CN117651643A - 双轴取向层叠聚丙烯薄膜 - Google Patents
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Abstract
[课题]提供:具有与双轴取向PET薄膜匹敌的150℃下的低热收缩率、且刚度优异、层压强度也优异的双轴取向聚丙烯薄膜。[解决方案]一种双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其是至少包含基材层A和表面层B的、由将聚丙烯树脂作为主成分的树脂组合物形成的,所述双轴取向层叠聚丙烯薄膜满足下述1)~7)的条件。1)基材层A的厚度相对于薄膜整体的厚度的比率为70%~98%。2)构成基材层A的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率为97.0~99.9%。3)构成表面层B的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率为80.0~96.5%。4)薄膜的长度方向的F5为35MPa以上。5)薄膜的宽度方向的F5为95MPa以上。6)薄膜的长度方向的150℃热收缩率为6.0%以下。7)薄膜的宽度方向的150℃热收缩率为5.0%以下。
Description
技术领域
本发明涉及耐热性和刚度优异的双轴取向聚丙烯薄膜。
背景技术
双轴取向聚丙烯薄膜具有防湿性优异的特征,而且具有所需的耐热性、刚度,因此,被用于包装用途、工业用途,使用的用途越来越广泛。
而且最近,出于包装材料对环境的影响的担忧(再循环的容易性),期待实现材料由单一树脂构成的单一材料的包装材料。因此,期待实现将双轴取向聚丙烯薄膜作为基材薄膜、且将未拉伸聚丙烯薄膜作为密封薄膜使用的聚丙烯单独包装材料。
为了提高双轴取向聚丙烯薄膜的耐热性和刚度,提出了如下方法:双轴取向聚丙烯薄膜的制造工序中,在宽度方向拉伸后,进一步沿长度方向进行拉伸的方法(参照专利文献1等);双轴取向聚丙烯薄膜的制造工序中,沿宽度方向进行拉伸后,在宽度方向的拉伸温度以下边将薄膜松弛边进行第一阶段的热处理,在第二阶段、在第一阶段温度~宽度方向拉伸温度下进行热处理的方法(例如参照专利文献2等)。
然而,对于专利文献1和专利文献2中记载的薄膜,在热封后在密封部中容易产生褶皱,难以代替双轴取向PET薄膜的全部用途。
进而,提出了,具有与双轴取向PET薄膜匹敌的150℃下的耐热性的拉伸聚丙烯薄膜(例如参照专利文献3、专利文献4等),但对于层压强度,期待进一步的改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-177645号公报
专利文献2:WO2016/182003号国际公报
专利文献3:WO2013/111779号国际公报
专利文献4:WO2017/169952号国际公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题在于解决上述问题。即,涉及耐热性和刚度优异的双轴取向聚丙烯薄膜。详细地,涉及:具有与双轴取向PET薄膜匹敌的150℃下的耐热性、且刚度优异、而且层压强度也优异的双轴取向聚丙烯薄膜。
用于解决问题的方案
本发明为了实现上述目的而进行了深入研究,结果通过控制双轴取向聚丙烯薄膜的层叠构成和各层的原料组成、和薄膜特性,从而可以得到耐热性和刚度优异、而且层压强度也优异的双轴取向聚丙烯薄膜。
即,本发明的双轴取向聚丙烯薄膜包含以下的构成。
[1]
一种双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其至少包含基材层A和表面层B,所述双轴取向层叠聚丙烯薄膜满足下述1)~7)的条件。
1)基材层A的厚度相对于薄膜整体的厚度的比率为70%以上且98%以下。
2)构成基材层A的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率为97.0%以上且99.9%以下。
3)构成表面层B的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率为80.0%以上且96.5%以下。
4)薄膜的长度方向的F5为35MPa以上。
5)薄膜的宽度方向的F5为95MPa以上。
6)薄膜的长度方向的150℃热收缩率为6.0%以下。
7)薄膜的宽度方向的150℃热收缩率为5.0%以下。
[2]
根据[1]所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,从前述双轴取向层叠聚丙烯薄膜的表面层B侧测得的面取向系数为0.0134以下。
[3]
根据[1]或[2]所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,前述双轴取向层叠聚丙烯薄膜的表面层B的薄膜表面的润湿张力为38mN/m以上。
[4]
根据[1]~[3]中任一项所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,前述双轴取向层叠聚丙烯薄膜的雾度为5.0%以下。
[5]
根据[1]~[4]中任一项所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,前述双轴取向层叠聚丙烯薄膜整体的厚度为5μm以上且60μm以下。
[6]
一种层叠体,其包含:[1]~[5]中任一项所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜和未拉伸聚丙烯薄膜。
[7]
根据[6]所述的层叠体,其中,前述层叠体的以进行90°(T字)剥离时的剥离强度所示的层压强度在前述层叠体的长度方向和宽度方向上均为1.9N/15mm以上且10N/15mm以下。
发明的效果
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜具有150℃下与双轴取向PET薄膜匹敌的低热收缩率,刚度优异,且层压强度优异,因此,通过与包含聚丙烯系树脂的密封薄膜组合,从而可以适合作为单一材料的包装材料使用。
具体实施方式
以下,对本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜进一步详细地进行说明。
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜是至少包含基材层A和表面层B的双轴取向层叠聚丙烯薄膜。基材层A和表面层B包含聚丙烯树脂组合物,聚丙烯树脂组合物以聚丙烯树脂为主成分。需要说明的是,“主成分”是指,聚丙烯树脂在聚丙烯树脂组合物中所占的比率为90质量%以上、更优选93质量%以上、进一步优选95质量%以上、特别优选97质量%以上。
以下,对基材层A和表面层B进行说明。
〔基材层A〕
(构成基材层A的聚丙烯树脂的立构规整性)
本发明中的构成基材层A的聚丙烯树脂的作为立构规整性的指标的内消旋五单元组分率([mmmm]%)为97.0%以上且99.9%以下、优选97.5%以上且99.7%以下、更优选98.0%以上且99.5%以下、进一步优选98.5%以上且99.3%以下。基材层A中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,对于该混合物的内消旋五单元组分率也优选为与上述同样的范围。
本发明中的构成基材层A的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率如果为97.0%以上,则聚丙烯树脂的结晶性提高,薄膜中的晶体的熔点、结晶度、结晶取向度改善,容易得到刚度和高温下的耐热性。如果为99.9%以下,则在薄膜的制造中断裂变少的方面、变得容易抑制聚丙烯树脂的制造成本的方面,优选。内消旋五单元组分率由核磁共振法(所谓NMR法)测定。
为了使聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率为上述的范围内,优选采用:将得到的聚丙烯树脂粉用正庚烷等溶剂进行清洗的方法;适宜进行催化剂和/或助催化剂的选定、聚丙烯树脂组合物的成分的选定的方法等。
(基材层A中使用的聚丙烯树脂)
本发明中的基材层A中使用的聚丙烯树脂可以使用聚丙烯均聚物、与乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃的共聚物。优选实质上不含乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃的丙烯均聚物,即使包含乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃成分的情况下,乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃成分量也优选1摩尔%以下。成分量的上限更优选0.5摩尔%、进一步优选0.3摩尔%、特别优选0.1摩尔%、最优选0%。如果为上述范围,则刚度和耐热性容易改善。作为构成这种共聚物的碳数4以上的α-烯烃成分,例如可以举出1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、5-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等。聚丙烯树脂可以使用不同的2种以上的聚丙烯均聚物、与乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃的共聚物、和它们的混合物。
(构成基材层A的聚丙烯树脂的熔解温度)
基材层A中使用的聚丙烯树脂的由DSC测得的熔解温度(Tm)(以下,简记作TmA)的下限优选160℃、更优选161℃、进一步优选162℃、更进一步优选163℃。如果TmA为160℃以上,则容易得到刚度和高温下的耐热性。
TmA的上限优选180℃、更优选178℃。如果TmA为180℃以下,则在聚丙烯树脂的制造的方面,容易抑制成本升高。
基材层A中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,对于其混合物的TmA,也优选为与上述同样的范围。
Tm是指,将约5mg的样品填充至铝盘,安装于差示扫描量热计(DSC),在氮气气氛下,以扫描速度10℃/分钟升温至230℃,在230℃下熔解5分钟,以扫描速度-10℃/分钟降温至30℃后,保持5分钟,以扫描速度10℃/分钟进行升温时观察到的、伴随熔解的吸热峰的主峰温度。观察到多个峰的情况下,将低温侧的峰温度作为Tm。
(构成基材层A的聚丙烯树脂的结晶温度)
基材层A中使用的聚丙烯树脂的由DSC测得的结晶温度(Tc:以下,有时简记作Tc)的下限为105℃、优选108℃、更优选110℃、进一步优选114℃。Tc如果为105℃以上,则结晶容易推进,容易得到刚度和高温下的耐热性。
Tc的上限优选135℃、更优选133℃、进一步优选132℃、更进一步优选130℃、特别优选128℃、最优选127℃。如果Tc为135℃以下,则在聚丙烯制造的方面可以抑制成本升高,也容易抑制制膜时的断裂。
基材层A中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,对于该混合物的结晶温度,也优选为与上述同样的范围。
Tc是指,将约5mg的样品填充至铝盘,安装于DSC,在氮气气氛下,以扫描速度10℃/分钟升温至230℃,在230℃下熔解5分钟,以扫描速度-10℃/分钟降温至30℃时观察到的放热峰的主峰温度。观察到多个峰的情况下,将低温侧的峰温度作为Tc。
通过在前述聚丙烯树脂中配混结晶成核剂,从而可以进一步提高结晶温度。
(基材层A中使用的聚丙烯树脂的熔体流动速率)
对于基材层A中使用的聚丙烯树脂的熔体流动速率(MFR:以下,有时简记作MFR),依据JISK7210(1995)的条件M(230℃、2.16kgf)而测定的情况下,优选6.0g/10分钟以上且10g/10分钟以下、更优选6.2g/10分钟以上且9.0g/10分钟以下、进一步优选6.3g/10分钟以上且8.5g/10分钟以下、特别优选6.4g/10分钟以上且8.0g/10分钟以下、最优选6.5g/10分钟以上且7.5g/10分钟以下。
另外,基材层A中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,混合物的MFR优选6.0g/10分钟以上且10g/10分钟以下、更优选6.2g/10分钟以上且9.0g/10分钟以下、进一步优选6.3g/10分钟以上且8.5g/10分钟以下、特别优选6.4g/10分钟以上且8.0g/10分钟以下、最优选6.5g/10分钟以上且7.5g/10分钟以下。
如果聚丙烯树脂的MFR为6.0g/10分钟以上,则容易得到热收缩低的双轴取向聚丙烯薄膜。另外,如果聚丙烯树脂的MFR为10g/10分钟以下,则容易使制膜性良好。
基材层A中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,各聚丙烯树脂的MFR优选2.5g/10分钟以上且30g/10分钟以下、更优选3.5g/10分钟以上且25g/10分钟以下、进一步优选4.5g/10分钟以上且22g/10分钟以下、特别优选5.5g/10分钟以上且20g/10分钟以下、最优选6.0g/10分钟以上且20g/10分钟以下。
为了使聚丙烯树脂的MFR为上述的范围内,优选采用控制聚丙烯树脂的平均分子量、分子量分布的方法等。
(基材层A中使用的抗静电剂)
可以使构成基材层A的丙烯树脂组合物含有二乙醇胺脂肪酸酯化合物、胺化合物、甘油单脂肪酸酯化合物等抗静电剂。通过将它们以特定比率组合使用,从而得到初始的抗静电性充分,且优异的抗静电性长期持续,而且即使被暴露于高温也基本没有初始的透明性的降低,无发粘的双轴取向聚丙烯薄膜。
基材层A中含有的抗静电剂由于渗出从而可以移动到表面层B的薄膜表面而存在。
(基材层A中使用的其他添加剂)
另外,只要为不有损本发明的效果的范围即可,构成基材层A的聚丙烯树脂组合物中,除抗静电剂之外,也可以配混用于改善品质的各种添加剂、例如为了改善生产率的微细颗粒等防粘连剂、蜡、金属皂等润滑剂、增塑剂、加工助剂、聚丙烯系薄膜中通常添加的公知的热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等。
作为无机质的微细颗粒,可以举出二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、滑石、高岭土、云母、沸石等,它们的形状无论种类,可以为球状、椭圆状、圆锥状、无定形,其粒径也可以根据薄膜的用途、用法而使用并配混期望者。
另外,作为有机质的微细颗粒,可以使用使丙烯酸类树脂、丙烯酸甲基系树脂、苯乙烯-丁二烯系树脂等交联而得到的交联体颗粒,关于形状、大小,与无机质微细颗粒同样地可以使用各种物质。另外,也可以对这些无机质或者有机质的微细颗粒表面实施各种表面处理,另外,它们可以单独使用,除此之外,也可以组合使用2种以上。
〔表面层B〕
(构成表面层B的聚丙烯树脂的立构规整性)
构成表面层B的聚丙烯树脂的作为立构规整性的指标的内消旋五单元组分率([mmmm]%)为80.0%以上且96.5%以下、优选85.0%以上且96.5%以下、更优选90.0%以上且96.5%以下。
表面层B中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,对于该混合物的立构规整性,也优选为与上述同样的范围。
表面层B中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,各聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率优选80.0%以上且98.0%以下。
构成表面层B的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率如果为96.5%以下,则容易提高将密封薄膜层叠而成的层叠体的层压强度。另外,构成表面层B的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率如果为80.0%以上,则容易得到薄膜的刚度和耐热性。内消旋五单元组分率由核磁共振法(所谓NMR法)测定。
(表面层B中使用的聚丙烯树脂)
表面层B中使用的聚丙烯树脂可以使用聚丙烯均聚物、与乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃的共聚物。优选实质上不含乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃的丙烯均聚物,即使包含乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃成分的情况下,乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃成分量的上限也优选1摩尔%以下、更优选0.5摩尔%、进一步优选0.3摩尔%、特别优选0.1摩尔%、最优选0%。
如果为上述范围,则刚度和耐热性容易改善。作为构成这种共聚物的碳数4以上的α-烯烃成分,例如可以举出1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、5-乙基-1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等。聚丙烯树脂可以使用不同的2种以上的聚丙烯均聚物、与乙烯和/或碳数4以上的α-烯烃的共聚物、和它们的混合物。
(表面层B中使用的聚丙烯树脂的熔解温度)
表面层B中使用的聚丙烯树脂的由DSC测得的熔解温度(Tm)(以下,简记作TmB)的下限优选152℃、更优选154℃、进一步优选156℃、更进一步优选158℃。如果TmB为154℃以上,则容易得到刚度和高温下的耐热性。
TmB的上限优选170℃、更优选169℃、进一步优选168℃、更进一步优选167℃、特别优选166℃。如果TmB为170℃以下,则在聚丙烯树脂的制造的方面可以抑制成本升高,也容易抑制制膜时的断裂。另外,层压强度也容易变大。
表面层B中使用的聚丙烯树脂为多个聚丙烯树脂的混合物的情况下,对于该混合物的TmB,也优选为与上述同样的范围。
Tm是指,将约5mg的样品填充至铝盘,安装于差示扫描量热计(DSC),在氮气气氛下,以扫描速度10℃/分钟升温至230℃,在230℃下熔解5分钟,以扫描速度-10℃/分钟降温至30℃后,保持5分钟,以扫描速度10℃/分钟进行升温时观察到的、伴随熔解的吸热峰的主峰温度。观察到多个峰的情况下,将低温侧的峰温度作为Tm。
(表面层B中使用的聚丙烯树脂的结晶温度)
表面层B中使用的聚丙烯树脂的由DSC测得的结晶温度(Tc)的下限为95℃、优选100℃、更优选105℃。如果Tc为95℃以上,则结晶容易推进,容易得到刚度和高温下的耐热性。
Tc的上限优选115℃、更优选113℃。如果Tc为115℃以下,则表面层B的结晶取向化被抑制,层压强度容易变大。
表面层B中使用的聚丙烯树脂为多个聚丙烯树脂的混合物的情况下,对于该混合物的Tc,也优选为与上述同样的范围。
Tc是指,将约5mg的样品填充至铝盘,安装于DSC,在氮气气氛下,以扫描速度10℃/分钟升温至230℃,在230℃下熔解5分钟,以扫描速度-10℃/分钟降温至30℃时观察到的放热峰的主峰温度。观察到多个峰的情况下,将低温侧的峰温度作为Tc。
(表面层B中使用的聚丙烯树脂的熔体流动速率)
对于表面层B中使用的聚丙烯树脂的熔体流动速率(MFR),依据JISK7210(1995)的条件M(230℃、2.16kgf)而测定的情况下,优选2.8g/10分钟以上且5.0g/10分钟以下、更优选3.0g/10分钟以上且5.0g/10分钟以下、进一步优选3.0g/10分钟以上且4.5g/10分钟以下、更进一步优选3.0g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下。
另外,表面层B中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,聚丙烯树脂的混合物的MFR优选2.8g/10分钟以上且5.0g/10分钟以下、更优选3.0g/10分钟以上且5.0g/10分钟以下、进一步优选3.0g/10分钟以上且5.0g/10分钟、更进一步优选3.0g/10分钟以上且4.0g/10分钟以下。
如果聚丙烯树脂的MFR为2.8g/10分钟以上,则容易得到热收缩低的双轴取向聚丙烯薄膜。另外,如果聚丙烯树脂的MFR为5.0g/10分钟以下,则制膜性容易变得良好,且薄膜制膜时不易产生缺陷。
表面层B中使用的聚丙烯树脂为多种聚丙烯树脂的混合物的情况下,各聚丙烯树脂的MFR优选2.0g/10分钟以上且5.0g/10分钟以下、更优选2.2g/10分钟以上且5.0g/10分钟以下、进一步优选2.3g/10分钟以上且4.5g/10分钟以下。
对于表面层B中使用的聚丙烯树脂的MFR,从层叠薄膜的厚度的均匀性的观点出发,优选与基材层A中使用的聚丙烯树脂的MFR接近。
(表面层B中使用的添加剂)
只要为不有损本发明的效果的范围即可,构成表面层B的聚丙烯树脂组合物中,也可以配混用于改善滑动性、抗静电性等品质的各种添加剂、例如为了改善生产率的微细颗粒等防粘连剂、蜡、金属皂等润滑剂、增塑剂、加工助剂、聚丙烯系薄膜中通常添加的公知的热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、无机质或有机质的微细颗粒等。
作为无机质的微细颗粒,可以举出二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、滑石、高岭土、云母、沸石等,它们的形状无论种类,可以为球状、椭圆状、圆锥状、无定形,其粒径也可以根据薄膜的用途、用法而使用并配混期望者。
另外,作为有机质的微细颗粒,可以使用丙烯酸、丙烯酸甲酯、苯乙烯-丁二烯等的交联体颗粒,关于形状、大小,与无机质微细颗粒同样地可以使用各种物质。另外,也可以对这些无机质或者有机质的微细颗粒表面实施各种表面处理,另外,它们可以单独使用,除此之外,也可以组合使用2种以上。
(基材层A和表面层B中使用的防雾剂)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜中,以使薄膜中的存在量为0.2~5质量%的范围添加多元醇的脂肪酸酯类、高级脂肪酸的胺类、高级脂肪酸的酰胺类、高级脂肪酸的胺、酰胺的环氧乙烷加成物等防雾剂,从而可以适于蔬菜、水果、花草等要求保持鲜度的蔬菜和水果等的包装。在基材层A和表面层B中均可以添加防雾剂。基材层A中含有的防雾剂由于渗出而移动到表面层B的薄膜表面,可以体现防雾性。
〔基材层A和表面层B的厚度构成〕
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的总层厚度根据其用途、使用方法而不同,从薄膜强度、节约资源的观点出发,下限优选5μm、更优选6μm、进一步优选8μm、特别优选10μm。上限优选60μm、更优选40μm、进一步优选35μm、特别优选25μm、最优选19μm。如果薄膜的总层厚度为该范围,则可以确保强度,且形成更薄的薄膜厚度,从而可以有助于节约资源。薄膜的总层厚度根据用途有时也优选大于60μm,只要薄膜的总层厚度在200μm以内通常就可以使用。
基材层A的厚度的下限根据其用途、使用方法而不同,在薄膜的刚度、水蒸气阻隔性的方面,优选5μm。基材层A的厚度的上限在透明性、对环境的影响的方面,优选50μm、更优选35μm、进一步优选20μm以下、特别优选18μm。基材层A的厚度根据用途有时也优选大于50μm,只要在200μm以内通常就可以使用。
表面层B的厚度的下限根据其用途、使用方法而不同,在薄膜的层压强度、抗静电性的方面,优选0.3μm、更优选0.5μm、进一步优选0.8μm以上。
表面层B的厚度的上限根据其用途、使用方法而不同,在薄膜的刚度、高温下的耐热性的方面,优选4μm、更优选2μm。另外,如果表面层B的厚度大,则容易减小面取向系数。
对于基材层A的厚度相对于薄膜整体的厚度的比率的下限,从刚度和高温下的耐热性的观点出发,为70%、更优选75%、进一步优选80%、特别优选85%。
对于基材层A的厚度相对于薄膜整体的厚度的比率的上限,为了保持前述表面层B的功能,优选98%以下、更优选95%以下、进一步优选92%以下。
对于表面层B的厚度相对于薄膜整体的厚度的比率的下限,从薄膜的层压强度、抗静电性的观点出发,优选2%、更优选3%、进一步优选5%、更优选8%以上。
对于基材层B的厚度相对于薄膜整体的厚度的比率的上限,从刚度和高温下的耐热性的观点出发,优选30%以下、更优选23%、进一步优选20%以下、特别优选15%以下。
(层构成)
本发明的双轴取向层叠聚烯烃薄膜的层构成可以举出表面层B/基材层A、表面层B/基材层A/表面层B。基材层A与表面层B优选直接接触,但可以在基材层A与表面层B之间设置中间层,对于中间层的原料组成,为了在基材层A与表面层B的层间不易引起剥离,优选成为基材层与表面层的中间的原料组成。
〔双轴取向层叠聚丙烯薄膜的制膜方法〕
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜通过制作由将上述聚丙烯树脂作为主成分的聚丙烯树脂组合物形成的未拉伸片,进行双轴拉伸,从而得到。作为双轴拉伸的方法,可以采用吹胀同时双轴拉伸法、拉幅机同时双轴拉伸法、拉幅机依次双轴拉伸法中的任意者,在制膜稳定性、厚度均匀性的观点上,优选采用拉幅机依次双轴拉伸法。特别优选沿长度方向进行拉伸后、沿宽度方向进行拉伸,也可以为沿宽度方向进行拉伸后、沿长度方向进行拉伸的方法。
接着,对本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的制造方法进行说明,但未必限定于此。
以下,关于表面层B/基材层A/表面层B的例子,对于采用拉幅机依次双轴拉伸法的情况进行说明。
首先,将包含表面层B/基材层A/表面层B的构成的熔融聚丙烯树脂组合物多层片从T模头挤出。
作为该方法,例如可以使用如下方法:使用二台以上的挤出机,边用多层供料头、静态混合器、多层多歧管模具等将从不同的流路送出的聚丙烯树脂层叠为多层,边进行共挤出的方法等。
另外,也可以仅使用一台挤出机,向从挤出机至T型模头的热熔线中导入上述多层化装置。
另外,从背压的稳定化和抑制厚度变动的观点出发,优选在聚合物流路设置齿轮泵的方法。
从T模头共挤出为片状的熔融片与金属制冷却辊接触并进行冷却固化。出于促进固化的目的,优选使在冷却辊上冷却的片浸渍于水槽等进一步进行冷却。
接着,对于片,在加热后的2对拉伸辊上,增大后方的拉伸辊的转速,从而将片沿长度方向进行拉伸,得到单轴拉伸薄膜。
然后,将单轴拉伸薄膜预热后,边用拉幅机式拉伸机固定薄膜端部边在特定的温度下沿宽度方向进行拉伸,得到双轴拉伸薄膜。
宽度方向拉伸工序结束后,对双轴拉伸薄膜在特定的温度下进行热处理。热处理工序中,也可以沿宽度方向使薄膜松弛。
对于如此得到的双轴取向聚丙烯薄膜,根据需要,例如至少对单面实施电晕放电处理后,用卷绕机进行卷取,从而可以得到薄膜卷。
以下对各个工序进一步详细地进行说明。
(挤出工序)
首先,使将聚丙烯树脂作为主成分的聚丙烯树脂组合物在单螺杆或双螺杆的挤出机中在200℃以上且300℃以下的范围内进行加热熔融,使从T模头出来的片状的熔融聚丙烯树脂组合物与金属制的冷却辊接触并冷却固化。得到的未拉伸片优选进一步投入至水槽。
冷却辊、或冷却辊与水槽的温度优选为可以抑制结晶的温度,想要提高薄膜的透明性的情况下,优选在50℃以下的冷却辊上进行冷却固化。如果使冷却温度为50℃以下,则未拉伸片的透明性容易提高,优选40℃以下。为了增大依次双轴拉伸后的结晶取向度,还优选使冷却温度为30℃以上。
未拉伸片的厚度设为3500μm以下时,在冷却效率上优选,进一步优选设为3000μm以下,可以根据依次双轴拉伸后的薄膜厚度而适宜调整。未拉伸片的厚度可以由聚丙烯树脂组合物的挤出速度和T模头的模唇幅度等控制。
(长度方向拉伸工序)
长度方向拉伸倍率的下限优选3倍、更优选3.5倍、特别优选3.8倍。如果为上述范围,则容易提高强度,厚度不均也变少。
长度方向拉伸倍率的上限优选4.3倍、更优选4.2倍、特别优选4.1倍。如果为上述范围,则宽度方向拉伸工序中的拉伸性良好,生产率改善。
本发明中,通过使用立构规整性高的聚丙烯树脂作为原料,降低长度方向拉伸倍率,抑制长度方向的取向度,从而可以制成兼顾耐热性与制膜性的薄膜。
作为其理由,如下推定。通过降低长度方向拉伸倍率,从而长度方向拉伸薄膜中的聚丙烯分子链的取向度被抑制,由此,聚丙烯分子链的运动性变得不易被抑制,作为接下来的工序的宽度方向拉伸工序中以高倍率进行拉伸、和作为进一步接下来的工序的热处理工序中在高的温度下进行充分时间的热处理,从而最终得到具有结晶度高的结构的双轴取向层叠聚丙烯薄膜。其结果,可以得到杨氏模量、5%伸长时的应力、特别是5%伸长时应力高的双轴取向层叠聚丙烯薄膜。
以往,如果改善耐热性(热收缩性)和刚度中的任一者则另一者的特性成为降低的倾向,但本发明中,能兼顾这些。
长度方向拉伸温度的下限优选相对于基材层A的熔点(以下,简记作TmA),为TmA-40℃、更优选TmA-37℃、进一步优选TmA-35℃。如果为上述范围则容易减小热收缩率,接着进行的宽度方向拉伸变得容易,厚度不均也变少。长度方向拉伸温度的上限优选TmA-7℃、更优选TmA-10℃、进一步优选TmA-12℃。如果为上述范围,则树脂与拉伸辊熔接,变得不易拉伸,或者表面的粗糙度变大,由此,薄膜品质降低的情况也少。
需要说明的是,长度方向拉伸可以使用3对以上的拉伸辊分成2阶段以上的多阶段进行拉伸。
(用于宽度方向拉伸的预热工序)
在宽度方向拉伸工序前,需要将长度方向拉伸后的单轴拉伸薄膜在TmA+5℃以上且TmA+20℃以下的范围内进行加热,使聚丙烯树脂组合物软化。通过设为以上,从而单轴拉伸薄膜的软化推进,宽度方向的拉伸变得容易。通过设为TmA+20℃以下,从而宽度方向拉伸时的取向推进,刚度变得容易体现。更优选TmA+8℃以上且TmA+15℃以下。此处,将预热工序中的最高温度作为预热温度。
(宽度方向拉伸工序)
宽度方向拉伸工序中,优选在TmA-8℃以上且预热温度以下的温度下进行拉伸。此时,宽度方向拉伸开始时可以为达到预热温度的时刻,也可以为达到预热温度后使温度下降而达到低于预热温度的温度的时刻。
宽度方向拉伸工序中的温度的下限更优选TmA-5℃。如果宽度方向拉伸温度为该范围,则容易减少得到的双轴取向薄膜的热收缩率。
宽度方向拉伸工序中的温度的上限优选TmA+10℃、进一步优选TmA+7℃、特别优选TmA+5℃。宽度方向拉伸温度如果为该范围,则不易产生拉伸不均。
宽度方向拉伸工序中的最终宽度方向拉伸倍率的下限优选9倍、更优选9.5倍、进一步优选10倍。如果为9倍以上,则容易提高刚度,厚度不均也容易变少。宽度方向拉伸倍率的上限优选20倍、更优选15倍、进一步优选11倍。如果为20倍以下,则容易减小热收缩率,拉伸时不易断裂。
(热处理工序)
双轴拉伸后的薄膜进行热处理。热处理温度的下限优选TmA+8℃、特别优选TmA+10℃。如果为TmA+5℃以上,则容易使非晶部的取向松弛,容易减小热收缩率,且容易提高层压强度。
热处理温度的上限优选TmA+20℃、更优选TmA+15℃、特别优选TmA+12℃。通过设为TmA+20℃以下,从而双轴拉伸工序中生成的取向高的晶体不易熔解,容易改善得到的薄膜的刚度。
另外,薄膜表面的粗糙度不过度变大,薄膜不易白化。
另外,为了进一步减小热收缩率,在热处理时可以沿宽度方向使薄膜松弛(relax)。松弛率的上限为15%、更优选10%、进一步优选8%。如果超过上述,则厚度不均有时变大。松弛率的下限优选0%、更优选2%,进行了宽度方向的松弛时,容易减小热收缩率。
优选对得到的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的表面层B的薄膜表面进行电晕处理。此时的瓦特密度优选11W/m2·分钟、更优选12W/m2·分钟、进一步优选13W/m2·分钟。
〔薄膜特性〕
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜在下述特性上有特征。
需要说明的是,本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜中的“长度方向”是指,与薄膜制造工序中的流动方向对应的方向,“宽度方向”是指,与前述薄膜制造工序中的流动方向正交的方向。以下,将“长度方向”有时简记作“MD方向”、“宽度方向”有时简记作“TD方向”。
(5%伸长时应力)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的长度方向的5%伸长时的应力(F5、以下,将5%伸长时的应力简记作F5)的下限为35MPa、优选36MPa、更优选38MPa、进一步优选40MPa、更进一步优选42MPa。35MPa以上时,刚度高,因此,容易保持形成包装袋时的袋形状,印刷等加工时不易引起薄膜的变形,因此,变得不易产生转印印刷墨时的印刷间距错位。
薄膜的长度方向的F5的上限优选70MPa、更优选65MPa、进一步优选62MPa、特别优选61MPa、最优选60MPa。70MPa以下时,现实的制造容易。
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的宽度方向的F5的下限为95MPa、优选100MPa、更优选105MPa、进一步优选110MPa。95MPa以上时,刚度高,因此,容易保持形成包装袋时的袋形状,印刷等加工时不易引起薄膜的变形,因此,变得不易产生转印印刷墨时的印刷间距错位。
宽度方向的F5的上限优选200MPa、更优选190MPa、进一步优选180MPa。如果为200MPa以下,则现实的制造容易。另外,薄膜的长度方向与宽度方向的物性的均衡性容易优化。
F5可以通过调整拉伸倍率、松弛率、制膜时的温度条件而在范围内。
(150℃热收缩率)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的150℃下的长度方向的热收缩率的上限为6.0%、优选5.0%、更优选4.8%、特别优选4.6%以下。
150℃下的宽度方向的热收缩率的上限为5.0%、优选4.5%、更优选4.0%、进一步优选3.5%、更进一步优选3.0%、特别优选2.7、最优选2.1%、特别最优选1.7%。
150℃下的热收缩率在长度方向上为6.0%以下、且在宽度方向上为5.0%以下时,热封时不易产生密封部的褶皱。
(杨氏模量)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的长度方向的杨氏模量的下限优选1.6GPa、更优选1.7GPa、进一步优选1.8GPa、特别优选1.9GPa、最优选2.0GPa。1.6GPa以上时,刚度高,因此,容易保持形成包装袋时的袋形状,印刷等加工时不易产生薄膜的变形,因此,变得不易产生转印印刷墨时的印刷间距错位。
薄膜的长度方向的杨氏模量的上限优选3.0GPa、更优选2.9GPa、进一步优选2.8GPa、特别优选2.7GPa、最优选2.6GPa。3.0GPa以下时,现实的制造容易。
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的宽度方向的杨氏模量的下限优选3.5GPa、更优选3.6GPa、进一步优选3.7GPa、特别优选3.8GPa。3.6GPa以上时,刚度高,因此,容易保持形成包装袋时的袋形状,印刷等加工时不易引起薄膜的变形,因此,变得不易产生转印印刷墨时的印刷间距错位。
宽度方向的杨氏模量的上限优选5.0GPa、更优选4.9GPa、进一步优选4.8GPa、更进一步优选4.5MPa以下。如果为5.0GPa以下,则现实的制造容易。另外,薄膜的长度方向与宽度方向的物性的均衡性容易优化。
杨氏模量可以通过调整拉伸倍率、松弛率、制膜时的温度条件而在范围内。
(拉伸断裂强度)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的长度方向的拉伸断裂强度的下限优选90MPa、更优选95MPa、进一步优选100MPa、更进一步优选110MPa。如果为90MPa以上,则容易使包装袋的耐久性优异。长度方向的拉伸断裂强度越高,在耐久性等方面越优选,但作为制造上的现实的值,上限为300MPa。
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的宽度方向的拉伸断裂强度的下限优选240MPa、更优选260MPa、进一步优选280MPa、更进一步优选300MPa、特别优选340MPa。如果为240MPa以上,则容易使包装袋的耐久性优异。宽度方向的拉伸断裂强度越高,在耐久性等方面越优选,但作为制造上的现实的值,上限为500MPa。
拉伸断裂强度可以通过调整拉伸倍率、松弛率、制膜时的温度条件而在范围内。
(拉伸断裂伸长率)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的长度方向的拉伸断裂伸长率的下限优选200%、更优选220%、进一步优选240%、更进一步优选250%以上、特别优选280%以上、最优选300%以上。如果为200%以上,则薄膜的断裂、包装袋的破袋容易变少。长度方向的拉伸断裂伸长率的上限以现实的值计、优选350%、更优选340%。
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的宽度方向的拉伸断裂伸长率的下限优选25%、更优选30%、进一步优选35%、更进一步优选40%、特别优选50%。如果为25%以上,则薄膜的断裂、包装袋的破袋容易变少。宽度方向的拉伸断裂伸长率的上限以现实的值计、优选70%、更优选65%、进一步优选60%。
拉伸断裂伸长率可以通过调整拉伸倍率、松弛率、制膜时的温度条件而在范围内。
(雾度)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的雾度的上限优选5.0%、更优选4.5%、进一步优选4.0%、特别优选3.5%、最优选3.0%。如果为5.0%以下,则容易在要求透明性的用途中使用。雾度的下限以现实的值计、优选0.1%、更优选0.2%、进一步优选0.3%、特别优选0.4%。如果为0.1%以上则容易制造。
雾度可以通过调整冷却辊(CR)温度等制膜时的温度条件而在范围内。
(润湿张力)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的表面层B的薄膜表面的润湿张力优选38mN/m以上、更优选39mN/m以上、进一步优选40mN/m以上。如果润湿张力为38mN/m以上,则与印刷墨、或与其他构件薄膜的层压中使用的粘接剂的密合性改善。
为了使润湿张力为38mN/m以上,优选进行电晕处理、火焰处理等物理化学的表面处理。例如,电晕处理中,优选用预热辊、处理辊将薄膜加热,在空中进行放电。润湿张力与电晕处理的强弱的程度有关系,但润湿张力也与抗静电剂的渗出量有关系,因此,有效的是,使各自为适合的范围。
(面取向系数)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的从表面层B侧测得的面取向系数(ΔP)的下限优选0.0122、更优选0.0124、进一步优选0.0126。如果为0.0122以上,则薄膜的厚度不均容易变良好。面取向系数(ΔP)的上限优选0.0134、更优选0.0132。如果为0.0134以下,则容易使高温下的耐热性优异,层压强度容易变大。面取向系数(ΔP)可以通过调整拉伸倍率、松弛率、制膜时的温度条件而在范围内。另外,面取向系数(ΔP)用(式)[(Nx+Ny)/2]-Nz计算。
〔薄膜的实用特性〕
对于本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜所具有的实用特性进行说明。
(薄膜加工)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的印刷根据用途而可以基于凸版印刷/平版印刷/凹版印刷、孔版印刷、转印印刷方式进行。
另外,将包含低密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、聚酯的未拉伸片、单轴取向薄膜、双轴取向薄膜作为密封薄膜贴合,也可以作为赋予热封性的层压体使用。进一步想要提高阻气性、耐热性时,在双轴取向聚丙烯薄膜与密封薄膜之间可以设置铝箔、包含聚偏二氯乙烯、尼龙、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙烯醇的未拉伸片、单轴拉伸薄膜、双轴拉伸薄膜作为中间层。密封薄膜的贴合中,可以使用通过干式层压法、或热熔层压法涂布的粘接剂。
为了提高阻气性,也可以将铝、无机氧化物蒸镀加工在双轴取向聚丙烯薄膜、中间层薄膜、或者密封薄膜上。蒸镀方法中可以采用真空蒸镀、溅射、离子镀法,特别优选将二氧化硅、氧化铝、或它们的混合物进行真空蒸镀。
(层压强度)
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜与密封薄膜的层叠体的长度方向和宽度方向的层压强度的下限优选1.9N/15mm、更优选2.1N/15mm、进一步优选2.3N/15mm、更进一步优选2.4N/15mm、特别优选2.5N/15mm、最优选2.6N/15mm、特别最优选2.8N/15mm以上。如果为1.9N/15mm以上,则包装袋的破袋容易变少。长度方向的层压强度的上限以现实的值计、优选4.0N/15mm、更优选3.5N/15mm。
需要说明的是,此处的层压强度是对于借助粘接剂在实施例中记载的双轴取向聚丙烯薄膜(基材薄膜)上贴合有未拉伸聚丙烯薄膜(密封层)的层压薄膜(层叠体),在基材薄膜与密封层间进行T字剥离时的剥离强度。
(热封部外观)
形成包装食品的袋时,有如下方法:在制袋完成的袋中填充内容物,使薄膜加热、熔融,将薄膜彼此熔接并密封的方法;边填充食品边进行制袋、密封的方法。通常在基材薄膜上层叠包含聚乙烯、聚丙烯等的密封薄膜,使该密封薄膜面彼此熔接。加热方法是从基材薄膜侧由加热板施加压力按压薄膜并密封的,密封幅度大多情况下设为10mm左右。此时,基材薄膜也被加热,因此,此时的收缩使褶皱产生。在袋的耐久性上褶皱越少越好,为了提高购买意愿,褶皱越少越好。也有密封温度为120℃左右的情况,但为了提高制袋加工速度,要求更高温下的密封温度,此时也优选收缩小。在袋的开口部熔接拉链的情况下,进一步要求高温下的密封。
(印刷间距错位)
对于包装薄膜的构成,作为基本的构成,大多情况下包含实施了印刷的基材薄膜与密封薄膜的层叠薄膜。认为印刷间距错位是如下产生的:在印刷工序时对薄膜施加张力、热,因此,薄膜的基材伸长并收缩。使由印刷间距错位所产生的不良品消失,在资源的有效运用的方面也是重要的,为了提高购买意愿也是重要的。
实施例
以下,根据实施例,对本发明详细地进行说明。需要说明的是,特性通过以下的方法测定并进行评价。
(1)熔体流动速率
熔体流动速率(MFR)依据JISK7210、在温度230℃、载荷2.16kgf下测定。
(2)内消旋五单元组分率
聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率([mmmm]%)的测定用13C-NMR进行。内消旋五单元组分率依据Zambelli等人、Macromolecules、第6卷、925页(1973)中记载的方法而算出。用BRUKER公司制AVANCE500,使试样200mg以135℃溶解于邻二氯苯与氘代苯的8:2的混合液中,并以110℃进行13C-NMR测定。
(3)结晶温度(Tc)、熔解温度(Tm)
用PerkinElmer Co.,Ltd.制DSC8500差示扫描量热计,在氮气气氛下进行热测定。从聚丙烯树脂的粒料切出约5mg,封入至测定用的铝盘。升温至230℃,保持5分钟后,以-10℃/分钟的速度冷却至30℃,将放热峰温度作为结晶温度(Tc)。直接在30℃下保持5分钟,以10℃/分钟升温至230℃,将主吸热峰温度作为熔解温度(Tm)。
(4)薄膜厚度
用Seiko EM公司制Millitron 1202D,测量膜的厚度。
基材层A与表面层B的厚度由以上述方法测得的层叠聚丙烯薄膜的总厚度、基于基材层A的排出量与表面层B的排出量之比而算出的。
(5)雾度
用日本电色工业株式会社制NDH5000,在23℃下,依据JISK7105而测定。
(6)拉伸试验
依据JISK7127,在23℃下测定膜的长度方向和宽度方向的拉伸强度。样品切成15mm×200mm的尺寸,夹头宽为100mm,安装于拉伸试验机(Instron Japan CompanyLimited制双柱台式试验机Instron 5965)。以拉伸速度200mm/分钟进行拉伸试验。根据得到的应变-应力曲线,将5%伸长时的应力作为F5。
另外,由伸长初始的直线部分的斜率求出杨氏模量。拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长率分别设为样品断裂的时刻下的强度和伸长率。
(7)热收缩率
依据JISZ1712,用以下的方法测定。将膜以20mm宽且200mm的长度沿薄膜的长度方向、宽度方向分别切割,悬垂于150℃的热风烘箱中,加热5分钟。测定加热后的长度,以相对于原始长度的收缩后的长度的比率求出热收缩率。
(8)折射率、面取向系数
用Atago Co.,Ltd.制阿贝折射计,从薄膜的表面层B侧,在波长589.3nm、温度23℃下进行测定。将沿长度方向、宽度方向的折射率分别设为Nx、Ny、厚度方向的折射率设为Nz。面取向系数用(式)[(Nx+Ny)/2]-Nz计算。
表面层B位于两侧的情况下,计算各自的面取向系数的平均值,作为面取向系数。
(9)润湿张力
依据JIS K6768-1999,在23℃、相对湿度50%下将薄膜熟化24小时后,按照下述步骤测定薄膜的电晕处理面。
1)测定在温度23℃,相对湿度50%的标准试验室气氛(参照JIS K7100)下进行。
2)将试验片放置在手涂布机的基板上,在试验片上滴加多滴试验用混合液,立即拉动线棒将试验用混合液均匀地展开。使用棉棒或刷,将试验用混合液铺开的情况下,液体迅速地展开到至少6cm2以上的面积。液体的量设为不形成积存而形成薄层的程度。在明亮处观察试验用混合液的液膜,以3秒后的液膜的状态来进行润湿张力的判定。将保持3秒以上涂布时的状态而不产生液膜破裂的情况判定为润湿。润湿保持3秒以上的情况下,进而接着进入表面张力高的混合液,反之在3秒以下液膜破裂的情况下,接着进入表面张力低的混合液。重复该操作,选出可以使试验片的表面准确地润湿3秒的混合液。
3)线棒每次使用时用甲醇清洗并干燥。
4)对于选择可以使试验片的表面润湿3秒的混合液的操作进行至少3次。将如此选出的混合液的表面张力作为薄膜的润湿张力。
(10)层压薄膜(层叠体)的层压强度
层压强度根据以下的步骤而测定。
1)双轴取向层叠聚丙烯薄膜与密封薄膜的层叠体(层压薄膜)的制作
用连续式的干式层压机如以下进行。首先,在得到的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的表面层B的电晕处理面对粘接剂进行凹版涂布使得干燥时涂布量成为3.0g/m2,然后导入至干燥区,在80℃下干燥5秒。然后,在设置于下游侧的辊间与密封薄膜贴合(辊压力0.2MPa、辊温度:60℃)。得到的层压薄膜以卷取的状态进行40℃、3天的熟化处理。
需要说明的是,粘接剂使用的是,将主剂(Toyo-Morton,Ltd.制、TM569)28.9质量%、固化剂(Toyo-Morton,Ltd.制、CAT10L)4.00质量%和乙酸乙酯67.1质量%混合而得到的干式层压用系粘接剂,密封薄膜使用的是,东洋纺株式会社制未拉伸聚丙烯薄膜(PYLEN(注册商标)CT P1128、厚度30μm)。
2)层压薄膜(层叠体)的层压强度的测定
将上述中得到的层压薄膜(层叠体)沿双轴取向聚丙烯薄膜的长度方向、宽度方向分别切成具有长边的条状(长度200mm、宽度15mm),用拉伸试验机(Instron Japan CompanyLimited制双柱台式试验机Instron 5965),测定在23℃的环境下、以200mm/分钟的拉伸速度进行90°(T字)剥离时的剥离强度(N/15mm)。测定在长度方向、宽度方向上分别进行3次,将其平均值作为长度方向和宽度方向的层压强度。
(11)热封部外观评价
依据JIS Z1707,以下述方法测定层压薄膜(层叠体)的密封强度,对在达到热封温度下进行热封时的密封部分的外观进行评价。
在热封机中将层压薄膜(层叠体)的密封薄膜彼此进行热封。在此时的密封压力为10N/cm2、密封时间为1秒、温度为100℃至250℃下实施。
将热封后的层压薄膜(层叠体)切成宽度15mm×长度200mm的尺寸,初始夹头间距为100mm,安装在拉伸试验机(Instron Japan Company Limited制双柱台式试验机Instron5965)上,以拉伸速度200mm/分钟,进行T字剥离强度的测定。绘制在横轴上取温度、在纵轴上取热封强度的图,将热封强度的最大值作为到达密封强度,将此时的温度作为到达热封温度。由基材层的剥离、褶皱的程度,按照以下2阶段评价在到达热封温度下进行热封时的密封部分的外观。
○:无薄膜的剥离和褶皱的发生。
×:发生了薄膜的剥离或/和褶皱。
(实施例1)
[基材层A]
将MFR=7.5g/10分钟、[mmmm]=98.9%、Tc=116℃、Tm=163℃的丙烯均聚物PP-1(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制、FLX80E4)80质量份、MFR=3.0g/10分钟、[mmmm]=98.4%、Tc=116℃、Tm=163℃的丙烯均聚物PP-2(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制、FS2012)20质量份共混作为聚丙烯树脂。
在这些丙烯均聚物的混合物100质量份中,配混硬脂基二乙醇胺单硬脂酸酯、硬脂基二乙醇胺二硬脂酸酯、硬脂基二乙醇胺混合物(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.,Ltd.制、KYM-4K)1.4质量份并混合后,用带造粒机的挤出机进行熔融混炼,造粒,得到聚丙烯组合物的粒料,作为基材层A用的聚丙烯树脂组合物。该聚丙烯树脂组合物的内消旋五单元组分率为98.8%、TmA为163℃、MFR为6.5g/10分钟。
[表面层B]
将MFR=2.5g/10分钟、[mmmm]=93.8%、Tc=112℃、Tm=159℃的丙烯均聚物PP-3(Prime Polymer Co.,Ltd.制、F-300SP)58质量份、和MFR=4.2g/10分钟、[mmmm]=97.3%、Tc=112℃、Tm=165℃的丙烯均聚物PP-4(Japan Polypropylene Corporation制FL4)42质量份共混作为聚丙烯树脂,将共混物用带造粒机的挤出机进行熔融混炼,造粒,得到聚丙烯组合物的粒料,作为表面层B用的聚丙烯树脂组合物。该聚丙烯树脂组合物的内消旋五单元组分率为95.3%、TmB为161℃、MFR为3.5g/10分钟。
首先,用多层供料头,在挤出机中、使构成基材层A、表面层B的聚丙烯树脂组合物分别在250℃下加热熔融,在250℃下,边从T模头将熔融聚丙烯树脂组合物以表面层B/基材层A/表面层B的构成进行层叠,边共挤出成片状。
使熔融片与37℃的冷却辊接触,直接投入至29℃的水槽,得到未拉伸的片。之后,将未拉伸的片在140℃下用二对辊沿长度方向拉伸4.0倍,接着,将两端用夹具夹持,导入至热风烘箱中,在174℃下预热后,沿宽度方向以160℃拉伸10倍,接着,边沿宽度方向以175℃松弛7%,边进行热处理。
对于得到的双轴取向聚丙烯薄膜的卷内侧的表面层B的表面,用KASUGA DENKI,INC.制的电晕处理机,在13W/m2·分钟的条件下,实施电晕处理后,用卷绕机卷取,得到厚度17μm的双轴取向聚丙烯薄膜。薄膜的厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/15/1μm。
表1中示出所使用的聚丙烯树脂原料的特性,表2中示出各层的原料组成和制膜条件,表3中示出薄膜特性。如表3所示,热封时未产生与未拉伸聚丙烯薄膜的层压薄膜的剥离、褶皱,刚度高,层压强度优异。
(实施例2)
如表2,变更厚度构成、热处理时松弛率,除此之外,与实施例1同样地进行,得到薄膜厚度19μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/17/1μm。如表3所示,热封时未产生与未拉伸聚丙烯薄膜的层压薄膜的剥离、褶皱,刚度高,层压强度优异。
(实施例3)
如表2,变更预热温度、宽度方向拉伸温度、热处理温度,除此之外,与实施例2同样地进行,得到薄膜厚度19μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/17/1μm。如表3所示,热封时未产生与未拉伸聚丙烯薄膜的层压薄膜的剥离、褶皱,刚度高,层压强度优异。
(实施例4)
如表2,厚变更度构成、预热温度,除此之外,与实施例3同样地进行,得到薄膜厚度16μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/14/1μm。如表3所示,热封时未产生与未拉伸聚丙烯薄膜的层压薄膜的剥离、褶皱,刚度高,层压强度优异。
(实施例5)
如表2,变更厚度构成、热处理温度,除此之外,与实施例4同样地进行,得到薄膜厚度17μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/15/1μm。如表3所示,热封时未产生与未拉伸聚丙烯薄膜的层压薄膜的剥离、褶皱,刚度高,层压强度优异。
(实施例6)
如表2,将薄膜的厚度变更为19μm、厚度构成变更为表面层B/基材层A/表面层B=2/15/2μm,除此之外,与实施例2同样地进行。如表3所示,热封时未产生层压薄膜的剥离、褶皱,刚度高,层压强度优异。
(比较例1)
如表2,使用与基材层A相同的内消旋五单元组分率高的原料作为表面层B的原料,除此之外,与实施例2同样地进行,得到薄膜厚度19μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/17/1μm。如表3所示,热封时未产生层压薄膜的剥离、褶皱,刚度高,但层压强度差。
(比较例2)
如表2,变更长度方向的拉伸倍率,除此之外,与实施例2同样地进行,得到薄膜厚度19μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/17/1μm。如表3所示,刚度高,层压强度优异,但热封时在层压薄膜的密封部中产生了剥离、褶皱。
(比较例3)
如表2,变更热处理温度,除此之外,与实施例2同样地进行,得到薄膜厚度19μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/17/1μm。如表3所示,刚度高,层压强度优异,但热封时在层压薄膜的密封部中产生了剥离、褶皱。
(比较例4)
如表2,变更长度方向的拉伸倍率和热处理温度,除此之外,与实施例1同样地进行,得到薄膜厚度17μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/15/1μm。如表3所示,刚度高,层压强度优异,但热封时在层压薄膜的密封部中产生了剥离、褶皱。
(比较例5)
将MFR=7.5g/10分钟、[mmmm]=98.9%、Tc=116℃、Tm=163℃的丙烯均聚物PP-1(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制、FLX80E4)50质量份、和MFR=3.0g/10分钟、[mmmm]=93.8%、Tc=112℃、Tm=159℃的丙烯均聚物PP-3(Prime Polymer Co.,Ltd.制、F-300SP)50质量份共混作为聚丙烯树脂。
在这些丙烯均聚物的混合物100质量份中,配混硬脂基二乙醇胺单硬脂酸酯、硬脂基二乙醇胺二硬脂酸酯、硬脂基二乙醇胺混合物(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.,Ltd.制、KYM-4K)1.4质量份并混合后,用带造粒机的挤出机进行熔融混炼,造粒,得到聚丙烯组合物的粒料,作为基材层A用的聚丙烯树脂组合物。该聚丙烯树脂组合物的内消旋五单元组分率为96.4%、TmA为161℃、MFR为5.3g/10分钟。
如表2,基材层A中使用上述的聚丙烯树脂组合物,除此之外,与实施例2同样地进行,得到薄膜厚度19μm的薄膜。厚度构成为表面层B/基材层A/表面层B=1/17/1μm。如表3所示,层压强度优异,但刚度低,热封时在层压薄膜的密封部中产生了剥离、褶皱。
(比较例6)
如表2,将薄膜的厚度变更为19μm、厚度构成变更为表面层B/基材层A/表面层B=3/13/3μm,除此之外,与实施例1同样地进行。如表3所示,层压强度优异,但刚度低,热封时在层压薄膜的密封部中产生了剥离、褶皱。
(比较例7)
将MFR=7.5g/10分钟、[mmmm]=98.9%、Tc=116℃、Tm=163℃的丙烯均聚物PP-1(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.制、FLX80E4)58质量份、和MFR=4.2g/10分钟、[mmmm]=97.3%、Tc=112℃、Tm=165℃的丙烯均聚物PP-4(Japan Polypropylene Corporation制FL4)42质量份共混作为聚丙烯树脂,将共混物用带造粒机的挤出机进行熔融混炼,造粒,得到聚丙烯组合物的粒料,作为表面层B用的聚丙烯树脂组合物。该聚丙烯树脂组合物的内消旋五单元组分率为98.2%、TmB为164℃、MFR为6.1g/10分钟。
如表2,使用上述聚丙烯树脂组合物作为表面层B的原料,除此之外,与比较例1同样地进行,得到薄膜厚度19μm的薄膜。如表3所示,热封时在层压薄膜的密封部中未产生褶皱,刚度高,但层压强度差。
[表1]
[表2]
[表3]
产业上的可利用性
本发明的双轴取向层叠聚丙烯薄膜的耐热性和刚度优异,而且层压强度也优异,因此,可以优选作为包装材料使用。另外,不仅可以作为双轴取向PET薄膜的代替广泛使用,而且防湿性非常优异,进一步与包含聚丙烯树脂的密封薄膜组合,从而可以适合作为再循环性优异、环境友好的单一材料的包装材料使用。
另外,不限定于包装材料,还适合于电容器、电动机等的绝缘薄膜、太阳能电池的背板、设有无机氧化物层的高阻隔性薄膜、ITO等透明导电薄膜的基础薄膜等在更高温下使用的用途、分离薄膜等更需要刚度的用途。
进而,使用以往不易使用的涂布剂、墨、层压粘接剂等,能进行高温下的涂布、印刷加工,可以期待生产的效率化。
Claims (7)
1.一种双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其至少包含基材层A和表面层B,所述双轴取向层叠聚丙烯薄膜满足下述1)~7)的条件,
1)基材层A的厚度相对于薄膜整体的厚度的比率为70%以上且98%以下,
2)构成基材层A的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率为97.0%以上且99.9%以下,
3)构成表面层B的聚丙烯树脂的内消旋五单元组分率为80.0%以上且96.5%以下,
4)薄膜的长度方向的F5为35MPa以上,
5)薄膜的宽度方向的F5为95MPa以上,
6)薄膜的长度方向的150℃热收缩率为6.0%以下,
7)薄膜的宽度方向的150℃热收缩率为5.0%以下。
2.根据权利要求1所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,从所述双轴取向层叠聚丙烯薄膜的表面层B侧测得的面取向系数为0.0134以下。
3.根据权利要求1或2所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,所述双轴取向层叠聚丙烯薄膜的表面层B的薄膜表面的润湿张力为38mN/m以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,所述双轴取向层叠聚丙烯薄膜的雾度为5.0%以下。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜,其中,所述双轴取向层叠聚丙烯薄膜整体的厚度为5.3μm以上且202μm以下。
6.一种层叠体,其包含:权利要求1~5中任一项所述的双轴取向层叠聚丙烯薄膜和未拉伸聚丙烯薄膜。
7.根据权利要求6所述的层叠体,其中,所述层叠体的以进行90°(T字)剥离时的剥离强度所示的层压强度在所述层叠体的长度方向和宽度方向上均为1.9N/15mm以上且10N/15mm以下。
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