JP7679873B2 - 二軸配向ポリエステルフィルム及び積層体 - Google Patents
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Description
[1] 少なくともポリエステルを主成分とする基材層と易接着層を持つ積層フィルムであって易接着層/基材層/易接着層の順に積層され、次の(1)~(4)のいずれをも満たす二軸配向ポリエステルフィルム。
(1)易接着層と基材層のガラス転移温度近傍の可逆熱容量差ΔCpの差が0.10以上0.45以下
(2)2枚のフィルムの易接着層同士のヒートシール強さが0.5N/15mm以下
(3)MD方向およびTD方向の10%伸長時応力F10が90MPa以上160MPa以下
(4)分子配向計を用いて測定した分子配向比が1.0以上1.3以下
[2] 前記基材層が、ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレートを60質量%以上100質量%以下、及びポリエチレンテレフタレート以外のポリエステルを0質量%以上40質量%以下含む、[1]に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
[3] 前記易接着層が、ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレート及び共重合ポリエチレンテレフタレートを含み、前記ポリエステル中のジオール成分におけるエチレングリコール単位の含有量が75~95モル%であり、共重合成分の含有量が5~25モル%である、[1]又は[2]に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
[4] 前記易接着層におけるポリエステルのジオール成分におけるエチレングリコール単位の含有量が75~95モル%であり、ジエチレングリコール単位及び/又はネオペンチルグリコール単位の含有量が5~25モル%である、[3]に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
[5] 前記二軸配向ポリエステルフィルムにおける2つの易接着層の厚み差が1.0μm以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
[6] [1]~[5]のいずれかに記載の二軸配向ポリエステルフィルムの少なくとも一方の面に金属層が積層されたことを特徴とする積層体。
[7] 前記金属層が厚み80μm以下のアルミニウム層であることを特徴とする[6]に記載の積層体。
[8] [7]に記載の積層体を用いた深絞り包装材。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの基材層はPET樹脂を主たる構成成分とするものであり、PETの含有率は60質量%以上であり、好ましくは70質量%であり、より好ましくは80質量%である。PETの含有率を60質量%以上とすることで、二軸配向ポリエステルフィルムの長手方向および幅方向の10%伸長時応力F10を高めることができ、深絞り成型性の向上につながる。また、透明性が良好なものとなり、印刷した場合に印刷が鮮明で好適に用いることができる。また比較的安価なPET樹脂が主たる構成成分となるのでコストが安価となる。
タル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などのジカルボン酸が共重合されたポリエステル、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリカーボネートジオール等のジオール成分が共重合されたポリエステルが挙げられる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの易接着層はPET樹脂を主たる構成成分とするものである。PETを主たる構成成分とすることで基材層との密着性を高いものとし、易接着層-基材層での層間剥離によるラミネート強度の低下を抑えることができる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、前記ポリエステル樹脂組成物以外に、従来公知の添加剤、例えば滑剤、安定剤、着色剤、酸化防止剤、静電防止剤、紫外線吸収剤等を含有していても良い。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムにおける滑剤含有量の上限は、好ましくは10000質量ppmであり、より好ましくは6000質量ppmであり、最も好ましくは2000質量ppmである。10000質量ppm以下とすることで、フィルムの透明性を良好なものとすることができる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムを得るための方法として、特に限定はないが、長手方向および幅方向の10%伸長時応力F10を得る観点からTダイ方式が好ましい。インフレーション方式ではその製造方法に起因して延伸倍率が上がりにくく、F10を高めにくいことがある。
0.9≦TD倍率/MD倍率≦1.2
この範囲であることによって、分子配向比が請求項に記載の範囲となり、様々な形状の絞り成形に対して良好な深絞り性が得られる。
本発明の二軸配向ポリエステル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であり、特に好ましくは15μmである。5μm以上とすることでフィルムの強度を維持することができ、深絞り成型性が良好なものとなる。厚みの上限は好ましくは50μmであり、より好ましくは40μmであり、特に好ましくは30μmである。50μm以下とすることで、冷間成型が可能となる。
JIS K7130-1999 A法に準拠し、ダイアルゲージを用いて測定した。
二軸配向ポリエステルフィルムの基材層及び易接着層の表面を剃刀替刃を用いて表面を削って、それぞれ測定用サンプルとした。なお、基材層は易接着層表面を十分に削りとってから露出した基材層表面から採取した。
温度変調示差走査熱量計DSC「DSC250」(TA Instruments 社製)を用いて、サンプルをハーメチックアルミニウムパン内に5.0±0.2mgで秤量し、MDSC(登録商標)ヒートオンリーモードで、平均昇温速度2.0℃/min、変調周期60秒で測定し、可逆熱容量曲線を得た。得られた熱容量曲線において、付属の解析ソフト(TA Instruments社製 TA Analysis)を用いて変曲点を求め、変曲点(ガラス転移温度:Tgと略記する)前後の熱容量差を下記式にしたがって可逆熱容量差を求めた。ここで、上記の変曲点とは可逆熱容量曲線が凹凸の無い理想的な曲線である場合に、可逆熱容量曲線を二回微分した時の値が0である点をいう。
可逆熱容量差 ΔCp=(Tgより高温側の熱容量)―(Tgより低温側の熱容量)
可逆熱容量差の測定例を図3に示した。ここで、熱容量曲線においてTgより高温側での熱容量曲線のベースラインの延長線を引く。Tg+5℃からTg+15℃の範囲の熱容量曲線のベースラインを、最小二乗法により直線フィッティングしたものを前記Tgより高温側での熱容量曲線のベースラインの延長線3とする。そして、変曲点(Tg)における接線2との交点を求め、この交点におけるY軸(可逆熱容量)の値を読み取り、高温側の熱容量とする。次に、Tgより低温側での熱容量曲線のベースラインの延長線を引く。ここで、Tg-15℃からTg-5℃の範囲の熱容量曲線のベースラインを、最小二乗法により直線フィッティングしたものを前記Tgより低温側での熱容量曲線のベースラインの延長線4とする。そして、変曲点1(Tg)における接線2との交点を求め、この交点におけるY軸(可逆熱容量)の値を読み取り、低温側の熱容量とし、高温側の熱容量と低温側の熱容量の値の差を熱容量差ΔCpとした。
また、上記の可逆熱容量測定のベースラインシフトが乱れなく、測定が正常に行えたことを確認した。
王子計測株式会社製のMOA-6004型分子配向計を用いて、二軸配向ポリエステルフィルムの分子配向比(分子配向計で測定された透過マイクロ波強度の最大値と最小値の比)(最大値/最小値)で求めた。
二軸配向ポリエステルフィルムから幅15mm、長さ180mmの試料を切り出した。切り出した試料を23℃、65%RHの雰囲気下で12時間エージングしたあと、23℃、65%RHの雰囲気下、チャック間100mm、引張速度360mm/分の条件で測定を行った。5回測定を繰り返し、フィルムが10%伸びた際の応力(10%伸長時応力)の平均値を用いた。測定装置としては島津製作所社製オートグラフ(登録商標)AG-1を用いた。
JIS K7361-1に準拠し、二軸配向ポリエステルフィルムを1辺10cmの正方形状に切り出し、日本電飾(株)製ヘイズメーターNDH2000を用い、ヘイズ測定を行った。3か所で実施し、その平均値をヘイズ実測値とした。
JIS K-7125に準拠し、引張試験機(A&D社製テンシロンRTG-1210)を用い、23℃・65%RH環境下で、二軸配向ポリエステルフィルム表面と裏面とを接合させた場合の動摩擦係数を求めた。なお、上側のフィルムを巻き付けたスレッド(錘)の重量は、1.5Kgであり、スレッドの底面積の大きさは、39.7mm2であった。また、摩擦係数の測定の際の引張速度は、200mm/分であった。
熱収縮率は試験温度150℃、加熱時間を15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。
ヒートシール強さはJIS Z1707に準拠して測定した。具体的な手順を示す。ヒートシーラーにて、サンプルの易接着層面同士を接着した。ヒートシール条件は、上バー温度120℃、下バー30℃、圧力0.2MPa、時間2秒とした。接着サンプルは、シール幅が15mmとなるように切り出した。剥離強度は、引張試験機「AGS-KNX」(島津製作所製)を用いて引張速度200mm/分で測定した。剥離強度は15mmあたりの強度(単位 N/15mm)で示す。
延伸前の未延伸シートから観察用サンプルを切り出した。観察用サンプルをUV硬化樹脂(エポキシアクリレート樹脂)で補強したのち、UV照射を施して固めた。このサンプルを厚み断面が観察できるよう、ミクロトーム「RX-860」(大和光機工業社製)を用いて断面出しを行った。続いて、断面出しを行ったサンプルの断面を、工業用顕微鏡「ECLIPSE LV150N」(ニコン社製)を用いて観察した。顕微鏡画像より、未延伸シートの基材層及び易接着層の厚み比率を算出し、この厚み比率を二軸延伸後のフィルムの厚みに掛け合わせて、二軸配向ポリエステルフィルムの各層の厚みを算出した。
二軸配向ポリエステルフィルムから10cm四方のサンプルを切り出した。サンプルを平坦な机上に置いたときの机上からのサンプルの浮きの高さを測定した。なお、サンプル両面について同様の測定を実施し、最も大きい値をそのサンプルの測定値とした。評価結果は下記の基準をもとに評価した。
浮きの高さが5mm未満:A
浮きの高さが5mm以上:C
二軸配向ポリエステルフィルムの易接着層の表面に、ウレタン系2液硬化型接着剤(三井化学社製「タケラック(登録商標)A525S」と「タケネート(登録商標)A50」を13.5:1.0(質量比)の割合で配合したもの)、及び厚さ40μmの東洋アルミニウム社製「アルミハク CE 8079」を、ドライラミネート法により貼り合わせた。続けて、上記積層体のアルミニウム層側に、同様にウレタン系2液硬化型接着剤及び厚さ70μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(東洋紡社製「P1147」)をドライラミネート法により貼り合わせた。この積層体を40℃で4日間エージングを施すことにより、ラミネート積層体を得た。二軸延伸ポリエステルフィルムおよび無延伸ポリプロピレンフィルムの張り合わせ方向は全て長手方向と幅方向を揃えて実施した。なお、ウレタン系2液硬化型接着剤で形成される接着剤層の乾燥後の厚みはいずれも約4μmであった。
前述のラミネート積層体から幅方向に15mm、長手方向に180mmの試料を切り出した。切り出した試料を23℃、65%R.H.の雰囲気下で12時間エージングしたあと、23℃、65%RHの雰囲気下、チャック間100mm、引張速度360mm/分の条件で測定を行った。5回測定を繰り返し、アルミニウム層が破断した際の伸度の平均値をラミネート積層体の引張破断伸度とした。測定装置としては島津製作所社製オートグラフ(登録商標)AG-1を用いた。
前述のラミネート積層体から長手方向10cm×幅方向10cmの試料を切り出した。この試料を図4に示す金型にセットし、上からプレスをして絞り成形を行った。図5は、金型の横断面図である。具体的には、縦54mm、横54mm、深さ12mm、四隅がR=3mmの金型上にラミネート積層体を配置し、フィルム抑えでラミネート積層体を抑え
た状態で、金型に対応する形状のパンチでプレスした。絞り速度は6mm/sとした。評価はN=10で実施し、N=10でフィルムの裂けやピンホールが発生しなかった時の最大の絞り深さをその試料の深絞り成型値とした。
深絞り成型値が3.5mm以上で実用性があると評価した。
易接着層B層/基材層A層/易接着層B層の3層構成とし、基材層A層となる押出機1に
、PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール=100//100(モル%)からなる固有粘度0.62dl/g、シリカ粒子配合)とPBT樹脂(テレフタル酸//ブタンジオール=100//100(モル%)となる固有粘度1.28dl/g)を投入した。次に易接着層B層となる押出機2に、PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール=100//100(モル%)からなる固有粘度0.62dl/g、シリカ粒子配合)と共重合PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール/ジエチレングリコール=100//60/40(モル%)となる固有粘度0.62dl/g)をB層中のジエチレングリコール成分が17モル%となるような比率で投入した。それぞれの押出機にて樹脂を280℃で融解させた後、合流装置でA層とB層を合流させ、280℃のT-ダイスからキャストし、10℃の冷却ロールに静電密着法により密着させて3層構成の未延伸シートを得た。各層中のシリカ粒子の含有量は、各層中の樹脂組成物全体を100質量%としたときに、シリカ濃度として0.1質量%とした。
テンター延伸パターンを対数形に変えた以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
テンター延伸パターンを指数形に変えた以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
表1に記載する製膜条件に変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
易接着層B層中のジエチレングリコール成分が表1に記載の通りなるよう、押出機2への投入原料重量比率を変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
基材層A層と易接着層B層の厚みが表1に記載の通りなるように変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
新たに易接着層B層を構成する押出機3を設け、PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール=100//100(モル%)からなる固有粘度0.62dl/g、シリカ粒子配合)と共重合PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール/ジエチレングリコール=100//60/40(モル%)となる固有粘度0.62dl/g)をB層中のジエチレングリコール成分が17モル%となるような比率で投入した。それぞれの押出機にて樹脂を280℃で融解させた後、合流装置でA層とB層を合流させ、280℃のT-ダイスからキャストし、10℃の冷却ロールに静電密着法により密着させて3層構成の未延伸シートを得た。易接着層B層の冷却ロール接地面と未接地面の厚みが表1に記載の通りなるように押出機の吐出量を調整した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
易接着層B層を構成する押出機2への投入に、PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール=100//100(モル%)からなる固有粘度0.62dl/g、シリカ粒子配合)と共重合PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール/ネオペンチルグリコール=100//60/40(モル%)となる固有粘度0.62dl/g)を用いた以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
表1に記載する製膜条件に変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
基材層A層中の樹脂組成が表1に記載する比率になるよう変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの物性および評価結果を表1に示した。
易接着層B層中のジエチレングリコール成分が表2に記載の通りなるよう、押出機2への投入原料重量比率を変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムはガラス転移近傍の可逆熱容量差ΔCpが小さく、密着性が不足しているため積層体の破断伸度が低く、深絞り成型性が不足していた。
易接着層B層中のジエチレングリコール成分が表2に記載の通りなるよう、押出機2への投入原料重量比率を変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは10%伸長時応力F10が小さく、積層体の破断伸度が低いため、深絞り成型性が不足していただけでなく、易接着層同士のシール強度が大きく、耐ブロッキング性が不足していた。
基材層A層のみの単層構成にした以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは易接着層がなくガラス転移近傍の可逆熱容量差ΔCpがないため密着性が不足して積層体の破断伸度が低くなり深絞り成型性が不足していた。
基材層A層と易接着層B層の厚みが表2に記載の通りなるように変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは10%伸長時応力F10が小さく、積層体の破断伸度が低いため、深絞り成型性が不足していた。
表2に記載する製膜条件に変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは配向比が大きいため、深絞り成型性が不足していた。
表2に記載する製膜条件に変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは10%伸長時応力F10が小さく、積層体の破断伸度が低いため、深絞り成型性が不足していた。
基材層A層中の樹脂組成が表2に記載する比率になるよう変更した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムは10%伸長時応力F10が小さく、積層体の破断伸度が低いため、深絞り成型性が不足していた。
新たに易接着層B層を構成する押出機3を設け、PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール=100//100(モル%)からなる固有粘度0.62dl/g、シリカ粒子配合)と共重合PET樹脂(テレフタル酸//エチレングリコール/ジエチレングリコール=100//60/40(モル%)となる固有粘度0.62dl/g)をB層中のジエチレングリコール成分が17モル%となるような比率で投入した。それぞれの押出機にて樹脂を280℃で融解させた後、合流装置でA層とB層を合流させ、280℃のT-ダイスからキャストし、10℃の冷却ロールに静電密着法により密着させて3層構成の未延伸シートを得た。易接着層B層の冷却ロール接地面と未接地面の厚みが表2に記載の通りなるように押出機の吐出量を調整した以外は実施例1と同様に製膜して厚さ25μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムはカール性が不足していた。
2 変曲点(Tg)における接線
3 Tgより高温側での熱容量曲線のベースラインの延長線
4 Tgより低温側での熱容量曲線のベースラインの延長線
5 ガラス転移温度近傍の可逆熱容量差ΔCp
6 パンチ
7 フィルム押さえ
8 フィルム積層体
9 金型
Claims (5)
- 少なくともポリエステルを主成分とする基材層と易接着層を持つ積層フィルムであって、易接着層/基材層/易接着層の順に積層され、
前記基材層が、ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレートを60質量%以上100質量%以下、及びポリエチレンテレフタレート以外のポリエステルを0質量%以上40質量%以下含み、
前記易接着層が、ポリエステルとしてポリエチレンテレフタレート及び共重合ポリエチレンテレフタレートを含み、前記ポリエステル中のジオール成分におけるエチレングリコール単位の含有量が75~95モル%であり、共重合成分の含有量が5~25モル%であり、
2つの前記易接着層の厚み差が1.0μm以下であり、
次の(1)~(4)のいずれをも満たす二軸配向ポリエステルフィルム。
(1)易接着層と基材層のガラス転移温度近傍の可逆熱容量差ΔCpの差が0.10以上0.45以下
(2)2枚のフィルムの易接着層同士のヒートシール強さが0.5N/15mm以下
(3)MD方向およびTD方向の10%伸長時応力F10が90MPa以上160MPa以下
(4)分子配向計を用いて測定した分子配向比が1.0以上1.3以下 - 前記易接着層におけるポリエステルのジオール成分におけるエチレングリコール単位の含有量が75~95モル%であり、ジエチレングリコール単位及び/又はネオペンチルグリコール単位の含有量が5~25モル%である、請求項1に記載の二軸配向ポリエステルフィルム。
- 請求項1又は2に記載の二軸配向ポリエステルフィルムの少なくとも一方の面に金属層が積層されたことを特徴とする積層体。
- 前記金属層が厚み80μm以下のアルミニウム層であることを特徴とする請求項3に記載の積層体。
- 請求項4に記載の積層体を用いた深絞り包装材。
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