JP2000280342A - ポリ乳酸系収縮シート状物、及びこれを用いた包装材又は収縮ラベル材 - Google Patents
ポリ乳酸系収縮シート状物、及びこれを用いた包装材又は収縮ラベル材Info
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Abstract
系収縮シート状物を提供すること、更には、飲料用ボト
ル等のラベルに使用した場合、加熱殺菌時にラベル同士
が融着しない、生分解可能なポリ乳酸系収縮シート状物
を提供することを目的とする。 【解決手段】 ポリ乳酸系重合体を主成分とする生分解
性重合体から成形されるシート状物において、上記ポリ
乳酸系重合体の結晶融解熱量(△Hm)が5〜45J/
gであり、上記シート状物を昇温したとき、このシート
状物を形成する生分解性重合体の構成成分であるポリ乳
酸系重合体の結晶化により生じる結晶化熱量(ΔHc)
と上記ΔHmとの差、すなわち、△Hm−△Hcが5〜
32J/gとすることを特徴とする。
Description
体を主成分とした収縮性を有するシート状物に関する。
に利用される熱収縮性シート又はフィルムとして、ポリ
塩化ビニル、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエチ
レンテレフタレート等のシートやフィルムが知られてお
り、また、産業界で広く利用され、消費されている。し
かし、これらのシートやフィルムは自然環境下に棄却さ
れると、その安定性のため分解されることなく残留し、
景観を損ない、魚、野鳥等の生活環境を汚染する等の問
題を引き起こす。
合体からなる材料が要求されており、実際多くの研究、
開発が行われている。その一例として、ポリ乳酸があげ
られる。ポリ乳酸は、土壌中において自然に加水分解が
進行し、土中に原形が残らず、ついで微生物により無害
な分解物となることが知られている。
酸は、素材が本来有する脆性のため、これをシート状や
フィルム状にしても、十分な強度が得られず、実用に供
し難い。
報には、ポリ乳酸からなるラベル用熱収縮フィルムが開
示されているが、この熱収縮フィルムは、収縮温度が1
40〜150℃と高く、ガラス瓶等のラベルとして用い
得ることができる高温収縮性フィルムである。これに対
し、一般的な収縮包装や収縮結束包装では、被包装体が
生鮮食品や紙箱、あるいは食品や薬品の入った各種容器
類であり、熱による被包装体の変性や変形を防ぐため、
70〜120℃程度の低温で収縮加工が行われる。上記
公報においては、ラベル用熱収縮フィルムが、上記低温
域で十分に収縮性を有することは示されていない。さら
に、高温収縮性のラベルとしても、収縮仕上がりが悪
く、被収縮物に接触せずに浮いた部分などができ、十分
な性能を発揮し得ない場合がある。
は、所定の要件を満たすポリ乳酸系重合体からなる熱収
縮フィルムが開示されている。この熱収縮フィルムは、
低温収縮性を有するが、短時間に収縮しないと熱固定さ
れて十分に収縮しなくなる。さらにまた、収縮仕上がり
が悪く、被収縮物に接触せずに浮いた部分などができる
場合がある。
が生鮮食料品や紙箱、あるいは食品や薬品の入った各種
容器類の収縮包装や収縮結束包装として使用する場合、
通常収縮率が10%以上であることが望まれるが、上記
熱収縮フィルムでは充分な収縮率を得ることができな
い。
ボトル等のラベルに使用する場合は、ボトルにラベルを
巻き付けた後に飲料を充填して、生産ラインで加熱殺菌
を行う。このとき、隣接するボトルのラベル同士が熱に
より融着することがある。
し、生分解可能なポリ乳酸系収縮シート状物を提供する
こと、更には、飲料用ボトル等のラベルに使用した場
合、加熱殺菌時にラベル同士が融着しない、生分解可能
なポリ乳酸系収縮シート状物を提供することを目的とす
る。
重合体を主成分とする生分解性重合体から成形されるシ
ート状物において、上記ポリ乳酸系重合体の結晶融解熱
量(△Hm)を5〜45J/gとし、上記シート状物を
昇温したとき、このシート状物を形成する生分解性重合
体の構成成分であるポリ乳酸系重合体の結晶化により生
じる結晶化熱量(ΔHc)と上記ΔHmとの差、すなわ
ち、△Hm−△Hcを5〜32J/gとすることによ
り、上記の課題を解決したのである。
系収縮シート状物を用いることにより、充分な収縮率を
有し、生分解可能なポリ乳酸系収縮シート状物を提供す
ることができる。また、飲料用ボトル等のラベルに使用
した場合、加熱殺菌時にラベル同士が融着しない、生分
解可能なポリ乳酸系収縮シート状物を提供することがで
きる。
する。
物は、ポリ乳酸系重合体を主成分とする生分解性重合体
から成形されるシート状物である。
ち、微生物によって分解される性質を有する重合体をい
う。この生分解性重合体の主成分であるポリ乳酸系重合
体とは、乳酸、具体的には、D−乳酸又はL−乳酸の単
独重合体又はそれらの共重合体をいう。
重合法等、公知の方法で製造することができる。例え
ば、縮重合法では、D−乳酸、L−乳酸又はこれらの混
合物を直接脱水縮重合して任意の組成を持つポリ乳酸系
重合体が得られる。また、開環重合法では、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製剤等を
用いながら、所定の触媒の存在下で開環重合して任意の
組成を持つポリ乳酸系重合体が得られる。上記ラクチド
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、D−乳酸とL−乳酸の二
量体であるDL−ラクチドがある。
るポリ乳酸系重合体のみから構成されてもよく、また、
上記ポリ乳酸系重合体に、ポリ乳酸系重合体以外の生分
解性脂肪族ポリエステルを混合したものでもよい。この
ポリ乳酸系重合体以外の生分解性脂肪族ポリエステル
は、ガラス転移点Tgが0℃以下であることが好まし
い。このガラス転移点Tgが0℃以下のポリ乳酸系重合
体以外の生分解性脂肪族ポリエステルを加えることによ
り、得られるポリ乳酸系収縮シート状物を延伸する際、
破断が生じるのを防止し、かつ、収縮仕上がり性を改良
することができる。
族ポリエステルの添加量は、上記ポリ乳酸系重合体10
0重量部に対して10〜100重量部が好ましい。10
重量部未満だと破断する場合があり、さらに、しわやア
バタが入ること等による収縮仕上がりの悪化が起こりや
すい。また、100重量部を越えると延伸時に均一な倍
率で延伸せずに厚みムラを生じやすい。このようなフィ
ルムを収縮すると、収縮仕上がりが悪くなりやすい。
リエステルとは、具体的には、乳酸以外のヒドロキシカ
ルボン酸の単独重合体又は共重合体、乳酸と乳酸以外の
ヒドロキシカルボン酸との共重合体、脂肪族ジカルボン
酸と脂肪族ジオールから得られる脂肪族ポリエステル、
環状ラクトン類を開環重合した脂肪族ポリエステル、こ
れらの各重合体の混合体等をいう。
しては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒド
ロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉
草酸、6−ヒドロキシ吉草酸等があげられる。これらの
単独重合体又は共重合体、若しくは、これらと乳酸との
共重合体は、上記のポリ乳酸系重合体の重合法を用いる
ことにより製造することができる。また、菌体内で生産
させることもできる。この場合、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ザイム
A(アセチルCoA)により生合成される。そのように
して得られる例としては、ポリ−β−ヒドロキシ酪酸が
あげられる。このポリ−β−ヒドロキシ酪酸そのもので
は強度的に不十分なため、ポリ−β−ヒドロキシ吉草酸
との共重合体として使用される。
は、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、
ドデカン二酸等が例としてあげられ、また、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
あげられる。これらの任意の脂肪族ジカルボン酸と脂肪
族ジオールとをエステル化することにより、上記脂肪族
ポリエステルが製造される。
−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−
δ−バレロラクトン等があげられ、これを開環重合する
ことにより、上記脂肪族ポリエステルが製造される。
体の分子量の増大を目的として、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ができる。
をいう。JISにおける定義上、シートとは、薄く、一
般にその厚さが長さと幅の割りには小さい平らな製品を
いい、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、通例、ロールの形で供給されるものをいう(JI
S 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。しかし、シ
ートとフィルムの境界は定かではなく、明確に区別しに
くので、本願においては、上記のとおり、シートとフィ
ルムの両方を含んだ概念として「シート状物」の用語を
使用する。
ダー法、プレス法等の一般的な溶融成形法により、平面
状又は円筒状の未延伸のシート状物又はシート状物の溶
融体にし、次いで、これをロール法、テンター法、チュ
ーブラ法、インフレーション法等により一軸又は二軸に
延伸することによってシート状物を得ることができる。
乳酸系重合体の結晶融解熱量(「△Hm」と略する。)
は5〜45J/gがよく、20〜40J/gが好まし
い。また、上記シート状物を昇温したとき、このシート
状物を形成する生分解性重合体の構成成分であるポリ乳
酸系重合体の結晶化により生じる結晶化熱量(「ΔH
c」と略する。)と上記ΔHmとの差、すなわち、△H
m−△Hcは5〜32J/gがよく、10〜30J/g
が好ましい。上記ΔHmが5J/g未満のときは、得ら
れるシート状物が融着しやすい。45J/gを越えると
きは、得られるシート状物が収縮しにくい場合がある。
また、△Hm−△Hcが5J/g未満のときは、得られ
るシート状物が融着しやすい。32J/gを越えるとき
は、得られるシート状物が収縮しにくい場合がある。
成成分であるポリ乳酸系重合体の融点より30℃低い温
度で熱処理をし、JIS K 7122に記載の方法に
したがって、昇温速度10℃/分で上記シート状物を昇
温したときの、上記ポリ乳酸系重合体中に生じている結
晶を融解させるのに必要な熱量である。これは、上記シ
ート状物の示差走査熱量測定(以下、「DSC」と略す
る。)において、上記ポリ乳酸系重合体の結晶融点付近
に現れる結晶融解による吸熱ピークの面積から求められ
る。上記ポリ乳酸系重合体の融点より30℃低い温度で
熱処理を行うのは、この熱処理によって、上記ポリ乳酸
系重合体を結晶化させることができる。この結晶化した
状態で所定の昇温速度で昇温させて△Hmを測定するの
で、同じ組成を持つ生分解性重合体、例えば、同じ組成
を有するD、L−ポリ乳酸であっても、ロット差によっ
て生じることのある△Hmの差を解消することができ
る。
熱量であり、JIS K 7122に記載の方法にした
がって一次昇温したときの昇温過程で生じる結晶化の際
に発生する熱量であり、上記シート状物のDSCにおい
て、発熱ピークの面積から求められる。
の結晶性に依存し、結晶性が大きいポリ乳酸系重合体で
は大きな値をとる。ちなみに最も結晶性が大きいと考え
られるホモのポリ−L−乳酸では、約50J/gとな
る。また、ΔHcはそのときのシート状物の結晶化度に
関係する指標であり、ΔHcが大きいときは、昇温過程
でシート状物の結晶化が進行する、すなわち、昇温前の
シート状物の結晶化度が相対的に低かったことを表す。
逆に、ΔHcが小さいときは、昇温前のシート状物の結
晶化度が相対的に高かったことを表す。
物を形成する生分解性重合体の構成成分であるポリ乳酸
系重合体の有する結晶性を基準としたときの、上記シー
ト状物の結晶化度を示す。したがって、△Hm−△Hc
が小さいほど、上記シート状物の結晶化度が低いことを
示す。
の方法としては、結晶性が小さいポリ乳酸系重合体を用
いることや、結晶化度の比較的低いシート状物を作るこ
とがあげられる。特に、結晶性が小さいポリ乳酸系重合
体を原料に、結晶化度の比較的低いシート状物を作製す
れば、△Hm−△Hcをより低下させることができる。
シート状物の結晶化度は、生分解性重合体の組成に少な
からず依存するが、フィルムの成形加工条件によっても
大きく影響される。
延伸においてフィルムの結晶化度を下げるためには、適
当な延伸温度、延伸倍率を選び配向結晶化を抑えたり、
延伸後速やかに結晶化温度以下に冷却して結晶化を抑え
る等の方法によっても、△Hm−△Hcを低下させるこ
とができる。
満たす好ましい生分解性重合体の例としては、生分解性
重合体の主成分であるポリ乳酸系重合体が、L−乳酸と
D−乳酸の共重合体であり、この構成成分であるL−乳
酸とD−乳酸との組成比が98:2〜94:6、又は、
6:94〜2:98となるものがあげられる。この組成
比のものとすることにより、△Hmが5〜45J/gか
つ△Hm−△Hcが5〜32J/gであるポリ乳酸系収
縮シート状物を得ることがきる。これにより、生分解性
重合体の結晶性が適当なものとなり、シート状物とした
ときに、十分な収縮性を得ることができ、また、各シー
ト状物を重ねても融着するのを防ぐことができる。とこ
ろで、L−乳酸とD−乳酸の組成比を上記の範囲外とし
ても、△Hmが5〜45J/gかつ△Hm−△Hcが5
〜32J/gであるポリ乳酸系収縮シート状物を得るこ
とは可能であるが、特に△Hm−△Hcを5J/g以上
にするには、延伸温度、延伸倍率の選択に留意する必要
がある。
含有するポリ乳酸系収縮シートを用いるとき、上記生分
解性脂肪族ポリエステルも結晶性を有する場合がある。
この場合、このポリ乳酸系収縮シートを用いて△Hm及
び△Hcを測定すると、生分解性脂肪族ポリエステルの
結晶の影響がその測定値に及ぶ。この場合、△Hmは、
このポリ乳酸系収縮シートを形成する生分解性重合体の
構成成分であるポリ乳酸系重合体そのものを用いて測定
することにより得られる。また、ΔHcは、当該ポリ乳
酸系収縮シートを用いて測定するが、その値から換算し
てポリ乳酸系重合体相当分導き出すことにより得られ
る。
率は、80℃、10秒間の条件下で、10%以上である
ことがよく、20〜100%が好ましい。収縮率が低す
ぎると、収縮包装や収縮結束包装に使用するためには、
不十分となりやすいからである。一般的に、収縮包装や
収縮結束包装には、上記ポリ乳酸系収縮シート状物の収
縮率は、10%程度でよく、ペットボトル等のラベル等
の場合には、30%以上の収縮率がよい。
は、△Hm−△Hcを、上記の範囲より狭い5〜20J
/gとするのが好ましい。このようにすることにより、
ポリ乳酸系収縮シート状物の収縮度をより大きくするこ
とができるからである。
シート状物は、包装材や収縮ラベル材として使用するこ
とができる。この包装材や収縮ラベル材が使用される被
包装物としては、容器、生鮮食品等の食品等があげられ
る。上記容器としては、ガラス瓶、ガラス容器、硬質プ
ラスチック容器等の硬度の高い容器、又は、紙や、ポリ
スチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート
等の硬度の低いプラスチック等から成形される容器等が
あげられる。これらの容器は、食品用、飲料用、薬品用
等任意の用途に使用されるものである。
包装又は収縮結束包装される。このとき、上記包装材が
ポリ乳酸系収縮シート状物が充分な収縮率を有し、延伸
時の厚みムラがないので、収縮包装したとき収縮仕上が
りがよく、包装された状態において見栄えがよい。さら
に、包装後に、加熱処理を行っても、包装材が互いに融
着しないので、取扱いが容易となる。また、上記ポリ乳
酸系収縮シート状物は、印刷性能がよく、綺麗に印刷す
ることができるので、収縮ラベル材として使用する場
合、まず、上記ポリ乳酸系収縮シート状物に印刷したの
ち、被包装材に収縮させて密着させることにより、ラベ
ルとして効果よく使用することができる。
は何ら制限を受けるものではない。なお、表1及び表2
において、「L/D比」は、ポリ乳酸系重合体を構成す
るL−乳酸とD−乳酸の組成比を示す。また、「Mw」
は、ポリ乳酸系重合体の重量平均分子量を示す。また、
実施例中に示す測定、評価は、次に示すような条件で行
った。
所定のL/D比を有するポリ乳酸系重合体自体を用いて
測定した。
0℃低い温度で、当該ポリ乳酸系重合体を2時間、熱処
理を行い、当該ポリ乳酸系重合体を結晶化させた。次い
で、パーキンエルマー製DSC−7を用い、上記の結晶
化させた当該ポリ乳酸系重合体10mgをJIS−K7
122に基づいて、昇温速度10℃/分で昇温したとき
の吸熱ピークの面積からΔHmを求めた。
ンプル10mgをJIS−K7122に基づいて、昇温
速度10℃/分で昇温したときの発熱ピークの面積から
ΔHcを求めた。
「MD」と略する。)として140mm×10mmに切
り出し、MDに100mm間の評線を入れ、80℃の温
水バスに10秒間浸漬した後、その評線間の寸法を計
り、次式にしたがって熱収縮率を算出した。
(収縮後の寸法)}/(収縮前の寸法)×100 なお、表1及び表2において、TDは、サンプルの幅方
向を示す。
って重ね合わせ、ヒートシール機で圧力1.5kgf/
cm2 、80℃で10秒間加熱した場合のフィルムの融
着具合をみた。なお、手で容易に剥がれる場合は○、や
や融着気味なものは△、融着して剥がれにくいものは×
で表示した。
ンプル10mgをJIS−K7122に基づいて、昇温
速度10℃/分で昇温したときのサーモグラムからガラ
ス転移点(Tg)を求めた。
び融着試験から総合評価を行った。表1及び表2におけ
る符号は、下記の内容を意味する。 ◎:全体として良好な性能を有する ○:全体としてやや良好な性能を有する ×:全体として十分な性能を有さない。
10の構造単位を持ち、重量平均分子量が18万である
ポリ乳酸系重合体を30mmφ単軸エクストルーダーに
て、210℃でTダイより押し出し、キャスティングル
ーダーにて急冷し、厚み220μmの未延伸シートを得
た。得られた未延伸シートを幅方向に77℃で4.4倍
に延伸して、ポリ乳酸系収縮シート状物を得た。得られ
たポリ乳酸系収縮シート状物のΔHm、ΔHc及び熱収
縮率を測定し、また、融着試験を行った。その結果を表
1に示す。
表2に示すL−乳酸とD−乳酸の割合の構成単位を有す
るポリ乳酸系重合体を用いた以外は、実施例1と同様に
してポリ乳酸系収縮フィルムを得た。得られたポリ乳酸
系収縮シート状物のΔHm、ΔHc及び熱収縮率を測定
し、また、融着試験を行った。その結果を表1又は表2
に示す。
10の構造単位を持ち、重量平均分子量が18万である
ポリ乳酸系重合体100重量部に、生分解性脂肪族ポリ
エステルとして、(株)昭和高分子社製ビオノーレ#3
003(商品名)(Tg=−45℃)25重量部を混合
し、該混合物を30mmφ単軸エクストルーダーにて、
200℃でTダイより押し出し、キャスティングルーダ
ーにて急冷し、厚み220μmの未延伸シートを得た。
得られた未延伸シートを幅方向に77℃で4.4倍に延
伸して、ポリ乳酸系収縮フィルムを得た。得られたポリ
乳酸系収縮シート状物のΔHm、ΔHc及び熱収縮率を
測定し、また、融着試験を行った。その結果を表1に示
す。
分解可能なポリ乳酸系収縮シート状物を提供することが
できる。
場合、加熱殺菌時にラベル同士が融着しない、生分解可
能なポリ乳酸系収縮シート状物を提供することができ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 ポリ乳酸系重合体を主成分とする生分解
性重合体から成形されるシート状物において、上記ポリ
乳酸系重合体の結晶融解熱量(△Hm)が5〜45J/
gであり、上記シート状物を昇温したとき、このシート
状物を形成する生分解性重合体の構成成分であるポリ乳
酸系重合体の結晶化により生じる結晶化熱量(ΔHc)
と上記ΔHmとの差、すなわち、△Hm−△Hcが5〜
32J/gであることを特徴とするポリ乳酸系収縮シー
ト状物。 - 【請求項2】 △Hmが20〜40J/gであることを
特徴とする請求項1に記載のポリ乳酸系収縮シート状
物。 - 【請求項3】 △Hm−△Hcが10〜30J/gであ
ることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリ乳酸系
収縮シート状物。 - 【請求項4】 上記ポリ乳酸系重合体の構成成分である
L−乳酸とD−乳酸との組成比が98:2〜94:6又
は6:94〜2:98であることを特徴とする請求項1
〜3のいずれかに記載のポリ乳酸系収縮シート状物。 - 【請求項5】 80℃、10秒間における収縮率が10
%以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載のポリ乳酸系収縮シート状物。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載のポリ
乳酸系収縮フィルム状物を用いてなる包装材。 - 【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかに記載のポリ
乳酸系収縮フィルム状物を用いてなる収縮ラベル材。
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|---|---|---|---|
| JP09477499A JP4117083B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | ポリ乳酸系収縮シート状物、及びこれを用いた包装材又は収縮ラベル材 |
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|---|---|---|---|
| JP09477499A Expired - Lifetime JP4117083B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | ポリ乳酸系収縮シート状物、及びこれを用いた包装材又は収縮ラベル材 |
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