JP5811555B2

JP5811555B2 - ポリ乳酸系二軸積層フィルム

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Publication number: JP5811555B2
Application number: JP2011058790A
Authority: JP
Inventors: 洋一石田; 末岡　雅則; 雅則末岡; 真之廣田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2015-11-11
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Description

本発明は、耐熱性、ヒートシール性、静音性、及び金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与した際のガスバリア性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムに関するものである。

近年、環境問題に対する意識の高まりから、プラスチック製品の廃棄による土壌汚染問題、また、焼却による二酸化炭素増大に起因する地球温暖化問題が注目されている。前者への対策として、種々の生分解樹脂、後者への対策として、焼却しても大気中に新たな二酸化炭素の負荷を与えないバイオマス（植物由来原料）からなる樹脂がさかんに研究、開発されている。

上記に記した両者の特性を満たす樹脂の１つとして、ポリ乳酸が挙げられる。ポリ乳酸は、高い融点を持ち、また溶融成形可能で実用上優れた生分解性ポリマーとして期待されている。例えば、ポリ乳酸フィルムは各種生分解性フィルムの中でも最も引っ張り強度や弾性率が高く、光沢、透明性にも優れているとされている。しかしながら、当該フィルムはガスバリア性に劣り、かつポリ乳酸樹脂のガラス転移温度が比較的低いため、耐熱性に劣るという問題点があった。（例えば非特許文献１参照）
また、現在では、ポリ乳酸フィルムを使用する用途が広がっているが、その中でも特に包装材料に好適に使用されるようになってきている。包装材料のフィルムの一部として使用される場合は、商業的に売れる費用効果の高い包装製品を製造可能とするために、単体のフィルムとして、より高い機能性が要求されている。例えば、成形体への加工に必要なヒートシール性であったり、金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与した際のガスバリア性であったりする。特に、ガスバリア性に関しては、近年では非常に高いレベルを要求されるようになってきている。さらに、包装材料の中でも、スナック包装用などの人の手に触れたり、折り曲げたりする機会が多々ある用途に使用される場合は、フィルムの静音性というのが要求されるようになってきている。しかしながら、ポリ乳酸フィルムはポリオレフィンに代表されるその他の包装用熱可塑性樹脂フィルムと比較して、揉み、折り曲げなどの外部応力が加えられた際に、特有の耳障りな音を放つという問題があった。

上記の要求を解決するべく、種々の試みがなされてきた。例えば、特許文献１−３では、ポリ乳酸系樹脂とアクリレート系樹脂とを配合して作製したフィルムが開示されている。しかしながら、いずれも加飾用シートや透明光学フィルム用途に使用することを目的としたものであって、ヒートシール性や金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与した際のガスバリア性に関する技術思想については開示されておらず、その解決手段についての示唆もない。また、例えば、特許文献４では、非晶性ポリ乳酸系樹脂と結晶性ポリ乳酸系樹脂とを配合してなる二軸延伸ポリ乳酸系フィルムが開示されている。これはガスバリア用途を目的としたフィルムであるが、ポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音がするというフィルム静音性問題に関する技術思想については開示されておらず、更に、静音性と高いガスバリア性を両立する方法については開示されていない。

望月政嗣他，「生分解性ケミカルスとプラスチック」，株式会社シーエムシー，２０００年，ｐ１４７

特開２００５−３３６０５４号公報特開２００５−３３６０５４号公報特開２００８−１５４０８号公報特開２００５−５３２２３号公報

そこで本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、耐熱性、ヒートシール性、静音性、及び金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与した際のガスバリア性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、次の構成を有する。すなわち、
（１）アクリル系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂とを含むＡ層、及び、ポリ乳酸系樹脂を含むＢ層を有し、
該Ｂ層は、Ｂ層の全成分１００質量％において、５０質量％以上１００質量％以下の結晶性ポリ乳酸系樹脂を含むことを特徴とするポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
（２）厚みが、１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする、（１）に記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
（３）Ａ層のアクリル系樹脂は、Ａ層の全成分１００質量％において、２０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
（４）アクリル系樹脂が、ポリメチルメタクリレートであることを特徴とする、（１）から（３）のいずれかに記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
（５）Ａ層、Ｂ層、Ａ層が、この順に直接積層されたことを特徴とする、（１）から（４）のいずれかに記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
（６）蒸着層、Ａ層、Ｂ層が、この順に積層されたことを特徴とする、（１）から（５）のいずれかに記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。

本発明によれば、アクリル系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂とを含むＡ層、及び、ポリ乳酸系樹脂を含むＢ層を有するポリ乳酸系二軸延伸積層フィルムを作製することにより、耐熱性、ヒートシール性、静音性、及び金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与した際のガスバリア性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを提供することが可能となる。

以下に、望ましい実施の形態とともに、本発明について詳細に説明する。

本発明の積層フィルムは、アクリル系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂とを含むＡ層、及び、ポリ乳酸系樹脂を含むＢ層を有するポリ乳酸系二軸延伸積層フィルムであることを特徴とする。

本発明の積層フィルムのＡ層は、アクリル系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂を含有する。

Ａ層におけるアクリル系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂の含有量に関しては特に制限はないが、Ａ層の全成分を１００質量％とした時に、アクリル系樹脂の含有量が２０質量％以上８０質量％以下とする場合には、透明性や延伸性、耐熱性の改良に特に効果があるために好ましい。当該含有量とすることで、Ａ層の表層に金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与し、蒸着加工された蒸着フィルムとした際には、蒸着層とＡ層との間に望ましい高密着強度やガスバリア性の改良に特に効果がある。一方、Ａ層の全成分１００質量％において、アクリル系樹脂の含有量が２０質量％未満であるとポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音が軽減されず、フィルムの静音性に劣る。また、Ａ層の全成分１００質量％において、８０質量％を上回るとフィルム全体が脆くなり、フィルムの伸度が低下して、実用性に劣る。上記特性のさらなる改良の観点から、Ａ層の全成分１００質量％におけるアクリル系樹脂の含有量は、より好ましくは２５質量％以上６５質量％以下、さらに好ましくは３０質量％以上５０質量％以下である。

本発明におけるアクリル系樹脂とは、アクリレートおよびメタクリレートから選ばれる少なくとも１種の単量体を構成単位とするものであり、２種以上の単量体を共重合して用いても構わない。アクリル系樹脂を構成するに使用されるアクリレートおよびメタクリレートとしては、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ− プロピルアクリレート、ｎ − ブチルアクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノブチルアクリレートなどのアクリレート、およびメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、２ − ヒドロキシエチルメタクリレートなどのメタクリレートが挙げられるが、より高い透明性、延伸性を付与するには、ポリメチルメタクリレートを用いることが好ましい。これらの単量体を重合あるいは共重合する方法については特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、懸濁重合等の公知の重合方法を用いることができる。

本発明におけるポリ乳酸系樹脂とは、Ｄ−乳酸及び／またはＬ−乳酸を主たる構成成分とする重合体を意味する。また、ポリ乳酸系樹脂は、乳酸以外のほかのコモノマー成分を含有していてもよい。当該コモノマー成分としては、例えば、エチレングリコール、ブロピレングリコール、ブタンジオール、ヘプタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオ−ル、デカンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノ−ル、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ビスフェノ−ルＡ、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレングリコール等のグリコール化合物、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビス（ｐ−カルボキシフェニル）メタン、アントラセンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、５−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸等のジカルボン酸、グリコール酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸、カプロラクトン、バレロラクトン、プロピオラクトン、ウンデカラクトン、１，５−オキセパン−２−オン等のラクトン類等を挙げることができる。

また、Ａ層に含有するポリ乳酸系樹脂は、非晶性ポリ乳酸系樹脂である。非晶性ポリ乳酸系樹脂を使用することで、Ａ層の表層に金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与し、蒸着加工された蒸着フィルムとした際には、蒸着層とＡ層との間に望ましい高密着強度が達成できる。この高密着強度により、蒸着層が金属化後のプロセスにおいてロールや冷却ドラムなどの加工器具との接触・摩擦を受けた際においても、蒸着層の欠陥（ピンホール、スクラッチ）の数が減少し、ガスバリア性の改良に特に効果がある。また、下流側の加工プロセスにおいては、シーリング温度範囲が広くなるなど、多様な利便性が得られ、高生産性かつ費用効果の高いバッグ・ポーチ製造が可能になる。

非晶性ポリ乳酸系樹脂を作製するには、上述した他のモノマー成分を共重合する方法に加えて、当該非晶性ポリ乳酸系樹脂におけるＤ−乳酸とＬ−乳酸の含有量比率が１０：９０〜１５：８５、好ましくは１１：８９〜１３：８７であることが好ましい。Ａ層に用いる非晶性ポリ乳酸系樹脂の好ましい例としては、たとえば、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ（登録商標）社のＩｎｇｅｏ（商標）４０６０D（Ｄ−乳酸＝１２mol％）が挙げられる。

本発明のＢ層は、ポリ乳酸系樹脂を含有する。Ｂ層は、生分解性、バイオマス性の観点から、好ましくは、Ｂ層の全成分１００質量％において、７０質量％以上１００質量％以下、より好ましくは７５質量％以上１００質量％以下、さらに好ましくは８０質量％以上１００質量％以下のポリ乳酸系樹脂を含む。

また、Ｂ層には、二軸延伸プロセスにおいて、また積層やバッグ成形などの下流側加工プロセスにおいて、機械的荷重および熱処理に対する剛性、平面性および耐久性を付与するために結晶性ポリ乳酸系樹脂が含有されることが好ましい。Ｂ層中の結晶性ポリ乳酸系樹脂の含有量は、Ｂ層の全成分１００質量％において、５０質量％以上１００質量％以下が好ましく、より好ましくは６５質量％以上１００質量％以下、さらに好ましくは８０質量％以上１００質量％以下である。

ポリ乳酸樹脂を結晶性とするためには、ポリ乳酸樹脂におけるＤ−乳酸とＬ−乳酸の含有量比率が０：１００〜１０：９０であることが好ましい。ポリ乳酸樹脂が本質的にＬ−乳酸のみを含むものであっても深刻な問題とはならないであろうが、結晶性ポリ乳酸樹脂の量が多すぎるとフィルム製作プロセスが不良になり得るため、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸のより好ましい含有量比率は１：９９〜５：９５であり、さらに好ましい比率は２：９８〜４：９６である。Ｂ層に使用できる結晶性ポリ乳酸樹脂の好ましい例としては、たとえば、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ（登録商標）社のＩｎｇｅｏ（商標）４０３２Ｄ（Ｄ−乳酸＝１．４ｍｏｌ%）、４０４２Ｄ（Ｄ−乳酸＝４．２ｍｏｌ%）などが挙げられる。Ｄ−Ｌ比率を所定レベルに調整するには、それら各成分の混合、あるいはＩｎｇｅｏ（商標）４０６０Ｄ（Ｄ−乳酸＝１２ｍｏｌ%）などのD成分比の高い銘柄との混合によって行うことができる。

本発明の積層フィルムの層構成は本発明の効果を損なわない範囲で任意の層構成としても構わないが、層構成例として、例えばＡ層／Ｂ層、Ａ層／Ｂ層／Ａ層、等が挙げられる。特に好ましくは、Ａ層、Ｂ層、Ａ層がこの順に直接積層された態様である。なお、後述するように、本発明のフィルムが蒸着層を有する場合には、蒸着層、Ａ層、Ｂ層がこの順に積層されることが好ましい。

本発明の積層フィルムの厚みは、特に制限はないが、包装材料に加工した際のハンドリング性の観点より、１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１３〜２７μｍ、さらに好ましくは１６〜２４μｍである。

また、本発明におけるＡ層およびＢ層の各厚さの間の関係は調整することが好ましい。A層の厚さの合計が大き過ぎる場合、またはB層が薄すぎる場合には、フィルムのプロファイルの平面性が劣化し、熱安定性が低下する。（Ａ層の厚さの合計／Ｂ層の厚さの合計）の好ましい範囲は、０．６以下、より好ましくは０．４５以下、さらに好ましくは０．３以下である。この比が０．６を超えると、フィルム製作プロセスや、加工プロセス等において加えられる熱によって、フィルムプロファイルの平面性が不良になり、熱安定性が低下する。

フィルムに好ましい取扱い性を賦与し、機能的な摩擦係数性状を達成するため、Ａ層には、無機または有機の粒子を含ませることが好ましい。

Ａ層の粒子サイズは、平均直径が好ましくは０．１〜３μｍ、より好ましくは０．５〜２μmである。Ａ層に加える粒子Ａの含有量は、好ましくはスキン層の０．０１〜０．３質量％、より好ましくは０．０１〜０．１質量％である。Ａ層の粒子が（サイズおよび含有量について）上記の範囲より大きい場合には、例えば、蒸着を行い、蒸着フィルムとした際に、あまりにも多数の大きい突起によって蒸着層上に転写欠陥（たとえば掻き傷やピンホール）が発生することにより、ガスバリア性が損なわれることがある。Ａ層の粒子が（サイズおよび/または含有量について）上記の範囲より小さい場合、必要とされる取扱い性の維持に十分に寄与することができず、また巻き取り、金属化、スリッティング、積層などのプロセス中にブロッキングを引き起こすことがある。

フィルムの有効範囲と加工性が保たれる限り、好適な無機粒子として、たとえば、ゼオライト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、ケイ酸アルミニウム、水酸化バリウム、カオリン、カオリナイト、タルク、クレー、珪藻土、モンモリロナイト、チタンオキサイドおよびこれらの混合物が挙げられる。また、好適な有機粒子としては、たとえば、ポリメトキシシラン化合物、ポリスチレン化合物、アクリル化合物、ポリウレタン化合物、ポリエステル化合物、フッ素化合物架橋粒子およびこれらの混合物などの架橋ポリマー粒子が挙げられる。

好ましい粒子はケイ酸アルミニウム粒子である。ケイ酸アルミニウムはポリ乳酸系樹脂と良好な相溶性を示し、特に、Ａ層が比較的薄くて表面構造を均一に保持できる場合には、脱落した粒子によって加工装置が汚染されるのを抑制することができる。このような相溶性があると、粒子周辺の空洞が減少するので、フィルムの曇りが減少する。これらフィルムに使用するケイ酸アルミニウムの好ましい例としては、たとえば、水澤化学工業のシルトン（商標）ＪＣシリーズおよびシルトン（商標）ＡＭＴシリーズなどがある。

Ａ層の表面粗さの好ましい範囲は、ＳＲａ（表面平均粗さ）１０〜１００ｎｍ、ＳＲｚ（５カ所の最高ピークと最低点）が２０００ｎｍ未満、より好ましくはＳＲａが２０〜６０ｎｍ、ＳＲｚが１５００ｎｍ未満である。Ａ層の表面のＳＲａが１０ｎｍ未満であると、フィルムの粘着性が過大になって、ブロッキング、巻き取り不良、表面の静電気などが発生する。Ａ層の表面の表面粗さが、ＳＲａで１００ｎｍよりも大きいか、またはＳＲｚで２０００ｎｍよりも高いと、突起のサイズまたは数が大きくなって、フィルムが粗くなりすぎる。それによって、Ａ層の表層に金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与し、本発明の積層フィルムを蒸着加工された蒸着フィルムとした際には、ガスバリア性が低下する。

本発明の積層フィルムは望ましい特性を損なうことがない限り他の添加剤を加えることも可能である。使用可能な他の添加剤としては、難燃剤、熱安定剤、光安定剤、酸化防止剤、疎水性物、質剥離剤、カップリング剤、連鎖延長剤、末端基キャッピング剤、酸素吸収剤、吸湿剤、耐着色剤、紫外線吸収剤、静電防止剤、可塑剤、成核剤、滑剤、接着向上剤、顔料などがある。このような添加剤の一般的な量は、各層の合計ポリマー成分量の０〜５質量％である。

本発明の積層フィルムにガスバリア性を付与するために、Ａ層の表層に、金属または無機酸化物からなる蒸着層を含むことができる。当該蒸着層に用いる金属、または無機酸化物としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化セリウム、酸化カルシウム、ダイアモンド状炭素膜、あるいはそれらの混合物等が挙げられる。生産性を保持あるいは向上させながら、ガスバリア性をも向上させるために、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素がより好ましく用いられる。アルミニウムを用いた蒸着層は、経済性、ガスバリア性能に優れていることから好ましく、酸化アルミニウム、または酸化珪素を用いた蒸着層は、透明性に優れ、コストの点からも好ましい。

蒸着層の形成方法としては、真空プロセスが用いられる。真空プロセスとしては、特に限定されないが、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学気相蒸着法等が好ましく用いられる。例えば、無機酸化物の蒸着層を設けるためには、生産性、コストの点から反応性蒸着法がより好ましく用いられる。

真空プロセスでは、ガスバリア性の一層の向上のためには、蒸着層の表面をプラズマ処理やコロナ処理することが好ましい。コロナ処理を施す際の処理強度は５〜５０Ｗ・分／ｍ^２が好ましく、より好ましくは１０〜４５Ｗ・分／ｍ^２である。また、金属、または無機酸化物からなる蒸着層を設ける前に、プラズマ放電下において核付金属蒸着層を設けることは、蒸着層の密着性向上ひいてはそれに伴うガスバリア性向上の観点から好ましい。この場合、プラズマ放電を酸素及び／または窒素ガス雰囲気で行うことが好ましく、核付金属として銅を用いることが好ましい。

反応性蒸着法によって酸化アルミニウムを蒸着させるには、アルミニウム金属やアルミナを抵抗加熱のボート方式やルツボの高周波誘導加熱、電子ビーム加熱方式で蒸発させ、酸化雰囲気下でフィルム上に酸化アルミニウムを堆積させる方式が好ましく採用される。酸化雰囲気を形成するための反応性ガスとしては酸素が用いられるが、酸素を主体に水蒸気や希ガスを加えたガスでもよい。更にオゾンを加えたり、イオンアシスト等の反応を促進する手法を併用してよい。酸化珪素の蒸着層を反応性蒸着法によって形成させるには、Ｓｉ金属、ＳｉＯやＳｉＯ_２を電子ビーム加熱方式で蒸発させ、酸化雰囲気下フィルム上に酸化珪素を堆積させる方式が採用される。酸化雰囲気を形成する方法は、上記の方法が用いられる。

また、Ａ層、Ｂ層には、本発明の効果を損なわない範囲でその他の熱可塑性樹脂を含有しても構わない。その他の熱可塑性樹脂としては、例えば、超低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、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、ポリプロピレン、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、アイオノマー等のポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル；ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、スチレン・ブチレン・スチレン・ブロック共重合体、水素添加等のポリスチレン系樹脂；硬質ポリ塩化ビニル、軟質ポリ塩化ビニル等のポリ塩化ビニル系樹脂；ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン系樹脂等が好ましい。

本発明の積層フィルムを作製するためには、特に限定されないが、逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法等の公知の二軸延伸法、あるいはそれらを組み合わせた方法を用いることができる。

以下に、Ａ層、Ｂ層がこの順に直接積層された本発明の積層フィルムの製造方法について述べる。

各々の押出機にＡ層、Ｂ層に用いる樹脂組成物を溶融押出し、それぞれフィルターによる異物除去、ギアポンプによる流量適性化を行った後、マルチマニホールド口金、または口金上部に設置したフィードブロックに供給する。なお、上記マルチマニホールド口金、またはフィードブロックには、必要なフィルム層構成に応じて、所望の数、所望の形状の流路が設けられている必要がある。各押出機から押し出された溶融樹脂は、上記の通りマルチマニホールド口金、またはフィードブロックにて合流せしめ、口金よりシート状に共押出される。当該シートは、エアナイフ、または静電印加等の方式により、キャスティングドラムに密着させ、冷却固化せしめて未延伸シートとする。

ここで、ゲルや熱劣化物等の異物による表面荒れを防ぐため、製膜時のフィルターとして平均目開き５〜９０μｍのステンレス鋼繊維を焼結圧縮したフィルターを使用することが好ましい。また、上記ステンレス繊維を焼結圧縮したフィルターの後に、平均目開き１０〜７０μｍのステンレス鋼粉体を焼結したフィルターをこの順で連続濾過する、あるいは一つのカプセル中に上記２種類のフィルターを併せ持つ複合フィルターを使用することは、ゲルや熱劣化物を効率良く取り除くことができるため好ましく、製膜エッジや巻き芯部分の再利用が可能となるコストメリットがあり望ましい。

次いで、このようにして得られた未延伸シートを逐次二軸延伸させるために、該未延伸シートをロールに通して予熱し、引き続き周速差を設けたロール間に通し、縦方向に延伸し、ただちに室温に冷却、引き続き該縦一軸延伸フィルムをテンターに導いて横延伸し、次いで横方向に弛緩を与えつつ、熱固定して巻取る。このようにして本発明積層フィルムを作製する。

本発明の積層フィルムの縦・横の延伸温度は、延伸性、平面性の良好なフィルムが得るという観点から、７０〜１０５℃以下が好ましく、より好ましくは７５〜１００℃であり、さらに好ましくは８０℃〜９５℃である。延伸倍率は縦・横延伸それぞれ、２．０〜１０．０倍が好ましく、より好ましくは２．２〜８．０倍であり、さらに好ましくは２．５〜５．０倍である。

特に本発明の積層フィルムのＡ層の表層に金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与し、蒸着加工された蒸着フィルムとした場合には、縦・横の延伸温度は８０〜９５℃の範囲にすることが最も好ましい。当該延伸温度で製膜することで、延伸ムラの小さい、平面性の良好なフィルムを作製することが可能である。また、延伸ムラの小さい、平面性の良好なフィルムの表層上に蒸着することで、蒸着層の欠陥（ピンホール、スクラッチ）の数を抑制することができ、結果的に高いバリアを有することが可能である。一方で、ポリ乳酸系樹脂のガラス転移温度はアクリル系樹脂に比較して低いため、Ａ層にアクリル系樹脂を含まない積層フィルムにおいては、当該延伸温度で製膜した場合には、縦延伸ロールにＡ層の樹脂が粘着して表面が著しく粗れたり、テンター内で製膜性が著しく悪化し、平面性の低く、かつフィルム全体の厚みムラの大きいものとなる。

また、延伸後は、Ａ層、Ｂ層を構成する少なくとも一層の融点よりも１０℃以上低い温度で弛緩熱処理し、冷却することが好ましい。適正な延伸後、このような条件下で弛緩熱処理することにより、平面性の良好なフィルムを得ることができる。

また、上記方法にて作製せしめた本発明の積層フィルムのＡ層に金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与し、蒸着加工された蒸着フィルムとした際には、水蒸気透過度は、１．０ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であることが好ましい。水蒸気透過度が１．０ｇ／ｍ^２／ｄａｙを越えると、水蒸気バリア性に劣り、当該積層フィルムを包装材料として用いて包装体に加工した際、内容物の鮮度保持性に劣る場合がある。蒸着フィルムの水蒸気透過度は、より優れた水蒸気バリア性が求められる用途には、より好ましくは０．５ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下であり、さらに好ましくは０．２５ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下、最も好ましくは０．１ｇ／ｍ^２／ｄａｙ以下である。なお、水蒸気バリア性は良好であるほど好ましく、特に下限は設けられないが、０．０１ｇ／ｍ^２／ｄａｙ程度が実現可能な下限と推察される。なお、水蒸気透過度は、蒸着層が形成される層の平均表面粗さ、蒸着層の金属、または無機酸化物の種類、蒸着層の厚さ、蒸着層の欠陥（ピンホール、スクラッチ等）量、蒸着層とフィルムの金属付着力等により制御できる。また、酸素透過度は、１．０ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましい。蒸着フィルムの酸素透過度が１．０ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍを越えると、酸素バリア性に劣り、当該蒸着フィルムを包装材料として用いて包装体に加工した際、内容物の鮮度保持性に劣る場合がある。蒸着フィルムの酸素透過度は、より優れた酸素バリア性が求められる用途には、より好ましくは０．５ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であり、さらに好ましくは０．２５ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ以下、最も好ましくは０．１ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ以下である。なお、酸素バリア性は良好であるほど好ましく、特に下限は設けられないが、０．０１ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ程度が実現可能な下限と推察される。蒸着フィルムの酸素透過度は、蒸着層が形成される層の平均表面粗さ、ガスバリア性樹脂層の積層厚み、蒸着層の金属、または無機酸化物の種類、蒸着層の厚さ、蒸着層の欠陥（ピンホール、スクラッチ等）量等により制御できる。

以上の方法を用いて本発明の積層フィルムを作製することができる。本発明によれば、アクリル系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂とを含むＡ層、及び、ポリ乳酸系樹脂を含むＢ層を有するポリ乳酸系二軸延伸積層フィルムを作製することにより、耐熱性、ヒートシール性、静音性、及び金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与した際のガスバリア性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを提供することが可能となる。また、本発明の積層フィルムを縦・横の延伸温度は８０−９５℃の範囲で延伸し、Ａ層の表層に金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与し、蒸着加工された蒸着フィルムとした場合には、蒸着層の欠陥（ピンホール、スクラッチ）の数を抑制することができ、結果的に高いバリアを有することが可能である。

次に、実施例を挙げて、具体的に本発明の積層フィルムについて説明する。なお、実施例４は現在は比較例である。
［測定及び評価方法］
本発明で用いた特性の評価方法は、下記の通りである。

１．各層の厚み
積層フィルムの横方向のセンター部からサンプルを切り出した。エポキシ樹脂を用いた樹脂包埋法により、ウルトラミクロトーム法を用い、サンプル片の縦方向−厚み方向断面を観察面とするように−１００℃で超薄切片を採取した。この積層フィルム断面の薄膜切片を、走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍（倍率は適宜調整可能）でフィルム断面写真を撮影し、各層の厚みを測定した。観察箇所を１０点変えて同じ測定を行い、得られた値の平均値を各層の厚み（μｍ）とした。

２．フィルム厚み
ダイヤルゲージ式厚み計（ＪＩＳＢ７５０３（１９９７）、ＰＥＡＣＯＣＫ製ＵＰＲＩＧＨＴＤＩＡＬＧＡＵＧＥ（０．００１×２ｍｍ）、Ｎｏ．２５、測定子５ｍｍφ平型）を用いて、縦方向および横方向に１０ｃｍ間隔で１０点ずつ測定し、それらの平均値をフィルム厚み（μｍ）とした。

３．水蒸気透過度
温度３８℃、湿度９０％ＲＨの条件で、米国、モコン（ＭＯＣＯＮ）社製の水蒸気透過率測定装置（機種名、“パ−マトラン”（登録商標）Ｗ３／３１）を使用してＪＩＳＫ７１２９（２００８）に記載のＢ法（赤外センサー法）に基づいて測定した。また、測定はフィルムに水蒸気流を当て、反対側で検出する測定方式で、４回測定を行い、その平均値を当該サンプルの水蒸気透過率（ｇ／ｍ^２／ｄａｙ）とした。

４．酸素透過度
温度２３℃、湿度０％ＲＨの条件で、米国、モコン（ＭＯＣＯＮ）社製の酸素透過率測定装置（機種名、“オキシトラン”（登録商標）（“ＯＸＴＲＡＮ ”２/２０））を使用して、ＪＩＳＫ７１２６−２（２００６）に記載の電解センサ法に基づいて測定した。また、測定はフィルムに水蒸気流を当て、反対側で検出する測定方式で、4回測定を行い、その平均値を当該サンプルの酸素透過度（ｃｃ／ｍ^２／ｄａｙ／ａｔｍ）とした。

５．ヒートシール強度測定
フィルムのヒートシール強度の測定は、ヒートシール機（ＴＰ−７０１ＳＨＥＡＴＳＥＡＬＴＥＳＴＥＲ、ＴＥＳＴＥＲＳＡＮＧＹＯＣＯ, ＬＴＤ）を用いて、２．１ｋｇｆ／ｃｍ^２、１秒の滞留時間において、テフロン（登録商標）被覆した加熱式の平面型上部シール固定具およびゴム製でガラスクロス被覆した非加熱式の下部シール固定具とともに行った。フィルムは、所定のシール温度範囲（たとえば９０〜１６０℃の範囲で１０℃ずつの増分）において、シール材側同士でヒートシールし、それぞれのシール強度を大英科学精機製作所製引張り試験機で測定した。ヒートシールしたサンプルを２５ｍｍ幅の短冊に切り出し、シールされていない二つの端部をインストロン試験機の上部と下部のクランプに取り付け、シールした端部をシールされていない二つの端部に対して９０°の角度で支持し、９０°のT式剥離試験を行う。２００ｇ／２５ｍｍ以上のシール強度を達成できる最低温度をヒートシール開始温度とし、ヒートシール性を以下の基準にて判断した。△以上が実用的に使用できる範囲である。
◎：ヒートシール開始温度が９５℃以上１１５℃未満
○：ヒートシール開始温度が１１５℃以上１３５℃未満
△：ヒートシール開始温度が１３５℃以上１５５℃未満
×：いかなるシール温度においても２００ｇ／２５ｍｍ以上のシール強度を達成できない。

６．金属付着強度測定
フィルムに蒸着層を形成して得られた蒸着フィルムと未延伸ポリプロピレンフィルム（ＣＰＰ）の縦方向を揃えて、下記条件でドライラミネートした。
・ＣＰＰ：東レフィルム加工（株）製“トレファン”ＮＯ＃６０ＺＫ９３ＫＭ
・接着剤：東洋モートン（株）製ＡＤ５０３／ｃａｔ１０
・配合量：ＡＤ５０３／ｃａｔ１０／酢酸エチル＝２０／１／２０質量％
・塗布：メタバー＃１２を使用し、ＣＰＰのコロナ処理面側に接着剤を塗布した。
・乾燥：８０℃、４５秒
・ラミネート：乾燥後、ＣＰＰ上の塗布面をフィルムの蒸着層上にラミネートした。
・硬化：４０℃、４８時間
得られたサンプルから幅１５ｍｍの試験片を取り出し、下記条件で剥離試験を行った。剥離力曲線において、剥離開始後の上限値と下限値を読み取り、フィルムの金属付着強度とした。
・剥離試験機：大英科学精機製作所製引張り試験機
・剥離角度：１８０°
・剥離速度：２００ｍｍ／分
・チャート速度：２０ｍｍ／分
・剥離方向：縦方向
・サンプル幅：１５ｍｍ
同じサンプルについて３本の試験片を採取し、同様の測定を３回行った。得られた値の平均値を金属付着強度（ｇ／１５ｍｍ）とした。

７．引張伸度、引張弾性率測定
引張伸度（％）
恒温槽を備えたオリエンテック社製ＴＥＮＳＩＬＯＮＵＣＴ−１００を用いて、２３℃における応力−歪み測定を行い、２３℃における長さ方向と幅方向の伸度を測定した。

具体的には、測定方向に長さ１５０ｍｍ、幅１０ｍｍの短冊状にサンプルを切り出し、２３℃に調整された恒温槽の中で、初期引張チャック間距離５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分で、ＪＩＳＫ−７１２７（１９９９）に規定された方法にしたがって測定を行い、１０回の測定の平均伸度（％）を、長さ方向と幅方向について求めた。

引張弾性率（ＧＰａ）
上記に記載した方法で、２３℃における応力−歪み測定を行い、応力−歪み曲線の最初の直線部分を用いて、直線上の２点間の応力の差を同じ２点間の歪みの差で除し、引張弾性率を計算した。測定は計１０回行い、その平均値を採用した。これを長さ方向、幅方向、それぞれについて算出した。

８．フィルム静音性評価
フィルムの静音性はｉＰｈｏｎｅ３ＧのソフトウェアＳｏｎｉｃＳｃａｎ [（Ｃ）２００９ＷｅｌｅｂｎｙＳｏｆｔｗａｒｅ]を用いて、下記の方法にて測定し、評価した。
ｉＰｈｏｎｅ３Ｇを固定した状態で、ｉＰｈｏｎｅ３Ｇのマイクから１０ｃｍ離れた位置で、１５ｃｍ四方のサイズにカットしたフィルムの端を片手で持ち、３０秒間ハンドシェイクを行う。ハンドシェイクは振り幅１５ｃｍで１秒間３回の割合で行う。当該測定は外部からの音をシャットダウンするために、防音室内にて実施した。３０秒間の平均騒音レベル（ｄＢ）を採取し、同様の測定を３回行い、得られた値の平均値をフィルムの騒音レベル（ｄＢ）とした。また、静音性を以下の基準にて判断した。△以上が実用的に使用できる範囲である。
◎：騒音レベルが９１ｄＢ未満であり、ポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音が大きく軽減されており、非常に静音性に優れる。
○：騒音レベルが９１ｄＢ以上９３ｄＢ未満であり、ポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音が軽減されており、静音性に優れる。
△：騒音レベルが９３ｄＢ以上９５ｄＢ未満であり、ポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音が軽減されておらず、不快である。
×：騒音レベルが９５ｄＢ以上であり、ポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音が大きくして、非常に不快である。

９．バイオマス度
ポリ乳酸系二軸延伸フィルムを構成する樹脂組成物全体を１００質量％として、ポリ乳酸系樹脂の含有割合（質量％）を求め、バイオマス度とし、以下の基準にて判断した。但し、粒子はフィルム全体における含有量が０．１質量％未満であるため除外した。
◎：バイオマス度が１００質量％
○：バイオマス度が７０質量％以上１００質量％未満
△：バイオマス度が５０質量％以上７０質量％未満
×：バイオマス度が５０％未満
（実施例）
本発明の製造例、実施例、比較例で用いた原料は下記の通りである。なお、製造例、実施例、比較例では下記の略称で表記することがある。
［ｃＰＬＡ］
回転式真空乾燥機にて１００℃で４時間乾燥した結晶性ポリＬ−乳酸（ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ製“Ｉｎｇｅｏ”４０３２Ｄ；Ｄ体量＝１．４ｍｏｌ％、融点＝１６８℃、Ｔｇ＝５８℃）。
［ｃＰＬＡ−ＭＢ１］
上記ｃＰＬＡにおいて、上記ｃＰＬＡを９５質量％、水澤化学工業（株）製“シルトン”ＪＣ−３０を５質量％ブレンドして作製し、１００℃で５時間乾燥したチップをｃＰＬＡ−ＭＢ１とした。
［ａＰＬＡ］
回転式真空乾燥機にて５０℃で８時間乾燥した非晶性ポリＬ−乳酸（ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ製“Ｉｎｇｅｏ” ４０６０Ｄ；Ｄ体量＝１２ｍｏｌ％、Ｔｇ＝５８℃）。
［ａＰＬＡ−ＭＢ２］
上記ａＰＬＡにおいて、上記ａＰＬＡを９５質量％、水澤化学工業（株）製“シルトン”ＪＣ−３０を５質量％ブレンドして作製し、５０℃で５時間乾燥したチップをａＰＬＡ−ＭＢ２とした。
［ａＰＬＡ−ＭＢ３］
上記ａＰＬＡにおいて、上記ａＰＬＡを９０質量％、水澤化学工業（株）製“シルトン”ＪＣ−３０を１０質量％ブレンドして作製し、５０℃で５時間乾燥したチップをａＰＬＡ−ＭＢ３とした。
［ＰＭＭＡ］
静置式真空乾燥機にて８０℃で８時間乾燥したポリメチルメタクリレート（アルケマ製ＶＳ−１００）。

本発明を、実施例に基づいて説明する。なお、所望の厚み構成を得るためには、特に断りのない限り、各押出機のポリマーの押出量を所定の値に調節した。
（実施例１）
単軸押出機（Ａ）に、Ａ層の樹脂組成物として、ａＰＬＡを３０質量％、ａＰＬＡ−ＭＢ２を３０質量％、ＰＭＭＡを４０質量％予め混合したブレンド原料を供給し、２２０℃で押出し、平均目開き６５μｍのステンレス鋼繊維を焼結圧縮したフィルターにてポリマーを濾過させ、２種３層積層タイプのマルチマニホールド口金に供給した。また、単軸押出機（Ｂ）に、Ｂ層の樹脂組成物として、ｃＰＬＡを１００質量％供給し、２２０℃で押出し、押出機（Ａ）とは別の流路で、平均目開き６５μｍのステンレス鋼繊維を焼結圧縮したフィルターにてポリマーを濾過させた後、マルチマニホールド口金に供給し、押出機（Ａ）／押出機（Ｂ）／押出機（Ａ）の順で積層されるようにマルチマニホールド口金内で合流せしめ、口金よりシート状に共押出した。この際、当該押出シートを３０℃の温度の鏡面金属ドラムにキャストしてシート状に冷却固化した。

得られた未延伸シートを、ロール延伸機にて７５℃で縦方向に３倍に延伸し、直ちに室温に冷却した。次いで、得られた一軸延伸フィルムを、テンターに導入し、両エッジをクリップで把持しながら、７５℃で横方向に３倍延伸し、引き続き横方向に３％の弛緩を与えながら１４０℃で熱処理をし、冷却後、巻き取った。

得られた二軸延伸フィルムは２０μｍであり、厚み構成は、Ａ層／Ｂ層／Ａ層＝１／３／１であった。また、当該二軸延伸フィルムを２４時間のエージングの後、Ａ層表面に窒素雰囲気下で、コロナ処理を処理強度は３０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ^２で施し、その後フィルム走行装置を具備した真空蒸着装置内にセットした。１．００×１０^−２Ｐａの高減圧状態にした後に、０℃の冷却金属ドラム上に走行させた。この際、アルミニウム金属を加熱蒸発し、Ａ層上に蒸着層を形成し、蒸着フィルムとした。

このようにして得られた蒸着フィルムを４８時間エージングして、Ａ層上に蒸着層を得た。なお、蒸着フィルムの光学濃度は、蒸着中にオンラインで確認し、２．５となるよう蒸着厚みを制御した。
る。

得られたフィルムの特性値は表２−１に示す通りで、水蒸気バリア性、酸素バリア性、静音性いずれも優れていた。
（実施例２）
Ａ層に用いる樹脂をａＰＬＡ−ＭＢ３を１５質量％、ＰＭＭＡを８５質量％予め混合したブレンド原料に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを実施例２とした。得られたフィルムの特性値は表２−１に示す通りで、水蒸気バリア性、酸素バリア性、静音性は優れているものの、表層のＰＭＭＡ含有量が多いため、フィルム自体が非常に脆くなっていた。そのためか、破断点伸度が低下し、実用性に若干劣るものであった。
（実施例３）
Ａ層に用いる樹脂をａＰＬＡを１０質量％、ａＰＬＡ−ＭＢ３を１５質量％、ＰＭＭＡを７５質量％予め混合したブレンド原料に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを実施例３とした。得られたフィルムの特性値は表２−１に示す通りで、水蒸気バリア性、酸素バリア性、静音性いずれも優れていた。
（実施例４）
Ｂ層に用いる樹脂を、ｃＰＬＡを４５質量％、ａＰＬＡを５５質量％予め混合したブレンド原料に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを実施例４とした。得られたフィルムの特性値は表２−１に示す通りで、水蒸気バリア性、酸素バリア性、静音性は優れているものの、フィルム全体におけるａＰＬＡ樹脂の含有量が多いためか、引張弾性率、引張伸度が低下しており、実用性に若干劣るものであった。
（実施例５）
Ｂ層に用いる樹脂を、ｃＰＬＡを５５質量％、ａＰＬＡを４５質量％予め混合したブレンド原料に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを実施例５とした。得られたフィルムの特性値は表２−２に示す通りで、実施例４のフィルムと比較して、引張弾性率、引張伸度は向上しており、実用性に優れたものであった。
（実施例６）
横延伸温度を９０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを実施例６とした。得られたフィルムの特性値は表２−２に示す通りで、静音性が優れていた。また、蒸着層の欠陥（ピンホール、スクラッチ）の数が著しく減少しており、水蒸気バリア性、酸素バリア性は非常に優れていた。
（実施例７）
Ａ層に用いる樹脂をａＰＬＡを５５質量％、ａＰＬＡ−ＭＢ２を３０質量％、ＰＭＭＡを１５質量％予め混合したブレンド原料に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを実施例７とした。得られたフィルムの特性値は表２−２に示す通りで、Ａ層におけるＰＭＭＡの含有量が少ないためか、ポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音が軽減されておらず、静音性に若干劣っていた。
（比較例１）
Ａ層に用いる樹脂をａＰＬＡを７０質量％、ａＰＬＡ−ＭＢ２を３０質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを比較例１とした。得られたフィルムの特性値は表２−２に示す通りで、手に触れたり、折り曲げたりした際にポリ乳酸フィルム特有の耳障りな音が大きくして、フィルムの静音性に劣っていた。
（比較例２）
Ａ層に用いる樹脂をａＰＬＡを７０質量％、ａＰＬＡ−ＭＢ２を３０質量％に変更し、横延伸温度を９０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを比較例２とした。しかしながら、横延伸温度が高すぎたためか、著しく製膜性が悪化し、テンター内で破れが多発した。ロールでの採取は困難であったが、一部分のみ採取したフィルムを評価し、得られた特性値を表２−２に示す。水蒸気バリア性、酸素バリア性、静音性、いずれも劣っていた。また、得られたフィルムの蒸着層には多数の欠陥（ピンホール、スクラッチ）が確認された。
（比較例３）
Ａ層に用いる樹脂をｃＰＬＡを３０質量％、ｃＰＬＡ−ＭＢ１を３０質量％、ＰＭＭＡを４０質量％予め混合したブレンド原料に変更した以外は、実施例１と同様にして製造したフィルムを比較例３とした。得られたフィルムの特性値を表２−２に示す。フィルムの蒸着層には多数の欠陥（ピンホール、スクラッチ）が確認され、水蒸気バリア性、酸素バリア性に劣っていた。また、表層にｃＰＬＡを用いているため、ヒートシール強度、金属付着強度ともに劣っていた。

本発明は、耐熱性、ヒートシール性、静音性、及び金属または、無機酸化物からなる蒸着層を付与した際のガスバリア性に優れたポリ乳酸系二軸延伸フィルムに関するものである。また、本発明の積層フィルムは各種包装材料の中でも特にガスバリア要求特性が厳しい用途の包装材料に好適に用いられる。

Claims

アクリル系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂とを含むＡ層、及び、ポリ乳酸系樹脂を含むＢ層を有し、
該Ｂ層は、Ｂ層の全成分１００質量％において、５０質量％以上１００質量％以下の結晶性ポリ乳酸系樹脂を含むことを特徴とするポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
厚みが、１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
Ａ層のアクリル系樹脂は、Ａ層の全成分１００質量％において、２０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
アクリル系樹脂が、ポリメチルメタクリレートであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
Ａ層、Ｂ層、Ａ層が、この順に直接積層されたことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。
蒸着層、Ａ層、Ｂ層が、この順に積層されたことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のポリ乳酸系二軸延伸積層フィルム。