TW202102370A - 聚醯胺系積層薄膜及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種兼具高滑動性與良好的可印刷性之聚醯胺系積層薄膜。
一種聚醯胺系積層薄膜,特徵在於:其係包含聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層的積層薄膜,該聚胺酯樹脂層係於前述薄膜之至少一表面上含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑;(1)前述聚胺酯樹脂之玻璃轉移溫度為50℃以上;(2)前述聚胺酯樹脂層表面之算術平均高度(Ra)為0.010~0.060μm、且前述聚胺酯樹脂層表面之20℃×90%RH環境下之動摩擦係數為0.40以下。
Description
本發明係關於用以包裝或被覆食品、電子零件等之聚醯胺系積層薄膜。
背景技術
聚醯胺薄膜由於具有優異的強韌性,因此廣泛應用於從食品包裝到工業用途。以聚醯胺薄膜為主之樹脂薄膜依照使用用途的不同,以印刷機、貼合機等進行加工。於此等加工機內,樹脂薄膜藉由於表面由金屬或橡膠構成之輥間移動而被搬送。由於輥與樹脂薄膜直接接觸,故樹脂薄膜之接觸面之摩擦係數較大時,於樹脂薄膜之搬送速度與輥旋轉速度之間會產生差異。其結果,有樹脂薄膜表面刮傷或樹脂薄膜之移動變得不穩定之情形。因此,有人提出藉由使樹脂薄膜含有無機填料,將樹脂薄膜表面粗化,從而減少與輥之接觸面,謀求減低摩擦的方法。
然而,近年來,由提高生產性之觀點,追求樹脂薄膜之移動速度高速化,如先前般僅利用物理性方法將薄膜表面粗化的摩擦減低效果並不足夠,並且有因為過度粗化而損害可印刷性之虞。此外,僅使薄膜表面粗化,會產生高溼度下之摩擦係數上升的問題。
相對於此,有人提出使聚醯胺薄膜中含有無機粒子與長鏈脂肪酸系雙醯胺之方法(專利文獻1)。然而,雖然藉由含有脂肪族醯胺可抑制高溼度下之動摩擦係數上升,但由於難以控制滲出量,故有污染輥、可印刷性降低等擔憂。
另一方面,有人提出一種雙軸延伸聚醯胺薄膜(專利文獻2),係於聚醯胺薄膜上積層有塗層,該塗層含有具有長鏈烷基之蠟及球狀微粒子。根據該薄膜,藉由設置含有滑劑及粒子之塗層,相較於在樹脂薄膜中含有滑劑及粒子時,可以少量獲得預定效果。然而,在球狀微粒子之粒徑小於塗層的厚度時,其添加效果較小。另一方面,在球狀微粒子之粒徑大於塗層的厚度時,該微粒子滑落或脫落的風險變大。又,在要求高精細的印刷時,若表面粗糙度較大時,有發生印刷遺漏等、印刷精度降低之情形。
如上所述,於先前技術中存在若使薄膜容易滑動則會犧牲可印刷性,另一方面若使可印刷性提高則薄膜變得不易滑動的問題,因此很難同時改善兩者。
再者,近年來,關於工業領域中之聚醯胺薄膜之用途,有鋰離子電池之外包裝材料。於此種用途中亦存在薄膜之滑動性之問題。
關於鋰離子電池之外包裝材料,先前以金屬罐類型為主流。然而,有人已經指出金屬罐類型有形狀之自由度低、輕量化困難等缺點。因此,有人提出使用由基材層(聚醯胺薄膜)/金屬箔層(鋁箔層)/密封層構成之積層體作為外包裝體。如此之積層體與金屬罐相比,由於柔軟且形狀之自由度高、進而因為薄膜化而輕量化且容易小型化,故被廣泛使用。
然後,藉由冷成形將上述積層體加工成特定形狀,藉此獲得容器等各種製品。關於對冷成形時之成形性造成影響之薄膜物性,有薄膜之滑動性。例如,將聚醯胺薄膜作為最外層之積層體冷成形時,由於聚醯胺薄膜與成形模具接觸,故聚醯胺薄膜不易滑動(即摩擦係數較大)時,於壓入成形模具時於積層體表面產生皺褶或積層體發生剝離之虞變高。此外,由於難以均勻地成形積層體全體,產生厚度不均,故有發生針孔之虞。尤其是在高溼度下進行冷成形時,這些問題更為顯著。由此方面,薄膜之滑動容易度亦需要不取決於溼度。
先行技術文獻
專利文獻
[專利文獻1]日本特開2002-348465號公報
[專利文獻2]日本特開2015-168125號公報
發明概要
發明欲解決之課題
由上所述,期望一種與溼度無關、滑動性優異,進而冷成形性或各種加工性亦優異,且亦可實施高精細的印刷之聚醯胺薄膜,但這樣的薄膜尚未開發出。
因此,本發明之主要目的在於提供一種兼具高滑動性與良好的可印刷性之聚醯胺系積層薄膜。
用以解決課題之手段
本發明人為解決上述問題而反覆進行研究,結果發現藉由採用包含聚醯胺薄膜與特定樹脂層之特定層結構,可達成上述目的,終完成本發明。
即,本發明係關於下述聚醯胺系積層薄膜及其製造方法。
1. 一種聚醯胺系積層薄膜,特徵在於:其係包含聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層的積層薄膜,該聚胺酯樹脂層積層於前述聚醯胺薄膜之至少一表面上,並含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑;
(1)前述聚胺酯樹脂之玻璃轉移溫度為50℃以上;
(2)前述聚胺酯樹脂層表面之算術平均高度(Ra)為0.010~0.060μm、且前述聚胺酯樹脂層表面之20℃×90%RH環境下之動摩擦係數為0.40以下。
2. 如前述項1之聚醯胺系積層薄膜,其中前述聚胺酯樹脂層表面之23℃×50%RH環境下之動摩擦係數為0.30以下。
3. 如前述項1之聚醯胺系積層薄膜,其中前述聚胺酯樹脂層之厚度為0.005~0.150μm。
4. 一種食品包裝用積層體,係包含如前述項1至3中任一項之聚醯胺系積層薄膜。
5. 一種冷成形用積層體,係包含如前述項1至3中任一項之聚醯胺系積層薄膜。
6. 一種聚醯胺系積層薄膜之製造方法,特徵在於:其係製造包含聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層的聚醯胺系積層薄膜之方法,該聚胺酯樹脂層積層於前述聚醯胺薄膜之至少一表面上,並含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑;該聚醯胺系積層薄膜之製造方法包含以下步驟:
(1)片材成形步驟,係藉由將包含聚醯胺樹脂之熔融混練物成形為片材狀,而獲得未延伸片材;
(2)延伸步驟,係藉由將前述未延伸片材進行MD延伸及TD延伸,而獲得雙軸延伸薄膜;及
(3)塗佈步驟,係於前述未延伸片材、MD延伸薄膜、TD延伸薄膜或雙軸延伸薄膜中任一者之表面上,塗佈包含聚胺酯樹脂及有機潤滑劑之水系塗覆液。
7. 如前述項6之製造方法,其中水系塗覆液為聚胺酯樹脂之分散液與粒徑0.010μm~0.500μm之有機潤滑劑之分散液的混合液。
8. 如前述項6之製造方法,其中延伸步驟藉由同時雙軸延伸而實施、且滿足下式(a)及(b)兩者:
(a)0.80≦X/Y≦0.95
(b)9.8≦X×Y≦11.6
(其中,X表示前述MD方向之延伸倍率、Y表示前述TD方向之延伸倍率)。
9. 如前述項6之製造方法,其中延伸步驟藉由逐次雙軸延伸而實施、且滿足下式(a)及(b)兩者:
(a)0.85≦X/Y≦0.95
(b)8.5≦X×Y≦9.5
(其中,X表示前述MD方向之延伸倍率、Y表示前述TD方向之延伸倍率)。
發明效果
根據本發明,可提供一種兼具高滑動性與良好的可印刷性之聚醯胺系積層薄膜。即,本發明可使於先前技術中為彼此衝突之特性之滑動性與可印刷性(尤其是自版之墨水轉移性)同時提高。
本發明之聚醯胺系積層薄膜因為聚胺酯樹脂層之算術平均高度(Ra)較低,故可實施高精細的印刷。又,同時,儘管前述Ra較小,由於在高溼度下之動摩擦係數較小,故可不取決於溼度地發揮穩定的滑動性。其結果,本發明之聚醯胺系積層薄膜除了適合利用輥之搬送外,亦可適用於各種加工。
尤其是由於為以有機物之聚胺酯樹脂作為主成分之聚胺酯樹脂層,故墨水密著性優異,因此可發揮優異之可印刷性。除此之外,由於聚胺酯樹脂層之柔軟性較良好,故亦可追隨於例如煮沸或蒸餾處理步驟中之聚醯胺薄膜之尺寸變化。因此,在使用本發明之聚醯胺系積層薄膜進行成形(尤其是冷成形)等加工時,可有效地抑制或防止剝離發生等。
進而,本發明之聚醯胺系積層薄膜在與鋁箔積層、進行冷成形時,亦由於與鋁箔之追隨性為良好,且與成形模具之摩擦較小,故成形性優異,可獲得沒有剝離或針孔之成形體。
根據本發明之聚醯胺系積層薄膜之製造方法,可更確實地且生產性良好地獲得本發明之聚醯胺系積層薄膜。
發明之實施形態
1.聚醯胺系積層薄膜
本發明之聚醯胺系積層薄膜(本發明薄膜),特徵在於:其係包含聚醯胺薄膜及積層於前述薄膜之至少一表面上並含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑之聚胺酯樹脂層的積層薄膜;
(1)前述聚胺酯樹脂之玻璃轉移溫度為50℃以上;
(2)前述聚胺酯樹脂層表面之算術平均高度(Ra)為0.010~0.060μm、且前述聚胺酯樹脂層表面之20℃×90%RH環境下之動摩擦係數為0.40以下。
A.本發明薄膜之層結構
本發明薄膜如上所述,係以包含聚醯胺薄膜及積層於前述薄膜之至少一表面上之含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑之聚胺酯樹脂層(以下簡稱為「聚胺酯樹脂層」)的積層薄膜作為基本結構。即,基本結構為不經由接著劑層、以與聚醯胺薄膜之單面或兩面鄰接之方式形成聚胺酯樹脂層之積層構造。
於圖1顯示本發明薄膜之層結構例。於圖1A顯示於聚醯胺薄膜11之單面積層有聚胺酯樹脂層12之積層體(本發明薄膜)10。於圖1B顯示於聚醯胺薄膜11之兩面積層有聚胺酯樹脂層12、12之積層體(本發明薄膜)10’。此等之情形時,聚胺酯樹脂層均配置為最表面層(最外層)(露出於外部之層)。如此,藉由聚胺酯樹脂層露出作為最表面層,例如以聚胺酯樹脂層朝向外側之狀態利用本發明薄膜製作包裝體(袋體等)時,可保護該包裝體之內容物,避免外部影響。因此,於本發明薄膜中,宜於正面及背面之至少一面配置聚胺酯樹脂層作為最表面層(最外層)(露出於外部之層)。
於本發明薄膜中,如上所述只要於聚醯胺薄膜表面上直接形成前述聚胺酯樹脂層、且至少一個聚胺酯樹脂層配置作為最表面層,則視需要亦可進一步積層其他層。例如,可列舉:阻隔層(氣體阻隔層、水蒸氣阻隔層等)、印刷層、接著劑層、熱熔著層(密封層、熱封層)、底塗層(錨固層)、抗靜電層、蒸鍍層、紫外線吸收層、紫外線阻斷層等。
於圖2顯示除了聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層以外,進而積層有其他任意層之聚醯胺系積層薄膜之層結構例。
於圖2A顯示於圖1A之積層體10之單面進而依序積層有阻隔層13、熱熔著層14之積層體20。該積層體20由於在聚醯胺薄膜11之未形成有聚胺酯樹脂層12之面積層有阻隔層13、熱熔著層14,故維持聚胺酯樹脂層12露出作為最表面層之狀態。
於圖2B顯示在圖1B之積層體10’之單面進而依序積層有阻隔層13、熱熔著層14之積層體20’。該積層體20’係於聚醯胺薄膜11之任一聚胺酯樹脂層12上積層阻隔層13、熱熔著層14,維持另一聚胺酯樹脂層12露出作為最表面層之狀態。
又,如圖2A或圖2B所示,本發明薄膜具有熱熔著層14時,熱熔著層14配置作為最表面層。即,本發明薄膜具有熱熔著層14時,宜採用一最表面層為聚胺酯樹脂層12、另一最表面層成為熱熔著層14之層結構。
以下,就構成本發明薄膜之聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層、以及任意層分別進行說明。
A-1.聚醯胺薄膜
聚醯胺薄膜係成為本發明薄膜之基材(芯材)者,通常以經預先成形之薄膜之形態提供。聚醯胺薄膜本身可使用周知或市售者。又,亦可使用利用周知之製造方法製造的薄膜。
聚醯胺薄膜可為單層構造,亦可為積層有2個或以上的聚醯胺薄膜之多層構造。又,為多層構造時,各層可為相互相同組成、亦可為不同組成。
聚醯胺薄膜係以聚醯胺系樹脂成為主成分者,但於不防礙本發明效果之範圍內,亦可包含其他成分。此時,聚醯胺薄膜中之聚醯胺系樹脂之含有比率並無限定,但通常為70~100質量%左右、尤其宜設為90~99.5質量%、其中較佳為95~99質量%。
關於聚醯胺系樹脂,只要為於其分子內具有醯胺鍵(-CONH-)之可熔融成形之熱塑性樹脂即可,可使用周知或市售者。因此,可舉例藉由內醯胺類、ω-胺基酸類或二元酸類與二胺之縮聚而獲得之聚醯胺。
關於內醯胺類,例如可列舉:ε-己內醯胺、庚內醯胺、辛內醯胺、月桂內醯胺等。
關於ω-胺基酸類,例如可列舉:6-胺基己酸、7-胺基庚酸、9-胺基壬酸、11-胺基十一酸等。
關於二元酸類,例如可列舉:己二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸、十二烷二酸、十六烷二酸、二十烷二酸、二十烷二烯酸、2,2,4-三甲基己二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、亞二甲苯二羧酸等。
關於二胺類,例如可列舉:乙二胺、三亞甲基二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、九亞甲基二胺、十亞甲基二胺、十一亞甲基二亞胺、2,2,4(或2,4,4)-三甲基六亞甲基二胺、環己二胺、雙-(4,4'-胺基環己基)甲烷、間苯二甲胺等。
於本發明中,由環保等觀點,此等化合物(起始材料)亦可使用來自生質之化合物。
關於將此等單體成分縮聚而獲得之聚合物或此等之共聚物,例如可使用:尼龍6、7、11、12、6.6、6.9、6.11、6.12、6T、9T、10T、6I、MXD6(聚間二甲苯己二醯胺)、6/6.6、6/12、6/6T、6/6I、6/MXD6等。此等可使用1種或2種以上。此等之中,較佳為尼龍6、尼龍6,6等脂肪族聚醯胺樹脂,其中由耐熱性與機械特性之平衡優異之觀點,較佳為包含尼龍6。
又,聚醯胺薄膜所採用之聚醯胺系樹脂之相對黏度並無限定,通常宜為1.5~5.0左右、尤其較佳為2.0~4.0。若相對黏度小於1.5,所獲得之薄膜之力學特性容易明顯降低。另一方面,若相對黏度超過5.0,容易阻礙薄膜之製膜性。再者,上述相對黏度係使用烏氏黏度計測定試料溶液(液溫25℃)之值,該試料溶液係將聚醯胺以成為濃度1.0g/dl之方式溶解於96%硫酸。於本發明中,最後獲得之本發明薄膜中之聚醯胺薄膜之相對黏度亦宜於上述範圍內。
聚醯胺薄膜如前所述,除了聚醯胺系樹脂外,於不妨礙本發明效果之範圍內亦可包含其他成分。關於其他成分,可例舉周知或市售的添加劑。更具體而言,可例示:金屬(金屬離子)、顏料、熱穩定劑、抗氧化劑、耐候劑、阻燃劑、塑化劑、離形劑、強化劑(填料)等。尤其是關於熱穩定劑或抗氧化劑,可適合使用受阻酚類、磷化合物、受阻胺類、硫化合物、銅化合物、鹼金屬鹵化物等。
又,於聚醯胺薄膜中視需要亦可包含潤滑劑。關於潤滑劑之具體例,可列舉:黏土、滑石、碳酸鈣、碳酸鋅、矽灰石、二氧化矽、氧化鋁、氧化鎂、矽酸鈣、鋁酸鈉、鋁酸鈣、鋁矽酸鎂、玻璃中空粒子、碳黑、氧化鋅、三氧化二銻、沸石、水滑石、層狀矽酸鹽等無機潤滑劑、芥酸醯胺、油酸醯胺、硬脂酸醯胺、伸乙基雙硬脂酸醯胺、伸乙基雙苯乙烯雙油酸醯胺、六亞甲基雙硬脂酸醯胺、六亞甲基雙油酸醯胺亞甲基雙硬脂酸醯胺等有機潤滑劑。此等可使用1種或2種以上。
聚醯胺薄膜之厚度並無特別限制,一般而言宜為4~35μm、尤其較佳為5~25μm。厚度小於4μm時,機械性強度容易不足、成形性降低。另一方面,若厚度超過35μm,則有原料使用量增加或生產性降低之虞。
又,由機械性強度之觀點,聚醯胺薄膜宜為經延伸者。即,宜採用具有配向性之構造。此時,可為單軸延伸或雙軸延伸之任一種,但尤佳為利用雙軸延伸而具有配向性。延伸倍率可於後述所示之範圍內進行適當設定。
為了使製成積層體時之構成積層體之各層間密著力提高,聚醯胺薄膜宜至少於單面具有實施電暈處理、電漿處理、臭氧處理等周知之表面處理的表面。
A-2.聚胺酯樹脂層
構成本發明薄膜之聚胺酯樹脂層主要為用以發揮滑動性與可印刷性之層,包含聚胺酯樹脂及有機潤滑劑。
聚胺酯樹脂為例如利用多官能異氰酸酯與含羥基化合物之反應而獲得之聚合物。更詳細而言,可例示藉由甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷異氰酸酯、聚亞甲基聚伸苯基聚異氰酸酯等芳香族聚異氰酸酯、或六亞甲基二異氰酸酯、二甲基異氰酸酯之脂肪族聚異氰酸酯等多官能異氰酸酯、與聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚碳酸酯多元醇等含羥基化合物之反應而獲得之胺酯樹脂。此等聚胺酯樹脂本身可使用周知或市售者。
又,於不妨礙本發明效果之範圍內,聚胺酯樹脂亦可導入陰離子性官能基、陽離子性官能基、非離子性官能基等各種官能基。尤其是由塗覆液之狀態中之分散性等觀點,宜包含陰離子性官能基。關於陰離子性官能基,例如可列舉:羧基、磺基等。
於聚胺酯樹脂中導入陰離子性官能基之方法並無特別限制,例如可列舉:a)使用具有陰離子性官能基之二元醇等作為多元醇成分之方法、b)使用具有陰離子性官能基之二元醇等作為鏈伸長劑之方法等。此處,關於具有陰離子性官能基之二元醇,例如可列舉:甘油酸、二氧基馬來酸、二氧基富馬酸、酒石酸、二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、2,2-二羥甲基戊酸、2,2-二羥甲基戊酸、4,4-二(羥苯基)戊酸、4,4-二(羥苯基)丁酸等脂肪族羧酸、及2,6-二氧基苯甲酸等芳香族羧酸等。
聚胺酯樹脂層宜形成交聯結構。交聯結構可藉由a)添加與聚胺酯樹脂反應、可形成交聯結構之交聯劑而形成之方法、b)使用於骨架中包含反應基之聚胺酯樹脂之方法等而形成。
關於上述交聯劑,較佳為可與聚胺酯樹脂末端基反應之交聯劑。藉此,因為可減少聚胺酯樹脂之分子內之極性基,故可進而使滑動性提高。關於交聯劑之具體例,例如可列舉:異氰酸酯、噁唑啉、碳二亞胺、三聚氰胺樹脂等。其中,由反應性、經濟性等觀點,宜使用三聚氰胺樹脂。關於三聚氰胺樹脂之代表性者,可舉例:三(烷氧基甲基)三聚氰胺。關於前述烷氧基,例如可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。此等三聚氰胺樹脂可使用1種或2種以上。
使用交聯劑時之添加量只要根據所使用之交聯劑種類等適當設定即可,通常可在相對於聚胺酯樹脂100質量份為1~10質量份之範圍內進行設定。
尤其由提高滑動性之觀點,聚胺酯樹脂之玻璃轉移溫度需要為50℃以上、尤佳為70℃以上、其中更佳為90℃以上。玻璃轉移溫度小於50℃時,有超過本發明中所規定之動摩擦係數之範圍之情形,尤其有於高溼度下之滑動性亦降低的傾向。再者,玻璃轉移溫度之上限並無限定,但例如可設為150℃左右。
聚胺酯樹脂層中之聚胺酯樹脂之含量並無特別限定,通常可設為50~98重量%左右(特別是70~95重量%),但並不限定於此。
於本發明中,有機潤滑劑藉由與玻璃轉移溫度為50℃以上之聚胺酯樹脂共存,可實現同時提高滑動性及可印刷性之彼此衝突之兩特性的功能。
關於有機潤滑劑,並無特別限定,例如可列舉:烴系、脂肪酸系、脂肪族雙醯胺系、金屬皂系等各種有機化合物、以及酚樹脂、三聚氰胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂等樹脂系之有機潤滑劑。
此等有機潤滑劑之中,於本發明中尤佳為熔點為50~200℃之有機潤滑劑。關於此等有機潤滑劑並無特別限定,宜使用聚乙烯蠟、矽-丙烯酸共聚物、矽-胺酯共聚物及脂肪族醯胺之至少1種。此等有機潤滑劑由於可為液狀,故無損聚胺酯樹脂層表面之平滑性。又,由於朝聚胺酯樹脂層添加,故能以較少之添加量獲得作為潤滑劑之效果,也更容易控制滲出量。此等有機潤滑劑亦可使用市售品。
由滑動性之觀點,聚乙烯蠟宜為以高結晶性聚乙烯作為主成分者,熔點宜為90℃以上、尤佳為100℃以上、其中最佳為120℃以上。只要熔點為90℃以上,可為聚乙烯單體、可為聚乙烯共聚物、亦可為聚乙烯與聚乙烯共聚物之混合物。再者,熔點之上限可例如為150℃左右。
由與聚胺酯樹脂之相溶性之觀點,矽-丙烯酸共聚物及矽-胺酯共聚物係藉由接枝聚合使側鏈聚合於主鏈。若主鏈為矽成分,側鏈宜為丙烯酸或胺酯成分,若主鏈為丙烯酸或胺酯成分,側鏈宜為矽成分。
脂肪族醯胺之碳數宜為C8以上且20以下、尤佳為C12以上且C18以下、其中更佳為C16以上且C18以下。超過C20時,有可印刷性降低之虞。又,小於C8時,有滑動性之改良效果不足夠之情形。關於此種脂肪酸醯胺之具體例,可列舉:硬脂酸(C18)等飽和脂肪酸、及油酸(C18)等不飽和脂肪酸之一醯胺。此等之中,硬脂酸醯胺及伸乙基雙硬脂酸醯胺之至少1種由於與水系塗覆液之相容性佳,故為佳。
有機潤滑劑只要包含於聚胺酯樹脂層中即可,但尤其可於聚胺酯樹脂層表面偏向存在。有機潤滑劑偏向存在於聚胺酯樹脂層表面時,可以較少之有機潤滑劑確實地賦予滑動容易度。
由提高滑動性及提高可印刷性之觀點,有機潤滑劑之含量(固體成分比)宜相對於聚胺酯樹脂100質量份為5~30質量份、尤佳為10~30質量份、其中最佳為15~30質量份。若有機潤滑劑超過0質量份,除了可印刷性惡化外,動摩擦係數之降低效果亦變小。若有機潤滑劑小於5質量份,雖然可印刷性為良好,但難以使動摩擦係數降低。
於聚胺酯樹脂層中,在無明顯損害其特性之下,亦可視需要包含有機潤滑劑以外之添加劑。例如亦可包含:界面活性劑、消泡劑、熱穩定劑、抗氧化劑、強化材、顏料、防劣化劑、耐候劑、阻燃劑、塑化劑、離型劑等添加劑。
聚胺酯樹脂層之厚度並無特別限定,但通常宜為0.005~0.150μm、尤佳為0.010~0.150μm、其中最佳為0.020~0.100μm。若聚胺酯樹脂層之厚度小於0.005μm,由於難以於聚醯胺薄膜上形成均勻膜厚的聚胺酯樹脂層,故難以獲得充分之滑動性。另一方面,若聚胺酯樹脂層之厚度超過0.150μm,聚胺酯樹脂層之滑動性提高效果飽和,經濟上為不利。
A-3.其他層
如前所述,本發明薄膜除了聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層外,亦可視需要積層各種層。即,本發明之聚醯胺系積層薄膜亦包含含有聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層之基本結構且積層有其他層之積層體。因此,於本說明書中,將除了前述基本結構(前述積層薄膜)外亦積層有其他層之積層體亦稱為「積層體」。
此種積層體,例如可適合用作食品包裝用、電池包裝用(外包裝材料)等包裝用積層體。又,本發明薄膜因為亦作為冷成形用積層體適用於冷成形(例如成形溫度50℃以下),故亦可適用於包含將本發明薄膜進行冷成形之步驟的成形體之製造方法。如此,於本發明中,包含尤其用作食品包裝用或冷成形用之聚醯胺系積層薄膜。
關於上述基本結構以外之層,亦可使用與周知包裝材料等中所採用者相同者。例如可列舉:阻隔層、底塗層、熱熔著層、接著劑層、透明層、印刷層等。此等可採用與周知之積層體相同者,但其中阻隔層及熱熔著層宜如下般設定。
關於阻隔層為具有阻隔性(氣體阻隔性、尤其氧阻隔性等)優異之性能者,例如可列舉:周知之金屬箔、金屬蒸鍍薄膜、透明蒸鍍薄膜等無機系阻隔層、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物等有機系塗佈層之各種阻隔薄膜等。其中,由通用性之觀點,較佳為鋁箔、銅箔等金屬箔,尤佳為鋁箔。
使用金屬箔作為阻隔層時,金屬箔之厚度並無特別限定,通常為5~200μm左右、尤佳為5~150μm、其中最佳為7~50μm。
又,亦可於金屬箔之單面或兩面實施用以提高接著性、腐食耐性等之表面處理。關於表面處理,可舉例:化學處理、鉻酸鹽處理等。此等表面處理特別宜實施於與熱熔著層相接之側之面。
熱熔著層只要為可熱封之層,則並無特別限定,可使用周知者,例如可列舉:聚氯乙烯薄膜、聚烯烴薄膜等。關於聚烯烴,可列舉:聚乙烯、聚丙烯、以聚乙烯及聚丙烯作為主成分之共聚物、此等的酸改質物。熱熔著層可使用延伸薄膜或無延伸薄膜之任一種,亦可直接積層經熔融之樹脂。
熱熔著層之厚度並無特別限定,通常宜為20~200μm、尤佳為30~100μm。
又,積層此等層時,亦可使用例如周知之接著劑等進行積層,但並不限定於此。
於本發明中,關於接著聚醯胺薄膜與金屬箔之方法,例如可使用2液型胺酯系接著劑,適當採用乾式層壓、熱層壓等。
又,關於接著金屬箔與熱熔著層之方法,例如可適當使用乾式層壓、熱層壓、擠出層壓、三明治層壓法等。
於無損本發明效果之範圍內,在用以形成上述接著劑層之薄膜、金屬箔、熱熔著層之表面亦可視需要預先設置錨固層、底塗層等。
於本發明中積層其他層時,尤其藉由於最表層配置聚胺酯樹脂層而使滑動性及可印刷性優異,故亦可適用於以食品、電子・電器零件等包裝用途為主之各種工業用途。
關於本發明薄膜,如圖2A或圖2B所示,例如包含聚胺酯樹脂層12/聚醯胺薄膜11/金屬箔13/熱熔著層14之積層體、包含聚胺酯樹脂層12/聚醯胺薄膜11/聚胺酯樹脂層12/金屬箔13/熱熔著層14之積層體等,可有效作為以例如電池之外包裝材料等為主之包裝材料。
B.本發明薄膜之特性
本發明薄膜之厚度並無特別限定,例如可根據用途、使用方法等而適當設定。例如使用本發明薄膜作為電池之外包裝材料時,關於圖1之積層體10或10’中之厚度,例如可設為10~25μm左右之範圍,且例如亦可設為15~25μm之範圍,但並不限定於此。
本發明薄膜中,聚胺酯樹脂層表面之20℃×90%RH環境下之動摩擦係數通常為0.40以下、較佳為0.35以下、更佳為0.30以下。再者,於本發明薄膜中,20℃×90%RH環境下之動摩擦係數之下限值並無特別限定,通常為0.20左右。若20℃×90%RH環境下之動摩擦係數為0.40以下,可更確實地獲得於高溼度下亦優異之加工性及可印刷性。
進而,由提高成形性、可印刷性等之觀點,本發明薄膜中,聚胺酯樹脂層表面之23℃×50%RH環境下之動摩擦係數通常為0.30以下、較佳為0.25以下、更佳為0.20以下。再者,23℃×50%RH環境下之動摩擦係數之下限值並無特別限定,通常為0.10左右。
又,本發明薄膜中,聚胺酯樹脂層表面之由二維表面粗糙度測定算出之算術平均高度(Ra),通常必須為0.010~0.060μm、尤佳為0.010~0.055μm、進而較佳為0.020~0.050μm、其中最佳為0.010~0.040μm。若前述Ra超過0.060μm,由於樹脂層表面之凹凸變大,故有可能發生印刷遺漏、難以實施高精細印刷。
進而,由提高滑動性或可印刷性之觀點,本發明薄膜之聚胺酯樹脂層表面上之水之接觸角宜為82°~98°、尤佳為86°~98°、其中最佳為90°~98°。接觸角小於82°時,由於摩擦阻力變大,故有滑動性降低之情形。又,若接觸角超過98°,則有因墨水密著性降低而使可印刷性降低之虞。進而,本發明薄膜之聚胺酯樹脂層表面由於凹凸較少,故可抑制接觸角測定值之偏差。
2.聚醯胺系積層薄膜之製造
本發明薄膜例如可利用聚醯胺系積層薄膜之製造方法適當地製造,該製造方法之特徵在於:其係製造包含聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層的聚醯胺系積層薄膜之方法,該聚胺酯樹脂層積層於前述聚醯胺薄膜之至少一表面上,並含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑;該聚醯胺系積層薄膜之製造方法包含以下步驟:
(1)片材成形步驟,係藉由將包含聚醯胺樹脂之熔融混練物成形為片材狀,而獲得未延伸片材;
(2)延伸步驟,係藉由將前述未延伸片材進行MD延伸及TD延伸,而獲得雙軸延伸薄膜;及
(3)塗佈步驟,係於前述未延伸片材、MD延伸薄膜、TD延伸薄膜或雙軸延伸薄膜中任一者之表面上,塗佈包含聚胺酯樹脂及有機潤滑劑之水系塗覆液。
片材成形步驟
於片材成形步驟中,藉由將包含聚醯胺樹脂之熔融混練物成形為片材狀,而獲得未延伸片材。
未延伸片材可藉由將包含聚醯胺系樹脂之熔融混練物成形為薄膜狀而獲得。熔融混練物之製備只要按照周知方法實施即可。例如可藉由將包含聚醯胺系樹脂之樹脂組成物熔融而獲得之熔融混練物成形為薄膜狀(片材狀)而製造。上述方法可藉由使用周知或市售裝置而實施。例如可使用具有T模具之熔融擠出機。即,首先於進料斗供給起始材料(例如顆料狀原料),於熔融擠出機中塑化熔融,將熔融混練物從安裝於擠出機前端之T模具呈片材狀地擠出,以鑄輥進行冷卻固化。此時,可利用空氣將熔融混練物按壓於鑄輥而獲得未延伸片材。
於上述樹脂組成物中,除聚醯胺系樹脂外,可視需要調配各種添加劑。關於添加劑,可舉例用以添加於聚醯胺薄膜之添加劑。
此時之未延伸片材之平均厚度並無特別限定,一般而言為15~250μm左右、尤佳為50~235μm。藉由設定於上述範圍內,可更有效率地實施延伸步驟。
延伸步驟
延伸步驟中,藉由將前述未延伸片材進行MD延伸及TD延伸,而獲得雙軸延伸薄膜。
在延伸步驟之前,宜將未延伸片材或單軸延伸薄膜進行預熱。預熱溫度並無限定,宜設定於延伸溫度之±50℃以內。藉由進行預熱,可更確實地獲得物理特性良好之雙軸延伸薄膜。預熱時間取決於預熱溫度等,通常宜為0.5~5秒左右。
預熱方法並無特別限定。例如可適當採用如下方法:藉由將朝於延伸機之預熱區域移動之薄膜吹送之熱風溫度設定為上述溫度範圍而實施。
又,使延伸溫度成為上述溫度之方法並無限定,宜藉由將朝於延伸機之預熱區域移動之薄膜吹送之熱風溫度設定為上述溫度範圍而進行。此時,聚醯胺薄膜於延伸區域移動的時間,通常宜為0.5~5秒左右。
關於延伸方法,在最終可獲得經雙軸延伸之本發明薄膜時,可採用同時雙軸延伸法或逐次雙軸延伸法。又,關於延伸裝置之分類,例如有管狀法、拉幅法等,兩者都適用。於本發明中,尤其由品質穩定性及尺寸穩定性之方面,較佳為利用拉幅法之延伸法。因此,可適合採用拉幅式同時雙軸延伸法或拉幅式逐次雙軸延伸法。拉幅式雙軸延伸法,例如可列舉:縮擴式拉幅、螺旋式拉幅、線性馬達式拉幅等。
再者,於採用同時雙軸延伸法作為延伸方法時,可於未延伸片材塗佈包含胺酯樹脂及有機潤滑劑之水系塗覆液後,同時於MD方向與TD方向進行雙軸延伸,藉此可獲得於預定之雙軸延伸聚醯胺薄膜上形成有胺酯樹脂層之本發明薄膜。
又,採用逐次雙軸延伸法時,於預先於MD方向或TD方向進行單軸延伸之薄膜塗佈包含胺酯樹脂及有機潤滑劑之水系塗覆液後,於與該單軸延伸方向大致正交之方向(TD方向或MD方向)進行延伸,藉此可獲得於預定之雙軸延伸聚醯胺薄膜上形成有胺酯樹脂層之本發明薄膜。
延伸倍率並無特別限定,但通常於MD方向與TD方向分別延伸2.0~4.5倍左右即可。此時,MD方向與TD方向之延伸倍率可相互相同、亦可不同。藉此,可獲得拉伸強度、拉伸伸長度等物理特性良好之延伸薄膜。
為將聚胺酯樹脂層之算術平均高度(Ra)設為本發明中所規定之範圍,本發明之聚醯胺系積層薄膜必須同時地滿足下述(a)及(b)之條件。於下述(a)及(b)之數學式中,X表示MD方向之延伸倍率、Y表示TD方向之延伸倍率。又,X/Y表示MD延伸倍率(X)與TD延伸倍率(Y)之延伸倍率比。X×Y表示面倍率。
實施同時雙軸延伸時,尤其宜滿足:
(a)0.80≦X/Y≦0.94
(b)9.8≦X×Y≦11.6。
實施逐次雙軸延伸時,尤其宜滿足:
(a)0.85≦X/Y≦0.95
(b)8.5≦X×Y≦9.5。
延伸溫度並無限定,例如可根據延伸方法、本發明薄膜之用途、使用形態等於225℃以下(較佳為40~220℃)之範圍內適當設定。
經於延伸步驟延伸後之薄膜宜進一步進行熱處理。熱處理溫度並無特別限制,通常宜為190~220℃左右、尤佳為195~215℃。於熱處理溫度小於190℃時,由於成為收縮率較大之薄膜,故不宜作為包裝用聚醯胺薄膜。又,在添加有機潤滑劑、交聯劑等時,前者由於滲出不夠,後者由於進行交聯反應不足,故有無法充分得到因為添加所獲得之效果之情形。另一方面,若熱處理溫度超過220℃,聚醯胺薄膜之強度降低。再者,上述熱處理中有機潤滑劑之滲出或交聯劑之交聯反應進行不足夠時,亦可於延伸完成後實施時效處理。又,熱處理之時間可根據熱處理溫度等而適當設定,通常宜為1~15秒左右。
關於熱處理方法並無特別限定,例如可採用:吹送熱風之方法、照射紅外線之方法、照射微波之方法等。此等之中,由可均勻且良好精度地加熱之觀點,較佳為吹送熱風之方法。例如,可藉由對於延伸機之熱固定區域移動之薄膜吹送被設定為上述溫度範圍之熱風而進行熱固定處理。
塗佈步驟
塗佈步驟中,於前述未延伸片材、MD延伸薄膜、TD延伸薄膜或雙軸延伸薄膜中任一者之表面上,塗佈包含聚胺酯樹脂及有機潤滑劑之水系塗覆液。
關於水系塗覆液之製備方法,可藉由使聚胺酯樹脂及有機潤滑劑溶解或分散於水系介質中而實施。藉由使用水系塗覆液,除了可有效率地獲得期望之本發明薄膜外,於作業性、環境面等方面亦為有利。
於本發明中,所謂水系介質係水或以水作為主成分之混合溶媒(通常為水50質量%以上的液體)。關於前述混合溶媒,可使用水與水溶性有機溶劑的混合溶媒。關於水溶性有機溶劑並無限定,例如可例示:甲醇、乙醇、異丙醇等醇類、丙酮、甲基乙基酮(MEK)等酮類等。水溶性有機溶劑可使用1種或2種以上。藉由混合水溶性有機溶劑,可獲得提高朝聚醯胺薄膜之塗佈性、或使乾燥步驟縮短等的效果。在這方面,除了聚胺酯樹脂等外,使用交聯劑等添加劑時此等添加劑亦宜為水系(水溶液或水分散體(乳液))。
於製備水系塗覆液時,聚胺酯樹脂、有機潤滑劑、水系介質等各成分之混合順序亦無限定,例如可藉由於預先製備好之聚胺酯樹脂之水分散液或水溶液中添加有機潤滑劑之方法而適當地製備水系塗覆液。以下,說明上述方法作為代表例。
關於用於水系塗覆液之聚胺酯樹脂,並無特別限定,但宜如前所述般使用導入有陰離子性官能基之聚胺酯樹脂(陰離子型聚胺酯樹脂)。藉由使用陰離子型聚胺酯樹脂,可更均勻且穩定地分散於水。如此,於本發明中,聚胺酯樹脂宜以水分散液之形態使用,製備塗覆液。
進而,使陰離子型聚胺酯樹脂分散於水系介質時,一般而言宜使用揮發性鹼。揮發性鹼並無特別限定,可使用周知者。更具體而言,可例示:氨、甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、三乙胺、嗎啉、乙醇胺等。其中,由朝底塗層之殘留量較少之觀點,三乙胺由於水分散性聚胺酯樹脂之液穩定性為良好、進而沸點為較低溫,故更佳。
此種聚胺酯樹脂之水分散液本身可使用周知或市售者。關於市售品,例如可使用三井化學聚胺酯公司製之「Takelac W-5030」、「Takelac WS-4000」、「Takelac WS-4022」、DIC公司製之「Hydran AP40F」等作為陰離子型水分散性聚胺酯樹脂。
接著,於聚胺酯樹脂之水分散液中添加、混合有機潤滑劑。有機潤滑劑之種類、添加量等可以與前述者相同。此時,有機潤滑劑之形態可使用分散於溶媒(水或溶劑)者,亦可使用單體(粉末)。尤其於本發明中,宜以使有機潤滑劑分散於溶媒中而成之分散液(例如水分散液)之形態使用。因此,水系塗覆液宜為聚胺酯樹脂之分散液與有機潤滑劑之分散液的混合液。
此時分散液中之有機潤滑劑之粒徑並無特別限定,但通常宜為0.010μm~0.500μm左右、尤佳為0.010μm~0.400μm、進而特佳為0.010μm~0.200μm、其中最佳為0.010μm~0.100μm。粒徑比0.010μm小時,由於非常細地分散於聚胺酯樹脂層,故雖然可印刷性提高,但使動摩擦係數降低之效果變小。相對於此,粒徑超過0.500μm時,雖然可獲得使動摩擦係數降低的效果,但由於有機潤滑劑容易凝集,故可印刷性降低。
前述分散液中之有機潤滑劑之粒徑表示使用雷射繞射式粒徑分布測定裝置(製品名「Mastersizer3000」MalVern Instruments LTD製)藉由基於Mie理論之雷射繞射/散射法(分散介質:水)獲得之中值粒徑。此時,分散介質(水)之折射率設為1.330。又,有機潤滑劑之折射率係聚乙烯蠟為1.500、矽ー丙烯酸共聚物為1.59、矽ー胺酯共聚物為1.49、脂肪酸醯胺為1.46。
聚胺酯樹脂與有機潤滑劑之混合只要可使有機潤滑劑均勻地分散,並無特別限定,可使用周知或市售之混合機、捏合機等混合裝置實施。尤其是於本發明,可適當地進行加熱,可使用具備攪拌機之熔鍋等實施。混合溫度並無特別限定,例如可為5~40℃左右。
於水系塗覆液中,除了聚胺酯樹脂及有機潤滑劑外,於無損本發明效果之範圍內亦可包含其他成分。例如,可調配前述所例示之各種添加劑。
關於上述添加劑,於本發明中由提高朝聚醯胺薄膜之塗佈性之目的,可添加界面活性劑。關於界面活性劑並無特別限定,例如可列舉:聚乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脂肪酸金屬皂、烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基磺基琥珀酸鹽等陰離子型界面活性劑、以及乙炔二醇等非離子型界面活性劑。
界面活性劑之含量並無特別限定,一般而言宜於水系塗覆液中包含0.01~1質量%。又,宜為在聚醯胺系積層薄膜之製造步驟中利用熱處理而揮發者。
水系塗覆液之固體成分濃度,例如可根據所使用之塗佈裝置、乾燥/熱處理裝置之規格等而適當調整。然而,太稀薄的塗覆液由於有在乾燥步驟中需要長時間之問題、乾燥後之塗佈厚度變過薄,故容易有無法形成均勻的塗佈、出現缺陷的風險上升的問題。另一方面,濃度過高的水系塗覆液,塗佈面不易均勻、塗佈性容易發生問題。因此,由此觀點,水系塗覆液之固體成分濃度一般宜為5~70質量%左右。
將水系塗覆液塗佈於聚醯胺薄膜之方法並無特別限定,可適當採用周知方法。例如可採用:凹版輥塗法、逆輥塗法、線棒塗佈法、氣刀塗佈法、淋幕塗佈法、刮刀塗佈法、模具塗佈法、浸塗法、棒塗法等以及將其等組合而成之方法。
塗佈後之乾燥步驟並無特別限定,例如可使用烘箱等乾燥氛圍下之乾燥處理、利用與熱輥接觸之乾燥處理、於延伸機內之乾燥處理等般的周知方法進行乾燥。乾燥溫度並無限定,通常可設定於30~200℃左右之範圍內。乾燥時間可根據乾燥溫度等而適當設定,但一般可為0.5~60秒之範圍內。
塗佈水系塗覆液之時點,只要可於前述未延伸片材、MD延伸薄膜、TD延伸薄膜或雙軸延伸薄膜中任一者之表面上塗佈水系塗覆液即可。即,可採用線上塗佈法、後塗佈法(離線塗佈法)等任一種方法。
尤其是於本發明中藉由採用線上塗佈法,由於膜厚可較離線塗佈法薄且均勻,生產性亦提高,故可製造低成本且高品質的製品。特別是採用線上塗佈法時,可同時提高滑動性及可印刷性。其原因尚不清楚,但認為藉由於線上塗佈法中與延伸同時進行熱處理,可使聚胺酯樹脂之分子鏈配向、或促進交聯反應或有機潤滑劑之滲出,藉此滑動性與可印刷性更加優異。尤其是推測藉由使有機潤滑劑滲出於延伸薄膜表面,可使有機潤滑劑偏向存在於延伸薄膜表面,即使以較少量的有機潤滑劑亦可將延伸薄膜改質為容易滑動之性質。
關於線上塗佈法,只要可實質地同時實施利用水系塗覆液之塗膜形成與薄膜之延伸,並無特別限定,例如可列舉:a)於未延伸片材塗佈水系塗覆液後,進行逐次或同時雙軸延伸之方法、b)於經MD延伸之單軸延伸薄膜塗佈水系塗覆液後,進行TD延伸之方法、c)於經TD延伸之單軸延伸薄膜塗佈水系塗覆液後,進行MD延伸之方法等。相對於此,後塗佈法係於經雙軸延伸後之薄膜利用水系塗覆液形成塗膜的方法。
關於進行同時雙軸延伸時之較佳線上塗佈法之實施形態,為於將聚醯胺樹脂成形為片材狀、獲得未延伸聚醯胺片材之片材成形步驟後包含塗佈水系塗覆液之步驟的方法。塗佈有水系塗覆液之未延伸聚醯胺片材宜於乾燥步驟中以50~220℃、較佳為80℃~180℃、更佳為120℃~160℃乾燥後,於延伸溫度215℃以下(較佳為190~215℃)、MD及TD方向均為2.5~3.8倍之延伸倍率之條件下進行同時雙軸延伸。將未延伸聚醯胺片材進行同時雙軸延伸之方法,可以周知的延伸方法進行。其中,由生產性等經濟性之觀點,宜以拉幅式同時雙軸延伸或Lisim同時雙軸延伸法進行。
關於進行逐次雙軸延伸時之較佳線上塗佈法之實施形態,可舉例包含以下步驟之方法。於將聚醯胺樹脂成形為片材狀、獲得未延伸片材之片材成形步驟後,將未延伸片材於延伸溫度40~80℃(較佳為50~65℃)之條件下於片材之流動方向延伸(MD延伸)2.5~3.5倍,接著於單軸延伸聚醯胺薄膜塗佈水系塗覆液。塗佈有水系塗覆液之單軸延伸薄膜可藉由兼作乾燥步驟、於預熱・延伸溫度為50~220℃(較佳為60~130℃)之條件下於寬度方向進行延伸(TD延伸)2.5~3.5倍的延伸步驟,製造本發明薄膜。於進行逐次雙軸延伸時,可併用輥延伸法與拉幅式延伸法。更具體而言,可以輥延伸法實施MD延伸、以拉幅式延伸法進行TD延伸,藉此適當地逐次雙軸延伸。
其他步驟
關於積層各層之方法並無特別限定,例如可採用以下任一種:a)利用塗覆液形成塗膜之方法、b)積層預先成形之薄膜之方法、c)利用PVD法、CVD法等形成蒸鍍膜之方法等。又,前述b)之情形,可採用經由接著劑進行積層之方法、利用同時擠出成形進行積層之方法等中任一種。尤其是將本發明薄膜用於鋰離子二次電池等電池之外包裝材料時,亦可採用周知之外包裝材料之製造方法。此時亦可使用周知之接著劑進行積層。
例如與阻隔層積層時,可採用將包含胺酯樹脂層/聚醯胺薄膜之積層體或包含胺酯樹脂層/聚醯胺薄膜/胺酯樹脂層之積層體、與阻隔層形成用金屬箔等經由2液型胺酯系接著劑等進行乾式層壓、熱層壓等方法。
又,關於接著阻隔層與熱熔著層之方法,例如可使用周知方法(乾式層壓、熱層壓、擠出層壓、三明治層壓法等)。
於無損本發明效果之範圍內,在用以形成上述接著劑層之聚醯胺薄膜、阻隔層、熱熔著層之表面亦可視需要設置錨固層、底塗層、印刷層、透明層等。
3.聚醯胺系積層薄膜之使用
本發明薄膜(或積層體)可用於各種用途,但尤其可適用作包裝材料。即,可利用作為用以包裝內容物之包裝材料。內容物並無限定,例如可包裝飲食品、電子零件、化學品、化粧品、醫療品(醫療機器)等內容物。
用作包裝材料時之形態亦無特別限定,例如可使用作為包裝用袋或包裝用容器。關於包裝用袋,例如可用作枕袋、夾邊袋、站立袋等各種袋體。袋體之成形方法只要根據周知方法實施即可。
進而,本發明亦包含利用上述之包裝材料或包裝用袋包裝內容物而成之製品(包裝製品)。關於此時之包裝狀態,可例舉利用包裝材料或包裝用袋密封內容物,避免外部影響之狀態等。
[實施例]
以下例示實施例及比較例,更具體地說明本發明之特徵。然而,本發明之範圍並不限定於實施例。又,以下所記載之與重量或濃度有關的「%」表示「質量%」。
1.關於使用材料
(1)聚胺酯樹脂
使用以下之聚胺酯水分散體作為聚胺酯樹脂。
(a)製品名「Hydran AP40F」(DIC公司製、玻璃轉移溫度55℃、固體成分濃度25%)
(b)製品名「Takelac W-5030」(三井化學公司製、玻璃轉移溫度85℃、固體成分濃度30%)
(c)製品名「Takelac WS-4022」(三井化學公司製、玻璃轉移溫度115℃、固體成分濃度30%)
(d)製品名「Hydran AP-201」(DIC公司製、玻璃轉移溫度7℃、固體成分濃度25%)
(2)有機潤滑劑
關於有機潤滑劑,使用下述所記載之a~g。均為分散液之形態。
(a)製品名「AQUACER517」(BYK公司製、聚乙烯蠟、固體成分濃度35%、粒徑0.150μm、熔點120℃)
(b)製品名「Hitec E6400」(東邦化學工業公司製、聚乙烯蠟、固體成分濃度35%、粒徑0.050μm、熔點120℃)
(c)製品名「Sharinu E E-370」(日信化學工業公司製、矽-丙烯酸共聚物、固體成分濃度50%、粒徑0.450μm)
(d)製品名「Symac US-450」(東亞合成公司製、矽-丙烯酸共聚物、固體成分濃度30%、粒徑0.350μm)
(e)製品名「Sharinu E RU-911」(日信化學工業公司製、矽-胺酯共聚物、固體成分濃度40%、粒徑0.330μm)
(f)製品名「Alflow H-50ES」(日油公司製、脂肪酸醯胺、固體成分濃度42%、粒徑0.450μm、熔點113℃、147℃)
(g)製品名「Slipax E SA-20」(三菱化學公司製、脂肪酸醯胺、固體成分濃度22%、粒徑0.460μm、熔點113℃、147℃)
(3)其他添加劑
關於其他添加劑,使用下述所記載之a~b。
(a)製品名「Aerosil 200」(日本AEROSIL公司製、氧化矽粒子、一次粒徑12nm)
(b)製品名「MX100W」(日本觸媒公司製、丙烯酸系粒子、平均粒徑150nm)
2.關於實施例及比較例
實施例1
(1)塗覆液之製備
以固體成分濃度成為9質量%之方式,於水中依序混合、攪拌聚胺酯水分散體「Hydran AP40F」與有機潤滑劑「AQUACER515」,藉此獲得水系塗覆液A。再者,前述「Hydran AP40F」與「AQUACER515」係以固體成分質量比成為Hydran AP40F/AQUACER515=100/20之方式進行計量。
(2)聚醯胺系積層薄膜之製造(逐次雙軸延伸)
使用具備T模具之擠出機,從T模具呈片狀擠出尼龍6(Unitika公司製、A1030BRF、相對黏度3.1),使密著於表面溫度被調節至18℃之鑄輥上進行急冷,獲得未延伸片材。
接著,藉由使該未延伸片材通過加熱至預熱溫度58℃、延伸溫度61℃之延伸用輥,以朝MD方向延伸倍率成為2.85倍之方式進行延伸,獲得MD延伸薄膜。然後,將固體成分濃度9質量%之水系塗覆液A以乾燥延伸後之厚度成為0.10μm之方式塗佈於MD延伸薄膜後,於預熱溫度80℃、延伸溫度120℃之條件下朝TD方向以3.20倍之延伸倍率延伸。進而,以熱處理溫度210℃、熱處理時間3秒之條件實施熱處理後,於TD方向實施3%之弛緩處理。
於獲得之積層薄膜之聚醯胺薄膜面實施電暈處理,獲得積層有0.10μm厚度之聚胺酯樹脂層之聚醯胺系積層薄膜(厚度15μm)。
(3)積層體之製作
於獲得之聚醯胺系積層薄膜之電暈處理面以塗布量成為5g/m2
之方式塗佈二液型聚胺酯系接著劑(東洋Morton公司製、TM-K55/CAT-10L),於80℃乾燥10秒。於該接著劑塗佈面貼合鋁箔(厚度50μm)。
接著,於鋁箔面以相同條件塗佈上述接著劑並進行乾燥,貼合未延伸聚丙烯薄膜(三井化學Tohcello公司製、GHC、厚度50μm)作為熱熔著層,於60℃氛圍下實施7天時效處理,獲得按「聚胺酯樹脂層/聚醯胺薄膜/接著劑層/鋁箔/熱熔著層」之順序積層而成之積層體。
實施例2、5~17及比較例1~2、4、7
除了設為表1所示條件外,與實施例1相同方式製作聚醯胺系積層薄膜。塗覆液係按照表1所記載地變更聚胺酯水分散體及有機潤滑劑之種類及調配比,除此之外與實施例1相同方式進行製備。再者,添加2種有機潤滑劑之塗覆液中之該有機潤滑劑之添加順序並無限定,可任意地選擇。進而,使用獲得之聚醯胺系積層薄膜,與實施例1相同方式製作積層體。
實施例3
除了如下所述地變更延伸方法外,與實施例1相同方式製作聚醯胺系積層薄膜。
使用具備T模具之擠出機,從T模具呈片狀擠出尼龍6(Unitika公司製、A1030BRF、相對黏度3.1),使密著於表面溫度被調節至18℃之鑄輥上進行急冷,獲得未延伸片材。
接著,使用凹版塗佈機,於該未延伸片材以乾燥延伸後之厚度成為0.10μm之方式塗佈固體成分濃度9質量%之水系塗覆液B,並以熱風乾燥機乾燥後,引導至縮擴式拉幅同時雙軸延伸機,於預熱延伸溫度200℃之條件下以朝MD方向3.0倍、朝TD方向3.3倍之延伸倍率進行同時雙軸延伸。進而,於熱處理溫度215℃、熱處理時間3秒之條件下實施熱處理後,於TD方向實施3%之弛緩處理。
於獲得之積層薄膜之聚醯胺薄膜面實施電暈處理,獲得積層有0.10μm厚度之聚胺酯樹脂層之厚度15μm之聚醯胺系積層薄膜。進而,使用獲得之聚醯胺系積層薄膜,與實施例1相同方式製作積層體。
實施例4
除了將同時雙軸延伸機從縮擴式拉幅變更為線性馬達式拉幅、於MD方向亦實施1%之弛緩處理以外,與實施例3相同方式獲得聚醯胺系積層薄膜。進而,使用獲得之聚醯胺系積層薄膜,與實施例1相同方式製作積層體。
比較例3
除了於水系塗覆液中相對於聚胺酯水分散體之固體成分100質量%含有2.0質量%的氧化矽以外,與實施例1相同方式製作聚醯胺系積層薄膜。進而,使用獲得之聚醯胺系積層薄膜,與實施例1相同方式製作積層體。
比較例5
除了將水系塗覆液之塗佈步驟從延伸步驟中變更為延伸後以外,與實施例1相同方式獲得聚醯胺系積層薄膜。塗佈步驟係藉由將延伸後之聚醯胺薄膜引導至凹版塗佈機,以塗佈厚度成為0.5μm之方式塗佈水系塗覆液R,使其通過由5個區域構成之乾燥爐<區域1(80℃)→區域2(100℃)→區域3(120℃)→區域4(110℃)→區域5(80℃)>進行乾燥,而獲得聚醯胺系積層薄膜。進而,使用獲得之聚醯胺系積層薄膜,與實施例1相同方式製作積層體。
比較例6
除了於水系塗覆液中相對於聚胺酯水分散體之固體成分100質量%含有2.0質量%的丙烯酸系粒子以外,與實施例1相同方式製作聚醯胺系積層薄膜。進而,使用獲得之聚醯胺系積層薄膜,與實施例1相同方式製作積層體。
試驗例1
就各實施例及比較例獲得之聚醯胺系積層薄膜或積層體分別測定下述特性。將結果顯示於表2。
(1)動摩擦係數
本發明中之聚胺酯樹脂層表面之動摩擦係數係根據日本工業標準「JIS K7125」進行測定。測定裝置係使用A&D公司製桌上型材料試驗機「STB-1225S」、資料處理系統「TACT」、測定環境為23℃×50%RH及20℃×90%RH。具體而言,將聚醯胺系積層薄膜之樣品於23℃×50%RH或20℃×90%RH調溼2小時後,於與上述相同溫度及溼度下將聚醯胺系積層薄膜之聚胺酯樹脂層彼此疊合,實施測定。於包含本發明薄膜作為最外層之積層體時,將成為其最外層之聚胺酯樹脂層表面作為測定面,與上述相同地進行測定。實用上,動摩擦係數於23℃×50%RH下求得為0.30以下、於20℃×90%RH下求得為0.40以下。再者,測定係以n=5實施、將其平均值作為測定值。
(2)算術平均高度(Ra)
本發明中之算術平均高度測定(Ra)係使用(股)小坂研究所、接觸式表面粗糙度測定機 「Surfcorder SE500A」,根據日本工業標準「JIS B 0601」。具體而言,將聚醯胺系積層薄膜之樣品於23℃×50%RH調溼2小時後,於與上述相同溫度及溼度下實施聚胺酯樹脂層表面之測定。於包含本發明薄膜作為最外層之積層體時,將成為其最外層之聚胺酯樹脂層表面作為測定面。再者,測定係以n=5實施、將其平均值作為測定值。
(3)接觸角
接觸角係利用KRUSS公司製自動接觸角儀、型式DSA30S,使用水進行測定。具體而言,將聚醯胺系積層薄膜之樣品於23℃×50%RH調溼2小時後,於與上述相同溫度及溼度下實施測定。再者,測定係以n=5實施、將其平均值作為測定值。
(4)可印刷性(自版之墨水轉移性)
本發明中之可印刷性係將聚醯胺系積層薄膜之樣品於23℃×50%RH調溼2小時後,於上述相同溫度溼度條件下實施測定。於聚醯胺系積層薄膜之聚胺酯樹脂層,使用凹版印刷法以1cm×1cm內之點圖案為100點之方式進行印刷,計算1cm×1cm內之點圖案之缺陷數,算出3處的平均值,評價可印刷性。再者,關於墨水使用市售墨水(Rioalfa R39藍、東洋墨水公司製)。關於可印刷性,實用上點圖案之缺陷數宜為7.0以下、尤佳為3.5以下、其中最佳為1.0以下。
(5)積層體之成形性(Ericksen試驗)
基於日本工業標準「JIS Z 2247」,使用Ericksen試驗機(安田精機製作所公司製No.5755),將於23℃×50%RH調溼2小時後之積層體之樣品於與上述相同溫度及溼度下實施測定。將鋼球沖頭以預定之壓入深度壓抵於積層體之樣品之聚胺酯樹脂層面,求出Ericksen值,以下述評價基準評價成形性。Ericksen值每0.5mm測定一次。實用上,Ericksen值宜為5.0mm以上、尤佳為8.0mm以上、其中最佳為9.0mm以上。再者,測定係以n=5實施、將其平均值作為測定值。
由表2之結果可知,各實施例之聚醯胺系積層薄膜係20℃×90%RH環境下之聚胺酯樹脂層表面之動摩擦係數較小、兼具良好的可印刷性及成形性。
比較例1~3記載之聚醯胺系積層薄膜由於聚胺酯水分散體之玻璃轉移溫度小於50℃,故聚胺酯樹脂層表面之動摩擦係數變大。又,比較例4所記載之聚醯胺系積層薄膜由於不含有有機潤滑劑,比較例5由於採用後塗佈方式,故不能獲得充分之滑動性。比較例6雖然藉由添加丙烯酸系粒子,從而聚胺酯樹脂層表面之動摩擦係數較小,但算術平均高度Ra超過本發明中規定之範圍,可印刷性及成形性差。比較例7雖然玻璃轉移溫度為50℃以上,但由於未添加有機潤滑劑,故聚胺酯樹脂層表面之動摩擦係數變高。
10:積層體
10’:積層體
11:聚醯胺薄膜
12:聚胺酯樹脂層
13:阻隔層(金屬箔)
14:熱熔著層
20:積層體
20’:積層體
圖1係顯示本發明之聚醯胺系積層薄膜之層結構例的圖。
圖2係顯示本發明之聚醯胺系積層薄膜之實施形態的圖。
10:積層體
10’:積層體
11:聚醯胺薄膜
12:聚胺酯樹脂層
Claims (9)
- 一種聚醯胺系積層薄膜,特徵在於: 其係包含聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層的積層薄膜, 該聚胺酯樹脂層積層於前述聚醯胺薄膜之至少一表面上,並含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑; (1)前述聚胺酯樹脂之玻璃轉移溫度為50℃以上; (2)前述聚胺酯樹脂層表面之算術平均高度(Ra)為0.010~0.060μm、且前述聚胺酯樹脂層表面之20℃×90%RH環境下之動摩擦係數為0.40以下。
- 如請求項1之聚醯胺系積層薄膜,其中前述聚胺酯樹脂層表面之23℃×50%RH環境下之動摩擦係數為0.30以下。
- 如請求項1之聚醯胺系積層薄膜,其中前述聚胺酯樹脂層之厚度為0.005~0.150μm。
- 一種食品包裝用積層體,包含如請求項1至3中任一項之聚醯胺系積層薄膜。
- 一種冷成形用積層體,包含如請求項1至3中任一項之聚醯胺系積層薄膜。
- 一種聚醯胺系積層薄膜之製造方法,特徵在於: 其係製造包含聚醯胺薄膜及聚胺酯樹脂層的聚醯胺系積層薄膜之方法,該聚胺酯樹脂層積層於前述聚醯胺薄膜之至少一表面上,並含有聚胺酯樹脂及有機潤滑劑; 該聚醯胺系積層薄膜之製造方法包含以下步驟: (1)片材成形步驟,係藉由將包含聚醯胺樹脂之熔融混練物成形為片材狀,而獲得未延伸片材; (2)延伸步驟,係藉由將前述未延伸片材進行MD延伸及TD延伸,而獲得雙軸延伸薄膜;及 (3)塗佈步驟,係於前述未延伸片材、MD延伸薄膜、TD延伸薄膜或雙軸延伸薄膜中任一者之表面上,塗佈包含聚胺酯樹脂及有機潤滑劑之水系塗覆液。
- 如請求項6之製造方法,其中水系塗覆液為聚胺酯樹脂之分散液與粒徑0.010μm~0.500μm之有機潤滑劑之分散液的混合液。
- 如請求項6之製造方法,其中延伸步驟藉由同時雙軸延伸而實施、且滿足下式(a)及(b)兩者: (a)0.80≦X/Y≦0.95 (b)9.8≦X×Y≦11.6 (其中,X表示前述MD方向之延伸倍率、Y表示前述TD方向之延伸倍率)。
- 如請求項6之製造方法,其中延伸步驟藉由逐次雙軸延伸而實施、且滿足下式(a)及(b)兩者: (a)0.85≦X/Y≦0.95 (b)8.5≦X×Y≦9.5 (其中,X表示前述MD方向之延伸倍率、Y表示前述TD方向之延伸倍率)。
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