WO2022059580A1 - 空洞含有ポリエステル系フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
一方、従来の従来のポリエステル系合成紙について、剛性の最適化を試みると、隠蔽性、白色度が不十分となる傾向がある。更に、製膜性の低下、熱寸法安定性が低下する傾向がある。
このため、従来のポリエステル系合成紙では、剛性の最適化を試みると、接着がはがれやすくなる、シワが生じる等の問題が生じ得る。このように、ポリエステル系合成紙には、少なくとも上記物性についてトレードオフの関係が存在し、これら物性をバランスよく備える空洞含有ポリエステル系フィルムが要求されている。
1.内部に空洞を含有するA層と、該A層の両面に配置されたB層とを有する、空洞含有ポリエステル系フィルムであって、
該A層がポリエステル系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂を含有する組成物Aからなり、
該B層が無機粒子とポリエステル系樹脂B含有する組成物Bからなり、
該フィルムの、少なくとも1方向のフィルムの自重たわみ量が60mm以上、115mm以下である、
空洞含有ポリエステル系フィルム。
2.一態様において、ポリエステル系樹脂A及びBの少なくとも1方は、ボトルリサイクル原料を含む。
3.一態様において、組成物Aは、空洞含有ポリエステル系フィルムの回収原料を5~60重量%含有する。
4.一態様において、組成物B中の無機粒子が酸化チタンである。
5.一態様において、厚み50μm換算における光学濃度が0.55以上であり、かつ色調b値が4以下である。
6.一態様において、見かけ密度が0.8g/cm3以上1.3g/cm3以下の範囲内にある。
7.一態様において、上記空洞含有ポリエステルフィルムを有する、ラベル用基材。
8.一態様において、上記フィルムの少なくとも片面にインキ密着コートを有するラベル用フィルム。
9.一態様において、上記ラベル用フィルムの少なくとも片面の一部に、粘着層を有するロールラベル。
本発明によれば、更に、軽量で、製膜性及び熱寸法安定性に優れた空洞含有ポリエステル系フィルムを得ることができる
また、空洞含有ポリエステル系フィルムは、ラベルをはじめとする用途に使用できる合成紙を提供でき、これらはロールラベルとして使用する場合においてもシワやゆがみなどが発生しにくいものである。
該B層が無機粒子とポリエステル系樹脂B含有する組成物Bからなる。
組成物AからなるA層および組成物BからなるB層の主成分となるポリエステル樹脂(以下、単にポリエステル系樹脂とも記載する)は、ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と、ジオールまたはそのエステル形成性誘導体から合成されるポリマーであることが好ましい。
このようなポリエステル系樹脂の代表例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン-2,6-ナフタレートが挙げられ、機械的特性および耐熱性、コストなどの観点からポリエチレンテレフタレートが好ましい。
本発明において、組成物Aに含まれるポリエステル系樹脂Aと、組成物Bに含まれるポリエステル系樹脂Bは、同一の樹脂種であってもよく、異なる樹脂種であってもよい。また、同一の樹脂種であっても、分子量が異なるなどの態様を取り得る。
非相溶樹脂の配合量がこのような範囲内であることは、自重たわみ量を本発明に係る所定の範囲に導くことに寄与する。一方、本発明においては、3質量%未満では、延伸工程で生成する空洞量が不十分となり、満足のいく軽量性、柔軟性、描画性、筆記性等が得られ難くなる。一方、40質量%以上になると、配合量が増えるにつれ延伸性が著しく低下する他、耐熱性、強度、剛性が損なわれることがあるため好ましくない。
本発明において、回収原料は、後述するように、フィルム延伸後に切断される耳部等を使用できる。
本発明においては、B層の厚みの和が上記範囲内であればよく、A層の片面に配置されるB層と、他面に配置されるB層の厚みが相違していてもよい。
添加量が5質量%未満の場合、隠蔽性及び白色度を向上させることが難しく、逆に、添加量40重量%より多い場合、製膜性の悪化及びフィルムの機械的強度は、無機粒子の配合量が増えるにつれ著しく悪くなるため好ましくない。
B層中の無機粒子のフィルム全体に対する含有率は、1~30質量%が好ましく、より好ましくは2~20質量%の範囲である。添加量が1質量%未満の場合、隠蔽性や白色度を向上させることが難しく、逆に、添加量30質量%より多い場合、製膜性の悪化やフィルムの機械的強度が著しく悪くなるため好ましくない。
環境への取り組みの観点からフィルム全体のポリエステル系樹脂に対して20%以上、さらには30%以上含まれることが好ましい。
例えば、空洞含有ポリエステルA層の原料に、ボトルリサイクル原料、例えばリサイクルポリエステルを含む場合、組成物Aに含まれるリサイクルポリエステルの量は、組成物Aの固形分100質量%に対して、5質量%以上であってよく、例えば、50質量%以上であり、60質量%以上であってよく、70質量%以上であってよい。
また、空洞含有ポリエステルB層の原料に、ボトルリサイクル原料、例えばリサイクルポリエステルを含む場合、組成物Bに含まれるリサイクルポリエステルの量は、組成物Bの固形分100質量%に対して、5質量%以上であってよく、例えば、50質量%以上であり、60質量%以上であってよく、70質量%以上であってよい。
一態様において、組成物Bの固形分100質量%に含まれるボトルリサイクル原料、例えばリサイクルポリエステルの量は、組成物Aの固形分100質量%に含まれるボトルリサイクル原料、例えばリサイクルポリエステルの量よりも多い。
次いで1軸延伸フィルムをテンターに導入し、幅方向に(Tg-10℃)~Tm-10℃以下の温度で1.0~6.0倍に延伸することで2軸延伸フィルムが得られる。但し、Tgはポリエステル系樹脂のガラス転移温度、Tmはポリエステルの融点である。また上記より得られるフィルムに対し、必要に応じて熱処理を施すことが好ましく、処理温度としては(Tm-60℃)~Tmの範囲で行うのが好ましい。
なお、本発明においては、後述するように、各層を構成する樹脂等の組成、膜厚、延伸条件等様々な要因により、本発明に規定の自重たわみ量を導くことができる。
OD値が0.55未満の場合、十分な隠蔽性が得られず、ラベルなどに用いた場合、印刷時の画像の鮮明性が劣り、商品価値を損ねる。OD値のは1.5以下であることが好ましい。1.5を超える場合は白色度が飽和しコスト面で好ましくない。尚、OD値は、後述の評価方法にて記載した測定方法より得られる厚み50μm換算での値である。
自重たわみが60mm以上であることにより、剛性が大きくなりすぎることを抑制でき、製品に巻き付けたときに接着部分にかかる応力が大きくなることを抑制でき、接着がはがれやすくなることを防止できる。一方。115mm以下であることにより、十分な剛性を示し、その上、例えば、ラベルとしての優れた外観を備えることができる。例えば、ラベルを送り出す時にシワになることを防止でき、製品に巻き付けたときに製品の凹凸に追従性を示すことができ、凹み、ゆがみにつながる問題を防止できる。
自重たわみは見かけ密度、厚み、たわみ方向の弾性率により効果的に調整することができる。
自重たわみ量の測定は、25℃、湿度50%の条件で測定される。また、試験片の厚さは、20μm以上300μm以下の範囲に調整して測定できる。
自重たわみ量に対する厚みの影響は大きく、本発明に係る構成及び樹脂を用いる場合、厚みを上記範囲内とすることで、フィルムに曲げ剛性を持たせることができ、自重たわみ量を小さく抑えることかできる。更に、自重たわみ量を小さく抑えることができるので、ラベルとしてのハンドリング性が悪くなることを防止できる。
たわみ方向弾性率がこのような範囲内であることにより、剛性が大きくなりすぎることをより効果的に抑制でき、製品に巻き付けたときに接着部分にかかる応力が大きくなることを更に効果的に抑制でき、接着がはがれやすくなることを防止できる。その上、例えば、ラベルとしての優れた外観を備えることができる。例えば、ラベルを送り出す時にシワになることを防止でき、製品に巻き付けたときに製品の凹凸に追従性を示すことができ、凹み、ゆがみにつながる問題を防止できる。
本発明においては、樹脂の種類だけでなく、好ましくは、見かけ密度、厚み、上記たわみ方向の弾性率を制御することにより、自重たわみ量をより効果的に本発明の範囲に規定できる。
なお、たわみ方向弾性率におけるサンプルの「たわみ方向」は、前述の自重たわみ量における規定と同様である。
一態様において、空洞含有ポリエステルフィルムが5μm2以上の空洞を有する場合、ポリエステル系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂を含有する組成物Aに含まれるポリプロピレン系樹脂の粒子径は、1μm以上25μm以下であり、例えば、3μm以上20μm以下、例えば、3μm以上17μm以下である。ポリプロピレン系樹脂の粒子径は、例えば、フィルム全体の厚みの5%以上のサイズであってもよく、10%以上のサイズであってもよい。なお、粒子径は、例えば、未延伸状態のフィルムにおいて確認できる。
特定の理論に限定して解釈すべきではないが、上記サイズの空洞と、ポリプロピレン粒子径を本発明の範囲内にすることで、例えば、隠蔽性、白色性、印刷性に優れ、高剛性であるという効果に加え、シワ及びゆがみなどが発生しにくいという効果を発揮できる。
フェノール/ テトラクロロエタン= 60 /40(質量比)の混合溶媒に溶解し、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定した。なお、測定は3回行い、その平均値を求めた。
フィルムを5.0cm四方の正方形に4枚切り出し、4枚を重ね合わせマイクロメーターを用いて有効数字4桁で、総厚みの場所を変えて10点測定し、4枚重ね合わせた厚みの平均値を求めた。この平均値を4で除して有効数字3桁に丸め、一枚あたりの平均厚み(t:μm)とした。同試料4枚の質量(w:g)を有効数字4 桁で自動上皿天秤を用いて測定し、次式より見かけ密度を求めた。なお、見かけ密度は有効数字3桁に丸めた。
見かけ密度(g/cm3)=w/(5.0×5.0×t×10-4×4)
伊原電子工業株式会社製透過濃度計「Ihac-T5型」を用いて測定し、フィルム厚み50μmに換算した。尚、光学濃度の値が高いほど隠蔽性が大きいことを示す。
色調b値は、日本電色社製色差計(ZE6000)を用いて、JIS-8722により測定し、フィルム厚み50μmに換算した。このb値が小さい程、白色度が高く、黄色味が弱いと判断した。
たわみ方向150mm、幅20mmに切り取った試料(10)を用意し、水平面から垂れる長さが130mmになるようにマグネット(13)で固定した。その時のフィルムの垂れ下がり部分の先端と、フィルム固定部の垂直方向の距離を自重たわみとする(図1参照)。
表中、方向「幅」で示される試験片は、得られた2軸延伸フィルムの長手方向に垂直な幅方向に沿って、長さ「150mm」にカットし、得られた2軸延伸フィルムの長手方向に沿って、「20mmカット」して試験片を作製したことを意味する。
剛軟度は上記方法で求めた自重たわみをδとして、以下の式より算出した。3枚の平均自重たわみをδと定めた。
Br=WL4/8δ
Br:剛軟度(mN・cm)
W :試験片の単位面積当たりの重力(mN/cm2)
L :試験片の長さ(cm)
δ :自重たわみ(cm)
たわみ方向30cm、たわみ方向に対して直交する方向8cmのラベル用フィルムを、製品を模した試験片に巻き付けたときに発生するシワの有無を目視で評価した。
評価結果
〇:シワが観察されなかった
△:フィルムの一部に、ごくわずかなサイズのシワが観察された。
×:フィルム全面にシワが発生した。
各試験片について、製品に巻き付けたときの接着部分における評価を行った。
たわみ方向30cm、たわみ方向に対して直交する方向8cmのラベル用フィルムを、製品を模した試験片に巻き付け、のりしろ2cmで両端を貼り合せたときの剥離の有無を目視で評価した。
評価結果
〇:製品を模した試験片に巻き付けたのち、接着部分の剥離は生じなかった。
△:製品を模した試験片に巻き付けたのち、接着部分の極わずかな位置で剥離が生じた。
×:製品を模した試験片に巻き付けたのち、接着部分の剥離が生じた。
[酸化チタンマスターペレット(M1)の製造]
溶融粘度200Pa・sのポリエチレンテレフタレート樹脂50質量%に平均粒径0.3μm(電顕法)のアナタース型二酸化チタンを50質量%混合したものをベント式2軸押出機に供給し、混練りして酸化チタン含有マスターペレット(M1)を製造した。
溶融粘度200Pa・sのポリエチレンテレフタレート樹脂74質量%、および溶融粘度500Pa・sのポリプロピレン樹脂21質量%、前記酸化チタン含有マスターペレット(M1)5質量%を混合して真空乾燥を施し、空洞含有ポリエステルA層の原料とした。なお、ポリエチレンテレフタレート樹脂は、ボトルリサイクル原料を含む樹脂である。より詳細には、A層の原料に含まれるポリエチレンテレフタレート樹脂は、当該樹脂の全量に対し5質量%以上の量でボトルリサイクル原料を含む。
一方、前記酸化チタン含有マスターペレット(M1)30質量%と溶融粘度200Pa・sのポリエチレンテレフタレート樹脂70質量%とをペレット混合して真空乾燥を施し、無機粒子含有ポリエステルB層の原料とした。また、B層の原料に含まれるポリエチレンテレフタレート樹脂はボトルリサイクル原料を含む。なお、組成物Bの固形分100質量%に含まれるボトルリサイクル原料の量は、組成物Aの固形分100質量%に含まれるボトルリサイクル原料の量よりも多かった。
これらの原料を別々の押出機に供給して280℃で溶融し、空洞含有ポリエステルA層と無機粒子含有ポリエステルB層とがB/A/Bの順になるよう積層し、その厚み比率が10/80/10となるようにフィードブロックで接合した後、Tダイから30℃に調節された冷却ドラム上に押し出し、2種3層構成の未延伸フィルムを製造した。
未延伸フィルムaを、加熱ロールを用いて70℃に均一加熱し、周速が異なる2対のニップロール間で3.2倍に縦延伸した。このとき、フィルムの補助加熱装置として、ニップロール中間部に金反射膜を備えた赤外線加熱ヒータ(定格20W/cm)を、フィルムの両面に対向してフィルム表面から1cmの距離となるように設置して加熱した。このようにして得られた1軸延伸フィルムをテンターに導き、140℃に加熱して4.0倍に横延伸し、幅固定して240℃で熱固定処理を施し、更に210℃で幅方向に3%緩和させることにより、厚み75μmの空洞含有ポリエステル系フィルムを得た(B/A/B)。実施例1の評価結果を表1に併記する。ポリプロピレン樹脂の分散粒子径が適切なサイズに制御されており、その上、20μm2以上の空洞の数も多く、見かけ密度、OD値(隠蔽性)、色調b値、熱収縮率(MD方向およびTD方向)、および製膜性は全て良好であった。幅方向のたわみ、剛軟度も良好であった。
たわみ方向を長手方向とした以外は実施例1と同様に、厚み75μmの空洞含有ポリエステル系フィルムを得た。
(実施例3)
は実施例1と同様に、厚みを50μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(実施例4)
実施例1と同様に、厚みを100μmとの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(実施例5)
未延伸フィルムにおけるポリプロピレン樹脂の添加量を15質量%とした以外は実施例1と同様に、厚み75μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(実施例6)
未延伸フィルムにおけるポリプロピレン樹脂の添加量を30質量%とした以外は実施例1と同様に、厚み75μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(実施例7)
長手方向の延伸倍率を1.0倍とした以外は実施例1と同様に、厚み50μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(実施例8)
長手方向の延伸倍率を1.0倍とした以外は実施例1と同様に、厚み75μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(実施例9)
たわみ方向を長手方向とした以外は実施例8と同様に、厚み75μmの空洞含有ポリエステル系フィルムを得た。
(実施例10)
たわみ方向を長手方向とした以外は実施例8と同様に、厚み100μmの空洞含有ポリエステル系フィルムを得た。
実施例1で得られた、空洞含有ポリエステル系フィルムの回収原料(フィルムの耳部由来)を30質量%含み、溶融粘度200Pa・sのポリエチレンテレフタレート44質量%含む組成物Aを用いた以外は、実施例1と同様にして空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
色調が実施例1よりはやや劣るが、その他の物性は良好であった。
未延伸フィルムにおけるポリプロピレン樹脂の添加量を0質量%とした以外は実施例1と同様に、厚み75μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(比較例2)
未延伸フィルムにおけるポリプロピレン樹脂の添加量を50質量%とした以外は実施例1と同様に、厚み75μmの空洞含有ポリエステルフィルムを製膜したが、製膜性が悪くフィルムを得られなかった。
(比較例3)
実施例1と同様に、厚み38μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
(比較例4)
実施例1と同様に、厚み150μmの空洞含有ポリエステルフィルムを得た。
比較例2~4は、いずれも、少なくとも1方向のフィルムの自重たわみ量が本発明の範囲外であった。このため、外観不良、シワの発生などの問題を生じた。
11 自重たわみ量
12 計測部材
13 マグネット
Claims (9)
- 内部に空洞を含有するA層と、該A層の両面に配置されたB層とを有する、空洞含有ポリエステル系フィルムであって、
該A層がポリエステル系樹脂Aとポリプロピレン系樹脂を含有する組成物Aからなり、
該B層が無機粒子とポリエステル系樹脂B含有する組成物Bからなり、
該フィルムの、少なくとも1方向のフィルムの自重たわみ量が60mm以上、115mm以下である、
空洞含有ポリエステル系フィルム。 - 前記ポリエステル系樹脂A及びBの少なくとも1方は、ボトルリサイクル原料を含む、請求項1に記載の空洞含有ポリエステル系フィルム。
- 組成物Aは、空洞含有ポリエステル系フィルムの回収原料を5~60重量%含有する、請求項1又は2に記載の空洞含有ポリエステル系フィルム。
- 組成物B中の無機粒子が酸化チタンである、請求項1~3のいずれかに記載の空洞含有ポリエステル系フィルム。
- 厚み50μm換算における光学濃度が0.55以上であり、かつ色調b値が4以下である、請求項1~4のいずれかに記載の空洞含有ポリエステル系フィルム。
- 見かけ密度が0.8g/cm3以上1.3g/cm3以下である、請求項1~5のいずれかに記載の空洞含有ポリエステルフィルム。
- 請求項1~6のいずれかに記載の空洞含有ポリエステルフィルムを有する、ラベル用基材。
- 請求項1~6のいずれかに記載のフィルムの少なくとも片面にインキ密着コートを有するラベル用フィルム。
- 請求項8に記載のラベル用フィルムの少なくとも片面の一部に、粘着層を有するロールラベル。
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