CN117042969A - 双轴取向聚酯膜及层叠体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双轴取向聚酯膜,其能够合适地用于层叠金属层后被深拉深成型的用途,与金属层的密合性及成型性优异,耐粘连性优异,且卷曲少。本发明的双轴取向聚酯膜为至少具有以聚酯作为主成分的基材层和易粘接层的层叠膜,依次层叠有易粘接层/基材层/易粘接层,且满足下面的(1)~(4)的所有要件。(1)易粘接层与基材层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的差为0.10以上且0.45以下;(2)2片膜的易粘接层之间的热封强度为0.5N/15mm以下;(3)MD方向及TD方向的10%伸长时应力F10为90MPa以上且160MPa以下;(4)使用分子取向计测定出的分子取向比为1.0以上且1.3以下。
Description
技术领域
本发明涉及医药品、工业制品等的包装领域中使用的成型用聚酯膜。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下有时简称为PET)由于其优异的透明性、尺寸稳定性、机械性质、电性质、耐化学品性等而被用于食品包装、工业制品等大范围的领域中。然而,例如与尼龙膜相比更硬且脆,因此在拉深较深的成型用途中有难以成型的情况。
聚对苯二甲酸丁二醇酯(以下有时简称为PBT)的力学特性、抗冲击性本来就优异,而且阻气性、耐化学品性也优异,因此以往一直被用作工程塑料。PBT由于晶化速度快所带来的生产率的良好,一直被用作作为工程塑料而言有用的材料,然而例如在作为拉伸膜使用的情况下,会产生由晶化所致的拉伸性恶化、透明性的恶化等。
专利文献1中公开过一种聚酯膜,其通过使膜4方向的5%伸长时应力及15%伸长时应力差分别为50MPa以下及70MPa,且弹性模量为2.0~3.5GPa的范围,从而能够合适地用于冷成型。
一般而言,结晶性聚酯膜由于其结晶性高,因而有成型性低的趋势、层压强度难以变高的趋势。因此,例如在与金属层进行层压的情况下,可预计密合性不充分。若与金属层的密合性低,则在成型中,因拉深而产生的应力不被分散,无法进行深拉深,不适于深拉深成型用途的可能性大。
专利文献2中,公开过可以将如下的聚酯膜合适地用于成型用途,其特征在于,关于膜的长度方向及宽度方向上的5%伸长时应力F5和10%伸长时应力F10,1.5≥F10/F5≥1.0、并且F10≥120MPa。
为了解决上文中记载的结晶性聚酯的低的层压强度,在聚酯膜上施加易粘接涂层,提高与金属层的密合性来使成型性变得良好。然而,在制成膜卷的情况下,担心由易粘接涂层所致的粘连、为了赋予滑动性而添加到易粘接涂层中的滑剂所引起的透明性的恶化。另外,由于仅在聚酯膜的一面施加易粘接涂层,因此担心由膜的卷曲所引起的加工等的操作性的恶化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第6177475号公报
专利文献2:日本专利第5891792号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是以该以往技术的课题为背景而完成的。即,本发明的目的在于,获得一种双轴取向聚酯膜,其能够合适地用于在层叠金属层后于被深拉深成型的用途,与金属层的密合性及成型性优异,耐粘连性优异,且卷曲少。
用于解决课题的手段
本发明包含以下的构成。
[1]一种双轴取向聚酯膜,其为至少具有以聚酯作为主成分的基材层和易粘接层的层叠膜,依次层叠有易粘接层/基材层/易粘接层,且满足下面的(1)~(4)的所有要件。
(1)易粘接层与基材层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的差为0.10以上且0.45以下;
(2)2片膜的易粘接层之间的热封强度为0.5N/15mm以下;
(3)MD方向及TD方向的10%伸长时应力F10为90MPa以上且160MPa以下;
(4)使用分子取向计测定出的分子取向比为1.0以上且1.3以下。
[2]根据[1]中记载的双轴取向聚酯膜,其中,上述基材层包含60质量%以上且100质量%以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯、以及0质量%以上且40质量%以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯以外的聚酯作为聚酯。
[3]根据[1]或[2]中记载的双轴取向聚酯膜,其中,上述易粘接层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯及共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯作为聚酯,上述聚酯中的二醇成分中的乙二醇单元的含量为75~95摩尔%,共聚成分的含量为5~25摩尔%。
[4]根据[3]中记载的双轴取向聚酯膜,其中,上述易粘接层中的聚酯的二醇成分中的乙二醇单元的含量为75~95摩尔%,二乙二醇单元和/或新戊二醇单元的含量为5~25摩尔%。
[5]根据[1]~[4]中任一项记载的双轴取向聚酯膜,其中,上述双轴取向聚酯膜中的2个易粘接层的厚度差为1.0μm以下。
[6]一种层叠体,其特征在于,在[1]~[5]中任一项记载的双轴取向聚酯膜的至少一个面层叠有金属层。
[7]根据[6]中记载的层叠体,其特征在于,上述金属层为厚度80μm以下的铝层。
[8]一种深拉深包装材料,其使用了[7]中记载的层叠体。
发明效果
本发明的双轴取向聚酯膜通过将易粘接层与基材层的玻璃化转变附近的可逆热容差ΔCp、MD方向及TD方向的10%伸长时应力F10、易粘接层之间的热封强度及分子取向比设为规定的范围内,可以获得与金属层的密合性、成型性及耐粘连性优异、卷曲少、深拉深成型性优异的双轴取向聚酯膜。
附图说明
图1是表示膜的TD方向上的对数形的拉伸模式的图。
图2是表示膜的TD方向上的指数形的拉伸模式的图。
图3是表示可逆热容差ΔCp的测定例的图。
图4是层叠体的深拉深成型性的评价中使用的模具的俯视图。
图5是层叠体的深拉深成型性的评价中使用的模具的A-A‘剖面图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
[基材层]
本发明的双轴取向聚酯膜的基材层以PET树脂作为主要的构成成分,PET的含有率为60质量%以上,优选为70质量%,更优选为80质量%。通过将PET的含有率设为60质量%以上,可以提高双轴取向聚酯膜的长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10,从而带来深拉深成型性的提高。另外,透明性变得良好,在进行印刷时印刷清晰且可以合适地使用。另外,由于相对较廉价的PET树脂成为主要的构成成分,因此成本变得廉价。
在本发明的双轴取向聚酯膜的基材层中可以出于调整力学特性、拉伸性的目的含有PET以外的聚酯。作为PET以外的聚酯,可以举出聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、聚萘二甲酸丁二醇酯PBN、聚对苯二甲酸丙二醇酯PPT等聚酯。也可以是与PET或上述聚酯的共聚聚酯,可以举出共聚了间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二甲酸、联苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等二羧酸的聚酯;共聚了乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、环己烷二醇、聚乙二醇、聚1,4-丁二醇、聚碳酸酯二醇等二醇成分的聚酯。
其中,PBT的力学特性优异,通过少量添加,拉伸性变得良好。另外,可以使所得的双轴取向聚酯膜的应力-应变曲线中的上屈服应力降低。上屈服应力越低,则越能够抑制拉深成形时的局部拉伸,其结果是,能够实现深拉深。另外,与PET树脂的相容性良好且透明性优异,因此优选。
可以不含有上述PET以外的聚酯,然而通过含有10质量%以上,可以使膜制造时的拉伸性良好。另外,还可以使膜的成型性良好。PET以外的聚酯的含量的上限为40质量%以下,优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下。
上述PET的特性粘度的下限优选为0.45dl/g,更优选为0.50dl/g,最优选为0.55dl/g。通过设为0.45dl/g以上,可以将所得的双轴取向聚酯膜的特性粘度也维持得高,可以容易地提高长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10。特性粘度的上限优选为0.80dl/g,更优选为0.75dl/g,最优选为0.70dl/g。通过设为0.80dl/g以下,可以抑制膜拉伸时的应力过高,获得良好的制膜性。上述PET以外的聚酯的特性粘度优选为使上述PET与PET以外的聚酯在挤出机中的熔融粘度为相同程度的特性粘度。
[易粘接层]
本发明的双轴取向聚酯膜的易粘接层将PET树脂作为主要的构成成分。通过将PET作为主要的构成成分,可以使与基材层的密合性高,抑制易粘接层-基材层的层间剥离所致的层压强度的降低。
在本发明的双轴取向聚酯膜的易粘接层中,出于提高与金属层的密合性的目的,优选添加共聚聚酯。特别优选共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。作为共聚聚酯,可以举出:作为二羧酸成分,共聚了间苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二甲酸、联苯二甲酸、环己烷二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸等二羧酸的聚酯树脂;和/或作为二醇成分,共聚了二乙二醇、乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、环己烷二醇、聚乙二醇、聚1,4-丁二醇、聚碳酸酯二醇等二醇成分的聚酯。本发明中,优选在聚对苯二甲酸乙二醇酯以外,还使用共聚了二乙二醇和/或新戊二醇作为二醇成分的共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。
易粘接层中的共聚聚酯的共聚成分的含量的下限优选相对于二羧酸单元或二醇单元为5摩尔%,更优选为8摩尔%,最优选为11摩尔%。通过设为5摩尔%以上,可以提高所得的双轴取向聚酯膜的层压强度,可以使与金属层的密合性充分。共聚成分的含量的上限优选相对于二羧酸单元或二醇单元为25摩尔%,更优选为22摩尔%,最优选为19摩尔%。通过设为25摩尔%以下,易粘接层的可逆热容差ΔCp变大,由此在将膜制成卷的情况下可以抑制产生粘连的情况。另外,通过设为25摩尔%以下,可以抑制长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10降低。
[添加剂]
本发明的双轴取向聚酯膜可以在上述聚酯树脂组合物以外,含有以往公知的添加剂,例如滑剂、稳定剂、着色剂、抗氧化剂、防静电剂、紫外线吸收剂等。
在将本发明的双轴取向聚酯膜整体设为100质量%时,上述聚酯树脂组合物的含量优选为99.5质量%以上,更优选为99.6质量%,最优选为99.7质量%。
上述滑剂可以调整膜的动摩擦系数,可以举出二氧化硅、碳酸钙、氧化铝等无机系滑剂,此外还可以举出有机系滑剂。优选二氧化硅、碳酸钙,从兼顾透明性和滑动性的观点出发,其中最优选多孔二氧化硅。
本发明的双轴取向聚酯膜中的滑剂含量的下限优选为100质量ppm,更优选为300质量ppm,最优选为500质量ppm。通过设为100质量ppm以上,可以使膜的滑动性良好,此外还可以抑制易粘接层之间的密封强度,可以抑制制成卷时的粘连。
本发明的双轴取向聚酯膜中的滑剂含量的上限优选为10000质量ppm,更优选为6000质量ppm,最优选为2000质量ppm。通过设为10000质量ppm以下,可以使膜的透明性良好。
[双轴取向聚酯膜的制造方法]
作为用于获得本发明的双轴取向聚酯膜的方法,没有特别限定,从获得长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10的观点出发,优选T形模头方式。就吹塑方式而言,由于该制造方法的原因,有难以提高拉伸倍率、难以提高F10的情况。
冷却辊温度的上限优选为40℃,更优选为20℃以下。若为40℃以下,则熔融了的聚酯树脂组合物冷却固化时的结晶度不会过高,拉伸变得更加容易,此外还可以抑制晶化所致的透明性的降低。冷却辊温度的下限优选为0℃。若为0℃以上,则可以充分地发挥熔融了的聚酯树脂组合物冷却固化时的晶化抑制效果。另外,在将冷却辊的温度设为上述的范围的情况下,为了防止结露,优选降低冷却辊附近的环境的湿度。
未拉伸片的厚度适合为15~2500μm的范围。更优选为600μm以下,最优选为400μm以下。
拉伸方法可以是同时双轴拉伸,也可以是依次双轴拉伸。从控制后述的宽度方向的分子取向的观点出发,优选使用依次双轴拉伸。
长度方向(以下也称作MD方向)的拉伸温度的下限优选为90℃,更优选为95℃,特别优选为100℃。若为90℃以上,则可以进一步抑制断裂。MD方向的拉伸温度的上限优选为140℃,更优选为135℃,特别优选为130℃。若为140℃以下,则可以提高MD方向的10%伸长时应力F10,深拉深成型性变得良好。
MD方向的拉伸倍率的下限优选为3.5倍,更优选为3.6倍,特别优选为3.7倍。若为3.5倍以上,则可以提高MD方向的10%伸长时应力F10,深拉深成型性变得良好。另外,能够抑制密封强度,因此耐粘连性变得良好。MD方向的拉伸倍率的上限优选为4.5倍,更优选为4.4倍,特别优选为4.3倍。若为4.5倍以下,则可以充分地获得提高MD方向的10%伸长时应力F10的效果。
宽度方向(以下也称作TD方向)的拉伸温度的下限优选为100℃,更优选为105℃,特别优选为110℃。若为100℃以上,则可以不易发生断裂。TD方向的拉伸温度的上限优选为140℃,更优选为135℃,特别优选为130℃。若为140℃以下,则可以提高TD方向的10%伸长时应力F10,深拉深成型性变得良好。
TD方向的拉伸倍率的下限优选为3.5倍,更优选为3.6倍,特别优选为3.7倍。若为3.5倍以上,则可以提高TD方向的10%伸长时应力F10,深拉深成型性变得良好。另外,能够抑制密封强度,因此耐粘连性变得良好。TD方向的拉伸倍率的上限优选为4.5倍,更优选为4.4倍,特别优选为4.3倍。若为4.5倍以下,则可以充分地获得提高TD方向的10%伸长时应力F10的效果。
本发明的双轴取向聚酯膜如后所述,优选使用分子取向计测定出的分子取向比为1.0以上且1.3以下。通过使分子取向比为规定的范围,可以对各种各样的形状的拉深成形获得良好的深拉深成型性。具体而言,MD方向的拉伸倍率:MD倍率及TD方向的拉伸倍率:TD倍率优选满足下述条件。
0.9≤TD倍率/MD倍率≤1.2
通过为该范围,分子取向比成为本发明要求保护的技术方案中记载的范围,可以对各种各样的形状的拉深成形获得良好的深拉深性。
为了将分子取向比设为规定的范围,有使前项记载的拉伸倍率为规定的范围的方法,此外还有使TD拉伸模式为对数形或指数形的方法。具体而言如图1(对数形模式)所示,通常的TD拉伸模式为直线形,对数形为在拉伸前半部分大幅度地拉伸、在拉伸后半部分缓慢地拉伸的TD拉伸模式。通过使用此种TD拉伸模式,可以在膜的拉伸应力低的前半部分完成拉伸的大部分,从而能够抑制TD方向的取向。另一方面,如图2(指数形模式)所示,指数形为在拉伸前半部分缓慢地拉伸、在拉伸后半部分大幅度地拉伸的TD拉伸模式。通过使用此种TD拉伸模式,可以在膜的拉伸应力高的后半部分完成拉伸的大部分,从而能够加强TD方向的取向。只要以所得的双轴取向聚酯膜的分子取向比成为规定的范围的方式恰当地选择TD拉伸模式即可。
热固定温度的下限优选为170℃,更优选为175℃,特别优选为180℃。若为170℃以上,则可以进一步减小热收缩率。热固定温度的上限优选为210℃,更优选为205℃,特别优选为200℃。若为210℃以下,则可以抑制分子取向的松弛所致的长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10的降低,深拉深成型性变得良好。另外,可以抑制易粘接层因高温下的热处理而熔解,密封强度增大、耐粘连性恶化的情况。
热松弛工序中的松弛率的下限优选为0.5%,更优选为1.0%,特别优选为2.0%。若为0.5%以上,则可以确保TD方向的热收缩率低。松弛率的上限优选为10%,更优选为8%,特别优选为6%。若为10%以下,则可以防止产生松垂等,可以提高平面性。
[双轴取向聚酯膜的构成及特性]
本发明的双轴取向聚酯膜的厚度的下限优选为5μm,更优选为10μm,特别优选为15μm。通过设为5μm以上,可以维持膜的强度,深拉深成型性变得良好。厚度的上限优选为50μm,更优选为40μm,特别优选为30μm。通过设为50μm以下,能够实现冷成型。
本发明的双轴取向聚酯膜中的基材层的厚度的下限优选相对于双轴取向聚酯膜整体的厚度为60%,更优选为70%,特别优选为80%。通过设为60%以上,可以提高长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10,深拉深性变得良好。基材层的厚度的上限优选相对于双轴取向聚酯膜整体的厚度为96%,更优选为90%,特别优选为86%。通过设为96%以下,可以获得提高易粘接层所带来的与金属层的密合性的效果,深拉深成型性变得良好。
本发明的双轴取向聚酯膜中的易粘接层的厚度的下限优选相对于双轴取向聚酯膜整体的厚度为4%,更优选为8%,特别优选为12%。通过设为4%以上,可以获得提高与金属层的密合性的效果,深拉深成型性变得良好。易粘接层的厚度的上限优选相对于双轴取向聚酯膜整体的厚度为40%,更优选为30%,特别优选为20%。通过设为40%以下,可以提高长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10,深拉深性变得良好。需要说明的是,此处所说的所谓易粘接层的厚度,是指易粘接层/基材层/易粘接层当中两面的易粘接层的厚度的合计。
易粘接层之间的厚度差的上限优选设为1.0μm。更优选为0.8μm以下,特别优选为0.6μm。通过设为1.0μm以下,可以抑制膜发生卷曲,加工等的操作性提高。
本发明的双轴取向聚酯膜的基材层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的上限优选为0.05,更优选为0.03,特别优选为0.01。通过设为0.05以下,基材层变得足够刚硬,可以提高长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10。
本发明的双轴取向聚酯膜的易粘接层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的下限优选为0.10,更优选为0.15,特别优选为0.20。通过设为0.10以上,可以获得提高与金属层的密合性的效果,深拉深成型性变得良好。本发明的双轴取向聚酯膜的易粘接层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的上限优选为0.45,更优选为0.40,特别优选为0.35。通过设为0.45以下,可以抑制制成膜卷时的粘连。
本发明的双轴取向聚酯膜的基材层与易粘接层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的差的下限优选为0.10,更优选为0.15,特别优选为0.20。通过设为0.10以上,可以获得提高与金属层的密合性的效果,深拉深成型性变得良好,而且基材层变得足够刚硬,可以提高长度方向及宽度方向的10%伸长时应力F10。本发明的双轴取向聚酯膜的基材层与易粘接层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的差的上限优选为0.45,更优选为0.40,特别优选为0.35。通过设为0.35以下,可以抑制制成膜卷时的粘连。
玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp相当于利用温度调制型差示扫描量热仪测定可逆热容曲线时的可动非晶量。当对膜样品利用温度调制型差示扫描量热仪测定可逆热容曲线时,则在相当于玻璃化转变温度的温度处基线发生偏移。将偏移前后的值的差称作可逆热容差ΔCp,该值相当于在双轴取向聚酯膜的非晶区域中的玻璃化转变温度附近分子链能够移动的可动非晶量。本发明的双轴取向聚酯膜的基材层与易粘接层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的差表示基材层与易粘接层的可动非晶量的差。
本发明的双轴取向聚酯膜的分子取向比的上限优选为1.30,更优选为1.25,特别优选为1.20。通过设为1.30以下,对于制成各种各样的形状的拉深成型而言,深拉深性变得良好。所谓分子取向比,是指利用分子取向计测定出的微波强度的最大值与最小值的比(最大值/最小值)。分子取向比的下限优选为0.90,更优选为0.95,特别优选为1.00。通过设为0.90以上,对于制成各种各样的形状的拉深成型而言,深拉深性变得良好。
本发明的双轴取向聚酯膜的MD方向上的10%伸长时应力F10的下限优选为90MPa,更优选为95MPa,特别优选为100MPa。通过设为90MPa以上,能够实现拉深成形时的应力分散,深拉深成型性变得良好。MD方向上的10%伸长时应力F10的上限优选为160MPa,更优选为155MPa,特别优选为150MPa。通过设为160MPa以下,能够抑制制膜中的断裂等问题。
本发明的双轴取向聚酯膜的TD方向上的10%伸长时应力F10的下限优选为90MPa,更优选为95MPa,特别优选为100MPa。通过设为90MPa以上,能够实现拉深成形时的应力分散,深拉深成型性变得良好。TD方向上的10%伸长时应力F10的上限优选为160MPa,更优选为155MPa,特别优选为150MPa。通过设为160MPa以下,能够抑制制膜中的断裂等问题。
本发明的双轴取向聚酯膜的雾度的上限优选为5.0%,更优选为4.5%,特别优选为4.0%。通过设为5.0%以下,印刷看起来美观,因此优选。
本发明的双轴取向聚酯膜的动摩擦系数的下限优选为0.2,更优选为0.25,特别优选为0.30。通过使之为0.20以上,从结果上看能够提高透明性,外观变得良好。动摩擦系数的上限优选为0.55,更优选为0.50,特别优选为0.45。通过设为0.55以下,膜的滑动良好且能够抑制粘连。
本发明的双轴取向聚酯膜的MD方向的热收缩率的下限优选为1.0%,更优选为1.5%,特别优选为2.0%。通过设为1.0%以上,从结果上看能够提高长度方向的10%伸长时应力F10,深拉深性变得良好。热收缩率的上限优选为6.0%,更优选为5.5%,特别优选为5.0%。通过设为6.0%以下,能够减少印刷等工序中的膜的收缩所致的加工问题。
本发明的双轴取向聚酯膜的TD方向的热收缩率的下限优选为-1.0%,更优选为-0.5%,特别优选为0%。通过设为-1.0%以上,从结果上看能够提高宽度方向的10%伸长时应力F10,深拉深性变得良好。TD方向的热收缩率的上限优选为5.0%,更优选为4.5%,特别优选为4.0%。通过设为5.0%以下,能够减少印刷等工序中的膜的收缩所致的加工问题。
将彼此粘接的本发明的双轴取向聚酯膜在120℃密封时的热封强度的上限为0.5N/15mm,更优选为0.4N/15mm,特别优选为0.3N/15mm。通过设为0.5N/15mm以下,例如在印刷、加工中刚刚加热后,在带有热量的状态下作为卷而卷绕时,可以抑制粘连。
在本发明的双轴取向聚酯膜可以层叠印刷层。作为形成印刷层的印刷油墨,可以优选使用含有水性及溶媒系的树脂的印刷油墨。此处作为印刷油墨中使用的树脂,可以举出丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯系树脂、聚酯系树脂、氯乙烯系树脂、乙酸乙烯酯共聚树脂及它们的混合物。在印刷油墨中可以含有防静电剂、遮光剂、紫外线吸收、增塑剂、滑剂、填料、着色剂、稳定剂、润滑剂、消泡剂、交联剂、耐粘连剂、抗氧化剂等公知的添加剂。
作为用于设置印刷层的印刷方法,没有特别限定,可以使用胶版印刷法、凹版印刷法、丝网印刷法等公知的印刷方法。在印刷后的溶媒的干燥中,可以使用热风干燥、热辊干燥、红外线干燥等公知的干燥方法。
在本发明的双轴取向聚酯膜可以层叠其他材料的层。作为其方法,可以采用在制作双轴取向聚酯膜后贴合的方法、在制膜中贴合的方法。
本发明的双轴取向聚酯膜可以在至少一方的易粘接层的面形成被称作密封剂的热封性树脂层(也称作密封层),作为包装材料使用。密封层的形成通常利用挤出层压法或干式层压法来进行。作为形成热封性树脂层的热塑性共聚物,只要是能够充分地显现出密封剂粘接性的共聚物即可,可以使用HDPE、LDPE.LLDPE等聚乙烯树脂类、聚丙烯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-α-烯烃无规共聚物、离聚物树脂等。
密封层可以为单层膜,也可以为多层膜,只要根据所需要的功能来选择即可。例如,从赋予防湿性的方面考虑,可以使用夹设有乙烯-环状烯烃共聚物、聚甲基戊烯等树脂的多层膜。另外,密封层中可以配合有阻燃剂、增滑剂、抗粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、增粘剂等各种添加剂。密封层的厚度优选为10~100μm,更优选为20~60μm。
本发明的优选方式之一是在双轴取向聚酯膜的至少一方的易粘接层的面层叠有金属层的层叠体。金属层可以与本发明的双轴取向聚酯膜直接接触地层叠,也可以经由粘接剂层等其他层而层叠。在对膜设置上述密封层的情况下,优选在与密封层相反的一面层叠金属层。需要说明的是,可以在金属层上进一步设置密封层。
作为上述金属层,可以使用金属箔和/或无机薄膜层。
在使用金属箔作为金属层的情况下,可以举出各种金属元素、例如铝、铁、铜、镍等,特别优选铝箔。金属层的厚度没有特别限定,从深拉深成型性的观点出发,优选为15μm~80μm,特别优选为20μm~60μm。
在使用无机薄膜层作为金属层的情况下,形成无机薄膜层的材料只要是可以制成薄膜的材料,就没有特别限制,从阻气性的观点出发,可以优选举出铝、氧化硅(二氧化硅)、氧化铝(alumina)、氧化硅与氧化铝的混合物等无机氧化物。特别是从能够兼顾薄膜层的柔软性和致密性的方面出发,优选氧化硅与氧化铝的复合氧化物。无机薄膜层的膜厚通常为1~100nm,优选为5~50nm。若无机薄膜层的膜厚为1nm以下,则易于获得更加令人满意的阻气性。另一方面,若为100nm以下,则从耐弯曲性、制造成本的方面考虑有利。
作为形成无机薄膜层的方法,没有特别限制,例如恰当地采用真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等物理蒸镀法(PVD法)、或化学蒸镀法(CVD法)等公知的蒸镀法即可。在设置无机薄膜层的情况下,优选在无机薄膜层上设置保护层。包含金属氧化物的阻气层并非完全紧密的膜,散布有微小的缺陷部分。通过在金属氧化物层上涂布后述的特定的保护层用树脂组合物来形成保护层,保护层用树脂组合物中的树脂会渗透到金属氧化物层的缺陷部分,其结果是,可以获得阻气性稳定的效果。在此基础上,通过作为保护层本身也使用具有阻气性的材料,层叠膜的阻气性能也会大幅度提高。作为上述保护层,可以举出在氨基甲酸酯系、聚酯系、丙烯酸系、钛系、异氰酸酯系、亚胺系、聚丁二烯系等树脂中添加有环氧系、异氰酸酯系、三聚氰胺系等固化剂的层。
在本发明的双轴取向聚酯膜层叠有金属层的层叠体由于在断裂伸长率大的情况下深拉深成型性变得良好,因此是优选的。依次层叠有双轴取向聚酯膜/粘接剂/金属层/粘接剂/密封层的层叠体的拉伸断裂伸长率的下限优选为30%,更优选为32%,特别优选为34%。通过设为30%以上,层叠体可以充分地伸长,深拉深成型性变得良好。上述层叠体的拉伸断裂伸长率的上限优选为50%,更优选为48%,特别优选为46%。通过设为50%以下,可以使层叠体的力学强度高,可以防止深拉深成型时的针孔等问题。
本发明的层叠体可合适地用于使用模具来将凹部成型的深拉深成型的用途,经过深拉深成型的层叠体可用于各种包装材料。
实施例
下面,利用实施例对本发明进一步详细说明,然而本发明并不限定于以下的例子。
[膜的厚度]
依照JIS K7130-1999 A法,使用千分尺进行测定。
[玻璃化转变温度附近的可逆热容ΔCp]
用剃刀的替换刀片对双轴取向聚酯膜的基材层及易粘接层的表面进行表面切削,分别制成测定用样品。需要说明的是,基材层从充分地切削易粘接层表面后露出的基材层表面采集。
使用温度调制型差示扫描量热仪DSC“DSC250”(TA Instruments公司制),在密封式铝盘内称量样品5.0±0.2mg,利用MDSC(注册商标)Heat-only mode,在平均升温速度2.0℃/min、调制周期60秒的条件下进行测定,得到可逆热容曲线。在所得的热容曲线中,使用附带的分析软件(TA Instruments公司制TA Analysis)求出拐点,对于拐点(玻璃化转变温度:简记为Tg)前后的热容差依照下式求出可逆热容差。此处,上述的所谓拐点是指,在可逆热容曲线为没有凹凸的理想曲线的情况下对可逆热容曲线进行二阶求导时的值为0的点。
可逆热容差ΔCp=(相对于Tg在高温侧的热容)―(相对于Tg在低温侧的热容)
将可逆热容差的测定例表示于图3中。此处,在热容曲线中引出相对于Tg在高温侧的热容曲线的基线的延长线。对从Tg+5℃到Tg+15℃的范围的热容曲线的基线利用最小二乘法进行直线拟合,将所得的直线设为上述相对于Tg在高温侧的热容曲线的基线的延长线3。然后,求出与拐点(Tg)处的切线2的交点,读取该交点处的Y轴(可逆热容)的值,设为高温侧的热容。接下来,引出相对于Tg在低温侧的热容曲线的基线的延长线。此处,对从Tg-15℃到Tg-5℃的范围的热容曲线的基线利用最小二乘法进行直线拟合,将所得的直线设为上述相对于Tg在低温侧的热容曲线的基线的延长线4。此后,求出拐点1(Tg)处的与切线2的交点,读取该交点处的Y轴(可逆热容)的值,设为低温侧的热容,将高温侧的热容与低温侧的热容的值的差设为热容差ΔCp。
另外,上述的可逆热容测定的基线偏移没有紊乱,确认正常地进行了测定。
[膜的分子取向比MOR]
使用王子计测株式会社制的MOA-6004型分子取向计,以双轴取向聚酯膜的分子取向比(利用分子取向计测定的透射微波强度的最大值与最小值的比)(最大值/最小值)求出。
[膜的10%伸长时应力F10]
从双轴取向聚酯膜中切出宽度15mm、长度180mm的试样。将切出的试样在23℃、65%RH的气氛下熟化12小时后,在23℃、65%RH的气氛下、在卡盘间100mm、拉伸速度360mm/分钟的条件下进行测定。重复进行5次测定,使用膜伸长10%时的应力(10%伸长时应力)的平均值。使用岛津制作所公司制Autograph(注册商标)AG-1作为测定装置。
[膜的雾度]
依照JIS K7361-1,将双轴取向聚酯膜切成边长10cm的正方形,使用日本电饰(株)制雾度计NDH2000,进行雾度测定。在3处实施测定,将其平均值设为雾度实测值。
[膜的动摩擦系数]
依照JIS K-7125,使用拉伸试验机(A&D公司制TENSILON RTG-1210),在23℃·65%RH环境下,求出使双轴取向聚酯膜表面与背面接合时的动摩擦系数。需要说明的是,卷绕有上侧的膜的滑块(测锤)的重量为1.5Kg,滑块的底面积的大小为39.7mm2。另外,摩擦系数的测定时的拉伸速度为200mm/分钟。
[膜的热收缩率]
关于热收缩率,除了将试验温度设为150℃、将加热时间设为15分钟以外,利用依照JIS-C-2318的尺寸变化试验法实施。
[膜的热封强度]
依照JIS Z1707测定出热封强度。给出具体的步骤。利用热封机,将样品的易粘接层面之间粘接。热封条件设为上板温度120℃、下板30℃、压力0.2MPa、时间2秒。以使密封宽度为15mm的方式切出粘接样品。使用拉伸试验机“AGS-KNX”(岛津制作所制)以拉伸速度200mm/分钟测定出剥离强度。剥离强度以每15mm的强度(单位:N/15mm)表示。
[膜的密封层厚度观察]
从拉伸前的未拉伸片中切出观察用样品。在将观察用样品用UV固化树脂(环氧丙烯酸酯树脂)增强后,实施UV照射而固化。为了能够观察厚度截面,对该样品使用超薄切片机“RX-860”(大和光机工业公司制)进行截面制作。接下来,对进行了截面制作的样品的截面使用工业用显微镜“ECLIPSE LV150N”(Nikon公司制)进行观察。根据显微镜图像,算出未拉伸片的基材层及易粘接层的厚度比率,将该厚度比率乘以双轴拉伸后的膜的厚度,算出双轴取向聚酯膜的各层的厚度。
[膜的卷曲性评价]
从双轴取向聚酯膜中切出10cm见方的样品。测定出将样品放置于平坦的桌子上时的样品从桌子上翘起的高度。需要说明的是,对样品两面实施同样的测定,将最大的值设为该样品的测定值。对评价结果基于下述的基准进行评价。
翘起的高度小于5mm:A
翘起的高度为5mm以上:C
[层叠体的制作]
在双轴取向聚酯膜的易粘接层的表面,利用干式层压法贴合氨基甲酸酯系2液固化型粘接剂(将三井化学公司制“TAKELAC(注册商标)A525S”和“TAKENATE(注册商标)A50”以13.5:1.0(质量比)的比例配合的粘接剂)及厚度40μm的东洋铝公司制“アルミハクCE8079”。接下来,在上述层叠体的铝层侧,同样地利用干式层压法贴合氨基甲酸酯系2液固化型粘接剂及厚度70μm的未拉伸聚丙烯膜(东洋纺公司制“P1147”)。对该层叠体在40℃实施4天熟化,由此得到层压层叠体。关于双轴拉伸聚酯膜及未拉伸聚丙烯膜的粘合方向,将长度方向和宽度方向全都对齐地实施。需要说明的是,由氨基甲酸酯系2液固化型粘接剂形成的粘接剂层的干燥后的厚度均为约4μm。
[层叠体的拉伸断裂伸长率]
从前述的层压层叠体中切出宽度方向为15mm、长度方向为180mm的试样。将切出的试样在23℃、65%R.H.的气氛下熟化12小时后,在23℃、65%RH的气氛下,在卡盘间100mm、拉伸速度360mm/分钟的条件下进行测定。重复进行5次测定,将铝层断裂时的伸长率的平均值设为层压层叠体的拉伸断裂伸长率。使用岛津制作所公司制Autograph(注册商标)AG-1作为测定装置。
[层叠体的深拉深成型性的评价]
从前述的层压层叠体切出长度方向10cm×宽度方向10cm的试样。将该试样设置于图4所示的模具中,从上方压制而进行拉深成形。图5是模具的横向剖面图。具体而言,在纵54mm、横54mm、深12mm、四角为R=3mm的模具上配置层压层叠体,在用膜压板压住层压层叠体的状态下,用与模具对应的形状的冲头进行压制。拉深速度设为6mm/s。以N=10实施评价,将N=10时没有发生膜的破裂、针孔时的最大的拉深深度设为该试样的深拉深成型值。
若深拉深成型值为3.5mm以上则评价为有实用性。
[实施例1]
设为易粘接层B层/基材层A层/易粘接层B层的3层构成,向成为基材层A层的挤出机1中,投入PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇=100//100(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g,配合有二氧化硅粒子)和PBT树脂(由对苯二甲酸//丁二醇=100//100(摩尔%)形成,特性粘度1.28dl/g)。然后向成为易粘接层B层的挤出机2中,以使B层中的二乙二醇成分为17摩尔%的比率投入PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇=100//100(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g,配合有二氧化硅粒子)和共聚PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇/二乙二醇=100//60/40(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g)。在各个挤出机中使树脂在280℃熔解后,在合流装置中使A层与B层合流,从280℃的T型模头中流延出来,利用静电密合法密合于10℃的冷却辊而得到3层构成的未拉伸片。关于各层中的二氧化硅粒子的含量,在将各层中的树脂组合物整体设为100质量%时,作为二氧化硅浓度设为0.1质量%。
然后,将所得的未拉伸片在115℃的温度沿MD方向以4.0倍进行拉伸,然后穿过拉伸模式为直线形的拉幅机而在110℃沿TD方向拉伸4.1倍,在190℃实施3秒的热固定处理和1秒的5%的松弛处理,得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将双轴取向聚酯膜的树脂组成及制膜条件表示于表1中。另外,将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例2]
除了将拉幅机拉伸模式变为对数形以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例3]
除了将拉幅机拉伸模式变为指数形以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例4]
除了变更为表1中记载的制膜条件以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例5、6]
除了以使易粘接层B层中的二乙二醇成分如表1中记载所示的方式变更向挤出机2中的投入原料重量比率以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例7]
除了以使基材层A层和易粘接层B层的厚度如表1中记载所示的方式变更以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例8]
新设置构成易粘接层B层的挤出机3,将PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇=100//100(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g,配合有二氧化硅粒子)和共聚PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇/二乙二醇=100//60/40(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g)以使B层中的二乙二醇成分达到17摩尔%的比率投入。在各个挤出机中使树脂在280℃熔解后,在合流装置中使A层与B层合流,从280℃的T型模头中流延出来,利用静电密合法密合于10℃的冷却辊而得到3层构成的未拉伸片。除了以使易粘接层B层的冷却辊接触面和非接触面的厚度如表1中记载所示的方式调整挤出机的排出量以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例9]
除了在向构成易粘接层B层的挤出机2中的投入时,使用了PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇=100//100(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g,配合有二氧化硅粒子)和共聚PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇/新戊二醇=100//60/40(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g)以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例10、11]
除了变更为表1中记载的制膜条件以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[实施例12、13]
除了将基材层A层中的树脂组成变更为表1中记载的比率以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。将所得的膜的物性及评价结果表示于表1中。
[表1A]
[表1B]
[表1C]
[比较例1]
除了以使易粘接层B层中的二乙二醇成分如表2中记载所示的方式变更向挤出机2中的投入原料重量比率以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜由于玻璃化转变附近的可逆热容差ΔCp小,密合性不足,因此层叠体的断裂伸长率低,深拉深成型性不足。
[比较例2]
除了以使易粘接层B层中的二乙二醇成分如表2中记载所示的方式变更向挤出机2中的投入原料重量比率以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜由于10%伸长时应力F10小,层叠体的断裂伸长率低,因此不仅深拉深成型性不足,而且易粘接层之间的密封强度大,耐粘连性不足。
[比较例3]
除了制成仅为基材层A层的单层构成以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜由于没有易粘接层,没有玻璃化转变附近的可逆热容差ΔCp,因此密合性不足,层叠体的断裂伸长率变低,深拉深成型性不足。
[比较例4]
除了以使基材层A层和易粘接层B层的厚度如表2中记载所示的方式变更以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜由于10%伸长时应力F10小,层叠体的断裂伸长率低,因此深拉深成型性不足。
[比较例5]
除了变更为表2中记载的制膜条件以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜由于取向比大,因此深拉深成型性不足。
[比较例6]
除了变更为表2中记载的制膜条件以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜由于10%伸长时应力F10小,层叠体的断裂伸长率低,因此深拉深成型性不足。
[比较例7]
除了以使基材层A层中的树脂组成为表2中记载的比率的方式进行变更以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜由于10%伸长时应力F10小,层叠体的断裂伸长率低,因此深拉深成型性不足。
[比较例8]
新设置构成易粘接层B层的挤出机3,将PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇=100//100(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g,配合有二氧化硅粒子)和共聚PET树脂(由对苯二甲酸//乙二醇/二乙二醇=100//60/40(摩尔%)形成,特性粘度0.62dl/g)以使B层中的二乙二醇成分为17摩尔%的比率投入。在各个挤出机中使树脂在280℃熔解后,在合流装置中使A层与B层合流,从280℃的T型模头中流延出来,利用静电密合法密合于10℃的冷却辊而得到3层构成的未拉伸片。除了以使易粘接层B层的冷却辊接触面和非接触面的厚度如表2中记载所示的方式调整挤出机的排出量以外,与实施例1同样地进行制膜而得到厚度25μm的双轴取向聚酯膜。所得的膜的卷曲性不足。
[表2A]
[表2B]
附图标记说明
1:拐点(Tg);2:拐点(Tg)处的切线;3:相对于Tg在高温侧的热容曲线的基线的延长线;4:相对于Tg在低温侧的热容曲线的基线的延长线;5:玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp;6:冲头;7:膜压板;8:膜层叠体;9:模具。
Claims (8)
1.一种双轴取向聚酯膜,其为至少具有以聚酯作为主成分的基材层和易粘接层的层叠膜,
所述双轴取向聚酯膜依次层叠有易粘接层/基材层/易粘接层,且满足下面的(1)~(4)的所有要件:
(1)易粘接层与基材层的玻璃化转变温度附近的可逆热容差ΔCp的差为0.10以上且0.45以下;
(2)2片膜的易粘接层之间的热封强度为0.5N/15mm以下;
(3)MD方向及TD方向的10%伸长时应力F10为90MPa以上且160MPa以下;
(4)使用分子取向计测定出的分子取向比为1.0以上且1.3以下。
2.根据权利要求1所述的双轴取向聚酯膜,其中,
所述基材层包含60质量%以上且100质量%以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯、以及0质量%以上且40质量%以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯以外的聚酯作为聚酯。
3.根据权利要求1或2所述的双轴取向聚酯膜,其中,
所述易粘接层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯及共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯作为聚酯,所述聚酯中的二醇成分中的乙二醇单元的含量为75摩尔%~95摩尔%,共聚成分的含量为5摩尔%~25摩尔%。
4.根据权利要求3所述的双轴取向聚酯膜,其中,
所述易粘接层中的聚酯的二醇成分中的乙二醇单元的含量为75摩尔%~95摩尔%,二乙二醇单元和/或新戊二醇单元的含量为5摩尔%~25摩尔%。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的双轴取向聚酯膜,其中,
所述双轴取向聚酯膜中的2个易粘接层的厚度差为1.0μm以下。
6.一种层叠体,其特征在于,
在权利要求1~5中任一项所述的双轴取向聚酯膜的至少一个面层叠有金属层。
7.根据权利要求6所述的层叠体,其特征在于,
所述金属层为厚度80μm以下的铝层。
8.一种深拉深包装材料,其使用了权利要求7所述的层叠体。
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