TWI393624B - 二軸延伸尼龍薄膜、積層包裝材及二軸延伸尼龍薄膜之製造方法 - Google Patents

二軸延伸尼龍薄膜、積層包裝材及二軸延伸尼龍薄膜之製造方法 Download PDF

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Description

二軸延伸尼龍薄膜、積層包裝材及二軸延伸尼龍薄膜之製造方法
本發明係關於一種二軸延伸尼龍薄膜、積層包裝材及二軸延伸尼龍薄膜之製造方法。
二軸延伸尼龍薄膜(以下,亦稱為ONy薄膜),因其強度及耐衝擊性、耐針孔性等優異,故多用於包裝重貨物或包裝液體貨物等強度負荷較大之用途。
目前已知有,先前於深拉伸成形或拉伸成形等成形用包裝材中使用尼龍的技術(例如,參照文獻1:日本專利特開2004-74795號公報,文獻2:日本專利特開2004-98600號公報)。
具體而言,於文獻1中,揭示有冷成形用樹脂片材,其具有含有聚苯乙烯系樹脂之基材層、及積層於該基材層之雙面或其中一面上之1層或2層以上之功能層。並且,作為上述功能層,可揭示:將含有尼龍樹脂之耐磨耗層設置於冷成形用樹脂片材之表層的結構。
藉由如此之冷成形用樹脂片材,可獲得耐衝擊性優異且具有形狀保持性之冷成形加工品。並且,藉由將含有尼龍樹脂之耐磨耗層設置於表層,可防止於冷成形時片材之表層產生損傷。
再者,亦如上述文獻1所揭示,與熱成形相比,冷成形於如下方面較為優異:無需加熱裝置,可實現裝置之小型化,並且可進行高速連續成形。
另一方面,於文獻2中,揭示有將密封層、中間層及最外層積層而成之深拉伸成形用複合片材,其中密封層含有聚丙烯樹脂層,中間層含有氧阻障樹脂層、尼龍樹脂層及聚乙烯樹脂層,最外層係包含具有吸濕性之素材的片材。
利用如此之深拉伸成形用複合片材,藉由於中間層中設置尼龍樹脂層,可賦予複合片材以機械強度。藉此,可防止於150℃左右進行深拉伸成形時產生針孔。
然而,於上述文獻1中,並未對設置於冷成形用樹脂片材表層之尼龍樹脂層加以具體揭示,故由於所使用之尼龍樹脂層不同,亦有於冷成形中未顯示良好成形性或強度、耐針孔性之情況。於此情形時,有無法獲得形狀分明之成形品,且於冷成形時,有片材上會產生針孔之虞。
又,於上述文獻2中,雖然對尼龍樹脂層之使用原料有具體揭示,但對尼龍樹脂層之伸長率等機械特性並未具體加以揭示。進而,雖提及150℃左右之深拉伸成形,但並提及冷溫下之成形。因此,與上述文獻1同樣地,有無法藉由冷成形獲得良好成形品之虞。
因此,本發明之主要目的在於,提供一種作為冷成形用包裝材等之主要基材的成形性、強度及耐針孔性優異之二軸延伸尼龍薄膜,包含其之積層包裝材,及該二軸延伸尼龍薄膜之製造方法。
本發明係基於以下知識見解而成者,即,二軸延伸尼龍薄膜(ONy薄膜)於拉伸試驗中4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率、該薄膜於拉伸試驗之應力-應變曲線中的伸長率達到50%時之拉伸應力σ1 、及屈服點之拉伸應力σ2 滿足特定條件之情形時,可獲得成形性、強度及耐針孔性優異之ONy薄膜。
即,本發明之主旨如下所述。
本發明之二軸延伸尼龍薄膜,其特徵在於,其係以尼龍6作為原料,該薄膜於拉伸試驗(試料幅15 mm、標點間距50 mm、拉伸速度100 mm/min)中,於4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率為70%以上,於該薄膜之上述拉伸試驗中之應力-應變曲線中,伸長率達到50%時之拉伸應力σ1 與屈服點之拉伸應力σ2 之比,即應力比A(σ12 )於上述4個方向上均為2以上。
於如此之本發明中,使該ONy薄膜於拉伸試驗之4個方向上產生斷裂時的伸長率達到70%以上,且使該ONy薄膜之應力-應變曲線中之應力比A於各方向上均達到2以上,因此,本發明具有優異之成形性、強度及耐針孔性,尤其是於冷成形時可發揮該等特性。並且,藉由含有此種ONy薄膜而構成之積層包裝材,於冷溫下進行深拉伸成形等時該ONy薄膜不會產生針孔,可製造形狀分明之成形品。
再者,於本發明中,所謂冷成形,係指於未達樹脂之玻璃轉移點(Tg)之溫度環境下所進行之成形。該冷成形較好的是使用鋁箔等之成形中所使用之冷成形機,以公模將片材材料壓入母模,並進行高速衝壓,若藉由該冷成形,則無需加熱即可產生壓花、彎曲、剪斷、拉伸等塑性變形。
於本發明所揭示之二軸延伸尼龍薄膜中,其結晶化度較好的是20~38%。
於如此之本發明中,具結晶化度為20~38%,故成形時顯示出良好之伸長特性。
於本發明之二軸延伸尼龍薄膜中,較好的是,於含有包含尼龍6(以下,亦稱為Ny6)及間苯二甲基己二醯胺(以下,亦稱為MXD6)之原始原料、以及熔融混練Ny6及MXD6並使MXD6而使熔點達到233~238℃之熱處理品作為原料,且使該薄膜於95℃之熱水中保持保持30分鐘時,該薄膜於MD方向及TD方向之熱水收縮率為3~20%。
於如此之本發明中,因於95℃之熱水中保持30分鐘時,該薄膜之熱水收縮率為3~20%,故其於成形時,顯示出良好之伸長特性。
並且,根據含有如此之ONy薄膜而構成之積層包裝材,ONy薄膜中含有MXD6,故顯示出優異之耐熱性。因此,積層ONy薄膜層與密封劑層而構成該包裝材,藉由密封棒加熱該包裝材進行密封處理時,包裝材不會附著於密封棒,可實現良好之密封處理。進而,根據該包裝材,ONy薄膜中含有熱處理品,故可防止ONy薄膜中產生層內剝離,而獲得耐衝擊性優異之成形品。
於本發明之二軸延伸尼龍薄膜中,較好的是,上述原始原料包含60~85質量份之Ny6、及15~40質量份之MXD6,以上述原料總量為基準,上述熱處理品之含量為5~40質量%。
於本發明之二軸延伸尼龍薄膜中,較好的是,上述熱處理品中之Ny6與MXD6之調配比例為Ny6:MXD6=60~85質量份:15~40質量份。
於本發明之二軸延伸尼龍薄膜中,較好的是,上述4個方向上之各上述應力比A中,最大應力比Amax 與最小應力比Amin 之比(Amax /Amin )為2以下。
於本發明之二軸延伸尼龍薄膜中,較好的是,該薄膜之上述拉伸試驗中之上述4個方向上的拉伸斷裂強度均為180 MPa以上。
本發明之積層包裝材之特徵在於,其含有上述本發明之二軸延伸尼龍薄膜。
本發明之二軸延伸尼龍薄膜之製造方法之特徵在於,其係以尼龍6作為原料之二軸延伸尼龍薄膜之製造方法,針對以上述原料構成之未延伸原坏薄膜,以於MD方向及TD方向上之各自延伸倍率為2.8倍以上之條件,進行二軸延伸後,於205~215℃下進行熱處理,而形成如下之二軸延伸尼龍薄膜:該薄膜於拉伸試驗(試料寬度15 mm、標點間距50 mm、拉伸速度100 mm/min)中4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率為70%以上,且於該薄膜之上述拉伸試驗中之應力-應變曲線中,伸長率達到50%時之拉伸應力σ1 與屈服點之拉伸應力σ2 之比即應力比A(σ12 )於上述4個方向上均為2以上。
本發明之二軸延伸尼龍薄膜之製造方法之特徵在於,其係含有Ny6作為原料之二軸延伸尼龍薄膜之製造方法,針對以上述原料構成之未延伸原坏薄膜,以於MD方向(薄膜之移動方向)及TD方向(薄膜之寬度方向)上之各自延伸倍率為2.8倍以上之條件,進行二軸延伸後,於160~200℃下進行熱處理,而形成如下之二軸延伸尼龍薄膜:該薄膜之結晶化度為20~38%,該薄膜於拉伸試驗(試料寬度15 mm、標點間距50 mm、拉伸速度100 mm/min)中4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率為70%以上,且於該薄膜之上述拉伸試驗中之應力-應變曲線中,伸長率達到50%時之拉伸應力σ1 與屈服點之拉伸應力σ2 之比即應力比A(σ12 )於上述4個方向上均為2以上。
本發明之二軸延伸尼龍薄膜之製造方法之特徵在於,其係含有包含Ny6及MXD6之原始原料、以及熔融混練Ny6及MXD6而使MXD6之熔點達到233~238℃之熱處理品作為原料的二軸延伸尼龍薄膜之製造方法,針對以上述原料構成之未延伸原坏薄膜,以於MD方向(薄膜之移動方向)及TD方向(薄膜之寬度方向)上之各自延伸倍率為2.8倍以上之條件,進行二軸延伸後,於160~200℃下進行熱處理,而形成如下之二軸延伸尼龍薄膜:使該薄膜於95℃之熱水中保持保持30分鐘時,該薄膜於MD方向及TD方向之熱水收縮率為3~20%,該薄膜於拉伸試驗(試料寬度15 mm、標點間距50 mm、拉伸速度100 mm/min)中4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率為70%以上,且於該薄膜之上述拉伸試驗中之應力-應變曲線中,伸長率達到50%時之拉伸應力σ1 與屈服點之拉伸應力σ2 之比即應力比A(σ12 )於上述4個方向上均為2以上。
<第1實施形態>
以下,就本發明之第1實施形態加以詳細說明。
[二軸延伸尼龍薄膜之構成]本實施形態之二軸延伸尼龍薄膜(ONy薄膜)係將以尼龍6(以下,亦稱為Ny6)作為原料之未延伸原坏薄膜進行二軸延伸,並於特定溫度下進行熱處理而形成者。藉由以如此之方式對未延伸原坏薄膜進行二軸延伸,可獲得耐衝擊性優異之ONy薄膜。
此處,上述Ny6之化學式示於下述式1。
[式1]H-[NH-(CH2 )5 -CO]n-OH
於本實施形態中,ONy薄膜於4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生拉伸斷裂時之伸長率、應力比A、及拉伸斷裂應力,係基於應力-應變曲線而求得,該應力-應變曲線係藉由對該ONy薄膜實施拉伸試驗(試料寬度15 mm、標點間距50 mm、拉伸速度100 mm/min)而獲得者。
此處,作為藉由上述拉伸試驗而獲得之應力-應變曲線,例如可舉出圖1所示者。
於圖1中,縱軸表示ONy薄膜之拉伸應力σ(MPa),橫軸表示ONy薄膜之應變ε(ε=△l/l,l:薄膜之初始長度,△l:薄膜之增加長度)。若實施ONy薄膜之拉伸試驗,則隨著應變ε之增加,拉伸應力σ大致呈一次函數增加,於特定應變ε1 處,拉伸應力σ之增加傾向大為改變。於本發明中,將該點(ε1 、σ2 )定義為屈服點。並且,若應變ε進一步增加,則拉伸應力σ亦隨之增加,若達到特定應變ε2 ,則薄膜斷裂。針對每1塊ONy薄膜,於4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上取得如此之應力-應變曲線。
對於本實施形態之ONy薄膜,上述拉伸試驗中4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率必須為70%以上。即,如圖1之應力-應變曲線所示,薄膜斷裂時之應變ε2 必須為0.7以上。藉此,ONy薄膜可平衡性良好地伸長,且製成積層材時之拉伸成形性會變得良好。再者,上述4個方向之任一者之伸長率不足70%時,於冷溫下進行深拉伸成形等之時,薄膜容易斷裂,且無法獲得良好之成形性。
此時,若該等4個方向之伸長率中之最大伸長率除以最小伸長率而獲得之值為2.0以下,則更佳。藉此,ONy薄膜可進一步平衡性良好地伸長。
又,若ONy薄膜於4個方向上的伸長率為75%以上,該等4個方向之伸長率中之最大伸長率除以最小伸長率而獲得的值為2.0以下,則可獲得更為優異之成形性,故為較佳。
本實施形態之ONy薄膜,於例如圖1所示之應力-應變曲線中,伸長率達到50%(應變ε=0.5)時之拉伸應力σ1 與屈服點之拉伸應力σ2 之比即應力比A(σ12 )於上述4個方向上必須均為2以上,更好的是均為2.2以上。藉此,可於冷溫下進行深拉伸成形等時,確實地防止產生針孔,從而製造形狀分明之成形品。再者,若任一方向上之應力比A不足2,則存在厚度不均,局部變薄,薄膜斷裂之情況。
此時,較期待的是,於該等4個方向上之各應力比A中之最大應力比Amax 與最小應力比Amin 的比(Amax /Amin )較好的是2.0以下,更好的是1.8以下。藉此,於冷成形時,薄膜可平衡性良好地伸長,而製造出厚度均勻之成形品。再者,若Amax /Amin 若超過2.0,則存在厚度不均,局部變薄,薄膜斷裂之情況。
進而,本實施形態之ONy薄膜,於例如圖1所示之應力-應變曲線中,較好的是4個方向之拉伸斷裂強度(σ3 )分別為180 MPa以上。藉此,可獲得充分之加工強度,於冷溫下進行深拉伸成形等時ONy薄膜變得更加難以斷裂。此時,若將4個方向之拉伸斷裂強度中之最大強度除以最小強度而獲得的值為2.0以下,則可獲得平衡性優異之加工強度,故為較佳。
進而,若ONy薄膜於4個方向上之拉伸斷裂強度為200 MPa以上,且將4個方向上之拉伸斷裂強度中之最大強度除以最小強度而獲得的值為1.8以下,則可獲得平衡性更為優異之加工強度,故為較佳。
[ONy薄膜之製造方法]如上所述之ONy薄膜,係藉由對以Ny6作為原料之未延伸原坏薄膜,以於MD方向及TD方向上之各自延伸倍率為2.8倍以上之條件,進行二軸延伸後,於205~215℃下進行熱處理而獲得。
作為二軸延伸方法,例如可採用管狀式或拉幅式之同時二軸延伸或逐次二軸延伸,就縱橫之強度平衡方面而言,較好的是藉由管狀法之同時二軸延伸而實施。
具體而言,本實施形態之ONy薄膜可以如下方式而製造。
首先,將Ny6顆粒於擠出機中、於270℃下進行熔融混練後,自模具中將熔融物擠出為圓筒狀之薄膜,繼而以水進行驟冷,從而製作原坏薄膜。
其次,如例如圖2所示,將該原坏薄膜11插入通過一對夾輥12之間,然後一邊向其中壓入氣體,一邊以加熱器13進行加熱,並且於延伸開始點,藉由空氣冷卻環14吹入空氣15使氣泡16膨脹,利用下游側之一對夾輥17將其拉出,藉此實施利用管狀法所進行之MD方向及TD方向之同時二軸延伸。此時,於MD方向及TD方向之各延伸倍率必須為2.8倍以上。延伸倍率不足2.8倍之情形時,衝擊強度會下降,而於實用性方面產生問題。
此後,將該延伸薄膜放入拉幅式熱處理爐(未圖示),於205~215℃下進行熱固定,藉此可獲得本實施形態之ONy薄膜18。再者,熱處理溫度高於215℃時,彎曲現象過大,寬度方向之異向性增加,又,因結晶化度變得過高,故導致強度下降。另一方面,熱處理溫度低於205℃時,因薄膜收縮率會變得過大,故二次加工時薄膜變得容易收縮。
[積層包裝材之構成]本實施形態之積層包裝材,係於上述ONy薄膜之至少任一面上積層1層或2層以上之其他積層基材而構成。具體而言,作為其他積層基材,例如可舉出鋁層或包含鋁層之薄膜等。
一般而言,包含鋁層之積層包裝材,於冷成形時鋁層中容易產生頸縮所導致之斷裂,故並不適用於冷成形。於此方面,若根據本實施形態之積層包裝材,則上述ONy薄膜具有優異之成形性、耐衝擊性以及耐針孔性,故於冷溫下進行拉伸成形或深拉伸成形等時,可抑制鋁層之斷裂,且抑制包裝材中產生針孔。因此,即使於包裝材總厚較薄之情形時,亦可獲得形狀分明且高強度之成形品。
本實施形態之積層包裝材較好的是ONy薄膜與其他積層基材之總厚度為200 μm以下。該總厚度超過200 μm時,存在難以利用冷成形使邊角部成形,而無法獲得形狀分明之成形品之虞。
本實施形態之積層包裝材中之ONy薄膜之厚度較好的是5~50 μm,更好的是10 μm~30 μm。此處,於ONy薄膜之厚度小於5μm之情形時,積層包裝材之耐衝擊性下降,冷成形性變得不充分。另一方面,於ONy薄膜之厚度超過50μm之情形時,無法獲得積層包裝材之耐衝擊性進一步提昇之效果,僅使包裝材總厚增加,故並不佳。
作為本實施形態之積層包裝材中所使用之鋁層,可使用包含純鋁或鋁-鐵系合金之軟質材之鋁箔。於該情形時,就提昇積層性能之觀點而言,較好的是對鋁箔實施利用矽烷偶合劑或鈦偶合劑等之底塗處理、或電暈放電處理等前處理後,再將其積層於ONy薄膜上。
如此之鋁層之厚度較好的是20~100 μm。藉此,可良好地保持成形品之形狀,又,可防止氧或水分等透過包裝材。
再者,鋁層之厚度不足20 μm之情形時,積層包裝材之冷成形時容易產生鋁層斷裂,又,即使未斷裂亦容易產生針孔等。因此,存在氧或水分等透過包裝材之虞。另一方面,於鋁層之厚度超過100 μm之情形時,既不會特別改善冷成形時之斷裂改善效果,亦不會特別改善防止針孔產生之效果,而僅使包裝材總厚增加,故並不佳。
<第2實施形態>
以下,就本發明之第2實施形態加以詳細說明。
又,於本實施形態中,省略與上述實施形態重複之說明。
[二軸延伸尼龍薄膜之構成]本實施形態之二軸延伸尼龍薄膜(ONy薄膜),與上述第1實施形態相同,係將含有Ny6作為原料之未延伸原坏薄膜進行二軸延伸,於特定溫度下進行熱處理而形成者。
此處,於本實施形態中,與上述第1實施形態不同的是,使ONy薄膜之結晶化度為20~38%,較好的是24~36%。藉由如此方式,可獲得與通常之ONy薄膜相比,成形時之伸長特性更為優異之ONy薄膜,例如可防止冷成形時ONy薄膜之斷裂或針孔之產生。該薄膜之結晶化度不足20%之情形時,與通常之ONy薄膜相比,成形時之伸長特性並無較大差異。另一方面,於該薄膜之結晶化度超過38%之情形時,於冷溫下之拉伸成形性及衝擊強度會下降。
[ONy薄膜之製造方法]本實施形態之ONy薄膜,與上述第1實施形態相同,係藉由針對上述包含含有Ny6作為原料之未延伸原坏薄膜,以於MD方向及TD方向上之各自延伸倍率為2.8倍以上之條件,進行二軸延伸後,進行熱處理而獲得。
其中,上述第1實施形態,係於205~215℃下進行熱處理,而本實施形態變為於160~200℃下進行。
即,藉由將經延伸之薄膜放入拉幅式熱處理爐(未圖示)中,於160~200℃下實施熱固定,可獲得本實施形態之ONy薄膜18。
[積層包裝材之構成]本實施形態之積層包裝材與上述第1實施形態相同,故省略說明。
<第3實施形態>
以下,就本發明之第3實施形態加以詳細說明。
又,於本實施形態中,省略與上述實施形態重複之說明。
[二軸延伸尼龍薄膜之構成]本實施形態之二軸延伸尼龍薄膜(ONy薄膜)係將含有包含Ny6及MXD6之原始原料、及熔融混練Ny6及MXD6而成之熱處理品作為原料之未延伸原坏薄膜進行二軸延伸,於特定溫度下進行熱處理而形成者。藉由如此對未延伸原坏薄膜進行二軸延伸,可獲得耐衝擊性優異之ONy薄膜。
此處,將上述Ny6之化學式示於下述式2,又,將MXD6之化學式示於下述式3。
[式2]H-[NH-(CH2 )5 -CO]n-OH
所謂上述原始原料,通常意指並不具有使Ny6與MXD6相互混合並熔融混練之歷程的混合原料之狀態的原料。例如,即使具有Ny6或MXD6各自單獨熔融混練之歷程(例如回收品),但並未使該等混合而熔融混練之情形時,可為原始原料。
就ONy薄膜之衝擊強度及耐熱性之觀點而言,原始原料中之Ny6與MXD6之調配比例較好的是Ny6為60~85質量份,MXD6為15~40質量份。再者,原始原料中MXD6少於15質量份之情形時,耐熱效果降低,將該ONy薄膜與適當之密封薄膜進行積層而構成積層包裝材,並對其進行密封處理時,存在積層包裝材會附著於密封棒之虞。又,於MXD6大於40質量份之情形時,衝擊強度會大幅度下降,而變得缺乏實用性。
上述熱處理品,係指利用Ny6與MXD6之調配品一次通過擠出機而成者,關於本發明,係使用以示差掃描熱量計(DSC)測量之MXD6之熔點保持在233~238℃、較好的是235~237℃之範圍內者。再者,該熱處理品亦可再利用藉由本實施形態而獲得之ONy薄膜者。如此之熱處理品可發揮對Ny6與MXD6兩者均具有親和性之相容劑的功能,因此,藉由將該熱處理品加入ONy薄膜可防止層內產生剝離。
此處,所謂層內剝離,係指將ONy薄膜與適當之密封薄膜進行積層後,於如冷成形之苛刻之條件下使用時,ONy薄膜內產生剝離之現象。該層內剝離之機制尚不明確,一般認為,於ONy薄膜內,Ny6與MXD6呈層狀配向,而於其界面上產生剝離。
又,熱處理品中之MXD6之熔點係指於與原始原料熔融混練前之狀態下所測定之熔點。若熱處理品中之MXD6之熔點未滿233℃,則ONy薄膜之衝擊強度會下降。又,若熱處理品中之MXD6之熔點達到238℃以上,則防止層內剝離之效果會下降。
以原料總量為基準,熱處理品之含量較好的是5~40質量%。若熱處理品不足5質量%,則當將ONy薄膜製成積層薄膜後於冷成形之類之苛刻條件下使用時,容易引起層內剝離。又,若熱處理品超過40質量%,則ONy薄膜之衝擊強度會下降。
就衝擊強度及防止層內剝離效果之觀點而言,熱處理品中之Ny6與MXD6之調配比例較好的是Ny6:MXD6=60~85質量份:15~40質量份。再者,於熱處理品中之MXD6之調配比例不足15質量份(Ny6之調配比例大於85質量份)之情形時,ONy薄膜之防止層內剝離效果會下降。於熱處理品中之MXD6之調配比例超過40質量份(Ny6之調配比例不足60質量份)之情形時,ONy薄膜之衝擊強度會下降。
又,將本實施形態之ONy薄膜於95℃之熱水中保持30分鐘時,該薄膜於MD方向及TD方向之熱水收縮率必須為3~20%,較好的是6~20%。藉由如此之方式,可獲得與通常之ONy薄膜相比,成形時之伸長特性更為優異的ONy薄膜,例如可防止冷成形時之ONy薄膜之斷裂或產生針孔。於該薄膜之熱水收縮率不足3%之情形時,與通常之ONy薄膜相比,成形時之伸長特性並無較大差異。另一方面,於該薄膜之熱水收縮率超過20%之情形時,將ONy薄膜與其他薄膜層進行積層而構成積層包裝材之情形時,存在於ONy薄膜與其他薄膜層之間產生剝離現象(脫層)之虞。
[ONy薄膜之製造方法]本實施形態之ONy薄膜,係針對由以特定混合比含有包含上述Ny6及MXD6之原始原料及熱處理品之原料所構成的未延伸原坏薄膜,以於MD方向及TD方向上之各延伸倍率為2.8倍以上之條件,進行二軸延伸後,於160~200℃下進行熱處理而獲得者。
作為二軸延伸方法,例如可採用管狀式或拉幅式之同時二軸延伸或逐次二軸延伸,就縱橫之強度平衡方面而言,較好的是藉由管狀法之同時二軸延伸而進行。
構成原始原料之Ny6及MXD6,較好的是均將顆粒狀者乾摻而使用。又,熱處理品亦較好的是使用顆粒狀者。例如,亦可將藉由本實施形態而獲得之二軸延伸尼龍薄膜切細.壓縮而製成顆粒狀。藉此,可將熱處理品與Ny6之顆粒及MXD6之顆粒較好地進行乾摻。
具體而言,本實施形態之ONy薄膜可以如下之方式製造。
首先,於擠出機中、於270℃下,將Ny6顆粒、MXD6顆粒及顆粒狀熱處理品加以熔融混練後,將熔融物自模具擠出為圓筒狀薄膜,繼而以水驟冷而製作原坏薄膜。
其次,如例如圖2所示,將該原坏薄膜11插入通過一對夾輥12間後,一邊向其中壓入氣體,一邊以加熱器13進行加熱,並且於延伸開始點,藉由空氣冷卻環14吹入空氣15使氣泡16膨脹,利用下游側之一對夾輥17將其拉出,藉此實施管狀法之MD方向及TD方向之同時二軸延伸。此時,MD方向及TD方向之各延伸倍率必須為2.8倍以上。於延伸倍率不足2.8倍之情形時,衝擊強度會下降,而於實用性方面產生問題。
此後,藉由將該延伸薄膜放入拉幅式熱處理爐(未圖示)中,於160~200℃下實施熱固定,可獲得本實施形態之ONy薄膜18。
[積層包裝材之構成]本實施形態之積層包裝材與上述第1實施形態相同,故省略說明。
其中,本發明之積層包裝材,除上述第1實施形態之積層包裝材之構成以外,於ONy薄膜層中亦含有MXD6,故顯示出優異之耐熱性。因此,於該包裝材具備密封劑層之情形時,於藉由密封棒加熱該包裝材進行密封處理時,該包裝材不會附著於密封棒,而可實現良好之密封處理。
進而,根據該包裝材,ONy薄膜層中含有熱處理品,因此,於冷成形等時,於ONy薄膜層內不會產生剝離現象,從而獲得耐衝擊性優異之成形品。
<變形例>
以上,於上述第1至第3實施形態中,揭示了用以實施本發明之最佳構成等,但本發明並不限定於此。即,本發明主要就特定實施形態加以說明,但於不脫離本發明之技術思想及目的之範圍內,針對上述各實施形態,業者可於材質、數量、其他詳細構成方面加入各種改變。
因此,限定上述所揭示之材質、層構成等之記載係為了易於理解本發明而例示者,並非限定本發明者,以脫離該等材質等之限定的一部分或全部限定之名稱所揭示者亦包含於本發明中。
例如,於上述第1至第3實施形態中,二軸延伸方法係採用管狀方式,但亦可為拉幅方式,進而,延伸方法可為同時二軸延伸,亦可為逐次二軸延伸。
又,於ONy薄膜中亦可適當添加必要之添加劑。作為此種添加劑,例如可舉出防黏劑(無機填料等)、撥水劑(乙烯雙硬脂酸酯等)、潤滑劑(硬脂酸鈣等)。
進而,於上述各實施形態中,例示有於ONy薄膜上積層有鋁層等之積層包裝材,但並不限定於此,作為本發明之積層包裝材,可舉出進而積層有密封劑層或抗靜電層、印刷層、阻障層、強度增強層等各種功能層者。
[實施例]
其次,根據實施例及比較例詳細說明上述第1至第3實施形態。其中,本發明並不受該等例何等限定。
<第1實施形態之實施例> [實施例1、2]
(延伸薄膜之製造)將Ny6顆粒於擠出機中、於270℃下熔融混練後,將熔融物自模具擠出為圓筒狀薄膜,繼而以水驟冷而製作原坏薄膜。用作Ny6者為宇部興產股份有限公司製尼龍6[UBE尼龍1023FD(商品名),相對黏度ηr=3.6]。
其次,如圖2所示,使該原坏薄膜11插入通過一對夾輥12間後,一邊向其中壓入氣體,一邊以加熱器13進行加熱,並且於延伸開始點,藉由空氣冷卻環14吹入空氣15使氣泡16膨脹,利用下游側之一對夾輥17將其拉出,藉此實施管狀法之MD方向及TD方向之同時二軸延伸。該延伸時之倍率於MD方向上為3.0倍,於TD方向上為3.2倍。
其次,將該延伸薄膜放入拉幅式熱處理爐(未圖示),於210℃下實施熱固定,而獲得本實施例之ONy薄膜18(以下,亦稱為ONy薄膜18)。再者,實施例1為厚度15 μm者,實施例2為厚度25 μm者。
[評價方法]
(拉伸試驗)ONy薄膜18之拉伸試驗係使用Instron公司製造之5564型,於試料寬度15 mm、夾盤間距50 mm、拉伸速度100 mm/min之條件下實施。對ONy薄膜18之MD方向/TD方向/45°方向/135°方向分別進行測定。根據各方向所獲得之應力-應變曲線,求得各方向上之斷裂伸長率(%)、該等斷裂伸長率中之最大值與最小值之比率、各方向上之應力比A(A=σ12 、σ1 :伸長率50%時之拉伸應力、σ2 :屈服點之拉伸應力)、該等應力比A中之最大值Amax 與最小值Amin 之比率。
(拉伸成形性)對包含ONy薄膜18之積層包裝材之拉伸成形性進行評價。
具體而言,首先,將實施例1、2之ONy薄膜18作為表基材薄膜,將L-LDPE薄膜[Unilax LS-711C(商品名),出光Unitec股份有限公司製,厚度120 μm]作為密封薄膜,並將兩者乾式積層,藉此獲得積層包裝材。再者,使用三井Takeda Chemical製造之Takelac A-615/Takenate A-65之調配品(調配比16/1)作為乾式積層用接著劑。又,乾式積層後之積層包裝材係於40℃下進行3天老化。
使用俯視長方形(5 mm×10 mm)之模具,於冷溫(常溫)下,對如此而製作之各積層包裝材,實施深拉伸成形。對各積層包裝材分別實施10次該深拉伸成形,調查產生針孔或龜裂等缺陷之數量。產生缺陷之數量於10中為0次時評價為A,1~2時評價為B,3~5次時評價為C,6次以上時評價為D。
(穿刺強度)穿刺強度之測定係藉由對ONy薄膜18,以200 mm/min之穿刺速度刺入1 mm之針,測定針貫通薄膜所需之強度(N)而進行。
(衝擊強度)衝擊強度之測定係藉由如下方式進行,即,使用東洋精機股份有限公司製造之薄膜衝擊試驗機,於常溫(23℃)下,對固定之環狀ONy薄膜18以半圓球狀之擺錘(直徑1/2英吋)進行打擊,測定擊穿薄膜所需之衝擊強度(kg/cm)。再者,衝擊強度係以絕對值表示,可評價為,其值越大耐衝擊性越佳。
[比較例1]
將Ny6顆粒於擠出機中、於270℃下熔融混練後,以T模具將熔融物擠出,以冷卻輥進行接觸冷卻,藉此製作未延伸原坏薄膜。再者,擠出機係利用50 mm之單螺桿型。
其次,以延伸裝置(小型二軸延伸裝置、日光製作所製)之熱輥,將該未經延伸之原坏薄膜加熱至100℃,並於MD方向上延伸3倍,此後迅速以拉幅裝置夾住未延伸原坏薄膜之兩端並於TD方向上延伸3.2倍。
進而,將該延伸薄膜放入拉幅式熱處理爐中,於210℃下實施熱固定,藉此獲得本比較例1之逐次二軸延伸Ny薄膜(厚度15 μm)。
[比較例2]
將Ny6顆粒於擠出機中、於270℃下熔融混練後,以T模具將熔融物擠出,以冷卻輥進行接觸冷卻,藉此製作未延伸原坏薄膜。再者,擠出機係利用50 mm之單螺桿型。
其次,以二軸延伸裝置(日光製作所製),將該未延伸原坏薄膜加熱至120℃,並於MD、TD方向上延伸3.0倍。
進而,將該延伸薄膜以烘箱於210℃下實施10秒之熱固定,藉此獲得本比較例2之同時二軸延伸Ny薄膜(厚度:15 μm)。
針對該等比較例1、2,以與實施例1、2相同之方式進行評價試驗。
表1中表示分別對實施例1、2及比較例1、2實施拉伸試驗之結果。又,表2中表示分別對實施例1、2及比較例1、2評價拉伸成形性、穿刺強度及衝擊強度之結果。
[評價結果]
如表1所示,實施例1、2之ONy薄膜18與比較例1、2相比,其深拉伸成形性、穿刺強度、衝擊強度均更為優異。
另一方面,因比較例未滿足上述條件,故於ONy薄膜18之物性方面均存在問題。
具體而言,比較例1中,於135°方向上之應力比A不足2,應力比A之比率(Amax /Amin )超過2,又,於135°方向上之斷裂強度亦低於180 MPa,故拉伸成形性較差,穿刺強度比較低,且衝擊強度亦較差。
又,比較例2中,於TD方向上之斷裂伸長率不足70%,MD.135°方向上之應力比A不足2,又,應力比A之比率(Amax /Amin )亦超過2,故拉伸成形性較差,穿刺強度較低。
<第2實施形態之實施例>
其次,根據實施例及比較例詳細說明上述第2實施形態。
又,於本實施形態之實施例中,省略與上述實施形態之實施例重複之說明。
[實施例3~5]
(延伸薄膜之製造)自擠出Ny6顆粒至薄膜延伸為止,係與實施例1、2相同。
其次,將該延伸薄膜放入拉幅式熱處理爐(未圖示)中,於195℃下實施熱固定,而獲得本實施例3之ONy薄膜18(以下,亦稱為ONy薄膜18)。該實施例3之結晶化度為33%,薄膜厚度為15 μm。
以上之製造實施例3之操作中,除藉由拉幅式熱處理爐將延伸薄膜於160℃下進行熱固定以外,其餘以同樣之條件製造實施例4之ONy薄膜18。該實施例4之結晶化度為21%,薄膜厚度為15 μm。
實施例5之ONy薄膜18係利用與以上之製造實施例3之操作大致相同之條件製造而成者,其薄膜厚度為25 μm,結晶化度為33%。
[評價方法]
本實施形態中之拉伸試驗、拉伸成形性及穿刺強度之評價方法係與上述第1實施形態之實施例相同,故省略說明。
(衝擊強度)衝擊強度之測定係藉由如下方式進行,即,使用東洋精機股份有限公司製造之薄膜衝擊試驗機,於23℃、-10℃及-30℃之各溫度下,對固定之環狀ONy薄膜18以半圓球狀之擺錘(直徑1/2英吋)進行打擊,而測定薄膜擊穿所需之衝擊強度(kg/cm)。再者,衝擊強度以絕對值表示,可評價為,其值越大耐衝擊性越佳。
[比較例3]
上述之製造實施例3之操作中,除將延伸薄膜藉由拉幅式熱處理爐於210℃下進行熱固定以外,其餘以相同之方式製造比較例3之ONy薄膜18。該比較例3之結晶化度為41%,薄膜厚度為15 μm。
[比較例4]
上述實施例3之製造動作中,除將延伸薄膜藉由拉幅式熱處理爐於210℃下進行熱固定以外,其餘以相同之方式製造比較例4之ONy薄膜18。該比較例4之結晶化度為40%,薄膜厚度為15 μm。
[比較例5]
上述實施例5之製造動作中,除將延伸薄膜藉由拉幅式熱處理爐於210℃下進行熱固定以外,其餘以相同之方式製造比較例5之ONy薄膜18。該比較例5之結晶化度為41%,薄膜厚度為25 μm。
對比較例3~5亦以與實施例3~5相同之方式進行評價試驗。
表3中分別表示實施例3~5及比較例3~5之熱處理溫度、結晶化度、熱水收縮率(於95℃之熱水中保持30分鐘時,該薄膜於MD方向及TD方向之熱水收縮率)及薄膜厚度。表4表示分別對實施例3~5及比較例3~5實施拉伸試驗之結果。表5中表示分別對實施例3~5及比較例3~5之拉伸成形性、穿刺強度及衝擊強度(23℃、-10℃、-30℃)進行評價之結果。
[評價結果]
如表3所示,實施例3~5之ONy薄膜18與比較例3~5相比,其拉伸成形性、穿刺強度及衝擊強度均更為優異。
另一方面,比較例未滿足上述條件,於ONy薄膜18之物性方面均存在問題。
具體而言,比較例3中,結晶化度不足20%,於135°方向上之應力比A不足2,應力比A之比率(Amax /Amin )超過2,於135°方向上之斷裂強度亦低於180 MPa,故拉伸成形性較差,穿刺強度比較低,且衝擊強度亦較差。
比較例4中,因結晶化度不足20%,故拉伸成形性較差。
比較例5中,於135℃方向上之斷裂伸長率未滿70%,將4個方向上之斷裂伸長率中之最大伸長率除以最小伸長率而獲得的值超過2,於45°方向上之應力比A不足2,應力比A之比率(Amax /Amin )亦超過2,故拉伸成形性較差。
<第3實施形態之實施例>
其次,根據實施例及比較例更加詳細地說明上述第3實施形態。
又,本實施形態之實施例中,省略與上述實施形態之實施例重複之說明。
[實施例6、7]
(延伸薄膜之製造)將Ny6顆粒及MXD6顆粒分別以70質量份及30質量份之比例混合,相對於原料總量,向其中調配10質量%之已經一次性以該調配比熔融混合並顆粒化之熱處理品(MXD6之熔點為236℃者)。將該乾摻品於擠出機中、於270℃下熔融混練後,將熔融物自模具擠出為圓筒狀薄膜,繼而以水驟冷而製作原坏薄膜。
再者,MXD6之熔點係使用PerkinElmer公司製造之示差掃描熱量測定裝置(DSC),以10℃/min之升溫速度,自50℃升溫至280℃而進行測定。均將首輪之值作為熔點。
用作Ny6者係宇部興產股份有限公司製造之尼龍6[UBE尼龍1023FD(商品名),相對黏度ηr=3.6],用作MXD6者係三菱瓦斯化學股份有限公司製造之間苯二甲基己二醯胺[MX尼龍6007(商品名),相對黏度ηr=2.7]。
又,將Ny6與MXD6之調配比例分別設為70質量份與30質量份,使用40EX、單螺桿(山口製作所股份有限公司製),將於270℃下擠出者作為熱處理品。
其次,如圖2所示,將該原坏薄膜11插入通過一對夾輥12間,然後一邊向其中壓入氣體,一邊以加熱器13進行加熱,並且於延伸開始點,藉由空氣冷卻環14吹入空氣15使氣泡16膨脹,利用下游側之一對夾輥17將其拉出,藉此實施管狀法之MD方向及TD方向之同時二軸延伸。該延伸時之倍率於MD方向上為3.0倍,於TD方向上為3.2倍。
其次,將該延伸薄膜放入拉幅式熱處理爐(未圖示),於200℃下實施熱固定,而獲得本實施例6之厚度為15 μm、具有3.4%之熱水收縮率的ONy薄膜18。
以上之製造實施例6之操作中,除將熱處理品之調配比例相對於原料總量設為20質量%、將延伸薄膜藉由拉幅式熱處理爐於160℃下進行熱固定以外,其餘以同樣之條件製造實施例7之ONy薄膜18。該實施例7之熱水收縮率為19%,薄膜厚度為15 μm。
[評價方法]
本實施形態中之拉伸試驗及拉伸成形性之評價方法與上述第1實施形態之實施例相同,故省略說明。
(層內剝離性)以與上述拉伸成形性評價相同之方式製作積層包裝材,自該積層包裝材切下寬度為15 mm的帶狀試驗片,以手將其端部之界面剝離數cm,將其分離為表基材薄膜(ONy薄膜18)與密封薄膜。其後,將各薄膜片放置於拉伸試驗機(Instron萬能試驗機1123型)中,以300 mm/min之速度進行積層部分之剝離試驗(90度剝離)。
於進行剝離試驗時,若表基材薄膜內部產生層內剝離,則剝離強度會急遽減小,因此,根據是否表現出如此之舉動可判別有無產生層內剝離。例如,於剝離試驗開始時,剝離強度為7 N/m左右,但剝離試驗中途急遽減小至1~2 N/mm左右,則可判斷產生層內剝離。
並且,將表基材薄膜內部未顯示層內剝離舉動者評價為○,將顯示層內剝離舉動者評價為×。
(耐密封性)以與上述拉伸成形性評價相同之方式製作積層包裝材,對該積層包裝材實施密封處理。於密封處理中,將密封棒之溫度設定為200℃,將密封寬度設為5 mm(未貼附Teflon(註冊商標)膠帶),密封時間設為10秒,密封棒之壓力設為2 kg/cm2 。關於積層包裝材之耐密封性,於以上述條件實施密封處理時,將包裝材未附著於密封棒者評價為○,將包裝材附著於密封棒者評價為△,將包裝材附著於密封棒並且外觀白化者評價為×。
[比較例6]
上述實施例6之製造動作中,除將熱處理品之調配比例相對於原料總量設為15質量%、將延伸薄膜藉由拉幅式熱處理爐於210℃下進行熱固定以外,其餘以相同之方式製造比較例6之ONy薄膜18。該比較例6之熱水收縮率為2.8%,薄膜厚度為15 μm。
[比較例7]
上述實施例6之製造動作中,除僅使用Ny6作為原料、將延伸薄膜藉由拉幅式熱處理爐於195℃下進行熱固定以外,其餘以相同之方式製造比較例7之ONy薄膜18。該比較例7之熱水收縮率為5%,薄膜厚度為15 μm。
對該等比較例6、7亦可以與實施例6、7相同之方式進行評價試驗。
表6中分別表示實施例6、7及比較例6、7之構成原料、熱處理品含有率、熱處理溫度、熱水收縮率及薄膜厚度。
表7中分別表示實施例6、7及比較例6、7之拉伸試驗結果。表8中分別表示實施例6、7及比較例6、7之拉伸成形性、層內剝離及耐密封性之評價結果。
[評價結果]
如表6所示,實施例6、7之ONy薄膜18與比較例6、7相比,其拉伸成形性、層內剝離及耐密封性均更為優異。
另一方面,比較例未滿足上述條件,故於ONy薄膜18之物性方面均存在問題。具體而言,於比較例6中,於TD方向及45°方向之應力比A不足2,故拉伸成形性較差。又,於比較例7中,原料中不含有MXD6,故耐密封性較差。
11...原坏薄膜
12、17...夾輥
13...加熱器
14...空氣冷卻環
15...空氣
16...氣泡
18...ONy薄膜
圖1係針對本發明之第1及第3實施形態之ONy薄膜進行拉伸試驗時所獲得之應力-應變曲線之一例。
圖2係製造本發明之第1及第3實施形態之ONy薄膜之二軸延伸裝置的示意圖。
(無元件符號說明)

Claims (5)

  1. 一種二軸延伸尼龍薄膜,其特徵在於:其係以尼龍6作為原料之二軸延伸尼龍薄膜,該薄膜於拉伸試驗(試料寬度15 mm、標點間距50 mm、拉伸速度100 mm/min)中4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率為70%以上,於該薄膜之上述拉伸試驗中之應力-應變曲線中,伸長率達到50%時之拉伸應力σ1 與屈服點之拉伸應力σ2 之比即應力比A(σ12 )於上述4個方向上均為2以上,其中該薄膜之結晶化度為20~38%。
  2. 如請求項1之二軸延伸尼龍薄膜,其中該薄膜之上述拉伸試驗中之上述4個方向上的拉伸斷裂強度均為180 MPa以上。
  3. 如請求項1之二軸延伸尼龍薄膜,其中上述4個方向之各自之上述應力比A中,最大應力比Amax與最小應力比Amin 之比(Amax /Amin )為2以下。
  4. 一種積層包裝材,其特徵在於,其包含如請求項1之二軸延伸尼龍薄膜。
  5. 一種二軸延伸尼龍薄膜之製造方法,其特徵在於:其係含有尼龍6作為原料之二軸延伸尼龍薄膜之製造方法,針對以上述原料構成之未延伸原坏薄膜,以於MD方向(薄膜之移動方向)及TD方向(薄膜之寬度方向)上之各自延伸倍率為2.8倍以上之條件,進行二軸延伸後,於 160~200℃下進行熱處理,而形成如下之二軸延伸尼龍薄膜:該薄膜之結晶化度為20~38%,該薄膜於拉伸試驗(試料寬度15 mm、標點間距50 mm、拉伸速度100 mm/min)中4個方向(MD方向、TD方向、45°方向、135°方向)上產生斷裂時之伸長率為70%以上,且於該薄膜之上述拉伸試驗中之應力-應變曲線中,伸長率達到50%時之拉伸應力σ1 與屈服點之拉伸應力σ2 之比即應力比A(σ12 )於上述4個方向上均為2以上。
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