JPH05169536A - ポリエステル系熱収縮フイルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 収縮ラベルに用いたとき、加熱収縮時に収縮
むらや皺が発生することの無いポリエステル系熱収縮フ
イルムを得ることを目的とする。 【構成】 非晶性ポリエステル樹脂を材料として成形さ
れた延伸フイルムであり、そのときの延伸温度がガラス
転移温度＋２０℃以上ガラス転移温度＋６０℃以下の温
度範囲で延伸加工され、且つ延伸後直ちに急冷されてな
る熱収縮性フイルム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポリエステル系熱収
縮フイルムに関し、更に詳しくは、低温収縮性、均一収
縮性等に優れ、例えば各種容器用収縮ラベルに用いて好
適なポリエステル系熱収縮フイルムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成樹脂製の熱収縮性フイルム
は、再加熱によって収縮する性質を利用して、収縮包
装、収縮ラベル、キャップシール等の用途に広く用いら
れている。例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下
「ＰＥＴ」という）や、ガラス等を材料とする各種のボ
トル容器に用いられる収縮ラベルには、塩化ビニル系樹
脂や、発泡ポリスチレン系樹脂等の一軸延伸フイルムか
らなる熱収縮フイルムが用いられている。その中でも、
塩化ビニル系樹脂製の熱収縮フイルムは、低温収縮性に
優れ、印刷適性が良好であるために汎用されている。

【０００３】しかしながら、塩化ビニル系樹脂からなる
熱収縮フイルムは、耐熱性が低い上に、焼却時に有毒な
塩化水素ガスを発生するという衛生上の問題を抱えてお
り、更に、これを収縮ラベルとしてＰＥＴ容器に用いた
ものは、その収縮ラベルと一体になったＰＥＴ容器は、
不要廃棄時に異種の樹脂が混在することになるので、そ
れを回収して再利用することが出来ないという問題もあ
った。

【０００４】一方、ＰＥＴ等のポリエステル系樹脂は、
耐熱性に優れ、しかも焼却時に塩化水素等の有毒ガスが
発生しないという特性を備えているので、塩化ビニル系
熱収縮フイルムに代わるものとしてその利用が注目され
ていた。

【０００５】ところが、ＰＥＴのようなホモポリエステ
ル樹脂は、耐衝撃性やヒートシール性に劣るばかりでな
く、通常、室温より若干高い温度で結晶化する為に、そ
の熱収縮フイルムは、熱収縮開始温度が比較的高く、し
かも温度上昇に伴って収縮率が急激に増大する傾向を示
し、収縮包装用フイルムとして使用しても収縮むらや皺
の発生が激しいので不適であった。そこで、もっぱら結
晶化を抑制する方向で研究が進められた。即ち、共重合
ポリエステルや、ホモポリエステルに共重合ポリエステ
ルをブレンドした組成物等を材料として製膜し、延伸す
ることが試みられ、今日迄に数多くの提案がなされてい
る。

【０００６】例えば、特開昭５７−４２７２６号公報に
は、芳香族ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、ジオ
ール成分としてエチレングリコール及び１，４−シクロ
ヘキサンジメタノールからなる共重合ポリエステル系収
縮包装用フイルムが開示されており、特開平２−１６０
３２号公報及び特開平２−１５５６３０号公報には、共
重合ポリエステル製の熱収縮フイルムであって、一定方
向の収縮率や収縮応力について、特定値を有するものを
用いたときは、収縮むらの改善を図り得ることが開示さ
れており、また、特開平２−１５３９４１号公報には、
特定のジカルボン酸成分とジオール成分とから合成さ
れ、且つガラス転移温度の特定範囲のものについては、
低温収縮性に優れ、且つ自然収縮性が少ないものが得ら
れることを開示している。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら，これ
らの従来技術では、未だ満足できる収縮特性を持つポリ
エステル系熱収縮フイルムを得るに至っていない。なぜ
ならば、上記の各従来技術で開示されているポリエステ
ル系熱収縮フイルムであっても、収縮を開始してから収
縮が完了するまでの加熱されたフイルム自体の温度差、
即ち温度勾配はなお２０℃以下であり、このように極め
て低い（狭い）温度勾配しかないフイルムの場合は、加
熱されると大きな収縮率で急激に収縮することになり、
シュリンクトンネルを高速で通過させ、５〜２０秒間の
短時間で収縮を完了させようとすると、収縮むらや皺が
依然として発生するという問題が残されているのであ
る。

【０００８】この辺の事情を更に詳述すると、被包装物
品が、シュリンクトンネルを通過する際、トンネル入り
口付近では、被包装物の前面と後面とでフイルムに温度
差が生じる。また、フイルムが被包装物に接している部
分と、接していない部分にも温度差が生ずる。この温度
差は、トンネル通過速度が速いほど温度差も大きくな
る。このようなシュリンク包装機において、収縮開始後
急激に収縮率が増大するようなフイルムを使用すると、
フイルムの温度差に起因する収縮むらが非常に大きくな
り、予めフイルムに施された印刷の歪みや皺が発生す
る。このような大きな歪みや皺は、シュリンクトンネル
の出口付近で仮にフイルム温度が均一になったとして
も、もはや修復されず最後まで残るのである。

【０００９】そこで、上述のような従来技術の欠点を解
消し、シュリンクトンネルを高速で通過させ、５〜２０
秒の短時間で収縮を完了させても、収縮むらや皺の発生
がなく均一な収縮が達成できるポリエステル系熱収縮フ
イルムを得る為に、本発明者等は鋭意研究を進めた結
果、所期のフイルムを得る為には、材料樹脂として、主
として共重合ポリエステルより得られるところの、非晶
性のポリエステル系樹脂を材料とし、これから得られる
未延伸のフイルムを、特定の温度範囲内で延伸し且つ延
伸後急冷する必要があることを知見し、本発明を完成す
るに至ったのである。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】本発明は、「非晶性ポリエ
ステル系樹脂からなるフイルムが、ガラス転移温度＋２
０℃以上ガラス転移温度＋６０℃以下の温度条件で延伸
され、且つ延伸後直ちに急冷されてなることを特徴とす
るポリエステル系熱収縮フイルム」をその要旨とするも
のである。

【００１１】本発明に用いる非晶性のポリエステル系樹
脂は、ポリエチレンテレフタレートに、イソフタル酸、
フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、脂肪族ジカルボン
酸等のジカルボン酸成分及び／または、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、プロ
ピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコ
ール、ポリアルキレングリコール等のジオール成分を共
重合したものから得られ、このような非晶性のポリエス
テル系樹脂を用いることは、本発明の重要なポイントの
一つである。

【００１２】一般に、ホモポリエステルのような結晶性
樹脂にあっては、結晶化を抑制した未延伸フイルムを延
伸したときは、延伸の初期に分子の配向とともに結晶化
が促進されるが、上記のような非晶性のポリエステル系
樹脂は、結晶性樹脂と異なり、延伸加工の段階で分子の
配向が起こっても結晶化は伴わないのである。しかしな
がら、このような非晶性のポリエステル系樹脂であって
も、その中から示差走査熱量計（Differential Scannin
g Calorimeter 、略称「ＤＳＣ」）により求められる結
晶融解熱が、２０Ｊ／ｇ以下のものを選んで用いるのが
好ましい。この結晶融解熱が２０Ｊ／ｇを超えるもので
あると、結晶化度が大きく、延伸加工の段階でやはり結
晶化が促進され、この結晶部分がフイルムの加熱収縮性
を阻害する為に、所期の熱収縮フイルムが得られない場
合がある。

【００１３】しかして、本発明のポリエステル系熱収縮
フイルムを得るには、先ず、上記の非晶性ポリエステル
系樹脂を材料として、Ｔダイ法、チューブラ法等の公知
の方法によりシート状に押し出し、未延伸フイルムを成
形する。

【００１４】次に、この未延伸フイルムをロール法、テ
ンター法、チューブラ法等により、少なくとも一軸方向
に１．５〜６倍程度に延伸した後、急冷することによっ
てこの延伸効果が保持され、本発明のポリエステル系熱
収縮フイルムが得られる。ところで、この場合の延伸温
度は、ガラス転移温度＋２０℃以上ガラス転移温度＋６
０℃以下で延伸したものでなければならない。この延伸
温度条件は、本発明のもう一つの重要なポイントであ
る。

【００１５】言うまでもなく、熱収縮フイルムは、その
未延伸フイルムを材料の融点以下の温度で機械的に引き
伸ばし、引っ張り方向に平行に分子を配向させるのであ
るが、この段階で分子鎖に歪みが生じ、これを拘束した
まま急冷することにより歪みが凍結され、熱収縮性フイ
ルムが得られるのであり、使用に際してこのフイルムを
再加熱すると、ガラス転移温度付近の温度で分子鎖が動
き始め、分子鎖に残された歪みが解消することによっ
て、フイルムが収縮するのである。

【００１６】ところで、本発明者等の実験によれば、延
伸の温度条件として、ガラス転移温度＋２０℃以上ガラ
ス転移温度＋６０℃以下の温度で延伸した場合、生じた
分子鎖の動きが活発な状態で延伸されるため、分子鎖内
に様々な形態の歪みが生じ、得られた加熱収縮性フイル
ムの収縮温度も様々である（但し、ガラス転移温度より
も高温）ことが判明した。

【００１７】従って、本発明のポリエステル系熱収縮フ
イルムは、加熱収縮の段階で、収縮開始後、広い温度範
囲にわたって収縮率が徐々に増加するという収縮特性を
持つに至るのである。ところが、延伸温度が上記の温度
範囲を外れ、例えばガラス転移温度＋２０℃より低い
と、加熱収縮時、生じた歪みはガラス転移温度〜ガラス
転移温度＋２０℃の極めて低い温度勾配で、分子鎖に残
された歪みが全て解消してしまうため、収縮開始後急激
に収縮率が増大することになり、少しも改善されたフイ
ルムとはならない。また、延伸温度がガラス転移温度＋
６０℃を超えると、分子鎖内に歪みが生ずると同時に、
大部分の歪みが緩和し必要な熱収縮率が得られない。

【００１８】本発明のポリエステル系熱収縮フイルムを
得るためには、延伸終了後、直ちに（ほぼ１０秒以内）
急冷しなければならない。そのためには、後述する温度
条件に制御された冷却装置内に送り込む。もし１０秒を
超えてそのまま高温、例えば延伸温度付近の温度で放置
すると、延伸により生じた分子鎖の歪みが緩和されて収
縮率が低下し、収縮不足となる。

【００１９】冷却装置は、通常延伸機により選定される
が、ロール延伸の場合は、延伸装置に直結して装置さ
れ、且つ延伸速度に同調して回転する冷却ロールを通す
ことにより、休むことなく引き続いて冷却工程に送り込
むことができる。また、テンター延伸機の場合は、フイ
ルムを延伸ゾーンから一旦引き出した後、速やかに冷却
ゾーン内に送り込む。冷却ゾーンとしては、室温に設定
された冷却室であってもよい。これらの冷却ロールや冷
却ゾーンに於ける冷却温度は、−３０℃〜ガラス転移温
度−１０℃の温度範囲に制御されたものを用いるのがよ
い。なお、これらの場合の冷媒については、特に制限は
ない。

【００２０】以上により、得られたポリエステル系熱収
縮フイルムは、シュリンクトンネルを高速で通過させ、
５〜２０秒の短時間で収縮を完了させても、収縮むらや
皺の発生のない均一な収縮が達成できる。

【００２１】なお、本発明のポリエステル系熱収縮フイ
ルムの厚みは、特に限定はないが、もし収縮ラベルに用
いる場合は、上記の加熱収縮における各種条件からみ
て、１０〜１２０μｍ、好ましくは３０〜７０μｍのも
のが好適である。

【００２２】

【作用】本発明のポリエステル系熱収縮フイルムは、非
晶性ポリエステル系樹脂からなるフイルムが、ガラス転
移温度＋２０℃以上ガラス転移温度＋６０℃以下の温度
条件で延伸され、且つ直ちに急冷されてなるフイルムで
あるから、延伸加工の段階で結晶化は進行せず、更に分
子鎖の動きが活発な状態で延伸されているから、分子鎖
内に様々の形態の歪みが形成され、そのために、熱収縮
時に収縮開始後広い温度範囲にわたって収縮率が徐々に
増加する、という収縮特性を持つことになる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例について詳細に説明する。実施例１ ジカルボン酸成分がテレフタル酸よりなり、ジオール成
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
テル樹脂を、押出機を用いてシート状に押し出し、厚さ
１２０μｍの未延伸フイルムを得た。この未延伸フイル
ムを、テンター延伸機を用いて１０５℃で横方向に３．
０倍に延伸した後、フイルムを延伸温度で５秒間保持し
た後、直ちにテンターより引き出し、室温（３０℃）に
冷却し、厚さ４０μｍの本発明のポリエステル系熱収縮
フイルムを得た。また、示差走査熱量計（ＤＳＣ）によ
り、この熱収縮フイルムのガラス転移温度と結晶融解熱
とを測定した。

【００２４】次に、この熱収縮フイルムについて、６０
〜１１０℃の温度域の、１０℃毎における延伸方向の各
熱収縮率を測定した。収縮率の測定は、サンプルとし
て、長さ（延伸方向）１００ｍｍ、幅１０ｍｍに切断し
たものを用い、測定温度に設定した熱風中で、５分間曝
して収縮させ、その収縮率を測定した。

【００２５】また、別途用意した本発明の熱収縮フイル
ムに格子状の模様を印刷し、延伸方向に巻いてヒートー
シールにより接合し、チューブ状熱収縮ラベルとした。
このラベルをＰＥＴ製ボトルに被せ、シュリンクトンネ
ルを通過させて収縮させた後、ラベルの印刷の歪みや皺
の発生の有無についての外観を観察し評価した。なお、
シュリンクトンネルは２ゾーンからなり、第１ゾーンの
熱風温度は１００℃、第２ゾーンの熱風温度は２００℃
に設定した。実施例２ ジカルボン酸成分がテレフタル酸８０モル％とイソフタ
ル酸２０モル％よりなり、ジオール成分がエチレングリ
コール１００モル％よりなる共重合ポリエステル樹脂を
用いたこと以外は、実施例１と同様にして厚さ１６０μ
ｍの未延伸フイルムを得た。この未延伸フイルムを、ロ
ール延伸機を用い、９５℃で縦方向に４．０倍に延伸し
た後、引き続いて２５℃に水冷した冷却ロールを通して
急冷し、厚さ４０μｍの熱収縮性フイルムを得た。得ら
れた熱収縮フイルムについて、実施例１と同様にして測
定と評価を実施した。比較例１ ジカルボン酸成分がテレフタル酸９０モル％とイソフタ
ル酸１０モル％よりなり、ジオール成分がエチレングリ
コール１００モル％よりなる共重合ポリエステル樹脂を
用いたこと以外は、実施例１と同様にして厚さ１２０μ
ｍの未延伸フイルムを得た。この未延伸フイルムを、延
伸温度を９５℃としたこと以外は、実施例１と同様にし
て厚さ４０μｍの熱収縮性フイルムを得た。得られた熱
収縮フイルムについて、実施例１と同様にして測定と評
価を実施した。比較例２ 延伸機をテンター延伸機、延伸温度を７５℃、延伸方向
を横一軸、延伸倍率を３．０倍としたこと以外は実施例
２と同様にして熱収縮フイルムを得、実施例１と同様に
して測定と評価を実施した。

【００２６】上記の各実施例及び比較例における樹脂を
構成するモノマー組成、ガラス転移温度（Ｔｇ）、結晶
融解熱、延伸条件、冷却条件等については表１に示し、
熱収縮率、シュリンクトンネルの条件及び外観評価結果
については表２に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明のポリエステル系熱収縮フイルム
は、非晶性ポリエステル系樹脂からなるフイルムが、ガ
ラス転移温度＋２０℃以上ガラス転移温度＋６０℃以下
の温度条件で延伸され、且つ直ちに急冷されてなるフイ
ルムであるから、延伸加工の段階で結晶化は進行せず、
更に分子鎖の動きが活発な状態で延伸されているから、
分子鎖内に様々の形態の歪みが形成され、そのために、
熱収縮時に収縮開始後広い温度範囲にわたって収縮率が
徐々に増加する、という収縮特性を持つことになる。

【００３０】従って、このポリエステル系熱収縮フイル
ムが被せられた物品を、高速でシュリンクトンネルを通
過させ、５〜２０秒の短時間で収縮包装を完了させよう
としたとき、トンネル入り口付近で被包装物の前面と後
面で、また、フイルムが被包装物に接している部分と接
していない部分とで温度差が生じても、この温度差によ
る収縮むら（収縮率の差）は小さく抑えられる。また入
り口付近での収縮率は、最終収縮率に対して低く抑えら
れるため、出口付近でフイルム温度が均一化したとき
に、初期の収縮むらは解消し均一な収縮仕上がりが得ら
れる。

【００３１】従って、このポリエステル系熱収縮フイル
ムから円筒状の収縮ラベルを加工し、ボトル等のように
括れた部分を有する被包装物に採用しても、収縮が不均
一となることはなく、密着性が良好で、印刷のゆがみや
皺や発生せず、商品価値が向上する。

【００３２】また、塩化ビニル系樹脂のように、焼却時
に塩化水素を発生することがないから衛生的である。ま
たさらに、このポリエステル系熱収縮フイルムは、ＰＥ
Ｔ製容器に用いたときは、これと同種原料からなるの
で、ラベルをつけたままで、ＰＥＴ容器の回収再利用が
可能であり、資源の有効活用が可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非晶性ポリエステル系樹脂からなるフイ
   ルムが、ガラス転移温度＋２０℃以上ガラス転移温度＋
   ６０℃以下の温度条件で延伸され、且つ延伸後直ちに急
   冷されてなることを特徴とするポリエステル系熱収縮フ
   イルム。