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(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】P2024046112
(43)【公開日】2024-04-03
(54)【発明の名称】ポリエステル系樹脂組成物及び積層体
(51)【国際特許分類】
   C08L 67/00 20060101AFI20240327BHJP
   B32B 27/36 20060101ALI20240327BHJP
   B32B 27/30 20060101ALI20240327BHJP
   C09J 7/24 20180101ALI20240327BHJP
   C09J 7/30 20180101ALI20240327BHJP
   C09J 167/00 20060101ALI20240327BHJP
   C09J 11/08 20060101ALI20240327BHJP
   C08L 101/16 20060101ALN20240327BHJP
【FI】
C08L67/00 ZBP
B32B27/36
B32B27/30 102
C09J7/24
C09J7/30
C09J167/00
C09J11/08
C08L101/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022151304
(22)【出願日】2022-09-22
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】松元 大聖
(72)【発明者】
【氏名】竹田 裕輝
(72)【発明者】
【氏名】谷口 雅彦
【テーマコード(参考)】
4F100
4J002
4J004
4J040
4J200
【Fターム(参考)】
4F100AK21B
4F100AK21C
4F100AK41A
4F100AT00B
4F100AT00C
4F100BA02
4F100BA03
4F100BA06
4F100BA07
4F100BA10B
4F100BA10C
4F100CA16A
4F100EH17
4F100EJ17
4F100EJ20
4F100EJ42
4F100JC00A
4F100JK06
4F100YY00A
4J002AF022
4J002BA012
4J002BK002
4J002CE002
4J002CF051
4J002CF061
4J002CF071
4J002CF081
4J002CF161
4J002CF181
4J002EJ006
4J002FD342
4J002FD346
4J002GF00
4J002GG02
4J002GJ01
4J004AA15
4J004BA03
4J004FA08
4J040BA202
4J040DN032
4J040ED001
4J040KA26
4J040LA02
4J040LA08
4J040MA10
4J040MB03
4J040NA06
4J200AA02
4J200AA06
4J200BA09
4J200BA10
4J200BA13
4J200BA14
4J200BA18
4J200BA37
4J200CA02
4J200DA17
4J200DA18
4J200DA19
4J200EA04
(57)【要約】
【課題】PVA系樹脂に対する接着力に優れた樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】主成分としてのポリエステル系樹脂と粘着付与剤とを含有するポリエステル系樹脂組成物であって、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度をTa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化温度をTb、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMbとしたとき、式(I):(Ta/Tb)×(Ma/Mb)<1.00を満たすポリエステル系樹脂組成物とする。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主成分としてのポリエステル系樹脂と粘着付与剤とを含有するポリエステル系樹脂組成物であって、
前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度をTa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化温度をTb、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMbとしたとき、下記式(I)を満たすことを特徴とするポリエステル系樹脂組成物。
(Ta/Tb)×(Ma/Mb)<1.00 ・・・(I)
【請求項2】
前記粘着付与剤が、融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載のポリエステル系樹脂組成物。
【請求項3】
前記融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂が極性基を有することを特徴とする、請求項2に記載のポリエステル系樹脂組成物。
【請求項4】
前記融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂が二重結合、芳香環及びヘテロ原子からなる群から選択される少なくとも1つを有していることを特徴とする、請求項2に記載のポリエステル系樹脂組成物。
【請求項5】
前記粘着付与剤を0.01~20質量%含有することを特徴とする、請求項1に記載のポリエステル系樹脂組成物。
【請求項6】
前記ポリエステル系樹脂が生分解性を有することを特徴とする、請求項1に記載のポリエステル系樹脂組成物。
【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とする接着剤。
【請求項8】
請求項1~6のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物を含有する層を少なくとも一層有することを特徴とする積層体。
【請求項9】
第1の層と第2の層との間に接着層を設けた積層体であって、
前記第1の層と前記第2の層のうちの少なくとも1層がポリビニルアルコール系樹脂層であり、
前記接着層が、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とする積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ポリエステル系樹脂組成物に関し、更に詳しくは、ポリビニルアルコール系樹脂層(以下、ポリビニルアルコールを「PVA」という。)との接着に好ましく用いられるポリエステル系樹脂組成物及び該ポリエステル系樹脂組成物を含有する層を有する積層体に関する。
【背景技術】
【0002】
プラスチックは、成形性、強度、耐水性、透明性等に優れることから、包装材料として広く使用されている。かかる包装材料に用いられるプラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル系樹脂が挙げられる。しかしながら、これらのプラスチックは生分解性に乏しく、使用後に自然界に投棄されると、長期間残存して景観を損ねたり、環境破壊の原因となる場合がある。
【0003】
これに対し、近年、土中や水中で生分解、あるいは加水分解され、環境汚染の防止に有用である生分解性樹脂が注目され、実用化が進められている。かかる生分解性樹脂としては、脂肪族ポリエステル系樹脂、酢酸セルロース、変性でんぷん等が知られている。包装材料としては、透明性、耐熱性、強度に優れることから、ポリ乳酸、アジピン酸/テレフタル酸/1,4-ブタンジオールの縮重合物、コハク酸/1,4-ブタンジオール/乳酸の縮重合物等が用いられている。
【0004】
しかしながら、ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステル系樹脂は酸素ガスバリア性が不十分であるため、単独では、食品や薬品等の酸化劣化のおそれがある内容物の包装材料として用いることはできない。そこで、ポリ乳酸等の脂肪族ポリエステル系樹脂とPVA系樹脂とを積層して積層体とすることがなされている。
【0005】
しかしながら、ポリ乳酸系樹脂層とPVA系樹脂層は表面特性が大きく異なることから、両層は接着性に乏しく、両層の直接積層によって実用的な層間接着強度を得ることは困難である。
【0006】
そこで、これらの樹脂層を接着するためにポリエステル系樹脂を用いた接着層を設けることがなされている。例えば、特許文献1には、ラジカル発生剤の存在下、ポリエステル系エラストマーに不飽和カルボン酸又はその誘導体を反応させて得られる変性ポリエステル系エラストマーと、アイオノマー樹脂とからなる熱可塑性樹脂組成物が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2003-183484号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、従来用いられているポリエステル系接着樹脂ではPVA樹脂に対する接着性が低く、さらなる改善が求められていた。
【0009】
そこで、本発明は、PVA系樹脂に対する接着力に優れた樹脂組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、鋭意検討した結果、主成分としてのポリエステル系樹脂を含む樹脂組成物に添加剤として粘着付与剤を含有させるとともに、該樹脂組成物に対するベース樹脂であるポリエステル系樹脂の結晶化温度と結晶化ピーク面積(ΔHc)の大きさの積が1.00未満であることにより上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち、本発明は下記構成からなる。
<1>主成分としてのポリエステル系樹脂と粘着付与剤とを含有するポリエステル系樹脂組成物であって、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度をTa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化温度をTb、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMbとしたとき、下記式(I)を満たすことを特徴とするポリエステル系樹脂組成物。
(Ta/Tb)×(Ma/Mb)<1.00 ・・・(I)
<2>前記<1>に記載のポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とする接着剤。
<3>前記<1>に記載のポリエステル系樹脂組成物を含有する層を少なくとも一層有することを特徴とする積層体。
<4>第1の層と第2の層との間に接着層を設けた積層体であって、前記第1の層と前記第2の層のうちの少なくとも1層がポリビニルアルコール系樹脂層であり、前記接着層が、前記<1>に記載のポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とする積層体。
【発明の効果】
【0012】
本発明のポリエステル系樹脂組成物は、接着力が高く、PVA系樹脂層に対して優れた接着性を発揮できる。ポリエステル系樹脂が生分解性ポリエステル系樹脂である場合は、例えば、PVA系樹脂層と生分解性樹脂層を含有する積層体において、両層の接着層として用いると、接着性に優れるとともに生分解性の積層体が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の構成につき詳細に説明するが、これらは望ましい実施態様の一例を示すものである。
【0014】
本明細書において、「生分解性」とは、JIS K 6953-1:2011(ISO 14855-1:2005)で規定された条件を満たすことを意味する。
【0015】
本発明のポリエステル系樹脂組成物は、樹脂層形成成分の主成分としてのポリエステル系樹脂と粘着付与剤とを含有し、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度をTa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化温度をTb、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMbとしたとき、下記式(I)を満たす。
(Ta/Tb)×(Ma/Mb)<1.00 ・・・(I)
なお、ここで、ポリエステル系樹脂組成物の主成分とは、組成物全体の50質量%以上を占める成分を言い、80質量%以上が好ましく、90質量%がより好ましい。
【0016】
上記式(I)は柔軟性や浸み込みやすさの指標を示し、ポリエステル系樹脂組成物が式(I)を満たすことで密着性やアンカー効果が強力になるので、樹脂材料間の接着力を向上できる。(Ta/Tb)×(Ma/Mb)の値は、0.99以下であるのが好ましく、0.95以下がより好ましい。また下限は特に限定されないが、値が小さすぎると、ポリエステル系樹脂組成物の製造時に結晶化が起こりにくくなるため、当該ポリエステル系樹脂組成物を用いて製膜する際に押出機内で再結晶化が起こり、加工性が悪くなる場合があるので、0.1以上であるのが好ましい。(Ta/Tb)×(Ma/Mb)の値の下限は、0.5以上がより好ましく、0.7以上がさらに好ましい。
【0017】
ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度Ta及びポリエステル系樹脂の結晶化温度Tb、並びにポリエステル系樹脂組成物の結晶化ピーク面積(ΔHc)Ma及びポリエステル系樹脂の結晶化ピーク面積(ΔHc)Mbは、示差走査熱量計を用いて以下の1)~2)により測定できる。
1)試料を昇温速度10℃/分で-60℃から220℃まで昇温後、1分間保持する。
2)冷却速度10℃/分で-60℃まで冷却したときの結晶化ピークの温度(結晶化温度)と結晶化ピーク面積(ΔHc)を示差走査熱量計にて測定する。
【0018】
ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度Ta及び結晶化ピーク面積(ΔHc)Maは、使用するポリエステル系樹脂や粘着付与剤の種類や含有量を調整することにより、式(I)を満たすように調整できる。
【0019】
(ポリエステル系樹脂)
ポリエステル系樹脂は本発明のポリエステル系樹脂組成物のベース樹脂となる成分である。
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリアルキレンアリレート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、液晶性ポリエステル(LCP)等が挙げられる。ポリアルキレンアリレート系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリ1,4-シクロヘキシルジメチレンテレフタレート(PCT)、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。
【0020】
ポリエステル系樹脂は、環境への影響を低減する観点から、生分解性樹脂であるのが好ましい。生分解性ポリエステル系樹脂としては、例えば、脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂等が挙げられ、生分解性に優れる点から、脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂が好ましい。
【0021】
本発明で用いる脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂は、脂肪族ジオール単位、脂肪族ジカルボン酸単位、および芳香族ジカルボン酸単位を主構成単位として含む脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂である。具体的には、例えば、下記式(1)で表される脂肪族ジオール単位、下記式(2)で表される脂肪族ジカルボン酸単位、および下記式(3)で表される芳香族ジカルボン酸単位を主構成単位とし、また、生分解性を有するものが好ましい。
【0022】
-O-R-O- ・・・(1)
式(1)中、Rは2価の脂肪族炭化水素基を表す。
-OC-R-CO- ・・・(2)
式(2)中、Rは2価の脂肪族炭化水素基を表す。
-OC-R-CO- ・・・(3)
式(3)中、Rは2価の芳香族炭化水素基を示す。
【0023】
式(1)の脂肪族ジオール単位を与える脂肪族ジオールは、特に限定はされないが、コストと機械強度のバランスから炭素数が2以上10以下のものが好ましい。例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。中でも、炭素数2以上4以下の脂肪族ジオールが好ましく、エチレングリコール、1,4-ブタンジオールがより好ましく、1,4-ブタンジオールが特に好ましい。尚、上記脂肪族ジオールは、2種類以上を用いることもできる。
【0024】
式(2)の脂肪族ジカルボン酸単位を与える脂肪族ジカルボン酸成分は、特に限定はされないが、コストと生分解性とのバランスから炭素数2以上12以下のものが好ましい。例えば、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸やそのアルキルエステル等の誘導体が挙げられる。中でも、コハク酸、セバシン酸又はアジピン酸、アゼライン酸やそのアルキルエステル等の誘導体が好ましい。尚、上記脂肪族ジカルボン酸成分は、2種類以上を用いることもできる。
【0025】
式(3)の芳香族ジカルボン酸単位を与える芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、フランジカルボン酸等やそのアルキルエステル等の誘導体が挙げられる。中でも、生分解性の観点からRはフェニレン基であることが好ましく、式(3)の芳香族ジカルボン酸単位を与える芳香族ジカルボン酸成分としては、具体的には、テレフタル酸、イソフタル酸やそのアルキルエステル等の誘導体が好ましく、テレフタル酸やそのアルキルエステル等の誘導体が特に好ましい。また、芳香環の一部がスルホン酸塩で置換されている芳香族ジカルボン酸であってもよい。尚、上記芳香族ジカルボン酸成分は2種類以上を用いることもできる。
【0026】
脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂における芳香族ジカルボン酸単位の含有量は、全ジカルボン酸単位である脂肪族ジカルボン酸単位と芳香族ジカルボン酸単位との合計100モル%に対して、融点と生分解性の観点から、5モル%以上95モル%以下であるのが好ましく、具体的に、好ましくは5モル%以上、より好ましくは35モル%以上、特に好ましくは40モル%以上であり、また、好ましくは95モル%以下、より好ましくは65モル%以下、特に好ましくは60モル%以下である。
【0027】
また、芳香族ジカルボン酸を2種類以上用いる場合は、脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂は、全芳香族ジカルボン酸単位中のテレフタル酸単位の割合が40モル%以上60モル%以下であることが好ましい。この割合が40モル%未満では耐熱性が足りず、60モル%を超えると生分解性が悪くなる傾向がある。この観点から、脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂における全芳香族ジカルボン酸単位中のテレフタル酸単位の割合は42モル%以上58モル%以下がより好ましく、45モル%以上55モル%以下であることが更に好ましい。
【0028】
脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂は、脂肪族オキシカルボン酸単位を有していてもよい。脂肪族オキシカルボン酸単位を与える脂肪族オキシカルボン酸成分の具体例としては、乳酸、グリコール酸、2-ヒドロキシ-n-酪酸、2-ヒドロキシカプロン酸、6-ヒドロキシカプロン酸、2-ヒドロキシ-3,3-ジメチル酪酸、2-ヒドロキシ-3-メチル酪酸、2-ヒドロキシイソカプロン酸、又はこれらの混合物等が挙げられる。さらに、これらの低級アルキルエステル又は分子内エステル等の誘導体であってもよい。これらに光学異性体が存在する場合には、D体、L体又はラセミ体のいずれでもよく、形態としては固体、液体又は水溶液のいずれであってもよい。これらの中で好ましいものは、乳酸又はグリコール酸或いはその誘導体である。これら脂肪族オキシカルボン酸成分は単独でも、2種類以上の混合物としても使用することもできる。
【0029】
脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂がこれらの脂肪族オキシカルボン酸単位を含む場合、その含有量は、脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂を構成する全構成単位を100モル%として好ましくは20モル%以下、より好ましくは10モル%以下である。
【0030】
脂肪族ポリエステル系樹脂は、脂肪族ジオール単位及び脂肪族ジカルボン酸単位を主構成単位として含む脂肪族ポリエステル系樹脂である。なお、脂肪族ポリエステル系樹脂は、芳香族ジカルボン酸単位を含まないことで、前述の脂肪族-芳香族共重合ポリエステル系樹脂と区別される。
【0031】
より具体的には、脂肪族ポリエステル系樹脂は、下記式(4)で表される脂肪族ジオール単位、および下記式(5)で表される脂肪族ジカルボン酸単位を含むポリエステル系樹脂である。
-O-R-O- ・・・(4)
式(4)中、Rは、2価の脂肪族炭化水素基を表す。
-OC-R-CO- ・・・(5)
式(5)中、Rは、2価の脂肪族炭化水素基を表す。
【0032】
上記式(4)、(5)で表される脂肪族ジオール単位、脂肪族ジカルボン酸単位は、石油から誘導された化合物由来であっても、植物原料から誘導された化合物由来であってもかまわないが、植物原料から誘導された化合物由来であることが望ましい。
【0033】
脂肪族ポリエステル系樹脂が共重合体である場合には、脂肪族ポリエステル系樹脂中に2種以上の式(4)で表される脂肪族ジオール単位が含まれていてもよく、脂肪族ポリエステル系樹脂中に2種以上の式(5)で表される脂肪族ジカルボン酸単位が含まれていてもよい。
【0034】
式(4)で表されるジオール単位を与える脂肪族ジオールとしては、特に限定されないが、成形性や機械強度の観点から、炭素数が2以上10以下の脂肪族ジオールが好ましく、炭素数4以上6以下の脂肪族ジオールが特に好ましい。例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられ、中でも1,4-ブタンジオールが特に好ましい。尚、上記脂肪族ジオールは、2種類以上を用いることもできる。
【0035】
式(5)で表される脂肪族ジカルボン酸単位を与える脂肪族ジカルボン酸成分としては、特に限定されないが、炭素数が2以上40以下の脂肪族ジカルボン酸やそのアルキルエステル等の誘導体が好ましく、炭素数が4以上10以下の脂肪族ジカルボン酸やそのアルキルエステル等の誘導体が特に好ましい。脂肪族ジカルボン酸やそのアルキルエステル等の誘導体としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸等やそのアルキルエステル等の誘導体が挙げられ、中でもコハク酸、アジピン酸、セバシン酸が好ましく、コハク酸、アジピン酸が特に好ましい。尚、上記脂肪族ジカルボン酸成分は、2種類以上を用いることもできる。
【0036】
脂肪族ポリエステル系樹脂は、脂肪族オキシカルボン酸に由来する繰返し単位(脂肪族オキシカルボン酸単位)を有していてもよい。脂肪族オキシカルボン酸単位を与える脂肪族オキシカルボン酸成分の具体例としては、例えば、乳酸、グリコール酸、2-ヒドロキシ-n-酪酸、2-ヒドロキシカプロン酸、6-ヒドロキシカプロン酸、2-ヒドロキシ-3,3-ジメチル酪酸、2-ヒドロキシ-3-メチル酪酸、2-ヒドロキシイソカプロン酸等、又はこれらの低級アルキルエステル若しくは分子内エステル等の誘導体が挙げられる。これらに光学異性体が存在する場合には、D体、L体又はラセミ体の何れでもよく、形態としては固体、液体又は水溶液のいずれであってもよい。これらの中で特に好ましいものは、乳酸又はグリコール酸或いはその誘導体である。これら脂肪族オキシカルボン酸は単独でも、2種以上の混合物としても使用できる。
【0037】
脂肪族ポリエステル系樹脂がこれらの脂肪族オキシカルボン酸単位を含む場合、その含量は、成形性の観点から、脂肪族ポリエステル系樹脂を構成する全構成単位を100モル%として20モル%以下であることが好ましく、より好ましくは10モル%以下、更に好ましくは5モル%以下であり、最も好ましくは3モル%以下である。
【0038】
生分解性ポリエステル系樹脂は、合成により得てもよいし、市販のものを用いてもよい。合成する場合は、ポリエステルの製造に関する公知の方法が採用できる。また、生分解性ポリエステル系樹脂は1種に限らず、構成単位の種類や構成単位比、製造方法、物性等の異なる2種以上の生分解性ポリエステル系樹脂をブレンドして用いることができる。
【0039】
生分解性ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリブチレンサクシネートテレフタレート(以下、「PBST」と称する場合がある。)、ポリブチレンアジペートテレフタレート(以下、「PBAT」と称する場合がある。)、ポリブチレンサクシネートアジペート(以下、「PBSA」と称する場合がある。)、ポリブチレンサクシネート(以下、「PBS」と称する場合がある。)、ポリブチレンセバケートテレフタレート(以下、「PBSeT」と称する場合がある。)、ポリブチレンサクシネートアジペートテレフタレート(以下、「PBSAT」と称する場合がある。)、ポリカプロラクトン(以下、「PCL」と称する場合がある。)等が挙げられる。
【0040】
生分解性ポリエステル系樹脂の市販品としては、例えば、ポリブチレンアジペートテレフタレートであるアジピン酸/テレフタル酸/1,4-ブタンジオールの縮重合物を主成分とするBASF社製「エコフレックス」、ポリブチレンサクシネートであるコハク酸/1,4-ブタンジオールの縮重合物を主成分とする三菱ケミカル社製「Bio-PBS」等を挙げることができる。
【0041】
ポリエステル系樹脂は、酸変性されたものであってもよい。酸変性されたポリエステル系樹脂を含むことで、加工性が向上し、取り扱いがしやすくなる。
【0042】
酸変性ポリエステル系樹脂は、原料のポリエステル系樹脂に対し、α,β-不飽和カルボン酸又はその無水物(以下、α,β-不飽和カルボン酸又はその無水物を「α,β-不飽和カルボン酸類」ということがある。)をグラフト重合したポリエステル系樹脂である。
【0043】
α,β-不飽和カルボン酸類としては、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸等のα,β-不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラス酸、テトラヒドロフタル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のα,β-不飽和ジカルボン酸又はその無水物等が挙げられ、好ましくはα,β-不飽和ジカルボン酸の無水物が用いられる。
なお、これらのα,β-不飽和カルボン酸類は、1種を単独で用いる場合に限らず、2種以上を併用してもよい。
【0044】
また、ポリエチレン系樹脂が酸変性ポリエステル系樹脂である場合、その酸価は、1.0~6.5mg・KOH/gであるのが好ましく、より好ましくは、1.1~6.0mg・KOH/g、さらに好ましくは、1.2~5.0mg・KOH/gである。
かかる酸価が高すぎると、外観不良となり、低すぎると他の樹脂との接着性が低下する傾向があり、高すぎても低すぎても本発明の効果が得られない。
【0045】
なお、酸価は以下により測定する。
まず、測定する酸変性ポリエステル系樹脂を溶剤でよく洗浄する。かかる洗浄は酸変性ポリエステル系樹脂の不純物、主に未反応のα,β-不飽和カルボン酸またはその無水物を洗い流すためである。かかる溶剤としては、酸変性ポリエステル系樹脂が溶解することがない溶剤を用いることが必要であり、例えば、水、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどが挙げられる。
次に、洗浄した酸変性ポリエステルを乾燥させたのち、試験瓶に、溶媒としてテトラヒドロフラン100mlをとり、ホットスターラー(設定温度75℃、スターラー回転数750rpm)で撹拌させながら酸変性ポリエステル系樹脂5gを投入する。酸変性ポリエステル系樹脂が溶解するまで、5~6時間撹拌する。溶解後、超純水4mlを添加して更に10分間撹拌を行い、試験液を作製する。かかる試験液を自動滴定装置により、水酸化カリウム水溶液(N/10)で滴定して、下記の式により酸価を求める。
【0046】
(式)
酸価AV(mg・KOH/g)={(A-B)×f×5.61}/S
A=酸変性ポリエステル系樹脂に要した水酸化カリウム水溶液N/10の使用量(ml)
B=空試験に要した水酸化カリウム水溶液N/10の使用量(ml)
f=N/10水酸化カリウム水溶液の力価
S=酸変性ポリエステル系樹脂採取量(g)
【0047】
滴定装置としては、例えば以下が使用できる。
滴定測定装置:京都電子工業株式会社製 電位差自動滴定装置AT-610
参照電極 :複合ガラス電極C-171
滴定液 :富士フィルム和光純薬株式会社 水酸化カリウム水溶液(N/10)
【0048】
ポリエステル系樹脂の重量平均分子量は、50,000~400,000であるのが好ましく、より好ましくは100,000~200,000、特に好ましくは140,000~180,000である。かかる重量平均分子量が大きすぎると溶融粘度が高くなり溶融成形しにくくなる傾向があり、逆に小さすぎると成形物が脆くなる傾向がある。
【0049】
ポリエステル系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、210℃、2.16kgで測定した場合、1.0~20g/10分であるのが好ましく、より好ましくは1.5~10g/10分であり、特に好ましくは2.0~8.0g/10分である。ポリエステル系樹脂のMFRは、分子量により調節することが可能である。
【0050】
ポリエステル系樹脂の融点は60~260℃であるのが好ましく、より好ましくは70~200℃であり、さらに好ましくは75~140℃である。
【0051】
本発明では、ポリエステル系樹脂は1種に限らず、構成単位の種類や構成単位比、製造方法、物性等の異なる2種以上のポリエステル系樹脂をブレンドして用いることができる。
【0052】
(粘着付与剤)
本発明のポリエステル系樹脂組成物には、添加剤として粘着付与剤を含有する。粘着付与剤としては、融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂が挙げられる。融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂を含むことで、自身で結晶化せずにポリエステル樹脂と相溶するので、上記式(I)を満たすことができ、よって、本発明のポリエステル系樹脂組成物の接着力を向上できる。
【0053】
なお、粘着付与剤の融解ピーク(ΔHm)は、示差走査熱量計を用いて以下の1)~3)により測定できる。
1)粘着付与剤を昇温速度10℃/分で-60℃から220℃まで昇温後、1分間保持する。
2)冷却速度10℃/分で-60℃まで冷却する。
3)再び昇温速度10℃/分で-60℃から220℃まで昇温させたときの融解ピーク(ΔHm)を示差走査熱量計により測定する。
【0054】
融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂は、極性基を有することが好ましく、前記極性基としては、例えば、酸無水物基、カルボン酸基、水酸基、エステル基等が挙げられ、好ましい極性基も同様である。
【0055】
また、融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂は、二重結合、芳香環及びヘテロ原子からなる群から選択される少なくとも1つを有しているのが好ましい。二重結合、芳香環及びヘテロ原子からなる群から選択される少なくとも1つを有することでよりポリエステルと混ざりやすくなるので、本発明の効果が得られやすい。ヘテロ原子としては、例えば、窒素(N)原子、酸素(O)原子、硫黄(S)原子等が挙げられ、中でもヘテロ原子として酸素(O)原子を有するのが好ましい。
【0056】
融解ピーク(ΔHm)は、結晶性の観点から、10J/g以下であるのが好ましく、5J/g以下がさらに好ましく、また下限は特に限定されないが、0J/g以上であるのが好ましく、0.1J/g以上がより好ましい。
【0057】
融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂の具体例としては、水添石油樹脂、ロジンエステル、ロジンジオール、酸変性ロジン、テルペンフェノール等が挙げられる。
【0058】
(ポリエステル系樹脂組成物)
本発明のポリエステル系樹脂組成物は、上記したように、ベース樹脂としてのポリエステル系樹脂と、粘着付与剤とを含有する。
【0059】
ポリエステル系樹脂は、樹脂組成物中、80~99.99質量%であるのが好ましく、より好ましくは85~99.70質量%であり、さらに好ましくは90~99.50質量%である。ポリエステル系樹脂の含有量が80質量%以上であると、基材の強度が担保でき、99.99質量%以下であると接着力を発揮できる。
【0060】
粘着付与剤は、ポリエステル系樹脂組成物中に0.01~20質量%の範囲で含有するのが好ましい。ポリエステル系樹脂組成物中に0.01質量%以上であると本発明の所望の効果を得ることができ、粘着付与剤の含有量が多くなり過ぎるとペレットのタック性が強くなり取り扱いが難しくなる虞があるので、20質量%以下で含有するのが好ましい。粘着付与剤の含有量は、ポリエステル系樹脂組成物中に0.3質量%以上であるのがより好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましく、また15質量%以下であるのがより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。
【0061】
また、本発明のポリエステル系樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、他の成分を含むことができる。その他の成分としては、例えば、補強剤、充填剤、可塑剤、顔料、染料、滑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、界面活性剤、抗菌剤、帯電防止剤、乾燥剤、アンチブロッキング剤、難燃剤、架橋剤、硬化剤、発泡剤、結晶核剤等が挙げられる。
【0062】
本発明のポリエステル系樹脂組成物は、成形材料として使用するために、通常はペレットや粉末などの成形品とされる。中でも成形機への投入時や運搬時の取扱い性に優れ、また微粉発生の問題が小さい点から、ペレット形状とすることが好ましい。
なお、かかるペレット形状への成形は公知の方法を用いることができるが、押出機からストランド状に押出し、冷却後所定の長さに切断し、円柱状のペレットとする方法が効率的である。
また、かかる円柱状のペレットの大きさとしては、通常、長さ1~4mm、好ましくは2~3mm、直径は通常、1~4mm、好ましくは2~3mmである。
【0063】
本発明のポリエステル系樹脂組成物の製造方法としては、例えば、以下の(i)~(iii)等が挙げられる。
(i)ポリエステル系樹脂及び粘着付与剤をドライブレンドした後、溶融し、混練する方法
(ii)ポリエステル系樹脂及び粘着付与剤を溶媒に溶かし、溶液状で混合する方法
(iii)ポリエステル系樹脂層及び粘着付与剤層を含有する積層体を粉砕し、溶融し、混練する方法
なお、(iii)の方法は主に積層体の端部などをリサイクルする際に用いられる。
【0064】
溶融混練する方法としては、上記(i)の製造方法については、例えばポリエステル系樹脂、粘着付与剤及び任意の成分をヘンシェルミキサー、リボンブレンダー等の混合機により、混合した後、単軸又は二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、ブラベンダーミキサー等の溶融混練機にて溶融し、混練する方法が挙げられる。
また、上記(iii)の製造方法については、例えば、ポリエステル系樹脂、粘着付与剤を各々含む層を有する多層成膜の両端など不要部を粉砕し、必要により任意成分を加え、単軸又は二軸押出機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、ブラベンダーミキサー等の溶融混練機にて溶融し、混練する方法が挙げられる。
【0065】
溶融混練時の温度は、ポリエステル系樹脂及び粘着付与剤の融点以上であって、かつ熱劣化しない温度範囲で適宜設定することができるが、好ましくは100~300℃であり、特に好ましくは140~250℃、更に好ましくは160~230℃である。
【0066】
本発明で用いられる樹脂組成物は、流動性に優れ取り扱い安いため、成形材料として有用である。溶融成形方法としては、押出成形、インフレーション成形、射出成形、ブロー成形、真空成形、圧空成形、圧縮成形、カレンダー成形、など公知の成形法を用いることができる。
【0067】
また、本発明の成形品としては、フィルム、シート、パイプ、円板、リング、袋状物、ボトル状物、繊維状物など、多種多用の形状のものを挙げることができる。
【0068】
本発明のポリエステル系樹脂組成物は接着剤の主成分として用いることができ、本発明の酸変性ポリエステル系樹脂組成物を含有する接着剤は、PVA系樹脂との接着性に優れるので、PVA系樹脂を含む2つの材料の接着性を向上できる。
【0069】
本発明の接着剤に含まれるポリエステル系樹脂組成物の含有量は、50質量%以上であるのが好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましく、接着剤がポリエステル系樹脂組成物からなるもの(ポリエステル系樹脂組成物100質量%)であってもよい。
【0070】
接着剤には、本発明のポリエステル系樹脂組成物に任意の成分を含有していてもよく、例えば、補強剤、充填剤、可塑剤、顔料、染料、滑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、界面活性剤、抗菌剤、帯電防止剤、乾燥剤、アンチブロッキング剤、難燃剤、架橋剤、硬化剤、発泡剤、結晶核剤等が挙げられる。
【0071】
〔積層体〕
本発明のポリエステル系樹脂組成物は、接着樹脂として2つの部材を接着するのに用いられる。本発明の積層体は、本発明のポリエステル系樹脂組成物を含有する層を少なくとも一層有する。
また、本発明の積層体は、第1の層と第2の層との間に接着層を設け、第1の層と第2の層のうちの少なくとも1層がPVA系樹脂層であり、前記接着層に本発明のポリエステル系樹脂組成物を含む。
【0072】
中でも、本発明の積層体は、ガスバリア層にPVA系樹脂(B)層、外層に生分解性樹脂(C)層を用い、PVA系樹脂(B)層と生分解性樹脂(C)層の間に本発明のポリエステル系樹脂組成物を含む接着剤(A)層を有するものが好ましい。
【0073】
(PVA系樹脂(B)層)
PVA系樹脂(B)層は、本発明の積層体のガスバリア性を担うことが好ましい。
PVA系樹脂(B)層は、後述する生分解性樹脂(C)層に対し、その少なくとも一方の面に本発明のポリエステル系樹脂組成物を含有する接着剤(A)層を介して積層されることが好ましい。
【0074】
本発明で用いられるPVA系樹脂(B)層は、PVA系樹脂(B)を主成分とする層であり、通常はPVA系樹脂(B)を70質量%以上含有し、好ましくは80質量%以上含有し、より好ましくは90質量%以上含有する。上限は100質量%である。かかる含有量が少なすぎると、ガスバリア性が不十分となる傾向がある。
【0075】
本発明で用いられるPVA系樹脂(B)は、ビニルエステル系単量体を重合して得られるポリビニルエステル系樹脂をケン化して得られる、ビニルアルコール構造単位を主体とする樹脂であり、ケン化度相当のビニルアルコール構造単位とビニルエステル構造単位から構成される。
【0076】
上記ビニルエステル系単量体としては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、バーサチック酸ビニル等が挙げられるが、経済的に酢酸ビニルが好ましく用いられる。
【0077】
本発明で用いられるPVA系樹脂(B)の平均重合度(JIS K6726に準拠して測定)は、200~1800であるのが好ましく、特に300~1500、殊に300~1000のものが好ましく用いられる。
【0078】
かかる平均重合度が小さすぎると、PVA系樹脂(B)層の機械的強度が不十分となる傾向がある。逆にかかる平均重合度が大きすぎると、熱溶融成形によってPVA系樹脂(B)層を形成する場合に流動性が低下して成形性が低下する傾向があり、成形時せん断発熱が異常発生してPVA系樹脂(B)が熱分解しやすくなる場合がある。
【0079】
また、本発明で用いられるPVA系樹脂(B)のケン化度(JIS K6726に準拠して測定)は、80~100モル%であるのが好ましく、特に90~99.9モル%、殊に98~99.9モル%のものが好適に用いられる。
かかるケン化度が低すぎると、ガスバリア性が低下する傾向がある。
【0080】
また、本発明では、PVA系樹脂(B)として、ポリビニルエステル系樹脂の製造時に各種単量体を共重合させ、これをケン化して得られたものや、未変性PVAに後変性によって各種官能基を導入した各種変性PVA系樹脂を用いることができる。
【0081】
ビニルエステル系単量体との共重合に用いられる単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、α-オクテン、α-ドデセン、α-オクタデセン等のオレフィン類、3-ブテン-1-オール、4-ペンテン-1-オール、5-ヘキセン-1-オール、3,4-ジヒドロキシ-1-ブテン等のヒドロキシ基含有α-オレフィン類およびそのアシル化物等の誘導体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和酸類、その塩、そのモノエステル、あるいはそのジアルキルエステル、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル類、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド類、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレフィンスルホン酸類あるいはその塩、アルキルビニルエーテル類、ジメチルアリルビニルケトン、N-ビニルピロリドン、塩化ビニル、ビニルエチレンカーボネート、2,2-ジアルキル-4-ビニル-1,3-ジオキソラン、グリセリンモノアリルエーテル、3,4-ジアセトキシ-1-ブテン等のビニル化合物、酢酸イソプロペニル、1-メトキシビニルアセテート等の置換酢酸ビニル類、塩化ビニリデン、1,4-ジアセトキシ-2-ブテン、ビニレンカーボネート等が挙げられる。
【0082】
また、後変性によって官能基が導入された変性PVA系樹脂としては、ジケテンとの反応によるアセトアセチル基を有するもの、エチレンオキサイドとの反応によるポリアルキレンオキサイド基を有するもの、エポキシ化合物等との反応によるヒドロキシアルキル基を有するもの、あるいは各種官能基を有するアルデヒド化合物をPVAと反応させて得られたもの等を挙げることができる。
【0083】
かかる変性PVA系樹脂中の変性種、すなわち共重合体中の各種単量体に由来する構成単位、あるいは後反応によって導入された官能基の含有量は、変性種によって特性が大きくことなるため一概には言えないが、1~20モル%であるのが好ましく、特に2~10モル%の範囲が好ましく用いられる。
【0084】
これらの各種変性PVA系樹脂の中でも、本発明においては、下記一般式(6)で示される側鎖に1,2-ジオール構造を有する構造単位(以下、「1,2-ジオール構造単位」と称することがある。)を有するPVA系樹脂が、後述する本発明の積層体の製造法において、溶融成形が容易になる点で好ましく用いられる。
【0085】
【化1】
【0086】
なお、かかる一般式(6)で表わされる1,2-ジオール構造単位中のR11~R14は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~4の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表す。
【0087】
該アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等が挙げられ、該アルキル基は、必要に応じて、ハロゲン基、水酸基、エステル基、カルボン酸基、スルホン酸基等の官能基を有していてもよい。
【0088】
また、一般式(6)で表わされる1,2-ジオール構造単位中のXは、単結合又は結合鎖を表す。
かかる結合鎖としては、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニレン基、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキニレン基、フェニレン基、ナフチレン基等の炭化水素(これらの炭化水素はフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等で置換されていてもよい。)の他、-O-、-(CHO)-、-(OCH-、-(CHO)CH-、-CO-、-COCO-、-CO(CH2)CO-、-CO(C)CO-、-S-、-CS-、-SO-、-SO-、-NR-、-CONR-、-NRCO-、-CSNR-、-NRCS-、-NRNR-、-HPO-、-Si(OR)-、-OSi(OR)-、-OSi(OR)O-、-Ti(OR)-、-OTi(OR)-、-OTi(OR)O-、-Al(OR)-、-OAl(OR)-、-OAl(OR)O-等(Rは各々独立して任意の置換基であり、水素原子、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を表し、またtは1~5の整数を表す。)が挙げられる。
中でも結合鎖は、製造時あるいは使用時の安定性の点で、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、特にメチレン基、あるいは-CHOCH-が好ましい。
【0089】
Xは、熱安定性の点や高温下や酸性条件下での安定性の点で単結合が最も好ましい。
【0090】
一般式(6)で表わされる1,2-ジオール構造単位の中でも、R11~R14がすべて水素原子であり、Xが単結合である、下記一般式(6’)で表わされる構造単位が最も好ましい。
【0091】
【化2】
【0092】
かかる側鎖に1,2-ジオール構造単位を有するPVA系樹脂の製造法としては、特開2015-143356号公報の段落〔0026〕~〔0034〕に記載の方法等が挙げられる。
【0093】
かかる側鎖に1,2-ジオール構造単位を有するPVA系樹脂に含まれる1,2-ジオール構造単位の含有量は、1~20モル%であるのが好ましく、さらに2~10モル%、特に3~8モル%のものが好ましく用いられる。かかる含有量が低すぎると、側鎖1,2-ジオール構造の効果が得られにくく、逆にかかる含有量が高すぎると、高湿度でのガスバリア性の低下が著しくなる傾向がある。
【0094】
なお、PVA系樹脂中の1,2-ジオール構造単位の含有率は、PVA系樹脂を完全にケン化したもののH-NMRスペクトル(溶媒:DMSO-d6、内部標準:テトラメチルシラン)から求めることができる。該含有率は、具体的には1,2-ジオール構造単位中の水酸基プロトン、メチンプロトン、およびメチレンプロトン、主鎖のメチレンプロトン、主鎖に連結する水酸基のプロトン等に由来するピーク面積から算出すればよい。
【0095】
また、本発明で用いられるPVA系樹脂(B)は、一種類であっても、二種類以上の混合物であってもよい。PVA系樹脂(B)が二種類以上の混合物である場合は、上述の未変性PVA同士、未変性PVAと一般式(1)で示される構造単位を有するPVA系樹脂、ケン化度、重合度、変性度等が異なる一般式(1)で示される構造単位を有するPVA系樹脂同士、未変性PVA、あるいは一般式(1)で示される構造単位を有するPVA系樹脂と他の変性PVA系樹脂等の組み合わせを用いることができる。
【0096】
また、本発明で用いられるPVA系樹脂(B)層には、PVA系樹脂(B)以外にも熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、帯電防止剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、充填剤、滑剤、結晶核剤が配合されていてもよい。
【0097】
(生分解性樹脂(C)層)
次に本発明の積層体の外層に好ましく用いられる生分解性樹脂(C)層について説明する。かかる生分解性樹脂(C)層は、生分解性樹脂(C)を主成分とする層であり、生分解性樹脂(C)を70質量%以上含有するのが好ましく、より好ましくは80質量%以上含有し、より好ましくは90質量%以上含有する。上限は100質量%である。
【0098】
生分解性樹脂(C)としては、例えば、ポリ乳酸、アジピン酸/テレフタル酸/1,4-ブタンジオールの縮重合物(ポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT))、コハク酸/1,4-ブタンジオールの縮重合物、ポリブチレンサクシネートテレフタレート(PBST)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンセバケートテレフタレート(PBSeT)、ポリブチレンサクシネートアジペートテレフタレート(PBSAT)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリグリコール酸等の脂肪族ポリエステル;変性でんぷん;カゼインプラスチック;セルロース等が挙げられ、これらは1種又は2種以上を混合して用いることもできる。
【0099】
中でも、強度の点では、ポリ乳酸やポリブチレンアジペートテレフタレートが好ましい。更には接着性及び強度の点から、ポリ乳酸とポリブチレンアジペートテレフタレートとの混合物が好ましい。
【0100】
ポリ乳酸は、乳酸構造単位を主成分とする脂肪族ポリエステル系樹脂であり、L-乳酸、D-乳酸、又はその環状2量体であるL-ラクタイド、D-ラクタイド、DL-ラクタイドを原料とする重合体である。
【0101】
生分解性樹脂(C)層に用いられるポリ乳酸は、これら乳酸類の単独重合体であることが好ましいが、特性を阻害しない程度の量、例えば10モル%以下であれば、乳酸類以外の共重合成分を含有するものであってもよい。
【0102】
かかる共重合成分としては、例えば、グリコール酸、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の脂肪族ヒドロキシカルボン酸;カプロラクトン等のラクトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール等の脂肪族ジオール類;コハク酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸等の脂肪族二塩基酸を挙げることができる。
【0103】
また、ポリ乳酸中のL-乳酸成分とD-乳酸成分の含有比率(L-乳酸成分の質量/D-乳酸成分の質量)は、95/5以上であるのが好ましく、特に99/1以上、殊に99.8/0.2以上のものが好ましく用いられる。かかる値が大きいものほど融点が高くなって、耐熱性が向上し、逆にかかる値が小さいものほど融点が低くなり、耐熱性が不足する傾向がある。
【0104】
具体的には、ポリ乳酸の単独重合体の場合、上記含有比率が95/5であるものの融点は約152℃であり、99/1であるものの融点は約171℃、99.8/0.2であるものの融点は175℃以上である。
【0105】
また、本発明で用いられるポリ乳酸の重量平均分子量は、20,000~1,000,000であるのが好ましく、特に30,000~300,000、殊に40,000~200,000が好ましい。かかる重量平均分子量が大きすぎると、熱溶融成形時の溶融粘度が高すぎ、良好な製膜が困難になる傾向があり、逆にかかる重量平均分子量が小さすぎると、得られた積層体の機械的強度が不十分となる傾向がある。
【0106】
かかる重量平均分子量は、溶離液としてのテトラヒドロフランと、40℃に加熱したカラム(ポリスチレンゲル)を用いて、ISO 16014-1規格及びISO 16014-3規格に従い、ポリスチレン等価量としてサイズ排除クロマトグラフィー(GPC、ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定することができる。
【0107】
かかるポリ乳酸の市販品としては、例えば、NatureWorks社製「Ingeo」、三井化学社製「Lacea」、浙江海正生物材料股ふん有限公司製「REVODE」、及び東洋紡績社製「バイロエコール」等を挙げることができる。
【0108】
ポリブチレンアジペートテレフタレートは、アジピン酸とテレフタル酸と1,4-ブタンジオールを縮重合して得られる。
【0109】
ポリブチレンアジペートテレフタレート中のアジピン酸の含有量は、10~50モル%であるのが好ましく、より好ましくは15~40モル%である。
ポリブチレンアジペートテレフタレート中のテレフタル酸の含有量は、5~45モル%であるのが好ましく、より好ましくは8~35モル%である。
また、ポリブチレンアジペートテレフタレート中の1,4-ブタンジオールの含有量は、5~45モル%であるのが好ましく、より好ましくは10~30モル%である。
各成分の含有量が多すぎても少なすぎても、加工性、耐腐食性が低下する傾向がある。
【0110】
ポリブチレンアジペートテレフタレートの重量平均分子量は、3,000~1,000,000であるのが好ましく、より好ましくは20,000~600,000、更に好ましくは50,000~400,000である。かかる重量平均分子量が小さすぎると製造が困難となり、かかる重量平均分子量が大きすぎると溶融粘度が高くなり成形性が低下する傾向がある。
【0111】
かかる重量平均分子量は、上記した方法により測定できる。
【0112】
ポリブチレンアジペートテレフタレートは、アジピン酸、テレフタル酸、1,4-ブタンジオール以外にも、その他の共重合成分を含有してもよい。
【0113】
その他の共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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ヒドロフラン(ポリ-THF)等のジヒドロキシ化合物;グリコール酸、D-乳酸、L-乳酸、D,L-乳酸、6-ヒドロキシヘキサン酸、その環式誘導体、例えばグリコリド(1,4-ジオキサン-2,5-ジオン)、D-ジラクチド、L-ジラクチド(3,6-ジメチル-1,4-ジオキサン-2,5-ジオン);p-ヒドロキシ安息香酸ならびにp-ヒドロキシ安息香酸のオリゴマーおよびポリマー等のヒドロキシカルボン酸等が挙げられる。
【0114】
かかるその他の共重合成分の含有量は、ポリブチレンアジペートテレフタレート(C2)全体の0.1~30モル%程度である。
【0115】
また、ポリ乳酸とポリブチレンアジペートテレフタレートの混合物を用いる場合、混合の割合としては、ポリ乳酸/ポリブチレンアジペートテレフタレート(質量比)が、10/90~90/10であるのが好ましく、より好ましくは20/80~60/40である。
【0116】
また、本発明で用いられる生分解性樹脂(C)層には、生分解性樹脂(C)以外にも熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、帯電防止剤、難燃剤、可塑剤、滑剤、充填剤、滑剤、結晶核剤等が配合されていてもよい。
【0117】
本発明の積層体は、3~15層の層構造を有するのが好ましく、層数は、より好ましくは3~7層、特に好ましくは5~7層である。
【0118】
本発明の積層体の構成は特に限定されないが、本発明のポリエステル系樹脂組成物を含む接着剤(A)層をa、PVA系樹脂(B)層をb、生分解性樹脂(C)層をcとするとき、c/a/b、c/a/b/a/c、c/b/a/b/a/b/c等、任意の組み合わせが可能である。なお、積層体中に生分解性樹脂(C)層が複数存在する場合、複数の生分解性樹脂(C)層は、それぞれ、同一のものでもよく、異なったものでもよい。積層体中にPVA系樹脂(B)層が複数存在する場合及び接着剤(A)層が複数存在する場合においても同様である。
【0119】
なお、通常は、PVA系樹脂(B)層の吸湿によるガスバリア性能の低下を防止するため、PVA系樹脂(B)層のうち、外気、あるいは水分を含有する内容物に接触する部分には生分解性樹脂(C)層を設ける層構成であることが好ましい。
【0120】
本発明の積層体の厚さは、1~30,000μmであるのが好ましく、特に3~13,000μm、殊に10~3,000μmの範囲が好ましく用いられる。
【0121】
さらに積層体を構成する各層の厚さとしては、生分解性樹脂(C)層の厚さは、0.4~14,000μmであるのが好ましく、より好ましくは1~6,000μm、特に好ましくは4~1,400μmである。かかる生分解性樹脂(C)層の厚さが厚すぎると、積層体が硬くなりすぎる傾向があり、逆にかかる生分解性樹脂(C)層の厚さが薄すぎると積層体が脆くなる傾向がある。
【0122】
また、PVA系樹脂(B)層の厚さは、0.1~1,000μmであるのが好ましく、より好ましくは0.3~500μm、特に好ましくは1~100μmである。かかるPVA系樹脂(B)層の厚さが厚すぎると、積層体が硬く脆くなる傾向があり、逆にかかるPVA系樹脂(B)層の厚さが薄すぎると、ガスバリア性が低くなる傾向がある。
【0123】
本発明のポリエステル系樹脂組成物を含む接着剤(A)層の厚さは、0.1~500μmであるのが好ましく、より好ましくは0.15~250μm、特に好ましくは0.5~50μmである。かかる接着剤(A)層の厚さが厚すぎると、外観が不良となる場合があり、逆にかかる接着剤(A)層の厚さが薄すぎると接着力が弱くなる傾向がある。
【0124】
また、生分解性樹脂(C)層及びPVA系樹脂(B)層の厚さの比(生分解性樹脂(C)層の厚さ/PVA系樹脂(B)層の厚さ)は、各層が複数ある場合は、その厚さの合計値同士の比で、1~100であるのが好ましく、より好ましくは2.5~50である。かかる比が大きすぎると、バリア性が低くなる傾向があり、かかる比が小さすぎると積層体が硬く脆くなる傾向がある。
【0125】
また、本発明の積層体及び接着剤(A)層(接着層)の厚さの比(接着剤(A)層の厚さ/本発明の積層体の厚さ)は、接着剤(A)層が複数ある場合は、その厚さの合計値の比で、0.005~0.5であるのが好ましく、より好ましくは0.01~0.3である。かかる比が大きすぎると、外観が悪くなる傾向があり、かかる比が小さすぎると接着力が弱くなる傾向がある。
【0126】
本発明の積層体は、従来公知の成形方法によって製造することができ、具体的には溶融成形法や溶液状態からの成形法を用いることができる。
【0127】
例えば、溶融成形法としては、生分解性樹脂(C)のフィルム、あるいはシートに、本発明のポリエステル系樹脂組成物を含む接着剤(A)、PVA系樹脂(B)を順次、あるいは同時に溶融押出ラミネートする方法、逆にPVA系樹脂(B)のフィルム、あるいはシートに、接着剤(A)、生分解性樹脂(C)を順次、あるいは同時に溶融押出ラミネートする方法、又は、生分解性樹脂(C)、接着剤(A)、PVA系樹脂(B)を共押出する方法が挙げられる。
【0128】
中でも、一工程で製造でき、層間接着性が優れた積層体が得られる点で溶融成形法が好ましく、特に共押出法が好ましく用いられる。そして、かかる溶融成形法を用いる場合には、PVA系樹脂(B)として側鎖に1,2-ジオール構造単位を有するPVA系樹脂を用いることが好ましい。
【0129】
上記共押出法においては、例えば具体的にはインフレーション法、Tダイ法、マルチマニーホールドダイ法、フィードブロック法、マルチスロットダイ法が挙げられる。ダイスの形状としてはTダイス、丸ダイス等を使用することができる。
溶融押出時の溶融成形温度は、140~250℃であるのが好ましく、より好ましくは160~230℃の範囲が用いられる。
【0130】
本発明の積層体は、さらに加熱延伸処理されたものであってもよく、かかる延伸処理により、強度の向上や、ガスバリア性の向上が期待できる。
【0131】
なお、上記延伸処理等については、公知の延伸方法を採用することができる。
例えば具体的には、多層構造体シートの両耳を把んで拡幅する一軸延伸、二軸延伸;多層構造体シートを、金型を用いて延伸加工する深絞成形法、真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法等の金型成形法;パリソン等の予備成形された多層構造体を、チューブラー延伸法、延伸ブロー法等で加工する方法が挙げられる。
【0132】
かかる延伸法として、フィルムやシート状の成形物を目的とする場合、一軸延伸、二軸延伸法を採用することが好ましい。
【0133】
また、深絞成形法、真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法等の金型成形方法の場合は、積層体を、熱風オーブン、加熱ヒーター式オーブン又は両者の併用等により均一に加熱して、チャック、プラグ、真空力、圧空力等により延伸することが好ましい。
【0134】
カップやトレイ等の、絞り比(成形品の深さ(mm)/成形品の最大直径(mm))が通常0.1~3である成形物を目的とする場合、深絞成形法、真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法等の金型を用いて延伸加工する金型成形方法を採用することが好ましい。
【0135】
かくして得られた本発明の積層体は、例えば、生分解性樹脂(C)層と接着剤(A)層、PVA系樹脂(B)層と接着剤(A)層のいずれの層間でも強い接着力を有する。
【0136】
また、接着剤(A)、生分解性樹脂(C)、PVA系樹脂(B)はいずれも生分解性であり、本発明の積層体も生分解性に優れる。
【0137】
本発明の積層体は、生分解するため、コンポストにそのまま捨てることが出来るもの、例えば、コーヒーカプセル(カプセル式コーヒーメーカー用のコーヒー豆容器)、シュリンク用フィルム、その他食料・飲料品の容器に好適に用いられる。
【0138】
更に、本発明の積層体がPVA系樹脂(B)層を有する場合、PVA系樹脂(B)層を水に溶解させて除き、残った非水溶性樹脂のみをリサイクルすることもできる。
【0139】
以上のとおり、本明細書には次の構成が開示されている。
〔1〕主成分としてのポリエステル系樹脂と粘着付与剤とを含有するポリエステル系樹脂組成物であって、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度をTa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化温度をTb、前記ポリエステル系樹脂組成物の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMa、前記ポリエステル系樹脂の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMbとしたとき、下記式(I)を満たすことを特徴とするポリエステル系樹脂組成物。
(Ta/Tb)×(Ma/Mb)<1.00 ・・・(I)
〔2〕前記粘着付与剤が、融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂であることを特徴とする、前記〔1〕に記載のポリエステル系樹脂組成物。
〔3〕前記融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂が極性基を有することを特徴とする、前記〔2〕に記載のポリエステル系樹脂組成物。
〔4〕前記融解ピーク(ΔHm)が10J/g以下の樹脂が二重結合、芳香環及びヘテロ原子からなる群から選択される少なくとも1つを有していることを特徴とする、前記〔2〕に記載のポリエステル系樹脂組成物。
〔5〕前記粘着付与剤を0.01~20質量%含有することを特徴とする、前記〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載のポリエステル系樹脂組成物。
〔6〕前記ポリエステル系樹脂が生分解性を有することを特徴とする、前記〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載のポリエステル系樹脂組成物。
〔7〕前記〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とする接着剤。
〔8〕前記〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のポリエステル系樹脂組成物を含有する層を少なくとも一層有することを特徴とする積層体。
〔9〕第1の層と第2の層との間に接着層を設けた積層体であって、
前記第1の層と前記第2の層のうちの少なくとも1層がポリビニルアルコール系樹脂層であり、
前記接着層が、前記〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のポリエステル系樹脂組成物を含有することを特徴とする積層体。
【実施例0140】
以下に、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、実施例の記載に限定されるものではない。
尚、例中、「部」、「%」、「ppm」とあるのは、特に記載のない限り質量基準を意味する。
【0141】
なお、各例で使用した原料樹脂と添加剤は以下のとおりである。
<原料樹脂>
(A)ポリブチレンサクシネートテレフタレート(PBST):下記製造例1で製造したポリエステル共重合体
(B)ポリブチレンアジペートテレフタレート(PBAT):BASF社製「エコフレックスC1200」
(C)ポリブチレンサクシネート(PBS):三菱ケミカル株式会社製「BioPBS」
【0142】
(製造例1:ポリブチレンサクシネートテレフタレート(PBST)の製造)
[重縮合用触媒の調製]
撹拌装置付き反応器に酢酸マグネシウム・4水和物を343.5部入れ、更に1434部の無水エタノール(純度99%以上)を加えた。更にエチルアシッドホスフェート(モノエステル体とジエステル体の混合質量比は45:55)を218.3部加え、23℃で撹拌を行った。酢酸マグネシウムが完全に溶解したことを確認後、テトラ-n-ブチルチタネートを410.0部添加した。更に10分間撹拌を継続し、均一混合溶液を得た。この混合溶液を、60℃以下の温度でコントロールし減圧下で濃縮を行った。添加したエタノールに対し、およそ半分量のエタノールが留去され、半透明の粘稠な液体が残った。ここへ1,4-ブタンジオール1108部を添加し、温度80℃以下の温度でコントロールし減圧下でさらに濃縮を行い、チタン原子含有量3.5%の触媒溶液を得た。
【0143】
[ポリブチレンサクシネートテレフタレート(PBST)の重合]
攪拌装置、窒素導入口、加熱装置、温度計及び減圧口を備えた反応容器に、原料としてコハク酸33.6部、テレフタル酸38.6部、1,4-ブタンジオール69.7部、トリメチロールプロパン0.138部(コハク酸とテレフタル酸の合計100モル%に対して0.200モル%)、ポリエチレンワックス(Honeywell社製「ACumistB6」、融点:124℃)0.10部、水酸化ナトリウム(NaOH)0.0017部を仕込み、さらにテトラ-n-ブチルチタネートを得られるポリエステル樹脂あたりチタン原子として30ppmとなるように添加した。容器内容物を攪拌下、容器内に窒素ガスを導入し、減圧置換によって系内を窒素雰囲気下にした。次に、系内を攪拌しながら160℃から230℃へ1時間かけて昇温し、この温度で3時間反応させた。得られたエステルオリゴマーの末端酸価を測定したところ90eq./tonであった。
このエステルオリゴマーに、前記の触媒溶液を、得られるポリエステルあたりチタン原子として70ppmとなる量を添加し、45分かけて250℃まで昇温すると同時に、1時間20分かけて0.07×10Pa以下になるように減圧し、加熱減圧状態を保持したまま重縮合を継続し、所定の粘度になったところで重合を終了し、ポリブチレンサクシネートテレフタレート(PBST)を得た。
【0144】
<添加剤(粘着付与剤)>
(a)水添石油樹脂:荒川化学株式会社製「M-100」(融解ピーク(ΔHm)1.3J/g、構造中に二重結合と芳香環を有する。)
(b)ロジンジオール:荒川化学株式会社製「D90B」(融解ピーク(ΔHm)2.4J/g、構造中に二重結合とヘテロ原子(O原子)を有する。)
(c)酸変性ロジン:荒川化学株式会社製「R140B」(融解ピーク(ΔHm)0.9J/g、構造中に二重結合とヘテロ原子(O原子)を有する。)
(d)ポリカプロラクトン:Ingevity UK Limited製「Capa2205」(融解ピーク(ΔHm)91.6J/g、構造中に二重結合とヘテロ原子(O原子)を有する。)
(e)ポリカプロラクトン:Ingevity UK Limited製「Capa2100」(融解ピーク(ΔHm)57.4J/g、構造中に二重結合とヘテロ原子(O原子)を有する。)
【0145】
なお、上記添加剤の融解ピーク(ΔHm)は、示差走査熱量計(TAインスツルメント社製「DSC Q2000」)を用いて以下の1)~3)により測定した。
1)添加剤を昇温速度10℃/分で-60℃から220℃まで昇温後、1分間保持した。
2)冷却速度10℃/分で-60℃まで冷却した。
3)再び昇温速度10℃/分で-60℃から220℃まで昇温速度10℃/分で昇温させたときの融解ピーク(ΔHm)を示差走査熱量計により測定した。
【0146】
(実施例1)
〔ポリエステル系樹脂組成物の作製〕
原料のポリエステル系樹脂としての(A)PBSTに粘着付与剤である(a)水添石油樹脂を、水添石油樹脂の含有量が5質量%となるように添加し、これを二軸押出機にて下記条件で溶融混練し、ストランド状に押出し、水冷後、ペレタイザーでカットし、円柱形ペレットのポリエステル系樹脂組成物を得た。
【0147】
二軸押出機
直径(D):15mm
L/D:60
スクリュー回転数:200rpm
メッシュ:60/90/60mesh
加工温度:160℃
【0148】
(実施例2~3)
添加剤を表1に記載のものに変更した以外は、実施例1と同様にしてポリエステル系樹脂組成物を得た。
【0149】
(比較例1)
添加剤を含有しなかった以外は、実施例1と同様にしてポリエステル系樹脂組成物を得た。
【0150】
(比較例2~3)
添加剤を表1に記載のものに変更した以外は、実施例1と同様にしてポリエステル系樹脂組成物を得た。
【0151】
(実施例4~6、比較例4~5)
原料樹脂と添加剤を表2に記載のとおりとした以外は、実施例1と同様にしてポリエステル系樹脂組成物を得た。
【0152】
(実施例7~9、比較例6)
原料樹脂と添加剤を表3に記載のとおりとした以外は、実施例1と同様にしてポリエステル系樹脂組成物を得た。
【0153】
実施例1~9、比較例1~6について、以下の評価を行った。
結果を表1~3に示す。
【0154】
[結晶化温度と結晶化ピーク面積(ΔHc)の測定]
まず、原料のポリエステル系樹脂の結晶化温度と結晶化ピーク面積(ΔHc)、並びにポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度と結晶化ピーク面積(ΔHc)を、示差走査熱量計(TAインスツルメント社製「DSC Q2000」)を用いて以下の1)~2)により測定した。
1)試料を昇温速度10℃/分で-60℃から220℃まで昇温後、1分間保持した。
2)冷却速度10℃/分で-60℃まで冷却したときの結晶化ピークの温度(結晶化温度)と結晶化ピーク面積(ΔHc)を示差走査熱量計にて測定した。
次に、得られた結晶化温度と結晶化ピーク面積(ΔHc)の結果より、ポリエステル系樹脂組成物の結晶化温度をTa、ポリエステル系樹脂の結晶化温度をTb、ポリエステル系樹脂組成物の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMa、ポリエステル系樹脂の結晶化ピーク面積(ΔHc)をMbとしたときの(Ta/Tb)×(Ma/Mb)を算出した。
【0155】
[接着性の評価(熱プレス)]
原料のPVA(三菱ケミカル株式会社製、「Nichigo G-Polymer BVE8049P」)を単軸押出機にて下記条件で溶融混錬し、Tダイスからフィルム状に押出し、ロールで引取冷却して30μm厚みのPVAフィルムを得た。
単軸押出機
直径(D):40mm
L/D:28
スクリュー回転数:20rpm
メッシュ:60/90/60mesh
加工温度:210℃
ロール
ロール温度:80℃
【0156】
ポリエステル系樹脂組成物のペレット0.01~0.03gを上記作製したPVAフィルムで挟み、これを、手動油圧真空加熱プレス(株式会社井元製作所製、型番:IMC-11FD-A)を用いて130℃で4分間加熱し、130℃で20kNの圧力で10秒間加圧し、積層フィルムを得た。
得られた積層フィルムについて、以下の基準に基づき剥離性を評価した。
<評価基準>
A(良):力を入れても剥離しない
B(不可):力を入れると容易に剥離する
【0157】
【表1】
【0158】
【表2】
【0159】
【表3】
【0160】
表1に記載の各例は原料樹脂としてPBSTを用いたものであり、表2~3に記載の各例はそれぞれ、原料樹脂としてPBAT、PBSを用いたものである。(Ta/Tb)×(Ma/Mb)値が1.00未満の実施例1~9はいずれも、力を入れても剥離せず接着力が強く(A評価)、接着性に優れることがわかった。