JP5615571B2 - 生分解性を有する樹脂フィルム積層体 - Google Patents
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また、本発明による生分解性を有する樹脂フィルム積層体は、同様に環境問題に貢献する各種の機能性フィルム、光学用フィルム、農業用フィルムなどとしても使用することができる。
また、生分解性の樹脂を押出加工適性に優れたものとした生分解性ブレンド樹脂が開示されている(特許文献2を参照)。
また、特許文献2には、生分解性樹脂60〜97重量%と、ポリオレフィン3〜40重量%とをブレンドしてなる生分解性ブレンド樹脂が示されている。ここで、ポレオレフィンとしては、ポリエチレン、コモノマーを10重量%以上のエチレン共重合体とすることで、押出加工適性や層間接着強度に優れた生分解性ブレンド樹脂が得られるとしている。
また、ポリ乳酸系樹脂に対して適量の石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂をブレンドした結果、フィルム自体の弾性率が下がったことで紙基材との溶融押出し加工における密着性が改善され、紙基材の表面の凹凸に溶融樹脂が入り込みやすくなって、その結果、実用的な接着(剥離)強度に達する積層体を作製することができた。
特に紙基材と貼り合わせる場合の溶融押出し加工における密着性に優れた生分解性の樹脂フィルムを積層してなる生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得ることができる。
・接着(剥離)強度の測定方法:JIS K 6854−1「接着剤 はく離接着強さ試験方法 第一部:90度はく離」に規定された測定方法に準じた。前記生分解性を有する樹脂フィルム積層体(樹脂フィルム厚みは30μm)を用いて、25.4mm幅の短冊形状の試験片を作製し、引張り速度5mm/minで接着(剥離)強度を測定する。
この改善された基材との密着性、特に紙基材と貼り合わせる場合の溶融押出し加工における密着性に優れた生分解性の樹脂フィルムを使用することにより、紙基材に接着剤及びアンカーコート剤を用いないで溶融押出し加工における密着性を有する生分解性の樹脂フィルムを積層することできる。
このため、接着剤及びアンカーコート剤を用いないので、溶剤を蒸発、乾燥させることにより発生するVOC(揮発性有機化合物)の環境対策が不要となる。
また、本発明の生分解性を有する樹脂フィルム積層体では、接着剤及びアンカーコート剤を用いないので、有機溶剤を用いないことから、溶剤を乾燥除去するための乾燥炉を必要とせず、環境対策及び省エネルギーの点から環境負荷を低減できる。さらに、本発明による生分解性を有する樹脂フィルム積層体を内面層に用いて包装容器を作製すれば、残留溶剤及び内容品への汚染源となりうる、接着剤及びアンカーコート剤由来の低分子成分の発生が伴わないことから、包装体内に充填されている内容物へのコンタミの影響を低減できる。
本発明に係わる生分解性を有する樹脂フィルムは、基材との密着性、特に紙基材と貼り合わせる場合の溶融押出し加工における密着性に優れた生分解性の樹脂フィルムであって、該生分解性の樹脂フィルムは、石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂が25〜98重量%と、植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂が75〜2重量%とを、合計100重量%の割合で混合したブレンド樹脂からなる。
本発明に使用する生分解性を有する樹脂は、廃棄物処理に際し、土中に埋めておくだけでバクテリア、酵素などの生化学活性物質の作用によって最終的に水と二酸化炭素に分解される樹脂であり、植物や微生物といった生物由来の原料からなる樹脂と石油由来の原料からなる樹脂の2種類がある。
石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂は、主に石油系の原料から合成されるポリカプロラクタムやポリコハク酸ブチレンなどの脂肪族ポリエステルである。
脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを縮合して得られる脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族ジオールおよび脂肪族ジカルボン酸の中からそれぞれ1種類又は2種類以上を選んで縮合するか、あるいは必要に応じてイソシアネート化合物などの架橋剤を用いて架橋重合させ、分子量を増大させて所望の高分子として得られる重合体が挙げられる。
トウモロコシなどの植物に含まれるデンプンを発酵させて作られる乳酸を重合して製造される植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂は、種々の点で優れているが、成形加工性に乏しく、柔軟性がないため非常にもろく、その上可撓性に劣るためフィルムやシートに加工する材料としてはまったく不向きである。
そこで、このポリ乳酸系プラスチックに適当な可塑剤、例えば、アジピン酸ジイソブチル、フタル酸ジオクチル等を添加することが考えられていて、柔軟性が充分に改善されるが、高温時の耐熱性が不足しているため、季節によって物性が著しく変化し、高温での使用が困難であるという問題もある。
また、グリコール化合物としては、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およびポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。
また、ヒドロキシカルボン酸としては、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などのジカルボン酸、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などが挙げる。
紙基材の厚みは、特に制限はないが、厚くなり過ぎるとロール状に巻けないので取扱い性に劣ることから、紙基材の厚みが5〜500μmであることが好ましい。
また、紙基材の、生分解性を有する樹脂フィルムが積層される表面に、印刷層が形成されていても、本発明に関わる生分解性の樹脂フィルムを積層することが可能である。
コロナ放電による表面改質の処理は、高周波電源電圧を用いて大気中にコロナ放電を発生させ、それに伴って発生する電子やイオンを樹脂フィルムの表面に照射し、樹脂フィルムの表面に官能基を付加することによって樹脂フィルムの表面改質を行うものである。
コロナ放電による表面改質の処理では、コロナ放電処理した紙基材の表面が酸化され、紙基材の表面において、紙繊維の主鎖や側鎖に、カルボニル基(>CO)やカルボキシル基(−COOH)などの酸素官能基が主として形成すると考えられる。紙の場合は処理することで、紙の油脂分を取り除く、表面繊維を焼き切る、コロナ放電による酸化作用がおこる、などの改質機構により、より接着性が向上する。
(貯蔵弾性率の測定)
生分解性を有する樹脂フィルム(厚み30μm)を5mm幅に切り取り、サンプルを作製した。このサンプルを固体粘弾性装置(TAインスツルメント社;装置名 RMA-III)にて線形領域内のひずみを与え、周波数1Hzの条件で動的粘弾性試験を行った。温度範囲は−100℃〜+150℃とし、昇温速度3℃/minの条件により測定を行い、室温25℃のE’値を読み取った。
・接着(剥離)強度の測定方法:JIS K 6854−1「接着剤 はく離接着強さ試験方法 第一部:90度はく離」に規定された測定方法に準じた。前記生分解性を有する樹脂フィルム積層体(樹脂フィルム厚みは30μm)を用いて、25.4mm幅の短冊形状の試験片を作製し、引張り速度5mm/minで接着(剥離)強度を測定した。
石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂(BAFS株式会社製の銘柄「ECOFLEX」)を98重量%と、植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂(東レ株式会社製の銘柄「エコディア」)を2重量%とを、合計100重量%の割合で混合し、株式会社東洋精機製作所製の混練装置(ラボプラストミル)にて温度250℃で溶融混練した後ペレット化した樹脂を、紙基材として用意した紀州製紙(株)製「紀州上質紙」104.7g/m2に押出しラミネート工法(溶融押出し樹脂温度260℃、ラインスピード30m/min)による貼り合わせ加工を実施して、押出し厚みが30μmからなる実施例1の生分解性を有する樹脂フィルム及び生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得た。
得られた実施例1の生分解性を有する樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率を測定した。
また、得られた実施例1の生分解性を有する樹脂フィルム積層体について、紙基材との接着(剥離)強度を測定した。
石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂と植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂との混合比率を55:45とした以外は、実施例1と同様に行い、押出し厚みが30μmからなる実施例2の生分解性を有する樹脂フィルム及び生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得た。
得られた実施例2の生分解性を有する樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率を測定した。
また、得られた実施例2の生分解性を有する樹脂フィルム積層体について、紙基材との接着(剥離)強度を測定した。
石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂と植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂との混合比率を25:75とした以外は、実施例1と同様に行い、押出し厚みが30μmからなる実施例3の生分解性を有する樹脂フィルム及び生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得た。
得られた実施例3の生分解性を有する樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率を測定した。
また、得られた実施例3の生分解性を有する樹脂フィルム積層体について、紙基材との接着(剥離)強度を測定した。
石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂と植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂との混合比率を55:45、紙基材を東京製紙(株)製「カップ用紙」300.0g/m2とした以外は、実施例1と同様に行い、押出し厚みが30μmからなる実施例4の生分解性を有する樹脂フィルム及び生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得た。
得られた実施例4の生分解性を有する樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率を測定した。
また、得られた実施例4の生分解性を有する樹脂フィルム積層体について、紙基材との接着(剥離)強度を測定した。
石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂と植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂との混合比率を20:80とした以外は、実施例1と同様に行い、押出し厚みが30μmからなる比較例1の生分解性を有する樹脂フィルム及び生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得た。
得られた比較例1の生分解性を有する樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率を測定した。
また、得られた比較例1の生分解性を有する樹脂フィルム積層体について、紙基材との接着(剥離)強度を測定した。
植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂(東レ株式会社製の銘柄「エコディア」)を100重量%とした以外は、実施例1と同様に行い、押出し厚みが30μmからなる比較例2の生分解性を有する樹脂フィルム及び生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得た。
得られた比較例2の生分解性を有する樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率を測定した。
また、得られた比較例2の生分解性を有する樹脂フィルム積層体について、紙基材との接着(剥離)強度を測定した。
石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂(BAFS株式会社製の銘柄「ECOFLEX」)を100重量%とした以外は、実施例1と同様に行い、押出し厚みが30μmからなる比較例3の生分解性を有する樹脂フィルム及び生分解性を有する樹脂フィルム積層体を得た。
得られた比較例3の生分解性を有する樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率を測定した。
また、得られた比較例3の生分解性を有する樹脂フィルム積層体について、紙基材との接着(剥離)強度を測定した。
また、実施例4以外は、紙基材に紀州製紙(株)製「紀州上質紙」を使用し、生分解性を有する樹脂を押出しラミネート工法(溶融押出し樹脂温度260℃、ラインスピード30m/min)による加工を実施して、押出し厚みが30μmからなる生分解性を有する樹脂フィルム積層体を作製したものである。
また、実施例4は、紙基材に東京製紙(株)製「カップ用紙」を使用し、コロナ放電処理しないで生分解性を有する樹脂を押出しラミネート工法(溶融押出し樹脂温度260℃、ラインスピード30m/min)による加工を実施して、押出し厚みが30μmからなる生分解性を有するフィルム積層体を作製したものである。
本発明に係わる実施例1〜4の生分解性を有する樹脂フィルムにおいて、石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂が25〜98重量%と、植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂が75〜2重量%とを、合計100重量%の割合で混合したブレンド樹脂を使用することで、コロナ放電処理をしないでも紙基材などへの溶融押出し加工において実用的な接着強度が得られることがわかった。
また、比較例1及び比較例2の生分解性を有する樹脂フィルム積層体では、紙基材と生分解性を有する樹脂フィルムとの接着強度が0.5(N/25.4mm)以下と低い値であるので、包装容器などに使用することができないことから使用用途が限定される。
また、石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂を100重量%とし、植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂が全く含まれていない比較例3の積層体は、紙基材との接着強度は十分であったが、押出しラミネートの工程での加工不具合(接着が良すぎて樹脂がロールに取られてしまう)や巻取り加工品にブロッキングが発生するという問題があった。
また、本発明による生分解性を有する樹脂フィルム積層体を内面層に用いて包装容器を作製すれば、残留溶剤及び内容品への汚染源となりうる、接着剤及びアンカーコート剤由来の低分子成分の発生が伴わないことから、包装容器内に充填されている内容物へのコンタミを防いで、成分への悪影響を抑制することもできる。
また、本発明による生分解性を有する樹脂フィルム積層体は、日用雑貨品、文房具、包装資材、包装容器などの各種用途に使用できる。
Claims (3)
- 紙基材の少なくとも片面に、前記紙基材に対する溶融押出し加工における密着性を、接着剤及びアンカーコート剤を用いることなく有し、かつ、生分解性を有する樹脂フィルムが積層されてなり、前記紙基材の表面には、コロナ放電処理あるいはフレーム処理が施されてなり、該生分解性を有する樹脂フィルムは、石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂が25〜98重量%、植物由来の原料からなるポリ乳酸系樹脂が75〜2重量%、合計100重量%の割合で含まれるブレンド樹脂からなり、前記石油由来の原料からなる生分解性を有する樹脂は、1,4−ブタンジオールとアジピン酸とテレフタル酸の共重合体であるポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT)であり、前記生分解性を有する樹脂フィルムが、25℃、1Hzでの貯蔵弾性率(E’)が90〜1300MPaであることを特徴とする生分解性を有する樹脂フィルム積層体。
- 下記の接着(剥離)強度の測定方法で測定された前記樹脂フィルム積層体の接着(剥離)強度が、樹脂フィルム厚みが30μmの場合、1.5N/25.4mm以上である請求項1に記載の生分解性を有する樹脂フィルム積層体。
・接着(剥離)強度の測定方法:JIS K 6854−1「接着剤 はく離接着強さ試験方法 第一部:90度はく離」に規定された測定方法に準じた。前記生分解性を有する樹脂フィルム積層体(樹脂フィルム厚みは30μm)を用いて、25.4mm幅の短冊形状の試験片を作製し、引張り速度5mm/minで接着(剥離)強度を測定する。 - 前記紙基材の表面に、前記生分解性を有する樹脂フィルムが押出しラミネート工法により積層されてなる請求項1又は2に記載の生分解性を有する樹脂フィルム積層体。
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