JP2015044980A - 二軸延伸ポリプロピレンフィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】ボーイングの低減された二軸延伸ポリプロピレンフィルムを提供する。
【解決手段】二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、フィルムを構成するポリプロピレン樹脂が下記1)〜3)の条件を満たし、ボーイング率が1%以下であることを特徴とする二軸延伸ポリプロピレンフィルム。1)230℃、2.16kgfで測定されるメルトフローレート(MFR)の範囲が1〜20g/10分である。2)質量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)の下限が5.5である。3)z+1平均分子量(Mz+1)/数平均分子量(Mn)の下限は50である。
【選択図】なし

Description

本発明は、延伸ポリプロピレンフィルムに関する。更に詳しくは、フィルム成形時のボーイングが少なく、幅方向に物性差の少ない二軸延伸ポリプロピレンフィルムに関する。
熱可塑性樹脂延伸フィルムは、包装及び工業用途、その他の用途に供せられており、フィルムのどの部分でも同じ物性値であることが望ましい。しかしながら、通常の二軸延伸フィルム製造工程では、横延伸と熱固定とを連続に同一のテンターで行う場合において、テンターに入る前のフィルムの面上に幅方向に沿って(フィルムの進行方向(MD方向)と直角に(TD方向))直線を描いておくと、テンターを出たフィルムには凹型の変形が残る。この現象がボーイング現象と称されているものであり、結果として、フィルムの中央部分と側端部分とでは分子配向状態が同一でなく、フィルムの幅方向の物性値が不均一になっていると考えられている。延伸工程によって生じるMD方向の延伸応力や、熱固定工程によって発生する収縮応力は、テンター内においてフィルムの両端はクリップに把持されている端部に対し、中央部は把持手段の影響が低く拘束力が弱くなるために遅れが生じることが、ボーイング現象の原因と考えられている。
このようなボーイング現象によってフィルムの幅方向で配向主軸の角度が異なる傾向が生じてくる。この結果、例えば縦方向の熱収縮率、熱膨張率、湿潤膨張率、屈折率等の物性値がフィルムの幅方向で異なってくる。このため、包装用途の一例として、印刷ラミネート加工、製袋工程等において印刷ピッチずれ、斑の発生、カーリング、蛇行などのトラブルの原因になっている。
ボーイング現象を低減させることを目的として、横延伸工程と熱固定工程との間に20℃から150℃の緩和工程を介在させ、実質冷却工程を設けた製造法が提案されている(特許文献1)。しかし、この冷却工程の長さについては全く記載されていないばかりか、ボーイング現象の減少の効果も全く不明である。
更に、ボーイング現象を減少ないし解消する技術として、横延伸工程と熱固定工程との間にニップロール群を設置するフィルムの製造法が提案されている(特許文献2)。しかし、この技術ではニップロールを設置する中間帯の温度がガラス転移温度以上で、ニップ点でのフィルムの剛性が低いため改善策としては効果が少ない。
又、横延伸終了後のフィルムを両端部を把持しながら中央部付近の狭い範囲のみをニップロールによって強制的な前進をもたらす工程が提案されている(特許文献3)。さらには、横延伸直後のフィルムをガラス転移点温度以下に冷却した後、多段に熱固定を行い、熱固定と同時に横方向に伸張する技術(特許文献4)、縦延伸後、テンターで横延伸、熱処理するフィルムの製造方法において、横延伸ゾーンと熱処理ゾーンとの間に側端部分のみをガラス転移点以上熱処理温度以下の温度の予熱ゾーンを設置する技術(特許文献5)、横延伸後のフィルムを横延伸温度以下に冷却した後、多段に昇温させながら横方向に再度伸張する技術(特許文献6)、フィルムの走行方向を逆転させて横延伸、熱固定をする技術(特許文献7、8)が提案されている。しかしながら、これらのプロセスの改良による方法は、プロセスの複雑化や安定性に疑問がある。
特公昭35−11774号公報 特開昭50−73978号公報 特公昭63−24459号公報 特公昭62−43856号公報 特開昭62−183327号公報 特開平1−165423号公報 特公平1−25694号公報 特公平1−25696号公報
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、ボーイングが少なく、幅方向に物性の均一な二軸延伸フィルムを製造することにより、製品のロスを低減し、コストダウン可能なフィルムを提供することにある。
本発明者らは、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、分子量分布を制御することによりボーイングを減少させることができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、フィルムを構成するポリプロピレン樹脂が下記1)〜3)の条件を満たし、ボーイング率が1%以下であることを特徴とする二軸延伸ポリプロピレンフィルムである。
1)230℃、2.16kgfで測定されるメルトフローレート(MFR)の範囲が1〜20g/10分である。
2)質量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)の下限が5.5である。
3)z+1平均分子量(Mz+1)/数平均分子量(Mn)の下限は50である。
この場合において、前記フィルムは、長手方向の延伸倍率は3〜8倍であり、幅方向の延伸倍率は4〜20倍で延伸されたものであることが好ましい。
本発明はボーイングの少ない二軸延伸ポリプロピレンフィルムに関する。本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂は、メルトフローレート、分子量分布、に関して、以下の特徴を有するものである。
(ポリプロピレン樹脂のメルトフローレート)
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体の230℃、2.16kgfで測定されるメルトフローレート(MFR)の下限は、1g/10分であることが重要である。全体のMFRの下限は、好ましくは1.2g/10分であり、より好ましくは1.4g/10分であり、さらに好ましくは1.5g/10分であり、特に好ましくは1.6g/10分である。上記範囲であると機械的負荷が小さく延伸が容易となる。一方、全体のMFRの上限は好ましくは20g/10分であり、より好ましくは17g/10分であり、さらに好ましくは15g/10分であり、特に好ましくは14g/10分であり、最も好ましくは13g/10分である。上記範囲であると延伸が容易となったり、厚み斑が小さくなったり、延伸温度や熱固定温度が上げられやすく熱収縮率がより低くなる。
(ポリプロピレン樹脂の構成モノマー)
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂は、プロピレンモノマーのみから得られるプロピレン単独重合体であっても、共重合モノマーとの共重合体であっても良い。共重合モノマー種としてはエチレン、ブテン等のオレフィンが好ましい。
ポリプロピレン樹脂におけるプロピレン以外の共重合モノマー量の上限は10mol%である。共重合モノマー量の上限は、好ましくは9mol%であり、より好ましくは8mol%である。上記範囲であると結晶性が向上し、フィルムとしての必要な剛性を有する。
(ポリプロピレン樹脂の分子量分布)
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムの特徴の一つは、構成するポリプロピレン樹脂の分子量分布状態にある。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂は、例えば質量平均分子量(Mw)が10万程度の低分子量の成分を主とし、さらに例えば質量平均分子量(Mw)が150万程度の非常に分子量の高い高分子量成分が含まれている。低分子量成分の含有量を増やすことでボーイング現象を低減できていると考えられる。一方、低分子量のポリプロピレン樹脂は加熱軟化した場合の溶融張力が低く、一般には延伸フィルムとすることはできない。そこに高分子量成分を数%〜数十%存在させることで延伸を可能にさせ、本発明の延伸フィルムの効果を達成しているものと考えられる。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂は、まず、分子量分布が広いことが特徴である。一般的に分子量分布の広さは、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフー(GPC)を用いて測定される質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)で表すことができる。
本発明においては、Mw/Mnの下限は5.5であることが重要である。Mw/Mnの下限は、好ましくは6であり、より好ましくは6.5であり、さらに好ましくは7であり、特に好ましくは7.2である。上記未満であるとボーイングの低減量が少なく、本願の効果が得られない。一方、Mw/Mnの上限は好ましくは30であり、より好ましくは25であり、さらに好ましくは20であり、特に好ましくは15であり、最も好ましくは13である。上記を超えると現実的な樹脂の製造が困難になることがある。
また、高分子量成分を重視した平均分子量としてはZ+1平均分子量(Mz+1)があり、Mz+1/Mnにより分子量分布の程度をより正確に表すことができる。
本発明においては、Mz+1/Mnの下限は50であることが好ましい。Mz+1/Mnの下限は、好ましくは60であり、より好ましくは70であり、さらに好ましくは80であり、特に好ましくは90である。上記未満であるとボーイングの低減量が少なく、本願の効果が得られない。一方、Mz+1/Mnの上限は好ましくは300であり、より好ましくは200である。上記を超えると現実的な樹脂の製造が困難になることがある。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体の数平均分子量(Mn)の下限は好ましくは20000であり、より好ましくは22000であり、さらに好ましくは24000であり、特に好ましくは26000であり、最も好ましくは27000である。上記範囲であると延伸が容易となる、厚み斑が小さくなる、延伸温度や熱固定温度が上げられやすく熱収縮率が低くなるという利点が得られる。一方、全体のMnの上限は好ましくは65000であり、より好ましくは60000であり、さらに好ましくは55000であり、特に好ましくは53000であり、最も好ましくは52000である。上記範囲であるとボーイングの低減量について、本願の効果が得られやすくなったり、延伸容易となる。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体のGPCで得られる質量平均分子量(Mw)の下限は好ましくは250000であり、より好ましくは260000であり、さらに好ましくは270000であり、特に好ましくは280000であり、最も好ましくは290000である。上記範囲であると延伸が容易となる、厚
み斑が小さくなる、延伸温度や熱固定温度が上げられやすく熱収縮率が低くなるという利点が得られる。一方、全体のMwの上限は好ましくは500000であり、より好ましくは450000であり、さらに好ましくは400000であり、特に好ましくは380000であり、最も好ましくは370000である。上記範囲であると機械的負荷が小さく延伸容易となる。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体のMz+1の下限は好ましくは2500000であり、より好ましくは3000000であり、さらに好ましくは3300000であり、特に好ましくは3500000であり、最も好ましくは3700000である。上記範囲であると高分子量成分が十分であり、本発明の効果が得られやすい。一方、全体のMz+1の上限は好ましくは40000000であり、より好ましくは35000000であり、さらに好ましくは30000000である。上記範囲であると現実的な樹脂の製造が容易であったり、延伸が容易となったり、フィルム中のフィッシュアイが少なくなる。
また、高分子量成分を重視した平均分子量としてはZ平均分子量(Mz)もあり、本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体のMzの下限は好ましくは1000000であり、より好ましくは1200000であり、さらに好ましくは1300000であり、特に好ましくは1400000であり、最も好ましくは1500000である。上記範囲であると高分子量成分が十分で、本発明の効果が得られやすい。一方、全体のMzの上限は好ましくは15000000である。上記範囲であると現実的な樹脂の製造が容易であったり、延伸が容易となったり、フィルム中のフィッシュアイが少なくなる。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂の分子量分布曲線でのピーク値(Mp)の下限は好ましくは50000であり、より好ましくは60000であり、さらに好ましくは70000であり、特に好ましくは75000である。上記範囲であると延伸が容易となったり、厚み斑が小さくなったり、延伸温度や熱固定温度が上げられやすく熱収縮率がより低くなるといった利点が得られる。一方、Mpの上限は好ましくは150000であり、より好ましくは130000であり、さらに好ましくは120000であり、特に好ましくは115000である。上記範囲であると延伸も容易となる。
分子量が小さいほど、高分子鎖の絡み合いが少なくなるので、残留応力が少なくなるために、低分子量成分が多いことが好ましい。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムを構成するポリプロピレン樹脂全体のGPC積算カーブを測定した場合、分子量10万以下の成分の量の下限は好ましくは35質量%であり、より好ましくは38質量%であり、さらに好ましくは40質量%であり、特に好ましくは41質量%であり、最も好ましくは42質量%である。上記範囲であるとボーイングが低減でき、本願の効果が得られやすくなったり、延伸が容易となる。一方、GPC積算カーブでの分子量10万以下の成分の量の上限は好ましくは65質量%であり、より好ましくは60質量%であり、さらに好ましくは58質量%であり、特に好ましくは56質量%であり、最も好ましくは55質量%である。上記範囲であると延伸が容易となったり、厚み斑が小さくなったり、延伸温度や熱固定温度が上げられやすく熱収縮率をより低く抑えることができる。
また、分子量1万以下程度の分子は分子鎖同士の絡み合いには寄与せず、可塑剤的に分子同士の絡み合いをほぐす効果が高いもで、分子量1万以下の成分の量が特定量含まれることで、ボーイングがさらに低減できるものと考えられる。
したがって、GPCで得られる分子量1万以下の成分の量の下限は好ましくは2質量%であり、より好ましくは2.5質量%であり、さらに好ましくは3質量%であり、特に好
ましくは3.3質量%であり、最も好ましくは3.5質量%である。上記範囲であるとボーイングが小さくなる本願の効果がより得られやすくなる。一方、分子量1万以下の成分の量の上限は好ましくは20質量%であり、より好ましくは17質量%であり、さらに好ましくは15質量%であり、特に好ましくは14質量%であり、最も好ましくは13質量%である。上記範囲であるとボーイングの低減効果が大きい。
このような分子量分布の特徴を有するポリプロピレン樹脂を形成するのに好適な高分子量成分と低分子量成分に関して説明するが、本発明の広い分子量分布を達成する手段としては、これに限定されるものではない。
(高分子量成分)
高分子量成分の230℃、2.16kgfで測定されるメルトフローレート(MFR)の下限は好ましくは0.0001g/10分であり、より好ましくは0.0005g/10分であり、さらに好ましくは0.001g/10分であり、特に好ましくは0.005g/10分である。上記範囲であると現実的に樹脂の製造が容易であったり、フィルムのフィッシュアイを低減できる。
高分子量成分の230℃、2.16kgfで測定されるMFRの上限は好ましくは0.5g/10分であり、より好ましくは0.35g/10分であり、さらに好ましくは0.3g/10分であり、特に好ましくは0.2g/10分であり、最も好ましくは0.1g/10分である。上記範囲であると全体のMFRを維持するために必要な高分子成分の量が少なくてすみ、本願の効果がより得られやすくなる。
高分子量成分のMwの下限は好ましくは500000であり、より好ましくは600000であり、さらに好ましくは700000であり、特に好ましくは800000であり、最も好ましくは1000000である。上記範囲であると全体のMFRを維持するために必要な高分子成分の量が少なくてすみ、成形性を維持したままボーイングが少なくなるなど本願の効果がより得られやすくなる。一方、高分子量成分のMwの上限は好ましくは10000000であり、より好ましくは8000000であり、さらに好ましくは6000000であり、特に好ましくは5000000である。上記範囲であると現実的に樹脂の製造が容易であったり、フィルムのフィッシュアイを低減できる。
高分子量成分の量の下限は、ポリプロピレン樹脂100質量%中、好ましくは2質量%であり、より好ましくは3質量%であり、さらに好ましくは4質量%であり、特に好ましくは5質量%である。上記範囲であると全体のMFRを維持するため低分子量成分の分子量を上げる必要がなく、高温での低い熱収縮率など本願の効果がより得られやすくなる。一方、高分子量成分の量の上限は、ポリプロピレン系樹脂100質量%中、好ましくは30質量%であり、より好ましくは25質量%であり、さらに好ましくは22質量%であり、特に好ましくは20質量%である。上記範囲であると延伸性が容易になったり、熱収縮率が低くなったりする。
(低分子量成分)
低分子量成分の230℃、2.16kgfで測定されるMFRの下限は好ましくは70g/10分であり、より好ましくは80g/10分であり、さらに好ましくは100g/10分であり、特に好ましくは150g/10分であり、最も好ましくは200g/10分である。上記範囲であるとボーイングを低減しやすくなる。一方、低分子量成分の230℃、2.16kgfで測定されるMFRの上限は好ましくは2000g/10分であり、より好ましくは1800g/10分であり、さらに好ましくは1600g/10分であり、特に好ましくは1500g/10分であり、最も好ましくは1400g/10分である。上記範囲であると全体でのMFRを維持しやすくなり、製膜性に優れる。
低分子量成分のMwの下限は好ましくは50000であり、より好ましくは53000であり、さらに好ましくは55000であり、特に好ましくは60000であり、最も好ましくは70000である。上記範囲であると全体でのMFRを維持しやすくなり、製膜性に優れる。一方、低分子量成分のMwの上限は好ましくは150000であり、より好ましくは140000であり、さらに好ましくは130000であり、特に好ましくは120000であり、最も好ましくは110000である。上記範囲であると結晶性が良くなるとともに、低分子量のブリードアウトが抑えられたり、耐衝撃性に優れたりする。
低分子量成分の量の下限は、ポリプロピレン樹脂100質量%中、好ましくは40質量%であり、より好ましくは50質量%であり、さらに好ましくは55質量%であり、特に好ましくは60質量%である。上記範囲であると低分子量成分が奏する高温での低い熱収縮率など本願の効果がより得られやすくなる。一方、低分子量成分の量の上限は、ポリプロピレン樹脂100質量%中、好ましくは98質量%であり、より好ましくは97質量%であり、さらに好ましくは96質量%であり、特に好ましくは95質量%である。上記範囲であると全体のMFRを維持するため低分子量成分の分子量を上げる必要がなく、本願の効果がより得られやすくなる。
高分子量成分、低分子量成分はそれぞれの成分に該当する2つ以上の樹脂の混合物であっても良く、その場合、上記した各成分の量の好適範囲は2つ以上の樹脂の合計量とする。
また本発明におけるポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレン系樹脂全体としてMFRを調整するために、上記の高分子量成分や低分子量成分以外の分子量を有する成分を含有していてもよい。また、分子鎖の絡み合いをほぐしやすくして延伸性などを調節するために、低分子量成分の分子量以下、特に分子量3万程度以下、さらには分子量1万程度以下のポリプロピレン樹脂を含有させても良い。
高分子量成分、低分子量成分をブレンドして好ましいポリプロピレン樹脂の分子量分布状態とするためには、例えば、低分子量成分の分子量が低めの場合は高分子量成分の分子量を上げる、高分子量成分の量を増やすなどして分布状態を調整すると共に、延伸フィルムとして製造しやすいMFRに調整することが好ましい。
つまり、本発明では、上記のような特徴的分子量分布を持つポリプロピレン樹脂を用いることで、ボーイングが非常に少ないフィルムを製造することが可能になった。
(ポリプロピレン樹脂の製造方法)
上記のポリプロピレン樹脂は、チーグラー・ナッタ触媒や、メタロセン触媒等の公知の触媒を用いて、原料となるプロピレンを重合させて得られる。分子量分布を広くするためには、チーグラー・ナッタ触媒等が好ましい。
プロピレンの重合方法としては公知の方法でよく、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン等の不活性溶剤中で重合する方法、液状のプロピレンやエチレン中で重合する方法、気体であるプロピレンやエチレン中に触媒を添加し、気相状態で重合する方法、または、これらを組み合わせて重合する方法等が挙げられる。
広い分子量分布を達成するための方法に特に制約はなく、公知の方法を用いることができる。すなわち、高分子量成分、低分子量成分を別々に重合した後に押出機などで混合しても良く、多段階の反応器を持つ一連のプラントにおいて多段階で重合しても良く、異なる重合性能を持つ触媒を混合して重合時に広い分子量分布を達成してもよく、触媒自体の性能により達成してもよい。特に、多段階の反応器を持つプラントを用い、高分子量成分と低分子量成分を重合ブレンドする方法が広く用いられている。
フィルム成形用樹脂組成物は、上記ポリプロピレン樹脂を主成分とするものであるが、
必要に応じて、添加剤やその他の樹脂を添加しても良い。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、粘着剤、防曇剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、無機または有機の充填剤等が挙げられる。その他の樹脂としては、本発明で用いられる特定のポリプロピレン樹脂以外のポリプロピレン樹脂、エチレンとα−オレフィンの共重合体であるランダムコポリマーや、各種エラストマー等が挙げられる。添加剤の添加量は、フィルム成形用樹脂組成物100質量部中50質量部以下であることが好ましく、その他の樹脂の添加量は、フィルム成形用樹脂組成物100質量部中80質量部以下であることが好ましい。これらは、ポリプロピレン樹脂とヘンシェルミキサー等でブレンドするか、事前に溶融混錬機を用いて作製したマスターペレットを所定の濃度になるようにポリプロピレンで希釈するか、予め全量を溶融混練して使用することができる。
延伸は、逐次二軸延伸であっても同時二軸延伸であってもよい。以下に特に好ましい例である縦延伸−横延伸の逐次二軸延伸のフィルムの製造方法を説明する。
まず、ポリプロピレン樹脂を単軸または二軸の押出機で加熱溶融させ、チルロール上に押し出して未延伸シートを得る。溶融押出しの際には、例えば、樹脂温度が200〜280℃となるようにして、Tダイよりシート状に押出し、10〜100℃の温度の冷却ロールで冷却固化することが好ましい。ついで、例えば120〜165℃の延伸ロールでフィルムを長手(MD)方向に3〜8倍に延伸し、引き続き幅(TD)方向に155℃〜175℃(より好ましくは158℃〜170℃)の温度で4〜20倍に延伸することが好ましい。さらに、好ましくは165〜175℃(より好ましくは166〜173℃)の雰囲気温度で1〜15%のリラックスを許しながら熱処理を施すことが好ましい。こうして得られた延伸ポリプロピレンフィルムには、例えば少なくとも片面にコロナ放電処理を施すことができ、その後、ワインダーで巻取ることによりロールサンプルを得ることができる。
MD方向の延伸倍率の下限は好ましくは3倍であり、より好ましくは3.5倍である。上記未満であると膜厚ムラとなることがある。一方、MD方向の延伸倍率の上限は好ましくは8倍であり、より好ましくは7倍である。上記を超えると引き続き行うTD方向の延伸がし難くなることがある。
MD方向の延伸温度の下限は好ましくは110℃であり、より好ましくは115℃であり、さらに好ましくは120℃である。上記未満であると機械的負荷が大きくなったり、厚みムラが大きくなったり、フィルムの表面粗れが起こることがある。一方、MD方向の延伸温度の上限は、温度が高い方が熱収縮率の点では好ましいが、ロールに付着し延伸し難くなることがあるので、好ましくは165℃であり、より好ましくは160℃であり、さらに好ましくは155℃であり、特に好ましくは150℃である。
TD方向の延伸倍率の下限は好ましくは4倍であり、より好ましくは5倍であり、さらに好ましくは6倍である。上記未満であると厚みムラとなることがある。一方、TD方向延伸倍率の上限は好ましくは20倍であり、より好ましくは17倍であり、さらに好ましくは15倍であり、特に好ましくは12倍である。上記を超えると延伸時に破断することがある。
TD方向の延伸の際には予熱することが好ましく、予熱温度は速やかに延伸温度付近にフィルム温度を上げるため、好ましくは延伸温度より10〜15℃高く設定する。
TD方向の延伸温度の下限は好ましくは145℃であり、より好ましくは150℃であり、さらに好ましくは152℃である。上記未満であると十分に軟化せずに破断したり、熱収縮率が高くなることがある。一方、TD方向の延伸温度の上限は好ましくは175℃であり、より好ましくは170℃であり、より好ましくは168℃である。ボーイング率を低くするためには温度は高い方が好ましいが、上記を超えると低分子量成分が融解、再結
晶化して表面粗れやフィルムが白化することがある。
延伸後のフィルムは熱固定することが好ましい。熱固定温度の下限は好ましくは155℃であり、より好ましくは157℃である。上記未満であると熱収縮率が高くなることがある。一方、熱固定温度の上限は好ましくは175℃であり、より好ましくは173℃である。上記を超えると低分子量成分が融解、再結晶化して表面粗れやフィルムが白化することがある。
熱固定時には、リラックス(緩和)させることが好ましい。リラックスの下限は好ましくは1%であり、より好ましくは2%であり、さらに好ましくは3%である。上記未満であると熱収縮率が高くなることがある。一方、リラックスの上限は好ましくは15%であり、より好ましくは10%であり、さらに好ましくは8%である。上記を超えると厚みムラが大きくなることがある。
フィルムの厚みは各用途に合わせて設定されるが、フィルム厚みの下限は好ましくは2μmであり、より好ましくは3μmであり、さらに好ましくは4μmである。フィルム厚みの上限は好ましくは300μmであり、より好ましくは200μmであり、さらに好ましくは150μmであり、特に好ましくは100μmであり、最も好ましくは50μmである。
このようにして得られた延伸ポリプロピレンフィルムは、通常、幅2000〜12000mm、長さ1000〜50000m程度のロールとして製膜され、ロール状に巻き取られる。さらに、各用途に合わせてスリットされ、幅300〜2000mm、長さ500〜5000m程度のスリットロールとして供される。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムは、上記の様な従来にはない優れた特性を有する。従って、幅方向で場所による物性の違いが少ないことから、製品のロスが少なく、低コストのフィルムを製造することができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例等によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
なお、以下の実施例、比較例における物性の測定方法は以下の通りである。
(1)メルトフローレート(MFR)(g/10分)
JIS−K7210に準拠し、温度230℃で測定した。
(2)分子量および分子量分布
分子量および分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて単分散ポリスチレン基準により求めた。
GPC測定での使用カラム、溶媒は以下のとおりである。
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼン
カラム:TSKgel GMHHR−H(20)HT×3
流量:1.0ml/分
検出器:RI
測定温度:140℃

数平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)、Z+1平均分子量(Mz+1)はそれぞれ、分子量校正曲線を介して得られたGPC曲線の各溶出位置の分子量(Mi)の分子数(Ni)により次式で定義される。
数平均分子量:Mn=Σ(Ni・Mi)/ΣNi
質量平均分子量:Mw=Σ(Ni・Mi2)/Σ(Ni・Mi)
Z+1平均分子量:Mz+1=Σ(Ni・Mi4)/Σ(Ni・Mi3)
分子量分布:Mw/Mn、Mz+1/Mn
また、GPC曲線のピーク位置の分子量をMpとした。
ベースラインが明確でないときは、標準物質の溶出ピークに最も近い高分子量側の溶出ピークの高分子量側のすそ野の最も低い位置までの範囲でベースラインを設定することとする。
得られたGPC曲線から、分子量の異なる2つ以上の成分にピーク分離を行った。各成分の分子量分布はガウス関数を仮定し、通常のポリプロピレンの分子量分布と同様になるようにMw/Mn=4とした。得られた各成分のカーブから、各平均分子量を計算した。
(3)立体規則性
メソペンタッド分率([mmmm]%)およびメソ平均連鎖長の測定は、13C−NMRを用いて行った。メソペンタッド分率は、「Zambelliら、Macromolecules,第6巻,925頁(1973)」に記載の方法に従い、メソ平均連鎖長は、「J.C.Randallによる、“Polymer Sequence Distribution”第2章(1977年)(Academic Press,New York)」に記載の方法に従って算出した。
13C−NMR測定は、BRUKER社製「AVANCE500」を用い、試料200mgをo−ジクロロベンゼンと重ベンゼンの8:2(体積比)の混合液に135℃で溶解させ、110℃で実施した。
(4)ボーイング率(単位:%)
縦延伸したテンター導入前の原反シートに横方向に直線を引き、テンターに導き所定の倍率で横延伸した後、テンターから出た二軸延伸されたフィルム上の上記直線における中央部の遅れの長さ(L)を測定した。フィルム幅(W)に対する比を求め、ボーイング率(L/W×100[%])とした。
(5)熱収縮率(単位:%)
JIS−Z1712に準拠して測定した。すなわち、延伸フィルムを20mm巾で200mmの長さでMD方向、TD方向にそれぞれカットし、熱風オーブン中に吊るして5分間加熱した。加熱後の長さを測定し、元の長さに対する収縮した長さの割合で熱収縮率を求めた。
(6)ヤング率(単位:GPa)
JIS−K7127に準拠してMD方向およびTD方向のヤング率を23℃で測定した。
(7)耐衝撃性(単位:J)
東洋精機製フィルムインパクトテスターを用いて、23℃にて測定した。
(8)厚み斑(厚み均一性)(単位:%)
巻き取ったフィルムロールから長さが1mの正方形のサンプルを切り出し、MD方向およびTD方向にそれぞれ10等分して測定用サンプルを100枚用意した。測定用サンプルのほぼ中央部の厚みを接触式のフィルム厚み計で測定した。そして、得られた100点のデータの平均値Aを求め、また最小値と最大値の差(絶対値)Bを求め、(B/A)×100の式を用いて計算した最小値と最大値の差の絶対値を平均値で除した値をフィルムの厚み斑とした。
(9)ヘイズ(単位:%)
JIS−K7105に従って測定した。
(10)密度(単位:g/cm3)
フィルムの密度は、JIS−K7112に従って密度勾配管法により測定した。
(実施例1)
ポリプロピレン樹脂として、Mw/Mn=7.7、Mz+1/Mn=140、MFR=5.0g/10分、メソペンタッド分率[mmmm]=97.3%であるプロピレン単独重合体(日本ポリプロ(株)製 ノバテック(登録商標)PP「SA4L」:共重合モノマー量は0mol%;以下「PP−1」と略する)を用いた。
このポリプロピレン樹脂を60mm押出機を用いて、250℃でTダイよりシート状に押出し、30℃の冷却ロールで冷却固化した後、135℃で長手方向(長さ方向)に4.5倍に縦延伸し、次いで両端をクリップで挟み、熱風オーブン中に導いて、170℃で予熱した後、160℃で幅方向(横方向)に8.2倍に横延伸し、次いで幅方向に6.7%のリラックスを掛けながら168℃で熱処理した。こうして得られたフィルムの片面にコロナ処理を行い、ワインダーで巻き取って、本発明の延伸ポリプロピレンフィルムとした。
得られたフィルムの厚みは20μmであり、その物性は表1および表2に示すとおりであった。表の結果から、このフィルムは、フィルムとしての一般的な特性を維持したまま、ボーイングが小さいフィルムを製造できていることが分かる。
(実施例2)
ポリプロピレン樹脂として、Mw/Mn=8.9、Mz+1/Mn=110、MFR=3.0g/10分、メソペンタッド分率[mmmm]=97.1%であるプロピレン単独重合体(サムスントタル(株)製「HU300」)を用い、横延伸の予熱温度を171℃、延伸温度を161℃、横延伸後の熱処理温度を170℃とした以外は、実施例1と同様な方法で延伸ポリプロピレンフィルムを得た。得られたフィルムの厚みは20μmであり、その物性は表1および表2に示すとおりであった。
(比較例1)
ポリプロピレン樹脂として、Mw/Mn=4、Mz+1/Mn=21、MFR=2.5g/10分、メソペンタッド分率[mmmm]=97.0%であるポリプロピレン系重合体(住友化学(株)製 住友ノーブレン(登録商標)「FS2011DG3」、エチレン量=0.6mol%)を用い、横延伸温度を125℃、縦延伸における予熱温度を168℃、延伸温度を155℃、熱処理温度を163℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、比較用の延伸ポリプロピレンフィルムを得た。
得られたフィルムの厚みは20μmであり、その物性は表1および表2に示すとおりであった。
本発明の延伸ポリプロピレンフィルムは、包装用途、工業用途に幅広く使用することができるが、幅方向に物性差が少ないのでコストダウンが可能である。

Claims (2)

  1. フィルムを構成するポリプロピレン樹脂が下記1)〜3)の条件を満たし、ボーイング率が1%以下であることを特徴とする二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
    1)230℃、2.16kgfで測定されるメルトフローレート(MFR)の範囲が1〜20g/10分である。
    2)質量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)の下限が5.5である。
    3)z+1平均分子量(Mz+1)/数平均分子量(Mn)の下限は50である。
  2. 前記二軸延伸ポリプロピレンフィルムが長手方向の延伸倍率が3〜8倍、幅方向の延伸倍率が4〜20倍で延伸された請求項1に記載の二軸延伸ポリプロピレンフィルム。
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