TW201425406A - 薄膜之製造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一種能夠製造具有易撕裂性的薄膜之方法。本發明係提供一種薄膜之製造方法，其係含有使用擠製機將含有大於0質量%且60質量%以下的環狀烯烴樹脂、及非環狀烯烴樹脂之樹脂組成物成形的步驟之薄膜之製造方法；上述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度為40℃以上，從在上述成形步驟之上述擠製機的缸筒溫度減去上述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度後之值為140℃以下。
Description
本發明係有關於一種薄膜之製造方法。
近年來，從無障礙(barrier free)等的觀點，對於被使用作為包裝材等的材料之薄膜係要求具有用手等而容易撕裂的性質(以下，稱為「易撕裂性」)等。作為此種薄膜，例如，有提案揭示一種由含有具有特定玻璃轉移溫度的環狀烯烴樹脂之層等所構成之多層薄膜(專利文獻1及2等)。
[專利文獻1]日本特開2012-224071號公報
[專利文獻2]日本特開2012-236382號公報
但是針對先前的薄膜，本發明者等發現依照成形條件而有無法得到具有所需要的易撕裂性薄膜之可能性。
本發明係為了解決上述課題而進行，其目的係提供一種能夠製造具有易撕裂性的薄膜之方法。
本發明者等發現在使用擠製機將樹脂組成物成形
之薄膜之製造方法，藉由將樹脂組成物中之環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度、與擠製機的缸筒溫度之差設為預定值，能夠解決上述課題，而完成了本發明。具體而言，本發明係提供下述的事項。
(1)一種薄膜之製造方法，其係含有使用擠製機將含有大於0質量%且60質量%以下的環狀烯烴樹脂、及非環狀烯烴樹脂之樹脂組成物成形的步驟之薄膜之製造方法；上述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度為40℃以上，從在上述成形步驟之上述擠製機的缸筒溫度減去上述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度後之值為140℃以下。
(2)如(1)所述之薄膜之製造方法，其中上述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度為75℃以上。
(3)如(1)或(2)所述之薄膜之製造方法，其中上述非環狀烯烴樹脂係選自由低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯及聚丙烯所組成群組之1種以上。
(4)如(1)或(2)所述之薄膜之製造方法，其中上述環狀烯烴樹脂係在上述樹脂組成物中含有20質量%以下。
依照本發明，能夠提供一種能夠製造具有易撕裂性的薄膜之方法。
第1圖係顯示從本發明之製造方法所得到的薄膜的形狀之
一個例子之圖。
第2圖係顯示從本發明之製造方法所得到的薄膜的剖面之圖。
第3圖係顯示從本發明之製造方法所得到的薄膜的剖面之圖。
第4圖係顯示從本發明之製造方法所得到的薄膜產生易撕裂性之作用之圖。
以下，說明本發明的實施形態。又，本發明係不被以下的實施形態限定。
<樹脂組成物>
在本發明之樹脂組成物，係含有環狀烯烴樹脂及非環狀烯烴樹脂。依照本發明者等研討的結果，發現在含有環狀烯烴樹脂及非環狀烯烴樹脂的樹脂組成物之成形步驟，相對於環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度，擠製機的缸筒溫度太高時，(具體而言，係在成形步驟之從擠製機的缸筒溫度減去環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度後之值為大於140℃時)，所得到的薄膜之撕裂強度變高且易撕裂性差。認為這是因為在樹脂組成物中所含有的環狀烯烴樹脂及非環狀烯烴樹脂的固化速度、各樹脂的形狀之復原程度不同之緣故。為了針對此種情形詳細地進行研討，本發明者等係進行下述的研討。又，以下，將環狀烯烴樹脂亦稱為「COC」、將玻璃轉移溫度亦稱為「Tg」。
使用擠製機將含有20質量%的環狀烯烴共聚物(商品名「TOPAS 8007F-04」、Tg=78℃、Topas advanced Polymer
公司製)及80質量%直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)之樹脂組成物，製造在第1圖所顯示的形狀之薄膜，並且使用掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察其剖面。
又，為了清晰地觀察在所製造的薄膜之含有環狀烯烴樹脂之區域(以下，稱為「COC區域」)，係對薄膜的剖面，進行下述2種類的任一處理之後，SEM觀察薄膜的剖面。(處理1)環氧樹脂埋封薄膜之後，進行薄切片機切片。將SEM觀察該薄膜的剖面顯示在第2圖(A)。(處理2)將薄膜進行薄切片機切片之後，進行環氧樹脂埋封，使用四氫呋喃對薄膜的剖面施行蝕刻。藉由蝕刻，薄膜中的環狀烯烴樹脂脫落，能夠使COC區域空洞而可見化。將SEM觀察該薄膜的剖面顯示在第2圖(B)。
如第2圖(B)所示，從含有環狀烯烴樹脂及非環狀烯烴樹脂的樹脂組成物所得到的薄膜，具有COC區域散布在非環狀烯烴樹脂的基質中之構造。
在處理1，因為未進行蝕刻，薄膜中的環狀烯烴樹脂不會脫落，雖然無法觀察到在第2圖(B)所看到的大空洞，但能夠觀察到月牙形狀的小空洞(第3圖的箭號部)。又，第3圖係第2圖(A)的放大照片。
認為第3圖的空洞係藉由第4圖所顯示的作用而產生。亦即，在薄膜成形時，COC區域係藉由從擠製機的塑模垂伸而延伸之後，所成形的薄膜係被冷卻，藉由薄膜的溫度係接近環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度，COC區域的形狀係從被延伸的狀態邊復原邊固化。另一方面，在本發明之非環狀烯烴樹
脂(LLPDE等)的固化係因結晶化而產生時，相較於藉由溫度的降低(亦即，薄膜的溫度與環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度接近)而產生之COC區域的固化，此種固化係在時間上產生延遲。亦即，非環狀烯烴樹脂(LLPDE等)的固化與COC區域的固化係在時序上產生偏離。因此，在COC區域產生形狀復原、固化之期間，針對非環狀烯烴樹脂的基質，因垂伸所致之延伸係繼續。在非環狀烯烴樹脂的基質之延伸係繼續的期間，已固化的COC區域與非環狀烯烴樹脂的基質會產生剝離、界面(能夠以第3圖的箭號部所顯示的空洞之方式觀察到)。認為此種剝離和界面係帶來薄膜的撕裂強度降低(亦即提升易撕裂性)。
在本發明，使在成形步驟之擠製機的缸筒溫度，與樹脂組成物中之環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度之差在預定的範圍內(亦即，從在成形步驟之擠製機的缸筒溫度減去環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度後之值為140℃以下)。藉此，相較於非環狀烯烴樹脂的基質之固化，能夠使在從擠製機垂伸後的薄膜之COC區域的固化之時序提前，而能夠使COC區域與非環狀烯烴樹脂的基質之界面強度降低(依照情況，使COC區域與非環狀烯烴樹脂的基質之間產生剝離)，能夠帶來薄膜的撕裂強度之降低。
(環狀烯烴樹脂)
在本發明之環狀烯烴樹脂，係含有環狀烯烴成分作為共聚合成分，只要在主鏈含有環狀烯烴成分之聚烯烴樹脂時，就沒有特別限定。例如，作為在本發明之環狀烯烴樹脂，可舉出環狀烯烴的加成聚合物或其氫添加物、環狀烯烴與cc-烯烴的加
成共聚合物或其氫添加物等。又，亦可以是在該等的聚合物，將具有親水基的不飽和化合物進行接枝及/或共聚合而成者。作為在本發明之環狀烯烴樹脂，亦能夠使用市售的樹脂(TOPAS(註冊商標)(Topas Advanced Polymers公司製)等)。該等的環狀烯烴樹脂係可單獨，亦可組合複數種而使用。
在本發明之環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度(以下，亦稱為「Tg」)為40℃以上，而且，能夠以與在薄膜的成形步驟之擠製機的缸筒溫度的差為140℃以下的方式調整。環狀烯烴樹脂的Tg係能夠藉由依據JIS K7121且以升溫速度10℃/分鐘的條件進行測定來特定。使用2種以上的環狀烯烴樹脂時，環狀烯烴樹脂的Tg係能夠以各環狀烯烴樹脂的加權平均之方式進行特定。
因為容易將與擠製機的缸筒溫度之差調整在預定範圍內，環狀烯烴樹脂的Tg係以40℃以上為充分。環狀烯烴樹脂的Tg為75℃以上，較佳為75℃以上且150℃以下，更佳為75℃以上且120℃以下時，與擠製機的缸筒溫度的差變小，因為在所成形的薄膜，COC區域與非環狀烯烴樹脂的基質容易產生剝離和界面，能夠提供薄膜良好的易撕裂性，乃是較佳。
在樹脂組成物中，環狀烯烴樹脂係含有大於0質量%且60質量%以下。此種範圍時，在所成形的薄膜，能夠在非環狀烯烴樹脂的基質中形成COC區域。又，即便從防止破袋之觀點而確保薄膜韌性的想法，亦以60質量%以下為佳。環狀烯烴樹脂係在樹脂組成物中，可以含有50質量%以下，較佳為3質量%以上且45質量%以下，更佳為10質量%以上且40
質量%以下。而且，即便樹脂組成物中的環狀烯烴樹脂之含量為20質量%以下，亦能夠使其發揮充分的效果。
(非環狀烯烴樹脂)
在本發明之非環狀烯烴樹脂，係在所成形的薄膜作為基質樹脂之功能。作為在本發明之非環狀烯烴樹脂，可以是通常被使用作為薄膜的基質樹脂者，例如，可舉出聚乙烯、聚酯、環氧樹脂、聚醯胺、聚丙烯、聚乙烯醇、乙基乙烯醇、聚苯乙烯、氯乙烯、聚碳酸酯、丙烯酸樹脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚苯硫(polyphenylene sulfide)、聚甲基戊烯戊烯等的樹脂。
作為在本發明之非環狀烯烴樹脂，因為與COC區域容易產生剝離和界面，以聚乙烯樹脂為佳，聚乙烯樹脂之中，以使用選自由低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)、及聚丙烯(PP)所組成群組之1種以上為特佳。該等的非環狀烯烴樹脂係結晶性，而且相較於在本發明之環狀烯烴樹脂，在冷卻時之固化較慢。又，就容易對薄膜提供易撕裂性而言，以含有聚丙烯作為非環狀烯烴樹脂為較佳。
在本發明之非環狀烯烴樹脂的熔點，係例如可為60℃以上且230℃以下。又，在本發明之非環狀烯烴樹脂的成形溫度(例如，220℃)的黏度，係以60sec-1的剪切速度(shear rate)為300Pa．s以上且5000Pa．s以下。就容易成形成為薄膜而言，以此種非環狀烯烴樹脂為佳。
在本發明之樹脂組成物中，非環狀烯烴樹脂可含有40質量%以上，較佳為50質量%以上，而且為55質量%以上且97質量%以下，更佳為60質量%以上且90質量%以下。
樹脂組成物中的非環狀烯烴樹脂之含量，係能夠按照非環狀烯烴樹脂以外的成分之含量而適當地調整。
(其他成分)
在本發明之樹脂組成物中，係除了環狀烯烴樹脂及非環狀烯烴樹脂以外，亦可適當地使其含有通常使用作為薄膜的成分之成分。作為此種成分，可舉出抗氧化劑、二次抗氧化劑、著色劑、中和劑、分散劑、光安定劑、紫外線吸收劑、滑劑、抗靜電劑、防霧劑、核劑、顏料、著色劑、阻燃劑、抗黏結劑、其他各種有機無機化合物等。樹脂組成物中之該等成分的含量，係能夠按照所欲得到的效果等而適當地調整。
(樹脂組成物之製造方法)
在本發明之樹脂組成物之製造方法，係能夠使用先前已知的樹脂組成物之製造方法，例如，可舉出使用單軸或雙軸擠製機等的熔融混煉裝置而將各成分熔融混煉而擠製，而且以丸粒的方式得到樹脂組成物之方法等。作為其他方法，亦可製成以本發明之樹脂組成物的各成分之比率所調配的樹脂丸粒、粉體等的混合物而投入薄膜擠製機。
<本發明的薄膜之製造方法>
本發明的薄膜之製造方法，係含有使用擠製機而將上述的樹脂組成物成形為薄膜之步驟。在該成形步驟，能夠依照通常的擠製成形，在擠製機的缸筒內使上述的樹脂組成物成為熔融體之後，從擠製機的塑模藉由垂伸而在空氣中或水中等冷卻而成形薄膜。作為在成形步驟使用的擠製機，係沒有特別限定，能夠使用單軸擠製機、雙軸擠製機、螺桿擠製機(全螺旋片型、
雙螺旋片型等的型式)等。
在本發明，因為從在成形步驟之擠製機的缸筒溫度減去環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度後之值為140℃以下，所以能夠在非環狀烯烴樹脂的基質中形成COC區域，藉由上述的作用而能夠對薄膜提供良好的易撕裂性。從在成形步驟之擠製機的缸筒溫度減去環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度後之值，可以是較佳為130℃以下，更佳為50℃以上且130℃以下。又，通常，擠製機之吐出側的缸筒溫度係大致與塑模的溫度相同。因此，所謂在本發明之「擠製機的缸筒溫度」，係指擠製機之吐出側的缸筒及塑模之溫度，其與從擠製機所吐出的樹脂之溫度係大致實質上為同等的值。
在本發明的薄膜之製造方法，薄膜可調製作為單層薄膜，亦可調製作為多層薄膜。將薄膜調製作為單層薄膜時，能夠將從擠製機擠製而成形的薄膜直接使用。此種場合，在薄膜中所含有的環狀烯烴樹脂之量，係大於0質量%且60質量%以下即可，例如可為3質量%以上且45質量%以下。
將薄膜調製作為多層薄膜時，能夠使用擠製塗布法、熱積層法、乾式積層法等習知積層法方法，調製將從本發明之製造方法所得到的薄膜設作密封層而成之多層薄膜。此種情況，在薄膜中所含有之環狀烯烴樹脂的量，係能夠按照所欲得到的易撕裂性而適當地調整。具體而言，多層薄膜時，在其薄膜全體的構成中所含有的環狀烯烴樹脂之量，係大於0質量%且60質量%以下即可，可為50質量%以下，較佳為3質量%以上且45質量%以下，更佳為10質量%以上且40質量%以下。
而且，即便多層薄膜全體的構成中之環狀烯烴樹脂的量為20質量%以下，亦能夠使其發揮充分的效果。
在本發明的薄膜之製造方法，薄膜的厚度係沒有特別限定，例如，針對單層薄膜及多層薄膜的任一者，均能夠調整為5μm以上且200μm以下。
<從本發明之製造方法所得到的薄膜>
從本發明之製造方法所得到的薄膜，係易撕裂性優異。從本發明之製造方法所得到的薄膜之易撕裂性，係能夠藉由依據JIS K7128及JIS P8116之愛爾曼多夫撕裂試驗來特定。所得到的值越低，係顯示撕裂強度越低、易撕裂性越優異。例如，從本發明之製造方法所得到的薄膜，係在愛爾曼多夫撕裂試驗之於縱向裂開時的強度為5~350g/16片。又，從本發明之製造方法所得到的薄膜係在愛爾曼多夫撕裂試驗之於橫向裂開時的強度為10~400g/16片。
從本發明之製造方法所得到的薄膜，係能夠適合使用作為各種包裝材、容器的蓋材、標籤等。
以下，藉由實施例而更詳細地說明本發明，但是本發明係不被該等限定。
<實施例1及比較例1>
將低密度聚乙烯(表1中的「LDPE」、商品名「NOVATEC LD LF640MA」、日本POLYETHYLENE股份公司製)、及玻璃轉移溫度(以下，表中「Tg」)為不同之環狀烯烴共聚物(表1中的「COC」)，以在表1所記載的比率混合而得到樹脂組成物。
將得到的樹脂組成物，使用擠製機而成形為30μm厚的鑄塑薄膜(單層)(該步驟係相當於「成形步驟」)。在成形步驟之擠製機的缸筒及塑模溫度係如表1所表示。
又，以下，表中的處方的數值之單位為「質量%。」。又，所謂「T(C+D)」，係指在成形步驟之擠製機的缸筒及塑模的溫度。所謂「T(C+D)-Tg」，係指從「T(C+D)減去COC的Tg後之值。
所使用的COC係如下述。
商品名「TOPAS 7010F-600」、Tg=110℃、Topas advanced Polymer公司製
商品名「TOPAS 8007F-500」、Tg=78℃、Topas advanced Polymer公司製
商品名「TOPAS 9903D-10」、Tg=33℃、Topas advanced Polymer公司製
鑄塑薄膜的成形條件係如下述。
Φ 32mm解析擠製裝置(PLASTICS工學研究所股份公司製)
使用300寬衣架型模。螺桿係使用L/D=30、壓縮比3.0、前端附有均熔裝置者。
塑模模唇間隙：1.0mm
薄膜厚度：30μm
垂伸比(厚度比)：33.3
空氣間隙：約40mm
輥溫度：50℃
螺桿轉數：50rpm
吐出量：5.5kg/h
牽引速度：11.5m/min
薄膜厚度：30μm
<實施例2及比較例2>
除了使用直鏈狀低密度聚乙烯(表2中的「LLDPE」、商品名「Evolue-SP2040」、Prime polymer股份公司製)代替低密度聚乙烯以外，係與實施例1及比較例1同樣地得到鑄塑薄膜。
<實施例3及比較例3>
除了使用聚丙烯(表3中的「PP」、商品名「NOVATEC PP FL02A」、日本POLYETHYLENE股份公司製)代替低密度聚乙烯以外，係與實施例1及比較例1同樣地得到鑄塑薄膜。
<實施例4及比較例4>
除了使用低密度聚乙烯(表4中的「LDPE」、商品名「NOVATEC LD LF640MA」、日本POLYETHYLENE股份公司製)及聚丙烯(表4中的「PP」、商品名「NOVATEC PP FL02A」、日本POLYETHYLENE股份公司製)代替低密度聚乙烯以外，係與實施例1及比較例1同樣地得到鑄塑薄膜。
<撕裂強度>
針對在上述實施例及比較例所調製的鑄塑薄膜，係依據JIS K7128及JIS P 8116而進行愛爾曼多夫撕裂試驗，來測定各鑄塑薄膜的撕裂強度。將其結果顯示在表1至4。又，表中所謂「縱」，係表示使鑄塑薄膜在縱向(MD方向)裂開時的強
度。又，所謂「橫」、係表示使鑄塑薄膜在橫向(TD方向)裂開時的強度。
如表1至4所表示，從不含有環狀烯烴樹脂之樹脂組成物，係只能夠得到撕裂強度高的薄膜，而無法得到易撕裂性優異的薄膜(比較例1-1、比較例2-1、比較例3-1)。
又，即便含有環狀烯烴樹脂之樹脂組成物，不滿足環狀烯烴樹脂的Tg為40℃以上且「T(C+D)-Tg」為140℃以下之條件時，相較於使用不含有環狀烯烴樹脂的樹脂組成物時，雖然易撕裂性較良好，但是不容易得到充分的易撕裂性(比較例1-2至4、比較例2-2及3、比較例3-2、比較例4-2及3)。
另一方面，得知使含有環狀烯烴樹脂的樹脂組成物，滿足環狀烯烴樹脂的Tg為40℃以上且「T(C+D)-Tg」為140℃以下的條件而成形時，能夠得到易撕裂性優異的薄膜(各實施例)。特別是使用Tg為110℃之環狀烯烴樹脂時，易撕裂性優異(實施例1-1、實施例2-1、實施例3-1、實施例4-1至3)。又，作為在樹脂組成物中所含有的非環狀烯烴樹脂，含有聚丙烯時，易撕裂性係特別良好(實施例3-1、實施例4-1至3)。
<實施例5及比較例5>
藉由吹塑成形來成形三層薄膜，與上述的實施例1至4、比較例1至4同樣地進而評價該薄膜的易撕裂性。
具體而言，作為直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)，係使用商品名「NOVATEC UF421」、及NOVATEC UF321」(均是日本POLYETHYLENE股份公司製)，同時使用玻璃轉移溫度(以下，表5中「Tg」)為不同之環狀烯烴共聚物(表5中的「COC」)，使用在表5所記載的處方且以成為三層(A層~C層)的層構成之方式進行吹塑成形(該步驟係相當於「成形步驟」)。LLD PE與COC之摻合，係使用丸粒摻合法來進行。在成形步驟之擠製機的缸筒及塑模溫度係如表5所表示。
又，在以下，表5中的處方之數值的單位，「T(C+D)」及「T(C+D)-Tg」的標記係與表1至表4同樣。又，針對所使用的COC，亦與在實施例1所使用者同樣。
吹塑薄膜的成形條件係如下述。
吹塑成形機：三層吹塑(TOMI機械工業股份公司製)
缸筒溫度：
(內外層)180℃(C1)→190℃(C2)→190℃(H)→190℃(JC)
(中間層)210℃(C1)→210℃(C2)→190℃(H)→190℃(JC)
擠壓模溫度：190℃(D1)→190℃(D2)→190℃(D3)
膨脹比：2.0
牽引速度：12.5m/min
三層的層厚比：外(A)層：中間(B)層：內(C)層=1：1：1
薄膜厚度：50μm
又，藉由三層的層厚比為1：1：1，多層薄膜全體的構成中之環狀聚烯烴含量，係在實施例5-1、5-2為3.3質量%，在實施例5-3、5-4為6.7質量%，在實施例5-5、5-6為約17質量%。
如表5所表示，在以LLDPE作為主成分之吹塑薄
膜製膜，從不含有環狀烯烴樹脂的樹脂組成物，係只能夠得到撕裂強度高的薄膜，而無法得到易撕裂性優異的薄膜(比較例5)。
又，將在中間層含有環狀烯烴樹脂之樹脂組成物，以滿足環狀烯烴樹脂的Tg為40℃以上且「T(C+D)-Tg」為140℃以下的條件而成形時，能夠得到易撕裂性優異的薄膜(實施例5的各例)。特別是除了能夠觀察到環狀烯烴樹脂的含量越高，有能夠得到越優異的易撕裂性之傾向以外，環狀烯烴
樹脂的含量相同時，使用Tg為110℃的環狀烯烴樹脂者，易撕裂性較優異(實施例5-1、實施例5-3、實施例5-5)。
Claims (4)
- 一種薄膜之製造方法，其係含有使用擠製機將含有大於0質量%且60質量%以下的環狀烯烴樹脂、及非環狀烯烴樹脂之樹脂組成物成形的步驟之薄膜之製造方法；前述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度為40℃以上，從在前述成形步驟之前述擠製機的缸筒溫度減去前述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度後之值為140℃以下。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄膜之製造方法，其中前述環狀烯烴樹脂的玻璃轉移溫度為75℃以上。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之薄膜之製造方法，其中前述非環狀烯烴樹脂係選自由低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯及聚丙烯所組成群組之1種以上。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之薄膜之製造方法，其中前述環狀烯烴樹脂係在前述樹脂組成物中含有20質量%以下。
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