JP2009073079A - ポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明性および透視感に優れるポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】Ｔダイ２より押し出したポリプロピレン系重合体又はその組成物からなる溶融膜を、冷却ロール４に巻回し、該冷却ロールに近接して設けられたエアーチャンバー３より空気を吹き出して前記溶融膜を前記冷却ロールに押し付けながら冷却固化させるポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法であって、以下の要件（１）〜（３）を満たすポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法。（１）ポリプロピレン系重合体の粘度が５０〜６００Ｐａ・ｓとなる温度にＴダイを設定すること（２）エアーチャンバー内の空気圧力が１〜２０ｍｍＡｑであること（３）冷却ロールの温度が２０℃以下であること
【選択図】図２

Description

本発明は透明性および透視感に優れるポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法に関する。

ポリプロピレン系重合体又はその組成物からなるポリプロピレン系樹脂製フィルムは、透明性や剛性、耐熱性、食品衛生性、ヒートシール適正等、種々性能に優れる為、食品や繊維用の包装フィルムとして広く用いられている。さらに近年は光学フィルムやプロテクトフィルムなどの工業用部材としても脚光を浴び、種々検討が進められている。
このようなポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法としては、例えば特許文献１に記載されているエアーチャンバ−式Ｔダイフィルム加工装置を用いた方法が挙げられる。
エアーチャンバー式Tダイフィルム製造装置を用いた方法とは、Tダイより押し出した樹脂溶融膜を、冷却ロールに巻回し、該冷却ロールに近接して設けられたエアーチャンバーより空気を吹き出して前記樹脂溶融膜を前記冷却ロールに押し付けながら冷却固化させて、フィルムを得る方法である。
上記のフィルム製造方法は溶融膜の冷却効率には優れるが、エアーチャンバーと冷却ロールに押し付けられた溶融膜との間から、前記エアーチャンバーから吹き出した空気が冷却ロールの上流（すなわち、Ｔダイに近い方向）に向かって流出するため、該空気の流れによって溶融膜が振動してしまい、得られるフィルムに厚み斑が生じるという問題があった。
このような問題を解決する方法として、特許文献２や特許文献３、特許文献４には、エアーチャンバー式Ｔダイフィルム製造装置でフィルムを製造する際、エアーチャンバーと冷却ロールに押し付けられた溶融膜から吹き上げる空気を拡散し、厚み斑を改良する方法が記載されている。

特公昭４７−３９９３０号公報 特開２０００−３５５０４３号公報 特開２００１−３２８１５４号公報 特開平８−２５８１１７号公報

しかしながらポリプロピレン系樹脂製フィルムを前記したようなエアーチャンバー式Ｔダイフィルム加工装置で製膜すると、特に製膜速度が速い場合には微小な表面荒れが発生し、透明性や透視感に劣るという問題があった。フィルムの透視感については、これまで広く普及して来た食品包装用分野等では殆ど問題となっていなかったが、近年、種々検討されている光学用フィルムやプロテクトフィルムなど工業用フィルム分野においては、大きな問題となっている。
上記のような従来技術の問題に鑑みて本発明は、透明性および透視感に優れるポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法を提供するものである。

すなわち本発明は、Tダイより押し出したポリプロピレン系重合体又はその組成物からなる溶融膜を、冷却ロールに巻回し、該冷却ロールに近接して設けられたエアーチャンバーより空気を吹き出して前記溶融膜を前記冷却ロールに押し付けながら冷却固化させるポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法であって、以下の要件（１）〜（３）を満たすポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法である。
（１）ポリプロピレン系重合体の粘度が５０〜６００Ｐａ・ｓとなる温度にＴダイを設定すること
（２）エアーチャンバー内の空気圧力が１〜２０ｍｍＡｑであること
（３）冷却ロールの温度が２０℃以下であること

本発明によれば、透明性および透視感に優れるポリプロピレン系樹脂製フィルムを製造することができる。

本発明に用いるポリプロピレン系重合体としては、主にプロピレンからなるモノマーを重合して得られる重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィン三元共重合体、主にプロピレンからなるモノマーを重合して得られる重合体成分と、プロピレンとエチレンおよび／または炭素原子数４〜１２のα−オレフィンから選択される１種以上のモノマーとを重合させて得られる共重合体成分を少なくとも２段階以上の多段で製造して得られるポリプロピレン系共重合体（ブロック共重合体という事がある。）等が挙げられる。好ましくはプロピレンの単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−α−オレフィン三元共重合体を含むものである。前記した重合体は単独で用いてもよく、または２種以上を併用してもよい。

前記α−オレフィンとしては、炭素原子数４〜１２のα−オレフィンが挙げられ、例えば、１−ブテン、２−メチル−１−プロペン、１−ペンテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、２−エチル−１−ブテン、２，３−ジメチル−１−ブテン、２−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ヘプテン、メチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ペンテン、エチル−１−ペンテン、トリメチル−１−ブテン、メチルエチル−１−ブテン、１−オクテン、メチル−１−ペンテン、エチル−１−ヘキセン、ジメチル−１−ヘキセン、プロピル−１−ヘプテン、メチルエチル−１−ヘプテン、トリメチル−１−ペンテン、プロピル−１−ペンテン、ジエチル−１−ブテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセンなどが挙げられる。好ましくは、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンであり、更に好ましくは共重合特性、経済性などの観点から、１−ブテン、１−ヘキセンである。

共重合体中のエチレンおよびα−オレフィン由来の構成単位の含有量は、通常０．１〜４０重量％であり、好ましくは１〜３０重量％である。

本発明に用いるポリプロピレン系重合体の２３０℃で測定されるメルトフローレート（ＭＦＲ）は、流動性や製膜性の観点から、好ましくは１〜５０ｇ／１０分であり、さらに好ましくは２〜１５ｇ／１０分である。

本発明に用いるポリプロピレン系重合体は、フィルムの配向バランスや透明性の観点からＧＰＣで測定される分子量分布（Ａｗ／Ａｎ）が６以下である事が好ましく、更に好ましくは分子量分布２〜４である。

上記の分子量分布を持つポリプロピレン系重合体は、例えばマグネシウム化合物にＴｉ化合物を複合化させた固体触媒成分等からなるＴｉ−Ｍｇ系触媒、この固体触媒成分に、有機アルミニウム化合物および必要に応じて電子供与性化合物などの第３成分を組み合わせた触媒系、及び、メタロセン系触媒を用いることで得られることが挙げられ、例えば、特開昭６１−２１８６０６号公報、特開昭６１−２８７９０４号公報、特開平７−２１６０１７号公報等に記載された触媒系である。

本発明に用いるポリプロピレン系重合体の重合方法としては、例えば、不活性炭化水素溶媒によるスラリー重合法、溶媒重合法、無溶媒による液相重合法、気相重合法、またはそれらを連続的に行う液相−気相重合法等が挙げられるが、生産性の観点から好ましくは気相重合法、液相−気相重合法などが挙げられる。

本発明に用いるポリプロピレン系重合体の製造において、残留溶媒や、製造時に副生する超低分子量のオリゴマーなどを除去するために、必要に応じてポリプロピレン系重合体が融解する温度以下の温度で乾燥を行ってもよい。乾燥方法としては、例えば、特開昭５５−７５４１０号、特許第２５６５７５３号公報に記載された方法等が挙げられる。

本発明に用いるポリプロピレン系重合体には、酸化防止剤を配合することが好ましく、例えば酸化防止剤としてフェノール系酸化防止剤やリン系酸化防止剤などが挙げられる。
酸化防止剤の好ましい配合量は、例えばフェノール系酸化防止剤の場合、ポリプロピレン系重合体１００重量部に対して０．０１〜０．２重量％であり、リン系酸化防止剤の場合、ポリプロピレン系重合体１００重量部に対して０．０１〜０．２重量％である。

上記のフェノール系酸化防止剤としては、例えば、２，６−ジーｔ−ブチル−４−メチルフェノール、テトラキス［メチレン−３（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、３，９−ビス［２−｛３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ｝−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５・５］ウンデカン、トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）イソシアヌレート、トリエチレングリコール−Ｎ−ビス−３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、１，６−ヘキサンジオールビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピルネート］、２，２−チオビス−ジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ビタミンＥに代表されるα−トコフェノール類等が挙げられる。

上記のリン系酸化防止剤としては、例えば、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、ジステアリル ペンタエリスリトール ジホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトール ジホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチル−６−メチルフェニル）ペンタエリスリトール ジホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトール ジホスファイト、ビス（２，４−ジクミルフェニル）ペンタエリスリトール ジホスファイト、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ジフェニレンジホスナイト、２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル） ２−エチルヘキシルホスファイト、２，２’−エチリデンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル） フルオロホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチル−６−メチルフェニル） エチルホスファイト、２−（２，４，６−トリ−ｔ−ブチルフェニル）−５−エチル−５−ブチル−１，３，２−オキサホスホリナン、２，２’，２’’−ニトリロ［トリエチル−トリス（３，３’，５，５’−テトラ−ｔ−ブチル−１，１’−ビフェニルー２，２’−ジイル）ホスファイト等が挙げられる。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂には、前記ポリプロピレン系重合体以外に、本発明の目的および効果を損なわない範囲で、必要に応じて、その他の添加剤やその他の重合体を添加してもよい。その他の添加剤としては、例えば高級脂肪酸アミドや高級脂肪酸エステルに代表される滑剤、炭素原子数８〜２２の脂肪酸のグリセリンエステルやソルビタン酸エステル、ポリエチレングリコールエステルなどの帯電防止剤の他、造核剤、粘着剤、防曇剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。

その他の重合体としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−α−オレフィン共重合体、ポリブテンなどのオレフィン系重合体、フッ化ビニリデン・テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体に代表されるフッ素系重合体が挙げられ、これらは不均一系触媒で製造されたものでも、メタロセン系触媒に代表される均一系触媒で製造された物でもよい。また、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体やスチレンイソプレン−スチレン共重合体を水添したスチレン系共重合体ゴム、その他のエラストマ−等も挙げられる。

本発明で用いるポリプロピレン系樹脂の製造方法としては、公知の方法が挙げられる。例えば、ポリプロピレン系樹脂のパウダーと各種添加剤をヘンシェルミキサー等の混合装置を用いて配合した後、直接ペレット化する方法や、比較的高濃度の添加剤マスターバッチを二軸造粒機等の高混練押出機を用いてペレット化した後、ポリプロピレン系重合体と配合する方法、添加剤を溶融させて液状でポリプロピレン重合体に添加する方法等が挙げられる。

本発明で用いるポリプロピレン系樹脂製フィルムを製造するための装置は、押出機、Ｔダイ、エアーチャンバー、冷却ロールを備えるＴダイフィルム製造装置である。前記押出機には、ホッパーやフィルターが備えられていてもよい。また通常、フィルムの引取装置として、複数の引取ロールやフィルム巻取機を備えている・

エアーチャンバーは、冷却ロールに近接して設けられる。エアーチャンバー内に空気を吹き込むことで、Tダイから押出された溶融膜を冷却ロールに押し付けながら冷却固化することができる。

本発明のポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法においては、得られるフィルムの透視感を改良する観点から、該エアーチャンバー内部の空気圧力を１〜２０ｍｍＡｑとする必要があり、好ましくは５〜１５ｍｍＡｑである。
エアーチャンバー内部の空気圧力が２０ｍｍＡｑを超える場合、溶融膜が冷却ロールに強く押し付けられる為、冷却過程で強い伸張変形を受け、微小な表面荒れが発生しやすくなる。エアーチャンバー内部の空気圧力が１ｍｍＡｑより低い場合、溶融膜を冷却ロールに押し付ける力が弱くなり、フィルムの冷却が不十分となる。

エアーチャンバーと冷却ロールの隙間は、フィルムの安定加工が可能であり、かつ、少ない風量でエアーチャンバー内の空気圧力を高めることができることから、上端部（Tダイに近い端部）０．５〜２ｍｍ、下端部１〜１０ｍｍとする事が好ましく、より好ましくは、上端部０．５〜１ｍｍ、下端部１〜５ｍｍである。
また、使用するエアーチャンバーの幅は、製造するフィルム幅より６０ｍｍ以上広いことが好ましい。このようなエアーチャンバーを用いることにより、フィルム全面を均一に冷却ロールに押し付けることができる。また、フィルム幅方向に位置するエアーチャンバー端部と冷却ロールとの距離は、１ｍｍ以下とすることが好ましい。

冷却ロールの設定温度は、得られるフィルムの透明性改良の観点から２０℃以下であり、好ましくは５〜１５℃である。本発明のポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法では、外観改良の為にエアーチャンバー圧力を低く設定する為、冷却ロールの温度が２０℃を超える場合にはフィルムを十分に冷却することができず、透明性が不十分となる傾向がある。

本発明のポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法においては、使用するポリプロピレン系重合体の粘度が５０〜６００ＰａとなるようにTダイの温度を設定する必要がある。ポリプロピレン系重合体の粘度とは、キャピラリーレオメーターで測定される粘度である。使用するポリプロピレン系重合体の粘度を種々の温度で測定し、その粘度が５０〜６００Ｐａとなる温度を選択すればよい。使用するポリプロピレン系重合体の粘度が５０Ｐａ以下となる温度、すなわちTダイの設定温度が高すぎると、エアーチャンバーから吹き出す空気でフィルムが振動し、厚み斑が発生したり、エアーチャンバーに接触してフィルムが破断することがある。
一方、使用するポリプロピレン系重合体の粘度が６００Ｐａを超える温度、すなわちTダイの設定温度が高すぎると、得られるフィルム表面に微細な表面荒れが発生してフィルム透視感が悪化する。

本発明におけるポリプロピレン系重合体の粘度とは、直径９．５５ｍｍのバレルを設置するキャピラリーレオメーター下部に、直径１ｍｍ、長さ４０ｍｍ、流入角度90°のキャピラリーを装着して測定される。キャピラリーレオメーターをポリプロピレン系重合体が溶融する温度以上のある温度に設定し、ピストン速度２ｍｍ／ｍｉｎで前記ポリプロピレン系重合体を押し出した値を該温度における粘度とした。

本発明のポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法において、押出機の設定温度は溶融樹脂の均一流動性の観点から、Tダイ設定温度と同一であることが好ましい。

本発明のポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法において、ポリプロピレン系樹脂製フィルムの製膜速度は、得られるフィルムの外観と透明性の観点から、２０〜１５０ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは、３０〜１００ｍ／ｍｉｎである。

本発明のポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法において、Tダイリップの間隙は、得られるフィルム透視感の観点から０．３〜２．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．７〜１．２ｍｍである。

本発明で製造するポリプロピレン系樹脂製フィルムは、単層フィルムであってもよく、ポリプロピレン系樹脂からなる層を少なくとも１層以上含む積層フィルムであってもよい。積層フィルムの場合、上記ポリプロピレン系樹脂からなる層は、フィルム最表面に構成されることが好ましい。
本発明のポリプロピレン系樹脂製フィルムの好ましい厚みは、１０〜２５０μｍであり、更に好ましくは３０〜１５０μｍである。

本発明で得られるポリプロピレン系樹脂製フィルムは、延伸することにより位相差フィルムとして好適に用いられる。延伸方法としては、例えばロール延伸法、テンター延伸法、ロングスパン延伸法等、公知の方法により一軸または二軸に延伸する方法が挙げられる。

以下、実施例および具体例によって本発明を説明する。
実施例および比較例の各項目の測定値は、下記の方法で測定した。

（１）メルトフローレート（ＭＦＲ、単位：ｇ／１０分）
ＪＩＳ Ｋ７２１０に従い、条件−１４の方法で測定した。

（２）透視感（Ｃｌａｒｉｔｙ、単位：％）
ＡＳＴＭ Ｄ １０４４−９４に準拠する方法に従い測定した。

（３）透明性（ＨＡＺＥ、単位：％）
ＪＩＳ Ｋ７１０５に従い測定した。

（４）溶融粘度（単位：Ｐａ・ｓ）
東洋精機製（商品名：キャピログラフ）へ、直径１ｍｍ、長さ４０ｍｍ、流入角度90°のキャピラリーを装着して測定を行った。
設定温度はフィルム成形時のTダイ設定温度と同一に設定し、ピストン速度２ｍｍ／ｍｉｎで押し出して測定した。

（５）エアーチャンバー圧力（単位：ｍｍＡｑ）
マノメーターを用いてエアーチャンバー内部の圧力を測定した。

実施例および比較例で用いた重合体は、以下のとおりであった。

実施例１
ポリプロピレン系樹脂として、プロピレン単独重合体（ＭＦＲ＝７ｇ／１０ｍｉｎ）を用いた（以下、PP（１）と称する）。PP（１）を、ろ過精度６０μｍの金属焼結フィルターを使用した９０ｍｍφ押出機、および、２台の６５ｍｍφ押出機でそれぞれ２８０℃で溶融混練し、これら押出機が接合されたフィードブロック型のＴダイ（ダイ幅１２５０ｍｍ、リップ開度０．８ｍｍ）に導入して、該Tダイから溶融膜を押出した。TTダイの温度は２８０℃とした。
前記溶融膜を、３０ｍ／分で回転する冷却水温度１０℃の冷却ロールに巻回し、該冷却ロールに近接して設けられたエアーチャンバーより空気を吹き出して前記溶融膜を前記冷却ロールに押し付けながら冷却固化させ、厚さ５０μｍの未延伸フィルムを得た。
エアーチャンバー上端と冷却ロールの間隙は１．９ｍｍ、エアーチャンバー下端と冷却ロールの間隙は６．２ｍｍであり、エアーチャンバー内の空気圧力は１５ｍｍＡｑであった。

実施例２
ポリプロピレン系樹脂として、プロピレン−エチレンランダム共重合体（エチレン由来の構成単位の含有量５重量％ ＭＦＲ＝７ｇ／１０ｍｉｎ）を用いた（以下、PP（２）と称する）。PP（２）を、ろ過精度６０μｍの金属焼結フィルターを使用した９０ｍｍφ押出機、および、２台の６５ｍｍφ押出機でそれぞれ２８０℃で溶融混練し、これら押出機が接合されたフィードブロック型のＴダイ（ダイ幅１２５０ｍｍ、リップ開度０．８ｍｍ）に導入して、該Tダイから溶融膜を押出した。TTダイの温度は２８０℃とした。
前記溶融膜を、５０ｍ／分で回転する冷却水温度１５℃の冷却ロールに巻回し、該冷却ロールに近接して設けられたエアーチャンバーより空気を吹き出して前記溶融膜を前記冷却ロールに押し付けながら冷却固化させ、厚さ９０μｍの未延伸フィルムを得た。
エアーチャンバー上端と冷却ロールの間隙は１．９ｍｍ、エアーチャンバー下端と冷却ロールの間隙は６．２ｍｍであり、エアーチャンバー内の空気圧力は１５ｍｍＡｑであった。

比較例１
３台の押出機の温度およびTダイの温度を２３０℃とした以外は実施例１と同様にして、厚さ５０μｍの未延伸フィルムを得た。

比較例２
ＰＰ（１）を、ろ過精度６０μｍの金属焼結フィルターを使用した９０ｍｍφ押出機、および、２台の６５ｍｍφ押出機でそれぞれ２３０℃で溶融混練し、これら押出機が接合されたフィードブロック型のＴダイ（ダイ幅１２５０ｍｍ、リップ開度０．８ｍｍ）に導入して、該Tダイから溶融膜を押出した。Tダイの温度は２３０℃とした。
前記溶融膜を、１２０ｍ／分で回転する冷却水温度１０℃の冷却ロールに巻回し、該冷却ロールに近接して設けられたエアーチャンバーより空気を吹き出して前記溶融膜を前記冷却ロールに押し付けながら冷却固化させ、厚さ５０μｍの未延伸フィルムを得た。
エアーチャンバー上端と冷却ロールの間隙は１．９ｍｍ、エアーチャンバー下端と冷却ロールの間隙は６．２ｍｍであり、エアーチャンバー内の空気圧力は５０ｍｍＡｑであった。

本発明の要件を満足する実施例１〜２は、透明性および透視感に優れるポリプロピレン系フィルムの製造方法であることがわかる。
これに対して、本発明の要件を満足しない比較例１〜２は、透明性および透視感の改良効果が不十分であることがわかる。

Ｔダイフィルム製造装置の概略図 図１におけるエアーチャンバー周辺の拡大概略図

符号の説明

１ 押出機
２ Ｔダイ
３ エアーチャンバー
４ 冷却ロール
５ フィルム
６ エアーチャンバー上端
７ エアーチャンバー下端
８ 空気の流れ

Claims (1)

1. Ｔダイより押し出したポリプロピレン系重合体又はその組成物からなる溶融膜を、冷却ロールに巻回し、該冷却ロールに近接して設けられたエアーチャンバーより空気を吹き出して前記溶融膜を前記冷却ロールに押し付けながら冷却固化させるポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法であって、以下の要件（１）〜（３）を満たすポリプロピレン系樹脂製フィルムの製造方法。
   （１）ポリプロピレン系重合体の粘度が５０〜６００Ｐａ・ｓとなる温度にＴダイを設定すること
   （２）エアーチャンバー内の空気圧力が１〜２０ｍｍＡｑであること
   （３）冷却ロールの温度が２０℃以下であること

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