JP2017171740A - 滑り性の優れたポリアミドフィルム - Google Patents
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Abstract
Description
包装用途を中心に用いられるフィルムには、印刷、蒸着、ラミネート、製袋及び充填時の作業性に優れたものであることが要求されるが、従来のポリアミド系樹脂フィルムは、特に高湿度環境下で滑り性が悪化するという問題があり、特に梅雨期等の高湿度下環境での加工適性に問題があった。
例えば特許文献1〜3には無機フィラー添加によりフィルム表面に突起を形成させる方法が記載されている。特許文献4〜8には無機フィラーの表面を疎水化処理することにより、延伸時のフィラー界面のボイドによる無機フィラーの脱落やフィルムの白化を防止し滑り性を向上させることが記載されている。特許文献9〜11には更に滑り性を向上させる目的で無機フィラーに加えて滑剤を添加する方法が提案されている。ビスアミドや他の界面活性剤添加により滑り性は向上するが、特に高湿度環境下での滑り性は十分とはいえなかった。
すなわち、本発明は
(1)ポリアミド樹脂中に、無機フィラーと、0.03〜0.1重量%の長鎖脂肪酸系ビスアミドを含有してなり、高さ0.1μm以上の表面突起数が800個/mm2以上かつ高さ0.2μm以上の表面突起数が250個/mm2以下である二軸延伸ポリアミドフィルム、
(2)前記無機フィラーがシリカである上記(1)に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム、
(3)前記無機フィラーの比表面積が200m2/g以下である上記(1)または(2)に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム、
(4)前記無機フィラーの細孔容積が0.5ml/g以下である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の二軸延伸ポリアミドフィルム、
(5)前記無機フィラーが、シランカップリング剤により表面処理されたものである上記(1)〜(4)のいずれかに記載の二軸延伸ポリアミドフィルム、
(6)前記表面処理が前記シランカップリング剤を無機フィラーに対し3〜10重量%添加して行ったものである上記(5)に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム、
(7)前記無機フィラーの含有量が0.20〜0.60重量%である上記(1)〜(6)のいずれかに記載の二軸延伸ポリアミドフィルム、
(8)前記ポリアミド樹脂の主成分がナイロン6である上記(1)〜(7)のいずれかに記載の二軸延伸ポリアミドフィルム、
(9)厚みが30μm以下、23℃、90%RHのフィルム同士の静摩擦係数が0.50以下、斜め方向(45°、135°)の熱水収縮率の比が0.70〜1.42であることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の二軸延伸ポリアミドフィルム
に係るものである。
本発明の二軸延伸ポリアミドを構成するポリアミド樹脂としては、3員環以上のラクタム、重合可能なω−アミノ酸、二塩基酸とジアミンなどの重縮合によって得られるポリアミド樹脂を用いることが出来る。具体的には、ε−カプロラクタム、アミノカプロン酸、エナントラクタム、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸、9−アミノノナン酸、α−ピロリドン、α−ピペリドンなどの重合体、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、メタキシリレンジアミンなどのジアミンと、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、セバチン酸、ドデカン二塩基酸、グルタール酸などのジカルボン酸との塩を重縮合せしめて得られる重合体またはこれらの共重合体、例えば、ナイロン4、6、7、8、11、12、6・6、6・10、6・11、6・12、6T、6/6・6、6/12、6/6T、6I/6Tなどがあげられる。機械的特性や熱的特性に優れる点から、また加工性の良さや経済性の観点から包装用ポリアミドフィルムとしては、ナイロン6を主成分とする構成が好適である。
本発明に使用される無機フィラーの平均粒子径は1〜8μm、より好ましくは2〜4μmである。平均粒子径が1μm未満では良好な滑り性を得るために多量の添加量が必要となり、一方平均粒子径8μmを超えるとフィルムの外観を悪くしたり、フィルム生産工程でのフィルム切れが発生しやすくなる。無機フィラーの平均粒子径が2〜4μmであれば、二軸延伸後のフィルムの表面に望ましい高さの突起が生じやすい。
ビスアミド化合物の添加量が0.03重量%未満では、特に高湿度下の滑り性が不十分となる。一方、0.10重量%を超えるとフィルムのラミネート強度が急激に低下し好ましくない。
高湿度下での滑り性に好適に寄与する突起高さは0.1μm以上である。高さ0.1μm未満の突起は数がかなり多くないと高湿度下滑りには好適に寄与しないことから、無機フィラーを過剰に配合することが必要となり、ひいてはフィルムの透明性や機械的特性を低下させてしまう。また、高さ0.2μm以上の突起は多すぎると逆に滑り性を低下させることがあり、またフィルムの透明性の低下を招く。高い表面突起が多すぎることにより滑り性が低下するメカニズムははっきりしていないが、フィルム同士の摩擦時に大きい突起同士が引っかかるためだと推定している。
なお、23℃、湿度90%における動摩擦係数が0.50以下の場合に、高湿度下での滑り性が十分良好であると判断した。
斜め方向の熱水収縮率の比=45°の熱水収縮率/135°の熱水収縮率
斜め方向の熱水収縮率の比が1に近い二軸延伸ポリアミドフィルムを得る製造方法としては、チューブラー製膜及びその後のロール熱処理が適している。
(2)静摩擦係数、動摩擦係数:相対湿度50%、温度23℃、および、相対湿度90%、温度23℃の環境下、ASTMD1894に準じコロナ放電処理していないフィルム/フィルム同士の静摩擦係数及び動摩擦係数を測定した。
(3)表面突起数:三次元表面粗さ測定器(小坂研究所製SE−30KS)を用いX軸測定長さ1.5mm、3μmピッチで100ライン測定し、1mm2当たりの0.1μm以上、0.2μm以上及び0.3μm以上の高さの突起数をそれぞれ測定した
(4)目ヤニ発生時間:ダイリップに付着してくる目ヤニ発生を目視にて運転開始からの目ヤニ発生時間を測定した。
(5)ラミネート強度:ポリアミドフィルムのコロナ放電処理面と厚さ50μmのLLDPE(三井化学東セロ製TUX−FCD)のコロナ放電処理面とを、ウレタン系ドライラミネート用接着剤(大日精化製E−370/C−76)を固形分換算で3.5g/m2 塗工してドライラミネートした後40℃で48時間熟成した。15mmの巾にサンプリングした後、引張試験機により100mm/minの速度で剥離し剥離進行時の値を読んだ。
(6)熱水収縮率の比:MD、TD、斜め方向(45°、135°)、それぞれ5cmにカットした8角形のフィルムを沸騰した熱水に30分間浸漬し、熱水浸漬前のそれぞれの斜め方向の長さを100%としたときの収縮率を求め、以下の式より熱水収縮率の比を求めた。
熱水収縮率の比=45°の熱水収縮率/135°の熱水収縮率
(1)無機微粒子の表面処理方法
無機微粒子1kgと300mlの水で希釈したγ−アミノプロピルトリエトキシシラン50gを容器に入れ80℃で撹拌しながら混合し水を蒸発させ、次いで105℃で乾燥し表面処理された無機微粒子を得た。
微粒子A:沈降タイプの不定形シリカ。平均粒子径2.4μm、比表面積40m2/g、細孔容積0.1ml/g
微粒子B:ゲルタイプの不定形シリカ。平均粒子径3.8μm、比表面積330m2/g、細孔容積1.2ml/g
微粒子C:球状の合成ゼオライト。平均粒子径2.0μm、比表面積9m2/g、細孔容積0.0ml/g
微粒子D:ゲルタイプ不定形シリカ。平均粒子径2.5μm、比表面積380m2/g、細孔容積1.9ml/g
(方法1)相対粘度2.5のパウダーレジン10kgと無機微粒子600gをドライブレンドし、二軸押出機で混練しながらストランド状に押し出し、水槽で冷却した後、カッティングして、無機微粒子のポリアミド樹脂マスターバッチを作製した。
(方法2)内容積50リットルの攪拌機付きオートクレーブに10kgのε−カプロラクタム、1kgの水、および600gの無機微粒子を投入し、100℃に加熱し、この温度で反応系内が均一な状態になるように攪拌した。引き続き、さらに温度を260℃まで昇温させ、15kg/cm2 Gの圧力下で1時間攪拌した。その後、放圧して水分を反応容器から揮散させながら常圧下、260℃で2時間重合反応を行い、さらに400mmHgの減圧下に260℃の温度で1時間重合反応させた。反応終了後、ストランド状に取り出して水槽で冷却した後、カッティングして、無機微粒子のポリアミド樹脂マスターバッチを作成した。
無機微粒子マスターバッチおよび長鎖脂肪酸系ビスアミドを含む相対粘度3.5の6ナイロン樹脂を混練しリングダイより溶融押出し、内外水冷マンドレルで冷却して厚さ150μmのチューブ状フィルムを得た。該チューブフィルムを低速ニップロールと高速ニップロールの速度差及びその間に存在する空気圧によりMDとTDに同時に各々3.2倍の倍率で二軸延伸した。その後205℃に加熱した金属ロール上で加熱し、直ちに32℃の金属ロール上で冷却した。これを4回繰り返した。更に加熱したテンターオーブンにて210℃で5秒間熱処理し、厚さ15μmのフィルムを得、片面にコロナ放電処理してロールに巻き取った。得られたフィルムを物性測定に供した。その結果を表1に示す。
比較例1,2では、高さ0.2μm以上の表面突起数が250個/mm2を超え、高湿度下の動摩擦係数が0.50を超えた。表面処理しないシリカでは高さ0.1μm以上、0.2μm以上ともに表面突起数が多くなる傾向が見られ、フィルムの透明性が低下する傾向、また、目ヤニ発生時間が短くなる傾向が見られた。比較例3、5で高さ0.1μm以上の表面突起が800個/mm2より少ないと良好な高湿度下の滑り性が得られない。比較例4で高さ0.2μm以上の表面突起数が250個/mm2を超えるとフィルムの透明性が悪くなる。比較例6でエチレンビスステアリン酸アミドを0.2重量%配合したフィルムは、無機微粒子が少ないにも関わらず高湿度下でも高い滑り性を有したが、ラミネート強度が低く、包装材料としては使用に耐えられない。比較例7の長鎖脂肪酸系ビスアミドが配合されていない場合は、高湿度下滑り性が悪くなる。
実施例1で得られた二軸延伸ポリアミドフィルムの熱水収縮率を測定したところ、MD(0℃)=4.9%、45°=5.0%、TD(90%)=5.1%、135°=5.0%、斜め熱水収縮率の比は1.0であった。このフィルムと80μmのLLDPEとドライラミネートした後、縦25cm、横15cmの横両端部と底部をヒートシールし、3方袋を作製、100枚を重ね合わせたところ、反りも無く綺麗に重ね合わせることができた。これを液体充填包装機の供給部に装着し環境を23℃、90%の高湿度下環境として、液体充填機を稼働させ、自動供給部の安定性を観察した。その結果、100枚の自動供給でトラブルは生じなかった。
比較例3で得られた二軸延伸ポリアミドフィルムの熱水収縮率を測定したことろ、MD(0℃)=4.9%、45°=5.1%、TD(90%)=5.0%、135°=4.9%、斜め熱水収縮率の比は1.04であった。このフィルムを実施例8と同様にドライラミネート及び3方袋を作成した後100枚重ね合わせたところ、反りも無く綺麗に重ね合わせることができた。これを液体充填包装機の供給部に装着し環境を23℃、90%の高湿度下環境として、液体充填機を稼働させ、自動供給部の安定性を観察した。結果100枚の自動供給で5回の2枚取りが生じ装置が停止した。
実施例1と同じ無機微粒子及びエチレンビスステアリン酸アミド配合量のナイロン6レジンを押し出し機で溶融しTダイから押し出し25℃の冷却ロールで引き取り、170μmの未延伸原反を得た。その後50℃に加熱したロール間で縦方向に3.2倍延伸した後、150℃に加熱したテンター式延伸機で横方向に3.7倍延伸した。加熱したテンターオーブンにて210℃で5秒間熱処理し、厚さ15μmのフィルムを得、片面にコロナ放電処理してロールに巻き取った。
この二軸延伸ポリアミドフィルムの23℃、90%の静摩擦係数及び動摩擦係数はぞれぞれ0.32、0.35であり、滑り性は優れていた。この二軸延伸ポリアミドフィルムの熱水収縮率を測定したことろ、MD(0℃)=5.0%、45°=5.2%、TD(90%)=2.7%、135°=2.8%、斜め熱水収縮率の比は1.9であった。このフィルムを実施例8と同様にドライラミネート及び3方袋を作成した後100枚重ね合わせたところ、S字の反りが見られ角部が浮き上がっていたため、実施例1のフィルムと比べると液体自動充填機への適性は低いものとなった。
Claims (9)
- ポリアミド樹脂中に、無機フィラーと、0.03〜0.1重量%の長鎖脂肪酸系ビスアミドとを含有してなり、高さ0.1μm以上の表面突起数が800個/mm2以上かつ高さ0.2μm以上の表面突起数が250個/mm2以下である二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 前記無機フィラーがシリカである請求項1に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 前記無機フィラーの比表面積が200m2/g以下である請求項1または2に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 前記無機フィラーの細孔容積が0.5ml/g以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 前記無機フィラーがシランカップリング剤により表面処理されたものである請求項1〜4のいずれか一項に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 前記表面処理が前記シランカップリング剤を無機フィラーに対し3〜10重量%添加して行ったものである請求項5に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 前記無機フィラーの含有量が0.20〜0.60重量%である請求項1〜6のいずれか一項に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 前記ポリアミド樹脂の主成分がナイロン6である請求項1〜7のいずれか一項に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
- 厚みが30μm以下で、23℃、湿度90%のフィルム同士の静摩擦係数が0.50以下、斜め方向(45°、135°)の熱水収縮率の比が0.70〜1.42であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の二軸延伸ポリアミドフィルム。
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