JP2008062586A - Polylactic acid type gas barrier film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生分解性を有し、且つ耐熱性に優れるポリ乳酸組成物層からなる基材層を具備してなるバリア性を有するポリ乳酸系ガスバリア性フィルムに関する。 The present invention relates to a polylactic acid-based gas barrier film having a barrier property comprising a base layer composed of a polylactic acid composition layer having biodegradability and excellent heat resistance.
プラスチックフィルムの廃棄処理を容易にする目的で生分解性のあるフィルムが注目され、種々のフィルムが開発されている。その生分解性フィルムは、土壌中や水中で加水分解や生分解を受け、徐々にフィルムの崩壊や分解が進み、最後には微生物の作用で無害な分解物へと変化するものである。そのようなフィルムとして、芳香族系ポリエステル樹脂やポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート等の脂肪族系ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、デンプン等から成形したフィルムが知られている。 In order to facilitate the disposal of plastic films, biodegradable films have attracted attention and various films have been developed. The biodegradable film is subject to hydrolysis and biodegradation in soil and water, gradually breaking down and decomposing the film, and finally changing to a harmless degradation product by the action of microorganisms. As such a film, a film formed from an aromatic polyester resin, an aliphatic polyester resin such as polylactic acid or polybutylene succinate, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, starch or the like is known.
かかる生分解性樹脂の一つであるポリ乳酸からなる二軸延伸フィルムは、透明性が優れることから包装用フィルムをはじめ各種用途に使用されている。しかしながら、ポリ乳酸フィルムは、ガスバリア性に劣ることから、食品用の包装材料としては用途が制限される。ポリ乳酸フィルムにバリア性を付与する方法としては、例えば、ポリ乳酸系フィルムにポリビニルアルコールを積層する方法(例えば、特許文献1;特開平8−244190号公報)、ポリ乳酸二軸延伸フィルムの片面にケイ素酸化物薄膜層が形成させる方法(例えば、特許文献2;特開平10−138433号公報)、あるいは無機酸化物、無機窒化物等からなる層を形成させる方法(例えば、特許文献3;特開平10−24518号公報)、あるいは酸化アルミニウム・酸化ケイ素等からなる層を形成させる方法(例えば、特許文献4;特開2000−94573号公報)などが提案されている。
しかしながら、かかるポリ乳酸等の生分解性ポリエステルは二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムに比べ、耐熱性が不足することから用途が限られ、耐熱性を有するガスバリア性フィルムの開発が望まれている。
However, since biodegradable polyesters such as polylactic acid have insufficient heat resistance compared to biaxially stretched polyethylene terephthalate films, their use is limited, and development of gas barrier films having heat resistance is desired.
本発明は、生分解性を有し、且つ耐熱性に優れるポリ乳酸組成物層からなる基材層を具備してなるバリア性を有するポリ乳酸系ガスバリア性フィルムを開発することを目的とする。 An object of the present invention is to develop a polylactic acid-based gas barrier film having a barrier property comprising a base layer composed of a polylactic acid composition layer having biodegradability and excellent heat resistance.
本発明は、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸を含み、且つ、DSC測定において250℃で10分経過した後の降温(cooling)時(10℃/分)のピークが好ましくは40mJ/mg以上であるポリ乳酸系延伸フィルムの少なくとも片面にガスバリア層が形成されてなることを特徴とするポリ乳酸系ガスバリア性フィルムを提供するものである。 The present invention includes poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid, and a peak at cooling (10 ° C./min) after 10 minutes at 250 ° C. in DSC measurement is preferably 40 mJ / The present invention provides a polylactic acid-based gas barrier film characterized in that a gas barrier layer is formed on at least one surface of a polylactic acid-based stretched film of mg or more.
本発明のポリ乳酸系組成物層を有してなるガスバリア性フィルムは、従来のポリ乳酸二軸延伸フィルムの使用可能温度が140℃までであるのに対し、180℃まで使用可能であり、しかも透明性、生分解性及びガスバリア性を有している The gas barrier film comprising the polylactic acid-based composition layer of the present invention can be used up to 180 ° C, whereas the conventional polylactic acid biaxially stretched film can be used up to 140 ° C, and Transparency, biodegradability and gas barrier properties
<ポリ−L−乳酸>
本発明に係わるポリ乳酸系組成物層の1成分であるポリ−L−乳酸(PLLA)は、L−乳酸を主たる構成成分、好ましくは95モル%以上を含む重合体である。L−乳酸の含有量が95モル%未満の重合体は、後述のポリ−D−乳酸(PDLA)と溶融混練して得られるポリ乳酸系組成物からなる層あるいは当該層を延伸して得られる延伸フィルムの耐熱性が劣る虞がある。
<Poly-L-lactic acid>
Poly-L-lactic acid (PLLA), which is one component of the polylactic acid composition layer according to the present invention, is a polymer containing L-lactic acid as a main component, preferably 95 mol% or more. A polymer having an L-lactic acid content of less than 95 mol% is obtained by stretching a layer composed of a polylactic acid-based composition obtained by melt-kneading with poly-D-lactic acid (PDLA) described later or the layer. There exists a possibility that the heat resistance of a stretched film may be inferior.
PLLAの分子量は後述のポリ−D−乳酸と混合したポリ乳酸系組成物がフィルムなどの層として形成性を有する限り、特に限定はされないが、通常、重量平均分子量(Mw)は6千〜300万、好ましくは6千〜200万の範囲にあるポリ−L乳酸が好適である。重量平均分子量が6千未満のものは得られる延伸フィルムの強度が劣る虞がある。一方、300万を越えるものは溶融粘度が大きくフィルム加工性が劣る虞がある。
<ポリ−D−乳酸>
本発明に係わるポリ乳酸系組成物層の1成分であるポリ−D−乳酸(PDLA)は、D−乳酸を主たる構成成分、好ましくは95モル%以上を含む重合体である。D−乳酸の含有量が95モル%未満の重合体は、前述のポリ−L−乳酸と溶融混練して得られるポリ乳酸系組成物からなる層あるいは当該層を延伸して得られる延伸フィルムの耐熱性が劣る虞がある。
The molecular weight of PLLA is not particularly limited as long as the polylactic acid-based composition mixed with poly-D-lactic acid described later has formability as a layer such as a film. Usually, the weight average molecular weight (Mw) is 6,000 to 300. Poly-L lactic acid in the range of 10,000, preferably 6,000 to 2,000,000 is suitable. If the weight average molecular weight is less than 6,000, the strength of the resulting stretched film may be inferior. On the other hand, if it exceeds 3 million, the melt viscosity is large and the film processability may be inferior.
<Poly-D-lactic acid>
Poly-D-lactic acid (PDLA), which is one component of the polylactic acid composition layer according to the present invention, is a polymer containing D-lactic acid as a main constituent, preferably 95 mol% or more. A polymer having a D-lactic acid content of less than 95 mol% is a layer comprising a polylactic acid-based composition obtained by melt-kneading with the aforementioned poly-L-lactic acid or a stretched film obtained by stretching the layer. There is a possibility that heat resistance is inferior.
PDLAの分子量は前述のPLLAと混合したポリ乳酸系組成物がフィルムなどの層として形成性を有する限り、特に限定はされないが、通常、重量平均分子量(Mw)は6千〜300万、好ましくは6千〜200万の範囲にあるポリ−D乳酸が好適である。重量平均分子量が6千未満のものは得られる延伸フィルムの強度が劣る虞がある。一方、300万を越えるものは溶融粘度が大きくフィルム加工性が劣る虞がある。 The molecular weight of PDLA is not particularly limited as long as the polylactic acid composition mixed with the above-mentioned PLLA has formability as a layer such as a film. Usually, the weight average molecular weight (Mw) is 6,000 to 3,000,000, preferably Poly-D lactic acid in the range of 60 to 2 million is preferred. If the weight average molecular weight is less than 6,000, the strength of the resulting stretched film may be inferior. On the other hand, if it exceeds 3 million, the melt viscosity is large and the film processability may be inferior.
本発明においてPLLA及びPDLAには、本発明の目的を損なわない範囲で、少量の他の共重合成分、例えば、多価カルボン酸若しくはそのエステル、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン類等を共重合させておいてもよい。
多価カルボン酸としては、具体的には、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、スベリン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、セバシン酸、ジグリコール酸、ケトピメリン酸、マロン酸及びメチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸並びにテレフタル酸、イソフタル酸及び2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
多価カルボン酸エステルとしては、具体的には、例えば、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、グルタル酸ジメチル、グルタル酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、ピメリン酸ジメチル、アゼライン酸ジメチル、スベリン酸ジメチル、スベリン酸ジエチル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、デカンジカルボン酸ジメチル、ドデカンジカルボン酸ジメチル、ジグリコール酸ジメチル、ケトピメリン酸ジメチル、マロン酸ジメチル及びメチルマロン酸ジメチル等の脂肪族ジカルボン酸ジエステル並びにテレフタル酸ジメチル及びイソフタル酸ジメチル等の芳香族ジカルボン酸ジエステルが挙げられる。
多価アルコールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタメチレングリコール、へキサメチレングリコール、オクタメチレングリコール、デカメチレングリコール、ドデカメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール及び分子量1000以下のポリエチレングリコール等が挙げられる。
ヒドロキシカルボン酸としては、具体的には、例えば、グリコール酸、2−メチル乳酸、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−2−メチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、ヒドロキシピバリン酸、ヒドロキシイソカプロン酸及びヒドロキシカプロン酸等が挙げられる。
ラクトン類としては、具体的には、例えば、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、β又はγ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、4−メチルカプロラクトン、3,5,5−トリメチルカプロラクトン、3,3,5−トリメチルカプロラクトン等の各種メチル化カプロラクトン;β−メチル−δ−バレロラクトン、エナントラクトン、ラウロラクトン等のヒドロキシカルボン酸の環状1量体エステル;グリコリド、L−ラクチド、D−ラクチド等の上記ヒドロキシカルボン酸の環状2量体エステル等が挙げられる。
また、本発明に係わるPLLA及びPDLAには、それぞれD−乳酸若しくはL−乳酸を前記範囲以下であれば少量含まれていてもよい。
In the present invention, PLLA and PDLA contain a small amount of other copolymer components such as polycarboxylic acid or ester thereof, polyhydric alcohol, hydroxycarboxylic acid, lactone, etc. within the range not impairing the object of the present invention. It may be polymerized.
Specific examples of the polyvalent carboxylic acid include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, azelaic acid, suberic acid, decanedicarboxylic acid, dodecanedicarboxylic acid, sebacic acid, diglycolic acid, ketopimelic acid, Examples thereof include aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid and methylmalonic acid, and aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid.
Specific examples of the polyvalent carboxylic acid ester include dimethyl succinate, diethyl succinate, dimethyl glutarate, diethyl glutarate, dimethyl adipate, diethyl adipate, dimethyl pimelate, dimethyl azelate, and dimethyl suberate. , Aliphatic dicarboxylic acid diesters such as diethyl suberate, dimethyl sebacate, diethyl sebacate, dimethyl decanedicarboxylate, dimethyl dodecanedicarboxylate, dimethyl diglycolate, dimethyl ketopimelate, dimethyl malonate and dimethyl methylmalonate, and terephthalic acid And aromatic dicarboxylic acid diesters such as dimethyl and dimethyl isophthalate.
Specific examples of the polyhydric alcohol include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl-propanediol, and 1,4-butanediol. , Neopentyl glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, octamethylene glycol, decamethylene glycol, dodecamethylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol , Tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, polyethylene glycol having a molecular weight of 1000 or less, and the like.
Specific examples of the hydroxycarboxylic acid include glycolic acid, 2-methyllactic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 2-hydroxy-n-butyric acid, 2-hydroxy-3,3-dimethylbutyric acid, Examples include 2-hydroxy-2-methylbutyric acid, 2-hydroxy-3-methylbutyric acid, hydroxypivalic acid, hydroxyisocaproic acid, and hydroxycaproic acid.
Specific examples of lactones include β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, β or γ-valerolactone, δ-valerolactone, δ-caprolactone, ε-caprolactone, and 4-methylcaprolactone. Various methylated caprolactones such as 3,5,5-trimethylcaprolactone and 3,3,5-trimethylcaprolactone; cyclic monomeric esters of hydroxycarboxylic acids such as β-methyl-δ-valerolactone, enanthlactone and laurolactone A cyclic dimer ester of the above hydroxycarboxylic acid such as glycolide, L-lactide, D-lactide and the like.
Further, PLLA and PDLA according to the present invention may each contain a small amount of D-lactic acid or L-lactic acid as long as it is within the above range.
<ポリ乳酸系延伸フィルム>
本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムに係わるポリ乳酸系延伸フィルムは、前記ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸を含むポリ乳酸系組成物からなり、DSC測定における150〜200℃の範囲にある吸熱ピークの最大吸熱ピーク(ピーク1)と205〜240℃の範囲にある吸熱ピークの最大吸熱ピーク(ピーク2)とのピーク比(ピーク1/ピーク2)が0.2以下、好ましくは0.1以下であることを特徴とするポリ乳酸系延伸フィルムである。
<Polylactic acid-based stretched film>
A polylactic acid-based stretched film related to the polylactic acid-based gas barrier film of the present invention comprises a polylactic acid-based composition containing the poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid, and is in a range of 150 to 200 ° C. in DSC measurement. The peak ratio (peak 1 / peak 2) between the maximum endothermic peak of one endothermic peak (peak 1) and the maximum endothermic peak (peak 2) in the range of 205-240 ° C. is 0.2 or less, preferably 0 1. A polylactic acid-based stretched film characterized by being 1 or less.
本発明に係わるポリ乳酸系延伸フィルムは、前記特性に加え、205〜240℃の範囲にある吸熱ピークの吸熱量が40J/g以上、より好ましくは50J/g以上であり、DSC測定における吸熱ピーク測定後に、降温した際の発熱量が40J/g以上、より好ましくは50J/g以上の特性を有する。 In addition to the above properties, the polylactic acid-based stretched film according to the present invention has an endothermic peak of 40 J / g or more, more preferably 50 J / g or more in the range of 205 to 240 ° C., and an endothermic peak in DSC measurement. After measurement, the amount of heat generated when the temperature is lowered is 40 J / g or more, more preferably 50 J / g or more.
本発明に係わるポリ乳酸系延伸フィルムは、前記特性に加え、広角X線測定における2θが12度、21度および24度近辺のピーク面積の総和(SSC)が全体の面積に対して20%以上、好ましくは25%以上であり、かつ2θが17度および19度近辺のピーク面積の総和(SPL)が全体の面積に対して5%以下、好ましくは3%以下の特性を有する。 In addition to the above properties, the stretched polylactic acid film according to the present invention has a total sum of peak areas (S SC ) in the vicinity of 12 °, 21 °, and 24 ° in wide-angle X-ray measurement of 20% with respect to the entire area. As described above, it is preferably 25% or more, and the total peak area (S PL ) of 2θ around 17 degrees and 19 degrees (S PL ) is 5% or less, preferably 3% or less.
かかる広角X線測定における2θが17度および19度近辺のピークはPLLA及びPDLAの結晶に基づくピーク(PPL)であり、12度、21度および24度近辺のピークはPLLAとPDLAとが共結晶した所謂ステレオコンプレックスの結晶に基づくピーク(PSC)である。 In such wide-angle X-ray measurement, peaks around 2 ° of 17 ° and 19 ° are peaks based on PLLA and PDLA crystals (P PL ), and peaks around 12 °, 21 °, and 24 ° are the same for PLLA and PDLA. This is a peak ( PSC ) based on crystal of so-called stereocomplex crystal.
本発明における広角X線による回折ピーク(2θ)はX線回折装置(株式会社リガク製 自動X線回折装置RINT−2200またはRINT−2500)を用いて測定して検出される回折ピークの角度(度)である。記録紙の基線(強度;0cps)とX線回折強度曲線で囲まれた回折角(2θ)が10〜30度の総面積(全体の面積)を100%とし、結晶に基づく各々の回折ピーク面積は、(SPL)については17度および19度近辺の回折ピーク(2θ)、(SSC)については12度、21度および24度近辺の回折ピーク(2θ)各々の面積を記録紙から切り出し、その重量を測定することにより算出した。また非結晶部分に起因するブロードな部分は(非晶部分)とした。尚、(SPL)、(SSC)を測定する際には非晶部分に伴う回折曲線をベースラインとしてその上の部分を測定した。 The diffraction peak (2θ) by wide-angle X-ray in the present invention is the angle (degree) of the diffraction peak detected and measured by using an X-ray diffractometer (automatic X-ray diffractometer RINT-2200 or RINT-2500 manufactured by Rigaku Corporation). ). Each diffraction peak area based on a crystal is defined as a total area (total area) of 10 to 30 degrees of diffraction angle (2θ) surrounded by the base line (intensity; 0 cps) of the recording paper and the X-ray diffraction intensity curve. Cut out the areas of diffraction peaks (2θ) around 17 degrees and 19 degrees for (S PL ) and 12 (21) and diffraction peaks (2θ) around 21 degrees and 24 degrees for (S SC ) from the recording paper. It was calculated by measuring its weight. Moreover, the broad part resulting from an amorphous part was made into (amorphous part). When measuring (S PL ) and (S SC ), the diffraction curve associated with the amorphous portion was used as a baseline and the portion above it was measured.
本発明におけるポリ乳酸系延伸フィルムの熱融解特性は、DSC(示差走査熱量計)として、ティー・エイ・インスツルメント社製 Q100を用い、試料約5mgを精秤し、JIS K 7121及びJIS K 7122に準拠し、窒素ガス流入量:50ml/分の条件下で、0℃から加熱速度:10℃/分で250℃まで昇温して昇温時のDSC曲線を得、得られたDSC曲線から、延伸フィルムの融点(Tm)、205〜240℃の範囲にある吸熱ピークの吸熱量、150〜200℃の範囲にある吸熱ピークの最大吸熱ピーク(ピーク1)と205〜240℃の範囲にある吸熱ピークの最大吸熱ピーク(ピーク2)とのピーク比(ピーク1/ピーク2)を求めるとともに、250℃に10分間維持した後、冷却速度:10℃/分で0℃まで降温して結晶化させて、降温時のDSC曲線を得、得られたDSC曲線から、延伸フィルムの結晶化の際の発熱量(ΔHc)を求めた。 The heat melting characteristics of the polylactic acid-based stretched film in the present invention were measured using a Q100 manufactured by TA Instruments Inc. as a DSC (Differential Scanning Calorimeter), and approximately 5 mg of a sample was precisely weighed, and JIS K 7121 and JIS K In accordance with 7122, the DSC curve was obtained by raising the temperature from 0 ° C. to 250 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under the condition of nitrogen gas inflow rate: 50 ml / min. From the melting point (Tm) of the stretched film, the endothermic amount of the endothermic peak in the range of 205 to 240 ° C, the maximum endothermic peak (peak 1) of the endothermic peak in the range of 150 to 200 ° C, and the range of 205 to 240 ° C. The peak ratio (peak 1 / peak 2) of a certain endothermic peak to the maximum endothermic peak (peak 2) is obtained, and after maintaining at 250 ° C. for 10 minutes, the cooling rate is 0 ° C. at 10 ° C./min. The DSC curve at the time of temperature reduction was obtained by lowering the temperature at a temperature, and the calorific value (ΔHc) at the time of crystallization of the stretched film was determined from the obtained DSC curve.
なお、ピーク高さは、65℃〜75℃付近のベースラインと240℃〜250℃付近のベースラインを結ぶことにより得られるベースラインからの高さで求めた。 In addition, the peak height was calculated | required by the height from the base line obtained by connecting the base line near 65 to 75 degreeC and the base line near 240 to 250 degreeC.
本発明に係わるポリ乳酸系延伸フィルムの厚さは、通常、5〜500μm、好ましくは10〜100μmの範囲にある。 The thickness of the stretched polylactic acid film according to the present invention is usually in the range of 5 to 500 μm, preferably 10 to 100 μm.
本発明に係わるポリ乳酸系延伸フィルムは、必要に応じて、後述のガスバリア層あるいは他の層もしくは印刷層との密着性を向上させるために、プライマーコート、コロナ処理、プラズマ処理や火炎処理などを施しても良い。特に、ガスバリア層を形成する面にコロナ処理する場合は、38ダイン以上に濡れ調の改質を行うことが望ましい。
<ポリ乳酸系組成物>
本発明に係わる上記特性を有するポリ乳酸系延伸フィルムを得るには、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸を含むポリ乳酸系組成物として、以下の熱融解特性を有するポリ乳酸系組成物を用意して、延伸することが好ましい。
The polylactic acid-based stretched film according to the present invention is subjected to primer coating, corona treatment, plasma treatment, flame treatment, etc., if necessary, in order to improve the adhesion with a gas barrier layer or other layer or printing layer described later. You may give it. In particular, when corona treatment is performed on the surface on which the gas barrier layer is to be formed, it is desirable to perform wet tone modification to 38 dynes or more.
<Polylactic acid-based composition>
In order to obtain a polylactic acid-based stretched film having the above-mentioned properties according to the present invention, a polylactic acid-based composition having the following heat melting properties as a polylactic acid-based composition containing poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid. It is preferable to prepare and stretch.
本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、DSC測定において、ポリ乳酸系組成物を250℃で10分融解させた後に降温した際(第1回降温時)の発熱量が好ましくは20J/g以上である熱特性を有することが望ましい。
さらに、本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、そのDSCの第2回昇温時の測定(250℃で10分経た後に10℃/分で降温を行い、0℃から再度10℃/分で昇温)において得られたDSC曲線の150〜200℃の範囲にある吸熱ピークの最大吸熱ピーク(ピーク10)と205〜240℃の範囲にある吸熱ピークの最大ピーク(ピーク20)のピーク比(ピーク10/ピーク20)が好ましくは0.5以下、より好ましくは0.3以下、特に好ましくは0.2以下であるという熱特性を有することが望ましい。これは、この組成物がステレオコンプレックス晶を選択的に形成しているためと考えられる。
ピーク比(ピーク10/ピーク20)が0.5より大きいと、結晶化後にPLLA、PDLA単体結晶の形成量が大きく、ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸とが十分に混練されていないので、結晶化後のα晶(PLLAあるいはPDLAの単独結晶)の形成量が大きいため、延伸しても耐熱性に劣る虞がある。
また、本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、DSCの第2回昇温時における205〜240℃の吸熱ピークの吸熱量が35J/g以上であることが好ましい。
本発明に係わるポリ乳酸系組成物の熱融解特性は、前記ポリ乳酸系延伸フィルムの熱融解特性を求めた方法と同様な方法で、DSC(示差走査熱量計)として、ティー・エイ・インスツルメント社製 Q100を用い、試料約5mgを精秤し、JIS K 7121及びJIS K 7122に準拠して求めた。なお、ポリ乳酸系組成物の熱融解特性は、降温時と第2回昇温時における特性を求めた。
The polylactic acid composition according to the present invention preferably has a calorific value of 20 J / g or more when the temperature is lowered after melting the polylactic acid composition at 250 ° C. for 10 minutes in the DSC measurement (at the first temperature drop). It is desirable to have thermal properties that are
Furthermore, the polylactic acid-based composition according to the present invention was measured at the second temperature increase of the DSC (after 10 minutes at 250 ° C., the temperature was decreased at 10 ° C./minute, and then increased again from 0 ° C. at 10 ° C./minute. The peak ratio (peak) of the maximum endothermic peak (peak 10) of the endothermic peak in the range of 150 to 200 ° C. and the maximum peak of the endothermic peak (peak 20) in the range of 205 to 240 ° C. It is desirable to have a thermal characteristic that 10 / peak 20) is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less, and particularly preferably 0.2 or less. This is presumably because this composition selectively forms stereocomplex crystals.
If the peak ratio (peak 10 / peak 20) is greater than 0.5, the amount of PLLA and PDLA single crystals formed after crystallization is large, and poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid are not sufficiently kneaded. Therefore, since the formation amount of α crystal (PLLA or PDLA single crystal) after crystallization is large, there is a possibility that the heat resistance is inferior even if it is stretched.
Moreover, it is preferable that the polylactic acid-type composition concerning this invention is 35 J / g or more in the endothermic peak of the endothermic peak of 205-240 degreeC in the time of the 2nd temperature rise of DSC.
The heat melting characteristics of the polylactic acid-based composition according to the present invention are the same as the methods for determining the heat-melting characteristics of the above-mentioned stretched polylactic acid film, and DSA (Differential Scanning Calorimeter) is used. About 100 mg of a sample was precisely weighed using Q100 manufactured by Ment Co., Ltd., and determined according to JIS K7121 and JIS K7122. In addition, the heat melting characteristic of the polylactic acid-type composition calculated | required the characteristic at the time of temperature fall and the time of the 2nd temperature rise.
本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、好ましくは前記PLLAを25〜75重量部、より好ましくは35〜65重量部、特に好ましくは45〜55重量部、その中でも好ましくは47〜53重量部及びPDLAを好ましくは75〜25重量部、より好ましくは65〜35重量部、特に好ましくは55〜45重量部、その中でも好ましくは53〜47重量部(PLLA+PDLA=100重量部)から構成されている、即ち調製されている。 The polylactic acid composition according to the present invention is preferably 25 to 75 parts by weight of the PLLA, more preferably 35 to 65 parts by weight, particularly preferably 45 to 55 parts by weight, and particularly preferably 47 to 53 parts by weight. PDLA is preferably composed of 75 to 25 parts by weight, more preferably 65 to 35 parts by weight, particularly preferably 55 to 45 parts by weight, and most preferably 53 to 47 parts by weight (PLLA + PDLA = 100 parts by weight). That is, it is prepared.
本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、ポリ−L−乳酸及びポリ−D−乳酸の重量平均分子量が、いずれも6千〜300万の範囲内であり、かつ、ポリ−L−乳酸またはポリ−D−乳酸のいずれか一方の重量平均分子量が3万〜200万であるポリ−L−乳酸及びポリ−D−乳酸から混練により調製することが望ましい。 In the polylactic acid-based composition according to the present invention, the poly-L-lactic acid and the poly-D-lactic acid each have a weight average molecular weight in the range of 6,000 to 3,000,000, and It is desirable to prepare by kneading from poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid, each having a weight average molecular weight of 30,000 to 2,000,000.
また、本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、例えば、これらPLLAとPDLAを、230〜260℃で二軸押出機、二軸混練機、バンバリーミキサー、プラストミルなどで溶融混練することにより得ることができる。
PLLAの量が上記範囲外の組成物は上述の方法で混練しても、得られる組成物を延伸してなるフィルムはα晶の結晶体を含み、耐熱性が不十分となる虞がある。
本発明に係わるポリ乳酸系組成物が耐熱性に優れるのは、当該組成物がステレオコンプレックス構造を形成しており、ステレオコンプレックス構造はPLLAとPDLAの等量から構成されるためであると考えられる。
本発明に係わるポリ乳酸系組成物を得るために、PLLAとPDLAを溶融混練するときの温度は、好ましくは230〜260℃であり、より好ましくは235〜255℃である。溶融混練する温度が230℃より低いとステレオコンプレックス構造物が未溶融で存在する虞があり、260℃より高いとポリ乳酸が分解する虞がある。
The polylactic acid composition according to the present invention can be obtained, for example, by melt-kneading these PLLA and PDLA at 230 to 260 ° C. with a twin-screw extruder, twin-screw kneader, Banbury mixer, plast mill or the like. it can.
Even if a composition having an amount of PLLA outside the above range is kneaded by the above-described method, a film formed by stretching the obtained composition contains α-crystals and may have insufficient heat resistance.
The reason why the polylactic acid composition according to the present invention is excellent in heat resistance is that the composition forms a stereocomplex structure, and the stereocomplex structure is composed of equal amounts of PLLA and PDLA. .
In order to obtain the polylactic acid composition according to the present invention, the temperature at which PLLA and PDLA are melt-kneaded is preferably 230 to 260 ° C, more preferably 235 to 255 ° C. If the melt kneading temperature is lower than 230 ° C, the stereocomplex structure may be unmelted, and if it is higher than 260 ° C, polylactic acid may be decomposed.
また、本発明に係わるポリ乳酸系組成物を調製する際に、PLLAとPDLAを十分に溶融混練することが望ましい。溶融混練時間は、用いる溶融混練機にもよるが、通常、5分間以上であればよい。PLLAとPDLAの溶融混練時間をより長くすればするほど、例えば、20分間以上、あるいは30分間以上とすることにより、得られるポリ乳酸系組成物は、DSCの第2回昇温時における205〜240℃の吸熱ピークの吸熱量(ΔHm)が45J/g以上、あるいは50J/g以上となり、150〜200℃の範囲にある吸熱ピークの吸熱量は3.5J/g以下、あるいは0J/gとなり、よりステレオコンプレックスの結晶化が早く、PLLAあるいはPDLAの単独結晶(α晶)が生成し難いポリ乳酸系組成物とすることができる。 Moreover, when preparing the polylactic acid-type composition concerning this invention, it is desirable to melt-knead PLLA and PDLA fully. The melt-kneading time is usually 5 minutes or longer, although it depends on the melt-kneader used. The longer the melt kneading time of PLLA and PDLA is, for example, 20 minutes or more, or 30 minutes or more, the resulting polylactic acid-based composition has a temperature of 205 to 240 at the second temperature increase of DSC. The endothermic amount (ΔHm) of the endothermic peak at 45 ° C. is 45 J / g or more, or 50 J / g or more, and the endothermic amount of the endothermic peak in the range of 150 to 200 ° C. is 3.5 J / g or less, or 0 J / g, It is possible to obtain a polylactic acid-based composition in which steric complex crystallization is quicker and PLLA or PDLA single crystal (α crystal) is less likely to be formed.
本発明に係るポリ乳酸系組成物は、ステレオコンプレックスの結晶化が早く、かつステレオコンプレックス結晶化可能領域も大きいので、PLLAあるいはPDLAの単独結晶(α晶)が生成し難いと考えられる。 The polylactic acid-based composition according to the present invention is considered to be difficult to produce a single crystal (α crystal) of PLLA or PDLA because the stereocomplex is rapidly crystallized and the stereocomplex crystallizable region is large.
前述のように、本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、DSCによる250℃で10分経過後の降温時での測定(10℃/分)において結晶化によるピークが、20J/g以上であるとポリ乳酸系組成物の結晶化が速やかに起こる。 As described above, the polylactic acid-based composition according to the present invention has a peak due to crystallization of 20 J / g or more as measured by DSC at the time of temperature decrease after 10 minutes at 250 ° C. (10 ° C./minute). Crystallization of the polylactic acid-based composition occurs rapidly.
また結晶化によるピークが20J/gより小さいと結晶化速度が小さく、上記混練が十分でない虞がある。 On the other hand, if the peak due to crystallization is less than 20 J / g, the crystallization rate is low and the kneading may not be sufficient.
本発明に係わるポリ乳酸系組成物の重量平均分子量は特に限定されるものではない。しかしながら、本発明に係わるポリ乳酸系組成物は、重量平均分子量が1万〜150万の範囲にあることが好ましく、さらには重量平均分子量が5万〜50万の範囲にあることが望ましい。重量平均分子量が、上記範囲を高分子側に外れるとステレオコンプレックス化が十分でなく耐熱性が得られない虞があり、また低分子側に外れると得られるポリ乳酸系組成物層の強度が十分でない虞がある。 The weight average molecular weight of the polylactic acid composition according to the present invention is not particularly limited. However, the polylactic acid composition according to the present invention preferably has a weight average molecular weight in the range of 10,000 to 1,500,000, and more preferably in the range of 50,000 to 500,000. If the weight average molecular weight deviates from the above range to the polymer side, stereocomplexation may not be sufficient and heat resistance may not be obtained, and if it deviates to the low molecular side, the strength of the polylactic acid composition layer obtained is sufficient There is a possibility that it is not.
<ポリ乳酸系延伸フィルムの製造方法>
本発明に係わるポリ乳酸系延伸フィルムは、前記ポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸を含むポリ乳酸系組成物を用いて、押出成形して得られるフィルムあるいはシートを、好ましくは一方向に2倍以上、より好ましくは2〜12倍、さらに好ましくは3〜6倍延伸することにより、耐熱性、透明性に優れる延伸フィルムが得られる。延伸倍率の上限は延伸し得る限り、とくに限定はされないが、通常、12倍を超えるとフィルムが破断したりして、安定して延伸できない虞がある。
<Method for producing a polylactic acid-based stretched film>
The polylactic acid-based stretched film according to the present invention is a film or sheet obtained by extrusion molding using the polylactic acid-based composition containing poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid, preferably in one direction. A stretched film having excellent heat resistance and transparency can be obtained by stretching 2 times or more, more preferably 2 to 12 times, and even more preferably 3 to 6 times. The upper limit of the stretching ratio is not particularly limited as long as it can be stretched. However, if it exceeds 12 times, the film may be broken or the film may not be stably stretched.
また、押出成形して得られるフィルムあるいはシートを、好ましくは縦方向に2倍以上及び横方向に2倍以上、より好ましくは縦方向に2〜7倍及び横方向に2〜7倍、さらに好ましくは縦方向に2.5〜5倍及び横方向に2.5〜5倍延伸することにより、耐熱性、透明性に優れる延伸フィルム(二軸延伸フィルム)が得られる。延伸倍率の上限は延伸し得る限り、とくに限定はされないが、通常、7倍を超えるとフィルムが破断したりして、安定して延伸できない虞がある。 Further, the film or sheet obtained by extrusion molding is preferably at least 2 times in the vertical direction and at least 2 times in the horizontal direction, more preferably 2 to 7 times in the vertical direction and 2 to 7 times in the horizontal direction, still more preferably. Is stretched 2.5 to 5 times in the longitudinal direction and 2.5 to 5 times in the lateral direction, whereby a stretched film (biaxially stretched film) having excellent heat resistance and transparency is obtained. The upper limit of the stretching ratio is not particularly limited as long as it can be stretched. However, if it exceeds 7 times, the film may be broken and may not be stably stretched.
本発明に係わるポリ乳酸系延伸フィルムは、延伸した後、好ましくは140〜220℃、より好ましくは150〜200℃で、好ましくは1秒以上、より好ましくは3〜60秒熱処理しておくと、更に耐熱性が改良される。
<ガスバリア層>
本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムのガスバリア層を形成するガスバリア材は、種々公知のガスバリア材を用いることがでる。これらガスバリア材は、例えば、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などのビニルアルコール系重合体;ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン・塩化ビニル共重合体などの塩化ビニリデン系重合体;(メタ)アクリル酸亜鉛、(メタ)アクリル酸マグネシウムなどの不飽和カルボン酸多価金属塩からなる重合体;などの高分子化合物系ガスバリア材、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、錫、マグネシウム、インジウム、亜鉛などの無機元素;あるいはそれらの酸化物、窒化物、弗化物;若しくはそれらの複合物;などの無機系化合物系バリア材が挙げられる。これら無機系化合物系バリア材の中でも、酸化アルミニウムが透明性に優れるので好ましい。
The stretched polylactic acid film according to the present invention, after being stretched, is preferably 140-220 ° C, more preferably 150-200 ° C, preferably 1 second or longer, more preferably 3-60 seconds, Furthermore, heat resistance is improved.
<Gas barrier layer>
Various known gas barrier materials can be used as the gas barrier material for forming the gas barrier layer of the polylactic acid-based gas barrier film of the present invention. These gas barrier materials include, for example, vinyl alcohol polymers such as polyvinyl alcohol and ethylene / vinyl alcohol copolymers; vinylidene chloride polymers such as polyvinylidene chloride and vinylidene chloride / vinyl chloride copolymers; (meth) acrylic acid Polymers made of unsaturated carboxylic acid polyvalent metal salts such as zinc and magnesium (meth) acrylate; polymer compound gas barrier materials such as silicon, aluminum, titanium, zirconium, tin, magnesium, indium and zinc Inorganic compound-based barrier materials such as elements; or oxides, nitrides, fluorides thereof; or composites thereof; Among these inorganic compound-based barrier materials, aluminum oxide is preferable because of its excellent transparency.
これらガスバリア材の中でも、ビニルアルコール系重合体及び無機系化合物系バリア材がポリ乳酸系ガスバリア性フィルムの生分解性が損なわれず、また、ビニルアルコール系重合体及び酸化アルミニウムが透明性にも優れるのでとくに好ましい。 Among these gas barrier materials, the vinyl alcohol polymer and the inorganic compound barrier material do not impair the biodegradability of the polylactic acid gas barrier film, and the vinyl alcohol polymer and aluminum oxide are excellent in transparency. Particularly preferred.
<ポリ乳酸系ガスバリア性フィルム>
本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムは、前記ポリ乳酸系延伸フィルムの少なくとも片面に前記ガスバリア材からなるガスバリア層が形成されてなるフィルムである。
<Polylactic acid gas barrier film>
The polylactic acid-based gas barrier film of the present invention is a film in which a gas barrier layer made of the gas barrier material is formed on at least one surface of the polylactic acid-based stretched film.
本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムの各層の厚さは、用途により種々決め得るが、ポリ乳酸系延伸フィルムの厚さは、通常5〜500μm、好ましくは10〜100μmの範囲にあり、ガスバリア層は、高分子化合物系ガスバリア材から形成される層であれば、通常、1〜50μm、好ましくは5〜30μm、無機系化合物系バリア材から形成される層であれば、通常、5〜500nm、好ましくは10〜200nmの範囲にある。
本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムは、用途に応じて、他の層を積層させてもよい。他の層としては、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、シート、カップ、トレー状物、あるいはその発泡体、若しくはガラス、金属、アルミニウム箔、紙等が挙げられる。熱可塑性樹脂からなるフィルムは無延伸であっても一軸あるいは二軸延伸フィルムであっても良い。勿論、他の層は1層でも2層以上としても良い。
<ポリ乳酸系ガスバリア性フィルムの製造方法>
本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムは、ガスバリア材として高分子化合物系ガスバリア材を用いる場合は、予め得られた前記ポリ乳酸系延伸フィルムと予め得られた高分子化合物系ガスバリア層とを積層する(貼り合わせる)方法、前記ポリ乳酸系延伸フィルムの少なくとも片面に高分子化合物系ガスバリア材を押出ラミネートあるいは押出コーティングする方法;ガスバリア材として無機系化合物系バリア材を用いる場合は、予め得られた前記ポリ乳酸系延伸フィルムに、無機系化合物系バリア材を化学蒸着(CVD)、低圧CVD及びプラズマCVDなどの化学蒸着法、真空蒸着法(反応性真空蒸着)、スパッタリング(反応性スパッタリング)及びイオンプレーティング(反応性イオンプレーティング)などの物理蒸着法(PVD)、低圧プラズマスプレイ及びプラズマスプレイなどのプラズマスプレイ法などを用いることにより形成させ得る。
The thickness of each layer of the polylactic acid-based gas barrier film of the present invention can be variously determined depending on the application, but the thickness of the polylactic acid-based stretched film is usually in the range of 5 to 500 μm, preferably 10 to 100 μm. Is a layer formed from a polymer compound-based gas barrier material, usually 1 to 50 μm, preferably 5 to 30 μm, and a layer formed from an inorganic compound-based barrier material is usually 5 to 500 nm, Preferably it exists in the range of 10-200 nm.
The polylactic acid-based gas barrier film of the present invention may be laminated with other layers depending on the application. Other layers include, for example, polyolefins such as polyethylene, polypropylene, polybutene and polymethylpentene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polycarbonate, nylon, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, ethylene / vinyl alcohol copolymer Films, sheets, cups, trays, foams, or glass made of thermoplastic resins such as coalesced polymers, polymethyl methacrylate, ethylene / vinyl acetate copolymers, polylactic acid, and biodegradable polyesters such as aliphatic polyesters , Metal, aluminum foil, paper and the like. The film made of a thermoplastic resin may be unstretched or may be a uniaxial or biaxially stretched film. Of course, the other layers may be one layer or two or more layers.
<Method for producing polylactic acid-based gas barrier film>
The polylactic acid-based gas barrier film of the present invention is formed by laminating the previously obtained polylactic acid-based stretched film and the previously obtained polymer compound-based gas barrier layer when a polymer compound-based gas barrier material is used as the gas barrier material. (Bonding) method, method of extrusion laminating or extrusion coating a polymer compound-based gas barrier material on at least one surface of the polylactic acid-based stretched film; when an inorganic compound-based barrier material is used as the gas barrier material, An inorganic compound-based barrier material is deposited on a polylactic acid-based stretched film by chemical vapor deposition (CVD), low-pressure CVD and plasma CVD, vacuum vapor deposition (reactive vacuum vapor deposition), sputtering (reactive sputtering), and ion plating. Physical vapor deposition (PV) such as coating (reactive ion plating) ), Capable of forming by using a plasma spray method such as low pressure plasma spraying and plasma spraying.
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限
りこれらの実施例に制約されるものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist.
実施例及び比較例等で使用したポリ乳酸は次の通りである。
(イ)ポリ−L−乳酸(PLLA―1):
D体量:1.9% Mw:22万(g/モル)、Tm:163℃。
(ロ)ポリ−D−乳酸(PURAC社製:PDLA―2):
D体量:100.0% Mw:135万(g/モル)、Tm:180℃。
インヘレント粘度(溶媒;クロロホルム、測定温度;25℃、濃度;0.1g/dl):7.04(dl/g)
本発明における測定方法は以下のとおりである。
(1)重量平均分子量(Mw)
ポリ−L−乳酸およびポリ−D−乳酸を以下の方法で測定した。
The polylactic acid used in Examples and Comparative Examples is as follows.
(A) Poly-L-lactic acid (PLLA-1):
D body amount: 1.9% Mw: 220,000 (g / mol), Tm: 163 ° C.
(B) Poly-D-lactic acid (manufactured by PURAC: PDLA-2):
D body amount: 100.0% Mw: 1.35 million (g / mol), Tm: 180 ° C.
Inherent viscosity (solvent: chloroform, measurement temperature: 25 ° C., concentration: 0.1 g / dl): 7.04 (dl / g)
The measuring method in the present invention is as follows.
(1) Weight average molecular weight (Mw)
Poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid were measured by the following methods.
試料20mgに、GPC溶離液10mlを加え、一晩静置後、手で緩やかに攪拌した。この溶液を、両親媒性0.45μm―PTFEフィルター(ADVANTEC DISMIC―25HP045AN)でろ過し、GPC試料溶液とした。
測定装置;Shodex GPC SYSTEM−21
解析装置;データ解析プログラム:SIC480データステーションII
検出器;示差屈折検出器(RI)
カラム;Shodex GPC K−G + K−806L + K−806L
カラム温度;40℃
溶離液;クロロホルム
流速;1.0ml/分
注入量;200μL
分子量校正;単分散ポリスチレン
(2)DSC測定
前記記載の方法で測定した。
(3)透明性
日本電色工業社製 ヘイズメーター300Aを用いてフィルムのヘイズ(HZ)及び平行光光線透過率(PT)を測定した。
(4)表面粗さ
株式会社小坂研究所製三次元表面粗さ測定器SE−30Kを用いてフィルム表面の中心面平均粗さ(SRa)を測定した。
(5)引張り試験
フィルムからMD方向及びTD方向に、夫々短冊状の試験片(長さ:150mm、幅:15mm)を採取して、引張り試験機(オリエンテック社製テンシロン万能試験機RTC-1225)を使用し、チャック間距離:100mm、クロスヘッドスピード:300mm/分(但し、ヤング率の測定は5mm/分で測定)で、引張り試験を行い、引張強さ(MPa)、伸び(%)及びヤング率(MPa)を求めた。
(6)耐熱性
熱分析装置(セイコーインスツルメンツ株式会社製 熱・応用・歪測定装置 TMA/SS120)を用いてフィルムから幅4mmの試験片を切り出し、チャック間5mmで試験片に荷重0.25MPaを掛け、100℃(開始温度)から5℃/分で昇温し、各温度における試験片の変形(伸びまたは収縮)を測定した。
(7)広角X線測定
測定装置:X線回折装置(株式会社リガク製 自動X線回折装置RINT−2200)
反射法
X線ターゲット;Cu K―α
出力;40kV×40mA
回転角;4.0度/分
ステップ;0.02度
走査範囲;10〜30度
(8)透湿度(水蒸気透過度)
JIS Z0208 に準拠して求めた。フィルムを採取して、表面積が約100cm2の袋を作り、塩化カルシウムを適量入れた後、密封した。これを40℃、90%RH(相対湿度)の雰囲気中に3日間放置し、重量増加から透湿度(水蒸気透過度)を求めた。
(9)酸素透過度
JIS K7126に基づいて20℃湿度0%RH(相対湿度)の条件で、酸素透過測定器(MOCON社製、OXTRAN2/21 ML)を使用して測定した。
参考例1
PLLA―1:PDLA―2を50:50(重量部)の比で計量し、二軸混練押出機を用い、溶融温度;250℃、混練時間;6分で、溶融混練してポリ乳酸系組成物を得た後、T−ダイシート成形機で、厚さ約300μmのポリ乳酸系組成物からなるシートを得た。かかるポリ乳酸系組成物の熱融解特性を前記記載の方法で測定した。
次に、当該シートをブルックナー社製二軸延伸機で、縦方向に延伸温度;65℃で3倍に、横方向に延伸温度;70℃で3倍に延伸し、テンター内で180℃で約40秒間のヒートセットを行い、ポリ乳酸系延伸フィルムを得た。得られたポリ乳酸系延伸フィルムの物性を前記記載の方法で測定した。測定結果を表1に、熱融解特性を図1及び図2に示す。
比較例1
実施例1で用いたPLLA―1及びPDLA―1に代えて、PLLA―1を単独で用い、二軸延伸フィルムのヒートセットを150℃で約40秒間行う以外は実施例1と同様に行い、PLLA―1のシート及び二軸延伸フィルムを得た。測定結果を表1に、熱融解特性を図3及び図4に示す。
To 20 mg of the sample, 10 ml of GPC eluent was added, and the mixture was allowed to stand overnight and then gently stirred by hand. This solution was filtered through an amphiphilic 0.45 μm-PTFE filter (ADVANTEC DISMIC-25HP045AN) to obtain a GPC sample solution.
Measuring device; Shodex GPC SYSTEM-21
Analysis device; data analysis program: SIC480 data station II
Detector: Differential refraction detector (RI)
Column; Shodex GPC K-G + K-806L + K-806L
Column temperature: 40 ° C
Eluent; Chloroform flow rate; 1.0 ml / min injection volume; 200 μL
Molecular weight calibration; monodisperse polystyrene (2) DSC measurement: Measured by the method described above.
(3) Transparency The haze (HZ) and parallel light ray transmittance (PT) of the film were measured using a haze meter 300A manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
(4) Surface roughness The center surface average roughness (SRa) of the film surface was measured using a three-dimensional surface roughness measuring instrument SE-30K manufactured by Kosaka Laboratory.
(5) Tensile test A strip-shaped test piece (length: 150 mm, width: 15 mm) was sampled from the film in the MD direction and TD direction, respectively, and a tensile tester (Tensilon Universal Tester RTC-1225 manufactured by Orientec Co., Ltd.) ), A tensile test is performed at a distance between chucks: 100 mm, a crosshead speed: 300 mm / min (however, Young's modulus is measured at 5 mm / min), tensile strength (MPa), elongation (%) And Young's modulus (MPa) was calculated | required.
(6) Heat resistance A test piece with a width of 4 mm is cut out from the film using a thermal analyzer (thermal / application / strain measuring device TMA / SS120 manufactured by Seiko Instruments Inc.), and a load of 0.25 MPa is applied to the test piece with a gap of 5 mm between chucks. The temperature was raised from 100 ° C. (starting temperature) at 5 ° C./min, and the deformation (elongation or shrinkage) of the test piece at each temperature was measured.
(7) Wide-angle X-ray measurement Measuring device: X-ray diffractometer (automatic X-ray diffractometer RINT-2200 manufactured by Rigaku Corporation)
Reflection method X-ray target; Cu K-α
Output: 40 kV x 40 mA
Rotation angle: 4.0 degrees / minute step; 0.02 degrees Scanning range: 10-30 degrees (8) Moisture permeability (water vapor permeability)
It calculated | required based on JISZ0208. The film was collected to make a bag having a surface area of about 100 cm 2 , and after putting an appropriate amount of calcium chloride, it was sealed. This was left in an atmosphere of 40 ° C. and 90% RH (relative humidity) for 3 days, and the moisture permeability (water vapor permeability) was determined from the weight increase.
(9) Oxygen permeability Based on JIS K7126, the oxygen permeability was measured using an oxygen permeation measuring instrument (manufactured by MOCON, OXTRAN2 / 21 ML) under the conditions of 20 ° C. and 0% RH (relative humidity).
Reference example 1
PLLA-1: PDLA-2 was weighed in a ratio of 50:50 (parts by weight), and melted and kneaded at a melting temperature of 250 ° C. and a kneading time of 6 minutes using a twin-screw kneading extruder, and a polylactic acid composition. After obtaining the product, a sheet made of a polylactic acid-based composition having a thickness of about 300 μm was obtained with a T-die sheet molding machine. The heat melting characteristics of the polylactic acid composition were measured by the method described above.
Next, the sheet was stretched in a longitudinal direction by a biaxial stretching machine manufactured by Bruckner; 3 times at 65 ° C., a stretching temperature in the transverse direction; 3 times at 70 ° C., and about 180 ° C. in a tenter. Heat setting was performed for 40 seconds to obtain a polylactic acid-based stretched film. The physical properties of the obtained polylactic acid-based stretched film were measured by the method described above. The measurement results are shown in Table 1, and the thermal melting characteristics are shown in FIGS.
Comparative Example 1
Instead of PLLA-1 and PDLA-1 used in Example 1, PLLA-1 is used alone, except that heat setting of the biaxially stretched film is performed at 150 ° C. for about 40 seconds, and performed in the same manner as in Example 1. A sheet of PLLA-1 and a biaxially stretched film were obtained. The measurement results are shown in Table 1, and the thermal melting characteristics are shown in FIGS.
それに対し、比較例1で得られたPLLA―1からなる二軸延伸フィルムは、150〜200℃の範囲の吸熱ピークのみで、205〜240℃の範囲の吸熱ピークはなく、降温した際の発熱量(ΔHc)は0.4J/gと参考例1で得られたポリ乳酸系組成物からなる二軸延伸フィルムに比べ少ない。また、二軸延伸フィルムの素材となるPLLA―1(シート)の熱融解特性は、第1回降温時の発熱量(ΔHc)は0であり、第2回昇温時には、205〜240℃の範囲には吸熱ピークはみられず、150〜200℃の範囲のピークのみであり、その吸熱量(ΔHm)は32.1J/gである。さらに、比較例1で得られたPLLA―1からなる二軸延伸フィルムは、透明性は優れるものの、耐熱性、バリア性能に劣るとともに、広角X線測定における回折ピークは2θが17、19度近辺にのみ有し、2θが12、21、24度近辺には回折ピークは現れなかった。また17、19度近辺のピーク面積(SPL)が全体の面積に対して57%と5%を越えており、2θが12、21、24度近辺のピーク面積(SSC)が全体の面積に対して0%と20%未満であった。
実施例1
<ポリ乳酸系ガスバリア性フィルムの製造>
前記参考例1のポリ乳酸系二軸延伸フィルムのコロナ処理面に、電子ビーム加熱方式真空蒸着装置を用い、蒸着源として酸化アルミニウムを使用し、真空容器内を0.001Torr以下の真空度に維持しながら蒸着処理を行い、厚さ100Åの酸化アルミニウム被膜からなるガスバリア層を成形させて、ポリ乳酸系ガスバリア性フィルムを得た。結果を表2に示す。
On the other hand, the biaxially stretched film made of PLLA-1 obtained in Comparative Example 1 has only an endothermic peak in the range of 150 to 200 ° C, no endothermic peak in the range of 205 to 240 ° C, and exotherm when the temperature is lowered. The amount (ΔHc) is 0.4 J / g, which is smaller than the biaxially stretched film made of the polylactic acid composition obtained in Reference Example 1. In addition, the thermal melting characteristics of PLLA-1 (sheet), which is a material of the biaxially stretched film, has a calorific value (ΔHc) of 0 at the first temperature drop, and a range of 205 to 240 ° C. at the second temperature rise. No endothermic peak was observed, only a peak in the range of 150 to 200 ° C., and the endothermic amount (ΔHm) was 32.1 J / g. Furthermore, the biaxially stretched film made of PLLA-1 obtained in Comparative Example 1 is excellent in transparency, but is inferior in heat resistance and barrier performance, and the diffraction peak in wide-angle X-ray measurement is 2θ of around 17 and 19 degrees. No diffraction peak appeared in the vicinity of 2, 21 and 24 degrees. Moreover, the peak area (S PL ) around 17 and 19 degrees exceeds 57% and 5% with respect to the entire area, and the peak area (S SC ) around 12, 21 and 24 degrees with 2θ is the entire area. And 0% and less than 20%.
Example 1
<Manufacture of polylactic acid-based gas barrier film>
On the corona-treated surface of the polylactic acid-based biaxially stretched film of Reference Example 1, an electron beam heating type vacuum deposition apparatus is used, aluminum oxide is used as a deposition source, and the vacuum chamber is maintained at a vacuum degree of 0.001 Torr or less. Then, a vapor barrier treatment was performed to form a gas barrier layer composed of an aluminum oxide film having a thickness of 100 mm to obtain a polylactic acid-based gas barrier film. The results are shown in Table 2.
実施例2
参考例1で得られたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを用い、そのコロナ処理面に厚さ300Åの酸化アルミニウム被膜からなるガスバリア層を形成させる以外は、実施例と同様に行いポリ乳酸系ガスバリア性フィルムを得た。結果を表2に示す。
実施例3
参考例1で得られたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを用い、当該フィルムのコロナ処理面に、電子ビーム加熱方式真空蒸着装置を用い、蒸着源としてSiO:SiO2=1:2混合物を使用し、真空容器内を0.001Torr以下の真空度に維持しながら蒸着処理を行行い、厚さ100Åの酸化珪素被膜からなるガスバリア層を成形させて、ポリ乳酸系ガスバリア性フィルムを得た。結果を表2に示す。
実施例4
参考例1で得られたポリ乳酸系二軸延伸フィルムを用い、当該フィルムのコロナ処理面に、ポリビニルアルコール(ケン化度:98.5%、平均重合度:500)の12重量%水溶液を、メイヤーバーを用いてコーティングした後、ドライヤーを用いて水を蒸発させて、厚さ2μmのポリビニルアルコール層からなるガスバリア層を成形させて、ポリ乳酸系ガスバリア性フィルムを得た。結果を表2に示す。
Example 2
Using the polylactic acid-based biaxially stretched film obtained in Reference Example 1 and forming a gas barrier layer made of an aluminum oxide film having a thickness of 300 mm on its corona-treated surface, a polylactic acid-based gas barrier property is performed in the same manner as in the examples. A film was obtained. The results are shown in Table 2.
Example 3
Using the polylactic acid biaxially stretched film obtained in Reference Example 1, using an electron beam heating type vacuum deposition apparatus on the corona-treated surface of the film, and using a mixture of SiO: SiO 2 = 1: 2 as a deposition source. Then, vapor deposition was performed while maintaining the vacuum inside the vacuum vessel at 0.001 Torr or less, and a gas barrier layer made of a silicon oxide film having a thickness of 100 mm was formed to obtain a polylactic acid-based gas barrier film. The results are shown in Table 2.
Example 4
Using the polylactic acid-based biaxially stretched film obtained in Reference Example 1, a 12% by weight aqueous solution of polyvinyl alcohol (degree of saponification: 98.5%, average degree of polymerization: 500) on the corona-treated surface of the film, After coating using a Mayer bar, water was evaporated using a dryer to form a gas barrier layer comprising a polyvinyl alcohol layer having a thickness of 2 μm to obtain a polylactic acid-based gas barrier film. The results are shown in Table 2.
本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムは生分解性を有し、且つ、耐熱性、ガスバリア性能に優れており、また、包装材料として必要な透明性と高い機械的強度も有している。
かかる特性を活かし、本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムは、耐熱性とバリア性が必要なため従来ポリオレフィンしか使用できなかった電子レンジ対応包装袋等の食品包装も可能となり、内容物(食品)も含めたコンポストごみの回収、処理が容易になり、生分解性プラスチック製品の用途を大きく広げることができる。その他発明の利用形態として、食品包装袋、特に電子レンジ対応等耐熱性を要求するもの、また本発明のポリ乳酸系ガスバリア性フィルムと紙とをラミして用いることで食品または廃棄用のコンポスト容器等が挙げられる。
The polylactic acid-based gas barrier film of the present invention has biodegradability, is excellent in heat resistance and gas barrier performance, and also has transparency and high mechanical strength required as a packaging material.
Taking advantage of these properties, the polylactic acid-based gas barrier film of the present invention requires heat resistance and barrier properties, and can be used for food packaging such as microwave-compatible packaging bags that could only be used with conventional polyolefins. This makes it easy to collect and process compost waste, including the use of biodegradable plastic products. As other forms of use of the invention, food packaging bags, especially those requiring heat resistance such as for microwave ovens, and compost containers for food or disposal by laminating the polylactic acid gas barrier film of the present invention and paper Etc.
Claims (13)
The polylactic acid gas barrier film according to any one of claims 1 to 8, wherein the gas barrier layer is an inorganic compound layer.
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