説明

積層体

【課題】包装材料用の積層体に生分解性フィルムを用いるに際して、ポリ乳酸フィルムなどの生分解性フィルムのインキ密着性が低い点やラミネート強度が弱い等の問題を解決し、有用な生分解性フィルムを用いて包装材料用の積層体を得る。
【解決手段】生分解性フィルムからなる基材2と重ね合わせフィルム5との間に接着層がある積層体1であり、接着層を形成する接着剤4は、脂肪族系ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアネートを含んでなるものとした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生分解性フィルムを使用した積層体に関し、絵柄インキ部と延伸フィルムまたは無延伸フィルムと間のラミネート強度が十分であり、かつ生分解性フィルムへのインキ密着性に優れ、印刷外観に優れた積層体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来一般の包装材料として食品や非食品等の包装に用いられる包装材料の基材には、機械的な強度や耐久性に優れ、かつ低コストである理由から、ポリエステルフィルムやナイロンフィルム、ポリプロピレンフィルムなどの汎用のプラスチックを用いる場合が多い。
【0003】
近年、CO 増加による地球温暖化問題が世界的な問題となりつつあり、各産業分野においても、大気中へのCO 排出量を削減する技術の開発が盛んに行われている。特にプラスチック製品の分野においては、カーボンニュートラルな材料として、植物由来原料のプラスチックが注目されている。なお、カーボンニュートラルとは「環境中の炭素循環量に対して中立」という意味合いであって、何かを生産したり、一連の人為的活動を行った際に、排出される二酸化炭素と吸収される二酸化炭素が同じ量であるという概念を示すものである。
【0004】
例えば、ポリ乳酸のように、とうもろこしなどの植物原料から生産される材料を用いることに関して、日本バイオプラスチック協会(JBPA)が、地球温暖化防止の観点と化石資源消費縮減の重要性から、有機資源(植物等)由来物質をプラスチック構成成分として所定量以上含んで当協会が定める基準に適合するバイオマスプラスチック製品を、「バイオマスプラ」として認証し、シンボルマークの使用を許可していて、一般消費者がバイオマスプラスチック製品を容易に識別できるようにしている。
【0005】
バイオマスプラ識別認定のためには、製品中のバイオマスプラスチック度(原材料、製品に含まれるバイオマスプラスチック組成中のバイオマス由来成分の全体量に対する割合)が、25wt%以上のプラスチック製品である必要があり、包材におけるバイオマス材料比率をできるだけ高く(最低でも25wt%以上)することは、地球環境への負荷を考えても非常に重要であり、バイオマスプラスチック認定マークを取得することで消費者に対して付加価値として認識されることを考えると、今後必要な検討項目である。
【0006】
中でもポリ乳酸は、とうもろこしなどの植物原料から大量生産可能な材料として注目されており、昨今の環境問題への関心の高まりを受け、生産プラントの整備などによりコスト的にも従来の石油由来プラスチックへの代替として期待されている。
【0007】
ポリ乳酸の特徴として、融点が約170℃と比較的高く、また、高い透明性や高い弾性率などの長所を持つが、ガラス転移温度以上の環境下での軟質化に起因する耐熱性、加水分解による物性低下、耐溶剤性などの短所を併せ持つ材料であり、実用化に向けた研究開発が盛んである。
【0008】
しかしながらこれまで、ポリ乳酸フィルムなどの生分解性フィルムはインキ密着性が低い、ラミネート強度が弱い等の問題の解決ができていなかった。これらの問題を解決する為の手法として、ポリ乳酸フィルムとインキとの密着性を向上させるためにアンカー剤の塗布が有効であるとの報告がなされているが、残留溶剤の悪化、インキピンホールの発生、絵柄再現性の低下などの不具合が発生してしまう(例えば、特許文献1、2参照)。また、生分解性フィルムと同成分の接着剤を用いることで、ラミネート強度を向上させることが可能であるとの報告がなされているが、コスト増加だけでなく、液のポットライフが短く不安定であるなどの問題がある(例えば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2005−313507号公報
【特許文献2】特開2010−052307号公報
【特許文献3】特開2008−127403号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
そこで本発明は、包装材料用の積層体に生分解性フィルムを用いるに際して、上述したポリ乳酸フィルムなどの生分解性フィルムのインキ密着性が低い点やラミネート強度が弱い等の問題を解決することを課題とし、有用な生分解性フィルムを用いて包装材料用の積層体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は上記課題を考慮してなされたもので、生分解性フィルムからなる基材(2)の片面に絵柄インキ部(3)を設け、この基材(2)の前記絵柄インキ部(3)が設けられている片面に、延伸フィルムまたは無延伸フィルムからなる重ね合わせフィルム(5)を積層した積層体(1)であって、
前記基材(2)と前記重ね合わせフィルム(5)との間に接着層があり、この接着層を形成する接着剤(4)は、脂肪族系ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアネート基を含む硬化剤が配合されてなるものであることを特徴とする積層体を提供して、上記課題を解消するものである。
【0012】
そして、本発明において、上記接着層の接着剤塗布量が0.50〜3.0g/m の範囲であることが良好である。
【0013】
また、本発明において、上記基材(2)がポリ乳酸フィルムであることが良好である。
【0014】
また、本発明において、上記基材(2)の絵柄インキ部(3)と、上記重ね合わせフィルム(5)との間のラミネート強度が1.0N/15mm以上であることが良好である。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、生分解性フィルムを使用した積層体に関し、絵柄インキ部と、延伸フィルムまたは無延伸フィルムからなる重ね合わせフィルムとの間のラミネート強度が十分であり、かつ生分解性フィルムへのインキ密着性を阻害することなくそのインキ密着性を優れたものとし、印刷外観に優れた積層体が得られる。即ち、本発明では、接着剤の硬化剤として、イソシアネートの中でも硬化膜の硬さが最も硬くなり難い脂肪族ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を選択することにより、ラミネート時の塗膜収縮の抑制が可能で、その結果、生分解性フィルムとインキとの間の密着性の阻害を防ぐことができる。
【0016】
さらに接着剤の塗布量を0.50〜3.0g/m と通常(通常塗布量:3.1〜4.2g/m )よりも低減させることにより、接着剤塗膜収縮の抑制が可能であるだけでなく、硬化剤の絵柄インキ部へ浸透するイソシアネート硬化剤量が少ないため、絵柄インキ部の再硬化を防ぐことができ、その結果、硬化時に発生する基材と絵柄インキ部との間の収縮応力を最小限に抑制できる。
【0017】
そしてその結果からも生分解性フィルムからなる基材と絵柄インキ部との間の密着性、および、基材と重ね合わせフィルムとの間のラミネート強度の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明に係る積層体の実施の形態における層構成を断面で示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
つぎに本発明を図1に示す実施の形態に基づいて説明する。
図中1は包装材料として使用される積層体で、該積層体1は図示されているように、生分解性フィルムを基材2とし、この基材2の片面に印刷にてインキ層を形成してなる絵柄インキ部3が設けられていて、そして、基材2の前記絵柄インキ部3が設けられている側である前記片面に、接着剤4を介して延伸フィルムまたは無延伸フィルムからなる重ね合わせフィルム5を貼り合わせて積層したものである。
【0020】
(基材)
上記基材2に採用する生分解性フィルムを構成する生分解性物質は、微生物により分解し得る特性を有するものである。生分解性フィルムを構成する生分解性物質としては、
ポリヒドロキシブチレート、ポリ(ヒドロキシブチレート/ヒドロキシヘキサノエート):ヒドロキシブチレートとヒドロキシヘキサノエートとの共重合ポリエステルなどの微生物産生系高分子、
酢酸セルロース、キトサン/セルロース/澱粉:キトサンとセルロースと澱粉との混合生成物、エステル化澱粉などの天然物系高分子、
ポリ−L−ラクチド(ポリ−L−乳酸)、(ポリ乳酸/ポリブチレンサクシネート系)ブロックコポリマー、ポリ(エチレンテレフタレート/サクシネート):エチレンテレフタレートとサクシネートとの共重合ポリエステル、ポリビニルアルコールなどの化学合成系高分子
などがあり、いずれも好適に使用することができる。
【0021】
特に、ポリ−L−ラクチド(ポリ−L−乳酸)などの、乳酸、酪酸、ラクチドの(共)重合体及びその変性物、ポリε−カプロラクトンなどのラクトンの開環(共)重合体及びその変性物、ポリブチレンサクシネート・ポリエチレンサクシネートなどのサクシネート系重合体およびその変性物などの脂肪族ポリエステル系フィルムは、入手が容易であり、耐熱性および機械的強度に優れるため、好適である。
【0022】
また、生分解性フィルムは、フィルム原料となる生分解性プラスチックを、一軸、若しくは、二軸に延伸したフィルムであることが好ましい。ガスバリア性などを有していても良い。
【0023】
上記積層体1の基材2のフィルム膜厚、即ち、生分解性フィルムの膜厚としては、6〜50μmが好ましく、15〜30μmがより望ましい。
【0024】
(重ね合わせフィルム−延伸フィルム)
上述したように積層体1における重ね合わせフィルム5は延伸フィルムまたは無延伸フィルムからなるものである。延伸フィルムとしては、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリアミド(ナイロン−6、ナイロン−66等)、ポリ塩化ビニル、ポリイミドなど、あるいはこれらの高分子の共重合体など、耐熱性を有するプラスチックフィルムが使用できる。
【0025】
上記重ね合わせフィルム5を延伸フィルムからなるものとした場合の厚みについては、積層体1の内、生分解性フィルム(基材)が25wt%以上となることを考慮すると、6〜70μmのものが好ましく、12〜25μmがより望ましい。また、例えば、帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤などの添加剤を加えることができ、必要に応じて適宜添加される。
【0026】
重ね合わせフィルム5として延伸フィルムを使用した積層体1は主に、溶断シール袋などへの展開が可能である。
【0027】
(重ね合わせフィルム−無延伸フィルム)
重ね合わせフィルム5を無延伸フィルムとした場合、その無延伸フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン及びポリメチルペンテン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリカーボネート等のポリエステル、ナイロン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル等の生分解性ポリエステル等の熱可塑性樹脂からなるフィルムなどが使用できる。
【0028】
上記重ね合わせフィルム5を無延伸フィルムからなるものとした場合の厚みについては、積層体1の内、生分解性フィルム(基材)が25wt%以上となることを考慮すると、6〜70μmのものが好ましく、12〜25μmがより望ましい。
【0029】
重ね合わせフィルム5として無延伸フィルムを使用した積層体1は、ピロー袋、ガゼット袋、三方または四方シール袋などへの展開が可能である。
【0030】
(接着剤)
積層体1は、基材2の絵柄インキ部3がある片面に上記重ね合わせフィルム5を接着剤4を用いて貼り合わせして積層している。この貼り合わせに用いる接着剤4について次に説明する。このラミネ−ト用の接着剤としては、アクリル系、エチレン系、酢ビ系、ゴム系などがあるが、取り扱いのし易さなどからウレタン系接着剤の使用が好ましい。ウレタン接着剤は水酸基を持った主剤とイソシアネート基を持った硬化剤とを2液混合して使用する2液型と、イソシアネート基を持ったものを単独で使用する1液型とがあるが、汎用性、接着性能の面から2液型の方が優れている。
【0031】
イソシアネートの種類としては、芳香族系のトルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、及び脂肪族系のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)がある。そしてそれぞれのポリイソシアネートが接着剤の硬化剤として使用されている。
【0032】
接着剤の硬化膜としての硬度は使用する硬化剤によって変わる。この接着剤の硬化膜としての硬度の順序は一般的に、芳香族MDI系>芳香族TDI系>脂肪族IPDI系>脂肪族XDI系>脂肪族HDI系の順であることが知られている。(このように、硬化剤を用いた場合の硬度の順序を示すに際して、芳香族系のイソシアネート及び脂肪族系のイソシアネートそれぞれでのポリイソシアネートよりなる硬化剤を、先に記した記号を用いながら単に「…系」として表記した。)
【0033】
本発明では上記接着剤の硬化剤として脂肪族HDI(脂肪族HDI系ポリイソシアネート)を選択していて、ラミネート時の塗膜収縮の抑制が可能で、その結果、基材(生分解性フィルム)2と絵柄インキ部(インキ層)3との間の密着性は阻害され難い。
【0034】
さらに接着剤の塗布量を0.50〜3.0g/m と通常(通常塗布量:3.1〜4.2g/m )よりも低減させることにより、前述同様に塗膜収縮の抑制が可能であるだけでなく、硬化剤の絵柄インキ層へ浸透するイソシアネート硬化剤量が少ない為、インキ層の再硬化を防ぐことができ、その結果、硬化時に発生する基材とインキ間の収縮応力を最小限に抑制できる。
【0035】
そして、基材(生分解性フィルム)2と絵柄インキ部(インキ層)3との間の密着性、および、基材2と重ね合わせフィルム(延伸フィルムまたは無延伸フィルム)5との間のラミネート強度の低下を防ぐことができる。
【0036】
(絵柄インキ部)
絵柄インキ部3は任意の所望の絵柄の意匠性を付与する目的で設けられるものであって、2液硬化型ウレタン系の一般のグラビアインキが用いられている。絵柄インキ部3であるインキ層の構成材料や形成方法にも特に制限はなく、例えば、有機又は無機の染料又は顔料などの着色剤を、適当な結着剤樹脂と共に、適当な溶剤中に溶解又は分散してなる印刷インキ又はコーティング剤などを、適宜の印刷方法又はコーティング方法によって印刷又は塗工して設けることができる。
【0037】
基材(生分解性フィルム)2と重ね合わせフィルム(延伸フィルムまたは無延伸フィルム)5との接合方法としては、ウエットラミネーション方法、ドライラミネーション方法、ノンソルベントドライラミネーション方法のうちいずれかの方法を使用することができる。
【0038】
本発明の実施例と比較例とを作製し、この両者を比較検討した。その結果を以下に示す。
【0039】
(実施例1)
絵柄印刷の施された厚み15μmのポリ乳酸フィルム(PLA)(ユニチカ(株)製 テラマック)のインキ面と厚み20μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(CPP)(フタムラ化学(株)製 FHK2)をドライラミネート法にてラミネートし、積層品(積層体1)を得た。
【0040】
ドライラミネートは、脂肪族エステル系の主剤と脂肪族HDI系のイソシアネート基を含む硬化剤を組合せたウレタン系の2液硬化型の接着剤を使用し、塗布量が約2.0g/m となるように塗工した。
【0041】
(実施例2)
接着剤の塗布量が3.0g/m となるようにした以外は実施例1と同様にして積層品を得た。
【0042】
(実施例3)
接着剤において脂肪族エステル系主剤の代わりに脂肪族エーテル系の主剤を用いた以外は実施例1と同様にして積層品を得た。
【0043】
(実施例4)
無延伸ポリプロピレンフィルム(CPP)の代わりに厚み20μmの延伸ポリプロピレンフィルム(OPP)(フタムラ化学(株)製 FOR)を用いた以外は実施例1と同様にして積層品を得た。
【0044】
(実施例5)
接着剤の塗布量が0.8g/m となるようにした以外は実施例1と同様にして積層品を得た。
【0045】
(比較例1)
脂肪族HDI系のイソシアネート基を含む硬化剤の代わりに芳香族TDI系のイソシアネート基を含む硬化剤を用いた以外は実施例1と同様にして積層品を得た。
【0046】
(比較例2)
脂肪族HDI系のイソシアネート基を含む硬化剤の代わりに脂肪族IPDI系のイソシアネート基を含む硬化剤を用いた以外は実施例1と同様にして積層品を得た。
【0047】
性能評価としてラミネート強度の測定を行なった。具体的には、上記実施例1、2、3、4、5と比較例1、2それぞれからサンプルを15mm幅にカットしたものを得て、これをテンシロン((株)エー・アンド・ディー製:引張・圧縮試験機RTF−1250)にて、JIS−Z1707に従って測定した。その結果を表1に記載した。
【0048】
【表1】

【0049】
表1に示されているように、性能評価として実施例1から5でのインキ部ではラミネート強度が良好であることが確認できた。よって、本発明での生分解性フィルムを使用した積層体では、絵柄インキ部と重ね合わせフィルムとの間のラミネート強度が十分であり、かつ生分解性フィルムへのインキ密着性に優れ、印刷外観に優れた積層体であることが確認できた。
【符号の説明】
【0050】
1…積層体
2…基材
3…絵柄インキ部
4…接着剤
5…重ね合わせフィルム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
生分解性フィルムからなる基材(2)の片面に絵柄インキ部(3)を設け、この基材(2)の前記絵柄インキ部(3)が設けられている片面に、延伸フィルムまたは無延伸フィルムからなる重ね合わせフィルム(5)を積層した積層体(1)であって、
前記基材(2)と前記重ね合わせフィルム(5)との間に接着層があり、この接着層を形成する接着剤(4)は、脂肪族系ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアネート基を含む硬化剤が配合されてなるものであることを特徴とする積層体。
【請求項2】
上記接着層の接着剤塗布量が0.50〜3.0g/m の範囲である請求項1記載の積層体。
【請求項3】
上記基材(2)がポリ乳酸フィルムである請求項1または2に記載の積層体。
【請求項4】
上記基材(2)の絵柄インキ部(3)と、上記重ね合わせフィルム(5)との間のラミネート強度が1.0N/15mm以上である請求項1から3の何れか一項に記載の積層体。

【図1】
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