JP2781598B2 - ポリエステル系シュリンクフィルム - Google Patents

ポリエステル系シュリンクフィルム

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は低温熱収縮特性に優れ、シュリンクラベルや
電線被覆等に用いられるポリエステル系シュリンクフィ
ルムに関するものである。
〈従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〉 従来、ガラスをはじめとする各種容器に用いられるシ
ュリンクラベル用フィルムとしては、ポリ塩化ビニル、
又はポリスチレンよりなるフィルムが主として用いられ
て来た。しかし近年、ジュース、酒、茶、しょう油、油
等の食品容器を中心としてポリエチレンテレフタレート
(以下PETと略記)ボトルが広く普及して来ており、し
かもPETボトルの種類としては従来、温水殺菌消毒に耐
える耐熱性PETボトルが主流であったのに対し、近年に
おいては、無菌充填方式を採用することにより、温水殺
菌消毒工程を省略して、コストの低い非耐熱性PETボト
ルの使用が進められている。しかしながら非耐熱性PET
ボトルは、約80℃以上の温度をかけると体積変化を起こ
すため、80℃以上で高い収縮率を示す前記のポリ塩化ビ
ニル、又はポリスチレン等のフィルムは使用することが
出来ず、より低い温度で高収縮率の得られるフィルムが
所望されている。又、PETボトルは回収再利用すること
が工業的及び社会的に要請されており、従ってボトルと
ラベルが異なる組成では、分離が困難なため、ボトルと
ラベルをそのまま分離せずに再利用すべく、ラベル用途
においてもポリエステル系のシュリンクフィルムが望ま
れている。
このような所望に対し、最近、ネオペンチルグリコー
ル、あるいはイソフタル酸等を共重合させた非晶質のコ
ポリエステルを用いることにより、収縮率が大きく、且
つヒートシール性に優れたフィルムが得られることが特
開昭63−156833号公報、特開昭63−202429号公報、特公
昭63−7573号公報等に開示されている。
しかしながら、ネオペンチルグリコールを共重合させ
たフィルムはガラス転移温度が75℃前後と高く、そのた
め、80℃以上における熱収縮挙動としては大きな収縮率
及び均一に収縮するという、優れた性能を発揮するもの
の、80℃未満における、熱収縮挙動は、収縮不足等によ
るタルミが発生するという欠点を有する。
又、イソフタル酸を共重合させたフィルムは、ガラス
転移温度を60℃前後迄低下させることが可能となり、80
℃未満の温度においても大きな収縮率を得ることが出来
る。しかし、このフィルムは収縮トンネル装置内で加熱
されると、加熱初期において、瞬時に収縮してしまい、
引続き行なわれる加熱に対してもそれ以上はほとんど収
縮しないという独特な収縮挙動を示すため、フィルムは
収縮斑が起こり、シワ、波うち等が発生する。これらの
問題を改善するため、熱収縮率,シール強度,あるいは
熱収縮応力等を調節する試みが提案されているが、実際
の操業工程上これらをうまくコントロールすることは非
常に難しく、僅かの条件変動によってもフィルムに収縮
斑が発生し易く、収縮後のラベルの上端部あるいは下端
部が斜めになったり、図柄の歪み等が頻発するという問
題が生ずる。
本発明の目的は、低温熱収縮特性が優れ、かつPETボ
トルへの密着性が良好であり、収縮斑,白化及びシワな
どが見られない、外観上にも優れたシュリンクフィルム
を提供することにある。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らはこれらの課題を達成するために鋭意検討
の結果、特定の組成のジカルボン酸成分とジオール成分
を特定の割合配合することにより、低温熱収縮特性に優
れたポリエステル系シュリンクフィルムが得られること
を見い出し、本発明に到達したものである。
即ち、本発明は、フィルムを構成するポリエステルの
組成が、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を95〜70
mol%,イソフタル酸を5〜30mol%含み、ジオール成分
としてエチレングリコールを90〜40mol%,ジエチレン
グリコールを5〜30mol%,ネオペンチルグリコールを
5〜30mol%含み、かつ75℃グリセリン浴中30秒での該
フィルムの熱収縮率が縦方向又は横方向のいずれか一方
向において40%以上であることを特徴とするポリエステ
ル系シュリンクフィルムである。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステル系フィルムを構成するポリエス
テルの各成分の組成比は本発明において重要な要件の一
つであり、組成比がジカルボン酸成分としてテレフタル
酸を95〜70mol%,好ましくは90〜80mol%、イソフタル
酸を5〜30mol%,好ましくは10〜20mol%含有し、ジオ
ール成分としてエチレングリコールを90〜40mol%,好
ましくは84〜50mol%、ジエチレングリコールを5〜30m
ol%,好ましくは8〜25mol%、ネオペンチルグリコー
ルを5〜30mol%,好ましくは8〜25mol%が含有可能な
範囲内である。
該組成比を持つポリエステルからなるフィルムはボト
ルに装着後シュリンクトンネル装置内を通過させフィル
ムを収縮させる際に、従来の他の成分からなるポリエス
テル系シュリンクフィルムとは異なり、低温熱収縮特性
に優れ、シワ、タルミ等の発生のない、ラベル用シュリ
ンクフィルムとして好適なものとなる。その理由として
は、上記組成比のものは他の成分組成に較べ、より均一
な共重合の形態を取り易く、そのためポリエステル本来
の優れた機械的性能を保持し、なおかつ他の各々の成分
の長所を最大限に発揮し易い構造になっているものとい
うことができる。即ち、ジエチレングリコール成分によ
ってはガラス転移温度を下げる効果により、フィルムの
収縮開始温度を低下し、80℃未満の低温度領域において
も十分使用することが可能となり、又、イソフタル酸成
分によっては、シュリンク装置内を通過させる際の加熱
初期において大きな収縮率が得られ、更に引続き行なわ
れる加熱に対してはネオペンチルグリコール成分に起因
すると思われる、ゆるやかな二次収縮挙動によって、加
熱初期の収縮で発生し易い収縮斑の修正,均一化,そし
て仕上げの収縮が行なわれる。又、通常ガラス転移温度
を下げると、フィルム同士の膠着が発生し易く、色が黄
味がかかりやすい等熱安定性に欠ける傾向にあるが、本
発明の成分組成のものは膠着防止性能等にも優れた効果
を発揮するものとなる。
本発明における各成分の配合割合についてであるが、
フィルムを構成するポリエステル中のジカルボン酸成分
として、イソフタル酸が30mol%を超えると、フィルム
の耐溶剤性が低下し好ましくなく、一方5mol%未満であ
れば収縮率が低下し好ましくない。又、ジエチレングリ
コールが30mol%を超えると耐熱性が著しく低下し、一
方、5mol%未満であればガラス転移温度の低下が見られ
ず、従って80℃未満での熱収縮が不可能となり好ましく
ない。ジオール成分として、ネオペンチルグリコールが
30mol%を超えると、フィルムの強度、耐熱性が低下し
一方、5mol%未満であれば、二次収縮挙動が不可能とな
り、収縮斑が解消されず、シワ等が発生し好ましくな
い。
本発明のポリエステル系フィルムを構成するポリエス
テルにおいては、フィルムの性質を変えない範囲で上記
成分以外の共重合成分を含有させてもよい。上記成分以
外の成分としては、ジカルボン酸成分として、シュウ
酸,マロン酸,コハク酸,アジピン酸,アゼライン酸,
セバシン酸,フタル酸,ナフタレンジカルボン酸,ジフ
ェニルエーテルジカルボン酸等のジカルボン酸の1種、
又は2種以上であり、又、ジオール成分として、プロピ
レングリコール,トリメチレングリコール,テトラメチ
レングリコール,ヘキサメチレングリコール,ポリアル
キレングリコール,1,4−シクロヘキサンジメタノール等
のジオールの1種、又は2種以上を含有させることが出
来る。
さらに他の共重合成分、例えば,p−オキシ安息香酸,p
−オキシエトキシ安息香酸のごときオキシカルボン酸、
安息香酸,ベンゾイル安息香酸,メトキシポリアルキレ
ングリコールのごとき一官能性化合物、グリセリンペン
タエリスリトール,トリメチロール,トリメチレンプロ
パンの如き、多官能性化合物も、生成物が実質的に線状
の高分子を保持出来る範囲内で使用することが出来る。
さらに、本発明の要旨を変えない範囲で他のポリエス
テル又はポリマー又は、各種添加剤を添加、混合するこ
とができる。例えば、フィルムの易滑性を向上させる無
機滑剤,有機滑剤としてカオリン,クレー,炭酸カルシ
ウム,酸化ケイ素,テレフタル酸カルシウム,酸化アル
ミニウム,酸化チタン,リン酸カルシウム,フッ化リチ
ウム等の公知の不活性外部粒子、ポリエステル樹脂の溶
融製膜に際して配合する不溶な高融点有機化合物、架橋
ポリマー、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属
化合物等のポリエステル製造時に使用する金属化合物触
媒などのポリエステル製造時に、ポリマー内部に形成さ
れる内部粒子がある。また添加剤としては、必要に応じ
て安定剤,着色剤,酸化防止剤,消泡剤等を含有するこ
とができる。フィルム中に含まれる該微粒子は0.005〜
0.5重量%である。
本発明のフィルムの極限粘度は0.50以上、好ましくは
0.60以上、より好ましくは0.65以上である。フィルムの
極限粘度が0.50未満であると機械的強度が弱くなり、十
分な収縮率が得られなくなり好ましくない。
本発明のフィルムは、該フィルムの縦又は横のいずれ
か一方向における75℃グリセリン浴中30秒での収縮率が
40%以上が必要であり、好ましくは45%以上、より好ま
しくは50%以上である。収縮率が40%未満のフィルムは
非耐熱性PETボトル用に用いられるシュリンクトンネル
では収縮ゾーンの設定温度が80℃未満と低いため、十分
容器に密着することが出来ず好ましくない。
本発明のフィルムを構成するポリエステルのガラス転
移温度は70℃以下、好ましくは65℃以下とすることは重
要である。該温度が70℃を超える場合はフィルムの収縮
開始温度を低下させることが不可能となり、そのため80
℃未満のシュリンクトンネル内を通過させても、収縮不
足のため容器に十分密着することが出来ず、タルミが発
生し好ましくない。従ってガラス転移温度を70℃以下と
することによって初めて本発明の目的とする非耐熱性PE
Tボトルに使用可能なシュリンクフィルムとなるのであ
る。また、ガラス転移温度が50℃未満では、シュリンク
フィルムの未収縮フィルムでの保管、取扱いに問題を生
じ好ましくない。
次に具体的に本発明のフィルム製造方法について示
す。本発明の組成をもつポリエステルを用いて、押出し
法やカレンダー法等の任意の方法で得たフィルムは、一
方向に2.0倍以上、5.0倍以下、好ましくは2.5倍以上4.5
倍以下に延伸し、該方向と直角方向に1.0倍から2.0倍以
下、好ましくは1.1倍から1.8倍延伸される。最初の延伸
は高い収縮率を得るために行なわれるものであり、該方
向と直角方向への延伸は、該方向に延伸されたフィルム
の耐衝撃性や引裂抵抗性の悪さを解決するために行なわ
れる。延伸手段については特別の制限はなく、ロール延
伸,テンター延伸等の方法が適用され、形状面において
はフラット状、チューブ状等の如何であっても良い。
又、延伸は遂次2軸延伸、同時2軸延伸、1軸延伸、
あるいはこれらの組合せ等で行なわれ、本発明のフィル
ムに対しては、例えば縦1軸、横1軸、縦横2軸等の延
伸を行なうが、特に2軸延伸では、縦横方向の延伸は、
どちらか一方を先に行なう遂次2軸延伸が有効であり、
その順序はどちらが先でも良く、また同時2軸延伸法を
行なう時はその延伸順序が、縦横同時、縦先向、横先向
のどちらでも良い。尚、これら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、90℃以下の加熱ゾーン
を1秒から30秒間通すことが推奨される。このようにし
て得られたフィルムの厚さは特に限定されないが5〜25
0μmの範囲が実用的である。
〈実施例〉 以下、実施例にて、本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
なおフィルムの測定及び評価方法を以下に示す。
(1) 収縮率 フィルムを75℃±0.5℃グリセリン浴中に無荷重の状
態で30秒間熱収縮させ下記式に従い求めた。
(2) 極限粘度〔η〕 試料200mgをフェノール/テトラクロロエタエタン=5
0/50の混合溶媒20mlに加え、約110℃で1時間加熱溶解
した後、30℃で測定した。
(3) ガラス転移温度・Tg(℃) パーキンエルマー社製DSC−1Bにより昇温速度4℃/mi
nにて測定した。
(4) 収縮フィルムとしての評価 フィルムを収縮ラベルとして円筒形にした後、PETボ
トルに被せ、設定温度75℃のシュリンクトンネルを通過
させて収縮させた。トンネル通過後、該フィルムが十分
に密着しているかを視覚で判定し、密着度として○,×
で評価した。又、該フィルム上端部又は下端部が収縮後
斜めになったり歪んでいないかを視覚で判定し、収縮斑
として○,×で評価した。
総合評価として上記2項目を満足し、収縮後のフィル
ムに白化、シワ、フィルム同士の膠着,着色等が全く見
られないものを○,そうでないものを×とした。
実施例1 ステンレス製オートクレーブを使用し、ジカルボン酸
成分としてテレフタル酸を85mol%,イソフタル酸を15m
ol%,ジオール成分としてエチレングリコールを60mol
%,ジエチレングリコール20mol%,ネオペンチルグリ
コール20mol%を用い、触媒として三酸化アンチモン0.0
5mol(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。この共重合体は〔η〕=0.68,Tg=61℃
であった。
このポリエステルを用い、押出機で270℃に溶融し、
Tダイより押出して厚さ180μmの未延伸フィルムを得
た。
該フィルムを縦方向に1.2倍延伸し、次いで横方向に
4.0倍延伸し40μmの厚さの熱収縮性フィルムを得た。
このフィルムをPETボトルに実装テストしたところ、シ
ワ,収縮斑等の全くない高品質のものであった。
実施例2〜3 実施例1と同様にして表−1に記載した各々成分を配
合した組成のポリエステルを得た。どちらも低温熱収縮
特性に優れ、シュリンクフィルムとして好適なものであ
った。
比較例1〜7 実施例と同様にして表−1に記載した組成のポリエス
テルを得た。比較例1,3,4,6は収縮不十分であり、比較
例2,5,7は収縮は十分であるが、ヒートシール部周辺に
収縮斑、あるいは歪みが発生した。
〈発明の効果〉 本願発明の構成要件を満たすフィルムは、ジエチレン
グリコールの特定割合配合により、熱収縮開始温度を80
℃未満に下げることができ、さらにフィルム同士の膠着
が防止され、変色をしない等、熱安定性を有する。ま
た、イソフタル酸及びネオペンチルグリコール等の他の
共重合成分との作用により、収縮挙動が良好であって、
PETボトルへの密着性が優れ、収縮斑,白化及びシワな
どが見られない外観上にも優れた低温熱収縮ポリエステ
ル系シュリンクフィルムを提供することができ、産業上
極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 67:02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フィルムを構成するポリエステルの組成
    が、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を95〜70mol
    %,イソフタル酸を5〜30mol%含み、ジオール成分と
    してエチレングリコールを90〜40mol%,ジエチレング
    リコールを5〜30mol%,ネオペンチルグリコールを5
    〜30mol%含み、かつ75℃グリセリン浴中30秒での該フ
    ィルムの熱収縮率が縦方向又は横方向のうちいずれか一
    方向において40%以上であることを特徴とするポリエス
    テル系シュリンクフィルム。
  2. 【請求項2】フィルムを構成するポリエステルのガラス
    転移温度が50℃以上70℃以下であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のポリエステル系シュリンクフ
    ィルム。
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