TWI668118B - 聚酯膜及蒸鍍聚酯膜 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題為提供一種適合製造氧及水蒸氣氣體屏蔽性優異的蒸鍍膜之聚酯膜以及使用該聚酯膜的蒸鍍聚酯膜。
一種聚酯膜,係厚度為5~20μm的雙軸延伸聚酯膜,且下述要件(1)~(4)滿足特定範圍:(1)膜全寬中,長方向的折射率Nx與寬方向的折射率Ny之差(Nx-Ny);(2)膜全寬中,在150℃進行30分鐘熱處理時,長方向及寬方向的熱收縮率;(3)相對於膜寬方向之配向角的變化量;(4)以150℃進行30分鐘熱處理時,以長方向的順時針方向作為正方向,於膜寬度方向中+45°方向的熱收縮率與-45°方向的熱收縮率之差的變化量。
Description
本發明係關於一種適合製造氧及水蒸氣氣體屏蔽性優異的蒸鍍膜之作為膜基材的聚酯膜以及一種蒸鍍聚酯膜。
以往,聚酯膜係因其優異機械強度、熱特性及光學特性等而被大量利用於包裝用材料或工業用材料等許多領域。但是,由於聚酯膜缺乏氧及水蒸氣等的氣體屏蔽性,因此於食品用或真空殺菌袋品用、醫藥品用等的包裝用途會有內容物變質或劣化等問題。
因此,包裝用途使用之聚酯膜係賦予對氧及水蒸氣等之氣體屏蔽性。以往對聚酯膜賦予氣體屏蔽性的方法,係利用將聚二氯乙烯或聚乙烯/乙烯醇共聚物等氣體屏蔽性良好的膜互相層合的方法、或於聚酯膜蒸鍍鋁等金屬或氧化鋁等金屬氧化物而形成薄膜的方法。特別是後者之蒸鍍金屬或金屬氧化物而得之聚酯膜(以下稱為蒸鍍聚酯膜)係具備優異耐熱性與透明性,因此利用在許多用途。
又,已知所得之蒸鍍聚酯膜的氣體屏蔽性能會依基材之膜的表面狀態或物性等而有很大的不同,因此已提出規定基材之聚酯膜的表面粗度或突起數者(例如參照專利文件1)、規定聚酯膜的長方向與寬方向的熱收縮率者(例如參照專利文件2)、使用規定膜內寡聚物產生量之聚酯膜作為基材藉此而獲得優異氣體屏蔽性膜者(例如參照專利文件3)等方案。
近年來,蒸鍍聚酯膜的加工步驟係由於生產性提升,因此高速化、作為基材之膜輥的加寬化、加長化係日益增進。特別是輥加寬化時,會對加工時的熱與張力產生較大影響,因此難以獲得寬方向安定之蒸鍍薄膜,有部分蒸鍍薄膜會產生不均或空缺,難以獲得氣體屏蔽性優異的蒸鍍聚酯膜輥。因此係求作為基材之聚酯膜其輥寬方向中的物性均勻化。特別需減輕輥寬方向之分子配向性或熱收縮率的不一致或畸變(distortion)。因此,雖然上述專利文件1~3中記載作為基材之聚酯膜的分子配向性或熱收縮率等,但並無記載有關於輥寬方向中各物性的不一致或畸變,因此於輥加寬化時,難以獲得氣體屏蔽性優異之蒸鍍聚酯膜。
又,蒸鍍用聚酯膜係因機械強度及耐熱性等原因而使用雙軸延伸聚酯膜。代表的雙軸延伸聚酯膜的製膜方法,一般可舉出吹管法、逐次雙軸延伸法、同時雙軸延伸法,但考慮生產性及平面性,主要採用逐次雙軸延伸法。此逐
次雙軸延伸法,一般來說是先於加熱至玻璃轉化溫度以上且具速度差的輥間,將未延伸的聚酯薄片往長方向延伸。然後,於拉幅機內以夾子把持膜的端部藉此往寬方向延伸,之後經過熱固定處理、寬方向的熱弛緩處理、冷卻步驟,並捲成輥狀,而可得雙軸延伸聚酯膜。但已知此逐次雙軸延伸法,係於拉幅機內的步驟之寬方向的延伸、熱固定、熱弛緩及冷卻步驟中,夾子把持的端部與拘束力較小的中央部分會因寬方向的延伸所產生的長方向的延伸應力、熱固定步驟中產生的長方向的收縮應力、及拉幅機內產生的張力影響而產生差異,因此產生膜寬方向中物性不均勻的曲折現象。所述曲折現象若以幾何學解釋,是指在拉幅機入口於膜寬方向畫一直線,至拉幅機出口時該直線會變成膜中央部稍後退的弓型曲線,所得之雙軸延伸聚酯膜中,分子鏈配向的主軸會由中央部分起越往端部越為傾斜,因此熱收縮特性等也會於寬方向產生畸變或不一致。
至今為止,減輕曲折的方法例如已提出在横延伸後冷卻至玻璃轉化溫度以下之後熱處理的方法、降低熱固定溫度以降低收縮應力的方法、及加大寬方向的延伸倍率的方法等(專利文件4~6、非專利文件1)。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文件1:日本特開平10-119172號公報。
專利文件2:日本特開平11-010725號公報。
專利文件3:日本特開2006-299078號公報。
專利文件4:日本特開2004-018588號公報。
專利文件5:日本特開2005-014545號公報。
專利文件6:日本特許第2936688號公報。
(非專利文獻)
非專利文件1:野野村千里、山田敏郎、松尾達樹著「曲折現象之解析」、成形加工、1992年、4巻、5號、p312-317。
但上述方法可舉出以下缺點:設置玻璃轉化溫度以下之冷卻區域的方法會使生產設備大規模化及複雜化;降低熱固定溫度的方法會使長方向及寬方向的熱收縮率變大,蒸鍍加工時會發生畸變或皺摺,一部分蒸鍍薄膜會產生不均或空缺,造成氣體屏蔽性惡化;加大寬方向的延伸倍率的方法會使縱橫的配向平衡崩潰,蒸鍍加工時會發生畸變或皺褶,造成氣體屏蔽性惡化。因此,以上述方法難以獲得適合蒸鍍加工的分子配向平衡與熱收縮率,且難以改善寬方向的分子配向主軸的傾斜、熱收縮率的畸變及不一致。
本發明的目的係改善上述以往技術的問題點,並使用提昇生產性之加寬化膜輥,以提供蒸鍍加工性優異且氧及水蒸氣等氣體屏蔽性優異之蒸鍍用聚酯膜、以及氣體屏蔽性膜。
經本發明者們反覆檢討的結果發現,藉由控制作為基材之聚酯膜的配向平衡及熱收縮率,並控制對於膜寬方向的分子配向主軸的傾斜與熱收縮率的畸變,而可解決上述課題。
亦即,本發明之聚酯膜由以下所構成。
1.一種聚酯膜,係厚度為5~20μm的雙軸延伸聚酯膜,且滿足下述要件(1)~(4):(1)膜全寬中,長方向的折射率Nx與寬方向的折射率Ny之差(Nx-Ny)為-0.030以上0.015以下;(2)膜全寬中,在150℃進行30分鐘熱處理時,長方向的熱收縮率為0.8%以上2.0%以下,寬方向的熱收縮率為-0.5%以上1.0%以下;(3)相對於膜寬方向之配向角的變化量在每1m中為0°以上20°以下;(4)以150℃進行30分鐘熱處理時,以長方向的順時針方向作為正方向,於膜寬度方向中+45°方向的熱收縮率與-45°方向的熱收縮率之差的變化量在每1m中為0%以上0.25%以下。
其中,要件(1)~(4)之試料取樣處為全寬的中央處、以及由中央處朝兩端每間隔500mm處,在兩端附近無法確
保500mm間隔時係取樣可取樣之端處。
又,要件(1)及(2)中各測定處的資料的最大值及最小值係在所限定範圍內,要件(3)及(4)中相鄰2點之試料取樣處間,各變化量的最大值係在所限定範圍內。
2.如上述第1項所述之聚酯膜,其係至少於一面實施電暈放電處理。
3.如上述第1或2項所述之聚酯膜,其中裁切主輥所得的裁切輥的膜全寬為1500mm以上。
4.如上述第1~3項中任一項所述之聚酯膜,係為了於至少一面設置蒸鍍層所使用。
5.一種蒸鍍聚酯膜,係於上述第4項所述之聚酯膜的至少一面設置蒸鍍層所成。
6.如上述第5項所述之蒸鍍聚酯膜,係至少在設置有蒸鍍層側的聚酯膜表面實施電暈放電處理。
7.如上述第5或6項所述之蒸鍍聚酯膜,其中蒸鍍層包括金屬氧化物,上述金屬氧化物包括氧化鋁、氧化矽、或該等的混合物。
8.如上述第5~7項中任一項所述之蒸鍍聚酯膜,其中膜全寬為1500mm以上。
根據本發明可使用提昇生產性之加寬化膜輥,並獲得氧及水蒸氣等氣體屏蔽性優異的蒸鍍聚酯膜。
以下詳細說明本發明。
本發明係由聚酯樹脂所構成之雙軸延伸聚酯膜。本發明所使用之聚酯樹脂為由二羧酸或其酯形成性衍生物與二醇或其酯形成性衍生物所合成之聚合物。可舉例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸-2,6-乙二酯,由機械特性及耐熱性、成本等觀點來看,較佳為聚對苯二甲酸乙二酯。
又,於無損於本發明目的之範圍內,該等聚酯亦可與其他成分共聚。具體來說,作為共聚成分之二羧酸成分可舉例如間苯二甲酸、萘二羧酸、4,4-聯苯二羧酸、己二酸、癸二酸及其酯形成性衍生物等。又,二醇成分可舉例如二甘醇、六亞甲基二醇、新戊二醇、環己烷二甲醇。又,可舉例如聚乙二醇、聚丙二醇等聚氧伸烷二醇。共聚量較佳為在構成的每個重複單元中為10莫耳%以內,更佳為5莫耳%以內。
本發明之聚酯的製造方法可舉出先將上述二羧酸或其酯形成性衍生物與二醇或其酯形成性衍生物作為主起始原料,依常法進行酯化或酯交換反應後,再於高溫、減壓下進行聚縮反應而製造的方法等。
考慮到製膜性與再回收性等,本發明之聚酯的極限黏
度範圍較佳為0.50~0.9dl/g,更佳為0.55~0.8dl/g。
再者,考慮到製膜時及蒸鍍加工時之易滑性,較佳為在本發明之聚酯膜中摻配粒子。摻配之粒子雖無特別限定,但可舉例如二氧化矽、碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、氧化鈦、高嶺土、滑石等無機粒子,又,亦可為交聯化聚苯乙烯樹脂及交聯化丙烯酸樹酯等有機粒子。
本發明之聚酯膜所含有粒子之粒徑,考慮粒子的凝集、透明性、及粗大突起所造成的氣體屏蔽性惡化,平均粒徑(以雷射繞射散射法測定)的範圍較佳為0.5~10μm,更佳為1~7μm,又更佳為1.2~5μm。
本發明之聚酯膜所含粒子之含有量,考慮粒子的凝集、透明性、以及粗大突起所造成的氣體屏蔽性惡化,較佳為0.01~1質量%,更佳為0.01~0.5質量%。
又,於無損於本發明目的之範圍內,上述聚酯中亦可含有少量其他聚合物或抗氧化劑、熱安定劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑、塑化劑、顏料或其他添加劑等。
以下說明本發明之聚酯膜的製造方法,但並非僅限於此。本發明之聚酯,係將上述聚酯樹脂以通常方法乾燥後,由T字模口熔融擠出為薄片狀,藉由施加靜電法等
使其密接於流延鼓並冷卻固化,而得到未延伸聚酯薄片。接著,將所得的未延伸薄片加熱至玻璃轉化溫度(以下稱為Tg)以上,於具速度差的輥間向長方向延伸。之後於拉幅機內將膜加熱至Tg以上,再向寬方向延伸。接下來,經過熱固定處理、寬方向的熱弛緩處理、冷卻步驟後,對夾子把持的耳部進行修邊,卷成輥狀後可得到雙軸延伸聚酯膜。其後裁切至指定的蒸鍍加工輥寬,得到蒸鍍用聚酯膜輥。
本發明之聚酯膜,在膜全寬中,依後述評價方法所測長方向的折射率Nx與寬方向的折射率Ny的差(Nx-Ny)較佳為-0.030以上0.015以下,更佳為-0.025以上0.010以下。藉由使Nx-Ny在-0.030以上0.015以下之範圍內,可獲得良好的配向平衡,不會因蒸鍍加工時的張力產生畸變或皺褶,並形成安定的蒸鍍薄膜,可得氣體屏蔽性優異之蒸鍍聚酯膜。在此,於膜全寬中的試料取樣處,為寬方向中央處及由中央處向兩端每間隔500mm處,若於兩端附近無法確保500mm間隔時,則以可取樣處為端處。又,著眼於各測定處資料之最大值及最小值,以其兩者在上述範圍內為合格。
本發明之聚酯膜,在膜全寬中,依後述評價方法進行150℃、30分鐘熱處理時之熱收縮率較佳為長方向為0.8%以上2.0%以下、寬方向為-0.5%以上1.0%以下,更佳為長
方向為1.0%以上1.8%以下、寬方向為-0.3%以上0.8%以下。藉由使長方向及寬方向之熱收縮率於上述範圍內,於蒸鍍加工時可獲得對熱尺寸安定性,不會因熱產生畸變或皺褶,並形成安定的蒸鍍薄膜,可獲得氣體屏蔽性優異之蒸鍍聚酯膜。在此,於膜全寬中的試料取樣處,為寬方向中央處及由中央處向兩端每間隔500mm處,若於兩端附近無法確保500mm間隔時,則以可取樣處為端處。又,著眼於各測定處資料之最大值及最小值,以其兩者在上述範圍內為合格。
本發明之聚酯膜,依後述評價方法測試相對於膜寬方向之配向角的變化量較佳為每1m為0°以上20°以下,更佳為0°以上16°以下,又更佳為0°以上12°以下。又,所述之配向角是指以寬方向為基準時,分子鏈配向的主軸之傾斜。由於配向角的變化量每1m大於20°時,蒸鍍加工輥寬方向中的重要的分子配向方向會有極大差異,於使用加寬輥進行蒸鍍加工時,容易造成輸送性惡化或產生斜向皺褶,部分蒸鍍薄膜會產生不均或空缺,造成氣體屏蔽性惡化,因此較不佳。又,配向角的變化量較大時,膜全寬之Nx-Ny的不一致也會擴大,因此較不佳。在此,於膜全寬中的試料取樣處,為中央處及由中央處向兩端每間隔500mm處,若於兩端附近無法確保500mm間隔時,則以可取樣處為端處。又,以由相鄰2點之試料採取處間所求得之各變化量的最大值在上述範圍內為合格。
本發明之雙軸延伸聚酯膜,以後述方法進行150℃、30分鐘熱處理時,以長方向的順時針方向作為正方向,於膜寬度方向中+45°方向的熱收縮率與-45°方向的熱收縮率之差(以下稱為斜向熱收縮率差)的變化量在每1m中較佳為0%以上0.25%以下,更佳為0%以上0.20%以下,又更佳為0%以上0.15%以下。上述之斜向熱收縮率差的變化量在每1m中大於0.25%時,在蒸鍍加工輥寬方向中,因熱產生的收縮動作會有極大差異,於使用加寬輥時,容易發生輸送性惡化或皺褶,有部分蒸鍍薄膜會產生不均或空缺,造成氣體屏蔽性惡化,因此較不佳。又,斜向熱收縮率差較大時,膜全寬中長方向與寬方向的熱收縮率的不一致也會變大,因此較不佳。在此,於膜全寬中的試料取樣處,為中央處及由中央處向兩端每間隔500mm處,若於兩端附近無法確保500mm間隔時,則以可取樣處為端處。又,以由相鄰2點之試料採取處間所求得之各變化量的最大值在上述範圍內為合格。
為了獲得具備本發明目的特性之雙軸延伸聚酯膜,亦即獲得適合蒸鍍加工之配向平衡及熱收縮率,並控制加寬膜輥寬方向內之配向角與斜向熱收縮率差的變化量於上述範圍內,可藉由以下方式適當組合長方向及寬方向之延伸條件、熱固定條件、熱弛緩條件等製膜條件而達成。以下詳細說明。
(1)長方向的延伸條件
為獲得具有適合本發明目的之特性的雙軸延伸聚酯膜,作為長方向之延伸方法,較佳為可獲得抑制長方向的收縮應力之單軸延伸聚酯膜,藉此可抑制接下來的步驟中拉幅機內產生之長方向應力,以期降低曲折。例如較佳為以延伸溫度為(Tg+15)~(Tg+55)℃且延伸倍率為3.3~4.7倍的方式延伸。延伸溫度高於(Tg+55)℃或延伸倍率低於3.3倍時,曲折會降低,所得雙軸延伸聚酯膜的配向角及斜向熱收縮率差的變化量會降低,但相對於長方向,寬方向的分子配向會變得過大,造成配向平衡崩潰,因此較不佳。又,所得之雙軸延伸聚酯膜的平面性也會惡化,因此較不佳。此外,低於(Tg+15)℃或延伸倍率高於4.7倍時,收縮應力與曲折會增加,會使所得雙軸延伸聚酯膜的配向角及斜向熱收縮率差的變化量增加,因此較不佳。
又,在樹脂由T字模口流出至接觸流延鼓為止之間,未延伸膜兩端部會產生向寬方向縮短的內縮(neck in)現象,造成厚度較中央部為厚。因此,於長方向延伸時,兩端部的分子配向及收縮應力會較中央部高,將該單軸延伸膜向寬方向延伸時,不但曲折會增加,所得之雙軸延伸聚酯膜的中央部與兩端部的物性差也會增加。因此較佳為降低端部的分子配向及收縮應力,並獲得寬方向物性差較少之單軸延伸聚酯膜。
降低兩端部的分子配向及收縮應力之方法,可舉例如將膜兩端部與中央部分別加熱之方法、進行長方向延伸時使用錐狀輥作為壓料輥之方法、於複數輥間進行多段延伸之方法等。
將膜兩端部與中央部分別加熱之方法,係將較中央部厚之兩端部以紅外線加熱器等分別進行加熱,藉此可獲得兩端部的分子配向及收縮應力降低之單軸延伸聚酯膜。溫度條件的較佳範圍為以兩端部的膜溫度較中央部高0~20℃之方式加熱,更佳範圍為高2~15℃。高於20℃時,兩端部會發生加熱白化,於寬方向延伸時會產生破裂,因此較不佳。加熱膜兩端部之比例較佳為膜全寬中由端部開始之5~30%,更佳為10~20%。
進行長方向延伸時使用錐狀輥作為壓料輥之方法,係於延伸時使膜寬方向的延伸點變均勻之有效手段。一般來說於長方向輥間進行延伸時,為了固定延伸點而於輥上部設置壓料輥,但會因內縮現象使兩端部厚度變厚,故難以對準膜寬方向的延伸點,而無法對膜寬方向進行均勻的延伸。因此,會產生寬方向的分子配向與收縮應力的不一致,特別是兩端部的分子配向與收縮應力有升高的傾向。因此,藉由使用設有輥徑由中央部向兩端部縮減之錐部的壓料輥,而可對膜寬方向均勻地延伸,並降低兩端部的分
子配向及收縮應力。
又,長方向延伸中不以單一階段而是在複數輥間進行多階段延伸的方法,係可於控制延伸速度同時緩緩向長方向延伸,因此可降低膜寬方向的物性差。考慮效果、設備面及成本,較佳為二段~五段延伸。
(2)寬方向的延伸條件
為獲得具有適合本發明目的之特性的雙軸延伸聚酯膜,寬方向之延伸方法較佳為保持適合蒸鍍加工之配向平衡並降低曲折的條件,例如較佳為延伸溫度為(Tg+15)~(Tg+60)℃、延伸倍率為3.5~4.7倍。延伸溫度高於(Tg+60)℃或延伸倍率低於3.5倍時,所得之雙軸延伸聚酯膜中,相對於寬方向,長方向的分子配向會變得過大,使配向平衡崩潰,因此較不佳。又,所得之雙軸延伸聚酯膜的平面性也會惡化,因此較不佳。此外,低於(Tg+15)℃或延伸倍率高於4.7倍時,曲折會減輕,所得之雙軸延伸聚酯膜的配向角的變化量也會降低,但相對於長方向,寬方向的分子配向性會變得過大,故使配向平衡崩潰,因此較不佳。又,寬方向的分子配向性過大時,配向角傾斜與熱收縮率畸變的變化會不成比例,雖然配向角變化量降低,但另一方面斜向熱收縮率差的變化量反而有增加的傾向,因此較不佳。
(3)熱固定條件
為獲得具有適合本發明目的之特性的雙軸延伸聚酯膜,熱固定方法較佳為可達成適合蒸鍍加工之長方向及寬方向的熱收縮率,且能抑制高溫處理所造成之熱收縮曲折增加的條件。例如熱固定溫度較佳為220~245℃。熱固定溫度高於245℃時,曲折會增加,使所得之雙軸延伸聚酯膜的配向角及斜向熱收縮率差的變化量增加,因此較不佳。此外,低於220℃時,長方向及寬方向的熱收縮率都會變高,會使蒸鍍加工時的熱尺寸安定性惡化,因此較不佳。
(4)熱弛緩條件
為獲得具有適合本發明目的之特性的雙軸延伸聚酯膜,熱弛緩方法較佳為以下條件:可達成適合蒸鍍加工之寬方向的熱收縮率,且可抑制熱緩和處理中因寬方向拘束力減少而容易畸變所造成之曲折增加。例如寬方向的熱弛緩率較佳為4~8%。熱緩和率未滿4%時,所得之雙軸延伸聚酯膜的寬方向的熱收縮率會變高,使蒸鍍加工時的尺寸安定性惡化,因此較不佳。此外,熱緩和率大於8%時,曲折會增加,所得之雙軸延伸聚酯膜的配向角及斜向熱收縮率差的變化量會增加,因此較不佳。
又,熱弛緩處理步驟中,至膜因熱緩和而收縮為止之間,寬方向的拘束力會減少並會因自身重量而鬆弛,又,
膜可能會因伴隨氣流而膨脹,故使膜成為非常容易上下變動的狀況。因此,於熱弛緩步驟中,根據膜的搬送狀態,所得之雙軸延伸聚酯膜的配向角及斜向熱收縮率差的變化量會大幅變動。輕減之方法可舉例如適宜調整由上下部的噴嘴吹出的風速,使膜能保持平行。就膜的較佳狀態而言,相對於由夾子把持的膜兩端部連成直線的面,中央部最大膨脹為±100mm以下,更佳為±50mm以下。又,向上部的膨脹為+,向下部的膨脹為-。
本發明之雙軸延伸聚酯膜,考慮包裝用途所需之機械強度的保持及柔軟性,厚度較佳為5~20μm,更佳為8~16μm。
本發明之雙軸延伸聚酯膜的層構造可為單層,亦可為A/B之二層、A/B/A或A/B/C之三層,亦可為三層以上的多層構造,並無特別限定。又,各層的厚度比率亦無特別限定。藉由採用多層構造可控制蒸鍍實施面的表面粗度,又,亦可利用在一側設置不含粒子的層等控制透明性的方法。該等積層構造適合採用藉由共擠出成形法之積層方法。
本發明之聚酯膜較佳為至少一面施以電暈放電處理,施以電暈放電處理的面較佳為積層蒸鍍層的面。施以電暈放電處理可增進與蒸鍍層的密接性,可獲得具備優異
氣體屏蔽性之聚酯膜。
由本發明之聚酯膜構成之主輥寬雖無特別限定,但考慮生產性較佳為4000mm以上,更佳為5000mm以上,再更佳為6000mm以上。但若主輥寬過寬會造成使用上的困難,因此較佳為20000mm以下。
裁切由本發明之雙軸延伸聚酯膜所構成之主輥所得之蒸鍍用聚酯膜的輥寬雖無特別限定,但考慮生產性較佳為1500mm以上,更佳為1750mm以上,再更佳為2000mm以上。但若裁切輥寬過寬會造成使用上的困難,因此較佳為5000mm以下。
以本發明之雙軸延伸法所得之蒸鍍聚酯膜係至少於一面設置蒸鍍層。設置蒸鍍層的方法可舉例如真空蒸鍍法、濺鍍法、離子束法等,但並無特別限定。
於本發明之雙軸延伸聚酯膜上蒸鍍之薄膜,可舉例如金屬或金屬氧化物,考慮到氧及水蒸氣屏蔽性、生產性、透明性,較佳為氧化鋁、氧化矽或其混合物。
本發明所得之蒸鍍聚酯膜,考慮到作為包裝材使用時內容物的品質保持性,氧透過量較佳為20ml/m2.day‧MPa以下。
本發明所得之蒸鍍聚酯膜,考慮到作為包裝材使用時內容物的品質保持性,水蒸氣透過量較佳為2.0g/m2/day以下。
以下以實施例具體說明本發明。又,本發明並不限於下述實施例。又,實施例及比較例中各評價項目係以以下方法測定。
(1)極限黏度[η]
溶解於苯酚/四氯乙烷=60/40(質量比)的混合溶媒,再使用奥士華黏度計於30℃進行測定。又,測定進行3次並求其平均值。
(2)玻璃轉化溫度(Tg)
使用差示掃描量熱計(SII NanoTechnology股份有限公司製DSC6220型),將試料於氮環境下熔融至280℃,保持5分鐘後,以液體氮急速冷卻,從室溫起以昇溫速度20℃/分的條件進行測定。
(3)折射率
以鈉D線(波長589nm)為光源,使用阿貝折射計測定長方向、寬方向的折射率(Nx、Ny),求出(Nx-Ny)。又,
對所得之雙軸延伸膜輥全寬,於中央處及中央處向兩端每間隔500mm處進行測定。又,兩端部附近無法確保500mm間隔時,於可測定之端處進行測定。以此求出Nx-Ny,並據此求出輥全寬中Nx-Ny的最大值及最小值。
(4)長方向及寬方向的熱收縮率
對長方向及寬方向,將試料切為寬10mm、長度250mm,以200mm為間隔進行標記,於5gf之固定張力下測定標記之間隔(A)。接著,將膜於無荷重下之狀態以150℃進行30分鐘加熱處理後,於5gf之固定張力下測定標記之間隔(B),由式(1)求出熱收縮率。又,相對於所得之雙軸延伸膜輥全寬,於中央處及中央處向兩端每間隔500mm處進行測定。又,兩端部附近無法確保500mm間隔時,以可測定之端處進行測定。以此求出熱收縮率,並據此求出輥全寬中長方向及寬方向之熱收縮率的最大值及最小值。
熱收縮率(%)={(A-B)/A}×100式(1)
(5)斜向熱收縮率差相對膜寬方向的變化量
首先,以長方向的軸為基準,以順時針方向為正方向,於+45°方向及-45°方向將試料切為寬10mm、長度250mm,以與上述相同方法求出對於+45°方向及-45°方向之熱收縮率,再由式(2)求出斜向熱收縮率差。又,相對於所得之雙軸延伸膜輥全寬,於中央處及中央處向兩端每
間隔500mm處進行測定,分別求出各相鄰之二點間之斜向熱收縮率差的變化量,由式(3)換算成每1m之變化量。又,兩端部附近無法確保500mm間隔時,以可測定之端處進行測定,再除以測定樣本間隔之距離,同樣換算成每1m之變化量。
熱收縮率的斜向差(%)=熱收縮率(+45°方向)-熱收縮率(-45°方向)...式(2)
每1m的斜向熱收縮率差的變化量(%/m)=|相鄰二點間的斜向熱收縮率差(%)|÷500(mm)×1000(mm/m)...式(3)
接著,將所算出相鄰二點試料取樣處間之複數變化量中的最大值作為該膜之變化量評價結果。
在此,由式(2)所得之熱收縮率的斜向差(%)資料可能為正也可能為負。因此於式3中,相鄰二點間的斜向熱收縮率差(%)取絕對值,使相鄰二點的試料取樣處的熱收縮率的斜向差(%)無論哪邊相減都會是正值,無論哪邊相減都可算出相同之每1m斜向熱收縮率差的變化量(%/m)。
(6)膜寬方向中配向角的變化量
將膜切成100mm×100mm,使用王子計測股份有限公司製MOA-6004型分子配向計,以膜寬方向的軸為基準,求出分子鏈主軸的配向角。此時,相對於膜寬方向,逆時針的傾斜為+,順時針為-。又,相對於所得之雙軸延伸膜輥全寬,於中央處及中央處向兩端每間隔500mm處進行
測定,分別求出各相鄰之二點間之配向角的變化量,由式(4)換算成每1m之變化量。又,兩端附近無法確保500mm間隔時,以可測定之端處進行測定,再除以測定樣本間隔的距離,同樣換算成每1m之變化量。
每1m的配向角的變化量(°/m)=|相鄰二點間的配向角的差(°)|÷500(mm)×1000(mm/m)...式(4)
於是,所算出之相鄰二點的試料取樣處間之複數變化量中的最大值,即為該膜之變化量評價結果。
(7)氧透過率
氧透過量係使用氧透過度測定裝置(Modern Controls公司製OX-TRAN100),於溫度23℃、濕度65%的條件下進行測定,評價如下。
◎:0以上、未滿20(ml/m2.day‧MPa)
○:20以上、未滿40(ml/m2.day‧MPa)
×:40(ml/m2.day‧MPa)以上
(8)水蒸氣透過率
水蒸氣透過量係使用水蒸氣透過度測定裝置(Modern Controls公司製PERMATRAN-W),於溫度40℃、濕度90%的條件下進行測定,評價如下。
◎:0以上、未滿2(g/m2.day)
○:2以上、未滿4(g/m2.day)
×:4(g/m2.day)以上
(9)加工性及外觀評價
蒸鍍加工時的膜之加工性及加工後的外觀評價以○、×評價。無鬆弛或皺褶且輸送性良好為○。有鬆弛或皺褶或輸送性不良為×。
[實施例1]
將含有平均粒徑2.5μm之二氧化矽0.1質量%之聚對苯二甲酸乙二酯(極限黏度=0.62dl/g、Tg=78℃)乾燥後,供給至擠出機並以285℃熔融,由T字模口吐出並於流延鼓冷卻固化,得到未延伸之聚對苯二甲酸乙二酯薄片。將此薄片加熱至115℃,以一階段1.4倍、二階段2.86倍進行二段延伸,以全延伸倍率4.0倍向長方向延伸。此時,相對於未延伸薄片全寬,於距離兩端部10%處設置紅外線加熱器,使端部的膜溫度相對於中央部為+3℃。接下來,以溫度115℃、延伸倍率4.3倍向寬方向延伸,以235℃進行熱固定,對寬方向進行5%熱弛緩處理。此時,調整上下部噴嘴風量使熱弛緩區域中膜中央部的膨脹成為+50mm。然後對耳部進行修邊,經過電暈放電處理後卷成輥狀,得到厚度12μm、輥寬6300mm之雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜的主輥。分別測定所得之膜的折射率、熱收縮率及配向角。又,將所得的主輥裁切為各2200mm寬,得到蒸鍍加工用膜輥。於上述所得之蒸鍍加工用膜輥的電暈處理面以電子束蒸鍍法形成氧化鋁之無機氧化物
層作為無機薄膜層。蒸鍍源使用3~5mm左右大小的粒子狀Al2O3(純度99.9%),加熱源使用電子槍,調整氧氣供給,以真空度10-4Torr以下之條件進行蒸鍍。所得之氧化鋁薄膜層的膜厚為20nm。測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[實施例2]
長方向的延伸條件,以溫度105℃、一階段1.3倍、二階段2.77倍、全延伸倍率3.6倍進行,端部的膜溫度相對於中央部為+2℃,寬方向的延伸條件為溫度118℃、延伸倍率4.5倍,熱固定溫度為230℃,除了在熱弛緩區域中膜中央部的膨脹變更為0mm以外,以與實施例1同樣方法得到厚度15μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜。與實施例1同樣地進行裁切加工及氧化鋁的蒸鍍加工,測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[實施例3]
將含有平均粒徑2.5μm之二氧化矽0.14質量%之聚對苯二甲酸乙二酯(A)(極限黏度=0.62dl/g、Tg=78℃)、及含有平均粒徑2.5μm之二氧化矽0.035質量%之聚對苯二甲酸乙二酯(B)(極限黏度=0.62dl/g、Tg=78℃)乾燥後,分別供給至擠出機,以285℃熔融,使其合流為A/B/A之二種類三層構成後,由T字模口吐出並於流延鼓冷卻固化,得到未延伸之聚對苯二甲酸乙二酯薄片。此時調整
吐出量使各層之厚度比為A/B/A=7/86/7。
使用此薄片,長方向的延伸條件,以溫度116℃、一階段1.5倍、二階段2.85倍、全延伸倍率4.3倍進行,端部的膜溫度相對於中央部為+4℃,寬方向的延伸條件為溫度112℃、延伸倍率4.2倍,熱固定溫度為235℃、對寬方向進行4%熱弛緩處理(膜中央部的膨脹為+50mm),除此以外以與實施例1同樣方法得到雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜。與實施例1同樣地進行裁切加工及氧化鋁的蒸鍍加工,測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[實施例4]
長方向的延伸條件,以溫度110℃、一階段1.3倍、二階段3.0倍、全延伸倍率3.9倍進行,端部的膜溫度相對於中央部為+3℃,熱固定溫度為225℃,除變更為對寬方向進行6%熱弛緩處理以外,以與實施例1同樣方法得到厚度9μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜。與實施例1同樣地進行裁切加工及氧化鋁的蒸鍍加工,測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[實施例5]
使用以實施例1的方法所得之蒸鍍加工用膜輥,於電暈處理面以電子束蒸鍍法形成二氧化矽之無機氧化物層作為無機蒸鍍層。蒸鍍源使用3~5mm左右大小之粒子狀
Si(純度99.99%)與SiO2(純度99.9%),加熱源使用電子槍,調整氧氣供給,以真空度10-4Torr以下的條件進行蒸鍍。所得之二氧化矽薄膜層的膜厚為20nm。測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[實施例6]
使用以實施例1的方法所得之蒸鍍加工用膜輥,於電暈處理面以電子束蒸鍍法形成二氧化矽與氧化鋁之複合無機氧化物層作為無機蒸鍍層。蒸鍍源使用3mm~5mm左右之粒子狀SiO2(純度99.9%)與Al2O3(純度99.9%)。此複合氧化物層的組成為SiO2/Al2O3(質量比)-60/40。加熱源使用電子槍,以真空度10-4Torr以下的條件進行蒸鍍。所得之二氧化矽與氧化鋁薄膜層的膜厚為20nm。測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[比較例1]
長方向的延伸條件,以一階段1.6倍、二階段3.1倍、全延伸倍率4.9倍進行,端部不進行加熱(端部的膜溫度相對於中央部為-3℃),對寬方向進行10%熱弛緩處理,不調整熱弛緩區域中上下部的噴嘴風量(膜中央部的膨脹為+150mm),除此以外以與實施例1同樣方法得到雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜。同樣地進行裁切、蒸鍍加工,測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[比較例2]
長方向的延伸條件,以一階段1.3倍、二階段2.92倍、全延伸倍率3.8倍進行,端部不進行加熱(端部的膜溫度相對於中央部為-3℃),寬方向的延伸條件為溫度118℃、延伸倍率4.8倍,熱固定溫度為248℃,對寬方向進行5%熱弛緩處理,不調整熱弛緩區域中上下部的噴嘴風量(膜中央部的膨脹為+150mm),除此以外以與實施例1同樣方法得到厚度15μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜。同樣地進行裁切、蒸鍍加工,測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
[比較例3]
熱固定溫度為190℃,對寬方向進行2%熱弛緩處理,不調整熱弛緩區域中上下部的噴嘴風量(膜中央部的膨脹為+120mm),除此以外以與實施例1同樣方法得到厚度9μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜。同樣地進行裁切、蒸鍍加工,測定氧及水蒸氣透過率。結果如表1所示。
使用以實施例所得之雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜作為基材的蒸鍍用膜,係可獲得蒸鍍加工性優異、氧及水蒸氣屏蔽性優異之氣體屏蔽性膜。此外,使用比較例1~3所得之雙軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯膜作為基材的蒸鍍用膜,係於蒸鍍加工時會產生皺摺與輸送性不良,所得之膜係氧及水蒸氣的氣體屏蔽性較差。
依據本發明,可提供於蒸鍍加工步驟中生產性優異且氧及水蒸氣氣體屏蔽性優異之蒸鍍聚酯膜。
Claims (8)
- 一種聚酯膜,係厚度為5~20μm,由二羧酸或其酯形成性衍生物與二醇或其酯形成性衍生物所合成之聚合物所構成的雙軸延伸聚酯膜,且滿足下述要件(1)~(4):(1)膜全寬中,長方向的折射率Nx與寬方向的折射率Ny之差(Nx-Ny)為-0.030以上0.015以下;(2)膜全寬中,在150℃進行30分鐘熱處理時,長方向的熱收縮率為0.8%以上2.0%以下,寬方向的熱收縮率為-0.5%以上1.0%以下;(3)相對於膜寬方向之配向角的變化量在每1m中為0°以上20°以下;(4)以150℃進行30分鐘熱處理時,以長方向的順時針方向作為正方向,於膜寬度方向中+45°方向的熱收縮率與-45°方向的熱收縮率之差的變化量在每1m中為0%以上0.25%以下;其中,要件(1)~(4)之試料取樣處為全寬的中央處、以及由中央處朝兩端每間隔500mm處,在兩端附近無法確保500mm間隔時係取樣可取樣之端處;又,要件(1)及(2)中各測定處的資料的最大值及最小值係在所限定範圍內,要件(3)及(4)中相鄰2點之試料取樣處間,各變化量的最大值係在所限定範圍內。
- 如請求項1所記載的聚酯膜,其係至少於一面實施電暈放電處理。
- 如請求項1或2所記載的聚酯膜,其中裁切主輥所得的裁切輥的膜全寬為1500mm以上。
- 如請求項1或2所記載的聚酯膜,係為了於至少一面設置蒸鍍層所使用。
- 一種蒸鍍聚酯膜,係於請求項4所記載的聚酯膜的至少一面設置蒸鍍層所成。
- 如請求項5所記載的蒸鍍聚酯膜,係至少在設置有蒸鍍層側的聚酯膜表面實施電暈放電處理。
- 如請求項5或6所記載的蒸鍍聚酯膜,其中蒸鍍層包括金屬氧化物,前述金屬氧化物包括氧化鋁、氧化矽、或該等的混合物。
- 如請求項5或6所記載的蒸鍍聚酯膜,其中膜全寬為1500mm以上。
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