WO2017029999A1 - 熱収縮性ポリエステル系フィルムおよび包装体 - Google Patents

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井上 雅文
雅幸 春田
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東洋紡株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat-shrinkable polyester film and a package. Specifically, the present invention is suitable for labeling and banding applications for binding lunch containers and the like. The present invention relates to a heat-shrinkable polyester film with little distortion and the like.
  • a film that greatly shrinks in the width direction is widely used.
  • the film When used as a banding film that binds bottle label films or lunch boxes, etc., the film must be annularly attached to the bottle or lunch container and then heat shrunk in the circumferential direction.
  • an annular body is formed so that the width direction of the film is the circumferential direction, and then the annular body is cut into a predetermined length and handed to a bottle or a lunch box. Must be worn with a cover.
  • shrink film As one of the demands for shrink film, it is required that there is no difference in shrink properties in the width direction of the film.
  • a film roll that has been formed and wound is unwound, slit to a predetermined width, and wound up again as a slit roll. That is, when there is a difference in shrinkage physical properties in the film width direction, a slit roll having a different shrinkage rate depending on the slit position is obtained.
  • the shrinkage rate in the direction perpendicular to the main shrinkage direction that is, in the width direction differs for each slit roll
  • the shrinkage rate in the width direction is closely related to the height of the label or banding film when used in labels or banding film applications. For this reason, labels and banding films with different heights can be obtained depending on the roll used.
  • a small variation in shrinkage in the width direction is ideal for making the height of the label and banding film uniform for each slit roll.
  • the variation in shrinkage in the width direction is thought to be caused by neck-in during longitudinal stretching.
  • a stress toward the center of the film also acts in the width direction.
  • the force applied in the width direction is particularly large near the end of the film, and the width of the film is reduced during stretching.
  • This reduction in width that is, shrinkage is called neck-in
  • the shrinkage rate in the width direction is smaller near the end of the film than in the vicinity of the center, and it is considered that variation in the film width direction occurs.
  • the cause of the increase in the molecular orientation angle near the edge of the film is thought to be because neck-in occurs during longitudinal stretching.
  • the influence of the neck-in is small near the center of the film, so the molecular orientation angle is small and the vicinity of the film end.
  • the influence of the force in the width direction is large, and the force in the width direction acts in addition to the force in the longitudinal direction due to the longitudinal stretching, so that the molecular chain is inclined and the molecular orientation angle is increased.
  • a small molecular orientation angle from the center to the edge of the film is ideal for distortion after shrinkage.
  • a method of trimming a portion affected by the force in the width direction at the neck-in can be considered as a process after longitudinal stretching.
  • a product there is a problem that the margin is reduced and the cost is increased.
  • Patent Document 1 describes a film having a high shrinkage in the longitudinal direction and a wide product width by stretching an unstretched film at least twice in the width direction and then stretching in the longitudinal direction. ing.
  • the method described in Patent Document 1 requires a large-scale facility for biaxial stretching, and there is a problem that costs increase.
  • the object of the present invention is to have a sufficient heat shrinkage property in the main shrinkage direction, which is the longitudinal direction, to have a small variation in the film width direction of the shrinkage rate in the width direction, and a small molecular orientation angle.
  • the object is to provide a heat-shrinkable polyester-based film that is less prone to wrinkles and distortion.
  • a heat-shrinkable polyester film characterized by satisfying the following requirements (1) to (4).
  • Hot water shrinkage in the main film shrinkage direction is 50% or more when treated in 98 ° C. hot water for 10 seconds.
  • Samples are taken every 100 mm in the film width direction. Variation when hot water shrinkage in the direction perpendicular to the film main shrinkage direction is obtained when treated in warm water for 10 seconds is 5% or less.
  • Absolute value of molecular orientation angle is 15 degrees or less.
  • a package comprising a label derived from the heat-shrinkable polyester film according to any one of the first to third items at least on a part of an outer periphery of a package object.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention not only requires a high shrinkage ratio in the longitudinal direction, but also has a small variation in the width direction of the shrinkage ratio in the direction perpendicular to the main shrinkage direction, that is, the width direction, and the molecular orientation angle. It is a small film no matter where it is measured in the film width direction. Since the variation in the width direction of the shrinkage rate in the direction orthogonal to the main shrinkage direction is small, the variation in the height of the label or banding film is extremely small regardless of the position of the slit film. In addition, since the molecular orientation angle is small, wrinkles and distortion after shrinkage are unlikely to occur, and a good finish can be obtained.
  • contraction is shown.
  • contraction is shown.
  • the configuration of the heat-shrinkable polyester film according to the present invention will be described in detail.
  • a film is normally obtained by conveying using a roll etc. and extending
  • the conveyance direction of a film is called a longitudinal direction
  • the direction orthogonal to the said longitudinal direction is called a film width direction. Therefore, the width direction of the heat-shrinkable polyester film shown below is a direction orthogonal to the roll unwinding direction
  • the film longitudinal direction refers to a direction parallel to the roll unwinding direction.
  • the main shrinkage direction in the heat-shrinkable polyester film obtained in Examples and Comparative Examples is the longitudinal direction.
  • the polyester used for the heat-shrinkable polyester film of the present invention has an ethylene terephthalate unit as a main constituent component, and the ethylene terephthalate unit is preferably 50 mol% or more in 100 mol% of the polyester constituent unit. .
  • the ethylene terephthalate unit is preferably 65 mol% or more, more preferably 70 mol% or more in 100 mol% of the polyester constituent unit.
  • the upper limit of the ethylene terephthalate unit is preferably 90% or less.
  • dicarboxylic acid components constituting the polyester of the present invention include aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid and orthophthalic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, azelaic acid, sebacic acid and decanedicarboxylic acid, And alicyclic dicarboxylic acid.
  • the content is preferably less than 3 mol% (in 100 mol% of the dicarboxylic acid component).
  • the polyester does not contain a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (for example, trimellitic acid, pyromellitic acid, and anhydrides thereof).
  • a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid for example, trimellitic acid, pyromellitic acid, and anhydrides thereof.
  • diol component constituting the polyester examples include aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, hexanediol, and alicyclic compounds such as 1,4-cyclohexanedimethanol.
  • aromatic diols such as diol and bisphenol A.
  • the total of at least one monomer component that can be an amorphous component in 100 mol% of the polyhydric alcohol component or 100 mol% of the polyvalent carboxylic acid component in the total polyester resin is less than 2%.
  • the required shrinkage rate cannot be obtained, resulting in insufficient shrinkage during shrinkage finishing.
  • the amorphous monomer component is 2% or more, preferably 3% or more, more preferably 4% or more, and particularly preferably 5% or more.
  • Examples of the monomer that can be an amorphous component include neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, isophthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,2-diethyl 1, 3-propanediol, 2-n-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,2-isopropyl-1,3-propanediol, 2,2-di-n-butyl-1,3-propane Examples include diol and hexanediol. Among these, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol or isophthalic acid is preferably used. It is also preferable to use ⁇ -caprolactone.
  • amorphous polymer specifically refers to a case where there is no endothermic peak due to melting as measured by a DSC differential scanning calorimeter. Amorphous polymers are substantially not crystallized and cannot be in a crystalline state, or have a very low crystallinity even when crystallized.
  • the “crystalline polymer” is not the above “amorphous polymer”, that is, a case where it has an endothermic peak due to melting as measured by a DSC differential scanning calorimeter.
  • a crystalline polymer is one that can be crystallized at elevated temperatures, has a crystallizable property, or has already been crystallized.
  • the stereoregularity of the polymer is low, the target property of the polymer is poor, the polymer has a large side chain, the polymer has many branches, and the intermolecular molecules
  • an amorphous polymer is obtained.
  • crystallization may proceed sufficiently to become a crystalline polymer.
  • the polymer may be crystalline or amorphous, and therefore, in the present invention, the expression “unit derived from a monomer that can be an amorphous component” is used. Using.
  • the monomer unit in the present invention is a repeating unit constituting a polymer derived from one polyhydric alcohol molecule and one polycarboxylic acid molecule, and in the case of ⁇ -caprolactone, a lactone A structural unit obtained by ring opening is shown.
  • the monomer unit consisting of terephthalic acid and ethylene glycol is the main monomer unit constituting the polymer
  • the monomer unit consisting of isophthalic acid and ethylene glycol the monomer unit consisting of terephthalic acid and neopentyl glycol, terephthalic acid and 1.4-cyclohexane
  • a monomer unit composed of dimethanol, a monomer unit composed of isophthalic acid and butanediol, and the like can be cited as a monomer-derived unit that can be the amorphous component.
  • various additives as required, for example, waxes, antioxidants, antistatic agents, crystal nucleating agents, viscosity reducing agents, heat stability
  • An agent, a coloring pigment, an anti-coloring agent, an ultraviolet absorber and the like can be added.
  • fine particles as a lubricant for improving the workability (slidability) of the film.
  • the fine particles any one can be selected.
  • inorganic fine particles silica, alumina, titanium dioxide, calcium carbonate, kaolin, barium sulfate, etc.
  • organic fine particles for example, acrylic resin Examples thereof include particles, melamine resin particles, silicone resin particles, and crosslinked polystyrene particles.
  • the average particle diameter of the fine particles is in the range of 0.05 to 3.0 ⁇ m (when measured with a Coulter counter) and can be appropriately selected as necessary.
  • the above particles into the resin forming the heat-shrinkable polyester film for example, it can be added at any stage for producing the polyester resin, but it can be added at the esterification stage or transesterification reaction. After completion, it is preferable to add as a slurry dispersed in ethylene glycol or the like at a stage before the start of the polycondensation reaction, and proceed with the polycondensation reaction.
  • a method of blending a slurry of particles dispersed in ethylene glycol or water using a vented kneading extruder and a polyester resin material, or a dried particle and a polyester resin material using a kneading extruder It is also preferable to carry out by a method of blending and the like.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention can be subjected to corona treatment, coating treatment, flame treatment or the like in order to improve the adhesion of the film surface.
  • the heat shrinkable film of the present invention may be a single layer or a laminated film in which resin layers having different resin compositions are laminated.
  • a laminated film When making a laminated film, it can be produced by a known method used for producing a laminated film, and examples thereof include a feed block method and a multi-manifold method.
  • a feed block method For example, in the case of a co-extrusion method, various resin mixtures forming a layer are melted individually with an extruder, merged in a T-die mold equipped with a multi-manifold system, extruded, and stretched with a stretching device.
  • a laminated film can be obtained.
  • the form of the laminated film is not particularly limited.
  • the laminated form of the A / B two-type two-layer structure, the B / A / B two-type three-layer structure, and the C / A / B three-type three-layer structure is not particularly limited.
  • the laminated form of the A / B two-type two-layer structure, the B / A / B two-type three-layer structure, and the C / A / B three-type three-layer structure Is mentioned.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention has a main shrinkage direction calculated from the length before and after shrinkage in the main shrinkage direction of the film when treated for 10 seconds in 98 ° C. warm water without load.
  • the heat shrinkage rate in a certain longitudinal direction that is, hot water heat shrinkage rate of 98 ° C.
  • Thermal shrinkage rate ⁇ (length before shrinkage ⁇ length after shrinkage) / length before shrinkage ⁇ ⁇ 100 (%) (1)
  • the lower limit of the hot water heat shrinkage in the longitudinal direction at 98 ° C. is more preferably 55% or more, and further preferably 60% or more.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention is obtained by collecting samples every 100 mm in the film width direction, and with respect to the film main shrinkage direction when all samples are treated in 98 ° C. warm water for 10 seconds.
  • the variation when the hot water shrinkage rate in the orthogonal direction is obtained is 5% or less.
  • the method for measuring the variation in the hot water shrinkage rate in the direction orthogonal to the main shrinkage direction will be described in detail in Examples.
  • the label or banding film When the variation in shrinkage in the direction perpendicular to the main shrinkage direction is 5% or more, when used as a label or banding film, the label or banding film has a different height depending on the position in the width direction of the film used. It will be obtained and is not preferable.
  • the upper limit of the variation in shrinkage rate in the direction orthogonal to the main shrinkage direction is more preferably 4.5% or less, and even more preferably 4% or less.
  • the lower limit of the variation in shrinkage rate in the direction orthogonal to the main shrinkage direction is smaller, it is difficult to reduce to 0% due to neck-in at the time of longitudinal stretching. Is the limit. Even if the variation of the shrinkage rate in the direction orthogonal to the main shrinkage direction is 3%, there is substantially no problem.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention has a refractive index in the longitudinal direction which is the main shrinkage direction represented by the following formula (2) and a refractive index in the width direction which is a direction perpendicular to the main shrinkage direction.
  • the difference is preferably 0.06 or more.
  • Refractive index difference (refractive index in the main contraction direction) ⁇ (refractive index in the direction orthogonal to the main contraction direction) (2)
  • the molecules are not oriented in the longitudinal direction and the direction perpendicular to the longitudinal direction, or the molecules are in both the longitudinal direction and the direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the required shrinkage cannot be obtained because the molecules are not oriented in the longitudinal direction of the main contraction direction.
  • the direction is perpendicular to the main contraction direction.
  • the lower limit of the difference in refractive index is more preferably 0.065 or more, and further preferably 0.070 or more.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention needs to have an absolute value of molecular orientation angle of 15 degrees or less.
  • the absolute value of the molecular orientation angle is larger than 15 degrees, it is not preferable because distortion occurs when wound around a container such as a lunch box.
  • the upper limit of the absolute value of the molecular orientation angle is more preferably 13 degrees or less, and further preferably 12 degrees or less.
  • the absolute value of the molecular orientation angle is better as it approaches 0 degrees, but even if it is 1 degree, there is no particular problem. A detailed method for measuring the molecular orientation angle will be described later.
  • the thickness of the heat-shrinkable polyester film of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 ⁇ m, more preferably 10 to 95 ⁇ m as a heat-shrinkable film for labeling or banding.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention is not limited in terms of its production method.
  • the above-described polyester raw material is melt-extruded by an extruder to form an unstretched film, and the unstretched film The film can be obtained by stretching by the method shown below.
  • the polyester raw material is preferably dried using a dryer such as a hopper dryer or a paddle dryer, or a vacuum dryer. After the polyester raw material is dried in such a manner, it is melted at a temperature of 200 to 300 ° C. and extruded into a film using an extruder.
  • a dryer such as a hopper dryer or a paddle dryer, or a vacuum dryer.
  • the polyester raw material is melted at a temperature of 200 to 300 ° C. and extruded into a film using an extruder.
  • any existing method such as a T-die method or a tubular method can be employed.
  • an unstretched film can be obtained by quenching the extruded sheet-like molten resin.
  • a method of rapidly cooling the molten resin a method of obtaining a substantially unoriented resin sheet by casting the molten resin on a rotating drum from a die and rapidly solidifying it can be suitably employed.
  • the obtained unstretched film is stretched in the longitudinal direction under predetermined conditions, and the heat-shrinkable polyester film of the present invention can be obtained.
  • preferable stretching for obtaining the heat-shrinkable polyester film of the present invention will be described in detail in consideration of the difference from the stretching method of the conventional heat-shrinkable polyester film.
  • a normal heat-shrinkable polyester film is produced by stretching an unstretched film in the direction in which it is desired to shrink.
  • the film is uniaxially stretched in the longitudinal direction, which is the main shrinkage direction.
  • the unstretched film is led to a longitudinal stretching machine in which a plurality of roll groups are continuously arranged, and after heating the film to a predetermined temperature on a preheating roll (low speed roll), a preheating roll A low temperature roll (high speed roll) having a speed higher than that of the preheating roll is provided downstream of the film, and the film is stretched in the longitudinal direction due to the difference in speed between the low speed roll and the high speed roll.
  • a preheating roll low temperature roll (high speed roll) having a speed higher than that of the preheating roll
  • the stretching distance the distance from the point where the film is separated from the low-speed roll to the point where the film is in contact with the high-speed roll.
  • the range in which the force in the width direction due to neck-in affects increases.
  • the range in which the force in the width direction due to the neck-in affects is reduced by reducing the stretching distance.
  • the heating is performed only on the preheating roll, and the film is passed through the low-speed roll and the high-speed roll (for example, the low-speed roll passes the upper part of the film and the high-speed roll passes the lower part of the roll).
  • the stretching distance becomes extremely short.
  • the stretching distance is preferably 100 mm or less. More preferably, it is 80 mm or less, More preferably, it is 60 mm or less.
  • the draw ratio in the longitudinal direction is preferably 2.5 times or more and 7 times or less.
  • the draw ratio in the longitudinal direction is less than 2.5 times, it is difficult to obtain a necessary shrinkage rate, and thickness unevenness in the film longitudinal direction becomes large.
  • the upper limit of the longitudinal stretching ratio is higher than 7 times, neck-in increases, variation in the shrinkage in the width direction increases, the orientation angle increases, and it becomes difficult to stretch in the longitudinal direction (so-called breakage occurs). This is not preferable. More preferably, they are 2.7 times or more and 6.5 times or less, More preferably, they are 3 times or more and 6 times or less.
  • the stretching in the longitudinal direction may employ multistage stretching. That is, for example, in the case of two-stage stretching, a roll (medium-speed roll) that is faster than the low-speed roll and slower than the high-speed roll is placed between the low-speed roll and the high-speed roll. The second stretch is performed between the medium speed roll and the high speed roll.
  • the stretching distance is inevitably longer, so the upper limit of the total stretch ratio that combines the first and second stages of stretching. Is preferably 6 times or less. More preferably, it is 5.5 times or less, and further preferably 5.0 times or less.
  • the total stretching distance including the first-stage stretching distance and the second-stage stretching distance is preferably 200 mm or less. More preferably, it is 180 mm or less, More preferably, it is 160 mm or less.
  • the packaging body of the present invention is formed by heat-shrinking a banding film (and a label) obtained from the heat-shrinkable polyester film of the present invention covering at least a part of the outer periphery of the packaging object.
  • the packaging object include plastic containers such as bento (including PET bottles for beverages, various bottles, cans, confectionery), paper boxes, and the like.
  • the banding film (and label) is heat-shrinked by about 5 to 70%. Adhere closely to the package. Note that the banding film (and the label) to be covered with the packaging object may be printed or may not be printed.
  • the banding film (and label) can be produced by rolling a rectangular film in the longitudinal direction and overlaying the edges to adhere to form a label, or by rolling a film wound up in a roll shape. It is rounded in the direction and the ends are overlapped and adhered to the film, and the tube-shaped body is cut to form a label.
  • the method for adhering the films can be performed using a known method such as fusing sealing, solvent adhesion, adhesion with a hot-melt adhesive, or adhesion with an energy ray curable adhesive.
  • Table 1 shows the composition of the raw materials used in the Examples and Comparative Examples
  • Table 2 shows the ratio of the mixed raw materials used in each layer
  • Table 3 shows the film production conditions and evaluation results in the Examples and Comparative Examples.
  • film means a film sample before heat shrinking.
  • Tg glass transition point
  • DSC220 differential scanning calorimeter
  • Heat shrinkage hot water heat shrinkage
  • the molecular orientation axis in the present invention is the most when viewed on the XY plane of the film when the longitudinal direction of the film is the X axis, the width direction of the film is the Y axis, and the thickness direction of the film is the Z axis direction.
  • a direction in which the degree of molecular orientation is large is referred to as a molecular orientation axis.
  • the molecular orientation angle means an angle at which the molecular orientation axis when the molecular orientation axis is measured is deviated from the film longitudinal direction or the film width direction.
  • a rectangular sample of longitudinal direction ⁇ width direction 140 mm ⁇ 100 mm is collected from the film.
  • the molecular orientation angle (angle in the molecular orientation axis direction) of the cut film sample is measured with a molecular orientation angle measuring device (MOA-6004) manufactured by Oji Scientific Instruments.
  • the molecular orientation angle is set to 0 degree in the longitudinal direction of the film.
  • the direction of the molecular orientation axis is smaller than 45 degrees with respect to the longitudinal direction, the difference from 0 degree is obtained, and from 90 degrees when larger than 45 degrees. Find the difference.
  • the molecular orientation angle measurement by the above method was performed on all rectangular samples collected at a pitch of 10 cm from one edge to the other edge in the film width direction.
  • the absolute value of the orientation angle ”.
  • FIG. 3 shows the banding film and the bento container after shrinking as viewed from the side.
  • the distance from the floor where the lunch box is placed to the end of the banding film is assumed to be H.
  • R was defined as the difference between the maximum value Hmax and the minimum value Hmin when H was measured at a 5 mm pitch in the circumferential direction of the lunch box.
  • the standard was as follows: ⁇ : 0 mm ⁇ R ⁇ 5 mm ⁇ : 5mm ⁇ R ⁇ 10mm ⁇ : 10mm ⁇ R ⁇ Preparation of polyester raw material>
  • Synthesis example 1 In a stainless steel autoclave equipped with a stirrer, a thermometer and a partial reflux condenser, 100 mol% of dimethyl terephthalate (DMT) as a dicarboxylic acid component and 100 mol% of ethylene glycol (EG) as a polyhydric alcohol component, Charge ethylene glycol to a molar ratio 2.2 times that of dimethyl terephthalate, 0.05 mol% of zinc acetate (based on the acid component) as a transesterification catalyst, 0.225 mol of antimony trioxide as a polycondensation catalyst % (Based on the acid component) was added, and the ester exchange reaction was carried out while distilling off the produced methanol out of the system. Thereafter, a polycondensation reaction was performed at 280 ° C. under a reduced pressure condition of 26.7 Pa to obtain a polyester 1 having an intrinsic viscosity of 0.75 dl / g.
  • the composition is shown in Table 1.
  • Synthesis Examples 2-4 In the same manner as in Synthesis Example 1, polyesters 2 to 4 shown in Table 1 were obtained.
  • SiO2 Siliconicia 266 manufactured by Fuji Silysia Co., Ltd .; average particle size 1.5 ⁇ m
  • NPG is neopentyl glycol
  • BD is 1,4-butanediol
  • DEG is by-product diethylene glycol.
  • the intrinsic viscosities of each polyester were 2: 0.75 dl / g, 3: 1.20 dl / g, and 4: 1.20 dl / g, respectively.
  • Each polyester was appropriately formed into a chip shape.
  • Example 1 The above-mentioned polyester 1, polyester 2, polyester 3 and polyester 4 were mixed at a mass ratio of 25: 5: 60: 10 (mixed raw material A) and charged into an extruder. Thereafter, the mixed resin was melted at 280 ° C., extruded from a T-die, wound around a rotating metal roll cooled to a surface temperature of 30 ° C., and rapidly cooled to obtain an unstretched film having a thickness of 42 ⁇ m. The Tg of the unstretched film was 75 ° C.
  • the unstretched film is led to a longitudinal stretching machine in which a plurality of roll groups are continuously arranged, heated in a preheated roll shape until the film temperature reaches 80 ° C., and then stretched in the longitudinal direction by one-stage stretching of a roll stretching method.
  • the film was stretched longitudinally so that the thickness of the film after stretching was 3.5 times 12 ⁇ m. At this time, the stretching distance was 31 mm.
  • the film was cooled with a cooling roll set at a surface temperature of 25 ° C. and then wound into a roll.
  • the properties of the obtained film were evaluated by the above methods. The evaluation results are shown in Table 3. As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 2 Same as Example 1, except that the draw ratio in the longitudinal direction was 4.5 times and the extrusion amount was adjusted from the T-die of the mixed resin melted so that the thickness of the film after stretching in the longitudinal direction was 12 ⁇ m. It was. As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 3 Same as Example 1, except that the draw ratio in the longitudinal direction was 5.5 times and the extrusion amount was adjusted from a T-die of a mixed resin melted so that the thickness of the film after stretching in the longitudinal direction was 12 ⁇ m. It was. As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 4 The same as in Example 1, except that the stretching ratio in the longitudinal direction was 6 times and the extrusion amount was adjusted from the T-die of the mixed resin melted so that the thickness of the film after stretching in the longitudinal direction was 12 ⁇ m. . As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 5 The same procedure as in Example 1 was performed except that the first-stage stretching was 1.3 times and the second-stage stretching was 2.7 times by the roll-stretching two-stage stretching. At this time, the first-stage stretching distance was 160 mm, and the second-stage stretching distance was 31 mm. As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 6 Example 2 was the same as Example 2 except that the first-stage stretching was 1.5 times and the second-stage stretching was 3.0 times by two-stage roll stretching. At this time, the first-stage stretching distance was 160 mm, and the second-stage stretching distance was 31 mm. As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 7 Example 3 was the same as Example 3 except that the first-stage stretching was 1.9 times and the second-stage stretching was 2.9 times by roll-stretching two-stage stretching. At this time, the first-stage stretching distance was 160 mm, and the second-stage stretching distance was 31 mm. As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 8 The above-mentioned polyester 1, polyester 2 and polyester 3 were mixed at a mass ratio of 70: 5: 25 (mixed raw material B) to obtain a resin mixture for the skin layer.
  • the above-mentioned polyester 1, polyester 2, polyester 3 and polyester 4 were mixed at a mass ratio of 5: 5: 66: 24 (mixed raw material C) to obtain a resin mixture for the core layer.
  • the above-described resin mixture for each layer of the skin layer and the core layer was coextruded at a temperature of 280 ° C. using a T-die mold equipped with a two-layer multi-manifold using two twin-screw extruders, and promptly It cooled with the cooling roll and produced the sheet
  • the sheet was heated to 80 ° C. and longitudinally stretched so that the stretching ratio in the longitudinal direction was 4.5 times and the total thickness of the stretched film was 12 ⁇ m by one-stage stretching of a roll stretching method.
  • Example 9 The above-mentioned polyester 1, polyester 2 and polyester 3 were mixed at a mass ratio of 70: 5: 25 (mixed raw material B) to obtain a resin mixture for the skin layer.
  • the above-mentioned polyester 1, polyester 2, polyester 3 and polyester 4 were mixed at a mass ratio of 5: 5: 66: 24 (mixed raw material C) to obtain a resin mixture for the core layer.
  • the above-mentioned resin mixture for each layer of the skin layer and the core layer was coextruded at a temperature of 280 ° C. using a T-die mold equipped with a three-layer multi-manifold using two twin-screw extruders, and promptly It cooled with the cooling roll and produced the sheet
  • the film was cooled with a cooling roll and then wound into a roll.
  • the properties of the obtained film were evaluated by the above methods. The evaluation results are shown in Table 3. As a result of the evaluation, the film had sufficient shrinkage and good shrinkage finish.
  • Example 1 After heating to a film temperature of 75 ° C in the form of a preheated roll, while heating the film between the low-speed roll and the high-speed roll with an infrared heater, the film is stretched 4.5 times in the longitudinal direction using the roll speed difference.
  • the film of Example 1 was the same as Example 1 except that the film was longitudinally stretched to 12 ⁇ m. At this time, the stretching distance was 300 mm.
  • the variation in the shrinkage ratio in the width direction was large, wrinkles were generated in the banding film after shrinkage, distortion occurred, and the film was inferior in finish.
  • Example 2 After heating to a film temperature of 75 ° C in the form of a preheated roll, while heating the film between the low-speed roll and the high-speed roll with an infrared heater, the film is stretched 4.5 times in the longitudinal direction using the roll speed difference.
  • Example 8 was the same as Example 8 except that the film was stretched longitudinally so as to have a thickness of 12 ⁇ m. At this time, the stretching distance was 300 mm.
  • the variation in the shrinkage ratio in the width direction was large, wrinkles were generated in the banding film after shrinkage, distortion occurred, and the film was inferior in finish.
  • Example 3 After heating to a film temperature of 75 ° C in the form of a preheated roll, while heating the film between the low-speed roll and the high-speed roll with an infrared heater, the film is stretched 4.5 times in the longitudinal direction using the roll speed difference.
  • This film was the same as Example 9 except that the film was longitudinally stretched so as to have a thickness of 12 ⁇ m. At this time, the stretching distance was 300 mm.
  • Example 2 was the same as in Example 2 except that the stretching distance was 250 mm. As a result of the evaluation, the variation in the shrinkage ratio in the width direction was large, wrinkles were generated in the banding film after shrinkage, distortion occurred, and the film was inferior in finish.
  • the heat-shrinkable polyester film of the present invention has excellent properties as described above, it can be suitably used for labeling and banding for binding lunch containers and the like.
  • a package such as a lunch box used as a bottle or a banding film obtained by using the heat-shrinkable polyester film of the present invention as a label has a beautiful appearance.

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Abstract

【課題】 長手方向である主収縮方向に十分な熱収縮特性を有し、幅方向の収縮率のフィルム幅方向でのバラつきが小さく、かつ、分子配向角が小さいことにより、収縮仕上げ時にシワやゆがみが生じにくい熱収縮性ポリエステル系フィルムを提供すること 【解決手段】 下記要件(1)~(4)を満たすことを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルム(1)98℃の温水中で10秒間に亘って処理した場合におけるフィルム主収縮方向の温湯収縮率が50%以上(2)フィルム幅方向100mmごとに試料を採取し、全ての試料について98℃の温水中で10秒間に亘って処理した場合におけるフィルム主収縮方向に対して直交する方向の温湯収縮率を求めたときのバラツキが5%以下(3)分子配向角の絶対値が15度以下(4)下式で示される屈折率差が0.06以上 屈折率差=(主収縮方向の屈折率)―(主収縮方向に対して直交する方向の屈折率)

Description

熱収縮性ポリエステル系フィルムおよび包装体
 本発明は、熱収縮性ポリエステル系フィルム、及び包装体に関するものであり、詳しくは、ラベル用途や弁当容器等を結束するバンディング用途に好適で、ロール幅方向での物性差が小さく加熱収縮時にシワやゆがみ等が少ない熱収縮性ポリエステル系フィルムに関するものである。
 近年、ガラス瓶やPETボトル等の保護と商品の表示を兼ねたラベル包装、キャップシール、集積包装等の用途に、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等からなる延伸フィルム(所謂、熱収縮性フィルム)が広範に使用されるようになってきている。そのような熱収縮性フィルムの内、ポリ塩化ビニル系フィルムは、耐熱性が低い上に、焼却時に塩化水素ガスを発生したり、ダイオキシンの原因となる等の問題がある。また、ポリスチレン系フィルムは、耐溶剤性に劣り、印刷の際に特殊な組成のインキを使用しなければならない上、高温で焼却する必要があり、焼却時に異臭を伴って多量の黒煙が発生するという問題がある。それゆえ、耐熱性が高く、焼却が容易であり、耐溶剤性に優れたポリエステル系の熱収縮性フィルムが、収縮ラベルとして広汎に利用されるようになってきており、PET容器の流通量の増大に伴って、使用量が増加している傾向にある。
 また、通常の熱収縮性ポリエステル系フィルムとしては、幅方向に大きく収縮させるものが広く利用されている。ボトルのラベルフィルムや、弁当容器等を結束するバンディングフィルムとして用いる場合、フィルムを環状にしてボトルや弁当容器に装着した後に周方向に熱収縮させなければならないため、幅方向に熱収縮する熱収縮性フィルムをバンディングフィルムとして装着する際には、フィルムの幅方向が周方向となるように環状体を形成した上で、その環状体を所定の長さ毎に切断してボトルや弁当容器に手かぶせ等で装着しなければならない。したがって、幅方向に熱収縮する熱収縮性フィルムからなるラベルフィルムやバンディングフィルムを高速でボトルや弁当容器に装着するのは困難である。それゆえ、最近では、フィルムロールから直接、ボトルや弁当容器の周囲に巻き付けて装着することが可能な長手方向に熱収縮するフィルムが求められている。フィルム環状体を形成してシールするセンターシール工程や、裁断、手かぶせ等の加工が不要になり、高速で装着することも可能である。
 収縮フィルムの要望のひとつとして、フィルムの幅方向で収縮物性に差がないことが求められる。一般に、ラベル用途や弁当のバンディング用途に使用する時、製膜して巻き上げたフィルムロールを巻き出して所定の幅にスリットして再度スリットロールとして巻き上げる。つまりフィルム幅方向で収縮物性に差があると、スリットした位置によって収縮率が異なるスリットロールが得られることとなる。主収縮方向に対して直交する方向、つまり幅方向の収縮率がスリットロールごとで異なる場合、幅方向の収縮率はラベルやバンディングフィルム用途で使用する際のラベルやバンディングフィルムの高さと密接に関係しているため、使用するロールによってばらばらの高さのラベルやバンディングフィルムが得られることとなり問題である。幅方向の収縮率のバラつきが小さいことが、スリットロールごとでのラベルやバンディングフィルムの高さを均一にする上で理想的である。
 幅方向の収縮率のバラつきは縦延伸時のネックインが原因と考えられる。縦延伸時には、縦方向に延伸応力がかかることに伴い、幅方向にもフィルム中央に向かう応力が働く。この幅方向にかかる力は特にフィルム端部付近で大きく、延伸時フィルムの幅が減少する。この幅の減少つまり収縮をネックインと呼んでおり、フィルムの端部付近では中央付近に比べて幅方向の収縮率が小さくなり、フィルム幅方向でのバラつきが生じると考えられる。
 また、収縮フィルムの要望として、収縮後のゆがみが少ないことも求められる。収縮後のゆがみは、分子の主配向方向がフィルムの長手方向もしくは幅方向から傾いていることが原因で生じることが知られている。この傾きのことを分子配向角と呼ぶが、通常の縦一軸延伸を行った場合、フィルム中央部分では機械流れ方向を時計12時方向とした場合、12時方向とフィルム中の分子鎖のなす角度(以下、単に分子配向角と表記)が0°に近く分子配向角が小さくなるものの、フィルム端部付近では分子配向角が大きい。このフィルム端部付近で分子配向角が大きくなる原因に関しても縦延伸時にネックインが起こるためであると考えられ、フィルム中央付近ではネックインの影響が小さいため分子配向角が小さく、フィルム端部付近で幅方向にかかる力の影響が大きく、縦延伸による縦方向の力に加えて幅方向への力が働くため分子鎖が傾き分子配向角が大きくなる。フィルムの中央部分から端部にわたって、分子配向角が小さいことが収縮後のゆがみに関しては理想的である。
 フィルム幅方向の収縮率のバラつきが小さく、分子配向角が小さいフィルムを得る方法として、縦延伸後の工程として、ネックイン時の幅方向の力の影響のある部分をトリミングする方法が考えられるが、製品として取り幅が減少し、コストの増加につながる問題がある。
 他のフィルム幅方向の収縮率のバラつきが小さく、分子配向角が小さいフィルムを得る方法として、二軸延伸する方法がある。
 例えば、特許文献1では、未延伸フィルムをはじめに幅方向に2倍以上に延伸し、ついで長手方向に延伸することで、長手方向に高い収縮性を有し製品の取り幅の広いフィルムが記載されている。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、二軸に延伸するための大規模な設備が必要であり、コストがかさむ問題がある。
特許4411556号公報
 本発明の目的は、長手方向である主収縮方向に十分な熱収縮特性を有し、幅方向の収縮率のフィルム幅方向でのバラつきが小さく、かつ、分子配向角が小さいことにより、収縮仕上げ時にシワやゆがみが生じにくい熱収縮性ポリエステル系フィルムを提供することにある。
 すなわち、本発明は以下の構成よりなる。
1.下記要件(1)~(4)を満たすことを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルム。
(1)98℃の温水中で10秒間に亘って処理した場合におけるフィルム主収縮方向の温湯収縮率が50%以上
(2)フィルム幅方向100mmごとに試料を採取し、全ての試料について98℃の温水中で10秒間に亘って処理した場合におけるフィルム主収縮方向に対して直交する方向の温湯収縮率を求めたときのバラツキが5%以下
(3)分子配向角の絶対値が15度以下
(4)下式で示される屈折率差が0.06以上
 屈折率差=(主収縮方向の屈折率)―(主収縮方向に対して直交する方向の屈折率)
2.ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、イソフタル酸のうち少なくとも一種をポリエステル原料樹脂に使用していることを特徴とする上記第1に記載の熱収縮性ポリエステル系フィルム。
3.主収縮方向がフィルム長手方向であることを特徴とする上記1又は2に記載の熱収縮性ポリエステル系フィルム。
4.上記第1~3のいずれかに記載の熱収縮性ポリエステル系フィルムに由来するラベルを包装対象物の少なくとも外周の一部に有することを特徴とする包装体。
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、長手方向に高い収縮率を要するだけで無く、主収縮方向に対して直交する方向、つまり幅方向の収縮率の幅方向のバラつき小さく、分子配向角がフィルム幅方向のどの地点で測定しても小さいフィルムである。主収縮方向と直交する方向の収縮率の幅方向のばらつきが小さいために、どの位置のスリットフィルムを使用してもラベルやバンディングフィルムの高さのばらつきがきわめて小さくなる。また、分子配向角が小さいために収縮後のシワやゆがみが生じにくく、良好な仕上りを得ることを可能とした。
収縮後のフィルムのシワを評価した弁当のプラスチック容器を示す。 収縮後のフィルムのゆがみを評価した弁当のプラスチック容器を示す。
 1:弁当容器
 2:フィルム
 3:シワ
 4:弁当容器(蓋部)
 5:弁当容器(胴部)
 6:フィルム
 以下、本発明に係る熱収縮性ポリエステル系フィルムの構成について詳しく説明する。尚、熱収縮性ポリエステル系フィルムの製造方法は、後に詳述するが、フィルムは通常、ロール等を用いて搬送し、延伸することにより得られる。このとき、フィルムの搬送方向を長手方向と称し、前記長手方向に対して直交する方向をフィルム幅方向と称する。従って、以下で示す熱収縮性ポリエステル系フィルムの幅方向とは、ロール巻き出し方向に対して直交する方向であり、フィルム長手方向とは、ロールの巻き出し方向に平行な方向をいう。実施例および比較例で得られた熱収縮性ポリエステル系フィルムにおける主収縮方向は長手方向である。
 主収縮方向である長手方向に高い収縮率を有し、主収縮方向に対して直交する方向の収縮率のばらつきが小さく、かつ分子配向角が小さいフィルムを得るために、設備コストを鑑みて長手方向への一軸延伸を採用した。但し上述の通り、通常の長手方向の一軸延伸であると、ネックインの影響のある部分を延伸後のトリミング工程において切り落とすこととなり製品幅が狭くなりコストが上がる。そこで本発明者は、鋭意研究の結果、一軸延伸の際の延伸距離を狭くすることによりネックイン時にかかる幅方向の力が影響する範囲を小さくできることを見出した。ネックイン時にかかる幅方向の力の影響する範囲が小さいというのは、縦延伸時に働く幅方向の力の影響がフィルム端部付近にとどまり、中央付近にまで力が及びにくくなるということである。幅方向の力が影響する範囲を小さくすることで、主収縮方向と直交方向の収縮率のばらつきが小さく、配向角が小さいフィルムを広幅で得ることが可能となった。
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムに用いるポリエステルは、エチレンテレフタレートユニットを主たる構成成分とするものであり、エチレンテレフタレートユニットは、ポリエステルの構成ユニット100モル%中、50モル%以上であることが好ましい。フィルムに剛性(腰)を持たせるために、エチレンテレフタレートユニットは、ポリエステルの構成ユニット100モル%中、65モル%以上がより好ましく、70モル%以上が更に好ましい。ただし、エチレンテレフタレートユニットの比率が高過ぎると、必要な収縮率を得ることが難しくなるため、エチレンテレフタレートユニットの上限は90%以下が好ましい。
 本発明のポリエステルを構成する他のジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、オルトフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、および脂環式ジカルボン酸等を挙げることができる。
 脂肪族ジカルボン酸(例えば、アジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等)をポリエステルに含有させる場合、含有率は3モル%未満(ジカルボン酸成分100モル%中)であることが好ましい。
 また、3価以上の多価カルボン酸(例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの無水物等)をポリエステルに含有させないことが好ましい。これらの多価カルボン酸を含有するポリエステルを使用して得た熱収縮性ポリエステル系フィルムでは、必要な高収縮率を達成しにくくなる。
 ポリエステルを構成するジオール成分としては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール等の脂肪族ジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール等の脂環式ジオール、ビスフェノールA等の芳香族系ジオール等を挙げることができる。
 また、ポリエステルは、全ポリエステル樹脂中における多価アルコール成分100モル%中あるいは多価カルボン酸成分100モル%中の非晶質成分となり得る1種以上のモノマー成分の合計が2%未満であると必要な収縮率が得られず、収縮仕上げ時に収縮不足となる。非晶モノマー成分は2%以上、好ましくは3%以上、より好ましくは4%以上、特に好ましくは5%以上である。
 非晶質成分となり得るモノマーとしては、例えば、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、イソフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,2-ジエチル1,3-プロパンジオール、2-n-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-イソプロピル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジ-n-ブチル-1,3-プロパンジオール、ヘキサンジオールを挙げることができる。これらの中でも、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノールまたはイソフタル酸を用いるのが好ましい。また、ε-カプロラクトンを用いることも好ましい。
 ここで、上記の「非晶質成分となり得る」の用語の解釈について詳細に説明する。
 本発明において、「非晶性ポリマー」とは、具体的にはDSC示差走査熱量分析装置における測定で融解による吸熱ピークを有さない場合を指す。非晶性ポリマーは実質的に結晶化が進行しておらず、結晶状態をとりえないか、結晶化しても結晶化度が極めて低いものである。
 また、本発明において「結晶性ポリマー」とは上記の「非晶性ポリマー」ではないもの、即ち、DSC示差走査熱量分析装置における測定で融解による吸熱ピークを有する場合を指す。結晶性ポリマーは、ポリマーが昇温すると結晶化されうる、結晶化可能な性質を有する、あるいは既に結晶化しているものである。
 一般的には、モノマーユニットが多数結合した状態であるポリマーについて、ポリマーの立体規則性が低い、ポリマーの対象性が悪い、ポリマーの側鎖が大きい、ポリマーの枝分かれが多い、ポリマー同士の分子間凝集力が小さい、などの諸条件を有する場合、非晶性ポリマーとなる。しかし存在状態によっては、結晶化が十分に進行し、結晶性ポリマーとなる場合がある。例えば、側鎖が大きいポリマーであっても、ポリマーが単一のモノマーユニットから構成される場合、結晶化が十分に進行し、結晶性となり得る。そのため、同一のモノマーユニットであっても、ポリマーが結晶性になる場合もあれば、非晶性になる場合もあるため、本発明では「非晶質成分となり得るモノマー由来のユニット」という表現を用いた。
 ここで、本発明においてモノマーユニットとは、1つの多価アルコール分子および1つの多価カルボン酸分子から誘導されるポリマーを構成する繰り返し単位のことであり、また、ε-カプロラクトンの場合は、ラクトン環の開環で得られる構成単位を示す。
 テレフタル酸とエチレングリコールからなるモノマーユニットがポリマーを構成する主たるモノマーユニットである場合、イソフタル酸とエチレングリコールからなるモノマーユニット、テレフタル酸とネオペンチルグリコールからなるモノマーユニット、テレフタル酸と1.4-シクロヘキサンジメタノールからなるモノマーユニット、イソフタル酸とブタンジオールからなるモノマーユニット等が、上記の非晶質成分となり得るモノマー由来のユニットとして挙げられる。
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムを形成する樹脂の中には、必要に応じて各種の添加剤、例えば、ワックス類、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶核剤、減粘剤、熱安定剤、着色用顔料、着色防止剤、紫外線吸収剤等を添加することができる。
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムを形成する樹脂の中には、フィルムの作業性(滑り性)を良好にする滑剤としての微粒子を添加することが好ましい。微粒子としては、任意のものを選択することができるが、例えば、無機系微粒子としては、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、硫酸バリウム等、有機系微粒子としては、例えば、アクリル系樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、架橋ポリスチレン粒子等を挙げることができる。微粒子の平均粒径は、0.05~3.0μmの範囲内(コールターカウンタで測定した場合)で、必要に応じて適宜選択することができる。
 熱収縮性ポリエステル系フィルムを形成する樹脂の中に上記粒子を配合する方法としては、例えば、ポリエステル系樹脂を製造する任意の段階において添加することができるが、エステル化の段階、もしくはエステル交換反応終了後、重縮合反応開始前の段階でエチレングリコール等に分散させたスラリーとして添加し、重縮合反応を進めるのが好ましい。また、ベント付き混練押出し機を用いてエチレングリコールまたは水等に分散させた粒子のスラリーとポリエステル系樹脂原料とをブレンドする方法、または混練押出し機を用いて、乾燥させた粒子とポリエステル系樹脂原料とをブレンドする方法等によって行うのも好ましい。
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムには、フィルム表面の接着性を良好にするためにコロナ処理、コーティング処理や火炎処理等を施したりすることも可能である。
 本発明の熱収縮フィルムは単層でも異なる樹脂組成からなる樹脂層を積層させた積層フィルムでもよい。
 積層フィルムとする際は、積層フィルムを製造する際に用いられる公知の方法によって製造することができ、フィードブロック方式、マルチマニホールド方式などの方法が挙げられる。例えば、共押出法であれば層を形成する各種樹脂混合物について、押出機で個別に溶融を行い、マルチマニホールド方式を備えたTダイ金型内で合流させて押出し、延伸装置で延伸することによって積層フィルムを得る事ができる。
 積層フィルムの形態は、特に限定されないが、例えば、A/Bの2種2層構成、B/A/B構成の2種3層構成、C/A/Bの3種3層構成の積層形態が挙げられる。
〔本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムの特性〕
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、98℃の温水中で無荷重状態で10秒間に亘って処理したときに、収縮前後の長さから、下式1により算出したフィルムの主収縮方向である長手方向の熱収縮率(すなわち、98℃の温湯熱収縮率)が、50%以上である。
 熱収縮率={(収縮前の長さ-収縮後の長さ)/収縮前の長さ}×100(%)・・・式
(1)
 98℃における、長手方向の温湯熱収縮率が50%未満であると、ラベルやバンディングフィルムとして使用する場合に、収縮量が小さいために、熱収縮した後のラベルにシワやタルミが生じてしまうので好ましくない。98℃における長手方向の温湯熱収縮率の下限値は55%以上であるとより好ましく、60%以上であるとさらに好ましい。
 また、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、フィルム幅方向100mmごとに試料を採取し、全ての試料について98℃の温水中で10秒間に亘って処理した場合におけるフィルム主収縮方向に対して直交する方向の温湯収縮率を求めたときのバラツキが5%以下である。尚、主収縮方向に対して直交する方向の温湯収縮率のバラツキの測定方法については、実施例において詳述する。
 主収縮方向に対して直交する方向の収縮率のばらつきが5%以上であった場合、ラベルやバンディングフィルムとして用いる場合に、使用したフィルムの幅方向の位置によって異なる高さのラベルやバンディングフィルムが得られることになり好ましくない。主収縮方向に対して直交する方向の収縮率のばらつきの上限値は4.5%以下であるとより好ましく、4%以下であるとさらに好ましい。尚、主収縮方向に対して直交する方向の収縮率のばらつきの下限については小さい程好ましいが、縦延伸時のネックインによる影響により0%とすることは難しく、現在の技術水準では2%程度が限界である。主収縮方向に対して直交する方向の収縮率のばらつきは3%であっても実質的に問題はない。
 さらに、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、下式(2)で示される主収縮方向である長手方向の屈折率と、主収縮方向に対して直交する方向である幅方向の屈折率の差が0.06以上であることが好ましい。
 屈折率差=(主収縮方向の屈折率)―(主収縮方向に対して直交する方向の屈折率)・・・式(2)
 屈折率の差が0.06より少ない場合、長手方向および長手方向に対して直交する方向に分子が配向していないか、もしくは、長手方向および長手方向に対して直交する方向のいずれにも分子が配向していることを意味し、前者の場合、主収縮方向の長手方向に分子が配向していないため必要な収縮率が得られず、後者の場合は、主収縮方向と直交する方向にも分子が配向しており、不必要な幅方向の収縮率が生じるため好ましくない。屈折率の差の下限値は0.065以上であるとより好ましく、0.070以上であるとさらに好ましい。
 また、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、分子配向角の絶対値が15度以下である必要がある。分子配向角の絶対値が15度より大きい場合、弁当等の容器に巻いて収縮させた時に、ゆがみが生じるために好ましくない。なお分子配向角の絶対値の上限値は13度以下であるとより好ましく、12度以下であるとさらに好ましい。分子配向角の絶対値は0度に近づくほどよいが、1度であっても特に問題ない。尚、分子配向角の詳細な測定法については後述する。
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムの厚みは、特に限定されるものではないが、ラベル用途やバンディング用途の熱収縮性フィルムとして5~100μmが好ましく、10~95μmがより好ましい。
 また、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、その製造方法について何ら制限される物ではないが、例えば、上記したポリエステル原料を押出機により溶融押し出しして未延伸フィルムを形成し、その未延伸フィルムを以下に示す方法により、延伸することによって得ることができる。
 原料樹脂を溶融押し出しする際には、ポリエステル原料をホッパードライヤー、パドルドライヤー等の乾燥機、または真空乾燥機を用いて乾燥するのが好ましい。そのようにポリエステル原料を乾燥させた後に、押出機を利用して、200~300℃の温度で溶融しフィルム状に押し出す。かかる押し出しに際しては、Tダイ法、チューブラー法等、既存の任意の方法を採用することができる。
 そして、押し出し後のシート状の溶融樹脂を急冷することによって未延伸フィルムを得ることができる。なお、溶融樹脂を急冷する方法としては、溶融樹脂を口金より回転ドラム上にキャストして急冷固化することにより実質的に未配向の樹脂シートを得る方法を好適に採用することができる。
 さらに、得られた未延伸フィルムを、後述するように、所定の条件で長手方向に延伸し、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムを得ることが可能となる。以下、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムを得るための好ましい延伸について、従来の熱収縮性ポリエステル系フィルムの延伸方法との差異を考慮しつつ詳細に説明する。
[熱収縮性ポリエステル系フィルムの好ましい延伸方法]
 通常の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、収縮させたい方向に未延伸フィルムを延伸することによって製造される。本発明では主収縮方向である長手方向に一軸延伸する。通常の長手方向に一軸延伸する場合、未延伸フィルムを複数のロール群が連続的に配置した縦延伸機に導き、予熱ロール上(低速ロール)でフィルムを所定の温度まで加熱した後、予熱ロールの下流に予熱ロールよりも速度の速い低温ロール(高速ロール)を設けて、低速ロールと高速ロールの速度差によってフィルムを長手方向に延伸する。この時、低速ロールからフィルムが離れる地点から、高速ロールにフィルムが接する地点までの距離を延伸距離と呼ぶが、延伸距離と縦延伸時のネックインには密接な関係があり、延伸距離が長いほどネックインによる幅方向の力が影響する範囲が大きくなる。本発明ではこの延伸距離を小さくすることでネックインによる幅方向の力が影響する範囲を小さくした。
 延伸前または延伸中のフィルムの加熱方法には種々あり、低速ロールと高速ロールの間を通るフィルムをIRヒーターや集光IRヒーターで加熱する方法があるが、ヒーター設備のために低速ロールと高速ロールの位置が遠くなり、延伸距離が広がるため好ましくない。また、予熱ロール上のみでの加熱する延伸方法においても、低速ロールと高速ロールが水平方向に配置され、フィルムは低速ロール、高速ロールの上部に通紙し、フィルムをニップロールなどで抑えながら延伸する方法も考えられるが、フィルムが低速ロールから離れる点と、高速ロールに接する点が広いためネックインによる幅方向の力が影響する範囲が広がる。好ましくは、予熱ロール上のみの加熱にし、フィルムをたすき掛けで低速ロールと高速ロールに通す方法(たとえば、低速ロールではフィルム上部を通り、高速ロールではフィルムがロール下部を通す方法)を採用することで、延伸距離はきわめて短くなる。このとき延伸距離は、100mm以下であることが好ましい。より好ましくは80mm以下であり、更に好ましくは60mm以下である。
 上記の研究結果より、長手方向への延伸倍率は2.5倍以上7倍以下であることが好ましい。長手方向への延伸倍率が2.5倍未満であると、必要な収縮率を得ることが困難となり、また、フィルム縦方向の厚み斑が大きくなり好ましくない。縦延伸倍率の上限が7倍より高いと、ネックインが大きくなり、幅方向の収縮率のばらつきが大きくなり、配向角が大きくなる上に、長手方向に延伸し難くなる(所謂、破断が生じやすくなる)ので好ましくない。より好ましくは2.7倍以上6.5倍以下であり、更に好ましくは3倍以上6倍以下である。
 長手方向の延伸は多段延伸を採用してもよい。つまり例えば二段延伸の場合、上記低速ロールと高速ロールの間に、低速ロールより速度が速く、高速ロールよりも遅いロール(中速ロール)を配置し、低速ロールと中速ロールの間で一段目の延伸を行い、中速ロールと高速ロールの間で二段目の延伸を行う。低速ロールと高速ロールの間のみの一段延伸と比較して、多段延伸の場合は必然的に延伸距離が長くなるため、一段目の延伸と二段目の延伸を合わせた総延伸倍率の上限値は6倍以下が好ましい。より好ましくは5.5倍以下であり、更に好ましくは5.0倍以下である。また、一段目の延伸距離と二段目の延伸距離を合わせた累計の延伸距離は200mm以下が好ましい。より好ましくは180mm以下であり、さらに好ましくは160mm以下である。
 本発明の包装体は、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムから得られたバンディングフィルム(及びラベル)が、包装対象物の少なくとも外周の一部に被覆して熱収縮させて形成されるものである。包装対象物としては、(飲料用のPETボトルを始め、各種の瓶、缶、菓子や)弁当等のプラスチック容器、紙製の箱等を挙げることができる。なお、通常、それらの包装対象物に、熱収縮性ポリエステル系フィルムから得られるラベルを熱収縮させて被覆させる場合には、当該バンディングフィルム(及びラベル)を約5~70%程度熱収縮させて包装体に密着させる。なお、包装対象物に被覆されるバンディングフィルム(及びラベル)には、印刷が施されていても良いし、印刷が施されていなくても良い。
 バンディングフィルム(及びラベル)を作製する方法としては、長方形状のフィルムを長手方向に丸めて端部を重ね合わせて接着してラベル状にするか、あるいは、ロール状に巻き取ったフィルムをロール長手方向に丸めて端部をフィルムに重ね合わせて接着して、チューブ状体としたものをカットしてラベル状とする。フィルム同士を接着する方法は、溶断シール、溶剤接着、ホットメルト接着剤による接着、エネルギー線硬化型接着剤による接着など、既知の方法を用いて行うことができる。
 以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することが可能である。実施例、比較例で使用した原料の組成を表1に、各層に用いた混合原料の比率を表2に、実施例、比較例におけるフィルムの製造条件および評価結果を、表3に示す。
 フィルムの評価方法は下記の通りである。尚、以下の実施例において、特に断りが無い限り、「フィルム」とは熱収縮させる前のフィルムサンプルを意味する。
[Tg(ガラス転移点)]
 示差走査熱量分析装置(セイコー電子工業株式会社製、DSC220)を用いて、JIS-K7121-1987に基づいて求めた。未延伸フィルム5mgをサンプルパンに入れ、パンのふたをし、窒素ガス雰囲気下で-40℃から120℃に10℃/分の昇温速度で昇温して測定し、昇温プロファイルを得た。ガラス転移温度以下のベースラインの延長線と遷移部における最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
[固有粘度 (IV)]
 ポリエステル0.2gをフェノール/1,1,2,2-テトラクロルエタン(60/40(重量比))の混合溶媒50ml中に溶解し、30℃でオストワルド粘度計を用いて測定した(単位:dl/g)。
[熱収縮率(温湯熱収縮率)]
 フィルムを10cm×10cmの正方形に裁断し、98±0.5℃の温水中に無荷重状態で10秒間浸漬して熱収縮させた後、25℃±0.5℃の水中に10秒間浸漬し、水中から引き出してフィルムの縦および横方向の寸法を測定し、下記式(1)にしたがって、それぞれ熱収縮率を求めた。熱収縮率の大きい方向を主収縮方向とした。
 熱収縮率={(収縮前の長さ-収縮後の長さ)/収縮前の長さ}×100(%) 式1
[収縮率のばらつき(温湯熱収縮率)]
 フィルム幅方向(主収縮方向に対して直交する方向)で一方の端縁からもう一方の端縁まで10cm×10cmの正方形のサンプルを10cmピッチで採取し、上記式(1)に従い、各サンプルの幅方向の収縮率を測定した。前記方法により測定した各サンプルの幅方向の収縮率につき、その最大値と最小値の差を収縮率のバラツキとした。
[分子配向角]
 本発明における分子配向軸とは、フィルムの長手方向をX軸、フィルムの幅方向をY軸、フィルムの厚み方向をZ軸方向とした場合に、フィルムのXY平面上で見た場合に、最も分子配向度が大きい方向を分子配向軸と称する。そして、分子配向角とは上記分子配向軸を測定した場合の分子配向軸が、フィルム長手方向又はフィルム幅方向からずれてくる角度を意味する。分子配向角の測定方法としては、まずフィルムから長手方向×幅方向=140mm×100mmの矩形のサンプルを採取する。切り出したフィルムサンプルについて分子配向角(分子配向軸方向の角度)を王子計測機器株式会社製の分子配向角測定装置(MOA-6004)で測定する。分子配向角は、フィルムの長手方向の角度を0度とし、上記分子配向軸の方向が、長手方向を基準として45度より小さい時は0度からの差、45度より大きい時は90度からの差を求める。前記方法による分子配向角測定を、フィルム幅方向において一方の端縁からもう一方の端縁まで10cmピッチで採取した矩形サンプルの全てについて行い、その絶対値が最大となるものを本発明における「分子配向角の絶対値」とした。
[屈折率]
 各試料フィルムを23℃、65%RHの雰囲気中で2時間以上放置した後、アタゴ社製の「アッベ屈折計4T型」を用いて、ナトリウムD線(波長:589.3nm)における屈折率を、フィルムの主収縮方向および主収縮方向に対して直交する方向のそれぞれについて求めた。そして下式(3)の通り、主収縮方向(フィルム長手方向)の屈折率から、主収縮方向に対して直交する方向(フィルム幅方向)の屈折率を引いた値を「屈折率の差」とした。
 屈折率差=(主収縮方向の屈折率)―(主収縮方向に対して直交する方向の屈折率)・・・式(3)
[収縮仕上り性(ラップ・ラウンド)]
 弁当のプラスチック容器(辺 150×150mm、高さ100mm)に対して、容器の胴部と蓋部をフィルムが結束するように、幅50mmのフィルムを容器の周方向をフィルムの収縮方向にして巻き付け、220℃で溶断シール後、設定温度90℃のシュリンクトンネルにて加熱収縮させた。収縮仕上り性の評価においては、シワとゆがみの2点において評価した。シワに関しては、図2において、弁当容器の辺方向に入る長さ5cm以上のシワの個数で判断し、基準は下記のようにした
○:0~4個
△: 5~14個
×: 15個以上
 収縮後の弁当容器のゆがみについては、図3は収縮後のバンディングフィルムと弁当容器を横から見た図であるが、弁当容器を置いた床からバンディングフィルムの端までの距離を高さHとし、Hを弁当容器の周方向に5mmピッチで測定したときの最大値Hmaxと最小値Hminの差をRとした。Rが大きいものをゆがみが大きいと判断し、基準は以下のようにした
○:0mm ≦ R < 5mm
△: 5mm ≦ R < 10mm
×: 10mm ≦ R 
 <ポリエステル原料の調製>
 合成例1
 撹拌機、温度計および部分環流式冷却器を備えたステンレススチール製オートクレーブに、ジカルボン酸成分としてジメチルテレフタレート(DMT)100モル%と、多価アルコール成分としてエチレングリコール(EG)100モル%とを、エチレングリコールがモル比でジメチルテレフタレートの2.2倍になるように仕込み、エステル交換触媒として酢酸亜鉛を0.05モル%(酸成分に対して)、重縮合触媒として三酸化アンチモン0.225モル%(酸成分に対して)を添加し、生成するメタノールを系外へ留去しながらエステル交換反応を行った。その後、280℃で26.7Paの減圧条件のもとで重縮合反応を行い、固有粘度0.75dl/gのポリエステル1を得た。組成を表1に示す。
 合成例2~4
 合成例1と同様の方法により、表1に示すポリエステル2~4を得た。ポリエステル2の製造の際には、滑剤としてSiO2(富士シリシア社製サイリシア266;平均粒径1.5μm)をポリエステルに対して7200ppmの割合で添加した。なお、表中、NPGはネオペンチルグリコール、BDは1,4-ブタンジオール、DEGは副生成物のジエチレングリコールである。各ポリエステルの固有粘度は、それぞれ、2:0.75dl/g,3:1.20dl/g,4:1.20dl/gであった。なお、各ポリエステルは、適宜チップ状にした。
〔実施例1〕
 上記したポリエステル1、ポリエステル2、ポリエステル3およびポリエステル4を質量比25:5:60:10で混合して(混合原料A)押出機に投入した。しかる後、その混合樹脂を280℃で溶融させてTダイから押出し、表面温度30℃に冷却された回転する金属ロールに巻き付けて急冷することにより、厚さが42μmの未延伸フィルムを得た。未延伸フィルムのTgは75℃であった。当該未延伸フィルムを複数のロール群が連続的に配置した縦延伸機に導き、予熱ロール状でフィルム温度80℃になるまで加熱した後に、ロール延伸法の1段延伸によって長手方向の延伸倍率を3.5倍、延伸後のフィルムの厚さが12μmになるように縦延伸した。この時延伸距離は31mmであった。縦延伸後は表面温度25℃に設定された冷却ロールで冷却し、次いでロール状に巻き取った。得られたフィルムの特性を上記の方法により評価した。評価結果を表3に示す。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
〔実施例2〕
 長手方向の延伸倍率を4.5倍とし、長手方向への延伸後のフィルムの厚さが12μmになるように溶融させた混合樹脂のTダイから押出し量を調整した以外は実施例1と同様とした。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔実施例3〕
 長手方向の延伸倍率を5.5倍とし、長手方向への延伸後のフィルムの厚さが12μmになるように溶融させた混合樹脂のTダイから押出し量を調整した以外は実施例1と同様とした。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔実施例4〕
 長手方向の延伸倍率を6倍とし、長手方向への延伸後のフィルムの厚さが12μmになるように溶融させた混合樹脂のTダイから押出し量を調整した以外は実施例1と同様とした。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔実施例5〕
 ロール延伸方式の二段延伸によって一段目の延伸を1.3倍、2段目の延伸を2.7倍にした以外は実施例1と同様とした。この時の一段目の延伸距離を160mm、二段目の延伸距離を31mmであった。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔実施例6〕
 ロール延伸方式の二段延伸によって一段目の延伸を1.5倍、2段目の延伸を3.0倍にした以外は実施例2と同様とした。この時の一段目の延伸距離を160mm、二段目の延伸距離を31mmであった。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔実施例7〕
 ロール延伸方式の二段延伸によって一段目の延伸を1.9倍、2段目の延伸を2.9倍にした以外は実施例3と同様とした。この時の一段目の延伸距離を160mm、二段目の延伸距離を31mmであった。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔実施例8〕
 上記したポリエステル1、ポリエステル2およびポリエステル3を質量比70:5:25で混合して(混合原料B)、スキン層用の樹脂混合物とした。上記したポリエステル1、ポリエステル2、ポリエステル3およびポリエステル4を質量比5:5:66:24で混合して(混合原料C)、コア層用の樹脂混合物とした。上記、スキン層およびコア層の各層用の樹脂混合物を、2台の2軸押出機を使用して2層マルチマニホールドを備えたTダイ金型を用いて280℃の温度で共押出し、速やかに冷却ロールで冷却し、スキン層/コア層の2層のシートを作製した。この時、スキン層とコア層の厚み比がスキン層:コア層=2:8となるように共押出しした。次いで、当該シートを80℃に加熱し、ロール延伸法の一段延伸によって長手方向の延伸倍率を4.5倍、延伸後のフィルムの総厚さが12μmとなるように縦延伸した。この時延伸距離は31mmであった。縦延伸後は冷却ロールで冷却し、次いでロール状に巻き取った。得られたフィルムの特性を上記の方法により評価した。評価結果を表3に示す。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔実施例9〕
 上記したポリエステル1、ポリエステル2およびポリエステル3を質量比70:5:25で混合して(混合原料B)、スキン層用の樹脂混合物とした。上記したポリエステル1、ポリエステル2、ポリエステル3およびポリエステル4を質量比5:5:66:24で混合して(混合原料C)、コア層用の樹脂混合物とした。上記、スキン層およびコア層の各層用の樹脂混合物を、2台の2軸押出機を使用して3層マルチマニホールドを備えたTダイ金型を用いて280℃の温度で共押出し、速やかに冷却ロールで冷却しスキン層/コア層/スキン層の3層のシートを作製した。この時、スキン層とコア層の厚み比がスキン層:コア層:スキン層=1:8:1となるように共押出しした。次いで、当該シートを80℃に加熱し、ロール延伸法の一段延伸によって長手方向の延伸倍率を4.5倍、延伸後のフィルムの総厚さが12μmとなるように縦延伸した。この時延伸距離は31mmであった。縦延伸後は冷却ロールで冷却し、次いでロール状に巻き取った。得られたフィルムの特性を上記の方法により評価した。評価結果を表3に示す。評価の結果、十分な収縮性を有し、収縮仕上がり性が良いフィルムであった。
〔比較例1〕
 予熱ロール状でフィルム温度75℃になるまで加熱した後に、赤外線ヒーターで低速ロールと高速ロールの間のフィルムを加熱しながら、ロールの速度差を利用して長手方向に4.5倍、延伸後のフィルムが12μmとなるように縦延伸した以外は実施例1と同様とした。この時、延伸距離は300mmであった。評価の結果、幅方向の収縮率のばらつきが大きく、収縮後のバンディングフィルムにシワが生じ、ゆがみが発生して仕上り性に劣るフィルムであった。
[比較例2]
 予熱ロール状でフィルム温度75℃になるまで加熱した後に、赤外線ヒーターで低速ロールと高速ロールの間のフィルムを加熱しながら、ロールの速度差を利用して長手方向に4.5倍、延伸後のフィルムが12μmとなるように縦延伸した以外は実施例8と同様とした。この時、延伸距離は300mmであった。評価の結果、幅方向の収縮率のばらつきが大きく、収縮後のバンディングフィルムにシワが生じ、ゆがみが発生して仕上り性に劣るフィルムであった。
[比較例3]
 予熱ロール状でフィルム温度75℃になるまで加熱した後に、赤外線ヒーターで低速ロールと高速ロールの間のフィルムを加熱しながら、ロールの速度差を利用して長手方向に4.5倍、延伸後のフィルムが12μmとなるように縦延伸した以外は実施例9と同様とした。この時、延伸距離は300mmであった。評価の結果、幅方向の収縮率のばらつきが大きく、収縮後のバンディングフィルムにシワが生じ、ゆがみが発生して仕上り性に劣るフィルムであった。
[比較例4]
 延伸距離を250mmにした以外は実施例2と同様とした。評価の結果、幅方向の収縮率のばらつきが大きく、収縮後のバンディングフィルムにシワが生じ、ゆがみが発生して仕上り性に劣るフィルムであった。
 本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、上記の如く優れた特性を有しているので、ラベル用途や弁当容器等を結束するバンディング用途に好適に用いることができる。本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムがラベルとして用いられて得られたボトルやバンディングフィルムとして用いられた弁当容器等の包装体は美麗な外観を有するものである。

Claims (4)

  1.  下記要件(1)~(4)を満たすことを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルム。(1)98℃の温水中で10秒間に亘って処理した場合におけるフィルム主収縮方向の温湯収縮率が50%以上
    (2)フィルム幅方向100mmごとに試料を採取し、全ての試料について98℃の温水中で10秒間に亘って処理した場合におけるフィルム主収縮方向に対して直交する方向の温湯収縮率を求めたときのバラツキが5%以下
    (3)分子配向角の絶対値が15度以下
    (4)下式で示される屈折率差が0.06以上
     屈折率差=(主収縮方向の屈折率)―(主収縮方向に対して直交する方向の屈折率)
  2.  ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、イソフタル酸のうち少なくとも一種をポリエステル原料樹脂に使用していることを特徴とする請求項1に記載の熱収縮性ポリエステル系フィルム。
  3.  主収縮方向がフィルム長手方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱収縮性ポリエステル系フィルム。
  4.  請求項1~3のいずれかに記載の熱収縮性ポリエステル系フィルムに由来するラベルを包装対象物の少なくとも外周の一部に有することを特徴とする包装体。
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