特開 2023-112745 生分解性積層フィルム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023112745

(43)【公開日】2023-08-15

(54)【発明の名称】生分解性積層フィルム

(51)【国際特許分類】

   B32B 27/36 20060101AFI20230807BHJP

【ＦＩ】

B32B27/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022014636

(22)【出願日】2022-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】594050821

【氏名又は名称】日生化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002354

【氏名又は名称】弁理士法人平和国際特許事務所

(74)【代理人】

【氏名又は名称】田中 政浩

(72)【発明者】

【氏名】赤松 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】河野 博

(72)【発明者】

【氏名】田中 良和

(72)【発明者】

【氏名】荒井 克浩

【テーマコード（参考）】

4F100

【Ｆターム（参考）】

4F100AK41A

4F100AK41B

4F100BA02

4F100EH20

4F100GB15

4F100JC00

4F100JL12

4F100YY00A

4F100YY00B

(57)【要約】

【課題】生分解性樹脂から成り環境汚染の問題がなく、腰があり、破れにくく、ヒートシール強度が高く、粘り強く、ラミ加工が可能な積層フィルムを提供する。
【解決手段】上記課題は、ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層とポリブチレンサクシネートアジペートを主成分とする層よりなる溶着積層フィルムによって解決される。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層とポリブチレンサクシネートアジペートを主成分とする層よりなる溶着積層フィルム

【請求項2】

ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層が、ポリブチレンサクシネートを主成分とする層である請求項１記載の溶着積層フィルム

【請求項3】

ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層が、ポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層である請求項１記載の溶着積層フィルム

【請求項4】

溶着積層フィルムが共押出積層フィルムである請求項１ないし３のいずれかに記載の溶着積層フィルム

【請求項5】

ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層の厚さが１０～４５μｍであり、ポリブチレンサクシネートアジペートを主成分とする層の厚さが１０～５５μｍであり、全体の厚さが２０～１００μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の溶着積層フィルム

【請求項6】

ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層と、ポリブチレンサクシネートアジペートを主成分とする層をインフレーション押出成形機を用いてインフレーションフィルムを製造することを特徴とする請求項１記載の溶着積層フィルムの製造方法

【請求項7】

ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層を内面とし、ポリブチレンサクシネートアジペートを主成分とする層を外面とする請求項６記載の溶着積層フィルムの製造方法

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生分解性樹脂である、ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層とポリブチレンサクシネートアジペートを主成分とする層を溶着して積層した積層フィルムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラスチックは包装材料をはじめ幅広い分野で多量に使用されているが、そのほとんどは生分解性がなく、地球の環境汚染の大きな問題となっており、近年、生分解性があって環境汚染の問題がないプラスチックの開発が盛んに行われている。そのなかには、ポリブチレンサクシネートなどの脂肪族ポリエステルも含まれている。

【0003】

プラスチックフィルムの成形方法としては、Ｔダイ法に比べて設備費が安価ですむインフレーション法が普及しているが、ポリブチレンサクシネート等の脂肪族ポリエステルは溶融張力が小さいためバブルの形状が変動しやすいという欠点があった。これを特許文献１では、まず、線状低密度ポリエチレン又は低密度ポリエチレンをまず押出機に供給して製膜を開始し、これを脂肪族ポリエステルに変えていくことによってバブルを安定させてこの問題を解決している。

【0004】

また、積層フィルムとしては、特許文献２に、ポリブチレンサクシネートを主成分とする基材層をポリブチレンサクシネート５０～９０重量部とポリエチレン系樹脂１０～５０重量部からなる混合樹脂を主成分とするシール層からなる共押出積層フィルムが開示されている。この共押出積層フィルムは、ポリ乳酸等からなる容器の蓋材として使用する際に、ポリブチレンサクシネート単独ではヒートシール強度が強くなりすぎてイージーピール性を確保できないので、これにポリエチレン系樹脂を適量配合することによってイージーピール性が得られるようにしたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３６５５６２５号公報

【特許文献2】特開２００７－２２３２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明者らは、包装材料等として生分解性に優れた樹脂としてポリブチレンサクシネートに着目したが、ポリブチレンサクシネートフィルムは腰があり、ラミ加工が可能である等の長所があったが、破れやすく、また、ヒートシール部がエッジ切れを起すなどして、そのままでは包装材料として使用しにくいことが分った。そこで、類縁の生分解性樹脂であるポリブチレンサクシネートアジペートとポリブチレンアジペートテレフタレートについて検討したところ、ポリブチレンサクシネートアジペートフィルムは破れにくいものであったが、ヒートシール強度が低く、また、伸び易く、ラミ加工性が欠けている等の問題があった。ポリブチレンアジペートテレフタレートフィルムも破れにくく、また腰があり、ラミ加工が可能であるものであったが、ヒートシール強度はあまり高くなかった。

【0007】

本発明の目的は、生分解性樹脂から成り環境汚染の問題がなく、腰があり、破れにくく、ヒートシール強度が高く、粘り強く、ラミ加工が可能な積層フィルムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を進め、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）とポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）を共押出ししたところ、この共押出フィルムは、腰があって、破れにくいばかりでなく、ヒートシール強度も良好であることを見出した。このヒートシール強度については、ＰＢＳＡの融点がＰＢＳより低く、ＰＢＳＡ層が先に融解するので、これをヒートシール層とせざるを得ない。このＰＢＳＡは単層フィルムではヒートシール強度が弱かったが、驚くべきことに、これを共押出フィルムの層にすることによってヒートシール強度が高くなることを見出した。これは、ＰＢＳにＰＢＳＡを積層することによって、ヒートシールの際にＰＢＳ層がＰＢＳＡを支えてＰＢＳＡ層同士の融解性が高まって両層がよく一体化されるためであると考えられる。このＰＢＳとＰＢＳＡの共押出フィルムは、さらに粘り強く、成形に有利でありラミ加工も可能であった。これは、ＰＢＳＡ（例えばＴｍ８４℃）により、積層時（ダイ出口）ＰＢＳ（例えばＴｍ１１５℃）の温度が急激に下げられるため、成形に有利となったと考えられる。

【0009】

そして、さらにＰＢＳに変えてポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）とＰＢＳＡを共押出ししたところ、この共押出フィルムはＰＢＳ／ＰＢＳＡ共押出フィルムより衝撃強度、ヒートシール強度において、さらに優れていることを見出した。これは、ＰＢＡＴがＰＢＳよりも溶融弾性が大きいことによる。

【0010】

ＰＢＳ／ＰＢＳＡとＰＢＡＴ／ＰＢＳＡ共押出フィルムは、層間の溶着が可能で接着層を必要としない。従って、両層の共押出ばかりではなく、押出ラミネートで形成した積層フィルムであってもよい。

【0011】

本発明は、これらの知見によって達成されたものであり、ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層とポリブチレンサクシネートアジペートを主成分とする層よりなる溶着積層フィルムを提供するものである。

【0012】

上記の積層フィルムにおいて、ポリブチレンアジペートテレフタレートフィルムはポリブチレンサクシネートフィルムより引張弾性率が低いので、上記の積層フィルムにおいてポリブチレンサクシネートフィルムを用いることにより引張弾性率も良好な積層フィルムになる。

【0013】

そこで、本発明は、ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層が、ポリブチレンサクシネートを主成分とする層である上記の溶着積層フィルムを提供するものでもある。

【0014】

一方、上記の積層フィルムにおいて、ポリブチレンサクシネートフィルムはポリブチレンアジペートテレフタレートフィルムより衝撃強度が低いので、上記
の積層フィルムにおいて、ポリブチレンアジペートテレフタレートフィルムを用いることにより、衝撃強度も高い積層フィルムになる。また、ポリブチレンアジペートテレフタレートは、ポリブチレンサクシネートより溶融弾性が大きく、当該層への熱によるダメージが少なく、全体的に良好な積層フィルムが得られる。

【0015】

そこで、本発明は、ポリブチレンサクシネート又はポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層が、ポリブチレンアジペートテレフタレートを主成分とする層である上記の溶着積層フィルムを提供するものでもある。

【0016】

ポリブチレンサクシネートは溶融張力が低く、一般的にインフレーション法による製膜は容易でないが、積層フィルムでは、フィルムが溶着するダイ出口において、ポリブチレンサクシネート（例えばＴｍ１１５℃）の樹脂温度が、ポリブチレンサクシネートアジぺート（例えばＴｍ８４℃）の低い樹脂温度により急激に下げられてより安定したインフレーション法による製膜を可能としている。

【0017】

そこで、本発明は、溶着積層フィルムが共押出積層フィルムである上記の溶着積層フィルムを提供するものでもある。これらの積層フィルムにおいて、各層のフィルムの優位性を持たせるためには、各層の厚みを１０μｍ以上に、好ましくは１５μｍ以上にするとよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の積層フィルムは、生分解性樹脂から成り環境汚染の問題がなく、腰があって、破れにくく、ヒートシール強度が高く、粘り強く、ラミ加工が可能であるという優れた物性を有するものである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明のポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）またはポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）を主成分とする層は、ＰＢＳ、ＰＢＡＴもしくは両者の混合物を主成分とする層又はＰＢＳを主成分とする層とＰＢＡＴを主成分とする層の組合せからなるものである。

【0020】

ＰＢＳはコハク酸と、１、４－ブタンジオールの共重合体であり、融点が１００～１３０℃程度、好ましくは１１０～１２０℃程度で、ＭＦＲが２～８ｇ／１０分程度、好ましくは３～６ｇ／１０分程度のものが好ましい。

【0021】

ＰＢＡＴはアジビン酸とテレフタル酸と１、４－ブタンジオールのランダム共重合体であり、アジビン酸とテレフタル酸のモル比は１００：５～２００程度である。融点が１００～１３０℃程度、好ましくは１１０～１２０℃程度で、ＭＦＲが２～８ｇ／１０分程度、好ましくは２～５ｇ／１０分程度のものが好ましい。

【0022】

ＰＢＳとＰＢＡＴの混合物を主成分とする場合の混合比は問わないが、ＰＢＳの特性を望む場合はＰＢＳの割合を多くし、ＰＢＡＴの特性を望む場合はＰＢＡＴの割合を多くする。

【0023】

このＰＢＳ又はＰＢＡＴを主成分とする層の厚さは、１０～４５μｍ程度、好ましくは１５～４０μｍ程度が適当である。ここで、これらのフィルムが１０μｍ程度以下では、フィルムの持つ特徴が大きく損じられ、また、４５μｍ程度以上では、生産性が大幅に損じられフィルムコスト面でも問題である。

【0024】

ポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）はコハク酸とアジビン酸と１、４－ブタンジオールの共重合体であり、コハク酸とアジビン酸と１、４—ブタンジオールのモル比は、単量体単位全体を基準１００モル％とした場合、コハク酸３０～６０モル％：アジピン酸０．５～２０モル％：１、４—ブタンジオール３０～６０モル％程度である。融点は７０～９０℃程度、好ましくは８０～９０℃程度で、ＰＢＳ又はＰＢＡＴの融点との差が１０～５０℃程度であり、ＭＦＲが２～６ｇ／１０分程度、好ましくは３～５ｇ／１０分のものが好ましい。

【0025】

このＰＢＳＡを主成分とする層の厚さは１０～５５μｍ程度、好ましくは１５～４０μｍ程度で、ＰＢＳ又はＰＢＡＴの主成分とする層の厚さの比が５５：１０～１０：４５程度、好ましくは４０：１５～１５：４０程度が適当である。

【0026】

ＰＢＳ又はＰＢＡＴ層とＰＢＳＡ層を合わせた全体の厚さは２０～１００μｍ程度、好ましくは３０～８０μｍ程度が適当である。

【0027】

ＰＢＳ又はＰＢＡＴを主成分とする層とＰＢＳＡを主成分とする層における、ＰＢＳ、ＰＢＡＴ又はＰＢＳＡの含有量は、本発明におけるこれらの樹脂がその機能を発揮できればよく、６０重量％以上、通常７０重量％以上である。これらの層におけるその他の成分としては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリヒドロキシン酪酸などの生分解性樹脂、他には顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、可塑剤、光安定剤、発泡剤、核剤、滑剤、帯電防止剤、難燃化剤などを必要に応じて配合することができる。

【0028】

本発明の積層フィルムは、腰があり、破れにくく、ヒートシール強度が高く、粘り強く、ラミ加工が可能である等の優れた利点を有するものである。すなわち、本発明の積層フィルムを構成するフィルムは、基本的には脂肪族ポリエステルで個々のフィルムは、各フィルムの持つメリット、デメリットを補い合い、腰のある（引張弾性率）、破れにくい（衝撃強度）、ねばり強い（引張伸度）、ラミ加工の改善された実用においてバランスの良いフィルムを可能とした。

【0029】

本発明の積層フィルムの製造方法は、ＰＢＳ又はＰＢＡＴを主成分とする層とＰＢＳＡを主成分とする層を、接着性樹脂等は用いずに、直接溶着により積層できる方法であればよく、インフレーションやＴダイによる共押出フィルム製造装置を用いる方法の外、押出ラミネート装置でＰＢＳ又はＰＢＡＴフィルムにＰＢＳＡを押出しラミネートし、あるいは、逆にＰＢＳＡフィルムにＰＢＳ又はＰＢＡＴを押出しラミネートしてもよい。

【0030】

尚、特許文献１で指摘されているように、ＰＢＳは溶融張力が小さく、インフレーション法で製膜するのは容易ではないが、これをＰＢＳＡと共押出しすることによって、ダイ出口におけるＰＢＳの樹脂温度が、低い樹脂温度のＰＢＳＡに接することにより急激に下げられ、その結果、溶融張力が改善されて安定したバブル成形を可能としている。また、ＰＢＡＴにおいても同じことが言え、安定したバブル成形を可能としている。

【0031】

製造条件は、それぞれの樹脂について公知の条件で行えばよい。内面、外面のフィルムに特定はされないが、ブロッキング問題等より成形温度の低いＰＢＳＡを外面に用いることが好ましい。

【0032】

本発明の積層フィルムは、ＰＢＳＡを主成分とする層をシーラント層として、特徴として生分解性樹脂から成る包材で一般シール包材の他、ガゼット袋等に幅広く利用することができる。

【実施例0033】

下記の樹脂とインフレーション押出成形機を用いて、２層共押出インフレーションフィルムを製造した。

【0034】

使用樹脂
ＰＢＳ ：ＢｉｏＰＢＳ ＦＺ９１（三菱化学）
密度 １．２６ｇ／ｃｍ^３ ＭＦＲ ５ｇ／１０ｍｉｎ
Ｔｍ（融点） １１５℃
ＰＢＳＡ：ＢｉｏＰＢＳ ＦＤ９２（三菱化学）
密度 １．２４ｇ／ｃｍ^３ ＭＦＲ ４ｇ／１０ｍｉｎ
Ｔｍ ８４℃
ＰＢＡＴ：エコフレックス（ＢＡＳＦ）
密度 １．２５～１．２７ｇ／ｃｍ^３
ＭＦＲ ２．５～４．５ｇ／１０ｍｉｎ
Ｔｍ １１０～１２０℃

【0035】

インフレーション押出成形機
内面押出機（トミー機械工業） スクリュー外径 ５０ｍｍΦ
外面押出機（トミー機械工業） スクリュー外径 ５０ｍｍΦ
サーキュラーダイ（トミー機械工業） ２種２層ダイ
ダイクリップ直径 ２００ｍｍΦ
バブル冷却装置（トミー機械工業） エアーリング

【0036】

フィルムの構成は、実施例１では内面ＰＢＳで外面ＰＢＳＡ、実施例２では内面ＰＢＡＴで外面ＰＢＳＡ、比較例１では内面外面共ＰＢＳで、比較例２では内面外面共ＰＢＳＡ、比較例３では内面外面共ＰＢＡＴで、厚みは各層共３０μ
ｍ、全厚６０μｍとした。

【0037】

得られた各フィルムについて下記の物性値を測定した。
引張強度：ＪＩＳ K７１２７に準拠 引張速度５０mm／分
引張伸度：同上
引張弾性率：同上
衝撃強度：ＡＳＴＭ Ｄ
３４２０に準拠
最大ヒートシール強度：ＪＩＳ Ｚ０２３８に準拠 シール時間１秒
シール荷重０．２ＭＰａ
得られた結果を表１に示す。

【0038】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明の積層フィルムは、生分解性樹脂から成り環境汚染の問題がなく、強度に優れ、ヒートシール性も良好であるので、包装材料として幅広く利用できる。