JPH08323859A - 熱収縮性ポリエステルフィルムおよびその製造方法 - Google Patents
熱収縮性ポリエステルフィルムおよびその製造方法Info
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- JPH08323859A JPH08323859A JP13532995A JP13532995A JPH08323859A JP H08323859 A JPH08323859 A JP H08323859A JP 13532995 A JP13532995 A JP 13532995A JP 13532995 A JP13532995 A JP 13532995A JP H08323859 A JPH08323859 A JP H08323859A
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Abstract
良好で、ボイル処理やレトルト処理を行っても溶融、破
裂、2次たるみのなく、印刷性も良好な熱収縮性ポリエ
ステルフィルムを提供する。 【構成】 少なくとも一方向の熱収縮率が30%以上で
あり、かつ少なくとも当該方向の平均熱収縮速度係数が
0.1〜0.5%/秒・℃の範囲である熱収縮性ポリエ
ステルフィルムである。この熱収縮性ポリエステルフィ
ルムは、未延伸ポリエステルフィルムをポリエステルの
平均ガラス転移点(Tg)以上の温度で、かつ当該方向
に2.5〜7.0倍の範囲、当該方向と直角方向1.0
〜2.0倍の範囲で延伸する工程を包含する方法により
製造される。
Description
フィルムに関し、より詳しくは、容器類の被覆用あるい
は結束用、集積物の包装用等に使用される熱収縮性ポリ
エステルフィルムに関する。
して形成されるチューブ状体は、従来より、例えば容
器、瓶(プラスチックボトルを含む)、缶棒状物(パイ
プ、棒、木材、各種棒状体)等(以下、容器類と略す)
の被服用あるいは結束用として、表示、保護、結束、商
品価値向上等を目的として、特にこれらの容器のキャッ
プ、肩部、胴部等の全面または一部の被覆のほか、箱、
板、瓶、棒、ノート等の集積物の包装、或いはスキンパ
ックのように被覆状物を密着させて包装する分野等にお
いて広く利用されている。このような熱収縮性プラスチ
ックフィルムは、収縮性および収縮応力を利用した用途
展開が期待されている。上記の用途には、従来より、ポ
リ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、塩酸ゴム
等の熱収縮性プラスチックのフィルムが使用され、この
フィルムをチューブ状体に成形し、これを容器類を被覆
または集積物を包装した後、フィルムを熱収縮させてい
た。これらのフィルムは、食品、飲料等の包装用として
用いる場合には、通常ボイル処理、レトルト処理等の加
熱殺菌が施される。
ムは耐熱性が悪いため、上記の加熱処理を行うと、フィ
ルムが溶融または破裂してフィルム状体を維持すること
ができないという問題があった。また上記フィルムは接
着性が悪いため、フィッシュアイ(フィルム内の添加剤
やポリマーのゲル状物等の小球状の固まり)が存在する
フィルムを印刷すると、インクが転移不良となって印刷
ピンホール(微小凹凸)が発生する。たとえ良好に印刷
できても、上記フィルムは耐薬品性が悪いため、印刷後
にフィルムが常温で収縮して印刷ピッチに寸法変化をも
たらすという問題があった。
エステル系熱収縮フィルムは、最近大いに注目されてい
る。しかし、通常、熱収縮はボトル等の容器に熱収縮性
フィルムを装着し、これを熱収縮させて固定させる工程
(以下、熱収縮トンネルと略す)により行われるが、熱
収縮トンネル自体の温度ムラおよび容器表面の温度ムラ
があるために、熱収縮フィルムに収縮ムラが発生する。
さらにポリエステル系熱収縮フィルムは、上記のポリ塩
化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、塩酸ゴム等の
熱収縮性プラスチックフィルムと比べて熱収縮速度が大
きいという問題がある。熱収縮速度が大きいとフィルム
の収縮ムラが生じて商品価値が大幅に低くなる。例え
ば、このフィルムを瓶用のシュリングラベルとして用い
た場合、熱収縮速度が大きすぎると収縮率が最も高くな
る肩部に収縮ムラが集中し、かつラベル内部からの空気
の逃げがスムーズに進行せずに気泡が溜まる等の問題が
生じる。このような収縮ムラのあるラベルを使用すると
印刷時の濃度ムラにつながり、製品の美観が著しく悪く
なる。また、ポリエステル系熱収縮フィルムは、上記の
ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、塩酸ゴ
ム等の熱収縮性プラスチックフィルムと比べて耐熱性が
良好であり、製品をボイル処理あるいはレトルト処理し
てもフィルムの溶融または破裂がないが、これらの処理
により収縮応力がなくなって2次たるみが生じ、商品価
値が低くなるという問題があった。本発明は、上記の欠
点を解決しようとするもので、その目的は、適度な収縮
速度を有して収縮ムラがなく、耐熱性が良好で、ボイル
処理やレトルト処理を施しても2次たるみのなく、印刷
性も良好な熱収縮ポリエステルフィルムを提供するもの
である。
を達成するために鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。すなわち、本発明の熱収縮性ポリエステルフィルム
は、少なくとも一方向の熱収縮率が30%以上であり、
かつ少なくとも当該方向の70〜120℃の温度範囲に
おける平均熱収縮速度係数が0.1〜0.5%/秒・℃
の範囲である。好適な実施態様は、上記の熱収縮性ポリ
エステルフィルムは、当該方向と直角方向の熱収縮率が
10%以下である。また本発明の熱収縮性ポリエステル
フィルムの製造方法は、未延伸ポリエステルフィルム
を、ポリエステルの平均ガラス転移点(Tg)以上の温
度で、かつ当該方向に2.5〜7.0倍の範囲、当該方
向と直角方向に1.0〜2.0倍の範囲で延伸する工程
を包含する。好適な実施態様は、上記の製造方法は、延
伸が、少なくとも当該方向に数段階に分けて温度を順次
上昇せしめて行われる。好適な実施態様は、上記の製造
方法は、延伸が、少なくとも当該方向に平均ガラス転移
点より高い温度より始めて3段階以上に温度を順次上昇
せしめて行われ、かつ各段階間の温度差が各々2〜8℃
である。
熱収縮性ポリエステルフィルムは、少なくとも一方向
(以下、主収縮方向と記す)の熱収縮率が30%以上、
好ましくは40%以上、特に好ましくは50%以上であ
る。主収縮方向の熱収縮率が30%未満の場合には、熱
収縮率が悪いため、熱収縮性フィルムとしての機能を果
たさない。また、主収縮方向と直角方向の熱収縮率は、
好ましくは15%以下、より好ましくは9%以下、特に
好ましくは7%以下である。この方向の熱収縮率が15
%を超える場合には、熱収縮が大きくなりすぎて熱収縮
後のフィルムの仕上がりが波うち状となる場合がある。
ルムは、少なくとも主収縮方向の70〜120℃の温度
範囲における平均熱収縮速度係数が0.1〜0.5%/
秒・℃の範囲であり、好ましくは0.1〜0.4%/秒
・℃、特に好ましくは0.1〜0.35%/秒・℃の範
囲である。上述したように熱収縮トンネル自体の温度ム
ラおよび容器表面の温度ムラがあるため、この平均熱収
縮速度係数は、70℃、80℃、90℃、100℃、1
10℃および120℃の各々の温度の熱風オーブン中に
おける平均収縮速度(%/秒)を求め、これと熱風オー
ブン温度(℃)との関係より算出される。主収縮方向の
平均熱収縮速度係数が0.1%/秒・℃未満の場合、熱
収縮時に収縮量が不足し、一方、この平均熱収縮速度係
数が0.5%/秒・℃を超える場合、熱収縮時に収縮ム
ラが発生する。また、主収縮方向と直角方向の70〜1
20℃の温度範囲における平均熱収縮速度係数は、好ま
しくは0.1%/秒・℃以下である。この方向の平均熱
収縮速度係数が0.1%/秒・℃を超える場合には、ポ
リエステルフィルムの仕上がりの寸法性が悪くなる場合
がある。
用されるポリエステルは、主としてエチレンテレフタレ
ート繰り返し単位から構成されたポリエステルであり、
テレフタル酸またはその誘導体とエチレングリコールと
の重合反応により製造される。このポリエステルは、好
ましくはエチレンテレフタレート繰り返し単位を50モ
ル%以上含む熱可塑性ポリエステルである。すなわち、
このポリステルは、ポリエチレンテレフタレートのホモ
ポリマー、あるいはテレフタル酸以外のジカルボン酸成
分、および/またはエチレングリコール以外のジオール
成分、および/またはオキシカルボン酸を含んで構成さ
れた共重合体であり、これらの共重合成分は特に限定さ
れない。また、上記のポリエステルは、単独で使用して
もよく、2種以上を混合して用いてもよい。2種以上を
併用する場合には、ポリエチレンテレフタレートと、テ
レフタル酸および/またはエチレングリコール以外の成
分を含むポリエステルとの組み合わせでも、このポリエ
ステルどうしの組み合わせであってもよい。さらに、こ
れらのポリエステルと、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、ポリシクロヘキ
サンジメチルテレフタレート等のホモポリエステルとの
組み合わせであってもよい。2種以上のポリエステルを
併用する場合には、多様な特性を有するフィルムが得ら
れるので好ましい。上記のポリエステルは、常法によ
り、溶融重合させることにより製造されるが、この方法
に限定されるものではなく、その他の重合法を採用して
もよい。このポリエステルの固有粘度は0.3〜1.2
dl/gのものが好ましい。さらに、必要に応じて、上
記のポリエステルに、二酸化チタン、微粒子シリカ、カ
オリン、炭酸カルシウム等の滑剤を配合してもよく、さ
らに、帯電防止剤、劣化防止剤、紫外線防止剤、染料等
の着色剤等を配合してもよい。
ダー法等の任意の方法によりフィルムに成形した後、延
伸される。延伸方法は特に制限されず、ロール延伸、長
間隙延伸、テンダー延伸、等の遠心方法が採用される。
またその形状面はフラット状、チューブ状のいずれの形
状でもよい。さらに延伸は逐次2軸延伸が有効であり、
その順序はどちらが先でもよい。延伸におけるヒートセ
ットは目的に応じて実施されるが、夏期高温下の寸法変
化を防止するためには、30〜150℃の加熱ゾーンを
約1秒〜30秒間通すことが好ましい。また延伸処理の
前後に主収縮方向と主収縮方向と直角方向のどちらか一
方向または両方向に最高70%までの伸長をかけてもよ
い。特に主収縮方向に伸長し、主収縮方向と直角方向に
伸長せずに緩和させるのがよい。この時の延伸倍率は、
主収縮方向では、2.5〜7.0倍、好ましくは3.0
〜6.0倍、特に好ましくは4.0〜5.0倍の範囲で
ある。主収縮方向と直角方向では、1.0〜2.0倍、
好ましくは1.0〜1.8倍、特に好ましくは1.2〜
1.6倍の範囲である。主収縮方向の延伸倍率が2.5
倍未満の場合、熱収縮時に熱収縮量が不足し、一方この
延伸倍率が7.0倍を超える場合、フィルムの製膜時に
フィルムの破断が多くなる。また主収縮方向と直角方向
の延伸倍率が2.0倍を超える場合、主収縮方向と直角
方向の熱収縮が多くなりすぎ、フィルムの仕上がりが波
うち状となる。
ステルの平均ガラス転移点(Tg)以上の温度で、好ま
しくは少なくとも主収縮方向は、数段階、好ましくは3
段階以上に分けて温度を順次上昇せしめて延伸される。
その際、最初の延伸時の温度はTg+7〜13℃、好ま
しくはTg+9〜11℃、就中Tg+10℃程度である
ことが適当である。各段階間の温度差は、通常各々2〜
8℃、好ましくは各々4〜6℃、就中各々5℃程度であ
る。例えば、3段階以上に分けて温度を順次上昇せしめ
て延伸される場合には、好ましくはTg+10℃程度、
Tg+15℃程度、Tg+20℃程度の温度で順次行わ
れる。好ましくは、主収縮方向は、Tg+20℃〜Tg
+50℃の範囲にて予熱される。このような条件で延伸
することにより、平均熱収縮速度係数が0.1〜0.5
%/秒・℃の範囲である熱収縮性ポリエステルフィルム
を得ることができる。上記の延伸処理後、この延伸特性
を良好に安定させるために、伸長あるいは緊張状態を保
ってフィルムにストレスをかけながら冷却するか、又は
更に引き続いて冷却することが好ましい。
テルフィルムは、以下の優れた特性を有する。 (1)一方向収縮性 収縮フィルムの役割の一つは被包装物の破壊や荷崩れ等
を防止する点にあるが、そのためには高い耐衝撃性を有
し、かつ主収縮方向に大きい収縮率を得ることが必要で
ある。本発明の熱収縮ポリエステルフィルムは、主収縮
方向の熱収縮率が30%以上と高くかつ耐衝撃性が良好
であるため、美しい包装が得られ、しかも被包装物の保
護という面で優れた耐久性を示す。この傾向は落下テス
ト(収縮フィルムを装着したPETボトルを1.5mの
高さからコンクリートに落下させる)によって証明され
る。また一方向収縮性によって収縮包装後の仕上がり寸
法安定性がよい。 (2)耐熱性 従来のフィルムはいずれも耐熱性が悪いため、高温ボイ
ル処理やレトルト処理には耐えうることができず殺菌処
理に不適当なフィルムであり、処理中に破壊し、機能が
失われるが、本発明の熱収縮性ポリエステルフィルム
は、ポリエステルを原料としているので耐熱性が良好で
あり、ボイル処理やレトルト処理ができ優れた有用性を
示す。 (3)印刷性 従来のフィルムは、インクとの接着性が悪く、ハーフト
ーン印刷によりピンホールが発生するが、本発明の熱収
縮性ポリエステルフィルムは、ポリエステルを原料とし
ているので耐薬品性が良好であり、またテレフタル酸お
よび/またはエチレングリコール以外の酸成分および/
またはジオール成分を含むポリエステルを原料とするこ
とにより、インクとの接着性が向上して印刷性は改善さ
れる。 (4)産業廃棄物の問題 近年、プラスチックボトルの利用が急速に広まってい
る。このようなボトルの回収を考えた場合は同物質で形
成されることが好ましく、本発明の熱収縮性ポリエステ
ルフィルムをポリエステル系ボトルの包装に適用するこ
とはこの点有利である。 (5)収縮ムラ 本発明のフィルムは高い収縮率と高い収縮応力を有し、
また平均収縮速度係数が低いことから収縮ムラの発生は
ない。
るが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施
例に何ら制約されない。本発明で用いた測定方法を以下
に示す。本実施例において、横方向とは、フィルムの成
形方向であり、主収縮方向である。また縦方向とは、フ
ィルムの成形方向と直角方向であり、主収縮方向と直角
方向である。 (1)平均収縮速度係数 加熱可能なテンシロン(島津製作所(株)製オートグラ
フHG−3000)を使用し、幅20mm、長さ150
mmの資料片を採取し、そのフィルムに100mmの標
線を記し60mmに設定した上下チャックに正確に10
0mmの標線を合わせて装着し、70℃、80℃、90
℃、100℃、110℃および120℃の熱風中(風速
10m/秒)でそれぞれ処理し、収縮応力の発生するま
での時間(t)により以下の式でまずフィルムの横方向
の平均収縮速度を求めた。 平均収縮速度 = (100−60)/(t) (%/秒) 横軸に熱風温度、縦軸に平均収縮速度をとり、回帰式に
より回帰線直線を引きフィルムの横方向の平均収縮速度
係数(%/秒・℃)を求めた。 (2)収縮仕上がり性 ガラス瓶(300ml)に印刷を施した熱収縮性フィル
ムを装着し、130℃の熱風(風速10m/秒)の熱収
縮トンネルを通し、仕上がり性を目視にて判定した。な
お、仕上がり性のランクについては、 ○:収縮ムラなし △:一部収縮ムラあり(2ヵ所以内) ×:収縮ムラあり(3ヵ所以上) として、○のみを合格とした。 (3)熱収縮率 サンプル標線間を200mm(横方向)にとり、フィル
ムを幅150mmに切断して100℃の熱風を用いて1
分間加熱し、標線間長さを測定して横方向の熱収縮率を
求めた。 (4)熱収縮応力 平均収縮速度係数で用いたテンシロンを使用し、幅20
mm、長さ150mmの試料片を採取し、そのフィルム
に100mmの標線を記し100mmに設定した上下チ
ャックに試料片を装着して、100℃の熱風中処理し、
その間の最大収縮応力を求め、次式に従って横方向の収
縮応力を算出した。 熱収縮応力 = 最大収縮応力/断面積(kg/mm2 ) (5)ヘイズ 積分球式H.T.Rメーター(日本精密科学製)を用い
て入射光量、装置と試験片による散乱光量を測定し算出
した。
してテレフタル酸100モル%と、グリコール成分とし
てエチレングリコール150モル%(酸成分に対して)
とネオペンチルグリコール60モル%(酸成分に対し
て)を用い、触媒として三酸化アンチモン0.025モ
ル%(酸成分に対して)を用いて直接エステル化法によ
り重縮合した。得られたポリエステルの固有粘度は0.
70dl/g、平均ガラス転移点(Tg)は69℃であ
った。このポリエステルを280℃で溶融押出し、厚さ
180μmの未延伸フィルムを得た。このフィルムを縦
方向に1.1倍延伸し、次いでこれを予熱100℃で処
理後、横方向に80℃、85℃および90℃の3段階の
温度ゾーンで合計4.1倍に順次延伸した。次いでこの
フィルムを80℃で熱処理して厚さ40μmの熱収縮ポ
リエステルフィルムを得た。得られた熱収縮ポリエステ
ルフィルムの物性を表1に示す。
してテレフタル酸60モル%(酸成分中)と2,6−ナ
フタレンジカルボン酸40モル%(酸成分中)を用い、
グリコール成分としてエチレングリコール210モル%
(酸成分に対して)を用い、触媒として三酸化アンチモ
ン0.025モル%(酸成分に対して)を用いて直接エ
ステル化法により重縮合した。得られたポリエステルの
固有粘度は0.71dl/g、平均ガラス転移点(T
g)は95℃であった。このポリエステルを290℃で
溶融押出し、厚さ180μmの未延伸フィルムを得た。
このフィルムを縦方向に1.1倍延伸し、次いでこれを
予熱120℃で処理後、横方向に105℃、110℃お
よび110℃の3段階の温度ゾーンで合計4.1倍に順
次延伸した。次いでこのフィルムを105℃で熱処理し
て厚さ40μmの熱収縮ポリエステルフィルムを得た。
得られた熱収縮ポリエステルフィルムの物性を表1に示
す。
フタレートを80:20(重量比)で混合した。得られ
た混合物の固有粘度は0.71dl/g、平均ガラス転
移点(Tg)は61℃であった。これを270℃で溶融
押出し、厚さ180μmの未延伸フィルムを得た。この
フィルムを縦方向に1.2倍延伸し、次いでこれを予熱
100℃で処理後、横方向に70℃、75℃および80
℃の3段階の温度ゾーンで合計4.1倍に順次延伸し
た。次いでこのフィルムを70℃で熱処理して厚さ40
μmの熱収縮ポリエステルフィルムを得た。得られた熱
収縮ポリエステルフィルムの物性を表1に示す。
次いでこれを予熱90℃で処理後、横方向に75℃で
4.1倍に順次延伸した。次いでこのフィルムを75℃
で熱処理して厚さ40μmの熱収縮ポリエステルフィル
ムを得た。得られた熱収縮ポリエステルフィルムの物性
を表1に示す。
次いでこれを予熱110℃で処理後、横方向に100℃
で4.1倍に順次延伸した。次いでこのフィルムを10
5℃で熱処理して厚さ40μmの熱収縮ポリエステルフ
ィルムを得た。得られた熱収縮ポリエステルフィルムの
物性を表1に示す。
し、厚さ100μmの未延伸フィルムを得た。このフィ
ルムを縦方向に1.1倍延伸し、次いでこれを予熱10
0℃で処理後、横方向に80℃、85℃および90℃の
3段階の温度ゾーンで合計2.0倍に順次延伸した。次
いでこのフィルムを80℃で熱処理して厚さ40μmの
熱収縮ポリエステルフィルムを得た。得られた熱収縮ポ
リエステルフィルムの物性を表1に示す。
テルフィルムは、横方向の熱収縮率が30%以上であ
り、かつ横方向の平均熱収縮速度係数が0.1〜0.5
%/秒であり、収縮ムラがなく収縮仕上がり性が良好で
あり、さらに横方向の収縮応力が高いことがわかる。一
方、比較例1および2の熱収縮ポリエステルフィルム
は、横方向の平均熱収縮速度係数が0.5%/秒を超
え、収縮ムラがあり収縮仕上がり性が悪いことがわか
る。
よれば、収縮ムラがなく、収縮応力が高く、印刷性、耐
衝撃性および耐熱性が良好である熱収縮ポリエステルフ
ィルムを提供することができるので、このフィルムを使
用して包装すると破壊や荷崩れがなく美しくかつ仕上が
りの寸法安定性が良好な包装物が得られる。またこの包
装物にボイル処理やレトルト処理を行ってもフィルムの
溶融、破裂、2次たるみがない。さらにこの包装物の印
刷性も良好となる。従って、本発明の熱収縮ポリエステ
ルフィルムは、被覆用、結束用の包装材料として非常に
有用である。さらにまたリサイクルの点から、ポリエス
テル系ボトルの包装への適用が有利となる。
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも一方向の熱収縮率が30%以
上であり、かつ少なくとも当該方向の70〜120℃の
温度範囲における平均熱収縮速度係数が0.1〜0.5
%/秒・℃の範囲であることを特徴とする熱収縮性ポリ
エステルフィルム。 - 【請求項2】 当該方向と直角方向の熱収縮率が10%
以下であることを特徴とする請求項1に記載の熱収縮性
ポリエステルフィルム。 - 【請求項3】 未延伸ポリエステルフィルムを、ポリエ
ステルの平均ガラス転移点(Tg)以上の温度で、かつ
一方向に2.5〜7.0倍の範囲、当該方向と直角方向
に1.0〜2.0倍の範囲で延伸する工程を包含するこ
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
フィルムの製造方法。 - 【請求項4】 延伸が、少なくとも当該方向に数段階に
分けて温度を順次上昇せしめて行われることを特徴とす
る請求項3に記載の熱収縮性ポリエステルフィルムの製
造方法。 - 【請求項5】 延伸が、少なくとも当該方向に平均ガラ
ス転移点より高い温度より始めて3段階以上に温度を順
次上昇せしめて行われ、かつ各段階間の温度差が各々2
〜8℃であることを特徴とする請求項4に記載の熱収縮
性ポリエステルフィルムの製造方法。
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|---|---|---|---|
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