JPWO2018030461A1 - 積層樹脂フィルム - Google Patents

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Abstract

本発明の目的は、アンチブロッキング剤(有機重合体粒子)を含む樹脂フィルムにおいて、フィルムの摩擦低減とフィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立することにある。本発明の積層樹脂フィルムは、基材フィルム層と表面層とを有し、前記表面層にアンチブロッキング剤である有機重合体粒子が含まれ、粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の35%以上であり、粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の10%以下であることを特徴とする。

Description

本発明は、アンチブロッキング剤である有機重合体粒子を含む積層樹脂フィルムに関する。
樹脂フィルムは、各種の包装資材として広く用いられている。樹脂フィルムは、ロール状、或いは重ねた状態で保管すると、フィルム同士のブロッキングが生じ、滑りにくくなったり剥離しにくくなる場合がある。こうしたブロッキングを防止するために、アンチブロッキング剤が用いられている。なお、本明細書において単にフィルムと表現する場合には、特に断りのない限り、樹脂フィルムを示す。
アンチブロッキング剤としては、フィルムの透明性を維持し、かつ傷付きを抑制する観点から、樹脂粒子が広く用いられている。例えば特許文献1には、粒子径分布を狭くし、粒子を形成する非架橋性単量体と架橋性単量体の割合を調整したポリマー粒子が記載されている。
特開2000−191708号公報
ところが特許文献1に記載のポリマー粒子では、粒子径分布を狭くすることでフィルムの摩擦を低減することはできるものの、フィルムからの粒子の脱落を十分に抑制することが困難であった。粒子の脱落が生じると、樹脂フィルム表面の汚れとなって、外観が損なわれる場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンチブロッキング剤(有機重合体粒子)を含む樹脂フィルムにおいて、フィルムの摩擦低減とフィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立することにある。
本発明者らは、前記課題を解決するため、積層樹脂フィルムの表面層の厚みと有機重合体粒子(以下、単に「粒子」ということがある)の粒子径との関係に着目して鋭意検討した。その結果、表面層の厚みに対して粒子径の大きい粒子が摩擦低減に寄与する一方で、表面層の厚みに対して粒子径が大きくなりすぎると、フィルムから脱落しやすくなり、樹脂フィルム表面が汚染されやすくなることを見出した。そして、摩擦低減に寄与する粒子径の粒子の割合を一定以上に維持しつつ、脱落して樹脂フィルム表面の汚染を引き起こしやすくなる粒子の割合を低減することで、フィルムの摩擦低減とフィルム表面からの粒子の脱落抑制とが両立可能となることを明らかにして、本発明を完成した。
本発明は、以下の発明を含む。
[1]基材フィルム層と表面層とを有し、前記表面層にアンチブロッキング剤である有機重合体粒子が含まれ、
粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上である有機重合体粒子の個数割合が、有機重合体粒子全体の35%以上であり、
粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上である有機重合体粒子の個数割合が、有機重合体粒子全体の10%以下であることを特徴とする積層樹脂フィルム。
[2]表面層を構成する全成分であって有機重合体粒子を含む全100質量%中の有機重合体粒子の添加量が0.01質量%以上、5質量%以下である[1]に記載の積層樹脂フィルム。
[3]前記有機重合体粒子の粒子径の変動係数が、体積基準で20%以上50%以下である[1]又は[2]に記載の積層樹脂フィルム。
[4]前記有機重合体粒子の体積平均粒子径が0.5μm以上、20μm以下である[1]〜[3]のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
[5]前記表面層の平均厚みが0.2μm以上、10μm以下である[1]〜[4]のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
[6]前記有機重合体粒子の体積平均粒子径と前記表面層の平均厚みとの差が0.5μm以上である[1]〜[5]のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
[7]前記有機重合体粒子の粒子径分布が、コールターカウンター法による測定で単峰性を示す[1]〜[6]のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
[8]前記有機重合体粒子が、(メタ)アクリル系重合体及びスチレン系重合体から選ばれる1種以上を含む[1]〜[7]のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
[9]前記表面層がポリオレフィン樹脂層である[1]〜[8]のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
[10]基材フィルム層と表面層とを有する積層樹脂フィルムの表面層にアンチブロッキング剤として含まれる有機重合体粒子であって、粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上であるものの個数割合が有機重合体粒子全体の35%以上であり、粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上であるものの個数割合が有機重合体粒子全体の10%以下である有機重合体粒子。
[11]粒子径の変動係数が、体積基準で20%以上50%以下である[10]に記載の有機重合体粒子。
[12]体積平均粒子径が0.5μm以上、20μm以下である[10]または[11]に記載の有機重合体粒子。
[13]コールターカウンター法により測定される粒子径分布が単峰性である[10]〜[12]のいずれかに記載の有機重合体粒子。
[14](メタ)アクリル系重合体及びスチレン系重合体から選ばれる1種以上を含む[10]〜[13]のいずれかに記載の有機重合体粒子。
[15]前記[10]〜[14]のいずれかに記載の有機重合体粒子と、表面層用樹脂とを含むマスターバッチ。
[16]モノマーを分散安定剤の存在下で懸濁重合することにより、[10]〜[14]のいずれかに記載の有機重合体粒子を製造する方法。
本発明の積層樹脂フィルムは、基材フィルム層と表面層とを有し、該表面層にアンチブロッキング剤としての有機重合体粒子が含まれ、粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の35%以上であり、粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の10%以下であるため、樹脂フィルムの摩擦低減と樹脂フィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立可能なものとなる。
図1は、本発明の有機重合体粒子の存在形態を模式的に示した図である。 図2は樹脂フィルム表面における有機重合体粒子に由来する突起及び脱落痕を示す走査型電子顕微鏡像(拡大倍率500倍)である。
1.有機重合体粒子
本発明の積層樹脂フィルムは、基材フィルム層と表面層とを有し、該表面層に有機重合体粒子(一般に、有機重合体微粒子と称される)がアンチブロッキング剤として含まれており、粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の35%以上であり、粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の10%以下である。このため、樹脂フィルムの摩擦低減と樹脂フィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立できる。本発明において、前記「表面層に有機重合体粒子がアンチブロッキング剤として含まれ」の形態には、図1に模式的に示す有機重合体粒子の存在形態が挙げられる。即ち、図1(a)の通り、有機重合体粒子1の一部位が、表面層2の基材フィルム層3と反対側に突起を形成し、該粒子1のその他の部位が表面層2中にある形態a;および/または、図1(b)の通り、有機重合体粒子1の一部位が、表面層2の基材フィルム層3と反対側に突起を形成し、また基材フィルム層3にめり込み、該粒子1のその他の部位が表面層2中にある形態b;が挙げられる。
更に、上記形態aおよび/または形態bに加えて、図1(c)の通り、有機重合体粒子1の一部位が、基材フィルム層3にめり込み、該粒子1のその他の部位が表面層2中にある形態c;および/または、図1(d)の通り、有機重合体粒子1が、表面層2中に完全に埋没した形態d;を有していてもよい。また図1では、表面層が一層であるが、同様の表面層が基材フィルム層を挟むように形成されていてもよい。
まず有機重合体粒子について、及び有機重合体粒子と積層樹脂フィルムとの関係について詳述する。
粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上である有機重合体粒子の個数割合は、有機重合体粒子全体の、35%以上であり、38%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは60%以上であり、100%以下であってもよく、より好ましくは90%以下、さらに好ましくは80%以下であってもよい。
また、粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上であるものの個数割合は、有機重合体粒子全体の、10%以下であることが好ましく、より好ましくは9%以下、さらに好ましくは7%以下であり、1%以上であってもよく、2%以上であってもよい。
前記表面層の平均厚みの3倍以上の粒子径を有する有機重合体粒子の個数割合は、有機重合体粒子全体の、10%以上であることが好ましく、より好ましくは12%以上、さらに好ましくは20%以上であり、60%以下であることが好ましく、より好ましくは50%以下、さらに好ましくは40%以下である。
表面層の平均厚みは、0.2μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、10μm以下であることが好ましく、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下である。
前記表面層の平均厚みは、SEM(走査型電子顕微鏡)観察により算出することができる。具体的には、エポキシ樹脂にフィルムを包埋してフィルム断面が表面に出るように研磨し、その断面をSEM観察することで表面層の厚みを計測することができ、フィルムの幅を均等に3分割した位置について厚みの測定を行い、測定された値を平均して求めることにより表面層の平均厚みを測定することができる。
前記有機重合体粒子の表面層への添加量は、表面層を構成する全成分であって有機重合体粒子を含む全100質量%中、0.01質量%以上であり、0.05質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%以上であり、10質量%以下であって、5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
前記有機重合体粒子の体積平均粒子径は、0.5μm以上であることが好ましく、より好ましくは1.0μm以上、さらに好ましくは2.0μm以上であり、20μm以下であることが好ましく、より好ましくは15μm以下、さらに好ましくは10μm以下である。
また、有機重合体粒子の粒子径の変動係数(CV値)は、体積基準の粒子径分布より求められる値であり、体積基準で50%以下が好ましく、より好ましくは45%以下、さらに好ましくは40%以下であり、20%以上が好ましく、さらに好ましくは25%以上、特に好ましくは30%以上である。
有機重合体粒子の数平均粒子径(Dn)と質量平均粒子径(Dw)との比(Dn/Dw)は、例えば、0.3以上、好ましくは0.4以上であり、0.6以上であってもよい。Dn/Dwは粒子径の単分散性の指標となるものであり、比(Dn/Dw)が大きいほど、小粒子の割合が少ないことを表し、1に近づくほど単分散粒子であることを表す。なおDn/Dwは、例えば、1以下であることが好ましく、0.9以下であってもよい。
粒子径は、コールターカウンター法により測定することができ、例えばコールター原理を使用した精密粒度分布測定装置(例えば、ベックマン・コールター社製の「コールターマルチサイザーIII型」)により測定できる。測定された粒子径について体積、個数、質量を基準とした粒子径分布をもとめ、各粒子径分布における平均値をとることで、粒子径は体積平均粒子径(Dv)と数平均粒子径(Dn)、質量平均粒子径(Dw)を算出することができる。また、体積基準の粒子径の変動係数(CV値)は、下記式に基づいて算出できる。
体積基準の粒子径の変動係数(%)=(体積平均粒子径(Dv)の標準偏差σ/体積平均粒子径(Dv))×100
また、コールターカウンター法により測定される粒子径分布は、単峰性であることが好ましい。
有機重合体粒子の体積平均粒子径と表面層の平均厚みとの差は、0.5μm以上であることが好ましく、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは2μm以上であり、10μm以下であることが好ましく、より好ましくは7μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。
有機重合体粒子の含水率は、3質量%以下であることが好ましい。含水率は、カールフィッシャー法により測定できる。
有機重合体粒子は、(メタ)アクリル系重合体及びスチレン系重合体から選ばれる1種以上を含むものであることが好ましく、(メタ)アクリル系重合体を含むものであることが好ましい。
前記(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル系モノマーの単独重合体であってもよく共重合体であってもよく、さらには(メタ)アクリル系モノマー以外のモノマーとの共重合体であってもよい。また前記スチレン系重合体は、スチレン系モノマーの単独重合体であってもよく共重合体であってもよく、さらにはスチレン系モノマー以外のモノマーとの共重合体であってもよい。なお(メタ)アクリル系モノマーとスチレン系モノマーの共重合体については、その割合(重量%)が高い方に基づいて、(メタ)アクリル系重合体かスチレン系重合体かを決定する。
前記(メタ)アクリル系重合体は、(メタ)アクリル系モノマーに由来する単位を、好ましくは50質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上含み、前記スチレン系重合体は、スチレン系モノマーに由来する単位を、好ましくは50質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上含む。
前記(メタ)アクリル系モノマーとしては、1種又は2種以上を使用でき、非架橋性(メタ)アクリル系モノマーであっても、架橋性(メタ)アクリル系モノマーであってもよい。非架橋性(メタ)アクリル系モノマーとしては、(メタ)アクリル酸;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のモノアルキル(メタ)アクリレート系モノマー;テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のモノ環状エーテル含有アクリレート系モノマー;等が挙げられる。
架橋性(メタ)アクリル系モノマーは、2個以上の重合性官能基を有する(メタ)アクリル系モノマーであればよく、このような重合性官能基としては、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられ、(メタ)アクリロイル基が好ましい。2官能の架橋性(メタ)アクリル系モノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等のアルカンジオールジ(メタ)アクリレート;1,3−ブチレンジ(メタ)アクリレート等のアルケンジ(メタ)アクリレート;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート;等が挙げられる。ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートのエチレングリコール単位の繰り返し数は、取り扱い性及び疎水性の観点から少ない方が好ましく、例えば2〜150であることが好ましく、より好ましくは2〜23、さらに好ましくは2〜5、最も好ましくは2または3である。3官能以上の架橋性(メタ)アクリル系モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の3官能(メタ)アクリレート系モノマー;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の4官能(メタ)アクリル系モノマー;ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の6官能(メタ)アクリル系モノマー等が挙げられる。
(メタ)アクリル系モノマーとしては、モノアルキル(メタ)アクリレート系モノマー及び2〜6官能(メタ)アクリレート系モノマーが好ましく、モノアルキル(メタ)アクリレート系モノマー及び2〜3官能(メタ)アクリレート系モノマーが好ましく、モノアルキル(メタ)アクリレート系モノマー、アルカンジオールジ(メタ)アクリレート及び3官能(メタ)アクリレート系モノマーが好ましい。粒子の形成が容易である観点からは、(メタ)アクリル系モノマーとしてメチル(メタ)アクリレートを含むことが特に好ましい。
スチレン系モノマーとしては、1種又は2種以上を使用でき、非架橋性スチレン系モノマーであっても架橋性スチレン系モノマーであってもよい。非架橋性スチレン系モノマーとしては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−フェニルスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、エチルビニルベンゼン等が挙げられる。また、架橋性スチレン系モノマーは、2個以上の重合性官能基を有するスチレン系モノマーであればよく、このような重合性官能基としては、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等が挙げられ、ビニル基が好ましい。架橋性スチレン系モノマーとしては、m−ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、および、これらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物等が挙げられる。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、m−及び/又はp−ジビニルベンゼンが好ましい。
さらに前記有機重合体粒子は、上述した様に、(メタ)アクリル系モノマーやスチレン系モノマーなどと共重合可能なその他のモノマーに由来する単位を含んでいてもよい。その他のモノマーとしては、N,N−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルサルファイド、ジビニルスルホン酸等の架橋剤、ポリブタジエンおよび特公昭57−56507号公報、特開昭59−221304号公報、特開昭59−221305号公報、特開昭59−221306号公報、特開昭59−221307号公報等に記載される反応性重合体等が挙げられる。その他のモノマーに由来する単位は、有機重合体粒子中、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは2質量%以下である。
有機重合体粒子には、架橋性モノマーに由来する単位が含まれていることが好ましい。架橋性モノマーは、2個以上の重合性官能基を有するモノマーであり、架橋性モノマーが含まれていることで、有機重合体粒子の機械的特性を調整することが容易となる。架橋性モノマー(好ましくは、架橋性(メタ)アクリル系モノマー及び/又は架橋性スチレン系モノマー)に由来する単位は、有機重合体粒子中、5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上であり、35質量%以下であることが好ましく、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは25質量%以下である。
有機重合体粒子は、基材フィルム層と表面層とを有する積層樹脂フィルムの表面層に添加してアンチブロッキング剤として用いられ、粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上であるものの個数割合が有機重合体粒子全体の35%以上であり、粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上であるものの個数割合が有機重合体粒子全体の10%以下である。このため、フィルムの摩擦低減とフィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立することが可能であり、各種フィルム用のアンチブロッキング剤、滑剤等として好適に用いられる。
2.有機重合体粒子の製造方法
上記有機重合体粒子は、モノマーを分散安定剤の存在下で懸濁重合することにより製造できる。
懸濁重合の際には、まず、モノマーを分散安定剤の存在下で溶媒と分散、懸濁させることによりモノマー懸濁液を調製する。得られたモノマー懸濁液中のモノマーを重合させることで、有機重合体粒子の懸濁液を得ることができる。
前記モノマーとしては、上記(メタ)アクリル系モノマー及びスチレン系モノマーから選ばれる1種以上を含むことが好ましく、上記その他のモノマーを含んでいてもよい。
前記分散安定剤としては、有機系分散安定剤、無機系分散安定剤のいずれでもよい。有機系分散安定剤としては、水溶性高分子、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、アルギン酸塩、ゼイン、カゼイン等が挙げられる。無機系分散安定剤としては、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、タルク、粘土、ケイソウ土、ベントナイト、水酸化チタン、水酸化トリウム、金属酸化物粉末等が挙げられる。
前記水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール、ゼラチン、トラガント、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子等が挙げられる。
前記アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリウム等の脂肪酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステルエステル塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;アルキルナフタレンスルホン酸塩;アルカンスルホン酸塩;ジアルキルスルホコハク酸塩;アルキルリン酸エステル塩;ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物;ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩;ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンフェニルエーテル硫酸エステル塩等のポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸エステル塩;ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等のポリオキシアルキレンアルキル硫酸エステル塩;等が挙げられる。
前記カチオン性界面活性剤としては、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩;ラウリルトリメチルアルキルアンモニウムクロリド等の4級アンモニウム塩等が例示できる。
前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロックコポリマー等が挙げられる。
両性イオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキシド等が挙げられる。
中でも、重合安定性、懸濁安定性が良好である観点から、分散安定剤としてはアニオン性界面活性剤が好ましく、ポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸塩がより好ましい。
本工程において、分散安定剤は、モノマーの全量100質量部に対し、0.1質量部以上であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上であり、5質量部以下であることが好ましく、より好ましくは3質量部以下、さらに好ましくは2質量部以下である。
前記溶媒としては、水系溶媒が好ましい。水系溶媒は、水単独であってもよく、水と非水溶媒との組み合わせであってもよい。懸濁安定性の観点から、十分量の水を含むことが好ましい。水は、水系溶媒100質量部中、例えば、80質量部以上、好ましくは90質量部以上、さらに好ましくは95質量部以上、特に好ましくは99質量部以上である。
前記非水溶媒としては、水溶性有機溶媒が好ましい。非水溶媒(特に水溶性有機溶媒)を使用することにより、得られる粒子の粒子径を制御することができる。前記水溶性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、2−メチルプロピルアルコール、2−メチル−2−プロパノール等のアルコール溶媒;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶媒;酢酸エチル等のエステル溶媒;ジオキサン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル溶媒;等が挙げられる。
モノマー懸濁液中、溶媒は、固形分(モノマー懸濁液から溶媒を除いた成分)100質量部に対して、100質量部以上であることが好ましく、より好ましくは120質量部以上、さらに好ましくは135質量部以上であり、1000質量部以下であることが好ましく、より好ましくは700質量部以下、さらに好ましくは500質量部以下である。溶媒は、分散・懸濁の前に一度に混合してもよく、分散・懸濁の前後に分けて混合してもよい。
懸濁重合の際に用いる重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が好ましい。ラジカル重合開始剤としては熱重合開始剤が好ましく、例えば過酸化物系重合開始剤、アゾ化合物系重合開始剤が挙げられ、過酸化物系重合開始剤が好ましい。過酸化物系重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、オルトクロロベンゾイルパーオキサイド、o−メトキシベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネートなどのC(O)OOC(O)構造を有する過酸化物、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(商品名:パーヘキシルO(登録商標))、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン(商品名:パーヘキサHC(登録商標))などのCOOC構造を有する過酸化物、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイドなどのCOOH構造を有する過酸化物、メチルエチルケトンパーオキサイドなどの二量化ケトン型酸化物、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド等が挙げられる。また、アゾ化合物系重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,3−ジメチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,3,3−トリメチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−イソプロピルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリン酸)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート等が挙げられる。
重合開始剤は、10時間半減期温度が40〜90℃、好ましくは40〜80℃、より好ましくは50〜70℃の範囲にあるものが好ましい。重合開始剤の10時間半減期温度がこの範囲にあれば、重合反応の制御が容易であるとともに、昇温による重合開始剤の除去が容易となる。このような重合開始剤としては、例えば、ラウリルパーオキサイド(10時間半減期温度61.6℃)が具体例として挙げられる。
重合開始剤は、モノマーの合計100質量部に対して、2.5質量部以下であることが好ましく、より好ましくは2質量部以下、さらに好ましくは1.5質量部以下であり、0.1質量部以上であることが好ましく、より好ましくは0.3質量部以上、さらに好ましくは0.5質量部以上である。
懸濁重合の際には、酸化防止剤を共存させてもよい。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、チオール化合物、リン系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤、ヒドロキシアミン系酸化防止剤、ビタミンE系酸化防止剤等が挙げられ、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましい。
前記ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、具体的には、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:Irganox(登録商標)1010)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−1−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N’−へキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ,C7−C9側鎖アルキルエステル、3,3’,3”,5,5’,5”−ヘキサ−tert−ブチル−a,a’,a”−(メシチレン−2,4,6−トリル)トリ−p−クレゾール、カルシウムジエチルビス[[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスホネート]、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、1,3,5−トリス[(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−キシリル)メチル]−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、N−フェニルベンゼンアミンと2,4,4−トリメチルベンゼンとの反応生成物、ジエチル[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスホネート、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、オクタデシル−3−(3,5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2’,3−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]プロピオノヒドラジド等;が挙げられる。
酸化防止剤は、モノマーの合計100質量部に対して、例えば、0.2質量部以上、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは0.4質量部以上であり、例えば、5質量部以下、好ましくは3質量部以下、より好ましくは2質量部以下にしてもよい。
モノマー、分散安定剤、溶媒、重合開始剤、酸化防止剤等の添加順序は特に限定されないが、例えば、まず溶媒と分散安定剤とを混合し、次いでモノマーと重合開始剤と酸化防止剤とを混合することが好ましい。また、予めモノマーに重合開始剤と酸化防止剤を溶解させておくことが好ましい。
モノマー、重合開始剤、酸化防止剤、溶媒、分散安定剤等を分散、懸濁する際には、乳化分散装置を用いることができる。乳化分散装置としては、例えば、マイルダー((株)荏原製作所製)、T.K.ホモミクサー(プライミクス(株)製)等の高速せん断タービン型分散機;ピストン型高圧式均質化機(ゴーリン製)、マイクロフルイダイザー(マイクロフルイディックス(株)製)等の高圧ジェットホモジナイザー;超音波ホモジナイザー((株)日本精機製作所製)等の超音波式乳化分散機;アトライター(三井鉱山(株)製)等の媒体撹拌分散機;コロイドミル((株)日本精機製作所製)等の強制間隙通過型分散機等を用いることができる。なお、上記分散、懸濁の前に、通常のパドル翼等で予備撹拌しておいてもよい。
上記分散、懸濁の際の撹拌速度は、粒子径を制御する観点から、例えば、T.K.ホモミクサー MARK II model 2.5(プライミクス(株)製)を用いる場合においては3000rpm以上が好ましく、4000rpm以上がより好ましい。撹拌時間は、粒子径を制御する観点から、上記T.K.ホモミクサー MARK II model 2.5を用いる場合においては5〜50分であることが好ましい。また、撹拌時間が前記範囲にあると、液温の上昇を防ぐことができ、重合反応の制御が容易となる。
重合温度は、40〜100℃が好ましく、50〜90℃がより好ましい。重合温度は、用いる重合開始剤の種類によって適宜調整でき、例えば、用いる重合開始剤の10時間半減期温度より2〜4℃高い温度とすることが好ましい。10時間半減期温度は、重合開始剤の分解の目安となる温度であるが、重合温度が前記範囲にあると、重合開始剤の分解が適度に進行し、得られる粒子における重合開始剤の残存量が低減されると同時に、重合安定性も良好である。特に使用する重合開始剤がラウリルパーオキサイド(10時間半減期温度61.6℃)の場合、重合温度は64〜66℃とすることが好ましい。
また、重合時間は、5〜600分であることが好ましく、10〜300分であることがより好ましい。重合時間が前記範囲にあると、重合度を適度に高め、粒子の機械的特性を向上できる。重合雰囲気は、窒素雰囲気、希ガス雰囲気等の不活性雰囲気であることが好ましい。
得られた有機重合体粒子の懸濁液を50℃以下に冷却し、固液分離することにより、有機重合体粒子を回収する。固液分離の方法としては、濾過、遠心分離、それらの組み合わせから最適な方法を選択でき、必要に応じて凝集剤を用いてもよい。
得られた有機重合体粒子は、乾燥させておくことが好ましい。乾燥温度は、60℃以上であることが好ましく、より好ましくは70℃以上であり、90℃以下であることが好ましい。乾燥時間は10時間以上、20時間以下が好ましく、12時間以上、18時間以下がより好ましい。乾燥時間が長いほど、乾燥しやすくなり、乾燥時間が短いほど、粒子の着色を抑制できる。
さらに、乾燥後の有機重合体粒子は、必要に応じて、解砕してもよい。解砕は、10〜40℃で行うことが好ましく、粉砕圧は0.1〜0.5MPaであることが好ましい。
有機重合体粒子の粒子径を制御するため、必要に応じて分級をしてもよい。分級としては、湿式分級、乾式分級のどちらでも使用でき、乾式分級が好ましい。湿式分級については例えば、重合後の重合液を金属製のメッシュを通すことなどにより可能であり、乾式分級は、重合後、さらに乾燥、粉砕した後の粒子を、適切な分級装置(例えば気流式分級装置)を使用して行うことができる。
3.マスターバッチ
有機重合体粒子は、フィルムの摩擦低減とフィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立可能であって、樹脂用添加剤として有用であり、該有機重合体粒子と樹脂とを含むマスターバッチを調製してもよい。有機重合体粒子をマスターバッチに加工することで、得られる樹脂組成物や樹脂フィルム(特に表面層)中における有機重合体粒子の配合量の調整が容易となり、有機重合体粒子の分散状態をより均一にして、有機重合体粒子の偏析を抑制することができる。
マスターバッチに用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂に分類される樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂;ポリオレフィン樹脂;ポリアミド樹脂;ポリウレタン樹脂;(メタ)アクリル樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリスチレン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリオレフィン樹脂が好ましい。前記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルペンテン)等が挙げられ、ポリプロピレンが好ましい。ポリプロピレン樹脂には主に、ポリプロピレンのみからなるホモポリマー、ポリプロピレン(好ましくは95質量%以上)と少量(好ましくは5質量%以下)のエチレンを共重合させたランダムポリマーがある。本明細書においてポリプロピレン樹脂という場合、この2種類、もしくはその他プロピレン等と共重合させて物性を改良したポリプロピレン樹脂全般を示すこととする。中でも、プロピレンに由来する単位の割合が好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上であるポリプロピレン樹脂が好ましい。
樹脂は、マスターバッチ中、50質量%以上であることが好ましく、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは85質量%以上であり、99質量%以下であることが好ましく、より好ましくは95質量%以下である。
マスターバッチにおける有機重合体粒子の含有量は、マスターバッチ100質量部中、0.1質量部以上が好ましく、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上であり、100質量部以下が好ましく、より好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは20質量部以下、一層好ましくは15質量部以下である。
前記マスターバッチは、さらに酸化防止剤を含んでいることが好ましい。酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、チオール化合物、リン系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤、ヒドロキシアミン系酸化防止剤、ビタミンE系酸化防止剤等が挙げられ、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、上記した範囲から選択することができる。
リン系酸化防止剤としては、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイト、トリス[2−[[2,4,8,10−テトラ−tert−ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェフィン−6−イル]オキシ]エチル]アミン、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジフォスファイト、ビス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスフォナイト等;が挙げられる。
特に、ヒンダードフェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤の合計は、酸化防止剤中80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、特に好ましくは98質量%以上である。また、ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、酸化防止剤中20〜80質量%が好ましく、より好ましくは30〜70質量%、さらに好ましくは40〜60質量%である。
さらに酸化防止剤は、マスターバッチ中の樹脂100質量部に対して0.1質量部以上であることが好ましく、より好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは0.8質量部以上であり、7質量部以下であることが好ましく、より好ましくは4質量部以下、さらに好ましくは2質量部以下、特に好ましくは1.5質量部以下である。
マスターバッチを調製する方法としては、例えば、樹脂を合成する重合段階に重合体粒子を添加混合する方法;重合後の樹脂に対してエクストルーダー等を用いて溶融混合する方法;樹脂を溶剤に溶解した状態で重合体粒子を添加混合する方法;等が挙げられる。これらの中でも、有機重合体粒子が高濃度に分散含有された樹脂組成物を製造しやすいため、溶融混合する方法が好ましい。
調製されたマスターバッチは、通常、粉末状あるいはペレット状に加工される。
4.積層樹脂フィルム及び樹脂組成物
積層樹脂フィルムは、基材フィルム層と有機重合体粒子を含む表面層とから構成される。有機重合体粒子を用いることで、フィルムの摩擦低減とフィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立可能な積層樹脂フィルムを得ることができる。
前記積層樹脂フィルムは、少なくとも一層の表面層を有することが好ましく、二層の表面層が基材フィルム層の両面に一層ずつ積層されていることがより好ましい。
基材フィルム層及び表面層に用いる樹脂(マトリックス樹脂)は、前記マスターバッチに用いる樹脂として例示した範囲から選択される。また、基材フィルム層及び表面層に用いるマトリックス樹脂は、互いに同じであっても異なっていてもよく、同じであることが好ましい。マスターバッチに加工してから積層樹脂フィルムを製造する場合、マトリックス樹脂は、マスターバッチに用いる樹脂と同じであっても異なっていてもよい。基材フィルム層には、有機重合体粒子が含まれていても、含まれていなくてもよい。
特に、生産性、加工性の観点から、基材フィルム層及び表面層(マトリックス樹脂層)は、ポリオレフィン樹脂層であることが好ましく、より好ましくはポリプロピレン樹脂層であり、さらに好ましくはプロピレンに由来する単位が好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上のポリプロピレン樹脂層であり、特に好ましくはポリプロピレンのみからなるホモポリマー層である。
前記積層樹脂フィルムにおいて、表面層の平均厚みは0.2μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、10μm以下であることが好ましく、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下である。
積層樹脂フィルムにおいて、基材フィルム層の平均厚みと表面層の平均厚みの比率(基材フィルム層厚み/表面層厚み)は、2以上であることが好ましく、より好ましくは10以上、さらに好ましくは15以上であり、50以下であることが好ましく、より好ましくは30以下、さらに好ましくは20以下である。
基材フィルム層と表面層を積層した積層樹脂フィルム(未延伸の積層樹脂フィルムと延伸後の積層樹脂フィルムのいずれも含む)の平均厚みは、5μm以上であることが好ましく、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは15μm以上であり、1mm以下であることが好ましく、より好ましくは500μm以下であり、さらに好ましくは400μm以下である。積層樹脂フィルムの平均厚みは、マイクロメータにより測定することができる。
また、有機重合体粒子を用いた積層樹脂フィルムでは、有機重合体粒子の脱落が抑制されている。積層樹脂フィルムからの粒子の脱落量は、脱落粒子数と脱落粒子の平均体積との積とから定量的に評価可能であり、例えば、以下の式に基づいて算出できる。ただしrkは、以下の粒子脱落試験において、積層樹脂フィルムから脱落した有機重合体粒子(k)の粒子半径を表し、nは粒子半径を測定した脱落粒子の数であって300以上とする。
[粒子脱落試験]
底面幅63.5mm、底面長さ63.5mm、重さ200gのおもりに積層樹脂フィルムを固定し、上面に積層樹脂フィルムを固定した測定台の上に、積層樹脂フィルムの表面層同士が接触するように前記ポリプロピレンフィルムを固定したおもりを置く。その後、おもりを150mm/分の速度で同じ向きに繰り返して滑らせる。おもりを20回滑らせた領域を測定領域とする。
また、前記積層樹脂フィルムの表面1mm2あたりの脱落粒子数は、以下の摩擦試験後の積層樹脂フィルムを拡大倍率500倍の走査型電子顕微鏡で観察した場合において、270μm×200μmの領域に含まれる粒子脱落痕の数を数え、25領域についてその粒子脱落痕の数を平均して得られた値とする。前記有機重合体粒子の粒子脱落痕は、図2に示す様に有機重合体粒子に由来する突起と区別可能である。
[摩擦試験]
底面幅63.5mm、底面長さ63.5mm、重さ200gのおもりに積層樹脂フィルムを固定し、上面に積層樹脂フィルムを固定した測定台の上に、積層樹脂フィルムの表面層同士が接触するように前記積層樹脂フィルムを固定したおもりを置く。その後、おもりを150mm/分の速度で同じ向きに滑らせる。おもりを20回滑らせた領域を測定領域とする。
なお積層樹脂フィルムの両面で結晶成長の度合いに差があり、平滑さが異なる場合、摩擦試験には、結晶成長が少ない(より平滑な)面を使用する。
積層樹脂フィルムの、有機重合体粒子を含む表面層の表面1mm2あたりの脱落粒子体積は、2000μm3/mm2以下であることが好ましく、より好ましくは1800μm3/mm2以下、さらに好ましくは1600μm3/mm2以下であり、500μm3/mm2以上であることも許容される。
また、積層樹脂フィルムの、有機重合体粒子を含む表面層の動摩擦係数μkは、0.2以下であることが好ましく、より好ましくは0.15以下、さらに好ましくは0.12以下であり、例えば0.01以上であってもよい。
また、有機重合体粒子の体積平均粒子径と、積層樹脂フィルムの表面層の平均厚みとの比率(有機重合体粒子の体積平均粒子径/表面層厚み)は、1.5以上であることが好ましく、より好ましくは2以上、さらに好ましくは2.5以上であり、10以下であることが好ましく、より好ましくは7以下、さらに好ましくは5.5以下である。
前記積層樹脂フィルムを製造する際には、有機重合体粒子を直接、あるいは前記マスターバッチに加工した後、上記割合となるように樹脂と混合(好ましくは溶融混合)しマスターバッチを希釈して表面層用の樹脂組成物とし、この表面層用樹脂組成物を基材フィルム層用の樹脂と共に成形することで積層樹脂フィルムを製造することができる。樹脂組成物を成形する際には、樹脂組成物を溶融押出して未延伸フィルム(キャストフィルム)とし、さらにこの未延伸フィルム(キャストフィルム)を延伸して延伸フィルムとすることが好ましい。
マスターバッチを用いる場合、希釈に用いられる樹脂は、マスターバッチ1質量部に対して、2質量部以上、200質量部以下となることが好ましく、より好ましくは3質量部以上、150質量部以下、さらに好ましくは5質量部以上、100質量部以下である。
有機重合体粒子と樹脂とを混合し、樹脂組成物を成形する方法としては、Tダイ法等の溶融押出成形法が好ましい。表面層と基材フィルム層とを積層して積層樹脂フィルムを製造する場合には、共押出すればよい。この際、溶融温度は、180〜240℃が好ましく、200〜220℃がより好ましい。
未延伸の積層樹脂フィルムの平均厚みは、例えば、100μm以上、1mm以下であることが好ましく、より好ましくは200μm以上、500μm以下、さらに好ましくは250μm以上、400μm以下である。
また、未延伸フィルム(キャストフィルム)を延伸する際の延伸軸は、一軸でも二軸でもよく、二軸が好ましい。二軸延伸する場合、逐次二軸延伸してもよく、同時二軸延伸してもよい。延伸倍率は、縦軸、横軸とも1〜5倍が好ましく、2〜4倍がより好ましい。
延伸後の積層樹脂フィルムの平均厚みは、5μm以上であることが好ましく、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは15μm以上であり、100μm以下であることが好ましく、より好ましくは50μm以下であり、さらに好ましくは30μm以下である。
本発明の積層樹脂フィルムは、基材フィルム層と表面層とを有し、前記表面層にアンチブロッキング剤としての有機重合体粒子が含まれ、粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の35%以上であり、粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上である有機重合体粒子の個数割合が有機重合体粒子全体の10%以下である。したがって、積層樹脂フィルムは、適切にアンチブロッキングされている。また、前記積層樹脂フィルムは、一般包装資材、食品包装フィルム等の食品包装資材、或いは、医薬品包装フィルム等の医薬品包装資材として好適に用いられる。
本願は、2016年8月10日に出願された日本国特許出願第2016−158146号に基づく優先権の利益を主張するものである。2016年8月10日に出願された日本国特許出願第2016−158146号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、以下においては、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。
各種測定及び評価は以下の方法に従って行った。
体積平均粒子径、個数平均粒子径、質量平均粒子径、粒子径の変動係数(体積基準)、粒子の個数割合の測定
有機重合体粒子0.1gを、界面活性剤(「ネオぺレックス(登録商標)G15」、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、花王(株)製)0.5gに分散して分散粘性液とし、次に前記分散粘性液に脱イオン水15gを加えたのちに超音波をあて、粒子が分散している状態の有機重合体粒子分散液を調製した。この有機重合体粒子分散液について、精密粒度分布測定装置(ベックマン・コールター(株)製の「コールターマルチサイザーIII」、アパーチャ50μm)を使用して、100,000個の粒子の粒子径を測定し、平均粒子径(体積基準、個数基準、質量基準)および粒子径の変動係数(体積基準)を求めた。
粒子径の変動係数(体積基準)(%)=(σ/d50)×100
ここで、σは粒子径の標準偏差、d50は、体積基準の平均粒子径を表す。
さらに、粒子径を測定した100,000個の粒子について、粒子径が2μm以上の粒子の個数、及び粒子径が4μm以上の粒子の個数を測定し、それぞれ全測定粒子数(100,000)で除した後100を掛け、個数割合として算出した。粒子径は1μmから30μmの範囲で測定を行った。
摩擦係数(COF)の測定
二軸延伸後の積層樹脂フィルム(BOPP)のより平滑な面側を測定面とし、摩擦係数測定装置として島津製オートグラフAG−Xを使用した。摩擦係数測定用の治具として、ロードセル容量50N、専用の摩擦係数測定台(幅200mm×長さ355mm)、移動おもり(寸法 幅68.5mm×長さ63.5mm×厚さ6.4mm、質量 200g)を使用した。
二軸延伸後の積層樹脂フィルムを2枚(1組)用意し、周辺部をカットしてそれぞれ12cm×18cm、及び12cm×12cmのフィルムを切り出した。12cm×18cmの切り出しフィルムを、摩擦抵抗測定面となるロール面を上側にして測定台にセットし、試料の四隅をセロハンテープで留めて固定した。12cm×12cmの切り出しフィルムは、そのロール面側が外側にくるようにしつつ前記移動おもりをくるみ、セロハンテープでおもりに固定した。
試料(フィルム)でくるまれた移動おもりを測定台上の試料(フィルム)の上に乗せ、クロスヘッドを用いて前記移動おもりを同じ向きに繰り返して滑らせ(速度150mm/分、一回当たりの走行距離100mm)、この間の摩擦によって生じる走行抵抗を測定した。おもりの移動開始点からの距離が30mmから90mmとなる範囲であって走行抵抗が均整になる箇所での抵抗(動摩擦抵抗)から動摩擦係数を求めた。
動摩擦係数(μ)=移動おもり走行時の平均引張試験力/(移動おもり質量×重力加速度)
おもりを4回走行させ、各回での動摩擦係数の値を平均して、フィルムの動摩擦係数とした。
動摩擦係数が0.2以下の場合を○、0.2を超える場合を×として判定した。
脱落粒子体積の測定
走行回数を20回とする以外は、前記動摩擦係数の測定と同様にして、フィルムでくるまれたおもりを測定台に固定したフィルム上で走行させた。その後、移動おもりに固定した試料(フィルム)の摩擦面と測定台にセットした試料(フィルム)の摩擦面に付着した脱落粒子をメタノールで洗い流し、メタノールを濃縮、乾固することでメタノール中の脱落粒子を回収した。回収した脱落粒子をSEM(走査型電子顕微鏡、VK−8500(キーエンス(株)製)により観察を行い、観察された粒子の粒子径をノギスを用いて測定した。測定数値の信頼性を確保するため300個以上の粒子を測定した。測定した粒子径に基づいて脱落粒子1個あたりの粒子体積((4/3)×粒子半径3)と、その平均値を求めた。
SEM測定による脱落粒子数の測定
メタノール洗浄し脱落粒子を回収した後のフィルム(測定台側)を乾燥させた後、フィルム表面をSEMにより観察した(加速電圧5kV、二次電子像)。観察倍率を500倍とし、1視野で270μm×200μmの領域を同じ場所が重ならないように観察場所を移動させながら、25視野撮影し、各撮影画像に含まれる粒子数(有機重合体粒子に由来する突起の数)と脱落数(粒子脱落痕)をそれぞれ数え、測定した視野面積で除して、積層樹脂フィルムの表面1mm2あたりの脱落粒子数を求めた。脱落した粒子の個数は、SEM画像での脱落の痕跡に基づいて容易にカウント出来る(図2)。
求めた脱落粒子数から、下記式に基づいて積層樹脂フィルムの表面1mm2あたりの脱落粒子体積を算出した。ただし、nは粒子径を測定した粒子の個数を表し、rkは、各粒子の粒子半径を表す。
脱落粒子体積が2000μm3/mm2以下の場合を○、2000μm3/mm2を超える場合を×として判定した。
実施例1
有機重合体粒子の作製
撹拌機、不活性ガス導入管、還流冷却器および温度計を備えたフラスコに、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩(商品名「ハイテノール(登録商標)NF−08」、第一工業製薬(株)製)3.6部を溶解した脱イオン水523部を仕込んだ。そこへ予め調製しておいたモノマーとしてのメタクリル酸メチル324部、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPTMA)36部、重合開始剤としてのラウリルパーオキシド(LPO)3.6部(モノマー質量に対し1質量%)及び酸化防止剤としてのヒンダードフェノール系酸化防止剤(BASFジャパン製、商品名「Irganox(登録商標)1010」、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート])1.8部(モノマーに対して0.5質量%)の混合液を仕込み、T.K.ホモジナイザー(特殊機化工業(株)製)により5000rpmで10分間撹拌して均一なモノマー懸濁液とした。
モノマー懸濁液に脱イオン水を900部追加し、次いで窒素ガスを吹き込みながら反応溶液が65℃になるまで加熱し、65℃で反応容器を保温し、自己発熱により温度上昇が75℃を超えピークに達した時を反応開始とした。この温度で1.5時間撹拌を続けた後、重合液をさらに85℃まで昇温させて2時間撹拌して重合反応を完了させた。その後、反応液(懸濁液)を冷却し、濾過して重合生成物を濾取した。これを熱風乾燥機(ヤマト科学(株)製)で85℃ 15時間以上乾燥して有機重合体粒子を得た。
得られた乾燥有機重合体粒子は乾燥により凝集していたので、スーパージェットミルSJ−500(日清エンジニアリング(株)製)を使用し常温下で粉砕圧0.3MPaにて粉砕した。さらに粉砕した粒子から粗大粒子を除去するためTC−15(日清エンジニアリング(株)製)を用いて分級処理を行った。
分級条件は、回転数10000rpm、風量3m3/minに設定し、粗大粒子を除去した微粉をサイクロン捕集した。
フィルムの作製
得られた有機重合体粒子10部と、ポリプロピレンペレット(ノバテック(登録商標)FY4 日本ポリプロ(株)製)90部と、酸化防止剤としてのIrganox(登録商標)1010の0.5部と、Irgafos168の0.5部とを、同方向回転二軸混練押出機((HK−25D)(株)パーカーコーポレーション製)を用いて212℃で溶融混練し、水冷しストランドを得た。適宜切断することで有機重合体粒子を10%含むポリプロピレンマスターバッチを作製した。
得られたポリプロピレンマスターバッチとポリプロピレンペレットを用いて2種3層のキャストフィルムを作製した。基材フィルム層の両面に表面層を積層する構成を採用した。フィルムの作製にはTダイ押出成形機((株)創研製)を用いた。2層の表面層には有機重合体粒子を10%含むマスターバッチ1部と、ポリプロピレンペレット9部とを使用し、基材フィルム層にはポリプロピレンペレットのみを180部使用した。キャストフィルムにおいて、2層の表面層の平均厚みはいずれも16μm、基材フィルム層の平均厚みが288μmであり、2層の表面層と基材フィルム層との合計平均厚みは320μmであった。
得られたキャストフィルムを縦×横=9×9cmにカットし、同時2軸延伸機(東洋精機(株)製)を用い、165℃の加熱条件で延伸倍率を縦3倍、横3倍の設定として同時二軸延伸を行った。得られたフィルムの大きさは22cm×22cmであった。なお、延伸後のフィルムは中心部分の厚みが平均20μmであるが、フィルム端部分は100μm程度であり、中心部分12cm×12〜18cm部分が主にフィルム全体の平均厚みが約20μmとなった。この中心部分を各種試験に供した。得られた二軸延伸フィルムにおいて、2層の表面層の平均厚みはいずれも1μm、基材フィルム層の平均厚みは18μmであった。
フィルム全体の平均厚みは、切り出したフィルムの中心部分(10cm×10cm)をさらに切り出し、切り出したフィルムの厚みをマイクロメータ(型式:MDC−25M、(株)ミツトヨ製)で3回以上測定し、その平均値をとることによって算出した。また、前記表面層の平均厚みは、エポキシ樹脂にフィルムを包埋してフィルム断面が表面に出るように研磨し、その断面をSEM(走査型電子顕微鏡)観察して、フィルムの幅を均等に3分割した位置で厚みを測定し、測定値を平均することによって算出した。
なお、Tダイ押出成形機から形成されるフィルムは、キャストフィルムを作製する際に巻き取って得られ、巻き取りロールに触れる側(ロール面)と、その反対側の面(エアー面)とでは、一般的にロール面側のほうが冷却速度が速い為にポリプロピレンの結晶成長が抑えられ、出来上がりのキャストフィルムの表面が平滑になる。他方、エアー面側はポリプロピレンの結晶成長が起きやすく、ロール面側と比較して微小な凹凸が存在する。
実施例2
実施例1において、微粉をサイクロン捕集する際のTC−15の条件を11000rpmの回転数、3m3/minの風量に変更した以外は実施例1と同様にして有機重合体粒子を作製し、さらに実施例1と同様にしてフィルムを作製した。
実施例3
実施例1において、モノマーとしてメタクリル酸メチル324部、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPTMA)36部を用いるかわりに、メタクリル酸メチル288部、エチレングリコールジメタクリレート72部を用い、T.K.ホモジナイザー(特殊機化工業(株)製)により5000rpmで10分間撹拌するかわりに5500rpm 40分間で撹拌し、TC−15によるサイクロン捕集を行わなかった以外は、実施例1と同様にして有機重合体粒子を作製し、さらに実施例1と同様にしてフィルムを作製した。
実施例4
実施例3において、T.K.ホモジナイザー(特殊機化工業(株)製)により5500rpmで40分間撹拌するかわりに、5700rpmで40分間撹拌したこと以外は実施例3と同様にして有機重合体粒子を作製し、さらに実施例1と同様にしてフィルムを作製した。
比較例1
実施例1において、TC−15によるサイクロン捕集を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして有機重合体粒子を作製し、さらに実施例1と同様にしてフィルムを作製した。
比較例2
比較例1において、T.K.ホモジナイザー(特殊機化工業(株)製)により5000rpmで10分間撹拌するかわりに、6000rpmで30分間撹拌したこと以外は比較例1と同様にして有機重合体粒子を作製し、さらに実施例1と同様にしてフィルムを作製した。
比較例3
実施例1において、サイクロン捕集の際のTC−15の条件を7000rpmの回転数、3m3/minの風量としたこと以外は実施例1と同様にして有機重合体粒子を作製し、さらに実施例1と同様にしてフィルムを作製した。
比較例4
実施例1において、モノマーとしてのメタクリル酸メチル324部、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPTMA)36部の代わりに、メタクリル酸メチル288部、エチレングリコールジメタクリレート72部を用い、T.K.ホモジナイザー(特殊機化工業(株)製)により5000rpmで10分間撹拌する代わりに5500rpmで23分間撹拌し、TC−15によるサイクロン捕集を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして有機重合体粒子を作製し、さらに実施例1と同様にしてフィルムを作製した。
得られた有機重合体粒子の平均粒子径、変動係数、平均粒子径比(Dn/Dw)、二軸延伸後の積層樹脂フィルムの表面層の平均厚みの2倍、3倍、4倍以上の有機重合体粒子の各個数割合、フィルムの動摩擦係数、摩擦試験後の脱落粒子体積を表1に示す。
表中、「MMA」はメチルメタクリレート、
「EGDMA」はエチレングリコールジメタクリレート、
「TMPTMA」はトリメチロールプロパントリメタクリレートをそれぞれ意味するものとする。
本発明の有機重合体粒子を含む積層樹脂フィルムによれば、フィルムの摩擦低減とフィルム表面からの粒子の脱落抑制とを両立可能である。したがって適切にアンチブロッキングされている。また、前記積層樹脂フィルムは、一般包装資材、食品包装フィルム等の食品包装資材、或いは、医薬品包装フィルム等の医薬品包装資材として好適に用いられる。
1 有機重合体粒子
2 表面層
3 基材フィルム層

Claims (9)

  1. 基材フィルム層と表面層とを有し、前記表面層にアンチブロッキング剤である有機重合体粒子が含まれ、
    粒子径が前記表面層の平均厚みの2倍以上である有機重合体粒子の個数割合が、有機重合体粒子全体の35%以上であり、
    粒子径が前記表面層の平均厚みの4倍以上である有機重合体粒子の個数割合が、有機重合体粒子全体の10%以下であることを特徴とする積層樹脂フィルム。
  2. 表面層を構成する全成分であって有機重合体粒子を含む全100質量%中の有機重合体粒子の添加量が0.01質量%以上、5質量%以下である請求項1に記載の積層樹脂フィルム。
  3. 前記有機重合体粒子の粒子径の変動係数が、体積基準で20%以上50%以下である請求項1又は2に記載の積層樹脂フィルム。
  4. 前記有機重合体粒子の体積平均粒子径が0.5μm以上、20μm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
  5. 前記表面層の平均厚みが0.2μm以上、10μm以下である請求項1〜4のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
  6. 前記有機重合体粒子の体積平均粒子径と前記表面層の平均厚みとの差が0.5μm以上である請求項1〜5のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
  7. 前記有機重合体粒子の粒子径分布が、コールターカウンター法による測定で単峰性を示す請求項1〜6のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
  8. 前記有機重合体粒子が、(メタ)アクリル系重合体及びスチレン系重合体から選ばれる1種以上を含む請求項1〜7のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
  9. 前記表面層がポリオレフィン樹脂層である請求項1〜8のいずれかに記載の積層樹脂フィルム。
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