JPH08252895A - 分解性ラミネート材料 - Google Patents
分解性ラミネート材料Info
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- JPH08252895A JPH08252895A JP5735295A JP5735295A JPH08252895A JP H08252895 A JPH08252895 A JP H08252895A JP 5735295 A JP5735295 A JP 5735295A JP 5735295 A JP5735295 A JP 5735295A JP H08252895 A JPH08252895 A JP H08252895A
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Abstract
れる分解性ラミネート材料を提供する。 【構成】 面配向度ΔPが3.0×10-3以上であり、
かつ、フィルムを昇温したときの結晶融解熱量ΔHmと
昇温中の結晶化により発生する結晶化熱量ΔHcとの差
(ΔHm−ΔHc)が20J/g以上かつ{(ΔHm−
ΔHc)/ΔHm}が0.75以上である配向ポリ乳酸
系フィルムと、紙とをラミネートしたことを特徴とする
分解性ラミネート材料。 【効果】 紙の欠点を補ない、かつ、複合材料として優
れた特性を有する。
Description
ラミネート材料に関し、特にポリ乳酸系重合体フィルム
と紙材料との積層体に関する。
いる。紙は使用後は焼却が容易でまた自然環境中に放置
されても分解できるため、環境保護の観点から優れた材
料といえる。しかし、紙は耐水性、耐油脂性、引き裂き
強度などが低く、またガス遮断性、防湿性が十分でない
ため、用途に応じて塗工紙が用いられている。さらに性
能向上を図るため、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニルなどのプラスチック材料と複合化して使用
されることもある。
然環境中で分解せずに残存するので、前記複合化された
材料は自然崩壊性を有していないことが多い。また、紙
とプラスチック材料を分離して処理することも難しい。
に放置されても分解できるいわゆる生分解性プラスチッ
クが近年注目を浴びている。生分解性プラスチックの中
でも薄膜化したフィルムを製造でき、特に、上述した紙
の欠点を補うことができるポリ乳酸系フィルムの実用化
が望まれている。
物性繊維を含有する基材の表面にポリ乳酸またはその誘
導体を被覆した生分解性複合材料が、また、特開平4−
336246号にはポリ乳酸または乳酸とオキシカルボ
ン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性分解性ポリマ
ーと、紙からなる分解性ラミネート紙が、さらに、特開
平5−38784号にはポリ乳酸または乳酸とオキシカ
ルボン酸のコポリマーを主成分とする熱可塑性分解性ポ
リマーと、再生セルロースフィルムからなる分解性ラミ
ネート組成物が開示されている。
複合材料、分解性ラミネート紙および分解性ラミネート
組成物では、植物性繊維を含有する基材あるいは紙とポ
リ乳酸フィルムとを貼り合わせる際に、ポリ乳酸フィル
ムが自らの脆性のために破断することがあり、貼り合わ
せた後に高温で放置すると、ポリ乳酸フィルムが失透す
るなどの外観の変化を生じやすい。また、得られるラミ
ネート材料を折り曲げると、折り目に白化・亀裂が生じ
やすい。さらに、艶だしを行なっても、十分な艶を得る
ことができない。
術は、紙の欠点を補ったものの、複合材料として新たな
課題を生じていた。
後、土壌中または水中において自然に加水分解が進行し
土中に原形が残らず無害な分解物となるような、紙とポ
リ乳酸系重合体フィルムとから構成される分解性ラミネ
ート材料を提供するものである。
度ΔPが3.0×10-3以上であり、かつ、フィルムを
昇温したときの結晶融解熱量ΔHmと昇温中の結晶化に
より発生する結晶化熱量ΔHcとの差(ΔHm−ΔH
c)が20J/g以上かつ{(ΔHm−ΔHc)/ΔH
m}が0.75以上である配向ポリ乳酸系フィルムと、
紙とをラミネートしたことを特徴とする分解性ラミネー
ト材料である。前記配向ポリ乳酸系フィルムはL−乳酸
またはD−乳酸、もしくはそれらの混合物からなり、L
−乳酸とD−乳酸との割合が100:0〜94:6の範
囲内または0:100〜6:94の範囲内にある共重合
体あるいはこれらの混合体からなることが好ましい。
分解性ラミネート材料に用いられる配向ポリ乳酸系フィ
ルムは、ポリ乳酸または乳酸と他のヒドロキシカルボン
酸との共重合体、もしくはこれらの混合物を主成分と
し、本発明の効果を阻害しない範囲で他の高分子材料を
混入してもよい。また、成形加工性、フィルム物性を調
整する目的で可塑剤、滑剤、無機フィラー、紫外線吸収
剤などの添加剤、改質剤を添加することも可能である。
れ、ヒドロキシカルボン酸としてはグリコ−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。
ど公知のいずれの方法を採用することも可能であり、さ
らには、分子量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構わない。重合体の重量平均分子量
としては、5万から100万が好ましく、かかる範囲を
下まわると実用物性がほとんど発現されず、上まわる場
合には、溶融粘度が高くなりすぎ成形加工性に劣る。
る。ポリ乳酸系重合体を十分に乾燥し、水分を除去した
のち押出機で溶融する。溶融温度は組成によって変化す
るので、それに対応して適宜選択することが好ましい。
実際には140℃から250℃の温度範囲が通常選ばれ
る。
するキャスティングドラム(冷却ドラム)に接触させて
急冷するのが好ましい。キャスティングドラムの温度は
50℃以下が適当である。これより高いとポリマーがキ
ャスティングドラムに粘着し、引き取れない。また、結
晶化が促進されて、球晶が発達し延伸できなくなるた
め、ガラス転移点以下に設定して急冷し実質上非晶性に
することが好ましい。
または同時2軸延伸のいずれでもかまわないが、使用目
的上、縦・横両方向の物性の改良が必要なので、2軸延
伸することが望ましい。本発明では、未延伸シートの延
伸倍率は縦(長手)方向、横(幅)方向それぞれ1.5
〜5倍の範囲で、延伸温度は50℃〜90℃の範囲で適
宜選択することにより、無配向シートあるいはフィルム
では1.0×10-3以下である面配向度ΔPを、本発明
で規定する3.0×10-3以上に増大させて、薄肉でも
強靱な配向フィルムを得ることができる。
向の配向度を表し、通常直交3軸方向の屈折率を測定し
以下の式で算出される。
率、αはフィルム厚さ方向の屈折率である。
が、大きくはフィルム面内の分子配向に依存する。つま
りΔPの増大はフィルム面内、特にフィルムの流れ方向
および/またはそれと直行する方向に対し、分子配向を
増大させ、フィルムの強度を高め、もろさを改良するこ
とにつながる。
らゆるフィルム延伸法に加え電場や磁場を利用した分子
配向法を採用することもできる。
であり、これよりもΔPを高めようとすると、延伸が不
安定ないし不可能になるという不利が生じる。
ることにより強度面で顕著に改良されるとともに、無配
向シートの場合に見られる主に球晶成長に起因する脆化
や白化を防止することができる。
良となる。具体的には、夏の暑い時期にはフィルムが収
縮する。あるいは、フィルムをロール状態で保存中に自
然収縮しフィルムにたるみや波打ちを生じることもあ
る。このため、紙とのラミネートが難しい。また、ラミ
ネート時に加わる熱によりフィルムが収縮してしまい、
カールを生じるという問題がある。
約50℃以上の温度雰囲気下で、ポリ乳酸系フィルムが
収縮しないこと、すなわち、熱寸法安定性を有している
ことが重要である。
リ乳酸系フィルムにおいては、実用的な熱寸法安定性を
得るために、フィルムの(ΔHm−ΔHc)を20J/
g以上、かつ{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}を0.7
5以上に制御することが重要である。
フィルムの熱寸法安定性が不良であり、貼り合わせや乾
燥、エージング等で加わる温度で収縮する等の問題が生
じやすく、実用性に供しない。条件を上回れば、熱寸法
安定性が良好となり、実用上支障がない。
差走査熱量測定(DSC)により求められるもので、Δ
Hmは昇温速度10℃/分で昇温したときの全結晶を融
解させるのに必要な熱量であって、重合体の結晶融点付
近に現れる結晶融解による吸熱ピークの面積から求めら
れる。またΔHcは、昇温過程で生じる結晶化の際に発
生する発熱ピークの面積から求められる。
依存し、結晶性が大きい重合体では大きな値を取る。ち
なみに共重合体のないL−乳酸またはD−乳酸の完全ホ
モポリマーでは、60J/g以上であり、これら2種の
乳酸の共重合体ではその組成比によりΔHmは変化す
る。ΔHcは、重合体の結晶性に対するその時のフィル
ムの結晶化度に関係する指標であり、ΔHcが大きいと
きには、昇温過程でフィルムの結晶化が進行する。すな
わち重合体が有する結晶性を基準にフィルムの結晶化度
が相対的に低かったことを表す。逆に、ΔHcが小さい
時は、重合体が有する結晶性を基準にフィルムの結晶化
度が相対的に高かったことを表す。
つの方向は、結晶性が高い重合体を原料に、結晶化度の
比較的高いフィルムをつくることである。フィルムの結
晶化度は、重合体の組成に少なからず依存し、重合体そ
のもののΔHmを20J/g以上にするにはL−乳酸と
D−乳酸の組成比が100:0〜94:6の範囲内また
は0:100〜6:94の範囲内にするのが重要であ
る。また、ΔHcを低下させるためには、すなわちフィ
ルムの結晶化度を高めるためにはフィルムの成形加工条
件を選定する必要がある。
おいてフィルムの結晶化度を上げるためには、延伸倍率
を上げ配向結晶化を促進する、延伸後に結晶化温度以上
の雰囲気で熱処理するなどが有用である。なお、ΔPが
大きいほど結晶化温度が低下する傾向があり、本発明の
場合には鋭意検討した結果少なくとも70℃以上で、好
適には90℃〜170℃の範囲で3秒以上熱処理するこ
とで熱寸法安定性が付与できる。この範囲内で熱処理温
度が高いほど、また熱処理時間が長いほど熱寸法安定性
は向上する。
ラミネート、ウエットラミネート、ホットメルトラミネ
ートなどの貼り合わせ工程で加わる張力と熱によっても
破断や歪みを生じることがなく、極めて安定したラミネ
ート製造を行うことができる。また、フィルムは、分子
配向し結晶化されているので、経時後も球晶が成長する
ことなく、従って球晶に起因する白化失透や脆化がな
く、外観上また機械的特性や保護特性上優れた性能を維
持する。
定範囲の特性が付与されるような延伸を行うことによ
り、フィルムの厚さの均一性が高まり、透明性、光沢な
ども併せて向上する。さらに耐衝撃性も向上し、紙単体
あるいは未延伸フィルムを貼り合わした場合と比較して
薄いフィルムでも同等以上の効果を得ることができる。
配向ポリ乳酸系フィルムに貼り合わせる紙には特に制限
はなく、例えば印刷用紙、クラフト紙、模造紙、板紙な
どを用い得る。またアート紙、コート紙などの塗工紙に
さらにポリ乳酸系重合体フィルムを貼り合わせてもよ
い。
いし粘着剤により紙と貼り合わせる。既存の合成接着剤
および粘着剤としては、ビニル系、アクリル系、ポリア
ミド系、ポリエステル系、ゴム系、ウレタン系などがあ
り、ごく薄く、少量塗布して貼り合わせることもでき
る。ラミネート材料からすれば、接着剤ないし粘着剤は
少量であるが、これらも生分解性とするのが本来は好ま
しく、例えば、デンプンなどの炭水化物類、膠、ゼラチ
ン、カゼインなどのたんぱく質類、未加硫天然ゴムなど
の天然材料などがある。
えば配向ポリ乳酸系重合体フィルム/紙の2層構成、配
向ポリ乳酸系重合体フィルム/紙/配向ポリ乳酸系重合
体フィルムの3層構成等があるが、特に限定されるもの
ではない。
トレー、コップ、蓋材などの包装資材分野に好適に用い
ることができる。紙を部分的に打ち抜いて「窓」を形成
し、それに配向ポリ乳酸系重合体フィルムを貼り合わせ
て内容物透視用の容器とすることもできる。さらには、
カレンダ、ポスタ、本の表紙などの美麗な外観を必要と
する用途;ラベル、ステッカなどの表示材料;梱包・包
装用テープ;各種製品の製造に使用される工程紙などに
も好適である。
されるものではない。なお、実施例中に示す測定値は次
に示すような条件で測定を行い、算出した。
γ)を測定し、次式で算出した。
m パ−キンエルマ−製DSC−7を用い、フィルムサンプ
ル10mgをJIS−K7122に基づいて、昇温速度
10℃/分で昇温したときのサ−モグラムから結晶融解
熱量ΔHmと結晶化熱量ΔHcを求め、算出した。
に、接着剤を均一に塗布した後、60℃のオーブン中で
3分間乾燥してポリ乳酸フィルムの形状変化を観察し
た。寸法変化の大きな場合、紙との貼り合わせには不適
となる。
0℃の恒温槽中に3時間放置しておいた後の変化を調べ
た。
島津製作所製)を用いて耐衝撃性を測定した。100m
m×100mmに切り出した紙、フィルムおよびこれら
のラミネ−ト体サンプルを、クランプで固定し、フィル
ム中央に錘を落して衝撃を与え、試料が破壊する時の破
壊エネルギーを読みとった。測定温度は23℃、落垂の
落下速度は3m/秒である。フィルム破断時の最大荷重
およびエネルギーが低いほど耐衝撃性に劣り脆い。
D−乳酸からなる構造単位の割合がおよそ98:2でガ
ラス転移点58℃、融点175℃、重量平均分子量18
万のポリ乳酸を30mmφ単軸エクストルーダーにて、
200℃でTダイより押出し、膜厚150μmの未延伸
シートを作成した。
ル延伸、次いで、幅方向にテンターで3倍に延伸、引き
続きテンター内で100℃、約30秒間熱処理して、配
向ポリ乳酸系フィルムを作成した。
×100mmに切り出し、ポリウレタン系溶剤型接着剤
(タケラックA−970/タケネートA−19=15/
1、武田薬品工業社製)を1μmとなるよう均一に塗布
し、60℃オーブン中で3分間乾燥した。この時フィル
ムの外観、寸法に変化はなかった。
上記配向ポリ乳酸系フィルムとをローラーで圧着しなが
ら貼り合わせ、40℃で24時間エージングして分解ラ
ミネート材料を得た。使用された上質紙(厚み60μ
m、面積1m2当たりの質量51g)の耐衝撃性をハイ
ドショットで調べたところ、最大荷重2kgf、破壊エ
ネルギーは4kgf・mmであった。
(ΔHm−ΔHc),{(ΔHm−ΔHc)/ΔH
m}、および、分解ラミネート材料のラミネート適性,
耐熱性,耐衝撃性を表1に示した。ΔP,(ΔHm−Δ
Hc),{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}は本発明の範
囲である。
酸系フィルムを作成する条件を以下の様にした以外は、
実施例1と同様にして分解ラミネート材料を得た。長手
方向に2.5倍にロール延伸、次いで、幅方向にテンタ
ーで2.5倍に延伸、引き続きテンター内で100℃、
約25秒間熱処理して、配向ポリ乳酸系フィルムを作成
した。
び、分解ラミネート材料の各特性を表1に示した。Δ
P,(ΔHm−ΔHc),{(ΔHm−ΔHc)/ΔH
m}は本発明の範囲である。
D−乳酸からなる構造単位の割合がほぼ96:4、ガラ
ス転移点57℃、融点152℃、重量平均分子量14万
のポリ乳酸を用い、実施例1と同様の装置を使用して、
190℃で押出し、膜厚220μmの未延伸シートを作
成した。
ロール延伸、次いで、幅方向にテンターで3倍に延伸、
引き続きテンター内で120℃、約25秒間熱処理し
て、配向ポリ乳酸系フィルムを作成した。
施例1と同様に、分解ラミネート材料を作成した。得ら
れた配向ポリ乳酸系フィルム、および、分解ラミネート
材料の各特性を表1に示した。ΔP,(ΔHm−ΔH
c),{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}は本発明の範囲
である。
D−乳酸からなる構造単位の割合がほぼ95:5、ガラ
ス転移点57℃、融点147℃、重量平均分子量11万
のポリ乳酸を用い、実施例1と同様の装置を使用して、
190℃で押出し、膜厚約250μmの未延伸シートを
作成した。
ロール延伸、次いで、幅方向にテンターで1.5倍に延
伸、引き続きテンター内で120℃、約40秒間熱処理
して、配向ポリ乳酸系フィルムを作成した。
施例1と同様に、分解ラミネート材料を作成した。得ら
れた配向ポリ乳酸系フィルム、および、分解ラミネート
材料の各特性を表1に示した。ΔP,(ΔHm−ΔH
c),{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}は本発明の範囲
である。
乳酸を30mmφ単軸エクストルーダーにて、200℃
でTダイより押出し、キャスティングロールで急冷しな
がら、紙にニップロールで圧着した。得られたラミネー
ト体のポリ乳酸シートの厚みは100μmであった。得
られた配向ポリ乳酸系フィルム、および、分解ラミネー
ト材料の各特性を表1に示した。
ートを長手方向に1.2倍にロール延伸、次いで、幅方
向にテンターで1.5倍に延伸、引き続きテンター内で
100℃、約30秒間熱処理して、配向ポリ乳酸系フィ
ルムを作成した。
施例1と同様に、分解ラミネート材料を作成した。得ら
れた配向ポリ乳酸系フィルム、および、分解ラミネート
材料の各特性を表1に示した。(ΔHm−ΔHc)およ
び{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}は本発明の範囲内に
あるが、フィルムの面配向度ΔPが3.0×10-3を下
回っており本発明の範囲外である。
310μmの未延伸シートを作成した。前記未延伸シー
トを長手方向に2倍にロール延伸、次いで、幅方向にテ
ンターで3倍に延伸、引き続きテンター内で100
℃、、約30秒間熱処理して、配向ポリ乳酸系フィルム
を作成した。
施例1と同様に、分解ラミネート材料を作成した。得ら
れた配向ポリ乳酸系フィルム、および、分解ラミネート
材料の各特性を表1に示した。ΔPおよび(ΔHm−Δ
Hc)は本請求項の範囲内にあるが、{(ΔHm−ΔH
c)/ΔHm}が0.75を下回っており本発明の範囲
外である。
D−乳酸からなる構造単位の割合がほぼ93:7、ガラ
ス転移点57℃、融点125℃、重量平均分子量11万
のポリ乳酸を用い、実施例1と同様の装置を使用して、
180℃で押出し、膜厚170μmの未延伸シートを作
成した。未延伸シートを長手方向に1.5倍にロール延
伸、次いで、幅方向にテンターで2倍に延伸、引き続き
テンター内で80℃、約40秒間熱処理して、配向ポリ
乳酸系フィルムを作成した。
施例1と同様に、分解ラミネート材料を作成した。得ら
れた配向ポリ乳酸系フィルム、および、分解ラミネート
材料の各特性を表1に示した。ΔPおよび{(ΔHm−
ΔHc)/ΔHm}は本請求項の範囲内にあるが、(Δ
Hm−ΔHc)が20J/gを下回っており本発明の範
囲外である。
評価を示している。評価は以下の通りである。
{(ΔHm−ΔHc)/ΔHm}が本発明の範囲である
実施例1〜4はラミネート適性、耐熱性、耐衝撃性とも
に、ラミネート材料として必要とされる範囲にあり、総
合評価が◎〜△である。ラミネートを行うことにより、
耐衝撃性が使用した上質紙の最大荷重2kgf、破壊エ
ネルギー4kgf・mmより大きくなっている。
ート材料として必要とされる範囲を欠いており、総合評
価が×である。すなわち、本発明の範囲にある、延伸さ
れた配向ポリ乳酸系フィルムを使用すると、優れた分解
性ラミネート材料を得ることができる。
補ない、かつ、複合材料として優れた特性を有する分解
性ラミネート材料を提供できる。
Claims (2)
- 【請求項1】 面配向度ΔPが3.0×10-3以上であ
り、かつ、フィルムを昇温したときの結晶融解熱量ΔH
mと昇温中の結晶化により発生する結晶化熱量ΔHcと
の差(ΔHm−ΔHc)が20J/g以上かつ{(ΔH
m−ΔHc)/ΔHm}が0.75以上である配向ポリ
乳酸系フィルムと、紙とをラミネートしたことを特徴と
する分解性ラミネート材料。 - 【請求項2】 前記配向ポリ乳酸系フィルムはL−乳酸
またはD−乳酸、もしくはそれらの混合物からなり、L
−乳酸とD−乳酸との割合が100:0〜94:6の範
囲内または0:100〜6:94の範囲内にある共重合
体あるいはこれらの混合体からなる請求項1記載の分解
性ラミネート材料。
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---|---|---|---|
JP5735295A JP3388052B2 (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 分解性ラミネート材料 |
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Publication Number | Publication Date |
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