JPH10337834A - 酸素ガス高遮断性積層ポリエステルフィルム及びその製造方法ならびに包装材 - Google Patents
酸素ガス高遮断性積層ポリエステルフィルム及びその製造方法ならびに包装材Info
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Abstract
ムと同様の優れた物理的性質を有し、酸素ガス高遮断性
を有し、光学特性が改善された二軸延伸積層ポリエステ
ルフィルムを提供する。 【解決手段】80重量%以上の熱可塑性ポリエステルか
ら成るベース層と少なくとも一つの最外層から成る二軸
延伸積層ポリエステルフィルムであって、最外層の少な
くとも一つは、不活性粒子を含有し且つ外側表面上にメ
タル層またはセラミック層を形成しており、当該最外層
の外側表面は、1mm2当りN個の突起を有し、且つ、
当該突起の高さhと突起の直径dとの間に特定の関係を
有することを特徴とする二軸延伸積層ポリエステルフィ
ルム。
Description
積層ポリエステルフィルム及びその製造方法ならびに包
装材に関する。
ガス、水蒸気および香りに対し高い遮断効果(低透過率
または低浸透性と同じ意味)が要求される。この種の包
装材を製造する公知の方法としては、使用するプラスチ
ックフィルムに高真空アルミニウムメタル化(金属化)
を施す方法がある。他の公知の方法としては、Si
Ox、AlOxまたはMgOx等のセラミック材料でフィ
ルムを被覆する方法がある。セラミック材料を使用して
施される被覆は、基本的に透明である。
フィルム中のポリマーの種類と、施される遮断層の品質
に依存する。例えば、メタル化した二軸延伸ポリエステ
ルフィルムは、酸素の様なガスや香りに対して非常に高
い遮断能を有する。また、メタル化した二軸延伸ポリプ
ロピレンフィルムは、水蒸気に対して非常に高い遮断能
を有する。
テトチップス等)、(パウチ入)二酸化炭素含有飲料の
様な食品や、他の消費物品は、包装材が遮断能を十分有
していない場合、長期保存や長時間輸送により腐敗しま
たは悪臭を放ったり、あるいは風味が失われる恐れがあ
る。上記のメタル化フィルム、またはセラミック被覆フ
ィルムは、良好な遮断特性を有しているため、これらの
食品や消費物品の包装に、特に好適に用いられる。
層を有するポリエステルフィルムを、包装材として使用
する場合、通常その構成は、一層以上から成る複合フィ
ルム(積層体)から成る。このポリエステルフィルムを
使用して製造される袋は、例えば、垂直チューブ状袋形
成機および封止機で、内容物の充填および封止が行われ
る。袋は、その内側(即ち、袋の内容物に面する側)で
封止される。封止層は、通常、ポリエチレンまたはポリ
プロピレンから成る。ここで、複合フィルムは、典型的
には、ポリエステル層/アルミニウム層/接着層/密閉
層、から成る。この積層体の厚さが約50〜150μm
の場合、金属層の厚さは、20〜50nmにすぎない。
従って、この積層体は、アルミニウム層が非常に薄くて
も、十分な光保護性と、非常に良好な遮断特性を有す
る。
の測定は、通常、積層体または包装材自体ではなく、メ
タル化、またはセラミック被覆ポリエステルフィルムに
対して行われる。袋の中に食品やその他の消費物品を比
較的長期間貯蔵しても、内容物が良好な品質を保持する
ためには、メタル化フィルムの酸素ガス透過率(浸透率
と同じ)が、通常、2cm3/m2・bar・day、特
に1cm3/m2・bar・dayを超えないのが好まし
い。包装業界では、更に低透過率の遮断材が望まれてお
り、1.0cm3/m2・bar・dayを大きく下回る
低い透過率を有するメタル化またはセラミック被覆を施
したフィルムの製造が試みられている。
テルフィルムの遮断効果に関して、詳細な理論的解析が
十分なされていない。しかしながら、支持体表面と支持
体ポリマーの種類およびその形態が遮断効果に大きく影
響を与えることは明らかである。一般的に、滑らかな表
面はより良好な遮断特性をもたらすと予想される。
「Thin Solids Films」204号、1
991年(203−216頁を参照)報文において、基
材層の物質透過に与える影響に関する研究報告を行って
いる。この研究に於て、種々の二酸化チタン粒子濃度の
ラッカーで被覆されたポリエステルフィルムが使用され
ている。二酸化チタン粒子の濃度は2〜20重量%であ
り、被覆基材ポリエステルの表面粗度は43nm(ラッ
カーを被覆しないか、または、二酸化チタンを含有しな
いラッカーを被覆した場合)から124nmまで変化さ
せることができた。
覆した表面の表面粗度が増加すると(TiO2の含有量
が増加)、アルミニウムによるメタル化後のポリエステ
ルフィルムの酸素ガス透過率が極めて高くなった。しか
しながら、TiO2を含有しないラッカーを被覆したフ
ィルムとラッカーを被覆してないフィルムを比較する
と、両者の表面粗度は殆ど同じであるのに対し、酸素ガ
ス透過率において大きく異なっていた。具体的には、ラ
ッカーが被覆されてないフィルムの酸素ガス透過率は
0.43cm3/m2・bar・dayであるのに対し、
ラッカーが被覆されたフィルムの酸素ガス透過率は19
cm3/m2・bar・dayと非常に大きく、酸素ガス
遮断性が悪い。更に、Weissの実験では、アルミニ
ウムを被覆する際に実験用のエバポレーターを使用して
おり、工業用メタライザーを使用した場合と比較する
と、低い酸素ガス透過率を有するメタル化フィルムが得
られる。そのため、基材の表面形態が酸素ガス透過性に
及ぼす影響を、明確にすることは出来ない。
フィルムのガス遮断性に及ぼす影響についての他の研究
としては、H. Utzの論文、「アルミニウムメタル
化したプラスチックフィルムのバリア特性」が挙げられ
る。
ルムの表面粗度と酸素ガス遮断性との間に直接的な関係
がないと記載されている。例えば、ビデオテープ用フィ
ルムは非常に平坦(表面粗度:Ra=22nm)であ
り、フィルムの酸素ガス透過率は1.3cm3/m2・b
ar・dayである。一方、非常に粗い(表面粗度:R
a=220nm)表面を有するPET−IIフィルムの
酸素ガス透過率は1.2cm3/m2・bar・dayで
あり、ビデオテープ用フィルムの酸素ガス透過率と大差
が無い。
は、以下の要件(a)〜(c)を満足する表面特性を有
する磁気テープ用二軸延伸単層ポリエステルフィルムが
記載されている。
iO2粒子を0.1〜0.5%、または、TiO2とCa
CO3粒子を0.1〜0.3%含有させることにより達
成される。TiO2粒子の粒径は0.1〜0.5μmで
ある。このフィルムの表面には多数の突起が形成され、
これらの多数の微小突起によって、ポリエステルフィル
ムの滑り性が非常に優れている。更に、フィルム表面に
形成された突起の分布は以下の式(10)を満足する。
高さを表し、yは突起高さがxにおける1mm2当りの
突起数を表す。突起の分布は通常の表面粗度測定装置に
より決定できる。
は、以下の(a)及び(b)の要件を満足する、磁気テ
ープ用二軸延伸単層ポリエステルフィルムが記載されて
いる。
ルミナ粒子を0.05〜1.0重量%含有する。 (b)粒径0.1〜1.5μmの、θ−アルミナ粒子以
外の他の不活性粒子を0.01〜1.5重量%含有し、
且つ、他の不活性粒子の粒径は、(a)のθ−アルミナ
粒子の粒径よりも大きい。
成され、この突起の形態は以下の式(3)を満足する。
高さを表し、yは突起高さがxである領域の1mm2当
りの突起数を表す。突起の分布は、前述のEP−A−0
124291号公開公報に記載の方法で測定されてい
る。
形状の2表面を有するフィルムが開示されている。この
種のフィルムは、特に磁気記録テープ材料として好適で
あり、例えば、表面Aが平坦で、表面Bが粗い表面形態
を有する。
は、一層以上の結晶化可能な熱可塑性延伸ベースフィル
ムと添加剤を含有する一層以上の外層とから成る積層フ
ィルムが記載されている。添加剤は、通常の不活性無機
または有機粒子である。その不活性粒子がSiO2の場
合、外層における含有量が1〜25重量%となる様に、
粒径2〜20μmの粒子を添加する。この積層フィルム
は、装飾の目的のためにアルミニウムによるメタル化が
施されたり、磁気テープの材料として使用されたりす
る。
は、二軸延伸積層ポリエステルフィルムと当該積層ポリ
エステルフィルムのA表面上に被覆した薄い磁気金属層
とから成る磁気記録媒体が記載されている。当該積層ポ
リエステルフィルムは、磁気金属層が被覆されるA表面
を有する層とベース層とから成り、且つ、以下の(a)
及び(b)の要件を満足する。
する層は粒子を含有しない。当該層の厚さは4μm以上
か、または、積層ポリエステルフィルムの全厚さの50
%以上の厚さを有する。 (b)ベース層は粒子を含有し、比較的粗い表面を有す
る。ベース層は、ポリマーAから成る粒子およびポリマ
ーBから成る粒子をそれぞれ1%以上含有する。
は、共押出二軸延伸積層ポリエステルフィルムと当該積
層ポリエステルフィルムのA表面上に被覆した薄い磁気
金属層とから成る磁気記録媒体が記載されている。当該
積層ポリエステルフィルムのB表面上には、必要に応じ
て潤滑層が設けられる。磁気金属層が被覆されるA表面
は、以下の(a)〜(c)の特徴を有する。
粒子Aを含有する。A表面を有するA層の厚さをTとす
ると、式D<T<200Dを満足する。 (b)平均粒径D1が0.3〜2μmであり、且つ、粒
径分布係数が0.6である粒子Bを含有する。 (c)粒子Aの平均粒径Dは、粒子Bの平均粒径D1よ
り小さい。
り、酸素ガス遮断性が改善されることが知られている
( ICI 5th International M
etallising Symposium、 カン
ヌ、1986年、G.SchrickerのMetta
lisierte Kunststoffolien
fur hoherwertige Verpacku
ngen「高品質包装メタル化プラスチックフィル
ム」)。当該プラスチックフィルムとして、例えば、ポ
リエステル、詳しくは、エチレングリコールとテレフタ
ル酸から誘導される、または、エチレングリコール、テ
レフタル酸およびナフタレン−2,6−ジカルボン酸か
ら誘導される、ポリエステルが挙げられている。他に、
ポリアミド、エチレンビニルアルコール共重合体(EV
OH)及びポリ塩化ビニリデンを使用しても好結果が得
られると考えられる。
は、(a)45〜85モル%のテレフタル酸、(b)1
0〜40モル%のナフタレンジカルボン酸、(c)5〜
15モル%の炭素数2〜8のジカルボン酸、および、
(d)エチレングリコール、(モル%は、ジカルボン酸
の全体比をベースにする)から誘導される共重合ポリエ
ステルが記載されている。この共重合ポリエステルは、
ガスに対して良好な遮断特性を有することが記載されて
いるため、ボトル又は容器の製造、または、様々な厚さ
のフィルムの製造に使用される。しかしながら、この共
重合ポリエステルの不利な点は、ポリエチレンテレフタ
レート(PET)よりも非常に高価であること、食料や
飲料の包装使用に不適当であり、認可されていないこと
である。
載されたフィルムにおいて、非常に高価であること、適
用範囲が制限されること、機械的性質が劣ること、フィ
ルムの廃棄に問題が生じること、食料や飲料の包装使用
に適さないこと等の問題点に加えて、酸素ガス高遮断性
が達成できないこと、光学的特性(特に光沢)が劣るこ
と等の問題点がある。
は、簡便かつ低コストで製造でき、公知のフィルムと同
様の優れた物理的性質を有し、酸素ガス高遮断性(1b
arrの圧力の大気中における、フィルムを通して拡散
する酸素ガスが1日当り0.5cm3/m2・bar・d
ay未満であること)を有し、光学特性、特に光沢が改
善された二軸延伸積層ポリエステルフィルムを提供する
ことである。
を達成すべく鋭意検討した結果、メタル化またはセラミ
ック被覆を施す表面を有する最外層に粒子を含有させる
ことにより、当該表面に突起を形成させ、且つ、当該表
面の突起密度、突起の高さ及び突起の直径を特定の範囲
に規定することにより、上記の目的を達成し得るとの知
見を得た。
のであり、その第1の要旨は、80重量%以上の熱可塑
性ポリエステルから成るベース層と少なくとも一つの最
外層から成る二軸延伸積層ポリエステルフィルムであっ
て、最外層の少なくとも一つは、不活性粒子を含有し且
つ外側表面上にメタル層またはセラミック層を形成して
おり、当該最外層の外側表面は、1mm2当りN個の突
起を有し、且つ、当該突起の高さをh(μm)、突起の
直径をd(μm)とすると以下の式(1)〜(4)を満
足することを特徴とする二軸延伸積層ポリエステルフィ
ルムに存する。
層用の溶融ポリエステルを共押出しダイに供給し、当該
溶融ポリエステルを冷却ロール上に共押出ししてフィル
ムを形成し、当該フィルムを二軸延伸し、当該二軸延伸
フィルムを熱固定し、当該熱固定フィルムの最外側の外
側表面上にメタル化またはセラミック被覆を施すことか
ら成る第1の要旨に記載の二軸延伸積層ポリエステルフ
ィルムの製造方法に存する。
のフィルムから成ることを特徴とする食料品および高級
食品の包装材に存する。
本発明の積層ポリエステルフィルムは、80重量%以上
の熱可塑性ポリエステルから成るベース層と少なくとも
一つの外層から成り、最外層の少なくとも一つは粒子を
含有し、且つ、最外層の外側表面上にメタル層またはセ
ラミック層が形成されている。以下の記載において、ベ
ース層をベース層B、メタル層またはセラミック層を表
面に有する最外層を外層A、メタル層またはセラミック
層を表面に有さない最外層を外層Cとそれぞれ略記する
ことがある。
は90%以上の熱可塑性ポリエステルから成る。熱可塑
性ポリエステルとしては、具体的には、エチレングリコ
ールとテレフタル酸から製造されるポリエチレンテレフ
タレート(PET)、エチレングリコールとナフタレン
−2,6−ジカルボン酸から製造されるポリエチレン−
2,6−ナフタレート(PEN)、1,4−ビスヒドロ
キシメチルシクロヘキサンとテレフタル酸から製造され
るポリ(1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレ
ート)(PCDT)、エチレングリコールとナフタレン
−2,6−ジカルボン酸とビフェニル−4,4’−ジカ
ルボン酸から製造されるポリ(エチレン2,6−ナフタ
レートビベンゾエート)(PENBB)が好ましい。特
にエチレングリコールとテレフタル酸から成る単位また
はエチレングリコールとナフタレン−2,6−ジカルボ
ン酸から成る単位が好ましくは90%以上、更に好まし
くは95%以上から成るポリエステルが好ましい。
は、他の共重合ジオールおよび/または共重合ジカルボ
ン酸から誘導されたモノマーである。
コール、トリエチレングリコール、HO−(CH2)n−
OHの式で示される脂肪族グリコール(nは3〜6の整
数を表す、具体的には、1,3−プロパンジオール、
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、
1,6−ヘキサンジオールが挙げられる)、炭素数6ま
での分岐型脂肪族グリコール、HO−C6H4−X−C6
H4−OHで示される芳香族ジオール(式中Xは−CH2
−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−O−、−
S−、−SO2−を表す)、式:HO−C6H4−C6H4
−OHで表されるビスフェノールが好ましい。
族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸が好ましい。
は、ベンゼンジカルボン酸、ナフタレン−1,4−又は
−1,6−ジカルボン酸などのナフタレンジカルボン
酸、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸などのビフェ
ニル−x,x’−ジカルボン酸、ジフェニルアセチレン
−4,4’−ジカルボン酸などのジフェニルアセチレン
−x,x−ジカルボン酸、スチルベン−x,x−ジカル
ボン酸などが挙げられる。
は、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸などのシク
ロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。脂肪族ジカルボ
ン酸の好ましい例としては、C3−C19のアルカンジカ
ルボン酸が挙げられ、当該アルカンは直鎖状であっても
分岐状であってもよい。
により製造される。その出発原料は、ジカルボン酸エス
テルとジオール及び亜鉛塩、カルシウム塩、リチウム
塩、マンガン塩などの公知のエステル交換反応用触媒で
ある。生成した中間体は、更に、三酸化アンチモンやチ
タニウム塩などの重縮合触媒の存在下で重縮合に供され
る。また、ポリエステルの製造は、出発原料のジカルボ
ン酸とジオールに重縮合触媒を存在させて直接または連
続的にエステル化反応を行う方法であってもよい。
さが小さい突起を外層に形成する際は、エステル交換反
応触媒を使用し、その触媒残渣を粒子の替りに使用する
ことが好ましい。当該触媒として、マグネシウム塩およ
びマンガン塩が好ましく使用される。これらのエステル
交換反応触媒は、好ましくはベース層用ポリエステル製
造のために、さらに好ましくは、外層用ポリエステル製
造のために使用される。
例えば、Mnエステル交換反応触媒(Mn含有量:50
〜200ppm)、Mgエステル交換反応触媒(Mg含
有量:100〜300ppm)、または、Caエステル
交換反応触媒(Ca含有量50〜300ppm)を使用
して製造することにより、第一の要旨で示される積層フ
ィルムの表面形態が得られる。このエステル交換反応触
媒残渣は、外層Aに含有される粒子と同一であり、本発
明のフィルム表面形態を形成する。しかしながら、他の
エステル交換反応触媒を使用することによっても、本発
明の積層フィルムの表面形態を得られる。
粒子を添加しない場合、外層を構成する材料によって決
定される。不活性粒子を添加する場合は、エステル交換
反応触媒の含有量を少なくする。
は、ベース層に使用するポリマーと同じ物が使用出来る
が、更に、それ以外の他のポリマーから成っていてもよ
い。例えば、外層Aが、エチレン−2,6−ナフタレー
ト単位およびエチレンテレフタレート単位を含有する単
独重合体、共重合体、または、それらの混合物から成っ
ていることが好ましい。前述した様に、10モル%ま
で、他の共重合成分から成っていてもよい。
は、何層かの中間層が存在する場合、ベース層および外
層Aの説明において記載したポリマーから成っていても
よい。
Aのポリマーの溶融粘度が大きく異ならない様にポリマ
ーを選択することが好ましい。ベース層と外層Aのポリ
マーの溶融粘度が大きく異なると、溶融ポリマーの流動
に乱れが生じ、フィルムに縞が入ることもある。ベース
層と外層Aのポリマーの溶融粘度の値は、溶液粘度を補
正した値(SV)で表される。二軸延伸フィルムの製造
に好適な市販ポリエチレンテレフタレートのSV値は6
00〜1000である。所望の性質を有するフィルムを
得るために、外層AのポリマーのSV値は、通常、50
0〜1200、好ましくは550〜1150、更に好ま
しくは600〜1000である。必要とされるSV値に
ポリマーを調整するために、それぞれのポリマー細粒子
に対して固相重合を行ってもよい。ベース層と外層Aの
ポリマーのSV値の差は通常200以下、好ましくは1
50以下、更に好ましくは100以下である。
ス転移温度が、ベース層を構成するポリマーのガラス転
移温度よりも高いことが好ましい。
キング剤などの公知の添加剤を含有してもよい。添加剤
はポリマー又はポリマーの混合物が溶融する前に加え
る。安定剤としては、リン系化合物リン酸塩やリン酸エ
ステル等が例示される。
ては、無機および/または有機粒子が好ましく、具体的
には、炭酸カルシウム、非晶ケイ酸、タルク、炭酸マグ
ネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、リン酸リチウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネ
シウム、アルミナ、LiF、ジカルボン酸のカルシウ
ム、バリウム、亜鉛またはマンガン塩、カーボンブラッ
ク、二酸化チタン、カオリン、架橋ポリスチレン粒子、
架橋アクリレート粒子などが例示される。
キング剤を添加してもよく、また、同じ種類で且つ粒径
が異なる粒子の混合物を添加してもよい。重縮合中のグ
リコール分散系または押出し中マスターバッチを介し
て、個々の層に添加する粒子を通常量添加する。粒子の
含有量は、好ましくは0〜5重量%である。耐ブロッキ
ング剤に関する詳細は欧州特許EP−A−060296
4号公開公報に記載されている。
渣を粒子として含有しているので、式(1)及び式
(2)を満足するために、外層Aに、通常、不活性粒子
を全く添加しないか、或いは僅かに添加する。外層Aへ
の不活性粒子の添加量は、通常0〜0.08重量%、好
ましくは0〜0.065重量%、更に好ましくは0〜
0.05重量%であり、粒子の粒径に依存する。好まし
い不活性粒子としては、コロイド状および鎖状のSiO
2が挙げられる。不活性粒子の粒径は、基本的には制限
はない。しかしながら、粒径が12nm未満、好ましく
は8nm未満、更に好ましくは6nm未満の粒子、及び
/又は、粒径が1μmより大きい、好ましくは1.5μ
mより大きい、更に好ましくは2μmより大きい粒子を
使用することが好ましい。
えば、エステル交換反応または重合反応における触媒の
種類と濃度を適切に選択することにより、反応後の触媒
残渣が外層Aのブロッキングを防ぐことができる。
ース層B、フィルムが3層から成る場合はベース層B及
び外層Cを指す)に粒子を添加する場合、積層フィルム
の表面突起が式(1)及び式(2)を満足する様に、添
加する粒子の種類、直径、濃度を選択する必要がある。
合、積層フィルムの構造(層構成)及び、要求される製
造や加工における操作性によって、粒子の添加量が大き
く異なる。
層Cから成る3層構造を有する場合、ベース層Bに於け
る粒子濃度は、外層Cの粒子濃度より低いことが好まし
い。ベース層Bに粒子を添加する場合、外層Aの突起数
Nが、式(1)及び式(2)を満足する様に、粒子の種
類や添加量を選択する必要がある。上記3層積層フィル
ムの場合、ベース層Bの粒子含有量は通常0〜0.06
重量%、好ましくは0〜0.04重量%、更に好ましく
は0〜0.03重量%である。上記3層積層フィルムの
ベース層Bに添加する粒子の粒径は特に制限されない
が、2μm未満であることが好ましい。
層から成り、外層Aの厚さが積層フィルム全厚さの50
%より大きい場合、ベース層Bの粒子の含有量を大きく
することが出来、外層Aの厚さがフィルム全厚さの50
%より小さい場合と比較して、、粒子含有量を大きくす
ることが出来る。
Cを有することが好ましい。外層Cの厚さ、及び構成
は、第1の外層Aと独立して決定することが出来るが、
前述したポリマーやポリマー混合物を使用してもよい。
しかしながら、外層Aに使用されるポリマーと同一であ
る必要はない。外層Cは、従来公知の外層用ポリマーを
含有してもよい。外層Cの粒子含有量は、通常、外層A
のそれよりも高い。外層Cの粒子含有量は、通常0.0
2〜0.4重量%、好ましくは0.02〜0.3重量
%、更に好ましくは0.02〜0.2重量%である。外
層Cの粒子含有量は、所望とするフィルム加工状況によ
って異なる。粒子の種類、濃度および粒子濃度は、フィ
ルムが良好な光学特性を有し、フィルムの製造および加
工が容易となる様に選択される。
Aの外側表面(メタル層またはセラミック被覆層が形成
される表面)は1mm2当りN個の突起を有し、且つ、
当該突起の高さをh(μm)、突起の直径をd(μm)
とすると以下の式(1)〜(49)を満足する。
フィルム表面から円錐状に隆起しているのが好ましい。
上記突起を形成するために、上述の様に、原料ポリエス
テルの製造における触媒残渣を粒子として使用すること
が好ましい。又、原料ポリエステルの製造中に、不活性
粒子を配合することも好ましい。
ポリエステルフィルムの酸素ガス高遮断性を達成するた
めに、1mm2当りの突起数Nは式(1)、式(3)、
及びAh=1.4、Bh=2.5、Ad=3.4、Bd=
2.4を満足する必要がある。更に、突起の高さhおよ
び突起の直径dは式(2)および式(4)で示す様に、
特定の範囲を有する。
リエステルフィルムに於て、外層Aの外側表面の突起の
高さは比較的低い。大多数の突起の高さは、通常、0.
5μm未満、好ましくは0.4μm未満、更に好ましく
は0.3μm未満の範囲にあり、公知文献に於て知られ
ている突起の高さよりも非常に小さい。
ポリエステルフィルムの酸素ガス高遮断性を達成するた
めの決定的な要因は、表面粗度Ra又はRzが小さいと
いうことではなく、外層Aの外側表面の突起密度Nが小
さいということである。
略図である。図1−(A)は本発明の積層フィルムの外
層Aの外側表面の表面形状を示しており、積層フィルム
の酸素ガス遮断性は高い(低酸素ガス透過率)。一方、
図1−(B)は酸素ガス遮断性が低い(高酸素ガス透過
率)積層フィルムの表面形状を示している。
れる。
小さい場合、酸素ガス遮断性が高い。一方、図1−
(B)で示す様に、突起密度がNが大きい場合、酸素ガ
ス遮断性が低い。更に、図1は、Raの値が基本的にガ
ス遮断特性に影響を与えないことも示している。式
(1)〜(4)によって決定される突起密度Nが大きい
場合、平坦なフィルム(Raが10nm未満)であって
もガス遮断性が低い。この場合、外層Aの外側表面に多
数の微粒子を含有するが、この微粒子はRaの値に大き
な影響を及ぼさない。この種の表面形状は、ガス遮断性
を達成するためには不適である。一方、外層Aの外側表
面に比較的少ない突起を有する場合、高ガス遮断性を達
成するためには好適である。外層表面の突起の大きさが
外層に含有される粒子の大きさに因るかどうかは、重要
なことではない。
及ぼさないが、フィルムの加工において大きな影響を及
ぼす。フィルム表面のRaの値は、通常6nm以上、好
ましくは8nm以上、さらに好ましくは10nm以上で
ある。一方、フィルム表面のRaの値の上限は、通常1
00nm以下、好ましくは80nm未満、更に好ましく
は60nm未満である。フィルム表面のRaの値が6n
m未満の場合、フィルムの加工が困難となる場合があ
る。又、フィルム表面のRaの値が100nmを超える
場合、フィルム表面の耐摩耗性が低下する場合がある。
ポリエステルフィルムの外層Aの外側面の突起密度N
が、式(1)又は式(3)の右辺より大きくなった場
合、酸素ガス透過率は0.5cm3/m2・bar・da
y以上となり、本発明の目的を達成できないこともあ
る。
しくは1.18、更に好ましくは1.0である。式
(1)に於ける定数Bhは2.5、好ましくは2.2、
更に好ましくは2.1である。
しくは3.0、更に好ましくは2.6である。式(3)
に於ける定数Bdは2.4、好ましくは2.3、更に好
ましくは2.2である。
ポリエステルフィルムの外層Aの外側面の突起密度N
が、非常に小さいことが好ましい。この場合メタル化ま
たはセラミック被覆された積層ポリエステルフィルム
は、酸素ガス透過率が0.4cm3/m2・bar・da
y未満の極めて良好な酸素ガス遮断性を有する。
る。縦軸は突起密度Nを対数表示し、横軸は突起の高さ
hを対数表示している。図3は式(3)をグラフ化した
ものである。縦軸は突起密度Nを常用対数表示し、横軸
は突起の直径dを常用対数表示している。図2に示され
る直線の下側の領域が、式(1)を満足する領域であ
り、図3に示される直線の下側の領域が、式(3)を満
足する領域である。
述のEP−A−0124291号公開公報およびEP−
A−0490665号公開公報にも記載されている。し
かしながら、上述した様に、本発明のフィルムは、外層
に不活性固体粒子を含有させ、多数の微小突起を外層の
外側表面上に存在させることにより、積層ポリエステル
フィルムの滑り性を大きく改良しており、上記公知文献
では達成できなかった効果を達成している。
の表面形状の測定方法と、本発明で採用している測定方
法(実施例の項を参照)とは全く異なっている。
報および本発明の式(1)との比較であり、縦軸は突起
密度N個(mm2)、横軸は突起の高さh(μm)をそ
れぞれ常用対数表示で示したものである。フィルム表面
の形状も、EP−A−0124291号公開公報のフィ
ルム(本比較例1を参照)と本発明のフィルムでは大き
く異なっている。
ム表面の形状測定法で使用される、ポリエステルフィル
ムの光学顕微鏡写真(DIC:示差干渉対比)であり、
本発明の測定方法との違いにより、フィルム表面の形状
が大きく異なることをこの写真により示す。この写真
は、粒子含有ポリエステルフィルムを、反射光を使用し
て撮影した。一方、本発明において採用した方法は、実
施例の項で詳述するが、フィルム表面上のすべて突起が
走査型電子顕微鏡によって記録され、画像解析手段を使
用することにより評価する。先行技術で採用している方
法では、ある決まった間隔で表面を掃引するピンを使用
している。図5の写真からも明らかな様に、フィルム表
面上に、ピンによる直線の痕跡が認められる。また、こ
の写真から明らかな様に、記録される粒子数が少なく、
粒子がランダムに存在している。従って、公知文献の測
定方法では、再現性が無く、誤った情報を与えるという
問題点を有する。
のパラメーターで表す。
2
以下の3条件を満足することが、フィルムの製造および
加工の容易さの観点から好ましい。
m、好ましくは40〜90nm、更に好ましくは45〜
80nmである。 b) 上記表面に於ける静/動摩擦係数μcが0.6未
満、好ましくは0.5未満、更に好ましくは0.45未
満である。 c) 上記表面1mm2当りに存在する突起数Nc、突起
の高さをh(μm)、突起の直径をd(μm)とする
と、以下の式(9)〜式(12)を満足する。
間層を設けてもよい。中間層は、上述のベース層の説明
に於て記載されているポリマーから成る。好ましい態様
においては、ベース層に使用されているポリマーから成
る。中間層は上述の公知の添加剤を含有してもよい。中
間層の厚さは、通常0.3μmより大きく、好ましくは
0.5〜15μm、更に好ましくは1〜10μmであ
る。
mより大きく、好ましくは0.2μm以上、更に好まし
くは0.3μm以上である。外層Aの厚さの上限値は、
通常5.0μm、好ましくは3.0μm、更に好ましく
は2.5μm、特に好ましくは2.0μmである。外層
A及びCの厚さは同一でも異なっていてもよい。
は、応用する材料の種類により広い範囲を取り得るが、
好ましくは4〜50μm、更に好ましくは5〜40μ
m、特に好ましくは6〜30μmであり、ベース層の厚
さはフィルムの総厚さの40〜90%であることが好ま
しい。
テレフタレートペレットを一つ又は二つの押出機に供給
し、約300℃で溶融し、押出す。
って供給される。押出しを行う前に、溶融ポリマーから
不純物などを濾過する。溶融物を共押出しダイを介して
押出し、平坦なフィルムを得た後、ベース層に被覆層が
積層される。共押出しフィルムは、冷却ロールや必要で
あれば他のロールを使用して引き出され、固化させられ
る。
ため、初めに縦方向に延伸し、次いで横方向に延伸する
のが好ましい。これにより分子鎖が配向する。縦方向の
延伸は、延伸比に対応する異なる回転速度を有するロー
ルを使用して行われる。横手方向の延伸は通常テンター
フレームを使用して行われる。
性によって決定され、広い範囲で選択できる。通常、縦
方向の延伸は80〜130℃の温度で、横方向の延伸は
90〜150℃温度で行われる。縦方向の延伸比は、通
常2.5:1〜6:1、好ましくは3:1〜5.5:1
である。横方向の延伸比は、通常3.0:1〜5.0:
1、好ましくは3.5:1〜4.5:1である。
より、フィルムの片面または両面にインライン被覆を施
すことが出来る。インライン被覆により、例えば、金属
層または塗布される印刷インキの接着性が改善され、あ
るいはフィルムの帯電防止またはフィルムの加工処理性
の改善に役立つ。
において0.1〜10秒間行われる。フィルムは通常の
方法で巻き取られる。
ルムに金属層またはセラミック層を形成する前に、片面
または両面にコロナ処理または火炎処理を施すことが出
来る。当該処理は、通常、フィルムの表面張力が45m
N/mを超える様に選択して行われる。
用装置で形成出来る。アルミニウムの金属層は、通常、
メタル化により形成される。これに対し、セラミック層
は、電子ビームプロセス又はスパッタリングでも形成で
きる。フィルムへの金属層またはセラミック層の形成時
における製造条件は、標準条件を採用出来る。フィルム
のメタル化は、好ましくは、メタル化されたフィルムの
光学的濃度が通常範囲である約2.2〜2.8になる様
に行われる。セラミック層は、酸化物層が好ましくは3
0〜100nmの範囲になる様にフィルムに施される。
被覆されるフィルムのウェブ速度は、通常、全ての条件
において5〜10 m/秒である。通常、実験室規模で
のメタル化システムを使用して製作したフィルムは遮断
性能が非常に高い。そのため、比較目的に使用できない
ので、実験室規模でのメタル化システムの使用は避けら
れる。
め、塗布および/またはコロナまたは火炎処理を施して
もよい。塗布によって形成される層によって、接着力を
強めたり、帯電防止性や滑り性の改良したり、剥離性を
持たせることが出来る。この様な付加的な層は、横延伸
を行う前に水分散剤を使用したインラインコーティング
によって形成される。
る。しかしながら、凝集性薄層を形成可能であれば、他
の材料でもよい。例えば、シリコンは特に好適であり、
しかも透明な遮断層が出来るという点でアルミニウムと
は異なる性質を有する。セラミック層は、好ましくは周
期律表の第II、III又はIV族の元素の酸化物、詳しく
は、マグネシウム、アルミニウム又はシリコンの酸化物
から成る。通常、減圧下または真空下に金属材料または
セラミック材料をおいて蒸着し、薄層を形成する。形成
される層の厚さは、通常10〜100nmである。
較して、製造コストの観点から優れているといえる。本
発明のフィルムの加工や使用における他の物性は、基本
的に変化しないか或いは改良される。更に、通常、フィ
ルムの総量の10重量%以上、好ましくは20〜50重
量%の含有量で、フィルムの物性に悪影響を及ぼすこと
なくフィルム製造中に再生品を使用できる。
に対して劣化しやすい食料品および高級食品の包装材と
して好適に使用することが出来る。このフィルムは、コ
ーヒーの真空パック、特に挽いたコーヒーの粉を保存す
る真空パックに好適に使用できる。
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。尚、本発明における各種
の物性の測定方法は下記のとおりである。
orgen Instruments Corp社の一
部)を使用して、光学濃度を測定した。 光学濃度は式
OD= −log (I/I0)より決定した。但し、I
は入射光の強度、I0は透過光の強度、 I/I0は透過
率である。
ontrols社製OX−TRAN 2/20を使用
し、DIN53 380、Part3に準じて測定し
た。
溶液を使用して測定した。この溶液粘度と純溶媒の粘度
をウベローデ型粘度計により測定し、両者の比から1を
減じ、1000倍した値をSV値とした。
準じて測定した。摩擦係数が1より大きい場合、ブロッ
キングが発生する。
準じて測定した。
準じて測定した。ヘルツヘーズは、ASTM−D 10
03−52を基にして決定した。しかしながら、もっと
も効果的な測定範囲を使用するために、4枚のフィルム
を重ね、1°の隔壁スリットを4°のピンホールの代り
に使用して測定を行った。
率を、フィルム表面の光学的特性として測定した。AS
TM−D 523−78及びISO 2813を基準と
し、入射角を20°及び60°とした。所定の入射角で
試料の平坦な表面に光線を照射すると、反射および/ま
たは散乱が起こる。光電検知器に当った光が電気的な比
率変数として表示される。得られた無次元値は入射角と
共に表示される。
径および粒径分布は、走査型電子顕微鏡(DSM 98
2 Gemini、Leo GmbH(Zeiss))
と画像解析システムを使用して決定した。走査型電子顕
微鏡の倍率は1700倍であった。
平に置く。このフィルムを、斜めから(角度α)メタル
化することにより、金属薄層(例えば銀を使用)を形成
する。図6に、このメタル化の説明図を示す。ここで角
度αとは、図6で示す様に、試料フィルム表面と、メタ
ル化蒸気が拡散する方向(図中の矢印の方向)とで為す
角度である。この斜めからのメタル化において、耐ブロ
ッキング剤粒子の影に当たる部分はメタル化されない。
このメタル化されてない影の部分は、導電性を有しな
い。次いで、第二のメタル化(例えば金を使用)を、試
料表面に対して垂直に行う。
の走査型電子顕微鏡(SEM)画像を撮影する。メタル
化金属の違いで生じるコントラストによって、最初の斜
めからのメタル化によってメタル化されなかった耐ブロ
ッキング粒子の影の部分を、見分けることが出来る。試
料フィルムは、影と画像のもっとも低い面(フィルム表
面)と平行に成る様に配置する(影を垂直上方からとら
える様にする)。SEM画像をこの位置で撮影し、画像
解析システムに転送する。粒子の端部から影の延びる方
向をx方向とし、影の長さ(x方向)及びy方向におけ
る影の最大幅を、画像解析システムによって正確に測定
する。耐ブロッキング剤粒子の粒径Dはy方向における
影の最大幅(突起の直径)dに一致する。粒子の高さ
(突起の高さ)hは、メタル化の角度をα、x方向に於
ける影の長さをL、走査型電子顕微鏡の倍率をVとする
と下記式(17)により算出される。
耐ブロッキング剤粒子について上記の解析を行う。更
に、公知の方法を使用して、粒径(突起の直径)及び粒
子の高さ(突起の高さ)の度数分布を作成する。度数分
布を作成する際、粒径Dについては0.2μmの間隔
で、粒子の高さhについては0.05μmの間隔でそれ
ぞれ度数を取り作成する。
て製造したポリエチレンテレフタレートペレット(Mn
濃度:100ppm)を160℃で乾燥し、当該ペレッ
ト中の残存水分を50ppm未満に調製した。この乾燥
ポリエチレンテレフタレートペレットをベース層B用の
押出し機に供給した。
として使用して製造したポリエチレンテレフタレートペ
レット(Mn濃度:100ppm)に、粒子を混合させ
た後、当該ペレットを160℃で乾燥し、当該ペレット
中の残存水分を50ppm未満に調製した。この粒子を
混合した乾燥ポリエチレンテレフタレートペレットを外
層A及び外層C用の押出し機に供給した。
向延伸、及び、横方向延伸を行い、総厚さ12μmのA
BC構造を有する透明3層積層ポリエステルフィルムを
作成した。各層の構成を表1に示す。
に示す。
外層Aの表面に対して、工業用メタライザーを使用し
て、真空下でアルミニウムによるメタル化を行った。
尚、このメタル化は、以下のすべての実施例についても
同様に行った。メタル化の速度は6m/sであり、光学
密度は2.6であった。
bar・day未満の酸素透過率を示した。
した、外層AにおけるN個の突起の分布を示す。図7に
おいて、縦軸は式(1)のlog(N)を表し、横軸は
突起の高さh(μm)を表し、図中の直線は式(1)の
右辺を表す。図7の各log(N)の値(図中□で表
す)は直線の下に存在し、式(1)を満足していること
がわかる。
同様の方法で、総厚さ12μmのABC構造を有する透
明3層積層ポリエステルフィルムを作成した。各製造ス
テップにおける条件は実施例1と同じである。
同様の方法で、総厚さ12μmのABC構造を有する透
明3層積層ポリエステルフィルムを作成した。各製造ス
テップにおける条件は実施例1と同じである。
同様の方法で、総厚さ12μmのABC構造を有する透
明3層積層ポリエステルフィルムを作成した。各製造ス
テップにおける条件は実施例1と同じである。
同様の方法で、総厚さ12μmのABC構造を有する透
明3層積層ポリエステルフィルムを作成した。各製造ス
テップにおける条件は実施例1と同じである。
同様の方法で、総厚さ12μmのABC構造を有する透
明3層積層ポリエステルフィルムを作成した。各製造ス
テップにおける条件は実施例1と同じである。外層Aの
原料ポリエステルは、Caをエステル交換反応触媒に使
用して製造した。原料ポリエステルのCa含有量は20
0ppmである。
ベース層Bには、不活性粒子を添加しなかったが、外層
Aの外側表面には突起が存在した。この突起は、原料ポ
リエステルを製造する際に使用したエステル交換反応触
媒に起因する。
は、実施例1と同様の方法で、総厚さ12μmのABC
構造を有する透明3層積層ポリエステルフィルムを作成
した。各製造ステップにおける条件は実施例1と同じで
ある。
同様の方法で、総厚さ12μmのABC構造を有する透
明3層積層ポリエステルフィルムを作成した。各製造ス
テップにおける条件は実施例1と同じである。
した。
した。
した。
試した。
した。
たフィルムの各層の厚さ、使用した粒子の種類および粒
子濃度、得られたフィルムの物性を表10〜表14に纏
めて示す。
は、酸素ガス高遮断性を有し、光沢が改善され、低コス
トで且つ簡単に製造できるため、食料品および高級食品
の包装材料として好適であり、その工業的価値は高い。
(A):突起密度が小さい場合、(B):突起密度が大
きい場合。
(1)に従って表した図。
(3)に従って表した図。
(1)及びEP−0124291号公開公報に従って表
した図。
光学顕微鏡写真。
の粒径を測定する方法の概念図。
との関係を式(1)に従って表した図。
Claims (14)
- 【請求項1】 80重量%以上の熱可塑性ポリエステル
から成るベース層と少なくとも一つの最外層から成る二
軸延伸積層ポリエステルフィルムであって、最外層の少
なくとも一つは、不活性粒子を含有し且つ外側表面上に
メタル層またはセラミック層を形成しており、当該最外
層の外側表面は、1mm2当りN個の突起を有し、且
つ、当該突起の高さをh(μm)、突起の直径をd(μ
m)とすると以下の式(1)〜(4)を満足することを
特徴とする二軸延伸積層ポリエステルフィルム。 【数1】 - 【請求項2】 不活性粒子の含有量が0.08重量%未
満である請求項1に記載のフィルム。 - 【請求項3】 酸素透過量が0.5cm3/m2・bar
・day未満である請求項1又は2に記載のフィルム。 - 【請求項4】 酸素透過量が0.45cm3/m2・ba
r・day未満である請求項1又は2に記載のフィル
ム。 - 【請求項5】 最外層の構成ポリマーのガラス転移温度
がベース層の構成ポリマーのガラス転移温度よりも高い
請求項1〜4の何れかに記載のフィルム。 - 【請求項6】 最外層の厚さが0.1〜5.0μmであ
る請求項1〜5の何れかに記載のフィルム。 - 【請求項7】 前記フィルムがベース層と最外層の2層
から成り、最外層の表面がメタル化され、ベース層の表
面がメタル化されてない請求項1〜6の何れかに記載の
フィルム。 - 【請求項8】 前記フィルムがメタル層を有する最外
層、ベース層、メタル層を有しない最外層の順に3層か
ら成り、当該メタル層を有する最外層のベース層側と反
対側表面がメタル化されている請求項1〜7の何れかに
記載のフィルム。 - 【請求項9】 前記メタル層を有しない最外層が、原料
ポリエステル製造に於て使用したエステル交換反応触媒
残渣粒子を含有している請求項8に記載のフィルム。 - 【請求項10】 メタル層を有する最外層が、原料ポリ
エステル製造に於て使用したエステル交換反応触媒残渣
粒子を含有している請求項1〜8の何れかに記載のフィ
ルム。 - 【請求項11】 少なくとも一つの最外層がインライン
コーティングにより形成された請求項1〜10の何れか
に記載のフィルム。 - 【請求項12】 ベース層および外層用の溶融ポリエス
テルを共押出しダイに供給し、当該溶融ポリエステルを
冷却ロール上に共押出ししてフィルムを形成し、当該フ
ィルムを二軸延伸し、当該二軸延伸フィルムを熱固定
し、当該熱固定フィルムの最外側の外側表面上にメタル
化またはセラミック被覆を施すことから成る請求項1に
記載の二軸延伸積層ポリエステルフィルムの製造方法。 - 【請求項13】 押出しダイに、フィルムの総量の10
〜50重量%の含有量で再生品を供給する請求項12に
記載の製造方法。 - 【請求項14】 請求項1〜11に記載のフィルムから
成ることを特徴とする食料品および高級食品の包装材。
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