JPH0462054A - 分解性積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分解性基材シート面に分解性ポリエチレン樹脂
層が積層された分解性積層体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、食品、日用品、産業用部材等の包装に用いられる
プラスチック製の包装材料の廃棄物処理は、焼却、埋め
立てにより行われていた。しかし、焼却する場合、包装
材料廃棄物の大きな燃焼エネルギーに耐え得る耐高熱炉
が必要になり、処理コストが高いものとなる。また、埋
め立ての場合、プラスチック製の包装材料は分解せずそ
のままの形態で地中に存在するので、埋め立て地の地盤
が安定しないという欠点がある。

そこで、近年、強度付与と印刷を目的とした基材シート
を分解性の基材シートとし、包装材料形成時のヒートシ
ール性付与のためのポリエチレン樹脂層を光や微生物に
より分解され得る分解性ポリエチレン樹脂層とし、上記
分解性基材シートにこの分解性ポリエチレン樹脂層を積
層した積層体からなる包装材料が開発されている。この
ような包装材料は、使用後に地表に散乱したり、廃棄物
として地中に埋め立てられた場合、光や微生物により分
解されるので、環境の汚染を防止し、埋め立て地の地盤
安定化にも寄与するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、押出しラミネート加工により分解性ポリ
エチレン樹脂層と分解性基材シートとを有する分解性の
積層体を形成する場合、分解性ポリエチレン樹脂層と分
解性基材シートとの充分な接着性を得るために、押出し
温度を３００℃以上として分解性ポリエチレン樹脂の酸
化を促進する必要があるが、分解性ポリエチレン樹脂は
３００℃以上の高温加熱により熱分解を起こし、分解性
基材シートとの接着性の経時的低下、変色、食品、医薬
品等への使用上好ましくないポリエチレン臭の発生、お
よびヒートシール性の低下等が生じるという問題があっ
た。

また、多層押出し機を用いて分解性基材シートとのラミ
ネート面側（内面層）の温度を３００℃以上にし、外面
層の温度を低温とするようにして分解性ポリエチレン樹
脂を押出し成形しても、内面層と外面層との温度制御が
多層押出し機の温度設定どおり正確に行えないという問
題があった。

さらに、押出し成形された分解性ポリエチレン樹脂の分
解性基材シートとのラミネート面側と反対側に不活性ガ
スを吹き付けて、分解性ポリエチレン樹脂の熱分解を阻
止しながらラミネートする方法も提案されているが、大
量の不活性ガスを必要とし、製造コストが高くなるとい
う問題があった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたもの
であり、分解性ポリエチレン樹脂層と分解性基材シート
との接着強度が充分に大きく、かつ積層された分解性ポ
リエチレン樹脂層に熱分解が生じない分解性積層体の製
造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明は、２９０℃以下の溶融
状態で薄膜状に押し出された分解性ポリエチレン樹脂の
片面にオゾン含有気体を噴射し、アンカーコート剤層が
設けられた分解性基材シートの前記アンカーコート剤層
面に溶融状態にある前記分解性ポリエチレン樹脂のオゾ
ン含有気体被噴射面が当接するように積層し押圧するよ
うな構成とした。

〔作用〕

２９０℃以下の溶融状態で押し出された薄膜状の分解性
ポリエチレン樹脂は、アンカーコート剤層が設けられた
分解性基材シートの前記アンカーコート剤層面に積層し
押圧されるが、前記分解性ポリエチレン樹脂は薄膜状に
押出されて分解性基材シートに積層される前に、前記ア
ンカーコート剤層面に当接される面がオゾン含有気体の
噴射により酸化処理されているので、この分解性ポリエ
チレン樹脂は熱分解を生じることなく分解性基材シート
の前記アンカーコート剤層に高い接着強度で積層される
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明を説明するための押出しラミネータの概
略図であり、第２図は本発明により製造される積層体の
一例を示す概略断面図である。

第１図において押出しラミネータ１０は溶融された分解
性ポリエチレン樹脂を薄膜状に押出すためのＴダイ１１
と、Ｔダイ１１から押出された溶融薄膜状の分解性ポリ
エチレン樹脂２０と供給された分解性基材シート２とを
押圧・冷却してラミネートするための冷却ロール１２ａ
およびニップロール１２ｂと、分解性基材シート２を冷
却ロール１２ａとニップロール１２ｂ間に供給するため
のアンワインダ−１３と、成形された積層体１を巻き取
るためのワインダー１４とを備えている。

Ｔダイ１１は特に制限はなく、合成樹脂シート成形用の
通常のＴダイを用いることができる。そして、Ｔダイ１
１から押出された溶融薄膜状の分解性ポリエチレン樹脂
２０が冷却ロール１２ａ１ニツプロール１２ｂに達する
途中には、溶融薄膜状の分解性ポリエチレン樹脂２ｏに
オゾン含有気体を噴射するための噴射ノズル１５が配設
されており、この噴射ノズル１５にはオゾン発生器１６
が接続されている。

つぎに、第２図に示される積層体を例に本発明のよる積
層体の製造方法を説明する。ここで、第２図に示される
積層体１は、分解性基材シート２と分解性ポリエチレン
樹脂層３とを有し、分解性基材シート２は予め分解性ポ
リエチレン樹脂層３がラミネートされる面にアンカーコ
ート剤層４が設けられている。

このような積層体１は、本発明によりっぎのよにして製
造される。まず、Ｔダイ１１から分解性ポリエチレン樹
脂２０が２９０℃以下の温度で溶融されて薄膜状に押出
され、この溶融状態の分解性ポリエチレン樹脂２０の片
面に対して、オゾン発生器１６から供給されたオゾンを
含有する気体が噴射ノズル１５から噴射される。本発明
において、分解性ポリエチレン樹脂の押出し温度が２９
０℃以下であることにより、分解性ポリエチレン樹脂の
熱分解が防止される。また、このような溶融状態の分解
性ポリエチレン樹脂２０へのオゾン含有気体の噴射は、
分解性ポリエチレン樹脂２０の表面を酸化し、分解性ポ
リエチレン樹脂２０とアンカーコート剤層４との接着性
を向上することを目的とするものである。そして、使用
されるオゾン含有気体は、酸素ガスをベース気体としオ
ゾン濃度がＩｇ／ｍ”以上、好ましくは２〜２００　ｇ
／ｍ”程度であるような混合気体である。

また、オゾン含有気体の噴射流量は、毎分５０ｍ１／ｒ
ｒ！以上、好ましくは１００〜１０１００Ｏ／ｄ程度で
ある。オゾン濃度がＩｇ／ｍ”未満であったり、オゾン
含有気体の噴射流量が５０ｍＡ’／ｄ以下であると、分
解性ポリエチレン樹脂２０の表面酸化が不十分となり、
分解性ポリエチレン樹脂２０とアンカーコート剤層４と
の間の強力な接着性が得られないこととなる。さらに、
このようなオゾン含有気体は、他に窒素ガス等の不活性
ガス等を含有していてもよい。オゾン含有気体は１８０
〜３００℃の範囲で予め加熱された状態で噴射されても
よい。

一方、アンワインダ−１３からはアンカーコート剤層４
が形成された分解性基材シート２が冷却ロール１２ａと
ニップロール１２ｂとの間に供給される。そして、溶融
状態の分解性ポリエチレン樹脂２０のオゾン含有気体が
噴射された面と分解性基材シート２のアンカーコート剤
層面とが当接され、冷却ロール１２ａとニップロール１
２ｂにより分解性基材シート２と溶融状態の分解性ポリ
エチレン樹脂２０とが押圧・冷却されて第２図に示され
る積層体１が形成されワインダー１４に巻き取られる。

本発明の対象となる分解性ポリエチレン樹脂は、ポリエ
チレンを主成分とし光や微生物により分解され得る樹脂
である。

このような分解性ポリエチレン樹脂のうち、光分解性の
ものとしては、エチレンと一酸化炭素との共重合体等が
挙げられる。このエチレン・−酸化炭素共重合体は、カ
ルボニル基が光で開裂することにより分解する。そして
、分解速度は共重合体中の一酸化炭素の含有量により調
節することができる。通常、エチレン・−酸化炭素共重
合体の密度は０．８９〜０．９５ｇ／ｃｍ３程度であり
、−酸化炭素の含有量は０．１〜１０モル％程度である
。

上述のようなエチレン・−酸化炭素共重合体は、例えば
エチレンと一酸化炭素とを温度２３０℃、圧力２０００
気圧程度の条件下で共存させることにより製造すること
ができる。

また、光分解性の分解性ポリエチレン樹脂として、低密
度ポリエチレン（密度０．９００〜０、　９５０　ｇ／
ｃｍ”　、溶融指数（ＭＩ）０．４〜４０）と有機酸金
属塩との混合物を用いることもできる。有機酸金属塩と
しては、ステアリン酸鉄、ステアリン酸セリウム、ステ
アリン酸コバルト等があり、酸化鉄等の金属酸化物等が
挙げられ、有機酸金属塩の混合量は１〜５０００　ｐｐ
ｍ程度が好ましい。

また、分解性ポリエチレン樹脂のうち、微生物分解性の
ものとしては、ポリエチレンと、ポリカプロラクトン、
デンプンおよび微生物により重合されるポリエステル等
との混合物が挙げられる。

生分解性ポリエチレン樹脂に用いられるポリエチレンと
しては、密度０．９００〜０．９５０ｇ／ｃｍ３、溶融
指数（ＭＩ）Ｏ８４〜４０のエチレンの単独重合体、も
しくはプロピレン、ヘキセン、オクテン、４−メチルペ
ンテン−１等の他のオレフィンとのランダムあるいはブ
ロック共重合体、さらには酢酸ビニル、アクリル酸、メ
タクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メ
タクリル酸メチル、無水マレイン酸等のエチレン性不飽
和基を有する単量体との共重合体等が挙げられる。

また、生分解性ポリエチレン樹脂に用いられるポリカプ
ロラクトンは、ε−カプロラクトンの開環重合により得
られ、その重量平均分子量（Ｍ　ｗ　）は、通常４００
０程度である。また、デンプンは、Ｄ−グルコースの重
合体であり、ジャガイモ、サツマイモ、トウモロコシ、
小麦等の茎や根から工業的に製造されるものであり、そ
の重量平均分子量（Ｍ　ｗ　）は原料、製法により敵方
から数千万まで大きく変化する。このようなデンプンの
平均粒径は１０μｍ以下が好ましい。

生分解性ポリエチレン樹脂に用いられる微生物により重
合されるポリエステルとしては、３−ヒドロキシブチレ
ートと３−ヒドロキシバリレートとのランダム共重合ポ
リエステル（例えば、英国１、　Ｃ，１，社により生産
されている水素細菌にプロピオン酸を供給して得られる
もの）や、水素細菌に吉草酸を供給して得られる３−ヒ
ドロキシブチレート主体のポリエステル等が挙げられる
。

上述のような生分解性ポリエチレン樹脂におけるポリカ
プロラクトン、デンプンおよび微生物により重合される
ポリエステルとの混合量は、ポリエチレンと上記各混合
成分の合計を１００重量％として、それぞれ５〜５０重
量％が好ましい。上記各成分の混合量が５重量％未満で
は、微生物分解性が不十分であり、また５０重量％を越
えると強度的に弱くなってしまう。

なお、ポリカプロラクトン、デンプンおよび微生物によ
り重合されるポリエステルの各成分は２種以上を用いて
もよいが、その場合、混合量は合計で５〜５０重量％の
範囲となればよい。

また、微生物分解性のポリエチレン樹脂の原料として前
述の光分解性のポリエチレン樹脂を用いることにより、
光分解性と微生物分解性を兼ね備えた分解性ポリエチレ
ン樹脂を得ることができる。

本発明において、分解性ポリエチレン樹脂には上述の各
成分の他に、滑剤、顔料、酸化防止剤、分解促進剤等の
各種添加剤を適宜添加することができる。

このような分解性ポリエチレン樹脂の押出し温度は上述
しように２９０℃以下であるが、この押出しの下限温度
は、加工速度、エアーギャップの大小、オゾン含有気体
中のオゾン含有量、オゾン含有気体の噴射量、分解性ポ
リエチレン樹脂の加工適性等により決まり、通常、約２
００℃程度が下限温度とされる。

本発明の対象となる分解性基材シートとしては、紙、セ
ロハン、ポリビニルアルコール、天然物からなるフィル
ム等の分解性を有する材料を用いることができる。上記
の材料の中では、コストの点から紙、セロハン、ポリビ
ニルアルコールが好ましい。そして、分解悴基材シート
には、必要に応じて印刷を施してもよい。また、このよ
うな分解性基材シート上へのアンカーコート剤層４の形
成は、有機チタネート、ポリエチレンイミン、イソシア
ネート基を有する化合物等からなるアンカーコート剤を
用いて行われる。そして、形成されたアンカーコート剤
層４の表面には、コロナ放電処理、火炎処理等の公知の
接着性改良処理が施されてもよい。

（実験例） つぎに、実験例を示して本発明を更に詳細に説明する。

実験例−１ 分解性基材シートとしてセロハン（福井化学製、厚さ３
０μｍ）を用い、このセロハンの片面にポリエチレンイ
ミンからなるアンカーコート剤を塗布した。また、分解
性ポリエチレン樹脂として光分解性のエチレン・−酸化
炭素共重合体（−酸化炭素含有量１モル％）を用い、第
１図に示されるような押出しラミネータのＴダイから２
９０℃で薄膜状（厚さ４０μｍ）に押出した。この溶融
状態のエチレン・−酸化炭素共重合体の上記セロハンと
の積層側に対して、オゾン発生器（日本オゾン（株）製
）から供給されたオゾン濃度Ｌｏｇ／ｍ３の酸素ガスを
１６０ｍＡ’／ａｆの割合で噴射ノズル（ステンレスス
チール製）から噴射し、溶融状態のエチレン・−酸化炭
素共重合体の被噴射面と上記セロハンのアンカーコート
剤層とを当接するようにして押圧・冷却して積層体（試
料−１）を製造した。

この試料−１のセロハンとエチレン・−酸化炭素共重合
体層との接着強度を測定した結果、３２０ｇ／１５ｍｍ
であり、積層体として充分な強度であった。また、試料
−１をサンシャイン・オールウェザにより光分解促進試
験を行った結果、３５０時間で亀裂が生じて良好な光分
解性が確認された。

比較として、上記のエチレン・−酸化炭素共重合体を用
い、押出しラミネータのＴダイから３１５℃で押出した
他は、上記と同様にして積層体（比較試料−１）を製造
した。この比較試料−１のセロハンとエチレン・−酸化
炭素共重合体層との接着強度は、上記の試料−１とほぼ
同等であったが、比較試料−１はエチレン・−酸化炭素
共重合体層の熱分解により着色が生じており、また異臭
を発していた。

実験例−２ 分解性ポリエチレン樹脂として、低密度ポリエチレン（
密度０．　９２　ｇ／ｃｍ３、溶融指数（Ｍｌ）＝７）
にデンプンを６重量％混合した微生物分解性の分解性ポ
リエチレン樹脂を用い、押出しラミネータのＴダイから
２３０°Ｃで押出した他は、実験例−１と同様にして積
層体（試料−２）を製造した。

この試料−２のセロハンと分解性ポリエチレン樹脂層と
の接着強度を測定した結果、２７０　ｇ／ｌ　５ｍｍで
あり、積層体として充分な強度であった。

また、試料−２を地中に埋設し、１２か月後に取り出し
て引張り強度を測定した結果、引張り強度は埋設前記の
１５％に減少しており、良好な微生物分解性が確認され
た。

比較として、上記のデンプン混合低密度ポリエチレン樹
脂を用い、押出しラミネータのＴダイから３１５℃で押
出して積層体を製造しようとしたが、デンプンが茶色に
変色してしまった。

実験例−３ 分解性ポリエチレン樹脂として、低密度ポリエチレン（
密度０．　９２　ｇ／ｃｍ３、溶融指数（Ｍｌ）＝７）
にステアリン酸鉄を１０００　ｐｐｍ混合した光分解性
の分解性ポリエチレン樹脂を用い、押出しラミネータの
Ｔダイから２４０℃で押出した他は、実験例−１と同様
にして積層体（試料−３）を製造した。

この試料−３のセロハンと分解性ポリエチレン樹脂層と
の接着強度を測定した結果、３２０　ｇ／１５ｍｍであ
り、積層体として充分な強度であった。

また、試料−３をサンシャイン・オールウェザにより光
分解促進試験を行った結果、２５０時間で亀裂が生じて
良好な光分解性が確認された。

比較として、上記のステアリン酸鉄混合低密度ポリエチ
レン樹脂を用い、押出しラミネータのＴダイから３１５
℃で押出した他は、上記と同様にして積層体（比較試料
−２）を製造した。しかし、この比較試料−２は分解性
ポリエチレン樹脂層の熱分解により着色が生じており、
また異臭を発していた。

〔発明の効果〕

以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
２９０℃以下の溶融状態の分解性ポリエチレン樹脂はオ
ゾン含有気体か噴射されて酸化処理が行われた状態で分
解性基材シートのアンカーコート剤層面に積層し押圧さ
れるので、分解性ポリエチレン樹脂の熱分解が防止され
て着色や異臭の発生がないとともに、積層体の分解性基
材シートと分解性ポリエチレン樹脂層との接着強度は充
分に高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための押出しラミネータの概
略図、第２図は本発明により製造される分解性積層体の
一例を示す概略断面図である。 １・・・積層体、２・・・分解性基材シート、３・・・
分解性ポリエチレン樹脂層、４・・・アンカーコート剤
層、１０・・・押出しラミネータ、１１・・・Ｔダイ、
１２ａ・・・冷却ロール、１２ｂ・・・二・ツブロール
、１３・・・アンワインダ−１４・・・ワインダー１５
・・・噴射ノズル、１６・・・オゾン発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２９０℃以下の溶融状態で薄膜状に押し出された分解性
   ポリエチレン樹脂の片面にオゾン含有気体を噴射し、ア
   ンカーコート剤層が設けられた分解性基材シートの前記
   アンカーコート剤層面に溶融状態にある前記分解性ポリ
   エチレン樹脂のオゾン含有気体被噴射面が当接するよう
   に積層し押圧することを特徴とする分解性積層体の製造
   方法。