JP2015083661A - 多孔フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
主に生分解性樹脂からなり、耐経時収縮性と破断点伸度のバランスが良好であり、透湿性に優れた多孔フィルムの提供。
【解決手段】
生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
一方向のみに延伸されており(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)、
延伸方向の熱収縮率が0〜10%であり、
直交方向の熱収縮率が−5〜5%であり、
直交方向の破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。
【選択図】図1
主に生分解性樹脂からなり、耐経時収縮性と破断点伸度のバランスが良好であり、透湿性に優れた多孔フィルムの提供。
【解決手段】
生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
一方向のみに延伸されており(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)、
延伸方向の熱収縮率が0〜10%であり、
直交方向の熱収縮率が−5〜5%であり、
直交方向の破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。
【選択図】図1
Description
本発明は、主に生分解性樹脂からなり、耐経時収縮性と破断点伸度のバランスが良好であり、透湿性に優れた多孔フィルムに関する。
近年、環境意識の高まりのもと、プラスチック製品の廃棄による土壌汚染問題、また、焼却による二酸化炭素増大に起因する地球温暖化問題が注目されている。前者への対策として、種々の生分解樹脂、後者への対策として、焼却しても大気中に新たな二酸化炭素の負荷を与えないバイオマス(植物由来原料)からなる樹脂がさかんに研究、開発されている。その両者を満足し、かつ、コスト面でも比較的有利な樹脂としては、例えばポリ乳酸が注目されている。しかし、ポリ乳酸を、ポリエチレンなどのポリオレフィンが代表的な素材として用いられる軟質フィルム用途に適用しようとすると柔軟性や耐衝撃性に欠けるため、これらの特性を改善し実用化するために各種の試みがなされている。
多孔フィルムの分野では、例えば、特許文献1には、ポリ乳酸樹脂、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂、充填剤を含むシートを延伸して得られる多孔性フィルムが開示されている。また、特許文献2には、ポリ乳酸樹脂、充填剤及び一般的なポリエステル系可塑剤を含むシートを少なくとも1軸延伸して得られる多孔性シートが開示されている。さらに、特許文献3には、脂肪族ポリエステル、熱可塑性樹脂、充填材、可塑剤を含む樹脂組成物を溶融させてフィルムまたはシート状に成形後、延伸して得られる生分解性多孔質フィルムが開示されている。
前述の特許文献1、2に記載の技術においては、一定の透湿性を満たす多孔フィルムは得られたものの、それらの性能は十分ではなく、また、それらは耐経時収縮性や破断点伸度の面では劣るものであった。特に、一方向のみの延伸により作られる多孔フィルムに関しては、延伸方向の耐経時収縮性と、延伸方向と直交する方向の破断点伸度の両立が不十分であった。耐経時収縮性や破断点伸度は多孔フィルムの加工時や使用の際に必須となる性能である。
つまり、これまでに透湿性に優れ、生分解性、かつ、高バイオマス度である多孔フィルムの検討がなされてきたが、その透湿性能は十分ではなく、また、耐経時収縮性および破断点伸度にも優れた性能を有する、一方向のみ延伸された多孔フィルムの発明は、未だに達成されていなかった。
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、透湿性、耐経時収縮性および破断点伸度に優れる、一方向のみ延伸された多孔フィルムを提供せんとするものである。
上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下によって前記課題を解決することを見出し、本発明に至ったものである。
本発明の態様は、以下である。
1) 生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
一方向のみに延伸されており(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)、
延伸方向の熱収縮率が0〜10%であり、
直交方向の熱収縮率が−5〜5%であり、
直交方向の破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。
2) 生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
熱収縮率が最大となる方向(以下、熱収縮率が最大となる方向を方向Aといい、方向Aに直交する方向を方向Bという)の熱収縮率が0〜10%であり、
方向Bの熱収縮率が−5〜5%であり、
方向Bの破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。
3) 延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗が1,000mN/mm以下であり、直交方向又は方向Bの引張強度が15MPa以下であることを特徴とする、1)又は2)に記載の多孔フィルム。
4) 透湿度が500g/(m2・day)以上であることを特徴とする、1)〜3)のいずれかに記載の多孔フィルム。
5) 生分解性樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする、1)〜4)のいずれかに記載の多孔フィルム。
6) ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする、5)に記載の多孔フィルム。
7) ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂が、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体及びポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂と、脂肪族ポリエステル系樹脂及び脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせからなることを特徴とする、6)に記載の多孔フィルム。
8) 溶融樹脂を吐出してキャストする工程(以下、キャスト工程という)、フィルムを一方向に延伸する工程(以下、延伸工程という)、フィルムを加熱する工程(以下、熱処理工程という)をこの順に有する多孔フィルムの製造方法であって、
該熱処理工程における温度が30〜75℃であることを特徴とする、1)〜7)のいずれかに記載の多孔フィルムの製造方法。
9) 前記延伸工程において、1.5〜4.5倍に延伸することを特徴とする、8)に記載の多孔フィルムの製造方法。
10) 前記キャスト工程において、口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜と、該口金のリップを通る鉛直平面とのなす角度が、15〜70°となるようにキャストすることを特徴とする、8)又は9)に記載の多孔フィルムの製造方法。
1) 生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
一方向のみに延伸されており(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)、
延伸方向の熱収縮率が0〜10%であり、
直交方向の熱収縮率が−5〜5%であり、
直交方向の破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。
2) 生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
熱収縮率が最大となる方向(以下、熱収縮率が最大となる方向を方向Aといい、方向Aに直交する方向を方向Bという)の熱収縮率が0〜10%であり、
方向Bの熱収縮率が−5〜5%であり、
方向Bの破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。
3) 延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗が1,000mN/mm以下であり、直交方向又は方向Bの引張強度が15MPa以下であることを特徴とする、1)又は2)に記載の多孔フィルム。
4) 透湿度が500g/(m2・day)以上であることを特徴とする、1)〜3)のいずれかに記載の多孔フィルム。
5) 生分解性樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする、1)〜4)のいずれかに記載の多孔フィルム。
6) ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする、5)に記載の多孔フィルム。
7) ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂が、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体及びポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂と、脂肪族ポリエステル系樹脂及び脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせからなることを特徴とする、6)に記載の多孔フィルム。
8) 溶融樹脂を吐出してキャストする工程(以下、キャスト工程という)、フィルムを一方向に延伸する工程(以下、延伸工程という)、フィルムを加熱する工程(以下、熱処理工程という)をこの順に有する多孔フィルムの製造方法であって、
該熱処理工程における温度が30〜75℃であることを特徴とする、1)〜7)のいずれかに記載の多孔フィルムの製造方法。
9) 前記延伸工程において、1.5〜4.5倍に延伸することを特徴とする、8)に記載の多孔フィルムの製造方法。
10) 前記キャスト工程において、口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜と、該口金のリップを通る鉛直平面とのなす角度が、15〜70°となるようにキャストすることを特徴とする、8)又は9)に記載の多孔フィルムの製造方法。
本発明によれば、透湿性、耐経時収縮性および破断点伸度に優れた多孔フィルムが提供される。本発明の多孔フィルムは、主に透湿性、耐経時収縮性および破断点伸度を必要とする用途に好ましく用いることができる。具体的には、マルチフィルム等の農業用材料、薫蒸シート等の林業用材料、ベッド用シーツ、枕カバー、衛生ナプキンや紙おむつ等の衛生材料、雨天用衣類、手袋等の衣料材料、ゴミ袋や堆肥袋、あるいは野菜や果物等の食品用袋、工業製品用等の各種包装材料等に好ましく用いることができる。
本発明は、前記課題、つまり、透湿性、耐経時収縮性および破断点伸度に優れた多孔フィルムについて鋭意検討した結果、かかる課題の解決に初めて成功したものである。すなわち本発明の第一の態様(以下、本発明の多孔フィルム1と称する)は、生分解性樹脂(A)を含み、多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、空孔率が5〜80%であり、一方向のみに延伸されており(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)、 延伸方向の熱収縮率が0〜10%であり、直交方向の熱収縮率が−5〜5%であり、直交方向の破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム、である。
また、本発明の第二の態様(以下、本発明の多孔フィルム2と称する)は、生分解性樹脂(A)を含み、多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、空孔率が5〜80%であり、熱収縮率が最大となる方向(以下、熱収縮率が最大となる方向を方向Aといい、方向Aに直交する方向を方向Bという)の熱収縮率が0〜10%であり、方向Bの熱収縮率が−5〜5%であり、方向Bの破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム、である。
また以下、本発明の多孔フィルム1と本発明の多孔フィルム2とを総称して、本発明、又は、本発明の多孔フィルムと記す。
以下、本発明の多孔フィルムについて説明する。
(生分解性樹脂(A))
本発明の多孔フィルムは、生分解性樹脂(A)を含むことが重要である。生分解性樹脂(A)は、生分解性を有する樹脂であれば特に限定されない。
本発明の多孔フィルムは、生分解性樹脂(A)を含むことが重要である。生分解性樹脂(A)は、生分解性を有する樹脂であれば特に限定されない。
なお、本発明でいう「生分解性を有する」とは、フィルム中の生分解性樹脂(A)が、JIS K6950(2000)、JIS K6951(2000)、JIS K6953−1(2011)、JIS K6953−2(2010)、JIS K6955(2006)のいずれかで試験して、1年以内に60%以上の生分解度を有することを意味する。
本発明の多孔フィルムにおける生分解性樹脂(A)としては、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂、多糖類、ポリビニルアルコール系樹脂などが使用できる。
脂肪族ポリエステル系樹脂としては、例えばポリ乳酸系樹脂、ポリグリコール酸系樹脂、ポリヒドロキシブチレート系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂、ポリブチレンサクシネート系樹脂、またはこれらの共重合体等が使用できる。ポリ乳酸系樹脂の詳細については後述する。これらは異性体であっても構わなく、また、他の成分を共重合していても構わない。例えば、ポリヒドロキシブチレート系樹脂の具体例としては、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート・3−ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート・3−ヒドロキシバリレート)等が挙げられる。ポリブチレンサクシネート系樹脂の具体例としては、ポリブチレンサクシネート、ポリ(ブチレンサクシネート・アジペート)、ポリ(ブチレンサクシネート・ラクタイド)等が挙げられる。
脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂の具体例としては、ポリ(エチレンサクシネート・テレフタレート)、ポリ(ブチレンサクシネート・テレフタレート)、ポリ(ブチレンアジペート・テレフタレート)、あるいはこれらの共重合体等が挙げられる。
多糖類の具体例としては、でんぷんおよびその誘導体、セルロースおよびその誘導体、グルコマンナン等のヘミセルロースおよびその誘導体、キチン・キトサンおよびその誘導体等が挙げられる。また、でんぷんを含有する樹脂として、ノバモント社の生分解性樹脂「Mater−bi(登録商標)」などが使用できる。
生分解性樹脂(A)は、上記のものを単独で用いても構わないし、上記のうちの2種類以上のブレンドであっても構わない。あるいは、上記のうちの2種類以上の共重合体であっても構わない。
これらの中でも、生分解性樹脂(A)としては、バイオマス性、コスト、加工性などの観点からポリ乳酸系樹脂を含むことが好ましい。以下に、ポリ乳酸系樹脂について、具体的に説明する。
(ポリ乳酸系樹脂)
ポリ乳酸系樹脂とは、L−乳酸ユニットおよび/またはD−乳酸ユニットを主たる構成成分とする重合体である。ここで主たる構成成分とは、重合体100質量%中において乳酸ユニットの質量割合が最大であることを意味する。乳酸ユニットの質量割合は、好ましくは重合体100質量%中において、乳酸ユニットが70質量%〜100質量%である。
ポリ乳酸系樹脂としては、ポリL−乳酸、ポリD−乳酸などが好ましく用いられる。本発明でいうポリL−乳酸とは、ポリ乳酸重合体中の全乳酸ユニット100mol%中において、L−乳酸ユニットの含有割合が50mol%を超え100mol%以下のものをいう。一方、本発明でいうポリD−乳酸とは、ポリ乳酸重合体中の全乳酸ユニット100mol%中において、D−乳酸ユニットの含有割合が50mol%を超え100mol%以下のものをいう。
ポリL−乳酸は、D−乳酸ユニットの含有割合によって、樹脂自体の結晶性が変化する。つまり、ポリL−乳酸中のD−乳酸ユニットの含有割合が多くなれば、ポリL−乳酸の結晶性は低くなり非晶に近づき、逆にポリL−乳酸中のD−乳酸ユニットの含有割合が少なくなれば、ポリL−乳酸の結晶性は高くなっていく。同様に、ポリD−乳酸は、L−乳酸ユニットの含有割合によって、樹脂自体の結晶性が変化する。つまり、ポリD−乳酸中のL−乳酸ユニットの含有割合が多くなれば、ポリD−乳酸の結晶性は低くなり非晶に近づき、逆にポリD−乳酸中のL−乳酸ユニットの含有割合が少なくなれば、ポリD−乳酸の結晶性は高くなっていく。
本発明の多孔フィルムで用いられるポリL−乳酸中のL−乳酸ユニットの含有割合、あるいは、本発明で用いられるポリD−乳酸中のD−乳酸ユニットの含有割合は、多孔フィルムの機械強度を維持する観点から全乳酸ユニット100mol%中において80〜100mol%が好ましく、より好ましくは85〜100mol%である。
本発明の多孔フィルムでいう結晶性ポリ乳酸系樹脂とは、該ポリ乳酸系樹脂を100℃の加熱下で1時間放置した後に、昇温速度20℃/分の条件で0℃から300℃まで示差走査熱量計(DSC)にて測定を行った場合、ポリ乳酸成分に由来する結晶融解熱が観測されるポリ乳酸系樹脂のことをいう。
一方、本発明の多孔フィルムでいう非晶性ポリ乳酸系樹脂とは、同様に測定を行った場合、明確な融点を示さないポリ乳酸系樹脂のことをいう。
後述するように生分解性樹脂(A)として用いるポリ乳酸系樹脂は、結晶性ポリ乳酸系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂の混合物であることが好ましい。
本発明の多孔フィルムで用いられるポリ乳酸系樹脂は、乳酸以外の他の単量体ユニットを共重合してもよい。他の単量体としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ポリエチレングリコールなどのグリコール化合物、シュウ酸、アジピン酸、テレフタル酸などのジカルボン酸、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸などのヒドロキシカルボン酸、カプロラクトンなどのラクトン類を挙げることができる。上記の他の単量体ユニットの共重合量は、ポリ乳酸系樹脂の重合体中の単量体ユニット全体100mol%に対し、0〜30モル%であることが好ましく、0〜10モル%であることがより好ましい。なお、上記した単量体ユニットの中でも、用途に応じて生分解性を有する成分を選択することが好ましい。
また、本発明の多孔フィルムで用いられるポリ乳酸系樹脂について、主成分がポリL−乳酸の場合はポリD−乳酸を、また、主成分がポリD−乳酸の場合はポリL−乳酸を、少量混合することも好ましい。これにより形成されるステレオコンプレックス結晶は、通常のポリ乳酸の結晶(α結晶)よりも融点が高いため、フィルムの耐熱性が向上するためである。なお、ここでいう主成分とは、フィルム中のポリ乳酸系樹脂の合計を100質量%としたときに、50質量%を超える成分のことを意味する。
さらに、本発明で用いられるポリ乳酸系樹脂は、L−乳酸ユニットからなるセグメントとD−乳酸ユニットからなるセグメントにより構成される、ポリ乳酸ブロック共重合体であることも耐熱性向上の点で好ましい。この場合、ポリ乳酸ブロック共重合体が分子内でステレオコンプレックス結晶を形成するため、通常の結晶よりも融点が高くなる。効率的なステレオコンプレックス結晶形成のためには、ポリ乳酸ブロック共重合体の質量平均分子量をX、L−乳酸ユニットからなるセグメントの質量平均分子量とD−乳酸ユニットからなるセグメントの質量平均分子量のうち大きい方をYとすると、Y<X/2を満たすようなセグメント長であることが好ましい。
本発明の多孔フィルムで用いられるポリ乳酸系樹脂の質量平均分子量は、実用的な機械特性と耐水性、分解性を満足させるため、5万〜40万であることが好ましく、7万〜30万であることがより好ましく、10万〜25万であることがさらに好ましい。なお、ここでいう質量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)でクロロホルム溶媒にて測定を行い、ポリスチレン換算法により計算した分子量をいう。
ポリ乳酸系樹脂の製造方法としては、既知の重合方法を用いることができ、乳酸からの直接重合法、ラクチドを介する開環重合法などを挙げることができる。
(結晶性ポリ乳酸系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂の混合)
本発明の多孔フィルムにおいて生分解性樹脂(A)として用いるポリ乳酸系樹脂は、結晶性ポリ乳酸系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂の混合物であることが好ましい。混合物とすることにより、結晶性、非晶性、それぞれのポリ乳酸系樹脂の利点を両立できるからである。
つまり、生分解性樹脂(A)であるポリ乳酸系樹脂として、結晶性ポリ乳酸系樹脂を含有することにより、フィルムの耐熱性、耐ブロッキング性が向上する。また、後述するブロック共重合体可塑剤を用いる場合、結晶性ポリ乳酸系樹脂はブロック共重合体可塑剤が有するポリ乳酸セグメントと共晶を形成することで、耐ブリードアウト性に大きな効果を発揮する。
一方、生分解性樹脂(A)であるポリ乳酸系樹脂として、非晶性ポリ乳酸系樹脂を含有することにより、フィルムの柔軟性、耐ブリードアウト性の向上に好適である。これは、可塑剤が分散できる非晶部分を提供していることが影響している。
本発明の多孔フィルムに用いられる結晶性ポリ乳酸系樹脂は、耐熱性、耐ブロッキング性向上の観点から、ポリL−乳酸中のL−乳酸ユニットの含有割合、あるいは、ポリD−乳酸中のD−乳酸ユニットの含有割合が全乳酸ユニット100mol%中において96〜100mol%が好ましく、より好ましくは98〜100mol%である。
本発明の多孔フィルム中のポリ乳酸系樹脂の合計を100質量%としたとき(結晶性ポリ乳酸系樹脂と非晶性ポリ乳酸系樹脂の合計を100質量%としたとき)、結晶性ポリ乳酸系樹脂の質量割合は5〜60質量%であることが好ましく、10〜50質量%であることがより好ましく、20〜40質量%であることがさらに好ましい。
(ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂)
本発明の多孔フィルムは、透湿性、耐経時収縮性、破断点伸度を向上させる観点から、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。該ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、ポリ乳酸系樹脂以外の生分解性樹脂(A)が使用できる。さらにポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂としては、ポリアセタール系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ(メタ)アクリレート等のアクリル樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ基や酸無水物基等により変性されたポリオレフィン系樹脂、オレフィン−アクリル共重合樹脂、エポキシ基や酸無水物基等により変性されたオレフィン−アクリル共重合樹脂、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、樹脂系の可塑剤などが使用できる。
ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂として好適な樹脂系の可塑剤の具体例としては、ポリプロピレングリコールセバシン酸エステルなどのポリエステル系可塑剤、ポリアルキレンエーテル系可塑剤、エーテルエステル系可塑剤、アクリレート系可塑剤などが使用できる。かかる可塑剤の中でも、フィルム全体の生分解性を維持する観点から、樹脂系の可塑剤としては、生分解性を有することが好ましい。さらに、可塑剤の耐ブリードアウト性や、フィルムの耐熱性および耐ブロッキング性の観点から、樹脂系の可塑剤は、例えば数平均分子量1,000以上のポリエチレングリコールなど、常温(20℃±15℃)で固体状、つまり、融点が35℃を超えるものが好ましい。また、可塑剤のブリードアウト抑制や可塑化効率向上のため、可塑剤の溶解性パラメータ:SPが、(16〜23)1/2MJ/m3であることが好ましく、(17〜21)1/2MJ/m3であることがより好ましい。なお、溶解性パラメータの計算方法は、P.Small、J.Appl.Chem.,3,71(1953)に示された手法によって計算できる。さらに、生分解性樹脂(A)であるポリ乳酸系樹脂との溶融加工温度を合わせる点で、樹脂系の可塑剤の融点は150℃以下であることが好ましい。
同様の観点から、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂として使用する樹脂系の可塑剤は、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体、または、ポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体であることがさらに好ましい。ここで、熱可塑性樹脂における可塑化成分は、ポリエーテル系セグメント、ポリエステル系セグメントとなる。ここでポリエステル系セグメントとは、ポリ乳酸以外のポリエステルからなるセグメントを意味する。これらブロック共重合体(以下、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体、及び、ポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体を、総称して「ブロック共重合体可塑剤」と記す)について以下に説明する。
ブロック共重合体可塑剤の有するポリ乳酸系セグメントの質量割合は、ブロック共重合体可塑剤全体100質量%中の50質量%以下であることが、より少量の添加で所望の柔軟性を付与できるため好ましく、5質量%以上であることが、ブリードアウト抑制の点から好ましい。また、ブロック共重合体可塑剤1分子中のポリ乳酸系セグメントの数平均分子量は1,200〜10,000であることが好ましい。ブロック共重合体可塑剤の有するポリ乳酸系セグメントが、1,200以上であると、ブロック共重合体可塑剤と生分解性樹脂(A)であるポリ乳酸系樹脂との間に十分な親和性が生じ、また、該ポリ乳酸系セグメントの一部は生分解性樹脂(A)であるポリ乳酸系樹脂から形成される結晶中に取り込まれ、いわゆる共晶を形成することで、ブロック共重合体可塑剤を生分解性樹脂(A)であるポリ乳酸系樹脂につなぎ止める作用を生じ、ブロック共重合体可塑剤のブリードアウト抑制に大きな効果を発揮する。その結果、フィルムの耐ブロッキング性も優れることになる。ブロック共重合体可塑剤中のポリ乳酸系セグメントの数平均分子量は、1,500〜6,000であることがより好ましく、2,000〜5,000であることがさらに好ましい。なお、ブロック共重合体可塑剤の有するポリ乳酸系セグメントは、該セグメント100質量%中にL−乳酸が95〜100質量%であるか、あるいはD−乳酸が95〜100質量%であることが、特にブリードアウトが抑制されるため好ましい。
また、このブロック共重合体可塑剤を含有する多孔フィルムは、常温で液状の可塑剤、常温で固体状であっても共晶を形成しない可塑剤と比較して透湿性に大きく優れる。これは、形成される共晶が後述する延伸による空孔形成効率を向上させているためである。
なお、ブロック共重合体可塑剤100質量%中において、ポリ乳酸系セグメントの質量割合が5質量%〜45質量%であり、さらにポリエーテル系セグメント又はポリエステル系セグメントの質量割合が55質量%〜95質量%であることが好ましい。
ブロック共重合体可塑剤がポリエステル系セグメントを有する場合は、ポリグリコール酸、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート・3−ヒドロキシヘキサノエート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート・3−ヒドロキシバリレート)、ポリカプロラクトン、あるいはエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオールなどの脂肪族ジオールと、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸よりなるポリエステルなどが、ポリエステル系セグメントとして好適に用いられる。
さらに、ブロック共重合体可塑剤の1分子中のポリエーテル系セグメントやポリエステル系セグメントの数平均分子量は、5,000〜20,000であることが好ましい。上記範囲とすることで、フィルムを構成する組成物に十分な透湿性や破断点伸度を持たせ、なおかつ、生分解性樹脂(A)を含む組成物とした際に溶融粘度を適度なレベルとし、製膜時の吐出や延伸等の加工を安定させることができる。
前記ポリエーテル系セグメントおよび/またはポリエステル系セグメントと、ポリ乳酸系セグメントの各セグメントのブロック共重合体中での順序構成に特に制限は無いが、より効果的にブリードアウトを抑制する観点から、ブロック共重合体可塑剤分子の少なくとも一方の端に、ポリ乳酸系セグメントがあることが好ましい。ポリ乳酸系セグメントがブロック共重合体可塑剤分子の両端にあることが最も好ましい。
また、ブロック共重合体可塑剤は、多孔フィルムの柔軟性および耐ブリードアウト性の観点から、ポリエーテル系セグメントを有することが好ましい。さらに、より少量の添加で所望の柔軟性を付与できること、親水性成分であるため多孔フィルムの透湿性向上に貢献することから、ポリエーテルセグメントとしてポリアルキレンエーテルからなるセグメントを有することがより好ましい。具体的には、ポリエーテルセグメントとして、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール共重合体などからなるポリアルキレンエーテルセグメントが挙げられる。その中でも、柔軟性および透湿度向上の観点から、ポリエチレングリコールからなるポリアルキレンエーテルセグメントが最も好ましい。
次に、ポリエーテルセグメントとして、両末端に水酸基末端を有するポリエチレングリコール(以下ポリエチレングリコールをPEGとする)を採用したブロック共重合体可塑剤について具体的に説明する。
両末端に水酸基末端を有するPEGの数平均分子量(以下PEGの数平均分子量をMPEGとする)は、通常、市販品などの場合、中和法などにより求めた水酸基価から計算される。両末端に水酸基末端を有するPEGのwE質量部に対し、ラクチドwL質量部を添加した系において、PEGの両水酸基末端にラクチドを開環付加重合させ十分に反応させると、実質的にPLA−PEG−PLA型のブロック共重合体を得ることができる(ここでPLAはポリ乳酸を示す)。この反応は、必要に応じてオクチル酸錫などの触媒併存下でおこなわれる。このブロック共重合体可塑剤の一つのポリ乳酸セグメントの数平均分子量は、(1/2)×(wL/wE)×MPEGと求めることができる。また、ポリ乳酸セグメント成分のブロック共重合体可塑剤全体に対する質量割合は、実質的に100×wL/(wL+wE)%と求めることができる。さらに、ポリ乳酸セグメント成分を除いた可塑剤成分のブロック共重合体可塑剤全体に対する質量割合は、実質的に100×wE/(wL+wE)%と求めることができる。
なお、フィルムからブロック共重合体可塑剤を分離して、ブロック共重合体可塑剤中の各セグメントの数平均分子量の評価をする場合は、以下のようにして行うことができる。フィルムから、ブロック共重合体可塑剤を分離する方法としては、例えばクロロホルムなどの適当な良溶媒にフィルムを均一溶解した後、水や水/メタノール混合溶液など適当な貧溶媒に滴下する。ろ過などにより沈殿物を除去し、ろ液の溶媒を揮発させることによりブロック共重合体可塑剤を得る。こうして分離されたブロック共重合体可塑剤について、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて数平均分子量(以後Mとする)を測定する。また、1H−NMR測定により、ポリ乳酸セグメント、ポリエーテル系セグメントおよび/またはポリエステル系セグメントを特定する。そして、ブロック共重合体が有する一つのポリ乳酸セグメントの分子量は、M×{1/(1分子中のポリ乳酸セグメントの数)}×(IPLA×72)/[(IPE×UMPE/NPE)+(IPLA×72)]により算出される。ここで、IPLAは、PLA主鎖部のメチン基の水素に由来する1H−NMR測定でのシグナル積分強度、IPEはポリエーテル系セグメントおよび/またはポリエステル系セグメントに由来する1H−NMR測定でのシグナル積分強度をしめす。また、UMPEは、ポリエーテル系セグメントおよび/またはポリエステル系セグメントのモノマー単位の分子量、NPEはポリエーテル系セグメントおよび/またはポリエステル系セグメントのうち、IPEに相当する1H−NMR測定でのシグナルを与える化学的に等価なプロトンの数である。また、ポリエーテル系セグメントおよび/またはポリエステル系セグメントの数平均分子量は、M−(ポリ乳酸セグメントの数平均分子量)×(1分子中のポリ乳酸セグメントの数)で計算できる。
本発明の多孔フィルムの全成分100質量%中における生分解性樹脂(A)の含有量は特に限定されないが、30〜99質量%であることが好ましく、35〜90質量%であることがより好ましく、40〜80質量%であることがさらに好ましく、45〜70質量%であることが特に好ましい。
本発明の多孔フィルムがポリ乳酸系樹脂を含む場合、多孔フィルムの全成分100質量%中におけるポリ乳酸系樹脂の含有量は、5〜90質量%であることが好ましく、10〜60質量%であることがより好ましく、12〜30質量%であることがさらに好ましい。
本発明の多孔フィルムがポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含む場合、多孔フィルムの全成分100質量%中におけるポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂の含有量は、透湿性、耐水性、分解性の観点から、10〜80質量%であることが好ましく、15〜50質量%であることがさらに好ましく、20〜45質量%であることが特に好ましい。
(ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂の組み合わせ)
本発明の多孔フィルムにおいて、これらのポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂として組み合わせる樹脂には特に制限はなく、ポリ乳酸系樹脂以外の樹脂群をそれぞれ組み合わせることができる。その中でも、透湿性、耐経時収縮性および破断点伸度向上の観点から、各種樹脂系の可塑剤と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂との組み合わせが好ましく、両者が生分解性を有することがさらに好ましい。さらには、樹脂系の可塑剤として、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体及びポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂として、脂肪族ポリエステル系樹脂及び脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせが特に好ましい。
本発明の多孔フィルムにおいて、これらのポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂として組み合わせる樹脂には特に制限はなく、ポリ乳酸系樹脂以外の樹脂群をそれぞれ組み合わせることができる。その中でも、透湿性、耐経時収縮性および破断点伸度向上の観点から、各種樹脂系の可塑剤と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂との組み合わせが好ましく、両者が生分解性を有することがさらに好ましい。さらには、樹脂系の可塑剤として、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体及びポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂として、脂肪族ポリエステル系樹脂及び脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせが特に好ましい。
ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体及びポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせの際に好適に用いられる脂肪族ポリエステル系樹脂はポリブチレンサクシネート系樹脂であり、脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂はポリ(ブチレンアジペート・テレフタレート)である。特に、ポリ乳酸系樹脂や樹脂系の可塑剤との相溶性という観点から、これらの中ではポリブチレンサクシネート系樹脂が最も好ましい。
ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂が、各種樹脂系の可塑剤と、樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂とを組み合わせる場合、その質量比は、(各種樹脂系の可塑剤/樹脂系の可塑剤以外の熱可塑性樹脂)=(5/95)〜(95/5)であることが好ましく、(10/90)〜(80/20)であることがより好ましく、(20/80)〜(60/40)であることがさらに好ましい。
(充填剤(B))
本発明の多孔フィルムは、多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含むことが重要である。充填剤(B)が1質量%未満の場合は透湿性に劣るフィルムとなり、また、充填剤(B)が70質量%を超える場合には破断点伸度に劣るフィルムとなる。
本発明の多孔フィルムは、多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含むことが重要である。充填剤(B)が1質量%未満の場合は透湿性に劣るフィルムとなり、また、充填剤(B)が70質量%を超える場合には破断点伸度に劣るフィルムとなる。
また、充填剤(B)の含有量は、本発明の多孔フィルムの全成分100質量%中、10〜65質量%であることがより好ましく、20〜60質量%であることがさらに好ましく、30〜55質量%であることが特に好ましい。
充填剤(B)とは、諸性質を改善するために基材として加えられる物質、あるいは増量、増容、製品のコスト低減などを目的として添加する不活性物質をいう。このような充填剤(B)としては、無機充填剤および/または有機充填剤を使用することができる。
無機充填剤の例としては、炭酸カルシウム等の各種炭酸塩、硫酸バリウム等の各種硫酸塩、酸化亜鉛、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン、アルミナなどの各種酸化物、その他、水酸化アルミニウム等の水酸化物、珪酸塩鉱物、ヒドロキシアパタイト、マイカ、タルク、カオリン、クレー、モンモリロナイト、ゼオライト等の各種複合酸化物、リン酸カルシウム等の各種リン酸塩、塩化リチウム、フッ化リチウム等の各種塩などを使用することができる。
有機充填剤の例としては、シュウ酸カルシウム等のシュウ酸塩、カルシウム、マンガン、マグネシウム等のテレフタル酸塩、ジビニルベンゼン、スチレン、アクリル酸、メタクリル酸等のビニル系モノマーの単独または共重合体からなる微粒子、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機微粒子、木粉、パルプ粉等のセルロース系粉末、籾殻、木材チップ、おから、古紙粉砕材、衣料粉砕材等のチップ状のもの、綿繊維、麻繊維、竹繊維等の植物繊維、絹、羊毛等の動物繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維等の合成繊維などを使用することができる。
これらの充填剤のなかでも、フィルムの透湿性向上や、強度、伸度といった機械特性の維持、低コスト化の観点から、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン、マイカ、タルク、カオリン、クレー、モンモリロナイト、ゼオライトが好ましく、炭酸カルシウムが特に好ましい。
無機充填剤、有機充填剤の平均粒径は、特に限定されないが、0.01〜10μmが好ましい。充填剤(B)の平均粒径を0.01μm以上とすることで、充填剤をフィルム中に高充填することが可能となり、その結果、フィルムの多孔化、透湿性向上のポテンシャルが高いフィルムとなり、平均粒径を10μm以下とすることで、フィルムの延伸性が良好となり、その結果、フィルムの多孔化、透湿性向上のポテンシャルが高いフィルムとなる。充填剤(B)の平均粒径は、より好ましくは0.1〜8μm、さらに好ましくは0.5〜5μm、最も好ましくは1〜3μmである。なお、ここでいう平均粒径とは、レーザー回折散乱式の方法で測定される累積分布50%平均粒子径とする。
本発明の多孔フィルムに用いられる充填剤(B)は、必要に応じて、表面処理剤により処理することができる。用いられる表面処理剤としては、リン酸エステル系化合物、脂肪酸、樹脂酸、界面活性剤、油脂、ワックス、カルボン酸系カップリング剤、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、高分子系表面処理剤などを使用することができる。充填剤(B)としてこれらの表面処理剤により処理された化合物を使用することで、生分解性樹脂(A)との親和性が向上し、充填剤の凝集抑制および分散性向上に効果があり、樹脂組成物中に充填剤を均一に分散させることができるようになる。その結果、延伸時に空孔が均一に形成されるため、透湿性、耐経時収縮性、破断点伸度に優れたフィルムを得ることが可能となる。
これらの中でも、本発明の多孔フィルムに用いられる充填剤(B)に用いられる表面処理剤としては、リン酸エステル系化合物及び/又は脂肪酸であることがより好ましい。
生分解性樹脂(A)としてポリ乳酸系樹脂のほか、熱可塑性樹脂として脂肪族ポリエステル系樹脂または脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂の少なくともいずれかを使用した場合、生分解性樹脂(A)との親和性向上の観点から、本発明の多孔フィルムに用いられる充填剤(B)に用いられる表面処理剤としては、リン酸エステル系化合物を使用することが好ましい。
(有機滑剤)
本発明の多孔フィルムは、コンパウンドペレットやフィルムのブロッキング防止の観点から、フィルム全体100質量%中に有機滑剤を0.1〜5質量%含むことが好ましい。
本発明の多孔フィルムは、コンパウンドペレットやフィルムのブロッキング防止の観点から、フィルム全体100質量%中に有機滑剤を0.1〜5質量%含むことが好ましい。
有機滑剤としては、例えば、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド系などが挙げられる。
(添加剤)
本発明の多孔フィルムには、本発明によって得られる効果を損なわない範囲で、前述した以外の添加剤を含有してもよい。例えば、公知の紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、抗酸化剤、イオン交換剤、粘着性付与剤、消泡剤、着色顔料、染料、結晶核剤などが含有できる。
本発明の多孔フィルムには、本発明によって得られる効果を損なわない範囲で、前述した以外の添加剤を含有してもよい。例えば、公知の紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、抗酸化剤、イオン交換剤、粘着性付与剤、消泡剤、着色顔料、染料、結晶核剤などが含有できる。
また、本発明の多孔フィルムを製造する際には、溶融粘度向上等の目的により、スチレン−(メタ)アクリル酸メチル− メタクリル酸グリシジル共重合体等のポリマー鎖延長剤を添加してもよい。さらに加水分解速度低下等の目的により、本発明の多孔フィルムを製造する際には、カルボジイミド化合物等のポリマー末端封鎖剤を添加してもよい。
(空孔率)
本発明の多孔フィルムは、空孔率が5〜80%であることが重要である。空孔率が5%未満であると、透湿性が不足し、空孔率が80%を超えると、フィルムの破断点伸度が不足する。空孔率は、より好ましくは10〜70%、さらに好ましくは20〜60%である。なお、本発明の多孔フィルムにおける「多孔」とは、空孔率が5%以上であることを意味する。つまり本発明においては、空孔率が5%以上であるフィルムを、多孔フィルムという。
空孔率を5〜80%とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすること、後述する製造方法の中で、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(熱収縮率)
本発明の多孔フィルムは、耐経時収縮性に優れること、すなわち製膜後のフィルムの寸法変化が小さいことが好ましい。これは、フィルムを巻いたロールの外観、およびロールからのフィルムの巻き出し性を維持するためである。さらには、多孔フィルムの加工を行うため熱を加える際に、寸法変化が大きすぎるとシワや破れを生じる恐れがある。
本発明の多孔フィルムは、耐経時収縮性に優れること、すなわち製膜後のフィルムの寸法変化が小さいことが好ましい。これは、フィルムを巻いたロールの外観、およびロールからのフィルムの巻き出し性を維持するためである。さらには、多孔フィルムの加工を行うため熱を加える際に、寸法変化が大きすぎるとシワや破れを生じる恐れがある。
(多孔フィルム1の熱収縮率)
耐経時収縮性の目安として、本発明の多孔フィルム1は、50℃で24時間保管した後の熱収縮率が、延伸方向(延伸方向とは、延伸された方向を意味する)について0〜10%であり、直交方向(直交方向とは、延伸方向に直交する方向を意味する)について−5〜5%であることが重要である。なお、フィルムの延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という。
耐経時収縮性の目安として、本発明の多孔フィルム1は、50℃で24時間保管した後の熱収縮率が、延伸方向(延伸方向とは、延伸された方向を意味する)について0〜10%であり、直交方向(直交方向とは、延伸方向に直交する方向を意味する)について−5〜5%であることが重要である。なお、フィルムの延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という。
熱収縮率を、延伸方向について10%以下、および直交方向について5%以下とすることで、巻き取った後のフィルムの経時収縮、いわゆる巻締りによる巻姿の悪化を抑制できる。さらには巻き硬度が高くなりすぎることによるブロッキングの発生を抑制できる。さらに、多孔フィルム1を複合化するための加熱時に破れやシワの発生を抑制できる。また、延伸方向について0%以上、および直交方向について−5%以上とすることで、巻き取った後のフィルムが経時で長さ方向に弛むことによる、巻姿の悪化を抑制できる。ここで、収縮率が0未満の値(マイナスの値)をとる場合は、フィルムが伸長することを意味する。なお、延伸方向の熱収縮率は0〜7%であることがより好ましく、0〜5%であることがさらに好ましい。また、直交方向の熱収縮率は−3〜3%であることがより好ましく、−2〜2%であることがさらに好ましい。
延伸方向の熱収縮率を0〜10%、直交方向の熱収縮率を−5〜5%とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすること、後述する製造方法の中で、熱処理工程における温度を好ましい範囲とすること、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(多孔フィルム2の熱収縮率)
耐経時収縮性の目安として、本発明の多孔フィルム2は、50℃で24時間保管した後の熱収縮率が最大となる方向(以下、熱収縮率が最大となる方向を方向Aといい、方向Aに直交する方向を方向Bという)について、熱収縮率が0〜10%であり、方向Bの熱収縮率が−5〜5%であることが重要である。なお、ここでいう熱収縮率が最大方向とは、フィルムの熱収縮率をフィルム面内に10°毎に方向を変えて測定し、その熱収縮率が最大になる方向のことである。熱収縮率を、方向Aについて10%以下、および方向Bについて5%以下とすることで、巻き取った後のフィルムの経時収縮、いわゆる巻締りによる巻姿の悪化を抑制できる。さらには巻き硬度が高くなりすぎることによるブロッキングの発生を抑制できる。さらに、多孔フィルム2を複合化するための加熱時に破れやシワの発生を抑制できる。また、方向Aの熱収縮率を0%以上、および方向Bの熱収縮率を−5%以上とすることで、巻き取った後のフィルムが経時で長さ方向に弛むことによる、巻姿の悪化を抑制できる。ここで、収縮率が0未満の値(マイナスの値)をとる場合は、フィルムが伸長することを意味する。なお、方向Aの熱収縮率は0〜7%であることがより好ましく、0〜5%であることがさらに好ましい。また、方向Bの熱収縮率は−3〜3%であることがより好ましく、−2〜2%であることがさらに好ましい。
耐経時収縮性の目安として、本発明の多孔フィルム2は、50℃で24時間保管した後の熱収縮率が最大となる方向(以下、熱収縮率が最大となる方向を方向Aといい、方向Aに直交する方向を方向Bという)について、熱収縮率が0〜10%であり、方向Bの熱収縮率が−5〜5%であることが重要である。なお、ここでいう熱収縮率が最大方向とは、フィルムの熱収縮率をフィルム面内に10°毎に方向を変えて測定し、その熱収縮率が最大になる方向のことである。熱収縮率を、方向Aについて10%以下、および方向Bについて5%以下とすることで、巻き取った後のフィルムの経時収縮、いわゆる巻締りによる巻姿の悪化を抑制できる。さらには巻き硬度が高くなりすぎることによるブロッキングの発生を抑制できる。さらに、多孔フィルム2を複合化するための加熱時に破れやシワの発生を抑制できる。また、方向Aの熱収縮率を0%以上、および方向Bの熱収縮率を−5%以上とすることで、巻き取った後のフィルムが経時で長さ方向に弛むことによる、巻姿の悪化を抑制できる。ここで、収縮率が0未満の値(マイナスの値)をとる場合は、フィルムが伸長することを意味する。なお、方向Aの熱収縮率は0〜7%であることがより好ましく、0〜5%であることがさらに好ましい。また、方向Bの熱収縮率は−3〜3%であることがより好ましく、−2〜2%であることがさらに好ましい。
方向Aの熱収縮率を0〜10%、方向Bの熱収縮率を−5〜5%とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすること、後述する製造方法の中で、熱処理工程における温度を好ましい範囲とすること、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(破断点伸度)
本発明の多孔フィルムは、直交方向又は方向Bの破断点伸度が15%以上であることが重要である。直交方向又は方向Bの破断点伸度が15%以上であると、製膜時にフィルム破れや欠点(穴開き)が生じにくく製膜性が良好となり、同様に加工性も良好となる。また、直交方向又は方向Bの破断点伸度は20%以上であることがより好ましい。なお、直交方向又は方向Bの破断点伸度の上限は特に限定されないが、用いる樹脂および一軸延伸品の特性から1000%以下である。
直交方向又は方向Bの破断点伸度を15%以上とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすること、後述する製造方法の中で、熱処理工程における温度を好ましい範囲とすること、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(分解性)
生分解性樹脂を有するフィルムが、最終的に水と二酸化炭素などに分解されるには大きく分けて次の2つの工程がある。
生分解性樹脂を有するフィルムが、最終的に水と二酸化炭素などに分解されるには大きく分けて次の2つの工程がある。
1)(所望の用途で使用後、一旦回収したゴミ袋内などで)フィルムが崩壊し形状が細かくなる、
2)コンポストや土中などで加水分解や酵素分解が進行し、最終的に微生物の代謝により最終的には水と二酸化炭素にまで分解される。
2)コンポストや土中などで加水分解や酵素分解が進行し、最終的に微生物の代謝により最終的には水と二酸化炭素にまで分解される。
2)の分解性を決定する因子は主に生分解性樹脂の分子構造によるが、本発明では、1)はフィルムの引裂伝播抵抗および引張強度が重要因子であることを見出した。
なお、本発明でいう分解性とは、詳細は後述するが、所望の用途でフィルムを使用した後、容易に崩壊すること、さらにはそれに伴い、生分解性が速まることをいう。
(引裂伝播抵抗)
本発明の多孔フィルムは、延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗が1,000mN/mm以下であることが好ましい。延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗が1,000mN/mmを超えると、分解性が不足することがある。延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗は、より好ましくは800mN/mm以下である。なお、延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗の下限は特に限定されないが、実用上、5mN/mm以上である。
本発明の多孔フィルムは、延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗が1,000mN/mm以下であることが好ましい。延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗が1,000mN/mmを超えると、分解性が不足することがある。延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗は、より好ましくは800mN/mm以下である。なお、延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗の下限は特に限定されないが、実用上、5mN/mm以上である。
延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗を1,000mN/mm以下とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすること、後述する製造方法の中で、熱処理工程における温度を好ましい範囲とすること、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(引張強度)
本発明の多孔フィルムは、直交方向又は方向Bの引張強度が15MPa以下であることが好ましい。直交方向又は方向Bの引張強度が15MPaを超えると、分解性が不足することがある。直交方向又は方向Bの引張強度は、より好ましくは10MPa以下である。なお、直交方向又は方向Bの引張強度の下限は特に限定されないが、実用上、0.5MPa以上である。
本発明の多孔フィルムは、直交方向又は方向Bの引張強度が15MPa以下であることが好ましい。直交方向又は方向Bの引張強度が15MPaを超えると、分解性が不足することがある。直交方向又は方向Bの引張強度は、より好ましくは10MPa以下である。なお、直交方向又は方向Bの引張強度の下限は特に限定されないが、実用上、0.5MPa以上である。
直交方向又は方向Bの引張強度を15MPa以下とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすること、後述する製造方法の中で、熱処理工程における温度を好ましい範囲とすること、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(透湿度)
本発明の多孔フィルムは、透湿度が500g/(m2・day)以上であることが好ましい。透湿度が500g/(m2・day)を下回ると透湿性が不足し、多孔フィルムの高湿度側に結露が発生する場合がある。透湿度は、より好ましくは700g/(m2・day)以上であり、さらに好ましくは1,000g/(m2・day)以上である。なお、透湿度の上限は特に限定されないが、用いる樹脂および一軸延伸品の特性から10,000g/(m2・day)以下である。
本発明の多孔フィルムは、透湿度が500g/(m2・day)以上であることが好ましい。透湿度が500g/(m2・day)を下回ると透湿性が不足し、多孔フィルムの高湿度側に結露が発生する場合がある。透湿度は、より好ましくは700g/(m2・day)以上であり、さらに好ましくは1,000g/(m2・day)以上である。なお、透湿度の上限は特に限定されないが、用いる樹脂および一軸延伸品の特性から10,000g/(m2・day)以下である。
透湿度を500g/(m2・day)以上とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすること、後述する製造方法の中で、熱処理工程における温度を好ましい範囲とすること、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(耐水圧)
本発明の多孔フィルムは、耐水圧が400mm以上であることが好ましい。耐水圧が400mmを下回る場合、レインウェアなど水と接触する用途に用いた際に、液体の水が多孔フィルムを通過してしまうことがある。耐水圧は、より好ましくは700mm以上であり、さらに好ましくは1,000mm以上である。なお、耐水圧の上限は特に限定されないが、用いる樹脂および一軸延伸品の特性から10,000mm以下である。
本発明の多孔フィルムは、耐水圧が400mm以上であることが好ましい。耐水圧が400mmを下回る場合、レインウェアなど水と接触する用途に用いた際に、液体の水が多孔フィルムを通過してしまうことがある。耐水圧は、より好ましくは700mm以上であり、さらに好ましくは1,000mm以上である。なお、耐水圧の上限は特に限定されないが、用いる樹脂および一軸延伸品の特性から10,000mm以下である。
耐水圧を400mm以上とするための方法としては、充填剤(B)を前述した好ましい含有量とすること、後述する製造方法の中で、延伸工程における倍率を好ましい範囲とすること、キャスト工程において、後述の溶融樹脂膜角度を好ましい範囲とすることが挙げられる。また、より好ましくは、これら方法の複数を組み合わせる方法であり、さらに好ましくは、これら方法の全てを組み合わせる方法である。
(厚み)
本発明の多孔フィルムは、フィルム厚みが5〜200μmであることが好ましい。フィルム厚みを5μm以上とすることで、フィルムとした際のコシが強くなり、取り扱い性に優れ、また、ロール巻姿や巻出し性が良好となる。フィルム厚みを200μm以下とすることで柔軟性、透湿性に優れるものとなる。フィルム厚みは、7〜100μmがより好ましく、10〜50μmがさらに好ましく、12〜40μmが特に好ましい。
本発明の多孔フィルムは、フィルム厚みが5〜200μmであることが好ましい。フィルム厚みを5μm以上とすることで、フィルムとした際のコシが強くなり、取り扱い性に優れ、また、ロール巻姿や巻出し性が良好となる。フィルム厚みを200μm以下とすることで柔軟性、透湿性に優れるものとなる。フィルム厚みは、7〜100μmがより好ましく、10〜50μmがさらに好ましく、12〜40μmが特に好ましい。
(製造方法)
次に、本発明の多孔フィルムを製造する方法について具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限を受けるものではない。
次に、本発明の多孔フィルムを製造する方法について具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限を受けるものではない。
本発明における生分解性樹脂(A)であるポリ乳酸系樹脂は、例えば、次のような方法で得ることができる。原料としては、L−乳酸またはD−乳酸の乳酸成分を主体とし、前述した乳酸成分以外のヒドロキシカルボン酸を併用することができる。またヒドロキシカルボン酸の環状エステル中間体、例えば、ラクチド、グリコリド等を原料として使用することもできる。更にジカルボン酸類やグリコール類等も使用することができる。
ポリ乳酸系樹脂は、上記原料を直接脱水縮合する方法、または上記環状エステル中間体を開環重合する方法によって得ることができる。例えば直接脱水縮合して製造する場合、乳酸類または乳酸類とヒドロキシカルボン酸類を好ましくは有機溶媒、特にフェニルエーテル系溶媒の存在下で共沸脱水縮合し、特に好ましくは共沸により留出した溶媒から水を除き実質的に無水の状態にした溶媒を反応系に戻す方法によって重合することにより高分子量のポリマーが得られる。
また、ラクチド等の環状エステル中間体をオクチル酸錫等の触媒を用い開環重合することによっても高分子量のポリマーが得られることも知られている。このとき、有機溶媒中での加熱還流時の水分および低分子化合物の除去の条件を調整する方法や、重合反応終了後に触媒を失活させ解重合反応を抑える方法、製造したポリマーを熱処理する方法などを用いることにより、ラクチド量の少ないポリマーを得ることができる。
本発明の多孔フィルムを製造するために用いる組成物(原料)、つまり、生分解性樹脂(A)、充填剤(B)、あるいは有機滑剤などのその他の成分を含有する組成物を得るにあたっては、各成分を溶媒に溶かした溶液を均一混合した後、溶媒を除去して組成物を製造することも可能であるが、溶解・溶媒除去等の工程が不要かつ生産性の高い製造方法である、各成分を溶融混練することにより組成物を製造する溶融混練法を採用することが好ましい。その溶融混練方法については、特に制限はなく、ニーダー、ロールミル、バンバリーミキサー、単軸または二軸押出機等の通常使用されている公知の混合機を用いることができる。中でも生産性の観点から、単軸または二軸押出機の使用が好ましい。
溶融混練時の温度は150℃〜240℃の範囲が好ましく、生分解性樹脂(A)の劣化を防ぐ意味から、180℃〜220℃の範囲とすることがより好ましい。
本発明の多孔フィルムを製造するにあたっては、例えば前述した方法により得られた組成物を一旦ペレット化し、再度溶融混練して押出・製膜する際には、ペレットを60〜100℃にて6時間以上乾燥するなどして、水分量を500ppm(質量基準)以下、好ましくは200ppm(質量基準)以下とすることが好ましい。さらに、真空度10Torr以下の高真空下で真空乾燥をすることで、ポリ乳酸系樹脂等を含有する組成物中の乳酸オリゴマー成分量を低減させることが好ましい。ポリ乳酸系樹脂等を含有する組成物の水分量を500ppm(質量基準)以下、乳酸オリゴマー成分量を低減することで、溶融混練中の加水分解を防ぎ、それにより分子量低下を防ぐことができ、製膜工程における溶融粘度を適度なレベルとし、製膜工程を安定させることができるためにも好ましい。また、同様の観点から、一旦ペレット化、あるいは溶融押出・製膜する際には、真空ベント孔付きの2軸押出機を使用し、水分や低分子量物などの揮発物を除去しながら溶融押出することが好ましい。
本発明の多孔フィルム1又は2は、これに限定されるものではないが、例えば上記した方法により得られた組成物を用いて、未延伸フィルムを製造する工程、フィルムを一方向に延伸する工程(以下、延伸工程という)、フィルムを加熱する工程(以下、熱処理工程という)をこの順に経ることにより得ることができる。
未延伸フィルムの製造法としては、インフレーション法やチューブラー法も適用可能であるが、溶融樹脂を吐出してキャストする工程(以下、キャスト工程という)を有するTダイキャスト法であることが好ましい。これは、Tダイキャスト法の場合、後述するようにキャスト位置を調整することにより溶融樹脂および粒子を配向・配列させることが可能であり、結果として得られる多孔フィルムの耐経時収縮性と破断点伸度のバランスおよび透湿性に優れたるからである。つまり本発明の多孔フィルムの製造方法においては、キャスト工程、延伸工程、及び熱処理工程をこの順に有する製造方法であることが好ましい。
延伸工程について、長さ方向の延伸として代表的なものはロールの周速差を利用したロール延伸であり、幅方向の延伸として代表的なものは幅方向をクリップで把持し、該クリップを延伸パターンに沿ったレール上を走行させるテンター延伸である。本発明において、フィルムを一方向に延伸するにあたり上記した何れの方法を用いても構わないが、生産性および装置構成の簡便さの観点から、その方法は縦方向のロール延伸であることが好ましい。
本発明の多孔フィルム1は、一方向のみに延伸されていることが重要である(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)。フィルムを一方向に延伸することにより、生分解樹脂(A)と充填剤(B)との界面に剥離が発生し、それによって透湿性に優れた多孔フィルムを得ることができる。なお、フィルムを二方向以上に延伸してしまうと(例えば一方向に延伸後、その直交方向に延伸するなど)、製造装置が複雑となるためコストが上昇し、製造時にフィルム破れが多発するため安定した多孔フィルムの採取ができなくなることがある。さらには、得られたフィルムの破断点伸度が小さくなることがある。また、破断点強度が高くなりすぎ、上述した分解性に劣るものとなることがある。
本発明の多孔フィルム2は、一方向のみに延伸されていることが好ましい(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)。フィルムを一方向に延伸することにより、生分解樹脂(A)と充填剤(B)との界面に剥離が発生し、それによって透湿性に優れた多孔フィルムを得ることができる。なお、フィルムを二方向以上に延伸してしまうと(例えば一方向に延伸後、その直交方向に延伸するなど)、製造装置が複雑となるためコストが上昇し、製造時にフィルム破れが多発するため安定した多孔フィルムの採取ができなくなることがある。さらには、得られたフィルムの破断点伸度が小さくなることがある。また、破断点強度が高くなりすぎ、上述した分解性に劣るものとなることがある。一方向のみに延伸されている場合、一般的に方向Aが延伸方向と一致する。
熱処理工程については、ロール熱処理やテンター熱処理が可能である。装置構成の簡便さの観点から、ロール延伸を行う場合にはロール熱処理を、テンター延伸を行う場合にはテンター熱処理を行うことが好ましい。
本発明の多孔フィルムをTダイキャスト法により製造する場合は、例えば次のような工程にて行う。前述のような方法により調整した組成物をベント孔付き2軸押出機にて溶融押出して、リップ間隔0.5〜3mmのスリット状の口金から吐出し、0〜40℃の表面温度に設定した金属製冷却キャスティングドラム上に、直径0.5mmのワイヤー状電極を用いて静電印加して密着させ、未延伸キャストフィルムを得る。
また、前記キャスト工程において、口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜と、該口金のリップを通る鉛直平面とのなす角度(該角度を溶融樹脂膜角度という)が、15〜70°となるようにキャストすることが好ましい。なお、上記の状況を図1にて簡便に説明する。通常、Tダイキャスト法によりフィルムを製造する際には、フィルムの厚みムラを小さくするため、溶融樹脂膜角度は0〜10°とすることが一般的である。これに対して、本発明においては、キャスト工程において溶融樹脂膜角度を15〜70°として製膜することにより、耐経時収縮性と破断点伸度のバランスを取りつつ、透湿性に優れた多孔フィルムが得られることを見出した。これは、溶融樹脂膜角度を15〜70°とすることにより、キャスト時に生分解性樹脂(A)が配向し結晶化しやすくなるため、それに応じて充填剤(B)も生分解性樹脂(A)の配向・結晶化した領域を避けて配列しやすくなり、結果として相対的に低い延伸倍率においても空孔が形成されやすくなるためである。なお、多孔フィルムにポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有し、その種類および含有量を前述した好ましいものとすると、充填剤(B)がより配列しやすいため、上記の空孔形成はさらに促進される。溶融樹脂膜角度が70°を超えるとキャスト性が悪化し、幅や厚みの均一なフィルムを製造できない可能性がある。また、キャスト工程の溶融樹脂膜角度は25〜60°であることがより好ましく、30〜50°であることがさらに好ましい。
キャスト工程の溶融樹脂膜角度を15〜70°とするには、溶融樹脂からなる膜を冷却ドラムへ密着させるためのワイヤー状電極の位置を調整することのほか、口金の位置を冷却ドラムの中心よりもドラム回転方向へ寄せることにより達成される。
このようにして得られた未延伸フィルムに対して縦方向のロール延伸を行う場合は、例えば以下の方法が適用できる。まず、未延伸フィルムを加熱ロール上で搬送することによって縦延伸を行う温度まで昇温する。昇温には赤外線ヒーターなど補助的な加熱手段を併用しても良い。延伸温度の好ましい範囲は30〜90℃であり、より好ましくは30〜75℃、さらに好ましくは40〜70℃である。このようにして昇温した未延伸フィルムを、加熱ロール間の周速差を用いてフィルム長手方向に1段、もしくは2段以上の多段で延伸を行う。延伸工程における延伸倍率(ここでいう延伸倍率とは、多段で延伸を行った場合には、各段階の延伸倍率の積を意味する。)は1.5〜4.5倍が好ましく、より好ましくは2.5〜4.0倍である。
次に、この延伸フィルムを幅方向の長さを固定した緊張下、または、幅方向に弛緩しながら熱処理する。熱処理工程の好ましい熱処理温度は30〜75℃であり、より好ましくは40〜70℃である。通常、フィルムの熱収縮率を低下させたい場合の熱処理温度は、90℃を超える高温とする。これに対して、本発明では、熱処理温度を30〜75℃の範囲とすることが、得られる多孔フィルムの延伸方向における熱収縮率を0〜10%としながら、直交方向における破断点伸度を15%以上とするために好ましいことを見出した。これは、熱処理温度が高すぎると分子が配向した状態での結晶化が進行し過ぎ、それによって直交方向の破断点伸度が低下してしまうからである。なお、熱処理時間は0.2〜30秒の範囲で行うのが好ましいが、特に限定されない。また、延伸後に延伸方向において弛緩を行う場合、その弛緩率は1〜10%であることが好ましく、より好ましくは3〜5%である。
以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら制限を受けるものではない。
[測定及び評価方法]
実施例中に示す測定や評価は次に示す条件で行った。
[測定及び評価方法]
実施例中に示す測定や評価は次に示す条件で行った。
(1)空孔率(%)
フィルムを30mm×40mmの大きさに切取り試料とした。電子比重計(ミラージュ貿易(株)製SD−120L)を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて比重の測定を行った。測定を3回行い、平均値をそのフィルムの比重ρとした。
フィルムを30mm×40mmの大きさに切取り試料とした。電子比重計(ミラージュ貿易(株)製SD−120L)を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて比重の測定を行った。測定を3回行い、平均値をそのフィルムの比重ρとした。
次に、測定したフィルムを240℃、5MPaで熱プレスを行い、その後、25℃の水で急冷して、空孔を完全に消去したシートを作成した。このシートの比重を上記した方法で同様に測定し、平均値を樹脂の比重(d)とした。フィルムの比重と樹脂の比重から、以下の式により空孔率を算出した。
空孔率(%)=〔(d−ρ)/d〕×100
その空孔率の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○ :20%以上60%以下
△ :10%以上20%未満、または60%を超え70%以下
△△:5%以上10%未満、または70%を超え80%以下
× :5%未満、または80%を超える。
その空孔率の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○ :20%以上60%以下
△ :10%以上20%未満、または60%を超え70%以下
△△:5%以上10%未満、または70%を超え80%以下
× :5%未満、または80%を超える。
(2)熱収縮率
延伸方向の熱収縮率を測定する際には、延伸方向に長さ150mm、幅10mmの短冊状にサンプルを切り出し、長さ方向に100mm間の標線を入れた。このサンプルを、内部を50℃保持した乾熱式オーブンにより24時間処理した後に、標線間の寸法を計り、次式に従って熱収縮率を算出した。測定は1水準につき5回行い、5回の測定の平均値から延伸方向の熱収縮率を求めた。
収縮率(%)=[{(収縮前寸法)−(収縮後寸法)}/(収縮前寸法)]×100
その延伸方向についての熱収縮率の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○:0%以上7%以下
△:7%を超え10%以下
×:0%未満、または10%を超える。
延伸方向の熱収縮率を測定する際には、延伸方向に長さ150mm、幅10mmの短冊状にサンプルを切り出し、長さ方向に100mm間の標線を入れた。このサンプルを、内部を50℃保持した乾熱式オーブンにより24時間処理した後に、標線間の寸法を計り、次式に従って熱収縮率を算出した。測定は1水準につき5回行い、5回の測定の平均値から延伸方向の熱収縮率を求めた。
収縮率(%)=[{(収縮前寸法)−(収縮後寸法)}/(収縮前寸法)]×100
その延伸方向についての熱収縮率の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○:0%以上7%以下
△:7%を超え10%以下
×:0%未満、または10%を超える。
同様の方法によって、直交方向の熱収縮率を求めた。
その直交方向についての熱収縮率の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○:−3%以上3%以下
△:−5%以上−3%未満、または3%を超え5%以下
×:−5%未満、または5%を超える。
○:−3%以上3%以下
△:−5%以上−3%未満、または3%を超え5%以下
×:−5%未満、または5%を超える。
また、熱収縮率が最大となる方向を決定する際には、いずれかの方向を0°とし、フィルム面内に−90°から90°まで10°毎に方向を変えて同様に熱収縮率を測定し、熱収縮率が最大となる方向(方向A)の熱収縮率、およびそれとは直行する方向(方向B)の熱収縮率を求めた。
その方向Aについての熱収縮率の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○:0%以上7%以下
△:7%を超え10%以下
×:0%未満、または10%を超える。
○:0%以上7%以下
△:7%を超え10%以下
×:0%未満、または10%を超える。
また、方向Bについての熱収縮率の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○:−3%以上3%以下
△:−5%以上−3%未満、または3%を超え5%以下
×:−5%未満、または5%を超える。
○:−3%以上3%以下
△:−5%以上−3%未満、または3%を超え5%以下
×:−5%未満、または5%を超える。
(3)破断点伸度
オリエンテック社製TENSILON(登録商標) UCT−100を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、直交方向又は方向Bの破断点伸度を測定した。
オリエンテック社製TENSILON(登録商標) UCT−100を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、直交方向又は方向Bの破断点伸度を測定した。
具体的には、直交方向に長さ150mm、幅10mmの短冊状にサンプルを切り出し、初期引張チャック間距離50mm、引張速度200mm/分で、JIS K−7127(1999)に規定された方法にしたがって10回の測定を行い、その平均値を破断点伸度とした。
その破断点伸度の値を用いて、以下の基準にて評価した。
○:20%以上
△:15%以上20%未満
×:15%未満。
○:20%以上
△:15%以上20%未満
×:15%未満。
また、方向Bについて、同様に測定を行い、その破断伸度の値を用いて以下の基準にて評価した。
○:20%以上
△:15%以上20%未満
×:15%未満。
○:20%以上
△:15%以上20%未満
×:15%未満。
(4)引裂伝播抵抗
室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、延伸方向の引裂伝播抵抗を測定した。
室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、延伸方向の引裂伝播抵抗を測定した。
具体的には、延伸方向に長さ150mm、幅40mmの短冊状にサンプルを切り出し、短冊状サンプルの幅中央に75mmの切り込みを入れ、速度200mm/分で、JIS K7128−1(1998)のトラウザー引裂法に準拠し、延伸方向について測定を5回行い、その平均値を引裂伝播抵抗とした。
なお、本発明における引裂伝播抵抗とは、JIS K7128−1(1998)のトラウザー引裂法にある「引裂強さ」(試験片の引裂力(mN)を試験片の厚さ(mm)で割ったもの)のことである。
また方向Aについて、同様に測定を実施した。
(5)引張強度
オリエンテック社製TENSILON UCT−100を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、直交方向の引張強度を測定した。
オリエンテック社製TENSILON UCT−100を用いて、室温23℃、相対湿度65%の雰囲気にて、直交方向の引張強度を測定した。
具体的には、直交方向に長さ150mm、幅10mmの短冊状にサンプルを切り出し、初期引張チャック間距離50mm、引張速度200mm/分で、JIS K−7127(1999)に規定された方法に従って10回の測定を行い、その平均値を引張強度とした。
また方向Bについて、同様に測定を実施した。
(6)透湿度
25℃、90%RHに設定した恒温恒湿装置にて、JIS Z0208(1976)に規定された方法に従って透湿度(g/(m2・day))を測定した。
25℃、90%RHに設定した恒温恒湿装置にて、JIS Z0208(1976)に規定された方法に従って透湿度(g/(m2・day))を測定した。
(7)耐水圧
JIS L1092(2009)、A法(低水圧法)に規定された方法に準拠して耐水圧(mm)の測定を行った。なお、フィルムを固定するクランプの間へ、下から順にフィルム、パッキン、金網、パッキンと置き、全体をクランプで挟み込んだ状態で耐水圧を測定した。金網は平織、網目4mm間隔、線径1mmのものを使用した。また、測定値の上限が1,500mmであったため、1,500mmを超える場合は「1500<」と表記した。
JIS L1092(2009)、A法(低水圧法)に規定された方法に準拠して耐水圧(mm)の測定を行った。なお、フィルムを固定するクランプの間へ、下から順にフィルム、パッキン、金網、パッキンと置き、全体をクランプで挟み込んだ状態で耐水圧を測定した。金網は平織、網目4mm間隔、線径1mmのものを使用した。また、測定値の上限が1,500mmであったため、1,500mmを超える場合は「1500<」と表記した。
[生分解性樹脂(A)(ポリ乳酸系樹脂)]
(A1)
ポリ乳酸系樹脂、質量平均分子量=200,000、D体含有量=1.4モル%、融点=166℃、生分解度=99%(40日、JIS K6953−2(2010))
(A2)
ポリ乳酸系樹脂、質量平均分子量=200,000、D体含有量=12.0モル%、融点=無し、生分解度=99%(40日、JIS K6953−2(2010))
なお、上記の質量平均分子量は 日本Waters(株)製、Waters2690を用い、ポリスチレンを標準とし、カラム温度40℃、クロロホルム溶媒を用いて測定した。
また、上記の融点は、ポリ乳酸系樹脂を100℃の熱風オーブン中で24時間加熱させた後に、セイコーインスツル社製示差走査熱量計RDC220を用い、試料5mgをアルミニウム製受皿にセットし、25℃から昇温速度20℃/分で250℃まで昇温した際の結晶融解ピークのピーク温度として求めた。
[生分解性樹脂(A)(ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂)]
(A3)
ポリブチレンサクシネート樹脂(三菱化学社製、商品名“GSPla”(登録商標)AZ91T)、生分解度=85%(40日、JIS K6953−2(2010))
(A4)
ポリ(ブチレンアジペート・テレフタレート)樹脂(BASF社製、商品名“エコフレックス” F Blend C1200)、生分解度=90%(80日、JIS K6953−2(2010))
(A5)
数平均分子量8,000のポリエチレングリコール62質量部とL−ラクチド38質量部とオクチル酸スズ0.05質量部を混合し、撹拌装置付きの反応容器中で、窒素雰囲気下160℃で3時間重合することで、数平均分子量8,000のポリエチレングリコールの両末端に数平均分子量2,500のポリ乳酸セグメントを有するブロック共重合体可塑剤のA5を得た。生分解度=80%(300日、JIS K6953−2(2010))
[可塑剤]
(P1)
アセチルクエン酸トリブチル、ファイザー社製、商品名“シトロフレックスA−4”)
[充填剤(B)]
(B1)
炭酸カルシウム(味の素ファインテクノ株式会社製、商品名“トップフローH200”、平均粒子径:1.7μm、表面処理剤:リン酸エステル系化合物)
(B2)
炭酸カルシウム(三共精粉株式会社製、商品名“E#2010”、平均粒子径:1.8μm、表面処理剤:ステアリン酸)
(実施例1)
生分解性樹脂(A1)4質量%、生分解性樹脂(A2)11質量%、生分解性樹脂(A3)20質量%、生分解性樹脂(A5)15質量%、充填剤(B1)50質量%の混合物をシリンダー温度190℃のスクリュー径44mmの真空ベント付き2軸押出機に供し、真空ベント部を脱気しながら溶融混練し、均質化した後にペレット化して組成物を得た。
この組成物のペレットを、回転式ドラム型真空乾燥機を用いて、温度60℃で12時間真空乾燥した。
この組成物のペレットをシリンダー温度190℃の単軸押出機に供給し、Tダイ口金温度190℃でフィルム状に押し出し、20℃に冷却したドラム上にキャストして未延伸フィルムを作製した。なお、この際の溶融樹脂膜角度は45°とした。この未延伸フィルムをロール式延伸機に導き、温度40℃にて長さ方向に3倍延伸し、一度冷却ロール上で冷却した後に温度60℃のロール上を通して熱処理を行い、厚さ20μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1に示した。なお、方向Aと延伸方向は一致していた。
(実施例2〜19、比較例1〜4、6、7)
フィルムの組成と製造条件を表1、2、3のように変更した以外は、実施例1と同様にして厚さ20μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1、2、3に示した。なお、延伸を行っていない比較例1を除き、いずれの場合も、方向Aと延伸方向は一致していた。また、比較例1ではフィルムの長手方向が方向Aであった。
フィルムの組成と製造条件を表1、2、3のように変更した以外は、実施例1と同様にして厚さ20μmのフィルムを得た。得られたフィルムの物性を表1、2、3に示した。なお、延伸を行っていない比較例1を除き、いずれの場合も、方向Aと延伸方向は一致していた。また、比較例1ではフィルムの長手方向が方向Aであった。
(比較例5)
溶融樹脂膜角度を80°とした以外は、実施例1と同様にして製造を試みたが、溶融樹脂膜の穴あき、破断、幅変動が相次いだため、未延伸フィルムを得ることができなかった。
(比較例8)
フィルムの組成を表3のように変更した以外は、実施例1と同様にして製造を試みたが、延伸が不可能であった。
フィルムの組成を表3のように変更した以外は、実施例1と同様にして製造を試みたが、延伸が不可能であった。
なお、表の「MD」は長さ方向、「TD」は幅方向のことである。延伸を行っていない比較例1を除き、MDが延伸方向、TDが直交方向である。
1 口金
2 リップ
3 口金のリップを通る鉛直平面
4 口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜
5 口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜と、口金のリップを通る鉛直平面とのなす角度(溶融樹脂膜角度)
6 冷却ドラム
2 リップ
3 口金のリップを通る鉛直平面
4 口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜
5 口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜と、口金のリップを通る鉛直平面とのなす角度(溶融樹脂膜角度)
6 冷却ドラム
本発明の多孔フィルムは、主に生分解性樹脂からなり、耐経時収縮性と破断点伸度のバランスが良好であり、透湿性に優れた多孔フィルムである。本発明の多孔フィルムは、ベッド用シーツ、枕カバー、衛生ナプキンや紙おむつ等の吸収性物品のバックシートといった医療・衛生材料;雨天用衣類、手袋等の衣料材料;ゴミ袋や堆肥袋、あるいは野菜や果物等の食品用袋、各種工業製品の袋などの包装材料、などに使用できる。
Claims (10)
- 生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
一方向のみに延伸されており(以下、延伸された方向を延伸方向といい、延伸方向に直交する方向を直交方向という)、
延伸方向の熱収縮率が0〜10%であり、
直交方向の熱収縮率が−5〜5%であり、
直交方向の破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。 - 生分解性樹脂(A)を含み、
多孔フィルムの全成分100質量%中に、充填剤(B)を1〜70質量%含み、
空孔率が5〜80%であり、
熱収縮率が最大となる方向(以下、熱収縮率が最大となる方向を方向Aといい、方向Aに直交する方向を方向Bという)の熱収縮率が0〜10%であり、
方向Bの熱収縮率が−5〜5%であり、
方向Bの破断点伸度が15%以上であることを特徴とする、多孔フィルム。 - 延伸方向又は方向Aの引裂伝播抵抗が1,000mN/mm以下であり、直交方向又は方向Bの引張強度が15MPa以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の多孔フィルム。
- 透湿度が500g/(m2・day)以上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多孔フィルム。
- 生分解性樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂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多孔フィルム。
- ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする、請求項5に記載の多孔フィルム。
- ポリ乳酸系樹脂以外の熱可塑性樹脂が、ポリエーテル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体及びポリエステル系セグメントとポリ乳酸系セグメントとを有するブロック共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂と、脂肪族ポリエステル系樹脂及び脂肪族芳香族ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つの樹脂との組み合わせからなることを特徴とする、請求項6に記載の多孔フィルム。
- 溶融樹脂を吐出してキャストする工程(以下、キャスト工程という)、フィルムを一方向に延伸する工程(以下、延伸工程という)、フィルムを加熱する工程(以下、熱処理工程という)をこの順に有する多孔フィルムの製造方法であって、
該熱処理工程における温度が30〜75℃であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の多孔フィルムの製造方法。 - 前記延伸工程において、1.5〜4.5倍に延伸することを特徴とする、請求項8に記載の多孔フィルムの製造方法。
- 前記キャスト工程において、口金のリップから吐出された溶融樹脂からなる膜と、該口金のリップを通る鉛直平面とのなす角度が、15〜70°となるようにキャストすることを特徴とする、請求項8又は9に記載の多孔フィルムの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN113088056A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-07-09 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种含有纤维状孔的聚乳酸多孔材料及其制备方法 |
| WO2022249652A1 (ja) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | 株式会社Tbm | 樹脂組成物及び成形品 |
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2014
- 2014-09-02 JP JP2014177779A patent/JP2015083661A/ja active Pending
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| JP2022182473A (ja) * | 2021-05-28 | 2022-12-08 | 株式会社Tbm | 樹脂組成物及び成形品 |
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