JP7311209B1 - 水分散体 - Google Patents

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Abstract

ポリ乳酸を分散体とし、ポリビニルアルコール類を分散剤とする水分散体を改良して、得られるポリ乳酸の膜により高いヒートシール性と耐水性を付与する。基材に対して３ｇ／ｍ２（乾燥重量）以上のポリ乳酸を含む膜を形成するための水分散体であって、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール類及び水を含み、ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度 が６０．０～８２．０モル％であり、ポリ乳酸とポリビニルアルコール類との配合比（質量比）は、９８／２～９０／１０である、水分散体。

Description

本発明はポリ乳酸を分散質とする水分散体の改良に関する。
プラスチックフリー及び環境保全の要請から、紙などのセルロース材料製のシート（基材）へ生分解性を有するポリ乳酸の膜を積層してなる積層体が提案されている。この積層体の一対を、ポリ乳酸の層を突き合わせるようにして、重ね合わせてヒートシールをすることにより、両者の間に優れたヒートシール性を与えることができる。
ポリ乳酸の膜を形成するにあたり、ポリ乳酸の水分散体を準備して、これをシートの表面へ塗布し、その後乾燥する手法が提案されている。
かかるポリ乳酸の水分散体の例が特許文献１に記載されている。
この水分散体では、分散剤としてポリビニルアルコール類系樹脂が採用されて、ポリ乳酸に対するその配合を特定の比率（ポリ乳酸に対するポリビニルアルコール類系樹脂の配合比が９９／１～３０／７０（質量比））にすることで、得られたポリ乳酸の水分散体は優れた貯蔵安定性を有し、その水分散体を塗布・乾燥した膜は、接着性、被膜形成性及び被覆性を基体へ付与している。
特開２００４－２８５１４４号公報
ポリ乳酸の水分散体により積層体を形成する需要が高まるにつれ、かかる積層体に要求されるヒートシール性もより高いものとなってきた。本発明者らの検討によれば、１００℃で加熱圧着を実行したとき、５．０（Ｎ／１５ｍｍ）以上のヒートシール性が求められる。
なお、積層体には耐水性が要求され、例えば、Ｃｏｂｂ吸水度で１０ｇ／ｍ２以下の値が要求されている。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねてきた。その結果、ポリビニルアルコール類のケン化度及びポリ乳酸とポリビニルアルコール類との配合比（質量比）を調整することで、高いヒートシール性が得られることを見出した。
この発明の第１局面の水分散体は次のように規定される。
基材に対して３ｇ／ｍ２（乾燥重量）以上のポリ乳酸を含む膜であって、１００℃で加熱圧着をしたとき、５．０（Ｎ／１５ｍｍ）以上（ＪＩＳ Ｚ １７０７、剥離速度：３００ｍｍ／分）のヒートシール性を有する膜を形成するための水分散体であって、
ポリ乳酸、ポリビニルアルコール類及び水を含み、
前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が６０．０～８２．０モル％であり、平均重合度は２００～７００であり、
前記ポリ乳酸とポリビニルアルコール類との配合比（質量比）は、９８／２～９０／１０である、水分散体。
このように規定される水分散体によれば、優れたヒートシール性と耐水性が得られる。
ポリビニルアルコール類としては、ポリビニルアルコールの採用が好ましい（第２局面）。
ここにポリビニルアルコールとは、酢酸ビニルを重合させたポリ酢酸ビニルを基本骨格としたポリマーであり、この発明の実施例ではこれを部分的にケン化して得られるポリビニルアルコールを用いた。
ポリビニルアルコール類とは、上記ポリビニルアルコール自体の他、酢酸ビニルと共重合できるスルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基などを含有するモノマーおよびエチレンやブタンジオールなどのモノマーとの共重合体を含む。この発明では部分的にケン化された共重合体が用いられる。このように部分的にケン化されたポリビニルアルコールやその共重合体を変性する事で得られる変性体もポリビニルアルコール類に含まれる。
これらポリビニルアルコール類はポリ乳酸を水に分散させる分散剤として機能する。
ポリビニルアルコール類の平均重合度は２４０～６００とする（第３局面）。
ポリビニルアルコール類としてケン化度が６０．０～７０．０モル％のものを採用したとき、その平均重合度は２３０～３００とする（第４局面）。好ましくはその平均重合度は２４０とする。
ポリビニルアルコール類としてケン化度が６０．０～７０．０モル％のものを採用したとき、その平均重合度は５００～７００とする（第５局面）。好ましくはその平均重合度は６００とする。
ポリビニルアルコール類としてケン化度が６９．０～７４．０モル％のものを採用したとき、その平均重合度は４００～６００とする（第６局面）。好ましくはその平均重合度は５００とする。
ポリビニルアルコール類としてケン化度が７８．５～８２．０モル％のものを採用したとき、その平均重合度は２００～４００とする（第７局面）。更に好ましくはその平均重合度は３００とする。
ポリビニルアルコール類としてケン化度が７８．５～８２．０モル％のものを採用したとき、その平均重合度は２００～６００とする（第８局面）。更に好ましくはその平均重合度は５００とする。
この発明の第９局面は、第１～第８局面で規定の水分散体を用いる積層体の製造方法であって、次のように規定される。即ち、
第１～８の何れかの局面に規定の水分散体を準備するステップと、
前記水分散体をセルロース材料製の第１基材の表面と第２基材の表面とへ積層するステップと、
前記水分散体から前記水を除去して前記第１基材表面に第１シール層を形成し、前記第２基材の表面に第２シール層を形成するステップと、
前記第１シール層と前記第２シール層とを接着させるステップと、
を備えた積層体の製造方法。
前記第１基材表面を構成する第１基材は生分解性を有するセルロース製繊維からなる紙若しくは不織布であり、前記第２基材表面を構成する第２基材も同じくセルロース製の紙若しくは不織布である。ここに、第１基材と第２基材とは連続体であっても、別体であってもよい。第１シール層と第２シール層とは異なる成分の水分散体で形成されたもののでもよい。
第１０局面に規定の製造方法では、第９局面に規定の製造方法の前記第１シール層と前記第２シール層とを接着させるステップにおいて、前記第１シール層及び前記第２シール層に熱、圧力若しくは超音波などの振動の少なくとも１つを付加する。
これにより、安価に接着するステップを実行できる。
第１１局面に規定の製造方法では、第９局面に規定の製造方法の前記第１シール層と前記第２シール層とを接着させるステップにおいて、前記第１シール層及び前記第２シール層に、７０～３００℃の加熱条件かつ０．１～１．０ＭＰａの加圧条件を５秒以下付加する。
これにより、第１シール層と第２シール層との接着が安定する。
第１２局面は第１～第８局面の水分散体を用いて得られる積層体を規定する。
即ち、第１２局面は次のように規定される。
第１～８の何れかの局面に規定の前記水分散体から形成される第１シール層を積層した第１基材表面と、
第１～８の何れかの局面に規定の前記水分散体から形成される第２シール層を積層した第２基材表面と、を備えた積層体であって、
前記第１シール層の膜厚は３～１０ｇ／ｍ２であり、前記第２シール層の膜厚は３～１０ｇ／ｍ２であり、両者を１００℃、０．２ＭＰａ、１秒間でヒートシールしたときのヒートシール強度が５Ｎ／１５ｍｍ以上１０Ｎ／１５ｍｍ未満以下（ＪＩＳ Ｚ １７０７、剥離速度：３００ｍｍ／分、剥離条件は１８０度剥離）である、積層体。
第１２局面に規定の積層体において、前記第１シール層と前記第２シール層とを１２０℃、０．２ＭＰａ、１秒間でヒートシールしたときのヒートシール強度が６Ｎ／１５ｍｍ以上（ＪＩＳ Ｚ １７０７、試験速度：３００ｍｍ／分、剥離条件は１８０度剥離）とする（第１３局面）。
第１２局面又は第１３局面に規定の積層体において、その耐水性としてＣｏｂｂ吸水度を１０．０ｇ／ｍ２以下とする（第１４局面、第１５局面）。
この発明の第１６局面は次のように規定される、即ち、第１～８のいずれか局面に規定の水分散体のコーティング剤、又はバインダの製造のための使用。
生分解性樹脂としてポリ乳酸を選択したのは、工業的に実用化が進んでおり、その他の生分解性樹脂と比較し、安価で食品包装用として好ましいためである。尚、基材に積層されたポリ乳酸の膜をヒートシール層として適用する場合、Ｌ型とＤ型のポリ乳酸の配合比は６：９４～９４：６とすることが好ましい。この範囲において優れたヒートシール性が得られる。他方、この範囲を外れると結晶化度と融点が上昇するため、低温でヒートシール性を発揮することが困難となるおそれがある。
ポリ乳酸としては、乳酸をモノマーとした、ホモポリマーの他、生分解性を阻害しない範囲で他のヒドロキシカルボン酸との共重合体を用いることもできる。
上記ポリ乳酸の改質のために添加する助剤として、ポリ乳酸以外の生分解性樹脂を配合することができる。
上記において、生分解性樹脂とは、微生物によって完全に消費され自然的副産物のみを生じる材料である。
かかる生分解性樹脂として次のものが挙げられる。
乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体等のポリ乳酸類、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、カプロラクトンとヒドロキシカルボン酸との共重合体等のポリカプロラクトン類、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）、熱可塑性デンプン（ＴＰＥ）、ポリマレート（ＰＭＡ）、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリエチレンテレフタレートサクシネート（ＰＥＴＳ）、ポリブチレンテレフタレートサクシネート（ＰＢＴＳ）、ポリヒドロキシアルカン酸類（ＰＨＡ、ＰＨＢ、ＰＨＶ及びＰＨＢＨなど）、ポリエチレンフラノエート（ＰＥＦ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）等が挙げられる。これらの１種又は２種以上を併用して用いることができる。
生分解性樹脂の配合量はこの水系分散体の用途等に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、ポリ乳酸に対して１．０～５０．０質量％とすることができる。
また、ポリ乳酸の膜は、優れた耐水性および耐油性を有しており、紙製の基材に積層することで、耐水紙および耐油紙として活用することができる。
なお、本発明者らの検討によれば、食品の包装材には、高い耐水性が求められており、例えばＣｏｂｂ吸水度において、１０ｇ／ｍ２以下とすることが好ましい。
ポリ乳酸の膜が融着するものであれば、基材を構成する材料は任意に選択可能であるが、ポリ乳酸を選択した目的が生分解性であるところ、この基材も生分解性の材料製とすることが好ましい。
かかる基材として、セルロース等の生分解性を備えた繊維から構成される、紙、不織布及び布や生分解性を備える樹脂フィルムなどを挙げられる。
分散媒たる水に対して、ポリ乳酸を分散させる分散剤としてポリビニルアルコール類が用いられる。
この発明の実施例では、ポリビニルアルコール類として、所定ケン化度のポリビニルアルコールを採用している。
先行特許文献１においては、ケン化度が８４モル％以下、平均重合度は７００以下のポリビニルアルコール類が提案されている。
本願発明者らは、ケン化度を６０～８２モル％としたポリビニルアルコール類の使用により、優れたヒートシール性と耐水性を確保できること見出した。
その構成は、既述の第１の局面で規定されるように、次の様になる。
基材に対して３ｇ／ｍ２（乾燥重量）以上のポリ乳酸を含む膜を形成するための水分散体であって、
ポリ乳酸、ポリビニルアルコール類及び水を含み、
前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が６０．０～８２．０モル％であり、
前記ポリ乳酸とポリビニルアルコール類との配合比（質量比）は、９８／２～９０／１０である、水分散体。
以下に実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
実施例及び比較例の水分散体は紙製基材（日本製紙（株）社製：ＮＰＩ上質）に所望の膜厚（乾燥質量、ｇ／ｍ２）となるようバーコーターを用いて片面塗工し、１３０℃で６０秒間乾燥することでヒートシール層を基材シート上に作製した。尚、膜厚（ｇ/ｍ2）は、コーティング前後の紙基材の重さを量ることで算出した。
なお、各種の特性については以下の方法によって測定又は評価した。
（１）ヒートシール強度評価
紙製基体のヒートシール層同士をヒートシーラーにより、ヒートシール温度を８０、９０、１００、１１０、１２０℃と変更してヒートシールし、ヒートシール温度のみを変更した評価サンプルを作製した。なお、ヒートシール時のプレス圧は０．２ＭＰａ、プレス時間は１秒の一定条件を用いた。ヒートシール強度は、ＪＩＳ Ｚ１７０７に準じて、引張試験機にて実施し、引張速度は３００ｍｍ／ｍｉｎ、剥離条件は１８０度剥離とした時のヒートシール強度（Ｎ/１５ｍｍ）から求めた。
現在の市場では、５Ｎ／１５ｍｍ以上のヒートシール強度が求められている。更に好ましくは、６Ｎ／１５ｍｍ以上のヒートシール強度が求められている。
一対のポリ乳酸膜を密着かつ接合する（シールする）には、両者を突き合わせておいて、７０～３００℃の昇温状態を１～５秒以下、かつ０．１～１．０ＭＰの加圧状態に維持することが好ましい。なお、より低い温度でシールできた方が、エネルギー効率が良くシール速度を早くできるなどの工業利用上、有益である。そのため、シールする時の温度は、より好ましくは７０～３００℃、更に好ましくは９０～２００℃、最も好ましくは１００～１５０℃である。
一対のポリ乳酸膜のシール方法は、上記の加圧加熱（ヒートシール）に限られない。
加熱条件を高くすることにより、加圧を省略して、シールすることもできる。
加圧条件を高くすれば、加熱を省略して、シールすることもできる。
さらには、加熱や加圧のすることなく、超音波振動により、シールすることもできる。
もちろん、加熱、加圧、振動の任意の組み合わせによりシールすることができる。
（２）耐水性評価
ＪＩＳ－Ｐ８１４０（１９９８年）に準じて、コッブ（Ｃｏｂｂ）吸水度試験器（商品名：ガーレコブサイズテスター、熊谷理機工業（株）社製）を用いて、紙製基体のヒートシール層の１２０秒後のＣｏｂｂ吸水度（ｇ／ｍ２）を測定した。数値が小さいほど、耐水性に優れることを示す。
現在の市場では、１０ｇ／ｍ２以下のＣｏｂｂ吸水度の値が求められている。
（３）ポリビニルアルコールのケン化度及び重合度
ＪＩＳＫ６７２６－１９９４に準じて求めた値を示した。
（３）粒子径
光散乱式粒子径測定装置（マイクロトラック・ベル株式会社製：Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ ＭＴ３３００ＩＩ）で測定して得られる積算分布の５０％に対する値を粒子径として示した。詳細は「色材」６７[７]、４６３－４７３（１９９４）に解説されている。
表１に実施例及び比較例の水分散体における分散体を示した。
この分散体に対する分散媒である水については、これと分散体との配合割合は求められる粘度等に応じて任意に選択される。また、水自体の特性（硬度、イオン濃度等）についても、水分散体の用途に応じて任意に選択される。水には各種の助剤を加えることができる。助剤については後述する。
各種、各量のポリビニルアルコールを水５０質量部に溶解させた水溶液を準備し、これにポリ乳酸（トタルコービオン（株）社製ＰＬＡ ＬＸ９３０ Ｄ型乳酸：Ｌ型乳酸＝１０：９０）を、一般的な転相乳化法により分散させて、実施例及び比較例の水分散体を調製した。ポリ乳酸とポリビニルアルコールの配合割合（質量比）は９８／２～９０／１０とする。この範囲において、所定範囲のケン化度のポリビニルアルコールを採用することにより、好適なヒートシール性と耐水性を確保できる。
ポリビニルアルコールの配合割合が２質量％未満となると、ポリ乳酸を均一に水に分散できなくなるおそれがある。ポリビニルアルコール類の配合割合が１０質量％を超えると、ヒートシール強度やＣｏｂｂ吸水度が悪化するおそれがある。
ポリ乳酸とポリビニルアルコールとの組み合わせにおいて、ヒートシール性や耐水性は専らポリ乳酸が担うので、ポリ乳酸の比率を高くすることが好ましい。本発明者らの検討によれば、両者の配合割合（質量比）は９８／２～９５／５とすることが好ましい。
ここに、転相乳化法として、コロイドミル、ホモミキサー、ホモジナイザー、各種押出機、ニーダールーダー、３軸遊星分散機等の公知の機械乳化法を採用できる。
水分散体におけるポリ乳酸の粒子径は、転相乳化法の条件（時間、温度、回転速度など）を制御して調製される。
以下、この発明の実施例、比較例の説明をする。
Figure 0007311209000001
 表１において、各名称は以下成分を示す。

ポリ乳酸：トタルコービオン株式会社製Ｌｕｍｉｎｙ ＬＸ９３０（登録商標）
ＰＶＡ１：平均ケン化度６５モル％、平均重合度２４０の部分ケン化ポリビニルアルコール
ＰＶＡ２：平均ケン化度６５モル％、平均重合度６００の部分ケン化ポリビニルアルコール
ＰＶＡ３：ケン化度７２モル％、平均重合度５００の部分ケン化ポリビニルアルコール
ＰＶＡ４：ケン化度８０モル％、平均重合度３００の部分ケン化ポリビニルアルコール
ＰＶＡ５：ケン化度８０モル％、平均重合度５００の部分ケン化ポリビニルアルコール
ＰＶＡ６：ケン化度８８モル％、平均重合度５００の部分ケン化ポリビニルアルコール
ＰＶＡ７：ケン化度８８モル％、平均重合度１７００の部分ケン化ポリビニルアルコール
表１の結果より、次のことが分かる。
（１）実施例１～１５と比較例１～３との比較により、ポリ乳酸とポリビニルアルコールの配合割合（質量比）を９８／２～９０／１０として、平均ケン化度が６０．０～８２．０モル％のポリビニルアルコールを採用したとき、１００℃、０．２ＭＰａ、１秒のヒートシール条件でヒートシール強度が５Ｎ／１５ｍｍを超え、更には、１２０℃、０．２ＭＰａ、１秒のヒートシール条件でヒートシール強度が６Ｎ／１５ｍｍを超え、かつＣｏｂｂ吸水度も１０．０ｇ／ｍ２以下と優れた耐水性を示している。ただし、同条件であっても、ポリ乳酸膜の膜厚が３ｇ／ｍ２を下回ると（比較例１）、ヒートシール強度および耐水性が確保できなくなっている。
ここに、表１において、実施例１等で用いたポリビニルアルコールのケン化度の規格幅の下限（６０．０モル％）と実施例１３等で用いたポリビニルアルコールの規格幅のケン化度の上限（８２．０モル％）をもって、ポリビニルアルコールの平均ケン化度を規定している。かかる範囲のケン化度のポリビニルアルコールであれば、表１の各実施例と同様の効果を得られると予測できるからである。
（２）同じく、実施例１～１５と比較例１～３との比較により、ポリビニルアルコールの平均重合度は２００～７００とすることが好ましい。
ここに、表１において、実施例１等で用いたポリビニルアルコールの重合度の規格幅の下限（２００）と実施例１３等で用いたポリビニルアルコールの重合度の規格幅の上限（７００）をもって、ポリビニルアルコールの平均重合度を規定した。かかる範囲の重合度のポリビニルアルコールであれば、表１の各実施例と同様の効果を得られると予測できるからである。
ポリビニルアルコールの重合度は、その中央値において規定することもできる。このときの下限値は２４０であり、上限値は６００である。
表１における実施例１～６の結果より、平均ケン化度が６０．０～７０．０モル％、その平均重合度が２３０～３００のポリビニルアルコールを採用することにより、好適なヒートシール強度と耐水性が得られることがわかる。
ここに、実施例１等で用いたポリビニルアルコールのケン化度の規格幅の下限（６０．０）とその上限（７０．０）をもってポリビニルアルコールの平均ケン化度を規定し、重合度の規格幅の下限（２３０）とその上限（３００）をもって、ポリビニルアルコールの平均重合度を規定した。かかる範囲のけん化度及び重合度のポリビニルアルコールであれば、実施例１～６と同様の効果を得られると予測できるからである。
表１における実施例７、８の結果より、平均ケン化度が６０．０～７０．０モル％、その平均重合度が５００～７００のポリビニルアルコールを採用することにより、好適なヒートシール強度と耐水性が得られることがわかる。
ここに、実施例７等で用いたポリビニルアルコールのケン化度の規格幅の下限（６０．０）とその上限（７０．０）をもってポリビニルアルコールの平均ケン化度を規定し、重合度の規格幅の下限（５００）とその上限（７００）をもって、ポリビニルアルコールの平均重合度を規定した。かかる範囲のけん化度及び重合度のポリビニルアルコールであれば、各実施例７、８と同様の効果を得られると予測できるからである。
表１における実施例９の結果より、平均ケン化度が６９．０～７４．０モル％、その平均重合度が４００～６００のポリビニルアルコールを採用することにより、好適なヒートシール強度と耐水性が得られることがわかる。
ここに、実施例９で用いたポリビニルアルコールのケン化度の規格幅の下限（６９．０）とその上限（７４．０）をもってポリビニルアルコールの平均ケン化度を規定し、重合度の規格幅の下限（４００）とその上限（６００）をもって、ポリビニルアルコールの平均重合度を規定した。かかる範囲のけん化度及び重合度のポリビニルアルコールであれば、実施例９と同様の効果を得られると予測できるからである。
表１における実施例１０の結果より、平均ケン化度が７８．５～８２．０モル％、その平均重合度が２００～４００のポリビニルアルコールを採用することにより、好適なヒートシール強度と耐水性が得られることがわかる。
ここに、実施例１０で用いたポリビニルアルコールのケン化度の規格幅の下限（７８．５）とその上限（８２．０）をもってポリビニルアルコールの平均ケン化度を規定し、重合度の規格幅の下限（２００）とその上限（４００）をもって、ポリビニルアルコールの平均重合度を規定した。かかる範囲のけん化度及び重合度のポリビニルアルコールであれば、実施例１０と同様の効果を得られると予測できるからである。
表１における実施例１１～１５の結果より、平均ケン化度が７８．５～８２．０モル％、その平均重合度が４００～６００のポリビニルアルコールを採用することにより、好適なヒートシール強度と耐水性が得られることがわかる。
ここに、実施例１１～１５で用いたポリビニルアルコールのケン化度の規格幅の下限（７８．５）とその上限（８２．０）をもってポリビニルアルコールの平均ケン化度を規定し、重合度の規格幅の下限（４００）とその上限（６００）をもって、ポリビニルアルコールの平均重合度を規定した。かかる範囲のけん化度及び重合度のポリビニルアルコールであれば、実施例１１～１５と同様の効果を得られると予測できるからである。
実施例で用いたポリビニルアルコールは、工業的材料として入手できるものであり、全て部分ケン化ポリビニルアルコールであった。
ポリ乳酸の分散体として適用可能なものであって、上記のように平均ケン化度と平均重合度が規定されるものであれば、ポリビニルアルコール自体の他、その共重合体やそれらの変性体、即ちポリビニルアルコール類においても同様な効果が得られる。
以下、この発明の水分散体に用いることができる助剤について説明する。
即ち、助剤として次のものが挙げられる。
ｐＨ調整剤として、特に限定されないが、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、その他の無機塩、アミン類等が挙げられる。具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、乳酸ナトリウム、乳酸カルシウム、 シュウ酸カルシウム、水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム、乳酸マグネシウム、シュウ酸マグネシウム、塩基性乳酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、アンモニア，メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン，ジエタノールアミン，トリエタノールアミンが挙げられる。なお、中和には、１種類の塩基性化合物を単独で用いてもよいし、二種類以上の塩基性化合物を併用してもよい。
ｐＨ調整剤を使用することで、ポリ乳酸中の残留酸モノマーおよび、ポリ乳酸が加水分解する際に発生する酸性分解物を中和することができる。酸性物質は加水分解の触媒として作用するため、ｐＨ調整剤はポリ乳酸の加水分解抑制に有用である。
ｐＨ調整剤の配合量はこの水系分散体の用途等に応じて適宜選択されるものであるが、例えばポリ乳酸に対して０．０５～２．０質量％とすることができる。
耐水性向上助剤として、スチレン－アクリル共重合体、デンプン、ワックスを挙げられる。
スチレン－アクリル共重合体のスチレン系モノマーとしては、特に限定されず、例えば、スチレン、α－メチルスチレン、β－メチルスチレン、２，４－ジメチルスチレン、α－エチルスチレン、α－ブチルスチレン、４－メトキシスチレン、ビニルトルエン等を挙げることができる。アクリル系モノマーとしては、特に限定されず、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類、３－エトキシプロピルアクリレート、３－エトキシブチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート等のアクリル酸アリールエステル類およびアクリル酸アラルキルエステル類、ジエチレ ングリコール、トリエチレングリコール、グリセリンのような多価アルコールのモノアクリル酸エステル類等を挙げることができる。
デンプンとしては、トウモロコシデンプン、ポテトデンプン、タピオカデンプン、酸化デンプン、リン酸デンプン、エーテル化デンプン、ジアルデヒド化デンプン、エステル化デンプン等の変性デンプン等が挙げることができる。
ワックスとしては、天然ワックス、合成ワックス等のワックス類を使用することができる。天然ワックスとしては、キャンデリラワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバ固体ろう等の植物系天然ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系天然ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン等の鉱物系天然ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムワックス等の石油系天然ワックス等が挙げられる。また合成ワックスとしては、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素類、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体等の変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体等の水素化ワックス、１２－ヒドロキシステアリン酸、植物油脂及び動物性油脂から得られる高級脂肪酸と高級アルコールから合成されるエステルワックス、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等が挙げられる。
これらの１種又は２種以上を併用して、ヒートシール性を損ねない範囲で用いることができる。
分散助剤として、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、高分子界面活性剤、カチオン性高分子化合物、アニオン性高分子化合物から、１種又は２種以上の混合物を用いることとができる。
助剤として、次の増粘剤を配合することができる。粘度を調整する事により水分散体の貯蔵安定性を向上させたり、塗布する時の塗工適正を向上させたりすることが出来る。
増粘剤としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース誘導体、カチオン化澱粉、エーテル化澱粉等の澱粉誘導体、アラビアガム、グアーガム、キサンタンガム等の植物ガム、カゼイン、キトサン、キチン等の動物性高分子等、ポリエチレングリコール等のポリアルコキシド系高分子、が挙げられる。
増粘剤の配合量はこの水系分散体の用途等に応じて適宜選択されるものであるが、例えば生分解性樹脂水分散体に対して０．０１～２．０質量％とすることができる。
助剤として、可塑剤を配合することもできる。可塑剤はポリ乳酸および生分解性樹脂を軟化させる助剤であり、ポリ乳酸から得られるヒートシール層へ柔軟性を付与できる。
可塑剤として次のものが挙げられる。
クエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリブチル等のクエン酸誘導体、ジエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジプロピオネート等のエーテルエステル誘導体、グリセリントリアセテート、グリセリントリプロピオネート、グリセリントリブチレート等のグリセリン誘導体、エチルフタリルエチルグリコレート、エチルフタリルブチルグリコレート、ブチルフタリルブチルグリコレート等のフタル酸誘導体、アジピン酸２－（２－メトキシエトキシ）エタノールおよびベンジルアルコールの反応生成物、アジピン酸と１，４－ブタンジオールとの縮合体等のアジピン酸誘導体、アルキルスルホン酸フェニルエステル、ポリカプロラクトン、ポリプロピオラクトン等のポリヒドロキシカルボン酸等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を併用して用いることができる。
可塑剤の配合量はこの水系分散体の用途等に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、ポリ乳酸に対して１～１５質量％が好ましく、１～１０質量％が更に好ましく、１～５質量％が最も好ましい。配合量が１質量％未満になると、ヒートシール性能の向上が乏しく添加する意味合いが乏しくなり、１５質量％を超えると、ヒートシール強度が弱くなるため、実用的ではない。
分散質には、上記ポリ乳酸と可塑剤以外に、水分散体の経時安定性を向上させるための助剤として、カルボジイミド化合物を配合することができる。
カルボジイミド化合物としては、多価カルボジイミド化合物（１分子中に複数のカルボジイミド基を含んだ化合物）を用いることが望ましい。更に好ましくは、カルボジイミド変性イソシアネート化合物、カルボジイミド変性イソシアネート化合物のイソシアネート基とシクロヘキシルアミンなどのアミノ基やポリエチレングリコールモノメチルエーテルなどのヒドロキシル基やシクロヘキサンカルボン酸などのカルボン酸基などを反応させた誘導体が挙げられる。
カルボジイミド変性イソシアネートとは、イソシアネート化合物の一部をカルボジイミド化させたものであり、カルボジイミド変性イソシアネート化合物としては、次に挙げるイソシアネートをカルボジイミド化したものの重合物を用いることができる。
カルボジイミド変性イソシアネートとして次のものが挙げられる。
フェニレンジイソシアネート、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、ジメチルビフェニレンジイソシアネート、ジメトキシビフェニレンジイソシアネート、テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、４，４’－ジメチルジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
多価カルボジイミド化合物を１種又は２種以上を併用して用いることができる。前記多価カルボジイミド化合物の配合量は、この水系分散体の用途等に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、ポリ乳酸に対して０．６～５．５質量％が好ましく、０．６～２．６質量％が最も好ましい。尚、前記カルボジイミド化合物の配合割合がポリ乳酸に対して質量比で０．６質量％未満となると、ポリ乳酸に対する経時的安定性が十分に発揮されないおそれがある。他方、５．５質量％を超えても使用量に見合う効果は得られず、経済的でなく、それぞれ好ましくない。
この発明は、上記発明の実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

Claims (16)

  1. 基材に対して３ｇ／ｍ２（乾燥重量）以上のポリ乳酸を含む膜であって、１００℃で加熱圧着をしたとき、５．０（Ｎ／１５ｍｍ）以上（ＪＩＳ Ｚ １７０７、剥離速度：３００ｍｍ／分）のヒートシール性を有する膜を形成するための水分散体であって、
    ポリ乳酸、ポリビニルアルコール類及び水を含み、
    前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が６０．０～８２．０モル％であり、平均重合度は２００～７００であり、
    前記ポリ乳酸とポリビニルアルコール類との配合比（質量比）は、９８／２～９０／１０である、水分散体。
  2. 前記ポリビニルアルコール類はポリビニルアルコールである、請求項１に記載の水分散体。
  3. 前記ポリビニルアルコール類の平均重合度が２４０～６００である、請求項１に記載の水分散体。
  4. 前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が６０．０～７０．０モル％であり、かつその平均重合度は２３０～３００である、請求項１に記載の水分散体。
  5. 前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が６０．０～７０．０モル％であり、かつその平均重合度は５００～７００である、請求項１に記載の水分散体。
  6. 前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が６９．０～７４．０モル％であり、かつその平均重合度は４００～６００である、請求項１に記載の水分散体。
  7. 前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が７８．５～８２．０モル％であり、かつその平均重合度は２００～４００である、請求項１に記載の水分散体。
  8. 前記ポリビニルアルコール類はその平均ケン化度が７８．５～８２．０モル％であり、かつその平均重合度は４００～６００である、請求項１に記載の水分散体。
  9. 請求項１～８の何れかの記載の水分散体を準備するステップと、
    前記水分散体をセルロース材料製の第１基材の表面と第２基材の表面とへ積層するステップと、
    前記水分散体から前記水を除去して前記第１基材の表面に第１シール層を形成し、前記第２基材の表面に第２シール層を形成するステップと、
    前記第１シール層と前記第２シール層とを接着させるステップと、
    を備えた積層体の製造方法。
  10. 前記第１シール層と前記第２シール層とを接着させるステップにおいて、前記第１シール層及び前記第２シール層に熱、圧力若しくは振動の少なくとも１つを印加する、請求項９に記載の製造方法。
  11. 前記第１シール層と前記第２シール層とを接着させるステップにおいて、前記第１シール層及び前記第２シール層に、７０～３００℃の加熱条件かつ０．１～１．０ＭＰａの加圧条件を５秒以下印加する、請求項９に記載の製造方法。
  12. 請求項１～８の何れかに記載の前記水分散体から形成される第１シール層を積層した第１基材表面と、
    請求項１～８の何れかに記載の前記水分散体から形成される第２シール層を積層した第２基材表面と、を備えた積層体であって、
    前記第１シール層の膜厚は３～１０ｇ／ｍ２であり、前記第２シール層の膜厚は３～１０ｇ／ｍ２であり、両者を１００℃、０．２ＭＰａ、１秒間でヒートシールしたときのヒートシール強度が５Ｎ／１５０ｍｍ以上１０Ｎ／１５０ｍｍ未満以下（ＪＩＳ Ｚ １７０７、剥離速度：３００ｍｍ／分）である、積層体。
  13. 前記第１シール層と前記第２シール層とを１２０℃、０．２ＭＰａ、１秒間でヒートシールしたときのヒートシール強度が６Ｎ／１５ｍｍ以上（ＪＩＳ Ｚ １７０７、試験速度：３００ｍｍ／分）とする、請求項１２に記載の積層体。
  14. １０．０ｇ／ｍ２以下のＣｏｂｂ吸水度を有する請求項１２に記載の積層体。
  15. １０．０ｇ／ｍ２以下のＣｏｂｂ吸水度を有する請求項１３に記載の積層体。
  16. 請求項１～９の何れかに記載の水分散体のコーティング剤又は接着剤の製造のための使用。
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