JP4304243B2 - 熱収縮性ポリエステル系フィルム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱収縮性ポリエステル系フィルムに関し、特にラベル用途に好適な熱収縮性ポリエステル系フィルムに関する。さらに詳しくは、ボトルのフルラベル用、特にペットボトルのフルラベル用であって、熱収縮によるシワ、収縮斑、歪みの発生が極めて少ない熱収縮性ポリエステル系フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
熱収縮性フィルム、特にボトルの胴部のラベル用の熱収縮性フィルムとしては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等からなるフィルムが主として用いられている。しかし、ポリ塩化ビニルについては、近年、廃棄時に焼却する際の塩素系ガス発生が問題となり、ポリエチレンについては、印刷が困難である等の問題がある。さらに、PETボトルの回収リサイクルにあたっては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等のPET以外の樹脂のラベルは分別する必要がある。このため、これらの問題の無いポリエステル系の熱収縮性フィルムが注目を集めている。
【0003】
また、近年、ペットボトルのリサイクルに関して着色ボトルは再生に不向きであることからその代案が検討されてきた。その中に無着色ボトルを使用し、着色ラベルをボトル全体に収縮させる方法がある。
【0004】
しかし、ボトルのフルラベルとして使用する場合、ボトル形状が複雑でかつ多くの種類があるため、従来の熱収縮性フィルムでは収縮仕上がり性において問題が発生する場合がある。特に飲料ボトル等で、飲み口部分が細く胴部とのボトル径の差が大きい物のフルラベルでは、従来の熱収縮性フィルムはボトルの上部首部に収縮不足が発生する。このようなボトルのフルラベルに使用する熱収縮性フィルムは、高収縮率などの熱収縮特性が必要である。また、収縮前の保管期間中に低温収縮性が低下することにより収縮仕上げ時の条件変更が必要であったり、場合によっては収縮不良となるケースも発生する。
【0005】
このように、ボトルのフルラベル用途の場合、これまでのポリエステル系熱収縮性フィルムでは性能が不十分であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、その目的とするところは、ボトルのフルラベル用、特にペットボトルのフルラベル用の熱収縮性ポリエステル系フィルムであって、収縮によるシワ、収縮斑、歪みの発生が極めて少なく、経時による低温収縮性の低下が少ない熱収縮性ポリエステル系フィルムを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、ポリエステルとポリ−ε―カプロラクトンを含むポリエステル系エラストマーとを含有する組成物からなり、フィルムの温湯収縮率が、主収縮方向において、処理温度70℃・処理時間5秒で48〜60%であり、85℃・5秒で65%以上であり、主収縮方向と直交する方向において、85℃5秒で10%以下であり、25℃保管1ヶ月後の温湯収縮率が、主収縮方向において、処理温度70℃・処理時間5秒で40%以上であることを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルムであり、そのことにより上記課題が達成される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を具体的に説明する。
【0009】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、好ましくはジカルボン酸成分とジオール成分とを構成成分とするポリエステルと、ポリエステル系エラストマーとを含有するポリエステル組成物から作製される。前記ポリエステル組成物は、ポリエステルを50〜99.9重量%含有し、ポリエステル系エラストマーを0.1〜50重量%含有し得る。このようなポリエステル系エラストマーとしては、ポリ−ε−カプロラクトンなどの成分を含むポリマーが挙げられる。
【0010】
本発明で使用するポリエステルを構成するジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、オルトフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、および脂環式ジカルボン酸等が挙げられる。
【0011】
脂肪族ジカルボン酸(例えばアジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等)を含有させる場合、含有率は3モル%未満であることが好ましい。これらの脂肪族ジカルボン酸を3モル%以上含有するポリエステルを使用して得た熱収縮性ポリエステル系フィルムでは、高速装着時のフィルム腰が不十分である。
【0012】
また、3価以上の多価カルボン酸(例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸及びこれらの無水物等)を含有させないことが好ましい。これらの多価カルボン酸を含有するポリエステルを使用して得た熱収縮性ポリエステル系フィルムでは、必要な高収縮率を達成しにくくなる。
【0013】
本発明で使用するポリエステルを構成するジオール成分としては、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環式ジオール、芳香族ジオール等が挙げられる。
【0014】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムに用いるポリエステルは炭素数3〜6個を有するジオール(例えばプロパンジオール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール等)のうち1種以上を含有させて、ガラス転移点(Tg)を60〜75℃に調整したポリエステルが好ましい。
【0015】
また、収縮仕上り性が特に優れた熱収縮性ポリエステル系フィルムとするためには、ネオペンチルグリコールをジオール成分の1種として用いることが好ましい。
【0016】
炭素数8個以上のジオール(例えばオクタンジオール等)、又は3価以上の多価アルコール(例えば、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン、ジグリセリン等)は、含有させないことが好ましい。これらのジオール、又は多価アルコールを含有するポリエステルを使用して得た熱収縮性ポリエステル系フィルムでは、必要な高収縮率を達成しにくくなる。
【0017】
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールはできるだけ含有させないことが好ましい。特にジエチレングリコールは、ポリエステル重合時の副生成成分のため、存在しやすいが、本発明で使用するポリエステルでは、ジエチレングリコールの含有率が4モル%未満であることが好ましい。
【0018】
なお、本発明の酸成分、ジオール成分の含有率は、2種以上のポリエステルを混合して使用する場合、ポリエステル全体の酸成分、ジオール成分に対する含有率である。混合後にエステル交換がなされているかどうかにはかかわらない.
さらに、熱収縮性フィルムの易滑性を向上させるために、例えば、二酸化チタン、微粒子状シリカ、カオリン、炭酸カルシウムなどの無機滑剤、また例えば、長鎖脂肪酸エステルなどの有機滑剤を含有させるのも好ましい。また、必要に応じて、安定剤、着色剤、酸化防止剤、消泡剤、静電防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含有させてもよい。
【0019】
上記ポリエステルは、いずれも従来の方法により重合して製造され得る。例えば、ジカルボン酸とジオールとを直接反応させる直接エステル化法、ジカルボン酸ジメチルエステルとジオールとを反応させるエステル交換法などを用いて、ポリエステルが得られる。重合は、回分式および連続式のいずれの方法で行われてもよい。
【0020】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、温水中で無荷重状態で処理して収縮前後の長さから、熱収縮率=((収縮前の長さ−収縮後の長さ)/収縮前の長さ)×100(%)の式で算出したフィルムの温湯収縮率が、主収縮方向において、処理温度70℃・処理時間5秒で30〜60%であり、好ましくは40〜60%であり、85℃・5秒で65%以上であり、好ましくは75〜95%であり、主収縮方向と直交する方向において、85℃・5秒で10%以下であり、好ましくは6%以下である。
【0021】
主収縮方向の温湯収縮率が70℃・5秒で25%未満の場合は、低温収縮性が不足し、収縮温度を高くする必要があり好ましくない。一方、60%を越える場合は、熱収縮によるラベルの飛び上がりが発生し好ましくない。
【0022】
85℃・5秒の収縮率は好ましくは75〜95%であり、75%未満の場合は、瓶の形状によっては口部の収縮が不十分になり好ましくない。一方、95%を越える場合は加熱収縮後もさらに収縮する力があるため、ラベルが飛び上がりやすくなる。
【0023】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムの厚みは、特に限定するものではないが、ラベル用熱収縮性フィルムとして10〜200μmが好ましく、20〜100μmがさらに好ましい。
【0024】
次に本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムの製造法について、具体例を説明するが、この製造法に限定されるものではない。
【0025】
本発明に用いるポリエステル原料をホッパードライヤー、パドルドライヤー等の乾燥機、または真空乾燥機を用いて乾燥し、200〜300℃の温度で溶融しフィルム状に押し出す。押し出しに際してはTダイ法、チューブラー法等、既存の任意の方法を採用して構わない。押し出し後、急冷して未延伸フィルムを得る。
【0026】
次に、得られた未延伸フィルムを、Tg−5℃以上、Tg+15℃未満の温度で、好ましくはTg以上、Tg+15℃未満の温度で、横方向に 4.2倍以上延伸する。
【0027】
次に、必要により、70〜100℃の温度で熱処理して、熱収縮性ポリエステル系フィルムを得る。
【0028】
延伸の方法は、テンターでの横1軸延伸のみでなく、付加的に縦方向に延伸し2軸延伸することも可能である。このような2軸延伸は、逐次2軸延伸法、同時2軸延伸法のいずれの方法によってもよく、さらに必要に応じて、縦方向または横方向に再延伸を行ってもよい。
【0029】
なお、本発明の目的を達成するには、主収縮方向としては横方向が実用的であるので、以上では、主収縮方向が横方向である場合の製膜法の例を示したが、主収縮方向を縦方向とする場合も、上記方法における延伸方向を90度変えるほかは、上記方法の操作に準じて製膜することができる。
【0030】
本発明では、ポリエステルから得られた未延伸フィルムを、Tg−5℃以上、Tg+15℃未満の温度、好ましくはTg℃以上、Tg+10℃未満の温度で延伸することが好ましい。
【0031】
Tg−5℃未満の温度で延伸した場合、本発明の構成要件である熱収縮率を得にくいばかりでなく、得られたフィルムの透明性が悪化するため好ましくない。
【0032】
又、Tg+15℃以上の温度で延伸した場合、得られたフィルムは高速装着時のフィルム腰が不十分であり、かつフィルムの厚みむらが著しく損なわれるため好ましくない。
【0033】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、フィルムの厚みから、厚み分布=((最大厚み−最小厚み)/平均厚み)×100(%)の式で算出されたフィルムの厚み分布が6%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、5%以下である。
【0034】
厚み分布が6%以下のフィルムは、例えば収縮仕上り性評価時に実施する3色印刷で、色の重ね合せが容易であるのに対し、6%を越えたフィルムは色の重ね合せの点で好ましくない。
【0035】
熱収縮性ポリエステル系フィルムの厚み分布を均一化させるためには、テンターを用いて横方向に延伸する際、延伸工程に先立って実施される予備加熱工程では、熱伝達係数が0.0013カロリー/cm2・sec・℃以下となるよう低風速で所定のフィルム温度になるまで加熱を行うことが好ましい。
【0036】
また、延伸に伴うフィルムの内部発熱を抑制し、巾方向のフィルム温度斑を小さくするためには、延伸工程の熱伝達係数は0.0009カロリー/cm2・sec・℃以上、好ましくは0.0011〜0.0017カロリー/cm2・sec・℃の条件がよい。
【0037】
予備加熱工程の熱伝達係数が0.0013カロリー/cm2・secを越える場合、また、延伸工程での熱伝達係数が0.0009カロリー/cm2・sec未満の場合、厚み分布が均一になりにくく、得られたフィルムを多色印刷加工する際、多色の重ね合せで図柄のずれが起こり好ましくない。
【0038】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
【0039】
本発明のフィルムの評価方法は下記の通りである。
【0040】
(1)熱収縮率
フィルムを10cm×10cmの正方形に裁断し、所定温度±0.5℃の温水中において、無荷重状態で所定時間処理して熱収縮させた後、フィルムの縦および横方向の寸法を測定し、下記(1)式に従いそれぞれ熱収縮率を求めた。該熱収縮率の大きい方向を主収縮方向とした。
【0041】
熱収縮率=((収縮前の長さ−収縮後の長さ)/収縮前の長さ)×100(%) (1)
【0042】
(2)収縮仕上り性
熱収縮性フィルムに、あらかじめ東洋インキ製造(株)の草・金・白色のインキで3色印刷した。
【0043】
Fuji Astec Inc製スチームトンネル(型式:SH−1500−L)を用い、通過時間2.5秒、ゾーン温度80℃で、500mlのガラス瓶(高さ20.6cm、中央部直径6.5cm)((株)吉野工業所製でキリンビバレッジ(株)の午後の紅茶に使用されているボトル)を用いてテストした(測定数=20)。
【0044】
評価は目視で行い、基準は下記の通りとした。
【0045】
シワ、飛び上り、収縮不足の何れも未発生 : ○
シワ、飛び上り、又は収縮不足が発生 : ×
【0046】
(3)Tg(ガラス転移点)
セイコー電子工業(株)製のDSC(型式:DSC220)を用いて、未延伸フィルム10mgを、−40℃から120℃まで、昇温速度20℃/分で昇温し、得られた吸熱曲線より求めた。吸熱曲線の変曲点の前後に接線を引き、その交点をTg(ガラス転移点)とした。
【0047】
(4)厚み分布
アンリツ(株)製の接触厚み計(型式:KG60/A)を用いて、縦方向5cm、横方向50cmのサンプルの厚みを測定し(測定数=20)、各々のサンプルについて、下記(3)式により厚み分布(厚みのバラツキ)を求めた。また、該厚み分布の平均値(n=50)を下記の基準に従って評価した。
【0048】
厚み分布=((最大厚み−最小厚み)/平均厚み)×100(%) (3)
6%以下 → ○
6%より大きく10%未満 → △
10%以上 → ×
【0049】
実施例に用いたポリエステルは以下の通りである。
【0050】
ポリエステルA:ポリエチレンテレフタレート(極限粘度(IV)0.75dl/g)
ポリエステルB:エチレングリコール70モル%、ネオペンチルグリコール30モル%とテレフタル酸とからなるポリエステル(IV 0.72dl/g)
ポリエステルC:ポリブチレンテレフタレート70重量%とポリ−ε−カプロラクトン30重量%とからなるポリエステル(IV 1.30dl/g)
ポリエステルD:ポリブチレンテレフタレート(IV 1.20dl/g)
【0051】
(実施例1)
ポリエステルA15重量%、ポリエステルB75重量%、ポリエステルC10重量%を混合したポリエステルを、280℃で溶融しTダイから押出し、チルロールで急冷して未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムのTgは69℃であった。
【0052】
該未延伸フィルムを、フィルム温度が82℃になるまで予備加熱した後、テンターで横方向に80℃で5倍に延伸し、厚み50μmの熱収縮性ポリエステルフィルムを得た。
【0053】
(実施例2)
ポリエステルA10重量%、ポリエステルB80重量%、ポリエステルC10重量%を混合したポリエステルを、280℃で溶融しTダイから押出し、チルロールで急冷して未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムのTgは68℃であった。
【0054】
該未延伸フィルムを、フィルム温度が81℃になるまで予備加熱した後、テンターで横方向に79℃で5倍に延伸し、厚み50μmの熱収縮性ポリエステルフィルムを得た。
【0055】
(実施例3)
ポリエステルA15重量%、ポリエステルB78重量%、ポリエステルC7重量%を混合したポリエステルを、280℃で溶融しTダイから押出し、チルロールで急冷して未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムのTgは70℃であった。
【0056】
該未延伸フィルムを用い、実施例1に記載した方法と同様にして、厚み50μmの熱収縮性ポリエステルフィルムを得た。
【0057】
(比較例1)
延伸温度を87℃とした以外は実施例1に記載した方法と同様にして、厚み50μmの熱収縮性ポリエステルフィルムを得た。
【0058】
(比較例2)
延伸温度を65℃とした以外は実施例1に記載した方法と同様にして、製膜した。フィルムはテンター出口で全巾にわたって白化していた。
【0059】
(比較例3)
ポリエステルA15重量%、ポリエステルB75重量%、ポリエステルD10重量%を混合したポリエステルを280℃で溶融しTダイから押出し、チルロールで急冷して未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムのTgは69℃であった。
【0060】
該未延伸フィルムを、フィルム温度が85℃になるまで予備加熱した後、テンターで横方向に83℃で5倍に延伸し、厚み50μmの熱収縮性ポリエステルフィルムを得た。
【0061】
(比較例4)
延伸倍率を4.0倍に変更した以外は実施例1に記載した方法と同様にして、厚み50μmの熱収縮性ポリエステルフィルムを得た。
【0062】
実施例1〜3及び比較例1〜4で得られたフィルムの評価結果を表1に示す。表1から明らかなように、実施例1〜5で得られたフィルムはいずれも収縮仕上り性が良好であった。また、厚み分布も良好であった。本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは高品質で実用性が高く、特に収縮ラベル用として好適である。
【0063】
一方、比較例1で得られた熱収縮性フィルムは厚み分布が劣る。また比較例3、4及び5で得られた熱収縮性フィルムは、収縮によってシワ、収縮不足が発生し、いずれも収縮仕上り性が劣る。このように比較例で得られた熱収縮性ポリエステル系フィルムはいずれも品質が劣り、実用性が低いものであった。
【0064】
【表1】
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、ボトルのフルラベル用、特にペットボトルのフルラベル用に好適な熱収縮性ポリエステル系フィルムが得られる。
【0066】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、ボトルのフルラベルとして使用する場合、熱収縮によるシワ、収縮斑、歪み及び収縮不足の発生が極めて少ない良好な仕上がり性が可能であり、フルボトルラベル用途として極めて有用である。
Claims (1)
- ポリエステルとポリ−ε―カプロラクトンを含むポリエステル系エラストマーとを含有する組成物からなる熱収縮性ポリエステル系フィルムであって、前記ポリエステル系フィルムの温湯収縮率が、主収縮方向において、処理温度70℃・処理時間5秒で48〜60%であり、85℃・5秒で65%以上であり、主収縮方向と直交する方向において、85℃5秒で10%以下であり、25℃保管1ヶ月後の温湯収縮率が、主収縮方向において、処理温度70℃・処理時間5秒で40%以上であることを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルム。
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