JP2001131356A - カレンダー加工用ポリオレフィン樹脂とそれより得られるフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カレンダー加工用ポリオレフィン樹脂組成物、
特に、ポリエチレン樹脂組成物と、それより得られるフ
ィルムとその製造方法を提供することにある。 【解決手段】ツインキャピラリーレオメーターにて温度
１６０℃及び１８０℃において剪断速度を１００００
（１／秒）としたときの伸長粘度が４１２０〜２６３０
０Ｐａ・ｓの範囲にあり、ツインキャピラリーレオメー
ターにて温度１６０℃において剪断速度を１００００
（１／秒）としたときのダイスウェル比が1.０〜2.３の
範囲にあり、キャピラリーレオメーターにて温度１８０
℃において引取り速度を５ｍ／分以上としたときの溶融
張力が１ｇｆ以上であることを特徴とするカレンダー加
工用ポリオレフィン樹脂、好ましくは、ポリエチレン樹
脂が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カレンダー加工用
ポリオレフィン樹脂、特に、ポリエチレン樹脂と、それ
より得られるフィルムとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリオレフィン樹脂は、低廉であり、し
かも、すぐれた機械的特性や化学的性質を有することか
ら、従来より、種々の分野において広く用いられてお
り、特に、近年においては、「脱塩素」なる環境保護の
観点から、ポリ塩化ビニル樹脂の代替として、注目を集
めている。ポリオレフィン樹脂のなかでは、特に、経済
性や安全性を考慮して、ポリエチレンやポリプロピレン
等が代替材料として有力視されている。

【０００３】なかでも、ポリエチレン樹脂からなるシー
トやフィルムは、種々の分野において幅広く用いられて
いる。このようなポリエチレン樹脂からなるシートやフ
ィルムは、従来、通常、押出やインフレーション成形に
よって製造されており、他方、カレンダー加工によるフ
ィルムの製造は、一般に、塩化ビニル系樹脂に比較して
困難であるとされていて、一部、厚み２００μｍ程度の
厚手のシートがカレンダー加工にて工業的に製造されて
いるにすぎない。

【０００４】しかし、よく知られているように、カレン
ダー加工は、従来、特に、塩化ビニル系樹脂の加工に広
く用いられており、押出やインフレーション成形に比べ
て、段替えが容易で、材料ロスも少なく、運転中の条件
の変更も比較的容易であって、生産速度が非常に早い利
点がある。

【０００５】そこで、最近、ポリオレフィン樹脂のカレ
ンダー加工にてフィルムやシートを製造することが試み
られているが、一般に、ポリオレフィン樹脂は、溶融時
の粘度が低いために、カレンダー加工に際し、樹脂がロ
ールに付着して、所謂「ロールとられ」（カレンダー装
置の最終ロールからフィルムとして剥離することができ
ない不具合）が起こったり、また、カレンダーロールか
らの引取りに際して、ドローダウンなる支障が発生しや
すい。更に、多くの場合、延伸の際に、フィルムが破断
しやすい。かくして、従来、ポリオレフィン樹脂のカレ
ンダー加工によっては、表面の平滑なフィルムを得るこ
とは困難であるとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリオレフ
ィン樹脂、特に、ポリエチレン樹脂のカレンダー加工に
おける上述した問題を解決するためになされたものであ
って、カレンダー加工用ポリオレフィン樹脂組成物、特
に、ポリエチレン樹脂組成物と、それより得られるフィ
ルムとその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ツイン
キャピラリーレオメーターにて温度１６０℃及び１８０
℃において剪断速度を１００００（１／秒）としたとき
の伸長粘度が４１２０〜２６３００Ｐａ・ｓの範囲にあ
り、ツインキャピラリーレオメーターにて温度１６０℃
において剪断速度を１００００（１／秒）としたときの
ダイスウェル比が1.０〜2.３の範囲にあり、キャピラリ
ーレオメーターにて温度１８０℃において引取り速度を
５ｍ／分以上としたときの溶融張力が１ｇｆ以上である
ことを特徴とするカレンダー加工用ポリオレフィン樹脂
が提供される。

【０００８】本発明によれば、上記ポリオレフィン樹脂
は、好ましくは、ポリエチレン樹脂である。

【０００９】更に、本発明によれば、上記ポリオレフィ
ン樹脂をカレンダー成形してなるフィルムとその製造方
法が提供される。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、溶融ポリオレフ
ィン樹脂の伸長粘度とダイスウェル比は、好適には、ロ
ザンド プレシジョン社（Rosand Precision Ltd.) 製
のツインキャピラリーレオメーター（例えば、ＲＨ７−
２型）を用いて測定することができる。伸長粘度もダイ
スウェル比も、溶融樹脂が、例えば、フィルム成形用の
ダイを出た以降の自由表面下での変形のしやすさを示す
一指標であり、要すれば、伸長粘度は、一定の歪み速度
で一定の温度下での粘度であり、ダイスウェル比は、溶
融樹脂をダイから押し出したときの押出物の径とノズル
口径との比である。

【００１１】ツインキャピラリーレオメーターは、図１
に示すように、一対のバレル１を有し、一方のバレルに
は適当な長さのロングダイ２が取付けられており、他方
のバレルには殆ど長さのないショートダイ３が取付けら
れている。両方のバレルに測定対象の樹脂を仕込み、予
め定めた温度に加熱して溶融させ、それぞれのピストン
４を同時に作動させて、ダイ入口に取付けた圧力センサ
５にてそれぞれのバレル中の溶融樹脂のダイの長さの差
に基づく圧力損失の差を求め、これとピストンの速度か
ら得られる剪断速度とから、目的とする伸長粘度を求め
ることができる。

【００１２】即ち、仮想的な長さ０のダイ（即ち、オリ
フィス）で生じる圧力損失Ｐ₀ （ＭＰａ）を次式から求
める。

【００１３】

【数１】

【００１４】ここに、Ｐ_L はロングダイで測定した圧力
損失（ＭＰａ）、Ｐ_S はショートダイで測定した圧力損
失（ＭＰａ）、Ｌ_L はロングダイの長さ（ｍｍ）、Ｌ_S
はショートダイの長さ（ｍｍ）である。

【００１５】ツインキャピラリーレオメーターによる測
定によって、剪断粘度

【００１６】

【数２】

【００１７】剪断速度η及び剪断応力τを求めることが
でき、これらに基づいて伸長粘度λを次式から求めるこ
とができる。

【００１８】

【数３】

【００１９】ここに、ｎはべき法則指数（power law in
dex) であって、ｋを定数として、

【００２０】

【数４】

【００２１】にて定まる値である。

【００２２】また、本発明において、溶融張力は、
（株）東洋精機製作所製の単一のバレルを備えたキャピ
ラリーレオメーターであるキャピログラフ（例えば、１
Ｃ型）を用いて好適に測定することができる。溶融張力
の測定装置を図２に示すように、キャピラリーレオメー
ター２１から一定の速度で溶融樹脂をストランド２２に
押し出し、このストランドを張力検出器２３に取付けた
張力検出プーリ２４を経て、巻取ロール２５にて所定の
速度で巻取りながら、この際にストランドに加わる張力
を張力検出器２３で測定する。

【００２３】本発明によるカレンダー加工用のポリオレ
フィン樹脂は、ツインキャピラリーレオメーターを用い
て、後述する測定条件下において、温度１６０℃及び１
８０℃において剪断速度を１００００（１／秒）とした
ときの伸長粘度が４１２０〜２６３００Ｐａ・ｓの範囲
にあり、ツインキャピラリーレオメーターを用いて、後
述する測定条件下において、温度１６０℃において剪断
速度を１００００（１／秒）としたときのダイスウェル
比が1.０〜2.３の範囲にある。

【００２４】本発明によれば、ポリオレフィン樹脂のカ
レンダー加工によって表面が平滑なフィルムを得るに
は、カレンダーロール間のギャップで薄く広げた樹脂が
その弾性によって厚く復元しないことが必要であること
から、ダイスウェル比が0.１〜2.３の範囲にあり、更
に、高い剪断力が加わるカレンダーロール間で溶融樹脂
が流れやすいように、伸長粘度が小さく、４１２０〜２
６３００Ｐａ・ｓの範囲にあることが必要である。

【００２５】ダイスウェル比が2.３よりも大きく、又は
伸長粘度が２６３００Ｐａ・ｓよりも大きいときは、得
られるフィルムが表面の平滑性に劣り、所謂荒れた表面
を有する。他方、ダイスウェル比が1.０よりも小さく、
又は伸長粘度が４１２０Ｐａ・ｓよりも小さいときは、
樹脂は、カレンダーロール上でよく流れるので、平滑性
にはすぐれるが、他方、カレンダーロールへの樹脂の粘
着性、所謂べたつきが高く、糊状となって、ロールとら
れが起こり、かくして、カレンダーロールからのフィル
ムの引取りが困難である。

【００２６】また、ポリオレフィン樹脂のカレンダー加
工において、カレンダーロールで溶融樹脂を圧延して得
られたフィルムをカレンダー装置の最終ロールからテイ
クオフ（引取）ロールに引き取る際の延伸（通常、幾ら
か延伸される。）や、又は必要な場合には、カレンダー
装置の最終ロールから引き取ったフィルムをテンターに
導き、延伸して、薄手フィルムとするが、このように、
フィルムをカレンダーロールから引き取る際や、また、
必要な場合にテンターによる延伸を行なった際に、フィ
ルムにドローダウンがあってはならなず、また、このテ
ンターによる延伸に際して、延伸性の不足から、延伸フ
ィルムに孔が空いたり、裂けたりしてはならない。

【００２７】そこで、本発明によれば、用いる樹脂は、
キャピラリーレオメーターから温度１８０℃でストラン
ドとして押し出し、これを引取り速度５ｍ／分以上にて
巻取ロールで巻取るとき、溶融張力が１ｇｆ以上である
ことが必要である。この溶融張力が１ｇｆよりも小さい
ときは、ドローダウンが生じて、フィルムをロールから
引取ることができない。また、引取り速度５ｍ／分にて
ストランドが切断するときは、上記延伸工程において、
フィルムが十分に延伸されず、破断する。

【００２８】本発明によれば、上記伸長粘度、ダイスウ
ェル比及び溶融張力が上述した条件を満たす限りは、市
販の単一のポリエチレン樹脂を用いてもよく、また、２
種以上のポリエチレン樹脂のブレンドを用いてもよい。

【００２９】本発明において、ポリオレフィン樹脂とし
ては、特に、ポリエチレン樹脂が好ましく用いられる。

【００３０】本発明によれば、このようにして、厚み0.
０５〜0.５０ｍｍ、好ましくは、0.０５〜0.３５ｍｍ程
度のポリオレフィン樹脂フィルムをカレンダー加工にて
容易に得ることができる。

【００３１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。以下において、用いたポリエチレン樹脂の流れ特性
とそれより得られたフィルムの物性は次のようにして評
価した。

【００３２】伸長粘度 ロザンド プレシジョン社製のツインキャピラリーレオ
メーターＲＨ７−２型（ロングダイ長さ１０ｍｍ、ロン
グダイ直径1.０ｍｍ、ショートダイ長さ0.２５ｍｍ、シ
ョートダイ直径1.０ｍｍ、ダイ入口角度１８０°）を用
いて、温度１６０℃及び１８０℃にて剪断速度を１００
００（１／秒）としたときのそれぞれの伸長粘度を求め
た。

【００３３】ダイスウェル比 ロザンド プレシジョン社製のツインキャピラリーレオ
メーターＲＨ７−２型（ロングダイ長さ１０ｍｍ、ロン
グダイ直径1.０ｍｍ、ショートダイ長さ0.２５ｍｍ、シ
ョートダイ直径1.０ｍｍ、ダイ入口角度１８０°）を用
いて、温度１６０℃にて剪断速度を１００００（１／
秒）としたときのダイスウェル比を測定した。

【００３４】溶融張力 （株）東洋精機製作所製のキャピログラフ１Ｃ型（ダイ
長さ１０ｍｍ、ダイ直径1.０ｍｍ、ピストン速度３０ｍ
ｍ／分、ダイ入口角度１８０°）を用いて、温度１８０
℃で溶融樹脂をストランドに押し出し、このストランド
を張力検出器に取付けた張力検出プーリを経て、巻取ロ
ールにて５ｍ／分又はそれ以上の速度で巻取りながら、
この際にストランドに加わる張力を張力検出器で測定し
た。

【００３５】ロールへの溶融樹脂のべたつき（ロールと
られ） カレンダー加工中に樹脂がロールにとられるときを「あ
り」とし、ロールとられの起こらないときを「なし」と
した。

【００３６】フィルムの引取り性 上記溶融張力の測定に際して、ストランドの巻取り速度
を５ｍ／フィルムとしたときにストランドが切断するこ
となく、巻取ることができるときを「良い」とし、スト
ランドが切断するときを「悪い」とした。

【００３７】フィルムの表面性状 得られたフィルムの表面が平滑であるかどうかを目視に
て判定し、平滑であるときを「良い」とし、フィルムの
表面に筋や微細な凹凸が存在するときを「悪い」とし
た。

【００３８】薄手フィルム化性 ロール間隔を１５０μｍに調整した試験用の小型２本ロ
ールを用いて、下記のポリエチレン樹脂組成物の混練物
を圧延し、引き取ることによって、厚み８０μｍのフィ
ルムを得ることができるときを「良い」とし、得ること
が困難又は不可能であるときを「悪い」とした。

【００３９】延伸性 カレンダー加工によって下記のポリエチレン樹脂組成物
をフィルムに圧延した後、冷却するまでの間に、長手方
向に１５０〜３００％の延伸を行ない、５０〜８０ｍ／
分の速度で巻取って、ネッキングなしに延伸でき、かく
して、得られるフィルムが全体に均一であるときを「良
い」とし、得られるフィルムの厚みが不均一であった
り、ネッキング又はドローダウンが起こったりするとき
を「悪い」とした。

【００４０】実施例１ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス６８
００Ｓ）１００重量部、亜リン酸エステル系安定剤（旭
電化工業（株）製アデカスタブ２１１２）0.３重量部、
ヒンダードフェノール系安定剤（日本油脂（株）製アン
チオクス）0.２重量部及び滑剤（ヘンケル社製ＥＷ−Ｋ
８３９１）0.１重量部からなるポリエチレン樹脂組成物
をバンバリーミキサーにて混練した後、カレンダー装置
を用いて、上記混練物をカレンダー加工中、温度が１５
０〜２００℃の範囲にあるように、ロール温度を調節し
ながら、厚み0.０８ｍｍのフィルムに加工した。

【００４１】用いたポリエチレン樹脂のダイスウェル
比、伸長粘度、溶融張力、その測定時の引取り速度、カ
レンダー加工時の溶融樹脂のロールへのべたつき（ロー
ルとられ）、フィルムのロールからの引取り性、薄手フ
ィルム化性、圧延性及び得られたフィルムの表面性状を
調べた。結果を表１に示す。

【００４２】実施例２ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス６０
０８Ｂ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００４３】実施例３ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス５０
００Ｓ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００４４】実施例４ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス６３
００Ｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００４５】実施例５ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス５３
０５Ｅ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００４６】比較例１ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス８０
００Ｆ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００４７】比較例２ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス８２
００Ｂ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００４８】比較例３ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス２２
０８Ｊ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００４９】比較例４ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス２１
００Ｊ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００５０】比較例５ ポリエチレン樹脂（三井化学（株）製ハイゼックス１３
００Ｊ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、カレ
ンダー加工にてフィルムを得た。用いた樹脂及びフィル
ムについて、実施例１と同様にして、物性を調べた。結
果を表１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【発明の効果】伸長粘度、ダイスウェル比及び溶融張力
が所定の値を有するポリエチレン樹脂を用いることによ
って、カレンダー加工に際して、所謂ロールとられやド
ローダウンなしにフィルムをロールから引き取ることが
でき、また、必要な場合には、延伸工程において、フィ
ルムの破断なしに、表面が平滑なフィルムを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明において、溶融ポリオレフィン樹脂
の伸長粘度とダイスウェル比を測定するために用いるツ
インキャピラリーレオメーターの断面図である。

【図２】は、本発明において、溶融張力を測定するため
の装置構成図である。

【符号の説明】

２…ロングダイ、３…ショートダイ、４…ピストン、５
…圧力センサ、２１…キャピラリーレオメーター、２２
…ストランド、２３…張力検出器、２５…巻取ロール
２。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 (72)発明者 七宝 邦夫 神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バン ドー化学株式会社内 Ｆターム(参考） 4F071 AA14 AA15 AA80 AA83 AA88 AC11 AE05 BA01 BB04 BC01 4F204 AA03 AA04 AB06 AB07 AG01 FA06 FB02 FF23 FJ09 4J002 BB001 BB031 EJ026 4J100 AA02P CA01 DA00 DA09 DA36

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ツインキャピラリーレオメーターにて温度
   １６０℃及び１８０℃において剪断速度を１００００
   （１／秒）としたときの伸長粘度が４１２０〜２６３０
   ０Ｐａ・ｓの範囲にあり、ツインキャピラリーレオメー
   ターにて温度１６０℃において剪断速度を１００００
   （１／秒）としたときのダイスウェル比が1.０〜2.３の
   範囲にあり、キャピラリーレオメーターにて温度１８０
   ℃において引取り速度を５ｍ／分以上としたときの溶融
   張力が１ｇｆ以上であることを特徴とするカレンダー加
   工用ポリオレフィン樹脂。
2. 【請求項２】ポリオレフィン樹脂がポリエチレン樹脂で
   ある請求項１に記載のポリオレフィン樹脂。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載のポリオレフィン樹
   脂をカレンダー加工してなるフィルム。
4. 【請求項４】請求項１又は２に記載のポリオレフィン樹
   脂をカレンダー加工するフィルムの製造方法。