JP4169500B2 - 3ピース金属缶ラミネート用積層ポリエステルフィルム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、3ピース金属缶ラミネート用ポリエステルフィルムに関し、更に詳しくは、金属缶、特にブリキ缶の缶内面及び缶外面に熱接着することが容易である、3ピース金属缶ラミネート用ポリエステルフィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、金属缶の缶内面及び缶外面は腐蝕防止を目的として、エポキシ系やフェノール系などの各種熱硬化性樹脂を溶剤に溶解または分散させたものを塗布し、金属表面を被覆することが行われてきた。しかしこのような熱硬化性樹脂の被覆は、塗布やその後の乾燥工程に長時間を要し、生産性が低下してコスト高に繋がるほかに、多量の有機溶剤を使用したり、洗浄工程において多量の水を必要とするなど環境上好ましくない問題がある。
【0003】
これらの問題を解決する方法として、金属缶の材料である鋼板、アルミニウム板、或いはそれら金属板にメッキやその他様々な表面処理を施したものに、有機被膜としてポリエステルフィルムを貼り合せる方法がある。
【0004】
ポリエステルフィルムを金属板などへ張り合わせる方法には、接着剤を用いる方法の他に、例えばポリエステルフィルムに熱接着性を付与して直接被着体へ貼り合わせる方法、更にはポリエステルフィルムを基材とする層と熱接着性を有する層の積層構造とすることで熱接着性を付与する方法がある。
【0005】
このうち熱接着層を有する積層ポリエステルフィルムの場合、接着面側とその反対側とで異なるポリマーを使用することにより、接着面側は非晶質で金属板との密着力に優れた構造となる一方、接着面側と反対側はポリマー分子が高度に配向した構造とすることにより、強度や熱寸法安定性などをもたせることができる点で優れている。
【0006】
しかし、片面に熱接着層を配した2層フィルムの場合、製膜工程における熱処理及びその後の冷却工程において、収縮応力の違いによりフィルムに湾曲が生じる。金属板に熱接着する際、フィルムが湾曲していると金属板に貼り付ける際にフィルムを把持しにくい問題が発生する他に、接着する際に折れシワとなったり空気を巻き込む原因となるなど、金属板にきちんと密着しにくくなるという問題が発生する。更に、一度接着したフィルムが経時で剥離する原因となりうるので、フィルムに湾曲が残っていることは望ましくない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消することにあり、接着性、熱寸法安定性に優れた、3ピースから成る金属缶の缶内面及び缶外面にラミネートして用いるに好適な3ピース金属缶ラミネート用ポリエステルフィルムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、2層から成る積層ポリエステルフィルムであり、一方の層が熱接着性を有するポリエステルから構成され、該ポリエステル層は共重合成分としてナフタレンジカルボン酸またはイソフタル酸を18〜30モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体であって、かつ面方向の屈折率と厚み方向の屈折率の差が−0.05〜0.05の範囲であり、220℃以下の温度で熱接着することが可能であり、そして、該積層ポリエステルフィルムはフィルムの湾曲の程度を示すカール度が12〜20[1/m]の範囲であることを特徴とする、3ピース金属缶ラミネート用積層ポリエステルフィルム、によって達成することができる。
【0009】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【0010】
[ポリエステル]
本発明においては、2層から成る積層ポリエステルフィルムが用いられる。各層はポリエステルから構成されるが、ここでいうポリエステルは、繰り返し単位にエステル結合をもって重縮合されたポリマーである。これはジカルボン酸とジオールの縮合体を繰り返し単位とする。
【0011】
ジカルボン酸の例としては、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、2,7−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸や、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。
【0012】
ジオールの例としては、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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が挙げられる。
【0013】
ポリエステルには、必要に応じて添加剤、例えば蛍光増白剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を添加してもよい。
【0014】
重合する際に使用する触媒として、アンチモン化合物、チタン化合物、ゲルマニウム化合物を好ましく例示することができる。アンチモン化合物としては、三酸化アンチモン、酢酸アンチモンが好ましい。チタン化合物としては、チタンテトラブトキシド、酢酸チタン等が好ましい。ゲルマニウム化合物としては、▲1▼無定形酸化ゲルマニウム、▲2▼微細な結晶性酸化ゲルマニウム、▲3▼酸化ゲルマニウムをアルカリ金属、アルカリ土類金属又はそれらの化合物の存在下にグリコールに溶解した溶液、▲4▼酸化ゲルマニウムを水に溶解した溶液のいずれかを用いることが好ましい。
【0015】
[熱接着性ポリエステル]
本発明のフィルムは、2つの層から構成されるが、一方の層は熱接着性を有するポリエステルから構成される。
【0016】
ここでいう熱接着性とは、ガラス転移温度よりも十分に高い温度にて目的の被着体、例えば金属板に対して加圧密着させることで、接着後室温まで降下した後も被着体に対して密着した状態が継続する特性である。
【0017】
例えば、代表的なポリエステルであるポリエチレンテレフタレートは、ガラス転移温度および融点が高く、被着体に対する接着力も実用上充分ではないので、ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸、シクロヘキサンジメタノールなどを共重合成分として構造に組み込み、より非晶質化した性質を持たせることができ、かようなポリエチレンテレフタレート共重合体を熱接着性ポリエステルとして好ましく使用することができる。
【0018】
熱接着性を有するポリエステルとして、特に好ましいものは、ジカルボン酸成分として70モル%以上のテレフタル酸と30モル%以下のナフタレンジカルボン酸とを含有するポリエステルである。
【0019】
熱接着温度の上限は、熱接着工程における被着体のダメージを勘案して、極力低い接着温度にて接着できることが好ましい。例えば缶詰などの食缶に使用されているブリキ板に本発明のフィルムを使用する場合、錫鍍金が施されているブリキ板に対して、錫の融点である230℃を超えた温度で熱接着をすることはできない。このため、本発明のフィルムにおいては熱接着層には220℃以下の温度にて接着できることが必要である。
【0020】
[屈折率]
本発明における熱接着性ポリエステルの層は、面方向の屈折率と厚み方向の屈折率の差が−0.05〜+0.05の範囲であることが必要である。面方向と厚み方向の屈折率に差がないことは、該ポリエステルが非晶性ポリエステルであるか、あるいは結晶性ポリエステルであっても製膜段階に於いてポリマーの融点近傍まで熱処理を受け、製膜後に於いても実質的に非晶性の構造を有していることを示している。屈折率が0.05より正の方向に大きいとフィルムが面内方向に分子配向を有しており、接着力の低下に繋がる。
【0021】
[カール度]
金属板側とその反対側とで異なるポリマーを使用している積層ポリエステルフィルムは、そのガラス転移温度など諸物性の違いにより、積層フィルムとした際にフィルムの平面性が保てずに湾曲しやすい。フィルムが湾曲していると、上述のような不都合が生じるので、極力湾曲の程度の少ない、より平面なフィルムとすることが求められる。
【0022】
積層フィルムの湾曲の程度を減らす手法として、例えば製膜時における熱固定後のフィルム冷却温度をポリマーのガラス転移温度かそれ以下にするなどである程度の調整は可能である。しかし本質的には、基材となるポリマーと熱接着性ポリマーとで、そのガラス転移温度の差の小さいポリマーの組み合わせを選ぶことが肝要である。
【0023】
本発明のフィルムは、フィルムの湾曲の程度を示すカール度が0〜20[1/m]の範囲であることが必要である。フィルムのカール度は、JIS K 7619(写真フィルムのカールの測定方法)に基づいて測定された値である。長さ150mmのフィルムに対して、その曲率半径をもとめ、その逆数で算出する。
カール度[1/m]=1/フィルムの曲率半径[m]
上記の式では、カール度の数値が大きいほど、フィルムの湾曲の程度が大きいことを示す。
【0024】
なお本特許に於いては、フィルムの熱接着層側が凹部になる形でフィルムが湾曲した場合、上記のカール度をプラスで表記した。この場合、フィルムの基材側が凹部になる湾曲を示した場合、そのカール度はマイナスで表記される。
【0025】
[熱収縮率]
本発明のフィルムは、200℃で10分間保持した後のフィルムの長手方向及び幅方向の熱収縮率が共に5.0%以下であることが好ましい。熱収縮率がこの範囲にあることによって、熱接着時における優れた寸法安定性を持つことができる。
【0026】
[滑剤]
本発明のフィルムは、平均粒径が0.001〜2.5μmの滑剤を0.01〜5.0重量%含有することが好ましい。
【0027】
滑剤は、無機系滑剤、有機系滑剤のいずれであってもよい。無機系滑剤としては、例えばシリカ、アルミナ、二酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の無機微粒子を挙げることができる。有機系滑剤としては、例えば架橋シリコン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂等の樹脂微粒子を挙げることができる。
【0028】
【発明の効果】
本発明によれば、接着性、熱寸法安定性に優れた、3ピースから成る金属缶の缶内面及び缶外面にラミネートして用いるに好適な3ピース金属缶ラミネート用ポリエステルフィルムを提供することができる。
【0029】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に説明する。特性は、次のように評価した。
【0030】
[屈折率]
アッベ屈折率計((株)アタゴ製)を用い、沃化メチレンを用いてフィルムの面方向の屈折率(Ns)、厚み方向の屈性率(nZ)を測定する。面方向の屈折率は、直交する2方向の屈折率(nMD,nTD)の平均値を用いる。即ち
Ns=(nMD+nTD)/2
【0031】
[熱接着性]
厚さ0.5mmの市販のブリキ板に対してヒートシール試験機((株)テスター産業製 TP−701−B)を用いて、接着温度220℃で5秒間、接着圧力0.1MPaの条件にて熱接着を実施した。ブリキ板に接着されたフィルムに対して、その接着部分の表面観察(白化の程度)及び接着力を下記要領にて評価する。
白化の程度
×:熱接着部の一面に白化していることが目視で確認できる
△:熱接着部の一部(面積被で50%以下)が白化していることが目視で確認できる
〇:熱接着部の全面に渡って白化していることが目視で確認できない
接着力
×:熱接着できない(接着後直ちにブリキ板から剥離する)
△:熱接着はできるが、指で軽くなぞった程度でブリキ板から剥離するほど、その接着力は弱い
〇:熱接着できる(指でなぞった程度ではブリキ板から剥離しない)
【0032】
[カール度]
JIS K 7619(写真フィルムのカールの測定方法)に基づいて測定された値である。長さ150mmのフィルムに対して、その曲率半径を求め、その逆数で算出する。
カール度[1/m]=1/フィルムの曲率半径[m]
【0033】
[熱収縮率]
200℃10分の熱処理後の熱収縮率を測定した。オーブン内にて所定の温度、時間だけ熱処理を行ったフィルムの長手方向及びそれに直交する方向の、熱処理を行う前に対する寸法の変化率(%)を熱収縮率とする。
【0034】
[実施例1]
基材として平均粒径1.5μmの塊状シリカを0.1重量%含有したポリエチレンテレフタレートと、熱接着層として2,6−ナフタレンジカルボン酸を30ル%含有した共重合ポリエチレンテレフタレートをマルチマニホールドにて合流させた積層フィルムを300℃にて溶融押出し、回転ドラム上にて急冷固化して未延伸フィルムを得た。
【0035】
次いでこの未延伸フィルムを120℃にて縦方向に3.5倍に延伸し、次いで120℃にて横方向に3.6倍に延伸した後、220℃にて熱処理して、厚み65μmの熱接着性2層ポリエステルフィルムを得た。
【0036】
得られたフィルムに対して、カール度、200℃10分熱処理後の熱収縮率及び熱接着層の屈折率を測定した。また上記の方法でブリキ板に対して熱接着を実施し、熱接着部の白化の程度及び接着力の評価を行った。得られた結果を表1に示す。
【0037】
【表1】
【0038】
表中、PETはポリエチレンテレフタレートを表わす。
【0039】
NDC30は2,6−ナフタレンジカルボン酸を30モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体を表わす。
【0040】
NDC20は2,6−ナフタレンジカルボン酸を20モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体を表わす。
【0041】
NDC12は2,6−ナフタレンジカルボン酸を12モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体を表わす。
【0042】
NDC40は2,6−ナフタレンジカルボン酸を40モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体を表わす。
【0043】
IA18はイソフタル酸を18モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体を表わす。
【0044】
IA11はイソフタル酸を11モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体を表わす。
【0045】
PBT45はエチレン鎖のかわりに1,4−ブチレン鎖を45モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体を表わす。
【0046】
[実施例2]
熱接着層として2,6−ナフタレンジカルボン酸30モル%共重合ポリエチレンテレフタレートを使用した他は実施例1と同様にて、積層フィルムを製膜、評価した。
【0047】
[実施例3]
熱接着層としてイソフタル酸18モル%共重合ポリエチレンテレフタレートを使用した他は実施例1と同様にて、積層フィルムを製膜、評価した。
【0048】
[比較例1]
熱接着層としてイソフタル酸11モル%共重合ポリエチレンテレフタレートを使用した他は実施例1と同様にて、積層フィルムを製膜、評価した。
【0049】
[比較例2]
熱接着層として2,6−ナフタレンジカルボン酸12モル%共重合ポリエチレンテレフタレートを使用した他は実施例1と同様にて、積層フィルムを製膜、評価した。
【0050】
[比較例3]
熱接着層としてテトラメチレングリコール45モル%共重合ポリエチレンテレフタレートを使用した他は実施例1と同様にて、積層フィルムを製膜、評価した。
【0051】
[比較例4]
熱接着層として2,6−ナフタレンジカルボン酸40モル%共重合ポリエチレンテレフタレートを使用した他は実施例1と同様にて、積層フィルムを製膜、評価した。
【0052】
[比較例5]
製膜時における熱処理温度を180℃にて実施した他は実施例1と同様にて、積層フィルムを製膜、評価した。
Claims (2)
- 2層から成る積層ポリエステルフィルムであり、一方の層が熱接着性を有するポリエステルから構成され、該ポリエステル層は共重合成分としてナフタレンジカルボン酸またはイソフタル酸を18〜30モル%含有するポリエチレンテレフタレート共重合体であって、かつ面方向の屈折率と厚み方向の屈折率の差が−0.05〜0.05の範囲であり、220℃以下の温度で熱接着することが可能であり、そして、該積層ポリエステルフィルムはフィルムの湾曲の程度を示すカール度が12〜20[1/m]の範囲であることを特徴とする、3ピース金属缶ラミネート用積層ポリエステルフィルム。
- 200℃で10分間保持した後のフィルムの長手方向及び幅方向の熱収縮率が共に3.6%以上5.0%以下である、請求項1に記載の3ピース金属缶ラミネート用積層ポリエステルフィルム。
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