JP2006175625A - 二軸延伸ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 シーラント層のみのラミネートでも使用できる、手切れ性、引裂性の良い、工業資材、医薬品、衛生資材、食品等の包装材料として好適なフィルムなポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】 ブチレンテレフタレート単位を含むポリエステル層（Ａ）の両面にポリエステル層（Ａ）の融点より１０℃以上高いポリエステル層（Ｂ）を積層し、フィルムの長手方向および幅方向の端裂抵抗値が８０Ｎ以下であり、破断伸び率が５０％以下であることを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は、工業資材、医薬品、衛生資材、食品等の包装材料の構成材料として使用した際に、手切れ性に優れる包装材料に関する。

従来、工業資材、医薬品、衛生資材、食品等の包装材について、手切れ性が良いことが求められることが多い。例えば、菓子、粉薬等の小袋包装材では、手切れ性が良いと内容物を取り出しやすいという大きなメリットがある。こうした手切れ性を出す材料としては、セロハンや、セロハンに塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体をコーティングした、所謂防湿セロハンや、セロハンに塩化ビニリデンをコーティングしたフィルム（Ｋコートセロハン）が用いられている。

セロハン、防湿セロハン、或いはＫコートセロハンは、優れた手切れ性を有するものの、フィルムの特性が湿度によって変わったり、印刷特性が悪かったりする。基本品質である厚さ振れがポリエステルフィルムより非常に大きい。また、基材のセロハンは、高価であり、将来的に供給面での不安もある。さらに、Ｋコートセロハンについては 環境面の配慮（燃焼時ダイオキシンの発生の可能性）から、使い難い状況となっている。

一方、ポリエステルフィルムは機械的特性、寸法安定性、耐熱性、耐水性、透明性など優れた特性により包装材料として用いられるが、その優れた機械的特性が災いして、手切れ性が悪いという問題点を有している。

上記欠点を解決する方法としては、一軸方向に配向させたポリエステルフィルム（特許文献１）やジエチレングリコール成分などを共重合させたもの（特許文献２）や低分子量のポリエステル樹脂を用いるもの（特許文献３）などが提案されてきた。

しかしながら、上記従来技術において一軸方向に配向させる方法は、配向方向へは直線的に容易に切れるが配向方向以外には切れにくく、またジエチレングリコール成分などを多量に共重合させる方法は、共重合により本来の特性が失われるという欠点を有している。さらに、低分子量のポリエステル樹脂を用いる方法は、延伸工程でのフィルム破断のトラブルが発生しやすく実用的ではなかった。

特許文献４、５の共重合ポリエステルを使用し、配向を崩壊させた層を介在させる方法が提案されているが、これらのフィルムは基材／アルミ箔／シーラント層等、アルミ泊や紙といった手で簡単に引き裂ける材料を介した構成の包装袋の基材として使用する場合はどこからでも簡単に手で引き裂ける包装袋として有効であるが、アルミ箔や紙などを介さないで基材とポリエチレン等のシーラント層のみのラミネート構成で包装袋を作成した場合、手で引き裂こうとするとフィルムが伸びて簡単に引き裂くことができない問題点が残った。

特公昭５５−８５５１ 特公昭５６−５０６９２ 特公昭５５−２０５１４ 特公開５−１０４６１８ 特願平２００２−３７１１８３

本発明は、上記の従来の問題点を解決しようとするものであり、シーラント層のみのラミネートでも使用できる手切れ性（引裂性）の良いフィルムを提供することを解決課題とするものである。

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、特定の構成を有するフィルムによれば、上記課題を容易に解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は、ブチレンテレフタレート単位を含むポリエステル層（Ａ）の両面にポリエステル層（Ａ）の融点より１０℃以上高いポリエステル層（Ｂ）を積層し、フィルムの長手方向および幅方向の端裂抵抗値が８０Ｎ以下であり、破断伸び率が５０％以下であることを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルムに存する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明でいうポリエステルとは、ジカルボン酸と、ジオールとからあるいはヒドロキシカルボン酸とから重縮合によって得られるエステル基を含むポリマーを指す。ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等を、ジオールとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール等を、ヒドロキシカルボン酸としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸等をそれぞれ例示することができる。その製法としては、例えば、芳香族ジカルボン酸の低級アルキルエステルとグリコールとの間でエステル交換反応をさせるか、あるいは芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接エステル化させるかして、実質的に芳香族ジカルボン酸のビスグリコールエステル、またはその低重合体を形成させ、次いでこれを減圧下、加熱して重縮合させる方法が採用される。

かかるポリマーの代表的なものとして、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−２，６−ナフタレート等が例示される。これらのポリマーはホモポリマーであってもよく、また第３成分を共重合させたものでもよい。

本発明でいうポリブチレンテレフタレートは、酸成分としてテレフタル酸と、グリコール成分として１，４−ブタンジオールとから重縮合によって得られるエステル基を含むポリマーを指す。かかるポリマーはホモポリマーであってもよく第３成分を共重合させたものでもよい。

本発明でいう共重合ポリエステルとは、酸成分がテレフタル酸およびイソフタル酸、グリコール成分がエチレングリコールからなるポリエステルで代表される。また、さらに他の共重合成分を共重合させてもよい。

他の共重合成分として酸成分としては、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、アンスラセンジカルボン酸等の芳香族カルボン酸等を例示することができる。またアルコール成分としてはジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール等を例示することができる。これらは単独あるいは２種以上を使用することができる。

ポリエステル層（Ａ）はブチレンテレフタレート単位を含むポリエステルであり、融点が２４０℃以下であることが好ましい。ポリエステル層（Ｂ）の融点は、ポリエステル層（Ａ）より１０℃以上高く、好ましくは２０℃以上高い融点にするとよい。

また、ポリエステル層（Ｂ）の総厚みは、全体に厚みに対して２５％以下、さらには１５％以下にするのが好ましい。ポリエステル層（Ｂ）の厚み比率が厚いと、フィルムの破断伸び率が大きくなり、シーラント層とラミネートした後の手切れ性が低下する傾向がある。

本発明におけるポリエステルフィルムには、微粒子を含有させることが、フィルムの巻上げ工程、塗工工程、蒸着工程等での作業性を向上させる上で望ましい。この微粒子としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、リン酸リチウム、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、フッ化リチウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、カオリン等の無機粒子やアクリル樹脂、グアナミン樹脂等の有機粒子や触媒残差を粒子化させた析出粒子を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これら粒子の粒径や量は、目的に応じて適宜決めることができる。含有させる微粒子は、単成分でもよく、また、２成分以上を同時に用いてもよい。

原料ポリエステルに対する前記各粒子の配合方法は、特に限定されないが、例えばポリエステルの重合工程に各粒子を添加する方法または原料ポリエステルと各粒子を溶融混練する方法などが好適である。また、適宜、各種安定剤、潤滑剤、帯電防止剤等を加えることもできる。

本発明におけるポリエステルフィルムは上記したポリエステル原料をエクストルーダーに代表される周知の溶融押出装置に供給し、当該ポリマーの融点以上の温度に加熱し溶融する。この際、Ａ層のポリエステル原料は事前に溶融混合させたチップを使用してもよい。次いでスリット状のダイより溶融ポリマーを押出しながら、回転冷却ドラム状でガラス転移温度以下の温度になるよう急冷固化し、実質的に非晶状態の未配向シートを得る。このシートを２軸方向に延伸してフィルム化し、熱固定を施すことで得られる。この場合、延伸方法は逐次２軸延伸でも同時２軸延伸でもよい。また、必要に応じ、熱固定を施す前または後に再度縦および／または横方向に延伸してもよい。本発明においては、包装材料として十分な寸法安定性、腰を得るため延伸倍率を面積倍率として９倍以上、好ましくは１２倍以上であることが好ましい、さらに破断伸び率を下げるためには縦延伸倍率、横延伸倍率共に３．５倍以上が好ましい。本発明において、延伸後の熱処理温度は、通常、ポリエステル層（Ａ）の融解開始温度以上、好ましくは融点以上である。

本発明のポリエステルフィルムの端裂抵抗は８０Ｎ以下、好ましくは５〜６０Ｎ、さらに好ましくは５〜４０Ｎである。端裂抵抗が８０Ｎを超えると十分な手切れ性が得られなくなる。端裂抵抗が５Ｎ以下ではフィルムの手切れ性が良すぎて、フィルムを高い張力で加工すると破断する可能性がある。

本発明のポリエステルフィルムの破断伸び率は５０％以下、好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３０％以下である。破断伸び率が４０％を超えるとシーラント層とラミネートした場合、ラミネートフィルムを手で引き裂こうとするとフィルムが伸びて容易く引き裂けない。

本発明のポリエステルフィルムの引っ張り破断強度は５０ＭＰａ以上が好ましく、さらに好ましくは６０ＭＰａ以上である。引っ張り破断強度が低すぎるとスリット時やラミネート加工時にフィルムが容易く破断してしまい包装材料として適さないことがある。

本発明におけるポリエステルフィルムの厚みは通常９〜５０μｍ、好ましくは１２〜３８μｍである。

意匠性を上げるため、本発明のポリエステルフィルムに印刷し、その後、シーラント層とラミネートしたフィルムは、手切れ性の良い包装材として使用することができる。その代表的な例としては、薬の小袋包装を挙げることができる。また、本発明のポリエステルフィルムに金属または金属酸化物からなるバリアー層を蒸着により設けたり、既存のバリアー層をコートしたりして得たガスバリアーフィルムは、手切れ性の良いガスバリーア包材として使用することができる。アルミニウム箔とラミネートしたものも、手切れ性の良いガスバリーア包材として使用することができる。

本発明によれば、加工性、機械的特性に優れて、且つ、シーラント層のみをラミネートしても、手切れ性の良いポリエステルフィルムを供給することができる。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例における評価方法やサンプルの処理方法は下記のとおりである。また、実施例および比較例中の「部」は「重量部」を示す。

（１）フィルム厚みの測定方法
フィルムを１０枚重ねてマイクロメータ法にて厚さを測定し１０で除して平均値を求めフィルム厚みとした。

（２）積層ポリエステル層の厚みの測定方法
フィルム小片をエポキシ樹脂にて固定成形した後、ミクロトームで切断し、フィルムの断面を透過型電子顕微鏡写真にて観察した。その断面のうちフィルム表面とほぼ平行に２本、明暗によって界面が観察される。その２本の界面とフィルム表面までの距離を１０枚の写真から測定し、平均値を積層厚さとした。

（３）融解開始温度、融点の測定方法
融解開始温度（Ｔim）融点（Ｔpm）の測定はパーキンエルマー性示差走査カロリーメーターＤＳＣ７型を用いて測定した。ＤＳＣ測定条件は以下のとおりである。すなわち、試料フィルム６ｍｇをＤＳＣ装置にセットし、３００℃の温度で５分間溶融保持した後、液体窒素にて急冷した。急冷試料を０℃より１０℃／分の速度で昇温し、ＪＩＳ Ｋ７１２１のＤＳＣ曲線の読み方に従い融点を検知した。

（４）引っ張り破断強度、破断伸び率の測定方法
インテスコ社製引張り試験機モデル２００１型を用いて、温度２３℃、湿度５０％ＲＨに調節された室内において長さ（チャック間）５０ｍｍ、幅１５ｍｍの試料サンプルを２００ｍｍ／分の歪み速度で引張り、フィルム破断時の荷重を測定し、下記式により引張破断強度を求めた。
引っ張り破断強度（ＭＰａ）＝切断時の荷重（Ｎ）／試料フィルムの断面積（ｍｍ^２）
破断伸び率（％）＝（切断時のチャック間距離（ｍｍ）−試験前のチャック間距離（ｍｍ））／（試験前のチャック間距離（ｍｍ））×１００

（５）端裂抵抗の測定方法
ＪＩＳ Ｃ２３１８−１９７５の測定方法で平均値を端裂抵抗値とした。

（６）手切れ性の測定方法
フィルムに切れ込みを入れずに、スムーズに手で引き裂けるかどうか下記基準で評価した。評価は長手方向（ＭＤ）および幅方向（ＴＤ）に対して、それぞれ行った。
評価Ａ：容易に手で引き裂くことができるもの
評価Ｂ：比較的容易には手で引き裂くことができるもの
評価Ｃ：容易には手で引き裂くことができないもの

（７）シーラント層とラミネート後の手切れ性の測定方法；
フィルムにアンカーコート剤（東洋モートン社製 ＥＬ５１０）を塗布し、シーラント層として低密度ポリエチレンを厚み３０μｍになるように押出して、押出ラミネートし、ラミネートフィルムを作成した。作成したラミネートフィルムを２つ折りにし、両手でひねってスムーズに手で引き裂けるかどうか下記基準で判定した。
評価Ａ：爪を立てなくても容易に手で引き裂くことができるもの
評価Ｂ：爪を立てると引き裂くことはできるが、フィルムが伸びてスムーズに引き裂けないもの
評価Ｃ：容易には手で引き裂くことができないもの

以下の実施例および比較例にて使うポリエステル原料は次の方法にて製造した。
＜ポリエステル１の製造法＞
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を使用し、多価アルコール成分として１，４ブタンジオールを使用し、常法の溶融重縮合法で製造した。このポリエステル原料の極限粘度（[η]）＝０．８０ｄｌ／ｇで、原料から得られるポリエステルフィルムの融解開始温度(Ｔim)＝２１３℃、 融点(Ｔpm)＝２２２℃であった。

＜ポリエステル２の製造法＞
ジカルボン酸成分としてイソフタル酸およびテレフタル酸、多価アルコール成分としてエチレングリコールをそれぞれ使用し、常法の溶融重縮合法で製造した。ジカルボン酸成分中のイソフタル酸含量は２２モル％であった。このポリエステル原料の極限粘度（[η]）＝０．６９ｄｌ／ｇで、この原料から得られるポリエステルフィルムの融解開始温度(Ｔim)＝１７５℃、 融点(Ｔpm)＝１９６℃であった。

＜ポリエステル３の製造法＞
ジカルボン酸成分としてイソフタル酸およびテレフタル酸、多価アルコール成分としてエチレングリコールをそれぞれ使用し、常法の溶融重縮合法で製造した。ジカルボン酸成分中のイソフタル酸含量は１５モル％であった。このポリエステル原料の極限粘度（[η]）＝０．６９ｄｌ／ｇで、この原料から得られるポリエステルフィルムの融解開始温度(Ｔim)＝１９８℃、融点(Ｔpm)＝２２０℃であった。

＜ポリエステル４の製造法＞
ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、多価アルコール成分としてエチレングリコールをそれぞれ使用し、常法の溶融重縮合法にて、平均粒径２．５μｍの非晶質シリカを０．１８部含有する、極限粘度（[η]）＝ ０．６９ｄｌ／ｇのポリエステルチップを得た。この原料から得られるポリエステルフィルムの融解開始温度(Ｔim)＝２４２℃、融点(Ｔpm)＝２５４℃であった。

＜ポリエステル５の製造法＞
ポリエステル１を２５部とポリエステル３を７５部ブレンドした。ポリエステル５に含まれるポリブチレンテレフタレートの量は２５％、ジカルボン酸中のイソフタル酸量は１１モル％であった。この原料から得られるポリエステルフィルムの融解開始温度(Ｔim)＝１９５℃、融点(Ｔpm)＝２１７℃であった。

＜ポリエステル６の製造法＞
ポリエステル１を２５部とポリエステル２を７５部ブレンドした。ポリエステル６に含まれるポリブチレンテレフタレートの量は２５％、ジカルボン酸中のイソフタル酸量は１７モル％であった。この原料から得られるポリエステルフィルムの融解開始温度(Ｔim)＝２００℃、融点(Ｔpm)＝２１１℃、２２０℃のダブルピークであった。

＜ポリエステル７の製造法＞
ポリエステル１を１０部とポリエステル３を９０部ブレンドした。ポリエステル７に含まれるポリブチレンテレフタレートの量は１０％、ジカルボン酸中のイソフタル酸量は１４モル％であった。この原料から得られるポリエステルフィルムの融解開始温度(Ｔim)＝１９５℃、融点(Ｔpm)＝２１７℃であった。

ポリエステル４とポリエステル５のペレットをそれぞれ別の単軸押出機に溶融させて、積層ダイを用い ポリエステル４（Ｂ層）／ポリエステル５（Ａ層）／ポリエステル４（Ｂ層）の構成の２種３層積層ポリエステル樹脂を表面温度３０℃の冷却ドラムに押出して急冷し、厚さ約２９０μmの未延伸フィルムを得た。次いで、７０℃にて縦方向に４．０倍延伸した後、テンター内で予熱工程を経て８０℃で４．５倍の横延伸、２３５℃で５秒間の熱処理を行い、厚さ１６μｍの積層ポリエステルフィルムを得た。Ｂ層／Ａ層／Ｂ層の厚み構成は、１．０μｍm／１４．０μｍ／１．０μｍだった。得られたフィルムの性を下記表１に示す。このフィルムは手切れ性が良く、ラミネートフィルムの手切れ性も良好であった。

Ｂ層／Ａ層／Ｂ層の厚み構成を２．０μｍ／２８．０μｍ／２．０μｍにした以外は実施例１と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表１に示す。このフィルムは手切れ性が良く、ラミネートフィルムの手切れ性も良好であった。

縦延伸倍率を３．５倍、横延伸倍率を４．４倍にした以外実施例１と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表１に示す。このフィルムは手切れ性が良く、ラミネートフィルムの手切れ性も良好であった。

Ａ層の原料にポリエステル６を使用した以外は実施例３と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表１に示す。このフィルムは手切れ性が良く、ラミネートフィルムの手切れ性も良好であった。

Ａ層の原料にポリエステル７を使用した以外は実施例１と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表１に示す。このフィルムは手切れ性が良く、ラミネートフィルムの手切れ性も良好であった。

（比較例１）
Ｂ層／Ａ層／Ｂ層の厚み構成を２．５μｍ／１１．０μｍ／２．５μｍにした以外は実施例１と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表２に示す。このフィルムは単枚での手切れ性は良かったが、ラミネートフィルムの手切れ性は良好といえるものではなかった。

（比較例２）
横延伸後の熱処理温度を２０５℃とした以外は実施例３と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表２に示す。このフィルムは単枚での手切れ性は良かったが、ラミネートフィルムの手切れ性は良好といえるものではなかった。

（比較例３）
縦延伸倍率を３．５倍、横延伸倍率を４．４倍とし、Ｂ層／Ａ層／Ｂ層の厚み構成を２．０μｍ／１２．０μｍ／２．０μｍにした以外は実施例３と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表２に示す。このフィルムは単枚での手切れ性およびラミネートフィルムの長手方向の手切れ性は良好であったが、ラミネートフィルムの幅方向の手切れ性は十分とはいえるものではなかった。

（比較例４）
縦延伸倍率を３．３倍、横延伸倍率を４．６倍とした以外は実施例１と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表２に示す。このフィルムは単枚での手切れ性およびラミネートフィルムの長手方向の手切れ性は良好であったが、ラミネートフィルムの幅方向の手切れ性は十分とはいえるものではなかった。

（比較例５）
Ａ層の原料にポリエステル３を使用した以外は実施例２と同じ方法で積層ポリエステルフィルムを作成した。得られたフィルムの特性を下記表２に示す。このフィルムは巻取り工程およびスリット工程でフィルムが容易に破断し、製膜が非常に困難であった。

上記表１中、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレート、ＰＢＴはポリブチレンテレフタレート、ＩＰＡはイソフタル酸をそれぞれ意味する。
きる。

上記表１中、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレート、ＰＢＴはポリブチレンテレフタレート、ＩＰＡはイソフタル酸をそれぞれ意味する。

本発明のフィルムは、例えば、工業資材、医薬品、衛生資材、食品等の包装材料として好適に利用することができる。

Claims (1)

1. ブチレンテレフタレート単位を含むポリエステル層（Ａ）の両面にポリエステル層（Ａ）の融点より１０℃以上高いポリエステル層（Ｂ）を積層し、フィルムの長手方向および幅方向の端裂抵抗値が８０Ｎ以下であり、破断伸び率が５０％以下であることを特徴とする二軸延伸ポリエステルフィルム。