JP6863931B2 - ポリマー可塑剤で可塑化されたシュリンクフィルム用途用のコポリエステル - Google Patents
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Description
以下の表1および2に、以下の例中で使用する可塑剤およびコポリエステルをそれぞれ記載する。
10質量%の可塑剤濃縮物は、リキッドポンプシステムを使用した共回転二軸押し出し機中で、コポリエステルM2の溶融物中に可塑剤P2を注入することにより調製した。押し出し物を次にペレタイズし、そして所望の収縮特性を得るための幾つかのブレンド比でコポリエステルM1、M2、およびM3と混合するための濃縮物として使用した。
ベースフィルムは、10質量%の低分子量可塑剤である可塑剤P8とコンパウンドしたコポリエステルM1から例1〜13の手順を用いて作製した。
ベースフィルムは、10質量%のポリマー可塑剤P2とコンパウンドしたコポリエステルM2から例1〜13の手順を用いて作製した。
インヘレント粘度(IhV)は、60質量%のフェノールおよび40質量%のテトラクロロエタンからなる溶媒100mLに対し、0.5gのサンプルを用いて25°Cにおいて測定した。
良好な可塑剤の基本的な機能は、ポリマーのTgを下げることである。全てのTgは、DSC中でサンプルを20°C/分で280°Cまで加熱し、−20°Cまで急冷し、そして次に280°Cまで再び加熱することにより測定した。3つのポリマー群M1、M2、およびM3について、窒素雰囲気中における2度目の昇温サイクルから求めたTgを表8に示す。
Tg=−0.3096×PZ conc.%+69.143
(M1群の例1〜3) (1)
Tg=−0.481×PZ conc.%+80.369
(M2群の例4〜7) (2)
Tg=−0.5723×PZ conc.%+83.461
(M3群の例8〜11) (3)。
空気中および窒素中で熱分解を行って、異なるポリマー中の様々な可塑剤投入レベルと関係するなんらかの著しい質量減少があるか否か調べた。ASTM D3850‐12を試験手法として用いた。加熱速度は、20°C〜600°Cまでで20°C/分であった。この結果を上記表4に示す。
例1〜11の配向フィルムを、100mm×100mm四方サンプルにカットした。このサンプルを、ウォーターバス中で種々の温度において10秒間試験した。次いで、収縮量%を以下の等式を用いて算出した。
収縮量%=100−最終的なサンプル長(mm)。
表8からわかるように、可塑剤の添加はフィルムの収縮力を減少させた。収縮応力は、400°Fにおけるピーク力をサンプルの断面積で除することにより算出した。表8に示すように、ポリマーM2の実験例において、収縮力は可塑剤がない状態で高く、また可塑剤の添加により著しく減少した。ポリマーM3の例において、可塑剤は30質量%の濃縮物またはそれ以上の高い投入量で収縮力を減少させることもできる。
ウェブまたはフィルムの破断は、シュリンクフィルム製造、加工、および適用のどの段階においても問題である。フィルム押し出し中の不適切な乾燥は、通常この問題の大部分に寄与する。フィルムエージング(自由体積の緩和)もまたウェブ破断問題を悪化させる可能性がある。溶媒攻撃および過度のウェブ張力は、印刷工程において問題を引き起こす可能性がある。
表8は、フィルムの曲げ剛性に比例するMDおよびTDの弾性率の平均弾性率を示している。
印刷適性は、シュリンクフィルムパッケージングにおいて高度に望ましい特性である。表面エネルギーが印刷適性の唯一の指標ではないものの、それは可塑剤が表面へマイグレートしたり、また、全表面エネルギーを減少させるか否かを示すであろう。
既に記載したように、コポリエステルへのDEGの添加は、そのTgを下げ、また、コポリエステルから作製したフィルムの収縮特性を向上させることができる。しかし、得られる組成物は、より高いDEG含有率のためにより脆弱である傾向がある。このように、ポリマーM1から作製されたフィルムは、テンターにおいての延伸、プレスにおいての印刷、および/またはスリーブアプリケーターにおいての注入時に、よりウェブ破断しやすい傾向がある。これは、例えば、厚みが40ミクロンを下回るより薄いフィルムに特に当てはまる。表9に示すように、25ミクロンのポリマーM2のフィルムが良好な収縮で首尾よく製造されたことから、生産性を減じることなく薄肉化を可能とするためには、可塑剤を添加したポリマーM2が見込みのある代替物であるように思われる。また、表9に示すように、可塑剤を含む薄肉化フィルム(25ミクロン)の収縮量および収縮開始温度は、より厚肉のフィルム(40および50ミクロン)のものと近い。
高度に配向していても、シュリンクフィルムは典型的にアモルファスである。配向により誘起された結晶化は、フィルムの最終収縮量を減少させる。95°Cにおいての最終収縮量が30%未満であるフィルムは、シュリンク用途においての有用性が低い。コポリエステルM4は、結晶化ハーフタイムのコンセプトを説明するために用いた。
シュリンクフィルムは、ポリマーM4と、ポリマーM2中に10質量%の可塑剤P2を含む0〜50質量%の可塑剤濃縮物とのブレンドにより、フィルムを85°Cで4X延伸すること以外は例1〜13の手順を用いて作製した。
28mol%のNPGおよび72mol%のEGを含むポリマー(ポリマーM5)もまた可塑剤濃縮物とブレンドし、シュリンクフィルムに成形し、そして試験した。表11は、本発明に係るポリマー可塑剤の添加がポリマーM5のTgを減少させたことを示す。表12は、Brucknerフィルム延伸機を用いて85°Cにおいて5X延伸したポリマーM5から作製したフィルムのTD収縮量を記録する。表12中のデータは、本発明に係るポリマー可塑剤もまた、NPG含有ポリマーでよく奏効することを示す。
フィルム(約254ミクロン厚み)は、表13に記載したポリマーおよび可塑剤を含むブレンドから作製した。それらの視覚的な透明性およびTgを評価した。これを表13中に記録する。
本発明はこれらの好ましい態様に特に言及して詳細に記載したが、変化および変更は本発明の趣旨および範囲内において生じさせることができると解されるであろう。
本開示は以下も包含する。
[1]
(a)最小結晶化ハーフタイム(t1/2分)が少なくとも8.6分であるコポリエステル、ならびに
(b)重量平均分子量(MW)が900〜12000g/molであるポリエステル可塑剤であって、該ポリエステル可塑剤が、
(i)炭素数2〜8のポリオールの残基を含むポリオール成分、および
(ii)炭素数4〜12のジカルボン酸の残基を含む二塩基酸成分、
を含む、ポリエステル可塑剤、
を含むシュリンクフィルムであって、該シュリンクフィルムのガラス転移温度が50〜90℃である、シュリンクフィルム。
[2]
コポリエステルが、
(i)テレフタル酸、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、イソフタル酸またはこれらの混合物の残基を少なくとも50mol%含む二塩基酸成分、および
(ii)炭素数2〜10のジオールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
ただし、二塩基酸成分は、コポリエステル中の総二塩基酸残基を100mol%、およびジオール成分はコポリエステル中の総ジオール残基を100mol%とする、
を含む、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[3]
コポリエステルの二塩基酸成分が、テレフタル酸、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、イソフタル酸またはこれらの混合物の残基を少なくとも80mol%含む、上記態様2に記載のシュリンクフィルム。
[4]
コポリエステルのジオール成分が、エチレングリコール、1,4‐シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、2,2,4,4‐テトラメチル‐1,3‐シクロブタンジオールまたはこれらの混合物の残基を含む、上記態様2に記載のシュリンクフィルム。
[5]
コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)エチレングリコールおよび1,4‐シクロヘキサンジメタノールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、上記態様2に記載のシュリンクフィルム。
[6]
コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)エチレングリコール、1,4‐シクロヘキサンジメタノール、およびジエチレングリコールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、上記態様2に記載のシュリンクフィルム。
[7]
コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)エチレングリコールおよびネオペンチルグリコールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、上記態様2に記載のシュリンクフィルム。
[8]
コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)1,4‐シクロヘキサンジメタノールおよび2,2,4,4‐テトラメチル‐1,3‐シクロブタンジオールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、上記態様2に記載のシュリンクフィルム。
[9]
ポリエステル可塑剤のポリオール成分が、エチレングリコール、1,2‐プロパンジオール、1,3‐プロパンジオール、1,2‐ブタンジオール、1,3‐ブタンジオール、1,4‐ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールまたはこれらの混合物の残基を含む、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[10]
ポリエステル可塑剤の二塩基酸成分が、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、テレフタル酸またはこれらの混合物の残基を含む、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[11]
ポリエステル可塑剤が、フタル酸、アジピン酸、またはこれらの混合物の残基と、1,2‐プロパンジオール、1,3‐ブタンジオール、1,4‐ブタンジオールまたはこれらの混合物の残基とを含む、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[12]
ポリエステル可塑剤のMWが、1000〜5000g/molである、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[13]
ポリエステル可塑剤を0.01〜10質量%含む、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[14]
ポリエステル可塑剤を0.1〜5質量%含む、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[15]
延伸前のフィルムが視覚的に透明である、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[16]
95℃のウォーターバスに10秒間浸漬したときの横方向の収縮量が30〜80%である、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[17]
厚みが25〜75μmである、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[18]
400°Fで測定したときの横方向の収縮応力が16MPa未満である、上記態様1に記載のシュリンクフィルム。
[19]
(I)
(a)最小結晶化ハーフタイム(t1/2分)が少なくとも8.6分であるコポリエステル、および
(b)重量平均分子量(MW)が900〜12000g/molであるポリエステル可塑剤、
を含む混合物を調製すること、
(II)該混合物からフィルムを形成すること、ならびに
(III)該フィルムを延伸してシュリンクフィルムを形成することを含み、該ポリエステル可塑剤が、
(i)炭素数2〜8のポリオールの残基を含むポリオール成分、および
(ii)炭素数4〜12のジカルボン酸の残基を含む二塩基酸成分、
を含む、シュリンクフィルムの製造方法。
Claims (16)
- (a)最小結晶化ハーフタイム(t1/2分)が少なくとも8.6分であるアモルファスコポリエステル、および
(b)重量平均分子量(MW)が900〜12000g/molであるポリエステル可塑剤
を含む配向形態のシュリンクフィルムであって、
該コポリエステルが、
(i)テレフタル酸、イソフタル酸またはこれらの混合物の残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、および
(ii)エチレングリコール、1,4‐シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、2,2,4,4‐テトラメチル‐1,3‐シクロブタンジオールまたはこれらの混合物の残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
ただし、該二塩基酸成分は該コポリエステル中の総二塩基酸残基を100mol%とし、該ジオール成分は該コポリエステル中の総ジオール残基を100mol%とする、
を含み、
該ポリエステル可塑剤が、
(i)1,2‐プロパンジオール、1,3‐プロパンジオール、1,2‐ブタンジオール、1,3‐ブタンジオール、1,4‐ブタンジオールまたはこれらの混合物の残基を含むジオール成分、および
(ii)コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、テレフタル酸またはこれらの混合物の残基を含む二塩基酸成分、
を含み、
該コポリエステルはガラス転移温度が40〜150℃であり、
該シュリンクフィルムの厚さは25〜75μmであり、かつ
該フィルムは透明であることを特徴とする、配向形態のシュリンクフィルム。 - 前記コポリエステルのガラス転移温度が50〜90℃である、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記ポリエステル可塑剤を0.01〜10質量%含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記ポリエステル可塑剤を0.1〜5質量%含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記コポリエステルのインヘレント粘度が0.5〜1.2dL/gである、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記コポリエステルのインヘレント粘度が0.6〜0.9dL/gである、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記フィルムは機械方向および/または機幅方向において延伸されている、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記フィルムは機械方向において延伸されている、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記フィルムは、95〜99.9質量%の前記コポリエステルと、0.1〜5質量%の前記ポリエステル可塑剤とを含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記フィルムの厚さは40μm未満である、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記ポリエステル可塑剤のMWが1000〜5000g/molである、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
- 前記コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)エチレングリコールおよび1,4‐シクロヘキサンジメタノールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。 - 前記コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)エチレングリコール、1,4‐シクロヘキサンジメタノール、およびジエチレングリコールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。 - 前記コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)エチレングリコールおよびネオペンチルグリコールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。 - 前記コポリエステルが、
(i)テレフタル酸残基を少なくとも80mol%含む二塩基酸成分、ならびに
(ii)1,4‐シクロヘキサンジメタノールおよび2,2,4,4‐テトラメチル‐1,3‐シクロブタンジオールの残基を少なくとも80mol%含むジオール成分、
を含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。 - 前記ポリエステル可塑剤が、フタル酸、アジピン酸、またはこれらの混合物の残基と、1,2‐プロパンジオール、1,3‐ブタンジオール、1,4‐ブタンジオールまたはこれらの混合物の残基とを含む、請求項1に記載の配向形態のシュリンクフィルム。
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