JPWO2015016111A1 - ポリエステルシート、ポリエステルシートから得られる成形体およびカード - Google Patents

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Abstract

本発明は、耐熱性、成形性に優れるポリエステルシートを提供することを目的とする。本発明のポリエステルシートは、グリコール成分の合計100モル%において、エチレングリコール成分を1モル%以上60モル%以下、イソソルビド成分を1モル%以上60モル%以下含むポリエステルをポリエステルAとすると、ポリエステルAを含む層を有し、無配向であることを特徴とする。

Description

本発明は耐熱性、成形性に優れたポリエステルシート、ポリエステルシートから得られる成形体およびカードに関するものである。
飽和ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル樹脂は、繊維を初めとしてシート、フィルム用ポリマーとして広く使用されているが、その優れた耐薬品性及び低ガス透過性を生かして炭酸飲料、ジュース、ビール等飲料用ボトル、化粧品容器、食品用トレーなどにも応用されるようになってきた。中でもA−PETと呼ばれる非晶状態のポリエステルシートは、その優れたリサイクル性、低公害性、食品安全性が注目され、近年塩化ビニールやポリスチレンに替わる包装素材として急速に使用量が増大している。このポリエステルシートは、熱成形により食品、薬品の容器や雑貨のブリスターパックとして使われるほか、その優れた透明性を生かして化粧品や電気機器等を入れるクリヤーケースとして用いられている。しかしながら、A−PETは、ガラス転移温度が低いため、耐熱性に劣り、例えば電子レンジで使用するような耐熱容器の分野では実用上の使用範囲は大幅に限定されているのが現状である。
このような問題点を解決する手段の一つとして、特許文献1では、ポリトリメチレンテレフタレートと、ポリエステル系樹脂からなる混合物を主成分とする二軸延伸ポリエステルフィルムが開示されている。
また特許文献2では、イソソルビド成分を含有する成形用二軸延伸ポリエステルフィルムが開示されている。
また特許文献3では、特定の組成のポリエステル系重合体に特定の二次粒子系を有する不活性粒子を特定の割合で併用し、更に3個以上の水酸基を有する多価アルコールと炭素数が12個以上の脂肪族モノカルボン酸とのエステル生成物を特定の多価アルコールと脂肪族モノカルボン酸とのエステル生成物を配合するポリエステルシートが開示されている。
特開2012−1589号公報 特開2012−126821号公報 特開平8−142293号公報
しかしながら、特許文献1に記載の発明である二軸延伸ポリエステルフィルムは、延伸工程により配向構造を有するため剛性が高くなり、機械特性に優れるものの、熱成形性に劣る。また特許文献1には、ポリエステル樹脂のガラス転移温度向上による耐熱性改良に関する記載がなく、全く示唆されていない。また特許文献2には、ガラス転移温度向上による耐熱性改良に関する記載はあるものの、特許文献2に記載の発明である二軸延伸ポリエステルフィルムは、後加工の印刷工程において高い温度で乾燥させて用いるために融点を有する結晶性ポリエステル樹脂が用いられており、かつ二軸延伸がなされているため、剛性が高くなり、機械特性は優れているものの、成形性に劣るという問題があった。また特許文献3に記載の発明は、非晶無配向のポリエステルシートであり、透明性及び印刷性,接着性等の加工特性が損なわれることなく、滑り性,ブロッキング性,裁断性が改良されているものの、特許文献3には、ガラス転移温度向上による耐熱性改良、成形性改良に関する記載がなく、全く示唆されていない。
そこで本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、耐熱性、成形性に優れたポリエステルシートを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、次の構成を有する。
(1) グリコール成分の合計100モル%において、エチレングリコール成分を1モル%以上60モル%以下、イソソルビド成分を1モル%以上60モル%以下含むポリエステルをポリエステルAとすると、ポリエステルAを含む層を有し、
無配向であることを特徴とする、ポリエステルシート。
(2) 積層構成であることを特徴とする、(1)に記載のポリエステルシート。
(3) 層の全成分100質量%において、ポリエステルAを50質量%を超えて100質量%以下含む層をA層とすると、A層を有することを特徴とする、(1)又は(2)に記載のポリエステルシート。
(4) ポリエステルAのグリコール成分の合計100モル%において、1,4−シクロヘキサンジメタノール成分を1モル%以上60モル%以下含むことを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載のポリエステルシート。
(5) 前記ポリエステルAは、融点が存在しないことを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載のポリエステルシート。
(6) ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエチレンナフタレート、及びポリブチレンテレフタレートからなる群より選ばれるいずれか1つをポリエステルBとしたときに、層の全成分100質量%において、ポリエステルBを50質量%を超えて100質量%以下含む層をB層とすると、B層を有することを特徴とする、(1)〜(5)のいずれかに記載のポリエステルシート。
(7) B層はポリエステルAを含むことを特徴とする、(6)に記載のポリエステルシート。
(8) A層/B層/A層の積層構成であることを特徴とする、(6)又は(7)に記載のポリエステルシート。
(9) A層/B層/A層の積層構成であり、積層比率が、1/3/1〜1/20/1であることを特徴とする、(8)に記載のポリエステルシート。
(10) ポリエステルAのジカルボン酸成分の合計100モル%において、テレフタル酸成分を80モル%以上100モル%以下含むことを特徴とする、(1)〜(9)のいずれかに記載のポリエステルシート。
(11) 白色度が70%以上100%以下であることを特徴とする、(1)〜(10)のいずれかに記載のポリエステルシート。
(12) 動摩擦係数μdが0.20以上0.40以下であることを特徴とする、(1)〜(11)のいずれかに記載のポリエステルシート。
(13) (1)〜(12)のいずれかに記載のポリエステルシートから得られる成形体。
(14) 印刷層を有し、
該印刷層が、(3)〜(12)のいずれかに記載のポリエステルシートのA層と直接積層されたことを特徴とする、カード。
本発明によれば、耐熱性、成形性に優れたポリエステルシートを提供することが可能となる。
シートの耐熱性の評価法を示す模式図
本発明は、グリコール成分の合計100モル%において、エチレングリコール成分を1モル%以上60モル%以下、イソソルビド成分を1モル%以上60モル%以下含むポリエステルをポリエステルAとすると、ポリエステルAを含む層を有し、無配向であることを特徴とする、ポリエステルシートである。このような本発明について、以下説明する。
本発明のポリエステルシートを構成するポリエステルとは、主鎖中の主要な結合をエステル結合とする高分子化合物の総称である。そして、ポリエステルは、通常ジカルボン酸とグリコールを重縮合反応させることによって得るところ、重合後のポリエステルはジカルボン酸成分とグリコール成分とから構成される。
本発明のポリエステルシートは、ポリエステルAを含む層を有することが重要である。
そしてポリエステルAとは、グリコール成分の合計100モル%において、エチレングリコール成分を1モル%以上60モル%以下、イソソルビド成分を1モル%以上60モル%以下含むポリエステルを意味する。このような層を有する本発明のポリエステルシートは、シートとしての強度や耐熱性を好適に保持することができる。強度、透明性、耐熱性の観点から、ポリエステルAのグリコール成分中のエチレングリコール成分の含有量は、好ましくは5モル%以上50モル%以下、より好ましくは13モル%以上45モル%以下、さらに好ましくは20モル%以上40モル%以下である。またポリエステルAのグリコール成分中のイソソルビド成分の含有量は、好ましくは5モル%以上50モル%以下、より好ましくは15モル%以上40モル%以下、さらに好ましくは22モル%以上35モル%以下である。
イソソルビドとは、下記式(I)に示す構造を持ったジオールの1,4:3,6−ジアンヒドロ−D−ソルビトールである。そのためイソソルビド成分とは、グリコール成分として下記式(II)の状態でポリエステルA中に含まれる。イソソルビドは、バイオマス由来成分である糖類及びでんぷん等から容易に得ることができる。例えば、D−グルコースを水添し、脱水反応をすればイソソルビドを得ることができる。本発明のポリエステルシートはバイオマス由来成分を使用することから環境に優しいシートとすることができる。
また、本発明のポリエステルシートに用いるエチレングリコールは特に限定されないが、バイオマス由来のエチレングリコールを用いることで、さらに環境に優しいシートとすることができる。
Figure 2015016111
Figure 2015016111
本発明のシートは、ポリエステルAがエチレングリコール成分とイソソルビド成分とを特定の範囲で含むことにより、従来の処方では軟化する温度である90℃の領域においても十分な耐熱性を得ることができる。イソソルビド成分を含むポリエステルAを含んだ層を有する本発明のシートの耐熱性が向上する理由として、上記式(II)のようにイソソルビド成分が比較的剛直な構造を有することが挙げられる。さらに、イソソルビド成分は、ポリエステル分子鎖中での自由回転が制限される。そのため、ポリエステル分子鎖の軟化が起こりにくくなり、ポリエステルAのガラス転移点温度が上昇する結果、本発明のシートの耐熱性が向上するものと考えられる。
本発明のポリエステルAに含まれるグリコール成分としては、エチレングリコール成分、イソソルビド成分以外に、1,2−プロパンジオール成分、1,3−プロパンジオール成分、1,3−ブタンジオール成分、1,4−ブタンジオール成分、1,5−ペンタンジオール成分、1,6−ヘキサンジオール成分、ネオペンチルグリコール成分などの脂肪族ジヒドロキシ化合物成分、ジエチレングリコール成分、ポリエチレングリコール成分、ポリプロピレングリコール成分、ポリテトラメチレングリコール成分などのポリオキシアルキレングリコール成分、1,4−シクロヘキサンジメタノール成分、スピログリコール成分などの脂環族ジヒドロキシ化合物成分、ビスフェノールA成分、ビスフェノールS成分などの芳香族ジヒドロキシ化合物成分などが挙げられる。
エチレングリコール成分、イソソルビド成分以外のグリコール成分(例えば1,4−シクロヘキサンジメタノール成分)の含有量は、ポリエステルA中のグリコール成分の合計を100モル%とした時に、透明性の観点から、好ましくは1モル%以上60モル%以下、より好ましくは20モル%以上54モル%以下、さらに好ましくは30モル%以上52モル%以下である。中でも、本発明のポリエステルシートの透明性、耐衝撃性、後加工の熱成形加工時の成形性の観点から、ポリエステルAは、グリコール成分として1,4−シクロヘキサンジメタノール成分を含むことが好ましい。
ポリエステルAは、耐寒性、ヒートシール性、印刷性の観点から融点が存在しないポリエステルであることが好ましい。融点が存在しないポリエステルAを得るためには、ポリエステルAのグリコール成分の合計100モル%において、1,4−シクロヘキサンジメタノール成分を30モル%以上52モル%以下含有する態様とすることにより、ポリエステルAの融点が存在しなくなる。ポリエステルAの融点が存在しないとは、該ポリエステルAが非晶性の樹脂ということである。 ポリエステルAは、グリコール成分の合計100モル%において、エチレングリコール成分を20モル%以上40モル%以下、イソソルビド成分を22モル%以上35モル%以下、1,4−シクロヘキサンジメタノール成分を30モル%以上52モル%以下含有する態様とすることにより、本発明のポリエステルシートのさらに好ましい様態となる。
また、本発明のポリエステルAの好ましいジカルボン酸成分としては、テレフタル酸成分、イソフタル酸成分、フタル酸成分、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、ジフェニルジカルボン酸成分、ジフェニルスルホンジカルボン酸成分、ジフェノキシエタンジカルボン酸成分、5−ナトリウムスルホンジカルボン酸成分などの芳香族ジカルボン酸成分、シュウ酸成分、コハク酸成分、アジピン酸成分、セバシン酸成分、ダイマー酸成分、マレイン酸成分、フマル酸成分などの脂肪族ジカルボン酸成分、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸成分などの脂環族ジカルボン酸成分、パラオキシ安息香酸成分などのオキシカルボン酸成分などのジカルボン酸化合物成分を挙げることができる。また、ジカルボン酸エステル誘導体成分としては、上記ジカルボン酸化合物のエステル化物、たとえばテレフタル酸ジメチル成分、テレフタル酸ジエチル成分、テレフタル酸2−ヒドロキシエチルメチルエステル成分、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル成分、イソフタル酸ジメチル成分、アジピン酸ジメチル成分、マレイン酸ジエチル成分、ダイマー酸ジメチル成分などを挙げることができる。これらの中でも、ポリエステルAのジカルボン酸成分としては、成形性、取り扱い性の観点から、テレフタル酸成分が好ましく用いられる。そしてポリエステルAのジカルボン酸成分の合計100モル%において、テレフタル酸成分は80モル%以上100モル%以下であることが好ましく、より好ましくは90モル%以上100モル%以下、さらに好ましくは95モル%以上100モル%以下である。
さらに、本発明のポリエステルAのガラス転移温度は、85℃以上150℃以下であることが好ましく、100℃以上150℃以下であることがより好ましく、110℃以上150℃以下であることがさらに好ましい。ポリエステルAのガラス転移温度を85℃以上150℃以下とすることで、耐熱性に優れたポリエステルシートを得ることができる。ガラス転移温度を85℃以上150℃以下とするためには、グリコール成分とジカルボン酸成分における各成分の構成、含有量の割合について、前記した好ましい量とすることが重要である。このようなポリエステルAとしては、市販の原料、例えば商品名:「ECOZEN」(SK Chemical(株)製)を好ましく使用することができる。 本発明のポリエステルシートは、耐熱性、透明性、シートを作製する際の押出温度を低温化できるという点を重視すると、以下で定義されるA層を有することが好ましい。
A層:層の全成分100質量%において、ポリエステルAを50質量%を超えて100質量%以下含む層。
A層は、より好ましくは層の全成分100質量%において、ポリエステルAを60質量%以上100質量%以下、さらに好ましくは75質量%以上100質量%以下、もっとも好ましくは90質量%以上100質量%以下含む層である。
本発明のポリエステルシートは、積層構成であることが好ましく、特に熱成形加工する際の成形性、及び成形前の予熱温度を低温化できるという点を重視すると、以下で定義されるB層を有することが好ましい。
B層:層の全成分100質量%において、ポリエステルBを50質量%を超えて100質量%以下含む層。
ポリエステルBはポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート等のポリヒドロキシアルカン酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンサクシネートアジペートが挙げられる。これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエチレンナフタレート、及びポリブチレンテレフタレートからなる群より選ばれるいずれか1つのポリエステルであることが好ましい。ポリエステルBはポリエステルA以外である。
B層は、より好ましくは層の全成分100質量%において、ポリエステルBを60質量%以上100質量%以下、さらに好ましくは75質量%以上100質量%以下、もっとも好ましくは90質量%以上100質量%以下含む層である。
なおB層について、層の全成分100質量%においてポリエステルBを50質量%を超えて100質量%以下含む層とは、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンサクシネートアジペートからなる群より選ばれるいずれか1つが50質量%を超えて100質量%以下含む層を指し、これらの合計の含有量が50質量%を超えて100質量%以下含む層を意味するものではない。ポリエステルBは、より好ましくはポリエチレンテレフタレートまたはポリ乳酸である。バイオマス由来樹脂であるポリ乳酸を用いることで環境に優しいポリエステルシートとすることができる。 本発明のポリエステルシートがA層を有する場合には、該A層にはポリエステルAの他に、A層の全成分100質量%において、ポリエステルBを50質量%未満含んでも良い。耐熱性、透明性、シートを作製する際の押出温度を低温化できるという点を重視すると、該A層にはポリエステルBを含まないことが好ましい。後加工の熱成形加工時の成形性、及び後加工の熱成形加工時の予熱温度を低温化できるという点を重視すると、該A層にはポリエステルBを0質量%を超えて50質量%未満含むことが好ましい。該A層に含まれるポリエステルBとしては、後加工の熱成形加工時の予熱温度を低温化できるという観点から、ポリエチレンテレフタレート、またはポリ乳酸が好ましい。
本発明のポリエステルシートがB層を有する場合には、該B層には、B層の全成分100質量%において、ポリエステルAを50質量%未満含んでも良い。熱成形加工する際の成形性、及び成形前の予熱温度を低温化できるという点を重視すると、該B層にはポリエステルAを含まないことが好ましい。一方で、耐熱性、透明性、シートを作製する際の押出温度を低温化できるという点を重視すると、B層はポリエステルAを含むことが好ましい。B層がポリエステルAを含む場合には、該B層は、B層の全成分100質量%において、ポリエステルAを0質量%を超えて50質量%未満含むことが好ましい。
B層にポリエステルAを含ませる方法としては、ポリエステルシートの製造時に未使用のポリエステルAを添加する方法の他に、ポリエステルAを含む回収原料を添加することによる方法がある。ここでいう未使用のポリエステルというのはシート製膜に一度も使用していないポリエステルのことを意味する。また回収原料とは、シートの製膜工程で発生したシートの耳やスクラップシートを粉砕して得られたフレーク状物、それを押出機等を用いて再ペレット化した物、あるいは本発明のポリエステルシートからなる成形体を作製する際に発生した屑(成形体の抜き屑、スクラップ屑など)を粉砕して得られたフレーク状物、それを押出機等を用いて再ペレット化した物のことを意味する。
B層にポリエステルAを含有した際のポリエステルシートの透明性を考慮すると、B層のポリエステルBとしては、ポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。すなわちポリエステルAとポリエチレンテレフタレートは相溶性が良いことから、B層にポリエステルAを含む回収原料を添加して本発明のポリエステルシートを得ても、ヘイズの上昇を抑制することができ、透明性が良好なシートを得ることができるからである。
本発明のポリエステルシートは、環境負荷の低減の目的から、本発明の性能を損なわない範囲で回収原料を含むことができる。回収原料の含有量は、層の全成分100質量%において、5質量%以上50質量%未満、さらに好ましくは10質量%以上40質量%以下、もっとも好ましくは15質量%以上35質量%以下である。
また、本発明のポリエステルシートがA層/B層/A層の積層構成の様態である場合は、耐熱性、透明性の観点から、中間層のB層に回収原料を含有することがより好ましい。回収原料を積極的に利用できることから、環境負荷が低減でき、環境に優しいシートとすることができる。
本発明に用いるポリ乳酸は、L−乳酸成分および/またはD−乳酸成分を主成分とする。そしてL−乳酸成分および/またはD−乳酸成分が主成分とは、これら乳酸成分が、重合体を構成する全ての単量体成分100質量%において70質量%以上100質量%以下のものをいい、実質的にL−乳酸成分および/またはD−乳酸成分のみからなるホモポリ乳酸が好ましく用いられる。
本発明に用いるポリ乳酸は、結晶性を有することが好ましい。ポリ乳酸が結晶性を有するとは、DSC測定を行った場合、ポリ乳酸に由来する融点が観測されることを言う。通常、ホモポリ乳酸は、光学純度が高いほど融点や結晶性が高い。ポリ乳酸の融点や結晶性は、分子量や重合時に使用する触媒の影響を受けるが、通常、光学純度が98モル%以上のホモポリ乳酸では融点が170℃程度であり結晶性も比較的高い。また、光学純度が低くなるに従って融点や結晶性が低下し、例えば光学純度が88モル%のホモポリ乳酸では融点は145℃程度である。光学純度が75モル%のホモポリ乳酸では融点は120℃程度である。光学純度が70モル%よりもさらに低いホモポリ乳酸では明確な融点は示さず非結晶性となる。
本発明に用いるポリ乳酸は、使用する用途によっては、必要な機能の付与あるいは向上を目的として、結晶性を有するホモポリ乳酸と非晶性のホモポリ乳酸を混合することも可能である。この場合、非晶性のホモポリ乳酸の割合は本発明の効果を損ねない範囲で決定すれば良い。また、シートとした際に、比較的高い耐熱性を付与したい場合は、使用するポリ乳酸のうち少なくとも1種に光学純度が97モル%以上のポリ乳酸を含むことが好ましい。耐衝撃性を付与したい場合は、使用するポリ乳酸のうち少なくとも1種に光学純度が97モル%未満のポリ乳酸を含むことが好ましい。
本発明においてポリ乳酸の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、10万以上30万以下の範囲であることが、機械物性の点で好ましい。より好ましくは12万以上28万以下の範囲であり、さらに好ましくは13万以上27万以下の範囲であり、14万以上26万以下の範囲であることが特に好ましい。
なお、ポリ乳酸は、本発明の性能を損なわない範囲で、乳酸成分(L−乳酸成分またはD−乳酸成分)以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、多価カルボン酸成分、多価アルコール成分、ヒドロキシカルボン酸成分、ラクトン成分などが挙げられ、具体的には、コハク酸成分、アジピン酸成分、セバシン酸成分、フマル酸成分、テレフタル酸成分、イソフタル酸成分、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、5−ナトリウムスルホイソフタル酸成分、5−テトラブチルホスホニウムスルホイソフタル酸成分などの多価カルボン酸類またはそれらの誘導体、エチレングリコール成分、プロピレングリコール成分、ブタンジオール成分、ペンタンジオール成分、ヘキサンジオール成分、オクタンジオール成分、ネオペンチルグリコール成分、グリセリン成分、トリメチロールプロパン成分、ペンタエリスリトール成分、トリメチロールプロパン成分またはペンタエリスリトール成分にエチレンオキシド成分またはプロピレンオキシド成分を付加した多価アルコール成分、ビスフェノール成分にエチレンオキシド成分を付加反応させた芳香族多価アルコール成分、ジエチレングリコール成分、トリエチレングリコール成分、ポリエチレングリコール成分、ポリプロピレングリコール成分などの多価アルコール類またはそれらの誘導体、グリコール酸成分、3−ヒドロキシ酪酸成分、4−ヒドロキシ酪酸成分、4−ヒドロキシ吉草酸成分、6−ヒドロキシカプロン酸成分などのヒドロキシカルボン酸類、およびグリコリド成分、ε−カプロラクトングリコリド成分、ε−カプロラクトン成分、β−プロピオラクト成分ン、δ−ブチロラクトン成分、β−またはγ−ブチロラクトン成分、ピバロラクトン成分、δ−バレロラクトン成分などのラクトン類などが挙げられる
本発明に用いるポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸またはそのエステル誘導体から導かれるジカルボン酸成分と、エチレングリコールまたはそのエステル誘導体から導かれるグリコール成分を用いて、公知の方法で製造することができる。
ポリエチレンテレフタレートを製造する際には、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸に加えて、テレフタル酸以外のジカルボン酸を少量用いても良い。
このようなジカルボン酸の例として、イソフタル酸成分、フタル酸成分、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、ジフェニルジカルボン酸成分、ジフェニルスルホンジカルボン酸成分、ジフェノキシエタンジカルボン酸成分、5−ナトリウムスルホンジカルボン酸成分などの芳香族ジカルボン酸成分、シュウ酸成分、コハク酸成分、アジピン酸成分、セバシン酸成分、ダイマー酸成分、マレイン酸成分、フマル酸成分などの脂肪族ジカルボン酸成分、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸成分などの脂環族ジカルボン酸成分、パラオキシ安息香酸成分などのオキシカルボン酸成分などのジカルボン酸化合物成分を挙げることができる。また、ジカルボン酸エステル誘導体成分としては、上記ジカルボン酸化合物のエステル化物、たとえばテレフタル酸ジメチル成分、テレフタル酸ジエチル成分、テレフタル酸2−ヒドロキシエチルメチルエステル成分、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル成分、イソフタル酸ジメチル成分、アジピン酸ジメチル成分、マレイン酸ジエチル成分、ダイマー酸ジメチル成分などを挙げることができる。このようなテレフタル酸成分以外のジカルボン酸成分は、ポリエチレンテレフタレートに含まれるジカルボン酸成分の合計を100モル%において、10モル%以下であることが好ましい。
ポリエチレンテレフタレートを製造する際には、グリコール成分として、エチレングリコール成分に加えて、エチレングリコール成分以外のグリコール成分(ただし、イソソルビド成分を除く)を少量用いても良い。このようなグリコール成分の例として、1,2−プロパンジオール成分、1,3−プロパンジオール成分、1,3−ブタンジオール成分、1,4−ブタンジオール成分、1,5−ペンタンジオール成分、1,6−ヘキサンジオール成分、ネオペンチルグリコール成分などの脂肪族ジヒドロキシ化合物成分、ジエチレングリコール成分、ポリエチレングリコール成分、ポリプロピレングリコール成分、ポリテトラメチレングリコール成分などのポリオキシアルキレングリコール成分、1,4−シクロヘキサンジメタノール成分、スピログリコール成分などの脂環族ジヒドロキシ化合物成分、ビスフェノールA成分、ビスフェノールS成分などの芳香族ジヒドロキシ化合物成分などが挙げられる。このようなエチレングリコール成分以外のグリコール成分は、ポリエチレンテレフタレートに含まれるグリコール成分の合計100モル%において、40モル%以下であることが好ましく、さらには10モル%以下であることが好ましい。
ポリエチレンテレフタレートとしては市販の各種原料を好ましく使用することができ、例えば、商品名:「ノバペックス」(三菱化学(株)製)、商品名:「バイロン」(東洋紡績(株)製)、商品名:「ベルペット」((株)ベルポリエステル製)、商品名:「テックスペット」(大宇ジャパン(株)製)などを挙げることができる。
本発明のポリエステルシートは、隠蔽性を必要とする用途に用いる場合は、白色度が70%以上100%以下であることが好ましい。白色度を70%以上100%以下とするためには、A層を有するポリエステルシートとして、該A層の全成分100質量%において、A層にポリ乳酸を20質量%以上含有させる方法や、ポリエステルBとしてポリ乳酸を選択したB層を有するポリエステルシートとして、該B層の全成分100質量%において、ポリエステルAを20質量%以上50質量%未満含有させる方法が好ましい。このような場合、シートの透明性が失われ、得られたポリエステルシートは白濁化し、白色度を70%以上100%以下とすることができる。
本発明のポリエステルシートは、耐熱性、成形性の点から100℃におけるシート幅方向の貯蔵弾性率がそれぞれ200MPa以上3,000MPa未満であることが好ましい。100℃における貯蔵弾性率が、200MPa未満であれば、本発明のポリエステルシートの耐熱性、及びシートを用いて作製した成形体の耐熱性が低下してしまうことがある。逆に、貯蔵弾性率が3,000MPa以上とすると、耐熱性には優れるが、成形性が悪化する場合がある。
すなわち耐熱性の点から、100℃におけるシート幅方向の貯蔵弾性率は、200MPa以上であることが好ましく、600MPa以上であればより好ましく、1200MPa以上であれば最も好ましい。また、成形性を低下させないためには、100℃におけるシート幅方向の貯蔵弾性率は、3,000MPa未満であることが好ましく、2,000MPa以下であれば最も好ましい。
本発明のポリエステルシートにおいて、100℃における貯蔵弾性率を200MPa以上3,000MPa未満にする方法としては、特に限定されないが、例えば、A層を有する本発明のポリエステルシートにおいて、該A層が含むポリエステルAとしてガラス転移温度が110℃以上150℃以下のポリエステルを用い、該A層の全成分100質量%において、該ポリエステルAを60質量%以上100質量%以下含有する方法が挙げられる。
前述の通り、本発明のポリエステルシートは、ポリエステルAを含む層を有することが重要である。そして本発明のポリエステルシートは、ポリエステルAを含む層を有しさえすれば、該層のみからなる単層構成でも、該層を少なくとも1層有する積層構成のいずれでも構わない。例えば本発明としては、ポリエステルAを含む層のみからなる単層構成、後述するA層を有する単層構成、後述するA層とB層とを有する積層構成、後述するB層がポリエステルAを含む単層構成、等をあげることができる。つまり本発明の層構成の例として、例えばA層、ポリエステルAを含むB層、A層/B層、A層/B層/A層、B層/A層/B層、A層/A層、A層/A層/A層、ポリエステルAを含むB層/B層、ポリエステルAを含むB層/B層/B層、B層/ポリエステルAを含むB層/B層等が挙げられる。そして本発明としては、耐熱性、透明性、シートを作製する際の押出温度を低温化でき、かつ、後加工の熱成形加工時の成形性、及び熱成形加工する際に、成形前の予熱温度を低温化できるという点から、A層/B層/A層の構成が特に好ましい。
すなわち本発明のポリエステルシートに、耐熱性、透明性に優れ、シート作製する際の押出温度を低温化できるA層を最外層に有し、後加工の熱成形加工時の成形性、及び熱成形加工する際の成形前の予熱温度を低温化できるB層を内層に有する構成とすることで、耐熱性、透明性に優れ、シート作製する際の押出温度を低温化でき、後加工の熱成形加工時の成形性、及び成形前の予熱温度を低温化できるシートとすることができる。
なお、シートの透明性、成形加工性を考慮すると、積層構成の本発明のポリエステルシートは、A層とB層の間、A層とA層の間、B層とB層の間には、他の層が存在せずに、これらが直接積層された態様であることが特に好ましい。つまり本発明のポリエステルシートは、接着層などを有さないことが好ましい。よってA層及びB層を有する本発明のポリエステルシートにおいては、共押出により製造することが好ましい。なお層間密着性の観点から、ポリエステルBは、ポリエチレンテレフタレートを用いることがより好ましい。
本発明のポリエステルシートの厚みは、特に制限はないが、50μm以上2000μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以上1500μm以下、さらに好ましくは、200μm以上750μm以下である。
また、本発明の積層構成のポリエステルシートについて、その積層比率は特に限定されないが、A層とB層の積層構成の場合は、シートの成形性を考慮すると、積層比率すなわち「A層の厚さの合計」/「B層の厚さの合計」が、1/15〜20/1の比率であることが好ましく、より好ましくは1/15〜6/1、さらに好ましくは1/5〜2/1、最も好ましくは1/10〜2/3である。ここで「厚さの合計」とは、例えば、A層が1層のみ存在する場合には該A層の1層の厚さを意味し、A層が2層以上存在する場合には、該2層以上のA層の厚さの和を意味する。
また、本発明のポリエステルシートがA層/B層/A層の積層構成の様態である場合は、積層比率すなわち「A層の厚さの合計」/「B層の厚さの合計」/「A層の厚さの合計」が、1/3/1〜1/20/1であることが好ましく、より好ましくは1/4/1〜1/18/1、さらに好ましくは1/5/1〜1/16/1、最も好ましくは1/6/1〜1/15/1である。「厚さの合計」は上述の通りである。
本発明に用いる樹脂やポリエステルシートは、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)もしくはHFIPとクロロホルムの混合溶媒に溶解し、H−NMRおよび13C−NMRを用いて、ジカルボン酸成分や、グリコール成分を定性したり、含有量を定量することができる。本発明のポリエステルシートが積層構成の場合は、シートの各層を削り取ることで、同様に評価することができる。
本発明に用いるポリエステルAは、後加工の熱成形加工時の成形性、製膜安定性の点から、固有粘度が0.40dl/g以上であることが好ましく、さらに好ましくは0.50dl/g以上、特に好ましくは0.55dl/g以上である。また、異物除去のためのフィルターを設けた場合、溶融樹脂の押出時における吐出安定性の点から、固有粘度の上限を1.0dl/gとすることが好ましい。
本発明のポリエステルシートは、ポリエステルAを含む層のみの単層構成の場合であっても、ポリエステルAを含む層を少なくとも有する積層構成の場合であっても、耐寒性、ヒートシール性、印刷性、及び後加工の熱成形加工時の成形性を付与することができるという点から、無配向であることが重要である。ここでポリエステルシートが無配向か否かは、面配向度:ΔPにより判断することができる。つまり、面配向度:ΔPが0以上0.008以下であれば、ポリエステルシートが無配向であることを意味する。無配向とするための方法としては、本発明の効果を損なわない限り、特に限定はされないが、Tダイを用いて樹脂を押し出すTダイキャスト法を用いることが好ましい。面配向度:ΔPの測定方法は、後述する。
本発明のポリエステルシートは、本発明の目的を損なわない範囲で、各種の添加剤を含有することができる。
本発明のポリエステルシートが含有可能な添加剤の例としては、充填剤(ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、天然繊維、有機繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ、セラミックスファイバー、セラミックビーズ、アスベスト、ワラステナイト、タルク、クレー、マイカ、セリサイト、ゼオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、合成マイカ、ドロマイト、カオリン、微粉ケイ酸、長石粉、チタン酸カリウム、シラスバルーン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、酸化ケイ素、石膏、ノバキュライト、ドーソナイトまたは白土など)、紫外線吸収剤(レゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリアゾール、ベンゾフェノンなど)、熱安定剤(ヒンダードフェノール、ヒドロキノン、ホスファイト類およびこれらの置換体など)、滑剤、離形剤(モンタン酸およびその塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミドおよびポリエチレンワックスなど)、染料(ニグロシンなど)および顔料(硫化カドミウム、フタロシアニンなど)を含む着色剤、着色防止剤(亜リン酸塩、次亜リン酸塩など)、難燃剤(赤燐、燐酸エステル、ブロム化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリカーボネート、水酸化マグネシウム、メラミンおよびシアヌール酸またはその塩、シリコン化合物など)、導電剤あるいは着色剤(カーボンブラックなど)、摺動性改良剤(グラファイト、フッ素樹脂など)、帯電防止剤などが挙げられ、1種または2種以上を含有することができる。
その中でも本発明のポリエステルシートにすべり性を付与するためには、本発明のポリエステルシートにタルク、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、酸化ケイ素などの無機粒子を含有させることが好ましい。
無機粒子の平均粒径は、本発明のポリエステルシートの効果を損なわない限り特に限定されないが、シートのすべり性、巻き取り性を考慮すると0.1μm以上3μm未満が好ましく、より好ましくは0.5μm以上2μm未満である。なお、「無機粒子の平均粒径」は、コールカウンター( 例えば日本化学機械社製) を使用して計測し、累積質量分率が50%になる時の平均粒径として求めることができる。
無機粒子の含有量は、本発明のポリエステルシートの効果を損なわない限り特に限定されないが、シートのすべり性、巻き取り性を考慮すると、本発明のポリエステルシートを構成する各層において、各層の全成分100質量%において、0.05質量%以上1.0質量%以下が好ましく、0.1質量%以上0.7質量%以下がより好ましい。
なお、複数種類の無機粒子を組み合わせて使用しても、平均粒径及び含有量が上記範囲にあれば好ましく用いることができる。
無機粒子を含有させる方法としては、既知の方法を採用することができ、特に限定されるものではない。例えば、重合時に添加したり、重合後にブレンダーを使用して混合したり、無機粒子の高濃度のマスターバッチをあらかじめ作製しておき、希釈したりして、添加することができる。
また、本発明のポリエステルシートは、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で結晶核剤を1種または2種以上を添加することができる。本発明のポリエステルシートに好適に用いられる結晶核剤の例としては、タルクなどの無機系核剤、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビス−12−ジヒドロキシステアリン酸アミドおよびトリメシン酸トリシクロヘキシルアミドなどの有機アミド系化合物、銅フタロシアニンおよびピグメントイエロー110などの顔料系核剤、有機カルボン酸金属塩、フェニルホスホン酸亜鉛などが挙げられる。
本発明のポリエステルシートの動摩擦係数μdは、0.20以上0.40以下であることが好ましい。μdが0.20より小さいと、巻きズレ、蛇行を起こすことがある。一方、μdが0.40より大きいと、成形加工時に異なる面同士を順に積層したシート同士がすべらずに送り不良が発生し、加工効率を低下させてしまうことがある。
本発明のポリエステルシートにおいて上述の動摩擦係数の好ましい範囲を満たすための方法は、特に限定されないが、例えば、前述の通り、シート中に無機粒子を含有させる方法、特に最外層に無機粒子を含有させる方法やA層を有するポリエステルシートとして、該A層の全成分100質量%において、A層にポリ乳酸を20質量%以上含有させる方法等を挙げることができる。
本発明のポリエステルシートに意匠性を付与するために、目的に応じて、ポリエステルシートの表層に、印刷層を形成することができる。印刷層は、インキとシートの接着性の観点からA層と直接積層することが好ましい。なお、印刷層と本発明のポリエステルシートをより好ましく接着させるためには、A層に用いるポリエステルAは融点が存在しないポリエステルAを用いることが有効である。このようにすることで、各層の接着性に優れた後述のカードを得ることができる。つまり本発明のカードは、印刷層を有し、該印刷層がポリエステルシートのA層と直接積層されたことを特徴とする。
印刷層は、文字、図形、記号、絵柄、その他等からなる所望の印刷模様を印刷して形成されるものである。当該印刷層に使用するインキと本発明のシートの表層との接着性を良くするという観点から、表層に、空気、窒素、炭酸ガス雰囲気下でのコロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、フレーム処理等の前処理を施しても構わない。印刷は、例えば、グラビア印刷、オフセット印刷、凸版印刷、スクリーン印刷、転写印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷等の公知の各種印刷方法により形成することができる。また、印刷に使用するインキは、水性インキであっても、溶剤系インキ等の非水性インキのいずれであってもよい。印刷層の厚みは、特に制限はないが、印刷外観の観点から、0.1μm〜10μmである事が好ましく、より好ましくは0.2μm〜3μm、さらに好ましくは0.4μm〜1μmである。
以下に本発明のポリエステルシートの製造方法の一例として、A層、B層がこの順に直接積層された本発明のポリエステルシートの製造方法について述べる。
各々の押出機にA層、B層の原料である樹脂を溶融押出し、それぞれ金網メッシュによる異物除去、ギアポンプによる流量適性化を行った後、マルチマニホールド口金、または口金上部に設置したフィードブロックに供給する。なお、上記マルチマニホールド口金、またはフィードブロックには、必要なシートの層構成に応じて、所望の数、所望の形状の流路が設けられていることが重要である。各押出機から押し出された溶融樹脂は、上記の通りマルチマニホールド口金、またはフィードブロックにて合流せしめ、口金よりシート状に共押出される。当該シートは、エアナイフ、または静電印加等の方式により、キャスティングドラムに密着させ、冷却固化せしめて未延伸シートとする方法、または一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製するタッチロール方式による方法で製造することができる。
ここで、ゲルや熱劣化物等の異物の混入による表面粗れを防ぐために、50〜400meshの金網meshを使用することが好ましい。
本発明のポリエステルシートは成形性に優れるため、成形体として好適に使用することができる。つまり本発明の成形体は、本発明のポリエステルシートから得られる成形体である。ここで成形体とは、シートに対して打ち抜き加工、断裁加工、罫線加工、折り曲げ加工、熱成形加工を含む何らかの加工が施されて得られるものを意味する。
本発明のポリエステルシートを用いて成形体を得るための成形法としては、真空成形、真空圧空成形、プラグアシスト成形、ストレート成形、フリードローイング成形、プラグアンドリング成形、スケルトン成形などの各種成形法を適用することができる。各種成形法におけるシート予熱方式としては、間接加熱方式と熱板直接加熱方式があり、間接加熱方式はシートから離れた位置に設置された加熱装置によってシートを予熱する方式であり、熱板直接加熱方式はシートと熱板が接触することによってシートを予熱する方式であるが、本発明のポリエステルシートは、間接加熱方式の真空成形加工、真空圧空成形加工、または熱板直接加熱方式の真空圧空成形加工に好ましく用いることができる。
本発明のポリエステルシートは耐熱性、成形性に優れており、加えて環境負荷が低減されたものであることから、包装容器、各種電子・電気機器、OA 機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、遊戯具および雑貨などの各種用途の使用に有用である。その中でも特に好ましくは食品用の成形容器、飲料用カップ蓋などの耐熱性、成形性の要求される用途に好ましく用いることができる。さらにA層に用いるポリエステルAとして、に融点が存在しないポリエステルAを用いた場合は、本発明のポリエステルシートは、耐寒性、ヒートシール性、印刷性に優れるため、耐寒性が特に必要とされる冷蔵・冷凍食品包装用途、冷菓食品包装用途やヒートシール性が特に必要とされるクリアケース、クリアファイルや印刷性が特に必要とされるカード用途、ディスプレイ用ケース用途に好適に用いることができる。ここでのカードとは、IDカード、会員カード、キャッシュカード、クレジットカード、定期券、通行券などを意味する。そしてここでのディスプレイ用ケースとは、バックライト付き広告表示板や、タバコなどのディスプレイケース、飲料缶などのディスプレイ缶などを意味する。
[物性の測定方法および効果の評価方法]
本発明における物性の測定方法および効果の評価方法は下記の通りである。
1.積層比
シートの幅方向(以後、TD方向と表記する)のセンター部からサンプルを切り出した。エポキシ樹脂を用いた樹脂包埋法により、ウルトラミクロトームを用い、サンプル片の長手方向(以後、MD方向と表記する)−厚み方向断面を観察面とするように−100℃で超薄切片を採取した。このシート断面の薄膜切片を、走査型電子顕微鏡を用いて倍率1,000倍(倍率は適宜調整可能)でシート断面写真を撮影し、各層の厚みを測定した。観察箇所を変えて、10箇所で測定を行い、得られた値の平均値を各層の厚み(μm)とし、各層の厚みからシートの積層比を求めた。
2.厚み
ダイヤルゲージ式厚み計(JIS B7503(1997)、PEACOCK製UPRIGHT DIAL GAUGE(0.001×2mm)、No.25、測定子5mmφ平型)を用いて、シートのMD方向およびTD方向に10cm間隔で10点ずつ測定し、その平均値を当該シートの厚み(μm)とした。
3.透明性:ヘイズ値(%)
ヘイズメーターHGM−2DP型(スガ試験機社製)を用いて、シートのヘイズ値を測定した。なお、ヘイズ値を測定用のサンプルは、シート中心部から切り出した。測定は1サンプルにつき5回行い、5回の測定の平均値(平均へイズ値)とした。
4.耐衝撃性:インパクト値(N・m/mm)
フィルムインパクトテスター(東洋精機製作所製)により、直径1/2インチの半球状衝撃頭を用い、温度23℃、湿度65%RHの雰囲気下において、シートのインパクト値の測定を行った。100mm×100mmにシートサンプルを作製し、測定は1サンプルにつき5回行った。さらに、1回毎のインパクト値を測定サンプル厚みで割り返し、単位厚みあたりのインパクト値とし、5回の測定の平均値から求めた。サンプル厚みは、デジタル式マイクロメーターで測定した。
5.貯蔵粘弾性率
シートを60mm(TD方向)×幅5mm(MD方向)の矩形に切り出し、TD方向測定用のサンプルとした。動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメンツ製、DMS6100)を用い、下記の条件下で、TD方向の100℃での貯蔵弾性率(E´)を求めた。
周波数:10Hz、試長:20mm、最小荷重:約100mN、振幅:10μm、
測定温度範囲:−50℃〜200℃、昇温速度:5℃/分。
6.DSC測定(融点、ガラス転移温度)
樹脂の融点、ガラス転移温度は、示差走査熱量計(セイコー電子工業製、RDC220)を用い、JIS K7121−1987、JIS K7122−1987に準拠してDSC測定および、解析を行った。測定条件は、試料5mg、窒素雰囲気下、昇温速度が20℃/分、降温速度が20℃/分である。
樹脂の融点は、吸熱ピークの頂点の温度とした。また、ガラス転移温度は、ガラス状態からゴム状態への転移に基づく比熱変化を読み取り、各ベースラインの延長した直線から縦軸(熱流を示す軸)方向に等距離にある直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる点の中間点の温度とした。なお、以下の条件で測定した。
条件:DSC測定の際に、1回目の加熱工程で昇温速度20℃/分で30℃から300℃まで昇温した後、降温速度20℃/分で30℃まで冷却し、さらに2回目の加熱工程で昇温速度20℃/分で30℃から300℃まで昇温したときに融点、ガラス転移温度を測定する。
7.固有粘度
固有粘度の測定は、150℃のオルト−クロロフェノールに0.12質量%の濃度で樹脂を溶解させた後、35℃の恒温槽においてウベローデ(Ubbelohde)粘度計を用いて測定した。
8.面配向度:ΔP(配向状態の判別)
王子計測機器(株)社製自動複屈折計KOBRA−21ADHを用いて、「材料」Vol.43,No.495,pp.1520−1524,Dec.1994 に記載の条件に従い、シート状サンプルの3主軸方向に関する複屈折Δx、Δy、Δzを求め、Δx=γ−β、Δy=γ−α、Δz=α−β(γ≧β、αはシートの厚さ方向の屈折率)の関係より面配向度:ΔPを下記の式から求めた。
ΔP={(γ+β)/2}−α=(Δy−Δz)/2
配向状態の判別
・配向:面配向度:ΔPが0.008より大きい。
・無配向:面配向度:ΔPが0以上0.008以下である。
9.シートの耐熱性
シートの耐熱性は、図1のようにして測定した。つまり、シートを150mm(TD方向)×50mm(MD方向)に切り出し、耐熱性測定用のシートサンプルとした。また、シートTD方向に対して3分割となるようにマジックで線を引き、その真ん中の領域をシート中央部とした。支柱(50mm(横幅)×50mm(縦幅))の上に、両面テープを貼り、シート中央部の領域と支柱とが重なるように、シートを支柱に貼り付けた。シートを貼り付けた支柱を、100℃に設定したオーブンの中に入れて30分間保管した。その後、支柱の高さとシート両端の高さの差を読み取り、下記式の通り、撓み量とした。
なお、右端の高さは、地面からMD方向の右端の中心までの高さとし、左端の高さは地面からMD方向の左端の中心までの高さとし、シート両端の高さは、右端の高さと左端の高さの平均値とした。オーブンでの保管前後の撓み量を比較し、シートの耐熱性を評価した。耐熱性の評価がB以上であると実用上問題なく使用可能である。
撓み量=支柱の高さ−シート両端の高さ
シートの耐熱性
S:オーブンでの保管前後の撓み量が4mm未満
A:オーブンでの保管前後の撓み量が4mm以上8mm未満
B:オーブンでの保管前後の撓み量が8mm以上12mm未満
C:オーブンでの保管前後の撓み量が12mm以上。
10.成形体作製、成形体の耐熱性評価、成形性評価
320mm(MD方向)×460mm(TD方向)の枚葉サンプルとし、開口部150mm×210mm、底面部105mm×196mm、高さ50mmのトレー状金型を備えた成光産業(株)製小型真空成形機フォーミング300X型を用いて、成形時のシート温度が110℃〜160℃の範囲になるような温度条件で予熱、成形を行った。
得られた成形体を100℃設定の熱風オーブンに、成形体の底面部が上になるようにして30分間置き、成形体の耐熱性を高さ維持率で3段階評価した。なお成形体の高さは、成形体の底面部が上になるようにして置いて、成形体を真横から観察した際の底面部の高さと定めた。耐熱性のレベルがB以上であると実用上問題なく使用可能である。
成形体の耐熱性
S:元の高さ(50mm)の95%以上100%以下
A:元の高さ(50mm)の90%以上95%未満
B:元の高さ(50mm)の85%以上90%未満
C:元の高さ(50mm)の85%未満
成形体の成形性
S(非常に良好):シートがトレー状の成形体の底面部まで十分に追従するよう成形されており、該底面の中央部分のシート厚みが、元のフィルム厚みの30%以上に保たれている。
A(良好):シートがトレー状の底面部まで十分に追従するよう成形されているが、該底面の中央部分のシート厚みが、元のフィルム厚みの30%未満である。
C(成形不良):シートがトレー状の底面部まで十分に追従成形されず、あるいは追従成形されていても該底面部でのシート破断などが確認される。
成形性は、トレー状の成形体を作製した際の底面部への追従性、及び底面の中央部分のシート厚みを測定することで評価した。SまたはAであると実用上問題なく成形可能である。
11.ヒートシール性(ヒートシール強度測定)
シートのヒートシール強度の測定は、ヒートシール機(TP−701S HEAT SEAL TESTER、TESTER SANGYO CO, LTD )を用いて、2.1kgf/cm、1秒の滞留時間において、テフロン(登録商標)被覆した加熱式の平面型上部ヒートシール固定具およびゴム製でガラスクロス被覆した非加熱式の下部ヒートシール固定具とともに行った。シートは、所定のヒートシール温度である80、90、100、110、120、130、140、150、160、170℃の各温度で、A層が最外層の様態もしくはA層/B層の様態の場合は、A層側同士でヒートシールし、B層が最外層の様態の場合は、B層側同士でヒートシールし、それぞれの温度での最外層のシール強度を大英科学精機製作所製引張り試験機で測定した。(実施例1〜8、10〜12、14〜49、比較例2、3はA層に印刷を行い、実施例9、13、比較例1はB層側同士でヒートシールした。)
剥離試験は、ヒートシールしたサンプルを25mm幅の短冊に切り出し、ヒートシールされていない二つの端部をインストロン試験機の上部と下部のクランプに取り付け、ヒートシールした端部をヒートシールされていない二つの端部に対して90°の角度で支持し、90°の剥離試験を行った。
剥離試験の条件は下記とした。剥離力曲線において、値を読み取ることでヒートシール強度とした。
・剥離試験機: 大英科学精機製作所製引張り試験機
・剥離角度: 90°
・剥離速度: 200mm/分
・チャート速度:20mm/分
・剥離方向: 縦方向
・サンプル幅: 25mm
同じサンプルについて3本の試験片を採取し、同様の測定を3回行った。得られた値の平均値をヒートシール強度(g/25mm)とした。
ヒートシール性を以下の基準にて判断した。80、90、100、110、120、130、140、150、160、170℃の各温度でヒートシールした内で、最も高いヒートシール強度で判断した。実用的にはB以上であれば問題無く使用できる。
S:300g/25mm以上
A:200g/25mm以上300g/25mm未満
B:100g/25mm以上200g/25mm未満
C:100g/25mm未満
12.印刷性
東洋インキ(株)製ニトロセルロース製インキCCSTをグラビアロールでA層、またはB層の表面に印刷後、40℃、90%相対湿度雰囲気中に24時間放置後、セロハンテープ剥離テストを行った。"セロテープ"(登録商標)を使用した。実施例1〜8、10〜12、14〜49、比較例2、3はA層に印刷を行い、実施例9、13、比較例1はB層に印刷を行った。評価基準を次に示す。実用的にはB以上であれば問題無く使用できる。
S:全く剥離しない。
A:面積比5%以上10%未満のインキ印刷部分がセロハンテープ側に剥離する。
B:面積比10%以上15%未満のインキ印刷部分がセロハンテープ側に剥離する。
C:面積比15%以上のインキ印刷部分がセロハンテープ側に剥離する。
13.動摩擦係数:μd
JIS−K−7125(1999)に準じ、スリップテスター(東洋テスター工業社製)を用い、荷重200g重として、滑り出した後の安定領域での抵抗値(抵抗力)より以下の式を用いて動摩擦係数:μdの値を求めた。
ここで、A層のみの単膜構成やA層/B層/A層の積層構成のように、A層が両方の最外層となった態様の場合は、A層同士を合わせて測定した。一方でA層/B層の積層構成のように、A層及びB層が最外層の態様の場合は、A層とB層を合わせて測定した。
動摩擦係数:μd=抵抗値/荷重
14.白色度
分光式色差計SE−2000(日本電色工業(株)製)を用いてL,a,b値を求め、下式を用いて白色度を求めた。
白色度(%)=100−[(100−L)+a+b1/2
測定は1サンプルにつき3回行い、3回の測定の平均値から求めた。
15.耐寒性(耐寒衝撃性):インパクト値(N・m/mm)
フィルムインパクトテスター(東洋精機製作所製)により、直径1/2インチの半球状衝撃頭を用い、温度:−20℃、湿度65%RHの雰囲気下において、シートのインパクト値の測定を行った。100mm×100mmにシートサンプルを作製し、測定は1サンプルにつき5回行った。さらに、1回毎のインパクト値を測定サンプル厚みで割り返し、単位厚みあたりのインパクト値とし、5回の測定の平均値から求めた。サンプル厚みは、デジタル式マイクロメーターで測定した。
本発明の製造例、実施例、比較例で用いた原料は下記の通りである。なお、製造例、実施例、比較例では下記の略称で表記することがある。
ポリエステルA(A1、A2、A3、A4、A5、A1−MB)、ポリエステルB(B1、B2、B3、B4)、回収原料(C1、C2)としては、以下の物性を有するものを用いた。
A1: ジカルボン酸成分:テレフタル酸成分=100モル%、グリコール成分:エチレングリコール成分/1,4−シクロヘキサンジメタノール成分/イソソルビド成分=22/46/32モル%、固有粘度=0.58dl/g、ガラス転移温度=120℃、融点=無し。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
A2: ジカルボン酸成分:テレフタル酸成分=100モル%、グリコール成分:エチレングリコール成分/1,4−シクロヘキサンジメタノール成分/イソソルビド成分=28/48/24モル%、固有粘度=0.65dl/g、ガラス転移温度=110℃、融点=無し。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
A3: ジカルボン酸成分:テレフタル酸成分=100モル%、グリコール成分:エチレングリコール成分/1,4−シクロヘキサンジメタノール成分/イソソルビド成分=32/50/18モル%、固有粘度=0.64dl/g、ガラス転移温度=95℃、融点=無し。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
A4: ジカルボン酸成分:テレフタル酸成分=100モル%、グリコール成分:エチレングリコール成分/1,4−シクロヘキサンジメタノール成分/イソソルビド成分=20/36/44モル%、固有粘度=0.53dl/g、ガラス転移温度=145℃、融点=無し。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
A5: ジカルボン酸成分:テレフタル酸成分=100モル%、グリコール成分:エチレングリコール成分/1,4−シクロヘキサンジメタノール成分/イソソルビド成分=62/6/32モル%、固有粘度=0.68dl/g、ガラス転移温度=122℃、融点=263℃。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
B1: ジカルボン酸成分:テレフタル酸成分=100モル%、グリコール成分:エチレングリコール成分=100モル%、ガラス転移温度=78℃、融点=266℃。使用前には回転式真空乾燥機にて140℃で5時間乾燥した。
B2: ポリ乳酸(NatureWorks製“Ingeo” 4043D;D乳酸含有割合=5.0mol%、Tg=58℃、融点=153℃)。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
B3: ポリ乳酸(NatureWorks製“Ingeo” 4032D;D乳酸含有割合=1.4mol%、Tg=58℃、融点=166℃)。使用前には回転式真空乾燥機にて100℃で5時間乾燥した。
B4: ポリ乳酸(Nature Works製“Ingeo” 4060D;D乳酸含有割合=12mol%、Tg=58℃、融点無し)使用前には回転式真空乾燥機にて80℃で5時間乾燥した。
A1−MB: 上記A1において、上記A1を95質量%と水澤化学工業(株)製のケイ酸アルミニウムである“シルトン”JC−20(平均粒径:2.0μm)を5質量%ブレンドして作製したチップをA1−MBとした。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
C1: 後述する実施例16にて作製したシートの製膜工程で発生したシートの耳やスクラップシートを粉砕して得られたフレーク状物。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
C2: 後述する実施例16にて作製したシートからなる成形体を作製する際に発生した屑(成形体の打ち抜き屑、スクラップ屑など)を粉砕して得られたフレーク状物。使用前には回転式真空乾燥機にて90℃で5時間乾燥した。
(実施例1)
ベント式押出機(1)に、A層の形成に用いる樹脂として、A1(100質量%)を245℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、単層タイプの口金に口金温度を245℃に設定したTダイ口金より共押出し、それぞれ40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製した後に、ワインダーにてシートを巻き取った。
得られたシートは250μmであり、また得られたシートは[物性の測定方法および効果の評価方法]の成形体作製部分に記載の方法にて成形体を作製した。
得られたシート及び成形体の特性値は表に示した通りであり、シートは無配向であり、透明性、耐衝撃性、ヒートシール性、印刷性、耐熱性、耐寒性に優れ、また成形体の耐熱性は優れていた。
(実施例2〜8、10〜12、45)
実施例2〜8、10〜12、45はA層の樹脂、押出機(1)の押出温度(℃)、口金温度(℃)を表のとおりに変更した以外は、実施例1と同様にしてシートおよび成形体を得た。得られたシートおよび成形体の物性を表に示した。
(実施例9)
ベント式押出機(2)に、B層の形成に用いる樹脂として、A1(30質量%)、B1(70質量%)を270℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、単層タイプの口金に口金温度を270℃に設定したTダイ口金より共押出し、それぞれ40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製した後に、ワインダーにてシートを巻き取った。
得られたシートは250μmであり、また得られたシートは[物性の測定方法および効果の評価方法]の成形体作製部分に記載の方法にて成形体を作製した。
得られたシート及び成形体の特性値は表に示した通りであり、シートは無配向であり、透明性、耐衝撃性、成形体の成形性に優れていた。
(実施例13)
実施例13はB層の樹脂、押出機(2)の押出温度(℃)、口金温度(℃)を表のとおりに変更した以外は、実施例9と同様にしてシートおよび成形体を得た。得られたシートおよび成形体の物性を表に示した。
(実施例14)
ベント式押出機(1)に、A層の形成に用いる樹脂として、A1(100質量%)を245℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、2種3層積層タイプのマルチマニホールド口金に供給した。また、ベント式押出機(2)に、B層の形成に用いる樹脂として、B1(100質量%)を280℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、押出機(1)とは別の流路で、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させた後、口金温度を270℃に設定したTダイ口金より共押出し、互いに接する方向に回転し40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製した後に、ワインダーにてシートを巻き取った。
得られたシートは250μmであり、厚み構成および厚み比率は、A層/B層/A層=1/8/1であり、得られたシートは[物性の測定方法および効果の評価方法]の成形体作製部分に記載の方法にて成形体を作製した。
得られたシート及び成形体の特性値は表に示した通りであり、シートは無配向であり、透明性、耐衝撃性、ヒートシール性、印刷性、耐熱性、耐寒性に優れ、また成形体の成形性、耐熱性は優れていた。
(実施例15〜20、24〜30、33〜44、46〜49)
実施例15〜20、24〜30、33〜44、46〜49は、A層、B層の樹脂、押出機(1)、押出機(2)の押出温度(℃)、口金温度(℃)、積層比を表のとおりに変更した以外は、実施例14と同様にしてシートおよび成形体を得た。得られたシートおよび成形体の物性を表に示した。
(実施例21)
ベント式押出機(1)に、A層の形成に用いる樹脂として、A1(100質量%)を245℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、2種3層積層タイプのマルチマニホールド口金に供給した。また、ベント式押出機(2)に、A層の形成に用いる樹脂として、A1(70質量%)、B1(30質量%)を260℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、押出機(1)とは別の流路で、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させた後、口金温度を250℃に設定したTダイ口金より共押出し、互いに接する方向に回転し40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製した後に、ワインダーにてシートを巻き取った。
得られたシートは250μmであり、厚み構成および厚み比率は、A層/A層/A層=1/8/1であり、得られたシートは[物性の測定方法および効果の評価方法]の成形体作製部分に記載の方法にて成形体を作製した。
得られたシート及び成形体の特性値は表に示した通りであり、シートは無配向であり、透明性、耐衝撃性、ヒートシール性、印刷性、耐熱性、耐寒性に優れ、また耐熱性は優れていた。
(実施例22、31、32)
実施例22、31、32は、A層、B層の樹脂、押出機(1)、押出機(2)の押出温度(℃)、口金温度(℃)、積層比を表のとおりに変更した以外は、実施例21と同様にしてシートおよび成形体を得た。得られたシートおよび成形体の物性を表に示した。
(実施例23)
ベント式押出機(1)に、A層の形成に用いる樹脂として、A1(100質量%)を245℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、2種2層積層タイプのマルチマニホールド口金に供給した。また、ベント式押出機(2)に、B層の形成に用いる樹脂として、B1(100質量%)を270℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、押出機(1)とは別の流路で、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させた後、口金温度を270℃に設定したTダイ口金より共押出し、互いに接する方向に回転し40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製した後に、ワインダーにてシートを巻き取った。
得られたシートは250μmであり、厚み構成および厚み比率は、A層/B層=2/8であり、得られたシートは[物性の測定方法および効果の評価方法]の成形体作製部分に記載の方法にて成形体を作製した。
得られたシート及び成形体の特性値は表に示した通りであり、シートは無配向であり、透明性、耐衝撃性、ヒートシール性、印刷性、また成形体の成形性は優れていた。
(比較例1)
比較例1は、ベント式押出機(2)に、B層の形成に用いる樹脂として、B1(100質量%)を280℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、単層タイプの口金に口金温度を280℃に設定したTダイ口金より共押出し、それぞれ40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製した後に、ワインダーにてシートを巻き取った。
得られたシートは250μmであり、また得られたシートは[物性の測定方法および効果の評価方法]の成形体作製部分に記載の方法にて成形体を作製した。
得られたシート及び成形体の特性値は表に示した通りであり、シートのヒートシール性、印刷性、耐熱性、成形体の耐熱性に劣っていた。
(比較例2)
ベント式押出機(1)に、A層の形成に用いる樹脂として、A1(100質量%)を245℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、単層タイプの口金に口金温度を245℃に設定したTダイ口金より共押出し、それぞれ40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化した。
得られた未延伸シートを、ロール延伸機にて85℃でMD方向に3倍に延伸し、直ちに室温に冷却した。次いで、得られた一軸延伸フィルムを、テンターに導入し、両エッジをクリップで把持しながら、90℃でTD方向に3.2倍延伸した後、170℃で熱固定し、冷却後、巻き取った。得られたシートは250μmであり、得られたシート、成形体の特性値は表に示した通りであり、二軸延伸されているため、シートは配向していた。得られたシートの剛性が高いため成形体を作製しようと試みたが成形不良となり、成形体を得ることができなかった。また、成形体を得ることができなかったため、成形体の耐熱性を評価することができなかった。
(比較例3)
ベント式押出機(1)に、A層の形成に用いる樹脂として、A1(100質量%)を245℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させ、2種3層積層タイプのマルチマニホールド口金に供給した。また、ベント式押出機(2)に、B−1 100質量%を280℃で真空ベント部を脱気しながら溶融混練しながら押出し、押出機(1)とは別の流路で、100meshの金網メッシュにてポリマーを濾過させた後、口金温度を270℃に設定したTダイ口金より共押出し、互いに接する方向に回転し40℃に冷却した、一対のキャスティングドラムとポリッシングロール間に吐出してキャスティングドラムに密着させ冷却固化し、未延伸シートを作製した後に、ワインダーにてシートを巻き取った。
得られたシートは250μmであり、厚み構成および厚み比率は、A層/B層/A層=1/8/1であり、得られたシート、成形体の特性値は表に示した通りであり、二軸延伸されているため、シートは配向していた。得られたシートの剛性が高いため成形体を作製しようと試みたが成形不良となり、成形体を得ることができなかった。また、成形体を得ることができなかったため、成形体の耐熱性を評価することができなかった。
Figure 2015016111
Figure 2015016111
Figure 2015016111
Figure 2015016111
Figure 2015016111
表において、積層比の欄で記すAとは、A層を意味し、BとはB層を意味する。
本発明のポリエステルシートは耐熱性、成形性に優れており、加えて環境負荷が低減されたものであることから、包装容器、各種電子・電気機器、OA 機器、車両部品、機械部品、その他農業資材、漁業資材、搬送容器、遊戯具および雑貨などの各種用途の使用に有用である。その中でも特に好ましくは食品用の成形容器、飲料用カップ蓋などの耐熱性、成形性の要求される用途に好ましく用いることができる。
1 シート中央部
2 シート
3 支柱
4 シートTD方向
5 シートMD方向
6 右端の高さ(地面からMD方向中心までの高さ)
7 左端の高さ(地面からMD方向中心までの高さ)
8 支柱の高さ
9 シートMD方向の右端の中心
10 シートMD方向の左端の中心
11 支柱の横幅
12 支柱の縦幅

Claims (14)

  1. グリコール成分の合計100モル%において、エチレングリコール成分を1モル%以上60モル%以下、イソソルビド成分を1モル%以上60モル%以下含むポリエステルをポリエステルAとすると、ポリエステルAを含む層を有し、
    無配向であることを特徴とする、ポリエステルシート。
  2. 積層構成であることを特徴とする、請求項1に記載のポリエステルシート。
  3. 層の全成分100質量%において、ポリエステルAを50質量%を超えて100質量%以下含む層をA層とすると、A層を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載のポリエステルシート。
  4. ポリエステルAのグリコール成分の合計100モル%において、1,4−シクロヘキサンジメタノール成分を1モル%以上60モル%以下含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステルシート。
  5. 前記ポリエステルAは、融点が存在しないことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステルシート。
  6. ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエチレンナフタレート、及びポリブチレンテレフタレートからなる群より選ばれるいずれか1つをポリエステルBとしたときに、層の全成分100質量%において、ポリエステルBを50質量%を超えて100質量%以下含む層をB層とすると、B層を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステルシート。
  7. B層はポリエステルAを含むことを特徴とする、請求項6に記載のポリエステルシート。
  8. A層/B層/A層の積層構成であることを特徴とする、請求項6又は7に記載のポリエステルシート。
  9. A層/B層/A層の積層構成であり、積層比率が、1/3/1〜1/20/1であることを特徴とする、請求項8に記載のポリエステルシート。
  10. ポリエステルAのジカルボン酸成分の合計100モル%において、テレフタル酸成分を80モル%以上100モル%以下含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載のポリエステルシート。
  11. 白色度が70%以上100%以下であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載のポリエステルシート。
  12. 動摩擦係数μdが0.20以上0.40以下であることを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載のポリエステルシート。
  13. 請求項1〜12のいずれかに記載のポリエステルシートから得られる成形体。
  14. 印刷層を有し、
    該印刷層が、請求項3〜12のいずれかに記載のポリエステルシートのA層と直接積層されたことを特徴とする、カード。
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