JP4837583B2 - 帯電防止性ポリプロピレンフィルム - Google Patents

Description

本発明は、帯電防止性ポリプロピレンフィルムに関し、詳しくは、帯電防止性が優れ、かつ水性インキとの接着性、転移性の優れたポリプロピレンフィルムに関する。

ポリプロピレンフィルムは、構造中に極性基を保持していないため、帯電しやすく、そのままで包装フィルムに用いた場合、埃の付着やフィルム同士のブロッキングが生じやすいことからほぼ例外なく帯電防止剤が使用されている。帯電防止剤はフィルム表面にブリードしていなければ効果が得られず、ブリードした帯電防止剤は印刷インキとフィルムとの間に存在する為、印刷性を悪化させる原因や、ブリード過多によるフィルムの透明性を損なう原因となり品質上問題となる。特に、水性インキで印刷した場合は帯電防止剤により印刷性が阻害され、インキの滲み、接着性不良を引き起こす。

水性インキの接着性を阻害しないポリプロピレンフィルム用帯電防止剤として、ポリオキシエチレンアルキルアミド、多価アルコールの脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルケニルジエタノールアミドと高級脂肪酸のエステル、アルキルジエタノールアミンと高級脂肪酸のエステル等を添加することが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）が、インキの滲み、インキの転移といった印刷性の面において、未だ満足できるものではない。
特開平７−１６４６０８号公報 特開２００２−２１０９０１号公報 特開２００３−２６８１６６号公報 特開２００５−１８７６３３号公報

本発明の目的は、帯電防止性が良好で、且つ水性インキに対する印刷性の良好なポリプロピレンフィルムを提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、溶解度パラメータ（以下、ＳＰ値と略すこともある。）が１１．１〜１２．０の値を持つ特定の帯電防止剤を０．１〜２．０質量部、ポリプロピレンフィルム中に添加することにより、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、上記課題を解決する本発明は、下記構成を有する。
１．ポリプロピレンフィルム１００質量部に、下記Ａ〜Ｄ化合物群の混合物であって溶解度パラメータ（ＳＰ値）が１１．１〜１２．０である帯電防止剤を０．１〜２．０質量部含有しており、
前記Ａ〜Ｄ化合物群の混合物が、下記Ａ〜Ｃ化合物群の２つ又は３つの化合物群の各々から選択される混合物（Ａ〜Ｃ化合物群混合物）と、下記Ｄ化合物群から選択されるＤ化合物との混合物であり、該Ａ〜Ｃ化合物群混合物とＤ化合物との質量比が、（Ａ〜Ｃ化合物群混合物）／Ｄ化合物＝４０／６０〜８０／２０であることを特徴とする帯電防止性ポリプロピレンフィルム。

Ａ化合物群：
グリセリンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が１０．５〜１１．５であるグリセリン脂肪酸モノエステル

Ｂ化合物群：
ジグリセリンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が１１．０〜１２．５であるジグリセリン脂肪酸部分エステル

Ｃ化合物群：
ソルビタンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が９．０〜１３．０であるソルビタン脂肪酸部分エステル

Ｄ化合物群：
炭素数１２〜１８ のアルキルアミン又はアルケニルアミン１モルに対し、エチレンオキサイドを２〜３モル付加して得ることができるポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルケニルアミンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が９．０〜１０．０であるアミンエステル化合物。

２．前記ポリプロピレンフィルムが、二軸延伸法にて得られ、少なくとも片面に水性インキによる印刷がなされていることを特徴とする前記１に記載の帯電防止性ポリプロピレンフィルム。

本発明の帯電防止剤を用いることにより、水性インキによる印刷性の優れた二軸延伸ポリプロピレンフィルムを得ることができる。

以下、本発明の帯電防止剤の構成成分について説明する。
本発明のＡ化合物群は、グリセリンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステル化反応、又はグリセリンと構成脂肪酸の炭素数が１２〜１８のグリセリン脂肪酸トリエステルのエステル交換反応によって得られる。帯電防止効果面から、モノエステル含量は９５質量％以上が好ましい。モノエステル含量が９５質量％以上のグリセリン脂肪酸エステルは、上記エステル化反応、又はエステル交換により得られる反応品を分子蒸留、クロマト分別等の方法により得ることができる。

炭素数１２〜１８の脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、イソステアリン酸などが挙げられる。かかるグリセリン脂肪酸エステルとしては、グリセリンモノラウレート（ＳＰ値：１１．４６）、グリセリンモノミリステート（ＳＰ値：１１．１８）、グリセリンモノパルミテート（ＳＰ値：１０．９５）、グリセリンモノステアレート（ＳＰ値：１０．７６）、グリセリンモノオレート（ＳＰ値：１０．６４）、グリセリンモノイソステアレート（ＳＰ値：１０．７６）などが挙げられる。脂肪酸の炭素数が１２未満の脂肪酸は、加工時の揮発の問題があり、また１８を超えると、フィルムのブリード白化の問題が生じて好ましくない。
これらは単独又は混合物で用いることができる。

本発明のＢ化合物群はジグリセリンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とをエステル化反応し、反応液を分子蒸留、クロマトグラフィー等の精製方法を用いることで得ることができる。
炭素数１２〜１８の脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、イソステアリン酸などが挙げられる。

かかるジグリセリン脂肪酸エステルとしてはジグリセリンモノラウレート（ＳＰ値：１２．１７）、ジグリセリンモノミリステート（ＳＰ値：１１．８８）、ジグリセリンモノパルミテート（ＳＰ値：１１．６３）、ジグリセリンモノステアレート（ＳＰ値：１１．４２）、ジグリセリンモノオレート（ＳＰ値：１１．３２）、ジグリセリンモノイソステアレート（ＳＰ値：１１．３７）などが挙げられる。
脂肪酸の炭素数が１２未満の脂肪酸は、加工時の揮発の問題があり、また１８を超えると、フィルムのブリード白化の問題が生じて好ましくない。
これらは、単独又は混合物で用いることができる。

本発明のＣ化合物群は、ソルビタンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とをエステル化反応し、クロマトグラフィー等の精製方法を用いることで得ることができる。炭素数１２〜１８の脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、イソステアリン酸、などが挙げられる。かかるソルビタン脂肪酸エステルとしてはソルビタンモノラウレート（ＳＰ値：１２．８１）、ソルビタンモノミリステート（ＳＰ値：１２．４３）、ソルビタンモノパルミテート（ＳＰ値：１２．１２）、ソルビタンモノステアレート（ＳＰ値：１１．８５）、ソルビタンモノオレート（ＳＰ値：１１．７６）、ソルビタンモノイソステアレート（ＳＰ値：１１．８０）、ソルビタンジラウレート（ＳＰ値：１０．７５）、ソルビタンジミリステート（ＳＰ値：１０．５１）、ソルビタンジパルミテート（ＳＰ値：１０．３２）、ソルビタンジステアレート（ＳＰ値：１０．１７）、ソルビタンジオレート（ＳＰ値：１０．０３）、ソルビタンジイソステアレート（ＳＰ値：１０．１０）、ソルビタントリラウレート（ＳＰ値：９．８０）、ソルビタントリミリステート（ＳＰ値：９．６５）、ソルビタントリパルミテート（ＳＰ値：９．５４）、ソルビタントリステアレート（ＳＰ値：９．４５）、ソルビタントリオレート（ＳＰ値：９．２８）、ソルビタントリイソステアレート（ＳＰ値：９．３７）などが挙げられる。

脂肪酸の炭素数が１２未満の脂肪酸は、加工時の揮発の問題があり、また１８を超えると、フィルムのブリード白化の問題が生じて好ましくない。
これらは単独又は混合物で用いることができる。

本発明のＤ化合物群は、炭素数１２〜１８のアルキルアミン又はアルケニルアミン１モルに対し、エチレンオキサイドを２〜３モル付加して得ることができるポリオキシエチレンアルキルアミンまたはポリオキシエチレンアルケニルアミン１モルと脂肪酸（炭素数１２〜１８）１モルとのエステル化反応によって得ることのできるアミンエステル化合物である。このとき、アミンエステル化合物の含量は、ＧＰＣ分析で５０％以上であることが望ましい。

かかるアミンエステル化合物としてはラウリルジエタノールアミンモノラウレート（ＳＰ値：９．５６）、ラウリルジエタノールアミンモノミリステート（ＳＰ値：９．５１）、ラウリルジエタノールアミンモノパルミテート（ＳＰ値：９．４６）、ラウリルジエタノールアミンモノステアレート（ＳＰ値：９．４１）、ラウリルジエタノールアミンモノオレート（ＳＰ値：９．３２）、ミリスチルジエタノールアミンモノラウレート（ＳＰ値：９．５１）、ミリスチルジエタノールアミンモノミリステート（ＳＰ値：９．４６）、ミリスチルジエタノールアミンモノパルミテート（ＳＰ値：９．４１）、ミリスチルジエタノールアミンモノステアレート（ＳＰ値：９．３７）、ミリスチルジエタノールアミンモノオレート（ＳＰ値：９．２８）、パルミチルジエタノールアミンモノラウレート（ＳＰ値：９．４６）、パルミチルジエタノールアミンモノミリステート（ＳＰ値：９．４１）、パルミチルジエタノールアミンモノパルミテート（ＳＰ値：９．３７）、パルミチルジエタノールアミンモノステアレート（ＳＰ値：９．３３）、パルミチルジエタノールアミンモノオレート（ＳＰ値：９．２５）、ステアリルジエタノールアミンモノラウレート（ＳＰ値：９．４１）、ステアリルジエタノールアミンモノミリステート（ＳＰ値：９．３７）、ステアリルジエタノールアミンモノパルミテート（ＳＰ値：９．３３）、ステアリルジエタノールアミンモノステアレート（ＳＰ値：９．３０）、ステアリルジエタノールアミンモノオレート（ＳＰ値：９．２２）、オレイルジエタノールアミンモノラウレート（ＳＰ値：９．３２）、オレイルジエタノールアミンモノミリステート（ＳＰ値：９．２８）、オレイルジエタノールアミンモノパルミテート（ＳＰ値：９．２５）、オレイルジエタノールアミンモノステアレート（ＳＰ値：９．２２）、オレイルジエタノールアミンモノオレート（ＳＰ値：９．１５）などが挙げられる。

上記アミンエステル化合物のアルキル基又はアルケニル基の炭素数が１２未満の場合、フィルムがブロッキングしやすくなり、加工時の揮発性の問題が生じる。また、アルキル基又はアルケニル基の炭素数が１８を超えると、フィルムの白化が問題となる。

ポリオキシエチレンの付加モル数が２未満だと帯電防止効果が落ち、３を超えるとフィルムがブロッキングしやすくなる。
これらは、単独又は混合物で用いることができる。

水性インキの印刷性は、インキ中のバインダー樹脂と二軸延伸ポリプロピレンフィルムとの相溶性に起因し、さらに帯電防止剤使用時には帯電防止剤とバインダー樹脂との相溶性に依存する。したがって、Ａ〜Ｄ化合物群の混合物のＳＰ値が１１．１〜１２．０の値を持つ帯電防止剤であって、前記Ａ〜Ｄ化合物群の混合物が、Ａ〜Ｃ化合物群混合物と、Ｄ化合物群から選択されるＤ化合物との混合物であり、該Ａ〜Ｃ化合物群混合物とＤ化合物との質量比が、（Ａ〜Ｃ化合物群混合物）／Ｄ化合物＝４０／６０〜８０／２０である帯電防止剤の使用は、バインダー樹脂との相溶性も阻害せずに、さらには、二軸延伸ポリプロピレン樹脂とのＳＰ値の差から適度なブリードがあり、高い帯電防止効果が得られる。

本発明について、Ａ〜Ｃ化合物群の１つの化合物群から選択される化合物とＤ化合物との混合物によって、Ａ〜Ｄ化合物群の混合物が構成されても本発明の効果は得られない。
本発明の界面活性剤がＡ〜Ｃ化合物群の２つ又は３つの化合物群から選択された場合、選択された化合物群の界面活性剤が、化合物群毎に配合比１０質量％以上であることが好ましい。

溶解度パラメータは、ＦＥＤＯＲＳの方法（Ｒ．ＦＥＤＯＲＳ，ＰＯＬＹＭＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＳＣＩＥＮＣＥ，ＦＥＢＲＵＡＲＹ，１９７４，Ｖｏｌ１４，Ｎｏ．２）に従って計算した。
ＦＥＤＯＲＳらは、溶解度パラメーター（σ）は、凝集エネルギー密度（Ｅｃｏｈ）とモル分子容（Ｖ）の両方が、置換基の種類及び数に依存していると考え、以下の式と表１に示す定数を用いる。

上記の式及び定数を使用し溶解度パラメーターを算出すると、グリセリンモノステアレート：１０．７６、ジグリセリンモノラウレート：１２．１７、ソルビタンモノステアレート：１１．８５、ステアリルジエタノールアミンモノステアレート：９．５２となる。グリセリンモノステアレート及びステアリルジエタノールアミンモノステアレートは、帯電防止効果は高いが、ＳＰ値が低いため、水性インキによる印刷性が悪い傾向を示す。そこで、ジグリセリンモノラウレートやソルビタンステアレートなどＳＰ値が高い多価アルコールモノカルボン酸エステルを併用することで上記問題点が改善される。

本発明のＤ化合物群から選択される１又は２以上の界面活性剤が６０質量％を超えると溶解度パラメーターが１１．１以下になり、印刷性の阻害がみられ、２０質量％未満では帯電防止効果が落ち好ましくない。したがって、（Ａ，Ｂ，Ｃ化合物群の中から選択される２つ又は３つの化合物群の各々から選択される混合物）／Ｄ化合物＝４０／６０〜８０／２０の比率が印刷性の阻害が無く、高い帯電防止性能を有し好ましい。

二軸延伸ポリプロピレンフィルムに対する添加量は、樹脂１００質量部に対し０．１〜２．０質量部である。更に好ましくは、０．５〜１．５質量部である。添加量が０．１質量部未満の場合、帯電防止効果が弱く、２．０質量部を超える場合はブリード白化がみられ、透明性が阻害される。

本発明の二軸延伸ポリプロピレンフィルムには、必要に応じて、酸化防止剤、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、充填剤、アンチブロッキング剤、本発明外の界面活性剤などの各種添加剤を添加することができる。これら添加剤としては、公知のものを特別の制限なく使用できる。

本発明の二軸延伸ポリプロピレンフィルムを構成するプロピレン重合体は、通常密度が０．８９０〜０．９３０ｇ／ｃｍ^３で、ＭＦＲが０．５〜６０ｇ／１０分のプロピレン単独重合体若しくは、プロピレンと少量の（５モル％以下）α−オレフィンとのランダムあるいは、ブロック共重合体である。

本発明の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、単層フィルムでも、２種類以上の樹脂を積層した多層フィルムでもかまわない。

本発明の二軸延伸ポリプロピレンフィルムは、フィルムの少なくとも一方の表面が水性インキで印刷される。二軸延伸ポリプロピレンフィルム表面への印刷は、通常使用されるスクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷などで行うことができる。二軸延伸ポリプロピレンフィルムに印刷を行う場合は、印刷に先立ちフィルム表面をコロナ表面処理やフレーム表面処理などの表面活性化処理を施すことにより、インキの接着性を向上させることができる。このため、コロナ表面処理などでフィルム表面の活性化処理を行うことが望ましい。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
１．帯電防止剤
Ａ成分：グリセリンモノステアレート（理研ビタミン社製リケマールＳ−１００Ａを用いた。ガスクロ組成からＳＰ値を算出したところ、１０．８２であった。）
Ｂ成分：ジグリセリンモノラウレート（理研ビタミン社製ポエムＤＬ−１００を用いた。ガスクロ組成からＳＰ値を算出したところ、１２．７９であった。）
Ｃ成分：ソルビタンモノステアレート（理研ビタミン社製リケマールＳ−３００Ｗを用いた。ガスクロ組成からＳＰ値を算出したところ、１１．７９であった。）
Ｄ成分：ステアリルジエタノールアミンモノステアレート（松本油脂社製エレックス３３４を用いた。ガスクロ組成からＳＰ値を算出したところ、９．８０であった。）

ポリオレフィンとしては、メルトインデックス２．０／１０分、結晶化度９８．４％のポリプロピレンを用いた。帯電防止剤の配合割合は、表２に示した通りに添加し、異方向二軸押出機により溶融混練し、Ｔ−ダイよりフィルムを得た。このフィルムを同時二方向延伸機により延伸し（延伸倍率３．５×３．５）、厚さ２５μｍの延伸フィルムを得た。
この延伸フィルムに対し、濡れ指数４０となるようにコロナ表面処理を行い、グラビア印刷機を用いて水性インキ（東洋インキ社製ＪＷ２５０アクワエコール）を印刷し、インキの接着性、印刷性およびフィルムの帯電防止性（表面固有抵抗）を調べた。印刷性、インキの接着性については印刷後２４時間経過後に評価を行なった。また、帯電防止性、ブリードについてはフィルム成形後２４時間後に測定した。各項目の測定方法は、以下に示した。

（１）インキの接着性
印刷面にセロハン粘着テープを貼り、上から５回擦り、完全に密着させる。その後、セロハン粘着テープを一気に剥ぎ取り、印刷面のインキの残存状態によりインキの接着性を判断した。
評価基準は以下の通りである。

◎：インキ残存面積が９５％以上
○：インキ残存面積が８５％以上〜９５％未満
△：インキ残存面積が７５％以上〜８５％未満
×：インキ残存面積が７５％未満

（２）インキの印刷性
１５０ライン／インチの印刷面を顕微鏡にて観察し、各ラインの印刷性（抜け、はじき、広がり）について以下の基準により判断した。

◎：インキの抜け、はじき、広がりの生じる割合が１０％未満
○：インキの抜け、はじき、広がりの生じる割合が１０％以上〜３０％未満
△：インキの抜け、はじき、広がりの生じる割合が３０％以上〜５０％未満
×：インキの抜け、はじき、広がりの生じる割合が５０％以上

（３）表面固有抵抗
ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準じて測定を行なった。

（４）ブリード性
フィルム表面のブリードについて、感覚評価を行なった。

◎：べたつきなし
○：僅かにべたつきあるも、実用上問題なし
△：ややべたつき、実用上問題あり
×：べたつく
上記測定結果を表２に示した。

Claims (2)

1. ポリプロピレンフィルム１００質量部に、下記Ａ〜Ｄ化合物群の混合物であって溶解度パラメータ（ＳＰ値）が１１．１〜１２．０である帯電防止剤を０．１〜２．０質量部含有しており、
   前記Ａ〜Ｄ化合物群の混合物が、下記Ａ〜Ｃ化合物群の２つ又は３つの化合物群の各々から選択される混合物（Ａ〜Ｃ化合物群混合物）と、下記Ｄ化合物群から選択されるＤ化合物との混合物であり、該Ａ〜Ｃ化合物群混合物とＤ化合物との質量比が、（Ａ〜Ｃ化合物群混合物）／Ｄ化合物＝４０／６０〜８０／２０であることを特徴とする帯電防止性ポリプロピレンフィルム。
   Ａ化合物群：
   グリセリンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が１０．５〜１１．５であるグリセリン脂肪酸モノエステル
   Ｂ化合物群：
   ジグリセリンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が１１．０〜１２．５であるジグリセリン脂肪酸部分エステル
   Ｃ化合物群：
   ソルビタンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が９．０〜１３．０であるソルビタン脂肪酸部分エステル
   Ｄ化合物群：
   炭素数１２〜１８ のアルキルアミン又はアルケニルアミン１モルに対し、エチレンオキサイドを２〜３モル付加して得ることができるポリオキシエチレンアルキルアミン又はポリオキシエチレンアルケニルアミンと炭素数１２〜１８の脂肪酸とのエステルで、かつＳＰ値の範囲が９．０〜１０．０であるアミンエステル化合物。
2. 前記ポリプロピレンフィルムが、二軸延伸法にて得られ、少なくとも片面に水性インキによる印刷がなされていることを特徴とする請求項１に記載の帯電防止性ポリプロピレンフィルム。