JP4754099B2

JP4754099B2 - 水溶性エンボスフィルムの製造方法

Info

Publication number: JP4754099B2
Application number: JP2001169026A
Authority: JP
Inventors: 健二長谷川
Original assignee: Nippon Synthetic Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Synthetic Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: JP2002361739A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐ブロッキング性、高級品感、耐ピンホール性に優れた水溶性エンボスフィルムの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ポリビニルアルコール系フィルム等の水溶性フィルムからなる包材は、農薬、薬剤、染料、洗剤、肥料、化粧品、生理用品等を収容するための材料として多用されており、かかる包材は、フィルムの水溶性を利用して、直接、水性媒体中へ投入して包材を分解又は溶解せしめて溶液を得たり、使用時に開封した包材をそのまま水に流して捨てる等の用途に用いられている。かかる水溶性フィルムは実用上表面処理が施され、例えば、▲１▼艶消しやブロッキング防止のために水溶性フィルムに梨地模様をつける梨地処理を施こしたり、▲２▼ブロッキング性の改善のために、フィルムに凹凸形状をつけるエンボス加工が行われており、後者の例としては、エンボス加工法として特開平７−２９０５６７号公報では、凹部の厚みが１５〜２５μｍ（凸部の厚み２０〜１００μｍ）で、フィルムの引張強度が２．５〜４．５ｋｇ／ｍｍ²であるエンボス加工された水溶性フィルムを製造する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者が上記の従来技術について検討したところ、この従来技術では、耐ブロッキング性の点で、フィルムを多数枚重ねて高温、高湿下で長期間保存したり、長尺のフィルムをロール状に巻いて長期に保存するとその効果に限界があり、又フィルムのいわゆるテカリが発生したり、厚み感や立体感を同時に兼ね備えた高級品感に乏しいことが明らかとなった。市場では高級品感のある製品の需要は高く、又、上記のような過酷な条件下でもブロッキングが起らない水溶性エンボスフィルムが求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、ドラム又はベルト面上の表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍである梨地模様を有するドラム又はベルト上で水溶性フィルムを製膜した後、該フィルムを凹凸形状の深さが１００〜４００μｍである凹凸形状が刻印されたエンボスロールとバックアップロールの間を通過させてエンボス加工を行い、該フィルム面に表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜８μｍの梨地模様と１００メッシュ以下で深さが５０〜３００μｍの凹凸模様を形成させる水溶性エンボスフィルムの製造方法が上記の目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に述べる。
本発明の水溶性フィルムの原料である水溶性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、カルボキシメチルセルロース類、澱粉類ポリエチレンオキサイド類、プルラン類等の合成又は天然物誘導体の各種樹脂材料が挙げられるが、中でもポリビニルアルコール系樹脂が特に好ましい。
【０００６】
ポリビニルアルコール系樹脂は、通常、酢酸ビニルを重合したポリ酢酸ビニルをケン化して製造されるものであるが、本発明では必ずしもこれに限定されるものではなく、少量の不飽和カルボン酸類（塩、エステル、アミド、ニトリル等を含む）、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸塩類、ポリオキシアルキレンアリルエーテル類等で変性されたものでもよい。
【０００７】
かかるポリビニルアルコール系樹脂のなかでも、特にケン化度が７０〜１００モル％が好ましく、更には７５〜９９モル％が好ましい。かかるケン化度が７０モル％未満では水溶性が悪くなる傾向があり好ましくない。
【０００８】
又、平均重合度は３００〜４０００、更には５００〜３０００が好ましく、該平均重合度が３００未満ではフィルムの強度が劣り、４０００を越えると製膜性が悪くなり好ましくない。
【０００９】
本発明では、梨地模様を有するドラム又はベルト上で上記の水溶性樹脂を用いて水溶性フィルムを製膜した後、該フィルムを凹凸形状が刻印されたエンボスロールとバックアップロールの間を通過させてエンボス加工を行い、該フィルム面に表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜８μｍ、好ましくは０．４〜５μｍ、特には０．８〜４μｍの梨地模様と、１００メッシュ以下、好ましくは２０〜８０メッシュで、深さが５０〜３００μｍ、好ましくは１２０〜２４０μｍの凹凸模様とを形成させるのが特徴であり、該表面粗さ（Ｒａ）が０．１μｍ未満では耐ブロッキング性が劣り、逆に８μｍを越えると耐ピンホール性が劣り不適当である。
また、凹凸模様が１００メッシュを越えると耐ブロッキング性が劣り、また高級品感のあるフィルムが得られなくなり不適当である。
凹凸模様の深さが５０μｍ未満では十分な見掛け膜厚が得られず、３００μｍを越えると、耐ピンホール性が劣って本発明の目的を達成できない。
【００１０】
なお、ここで言う表面粗さ（Ｒａ）は、レーザ顕微鏡（例えば超深度形状測定顕微鏡、株式会社キーエンス製「ＶＫ−８５１０」）により測定されるものであり、また、凹凸模様の深さはＪＩＳＢ０６０１の方法により測定されるものである。
【００１１】
上記の条件を満足する凹凸模様としては、格子模様、絹目模様、亀甲模様、菱型模様等を挙げることができ、その中でも高級品感、耐ブロッキング性の面で絹目模様であることが好ましい。
【００１２】
次に上記の水溶性樹脂を梨地模様を有するドラム又はベルト上で水溶性フィルムを製膜する方法について述べる。
本発明でドラムとは、通常回転熱ドラムを、ベルトとはエンドレスベルトをそれぞれ示す。
かかるドラムやベルトとしては、面上の表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍであり、更には０．５〜７μｍ、特には１〜５μｍの梨地模様が形成されたものを用いることが好ましい。
【００１３】
上記のドラムやベルトへの梨地模様の形成法として具体的には、１）ドラムやベルト表面をサンドブラスト法、ケミカルマット法、エッチング法、フィラー入樹脂コート法で処理する方法、２）トランジスターパルス電源の放電加工機による処理方法等が用いられる。
【００１４】
製膜方法としては、上記の水溶性樹脂を、水溶液としてドラム又はベルト上に流延し、次いで乾燥する方法や水溶性樹脂単独又は可塑剤を添加した組成物を加熱溶融してドラム又はベルト上に押出する方法等が挙げられる。
可塑剤としては、例えばグリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等の多価アルコール類の可塑剤や水が挙げられる。かかる製膜時にフェノール系、アミン系等の抗酸化剤、リン酸エステル類等の安定剤の他、着色料、香料、増量剤、消包剤、剥離剤、紫外線吸収剤、無機粉体、界面活性剤等の通常の添加剤を添加しても差し支えない。
上記の製膜方法の中では前者の方法が好ましく、以下かかる方法について説明する。
【００１５】
流延法で用いられる樹脂水溶液の濃度は１５〜４０重量％が好ましく、かかる濃度が１５重量％未満では生産性が悪くなり、４０重量％を越えると溶液が高粘度で作業性が悪くなり好ましくない。又、水溶液の温度は６０〜９８℃に保って流延するのが好ましく、かかる温度が６０℃未満では溶液が高粘度となり作業性が悪く、９８℃を越えると発泡が激しくなり好ましくない。
【００１６】
フィルムの乾燥温度は８０〜１８０℃が好ましく、かかる温度が８０℃未満では乾燥に時間がかかり作業性が悪く、１８０℃を越えるとドラムやベルトからの剥離が難しい場合があり好ましくない。
【００１７】
上記の乾燥において得られたフィルムの膜厚については、特に限定されないが、１０〜１２０μｍであることが好ましく、より好ましくは１５〜８０μｍであり、１０μｍ未満では機械的強度が不足することとなり、１２０μｍを越えると水溶性の低下や製膜効率の低下を招き好ましくない。
また、フィルムの含水率が１．０〜１０重量％にされることが好ましく、更には、２〜８重量％になるように調整され、かかる含水率が１．０重量％未満ではフィルムが硬すぎて、次工程でのエンボス加工が十分に行われにくくなり、１０重量％を越えるとフィルムの強度が低下する傾向があるので好ましくない。
【００１８】
次いで、上記で得られた梨地模様が形成された水溶性フィルムに、凹凸形状が施されたエンボスロールとバックアップロールを用いて以下のエンボス加工により凹凸形状を施すのである。
【００１９】
該エンボスロールは１００メッシュ以下、更には８０メッシュ以下、特には２０〜８０メッシュであることが好ましく、深さが１００〜４００μｍであり、更には１５０〜３００μｍの凹凸形状が刻印されたものを用いるのが好ましい。
【００２０】
かかるエンボス加工は上記の製膜を実施した後に連続的に実施されるのが好ましい。
また、エンボス加工を行う面は梨地模様を有する水溶性フィルムのいずれの面でも良いが、梨地模様を有する面とエンボスロール面とを接触させて加工を行うのが耐ブロッキング性の点で好ましい。
【００２１】
かかるエンボスロールは、金属ロール又はセラミックロールの表面に、絹目模様の種ロールにて絹目模様を付与して、必要に応じてメッキ加工等を施す方法等で製作される。
金属ロールの素材としては、特に制限されるものではないが、鉄、ＳＵＳ、軟鋼、硬鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、鋳鋼、黄銅等が挙げられ、セラミックロールの素材としては酸化アルミ、二酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素等が挙げられる。
【００２２】
上記バックアップロールは、例えばウレタン系、シリコーン系、フッ素系、オレフィン系等の合成ゴム等が被覆されたゴムロールや、コットンロール、あるいはペーパロールであることが好ましい。
【００２３】
かかるバックアップロールとしてゴムロールを使用する場合は、該ロール表面硬度がＡ５０°〜Ａ９５°であるものを用いることが好ましく、更にはＡ５５°〜Ａ９５°、特にはＡ６０°〜Ａ９５°が有利である。
上記のロールの表面硬度がＡ５０°未満では充分な見かけ膜厚をもつエンボスフィルムが得られず、又、Ａ９５°を越えると見かけ膜厚は得られるものの充分な凹凸形状の転写が行えず、又ピンホールが発生し易く好ましくない。
【００２４】
また、コットンロールあるいはペーパーロールを使用する場合はロール表面硬度がＤ５０°〜Ｄ９０°であるものを用いることが好ましく、更にはＤ５５°〜Ｄ８５°、特にはＤ６０°〜Ｄ８５°が有利である。
上記のロールの表面硬度がＤ５０°未満では充分な見かけ膜厚のエンボスフィルムが得られず、又、Ｄ９０°を越えると見かけ膜厚は得られるものの充分な凹凸形状の転写が行えず、又ピンホールが発生し易く好ましくない。
ここで、表面硬度とは、ＪＩＳＫ６３０１に準じた測定方法により求められる硬度である。
【００２５】
上記のエンボスロールとバックアップロールの間に水溶性フィルムを通過させる時の水溶性フィルムへの押圧力は、通常１０〜１５０ｋｇ／ｃｍが好ましく、より好ましくは３０〜１００ｋｇ／ｃｍである。
【００２６】
かかる押圧力が１０ｋｇ／ｃｍ未満では充分な深さを有するエンボス加工ができず、１００ｋｇ／ｃｍを越えるとエンボスフィルムの厚みが部分的に薄くなり機械的強度が低下し、又ピンホールが発生する傾向にあり好ましくない。
【００２７】
又、エンボス加工時のエンボスロールの表面温度は１００〜２００℃で、かつ、バックアップロールの表面温度は５０℃以上に調整されることが好ましい。エンボスロールのより好ましい表面温度は１０５〜１７０℃であり、特に好ましくは１１０〜１６０℃であり、バックアップロールのより好ましい表面温度は６０〜１１０℃であり、特に好ましくは６５〜１００℃である。
【００２８】
エンボスロールの表面温度が１００℃未満では充分な深さを有するエンボス加工ができなくなり、２００℃を越えるとフィルムの溶解性が低下することとなり好ましくない。又、バックアップロールの表面温度が５０℃未満では充分な深さを有するエンボス加工が得られなくなり好ましくない。
【００２９】
かくして得られた水溶性エンボスフィルムは、ロール状に巻取られ製品化される。本発明で得られる水溶性エンボスフィルムは、フィルム間に相当強力な圧力が加わっても、又、高温、高湿度の雰囲気下にさらされて保存した時でも耐ブロッキング性に優れ、その上フィルム表面にテカリがなく、高級品感があり、更には耐ピンホール性にも優れるもので、農薬、薬剤、染料、洗剤、肥料、化粧品、生理用品等の包材として有用で、特に各種薬剤等のユニット包装用として非常に有用である。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
なお、例中「％」とあるのは、断りのない限り重量基準を意味する。
実施例１
【００３１】
〔ドラムの作製〕
鉄製の回転熱ドラムに表面粗さ（Ｒａ）３μｍとなるようにサンドブラスト処理を実施した。かかる処理はブラスト装置（不二製作所製「ＦＤＯ型」）を用いて、ノズル圧３ｋｇ／ｃｍ²、セラミック系研磨剤＃１００で実施した。
〔エンドレスベルトの作製〕
鉄製のエンドレスベルトにフィラー入のフッ素系樹脂をコートして乾燥し、表面粗さ（Ｒａ）３μｍとなるように調整した。
【００３２】
〔梨地模様の形成〕
ポリビニルアルコール系樹脂［平均重合度１４００、ケン化度８８モル％］の２５％水溶液を９０℃に調整して、９３℃の回転熱ドラム上へ流延し１３０℃で乾燥して含水率６％のポリビニルアルコール系フィルムを得た。
【００３３】
上記のフィルムに下記のエンボスロールとバックアップロールを用いてエンボス加工を実施した。
〔エンボスロールの作製〕
鉄製エンボスロールの表面に４０メッシュの絹目模様の種ロールにて絹目形状（深さ１８０μｍ）を施した。
【００３４】
〔バックアップロール〕
バックアップロールは合成ゴムが被覆された由利ロール社製のゴムロール（ロールの表面硬度Ａ８０°）を用いた。
【００３５】
（水溶性エンボスフィルムの製造）
１２０℃に加熱されたエンボスロールと６５℃に加熱されたバックアップロールとの間を押圧力５０ｋｇ／ｃｍ、フィルム通過速度１５ｍ／ｍｉｎで、上記フィルムの梨地面とエンボスロールが接触する様に該フィルムを通過させてエンボス加工を施し、表面粗さ（Ｒａ）２．４μｍの梨地模様及び４０メッシュで深さ１４０μｍの絹目模様が形成された水溶性エンボスフィルムを得た。
得られたフィルムについて、以下の評価を行った。
【００３６】
（耐ブロッキング性）
Ａ．得られた水溶性エンボスフィルム１００ｍを、張力３ｋｇ／ｍ、巻き取り速度１０ｍ／ｍｉｎでロール状（支管径約３ｉｎｃｈ）に巻き取って、横置きにして３０℃×８０ＲＨ％の雰囲気下に３ヶ月間放置後、ロールを解いて、以下のように評価した。
○・・・ブロッキングが認められず、巻芯部分までスムースに巻き解きができた
×・・・巻芯部分にブロッキングが見られ、巻き解き時にフィルムの一部に破損が認められた
【００３７】
Ｂ．得られた水溶性エンボスフィルム（２００×２００ｍｍ）を１００枚重ね、その上に１００ｍｍφで１０ｋｇのステンレス円柱を置き、６０℃×９０％ＲＨの雰囲気下に７日間放置した後の様子を以下のように評価した。
○・・・ブロッキングが認められない
△・・・ブロッキングがすこし認められたが、１枚単位に剥がせた。
×・・・ブロッキングが見られ、１枚単位に剥がす時にフィルムが破損したた
【００３８】
（テカリ）
得られた水溶性エンボスフィルムに斜め４５度の角度から白熱灯でフィルム表面を照らして、反対側４５度の方向から目視観察して、以下のように評価した。
○・・・テカリが認めらない
×・・・テカリが認められる
【００３９】
（高級品感）
得られた水溶性エンボスフィルムの外観を以下のように評価した。
○・・・立体感があり、高級品感が認められる
×・・・立体感がなく、廉価品に見える
【００４０】
実施例２
実施例１において、サンドブラストのノズル圧条件を調整してドラムの梨地模様を表面粗さ（Ｒａ）４μｍになるように変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）３．２μｍの梨地模様と４０メッシュで深さが１４０μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４１】
実施例３
実施例１において、エンボスロールの絹目形状を５０メッシュに変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）２．４μｍの梨地模様と５０メッシュで深さ１４０μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４２】
実施例４
実施例１において、エンボスロールの絹目形状の深さを２５０μｍに変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）２．４μｍの梨地模様と４０メッシュで深さ２００μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４３】
実施例５
実施例１において、回転ドラムの替りに同じ表面粗さを有するエンドレスベルトを用いた以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）２．４μｍの梨地模様及び４０メッシュで深さ１４０μｍの絹目模様が形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４４】
実施例６
実施例１において、梨地模様を有しない面に絹目形状を有するエンボスロールでエンボス加工を施した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）０．７μｍの梨地模様及び４０メッシュで深さ１４０μｍの絹目模様が形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４５】
比較例１
実施例１において、サンドブラストのノズル圧条件を調整してドラムの梨地模様を表面粗さ（Ｒａ）０．１μｍになるように変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）０．０８μｍの梨地模様と４０メッシュで深さ１４０μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４６】
比較例２
実施例１において、サンドブラストのノズル圧条件を調整してドラムの梨地模様を表面粗さ（Ｒａ）１２μｍになるように変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）１０μｍの梨地模様と４０メッシュで深さ１４０μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４７】
比較例３
実施例１において、エンボスロールの絹目形状を１２０メッシュに変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）２．４μｍの梨地模様と１２０メッシュで深さ１４０μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４８】
比較例４
実施例１において、エンボスロールの絹目形状の深さを８０μｍに変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）２．４μｍの梨地模様と４０メッシュで深さ６４μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００４９】
比較例５
実施例１において、エンボスロールの絹目形状の深さを４５０μｍに変更した以外は同様に行って、表面粗さ（Ｒａ）２．４μｍの梨地模様と４０メッシュで深さ３６０μｍの絹目模様とが形成された水溶性エンボスフィルムを得て、同様に評価を行った。
【００５０】
実施例及び比較例の結果を表１に示す。

【００５１】
【発明の効果】
本発明では、ドラム又はベルト面上の表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍである梨地模様を有するドラム又はベルト上で水溶性フィルムを製膜した後、該フィルムを凹凸形状の深さが１００〜４００μｍである凹凸形状が刻印されたエンボスロールとバックアップロールの間を通過させてエンボス加工を行い、該フィルム面に表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜８μｍの梨地模様と１００メッシュ以下で深さが５０〜３００μｍの凹凸模様を形成させるので、得られた水溶性エンボスフィルムは、ロール状に巻いて保存したり、高温高湿下で長期間放置したときにも耐ブロッキング性に優れ、テカリがなく、高級品感に優れ、耐ピンホール性に優れるもので、かかるフィルムは、農薬、薬剤、染料、洗剤、肥料、化粧品、生理用品等の包材として有用で、特に各種薬剤等のユニット包装用として非常に有用である。

Claims

ドラム又はベルト面上の表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍである梨地模様を有するドラム又はベルト上で水溶性フィルムを製膜した後、該フィルムを凹凸形状の深さが１００〜４００μｍである凹凸形状が刻印されたエンボスロールとバックアップロールの間を通過させてエンボス加工を行い、該フィルム面に表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜８μｍの梨地模様と１００メッシュ以下で深さが５０〜３００μｍの凹凸模様を形成させることを特徴とする水溶性エンボスフィルムの製造方法。
水溶性フィルムの梨地模様を有する面とエンボスロールを接触させることを特徴とする請求項１記載の水溶性エンボスフィルムの製造方法。
凹凸模様が絹目模様であることを特徴とする請求項１あるいは２記載の水溶性エンボスフィルムの製造方法。
水溶性フィルムが流延法で製膜されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の水溶性エンボスフィルムの製造方法。
水溶性フィルムがポリビニルアルコール系フィルムであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の水溶性エンボスフィルムの製造方法。