生分解性フィルムおよび該フィルムからなる生分解性袋体
【課題】乳酸系樹脂が本来有している生分解性に加え、ＯＰＰに類似した物理特性と、優れた耐熱性、湿熱耐久性を有し、さらに良好な巻き取り性と優れた製袋適性をもつ生分解性フィルムおよびこの生分解性フィルムからなる袋体を提供すること。
【解決手段】生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、フィルムの長手方向のＦ２値を３０〜５５ＭＰａに調整するとともに、Ｆ２値／Ｆ１値を１７０％以下とし、フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５μｍ〜８μｍの不活性粒子を０．０２質量部〜０．５質量部含有する層を有するものである。また、生分解性袋体は、この生分解性フィルムを溶断シールすることにより袋状に成形してなるものである。
【解決手段】生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、フィルムの長手方向のＦ２値を３０〜５５ＭＰａに調整するとともに、Ｆ２値／Ｆ１値を１７０％以下とし、フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５μｍ〜８μｍの不活性粒子を０．０２質量部〜０．５質量部含有する層を有するものである。また、生分解性袋体は、この生分解性フィルムを溶断シールすることにより袋状に成形してなるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然環境中に棄却されても自然に分解し、無害な物質に変化する生分解性フィルムおよびこの生分解性フィルムからなる生分解性袋体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の高まりから、プラスチック製品が自然環境中に棄却された場合、経時的に分解・消失し、最終的に自然環境に悪影響を及ぼさないことが求められ始めている。従来のプラスチックは、自然環境中で長期にわたって安定であり、しかも嵩比重が小さいため、廃棄物埋め立て地の短命化を促進したり、自然の景観や野生動植物の生活環境を損なうといった問題点が指摘されていた。
【０００３】
そこで、今日注目を集めているのは、生分解性プラスチック材料である。生分解性プラスチックは、土壌中や水中で、加水分解や生分解により、徐々に崩壊・分解が進行し、最終的に微生物の作用により無害な分解物となることが知られている。
実用化され始めている生分解性プラスチックとしては、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル、変性ＰＶＡ、セルロースエステル化合物、デンプン変性体、およびこれらのブレンド体等があり、これらの中でもポリ乳酸は、コストパフォーマンス、植物由来原料といった特徴から大きな注目を集めている。
【０００４】
乳酸系樹脂は、高剛性、透明性という特徴を有しており、これらの特徴を活かし、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の代替分野、とりわけ、特開平７−２０７０４１号公報に開示されるように、延伸フィルム分野で利用され始めている。
また、汎用プラスチック材料には、ポリプロピレン（ＰＰ）もあり、ＰＰの代替が可能な生分解性フィルムも求められている。ＰＰは延伸フィルムにして使用されることが多く、このポリプロピレン延伸フィルム（ＯＰＰ）は、食品包装を始めとする電子、医療、薬品、化粧品等の各種包装用フィルム、農業用フィルム、工業用保護フィルム、粘着テープ等に広く使われている。ＯＰＰは、２次加工工程や実用において要求される特性である、柔軟性、溶断シール強度、耐熱性、湿熱耐久性といった特性を満たすものである。
ところが、乳酸系樹脂からなるフィルムでは、ＯＰＰの代替を行うには硬すぎたり、溶断シール強度が低すぎるといった問題点がある。かかる問題点を解決するために、特表平８−５０１５８４号公報や特開平７−１７７８２６号公報には、乳酸系樹脂に可塑剤を添加する技術が開示されているが、これらの技術により製造したフィルムは、耐熱性（熱寸法安定性）が乏しかったり、湿熱耐久性が乏しく実用的でない。また、溶断シール（ヒートシール）袋を作るには、溶断シール機適性において、良好とは言えなかった。
特開平９−２７２７９４号公報、特開平１０−１００３５３号公報には、乳酸系樹脂にガラス転移温度が０℃以下の脂肪族ポリエステルを混合して、フィルムを柔軟にし、かつフィルムを透明にする方法が開示されているが、これら公報に開示の技術は、主に無延伸フィルムについて実施したものであり、延伸フィルムの製造にそのまま援用することはできない。さらに、これら公報では、光線透過率が６５％以上のフィルムが開示されているが、光線透過率が９０％を下回る範囲では透明性が不十分であり、また、フィルムのヘーズが高いと見栄えに劣る。ヘーズは、全光線透過率に対して、拡散透過率の割合を示すものであり、ヘーズが高いと、すなわちフィルムを透過する光の拡散が大きいと鮮明さは低下するので、花や野菜等の生鮮物の新鮮さ、みずみずしさが演出できず、包装内容物の商品価値を下げてしまう。
【０００５】
表面の滑り性能を改良するための技術がある。例えば、特開２０００−１０３８７９号公報及び特開２０００−４４７０２号公報は、乳酸系樹脂に不活性な無機粒子等を混合し、延伸して表面を粗らすことによって、フィルムの滑り性能が改良されることを開示している。また、特開平９−１５７４０８号公報は、ポリ乳酸にガラス転移温度が０℃以下の脂肪族ポリエステルを混合して成るフィルムを開示しており、ここでは、延伸時の変形挙動がポリ乳酸と異なる脂肪族ポリエステルを用いると、表面の荒れたフィルムが得られることについて言及している。ところが、特開平９−１５７４０８号公報に開示の技術では、脂肪族ポリエステルの配合量が７０質量部(約４１質量％)を越える範囲では、延伸・熱処理工程で破断が生じやすかった。また、フィルム表面が粗らされるために透明性が低下し、正確にはヘーズが上昇してしまい、包装内容物の商品価値を下げるという問題が生じる。
【０００６】
フィルムの柔軟さは重要であり、例えば、このフィルムから溶断シール袋を形成するためには、特に柔軟性は重要であった。すなわち、溶断シール袋を製造する工程では、フィルムを巻き出した後、三角形状の板にフィルムを沿わせながら、長手方向と平行に折りこんで重ね合わせていく。したがって、通常のポリ乳酸系樹脂の２軸延伸フィルムでは硬すぎて伸びにくく、溶断シール工程で寸法差の吸収しろが乏しく、シワが入りやすかったので、ＯＰＰフィルムの代替は不可能であった。
【０００７】
【特許文献１】特表平８−５０１５８４号公報
【特許文献２】特開平７−１７７８２６号公報
【特許文献３】特開平９−２７２７９４号公報
【特許文献４】特開平１０−１００３５３号公報
【特許文献５】特開２０００−１０３８７９号公報
【特許文献６】特開２０００−４４７０２号公報
【特許文献７】特開平９−１５７４０８号公報
【特許文献８】特開平９−１５７４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、乳酸系樹脂が本来有している生分解性に加え、ＯＰＰに類似した物理特性と、優れた耐熱性、湿熱耐久性を有し、さらに良好な巻き取り性と優れた製袋適性を有する生分解性フィルム及びこのフィルムからなる袋体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、これらの課題を解決するために、鋭意、実験、検討を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、該フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、該フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子を０．０２〜０．５質量部含有する層を有することを特徴とする。
ここで、前記生分解性フィルムは、ガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルを更に含有し、前記生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と前記脂肪族系ポリエステルの配合割合が、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％であることができる。
また、前記生分解性フィルムが表面層、中間層及び裏面層を有する積層体であって、該表面層及び該裏面層はそれぞれ乳酸系樹脂を主成分とする層であり、かつ、該中間層は乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとを含む層であることができる。
ここで、前記積層体は共押出し多層延伸フィルムであることができる。
本発明の生分解性袋体は、上記いずれかの生分解性フィルムを溶断シールすることにより袋状に成形してなることを特徴とする。
なお、シートとは、ＪＩＳにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいう。ところで、フィルムとは長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう（ＪＩＳ Ｋ ６９００）。したがって、シートの中でも厚さの特に薄いものがフィルムであるといえるが、シートとフィルムの境界は定かでなく、明確に区別しにくいので、本願においては、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとし、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とするため生分解性が確保されており、フィルムの長手方向のＦ２値を３０〜５５ＭＰａに調整するとともに、Ｆ２値／Ｆ１値を１７０％以下とすることにより、従来のＯＰＰに代替可能な特性を得ることができている。
さらに、本発明の生分解性フィルムは、中間層と表裏面層とからなる共押出し多層延伸フィルムとし、それぞれの層の組成を、中間層を乳酸系樹脂とガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルとの混合物から構成するとともに、表裏層に平均粒子径０．５〜８μmの不活性粒子を含有する構成とすることにより、袋体を製造するときに必要なフィルム特性を確保している。
このように、本発明によれば、乳酸系樹脂が本来有している生分解性に加え、ＯＰＰに類似した物理特性と、優れた耐熱性、湿熱耐久性を有し、かつ可塑剤のブリードが少なく、透明で巻き取り性、製袋機適性に優れたフィルム、袋体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、このフィルムの表面及び裏面には、平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子が０．０２〜０．５質量部含有されている層を有することが必要である。生分解性フィルムには、ガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルが含まれていてもよい。ただし、生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとの配合割合は、乳酸系樹脂が５０〜８５質量％、脂肪族系ポリエステルが５０〜１５質量％の範囲で合計１００質量％となるような配合割合であることが好ましい。このような配合割合で形成したフィルムは、フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下の条件を満足することができる。また、脂肪族系ポリエステルを用いることによって、柔軟性を付与することができる。なお、Ｆ１値及びＦ２値に関する説明は後記する。
ここで、生分解性フィルムは単層構成でも、２層以上の積層体でもよい。単層構成の場合には、この層に上記の不活性粒子を含有しており、２層構成の場合には、それぞれの層に上記の不活性粒子を含有しており、３層以上の積層体の場合には、表面層と裏面層のそれぞれに上記の不活性粒子を含有している。表面層、中間層及び裏面層からなる積層体の場合には、表面層及び裏面層が乳酸系樹脂を主成分とする層であり、中間層が乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとを含む層であることが好ましい。ただし、乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルの配合割合は、生分解性フィルム全体に対して、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％である。なお、中間層は単層であっても２層以上の積層体であってもよく、積層体の場合には、少なくとも１層が脂肪族系ポリエステルを含む層であることが好ましい。
【００１２】
本発明において使用される乳酸系樹脂は、構造単位がＬ−乳酸であるポリ（Ｌ−乳酸）、構造単位がＤ−乳酸であるポリ（Ｄ−乳酸）、構造単位がＬ−乳酸及びＤ−乳酸の両方である共重合体、すなわち、ポリ（ＤＬ−乳酸）、およびこれらの混合体を意味する。
乳酸系樹脂の構成としてはＤ−乳酸：Ｌ−乳酸＝１００：０〜９０：１０、もしくはＬ−乳酸：Ｄ−乳酸＝０：１００〜１０：９０であることが好ましい。かかる範囲を外れる構成の乳酸系樹脂は、結晶性が低くなり耐熱性に劣るものとなる。なお、本発明においては、異なったＬ−乳酸（Ｌ体）とＤ−乳酸（Ｄ体）の共重合比を有する複数の乳酸系樹脂をブレンドしてもよく、この場合には、複数の乳酸系樹脂のＬ−乳酸（Ｌ体）とＤ−乳酸（Ｄ体）の共重合比の平均値が上記範囲に入るようにする。Ｌ体またはＤ体のホモポリマーと、共重合体をブレンドすると、ブリードのしにくさと耐熱性の発現とのバランスをとることができるので好ましい。
【００１３】
乳酸系樹脂の重合方法としては、縮合重合法、開環重合法等公知の方法を採用することができる。例えば、縮合重合法では、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸、あるいはこれらの混合物等を直接脱水縮合重合して任意の組成を有するポリ乳酸系重合体を得ることができる。
また、開環重合法（ラクチド法）では、乳酸の環状二量体であるラクチドを、必要に応じて重合調節剤等を用いながら、適当な触媒を使用して任意の組成、結晶性を有する乳酸系樹脂を得ることができる。ラクチドには、Ｌ−乳酸の二量体であるＬ−ラクチド、Ｄ−乳酸の二量体であるＤ−ラクチド、さらにＬ−乳酸とＤ−乳酸からなるＤＬ−ラクチドがあり、これらを必要に応じて混合して重合することにより、任意の組成、結晶性を有する乳酸系樹脂を得ることができる。
【００１４】
さらに、耐熱性向上等の必要に応じて、少量共重合成分を添加することもでき、テレフタル酸等の非脂肪族ジカルボン酸および／またはビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物等の非脂肪族ジオール等を用いることもできる。
さらにまた、分子量増大を目的として、少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物等を使用することもできる。
【００１５】
乳酸系樹脂は、さらにα−ヒドロキシカルボン酸等の他のヒドロキシカルボン酸単位との共重合体であっても、脂肪族ジオール及び／又は脂肪族ジカルボン酸との共重合体であってもよい。
他のヒドロキシ−カルボン酸単位としては、乳酸の光学異性体（Ｌ−乳酸に対してはＤ−乳酸、Ｄ−乳酸に対してはＬ−乳酸）、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシｎ−酪酸、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−メチル乳酸、２−ヒドロキシカプロン酸等の二官能脂肪族ヒドロキシ−カルボン酸やカプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン類が挙げられる。
乳酸系樹脂に共重合される上記脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、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。また、上記脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸およびドデカン二酸等が挙げられる。
【００１６】
本発明において使用される乳酸系樹脂は、重量平均分子量が５万〜４０万であることが好ましく、より好ましくは１０万〜２５万である。分子量が小さすぎると機械物性や耐熱性等の実用物性がほとんど発現されず、大きすぎると溶融粘度が高すぎて成形加工性に劣る。
【００１７】
本発明に用いられるガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルとしては、乳酸系樹脂を除く脂肪族系ポリエステルが好ましいものとして挙げられる。脂肪族系ポリエステルとしては、ポリヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸を縮合して得られる脂肪族ポリエステル又は脂肪族芳香族ポリエステル、環状ラクトン類を開環重合した脂肪族ポリエステル、合成系脂肪族ポリエステル、菌体内で生合成される脂肪族ポリエステル等が挙げられる。
【００１８】
ここで用いられるポリヒドロキシカルボン酸としては、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシ−ｎ−酪酸、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−メチル乳酸、２−ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体や共重合体が挙げられる。
【００１９】
脂肪族ポリエステル又は脂肪族芳香族ポリエステルに使用される、脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、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。また、脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。ジカルボン酸成分として、５０ｍｏｌ％以下のテレフタル酸等の芳香族モノマー成分を共重合すると、耐熱性や機械強度を高めることができる。このような脂肪族系ポリエステルとして、イーストマンケミカル社製のイースターバイオや、ＢＡＳＦ社製のエコフレックス等が例示される。
これらの脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を縮合して得られる脂肪族ポリエステルや、脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸を縮合して得られる脂肪族芳香族ポリエステルは、上記の各化合物の中からそれぞれ１種類以上を選んで縮重合し、さらに、必要に応じてイソシアネート化合物等でジャンプアップして所望のポリマーを得ることができる。
【００２０】
環状ラクトン類を開環重合した脂肪族ポリエステルは、環状モノマーとして、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン等の１種類又はそれ以上を重合することによって得られる。
合成系脂肪族ポリエステルとしては、環状酸無水物とオキシラン類、例えば、無水コハク酸とエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等との共重合体が挙げられる。
【００２１】
菌体内で生合成される脂肪族ポリエステルとしては、アルカリゲネスユートロファスをはじめとする菌体内でアセチルコエンチームＡ（アセチルＣｏＡ）により生合成される脂肪族ポリエステルが挙げられる。この菌体内で生合成される脂肪族ポリエステルは、主にポリ−β−ヒドロキシ酪酸（ポリ３ＨＢ）であるが、プラスチックスとしての実用特性向上のために、ヒドロキシ吉草酸（ＨＶ）を共重合し、ポリ（３ＨＢ−ＣＯ−３ＨＶ）の共重合体にすることが工業的に有利である。ＨＶ共重合比は、一般的に０〜４０ｍｏｌ％が好ましい。さらに、ヒドロキシ吉草酸のかわりに３−ヒドロキシヘキサノエート、３−ヒドロキシオクタノエート、３−ヒドロキシオクタデカノエート等の長鎖のヒドロキシアルカノエートを共重合してもよい。
【００２２】
生分解性フィルム全体として、乳酸系樹脂５０〜８５質量％とガラス転移点が０℃以下の脂肪族系ポリエステル５０〜１５質量％を混合することにより、ＯＰＰに類似の特性を有するフィルムとして好適な特性が付与され、後述する製袋適性においても良好になる。なお、脂肪族系ポリエステルの添加量が過多の場合は、高温下ではフィルム表面にべたつきが生じることがあり、熱寸法安定性が得られないこともある。
【００２３】
ところで、乳酸系樹脂にガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルを配合すると、延伸時の変形挙動が異なるため表面が荒れたフィルムとなり、ヘーズが上昇する。このフィルムの両面に、乳酸系樹脂を主成分とする表面層と裏面層とを積層することにより、ヘーズの小さいフィルムを得ることができる。これは、表面層と裏面層によって、乳酸系樹脂と脂肪族ポリエステルとを含む層（例えば中間層）の表面粗さによる透過光の拡散が抑制され、ヘーズを低下させることができるからである。
全光線透過率が９０％以上の場合には、一応透明性は確保される。ただし、フィルムのヘーズが高いと見栄えに劣る。ヘーズは、全光線透過率に対して、拡散透過率の割合を示すものであり、ヘーズが高い、すなわちフィルムを透過する光の拡散が高いと、鮮明さは低下する。特に生鮮物の包装等に使用する場合には、新鮮さ、みずみずしさが演出できず、包装内容物の商品価値を下げてしまう。したがって、鮮明さが要求される場合には、ヘーズが６％以下であることが好ましく、ヘーズが５％以下であることが更に好ましい。
【００２４】
しかしながら、表面層と裏面層を有する構成の場合に、これらの層の表面が全く荒れていないとフィルムの巻き取り性が低下してしまうので、袋体を製造する上で不都合である。ところが、本発明においては、表面及び裏面は不活性粒子を含有するので、本発明の構成によれば、フィルムの巻き取り性が低下することはない。混合した不活性粒子が、延伸・熱処理工程でフィルム表面に多数の突起となって現れ、その結果、フィルムの摩擦係数を低下させるとともに、巻き上げるフィルムとフィルムの隙間に適度に空気を含ませるので、巻き取ったフィルムは外観もきれいに仕上がる。適度に空気を含まない場合は、ぎすぎすした巻き上げ感があり、フィッシュアイと呼ばれる「粒跡」が巻き上げ物のあちこちに現れるようになる。また、表面層及び裏面層を有する積層構成の場合には、表裏層にのみ粒子を混合するので、全層（単層）にわたって粒子を混合する場合よりも、フィルム全体の光線透過率は高く、ヘーズも低くなり、透明性について有利である。
【００２５】
混合する不活性粒子の粒子径は、平均で０．５μｍ〜８μｍの範囲であり、好ましくは１〜４μｍの範囲である。また、不活性粒子の混合部数は各層の重量に対して０．０２〜０．５質量部であることが必要であり、好ましくは０．０５〜０．４質量部である。粒子径が平均で０．５μｍより小さいと、または混合部数が０．０２質量部より少ないと、ヘーズは小さいがフィルムの滑りが悪くなり、巻き取り性が低下する。一方、粒子径が８μｍより大きいか、または、混合部数が４質量部より多いと、巻き取り性は向上するが、ヘーズが高くなる。したがって、上記範囲内で粒子径と混合部数を調整することによって、所望のヘーズ値と巻き取り性を有するフィルムを得ることができる。
【００２６】
使用される不活性粒子としては、ＰＥＴやＯＰＰ等に使用されている公知の粒子を使用することができる。かかる不活性粒子としては、例えば、シリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、酸化チタン等の無機粒子、あるいはアクリレート粒子、スチレン粒子等の樹脂系有機粒子等が挙げられる。後者の樹脂系有機粒子は、使用可能であるというだけであり、自然環境への親和性という観点からは天然に存在する無機粒子と比較すると大幅に劣り、しかも生分解性も充分ではないので、使用を避ける方が好ましい。
【００２７】
以上の他に、各層には、本発明の効果を損なわない範囲で、熱安定剤、抗酸化剤、ＵＶ吸収剤、光安定剤、顔料、着色剤、滑剤、核剤、無機フィラー、可塑剤等の添加剤を処方することもできる。
【００２８】
脂肪族系ポリエステルの種類や配合割合、表裏層と中間層との厚み等は、適宜選択することが出来るが、以下の製袋性の点を考慮して選択することが好ましい。
すなわち、例えば、溶断シール袋を製造する際には、フィルムに一定荷重をかけながら巻き出した後、三角形状の板にフィルムを沿わせながら、長手方向と平行に折りこんで重ね合わせて、それを送り出しながら、所定のピッチで一定長さに溶断シールする。しかしフィルムに「たるみ」があると、重ね合わせた寸法が異なってしまい、その寸法の違いによる歪みがしわとなって出現したり、シール部に浮きが生じたり、それらが原因でシール強度が著しく劣る部分が出来たりする。
【００２９】
「たるみ」は、延伸、熱処理もしくは冷却工程で温度むらがあり、フィルム内で寸法差ができることが原因となって生じたり、フィルムの厚みに偏りがあって、巻き上げてロール状にしたときにコブが発生し、その部分に歪みが生じることが原因となって生じる。一般に包装用、工業用に使用されるフィルムの製造者は、厚み精度の向上ならびに「たるみ」のないように注意しながらフィルムを製造しているが、設備上の不備や気温の変化等、内的・外的要因により、「たるみ」はなかなかなくせないのが現状である。
【００３０】
このような「たるみ」等による製袋時の不具合が発生しやすいという問題を解決するための指標としては、Ｆ２値を３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下にすることである。Ｆ１値およびＦ２値とは、フィルムがそれぞれ１％および２％伸びたときの強さ（荷重）を、フィルムの厚みで除した値である。すなわち、Ｆ１値やＦ２値が小さいと、小さな荷重でフィルムが伸びやすく、製袋時の巻き出し荷重や送り出し荷重によって、重ね合わせによる寸法差を吸収することができ、また、折り目の部分で傷などが入ることも少ない。さらに、Ｆ２値／Ｆ１値が低いほど、たるみ部分が一旦伸びきって仕上がった袋でも、応力を解放した後にカール等による変形が少なく、きれいな仕上がりになる。乳酸系樹脂のみからなる延伸フィルムは、延伸条件にもよるが、Ｆ２値は６０ＭＰａ以上と大きく、また３〜４％伸ばすと降伏点を超えるので、実質的に「たるみ」を吸収することは困難である。
Ｆ２値が５５ＭＰａより大きいと、しわや、傷が入りやすく、Ｆ２値が３０ＭＰａより小さいと、フィルムが伸びきって変形が大きくなり、袋にした後の仕上がりが劣ったものとなる。また、Ｆ２／Ｆ１値が１７０％を越えても、仕上がりが劣ったものになる。
したがって、生分解性フィルムの長手方向のＦ２値は３０〜５５ＭＰａであり、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であることが必要である。
【００３１】
本発明の生分解性シートは、延伸されていることが好ましい。延伸フィルムは、通常の延伸フィルム成形法であれば、任意の方法をとることができる。フィルム原料を、あらかじめ同方向二軸押出機、ニーダー、ヘンシェルミキサー等を用いてプレコンパウンドしても構わないし、各原料をドライブレンドし、直接、押出機に投入しても構わない。可塑剤等の液状成分は、固体成分と同時にブレンドしても良いが、固体成分とは別に、ポンプ等を用いて押出機のベント口から注入することもできる。延伸フィルム成形法の具体例としては、ロール延伸、テンター延伸法、チューブラー法、インフレーション法などを採用することができる。
【００３２】
延伸条件としては、フィルム温度が５０〜１００℃であることが好ましく、更に好ましくは６０〜９０℃であり、延伸倍率が、少なくとも一軸方向に１．５〜５．０倍の範囲で調整されることが好ましい。延伸条件がかかる範囲外では、破断や白化が生じたり、ドローダウン等のトラブルが発生する場合があり、延伸が困難になることがある。
【００３３】
フィルムの延伸に続いて、本発明の効果をより高めるために、幅固定で熱処理を行うことが望ましい。熱処理条件としては、温度が７０〜１６０℃であることが好ましく、更に好ましくは９０〜１５０℃であり、処理時間が２秒から５分の範囲で調整されることが好ましい。処理温度がかかる範囲を下回ると、熱処理効果が得られにくく、上回るとフィルムがドローダウンしやすい。処理時間が、２秒より短いと熱処理効果が得られにくく、５分より長くなると熱処理設備が長大なものになってしまうので、経済性が低下する。
【００３４】
乳酸系樹脂のＤ体とＬ体の比率、脂肪族系ポリエステルの選択、延伸および熱処理の効果により、本発明においては、１２０℃×１５分における加熱収縮率を長手方向（ＴＤ）、幅方向（ＭＤ）共に１０％以下に低減することが好ましく、本発明において達成可能である。かかる範囲内であれば、良好な耐熱性（熱寸法安定性）を実現することができるので、印刷、製袋等の２次加工中や、保管中にフィルムが収縮したり、波打ちやカールなどの不具合が発生することもなく、実用的である。
【００３５】
フィルムの厚みは、特に限定するものではないが、包装用、袋用としては７〜１００μｍであることが好ましい。例えば３層構成の場合には、表面層と裏面層の厚みはそれぞれ０．５μｍ以上あることが好ましい。表面層及び裏面層がそれぞれ０．５μｍ以上あれば、混合した無機粒子等の脱落が生じることがない。
【００３６】
以上のようにして作成された乳酸系樹脂フィルムは、ＯＰＰに類似の物性を有し、溶断シール袋にも好適に加工することができる。また、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする表裏層を設けることにより、ヘーズの上昇を抑えることができ、さらにまた、その表裏層に無機粒子を混合するにより、フィルムに良好な巻き取り性を付与することができる。
【実施例】
【００３７】
以下に、本発明の実施例を示すが、以下の実施例は、本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。
以下の実施例中に示す測定値は、下記に示すような条件で測定を行って算出したものであり、また、評価は、下記に示す評価方法によって行ったものである。
【００３８】
《測定方法及び評価方法》
（１）Ｆ１値、Ｆ２値およびＦ２値／Ｆ１値
フィルムを長手方向（ＭＤ）に沿って、長さが１４０〜１６０ｍｍ程度、幅３ｍｍの大きさとなるように、ノッチや傷がつかないように注意しながら鋭利な刃物で試験片を切り出した。この試験片を、東洋精機（株）製のテンシロンＩＩ型引張試験機を用い、その引張試験機のつかみ具に距離１００ｍｍでチャックし、引張速度５ｍｍ／分で引っ張った。試験片（フィルム）が１％および２％伸びたときの荷重を測定し、下記式にそれぞれの値を代入してＦ１値及びＦ２値を求めた。このＦ１値及びＦ２値から、Ｆ２／Ｆ１値を算出した。但し、引張試験機のつかみ具に試験片をチャックする際には垂直に装着しないと正確な伸びを求めることができないので、この点に注意して実施した。なお、測定雰囲気温度は２３±２℃であった。
Ｆ１ ＝ （１％伸びたときの荷重）／（フィルムの断面積）
Ｆ２ ＝ （２％伸びたときの荷重）／（フィルムの断面積）
【００３９】
（２）全光線透過率およびヘーズ
ＪＩＳ Ｋ ７１０５に基づいて、全光線透過率および拡散透過率を求めた。次に、この値を下記式に代入してヘーズを算出した。
ヘーズ（％） ＝ （拡散透過率／全光線透過率）×１００
【００４０】
（３）巻き取り性
製膜時にワインダーで巻き上げたフィルムを、スリッターを用いて所定の幅、ここでは６００ｍｍ幅に切断し、この幅で巻き上げていった時のフィルムロール状物の外観を目視観察し、評価を行った。評価基準は、フィルムにしわが入り、巻き上げたフィルムロール状物に粒跡が認められた場合には、劣悪な製品であると判定して記号「×」で表し、粒跡は認められないがフィルムにしわが入りやすい場合には記号「△」で表し、フィルムにしわも粒跡もいずれも認められない場合には、良好な製品であるとして記号「○」で表記した。
【００４１】
（４）溶断シール製袋機適性
トタニ技研工業（株）製の溶断シール製袋機ＨＫ−４０Ｖを用いて、製袋を行った。幅６００ｍｍのフィルムロールを用いて、間口１４８ｍｍ×長さ３００ｍｍのサイドシール袋を最適条件で１００枚作製した。シワやカールの発生が認められなかった袋の枚数を数え、下記に示す基準で評価を行った。
○ シワやカールの発生が認められなかった袋が、９００〜１０００枚できた
△ シワやカールの発生が認められなかった袋が、７００〜８９９枚できた
× シワやカールの発生が認められない袋が、６９９枚以下しかできなかった
【００４２】
（５）総合評価（仕上がり性）
下記に示す評価基準にしたがって評価を行った。
○ ヘーズ、巻き取り性、製袋機適性の全てにおいて良好であるもの
△ ヘーズは低いが、巻き取り性及び製袋機適性には優れているもの
× 製袋機適性が不良であるもの
【００４３】
《乳酸系樹脂の製造》
ピューラックジャパン社製のＬ−ラクチド（商品名「ＰＵＲＡＳＯＲＢ Ｌ」）９７ｋｇと同社製のＤＬ−ラクチド（商品名「ＰＵＲＡＳＯＲＢ ＤＬ」）３ｋｇに、オクチル酸スズを１５ｐｐｍ添加し、攪拌機と加熱装置とを備えた５００Ｌのバッチ式重合槽に入れた。次いで窒素置換を行い、温度１８５℃、攪拌速度１００ｒｐｍで６０分間重合を行った。得られた溶融物を、真空ベントを３段備えた三菱重工社製の４０ｍｍφ、同方向２軸押出機に供し、ベント圧４ｔｏｒｒで脱気しながら、２００℃でストランド状に押し出してペレット化し、ペレット形状の乳酸系樹脂を得た。得られた乳酸系樹脂は、重量平均分子量が約２０万、Ｌ体含有量が９８．６％であった。
【００４４】
《シリカを配合した乳酸系樹脂ペレットの作製》
次に、作製した乳酸系樹脂にシリカ又は炭酸カルシウムを配合してペレットを形成し、下記に示す４種類のマスターバッチを作製した。
（１）マスターバッチＡ
作製した乳酸系樹脂に、平均粒子径が約３μｍの粒状シリカ（富士シリシア化学(株)製のサイリシア７３０）を２％混合し、三菱重工（株）製の直径が４０ｍｍの小型同方向二軸押出機を用いて２００℃でコンパウンドした後、ペレット形状にした。このペレットをマスターバッチＡとした。
（２）マスターバッチＢおよびマスターバッチＣ
作製した乳酸系樹脂に、平均粒子径が約１．４μｍの粒状シリカ（富士シリシア化学(株)製のサイリシア３１０Ｐ）、および平均粒子径が約６μｍの粒状シリカ（富士シリシア化学(株)製のサイリシア７７０）をそれぞれ５％混合し、三菱重工（株）製の直径が４０ｍｍの小型同方向二軸押出機を用いて２００℃でコンパウンドした後、ペレット形状にした。これらのペレットをマスターバッチＢ及びマスターバッチＣとした。
（３）マスターバッチＤ
作製した乳酸系樹脂に、平均粒子径が約０．３μｍの軽質炭酸カルシウム（奥多摩工業(株)製のタマパールＴＰ−２２２Ｈ）を５％混合し、三菱重工（株）製の直径４０ｍｍの小型同方向二軸押出機を用いて２００℃でコンパウンドし、ペレット形状にした。このペレットをマスターバッチＤとした。
【００４５】
（実施例１）
中間層用原料として、７５ｍｍφ同方向二軸押出機のフィード口に、作製した乳酸系樹脂と、脂肪族ポリエステルであるポリブチレンサクシネート／アジペート（商品名：ビオノーレ＃３００３、昭和高分子(株)製）とを、質量比で８０：２０になるように混合して供給し、一方、表裏層用原料として、５８ｍｍφ同方向二軸押出機のフィード口に、作製した乳酸系樹脂とマスターバッチＡとをシリカの配合部数が０．０５部となるように調整して混合した原料を供給し、それぞれ２００℃で溶融した後、それぞれ別の導管によって溶融樹脂をマルチマニホールド式の口金に導き、表面層／中間層／裏面層の３層構成で押出した後、３５℃に設定したキャスティングロールに静電密着方式で接触させつつ急冷し、約２５０μｍ厚の３層構成のシートとして引き取った。但し、表面層：中間層：裏面層の厚さ比が１：６：１になるように、口金からのそれぞれの押出量を調整した。次いで、三菱重工（株）製の逐次二軸テンターに通紙して二軸延伸を行った。すなわち、温度７３℃で３．０倍に縦延伸し、予熱ゾーン温度が７４℃、延伸ゾーン温度が７８℃で（キャストシートに比して）３．２倍に横延伸した後、１４０℃で５秒間熱処理を行い、幅約１５００ｍｍで膜厚約２５μｍの積層延伸フィルムを得た。得られた積層延伸フィルムは西村製作所（株）のスリッターを用いて、幅６００ｍｍの２丁取りにして、内径７６ｍｍの紙管に巻き上げた。
このようにして得られた積層フィルムについて上記測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は５１．０、Ｆ２値／Ｆ１値は１６６％であった。
【００４６】
（実施例２）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で５５：４５となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．３部となるように混合したものに変更し、各層の厚み比が表面層：中間層：裏面層＝１：４：１になるように適宜調整しながら押出した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４０．５、Ｆ２値／Ｆ１値は１５１％であった。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で７０：３０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更し、各層の厚み比が表面層：中間層：裏面層＝１：８：１になるように適宜調整しながら押出し、縦延伸の倍率を２．８倍
変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４１．９、Ｆ２値／Ｆ１値は１５３％であった。
【００４８】
（実施例４）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂に脂肪族ポリエステルとしてポリカプロラクトン（商品名：プラクセルＨ７、ダイセル化学工業（株）製）を質量比で８０：２０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＡをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４３．４、Ｆ２値／Ｆ１値は１６３％であった。
【００４９】
（実施例５）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂に脂肪族ポリエステルとしてポリカプロラクトン（商品名：プラクセルＨ７、ダイセル化学工業（株）製）を質量比で４０：６０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は３０．３、Ｆ２値／Ｆ１値は１４５％であった。
【００５０】
（比較例１）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で９０：１０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は７０．４、Ｆ２値／Ｆ１値は１７７％であった。
【００５１】
（比較例２）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で３０：７０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は２６．２、Ｆ２値／Ｆ１値は１４１％であった。
【００５２】
（実施例６）
作製した乳酸系樹脂、マスターバッチＡ及びビオノーレ＃３００３を質量比で６５：５：３０となるように混合し（ただし、シリカの配合部数は約０．１部）、これを７５ｍｍφ同方向二軸押出機と５８ｍｍφ同方向二軸押出機のそれぞれのフィード口に供給して温度２００℃で溶融した。溶融した樹脂をそれぞれ別の導管で押出機から導き、マルチマニホールド式の口金を用いて、層厚の構成比が１：６：１となるように各押出し量を調節しながら押出した。次に、３５℃に設定したキャスティングロールに静電密着方式で接触させつつ急冷し、約２５０μｍ厚の１種３層シート、すなわち実質単層構成のシートを引きとった。これを実施例１と同様にして延伸して実質単層シートの延伸フィルムを得た。
得られた延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、延伸フィルムのＦ２値は３７．０、Ｆ２値／Ｆ１値は１５１％であった。
【００５３】
（比較例３）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で７０：３０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＤを炭酸カルシウムの配合部数が０．４部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４０．３、Ｆ２値／Ｆ１値は１５４％であった。
【００５４】
（実施例７）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で７０：３０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＣをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。なお、積層延伸フィルムのＦ２値、Ｆ２値／Ｆ１値は表２に示すものであった。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は５２．１、Ｆ２値／Ｆ１値は１６８％であった。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
表１および表２から明らかなように、Ｆ２値が３０〜５５ＭＰａの範囲内であり、Ｆ２値／Ｆ１値が１７０％以下である実施例１〜５の共押出し積層延伸フィルムは、袋体に成形する場合に必要な巻き取り性及び製袋機適性に優れており、かつ、製袋された袋の仕上がり状態も良好であった。しかも全光線透過率が９０％以上、かつヘーズが６％以下であり、透明性及び鮮明性に優れたフィルムであることが分かった。また、実施例６の実質単層延伸フィルムは、全光線透過率は９０％以上であるがヘーズが６．９であるので、実施例１〜５の積層延伸フィルムに比べると鮮明性がやや劣るものの、巻き取り性及び製袋機適性に優れ、かつ得られた袋の仕上がり状態も良好であることが分かった。実施例７の共押出し積層延伸フィルムは、全光線透過率は９０％以上であるがヘーズが６．５であるので、実施例１〜５の積層延伸フィルムに比べると鮮明性がやや劣るものの、巻き取り性及び製袋機適性に優れ、得られた袋の仕上がり状態も実用可能なレベル以上であることが分かった。なお、実施例１〜７のフィルムは、生分解性に優れたものである。
一方、Ｆ２値が５５ＭＰａより大きい比較例１及びＦ２値が３０ＭＰａより小さい比較例２の積層延伸フィルムは、製袋機適性に劣るものであり、袋体の仕上がり状態も問題のあるものであった。なお、比較例２のフィルムは、ヘーズが５．９であり、実施例１〜５の積層延伸フィルムと比較すると、やや鮮明さに劣るものであった。また、平均粒径が０．５μｍより小さいシリカを表裏層に含有する比較例３の積層延伸フィルムは、巻き取り性及び製袋機適性に劣るものであり、袋体の仕上がり状態も問題のあるものであった。
【００５８】
本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とするため生分解性が確保されており、フィルムの長手方向のＦ２値を３０〜５５ＭＰａに調整するとともに、Ｆ２値／Ｆ１値を１７０％以下とすることにより、従来のＯＰＰに代替可能な特性を得ることができている。
さらに、本発明の生分解性フィルムは、中間層と表裏面層とからなる共押出し多層延伸フィルムとし、それぞれの層の組成を、中間層を乳酸系樹脂とガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルとの混合物から構成するとともに、表裏層に平均粒子径０．５〜８μmの不活性粒子を含有する構成とすることにより、袋体を製造するときに必要なフィルム特性を確保している。
このように、本発明によれば、乳酸系樹脂が本来有している生分解性に加え、ＯＰＰに類似した物理特性と、優れた耐熱性、湿熱耐久性を有し、かつ可塑剤のブリードが少なく、透明で巻き取り性、製袋機適性に優れたフィルム、袋体を提供することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然環境中に棄却されても自然に分解し、無害な物質に変化する生分解性フィルムおよびこの生分解性フィルムからなる生分解性袋体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の高まりから、プラスチック製品が自然環境中に棄却された場合、経時的に分解・消失し、最終的に自然環境に悪影響を及ぼさないことが求められ始めている。従来のプラスチックは、自然環境中で長期にわたって安定であり、しかも嵩比重が小さいため、廃棄物埋め立て地の短命化を促進したり、自然の景観や野生動植物の生活環境を損なうといった問題点が指摘されていた。
【０００３】
そこで、今日注目を集めているのは、生分解性プラスチック材料である。生分解性プラスチックは、土壌中や水中で、加水分解や生分解により、徐々に崩壊・分解が進行し、最終的に微生物の作用により無害な分解物となることが知られている。
実用化され始めている生分解性プラスチックとしては、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル、変性ＰＶＡ、セルロースエステル化合物、デンプン変性体、およびこれらのブレンド体等があり、これらの中でもポリ乳酸は、コストパフォーマンス、植物由来原料といった特徴から大きな注目を集めている。
【０００４】
乳酸系樹脂は、高剛性、透明性という特徴を有しており、これらの特徴を活かし、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の代替分野、とりわけ、特開平７−２０７０４１号公報に開示されるように、延伸フィルム分野で利用され始めている。
また、汎用プラスチック材料には、ポリプロピレン（ＰＰ）もあり、ＰＰの代替が可能な生分解性フィルムも求められている。ＰＰは延伸フィルムにして使用されることが多く、このポリプロピレン延伸フィルム（ＯＰＰ）は、食品包装を始めとする電子、医療、薬品、化粧品等の各種包装用フィルム、農業用フィルム、工業用保護フィルム、粘着テープ等に広く使われている。ＯＰＰは、２次加工工程や実用において要求される特性である、柔軟性、溶断シール強度、耐熱性、湿熱耐久性といった特性を満たすものである。
ところが、乳酸系樹脂からなるフィルムでは、ＯＰＰの代替を行うには硬すぎたり、溶断シール強度が低すぎるといった問題点がある。かかる問題点を解決するために、特表平８−５０１５８４号公報や特開平７−１７７８２６号公報には、乳酸系樹脂に可塑剤を添加する技術が開示されているが、これらの技術により製造したフィルムは、耐熱性（熱寸法安定性）が乏しかったり、湿熱耐久性が乏しく実用的でない。また、溶断シール（ヒートシール）袋を作るには、溶断シール機適性において、良好とは言えなかった。
特開平９−２７２７９４号公報、特開平１０−１００３５３号公報には、乳酸系樹脂にガラス転移温度が０℃以下の脂肪族ポリエステルを混合して、フィルムを柔軟にし、かつフィルムを透明にする方法が開示されているが、これら公報に開示の技術は、主に無延伸フィルムについて実施したものであり、延伸フィルムの製造にそのまま援用することはできない。さらに、これら公報では、光線透過率が６５％以上のフィルムが開示されているが、光線透過率が９０％を下回る範囲では透明性が不十分であり、また、フィルムのヘーズが高いと見栄えに劣る。ヘーズは、全光線透過率に対して、拡散透過率の割合を示すものであり、ヘーズが高いと、すなわちフィルムを透過する光の拡散が大きいと鮮明さは低下するので、花や野菜等の生鮮物の新鮮さ、みずみずしさが演出できず、包装内容物の商品価値を下げてしまう。
【０００５】
表面の滑り性能を改良するための技術がある。例えば、特開２０００−１０３８７９号公報及び特開２０００−４４７０２号公報は、乳酸系樹脂に不活性な無機粒子等を混合し、延伸して表面を粗らすことによって、フィルムの滑り性能が改良されることを開示している。また、特開平９−１５７４０８号公報は、ポリ乳酸にガラス転移温度が０℃以下の脂肪族ポリエステルを混合して成るフィルムを開示しており、ここでは、延伸時の変形挙動がポリ乳酸と異なる脂肪族ポリエステルを用いると、表面の荒れたフィルムが得られることについて言及している。ところが、特開平９−１５７４０８号公報に開示の技術では、脂肪族ポリエステルの配合量が７０質量部(約４１質量％)を越える範囲では、延伸・熱処理工程で破断が生じやすかった。また、フィルム表面が粗らされるために透明性が低下し、正確にはヘーズが上昇してしまい、包装内容物の商品価値を下げるという問題が生じる。
【０００６】
フィルムの柔軟さは重要であり、例えば、このフィルムから溶断シール袋を形成するためには、特に柔軟性は重要であった。すなわち、溶断シール袋を製造する工程では、フィルムを巻き出した後、三角形状の板にフィルムを沿わせながら、長手方向と平行に折りこんで重ね合わせていく。したがって、通常のポリ乳酸系樹脂の２軸延伸フィルムでは硬すぎて伸びにくく、溶断シール工程で寸法差の吸収しろが乏しく、シワが入りやすかったので、ＯＰＰフィルムの代替は不可能であった。
【０００７】
【特許文献１】特表平８−５０１５８４号公報
【特許文献２】特開平７−１７７８２６号公報
【特許文献３】特開平９−２７２７９４号公報
【特許文献４】特開平１０−１００３５３号公報
【特許文献５】特開２０００−１０３８７９号公報
【特許文献６】特開２０００−４４７０２号公報
【特許文献７】特開平９−１５７４０８号公報
【特許文献８】特開平９−１５７４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、乳酸系樹脂が本来有している生分解性に加え、ＯＰＰに類似した物理特性と、優れた耐熱性、湿熱耐久性を有し、さらに良好な巻き取り性と優れた製袋適性を有する生分解性フィルム及びこのフィルムからなる袋体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、これらの課題を解決するために、鋭意、実験、検討を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、該フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、該フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子を０．０２〜０．５質量部含有する層を有することを特徴とする。
ここで、前記生分解性フィルムは、ガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルを更に含有し、前記生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と前記脂肪族系ポリエステルの配合割合が、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％であることができる。
また、前記生分解性フィルムが表面層、中間層及び裏面層を有する積層体であって、該表面層及び該裏面層はそれぞれ乳酸系樹脂を主成分とする層であり、かつ、該中間層は乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとを含む層であることができる。
ここで、前記積層体は共押出し多層延伸フィルムであることができる。
本発明の生分解性袋体は、上記いずれかの生分解性フィルムを溶断シールすることにより袋状に成形してなることを特徴とする。
なお、シートとは、ＪＩＳにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいう。ところで、フィルムとは長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう（ＪＩＳ Ｋ ６９００）。したがって、シートの中でも厚さの特に薄いものがフィルムであるといえるが、シートとフィルムの境界は定かでなく、明確に区別しにくいので、本願においては、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとし、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とするため生分解性が確保されており、フィルムの長手方向のＦ２値を３０〜５５ＭＰａに調整するとともに、Ｆ２値／Ｆ１値を１７０％以下とすることにより、従来のＯＰＰに代替可能な特性を得ることができている。
さらに、本発明の生分解性フィルムは、中間層と表裏面層とからなる共押出し多層延伸フィルムとし、それぞれの層の組成を、中間層を乳酸系樹脂とガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルとの混合物から構成するとともに、表裏層に平均粒子径０．５〜８μmの不活性粒子を含有する構成とすることにより、袋体を製造するときに必要なフィルム特性を確保している。
このように、本発明によれば、乳酸系樹脂が本来有している生分解性に加え、ＯＰＰに類似した物理特性と、優れた耐熱性、湿熱耐久性を有し、かつ可塑剤のブリードが少なく、透明で巻き取り性、製袋機適性に優れたフィルム、袋体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、このフィルムの表面及び裏面には、平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子が０．０２〜０．５質量部含有されている層を有することが必要である。生分解性フィルムには、ガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルが含まれていてもよい。ただし、生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとの配合割合は、乳酸系樹脂が５０〜８５質量％、脂肪族系ポリエステルが５０〜１５質量％の範囲で合計１００質量％となるような配合割合であることが好ましい。このような配合割合で形成したフィルムは、フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下の条件を満足することができる。また、脂肪族系ポリエステルを用いることによって、柔軟性を付与することができる。なお、Ｆ１値及びＦ２値に関する説明は後記する。
ここで、生分解性フィルムは単層構成でも、２層以上の積層体でもよい。単層構成の場合には、この層に上記の不活性粒子を含有しており、２層構成の場合には、それぞれの層に上記の不活性粒子を含有しており、３層以上の積層体の場合には、表面層と裏面層のそれぞれに上記の不活性粒子を含有している。表面層、中間層及び裏面層からなる積層体の場合には、表面層及び裏面層が乳酸系樹脂を主成分とする層であり、中間層が乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとを含む層であることが好ましい。ただし、乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルの配合割合は、生分解性フィルム全体に対して、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％である。なお、中間層は単層であっても２層以上の積層体であってもよく、積層体の場合には、少なくとも１層が脂肪族系ポリエステルを含む層であることが好ましい。
【００１２】
本発明において使用される乳酸系樹脂は、構造単位がＬ−乳酸であるポリ（Ｌ−乳酸）、構造単位がＤ−乳酸であるポリ（Ｄ−乳酸）、構造単位がＬ−乳酸及びＤ−乳酸の両方である共重合体、すなわち、ポリ（ＤＬ−乳酸）、およびこれらの混合体を意味する。
乳酸系樹脂の構成としてはＤ−乳酸：Ｌ−乳酸＝１００：０〜９０：１０、もしくはＬ−乳酸：Ｄ−乳酸＝０：１００〜１０：９０であることが好ましい。かかる範囲を外れる構成の乳酸系樹脂は、結晶性が低くなり耐熱性に劣るものとなる。なお、本発明においては、異なったＬ−乳酸（Ｌ体）とＤ−乳酸（Ｄ体）の共重合比を有する複数の乳酸系樹脂をブレンドしてもよく、この場合には、複数の乳酸系樹脂のＬ−乳酸（Ｌ体）とＤ−乳酸（Ｄ体）の共重合比の平均値が上記範囲に入るようにする。Ｌ体またはＤ体のホモポリマーと、共重合体をブレンドすると、ブリードのしにくさと耐熱性の発現とのバランスをとることができるので好ましい。
【００１３】
乳酸系樹脂の重合方法としては、縮合重合法、開環重合法等公知の方法を採用することができる。例えば、縮合重合法では、Ｌ−乳酸またはＤ−乳酸、あるいはこれらの混合物等を直接脱水縮合重合して任意の組成を有するポリ乳酸系重合体を得ることができる。
また、開環重合法（ラクチド法）では、乳酸の環状二量体であるラクチドを、必要に応じて重合調節剤等を用いながら、適当な触媒を使用して任意の組成、結晶性を有する乳酸系樹脂を得ることができる。ラクチドには、Ｌ−乳酸の二量体であるＬ−ラクチド、Ｄ−乳酸の二量体であるＤ−ラクチド、さらにＬ−乳酸とＤ−乳酸からなるＤＬ−ラクチドがあり、これらを必要に応じて混合して重合することにより、任意の組成、結晶性を有する乳酸系樹脂を得ることができる。
【００１４】
さらに、耐熱性向上等の必要に応じて、少量共重合成分を添加することもでき、テレフタル酸等の非脂肪族ジカルボン酸および／またはビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物等の非脂肪族ジオール等を用いることもできる。
さらにまた、分子量増大を目的として、少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、酸無水物等を使用することもできる。
【００１５】
乳酸系樹脂は、さらにα−ヒドロキシカルボン酸等の他のヒドロキシカルボン酸単位との共重合体であっても、脂肪族ジオール及び／又は脂肪族ジカルボン酸との共重合体であってもよい。
他のヒドロキシ−カルボン酸単位としては、乳酸の光学異性体（Ｌ−乳酸に対してはＤ−乳酸、Ｄ−乳酸に対してはＬ−乳酸）、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシｎ−酪酸、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−メチル乳酸、２−ヒドロキシカプロン酸等の二官能脂肪族ヒドロキシ−カルボン酸やカプロラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン等のラクトン類が挙げられる。
乳酸系樹脂に共重合される上記脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、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。また、上記脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸およびドデカン二酸等が挙げられる。
【００１６】
本発明において使用される乳酸系樹脂は、重量平均分子量が５万〜４０万であることが好ましく、より好ましくは１０万〜２５万である。分子量が小さすぎると機械物性や耐熱性等の実用物性がほとんど発現されず、大きすぎると溶融粘度が高すぎて成形加工性に劣る。
【００１７】
本発明に用いられるガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルとしては、乳酸系樹脂を除く脂肪族系ポリエステルが好ましいものとして挙げられる。脂肪族系ポリエステルとしては、ポリヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸を縮合して得られる脂肪族ポリエステル又は脂肪族芳香族ポリエステル、環状ラクトン類を開環重合した脂肪族ポリエステル、合成系脂肪族ポリエステル、菌体内で生合成される脂肪族ポリエステル等が挙げられる。
【００１８】
ここで用いられるポリヒドロキシカルボン酸としては、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、２−ヒドロキシ−ｎ−酪酸、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−メチル乳酸、２−ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体や共重合体が挙げられる。
【００１９】
脂肪族ポリエステル又は脂肪族芳香族ポリエステルに使用される、脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、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。また、脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。ジカルボン酸成分として、５０ｍｏｌ％以下のテレフタル酸等の芳香族モノマー成分を共重合すると、耐熱性や機械強度を高めることができる。このような脂肪族系ポリエステルとして、イーストマンケミカル社製のイースターバイオや、ＢＡＳＦ社製のエコフレックス等が例示される。
これらの脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を縮合して得られる脂肪族ポリエステルや、脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸を縮合して得られる脂肪族芳香族ポリエステルは、上記の各化合物の中からそれぞれ１種類以上を選んで縮重合し、さらに、必要に応じてイソシアネート化合物等でジャンプアップして所望のポリマーを得ることができる。
【００２０】
環状ラクトン類を開環重合した脂肪族ポリエステルは、環状モノマーとして、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン等の１種類又はそれ以上を重合することによって得られる。
合成系脂肪族ポリエステルとしては、環状酸無水物とオキシラン類、例えば、無水コハク酸とエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等との共重合体が挙げられる。
【００２１】
菌体内で生合成される脂肪族ポリエステルとしては、アルカリゲネスユートロファスをはじめとする菌体内でアセチルコエンチームＡ（アセチルＣｏＡ）により生合成される脂肪族ポリエステルが挙げられる。この菌体内で生合成される脂肪族ポリエステルは、主にポリ−β−ヒドロキシ酪酸（ポリ３ＨＢ）であるが、プラスチックスとしての実用特性向上のために、ヒドロキシ吉草酸（ＨＶ）を共重合し、ポリ（３ＨＢ−ＣＯ−３ＨＶ）の共重合体にすることが工業的に有利である。ＨＶ共重合比は、一般的に０〜４０ｍｏｌ％が好ましい。さらに、ヒドロキシ吉草酸のかわりに３−ヒドロキシヘキサノエート、３−ヒドロキシオクタノエート、３−ヒドロキシオクタデカノエート等の長鎖のヒドロキシアルカノエートを共重合してもよい。
【００２２】
生分解性フィルム全体として、乳酸系樹脂５０〜８５質量％とガラス転移点が０℃以下の脂肪族系ポリエステル５０〜１５質量％を混合することにより、ＯＰＰに類似の特性を有するフィルムとして好適な特性が付与され、後述する製袋適性においても良好になる。なお、脂肪族系ポリエステルの添加量が過多の場合は、高温下ではフィルム表面にべたつきが生じることがあり、熱寸法安定性が得られないこともある。
【００２３】
ところで、乳酸系樹脂にガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルを配合すると、延伸時の変形挙動が異なるため表面が荒れたフィルムとなり、ヘーズが上昇する。このフィルムの両面に、乳酸系樹脂を主成分とする表面層と裏面層とを積層することにより、ヘーズの小さいフィルムを得ることができる。これは、表面層と裏面層によって、乳酸系樹脂と脂肪族ポリエステルとを含む層（例えば中間層）の表面粗さによる透過光の拡散が抑制され、ヘーズを低下させることができるからである。
全光線透過率が９０％以上の場合には、一応透明性は確保される。ただし、フィルムのヘーズが高いと見栄えに劣る。ヘーズは、全光線透過率に対して、拡散透過率の割合を示すものであり、ヘーズが高い、すなわちフィルムを透過する光の拡散が高いと、鮮明さは低下する。特に生鮮物の包装等に使用する場合には、新鮮さ、みずみずしさが演出できず、包装内容物の商品価値を下げてしまう。したがって、鮮明さが要求される場合には、ヘーズが６％以下であることが好ましく、ヘーズが５％以下であることが更に好ましい。
【００２４】
しかしながら、表面層と裏面層を有する構成の場合に、これらの層の表面が全く荒れていないとフィルムの巻き取り性が低下してしまうので、袋体を製造する上で不都合である。ところが、本発明においては、表面及び裏面は不活性粒子を含有するので、本発明の構成によれば、フィルムの巻き取り性が低下することはない。混合した不活性粒子が、延伸・熱処理工程でフィルム表面に多数の突起となって現れ、その結果、フィルムの摩擦係数を低下させるとともに、巻き上げるフィルムとフィルムの隙間に適度に空気を含ませるので、巻き取ったフィルムは外観もきれいに仕上がる。適度に空気を含まない場合は、ぎすぎすした巻き上げ感があり、フィッシュアイと呼ばれる「粒跡」が巻き上げ物のあちこちに現れるようになる。また、表面層及び裏面層を有する積層構成の場合には、表裏層にのみ粒子を混合するので、全層（単層）にわたって粒子を混合する場合よりも、フィルム全体の光線透過率は高く、ヘーズも低くなり、透明性について有利である。
【００２５】
混合する不活性粒子の粒子径は、平均で０．５μｍ〜８μｍの範囲であり、好ましくは１〜４μｍの範囲である。また、不活性粒子の混合部数は各層の重量に対して０．０２〜０．５質量部であることが必要であり、好ましくは０．０５〜０．４質量部である。粒子径が平均で０．５μｍより小さいと、または混合部数が０．０２質量部より少ないと、ヘーズは小さいがフィルムの滑りが悪くなり、巻き取り性が低下する。一方、粒子径が８μｍより大きいか、または、混合部数が４質量部より多いと、巻き取り性は向上するが、ヘーズが高くなる。したがって、上記範囲内で粒子径と混合部数を調整することによって、所望のヘーズ値と巻き取り性を有するフィルムを得ることができる。
【００２６】
使用される不活性粒子としては、ＰＥＴやＯＰＰ等に使用されている公知の粒子を使用することができる。かかる不活性粒子としては、例えば、シリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、酸化チタン等の無機粒子、あるいはアクリレート粒子、スチレン粒子等の樹脂系有機粒子等が挙げられる。後者の樹脂系有機粒子は、使用可能であるというだけであり、自然環境への親和性という観点からは天然に存在する無機粒子と比較すると大幅に劣り、しかも生分解性も充分ではないので、使用を避ける方が好ましい。
【００２７】
以上の他に、各層には、本発明の効果を損なわない範囲で、熱安定剤、抗酸化剤、ＵＶ吸収剤、光安定剤、顔料、着色剤、滑剤、核剤、無機フィラー、可塑剤等の添加剤を処方することもできる。
【００２８】
脂肪族系ポリエステルの種類や配合割合、表裏層と中間層との厚み等は、適宜選択することが出来るが、以下の製袋性の点を考慮して選択することが好ましい。
すなわち、例えば、溶断シール袋を製造する際には、フィルムに一定荷重をかけながら巻き出した後、三角形状の板にフィルムを沿わせながら、長手方向と平行に折りこんで重ね合わせて、それを送り出しながら、所定のピッチで一定長さに溶断シールする。しかしフィルムに「たるみ」があると、重ね合わせた寸法が異なってしまい、その寸法の違いによる歪みがしわとなって出現したり、シール部に浮きが生じたり、それらが原因でシール強度が著しく劣る部分が出来たりする。
【００２９】
「たるみ」は、延伸、熱処理もしくは冷却工程で温度むらがあり、フィルム内で寸法差ができることが原因となって生じたり、フィルムの厚みに偏りがあって、巻き上げてロール状にしたときにコブが発生し、その部分に歪みが生じることが原因となって生じる。一般に包装用、工業用に使用されるフィルムの製造者は、厚み精度の向上ならびに「たるみ」のないように注意しながらフィルムを製造しているが、設備上の不備や気温の変化等、内的・外的要因により、「たるみ」はなかなかなくせないのが現状である。
【００３０】
このような「たるみ」等による製袋時の不具合が発生しやすいという問題を解決するための指標としては、Ｆ２値を３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下にすることである。Ｆ１値およびＦ２値とは、フィルムがそれぞれ１％および２％伸びたときの強さ（荷重）を、フィルムの厚みで除した値である。すなわち、Ｆ１値やＦ２値が小さいと、小さな荷重でフィルムが伸びやすく、製袋時の巻き出し荷重や送り出し荷重によって、重ね合わせによる寸法差を吸収することができ、また、折り目の部分で傷などが入ることも少ない。さらに、Ｆ２値／Ｆ１値が低いほど、たるみ部分が一旦伸びきって仕上がった袋でも、応力を解放した後にカール等による変形が少なく、きれいな仕上がりになる。乳酸系樹脂のみからなる延伸フィルムは、延伸条件にもよるが、Ｆ２値は６０ＭＰａ以上と大きく、また３〜４％伸ばすと降伏点を超えるので、実質的に「たるみ」を吸収することは困難である。
Ｆ２値が５５ＭＰａより大きいと、しわや、傷が入りやすく、Ｆ２値が３０ＭＰａより小さいと、フィルムが伸びきって変形が大きくなり、袋にした後の仕上がりが劣ったものとなる。また、Ｆ２／Ｆ１値が１７０％を越えても、仕上がりが劣ったものになる。
したがって、生分解性フィルムの長手方向のＦ２値は３０〜５５ＭＰａであり、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であることが必要である。
【００３１】
本発明の生分解性シートは、延伸されていることが好ましい。延伸フィルムは、通常の延伸フィルム成形法であれば、任意の方法をとることができる。フィルム原料を、あらかじめ同方向二軸押出機、ニーダー、ヘンシェルミキサー等を用いてプレコンパウンドしても構わないし、各原料をドライブレンドし、直接、押出機に投入しても構わない。可塑剤等の液状成分は、固体成分と同時にブレンドしても良いが、固体成分とは別に、ポンプ等を用いて押出機のベント口から注入することもできる。延伸フィルム成形法の具体例としては、ロール延伸、テンター延伸法、チューブラー法、インフレーション法などを採用することができる。
【００３２】
延伸条件としては、フィルム温度が５０〜１００℃であることが好ましく、更に好ましくは６０〜９０℃であり、延伸倍率が、少なくとも一軸方向に１．５〜５．０倍の範囲で調整されることが好ましい。延伸条件がかかる範囲外では、破断や白化が生じたり、ドローダウン等のトラブルが発生する場合があり、延伸が困難になることがある。
【００３３】
フィルムの延伸に続いて、本発明の効果をより高めるために、幅固定で熱処理を行うことが望ましい。熱処理条件としては、温度が７０〜１６０℃であることが好ましく、更に好ましくは９０〜１５０℃であり、処理時間が２秒から５分の範囲で調整されることが好ましい。処理温度がかかる範囲を下回ると、熱処理効果が得られにくく、上回るとフィルムがドローダウンしやすい。処理時間が、２秒より短いと熱処理効果が得られにくく、５分より長くなると熱処理設備が長大なものになってしまうので、経済性が低下する。
【００３４】
乳酸系樹脂のＤ体とＬ体の比率、脂肪族系ポリエステルの選択、延伸および熱処理の効果により、本発明においては、１２０℃×１５分における加熱収縮率を長手方向（ＴＤ）、幅方向（ＭＤ）共に１０％以下に低減することが好ましく、本発明において達成可能である。かかる範囲内であれば、良好な耐熱性（熱寸法安定性）を実現することができるので、印刷、製袋等の２次加工中や、保管中にフィルムが収縮したり、波打ちやカールなどの不具合が発生することもなく、実用的である。
【００３５】
フィルムの厚みは、特に限定するものではないが、包装用、袋用としては７〜１００μｍであることが好ましい。例えば３層構成の場合には、表面層と裏面層の厚みはそれぞれ０．５μｍ以上あることが好ましい。表面層及び裏面層がそれぞれ０．５μｍ以上あれば、混合した無機粒子等の脱落が生じることがない。
【００３６】
以上のようにして作成された乳酸系樹脂フィルムは、ＯＰＰに類似の物性を有し、溶断シール袋にも好適に加工することができる。また、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする表裏層を設けることにより、ヘーズの上昇を抑えることができ、さらにまた、その表裏層に無機粒子を混合するにより、フィルムに良好な巻き取り性を付与することができる。
【実施例】
【００３７】
以下に、本発明の実施例を示すが、以下の実施例は、本発明を好適に説明するための例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。
以下の実施例中に示す測定値は、下記に示すような条件で測定を行って算出したものであり、また、評価は、下記に示す評価方法によって行ったものである。
【００３８】
《測定方法及び評価方法》
（１）Ｆ１値、Ｆ２値およびＦ２値／Ｆ１値
フィルムを長手方向（ＭＤ）に沿って、長さが１４０〜１６０ｍｍ程度、幅３ｍｍの大きさとなるように、ノッチや傷がつかないように注意しながら鋭利な刃物で試験片を切り出した。この試験片を、東洋精機（株）製のテンシロンＩＩ型引張試験機を用い、その引張試験機のつかみ具に距離１００ｍｍでチャックし、引張速度５ｍｍ／分で引っ張った。試験片（フィルム）が１％および２％伸びたときの荷重を測定し、下記式にそれぞれの値を代入してＦ１値及びＦ２値を求めた。このＦ１値及びＦ２値から、Ｆ２／Ｆ１値を算出した。但し、引張試験機のつかみ具に試験片をチャックする際には垂直に装着しないと正確な伸びを求めることができないので、この点に注意して実施した。なお、測定雰囲気温度は２３±２℃であった。
Ｆ１ ＝ （１％伸びたときの荷重）／（フィルムの断面積）
Ｆ２ ＝ （２％伸びたときの荷重）／（フィルムの断面積）
【００３９】
（２）全光線透過率およびヘーズ
ＪＩＳ Ｋ ７１０５に基づいて、全光線透過率および拡散透過率を求めた。次に、この値を下記式に代入してヘーズを算出した。
ヘーズ（％） ＝ （拡散透過率／全光線透過率）×１００
【００４０】
（３）巻き取り性
製膜時にワインダーで巻き上げたフィルムを、スリッターを用いて所定の幅、ここでは６００ｍｍ幅に切断し、この幅で巻き上げていった時のフィルムロール状物の外観を目視観察し、評価を行った。評価基準は、フィルムにしわが入り、巻き上げたフィルムロール状物に粒跡が認められた場合には、劣悪な製品であると判定して記号「×」で表し、粒跡は認められないがフィルムにしわが入りやすい場合には記号「△」で表し、フィルムにしわも粒跡もいずれも認められない場合には、良好な製品であるとして記号「○」で表記した。
【００４１】
（４）溶断シール製袋機適性
トタニ技研工業（株）製の溶断シール製袋機ＨＫ−４０Ｖを用いて、製袋を行った。幅６００ｍｍのフィルムロールを用いて、間口１４８ｍｍ×長さ３００ｍｍのサイドシール袋を最適条件で１００枚作製した。シワやカールの発生が認められなかった袋の枚数を数え、下記に示す基準で評価を行った。
○ シワやカールの発生が認められなかった袋が、９００〜１０００枚できた
△ シワやカールの発生が認められなかった袋が、７００〜８９９枚できた
× シワやカールの発生が認められない袋が、６９９枚以下しかできなかった
【００４２】
（５）総合評価（仕上がり性）
下記に示す評価基準にしたがって評価を行った。
○ ヘーズ、巻き取り性、製袋機適性の全てにおいて良好であるもの
△ ヘーズは低いが、巻き取り性及び製袋機適性には優れているもの
× 製袋機適性が不良であるもの
【００４３】
《乳酸系樹脂の製造》
ピューラックジャパン社製のＬ−ラクチド（商品名「ＰＵＲＡＳＯＲＢ Ｌ」）９７ｋｇと同社製のＤＬ−ラクチド（商品名「ＰＵＲＡＳＯＲＢ ＤＬ」）３ｋｇに、オクチル酸スズを１５ｐｐｍ添加し、攪拌機と加熱装置とを備えた５００Ｌのバッチ式重合槽に入れた。次いで窒素置換を行い、温度１８５℃、攪拌速度１００ｒｐｍで６０分間重合を行った。得られた溶融物を、真空ベントを３段備えた三菱重工社製の４０ｍｍφ、同方向２軸押出機に供し、ベント圧４ｔｏｒｒで脱気しながら、２００℃でストランド状に押し出してペレット化し、ペレット形状の乳酸系樹脂を得た。得られた乳酸系樹脂は、重量平均分子量が約２０万、Ｌ体含有量が９８．６％であった。
【００４４】
《シリカを配合した乳酸系樹脂ペレットの作製》
次に、作製した乳酸系樹脂にシリカ又は炭酸カルシウムを配合してペレットを形成し、下記に示す４種類のマスターバッチを作製した。
（１）マスターバッチＡ
作製した乳酸系樹脂に、平均粒子径が約３μｍの粒状シリカ（富士シリシア化学(株)製のサイリシア７３０）を２％混合し、三菱重工（株）製の直径が４０ｍｍの小型同方向二軸押出機を用いて２００℃でコンパウンドした後、ペレット形状にした。このペレットをマスターバッチＡとした。
（２）マスターバッチＢおよびマスターバッチＣ
作製した乳酸系樹脂に、平均粒子径が約１．４μｍの粒状シリカ（富士シリシア化学(株)製のサイリシア３１０Ｐ）、および平均粒子径が約６μｍの粒状シリカ（富士シリシア化学(株)製のサイリシア７７０）をそれぞれ５％混合し、三菱重工（株）製の直径が４０ｍｍの小型同方向二軸押出機を用いて２００℃でコンパウンドした後、ペレット形状にした。これらのペレットをマスターバッチＢ及びマスターバッチＣとした。
（３）マスターバッチＤ
作製した乳酸系樹脂に、平均粒子径が約０．３μｍの軽質炭酸カルシウム（奥多摩工業(株)製のタマパールＴＰ−２２２Ｈ）を５％混合し、三菱重工（株）製の直径４０ｍｍの小型同方向二軸押出機を用いて２００℃でコンパウンドし、ペレット形状にした。このペレットをマスターバッチＤとした。
【００４５】
（実施例１）
中間層用原料として、７５ｍｍφ同方向二軸押出機のフィード口に、作製した乳酸系樹脂と、脂肪族ポリエステルであるポリブチレンサクシネート／アジペート（商品名：ビオノーレ＃３００３、昭和高分子(株)製）とを、質量比で８０：２０になるように混合して供給し、一方、表裏層用原料として、５８ｍｍφ同方向二軸押出機のフィード口に、作製した乳酸系樹脂とマスターバッチＡとをシリカの配合部数が０．０５部となるように調整して混合した原料を供給し、それぞれ２００℃で溶融した後、それぞれ別の導管によって溶融樹脂をマルチマニホールド式の口金に導き、表面層／中間層／裏面層の３層構成で押出した後、３５℃に設定したキャスティングロールに静電密着方式で接触させつつ急冷し、約２５０μｍ厚の３層構成のシートとして引き取った。但し、表面層：中間層：裏面層の厚さ比が１：６：１になるように、口金からのそれぞれの押出量を調整した。次いで、三菱重工（株）製の逐次二軸テンターに通紙して二軸延伸を行った。すなわち、温度７３℃で３．０倍に縦延伸し、予熱ゾーン温度が７４℃、延伸ゾーン温度が７８℃で（キャストシートに比して）３．２倍に横延伸した後、１４０℃で５秒間熱処理を行い、幅約１５００ｍｍで膜厚約２５μｍの積層延伸フィルムを得た。得られた積層延伸フィルムは西村製作所（株）のスリッターを用いて、幅６００ｍｍの２丁取りにして、内径７６ｍｍの紙管に巻き上げた。
このようにして得られた積層フィルムについて上記測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は５１．０、Ｆ２値／Ｆ１値は１６６％であった。
【００４６】
（実施例２）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で５５：４５となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．３部となるように混合したものに変更し、各層の厚み比が表面層：中間層：裏面層＝１：４：１になるように適宜調整しながら押出した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４０．５、Ｆ２値／Ｆ１値は１５１％であった。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で７０：３０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更し、各層の厚み比が表面層：中間層：裏面層＝１：８：１になるように適宜調整しながら押出し、縦延伸の倍率を２．８倍
変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４１．９、Ｆ２値／Ｆ１値は１５３％であった。
【００４８】
（実施例４）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂に脂肪族ポリエステルとしてポリカプロラクトン（商品名：プラクセルＨ７、ダイセル化学工業（株）製）を質量比で８０：２０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＡをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４３．４、Ｆ２値／Ｆ１値は１６３％であった。
【００４９】
（実施例５）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂に脂肪族ポリエステルとしてポリカプロラクトン（商品名：プラクセルＨ７、ダイセル化学工業（株）製）を質量比で４０：６０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表１に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は３０．３、Ｆ２値／Ｆ１値は１４５％であった。
【００５０】
（比較例１）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で９０：１０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は７０．４、Ｆ２値／Ｆ１値は１７７％であった。
【００５１】
（比較例２）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で３０：７０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＢをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は２６．２、Ｆ２値／Ｆ１値は１４１％であった。
【００５２】
（実施例６）
作製した乳酸系樹脂、マスターバッチＡ及びビオノーレ＃３００３を質量比で６５：５：３０となるように混合し（ただし、シリカの配合部数は約０．１部）、これを７５ｍｍφ同方向二軸押出機と５８ｍｍφ同方向二軸押出機のそれぞれのフィード口に供給して温度２００℃で溶融した。溶融した樹脂をそれぞれ別の導管で押出機から導き、マルチマニホールド式の口金を用いて、層厚の構成比が１：６：１となるように各押出し量を調節しながら押出した。次に、３５℃に設定したキャスティングロールに静電密着方式で接触させつつ急冷し、約２５０μｍ厚の１種３層シート、すなわち実質単層構成のシートを引きとった。これを実施例１と同様にして延伸して実質単層シートの延伸フィルムを得た。
得られた延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、延伸フィルムのＦ２値は３７．０、Ｆ２値／Ｆ１値は１５１％であった。
【００５３】
（比較例３）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で７０：３０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＤを炭酸カルシウムの配合部数が０．４部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は４０．３、Ｆ２値／Ｆ１値は１５４％であった。
【００５４】
（実施例７）
実施例１において、中間層用原料として、作製した乳酸系樹脂にビオノーレ＃３００３を質量比で７０：３０となるように混合したものに変更し、表裏面層用原料として、作製した乳酸系樹脂にマスターバッチＣをシリカの配合部数が０．１部となるように混合したものに変更した以外は実施例１と同様にして、積層延伸フィルムを得た。なお、積層延伸フィルムのＦ２値、Ｆ２値／Ｆ１値は表２に示すものであった。
得られた積層延伸フィルムについて、実施例１と同様の測定及び評価を行った。その結果を表２に示す。なお、積層延伸フィルムのＦ２値は５２．１、Ｆ２値／Ｆ１値は１６８％であった。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
表１および表２から明らかなように、Ｆ２値が３０〜５５ＭＰａの範囲内であり、Ｆ２値／Ｆ１値が１７０％以下である実施例１〜５の共押出し積層延伸フィルムは、袋体に成形する場合に必要な巻き取り性及び製袋機適性に優れており、かつ、製袋された袋の仕上がり状態も良好であった。しかも全光線透過率が９０％以上、かつヘーズが６％以下であり、透明性及び鮮明性に優れたフィルムであることが分かった。また、実施例６の実質単層延伸フィルムは、全光線透過率は９０％以上であるがヘーズが６．９であるので、実施例１〜５の積層延伸フィルムに比べると鮮明性がやや劣るものの、巻き取り性及び製袋機適性に優れ、かつ得られた袋の仕上がり状態も良好であることが分かった。実施例７の共押出し積層延伸フィルムは、全光線透過率は９０％以上であるがヘーズが６．５であるので、実施例１〜５の積層延伸フィルムに比べると鮮明性がやや劣るものの、巻き取り性及び製袋機適性に優れ、得られた袋の仕上がり状態も実用可能なレベル以上であることが分かった。なお、実施例１〜７のフィルムは、生分解性に優れたものである。
一方、Ｆ２値が５５ＭＰａより大きい比較例１及びＦ２値が３０ＭＰａより小さい比較例２の積層延伸フィルムは、製袋機適性に劣るものであり、袋体の仕上がり状態も問題のあるものであった。なお、比較例２のフィルムは、ヘーズが５．９であり、実施例１〜５の積層延伸フィルムと比較すると、やや鮮明さに劣るものであった。また、平均粒径が０．５μｍより小さいシリカを表裏層に含有する比較例３の積層延伸フィルムは、巻き取り性及び製袋機適性に劣るものであり、袋体の仕上がり状態も問題のあるものであった。
【００５８】
本発明の生分解性フィルムは、乳酸系樹脂を主成分とするため生分解性が確保されており、フィルムの長手方向のＦ２値を３０〜５５ＭＰａに調整するとともに、Ｆ２値／Ｆ１値を１７０％以下とすることにより、従来のＯＰＰに代替可能な特性を得ることができている。
さらに、本発明の生分解性フィルムは、中間層と表裏面層とからなる共押出し多層延伸フィルムとし、それぞれの層の組成を、中間層を乳酸系樹脂とガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルとの混合物から構成するとともに、表裏層に平均粒子径０．５〜８μmの不活性粒子を含有する構成とすることにより、袋体を製造するときに必要なフィルム特性を確保している。
このように、本発明によれば、乳酸系樹脂が本来有している生分解性に加え、ＯＰＰに類似した物理特性と、優れた耐熱性、湿熱耐久性を有し、かつ可塑剤のブリードが少なく、透明で巻き取り性、製袋機適性に優れたフィルム、袋体を提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、該フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、該フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子を０．０２〜０．５質量部含有する層を有し、該フィルムの１２０℃×１５分における加熱収縮率が長手方向（ＴＤ）、幅方向（ＭＤ）共に１０％以下であることを特徴とする生分解性フィルム。
【請求項２】
前記生分解性フィルムが、ガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルを更に含有し、前記生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と前記脂肪族系ポリエステルの配合割合が、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性フィルム。
【請求項３】
乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、該フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、該フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子を０．０２〜０．５質量部含有する層を有し、前記生分解性フィルムが表面層、中間層及び裏面層を有する積層体であって、該表面層及び該裏面層はそれぞれ乳酸系樹脂を主成分とする層であり、かつ、該中間層は乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとを含む層であることを特徴とする生分解性フィルム。
【請求項４】
前記生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と前記脂肪族系ポリエステルの配合割合が、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％であることを特徴とする請求項３に記載の生分解性フィルム。
【請求項５】
前記積層体が共押出し多層延伸フィルムであることを特徴とする請求項３または４に記載の生分解性フィルム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの生分解性フィルムを溶断シールすることにより袋状に成形してなることを特徴とする生分解性袋体。
【請求項１】
乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、該フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、該フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子を０．０２〜０．５質量部含有する層を有し、該フィルムの１２０℃×１５分における加熱収縮率が長手方向（ＴＤ）、幅方向（ＭＤ）共に１０％以下であることを特徴とする生分解性フィルム。
【請求項２】
前記生分解性フィルムが、ガラス転移温度が０℃以下の脂肪族系ポリエステルを更に含有し、前記生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と前記脂肪族系ポリエステルの配合割合が、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性フィルム。
【請求項３】
乳酸系樹脂を主成分とする生分解性フィルムであって、該フィルムの長手方向のＦ２値が３０〜５５ＭＰａで、かつＦ２値／Ｆ１値が１７０％以下であり、該フィルムの表面及び裏面に平均粒子径が０．５〜８μｍの不活性粒子を０．０２〜０．５質量部含有する層を有し、前記生分解性フィルムが表面層、中間層及び裏面層を有する積層体であって、該表面層及び該裏面層はそれぞれ乳酸系樹脂を主成分とする層であり、かつ、該中間層は乳酸系樹脂と脂肪族系ポリエステルとを含む層であることを特徴とする生分解性フィルム。
【請求項４】
前記生分解性フィルム全体における乳酸系樹脂と前記脂肪族系ポリエステルの配合割合が、乳酸系樹脂：脂肪族系ポリエステル＝５０〜８５質量％：５０〜１５質量％であることを特徴とする請求項３に記載の生分解性フィルム。
【請求項５】
前記積層体が共押出し多層延伸フィルムであることを特徴とする請求項３または４に記載の生分解性フィルム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの生分解性フィルムを溶断シールすることにより袋状に成形してなることを特徴とする生分解性袋体。
【公開番号】特開２００７−３２０３２１（Ｐ２００７−３２０３２１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１９８４６（Ｐ２００７−２１９８４６）
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【分割の表示】特願２００２−２４６４７４（Ｐ２００２−２４６４７４）の分割
【原出願日】平成１４年８月２７日（２００２．８．２７）
【出願人】（０００００６１７２）三菱樹脂株式会社 (1,977)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２７日（２００７．８．２７）
【分割の表示】特願２００２−２４６４７４（Ｐ２００２−２４６４７４）の分割
【原出願日】平成１４年８月２７日（２００２．８．２７）
【出願人】（０００００６１７２）三菱樹脂株式会社 (1,977)
【Ｆターム（参考）】
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