝８０／２０（モル比）のポリ乳酸ポリマー（カーギルダウ社製）を用いた。そしてそれ以外は、実施例３と同様にしてフィルムを作成しようとしたが、ブロッキングが発生して製膜できなかった。
比較例３
Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９０／１０（モル比）のポリ乳酸ポリマー（カーギルダウ社製）を用い、熱セット温度を１２０℃とした。そしてそれ以外は、実施例１と同様にしてフィルムを作成した。
【００２７】
得られたフィルムと包装袋の物性などを表１に示す。
比較例１は、Ｄ−乳酸のモル比率が本発明の範囲よりも低かったため、溶断シール強度に劣るものとなった。また、このフィルムを用いて上記各実施例と同様に作成した包装袋は、実使用に耐えうる溶断シール強度を有するものではなかった。
【００２８】
比較例２は、Ｄ−乳酸のモル比率が本発明の範囲よりも高かったため、結晶性が低下してブロッキングが発生し、上述のように製膜できなかった。
比較例３は、Ｄ−乳酸のモル比率が本発明の範囲よりも高かったため、熱収縮率が高いものとなった。そのため、得られた包装袋はシワなどが発生して外観性に劣るものとなった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のポリ乳酸系フィルムによれば、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合体を主成分とするポリ乳酸系重合体からなり、前記共重合体にはＤ−乳酸が２モル％より多く８モル％以下の割合で含まれることを特徴とするポリ乳酸系フィルムとすることで、ポリ乳酸の結晶性を緩和して融点を低下させることができ、ヒートシール性が良好で、熱収縮率が小さく、高い溶断シール強度を有するフィルムが得られる。このようなフィルムからなる包装袋は、溶断シールによって容易に作成でき、溶断シール部の強力が高く、しかも熱収縮率が小さくシワなどの発生を抑えた外観性の良いものとなるため、食料品、衣料品、各種商品などの包装袋として好適に使用できる。

Claims (3)

1. Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合体を主成分とするポリ乳酸系重合体からなる２軸延伸フィルムであり、前記共重合体にはＤ−乳酸が２モル％より多く８モル％以下の割合で含まれ、延伸倍率が縦方向に３．０〜４．０倍、横方向に３．３〜８．０倍であり、厚みが５〜２５μｍであることを特徴とするポリ乳酸系フィルム。
2. 溶断シール強度が１３Ｎ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸系フィルム。
3. 請求項１または２記載のポリ乳酸系フィルムからなることを特徴とする包装袋。