説明

易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルム

【課題】耐久性を要求され、且つ印刷による意匠性を求められる、包装材料、建材、家具などに用いられる化粧シート、家電製品などのラッピング用フィルムなどへのポリ乳酸フィルムの使用を可能にする方法を提供する。
【解決手段】末端カルボキシル基がエポキシ基もしくはカルボジイミド基により封鎖されていて耐加水分解性を高めていることを特徴とするポリ乳酸を使用した2軸延伸したポリ乳酸フィルムの片面もしくは両面に、溶液重合により重合された、重量平均分子量が8000〜50000で且つ、数平均分子量÷水酸基基数で求められる水酸基当量が300〜3000であり、且つガラス転移温度が40℃〜105℃である水酸基を持つアクリル樹脂をコーティングする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、易接着の界面が被覆された植物由来プラスチックであるポリ乳酸延伸シートに関するもので、各種の印刷インキや接着剤と良好な易接着性を有し、特にポリ乳酸の加水分解が発生する環境下でも良好な接着性を維持することが出来る易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化問題がクローズアップされて、大気中の二酸化炭素を炭素源とする植物由来材料を使うことで、燃焼しても炭素は自然環境中に還元され、大気中の二酸化炭素の増減が実質ゼロとみなすことができる「カーボンニュートラル」という考え方が重要視されてきた。この考え方に適合する植物由来熱可塑性樹脂のひとつにポリ乳酸がある。ポリ乳酸は、比較的融点が高く、強度もあることから様々な分野への応用が検討されているが、従来の石油由来原料から製造される熱可塑性プラスチックに対して加水分解をしやすく、耐久性を必要とする用途には使いにくいという問題があった。
これに対して加水分解の原因となるカルボキシル基をカルボジイミドやエポキシといった反応基で反応させることで、ポリ乳酸の耐加水分解性を高める技術が確立されている。
【特許文献1】特開2001−261797
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
またポリ乳酸は耐溶剤性が悪い点や耐熱性が低いことが使用上の制約になることが多く、これらの特徴を補うためにフィルム用途では2軸延伸フィルムを用いることが多い。
しかし、2軸延伸したポリ乳酸フィルムは印刷インキや接着剤との接着強度が出にくいといった問題点があった。
またこれにより、ポリ乳酸の2軸延伸フィルムにおいても耐加水分解処理は有効であるが、ポリ乳酸の2軸延伸フィルムは印刷や接着を施した際に、加水分解によるフィルム強度低下が進む前に印刷インキや接着剤との密着強度が低下し、印刷剥れや接着剥離といった問題が生じて、耐加水分解処理を行うことでフィルムの劣化を抑えているにもかかわらず、重合時や分解の過程で発生する接着性に問題を及ぼすラクチドやポリ乳酸の低分子量成分がインキ/ポリ乳酸界面にとどまることにより印刷剥れや接着剥離によって耐久性が悪いという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記問題を解決するために、様々な樹脂を検討したところ、特定のアクリル系ポリマーに水酸基を持たせると特異的にポリ乳酸との接着力が向上し、且つ加水分解が進行してもポリ乳酸/アクリル系ポリマー間の接着強度の低下が見られない事を見いだした。
【0005】
請求項1に記載の発明は末端カルボキシル基がエポキシ基もしくはカルボジイミド基により封鎖されていて耐加水分解性を高めていることを特徴とするポリ乳酸を使用した2軸延伸したポリ乳酸フィルムの片面もしくは両面に、溶液重合により重合された、重量平均分子量が8000〜50000で且つ、数平均分子量÷水酸基基数で求められる水酸基当量が300〜3000であり、且つガラス転移温度が40℃〜105℃である水酸基を持つアクリル樹脂をコーティングした事を特徴とする易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルムである。
ここで本発明におけるアクリル系ポリマーとは分子内にアクリル基もしくはメタクリル基をもつ高分子を指すこととする。
【0006】
また本発明の2軸延伸ポリ乳酸フィルムにおけるポリ乳酸はL−乳酸またはD−乳酸のいずれかのホモポリマー、L−乳酸とD−乳酸のランダムコポリマー、L−乳酸とD−乳酸のブロックコポリマー、あるいはそれら2種以上の混合物に公知の手法で耐加水分解を抑制するために末端のカルボキシル基を封鎖しているポリ乳酸である。
【発明の効果】
【0007】
耐久性を要求され、且つ印刷による意匠性を求められる、包装材料、建材、家具などに用いられる化粧シート、家電製品などのラッピング用フィルムなどへのポリ乳酸フィルムの使用が可能になる。
【実施例1】
【0008】
本発明に用いられるポリ乳酸樹脂はL−乳酸またはD−乳酸のいずれかのホモポリマー、L−乳酸とD−乳酸のランダムコポリマー、L−乳酸とD−乳酸のブロックコポリマー、あるいはそれら2種以上の混合物に公知の手法で耐加水分解を抑制するために末端のカルボキシル基を封鎖しているポリ乳酸である。乳酸の鏡像異性体比率はポリ乳酸樹脂の結晶化能力に大きな影響を及ぼす。従って目的の成形物の耐熱性や衝撃性などの要求品質と照らし合わせて適宜調整しながら使用することが望ましい。
また必要に応じて熱安定剤、酸中和剤、紫外線吸収剤、光安定剤、顔料、染料などの着色剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、難燃剤、ブロッキング防止剤、艶調整剤等を添加することもできる。
【0009】
2軸延伸フィルムの性状についても特に制約は無いが、延伸倍率は1.3倍から5.0倍より好ましくは1.8〜3.5倍であることが望ましい。延伸倍率が1.3倍を下回ると耐溶剤性や耐熱性が悪く、延伸倍率が5倍を超えると均一なフィルムが得られにくい。
【0010】
また本発明に用いられる溶液重合により重合された、重量平均分子量が8000〜50000で且つ、数平均分子量÷水酸基基数で求められる水酸基当量が300〜3000であり、且つガラス転移温度が40℃〜105℃である水酸基を持つアクリル樹脂についてもこの範囲のなかで適宜選択が可能である。
【0011】
一般的には芳香族炭化水素、ケトン、エステル、アルコール類を溶媒として、目標物性に応じてメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、ビニルアセテート、シクロヘキシルメタクリレート、アクリルアミド、n−メチロールアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、ビニルトルエン、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等より選択したモノマーに加えて、水酸基を導入するために2−ヒドロキシ−エチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−エチルアクリレート、ヒドロキシ−プロピルアクリレート等より選択したモノマーを配合した溶液を重合する。重合開始剤や重合条件等は目標物性に応じて適宜選択してかまわない。
【0012】
重量平均分子量が8000〜50000、より好ましくは10000〜20000であることが重要である。8000を下回るときには一般的にメルカプタンなどの連鎖移動剤を用いることが多く、ポリマーの耐久性に問題が発生するほか、臭気などが発生する。分子量が25000を超えると接着強度の改善が見られない。
【0013】
また数平均分子量÷水酸基基数で求められる水酸基当量が300〜3000、より好ましくは500〜1500であることが重要である。水酸基当量が3000を越えるまたは200をしたまわると十分な接着強度の改善が得られない。
【0014】
さらにはガラス転移温度が40℃〜105℃、より好ましくは50℃〜90℃であることが重要である。ガラス転移温度が40℃を下回ると耐水性、耐湿性が低下し、100℃を越えると接着力が低下する。
【0015】
また、コーティングの際に2つ以上のイソシアネート基を持つポリイソシアネートによって3次元架橋させることで耐熱性、耐湿性、接着強度が向上することがある。この際添加量は水酸基を持つアクリル樹脂100重量部に対してNCO重量が0〜10重量部より好ましくは0〜5重量部であることが望ましい。10重量部を超えて添加した場合は接着強度が低下する。
【0016】
本発明における溶液重合により重合された、重量平均分子量が8000〜50000で且つ、数平均分子量÷水酸基基数で求められる水酸基当量が300〜3000であり、且つガラス転移温度が40℃〜105℃である水酸基を持つアクリル樹脂をコーティングする方法については公知の方法が使用できる。例えばグラビア、オフセット、スクリーン方式等による印刷、あるいはグラビアリバースコート、マイクログラビアコート、ダイコート、ロールコート、コンマーコート等、通常の塗布手段を用いて行えばよい。
<実施例1>
【0017】
使用した材料は下記のものを使用した。
<2軸延伸ポリ乳酸フィルム>
ポリ乳酸: ユニチカ テラマック TP8000 (耐加水分解処理ポリ乳酸)
延伸倍率流れ方向、幅方向とも3倍
厚み 50μm
製膜後コロナ処理
【0018】
<試作アクリル樹脂>
溶液重合にて作成後、酢酸エチルにて粘度調整
【0019】
<コーティング方法>
リバースグラビア法
コーティング厚み1g/m2
乾燥40℃×1分
エージング 40℃×24時間
【0020】
<アクリルA>
重量平均分子量15000水酸基当量500ガラス転移温度70℃を2軸延伸ポリ乳酸樹脂フィルム上に塗布、乾燥し、易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルムを作成した。
【0021】
<比較例1>
<アクリルB>
重量平均分子量60000水酸基当量200ガラス転移温度65℃を2軸延伸ポリ乳酸樹脂フィルム上に塗布、乾燥し、実施例1の易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルムを作成した。
【0022】
<比較例2>
<アクリルC>
重量平均分子量15000水酸基含有せずガラス転移温度70℃を2軸延伸ポリ乳酸樹脂フィルム上に塗布、乾燥し、実施例1の易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルムを作成した。
【0023】
<評価方法>
実施例及び比較例の易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルムにグラビア印刷機にてアクリル系インキ(VKNTインキ 東洋インキ製)を1g/m2になるようにコートし、各試験条件において放置した後、JIS K−5400−6・15碁盤目試験法にて接着性の評価を行った。塗布面に1.0mm間隔の碁盤目状の切込を6本づつ入れ、切込んだ碁盤目にニチバン株式会社製セロテープ(登録商標)25mm幅を密着させてはがした。剥離のない場合は25/25でこの状態を合格とした。
【0024】
<試験条件>
初期強度 23℃×65%RH 24時間
環境試験A 60℃×90%RH 300時間
環境試験B 60℃×90%RH 800時間
各環境条件で規定時間放置後、23℃×65%RH環境下で24時間おいた後試験実施。結果を表1に示す。
【0025】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0026】
耐久性を要求され、且つ印刷による意匠性を求められる、包装材料、建材、家具などに用いられる化粧シート、家電製品などのラッピング用フィルムなどへのポリ乳酸フィルムの使用が可能になる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
末端カルボキシル基がエポキシ基もしくはカルボジイミド基により封鎖されていて耐加水分解性を高めていることを特徴とするポリ乳酸を使用した2軸延伸したポリ乳酸フィルムの片面もしくは両面に、溶液重合により重合された、重量平均分子量が8000〜50000で且つ、数平均分子量÷水酸基基数で求められる水酸基当量が300〜3000であり、且つガラス転移温度が40℃〜105℃である水酸基を持つアクリル樹脂をコーティングした事を特徴とする易接着性2軸延伸ポリ乳酸フィルム。

【公開番号】特開2010−52307(P2010−52307A)
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−220587(P2008−220587)
【出願日】平成20年8月29日(2008.8.29)
【出願人】(593173840)株式会社トッパン・コスモ (243)
【Fターム(参考)】