JP3314820B2

JP3314820B2 - ガス遮断性空洞含有ポリエステル系フィルム

Info

Publication number: JP3314820B2
Application number: JP16756492A
Authority: JP
Inventors: 敦多賀; 勝也伊藤
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH068386A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラベル、ポスター、記
録紙、包装材料などに用いる際、表面剥離強度や隠ぺい
性、白色性などが改良されたフィルム内部に微細な空洞
を多量に含有し、良好なガスバリアー性を有するポリエ
ステルフィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂を主原料とした紙代替物である
合成紙は、天然紙に比べて、耐水性、吸湿寸法安定性、
表面安定性、印刷の光沢性と鮮明性、機械的強度などに
優れている。近年、これらの長所を活かした用途展開が
進められている。ポリエステルを主原料とした紙と類似
した機能を有するフィルムを得る方法として、微細な空
洞をフィルム内部に多量に含有させる方法には、フィル
ム自体を軽量化できる点や適度な柔軟性を付与できて、
鮮明な印刷や転写が可能になるという利点がある。

【０００３】微細な空洞をフィルム内部に生成させる方
法として、従来、ポリエステルと相溶しないポリマーを
押出機で溶融混練し、ポリエステル中に該ポリマーを微
粒子に分散させたシートを得て更に該シートを延伸する
ことによって微粒子の周囲に空洞を発生させる方法が開
示されている。空洞のために用いられるポリエステルに
非相溶のポリマー（以下、空洞発現剤と呼ぶ）として
は、ポリオレフィン系樹脂（たとえば特開昭４９−１３
４７５５号公報）やポリスチレン系樹脂（たとえば特公
昭４９−２０１６号公報、特公昭５４−２９５５０号公
報）が好ましい。

【０００４】これまでの空洞含有ポリエステル系フィル
ムは、軽量性、隠ぺい性、腰が強いなどの優れた性質が
あったが、良好なガスバリア性を有する空洞含有ポリエ
ステル系フィルムはなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の欠
点、即ち、空洞の分布を適性化することによって、印刷
や印字、複写などが鮮明でかつ耐久性があり、隠ぺい性
や白色性、表面強度に優れ、かつ良好なガスバリアー性
を有する基材を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ポリエ
ステルに該ポリエステルに非相溶の熱可塑性樹脂が混合
された重合体混合物を少なくとも１軸に配向することに
より作られる微細な空洞を含有するポリエステル層
（Ａ）の少なくとも片面に、熱可塑性樹脂からなる層
（Ｂ）を設けた空洞含有ポリエステル系フィルム（Ｃ）
に、さらに、その少なくとも片面に有機物かつ／または
無機物からなるガスバリア層を設けたガス遮断性空洞含
有ポリエステルフィルムであって、該Ａ層の表面から３
μｍまでに含まれる空洞含有率が８体積％以下であり、
かつフィルム（Ｃ）全体の平均空洞含有率が１０体積％
以上５０体積％以下であることを特徴とするガス遮断性
空洞含有ポリエステルフィルムに関する。

【０００７】本発明の該ポリエステルと該ポリエステル
に非相溶性の熱可塑性樹脂を混合させた重合体混合物
は、たとえば、各樹脂のチップを混合し押出機内で溶融
混練した後、押出して固化することによって得られる方
法や、あらかじめ混練機によって両樹脂を混練したもの
を更に押出機より溶融押出して固化する方法や、ポリエ
ステルの重合工程においてポリエステルに非相溶性の熱
可塑性樹脂を添加し、かくはん分散して得たチップを溶
融押出して固化する方法などによっても得られる。

【０００８】該重合体混合物には、用途に応じて着色
剤、耐光剤、蛍光剤、帯電防止剤などを添加することも
可能である。得られた重合体混合物は、更に速度差をも
ったロール間での延伸（ロール延伸）やクリップに把持
して拡げていくことによる延伸（テンター延伸）や空気
圧によって拡げることによる延伸（インフレーション延
伸）などによって少なくとも１軸に配向処理する。配向
処理することにより、ポリエステルと空洞発現剤の界面
で剥離が起こり空洞が発現する。

【０００９】したがってポリエステルに混合させる該ポ
リエステルに非相溶性の熱可塑性樹脂の量は、目的とす
る空洞の量によって異なってくるが、重合体混合物全体
に対して３重量％〜３５重量％が好ましい。３重量％未
満では、空洞の生成量を多くすることに限界があり、目
的の柔軟性や軽量性や描画性が得られない。逆に、４０
重量％以上では、ポリエステルフィルムの持つ耐熱性や
強度が著しく損なわれる。

【００１０】表層のみ空洞の量を少なくするためには、
該重合体混合物中の該熱可塑性樹脂の分散粒子を表層付
近の方が中央部付近より細かくする方法が有効であり、
該ポリエステルと該熱可塑性樹脂の溶融粘度特性や押出
機より溶融押しだしするときの条件を選ぶことによって
得られる。該重合体混合物を配向処理する条件は、空洞
の生成と密接に関係する。したがって本目的を達成する
ための条件はたとえば、もっとも一般的に行われている
逐次２軸延伸工程を例に挙げると、該重合体混合物の連
続シートを長手方向にロール延伸した後に、幅方向にテ
ンター延伸する逐次２軸延伸法の場合以下のようにな
る。ロール延伸においては多数の空洞を発生させるため
温度をポリエステルの２軸延伸温度＋３０℃以下、倍率
を１．２〜５倍とするのが好ましい。テンター延伸にお
いては破断せずに安定製膜するため温度を８０〜１４０
℃、倍率を１．２〜５倍とするのが好ましい。

【００１１】延伸配向処理した空洞含有フィルムは、１
３０度以上好ましくは１８０度以上で熱固定を行うと高
温での寸法安定性を向上させることができる。本発明に
おいては、表層と中心層を積層したいわゆる複合フィル
ムとしなければならない。その方法は特に限定されるも
のではない。しかし生産性を考慮すると、表層と中心層
の原料は別々の押出機から押出し、１つのダイスに導き
未延伸シートを得た後、少なくとも１軸に配向させる、
いわゆる共押出法による積層がもっとも好ましい。

【００１２】かくして得られた空洞含有ポリエステル系
フィルムは、Ａ層の表面から深さ３μｍまでの層に含ま
れる空洞含有率が８体積％以下であり、かつ全体層の平
均空洞率が１０体積％以上であることが必要である。熱
可塑性樹脂Ｂ層を設けない、またはＡ層の表面から深さ
３μｍまでの表層に含まれる空洞が８体積％より多い場
合は、特に表面強度の良好なものが得られない。また空
洞率が８体積％以下であってもＡ層の表層部の厚みが３
μｍよりも薄い場合も、特に表面強度の良好なものが得
られない。フィルム全体層の平均空洞率が１０体積％よ
り少ない場合は、空洞含有ポリエステル系フィルム特有
の柔軟性が不十分となり、また描画性、クッション性も
不足する。

【００１３】本発明においては上述のフィルムの少なく
とも片面にガスバリア層を設けることによりガス遮断性
をもたせることができる。ガスバリア層としては塩化ビ
ニリデン、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合
体、塩化ビニリデン−アクリル酸共重合体、塩化ビニリ
デン−アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニリデン−
ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体などに例示されるもの
を少なくとも１種類以上塗布する方法、これらの樹脂を
共押出法や貼り合わせなどにより積層フィルムとする方
法、二酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化チタン、酸化
アルミニウムなどの無機物を蒸着する方法など公知の方
法（たとえば特開昭４８−３７４８０号、同５２−９８
０７４号公報）を用いることが可能であり限定されるも
のではない。

【００１４】

【作用】本発明において、ポリエステルを用いるのは、
該空洞含有ポリエステルフィルムの耐熱性や機械的強度
を満足させるためである。本発明において、ポリエステ
ルに該ポリエステルに非相溶性の熱可塑性樹脂を混合
し、重合体混合物を得るのは、ポリエステル中に該ポリ
エステルに非相溶性の熱可塑性樹脂の微細な粒子を分散
させて、次の配向処理によって生じる空洞の核を作るた
めである。

【００１５】本発明において熱可塑性樹脂Ｂ層を設けか
つＡ層の表層部３μｍに含まれる空洞の量を空洞率８体
積％以下にするのは、より表面強度が強くなるためであ
る。一方、全体層の平均空洞含有率を１０体積％以上に
するのは、適度な描画性とクッション性をもたすためで
ある。本発明においてガスバリア層を設けるのは、気体
遮断性を良好にするためである。

【００１６】かくして得られた空洞含有ポリエステルフ
ィルムは特に包装材料などの用途に要求される表面強度
やガス遮断性を満足するものが得られた。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。１）ポリエステルの固有粘度ポリエステルをフェノール（６重量部）とテトラクロロ
エタン（４重量部）の混合溶媒に溶解し、３０℃で測定
した。２）ポリスチレン系樹脂のメルトフローインデックスＪＩＳ−Ｋ７２１０に準じて２００℃、荷重５ｋｇで測
定した。３）密度フィルムを５．００ｃｍ×５．００ｃｍの正方形に性格
に切り出し、その厚みを５０点測定し平均厚みをｔμｍ
とし、それの重さを０．１ｍｇまで測定しｗｇとし、下
式によって計算した。

【００１８】

【数１】

【００１９】４）フィルムの平均空洞率下式によって計算した。

【００２０】本発明において熱可塑性樹脂Ｂ層を設けか
つＡ層の表層部３μｍに含まれる空洞の量を空洞率８体
積％以下にするのは、より表面強度が強くなるためであ
る。一方、全体層の平均空洞含有率を１０体積％以上に
するのは、適度な描画性とクッション性をもたすためで
ある。本発明において、水溶性樹脂および不水溶性ポリ
エステル共重合体を用いるのは、親水性樹脂および疎水
性樹脂の両方の接着性を良好にするためである。

【００２１】ただし、

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。１）ポリエステルの固有粘度ポリエステルをフェノール（６重量部）とテトラクロロ
エタン（４重量部）の混合溶媒に溶解し、３０℃で測定
した。２）ポリスチレン系樹脂のメルトフローインデックスＪＩＳ−Ｋ７２１０に準じて、２００℃、荷重５ｋｇで
測定した。３）フィルムの見かけ比重フィルムを５．００ｃｍ×５．００ｃｍの正方形に正確
に切り出し、その厚みを５０点測定し、平均厚みをｔμ
ｍとし、それの重さを０．１ｍｇまで測定しｗｇとし、
フィルムの見かけ密度を下式によって計算した。見かけ密度（ｇ／ｃｍ ^３）＝ｗ／（５×５×ｔ）×１００００また、固体の比重は固体の密度と４℃での水の密度
（０．９９９９７３ｇ／ｃｍ ^３）との比と一般に定義さ
れ、水の密度は実質上１．００ｇ／ｃｍ ^３とみなせるこ
とから、上記フィルムの見かけ密度を水の密度で除する
と、フィルムの見かけ比重は下記のように算出される。

【００２３】見かけ比重（−）＝ｗ／（５×５×ｔ）×１００００

【００２４】４）フィルムの平均空洞率下式によって計算した。空洞含有率（体積％）＝１００×（１−真比容積／見かけ比容積）

【００２５】ただし、真比容積＝ｘ１／ｄ１＋ｘ２／ｄ２＋ｘ３／ｄ３＋…＋ｘｉ／ｄｉ＋…

【００２６】見かけ比容積＝１／フィルムの見かけ比重上式におけるｘｉはｉ成分の重量分率、ｄｉはｉ成分の
真比重を表す。実施例中の計算において用いた真比重の
値は、ポリエチレンテレフタレート１．４０、一般用ポ
リスチレン１．０５、アナターゼ型二酸化チタン３．９
を用いた。

【００２７】なお、本実施例の重合体混合物の未延伸シ
ートの断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、中央
部のポリスチレンの分散粒子径は平均５．０μｍである
のに対し、表層付近分散粒子径は平均０．７μｍであっ
た。見かけ比重は１．１０、Ａ層の表層部の空洞率は２
体積％、全体の平均空洞率は２１体積％、光線透過率は
１３％、厚み５０μｍであった。

【００２８】このフィルムに酸成分としてテレフタル酸
８０モル％とセバシン酸２０モル％を使用し、グリコー
ル成分としてエチレングリコール６０モル％とネオペン
チルグリコール４０モル％を使用して重合した線状共重
合ポリエステルとトリレンジイソシアネート１モルとト
リメチロールプロパン３モルの反応物からなるイソシア
ネート化合物を９５：５の割合でテトラヒドロフラン５
％溶液に溶解した溶液をアプリケータ（ギャップ１／１
０００インチ）で塗布し、熱風乾燥機中１１５℃で４０
秒間乾燥した。さらにこの塗布面に塩化ビニリデン樹脂
を上塗りして１１５℃４０秒間乾燥した。この時の固形
分塗布量は４．６ｇ／ｃｍであった。この時のＡＳＴＭ
−Ｄ１４８４−６８法による酸素のガス透過量は１１．
５（ｃｃ／ｍ² ・２４ｈｒ・１ａｔｍ）で良好であっ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明の空洞含有ポリエステルフィルム
は、従来のポリスチレンやポリオレフィンを空洞発現剤
として用いて得られる空洞含有ポリエステルフィルムと
同様に、軽量性、柔軟性、隠ぺい性、艶消し性、描画性
などを有していると共に、従来の空洞含有ポリエステル
フィルムに比べ、隠ぺい性や白色性、表面強度に優れ、
かつ親水性および疎水性樹脂の両者に対して良好な接着
性を有するという効果がある。従って本発明の空洞含有
ポリエステルフィルムは、ラベル、ポスター、記録紙、
包装用材料、感熱記録材、印画紙などのきわめて広い分
野で使用できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステルに該ポリエステルに非相溶
の熱可塑性樹脂が混合された重合体混合物を少なくとも
１軸に配向することにより作られる微細な空洞を含有す
るポリエステル層（Ａ）の少なくとも片面に、熱可塑性
樹脂からなる層（Ｂ）を設けた空洞含有ポリエステル系
フィルム（Ｃ）に、さらに、その少なくとも片面に有機
物かつ／または無機物からなるガスバリア層を設けたガ
ス遮断性空洞含有ポリエステルフィルムであって、該Ａ
層の表面から３μｍまでに含まれる空洞含有率が８体積
％以下であり、かつフィルム（Ｃ）全体の平均空洞含有
率が１０体積％以上５０体積％以下であることを特徴と
するガス遮断性空洞含有ポリエステルフィルム。