JP2007099999A - 直線カット性ポリアミド系フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
優れた直線カット性を有すると共に、低熱水収縮性や厚み精度にも優れた特性を有し、例えば食品、薬品、工業製品等の包装袋の基材フィルムとして好適に使用できる、直線カット性ポリアミド系フィルム及びその製造方法を得る。
【解決手段】
脂肪族ポリアミド重合体(A)を55〜79質量%と、芳香族ポリアミド重合体(B)を21〜45質量%とを含むフィルムであり、直線カット性(フィルムの流れ方向に直線を引き、200mm裂いたときの直線からのズレ量の絶対値)が5.0mm以下、95℃×5分におけるフィルムの流れ方向の熱水収縮率が3.0%以下、フィルムの幅方向の厚み変動率が平均厚みの10%以下であることを特徴とする直線カット性ポリアミド系フィルム。
【選択図】 なし
Description
上記の直線カット性や易開封性が劣るフィルムを用いた包装袋を開封する場合、引き裂くのに大きな力を要したり、直線的に引き裂けないというトラブルがしばしば発生する。このような場合には内容物を取り出すことができなくなったり、開封と同時に内容物が飛散して無駄になるばかりでなく、特に内容物が液状、半流動性あるいは粉状の場合には、衣服などを汚したりする事故が起きやすい。
しかし、チューブラー式同時二軸延伸法で製膜したフィルムは幅方向の厚み変動率が大きく、この厚み変動より、シワが発生したり、タルミが発生して印刷見当がずれたり、フィルムパスが蛇行して印刷ピッチがずれる等の問題となり印刷やラミネート時でのトラブルが発生し易い。
厚み精度の良いフィルムの製膜方法のひとつとして、逐次二軸延伸法が知られているが、上記のポリアミド系フィルムを逐次二軸延伸法で、MD、TDともに2.8倍以上の延伸倍率で延伸を行うと、ボーイング現象が主な原因で、得られたフィルムの端部での直線カット性が低下するという問題があった。
即ち、本発明は、以下の直線カット性ポリアミド系フィルム及びその製造方法を提供するものである。
1.脂肪族ポリアミド重合体(A)を55〜79質量%と、芳香族ポリアミド重合体(B)を21〜45質量%とを含むフィルムであり、直線カット性(MDに直線を引き、200mm裂いたときの直線からのズレ量の絶対値)が5.0mm以下、95℃×5分におけるフィルムの流れ方向(MD)の熱水収縮率が3.0%以下、フィルムの幅方向(TD)の厚み変動率が平均厚みの10%以下であることを特徴とする直線カット性ポリアミド系フィルム。
2. 脂肪族ポリアミド重合体(A)がナイロン6、芳香族ポリアミド重合体(B)がポリメタキシリレンアジパミドからなることを特徴とする上記1記載の直線カット性ポリアミド系フィルム。
3. フラットダイから押出された未延伸フィルムをMDに2.8倍未満、TDに2.8倍以上の延伸倍率でテンター式逐次二軸延伸法により延伸した後、200℃以上、且つ上記脂肪族ポリアミド重合体(A)の補外融解開始温度より10℃高い温度以下で熱固定を行う事を特徴とする直線カット性ポリアミド系フィルムの製造方法。
4.上記3記載のMDの延伸倍率が2.4倍以上であることを特徴とする直線カット性ポリアミド系フィルムの製造方法。
5. 上記1又は2のいずれかに記載の直線カット性ポリアミド系フィルムが、積層体の構成成分であることを特徴とするラミネートフィルム。
6. 上記5記載のラミネートフィルムからなる袋体。
まず、本発明の直線カット性ポリアミド系フィルムは、脂肪族ポリアミド重合体(A)と、芳香族ポリアミド重合体(B)とを特定比率で含んでいる。
ここで、脂肪族ポリアミド重合体(A)としては、特に制限はないが、環状ラクタムの開環重合物、アミノカルボン酸の重縮合物、ジカルボン酸とジアミンとの重縮合物などが挙げられる。具体的には、ナイロン6と称されるε−カプロラクタムの単独重合体、あるいはナイロン66と称されるポリヘキサメチレンアジパミド等が安価に入手でき、かつ、延伸操作を円滑に遂行し得る点から好ましい。
具体的には、ポリメタキシリレンアジパミド、ポリメタキシリレンピメラミド、ポリメタキシリレンアゼラミド、ポリパラキシリレンアゼラミド、ポリパラキシリレンデカナミドなどの単独重合体、メタキシリレン/パラキシリレンアジパミド共重合体、メタキシリレン/パラキシリレンピメラミド共重合体、メタキシリレン/パラキシリレンアゼラミド共重合体、メタキシリレン/パラキシリレンセパカミド共重合体などの共重合体が挙げられるが、ポリメタキシリレンアジパミド(以下、「MXD6」という)が強度やガスバリア性等の基本特性に優れ、工業的にも比較的入手し易い点から好ましい。
ナイロン塩の成分であるジアミン類には、ヘキサメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン、ピペラジンビスプロピルアミン、ネオペンチルグリコールビスプロピルアミンなどの異節環または異原子含有ジアミン等があり、また、ジカルボン酸類には、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジガルボン酸などの環状脂肪族ジカルボン酸等が挙げられる。
ここで、脂肪族ポリアミド重合体(A)と芳香族ポリアミド重合体(B)の混合物は、原料重合体(ペレットなど)同士を混合したものや、これらに本発明のポリアミド系フィルムを製造する際に発生する規格外フィルムや切断端材(耳トリム)を混合したものであってもよい。
ポリオレフィン類としては、主鎖中にポリエチレン単位及び/又はポリプロピレン単位を50質量%以上含むものが挙げられ、無水マレイン酸等でグラフト変性していてもよい。ポリエチレン単位、ポリプロピレン単位以外の構成単位としては、酢酸ビニルあるいはその部分けん化物、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、あるいはこれらの部分金属中和物(アイオノマー類)、ブテン等の1−アルケン類、アルカジエン類、スチレンなどが挙げられる。ポリオレフィン類としては、これらの構成単位を複数含むものでもよい。
また、ポリエステルエラストマー類としては、ポリブチレンテレフタレートとポリテトラメチレングリコールを組み合わせたポリエーテル・エステルエラストマーや、ポリブチレンテレフタレートとポリカプロラクトンを組み合わせたポリエステル・エステルエラストマーなどがあげられる。
これらの耐屈曲ピンホール性改良材は単独でも2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
(1)直線カット性(MDに直線を引き、200mm裂いたときの直線からのズレ量の絶対値)が5.0mm以下であることが必要である。ここで、直線カット性が5.0mm以下であれば、包装袋などの開封時に直線的に引き裂くことができ、内容物を取り出せなくなったり、開封と同時に内容物が飛散することも抑えることができる。
(2)95℃×5分におけるフィルムの流れ方向(MD)の熱水収縮率が3.0%以下であることが必要である。ここで、MDの熱水収縮率が3.0%以下であれば、印刷、ラミネート等の工程での熱収縮によるピッチずれ等のトラブルの発生を抑えることができる。
(3)フィルムの幅方向(TD)の厚み変動率が平均厚みの10%以下であることが必要である。ここで、厚み変動率が平均厚みの10%以下であれば、厚みムラに起因するシワの発生や、タルミが発生して印刷見当がずれたり、フィルムパスが蛇行して印刷ピッチがずれる等のトラブルの発生を抑えることができる。
すなわち、上記したポリアミド系重合体を原料として用いて、まず、実質的に無定形で配向していないフィルム(以下、「未延伸フィルム」という)を得る。この未延伸フィルムの製造は、例えば、上記原料を押出機(相分離構造の制御の点などから単軸押出機が好ましい)により溶融し、フラットダイから押出した後、急冷することによりフラット状の未延伸フィルムとする押出法を採用することができる。押出機に供給する原料は、上記した脂肪族ポリアミド重合体(A)と芳香族ポリアミド重合体(B)の両樹脂のペレットをあらかじめ溶融、混練して作製したペレットでも、両樹脂のペレットを単にブレンダでドライブレンドした混合ペレットでもよい。
二軸延伸の方法としては、テンター式逐次二軸延伸方法にて延伸することが本発明において重要である。テンター式逐次二軸延伸方法の場合には、未延伸フィルムを50〜110℃の温度範囲に加熱し、ロール式縦延伸機によって縦方向に2.8倍未満、好ましくは、2.4倍以上、2.8倍未満、より好ましくは、2.60倍以上、2.74倍以下に延伸することが重要である。
ここで、縦延伸倍率が2.4倍未満では、延伸ムラが発生し厚みが不均一になったり、配向不足のためにフィルムの強度が低下したり、直線カット性も低下する。さらに、延伸ムラが著しい場合は製膜できないこともある。一方、縦延伸倍率が2.8倍以上では、ボーイング現象が主な原因で、得られた二軸延伸フィルムの端部での直線カット性が低下するという問題が発生しやすい。
ここで、横延伸倍率が2.8倍未満では横延伸倍率が低すぎ、未延伸部分が残る等の延伸ムラが発生し、厚みが不均一になったり、配向不足のためにフィルムの強度が低下するという問題がある。
ここで、熱固定温度が200℃以上で、処理時間が1秒以上であれば、MDの熱水収縮率を3.0%以下に抑えることができ、印刷、ラミネート等の工程で収縮してしまいピッチがずれる等のトラブルの発生を抑えることができる。一方、熱固定温度が上記した脂肪族ポリアミド重合体(A)の補外融解開始温度より10℃高い温度以下で、処理時間が2分以下であれば、熱固定中のフィルムの溶融や結晶化の応力による破断を防ぎ機械物性の良好なフィルムを得ることができる。
なお、上記した補外融解開始温度とは、JIS K 7121:1987に記載されている示差走査熱量測定(DSC)における融解ピークの低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、融解ピークの低温側の曲線に勾配が最大になる点で引いた接線の交点から求められる温度のことである。
得られたフィルムの両端部、及び中央の三点から、MDに300mm×TDに180mmに、各2枚ずつ切り出し、MDと正確に平行な線を、30mm間隔でひく、次にこの線の上にフェザー刃を用いて端から50mmのところまで切れ目を入れ、短冊状にし、試験片を作製する。次に、試験片を測定者の正面に、MDが真っ直ぐ前を向く方法に、平らなすりガラスの上に置く。ここで、右手引きの場合は右手で試験片の右端の短冊部分を持ち、左手はその隣の短冊部分を押さえる。短冊部分を持った右手を、ゆっくり、真っ直ぐに手前に引く。この動作を右端から順に5回行う。左引きの場合は逆の動作を行う。
引裂はじめから200mmのところでの、予めMDに引いた線からずれた幅、すなわち、MDに直線を引き、200mm裂いたときの直線からのズレ量の絶対値をL(mm)とし、直線カット性の指標とした。
以上の試験を、右手引き、左手引きそれぞれについて試験を行い、平均値(平均値の少数第ニ位を四捨五入)を取り、両端部、及び中央の六点のうち、最も大きいものについて以下の評価を行った。
L(mm)が5.0mm以下のものは(○)、5.0mmを超えるものは(×)
得られたフィルムの両端部、及び中央の三点から、MDに120mm×TDに120mmに切り出し、このサンプルのMDに約100mmの基準線を三本引く。このサンプルを23℃、50%RH雰囲気下に24時間放置し基準線を測長する。測長した熱処理前の長さをFとする。このサンプルを95℃に保持した熱水中に浸し、5分間加熱した後取り出す。さらに23℃、50%RH雰囲気下に30分放置した後、前記基準線を測長し、熱処理後の長さをGとする。
熱水収縮率を、下式で算出し、三本の平均値(平均値の少数第二位を四捨五入)をMDの熱水収縮率とし、両端部、及び中央の三点のうち、最大のものに関して、以下の評価を行った。
熱水収縮率=[(F―G)/F]×100(%)
MDの熱水収縮率が3.0%以下のものは(○)、3.0%を超えるものは(×)
打点式厚み計を用い、得られたフィルムの幅方向に20mm間隔で厚みを測定し、そのときの最大値をTmax、最小値をTmin、全測定点を合計し測定点数で割った平均値をTaveとした。
厚み変動率を下式で算出(少数第一位を四捨五入)し、以下の評価を行った。
厚み変動率=[(Tmax−Tmin)/Tave]×100(%)
厚み変動率が10%以下のものは(○)、10%を超えるものは(×)
脂肪族ポリアミド重合体(A)として、ナイロン6「三菱エンジニアリングプラスチックス(株)、商品名ノバミッド 1022、補外融解開始温度:215℃」を、芳香族ポリアミド重合体(B)としてMXD6「三菱ガス化学(株)製、商品名MXナイロン S6007」を用い、ナイロン6を65質量%と、MXD6を35質量%とを、ドライブレンドにて混合し、これを65mmφ単軸押出機(L/D=28)に投入し、設定温度260℃にて溶融、混練し、Tダイにて押出し、30℃のキャストロールに密着急冷し、約140μmの未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを60℃の条件下でロール式延伸機にて縦方向に2.7倍延伸し、次いで、この縦延伸フィルムの端部をテンタークリップで保持し、テンターオーブン内で100℃の条件下で横方向に3.4倍に延伸した後、215℃で6秒間の熱固定を行った。熱固定を行った後のフィルムは、クリップの把持部に相当する両端部分はトリミングし、トリミング後のフィルムをロール状に巻き取り、厚さが約15μmの二軸延伸フィルムを得た。得られたフィルムを用いて評価した結果を表1に示した。
実施例1で、MXD6の比率を21質量%とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、MXD6の比率を45質量%とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、縦方向の延伸倍率を2.4倍とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、延伸後の熱固定温度を200℃とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、延伸後の熱固定温度を225℃とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、MXD6の比率を15質量%とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、MXD6の比率を50質量%とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、縦方向の延伸倍率を2.3倍とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、縦方向の延伸倍率を3.0倍とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、延伸後の熱固定温度を190℃とした以外は同様の方法でフィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
実施例1で、延伸後の熱固定温度を230℃とした以外は同様の方法で検討を行ったが、テンター内でフィルムの破断が頻発し、連続して製膜することができなかった。その結果を表1に示した。
脂肪族ポリアミド重合体(A)として、ナイロン6「三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、商品名ノバミッド 1022」を、芳香族ポリアミド重合体(B)としてMXD6「三菱ガス化学(株)製、商品名MXナイロン S6007」を用い、ナイロン6を65質量%と、MXD6を35質量%とを、ドライブレンドにて混合し、これを65mmφ単軸押出機(L/D=28)に投入し、設定温度260℃にて溶融、混練し、丸ダイを用い未延伸フィルムとして押出したのち、水で急冷する事により、円筒状の約150μmの未延伸フィルムを得た。
得られた未延伸フィルムを一対のニップロール間に挿通した後、中にエアーを圧入しながらヒータで加熱すると共に、延伸開始点にエアーリングよりエアーを吹き付けてバブル状に膨張させ、下流側の一対のニップロールで引き取ることにより、チューブラー法によるMD方向及びTD方向の同時二軸延伸を行った。この延伸の際の倍率は、MDが3.0倍、TDが3.3倍であった。
次いで、この延伸フィルムの端部をテンタークリップで保持し、テンターオーブン内にて215℃で6秒間の熱固定を行った。熱固定を行った後のフィルムは、クリップの把持部に相当する両端部分はトリミングし、トリミング後のフィルムをロール状に巻き取り、全体の厚さが約15μmの二軸延伸フィルムを得、同様の評価を行った。その結果を表1に示した。
これに対して、MXD6の含有率が本件発明の範囲外である比較例1、比較例2、および縦延伸倍率が高い比較例4については、いずれも直線カット性に劣ることが分かる。縦延伸倍率が低い比較例3は、延伸ムラが発生し、厚み変動率が大きいフィルムであった。熱固定温度が低い比較例5では、MDの熱水収縮率が大きいため、印刷、ラミネート等の工程で収縮してしまいピッチがずれる等のトラブルが発生しやすいという問題がある。一方、熱固定温度が高い比較例6では、テンター内で破断が頻発し、連続して製膜することができなかった。チューブラー式同時二軸延伸法にて製膜した比較例7は、厚み変動率が大きく、シワやタルミが発生して印刷見当がずれたり、フィルムパスが蛇行して印刷ピッチがずれる等の原因となり印刷やラミネート時でのトラブルが発生しやすいという問題がある。
Claims (6)
- 脂肪族ポリアミド重合体(A)を55〜79質量%と、芳香族ポリアミド重合体(B)を21〜45質量%とを含むフィルムであり、直線カット性(MDに直線を引き、200mm裂いたときの直線からのズレ量の絶対値)が5.0mm以下、95℃×5分におけるフィルムの流れ方向(MD)の熱水収縮率が3.0%以下、およびフィルムの幅方向(TD)の厚み変動率が平均厚みの10%以下であることを特徴とする直線カット性ポリアミド系フィルム。
- 脂肪族ポリアミド重合体(A)がナイロン6、芳香族ポリアミド重合体(B)がポリメタキシリレンアジパミドからなることを特徴とする請求項1記載の直線カット性ポリアミド系フィルム。
- フラットダイから押出された未延伸フィルムをMDに2.8倍未満、TDに2.8倍以上の延伸倍率でテンター式逐次二軸延伸法により延伸した後、200℃以上、且つ上記脂肪族ポリアミド重合体(A)の補外融解開始温度(JIS K 7121に準拠して測定)より10℃高い温度以下で熱固定を行う事を特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の直線カット性ポリアミド系フィルムの製造方法。
- 請求項3記載のMDの延伸倍率が2.4倍以上であることを特徴とする直線カット性ポリアミド系フィルムの製造方法。
- 請求項1又は2のいずれかに記載の直線カット性ポリアミド系フィルムが、積層体の構成成分であることを特徴とするラミネートフィルム。
- 請求項5記載のラミネートフィルムからなる袋体。
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