JP5979007B2 - ポリ乳酸系フィルム - Google Patents
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Description
(ポリ乳酸系樹脂(A))
本発明のポリ乳酸系フィルムは、ポリ乳酸系樹脂(A)を含むことが重要である。
(エンボス加工)
本発明において、フィルムの少なくとも片面に、凹部または凸部の不連続部分を設ける方法は特に限定されないが、エンボス加工による方法であることが好ましい。エンボス加工では、エンボス部の局所延伸により、フィルム中に、多数の局所的な微細空孔が形成されること、及び/または、多数の薄膜化部分が形成されることにより、フィルム製造時の延伸工程に拠ることなく、透湿性、防水性、柔軟性、加工性を付与せしめることができる。
(フィルム形状)
本発明のポリ乳酸系フィルムは、フィルムの少なくとも片面に、凹部または凸部の不連続部分を有していることが重要である。なお、凹部または凸部の不連続部分は、エンボス加工により形成されることが好ましい態様である。ここで、凹部または凸部の不連続部分を有している、とは、フィルムの少なくとも片面の表面全体が同一面(断面方向からみて同じ高さ)にある連続状ではなく、フィルムの少なくとも片面の表面全体が凹部または凸部の存在のために同一面にないことをいう。
(透湿度)
本発明のポリ乳酸系フィルムは、透湿度が500〜3,000g/(m2・day)であることが重要である。本発明でいう透湿度の測定方法は、実施例の「透湿性」の項に記載した通りである。本発明においては、ポリ乳酸系樹脂(A)を含有するフィルムに、例えば、前述した好ましい形状を有するエンボスロールを用い、また、好ましい材質、組み合わせのロールを用い、後述する好ましいロール温度、線圧、ロール速度でエンボス加工することにより、透湿度を上記範囲とすることができる。透湿度がこの範囲にあることで、透湿性を必要とする用途に好ましく用いることが可能となる。
(ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂(B))
本発明のポリ乳酸系フィルムは、柔軟性、透湿性、防水性、加工性を向上させるために、ポリ乳酸系樹脂(A)以外の熱可塑性樹脂(本発明において、熱可塑性樹脂(B)と呼ぶ)を含むことが好ましい。該熱可塑性樹脂(B)としては、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリ(メタ)アクリレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリイソプレン、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、エチレン/グリシジルメタクリレート共重合体、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、エチレン/プロピレンターポリマー、エチレン/ブテン−1共重合体、デンプンを含むポリマー、樹脂系の可塑剤などが使用できる。
(熱可塑性樹脂(B)の組み合わせ)
本発明のポリ乳酸系フィルムには、前述の熱可塑性樹脂(B)の1種のみを含んでもよいし、2種以上を組み合わせて含んでもよい。組み合わせる樹脂には特に制限はなく、熱可塑性樹脂(B)として前述したポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂群から選ばれた樹脂をそれぞれ組み合わせることができる。その中でも、柔軟性と透湿性を両立させる点から、樹脂系の可塑剤と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂との組み合わせが好ましい。特に、熱可塑性樹脂(B)として、樹脂系の可塑剤と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂とを組み合わせた際に、透湿性と防水性が飛躍的に向上することを見出した。
(結晶性ポリ乳酸系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂の混合)
本発明のポリ乳酸系フィルムに含有されるポリ乳酸系樹脂(A)は、結晶性ポリ乳酸系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂の混合物であることが好ましい。混合物とすることにより、結晶性および、非晶性、それぞれのポリ乳酸系樹脂の利点を両立できるからである。
(充填剤(C))
本発明のポリ乳酸系フィルムは、透湿性を向上させるために、充填剤(C)を含むことが好ましい。充填剤(C)としては、無機充填剤および/または有機充填剤が使用できる。
(引張伸度)
本発明のポリ乳酸系フィルムは、長さ方向および幅方向(長さ方向と垂直な方向)の引張伸度が、いずれも50〜300%であることが好ましい。引張伸度は本発明のポリ乳酸系フィルムを様々な用途に適用する際の加工性に関する指標となり、引張伸度が大きいほど加工性が良好となる。引張伸度が300%以下であると製造時にロール間走行時や巻き取り時のタルミやシワが生じにくく、ロール巻姿や巻出し性が良好となる。長さ方向および幅方向の引張伸度は、100〜290%がより好ましく、150〜280%がさらに好ましい。長さ方向および幅方向の引張伸度をいずれも50〜300%とするための方法としては、例えば、前記した好ましい種類、含有量の各原料を配合した樹脂組成物からなるフィルムを、前記した好ましい形状を有するエンボスロールを用い、前記した好ましいロール温度、線圧でエンボス加工することが挙げられる。
(引張弾性率)
本発明のポリ乳酸系フィルムは、十分な柔軟性を付与するために、長さ方向および幅方向それぞれの引張弾性率が200〜1,500MPaであることが好ましい。引張弾性率は柔軟性に関する指標となり、引張弾性率が小さいほど柔軟性が良好となる。引張弾性率が200MPa以上であると製造時にロール間走行時や巻き取り時のタルミやシワが生じにくく、ロール巻姿や巻出し性が良好となる。引張弾性率は、250〜1,200MPaであることがより好ましく、280〜1,000MPaであることがさらに好ましく、300〜900MPaであることが特に好ましい。長さ方向および幅方向それぞれの引張弾性率を200〜1,500MPaとするための方法としては、例えば、前記した好ましい種類、含有量の各原料を配合した樹脂組成物からなるフィルムを、前記した好ましい形状を有するエンボスロールを用い、前記した好ましいロール温度、線圧でエンボス加工することが挙げられる。
(厚み)
本発明のポリ乳酸系フィルムは、フィルム厚みが5〜200μmであることが好ましい。フィルム厚みを5μm以上とすることで、フィルムとした際のコシが強くなり、取り扱い性に優れ、また、ロール巻姿や巻出し性が良好となる。フィルム厚みを200μm以下とすることで柔軟性および透湿性に優れるものとなり、また、特にインフレーション製膜法においては、自重によりバブルが不安定化しない。フィルム厚みは、7〜150μmがより好ましく、10〜100μmがさらに好ましく、12〜50μmがさらにより好ましい。
(添加剤)
本発明のポリ乳酸系フィルムを構成する組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で前述した以外の添加剤を含有してもよい。例えば、公知の可塑剤、酸化防止剤、結晶核剤、有機滑剤、紫外線安定化剤、末端封鎖剤、着色防止剤、艶消し剤、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、抗酸化剤、イオン交換剤、粘着性付与剤、消泡剤、着色顔料、染料などが使用できる。
(乳酸オリゴマー成分量)
本発明のポリ乳酸系フィルムは、フィルム中に含まれる乳酸オリゴマー成分量が0.3質量%以下であることが好ましい。より好ましくは0.2質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以下である。フィルム中に含まれる乳酸オリゴマー成分量を0.3質量%以下とすることで、フィルム中に残留している乳酸オリゴマー成分が粉末状あるいは液状として析出することによるハンドリング性の悪化を抑制したり、ポリ乳酸系樹脂の加水分解進行を抑制してフィルムの耐経時性劣化を防止したり、さらには、ポリ乳酸特有の臭気を抑制することができる。ここでいう乳酸オリゴマー成分とは、フィルム中に存在する乳酸や乳酸の線状オリゴマーや環状オリゴマーなどの中で量的に最も代表的である乳酸の環状二量体(ラクチド)、すなわちLL−ラクチド、DD−ラクチド、およびDL(メソ)−ラクチドである。乳酸オリゴマー成分量を0.3質量%以下とする方法は後述する。
(製造方法)
次に、本発明のポリ乳酸系フィルムを製造する方法について具体的に説明するがこれに限定されるものではない。
続いて、エンボス加工する方法を以下に例示する。
[測定および評価方法]
実施例中に示す測定や評価は次に示すような条件で行った。
(1)引張弾性率(MPa)
(株)オリエンテック製“TENSILON”(登録商標)UCT-100を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、引張弾性率を測定した。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、初期引張チャック間距離50mm、引張速度200mm/minで、JIS K 7127 (1999)に規定された方法にしたがって、長さ方向、幅方向それぞれについて10回の測定を行い、その平均値を引張弾性率とした。
(2)引張伸度(%)
(株)オリエンテック製“TENSILON”(登録商標)UCT-100を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、引張伸度を測定した。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、初期引張チャック間距離50mm、引張速度200mm/minで、JIS K 7127 (1999)に規定された方法にしたがって、長さ方向、幅方向それぞれについて10回の測定を行い、その平均値を引張伸度とした。
(3)透湿性
25℃、90%RHに設定した恒温恒湿装置にて、JIS Z 0208 (1976)に規定された方法に従って透湿度(g/(m2・day))の測定を3回行い、その平均値を用いて、以下の基準にて評価した。
A:1,500g/(m2・day)以上2,000g/(m2・day)未満
B:1,000g/(m2・day)以上1,500g/(m2・day)未満
C:500g/(m2・day)以上1,000g/(m2・day)未満
D:500g/(m2・day)未満。
(4)耐水性
JIS L 1092 (2009)に規定された方法に従って、耐水度試験(静水圧法;A法(低水圧法))を行った。このとき、水準装置の水位上昇速度は600mm/min±30mm/minとした。この耐水度(mm)の測定を3回行い、その平均値を用いて、以下の基準にて評価した。
A:300mm以上400mm未満
B:200mm以上300mm未満
C:100mm以上200mm未満
D:100mm未満
(5)質量平均分子量、数平均分子量
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した標準ポリメチルメタクリレート換算の値である。GPCの測定は、検出器にWATERS社示差屈折計WATERS410を用い、ポンプにWATERS社MODEL510高速液体クロマトグラフィーを用い、カラムにShodex GPC HFIP-806MとShodex GPC HFIP-LGを直列に接続したものを用いて行った。測定条件は、流速0.5mL/minとし、溶媒にヘキサフルオロイソプロパノールを用い、試料濃度1mg/mLの溶液を0.1mL注入した。
(6)不連続部分の高さ
フィルムサンプルを、ウルトラミクロトームを用い、フィルム面を真上から見た際に凹部または凸部の形状の重心を通る断面が観察面となるように、−100℃で超薄切片を採取した。このフィルム断面の薄膜切片を、走査型電子顕微鏡を用いて、フィルム表面の高さが最も低い部分と、最も高い部分との差にあたる長さが確認できる倍率(例えば200倍)で断面写真を撮影し、不連続部分の高さを測定した。これを、観察する凹部または凸部を変えて5箇所で行い、得られた値の平均値を、本発明における、不連続部分の高さ(μm)とした。
[ポリ乳酸系樹脂(A)]
(A1)
結晶性ポリL−乳酸樹脂、質量平均分子量=200,000、D体含有量=1.4%、融点=166℃
(A2)
結晶性ポリL−乳酸樹脂、質量平均分子量=200,000、D体含有量=5.0%、融点=150℃、
(A3)
非晶性ポリL−乳酸樹脂、質量平均分子量=200,000、D体含有量=12.0%、融点=無し
上記の融点は、ポリ乳酸樹脂を100℃の熱風オーブン中で24時間加熱させた後に、セイコーインスツル社製示差走査熱量計RDC220を用い、試料5mgをアルミニウム製受皿にセットし、25℃から昇温速度20℃/minで250℃まで昇温した際の結晶融解ピークのピーク温度として求めた。
[ポリ乳酸系樹脂(A)以外の熱可塑性樹脂(B)]
(B1)
ポリブチレンアジペート・テレフタレート樹脂(BASF社製、商品名“エコフレックス”(登録商標)FBX7011)
(B2)
ポリブチレンサクシネート系樹脂(三菱化学(株)製、商品名“GSPla”(登録商標)AZ91T)
(B3)
ポリブチレンサクシネート・アジペート系樹脂(昭和高分子(株)製、商品名“ビオノーレ”(登録商標)#3001)
(B4)
数平均分子量8,000のポリエチレングリコール62質量部とL−ラクチド38質量部とオクチル酸スズ0.05質量部を混合し、撹拌装置付きの反応容器中で、窒素雰囲気下160℃で3時間重合することで、数平均分子量8,000のポリエチレングリコールの両末端に数平均分子量2,500のポリL−乳酸セグメントを有するブロック共重合体可塑剤B4を得た。
[可塑剤(P)]
(P1)
アセチルクエン酸トリブチル、ファイザー(株)製、商品名“シトロフレックス”(登録商標)A−4)。
[充填剤(C)]
(C1)
炭酸カルシウム(三共精粉(株)製、商品名“トップフロー”(登録商標)H200、平均粒子径:1.7μm)
[金属製エンボスロール]
(I) 模様:正四角錐台柄、正配列、凹凸差:0.1mm、ピッチ:1.0mm、圧着面積:0.16mm2、圧着面積率:16%、凹凸断面の角度θ:18°
(II) 模様:正四角錐台柄、正配列、凹凸差:0.3mm、ピッチ:1.0mm、圧着面積:0.09mm2、圧着面積率:9%、凹凸断面の角度θ:18°
(III) 模様:正四角錐台柄、正配列、凹凸差:0.5mm、ピッチ:1.0mm、圧着面積:0.04mm2、圧着面積率:4%、凹凸断面の角度θ:18°
(IV) 模様:正四角錐台柄、正配列、凹凸差:0.3mm、ピッチ:1.0mm、圧着面積:0.16mm2、圧着面積率:16%、凹凸断面の角度θ:18°
(V) 模様:正四角錐台柄、正配列、凹凸差:0.3mm、ピッチ:0.5mm、圧着面積:0.04mm2、圧着面積率:16%、凹凸断面の角度θ:18°
[ポリ乳酸系フィルムの作製]
(比較例1)
ポリ乳酸樹脂(A1)20質量部、ポリ乳酸樹脂(A3)50質量部、可塑剤(P1)30質量部の混合物をシリンダー温度190℃のスクリュー径44mmの真空ベント付き2軸押出機に供し、真空ベント部を脱気しながら溶融混練し、均質化した後にペレット化して組成物を得た。
(参考例1)
フィルムの組成を表1のように変更した以外は、比較例1と同様にして厚さ20μmのフィルムを得た。
(実施例1〜18、参考例2〜6、比較例2〜3)
フィルムの組成と、エンボス加工条件を表1〜4のように変更した以外は、参考例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1〜4に示した。
(比較例4)
フィルムの組成を表3のように変更した以外は、比較例1と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表3に示した。
(実施例19)
フィルムの組成を表4のように変更した以外は、比較例1と同様にして厚さ20μmのフィルムを得た。
(実施例20)
ペーパーロール(下段)の凹み部の深さがエンボスロール(V)の凸部の高さの45%であるものに変更した以外は、実施例19と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表4に示した。
(実施例21)
ペーパーロール(下段)の凹み部の深さがエンボスロール(V)の凸部の高さの80%であるものに変更した以外は、実施例19と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表4に示した。
(比較例5)
ペーパーロール(下段)の凹み部の深さがエンボスロール(V)の凸部の高さの100%であるものに変更した以外は、実施例19と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表4に示した。
(実施例22〜23、参考例7、比較例6)
フィルムの組成と、エンボス加工条件を表4のように変更した以外は、実施例21と同様にしてフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表4に示した。
b…エンボスロール表面の凹部または凸部のピッチ
c…圧着面積を計算する1辺
d…圧着面積を計算する1辺
e…フィルムの不連続部分の高さ
f…フィルムの不連続部分のピッチ
g…凸部の厚さ候補
h…凸部の厚さ候補
θ…凹凸断面の角度
Claims (3)
- ポリ乳酸系樹脂(A)、ポリ乳酸系樹脂(A)以外の熱可塑性樹脂(B)を含有するフィルムであって、熱可塑性樹脂(B)が、脂肪族ポリエステル系樹脂、および脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂であり、ポリ乳酸系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)の合計100質量%において、ポリ乳酸系樹脂(A)が20〜95質量%、熱可塑性樹脂(B)が5〜80質量%であり、フィルムの少なくとも片面に、凹部または凸部の不連続部分を有し、不連続部分の高さが50〜150μmであり、透湿度が500〜3,000g/(m2・day)であり、耐水度が200mm以上であるポリ乳酸系フィルム。
- ポリ乳酸系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)の合計100質量部に対して、充填剤(C)を1〜200質量部含有する請求項1に記載のポリ乳酸系フィルム。
- 熱可塑性樹脂(B)が、ポリエーテルセグメントとポリ乳酸セグメントとを有するブロック共重合体及びポリエステルセグメントとポリ乳酸セグメントとを有するブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂と、脂肪族ポリエステル系樹脂及び脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせからなる請求項1または2に記載のポリ乳酸系フィルム。
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