JPH07171891A - ポリプロピレン二軸延伸フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 剛性、延伸性に優れ、包装用フィルム等とし
て用いて好適なポリプロピレン二軸延伸フィルムを製造
する方法を提供することを目的とする。 【構成】 特定のポリプロピレンに可塑剤としてジペン
タエリスリトールのエステル化物を０．０１〜２．５重
量部配合してフィルムを得、特定の条件下に二軸延伸す
るもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機械的特性、特に剛性及
び延伸性に優れたポリプロピレン二軸延伸フィルムの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリプロピレン二軸延伸フィルムは透明
性、光沢等の光学的特性、耐熱性、耐薬品性及び電気的
特性に優れ、且つ、引張強度、剛性等の機械的特性も良
好であることから、各種の包装用およびコンデンサー、
電気ケーブルなどの電気物品用等に広く使用されてい
る。しかしながら、用途によっては、これらの性質が十
分に満足されているとは言えない場合があり、そのため
具体的用途の拡大が制限されている。特に剛性（いわゆ
る腰の強さ）に関してはポリプロピレンの二軸延伸フィ
ルムはセロハン、ポリエステルフィルムより劣るためオ
ーバーラップ包装や捩り包装における自動包装が困難で
ある。また、電気物品用途においても剛性が不十分なた
めにコンデンサー等に加工する際にしわになりやすく、
作業性が低下するという欠点がある。

【０００３】ポリプロピレンの剛性は延伸倍率及びその
構造によって大きく影響を受ける。ポリプロピレンには
プロピレンの単独重合体からなるホモポリマーと少量の
エチレンを共重合させるランダム共重合体とがあり、剛
性はホモポリマーが優れているので、剛性を必要とする
用途には通常ホモポリマーを用いている。そして更に剛
性を改良する方法としてアイソタクチックインデック
ス（Ｉ．Ｉ）が９８．０％以上のものを用いる方法（特
開昭５７−１０３８１９号公報）が提案されている。

【０００４】また、ホモポリマーの延伸性を改良する方
法としてランダム共重合体を用いる方法、例えば四塩
化チタンを有機アルミニウム化合物で還元し、さらに活
性化した三塩化チタンおよび有機アルミニウム化合物か
らなる触媒を用いてプロピレン重合時に少量のエチレン
を供給してエチレン含有量が０．１〜１．０重量％のポ
リプロピレンを用いる方法（特開昭５６−３２５１２号
公報）が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の
方法では、ホモポリマーでいくらＩ．Ｉを高くしても、
剛性は改良されるが、逆に延伸性はますます低下するの
で高倍率の延伸が困難となり、結果としてさほど剛性に
優れた延伸フィルムは得られない。また、上記の方法
では、かかる従来の触媒を用いてランダム共重合体を製
造しても、多少延伸性は改良されるが、極く少量のエチ
レンを共重合させるだけで急激にＩ．Ｉが低下してしま
うので、剛性が低く、腰の弱い延伸フィルムしか得られ
ない。

【０００６】このように、ポリプロピレンの剛性あるい
は延伸性をそれぞれ改良する方法は提案されているもの
の剛性及び延伸性が共に優れたポリプロピレンは未だ開
発されていない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記従来技
術に鑑み、ポリプロピレンの剛性及び延伸性を改良すべ
く、鋭意検討した結果、特定のポリプロピレンに特定の
エステル系可塑剤を少量配合することにより、該ポリプ
ロピレンの剛性を保持したまま、延伸性が大幅に改良さ
れることを見出し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明の要旨は沸騰ヘプタン不
溶部の立体規則性が¹³Ｃ−ＮＭＲで求められるアイソタ
クチックペンタッド分率として０．９６０以上のポリプ
ロピレンホモポリマー１００重量部に対しジペンタエリ
スリトールのエステル化物を可塑剤として０．０１〜２
重量部配合してなる組成物を用い、フィルム又はシート
状に成形し、１５０〜２００℃の温度で縦方向及び横方
向にそれぞれ２〜１０倍延伸することを特徴とするポリ
プロピレン二軸延伸フィルムの製造方法に存する。

【０００９】以下、本発明につきさらに詳細に説明す
る。本発明において用いられるポリプロピレンはプロピ
レンの単独重合体のホモポリマーであって、沸騰ヘプタ
ン不溶部の立体規則性が¹³Ｃ−ＮＭＲで求められるアイ
ソタクチックペンタッド分率で０．９６０以上、好まし
くは０．９７０以上、さらに好ましくは０．９７５以上
のものである。このようなポリプロピレンは特開昭５６
−５９２８５及び特開昭５９−１３６３０号公報等に記
載された方法によって製造することができる。上記ポリ
プロピレンのアイソタクチックペンタッド分率が０．９
６０未満では延伸フィルムの剛性の改良効果が少なくな
るので好ましくない。

【００１０】本発明において、上記ポリプロピレンの沸
騰ヘプタン不溶部のアイソタクチックペンタッド分率は
次のようにして求められる。ポリプロピレン５ｇを沸騰
キシレン５００ｍｌに完全に溶解させた後、２０℃まで
放冷する。その後、濾別し２０℃キシレン可溶部と不溶
部に分離する。次いで、２０℃キシレン不溶部をさらに
沸騰ヘプタンで６時間ソックスレー抽出残渣と抽出物に
分離する。この抽出残渣を沸騰ヘプタン不溶部とする。

【００１１】アイソタクチックペンタッド分率とは¹³Ｃ
−ＮＭＲを使用して測定されるポリプロピレン分子鎖中
のペンタッド単位でのアイソタクチック分率であり、Ｍ
ａｃｒｏｍｏｌｅ ｃｕｌｅｓ ８ ６８７（１９７
５）に記載されている方法に基づいて測定される。具体
的には、¹³Ｃ−ＮＭＲスペクトルのメチル炭素領域の全
吸収ピーク中のｍｍｍｍピークの面積分率としてアイソ
タクチックペンタッド分率を測定する。

【００１２】本発明で使用するポリプロピレンのメルト
フロレートインデックス（ＭＦＩと略称する）は延伸フ
ィルム分野で用いられる任意のものでよいがＪＩＳ Ｋ
−７２１０の方法に従い、２３０℃、荷重２１６０ｇで
測定した値で０．２〜１０の範囲のものが好ましく、さ
らに好ましくは０．５〜７の範囲のものである。一方、
上記ポリプロピレンに配合して用いられる可塑剤として
使用するジペンタエリスリトールのエステル化物は、ジ
ペンタエリスリトールとカルボン酸のエステル化物であ
るが、代表的カルボン酸としては炭素数１〜３０の脂肪
族モノまたはジカルボン酸および炭素数７〜１６の芳香
族モノまたはジカルボン酸が挙げられる。

【００１３】これらの例としては、酢酸、プロピオン
酸、酪酸、イソ酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、
イソカプロン酸、２−エチルブタン酸、エナント酸、カ
プリル酸、２−エチルヘキサン酸、ノナン酸、カプリン
酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタ
デカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、エイコサン
酸、ベヘン酸、セロチン酸、メリシン酸、コハク酸、グ
ルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の
脂肪族カルボン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸が挙げられる。

【００１４】ジペンタエリスリトールの単分子エステル
の場合は上記モノカルボン酸を単独又は混合して使用で
きる。また、ジカルボン酸を使用する場合はジペンタエ
リスリトール１モルに対し０．５モル以下が好ましく、
残った水酸基は相当するモル数のモノカルボン酸を使用
してエステルとする。又ジペンタエリスリトールのエス
テル化物は、エステル化が完全に行なわれたものはもち
ろん、部分エステル化されたものでも良い。

【００１５】本発明において、上記ポリプロピレンの延
伸性を改良するために添加するジペンタエリスリトール
のエステル化物の配合量は該ポリプロピレン１００重量
部に対し通常０．０１〜２．５重量部好ましくは０．１
〜２重量部、更に好ましくは０．３〜１．２重量部の範
囲で使用される。前記のエステル化物配合量が上記範囲
未満ではポリプロピレンの延伸性の改良効果が少なく、
また上記範囲を超えた場合には延伸性の改良効果がそれ
以上増加せず、逆に耐溶剤性が低下してくるので好まし
くない。

【００１６】本発明のポリプロピレン樹脂組成物は前記
したポリプロピレンと前記したジペンタエリスリトール
のエステル化物をブレンダーなどでドライブレンドする
か、或はドライブレンドした後通常の溶融混練法、例え
ば、バンバリーミキサー、コンテイニュアスミキサー、
ミキサングロール、押出機等によって、１９０〜３００
℃の温度で溶融混合しペレット化することにより得られ
る。

【００１７】本発明のポリプロピレン樹脂組成物には、
必要に応じて熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ア
ンチブロッキング剤、滑剤、その他の添加剤などポリプ
ロピレンに使用される公知の各種添加剤を加えてもよ
い。本発明においては、上記で得られたポリプロピレン
樹脂組成物を用いて未延伸フィルムまたはシートを成形
し、次いで該未延伸フィルムまたはシートを特定の条件
下で二軸延伸して二軸延伸フィルムを製造する。

【００１８】未延伸フィルムまたはシートの成形は通常
のフィルムまたはシートの成形装置及び成形方法、例え
ば円形ダイによるインフレーション成形法、Ｔダイによ
るＴダイ成形法等を採用し、上記の組成物を樹脂温度１
９０〜３００℃、ドラフト率１〜５０の範囲の成形条件
で行なわれる。インフレーション成形する場合にはブロ
ーアップ比を１．５〜４．０、ドラフト率を１〜５０、
樹脂温度２００〜２７０℃、冷却速度指数（℃）７以下
の範囲の条件で行なうのが望ましい。

【００１９】なお、本発明においてドラフト率とは下記
によって得られる。

【００２０】

【数１】 式中、記号は下記の通り

【００２１】

【表１】Ｇ ：ダイスリットの幅 ｔ ：得られたフィルムの厚み ρｍ ：ダイスリットから押出される樹脂の密度 ρｆ ：フィルムの密度 ＢＵＲ：ブローアップ比

【００２２】なお、Ｔダイ成形の場合はＢＵＲ＝１とし
て表わされる。ドラフト率が１未満の場合には製膜フィ
ルムの光学物性が不良となり、また、１００より大きい
場合には延伸時に縦裂けし易くなるので好ましくない。
また冷却速度指数（τ）とは溶融樹脂がダイから押出さ
れフロスト・ラインに達するまでの滞留時間（秒）を示
すものであり、下記（Ｉ）式によって表わされる。

【００２３】

【数２】

【００２４】

【表２】τ ：冷却速度指数（秒） ＡＧ：エアーギャップ（Ｔダイとロール間の距離）又は
インフレーション成形時のフロストライン高さ（ｃｍ） Ｖ₁ ：引取速度（ｃｍ／秒） Ｖ₀ ：ダイ出口の溶融樹脂の線速度（ｃｍ／秒）

【００２５】本発明方法においては冷却速度指数（τ）
を７以下の範囲に設定する。冷却速度指数（τ）は上記
（Ｉ）式中の各要件を変化させることによって所定の値
となるようにコントロールすれば良く、例えばフロスト
ライン高さ（ＦＬＨ）を変えたければエアーリング等の
冷却装置の冷却度合を変えれば良く、またＶ₀ やＶ₁を
変化させるには押出機の押出量や引取装置の引取速度を
変えることによってコントロールすればよく、これらの
各要素を組合わせて所定の冷却速度指数（τ）を設定す
る。

【００２６】該冷却速度指数（τ）が上記範囲を越える
と冷却が不足してバブルが不安定となったり、生起した
分子配向が弛緩してしまいフィルムの強度低下を起した
りする。また、Ｔダイ成形する場合にはドラフト率を１
〜１０、樹脂温度１９０〜３００℃、冷却速度指数７以
下（冷却ロール温度４０〜１２０℃）の範囲の条件で行
なうのが望ましい。

【００２７】上記のようにして得られた未延伸フィルム
は次いで二軸延伸処理される。二軸延伸処理はＴダイ法
またはインフレーション法により得られた未延伸フィル
ムをそのまま或は所定の幅にスリットしたものを逐次二
軸延伸または同時二軸延伸することにより行なわれる。
逐次二軸延伸は縦方向（フィルムの引取り方向）に延伸
後に横方向（フィルムの引き取り方向と直交する方向）
の延伸を行うか、またはその逆の順序のいずれかで行な
われる。また同時二軸延伸は縦方向と横方向の延伸の時
間的配分は任意であり、例えば横方向の延伸が完了する
までに縦方向も徐々に延伸を継続するか、或は延伸開始
は縦方向と横方向を同時にさせるが、縦方向を先に完了
させるなどの方法で行なわれる。

【００２８】本発明においてはテンター法逐次二軸延伸
法、チューブラー法同時二軸延伸法等の採用が可能であ
るが、特にテンター法逐次二軸延伸法を採用した場合に
は、透明性が著しく改良されるので好ましい。本発明に
おける二軸延伸処理は延伸温度、延伸速度及び延伸倍率
を下記条件で行なう。

【００２９】延伸温度は１５０℃〜２００℃、好ましく
は１５５℃〜１７５℃の範囲である。延伸温度が１５０
℃未満では分子鎖の運動性が乏しいため、延伸時に切断
しやすく、例え延伸できても延伸倍率が上がらず、物性
のすぐれた延伸フィルムを得ることができない。また２
００℃より高い温度では該樹脂組成物が一部溶けかかり
延伸配向を起すことができず、見かけ上延伸されても延
伸斑がひどく、また透明性も損なわれてしまい、商品価
値のあるフィルムとはならない。

【００３０】延伸速度は２〜３００％／秒の範囲、好ま
しくは１０〜１５０％／秒の範囲である。延伸速度が２
％／秒より遅いと延伸途中の配向結晶化により延伸性が
阻害されやすく、また５０％／秒より速いとポリマーの
変形が延伸速度に追随しきれなくなって延伸切れを起こ
すようになる。延伸倍率は延伸操作性（延伸しやすさ）
および得られた二軸延伸フィルムの物性の点で、フィル
ムの縦方向に２〜１０倍好ましくは４〜９倍の範囲であ
って、且つ、横方向に２〜１０倍の範囲、好ましくは４
〜９倍の範囲である。

【００３１】上記縦方向への延伸倍率が２倍未満では得
られる延伸フィルムの厚みムラが大きくなり均一な延伸
フィルムが得られず、また１０倍より大きいと延伸操作
性が悪化し、満足した延伸フィルムが得られないので好
ましくない。さらに横方向への延伸倍率が２倍未満では
得られる延伸フィルムの厚みムラが大きくなり均一な延
伸フィルムが得られず、さらに１０倍より大きいと延伸
操作性が悪化し、満足した延伸フィルムが得られないの
で好ましくない。

【００３２】

【実施例】以下、実施例により本発明につき更に具体的
に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下
の実施例によって限定されるものではない。 （１）アイソタクチックペンタッド分率の測定法 試料のポリプロピレン５ｇを５００ｃｃのｐ−キシレン
で５分間ｒｅｆｕｒ処理し、放冷后の析出分を２００ｃ
ｃのｎ−ヘプタンで６時間ｒｅｆｌｕｒ処理した不溶分
をＣ−１３ＮＭＲ測定に供した。Ｃ−１３ＮＭＲの測定
法及びスペクトルの解析定量はＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕ
ｌｅｓ ８ ６８７（１９７５）に示される方法に拠っ
た。

【００３３】（２）二軸延伸フィルムの延伸性の評価 延伸性の評価としては、二軸延伸フィルム製造時におけ
るタテ、ヨコ各延伸時の機械的応力を記録した。応力が
小さい程延伸性が優れる。 （３）二軸延伸フィルムの剛性の測定 ２５ｍｍ×１４０ｍｍの短冊状の試験片を用い引張試験
機でクロスヘッドスピード１０ｍｍ／ｍｉｎで引張り初
期弾性率を求めた。

【００３４】実施例１〜５ メルトフローレートインデックスが２．５ｇ／１０分及
びアイソタクチックペンタッド分率が０．９８０のポリ
プロピレンホモポリマー１００重量部に表−１に示すジ
ペンタエリスリトールのエステル化物を添加しこれをド
ライブレンドした後、シリンダー径４０ｍｍφの単軸押
出機で１９０℃の温度で溶融混練して押出ペレット化し
た。

【００３５】得られたポリプロピレン樹脂組成物（融
点：１６２℃）をＴ−ダイ式成形機を用いて２６０℃の
樹脂温度で冷却ロール温度９０℃、巻取速度０．５ｍ／
分、ドラフト率１．５の条件下でシート状に押出し、厚
み２ｍｍのシートを成形した。このシートをバッチ式二
軸延伸機を用いて、１６０℃で縦方向に５倍延伸し、次
いで１６５℃で横方向に９倍延伸（逐次延伸）して厚み
約４５μの二軸延伸フィルムを製造した。この際、上記
方法により延伸性及び剛性の測定を行なった。その結果
を表−１に示す。

【００３６】比較例１ 実施例１において、ジペンタエリスリトールのエステル
化物を全く添加せずに行ったこと以外は実施例１と同様
に行った。その結果を表−１に示す。 比較例２ 実施例１に使用したジペンタエリスリトールのエステル
化物の配合量を３重量部に変更した以外は実施例１と同
様に行った。その結果を表−１に示す。

【００３７】比較例３ 実施例１において、ポリプロピレンをＭＦＩが２．０ｇ
／１０分でアイソタクチックペンタッド分率が０．９５
５のポリプロピレンホモポリマーにかえ、ジペンタエリ
スリトールのエステル化物を全く添加せずに行ったこと
以外は実施例１と同様に行った。その結果を表−１に示
す。

【００３８】表−１より明らかな様に、立体規則性の高
いポリプロピレンは延伸に要する応力が高いが、本発明
に述べる「末端に水酸基を有するポリマー」を配合する
ことにより延伸応力を低減し、かつ、二軸延伸フィルム
の剛性は維持できることがわかる。尚、工業的規模の装
置で安定的に二軸延伸フィルムを製造するには本実験に
よって得られる延伸応力がタテで１５ｋｇ／ｃｍ³ 以
下、ヨコは１２ｋｇ／ｃｍ³以下であることが好まし
く、上記範囲外では延伸時のフィルムの破れ、テンター
でのチャックはずれ等のトラブルが発生しやすくなる。

【００３９】

【表３】

【００４０】実施例６〜１０ メルトフロレートインデックスが２．５ｇ／１０分及び
アイソタクテックペンタッド分率が０．９８０のポリプ
ロピレンホモポリマー１００重量部に実施例１で使用し
たジペンタエリスリトールのエステル化物（Ａ）を表−
２の配合量でドライブレンドした後、シリンダー径４０
ｍｍφの単軸押出機で１９０℃の温度で溶融混練して押
出ペレット化した。

【００４１】得られたポリプロピレン樹脂組成物（融
点：１６２℃）をＴ−ダイ式成形機を用いて２６０℃の
樹脂温度、冷却ロール温度９０℃、巻取速度０．５ｍ／
分、ドラフト率１．５の条件下でシート状に押出し、厚
み２ｍｍのシートを成形した。このシートをテンター法
逐次二軸延伸装置を用いて、まずロール延伸にて１６０
℃で縦方向に７倍延伸し、次いでテンタ延伸にて１６５
℃で横方向に７倍延伸して厚み約４０μの二軸延伸フィ
ルムを製造した。この際、上記方法により剛性を測定
し、また延伸成形安定性を下記方法により評価した。そ
の結果を表−２に示す。なお、上記の延伸速度は１００
％／秒であった。

【００４２】延伸成形安定性の評価方法 二軸延伸フィルム製造時における延伸成形安定性を下記
ランクで評価した。 Ｃ：テンター部でのチャック外れが発生して連続運転で
きない。 Ｂ：テンター部でのチャック外れは発生しないが、延伸
負荷が大で均一延伸が出来ない。 Ａ：全く問題なく延伸成形ができる。

【００４３】実施例１０ 実施例９においてアイソタクチックペンタッド分率が
０．９７５のポリプロピレンホモポリマーを用いたこと
以外は実施例９と同様に行った。その結果を表−２に示
す。

【００４４】比較例４ 実施例６において、エステル化物を全く添加せずに行っ
たこと以外は実施例６と同様に行った。その結果を表−
２に示す。 比較例５ 実施例６において、エステル化物の配合量を３重量部に
変更した以外は実施例６と同様に行った。その結果を表
−２に示す。

【００４５】比較例６ ポリプロピレンをＭＦＩが２．０ｇ／１０分でアイソタ
クチックペンタッド分率が０．９５５のポリプロピレン
ホモポリマーにかえ、実施例６に使用したエステル化物
を全く添加せずに行ったこと以外は実施例６と同様に行
った。その結果を表−２に示す。

【００４６】

【表４】

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、特定のポリプロピレン
にジペンタエリスリトールのエステル化物を特定量配合
することにより上記ポリプロピレンの高い剛性を保持さ
せたまま、延伸性の著しく改良されたポリプロピレン二
軸延伸フィルムを得ることができる。

【００４８】従って本発明で得られるポリプロピレン二
軸延伸フィルムは高い剛性を必要とされる包装用や、電
気物品用等の用途に好適に用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸騰ヘプタン不溶部の立体規則性が¹³Ｃ
   −ＮＭＲで求められるアイソタクチックペンタッド分率
   として０．９６０以上のポリプロピレンホモポリマー１
   ００重量部に対し、ジペンタエリスリトールのエステル
   化物を可塑剤として０．０１〜２．５重量部配合してな
   る組成物を用い、フィルム又はシート状に成形し、１５
   ０〜２００℃の温度で縦方向並びに横方向にそれぞれ２
   〜１０倍延伸することを特徴とするポリプロピレン二軸
   延伸フィルムの製造方法。