JP5406184B2 - フィルム配列 - Google Patents

Description

本発明は、特に少なくとも１層のフィルムを含む生分解性フィルム配列に関する。

種々の、具体的には生分解性のフィルム配列は、従来技術で公知である。とりわけ可塑剤を含むＰＬＡフィルムが従来技術で記載されている。特に単鎖有機エステルが可塑剤として想定されている。

しかし、特にＰＬＡを含むこれらのフィルム配列は、ＰＬＡの剛性による大きな問題を有し、それらの配列は一部の用途でのみ使用可能である。可塑剤を加えると、問題となるのは、可塑剤がプラスチック材料から急速に拡散すること、あるいはフィルムの光学的性質および機械的性質に悪影響を及ぼすことである。たとえば、衛生分野においてバックシートフィルムとして使用することは、その分野では非常に柔軟で形状適合性フィルムのみが使用可能となるので、不可能である。同様に、公知のフィルム配列は包装分野にも適していない。必要とされる可撓性、引張強度、衝撃靱性、および熱成形性が保証できていない。

本発明の一目的は、様々な分野の用途に使用可能であり、公知のＰＬＡフィルムおよびフィルム配列と比較して高い柔軟性を有するフィルム配列を提供することである。

本発明者らは、フィルム配列が、生分解性ＰＬＡと長鎖可塑剤の１層のフィルム（ｏｎｅ ｆｉｌｍ ｐｌｙ）から少なくとも製造される場合に、本発明によってこの目的が達成されることを見出した。

これによって剛性が低下し、より高い柔軟性が得られる。

可塑剤がポリグリコール、特にポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを含む場合に、非常に好都合であることが分かった。

ポリグリコールは、ＰＬＡの理想的な可塑剤となることが分かっている。本発明の目的は、長鎖可塑剤を選択することによって達成され、これは従来技術の先入観に逆らうものである。従来技術の先入観とは、長鎖可塑剤がプラスチック層の安定性に対して悪影響を及ぼすこと、ならびにプラスチックの黄変および／または曇りが生じることである。このことは実際、単鎖可塑剤の比較的大部分の場合で従来観察されていた。

本発明のさらなる一実施形態によると、可塑剤が改質ポリグリコール、特に改質ポリエチレングリコール、改質ポリプロピレングリコールなどを含む場合、好ましくは例えばカルボン酸官能基などの官能基で改質された場合にも特に好都合となる。

これによって可塑剤のＰＬＡ中への混入が改善される。

可塑剤の分子量が８０００を超え、好ましくは２００００〜４００００００の間である場合に特に好都合となる。

可塑剤の分子量が２５０００〜４０００００の間である場合も非常に好都合となる。

これらの可塑剤の分子量値によって、柔軟性に関して非常に良好な結果が得られた。さらに、ＰＬＡからの可塑剤の拡散が実質的に抑制され、そのため長い耐久時間を実現できる。

本発明のさらなる一実施形態では、ＰＬＡを０．０１〜４０重量％、好ましくは５〜２５、特に１０〜２０重量％の可塑剤と混合する場合に極めて好都合となる。

このような少ない混合物の使用で、ＬＬＤＰＥ、ＬＤＰＥ、および類似のフィルムと同等の所望の柔軟性を実現するために十分である。

ＰＬＡ層をさらに別の層と併用する場合に本発明が極めて好都合となることも実証される。

さらに別の層によって、フィルム構造体がさらにより普遍的に有用となる。

層が同時押出ブロー法または同時押出キャスト法で製造される場合に特に好都合となることが見出される。

結果として製造が単純化されることは明確である。

ＰＬＡ層が少なくとも１つのバリア層を備えると、特に好都合となることが見出される。

バリア層は、そのフィルム配列が損傷しやすい食品などの包装材料としても使用できることを意味する。

さらに別の層も同様に生分解性である場合に、本発明により非常に好都合となる。

その結果、組立体全体の生分解性は損なわれない。

ＰＬＡ層が少なくとも２つの外層の間に埋め込まれる場合にも、本発明のさらに非常に好都合な進展が得られる。

これによってＰＬＡ層がさらに保護される。

しかし、フィルム配列が、少なくとも３つの層を有し、その２つの外層のそれぞれがＰＬＡ層からなる多層フィルム構造体として構成される場合にも非常に好都合となる。

この場合も結果として他の使用が可能となる。

ＰＬＡからなる外層が可塑剤を全く含有しないが、可塑剤を有するＰＬＡの少なくとも１つの内層を備える場合に、本発明は非常に好都合となる。

外層が０．１〜１０％の間、特に０．１〜５％の間の低い可塑剤含有率を有し、ＰＬＡの内層がより高い可塑剤含有率を有する場合にも同様に非常に好都合となる。

どちらの実施形態でも、２つ以上のフィルムの間のブロッキング傾向が、可塑化ＰＬＡのために制御される。にもかかわらず、フィルム全体の性質は、内側の可塑化ＰＬＡ層によって決定され、そのため最終的な結果はＰＬＡフィルムであって、依然として柔軟性であり、ブロッキング傾向が存在するとしても最小限である。ＰＬＡから形成することもできるさらに別の層を加えることも想定される。

フィルム配列が配向される場合にも、本発明により非常に好都合となる。

これによってフィルムの特性がさらに改善される。

フィルム配列の少なくとも１つの外層が印刷画像を有する場合も、同様に非常に好都合となる。

その結果、フィルムを商品の最終的な包装に直接使用することができ、あるいは衛生分野の物品上にパターンなどを形成することもできる。

ＰＬＡを押出機で可塑剤と混合して均質化する場合に、この種類のフィルム配列の非常に好都合の製造方法の１つとなる。

これによって、ＰＬＡ中に可塑剤が非常に均一に分布する。

ＰＬＡ層をさらに別の層とともに同時押出する場合も、同様に本発明において非常に好都合となる。

これによって、フィルム配列の大部分またはフィルム配列全体を１回の作業で製造することが可能となる。

この場合、キャスト法においてフィルム配列を押出成形すると非常に好都合である。

同様にブロー法においてフィルム配列を押出成形すると非常に好都合である。

いずれの押出方法も、単層および多層フィルムの単純な製造方法を提供する。

本発明のフィルム配列を使用して熱成形による容器を形成することが、本発明により非常に好都合となる。

これによって、包装目的の生分解性トレーまたはポットを製造することが可能となる。

フィルム配列をさらなるフィルムまたはフィルム配列にシールする場合に同様に非常に好都合となる。

これによって袋、管、またはラップ包装材料を形成することが可能となる。

フィルム配列がバックシートフィルムとして使用される場合も、本発明のさらに非常に好都合な一実施形態となる。

特に衛生分野では、バックシートフィルムが使用される場合、柔軟なフィルムおよびそれらの生分解性が重要となる。

フィルム配列が強靱なカバーフィルムとして使用される場合に、本発明において極めて好都合となることも分かる。

多層構造体によって、フィルム配列をカバーフィルムの要求条件に対して正確に最適化することが可能となる。

これより、いくつかの実施形態を参照しながら本発明を説明する。

内側に可塑化ＰＬＡ層を有する３層フィルム構造体を示す。 外側に２つの可塑化ＰＬＡ層を有するフィルム構造体を示す。 内側に数層の可塑化ＰＬＡ層を有する５層フィルム構造体を示す。

図１中の参照番号１は、２つの外部カバー層２および４からなるフィルム構造体を特定している。カバー層２および４の間には生分解性ＰＬＡ層３が存在する。

このＰＬＡ層３には、ポリグリコール、改質グリコールなどからなる可塑剤が加えられる。

８０００を超える分子量を有する長鎖ポリグリコール、特にポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールが、ＰＬＡからの意図せぬ拡散を防止するために使用される。これによって、ＰＬＡは可塑剤により柔軟性が長期間維持される。

本実施例では、３５０００の分子量を有するポリグリコールを、１５部のＰＥＧに対し８５部のＰＬＡで使用することで非常に良好な結果が得られた。内層の厚さは３０μｍである。ＰＬＡ−ＰＥＧバッチのガラス転移温度Ｔｇは３６℃である。

カバー層２および４も同様にＰＬＡから製造した。プロセス中、３％のブロッキング防止剤を加えた。層の厚さはそれぞれ１０μｍである。Ｔｇは６５℃である。

このフィルム構造体は、たとえば巻き上げられた状態の２つ以上のフィルム層のブロッキングを防止する。しかし、フィルム全体の性質は内層によって決定され、そのため非常に柔軟性であるが、安定であり、熱成形可能でもあるフィルムが得られる。

内層３は、カバー層２および４がない状態で巻き上げた場合には、巻き上げた状態で保管するとブロッキングを起こし、そのためもはや巻き出すことが不可能となることに留意されたい。

この理由は、可塑化ＰＬＡのガラス転移温度が低いためである。この低いガラス転移温度は、保管中に超えることが多く、最終的には工場の建物内でさらに加工される場合も超えるため、ロールの層が実質的に互いに混合して１つの塊となる。

外層２および４中の添加剤の比率は０〜１５％の間とすることができる。染料、蛍光増白剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤、スリッカー（ｓｌｉｃｋｅｒ）、ＵＶ吸収剤、フィラー、剥離および／もしくはシール添加剤、酸化防止剤、並びに／または加工助剤からなる群の添加剤が考えられる。このような添加剤を内層中に含めることも考えられる。

２００００、３５０００、および３０００００の分子量におけるさらなる試験でも同様に、ＬＤＰＥフィルムと同等の非常に柔軟なＰＬＡフィルムが得られ、高温でさえも長期間それらの柔軟性が維持された。この場合のポリエチレングリコールの比率は１０〜１５％の間であった。

高分子量のために、ＰＥＧの移行を確認すると、可塑剤性能は低分子量グレードよりも有効性が高いことが明確である。より高分子量のポリグリコールは、凝集性が高いために押出成形において非常に有用である。

ＰＬＡフィルムは透明性が優れ、可塑剤によって損なわれない。

これを実現し従来技術の先入観に意義を唱えるために、最初により高いＰＥＧ含有率のＰＬＡとＰＥＧとの間のバッチを調製した。次に、さらなるＰＬＡを押出機中に加えることで、ＰＬＡとＰＥＧとの間の所望の比率を得る。たとえば、バッチの７０％を３０％のＰＬＡと混合することで、８５：１５の比率を実現することができる。

これによって、比較的低分子量の場合には過剰の拡散が起こり、比較的高分子量の場合には光学的な不具合が生じることでＰＬＡの使用が拒絶されることになる一般的な従来技術の先入観が克服される。

この先入観は、押出機中で混合することでＰＬＡ中のポリグリコールを非常に均一および均質に分散させることによって克服される。しかし、最初に比較的少量の可塑剤を加え、押出成形の直前にのみさらなる可塑剤を加えることで、所望の濃度を実現できることも考えられる。

本発明のＰＬＡフィルムは、単独で押出成形可能であるし、さらに別の層とともに同時押出することもできる。

可塑剤によって、ＰＬＡ層３の水蒸気および気体に対する透過性が高くなる。したがって、２つのカバー層２および４の少なくとも１つを、この水蒸気および気体の透過を防止するバリア層として構成することが考えられる。しかし、さらに別の層も、ＰＬＡ層３とカバー層２および４との間に設けられるバリア層として構成することも考えられる。ＵＶ照射、水蒸気、および酸素に対するバリア層が考えられる。

しかし、２つのＰＬＡ層２２および２４が他の使用のためのフィルム構造体２１の外層として提供され、２つのＰＬＡ層２２および２４が、バリア層として構成することができるさらに別のフィルム層２３を間に含むことも考えられる。しかし、この種類の実施形態では、ブロッキングを回避するためにガラス転移温度を高く維持できるようにするため、比較的少量のＰＥＧ可塑剤をＰＬＡに加えることが通常は賢明である。純ＰＬＡのＴｇは６０〜６５℃の間である。所望の柔軟性における可塑化ＰＬＡのＴｇは、５５℃未満、特に４５℃未満のＴｇである。

さらに別の層が考えられる。外部ＰＬＡ層２２および２４は、約２〜５％の低い可塑剤含有率を含むこともでき、このことは、たとえば巻き取りまたは積層の過程での別のフィルムにブロッキングする傾向が依然として最小限であることを意味する。ガラス転移温度は依然として純ＰＬＡに非常に近い。前述のブロッキング防止剤を加えることによって、この場合でも同様にブロッキング傾向をさらに低下させることができる。

層２、４、および２３も、好ましくは同様に生分解性原材料、特にＰＬＡでできている。

図３に示されるような５層構造体３１も考えられる。２つのカバー層３２および３４が使用され、これらのそれぞれは、３％のブロッキング防止剤が使用されたＰＬＡから製造され、１２μｍの厚さを有する。内層３３ａ、３３ｂ、および３３ｃは、ＰＬＡ対ＰＥＧが８５：１５の比率を有する３つのＰＬＡ−ＰＥＧ層である。層３３ａおよび３３ｃはそれぞれ厚さが１４μｍであり、層３３ｂは４８μｍの厚さを有する。

以下の表において、このフィルムを、層３３ａ、３３ｂおよび３３ｃ中に全く可塑剤を含有しないが、その他については同じ構成である類似の５層ＰＬＡフィルムと比較している。

本発明のフィルムの機械的性質は、標準的なＰＬＡフィルムと比較して大きく改善され、本発明のフィルムの部分には明らかな欠点は見あたらない。本発明の生分解性フィルムの引張−衝撃靱性は、純ＰＬＡフィルムと比較して２〜３倍に改善される。同様に、本発明のフィルムのより高い弾性は破断時伸びの増加に反映されている。より高い可撓性は、弾性率の低下に反映されている。本発明の生分解性フィルムの切断性は、すべての切れ目が非常にきれいであり、全く破片が生じることがなかったという点で明らかに優れている。タング引裂強度に関する限りは、純ＰＬＡフィルムに対して大きな改善が観察される。トラペーズ法によるタング引裂強度では４倍に改善されている。

図３のような本発明のフィルムは非常に高い透明性を示す。同様に、可塑剤の移行は存在しない。２つの同一フィルム間のブロッキングは、いずれの２つのフィルムに関しても観察されていない。

特に、食品包装の場合、包装材料を開く場合にフィルム材料の破片が生じることは、ＰＬＡフィルムの場合には大きな問題であり、これらのフィルムはこの用途には使用されなかった。

本発明のフィルム配列は、さらに別の層を含んだり、別のフィルムまたはフィルム構造体、不織繊維ウェブ、紙、金属箔などとともに積層したり、あるいはそれ自体または別のフィルムに溶着またはシールしたりすることができる。

ＰＬＡの柔軟性が高いために、本発明のフィルムは、包装、特に食品包装用の熱成形されたトレー、ポット、筒状袋、蓋フィルムなどのみに使用できるのではなく、衛生分野、特に生理用ナプキン、おむつなどの衛生用品の場合のバックシートフィルムとしても使用することができる。

他の使用も考えられる。たとえば、本発明のフィルムは、使用後に廃棄されるおむつおよび袋に特に有用である。農業分野においては、この種類のフィルムをたとえばマルチフィルムとして使用することができる。同様に、ラップフィルムとしてまたは粘着テープフィルムとしての使用も考えられる。

Claims (19)

1. 生分解性ＰＬＡと長鎖ポリグリコール可塑剤の１層のフィルムから少なくとも製造され、前記可塑剤の分子量が３５０００〜４００００００の間であり、少なくとも３つの層を有する多層フィルム構造体として構成され、
   ２つの外層のそれぞれがＰＬＡ層からなり、
   ＰＬＡからなる前記外層は可塑剤を全く含有しないが、可塑剤を有するＰＬＡの少なくとも１つの内層を備えること、または
   前記外層が０．１〜１０％の間の低い可塑剤含有率を有し、ＰＬＡの内層がより高い可塑剤含有率を有すること
   を特徴とするフィルム配列。
2. 前記可塑剤が、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールであることを特徴とする、請求項１に記載のフィルム配列。
3. 前記可塑剤の分子量が３５０００〜４０００００の間であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のフィルム配列。
4. 前記ＰＬＡが、０．０１〜４０重量％の可塑剤と混合されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のフィルム配列。
5. 前記ＰＬＡが、５〜２５重量％の可塑剤と混合されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム配列。
6. 前記ＰＬＡが、１０〜２０重量％の可塑剤と混合されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のフィルム配列。
7. 前記フィルム配列が、同様に生分解性であるさらに別の層を伴うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のフィルム配列。
8. 前記フィルム配列が、少なくとも１つのバリア層を備えることを特徴とする、請求項７に記載のフィルム配列。
9. 前記フィルム配列が少なくとも２つの外層の間に挟まれていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のフィルム配列。
10. 前記外層が０．１〜５％の間の低い可塑剤含有率を有することを特徴とする、請求項１に記載のフィルム配列。
11. 染料、蛍光増白剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤、スリッカー、ＵＶ吸収剤、フィラー、剥離および／もしくはシール添加剤、酸化防止剤、並びに／または加工助剤からなる群から少なくとも１種類の添加剤が、前記フィルム配列の少なくとも１つの外層中に存在することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のフィルム配列。
12. 配向されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のフィルム配列。
13. 前記フィルム配列の少なくとも１つの外層が印刷画像を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のフィルム配列。
14. 前記ＰＬＡが前記可塑剤と押出機で混合され均質化され、前記フィルム配列がさらに別の層とともに同時押出されることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のフィルム配列の製造方法。
15. 続いてキャスト法またはブロー法が行われることを特徴とする、請求項１４に記載のフィルム配列の製造方法。
16. 前記フィルム配列が容器を形成するために熱成形されることを特徴とする、請求項１４または請求項１５に記載の方法により製造された請求項１〜１３のいずれかに記載のフィルム配列の使用。
17. 前記フィルム配列がさらに別のフィルムまたはフィルム配列にシールされることを特徴とする、請求項１６に記載の使用。
18. 前記フィルム配列が、衛生用品のバックシートフィルムとして使用されることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の使用。
19. 前記フィルム配列が強靱なカバーフィルムとして使用されることを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれかに記載の使用。

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