JP6287832B2 - フィルム - Google Patents
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Description
フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が80%以下であり、厚さが5〜50μmであり、
いずれかの方向の引き裂き強さが、50mN以下であり、
いずれかの方向の引張強度が15MPa未満であって、前述の引張強度が15MPa未満である方向に直交する方向の引張強度が、40MPa以上である、フィルム、または、熱可塑性樹脂(A)を含有し、フィルムの全成分100質量%中に、親水性樹脂(A2)を1〜40質量%含み、空孔率が80%以下であり、厚さが5〜50μmであり、いずれかの方向の引き裂き強さが、50mN以下であり、いずれかの方向の引張強度が15MPa未満であって、前述の引張強度が15MPa未満である方向に直交する方向の引張強度が、40MPa以上である、フィルム、である。
本発明のフィルム1は、熱可塑性樹脂(A)を含有し、フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、空孔率が80%以下であり、厚さが5〜50μmであり、いずれかの方向の引き裂き強さが、50mN以下であり、いずれかの方向の引張強度が15MPa未満であって、前述の引張強度が15MPa未満である方向に直交する方向の引張強度が、40MPa以上である、フィルム、であり、以下詳細を説明する。
本発明のフィルム1に含まれる熱可塑性樹脂(A)は、特に限定されないが、好ましい例として、(i)ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステル系樹脂、(ii)脂肪族ポリエステル樹脂、脂肪族芳香族ポリエステル、多糖類、デンプンを含むポリマーなどの生分解性樹脂(詳細は後述する)、(iii)ポリ(メタ)アクリレートなどアクリル系樹脂、(iv)ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリイソプレン、エポキシ変性ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、脂環式ポリオレフィン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、(v)ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、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、ポリウレタン、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、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリオレフィンエラストマーなどのその他の樹脂、およびこれらを成分とする共重合体、またはこれらの混合物などが挙げられる。
本発明のフィルム1に含まれる熱可塑性樹脂(A)は、生分解性樹脂(A1)を含むことが好ましい。生分解性樹脂(A1)は、生分解性を有する樹脂であれば特に限定されない。
ポリ乳酸系樹脂(a1)とは、L−乳酸ユニットおよび/またはD−乳酸ユニットを主たる構成成分とする重合体である。ここで主たる構成成分とは、重合体100質量%中において乳酸ユニットの質量割合が最大であることを意味する。乳酸ユニットの質量割合は、好ましくは重合体100質量%中において、乳酸ユニットが70質量%〜100質量%である。
上記の他の単量体ユニットの共重合量は、ポリ乳酸系樹脂(a1)の重合体中の単量体ユニット全体100mol%に対し、0〜30mol%であることが好ましく、0〜10mol%であることがより好ましい。なお、上記した単量体ユニットの中でも、用途に応じて生分解性を有する成分を選択することが好ましい。
本発明のフィルム1において、生分解性樹脂(A1)として用いるポリ乳酸系樹脂(a1)は、結晶性ポリ乳酸系樹脂(a11)と非晶性ポリ乳酸系樹脂(a12)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、非晶性、それぞれのポリ乳酸系樹脂(a1)の利点を兼ね備えることができるからである。
本発明のフィルム1は、熱可塑性樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂を含む場合、ポリ乳酸系樹脂(a1)以外の熱可塑性樹脂(a2)を含むことが透湿性、分解性を向上させることができるので好ましい。なお、熱可塑性樹脂Aのうちポリ乳酸系樹脂(a1)以外のものを熱可塑性樹脂(a2)とする。該熱可塑性樹脂(a2)としては、生分解性樹脂(A1)として例示した(ポリ乳酸系樹脂以外の)樹脂が使用できるほか、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、エポキシ変性ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、オレフィン−アクリル共重合ポリマー、エポキシ変性オレフィン−アクリル共重合ポリマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、樹脂系の可塑剤(a21)などが使用できる。
本発明のフィルム1において、これらのポリ乳酸系樹脂(a1)以外の熱可塑性樹脂(a2)として組み合わせる樹脂には特に制限はなく、ポリ乳酸系樹脂(a1)以外の樹脂群をそれぞれ組み合わせることができる。その中でも、透湿性向上の観点から、各種樹脂系の可塑剤(a21)と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂(a22)との組み合わせが好ましい。さらには、樹脂系の可塑剤(a21)として、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系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系セグメントとポリ乳酸系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、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂(a22)として、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からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせが特に好ましい。なお、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂(a22)における脂肪族ポリエステル系樹脂には、ポリ乳酸系樹脂(a1)は含まないものとする。
本発明のフィルム1は、フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含むことが重要である。充填剤(B)が1質量%未満の場合、分解性に劣るフィルムとなり、また、充填剤(B)が70質量%を超える場合、耐水性に劣るフィルムとなる。
本発明のフィルム1は、空孔率が80%以下であることが重要である。空孔率が80%を超えると、フィルムの耐水性が不足する場合がある。かかる観点から、空孔率は70%以下が好ましく、60%以下がより好ましく、50%以下がさらに好ましい。また、空孔率が1%以上であると、フィルムに透湿性を付与できることから好ましく、同観点より空孔率は10%以上がより好ましく、15%以上がさらに好ましく、25%以上が特に好ましく、30%以上が最も好ましい。
本発明のフィルム1は、いずれかの方向の引き裂き強さが、200mN以下であることが重要である。全ての方向の引き裂き強さが200mNを超えると、分解性が不足することがある。いずれかの方向の引き裂き強さは、好ましくは100mN以下であり、より好ましくは50mN以下であり、さらに好ましくは20mN以下である。いずれかの方向の引き裂き強さの下限は特に限定されないが、実用上、0.5mN以上である。
本発明のフィルム2は、熱可塑性樹脂(A)を含有し、フィルムの全成分100質量%中に、親水性樹脂(A2)を1〜40質量%含み、いずれかの方向の引き裂き強さが、50mN以下であり、いずれかの方向の引張強度が15MPa未満であって、前述の引張強度が15MPa未満である方向に直交する方向の引張強度が、40MPa以上である、フィルム、である。
本発明のフィルム2は、熱可塑性樹脂(A)を含有する。フィルム2における熱可塑性樹脂(A)は本発明のフィルム1に用いられるものと同じものが挙げられる。
本発明のフィルム2は、熱可塑性樹脂(A)が生分解性樹脂(A1)を含むことが好ましい。フィルム2における生分解性樹脂(A1)は、本発明のフィルム1に用いられるものと同じものが挙げられる。
本発明のフィルム2には、親水性樹脂(A2)をフィルムの全成分100質量%中に、1〜40質量%含む。ここで言う親水性樹脂(A2)とは、水に溶解または膨潤する高分子化合物のことであり、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルブチラール、ポリエーテルエステルアミド、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの変性セルロース、ポリビニルアルコール(PVA)、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性ポリビニルアセタール、ポリ−N−ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミド、ポリアクリロイルモルホリン、ポリヒドロキシアクリルアクリレート、ポリアクリル酸、ゼラチン、カゼイン、及びこれらの水溶性誘導体や、共重合体が挙げられる。また、親水性樹脂(A2)は、熱可塑性樹脂(A)に含まれるものであることが好ましく、本発明のフィルム1のポリ乳酸系樹脂(a1)以外の熱可塑性樹脂(a2)に挙げられたもののうち水に溶解または膨潤するものも親水性樹脂(A2)として好適に用いることができる。本発明のフィルム2において、親水性樹脂(A2)を含ませることによって、フィルムの機械特性を保ったまま、特に水中での分解性を付与することが可能となる。親水性樹脂(A2)として、本発明のフィルム1のポリ乳酸系樹脂(a1)以外の熱可塑性樹脂(a2)に挙げられたもののうち水に溶解または膨潤するものがより好ましい。更には、本発明のフィルム1の樹脂系の可塑剤(a21)に挙げられたものを用いると、フィルム全体の生分解性を維持しつつ、可塑化でき、かつ水への分解性を付与できるという点でより好ましい。特に、熱可塑性樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂(a1)である場合は、親水性樹脂が本発明のフィルム1に挙げられたブロック共重合体可塑剤であるのが、ブリードアウトを抑制しつつ、水への分解性が付与できるという点で特に好ましい。
本発明のフィルム2は、透湿性、分解性を向上させる観点から、熱可塑性樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂の場合、ポリ乳酸系樹脂以外(a1)の熱可塑性樹脂(a2)を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂(a2)は本発明のフィルム1で挙げられたものが好適に用いられる。また親水性樹脂(A2)と兼ねてもよい。
本発明のフィルム2は、フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含むことが、透湿性、分解性を向上させるという点で好ましい。充填剤(B)の例としては、本発明のフィルム1に挙げられたものを好適に用いることができる。
本発明のフィルム2は、いずれかの方向の引き裂き強さが、200mN以下であることが重要である。全ての方向の引き裂き強さが200mNを超えると、分解性が不足することがある。いずれかの方向の引き裂き強さは、好ましくは100mN以下であり、より好ましくは50mN以下であり、さらに好ましくは20mN以下である。いずれかの方向の引き裂き強さの下限は特に限定されないが、実用上、0.5mN以上である。
本発明のフィルム2は、空孔率が80%以下であることが重要である。空孔率が80%を超えると、フィルムの耐水性が不足する場合がある。かかる観点から、70%以下が好ましく、60%以下がより好ましく、50%以下がさらに好ましい。また、空孔率が1%以上であると、フィルムに透湿性を付与できることから好ましく、同観点より空孔率は4%以上がより好ましく、15%以上がさらに好ましく、25%以上が特に好ましく、30%以上が最も好ましい。空孔率を前記範囲とするための方法としては、充填剤(B)を前述した含有量として、後述する製造方法の中で特に延伸倍率を好ましい範囲としてフィルムを製造することである。また、前述したように、ポリ乳酸系樹脂(a1)以外の熱可塑性樹脂(a2)に関し、好ましい種類、含有比率で組み合わせることで、より効率的に空孔率を調整することができる。
本発明のフィルム1およびフィルム2は、いずれかの方向の引張強度が15MPa未満であることが重要である。全ての方向の引張強度が15MPa以上であると分解性が不足することがある。いずれかの方向の引張強度は、好ましくは10MPa未満であり、より好ましくは7MPa未満であり、さらに好ましくは5MPa未満である。いずれかの方向の引張強度の下限は特に限定されないが、実用上、0.5MPa以上である。
(分子配向度MOR−c)
本発明のフィルム1およびフィルム2は、分子配向度MOR−cが2〜8であることが好ましい。MOR−cを2以上とすることでフィルムの透湿性、分解性が良好となり、MOR−cを8以下とすることでフィルムの耐水性が良好となる。分子配向度MOR−cは、より好ましくは2.3〜6であり、さらに好ましくは、2.7〜4である。なお、本発明でいう分子配向度MOR−cの測定方法については後述する。
本発明のフィルム1およびフィルム2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に優れるものとなり、前述した特定の空孔率を有する場合には透湿性にも優れたものとなる。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という利点がある。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。
本発明のフィルム1およびフィルム2は、コンパウンドペレットやフィルムのブロッキング防止の観点から、フィルム全体100質量%中に有機滑剤を0.1〜5質量%含むことが好ましい。
本発明のフィルム1およびフィルム2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、紫外線安定化剤、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、結晶核剤、ポリマー鎖延長剤、ポリマー末端封鎖剤などが含有できる。
次に、本発明のフィルム1およびフィルム2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。
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。
フィルムを30mm×40mmの大きさに切取り試料とした。電子比重計(ミラージュ貿易(株)製SD−120L)を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて比重の測定を行った。測定を3回行い、平均値をそのフィルムの比重ρとした。
(2)引き裂き強さ
室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、引き裂き強さを測定した。
オリエンテック社製TENSILON UCT−100を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、引張強度を測定した。
サンプルサイズを10cm×10cmとし、フィルム幅方向中央において、サンプルを切り出した。KSシステムズ(株)製(現王子計測機器(株))の分子配向計MOA−2001を用いて、MOR−cを求めた。なお、測定サンプルの中心部分9点の厚みを測定し、その平均値を厚み(μm)として、分子配向計に入力してMOR−cを求めた。
(3)で測定した長さ方向、及び、幅方向の引張強度の、小さい方の値を用いて、以下の基準にて評価した。本発明においては、A〜Cの評価を満たす場合、分解性を有する、と判断した。
A:5MPa未満
B:5MPa以上10MPa未満
C:10MPa以上15MPa未満
D:15MPa以上。
2000mlのビーカーに水800ml入れ、5cm×5cmに切った試験片を4枚入れて、マグネチックスターラーで23℃、750rpmの回転速度で48hr攪拌後のフィルムをビーカーから取り出し、分解した試験片の枚数を観察した。
その試験片の数を用いて、以下の基準にて評価を行った。
A:12枚以上
B:8枚以上12枚未満
C:5枚以上7枚以下
D:4枚のままで分解していない。
25℃、90%RHに設定した恒温恒湿装置にて、JIS Z0208:1976に規定された方法に従って透湿度(g/(m2・day))を測定した、
その透湿度の値を用いて、以下の基準にて評価した。
A:1500g/(m2・day)以上
B:1000g/(m2・day)以上1500g/(m2・day)未満
C:300g/(m2・day)以上1000g/(m2・day)未満
D:300g/(m2・day)未満。
JIS L1092:2009、A法(低水圧法)に規定された方法に準拠し、フィルムとクランプの間に、パッキンで挟んだ金網を置いた状態で、耐水圧(mm)を測定した。なお、測定値の上限は1500mmであったため、1500mmを超える場合は「1500<」と表記した。
A:1000mm以上
B:750mm以上1000mm未満
C:400mm以上750mm未満
D:400mm未満
[熱可塑性樹脂(A)]
(A1−1)
生分解性樹脂(A1)であるポリ乳酸系樹脂(a1)、質量平均分子量=200,000、D体含有量=1.4mol%、融点=166℃の結晶性ポリ乳酸系樹脂(a11)であり、生分解度=99%(40日、ISO14855)
(A1−2)
生分解性樹脂(A1)であるポリ乳酸系樹脂(a1)、質量平均分子量=200,000、D体含有量=12.0mol%、融点=無しの非晶性ポリ乳酸系樹脂(a12)であり、生分解度=99%(40日、ISO14855)
なお、上記の質量平均分子量は 日本Warters(株)製、Warters2690を用い、ポリメチルメタクリレートを標準とし、カラム温度40℃、クロロホルム溶媒を用いて測定した。
(a2−1)
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”FBX7011)、生分解度=90%(80日、ISO14855)の樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂(a22)である。
ポリブチレンサクシネート系樹脂(三菱化学社製、商品名“GSPla”(登録商標)AZ91T)、生分解度=85%(40日、ISO14855)の樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂(a22)である。
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のポリ乳酸セグメントを有するブロック共重合体可塑剤(樹脂系の可塑剤(a21)であり親水性樹脂(A2)である)を得た。生分解度=80%(300日、ISO14855)
[可塑剤(P)]
アセチルクエン酸トリブチル、ファイザー社製、商品名“シトロフレックスA−4”)
[充填剤(B)]
(B1)
炭酸カルシウム(味の素ファインテクノ社製、商品名“トップフローH200”、平均粒子径1.7μm)
(B2)
炭酸カルシウム(丸尾カルシウム社製、商品名“カルテックスR”、平均粒子径2.8μm)
(実施例1−1)
熱可塑性樹脂(A1−1)9質量%、熱可塑性樹脂(A1−2)26質量%、ポリ乳酸系以外の熱可塑性樹脂(a2−1)12質量%、ポリ乳酸系以外の熱可塑性樹脂(a2−3)13質量%、充填剤(B1)40質量%の混合物をシリンダー温度190℃のスクリュー径44mmの減圧ベント付き2軸押出機に供し、減圧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。
フィルムの組成と製造条件を表1、2のように変更した以外は、実施例1−1と同様にして厚さ20μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1、2に示した。なお、実施例1−7〜1−9、1−11、1−12、実施例2−5、2−6、2−8、2−9は参考例である。
熱可塑性樹脂(A1−1)6質量%、熱可塑性樹脂(A1−2)19質量%、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂(a2−1)12質量%、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂(a2−3)23質量%、充填剤(B1)40質量%の混合物をシリンダー温度190℃のスクリュー径44mmの減圧ベント付き2軸押出機に供し、減圧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。
熱可塑性樹脂(A1−1)9質量%、熱可塑性樹脂(A1−2)26質量%、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂(a2−1)12質量%、熱可塑性樹脂(a2−3)13質量%、充填剤(B1)40質量%の混合物をシリンダー温度190℃のスクリュー径44mmの減圧ベント付き2軸押出機に供し、減圧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。
フィルムの組成と製造条件を表2のように変更した以外は、実施例1−5と同様にして厚さ20μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表2に示した。
フィルムの組成を表2のように変更した以外は、実施例1−1と同様にして製造を試みたが、延伸が不可能であった。
Claims (9)
- 熱可塑性樹脂(A)を含有し、
フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が80%以下であり、
厚さが5〜50μmであり、
いずれかの方向の引き裂き強さが、50mN以下であり、
いずれかの方向の引張強度が15MPa未満であって、前述の引張強度が15MPa未満である方向に直交する方向の引張強度が、40MPa以上である、フィルム。 - 前記熱可塑性樹脂(A)が生分解性樹脂(A1)を含有する、請求項1に記載のフィルム。
- 分子配向度MOR−cが2〜8である、請求項1または2に記載のフィルム。
- 前記生分解性樹脂(A1)がポリ乳酸系樹脂(a1)を含有する、請求項2または3に記載のフィルム。
- 前記熱可塑性樹脂(A)が、ポリ乳酸系樹脂(a1)以外の熱可塑性樹脂(a2)を含有する、請求項4に記載のフィルム。
- 前記熱可塑性樹脂(a2)が、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系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系セグメントとポリ乳酸系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からなる群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5に記載のフィルム。
- 熱可塑性樹脂(A)を含有し、
フィルムの全成分100質量%中に、親水性樹脂(A2)を1〜40質量%含み、
空孔率が80%以下であり、
厚さが5〜50μmであり、
いずれかの方向の引き裂き強さが、50mN以下であり、
いずれかの方向の引張強度が15MPa未満であって、前述の引張強度が15MPa未満である方向に直交する方向の引張強度が、40MPa以上である、フィルム。 - 熱可塑性樹脂(A)が生分解性樹脂(A1)を含有する、請求項7に記載のフィルム。
- 生分解性樹脂(A1)がポリ乳酸系樹脂(a1)である、請求項8に記載のフィルム。
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