JP2019025919A - 剥離性ポリエステルフィルム及びその製造方法ならびにその使用 - Google Patents

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polyester
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ヘルベルト・パイファー
Herbert Dr Peiffer
ステファン・バルトッシュ
Stefan Bartsch
マーティン・イェスバーガー
Martin Jesberger
トビアス・レンツィッヒ
Tobias Rentzsch
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Mitsubishi Polyester Film GmbH
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Abstract

【課題】調理済み食品用トレー、特にAPET(非晶)またはRPET(再生品含有PET)から成る食調理済み食品用トレーに対して極めて優れたシール性および剥離性を有する二軸延伸ポリエステルフィルムを提供する。
【解決手段】第1の表面と第2の表面とを有する二軸延伸ポリエステルフィルムから成るベース層(B)と、当該ベース層(B)の第1の表面上に塗布形成された外層(C)と、当該ベース層(B)の第2の表面上に塗布形成されたヒートシール性外層(A)とから成る透明剥離性ポリエステルフィルムであって、ヒートシール性外層(A)はAPET及びRPETから成る調理済み食品トレーに対してヒートシール性で且つ剥離性を有し、オフラインコーティングで形成され、(a)85〜99重量%のポリエステルと(b)1〜15重量%の他材料とから成り、ヒートシール性外層(A)を構成するポリエステルはジカルボン酸誘導単位の合計を100モル%とした場合に、25〜95モル%の少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸単位と、5〜75モル%の少なくとも1種の脂肪族ジカルボン酸単位とから成り、ジオール誘導単位の合計を100モル%とした場合に、炭素数が2を超える直鎖または分岐ジオールから誘導される単位10モル%から成り、外層(C)は架橋アクリレート系および/またはメタクリレート系共重合体から成ることを特徴とする透明剥離性ポリエステルフィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は、二軸延伸ベース層(B)と、当該ベース層(B)上に塗布形成される外層(C)と、当該ベース層(B)上にオフラインで形成されるシール性で剥離性の外層(A)とから成る剥離性透明ポリエステルフィルムに関する。すなわち層構成は(A)/(B)/(C)である。外層(A)は、特にAPET及びRPET(APET:非晶、透明ポリエチレンテレフタレート(PET)、RPET:少なくとも一部が再生品で、非晶、透明PET)から成る調理済み食品用トレーに対して中剥離性を有する。外層(A)は、芳香族および脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから製造されるポリエステルから成る。本発明は、更にポリエステルフィルムの製造方法およびその使用にも関する。
加熱処理によってトレーの端にシールされる剥離可能なフィルムを有するAPET/RPETの透明調理済み食品用トレーが、特にサラダや生鮮フルーツ等に使用されている。それらは取り扱いの容易さからどんどん普及している。それらの製品のヨーロッパにおける成長スピードは2桁のパーセンテージであるという事実で現れている。
サラダや生鮮フルーツを調理した後、調理済み食品用トレーに充填する。食品トレーの端にフィルムをヒートシールし、調理済みの食品を外部環境から保護するために封をする。
APET/RPETから成る透明な調理済み食品用トレーのヒートシールは、基本的にシール温度110〜150℃で行われる。収益性を確保するために、シール時間は1秒未満である。シール温度温度が150℃よりも高い温度の場合、APET、特にRPETから成る調理済み食品用トレーは形状維持が出来ず、歪みが生じる。
高いシール温度(135℃以上(または135℃を超え)150℃以下)は、再生品をほとんど使用しないAPETから成り、トレーの壁の厚みが厚い(例えば200μm以上)高品位調理済み食品用トレーのシールで使用される。低いシール温度(135℃以下(または135℃未満))は、トレーの壁が薄く(例えば200μm以下)、比較的再生品の割合が多い調理済み食品用トレーに使用される。後者の食品トレーはRPETと省略するが、しばしば使用される。
使用されるシール温度に関わりなく、冷蔵庫や冷凍後に保存した後でさえも、シールしたフィルムが引裂かれることなく、適当な力で調理済み食品用トレーから容易に引き剥がすことが出来るということが要求される。この挙動は、通常「低温剥離」と呼ばれる。
本発明のフィルムは、APET及びRPETの調理済み食品用トレーにヒートシール性であり剥離性である。予め規定されている材料やフィルムの総厚みで、フィルムのシール性および剥離性は、調理済み食品用トレー上にシールされている外層(A)の性質によってほとんど規定される。
フィルムの剥離性は、応力歪み試験機(例えばZwick)(図1を参照)を使用して実験室で比較的容易に決定できる。この試験について、2つの15mm幅で約50mm長の試料片をフィルムと調理済み食品用トレーから切り取りそれらをシールする。外層(A)はフィルムのシール性層であり、調理済み食品用トレーの内側層のシール層を形成する。シールされた試料片は、図1に示すように、試験機のクランプに挟む。上側のクランプに挟んだフィルム片と食品トレー片との角度は180°である。この試験で、試験機のクランプを、それぞれが離れる方向に200mm/分の速度で動かす。フィルムは引裂きや分断なく食品トレーから引き剥がされなくてはいけない。
応力または剥離力(N/15mmフィルム幅で記載される)は一定値/水平値まで上昇し、2試料片が互いにシールされている場所でそのままほぼ一定となる(図2参照)ことによって、フィルムは剥離性を有すると認められる。フィルムは引裂きが生じず、所定量の力によって所望に調理済み食品用トレーから引き剥がすことが出来る。
剥離力の大きさは(N/15mm(フィルム片の幅))、外層(A)に使用するポリマーによって実質的に決定される(図3のポリマー1とポリマー2とを比較参照)。これとは別に、剥離力の大きさは、外層(A)の厚さ、使用するヒートシール温度、ヒートシール時間、シールジョーの圧力にも依存する。
剥離力はヒートシール温度と共に上昇する(図3のポリマー1を参照)。ヒートシール温度の上昇と共に、しかしながら、シール層の剥離性が失われるおそれも増大する。すなわち、低いヒートシール温度を使用して容易に剥離できるフィルムでも、比較的高いヒートシール温度を使用するとこの性質が失われる。このむしろ使用において好ましくない性質をシール層の設計において考慮しなければいけない。フィルムは、所望の剥離性がヒートシールの間に失われないで、十分に広い温度範囲でヒートシール出来る必要がある。(図3のポリマー2を参照)。実際には、この温度範囲は、通常110〜150℃、好ましくは112〜150℃、更に好ましくは115〜150℃である。ここで、所定のシール条件、特にシール時間(1秒以下)及び把持圧力を使用しての温度範囲である。
本発明において、ヒートシール性で剥離性の外層(A)は、フィルム製造工程の下流の追加工程によって、ポリエステルフィルム(B)上にオフライン法により塗布形成される。この方法は、最初に通常のプロセスにより所定の性質を有するポリエステルフィルム(B)を製造する。さらなる工程において、製造されたポリエステルフィルム(B)にオフラインによって、ヒートシール性で剥離性の外層(A)をコーティング装置内で塗布形成する。
このプロセスにおいて、外層(A)に使用するヒートシール性で剥離性のポリマーは、最初に有機溶媒に溶解または分散させる。調整された溶液/分散体は、好適な塗布法によってフィルムに塗布される(例えばナイフコーター(ドクターナイフ)、スクリーンロール又はグラヴィアロール、ダイ)。下乾燥オーブン内で、溶媒は蒸発除去され、剥離性ポリマーが固体として残り、フィルムに剥離層(A)が形成される。
現在の市場には、種々のヒートシール性で剥離性のポリエステルフィルムが提供されている。これらのフィルムは構造が異なり、外層(A)の組成も異なる。剥離特性により、これらは異なる用途に使用される。
フィルムの使用用途によって、容易に剥離する(軽剥離)、中程度に強固に剥離する(中剥離)、強固に剥離する(重剥離)に通常フィルムを分類する。これらのフィルム間における重要な量的部分は、図2に対応するそれぞれの剥離力の大きさである。剥離力について以下のように分類される。
Figure 2019025919
ここに記した分類は非常に重要で、調理済み食品用トレーからフィルムを引き剥がす時に、フィルム自身が引き裂かれたり、引き裂きが始まったりしてはならない。引き剥がす間、剥離フィルムは、調理済み食品用トレーの端にコーティングの乾燥残渣が残らないように、食品トレーから完全な形で引き剥がせなくてはいけない。この点はトレーの充填中において重要なことである。なぜならば、剥離挙動の試験は、食品トレーの充填中に充填された内容物をある間隔をおいて再度シールする試験が行われるからである。品質管理をしていたとしても、内容物を有するトレーは、全く欠陥が無いように再度シールされる。この再加工性(reworkabirity)は、製品の収益率に関して重要であり、しばしばフィルムの選択における決定的な要因となる。
更に、市場では高い光学的特性が剥離ポリエステルフィルムに要求され、具体的には、内容物(例えば、新鮮サラダやフルーツ)が明確に視認できるように、低いヘーズ(20%未満)および高い透明性(80%を超える)が要求される。更に、同様の理由により、剥離フィルムが霧止め(防曇、防霧滴)機能を有することが望ましい。
特許文献1には、ベース層とベース層上に被覆されている少なくとも1つの外層とから成る共押出、剥離性二軸延伸ポリエステルフィルムが記載されている。外層はヒートシール性で、特にAPET/CPETから成る調理済み食品用トレーに対して中剥離として特徴付けられる。外層は、芳香族および脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから形成されるポリエステルから成る。更に、外層は、ポリエステルに非相溶なポリマーを所定量含む。このフィルムは、光学的性質およびAPETから成る調理済み食品用トレーに対する剥離特性について改良の必要がある。
特許文献2には、塗布混合物が記載されており、溶媒に溶かし、包装フィルム表面に塗布して使用する。塗布混合物は、溶媒とヒートシール性ポリマーとから成り、ヒートシール性ポリマーは、−35〜0℃のガラス転移温度を有する非晶または半結晶ポリエステルまたは共重合ポリエステルから成り、「ring and ball」特性で、軟化温度が60〜120℃である。このポリマーは上記溶媒に溶解し、更に耐ブロッキング剤を含有する。この塗布混合物をフィルム上に塗布して乾燥させると、低い温度において成型−充填−シール機械を使用できるヒートシール性を有する。この文献のフィルムは、低いガラス転移温度のために、巻取りフィルムを貯蔵した際にそれ自身がシールしてしまう傾向がある。そのため、損傷無く巻戻すことが出来ない。
特許文献3には、ポリエステル系フィルムとヒートシール性コーティングとから成る二軸延伸ポリエステルフィルムが記載されている。ヒートシール性コーティングは、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸および1種以上のジオール単位から成る一つ以上の非晶共重合ポリエステルを含み、テレフタル酸単位が20〜50重量%、ナフタレンジカルボン酸単位が5〜25重量%である。二軸延伸塗布ポリエステルフィルムは、ASTM D−1004に準じて測定した高い引裂き力/総フィルム厚みの比率を有し、長手方向と横方向の2方向の少なくとも1方向に対して37gf/μmである。このフィルムは、ポリエステルとアルミニウムから成る容器に対しヒートシール性かつ剥離性である。APET、特にRPETから成る調理済み食品用トレーに対する剥離挙動において改良が必要である。それらの材料に対するフィルムの剥離力は弱い(軽剥離である)。
特許文献4には、基材層と、その上に被覆された少なくとも1つのヒートシール層とから成る共押出剥離性ポリエステルフィルムが記載されている。ヒートシール層は、アジピン酸とテレフタル酸と脂肪族グリコールとから成る共重合ポリエステルから成り、アジピン酸/ テレフタル酸/脂肪族グリコールのモル比は30−70/70−50/100であり、ヒートシール層の90重量%以上は共重合ポリエステルから成り、ヒートシール層の厚さは0.3〜3μmであり、ヒートシール層は更にワックスを含む。APETから成る調理済み食品用トレーに対するフィルムの剥離挙動、特に低温においては改良の必要がある。なぜならば、ガラス転移温度が低いため、巻取ったフィルムを高い温度で貯蔵すると、それ自身がシールされてしまうからである。
欧州特許第1475228号明細書 国際公開第2015/148685号パンフレット 国際公開第2016/083521号パンフレット 欧州特許第2431176号明細書
本発明の目的は、オフラインでコーティングされたヒートシール性で剥離性の二軸延伸ポリエステルフィルムを提供することである。当該二軸延伸ポリエステルフィルムは、調理済み食品用トレー、特にAPET(非晶)またはRPET(再生品含有PET)から成る食調理済み食品用トレーに対して極めて優れたシール性および剥離性を有し、他の性質については従来技術に対して劣らない性質を有する。本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムは、特に以下の特徴を有する。
・APET又はRPETから成る調理済み食品用トレーに対して中剥離を示すことを意図する。剥離力は3〜7N/15mm(又は3N/15mmを超えて7N/15mm以下)である。
・ヒートシール性かつ剥離性層は、APET又はRPETから成る調理済み食品用トレーに対して110℃程度の最低シール温度を有する。一方最高シール温度は通常約160℃(0.5秒のシール時間で所定のシール圧力において(以下の測定方法参照))である。
・フィルムは経済的に生産できる。これは、ベースフィルム(ベース層B)の製造プロセスにおいて、通常の工業的手法が使用できることを意味する。
・フィルムの光学的特性は極めて優れている。これは、低いヘーズ(20%以下、または20%未満)、高明瞭度(80%以上、または80%を超える)及び高透明度(90%以上、または90%を超える)を意味する。
・フィルムの巻取り特性および加工特性が極めて良好であり、特にコーティング中およびコーティング後、印刷中、温度上昇した際の輸送中(例えば、輸送中に50℃を超えた場合)、調理済み食品用トレー上に被覆フィルムをラミネート又はシール中に、良好である。
・特に、本名発明のフィルムは巻取り及び巻戻し特性が優れている、フィルムの巻戻しにおいて、例えば50℃または60℃に温度が上昇したとしても、個々のフィルムの巻きが、互いに付着することがない。個々のフィルムの巻き同士の付着(接着)は巻戻しを困難または不可能にする(例えば、切断によって大きなフィルムロールを小ロールに分割したり、ユーザーが小ロールを巻戻したりする際)。
更に、フィルムは高速機械で製造出来、二軸延伸ポリエステルフィルムの特徴的な性質、特にフィルムの機械的特性が悪化してはならない。被覆フィルムの弾性率は、通常3000N/mm以上(または3000N/mmを超え)、被覆フィルムの収縮率は、通常2.5%以下(または2.5%未満)である。
本発明者は、鋭意検討の結果、特定のポリエステルフィルムにより上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明の第1の要旨は、第1の表面と第2の表面とを有する二軸延伸ポリエステルフィルムから成るベース層(B)と、当該ベース層(B)の第1の表面上に塗布形成された外層(C)と、当該ベース層(B)の第2の表面上に塗布形成されたヒートシール性外層(A)とから成る透明剥離性ポリエステルフィルムであって、ヒートシール性外層(A)はAPET及びRPETから成る調理済み食品トレーに対してヒートシール性で且つ剥離性を有し、オフラインコーティングで形成され、(a)85〜99重量%のポリエステルと(b)1〜15重量%の他材料とから成り、ヒートシール性外層(A)を構成するポリエステルはジカルボン酸誘導単位の合計を100モル%とした場合に、25〜95モル%の少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸単位と、5〜75モル%の少なくとも1種の脂肪族ジカルボン酸単位とから成り、ジオール誘導単位の合計を100モル%とした場合に、炭素数が2を超える直鎖または分岐ジオールから誘導される単位10モル%から成り、外層(C)は架橋アクリレート系および/またはメタクリレート系共重合体から成ることを特徴とする透明剥離性ポリエステルフィルムに存する。なお、調理済み食品用トレーを単に食品トレーと記載する場合がある。
なお、本発明において、特に断らない限り「重量%」は、対象とするそれぞれの層や系においての重量%を意味する。
本発明の透明剥離性ポリエステルフィルムの層構成を図4に示す。本発明の透明剥離性ポリエステルフィルムは少なくとも3層から成る。すなわち、第1の表面と第2の表面とを有するベース層(B)(12)、ベース層(B)の第1の表面に塗布形成された外層(C)(11)、及び第2の表面にオフライン法で塗布形成されたヒートシール性で剥離性の外層(A)(13)から成り、外層(A)はベース層(B)を介して外層(C)とは反対面に形成される。従って、層構成は(A)/(B)/(C)と成る。
本発明の第2の要旨は、第1の要旨に記載のポリエステルフィルムの製造方法であって、第1及び第2表面を有するベース層(B)の形成方法は、単層の場合は1種のポリマーを、B’B’’B’又はB’B’’B’’’の多層の場合はそれぞれ個々の複数ポリマーを1つ以上の押出機内で溶融し、単層ダイ又は共押出ダイから押出して平坦溶融フィルムを形成し、冷却ロールを使用して引取り、長手方向および横方向に二軸延伸し、熱固定し、巻取る工程から成り、外層(A)の形成方法は、剥離組成物の塗布液をベース層(B)の第2表面上に通常のオフラインコーティング法により塗布する工程と、乾燥工程と、得られたフィルムを再度巻取る工程とから成り、外層(C)の形成方法は(a)長手方向延伸と横方向延伸との間にインライン法により塗布液をベース層(B)の第1表面に塗布して形成されるか、又は(b)外層(Aのオフラインコーティングの前または後にオフライン法により塗布液をベース層(B)の第1表面に塗布して形成されることに存。
本発明の第3の要旨は、第1の要旨に記載のポリエステルフィルムから成るシール性フィルム、特にAPET及び/又はRPET調理済み食品用トレー用シール性フィルムに存する。
本発明のポリエステルフィルムは、APET及び/又はRPET調理済み食品用トレーに対して極めて優れたシール性および剥離性(中剥離)を有する。また外層(C)を設けているので、フィルムの巻取り特性および加工特性が極めて良好である。そのため、調理済み食品用トレーへのシール性および剥離性フィルムとして好適に使用できる。
図1は、応力歪み試験機を使用したフィルムの剥離性の測定を示す模式図である。 図1に示すフィルムの剥離性試験における剥離力とフィルムの剥離長の関係を示す。 図3は、剥離力とヒートシール温度との関係を示す図である。 図4は、本発明のポリエステルフィルムの層構成を示す図である。 図5は、シール温度θ(℃)と剥離力F(N/15mm)との間の数値関係を示すグラフである。 図6は、塗布工程の構成と操作モードを示す模式図である。 図7は、ポリエステルフィルム上への剥離コーティング組成物の転写状態を示す図である。 図8は、スムージングバーを用いた本発明の塗布層(A)の処理工程を示す図である。 図9は、本発明の平滑化フィルムの表面形状を示す図である。 図10は、フィルムの巻戻しにおけるロールからの離れ方を示す図である。
本明細書を通じて、特に断りの無い場合は、説明対称となっている具体的な層やシステムに関して重量%が使用される。
本発明の透明剥離性ポリエステルフィルムは、第1の表面と第2の表面とを有する二軸延伸ポリエステルフィルムから成るベース層(B)と、当該ベース層(B)の第1の表面上に塗布形成された外層(C)と、当該ベース層(B)の第2の表面上に塗布形成されたヒートシール性外層(A)とから成る。
フィルムの総厚みは所定範囲内で自由に取り得、通常3〜200μm、好ましくは4〜150μm、更に好ましくは5〜100μmであり、ベース層(B)の厚みは、通常フィルムの総厚みの45〜97%である。以下、各層について説明する。
ベース層(B)(二軸延伸ポリエステルフィルム)
本発明のフィルムは、透明二軸延伸ポリエステルフィルムであるベース層(B)から成る。透明二軸延伸ポリエステルフィルムは単層ポリエステルであっても複数の層から成る共押出ポリエステルフィルムであってもよい。
ベース層(B)は、80重量%以上の熱可塑性ポリエステルから成る、透明で単層または多層の二軸延伸ポリエステルフィルムから成る。好ましいポリエステルとしては、エチレングリコーとテレフタル酸とから製造されるポリエステル(=ポリエチレンテレフタレート、PET)、エチレングリコールとナフタレン−2,6−ジカルボン酸から製造されるポリエステル(=ポリエチレン−2,6−ナフタレート、PEN)、エチレングリコール又は1,3−プロピレングリコールと2,5−フランジカルボン酸から製造されるポリエステル(FDCA)、1,4−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンとテレフタル酸から製造されるポリエステル(=ポリ1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、PCDT)、エチレングリコールとナフタレン−2,6−ジカルボン酸とビフェニル−4,4’−ジカルボン酸から製造されるポリエステル(=ポリエチレン2,6−ナフタレートビベンゾエート、PENBB)等が挙げられる。中でも好ましいポリエステルは、エチレン単位から成り、ジカルボキシレート単位を基準として、90モル%以上、好ましくは95モル%以上のテレフタレート単位または2,6−ナフタレート単位から成る。残余のモノマー単位は、他のジカルボン酸及びジオールから誘導される。コポリマー、ポリマー混合物ホモポリマー及び/又はコポリマーのブレンドなどもベース層(B)に使用できる(ジカルボン酸の総量は100モル%であり、同様にジオールの総量も100モル%である)。
好ましい他の芳香族ジカルボンとしては、ベンゼンジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸(例えば、ナフタレン−1,4−又は−1,6−ジカルボン酸)、ビフェニル−x,x’−ジカルボン酸(特に、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸)、ジフェニルアセチレン−x,x’−ジカルボン酸(特に、ジフェニルアセチレン−4,4’−ジカルボン酸)、スチルベン−x,x’−ジカルボン酸などが例示される。脂環式ジカルボンとしては、シクロヘキサンジカルボン酸(特に、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸)が例示される。脂肪族ジカルボン酸の中でも、(C−C19)アルカンジアシッド(=アルカン二酸、アルカン部分は直鎖でも分岐でもよい)が特に好ましい。
好ましい他の脂肪族ジオールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、一般式HO−(CH−OH(nは3〜6の整数)で示される脂肪族グリコール(具体的には、プロパン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、ペンタン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール等)または炭素数6までの分岐脂肪族グリコール、1つ以上の環を有し、必要に応じてヘテロ原子を有する脂環式ジオール等が例示される。脂環式脂肪族ジオールの中でも、シクロヘキサンジオール(特に、シクロヘキサン−1,4−ジオール)が好適である。好ましい他の芳香族ジオールは、一般式HO−C−X−C−OHで示されるジオールで、Xは−CH−、−C(CH−、−C(CF−、−O−、−S−又は−SO−を表す。これらと共に、ビスフェノール(HO−C−C−OH)も好ましい。
ベース層(B)は、テレフタル酸誘導単位と低い分率(5モル%未満)のイソフタル酸誘導単位とから成るようなジカルボン酸成分の共重合ポリエステルから作られる二軸延伸ポリエステルフィルムであることが特に好ましい。この場合、特にフィルムの生産性が容易である。それ故、ベース層(B)は、テレフタル酸およびイソフタル酸単位とエチレングリコール単位(97モル%を超えるジオール単位)とから主として成るポリエステル共重合体から成ることが好ましい。
ポリエステルはエステル交換法により製造できる。これはジカルボン酸エステルとジオールを原料とし、亜鉛、カルシウム、リチウム及びマンガンの塩などのエステル交換触媒を使用して反応させる。中間生成物は、三酸化アンチモン、酸化チタン又はそのエステル、ゲルマニウム化合物などの公知の重縮合触媒の存在下で重縮合される。ポリエステルの製造法としては、重縮合触媒の存在下で直接エステル化法を採用してもよい。この方法ではジカルボン酸とジオールを原料として直接行われる。
中間生成物を二酸化チタン又はゲルマニウム化合物などの重縮合触媒の存在下で重縮合させること、並びに二酸化チタン又はゲルマニウム化合物などの重縮合触媒の存在下で直接エステル化法を行なうことが特に好適である。それゆえ二軸延伸ポリエステルフィルムはアンチモン不存在とするか、または低濃度で存在させる。特に好ましい態様では、フィルムが直接食品と接触するような包装用途において使用される場合、二軸延伸ポリエステルフィルムがアンチモンを含有しないことが望ましい。
ベース層(B)中の耐ブロッキング剤:
本発明のフィルムの加工特性を更に改良するために、ベース層(B)中に粒子を含有させることが好ましい。これについて、以下の条件を維持することが好ましい。
(1)粒子の平均粒径d50が1.5〜6μm、好ましくはd50が2.0〜5μm、更に好ましくはd50が2.5〜4μmである。
(2)粒子濃度が、1×10−5〜5重量%、好ましくは1.1×10−5〜4重量%、更に好ましくは1.2×10−5〜3重量%である。
本発明の剥離フィルムのベース層(B)は、単層から成っていても多層(すなわち2層以上)から成っていてもよい。上記の特性、特に要求される剥離フィルムの優れた光学特性を達成するために、ベース層(B)が、B’B’’B’又はB’B’’B’’’構造の3層構造を有することが特に好ましい(ここでB’’は中間層であり、B’及びB’’’は外層である)。上述のように、ベース層(B)は個々の層B’、B’’及びB’’’のそれぞれから成る。このような共押出される3層構造のベース層Bの粒子含有量において、B’’層の粒子含有量が、共押出される2つの外層であるB’層またはB’とB’’’層(好ましくは構造が同じ外層、またはB’とB’’’のように異なる外層)の粒子含有量より少ないことが好ましい。
B’B’’B’型またはB’B’’B’’’型の3層二軸延伸ポリエステルフィルムにおける中間層(B’’)中の粒子含有量は、通常0〜2.0重量%、好ましくは0〜1.5重量%、更に好ましくは0〜1.0重量%である。中間層にのみ、同じ種類の再生原料(リサイクル品)を介して粒子を添加するのが好ましい。これによりフィルムの光学的特性、特にフィルムのヘーズが極めて良好となる。
2つの外層B’(又はB’とB’’’)の厚さは同じであっても異なっていてもよく、それぞれ通常0.5〜5μmである。
ポリマーの加工、特に剥離フィルムの良好な光学的特性を達成するために、それぞれのポリマーの溶融粘度が大きく異ならないような二軸延伸ポリエステルフィルムの中間層(B’’)及び他の外層(B’及び/又はB’’’)に使用するポリマーを選択することが好ましい。このような選択をしないと、製造されたフィルムに余計な突起が生じたり、流量乱れ痕や線条痕が生じる。溶融体粘度範囲を表すために、SV値を使用する。
二軸延伸ポリエステルフィルの製造に相応しい通常入手できるポリエチレンテレフタレートのSV値は600〜1000である。本発明の主旨の観点からフィルムの性質を十分に満足させることを確実にするために、外層B’(又はB’とB’’’)のポリマーのSV値は、通常500〜1200、好ましくは550〜1150、更に好ましくは600〜1000である。共押出中間層と他の共押出層(外層)のポリマー溶融体のSV値の違いは通常200以下、好ましくは150以下、更に好ましくは100以下にするべきである。このような場合の全てにおいて、本発明の場合、2層(B’及び/又はB’’’)の粘度が中間層(B’’)の粘度より低いことが好ましい。
二軸延伸ポリエステルフィルム(=ベース層(B))は、安定剤(耐UV、耐加水分解)、難燃剤、フィラー等の通常使用される添加剤を更に含んでもよい。押出機内で溶融する前にポリマー又はポリマー混合物に添加されることが好ましい。
<ヒートシール性で剥離性の外層(A)>
二軸延伸ポリエステルフィルム(すなわちベース層(B))上にオフラインコーティング法によって形成されるヒートシール性で剥離性の外層(A)は、主として、すなわち85重量%以上の剥離性ポリエステルから成る。剥離性ポリエステルは、芳香族および脂肪族ジカルボン酸誘導単位から成る。
剥離性ポリエステル中の芳香族ジカルボン酸誘導単位は通常25〜95モル%、好ましくは40〜90モル%、更に好ましくは50〜88モル%である。剥離性ポリエステル中の脂肪族ジカルボン酸誘導単位は通常5〜75モル%、好ましくは10〜60モル%、更に好ましくは12〜50モル%である。これらの総量は100モル%である。上記の、芳香族および脂肪族ジカルボン酸誘導単位のモル比を外れると、とりわけベース層(B)への外層(A)の接着性が不十分となり(芳香族ジカルボン酸誘導単位があまりにも少ない場合)、本発明の意図する剥離力および/または最低シール温度とならない場合がある。。
本発明の剥離性ポリエステルは、ホモポリエステルのブレンドであっても、共重合ポリエステルであっても、共重合ポリエステルとホモポリエステルの混合物であってもよい。好ましくはホモポリエステルと共重合ポリエステルのブレンド、又は芳香族ジカルボン酸および脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから形成される種々の共重合ポリエステルのブレンドである。
本発明で使用できる剥離性ポリエステル中に存在する芳香族ジカルボン酸単位としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、テレフタル酸およびイソフタル酸が好ましい。
本発明で使用できる剥離性ポリエステル中に存在する脂肪族ジカルボン酸単位としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸などが挙げられ、アゼライン酸、セバシン酸およびアジピン酸が好ましい。
剥離ポリエステル中に存在する脂肪族ジオール単位としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール等が例示される。中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、ブタンジオール及びネオペンチルグリコールが好ましい。
一般に、剥離性ポリエステルは、「ジカルボン酸由来の単位」と「ジオール由来の単位」とを含み、ジカルボン酸系およびジオール系繰り返し単位のそれぞれの総量で表される。以下にその比率を示す。
テレフタレート単位は、通常25〜85モル%、好ましくは30〜80モル%、更に好ましくは35〜70モル%である。
イソフタレート単位は、通常5〜50モル%、好ましくは10〜45モル%、更に好ましくは15〜40モル%である。
アジペート単位は、通常5〜50モル%、好ましくは5〜40モル%、更に好ましくは5〜30モル%である。
アゼレート単位は、通常0〜30モル%、好ましくは0〜20モル%、更に好ましくは0〜10モル%である。
セバケート単位は、通常5〜50モル%、好ましくは5〜40モル%、更に好ましくは5〜30モル%である。
エチレングリコールは、通常10モル%以上(または10モル%を超える)、好ましくは11モル%以上(または11モル%を超える)、更に好ましくは12モル%以上(または12モル%を超える)である。
〜Cジオール、ジ−、トリ−又はテトラ−C〜Cアルキレングリコール及びこれらの混合物から選択される1種以上のジオールは、通常10モル%以上(または10モル%を超える)。C〜Cジオールは具体的にはプロピレン、ブチレン又はネオペンチルグリコールであり、ジ−、トリ−又はテトラ−C〜Cアルキレングリコールは具体的にはジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコールである。
ヒートシール性で剥離性の外層(A)の剥離性ポリエステルのガラス転移温度は、通常0〜30℃、好ましくは0〜27℃、更に好ましくは0〜25℃である。ポリエステルのガラス転移温度が0℃未満の場合、フィルムの更なる加工が困難となる場合がある。外層(A)がそれ自身および剥離フィルムの外側面と接着する傾向があり、巻取り中に固着してそれ以上の加工が出来なくなる。巻取りフィルムにこの接着が存在するとフィルムの破損が頻繁に起り、特にフィルムの巻戻しで顕著となる。一方、ガラス転移温度が30℃を超えると、目的とする低温(最低シール温度が110℃)シール特性を付与できない。更に、調理済み食品用トレーから剥離する際、フィルムが引裂かれたり、破断する傾向があり、好ましくない。本発明のシール温度およびガラス転移温度は、本発明の剥離ポリエステル(上記を参照)の組成に従うことで達成できる。
本発明において、外層(A)の剥離性ポリエステルのSV値は、通常200〜2000、好ましくは250〜1900、更に好ましくは300〜1900である。SV値が200未満の場合、APET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対し、所定の温度範囲で、本発明で要求される外層(A)のシールシーム強度である3N/15mmを超え(又は3N/15mm以上)、7N/15mm以下は達成できず、剥離力が弱すぎる。一方、SV値が2000を超える場合、ポリエステルの粘度が高過ぎ、適切に溶媒に溶解または分散させることが出来ない。SV値の調節は、以下の実施例に記載される方法で行われなければならない。
更に、本発明の外層(A)の乾燥被覆量は、通常1〜8g/m、好ましくは1.2〜8g/m、更に好ましくは1.4〜8g/mである。外層(A)の被覆量が8g/mを超えると、剥離力が増加し過ぎて本発明の範囲内とならない。更に、フィルムの剥離挙動が悪化し、調理済み食品用トレーから剥離する際にフィルムが頻繁に引裂かれる。一方、外層(A)の被覆量が1g/m未満の場合、フィルムのヒートシール性および剥離性が本発明の温度範囲で達成できない。
外層(A)の1〜15重量%は、粒子、添加剤、助剤および/またはほかのポリエステルフィルム分野で通常使用される他の添加剤などの他の基質であってもよい。外層(A)に添加可能な添加剤としては、耐ブロッキング剤、滑剤、特に好ましくは防曇剤などが使用できる。これらの添加剤は、剥離ポリエステルに、又は剥離ポリエステル及び他の基質と溶媒から成る溶液中に所定濃度添加する。
外層(A)は、以下のように特徴付けられる。APET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対する最低シール温度は、通常115℃以下、好ましくは112℃以下、更に好ましくは110℃以下であり、APET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対するシールシーム強度(剥離力)は、通常3.0N以上、好ましくは3.1N以上、更に好ましくは3.2N以上(全て15mmのフィルム幅を基準とする)。外層(A)のAPET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対する最高シール温度は、通常約160℃、好ましくは155℃、更に好ましくは150℃であり、それ故、剥離フィルムはAPET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対し、110〜160℃の範囲でシールが行え、得られたフィルムは剥離可能である。
上述の好適な範囲に関し、剥離特性を数値で表すことも出来る。本発明において、本発明における剥離力について、シール温度θ(℃)と剥離力F(N/15mm)との間には以下のような数値関係があることを見出した。
0.018・θ(℃)+1.0 ≦ 剥離力F(N/15mm) ≦ 0.03・θ(℃)+ 2.5
120 ≦ θ(℃) ≦ 150
図5に上記の関係を示す。
<シール層(A)中の耐ブロッキング剤>
フィルムの取扱い性やそれぞれの機械(印刷およびシール)におけるフィルムの加工特性(フィルムをロールに巻取ったり巻戻したりする)等を向上するため、更に調理済み食品用トレーからフィルムの剥離特性を向上させるために、ヒートシール性で剥離性の外層(A)は、更に以下のような構成を有することが好ましい。
シール層に、フィルムのブロッキングを防ぐ好ましい量で好ましい耐ブロッキング剤を任意に添加することは、調理済み食品用トレーからフィルムを剥離する挙動が改良され、フィルムの加工特性が全般的に渡って更に最適化されるのに非常に効果的である。
外層(A)が、規定サイズの粒子を規定量含むこと、更に好ましくは、その粒子が規定の粒径分布を有することが好ましいことが明らかになった。これと同様に、同じ化学組成で粒径が異なる2種以上の粒子系の混合物を外層(A)に添加してもよい。
一般的な耐ブロッキング剤(顔料や粒子とも言われる)は、無機および/または有機粒子であり、炭酸カルシウム、非晶ケイ酸、タルク、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、リン酸リチウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、酸化アルミニウム、フッ化リチウム、外層(A)に使用されるジカルボン酸誘導体のカルシウム、バリウム、亜鉛またはマンガン塩、カーボンブラック、酸化チタン、カオリン、架橋ポリスチレン、アクリル酸誘導体系架橋ポリマー粒子などが例示される。
外層(A)にそれぞれ好適な量の粒子を添加する方法としては、例えば、剥離ポリエステルの製造中(すなわち、剥離ポリエステルの重縮合中)にグリコール分散体として添加する方法、重縮合後の外層(A)の溶媒系前駆体(塗布液)の製造中に添加する方法などが挙げられる。
本発明において好ましい粒子は、コロイダル形合成非晶SiO粒子である。この粒子は、ポリマーマトリックス中に極めて好適に添加でき(親和性がよい)、空胞(空洞)の発生が少ない。空胞は、例えば塗布液の乾燥中に発生し、通常ヘーズの増加の原因となるために本発明において用途が限られてしまい好ましくない。SiO粒子の製造の詳細については、例えば、欧州特許第1475228号明細書に記載されており、参照により本発明に引用する。
平均粒径d50が2.0〜8μm、好ましくは2.5〜7μm、更に好ましくは3.0〜6μmの粒子を使うことが好ましい。平均粒径が2.0μm未満の粒子の使用は、フィルムのロールへの巻取り/巻戻しや調理済み食品用トレーからのフィルムの剥離挙動における改良効果が見込めない。この場合、例えばフィルムの巻戻しの際に破断の始まりや拡大が生じる傾向にあり、好ましくない。平均粒径が8μmを超える粒子の使用は、加工やラッカー(塗布液)の塗布において(フィルターの目詰まり)問題が生じる。
好ましい実施態様において、外層(A)の厚さは粒子の粒径(d50)よりも大きい。粒子の粒径/外層(A)の厚みの比率は、通常1.2以上、好ましくは1.3以上、更に好ましくは1.4以上である。この場合、特にフィルムの巻戻し特性が良好となる。
所望の剥離特性および巻取り特性を付与するためには、外層(A)の粒子含有量が通常0.1〜10重量%、好ましくは0.5〜8.0重量%、更に好ましくは1.0〜6.0重量%である。外層(A)の粒子含有量が0.1重量%未満の場合、フィルムの巻取り特性などの本発明の効果が達成できないことがある。外層(A)の粒子含有量が10重量%を超えると、フィルムのヘーズが大きくなりすぎる。
更に、上記の粒子を使用した外層(A)の表面の高さ方向の絶対値tの算術平均値、すなわちS値は、通常60nm以上(または60nmを超える)、好ましくは80nm以上(または80nmを超える)、更に好ましくは100nm以上(または100nmを超える)であることが好ましい。
<シール層(A)中の防曇剤>
本発明の目的とする剥離性ポリエステルフィルムの低いヘーズ、高い明瞭度(高い透明性)を達成し、更に,最終製品としてのシールされた容器の貯蔵(例えばスーパーマーケットで使用前に)においてもその目的を達成するために、外層(A)が良好な防曇性を有することが好ましい。このため、外層(A)は好適な防曇剤を好ましい量含有することが好ましい。好ましい防曇剤は、例えば、分子内に親油性部分と親水性部分とを合わせ持つ両親媒性の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、ノニオン性、カチオン性、アニオン性、両性イオン性などが挙げられる。更に、ポリマー性界面活性剤または保護コロイドも防曇剤として使用できる。
特に好ましい界面活性剤は、アルキル硫酸エステル、アルキルベンゼン硫酸エステル、アルキルエーテル硫酸エステル、スルホコハク酸エステルから選択されるアニオン性界面活性剤である。中でも、特に好ましい界面活性剤は、スルホコハク酸エステル(例えば、ナトリウムジオクチルスルホコハク酸エステル)、ジエチルヘキシルスルホコハク酸エステルナトリウム塩およびラウリル硫酸ナトリウムから選択される界面活性剤である。
外層(A)中の防曇剤の使用量は、通常0.01〜5重量%、好ましくは0.03〜4.0重量%である。界面活性剤の濃度の大きさは、必要とする防曇性により決定する。外層(A)の良好な防曇性/防霧性は、表面に微細な水滴の形成が観察されなく、同時に被覆層が洗い流される(水滴による溶解や脱落)ことに対して良好な耐性を有することである。
良好な防霧性の必要要件は高い表面張力であり、換言すれば、外層(A)の表面の接触角が小さいことである。外層(A)の表面張力が、通常55mN/m以上、好ましくは58mN/m以上、更に好ましくは61mN/m以上であると、防霧性が十分に良好であるといえる。
オフラインコーティング法において、外層(A)を塗布液組成物の形でベース層(B)に塗布する。塗布液の製造は、剥離ポリマーや耐ブロッキング剤および/または防曇剤などの他の基質などの固形物の所定量を有機溶媒に溶解して行う。この際、塗布液組成物は、各成分を個別に溶解または分散させた後に、各溶液または分散液を混合して調製してもよく、或いは、全ての成分を一度に溶媒に溶解または分散させて調製してもよい。好ましい実施態様において、塗布液の調製で使用される連続相としての溶媒は、酢酸エチル(EA)とメチルエチルケトン(MEK)との混合溶媒である。ここで、MEK量は、溶媒混合物の重量を基準として通常50重量%以下、好ましくは40重量%以下、更に好ましくは30重量%以下である。特に好ましい実施態様において、連続層としてEAだけが使用される。
上記の溶媒の使用と共に、食品規制法基準および制限値に合致することは、本発明のフィルムの使用を促進するものであり、その結果、特に食品包装での本発明の塗布フィルムの使用を促進する。これとは別に、EAを使用するが、溶媒系の製造および廃棄コストは減少し、本発明のフィルムの経済的な製造を可能にする。
塗布液中の「固形分量」または、塗布液中の基質(溶媒は含まない)量は、通常20重量%以上、好ましくは23重量%以上、更に好ましくは25重量%以上である。固形分量の上限は、製造条件によって決まり、更に塗布液の調製限界でも決まる。固形分量が20重量%未満の場合、塗布液フィルムの広範囲に塗布できず、未塗布部分や乾燥現象(コーヒーのしみ現象)がしばしば生じる。
ポリエステルフィルムの塗布液に対する良好な濡れ性および二軸延伸ポリエステルフィルム上に剥離ポリエステルを良好に接着するために、塗布前にフィルム表面をコロナ処理することが好ましい。
<外層(C)>
外層(C)は、ベース層(B)の表面の片方に、インライン又はオフライン法で形成される。好ましくは横延伸前に塗布形成されるインライン法である。
としてではなく塗布してもよい。本発明において、アクリル共重合体がこの塗布に使用される。アクリル共重合体は、好ましくは50重量%以上の1つ以上のアクリル及び/又はメタクリルモノマーと、1〜15重量%の共重合可能な他のコモノマーから成り、他のコモノマーは共重合の際に、樹脂中に別に架橋剤を添加することなく加熱することによって分子間架橋を形成出来るコモノマーである。
被覆共重合体のアクリル成分は、好ましくは50〜99重量%の割合で存在し、好ましくはメタクリル酸エステル、特にアルキルエステルから成る。アルキル基は10以下の炭素原子数を有し、具体的にはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、2−エチルヘキシル、ヘプチル及びn−オクチル各基が挙げられる。低級アルキルアクリレート(C1〜C4)、好ましくはエチルアクリレートと低級アルキルメタクリレートとを組み合わせて誘導されるアクリル共重合体は、剥離性ポリエステルフィルムに良好な加工特性、特に良好な濡れ性を付与する。特に好ましくは、例えばエチルアクリレート又はブチルアクリレート等のアルキルアクリレートと、メチルメタクリレートを組合せてに等モル量で使用され、総含有量が70〜95重量%の場合である。アクリル/メタクリルの組合せ等のアクリレート共重合モノマーの存在量は、好ましくは15〜65モル%、メタクリレート共重合モノマーの存在量は、アクリレート共重合モノマー含有量より好ましくは5〜20モル%多い。メタクリレートは、好ましくは組合せて35〜85モル%の含有量である。
耐溶剤性を向上させるために(架橋を形成するため)、好適な共重合モノマーを任意に加えてもよい。共重合モノマーとしては、例えば、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド及び対応するエーテル類;グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ類;クロトン酸、イタコン酸、アクリル酸などのカルボキシ基含有モノマー;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の無水物;アリルアルコール、ヒドロキシエチル又はヒドロキシプロピルのアクリレート又はメタクリレート等のヒドロキシ基含有モノマー;アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイミド等のアミド;ビニルイソシアネート又はアリルイソシアネート等のイソシアネート等が挙げられる。上記の架橋性共重合モノマーでも、N−メチロールアクリルアミド及びN−メチロールメタクリルアミドが好ましく、それは何よりも、これらのモノマーの一つを共重合体鎖が有することにより、加熱温度条件で縮合反応を起こし、それにより分子間架橋が生じるからである。好ましいアクリレートコーティングの所望の耐溶剤性は、メラミン又は尿素−ホルムアルデヒド縮合体などの外部からの架橋剤の存在により達成してもよい。耐溶剤性を必要としない場合、架橋剤を省略してもよい。
本発明の外層(C)は、欧州特許出願公開第0144948号に記載され、参照により本発明に引用される。
好ましいアクリレートコーティングは、ベール層(B)の片面に塗布され、これによりフィルムの巻取り特性、特に貯蔵後(温度が上昇した際の)の巻戻し特性を改良する。コーティング処方は、帯電防止剤、濡れ剤、界面活性剤、pH調整剤、酸化防止剤、染料、顔料、コロイダルシリカ等の耐ブロッキング剤などの公知の添加剤を含むことが出来る。通常、ポリエステル基材フィルムに濡れ性を付与して水性コーティング能を高めるために、界面活性剤を添加することが好ましい。
<製造方法>
本発明はシールで剥離性ポリエステルフィルムの製造方法にも関する。ベース層(B)の製造方法は、共押出し、二軸延伸法によってベース層(B)を製造し、延伸ベース層(B)を熱固定し、巻取ることによって製造する。
ベース層(B)の未被覆側に外層(A)をオフラインコーティングで設ける。本発明の製造方法は、更に第1及び第2の延伸工程または二軸延伸PETフィルムの製造後のオフラインで、ベース層(B)にアクリル架橋層(C)を被覆する。
本発明の製造方法は、好ましくは、B’’とB’またはB’’とB’’’から成る多層ベース層(B)の製造方法から成る。特に好ましくは多層ベース層(B)がB’、B’’、B’から成るか、B’、B’’、B’’’から成ることが好ましい。B’’層は中間層であり、B’及びB’’’はベース層における外層である。これらの層は共押出法によって製造される。
本発明は剥離性ポリエステルフィルムの製造方法を提供するが,本製造方法は、第1及び第2の表面を有するベース層(B)用のポリマー、又はベース層(B)用のB’、B’’、B’’’或いはB’、B’’、B’の個々の複数のポリマーを1つ以上の押出機内で溶融し、単層ダイまたは共押出ダイで平坦溶融フィルムに成形し、冷却ロールを使用して引取り、二軸延伸し、熱固定を行い、巻取ることから成る。二軸延伸は長手方向延伸と横方向延伸とから成り、外層(A)を形成するために、剥離塗布組成物を塗布液としてベース層(B)の第1の表面に従来の方法によりオフラインで塗布し、乾燥させ、得られたフィルムを再度巻取る。
外層(C)は、(a)長手方向延伸と横方向延伸との間に塗布組成物を塗布液としてベース層(B)の第2の表面にインラインで塗布して形成するか、(b)外層(A)のオフラインコーティングの後に、塗布組成物を塗布液としてベース層(B)の第2の表面に従来の方法によりオフラインで塗布して形成する。
二軸延伸ポリエステルフィルム(=ベース層(B))の製造方法:
透明二軸延伸ポリエステルフィルム(=ベース層(B)又はB’B’’B’或いはB’B’’B’’’)は、通常の共押出法によって製造できる。本発明において、優れた光学的特性を有するB’B’’B’又はB’B’’B’’’の層構成を有するポリエステルフィルムが特に効果的に製造できる。中間層(B’’)と2つの外層(B’)又は(B’とB’’’)の3層の好ましい構造を有することにより、中間層(B’’)中の粒子濃度を、好ましくは2つの外層(B’)又は(B’及びB’’’)中の粒子濃度より低くする。中間層(B’’)の粒子濃度は、フィルムのヘーズやグロスに好影響を与えるように設定する。このような3層構成のフィルムの場合、中間層(B’’)の粒子濃度は、通常0〜0.06重量%、好ましくは0〜0.03重量%、更に好ましくは0〜0.01重量%である。使用する粒子の粒径について、特に制限は無いが、粒子の粒径(d50)は、通常1μm以上(または1μmを超える)ことが好ましい。外層(B’)又は(B’及びB’’’)の粒子濃度は、基本的に使用する粒子の粒径により、通常0.01〜0.2重量%、好ましくは0.02〜0.16重量%、更に好ましくは0.030〜0.12重量%である。
共押出プロセスにおいて、例えば、個々の押出機内の夫々の溶融体を押出した後、共押出ダイ中で夫々を積層して平坦溶融フィルムを成形する。次いで、多層フィルムは、冷却ロール及び任意の更なるロールの手段を介して引取られ、冷却固化される。製造方法の見地から(種々の成分を完全に混合することから)、ポリマーの押出しの際に、少なくとも1つの外層(B’)又は(B’及びB’’’)が、脱気機構を有する二軸押出機で行われることが特に好ましい。これにより、曇りや条痕の無いような光学的に欠陥の無いフィルムが製造できる。そのようなフィルムは、更なる加工、特に印刷などに非常に適する。
フィルムの二軸延伸は、通常連続的に行われる。連続延伸において、延伸は、好ましくは最初に長手方向に行い、次いで横方向に行う。長手方向の延伸は、2つのロールを用い、所望の延伸比に対応する異なる回転スピードを用いて行なわれる。横方向の延伸は、好適なテンターフレームを通常使用して行われる。
延伸温度比較的広範囲で変化でき、フィルムの所望の性質による。一般的に、長手方向の延伸は、60〜130℃(加熱温度:60〜130℃)の温度範囲で、横方向(横方向=TDO)の延伸は、90℃(延伸開始)〜140℃(延伸終了)の温度範囲で行われる。長手方向の延伸比は、通常2.0:1〜5.5:1、好ましくは2.3:1〜5.0:1である。横方向の延伸比は、通常2.4:1〜5.0:1、好ましくは2.6:1〜4.5:1である。
<外層(C)の塗布形成>
ベース層(B)にアクリル系架橋層(C)(外層(C))を塗布するには、インライン法でもオフライン法でも採用でき、インライン法では第1延伸と第2延伸との間に行なうのが好ましく、オフライン法では二軸延伸ポリエステル(PET)フィルムの製造後で外層(A)を形成するための塗布液の塗布の前で行なっても後で行なってもよい。
好ましくはインライン法で形成され、ベース層(B)の片面に、横方向延伸の前に外層(C)が塗布形成される。オフライン法の場合は、外層(A)の形成後に塗布形成するのが好ましい。
外層(C)は、剥離ポリエステルフィルムの加工特性、特に巻取り特性、さらには巻戻し特性を改良する。
本発明において、機能層を塗布形成してもよく、機能層の厚さは、フィルムの完成時において通常5〜200nm、好ましくは20〜150nm、更に好ましくは30〜80nmである。200nm以下の塗布層が極めて均一に得られるため“リバースグラビアロールコーティング法によって塗布されることが特に好ましい。また、メイヤーロッド法による塗布もより厚い塗布層を形成できるため好ましい。塗布組成物は、好ましくは溶液、懸濁液、分散液として塗布され、特に好ましくは水性溶液、水性懸濁液、水性分散液として塗布される。
上述の基質は、フィルムの片面に希釈溶液、エマルション、分散体として塗布され、次いで溶媒を蒸発除去する。塗布液を横延伸の前でインライン塗布すると、横延伸における熱処理および続いて行われる熱固定によって、十分に通常溶媒が蒸発し、塗布液が乾燥する。
引続きフィルムの熱固定が、温度150〜250℃に維持し、0.1〜10秒行われる。次いで、フィルムは通常の方法で巻き取られる。
外層(A)の製造:
本発明のヒートシール性で剥離性のポリエステルフィルムの製造方法は、更に外層(A)の形成のための塗布組成物をオフラインで塗布する独立した工程を含む。剥離塗布組成物は塗布液として(溶液/分散体)通常の塗布技術により、外層(C)とは反対面のベース層(B)の表面に所望の厚さで塗布される。
通常のコーティング技術としては、とりわけリバースロールコーティング又はリバースグラビアコーティング、(順方向)グラビアコーティング、メイヤーバーコーティング、製膜ローラー(casting rolls)コーティング、フローコーターによるコーティング、カーテンコーティング、スプレーコーティング、ドクター(製膜ナイフ)コーティング等が挙げられる。
塗布工程は、基本的に巻戻し工程、コロナ処理工程、1つ以上の塗布工程、乾燥工程および巻取り工程から成る。
外層(A)の形成のための塗布は、好ましくはフィルムウェブの進行方向と同方向に駆動する(フォワードグラビア(順方向))グラビアローラーを使ってポリエステルフィルムに塗布する。塗布幅は、好ましくは1000mm以上(または1000mmを超え)、塗布速度は、好ましくは150m/分以上である(または150m/分を超える)。
図6に、塗布工程の構成と操作モードを図示的に示す。グラビアローラー(アプリケーターロール)(10)は、例えば200〜600mmの直径のスチールコアで、薄い金属層が形成されており、機械的あるいはレーザーによって刻印されている。目的によって、その刻印形状は丸、正方、ハニカム構造などの異なる外観になっており、分離型または連続型となる。更に、刻印部の量は個々の刻印の深さと大きさによって決定され、液体塗布工程や塗布外観に最終的な影響を及ぼす。そして、一旦刻印後、グラビアローラー(10)は通常クロムメッキされる。図示されているのは「順方向グラビア」方式である。これとは別に、「リバースグラビア」方式も当然のことながら使用できるが、本発明の場合においてはあまり好ましくない。
二軸延伸ポリエステルフィルム(B)(6)上への剥離塗布組成物(液状の外層(A)に対応)の塗布は、アプリケーターロール(10)を介して行われる。通常ドクターナイフ(9)を使って、アプリケーターロール(10)から過剰の塗布液を剥ぎ取る。アプリケーターロールから剥離塗布組成物がポリエステルフィルム(6)上に塗布され、圧力ロール(圧胴)(8)を通過させる。次いで塗布フィルム(7)は乾燥設備(5)に導入し、通過させる。
このプロセスは、それ故通常の印刷技術によく類似している。例えば、詳細は、M.Lake著「Oberflachentechnik in der Kunststoffverarbeitung」[プラスチック加工における表面技術]、Hanser 2009に記載されている。印刷技術と比較して違う点は、本発明の剥離コーティングの場合(塗布液とも記載されている)、印刷の場合のような部分的でなく全面に塗布されている点である。グラビアローラーから基材(=二軸延伸ポリエステルフィルム)への剥離コーティングの転写メカニズムに関しては、E.Dorsamによる講演(Technical Universitt of Darmstadt、Summer Semester 2012(電子工学における印刷技術4、「印刷プロセスにおけるインク転写」、01.06.2012))に記載されている。ポリエステルフィルム上への剥離コーティング組成物の転写は、この場合、インク割れ(ink splitting)が生じ、図7に明確に示される(E.Dorsam、2012)。
塗布後も取扱い性および巻取り特性に優れる本発明の剥離フィルムを得るために、塗布フィルムの塗布面(外層(A))を、塗布後で乾燥前に所定のプロセスによって平滑にする。
フィルム表面を平滑にするために、多種多様の技術を採用できる。例えばエアナイフやスムージングローラーを使用し、その上を未乾燥の塗布層を通過させることによる平滑化や、所謂「スムージングバー(smoothing bar)」の手段による平滑化を行う。
本発明の剥離フィルムの製造には、図8に示すような「スムージングバー」の手段を用いる。スムージングバーは、2〜10cmの直径を有し、表面が平滑である回転ロールから成り、順方向あるいは逆方向に駆動できる。
更に、良好な巻取り特性の観点から、スムージングバーのスピードをリバースモードでフィルムウェブスピードの約20〜200%となるようにスムージングバーを操作する。ここで、フィルムの巻取り角度は所定範囲内で可変であり、とりわけ剥離塗布組成物の粘度によって決定される。巻取り角度は、通常0〜90°、好ましくは0〜45°、更に好ましくは0〜20°である。
本発明の剥離フィルムの塗布面側を平滑にすることにより、平滑処理をしてないフィルムに比べて巻取り特性が改良される。このような平滑処理フィルムは、例えば図9に示すような表面形状を有する。
スムージングバーにより平滑処理されたフィルムの表面形状の特徴としては、外層(A)の表面の高さ方向の絶対値の算術平均値Sが300nm未満、好ましくは250nm未満、更に好ましくは200nm未満であり、外層(A)のreduced peak height(換算ピーク高さ)Spkが700nm未満、好ましくは690nm未満、更に好ましくは680nm未満である。
本発明の剥離フィルムの製造に関し、コーティング中、以下の条件範囲に従うことである。
塗布液(=ラッカー)の温度は所定の範囲とする。塗布液の温度は(供給タンク内および経路の温度)、通常10〜40℃、好ましくは16〜28℃、更に好ましくは18〜25℃である。塗布液の温度が10℃未満の場合、塗布フィルムが曇った外観となり、好ましくない。塗布液の温度が40℃を超えると、フィルムにシミや汚れが生じ、やはり好ましくない。
塗布液の粘度も所定範囲とする。粘度はDIN 4のフローカップを使用して決定する。本発明の塗布液の粘度は(容器および供給タンク内の粘度)、通常10〜50秒、好ましくは16〜32秒、更に好ましくは17〜30秒である。塗布液の粘度が10秒未満の場合、塗布が不均一となり、フィルムのヘーズの変動が大きくなり、好ましくない。塗布液の粘度が50秒を超えると、塗布フィルムのヘーズが顕著に増加し、これも好ましくない。
シール性外層(A)と二軸延伸PETフィルム(ベース層(B))とアクリル系架橋被覆層(C)から成る本発明の剥離性ポリエステルフィルムのコーティング及び加工において以下のような知見が得られた。
(1)塗布フィルムを巻取って大ロール(マスターロール)にし、引き続いてロールから剥離フィルムを引き出す(巻き戻す)試験において、何ら巻戻しにおける障害が見られない。巻戻しにおいて、フィルムは図10(b)に示すように接線方向にロールから離れる。
(2)塗布フィルムの更なる加工、例えばマスターロールを小さい切断ロールに切断する際、フィルム層同士の接着は起らない。更に、巻戻し中、フィルムは接線方向にロールから離れ、何ら巻戻しにおける障害が見られない。
(3)最終的な剥離フィルムの巻取り特性は極めて良好で、必要とされる要求を満足する。
(4)塗布フィルム上の塗布層の乾燥部分は塗布層側に完全に残る。特に、ロール内での裏面転写による乾燥部分の剥がれ(粘着破壊)は生じない。
一方、上記のフィルムにおいて、アクリル系架橋被覆層(C)を有さないフィルムの場合、以下の知見が得られた。
(1)塗布フィルムをマスターロールに巻取り、引き続いてロールから剥離フィルムを引き出す(巻き戻す)試験において、巻戻し障害が発生する。フィルムは図10(b)に示すような接線方向にロールから離れるのではなく、図10(a)に示すように離れるのに遅れが生じる。個々のフィルム同士の間の接着が増加し、好ましくない。
(2)塗布フィルムの更なる加工、例えばマスターロールを小さい切断ロールに切断する際、フィルム層同士の接着が認められる。更に、巻戻し中にフィルムが離れる際の遅れ(接線方向から離れる遅れ)が顕著になり、フィルムに過剰な力をかけて引かないと巻戻し出来ない。
(3)この個々のフィルム間の接着性の増加により、フィルムは製造装置内でしばしば破断し、切断工程の中断を引き起こすために好ましくない。
(4)裏側面への接着が強いため、塗布層の乾燥部分が剥がれて裏面に転写する。
(5)従って、剥離フィルムの巻取り特性は不十分であり、必要とされる要求を満足しない。
<本発明のフィルムの特性>
本発明の剥離フィルムは数多くの優れた特性を有するが、特に重要な特性を以下に示す。
オフラインコーティングを施してないフィルム表面のグロスは、通常100以上(または100を超え)、好ましくは110以上(または110を超え)、更に好ましくは120以上(または120を超え)である。未塗布フィルム表面は、印刷層やメタル層などの更なる機能コーティングに適している。本発明のポリエステルでオフラインコーティングを施している表面のグロスは、通常70以上(または70を超え)、好ましくは75以上(または75を超え)、更に好ましくは80以上(または80を超え)である。
本発明のフィルムの明瞭度は、通常80%以上(または80%を超え)、好ましくは、82%以上(または82%を超え)、更に好ましくは84%以上(または84%を超え)である。本発明のフィルムのヘーズは、通常20%以下(または20%未満)、好ましくは18%以下(または18%未満)、更に好ましくは15%以下(または15%未満)である。本発明のフィルムの透過率は、通常90%以上(または90%を超え)、好ましくは90.5%以上(または90.5%を超え)、更に好ましくは91%以上(または91%を超え)である。
本発明のフィルムの剥離特性は優れている。フィルムは、APET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対し比較的強い中剥離を示す。110〜160℃の温度範囲において、剥離力は目的とする3〜7N/15mmの範囲である。更に、本発明のフィルムは、CPET及びACPETから成る調理済み食品用トレー或いはAPET層が被覆されている厚紙(ダンボール)から成る調理済み食品用トレーに対しても剥離特性は優れており、全ての場合において目的とする中剥離を示す。
更に、本発明のフィルムは、低温剥離挙動を十分に満足する。再加工性も満足され、経済的に極めて有利である。更にシールシームも高品位であり、水やオリーブオイルに対する耐性が十分であり、所謂水−オリーブオイルテストに合格する。
本発明の剥離ポリエステルフィルムは、温度上昇した貯蔵後であっても優れた巻取り特性を有する。巻取られたロールの温度が上昇した際の本発明の巻取り特性は、以下の実施例に示す接着試験を行なうことによって評価される。本発明において、接着試験における2つのフィルムサンプルの剥離に必要な応力が0.1N/50mm以下(または0.1N/50mm未満)の場合に合格とする。
二軸延伸ポリエステルフィルムとオフラインで塗布形成した外層(A)との接着性(層間接着強度)は、極めて強く、調理済み食品用トレーからフィルムを剥離する際に、剥離層と調理済み食品用トレー表面との間で好ましく剥離が生じる(接着破壊)。これは特に、「再加工性」特性が改良され、剥離後の食品トレーの外観を改良する。
本発明のフィルムは、食品や消耗品の包装に特に好適であり、特に、調理済み食品用トレー中の食品や消耗品の包装で、剥離性ポリエステルフィルムを開けて使用するのにとても適している。
以下の表2及び3に、本発明のフィルムの特に重要な性質について纏めて示す。
Figure 2019025919
Figure 2019025919
<定義および規定>
ヒートシール性とは、少なくとも1つのベース層(B)と少なくとも1つのヒートシール性外層(A)から成る多層ポリエステルフィルムの性質であって、シーリングジョー等の装置によって加熱(110〜200℃)及び加圧(1〜6bar)を所定時間(0.1〜2秒)行うことにより、その間支持層(=ベース層(B))自身が可塑化しないで、熱可塑性プラスチックの基材、特にAPET/RPET及びCPET等から成る調理済み食品用トレーに接着できる性質を意味する。これを達成するため、シール層のポリマーは、通常ベース層のポリマーの融点より顕著に低い融点を有する。例えば、ベース層用のポリマーとして融点が254℃のポリエチレンテレフタレートが使用される場合、ヒートシール層の融点はかなり低く、通常230℃未満、好ましくは200℃未満、更に好ましくは170℃未満である。
剥離性とは、少なくとも1つのヒートシール性で剥離性の外層(A)を有するポリエステルフィルムの性質で、APET/RPET及びCPET等から成る調理済み食品用トレーに対してヒートシールした後、フィルムを引き裂くことなく調理済み食品用トレーからフィルムを引っ張って剥離できることを意味する。調理済み食品用トレーからフィルムを剥離する際に、ヒートシール性フィルム組成物と調理済み食品用トレーとが、ヒートシール層と食品トレー表面との間のシームにおいて開く(剥離する)(Ahlhauxtu,O.E.:Verpackunxtu mit Kunststoffen(プラスチックを用いた包装)、Carl Hanser Verlag,p.271,1997,ISBN 3−446−17711−6も参照)。調理済み食品用トレー試験片にヒートシールされたフィルムの剥離中、図1に示すように、180°の剥離角で応力試験を行い、図2に示すようなフィルムの引き裂き−伸張挙動を得る。基材からフィルムの剥離の開始において、図2に示すように必要な応力をある値まで上昇させ(例えば5N/15mm)、そして剥離が全て完了する間はほぼ一定値となる、ただし多少の変動はある(約+/−20%)。
低温剥離は、冷蔵庫内の通常の温度(2〜8℃)に貯蔵した後に、ポリエステル剥離フィルムの予め決められた剥離特性が失われていないことを意味する。通常、低温剥離挙動は、以下のように試験される。ヒートシールされたパックを冷蔵庫に約15分入れる。パックを冷蔵庫から取り出し、直接手でフィルムを引っ張って食品トレーから剥離する。この間、フィルムが割れたり、フィルムの引き裂き及び更なる引き裂き(引裂きの拡大)が起こらず、完全に剥離しなければならない。このような剥離力の大きさは中剥離に対応する。
「再加工性」とは、ヒートシール後、そのヒートシール性が失われることなく調理済み食品用トレーから再度直接剥離できるポリエステル剥離フィルムの性質である。シールされた容器の製造において、例えばシール欠陥を有することもある。欠陥のあるトレーは、製造ラインの検知器によってベルトから除外され、調理済み食品用トレーから剥離フィルムを引き剥がす。このプロセスにおいて、引裂かれることなく調理済み食品用トレーから完全に剥離できることを「再加工性」という。この後、調理済み食品用トレーに再度手動装置でシール又はシールラインに置いてシールすることが出来る。これは機器室の室温(4〜10℃)で行われる。つまり、剥離後に調理済み食品用トレーの表面にポリエステル剥離フィルムの残存が無ければ、その調理済み食品用トレーは再度ポリエステル剥離フィルムによるシールが可能であり、調理済み食品用トレーを破棄する必要がない。
「水およびオリーブオイルに対する耐性」。所謂水およびオリーブオイル試験に合格するのであれば、フィルムは水およびオリーブオイルに対する耐性を示す。これにおいて、ヒートシールする前に、シールされた調理済み食品用トレーを立たせた際、垂直方向に約3cmの液相となってシールシームと作用するように、食品トレーに水またはオリーブオイルを満たす。少なくとも14日の貯蔵期間後に(3cm液相の端がシール層に接触する)液体の流出が無い場合、このフィルムは試験を合格したとする。
以下の実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、以下の実施例は単なる例示と考えるべきである。以下の実施例において、原料やフィルムの特性について以下の測定方法、評価方法を使用する。
シールシーム強度(剥離力の決定):
シールシーム強度の決定は以下のように行った。フィルム片(100mm長×15mm幅)をAPET/RPET調理済み食品用トレーの試料片の内側(調理済み食品用トレーの底部として切り出したもの)に置き、シール温度を110℃以上、シール時間を0.5秒、シール圧力を460N(シール装置はBrugger社製HSG/ETを使用、シールジョーは片側のみ加熱)でシールする。図2に示すように、約2時間後、シールされた試料片を応力試験機(例えばZwick社製)に固定し、180°シール強度、すなわち、シールされた両試験片を分離するのに必要な応力を剥離速度200mm/分で測定する。シールシーム強度は、N/15mm(フィルム片の幅)で表す(例えば3N/15mm)。
最低シール温度の決定:
上述のシールシーム強度の測定に記載されるように、ヒートシール試験サンプル(シールシーム15mm×100mm)をBrugger社製のHSG/ETシール装置を使用して作成する。この際、二つの加熱シールジョーを使用し、シール圧力460N、シール時間0.5でフィルムを異なる温度でシールする。180°シールシーム強度を測定し、シールシーム強度とする。最低シール温度は、3N/15mm以上のシールシーム強度が得られた温度(℃)であり、最低温度は常に80℃以上(80℃を超える)。
ガラス転移温度T
フィルムのガラス転移温度Tは、DSC(示差操作熱量計)により測定した。Perkin−Elmer社製DSC 1090を使用した。昇温速度は20K/分、サンプル重量は約12mgであった。熱履歴を除去するため、先ずサンプルを急速に300℃まで昇温し、5分間維持し、次いで液体窒素でサンプルを急冷する。温度記録曲線から、ガラス転移温度Tはピーク高さの半値における温度とする。
標準粘度SV:
DIN 53728 Part 3に従い、希薄溶液中の標準粘度SVをウベローデ型粘度系により温度25±0.05)℃で測定した。フェノールと1,2−ジクロロベンゼンの混合溶媒の代りに、ジクロロ酢酸(DCA)を溶媒として使用した。溶解したポリマーの濃度は、1gポリマー/100ml純溶媒であった。ポリマーの溶解は60℃で1時間行った。もし、この時間で完全に溶解しない場合、80℃で40分の溶解と回転速度4100rpmの遠心分離を1時間さらに行った。
SV値は無次元であり、相対粘度(ηrel=η/η)と以下の関係がある。
SV=(ηrel−1)×1000
フィルム又はポリマー原料中に存在する粒子の量は灰化法により求め、粒子量による重量増加分の校正は以下の式を用いて行った。
サンプル重量=(100%ポリマーに対応するサンプル重量)/[(100−粒子の重量%濃度)/100)]
ヘーズ、明瞭度(clarity)、透過率:
塗布ポリエステルフィルムの光学的特性は、BYK Gardner社製hazegard Hazemeter XL−211を用いて測定した。ヘルツに従ったヘーズは、ASTM−D 1003−61 method 1に従って決定した。明瞭度の測定は、ASTM−D 1003に従い、上記hazegard測定装置の「clarity port」のモードを使用した。透過率の測定は、ASTM−D 1033−77に従って測定した。
グロス20°:
グロスはDIN 67530に従って測定する。反射値はフィルム表面の光学的特生地として測定される。ASTM−D 523−78及びISO 2813に基づき、入射角を20°にセットする。入射光の角度に調節された平坦試験表面上に光線を当て、反射させ、これにより散乱させる。光電受信器上に到達する光線が電気量比として示される。測定値は無次元で、入射角を伴って示されなくてはいけない。
弾性率:
弾性率は、ISO 527−1及びISO 527−3に従い、試料タイプ2、試験スピード100%/分、23℃、50%相対湿度の条件で測定した。
収縮率:
フィルムの収縮率はDIN 40634に従い、温度150℃、収縮時間15分の条件で測定した。
防曇性:
防曇性の測定は以下のように行った。剥離フィルムの製造から1日後、先ずシール(A)側の表面張力を測定する(単位:mN/m)。使用する方向に従ってKruss測定装置DS 100で測定する。
防霧性の測定:
ポリエステルフィルムの防霧性の測定は以下の方法で行った。
試験室の温度を23℃、相対湿度を50%に調節し、非晶ポリエチレンテレフタレートの調理済み食品用トレーにフィルムサンプルを溶着し(長さ約17cm、幅約12cm、高さ約3cm)、50mlの水を入れる。
このトレーを、温度を4℃に調節した冷蔵庫内に入れ、その中に10分、30分、4時間、8時間、24時間、放置する。そして、これらの所定時間後に取り出し、冷蔵庫の温度の試料に対し23℃の温風を当てて水の凝縮の形成について観察する。凝縮が例えば密着して透明なフィルムを作るため、効果的な防霧剤を添加したフィルムは凝縮形成後でも透明である。防霧剤を使用しないと、微細な液滴霧がフィルム表面に形成され、フィルムの透過率が減少し、最悪の場合、食品トレーの内容物が見えなくなる。
更に、高温蒸気または高温霧試験と呼ばれる試験もある。これは、50mlの水を入れた250mlビーカーをこのフィルムで覆い、70℃の温度に調節された水浴に浸ける。評価法は上記と同じである。更に、この試験と共に、フィルムの長期防霧性や耐洗浄性も試験できる。フィルム上に連続的に蒸気凝縮があり、流れ落ちるため、液滴が落ちることはない。可溶な基質は容易に洗浄され、防霧性が減じることはない。
平均粒径d50の測定:
Malvern Mastersizer 2000を使用し、以下の方法で粒子のメジアン(平均)粒径d50を測定する。先ず、試料をセルの水中に投入し、測定装置に設置する。レーザーを用い、分散を解析し、検知データを較正曲線と比較して粒径分布を求める。粒径分布は2つのパラメータによって表され、1つはメジアン値d50(測定値の中央値)、もう1つは分散幅を表すSPAN98(粒径分散の測定)である。試験は自動的に行われ、粒径d50の数学的な計算も行われる。ここでd50値は、(相対的)積算粒径分布曲線(50%縦軸値と積算曲線と交点が、求めるべき横軸上のd50値を与える)から決定される。
これらの粒子を使用して製造されたフィルムの測定において、d50値は使用粒子の粒径の15〜25%低くなる。
表面形状(白色光干渉法):
表面形状は、Bruker社製type Contour GT−K/Aの白色光干渉顕微鏡と測定ソフトVision 64 Version 5.6を使用し、ISO 16610−19(リップルフィルタリング)及びISO 25178−2(粗度パラメータ)に従って決定した。0.95mm×1.27mm(480×640ピクセル)のエリアを5.1倍の光学倍率で測定した。測定されるフィルム表面は、表面形状の測定のための最適な反射層を形成するために、Sputter Coater Polaron SC7680を使用して厚さ10nmの純銀層により垂直方向にスパッタリングする。
測定において、フィルム試料中にリップルが視覚的に観察されないように、10×10cmの大きさのフィルム試料は直径4cmの二つの金属リングの間で引き伸ばされた。
測定は、VSIモード(垂直走査干渉)で行われる。全ての測定パラメータは、以下の数値を除いてはソフトから供給される標準値にセットされる。Z軸方向の測定長(=フィルム厚み方向)は25μmにセットする(BackscanLength=10μm、ScanLength=15μm)。これらの標準測定条件下で(供給速度1X、変調しきい値=5%)、認識できないピクセルの比率は10%未満である。突起の側面の不明の測定値は計算により補われる(データ修復)。
以下の全てのSパラメータはS−Fエリアから計算される。S(算術平均高さ)は、規定範囲(A)内の縦軸の値の絶対値の算術平均値で、以下の式で計算される。
Figure 2019025919
突出山部高さSpkは、表面の中心より上の突出ピークの平均高さである。S及びSpkパラメータの計算方法はISO 25178−2に記載されており、本発明に引用される。
サンプルのS及びSpk値は、異なる5つのランダムに選択した測定サイトの値の平均である。測定サイトのSpk値が800nmを超える場合、更に、5つのランダムに選択した測定サイトで測定を行い、全ての測定値の平均値を求める。
接着試験:
フィルムウェブから5cm×5cmのフィルム試料を切り取る。2つのフィルム試料を、外層(A)が外層(C)に互いに接するように、互いに重ね合わせる。これらの2フィルム試料の上に剥離紙を置く。5組のこのフィルム試料(1組が2つの剥離性ポリエステルフィルム試料と剥離紙とから成る)を積層し、オーブン内に設置し、10kgの荷重を負荷する。オーブン内の温度は予め所定温度(20〜100℃)に設定する。積層体を1時間オーブン内で保持した後に取り出す。すぐその後に(1時間以内に)、応力テスター(Zwick社製)に5組のそれぞれのフィルムを挟み,図1に示すような180°剥離テスト(シールシーム強度測定)を行ない、接着力を測定する。200mm/分の剥離速度で得られる180°シールシーム強度、すなわち、2フィルム試料を引き剥がすための力を接着力とする。2フィルム試料を引き剥がすための力はN/50mm(例えば0.05N/50mm)のように表記する。
以下に本発明の実施例、比較例を示す。
実施例1:
<二軸延伸ポリエステルフィルムの製造>
ポリエチレンテレフタレートから成る厚さ23μmの二軸延伸フィルムを通常のプロセス(長手方向延伸−横方向延伸)により製造した。すなわち、ポリエチレンテレフタレートチップを押出機に供給し、ベース層(中間層B’’)とした。同様に、ポリエチレンテレフタレートチップ及び粒子を押出機に供給し(二軸押出機)、ベース層(外層B’)とした。以下の表に示す製造条件に従い、2つのそれぞれの押出機内で原料を溶融し、均一化した。
次いで、中間層(B’’)及び2つの外層(B’)用の3つの溶融体流を3層ノズルのノズルキャップから吐出して互いに積層した。得られた溶融シートを冷却し、長手方向および横方向に逐次延伸し、B’B’’B’構造を有し、厚さ23μmの透明3層フィルムを得た。外層(B’)の厚さはそれぞれ1μmであった。
本発明のアクリル系架橋被覆層(C)を形成するための塗布液は、メチルメタクリレート60重量%とエチルアクリレート35重量%とN−メチロールアクリルアミド5重量%から成るコポリマー及び界面活性剤から成るラテックスの4.5重量%溶液から成る。アクリル系架橋被覆層(C)用の塗布液を、長手方向の延伸を行なったベース層(B’)の片面に塗布した。このため、塗布前のすぐにこの面に対しコロナ処理を行なった。リヴァースグラヴィア法により上述の塗布液をフィルムに塗布した。塗布量は二軸延伸フィルムにおいて約0.035g/mであった。
共押出ベース層(中間層B’’):SV値800のポリエチレンテレフタレート100重量%。
共押出ベース層(外層B’):以下の混合物
・SV値790のポリエチレンテレフタレート:85重量%、
・SV値790のポリエチレンテレフタレート99重量%とSylobloc 44H(合成SiO、d50=2.5μm)1.0重量%とから成るマスターバッチ:15重量%
個々の工程における製造条件を以下の表に示す。
Figure 2019025919
<オフライン塗布剥離フィルムの製造>
BOPETフィルムの外層(A)を形成するために、以下に示す剥離塗布組成物を用い、グラビアローラー(フォワードグラビア(順方向))によってオフラインコーティングを行った。この後、外層(A)の平滑化(スムージング)をスムージングバーを用いて行った。スムージングバーはフィルムウェブの速度の100%に対応するスピードで駆動させ、その駆動方向は逆方向であった。巻取り角度2°で、外層(A)の乾燥質量は2.5g/mであった。
塗布組成物(以下の表5も参照):
・ポリエステル(DMT単位30モル%、DMI単位40モル%、セバケート単位30モル%、EG44モル%、ネオペンチルグリコール56モル%):27.8重量%
・Sylysia 430(合成SiO、d50=3.4μm、Fuji、日本):0.2重量%
・防曇剤、ジエチルスルホコハク酸ナトリウム(Lutensit A BO、BASF社製、スウェーデン):2重量%
・酢酸エチル:70重量%
剥離ポリエステルのガラス転移温度は11℃であり、SV値は500である。塗布液の粘度は、温度19.5℃で25秒であった。
剥離ポリマー中のジカルボン酸とグリコールのそれぞれの含有量(モル%)及びフィルムの構成について表5〜7に示す。
フィルムの特性について表8〜10に示す。測定によれば(表8)、APET及びRPETより成る調理済み食品用トレーに対するフィルムの最低シール温度は120℃であった。フィルムはAPET調理済み食品用トレー(Faerch社製、K2171−1A(透明))に120℃、130℃、140℃及び150℃でシールした(シール圧力460N、シール時間0.5秒)。次いで、本発明のフィルムとAPET調理済み食品用トレーとの試料片複合を、上記の応力−歪み試験機を上記の方法により引張って剥離させた。全てのシール温度について、目的とする図3に従う(ポリマー2)調理済み食品用トレーのフィルム剥離が観察された。測定されたシールシーム強度を表8に示す。全てのシール温度で剥離フィルムが得られた。非常に重要な低温剥離挙動も何ら欠陥が生じなかった。シールシーム強度はちょうど5N/15mmであり、中剥離の範囲である。すなわち、剥離力が制御されて調理済み食品用トレーからの剥離が可能であった(=中剥離)。更に、フィルムは必要とされる光学的特性を満足し、操作性に優れ、加工特性および巻取り特性も優れていた。
オーブンの温度を100℃まで上昇させ、フィルムの接着性のテストを行なうことにより,巻取り特性を評価した。その結果、接着力は0.1N/50mmを下回った。
実施例2:
実施例1において、シール性外層(A)の乾燥塗工量を4.5g/mに増加させた以外は、実施例1と同様の組成および製造条件でフィルムを作成した。APET及びRPET調理済み食品用トレーに対するフィルムの最低シール温度は111℃であった。全てのシール温度について、目的とする図3に従う(ポリマー2)調理済み食品用トレーのフィルム剥離が得られた。測定されたシールシーム強度を表8に示す。全てのシール温度で剥離フィルムが得られ、低温剥離挙動もまた得られた。このフィルムのシールシーム強度は実施例1のそれよりも大きい。このフィルムは実施例1に比べて若干ヘーズが大きかったが、操作性、加工特性および巻取り特性は実施例1と同じであった。フィルムの接着性のテストは全てのオーブン温度において、接着力は0.1N/50mmを下回った。この実施例の剥離ポリエステルフィルムは、RPETから成るような調理済み食品用トレーのようなシール性に乏しい調理済み食品用トレーであっても、良好にシールすることが出来る。
実施例3:
実施例1において、シール性外層(A)の塗布液組成を変更した以外は実施例1と同様の製造条件でフィルムを作成した。塗布液組成を以下に示す。
・ポリエステル(DMT単位45モル%、DMI単位32モル%、セバケート単位10モル%、アジペート単位13モル%、EG単位35モル%、DEG単位25モル%、PD単位15モル%、BD単位6モル%、ネオペンチルグリコール単位19モル%):27.8重量%
・Sylysia 430(合成SiO、d50=3.4μm、Fuji、日本):0.2重量%
・防曇剤、ジエチルスルホコハク酸ナトリウム(Lutensit A BO、BASF社製、スウェーデン):2重量%
・酢酸エチル:70重量%
APETから成る調理済み食品用トレーに対するフィルムの最低シール温度は113℃であった。全てのシール温度について、目的とする図3に従う(ポリマー2)調理済み食品用トレーのフィルム剥離が観察された。測定されたシールシーム強度を表8に示す。全てのシール温度で剥離フィルムが得られた。このフィルムのシールシーム強度は実施例1のそれよりも大きい。大きな剥離力を必要とせずに調理済み食品用トレーからの剥離が可能であった(=中剥離の範囲)。フィルムの操作性、加工特性、特に巻取り特性は実施例1と同じであった。
比較例1:
比較例1として、欧州特許第1475228号明細書の実施例1を追試した。フィルムの性質を表8〜10に示す。フィルムは粒子濃度が高く、粒子がシール層において弱い部分となり、所定のシール温度を有する剥離フィルムが得られなかった。調理済み食品用トレーからフィルムを剥離する際、フィルムは直接引き裂かれ、図3のポリマー1に従った応力曲線を示した。フィルムは溶着挙動を示し、本発明の課題を解決することは出来なかった。
比較例2:
欧州特許第2431176号明細書の実施例1を追試した。フィルムはAPET(Faerch社製K2171−1A、透明)から成る調理済み食品用トレーに120℃でシールした(シール圧力:460N、シール時間:0.5秒)。フィルムとAPETから成る調理済み食品用トレーの複合体片は、引張応力−歪み試験機により、上述の方法で引張り、剥離試験を行なった。目的とする剥離力は得られず、剥離力は2.1N/15mmと余りにも小さかった。
比較例3:
アクリル系架橋被覆層(C)を設けなかった以外は、実施例1と同様の操作で剥離性ポリエステルフィルムを製造した。塗布フィルムを巻取った後、そのロールから剥離性ポリエステルフィルムを巻戻した際に、巻戻しにおける不具合が生じた。大ロールの輸送および貯蔵(50℃に温度上昇させて)の後、小ロールに切断した。フィルムを大ロールから巻戻す際に、フィルムの重なり合いの間の接着力がぞかが認められた。重なり合う個々のフィルム間の接着力の強さは製造装置におけるフィルムの破断をしばしば引き起こし、フィルム切断の中断を招いた。剥離性ポリエステルフィルムの巻取り特性は不十分であり、本発明の目的を達成出来なかった。これに関係なく、60℃以上のオーブン温度において剥離力は0.1N/50mmを超えた。
Figure 2019025919
Figure 2019025919
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Figure 2019025919
Figure 2019025919
Figure 2019025919
本発明のポリエステルフィルムは、APET及び/又はRPET調理済み食品用トレーに対して極めて優れたシール性および剥離性(中剥離)を有する。また外層(C)を設けているので、フィルムの巻取り特性および加工特性が極めて良好である。そのため、調理済み食品用トレーへのシール性および剥離性フィルムとして好適に使用できる。

Claims (15)

  1. 第1の表面と第2の表面とを有する二軸延伸ポリエステルフィルムから成るベース層(B)と、当該ベース層(B)の第1の表面上に塗布形成された外層(C)と、当該ベース層(B)の第2の表面上に塗布形成されたヒートシール性外層(A)とから成る透明剥離性ポリエステルフィルムであって、ヒートシール性外層(A)はAPET及びRPETから成る調理済み食品トレーに対してヒートシール性で且つ剥離性を有し、オフラインコーティングで形成され、(a)85〜99重量%のポリエステルと(b)1〜15重量%の他材料とから成り、ヒートシール性外層(A)を構成するポリエステルはジカルボン酸誘導単位の合計を100モル%とした場合に、25〜95モル%の少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸単位と、5〜75モル%の少なくとも1種の脂肪族ジカルボン酸単位とから成り、ジオール誘導単位の合計を100モル%とした場合に、炭素数が2を超える直鎖または分岐ジオールから誘導される単位10モル%から成り、外層(C)は架橋アクリレート系および/またはメタクリレート系共重合体から成ることを特徴とする透明剥離性ポリエステルフィルム。
  2. 外層(A)を構成する他材料が、粒子、添加剤、助剤、滑剤、防曇剤およびこれら混合物から選択される請求項1に記載のポリエステルフィルム。
  3. APET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対する最低シール温度温度が110℃以下であり、最高シール温度が160℃であり、APET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対するシールシーム強度(剥離力)が3.0N以上である請求項1又は2に記載のポリエステルフィルム。
  4. APET及びRPETから成る調理済み食品用トレーに対する剥離力F(Nとシール温度θ(℃)との関係が以下の式を満足する請求項1〜3の何れかに記載のポリエステルフィルム。
    0.018・θ(℃)+1.0 ≦ 剥離力F(N/15mm) ≦ 0.03・θ(℃)+ 2.5
  5. 外層(A)の剥離性ポリエステルを構成するジカルボン酸からの誘導単位とジオールからの誘導単位が、ジカルボン酸系繰り返し単位およびジオール系繰り返し単位それぞれの総量を基準として、25〜85モル%のテレフタレート単位、5〜50モル%のイソフタレート単位、5〜50モル%アジペート単位、0〜30モル%アゼレート単位、5〜50モル%セバケート単位、10モル%を超えるエチレングリコール単位、および、10モル%を超えるC〜Cジオール、ジ−、トリ−又はテトラ−C〜Cアルキレングリコールから選択される1種以上のジオール単位から成る請求項1に記載のポリエステルフィルム。
  6. 外層(A)の剥離性ポリエステルのガラス転移温度が0〜30℃である請求項1〜5に記載のポリエステルフィルム。
  7. 外層(A)の剥離性ポリエステルのSV値が200〜2000である請求項1〜6の何れかに記載のポリエステルフィルム。
  8. 外層(A)が、防曇剤として1つ以上のアニオン性界面活性剤を、外層(A)の総重量に対し0.01〜5重量%含む請求項1〜7の何れかに記載のポリエステルフィルム。
  9. ベース層(B)がB’B’’B’又はB’B’’B’’’の多層構造を有する請求項1〜8の何れかに記載のポリエステルフィルム。
  10. 剥離性ポリエステルフィルムの総厚みが3〜200μmであり、ベース層(B)の厚みがフィルムの総厚みの45〜97%である請求項1〜9の何れかに記載のポリエステルフィルム。
  11. 請求項1に記載のポリエステルフィルムの製造方法であって、第1及び第2表面を有するベース層(B)の形成方法は、単層の場合は1種のポリマーを、B’B’’B’又はB’B’’B’’’の多層の場合はそれぞれ個々の複数ポリマーを1つ以上の押出機内で溶融し、単層ダイ又は共押出ダイから押出して平坦溶融フィルムを形成し、冷却ロールを使用して引取り、長手方向および横方向に二軸延伸し、熱固定し、巻取る工程から成り、外層(A)の形成方法は、剥離組成物の塗布液をベース層(B)の第2表面上に通常のオフラインコーティング法により塗布する工程と、乾燥工程と、得られたフィルムを再度巻取る工程とから成り、外層(C)の形成方法は(a)長手方向延伸と横方向延伸との間にインライン法により塗布液をベース層(B)の第1表面に塗布して形成されるか、又は(b)外層(Aのオフラインコーティングの前または後にオフライン法により塗布液をベース層(B)の第1表面に塗布して形成される。
  12. 供給タンク内で測定した剥離性塗布組成物の温度が10〜40℃である請求項11に記載の製造方法。
  13. Zahn法No.2に従った流量容器を使用して供給タンク内で測定した剥離性塗布組成物の粘度が10〜50秒である請求項11又は12に記載の製造方法。
  14. 請求項1〜10の何れかに記載のポリエステルフィルムから成るシール性フィルム。
  15. APET及び/又はRPET調理済み食品用トレー用である請求項14に記載のシール性フィルム。
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