JP4319524B2 - 熱収縮性フィルム - Google Patents
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Description
従って、低自然収縮、高熱収縮、低密度、衛生性の全て満足する熱収縮フィルムの出現が望まれていた。例えば特許文献1には分子内に脂環構造を有する樹脂(環状オレフィン系樹脂)は、上述の特性を満足し熱収縮フィルムとして優れた材料であることが記載されている。
ところで、フィルムまたはシートを成形した後に延伸する工程では、人の手作業が必然的に入るため、皮脂がフィルムまたはシートに付着する。付着した皮脂によりフィルム・シートが白色化することを皮脂白化性という。 皮脂白化性が悪いほど(即ち皮脂による白色化が顕著であるほど)外観、厚薄精度、延伸精度、印刷制度が損なわれ、製品価値が低下するという問題がある。
熱収縮フィルムは、皮脂白化性が優れていることが望ましいが、環状オレフィン系樹脂のみからなる熱収縮性フィルムは、皮脂白化性が良くないことが確認されている。
また、近年、熱収縮フィルムは低温、常温、高温と使用領域が広がってきていて、特に高温使用での要求がますます高くなってきている。従って耐熱性に優れた熱収縮フィルム、即ち高温状態でもブロッキング性を抑制できる熱収縮フィルムが必要となってきている。
環状オレフィン系樹脂のみからなる熱収縮性フィルムは高温ではフィルム同士がブロッキングしやすいため、高温での使用が困難になる。
保管時の自然収縮が小さく、加熱時の収縮率が大きく、皮脂白化性に優れ、さらに耐熱性に優れた熱収縮フィルムを提供することを目的としている。
(A-1)α−オレフィンと環状オレフィンの付加共重合体
(A-2)環状オレフィンの開環重合体またはその水素添加物
(A-3)ビニル脂環族炭化水素系重合体
(A-4)ビニル芳香族炭化水素系重合体の水素添加物
(A-5)単環環状共役ジエン系化合物の重合体、またはその水素添加物
分子内に脂環構造を有する樹脂(A)
本発明は、分子内に脂環構造を有する樹脂(A)として、炭素−炭素飽和結合よりなる環状構造(脂環構造)を有する下記(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4)及び(A-5)から選ばれる少なくとも1種の重合体を含有する。
(A-1)α−オレフィンと環状オレフィンの付加共重合体
(A-2)環状オレフィンの開環重合体およびその水素添加物
(A-3)ビニル脂環族炭化水素系重合体
(A-4)ビニル芳香族炭化水素系重合体の水素添加物
(A-5)単環環状モノオレフィン系化合物の重合体、またはその水素添加物
上記(A-1)〜(A-5)についてより詳しく説明する。
本発明のα-オレフィンと環状オレフィンの付加共重合体は、α-オレフィンに由来する繰返し構成単位と、環状オレフィンに由来する繰返し構成単位を主たる構成成分とする共重合体である。これらの共重合体は、例えばα-オレフィンと環状オレフィンを付加共重合させることにより得ることができる。
qは0または1である。なお、qが1の場合には、RaおよびRbは、それぞれ独立に、下記に示す原子または炭化水素基であり、qが0の場合には、Ra、Rbの結合はなくなり、両側の炭素原子が結合して5員環を形成する。
また、炭化水素基としては、それぞれ独立に、通常、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数3〜15のシクロアルキル基、芳香族炭化水素基が挙げられる。より具体的には、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、アミル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基およびオクタデシル基が挙げられ、シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基が挙げられ、芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基が例示される。これらの炭化水素基は、その水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。
てそれぞれR15(R16)またはR17(R18)が結合している炭素原子を示している。またR15とR16とで、またはR17とR18とでアルキリデン基を形成していてもよい。このようなアルキリデン基は、通常は炭素原子数2〜20のアルキリデン基であり、このようなアルキリデン基の具体的な例としては、エチリデン基、プロピリデン基およびイソプロピリデン基を挙げることができる。
的に次に例示する。一例として、
これらの環状オレフィンは、単独でも、あるいは2種以上組み合わせて用いることもできる。
これらの他のモノマーは、単独でも、あるいは組み合わせても用いることができる。
シクロペンタジエニル骨格を含む配位子の例としては、アルキル基が置換していてもよいシクロペンタジエニル基またはインデニル基、テトラヒドロインデニル基、フロオレニル基を挙げることができる。これらの基は、アルキレン基などの他の基を介して結合していてもよい。また、シクロペンタジエニル骨格を含む配位子以外の配位子の例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等があげられる。
環状オレフィンの開環重合体またはその水素添加物(A-2)
環状オレフィンの開環重合体は、前記式(I)または(II)で表される環状オレフィンの開環重合体、または前記式(III)または(IV)で表される環状オレフィンの開環重合単位を含む共重合体である。共重合体の場合、2種以上の異なる環状オレフィンを組み合わせて用いる。
このような開環重合体または開環共重合体は、公知技術により製造することができる。例えば、前記式(II)で表される環状オレフィンを開環重合触媒の存在下に、重合または共重合させることにより製造することができる。開環重合触媒としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、インジウムまたは白金などから選ばれる金属のハロゲン化物、硝酸塩またはアセチルアセトン化合物と、還元剤とからなる触媒、あるいは、チタン、パラジウム、ジルコニウムまたはモリブテンなどから選ばれる金属のハロゲン化物またはアセチルアセトン化合物と、有機アルミニウム化合物とからなる触媒を用いることができる。
この開環重合体または共重合体の水素化物においては、式(I)または(II)で表される環状オレフィンのうち少なくとも一部は、下記式(VII)または(VIII)で表される繰り返し単位を構成していると考えられる
グラフト変性に用いられる変性剤としては、通常不飽和カルボン酸類があげられ、具体的には、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、エンドシス-ビシクロ[2.2.1]ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボン酸(ナジック酸TM)などの不飽和カルボン酸、さらにこれら不飽和カルボン酸の誘導体たとえば不飽和カルボン酸無水物、不飽和カルボン酸ハライド、不飽和カルボン酸アミド、不飽和カルボン酸イミド、不飽和カルボン酸のエステル化合物などが例示される。
このようなグラフト反応は、通常60〜350℃の温度で行われる。またグラフト反応は、有機過酸化物およびアゾ化合物などのラジカル開始剤の共存下に行うことができる。
ビニル脂環族炭化水素系重合体(A-3)の単量体であるビニル脂環族炭化水素系化合物とは、ビニル基またはα−アルキル置換ビニル基に、単環のシクロアルキル基、アルキル置換シクロアルキル基などが結合した構造を有する化合物である。
上記の化合物は、単独で重合することもできるし、2種以上を組み合わせて共重合することも可能である。また、上記の化合物と共重合可能な他の単量体を本発明の趣旨を損なわない範囲で組み合わせ共重合することもできる。
ビニル脂環族炭化水素系重合体(A-3)を得るための重合方法に特には制限はなく、公知のラジカル重合、配位アニオン重合(チーグラー重合)、カチオン重合、アニオン重合などの重合方法が適用できる。
ビニル芳香族炭化水素系重合体の単量体としてのビニル芳香族炭化水素系化合物とは、ビニル基またはα−アルキル置換ビニル基に、芳香族炭化水素置換基が結合した化合物である。 このような化合物としては、スチレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン、α−プロピルスチレン、α−イソプロピルスチレン、α−t-ブチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2,4-ジイソプロピルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、5-t-ブチル-2-メチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、モノフロオロスチレン、4-フェニルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン等を例示することができる。
上記の化合物は、単独で重合することもできるし、2種以上を組み合わせて共重合することも可能である。また、上記の化合物と共重合可能な他の単量体を本発明の趣旨を損なわない範囲で組み合わせ共重合することもできる。
単環環状共役ジエン系化合物の重合体またはその水素添加物(A-5)の単量体としての単環環状共役ジエン系化合物は、置換基を有していてもよい単環環状共役ジエンであって、例えばシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン、シクロオクタジエンなどを挙げることができる。
上記の化合物は、単独で重合することもできるし、2種以上を組み合わせて共重合することも可能である。
単環環状共役ジエン系化合物と共重合可能な他の単量体としては、エチレン、プロピレン、ブテン、アクリロニトリル、アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイン酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイミド、酢酸ビニル、塩化ビニル等が例示できる。 このような、単環環状共役ジエン系化合物と共重合可能な他の単量体は、単量体総量に対して0〜95モル%、より好ましくは0〜90モル%となる割合で用いられるのが望ましい。
重合方法には特に制限はなく、環状共役ジエン系化合物を含む単量体を付加重合する公知の方法が採用できる。
具体的には、例えばポリシクロヘキサジエンとそれからなる水素添加物は、特開平11-106571号公報に開示されている方法を用いて得ることができる。
(共)重合体に含まれる炭化水素環中の二重結合の水素添加率(NMRにより測定)は、30%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは90%以上であることが望ましい。
なお、ガラス転移温度は、可塑剤を添加することによって調節することができる。前記重合体のガラス転移温度を調整する目的で添加する可塑剤としては、該重合体に添加してガラス転移温度を下げ得る化合物が制限なく全て使用できる。
このような化合物としては、流動パラフィン、スピンドル油、ナフテン系油などのプロセスオイル、スクアラン、リモネンのようなテルペン系化合物を例示することができる。
シリコーンは、例えば化学大辞典4(昭和55年9月24日 縮刷版第24刷発行、発行所:共立出版株式会社)に記載されているように、オルガノポリシロキサン類の総称であり、油、ゴム、樹脂等の種々の性状をもつものがあり、それぞれシリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等とよばれている。
通常1万〜100万cSt、好ましくは3万〜30万cSt、さらに好ましくは5万〜10万cStである。本発明のシリコーンの分子量(測定法 GPC )は通常1000〜20万、好ましくは5000〜10万、さらに好ましくは1万〜8万である。
シリコーンパウダーとしては、シリコーンを無機粉体に高濃度で担持させたもの、シリコーンを超微粒子化したものなどが挙げられる。
担持量は無機粉体とシリコーンの合計100重量%に対してシリコーンの量が好ましくは20〜80重量%、より好ましくは40〜60重量%である。
シリコーンパウダーの平均粒径は、好ましくは0.05〜1000μm、より好ましくは 0.1〜500μmである。
本発明に関わる樹脂組成物(C)は、
(A)分子内に脂環構造を有する樹脂を80重量%以上99.95重量%以下、好ましくは70重量%以上99.90重量%以下含有し、(B)シリコーンを0.05重量%以上20重量%以下、好ましくは0.10重量%以上30重量%以下含有する樹脂組成物である。((A)と(B)の合計量を100重量%とする。)
シリコーン(B)をマスターバッチや担体に担持した状態で使用する場合も、シリコーン換算量が上記範囲になるように配合する。
他の樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、例えばエチレンの単独重合体、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィン共重合体(α−オレフィン含量20モル%以下)等が好ましい。
本発明に関わる熱収縮フィルムは、(A)分子内に脂環構造を有する樹脂80重量%以上99.95重量%以下と、(B)シリコーン0.05重量%以上から20重量%以下を含有する前記樹脂組成物(C)からなり、前記樹脂組成物(C)からなる層を、フィルム両面の最外層とする多層の熱収縮フィルムである。
分子内に脂環構造を有する樹脂(A)とシリコーン(B)の組成物の製法としては、特に制限がなく両者を溶融混練するのが一般的であるが、共通の溶媒に溶解した後、析出することにより得ることもできる。溶融混練は、バンバリミキサー、ロール等従来公知の装置で行うことができ、これらの装置でペレットやベール状とした後、フィルム成形装置に供給することができる。
中間層に用いる樹脂は、熱可塑性樹脂であればよく、特に制限はないが、例えばポリオレフィン系樹脂、石油樹脂等が好ましい。また、前記分子内に脂環構造を有する樹脂(A)とシリコーン(B)を含有する樹脂組成物(C)を積層構造中に中間層として用いても構わない。なお中間層は一層でもよいし、二層以上でもよい。
本発明を以下に実施例を用いてより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら制限されるものではない。 本発明において、各物性は以下の方法で測定された。
自然収縮率はできる限り小さい方が望ましく、TD方向に延伸したフィルムにおいて40℃、7日間の条件下でTD方向の収縮率が2.0%未満であれば実用面で問題が起こることはない。
延伸フィルムから、長手方向が延伸方向と一致するように15mm×120mmの長さに試験用の試料を切り出した。次いで、熱風循環式オーブンを用いて40℃で7日間加熱処理を行った。加熱前後で収縮変化がおこるので、この変化率を収縮率として下記式を使って算出した。
収縮率=(試料の初期長さ−収縮後長さ)×100/試料の初期長さ
(長さはいずれもTD方向の長さである。)
加熱収縮率についてはできる限り大きい方が望ましく、TD方向に延伸したフィルムにおいて80℃、10秒間の条件下でTD方向の加熱収縮率が25%以上あれば実用面で十分に機能が発揮できる。
延伸フィルムから、長手方向が延伸方向と一致するように15mm×120mmの長さに試験用の試料を切り出した。次いで、循環式ウオーターバスを用いて80℃で10秒間加熱処理を行った。加熱前後で収縮変化がおこるので、この変化率を収縮率として下記式を使って算出した。
収縮率=(試料の初期長さ−収縮後長さ)×100/試料の初期長さ
皮脂白化性では、皮脂によるフィルムの外観変化が無いことが望ましい。
下記の皮脂による外観レベルを判断基準とした。実用面においてレベル3では改善を必要とするが使用できるレベルであるため、ここではレベル3以上を合格と判断する。
レベル3:外観が変化して若干白濁する。
レベル2:外観が変化して白色化する。
高温条件下でフィルム同士のブロッキングが無いことが望ましい。下記の2種類のブロッキング性によるフィルム同士の粘着レベルを判断基準とした。
延伸フィルムから、長手方向が延伸方向と一致するように45mm×140mmの長さに試験片を切り出した。次いで、その試験片を2枚重ねて、温度75℃、荷重500gの雰囲気中で24時間、熱風式循環オーブン中に置いた。24時間経過後に試験片を取り出して、手でブロッキング性(剥離性)を評価した。実用面においてレベル3ではやむなく使用されているが改善を必要とするレベルであるため、ここではレベル4以上を合格と判断する。
レベル5:ブロッキング無し
レベル4:少しブロッキングはあるが、容易に剥離できる。
レベル3:ブロッキングがあり、剥離後に跡が残る場合がある。(一部層間剥離もある)
レベル2:ブロッキングが強くて、剥離するとフィルムが破ける。
レベル1:ブロッキングが顕著に強くて、全くフィルム同士が剥離しない。
延伸フィルムから、長手方向が延伸方向と一致するように100mm×150mmの長さに試験片を切り出した。次いで、その試験片を2枚重ねて、温度75℃、荷重500gの雰囲気中で24時間、熱風式循環オーブン中に置いた。24時間経過後に試験片を取り出して、引張試験機を用いてフィルム同士の剥離強度を測定した。測定は、引張試験速度200mm/min、荷重レンジ1kg、試験片幅100mmの条件で行った。ブロッキング係数(mN/cm)は、下記式を使って算出した。
実用面においてブロッキング係数が、100mN/cm以下であれば問題ないと考え、ここでは100mN/cm以下を合格と判断する。前記評価方法は、ASTM D 1893−67に準拠して実施した。
・ ETCD:ガラス転移温度70℃のエチレンとテトラシクロ[4.4.0.12.517.10]−3−ドデセンのランダム共重合体。
・ PE−1:密度0.923g/cm3、190℃、2.16kgの条件で測定したMFRが2.0g/10分の直鎖状低密度ポリエチレン。
・ PP:エチレン含量4.5モル%、230℃、2.16kgの条件で測定したMFRが2.5g/10分、密度0.90g/cm3のプロピレンエチレンランダム共重合体。
・ 石油樹脂:石油樹脂(商品名アルコンP140:荒川化学(株)社製)
・ SI−1:超高分子量のジメチルシリコーンオイル(JIS K2283、25℃で測定した動粘度:60000cSt)をLDPE(190℃、2.16kgの条件で測定したMFRが4g/10分の低密度ポリエチレン)に練りこんだマスターバッチ(商品名: BY27−002、東レ・ダウコーニングシリコーン(株)社製)。
(パウダー100重量%中のシリコーン含有量60重量%;パウダー粒径 10〜300μm)
次いで、成形したフィルムを90mm×90mmに切り出し、バッチ式の延伸装置を用い、90℃で2分間余熱した後、押出方向に対し直角の方向(TD)に3倍の一軸延伸を行った。得られた延伸フィルムを用いて収縮率、皮脂白化性、ブロッキング性を評価した。その結果を表1に示す。
実施例1において、2種3層T−ダイ成形機の押出機Bを使用せず、前記ETCDを80重量%、前記SI−1を20重量%のドライブレンド物を押出機Aで溶融混練して押出し、厚み100μmの単層フィルムを成形した。押出機Aの成形時の設定温度は、C1/C2/C3/C4/D1=210/220/230/230/230℃、スクリュー回転数40rpmで、それ以外は、実施例1と同様にして、延伸フィルムを得た。得られた一軸延伸フィルムを用いて収縮率、皮脂白化性、ブロッキング性を評価した。結果を表1に示す。
実施例1のETCDをPSに変更した以外は、実施例1と同様にして、延伸フィルムを得た。得られた一軸延伸フィルムを用いて収縮率、皮脂白化性、ブロッキング性を評価した。結果を表1に示す。
外層をETCD100重量%に変更した以外は実施例1と同様にして、延伸フィルムを得た。得られた一軸延伸フィルムを用いて収縮率、皮脂白化性、ブロッキング性を評価した。結果を表1に示す。
外層をETCD 50重量%、SI−1 50重量%に変更した以外は実施例1と同様にして延伸フィルムを得ようとした。中間層は成形可能であったが、外層(表・裏)が成形不良をおこして2種3層フィルムとして満足のいくものが得られなかった。
Claims (1)
- (A)下記(A-1)、(A-2)、(A-3)、(A-4)及び(A-5)から選ばれる少なくとも1種の重合体80重量%以上99.95重量%以下と、(B)シリコーン0.05重量%以上20重量%以下とからなる樹脂組成物((A)と(B)の合計を100重量%とする。)からなる層を、両面の最外層とする多層の熱収縮性フィルム。
(A-1)α−オレフィンと環状オレフィンの付加共重合体
(A-2)環状オレフィンの開環重合体またはその水素添加物
(A-3)ビニル脂環族炭化水素系重合体
(A-4)ビニル芳香族炭化水素系重合体の水素添加物
(A-5)単環環状共役ジエン系化合物の重合体、またはその水素添加物
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