JP7365568B2 - 二軸配向ポリエステルフィルム、及び、二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法 - Google Patents

二軸配向ポリエステルフィルム、及び、二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、二軸配向ポリエステルフィルム、及び、二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法に関する。詳しくは、食品、医薬品、工業製品等の包装分野に用いられる二軸配向ポリエステルフィルム、及び、当該二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法に関する。更に詳しくは、耐破袋性やフィルムの両面(F面とB面)ともにラミネート強度に優れる、ポリブチレンテレフタレート樹脂を主成分とする二軸配向ポリエステルフィルムに関する。
ポリブチレンテレフタレート(以下、ポリブチレンテレフタレートをPBTと略す)樹脂は、ポリエチレンテレフタレート(以下、ポリエチレンテレフタレートをPETと略す)樹脂より耐衝撃性が優れることから、食品包装用フィルム、真空断熱材の外装材、絞り成形用フィルム、缶の内袋用フィルムなどの分野においても応用が検討されている。
例えば、特許文献1では、PET樹脂に対してPBT樹脂を40~80重量%とし、長手方向および幅方向の引張弾性率を2.3~3.5GPaとすることで缶の内袋用ポリエステルフィルムとして好適に用いられることができると開示されている。
特許文献2では、4方向(0°(長手方向)、45°、90°(幅方向)、135°)の引張破断強度がそれぞれ215MPa以上、228MPa以上、240MPa以上および221MPa以上であり、かつ4方向(0°(長手方向)、45°、90°(幅方向)、135°)の引張破断強度のうち、最大値と最小値との比が1.12以下である、PBT樹脂からなる二軸延伸フィルムが開示されている。また、当該二軸延伸フィルムを基材層として用い、外側から基材層―ガスバリア層―シーラント層の構成からなる包材が開示されている。そして、当該包材の、5℃×40%RH条件下で1000回屈曲した際のピンホール数を3個以下とすることで、保香性に優れた液体充填用包材として好適に用いられることができると開示されている。
特許文献3では、PBT樹脂が60質量%以上であり、長手方向および幅方向の降伏応力が70MPa以上、破断強度が160MPa以上、破断伸度が100%以上とすることでナイロンフィルムやその他柔軟フィルム用途に好適に用いられることができると開示されている。
特許第6195765号公報 特許第6347499号公報 特許第5994864号公報
PBT樹脂は結晶化速度が速いため、キャスト時にも結晶化が進行する。上記の特許文献1、3ではフィルムB面(フィルムが冷却ロールに接した面とは反対の面)は、徐冷状態であるため、フィルムF面(フィルムが冷却ロールに接した面)と比べると結晶化度が高くなると推測される。また特許文献2では冷却水が20℃と比較的高温であるため、結晶化が進行すると推測される。結晶化度が高くなったフィルム面はラミネート強度が低くなることがあり、製袋品を落下させた際にラミネートした層の間で剥離しやすく破袋しやすくなる。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、良好な耐破袋性と、フィルム両面において良好なラミネート強度とを合わせ持つ二軸配向ポリエステルフィルムを提供することにある。また、当該二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法を提供することにある。
本発明者らは、二軸配向ポリエステルフィルムについて鋭意検討を行った。その結果、PBT樹脂比率を特定の範囲とし、且つ、フィルム両面における結晶性の差を小さくすることでフィルム両面において良好なラミネート強度および良好な耐破袋性が得られること見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係る二軸配向ポリエステルフィルムは、
ポリブチレンテレフタレート樹脂(A)を60~100重量%含有するポリエステル樹脂組成物を含み、
下記要件(1)を満たすことを特徴とする。
(1)フーリエ変換型赤外分光法スペクトル強度における全反射法を用いて得られる1450±10cm-1のピークの吸収強度Aと1410±10cm-1のピークの吸収強度Bとの比A/Bの値において、一方の面の比A/Bと他方の面の比A/Bとの差(絶対値)が0.1以下。
前記構成によれば、ポリブチレンテレフタレート樹脂(A)を60重量%以上含有するポリエステル樹脂組成物を含むため、耐破袋性を向上させることができる。
また、前記差が0.1以下であり、一方の面での結晶性と他方の面での結晶性とが同等であるため、一方の面と他方の面とのラミネート強度の差が小さくなる。その結果、ラミネート強度が低い面に応力が集中することを抑制することができ、いずれの面を使用してもラミネート強度を向上させることができる。その結果、耐破袋性も向上させることができる。
前記構成において、前記ポリエステル樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレート樹脂(A)以外のポリエステル樹脂(B)を含有することが好ましい。
前記ポリエステル樹脂組成物が、ポリブチレンテレフタレート樹脂(A)以外のポリエステル樹脂(B)を含有すると、二軸延伸を行う時の製膜性や得られたフィルムの力学特性を調整することができる。
前記構成においては、二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面での三次元平均粗さSRaと、前記他方の面での三次元平均粗さSRaとの差(絶対値)が0.01μm以下であることが好ましい。
前記差が0.010μm以下であると、前記一方の面のラミネート強度と前記他方の面のラミネート強度との差が大きくなりすぎることを抑制する。すなわち、ラミネート強度が低い面に応力が集中することを抑制し、耐破袋性をより充分なものとすることができる。
前記構成においては、二軸配向ポリエステルフィルムの両方の面の厚み方向の屈折率Nzが、1.480~1.510であることが好ましい。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの両方の面の厚み方向の屈折率Nzの値が1.480以上であると、熱収縮率が抑制され、熱安定性により優れる。また、前記二軸配向ポリエステルフィルムの両方の面の厚み方向の屈折率Nzの値が1.510以下であると、突き刺し強度をより高めることができ、結果的に耐破袋性をより十分なものとすることができる。
前記構成において、二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面、及び、前記他方の面のラミネート強度がともに4.0N/15mm以上であることが好ましい。
二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面、及び、前記他方の面のラミネート強度がともに4.0N/15mm以上であると、袋を作製し、床に対して平行に落とした時にラミネート部分から破袋することを抑制でき、耐破袋性により優れる。
また、本発明は、前記二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法であって、
二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物を冷却ロールにキャストして未延伸シートを形成する工程Aと、
前記冷却ロール上の前記未延伸シートに5℃以下の風を吹き付ける工程Bとを有することを特徴とする。
前記構成によれば、冷却ロール上の未延伸シートに5℃以下の風を吹き付け、未延伸シートのB面(冷却ロールに接した面とは反対の面)を急冷することによって、F面(冷却ロールに接した面)との結晶化度の差が小さくなり、ラミネート強度が良好なものとなり、結果的に耐破袋性が良好となる。
本発明によれば、良好な耐破袋性と、フィルム両面において良好なラミネート強度とを合わせ持つ二軸配向ポリエステルフィルムを提供することができる。また、当該二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法を提供することができる。
冷却ロール上の未延伸シートのB面にマルチダクトからの冷却風を吹き付ける方法を説明するための正面模式図である。 図1の側面図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
なお、本明細書において、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」、「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。
本実施形態に係る二軸配向ポリエステルフィルムは、
ポリブチレンテレフタレート樹脂(A)を60~100重量%含有するポリエステル樹脂組成物を含み、
下記要件(1)を満たす。
(1)フーリエ変換型赤外分光法スペクトル強度における全反射法を用いて得られる1450±10cm-1のピークの吸収強度Aと1410±10cm-1のピークの吸収強度Bとの比A/Bの値において、一方の面の比A/Bと他方の面の比A/Bとの差(絶対値)が0.1以下。
[二軸配向ポリエステルフィルムの組成]
前記ポリエステル樹脂組成物は、PBT樹脂(A)を主たる構成成分とするものであり、前記ポリエステル樹脂組成物におけるPBT樹脂(A)の含有率は60重量%以上が好ましく、75重量%以上が好ましく、さらには85重量%以上が好ましい。60重量%以上とすることにより、突刺し強度を充分なものとすることができ、耐破袋性を向上させることができる。
主たる構成成分として用いるPBT樹脂(A)は、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸が90モル%以上であることが好ましく、より好ましくは95モル%以上であり、さらに好ましくは98モル%以上であり最も好ましくは100モル%である。グリコール成分として1,4-ブタンジオールが90モル%以上であることが好ましく、より好ましくは95モル%以上である。
前記PBT樹脂(A)の固有粘度の下限は好ましくは0.8dl/gであり、より好ましくは0.95dl/gであり、更に好ましくは1.0dl/gである。PBT樹脂(A)の固有粘度を0.8dl/g以上とすることで、製膜して得られるフィルムの固有粘度を高くすることができ、耐破袋性や製膜性を向上させることができる。
前記PBT樹脂(A)の固有粘度の上限は好ましくは1.3dl/gである。1.3dl/g以下とすることにより、フィルム延伸時の応力が高くなりすぎることを抑制し、製膜性を良好とすることができる。さらには、固有粘度の高いPBT樹脂を使用した場合、樹脂の溶融粘度が高くなるため押出し温度を高温にする必要があるが、固有粘度が1.3dl/g以下のPBT樹脂(A)を用いることにより、高温押出しなくてもよくなり、分解物の発生を抑制することできる。
前記ポリエステル樹脂組成物は二軸延伸を行う時の製膜性や得られたフィルムの力学特性を調整する目的でPBT樹脂(A)以外のポリエステル樹脂(B)を含有することが好ましい。
前記ポリエステル樹脂(B)としては、PET、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、又はイソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸及びセバシン酸からなる郡から選択される少なくとも1種のジカルボン酸が共重合されたPBT樹脂、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、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及びポリカーボネートからなる郡から選択される少なくとも1種のジオール成分が共重合されたPBT樹脂、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸及びセバシン酸からなる郡から選択される少なくとも1種のジカルボン酸が共重合されたPBT樹脂、若しくは1,3-ブタンジオール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、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及びポリカーボネートからなる郡から選択される少なくとも1種のジオール成分が共重合されたPET樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂が挙げられる。
中でもPETを主成分とする樹脂は融点が高く耐熱性に優れ、PBT樹脂との相溶性が良く透明性に優れるので、PET樹脂又は共重合されたPET樹脂が好ましく、特にPET樹脂が好ましい。
前記ポリエステル樹脂(B)の添加量としては、前記ポリエステル樹脂組成物全体に対して40重量%以下が好ましく、より好ましくは35重量%以下であり、さらに好ましくは15重量%以下である。前記ポリエステル樹脂(B)の添加量が40重量%以下であると、突き刺し強度をより高めることができ、耐破袋性により優れる。また、透明性を高く保つことができる。
前記ポリエステル樹脂(B)の添加量は、前記ポリエステル樹脂組成物全体に対して0重量%以上、5重量%以上、10重量%以上等とすることができる。
前記ポリエステル樹脂(B)の固有粘度の下限は好ましくは0.5dl/gであり、より好ましくは0.6dl/gであり、更に好ましくは0.8dl/gである。前記ポリエステル樹脂(B)の固有粘度の上限は好ましくは1.3dl/gである。前記ポリエステル樹脂(B)の固有粘度を上記数値範囲内とすることにより、PBT樹脂(A)とより良好に混合することが可能となる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムは、前記ポリエステル樹脂組成物とは別に、従来公知の添加剤、例えば、滑剤、安定剤、着色剤、酸化防止剤、静電防止剤、紫外線吸収剤等を含有していてもよい。
前記二軸配向ポリエステルフィルム全体を100重量%としたとき、前記ポリエステル樹脂組成物の含有量は、99.5重量%以上が好ましく、99.6重量%以上がより好ましく、99.7重量%以上がさらに好ましい。
前記ポリエステル樹脂組成物の含有量は、前記二軸配向ポリエステルフィルム全体を100重量%としたとき、100重量%以下が好ましく、99.9重量%以下がより好ましく、99.8重量%以下がさらに好ましい。
前記滑剤は、フィルムの動摩擦係数を調整することができるものであり、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナなどの無機系滑剤、有機系滑剤が挙げられる。シリカ、炭酸カルシウムがより好ましく、中でもシリカがヘイズを低減する点で特に好ましい。これらにより透明性と滑り性と発現することができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムにおける滑剤の含有量の下限は好ましくは100重量ppmであり、より好ましくは800重量ppmである。100重量ppm以上とすることにより、滑り性を向上させることができる。
前記滑剤の含有量の上限は好ましくは20000重量ppmであり、より好ましくは1000重量ppmであり、特に好ましくは1800重量ppmである。20000重量ppm以下とすることにより、透明性を維持することができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムは、各層がポリブチレンテレフタレート樹脂(A)を60~100重量%含有するポリエステル樹脂組成物を含む、8層未満の積層で構成されていることが好ましく、3層以下の積層で構成されていることが好ましい。前記二軸配向ポリエステルフィルムを8層未満の積層とする場合、各層の組成は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、前記二軸配向ポリエステルフィルムは、単層で構成されていることも好ましい。本実施形態に係る二軸配向ポリエステルフィルムは、8層以上に多層化しなくても、下記要件(1)を満たすことができる。
[二軸配向ポリエステルフィルムの特性]
上述したように、前記二軸配向ポリエステルフィルムは、下記要件(1)を満たす。
(1)フーリエ変換型赤外分光法スペクトル強度における全反射法を用いて得られる1450±10cm-1のピークの吸収強度Aと1410±10cm-1のピークの吸収強度Bとの比A/Bの値において、一方の面の比A/Bと他方の面の比A/Bとの差(絶対値)が0.1以下。
前記差は、好ましくは0.08以下であり、より好ましくは0.06以下である。
上記の1450±10cm-1のピークの吸収強度AはPBTのα型結晶のメチレン基に由来する吸収であり、1410±10cm-1のピークの吸収強度Bはベンゼン環の炭素結合に由来する吸収である。また、吸収強度比A/Bの値は配向係数を示す。配向係数は、小さいほど結晶性が低く、高いほど結晶性が高いことを意味する。
前記二軸配向ポリエステルフィルムは、前記差が0.1以下であり、結晶性が同等であるため、一方の面と他方の面とのラミネート強度の差が小さくなる。その結果、ラミネート強度が低い面に応力が集中することを抑制することができ、耐破袋性を充分なものとすることができる。
なお、本明細書では、前記差や前記吸収強度比A/Bは、測定サンプルをセットする方向をMD方向として測定した値を用いている。これは、MD方向の測定値が結晶性をより明確に反映しているためである。より詳細な測定方法は、実施例に記載の方法による。
なお、測定対象の二軸配向ポリエステルフィルムが枚葉のフィルムの場合、MD方向が不明な場合がある。この場合は、複数の方向に対して吸収強度比A/Bを求め、前記差が最も大きくなる方向をMD方向とする。
前記二軸配向ポリエステルフィルムは、前記一方の面、前記他方の面のいずれもの面においても、前記吸収強度Aと前記吸収強度Bの比A/Bの値の下限は0.2が好ましい。より好ましくは0.3であり、さらに好ましくは0.4である。前記比A/Bが0.2以上であると配向がより高くなり、結晶性が高くなり、力学強度をより充分なものとすることができる。
前記比A/Bの値の上限は0.9が好ましい。より好ましくは0.8であり、さらに好ましくは0.7である。前記比A/Bが0.9以下であると、配向が高くなりすぎず、結晶性を適度なものとすることができる。その結果、接着剤との親和性を高めることができ、ラミネート強度をより充分なものとすることができる。また、耐破袋性も充分なものとすることができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルム表面の前記一方の面での三次元平均粗さSRaと、前記他方の面での三次元平均粗さSRaとの差(絶対値)の上限は0.010μmである。好ましくは0.008μmであり、さらに好ましくは0.006μmである。前記差が0.010μm以下であると、前記一方の面のラミネート強度と前記他方の面のラミネート強度との差が大きくなりすぎることを抑制する。すなわち、ラミネート強度が低い面に応力が集中することを抑制し、耐破袋性を充分なものとすることができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面の三次元平均粗さSRa、及び、前記他方の面の三次元平均粗さSRaの下限は0.01μmが好ましい。より好ましくは0.02μmであり、さらに好ましくは0.03μmである。前記三次元平均粗さSRaが0.01μm以上であると、フィルムの滑り性をより充分なものとすることができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面の三次元平均粗さSRa、及び、前記他方の面の三次元平均粗さSRaの上限は0.10μmが好ましい。より好ましくは0.08μmであり、さらに好ましくは0.06μmである。前記三次元平均粗さSRaが0.10μm以下であると、フィルム張り合わせ時の接触面積を充分に確保することができ、ラミネート強度をより高め、耐破袋性をより充分なものとすることができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面の厚み方向の屈折率Nzの値、及び、前記他方の面の厚み方向の屈折率Nzの値の下限は、1.480が好ましい。より好ましくは1.485であり、さらに好ましくは1.490である。1.480以上であると、熱収縮率が抑制され、熱安定性により優れる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面の厚み方向の屈折率Nzの値、及び、前記他方の面の厚み方向の屈折率Nzの値の上限は、1.510が好ましい。より好ましくは1.505であり、さらに好ましくは1.500である。1.510以下であると、突き刺し強度をより高めることができ、結果的に耐破袋性をより十分なものとすることができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面、及び、前記他方の面のラミネート強度がともに4.0N/15mm以上であることが好ましい。より好ましくは5.0N/15mmであり、より好ましくは6.0N/15mmである。4.0N/15mm以上であると、袋を作製し、床に対して平行に落とした時にラミネート部分から破袋することを抑制でき、耐破袋性により優れる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムのMD方向における150℃で15分間加熱後の熱収縮率の下限は0.5%が好ましい。より好ましくは0.8%であり、さらに好ましくは1.2%である。0.5%以上であると、突刺し強度を高めることができ、耐破袋性を高く維持できる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムのMD方向における150℃で15分間加熱後の熱収縮率の上限は3.5%が好ましい。より好ましくは3.0%であり、さらに好ましくは2.5%である。3.5%以下であると、後加工で熱を加えた際にフィルムが大きく縮んでしまうことを抑制でき、加工がより容易となる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの突刺し強度の下限は0.4N/μmが好ましい。より好ましくは0.5N/μmであり、さらに好ましくは0.6N/μmである。0.4N/μm以上であると、耐破袋性を高く維持できる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの突刺し強度の上限は0.9N/μmが好ましい。より好ましくは0.8N/μmであり、さらに好ましくは0.7N/μmである。0.9N/μm以下であると、熱収縮率が抑制され、熱安定性により優れる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの面配向度(ΔP)の下限は0.145が好ましい。より好ましくは0.148であり、さらに好ましくは0.151である。0.145以上であると、面配向が充分に強く、突刺し強度が向上し、耐破袋性がより充分となる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムのΔPの上限は0.200が好ましい。0.200以下であると、改善の効果が充分に得られる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの厚みの下限は5μmが好ましい。より好ましくは7μmであり、さらに好ましくは9μmである。5μm以上であると、フィルムとしての強度を充分なものとすることができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの厚みの上限は40μmが好ましい。より好ましくは30μmであり、さらに好ましくは20μmである。
前記二軸配向ポリエステルフィルムは、フィルム全域に亘って同一組成であることが好ましい。
前記二軸配向ポリエステルフィルムには、印刷層を積層していてもよい。
印刷層を形成する印刷インクとしては、水性及び溶媒系の樹脂含有印刷インクが好ましく使用できる。ここで印刷インクに使用される樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル共重合樹脂及びこれらの混合物が例示される。印刷インクには、帯電防止剤、光線遮断剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、フィラー、着色剤、安定剤、潤滑剤、消泡剤、架橋剤、耐ブロッキング剤、酸化防止剤等の公知の添加剤を含有させてもよい。
印刷層を設けるための印刷方法としては、特に限定されず、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の公知の印刷方法が使用できる。印刷後の溶媒の乾燥には、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線乾燥等公知の乾燥方法が使用できる。
また、前記二軸配向ポリエステルフィルムには、本発明の目的を損なわない限りにおいて、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、表面粗面化処理が施されてもよく、また、公知のアンカーコート処理、印刷、装飾などが施されてもよい。
前記二軸配向ポリエステルフィルムの少なくとも片面に無機薄膜層やアルミ箔のような金属箔などのガスバリア層を設けることができる。
ガスバリア層として無機薄膜層を用いる場合の無機薄膜層としては、金属又は無機酸化物からなる薄膜である。無機薄膜層を形成する材料は、薄膜にできるものなら特に制限はないが、ガスバリア性の観点から、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの混合物等の無機酸化物が好ましく挙げられる。特に、薄膜層の柔軟性と緻密性を両立できる点からは、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの複合酸化物が好ましい。
この複合酸化物において、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの混合比は、金属分の重量比でAlが20~70%の範囲であることが好ましい。Al濃度を20%以上であると、水蒸気ガスバリア性をより高くすることができる。一方、70%以下であると、無機薄膜層を柔らかくすることができ、印刷やラミネートといった二次加工の際に膜が破壊されてガスバリア性が低下することを抑制することができる。なお、ここでいう酸化ケイ素とはSiOやSiO等の各種珪素酸化物又はそれらの混合物であり、酸化アルミニウムとは、AlOやAl等の各種アルミニウム酸化物又はそれらの混合物である。
無機薄膜層の膜厚は、通常1~100nm、好ましくは5~50nmである。無機薄膜層の膜厚が1nm以上であると、より満足のいくガスバリア性が得られやすくなる。一方、100nm以下であると、耐屈曲性や製造コストの点で有利となる。
無機薄膜層を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法(PVD法)、あるいは化学蒸着法(CVD法)等、公知の蒸着法を適宜採用すればよい。以下、無機薄膜層を形成する典型的な方法を、酸化ケイ素・酸化アルミニウム系薄膜を例に説明する。例えば、真空蒸着法を採用する場合は、蒸着原料としてSiOとAlの混合物、あるいはSiOとAlの混合物等が好ましく用いられる。これら蒸着原料としては通常粒子が用いられるが、その際、各粒子の大きさは蒸着時の圧力が変化しない程度の大きさであることが望ましく、好ましい粒子径は1mm~5mmである。加熱には、抵抗加熱、高周波誘導加熱、電子ビーム加熱、レーザー加熱などの方式を採用することができる。また、反応ガスとして酸素、窒素、水素、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気等を導入したり、オゾン添加、イオンアシスト等の手段を用いた反応性蒸着を採用することも可能である。さらに、被蒸着体(蒸着に供する積層フィルム)にバイアスを印加したり、被蒸着体を加熱もしくは冷却するなど、成膜条件も任意に変更することができる。このような蒸着材料、反応ガス、被蒸着体のバイアス、加熱・冷却等は、スパッタリング法やCVD法を採用する場合にも同様に変更可能である。さらに、上記無機薄膜層上に印刷層を積層していてもよい。
本実施形態においては、前記ガスバリア層の上に保護層を設けることが好ましい。金属酸化物からなるガスバリア層は完全に密な膜ではなく、微小な欠損部分が点在している。金属酸化物層上に後述する特定の保護層用樹脂組成物を塗工して保護層を形成することにより、金属酸化物層の欠損部分に保護層用樹脂組成物中の樹脂が浸透し、結果としてガスバリア性が安定するという効果が得られる。加えて、保護層そのものにもガスバリア性を持つ材料を使用することで、積層フィルムのガスバリア性能も大きく向上することになる。
前記保護層としては、ウレタン系、ポリエステル系、アクリル系、チタン系、イソシアネート系、イミン系、ポリブタジエン系等の樹脂に、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系等の硬化剤を添加したものが挙げられる。保護層を形成させる際に使用する溶媒(溶剤)としては、例えば、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶剤;メタノール、エタノール等のアルコール系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコール誘導体等が挙げられる。
前記のウレタン樹脂は、ウレタン結合の極性基が無機薄膜層と相互作用するとともに、非晶部分の存在により柔軟性をも有するため、屈曲負荷がかかった際にも無機薄膜層へのダメージを抑えることができるため好ましい。
ウレタン樹脂の酸価は10~60mgKOH/gの範囲内であるのが好ましい。より好ましくは15~55mgKOH/gの範囲内、さらに好ましくは20~50mgKOH/gの範囲内である。ウレタン樹脂の酸価が前記範囲であると、水分散液とした際に液安定性が向上し、また保護層は高極性の無機薄膜上に均一に堆積することができるため、コート外観が良好となる。
前記のウレタン樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が80℃以上であることが好ましく、より好ましくは90℃以上である。Tgを80℃以上にすることで、湿熱処理過程(昇温~保温~降温)における分子運動による保護層の膨潤を低減できる。
前記のウレタン樹脂は、ガスバリア性向上の面から、芳香族又は芳香脂肪族ジイソシアネート成分を主な構成成分として含有するウレタン樹脂を用いることがより好ましい。
その中でも、メタキシリレンジイソシアネート成分を含有することが特に好ましい。上記樹脂を用いることで、芳香環同士のスタッキング効果によりウレタン結合の凝集力を一層高めることができ、結果として良好なガスバリア性が得られる。
本実施形態においては、ウレタン樹脂中の芳香族又は芳香脂肪族ジイソシアネートの割合を、ポリイソシアネート成分(F)100モル%中、50モル%以上(50~100モル%)の範囲とすることが好ましい。芳香族又は芳香脂肪族ジイソシアネートの合計量の割合は、60~100モル%が好ましく、より好ましくは70~100モル%、さらに好ましくは80~100モル%である。このような樹脂として、三井化学社から市販されている「タケラック(登録商標)WPB」シリーズは好適に用いることができる。芳香族又は芳香脂肪族ジイソシアネートの合計量の割合が50モル%以上であると、より良好なガスバリア性が得られる。
前記ウレタン樹脂は、無機薄膜層との親和性向上の観点から、カルボン酸基(カルボキシル基)を有することが好ましい。ウレタン樹脂にカルボン酸(塩)基を導入するためには、例えば、ポリオール成分として、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等のカルボン酸基を有するポリオール化合物を共重合成分として導入すればよい。また、カルボン酸基含有ウレタン樹脂を合成後、塩形成剤により中和すれば、水分散体のウレタン樹脂を得ることができる。塩形成剤の具体例としては、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリ-n-ブチルアミン等のトリアルキルアミン類、N-メチルモルホリン、N-エチルモルホリン等のN-アルキルモルホリン類、N-ジメチルエタノールアミン、N-ジエチルエタノールアミン等のN-ジアルキルアルカノールアミン類等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記二軸配向ポリエステルフィルムには他素材の層を積層しても良く、その方法として、二軸配向ポリエステルフィルムを作製後に貼り合わせるか、製膜中に貼り合わせることができる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムは、例えば、前記二軸配向ポリエステルフィルムに無機蒸着層を設け、更にシーラントと呼ばれるヒートシール性樹脂層(シーラント層ともいう)を形成し、包装材料として使用することができる。ヒートシール性樹脂層の形成は、通常、押出しラミネート法あるいはドライラミネート法によりなされる。ヒートシール性樹脂層を形成する熱可塑性重合体としては、シーラント接着性が充分に発現できるものであればよく、HDPE、LDPE、LLDPEなどのポリエチレン樹脂類、ポリプロピレン樹脂。エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-α-オレフィンランダム共重合体、アイオノマー樹脂等を使用できる。
シーラント層は、単層フィルムであってもよく、多層フィルムであってもよく、必要とされる機能に応じて選択すればよい。例えば、防湿性を付与する点では、エチレン-環状オレフィン共重合体やポリメチルペンテン等の樹脂を介在させた多層フィルムが使用できる。また、シーラント層は、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤等の各種添加剤が配合されてもよい。
シーラント層の厚さは、10~100μmが好ましく、20~60μmがより好ましい。
前記二軸配向ポリエステルフィルムは、包装用積層体の基材フィルム(基材層)として使用することができる。包装用積層体の層構成としては、/で層の境界を表わすと、例えば、基材層/ガスバリア層/保護層、基材層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/シーラント層、基材層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/樹脂層/接着剤層/シーラント層、基材層/接着剤層/樹脂層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/シーラント層、基材層/ガスバリア層/保護層/印刷層/接着剤層/シーラント層、基材層/印刷層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/シーラント層、基材層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/樹脂層/印刷層/接着剤層/シーラント層、基材層/接着剤層/樹脂層/印刷層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/シーラント層、基材層/印刷層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/樹脂層/接着剤層/シーラント層、基材層/印刷層/接着剤層/樹脂層/ガスバリア層/保護層/接着剤層/シーラント層、基材層/接着剤層/樹脂層/ガスバリア層/保護層/印刷層/接着剤層/シーラント層、等が挙げられる。
前記二軸配向ポリエステルフィルムを用いた積層体は、包装製品、各種ラベル材料、蓋材、シート成型品、ラミネートチューブ等の用途に好適に使用することができる。特に、包装用袋(例えば、ピロー袋、スタンディングパウチや4方パウチ等のパウチ)に用いられる。積層体の厚さは、その用途に応じて、適宜決定することができる。例えば、5~500μm、好ましくは10~300μm程度の厚みのフィルムないしシート状の形態で用いられる。
[二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法]
前記二軸配向ポリエステルフィルムを得るための好適な方法として、幅方向の厚み精度の観点からTダイ方式が好ましい。インフレーション方式ではその製造方法に起因して延伸倍率が上がりにくく、幅方向の厚み不良が生じることがある。
また前記二軸配向ポリエステルフィルムを得るための好適な方法として、溶融ポリエステル樹脂組成物を冷却ロールにキャストする時に、従来はスタティックミキサーなどで同一組成の樹脂を8層以上に多層化することによって結晶化を抑えて均一な未延伸シートを得る方法が提案されているが、設備の簡便さや保守性の面から以下に記載する均質な未延伸シートを得るキャスト方法で、溶融押出しする際に8層未満の積層にすることが好ましい。積層数は3層以下が更に好ましい。設備のメンテナンスの面では、単層が最も好ましい。フィルムの表面の特性を改善したい場合は、2種2層、2種3層、あるいは3種3層の層構成が好ましい。
PBT樹脂は結晶化速度が速いため、得られる未延伸シートの固有粘度の下限は好ましくは0.7dl/gであり、より好ましくは0.75dl/gであり、さらに好ましくは0.80dl/gであり、特に好ましくは0.90dl/gである。0.70dl/g以上であると、キャスト時の結晶化が抑制され、未延伸シートの降伏応力が低くなるため、結果的に延伸時に破断が生じ難くなる傾向となる。
得られる未延伸シートの固有粘度の上限は好ましくは1.2dl/gであり、さらに好ましくは1.1dl/gである。1.2dl/g以下であると、延伸時の応力が高くなりすぎず、製膜性がより良好となる。
ダイス温度の下限は好ましくは240℃であり、より好ましくは245℃であり、特に好ましくは250℃である。240℃以上であると、吐出がより安定し、厚みをより均一とすることができる。
また、240℃以上であると、樹脂の溶融押出し工程内で滞留したPET樹脂が未溶融物となってフィルム中に混入し、フィルムの品位を損ねてしまうことを防止することできる。樹脂溶融温度の上限は好ましくは275℃であり、より好ましくは270℃であり、最も好ましくは265℃である。275℃以下であると、樹脂の分解を抑制することができ、フィルムが脆くなってしまうことを防止することができる。また、得られるフィルムの固有粘度を高く維持することができ、製膜性をより良好とすることができる。
ダイス温度の上限は好ましくは300℃であり、より好ましくは290℃以下であり、さらに好ましくは280℃以下である。300℃以下であると、厚みが不均一となることを抑制することができる。また、樹脂の劣化が起こり、ダイリップ汚れなどで外観不良となることを抑制することができる。
樹脂の溶融押出し工程におけるスクリューの回転数の下限は好ましくは70rpmであり、より好ましくは80rpmであり、特に好ましくは90rpmである。70rpm以上であると吐出がより安定し、厚みがより均一となる。また、樹脂の混ざりがより十分となり、外観不良をより抑制することができる。
樹脂の溶融押し出し工程におけるスクリューの回転数の上限は好ましくは150rpmであり、より好ましくは130rpmであり、特に好ましくは110rpmである。150rpm以下であると、せん断発熱により溶融樹脂の分解が進行することを抑制することができ、得られるフィルムの固有粘度の低下を抑制でき、製膜性をより良好とすることができる。
冷却ロール温度の上限は好ましくは40℃であり、より好ましくは10℃以下である。40℃以下であると、溶融したポリエステル樹脂組成物が冷却固化する際の結晶化度が高くなりすぎず、延伸がより容易となる。また、ラミネート強度を高くすることができ、耐破袋性をより良好とすることができる。
冷却ロール温度の下限は好ましくは0℃である。0℃以上であると、溶融したポリエステル樹脂組成物が冷却固化する際の結晶化抑制の効果を充分に発揮できる。また冷却ロールの温度を上記の範囲とする場合、結露防止のため冷却ロール付近の環境の湿度を下げておくことが好ましい。
冷却ロール表面に溶融ポリエステル樹脂組成物をキャストした時、表面に高温の樹脂が接触するため冷却ロール表面の温度が上昇する。通常、チルロールは内部に配管を通して冷却水を流して冷却するが、充分な冷却水量を確保する、配管の配置を工夫する、配管にスラッジが付着しないようメンテナンスを行う、などして、チルロール表面の幅方向の温度差を少なくする必要がある。特に8層以上に多層化することによって均一な未延伸シートを得る方法を用いない場合には、未延伸シートの結晶化が進みやすいので注意が必要である。
このとき、未延伸シートの厚みは15~2500μmの範囲が好適である。より好ましくは500μm以下であり、さらに好ましくは300μm以下である。
未延伸シートのF面(冷却ロールに接する面)とB面(冷却ロールに接した面とは反対側の面)の結晶化度の差を小さくする観点から、二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物を冷却ロールにキャストした後(工程Aの後)、冷却ロール上の未延伸シートのB面も急冷することが好ましい。B面を急冷することによって、F面との結晶化度の差が小さくなり、ラミネート強度が良好なものとなり、結果的に耐破袋性が良好となる。急冷する方法は特に限定されないが、設備の簡便さや保守性の面から、マルチダクトによる冷却風を吹き付ける方法が好ましい。
冷却風の温度の上限は好ましくは20℃であり、より好ましくは5℃以下である。20℃以下であると、未延伸シートのB面の結晶化度が高くなりすぎず、ラミネート強度を高く維持でき、耐破袋性をより良好とすることができる。
冷却風の温度の下限は-5℃である。-5℃以上であると、未延伸シートのB面の結晶化抑制効果が充分に得られる。
図1は、冷却ロール上の未延伸シートのB面にマルチダクトからの冷却風を吹き付ける方法を説明するための正面模式図であり、図2は、その側面図である。
図1、図2に示すように、ダイス10は、吐出口12が冷却ロール20の面に対向するように配置されている。吐出口12と冷却ロール20の面との距離(最短距離)は、特に限定されないが、一般的に、2cm~10cm程度である。
また、冷却ロール20の外周面上には、マルチダクト30が配設されている。
マルチダクト30の位置は、側面図(図2)において、冷却ロール20の中心に対して、ダイス10の位置を0°としたときに、冷却ロール20の回転方向(図2では右回転方向)に対して、0~45°の範囲に設置されていることが好ましく、10~35°の範囲内に設置されていることがより好ましい。マルチダクト30が前記範囲内に配置されていると、冷却ロール20上にキャストされる未延伸シート40のB面を、キャスト後すぐに冷却することが可能となる。
また、二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物が冷却ロールにキャストされた時点(触れた時点)から、当該部分に前記風が吹き付けられるまでの時間は、2.0秒以内が好ましく1.0秒以内がより好ましく、0.5秒以内がさらに好ましい。二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物が冷却ロールにキャストされた時点(触れた時点)から、当該部分に前記風が吹き付けられるまでの時間(当該部分がマルチダクト30の直下に移動するまでの時間)が、2.0秒以内であると、未延伸シート40のB面を、キャスト後すぐに冷却することが可能となる。
マルチダクト30の横幅(図1における左右方向の長さ)は、キャストされる未延伸シート40の幅以上となるものであることが好ましい。マルチダクト30の横幅を、キャストされる未延伸シート40の幅以上とすることにより、未延伸シート40のB面の端部まで充分に結晶化抑制効果が得られやすくなる。その結果、端部のラミネート強度と中央部のラミネート強度とを同等に高くすることが可能となる。
マルチダクト30の縦幅(図1における上下方向の長さ)は、30cm以上80cm以下であることが好ましく、50cm以上60cm以下であることがより好ましい。
また、冷却ロール20上において未延伸シート40が移動する速度は、20m/分~100m/分であることが好ましく、40m/分~80m/分であることがより好ましい。
マルチダクト30の縦幅を前記数値範囲内とし、未延伸シート40の速度を前記数値範囲内とすることにより、好適な量の冷却風を未延伸シート40のB面に吹き付けることができる。
マルチダクト30の冷却ロール20からの高さの上限は20cm以下であり、より好ましくは10cm以下である。20cm以下であると冷却効率が向上し、未延伸シート40のB面の結晶化抑制効果が充分に得られ、ラミネート強度を大きくすることができる。
マルチダクト30の冷却ロール20からの高さの下限は特に制限されないが、未延伸シート40に接触しない範囲が望ましい。
マルチダクト30からの冷却風の風速の上限は好ましくは200m/minであり、より好ましくは180m/min以下である。200m/min以下であると、溶融したシート形成用樹脂組成物をキャストする際の接地点が冷却風によりぶれることを抑制することができる。
冷却風の風速の下限は50m/minが好ましい。50m/min以上であると、未延伸シート40のB面の結晶化抑制効果が充分に得られ、ラミネート強度を高くすることができる。
未延伸シート40のB面の結晶化を抑制することにより、前記差(前記一方の面の比A/Bと他方の面の比A/Bとの差)を小さくすることができる。また、前記B面の表面粗さを小さくすることができる。また、前記B面のラミネート強度を高く維持することができる。
上述した中でも、本実施形態に係る二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法は、
二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物を冷却ロールにキャストして未延伸シートを形成する工程Aと、
前記冷却ロール上の前記未延伸シートに5℃以下の風を吹き付ける工程Bとを有することが好ましい。
次に延伸方法について説明する。延伸方法は、同時二軸延伸でも逐次二軸延伸でも可能であり、特に限定されない。
長手方向(以下、MD方向ともいう)の延伸温度の下限は好ましくは55℃であり、より好ましくは60℃である。55℃以上であると、破断をより抑制することができる。また、縦方向の配向が強くなりすぎるのを防ぎ、MD方向の熱収縮率が大きくなることを抑制することができる。MD方向の延伸温度の上限は好ましくは100℃であり、より好ましくは95℃である。100℃以下であると、配向を充分に持たせることができ、力学特性をより高めることができる。
MD方向の延伸倍率の下限は好ましくは2.5倍であり、特に好ましくは2.7倍である。2.5倍以上であると、配向を充分に持たせることができ、力学特性をより高めることができる。また、2.5倍以上であると、厚みムラを抑制することができ、フィルムロールの弛みを防止することができる。
MD方向の延伸倍率の上限は好ましくは3.8倍であり、より好ましくは3.6倍であり、特に好ましくは3.4倍である。3.8倍以下であると、力学強度や厚みムラ改善の効果が充分に得られる。
幅方向(以下、TD方向ともいう)の延伸温度の下限は好ましくは55℃であり、より好ましくは60℃である。55℃以上であると、破断を起こりにくくすることができる。また、横方向の配向が強くなりすぎるのを防ぎ、TD方向の熱収縮率が大きくなることを抑制することができる。
TD方向の延伸温度の上限は好ましくは100℃であり、より好ましくは95℃である。100℃以下であると、配向を充分に持たせることができ、力学特性をより高めることができる。
TD方向の延伸倍率の下限は好ましくは3.7倍であり、より好ましくは3.8倍であり、特に好ましくは3.9倍である。3.7倍以上であると幅方向の配向度を大きくすることができ、力学強度を高くすることができる。
TD方向の延伸倍率の上限は好ましくは5.0倍であり、より好ましくは4.6倍であり、特に好ましくは4.3倍である。5.0倍以下であると、フィルムの破断が少なく、かつ力学強度や厚みムラ改善の効果が充分得られる。
熱固定温度の下限は好ましくは185℃であり、より好ましくは190℃である。185℃以上であると熱収縮率をより小さくすることができる。
熱固定温度の上限は好ましくは220℃である。220℃以下であると、フィルムが融けてしまうことや、著しく脆くなることを防止することができる。
熱固定温度は、B面とF面とで異なる温度としてもよい。B面とF面とで熱固定温度を異ならせることにより、結晶性を調整してラミネート強度をより高めることができる。その結果、耐破袋性をより高めることができる。熱固定温度を、B面とF面とで異ならせる場合、その温度差は、10℃以上30℃以下が好ましく、10℃以上20℃以下がより好ましい。
リラックス率の下限は好ましくは0.5%である。0.5%以上であるとTD方向の熱収縮率を低く保つことができる。
リラックス率の上限は好ましくは10%である。10%以下であるとたるみなどが生じることを防止でき、平面性を向上させることができる。
リラックス工程の温度の下限は好ましくは130℃であり、より好ましくは150℃である。130℃以上であるとリラックスを行った際にフィルムが十分に縮み、熱収縮率低減効果を十分に得ることが可能となる。
リラックス工程温度の上限は好ましくは190℃であり、より好ましくは170℃である。190℃以下であると、シワ等によりフィルムの平面性の悪化が生じることを抑制することができる。
以上、本実施形態に係る二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法を説明した。
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。なお、フィルムの評価は次の測定法によって行った。
[フィルムの厚み]
JIS K7130-1999 A法に準拠し、ダイアルゲージを用いて測定した。
[フィルムの突刺し強度]
ポリエステルフィルムの突刺し強度は、JIS-Z1707に記載の試験法で測定した値を下式により1μm換算で算出した。
突刺し強度(N/μm)=突刺し強度実測値/フィルムの厚み
[フーリエ変換型赤外分光法(全反射法)]
Varian社製のVarian3100FT-IRを用い、媒質結晶をダイヤモンドとしてフィルム表層に密着させ、MD方向に平行に光を入射しつつ、全反射法によってスペクトル強度を測定した。分光器の分解能は4cm-1、スペクトル積算回数は64回として測定した。スペクトル強度は各波数での吸光度とする。下式により算出した。
吸光度比(A/B)=吸光度A(1450±10cm-1のピークのスペクトル強度)/吸光度B(1410±10cm-1のピークのスペクトル強度)
また、TD方向に平行に光を入射しつつ、MD方向での測定と同様の方法にてスペクトル強度の測定も行った。
[フィルムの三次元平均粗さSRa]
株式会社小坂研究所製の接触式三次元表面粗計(型式ET-4000A)を用いて、フィルムの表面の平均粗さ(SRa)を下記の条件で触針法により測定した。条件は下記の通りであり、3回の測定の平均値をもって値とした。
触針先端半径:0.5μm
触針圧:50μN
カットオフ値:800μm
測定長:500μm
測定速度:0.1μm/秒
測定間隔:5μm
[フィルムの厚み方向の屈折率Nz]
サンプルについてJIS K 7142-1996 A法により、ナトリウムD線を光源として接触液としてジヨードメタンを用いてアッベ屈折率計で測定した。
[評価用ラミネートフィルム(積層体)の作製]
ポリエステルフィルムのB面側にウレタン系2液効果型接着剤(三井化学株式会社製「タケラック(登録商標)A525S」と「タケネート(登録商標)A50」を13.5:1(重量比)の割合で配合)を用いてドライラミネート法により、ヒートシール性樹脂層として厚さ70μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡株式会社製「P1147」)を貼り合わせ、40℃にて4日間エージングを施すことにより、ラミネートフィルム(積層体)を得た。なお、ウレタン系2液硬化型接着剤で形成される接着剤層の乾燥後の厚みはいずれも約4μmであった。
[評価用レトルト処理済み製袋品の作製]
前記のラミネートフィルムを15cm四方の大きさにカットし、シーラントが内側になるように2枚を重ね合わせ、3方を160℃のシール温度、シール幅1.0cmにてヒートシールすることで内寸13cmの3方シール袋を得た。
得られた3方シール袋に水250mLを充填した後、ヒートシールにて4方目の口を閉じ、水が充填された4方シール袋を作製した。
得られた水が充填された4方シール袋を、130℃の熱水中に30分間浸漬してレトルト処理済みの袋を得た。
なお、本実施例ではポリエステルフィルムのB面側にシーラント(ヒートシール性樹脂層)を形成しており、ポリエステルフィルムのB面同士をシーラントを介して貼り合わせた場合、耐破袋性は、B面側のラミネート強度にのみ依存し、F面側のラミネート強度には依存しない。
ポリエステルフィルムにおいては、B面側のラミネート強度の方がF面側のラミネート強度よりも低いため、ポリエステルフィルムのB面同士をシーラントを介して貼り合わせた袋について耐破袋性が良好であれば、当然に、ポリエステルフィルムのF面同士をシーラントを介して貼り合わせた袋についてもて耐破袋性は良好となる。
従って、以下では、ポリエステルフィルムのB面同士をシーラントを介して貼り合わせた袋についてのみ耐破袋性を評価した。
[耐破袋性の評価]
前記のレトルト処理済みの水が充填された袋を室温5℃、相対湿度35%の環境下、高さ100cmの位置からコンクリート板の上に袋の面を水平にして10回落下させ、水平方向での落下で破れが発生しなかった袋の割合を算出した。同様に袋の面を垂直にして10回落下させ、垂直方向での落下で破れが発生しなかった袋の割合を算出した。なお、試験に用いた袋の数は水平方向、垂直方向ともに20個ずつとした。
[ラミネート強度]
前記のラミネートフィルムから幅15mm、長さ200mmで試験片を切り出して、温度23℃、相対湿度65%の条件下で、テンシロン万能材料試験機(東洋ボールドウイン社製「テンシロンUMT-II-500型」)を用いてラミネート強度を測定した。ラミネート強度は、引張速度を200mm/分とし、ポリエステルフィルムとヒートシール性樹脂層との間を、剥離角度90度で剥離させたときの強度を測定した。
[実施例1]
一軸押出機を用い、PBT樹脂(1100-211XG(CHANG CHUN PLASTICS CO.,LTD.、固有粘度1.28dl/g))とテレフタル酸//エチレングリコール=100//100(モル%)からなる固有粘度0.62dl/gのPET樹脂を表1の記載の通りの比率としたポリエステル樹脂組成物と、平均粒径2.4μmのシリカ粒子とを配合した二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物を290℃で溶融させた後、250℃のT-ダイスからキャストし、10℃の冷却ロールに静電密着法により密着させながら、図1に示すように未延伸シート全幅に冷風がかかるように冷却ロールから15cmの高さにマルチダクトを設置して、5℃、150m/minの冷風をB面に吹き付けて未延伸シートを得た。この際、マルチダクトの縦幅は、50cmであり、未延伸シートの移動速度は、60m/分であった。また、前記樹脂組成物が冷却ロールにキャストされた時点から、当該部分に冷風が吹き付けられるまでの時間は、0.6秒であった。
なお、二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物中のシリカ粒子の含有量は、シリカ濃度として0.16質量%である。
次いで、得られた未延伸シートを70℃の温度で長手方向(MD)に3.3倍で延伸し、次いで、テンターに通して80℃で幅方向(TD)に4.0倍で延伸し、200℃で3秒間の熱固定処理と1秒間9%の緩和処理を実施して、厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成、および、製膜条件を表1に示した。また、得られたフィルムの物性及び評価結果を表1に示した。
[実施例2、3、5]
実施例1において、ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成を表1に記載したとおり変えた以外は実施例1と同様に二軸配向フィルムを製膜して、厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性及び評価結果を表1に示した。
[実施例4]
実施例1において、熱固定処理工程においてF面側とB面側の温風の温度を変えて、ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成および製膜条件を表1に記載した以外は実施例1と同様に二軸配向フィルムを製膜して、厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性及び評価結果を表1に示した。
[比較例1~4]
実施例1において、溶融樹脂を冷却ロールに密着させる際にB面側からマルチダクトで冷風を吹き付けず、ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成および製膜条件を表1に記載した以外は実施例1と同様に二軸配向フィルムを製膜して、厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムはフィルムF面とB面の結晶性の差が大きいため、ラミ強度が低く、水平落としの耐破袋性が不良であった。
[比較例5]
実施例1において、ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成を表1に記載したとおり変えた以外は実施例1と同様に二軸配向フィルムを製膜して、厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムはフィルムF面とB面の結晶性の差が大きいため、ラミ強度が低く、水平落としの耐破袋性が不良であった。
[比較例6]
実施例1において、溶融樹脂を冷却ロールに密着させる際にB面側からマルチダクトで冷風を吹き付けず、ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成および製膜条件を表1に記載した以外は実施例1と同様に二軸配向フィルムを製膜して、厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムはフィルムF面とB面の結晶性の差が大きいため、ラミ強度が低く、水平落としの耐破袋性が不良であったばかりか、PBT比率が少なく、突刺し強度が低いため、垂直落としの耐破袋性が不良であった。結果を表1に示した。
[比較例7]
実施例1において、ポリエステル樹脂組成物の樹脂組成を表1に記載した以外は実施例1と同様に二軸配向フィルムを製膜して、厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムはPBTの比率が少ないため、突刺し強度が低く、垂直落としの耐破袋性が不良であった。結果を表1に示した。
Figure 0007365568000001
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、PBTを主成分にしており、耐ピンホール性、耐衝撃性に優れているので、シーラントフィルムと積層して作製した袋は破れにくい。また、従来のPBTが主成分のフィルムは、F面とB面の表面粗さやラミネート強度の差が大きかったが、本発明のフィルムはF面とB面の差が小さく両面ともラミネート強度に優れるので、多種多様な層構成の包装用積層体の基材として広く利用できる。
10 ダイス
12 吐出口
20 冷却ロール
30 マルチダクト
40 未延伸シート

Claims (7)

  1. ポリブチレンテレフタレート樹脂(A)を60~100重量%含有するポリエステル樹脂組成物を含み、
    厚みの下限が5μm、上限が40μmであり、
    下記要件(1)を満たすことを特徴とする二軸配向ポリエステルフィルム。
    (1)フーリエ変換型赤外分光法スペクトル強度における全反射法を用いて得られる1450±10cm-1のピークの吸収強度Aと1410±10cm-1のピークの吸収強度Bとの比A/Bの値において、一方の面の比A/Bと他方の面の比A/Bとの差(絶対値)が0.1以下。
  2. 前記ポリエステル樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレート樹脂(A)以外のポリエステル樹脂(B)を含有することを特徴とする請求項1に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
  3. 二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面での三次元平均粗さSRaと、前記他方の面での三次元平均粗さSRaとの差(絶対値)が0.01μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
  4. 二軸配向ポリエステルフィルムの両方の面の厚み方向の屈折率Nzが、1.480~1.510であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
  5. 二軸配向ポリエステルフィルムの前記一方の面、及び、前記他方の面のラミネート強度がともに4.0N/15mm以上であることを特徴とする請求項1~4いずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
  6. 請求項1~5のいずれか1に記載の二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法であって、
    二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物を冷却ロールにキャストして未延伸シートを形成する工程Aと、
    前記冷却ロール上の前記未延伸シートに5℃以下の風を吹き付ける工程Bとを有することを特徴とする二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法。
  7. 前記二軸配向ポリエステルフィルム製造用の樹脂組成物が前記冷却ロールにキャストされた時点から、キャストされた部分に前記風が吹き付けられるまでの時間が、2秒以内であることを特徴とする請求項6に記載の二軸配向ポリエステルフィルムの製造方法。
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柴谷未秋ほか,PBT射出成形品の厚さ方向における構造と物性の関係,成形加工,2003,Vol. 15, No. 12,pp. 823-829

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