CN1462292A - 双轴拉伸聚丙烯薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜通过把双轴拉伸聚丙烯薄膜中所含的聚丙烯控制为特定的值,或者通过把聚丙烯在230℃测定时的熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)、和/或聚丙烯的特劳顿比控制为特定的值,进而通过规定在双轴拉伸聚丙烯薄膜中存在纵向原纤维,这样就可以按照常规的纵-横依次双轴拉伸法制得薄膜的纵向刚性高的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于包装用途、工业用途等广泛用途的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
背景技术
基于社会上所谓减少废弃物和节约资源的要求,特别是对于包装用途中材料薄膜化的期待不断提高。目前,在例如包装用途中,使用20μm厚的双轴拉伸聚丙烯薄膜等,其大部分都是采用通用的纵-横依次双轴拉伸法制造的。此处所说的通用的纵-横依次双轴拉伸法是双轴拉伸聚丙烯薄膜的代表性的制造方法,该方法是用挤出机使聚合物熔融,经过过滤器后,从狭缝口模中挤出,缠绕到金属转鼓上,获得被冷却固化成片状的未拉伸膜,将该未拉伸膜在设定线速度差的滚筒之间,在长度方向上进行拉伸,接着导入拉幅机,并在宽方向上进行拉伸、热定型,冷却后卷绕起来,获得拉伸薄膜。
相对于此处所举出的20μm厚的双轴拉伸聚丙烯薄膜,在以15μm厚的双轴拉伸聚丙烯薄膜获得同等的性能和加工适应性时,可减少25%的垃圾和资源。
为了满足这种要求,首先必须强化双轴拉伸聚丙烯薄膜,抑制加工步骤中的张力所造成的伸长。此时,由于加工步骤中的张力施加于薄膜的长度方向上,因此必须主要在长度方向上强化双轴拉伸聚丙烯薄膜。
另外,一般来说,通过进行强化聚丙烯薄膜,会有聚丙烯薄膜的热收缩率上升的倾向。一旦高温下的薄膜的尺寸稳定性恶化,则在印刷、涂覆、层压加工等二次加工时薄膜发生收缩,有可能使薄膜的商品价值极度降低。因此,必须将热收缩率抑制在与通用的双轴拉伸聚丙烯薄膜大致同等或其或以下的程度。
特公昭41-21790号公报、特公昭45-37879号公报和特公昭49-18628号公报等中公开了为了强化双轴拉伸聚丙烯薄膜而在长度方向、宽度方向上拉伸后接着在长度方向上再次拉伸,制作长度方向强的薄膜的方法。进而,为了改良这些长度方向强的薄膜在宽度方向上弱的缺点,特开昭56-51329号公报中公开了在将具有特定熔融结晶温度的聚丙烯片材双轴拉伸后,在长度方向上再次拉伸的方法。
但是,采用通用的纵-横依次双轴拉伸法,难以获得长度方向上强化的薄膜。也就是说,采用通用的纵-横依次双轴拉伸法,为了在横向拉伸中拉伸在纵向拉伸中生成的取向结晶,必须使其温度达到半熔融状态。因此,横向拉伸后,大部分结晶在宽度方向上再次排列,获得的双轴拉伸聚丙烯薄膜是宽度方向比长度方向强得多的薄膜。
使用通用的聚丙烯并采用通用的纵-横依次双轴拉伸法制膜的所谓通用的双轴拉伸聚丙烯薄膜,如果使用原子力显微镜(AFM)观察其微细结构(或以下称为原纤维结构),则观察到由20nm左右粗细的纤维状原纤维构成的网眼状结构,原纤维主要在宽度方向上取向。此处,原纤维在其长度方向强,而在宽度方向上容易发生变形。因此这被认为是薄膜的刚性偏向于宽度方向的原因。
另外,特公昭41-21790号公报和特开昭56-51329号公报等中记载的在长度方向上再次拉伸的方法,不仅步骤复杂、设备费用高,而且主要存在着长度方向上的热收缩率比通用的双轴拉伸聚丙烯薄膜要高的问题。
发明的公开
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的一个方案是,含有230℃下测定时熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)满足下述式(1)的聚丙烯的双轴拉伸聚丙烯薄膜(第1方案)。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82 (1)
其次,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的另一个方案是,由本发明中使用的聚丙烯的熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)满足下述式(2)的聚丙烯构成的双轴拉伸聚丙烯薄膜(第2方案)。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52 (2)
进而,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的另一个方案是,含有特劳顿比(Trouton ratio)在30或以上的聚丙烯的双轴拉伸聚丙烯薄膜(第3方案)。
另外,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的另一个方案是,由特劳顿比在16或以上的聚丙烯构成的双轴拉伸聚丙烯薄膜(第4方案)。
另外,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的另一个方案是这样一种双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征是,在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中,存在有穿过平行于宽度方向的2条边的宽40nm或以上的纵原纤维(第5方案)。
上述的本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜,构成一种不仅主要在长度方向上被强化,而且热收缩率低、高温下的薄膜尺寸稳定性良好的薄膜。
实施发明的最佳方案
首先,对作为本发明的第1方案的含有230℃下测定时熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)满足下述式(1)的聚丙烯的双轴拉伸聚丙烯薄膜进行说明。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82 (1)
本发明的第1方案是双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中含有230℃下测定时熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)满足下述式(1)的高熔融张力聚丙烯。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82 (1)这种聚丙烯通常是指熔融张力(MS)高的高熔融张力聚丙烯(High MeltStrength-PP;或以下记为HMS-PP)。
此处,230℃下测定时的熔融张力(MS)是使用东洋精机制的熔体张力测定仪,将聚丙烯加热至230℃,以15mm/分的挤出速度将熔融聚丙烯挤出制成线料,测定该线料以6.5m/分的速度被卷绕时的张力,将其作为熔融张力(MS)。单位为cN。
另外,230℃下测定时的熔体流动速率(MFR)是按照JIS K6758的方法,在2.16kg荷重下测定的熔体流动速率(MFR),单位为g/10分钟。
通过使本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中所使用的聚丙烯含有满足式(1)的聚丙烯,可以制造采用通用的纵-横依次双轴拉伸法至今难以制造的长度方向刚性高的双轴拉伸聚丙烯薄膜。即,满足式(1)的聚丙烯抑制了横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
作为获得满足式(1)的聚丙烯的方法,优选采用掺混含有大量高分子量成分的聚丙烯的方法、掺混具有支链结构的低聚物或聚合物的方法、如特开昭62-121704号公报中记载的在聚丙烯分子中引入长支链结构的方法、或者如特许第2869606号公报中记载的不引入长支链而是制成熔融张力与特性粘度、结晶温度与熔点分别满足特定关系、且沸腾二甲苯萃取残余率处于特定范围的直链状结晶性聚丙烯的方法等。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,特别优选使用在聚丙烯分子中引入长支链提高了熔融张力的HMS-PP。作为引入长支链提高了熔融张力的HMS-PP的具体例,可以举出Basell公司生产的HMS-PP(类名:PF-814等)、Borealis公司生产的HMS-PP(类名:WB130HMS等)、Dow公司生产的HMS-PP(类名:D201等)等。
作为表示聚丙烯的长支链程度的指标值,可以举出下述式表示的支化指数g。
g=[η]LB/[η]Lin此处,[η]LB是具有长支链的聚丙烯的特性粘度,[η]Lin是重均分子量实际上与具有长支链的聚丙烯相同的直链状结晶性聚丙烯的特性粘度。此处所示的特性粘度是采用公知的方法,在135℃下对溶解于萘满中的试样进行测定得到的。另外,重均分子量是采用M.L.McConnell在《American Laboratory》5月号,63~75(1978)上发表的方法,即小角激光散射光度测定法进行测定得到的。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的满足式(1)的聚丙烯其支化指数g,优选在0.95或以下,更优选在0.9或以下。如果支化指数超过0.95,则满足式(1)的聚丙烯的添加效果降低,制成薄膜时长度方向的杨氏模量有时变得不充分。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的满足式(1)的聚丙烯的熔融张力(MS),优选处于3~100cN的范围内。如果MS不足3cN,则制成薄膜时长度方向的杨氏模量有时变得不充分。虽然有熔融张力(MS)越大,长度方向的杨氏模量就越高的倾向,但如果熔融张力(MS)超过100cN,则制膜性有时恶化。满足式(1)的聚丙烯的熔融张力(MS),更优选为4~80cN,进一步优选为5~40cN,更加优选为5~20cN。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的满足式(1)的聚丙烯的混合量没有特别的限定,优选为1~60重量%,其特征是即使较少量添加也能看到一定的效果。混合量不足1重量%时,有时会发生横向拉伸性恶化或是长度方向的刚性提高效果变小,如果超过60重量%,则有时会发生纵向拉伸性恶化或是薄膜的耐冲击性、雾度等恶化。满足式(1)的聚丙烯的混合量更优选为2~50重量%,进一步优选为3~40重量%。
本发明的第2方案是由熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)满足下述式(2)的聚丙烯构成的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52 (2)
通过使用于本发明双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯由满足式(2)的聚丙烯构成,可以制造采用通用的纵-横依次双轴拉伸法至今难以制造的长度方向刚性高的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
用于本发明的聚丙烯更优选满足式(3),特别优选满足式(4)。这些可以利用例如HMS-PP的添加量来调制,从而可以进一步提高长度方向上的刚性。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.56 (3)
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.62 (4)
满足上述式(2)的聚丙烯可以通过例如将熔融张力(MS)高的所谓高熔融张力聚丙烯(High Melt Strength-PP;或以下记为HMS-PP)与通用聚丙烯混合,或是采用共聚、接枝聚合等方法在通用聚丙烯的主链骨架中引入长支链成分,从而提高聚丙烯的熔融张力(MS)来获得。通过混合这种HMS-PP,可以抑制横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
用于本发明第1方案和第2方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,从制膜性的观点考虑,其熔体流动速率(MFR)优选处于1~30g/10分钟的范围。如果熔体流动速率(MFR)不足1g/10分钟,则有时会产生熔融挤出时滤压上升或是挤出原料的置换需要很长时间等问题。如果熔体流动速率(MFR)超过30g/10分钟,则有时会产生制成的薄膜厚度不均增大等问题。熔体流动速率(MFR)更优选为1~20g/10分钟。
用于本发明第1方案和第2方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,其内消旋五单元组比率(mmmm)优选为90~99.5%,更优选为94~99.5%。此处,内消旋五单元组比率(mmmm)是直接反映聚丙烯中全同立构的立体结构的指标。通过使内消旋五单元组比率(mmmm)为90~99.5%,可以稳定地制造尺寸稳定性优异、耐热性、刚性、防湿性、耐药品性等显著提高的薄膜,因此在印刷、涂覆、蒸镀、制袋、层压加工等薄膜加工工序中,可以提供二次加工性良好的薄膜.如果内消旋五单元组比率(mmmm)不足90%,则制成薄膜时的韧性降低,热收缩率变大,因此,往往使印刷、涂布、蒸镀、制袋和层压加工等的二次加工性降低,也使水蒸气透过率提高。如果内消旋五单元组比率(mmmm)超过99.5%,则制膜性往往会降低。内消旋五单元组比率(mmmm)更优选为95~99%,最优选为96~98.5%。
用于本发明第1方案和第2方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,其全同立构指数(II)优选在92~99.8%的范围内。如果全同立构指数(II)不足92%,则往往会产生制成薄膜时的韧性降低、热收缩率增大、防湿性恶化等问题。另外,如果全同立构指数(II)超过99.8%,则有时制膜性会恶化。全同立构指数(II)更优选为94~99.5%。
用于本发明第1方案和第2方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,从经济性的观点考虑,在不破坏本发明特性的范围内,也可以掺混使用制造本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜时产生的碎膜或制造其他薄膜时产生的碎膜和其他树脂。
用于本发明第1方案和第2方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,主要由丙烯的均聚物构成,在不破坏本发明目的的范围内,也可以是共聚有其他不饱和烃的单体成分的聚合物,也可以掺混丙烯与丙烯以外的单体成分共聚而成的聚合物。作为构成这种共聚成分和掺混物的单体成分,可以举出例如乙烯、丙烯(被共聚的掺混物的场合)、1-丁烯、1-戊烯、3-甲基戊烯-1、3-甲基丁烯-1、1-己烯、4-甲基戊烯-1、5-乙基己烯-1、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、乙烯基环己烯、苯乙烯、烯丙基苯、环戊烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
此处,上述的熔融张力(MS)、熔体流动速率(MFR)、g值、内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)等的聚丙烯的特性值,优选用制膜前的原料碎片进行测定,但制膜后的薄膜在60℃或以下温度用正庚烷萃取2小时左右以除去杂质·添加物后,在130℃下真空干燥2小时或以上的产物,也可以用作样品进行测定。
其次,作为本发明的第3方案,对其中含有特劳顿比在30或以上的聚丙烯的双轴拉伸聚丙烯薄膜进行说明。
本发明的第3方案是其中含有特劳顿比在30或以上的聚丙烯的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
此处,特劳顿比采用流入压力损失法,按照Cogswell的理论(PolymerEngineering Science,12,64(1972))进行测定的。此处所说的特劳顿比是指由用指数函数近似过的拉伸粘度-拉伸应变率曲线、剪切粘度-剪切应变率曲线求出的在230℃、应变率60S-1下的拉伸粘度与剪切粘度之比。
本发明第3方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过含有特劳顿比在30或以上的聚丙烯,可以制造采用通用的纵-横依次双轴拉伸法至今难以制造的长度方向刚性高的双轴拉伸聚丙烯薄膜。即,上述特劳顿比在30或以上的聚丙烯抑制了横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的聚丙烯的特劳顿比在一定程度上越高越好,但如果过高,则有时会发生制膜性恶化或是表面雾度恶化。本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的特劳顿比,更优选在35或以上,进一步优选在40或以上、100或以下。
为了获得上述那种特劳顿比在30或以上的聚丙烯,优选采用掺混含有大量高分子量成分的聚丙烯的方法、掺混具有支链结构的低聚物或聚合物的方法、如特开昭62-121704号公报中记载的在聚丙烯分子中引入长支链结构的方法、或者如特许第2869606号公报中记载的不引入长支链而是制成熔融张力与特性粘度、结晶温度与熔点分别满足特定关系、且沸腾二甲苯萃取残余率处于特定范围的直链状结晶性聚丙烯的方法等的那些提高聚丙烯熔融张力(MS)的方法。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,在这些熔融张力(MS)高的聚丙烯、即所谓高熔融张力聚丙烯(High Melt Strength-PP;或以下记为HMS-PP)当中,特别优选使用在聚丙烯分子中引入长支链来提高熔融张力的HMS-PP。作为引入长支链来提高熔融张力的HMS-PP的具体例,可以举出Basell公司生产的HMS-PP(类名:PF-814等)、Borealis公司生产的HMS-PP(类名:WB130HMS等)、Dow公司生产的HMS-PP(类名:D201等)等。
作为表示聚丙烯的长支链程度的指标值,可以举出下述式表示的支化指数g。
g=[η]LB/[η]Lin此处,[η]LB是具有长支链的聚丙烯的特性粘度,[η]Lin是重均分子量实际上与具有长支链的聚丙烯相同的直链状结晶性聚丙烯的特性粘度。另外,特性粘度是采用公知的方法,在135℃下对溶解于萘满中的试样进行测定得到的。另外,重均分子量是采用M.L.McConnell在《American Laboratory》5月号,63~75(1978)上发表的方法,即小角激光散射光度测定法进行测定得到的。
本发明第3方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的特劳顿比在30或以上的聚丙烯的支化指数g,优选在0.95或以下,更优选在0.9或以下。如果支化指数超过0.95,则HMS-PP的添加效果降低,制成薄膜时长度方向的杨氏模量有时不充分。更优选在0.9或以下。
本发明第3方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的特劳顿比在30或以上的聚丙烯的熔融张力(MS),优选处于3~100cN的范围。如果熔融张力(MS)不足3cN,则制成薄膜时长度方向的杨氏模量有时不充分。熔融张力(MS)越大,长度方向的杨氏模量就越高,但如果熔融张力(MS)超过100cN,则制膜性有时会恶化。HMS-PP的熔融张力(MS)更优选为4~80cN,进一步优选为5~40cN,更进一步优选为5~20cN。
本发明第3方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的特劳顿比在30或以上的聚丙烯的混合量没有特别的限定,但优选为1~60重量%,其特征是即使较少量添加也能看到一定的效果。混合量不足1重量时,有时会发生横向拉伸性恶化或是长度方向的刚性提高效果变小,如果超过60重量%,则有时会发生纵向拉伸性恶化或是薄膜的耐冲击性、雾度等恶化。特劳顿比在30或以上的聚丙烯的混合量更优选为2~50重量%,进一步优选为3~40重量%。
本发明的第4方案是由特劳顿比在16或以上的聚丙烯构成的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
本发明第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过由特劳顿比在16或以上的聚丙烯构成,可以制造采用通用的纵-横依次双轴拉伸法至今难以制造的长度方向刚性高的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
用于本发明双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,其特劳顿比虽然越高越好,但如果过高,则有时会发生制膜性恶化或是表面雾度恶化。用于本发明双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,其特劳顿比更优选在18或以上,进一步优选为20~50,最优选为20~45。这些可以通过例如下述所示的HMS-PP的添加量来调整,从而可以进一步提高长度方向的刚性。
上述的特劳顿比在16或以上的聚丙烯可以通过例如下述所示那样将熔融张力(MS)高的所谓高熔融张力聚丙烯(High Melt Strength-PP;或以下记为HMS-PP)与通用聚丙烯混合,或是采用共聚、接枝聚合等方法在通用聚丙烯的主链骨架中引入长支链成分,从而提高聚丙烯的熔融张力(MS)来获得。即,通过这种HMS-PP可以抑制横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
用于本发明第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,只要特劳顿比在16或以上就可以,没有特别的限定,但优选含有例如具有或以下所示性质的聚丙烯。
即,优选含有特劳顿比在30或以上的聚丙烯,从而使特劳顿比在16或以上。特劳顿比在30或以上的聚丙烯可以通过例如将熔融张力(MS)高的所谓高熔融张力聚丙烯(High Melt Strength-PP;或以下记为HMS-PP)与通用聚丙烯混合,或是采用共聚、接枝聚合等方法在通用聚丙烯的主链骨架中引入长支链成分,从而提高聚丙烯的熔融张力(MS)来获得。通过混合这种HMS-PP,可以抑制横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
用于本发明第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,从制膜性的观点考虑,其熔体流动速率(MFR)优选处于1~30g/10分钟的范围。如果熔体流动速率(MFR)不足1g/10分钟,则有时会发生熔融挤出时滤压上升或是挤出原料的置换需要很长时间等问题。如果熔体流动速率(MFR)超过30g/10分钟,则有时会产生制成的薄膜的厚度不均增大等问题。熔体流动速率(MFR)更优选为1~20g/10分钟。
用于本发明第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,其内消旋五单元组比率(mmmm)优选为90~99.5%,更优选为94~99.5%。此处,内消旋五单元组比率(mmmm)是直接反映聚丙烯中全同立构的立体结构的指标。通过使内消旋五单元组比率(mmmm)为90~99.5%,可以稳定地制造尺寸稳定性优异、耐热性、刚性、防湿性、耐药品性等显著提高的薄膜,因此,在印刷、涂覆、蒸镀、制袋、层压加工等薄膜加工工序中,可以提供二次加工性良好的薄膜。如果内消旋五单元组比率(mmmm)不足90%,则制成薄膜时的韧性降低,热收缩率变大,因此,往往使印刷、涂层、蒸镀、制袋和层压加工等的二次加工性降低,也使水蒸气透过率提高。如果内消旋五单元组比率(mmmm)超过99.5%,则制膜性往往会降低。内消旋五单元组比率(mmmm)更优选为95~99%,最优选为96~98.5%。
用于本发明第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,其全同立构指数(II)优选处于92~99.8%的范围内。如果全同立构指数(II)不足92%,则往往会产生制成薄膜时的韧性降低、热收缩率增大、防湿性恶化等问题。另外,如果全同立构指数(II)超过99.8%,则有时制膜性会恶化。全同立构指数(II)更优选为94~99.5%。
用于本发明第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,从经济性的观点考虑,在不破坏本发明特性的范围内,也可以掺混使用制造本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜时产生的碎膜或制造其他薄膜时产生的碎膜和其他树脂。
用于本发明第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,主要由丙烯的均聚物构成,在不破坏本发明目的的范围内,也可以是共聚有其他不饱和烃的单体成分的聚合物,也可以掺混丙烯与丙烯以外的单体成分共聚而成的聚合物。作为构成这种共聚成分和掺混物的单体成分,可以举出例如乙烯、丙烯(被共聚的掺混物的场合)、1-丁烯、1-戊烯、3-甲基戊烯-1、3-甲基丁烯-1、1-己烯、4-甲基戊烯-1、5-乙基己烯-1、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、乙烯基环己烯、苯乙烯、烯丙基苯、环戊烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
此处,上述的特劳顿比、熔融张力(MS)、熔体流动速率(MFR)、g值、内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)等的聚丙烯的特性值,优选用制膜前的原料碎片进行测定,但制膜后的薄膜在60℃或以下温度在正庚烷中萃取2小时左右以除去杂质·添加物后,在130℃下真空干燥2小时或以上的产品,也可以用作样品进行测定。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,从强力化、提高制膜性的观点考虑,可以混合1种或以上的与聚丙烯相溶、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂。此处所说的能够使其具备增塑效果的添加剂,是指使稳定地进行高倍率拉伸成为可能的增塑剂。如果不混合这种添加剂,就不能充分发挥本发明的目的,制膜性也变差。作为这种添加剂,从高倍率拉伸、提高阻隔性的观点考虑,优选使用1种或以上的实际上不含极性基团的石油树脂和/或实际上不含极性基团的萜烯树脂。
此处,实际上不含极性基团的石油树脂是指没有由羟基、羧基、卤代基、磺基或它们的变形体等构成的极性基团的石油树脂,具体地说,是以石油系不饱和烃为原料的环戊二烯系、或者以高级烯烃系烃为主原料的树脂。
进而,实际上不含极性基团的石油树脂的玻璃化转变温度(或以下有时简写为Tg)优选为60℃或以上。玻璃化转变温度(Tg)不足60℃时,往往刚性的提高效果减小。
另外,特别优选使用对石油树脂加氢并使其氢化率在90%或以上、优选在99%或以上的氢化石油树脂。作为代表性的氢化石油树脂,可以举出例如玻璃化转变温度(Tg)为70℃或以上、氢化率为99%或以上的聚双环戊二烯等脂环族石油树脂。
另外,实际上不含极性基团的萜烯树脂是指没有由羟基、醛基、酮基、羧基、卤代基、磺基或它们的变形体等构成的极性基团的萜烯树脂,即组成为(C5H8)n的烃以及由其衍生的变性化合物。此处,n为2~20的自然数。
萜烯树脂往往也被称为类萜,作为代表性的化合物有蒎烯、双戊烯、蒈烯、月桂烯、罗勒烯、柠檬烯、萜品二烯、萜品烯、桧烯、三环烯、红没药烯、姜烯、檀香烯、樟脑烯、米尔烯、桃柘烯等,在本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的场合,优选进行加氢并使其氢化率为90%或以上,特别优选为99%或以上。其中,特别优选使用氢化β-蒎烯、氢化β-双戊烯等。
作为该石油树脂或萜烯树脂的溴值,优选为10或以下,进一步优选为5或以下,特别优选为1或以下。
添加剂的添加量,只要是能够发挥其增塑效果的量即可,但上述石油树脂和萜烯树脂的合计添加量优选为0.1~30重量%。该树脂的混合量不足0.1重量%时,有时会发生拉伸性、长度方向的刚性提高效果减小,或是透明性恶化。另外,如果超过30重量%,则有时会发生热尺寸稳定性变差,或是该添加剂渗出到薄膜表层而使润滑性恶化。添加剂的混合量,石油树脂和萜烯树脂的合计添加量更优选为1~20重量%,进一步优选为2~15重量%。
另外,作为添加剂使用含有极性基团的石油树脂和/或萜烯树脂的场合下,由于与聚丙烯的相溶性差,容易使薄膜内部形成气孔,从而使水蒸气透过率提高,或有可能使抗静电剂或润滑剂的渗出增多。
作为与聚丙烯相溶、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的具体例,可以举出例如ト-ネツクス公司生产的“エスコレツツ”(类名:E5300系列等)、ヤスハラケミカル公司生产的“クリアロン”(类名:P-125等)、荒川化学工业公司生产的“アルコン”(类名:P-125等)等。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过在至少一面上设置金属蒸镀层,可以制成气体阻隔性高的金属蒸镀膜。
另外,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过在至少一面上设置聚酯型聚氨酯系树脂的覆盖层、金属蒸镀层,可以制成气体阻隔性比上述金属蒸镀膜更高的金属蒸镀膜。
在金属蒸镀后获得优异的气体阻隔性方面,该覆盖层优选是通过涂布水溶性和/或水分散性的、交联了的聚酯型聚氨酯系树脂与水溶性的有机溶剂的混合涂覆剂并使其干燥而形成的层。
用于覆盖层的聚酯型聚氨酯系树脂,是由二元酸与二元醇成分酯化而成的聚酯多元醇和多异氰酸酯、以及根据需要的链增长剂构成的。
作为用于覆盖层的聚酯型聚氨酯系树脂的二元酸成分,可以使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、己二酸、三甲基己二酸、癸二酸、丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、壬二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、1,4-萘二甲酸、联苯-2,2’-二甲酸、4,4’-羟基苯甲酸、2,5-萘二甲酸等。
作为用于覆盖层的聚酯型聚氨酯系树脂的二元醇成分,可以举出乙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇、三甘醇等脂肪族二元醇、1,4-环己烷二甲醇等芳香族二元醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等聚(氧化烯)二醇等。
另外,用于覆盖层的聚酯型聚氨酯系树脂,除了二元酸成分、二元醇成分以外,还可以共聚对羟基苯甲酸等羟基羧酸等,进而,它们是线形结构,但也可以使用3价或以上的酯形成成分来使其成为分支状聚酯。
作为多异氰酸酯,可以举出六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、二异氰酸二甲苯酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯与三羟甲基丙烷的加成物、六亚甲基二异氰酸酯与三羟甲基乙烷的加成物等。
另外,作为链增长剂,可以使用含有侧链羧基的二元醇类和例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、1,4-丁二醇、六亚甲基二醇、新戊二醇等二元醇类、或者乙二胺、丙二胺、六亚甲基二胺、苯二胺、甲苯二胺、二苯基二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基甲烷、二氨基环己基甲烷等二胺类等。
作为聚酯型聚氨酯系树脂的具体例,可以举出大日本油墨化学工业(株)生产的“ハイドラン”(类名:AP-40F等)等。
另外,形成该覆盖层时,为了提高覆盖层的被膜成形性和与基层的粘接力,作为涂覆剂中的水溶性有机溶剂,优选添加N-甲基吡咯烷酮、乙基溶纤剂乙酸酯、二甲基甲酰胺中的至少1种或以上。N-甲基吡咯烷酮的提高被膜成形性和与基材的密合性的效果大,是特别优选的。从涂覆剂的易燃性和防止臭气的观点考虑,添加量相对于该聚酯型聚氨酯系树脂100重量份,优选为1~15重量份,进一步优选为3~10重量份。
进而,优选在水分散性聚酯型聚氨酯树脂中引入交联结构,从而提高覆盖层与基层的粘接性。作为获得这种涂覆液的方法,可以举出特开昭63-15816号公报、特开昭63-256651号公报、特开平5-152159号公报的方法。作为交联性成分,可以添加从异氰酸酯系化合物、环氧系化合物、胺系化合物中选出的至少1种交联剂。这些交联剂与上述的聚酯型聚氨酯树脂交联,从而提高基层与金属蒸镀膜的粘接性。
作为用作交联剂的异氰酸酯系化合物,可以举出例如上述的甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等,但不限定于此。
另外,作为用作交联剂的环氧系化合物,可以举出例如双酚A的二缩水甘油醚及其低聚物、氢化双酚A的二缩水甘油醚及其低聚物、邻苯二甲酸二缩水甘油醚、间苯二甲酸二缩水甘油醚、对苯二甲酸二缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油醚等,但不限定于此。
作为用作交联剂的胺系化合物,可以举出例如蜜胺、尿素、苯并鸟粪胺等胺化合物以及上述氨基化合物与甲醛或碳原子数为1~6的醇加成缩合而成的氨基树脂、六亚甲基二胺、三乙醇胺等,但不限定于此。
从食品卫生性和与基材的粘接性的观点考虑,优选向该覆盖层中添加胺系化合物。作为用作交联剂的胺系化合物的具体例,可以举出大日本油墨化学工业(株)生产的“ベツカミン”(类名:APM等)等。
从异氰酸酯系化合物、环氧系化合物、胺系化合物中选出的交联剂的添加量,从提高耐药品性和防止耐水性恶化的观点考虑,相对于该水溶性聚酯型聚氨酯系树脂和水溶性有机溶剂的混合涂覆剂100重量份,优选为1~15重量份,更优选为3~10重量份。如果交联剂的添加量不足1重量份,则有时得不到改善粘接性的效果,而如果超过15重量份,则有时可观察到被认为是由于未反应而残留的交联剂造成的覆盖层与基层的粘接性降低。
另外,为了在制作该金属蒸镀用膜时间内使上述的覆盖层组成完全交联并固化,也可以在覆盖层中添加少量的交联促进剂。
作为覆盖层中添加的交联促进剂,优选交联促进效果大的水溶性的酸性化合物。作为交联促进剂,例如可以使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、己二酸、三甲基己二酸、癸二酸、丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、磺酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、壬二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、1,4-萘二甲酸、联苯-2,2’-二甲酸、4,4’-羟基苯甲酸、2,5-萘二甲酸等。
作为这些交联促进剂的具体例,可以举出大日本油墨化学工业(株)生产的“キャタリスト”(类名:PTS等)等。
另外,该覆盖层中也可以添加惰性粒子,作为惰性粒子,可以举出二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、氧化锌、氧化钛等无机填料、以及例如交联聚苯乙烯粒子、交联丙烯酸树脂粒子、交联聚硅氧烷粒子等有机高分子粒子。另外,除了惰性粒子以外,还可以添加蜡系润滑剂以及它们的混合物等。
优选在基层的至少一面上设置0.05~2μm厚的该覆盖层。如果该覆盖层比0.05μm薄,则往往与基层的粘接性恶化,产生细小的膜的脱落,从而使金属蒸镀后的气体阻隔性能恶化。如果该覆盖层比2μm厚,则覆盖层的固化时间长,有时上述交联反应不完全而使气体阻隔性能恶化,另外在制膜工序中在该基层上设置该覆盖层的场合,有时碎膜回收制作基层的性能恶化,以覆盖层树脂为核形成很多内部气孔,从而使机械特性降低。
另外,覆盖层与基层的粘接强度优选为0.6 N/cm或以上。如果覆盖层与基层的粘接强度不足0.6N/cm,则有时在加工工序中覆盖层容易剥离,使用上受到很大限制。覆盖层与基层的粘接强度优选为0.8N/cm或以上,更优选为1.0N/cm或以上。
在本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的至少一面上设置覆盖层,作为金属蒸镀用薄膜使用的场合,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的中心线平均粗糙度(Ra),从使用性、润滑性、防粘连性的观点考虑,优选为0.01~0.5μm,更优选为0.02~0.2μm。如果中心线平均粗糙度(Ra)不足0.02μm,则有时薄膜的润滑性恶化,加工性降低,而如果中心线平均粗糙度(Ra)超过0.2μm,则在制作依次形成覆盖层、金属蒸镀层的金属蒸镀膜时,有时铝膜上产生针孔等,从而使气体阻隔性恶化。
另外,在本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的至少一面上设置覆盖层,作为金属蒸镀用薄膜使用的场合,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的表面光泽度,为了获得蒸镀后的金属光泽的美观性,优选为135%或以上,更优选为138%或以上。
另外,作为本发明中设置覆盖层的方法,优选使用逆辊涂布机、凹槽辊涂布机、棒式涂布机、气刮刀涂布机或者它们以外的涂布装置,在聚丙烯薄膜制造工序以外涂布被覆液的方法。更优选的是,作为在薄膜制造工序内涂布的方法有,在聚丙烯未拉伸薄膜上涂布被覆液、并进行依次双轴拉伸的方法;在经过单轴拉伸的聚丙烯薄膜上涂布、进而在与原先单轴拉伸方向成直角的方向上进行拉伸的方法等。其中,从使覆盖层的厚度均匀、且提高生产性的观点考虑,最优选在经过单轴拉伸的聚丙烯薄膜上涂布、进而在与原先单轴拉伸方向成直角的方向上进行拉伸的方法。
将本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜作为金属蒸镀用薄膜使用的场合,为了覆盖层和金属蒸镀层的粘接性,优选不在基层聚丙烯中添加脂肪酰胺等有机润滑剂。但是,为了赋予润滑性、提高作业性和卷取性,允许少量添加有机交联性粒子或无机粒子。作为在基层聚丙烯中少量添加的有机交联性粒子,可以举出交联聚硅氧烷粒子、交联聚甲基丙烯酸甲酯粒子、交联聚苯乙烯粒子等,作为无机粒子,可以举出沸石、碳酸钙、氧化硅、硅酸铝等。这些粒子的平均粒径,为了不使本发明薄膜的透明性极大地恶化并能够赋予润滑性,所以优选为0.5~5μm。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,除了用作上述构成的金属蒸镀膜的场合以外,为了防止薄膜带电所造成的静电故障,优选添加抗静电剂。本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的抗静电剂没有特别的限定,但可以举出例如甜菜碱衍生物的环氧乙烷加成物、季胺系化合物、烷基二乙醇胺脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、硬脂酸甘油酯等,或者它们的混合物。
另外,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,除了用作上述构成的金属蒸镀膜的场合以外,优选添加润滑剂,更优选与上述抗静电剂并用。添加润滑剂是为了使以JIS术语表示的热塑性树脂在加热成型时的流动性、脱模性更好,而且也用来调节加工机械与薄膜表面或者薄膜之间的摩擦力。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中添加的润滑剂没有特别的限定,可以举出例如硬脂酰胺、芥酸酰胺、芥酸酰胺、油酰胺等酰胺系化合物等,或者它们的混合物。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中添加的抗静电剂的添加量,相对于所使用的聚丙烯树脂100重量份,优选添加0.3重量份或以上,更优选为0.4~1.5重量份的范围。另外,抗静电剂与润滑剂的合计添加量,在抗静电性和润滑性的方面,更优选为0.5~2.0重量份。
另外,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,优选添加混合用于赋予润滑性的无机粒子和/或交联有机粒子。
本发明中,无机粒子是指金属化合物的无机粒子,没有特别的限定,可以举出例如,沸石、碳酸钙、碳酸镁、氧化铝、氧化硅、硅酸铝、高岭土、高岭石、滑石、粘土、硅藻土、蒙脱石、氧化钛等的粒子、或者它们的混合物。
另外,本发明中,交联有机粒子是用交联剂使高分子化合物交联而成的粒子。本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中添加的交联有机粒子没有特别的限定,但可以举出例如,聚甲氧基硅烷系化合物的交联粒子、聚苯乙烯系化合物的交联粒子、丙烯酸系化合物的交联粒子、聚氨酯系化合物的交联粒子、聚酯系化合物的交联粒子、氟系化合物的交联粒子、或者它们的混合物。
另外,无机粒子和交联有机粒子的平均粒径优选为0.5~6μm。平均粒子不足0.5μm时,往往润滑性变差,而如果超过6μm,则往往容易发生粒子脱落或薄膜之间摩擦时划伤薄膜表面。
无机粒子和/或交联有机粒子的添加量,在防粘连性、润滑性和透明性方面,优选为0.02重量%~0.5重量%的范围,更优选为0.05重量%~0.2重量%的范围。
另外,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,还可根据需要添加上述以外的成核剂、热稳定剂、抗氧化剂等。
例如,作为成核剂,可以添加0.5重量%或以下的山梨糖醇系、有机磷酸酯金属盐系、有机羧酸金属盐系、松香系成核剂等,作为热稳定剂,可以添加0.5重量%或以下的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)等,作为抗氧化剂,可以添加0.5重量%或以下的四-(亚甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酸酯))丁烷(Irganox 1010)等。
其次,除了上述目的以外,为了抑制添加剂的渗出·飞散、使蒸镀膜易粘接、易印刷,赋予热封性、印刷层压性、光泽性,降低雾度(赋予透明性)、赋予脱模性、润滑性等,优选在本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的至少一面上层压公知的聚烯烃树脂。
此时的层压层厚度为0.25μm或以上,且优选为薄膜总厚度的1/2或以下。如果层压层厚度不足0.25μm,则由于膜开裂等而难以形成均匀的层压层,如果超过总厚度的1/2,则对与机械特性有关的表层的影响增大,导致杨氏模量降低,而且薄膜的抗张力性也降低。另外,此时被层压的表层树脂不一定要满足本发明的范围,层压方法可以举出在线·离线挤出层压、在线·离线涂覆等,但不限定于它们中的任一种,可随时选择最佳的方法。
为了改善印刷性、粘接性、抗静电性和润滑剂的渗出性,优选对本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的至少一个薄膜表面施行电晕放电处理,以使薄膜表面的润湿张力在35mN/m或以上。作为电晕放电处理时的气氛气,优选空气、氧气、氮气、二氧化碳气或者氮气/二氧化碳气的混合气等,从经济性的观点考虑,特别优选在空气中进行电晕放电处理。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其25℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))优选为2.5GPa或以上。如果25℃下的Y(MD)不足2.5GPa,则宽度方向的刚性比长度方向的高,刚性变得不平衡。因此,有时薄膜的韧性不足,存在着在印刷时发生图案间距偏差、在层压时发生薄膜伸长、在制成施行了涂覆·蒸镀等的薄膜时发生膜破裂等的薄膜抗张力性不足的情况。25℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))可以通过由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵拉伸条件(温度、倍率等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与mmmm、II等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。25℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))更优选为2.7GPa或以上,进一步优选为3.0GPa或以上,最优选为3.2GPa或以上。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))优选为0.4GPa或以上。如果80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))不足0.4GPa,则薄膜加工时的抗张力性往往变得不充分。80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))可以通过由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵拉伸条件(温度、倍率等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与mmmm、II等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))更优选为0.5GPa或以上,进一步优选为0.6GPa或以上。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,用长度方向的杨氏模量(Y(MD))和宽度方向的杨氏模量(Y(TD))表示的m值,m=Y(MD)/(Y(MD)+Y(TD)),在25℃下优选处于0.4~0.7的范围内。此处,m值为长度方向的杨氏模量在长度方向与宽度方向的杨氏模量之和中所占有的比例。因此,m值<0.5的薄膜,其宽度方向的刚性比长度方向的高,m值=0.5的薄膜,其长度方向和宽度方向的刚性实际上达到平衡,m值>0.5的薄膜,其长度方向的刚性比宽度方向的高。通过使m值为0.4~0.7,可以制成刚性平衡的韧性非常高的薄膜。如果25℃下的m值不足0.4,则与宽度方向相比,长度方向的刚性差,刚性不平衡,因此,有时薄膜加工时的抗张力性不充分或是藻膜的韧性不充分,故是不优选的。如果m值超过0.7,则与长度方向相比,宽度方向的刚性显著降低,有时薄膜的韧性不充分,因此是不优选的。
25℃下的m值可以通过制膜条件(由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵·横拉伸温度、倍率、纵·横拉伸后的薄膜的松弛等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与mmmm、II对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。25℃下的m值优选为0.42~0.68,进一步优选为0.44~0.65,最优选为0.46~0.62。另外,80℃下的m值同样优选满足0.4~0.7的范围。
另外,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其25℃下的长度方向的F2值优选在40MPa或以上。此处,长度方向的F2值是指,将切成长15cm、宽1cm大小的试样,以原长50mm,拉伸速度300mm/分拉伸时,伸长率达2%时试样所受到的应力。如果25℃下的长度方向的F2值不足40MPa,则存在着在印刷时发生图案间距偏差、在层压时发生薄膜伸长、在制作施行了涂覆·蒸镀等的薄膜时发生膜破裂等的薄膜抗张力性不足的情况。25℃下的长度方向的F2值更优选为45MPa或以上。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其25℃下的长度方向的F5值优选在50MPa或以上。此处,长度方向的F5值是指,将切成长15cm、宽1cm大小的试样,以原长50mm,拉伸速度300mm/分拉伸,伸长率达5%时试样所受到的应力。如果25℃下的长度方向的F5值不足50MPa,则存在着在印刷时发生图案间距偏差、在层压时发生薄膜伸长、在制成施行了涂覆·蒸镀等的薄膜时发生膜破裂等的薄膜抗张力性不足的情况。25℃下的长度方向的F5值更优选为55MPa或以上。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其120℃下的长度方向的热收缩率优选为5%或以下。如果120℃下的长度方向的热收缩率超过5%,则可引发在印刷、层压、涂覆、蒸镀等加工中进行加热时,薄膜的收缩增大,引起膜脱落、图案间距偏差和出现皱纹等工程不良。120℃下的长度方向的热收缩率,可通过由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵拉伸条件(拉伸温度、倍率、纵拉伸后薄膜的松弛等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与mmmm、II等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的纵拉伸条件和原料即可。更优选的是,120℃下的长度方向的热收缩率在4%或以下。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其120℃下的长度方向与宽度方向的热收缩率之和优选在8%或以下,更优选为6%。如果120℃下的长度方向与宽度方向的热收缩率之和超过8%,则在印刷、层压、涂覆、蒸镀等加工中进行加热时,薄膜的收缩增大,引起膜脱落、图案间距偏差和出现皱纹等工程不良。120℃下的长度方向与宽度方向的热收缩率之和,可通过制膜条件(由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵·横拉伸温度、倍率、纵·横拉伸后薄膜的松弛等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与mmmm、II等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。更优选的是,120℃下的长度方向与宽度方向的热收缩率之和在6%或以下。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其水蒸气透过率优选为1.5 g/m2/d/0.1mm或以下。如果水蒸气透过率超过1.5g/m2/d/0.1mm,则例如在将本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜用作阻断内容物与外气的包装体时,有时防湿性差。水蒸气透过率可通过制膜条件(由熔融状态冷却固化获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵·横拉伸温度、倍率等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与mmmm、II等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,可以在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。更优选在1.2g/m2/d/0.1mm或以下。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,优选在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中,存在有穿过平行于宽度方向的2条边的宽40nm或以上的纵原纤维。
纵原纤维是指用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面时所观察到的在长度方向上取向的原纤维。纵原纤维也包括稍微有些波浪或是分叉的形状的原纤维。另外,随着所观察的部位不同,原纤维处于与长度方向呈稍微倾斜的状态,但也包括在相对于长度方向±45°以内,与宽度方向相比在长度方向上优先取向的原纤维。
本发明中,当在一条边平行于长度方向的1μm见方的视野中,改变场所而用原子力显微镜(AFM)进行5次观察时,在获得的全部图象中都可以观察到1根或以上的穿过平行于宽度方向的2条边的宽40nm或以上的纵原纤维,将这种薄膜定义为存在有纵原纤维的薄膜。此时,优选对薄膜的两面观察纵原纤维,但也可以对任一面进行观察。
本发明的第1方案、第2方案、第3方案和第4方案中,通过引入上述那样的纵原纤维,在对薄膜的长度方向施加应力时,由于纵原纤维难以随着应力发生变形,因此可以使薄膜长度方向的刚性变得非常高。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维,优选在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中,穿过平行于宽度方向的2条边。优选在一条边平行于长度方向的5μm见方的薄膜表面中,更优选在一条边平行于长度方向的10μm见方的薄膜表面中,穿过平行于宽度方向的2条边。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维,只要在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中存在1根或以上,就可以提高薄膜长度方向的杨氏模量,赋予抗张力性,但优选存在2根或以上,更优选存在3根或以上、10根或以下。此处,分叉的纵原纤维整个按1根计算。当在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中不存在1根或以上的穿过平行于宽度方向的2条边的纵原纤维时,原纤维结构在长度方向上容易发生变形,结果使薄膜长度方向的刚性降低,因此,薄膜的抗张力性往往不足。
上述那样的纵原纤维越多,薄膜长度方向的杨氏模量就越高,但如果过多,则往往表面雾度提高。更优选的状态是,本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维,只要在一条边平行于长度方向的5μm见方的薄膜表面中存在1根或以上即可,更优选存在2根或以上,进一步优选存在3根或以上、10根或以下。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的更优选的状态是,在一条边平行于长度方向的10μm见方的薄膜表面中,优选存在1根或以上的纵原纤维,更优选存在2根或以上,进一步优选存在3根或以上、10根或以下。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的状态,在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中,优选存在1根或以上,只要处于上述的优选范围内,就存在着足够的纵原纤维,因此可以制成原纤维结构难以发生变形、具有充分的抗张力性、表面光泽和气体阻隔性优异的薄膜。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的宽度,从提高薄膜长度方向的杨氏模量、赋予抗张力的观点考虑,优选为40nm或以上。此处所说的纵原纤维的宽度是,在用原子力显微镜(AFM)观察的图象中,在平行于宽度方向的2条边之间等间隔地划3条平行于宽度方向的直线,以便将图象4等分,纵原纤维的宽度就是沿着这3条直线测量的纵原纤维宽度的平均值。另外,分叉的纵原纤维的宽度,对于没有分叉的那部分的宽度直接测量即可,对于分叉了的那部分的宽度,只要将沿着平行于宽度方向的直线的全部分叉了的部分的宽度合计起来测量即可。如果纵原纤维的宽度不足40nm,则在对薄膜长度方向施加应力时,纵原纤维容易发生变形,因此,往往使长度方向的杨氏模量变得不充分,抗张力性不足。纵原纤维的宽度越大,薄膜长度方向的杨氏模量就越高,但如果过大,则往往表面雾度提高。本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的宽度,优选为50nm或以上、500nm或以下,更优选为55nm或以上、200nm或以下,最优选为60nm或以上、200nm或以下。只要本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的宽度在40nm或以上,就可以获得具有充分的抗张力性、表面雾度和气体阻隔性优异的薄膜。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的原纤维结构,优选由上述的纵原纤维成长为宽20nm左右的细网眼状的原纤维,通过形成这种状态,可以制成韧性非常高的薄膜。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的制造可以使用公知的方法。例如,在含有满足上述式(1)
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82 (1)的聚丙烯的聚丙烯、或者含有满足上述式(2)
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52 (2)的聚丙烯、或者上述特劳顿比在30或以上的聚丙烯的聚丙烯、或者上述特劳顿比在16或以上的聚丙烯中,混合1种或以上的实际上不含极性基团的石油树脂和/或实际上不含极性基团的萜烯树脂,将这样形成的树脂供给挤出机,在200~290℃的温度下使其熔融,经过过滤器后,由狭缝形口模挤出,缠绕到冷却用转鼓上,使其冷却固化成片状,制成未拉伸膜。使冷却用转鼓的温度为20~100℃,从而使薄膜适度地结晶,这在增大和增多双轴拉伸后的薄膜的纵原纤维方面是优选的。
其次,采用公知的纵-横依次双轴拉伸法对获得的未拉伸膜进行双轴拉伸。作为制造长度方向高度强化的双轴拉伸聚丙烯薄膜的重点,可以举出纵方向(=长度方向)的拉伸倍率。通常的纵-横依次双轴拉伸聚丙烯薄膜在制膜时,纵向的实际拉伸倍率为4.5~5.5倍,如果超过6倍,则难以稳定地制膜,与在横向拉伸时薄膜被破坏相对,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜,优选使纵方向的实际拉伸倍率在6倍或以上。如果纵方向的实际拉伸倍率不足6倍,则得不到充分的纵原纤维,有时薄膜长度方向的刚性不足,进行薄膜化时薄膜的韧性往往不充分。纵向的实际拉伸倍率更优选在7倍或以上,进一步优选在8倍或以上。此时,至少将纵向拉伸分2阶段或以上进行,这从长度方向的强化、纵原纤维的引入的观点考虑是优选的。纵向拉伸温度,从稳定制膜性和长度方向的强化、纵原纤维的引入等观点考虑,只要选定最适宜的温度条件即可,优选为120~150℃。另外,从长度方向的尺寸稳定性的观点考虑,优选在纵向拉伸后的冷却过程中,以不使薄膜的厚度均匀性恶化的程度使纵向松弛。
宽度方向的实际拉伸倍率优选为10倍或以下。如果宽度方向的实际拉伸倍率超过10倍,则获得的薄膜长度方向的刚性不足,或者纵原纤维减少,有时制膜变得不稳定。横向拉伸温度,从稳定制膜、厚度均匀性、长度方向的强化、纵原纤维的引入等观点考虑,只要选定最适宜的温度条件即可,优选为150~180℃。
在宽度方向上进行拉伸之后,一边进一步地在宽度方向上松弛1%或以上,一边在150~180℃下进行热定型,冷却后进行卷取,由此可获得本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
另外,对于将本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜制成金属蒸镀用膜时的制造方法的一例进行说明,但本发明并不限定于下述制造方法。
例如,准备在含有满足上述式(1)
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82 (1)的聚丙烯的聚丙烯、或者含有满足上述式(2)
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52 (2)的聚丙烯的聚丙烯中、或者在含有上述特劳顿比在30或以上的聚丙烯的聚丙烯或者上述特劳顿比在16或以上的聚丙烯中,混合1种或以上的实际上不含极性基团的石油树脂和/或实际上不含极性基团的萜烯树脂而形成的树脂和/或第3层树脂,将它们分别供给挤出机,在200~290℃的温度下使其熔融,经过过滤器后,在短管或口模内使其合流,按照目的的各层压层厚度由狭缝形口模挤出,缠绕到冷却用转鼓上,使其冷却固化成片状,制成未拉伸层压膜。使冷却用转鼓的温度为20~100℃,可使薄膜适度地结晶,这在增大和增多双轴拉伸后的薄膜的纵原纤维方面是优选的。
将该未拉伸层压薄膜加热至120~150℃,在长度方向上拉伸6倍或以上,接着导入拉幅式拉伸机,在150~180℃下在宽度方向上拉伸10倍或以下,然后在150~180℃下进行松弛热处理,冷却。进而还可根据需要,在空气或氮气或二氧化碳气与氮气的混合气氛中,对基层的设置金属蒸镀层的面和/或相反侧的第3的面进行电晕放电处理。此时,作为第3层层压热封层时,为了获得高的粘接强度,优选不进行电晕放电处理。接着,将该薄膜卷取,制成金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜。
另外,在制作气体阻隔性进一步提高的薄膜的场合下,将上述未拉伸层压薄膜加热至120~150℃,在长度方向上拉伸6倍或以上后进行冷却,在经过单轴拉伸的薄膜基层上涂布上述的覆盖层涂覆剂(根据需要对基层表面进行电晕放电处理),接着导入拉幅式拉伸机,在150~180℃下在宽度方向上拉伸10倍或以下,然后在150~180℃下进行松弛热处理,冷却。进而还可根据需要,在空气或氮气或二氧化碳气与氮气的混合气氛中,对基层的设置覆盖层的面和/或相反侧的第3的面进行电晕放电处理。此时,作为第3层层压热封层时,为了获得高的粘接强度,优选不进行电晕放电处理。接着,将该薄膜卷取,制成金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜。
为了通过促进覆盖层的反应来提高与基层的粘接强度,而且也提高与金属蒸镀层的粘接强度,并提高气体阻隔性,优选在40~60℃下对本发明中获得的金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜进行老化。进行老化的时间,从提高耐药品性的效果的观点考虑,优选为12小时或以上,更优选为24小时或以上。
其次,金属蒸镀采用金属的真空蒸镀法进行,使金属由蒸发源蒸出,在本发明中获得的金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜的覆盖层表面上形成蒸镀层。
作为该蒸发源,有电阻加热方式的舟皿形式、利用辐射或高频加热的坩埚形式和利用电子束加热的方式等,对此没有特别的限定。
作为用于该蒸镀的金属,优选Al、Zn、Mg、Sn、Si等金属,也可以使用Ti、In、Cr、Ni、Cu、Pb、Fe等。这些金属优选加工成纯度在99%或以上、优选在99.5%或以上的粒状、棒状、片状、丝状或坩埚的形状。
另外,该蒸镀金属中,从金属蒸镀层的耐久性、生产性、成本方面考虑,特别优选在至少一面上设置铝蒸镀层。此时,也可以与铝同时或依次地蒸镀例如镍、铜、金、银、铬、锌等其他的金属成分。
为了显示高度的气体阻隔性,金属蒸镀层的厚度优选为10nm或以上。特别优选为20nm或以上。蒸镀层的上限没有特别的限定,从经济性、生产性的观点考虑,更优选不足50nm。
金属蒸镀层的光泽度,优选为600%或以上,更优选为700%或以上。
另外,作为附设金属氧化物蒸镀层的气体阻隔性优异的透明气体阻隔膜,特别适用于透明包装用薄膜等。此处,金属氧化物的蒸镀膜是指不完全氧化铝、不完全氧化硅等的金属氧化物的覆膜,从蒸镀层的耐久性、生产性、成本方面考虑,特别优选不完全氧化铝。蒸镀方法可以采用公知的方法进行,例如在不完全氧化铝膜的场合下,在真空度为10-4Torr或以下的高真空装置内使薄膜移动,加热熔融金属铝使其蒸发,将少量的氧气供给蒸发部位,一边使铝氧化一边使其凝集堆积到薄膜表面上,由此附设蒸镀层。金属氧化物蒸镀层的厚度优选为10~50nm的范围,更优选为10~30nm的范围。金属氧化物蒸镀层的不完全度,蒸镀之后随着氧化的进行增大,金属氧化物蒸镀膜的光线透过率随之发生变化,光线透过率优选为70~90%的范围。光线透过率不足70%时,在制成包装袋的场合,难以透视内包装物,因此是不优选的。而光线透过率超过90%时,在制成包装袋的场合,容易使气体阻隔性能不足,因此也是不优选的。
本发明中获得的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的覆盖层与金属蒸镀层以及金属氧化物蒸镀膜的粘接强度,优选为0.6N/cm或以上,更优选为0.8N/cm或以上。如果粘接强度低于上述范围,则蒸镀了的薄膜有时卷绕成长长的卷,在二次加工时的退卷时,蒸镀层发生剥离,使气体阻隔性能恶化。
另外,在本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜上附设了金属蒸镀膜和金属氧化物蒸镀膜的薄膜的气体阻隔性能,水蒸汽透过率为4g/m2/d或以下,优选为1g/m2/d或以下,氧气透过率为200ml/m2/d/MPa或以下,优选为100ml/m2/d/MPa的膜,在用作食品包装袋的场合是优选的。
本发明第1方案、第2方案、第3方案和第4方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,与以往的双轴拉伸聚丙烯薄膜相比,不会使尺寸稳定性·防湿性等重要特性不恶化,长度方向的刚性得以提高,由此不仅使薄膜的加工性优异,而且在印刷、层压、涂覆、蒸镀、制袋等薄膜加工时,显示出对加工张力的优异的抗张力性,从而可以解除由膜破裂、印刷图案间距偏差等的由带基薄膜引起的麻烦。另外,与以往的聚丙烯薄膜相比,即使在厚度相同时长度方向的刚性高,抗张力性优异,因此即使比以往的双轴拉伸聚丙烯薄膜薄,也可以保持加工特性。由以上可看出,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜可以适用于包装用、工业用等用途。
本发明的第5方案是这样一种双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征是,在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中,存在有穿过平行于宽度方向的2条边的宽40nm或以上的纵原纤维。
纵原纤维是指用原子力显微镜(AFM)观察薄膜表面时所观察到的在长度方向上取向的原纤维。纵原纤维也包括稍微有些波浪或是分叉的形状的。另外,随着所观察的部位不同,原纤维处于与长度方向呈稍微倾斜的状态,但也包括在相对于长度方向±45°以内,与宽度方向相比在长度方向上优先取向的原纤维。
本发明中,当在一条边平行于长度方向的1μm见方的视野中,改变场所而用原子力显微镜(AFM)进行5次观察时,在获得的全部图象中都可以观察到1根或以上的穿过平行于宽度方向的2条边的宽40nm或以上的纵原纤维,将这种薄膜定义为存在有纵原纤维的薄膜。此时,优选对薄膜的两面观察纵原纤维,但也可以对任一面进行观察。
本发明的第5方案中,通过引入上述那样的纵原纤维,在对薄膜的长度方向施加应力时,由于纵原纤维难以随着应力发生变形,因此可以使薄膜长度方向的刚性变得非常高。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维,在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中,穿过平行于宽度方向的2条边。优选在一条边平行于长度方向的5μm见方的薄膜表面中,更优选在一条边平行于长度方向的10μm见方的薄膜表面中,穿过平行于宽度方向的2条边。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维,只要在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中存在1根或以上,就可以提高薄膜长度方向的杨氏模量,赋予抗张力性,但优选存在2根或以上,更优选存在3根或以上、10根或以下。此处,分叉的纵原纤维整个按1根计算。当在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中不存在1根或以上的穿过平行于宽度方向的2条边的原纤维时,原纤维结构在长度方向上容易发生变形,结果使薄膜长度方向的刚性降低,因此,薄膜的抗张力性往往不足。
上述那样的纵原纤维越多,薄膜长度方向的杨氏模量就越高,但如果过多,则往往表面雾度提高。更优选的状态是,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维,优选在一条边平行于长度方向的5μm见方的薄膜表面中存在1根或以上,更优选存在2根或以上,进一步优选存在3根或以上、10根或以下。
本发明第5方案更优选的状态是,在一条边平行于长度方向的10μm见方的薄膜表面中,优选存在1根或以上的纵原纤维,更优选存在2根或以上,进一步优选存在3根或以上、10根或以下。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的状态,在一条边平行于长度方向的1μm见方的薄膜表面中,存在1根或以上,只要处于上述的范围内,就存在着足够的纵原纤维,因此可以制成原纤维结构难以发生变形、具有充分的抗张力性、表面光泽和气体阻隔性优异的薄膜。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的宽度,从提高薄膜长度方向的杨氏模量、赋予抗张力的观点考虑,为40nm或以上。此处所说的纵原纤维的宽度是,在用原子力显微镜(AFM)观察的图象中,在平行于宽度方向的2条边之间等间隔地划3条平行于宽度方向的直线,以便将图象4等分,纵原纤维的宽度就是沿着这3条直线测量的纵原纤维宽度的平均值。另外,分叉的纵原纤维的宽度,对于没有分叉的那部分的宽度直接测量即可,对于分叉了的那部分的宽度,只要将沿着平行于宽度方向的直线的全部分叉了的部分的宽度合计起来测量即可。如果纵原纤维的宽度不足30nm,则在对薄膜长度方向施加应力时,纵原纤维容易发生变形,因此,往往使长度方向的杨氏模量变得不充分,抗张力性不足。纵原纤维的宽度越大,薄膜长度方向的杨氏模量就越高,但如果过大,则往往表面雾度提高。本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的宽度,优选为50nm或以上、500nm或以下,更优选为55nm或以上、250nm或以下,最优选为60nm或以上、200nm或以下。只要本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜所具有的纵原纤维的宽度在40nm或以上,就可以获得具有充分的抗张力性、表面雾度和气体阻隔性优异的薄膜。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的原纤维结构,优选由上述的纵原纤维成长为宽20nm左右的细网眼状的原纤维,通过形成这种状态,可以制成韧性非常高的薄膜。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,优选含有熔融张力(MS)比以往高的所谓高熔融张力聚丙烯(HMS-PP)。
上述HMS-PP优选230℃下测定时的熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)满足下述式。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82
此处,230℃下测定时的熔融张力(MS)是使用东洋精机制的熔体张力测定仪,将聚丙烯加热至230℃,以15mm/分的挤出速度将熔融聚丙烯挤出制成线料,测定该线料以6.5m/分的速度被卷绕时的张力,将其作为熔融张力(MS)。单位为cN。
另外,230℃下测定时的熔体流动速率(MFR)是按照JIS K6758的方法,在2.16kg荷重下测定的熔体流动速率(MFR),单位为g/10分钟。
另外,上述HMS-PP的特劳顿比优选在30或以上。
此处,特劳顿比采用流入压力损失法,按照Cogswell的理论(PolymerEngineering Science,12,64(1972))进行测定。此处所说的特劳顿比是指由用指数函数近似过的拉伸粘度-拉伸应变率曲线、剪切粘度-剪切应变率曲线求出的在230℃、应变率60S-1下的拉伸粘度与剪切粘度之比。
一般来说,上述HMS-PP的特劳顿比越高越好,但如果过高,则有时会发生制膜性恶化或是表面雾度恶化。上述HMS-PP的特劳顿比,更优选在35或以上,进一步优选在40或以上、100或以下。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过含有上述那样的HMS-PP,可以制造采用通用的纵-横依次双轴拉伸法至今难以制造的长度方向刚性高的双轴拉伸聚丙烯薄膜。即,上述HMS-PP抑制了横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
为了获得上述那样的HMS-PP,优选采用掺混含有大量高分子量成分的聚丙烯的方法、掺混具有支链结构的低聚物或聚合物的方法、如特开昭62-121704号公报中记载的在聚丙烯分子中引入长支链结构的方法、或者如专利第2869606号公报中记载的不引入长支链而是制成熔融张力与特性粘度、结晶温度与熔点分别满足特定关系、且沸腾二甲苯萃取残余率处于特定范围的直链状结晶性聚丙烯的方法等。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,特别优选使用上述中的在聚丙烯分子中引入长支链提高了熔融张力的HMS-PP。作为引入长支链提高了熔融张力的HMS-PP的具体例,可以举出Basell公司生产的HMS-PP(类名:PF-814等)、Borealis公司生产的HMS-PP(类名:WB130HMS等)、Dow公司生产的HMS-PP(类名:D201等)等。
作为表示聚丙烯的长支链程度的指标值,可以举出下述式表示的支化指数g。
g=[η]LB/[η]Lin此处,[η]LB是具有长支链的聚丙烯的特性粘度,[η]Lin是重均分子量实际上与具有长支链的聚丙烯相同的直链状结晶性聚丙烯的特性粘度。另外,特性粘度是采用公知的方法,在135℃下对溶解于萘满中的试样进行测定得到的。另外,重均分子量是采用M.L.McConnell在《American Laboratory》5月号,63~75(1978)上发表的方法,即小角激光散射光度测定法进行测定得到的。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的HMS-PP的支化指数g,优选在0.95或以下,更优选在0.9或以下。如果支化指数超过0.95,则HMS-PP的添加效果降低,制成薄膜时长度方向的杨氏模量有时变得不充分。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的HMS-PP的熔融张力(MS),优选处于3~100cN的范围内。如果熔融张力(MS)不足3cN,则制成薄膜时长度方向的杨氏模量有时变得不充分。虽然熔融张力(MS)越大,长度方向的杨氏模量就越高,但如果熔融张力(MS)超过100cN,则制膜性有时恶化。HMS-PP的熔融张力(MS)更优选为4~80cN,进一步优选为5~40cN,更加优选为5~20cN。
在本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中使用的聚丙烯中所含有的HMS-PP的混合量没有特别的限定,但优选为1~60重量%,其特征是即使较少量添加也能看到一定的效果。混合量不足1重量%时,有时会发生横向拉伸性恶化或是长度方向的刚性提高效果变小,如果超过上述范围,则有时会发生纵向拉伸性恶化或是薄膜的耐冲击性、雾度等恶化。HMS-PP的混合量更优选为2~50重量%,进一步优选为3~40重量%。
用于本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,优选230℃下测定时的熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)的关系满足下式。
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52
用于本发明的聚丙烯更优选满足下式
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.56特别优选满足
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.62这些可以通过例如调整上述HMS-PP的添加量来调制,从而可以进一步提高长度方向上的刚性。
满足下述式
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52的聚丙烯,可以通过例如将熔融张力(MS)高的所谓高熔融张力聚丙烯(HighMelt Strength-PP;以下记为HMS-PP)与通用聚丙烯混合,或是采用共聚、接枝聚合等方法在通用聚丙烯的主链骨架中引入长支链成分,从而提高聚丙烯的熔融张力(MS)来获得。即,通过这种HMS-PP可以抑制横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
用于本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,优选其特劳顿比在16或以上。
用于本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,一般来说,其特劳顿比越高越好,但如果过高,则有时会发生制膜性恶化或是表面雾度恶化。特劳顿比更优选在18或以上,进一步优选为20~50,最优选为20~45的范围。这些可以通过例如调整上述HMS-PP的添加量来调制,从而可以进一步提高长度方向上的刚性。
上述那样的特劳顿比在16或以上的聚丙烯,可以通过例如将特劳顿比在30或以上的HMS-PP与通用聚丙烯混合,或是采用共聚、接枝聚合等方法在通用聚丙烯的主链骨架中引入长支链成分,从而提高聚丙烯的MS来获得。即,通过这种HMS-PP可以抑制横向拉伸时纵取向结晶在宽度方向上的再取向。
用于本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,从制膜性的观点考虑,其熔体流动速率(MFR)优选处于1~30g/10分钟的范围。如果熔体流动速率(MFR)不足1g/10分钟,则有时会产生熔融挤出时滤压上升或是挤出原料的置换需要很长时间等问题。如果熔体流动速率(MFR)超过30g/10分钟,则有时会产生制成的薄膜厚度不均增大等问题。熔体流动速率(MFR)更优选为1~20g/10分钟。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中使用的聚丙烯的内消旋五单元组比率(mmmm)优选为90~99.5%,更优选为94~99.5%。此处,内消旋五单元组比率(mmmm)是直接反映聚丙烯中全同立构的立体结构的指标。通过使内消旋五单元组比率(mmmm)为90~99.5%,可以稳定地制造尺寸稳定性优异、耐热性、刚性、防湿性、耐药品性等显著提高的薄膜,因此在印刷、涂覆、蒸镀、制袋、层压加工等薄膜加工工序中,可以提供二次加工性良好的薄膜。如果内消旋五单元组比率(mmmm)不足90%,则有制成薄膜时的韧性降低,热收缩率变大的倾向,因此,往往使印刷、涂覆、蒸镀、制袋和层压加工等的二次加工性降低,也使水蒸气透过率提高。如果内消旋五单元组比率(mmmm)超过99.5%,则制膜性往往会降低。内消旋五单元组比率(mmmm)更优选为95~99%,最优选为96~98.5%。
用于本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,其全同立构指数(II)优选处于92~99.8%的范围内。如果全同立构指数(II)不足92%,则往往会产生制成薄膜时的韧性降低、热收缩率增大、防湿性降低等问题。另外,如果全同立构指数(II)超过99.8%,则有时制膜性会恶化。全同立构指数(II)更优选为94~99.5%。
用于本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,从经济性的观点考虑,在不破坏本发明特性的范围内,也可以掺混使用制造本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜时产生的碎膜或制造其他薄膜时产生的碎膜和其他树脂。
用于本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的聚丙烯,主要由丙烯的均聚物构成,在不破坏本发明目的的范围内,也可以是共聚有其他不饱和烃的单体成分的聚合物,也可以掺混丙烯与丙烯以外的单体成分共聚而成的聚合物。作为构成这种共聚成分和掺混物的单体成分,可以举出例如乙烯、丙烯(被共聚的掺混物的场合)、1-丁烯、1-戊烯、3-甲基戊烯-1、3-甲基丁烯-1、1-己烯、4-甲基戊烯-1、5-乙基己烯-1、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、乙烯基环己烯、苯乙烯、烯丙基苯、环戊烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯等。
此处,上述的聚丙烯的特性值(熔融张力(MS)、熔体流动速率(MFR)、特劳顿比、g值、内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)),优选用制膜前的原料碎片进行测定,但对于制膜后的薄膜,将其在60℃或以下温度在正庚烷中萃取2小时左右以除去杂质·添加物后,在130℃下真空干燥2小时或以上的产品,也可以用作样品进行测定。
其次,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,从强力化、提高制膜性的观点考虑,优选混合1种或以上的与聚丙烯相溶、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂。此处所说的能够使其具备增塑效果的添加剂,是指使稳定地进行高倍率拉伸成为可能的增塑剂。如果不混合这种添加剂,就不能充分发挥本发明的目的,往往得不到充分的纵原纤维,而且制膜性也变差。作为这种添加剂,从高倍率拉伸、提高阻隔性的观点考虑,优选使用1种或以上的实际上不含极性基团的石油树脂和/或实际上不含极性基团的萜烯树脂。
此处,实际上不含极性基团的石油树脂是指没有由羟基、羧基、卤代基、磺基或它们的变形体等构成的极性基团的石油树脂,具体地说,是以石油系不饱和烃为原料的环戊二烯系、或者以高级烯烃系烃为主原料的树脂。
进而,实际上不含极性基团的石油树脂的玻璃化转变温度(以下有时简写为Tg)优选为60℃或以上。玻璃化转变温度(Tg)不足60℃时,往往刚性的提高效果减小。
另外,特别优选使用对石油树脂加氢并使其氢化率在90%或以上、优选在99%或以上的氢化石油树脂。作为代表性的氢化石油树脂,可以举出例如玻璃化转变温度(Tg)为70℃或以上、氢化率为99%或以上的聚双环戊二烯等脂环族石油树脂。
另外,实际上不含极性基团的萜烯树脂是指没有由羟基、醛基、酮基、羧基、卤代基、磺基或它们的变形体等构成的极性基团的萜烯树脂,即组成为(C5H8)n的烃以及由其衍生的变性化合物。此处,n为2~20的自然数。
萜烯树脂往往也被称为类萜,作为代表性的化合物有蒎烯、双戊烯、蒈烯、月桂烯、罗勒烯、柠檬烯、萜品二烯、萜品烯、桧烯、三环烯、红没药烯、姜烯、檀香烯、樟脑烯、米尔烯、桃柘烯等,在本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的场合,优选进行加氢并使其氢化率为90%或以上,特别优选为99%或以上。其中,特别优选使用氢化β-蒎烯、氢化β-双戊烯等。
作为该石油树脂或萜烯树脂的溴值,优选为10或以下,进一步优选为5或以下,特别优选为1或以下。
添加剂的添加量,只要是能够发挥其增塑效果的量即可,但上述石油树脂和萜烯树脂的合计添加量优选为0.1~30重量%。该树脂的混合量不足0.1重量%时,有时会发生拉伸性、长度方向的刚性提高效果减小,或是透明性恶化。另外,如果超过30重量%,则有时会发生热尺寸稳定性变差,或是该添加剂渗出到薄膜表层而使润滑性恶化。添加剂的混合量,石油树脂和萜烯树脂的合计添加量更优选为1~20重量%,进一步优选为2~15重量%。
另外,作为添加剂使用含有极性基团的石油树脂和/或萜烯树脂的场合下,由于与聚丙烯的相溶性差,容易使薄膜内部形成气孔,从而使水蒸气透过率提高,而且有可能使抗静电剂和润滑剂的渗出增多,因此是不优选的。
作为这种与聚丙烯相溶、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的具体例,可以举出例如ト-ネツクス公司生产的“エスコレツツ”(类名:E5300系列等)、ヤスハラケミカル公司生产的“クリアロン”(类名:P-125等)、荒川化学工业公司生产的“アルコソ”(类名:P-125等)等。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过在至少一面上设置金属蒸镀层,可以制成气体阻隔性高的金属蒸镀膜。
另外,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过在至少一面上设置聚酯型聚氨酯系树脂的覆盖层、金属蒸镀层,可以制成气体阻隔性比上述金属蒸镀膜更高的金属蒸镀膜。
在金属蒸镀后,为了获得优异的气体阻隔性,该覆盖层优选是通过涂布水溶性和/或水分散性的、交联了的聚酯型聚氨酯系树脂与水溶性的有机溶剂的混合涂覆剂并使其干燥而形成的。
用于覆盖层的聚酯型聚氨酯系树脂,是由二元酸与二元醇成分酯化而成的聚酯多元醇和多异氰酸酯、以及根据需要的链增长剂构成的。
作为用于覆盖层的聚酯型聚氨酯树脂的二元酸成分,可以使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、己二酸、三甲基己二酸、癸二酸、丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、壬二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、1,4-萘二甲酸、联苯-2,2’-二甲酸、4,4′-羟基苯甲酸、2,5-萘二甲酸等。
作为用于覆盖层的聚酯型聚氨酯树脂的二元醇成分,可以举出乙二醇、1,4-丁二醇、二甘醇、三甘醇等脂肪族二元醇、1,4-环己烷二甲醇等芳香族二元醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等聚(氧化烯)二醇等。
另外,用于覆盖层的聚酯型聚氨酯系树脂,除了二元酸成分、二元醇成分以外,还可以共聚对羟基苯甲酸等羟基羧酸等,进而,虽然它们是线形结构,但也可以使用3价或以上的酯形成成分来使其成为分支状聚酯。
作为多异氰酸酯,可以举出六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、二异氰酸二甲苯酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯与三羟甲基丙烷的加成物、六亚甲基二异氰酸酯与三羟甲基乙烷的加成物等。
另外,作为链增长剂,可以使用含有侧链羧基的二元醇类和例如乙二醇、二甘醇、丙二醇、1,4-丁二醇、六亚甲基二醇、新戊二醇等二元醇类、或者乙二胺、丙二胺、六亚甲基二胺、苯二胺、甲苯二胺、二苯基二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基甲烷、二氨基环己基甲烷等二胺类等。
作为聚酯型聚氨酯系树脂的具体例,可以举出大日本油墨化学工业(株)生产的“ハイドラン”(类名:AP-40F等)等。
另外,形成该覆盖层时,为了提高覆盖层的被膜成形性和与基层的粘接力,作为涂覆剂中的水溶性有机溶剂,优选添加N-甲基吡咯烷酮、乙基溶纤剂乙酸酯、二甲基甲酰胺中的至少1种或以上。N-甲基吡咯烷酮的提高被膜成形性和与基材的密合性的效果大,是特别优选的。从涂覆剂的易燃性和防止臭气的观点考虑,添加量相对于该聚酯型聚氨酯系树脂100重量份,优选为1~15重量份,进一步优选为3~10重量份。
进而,优选在水分散性聚酯型聚氨酯树脂中引入交联结构,从而提高覆盖层与基层的粘接性。作为获得这种涂覆液的方法,可以举出特开昭63-15816号公报、特开昭63-256651号公报、特开平5-152159号公报的方法。作为交联性成分,可以添加从异氰酸酯系化合物、环氧系化合物、胺系化合物中选出的至少1种交联剂。这些交联剂与上述的聚酯型聚氨酯树脂交联,从而提高基层与金属蒸镀膜的粘接性。
作为用作交联剂的异氰酸酯系化合物,可以举出例如上述的甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等,但不限定于此。
另外,作为用作交联剂的环氧系化合物,可以举出例如双酚A的二缩水甘油醚及其低聚物、氢化双酚A的二缩水甘油醚及其低聚物、邻苯二甲酸二缩水甘油醚、间苯二甲酸二缩水甘油醚、对苯二甲酸二缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油醚等,但不限定于此。
作为用作交联剂的胺系化合物,可以举出例如蜜胺、尿素、苯胍胺等胺化合物以及上述氨基化合物与甲醛或碳原子数为1~6的醇加成缩合而成的氨基树脂、六亚甲基二胺、三乙醇胺等,但不限定于此。
从食品卫生性和与基材的粘接性的观点考虑,优选向该覆盖层中添加胺系化合物。作为用作交联剂的胺系化合物的具体例,可以举出大日本油墨化学工业(株)生产的“ベツカミン”(类名:APM等)等。
从异氰酸酯系化合物、环氧系化合物、胺系化合物中选出的交联剂的添加量,从提高耐药品性和防止耐水性恶化的观点考虑,相对于该水溶性聚酯型聚氨酯系树脂和水溶性有机溶剂的混合涂覆剂100重量份,优选为1~15重量份,更优选为3~10重量份。如果交联剂的添加量不足上述范围,则有时得不到改善粘接性的效果,而如果超过15重量份,则有时可观察到被认为是由于未反应而残留的交联剂造成的覆盖层与基层的粘接性降低。
另外,为了在制作该金属蒸镀用膜时间内使上述的覆盖层组成完全交联并固化,也可以在覆盖层中添加少量的交联促进剂。
作为覆盖层中添加的交联促进剂,由于交联促进效果大,所以优选水溶性的酸性化合物。作为交联促进剂,例如可以使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、己二酸、三甲基己二酸、癸二酸、丙二酸、二甲基丙二酸、琥珀酸、戊二酸、磺酸、庚二酸、2,2-二甲基戊二酸、壬二酸、富马酸、马来酸、衣康酸、1,3-环戊烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、1,4-环己烷二羧酸、1,4-萘二甲酸、联苯-2,2’-二甲酸、4,4′-羟基苯甲酸、2,5-萘二甲酸等。
作为这些交联促进剂的具体例,可以举出大日本油墨化学工业(株)生产的“キャタリスト”(类名:PTS等)等。
另外,该覆盖层中也可以添加惰性粒子,作为惰性粒子,可以举出二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、氧化锌、氧化钛等无机填料、以及例如交联聚苯乙烯粒子、交联丙烯酸树脂粒子、交联聚硅氧烷粒子等有机高分子粒子。另外,除了惰性粒子以外,还可以添加蜡系润滑剂以及它们的混合物等。
优选在基层的至少一面上设置0.05~2μm厚的该覆盖层。如果该覆盖层比0.05μm薄,则往往与基层的粘接性恶化,产生细小的膜的脱落,从而使金属蒸镀后的气体阻隔性能恶化。如果该覆盖层比2μm厚,则覆盖层的固化时间长,有时上述交联反应不完全而使气体阻隔性能恶化,而且在制膜工序中在该基层上设置该覆盖层的场合,有时碎膜回收制作基层的性能恶化,出现多个以覆盖层树脂为核的内部气孔,从而使机械特性降低。
另外,覆盖层与基层的粘接强度优选为0.6N/cm或以上。如果覆盖层与基层的粘接强度不足0.6N/cm,则有时在加工工序中覆盖层容易剥离,使用上受到很大限制。覆盖层与基层的粘接强度优选为0.8N/cm或以上,更优选为1.0N/cm或以上。
在本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的至少一面上设置覆盖层,作为金属蒸镀用薄膜使用的场合,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的中心线平均粗糙度(Ra),从使用性、润滑性、防粘连性的观点考虑,优选为0.01~0.5μm,更优选为0.02~0.2μm。如果中心线平均粗糙度(Ra)不足0.02μm,则有时薄膜的润滑性恶化,加工性降低,而如果中心线平均粗糙度(Ra)超过0.2μm,则在制作依次形成覆盖层、金属蒸镀层的金属蒸镀膜时,有时铝膜上发生针孔等,从而使气体阻隔性恶化。
另外,在本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的至少一面上设置覆盖层,作为金属蒸镀用薄膜使用的场合,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的表面光泽度,为了获得蒸镀后的金属光泽的美观性,优选为135%或以上,更优选为138%或以上。
另外,作为本发明中设置覆盖层的方法,优选使用逆辊涂布机、凹槽辊涂布机、棒式涂布机、气刮刀涂布机或者它们以外的涂布装置,在聚丙烯薄膜制造工序以外涂布被覆液的方法。更优选的是,作为在薄膜制造工序内涂布的方法有,在聚丙烯未拉伸薄膜上涂布被覆液、并进行依次双轴拉伸的方法;在经过单轴拉伸的聚丙烯薄膜上涂布、进而在与原先单轴拉伸方向成直角的方向上进行拉伸的方法等。其中,从使覆盖层的厚度均匀、且提高生产性的观点考虑,最优选在经过单轴拉伸的聚丙烯薄膜上涂布、进而在与原先单轴拉伸方向成直角的方向上进行拉伸的方法。
将本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜作为金属蒸镀用薄膜使用的场合,为了覆盖层和金属蒸镀层的粘接性,优选不在基层聚丙烯中添加脂肪酸酰胺等有机润滑剂。但是,为了赋予润滑性、提高作业性和卷取性,允许少量添加有机交联性粒子或无机粒子。作为在基层聚丙烯中少量添加的有机交联性粒子,可以举出交联聚硅氧烷粒子、交联聚甲基丙烯酸甲酯粒子、交联聚苯乙烯粒子等,作为无机粒子,可以举出沸石、碳酸钙、氧化硅、硅酸铝等。这些粒子的平均粒径,为了不使本发明薄膜的透明性极大地恶化并能够赋予润滑性,优选为0.5~Sμm。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,除了用作上述构成的金属蒸镀膜的场合以外,为了防止薄膜带电所造成的静电故障,优选添加抗静电剂。本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中含有的抗静电剂没有特别的限定,可以举出例如甜菜碱衍生物的环氧乙烷加成物、季胺系化合物、烷基二乙醇胺脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、硬脂酸甘油酯等,或者它们的混合物。
另外,除了用作上述构成的金属蒸镀膜的场合以外,优选与上述抗静电剂一起并用地添加润滑剂。添加润滑剂是为了使以JIS术语表示的热塑性树脂在加热成型时的流动性、脱模性更好,而且也用来调节加工机械与薄膜表面或者薄膜之间的摩擦力。
润滑剂没有特别的限定,可以举出例如硬脂酰胺、芥酸酰胺、芥酸酰胺、油酰胺等酰胺系化合物等,或者它们的混合物。
抗静电剂的添加量,相对于所使用的聚丙烯树脂100重量份,优选添加0.3重量份或以上,更优选为0.4~1.5重量份的范围。另外,抗静电剂与润滑剂的合计添加量,在抗静电性和润滑性的方面,更优选为0.5~2.0重量份。
另外,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,优选添加混合用于赋予润滑性的无机粒子和/或交联有机粒子。
本发明中,无机粒子是指金属化合物的无机粒子,没有特别的限定,但可以举出例如沸石、碳酸钙、碳酸镁、氧化铝、二氧化硅、硅酸铝、高岭土、高岭石、滑石、粘土、硅藻土、蒙脱石、氧化钛等的粒子、或者它们的混合物。
另外,本发明中,交联有机粒子是用交联剂使高分子化合物交联而成的粒子。本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜中添加的交联有机粒子没有特别的限定,可以举出例如聚甲氧基硅烷系化合物的交联粒子、聚苯乙烯系化合物的交联粒子、丙烯酸系化合物的交联粒子、聚氨酯系化合物的交联粒子、聚酯系化合物的交联粒子、氟系化合物的交联粒子、或者它们的混合物。
另外,无机粒子和交联有机粒子的平均粒径优选为0.5~6μm。平均粒子不足0.5μm时,往往润滑性变差,而如果超过6μm,则往往容易发生粒子脱落或薄膜之间摩擦时划伤薄膜表面。
无机粒子和/或交联有机粒子的添加量,在防粘连性、润滑性和透明性方面,优选为0.02重量%~0.5重量%的范围,更优选为0.05重量%~0.2重量%的范围。
另外,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜中,还可根据需要添加上述以外的成核剂、热稳定剂、抗氧化剂等。
例如,作为成核剂,可以添加0.5重量%或以下的山梨糖醇系、有机磷酸酯金属盐系、有机羧酸金属盐系、松香系成核剂等,作为热稳定剂,可以添加0.5重量%或以下的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)等,作为抗氧化剂,可以添加0.5重量%或以下的四-(亚甲基-(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酸酯))丁烷(Irganox 1010)等。
其次,除了上述目的以外,根据抑制添加剂的渗出·飞散、使蒸镀膜易粘接、易印刷,赋予热封性、印刷层压性、光泽性,降低雾度(赋予透明性)、赋予脱模性、润滑性等各种目的,优选在本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的至少一面上层压公知的聚烯烃树脂。
此时的层压层厚度为0.25μm或以上,且优选为薄膜总厚度的1/2或以下。如果层压层厚度不足0.25μm,则由于膜开裂等而难以形成均匀的层压层,如果超过总厚度的1/2,则对与机械特性有关的表层的影响增大,导致杨氏模量降低,而且薄膜的抗张力性也降低。另外,此时被层压的表层树脂不一定要满足本发明的范围,层压方法可以举出在线·离线挤出层压、在线·离线涂覆等,但不限定于它们中的任一种,可随时选择最佳的方法。
为了改善印刷性、粘接性、抗静电性和润滑剂的渗出性,优选对本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜的至少一个薄膜表面施行电晕放电处理,以使薄膜表面的润湿张力在35mN/m或以上。作为电晕放电处理时的气氛气,优选空气、氧气、氮气、二氧化碳气或者氮气/二氧化碳气的混合气等,从经济性的观点考虑,特别优选在空气中进行电晕放电处理。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜在25℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))优选为2.5GPa或以上。如果25℃下的长度方向的杨氏模量Y(MD)不足2.5GPa,则宽度方向的刚性比长度方向的高,刚性变得不平衡,因此,有时薄膜的韧性不足,往往使薄膜的抗张力性不足。25℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))可以通过由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵拉伸条件(温度、倍率等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。25℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))更优选为2.7GPa或以上,进一步优选为3.0GPa或以上,最优选为3.2GPa或以上。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜在80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))优选为0.4GPa或以上。如果80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))不足0.4GPa,则薄膜加工时的抗张力性往往变得不充分。80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))可以通过由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵拉伸条件(温度、倍率等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。80℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))更优选为0.5GPa或以上,进一步优选为0.6GPa或以上。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,用长度方向的杨氏模量(Y(MD))和宽度方向的杨氏模量(Y(TD))表示的m值,
m=Y(MD)/(Y(MD)+Y(TD)),在25℃下优选处于0.4~0.7的范围内。此处,m值为长度方向的杨氏模量在长度方向与宽度方向的杨氏模量之和中所占有的比例。因此,m值<0.5的薄膜,其宽度方向的刚性比长度方向的高,m值=0.5的薄膜,其长度方向和宽度方向的刚性实际上达到平衡,m值>0.5的薄膜,其长度方向的刚性比宽度方向的高。通过使m值为0.4~0.7,可以制成刚性平衡的韧性非常高的薄膜。如果25℃下的m值不足0.4,则与宽度方向相比,长度方向的刚性差,刚性不平衡,因此,有时薄膜加工时的抗张力性不充分或是薄膜的韧性不充分,故是不优选的。如果m值超过0.7,则与长度方向相比,宽度方向的刚性显著降低,有时薄膜的韧性不充分,因此是不优选的。
25℃下的m值可以通过制膜条件(由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵·横拉伸温度、倍率、纵·横拉伸后的薄膜的松弛等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。25℃下的m值更优选为0.42~0.68,进一步优选为0.44~0.65,最优选为0.46~0.62。另外,80℃下的m值优选同样满足0.4~0.7的范围。
另外,本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其25℃下的长度方向的F2值优选在40MPa或以上。此处,长度方向的F2值是将切成长15cm、宽1cm大小的试样,以原长50mm,拉伸速度300mm/分拉伸,伸长率达2%时试样所受到的应力。如果25℃下的长度方向的F2值不足40MPa,则与长度方向相比,宽度方向的刚性提高,刚性变得不平衡,因此薄膜的韧性变得不充分,薄膜的抗张力性往往不足。25℃下的长度方向的F2值更优选为45MPa或以上。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其25℃下的长度方向的F5值优选在50MPa或以上。此处,长度方向的F5值是将切成长15cm、宽1cm大小的试样,以原长50mm,拉伸速度300mm/分拉伸,伸长率达5%时试样所受到的应力。如果25℃下的长度方向的F5值不足50MPa,则与长度方向相比,宽度方向的刚性提高,刚性变得不平衡,因此薄膜的韧性变得不充分,薄膜的抗张力性往往不足。25℃下的长度方向的F5值更优选为55MPa或以上。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其120℃下的长度方向的热收缩率(S(MD))优选为5%或以下。如果120℃下的长度方向的热收缩率超过5%,则在印刷、层压、涂覆、蒸镀等加工中进行加热时,薄膜的收缩增大,往往引起膜脱落、图案间距偏差和出现皱纹等工程不良。120℃下的长度方向的热收缩率,可通过由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵拉伸条件(拉伸温度、倍率、纵拉伸后薄膜的松弛等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的纵拉伸条件和原料即可。更优选的是,120℃下的长度方向的热收缩率在4%或以下。
本发明第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其120℃下的长度方向的热收缩率(S(MD))与宽度方向的热收缩率之和优选在8%或以下。如果热收缩率之和超过8%,则在印刷、层压、涂覆、蒸镀等加工中进行加热时,薄膜的收缩增大,往往引起膜脱落、图案间距偏差,第5方案的全同立构指数(II)等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。更优选的是,120℃下的长度方向的热收缩率(S(MD))与宽度方向的热收缩率之和在6%或以下。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜,优选其25℃下的长度方向的杨氏模量(Y(MD))与120℃下的长度方向的热收缩率(S(MD))满足下式。
Y(MD)≥S(MD)-1本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜,通过满足上述式,可以制成在薄膜加工时抗张力性提高、且气体阻隔性优异的薄膜。如果本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜不满足上述式,则薄膜加工时抗张力性不充分,往往由于薄膜的收缩诱发工程不良。为了满足上述式,可以通过制膜条件(由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵·横拉伸温度、倍率、纵·横拉伸后的薄膜的松弛等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。更优选满足下述式。
Y(MD)≥S(MD)-0.7
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的水蒸气透过率,优选为1.5g/m2/d/0.1mm或以下。如果水蒸气透过率超过1.5g/m2/d/0.1mm,则例如在将本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜用作阻断内容物与外气的包装体时,防湿性有时变差。水蒸气透过率可通过制膜条件(由熔融状态冷却固化而获得未拉伸片材时的冷却转鼓的温度、纵·横拉伸温度、倍率等)、所使用的聚丙烯的结晶性(与内消旋五单元组比率(mmmm)、全同立构指数(II)等对应)、在拉伸时能够使其具备增塑效果的添加剂的混合量等来控制,只要在不破坏本发明特性的范围内选定最适宜的制膜条件和原料即可。水蒸气透过率更优选在1.2g/m2/d/0.1mm或以下。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的制造可以使用公知的方法。例如,在含有满足下述式
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82的聚丙烯的聚丙烯、或者含有满足下述式
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52的聚丙烯、或者特劳顿比在30或以上的聚丙烯的聚丙烯、或者上述特劳顿比在16或以上的聚丙烯中,混合1种或以上的实际上不含极性基团的石油树脂和/或实际上不含极性基团的萜烯树脂,将这样形成的树脂供给挤出机,使其熔融,经过过滤器后,由狭缝形口模挤出,缠绕到冷却用转鼓上,使其冷却固化成片状,制成未拉伸膜。使冷却用转鼓的温度为20~100℃,从而使薄膜适度地结晶,这在增大和增多双轴拉伸后的薄膜的纵原纤维方面是优选的。
其次,采用公知的纵-横依次双轴拉伸法对获得的未拉伸膜进行双轴拉伸。作为制造长度方向高度强化的双轴拉伸聚丙烯薄膜的重点,可以举出纵方向(=长度方向)的拉伸倍率。通常的纵-横依次双轴拉伸聚丙烯薄膜在制膜时,纵向的实际拉伸倍率为4.5~5.5倍,如果超过6倍,则难以稳定地制膜,与在横向拉伸时薄膜破裂相对,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜,优选使纵方向的实际拉伸倍率在6倍或以上。如果纵方向的实际拉伸倍率不足6倍,则得不到充分的纵原纤维,有时薄膜长度方向的刚性不足,进行薄膜化时薄膜的韧性往往不充分。纵向的实际拉伸倍率更优选在7倍或以上,进一步优选在8倍或以上。此时,至少将纵向拉伸分2阶段或以上进行,这从长度方向的强化、纵原纤维的引入的观点考虑是优选的。纵向拉伸温度,从稳定制膜性和长度方向的强化等观点考虑,只要选定最适宜的温度条件即可,优选为120~150℃。另外,在纵向拉伸后的冷却过程中,以不使薄膜的厚度均匀性恶化的程度使纵向松弛,这从长度方向的尺寸稳定性的观点考虑是优选的。
宽度方向的实际拉伸倍率优选为10倍或以下。如果宽度方向的实际拉伸倍率超过10倍,则获得的薄膜长度方向的刚性不足,或者纵原纤维减少,有时制膜变得不稳定。横向拉伸温度,从稳定制膜、厚度均匀性、长度方向的强化、纵原纤维的引入等观点考虑,只要选定最适宜的温度条件即可,优选为150~180℃。
在宽度方向上进行拉伸之后,一边进一步地在宽度方向上松弛1%或以上,一边在150~180℃下进行热定型,冷却后进行卷取,由此获得本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
另外,对于将本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜制成金属蒸镀用膜时的制造方法的一例进行说明,但本发明并不限定于下述制造方法。
例如,准备在含有满足下述式
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.82的聚丙烯的聚丙烯、或者含有满足下述式
Log(MS)>-0.61Log(MFR)+0.52的聚丙烯的聚丙烯、或者含特劳顿比在30或以上的聚丙烯的聚丙烯、或者特劳顿比在16或以上的聚丙烯中,混合1种或以上的实际上不含极性基团的石油树脂和/或实际上不含极性基团的萜烯树脂而形成的树脂和/或第3层树脂,将它们分别供给挤出机,在200~290℃的温度下使其熔融,经过过滤器后,在短管或口模内使其合流,按照目的以各自的各层压层厚度由狭缝形口模挤出,缠绕到冷却用转鼓上,使其冷却固化成片状,制成未拉伸膜。使冷却用转鼓的温度为20~90℃,可使薄膜适度地结晶,这在增大和增多双轴拉伸后的薄膜的纵原纤维方面是优选的。
将该未拉伸层压薄膜加热至120~150℃,在长度方向上拉伸6倍或以上,接着导入拉幅式拉伸机,在150~180℃下在宽度方向上拉伸10倍或以下,然后在150~180℃下进行松弛热处理,冷却。进而还可根据需要,在空气或氮气或二氧化碳气与氮气的混合气氛中,对基层的设置金属蒸镀层的面和/或相反侧的第3层的面进行电晕放电处理。此时,作为第3层层压热封层时,为了获得高的粘接强度,优选不进行电晕放电处理。接着,将该薄膜卷取,制成金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜。
另外,在制作气体阻隔性进一步提高的薄膜的场合下,将上述未拉伸层压薄膜加热至120~150℃,在长度方向上拉伸6倍或以上后进行冷却,在经过单轴拉伸的薄膜基层上涂布上述的覆盖层涂覆剂(根据需要对基层表面进行电晕放电处理),接着导入拉幅式拉伸机,在150~180℃下在宽度方向上拉伸10倍或以下,然后在150~180℃下进行松弛热处理,冷却。进而还可根据需要,在空气或氮气或二氧化碳气与氮气的混合气氛中,对基层的设置覆盖层的面和/或相反侧的第3的面进行电晕放电处理。此时,作为第3层层压热封层时,为了获得高的粘接强度,优选不进行电晕放电处理。接着,将该薄膜卷取,制成金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜。
由于通过促进覆盖层的反应可提高与基层的粘接强度,而且也可提高与金属蒸镀层的粘接强度,并提高气体阻隔性,所以优选在40~60℃下对本发明中获得的金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜进行老化。进行老化的时间,从耐药品性的提高效果的观点考虑,优选为12小时或以上,更优选为24小时或以上。
其次,金属蒸镀采用金属的真空蒸镀法进行,使金属由蒸发源蒸出,在本发明中获得的金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜的覆盖层表面上形成蒸镀层。
作为该蒸发源,有电阻加热方式的舟皿形式、利用辐射或高频加热的坩埚形式和利用电子束加热的方式等,对此没有特别的限定。
作为用于该蒸镀的金属,优选Al、Zn、Mg、Sn、Si等金属,但也可以使用Ti、In、Cr、Ni、Cu、Pb、Fe等。这些金属优选加工成纯度在99%或以上、优选在99.5%或以上的粒状、棒状、片状、丝状或坩埚的形状。
另外,该蒸镀金属中,从金属蒸镀层的耐久性、生产性、成本方面考虑,特别优选在至少一面上设置铝蒸镀层。此时,也可以与铝同时或依次地蒸镀例如镍、铜、金、银、铬、锌等其他的金属成分。
为了实现高度的气体阻隔性,金属蒸镀层的厚度优选为10nm或以上。更优选为20nm或以上。蒸镀层的上限没有特别的限定,但从经济性、生产性的观点考虑,更优选不足50nm。
金属蒸镀层的光泽度,优选为600%或以上,更优选为700%或以上。
另外,作为附设金属氧化物蒸镀层的气体阻隔性优异的透明气体阻隔膜,特别适用于透明包装用薄膜等此处,金属氧化物的蒸镀膜是指不完全氧化铝、不完全氧化硅等的金属氧化物的覆膜,从蒸镀层的耐久性、生产性、成本方面考虑,特别优选不完全氧化铝。蒸镀方法可以采用公知的方法进行,例如在不完全氧化铝膜的场合下,在真空度为10-4Torr或以下的高真空装置内使薄膜移动,加热熔融金属铝使其蒸发,将少量的氧气供给蒸发部位,一边使铝氧化一边使其凝集堆积到薄膜表面上,由此附设蒸镀层。金属氧化物蒸镀层的厚度优选为10~50nm的范围,更优选为10~30nm的范围。金属氧化物蒸镀层的不完全度,蒸镀之后随着氧化的进行增大,金属氧化物蒸镀膜的光线透过率随之发生变化,光线透过率优选为70~90%的范围。光线透过率不足70%时,在制成包装袋的场合,难以透视内包装物,因此是不优选的。而光线透过率超过90%时,在制成包装袋的场合,容易使气体阻隔性能不足,因此也是不优选的。
本发明中获得的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的覆盖层与金属蒸镀层以及金属氧化物蒸镀膜的粘接强度,优选为0.6N/cm或以上,更优选为0.8N/cm或以上。如果粘接强度低于上述范围,则蒸镀了的薄膜有时卷绕成长长的卷,在二次加工时的退卷时,蒸镀层发生剥离,使气体阻隔性能恶化。
另外,在本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜上附设金属蒸镀膜和金属氧化物蒸镀膜的薄膜的气体阻隔性能,水蒸汽透过率为4g/m2/d或以下,优选为1g/m2/d或以下,氧气透过率为200ml/m2/d/MPa或以下,优选为100ml/m2/d/MPa,这在用作食品包装袋的场合是优选的。
本发明第1方案、第2方案、第3方案、第4方案和第5方案的双轴拉伸聚丙烯薄膜,与以往的双轴拉伸聚丙烯薄膜相比,不会使尺寸稳定性·防湿性等重要特性恶化,长度方向的刚性得以提高,由此不仅使薄膜的加工性优异,而且在印刷、层压、涂覆、蒸镀、制袋等薄膜加工时,显示出对加工张力的优异的抗张力性,从而可以解除由膜破裂、印刷图案间距偏差等的由带基薄膜引起的麻烦。另外,与以往的聚丙烯薄膜相比,相同厚度时长度方向的刚性高,抗张力性优异,因此即使比以往的双轴拉伸聚丙烯薄膜薄,也可以保持加工特性。由以上可知,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜可以适用于包装用、工业用等用途。
特性值的测定法
对本发明中使用的术语和测定法进行如下说明。
(1)熔融张力(MS)
按照JIS K7210测定MS。使用东洋精机制的熔体张力测定仪,将聚丙烯加热至230℃,以15mm/分的挤出速度将熔融聚丙烯挤出制成线料,测定该线料以6.5m/分的速度被缠绕时的张力,将其作为熔融张力(MS)。
(2)熔体流动速率(MFR)
按照JIS K6758所示的聚丙烯试验方法(230℃,2.16kgf)进行测定。
(3)特劳顿比
采用流入压力损失法,按照Cogswell的理论(Polymer Engineering Science,12,64(1972)),在以下的条件下进行测定。
装置:双毛细管流变仪RH-2200型(Rosand公司制)
温度:230℃
毛细管尺寸:口模/1.0mmφ×16mm
锐孔/1.0mmφ×0.25mm
剪切速度:10s-1附近~1800s-1附近
拉伸应变率:2s-1附近~180s-1
将各试样装载·填充到230℃的装置中,保持3分钟。进而再进行填充,保持3分钟后,开始测定。
按照Cogswell的理论,流入时在毛细管入口处产生的压力损失(ΔPent),可用剪切粘度和拉伸粘度表示为下述式。
此处,ηE:拉伸粘度,ηs:剪切粘度,γa:剪切速度。另外,n为幂律法则(σs=kγa n,σs:剪切应力)中的流动指数。
在双毛细管流变仪中,用2根长度不同的毛细管同时进行测定,由此可以同时求出某个剪切速度下的剪切粘度和ΔPent,因此可以由下述式求出拉伸粘度ηE。
此处,ε为拉伸应力。获得的拉伸粘度-拉伸应变率曲线、剪切粘度-剪切速度曲线分别作为指数函数近似,使用它们的函数,求出在应变率60s-1下的ηE(60)、ηs(60)。由此,由下述式计算出在应变率60s-1下的特劳顿比(相同应变率下的ηE与ηs之比)。
(4)内消旋五单元组比率(mmmm)
使聚丙烯溶解于邻二氯苯-D6中,使用JEOL生产的JNM-GX270装置,在共振频率67.93 MHz下测定13C-NMR。对于获得的光谱的归属以及内消旋五单元组比率的计算,按照T.Hayashi等人所进行的方法(Polymer,29,138~143(1988))进行,对于来自甲基的光谱,使mmmm峰为21.855ppm,进行各峰的归属,求出峰面积,以百分率表示相对于来自甲基的总峰面积的比率。详细的测定条件如下。
测定浓度:15~20wt%
测定溶剂:邻二氯苯(90wt%)/苯-D6(10wt%)
测定温度:120~130℃
共振频率:67.93MHz
脉冲振幅:10μ秒(45°脉冲)
脉冲重复时间:7.091秒
数据点:32K
累计次数:8168
测定模式:噪声解耦
(5)杨氏模量、F2值、F5值
25℃下的杨氏模量、F2值、F5值,使用(株)オリエンテツク公司制的薄膜强伸长率测定装置(AMF/RTA-100),在65%RH下进行测定。将样品切成测定方向:15cm、与测定方向成直角的方向:1cm的大小,以原长50mm,拉伸速度300mm/分进行拉伸,按照JIS-Z1702中规定的方法测定杨氏模量。另外,F2值、F5值是测定伸长率分别为2%、5%时试样所受到的应力。另外,在80℃等高温下进行测定时,安装ゴンド-科学(株)社制的高低温度恒温槽,在与上述同样的条件下进行测定。
(6)原纤维结构的观察
使用原子力显微镜(AFM),使图象的纵向与样品的长度方向一致地设置样品,在以下条件下进行测定。另外,当测定时,不使图象模糊地进行放大,适宜地调节振幅等各条件,尽管如此,在图象模糊时适宜地交换悬臂。变换薄膜的部位,在1μm(或5μm或10μm)见方的视野内进行5次测定,获得的全部图象中,将宽度在40nm或以上的纵原纤维在10μm见方的图象中穿过平行于宽度方向的2条边的评价为A,在5μm见方的图象中穿过平行于宽度方向的2条边的评价为B,在1μm见方的图象中穿过平行于宽度方向的2条边的评价为C,观察不到宽度在40nm或以上的纵原纤维的评价为×。另外,测量各图象中所观察到的宽度在40nm或以上的纵原纤维的数目和宽度,将其平均值作为该样品的纵原纤维的数目和宽度。另外,优选对薄膜的两面进行测定,但也可以仅对任一面进行测定。
装置:NanoScope III AFM(Digital Instruments公司制)
悬臂:单晶硅
扫描模式:敲击式
扫描范围:1μm×1μm、5μm×5μm、10μm×10μm
扫描速度:0.3Hz
(7)全同立构指数(II)
将聚丙烯在60℃或以下温度用正庚烷萃取2小时,除去聚丙烯中的添加物。然后在130℃下真空干燥2小时。从其中称取重量W(mg)的试样,放入索氏萃取器中,在沸腾正庚烷中萃取12小时。接着,将该试样取出,用丙酮充分洗涤后,在130℃下真空干燥6小时,然后冷却至常温,测定重量W′(mg),按照下述式求出全同立构指数(II)。
II=(W′/W)×100(%)
(8)特性粘度([η])
使用三井东压化学(株)生产的奥斯特瓦尔德粘度计测定溶解于135℃的萘满中的聚丙烯。
(9)玻璃化转变温度(Tg)
将重量5 mg的样品封入铝盘中,装填到Seiko Instruments公司生产的热分析装置RDC220型中,以20℃/分的速度升温,用该公司生产的热分析系统SSC5200的内置程序,从获得的热量曲线中,将玻璃化转变的起点作为玻璃化转变温度(Tg)。
(10)溴值
按照JIS K-2543-1979进行测定。以试样油100g中的不饱和成分中所加成的溴的g数表示。
(11)热收缩率
使测定方向为长度方向和宽度方向,从薄膜上切下长260mm、宽10mm的试样,在原尺寸(L0)200mm的位置做标记。在该样品的下端加载3g荷重,在120℃的热风循环烘箱中进行15分钟热处理,然后取出到室温中,测定样品上标记了的长度(L1)。此时,由下述式求出热收缩率。对各方向(长度方向、宽度方向)进行上述操作,求出长度方向与宽度方向的热收缩率之和。
热收缩率(%)=100×(L0-L1)/L0
(12)中心线平均表面粗糙度(Ra)
按照JIS B0601,使用触针式表面粗糙度计进行测定。另外,使用小坂研究所(株)制、高精度薄膜薄厚测定仪(型号:ET-30HK),触针直径为圆锥型0.5μmR,荷重为16mg,取舍点为0.08mm。
此时,中心线平均表面粗糙度(Ra)是指从粗糙度曲线中抽出在其中心线方向上的测定长度L的部分,将该抽出部分的中心线作为X轴,将纵方向作为Y轴,粗糙度曲线以y=f(x)表示时,由下述式求出的值以μm表示,即为中心线平均表面粗糙度。
(13)覆盖层厚度、金属蒸镀层和金属氧化物蒸镀层的厚度
使用透射型电子显微镜(TEM),观察薄膜断面构成,测定层压层厚度和厚度构成。
(14)薄膜的表面光泽度
按照JIS Z8741方法,使用スガ试验机制的数据变角光泽度计UGV-5D,以60°镜面光泽度求出。
(15)金属蒸镀膜的表面光泽
将金属蒸镀用双轴拉伸聚丙烯薄膜装填入连续式真空蒸镀装置中,使铝从电子束加热方式的蒸发源蒸发出来,一边使薄膜连续地运行,一边使利用Macbeth公司制的光学浓度计(TR927)测定的光线浓度(-Log(光线透过率))在处于1.9~2.1的范围内,使铝蒸发。按照JIS Z8741测定该金属蒸镀膜的金属蒸镀面,求出表面光泽。
(16)粘接强度
进行了金属蒸镀的双轴拉伸聚丙烯薄膜的表层与覆盖层的粘接强度,使用聚氨酯系粘合剂将20μm厚的双轴取向聚丙烯薄膜(东丽制S645)粘贴到覆盖层表面上,在40℃下放置48小时后,以15mm宽,使用东洋ボ-ルドウィン制的电子拉力试验机,以10cm/分的剥离速度进行90°剥离来测定。另外,金属蒸镀层和金属氧化物蒸镀层与金属蒸镀用聚丙烯薄膜的粘接强度,与上述同样地用聚氨酯系粘合剂将20μm厚的双轴取向聚丙烯薄膜(东丽制S645)粘贴到金属蒸镀层和金属氧化物蒸镀层的表面上,采用与上述同样的方法进行测定。
(17)氧气透过率
将聚丙烯制的粘合膜(3M公司制,Scotchmark,40μm厚)粘贴到金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的进行了金属蒸镀的面上,使用MOCON/ModernControls公司制的氧气透过率测定装置Oxtran2/20,在温度23℃、湿度0%RH的条件下进行测定。
(18)水蒸汽透过率
对于双轴拉伸聚丙烯薄膜,使用MOCON/Modern Controls公司制的水蒸汽透过率测定装置PERMATRAN-W3/30,在温度40℃、湿度90%RH的条件下进行测定。对于金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,将聚丙烯制的粘合膜(3M公司制,Scotchmark,40μm厚)粘贴到进行了金属蒸镀的面上,在上述条件下进行测定。
(19)实际拉伸倍率
在由狭缝形口模挤出、缠绕到金属转鼓上使其冷却固化成片材的未拉伸薄膜上,分别使各边平行于薄膜长度方向、宽度方向地印刻上长1cm见方的格子印后,进行拉伸·卷取。测定获得的薄膜的格子印的长度(cm),将其作为长度方向·宽度方向的实际拉伸倍率。
(20)二次加工性
在长1000m、厚15μm的本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜、或者金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜上,层压上20μm厚的未拉伸聚丙烯薄膜(在金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的场合下,在进行了金属蒸镀那一面的相反面上层压),制成食品包装用薄膜。使该薄膜的未拉伸聚丙烯薄膜层为内侧,使用(株)フジキカイ制的纵型枕包装机(FUJI FW-77),以筒状插入薄膜,制袋。
此时,将薄膜没有出现皱纹或伸长等的包装袋制品形状好的评价为○,将因为薄膜长度方向的杨氏模量低或是韧性低而发生伸长、或者因为润滑性差、热收缩率大而出现皱纹的包装袋制品形状差的评价为×。
(实施例)
下面基于实施例来说明本发明。另外,为了获得所需厚度的薄膜,除非特别说明,一般都是将挤出机的旋转数和冷却转鼓的周速调节至规定的数值。
实施例1
向一种熔融张力(MS)为1.5cN、熔体流动速率(MFR)为2.3g/分、内消旋五单元组比率(mmmm)为92%、全同立构指数(II)为96%的公知聚丙烯中,按10重量%的比率添加混合进一种熔融张力(MS)为20cN、熔体流动速率(MFR)为3g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为97%、全同立构指数(II)为96.5%、熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)满足上述式(1)的关系而且具有长支链的高熔融张力聚丙烯(HMS-PP),然后向所获的混合聚丙烯90重量%中,按10重量%的比率添加混合进一种与聚丙烯相溶且在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为该添加剂,使用一种实质上不含极性基团并属于石油树脂的,Tg 80℃、溴值3cg/g、氢化率99%的聚双环戊二烯,向如此获得的混合树脂100重量份中添加0.15重量份作为交联有机粒子,该粒子是其平均粒径为2μm的聚甲基丙烯酸类聚合物的交联粒子(交联PMMA),然后添加0.8重量份作为抗静电剂的由甘油脂肪酸酯与烷基二乙醇胺脂肪酸酯按1∶1的比例形成的混合物,将所获混合物供给到双轴挤压机中,在240℃下挤出成肠线状,使其通过20℃的水槽,冷却,用碎片机切成3mm长的小粒,将该小粒在100℃下干燥2小时,将该干燥小粒供给到单轴挤压机中在260℃下熔融,在通过过滤器之后经由狭缝形口模挤出,使其卷绕在25℃的金属转鼓上并成型为薄片状。
使该薄片从一个保持在135℃的辊轧机中通过以将其预热,接着使其从一个保持在140℃并设置有周速差的辊轧机之间通过,使该薄片沿纵向拉伸8倍后立即冷却至室温。接着将该拉伸薄膜导入拉幅机中并在165℃预热,在160℃下沿横向拉伸7倍,然后一边使其沿横向松弛6%,一边在160℃下使其热定型,然后将其冷却和卷取,获得了厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
将所获薄膜的原料组成和薄膜特性的评价结果汇总示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例2
除了将纵向的拉伸倍率提高到10倍以外,其余按照与实施例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例2。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例3
除了具有长支链的HMS-PP的混合比率为5重量%、聚双环戊二烯的添加量为3重量%、沿纵向拉伸8倍、沿横向拉伸8倍以外,其余按照与实施例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例3。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例4
除了具有长支链的HMS-PP的混合比率为3重量%以外,其余按照与实施例3同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例4。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例5
除了作为与聚丙烯相溶而且在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,使用实质上不含极性基团并属于萜烯树脂的,Tg 75℃、溴值4cg/g、氢化率99%的β-蒎烯,将其按5重量%混合,并且沿纵向拉伸9倍、沿横向拉伸7倍以外,其余按照与实施例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为
实施例5。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例6
使用一种具有下列特征的HMS-PP,即,其熔融张力(MS)为20CN、熔体流动速率(MFR)为3g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为97%、全同立构指数(II)为96.5%,并且其熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)满足下式
log(MS)>-0.61log(MFR)+0.82而且该HMS-PP具有长支链,向该HMS-PP 85重量%中,添加混合进15重量%的一种与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为该添加剂的是一种实质上不含极性基团、属于萜烯树脂的,Tg 75℃、溴值3cg/g、氢化率99%的氢化β-双戊烯,向所获树脂组合物100重量份中添加0.15重量份作为交联有机粒子的其平均粒径为1μm的聚苯乙烯类聚合物的交联粒子(交联PS),然后添加0.8重量份作为抗静电剂的甘油脂肪酸酯与烷基二乙醇胺脂肪酸酯按1∶1的比例形成的混合物,将所获混合物供给到双轴挤压机中,在240℃下挤出成肠线状,使其通过20℃的水槽,冷却,用碎片机切成3mm长的小粒,将该小粒在100℃下干燥2小时,将该干燥小粒供给到单轴挤压机中在260℃下熔融,在通过过滤器之后经由狭缝形口模挤出,使其卷绕在30℃的金属转鼓上并成型为薄片状。
使该薄片从一个保持在133℃的辊轧机中通过以将其预热,接着使其从就个保持在138℃并设置有周速差的辊轧机之间通过,使该薄片沿纵向拉伸8倍后立即冷却至室温。接着将该拉伸薄膜导入拉幅机中并预热至163℃,在160℃下沿横向拉伸8倍,然后一边使其沿横向松弛8%,一边在160℃下使其热定形,然后将其冷却和卷取,获得了厚度为15μm的双轴拉伸聚丙薄膜。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例7
向一种熔融张力(MS)为1.5cN、熔体流动速率(MFR)为2.3g/分、内消旋五单元组比率(mmmm)为92%、全同立构指数(II)为96%的公知聚丙烯中,按5重量%的比率添加混合进一种熔融张力(MS)为20cN、熔体流动速率(MFR)为3g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为97%、全同立构指数(II)为96.5%、熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)满足上述式(1)的关系而且具有长支链的HMS-PP,向所获的混合聚丙烯80重量%中,按20重量%的比率混合进一种与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为该添加剂,使用一种实质上不含极性基团并属于萜烯树脂的、Tg 75℃、溴值为4cg/g、氢化率99%的β-蒎烯与Tg75℃、溴值3cg/g、氢化率99%的氢化β-双戊烯树脂的混合物,然后将其沿纵向拉伸11倍、沿横向拉伸6倍,除此之外,其余按照与实施例6同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例8
除了作为HMS-PP,使用熔融张力(MS)为15cN、熔体流动速率(MFR)为2.0g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为96.5%、全同立构指数(II)为97%、熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)满足上述式(1)的关系而且具有长支链的HMS-PP以外,其余按照与实施例3同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例8。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例9
除了作为HMS-PP,使用熔融张力(MS)为30cN,熔体流动速率(MFR)为2.1g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为97%、全同立构指数(II)为97%、并且熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)满足下式
log(MS)>-0.61log(MFR)+0.82
具有长支链的HMS-PP以外,其余按照与实施例3同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例9。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例10
除了具有长支链的HMS-PP的混合比率为20重量%,以及作为与聚丙烯相溶并在接伸时使其具有增塑效果的添加剂,使用实质上不含极性基团并属于石油树脂的、Tg80℃、溴值3cg/g、氢化率99%的聚双环戊二烯以外,其余按照与实施例5同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例10。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例11
除了HMS-PP的混合比率为30重量%以外,其余按照与实施例10同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例11。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例12
除了HMS-PP的混合比率为50重量%以外,其余按照与实施例10同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例12。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例13
除了作为HMS-PP,使用熔融张力(MS)为1cN,熔体流动速率(MFR)为10g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为98%、全同立构指数(II)为98.5%并且具有长支链的HMS-PP以外,其余按照与实施例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例13。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例14
除了使用一种通过向熔融张力(MS)为1.1cN,熔体流动速率(MFR)为3g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为97.5%、全同立构指数(II)为99%的公知聚丙烯中添加入10重量%HMS-PP而获得的聚丙烯、沿纵向拉伸9倍、沿横向拉伸9倍以外,其余按照与实施例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例14。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例15
除了使用一种通过向熔融张力(MS)为1.2cN,熔体流动速率(MFR)为2.7g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为96%、全同立构指数(II)为98%的公知聚丙烯中添加入5重量%HMS-PP而获得的聚丙烯以外,其余按照与实施例3同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,将其作为实施例15。
结果示于表1、2中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。表1
表2
聚丙烯树脂特性 | 添加量(重量%) | 石油树脂和萜烯树脂 | 添加量(重量%) | 拉伸倍率(纵向×横向) | ||||||||||||
HMS-PP树脂特性 | MS(cN) | MFR(g/10分) | log(MS) | -0.61log(MFR)+0.52 | 是否符合式(2) | 内消旋五单元组比率(%) | ||||||||||
MS(cN) | MFR(g/10分) | log(MS) | -0.61log(MFR)+0.82 | 是否符合式(1) | 混合比率(重量%) | |||||||||||
实施例1 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 10 | 3.0 | 2.3 | 0.48 | 0.30 | ○ | 92.5 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 8×7 |
″2 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 10 | 3.0 | 2.3 | 0.48 | 0.30 | ○ | 92.5 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 10×6 |
″3 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 5 | 2.7 | 2.2 | 0.43 | 0.31 | ○ | 92.3 | 97 | 氨化双环戊二烯 | 3 | 8×8 |
″4 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 3 | 2.4 | 2.3 | 0.38 | 0.30 | ○ | 92.2 | 97 | 氢化双环戊二烯 | 3 | 8×8 |
″5 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 10 | 3.0 | 2.3 | 0.48 | 0.30 | ○ | 92.5 | 95 | 氢化β-蒎烯 | 5 | 9×7 |
″6 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 100 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.23 | ○ | 97.0 | 85 | 氢化β-双戊烯 | 15 | 8×8 |
″7 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 5 | 2.7 | 2.2 | 0.43 | 0.31 | ○ | 92.5 | 80 | 氢化β-蒎烯+氢化β-双戊烯 | 20 | 11×6 |
″8 | 15.0 | 2.0 | 1.18 | 0.64 | ○ | 5 | 2.6 | 2.2 | 0.41 | 0.31 | ○ | 92.2 | 97 | 氢化双环戊二烯 | 3 | 8×8 |
″9 | 30.0 | 2.1 | 1.48 | 0.62 | ○ | 5 | 3.4 | 2.2 | 0.53 | 0.31 | ○ | 92.3 | 97 | 氢化双环戊二烯 | 3 | 8×8 |
″10 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 20 | 3.3 | 2.4 | 0.52 | 0.29 | ○ | 93.0 | 95 | 氢化双环戊二烯 | 5 | 9×7 |
″11 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 30 | 3.6 | 2.4 | 0.56 | 0.29 | ○ | 93.5 | 95 | 氢化双环戊二烯 | 5 | 9×7 |
″12 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 50 | 3.5 | 2.5 | 0.54 | 0.28 | ○ | 94.5 | 95 | 氢化双环戊二烯 | 5 | 9×7 |
″13 | 1.0 | 10.0 | 0.00 | 0.21 | × | 10 | 2.0 | 3.0 | 0.30 | 0.23 | ○ | 92.6 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 8×7 |
″14 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 10 | 2.7 | 3.0 | 0.43 | 0.23 | ○ | 97.5 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 9×9 |
″15 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 5 | 2.8 | 2.7 | 0.45 | 0.26 | ○ | 96.1 | 97 | 氢化双环戊二烯 | 3 | 8×8 |
25℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时的m值(-) | 25℃时纵向的F2值(MPa) | 25℃时纵向的F5值(MPa) | 80℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时的m值(-) | 120℃时纵向的热收缩率(%) | 120℃时横向的热收缩率(%) | 120℃时的热收缩率之和(%) | 水蒸汽透过率(g/m2/d/0.1mm) | 二次加工性 | |
实施例1 | 3.7 | 4.2 | 0.47 | 60 | 82 | 0.59 | 0.65 | 0.48 | 3.3 | 0.6 | 3.9 | 0.8 | ○ |
″2 | 4.3 | 3.5 | 0.55 | 72 | 103 | 0.65 | 0.58 | 0.53 | 4.0 | 1.0 | 5.0 | 0.7 | ○ |
″3 | 3.1 | 3.5 | 0.47 | 48 | 64 | 0.50 | 0.48 | 0.51 | 3.0 | 0.5 | 3.5 | 1.2 | ○ |
″4 | 2.7 | 3.8 | 0.42 | 43 | 55 | 0.45 | 0.50 | 0.47 | 3.1 | 0.6 | 3.7 | 1.3 | ○ |
″5 | 3.6 | 3.7 | 0.49 | 58 | 87 | 0.58 | 0.55 | 0.51 | 3.0 | 0.7 | 3.7 | 1.0 | ○ |
″6 | 4.0 | 3.7 | 0.52 | 61 | 92 | 0.67 | 0.70 | 0.49 | 2.9 | 0.7 | 3.6 | 0.8 | ○ |
″7 | 5.2 | 4.7 | 0.53 | 80 | 115 | 0.80 | 0.75 | 0.52 | 4.2 | 1.5 | 5.7 | 0.5 | ○ |
″8 | 2.9 | 3.8 | 0.43 | 45 | 58 | 0.47 | 0.58 | 0.45 | 2.5 | 0.6 | 3.1 | 1.2 | ○ |
″9 | 3.5 | 3.3 | 0.51 | 58 | 74 | 0.53 | 0.48 | 0.52 | 3.1 | 0.5 | 3.6 | 1.1 | ○ |
″10 | 3.4 | 3.5 | 0.49 | 51 | 63 | 0.56 | 0.50 | 0.53 | 3.0 | 0.5 | 3.5 | 1.0 | ○ |
″11 | 3.3 | 3.6 | 0.48 | 50 | 63 | 0.57 | 0.52 | 0.52 | 2.9 | 0.5 | 3.4 | 1.0 | ○ |
″12 | 3.1 | 3.1 | 0.50 | 47 | 60 | 0.60 | 0.53 | 0.53 | 2.9 | 0.4 | 3.3 | 0.9 | ○ |
″13 | 2.6 | 3.7 | 0.41 | 41 | 53 | 0.42 | 0.48 | 0.47 | 3.0 | 1.0 | 4.0 | 0.8 | ○ |
″14 | 3.6 | 4.2 | 0.46 | 63 | 79 | 0.78 | 0.65 | 0.55 | 1.6 | 0.3 | 1.9 | 0.5 | ○ |
″15 | 3.3 | 4.0 | 0.45 | 53 | 65 | 0.69 | 0.68 | 0.50 | 1.5 | 0.2 | 1.7 | 1.2 | ○ |
比较例1
向100重量份熔融张力(MS)为1.5cN,熔体流动速率(MFR)为2.3g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为92%、全同立构指数(II)为96%、不满足上述式(2)的熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)的关系式的公知聚丙烯中添加0.15重量份作为交联有机粒子的平均粒径为2μm的聚甲基丙烯酸类聚合物的交联粒子(交联PMMA),然后添加0.8重量份作为抗静电剂的由甘油脂肪酸酯与烷基二乙醇胺脂肪酸酯按1∶1的比例混合而成的混合物,将所获混合物供入单轴挤压机中在260℃熔融,在通过过滤器后经由狭缝形口模挤出,将其卷绕在25℃的金属转鼓上并成型为薄片状。
使该薄片通过一个保持130℃的辊轧机以将其预热,然后使其从一个保持在135℃并设置有周速差的辊轧机之间通过,从而将其沿纵向拉伸5倍后立即冷却至室温。接着将该拉伸薄膜导入拉幅机中、将其预热至165℃、在160℃下沿横向拉伸10倍,然后一边使其沿横向松弛7%,一边在160℃使其热定型,然后将其冷却和卷取,获得了厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
结果示于表3、4中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量低,抗张力性不充分,防湿性和二次加工性低劣。
比较例2
除了纵向拉伸倍量提高至7倍以外,其余按照与比较例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例2。
结果示于表3、4中。由于在横向拉伸时经常破损,不能获得满意的薄膜。
比较例3
除了使用熔融张力(MS)为1.1cN,熔体流动速率(MFR)为3g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为97.5%、全同立构指数(II)为99%的公知聚丙烯以外,其余按照与比较例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,将其作为比较例3。
结果示于表3、4中。在将所获薄膜从熔融状态卷绕到冷却转鼓上时,由于薄膜的边缘卷起,因此在纵向拉伸时薄膜屡屡被拉断。另外,在横向拉伸时也常常发生破损,在整体上的制膜性低劣,是一种不能进行工业规模生产的薄膜。
比较例4
除了使用熔融张力(MS)为0.6cN,熔体流动速率(MFR)为6g/10分、内消旋五单元组比率(mmmm)为99.8%、全同立构指数(II)为99.5%的公知聚丙烯以外,其余按照与比较例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例4。
结果示于表3、4中。在横向拉伸时常常发生破损,因此不能获得满意的薄膜。
比较例5
除了向聚丙烯97重量%中混合进3重量%与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为这种添加剂的是实质上不含极性基团并属于石油树脂的、Tg80℃、溴值3cg/g、氢化率99的聚双环戊二烯,以及纵向拉伸5倍、横向拉伸9倍以外,其余按照与比较例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例5。
结果示于表3、4中。所获薄膜的纵向杨氏模量低,抗张力性不充分,二次加工性也低劣。
比较例6
除了纵向拉伸7倍、横向拉伸8倍以外,其余按照与比较例5同样的条件制成厚度15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例6。
结果示于表3、4中。在横拉伸时常常发生破损,不能制成足够长的薄膜,是一种不能进行工业规模生产的薄膜。
比较例7
除了将纵向拉伸倍率进一步提高到8倍之外,其余按照与比较例5同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例7。
结果示于表3、4中。在横向拉伸时常常发生破损,因此不能获得满意的薄膜。
比较例8
除了聚双环戊二烯的添加量为10重量%以外,其余按照与比较例5同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例8。
结果示于表3、4中。所获薄膜在80℃时的纵向杨氏模量低、抗张力性不充分、尺寸稳定性和二次加工性也低劣。
比较例9
除了纵向拉伸8倍、横向拉伸7倍以外,其余按照与比较例8同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例9。
结果示于表3、4中。在横向拉伸时经常发生破损,不能制成足够长度的薄膜,是一种不能进行工业规模生产的薄膜。
比较例10
除了纵向拉伸倍率进一步提高到9倍之外,其余按照与比较例8同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例10。
结果示于表3、4中。在横向拉伸时经常发生破损,因此不能获得满意的薄膜。
比较例11
除了使用满足上述式(1)的熔融张力(MS)和熔体流动速率(MFR)的关系式并具有长支链的HMS-PP、纵向拉伸5倍、横向拉伸11倍以外,其余按照与实施例6同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例11。
结果示于表3、4中。所获薄膜的纵向杨氏模量低,抗张力性不充分、二次加工性低劣。
比较例12
除了添加一种与聚丙烯的相溶性差、含有羧基作为极性基团、Tg39℃、溴值15cg/g的未加氢松香代替实质上不含极性基团的石油树脂、纵向拉伸5倍、横向拉伸11倍以外,其余按照与实施例5同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例12。
结果示于表3、4中。所获薄膜的纵向杨氏模量低下,抗张力性不充分、二次加工性低劣。
比较例13
在比较例1中,纵向拉伸8倍,冷却后将其直接卷取成厚度为15μm的纵单轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例13。
结果示于表3、4中。所获薄膜沿纵向容易撕裂,薄膜的操作性显著低劣,因此其二次加工性低劣。表3
表4
聚丙烯树脂特性 | 添加量(重量%) | 石油树脂和萜烯树脂 | 添加量(重量%) | 拉伸倍率(纵向×横向) | ||||||||||||
HMS-PP树脂特性 | MS(cN) | MFR(g/10分) | log(MS) | -0.61log(MFR)+0.52 | 是否符合式(2) | 内消旋五单元组比率(%) | ||||||||||
MS(cN) | MFR(g/10分) | log(MS) | -0.61log(MFR)+0.82 | 是否符合式(1) | 混合比率(重量%) | |||||||||||
比较例1 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 100 | - | - | 5×10 |
″2 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 100 | - | - | 7×- |
″3 | - | - | - | - | - | - | 1.1 | 3.0 | 0.04 | 0.23 | × | 97.5 | 100 | - | - | (5×13) |
″4 | - | - | - | - | - | - | 0.6 | 6.0 | -0.22 | 0.05 | × | 99.8 | 100 | - | - | 5×- |
″5 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 97 | 氢化双环戊二烯 | 3 | 5×9 |
″6 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 97 | 氢化双环戊二烯 | 3 | (7×8) |
″7 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 97 | 氢化双环戊二烯 | 3 | 8×- |
″8 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 5×9 |
″9 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | (8×7) |
″10 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 9×- |
″11 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 100 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.23 | ○ | 97.0 | 100 | - | - | 5×12 |
″12 | 20.0 | 3.0 | 1.30 | 0.53 | ○ | 10 | 3.0 | 2.3 | 0.48 | 0.30 | ○ | 92.5 | 95 | 未氢化松香 | 5 | 5×11 |
″13 | - | - | - | - | - | - | 1.5 | 2.3 | 0.18 | 0.30 | × | 92.0 | 100 | - | - | 8×- |
25℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时的m值(-) | 25℃时纵向的F2值(MPa) | 25℃时纵向的F5值(MPa) | 80℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时的m值(-) | 120℃时纵向的热收缩率(%) | 120℃时横向的热收缩率(%) | 120℃时的热收缩率之和(%) | 水蒸汽透过率(g/m2/d/0.1mm) | 二次加工性 | |
比较例1 | 1.8 | 3.7 | 0.33 | 33 | 40 | 0.30 | 0.60 | 0.33 | 4.0 | 2.0 | 6.0 | 1.6 | × |
″2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″5 | 2.1 | 4.0 | 0.34 | 38 | 47 | 0.25 | 0.55 | 0.31 | 3.8 | 1.2 | 5.0 | 1.3 | × |
″6 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″7 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″8 | 2.6 | 4.5 | 0.37 | 42 | 51 | 0.30 | 0.45 | 0.40 | 4.0 | 1.5 | 5.5 | 0.9 | × |
″9 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″11 | 1.7 | 2.1 | 0.45 | 41 | 50 | 0.21 | 0.25 | 0.46 | 1.5 | 0.5 | 2.0 | 2.2 | × |
″12 | 1.9 | 4.2 | 0.31 | 37 | 44 | 0.25 | 0.55 | 0.31 | 3.1 | 1.7 | 4.8 | 2.0 | × |
″13 | 2.7 | 1.1 | 0.71 | 43 | 97 | 0.40 | 0.15 | 0.73 | 4.0 | -0.5 | 3.5 | 1.8 | × |
从表1~4可以看出,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜由于含有满足上述式(1)的熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)的关系式的聚丙烯,或者由满足上述式(2)的熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)的关系式的聚丙烯构成,而且含有一种或以上与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,因此可以制得抗张力性优异,同时尺寸稳定性、防湿性均优异的薄膜。另外,具有这样优异特性的薄膜可以使用常规的纵-横依次双轴拉伸机来制膜,在工艺过程中不产生破损等的工艺缺陷,能够稳定地制膜。
实施例16
向一种特劳顿比为12、内消旋五单元组比率(mmmm)为92%、全同立构指数(II)为96%、熔融张力(MS)为1.5cN、熔体流动速率(MFR)为2.3g/10分的公知聚丙烯中,按5重量%的比率添加混合进一种特劳顿比为50、内消旋五单元组比率(mmmm)为92%、全同立构指数(II)为96.5%、熔融张力(MS)为20cN、熔体流动速率(MFR)为3g/10分并且具有长支链的高熔融张力聚丙烯(HMS-PP),然后向所获的混合聚丙烯90重量%中,按10重量%的比率添加混合进一种与聚丙烯相溶且在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为该添加剂,使用一种实质上不含极性基团并属于石油树脂的,Tg 80℃、溴值3cg/g氢化率99%的聚双环戊二烯,向如此获得的混合树脂100重量份中添加0.15重量份作为交联有机粒子的其平均粒径为2μm的聚甲基丙烯酸类聚合物的交联粒子(交联PMMA),然后添加0.8重量份由作为抗静电剂的甘油脂肪酸酯与烷基二乙醇胺脂肪酸酯按1∶1的比例形成的混合物,将所获混合物供给到双轴挤压机中,在240℃下挤出成肠线状,使其通过20℃的水槽,冷却,用碎片机切成3mm长的小粒,将该小粒在100℃下干燥2小时,将该干燥小粒供给到单轴挤压机中在260℃下熔融,在通过过滤器之后经由狭缝形口模挤出,使其卷绕在25℃的金属转鼓上并成型为薄片状。
使该薄片从一个保持在135℃的辊轧机中通过以将其预热,接着使其从一个保持在140℃并设置有周速差的辊轧机之间通过,使该薄片沿纵向拉伸9倍后立即冷却至室温。接着将该拉伸薄膜导入拉幅机中并在165℃预热,在160℃下沿横向拉伸7倍,然后一边使其沿横向松弛8%,一边在160℃下使其热定型,然后将其冷却和卷取,获得了厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
将所获薄膜的原料组成和薄膜特性的评价结果汇总示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例17
除了纵向拉伸倍率提高至11倍以外,其余按照与实施例16同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例18
除了作为在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,使用实质上不含极性基团并属于萜烯树脂的,Tg75℃、溴值4cg/g、氢化率99%的β-蒎烯,将其按3重量%混合,并且沿纵向拉伸8倍和沿横向拉伸8倍以外,其余按照与实施例1同样的条件制成厚度为15 μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例18。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例19
除了作为添加剂的萜烯树脂的混合量为8重量%以外,其余按照与实施例18同样的条件制成厚度为15μm双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例19。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例20
除了具有长支链的MS-PP的混合比率为10重量%、聚双环戊二烯的混合量为5重量%、沿纵向拉伸9倍、沿横向拉伸7倍以外,其余按照与实施例16同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例20。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例21
向一种特劳顿比为50、内消旋五单元组比率(mmmm)为97%、全同立构指数(II)为96.5%、熔融张力(MS)为20cN、熔体流动速率(MFR)为3g/10分且具有长支链的HMS-PP 85重量%中,按15重量%的比率添加混合进一种与聚丙烯相溶且在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为该添加剂,使用一种实质上不含极性基团并属于萜烯树脂的,Tg75℃、溴值4cg/g、氢化率99%的β-蒎烯与Tg 75℃、溴值3cg/g、氢化率99%的氢化β-双戊烯,向如此获得的混合树脂100重量份中添加0.15重量份作为交联有机粒子的平均粒径为1μm的聚苯乙烯类聚合物的交联粒子(交联PS),然后添加0.8重量份作为抗静电剂的甘油脂肪酸酯与烷基二乙醇胺脂肪酸酯按1∶1的比例形成的混合物,将所获混合物供给到双轴挤压机中,在240℃下挤出成肠线状,使其通过20℃的水槽,冷却,用碎片机切成3mm长的小粒,将该小粒在100℃下干燥2小时,将该干燥小粒供给到单轴挤压机中在260℃下熔融,在通过过滤器之后经由狭缝形口模挤出,使其卷绕在30℃的金属转鼓上并成型为薄片状。
使该薄片从一个保持在132℃的辊轧机中通过以将其预热,接着使其从一个保持在137℃并设置有周速差的辊轧机之间通过,使该薄片沿纵向拉伸8倍后立即冷却至室温。接着将该拉伸薄膜导入拉幅机中并在165℃预热,在160℃下沿横向拉伸8倍,然后一边使其沿横向松弛8%,一边在160℃下使其热定型,然后将其冷却和卷取,获得了厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
将所获薄膜的原料组成和薄膜特性的评价结果汇总示于表5、6中。所获得薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异、同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例22
除了向一种特劳顿比为12、内消旋五单元组比率(mmmm)为92%、全同立构指数(II)为96%、熔融张力(MS)为1.5cN、熔体流动速率(MFR)为2.3g/10分的公知聚丙烯中,按5重量%的比率添加混合进一种特劳顿比为50、内消旋五单元组比率(mmmm)为97%、全同立构指数(II)为96.5%、熔融张力(MS)为20cN、熔体流动速率(MFR)为3g/10分且具有长支链的HMS-PP,向如此获得的混合聚丙烯80重量%中,按20重量%添加混合进一种与聚丙烯相溶且在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为该添加剂,使用一种实质上不含极性基团并属于石油树脂的、Tg 80℃、溴值3cg/g、氢化率99%的聚双环戊二烯、沿纵向拉伸11倍、沿横向拉伸6倍以外,其余按照与实施例21同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例22。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例23
除了使用按15重量%的比率添加作为HMS-PP的,特劳顿比为40、内消旋五单元组比率(mmmm)为95%、全同立构指数(II)为96%、熔融张力(MS)为15cN、熔体流动速率(MFR)为2.0g/10分且具有长支链的HMS-PP而形成的混合聚丙烯以外,其余按照与实施例18同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例23。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异.
实施例24
除了HMS-PP的混合比率为10重量%以外,其余按照与实施例23同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例24。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例25
除了使用按5重量%的比率添加作为HMS-PP的,特劳顿比为60、内消旋五单元组比率(mmmm)为94%、全同立构指数(II)为95.5%、熔融张力(MS)为30cN、熔体流动速率(MFR)为2.1g/10分且具有长支链的HMS-PP而形成的混合聚丙烯以外,其余按照与实施例18同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例25。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例26
除了具有长支链的HMS-PP的添加比率为30重量%、沿纵向拉伸10倍、沿横向拉伸7倍以外,其余按照与实施例16同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例26。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例27
除了使用通过向特劳顿比为10、内消旋五单元组比率(mmmm)为98%、全同立构指数(II)为99%、熔融张力(MS)为1cN、熔体流动速率(MFR)为3.1g/10分的公知聚丙烯中按5重量%的比率添加混合进HMS-PP而形成的混合聚丙烯、沿纵向拉伸10倍、沿横向拉伸8倍以外,其余按照与实施例16同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例28。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例28
除了使用通过向特劳顿比为11、内消旋五单元组比率(mmmm)为95.5%、全同立构指数(II)为96%、熔融张力(MS)为1.3cN、熔体流动速率(MFR)为2.5g/10分的公知聚丙烯中按10重量%的比率添加混合进HMS-PP而形成的混合聚丙烯,沿纵向拉伸9倍、沿横向拉伸8倍以外,其余按照与实施例20同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例28。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。
实施例29
除了纵向拉伸分为两阶段,即,在135℃预热以后,第一阶段在137℃拉伸1.5倍,第二阶段在142℃拉伸5.3倍以外,其余按照与实施例19同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例29。
结果示于表5、6中。所获薄膜沿纵向的杨氏模量高、抗张力性优异,同时其尺寸稳定性、防湿性和二次加工性均优异。表5
表6
聚丙烯树脂特性 | 添加量(重量%) | 石油树脂和萜烯树脂 | 添加量(重量%) | 拉伸倍率(纵向×横向) | ||||
HMS-PP树脂特性 | PP全体的特劳顿比 | PP全体的内消旋五单元组比率(%) | ||||||
特劳顿比 | 混合比率(重量%) | |||||||
实施例16 | 50 | 5 | 22 | 92.3 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 9×7 |
″17 | 50 | 5 | 22 | 92.3 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 11×6 |
″18 | 50 | 5 | 22 | 92.3 | 97 | 氢化β-蒎烯 | 3 | 8×8 |
″19 | 50 | 5 | 22 | 92.3 | 92 | 氢化β-蒎烯 | 8 | 8×8 |
″20 | 50 | 10 | 26 | 92.5 | 95 | 氢化双环戊二烯 | 5 | 9×7 |
″21 | 50 | 100 | 50 | 97.0 | 85 | 氢化β-蒎烯+氢化β双戊烯 | 15 | 8×8 |
″22 | 50 | 5 | 22 | 92.3 | 80 | 氢化双环戊二烯 | 20 | 11×6 |
″23 | 40 | 15 | 18 | 92.5 | 97 | 氢化β-蒎烯 | 3 | 8×8 |
″24 | 40 | 10 | 13 | 92.3 | 97 | 氢化β-蒎烯 | 3 | 8×8 |
″25 | 60 | 5 | 30 | 92.1 | 97 | 氢化β-蒎烯 | 3 | 8×8 |
″26 | 50 | 30 | 36 | 93.5 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 10×7 |
″27 | 50 | 5 | 19 | 98.0 | 90 | 氢化双环戊二烯 | 10 | 10×8 |
″28 | 50 | 10 | 25 | 95.6 | 95 | 氢化双环戊二烯 | 5 | 9×8 |
″29 | 50 | 5 | 22 | 92.3 | 92 | 氢化β-蒎烯 | 8 | (1.5*5.3)×9 |
25℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时的m值(-) | 25℃时纵向的F2值(MPa) | 25℃时纵向的F5值(MPa) | 80℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时的m值(-) | 120℃时纵向的热收缩率(%) | 120℃时横向的热收缩率(%) | 120℃时的热收缩率之和(%) | 水蒸汽透过率(g/m2/d/0.1mm) | 二次加工性 | |
实施例16 | 3.9 | 3.8 | 0.51 | 67 | 95 | 0.62 | 0.62 | 0.50 | 3.7 | 1.1 | 4.8 | 0.7 | ○ |
″17 | 4.4 | 3.4 | 0.56 | 75 | 110 | 0.67 | 0.60 | 0.53 | 4.3 | 1.1 | 5.4 | 0.6 | ○ |
″18 | 3.1 | 4.0 | 0.44 | 48 | 62 | 0.50 | 0.55 | 0.48 | 2.8 | 1.0 | 3.8 | 1.2 | ○ |
″19 | 3.8 | 3.9 | 0.49 | 63 | 81 | 0.63 | 0.63 | 0.50 | 3.0 | 1.1 | 4.1 | 0.9 | ○ |
″20 | 3.3 | 3.4 | 0.49 | 53 | 78 | 0.53 | 0.53 | 0.50 | 3.2 | 1.0 | 4.2 | 1.1 | ○ |
″21 | 3.8 | 3.9 | 0.49 | 69 | 92 | 0.59 | 0.59 | 0.50 | 3.2 | 1.6 | 4.8 | 0.7 | ○ |
″22 | 5.0 | 3.2 | 0.61 | 76 | 115 | 0.78 | 0.65 | 0.55 | 4.0 | 1.3 | 5.3 | 0.5 | ○ |
″23 | 2.9 | 4.0 | 0.42 | 46 | 58 | 0.48 | 0.60 | 0.44 | 2.8 | 1.0 | 3.8 | 1.2 | ○ |
″24 | 2.7 | 4.3 | 0.39 | 42 | 54 | 0.43 | 0.58 | 0.43 | 3.0 | 1.1 | 4.1 | 1.2 | ○ |
″25 | 3.4 | 3.6 | 0.49 | 51 | 73 | 0.55 | 0.55 | 0.50 | 2.7 | 0.8 | 3.5 | 1.2 | ○ |
″26 | 4.2 | 3.1 | 0.58 | 69 | 101 | 0.67 | 0.63 | 0.52 | 3.3 | 1.2 | 4.5 | 0.7 | ○ |
″27 | 4.0 | 4.2 | 0.49 | 70 | 90 | 0.75 | 0.75 | 0.50 | 1.9 | 0.6 | 2.5 | 0.5 | ○ |
″28 | 3.5 | 4.3 | 0.45 | 58 | 68 | 0.68 | 0.76 | 0.47 | 1.5 | 0.0 | 1.5 | 0.7 | ○ |
″29 | 4.2 | 4.4 | 0.49 | 65 | 94 | 0.62 | 0.65 | 0.49 | 4.0 | 1.5 | 5.5 | 0.9 | ○ |
比较例1~4、11~13
将与上述同样的比较例1~4、11~13的薄膜示于表7、8中。
比较例14
除了向聚丙烯97重量%中按3重量%添加混合进作为与聚丙烯相溶、在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,作为该添加剂,使用一种实质上不含极性基团并属于萜烯树脂的,Tg75℃、溴值4cg/g、氢化率99%的β-蒎烯、沿纵向拉伸5倍、沿横向拉伸9倍以外,其余按照与比较例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例14。
结果示于表7、8中。所获薄膜沿纵向的杨氏横量低下、抗张力性不充分、二次加工性也低劣。
比较例15
除了沿纵向拉伸7倍、沿横向拉伸8倍以外,其余按照与比较例14同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例15。
结果示于表7、8中。所获薄膜在横向拉伸时经常发生破损,不能获得足够长度的薄膜,是一种不能以工业规模生产的薄膜。
比较例16
除了将纵向拉伸倍率进一步提高至8倍以外,其余按照与比较例14同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例16。
结果示于表7、8中。所获薄膜在横向拉伸时经常发生破损,不能获得满意的薄膜。
比较例17
除了β-蒎烯的混合量为10重量%以外,其余按照与比较例14同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例17。
结果示于表7、8中。所获薄膜在80℃时的纵向杨氏模量低下、抗张力性不充分、尺寸稳定性和二次加工性低劣。
比较例18
除了纵向拉伸8倍、横向拉伸7倍以外,其余按照与比较例17同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例18。
结果示于表7、8中。所获薄膜在横向拉伸时经常发生破损,不能获得足够长度的薄膜,是一种不能以工业规模生产的薄膜。
比较例19
除了纵向拉伸倍率进一步提高至9倍以外,其余按照与比较例17同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例19。
结果示于表7、8中。所获薄膜在横向拉伸时经常发生破损,不能获得满意的薄膜。
表7
表8
聚丙烯树脂特性 | 添加量(重量%) | 石油树脂和萜烯树脂 | 添加量(重量%) | 拉伸倍率(纵向×横向) | ||||
HMS-PP树脂特性 | PP全体的特劳顿比 | PP全体的内消旋五单元组比率(%) | ||||||
特劳顿比 | 混合比率(重量%) | |||||||
比较例1 | - | - | 12 | 92.0 | 100 | - | - | 5×10 |
″2 | - | - | 12 | 92.0 | 100 | - | - | 7×- |
″3 | - | - | 10 | 97.5 | 100 | - | - | (5×13) |
″4 | - | - | 8 | 99.8 | 100 | - | - | 5×- |
″11 | 50 | 100 | 50 | 97.0 | 100 | - | - | 5×12 |
″12 | 50 | 10 | 26 | 92.5 | 95 | 未氢化松香 | 5 | 5×11 |
″13 | - | - | 12 | 92.0 | 100 | - | - | 8×- |
″14 | - | - | 12 | 92.0 | 97 | 氢化β-蒎烯 | 3 | 5×9 |
″15 | - | - | 12 | 92.0 | 97 | 氢化β-蒎烯 | 3 | (7×8) |
″16 | - | - | 12 | 92.0 | 97 | 氢化β-蒎烯 | 3 | 8×- |
″17 | - | - | 12 | 92.0 | 90 | 氢化β-蒎烯 | 10 | 5×9 |
″18 | - | - | 12 | 92.0 | 90 | 氢化β-蒎烯 | 10 | (8×7) |
″19 | - | - | 12 | 92.0 | 90 | 氢化β-蒎烯 | 10 | 9×- |
25℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时的m值(-) | 25℃时纵向的F2值(MPa) | 25℃时纵向的F5值(MPa) | 80℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时的m值(-) | 120℃时纵向的热收缩率(%) | 120℃时横向的热收缩率(%) | 120℃时的热收缩率之和(%) | 水蒸汽透过率(g/m2/d/0.1mm) | 二次加工性 | |
比较例1 | 1.8 | 3.7 | 0.33 | 33 | 40 | 0.30 | 0.60 | 0.33 | 4.0 | 2.0 | 6.0 | 1.6 | × |
″2 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″11 | 1.7 | 2.1 | 0.45 | 41 | 50 | 0.21 | 0.25 | 0.46 | 1.5 | 0.5 | 2.0 | 2.2 | × |
″12 | 1.9 | 4.2 | 0.31 | 37 | 44 | 0.25 | 0.55 | 0.31 | 3.1 | 1.7 | 4.8 | 2.0 | × |
″13 | 2.7 | 1.1 | 0.71 | 43 | 97 | 0.40 | 0.15 | 0.73 | 4.0 | -0.5 | 3.5 | 1.8 | × |
″14 | 2.1 | 4.0 | 0.34 | 38 | 45 | 0.28 | 0.55 | 0.34 | 4.0 | 1.0 | 5.0 | 1.4 | × |
″15 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″16 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″17 | 2.4 | 4.7 | 0.34 | 40 | 49 | 0.28 | 0.50 | 0.36 | 4.2 | 1.8 | 6.0 | 1.0 | × |
″18 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
″19 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
根据表5-8,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜由于含有特劳顿比在30或以上的聚丙烯,或者由特劳顿比在16或以上的聚丙烯构成,而且含有一种或以上与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂,因此可以制得抗张力性优异,同时尺寸稳定性、防湿性均优异的薄膜。另外,对具有如此优异特性的薄膜使用常规的纵-横依次双轴拉伸机拉伸时,没有发生破损等生产工艺不良的现象,可以稳定性地制膜。
实施例30
除了将冷却转鼓的温度提高到80℃来制得未拉伸薄片以外,其余按照与实施例3同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为实施例30。薄膜特性的评价结果示于表9中。
比较例20
除了将冷却转鼓的温度提高到80℃来制得未拉伸薄片以外,其余按照与比较例1同样的条件制成厚度为15μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜,作为比较例20。薄膜特性的评价结果示于表9中。
表9
25℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 25℃时的m值(-) | 25℃时纵向的F2值(MPa) | 25℃时纵向的F5值(MPa) | 80℃时纵向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时横向的杨氏模量(Gpa) | 80℃时的m值(-) | 120℃时纵向的热收缩率(%) | 120℃时横向的热收缩率(%) | 120℃时的热收缩率之和(%) | 水蒸汽透过率(g/m2/d/0.1mm) | 二次加工性 | |
实施例30 | 4.0 | 3.5 | 5.3 | 63 | 88 | 0.70 | 0.50 | 0.58 | 2.7 | 0.3 | 3.0 | 1.0 | ○ |
比较例20 | 1.9 | 3.9 | 0.33 | 33 | 41 | 0.30 | 0.60 | 0.33 | 3.9 | 1.8 | 5.7 | 1.6 | × |
实施例1、3、17、19、30;比较例1、5、17、20的薄膜结构的观察结果。
对上述实施例1、3、17、19、30;比较例1、5、17、20的薄膜用原子力显微镜(AFM)观察了其原纤维结构。
把对原纤维结构的观察结果汇总示于表10中。本发明的薄膜具有纵向原纤维,该纵向原纤维在受应力作用时难以变形,结果使得它成为一种抗张力性非常优异的薄膜。另外,由于在25℃时沿纵向的杨氏模量Y(MD)与120℃时沿纵向的热收缩率S(MD)满足下式
Y(MD)≥S(MD)-1因此在二次加工时的操作性也良好。而且具有如此优异物性的薄膜可以稳定地制造。另外,通过改变制膜条件(冷却转鼓的温度),可以控制原纤维的数目或粗细。与此相对,比较例中示出的传统的薄膜不具有纵纤维。在受应力作用时其原纤维结构容易变形、抗张力性不充分、不能满足上式,因此二次加工性低劣。另外,即使改变制膜条件,也不能获得纵向的原纤维。表10
纵向纤维的有无 | 纵向纤维粗细的平均值(nm) | 纵向纤维的数目(根) | 是否符合式(5) | |
实施例1 | A | 75 | 3 | ○ |
″3 | C | 59 | 2 | ○ |
″17 | A | 120 | 5 | ○ |
″19 | B | 70 | 2 | ○ |
″30 | A | 72 | 3 | ○ |
比较例1 | × | - | - | × |
″5 | × | - | - | × |
″17 | × | - | - | × |
″20 | × | - | - | × |
实施例31
除了不添加抗静电剂以及平均粒径2μm的聚甲基丙烯酸类共聚物的交联粒子(交联PMMA)的添加量为0.05重量份以外,其余与实施例3同样地进行双轴拉伸,接着在二氧化碳浓度15%、氮浓度85%的气氛中对薄膜的一侧表面进行电晕放电处理,获得了表面湿润张力为45mN/m的双轴拉伸聚丙烯薄膜。然后,使该双轴拉伸聚丙烯薄膜从真空蒸镀机内通过,将金属铝加热熔融并使其蒸镀到薄膜的电晕放电处理面上,获得了堆积厚度为30nm的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为200ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.2g/m2.d。另外,二次加工后的气体隔离性能;氧透过率为205ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.2g/m2.d,这表明气体隔离性能没有大的变动。
实施例32
在实施例5中,除了不添加抗静电剂和交联PMMA粒子以及添加0.05重量份平均粒径2μm的交联硅氧烷粒子以外,与上述实施例31同样地制得金属蒸镀的双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为150ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.15g/m2.d。另外,二次加工后的气体隔离性能,氧透过率和水蒸汽透过率均获得了与加工前相同的值。
实施例33
在实施例16中,除了不添加抗静电剂以及添加0.02重量份平均粒径2μm的交联PMMA粒子以外,其余与实施例31同样地制得金属双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为130ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.13g/m2.d。MPa。另外,二次加工后的气体隔离性能,氧透过率和水蒸汽透过率均获得了与加工前相同的值。
实施例34
在实施例26中,与实施例33同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能;氧透过率为100ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.1g/m2.d。另外,二次加工后的气体隔离性能,氧透过率和水蒸汽透过率均获得了与加工前相同的值。
比较例21
在比较例1中,除了与实施例31同样地不添加抗静电剂,以及添加0.05重量份平均粒径2μm的聚甲基丙烯酸类共聚物(交联PMMA)以外,与实施例31同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为300ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.25g/m2.d。该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜沿纵向的杨氏模量低、抗张力性不充分、二次加工性低劣,二次加工后的气体隔离性能:氧透过率为620ml/m2.d。Mpa、水蒸汽透过率为0.23g/m2.d,可见氧透过率大为劣化。
比较例22
在比较例8中,与实施例31同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为270ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.28g/m2.d。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜在高温(80℃)下的杨氏模量低、抗张力不理想、二次加工性低劣,二次加工后的气体隔离性能:氧透过率为680ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.23g/m2.d,可见氧透过率大为劣化。
实施例35
在实施例3中,除了不添加抗静电剂以及用一种聚甲基丙烯酸类聚合物的交联粒子(交联PMMA)的添加量为0.05重量份的树脂组成作为芯层以外,其余与实施例3同样地挤出成形为薄片状。将该薄片与实施例1同样地沿纵向拉伸8倍,对该拉伸了8倍的薄膜的表面施加在大氧中的电晕放电处理,使其湿润张力变成37mN/m。另外,制备一种由作为聚酯型聚氨酯类水分散性树脂的“ハイドラン”AP-40F(大日本油墨化学工业(株)制,固体成分浓度30%)100重量份与作为水溶性有机溶剂的N-甲基吡咯烷酮15重量份混合而成的涂剂,然后向其中添加5重量份作为交联剂的密胺化合物“ベツカミン”APM(大日本油墨化学工业(株)制),再添加2重量份作为交联促进剂的水溶性酸性化合物的“キヤタリスト”PTS(大日本油墨化学工业(株)制),从而形成混合涂剂,用涂布棒将此混合涂剂涂布在上述处理面上作为覆盖层,接着与实施例同样地进行横向拉伸,从而制得双轴拉伸聚丙烯薄膜。该薄膜的厚度构成为覆盖层/芯层=0.2μm/15μm。本发明的薄膜的表层与覆盖层的粘接强度为2.3N/cm,另外,覆盖层的中心线平均粗糙度Ra为0.03μm,光泽度为140%。进而,通过在真空蒸镀装置内,将金属铝加热熔融并使其蒸镀到上述双轴拉伸聚丙烯薄膜上来使金属铝凝聚堆积在薄膜表面上,附设蒸镀膜,获得了金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为20ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.07g/m2.d。另外,覆盖层与金属蒸镀层的粘接强度为1.7N/cm。另外,二次加工性评价后的气体隔离性能:氧透过率为22ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.07g/m2.d,维持了高的气体隔离性能。
实施例36
在实施例35中,除了把通过向作为聚酯型聚氨酯类水分散性树脂的“ハイドラン”AP-40F(大日本油墨化学工业(株)制,固体成分浓度30%)100重量份中加入5重量份作为交联剂的密胺化合物“ベツカミン”APM(大日本油墨化学工业(株)制),进而加入2重量份作为交联促进剂的水溶性酸性化合物的“キヤタリスト”PTS(大日本油墨化学工业(株)制)而形成的混合涂剂,用涂布棒涂布以形成覆盖层以外,与实施例イ同样地制得覆盖层厚度为0.2μm的双轴拉伸聚丙烯薄膜。本发明薄膜的表层与覆盖层的粘接强度为2.0N/cm。另外,覆盖层的中心线平均粗糙度Ra为0.03μm、光泽度为138%。
进而,与实施例34同样地在上述双轴拉伸聚丙烯薄膜上附设铝蒸镀膜,获得了金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为30ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.08g/m2.d。覆盖层与金属蒸镀层的粘接强度为1.5N/cm。另外,二次加工性评价后的气体隔离性能:氧透过率为32ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.09g/m2.d,维持了高的气体隔离性能。
实施例37
对实施例16中制得的双轴拉伸聚丙烯薄膜的表层面在大气中进行电晕放电处理,使其湿润张力变成37mN/m,然后在该处理面上用离线的照相凹版涂布机涂布实施例34的混合涂剂作为覆盖层,所形成的覆盖层厚度为0.2μm,将薄膜卷取,与实施例35同样地进行铝蒸镀,获得了金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀的双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为10ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.08g/m2.d.双轴拉伸聚丙烯薄膜与覆盖层的粘接强度为3N/cm,覆盖层与金属蒸镀层的粘接强度为2N/cm。另外,二次加工性评价后的气体隔离性能:氧透过率为12ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.08g/m2.d,维持了高的气体隔离性能。
实施例38
除了在实施例26中不添加抗静电剂和粒子以及与实施例35同样地涂布覆盖层以外,其余与实施例26同样地制得双轴拉伸聚丙烯薄膜。接着与实施例35同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为8ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.05g/m2.d。与覆盖层的粘接强度为3.2N/cm,覆盖层与金属蒸镀层的粘接强度为2.5N/cm。另外,二次加工性评价后的气体隔离性能:氧透过率为8ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.05g/m2.d,维持了高的气体隔离性能。
比较例23
作为实施例35的覆盖层用涂剂,使用按下述方法制得的涂剂,即:将对苯二甲酸0.12mol、间苯二甲酸0.84mol和二甘醇0.33mol、新戊二醇0.65mol在催化剂存在下一边除去于190~220℃的温度下蒸出的水,一边反应6小时。然后在250℃减压下进行1小时缩合反应,获得了预聚物,然后向其中加入5-(2,5-二氧代四氢糠基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-羧酸酐0.13mol,在140℃下进行3小时的选择性单酯化反应,获得了聚合物。进而将该聚合物用氨中和,获得了聚酯树脂。然后向有效成分量为100重量份的上述聚酯树脂中,加入作为交联剂的属于异氰酸酯化合物的六亚甲基二异氰酸酯10重量份,进而加入作为交联催化剂的“キヤタリスト”PTS(大日本油墨化学工业(株)制)1.5重量份,将其混合,从而形成上述的覆盖层用涂剂,除此之外,其余与实施例35同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能:氧透过率为120ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.1g/m2.d。该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜与覆盖层的粘接强度低,在二次加工时,覆盖层从薄膜上剥离,随之而来的是气体隔离性能明显劣化,氧透过率变为750ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.35g/m2.d。
比较例24、25
作为比较例24,使实施例的覆盖层厚度成为0.03μm;另外,作为比较例25,使实施例35的覆盖层厚度成为4μm,除此之外,其余与实施例35同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
在比较例24中,覆盖层的厚度过薄,看不到气体隔离的提高效果,氧透过率为195ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.2g/m2.d。
另外,在比较例25中,由于覆盖层过厚、导致覆盖层的硬化不充分,覆盖层与薄膜表层的粘接强度过低,气体隔离性能也变成:氧透过率为210ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.13g/m2.d。
比较例26
在比较例1中,与实施例35同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。
该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能由于设置了覆盖层而获得提高,氧透过率为30ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.15g/m2.d。但是,该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜沿纵向的杨氏模量低、抗张力不理想,因此在二次加工后的气体隔离性能明显劣化,氧透过率变成420ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率变成0.27g/m2.d。
比较例27
在比较例14中,与实施例35同样地制得金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜。该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜的气体隔离性能由于设置了覆盖层而获得提高,氧透过率为27ml/m2.d。MPa、水蒸汽透过率为0.10g/m2.d。但是,该金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜沿纵向的杨氏模量低,抗张力不理想,二次加工后的气体隔离性能明显劣化,氧透过率为370ml/m2.d.MPa、水蒸汽透过率为0.23/m2.d。
表11
厚度构成(μm) | 25℃时的纵向杨氏模量(Gpa) | 表层与覆盖层的粘合强度(N/cm) | 蒸镀层的粘合强度(N/cm) | 金属蒸镀后的氧透过率(ml/m2/d/Mpa) | 金属蒸镀后的水蒸汽透过率(g/m2/d) | 二次加工后的氧透过率(ml/m2/d/Mpa) | 二次加工后的水蒸汽透过率(g/m2/d) | |
基层/覆盖层/蒸镀层 | ||||||||
实施例31 | 15/-/0.03 | 3.1 | - | 0.7 | 200 | 0.20 | 205 | 0.20 |
″32 | 15/-/0.03 | 3.6 | - | 0.6 | 150 | 0.15 | 150 | 0.15 |
″33 | 15/-/0.03 | 3.9 | - | 0.7 | 130 | 0.13 | 130 | 0.13 |
″34 | 15/0.2/0.03 | 4.2 | - | 0.7 | 100 | 0.10 | 100 | 0.10 |
″35 | 15/0.2/0.03 | 3.1 | 2.3 | 1.7 | 20 | 0.07 | 22 | 0.07 |
″36 | 15/0.2/0.03 | 3.1 | 2.0 | 1.5 | 30 | 0.08 | 32 | 0.09 |
″37 | 15/0.2/0.03 | 3.9 | 3.0 | 2.0 | 10 | 0.08 | 12 | 0.08 |
″38 | 15/0.2/0.03 | 4.2 | 3.2 | 2.5 | 8 | 0.05 | 8 | 0.05 |
比较例21 | 15/-/0.03 | 2.0 | - | 0.7 | 300 | 0.25 | 620 | 0.28 |
″22 | 15/-/0.03 | 2.6 | - | 0.7 | 270 | 0.22 | 680 | 0.23 |
″23 | 15/0.2/0.03 | 3.1 | 0.7 | - | 120 | 0.10 | 750 | 0.35 |
″24 | 15/0.03/0.03 | 3.1 | 1.5 | 0.7 | 195 | 0.20 | 200 | 0.20 |
″25 | 15/4/0.03 | 3.1 | 1.0 | 0.2 | 210 | 0.30 | 220 | 0.23 |
″26 | 15/0.2/0.03 | 2.0 | 2.3 | 1.7 | 30 | 0.15 | 420 | 0.27 |
″27 | 15/0.2/0.03 | 2.1 | 2.3 | 1.7 | 27 | 0.10 | 370 | 0.23 |
薄膜特性的评价结果示于表11中。本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜沿纵向的韧性高,因此在作为金属蒸镀薄膜的基础薄膜使用时,即使在二次加工后也能抑制气体隔离性的劣化。另外,通过在基层与金属蒸镀层之间设置覆盖层,可以进一步提高气体隔离性。
工业实用性
与传统的双轴拉伸聚丙烯薄膜相比,本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜的尺寸稳定性、防湿性等的重要特性不会劣化,并且沿纵向的刚性高,因此,不仅薄膜的操作性优异,而且在进行印刷、层压、涂敷、蒸镀、制袋等的薄膜加工时,显示出对加工张力的优异的抗张力性,可以克服由于薄膜裂纹或印刷间距不齐等的基础薄膜引起的麻烦。另外,与以往的聚丙烯薄膜相比,在相同厚度时沿纵向的刚性高,抗张力性优异,因此,即使在比传统的双轴拉伸聚丙烯薄膜薄时,也能保持其加工性能。
本发明的双轴拉伸聚丙烯薄膜很适合用于包装,工业用等方面的用途。
Claims (24)
1.一种双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征在于,含有在230℃测定时的熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)的关系满足下式(1):
log(MS)>-0.61log(MFR)+0.82 (1)的聚丙烯,并且混合有一种或以上与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂。
2.一种双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征在于,含有在230℃测定时的熔融张力(MS)与熔体流动速率(MFR)的关系满足下式(2):
log(MS)>-0.61log(MFR)+0.52 (2)的聚丙烯,并且混合有一种或以上与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂。
3.权利要求1或2所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,上述的添加剂是实质上不含极性基团的石油树脂和/或实质上不含极性基团的萜烯树脂。
4.权利要求1或2所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,聚丙烯的内消旋五单元组比率(mmmm)在90~99.5%的范围内。
5.权利要求1或2所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,在25℃时的纵向杨氏模量(Y(MD))为2.5GPa或以上。
6.权利要求1或2所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,由纵向杨氏模量(Y(MD))与横向杨氏模量(Y(TD))表示的m值
m=Y(MD)/(Y(MD)+Y(TD))在25℃时在0.4~0.7的范围内。
7.权利要求1或2所述的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,它是一种在其至少一侧表面上设置有金属蒸镀层的薄膜。
8.权利要求1或2所述的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,它是一种在其至少一侧表面上依次地设置有厚度为0.05~2μm的聚酯型聚氨酯类树脂覆盖层和金属蒸镀层的薄膜,其中,基层与覆盖层的粘接强度为0.6N/cm或以上。
9.权利要求1或2所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,在一个一边与薄膜纵向平行的1μm见方的薄膜表面上,存在穿过与薄膜横向平行的两边并且其粗细度在40nm或以上的纵向原纤维。
10.一种双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征在于,含有特劳顿比在30或以上的聚丙烯,而且其中混合有一种或以上与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂。
11.一种双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征在于,在特劳顿比为16或以上的聚丙烯中混合有一种或以上与聚丙烯相溶并在拉伸时使其具有增塑效果的添加剂。
12.权利要求10或11所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,上述的添加剂是实质上不含极性基团的石油树脂和/或实质上不含极性基团的萜烯树脂。
13.权利要求10或11所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,聚丙烯的内消旋五单元组比率(mmmm)在90~99.5%的范围内。
14.权利要求10或11所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,在25℃时的纵向杨氏模量(Y(MD))在2.5GPa或以上。
15.权利要求10或11所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,由纵向杨氏模量(Y(MD))与横向杨氏模量(Y(TD))表示的m值
m=Y(MD)/(Y(MD)+Y(TD))在25℃时在0.4~0.7的范围内。
16.权利要求10或11所述的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,在该薄膜的至少一侧表面上设置有金属蒸镀层。
17.权利要求10或11所述的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,它是一种在其至少一侧表面上依次地设置有厚度为0.05~2μm的聚酯型聚氨酯类树脂覆盖层和金属蒸镀层的薄膜,其中,基层与覆盖层的粘接强度为0.6N/cm或以上。
18.权利要求10或11所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,在一个一边与薄膜纵向平行的1μm见方的薄膜表面上,存在穿过与薄膜横向平行的两边并且其粗细度在40nm或以上的纵向原纤维。
19.一种双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征在于,在一个一边与薄膜纵向平行的1μm见方的薄膜表面上,存在穿过与薄膜横向平行的两边并且其粗细度在40nm或以上的纵向原纤维。
20.权利要求19所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,该薄膜在25℃时的纵向杨氏模量(Y(MD))在2.5GPa或以上。
21.权利要求19所述的双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,由纵向杨氏模量(Y(MD))与横向杨氏模量(Y(TD))表示的m值
m=Y(MD)/(Y(MD)+Y(TD))在25℃时在0.4~0.7的范围内。
22.权利要求19所述的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,其特征在于,该薄膜在25℃时的纵向杨氏模量(Y(MD))与120℃时的纵向热收缩率(S(MD))的关系满足下式:
Y(MD)≥S(MD)-1
23.权利要求19所述的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,其中,在该薄膜的至少一侧表面上设置有金属蒸镀层。
24.权利要求19所述的金属蒸镀双轴拉伸聚丙烯薄膜,它是一种在其至少一侧表面上依次地设置有厚度为0.05~2μm的聚酯型聚氨酯类树脂覆盖层和金属蒸镀层的薄膜,其中,基层与覆盖层的粘接强度为0.6N/cm或以上。
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