JP5294417B2 - 熱収縮性積層フィルム - Google Patents
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Description
とりわけビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとからなるブロック共重合体樹脂を用いた熱収縮性フィルムは、従来使用されている塩化ビニル樹脂における残留モノマーの問題や、可塑剤の残留及び焼却時の塩化水素の発生の問題もないため、食品包装やキャップシール、ラベル等に利用されている。
ポリエステル系熱収縮性フィルムは低温収縮性に優れており、自然収縮率も低く、剛性も良好であるが、収縮ムラ等の収縮仕上がり性が欠点である。
特許文献2及び3には、ポリスチレン系樹脂を中間層とし、1,4−シクロヘキサンジメタノールを含有するポリエステル系樹脂を外層に用いる積層フィルムが提案されている。
特許文献5には、破断性、透明性及びリサイクル性に優れた熱収縮性積層フィルムとして、表裏層がポリエステル樹脂、中間層がスチレン系炭化水素と共役ジエン炭化水素とのブロック共重合体からなるフィルムが開示されている。
すなわち本発明は下記の通りである。
中間層と、当該中間層の両側にそれぞれ積層された、表層と裏層とを含む、少なくとも
3層からなり、少なくとも一軸方向に延伸され、主収縮方向における80℃温水中の10
秒間における熱収縮率が30%以上である熱収縮性積層フィルムであって、
前記中間層が、少なくとも1種のポリエステル樹脂を含み、
前記表層及び裏層が、
ビニル芳香族炭化水素を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックAと、共役ジエン
を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBと、からなるブロック共重合体に官能基
含有変性剤を付加反応させてなる1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)に、前
記1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)の官能基と反応性を有する酸無水物及
び/又はカルボキシル基を有する単量体と、ビニル芳香族炭化水素との共重合体(2)が
、結合している変性ブロック共重合体を含み、
前記官能基含有変性剤が、前記ブロック共重合体との付加反応によって、1次変性ブロ
ック共重合体又はその水添物(1)に、水酸基、エポキシ基、アミノ基、シラノール基、
アルコキシシラン基からなる群より選ばれる官能基を、少なくとも1個有する原子団を、
生成させる機能を有している熱収縮性積層フィルム。
前記共重合体(2)が、スチレン−無水マレイン酸共重合体、又はその一部がカルボキ
シル基となっている共重合体である前記〔1〕に記載の熱収縮性積層フィルム。
前記表層及び裏層が、下記の(a)〜(c)からなる群より選ばれる少なくとも1種の
ビニル芳香族炭化水素系重合体をさらに0.1〜80質量%含有する前記〔1〕又は〔2〕に記載の熱収縮性積層フィルム。
(a)スチレン系重合体
(b)ビニル系芳香族炭化水素と、脂肪族不飽和カルボン酸、脂肪族不飽和カルボン酸
無水物及び脂肪族不飽和カルボン酸エステルから選ばれる少なくとも1種の脂肪族不飽和
カルボン酸又はその誘導体との共重合体
(c)ゴム変性スチレン系重合体
前記ポリエステル樹脂が、ジカルボン酸成分とジオール成分とから構成されたものであ
り、
前記ジカルボン酸成分と、前記ジオール成分とは、各々の総量(各100モル%)に対
して60〜100モル%の量で主成分をそれぞれ含み、
その他の成分の合計量が、前記ジカルボン酸成分の総量(100モル%)と前記ジオー
ル成分の総量(100モル%)との合計(200モル%)に対して10〜40モル%であ
る前記〔1〕乃至〔3〕のいずれか一に記載の熱収縮性積層フィルム。
前記ジカルボン酸成分の主成分がテレフタル酸であり、
前記ジオール成分の主成分がエチレングリコールであり、
前記その他の成分が、1,4−シクロヘキサンジメタノールである前記〔4〕に記載の熱収縮性積層フィルム。
前記1,4−シクロヘキサンジメタノールの量が、前記ジカルボン酸成分総量(100
モル%)と前記ジオール成分の総量(100モル%)との合計(200モル%)に対して
、10〜40モル%の範囲である前記〔4〕又は〔5〕に記載の熱収縮性積層フィルム。
前記中間層が、当該中間層を構成する樹脂総重量の3〜30質量%の前記変性ブロック
共重合体を含む前記〔1〕乃至〔6〕のいずれか一に記載の熱収縮性積層フィルム。
ASTM D1003に準拠して測定されたヘーズ値が10%以下である前記〔1〕乃
至〔7〕のいずれか一に記載の熱収縮性積層フィルム。
70℃温水中の10秒における主収縮方向の熱収縮率が5%以上である前記〔1〕乃至
〔8〕のいずれか一に記載の熱収縮性積層フィルム。
中間層と、当該中間層の両側にそれぞれ積層された、表層と裏層とを含む、少なくとも
3層からなる前記〔1〕乃至〔9〕のいずれか一に記載の熱収縮性積層フィルムの製造方法であって、
ビニル芳香族炭化水素を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックAと、共役ジエン
を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBと、からなるブロック共重合体に官能基
含有変性剤を付加反応させてなる1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)を作製
する工程と、
前記1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)に、当該1次変性ブロック共重合
体又はその水添物(1)の官能基と反応性を有する酸無水物及び/又はカルボキシル基を
有する単量体とビニル芳香族炭化水素との共重合体(2)を結合させて、変性ブロック共
重合体を作製する工程と、
前記表層及び裏層を、前記変性ブロック共重合体を用いて形成し、前記中間層を、少な
くとも1種のポリエステル樹脂を用いて形成する工程と、
を、有し、
前記官能基含有変性剤が、前記ブロック共重合体との付加反応によって、1次変性ブロ
ック共重合体又はその水添物(1)に、水酸基、エポキシ基、アミノ基、シラノール基、
アルコキシシラン基からなる群より選ばれる官能基を、少なくとも1個有する原子団を、
生成させる機能を有している、熱収縮性積層フィルムの製造方法。
本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、
中間層と、当該中間層の両側にそれぞれ積層された、表層と裏層とを含む、少なくとも3層からなるものである。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、少なくとも一軸方向に延伸され、主収縮方向における80℃温水中の10秒間における熱収縮率が30%以上である。
前記中間層は、少なくとも1種のポリエステル樹脂を含んでいる。
前記表層及び裏層は、所定の変性ブロック共重合体を含んでいる。
「主収縮方向」とは、熱収縮性積層フィルムの横方向、縦方向のうち、収縮率のうち大きい方向を言うものとする。ここで、横方向とは一般にフィルムの流れ方向(押出し方向)を言い、縦方向とは前記横方向と直交する方向を言う。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、低温収縮性、剛性、透明性に優れ、取り分けフィルムの中間層と表裏層との剥離強度が大きいことから、外部応力による剥離が起こりにくい。また、印刷時のインキ密着性に優れるため、印刷インキの塗布量も少なくできる。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムを構成する表層及び裏層は、所定の変性ブロック共重合体を含んでいる。
変性ブロック共重合体は、ビニル芳香族炭化水素を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックAと、共役ジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBと、からなるブロック共重合体に、官能基含有変性剤を付加反応させてなる1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)が、前記1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)の官能基と反応性を有する酸無水物及び/又はカルボキシル基を有する単量体とビニル芳香族炭化水素との共重合体(2)によって変性された変性ブロック共重合体である。
先ず、ビニル芳香族炭化水素を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックAと、共役ジエンを主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBとからなるブロック共重合体に、官能基含有変性剤を付加反応させてなる1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)について説明する。
ビニル芳香族炭化水素を主体とする重合体ブロックAとは、ビニル芳香族炭化水素を50質量%以上で含有するビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとの共重合体ブロック又はビニル芳香族炭化水素単独重合体ブロックを示すものとする。
共役ジエンを主体とする重合体ブロックBとは、共役ジエンを50質量%よりも多い量で含有する、共役ジエンとビニル芳香族炭化水素との共重合体ブロック又は共役ジエン単独重合体ブロックを示すものとする。
また、前記ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとのランダム共重合体部分は、ビニル芳香族炭化水素が均一に分布している部分及び/又はテーパー状に分布している部分が複数個共存してもよい。
例えば、特公昭36−19286号公報、特公昭43−17979号公報、特公昭48−2423号公報、特公昭49−36957号公報、特公昭57−49567号公報、特公昭58−11446号公報等に開示されている、炭化水素溶剤中で有機リチウム化合物等のアニオン開始剤を用いて共役ジエンとビニル芳香族炭化水素をブロック共重合する方法により合成することはできる。
本実施形態においては、各構成ポリマーの製造条件を後述するように設定するものとする。
A−(B−A)n・・・(a)
A−(B−A)n−B・・・(b)
B−(A−B)n+1・・・(c)
ここで、Aはビニル芳香族炭化水素を主体とする重合体ブロックであり、Bは共役ジエンを主体とする重合体ブロックである。
AブロックとBブロックとの境界は、必ずしも明瞭に区別される必要はない。
nは1以上の整数、一般的には1〜5である。
[(A−B)k]m−X・・・(d)
[(A−B)k−A]m−X・・・(e)
[(B−A)k]m−X・・・(f)
[(B−A)k−B]m−X・・・(g)
ここで、A、Bは、前記式(a)〜(c)と同様であり、k及びmは1以上の整数、一般的には1〜5である。
Xは、例えば四塩化ケイ素、四塩化スズ等のカップリング剤の残基、又は多官能有機リチウム化合物等の開始剤の残基を示し、前記ブロック共重合体としては、ラジアルブロック共重合体、あるいはこれらのブロック共重合体の任意のポリマー構造の混合物が使用できる。
共役ジエンとは、1対の共役二重結合を有するジオレフィンであり、例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等が挙げられ、特に、1,3−ブタジエン、イソプレンが好ましい。これらは、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合使用してもよい。
イソプレンが10質量%以上であると、高温での成形加工時等に熱分解を起こさず分子量が低下しないため外観特性や機械的強度のバランス性能の良好な、前記表層及び裏層を構成する変性ブロック共重合体やその組成物が得られる。
炭化水素溶媒としては、例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサン、イソペンタン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン等の芳香族炭化水素等が使用できる。
これらは、1種のみを用いてもよく、2種以上を混合使用してもよい。
アニオン開始剤としては、例えば、有機リチウム化合物を用いることができ、分子中に一個以上のリチウム原子が結合した有機モノリチウム化合物、有機ジリチウム化合物、有機ポリリチウム化合物等が適用できる。
具体的には、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、ブタジエニルジリチウム、イソプレニルジリチウム等が挙げられる。
これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を混合使用してもよい。
極性化合物やランダム化剤としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等のエーテル類;トリエチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン等のアミン類;チオエーテル類;ホスフィン類;ホスホルアミド類;アルキルベンゼンスルホン酸塩;カリウムやナトリウムのアルコキシド等が挙げられる。
また、重合を行う際の系の雰囲気は、窒素ガス等の不活性ガスをもって置換した状態とすることが好ましい。
重合を行う際の圧力は、上記重合温度範囲において、モノマー及び溶媒を液層に維持するのに充分な圧力の範囲であればよく、特に制限されるものではない。
更には、重合系内に触媒及びリビングポリマーを不活性化させるような不純物、例えば水、酸素、炭酸ガス等が混入しないよう留意することが必要である。
前記ブロック共重合体におけるビニル芳香族炭化水素の含有量が30〜95質量%の範囲であると、伸びと剛性のバランス性能が良好で、透明性に優れた、前記表層及び裏層を構成する組成物が得られる。
前記ブロック率が10〜98質量%の範囲であると、本実施形態の熱収縮性積層フィルムの剛性と伸びのバランスが優れたものとなる。
なお、ビニル芳香族炭化水素ブロックのブロック率は、ブロック共重合体の製造時において、少なくとも一部のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとが共重合する工程におけるビニル芳香族炭化水素と共役ジエンの重量、これらの重量比、重合反応性比等を調整することにより制御できる。
具体的な方法としては、(イ)ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとの混合物を連続的に重合系に供給して重合する、及び/又は、(ロ)極性化合物あるいはランダム化剤を使用してビニル芳香族炭化水素と共役ジエンを共重合する、等の方法が挙げられる。
前記(Mn)が0.5万以上15万以下とすることにより、優れた剛性と伸びが得られ、成形加工性と透明性も良好なものとなる。
前記ビニル芳香族炭化水素重合体ブロックの(Mn)は、四酸化オスミウムを触媒として、ジ・ターシャリーブチルハイドロパーオキサイドによりブロック共重合体を酸化分解する方法〔I.M.KOLTHOFF,et al.,J.Polym.Sci.1,429(1946)に記載の方法〕により得たビニル芳香族炭化水素重合体ブロック成分をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で分析することにより求めることができる。
すなわち、GPC用の単分散ポリスチレンをGPC測定して、そのピークカウント数と単分散ポリスチレンの分子量との検量線を作成し、常法(例えば「ゲルクロマトグラフィー<基礎編>講談社発行」に従って算出できる。
水素添加用の水添触媒としては、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒、例えば、(1)Ni、Pt、Pd、Ru等の金属をカーボン、シリカ、アルミナ、ケイソウ土等に担持させた担持型不均一系水添触媒、(2)Ni、Co、Fe、Cr等の有機酸塩又はアセチルアセトン塩などの遷移金属塩と有機アルミニウム等の還元剤とを用いる、いわゆるチーグラー型水添触媒、(3)Ti、Ru、Rh、Zr等の有機金属化合物等のいわゆる有機金属錯体等の均一系水添触媒を適用できる。
チタノセン化合物としては、特開平8−109219号公報に記載された化合物が使用できるが、具体例としては、ビスシクロペンタジエニルチタンジクロライド、モノペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリクロライド等の(置換)シクロペンタジエニル骨格、インデニル骨格あるいはフルオレニル骨格を有する配位子を少なくとも1つ以上もつ化合物が挙げられる。
また、還元性有機金属化合物としては、有機リチウム等の有機アルカリ金属化合物、有機マグネシウム化合物、有機アルミニウム化合物、有機ホウ素化合物あるいは有機亜鉛化合物等が挙げられる。
水添反応に使用される水素の圧力は、0.1〜15MPaが好ましく、0.2〜10MPaがより好ましく、0.3〜5MPaがさらに好ましい。
また、水添反応時間は、3分〜10時間が好ましく、10分〜5時間がより好ましい。
水添反応は、バッチプロセス、連続プロセスによって行うことができ、これらを単独で行ってもよく、組み合わせてもよい。
ブロック共重合体の水添物において、共役ジエン化合物に基づく不飽和二重結合の70%以上、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上が水添されていてもよいし、一部のみが水添されていてもよい。
一部のみを水添する場合には、水添率は10%以上70%未満とすることが好ましく、15%以上65%未満とすることがより好ましく、20%以上60%未満にすることがさらに好ましい。
なお、上記ビニル結合の水素添加率とは、ブロック共重合体中に組み込まれている水素添加前の共役ジエンに基づくビニル結合のうち、水素添加されたビニル結合の割合をいう。
また、ブロック共重合体中のビニル芳香族炭化水素に基づく芳香族二重結合の水添率については、特に制限されないが、50%以下とすることが好ましく、30%以下とすることがより好ましく、20%以下とすることがさらに好ましい。
水添率、及び共役ジエン化合物に基づくビニル結合量は、核磁気共鳴装置(NMR)により測定することができる。
前記1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)は、前記ブロック共重合体又はその水添物に、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、チオカルボニル基、酸ハロゲン化物基、酸無水物基、カルボン酸基、チオカルボン酸基、アルデヒド基、チオアルデヒド基、カルボン酸エステル基、アミド基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、リン酸基、リン酸エステル基、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、ピリジル基、キノリン基、エポキシ基、チオエポキシ基、スルフィド基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、シラノール基、アルコキシシラン、ハロゲン化ケイ素基、ハロゲン化スズ基、アルコキシスズ基、フェニルスズ基等から選ばれる官能基が結合している。
さらには、前記ブロック共重合体又はその水添物に、有機リチウム化合物等の有機アルカリ金属化合物を反応(メタレーション反応)させ、前記ブロック共重合体又はその水添物に有機アルカリ金属が付加した重合体に、上記官能基含有変性剤を付加反応させる方法が挙げられる。
未変性のブロック共重合体の割合は、1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)中、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。
水酸基、エポキシ基、アミノ基、シラノール基、アルコキシシラン基から選ばれる官能基の近傍の構造としては、下記式(I)〜(XIII)が挙げられる。
R5は、炭素数1〜48の炭化水素鎖、あるいは水酸基、エポキシ基、アミノ基、シラノール基、アルコキシシラン基から選ばれる官能基を有する炭素数1〜48の炭化水素鎖を示す。
また、R1〜R4の炭化水素基、及びR5の炭化水素鎖中には、水酸基、エポキシ基、アミノ基、シラノール基、アルコキシシラン基以外の結合様式で、酸素、窒素、シリコン等の元素が結合していてもよい。
R6は、水素又は炭素数1〜8のアルキル基を示す。
官能基含有変性剤の使用量は、ブロック共重合体又はその水添物のリビング末端1当量に対して、0.5当量よりも多く10当量以下であることが好ましく、0.7当量よりも多く5当量以下であることがより好ましく、1当量よりも多く4当量以下であることがさらに好ましい。
なお、ブロック共重合体又はその水添物のリビング末端の量は、重合に使用した有機リチウム化合物の量と該有機リチウム化合物に結合しているリチウム原子の数から算出してもよいし、得られたブロック共重合体又はその水添物の数平均分子量から算出してもよい。
また、ブロック共重合体の水添物に、有機リチウム化合物等の有機アルカリ金属化合物を反応(メタレーション反応)させ、これにより得たブロック共重合体の水添物に有機アルカリ金属が付加した重合体に、上記官能基含有変性剤を付加反応させることにより作製することもできる。
一方において、良好な加工性や熱可塑性樹脂との相容性を確保する観点からは100万以下であることが好ましい。
上記重量平均分子量は4万〜80万の範囲がより好ましく、5万〜60万の範囲がさらに好ましい。
なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定を行い、クロマトグラムのピークの分子量を、市販の標準ポリスチレンの測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して求めることができる。
溶媒の分離方法としては、例えば重合を行った後、又は水添を行った後の溶液に、アセトン又はアルコール等の、1次変性ブロック共重合体又はその水添物に対する貧溶媒となる極性溶媒を加えて、1次変性ブロック共重合体又はその水添物を沈澱させて回収する方法や、1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)の溶液を撹拌下で熱湯中に投入し、スチームストリッピングにより溶媒を除去して回収する方法、さらには直接溶液を加熱して溶媒を留去する方法等が挙げられる。
表層及び裏層に含有されている変性ブロック共重合体は、上述した1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)に、これに結合している官能基と反応性を有する酸無水物及び/又はカルボキシル基を有する単量体とビニル芳香族炭化水素との共重合体(2)を反応させることにより得られる。
以下、共重合体(2)について説明する。
酸無水物を有する単量体としては、例えば、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、アコニット酸等の酸無水物が挙げられ、特に無水マレイン酸が好ましい。
カルボキシル基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸等が挙げられる。
芳香族ビニル炭化水素としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、1,3−ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、1,1−ジフェニルエチレン等が挙げられ、特に、スチレンが好ましい。
例えば、アニオン重合法、カチオン重合法、ラジカル重合法、縮重合法、重付加反応等により製造できる。
また、得られた共重合体(2)の酸無水物をアルコール等によって、エステル化又は一部をエステル化してもよい。
また、スチレン−無水マレイン酸共重合体の無水マレインをアルコール等によってエステル化した共重合体、あるいは一部をエステル化した共重合体も好適な例として挙げられる。
表層及び裏層を構成する変性ブロック共重合体は、上述した1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)と、上述した共重合体(2)との反応により得られる。
この反応を行う際には、1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)と、共重合体(2)とが、質量比で99.9/0.1〜50/50とすることが好ましく、99/1〜70/30とすることがより好ましく、99/1〜80/20とすることがさらに好ましい。
1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)と、共重合体(2)との反応方法は、特に制限されるものではなく、公知の方法が利用できる。
例えば、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等の一般的な混和機を用いて反応させる溶融混練方法、各成分を溶媒等に溶解又は分散混合して反応させた後、溶剤を加熱除去する方法等が適用できる。
上記溶融混練方法を実施する場合には、混練温度は50〜250℃が好ましく、100〜230℃の範囲がより好ましい。混練時間は3時間以内が好ましく、数秒〜1時間がより好ましい。
上記反応工程を、各成分を溶媒等に溶解又は分散混合して行う場合、適用する溶媒は、各成分を溶解又は分散できればよく、特に制限されるものではない。例えば、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素系溶媒の他、含ハロゲン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒等が使用できる。
上記反応工程における温度条件は、−10〜150℃が好ましく、30〜120℃がより好ましい。反応に要する時間は、条件によって異なってくるが、一般的には3時間以内であり、数秒〜1時間が好ましい。
変性ブロック共重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定を行い、クロマトグラムのピークの分子量を、市販の標準ポリスチレンの測定から求めた検量線(標準ポリスチレンのピーク分子量を使用して作成)を使用して求めることができる。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムを構成する表層及び裏層は、上述した変性ブロック共重合体を含有する組成物により形成されている。
上述した変性ブロック共重合体(以下、成分(A)と呼ぶこともある。)は、ビニル芳香族炭化水素系重合体(以下、成分(B)と呼ぶこともある。)と組み合わせ、表層及び裏層を構成する組成物として使用できる。
変性ブロック共重合体(成分(A))と、上記成分(B)との質量比は、好ましくは99.9/0.1〜20/80、より好ましくは99.7/0.3〜25/75、さらに好ましくは99/1〜30/70である。
かかる質量比で変性ブロック共重合体(成分(A))と、成分(B)とを組み合わせることにより、剛性、耐ブロッキング性に優れた組成物を得ることができる。
組成物を構成するビニル芳香族炭化水素系重合体(成分(B))としては、下記の(a)〜(c)から選ばれる少なくとも1種を使用することが好ましい。
かかるビニル芳香族炭化水素系重合体は、表層及び裏層中に、0.1〜80質量%含有することが好ましい。
(a)スチレン系重合体
(b)ビニル系芳香族炭化水素と、脂肪族不飽和カルボン酸、脂肪族不飽和カルボン酸無水物、脂肪族不飽和カルボン酸エステルから選ばれる少なくとも1種の脂肪族不飽和カルボン酸又はその誘導体との共重合体
(c)ゴム変性スチレン系重合体
(a)スチレン系重合体は、スチレンもしくはこれと共重合可能なモノマーとスチレンとを重合して得られるもの(但し、(b)を除く。)等である。
スチレンと共重合可能なモノマーとしては、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、無水マレイン酸等が挙げられる。
スチレン系重合体としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−α−メチルスチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体等が挙げられるが、特に好ましいスチレン系重合体としては、ポリスチレンを挙げられる。
スチレン系重合体の重量平均分子量は、一般に50000〜500000である。
また、これらのスチレン系重合体は、単独又は二種以上の混合物として使用でき、剛性改良剤として利用できる。
このようなスチレン系重合体は、数平均分子量が好ましくは3万〜30万、より好ましくは5万〜25万、さらに好ましくは7万〜20万であり、tanδピーク温度は80〜110℃が好ましく、より好ましくは83〜105℃、さらに好ましくは85〜100℃であり、ビカット軟化温度が60〜85℃が好ましく、より好ましくは65〜83℃であり、さらに好ましくは68〜80℃であるものとし、剛性及び収縮性改良剤として使用できる。
脂肪族不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタアクリル酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸などが挙げられる。
脂肪族不飽和カルボン酸無水物としては、無水フマル酸、無水イタコン酸、無水マレイン酸などが挙げられる。
脂肪族不飽和カルボン酸エステルとしては、上記の脂肪族不飽和カルボン酸と炭素数C1〜C12、好ましくはC2〜C12のアルコールとのモノ又はジエステルが挙げられる。
上記(b)の重量平均分子量は、一般に50000〜500000であるものとする。
かかる脂肪族不飽和カルボン酸エステルの含有量は、(b)ビニル系芳香族炭化水素と脂肪族不飽和カルボン酸エステルとの共重合体中、一般に5〜50質量%であり、好ましくは8〜30質量%であり、より好ましくは10〜25質量%である。
この脂肪族不飽和カルボン酸エステル−スチレン共重合体におけるビカット軟化点は、50〜95℃が好ましく、より好ましくは60〜90℃、さらに好ましくは65〜85℃であることが推奨される。
ビカット軟化温度は、厚さ3mmに圧縮成形したものを試験片とし、ASTM D−1525に準じて測定(荷重:1kg、昇温速度:2℃/min)した値である。
脂肪族不飽和カルボン酸エステル−スチレン共重合体の中でも特に好ましいものとしては、アクリル酸n−ブチルとスチレンとを主体とする共重合体が挙げられ、アクリル酸n−ブチルとスチレンとの合計量が50質量%以上であることが好ましく、アクリル酸n−ブチルとスチレンとの合計量が60質量%以上からなる脂肪族不飽和カルボン酸エステル−スチレン共重合体がより好ましい。
アクリル酸n−ブチルとスチレンとを主体とする脂肪族不飽和カルボン酸エステル−スチレン共重合体を用いた熱収縮積層フィルムは、収縮性が良好である。
(c)ゴム変性スチレン系重合体としては、例えば、ビニル芳香族炭化水素と共重合可能なモノマーとエラストマーとの混合物を重合することによって得られるもの等が挙げられる。
その重合方法としては、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、塊状−懸濁重合等が一般的に行われている。
ビニル芳香族炭化水素と共重合可能なモノマーとしては、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、無水マレイン酸等が挙げられる。
また、共重合可能なエラストマーとしては、天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ハイスチレンゴム等が挙げられる。
これらのエラストマーは、ビニル芳香族炭化水素もしくはこれと共重合可能なモノマー100質量部に対して一般に3〜50質量部で、このモノマーに溶解して、或いはラテックス状となって、乳化重合、塊状重合、塊状−懸濁重合等に共される。
特に好ましい(c)ゴム変性スチレン系重合体としては、耐衝撃性ゴム変性スチレン系重合体(HIPS)が挙げられる。
(c)ゴム変性スチレン系重合体は、剛性、耐衝撃性、滑り性の改良剤として利用できる。
これらの(c)ゴム変性スチレン系重合体の重量平均分子量は、一般に50000〜500000である。ゴム変性スチレン系重合体の含有量は、透明性維持を考慮すると、前記成分(A)100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましい。
このような熱可塑性樹脂の使用量は、変性ブロック共重合体(成分(A))/熱可塑性樹脂の比率で、1/99〜99/1が好ましく、3/97〜97/3がより好ましく、5/95〜95/5がさらに好ましい。
また、酢酸ビニルの含有量が50質量%以上である酢酸ビニルとこれと共重合可能な他のモノマーとの共重合体であるポリ酢酸ビニル系樹脂及びその加水分解物、アクリル酸及びそのエステルやアミドの重合体、メタクリル酸及びそのエステルやアミドの重合体、これらのアクリル酸系モノマーを50質量%以上含有する他の共重合可能なモノマーとの共重合体であるポリアクリレート系樹脂、アクリロニトリル及び/又はメタクリロニトリルの重合体、これらのアクリロニトリル系モノマーを50質量%以上含有する他の共重合可能なモノマーとの共重合体であるニトリル樹脂が挙げられる。
なお、熱可塑性樹脂は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上述した変性ブロック共重合体(成分(A))と、ビニル芳香族炭化水素系重合体(成分(B))、さらには熱可塑性樹脂とを組み合わせた組成物には、必要に応じて所定の添加剤を配合してもよい。
添加剤としては、熱可塑性樹脂組成物に配合する一般的なものをいずれも適用できる。
例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、クレー、タルク、マイカ、ウォラストナイト、モンモリロナイト、ゼオライト、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、スラッグウール、ガラス繊維などの無機充填剤;カーボンブラック、酸化鉄等の顔料;ステアリン酸、ベヘニン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、エチレンビスステアロアミド等の滑剤;離型剤;パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル、パラフィンが挙げられる。
また、有機ポリシロキサン、ミネラルオイル等の軟化剤・可塑剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤等の酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属ウィスカ等の補強剤、着色剤等も用いられる。
その他の添加剤としては、「ゴム・プラスチック配合薬品」(ラバーダイジェスト社編)等に開示されているものも用いられる。
上述した表層及び裏層を構成する組成物を製造する方法については、特に制限されるものではなく、公知の方法を利用できる。
例えば、オープンロール、バンバリーミキサー、単軸スクリュー押出機、2軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等の一般的な混和機を用いた溶融混練方法、各成分を溶解又は分散混合後、溶剤を加熱除去する方法等が適用できる。
特に、押出機による溶融混練法が、生産性、良混練性の観点から好ましい。
溶融混練温度は、使用する熱可塑性樹脂の融点、溶融粘度、変性ブロック共重合体の熱劣化等を考慮して、100〜350℃が好ましく、150〜350℃がより好ましく、180〜330℃がさらに好ましい。
また、溶融混練時間(あるいは溶融混練工程の平均滞留時間)は、混練度合い(分散性)や生産性、変性ブロック共重合体、熱可塑性樹脂等の劣化等を考慮して、0.2〜60分が好ましく、0.5〜30分がより好ましく、1〜20分がさらに好ましい。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、中間層が後述する少なくとも1種のポリエステル樹脂を含み、表層及び裏層が、上述した変性ブロック共重合体を含む。
前記表層及び裏層を構成する樹脂組成物の好ましい30℃での貯蔵弾性率(E')は、1×109Pa以上で、かつ損失弾性率(E")のピーク温度が60℃以上110℃以下に少なくとも一つ存在するものとする。これによって、低温収縮性と剛性のバランスが良好なフィルムを得ることができる。
貯蔵弾性率、及び損失弾性率は、加熱プレスで圧縮成形した厚さ約1mmの試験片を、株式会社ユービーエム製粘弾性測定解析装置DVE−V4を用いて、振動周波数35Hz、昇温速度3℃/minの条件で、温度−100℃〜150℃の範囲を測定することにより求められる。
また、表層及び裏層における変性ブロック共重合体の、JIS K7142に準拠して測定された屈折率(n1)は、中間層におけるポリエステル樹脂の屈折率(n2)±0.02、特に(n2)±0.015の範囲内であることが好ましい。
このように、表層及び裏層の屈折率と中間層の屈折率との差を所定範囲内にすることによって、熱収縮性積層フィルムの製造工程で生じる切断片等を、中間層を構成する樹脂に混練して製膜しても、透明度の良好なフィルムを得ることができる。
変性ブロック共重合体は、1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンとの組成比と、1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)と共重合体(2)の重量比を、調整することによって、その屈折率(n1)をほぼ所望の値に調整することが可能である。
従って、使用する表裏層におけるポリエステル樹脂の屈折率(n2)に応じて組成比を調整することにすることにより、n2±0.02の範囲内のn1を得ることができる。
このような所定の屈折率は、ビニル芳香族炭化水素と共役ジエンのブロック共重合体水添物単体で達成しても、2以上の種類の混合樹脂によって達成してもよい。
30℃での弾性率(E')は、熱収縮性積層フィルムの剛性に影響し、フィルムの腰の強さを表し、損失弾性率(E")のピーク温度は低温収縮性に大きく影響する。
上記の貯蔵弾性率(E')と損失弾性率(E")のピーク温度とを有することにより、剛性と低温収縮性に優れるフィルムを得ることができる。
特に、変性ブロック共重合体とビニル芳香族炭化水素系重合体との混合樹脂は、前記貯蔵弾性率(E')と前記損失弾性率(E")のピーク温度の達成に好ましく、その好ましい質量比は99.9/0.1〜20/80であり、より好ましくは99.7/0.3〜25/75であり、さらに好ましくは99/1〜30/70の範囲である。
また、前記貯蔵弾性率(E')と前記損失弾性率(E")のピーク温度は、透明性を損なわない範囲で他の樹脂とのブレンドによって達成してもよい。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムを構成する中間層は、少なくとも1種のポリエステル樹脂を含む。
ポリエステル樹脂は、フィルムに剛性、伸びを付与し、及び、低温収縮を付与しつつ自然収縮を抑える。
ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸などが挙げられる。
ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、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、ポリテトラメチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられ、好ましくは、テレフタル酸とエチレングリコールが挙げられる。
ポリエステル樹脂は単体に限られず、2種類以上の物のブレンドであってもよい。
なお、主成分とは、ジカルボン酸成分とジオール成分の、各々の総量(各100モル%)に対して、60〜100モル%の含有量を有していることを言う。
ジカルボン酸成分及び/又はジオール成分を混合物系にすることによって、得られるポリエステル樹脂の結晶性が低くなり、中間層から表層及び裏層の樹脂中に配合された場合であっても、結晶化が進行し難くすることができ、好ましい。
ポリエステル樹脂が表層及び裏層中に配合されるのは、フィルムの製造工程で中間層から混入する場合の他、中間層中に所定量のポリエステル樹脂を含有させる場合も含まれる。
好ましいジカルボン酸成分混合物としては、主成分としてテレフタル酸を使用し、その他の成分として、イソフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、及びアジピン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を使用することが好ましく、特にテレフタル酸が好ましい。
すなわち、ジカルボン酸成分がテレフタル酸であり、かつ、前記ジオール成分の主成分がエチレングリコールであり、その他の成分が1,4−シクロヘキサンジメタノールであることが好ましい。
前記下限値未満であると、得られるポリエステル樹脂の結晶化度が高くなってしまい、一方、前記上限値を超えては主成分の長所が活かせない場合がある。
前記ジオール成分としてエチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールの混合物を用いる場合、1,4−シクロヘキサンジメタノールの量は、エチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールとの合計200モル%に対して好ましくは10〜40モル%、より好ましくは25〜35モル%の範囲である。
かかる量範囲でエチレングリコールと1,4−シクロヘキサンジメタノールとを使用することにより、得られるポリエステル樹脂の結晶性がほとんどなくなり、かつ耐破断性も向上される。
このようなポリエステル樹脂としては「PETG6763」(イーストマンケミカル社製)、及び、「SKYREEN PETG」(SKケミカル社製)等が市販されている。
中間層樹脂と表層及び/又は裏層樹脂との屈折率が所定範囲内で略一致しているので、透明度が損なわれない。
また、表層及び/又は裏層樹脂を含むことで、表層及び裏層とのなじみがよくなり、表裏及び裏層と中間層との剥離強度が向上し、フィルムの伸びの向上も期待される。
表層及び/又は裏層の変性ブロック共重合体の、中間層への配合量は、中間層を構成する樹脂総質量の好ましくは3〜30質量%、更に好ましくは5〜20質量%である。
前記下限値未満では剥離強度及び/又は伸びの向上が十分ではなく、一方、前記上限値を超えると透明性が損なわれる場合がある。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、各層に、所望により樹脂質量(100質量部)に基づき、可塑剤及び/又は粘着付与樹脂を好ましくは1〜10質量部、より好ましくは2〜8質量部添加してよい。
可塑剤及び/又は粘着付与樹脂の量が前記上限値を越えると、溶融粘度の低下、耐熱融着性の低下を招き、自然収縮を起こしてしまうという問題が生じ易い。
可塑剤もしくは粘着付与樹脂以外にも目的に応じて各種の添加剤、例えば紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤、帯電防止剤、滑剤、無機フィラー等を各用途に応じて適宜添加できる。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムを構成する中間層、表層、裏層の厚さ比(表層/中間層/裏層)は、3/1/3〜1/10/1の範囲、特に2/1/2〜1/8/1の範囲であることが好ましい。
また、積層構成は、中間層と表層・裏層が規定内であれば、2種3層に限定されない。例えば表層と裏層と中間層に接着層等を配した3種5層にしてもよい。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、2種3層でも十分な接着強度を得ることができるが、より剥離強度が必要とされる用途、例えば、製袋後のシール強度がより必要な用途等においては、透明性を損なわない範囲で、接着層を設けてもよい。
接着層としてはカルボン酸変性のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンのエラストマー又は水添エラストマー、無水マレイン酸変性のビニル芳香族炭化水素と共役ジエンのエラストマー又は水添エラストマーが好適に使用できる。
本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、中間層を構成する樹脂と表層、裏層を構成する樹脂とを、Tダイを備えた押出機を用いて、共押出しすることによって作製できる。
押出に際しては、Tダイ法、チューブラ法等の既存の方法を採用してもよい。
あるいは、中間層を構成する樹脂および表層、裏層を構成する樹脂を、別々にシート化し、その後にプレス法やロールニップ法等を用いて積層してもよい。
中間層を構成する樹脂と、表層・裏層を構成する樹脂とを溶融押出し、溶融押出された樹脂は、冷却ロール、空気、水等で冷却し、その後、熱風、温水、赤外線等の適当な方法で再加熱し、ロール法、テンター法、チューブラ法等により、1軸または2軸に延伸する。
延伸温度は、フィルムを構成している樹脂の軟化温度や熱収縮性積層フィルムに要求される用途によって変える必要があるが、概ね60〜130℃、好ましくは70〜120℃の範囲で制御する。
主収縮方向の延伸倍率は、フィルム構成組成、延伸手段、延伸温度、目的の製品形態に応じて2〜7倍の範囲で適宜決定する。
また、1軸延伸にするか2軸延伸にするかは目的の製品の用途によって決定する。
PETボトル用ラベルのように、ほぼ一方向の収縮特性を必要とする用途の場合でもその垂直方向に収縮特性を阻害しない範囲で延伸をすることも、仕上がり性を良好とするたために効果的である。
その延伸温度は、PET以外の成分にも依存するが、典型的には60〜90℃の範囲である。
さらに、その延伸倍率については、大きくなるほど耐破断性は向上するものの、それに伴い収縮率が上がってしまい良好な収縮仕上がりを得ることが困難となることより、1.03倍以上1.5倍以下であることが好ましい。
さらに、主収縮方向の70℃温水中での10秒間の熱収縮率が5%以上あることが好ましい。
特に、PETラベル用の縦方向(押出(MD)方向)の収縮率については、80℃温水10秒において10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%、さらに好ましくは3%以下である。
収縮率が前記上限値を越えると、ラベル用途において収縮後に縦方向の収縮が顕著となり、寸法ずれや外観上不具合を生じる結果となるため好ましくない。
また、延伸した後、フィルムの分子配向が緩和しない時間内に速やかに、フィルムの冷却を行うことにより、収縮性を付与して保持することができる。
0℃環境下の引張試験において、特にラベル用途では、フィルムの引取り(流れ)方向(MD)で伸び率が100%以上であることが好ましく、より好ましくは200%以上、さらに好ましくは300%以上ある。
また、剛性はフィルムのMD及び直交方向(TD)について引張弾性率を測定し、両者の平均値でフィルムの腰を評価する。
MD及びTD方向の引張弾性率の平均値は、0.7GPa以上であることが好ましく、1.0GPa以上であることがより好ましい。
〔1次変性ブロック共重合体A−1〕
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、スチレン26質量部を含むシクロヘキサン溶液にn−ブチルリチウムを0.086質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で30分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン7質量部と、1,3−ブタジエン42質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で65分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン25質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で30分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤として1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを、重合に使用したn−ブチルリチウムに対して当モル反応させた。
反応終了後、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、一次変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、1次変性ブロック共重合体(A−1)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、スチレン35質量部を含むシクロヘキサン溶液に、n−ブチルリチウムを0.088質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で40分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン3質量部と1,3−ブタジエン10質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で20分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン6質量部と1,3−ブタジエン11質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で25分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン29質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で35分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤として1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを、重合に使用したn−ブチルリチウムに対して当モル反応させた。
反応終了後、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、1次変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、1次変性ブロック共重合体(A−2)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、スチレン30質量部を含むシクロヘキサン溶液に、n−ブチルリチウムを0.083質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で35分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン12質量部と1,3−ブタジエン30質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で55分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン28質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で35分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤として1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを、重合に使用したn−ブチルリチウムに対して当モル反応させた。
反応終了後、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、1次変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、1次変性ブロック共重合体(A−3)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、スチレン33質量部を含むシクロヘキサン溶液に、n−ブチルリチウムを0.085質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で40分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン5質量部と1,3−ブタジエン37質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で50分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン25質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で30分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤としてテトラグリシジル−1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサンを、重合に使用したn−ブチルリチウムに対して当モル反応させた。
反応終了後、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、1次変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、1次変性ブロック共重合体(A−4)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、1,3−ブタジエン3質量部を含むシクロヘキサン溶液に、n−ブチルリチウムを0.040質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で10分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン14質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で20分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン59質量部と1,3−ブタジエン10質量部とを含むシクロヘキサン溶液を65℃で80分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン14質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で20分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤として、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを、重合に使用したn−ブチルリチウムに対して当モル反応させた。
反応終了後、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、1次変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、1次変性ブロック共重合体(A−5)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、スチレン25質量部を含むシクロヘキサン溶液にn−ブチルリチウムを0.043質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で30分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン44質量部と1,3−ブタジエン7質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で60分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン24質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で30分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤として1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンを、重合に使用したn−ブチルリチウムに対して当モル反応させた。
反応終了後、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、1次変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、1次変性ブロック共重合体(A−6)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、スチレン16質量部を含むシクロヘキサン溶液にn−ブチルリチウムを0.041質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で20分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン20質量部と1,3−ブタジエン6質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で35分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン36質量部と1,3−ブタジエン6質量部とを含むシクロヘキサン溶液を65℃で50分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン16質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で20分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤としてγ−グリキドキシプロピルトリメトキシシランを、重合に使用したn−ブチルリチウムに対して当モル反応させた。
反応終了後、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、1次変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、1次変性ブロック共重合体(A−7)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、スチレン26質量部を含むシクロヘキサン溶液にn−ブチルリチウムを0.86質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で30分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン7質量部と、1,3−ブタジエン42質量部とを含むシクロヘキサン溶液を、65℃で65分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン25質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で30分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤を添加せず、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、未変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、ブロック共重合体(A−8)を得た。
攪拌機を備えたオートクレーブを用い、窒素ガス雰囲気下で、1,3−ブタジエン3質量部を含むシクロヘキサン溶液に、n−ブチルリチウムを0.040質量部、テトラメチルエチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して0.3倍モル添加し、65℃で10分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン14質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で20分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン59質量部と1,3−ブタジエン10質量部とを含むシクロヘキサン溶液を65℃で80分間連続供給して重合を行った。
次に、スチレン14質量部を含むシクロヘキサン溶液を、65℃で20分間連続供給して重合を行った。
その後、変性剤を添加せず、重合器にメタノールをn−ブチルリチウムに対して等モル添加し、安定剤として2−〔1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ペンチルフェニル)エチル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェニルアクリレートを、未変性ブロック共重合体100質量部に対して0.5質量部を加えた。
その後、脱溶媒して、ブロック共重合体(A−9)を得た。
なお、ブロック共重合体の構造を表す構成A、Bに付した数値は、各々を区別するものであり、同一の構造であってもよく異なるものであってもよい。
次に、上述のようにして製造した1次変性ブロック共重合体(A−1)〜(A−7)、ブロック共重合体(A−8)、(A−9)と、酸無水物及び/又はカルボキシル基を有する単量体とビニル芳香族炭化水素との共重合体である、下記表2に示すスチレン−無水マレイン酸共重合体とを用いて、変性ブロック共重合体B−1〜B−9を製造した。
SMA1000(SARTOMER社製登録商標 GPCによる重量平均分子量が約5500、スチレン/無水マレイン酸比は1/1)
SMA2000(SARTOMER社製登録商標、GPCによる重量平均分子量が約7500、スチレン/無水マレイン酸比は2/1)
SMA1440(SARTOMER社製登録商標、GPCによる重量平均分子量が約7500、スチレン−無水マレイン酸共重合体をアルコールによってエステル化した樹脂)
下記のようにして、スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体C−1及びC−2を作製した。
撹拌器付き10Lオートクレーブに、スチレンとアクリル酸n−ブチルとを、下記表3に示す比率で5kg添加し、同時にエチルベンゼン0.3kgと、MFRを調整するため1,1ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサンを所定量仕込み、110〜150℃で2〜10時間重合した後、ベント押出機で未反応スチレン、アクリル酸n−ブチル、エチルベンゼンを回収して製造した。
得られたC−1のMFRは、3.0g/10minであった。
C−2のMFRは、2.6g/10minであった。
紫外線分光光度計(日立UV200)を用いて、262nmの吸収強度より算出した。
四酸化オスミウムを触媒としてジ・ターシャリーブチルハイドロパーオキサイドにより ブロック共重合体を酸化分解する方法〔I.M.KOLTHOFF,etal.,J. Polym.Sci.1,429(1946)に記載の方法〕により得たビニル芳香族 炭化水素重合体ブロック成分を定量し、下記の式から求めた。
テトラヒロドロフラン20mlに1次変性ブロック重合体10mgと重量平均分子量8000の低分子量内部標準ポリスチレン10mgを溶解させた試料溶液について、GPC(装置:島津製作所社製LC10、カラム:津製作所社製 Shimpac GPC805+GPC804+GPC804+GPC803)で測定した。
溶媒には、テトラヒドロフランを用い、測定条件は温度35℃で行った。
得られたクロマトグラムから、標準ポリスチレンに対する1次変性ブロック共重合体の割合を求めた。
また、上記試料溶液について、米国デュポン社製のカラムであるZorbax(シリカ系ゲル充填剤)のカラムを用いた以外、同様の方法でGPC測定を行って得られたクロマトグラムから、標準ポリスチレンに対する1次変性ブロック共重合体の割合を求めた。
シリカ系ゲルを充填剤としたGPCカラムに1次変性ブロック重合体中の変性されたブロック共重合体が吸着するので、1次変性ブロック共重合体中の変性されたブロック共重合体の割合はシリカ系カラムへ吸着したものの割合である。
これら2つの割合の比較することにより、1次変性ブロック共重合体の割合を求めた。
ASTM D1238に準拠し、200℃、荷重5kgの条件で測定した。
延伸フィルム(TD方向)を70℃及び80℃の温水中に10秒間浸漬し、次式により算出した。
熱収縮率(%)=(L−L1)/L×100
ここで、Lは収縮前の長さを示し、L1は収縮後の長さを示す。
収縮率は、一般的には値が大きい(よく縮む)方が好ましい。
試験片としては、延伸フィルムからMD及びTD方向に幅を10mm、標線間を100mmとする長さに短冊状に切り出したものを用いた。
測定温度は23℃とし、引張速度は10mm/minで行い、定法により引張弾性率を求めた。
なお、MD及びTD方向の平均値を引張弾性率の値とした。
試験片としては、延伸フィルムからMD方向に幅を15mm、標線間を40mmとする長さに短冊状に切り出したものを用いた。
測定温度は0℃、引張速度は100mm/minで行った。
0℃伸びは、値が大きい方が好ましい。
延伸フィルム表面に流動パラフィンを塗布し、ASTM D1003に準拠して測定した。
値が小さいほど透明で望ましい。
表層、裏層を含む層を剥離層として、中間層を含む層を被剥離層とし、これらを幅10mmで180度方向に剥離させた強度を測定した。
値が大きいほど剥離強度が強く望ましい。
グラビアミニ校正機(株式会社日商グラビア製)の印刷機により、水性グラビアインク(ラミピュア:サカタインクス(株)社製)を使用して、作製した樹脂シート(0.3mm)の表面を印刷した。
JIS 5400、5600に準拠したクロスカット法による塗膜密着性評価を行い、水性グラビアインクとの接着性を評価した。
インクで印刷された面を1mm間隔で100マスになるよう刃で傷を樹脂シートまで入れ、ニチバンの粘着テープ(CT−18又は LP−18、粘着力4.01N/cm)を密着させ、斜め45度の角度方向に、瞬時に印刷面を剥離させた。剥がれた印刷インク個数で判定し、完全密着は0/100、完全印刷インク剥離を100/100として表した。
完全密着性が良好なほど良印刷性であり、望ましいものと判断した。
表層及び裏層として下記表4の変性ブロック共重合体又は変性ブロック共重合体とスチレン系重合体を用い、中間層としてポリエステル樹脂(ジカルボン酸成分がテレフタル酸100モル%、グリコール成分がエチレングリコール70モル%、1,4−シクロヘキサンジメタノール30モル%よりなる共重合ポリエステル、屈折率1.568、商品名PETG6763、イーストマンケミカル社製)を用いた層構成とした。
押出量を中間層:表裏層=5:5の割合にて、210℃〜230℃の範囲で設定された押出機で溶融し、口金にて合流させ2種3層(積層比=2.5:5:2.5)にて押出し、キャストロールで冷却し厚さ0.3mmの未延伸フィルムを得た。
この未延伸フィルムを機械方向(MD)に70℃で1.3倍延伸後、その直角方向(TD)に90℃で5倍延伸し、厚さ約50μm(積層比=2.5:5:2.5)のフィルムを作製した。
Claims (10)
- 中間層と、当該中間層の両側にそれぞれ積層された、表層と裏層とを含む、少なくとも
3層からなり、少なくとも一軸方向に延伸され、主収縮方向における80℃温水中の10
秒間における熱収縮率が30%以上である熱収縮性積層フィルムであって、
前記中間層が、少なくとも1種のポリエステル樹脂を含み、
前記表層及び裏層が、
ビニル芳香族炭化水素を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックAと、共役ジエン
を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBと、からなるブロック共重合体に官能基
含有変性剤を付加反応させてなる1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)に、前
記1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)の官能基と反応性を有する酸無水物及
び/又はカルボキシル基を有する単量体と、ビニル芳香族炭化水素との共重合体(2)が
、結合している変性ブロック共重合体を含み、
前記官能基含有変性剤が、前記ブロック共重合体との付加反応によって、1次変性ブロ
ック共重合体又はその水添物(1)に、水酸基、エポキシ基、アミノ基、シラノール基、
アルコキシシラン基からなる群より選ばれる官能基を、少なくとも1個有する原子団を、
生成させる機能を有している熱収縮性積層フィルム。 - 前記共重合体(2)が、スチレン−無水マレイン酸共重合体、又はその一部がカルボキ
シル基となっている共重合体である請求項1に記載の熱収縮性積層フィルム。 - 前記表層及び裏層が、
下記の(a)〜(c)からなる群より選ばれる少なくとも1種のビニル芳香族炭化水素
系重合体をさらに0.1〜80質量%含有する、
請求項1又は2に記載の熱収縮性積層フィルム。
(a)スチレン系重合体
(b)ビニル系芳香族炭化水素と、脂肪族不飽和カルボン酸、脂肪族不飽和カルボン酸
無水物及び脂肪族不飽和カルボン酸エステルから選ばれる少なくとも1種の脂肪族不飽和
カルボン酸又はその誘導体との共重合体
(c)ゴム変性スチレン系重合体 - 前記ポリエステル樹脂が、ジカルボン酸成分とジオール成分とから構成されたものであ
り、
前記ジカルボン酸成分と、前記ジオール成分とは、各々の総量(各100モル%)に対
して60〜100モル%の量で主成分をそれぞれ含み、
その他の成分の合計量が、前記ジカルボン酸成分の総量(100モル%)と前記ジオー
ル成分の総量(100モル%)との合計(200モル%)に対して10〜40モル%であ
る請求項1乃至3のいずれか一項に記載の熱収縮性積層フィルム。 - 前記ジカルボン酸の主成分がテレフタル酸であり、
前記ジオール成分の主成分がエチレングリコールであり、
前記その他の成分が、1,4−シクロヘキサンジメタノールである請求項4に記載の熱収縮性積層フィルム。 - 前記1,4−シクロヘキサンジメタノールの量が、
前記ジカルボン酸成分総量(100モル%)と前記ジオール成分の総量(100モル%
)との合計(200モル%)に対して、10〜40モル%の範囲である請求項4又は5に記載の熱収縮性積層フィルム。 - 前記中間層が、当該中間層を構成する樹脂総重量の3〜30質量%の前記変性ブロック
共重合体を含む請求項1乃至6のいずれか一項に記載の熱収縮性積層フィルム。 - ASTM D1003に準拠して測定されたヘーズ値が10%以下である請求項1乃至
7のいずれか一項に記載の熱収縮性積層フィルム。 - 70℃温水中の10秒における主収縮方向の熱収縮率が5%以上である請求項1乃至8のいずれか一項に記載の熱収縮性積層フィルム。
- 中間層と、当該中間層の両側にそれぞれ積層された、表層と裏層とを含む、少なくとも
3層からなる請求項1乃至9のいずれか一項に記載の熱収縮性積層フィルムの製造方法であって、
ビニル芳香族炭化水素を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックAと、共役ジエン
を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBと、からなるブロック共重合体に官能基
含有変性剤を付加反応させてなる1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)を作製
する工程と、
前記1次変性ブロック共重合体又はその水添物(1)に、当該1次変性ブロック共重合
体又はその水添物(1)の官能基と反応性を有する酸無水物及び/又はカルボキシル基を
有する単量体とビニル芳香族炭化水素との共重合体(2)を結合させて、変性ブロック共
重合体を作製する工程と、
前記表層及び裏層を、前記変性ブロック共重合体を用いて形成し、前記中間層を、少な
くとも1種のポリエステル樹脂を用いて形成する工程と、
を、有し、
前記官能基含有変性剤が、前記ブロック共重合体との付加反応によって、1次変性ブロ
ック共重合体又はその水添物(1)に、水酸基、エポキシ基、アミノ基、シラノール基、
アルコキシシラン基からなる群より選ばれる官能基を、少なくとも1個有する原子団を、
生成させる機能を有している、熱収縮性積層フィルムの製造方法。
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