CN112805137A - 双轴取向聚酰胺膜及聚酰胺膜压延卷 - Google Patents
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Abstract
提供一种双轴取向聚酰胺膜,其即使是接近于压延卷的端部的制品,机械特性、热特性也良好,并且制袋后的吸湿所致的S字卷曲少。一种双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,是包含含有60质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂的双轴取向聚酰胺膜,膜的分子取向角为20°以上,吸湿应变为1.3%以下,冲击强度为0.8J/15μm以上,并且在160℃下加热10分钟后的热收缩率在MD方向和TD方向上均为0.6~3.0%。
Description
技术领域
本发明涉及食品等的包装中使用的耐冲击性、耐针孔性优异的双轴取向酰胺膜。特别是涉及一种双轴取向聚酰胺膜,在将压延卷(mill roll)的宽度方向上接近于端部的膜加工成食品包装用的袋的情况下,因吸湿而引起的S字卷曲现象少。
背景技术
通常,双轴取向聚酰胺膜由于机械特性、热特性、气体阻隔性优异,所以被广泛用于各种食品等的包装用材料。但是,对于以往的双轴取向聚酰胺膜而言,由于在高湿度环境下因吸湿而发生伸长,所以存在如下问题:在加工成袋的情况下,袋因吸湿而卷曲成S字状,难以将袋装箱,或者在向袋中填充内容物的装置的输送部中产生不良情况。
这样的问题容易在由接近于压延卷的端部的分切卷的膜制作袋时产生。在此,压延卷是指在膜制造工序中将两端耳部修剪后进行卷绕而成的制膜装置的整个宽度的膜卷,分切卷是指为了进行印刷加工、层压加工等而将压延卷分切而使宽度变窄的膜卷。
食品包装用途中使用的上述聚酰胺膜通常在对其表面实施印刷之后将聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃系树脂膜层压,以聚酰胺膜为外侧与流动方向平行地折叠成2折,将3边热熔接并切出,由此制成1边为开封状态的3边密封袋。然后,在该袋中填充内容物并密封,供于市场。
用于这样的食品包装用途的聚酰胺膜主要通过双轴拉伸法制造。但是,通过双轴拉伸法制造的双轴取向聚酰胺膜容易在膜宽度方向上产生物性的偏差。关于该宽度方向的物性的偏差,认为弯曲现象为一个原因。所谓弯曲现象,认为是如下现象:在热定型处理工序中达到高温而产生纵向的收缩应力时,膜的两端部被夹具把持而被约束,与此相对,膜的中央部的约束力弱而收缩,因此取向的主轴在宽度方向上呈弓状地倾斜。
由于弯曲现象,所以热收缩率、吸湿引起的尺寸变化率、折射率等物性值在主轴(显示最大值的角度)在膜的宽度方向上不同。这样,倾斜方向的热收缩率、吸湿引起的尺寸变化率的物性值差变大。
即,如果用通过以往方法得到的食品包装用的双轴取向聚酰胺膜制作袋,则由于弯曲现象,在对折的袋的表面和背面,取向的主轴方向不同,因此尺寸变化也在表面和背面产生差异,在袋的角部发生翘曲。即,存在如下情况:产生袋的2边卷曲成S字状的现象(以下也简称为S字卷曲),在将袋装箱时难以装入箱中,或者在向袋填充内容物的装置的输送部产生不良情况。
作为针对弯曲现象的对策,提出了如下方法:利用满足特定的沸水收缩应变与分子取向角度差的关系的聚酰胺膜来降低由吸湿导致的偏差,所述特定的沸水收缩应变是通过在横向拉伸后进行冷却之后进行热固定而得到的(参照专利文献1)。但是,在由接近于压延卷的端部的膜的分切卷制作的袋中,有时产生由吸湿引起的S字卷曲。
另外,提出了通过α型结晶的取向主轴的方向相对于膜的纵向或横向为14度以下的双轴取向聚酰胺系树脂膜来降低沸水处理后的S字卷曲的方法,所述双轴取向聚酰胺系树脂膜的特征在于,沿纵向分成2个阶段进行拉伸(参照专利文献2)。
但是,在该方法中,在由接近于压延卷的端部的膜的分切卷制作的袋中,有时也会产生由吸湿引起的S字卷曲。专利文献2的对策被认为是针对将袋用沸水处理后产生的S字卷曲现象的对策,而不是针对由吸湿引起的S字卷曲现象的对策。
针对由吸湿引起的S字卷曲现象的问题,提出了包装袋的表面和背面的双轴拉伸聚酰胺膜层的主取向轴方向所成的锐角为30°以下的包装袋(参照专利文献3)。但是,在该方法中,对于由从压延卷的中央附近分切的卷的膜制作的袋而言,由于表面和背面的聚酰胺膜层的主取向轴方向所成的角小,所以由吸湿引起的S字卷曲少,但对于接近于压延卷的端部的袋而言,由于表面和背面的聚酰胺膜的主取向轴方向所成的角大,所以无法减少由吸湿引起的S字卷曲的产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第2623939号公报
专利文献2:日本特许第3726304号公报
专利文献3:日本特开2012-254804号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明是以上述课题为背景而完成的,其目的在于,提供一种双轴取向聚酰胺膜及膜压延卷,即使是使用接近于压延卷的端部的膜制品制作的包装袋,由吸湿引起的S字卷曲也少。
用于解决课题的手段
本申请的发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果最终完成了本发明。
本发明包括以下构成。
[1]一种双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,是包含含有60质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂的双轴取向聚酰胺膜,膜的分子取向角为20°以上,吸湿应变为1.3%以下,冲击强度为0.8J/15μm以上,并且160℃下加热10分钟后的热收缩率在MD方向和TD方向上均为0.6~3.0%。
[2]根据[1]所述的双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,其是包含含有90质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂的双轴取向聚酰胺膜。
[3]根据[1]或[2]所述的双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,在160℃下加热10分钟后的膜的热收缩应变为2.0%以下。
[4]一种双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,在权利要求1~3中任一项所述的双轴取向聚酰胺膜的至少单面具有易粘接层,所述易粘接层包含以固体成分计涂布量为0.01~3g/m2的聚酯树脂、聚氨酯树脂和/或聚丙烯酸树脂中的任一种树脂。
[5]一种聚酰胺膜压延卷,其特征在于,是包含含有60质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂的双轴取向聚酰胺膜的压延卷,相对于膜压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的膜的冲击强度为0.8J/15μm以上,吸湿应变为1.3%以下,160℃下加热10分钟后的热收缩率在MD方向和TD方向上均为0.6~3.0%。
[6]根据权利要求5所述的聚酰胺膜压延卷,其特征在于,在双轴取向聚酰胺膜的至少单面具有易粘接层,所述易粘接层包含以固体成分计涂布量为0.01~3g/m2的聚酯树脂、聚氨酯树脂和/或聚丙烯酸树脂中的任一种树脂。
[7]根据[5]或[6]所述的聚酰胺膜压延卷,其特征在于,相对于膜压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的膜在160℃下加热10分钟后的热收缩应变为2.0%以下。
发明的效果
对于本发明的双轴取向聚酰胺膜和膜压延卷而言,即使为接近于压延卷的端部的部分的膜,高湿度下的伸长率的各向异性也少,吸湿前后的尺寸的应变少,因此能够降低加工后的袋的S字卷曲。因此,在将内容物填充到袋中时不易因袋的输送等而发生不良情况,作业性良好。此外,高温下的收缩的应变也小,因此将袋热封后的收缩变形也小。因此,能够适合用于各种包装用途。
附图说明
图1是供于S字卷曲评价的分切卷的示意图。
图2是袋的S字卷曲评价的示意图。
附图标记说明
1:双轴取向聚酰胺膜的压延卷(4000mm宽度)
2:左端的分切卷(940mm宽度)
3:在左端的分切卷的膜上层压有密封剂的层压卷
4:左端的3边密封袋
5:3边密封袋的热封部
6:用于测定翘曲的重物
7:表示S字卷曲程度的翘曲的高度
具体实施方式
以下,详细说明本发明的实施方式。
[双轴取向聚酰胺膜的原料组成]
本发明的双轴取向聚酰胺膜优选包含含有60质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂,更优选为80质量%以上,进一步优选为90质量%以上。如果少于60质量%,则机械强度、热尺寸稳定性等变差,因此不优选。
本发明中的聚酰胺6通常通过ε-己内酰胺的开环聚合来制造。通过开环聚合而得到的聚酰胺6通常在用热水除去ε-己内酰胺单体后,进行干燥之后用挤出机熔融挤出。
本发明中使用的聚酰胺6可以使用宇部兴产株式会社、BASF公司等市售的聚酰胺。特别优选以膜用途市售的具有下述相对粘度、残留内酰胺单体含量为1质量%以下、进行了末端封端或末端修饰的熔融时不易生成内酰胺单体的聚酰胺6。
本发明中的聚酰胺6的相对粘度优选为1.8~4.5,更优选为2.6~3.6。在相对粘度小于1.8的情况下,膜的耐冲击强度不足。在大于4.5的情况下,挤出机的负荷变大,难以在拉伸前获得片材。
在本发明的双轴取向聚酰胺膜中,除了作为主成分的聚酰胺6以外,出于改良拉伸性、耐针孔性、易切割性等目的,还可以包含其他热塑性树脂。另外,也可以包含少量的抗粘连剂、润滑剂、抗静电剂、热稳定剂、耐光剂等添加剂。
作为本发明中使用的聚酰胺6以外的其他热塑性树脂,例如可举出聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚乙烯基系树脂、氨基甲酸酯系树脂等的均聚物或共聚物。
为了提高拉伸性,可以包含尼龙MXD6、尼龙6I等。
为了提高耐针孔性,可以包含聚酰胺弹性体、聚酯弹性体、聚烯烃弹性体等。
作为本发明中使用的抗粘连剂,可举出二氧化硅、高岭土、沸石等无机微粒、丙烯酸、聚苯乙烯等交联高分子微粒。需要说明的是,从透明性、滑动性的方面出发,可以优选使用二氧化硅微粒。
作为本发明中使用的润滑剂,可举出具有降低表面能的效果的亚乙基双硬脂酸酰胺(EBS)等有机润滑剂。可以在粘接性、润湿性不产生问题的范围内含有。
如果并用抗粘连剂和润滑剂,则能够同时对膜赋予优异的滑动性和透明性,因此优选。
[双轴取向聚酰胺膜的易粘接层]
在本发明的双轴取向聚酰胺膜中,优选设置包含以固体成分计涂布量为0.01~3g/m2的聚酯树脂、聚氨酯树脂和/或聚丙烯酸树脂中的任意树脂的易粘接层。
上述易粘接层是通过在膜制造工序中将膜卷绕成压延卷之前涂布涂布液并进行干燥而设置的。
涂布液的涂布可以在未拉伸膜、单轴拉伸膜和/或双轴拉伸膜上进行。在利用逐次双轴拉伸法制造膜的情况下,通常在单轴拉伸膜上涂布涂布液并进行干燥。在利用同时双轴拉伸制造膜的情况下,通常在未轴拉伸膜上涂布涂布液并进行干燥。
作为用于设置本发明中的易粘接层的涂布液,是通过在膜制造工序中将膜卷绕成压延卷之前涂布涂布液并进行干燥而设置的,因此为了确保制造中的安全性和卫生性,优选使用树脂的水系分散体或水溶液。
[易粘接层中使用的聚酯树脂]
在设置聚酯树脂作为上述易粘接层的情况下,作为聚酯树脂,可以选择共聚聚酯系树脂。共聚聚酯系树脂是指二羧酸成分与二醇成分和其他酯形成成分的缩聚物。作为共聚聚酯系树脂中作为构成成分而含有的二羧酸成分,例如可举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、4,4’-亚联苯基二甲酸、间苯二甲酸5-磺酸钠等芳香族二羧酸、琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等脂肪族二羧酸、1,4-环己烷二甲酸、1,2-环己烷二甲酸等脂环族二羧酸、马来酸、富马酸、四氢邻苯二甲酸等不饱和二羧酸等。
除了上述二羧酸成分以外,为了赋予水分散性,可以使用5-磺基间苯二甲酸、磺基对苯二甲酸、4-磺基间苯二甲酸、4-磺基萘-2,6-二羧酸、5(4-磺基苯氧基)间苯二甲酸的盐类。其中,优选以1~10摩尔%的范围使用间苯二甲酸5-磺酸钠。
作为共聚聚酯系树脂中含有的二醇成分,可举出乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、聚乙二醇等脂肪族二醇、1,4-环己烷二甲醇等脂环族二醇、4,4’-双(羟基乙基)双酚A等芳香族二醇、以及双(聚氧乙二醇)双酚醚等。
[易粘接层中使用的聚氨酯树脂]
在设置聚氨酯树脂作为本发明中的易粘接层的情况下,作为聚氨酯树脂,例如可举出使具有2个以上活性氢的多元醇类与有机多异氰酸酯反应而得到的聚氨酯树脂。
作为多元醇类,例如可举出饱和聚酯多元醇类;聚醚多元醇类(例如聚乙二醇、聚四亚甲基二醇等);氨基醇类(例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等);不饱和聚酯多元醇类(例如不饱和多元羧酸单独或其与饱和多元羧酸的混合物与饱和多元醇类与不饱和多元醇类的混合物缩聚而得到的物质)、聚丁二烯多元醇类(例如1,2-聚丁二烯多元醇、1,4-聚丁二烯多元醇等)、丙烯酸系多元醇类(使各种丙烯酸系单体与具有羟基的丙烯酸系单体共聚而得到的在侧链具有羟基的丙烯酸系多元醇类)等具有不饱和双键的多元醇类。
作为有机多异氰酸酯,例如可举出芳香族多异氰酸酯类(例如二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯等)、脂肪族多异氰酸酯类(例如六亚甲基二异氰酸酯等)、脂环族多异氰酸酯类(例如异佛尔酮二异氰酸酯等)、芳香族·脂肪族多异氰酸酯类(例如苯二亚甲基二异氰酸酯)、以及使这些异氰酸酯类与低分子量多元醇预先反应而得到的多异氰酸酯类。
该聚氨酯树脂的制造可以通过公知的方法进行。制造时,需要使生成的预聚物中存在2个以上未反应的异氰酸酯基。该异氰酸酯基优选进行封端化,特别是在制备水系涂液时,该封端化是必须的。该封端化作为异氰酸酯的封端化而广为人知,可以通过加热使游离异氰酸酯基再生。作为封端化剂,例如可举出重亚硫酸盐类、醇类、肟类、活性亚甲基化合物、咪唑类、内酰胺、亚胺化合物、酰胺化合物、酰亚胺化合物等。
这些封端化剂与聚氨酯预聚物中的异氰酸酯基的反应可以在常温~100℃的温度下进行,可以根据需要使用氨基甲酸酯化催化剂。在此,为了对聚氨酯预聚物赋予稳定的水分散性、水溶性,可以在分子内导入亲水性基团。作为该亲水性基团,可例示-SO3M(在此,M为碱金属、碱土类金属),-OH、-COOR(在此,R为氨、叔胺的残基)等。其中,特别优选用氨或叔胺中和的羧基。为了将经氨或叔胺中和的羧基导入到聚氨酯预聚物中,例如有如下方法:使用含羧基的多羟基化合物作为聚氨酯预聚物合成时的反应原料之一的方法、使具有未反应异氰酸酯基的聚氨酯预聚物的异氰酸酯基与含羟基的羧酸、含氨基的羧酸反应,接着将反应产物在高速搅拌中添加至氨水或叔胺水溶液中进行中和的方法等方法。
[易粘接层中使用的聚丙烯酸树脂]
在设置聚丙烯酸树脂作为本发明中的易粘接层的情况下,作为聚丙烯酸树脂,可举出将丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐类、酯类聚合而得到的丙烯酸聚合物。
作为丙烯酸酯系和甲基丙烯酸酯系单体,例如可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯等。作为丙烯酸和甲基丙烯酸的盐类,例如可举出丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸钾、甲基丙烯酸钾、丙烯酸铵、甲基丙烯酸铵等。
除了这些必须成分以外,还可以添加丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸氨基乙酯、甲基丙烯酸氨基甲酯、N-羟基甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基丙烯酰胺等丙烯酸系单体。
在聚丙烯酸树脂中,除此以外,还可以使用氯乙烯、乙酸乙烯酯、苯乙烯、乙烯基醚、丁二烯、异戊二烯、乙烯基磺酸钠等单体作为共聚成分。需要说明的是,在丙烯酸聚合物中,为了提高涂膜的功能性,优选包含丙烯酸盐成分、甲基丙烯酸盐成分、丙烯酸成分、丙烯酰胺成分、丙烯酸2-羟基乙酯成分、N-羟基甲基丙烯酰胺成分等亲水性成分作为共聚成分。另外,也可以是在分子侧链具有官能团的共聚物。另外,该丙烯酸系聚合物也可以通过使用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯那样的硬质成分作为主成分,将丙烯酸酯那样的软质成分共聚作为共聚成分而得到。
[易粘接层中使用的丙烯酸接枝共聚聚酯水系分散体]
作为本发明中的易粘接层中使用的树脂,特别优选丙烯酸接枝共聚聚酯水系分散体。包含接枝化聚酯的粒子和水、水系溶剂或有机溶剂,呈现半透明至乳白色的外观。该接枝化聚酯具有由聚酯构成的主链、和由包含具有亲水性基团的自由基聚合性单体的自由基聚合性单体的聚合物形成的接枝部分(侧链)。
丙烯酸系接枝共聚聚酯水系分散体中的接枝化聚酯粒子的通过激光散射法测定的平均粒径为500nm以下,优选为10nm~500nm,进一步优选为10nm~300nm。如果平均粒径超过500nm,则涂布后的涂膜强度降低。
丙烯酸系接枝共聚聚酯水系分散体中的丙烯酸系接枝共聚聚酯粒子的含量通常为1质量%~50质量%,优选为3质量%~30质量%。
本发明中可使用的丙烯酸系接枝共聚聚酯水系分散体中的粒子在水性分散介质中可以采取以聚酯主链为核的核-壳结构。
这里所说的核-壳结构如该技术领域中公知那样,是指由不溶于分散介质且处于凝聚状态的聚合物形成的核部被由可溶于分散介质且处于溶解状态的聚合物形成的壳部包入而成的两层结构。已知该结构是在分散介质中的溶解性不同的聚合物相互发生化学键合而生成的复合聚合物的分散体中特征性地出现的结构,是通过仅将在分散介质中的溶解性不同的聚合物混合而无法显现的结构。此外,单纯的在分散介质中的溶解性不同的聚合物的混合物无法以具有500nm以下的粒径的分散体的形式存在。
通过使本发明中使用的丙烯酸系接枝共聚聚酯水系分散体中的粒子具有上述那样的核-壳结构,即使不使用以往的分散体中经常使用的乳化剂、有机共溶剂,聚合物粒子在分散介质中的分散状态也稳定化。这是因为壳部的树脂形成充分的水合层,保护分散聚合物粒子。
由上述丙烯酸系接枝共聚聚酯水系分散体得到的涂布膜与聚酰胺膜的粘接性非常优异。此外,由于抗粘连性非常优异,所以在玻璃化转变温度较低的膜基材中也可以没有问题地使用。另外,在制成层叠体的情况下,与层叠印刷墨液、密封剂层时使用的粘接剂的粘接性也非常良好。得到的层叠膜(也称为层压膜)可显著提高蒸煮处理、沸水处理中的耐久性。此外,如果使用共聚聚酯水系分散体中的接枝化聚酯的玻璃化转变温度为30℃以下、优选为10℃以下那样的柔软的接枝化聚酯,则层叠体的耐久性进一步提高。
[丙烯酸系接枝共聚聚酯的聚酯主链]
在本发明中可用作接枝化聚酯的主链的聚酯优选为至少由二羧酸成分和二醇成分合成的饱和或不饱和聚酯,所得到的聚酯可以为1种聚合物或2种以上聚合物的混合物。并且,优选本身不在水中分散或溶解的聚酯。本发明中可使用的聚酯的重均分子量为5000~100000,优选为5000~50000。如果重均分子量小于5000,则干燥涂膜的后加工性等涂膜物性降低。此外,如果重均分子量小于5000,则成为主链的聚酯自身容易水溶化,因此所形成的接枝化聚酯无法形成后述的核-壳结构。如果聚酯的重均分子量超过100000,则水分散化变得困难。从水分散化的观点出发,优选为100000以下。玻璃化转变温度为30℃以下,优选为10℃以下。
作为上述二羧酸成分,优选为包含至少1种芳香族二羧酸、至少1种脂肪族和/或脂环族二羧酸和至少1种具有自由基聚合性不饱和双键的二羧酸的二羧酸混合物。该二羧酸混合物中所含的、芳香族二羧酸为30~99.5摩尔%,优选为40~99.5摩尔%,脂肪族和/或脂环族二羧酸为0~70摩尔%,优选为0~60摩尔%,具有自由基聚合性不饱和双键的二羧酸为0.5~10摩尔%,优选为2~7摩尔%,更优选为3~6摩尔%。在含有自由基聚合性不饱和双键的二羧酸的含量小于0.5摩尔%的情况下,存在难以进行自由基聚合性单体对聚酯的有效接枝化、在水系介质中的分散粒径变大的趋势,存在分散稳定性降低的趋势。
作为芳香族二羧酸,可以使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二甲酸、联苯二甲酸等。此外,也可以根据需要使用5-磺基间苯二甲酸钠。
作为脂肪族二羧酸,可以使用琥珀酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、二聚酸、它们的酸酐等。
作为脂环族二羧酸,可以使用1,4-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、它们的酸酐等。
作为含有自由基聚合性不饱和双键的二羧酸,作为α,β-不饱和二羧酸类,可以使用富马酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、柠康酸,作为含有不饱和双键的脂环族二羧酸,可以使用2,5-降冰片烯二羧酸酐、四氢邻苯二甲酸酐等。其中,优选富马酸、马来酸和2,5-降冰片烯二甲酸(内-双环-(2,2,1)-5-庚烯-2,3-二甲酸)。
上述二醇成分包含碳原子数2~10的脂肪族二醇、碳原子数6~12的脂环族二醇和含醚键的二醇中的至少1种。
作为碳原子数2~10的脂肪族二醇,可以使用乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,9-壬二醇、2-乙基-2-丁基丙二醇等。
作为碳原子数6~12的脂环族二醇,可以使用1,4-环己烷二甲醇等。
作为含醚键的二醇,可以使用二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、以及在双酚类的2个酚性羟基上分别加成1~数摩尔环氧乙烷或环氧丙烷而得到的二醇类,例如2,2-双(4-羟基乙氧基苯基)丙烷等。聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇也可以根据需要使用。
除了上述二羧酸成分和二醇成分以外,还可以共聚3官能性以上的多元羧酸和/或多元醇。
作为3官能以上的多元羧酸,可以使用偏苯三酸(酐)、均苯四酸(酐)、二苯甲酮四甲酸(酐)、均苯三酸、乙二醇双(脱水偏苯三酸酯)、甘油三(脱水偏苯三酸酯)等。
作为3官能性以上的多元醇,可以使用甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。
相对于包含上述二羧酸成分的全部多元羧酸成分或包含上述二醇成分的全部多元醇成分,3官能性以上的多元羧酸和/或多元醇可以以0~5摩尔%,优选以0~3摩尔%的范围使用。
(丙烯酸系接枝共聚聚酯的接枝部分)
本发明中可以使用的接枝化聚酯的接枝部分可以为来自于单体混合物的聚合物,所述单体混合物包含至少1种具有亲水性基团、或具有之后能够转化为亲水性基团的基团的自由基聚合性单体。
构成接枝部分的聚合物的重均分子量为500~50000,优选为4000~50000。在重均分子量小于500的情况下,接枝化率降低,因此无法充分地对聚酯赋予亲水性,并且通常难以将接枝部分的重均分子量控制为小于500。接枝部分形成分散粒子的水合层。为了使粒子具有充分厚度的水合层、得到稳定的分散体,来自于自由基聚合性单体的接枝部分的重均分子量优选为500以上。从溶液聚合中的聚合性方面考虑,自由基聚合性单体的接枝部分的重均分子量的上限如上所述优选为50000。该范围内的分子量的控制可以通过适当选择聚合引发剂量、单体滴加时间、聚合时间、反应溶剂和单体组成,根据需要适当组合链转移剂、阻聚剂来进行。玻璃化转变温度为30℃以下,优选为10℃以下。
作为自由基聚合性单体所具有的亲水性基团,可以使用羧基、羟基、磺酸基、酰胺基、季铵盐、磷酸基等。作为可以变化为亲水性基团的基团,可以使用酸酐、缩水甘油基、氯等。通过接枝化而导入到聚酯中的亲水性基团可以控制接枝化聚酯在水中的分散性。在上述亲水性基团中,羧基可以使用该技术领域中公知的酸值来准确地确定其在接枝化聚酯中的导入量,因此,在控制接枝化聚酯在水中的分散性方面是优选的。
作为含羧基的自由基聚合性单体,有丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸等,进而可以使用与水/胺接触而容易产生羧酸的马来酸酐、衣康酸酐、甲基丙烯酸酐等。优选的含羧基的自由基聚合性单体为丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐和马来酸酐。
除了上述含亲水性基团的自由基聚合性单体以外,优选共聚至少1种不含亲水性基团的自由基聚合性单体。在仅为含亲水性基团单体的情况下,无法顺利地发生对聚酯主链的接枝化,难以得到良好的共聚聚酯水系分散体。只有通过共聚至少1种不含亲水性基团的自由基聚合性单体,才能够进行高效的接枝化。
作为不含亲水性基团的自由基聚合性单体,使用具有烯键式不饱和键合且如上所述的不含亲水性基团的单体中的1种或1种以上的组合。作为这样的单体,可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯等丙烯酸酯;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯等甲基丙烯酸酯;丙烯酰胺、N-羟基甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺等丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物;丙烯腈、甲基丙烯腈等腈类;乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯基酯类;乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基异丁基醚等乙烯基醚类;乙烯基甲基酮、乙烯基己基酮、甲基异丙烯基酮等乙烯基酮类;N-乙烯基吡咯、N-乙烯基咔唑、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吡咯烷酮等N-乙烯基化合物;氯乙烯、偏氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯等卤代乙烯类;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘类等芳香族乙烯基化合物。这些单体可以单独使用或组合使用2种以上。
含亲水性基团的单体与不含亲水性基团的单体的使用比率考虑导入到接枝化聚酯中的亲水性基团的量来确定,通常,以质量比(含亲水性基团的单体:不含亲水性基团的单体)计,为95∶5~5∶95,优选为90∶10~10∶90,进一步优选为80∶20~40∶60的范围。
在使用含羧基的单体作为含亲水性基团的单体的情况下,接枝化聚酯的总酸值为600~4000eq./106g,优选为700~3000eq./106g,最优选为800~2500eq./106g。在酸值为600eq./106g以下时,将接枝化聚酯分散于水中时,难以得到粒径小的共聚聚酯水系分散体,进而共聚聚酯水系分散体的分散稳定性降低。在酸值为4000eq./106g以上时,由共聚聚酯水系分散体形成的易粘接层的耐水性变低。
丙烯酸系接枝共聚聚酯中的聚酯主链与接枝部分的质量比(聚酯:自由基聚合性单体)为40∶60~95∶5,优选为55∶45~93∶7,进一步优选为60∶40~90∶10的范围。
在聚酯主链的质量比率为40质量%以下时,无法充分发挥已经说明的母体聚酯的优异性能即高加工性、优异的耐水性、对各种基材的优异密合性,反而附加丙烯酸树脂的不期望的性能、即低加工性、光泽、耐水性等。在聚酯的质量比率为95质量%以上时,对接枝化聚酯赋予亲水性的接枝部分的亲水性基团量不足,无法得到良好的水性分散体。
[丙烯酸系接枝共聚聚酯的接枝化反应的溶剂]
接枝化反应的溶剂优选由沸点为50~250℃的水性有机溶剂构成。在此,水性有机溶剂是指在20℃下在水中的溶解性至少为10g/L以上、优选为20g/L以上的有机溶剂。沸点超过250℃的水性有机溶剂由于蒸发速度慢,所以即使通过涂膜形成后的涂膜的高温烧结也无法充分除去,因此不适当。另外,在沸点为50℃以下的水性有机溶剂中,将其作为溶剂实施接枝化反应时,必须使用在50℃以下的温度下分解为自由基的引发剂,因此操作上的危险增大,不优选。
作为良好地溶解聚酯、且比较良好地溶解包含含亲水性基团、特别是含羧基的聚合性单体的聚合性单体和其聚合物的水性有机溶剂(第一组),可举出酯类,例如乙酸乙酯;酮类,例如甲乙酮、甲基异丁基酮和环己酮;环状醚类,例如四氢呋喃、二氧六环和1,3-二氧戊环;二醇醚类,例如乙二醇二甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇丙醚、乙二醇乙醚和乙二醇丁醚;卡必醇类,例如甲基卡必醇、乙基卡必醇和丁基卡必醇;二醇类或二醇醚的低级酯类,例如乙二醇二乙酸酯和乙二醇乙醚乙酸酯;酮醇类,例如双丙酮醇;N-取代酰胺类,例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮;等。
与此相对,作为几乎不溶解聚酯,但比较好地溶解包含含亲水性基团、特别是含羧基的聚合性单体的聚合性单体和其聚合物的水性有机溶剂(第二组),可举出水、低级醇类、低级二醇类、低级羧酸类、低级胺类等。优选碳原子数1~4的醇类和二醇类。
当接枝化反应在单一溶剂中进行的情况下,可以使用第一组水性有机溶剂中的一种。在混合溶剂中进行的情况下,可以使用第一组水性有机溶剂中的多种或第一组水性有机溶剂中的至少一种和第二组水性有机溶剂中的至少一种。
接枝化反应可以在来自于第一组水性有机溶剂的单一溶剂中以及由第一组和第二组水性有机溶剂中的每一种组成的混合溶剂中进行。但是,从接枝化反应的进行行为、接枝化反应产物和由其衍生的水系分散体的外观、性状等方面出发,优选使用包含第一组和第二组水性有机溶剂中的各一种的混合溶剂。其理由在于,在聚酯的接枝化反应中,容易因聚酯分子间的交联而引起体系的凝胶化,但通过如下那样使用混合溶剂,能够防止凝胶化。
通过这些溶液中的聚酯的粘度测定确认到,在第一组的溶剂中,聚酯分子链处于扩展大的链的延伸状态,另一方面,在第一组/第二组的混合溶剂中,聚酯分子链处于缠绕成扩展小的丝状的状态。在聚酯分子链延伸的状态下,聚酯主链中的反应点可以全部有助于接枝化反应,因此聚酯的接枝化率变高,同时分子间的交联发生率也变高。另一方面,在聚酯分子链成为丝状的情况下,丝状内部的反应点无法有助于接枝化反应,同时分子间的交联发生率也变低。因此,通过选择溶剂的种类,能够调节聚酯分子的状态,从而通过接枝化率和接枝化反应调节分子间交联。
在混合溶剂体系中能够实现高接枝化率和凝胶化抑制的兼顾。第一组/第二组的混合溶剂的最佳混合比率可以根据所使用的聚酯的溶解性等而变化,通常第一组/第二组的混合溶剂的质量比率为95∶5~10∶90,优选为90∶10~20∶80,进一步优选为85∶15~30∶70的范围。
[丙烯酸系接枝共聚聚酯的自由基聚合引发剂和其他添加剂]
作为本发明中可以使用的自由基聚合引发剂,本领域技术人员可以使用公知的有机过氧化物类、有机偶氮化合物类。
作为有机过氧化物,可举出过氧化苯甲酰、过氧化特戊酸叔丁酯,作为有机偶氮化合物,可举出2,2’-偶氮双异丁腈、2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)等。
用于进行接枝化反应的自由基聚合引发剂的使用量相对于自由基聚合性单体至少为0.2质量%以上,优选为0.5质量%以上。
除了聚合引发剂以外,还可以根据需要使用用于调节接枝部分的链长的链转移剂,例如辛基硫醇、巯基乙醇、3-叔丁基-4-羟基苯甲醚等。在该情况下,优选相对于自由基聚合性单体以0~5质量%的范围添加。
[丙烯酸系接枝共聚聚酯的接枝化反应]
接枝部分的形成通过上述聚酯中的自由基聚合性不饱和双键与上述自由基聚合性单体聚合和/或自由基聚合性不饱和双键与上述自由基聚合性单体的聚合物的活性末端反应来进行。接枝化反应结束后的反应产物除了目标接枝化聚酯以外,还含有不具有接枝部分的聚酯和未与聚酯接枝的自由基聚合性单体的聚合物。在反应产物中的接枝化聚酯的生成比率低、不具有接枝部分的聚酯和未接枝的自由基聚合性单体的聚合物的比率高的情况下,无法得到稳定性良好的分散体。
通常,接枝化反应可以通过如下方式进行:在加温下对包含上述聚酯的溶液一次性添加上述自由基聚合性单体和自由基引发剂来进行,或者可以通过分别需要一定时间进行滴加后,进一步在搅拌下继续加温一定时间来进行反应。或者,可以根据需要先添加自由基聚合性单体的一部分,接着需要一定时间分别滴加剩余的自由基聚合性单体、聚合引发剂后,进一步在搅拌下继续加温一定时间,进行接枝化反应。
关于聚酯与溶剂的质量比率,考虑到聚酯与自由基聚合性单体的反应性和聚酯的溶剂溶解性,选择在聚合工序中反应均匀地进行的质量比率。通常为70∶30~10∶90,优选为50∶50~15∶85的范围。
[丙烯酸系接枝共聚聚酯的水分散化]
本发明中可使用的接枝化聚酯可以通过以固体状态投入到水系介质中、或溶解于亲水性溶剂后投入到水系介质中而进行水分散化。特别是,在使用具有磺酸基和羧基那样的酸性基团的单体作为具有亲水性的基团的自由基聚合性单体的情况下,通过将接枝化聚酯用碱性化合物中和,从而将接枝化聚酯容易地以平均粒径500nm以下的微粒的形式分散于水中,可以制备共聚聚酯水系分散体。
作为碱性化合物,优选在涂膜形成时,或者在配合有以下所述的固化剂的情况下在烧结固化时挥散的化合物。作为这样的碱性化合物,优选氨、有机胺类等。作为有机胺类,可举出三乙胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨基乙醇胺、N-甲基-N,N-二乙醇胺、异丙胺、亚氨基双丙胺、乙胺、二乙胺、3-乙氧基丙胺、3-二乙基氨基丙胺、仲丁胺、丙胺、甲基氨基丙胺、二甲基氨基丙胺、甲基亚氨基双丙胺、3-甲氧基丙胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。
碱性化合物的使用量优选为将接枝部分中所含的羧基至少部分中和或完全中和而使水系分散体的pH值为5.0~9.0的范围的量。
作为制备用碱性化合物中和后的共聚聚酯水系分散体的方法,可以在接枝化反应结束后,在减压下利用挤出机等从反应液中除去溶剂而制成熔体状或固体状(颗粒、粉末等),接着将其投入到碱性化合物水溶液中并在加热下搅拌,或者在接枝化反应结束的时刻立即将碱性化合物水溶液投入到反应液中,进一步继续进行加热搅拌(一锅法),由此制备水系分散体。从便利性的方面而言,优选一锅法。在该情况下,如果接枝化反应中使用的溶剂的沸点为100℃以下,则可以通过蒸馏容易地除去一部分或全部。
[在形成易粘接层的涂布液中添加的交联剂]
上述涂布液可以直接作为形成易粘接层的涂布剂使用,通过进一步配合交联剂(固化用树脂)进行固化,能够对易粘接层赋予高度的耐水性。
作为交联剂,可以使用烷基化酚类、甲酚类等与甲醛的缩合物的苯酚甲醛树脂;尿素、三聚氰胺、苯并胍胺等与甲醛的加成物、包含该加成物和碳原子数为1~6的醇的烷基醚化合物等氨基树脂;多官能性环氧化合物;多官能性异氰酸酯化合物;封端异氰酸酯化合物;多官能性氮丙啶化合物;噁唑啉化合物等。
作为苯酚甲醛树脂,例如可举出烷基化(甲基、乙基、丙基、异丙基或丁基)苯酚、对叔戊基苯酚、4,4’-仲亚丁基苯酚、对叔丁基苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、对环己基苯酚、4,4’-异亚丙基苯酚、对壬基苯酚、对辛基苯酚、3-十五烷基苯酚、苯酚、苯基邻甲酚、对苯基苯酚、二甲苯酚等酚类与甲醛的缩合物。
作为氨基树脂,例如可举出甲氧基化羟基甲基脲、甲氧基化羟基甲基N,N-亚乙基脲、甲氧基化羟基甲基双氰胺、甲氧基化羟基甲基三聚氰胺、甲氧基化羟基甲基苯并胍胺、丁氧基化羟基甲基三聚氰胺、丁氧基化羟基甲基苯并胍胺等,可优选地举出甲氧基化羟基甲基三聚氰胺、丁氧基化羟基甲基三聚氰胺和羟基甲基化苯并胍胺等。
作为多官能性环氧化合物,例如可举出双酚A的二缩水甘油醚和其低聚物、氢化双酚A的二缩水甘油醚和其低聚物、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、间苯二甲酸二缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯、对羟基苯甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、琥珀酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油酯、癸二酸二缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚和聚亚烷基二醇二缩水甘油醚类、偏苯三酸三缩水甘油酯、异氰脲酸三缩水甘油酯、1,4-二缩水甘油氧基苯、二缩水甘油基丙烯脲、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇三缩水甘油醚、甘油环氧烷加成物的三缩水甘油醚等。
作为多官能性异氰酸酯化合物,可以使用低分子或高分子的芳香族、脂肪族的二异氰酸酯、3元以上的多异氰酸酯。作为多异氰酸酯,有四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、以及这些异氰酸酯化合物的三聚体。此外,可举出使这些异氰酸酯化合物的过量与乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、山梨糖醇、乙二胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等低分子活性氢化合物、或聚酯多元醇类、聚醚多元醇类、聚酰胺类等高分子活性氢化合物反应而得到的含末端异氰酸酯基的化合物。
封端化异氰酸酯可以通过以往公知的适当方法使上述异氰酸酯化合物与封端化剂进行加成反应来制备。作为异氰酸酯封端化剂,例如可举出苯酚、甲酚、二甲苯酚、间苯二酚、硝基苯酚、氯苯酚等酚类;苯硫酚、甲硫基苯酚等苯硫酚类;丙酮肟、甲乙酮肟、环己酮肟等肟类;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类;亚乙基氯醇、1,3-二氯-2-丙醇等卤素取代醇类;叔丁醇、叔戊醇等叔醇类;ε-己内酰胺、δ-戊内酰胺、v-丁内酰胺、β-丙内酰胺等内酰胺类;芳香族胺类;酰亚胺类;乙酰丙酮、乙酰乙酸酯、丙二酸乙酯等活性亚甲基化合物;硫醇类;亚胺类;脲类;二芳基化合物类;重亚硫酸钠等。
这些交联剂可以分别单独使用或混合使用2种以上。作为交联剂的配合量,相对于接枝化聚酯,优选为5质量%~40质量%。
作为交联剂的配合方法,(1)在交联剂为水溶性的情况下,可以使用直接溶解或分散于水系分散体中的方法,或者(2)在交联剂为油溶性的情况下,可以使用在接枝化反应结束后、水分散化之前或之后加入交联剂而使聚酯与核部共存的方法。这些方法可以根据交联剂的种类、性状适当选择。此外,交联剂中可以并用固化剂或促进剂。
在本发明所使用的易粘接层中,为了赋予抗静电性、滑动性,在不损害本发明的效果的范围内可以进一步含有抗静电剂、无机润滑剂、有机润滑剂等添加剂。在膜表面涂布抗静电剂、无机润滑剂、有机润滑剂等的情况下,为了防止这些添加剂的脱离,优选在易粘接层中含有抗静电剂、无机润滑剂、有机润滑剂。
为了形成易粘接层,作为将包含共聚聚酯水系分散体的涂布剂涂布于聚酰胺膜基材的方法,可以使用凹版方式、反向方式、模头方式、棒方式、浸渍方式等公知的涂布方式。
涂布剂的涂布量相对于双轴方向后的聚酯膜以固体成分计为0.01~3g/m2。优选以成为0.04~0.5g/m2的方式进行涂布。如果涂布量为0.01g/m2以下,则无法得到易粘接层与其他层的充分的粘接强度。如果为3g/m2以上,则发生粘连,实用上存在问题。
易粘接层可以如下制备:在双轴拉伸聚酰胺膜基材上涂布涂布剂、或者在未拉伸或单轴拉伸后的聚酰胺膜基材涂布涂布剂后,进行干燥,根据需要进一步进行单轴拉伸或双轴拉伸后热固定,由此制备。作为涂布剂涂布后的干燥温度,通过在150℃以上、优选200℃以上进行干燥和热固定,从而涂膜变得牢固,易粘接层与聚酰胺膜基材的粘接性提高。
在涂布后进行拉伸的情况下,为了不损害涂布膜的拉伸性,涂布后的干燥需要将涂布膜的水分率控制在0.1~2%的范围。拉伸后通过在200℃以上进行干燥和热固定,涂膜变得牢固,易粘接层与聚酰胺膜基材的粘接性飞跃性地提高。
[双轴拉伸聚酰胺膜的物性]
本发明的双轴取向聚酰胺膜的分子取向角为20°以上,且吸湿应变为1.3%以下。吸湿应变更优选为1.1%以下。如果吸湿应变大于1.3%,则产生由所制作的袋的吸湿引起的S字卷曲变大的问题。
本发明的双轴取向聚酰胺膜是相对于压延卷的宽度方向接近于端部的膜,因此分子取向角为20°以上。关于分子取向角,利用王子测量机器株式会社制的分子取向角测定装置MOA-6004测定分子链取向轴方向的角度。分子取向角是将膜的长度方向的角度设为0度,上述分子取向轴的方向以长度方向为基准小于45度时求出与0度的差、大于45度时求出与90度的差而得到的值。该值越大,表示弯曲现象越大,如果自压延卷的中央起接近于端部,则值变大。因此,在本发明中,重要的是得到即使分子取向角大吸湿应变也小的膜。
本发明的双轴取向聚酰胺膜的冲击强度为0.8J/15μm以上。优选为1.0J/15μm以上。如果冲击强度小于0.8J/15μm,则在用于包装用途时,有时包装袋因运输时的冲击而破损。冲击强度大时包装袋不易破裂,因此优选。但是,在制造上难以满足其他特性且大于2.0J/15μm。
另外,本发明的双轴取向聚酰胺膜在160℃下加热10分钟后的热收缩率在MD方向(纵向)和TD方向(宽度方向)均为0.6~3.0%的范围。优选为0.6~2.5%。在热收缩率大于3.0%的情况下,在印刷加工时、层压加工时、制袋加工时膜收缩、外观变差,不优选。在热收缩率小于0.6的情况下,有时吸湿应变变大。
另外,本发明的双轴取向聚酰胺膜优选取向角为20°以上,且热收缩应变为2.0%以下。更优选为1.8%以下。如果热收缩应变大于2.0%,则将袋热封时在热封部产生收缩变形,有时外观变差。另外,有时无法得到充分的S字卷曲抑制效果。
[双轴取向聚酰胺膜的制造方法]
本发明的双轴取向聚酰胺膜例如可以如下得到:将未拉伸的聚酰胺膜首先沿纵向以低倍率进行预纵向拉伸,接下来沿着纵向分为2个阶段以上,以合计的纵向拉伸倍率成为3倍以上的方式进行主纵向拉伸,接着进行横向拉伸和热定型处理、热松弛处理后,对夹具把持部进行修剪,卷绕为压延卷后,分切成用于加工的宽度。
本发明的双轴取向聚酰胺膜的压延卷的宽度没有特别限定,通常为3000~8000mm。聚酰胺膜压延卷的卷长没有特别限定,通常为5000~70000m。
为了加工而分切的卷的宽度为400~3000mm,卷长度为3000~10000m。
近年来,随着铝真空蒸镀机等的膜大型化,分切卷也变得大型。因此,也可以是宽度和卷长度比上述更大的分切卷。
本发明的双轴取向聚酰胺膜是接近于压延卷的端部的膜,因此,取向角为20°以上。
本发明的双轴取向聚酰胺膜存在越接近于压延卷的端部则取向角越大、吸湿应变和热收缩应变也越大的趋势。
如果是分切后的膜卷的右端或左端的膜的取向角为20°以上,且包含吸湿应变为1.3%以下的双轴取向聚酰胺的膜卷,则能够将加工而得到的袋的吸湿所致的S字卷曲的量抑制为不产生问题的量。
更详细地对用于得到本发明的双轴取向聚酰胺膜的优选方法进行说明。
本发明的双轴取向聚酰胺膜例如优选如下得到:将未拉伸聚酰胺膜沿纵向以低倍率进行预纵向拉伸后,沿纵向以2个阶段以上以高倍率进行主纵向拉伸,接着进行横向拉伸,进一步进行热定型处理和热松弛处理,由此进行制膜,将由此制成的双轴取向聚酰胺膜卷绕而得到压延卷。
上述预纵向拉伸可以为1个阶段,也可以为2个阶段以上。但是,预纵向拉伸的各拉伸倍率相乘而得到的合计的拉伸倍率优选为1.005~1.15倍。
预纵向拉伸之后进行的主纵向拉伸优选在纵向上分成2个阶段以上进行拉伸。第1阶段的主纵向拉伸的倍率优选为1.1~2.9倍。第2阶段以后的主纵向拉伸的倍率优选以包括预纵向拉伸倍率在内的各拉伸倍率相乘而得到的合计的纵向拉伸倍率成为2.8~5.0倍的方式进行设定。更优选为3.0~3.5倍。
对得到本发明的双轴取向酰胺膜的方法的一个例子进行说明。
首先,将上述以聚酰胺6为主成分的原料干燥后,利用挤出机熔融挤出,通过T模流延到旋转滚筒上,进行骤冷固化,得到未拉伸的聚酰胺膜。
将该未拉伸膜在〔玻璃化转变温度(以下简称为Tg)+20〕℃以上且〔低温结晶化温度(以下简称为Tc)+20〕℃以下的温度下进行1.005~1.15倍的预纵向拉伸。
在此,Tg和Tc是通过实施例中记载的方法测定而得到的值。
如果在低于(Tg+20)℃的温度下进行预纵向拉伸,则容易产生颈缩,厚度不均增大。另一方面,如果在超过(Tc+20)℃的温度下进行拉伸,则热结晶化进行,在横向拉伸中容易断裂,因此不优选。更优选的拉伸温度为(Tg+30)℃~(Tc+10)℃。如果该预纵向拉伸中的拉伸倍率过低,则难以得到吸湿应变的改善效果。相反,如果过高,则取向结晶化过度进行,后述的主纵向拉伸中的拉伸应力变得过高,进行主纵向拉伸或横向拉伸时容易断裂。从该观点考虑,预拉伸的拉伸倍率优选为1.005~1.15倍。更优选的拉伸倍率为1.01~1.1倍。预纵向拉伸可以以1个阶段进行,也可以以多个阶段进行,优选使合计的预纵向拉伸倍率为上述范围。
预纵向拉伸可以使用热辊拉伸、红外线辐射拉伸等公知的纵向拉伸方法。
优选在纵向上进行预拉伸后,接下来分多个阶段进行纵向的主拉伸(简称为主纵向拉伸)。主纵向拉伸中的拉伸温度优选在(Tg+20)℃以上且(Tc+20)℃以下的温度下进行。主纵向拉伸的第1阶段的纵向拉伸倍率优选以成为1.1~2.9倍的方式进行。如果该主纵向拉伸第1阶段的拉伸倍率过低,则无法得到拉伸效果。相反,如果过高,则取向结晶化过度进行,主纵向拉伸的第2阶段的拉伸中的拉伸应力变得过高,纵向拉伸或横向拉伸中的断裂容易发生。主纵向拉伸第1阶段中的拉伸温度优选为(Tg+20)℃~(Tc+20)℃。如果该拉伸温度低于(Tg+20)℃,则拉伸应力变高,在横向拉伸中容易断裂,如果超过(Tc+20)℃,则厚度不均变大。更优选为(Tg+30)℃~(Tc+10)℃。出于与上述同样的理由,主纵向拉伸第1阶段的拉伸倍率优选为1.1~2.9倍。更优选的拉伸倍率为1.5~2.5倍。主纵向拉伸第1阶段可以使用热辊拉伸、红外线辐射拉伸等公知的纵向拉伸方法。
在主纵向拉伸第1阶段后,接着进行主纵向拉伸第2阶段。主纵向拉伸第2阶段优选热辊拉伸法。在主纵向拉伸第2阶段中,优选使用表面粗糙度Ra为0.2μm以下的陶瓷辊。如果使用Ra大于0.2μm的辊,则以膜在辊上滑动的状态进行拉伸,因此在膜表面产生擦伤,不优选。另外,辊上的拉伸起始点在宽度方向上变得不均匀,或者拉伸起始点发生变化,因此产生厚度不均,不优选。即,在主纵向拉伸第2阶段中,优选的是,无论进行了主纵向拉伸第1阶段的膜的宽度方向的厚度轮廓如何,均在辊上以沿宽度方向直线地密合的状态进行拉伸,在宽度方向上成为均匀的加热拉伸。在此,Ra是指中心线平均粗糙度,是平均的凹凸的高度(单位=μm),是JIS B 0601中规定的值。
主纵向拉伸第2阶段的拉伸倍率以各预纵向拉伸倍率乘以主纵向拉伸倍率而得到的合计的纵向拉伸倍率成为2.8倍以上的方式进行。如果小于2.8倍,则双轴取向膜的宽度方向的物性的偏差变小,但纵向的强度变小。如果合计的纵向拉伸倍率变得过大,则会出现不表现出降低双轴取向膜的宽度方向的物性的偏差的效果的情况。考虑到这一点,优选的合计的纵向拉伸倍率为3.0~3.8倍,更优选为3.0~3.5倍。第2阶段纵向拉伸中的拉伸温度也为(Tg+20)℃~(Tc+20)℃。如果该拉伸温度低于(Tg+20)℃,则拉伸应力变高,在横向拉伸中容易断裂,如果超过(Tc+20)℃,则厚度不均变大。更优选为(Tg+30)℃~(Tc+10)℃。
可以在这样得到的纵向单轴取向膜上涂布上述涂布液。涂布可以采用辊涂法(凹版法、反向法等)、刮刀涂布法、棒涂法、喷嘴涂布法、气刀涂布法等已知的方法。
涂布后,用热风等将涂布液干燥后,接下来使用拉幅机沿横向拉伸。涂布液的干燥可以利用拉幅机进行。
如果横向拉伸温度过低,则有时横向拉伸性变差(发生断裂)。另一方面,如果过高,则存在厚度不均变大的趋势。从这样的观点考虑,横向拉伸温度优选为100~200℃,更优选为120~160℃。另外,从确保横向的强度的观点出发,拉伸倍率优选为3.0~5.0倍,进一步优选为3.5~4.5倍。对如此拉伸后的双轴取向聚酰胺膜进行热定型处理和热松弛处理,切取夹具把持部后,以压延卷的形式卷绕。
如上所述,本发明的双轴取向聚酰胺膜优选通过如下方式得到:例如,将纵向拉伸分为预纵向拉伸和主纵向拉伸来进行,且将主纵向拉伸分为2个阶段以上,使用表面粗糙度Ra为0.2μm以下的陶瓷辊作为主纵向拉伸第2阶段的拉伸辊来进行,接下来涂布涂布液并进行干燥后,沿横向进行拉伸,进行热定型处理和热松弛处理,切取夹具把持部,以压延卷的形式卷绕,由此得到双轴取向聚酰胺膜。
为了进一步提高尺寸稳定性,本发明的双轴取向聚酰胺膜也可以进一步实施热定型处理、热松弛处理、调湿处理等。另外,为了进一步提高粘接性、润湿性,也可以实施电晕处理、涂覆处理、火焰处理等。
上述热定型处理、热松弛处理、调湿处理、电晕处理、涂覆处理、火焰处理等也可以在双轴取向聚酰胺膜的制造工序中进行处理。另外,也可以将压延卷或分切的卷开卷而进行处理。
实施例
以下,列举实施例更具体地说明本发明。需要说明的是,使用原料、膜的物性、特性的评价方法如下。在没有特别记载的情况下,测定在23℃、相对湿度65%的环境的测定室中进行。
<双轴取向聚酰胺膜的原料>
[聚酰胺6]
使用相对粘度RV=2.9,熔点(Tm):220℃的聚酰胺6。
[聚酰胺MXD6]
使用相对粘度RV=2.2,熔点(Tm):238℃的聚酰胺MXD6。
[二氧化硅微粒与亚乙基双硬脂酸酰胺的母料]
配合93.5质量%的上述聚酰胺6、5质量%的多孔质二氧化硅微粒(量均粒径=4μm,细孔容积=1.6ml/g)、和1.5质量%的亚乙基双硬脂酸酰胺(共荣社化学公司制LightamideWE-183),用双螺杆挤出机进行熔融混炼挤出,切割成颗粒状,得到母料。
<易粘接层形成中使用的涂布液>
为了形成易粘接层,使用了下述2种水系分散体的涂布液。
[涂布液(A):丙烯酸系接枝共聚聚酯的水系分散体]
在具备搅拌机、温度计和部分回流式冷却器的不锈钢制高压釜中投入对苯二甲酸二甲酯466质量份、间苯二甲酸二甲酯466质量份、新戊二醇401质量份、乙二醇443质量份和钛酸四正丁酯0.52质量份,在160~220℃下用4小时进行酯交换反应。接下来,加入富马酸23质量份,用1小时从200℃升温至220℃,进行酯化反应。接下来,升温至255℃,将反应体系缓慢减压后,在0.2mmHg的减压下一边搅拌1小时30分钟一边使其反应,得到聚酯。得到的聚酯为淡黄色透明,玻璃化转变温度为60℃,重均分子量为12000。通过NMR测定等得到的组成如下。
·二羧酸成分
对苯二甲酸48摩尔%
间苯二甲酸48摩尔%
富马酸4摩尔%
·二醇成分
新戊二醇50摩尔%
乙二醇50摩尔%
在具备搅拌器、温度计、回流装置和定量滴加装置的反应器中加入上述聚酯树脂75质量份、甲乙酮56质量份和异丙醇19质量份,在65℃下进行加热、搅拌,将树脂溶解。树脂完全溶解后,将甲基丙烯酸17.5质量份和丙烯酸乙酯7.5质量份的混合物、以及偶氮双二甲基戊腈1.2质量份溶解于25质量份的甲乙酮而成的溶液以0.2ml/分钟滴加到聚酯溶液中,滴加结束后进一步继续搅拌2小时。从反应溶液中进行分析用的取样(5g)后,将水300质量份和三乙胺25质量份加入到反应溶液中,搅拌1小时,制备接枝化聚酯的分散体。然后,将得到的分散体的温度升高至100℃,通过蒸馏馏去甲乙酮、异丙醇、过量的三乙胺,得到共聚聚酯水系分散体。
所得到的分散体为白色,平均粒径为300nm、25℃下的B型粘度为50厘泊。在该分散体5g中添加重水1.25g而使固体成分浓度为20质量%后,加入DSS,测定125MHz13C-NMR。聚酯主链的羰基碳的信号(160-175ppm)的半峰宽为∞(未检测到信号),接枝部分的甲基丙烯酸的羰基碳的信号(181-186ppm)的半峰宽为110Hz。将在接枝化反应结束时刻取样的溶液在100℃、真空下进行8小时干燥,对其固体成分进行酸值的测定、聚酯的接枝效率的测定(NMR的测定)、以及基于水解的接枝部分的分子量的测定。固体成分的酸值为2300eq./106g。在1H-NMR的测定中,完全没有检测到来自于富马酸的信号(δ=6.8-6.9ppm,doublet),因此确认了聚酯的接枝效率为100%。接枝部分的分子量为重均分子量10000。
然后,将如上所述得到的水系分散体用水稀释至固体成分浓度为5质量%,得到涂布液(A)。
[涂布液(B):聚氨酯树脂的水系分散体]
(A)聚氨酯和水系分散液的制备;己二酸作为二羧酸成分;然后,使用作为二醇成分的1,4-丁二醇60摩尔%(二醇成分的)和双酚A的环氧丙烷(1摩尔)加成物40摩尔%,得到Tg为-5℃的聚酯(聚酯多元醇)。使甲苯二异氰酸酯作用于该聚酯而得到氨基甲酸酯聚合物。将其作为预聚物,使1,6-己二醇作用而进行链延长,并且使氨基羧酸盐与末端反应,得到水不溶性且水分散性的聚氨酯。一边对其进行搅拌一边使其分散于热水中,得到25%水系分散液。
将上述聚氨酯的水系分散液以固体成分成为5质量%的方式加入到离子交换水和异丙醇的等量混合液中进行稀释,得到涂布液(B)。
<测定方法、评价方法>
双轴取向聚酰胺膜和膜卷的测定和评价按照以下方法进行。测定和评价的结果与制膜条件一起示于表1~表6。
[相对粘度]
将0.25g的上述原料聚酰胺在25ml的容量瓶中以成为1.0g/dl的浓度的方式用96%硫酸溶解,将所得到的聚酰胺溶液在20℃下测定相对粘度。
[Tg、Tc和Tm]
依据JIS K7121,使用岛津制作所公司制的DSC-60型差示扫描量热测定器,将放入有未拉伸聚酰胺膜10mg的试样盘在氮气氛中以升温速度10℃/分钟从30℃升温至280℃的过程中,测定熔融峰温度Tm作为熔点,达到280℃之后,将放入有试样的试样盘浸渍于液氮中进行骤冷后,将该试样盘以升温速度20℃/分钟从-10℃升温至280℃,测定在升温过程中外推的玻璃转移开始温度Tg和冷结晶化峰温度Tc。
[易粘接层的涂布量]
将双轴取向聚酰胺膜切成10cm×10cm的面积,用浸入有甲乙酮/甲苯=1/1的混合有机溶剂的布擦拭膜的易粘接层面,使用精密天平(岛津制作所公司制AUW120D)测定擦拭前后的重量。由测定的重量差换算成每平方米,算出涂布量(g/m2)。
[分子取向角]
将压延卷分切,将自压延卷的左侧的端部起150mm作为边缘,在其内侧制作宽度940mm的分切卷。将相对于分切卷的宽度方向自右端和左端起150mm内侧作为正方形的中心,以边长100mm的正方形采取膜试样,用王子测量机器株式会社制的分子取向角测定装置(MOA-6004)测定分子取向角(分子取向轴方向的角度)。对于分子取向角,将膜的长度方向的角度设为0度,上述分子取向轴的方向以长度方向为基准,小于45度时求出与0度的差,大于45度时求出与90度的差,将大的一方的值作为分子取向角,示于表1。在实施例和比较例中,接近于压延卷的端部的、左端的值均大。
[膜厚度]和[冲击强度]
将压延卷分切,将自压延卷的左侧的端部起15mm作为边缘,在其内侧制作宽度940mm的分切卷。以相对于分切卷的宽度方向自右端和左端起150mm内侧的位置作为中心切出测定试样,用TESTER SANGYO制厚度测定器测定厚度后,使用东洋精机公司制膜冲击试验机,使用直径1/2英寸的半球状冲击头测定膜的冲击强度。所得到的值通过下述式,作为15μm换算的冲击强度。在表1中示出分子取向角大的左端侧的值。
冲击强度(J/15μm)=观察到的冲击强度(J)×15μm/厚度(μm)
在压延卷的评价中,以相对于压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置为中心采取膜试样,同样地测定厚度和冲击强度。在表2中示出评价结果。
[吸湿应变]
将压延卷分切,将自压延卷的左侧的端部起150mm作为边缘,在其内侧制作宽度940mm的分切卷。以相对于分切卷的宽度方向自右端和左端起150mm内侧作为正方形的中心,以边长210mm的正方形采取测定试样,描绘以该试样的中央为中心的直径200mm的圆,将MD方向设为0°,在45°方向和135°方向上描绘通过圆的中心的直线。接下来,将该试样在30℃×80%RH的气氛中放置2小时以上后,测定各方向的直径,作为高湿时的长度。然后,在20℃×40%RH的房间中放置2小时以上后,再次测定沿各直径方向引出的直线的长度,作为低湿时的长度,通过下述式算出吸湿伸长率。然后,算出45°方向和135°方向的吸湿伸长率之差的绝对值(%)作为吸湿应变,将绝对值大的一方的值作为吸湿应变示于表1。在实施例和比较例中,与分子取向角同样,左端的值大。
吸湿伸长率=[(高湿时的长度-低湿时的长度)/低湿时的长度]×100(%)
在压延卷的评价中,以相对于压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置作为中心采取膜试样,同样地测定吸湿应变。在表2中示出评价结果。
[热收缩率]
将压延卷分切,将自压延卷的左侧的端部起150mm作为边缘,在其内侧制作宽度940mm的分切卷。以相对于分切卷的宽度方向自右端和左端起150mm内侧作为中心切出测定试样,将试验温度设为160℃,将加热时间设为10分钟,除此以外,依据JIS C2318中记载的尺寸变化试验法,通过下述式测定热收缩率。在表1中示出分子取向角大的左端侧的值。
热收缩率=[(处理前的长度-处理后的长度)/处理前的长度]×100(%)
在压延卷的评价中,以相对于压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置作为中心膜试样采取,同样地测定热收缩率。在表2中示出评价结果。
[热收缩应变]
将压延卷分切,将自压延卷的左侧的端部起150mm作为边缘,在其内侧制作宽度940mm的分切卷。将相对于分切卷的宽度方向自右端和左端起150mm内侧作为正方形的中心,以边长210mm的正方形采取测定试样,将各膜在23℃、65%RH的气氛下放置2小时以上。然后,描绘以该试样的中央为中心的直径200mm的圆,将MD方向(纵向)设为0°,在45°方向和135°方向上描绘通过圆的中心的直线,测定各方向的直径,作为处理前的长度。接下来,将该试样在试验温度160℃下加热处理10分钟后,取出,在23℃、65%RH的气氛中放置2小时以上,再次测定沿各直径方向引出的直线的长度,作为处理后的长度,通过下述式算出热收缩率。然后,算出45°方向和135°方向的热收缩率之差的绝对值(%)作为热收缩应变,将绝对值大的一方的值作为热收缩应变,示于表1。在实施例和比较例中,与分子取向角同样,左端的值大。
热收缩率=[(处理前的长度-处理后的长度)/处理前的长度]×100(%)
在压延卷的评价中,以相对于压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置作为中心采取膜试样,同样地测定热收缩应变。在表2中示出评价结果。
[S字卷曲]
将压延卷分切,将自压延卷的左侧的端部起150mm作为边缘,在其内侧制作宽度940mm的分切卷。在分切卷的聚酰胺膜的经电晕处理的面上涂布聚酯系粘接剂〔将Toyo-Morton株式会社制的TM-569(制品名)和CAT-10L(制品名)以重量比7.2/1混合而成的聚酯系粘接剂(固体成分浓度23%)〕,以使得干燥后的树脂固体成分成为3.2g/m2,然后干式层压线状低密度聚乙烯膜(L-LDPE膜:东洋纺株式会社公司制,LIX(注册商标)L4102)40μm,在40℃的环境下进行2天熟化,得到层叠膜。
使用西部机械公司制的3边密封制袋机,将如上所述以层叠膜卷的形式卷绕的层叠膜与卷绕长度方向平行地在中央对折之后切断,以聚酰胺膜成为外侧的方式重叠,在纵向上两端为10mm宽度、中央部为20mm宽度、以155进行热封,在与其垂直的方向上以20mm宽度、170mm间隔、180℃间断地进行热封。将其在卷绕长度方向上以中央密封部的中央和袋的宽度成为220mm的方式裁断两边缘部后,在与其垂直方向的密封部中央切断,制作3边密封袋(密封宽度:10mm)。准备10个样品的这些制作的3边密封袋的左端侧的袋。然后,将10个3边密封袋在30℃、60%RH下处理24小时后,在20℃、20%RH的气氛下保持24小时,按压4边的角的开口部2处和密封部的1处这3点,如下评价剩余的1处的角的翘曲(S字卷曲)的程度。
10分:小于40mm
5分:40~小于50mm
1分:50mm以上
将评价为10分的分数的平均为7分以上设为◎,将3~7分设为○,将小于3分设为×。
对于小于3分的×的评价的袋,由于产生袋的装箱、填充机的输送错误的问题,所以是问题。如果为3分以上,则问题是能够允许的范围。
[耐水层压强度(水附着条件下的层压强度)]
将为了评价S字卷曲而制作的层叠膜切断成宽度15mm×长度200mm的条状,将层叠膜的一端在双轴拉伸聚酰胺膜与线状低密度聚乙烯膜的界面处剥离,使用(株式会社岛津制作所制,Autograph),在温度23℃、相对湿度50%、拉伸速度200mm/分钟、剥离角度90°的条件下,一边用滴管向上述条状层叠膜的剥离界面滴加水一边测定3次层压强度,以其平均值进行评价。
[实施例1]
以包含85质量%的聚酰胺6、3质量%的聚酰胺MXD6、12质量%的二氧化硅微粒和亚乙基双硬脂酸酰胺的母料的方式配合原料。将所配合的原料的水分率调整为0.1质量%后,利用挤出机从T模在260℃的温度下以熔融膜的形式挤出,在冷却至30℃的金属辊上,利用直流高电压的负载使其静电密合而冷却固化,得到厚度200μm的未拉伸膜。该未拉伸膜的Tg为41℃、Tc为69℃。
对于该未拉伸膜,使用辊拉伸机,在拉伸温度80℃下进行第一阶段的预纵向拉伸至1.03倍,接下来在拉伸温度80℃下进行第二阶段的预纵向拉伸至1.03倍,接着在85℃下进行第一阶段的主纵向拉伸至2.1倍,进而在拉伸温度70℃下进行第二阶段的主纵向拉伸至1.5倍,将该纵向拉伸膜连续地导入至拉幅机,在130℃下进行横向拉伸至4.0倍后,在210℃下进行热定型处理,进一步在210℃下沿横向进行5.0%的松弛处理。接着在100℃下进行冷却,对膜的单面进行电晕处理后,将两端的拉幅机夹具把持部修剪宽度150mm,得到厚度15μm、宽度6000mm的双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[实施例2]
如表1和表2所示那样改变预纵向拉伸的温度和倍率和主纵向拉伸的倍率,除此以外,与实施例同样地得到双轴取向聚酰胺膜。
[实施例3]
如表1和表2所示,将预纵向拉伸设定为1个阶段,设定为表1的倍率,将主纵向拉伸的2个阶段的倍率、未拉伸膜的厚度变更为180μm,除此以外,与实施例2同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[实施例4]
除了变更为压延卷宽度为4000mm的制膜装置以外,与实施例3同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[比较例1]~[比较例6]
如表1和2所示,不进行预纵向拉伸,对于主纵向拉伸,以表1和2所示的温度和倍率进行2个阶段拉伸,除此以外,与实施例同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[比较例7]
如表1和2所示,不进行预纵向拉伸,对于主纵向拉伸,以表1和2所示的温度和倍率进行1个阶段拉伸,除此以外,与实施例同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[表1]
[表2]
如表1所示,对于实施例1~4的本申请发明的双轴取向聚酰胺膜,尽管为压延卷的端部的分切卷,在制成袋时,S字卷曲的产生均为可允许的范围。
另一方面,对于比较例3和比较例6以外的比较例中得到的双轴取向聚酰胺膜,分子取向角大于20°,吸湿应变大于1.3%,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲。
对于比较例3中得到的双轴取向聚酰胺膜,分子取向角大于20°,吸湿应变为1.3%以下,但在160℃下加热10分钟后的热收缩率大,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲,并且热封部收缩变形。
对于比较例6中得到的双轴取向聚酰胺膜,吸湿应变为1.3%以下,S字卷曲也为可允许的范围,但冲击强度小,因此不满足作为要求耐冲击性的聚酰胺膜的特性。
如表2所示,对于实施例1~4的聚酰胺膜压延卷,即使为端部的分切卷,在制成袋时,S字卷曲的产生也为可允许的范围。
另一方面,对于比较例3和比较例6以外的比较例中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变大于1.3%,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲。
对于比较例3中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变为1.3%以下,但在160℃下加热10分钟后的热收缩率大,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲,并且热封部收缩变形。
对于比较例6中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变为1.3%以下,S字卷曲也为可允许的范围,但冲击强度小,因此不满足作为要求耐冲击性的聚酰胺膜的特性。
[实施例5]
与实施例1同样地操作,制作未拉伸膜,进行第一阶段的预纵向拉伸,接下来进行第二阶段的预纵向拉伸,进行第一阶段的主纵向拉伸,进一步进行第二阶段的主纵向拉伸。
接下来,利用辊涂方式在该纵向拉伸膜上涂布丙烯酸系接枝共聚聚酯的水系分散体涂布液(A),利用70℃的热风进行干燥。
接下来,将纵向拉伸膜连续地导入至拉幅机,在130℃下横向拉伸至4.0倍后,在210℃下进行热定型处理,进一步在210℃下沿横向进行5.0%的松弛处理。接着,在100℃下冷却,对膜的单面进行电晕处理后,将两端的拉幅机夹具把持部修剪宽度150mm,得到厚度15μm、宽度6000mm的双轴取向聚酰胺膜的压延卷。所得到的双轴取向聚酰胺膜的丙烯酸系接枝共聚聚酯的涂布量以固体成分计为0.05g/m2。
[实施例6]
如表3和表4所示那样改变预纵向拉伸的温度和倍率以及主纵向拉伸的倍率,除此以外,与实施例5同样地得到聚酰胺膜的压延卷。
[实施例7]
如表3和表4所示那样将预纵向拉伸设定为1个阶段,设定为表3的倍率,将主纵向拉伸的2个阶段的倍率、未拉伸膜的厚度变更为180μm,除此以外,与实施例6同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[实施例8]
除了变更为压延卷宽度为4000mm的制膜装置以外,与实施例7同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[比较例8]~[比较例14]
如表3和表4所示那样不进行预纵向拉伸,对于主纵向拉伸,以表3所示的温度和倍率进行2个阶段拉伸,除此以外,与实施例5同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[比较例15]
如表3和表4所示那样不进行预纵向拉伸,对于主纵向拉伸,以表3和表4所示的温度和倍率进行1个阶段拉伸,除此以外,与实施例同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[表3]
[表4]
如表3所示,对于实施例5~8的本申请发明的双轴取向聚酰胺膜,尽管为压延卷的端部的分切卷,在制成袋时,S字卷曲的产生均为可允许的范围。另外,由于存在包含丙烯酸系接枝共聚聚酯的易粘接层,所以密封膜与聚酰胺膜的层叠膜的层压强度也良好。
另一方面,对于比较例3-3和比较例6以外的比较例中得到的双轴取向聚酰胺膜,分子取向角大于20°,吸湿应变大于1.3%,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲。
对于比较例3中得到的双轴取向聚酰胺膜,分子取向角大于20°,吸湿应变为1.3%以下,但在160℃下加热10分钟后的热收缩率大,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲,并且热封部收缩变形。
对于比较例3-6中得到的双轴取向聚酰胺膜,吸湿应变为1.3%以下,S字卷曲也为可允许的范围,但冲击强度小,因此,不满足作为要求耐冲击性的聚酰胺膜的特性。
如表4所示,对于实施例5~8的本申请发明的双轴取向聚酰胺膜,即使为端部的分切卷,在制成袋时,S字卷曲的产生也为可允许的范围。另外,由于存在包含丙烯酸系接枝共聚聚酯的易粘接层,所以密封膜与聚酰胺膜的层叠膜的层压强度也良好。
另一方面,对于比较例11和比较例14以外的比较例中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变大于1.3%,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲。
对于比较例11中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变为1.3%以下,但在160℃下加热10分钟后的热收缩率大,因此,在制成袋时,产生无法允许的量的S字卷曲,并且热封部收缩变形。
对于比较例14中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变为1.3%以下,S字卷曲也为可允许的范围,但冲击强度小,因此,不满足作为要求耐冲击性的聚酰胺膜的特性。
[实施例9]~[实施例12]
将涂布液(A)变更为聚氨酯树脂的水系分散体(B),采用表5所示的制膜条件,除此以外,与实施例5同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。所得到的双轴取向聚酰胺膜的聚氨酯树脂的涂布量以固体成分计为0.05g/m2。
[比较例16]
将涂布液从(A)变更为聚氨酯树脂的水系分散体(B),除此以外,与比较例8同样地不进行预纵向拉伸,将主纵向拉伸以表5和表6所示的温度和倍率进行2个阶段拉伸,得到双轴取向聚酰胺膜。
[参考例1]
不进行涂布液的涂布,除此以外,与实施例5同样地得到双轴取向聚酰胺膜的压延卷。
[表5]
[表6]
如表5所示,对于实施例9~12的本申请发明的双轴取向聚酰胺膜,尽管为压延卷的端部的分切卷,在制成袋时,S字卷曲的产生均为可允许范围。另外,由于存在包含聚氨酯树脂的易粘接层,所以密封膜与聚酰胺膜的层叠膜的层压强度也良好。
另一方面,对于比较例16中得到的双轴取向聚酰胺膜,分子取向角大于20°,吸湿应变大于1.3%,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲。
另外,对于参考例1中得到的双轴取向聚酰胺膜,分子取向角和吸湿应变为本发明的范围,因此在制成袋时,S字卷曲的产生为可允许的范围,但由于没有易粘接层,所以密封膜与聚酰胺膜的层叠膜的层压强度不充分。
如表6所示,对于实施例9~12的本申请发明的聚酰胺膜压延卷,即使为端部的分切卷,在制成袋时,S字卷曲的产生也为可允许的范围。另外,由于存在包含聚氨酯树脂的易粘接层,所以密封膜与聚酰胺膜的层叠膜的层压强度也良好。
另一方面,对于比较例16中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变大于1.3%,因此,在制成袋时产生了无法允许的量的S字卷曲。
另外,对于参考例1中得到的聚酰胺膜压延卷,相对于膜的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的吸湿应变为1.3%以下,在制成袋时,S字卷曲的产生为可允许的范围,但由于没有易粘接层,所以密封膜与聚酰胺膜的层叠膜的层压强度不充分。
产业上的可利用性
本发明的双轴取向聚酰胺膜即使为接近于压延卷的端部的制品,机械特性、热特性也良好,并且制袋后的吸湿所致的S字卷曲少,因此,在将内容物填充到袋中时不易因袋的输送等而发生不良情况,作业性良好。此外,高温下的收缩的应变也小,因此将袋热封后的收缩变形也小。另外,在设置有易粘接层的情况下,由于层压强度强,所以袋不易破损。因此,能够适合用于各种包装用途。
Claims (7)
1.一种双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,是包含含有60质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂的双轴取向聚酰胺膜,膜的分子取向角为20°以上,吸湿应变为1.3%以下,冲击强度为0.8J/15μm以上,并且在160℃下加热10分钟后的热收缩率在MD方向和TD方向上均为0.6%~3.0%。
2.根据权利要求1所述的双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,其是包含含有90质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂的双轴取向聚酰胺膜。
3.根据权利要求1或2所述的双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,在160℃下加热10分钟后的膜的热收缩应变为2.0%以下。
4.一种双轴取向聚酰胺膜,其特征在于,在权利要求1~3中任一项所述的双轴取向聚酰胺膜的至少单面具有易粘接层,所述易粘接层包含以固体成分计涂布量为0.01g/m2~3g/m2的聚酯树脂、聚氨酯树脂和/或聚丙烯酸树脂中的任一种树脂。
5.一种聚酰胺膜压延卷,其特征在于,是包含含有60质量%以上的聚酰胺6的聚酰胺树脂的双轴取向聚酰胺膜的压延卷,相对于膜压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的膜的冲击强度为0.8J/15μm以上,吸湿应变为1.3%以下,160℃下加热10分钟后的热收缩率在MD方向和TD方向上均为0.6%~3.0%。
6.根据权利要求5所述的聚酰胺膜压延卷,其特征在于,在双轴取向聚酰胺膜的至少单面具有易粘接层,所述易粘接层包含以固体成分计涂布量为0.01g/m2~3g/m2的聚酯树脂、聚氨酯树脂和/或聚丙烯酸树脂中的任一种树脂。
7.根据权利要求5或6所述的聚酰胺膜压延卷,其特征在于,相对于膜压延卷的宽度方向自右端和左端起300mm内侧的位置的膜在160℃下加热10分钟后的热收缩应变为2.0%以下。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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