JP4754100B2

JP4754100B2 - 水溶性エンボスフィルムの製造方法

Info

Publication number: JP4754100B2
Application number: JP2001169027A
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: JP2002361738A

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を製造する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、例えば後者の例としては、エンボス加工法として特開平７−２９０５６７号公報に、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、水溶性フィルムを、表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍである梨地形状を有するエンボスロールとバックアップロール間を通過させ、次いで深さが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間を通過させて該フィルムにエンボス加工行い、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。
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。
【０００８】
上記の水溶性樹脂を用いて、水溶性フィルムを得るには上記水溶性樹脂を、水溶液としてドラム、エンドレスベルト等の平滑な金属面上に流延する方法や、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押出す方法等の手段が挙げられる。
【０００９】
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。
【００１０】
該水溶性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。
該水溶性フィルムの含水率については、特に限定されないが、１〜１５重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜１０重量％であり、１重量％未満ではフィルムが硬すぎて凹凸模様の形成が行われにくく、１５重量％を越えるとフィルムが柔らかすぎて凹凸模様の形状が保持されず好ましくない。
【００１１】
本発明では、かかる水溶性フィルムをまず、梨地形状を有するエンボスロールとバックアップロール間を通過させ、次いで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間を通過させて該フィルムにエンボス加工行い、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６０〜２００μｍの凹凸模様とを形成させるのが特徴であり、表面粗さが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、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り本発明の目的を達成できない。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
本発明では、まず水溶性フィルムを梨地形状をもつエンボスロールとバックアップロール間を通過させるのであるが、該エンボスロールとしては、具体的には、表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍであり、更には０．５〜７μｍ、特には１〜５μｍの梨地模様をもつエンボスロールを用いることが好ましい。
【００１５】
梨地形状をもつエンボスロールは、具体的には、１）金属ロール又はセラミックロールの表面をサンドブラスト法、ケミカルマット法、エッチング法により梨地形状を付与する方法、２）トランジスターパルス電源の放電加工機により梨地形状を付与する方法で製作される。
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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の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梨地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。
【００１８】
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°で、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梨地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。
【００１９】
上記のエンボスロールとバックアップロールと間を通過する水溶性フィルムへの押圧力は、使用するバックアップロールのロール表面硬度及びエンボスロールの凹凸形状によって適宜選択され得るが、通常１０〜１５０ｋｇ／ｃｍが好ましく、より好ましくは３０〜１００ｋｇ／ｃｍである。
【００２０】
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。
【００２１】
又、エンボス加工時のエンボスロールの表面温度は１００〜２００℃、かつ、バックアップロールの表面温度は５０℃以上であることが好ましい。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。
【００２２】
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水溶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。
【００２３】
梨地形状が転写された水溶性フィルムは、次いで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間を通過させられ、更に凹凸模様が付与される。該エンボスロールとしては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ロールを用いることが好ましい。
【００２４】
この際水溶性フィルムの梨地模様が転写された面と凹凸形状が刻印されたエンボスロール面とを接触するようにエンボス加工を行うと耐ブロッキング性の点で好ましい効果が得られる。
【００２５】
上記の凹凸形状としては、格子形状、絹目形状、亀甲形状、菱型形状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点で絹目形状の凹凸形状であることが好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
この場合のバックアップロールの材質や表面硬度は梨地模様を転写する際と同様のものが採用される。また、バックアップロールとエンボスロール間での水溶性フィルムへの押圧力やエンボスロールの表面温度の条件も同様の条件が採用される。
【００２８】
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。
【００２９】
【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。
【００３０】
実施例１
〔ポリビニルアルコール系フィルムの製造〕
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、９３℃に調整した鉄製の回転熱ドラムに流延し、製膜し、含水率を６％まで乾燥して、厚さ４０μｍのポリビニルアルコール系フィルムを製造した。
【００３１】
〔梨地模様を有するエンボスロールの作製〕
鉄製の金属ロールに表面粗さ（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。
〔凹凸形状を刻印されたエンボスロールの作製〕
鉄製エンボスロールの表面に絹目模様の種ロールにて、４０メッシュの絹目形状（深さ１８０μｍ）を施した。
【００３２】
〔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ゴムロール（ロールの表面硬度Ａ８０°）を用いた。
【００３３】
（水溶性エンボスフィルムの製造方法）
上記のポリビニルアルコール系フィルムを１２０℃に加熱された梨地模様を有するエンボスロールと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で、１５ｍ／ｍｉｎの速度で通過させ、エンボス加工を施し、梨地模様が形成された水溶性エンボスフィルムを得た。次いで、かかるフィルムを１２０℃に加熱された凹凸形状を刻印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で、１５ｍ／ｍｉｎの速度で、フィルムの梨地模様を有する面がエンボスロールの凹凸形状面に接するように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。
【００３４】
（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
【００３５】
Ｂ．得られたポリビニルアルコール系フィルム（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
【００３６】
（テカリ）
得られたポリビニルアルコール系フィルムに斜め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
【００３７】
（高級品感）
得られたポリビニルアルコール系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
【００３８】
（耐ピンホール性）
得られたポリビニルアルコール系フィルムをろ紙上に置き、その上からピンホール検査液（キシダ化学社製、「ローダミンＢ」の０．１％メタノール溶液）をハケにて塗布し、裏面でのピンホールによるしみだし箇所を測定することにより評価した。尚、評価基準は下記の通りである。
○・・・しみだしなし
×・・・しみだしあり
【００３９】
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表面粗さ（Ｒａ）４μｍの梨地模様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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
実施例５
実施例１において、梨地模様を有する面とは反対側に凹凸形状が刻印されたエンボスロールによるエンボス加工を行い、表面粗さ（Ｒａ）０．８μｍ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。
【００４３】
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エンボスロール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。
【００４４】
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エンボスロール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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
実施例及び比較例の結果を表１に示す。

【００４９】
【発明の効果】
本発明では、水溶性フィルムを、表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍである梨地形状を有するエンボスロールとバックアップロール間を通過させ、次いで深さが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間を通過させて該フィルムにエンボス加工行い、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

水溶性フィルムを、表面粗さ（Ｒａ）が０．３〜１０μｍである梨地形状を有するエンボスロールとバックアップロール間を通過させ、次いで深さが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間を通過させて該フィルムに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。
水溶性フィルムの同じ面に梨地形状を有するエンボスロール及び凹凸形状が刻印されたエンボスロールを接触させてエンボス加工を行う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１〜３いずれか記載の水溶性エンボスフィルムの製造方法。