JP6106723B2 - 軟質pet−g樹脂組成物およびその組成物から製造される軟質フィルム、ジッパーバック用ジッパー - Google Patents

軟質pet−g樹脂組成物およびその組成物から製造される軟質フィルム、ジッパーバック用ジッパー Download PDF

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Description

本発明は軟質PET-G樹脂組成物およびその組成物から製造される軟質フィルム、ジッパーバック用ジッパーに関するものである。より詳しくは、PET-G(Glycol modified polyethylene terephthalate.グリコール変性ポリエチレンテレフタレート。本願において「PET-G」と称する。)樹脂にTPEE(Thermoplastic polyester elastomer.ポリエステル系熱可塑性エラストマー。本願において「TPEE」と称する。)樹脂を添加することにより物性を改善し、更に、植物性オイルやMBS(methyl methacrylate butadiene styrene.メチルメタクリレートブタジエンスチレン。本願において「MBS」と称する。)樹脂により硬度を低くし、更にまた、加工助剤を添加して物性および加工性を向上させた軟質PET-G樹脂組成物に関するものである。また、この軟質PET-G樹脂組成物を圧出成形して製造される柔軟性に富んだ軟質フィルムや、これまでのPVCジッパーバック用ジッパーに代替できるジッパーバック用ジッパーに関するものである。ここで「圧出成形」とは、熱可塑性樹脂を圧出機を使って圧出ダイから加熱、軟化させて圧出する成形方法を指し、複雑な断面形状物の成形に用いられる。
プラスチックジッパーバックは、そのジッパーについては、主にD硬度80からD硬度60の間のPVC(ポリ塩化ビニル。以下、「PVC」と称する。)を用いて圧出成形方法によりオス部材とメス部材を製造し、バッグについては、プラスチック生地を適当なサイズに裁ち、この裁断された生地同士および前記オス部材とメス部材から成るジッパーを高周波接着方法をもって接着することにより、ビニールジッパーバックを製造している。
合成樹脂の一つであるプラスチック材質から作ったプラスチックジッパーバックのジッパーに使われるプラスチック材料としては、高周波接着が可能なPVC材料が主に使われている。
しかしながら、環境問題などにより、PVC材料に代えて、一部はポリウレタン材料が採用されつつあるが、ポリウレタン材料は二次加工が困難でPVC材料に完全に代替することはできないという状況である。
また、PE(ポリエチレン)やPP(ポリプロピレン)などのオレフィン系樹脂は、ジッパーバックを作るバック用材料とは高周波接着が不可能であって、PVC材料と代替することが出来ない。しかも、これらの樹脂ではジッパーバック用ジッパーの圧出成形も不可能である。
本発明の背景となる技術としては、大韓民国特許登録第1370778号「柔軟性が高くジッパーの噛み合い性のよい合成樹脂製ジッパー」(特許文献1)がある。この背景技術では、「織物テープの一側表面に沿ってコイル状の合成樹脂製のジッパーコイル固定部を積層し、ジッパーコイルの中に芯材を入れ、ジッパーヘッド部を、織物テープの側面へ所定の長さで突出するようにミシン糸で織物テープの両側に取り付け、このジッパーヘッド部をスライダーにより開閉するよう構成した合成樹脂製ジッパーにおいて、ジッパーコイルの固定部表面は、織物テープより薄いルーパーシートで織物テープの長手方向に被覆し、ルーパーシートの表面に2本のルーパー糸が被覆されるようにして、このルーパー糸がミシン糸と結着されるようにする。
この時、ミシン糸が作る裁縫糸輪の中にルーパー糸を入れてルーパー糸輪を形成し、このルーパー糸輪の中に次の裁縫糸輪を挿通させるようにすれば、ルーパー糸輪の一端は最初に裁縫糸輪の下を通過して次の裁縫糸輪の中に挿入され、裁縫糸輪の上面を通過する。次いで、次の裁縫糸輪の中を通過させることにより新しいルーパー糸輪が形成されれば、この新しく作られるルーパー糸輪の中に次に作られる裁縫糸輪を挿入するという操作を繰り返すようにルーパー糸を構成し、ルーパー糸がルーパーシートを圧搾してルーパー糸とルーパーシートが一緒にジッパーコイル固定部を圧搾するように構成したことを特徴とする、柔軟性が高くジッパー噛み合い性の良好な合成樹脂製ジッパー」が提案されている。
しかしながら、前記背景技術はジッパー自体の材質を変えずに、その構成を変更して高弾性と軟性を維持するようにしたが、構造が複雑で製作単価が高いだけでなく、合成樹脂により形成する場合において、環境にやさしい樹脂に代替することが不可能であるという問題点があった。
大韓民国特許第1370778号「柔軟性が高く、ジッパーの噛み合い性のよい合成樹脂製ジッパー」
本発明の目的は、PET-G樹脂にTPEE樹脂を添加することにより、硬度を低くすると共に、物性も改善した組成物と、その組成物から製造される軟質フィルムおよびプラスチックジッパーバック用ジッパーを提供することにある。
PET-G樹脂は、一般的にD硬度90以上であって、可塑剤やオイルなどを添加して硬度を低くしても、耐熱性、耐寒性、加工性不良により良質のプラスチックジッパーバック用ジッパーを製造することができない。それに対して、本発明はこのような問題を克服するために、PET-G樹脂に低硬度のTPEE樹脂を所定量混合して硬度を低くすることでD硬度70から60位の物性が優秀な軟質PET-G樹脂組成物およびその組成物から製造される軟質フィルム、ジッパーバック用ジッパーを提供せんとする。
本発明は、PET-G樹脂100重量部に対し、TPEE樹脂10重量部ないし140重量部、植物性オイル5重量部ないし90重量部、MBS樹脂3から15重量部及び加工助剤0.4〜2.0重量部を含んでいることを特徴とする。
また、加工助剤はPTFE(polytetrafluoroethylene.ポリテトラフルオロエチレン。本願において「PTFE」と称する。)樹脂系であることを特徴とする軟質PET-G樹脂組成物を提供する。
前記の軟質PET-G樹脂組成物を圧出成形し、0.01mm〜0.3mmの厚さで形成される軟質フィルムを提供する。
前記軟質PET-G樹脂組成物を圧出成形して形成されるジッパーバック用ジッパーを提供する。
本発明の軟質PET-G樹脂組成物からなる軟質フィルム、ジッパーバック用ジッパーは、PET-Gに低硬度のTPEE樹脂を混合することにより、硬度を低くし耐熱性と耐寒性を向上させると共に、加工性を改善し、PVCビニールジッパーバック用ジッパーに代替できるという効果がある。一般的には、ビニールジッパーバック用のジッパーとして使われるPVCジッパーは、D硬度75から65位のPVC原料から製造されるが、やわらかいビニールジッパーバック用ジッパーとしては、PET-GとTPEEだけの混合では低硬度の組成物を形成しにくい場合がある。
その場合、本発明では、低硬度の組成物とするために、さらに若干のオイルを混合することにより、やわらかいビニールジッパーバック用ジッパーを製造できる位の低硬度組成物を得ることができるので、やわらかい軟質のフィルムおよびジッパーバック用ジッパーを製造することができる。これを利用してやわらかいビニールジッパーバック用ジッパーの生産が可能となり、相当部分へのPVCジッパーの代替ができるという非常に有用な効果がある。
一般的なビニールジッパーバックの斜視図である。 図1aに示したビールジッパーバックのジッパー部分のオスメス凹凸構造を示す断面図である。 オイルの表面浸出を示す軟質フィルムの写真である。 本発明のオイルが表出した状態を示す軟質フィルムの実写真である。
本発明は添付した図面に提示された実施例を参照して詳細に説明される。提示された実施例は本発明の明確な理解のための例示的なもので、本発明はこれに限定されない。
以下、好ましい実施例により本発明の技術的構成を詳細に説明する。
本発明は、PET-G樹脂にTPEE樹脂を加えてその物性を改善し、植物性オイルをもって硬度を低くすると共に、加工助剤を添加して物性および加工性を向上させた組成物を提供し、更にこの組成物を用いて圧出成形方法により柔軟性の高い軟質のフィルムおよびジッパーバック用ジッパーを製造することによって、PVCに代替できる印刷性の優れた物性の良い軟質のビニールジッパーバックを提供することができる。
一般的に、ビニールジッパーバックは軟質PVCで製造されているが、毒性や環境性の問題で使用が忌避され、PP、PEのようなオレフィン系原料に代替する方向にあるが、加工性が良好でないため、まだ成功していない情況にあり、一部はポリウレタンに代替されつつあるが、加工上困難なところがあり、一部分だけに代替されているのが現状である。
ビニールジッパーバック100は、図1aと図1bに示したように、ビニールジッパーバック100を形成するビニールジッパーバック用生地110を圧出成形方法をもって作製し、このビニールジッパーバック用生地110を一定規格に裁断すると共に、これとは別に作られたビニールジッパーバック用ジッパー120を、裁断した前記ビニールジッパーバック用生地110に高周波熱接着により接着し、ビニールジッパーバック100を製造する。
ビニールジッパーバック100に使われるビニールジッパーバック用ジッパー120は、オスメス部材121が凹凸状に噛み合わさる形態で構成されているが、このオスメス部材121は非常に精密な異形ダイ(dies)により作製する。
ビニールジッパーバック100に使われるビニールジッパーバック用ジッパー120は、通常、D硬度80から60程度のPVC原料で作製されている。
PPやPEのようなオレフィン系のプラスチックは無毒であり環境性が良好なプラスチックではあるが、異形製品の圧出成形性の不良により精密な形態のビニールジッパーバック用ジッパー120の生産が不可能であり、ビニールジッパーバック用ジッパー120の製造が可能であったとしても、ビニールジッパーバック用生地110にビニールジッパーバック用ジッパー120を高周波熱接着することが不可能で、ビニールジッパーバック100に使われるビニールジッパーバック用ジッパー120を使うことができないという状況にある。
高周波接着が可能でD硬度75以下の硬度を保有するプラスチック原料であるポリウレタンも、やはり圧出成形性や後加工性に欠けるため、ごく一部分だけが代替されているに過ぎない。
これを克服するための手段として、環境へのやさしさと高周波加工性が良好なPET-G樹脂を選定した。
PET-G樹脂は、通常、D硬度95以上のものに可塑剤やオイル類を混合すると、D硬度65以下への低硬度化が可能であるが、低硬度化するために添加するオイル類による耐熱性、耐寒性の低下と、急激な圧出加工性の悪化により、精密なオスメス部材をもって結合されるジッパーのような異形製品の加工が不可能になる。代替手段として、PET-Gと相溶性の良好なTPEEは、D硬度40位の製品も製造でき、高周波加工性も良好ではあるが、不透明である。
一般的にビニールジッパーバック用ジッパー120は、透明ないし半透明製品が大半である。
PET-G樹脂に低硬度のTPEE樹脂を10重量部から30重量部を混合すると、このような問題を解決して品質が良好なビニールジッパーバック用ジッパーの製造が可能である。
本発明では、まずは軟質PVCに代替する位の物性と加工性を保有したエコ素材を開発するために、PET-G樹脂を基材樹脂と選定した。
PET-G樹脂は環境にやさしい樹脂として知られており、比較的価格も安いので主に硬質シートや食品容器などで利用されているが、軟質化(softening)に問題があって軟質フィルムや軟質シートの製造には困難がある。
したがって、本発明では、PET-G樹脂にTPEE樹脂を加えることにより物性を改善し、PET-Gの長所である環境へのやさしさ、耐候性、透明性は生かしつつ、TPEE樹脂の良好な耐熱性、耐寒性を利用して、優秀な物性と後加工性を兼ね備えるようにする。
TPEE樹脂は、高温での引張強度が高く、低い圧縮変形(compression set.低い圧縮永久よじれ)と耐化学性を有し、耐寒性、耐候性、加工性が良好な樹脂であって、できる限り融点が低く低硬度のTPEE樹脂を使うことが好ましい。
本発明の軟質PET-G樹脂組成物を利用したビニールジッパーバック用ジッパーと軟質フィルムに使われている軟質PET-G樹脂組成物は、PET-G樹脂100重量部に対し、TPEE樹脂10重量部ないし140重量部を含む。
〔実験例1〕
「PVCビニールジッパーバック用ジッパー」
PVCビニールジッパーバック用ジッパーは、一般的に可塑剤の種類によって多少の差があるが、可塑剤含有量20重量部から30重量部の間のPVCを主に使っており、D硬度80から60位である。
したがって、実験例1ではPET-Gを、PVCビニールジッパーバック用ジッパー120と同等の硬度の原料を製造するために、下記の表1のように実施した。
※ TPEE(Thermoplastic polyester elastomer)は、コーロン社で製造される品目番号KP3340である。
表1のようにPET-G樹脂100重量部にTPEE樹脂を5重量部から60重量部まで増量して混合した結果、TPEE樹脂を10重量部以上混合することによって耐熱性の改善効果が現れた。また、PVCビニールジッパーバック用ジッパーと代替する位の硬度は、実施例3のように20重量部以上混合しなければならない。40から50重量部のTPEEを混合すると、物性の改善効果は良好だが、透明性は悪化し、実施例7のようにTPEEを60重量部以上混合すると、ほとんどが不透明状態となり、品質改善効果に比べて、高価なTPEE樹脂の多量混合による原価上昇の要因となる。
したがって、PVCビニールジッパーバック用ジッパー120は、PET-G樹脂100重量部に対し、TPEE樹脂10重量部ないし50重量部を含むことが好ましい。
〔実験例2〕
一般的に、プラスチックバック用として多く使われている軟質PVCフィルムは、PVC樹脂100重量部に添加する可塑剤含有量が40重量部から60重量部のものを主に使っているが、70重量部の軟質PVC(D硬度60±3からA硬度85±3程度)を使っている場合もある。
実験例1の表1において、ジッパーバック用ジッパーは、所定の硬度を維持しなければならないので、表1のようにPET-G樹脂にTPEE樹脂を混合することにより、低硬度化がある程度可能であったが、低硬度のTPEE樹脂(D硬度40±3)を混合しても、D硬度65±3以下の低硬度の組成物製造には限界がある。
したがって、軟質PVCと類似のD硬度を有する組成物を作るために下記の表2のように実験を行った。
※ 1)パームオイルの%は、PET-GとTPEEの混合物に対する%である。
2)TPEEの%は、PET-Gとパームオイルの混合物に対する%である。
表2に於ける実施例1、2、3でPET-G樹脂100重量部にTPEE樹脂20重量部を添加し、パームオイルを5重量部から20重量部まで増量して混合した結果、D硬度でも76±3から60±3位でPVCビニールジッパーバック用ジッパーに代替する位の硬度を示しており、加工性、耐熱性、粘性などの物性も良好だったが、オイルの含有量が20重量部以上に添加される場合、急激に粘度が低くなり圧出加工性と耐熱性とが低下する現象を示した。
表2に於ける実施例1、2、3では、ビニールジッパーバック用ジッパーの製造に適合する組成物を得るための試験を実施した結果、加工性が良好で硬度も適合した組成物を得ることができた。
表2の実施例3を組成物として利用したビニールジッパーバック用ジッパーは、ビニールジッパーバック用ジッパーのうちで大分やわらかいジッパー、高硬度の軟質フィルムおよび厚さの薄いフィルムの製造が可能な位の硬度を持っているが、耐熱性が多少低下する現象を示した。
表2に於ける実施例4は、表2の実施例3の短所である耐熱性の低下を改善すべく、表2に於ける実施例3のPET-Gとパームオイルの混合量を維持し、TPEEの混合量を20重量部から30重量部に増量した結果、耐熱性が改善されるという効果があった。
表2、3に於ける実施例5から14まで軟質フィルム用組成物を得るための実験を実施した。
PVCフィルムは、PVCを軟質化するために、PVCに添加する可塑剤の含有量をPVC100重量部に対して150重量部まで混合しても表面浸出現象を発生しないが、PET-GやTPEE樹脂は軟質のフィルムを作るためにそれぞれのPET-G、TPEE樹脂にオイルの含有量を40%以上混合すると、オイルの表面浸出現象が発生するようになる。低硬度の軟質フィルムを作るための組成物は、高硬度の軟質フィルムを作るための組成物にオイル量をさらに増加して添加するので、オイルの表面浸出が発生し、多量のオイル添加によって加工性と耐熱性が低下する。(図2参照)
高硬度の軟質フィルム(A硬度100で95±3程度)や厚さの薄いフィルム(0.01mm〜0.05mm)のための実験を、表2に於ける実施例5,6,7のようにオイルの混合量を増量すると同時にTPEE量も増量して行なった。
TPEE樹脂はPET-Gよりもオイル吸収力が良好であり耐熱性、耐寒性、加工性が優秀で、かつ、弾性とPET-Gとの相溶性も優れている。
したがって、オイルの含有量を増加させるときは、TPEEの含有量を増加させることが表面浸出現象を抑制する効果が大きく、耐熱性、耐寒性、加工性、弾性などの物性の改善効果も良い。
表3に於ける実施例8ないし実施例14は、添加されるオイルの含有量をPET-G樹脂100重量部に対してオイル含有量60重量部から100重量部まで増量して実験を行ったものである。
オイルの表面浸出現象が発生しないように、オイルの含有量を、PET-G樹脂、TPEE樹脂およびオイルを混合した全量の40%を維持しながら実験を行った。
表3に於ける実施例9に示すものは、低硬度の軟質フィルムや、厚さの厚い(0.1mm〜0.3mm)フィルムに適合したA硬度89±3位の組成物であり、表面浸出現象が発生せず、また耐熱性と耐寒性も軟質PVCよりも優秀な状態であった。
表3に於ける実施例11では、PVC70%程度のA硬度87±3で、物性も良好な状態であった。ただし、軟質PVCの欠点である低い熱変形温度や、図2のような若干の表面浸出現象が示され、かつ、とてもやわらかな軟質フィルム用PVC原料に比べると硬度も若干高かった。
表3に於ける実施例8から12までの実験を行った結果、軟質フィルムに適合した硬度85±3程度の物性が良好な組成物を得ることができた。
表3に於ける実施例10と11は、光沢面からみて若干の差があったが全体的な物性面では同じだった。
実施例10の場合、PVC 70phrより若干硬度は高いが、耐熱性、耐寒性、耐候性、弾性、表面強度(耐スクラッチ性)、加工性など低硬度の軟質フィルムが備えなければならない全ての物性が優秀で、表3に於ける実施例12、13、14は、PVCが保有できない優秀な耐熱性、耐寒性と光沢を示しており、TPUの欠点である耐候性と耐寒性も良好で、後加工性も優秀であった。
表3に於ける実施例13と14は、物性面で大差はないが、実施例14はTPEE樹脂の多量混合により硬度がかえって上昇し、高価なTPEE樹脂の過剰な混合により原価上昇の要因を生じた。
表3に於ける実施例8と14のように、比較的オイルの含有量が高くなって、60℃以上の環境で長時間露出すると表面浸出現象が顕れるが、これはオイル吸水性の良好なMBS樹脂を3重量部から15重量部を混合することにより表面浸出を防止できる。(図3参照)
図3は軟質フィルムの実写真でPET-G 1000g, TPEE 400g, パームオイル 400g, MBS 140gを混合して製造された軟質フィルムである。図3のサンプル写真は長時間露出されても表面浸出現象が起きなかったということが確認される。
前記添加するMBS樹脂を3重量部未満で混合する場合は、物性改善効果がほとんど顕われず、15重量部を超過して混合する場合には、引張強度と透明度が不良になる現象が顕われるため、MBS樹脂は3から15重量部を混合する必要がある。
MBS樹脂は、主に硬質PVCやエンジニアリングプラスチックの衝撃補強剤として使用されている。主に衝撃補強剤として使っているMBS樹脂は、他の樹脂との良好な混合性と相溶性(compatibility)を保有していて、多くの場合、他の樹脂の物性、加工性改善に利用されている。
軟質PET-G樹脂組成物は、PET-G樹脂の高い硬度を軟質化するために多量のオイルを混合しなければならない。それ故、表面浸出現象と物性弱化、加工性不良のような副作用を生じるが、これ防止するために実施例2のように実験した結果、優秀な組成物を得ることができた。
前記植物性オイルとしては、植物または、植物の種から抽出されたオイルとしてパームオイル、ココナッツオイル、トウゴマオイル、グレープシードオイル、ホホバーオイル、紅花オイル、マカデミアナッツオイル、オリーブシードオイルなどが使われ、特にパームオイルを好適に使うことができる。
〔実験例3〕
実施例2のようにPET-G樹脂とTPEE樹脂の量は維持しながら、PET-G樹脂に添加するオイルの含有量を5重量部から少しずつ増量すると粘度が低くなり加工性が悪化する。
PET-G樹脂にオイルを添加することで加工性が悪くなるが、悪化した加工性を向上させるために、表4のようにオイル添加増量に比例して加工助剤の添加量を増量した。
表4に於ける実施例1の如く、加工助剤の量を最少0.3重量部以上添加することによって加工性が向上した。オイル添加量を20重量部以上に増量した場合には、加工助剤を最少2重量部以上に増量することによって良好な加工性を示した。
したがって、軟質PET-G樹脂組成物はPET-G樹脂100重量部を基準とし、加工組剤0.3〜2.0重量部を追加混合して構成するのが好ましい。
加工助剤としては、多様な製品を使用でき、特にPTFE樹脂から構成した方が好ましい。ポリテトラフルオロエチレン(Polytetrafluoroethylene、PTFE)樹脂は、熱安定性と耐化学性が優れ溶融強度と粘度が高く、加工性が優れている。
本発明の軟質PET-G樹脂組成物を利用し、軟質のジッパーバック用ジッパーを圧出成形するなどの方法により製作することができ、また、0.01mm〜0.3mm位の厚さの軟質フィルムも製作でき、ラップやジッパーバック用の生地としても使うことができる。
前記のような本発明の軟質PET-G樹脂組成物は、PET-G樹脂に低硬度のTPEE樹脂を所定の比率で混合して硬度を低くし、耐熱性と耐寒性を向上させ、加工性を改善することができる。この軟質PET-G樹脂組成物を用いて、0.01mm〜0.3mm位の厚さの軟質フィルムを作製し、これを生地として高周波熱接着等により接着して、ジッパーバックを形成することができ、更に前記軟質PET-G樹脂組成物からジッパーを生産して前記ジッパーバックに取り付けることができ、そうすることにより、PVCジッパーに代替できるという効果を奏する。
また、一般的にビニールジッパーバックに使われているPVCジッパーは、D硬度80から60位のPVC原料から製造されるが、やわらかいビニールジッパーバック用で使われているビニールジッパーバック用ジッパー120は、PET-GとTPEEだけの単なる混合では低硬度の組成物を形成しにくい。
それに対して本発明は、低硬度の組成物とするために、若干のオイルを混合することにより、やわらかいビニールジッパーバック用ジッパー120を製造できるのと同等の低硬度組成物を得ることができる。したがって、本発明における軟質PET-G樹脂組成物からは、やわらかい軟質フィルムおよびジッパーバック用ジッパーが製造できる。それを利用してやわらかいジッパーバックの生産が可能となり、これまでのPVCジッパーの多くの部分を代替できるという非常に有用な効果を奏する。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。また添付された請求の範囲は本発明の要旨に属するこのような改良や変形を含むものである。
100 ビニールジッパーバック
110 ビニールジッパーバック用生地
120 ビニールジッパーバック用ジッパー

Claims (4)

  1. PET-G樹脂100重量部に対し、TPEE樹脂10重量部ないし140重量部、植物性オイル5重量部ないし90重量部、MBS樹脂3から15重量部及び加工助剤0.4〜2.0重量部を含んでいることを特徴とする軟質PET-G樹脂組成物。
  2. 前記加工助剤は、PTFE樹脂系であることを特徴とする請求項1に記載の軟質PET-G樹脂組成物。
  3. 請求項1〜2のいずれか1項に記載の軟質PET-G樹脂組成物を圧出成形し、0.01mm〜0.3mmの厚さに形成させて成ることを特徴とする軟質フィルム。
  4. 請求項1〜2のいずれか1項に記載の軟質PET-G樹脂組成物を圧出成形して形成させて成ることを特徴とするジッパーバック用ジッパー。
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