JP4710102B2

JP4710102B2 - 熱収縮性ポリエステル系フィルム

Info

Publication number: JP4710102B2
Application number: JP2000142182A
Authority: JP
Inventors: 哲也阿波; 多保田　　規; 煕永野
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2020-05-15
Also published as: JP2001323082A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱収縮性ポリエステル系フィルムに関し、さらに詳しくは容器の内容物の紫外線による劣化を防止し、かつ収縮仕上がり特にシワや収縮斑等の発生が極めて少ないラベル用途に好適な熱収縮性ポリエステル系フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特にボトルの胴部に用いられるラベル用の熱収縮フィルムとしては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等からなるフィルムが主として用いられていた。しかし、近年、ポリ塩化ビニルについては廃棄時に焼却する際の塩素系ガス発生の問題があり、ポリエチレンについては印刷が困難である等の問題がある。さらにＰＥＴボトルの回収にあたってはＰＥＴボトルとＰＥＴ以外の樹脂のラベルを分別する必要がでてきた。そこで、このような問題を解決するものとして熱収縮性ポリエステル系フィルムが注目を集めている。
【０００３】
ところが、最近、容器の内容物の紫外線からの保護を目的として収縮ラベルを使用するケースが増えている。従来は塩化ビニル（ＰＶＣ）の紫外線カットタイプ収縮フィルムが用いられてきたが、上記理由により他素材の紫外線カットタイプの要求が強まっている。具体的なカット性は、内容物によって異なるが食品、飲料の場合、長波長領域の紫外線である３６０nm〜４００nmの波長で内容物の変質や着色等が起こるため長波長領域特に３８０nm及び４００nmのカット性が重要である。しかしながら、従来の熱収縮性ポリエステル系フィルムでは上記の長波長領域の紫外線をカットするものはなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、熱収縮性ポリエステル系フィルムに関し、さらに詳しくは容器の内容物の紫外線による劣化を防止し、かつ収縮仕上がり特にシワや収縮斑等の発生が極めて少ないラベル用途に好適な熱収縮性ポリエステル系フィルムを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、ポリエチレンテレフタレート２６ｗｔ％、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールとテレフタル酸からなるポリエステル５０ｗｔ％及びポリブチレンテレフタレート２４ｗｔ％が混合されてなり、フィルムの主収縮方向の温湯収縮率が温度７０℃で１０秒処理後で３０．０％であり８５℃で５秒処理後で４９．０％であり、主収縮方向と直交する方向においての温湯収縮率が８５℃で５秒処理後で１．５％であり、熱収縮ポリエステル系フィルムに高分子タイプの紫外線吸収剤が添加されており、波長３８０nmの光線透過率が０％、かつ波長４００nmの光線透過率が５２％であり、かつフィルムヘーズが５．５％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であることを特徴とする。
【０００６】
【０００７】
さらにまた、この場合において、フィルムが少なくとも２層の積層フィルムからなることを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルムであることが好適である。
【０００８】
【０００９】
さらにまた、この場合において、２層の積層フィルムからなる熱収縮ポリエステル系フィルムであって、表面にこない内層のうち少なくとも１層に高分子タイプの紫外線吸収剤が添加されていることを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルムであることが好適である。
【００１０】
【発明実施の形態】
以下本発明の実施の形態を具体的に説明する。
【００１１】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムでは、主収縮方向の温湯収縮率が７０℃・５秒で１０％以上であり８５℃・５秒で３０％以上であり、８５℃・５秒の主収縮方向と直交する方向においての収縮率が１０％以下であることが必要である。
【００１２】
主収縮方向の温湯収縮率が７０℃・５秒で１０％未満の場合は、低温収縮性が不足し、収縮温度を高くする必要があり好ましくない。一方、５０％を越える場合はラベルの飛び上がりが発生し好ましくない。
【００１３】
さらに、８５℃・５秒の収縮率は好ましくは３０〜９５％であり、３０％未満の場合は、瓶の口部の収縮が不十分になり好ましくない。一方、９５％を越える場合は収縮後もさらに収縮する力があるためラベルが飛び上がる危険性があるので好ましくない。
【００１４】
本発明の熱収縮ポリエステル系フィルムに用いるポリエステルはＣ3 〜Ｃ6 のジオール（例えばプロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール等）のうち１種以上を含有させてガラス転移点（Ｔｇ）を６０〜７５℃に調整したポリエステルが好ましい。
【００１５】
Ｃ8 以上のジオール（例えばオクタンジオール等）又は多価ジオール（例えば、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、グリセリン、ジグリセリン等）又は多価カルボン酸（例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸及びこれらの無水物等）を含有させないことが必須である。これらのジオール又はカルボン酸を含有するポリエステルを使用して得た熱収縮ポリエステル系フィルムでは、必要な高収縮率を満足することができない。
【００１６】
又、脂肪族カルボン酸（例えばアジピン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸等）を含有させる場合、含有率は３モル％未満であることが好ましい。これらの脂肪族カルボン酸を３モル％以上含有するポリエステルを使用して得た熱収縮性ポリエステル系フィルムでは、高速装着時のフィルム腰が不十分で好ましくない。
【００１７】
本発明で使用するポリエステルを構成する酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。又、ジオール成分として前記必須のジオール以外にエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールは含有させないことが好ましい。特にジエチレングリコールはポリエステル重合時に副生成成分として存在しやすいが、本発明で使用するポリエステルではジエチレングリコールの含有率を４モル％未満であることが好ましい。
【００１８】
本発明で２種以上のポリエステルを混合して使用する場合、酸成分・ジオール成分の含有率は混合後にエステル交換がなされているかどうかにかかわらず、ポリエステル全体の中の酸成分、ジオール成分の含有率である。収縮仕上り性が特に優れた熱収縮性ポリエステル系フィルムとするためにはネオペンチルグリコールをジオール成分の１種として用いることが好ましい。さらには、ネオペンチルグリコールの含有量が１６重量％以上であることが好ましい。
【００１９】
本発明の熱収縮ポリエステル系フィルムに紫外線カット性を付与する方法としは、公知の方法として以下の方法が挙げられる。紫外線吸収剤を練り込む方法、塗布する方法及び含浸する方法等であり、本発明の紫外線カット性を達成するためにはカット層の厚みが大きいので有利な紫外線吸収剤を練り込む方法が好ましい。
【００２０】
紫外線カット剤としては、紫外線を吸収する有機系と遮断する無機系のものが挙げられる。有機系としてはインドール系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系及びフェニルサリシレート系の有機系低分子量物質が挙げられる。
【００２１】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは単層でもかまわないが、低分子量系のものはポリエステルの溶融状態では耐熱性が不足するため劣化したり、紫外線吸収剤が昇華したりして、十分な紫外線カット性が得られない場合が生じる。
【００２２】
そのため、フィルム表面に紫外線吸収剤を含まない層を設けた２種３層の共押出しの形態をとったほうが好ましい。また、上記耐熱性の面で高分子タイプの吸収剤が好ましい。具体的には三菱化学のノバペックスＵ１１０が挙げられる。一方、無機系のものとしては可視光線の波長よりも短い粒子径の粒子が挙げられる。具体的には粒子径０．０４μｍ以下の微粒子酸化チタン粒子などがある。
【００２３】
さらに、熱収縮性フィルムの易滑性を向上させるために無機滑剤、有機滑剤を含有させるのも好ましい。また、必要に応じて安定剤、着色剤、酸化防止剤、消溶剤、静電防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含有させるものであってもよい。
【００２４】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは９０℃での収縮応力が１．０ｋｇ／ｍｍ²以上であることが重要である。収縮応力が１．０ｋｇ／ｍｍ²未満の場合、収縮速度が遅すぎて瓶の口部で収縮不足になる可能性がある。好ましくは３．０ｋｇ／ｍｍ²未満でありを越えるとフィルムの滑剤周辺にボイドを生じフィルムの透明性が悪化する可能性がある。
【００２５】
また、本発明の熱収縮フィルムはラベル形状での圧縮強度が３００ｇ以上であることが重要である。圧縮強度はフィルムの厚みにより影響を受けるが、高速機械適性上３００ｇ以上であることが必要であり、３００ｇ未満であると特にラベル装着機で装着不良の問題を生ずる可能性がある。
【００２６】
本発明の熱収縮性フィルムの厚みは特に限定するものではないが、ラベル用収縮フィルムとして１０〜２００μｍが好ましく、２０〜１００μｍがさらに好ましい。
【００２７】
次に本発明の熱収縮性フィルムの製造法をより具体的に説明するが、下記製造法に限定されるものではない。
【００２８】
本発明に用いるポリエステル原料をホッパードライヤー、バドルドライヤー等の乾燥機、または真空乾燥機を用いて乾燥し、２００〜３００℃の温度でフィルム状に押し出す。押し出しに際してはＴダイ法、チューブラー法等、既存のどの方法を採用しても構わない。押し出し後急冷して未延伸フィルムを得る。積層フィルムの場合は、各層を構成する重合体をラミネートにより積層する方法、各層を構成する重合体を別々の押出し機を用いて溶融し、共押出し、口金より回転ドラム上にキャストして急冷固化して未延伸フィルムを得る。前記未延伸フィルムに対し延伸処理を行うが、本発明の目的を達成するには主収縮方向としては横方向が実用的であるので以下主収縮方向が横方向である場合の製膜法の例を示すが、主収縮方向を縦方向とする場合も下記方法における延伸方向を９０度変えるほか通常の操作に準じて製膜することができる。
【００２９】
本発明では前記ポリエステルをＴｇ−５℃以上Ｔｇ＋１５℃未満の温度で延伸する必要がある。Ｔｇ−５℃未満の温度で延伸した場合、本発明の構成要件となる熱収縮率を得にくいばかりでなく、得られたフィルムの透明性が悪化するため好ましくない。又、Ｔｇ＋１５℃以上の温度で延伸した場合、得られたフィルムの高速装着時のフィルム腰が不十分であり、かつフィルムの厚みむらが著しく損なわれるため好ましくない。
【００３０】
延伸の方法は、テンターでの横一軸延伸ばかりでなく、付加的に縦方向を僅かに延伸することも可能である。このような２軸延伸においては、逐次２軸延伸法、同時２軸延伸のいずれの方法によってでもよく、さらに必要に応じて縦方向または横方向に再延伸を行ってもよい。
【００３１】
また、目的とする熱収縮性ポリエステル系フィルムの厚み分布を均一化させることに着目すれば、テンターを用いて横方向に延伸する際、延伸工程に先立って実施される予備加熱工程では熱伝達係数を０．００１３カロリー／ｃｍ² ・ｓｅｃ・℃以下の低風速で所定のフィルム温度になるまで加熱を行うことが好ましい横方向の延伸は３．０倍以上、好ましくは３．５倍以上として延伸する。
【００３２】
予備加熱工程の風速が０．００１３カロリー／ｃｍ² ・ｓｅｃを越える場合、延伸工程での風速が０．０００９カロリー／ｃｍ² ・ｓｅｃ未満の場合、厚み分布が均一になりにくく得られたフィルムを多色印刷加工する際、図柄のずれは多色の重ね合せで起こり好ましくない。詳しくは厚みのバラツキが６％以下のフィルムは収縮仕上り性評価時に実施する３色印刷で色の重ね合せが容易であるのに対し、６％を越えたフィルムは重ね合せの点で好ましくない。
【００３３】
延伸に伴うフィルムの内部発熱を抑制し、巾方向のフィルム温度斑を小さくする点に着目すれば、延伸工程の熱伝達係数は０．０００９カロリー／ｃｍ² ・ｓｅｃ・℃以上、好ましくは０．００１１〜０．００１７カロリー／ｃｍ² ・ｓｅｃ・℃の条件がよい。
【００３４】
しかる後、必要により７０〜１００℃の温度で熱処理して熱収縮性ポリエステル系フィルムを得る。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、これらの実施例に限定されるものではない。なお、本発明において、フィルムの評価方法は下記の通りである。
【００３６】
（１）熱収縮率
フィルムを１０ｃｍ×１０ｃｍの正方形に裁断し、所定温度±０．５℃の温水中に無荷重状態で秒間処理して熱収縮させた後、フィルムの縦および横方向の寸法を測定し、下記（１）式に従い熱収縮率を求めた。該熱収縮率の大きい方向を主収縮方向とした。
熱収縮率＝（収縮前の長さ−収縮後の長さ／収縮前の長さ）×100 （％）（１）式
【００３７】
（２）紫外線透過性
Ｕ−２００１日立ダブルビーム分光光度計を使用し、所定の波長の紫外線透過率を評価したサンプル形状は、３８ｍｍ×１３ｍｍで測定を実施した。
【００３８】
（３）厚み分布
アンリツ（株）製の接触厚み計（型式：ＫＧ６０／Ａ）を用いて、縦方向５ｃｍ・横方向５０ｃｍのサンプルの厚みを測定（試料数＝２０）し、各々のサンプルについて、下記（３）式により厚みのバラツキを求めた。また、該厚みのバラツキの平均値（ｎ＝５０）を下記の基準に従って評価した。
厚みのバラツキ＝（最大厚み−最少厚み／平均厚み）×100 （％）（３）式
平均値：６％以下 → ○
平均値：６％より大きく１０％未満 → △
平均値：１０％以上 → ×
【００３９】
（４）ヘーズ（フィルム曇度）
日本電飾工業（株）製１００１ＤＰを用い、ＪＩＳＫ７１０５に準じ測定した。
【００４０】
実施例に用いたポリエステルは以下の通りである。
ポリエステルＡ：ポリエチレンテレフタレート（ＩＶ＝０．７５）
ポリエステルＢ：エチレングリコール７０モル％、ネオペンチルグリコール３０モル％とテレフタル酸とからなるポリエステル（ＩＶ＝０．７２）
ポリエステルＣ：ポリブチレンテレフタレート（ＩＶ＝１．２０）
【００４１】
（参考例１）コア層として、ポリエステルＡを２６ｗｔ％、ポリエステルＢを５０ｗｔ％、ポリエステルＣを２４ｗｔ％混合したポリエステル９９部に対し紫外線カット剤（チバスペシャルケケミカルズ社製、商品名チヌビン３２６）を１部になるよう調整したポリエステルを、スキン層として、ポリエステルＡを２６ｗｔ％、ポリエステルＢを５０ｗｔ％、ポリエステルＣを２４ｗｔ％混合したポリエステル９９部に対し紫外線カット剤（チバスペシャルケケミカルズ社製、商品名チヌビン３２６）を１部になるよう調整したポリエステルをＴダイから延伸後のスキン／コアの厚み比率が２５μｍ／２５μｍとなるように積層しながら２８０℃で溶融押出しし、急冷して未延伸フィルムを得た。前記未延伸フィルムを、フィルム温度が８８℃になるまで予備加熱した後、テンターで横方向にに７８℃で３．９倍延伸した。次いで７６℃で１０秒間熱処理し厚み５０μｍの熱収縮性ポリエステル系フィルムを得た。
【００４２】
（参考例２〜６、実施例１、比較例１〜４）コア層及びスキン層に含む紫外線カット剤種類、量をそれぞれ表１に示すように変更する以外は実施例１と同様に実施した。
【００４３】
参考例１〜６、実施例１及び比較例１〜５で得られたフィルムの評価結果を表１に示す。表１から明らかなように参考例１〜６、実施例１で得られたフィルムはいずれも良好な紫外線カット性、仕上り性を示し、厚み分布も良好であった。このように、本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは高品質で実用性が高く、特に収縮ラベル用として好適である。一方比較例１〜５で得られた熱収縮性フィルムは紫外線カット性が不足している。このように比較例で得られた熱収縮性ポリエステル系フィルムはいずれも品質が劣り、実用性が低いものであった。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【発明の効果】
本発明の熱収縮性ポリエステル系フィルムは、容器の内容物の紫外線による劣化を防止し、かつ収縮仕上がり特にシワや収縮斑等の発生が極めて少ないラベル用途に好適な熱収縮性ポリエステル系フィルムに関するものである。

Claims

ポリエチレンテレフタレート２６ｗｔ％、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールとテレフタル酸からなるポリエステル５０ｗｔ％及びポリブチレンテレフタレート２４ｗｔ％が混合されてなる熱収縮性ポリエステル系フィルムであって、フィルムの主収縮方向の温湯収縮率が温度７０℃で１０秒処理後で３０．０％あり温度８５℃で５秒処理後で４９．０％であり、主収縮方向と直交する方向においての温湯収縮率が温度８５℃で５秒処理後１．５％であり、熱収縮ポリエステル系フィルムに高分子タイプの紫外線吸収剤が添加されており、波長３８０nmの光線透過率が０％、かつ波長４００nmの光線透過率が５２％、かつフィルムヘーズが５．５％であることを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルム。
請求項１に記載の熱収縮ポリエステル系フィルムが少なくとも２層の積層フィルムからなることを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルム。
請求項２に記載の少なくとも２層の積層フィルムからなる熱収縮ポリエステル系フィルムであって、表面にこない内層のうち少なくとも１層に高分子タイプの紫外線吸収剤が添加されていることを特徴とする熱収縮性ポリエステル系フィルム。