JP2022038956A - 易接着性ポリアミドフィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐衝撃性、耐摩擦ピンホール性、耐水接着性に優れ、かつ廃棄ポリアミド製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を用いた二軸延伸ポリアミドフィルムを提供すること。【解決手段】 ポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂からなり、前記ポリアミド6のうち5~90質量%がケミカルリサイクルしたポリアミド6である二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層を有する易接着性ポリアミドフィルム。【選択図】 なし
Description
本発明は、突刺し強度、耐衝撃性及び耐摩擦ピンホール性に優れ、かつラミネート強度が高く、廃棄ポリアミド製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を原料に用いた環境負荷低減が可能な二軸延伸ポリアミドフィルムに関するものである。本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、食品包装用フィルムなどに好適に使用される。
近年、循環型社会の構築を求める声の高まりとともに、材料分野においてもエネルギーと同様に化石燃料からの脱却が望まれている。
また近年では、海洋プラスチック汚染が大きな問題となっている。
海洋ごみのうちプラスチックが海へと流出すると、紫外線や物理的な摩耗によって破片となり、微小なプラスチック粒子(マイクロプラスチック)となる。海洋生物がこうした粒子を捕食することで、粒子中に含まれる、あるいは吸着している化学物質に曝露される可能性、さらには食物連鎖を通して、上位の捕食者にも影響が及ぶ可能性があり、このことが地球規模での問題となっている。
上記の海洋プラスチックごみの多くは陸から流れ着いたもので、そのほとんどは使い捨てを想定したプラスチック容器包装である一方、釣り糸や漁網なども含まれている。
このような背景から、海洋プラスチックごみを減らすにはこれらのプラスチックごみをリサイクルし、有効活用することでプラスチックごみを削減することが重要である。
また近年では、海洋プラスチック汚染が大きな問題となっている。
海洋ごみのうちプラスチックが海へと流出すると、紫外線や物理的な摩耗によって破片となり、微小なプラスチック粒子(マイクロプラスチック)となる。海洋生物がこうした粒子を捕食することで、粒子中に含まれる、あるいは吸着している化学物質に曝露される可能性、さらには食物連鎖を通して、上位の捕食者にも影響が及ぶ可能性があり、このことが地球規模での問題となっている。
上記の海洋プラスチックごみの多くは陸から流れ着いたもので、そのほとんどは使い捨てを想定したプラスチック容器包装である一方、釣り糸や漁網なども含まれている。
このような背景から、海洋プラスチックごみを減らすにはこれらのプラスチックごみをリサイクルし、有効活用することでプラスチックごみを削減することが重要である。
一方、従来から、ポリアミド6に代表される脂肪族ポリアミドからなる二軸延伸フィルムは、耐衝撃性と耐屈曲ピンホール性に優れており、各種の包装材料フィルムとして広く使用されている。これら包装用として用いられているこれらポリアミドフィルムにおいても、先に述べたプラスチックごみの一因であることから、リサイクル素材の利用が求められている。
ナイロン6(ポリアミド6ともいう)をリサイクルする方法としては、焼却して熱エネルギーとして回収するサーマルリサイクル法、溶融した後に再成型して再利用するマテリアルリサイクル法、および化学的に解重合してナイロンの原料にまで戻し、ナイロン製造等に再利用するケミカルリサイクル法がある。なお、ナイロンはポリアミドともいう。
これらのうち、ケミカルリサイクル法はナイロン6を原料のカプロラクタムにまで分解してから回収し、ナイロン6の原料として再利用できることから、産業上有用なリサイクル方法といえる。
例えば特許文献1では、ナイロン製衣料製品の使用済み品を回収した後、解重合を行ってε-カプロラクタムを回収し、精製し、重合し、溶融紡糸や成形によりナイロン繊維やナイロン成形品へと、リサイクル方法が開示されている。
かかる技術によれば、回収された衣料製品を素材原料まで戻して再利用するというリサイクルが可能となる。また、回収衣料製品を分解し精製することによって高純度で品質良好な素材原料(原料モノマ)を得ることができるので、リサイクル使用により品質良好なナイロン6製品が得られるし、繰り返しリサイクルも可能となる。さらにまた、回収衣料製品の回収・選別作業が大幅に軽減されるといったものである。
かかる技術によれば、回収された衣料製品を素材原料まで戻して再利用するというリサイクルが可能となる。また、回収衣料製品を分解し精製することによって高純度で品質良好な素材原料(原料モノマ)を得ることができるので、リサイクル使用により品質良好なナイロン6製品が得られるし、繰り返しリサイクルも可能となる。さらにまた、回収衣料製品の回収・選別作業が大幅に軽減されるといったものである。
上述したケミカルリサイクル法によってリサイクルされたナイロン樹脂は、これまで主に繊維や成形品の原料として用いられてきたが、食品包装用のフィルムとしては実用化されていなかった。
また、ポリアミドフィルムはシーラントフィルムとラミネートして液体スープ袋や水物用袋に使用する場合、ラミネートしたフィルム間の接着強度(ラミネート強度とも言う)が十分に高いことが要求される。
本発明は、かかる従来技術に鑑み創案されたものである。本発明の目的は、突刺し強度、耐衝撃性及び耐摩擦ピンホール性に優れ、かつラミネート強度が高く、廃棄ポリアミド製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を原料に用いた環境負荷低減が可能な二軸延伸ポリアミドフィルムを提供することにある。
即ち、本発明は、以下の構成よりなる。
[1]ポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂からなり、前記ポリアミド6のうち4~90質量%がケミカルリサイクルしたポリアミド6である二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層を有することを特徴とする易接着性ポリアミドフィルム。
[2]二軸延伸ポリアミドフィルムが、メカニカルリサイクルしたポリアミド6を5~60質量%含むことを特徴とする[1]に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
[3]基材層(A層)の少なくとも片面に表面層(B層)が積層された二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に接着改質層(C)が積層された易接着性ポリアミドフィルムであって、基材層(A層)及び接着改質層(C)は前記の二軸延伸ポリアミドフィルム及び接着改質層であり、B層がポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂組成物からなることを特徴とする易接着性ポリアミドフィルム。
[4]基材層(A層)がメカニカルリサイクルしたポリアミド6を5~80質量%含有し、表面層(B層)がメカニカルリサイクルしたポリアミド6を0~30質量%含むことを特徴とする[3]に記載の易接着性ポリアミドフィルム
[5]易接着性ポリアミドフィルムが下記の(a)~(c)を満足することを特徴とする前記[1]~[4]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
(a)突刺し強度が0.65N/μm以上、
(b)衝撃強度が0.9J/15μm以上。
(c)耐摩擦ピンホールテストでピンホール発生までの距離が2900cm以上。
[6]易接着性ポリアミドフィルムが下記の(d)及び(e)を満足することを特徴とする前記[1]~[5]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
(d)ヘイズが2.6%以下、
(e)動摩擦係数が1.0以下。
[7]ポリエチレン系シーラントフィルムと貼り合わせた後の耐水ラミネート強度が4.0N/15mm以上であることを特徴とする[1]~[6]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
[8][1]~[7]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルムにシーラントフィルムを積層した積層フィルム。
[9][8]に記載された積層フィルムを用いた包装袋。
[1]ポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂からなり、前記ポリアミド6のうち4~90質量%がケミカルリサイクルしたポリアミド6である二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層を有することを特徴とする易接着性ポリアミドフィルム。
[2]二軸延伸ポリアミドフィルムが、メカニカルリサイクルしたポリアミド6を5~60質量%含むことを特徴とする[1]に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
[3]基材層(A層)の少なくとも片面に表面層(B層)が積層された二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に接着改質層(C)が積層された易接着性ポリアミドフィルムであって、基材層(A層)及び接着改質層(C)は前記の二軸延伸ポリアミドフィルム及び接着改質層であり、B層がポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂組成物からなることを特徴とする易接着性ポリアミドフィルム。
[4]基材層(A層)がメカニカルリサイクルしたポリアミド6を5~80質量%含有し、表面層(B層)がメカニカルリサイクルしたポリアミド6を0~30質量%含むことを特徴とする[3]に記載の易接着性ポリアミドフィルム
[5]易接着性ポリアミドフィルムが下記の(a)~(c)を満足することを特徴とする前記[1]~[4]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
(a)突刺し強度が0.65N/μm以上、
(b)衝撃強度が0.9J/15μm以上。
(c)耐摩擦ピンホールテストでピンホール発生までの距離が2900cm以上。
[6]易接着性ポリアミドフィルムが下記の(d)及び(e)を満足することを特徴とする前記[1]~[5]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
(d)ヘイズが2.6%以下、
(e)動摩擦係数が1.0以下。
[7]ポリエチレン系シーラントフィルムと貼り合わせた後の耐水ラミネート強度が4.0N/15mm以上であることを特徴とする[1]~[6]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
[8][1]~[7]いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルムにシーラントフィルムを積層した積層フィルム。
[9][8]に記載された積層フィルムを用いた包装袋。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、ポリアミド6を主成分とし、廃棄ポリアミド製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6をブレンドすることと、二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層を積層することで、耐衝撃性、耐屈曲ピンホール性、耐摩擦ピンホール性、シーラントフィルムとの接着性に優れた環境負荷低減が可能なポリアミドフィルムが得られる。
更に、本発明の易接着性ポリアミドフィルムとシーラントフィルムを積層したフィルムを液体スープ袋や水物用袋に使用する場合、積層フィルム間の接着強度(ラミネート強度とも言う)が高いので、袋の破れの少ない包装袋が提供できる。特に耐水ラミネート強度(水付着条件下でのラミネート強度)が高いのでボイル処理やレトルト処理に使用しても袋の破れの少ない包装袋が提供できる。
更に、本発明の易接着性ポリアミドフィルムとシーラントフィルムを積層したフィルムを液体スープ袋や水物用袋に使用する場合、積層フィルム間の接着強度(ラミネート強度とも言う)が高いので、袋の破れの少ない包装袋が提供できる。特に耐水ラミネート強度(水付着条件下でのラミネート強度)が高いのでボイル処理やレトルト処理に使用しても袋の破れの少ない包装袋が提供できる。
1:堅牢度試験機のヘッド部
2:段ボール板
3:サンプル保持用の台紙
4:4つ折りしたフィルムサンプル
5:擦る振幅方向
2:段ボール板
3:サンプル保持用の台紙
4:4つ折りしたフィルムサンプル
5:擦る振幅方向
以下、本発明の易接着性ポリアミドフィルムを詳細に説明する。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、ポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂からなり、前記ポリアミド6のうち5~90質量%がケミカルリサイクルしたポリアミド6である二軸延伸ポリアミドフィルム(A層)の少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層(C層)を有することを特徴とする易接着性ポリアミドフィルムである。また、前記A層の少なくとも片面にB層が積層された二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に前記接着改質層(C層)が積層された易接着性ポリアミドフィルムであって、B層はポリアミド6樹脂70質量%以上を含むことを特徴とする易接着性ポリアミドフィルムである。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、ポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂からなり、前記ポリアミド6のうち5~90質量%がケミカルリサイクルしたポリアミド6である二軸延伸ポリアミドフィルム(A層)の少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層(C層)を有することを特徴とする易接着性ポリアミドフィルムである。また、前記A層の少なくとも片面にB層が積層された二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に前記接着改質層(C層)が積層された易接着性ポリアミドフィルムであって、B層はポリアミド6樹脂70質量%以上を含むことを特徴とする易接着性ポリアミドフィルムである。
[二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)]
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)は、ポリアミド6樹脂を70質量%以上含むことで、ポリアミド6樹脂からなる二軸延伸ポリアミドフィルムが本来持つ、優れた衝撃強度などの機械的強度や酸素などのガスバリア性が得られる。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)は、A層は、少なくともポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂層であって、前記ポリアミド6のうち5~90質量%が廃棄プラスチック製品、廃棄タイヤゴム、繊維、漁網などの廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6からなる。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又はA層は、廃棄プラスチック製品、廃棄タイヤゴム、繊維、漁網などの廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を5~90質量%含むことで、従来ごみとして廃棄されていたポリアミド製品からリサイクルされた原料を用いた環境負荷が低減された易接着性ポリアミドフィルムであることに加え、特定の延伸方法を選択することにより耐突き刺し性や耐摩擦ピンホール性が同時に優れた易接着性ポリアミドフィルムが得られる。
[ポリアミド6]
本発明に使用するポリアミド6は、通常、ε-カプロラクタムの開環重合によって製造される。開環重合で得られたポリアミド6は、通常、熱水でラクタムモノマーを除去した後、乾燥してから押出し機で溶融押出しされる。
本発明に使用するポリアミド6の相対粘度は、1.8~4.5であることが好ましく、より好ましくは、2.6~3.2である。相対粘度が1.8より小さい場合は、フィルムの衝撃強度が不足する。4.5より大きい場合は、押出機の負荷が大きくなり延伸前の未延伸フィルムを得るのが困難になる。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)は、ポリアミド6樹脂を70質量%以上含むことで、ポリアミド6樹脂からなる二軸延伸ポリアミドフィルムが本来持つ、優れた衝撃強度などの機械的強度や酸素などのガスバリア性が得られる。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)は、A層は、少なくともポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂層であって、前記ポリアミド6のうち5~90質量%が廃棄プラスチック製品、廃棄タイヤゴム、繊維、漁網などの廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6からなる。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又はA層は、廃棄プラスチック製品、廃棄タイヤゴム、繊維、漁網などの廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を5~90質量%含むことで、従来ごみとして廃棄されていたポリアミド製品からリサイクルされた原料を用いた環境負荷が低減された易接着性ポリアミドフィルムであることに加え、特定の延伸方法を選択することにより耐突き刺し性や耐摩擦ピンホール性が同時に優れた易接着性ポリアミドフィルムが得られる。
[ポリアミド6]
本発明に使用するポリアミド6は、通常、ε-カプロラクタムの開環重合によって製造される。開環重合で得られたポリアミド6は、通常、熱水でラクタムモノマーを除去した後、乾燥してから押出し機で溶融押出しされる。
本発明に使用するポリアミド6の相対粘度は、1.8~4.5であることが好ましく、より好ましくは、2.6~3.2である。相対粘度が1.8より小さい場合は、フィルムの衝撃強度が不足する。4.5より大きい場合は、押出機の負荷が大きくなり延伸前の未延伸フィルムを得るのが困難になる。
[ケミカルリサイクルしたポリアミド6]
A層に使用する上記ポリアミド6としては、通常使用されている化石燃料由来のモノマーから重合されたものに加え、廃棄プラスチック製品、廃棄タイヤゴム、繊維、漁網などの廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6が用いられる。
A層に使用する上記ポリアミド6としては、通常使用されている化石燃料由来のモノマーから重合されたものに加え、廃棄プラスチック製品、廃棄タイヤゴム、繊維、漁網などの廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6が用いられる。
廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を得る方法としては、例えば、先に挙げた特許文献1に開示された方法を用いることができる。すなわち、ナイロン(ポリアミド)製製品の使用済み品を回収した後、解重合を行ってε-カプロラクタムを回収し、精製し、重合する方法を用いることができる。
<解重合条件>
A層に用いるケミカルリサイクルしたポリアミド6を製造する際に行う解重合においては、通常、ポリアミド6繊維は加熱により解重合される。解重合は、触媒を用いても用いなくても良い。また解重合は、水の不存在下(乾式)でも、存在下(湿式)でも実施することができる。
A層に用いるケミカルリサイクルしたポリアミド6を製造する際に行う解重合においては、通常、ポリアミド6繊維は加熱により解重合される。解重合は、触媒を用いても用いなくても良い。また解重合は、水の不存在下(乾式)でも、存在下(湿式)でも実施することができる。
A層で用いるケミカルリサイクルしたポリアミド6を製造する際に行う解重合の圧力は、減圧、常圧、加圧のいずれであっても良い。解重合の温度は、通常、100℃から400℃であり、好ましくは、200℃から350℃、さらに好ましくは220℃から300℃である。温度が低いと、ポリアミド6製品が溶融しないため解重合速度が遅くなる。温度が高いと、不必要なポリアミド6のモノマー(すなわちカプロラクタム)の分解が起こり、回収カプロラクタムの純度が低下する恐れがある。
A層で用いるケミカルリサイクルしたポリアミド6を製造する際に行う解重合において触媒を用いる場合は、通常、酸触媒、あるいは塩基触媒などが用いられる。酸触媒としては、りん酸、ホウ酸、硫酸、有機酸、有機スルホン酸、固体酸、およびこれらの塩、また塩基触媒としては、アルカリ水酸化物、アルカリ塩、アルカリ土類水酸化物、アルカリ土類塩、有機塩基、固体塩基などが挙げられる。好ましくは、リン酸、ホウ酸、有機酸、アルカリ水酸化物、アルカリ塩などが挙げられる。さらに好ましくはリン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどが挙げられる。
上記解重合において用いる酸触媒の使用量は、通常、ポリアミド6繊維成分に対して、0.01から50質量%であることが好ましい。より好ましくは0.01から20質量%、さらに好ましくは、0.5から10質量%である。触媒使用量は少ないと、反応速度が遅くなり、多いと、副反応が多くなるうえ、触媒コストがかさみ経済的に不利になる。
上記解重合は、水の不存在下(乾式)でも、存在下(湿式)でも実施することができる。湿式解重合の場合の水の使用量は繊維などのポリアミド6製品成分に対して、0.1から50質量倍が好ましい。より好ましくは、0.5から20質量倍、さらに好ましくは、1から10質量倍である。水の使用量は、少ないと、反応速度が遅くなり、多いと、回収カプロラクタム水溶液の濃度が低くなり、カプロラクタムの取得上、不利になる。
上記の方法で回収されたカプロラクタムの回収方法は特に制限なく採用される。例えば、乾式解重合を行う場合、生成したカプロラクタムを反応装置から減圧蒸留により留出させ、回収カプロラクタムを得る。解重合反応が終了してから、減圧蒸留によりカプロラクタムを取り出しても良い。あるいは反応の進行とともに、連続的に取り出しても良い。
湿式解重合を行う場合は、生成したカプロラクタムを反応装置から水とともに留出させ、回収カプロラクタム水溶液を得る。解重合反応が終了してから、減圧蒸留によりカプロラクタムを取り出しても良い。あるいは反応の進行とともに、連続的に取り出しても良い。
さらに高純度のカプロラクタムを得る方法としては、回収したカプロラクタムを精密蒸留する方法、微量の水酸化ナトリウムを添加して減圧蒸留する方法、活性炭処理する方法、イオン交換処理する方法、再結晶する方法などの精製方法と組み合わせることができる。
湿式解重合を行う場合は、生成したカプロラクタムを反応装置から水とともに留出させ、回収カプロラクタム水溶液を得る。解重合反応が終了してから、減圧蒸留によりカプロラクタムを取り出しても良い。あるいは反応の進行とともに、連続的に取り出しても良い。
さらに高純度のカプロラクタムを得る方法としては、回収したカプロラクタムを精密蒸留する方法、微量の水酸化ナトリウムを添加して減圧蒸留する方法、活性炭処理する方法、イオン交換処理する方法、再結晶する方法などの精製方法と組み合わせることができる。
[メカニカルリサイクルしたポリアミド6]
A層には、さらに二軸延伸ポリアミドフィルムの製造工程や加工工程で発生した廃材をメカニカルリサイクルしたポリアミド6を添加することができる。
A層には、さらに二軸延伸ポリアミドフィルムの製造工程や加工工程で発生した廃材をメカニカルリサイクルしたポリアミド6を添加することができる。
上記で言うメカニカルリサイクルしたポリアミド6は、例えば、二軸延伸ポリアミドフィルムを製造する際に生成する規格外の出荷できないフィルムや切断端材(耳トリム)として発生する屑材を回収し、溶融押し出しや圧縮成形でペレット化させた原料である。
A層に添加するメカニカルリサイクルしたポリアミド6の添加量の下限としては、10質量%が好ましく、より好ましくは15質量%、さらに好ましくは20%質量である。メカニカルリサイクルしたポリアミド6の添加量が上記未満であると、フィルム中のリサイクル比率が低くなる。
A層に添加するメカニカルリサイクルしたポリアミド6の添加量の上限としては50質量%が好ましく、さらに好ましくは40質量%、さらに好ましくは30質量%である。添加するメカニカルリサイクルポリアミドの添加量が上記を超えると、フィルムの着色が強くなる場合やヘイズ値が高く場合など、フィルムの外観を損ねる可能性がある。あるいはフィルムの製造中に劣化物が増え、製膜性を悪化させてしまう可能性がある。
A層に添加するメカニカルリサイクルしたポリアミド6の添加量の上限としては50質量%が好ましく、さらに好ましくは40質量%、さらに好ましくは30質量%である。添加するメカニカルリサイクルポリアミドの添加量が上記を超えると、フィルムの着色が強くなる場合やヘイズ値が高く場合など、フィルムの外観を損ねる可能性がある。あるいはフィルムの製造中に劣化物が増え、製膜性を悪化させてしまう可能性がある。
[副材料、添加剤]
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、他の熱可塑性樹脂、滑剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤や防曇剤、紫外線吸収剤、染料、顔料等の各種の添加剤を必要に応じて含有させることができる。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、他の熱可塑性樹脂、滑剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤や防曇剤、紫外線吸収剤、染料、顔料等の各種の添加剤を必要に応じて含有させることができる。
<他の熱可塑性樹脂>
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、本発明の目的を損なわない範囲で、上記のポリアミド6と少なくとも原料の一部がバイオマス由来であるポリアミド樹脂の他に熱可塑性樹脂を含むことができる。例えば、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド6・12共重合体、ポリアミド6・66共重合体、ポリアミドMXD6、などのポリアミド系樹脂が挙げられる。
必要に応じてポリアミド系以外の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート等のポリエステル系重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系重合体等を含有させてもよい。
これらの熱可塑性樹脂の原料はバイオマス由来であると、地上の二酸化炭素の増減に影響を与えないので、環境負荷を低減できるので好ましい。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、本発明の目的を損なわない範囲で、上記のポリアミド6と少なくとも原料の一部がバイオマス由来であるポリアミド樹脂の他に熱可塑性樹脂を含むことができる。例えば、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド6・12共重合体、ポリアミド6・66共重合体、ポリアミドMXD6、などのポリアミド系樹脂が挙げられる。
必要に応じてポリアミド系以外の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート等のポリエステル系重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系重合体等を含有させてもよい。
これらの熱可塑性樹脂の原料はバイオマス由来であると、地上の二酸化炭素の増減に影響を与えないので、環境負荷を低減できるので好ましい。
<滑剤>
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、滑り性を良くして取扱い易くするために、滑剤として微粒子や脂肪酸アミドなどの有機潤滑剤を含有させることが好ましい。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、滑り性を良くして取扱い易くするために、滑剤として微粒子や脂肪酸アミドなどの有機潤滑剤を含有させることが好ましい。
前記微粒子としては、シリカ、カオリン、ゼオライト等の無機微粒子、アクリル系、ポリスチレン系等の高分子系有機微粒子等の中から適宜選択して使用することができる。なお、透明性と滑り性の面から、シリカ微粒子を用いることが好ましい。
前記微粒子の好ましい平均粒子径は0.5~5.0μmであり、より好ましくは1.0~3.0μmである。平均粒子径が0.5μm未満であると、良好な滑り性を得るのに多量の添加量が要求される。一方、5.0μmを超えると、フィルムの表面粗さが大きくなりすぎて外観が悪くなる傾向がある。
前記微粒子の好ましい平均粒子径は0.5~5.0μmであり、より好ましくは1.0~3.0μmである。平均粒子径が0.5μm未満であると、良好な滑り性を得るのに多量の添加量が要求される。一方、5.0μmを超えると、フィルムの表面粗さが大きくなりすぎて外観が悪くなる傾向がある。
前記シリカ微粒子を使用する場合、シリカの細孔容積の範囲は、0.5~2.0ml/gであると好ましく、0.8~1.6ml/gであるとより好ましい。細孔容積が0.5ml/g未満であると、ボイドが発生し易くなりフィルムの透明性が悪化し、細孔容積が2.0ml/gを超えると、微粒子による表面の突起ができにくくなる傾向がある。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、滑り性を良くする目的で脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドを含有させることができる。脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドとしては、エルカ酸アマイド、ステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイドなどが挙げられる。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)の脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量は、好ましくは0.01~0.40質量%であり、さらに好ましくは0.05~0.30質量%である。脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量が上記範囲未満となると、滑り性が悪くなる傾向がある。一方、上記範囲を越えると、濡れ性が悪くなる傾向がある。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)の脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量は、好ましくは0.01~0.40質量%であり、さらに好ましくは0.05~0.30質量%である。脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量が上記範囲未満となると、滑り性が悪くなる傾向がある。一方、上記範囲を越えると、濡れ性が悪くなる傾向がある。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、滑り性を良くする目的でポリアミドMXD6、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド6・12共重合体、ポリアミド6・66共重合体などのポリアミド樹脂を添加することができる。特にポリアミドMXD6が好ましく、1~10質量%添加することが好ましい。
<酸化防止剤>
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、酸化防止剤を含有させることができる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤が好ましい。フェノール系酸化防止剤は、完全ヒンダードフェノール系化合物又は部分ヒンダードフェノール系化合物が好ましい。例えば、テトラキス-〔メチレン-3-(3′,5′-ジ-t-ブチル-4′-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、ステアリル-β-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,9-ビス〔1,1-ジメチル-2-〔β-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕2,4,8,10-テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン等が挙げられる。
上記フェノール系酸化防止剤を含有させることにより、二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)の製膜操業性が向上する。特に、原料にリサイクルしたフィルムを用いる場合、樹脂の熱劣化が起こりやすく、これに起因する製膜操業不良が発生し、生産コスト上昇を招く傾向にある。これに対して、酸化防止剤を含有させることで、樹脂の熱劣化が抑制され操業性が向上する。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)には、酸化防止剤を含有させることができる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤が好ましい。フェノール系酸化防止剤は、完全ヒンダードフェノール系化合物又は部分ヒンダードフェノール系化合物が好ましい。例えば、テトラキス-〔メチレン-3-(3′,5′-ジ-t-ブチル-4′-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、ステアリル-β-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,9-ビス〔1,1-ジメチル-2-〔β-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕2,4,8,10-テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン等が挙げられる。
上記フェノール系酸化防止剤を含有させることにより、二軸延伸ポリアミドフィルム又は基材層(A層)の製膜操業性が向上する。特に、原料にリサイクルしたフィルムを用いる場合、樹脂の熱劣化が起こりやすく、これに起因する製膜操業不良が発生し、生産コスト上昇を招く傾向にある。これに対して、酸化防止剤を含有させることで、樹脂の熱劣化が抑制され操業性が向上する。
[B層(表面層)]
本発明におけるB層は、ポリアミド6を70質量%以上含む層である。
本発明におけるB層は、ポリアミド6を70質量%以上含むことで優れた衝撃強度などの機械的強度や酸素などのガスバリア性を持った二軸延伸ポリアミドフィルム得られる。
上記ポリアミド6としては、前記のA層で使用するポリアミド6と同様に新たな原料から重合されたポリアミド6、ケミカルリサイクルしたポリアミド6、メカニカルリサイクルしたポリアミド6が使用できる。
本発明におけるB層には、他の熱可塑性樹脂、滑剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤や防曇剤、紫外線吸収剤、染料、顔料等の各種の添加剤をB層の表面に持たせる機能に応じて含有させることができる。
B層を包装袋の外側に用いる場合は、耐摩擦ピンホール性が必要なので、ポリアミド系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーのような軟らかい樹脂やボイドを多量に発生させる物質を含有させることは好ましくない。また、耐摩擦ピンホール性を良くしたい場合は、メカニカルリサイクルしたポリアミド6の含有量を30質量%より少なくした方が良く、15質量%以下がより好ましい。
本発明におけるB層は、ポリアミド6を70質量%以上含む層である。
本発明におけるB層は、ポリアミド6を70質量%以上含むことで優れた衝撃強度などの機械的強度や酸素などのガスバリア性を持った二軸延伸ポリアミドフィルム得られる。
上記ポリアミド6としては、前記のA層で使用するポリアミド6と同様に新たな原料から重合されたポリアミド6、ケミカルリサイクルしたポリアミド6、メカニカルリサイクルしたポリアミド6が使用できる。
本発明におけるB層には、他の熱可塑性樹脂、滑剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤や防曇剤、紫外線吸収剤、染料、顔料等の各種の添加剤をB層の表面に持たせる機能に応じて含有させることができる。
B層を包装袋の外側に用いる場合は、耐摩擦ピンホール性が必要なので、ポリアミド系エラストマーやポリオレフィン系エラストマーのような軟らかい樹脂やボイドを多量に発生させる物質を含有させることは好ましくない。また、耐摩擦ピンホール性を良くしたい場合は、メカニカルリサイクルしたポリアミド6の含有量を30質量%より少なくした方が良く、15質量%以下がより好ましい。
本発明におけるB層には、本発明の目的を損なわない範囲で、上記のポリアミド6の他に熱可塑性樹脂を含むことができる。例えば、ポリアミドMXD6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド6・12共重合体、ポリアミド6・66共重合体などのポリアミド系樹脂が挙げられる。
必要に応じてポリアミド系以外の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート等のポリエステル系重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系重合体等を含有させてもよい。
必要に応じてポリアミド系以外の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレート等のポリエステル系重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系重合体等を含有させてもよい。
本発明におけるB層には、フィルム滑り性を良くするために、滑剤として微粒子や有機潤滑剤を含有させることが好ましい。
滑り性を良くすることで、フィルムの取扱い性が向上するとともに、擦れによる包装袋の破袋を減少させる。
滑り性を良くすることで、フィルムの取扱い性が向上するとともに、擦れによる包装袋の破袋を減少させる。
上記の微粒子としては、シリカ、カオリン、ゼオライト等の無機微粒子、アクリル系、ポリスチレン系等の高分子系有機微粒子等の中から適宜選択して使用することができる。なお、透明性と滑り性の面から、シリカ微粒子を用いることが好ましい。
上記の微粒子の好ましい平均粒子径は0.5~5.0μmであり、より好ましくは1.0~3.0μmである。平均粒子径が0.5μm未満であると、良好な滑り性を得るのに多量の添加量が要求される。一方、5.0μmを超えると、フィルムの表面粗さが大きくなりすぎて外観が悪くなる傾向がある。
上記のシリカ微粒子を使用する場合、シリカの細孔容積の範囲は、0.5~2.0ml/gであると好ましく、0.8~1.6ml/gであるとより好ましい。細孔容積が0.5ml/g未満であると、ボイドが発生し易くなりフィルムの透明性が悪化する。細孔容積が2.0ml/gを超えると、微粒子による表面の突起ができにくくなる傾向がある。
上記の有機潤滑剤としては、脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドを含有させることができる。脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドとしては、エルカ酸アマイド、ステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アマイド、エチレンビスオレイン酸アマイドなどが挙げられる。
B層に添加する脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量は、好ましくは0.01~0.40質量%であり、さらに好ましくは0.05~0.30質量%である。脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量が上記範囲未満となると、滑り性が悪くなる傾向がある。一方、上記範囲を越えると、濡れ性が悪くなる傾向がある。
B層に添加する脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量は、好ましくは0.01~0.40質量%であり、さらに好ましくは0.05~0.30質量%である。脂肪酸アマイド及び/又は脂肪酸ビスアマイドの含有量が上記範囲未満となると、滑り性が悪くなる傾向がある。一方、上記範囲を越えると、濡れ性が悪くなる傾向がある。
本発明におけるB層には、フィルムの滑り性を良くする目的でポリアミド6以外のポリアミド系樹脂、例えば、ポリアミドMXD6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド66、ポリアミド6・12共重合体、ポリアミド6・66共重合体などを添加することができる。特にポリアミドMXD6が好ましく、1~10質量%添加することが好ましい。1質量%未満ではフィルムの滑り性改善効果が少ない。10質量%より多い場合は、フィルムの滑り性改善効果が飽和する。
ポリアミドMXD6樹脂はメタキシリレンジアミンとアジピン酸の重縮合で製造される。
上記のポリアミドMXD6の相対粘度は、1.8~4.5であることが好ましく、より好ましくは、2.0~3.2である。相対粘度が1.8より小さい場合や4.5より大きい場合は、押出機でポリアミド樹脂との混練がしにくい場合がある。
ポリアミドMXD6樹脂はメタキシリレンジアミンとアジピン酸の重縮合で製造される。
上記のポリアミドMXD6の相対粘度は、1.8~4.5であることが好ましく、より好ましくは、2.0~3.2である。相対粘度が1.8より小さい場合や4.5より大きい場合は、押出機でポリアミド樹脂との混練がしにくい場合がある。
また、B層には接着性を良くする目的でポリアミド6以外のポリアミド系樹脂を添加することもできる。この場合、ポリアミド6・12共重合体、ポリアミド6・66共重合体などの共重合ポリアミド樹脂が好ましい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムのA層及び/又はB層に、滑剤、酸化防止剤などの副材料や添加剤を添加する方法としては、樹脂重合時や押出し機での溶融押出し時に添加できる。高濃度のマスターバッチを作製してマスターバッチをフィルム生産時にポリアミド樹脂に添加してもよい。こうした公知の方法により行うことができる。
[接着改質層(C層)]
本発明の実施形態に係る易接着性ポリアミドフィルムは、少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層を有する。
前記接着改質層は、フィルム製造工程でフィルムをミルロールとして巻き取る前に塗布液を塗布・乾燥して設けられることが好ましい。
塗布液の塗布は、未延伸フィルム、1軸延伸フィルム、及び/又は2軸延伸フィルムに行うことができる。フィルムを逐次2軸延伸法で製造する場合は、通常、1軸延伸フィルムに塗布液を塗布し乾燥する。フィルムを同時2軸延伸で製造する場合は、通常、未軸延伸フィルムに塗布液を塗布し乾燥する。
本発明の実施形態に係る易接着性ポリアミドフィルムは、少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層を有する。
前記接着改質層は、フィルム製造工程でフィルムをミルロールとして巻き取る前に塗布液を塗布・乾燥して設けられることが好ましい。
塗布液の塗布は、未延伸フィルム、1軸延伸フィルム、及び/又は2軸延伸フィルムに行うことができる。フィルムを逐次2軸延伸法で製造する場合は、通常、1軸延伸フィルムに塗布液を塗布し乾燥する。フィルムを同時2軸延伸で製造する場合は、通常、未軸延伸フィルムに塗布液を塗布し乾燥する。
本発明おける接着改質層を設けるための塗布液は、フィルム製造工程でフィルムをミルロールとして巻き取る前に塗布液を塗布・乾燥して塗布膜を設けるので、製造における安全性と衛生性を確保するために、樹脂の水系分散体を用いることが好ましい。
<接着改質層に用いるポリエステル樹脂>
本発明における接着改質層としてポリエステル樹脂を設ける場合、ポリエステル樹脂としては共重合ポリエステル系樹脂を選ぶことができる。共重合ポリエステル系樹脂とはジカルボン酸成分とジオール成分及びその他のエステル形成成分の重縮合物である。共重合ポリエステル系樹脂に構成成分として含有されるジカルボン酸成分としては、たとえば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ビフェニレンジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、コハク酸、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、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸などの不飽和ジカルボン酸などを挙げることができる。
本発明における接着改質層としてポリエステル樹脂を設ける場合、ポリエステル樹脂としては共重合ポリエステル系樹脂を選ぶことができる。共重合ポリエステル系樹脂とはジカルボン酸成分とジオール成分及びその他のエステル形成成分の重縮合物である。共重合ポリエステル系樹脂に構成成分として含有されるジカルボン酸成分としては、たとえば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ビフェニレンジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、コハク酸、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、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸などの不飽和ジカルボン酸などを挙げることができる。
上記ジカルボン酸成分の他に、水分散性を付与するため、5-スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4-スルホイソフタル酸、4-スルホナフタレン-2,6-ジカルボン酸、5(4-スルホフェノキシ)イソフタル酸の塩類を用いることができる。なかでも、5-ナトリウムスルホイソフタル酸を1~10モル%の範囲で使用するのが好ましい。
共重合ポリエステル系樹脂に含有されるジオール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、ポリエチレングリコールなどの脂肪族ジオール、1,4-シクロヘキサンジメタールなどの脂環族ジオール、4,4’-ビス(ヒドロキシエチル)ビスフェノールAなどの芳香族ジオール、さらにビス(ポリオキシエチレングリコール)ビスフェノールエーテルなどを挙げることができる。
ポリエステル樹脂は、水系分散体の塗布液として使用することが好ましい。
ポリエステル樹脂は、水系分散体の塗布液として使用することが好ましい。
本発明における接着改質層としてポリエステル樹脂を設ける場合、ポリエステル樹脂としては後述のアクリルグラフト共重合ポリエステルが耐水ラミネート強度を高くできるので特に好ましい。
<接着改質層に用いるポリウレタン樹脂>
本発明における接着改質層としてポリウレタン樹脂を設ける場合、ポリウレタン樹脂としては、例えば、活性水素を2個以上有するポリオール類と有機ポリイソシアネートとを反応させて得られるものが挙げられる。
ポリオール類としては、たとえば、飽和ポリエステルポリオール類;ポリエーテルポリオール類(たとえばポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなど);アミノアルコール類(たとえばエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなど);不飽和ポリエステルポリオール類(たとえば不飽和多価カルボン酸単独あるいはこれと飽和多価カルボン酸との混合物と、飽和多価アルコール類と不飽和多価アルコール類との混合物とを重縮合させて得られるもの)、ポリブタジエンポリオール類(たとえば1,2-ポリブタジエンポリオール、1,4-ポリブタジエンポリオールなど)、アクリルポリオール類(各種アクリル系モノマーとヒドロキシル基を有するアクリル酸系モノマーとを共重合させて得られるヒドロキシル基を側鎖に有するアクリルポリオール類)などの不飽和二重結合を有するポリオール類を挙げることができる。
有機ポリイソシアネートとしては、たとえば、芳香族ポリイソシアネート類(たとえばジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネートなど)、脂肪族ポリイソシアネート類(たとえばへキサメチレンジイソシアネートなど)、脂環族ポリイソシアネート類(たとえばイソホロンジイソシアネートなど)、芳香族・脂肪族ポリイソシアネート類(たとえばキリレンジイソシアネート)、さらにこれらのイソシアネート類と低分子量ポリオールとを予め反応させて得られるポリイソシアネート類を挙げることができる。
本発明における接着改質層としてポリウレタン樹脂を設ける場合、ポリウレタン樹脂としては、例えば、活性水素を2個以上有するポリオール類と有機ポリイソシアネートとを反応させて得られるものが挙げられる。
ポリオール類としては、たとえば、飽和ポリエステルポリオール類;ポリエーテルポリオール類(たとえばポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなど);アミノアルコール類(たとえばエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなど);不飽和ポリエステルポリオール類(たとえば不飽和多価カルボン酸単独あるいはこれと飽和多価カルボン酸との混合物と、飽和多価アルコール類と不飽和多価アルコール類との混合物とを重縮合させて得られるもの)、ポリブタジエンポリオール類(たとえば1,2-ポリブタジエンポリオール、1,4-ポリブタジエンポリオールなど)、アクリルポリオール類(各種アクリル系モノマーとヒドロキシル基を有するアクリル酸系モノマーとを共重合させて得られるヒドロキシル基を側鎖に有するアクリルポリオール類)などの不飽和二重結合を有するポリオール類を挙げることができる。
有機ポリイソシアネートとしては、たとえば、芳香族ポリイソシアネート類(たとえばジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネートなど)、脂肪族ポリイソシアネート類(たとえばへキサメチレンジイソシアネートなど)、脂環族ポリイソシアネート類(たとえばイソホロンジイソシアネートなど)、芳香族・脂肪族ポリイソシアネート類(たとえばキリレンジイソシアネート)、さらにこれらのイソシアネート類と低分子量ポリオールとを予め反応させて得られるポリイソシアネート類を挙げることができる。
このポリウレタン樹脂の製造は公知の方法により行うことができる。製造の際には生成プレポリマー中に未反応のイソシアネート基が2個以上存在するようにする必要がある。このイソシアネート基はブロック化することが好ましく、特に水系塗液を調製するときはこのブロック化は必須である。このブロック化はイソシアネートのブロック化として良く知られているものであり、加熱によって遊離イソシアネート基を再生できるものである。ブロック化剤としては、たとえば、重亜硫酸塩類、アルコール類、オキシム類、活性メチレン化合物、イミダゾール類、ラクタム、イミン化合物、アミド化合物、イミド化合物などを挙げることができる。
これらブロック化剤とポリウレタンプレポリマー中のイソシアネート基との反応は、常温~100℃の温度で行うことができ、必要に応じてウレタン化触媒を用いることができる。ここでポリウレタンプレポリマーに安定な水分散性、水溶性を付与するために分子内に親水性基を導入するとよい。該親水性基としては、─SO3 M(ここで、Mはアルカリ金属、アルカリ土類金属である)、-OH、-COOR(ここでRはアンモニア、第三級アミンの残基である)などが例示される。これらのうち特にアンモニア又は第三級アミンで中和されたカルボキシル基が好ましい。アンモニア又は第三級アミンで中和されたカルボキシル基をポリウレタンプレポリマー中に導入するには、たとえば、ポリウレタンプレポリマー合成時の反応原料の一つとしてカルボキシル基含有ポリヒドロキシ化合物を用いる方法、未反応イソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーのイソシアネート基に水酸基含有カルボン酸やアミノ基含有カルボン酸を反応させ、ついで反応生成物を高速攪拌中下でアンモニア水又は第三級アミン水溶液中に添加し中和する方法などの方法がある。
ポリウレタン樹脂は、水系分散体の塗布液にして使用することが好ましい。
ポリウレタン樹脂は、水系分散体の塗布液にして使用することが好ましい。
<接着改質層に用いるポリアクリル樹脂>
本発明における接着改質層としてポリアクリル樹脂を設ける場合、ポリアクリル樹脂としては、アクリル酸又はメタクリル酸、又はその塩類やエステル類を重合して得られるアクリル重合体が挙げられる。
アクリル酸エステル系及びメタクリル酸エステル系単量体としては、たとえば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジルなどを挙げることができる。アクリル酸及びメタクリル酸の塩類としては、たとえば、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、アクリル酸アンモニウム、メタクリル酸アンモニウムなどが挙げられる。
これらの必須成分の他に、アクリルアミド、メタクリルアミド、メタクリル酸アミノエチル、メタクリル酸アミノメチル、N-メチロールアクリルアミド、N-メトキシメチルアクリルアミドなどのアクリル酸系単量体を添加してもよい。
本発明における接着改質層としてポリアクリル樹脂を設ける場合、ポリアクリル樹脂としては、アクリル酸又はメタクリル酸、又はその塩類やエステル類を重合して得られるアクリル重合体が挙げられる。
アクリル酸エステル系及びメタクリル酸エステル系単量体としては、たとえば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジルなどを挙げることができる。アクリル酸及びメタクリル酸の塩類としては、たとえば、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、アクリル酸アンモニウム、メタクリル酸アンモニウムなどが挙げられる。
これらの必須成分の他に、アクリルアミド、メタクリルアミド、メタクリル酸アミノエチル、メタクリル酸アミノメチル、N-メチロールアクリルアミド、N-メトキシメチルアクリルアミドなどのアクリル酸系単量体を添加してもよい。
ポリアクリル樹脂には、この他に塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレン、ビニルエーテル、ブタジエン、イソプレン、ビニルスルホン酸ソーダなどの単量体を共重合成分として用いることもできる。なお、アクリル重合体には、アクリル酸塩成分、メタクリル酸塩成分、アクリル酸成分、アクリルアミド成分、アクリル酸2-ヒドロキシエチル成分、N-メチロールアクリルアミド成分などの親水性成分が共重合成分として含まれることが塗膜の機能性を高めるために好ましい。また分子側鎖に官能基を有する共重合体であってもよい。また、このアクリル系重合体は、メタクリル酸メチルやメタクリル酸エチルのような硬質成分を主成分として用い、共重合成分として、アクリル酸エステルのような軟質成分を共重合して得ることもできる。
ポリアクリル樹脂は、水系分散体の塗布液にして使用することが好ましい。
ポリアクリル樹脂は、水系分散体の塗布液にして使用することが好ましい。
<接着改質層に用いるアクリルグラフト共重合ポリエステル樹脂>
本発明における接着改質層としてポリエステル樹脂を設ける場合、ポリアクリル樹脂をポリエステル樹脂にグラフト重合した共重合ポリエステルが特に好ましいので、以下に詳細に説明する。
接着改質層を形成させるための塗布液としては、特にポリアクリル樹脂をポリエステル樹脂にグラフト重合した共重合ポリエステルの水系分散体が好ましい。
アクリルグラフト共重合ポリエステル水系分散体中のアクリルグラフト共重合ポリエステル粒子のレーザー光散乱法により測定される平均粒子径は、500nm以下、好ましくは10nm~500nm、さらに好ましくは10nm~300nmである。平均粒子径が500nmを超えると、塗布後の塗膜強度が低下する場合がある。
本発明における接着改質層としてポリエステル樹脂を設ける場合、ポリアクリル樹脂をポリエステル樹脂にグラフト重合した共重合ポリエステルが特に好ましいので、以下に詳細に説明する。
接着改質層を形成させるための塗布液としては、特にポリアクリル樹脂をポリエステル樹脂にグラフト重合した共重合ポリエステルの水系分散体が好ましい。
アクリルグラフト共重合ポリエステル水系分散体中のアクリルグラフト共重合ポリエステル粒子のレーザー光散乱法により測定される平均粒子径は、500nm以下、好ましくは10nm~500nm、さらに好ましくは10nm~300nmである。平均粒子径が500nmを超えると、塗布後の塗膜強度が低下する場合がある。
アクリルグラフト共重合ポリエステル水系分散体中のアクリルグラフト共重合ポリエステル粒子の含有量は、通常、1質量%~50質量%、好ましくは3質量%~30質量%である。
本発明に用いられ得るアクリルグラフト共重合ポリエステル水系分散体中の粒子は、水性分散媒体中においてポリエステル主鎖をコアとするコア-シェル構造をとる。
本発明に用いられ得るアクリルグラフト共重合ポリエステル水系分散体中の粒子は、水性分散媒体中においてポリエステル主鎖をコアとするコア-シェル構造をとる。
上記アクリルグラフト共重合ポリエステル水系分散体から得られる塗布膜は、ポリアミドフィルムとの接着性が非常に優れている。さらに、耐ブロッキング性が非常に優れているため、ガラス転移点の比較的低いフィルム基材においても問題なく使用し得る。また積層体とする場合、印刷インキやシーラント層を積層するときに使用する接着剤との接着性も非常に良好である。得られる積層フィルム(ラミネートフィルムともいう)は、レトルト処理や沸水処理における耐久性が著しく向上する。
(アクリルグラフト共重合ポリエステルのポリエステル主鎖)
本発明においてグラフト化ポリエステルの主鎖として用い得るポリエステルは、好適には少なくともジカルボン酸成分とジオール成分とから合成される飽和または不飽和ポリエステルであり、得られるポリエステルは、1種の重合体または2種以上の重合体の混合物であり得る。そして、本来それ自身では水に分散または溶解しないポリエステルが好ましい。本発明に用い得るポリエステルの重量平均分子量は、5000~l00000、好ましくは5000~50000である。重量平均分子量が5000未満であると乾燥塗膜の後加工性等の塗膜物性が低下する。さらに重量平均分子量が5000未満であると、主鎖となるポリエステル自身が水溶化し易いため、形成されるグラフト化ポリエステルが後述するコア-シェル構造を形成し得ない。ポリエステルの重量平均分子量が100000を超えると水分散化が困難となる。水分散化の観点からは100000以下が好ましい。 ガラス転移点は、30℃以下、好ましくは10℃以下である。
本発明においてグラフト化ポリエステルの主鎖として用い得るポリエステルは、好適には少なくともジカルボン酸成分とジオール成分とから合成される飽和または不飽和ポリエステルであり、得られるポリエステルは、1種の重合体または2種以上の重合体の混合物であり得る。そして、本来それ自身では水に分散または溶解しないポリエステルが好ましい。本発明に用い得るポリエステルの重量平均分子量は、5000~l00000、好ましくは5000~50000である。重量平均分子量が5000未満であると乾燥塗膜の後加工性等の塗膜物性が低下する。さらに重量平均分子量が5000未満であると、主鎖となるポリエステル自身が水溶化し易いため、形成されるグラフト化ポリエステルが後述するコア-シェル構造を形成し得ない。ポリエステルの重量平均分子量が100000を超えると水分散化が困難となる。水分散化の観点からは100000以下が好ましい。 ガラス転移点は、30℃以下、好ましくは10℃以下である。
上記ジカルボン酸成分としては、少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸、少なくとも1種の脂肪族及び/又は脂環族ジカルボン酸、及び少なくとも1種のラジカル重合性不飽和二重結合を有するジカルボン酸を含む、ジカルボン酸混合物であることが好ましい。このジカルボン酸混合物中に含まれる、芳香族ジカルボン酸は、30~99.5モル%、好ましくは40~99.5モル%、脂肪族及び/又は脂環族ジカルボン酸は、0~70モル%、好ましくは0~60モル%、ラジカル重合性不飽和二重結合を有するジカルボン酸は、0.5~10モル%、好ましくは2~7モル%、より好ましくは3~6モル%である。ラジカル重合性不飽和二重結合を含有するジカルボン酸の含有量が0.5モル%未満の場合、ポリエステルに対するラジカル重合性単量体の効果的なグラフト化が行なわれにくく、水系媒体中での分散粒子径が大きくなる傾向があり、分散安定性が低下する傾向がある。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸等が用いられ得る。さらに、必要に応じて5-スルホイソフタル酸ナトリウムも用い得る。
脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、これらの酸無水物等を用い得る。
脂環族ジカルボン酸としては、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロへキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、これらの酸無水物等を用い得る。
脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、これらの酸無水物等を用い得る。
脂環族ジカルボン酸としては、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロへキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、これらの酸無水物等を用い得る。
ラジカル重合性不飽和二重結合を含有するジカルボン酸としては、α,β-不飽和ジカルボン酸類としてフマール酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、不飽和二重結合を含有する脂環族ジカルボン酸として2,5-ノルボルネンジカルボン酸無水物、テトラヒドロ無水フタル酸等を用い得る。これらの内で、フマール酸、マレイン酸および2,5-ノルボルネンジカルボン酸(エンド-ビシクロ-(2,2,1)-5-へプテン-2,3-ジカルボン酸)が好ましい。
上記ジオール成分は、炭素数2~10の脂肪族グリコール、炭素数6~12の脂環族グリコール、およびエーテル結合含有グリコールのうちの少なくとも1種よりなる。
炭素数2~10の脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-へキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,9-ノナンジオール、2-エチル-2-ブチルプロパンジオール等を用い得る。
炭素数6~12の脂環族グリコールとしては、1,4-シクロヘキサンジメタノール等を用い得る。
エーテル結合含有グリコールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、さらにビスフェノール類の2つのフェノール性水酸基にエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドをそれぞれ1~数モル付加して得られるグリコール類、たとえば2,2-ビス(4-ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン等を用い得る。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も必要に応じて用い得る。
炭素数2~10の脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-へキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,9-ノナンジオール、2-エチル-2-ブチルプロパンジオール等を用い得る。
炭素数6~12の脂環族グリコールとしては、1,4-シクロヘキサンジメタノール等を用い得る。
エーテル結合含有グリコールとしては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、さらにビスフェノール類の2つのフェノール性水酸基にエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドをそれぞれ1~数モル付加して得られるグリコール類、たとえば2,2-ビス(4-ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン等を用い得る。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も必要に応じて用い得る。
上記ジカルボン酸成分およびジオール成分の他に、3官能性以上のポリカルボン酸および/またはポリオールを共重合し得る。
3官能以上のポリカルボン酸としては、(無水)トリメリット酸、(無水)ピロメリット酸、(無水)ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメシン酸、エチレングルコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテート)等を用い得る。
3官能性以上のポリオールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等を用い得る。
3官能性以上のポリカルボン酸及び/又はポリオールは、上記ジカルボン酸成分を含む全ポリカルボン酸成分あるいは上記ジオール成分を含む全ポリオール成分に対し0~5モル%、好ましくは、0~3モル%の範囲で使用し得る。
3官能以上のポリカルボン酸としては、(無水)トリメリット酸、(無水)ピロメリット酸、(無水)ベンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメシン酸、エチレングルコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテート)等を用い得る。
3官能性以上のポリオールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等を用い得る。
3官能性以上のポリカルボン酸及び/又はポリオールは、上記ジカルボン酸成分を含む全ポリカルボン酸成分あるいは上記ジオール成分を含む全ポリオール成分に対し0~5モル%、好ましくは、0~3モル%の範囲で使用し得る。
(アクリルグラフト共重合ポリエステルのグラフト部分)
本発明に用い得るアクリルグラフト共重合ポリエステルのグラフト部分は、親水性基を有するか、又は後で親水性基に変化させることができる基を有するラジカル重合性単量体を少なくとも1種含む単量体混合物由来のアクリル重合体である。
本発明に用い得るアクリルグラフト共重合ポリエステルのグラフト部分は、親水性基を有するか、又は後で親水性基に変化させることができる基を有するラジカル重合性単量体を少なくとも1種含む単量体混合物由来のアクリル重合体である。
グラフト部分を構成する重合体の重量平均分子量は500~50000、好ましくは4000~50000である。重量平均分子量が500未満の場合には、グラフト化率が低下するのでポリエステルヘの親水性の付与が十分に行なわれなくなり、かつ一般にグラフト部分の重量平均分子量を500未満にコントロールすることは困難である。グラフト部分は分散粒子の水和層を形成する。粒子に十分な厚みの水和層をもたせ、安定な分散体を得るためにはラジカル重合性単量体由来のグラフト部分の、重量平均分子は500以上であることが望ましい。ラジカル重合性単量体のグラフト部分の重量平均分子量の上限は溶液重合における重合性の点で上記のように50000が好ましい。この範囲内での分子量のコントロールは、重合開始剤量、モノマー滴下時間、重合時間、反応溶媒、及びモノマー組成を適切に選択し、必要に応じて連鎖移動剤や重合禁止剤を適宜組み合わせることにより行ない得る。ガラス転移点は、30℃以下、好ましくは10℃以下である。
ラジカル重合性単量体が有する親水性基としては、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、アミド基、第4級アンモニウム塩、リン酸基等を用い得る。親水性基に変化させ得る基としては、酸無水物、グリシジル、クロル等を用い得る。グラフト化によりポリエステルに導入される親水性基によってグラフト化ポリエステルの水への分散性をコントロールし得る。上記親水性基の中で、カルボキシル基は、そのグラフト化ポリエステルへの導入量を当該技術分野で公知の酸価を用いて正確に決定し得るため、グラフト化ポリエステルの水への分散性をコントロールする上で好ましい。
カルボキシル基含有ラジカル重合性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等があり、さらに水/アミンに接して容易にカルボン酸を発生するマレイン酸無水物、イタコン酸無水物、メタクリル酸無水物等が用いられ得る。好ましいカルボキシル基含有ラジカル重合性単量体はアクリル酸無水物、メタクリル酸無水物及びマレイン酸無水物である。
上記親水性基含有ラジカル重合性単量体の他に、少なくとも1種の親水性基を含有しないラジカル重合性単量体を共重合することが好ましい。親水性基含有単量体のみの場合、ポリエステル主鎖に対するグラフト化が円滑に起こらず、良好な共重合ポリエステル水系分散体を得ることが難しい。少なくとも1種の親水性基を含有しないラジカル重合性単量体を共重合することによって初めて効率の高いグラフト化が行なわれ得る。
親水性基を含有しないラジカル重合性単量体としては、エチレン性不飽和結合を有しかつ上記のような親水性基を含有しない単量体の1種またはそれ以上の組み合わせが使用される。このような単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキプロピル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n-ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシルプロピル等のメタクリル酸エステル;アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のアクリル酸またはメタクリル酸誘導体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;N-ビニルピロール、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物;塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類;スチレン、α-メチルスチレン、t-ブチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタリン類等の芳香族ビニル化合物;を挙げることができる。これらのモノマーは単独もしくは2つ以上組み合わせて用いられ得る。
親水性基含有単量体と親水性基を含有しない単量体の使用比率は、グラフト化ポリエステルに導入する親水性基の量を考慮して決定されるが、通常、質量比(親水性基含有単量体:親水性基を含有しない単量体)として、95:5~5:95、好ましくは90:10~10:90、さらに好ましくは80:20~40:60の範囲である。
親水性基含有単量体として、カルボキシル基含有単量体を用いる場合、グラフト化ポリエステルの総酸価は、600~4000eq./106 g、好ましくは700~3000eq./106 g、最も好ましくは800~2500eq./106 gである。酸価が600eq./106 g以下の場合、グラフト化ポリエステルを水に分散したときに粒子径の小さい共重合ポリエステル水系分散体が得にくく、さらに共重合ポリエステル水系分散体の分散安定性が低下する。酸価が4000eq./106 g以上の場合、共重合ポリエステル水系分散体から形成される接着改質層の耐水性が低くなる。
アクリルグラフト共重合ポリエステルにおけるポリエステル主鎖とグラフト部分との質量比(ポリエステル:ラジカル重合性単量体)は、40:60~95:5、好ましくは55:45~93:7、さらに好ましくは60:40~90:10の範囲である。
ポリエステル主鎖の質量比率が40質量%以下である場合、すでに説明した母体ポリエステルの優れた性能すなわち高い加工性、優れた耐水性、各種基材への優れた密着性を十分に発揮することができず、逆にアクリル樹脂の望ましくない性能、すなわち低い加工性、光沢、耐水性等を付加してしまう。ポリエステルの質量比率が95質量%以上である場合、グラフト化ポリエステルに親水性を付与するグラフト部分の親水性基量が不足して、良好な水性分散体を得ることができない。
(アクリルグラフト共重合ポリエステルのグラフト化反応の溶媒)
グラフト化反応の溶媒は、沸点が50~250℃の水性有機溶媒から構成されることが好ましい。ここで水性有機溶媒とは20℃における水に対する溶解性が少なくとも10g/L以上、好ましくは20g/L以上である有機溶媒をいう。沸点が250℃を超える水性有機溶媒は、蒸発速度が遅いため、塗膜形成後の塗膜の高温焼付によっても十分に取リ除き得ないので不適当である。また沸点が50℃以下の水性有機溶媒では、それを溶媒としてグラフト化反応を実施する場合、50℃以下の温度でラジカルに分解する開始剤を用いねばならないので取扱上の危険が増大し、好ましくない。
グラフト化反応の溶媒は、沸点が50~250℃の水性有機溶媒から構成されることが好ましい。ここで水性有機溶媒とは20℃における水に対する溶解性が少なくとも10g/L以上、好ましくは20g/L以上である有機溶媒をいう。沸点が250℃を超える水性有機溶媒は、蒸発速度が遅いため、塗膜形成後の塗膜の高温焼付によっても十分に取リ除き得ないので不適当である。また沸点が50℃以下の水性有機溶媒では、それを溶媒としてグラフト化反応を実施する場合、50℃以下の温度でラジカルに分解する開始剤を用いねばならないので取扱上の危険が増大し、好ましくない。
ポリエステルをよく溶解し、かつ親水性基、特にカルボキシル基含有重合性単量体を含む重合性単量体及びその重合体を比較的良く溶解する水性有機溶媒(第一群)としては、エステル類、たとえば酢酸エチル;ケトン類、たとえばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、及びシクロへキサノン;環状エーテル類、たとえばテトラヒドロフラン、ジオキサン、及び1,3-ジオキソラン;グリコールエーテル類、たとえばエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、及びエチレングリコールブチルエーテル;カルビトール類、たとえばメチルカルビトール、エチルカルビトール、及びブチルカルビトール;グリコール類又はグリコールエーテルの低級エステル類、たとえばエチレングリコールジアセテート及びエチレングリコールエチルエーテルアセテート;ケトンアルコール類、たとえばダイアセトンアルコール;N-置換アミド類、たとえばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、及びN-メチルピロリドン;等を挙げることができる。
これに対し、ポリエステルをほとんど溶解しないが、親水性基、特にカルボキシル基含有重合性単量体を含む重合性単量体及びその重合体を比較的よく溶解する水性有機溶媒(第二群)として、水、低級アルコール類、低級グリコール類、低級カルボン酸類、低級アミン類等を挙げることが出来る。好ましいのは炭素数1~4のアルコール類及びグリコール類である。
グラフト化反応を単一溶媒中で行なう場合は、第一群の水性有機溶媒の一種を用い得る。混合溶媒中で行なう場合は、第一群の水性有機溶媒の複数種又は第一群の水性有機溶媒の少なくとも一種と第二群の水性有機溶媒の少なくとも一種とを用い得る。
第一群の水性有機溶媒からの単一溶媒中及び第一群及び第二群の水性有機溶媒のそれぞれ一種からなる混合溶媒中のいずれにおいても、グラフト化反応を行ない得る。しかし、グラフト化反応の進行挙動、グラフト化反応生成物及びそれから導かれる水系分散体の外観、性状等の点から、第一群及び第二群の水性有機溶媒のぞれぞれ一種からなる混合溶媒を使用することが好ましい。この理由は、ポリエステルのグラフト化反応においてポリエステル分子間の架橋により系のゲル化が起こりやすいが、以下のように混合溶媒を用いることによりゲル化が防止され得るからである。
第一群の溶媒中では、ポリエステル分子鎖は広がりの大きい鎖ののびた状態にあり、他方、第一群/第二群の混合溶媒中では、ポリエステル分子鎖は広がりの小さい糸まり状に絡まった状態にあることが、これら溶液中のポリエステルの粘度測定により確認された。ポリエステル分子鎖が延びた状態では、ポリエステル主鎖中の反応点がすべてグラフト化反応に寄与し得るので、ポリエステルのグラフト化率は高くなるが、同時に分子間の架橋が起こる率も高くなる。他方、ポリエステル分子鎖が糸まり状になっている場合は、糸まり内部の反応点はグラフト化反応に寄与し得ず、同時に分子間の架橋が起こる率も低くなる。よって、溶媒の種類を選択することによってポリエステル分子の状態を調節することができ、それによりグラフト化率及びグラフト化反応による分子間架橋を調節し得る。
高いグラフト化率とゲル化抑制の両立は、混合溶媒系において達成し得る。第一群/第二群の混合溶媒の最適の混合比率は、使用するポリエステルの溶解性等によって変わり得るが、通常、第一群/第二群の混合溶媒の質量比率は、95:5~10:90、好ましくは90:10~20:80、さらに好ましくは85:15~30:70の範囲である。
(アクリルグラフト共重合ポリエステルのラジカル重合開始剤及び連鎖移動剤)
用い得るラジカル重合開始剤として、当業者には公知の有機過酸化物類や有機アゾ化合物類を用い得る。
有機過酸化物として、ベンゾイルパ-オキサイド、t-ブチルパ-オキシピバレート、有機アゾ化合物として、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等を挙げることができる。
グラフト化反応を行なうためのラジカル重合開始剤の使用量は、ラジカル重合性単量体に対して、少なくとも0.2質量%以上、好ましくは0.5質量%以上である。
重合開始剤の他に、グラフト部分の鎖長を調節するための連鎖移動剤、たとえばオクチルメルカプタン、メルカプトエタノール、3-t-ブチル-4-ヒドロキシアニソール等を必要に応じて用い得る。この場合、ラジカル重合性単量体に対して0~5質量%の範囲で添加されるのが望ましい。
用い得るラジカル重合開始剤として、当業者には公知の有機過酸化物類や有機アゾ化合物類を用い得る。
有機過酸化物として、ベンゾイルパ-オキサイド、t-ブチルパ-オキシピバレート、有機アゾ化合物として、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等を挙げることができる。
グラフト化反応を行なうためのラジカル重合開始剤の使用量は、ラジカル重合性単量体に対して、少なくとも0.2質量%以上、好ましくは0.5質量%以上である。
重合開始剤の他に、グラフト部分の鎖長を調節するための連鎖移動剤、たとえばオクチルメルカプタン、メルカプトエタノール、3-t-ブチル-4-ヒドロキシアニソール等を必要に応じて用い得る。この場合、ラジカル重合性単量体に対して0~5質量%の範囲で添加されるのが望ましい。
(アクリルグラフト共重合ポリエステルのグラフト化反応)
グラフト部分の形成は、上記ポリエステル中のラジカル重合性不飽和二重結合と上記ラジカル重合性単量体とが重合すること及び/又はラジカル重合性不飽和二重結合と上記ラジカル重合性単量体の重合体の活性末端とが反応することにより進行する。グラフト化反応終了後の反応生成物は、目的とするグラフト化ポリエステルの他にグラフト部分を有さないポリエステル及びポリエステルとグラフトしなかったラジカル重合性単量体の重合体を含有する。反応生成物中のグラフト化ポリエステルの生成比率が低く、グラフト部分を有さないポリエステル及びグラフトしなかったラジカル重合性単量体の重合体の比率が高い場合は、安定性の良好な分散体が得られない。
グラフト部分の形成は、上記ポリエステル中のラジカル重合性不飽和二重結合と上記ラジカル重合性単量体とが重合すること及び/又はラジカル重合性不飽和二重結合と上記ラジカル重合性単量体の重合体の活性末端とが反応することにより進行する。グラフト化反応終了後の反応生成物は、目的とするグラフト化ポリエステルの他にグラフト部分を有さないポリエステル及びポリエステルとグラフトしなかったラジカル重合性単量体の重合体を含有する。反応生成物中のグラフト化ポリエステルの生成比率が低く、グラフト部分を有さないポリエステル及びグラフトしなかったラジカル重合性単量体の重合体の比率が高い場合は、安定性の良好な分散体が得られない。
通常、グラフト化反応は、加温下で上記ポリエステルを含む溶液に対し、上記ラジカル重合性単量体とラジカル開始剤とを一時に添加して行ない得るか、あるいは別々に一定時間を要して滴下した後、さらに一定時間攪拌下に加温を継続して反応を進行させることによって行い得る。あるいは、必要に応じて、ラジカル重合性単量体の一部を先に添加し、次いで残りのラジカル重合性単量体、重合開始剤を別々に一定時間を要して滴下した後、さらに一定時間攪拌下に加温を継続してグラフト化反応を行い得る。
ポリエステルと溶媒との質量比率は、ポリエステルとラジカル重合性単量体との反応性及びポリエステルの溶剤溶解性を考慮して、重合工程中均一に反応が進行する質量比率が選択される。通常、70:30~10:90、好ましくは50:50~15:85の範囲である。
<アクリルグラフト共重合ポリエステルの水分散化>
本発明に用いられ得るグラフト化ポリエステルは、固体状態で水系媒体に投入するか、又は親水性溶媒に溶解後、水系媒体に投入することによって、水分散化され得る。特に、親水性の基を有するラジカル重合性単量体として、スルホン酸基及びカルボキシル基のような酸性基を有する単量体を用いた場合、グラフト化ポリエステルを塩基性化合物で中和することによって、グラフト化ポリエステルを容易に平均粒子径500nm以下の微粒子として水に分散して、共重合ポリエステル水系分散体を調製し得る。
本発明に用いられ得るグラフト化ポリエステルは、固体状態で水系媒体に投入するか、又は親水性溶媒に溶解後、水系媒体に投入することによって、水分散化され得る。特に、親水性の基を有するラジカル重合性単量体として、スルホン酸基及びカルボキシル基のような酸性基を有する単量体を用いた場合、グラフト化ポリエステルを塩基性化合物で中和することによって、グラフト化ポリエステルを容易に平均粒子径500nm以下の微粒子として水に分散して、共重合ポリエステル水系分散体を調製し得る。
塩基性化合物としては塗膜形成時、あるいは以下に述べる硬化剤を配合した場合は焼付硬化時に揮散する化合物が望ましい。そのような塩基性化合物としては、アンモニア、有機アミン類等が好ましい。有機アミン類としては、トリエチルアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、アミノエタノールアミン、N-メチル-N,N-ジエタノールアミン、イソプロピルアミン、イミノビスプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、3-エトキシプロピルアミン等を挙げることができる。
塩基性化合物の使用量は、グラフト部分中に含まれるカルボキシル基を、少なくとも部分中和あるいは完全中和して、水系分散体のpH値を5.0~9.0の範囲にする量が好ましい。
塩基性化合物の使用量は、グラフト部分中に含まれるカルボキシル基を、少なくとも部分中和あるいは完全中和して、水系分散体のpH値を5.0~9.0の範囲にする量が好ましい。
塩基性化合物で中和された共重合ポリエステル水系分散体を調製する方法としては、グラフト化反応終了後、反応液から溶媒を、減圧下でエクストルダー等により除去してメルト状又は固体状(ペレット、粉末等)にし、次いでこれを塩基性化合物水溶液に投じて加熱下攪拌すること又はグラフト化反応を終了した時点で直ちに塩基性化合物水溶液を反応液に投入し、さらに加熱攪拌を継続すること(ワン・ポット法)により水系分散体を調製し得る。利便性の点からワン・ポット法が好ましい。この場合、グラフト化反応に用いた溶媒の沸点が100℃以下ならば蒸留によって一部又は全部を容易に取り除き得る。
<塗布液に添加する架橋剤>
上記のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂の塗布液には、さらに架橋剤(硬化用樹脂)を配合して硬化を行なうことにより、接着改質層に高度の耐水性を付与することができる。
架橋剤としては、アルキル化フェノール類、クレゾール類等とホルムアルデヒドとの縮合物のフェノールホルムアルデヒド樹脂;尿素、メラミン、ベンゾグアナミン等とホルムアルデヒドとの付加物、この付加物と炭素原子数が1~6のアルコールからなるアルキルエーテル化合物等のアミノ樹脂;多官能性エポキシ化合物;多官能性イソシアネート化合物;ブロックイソシアネート化合物;多官能性アジリジン化合物;オキサゾリン化合物等を用い得る。
これらの架橋剤は、それぞれ単独又は2種以上混合して用い得る。架橋剤の配合量としては、グラフト化ポリエステルに対して、5質量%~40質量%が好ましい。
上記のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂の塗布液には、さらに架橋剤(硬化用樹脂)を配合して硬化を行なうことにより、接着改質層に高度の耐水性を付与することができる。
架橋剤としては、アルキル化フェノール類、クレゾール類等とホルムアルデヒドとの縮合物のフェノールホルムアルデヒド樹脂;尿素、メラミン、ベンゾグアナミン等とホルムアルデヒドとの付加物、この付加物と炭素原子数が1~6のアルコールからなるアルキルエーテル化合物等のアミノ樹脂;多官能性エポキシ化合物;多官能性イソシアネート化合物;ブロックイソシアネート化合物;多官能性アジリジン化合物;オキサゾリン化合物等を用い得る。
これらの架橋剤は、それぞれ単独又は2種以上混合して用い得る。架橋剤の配合量としては、グラフト化ポリエステルに対して、5質量%~40質量%が好ましい。
架橋剤の配合方法としては、(1)架橋剤が水溶性である場合、直接水系分散体中に溶解又は分散させる方法、又は(2)架橋剤が油溶性である場合、グラフト化反応終了後、水分散化の前又は後に架橋剤を加えてコア部にポリエステルと共存させる方法を用い得る。これらの方法は、架橋剤の種類、性状により適宜選択し得る。さらに架橋剤には、硬化剤あるいは促進剤を併用し得る。
本発明に用いる接着改質層には、さらに本発明の効果を損なわない範囲で、帯電防止性、滑り性を付与するために、帯電防止剤、無機滑剤、有機滑剤等の添加剤を含有させることができる。帯電防止剤、無機滑剤、有機滑剤等をフィルム表面に塗布する場合、これらの添加剤の脱離を防止するため接着改質層に含有させることが好ましい。
[易接着性ポリアミドフィルムの製造方法]
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、本発明における二軸延伸ポリアミドフィルムに後述の方法で接着改質層を形成することで製造する。
<二軸延伸ポリアミドフィルムの製膜方法>
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルムは、公知の製造方法により製造することができる。例えば、逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法が挙げられる。逐次二軸延伸法は、製膜速度が上げられるので、製造コスト的に有利であるので好ましい。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルムの作製方法についてさらに説明する。
まず、押出機を用いて原料樹脂を溶融押出しし、Tダイからフィルム状に押出し、冷却ロール上にキャストして冷却し、未延伸フィルムを得る。
樹脂の溶融温度は好ましくは200~300℃である。上記未満であると未溶融物などが発生し、欠点などの外観不良が発生することがあり、上記を超えると樹脂の劣化などが観察され、分子量低下、外観低下が発生することがある。
基材層(A層)に表面層(B層)を積層する場合は、フィードブロックやマルチマニホールドなどを使用した共押出法で未延伸フィルムを得ることが好ましい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、本発明における二軸延伸ポリアミドフィルムに後述の方法で接着改質層を形成することで製造する。
<二軸延伸ポリアミドフィルムの製膜方法>
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルムは、公知の製造方法により製造することができる。例えば、逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法が挙げられる。逐次二軸延伸法は、製膜速度が上げられるので、製造コスト的に有利であるので好ましい。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルムの作製方法についてさらに説明する。
まず、押出機を用いて原料樹脂を溶融押出しし、Tダイからフィルム状に押出し、冷却ロール上にキャストして冷却し、未延伸フィルムを得る。
樹脂の溶融温度は好ましくは200~300℃である。上記未満であると未溶融物などが発生し、欠点などの外観不良が発生することがあり、上記を超えると樹脂の劣化などが観察され、分子量低下、外観低下が発生することがある。
基材層(A層)に表面層(B層)を積層する場合は、フィードブロックやマルチマニホールドなどを使用した共押出法で未延伸フィルムを得ることが好ましい。
冷却ロール温度は、-30~80℃が好ましく、更に好ましくは0~50℃である。
Tダイから押出されたフィルム状溶融物を回転冷却ドラムにキャストし冷却して未延伸フィルムを得るには、例えば、エアナイフを使用する方法や静電荷を印荷する静電密着法等が好ましく適用できる。特に後者が好ましく使用される。
Tダイから押出されたフィルム状溶融物を回転冷却ドラムにキャストし冷却して未延伸フィルムを得るには、例えば、エアナイフを使用する方法や静電荷を印荷する静電密着法等が好ましく適用できる。特に後者が好ましく使用される。
また、キャストした未延伸フィルムの冷却ロールの反対面も冷却することが好ましい。例えば、未延伸フィルムの冷却ロールの反対面に、槽内の冷却用液体を接触させる方法、スプレーノズルで蒸散する液体を塗布する方法、高速流体を吹き付けて冷却する方法等を併用することが好ましい。このようにして得られた未延伸フィルムを二軸方向に延伸して二軸延伸ポリアミドフィルムを得る。
MD方向の延伸方法としては、一段延伸又は二段延伸等の多段延伸が使用できる。後述するように、一段での延伸ではなく、二段延伸などの多段のMD方向の延伸が物性面およびMD方向及びTD方向の物性の均一さ(等方性)の面で好ましい。
逐次二軸延伸法におけるMD方向の延伸は、ロール延伸が好ましい。
逐次二軸延伸法におけるMD方向の延伸は、ロール延伸が好ましい。
MD方向の延伸温度の下限は好ましくは50℃であり、より好ましくは55℃であり、さらに好ましくは60℃である。50℃未満であると樹脂が軟化せず、延伸が困難となることがある。
MD方向の延伸温度の上限は好ましくは120℃であり、より好ましくは115℃であり、さらに好ましくは110℃である。120℃を超えると樹脂が軟らかくなりすぎ安定した延伸ができないことがある。
MD方向の延伸温度の上限は好ましくは120℃であり、より好ましくは115℃であり、さらに好ましくは110℃である。120℃を超えると樹脂が軟らかくなりすぎ安定した延伸ができないことがある。
MD方向の延伸倍率(多段で延伸する場合は、それぞれの倍率を乗じた全延伸倍率)の下限は好ましくは2.2倍であり、より好ましくは2.5倍であり、さらに好ましくは2.8倍である。2.2倍未満であるとMD方向の厚み精度が低下するほか、結晶化度が低くなりすぎて衝撃強度が低下することがある。
MD方向の延伸倍率の上限は好ましくは5.0倍であり、より好ましくは4.5倍であり、最も好ましくは4.0倍である。5.0倍を超えると後続の延伸が困難となることがある。
MD方向の延伸倍率の上限は好ましくは5.0倍であり、より好ましくは4.5倍であり、最も好ましくは4.0倍である。5.0倍を超えると後続の延伸が困難となることがある。
また、MD方向の延伸を多段で行う場合には、それぞれの延伸で上述のような延伸が可能であるが、倍率については、全MD方向の延伸倍率の積は5.0以下となるよう、延伸倍率を調整することが必要である。例えば、二段延伸の場合であれば、一段目の延伸を1.5~2.1倍、二段目の延伸を1.5~1.8倍が好ましい。
MD方向に延伸したフィルムは、テンターでTD方向に延伸し、熱固定し、リラックス処理(緩和処理ともいう)する。
TD方向の延伸温度の下限は好ましくは50℃であり、より好ましくは55℃であり、さらに好ましくは60℃である。50℃未満であると樹脂が軟化せず、延伸が困難となることがある。
TD方向の延伸温度の上限は好ましくは190℃であり、より好ましくは185℃であり、さらに好ましくは180℃である。190℃を超えると結晶化してしまい、延伸が困難となることがある。
TD方向の延伸温度の下限は好ましくは50℃であり、より好ましくは55℃であり、さらに好ましくは60℃である。50℃未満であると樹脂が軟化せず、延伸が困難となることがある。
TD方向の延伸温度の上限は好ましくは190℃であり、より好ましくは185℃であり、さらに好ましくは180℃である。190℃を超えると結晶化してしまい、延伸が困難となることがある。
TD方向の延伸倍率(多段で延伸する場合は、それぞれの倍率を乗じた全延伸倍率)の下限は好ましくは2.8であり、より好ましくは3.2倍であり、さらに好ましくは3.5倍であり、特に好ましくは3.8倍である。2.8未満であるとTD方向の厚み精度が低下するほか、結晶化度が低くなりすぎて衝撃強度が低下することがある。
TD方向の延伸倍率の上限は好ましくは5.5倍であり、より好ましくは5.0倍であり、さらに好ましくは4.7であり、特に好ましくは4.5であり、最も好ましくは4.3倍である。5.5倍を超えると著しく生産性が低下することがある。
TD方向の延伸倍率の上限は好ましくは5.5倍であり、より好ましくは5.0倍であり、さらに好ましくは4.7であり、特に好ましくは4.5であり、最も好ましくは4.3倍である。5.5倍を超えると著しく生産性が低下することがある。
熱固定温度の選択は本発明において重要な要素である、熱固定温度を高くするに従い、フィルムの結晶化および配向緩和が進み、衝撃強度を向上させ、熱収縮率を低減させることができる。一方、熱固定温度が低い場合には結晶化および配向緩和が不十分で熱収縮率を十分に低減させることができない。)また、熱固定温度が高くなりすぎると、樹脂の劣化が進み、急速に衝撃強度などフィルムの強靱性が失われる。
熱固定温度の下限は好ましくは180℃であり、より好ましくは200℃である。熱固定温度が低いと熱収縮率が大きくなりすぎてラミネート後の外観が低下する、ラミネート強度が低下する傾向がある。
熱固定温度の上限は好ましくは230℃であり、より好ましくは220℃である。熱固定温度が高すぎると、衝撃強度が低下する傾向がある。
熱固定温度の上限は好ましくは230℃であり、より好ましくは220℃である。熱固定温度が高すぎると、衝撃強度が低下する傾向がある。
熱固定の時間は0.5~20秒であることが好ましい。さらには1~15秒である。熱固定時間は熱固定温度や熱固定ゾーンでの風速とのかね合いで適正時間とすることができる。熱固定条件が弱すぎると、結晶化及び配向緩和が不十分となり上記問題が起こる。熱固定条件が強すぎるとフィルム強靱性が低下する。
熱固定処理した後にリラックス処理をすることは熱収縮率の制御に有効である。リラックス処理する温度は熱固定処理温度から樹脂のガラス転移温度(Tg)までの範囲で選べるが、好ましくは熱固定処理温度-10℃~Tg+10℃が好ましい。リラックス温度が高すぎると、収縮速度が速すぎて歪みなどの原因となるため好ましくない。逆にリラックス温度が低すぎるとリラックス処理とならず、単に弛むだけとなり熱収縮率が下がらず、寸法安定性が悪くなる。
リラックス処理のリラックス率の下限は、好ましくは0.5%であり、より好ましくは1%である。0.5%未満であると熱収縮率が十分に下がらないことがある。
リラックス率の上限は好ましくは20%であり、より好ましくは15%であり、さらに好ましくは10%である。20%を超えるとテンター内でたるみが発生し、生産が困難になることがある。
リラックス率の上限は好ましくは20%であり、より好ましくは15%であり、さらに好ましくは10%である。20%を超えるとテンター内でたるみが発生し、生産が困難になることがある。
シーラントフィルムや印刷層との接着強度を上げるため、積層延伸ポリアミドフィルム表面及び/又は接着改質層の表面にコロナ処理や火炎処理等を施してもよい。また、積層延伸ポリアミドフィルムと接着改質層の接着強度を上げるため、積層延伸ポリアミドフィルムの接着改質層側の表面にコロナ処理や火炎処理等を施してもよい。
<接着改質層の形成方法>
本発明における接着改質層を形成する方法としては、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂を含む塗布剤を積層延伸ポリアミドフィルムにグラビア方式、リバース方式、ダイ方式、バー方式、ディップ方式等公知の塗布方式で塗布する方法を用いることができる。
本発明における接着改質層を形成する方法としては、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂を含む塗布剤を積層延伸ポリアミドフィルムにグラビア方式、リバース方式、ダイ方式、バー方式、ディップ方式等公知の塗布方式で塗布する方法を用いることができる。
前記塗布剤の塗布量は、2軸延伸後のポリアミドフィルムに対して固形分として0.01~3g/m2 が好ましい。更に好ましくは、0.04~0.5g/m2 になるよう
に塗布する。上記の塗布量であれば、接着改質層と他層との十分な接着強度が得られ、かつフィルム同志のブロッキングの発生を抑制できる。
に塗布する。上記の塗布量であれば、接着改質層と他層との十分な接着強度が得られ、かつフィルム同志のブロッキングの発生を抑制できる。
本発明における接着改質層は、二軸延伸ポリアミドフィルムに塗布剤を塗布するか、未延伸あるいは一軸延伸後のポリアミドフィルムに塗布剤を塗布した後、乾燥し、必要に応じて、さらに一軸延伸あるいは二軸延伸後熱固定を行うことができる。塗布剤塗布後の乾燥温度としては、180℃以上、好ましくは200℃以上で乾燥及び熱固定を行うことにより塗膜が強固になり、接着改質層とポリアミドフィルム基材との接着性が向上する。
塗布後に延伸を行う場合、塗布後の乾燥は、塗布フィルムの延伸性を損なわないために塗布フィルムの水分率を0.1~2%の範囲に制御する必要がある。延伸後は200℃以上で乾燥及び熱固定することによって塗膜が強固になリ、接着改質層とポリアミドフィルム基材との接着性が飛躍的に向上する。
こうして得られた本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、製袋品の運搬時に段ボール等の運搬包装との摩擦が生じた場合でもその摩擦でフィルムに削れが生じてそれによって破袋することを抑制できる。また、袋同志の接触することで屈曲疲労によって破袋することを抑制できる。また、ポリアミドフィルムとシーラントフィルム間の耐水接着強度が高いので、高い破袋防止性を発現する。
[易接着性フィルムの厚み構成]
本発明における易接着性ポリアミドフィルムの厚みは、特に制限されるものではないが、包装材料として使用する場合、通常100μm以下であり、一般には5~50μmの厚みのものが使用され、特に8~30μmのものが使用される。
接着改質層は塗布量が固形分として0.01~3g/m2 であるので、厚みは、0.01~3μmが好ましい。
本発明における易接着性ポリアミドフィルムの厚みは、特に制限されるものではないが、包装材料として使用する場合、通常100μm以下であり、一般には5~50μmの厚みのものが使用され、特に8~30μmのものが使用される。
接着改質層は塗布量が固形分として0.01~3g/m2 であるので、厚みは、0.01~3μmが好ましい。
本発明における易接着性ポリアミドフィルムが基材層と表面層の積層構成である場合、B層に滑り性を付与する場合と耐摩擦ピンホール性を付与する場合は、これらの機能を発現させるために、表面層(B層)の厚みは0.5~8μmが好ましい。また、リサイクル比率を高くするためには、基材層(A層)の厚みを、A層とB層の合計厚みの50~93%が好ましく、70~93%とすることがより好ましい。
[易接着性ポリアミドフィルムの特性]
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、実施例に記載した測定方法によるゲルボフレックステスターを用いたひねり屈曲試験を温度1℃で1000回実施した時のピンホール欠点数が20個未満であることが好ましい。より好ましくは10個未満である。屈曲試験後のピンホール欠点数が少ないほど耐屈曲ピンホール性が優れており、ピンホール数が10個以下であれば、輸送時などに包装袋に負荷がかかってもピンホールが発生しにくい包装袋が得られる。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、実施例に記載した測定方法によるゲルボフレックステスターを用いたひねり屈曲試験を温度1℃で1000回実施した時のピンホール欠点数が20個未満であることが好ましい。より好ましくは10個未満である。屈曲試験後のピンホール欠点数が少ないほど耐屈曲ピンホール性が優れており、ピンホール数が10個以下であれば、輸送時などに包装袋に負荷がかかってもピンホールが発生しにくい包装袋が得られる。
更に、本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、耐摩擦ピンホールテストでピンホール発生までの距離が2000cm以上であることが好ましい。より好ましくは2900cm以上、更に好ましくは3000cm以上である。ピンホールが発生する距離が長いほど耐摩擦ピンホール性に優れており、ピンホールが発生する距離が2900cm以上であれば、輸送時などに包装袋が段ボール箱などと擦れてもピンホールが発生しにくい包装袋が得られる。
本発明においては、A層とB層の原料組成物を適正化することで、上記の耐屈曲ピンホール性と耐摩擦ピンホール性の両方の特性が優れている易接着性ポリアミドフィルムを得ることができる。これらの特性を持った本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、輸送時にピンホールが発生しにくいので包装用フィルムとして極めて有用である。
本発明においては、A層とB層の原料組成物を適正化することで、上記の耐屈曲ピンホール性と耐摩擦ピンホール性の両方の特性が優れている易接着性ポリアミドフィルムを得ることができる。これらの特性を持った本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、輸送時にピンホールが発生しにくいので包装用フィルムとして極めて有用である。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、160℃、10分での熱収縮率が流れ方向(以下MD方向と略記する)及び幅方向(以下TD方向と略記する)ともに0.6~5.0%の範囲が好ましく、より好ましくは、0.6~3.0%である。熱収縮率が、5.0%を超える場合には、ラミネートや印刷など、次工程で熱がかかる場合にカールや収縮が発生する場合がある。また、シーラントフィルムとのラミネート強度が弱くなる場合がある。熱収縮率を0.6%未満とすることは可能ではあるが、力学的に脆くなる場合がある。また、生産性が悪化するので好ましくない。
耐衝撃性に優れることが二軸延伸ポリアミドフィルムの特長であるので、本発明の易接着性ポリアミドフィルムの衝撃強度は、0.7J/15μm以上が好ましい。より好ましい衝撃強度は、0.9J/15μm以上である。衝撃強度は大きい方が好ましいが、1.5J/15μmより大きくすることは難しい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムの突刺し強度は、0.65N/μm以上が好ましい。より好ましい耐突刺し強度は、0.70N/μm以上である。突刺し強度は、大きい方が好ましいが、1.0N/μmより大きくすることは難しい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムの面配向係数は、0.045以上が好ましい。より好ましい面配向係数は、0.050以上である。面配向係数は大きい方が衝撃強度及び突刺し強度が大きくなり好ましいが、0.080より大きくするには延伸倍率をより高くする必要があり、延伸工程で破断しやすくなり難しい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムの突刺し強度は、0.65N/μm以上が好ましい。より好ましい耐突刺し強度は、0.70N/μm以上である。突刺し強度は、大きい方が好ましいが、1.0N/μmより大きくすることは難しい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムの面配向係数は、0.045以上が好ましい。より好ましい面配向係数は、0.050以上である。面配向係数は大きい方が衝撃強度及び突刺し強度が大きくなり好ましいが、0.080より大きくするには延伸倍率をより高くする必要があり、延伸工程で破断しやすくなり難しい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムのヘイズ値は、10%以下であることが好ましい。より好ましくは5%以下、更に好ましくは2.6%以下である。
ヘイズ値が小さいと透明性や光沢が良いので、包装袋に使用した場合、きれいな印刷ができ商品価値を高める。
フィルムの滑り性を良くするために微粒子を添加するとヘイズ値が大きくなるので、微粒子は表面層のB層のみに入れるかより多く含有させ、A層の含有量は少なくする方が、滑り性が良くヘイズ値が小さいフィルムが得られるので好ましい。
ヘイズ値が小さいと透明性や光沢が良いので、包装袋に使用した場合、きれいな印刷ができ商品価値を高める。
フィルムの滑り性を良くするために微粒子を添加するとヘイズ値が大きくなるので、微粒子は表面層のB層のみに入れるかより多く含有させ、A層の含有量は少なくする方が、滑り性が良くヘイズ値が小さいフィルムが得られるので好ましい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、実施例に記載したポリエチレン系シーラントと貼り合わせた後のラミネート強度は、4.0N/15mm以上が好ましい。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、通常シーラントフィルムとラミネートしてから包装袋に加工される。上記のラミネート強度が4.0N/15mm以上であれば、各種の積層構成で本発明の易接着性ポリアミドフィルムを使用して包装袋を作製した場合に、シール部の強度が十分に得られ、破れにくい強い包装袋が得られる。
ラミネート強度を4.0N/15mm以上にするために、本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、コロナ処理、コーティング処理、火炎処理等を施すことができる。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、通常シーラントフィルムとラミネートしてから包装袋に加工される。上記のラミネート強度が4.0N/15mm以上であれば、各種の積層構成で本発明の易接着性ポリアミドフィルムを使用して包装袋を作製した場合に、シール部の強度が十分に得られ、破れにくい強い包装袋が得られる。
ラミネート強度を4.0N/15mm以上にするために、本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、コロナ処理、コーティング処理、火炎処理等を施すことができる。
さらに、本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、用途に応じて寸法安定性を良くするために熱処理や調湿処理を施すことも可能である。加えて、フィルム表面の接着性を良好にするためにコロナ処理、コーティング処理や火炎処理等を施したり、印刷加工、金属物や無機酸化物等の蒸着加工を施したりすることも可能である。なお蒸着加工にて形成される蒸着膜としては、アルミニウムの蒸着膜、ケイ素酸化物やアルミニウム酸化物の単一物もしくは混合物の蒸着膜が好適に用いられる。さらにこれらの蒸着膜上に保護層などをコーティングすることにより、酸素や水素バリア性などを向上させることができる。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、シーラントフィルムなどを積層した積層フィルムにしてから、ボトムシール袋、サイドシール袋、三方シール袋、ピロー袋、スタンディングパウチ、ガゼット袋、角底袋などの包装袋に加工される。
シーラントフィルムとしては、未延伸線状低密度ポリエチレンフィルム、未延伸ポリプロピレンフィルム、エチレン-ビニルアルコール共重合樹脂フィルムなどが挙げられる。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムを使用した積層フィルムの層構成としては、本発明の実施形態に係る易接着性ポリアミドフィルムを積層フィルム中に有するものであれば特に限定されない。また、積層フィルムに使用するフィルムは、石化由来原料でもバイオマス由来原料でも良いが、バイオマス由来の原料を用いて重合されたポリ乳酸、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレン、ポリエチレンフラノエートなどの方が環境負荷の低減という点で好ましい。
シーラントフィルムとしては、未延伸線状低密度ポリエチレンフィルム、未延伸ポリプロピレンフィルム、エチレン-ビニルアルコール共重合樹脂フィルムなどが挙げられる。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムを使用した積層フィルムの層構成としては、本発明の実施形態に係る易接着性ポリアミドフィルムを積層フィルム中に有するものであれば特に限定されない。また、積層フィルムに使用するフィルムは、石化由来原料でもバイオマス由来原料でも良いが、バイオマス由来の原料を用いて重合されたポリ乳酸、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレン、ポリエチレンフラノエートなどの方が環境負荷の低減という点で好ましい。
本発明の積層フィルムの層構成の例としては、/で層の境界を表わすと、例えば、ONY/接/LLDPE、ONY/接/CPP、ONY/接/Al/接/CPP、ONY/接/Al/接/LLDPE、ONY/PE/Al/接/LLDPE、ONY/接/Al/PE/LLDPE、PET/接/ONY/接/LLDPE、PET/接/ONY/PE/LLDPE、PET/接/ONY/接/Al/接/LLDPE、PET/接/Al/接/ONY/接/LLDPE、PET/接/Al/接/ONY/PE/LLDPE、PET/PE/Al/PE/ONY/PE/LLDPE、PET/接/ONY/接/CPP、PET/接/ONY/接/Al/接/CPP、PET/接/Al/接/ONY/接/CPP、ONY/接/PET/接/LLDPE、ONY/接/PET/PE/LLDPE、ONY/接/PET/接/CPP、ONY//Al//PET//LLDPE、ONY/接/Al/接/PET/PE/LLDPE、ONY/PE/LLDPE、ONY/PE/CPP、ONY/PE/Al/PE、ONY/PE/Al/PE/LLDPE、OPP/接/ONY/接/LLDPE、ONY/接/EVOH/接/LLDPE、ONY/接/EVOH/接/CPP、ONY/接/アルミ又は無機酸化物蒸着PET/接/LLDPE、ONY/接/アルミ蒸着PET/接/ONY/接/LLDPE、ONY/接/アルミ蒸着PET/PE/LLDPE、ONY/PE/アルミ蒸着PET/PE/LLDPE、ONY/接/アルミ蒸着PET/接/CPP、PET/接/アルミ蒸着PET/接/ONY/接/LLDPE、CPP/接/ONY/接/LLDPE、ONY/接/アルミ蒸着LLDPE、ONY/接/アルミ蒸着CPPなどが挙げられる。
なお上記層構成に用いた各略称は以下の通りである。
ONY:本発明の易接着性ポリアミドフィルム、PET:延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、LLDPE:未延伸線状低密度ポリエチレンフィルム、CPP:未延伸ポリプロピレンフィルム、OPP:延伸ポリプロピレンフィルム、PE:押出しラミネート又は未延伸の低密度ポリエチレンフィルム、Al:アルミニウム箔、EVOH:エチレン-ビニルアルコール共重合樹脂、接:フィルム同士を接着させる接着剤層、アルミ又は無機酸化物蒸着はアルミニウム又は無機酸化物が蒸着されていることを表わす。
なお上記層構成に用いた各略称は以下の通りである。
ONY:本発明の易接着性ポリアミドフィルム、PET:延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、LLDPE:未延伸線状低密度ポリエチレンフィルム、CPP:未延伸ポリプロピレンフィルム、OPP:延伸ポリプロピレンフィルム、PE:押出しラミネート又は未延伸の低密度ポリエチレンフィルム、Al:アルミニウム箔、EVOH:エチレン-ビニルアルコール共重合樹脂、接:フィルム同士を接着させる接着剤層、アルミ又は無機酸化物蒸着はアルミニウム又は無機酸化物が蒸着されていることを表わす。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、フィルムの評価は次の測定法によって行った。特に記載しない場合は、測定は23℃、相対湿度65%の環境の測定室で行った。
(1)フィルムのリサイクル比率
フィルムのリサイクル比率はフィルム全体の原料に対して、ケミカルリサイクルした原料とメカニカルリサイクルした原料の割合を計算して%で示した。
(2)フィルムの厚み
フィルムのTD方向に10等分して(幅が狭いフィルムについては厚みを測定できる幅が確保できる幅になるよう当分する)、MD方向に100mmのフィルムを10枚重ねで切り出し、温度23℃、相対湿度65%の環境下で2時間以上コンディショニングする。テスター産業製厚み測定器で、それぞれのサンプルの中央の厚み測定し、その平均値を厚みとした。
フィルムのリサイクル比率はフィルム全体の原料に対して、ケミカルリサイクルした原料とメカニカルリサイクルした原料の割合を計算して%で示した。
(2)フィルムの厚み
フィルムのTD方向に10等分して(幅が狭いフィルムについては厚みを測定できる幅が確保できる幅になるよう当分する)、MD方向に100mmのフィルムを10枚重ねで切り出し、温度23℃、相対湿度65%の環境下で2時間以上コンディショニングする。テスター産業製厚み測定器で、それぞれのサンプルの中央の厚み測定し、その平均値を厚みとした。
(3)フィルムのヘイズ値
(株)東洋精機製作所社製の直読ヘイズメーターを使用し、JIS-K-7105に準拠し測定した。
(4)フィルムの動摩擦係数
JIS-C2151に準拠し、下記条件によりフィルム巻外面同士の動摩擦係数を評価した。なお、試験片の大きさは、幅130mm、長さ250mm、試験速度は150mm/分で行った。
(株)東洋精機製作所社製の直読ヘイズメーターを使用し、JIS-K-7105に準拠し測定した。
(4)フィルムの動摩擦係数
JIS-C2151に準拠し、下記条件によりフィルム巻外面同士の動摩擦係数を評価した。なお、試験片の大きさは、幅130mm、長さ250mm、試験速度は150mm/分で行った。
(5)フィルムの衝撃強度
(株)東洋精機製作所製のフィルムインパクトテスターを使用し測定した。測定値は、厚み15μm当たりに換算してJ(ジュール)/15μmで表した。
(6)フィルムの面配向係数
サンプルについてJIS K 7142-1996 A法により、ナトリウムD線を光源としてアッベ屈折計によりフィルム長手方向の屈折率(Nx)、幅方向の屈折率(Ny)、厚み方向の屈折率(Nz)を測定し、式(1)の計算式により面配向係数を算出した。
面配向係数(ΔP)=(Nx+Ny)/2-Nz (1)
(7)フィルムの突刺し強度
得られたポリエステルフィルムを5cm角にサンプリングし、株式会社イマダ製デジタルフォースゲージ「ZTS-500N」、電動計測スタンド「MX2-500N」及び突刺し治具「TKS-250N」を用いて、JIS Z1707に準じてフィルムの突刺し強度を測定した。単位はN/μmで示した。
(株)東洋精機製作所製のフィルムインパクトテスターを使用し測定した。測定値は、厚み15μm当たりに換算してJ(ジュール)/15μmで表した。
(6)フィルムの面配向係数
サンプルについてJIS K 7142-1996 A法により、ナトリウムD線を光源としてアッベ屈折計によりフィルム長手方向の屈折率(Nx)、幅方向の屈折率(Ny)、厚み方向の屈折率(Nz)を測定し、式(1)の計算式により面配向係数を算出した。
面配向係数(ΔP)=(Nx+Ny)/2-Nz (1)
(7)フィルムの突刺し強度
得られたポリエステルフィルムを5cm角にサンプリングし、株式会社イマダ製デジタルフォースゲージ「ZTS-500N」、電動計測スタンド「MX2-500N」及び突刺し治具「TKS-250N」を用いて、JIS Z1707に準じてフィルムの突刺し強度を測定した。単位はN/μmで示した。
(8)フィルムの耐屈曲ピンホール性
理学工業社製のゲルボフレックステスターを使用し、下記の方法により屈曲疲労ピンホール数を測定した。
実施例で作製したフィルムにポリエステル系接着剤を塗布後、厚み40μmの線状低密度ポリエチレンフィルム(L-LDPEフィルム:東洋紡株式会社製、L4102)をドライラミネートし、40℃の環境下で3日間エージングを行いラミネートフィルムとした。得られたラミネートフィルムを12インチ×8インチに裁断し、直径3.5インチの円筒状にし、円筒状フィルムの一方の端をゲルボフレックステスターの固定ヘッド側に、他方の端を可動ヘッド側に固定し、初期の把持間隔を7インチとした。ストロークの最初の3.5インチで440度のひねりを与え、その後2.5インチは直線水平運動で全ストロークを終えるような屈曲疲労を、40回/分の速さで1000回行い、ラミネートフィルムに発生したピンホール数を数えた。なお、測定は1℃の環境下で行った。テストフィルムのL-LDPEフィルム側を下面にしてろ紙(アドバンテック、No.50)の上に置き、4隅をセロテープ(登録商標)で固定した。インク(パイロット製インキ(品番INK-350-ブルー)を純水で5倍希釈したもの)をテストフィルム上に塗布し、ゴムローラーを用いて一面に延展させた。不要なインクをふき取った後、テストフィルムを取り除き、ろ紙に付いたインクの点の数を計測した。
理学工業社製のゲルボフレックステスターを使用し、下記の方法により屈曲疲労ピンホール数を測定した。
実施例で作製したフィルムにポリエステル系接着剤を塗布後、厚み40μmの線状低密度ポリエチレンフィルム(L-LDPEフィルム:東洋紡株式会社製、L4102)をドライラミネートし、40℃の環境下で3日間エージングを行いラミネートフィルムとした。得られたラミネートフィルムを12インチ×8インチに裁断し、直径3.5インチの円筒状にし、円筒状フィルムの一方の端をゲルボフレックステスターの固定ヘッド側に、他方の端を可動ヘッド側に固定し、初期の把持間隔を7インチとした。ストロークの最初の3.5インチで440度のひねりを与え、その後2.5インチは直線水平運動で全ストロークを終えるような屈曲疲労を、40回/分の速さで1000回行い、ラミネートフィルムに発生したピンホール数を数えた。なお、測定は1℃の環境下で行った。テストフィルムのL-LDPEフィルム側を下面にしてろ紙(アドバンテック、No.50)の上に置き、4隅をセロテープ(登録商標)で固定した。インク(パイロット製インキ(品番INK-350-ブルー)を純水で5倍希釈したもの)をテストフィルム上に塗布し、ゴムローラーを用いて一面に延展させた。不要なインクをふき取った後、テストフィルムを取り除き、ろ紙に付いたインクの点の数を計測した。
(9)フィルムの耐摩擦ピンホール性
堅牢度試験機(東洋精機製作所)を使用し、下記の方法により摩擦試験を行い、ピンホール発生距離を測定した。
上記耐屈曲ピンホール性評価で作製したものと同様のラミネートフィルムを、四つ折りにして角を尖らせたテストサンプルを作製し、堅牢度試験機にて、振幅:25cm、振幅速度:30回/分、加重:100g重で、段ボール内面に擦りつけた。段ボールは、K280×P180×K210(AF)=(表材ライナー×中芯材×裏材ライナー(フルートの種類))を使用した。
ピンホール発生距離は、以下の手順に従い算出した。ピンホール発生距離が長いほど、耐摩擦ピンホール性が優れている。
まず、振幅100回距離2500cmで摩擦テストを行った。ピンホールが開かなかった場合は振幅回数20回距離500cm増やして摩擦テストを行った。またピンホールが開かなかった場合は更に振幅回数20回距離500cm増やして摩擦テストを行った。これを繰り返しピンホールが開いた距離に×をつけて水準1とした。振幅100回距離2500cmでピンホールが開いた場合は振幅回数20回距離500cm減らして摩擦テストを行った。またピンホールが開いた場合は更に振幅回数20回距離500cm減らして摩擦テストを行った。これを繰り返しピンホールが開かなかった距離に○をつけて水準1とした。
次に水準2として、水準1で最後が○だった場合は、振幅回数を20回増やして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付けた。水準1で最後が×だった場合は、振幅回数を20回減らして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付けた。
更に水準3~20として、前の水準で○だった場合は、振幅回数を20回増やして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付ける。前の水準で×だった場合は、振幅回数を20回減らして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付ける。これを繰り返し、水準3~20に○又は×をつける。
例えば、表1のような結果が得られた。表1を例にしてピンホール発生距離の求め方を説明する。
各距離の○と×の試験数を数える。
最もテスト回数の多かった距離を中央値とし、係数をゼロとする。それより距離が長い場合は、500cmごとに係数を+1、+2、+3・・・、距離が短い場合は、500cmごとに係数を-1、-2、-3・・・とした。
水準1~20までの全ての試験で、穴が開かなかった試験数と穴が開いた試験数を比較して、次のA及びBの場合についてそれぞれの式で摩擦ピンホール発生距離を算出した。
A;全ての試験で、穴が開かなかった試験数が穴が開いた試験数以上の場合
摩擦ピンホール発生距離=中央値+500×(Σ(係数×穴が開かなかった試験数)/穴が開かなかった試験数)+1/2)
B:全ての試験で、穴が開かなかった試験数が穴が開いた試験数未満の場合
摩擦ピンホール発生距離=中央値+500×(Σ(係数×穴が開いた試験数)/穴が開いた試験数)-1/2)
堅牢度試験機(東洋精機製作所)を使用し、下記の方法により摩擦試験を行い、ピンホール発生距離を測定した。
上記耐屈曲ピンホール性評価で作製したものと同様のラミネートフィルムを、四つ折りにして角を尖らせたテストサンプルを作製し、堅牢度試験機にて、振幅:25cm、振幅速度:30回/分、加重:100g重で、段ボール内面に擦りつけた。段ボールは、K280×P180×K210(AF)=(表材ライナー×中芯材×裏材ライナー(フルートの種類))を使用した。
ピンホール発生距離は、以下の手順に従い算出した。ピンホール発生距離が長いほど、耐摩擦ピンホール性が優れている。
まず、振幅100回距離2500cmで摩擦テストを行った。ピンホールが開かなかった場合は振幅回数20回距離500cm増やして摩擦テストを行った。またピンホールが開かなかった場合は更に振幅回数20回距離500cm増やして摩擦テストを行った。これを繰り返しピンホールが開いた距離に×をつけて水準1とした。振幅100回距離2500cmでピンホールが開いた場合は振幅回数20回距離500cm減らして摩擦テストを行った。またピンホールが開いた場合は更に振幅回数20回距離500cm減らして摩擦テストを行った。これを繰り返しピンホールが開かなかった距離に○をつけて水準1とした。
次に水準2として、水準1で最後が○だった場合は、振幅回数を20回増やして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付けた。水準1で最後が×だった場合は、振幅回数を20回減らして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付けた。
更に水準3~20として、前の水準で○だった場合は、振幅回数を20回増やして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付ける。前の水準で×だった場合は、振幅回数を20回減らして摩擦テストを行い、ピンホールが開かなかったら○、ピンホールが開いたら×を付ける。これを繰り返し、水準3~20に○又は×をつける。
例えば、表1のような結果が得られた。表1を例にしてピンホール発生距離の求め方を説明する。
各距離の○と×の試験数を数える。
最もテスト回数の多かった距離を中央値とし、係数をゼロとする。それより距離が長い場合は、500cmごとに係数を+1、+2、+3・・・、距離が短い場合は、500cmごとに係数を-1、-2、-3・・・とした。
水準1~20までの全ての試験で、穴が開かなかった試験数と穴が開いた試験数を比較して、次のA及びBの場合についてそれぞれの式で摩擦ピンホール発生距離を算出した。
A;全ての試験で、穴が開かなかった試験数が穴が開いた試験数以上の場合
摩擦ピンホール発生距離=中央値+500×(Σ(係数×穴が開かなかった試験数)/穴が開かなかった試験数)+1/2)
B:全ての試験で、穴が開かなかった試験数が穴が開いた試験数未満の場合
摩擦ピンホール発生距離=中央値+500×(Σ(係数×穴が開いた試験数)/穴が開いた試験数)-1/2)
(10)フィルムの熱収縮率
試験温度160℃、加熱時間10分間とした以外は、JIS C2318に記載の寸法変化試験法に準じて下記式によって熱収縮率を測定した。
熱収縮率=[(処理前の長さ-処理後の長さ)/処理前の長さ]×100(%)
試験温度160℃、加熱時間10分間とした以外は、JIS C2318に記載の寸法変化試験法に準じて下記式によって熱収縮率を測定した。
熱収縮率=[(処理前の長さ-処理後の長さ)/処理前の長さ]×100(%)
(11)ポリエチレン系シーラントとのラミネート強度
耐屈曲ピンホール性評価の説明に記載した方法と同様にして作製したラミネートフィルムを幅15mm×長さ200mmの短冊状に切断し、ラミネートフィルムの一端をポリアミドフィルムと線状低密度ポリエチレンフィルムとの界面で剥離し、(株式会社島津製作所製、オートグラフ)を用い、温度23℃、相対湿度50%、引張り速度200mm/分、剥離角度90°の条件下でラミネート強度をMD方向とTD方向にそれぞれ3回測定しその平均値で評価した。
耐屈曲ピンホール性評価の説明に記載した方法と同様にして作製したラミネートフィルムを幅15mm×長さ200mmの短冊状に切断し、ラミネートフィルムの一端をポリアミドフィルムと線状低密度ポリエチレンフィルムとの界面で剥離し、(株式会社島津製作所製、オートグラフ)を用い、温度23℃、相対湿度50%、引張り速度200mm/分、剥離角度90°の条件下でラミネート強度をMD方向とTD方向にそれぞれ3回測定しその平均値で評価した。
(12)耐水ラミネート強度(水付着条件下でのラミネート強度)
(11)のラミネート強度を測定する際に、上記短冊状ラミネートフィルムの剥離界面に水をスポイトで垂らしながらラミネート強度を測定した。MD方向とTD方向にそれぞれ3回測定し平均値で評価した。
(11)のラミネート強度を測定する際に、上記短冊状ラミネートフィルムの剥離界面に水をスポイトで垂らしながらラミネート強度を測定した。MD方向とTD方向にそれぞれ3回測定し平均値で評価した。
(13)原料ポリアミドの相対粘度
0.25gのポリアミドを25mlのメスフラスコ中で1.0g/dlの濃度になるように96%硫酸で溶解したポリアミド溶液を20℃にて相対粘度を測定した。
(14)原料ポリアドの融点
JIS K7121に準じてセイコーインスルメンツ社製、SSC5200型示差走査熱量測定器を用いて、窒素雰囲気中で、試料重量:10mg、昇温開始温度:30℃、昇温速度:20℃/分で測定し、吸熱ピーク温度(Tmp)を融点として求めた。
0.25gのポリアミドを25mlのメスフラスコ中で1.0g/dlの濃度になるように96%硫酸で溶解したポリアミド溶液を20℃にて相対粘度を測定した。
(14)原料ポリアドの融点
JIS K7121に準じてセイコーインスルメンツ社製、SSC5200型示差走査熱量測定器を用いて、窒素雰囲気中で、試料重量:10mg、昇温開始温度:30℃、昇温速度:20℃/分で測定し、吸熱ピーク温度(Tmp)を融点として求めた。
(15)接着性改質層の塗布量
易接着性ポリアミドフィルムを10cm×10cmの面積に切り出し、フィルムの接着性改質層面をメチルエチルケトン/トルエン=1/1の混合有機溶剤を染み込ませた布で拭き取り、拭き取り前後の重量を精密天秤(島津製作所社製AUW120D)で測定した。測定した重量差から平方メートル当たりに換算し、塗布量(g/m2 )を算出した。
易接着性ポリアミドフィルムを10cm×10cmの面積に切り出し、フィルムの接着性改質層面をメチルエチルケトン/トルエン=1/1の混合有機溶剤を染み込ませた布で拭き取り、拭き取り前後の重量を精密天秤(島津製作所社製AUW120D)で測定した。測定した重量差から平方メートル当たりに換算し、塗布量(g/m2 )を算出した。
[石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)]
石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)としては、東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃のポリアミド6を使用した。
[ケミカルリサイクルしたポリアミド6(a-2)の製造]
廃材から回収したポリアミド6繊維と、解重合触媒である75質量%のリン酸水溶液を解重合装置に仕込み、窒素雰囲気下で260℃まで加熱した。過熱水蒸気を解重合装置へ吹き込みながら反応を開始し、解重合装置から連続的に留出するε-カプロラクタム・水蒸気を冷却して、ε-カプロラクタム留出液を回収した。回収した留出液をエバポレーターで濃縮し得られたε-カプロラクタムを再重合してケミカルリサイクルポリアミド6を得た。ポリアミド6(a-2)の相対粘度は、2.7、融点は221℃であった。
石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)としては、東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃のポリアミド6を使用した。
[ケミカルリサイクルしたポリアミド6(a-2)の製造]
廃材から回収したポリアミド6繊維と、解重合触媒である75質量%のリン酸水溶液を解重合装置に仕込み、窒素雰囲気下で260℃まで加熱した。過熱水蒸気を解重合装置へ吹き込みながら反応を開始し、解重合装置から連続的に留出するε-カプロラクタム・水蒸気を冷却して、ε-カプロラクタム留出液を回収した。回収した留出液をエバポレーターで濃縮し得られたε-カプロラクタムを再重合してケミカルリサイクルポリアミド6を得た。ポリアミド6(a-2)の相対粘度は、2.7、融点は221℃であった。
[メカニカルリサイクルしたポリアミド6(a-3)の製造]
後述する実施例1で示した方法により得られた延伸フィルムから出た規格外フィルムおよび切断端材(耳トリム)として発生した屑材を回収・粉砕し、シリンダー温度270℃の押出機で混練り、ペレット化させた後、100℃、減圧下で乾燥してメカニカルリサイクルしたポリアミド6を得た。ポリアミド6(a-3)の相対粘度は2.6、融点は221℃であった。
後述する実施例1で示した方法により得られた延伸フィルムから出た規格外フィルムおよび切断端材(耳トリム)として発生した屑材を回収・粉砕し、シリンダー温度270℃の押出機で混練り、ペレット化させた後、100℃、減圧下で乾燥してメカニカルリサイクルしたポリアミド6を得た。ポリアミド6(a-3)の相対粘度は2.6、融点は221℃であった。
(実施例1)
押出機1台と380mm巾の単層Tダイよりなる装置を使用し、Tダイから下記の樹脂組成物の溶融樹脂をフィルム状に押出し、20℃に温調した冷却ロールにキャストし静電密着させて厚み200μmの未延伸フィルムを得た。
樹脂組成物はポリアミドA(ポリアミド6、東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃)85質量部、及びポリアミドBが5.0質量部、多孔質シリカ微粒子(富士シリシア化学株式会社製、平均粒子径2.0μm、細孔容積1.6ml/g)0.45質量部及び脂肪酸ビスアマイド(共栄社化学株式会社製エチエンビスステアリン酸アミド)0.15質量部からなるポリアミド樹脂組成物である。
なお、二軸延伸ポリアミドフィルムの厚みは、合計厚みが15μmになるように押出し機の吐出量を調整した。
得られた未延伸フィルムを、ロール式延伸機に導き、ロールの周速差を利用して、80℃でMD方向に1.73倍延伸した後、70℃でさらに1.85倍延伸した。引き続き、この一軸延伸フィルムにロールコーターで下記の塗布液(A)を塗布した後、70℃の温風で乾燥させつつ、連続的にテンター式延伸機に導き、110℃で予熱した後、TD方向に120℃で1.2倍、130℃で1.7倍、160℃で2.0倍延伸して、218℃で熱固定処理した後、218℃で7%緩和処理を行い、ついで線状低密度ポリエチレンフィルムとドライラミネートする側の表面をコロナ放電処理して易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示した。
押出機1台と380mm巾の単層Tダイよりなる装置を使用し、Tダイから下記の樹脂組成物の溶融樹脂をフィルム状に押出し、20℃に温調した冷却ロールにキャストし静電密着させて厚み200μmの未延伸フィルムを得た。
樹脂組成物はポリアミドA(ポリアミド6、東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃)85質量部、及びポリアミドBが5.0質量部、多孔質シリカ微粒子(富士シリシア化学株式会社製、平均粒子径2.0μm、細孔容積1.6ml/g)0.45質量部及び脂肪酸ビスアマイド(共栄社化学株式会社製エチエンビスステアリン酸アミド)0.15質量部からなるポリアミド樹脂組成物である。
なお、二軸延伸ポリアミドフィルムの厚みは、合計厚みが15μmになるように押出し機の吐出量を調整した。
得られた未延伸フィルムを、ロール式延伸機に導き、ロールの周速差を利用して、80℃でMD方向に1.73倍延伸した後、70℃でさらに1.85倍延伸した。引き続き、この一軸延伸フィルムにロールコーターで下記の塗布液(A)を塗布した後、70℃の温風で乾燥させつつ、連続的にテンター式延伸機に導き、110℃で予熱した後、TD方向に120℃で1.2倍、130℃で1.7倍、160℃で2.0倍延伸して、218℃で熱固定処理した後、218℃で7%緩和処理を行い、ついで線状低密度ポリエチレンフィルムとドライラミネートする側の表面をコロナ放電処理して易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示した。
[塗布液(A):アクリルグラフト共重合ポリエステルの水系分散体]
攪拌機、温度計および部分還流式冷却器を具備したステンレススチール製オートクレーブにジメチルテレフタレート466質量部、ジメチルイソフタレート466質量部、ネオペンチルグリコール401質量部、エチレングリコール443質量部、およびテトラ-n-ブチルチタネート0.52質量部を仕込み、160~220℃で4時間かけてエステル交換反応を行った。次いでフマール酸23質量部を加えて200℃から220℃まで1時間かけて昇温し、エステル化反応を行った。次いで255℃まで昇温し、反応系を徐々に減圧したのち0.2mmHgの減圧下で1時間30分攪拌しながら反応させてポリエステルを得た。得られたポリエステルは淡黄色透明で、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量は12000であった。NMR測定等により得られた組成は次の通りであった。
・ジカルボン酸成分
テレフタル酸 48モル%
イソフタル酸 48モル%
フマル酸 4モル%
・ジオール成分
ネオペンチルグリコール 50モル%
エチレングリコール 50モル%
攪拌器、温度計、還流装置と定量滴下装置を備えた反応器に、上記ポリエステル樹脂75質量部とメチルエチルケトン56質量部とイソプロピルアルコール19質量部とを入れ65℃で加熱、攪拌し樹脂を溶解した。樹脂が完溶した後、メタクリル酸17.5質量部とアクリル酸エチル7.5質量部の混合物と、アゾビスジメチルバレロニトリル1.2質量部とを25質量部のメチルエチルケトンに溶解した溶液を0.2ml/分でポリエステル溶液中に滴下し、滴下終了後さらに2時間攪拌を続けた。反応溶液から分析用のサンプリング(5g)を行った後、水300質量部とトリエチルアミン25質量部を反応溶液に加え、1時間攪拌してグラフト化ポリエステルの分散体を調整した。その後、得られた分散体の温度を100℃に上げ、メチルエチルケトン、イソプロピルアルコール、過剰のトリエチルアミンを蒸留により溜去して共重合ポリエステル水系分散体を得た。
攪拌機、温度計および部分還流式冷却器を具備したステンレススチール製オートクレーブにジメチルテレフタレート466質量部、ジメチルイソフタレート466質量部、ネオペンチルグリコール401質量部、エチレングリコール443質量部、およびテトラ-n-ブチルチタネート0.52質量部を仕込み、160~220℃で4時間かけてエステル交換反応を行った。次いでフマール酸23質量部を加えて200℃から220℃まで1時間かけて昇温し、エステル化反応を行った。次いで255℃まで昇温し、反応系を徐々に減圧したのち0.2mmHgの減圧下で1時間30分攪拌しながら反応させてポリエステルを得た。得られたポリエステルは淡黄色透明で、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量は12000であった。NMR測定等により得られた組成は次の通りであった。
・ジカルボン酸成分
テレフタル酸 48モル%
イソフタル酸 48モル%
フマル酸 4モル%
・ジオール成分
ネオペンチルグリコール 50モル%
エチレングリコール 50モル%
攪拌器、温度計、還流装置と定量滴下装置を備えた反応器に、上記ポリエステル樹脂75質量部とメチルエチルケトン56質量部とイソプロピルアルコール19質量部とを入れ65℃で加熱、攪拌し樹脂を溶解した。樹脂が完溶した後、メタクリル酸17.5質量部とアクリル酸エチル7.5質量部の混合物と、アゾビスジメチルバレロニトリル1.2質量部とを25質量部のメチルエチルケトンに溶解した溶液を0.2ml/分でポリエステル溶液中に滴下し、滴下終了後さらに2時間攪拌を続けた。反応溶液から分析用のサンプリング(5g)を行った後、水300質量部とトリエチルアミン25質量部を反応溶液に加え、1時間攪拌してグラフト化ポリエステルの分散体を調整した。その後、得られた分散体の温度を100℃に上げ、メチルエチルケトン、イソプロピルアルコール、過剰のトリエチルアミンを蒸留により溜去して共重合ポリエステル水系分散体を得た。
得られた分散体は、白色で平均粒子径300nm、25℃におけるB型粘度は50センチポワズであった。この分散体5gに重水1.25gを添加して固形分濃度を20質量%とした後、DSSを加えて、125MHz13C-NMRを測定した。ポリエステル主鎖のカルボニル炭素のシグナル(160-175ppm)の半値幅は∞(シグナルが検出されない)であり、グラフト部分のメタクリル酸のカルボニル炭素のシグナル(181-186ppm)の半値幅は110Hzであった。グラフト化反応終了時点でサンプリングした溶液を100℃で8時間、真空下で乾燥を行い、その固形分について酸価の測定、ポリエステルのグラフト効率の測定(NMRの測定)、および加水分解によるグラフト部分の分子量の測定を行った。固形分の酸価は2300eq./106 gであった。1H-NMRの測定では、フマル酸由来のシグナル(δ=6.8-6.9ppm、doublet)が全く検出されなかったことから、ポリエステルのグラフト効率は100%であることを確認した。グラフト部分の分子量は、重量平均分子量10000であった。
しかる後、上記の如く得られた水系分散体を、固形分濃度5質量%になるように水で希釈して塗布液(A)を得た。
しかる後、上記の如く得られた水系分散体を、固形分濃度5質量%になるように水で希釈して塗布液(A)を得た。
(実施例2~7)
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表2のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示した。
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表2のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示した。
ただし実施例7においては、塗布液として下記塗布液(B):ポリウレタン樹脂の水系分散体を用いた。
[塗布液(B):ポリウレタン樹脂の水系分散体]
(A)ポリウレタンおよび水系分散液の調製;ジカルボン酸成分としてアジピン酸を;そしてグリコール成分として1、4-ブタンジオール60モル%(グリコール成分の)、およびビスフェノールAのプロピレンオキサイド(1モル)付加物40モル%を用いて、Tgが-5℃のポリエステル(ポリエステルポリオール)を得た。このポリエステルにトルエンジイソシアネートを作用させてウレタンポリマーを得た。これをプレポリマーとし、1、6-ヘキサンジオールを作用させて鎖延長すると共にアミノカルボン酸塩を末端に反応させ、水不溶性でかつ水分散性のポリウレタンを得た。これを撹拌しながら熱水中に分散させ、25%水系分散液を得た。
上記ポリウレタンの水系分散液を固形分が5質量%になるように、イオン交換水およびイソプロピルアルコールの等量混合液中に加え希釈して塗布液(B)を得た。
[塗布液(B):ポリウレタン樹脂の水系分散体]
(A)ポリウレタンおよび水系分散液の調製;ジカルボン酸成分としてアジピン酸を;そしてグリコール成分として1、4-ブタンジオール60モル%(グリコール成分の)、およびビスフェノールAのプロピレンオキサイド(1モル)付加物40モル%を用いて、Tgが-5℃のポリエステル(ポリエステルポリオール)を得た。このポリエステルにトルエンジイソシアネートを作用させてウレタンポリマーを得た。これをプレポリマーとし、1、6-ヘキサンジオールを作用させて鎖延長すると共にアミノカルボン酸塩を末端に反応させ、水不溶性でかつ水分散性のポリウレタンを得た。これを撹拌しながら熱水中に分散させ、25%水系分散液を得た。
上記ポリウレタンの水系分散液を固形分が5質量%になるように、イオン交換水およびイソプロピルアルコールの等量混合液中に加え希釈して塗布液(B)を得た。
(実施例8)
実施例8においては、以下の同時二軸延伸方法を用いて易接着性ポリアミドフィルムを得た。
押出機1台と380mm巾の単層Tダイよりなる装置を使用し、Tダイから実施例4と同じ樹脂組成物の溶融樹脂をフィルム状に押出し、20℃に温調した冷却ロールにキャストし静電密着させて厚み160μmのシートを得た。得られたシートを50℃に調整した温水槽に送り2分間の浸水処理を施して水分率約4%に調整した。このシートの幅方向の端部をテンター式同時二軸延伸機のクリップに保持させ、180℃で縦横両軸方向に3.3倍に延伸した後、210℃で熱固定処理し、さらに210℃で5%横方向に緩和処理を行い、ついで線状低密度ポリエチレンフィルムとドライラミネートする側の表面をコロナ放電処理して易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示した。
実施例8においては、以下の同時二軸延伸方法を用いて易接着性ポリアミドフィルムを得た。
押出機1台と380mm巾の単層Tダイよりなる装置を使用し、Tダイから実施例4と同じ樹脂組成物の溶融樹脂をフィルム状に押出し、20℃に温調した冷却ロールにキャストし静電密着させて厚み160μmのシートを得た。得られたシートを50℃に調整した温水槽に送り2分間の浸水処理を施して水分率約4%に調整した。このシートの幅方向の端部をテンター式同時二軸延伸機のクリップに保持させ、180℃で縦横両軸方向に3.3倍に延伸した後、210℃で熱固定処理し、さらに210℃で5%横方向に緩和処理を行い、ついで線状低密度ポリエチレンフィルムとドライラミネートする側の表面をコロナ放電処理して易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示した。
(比較例1)
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表2のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)のみを原料として使用した接着改質層を持たない二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表2のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)のみを原料として使用した接着改質層を持たない二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
表2に示したとおり、実施例に示したケミカルリサイクルしたポリアミド6(a-2)を使用した易接着性ポリアミドフィルムまたはケミカルリサイクルしたポリアミド6(a-2)とメカニカルリサイクルしたポリアミド6(a-3)を使用した易接着性ポリアミドフィルムは、耐衝撃性や突刺し強度、耐屈曲ピンホール性のいずれの特性も良好であった。また、ヘイズが低く透明性が良好で、シーラントフィルムとのラミネート強度も高く、特に耐水ラミネート強度も高く、包装用フィルムとして優れていた。
一方、比較例1のリサイクルしていない石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)のみを原料として使用した接着改質層を持たない二軸延伸ポリアミドフィルムは、実施例と同等の衝撃強度や突刺し強度を持った二軸延伸ポリアミドフィルムを得ることができたが、ラミネート強度と耐水ラミネート強度が弱く、液体スープ、水物用の袋や重い物の包装用には適していなかった。
一方、比較例1のリサイクルしていない石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)のみを原料として使用した接着改質層を持たない二軸延伸ポリアミドフィルムは、実施例と同等の衝撃強度や突刺し強度を持った二軸延伸ポリアミドフィルムを得ることができたが、ラミネート強度と耐水ラミネート強度が弱く、液体スープ、水物用の袋や重い物の包装用には適していなかった。
(実施例9)
押出機2台と380mm巾の共押出Tダイよりなる装置を使用し、フィードブロック法でB層/A層/B層の構成で積層してTダイから溶融樹脂をフィルム状に押出し、20℃に温調した冷却ロールにキャストし静電密着させて厚み200μmの未延伸フィルムを得た。
A層とB層の樹脂組成物は以下のとおりである。
A層を構成する樹脂組成物:ポリアミド樹脂(a-1)としてポリアミド6(東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃)95質量部、及びポリアミド樹脂(a-2)5質量部からなるポリアミド樹脂組成物。
B層を構成する樹脂組成物:ポリアミド樹脂(a-1)としてポリアミド6(東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃)95質量部、及びポリアミド樹脂(a-2)5.0質量部、多孔質シリカ微粒子(富士シリシア化学株式会社製、平均粒子径2.0μm、細孔容積1.6ml/g)0.45質量部及び脂肪酸ビスアマイド(共栄社化学株式会社製エチエンビスステアリン酸アミド)0.15質量部からなる樹脂組成物。
押出機2台と380mm巾の共押出Tダイよりなる装置を使用し、フィードブロック法でB層/A層/B層の構成で積層してTダイから溶融樹脂をフィルム状に押出し、20℃に温調した冷却ロールにキャストし静電密着させて厚み200μmの未延伸フィルムを得た。
A層とB層の樹脂組成物は以下のとおりである。
A層を構成する樹脂組成物:ポリアミド樹脂(a-1)としてポリアミド6(東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃)95質量部、及びポリアミド樹脂(a-2)5質量部からなるポリアミド樹脂組成物。
B層を構成する樹脂組成物:ポリアミド樹脂(a-1)としてポリアミド6(東洋紡株式会社製、相対粘度2.8、融点220℃)95質量部、及びポリアミド樹脂(a-2)5.0質量部、多孔質シリカ微粒子(富士シリシア化学株式会社製、平均粒子径2.0μm、細孔容積1.6ml/g)0.45質量部及び脂肪酸ビスアマイド(共栄社化学株式会社製エチエンビスステアリン酸アミド)0.15質量部からなる樹脂組成物。
なお、二軸延伸ポリアミドフィルムの厚みは、合計厚みが15μm、基材層(A層)の厚みが12μm、表裏の表層(B層)の厚みがそれぞれ1.5μmずつになるように、フィードブロックの構成と押出し機の吐出量を調整した。
得られた未延伸フィルムを、ロール式延伸機に導き、ロールの周速差を利用して、80℃でMD方向に1.73倍延伸した後、70℃でさらに1.85倍延伸した。引き続き、この一軸延伸フィルムにロールコーターで下記の塗布液(A)を塗布した後、70℃の温風で乾燥させつつ、連続的にテンター式延伸機に導き、110℃で予熱した後、TD方向に120℃で1.2倍、130℃で1.7倍、160℃で2.0倍延伸して、218℃で熱固定処理した後、218℃で7%緩和処理を行い、ついで線状低密度ポリエチレンフィルムとドライラミネートする側の表面をコロナ放電処理して易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表3に示した。
得られた未延伸フィルムを、ロール式延伸機に導き、ロールの周速差を利用して、80℃でMD方向に1.73倍延伸した後、70℃でさらに1.85倍延伸した。引き続き、この一軸延伸フィルムにロールコーターで下記の塗布液(A)を塗布した後、70℃の温風で乾燥させつつ、連続的にテンター式延伸機に導き、110℃で予熱した後、TD方向に120℃で1.2倍、130℃で1.7倍、160℃で2.0倍延伸して、218℃で熱固定処理した後、218℃で7%緩和処理を行い、ついで線状低密度ポリエチレンフィルムとドライラミネートする側の表面をコロナ放電処理して易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表3に示した。
(実施例10~17)
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表3のように変更した以外は、実施例9と同様の方法で易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表3に示した。
ただし、実施例16においては、塗布液として実施例7と同じく塗布液(B):ポリウレタン樹脂の水系分散体を用いた。
また、実施例17においては、実施例8と同じく同時二軸延伸法を用いて、易接着性ポリアミドフィルムを得た。
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表3のように変更した以外は、実施例9と同様の方法で易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表3に示した。
ただし、実施例16においては、塗布液として実施例7と同じく塗布液(B):ポリウレタン樹脂の水系分散体を用いた。
また、実施例17においては、実施例8と同じく同時二軸延伸法を用いて、易接着性ポリアミドフィルムを得た。
(比較例1)
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表3のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)のみを原料として使用した接着改質層を持たない二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表3のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)のみを原料として使用した接着改質層を持たない二軸延伸ポリアミドフィルムを得た。
(参考例1、2)
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表3のように変更した以外は、実施例9と同様の方法で、表面層(B層)にメカニカルリサイクルしたポリアミド6(a-3)を多く配合した易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表3に示した。
ポリアミド樹脂組成物、延伸倍率、熱固定温度などの製膜条件を表3のように変更した以外は、実施例9と同様の方法で、表面層(B層)にメカニカルリサイクルしたポリアミド6(a-3)を多く配合した易接着性ポリアミドフィルムを得た。得られた易接着性ポリアミドフィルムの評価結果を表3に示した。
表3に示したとおり、実施例に示したケミカルリサイクルしたポリアミド6(a-2)を使用した易接着性ポリアミドフィルムまたはケミカルリサイクルしたポリアミド6(a-2)とメカニカルリサイクルしたポリアミド6(a-3)を使用した易接着性ポリアミドフィルムは、耐衝撃性や突刺し強度、耐屈曲ピンホール性のいずれの特性も良好であった。また、ヘイズが低く透明性が良好で、シーラントフィルムとのラミネート強度も高く、特に耐水ラミネート強度も高く、包装用フィルムとして優れていた。
一方、比較例2のリサイクルしていない石油化学由来の原料から新たに重合したポリアミド6(a-1)のみを原料として使用した接着改質層を持たない二軸延伸ポリアミドフィルムは、実施例と同等の衝撃強度や突刺し強度を持った二軸延伸ポリアミドフィルムを得ることができたが、ラミネート強度と耐水ラミネート強度が弱く、液体スープ、水物用の袋や重い物の包装用には適していなかった。
なお、参考例1及び2では表面層(B層)にメカニカルリサイクルしたポリアミド6を多く使用した。この場合、実施例8~15の表面層のメカニカルリサイクルしたポリアミド6の含有量が10質量%以下のフィルムに比べて、透明性(ヘイズ)と耐摩擦ピンホール性が劣っていた。
(実施例18)
実施例12で作製した易接着性ポリアミドフィルムを使用して以下の(1)~(9)の構成の積層体を作製し、(1)~(9)の積層体を使用して三方シールタイプ及びピロータイプの包装袋を作製した。外観が良好で落下衝撃テストで破れにくい包装袋を作製できた。
(1)易接着性ポリアミドフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(2)易接着性ポリアミドフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
(3)二軸延伸PETフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
(4)二軸延伸PETフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(5)易接着性ポリアミドフィルム層/無機薄膜層/無機薄膜保護層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(6)直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/アンカーコート層/無機薄膜層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(7)直鎖状低密度ポリエチレンフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/無機薄膜層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルム層/低密度ポリエチレン/紙/低密度ポリエチレン/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層
(8)易接着性ポリアミドフィルム層/無機薄膜層/無機薄膜保護層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
(9)二軸延伸PETフィルム層/無機薄膜層/無機薄膜保護層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/イージーピールタイプ無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
実施例12で作製した易接着性ポリアミドフィルムを使用して以下の(1)~(9)の構成の積層体を作製し、(1)~(9)の積層体を使用して三方シールタイプ及びピロータイプの包装袋を作製した。外観が良好で落下衝撃テストで破れにくい包装袋を作製できた。
(1)易接着性ポリアミドフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(2)易接着性ポリアミドフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
(3)二軸延伸PETフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
(4)二軸延伸PETフィルム層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(5)易接着性ポリアミドフィルム層/無機薄膜層/無機薄膜保護層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(6)直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/アンカーコート層/無機薄膜層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層。
(7)直鎖状低密度ポリエチレンフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/無機薄膜層/ポリウレタン系接着剤層/直鎖状低密度ポリエチレンフィルム層/低密度ポリエチレン/紙/低密度ポリエチレン/直鎖状低密度ポリエチレンフィルムシーラント層
(8)易接着性ポリアミドフィルム層/無機薄膜層/無機薄膜保護層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
(9)二軸延伸PETフィルム層/無機薄膜層/無機薄膜保護層/印刷層/ポリウレタン系接着剤層/易接着性ポリアミドフィルム層/ポリウレタン系接着剤層/イージーピールタイプ無延伸ポリプロピレンフィルムシーラント層。
本発明の易接着性ポリアミドフィルムは、耐衝撃性及び耐屈曲ピンホール性と耐摩擦ピンホール性が同時に優れていることから、食品包装等の包装材料の用途に好適に用いることができる。また、耐水ラミネート強度が強いので、液体スープ袋や水物用袋に使用しても袋の破れの少ない包装袋が提供でき、ボイル処理やレトルト処理に使用しても袋の破れの少ない包装袋が提供できる。更に、廃棄ポリアミド製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を用いることで、環境負荷の低減に寄与することができる。また、メカニカルリサイクルしたポリアミド6を原料にブレンドすることによって、より環境負荷低減が可能な易接着性ポリアミドフィルムを提供できる。
Claims (9)
- ポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂からなり、前記ポリアミド6のうち4~90質量%がケミカルリサイクルしたポリアミド6である二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に固形分として塗布量が0.01~3g/m2 のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及び/又はポリアクリル樹脂のいずれかの樹脂からなる接着改質層を有することを特徴とする易接着性ポリアミドフィルム。
- 二軸延伸ポリアミドフィルムが、メカニカルリサイクルしたポリアミド6を5~60質量%含むことを特徴とする請求項1に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
- 基材層(A層)の少なくとも片面に表面層(B層)が積層された二軸延伸ポリアミドフィルムの少なくとも片面に接着改質層(C)が積層された易接着性ポリアミドフィルムであって、基材層(A層)及び接着改質層(C)は前記の二軸延伸ポリアミドフィルム及び接着改質層であり、B層がポリアミド6を70質量%以上含むポリアミド樹脂組成物からなることを特徴とする易接着性ポリアミドフィルム。
- 基材層(A層)がメカニカルリサイクルしたポリアミド6を5~80質量%含有し、表面層(B層)がメカニカルリサイクルしたポリアミド6を0~30質量%含むことを特徴とする請求項3に記載の易接着性ポリアミドフィルム
- 易接着性ポリアミドフィルムが下記の(a)~(c)を満足することを特徴とする前記請求項1~4いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
(a)突刺し強度が0.65N/μm以上、
(b)衝撃強度が0.9J/15μm以上。
(c)耐摩擦ピンホールテストでピンホール発生までの距離が2900cm以上。 - 易接着性ポリアミドフィルムが下記の(d)及び(e)を満足することを特徴とする前記請求項1~5いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
(d)ヘイズが2.6%以下、
(e)動摩擦係数が1.0以下。 - ポリエチレン系シーラントフィルムと貼り合わせた後の耐水ラミネート強度が4.0N/15mm以上であることを特徴とする請求項1~6いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルム。
- 請求項1~7いずれか1項に記載の易接着性ポリアミドフィルムにシーラントフィルムを積層した積層フィルム。
- 請求項8に記載された積層フィルムを用いた包装袋。
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