WO2023176213A1 - 二軸配向ポリアミドフィルム - Google Patents

二軸配向ポリアミドフィルム Download PDF

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stress
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考道 後藤
昇 玉利
彩芽 鳥居
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東洋紡株式会社
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C55/02Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B29C55/10Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial
    • B29C55/12Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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    • B32B27/34Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets

Definitions

  • laminate-type lithium-ion battery exterior materials, press-through packs, and the like have been obtained by cold forming laminates made of resin films and metal foils.
  • the laminate for performing the above-mentioned cold forming generally has a structure such as polyethylene terephthalate film/biaxially stretched nylon film/aluminum foil/polypropylene film. (For example, see Patent Document 1)
  • Patent Document 2 discloses that the base material layer is composed of a laminate in which at least a base material layer, an adhesive layer, a metal layer, and a sealant layer are sequentially laminated, and the base material layer has a stress at 50% elongation/5% elongation in the MD direction. Good formability can be obtained by setting the sum (A+B) of the stress value A at 50% elongation/stress value B at 5% elongation in the TD direction to a specific range. Disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a polyamide film having excellent water resistance as a packaging bag.
  • the present invention provides a polyamide film that has excellent cold formability, low dimensional accuracy after molding due to springback, and excellent warpage resistance.
  • the film contains a polyamide resin derived from biomass, selects a specific stretching condition range, and controls the mechanical properties of the film within a predetermined range, resulting in excellent piercing performance even after retort processing. It was discovered that it has strength, leading to the present invention.
  • the biaxially oriented polyamide film of the present invention has excellent water resistance as a packaging bag, and even when used as the outermost layer of a packaging bag, it can provide excellent retort sterilization treatment resistance. can. Furthermore, it is excellent in dimensional accuracy reduction and warpage resistance after molding due to springback, resulting in excellent dimensional accuracy in molding processing, and furthermore, by using carbon-neutral raw materials, it can also contribute to reducing environmental impact.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a method of multi-stage stretching in the TD direction in a film manufacturing process.
  • the biomass-derived polyamide resin used in the present invention is preferably one or more polyamide resins selected from the group consisting of polyamide 11, polyamide 410, polyamide 610, and polyamide 1010.
  • Polyamide 410 is a polyamide resin having a structure in which a monomer having 4 carbon atoms and a diamine having 10 carbon atoms are copolymerized.
  • polyamide 410 is made of sebacic acid and tetramethylene diamine.
  • sebacic acid is preferably one made from castor oil, a vegetable oil.
  • castor oil a vegetable oil.
  • one obtained from castor oil is desirable from the viewpoint of environmental protection (particularly from the viewpoint of carbon neutrality).
  • Polyamide 1010 is a polyamide resin having a structure in which a diamine having 10 carbon atoms and a dicarboxylic acid having 10 carbon atoms are polymerized.
  • 1,10-decanediamine (decamethylene diamine) and sebacic acid are used for polyamide 1010. Since decamethylene diamine and sebacic acid are monomers obtained from castor oil, they are desirable from the viewpoint of carbon neutrality.
  • the structural units derived from diamines having 10 carbon atoms and the structural units derived from dicarboxylic acids having 10 carbon atoms make up 50 mol% or more of the total structural units in PA1010. It is preferably 80 mol% or more, more preferably 100 mol%.
  • the biaxially oriented polyamide film may contain a polyamide elastomer, a polyester elastomer, a polyolefin elastomer, etc. to improve pinhole resistance.
  • the biaxially oriented polyamide film may contain an organic lubricant having an effect of lowering surface energy as a lubricant within a range that does not cause problems in adhesiveness or wettability.
  • organic lubricants include ethylene bisstearamide (EBS). It is preferable to use the above-mentioned anti-blocking agent and lubricant in combination, since it is possible to impart excellent slipperiness and transparency to the film at the same time.
  • the MD preliminary stretching is preferably performed in one or two stages.
  • the total stretching ratio multiplied by each stretching ratio of MD preliminary stretching is preferably 1.005 times or more and 1.15 times or less. If the stretching ratio in the MD preliminary stretching is too low, it is difficult to obtain the effect of improving hygroscopic distortion, which will be described later. On the other hand, by setting the preliminary stretching ratio to 1.15 times or less, the progress of oriented crystallization is prevented, and the stretching stress in the subsequent MD main drawing becomes too high and breakage occurs during the main drawing or TD drawing. Can be suppressed.
  • stretching at a temperature of (Tc+20)°C or lower it is possible to prevent thermal crystallization from proceeding and suppress breakage in the TD stretching process.
  • a more preferable stretching temperature is (Tg+30)°C or higher and (Tc+10)°C or lower.
  • known longitudinal stretching methods such as hot roll stretching and infrared radiation stretching can be used.
  • the stretching process it is preferable that there is a relaxing process in the MD direction (hereinafter also referred to as MD relaxing) between the stretching process in the MD direction and the subsequent stretching process in the TD direction.
  • the lower limit of the MD relaxation rate is preferably 1%, more preferably 3%, particularly preferably 5%.
  • the upper limit of the MD relaxation rate is preferably 10%, more preferably 8%, particularly preferably 6%.
  • the lower limit of the stretching temperature in the TD direction is preferably 90°C, more preferably 100°C, particularly preferably 110°C. When the temperature is 90° C. or higher, stretching stress can be lowered, so springback and curling after molding can be suppressed.
  • the upper limit of the stretching temperature in the TD direction is preferably 140°C, more preferably 130°C, particularly preferably 120°C. When the stretching temperature in the TD direction exceeds 140° C., not only the film formability deteriorates, but also the orientation of the obtained film in the TD direction becomes weak, so that the moldability may deteriorate.
  • the lower limit of the heat setting temperature in the heat setting step is preferably 170°C, more preferably 180°C, particularly preferably 190°C. When the temperature is 170°C or higher, the thermal shrinkage rate can be reduced.
  • the upper limit of the heat setting temperature is preferably 230°C, more preferably 220°C, particularly preferably 210°C. When the temperature is 230° C. or lower, a decrease in mechanical strength due to the biaxially oriented polyamide film becoming brittle can be suppressed.
  • Excellent moldability can be obtained by setting the value of Y (MD) to 100 MPa or more.
  • the value of Y (MD) by setting the value of Y (MD) to 150 MPa or less, the stress of the film after molding is suppressed from becoming too large, and the springback and warping resistance after molding are reduced, resulting in good moldability.
  • excellent moldability can be obtained by setting the value of Y (TD) to 110 MPa or more.
  • By setting the value of Y (TD) to 200 MPa or less it is possible to suppress stress in the film after molding from becoming too large, reduce springback and warpage resistance after molding, and obtain good moldability. I can do it.
  • the above laminate is suitably used as a packaging material. Specifically, it is preferable to use it for food and beverage packaging bags that undergo retort processing.
  • the raw materials were extruded as a molten film through a T-die at a temperature of 260°C using an extruder, and placed on a metal roll cooled to 30°C using a direct current. They were brought into close contact electrostatically by applying a high voltage, and then cooled and solidified to obtain an unstretched film with a thickness of 200 ⁇ m.
  • the film was cooled at 100° C., and one side of the film was subjected to corona treatment, and then the tenter clip gripping portions at both ends were trimmed to a width of 150 mm to obtain a biaxially oriented polyamide film with a thickness of 15 ⁇ m.
  • the properties of the obtained film were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Examples 2 to 6 As shown in Table 1, a polyamide film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the blending ratio of polyamide 6 and polyamide 11, the temperature and magnification of MD preliminary stretching, and the magnification of MD and main stretching were changed.
  • Example 10 A biaxially oriented polyamide film was obtained in the same manner as in Example 1, except that MD preliminary stretching was not performed and only one stage of MD main stretching was performed at the temperature and magnification shown in Table 2.

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Abstract

【課題】包装用袋として優れた耐水性を有するポリアミドフィルムを提供する。加えて、優れた冷間成形性を有し、スプリングバックによる成形後の寸法精度が少なく、耐反り性に優れたポリアミドフィルムを提供する。 【解決手段】ポリアミド6を5質量%以上90質量%以下、及びバイオマス由来のポリアミド樹脂を10質量%以上95質量%以下含み、全炭素に対して放射性炭素(C14)の含有量が10%以上95%以下であり、突き刺し強度が0.71N/μm以上1.0N/μm以下であり、115℃×30分のレトルト処理後の突き刺し強度が0.40N/μm以上であり、160℃、10分間加熱後の熱収縮率がMD方向及びTD方向においていずれも3.0%以下である、二軸配向ポリアミドフィルム。

Description

二軸配向ポリアミドフィルム
 本発明はポリアミドフィルムに関し、優れた冷間成形性を有し、特に電池外装用、医薬包装用など金属箔をラミネートした後に成形を施される用途に好適に使用できるポリアミドフィルムに関する。
 二軸配向ポリアミドフィルムは、機械的特性、熱的特性、ガスバリア性に優れていることから、各種の食品等の包装用材料に広く用いられている。食品等の包装用として用いられる二軸配向ポリアミドフィルムは一般にポリアミド6が主成分として用いられているが、元来ポリアミド6は吸水しやすいため、包装袋を100℃を超える熱水中でレトルト殺菌処理を行うと、ポリアミドフィルムが脆化し強度が低下し、袋が破れてしまうことがあった。上記のようなレトルト殺菌処理されるような用途において、ポリアミドフィルムを包装材の最表層には用いることが困難で、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムのような耐水性に優れたフィルムを積層する必要があった。
近年、ラミネート型リチウムイオン電池外装材や、プレススルーパックなどは、樹脂フィルムや金属箔から構成される積層体を冷間成形することで得られている。上記冷間成形を行なうための積層体は、一般的に、ポリエチレンテレフタレートフィルム/二軸延伸ナイロンフィルム/アルミニウム箔/ポリプロピレンフィルムなどの構成が用いられている。(例えば特許文献1参照)
 また、医薬包装についても、内容物の劣化を防ぐために、アルミニウムを始めとする金属箔を有する包装形態のニーズが高まっており、内容物の形状に合わせて金属箔の成形性向上が求められている。
特許文献2には、少なくとも、基材層、接着層、金属層、及びシーラント層が順次積層された積層体からなり、前記基材層は、MD方向における50%伸長時の応力/5%伸長時の応力の値Aと、TD方向における50%伸長時の応力/5%伸長時の応力の値Bとの和(A+B)を特定の範囲とすることで良好な成形性が得られることが開示されている。
 一方で上述した冷間成形では、絞り成形後に、成形品の一部が成形後の形状から成形前の形状に戻ってしまうという現象(スプリングバック)が問題となりやすい。このようなスプリングバックにより、絞り成型後の形状の寸法精度が不十分となるという問題が生じるおそれがある。また成形加工時には周囲の部分が強く引っ張られることにより、成型加工した際に、成形加工された周囲の基材層が元の状態に戻ろうとするために反りが発生し、後加工における歩留まりを低下させてしまう恐れがあった。これに対し先に上げた特許文献2に記載のように、フィルムのF5値やF50値を制御するだけでは、成形深さは改善されるものの、成形後のスプリングバックによる寸法精度の悪化や、成形後の耐反り性を改善するには不十分であった。
特開2008-053133号公報 国際公開2015-125806号公報
 本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。本発明の目的は、包装用袋として優れた耐水性を有するポリアミドフィルムを提供することにある。加えて、優れた冷間成形性を有し、スプリングバックによる成形後の寸法精度が少なく、耐反り性に優れたポリアミドフィルムを提供する。
 本発明者らが鋭意検討した結果、バイオマス由来のポリアミド樹脂を含み、特定の延伸条件範囲を選択し、フィルムの機械的特性を所定の範囲内にコントロールすることによって、レトルト処理後も優れた突き刺し強度を有することを見出し、本発明に至った。
 すなわち本発明は、以下の構成からなる。
〔項1〕
 ポリアミド6を5質量%以上90質量%以下、及びバイオマス由来のポリアミド樹脂を10質量%以上95質量%以下含み、全炭素に対して放射性炭素(C14)の含有量が10%以上95%以下であり、突き刺し強度が0.71N/μm以上1.0N/μm以下であり、115℃×30分のレトルト処理後の突き刺し強度が0.40N/μm以上であり、160℃、10分間加熱後の熱収縮率がMD方向及びTD方向においていずれも3.0%以下である、二軸配向ポリアミドフィルム。
〔項2〕
 25℃における引張応力緩和試験において、下記式(1)で示される応力減衰率がMD方向及びTD方向においていずれも12.0%以上である、項1記載の二軸配向ポリアミドフィルム。
式(1) 応力減衰率(%)=100×(σ0-σ1)/σ0
 ここで、σ0は、前記フィルムに引張速度200mm/minの速度で引張力を与えて前記50%の引張ひずみが印加された直後における引張応力の値を表し、σ1は、σ0から50%の引張ひずみを2秒間保持したときの引張応力の値を示す
〔項3〕
25℃における、フィルムのMD方向及びTD方向の3%伸長時応力をそれぞれX(MD)及びX(TD)、MD方向及びTD方向の及び30%伸長時応力をそれぞれY(MD)及びY(TD)、Y(MD)/X(MD)及びY(MD)/X(MD)の値をそれぞれZ(MD)及びZ(TD)としたとき、下記式(2)~(5)のいずれも満たす、項2記載の二軸配向ポリアミドフィルム。
 式(2) 100MPa≦Y(MD)≦150MPa
式(3) 110MPa≦Y(TD)≦200MPa
 式(4) 1.4≦Z(MD)≦2.2
式(5) 2.5≦Z(TD)≦3.5
〔項4〕
 前記バイオマス由来のポリアミド樹脂が、ポリアミド11、ポリアミド410、ポリアミド610及びポリアミド1010からなる群より選ばれる1種以上のポリアミド樹脂である、項1~項3のいずれかに記載のポリアミドフィルム。
〔項5〕
 項1~項4のいずれかに記載の二軸配向ポリアミドフィルム、接着層、及びシーラント層を含む積層体。
〔項6〕
 項1~項4のいずれかに記載の二軸配向ポリアミドフィルム、ガスバリア層及びシーラント層を含む積層体。
〔項7〕
 前記ガスバリア層が金属箔を含む、項6に記載の積層体。
〔項8〕
 項6又は項7に記載の積層体を含む電池外装用材料。
 本発明の二軸配向ポリアミドフィルムを用いることにより、包装用袋として優れた耐水性を有し、包装袋として最表層に用いた場合であっても、優れたレトルト殺菌処理耐性を付与することができる。さらにはスプリングバックによる成形後の寸法精度低下及び耐反り性に優れるので成形加工の寸法精度に優れ、さらにはカーボンニュートラルな原料を使用することにより環境負荷低減にも寄与することができる。
フィルムの製造工程のおけるTD方向の多段延伸の方法を示す概略図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
 本発明の二軸配向ポリアミドフィルムは、ポリアミド6を5質量%以上90質量%以下、及びバイオマス由来のポリアミド樹脂を10質量%以上95質量%以下含むポリアミド樹脂組成物から形成されるフィルムである。原料の少なくとも一部がバイオマス由来であるポリアミド樹脂を10質量%以上95質量%以下の割合で含むことにより、レトルト殺菌処理のような過酷な熱水処理に対しても強度低下が少なく、且つカーボンニュートラルな地上の二酸化炭素の増減に影響が少ないフィルムが得られる。
 本発明に使用するポリアミド6は、通常、ε-カプロラクタムの開環重合によって製造される。開環重合で得られたポリアミド6は、通常、熱水でラクタムモノマーを除去した後、乾燥してから押出し機で溶融押出しされる。
 ポリアミド6の相対粘度は、1.8~4.5であることが好ましく、より好ましくは、2.6~3.2である。相対粘度が1.8より小さい場合は、フィルムの衝撃強度が不足する場合がある。4.5より大きい場合は、押出機の負荷が大きくなり延伸前の無延伸フィルムを得るのが困難になる場合がある。本発明におけるポリアミド6は、宇部興産(株)社、BASF社などで市販されているものを用いてもよい。特にフィルム用で市販されている上記の相対粘度を持ち、残存ラクタムモノマー含量が1質量%以下で、末端封鎖又は末端修飾した溶融時にラクタムモノマーが生成しにくいポリアミド6が好ましい。
ポリアミド6として、通常使用されている化石燃料由来のモノマーから重合されたものに加え、廃棄プラスチック製品、廃棄タイヤゴム、繊維、漁網などの廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を用いることもできる。廃棄ポリアミド6製品からケミカルリサイクルしたポリアミド6を得る方法としては、例えば、ポリアミド製製品の使用済み品を回収した後、解重合を行ってε-カプロラクタムを得てこれを精製してからポリアミド6を重合する方法を用いることができる。
加えて、ポリアミドフィルムの製造工程から出された廃材をメカニカルリサイクルしたポリアミド6を併用することができる。メカニカルリサイクルしたポリアミド6とは、例えば、二軸延伸ポリアミフィルムを製造する際に生成する規格外の出荷できないフィルムや切断端材(耳トリム)として発生する屑材を回収し、溶融押し出しや圧縮成形でペレット化させた原料である。
本発明に使用するバイオマス由来であるポリアミド樹脂は、ポリアミド11、ポリアミド410、ポリアミド610及びポリアミド1010からなる群より選ばれる1種以上のポリアミド樹脂であることが好ましい。
 ポリアミド11は、炭素原子数11である単量体がアミド結合を介して結合された構造を有するポリアミド樹脂である。通常、ポリアミド11は、アミノウンデカン酸又はウンデカンラクタムを単量体として用いて得られる。とりわけアミノウンデカン酸は、ヒマシ油から得られる単量体であるため、カーボンニュートラルの観点から望ましい。これらの炭素原子数が11である単量体に由来する構成単位は、ポリアミド11内において全構成単位のうちの50モル%以上が好ましく、80%モル以上が更に好ましく、100モル%であってもよい。ポリアミド11としては、通常、前述したウンデカンラクタムの開環重合によって製造される。開環重合で得られたポリアミド11は、通常、熱水でラクタムモノマーを除去した後、乾燥してから押出し機で溶融押出しされる。ポリアミド11の相対粘度は、1.8~4.5であることが好ましく、より好ましくは、2.4~3.2である。
 ポリアミド410は、炭素数4である単量体と炭素原子数10であるジアミンとが共重合された構造を有するポリアミド樹脂である。通常ポリアミド410には、セバシン酸とテトラメチレンジアミンとが利用される。セバシン酸としては、環境面から植物油のヒマシ油を原料とするものが好ましい。ここで用いるセバシン酸としては、ヒマシ油から得られるものが環境保護の観点(特にカーボンニュートラルの観点)から望ましい。
 ポリアミド610は、炭素原子数6であるジアミンと炭素原子数10であるジカルボン酸とが重合された構造を有するポリアミド樹脂である。通常、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸が利用される。このうちセバシン酸は、ヒマシ油から得られる単量体であるため、カーボンニュートラルの観点から望ましい。これらの炭素原子数6である単量体に由来する構成単位と、炭素原子数10である単量体に由来する構成単位とは、PA610内においてその合計が、全構成単位のうちの50モル%以上が好ましく、80%モル以上が更に好ましく、100モル%であってもよい。
 ポリアミド1010は、炭素原子数10であるジアミンと炭素原子数10であるジカルボン酸とが重合された構造を有するポリアミド樹脂である。通常、ポリアミド1010には、1,10-デカンジアミン(デカメチレンジアミン)とセバシン酸とが利用される。デカメチレンジアミン及びセバシン酸は、ヒマシ油から得られる単量体であるため、カーボンニュートラルの観点から望ましい。これらの炭素原子数10であるジアミンに由来する構成単位と、炭素原子数10であるジカルボン酸に由来する構成単位とは、PA1010内においてその合計が、全構成単位のうちの50モル%以上が好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%であってもよい。
本発明の二軸配向ポリアミドフィルムは、ポリアミド6及びバイオマス由来のポリアミド樹脂以外に延伸性、耐ピンホール性、易カット性などを改良する目的で、他の熱可塑性樹脂を含んでも良い。また、少量の耐ブロッキング剤、潤滑剤、帯電防止剤、熱安定剤、耐光剤などの添加剤を含んでも良い。
本発明で使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニル系樹脂、ウレタン系樹脂などの単独重合体あるいは共重合体が挙げられる。
本発明の一態様として、二軸配向ポリアミドフィルムは、製膜時の延伸性向上のために、ポリアミドMXD6及び/又はポリアミド6Iを含んでも良い。これらのポリアミドの含有量は、二軸配向ポリアミドフィルムを形成する樹脂組成物に対して、20質量%以下が好ましく、より好ましくは10質量%以下であり、更に好ましくは5質量%以下である。
本発明の一態様として、二軸配向ポリアミドフィルムは、耐ピンホール性向上のため、ポリアミドエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィンエラストマーなどを含んでも良い。
本発明の一態様として、二軸配向ポリアミドフィルムは、耐ブロッキング剤又は滑剤として、シリカ、カオリン、ゼオライト等の無機微粒子、アクリル、ポリスチレン等の架橋高分子微粒子を含んでも良い。透明性、滑り性の面から、シリカ微粒子が好適に用いることができる。
本発明の一態様として、二軸配向ポリアミドフィルムは、潤滑剤として、表面エネルギーを下げる効果のある有機潤滑剤を、接着性や濡れ性に問題が生じない範囲で含んでも良い。有機潤滑剤として、例えばエチレンビスステアリン酸アミド(EBS)が挙げられる。上記耐ブロッキング剤と潤滑剤とを併用すると、フィルムに優れた滑り性と透明性を同時に付与でき、好ましい。
 本発明の二軸配向ポリアミドフィルムを得るための方法として、特に限定はなくTダイ方式やインフレーション方式など適宜選択することができる。ここでTダイ方式の代表的な製造工程を説明する。Tダイ方式は、(1)ポリアミド樹脂組成物をシート状に溶融押出し、冷却ロール上で冷却して未延伸シートを成形する工程、(2)成形された前記未延伸シートをMD方向(長手方向)及びMD方向と直交するTD方向(幅方向)に延伸する延伸工程、(3)前記延伸を行なった後のフィルムを加熱し結晶化させる熱固定工程、(4)前記熱固定されたフィルムの残留歪みを除去する熱緩和工程(リラックス工程ともいうことがある)、及び(5)熱緩和後のフィルムを冷却する冷却工程を含む。
 本発明のフィルムは少なくとも1層の単層構造でもよく、2層以上の積層構造であってもよい。2層、3層、4層、5層であってもかまわない。
 本発明の二軸配向ポリアミドフィルムを得るための一態様として、未延伸シートをMD方向に低倍率で予備延伸した後、MD方向に高倍率で主延伸する工程を含むことが好ましい。
上記MD予備延伸は1段階又は2段階で行うことが好ましい。MD予備延伸の各延伸倍率を乗じた合計の延伸倍率は、1.005倍以上、1.15倍以下が好ましい。MD予備延伸での延伸倍率が低すぎると、後述する吸湿歪みの改善効果が得られにくい。一方、予備延伸倍率を1.15倍以下とすることにより、配向結晶化の進行を防ぎ、続くMD主延伸での延伸応力が高くなりすぎて主延伸あるいはTD延伸の際に破断が生じることを抑制することができる。
 上記MD予備延伸の温度は、〔ポリアミド樹脂組成物のガラス転移温度(単位℃、以下Tgと略す)+20〕℃以上、〔ポリアミド樹脂組成物の低温結晶化温度(単位℃、以下Tcと略す)+20〕℃以下の温度で行うことが好ましい。ここでTg及びTcは、実施例で記載の方法で測定して得られる値である。上記MD予備延伸を(Tg+20)℃以上の温度で行うことにより、ネッキングを防ぎ、厚み斑を抑制することができる。また、(Tc+20)℃以下の温度で延伸を行うことにより、熱結晶化が進行することを防ぎ、TD延伸工程における破断を抑制することができる。より好ましい延伸温度は、(Tg+30)℃以上、(Tc+10)℃以下である。MD予備延伸は、熱ロール延伸、赤外線輻射延伸など公知の縦延伸方法を用いることができる。
上記MD主延伸は2段階以上で行うことが好ましい。第1段目のMD主延伸の倍率は、1.1倍以上、2.9倍以下が好ましい。この主縦延伸第1段目の延伸倍率が低すぎると延伸効果が得られない。一方、第1段目の延伸倍率を2.9倍以下とすることにより配向結晶化が進行を防ぐことができる。
 上記MD主延伸における第1段目の延伸温度は、(Tg+20)℃以上、(Tc+20)℃以下の温度で行うことが好ましい。該延伸温度が(Tg+20)℃未満では延伸応力が高くなりTD延伸で破断しやすくなり、(Tc+20)℃を越えると厚み斑が大きくなるおそれがある。より好ましくは、(Tg+25)℃以上、(Tc+10)℃以下である。MD主延伸第1段目は、熱ロール延伸、赤外線輻射延伸など公知のMD延伸方法を用いることができる。
第2段目以降のMD主延伸の倍率は、MD予備延伸倍率も含めた各延伸倍率を乗じた合計の延伸倍率が2.8倍以上、5.0倍以下になるように設定することが好ましく、より好ましくは3.0倍以上、3.8倍以下であり、更に好ましくは3.0倍以上、3.6倍以下である。2.8倍未満であると2軸配向フィルムの幅方向の物性のバラツキは小さくなるものの、縦方向の強度が小さくなる場合がある。合計の縦延伸倍率が大きくなりすぎると、2軸配向フィルムの幅方向の物性のバラツキを低減させる効果が発現しない場合もでてくる。
上記MD主延伸における第2段目の延伸温度は、(Tg+20)℃以上、(Tc+20)℃以下の温度が好ましく、より好ましくは(Tg+25)℃以上、(Tc+10)℃以下である。該延伸温度が(Tg+20)℃未満では延伸応力が高くなりTD延伸で破断しやすくなる場合があり、(Tc+20)℃を越えると厚み斑が大きくなるおそれがある。
 MD主延伸の第2段目は、熱ロール延伸法が好ましい。熱ロールとして、表面粗さRaが0.2μm以下のセラミックロールを用いることが好ましい。Raが0.2μmより大きいロールを用いると、ロール上をフィルムが滑った状態で延伸が行われるおそれがあり、フィルム表面に擦傷が生じ好ましくない。またロール上での延伸開始点が幅方向で不均一になったり、延伸開始点が変動したりするため、厚み斑が生じるおそれがある。MD主延伸第2段目では、MD主延伸第1段目を行なったフィルムの幅方向の厚みプロファイルにかかわらず、ロール上で幅方向に直線的に密着させられた状態で延伸され、幅方向に均一な加熱延伸になることが好ましい。ここでRaとは、中心線平均粗さのことで平均的な凹凸の高さ(単位=μm)であり、JIS B 0601で規定される値である。
 延伸工程において、MD方向の延伸工程の後に続くTD方向への延伸工程への間にMD方向へのリラックス工程(以下、MDリラックスともいう)があることが好ましい。MDリラックス率の下限は好ましくは1%であり、より好ましくは3%であり、特に好ましくは5%である。1%以上であると、フィルム中の非晶成分が緩和され、その後に続くTD方向の延伸工程での延伸応力を下げることができ、結果的にフィルムの配向が高くなりすぎることを抑制できるので、成形後のスプリングバックやカールを抑制することができる。MDリラックス率の上限は好ましくは10%であり、より好ましくは8%であり、特に好ましくは6%である。10%以下であると、収縮によるシワを抑制することができ、フィルムの品位を向上させることができるばかりか、配向緩和による力学強度の低下を抑制することができる。MDリラックスの方法は特に限定されないが、例えば熱風ヒーターで加熱した後にロール間の速度差を利用してリラックス処理を施す方法が挙げられる。
 TD方向の延伸温度の下限は好ましくは90℃であり、より好ましくは100℃であり、特に好ましくは110℃である。90℃以上であると、延伸応力を下げることができるので、成形後のスプリングバックやカールを抑制することができる。TD方向の延伸温度の上限は好ましくは140℃であり、より好ましくは130℃であり、特に好ましくは120℃である。TD方向の延伸温度が140℃を超えると、製膜性が低下するばかりか、得られたフィルムのTD方向の配向が弱くなるため、成形性が低下する恐れがある。
 TD方向の延伸倍率の下限は好ましくは2.5倍であり、より好ましくは3.0倍であり、特に好ましくは3.5倍である。2.5倍以上であると、フィルムの力学強度や厚みムラも良好となるばかりでなく、成形性が向上する。TD方向延伸倍率の上限は好ましくは5.0倍である、より好ましくは4.5倍であり、特に好ましくは4.0倍である。5.0倍以下とすることにより、TD方向の配向の上昇を抑制し、成形後のスプリングバックやカールの発生を抑制することができる。
 TD方向の延伸パターンは一般的に用いられる直線的に延伸倍率が増大する直線形の延伸パターンに加えて、多段延伸を好ましく用いることができる。多段延伸は通常の1段延伸、すなわち直線形の延伸パターンに対して、図1に一例を示すように、2段以上の延伸工程を施すことであり、TD方向の延伸時にかかる延伸応力を低くすることができる。結果的に、同一の延伸倍率であってもTD方向の配向が高くなりすぎるのを抑制でき、成形後のスプリングバックやカールを抑制することができる。
 TD方向の多段延伸は2段延伸以上5段延伸以下であることが好ましい。多段延伸により、各々の延伸温度を変更し、延伸応力を変化させることが可能であり、TD方向の延伸時の延伸応力を低くすることができ好ましい。2段延伸以上であると、延伸応力を下げることができ、同一の延伸倍率であってもTD方向の配向が高くなりすぎるのを抑制でき、成形後のスプリングバックやカールを抑制することができる。5段延伸以下であると、設備が大きくなりすぎることを防ぐことができる。多段延伸においては各段階の延伸において2℃以上の温度差をつけて1段目の延伸から最終段目の延伸にかけて温度を低下させる温度パターンとすることが好ましい。また、多段延伸を行う場合、各延伸段階の後に定長とするゾーンを適宜設けることができる。各延伸段階の後に定長とするゾーンを設けることで、延伸時に発生した内部応力を定長ゾーンで緩和することにより、次の延伸を行う際の延伸応力をより低減でき、同一の延伸倍率であってもTD方向の配向が高くなりすぎるのを抑制でき、成形後のスプリングバックやカールを抑制することができる。
 熱固定工程における、熱固定温度の下限は好ましくは170℃であり、より好ましくは180℃であり、特に好ましくは190℃である。170℃以上であると熱収縮率を小さくすることができる。熱固定温度の上限は好ましくは230℃であり、より好ましくは220℃であり、特に好ましくは210℃である。230℃以下であると、二軸配向ポリアミドフィルムが脆くなることによる力学強度の低下を抑制することができる。
 熱緩和工程における、TD方向のリラックス率の下限は好ましくは0.5%であり、より好ましくは1.0%であり、特に好ましくは2.0%である。0.5%以上であるとTD方向の熱収縮率を低く保つことができる。TD方向のリラックス率の上限は好ましくは10%であり、より好ましくは8%であり、特に好ましくは6%である。10%以下であると弛みなどが生じることを防止でき、平面性を向上させることができる。
 本発明における二軸配向ポリアミドフィルムは、接着性や濡れ性を一層向上させるために、コロナ処理、コーティング処理、火炎処理などを施すこともできる。上記処理は、二軸配向ポリアミドフィルムの製造工程中で処理することもできる。また、ミルロール又はスリットされたロールを巻き出して処理してもよい。
 本発明の二軸配向ポリアミドフィルムの厚みの下限は好ましくは5μmであり、より好ましくは10μmである。5μm以上とすることで、良好な機械特性、成形性を得ることができる。本発明の二軸配向ポリアミドフィルムの厚みの上限は好ましくは100μmであり、より好ましくは70μmであり、特に好ましくは40μmである。
本発明における二軸延伸ポリアミドフィルムは、ASTM D6866-18の放射性炭素(C14)測定によるバイオマス由来の炭素の含有量(バイオマス度ともいう)が、ポリアミドフィルム中の全炭素に対して10%以上95%以下であることが好ましい。大気中の二酸化炭素には、C14が一定割合(105.5pMC)で含まれているため、大気中の二酸化炭素を取り入れて成長する植物、例えばトウモロコシ中のC14含有量も105.5pMC程度であることが知られている。また、化石燃料中にはC14が殆ど含まれていないことも知られている。したがって、フィルム中の全炭素原子中に含まれるC14の割合を測定することにより、バイオマス由来の炭素の割合を算出することができる。
本発明の二軸配向ポリアミドフィルムの突き刺し強度の下限は好ましくは0.71N/μmであり、さらに好ましくは0.80N/μmである。突き刺し強度が0.71N/μm以上であると、良好な強度及び成形性を得ることができる。本発明の二軸配向ポリアミドフィルムの突き刺し強度の上限は特に制限されないが、好ましくは1.0N/μm以下である。1.0N/μmを超えると成形性向上効果が飽和する可能性がある。ここで、本発明における突き刺し強度(単位N/μm)とは、先端部半径0.5mmの針を、突刺し速度50mm/分でフィルムに突き刺し、針がフィルムを貫通する際の強度(単位N)を、フィルムの厚み(単位μm)で割った値のことをいう。
本発明の二軸配向ポリアミドフィルムの115℃、30分間のレトルト処理後の突き刺し強度が0.40N/μm以上であることが好ましく、0.50N/μm以上がより好ましい。0.4N/μm以上であると、ポリアミドフィルムを最表層に積層した包装袋であっても、レトルト殺菌処理後において必要な強度が保持できる。レトルト処理後の突き刺し強度の上限は特に制限されないが、好ましくは1.0N/μm以下である。
本発明の二軸配向ポリアミドフィルムの160℃、10分間加熱後の熱収縮率は、TD方向及びMD方向においていずれも3.0%以下であり、より好ましくは2.5%であり、さらに好ましくは2.0%である。3.0%以下であることにより、二次加工工程で加熱された際の寸法変化を抑え、シワの発生を低減することができる。熱収縮率の下限は、0.5%以上が好ましく、より好ましくは0.8%以上であり、さらに好ましくは1.0%以上である。
 次に、成形時のスプリングバックについて説明する。
 電池外装用、医薬包装用などの用途で成型を施す場合、所定の形状の金型を用いてフィルムを押し込んだ後、押し込んだ状態で一定時間保持した後に金型を引き上げることで成形体を作製するが、上記保持時間中にフィルム中の内部応力が十分に緩和されないまま金型が引き上げられてしまうと、フィルムが元の形状に戻ろうとする力が働き、スプリングバックが大きくなる結果、成形体の寸法精度が低下してしまう恐れがある。本発明者らは、得られた二軸配向ポリアミドフィルムの引張応力緩和試験において、2秒保持後の応力減素率を特定の範囲内とすることにより、上記スプリングバックが低減できることを見出した。
本発明の二軸配向ポリアミドフィルムの25℃における引張応力緩和試験において、下記式(1)で示される応力減衰率は、MD方向及びTD方向において、いずれも12%以上であることが好ましく、14%以上であることが更に好ましい。
 
式(1) 2秒保持後の応力減衰率(%)=100×(σ0-σ1)/σ0
 
ここで、σ0は、前記フィルムに引っ張り速度200mm/minの速度で引張力を与えて前記50%の引張ひずみが印加された直後における前記フィルムの引張応力の値を表し、σ1は、σ0から50%の引張ひずみを2秒間保持したときの引張応力の値を示す。
本発明の二軸配向ポリアミドフィルムは、25℃における、フィルムのMD方向の30%伸長時応力(F30値)をY(MD)、TD方向の30%伸長時応力(F30値)をY(TD)としたとき、下記式(2)及び式(3)を満たすことが好ましい。
 式(2) 100MPa≦Y(MD)≦150MPa
式(3) 110MPa≦Y(TD)≦200MPa
 Y(MD)の値を100MPa以上とすることで、優れた成形性を得ることができる。一方、Y(MD)の値を150MPa以下とすることで、成形後のフィルムの応力が大きくなりすぎることを抑制し、成形後のスプリングバックや耐反り性を低減して、良好な成形性を得ることができる。同様に、Y(TD)の値を110MPa以上とすることで、優れた成形性を得ることができる。Y(TD)の値を200MPa以下とすることで、成形後のフィルムの応力が大きくなりすぎることを抑制し、成形後のスプリングバックや耐反り性を低減して、良好な成形性を得ることができる。
 本発明の二軸配向ポリアミドフィルムは、25℃における、フィルムのMD方向の3%伸長時応力(F3値)をX(MD)、TD方向の3%伸長時応力(F3値)をX(TD)とし、Y(MD)/X(MD)の値をZ(MD)、Y(TD)/X(TD)の値をZ(TD)としたとき、下記式(4)及び式(5)を満たすことが好ましい。
 式(4) 1.4≦Z(MD)≦2.2
式(5) 2.5≦Z(TD)≦3.5
 Z(MD)の値を1.4以上とすること、優れた成形性を得ることができる。一方、Z(MD)の値を2.2以下とすることで、成形後のフィルムの応力が大きくなりすぎることを抑制し、成形後のスプリングバックや耐反り性を低減して、良好な成形性を得ることができる。同様に、Z(TD)の値を12.5以上とすることで、優れた成形性を得ることができる。Z(TD)の値を3.5以下とすることで、成形後のフィルムの応力が大きくなりすぎることを抑制し、成形後のスプリングバックや耐反り性を低減して、良好な成形性を得ることができる。
本発明は、少なくとも、本発明の二軸配向ポリアミドフィルム、接着層、及びシーラント層がこの順で積層された積層体を提供する。本発明の一態様として、本発明はポリエチレンテレフタレートフィルムに代表される二軸配向ポリエステルフィルムを積層せず、二軸配向ポリアミドフィルムを最外層に用いた積層体を提供する。
上記積層体は、包装用材料として好適に用いられる。具体的にレトルト処理を行う食品用及び飲料用包装袋に用いることが好ましい。
上記積層体には、印刷層を積層しても良い。印刷層を形成する印刷インクとしては、水性及び溶媒系の樹脂含有印刷インクが好ましく使用できる。ここで印刷インクに使用される樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル共重合樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。印刷インクには帯電防止剤、光遮断剤、紫外線吸収、可塑剤、滑剤、フィラー、着色剤、安定剤、潤滑剤、消泡剤、架橋剤、耐ブロッキング剤、酸化防止剤等の公知の添加剤を含有させてもよい。
 印刷層を設けるための印刷方法としては、特に限定されず、オフセット印刷法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の公知の印刷方法が使用できる。印刷後の溶媒の乾燥には、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線乾燥等の公知の乾燥方法が使用できる。
 本発明は、更に二軸配向ポリアミドフィルムに無機薄膜層や金属箔などのガスバリア層を設けた積層体を提供する。
 前記無機薄膜層としては、金属又は無機酸化物からなる薄膜である。無機薄膜層を形成する材料は、薄膜にできるものなら特に制限はないが、ガスバリア性の観点からアルミニウム、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの混合物等の無機酸化物が好ましく挙げられる。特に、薄膜層の柔軟性と緻密性を両立できる点からは、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの複合酸化物が好ましい。
 この複合酸化物において、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの混合比は金属分の質量比でAlが20~70%の範囲であることが好ましい。一方、70%以下であると無機薄膜層を柔らかくすることができ、印刷やラミネートといった二次加工の際に薄膜が破壊されてガスバリア性が低下することを抑制することができる。なお、ここでいう酸化ケイ素とはSiOやSiO等の各種ケイ素酸化物又はそれらの混合物であり、酸化アルミニウムとは、AlOやAL等の各種アルミニウム酸化物又はそれらの混合物である。
 無機薄膜層の膜厚は、通常1~100nm、好ましくは5~50nmである。無機薄膜層の膜厚が1nm以下であると、より満足のいくガスバリア性が得られやすくなる。一方、100nm以下であると耐屈曲性や製造コストの点で有利となる。
 無機薄膜層を形成する方法としては、特に制限はなく例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法(PVD法)、あるいは化学蒸着法(CVD法)等、公知の蒸着法を適宜採用すればよい。以下、無機薄膜層を形成する典型的な方法を、酸化ケイ素・酸化アルミニウム系薄膜を例に説明する。例えば、真空蒸着法を採用する場合は、蒸着原料としてSiOとAlの混合物、あるいはSiOとAlの混合物等が好ましく用いられる。これら蒸着原料としては通常粒子が用いられるが、その際各粒子の大きさは蒸着時の圧力が変化しない程度の大きさであることが望ましく、好ましい粒子径は1~5mmである。加熱には抵抗加熱、高周波誘導加熱、電子ビーム加熱、レーザー加熱などの方式を採用することができる。また、反応ガスとして酸素、窒素、水素、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気等を導入したり、オゾン添加、イオンアシスト等の手段を用いた反応性蒸着を採用することも可能である。さらに、被蒸着体(蒸着に供する積層フィルム)にバイアスを印加したり、被蒸着体を加熱もしくは冷却するなど、成膜条件も任意に変更することができる。このような蒸着材料、反応ガス、被蒸着体のバイアス、加熱・冷却等は、スパッタリング法やCVD法を採用する場合にも同様に変更可能である。さらに、上記無機薄膜層上に印刷層を積層してもよい。
 本発明の二軸配向ポリアミドフィルムに無機薄膜層を設ける場合、無機薄膜層の上に保護層を設けることが好ましい。金属酸化物からなるガスバリア層は完全に密な膜ではなく、微小な欠損部分が点在している。金属酸化物層上に後述する特定の保護層用樹脂組成物を塗工して保護層を形成することにより、金属酸化物層の欠損部分に保護相溶樹脂組成物中の樹脂が浸透し、結果としてガスバリア性が安定するという効果が得られる。加えて、保護層そのものにもガスバリア性を持つ材料を使用することで、積層フィルムのガスバリア性能も大きく向上することになる。
 前記保護層としては、ウレタン系、ポリエステル系、アクリル系、チタン系、イソシアネート系、イミン系、ポリブタジエン系等の樹脂に、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系等の硬化剤を添加したものが挙げられる。保護層を形成させる際に使用する溶媒(溶剤)としては、例えばベンゼン、トルエン等の芳香族系溶剤;メタノール、エタノール等のアルコール系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコール誘導体等が挙げられる。
 ガスバリア層に用いる金属箔としては、アルミニウム、ステンレス鋼等の各種金属箔を使用することができ、防湿性、延展性等の加工性、コストの面から、アルミニウム箔が好ましい。アルミニウム箔としては、一般の軟質アルミニウム箔を用いることができる。なかでも、耐ピンホール性、及び成型時の延展性に優れる点から、鉄を含むアルミニウム箔が好ましい。鉄を含むアルミニウム箔(100質量%)中の鉄の含有量は、0.1~9.0質量%が好ましく、0.5~2.0質量%がより好ましい。鉄の含有量が下限値以上であれば、耐ピンホール性、延展性に優れる。鉄の含有量が9.0質量%以下であれば、柔軟性に優れる。金属箔の厚さは、バリア性、耐ピンホール性、加工性の点から、9~200μmが好ましく、15~100μmがより好ましい。
 本発明の積層体には他素材の層を積層してもよい。一例として、二軸配向ポリアミドフィルムと二軸配向ポリエステルフィルムを製膜後に貼り合わせる方法、製膜中に貼り合わせる方法を採用することができる。
 本発明は更に、二軸配向ポリアミドフィルム及びガスバリア層に、更にシーラントと呼ばれるヒートシール性樹脂層(シーラント層ともいう)を含む積層体を提供する。上記積層体は、冷間成形用包装材料として好適に使用することができる。本発明の別の態様として、二軸配向ポリエステルフィルム、二軸配向ポリアミドフィルム及びガスバリア層に、更にシーラントと呼ばれるヒートシール性樹脂層(シーラント層ともいう)を提供する。シーラント層の形成は、通常、押出しラミネート法あるいはドライラミネート法によりなされる。
 シーラント層としては、ポリオレフィン系樹脂、又はポリオレフィン系樹脂に無水マレイン酸等の酸をグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂からなる樹脂フィルムが挙げられる。前記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度、中密度、高密度のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモ、ブロック、又はランダムポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体等が挙げられる。これらポリオレフィン系樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 シーラント層は、単層フィルムであってもよく、多層フィルムであってもよく、必要とされる機能に応じて選択すればよい。例えば、防湿性を付与する点では、エチレン-環状オレフィン共重合体やポリメチルペンテン等の樹脂を介在させた多層フィルムが使用できる。また、シーラント層は、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤等の各種添加剤が配合されてもよい。シーラント層の厚さは、10~100μmが好ましく、20~60μmがより好ましい。
 本発明の積層体は、二軸配向ポリアミドフィルムと二軸配向ポリエステルフィルムの間、二軸配向ポリアミドフィルムとガスバリア層の間、二軸配向ポリエステルフィルムとガスバリア層の間、及び/又はガスバリア層とシーラント層の間に、接着剤層、印刷層などを設けて積層体を構成することもできる。
 本発明は、二軸配向ポリアミドフィルム、ガスバリア層及びシーラント層を含む積層体を含む、電池外装用材料を提供する。別の態様として、本発明は、二軸配向ポリエステルフィルム、二軸配向ポリアミドフィルム、ガスバリア層及びシーラント層を含む積層体を含む、電池外装用材料を提供する。とりわけ、ラミネート型リチウムイオン電池用電池外装材に好適に用いられる。別の態様として、本発明は、医薬品包装用材料を提供する。
 フィルム及び積層体の評価は次の測定法によって行った。特に記載しない場合は、測定は23℃、相対湿度65%の環境の測定室で行った。
[フィルムの厚み]
 JIS K7130-1999 A法に準拠し、ダイアルゲージを用いて測定した。
[バイオマス度(%)]
 ASTM D6866-18 Method B (AMS)に示された放射性炭素(C14)測定により行った。
[フィルムの熱収縮率]
 熱収縮率は試験温度160℃、加熱時間10分間とした以外は、JIS-C-2318に準拠した寸法変化試験法で実施した。MD方向及びTD方向からそれぞれ試料を切り出し、測定した。
[突き刺し強度]
食品衛生法における「食品、添加物等の規格基準 第3:器具及び容器包装」(昭和57年厚生省告示第20号)の「2.強度等試験法」に準拠して測定した。先端部半径0.5mmの針を、突刺し速度50mm/分でフィルムに突き刺し、針がフィルムを貫通する際の強度(N)を、フィルムの厚み(μm)で割った値を突き刺し強度とした。測定は常温(23℃)で行い、単位はN/μmである。
[レトルト処理後の突き刺し強度]
得られたフィルムに対して温度115℃の加圧熱水中に保持するレトルト処理を30分間施した後にサンプル表面に付着した水分を拭き取り、温度23℃、相対湿度50%環下で24時間静置した後のサンプルについて、前述した突き刺し強度測定法と同様の方法にてレトルト処理後の突き刺し強度を測定した。単位はN/μmである。
[二軸配向フィルムの強伸度]
 JIS K 7127に準拠し、フィルムのMD方向に15mm幅、100mm長の試験サンプルを切り出した。引張試験機(株式会社島津製作所社製 オートグラフAG-I)にて、標点間距離50mm、引張速度200mm/minの条件で、試験サンプルを引張試験した。得られた応力―歪み曲線から試験サンプルの3%変形時の応力値(F3)、30%変形時応力値(F30値)を算出した。
[二軸配向フィルムの応力減衰率]
フィルムのMD方向に15mm幅、100mm長の試験サンプルを切り出した。引張試験機(株式会社島津製作所社製 オートグラフAG-I)にて、標点間距離50mm、引張速度200mm/minの条件で、50%の引張ひずみを印加し、前記50%の引張ひずみを印加した時から100秒後まで前記引張ひずみを保持し、その間の応力の変化を記録した。
 得られた保持時間-応力のグラフから、50%歪み印加直後から2秒保持後の応力値を読み取り、下記式(1)により2秒保持後の応力減衰率を求めた。
式(1) 2秒保持後の応力減衰率(%)=100×(σ0-σ1)/σ0
 ここで、σ0は、前記フィルムに引っ張り速度200mm/minの速度で引張力を与えて前記50%の引張ひずみが印加された直後における前記フィルムの引張応力を表し、σ1は、σ0から50%の引張ひずみを2秒間保持したときの応力値を示す。
[冷間成形性]
 二軸配向ポリエステルフィルム(東洋紡社製E5102、厚み12μm)、二軸配向ポリアミドフィルム、アルミニウム箔(8079材、厚み40μm)、及びシーラント層として未延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡社製、P1146、厚み70μm)を、ウレタン系接着剤(東洋モートン社製ドライラミネート接着剤、TM-509、CAT10L、酢酸エチルの配合比が33.6:4.0:62.4(質量比))を使用してドライラミネートし、二軸配向ポリエステルフィルム//二軸配向ポリアミドフィルム//アルミニウム箔//シーラント層の順に積層された積層体を作製した。得られた積層体をダイセット金型(凸部形状90mm×50mm)に設置し、プレス機により23℃下で加圧し、絞り成形を行った。成形時の絞り深さを0.2mm単位で深くしていき、上記積層体が破損しない最大の深さを絞り深さとして、次の通り評価した。
A: 絞り深さが8mm以上である
B: 絞り深さが6mm~8mm未満である
C: 絞り深さが4mm~6mm未満である
D: 絞り深さが4mm未満である
[成形後のスプリングバック]
 前記積層体をダイセット金型(凸部形状90mm×50mm)に設置し、プレス機により23℃下で加圧し、絞り成形を行った。尚、絞り成形時の金型の押し込み速度は200mm/min、押し込み後の保持時間は2秒とした。金型を取り去った後の容器深さを測定し、保持率(容器深さと成型深さの比)を算出して、次の通り評価した。
A: 保持率が90%以上である
B: 保持率が80%以上90%未満である
C: 保持率が70%以上80%未満である
D: 保持率が70%未満である
[成形後のカール]
前記冷間成形性評価で破損せずに成形できたサンプルを凸部が上になるように水平な台に置く。成形後の試験片4角が前記台を起点に浮き上がった高さ平均値を反り高さ平均値として、下記の基準で評価を行った。
A: 反り高さ平均値が3mm未満である
B: 反り高さ平均値が3mm以上5mm未満である
C: 反り高さ平均値が5mm以上10mm未満である
D: 反り高さ平均値が10mm以上である
[実施例1]
 ポリアミド6(東洋紡社製、相対粘度2.8、融点220℃)を85重量部、ポリアミド11(アルケマ社製、相対粘度2.5、融点186℃、バイオマス度100%)を15重量部、多孔質シリカ微粒子(富士シリシア化学社製、平均粒子径2.0μm、細孔容積1.6ml/g)0.45重量部、及び脂肪酸ビスアマイド(共栄社化学社製 エチエンビスステアリン酸アミド)0.15重量部を配合した原料を、水分率を0.1質量%に調整した後、押出機によりTダイより260℃の温度で溶融フィルムとして押出しし、30℃に冷却させた金属ロール上に、直流高電圧の印荷により静電気的に密着させて冷却固化し、厚さ200μmの未延伸フィルムを得た。
 この未延伸フィルムを、ロール延伸機を用い、第1段目のMD予備延伸として延伸温度80℃で1.03倍に延伸し、次いで第2段目のMD予備延伸として延伸温度80℃で1.03倍に延伸した。次いで第1段目のMD主延伸として85℃で2.1倍に延伸し、更に第2段目のMD主延伸として延伸温度70℃で1.53倍に延伸を行った。このMD延伸フィルムを連続的にテンターに導き、130℃でTD方向に4.0倍に延伸した後、210℃で熱固定処理し、さらに210℃でTD方向に5.0%の緩和処理を行った。引続き100℃で冷却し、フィルムの片面をコロナ処理した後、両端のテンタークリップ把持部を幅150mmをトリミングし、厚さ15μmの二軸配向ポリアミドフィルムを得た。得られたフィルムの特性を評価した。その評価結果を表1に示す。
[実施例2~6]
 表1に示すとおり、ポリアミド6とポリアミド11の配合比率、及びMD予備延伸の温度及び倍率MDと主延伸の倍率を変更し、実施例1と同様にポリアミドフィルムを得た。
[実施例7]
 ポリアミド6(東洋紡社製、相対粘度2.8、融点220℃)を85重量部、ポリアミド11(アルケマ社製、相対粘度2.5、融点186℃、バイオマス度100%)を15重量部、多孔質シリカ微粒子(富士シリシア化学社製、平均粒子径2.0μm、細孔容積1.6ml/g)0.45重量部、及び脂肪酸ビスアマイド(共栄社化学社製、エチエンビスステアリン酸アミド)0.15重量部を配合した原料を、水分率を0.1質量%に調整した後、押出機によりTダイより260℃の温度で溶融フィルムとして押出しし、30℃に冷却させた金属ロール上に、直流高電圧の印荷により静電気的に密着させて冷却固化し、厚さ200μmの未延伸フィルムを得た。
 この未延伸フィルムを、ロール延伸機を用い、MD予備延伸として延伸温度85℃で1.07倍に延伸し、次いで第1段目のMD主延伸として85℃で2.0倍に延伸し、更に第2段面のMD主延伸として延伸温度70℃で2.0倍に延伸を行った。MD延伸直後のフィルムを熱風ヒーターで85℃に設定された加熱炉へ通し、加熱炉の入り口と出口のロール間の速度差を利用して、MD方向に5.0%の弛緩処理を行った。このMD延伸フィルムを連続的にテンターに導き、130℃でTD方向に4.0倍に延伸した後、210℃で熱固定処理し、さらに210℃でTD方向に5.0%の緩和処理を行った。引続き100℃で冷却し、フィルムの片面をコロナ処理した後、両端のテンタークリップ把持部を幅150mmをトリミングし、厚さ15μmの二軸配向ポリアミドフィルムを得た。得られたフィルムの特性を評価した。その評価結果を表1に示す。
[実施例8]
ポリアミド6(東洋紡社製、相対粘度2.8、融点220℃)を85重量部、ポリアミド11(アルケマ社製、相対粘度2.5、融点186℃、バイオマス度100%)を15重量部、多孔質シリカ微粒子(富士シリシア化学社製、平均粒子径2.0μm、細孔容積1.6ml/g)0.45重量部、及び脂肪酸ビスアマイド(共栄社化学社製、エチエンビスステアリン酸アミド)0.15重量部を配合した原料を、水分率を0.1質量%に調整した後、押出機によりTダイより260℃の温度で溶融フィルムとして押出しし、30℃に冷却させた金属ロール上に、直流高電圧の印荷により静電気的に密着させて冷却固化し、厚さ200μmの未延伸フィルムを得た。
 この未延伸フィルムを、ロール延伸機を用い、第1段目のMD予備延伸として延伸温度80℃で1.03倍に延伸し、次いで第2段目のMD予備延伸として延伸温度80℃で1.03倍に延伸した。次いで第1段目のMD主延伸として85℃で2.1倍に延伸し、更に第2段目のMD主延伸として延伸温度70℃で1.53倍に延伸を行った。このMD延伸フィルムを連続的にテンターに導き、テンターでの延伸方式を3段延伸に変更し、1段目と2段目及び2段目と3段目との間で1mの定長領域を設けてTD方向に延伸した。その後、210℃で熱固定し、さらに210℃でTD方向に5.0%の弛緩処理を行た。引続き100℃で冷却し、フィルムの片面をコロナ処理した後、両端のテンタークリップ把持部を幅150mmをトリミングし、厚さ15μmの二軸配向ポリアミドフィルムを得た。得られたフィルムの特性を評価した。その評価結果を表1に示す。
[実施例9~14]
ポリアミド6、及びバイオマス由来のポリアミド樹脂として次のポリアミド410、ポリアミド610、ポリアミド1010を用い、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリアミドフィルムを得た。
 ポリアミド410:(DSM社製、相対粘度3.0、融点250℃、バイオマス度70%)
 ポリアミド610:(アルケマ社製、相対粘度 2.7、融点222℃、バイオマス度61%)
 ポリアミド1010:(アルケマ社製、相対粘度 2.8、融点202℃、バイオマス度98%)
得られた二軸配向ポリアミドフィルムの評価結果を表1に示す。
[実施例15]
 最終のフィルム厚みが25μmとなるように未延伸フィルムの厚みを変更した以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリアミドフィルムを得た。得られた二軸配向ポリアミドフィルムの評価結果を表1に示す。
[実施例16]
 最終のフィルム厚みが25μmとなるように未延伸フィルムの厚みを変更した以外は、実施例3と同様の方法で二軸配向ポリアミドフィルムを得た。得られた二軸配向ポリアミドフィルムの評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[比較例1~2]
 表2に示すとおり、ポリアミド6とポリアミド11の配合比率を変更し、実施例1と同様の方法で二軸は配向ポリアミドフィルムを得た。得られた二軸配向ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示す。
[比較例3~5]
 MD予備延伸を行わず、第1段目及び第2段目のMD主延伸を表2に示した温度及び倍率で行った以外は、実施例1と同様に二軸配向ポリアミドフィルムを得た。得られた二軸配向ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示す。
[比較例6~9]
 MD予備延伸を行わず、第1段目及び第2段目のMD主延伸を表2に示した温度及び倍率で行い、TD方向の延伸後の熱固定温度及び弛緩率を表2に示した温度に変更した以外は、実施例1と同様に二軸配向ポリアミドフィルムを得た。得られた二軸配向ポリアミドフィルムの評価結果を表2に示す。
[比較例10]
MD予備延伸を行わず、1段のみのMD主延伸を表2に示した温度及び倍率で行った以外は、実施例1と同様に二軸配向ポリアミドフィルムを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表1に示した通り、実施例のフィルムはレトルト処理後でも突き刺し強度は高い値を維持しており、包装用フィルムとして優れていた。またスプリングバックによる成形後の寸法精度低下及び耐反り性に優れるので成形加工の寸法精度に優れていた。さらにはバイオマス由来の原料を多く含むため、環境負荷低減にも寄与できるものと期待できる。
 比較例1及び2においては、成形性やスプリングバックによる成形後の寸法精度低下に対しては優れているものの、バイオマス由来の原料を有していないか又は少ないため、環境負荷低減に対する寄与が小さいだけでなく、レトルト処理後の強度低下が著しい結果であった。
比較例3においては、MD延伸工程において予備延伸を行っていないためにMD方向の残留応力が大きく、応力減衰率が小さくなるために、成形後のカールやスプリングバックが大きいものであった。比較例4においては、MD延伸工程において延伸倍率が高すぎるために、残留応力が大きく、成形後のカールやスプリングバックが大きいものであった。比較例5においては、MD延伸工程において延伸倍率が低すぎるために、成形深さが大きくできず、成形性が不十分であった。
比較例6においては、熱固定温度が低すぎるために、成形性は良好となるものの、加熱時のMD方向の収縮が大きく、寸法安定性に劣るばかりでなく、MD方向の残留応力が製膜段階で十分に低減できていないために成形時のカールやスプリングバックが大きいものであった。比較例7においては、熱固定温度が高すぎるために、フィルムが結晶化により脆化するために突き刺し強度及びレトルト処理後の突き刺し強度が低い値となるばかりか、成形性に劣る結果となった。
比較例8においては、TD方向の弛緩率を大きくし過ぎたために、成形性が不十分となっていた。比較例9においては、TD方向の弛緩率を小さくし過ぎたために、TD方向の残留応力が十分に低減できておらず、成形時のカールやスプリングバックが大きいものであった。
比較例10においては、MD方向の延伸を1段延伸にしたことによりMD方向の配向が高くなりすぎ、フィルムのMD方向の残留応力が十分に低減できていないなめに、成形時のカールやスプリングバックが大きいものとなっていた。
 

 

Claims (8)

  1.  ポリアミド6を5質量%以上90質量%以下、及びバイオマス由来のポリアミド樹脂を10質量%以上95質量%以下含み、全炭素に対して放射性炭素(C14)の含有量が10%以上95%以下であり、突き刺し強度が0.71N/μm以上1.0N/μm以下であり、115℃×30分のレトルト処理後の突き刺し強度が0.40N/μm以上であり、160℃、10分間加熱後の熱収縮率がMD方向及びTD方向においていずれも3.0%以下である、二軸配向ポリアミドフィルム。
  2.  25℃における引張応力緩和試験において、下記式(1)で示される応力減衰率がMD方向及びTD方向においていずれも12.0%以上である、請求項1記載の二軸配向ポリアミドフィルム。
    式(1) 応力減衰率(%)=100×(σ0-σ1)/σ0
     ここで、σ0は、前記フィルムに引張速度200mm/minの速度で引張力を与えて前記50%の引張ひずみが印加された直後における引張応力の値を表し、σ1は、σ0から50%の引張ひずみを2秒間保持したときの引張応力の値を示す
  3. 25℃における、フィルムのMD方向及びTD方向の3%伸長時応力をそれぞれX(MD)及びX(TD)、MD方向及びTD方向の及び30%伸長時応力をそれぞれY(MD)及びY(TD)、Y(MD)/X(MD)及びY(MD)/X(MD)の値をそれぞれZ(MD)及びZ(TD)としたとき、下記式(2)~(5)のいずれも満たす、請求項2記載の二軸配向ポリアミドフィルム。
     式(2) 100MPa≦Y(MD)≦150MPa
    式(3) 110MPa≦Y(TD)≦200MPa
     式(4) 1.4≦Z(MD)≦2.2
    式(5) 2.5≦Z(TD)≦3.5
  4.  前記バイオマス由来のポリアミド樹脂が、ポリアミド11、ポリアミド410、ポリアミド610及びポリアミド1010からなる群より選ばれる1種以上のポリアミド樹脂である、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリアミドフィルム。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の二軸配向ポリアミドフィルム、接着層、及びシーラント層を含む積層体。
  6.  請求項1~4のいずれか一項に記載の二軸配向ポリアミドフィルム、ガスバリア層及びシーラント層を含む積層体。
  7.  前記ガスバリア層が金属箔を含む、請求項6に記載の積層体。
  8.  請求項6又は7に記載の積層体を含む電池外装用材料。
     

     
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010253711A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Toyobo Co Ltd 積層2軸延伸ポリアミド系フィルム
JP2017002114A (ja) * 2015-06-04 2017-01-05 グンゼ株式会社 ポリアミド系フィルム
WO2019131752A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 ユニチカ株式会社 ポリアミド系フィルムおよびその製造方法
WO2021200489A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 東洋紡株式会社 二軸延伸ポリアミドフィルム
JP2023009437A (ja) * 2021-07-07 2023-01-20 東洋紡株式会社 電池包装用積層体
JP2023015849A (ja) * 2021-07-20 2023-02-01 東洋紡株式会社 真空断熱材外装用積層体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010253711A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Toyobo Co Ltd 積層2軸延伸ポリアミド系フィルム
JP2017002114A (ja) * 2015-06-04 2017-01-05 グンゼ株式会社 ポリアミド系フィルム
WO2019131752A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 ユニチカ株式会社 ポリアミド系フィルムおよびその製造方法
WO2021200489A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 東洋紡株式会社 二軸延伸ポリアミドフィルム
JP2023009437A (ja) * 2021-07-07 2023-01-20 東洋紡株式会社 電池包装用積層体
JP2023015849A (ja) * 2021-07-20 2023-02-01 東洋紡株式会社 真空断熱材外装用積層体

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