JP5072077B2 - 遮光性熱収縮フィルム、並びにこの遮光性熱収縮フィルムを用いた成形品、熱収縮ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器 - Google Patents
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Description
相溶化剤(C):ポリエステル系樹脂(A)と親和性の高い、又は反応可能な極性基を有し、かつ熱可塑性樹脂(B)と相溶可能な、酸変性ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体、エチレン−アクリル酸エチルメタクリル酸グリシジル三元共重合体、酸変性スチレン系熱可塑性樹脂、スチレン系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体、又はその水素添加樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
(1)ポリエステル系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)の質量比(A/B):99/1〜1/99
(2)相溶化剤(C)の含有率:ポリエステル系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)と相溶化剤(C)の総量に対して3質量%以上20質量%以下
(3)充填剤(D)の含有量:フィルムを構成する樹脂100質量部に対して0質量部以上40質量部以下
本発明のフィルムは、主成分としてポリエステル系樹脂(A)を含有する。
本発明のフィルムにおいて、主成分として使用されるポリエステル系樹脂(A)を構成するポリエステルは特に限定されないが、少なくとも1種のジカルボン酸成分とジオール成分とを含むポリエステル又は共重合ポリエステルであることが好ましい。この場合のジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、5−スルホン酸塩イソフタル酸や長鎖脂肪族ジカルボン酸のドデカンジオン酸、エイコ酸、ダイマー酸、及びそれらの誘導体等、公知のジカルボン酸成分の一種もしくは二種以上を挙げることができる。またジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、1, 4−ブタンジオール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2−アルキル1,3−プロパンジオール、ビスフェノールA又はビスフェノールSのジエトキシ化合物等公知のジオール成分の一種又は二種以上を挙げることができる。また、本発明のポリエステル系樹脂(A)として、単独のポリエステル樹脂に限らず、2種以上のポリエステル樹脂を混合した混合ポリエステル樹脂を使用することができる。
本発明のフィルムで使用される熱可塑性樹脂(B)は、使用するポリエステル系樹脂(A)に非相溶な熱可塑性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。ただし、使用される熱可塑性樹脂(B)に関し、周波数10Hz、歪み0.1%で測定したときの80℃における貯蔵弾性率が、使用するポリエステル系樹脂(A)の同条件における貯蔵弾性率を上回っている必要性がある。その際、延伸工程において、マトリックスとなっているポリエステル系樹脂(A)との弾性率差によりフィルムに空孔を形成することができる。また、中でもポリオレフィン系樹脂が最も好ましく、この場合、同様の条件における貯蔵弾性率が2,000MPa以下であるとき、所望の結晶性が得られる。
本発明のフィルムは、熱可塑性樹脂(B)の分散不良や、それに伴う延伸時の空孔形成、延伸フィルム厚み、遮光性の不均一性、又フィルム外観の改善のため、ポリエステル系樹脂(A)及び熱可塑性樹脂(B)とともに相溶化剤(C)を含有する。
本発明のフィルムは、ポリエステル系樹脂(A)に非相溶な熱可塑性樹脂(B)を含ませることにより、フィルム中に分散ドメインや空孔を形成させ、それにより光線透過率を抑える(すなわち遮光性を付与する)こともできるが、さらに充填剤(D)を含有させることにより、その光線透過率をさらに抑えることが可能となる。
本発明フィルムは、耐破断性を向上させるためには軟質成分(E)を含有することが好ましい。このような軟質成分(E)としては、フィルムを構成するポリエステル系樹脂(A)以外の、すなわちポリエステル系樹脂(A)として使用されるポリエステル系樹脂とは種類の異なる他の脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−メタアクリル酸共重合体(EMA)、エチレン−アクリル酸メチル共重合体(EAMA)、エチレン−メタアクリル酸メチル共重合体(EMMA)、スチレン−イソブチレン共重合体(SIS)、スチレン−ブタジエン共重合体(SBS)、スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体(SEBS)、酸変性SEBS等のスチレン系エラストマー等が好適に用いられる。中でも、脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム(MBS系、シリコーン−アクリル系)、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)等がさらに好適に用いられる。
本発明のフィルムは、上記混合樹脂を用いて、公知の方法によって製造することができる。フィルムの形態としては平面状、チューブ状の何れであってもよいが、生産性(原反フィルムの幅方向に製品として数丁取りが可能)という点から平面状が好ましい。
本発明のフィルムの層構成は、単層であっても構わないし、また、フィルム表面に滑り性、耐熱性、耐溶剤性、易接着性等の表面機能特性を付与する目的で、積層構成としてもよい。すなわち、主成分としてポリエステル系樹脂(A)、その他の成分として熱可塑性樹脂(B)、相溶化剤(C)、充填剤(D)を含有する層を少なくとも1層有する積層体であってもよい。例えばポリエステル系樹脂(A)、熱可塑性樹脂(B)、相溶化剤(C)、及び充填剤(D)を含有する(I)層に、樹脂組成又は添加剤の異なる(II)層や、(I)層及び(II)層とも樹脂組成又は添加剤の異なる(III)層を積層させた場合には、以下の層構成が挙げられる。また、各層の積層比は用途、目的に応じて適時調整することができる。
(I)/(II)
(II)/(I)/(II)
(II)/(I)/(III)
(II)/(I)/(III)/(II)
(II)/(III)/(I)/(III)/(II)
ところで、前記のフィルム製造方法で使用される冷却ロールは、前記押出機の下方に存在するため、前記押出機から押し出されたフィルムが冷却ロールに到達するまでに、自重により、多少延伸された状態になる。このとき、ポリエステル系樹脂(A)中に熱可塑性樹脂(B)が含まれる場合を例にして説明すると、フィルムは前記押出機から押し出された段階であるため高温状態にあり、フィルムが熱可塑性樹脂(B)を含有する場合、ポリエステル系樹脂(A)からなるマトリックスだけでなく、熱可塑性樹脂(B)からなる分散ドメインも主収縮方向と直交する方向(流れ方向)に延ばされる。このため、特に熱可塑性樹脂(B)からなる分散ドメインは、流れ方向(フィルム主収縮方向と直交する方向)に伸長された状態となる。このときの熱可塑性樹脂(B)からなる分散ドメインのアスペクト比を調整することによってフィルムの耐破断性を向上させることも可能となる。分散ドメインのアスペクト比は、1より大きく、好ましくは3以上、さらに好ましくは5以上であり、かつ50以下、好ましくは40以下、さらに好ましくは35以下となるように調整されることが望ましい。前記分散ドメインのアスペクト比が1より大きければ流れ方向と直交する方向に延伸したときに空孔を生じさせ易く、また前記アスペクト比が50以下であれば、分散ドメインが細かくなりすぎて延伸しても空孔を生じさせ難いという不具合を起こし難く好ましい。なお、熱可塑性樹脂(B)中にポリエステル系樹脂(A)を含有する場合には、上記の樹脂が反対となる以外は、前記と同様である。
本発明のフィルムは、ポリエステル系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)や充填剤(D)との界面や空孔との界面で光線が屈折・反射すること、及び混合樹脂や充填剤に光線が一部吸収されることによって不透明白色の光線遮断性(遮光性)を有している。内容物を劣化、変質させる虞れのある波長230nm以上波長380nm未満の紫外領域、及び内容物の隠蔽性に関わる波長380nm以上波長800nm以下の可視領域を併せた230nm以上800nm以下(紫外可視領域)での、JIS K7015に基づいて測定された光線透過率がいずれの波長においても40%以下であることが必須であり、30%以下であることが好ましく、25%以下であることがより好ましい。光線透過率が40%以下であれば遮光性は十分であり、内容物保護、隠蔽性に欠けるという不具合を発現しづらく、好適である。
本発明のフィルムの、80℃温水中で10秒間浸漬したときの主収縮方向の熱収縮率が、20%以上、好ましくは30%以上、さらに好ましくは40%以上であり、かつ80%以下、好ましくは70%以下であることが必要である。これは、例えばペットボトルの収縮ラベル用途に適用される熱収縮性フィルムでは、その形状によって様々であるが、一般に20%から70%程度までの熱収縮率が要求されるため、そのような用途において好適に対応し得るようにするためである。
なお、本明細書において「主収縮方向」とは、フィルムの縦方向(長手方向)とフィルムの横方向(幅方向)のうち熱収縮率の大きい方向を意味し、例えば、ボトルに装着する場合にはその外周方向に相当する方向を意味し、「直交方向」とは主収縮方向と直交する方向を意味する。
本発明のフィルムの耐破断性は引張破断伸度により評価され、0℃環境下の引張試験において、特にラベル用途ではフィルムの引き取り(流れ)方向(MD)で伸び率が100%以上、好ましくは150%以上、さらに好ましくは200%以上必要である。0℃環境下での引張破断伸度が100%以上あれば印刷・製袋などの工程時にフィルムが破断するなどの不具合を生じにくくなり、好ましい。また、印刷・製袋などの工程のスピードアップにともなってフィルムに対してかかる張力が増加するような際にも、引張破断伸度が200%以上あれば破断し難く、好ましい。上限については特に限定されないが、現在の工程スピードを考えた場合、500%ほどあれば十分だと考えられ、伸びを付与しすぎようとするとその反面フィルムの剛性(引張弾性率)が低下してしまう傾向となる。
本発明のフィルムは、ポリエステル系樹脂(A)に非相溶の熱可塑性樹脂(B)を含有しているため、ポリエステル系樹脂(A)又は熱可塑性樹脂(B)と空気との界面で光線が屈折、反射し、さらに充填剤(D)を含有することより、全体として不透明白色様の外観を呈することとなる。そのため、意匠性に優れているのみならず、遮光性が求められる用途などに特に好適である。さらに、空孔を有する場合には、通常の熱可塑性樹脂よりも熱伝導効率が低下し、例えばホット飲料用ラベルなどの断熱性・保温性を求められる用途に特に好適である。さらに、空孔を有する場合にはクッション性にも優れ、壊れやすいものや割れやすいものなどの保護用途にも適している。
本発明のフィルムは、フィルムの印刷適性、遮光性、高剛性、耐破断性、フィルム外観、収縮仕上り性等に優れているため、その用途が特に制限されるものではなく、必要に応じて、印刷層、蒸着層その他機能層を形成することにより、トレー、弁当箱、総菜容器、乳製品容器等の様々な成形品として用いることができる。
各実施例、比較例で使用した原材料は、下記の通りである。
・三井化学株式会社:ポリ乳酸樹脂(商品名:LACEA H−440、L体/D体量=95.8/4.2、以下、「PLA1」と略する。)
・ネイチャーワークス社:ポリ乳酸樹脂(商品名:NatureWorks4060、L体/D体量=89/11、以下、「PLA2」と略する。)
実施例、比較例共に、中間層はPLA1/PLA2=3/2(D体量6.92%)、表裏層はPLA1/PLA2=4/1(D体量5.56%)にて使用した。
・日本ポリプロ株式会社:ポリプロピレン樹脂(商品名:FY6H、80℃における弾性率:0.57GPa、MFR=1.9g/10分、以下、「FY6H」と略する。)
・JSR株式会社:酸変性SEBS(商品名:ダイナロン、以下、「DR」と略する。)
・デュポン社:酸化チタン(商品名:R104、以下、「FL」と略する。)
・株式会社カネカ:MBSゴム(商品名:カネエース B−561、コアシェル構造MBS、以下、「B561」と略する。)
単層フィルム(実施例1及び比較例1)においては、表1に示す配合割合で、ポリエステル系樹脂(A)、ポリオレフィン系樹脂(B)、相溶化剤(C)、充填剤(D)、軟質成分(E)を混合して得られた混合樹脂を2軸押出機(三菱重工業(株)製)に投入し、設定温度210℃で溶融混合し、設定温度220℃の口金よりより押出した後、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて未延伸フィルムを得た。
また、積層フィルム(実施例2、比較例2、3)においては、表1に示す配合で、中間層及び表裏層のそれぞれの原材料を2軸押出機(三菱重工業(株)製)を用いて、210℃、100rpmにて混練し、ストランド形状に押出して水槽で急冷し、その後、切断してペレットを作製した。それらを別個の単軸押出機(三菱重工業(株)製)に投入し、2種3層ダイスより共押出した。その後、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて未延伸フィルムを得た。次いで単層、積層両フィルムにおいて、得られた未延伸フィルムをフィルムテンター(三菱重工業(株)製)にて、予熱温度80℃、延伸温度71℃、熱処理温度76〜81℃で横軸方向に4.0倍に延伸して厚さ約50μmの遮光性熱収縮フィルム(実施例1〜2、比較例1〜3に係るフィルム。以下、これらのフィルムを「試料フィルム」という。)を得た。
実験例及び比較例中の物性値及び評価は、以下の方法により測定し、評価を行った。
得られた試料フィルムをMD30mm×TD30mmの大きさに切り出し、積分球が取り付けられた分光光度計(「U−4000」、(株)日立製作所製)にて波長220nmから800nmまで走査周期0.5nmにて光線透過率を測定した。表1には波長が315nm、550nmの光線透過率を表示した。
フィルムの製造工程及び使用時の耐破断性を評価するため、下記測定を行った。すなわち、得られた試料フィルムをMD110mm×TD15mmの大きさに切り出し、JISK6732に準拠し、引張速度200mm/分で雰囲気温度23℃、及び引張速度100mm/分で雰囲気温度0℃における試料フィルムのMDにおける引張伸度を測定し、10回の測定値の平均値を表1に示した。
試料フィルムを、MD100mm×TD100mmの大きさに切り出し、80℃温水バスに10秒間浸漬し、収縮量を測定した。熱収縮率は、収縮前の原寸に対する収縮量の比率のMD/TDのうち大きい値を%値で表示した。測定結果を表1に示す。
資料フィルムについて、MD方向100mm間における直線上、30点の厚みを測定し、その標準偏差を求めた。その際、標準偏差が1μm以下のものを「○」、1μmを超え2μm以下のものを「△」、2μmを超えるものを「×」として評価した。評価結果を表1に示す。
試料フィルムを蛍光灯にかざして見た際、明らかに濃淡のムラがあるものを「×」、目視にて主だったムラが観察されなかったものを「△」、全くムラがなかったものを「○」として評価した。評価結果を表1に示す。
これに対し、相溶化剤の含有率が3質量%未満である比較例1〜3に係るフィルムは、全体として厚みにムラがあり、さらに目視による外観ムラを調べると、フィルムに濃淡ムラが観察された。これより、本発明において規定した範囲内の組成においてフィルムを構成することにより、遮光性、耐破断性、収縮特性、厚みの均一性、フィルム外観に優れたフィルムが得られることが分かる。
Claims (11)
- ポリエステル系樹脂(A)と、ポリエステル系樹脂(A)に非相溶な熱可塑性樹脂(B)と、下記の相溶化剤(C)と、充填剤(D)と、を下記(1)から(3)の関係で含有する無延伸フィルムを少なくとも1方向に延伸してなり、波長230nm以上波長380nm未満の範囲における平均光線透過率が20%以下であり、波長380nm以上波長800nm以下の範囲における平均光線透過率が40%以下であり、80℃の温水中に10秒間浸したときの主収縮方向の収縮率が20%以上であることを特徴とする遮光性熱収縮フィルム。
相溶化剤(C):ポリエステル系樹脂(A)と親和性の高い、又は反応可能な極性基を有し、かつ熱可塑性樹脂(B)と相溶可能な、酸変性ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体、エチレン−アクリル酸エチルメタクリル酸グリシジル三元共重合体、酸変性スチレン系熱可塑性樹脂、スチレン系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体、又はその水素添加樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
(1)ポリエステル系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)の質量比(A/B):99/1〜1/99
(2)相溶化剤(C)の含有率:ポリエステル系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)と相溶化剤(C)の総量に対して3質量%以上20質量%以下
(3)充填剤(D)の含有量:フィルムを構成する樹脂組成物100質量部に対して0質量部以上40質量部以下 - ポリエステル系樹脂(A)がポリ乳酸系樹脂である請求項1に記載の遮光性熱収縮フィルム。
- ポリエステル系樹脂(A)及び熱可塑性樹脂(B)以外の軟質成分(E)を含有し、かつ、ポリエステル系樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)と相溶化剤(C)と軟質成分(E)の総量に対する軟質成分(E)の含有率が5質量%以上50質量%以下である請求項1又は2に記載の遮光性熱収縮フィルム。
- 熱可塑性樹脂(B)がポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、及びポリカーボネート系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1から3のいずれかに記載の遮光性熱収縮フィルム。
- 軟質成分(E)が、含有されるポリエステル系樹脂(A)以外の脂肪族ポリエステル、芳香族脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸と乳酸系樹脂との共重合体、コアシェル構造型ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸メチル共重合体、及びスチレン系エラストマーからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項3に記載の遮光性熱収縮性フィルム。
- 充填剤(D)が炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン及び酸化亜鉛からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1から5のいずれかに記載の遮光性熱収縮フィルム。
- 充填剤(D)が酸化チタンであり、波長230nm以上波長380nm未満の範囲における平均光線透過率が2%以下であり、波長380nm以上波長800nm以下の範囲における平均光線透過率が40%以下である請求項6に記載の遮光性熱収縮フィルム。
- 請求項1から7のいずれかに記載の遮光性熱収縮フィルムを少なくとも1層含む積層フィルム。
- 請求項1から7のいずれかに記載の遮光性熱収縮フィルム又は請求項8に記載の積層フィルムを用いてなる成形品。
- 請求項1から7のいずれかに記載の遮光性熱収縮フィルム又は請求項8に記載の積層フィルムを用いてなる熱収縮ラベル。
- 請求項9に記載の成形品、又は請求項10に記載の熱収縮ラベルを装着してなる容器。
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