JP7141448B2 - 多孔質延伸フィルム及び印刷用フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、多孔質延伸フィルム及び印刷用フィルムに関する。
従来、ラベル、包装紙、ポスター、カレンダー、カタログ、広告等の印刷用紙として、樹脂フィルムが幅広く利用されている。特に、樹脂フィルムは、耐水性に優れることから、屋外での使用が多いポスター等の印刷用紙としての需要が高い。
印刷用紙としては、例えばポリオレフィン系樹脂と無機微細粉末を含有する基材層に、非晶性樹脂含有層とポリオレフィン系樹脂を含有する表面層とが積層された多層樹脂延伸フィルムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。非晶性樹脂層によって、表面層上に付着したインキ中のビヒクルが基材層に浸透し、フィルムが膨潤して波打ちが発生することを抑えることができる。
一方で、地球温暖化対策として、石油依存から脱却し、二酸化炭素ガスの排出量が少ない環境を構築するため、化石燃料由来のポリオレフィンにバイオマス由来のポリオレフィンを併用した樹脂フィルムも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開2001-277449号公報 特許第6020976号公報
しかしながら、樹脂フィルムの製造過程における二酸化炭素ガスの排出量は、使用する材料やフィルム構造の改良によってさらに減らせる余地がある。
また、樹脂フィルムは、ポスター、カレンダー等のように、印刷後に持ち運び又は保管のために巻き取られて円筒状に保持されることが多い。特に延伸された樹脂フィルムは、延伸時に樹脂が配向する傾向にあるため、巻き取られたときにカールが発生しやすく、保管時の環境条件等によっては、展開されてもカールが元に戻りにくいことがあった。ポスター等は、カールが大きいと掲示しにくいため、取り扱い性が低下する。
本発明者らは、巻き取ってもカールが小さい樹脂フィルムを製造開発するにあたり、二酸化炭素ガスの排出量を減らすため、樹脂フィルムの原料や製造過程、フィルム構造等について検討を重ねていた。
本発明は、二酸化炭素ガスの排出量が少なく、かつカールが小さい多孔質延伸フィルム及び印刷用フィルムを提供することを目的とする。
本発明者らが上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ポリエチレン樹脂に無機フィラーを配合した樹脂組成物の延伸フィルムであれば、多孔質となって二酸化炭素ガスの排出量を減らせるとともにカールを小さくでき、さらにポリエチレン樹脂として植物由来のポリエチレン樹脂を使用することによって二酸化炭素ガスの排出量をさらに減らせることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
(1)少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を、少なくとも1軸方向に延伸することにより、延伸前よりも空孔率を増加させた多孔質延伸フィルムであって、
前記ポリエチレン樹脂が、メルトフローレートが9~20g/10分のポリエチレン樹脂と、メルトフローレートが2~8g/10分のポリエチレン樹脂と、を含み
前記ポリエチレン樹脂が、植物由来のポリエチレン樹脂を含み、かつ
前記多孔質延伸フィルムの厚みが70~400μmである、
ことを特徴とする多孔質延伸フィルム。
(2)前記ポリエチレン樹脂が、前記植物由来のポリエチレン樹脂と石油由来のポリエチレン樹脂の混合物であり、
前記混合物中の前記植物由来のポリエチレン樹脂と前記石油由来のポリエチレン樹脂の質量比が、5:95~99:1である、
ことを特徴とする前記(1)に記載の多孔質延伸フィルム。
(3)前記多孔質延伸フィルム中の前記無機フィラーの含有量が、3~70質量%である、
ことを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の多孔質延伸フィルム。
(4)前記樹脂組成物が、さらにポリプロピレン樹脂を含む、
ことを特徴とする前記(1)~(3)のいずれかに記載の多孔質延伸フィルム。
(5)前記多孔質延伸フィルムにおける前記ポリエチレン樹脂と前記ポリプロピレン樹脂の質量比が、5:95~99:1である、
ことを特徴とする前記(4)に記載の多孔質延伸フィルム。
(6)前記多孔質延伸フィルムの空孔率が、3~55%である、
ことを特徴とする前記(1)~(5)のいずれかに記載の多孔質延伸フィルム。
(7)多層構造を有し、前記多層のうちの少なくとも1層が、前記少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を少なくとも1軸方向に延伸してなる多孔質延伸フィルムである、
ことを特徴とする前記(1)~(6)のいずれかに記載の多孔質延伸フィルム。
(8)前記少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を少なくとも1軸方向に延伸してなる多孔質延伸フィルムが、2軸方向に延伸されたフィルムである、
ことを特徴とする前記(1)~(7)のいずれかに記載の多孔質延伸フィルム。
)前記(1)~()のいずれかに記載の多孔質延伸フィルムと、
前記多孔質延伸フィルムの少なくとも一方の面上に設けられた印刷性向上層と、を有す
る、
ことを特徴とする印刷用フィルム。
本発明によれば、二酸化炭素ガスの排出量が少なく、かつカールが小さい多孔質延伸フィルム及び印刷用フィルムを提供することができる。
本発明の一実施形態の多孔質延伸フィルムの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の印刷用フィルムの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の印刷用フィルムの構成を示す断面図である。 カール性の評価方法を説明する図である。
以下、本発明の多孔質延伸フィルム及び印刷用フィルムについて詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の一実施態様としての一例(代表例)であり、これらの内容に特定されるものではない。
以下の説明において、「(メタ)アクリル」の記載は、アクリルとメタクリルの両方を示す。また、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
(多孔質延伸フィルム)
本発明の多孔質延伸フィルムは、少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を、溶融混練し、フィルム状に成膜して、得られたフィルムを少なくとも1軸方向に延伸してなる多孔質の樹脂フィルムである。また、本発明の多孔質延伸フィルムに使用されるポリエチレン樹脂は、植物由来のポリエチレン樹脂を含む。植物由来のポリエチレン樹脂は、二酸化炭素ガス排出係数が負の値であるため、多孔質延伸フィルムの単位体積あたりの二酸化炭素ガスの排出量を減らすことができ、環境負荷の低減に寄与することができる。さらに、本発明の多孔質延伸フィルムは、フィルム中の樹脂が樹脂よりも二酸化炭素排出係数が小さい無機フィラーに置き換えられ、さらに無機フィラーを含有するフィルムの延伸によってフィルム中の空孔率が増えている。よって、製造過程においてフィルムの単位体積あたりの二酸化炭素ガスの排出量がさらに少ない多孔質延伸フィルムを提供することができる。
一方、フィルム成形可能な樹脂材料の中でもポリエチレン樹脂は比較的、弾性率(曲げ弾性率等)が小さく、カール性の改良に有効である。またこれを多孔質化したフィルムは、マトリクス中の樹脂成分が軽減されていることから、カール性をさらに改良することができる。このような多孔質フィルムによれば、樹脂が配向しカールが発生しやすい延伸フィルムに仮に巻き癖が付いたとしても、自重や外力等によって元の平坦状に戻りやすく、カールの小さい多孔質延伸フィルムが得られることが判明した。
また、本発明の多孔質延伸フィルムを構成する樹脂成分として、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂とを併用することが可能である。ポリプロピレン樹脂は、ポリエチレン樹脂に比べて硬質なため単体での使用はカール性の改良に不向きであるが、硬質であるが故に延伸成形により多くの空孔を形成しやすい特徴がある。この特徴を踏まえて、併用により延伸フィルムの空孔率をより高めて、製品の単位体積当たりの二酸化炭素ガスの排出量を減らすことや、カールを小さくすることが可能となる。
フィルムを構成する樹脂成分として、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂とを併用する場合、溶融時の相分離を極力抑える観点から、ポリプロピレン樹脂に併用するポリエチレン樹脂としては、ポリプロピレン樹脂とメルトフローレート(MFR)が近いポリエチレン樹脂を選択することが好ましい。
このポリエチレン樹脂の選択に関して、JIS K7210:2014に準拠するメルトフローレートが特定範囲にあり、その特定範囲がそれぞれ異なる種類のポリエチレン樹脂を併用することで、よりカールが小さい多孔質延伸フィルムが得られやすくなる。例えば、メルトフローレートが9~20g/10分の(比較的流動性の大きな)ポリエチレン樹脂と、2~8g/10分の(ポリプロピレン樹脂とメルトフローレートが近い)ポリエチレン樹脂とを併用し、前者には石油由来のポリエチレン樹脂、後者には植物由来のポリエチレン樹脂を選定することが、多孔質延伸フィルムのカールをより減らすことができ、好ましい。併用するポリエチレン樹脂の1つとして、植物由来のポリエチレン樹脂を使用することにより、石油由来のポリエチレン樹脂の使用量を極力減らし、二酸化炭素ガスの排出量を削減して環境改善に貢献することができる。
本発明の多孔質延伸フィルムは、上記樹脂組成物の延伸フィルムのみの単層構造であってもよいし、上記樹脂組成物の延伸フィルムを少なくとも1層含む多層構造であってもよい。多層構造の場合、各層によって各種機能を付与することができる。例えば、多孔質延伸フィルムは、フィルム強度向上の観点から、上記樹脂組成物の延伸フィルム上に表面層を有することができる。また、多孔質延伸フィルムは、複数の上記樹脂組成物の延伸フィルムの積層体であってもよい。
図1は、多層構造を有する多孔質延伸フィルムの構造の一例を示している。
図1に示すように、多孔質延伸フィルム10は、少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を、少なくとも1軸方向に延伸してなる多孔質延伸フィルム1と、当該多孔質延伸フィルム1の両面にそれぞれ積層された表面層2と、を有する。
<ポリエチレン樹脂>
本発明の多孔質延伸フィルムに使用されるポリエチレン樹脂は、上述のように植物由来のポリエチレン樹脂を含む。植物由来のポリエチレン樹脂は、原料が植物由来であるエチレンをモノマーとして用いたエチレン重合体である。原料として使用される植物は育成段階で二酸化炭素ガスを吸収しているため、そのような二酸化炭素ガスの吸収がない石油由来のポリエチレン樹脂と比べて、植物由来のポリエチレン樹脂の製造過程における二酸化炭素ガス排出係数は小さい。そのため、植物由来のポリエチレン樹脂の使用により二酸化炭素ガスの排出量を減らすことができる。
<<植物由来のポリエチレン樹脂>>
多孔質延伸フィルムに使用できる植物由来のポリエチレン樹脂としては、植物由来のエチレンの重合体であれば、石油由来のポリエチレン樹脂と同様に、高密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、直鎖線状低密度ポリエチレン樹脂、エチレンを主体とした共重合体等が挙げられる。植物由来のエチレンは、例えばサトウキビやトウモロコシ等の植物に由来するバイオマスの発酵により生成したエタノールの脱水により製造することができる。植物由来のポリエチレン樹脂が、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン等のα-オレフィンをコモノマーとして含む場合、これらのα-オレフィンは、植物に由来する方法で製造されたα-オレフィンでもよく、石油由来のα-オレフィンでもよい。
植物由来の高密度ポリエチレン樹脂としては、Braskem(ブラスケム)社製のSHC7260(MFR;7.2g/10分、密度;0.959g/cm)、SHD7255LSL(MFR;4.5g/10分、密度;0.954g/cm)、SGE7252(MFR;2.2g/10分、密度;0.953g/cm)等が挙げられる。上記Braskem社の製品のMFRは、JIS K7210:2014に準拠する測定値であり、密度はASTM D1505/D 792に準拠する測定値である。
本発明の多孔質延伸フィルムに使用されるポリエチレン樹脂は、上述した植物由来のポリエチレン樹脂を含むのであれば、植物由来のポリエチレン樹脂と石油由来のポリエチレン樹脂の混合物であってもよい。石油由来のポリエチレン樹脂は、原料が石油であるエチレンをモノマーとして用いたエチレン重合体である。石油由来のポリエチレン樹脂は、多孔質延伸フィルムのカール性や延伸成形性を好適に改良するために、または多孔質延伸フィルムの製造コストを低減するために、併用することができる。
<<石油由来のポリエチレン樹脂>>
多孔質延伸フィルムに使用できる石油由来のポリエチレン樹脂としては、例えば高密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、直鎖線状低密度ポリエチレン樹脂、エチレンを主体とし、プロピレン、ブテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、4-メチルペンテン-1等のα-オレフィンを共重合させた共重合体、マレイン酸変性エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸アルキルエステル共重合体、エチレン・メタクリル酸アルキルエステル共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体の金属塩(金属は亜鉛、アルミニウム、リチウム、ナトリウム、カリウム等)、エチレン-環状オレフィン共重合体、マレイン酸変性ポリエチレン樹脂等が挙げられる。
石油由来のポリエチレン樹脂は、質量数14の放射性炭素(14C)を含まないのに対し、植物由来のポリエチレン樹脂は14Cを含むことから、両者の区別が可能である。植物由来の炭素の割合(植物由来度)は、14Cの含有量に基づき測定することができる。
石油由来及び植物由来のポリエチレン樹脂は、原料として石油を用いるか植物を用いるかが異なること以外は同様にして製造することができる。製造には、一般的に重合反応の触媒としてチーグラーナッタ触媒、メタロセン触媒等が用いられる。
石油由来及び植物由来のポリエチレン樹脂としては、フィルム成形性の観点から、密度が0.950~0.965g/cmの高密度ポリエチレン樹脂が好ましい。
石油由来及び植物由来の高密度ポリエチレン樹脂は、市販品でもよい。例えば、石油由来の高密度ポリエチレン樹脂としては、日本ポリエチレン社製のノバテック(登録商標)HDのHJ580N(MFR;12g/10分、密度;0.960g/cm)、HJ490(MFR;20g/10分、密度:0.958g/cm)等が挙げられる。上記日本ポリエチレン社製の製品のMFRは、JIS K7210:2014に準拠する測定値であり、密度はJIS K7112に準拠する測定値である。
混合物中における植物由来のポリエチレン樹脂と石油由来のポリエチレン樹脂の質量比は、5:95~99:1であることが好ましい。二酸化炭素ガスの排出量をさらに減らし、カールの抑制効果をより高める観点からは、植物由来のポリエチレン樹脂の含有割合が多いことが好ましく、同質量比における植物由来のポリエチレン樹脂の含有割合の下限値は、7:93であることがより好ましく、30:70であることがさらに好ましい。一方、植物由来のポリエチレン樹脂は未だ高価であることから、同質量比における植物由来のポリエチレン樹脂の含有割合の上限値は95:5であってもよい。
混合物において、石油由来のポリエチレン樹脂のJIS K7210:2014(温度190℃、2.16kg荷重)に準拠するメルトフローレートは、9~20g/10分であることが好ましく、植物由来のポリエチレン樹脂の同メルトフローレートは2~8g/10分であることが好ましい。
後述するようにポリエチレン樹脂にポリプロピレン樹脂を併用する場合があるが、併用する場合は通常、溶融時の相分離を抑える観点からポリエチレン樹脂としてポリプロピレン樹脂とメルトフローレートが近いポリエチレン樹脂が選択される。しかしながら、本発明者らの検討により、JIS K7210:2014に準拠するメルトフローレートが特定範囲にあり、その特定範囲がそれぞれ異なる種類のポリエチレン樹脂を併用することで、カールが小さい多孔質延伸フィルムが得られやすいことが判明した。すなわち、メルトフローレートがそれぞれ9~20g/10分及び2~8g/10分のポリエチレン樹脂を併用することにより、多孔質延伸フィルムのカールを減らしやすくなる。
<ポリプロピレン樹脂>
多孔質延伸フィルムは、ポリエチレン樹脂とともにポリプロピレン樹脂を含むことが好ましい。上述のように、ポリプロピレン樹脂の併用により、二酸化炭素ガスの排出量が少なく、カールが小さい多孔質延伸フィルムが得られやすい。また、フィルム強度が得られやすいポリプロピレン樹脂と、ポリプロピレン樹脂よりも溶融しやすいポリエチレン樹脂と併用することにより、溶融状態で延伸しやすくなり、フィブリル状の多孔質延伸フィルムの形成が容易になる。
多孔質延伸フィルムに使用できるポリプロピレン樹脂としては、例えばプロピレンを単独重合させたアイソタクティックホモポリプロピレン樹脂、シンジオタクティックホモポリプロピレン樹脂等のプロピレン単独重合体、プロピレンを主体とし、エチレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、4-メチル-1-ペンテン等のα-オレフィン等を共重合させたプロピレン共重合体等が挙げられる。プロピレン共重合体は、2元系でも3元系以上の多元系でもよく、またランダム共重合体でもブロック共重合体でもよい。
ポリプロピレン樹脂としては、具体的には、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1-ブテン共重合体、プロピレン・エチレン・1-ブテン共重合体、プロピレン・4-メチル-1-ペンテン共重合体、プロピレン・3-メチル-1-ペンテン共重合体、プロピレン・エチレン・3-メチル-1-ペンテン共重合体等が挙げられる。
ポリプロピレン樹脂のJIS K7210:2014(温度230℃、2.16kg荷重)に準拠するメルトフローレートは、多孔質延伸フィルムの機械的強度を向上させる観点から、0.2~20g/10分であることが好ましく、1~10g/10分であることがより好ましく、2~6g/10分であることがさらに好ましい。
多孔質延伸フィルム中のポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂の質量比(ポリエチレン樹脂:ポリプロピレン樹脂)は、空孔の形成性の観点から、5:95~99:1であることが好ましく、7:93~90:10であることがより好ましく、10:90~35:65であることがさらに好ましい。
<無機フィラー>
樹脂組成物中に無機フィラーを配合して延伸することにより、多くの空孔が形成された多孔質延伸フィルムを得ることができる。空孔によってフィルム中の樹脂の割合を減らし、多孔質延伸フィルムの単位体積あたりの二酸化炭素ガスの排出量を減らすことができる。
多孔質延伸フィルムに使用できる無機フィラーとしては、例えば重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、酸化チタン、焼成クレイ、タルク、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、珪藻土等が挙げられる。無機フィラーの配合により、内部に空孔を有する多孔質フィルムの形成が容易になる。なかでも、重質炭酸カルシウム、クレイ又は珪藻土は、空孔の成形性が良好で、安価なために好ましい。
無機フィラーの平均粒径は、空孔形成の容易性の観点から、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましい。多孔質延伸フィルムの強度を高める観点からは、無機フィラーの平均粒径は、10μm以下が好ましく、8μm以下がより好ましい。よって、無機フィラーの平均粒径は、0.01~10μmが好ましく、0.05~8μmがより好ましい。
上記無機フィラーの平均粒径は、レーザー回折による粒度分布計で測定した体積平均粒径である。
多孔質延伸フィルム中の無機フィラーの含有量は、空孔率を高めて二酸化炭素ガスの排出量の削減を図る観点から、3質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。一方、多孔質延伸フィルムの強度を高める観点からは、上記無機フィラーの含有量は、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。よって、上記無機フィラーの含有量は、3~70質量%が好ましく、5~60質量%がより好ましく、10~50質量%がさらに好ましい。
<空孔率>
多孔質延伸フィルムの空孔率は、大きいほど多孔質延伸フィルム中の樹脂の割合を減らし、二酸化炭素ガスの排出量の削減を図ることができる。したがって、多孔質延伸フィルムの空孔率は、3%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、10%以上がさらに好ましい。引裂き耐性等の機械的強度を付与する観点からは、多孔質延伸フィルムの空孔率は、55%以下が好ましく、45%以下がより好ましく、42%以下がさらに好ましい。よって、多孔質延伸フィルムの空孔率は、3~55%であることが好ましく、5~45%がより好ましく、10~42%がさらに好ましい。空孔率は、フィラーの平均粒子径、フィラーを含有する熱可塑性樹脂フィルムの組成、例えばポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂との比率、延伸温度、延伸倍率等の延伸条件等によって調整することができる。
上記空孔率は、電子顕微鏡で観察した測定対象のフィルムの断面の一定領域において、空孔が占める面積の比率から求めることができる。具体的には、測定対象のフィルムの任意の一部を切り取り、エポキシ樹脂で包埋して固化させる。ミクロトームを用いて、測定対象のフィルムをフィルムの面方向に対して垂直に切断し、その切断面が観察面となるように観察試料台に貼り付ける。観察面に金又は金-パラジウム等を蒸着し、電子顕微鏡にて観察しやすい任意の倍率(例えば、500倍~3000倍の拡大倍率)でフィルム中の空孔を観察し、観察した領域を画像データとして取り込む。得られた画像データに対して画像解析装置にて画像処理を施し、フィルムの一定領域における空孔部分の面積率(%)を求めて、空孔率(%)とする。この場合、任意の10箇所以上の観察における測定値を平均して、空孔率とすることができる。
<他の添加剤>
多孔質延伸フィルムは、必要に応じて、熱安定剤(酸化防止剤)、光安定剤、分散剤、滑剤等の添加剤を含有することができる。多孔質延伸フィルムは、熱安定剤を含有する場合、通常0.001~1質量%の熱安定剤を含有する。熱安定剤としては、例えば立体障害フェノール系、リン系、アミン系等の安定剤等が挙げられる。多孔質延伸フィルムは、光安定剤を使用する場合、通常0.001~1質量%の光安定剤を含有する。光安定剤としては、例えば立体障害アミン系やベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系の光安定剤等が挙げられる。分散剤又は滑剤は、例えば無機フィラーを分散させる目的で使用することができる。分散剤又は滑剤の使用量は、通常0.01~4質量%の範囲内である。分散剤又は滑剤としては、例えばシランカップリング剤、オレイン酸やステアリン酸等の高級脂肪酸、金属石鹸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、それらの塩等が挙げられる。
多孔質延伸フィルムは、少なくとも1軸方向に延伸されているが、フィルムの空孔率及び機械的強度を高める観点から、2軸方向に延伸された延伸フィルムであることがより好ましい。空孔率が高まると、多孔質延伸フィルムの単位体積あたりの二酸化炭素ガスの排出量をより減らすことができる。
(表面層)
表面層は、熱可塑性樹脂フィルムであることが好ましく、なかでもポリプロピレン樹脂を含む熱可塑性樹脂フィルムであることがより好ましい。このような表面層によって多孔質延伸フィルムの強度を向上させて、引き裂き耐性等を高めることができる。表面層は、上記多孔質延伸フィルムの一方の面又は両面に設けることができる。
表面層に使用するポリプロピレン樹脂としては、特に限定されず、上述した多孔質延伸フィルムと同様のポリプロピレン樹脂が挙げられ、そのうちのポリプロピレン樹脂の1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。機械的強度を向上させる観点からは、表面層に使用するポリプロピレン樹脂としては、融点(DSC曲線のピーク温度)が130~210℃のポリプロピレン樹脂が好ましい。なかでも、融点(DSC曲線のピーク温度)が155~174℃であり、JIS K7210:2014に準拠するメルトフローレートが0.5~20g/10分であり、結晶化度が45~70%であるプロピレン単独重合体がより好ましい。
表面層は、ポリプロピレン樹脂以外にもポリエチレン樹脂、無機フィラー等を含むことができる。表面層に使用できるポリエチレン樹脂としては、多孔質延伸フィルムと同様のポリエチレン樹脂が挙げられる。ポリエチレン樹脂は、石油由来でも植物由来でもよく、両者を併用してもよいが、ポリエチレン樹脂が植物由来を含むと、環境改善に貢献できるため、好ましい。
表面層に使用できる無機フィラーとしては、多孔質延伸フィルムに使用できる無機フィラーと同じ無機フィラーが挙げられる他、沈降性炭酸カルシウム等が挙げられる。無機フィラーは、表面処理剤によって表面処理されていてもよい。好ましく使用できる表面処理剤としては、例えば樹脂酸、脂肪酸、有機酸、硫酸エステル型陰イオン界面活性剤、スルホン酸型陰イオン界面活性剤、石油樹脂酸、これらのナトリウム、カリウム、アンモニウム等の塩、これらの脂肪酸エステル、樹脂酸エステル、ワックス、パラフィン等の他、非イオン系界面活性剤、ジエン系ポリマー、チタネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、燐酸系カップリング剤等も挙げられる。硫酸エステル型陰イオン界面活性剤としては、例えば長鎖アルコール硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル、硫酸化油、それらのナトリウム、カリウム等の塩が挙げられる。スルホン酸型陰イオン界面活性剤としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、パラフィンスルホン酸、α-オレフィンスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、それらのナトリウム、カリウム等の塩等が挙げられる。脂肪酸としては、例えばカプロン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸等が挙げられる。有機酸としては、例えばマレイン酸、ソルビン酸等が挙げられる。ジエン系ポリマーとしては、例えばポリブタジエン、イソプレン等が挙げられる。非イオン系界面活性剤としては、例えばポリエチレン樹脂グリコールエステル型界面活性剤等が挙げられる。これらの表面処理剤は、1種類又は2種類以上組み合わせて使用できる。
表面層に使用する無機フィラーの平均粒径は、0.01~6μmが好ましく、0.05~4μmがより好ましく、0.07~2μmがさらに好ましい。
表面層は厚いほど多孔質延伸フィルムの強度が向上しやすいことから、表面層の厚さは、1μm以上が好ましく、1.5μm以上がより好ましい。また、表面層は薄いほど用紙としての取り扱い性が向上しやすいことから、表面層の厚さは、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。よって、表面層の厚さは、1~100μmが好ましく、1.5~50μmがより好ましい。
多孔質延伸フィルムは、多孔質延伸フィルムの用途又は機能に応じて、表面層以外の他の層を有することができる。例えば、パルプ紙のような質感を多孔質延伸フィルムに付与するため、多孔質延伸フィルムと表面層との間に、無機フィラーを8~55質量%含むポリプロピレン樹脂フィルムを中間層として設けることができる。また、多孔質延伸フィルムは、後述する印刷用フィルムと同様に、少なくとも一方の表面層上に印刷性向上層が設けられていてもよいし、表面層と印刷性向上層との間に溶剤アタック防止層が設けられていてもよい。
(多孔質延伸フィルムの製造方法)
本発明の多孔質延伸フィルムの製造方法は特に限定されず、通常の方法により製造することができる。例えば、スクリュー型押出機に接続されたTダイ、Iダイ等により、溶融樹脂をシート状に押し出すキャスト成形、カレンダー成形、圧延成形、インフレーション成形等が挙げられる。表面層等が積層された多層構造の多孔質延伸フィルムを製造する場合は、単層構造の多孔質延伸フィルムを製造した後、表面層等の他の層を積層ラミネーション方式等によって積層することもできるし、フィードブロック、マルチマニホールドを使用した多層ダイス方式、複数のダイスを使用する押出しラミネーション方式等の通常の手法を使用して、各層のフィルム成形と積層を並行して行うこともできる。
多孔質延伸フィルムは、表面層等を積層する前に延伸することもできるし、積層後に延伸することもできる。表面層は薄いため、単層での延伸成形ではなく、多孔質延伸フィルムに積層後、延伸することが好ましい。上述のように、多孔質延伸フィルムが2軸延伸層であると、空孔率が高まり、二酸化炭素ガスの排出量をさらに減らせるとともに、機械的強度を高くすることができ、好ましい。また、多孔質延伸フィルム又は表面層が1軸延伸層であると、フィブリル状の表面を形成しやすく、インキの浸透性を向上させることができ、好ましい。
延伸方法としては、例えばロール群の周速差を利用した縦延伸法、テンターオーブンを利用した横延伸法、これらを組み合わせた逐次2軸延伸法、圧延法、テンターオーブンとパンタグラフの組み合わせによる同時2軸延伸法、テンターオーブンとリニアモーターの組み合わせによる同時2軸延伸法等が挙げられる。また、スクリュー型押出機に接続された円形ダイを使用して溶融樹脂をチューブ状に押し出し成形した後、これに空気を吹き込む同時2軸延伸(インフレーション成形)法等も使用できる。
延伸を実施するときの延伸温度は、使用する熱可塑性樹脂が非晶性樹脂の場合、当該熱可塑性樹脂のガラス転移点温度以上の範囲であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂が結晶性樹脂の場合の延伸温度は、当該熱可塑性樹脂の非結晶部分のガラス転移点以上であって、かつ当該熱可塑性樹脂の結晶部分の融点以下の範囲内であることが好ましく、熱可塑性樹脂の融点よりも2~60℃低い温度が好ましい。具体的には、プロピレン単独重合体(融点155~167℃)の場合は100~164℃の延伸温度が好ましく、高密度ポリエチレン樹脂(融点121~134℃)の場合は70~133℃の延伸温度が好ましい。
延伸速度は、特に限定されるものではないが、安定した延伸成形の観点から、20~350m/分の範囲内であることが好ましい。
また、延伸倍率についても、使用する熱可塑性樹脂の特性等を考慮して適宜決定することができる。 例えば、プロピレン単独重合体又はプロピレン共重合体を使用する場合、一方向に延伸する場合の延伸倍率は、通常、下限が約1.2倍以上、好ましくは2倍以上であり、上限が12倍以下、好ましくは10倍以下である。一方、2軸延伸する場合の延伸倍率は、面積延伸倍率で通常、下限が1.5倍以上、好ましくは4倍以上であり、上限が60倍以下、好ましくは50倍以下である。その他の熱可塑性樹脂フィルムを一方向に延伸する場合、延伸倍率は、通常、下限が1.2倍以上、好ましくは2倍以上であり、上限が10倍以下、好ましくは5倍以下である。2軸延伸する場合の延伸倍率は、面積延伸倍率で通常、下限が1.5倍以上、好ましくは4倍以上であり、上限が20倍以下、好ましくは12倍以下である。上記延伸倍率の範囲内であれば、目的の空孔率及び坪量が得られやすく、不透明性が向上しやすい。また、フィルムの破断が起きにくく、延伸成形が安定化しやすい。
(多孔質延伸フィルムの特性)
上記多孔質延伸フィルムの最表面には印刷又は筆記が可能である。使用できる印刷方法としては、電子写真方式、昇華熱転写方式、溶融熱転写方式、ダイレクトサーマル方式の他、凸版印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、溶剤型オフセット印刷、紫外線硬化型オフセット印刷等が挙げられる。シート状でもロール状の輪転方式でも印刷が可能である。
<厚さ>
多孔質延伸フィルムの厚さは、引裂き耐性等の機械的強度を付与する観点から、50μm以上が好ましく、60μm以上がより好ましく、70μm以上がさらに好ましい。多孔質延伸フィルムをポスター、カレンダー等の用紙として取り扱う際の軽量性を付与する観点からは、多孔質延伸フィルムの厚さは、500μm以下が好ましく、450μm以下がより好ましく、400μm以下がさらに好ましい。よって、多孔質延伸フィルムの厚さは、50~500μmであることが好ましく、60~450μmがより好ましく、70~400μmがさらに好ましい。
<カール性>
多孔質延伸フィルムは、巻き取った後に展開したときのカールが小さい方が、保管又は使用時の取り扱い性が優れるため、用紙としての利用性が向上する。具体的には、下記評価方法によって求めた多孔質延伸フィルムのカール性の評価値が、40mm以下であることが好ましく、35mm以下であることがより好ましい。一方、多孔質延伸フィルムに十分なコシ(剛度)を付与する観点からは、多孔質延伸フィルムのカール性の評価値は、5mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがより好ましい。よって、多孔質延伸フィルムのカール性の評価値は、5~40mmであることが好ましく、10~35mmがより好ましい。
<カール性の評価方法>
多孔質延伸フィルムを断裁して、636mm×469mmのサイズのシートを得る。得られたシートを長手方向に巻き取って外径55mmφの円筒状とし、温度23℃、相対湿度50%の環境下で24時間放置した後、円筒状のシートを径方向内側の面を上面として水平な平面上に展開する。温度23℃、相対湿度50%の環境下で1時間経過したときのシートの4隅の高さを測定し、4隅の高さの平均値をカール性の評価値とする。
(印刷用フィルム)
本発明の印刷用フィルムは、上記多孔質延伸フィルムと、上記多孔質延伸フィルムの少なくとも一方の面上に設けられた印刷性向上層と、を有する。上述のように、多孔質延伸フィルムだけでも印刷用紙として使用することができるが、印刷性向上層を有する印刷用フィルムは、インキとの密着性が高く、印刷性により優れる。印刷用フィルムは、多孔質延伸フィルムと印刷性向上層を有するのであれば、他の層を有してもよい。例えば、印刷用フィルムは、印刷性向上層と多孔質延伸フィルムとの間に、溶剤アタック防止層を有することができる。
図2は、印刷用フィルムの構成例を示している。
図2に示す印刷用フィルム20aは、多孔質延伸フィルム10の両面にそれぞれ印刷性向上層3が積層されている。
図3は、溶剤アタック防止層が設けられた印刷用フィルムの構成例を示している。
図3に示す印刷用フィルム20bは、多孔質延伸フィルム10とその両面に設けられた印刷性向上層3との間に、それぞれ溶剤アタック防止層4を有する。
<印刷性向上層>
印刷性向上層は、各種の印刷方法に対する適性を向上させる観点から、印刷用フィルムの最表面の位置に設けられる。使用できる印刷方法としては、多孔質延伸フィルムと同じ印刷方法が挙げられる。シート状でもロール状の輪転方式でも、印刷が可能である。
印刷性向上層は、多孔質延伸フィルムに共押出、押出ラミネート等の方法により設けられた、無機フィラー等を含む熱可塑性樹脂フィルムであってもよく、多孔質延伸フィルムに塗工法により設けられたバインダー樹脂とピグメント等を含む樹脂層であってもよい。
印刷性向上層が、上記無機フィラー等を含む熱可塑性樹脂フィルムである場合、使用できる熱可塑性樹脂及び無機フィラーの種類は特に制限されない。例えば、熱可塑性樹脂としては、多孔質延伸フィルムで挙げたポリプロピレン樹脂又はポリエチレン樹脂を用いることができる。印刷性向上層に使用する熱可塑性樹脂としては、融点(DSC曲線のピーク温度)が130~210℃である樹脂がより好ましい。なかでも、融点(DSC曲線のピーク温度)が155~174℃であり、JIS K7210:2014に準拠するメルトフローレートが0.5~20g/10分であり、結晶化度が45~70%であるプロピレン単独重合体が好ましい。なお、印刷性向上層には、多孔質延伸フィルムで挙げたポリプロピレン樹脂又はポリエチレン樹脂の中から1種類を選択して単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
印刷性向上層に使用する無機フィラーとしては、表面層と同様の無機フィラーが挙げられる。無機フィラーは、上述した表面処理剤によって表面処理されていてもよい。なかでも、印刷適性向上の観点からは、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム又はこれらが表面処理された無機フィラーが好ましい。また、焼成クレイ又は珪藻土は、安価で延伸時の空孔形成性がよいため、好ましい。無機フィラーの平均粒径は、0.01~6μmが好ましく、なかでも0.05~4μmがより好ましく、0.07~2μmがさらに好ましい。
印刷性向上層が、上記バインダー樹脂とピグメントを含む樹脂層である場合、使用できるバインダー樹脂及びピグメントの種類は特に制限されない。バインダー樹脂としては、例えばエチレン-酢酸ビニル共重合体エマルジョン、エチレン-酢酸ビニル-塩化ビニル共重合体エマルジョン、酢酸ビニル-(メタ)アクリル酸エステル共重合体エマルジョン等の酢酸ビニル系樹脂;スチレン-アクリル酸系樹脂、SBR(スチレン・ブタジエン共重合体ラバー)、MBR(メタクリレート・ブタジエン共重合体ラバー)等のラテックス;エステル系樹脂エマルジョン、常温架橋型アクリル系樹脂水性エマルジョン、ウレタン樹脂水性エマルジョン等の樹脂エマルジョン;澱粉、メチルセルロース、CMC(カルボキシメチルセルロース)、PVA(ポリビニルアルコール)、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ピグメントとしては、例えば無機フィラー、有機フィラー等が挙げられる。無機フィラーと有機フィラーは併用してもよい。無機フィラーとしては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、白土、チサンホワイト、シリカ、珪酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化チタン、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、カオリン、クレイ、タルク等の微細粉末が挙げられる。有機フィラーとしては、アクリル樹脂粒子、スチレン樹脂粒子、尿素ホルマリン樹脂粒子、中空樹脂粒子等のプラスチックピグメントが挙げられる。
印刷性向上層における無機フィラー又は有機フィラーの含有量は、インキの速乾性を付与する点から、印刷性向上層中の熱可塑性樹脂又はバインダー樹脂の100質量部に対して、15質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましい。また、フィラーの脱落を抑える観点からは、同含有量は、印刷性向上層中の熱可塑性樹脂又はバインダー樹脂の100質量部に対して、450質量部以下が好ましく、400質量部以下がより好ましい。
印刷性向上層は、上述した熱可塑性樹脂、バインダー樹脂、無機フィラー又は有機フィラーの他に、本発明の効果を妨げない範囲で助剤を含有できる。助剤としては、特に限定されないが、例えば酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外性吸収剤、分散剤、架橋剤、帯電防止剤、滑剤、造核剤、可塑剤、色材、蛍光増白剤等が挙げられる。
印刷性向上層は、上述した多孔質延伸フィルム、表面層又は後述する溶剤アタック防止層と同様に、延伸フィルムであってもよく、無延伸フィルムであってもよい。
印刷性向上層の厚さは、インキ乾燥性の観点から、1μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましく、4μm以上がさらに好ましい。印刷性向上層の成形性の観点からは、印刷性向上層の厚さは、20μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましい。よって、印刷性向上層の厚さは、1~20μmが好ましく、2~20μmがより好ましく、4~15μmがさらに好ましい。
<溶剤アタック防止層>
溶剤アタック防止層は、印刷によって印刷性向上層上に付着したインキ中の溶剤が多孔質延伸フィルムに到達してフィルム全体が膨潤する溶剤アタックを抑える観点から、印刷性向上層と多孔質延伸フィルムとの間に設けることができる。
溶剤アタック防止層は、溶剤アタックを効果的に抑える観点から、ポリオレフィン樹脂を0~85質量%と、非晶性樹脂を15~100質量%と、を含む樹脂フィルムであることが好ましい。
溶剤アタック防止層に用いるポリオレフィン樹脂の種類は特に制限されず、例えば上記多孔質延伸フィルムに用いられるポリオレフィン樹脂が挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、プロピレンの単独重合体、高密度ポリエチレン樹脂又はこれらの混合物が好ましい。なかでも、融点(DSC曲線のピーク温度)が155~174℃であり、JIS K7210:2014に準拠するメルトフローレートが0.5~20g/10分であり、結晶化度が45~70%であるプロピレンの単独重合体を好適に使用することができる。また、融点(DSC曲線のピーク温度)が120~135℃であり、JIS K7210:2014に準拠するメルトフローレートが0.2~20g/10分であり、結晶化度が65~95%であり、密度が0.945g/cm以上である高密度ポリエチレン樹脂も好適に使用することができる。溶剤アタック防止層に用いるポリオレフィン樹脂は、1種類を選択して単独で使用してもよいし、2種以上を選択して組み合わせて使用してもよい。
溶剤アタック防止層に用いる非晶性樹脂としては、ガラス転移温度が140℃以下の非晶性樹脂が好ましく、70~140℃である非晶性樹脂がより好ましい。非晶性樹脂のガラス転移温度が70℃以上であれば、ロールへの張り付き等が減って成形性が向上しやすく、ガラス転移温度が140℃以下であれば、延伸時に形成される空孔の数が減って空孔率が低下しやすく、空孔を介した溶剤アタックを抑制しやすい。なお、溶剤アタック防止層を有する印刷用フィルムを製造する際には、延伸時の温度を非晶性樹脂のガラス転移温度より10℃以上高い温度にすることが好ましい。
非晶性樹脂としては、例えば環状オレフィン系樹脂、アタクチックポリスチレン、石油樹脂、ポリカーボネート、アクリル系樹脂等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。なかでも、溶剤の浸透を抑制する観点からは、環状オレフィン系樹脂を使用するのが好ましい。環状オレフィン系樹脂としては、特開2001-277449号公報に記載された、環状オレフィン系モノマーから誘導される開環重合体、当該開環重合体又は共重合体の水素化物、一般式(1)で表される構造を有する環状オレフィン系モノマーとエチレンの共重合体等が好ましい。
溶剤アタック防止層におけるポリオレフィン樹脂と非晶性樹脂の配合割合は、溶剤アタックを十分に抑制する観点からは、ポリオレフィン樹脂が0~85質量%であり、非晶性樹脂が15~100質量%であることが好ましい。より好ましい配合割合は、ポリオレフィン樹脂が20~80質量%であり、非晶性樹脂が20~80質量%である。
溶剤アタック防止層の空孔率は、空孔を通過して多孔質延伸フィルムに到達するインキ中の溶剤(特に鉱油等の高沸点石油系溶剤)を減らす観点から、5%以下であることが好ましく、3%以下がより好ましい。空孔率が5%以下の範囲であれば、溶剤アタック防止層は、無機フィラーを含有してもよい。
溶剤アタック防止層は、延伸フィルムであってもよく、無延伸フィルムであってもよい。
溶剤アタック防止層は、溶剤の浸透を抑える観点からは厚い方が好ましく、適度な柔軟性を付与する観点からは薄い方が好ましい。具体的には、溶剤アタック防止層の厚さは、1~100μmが好ましい。
(印刷用フィルムの製造方法)
印刷用フィルムは、上述のように多孔質延伸フィルムを形成した後、他の層を積層して製造することもできるし、多孔質延伸フィルムと各層のフィルム成形と積層を並行して行うことにより製造することもできる。多孔質延伸フィルムを、他の層を積層する前に延伸してもよいし、積層後に延伸してもよい。上述のように多孔質延伸フィルムは、2軸延伸層であるとより好ましい。
(印刷用フィルムの特性)
印刷用フィルムは、多孔質延伸フィルムと同様に、最表面に位置する印刷性向上層又は表面層上に印刷又は筆記が可能である。
<厚さ>
印刷用フィルムの厚さは、引裂き耐性等の機械的強度を付与する観点から、51μm以上が好ましく、75μm以上がより好ましく、100μm以上がさらに好ましい。印刷用フィルムをポスター用紙、カレンダー用紙等として取り扱う際の軽量性を付与する観点からは、印刷用フィルムの厚さは、500μm以下が好ましく、450μm以下がより好ましく、400μm以下がさらに好ましい。よって、印刷用フィルムの厚さは、51~500μmの範囲であることが好ましく、75~450μmの範囲であることがより好ましく、100~400μmの範囲であることがさらに好ましい。
<カール性>
印刷用フィルムは、ポスター、カレンダー等の用紙として用いられたときの取り扱い性を向上させる観点から、カール性の評価値が多孔質延伸フィルムと同様の評価値であることが好ましい。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら具体例に限定されない。すなわち、以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。
(実施例I)
<樹脂組成物A>
表1に記載の原料エチレンが植物由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:HDPE SHC7260、ブラスケム社製)35質量部及び重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)65質量部を混合して、樹脂組成物Aを調製した。
次いでこれを、シリンダー温度を230℃に設定した押出機で溶融混練し、ストランド状に押出し、冷却後にカットして、樹脂組成物Aのペレットを得た。
<樹脂組成物B~E、O、P及びX~Z>
表1に記載の原料エチレンが植物由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:HDPE SHC7260、ブラスケム社製)、原料エチレンが石油由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:ノバテックHD HJ580N、日本ポリエチレン社製)、及び重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)を、表2及び表3に示す配合比率となるように計量し混合して、樹脂組成物B~E、O、P及びX~Zをそれぞれ調製した。
次いでこれを、シリンダー温度を230℃に設定した押出機で溶融混練し、ストランド状に押出し、冷却後にカットして、各樹脂組成物B~E、O、P及びX~Zのペレットを得た。
<樹脂組成物F>
表1に記載の原料エチレンが植物由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:HDPE SHC7260、ブラスケム社製)10質量部、プロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)67質量部、重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)22.5質量部及び二酸化チタン粒子(商品名:タイペークCR-60、石原産業社製)0.5質量部を混合して、樹脂組成物Fを調製した。
次いでこれを、シリンダー温度を270℃に設定した押出機で溶融混練し、ストランド状に押出し、冷却後にカットして、樹脂組成物Fのペレットを得た。
<樹脂組成物G~N、Q~W、AA及びAB>
表1に記載の原料エチレンが植物由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:HDPE SHC7260、ブラスケム社製)、原料エチレンが石油由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:ノバテックHD HJ580N、日本ポリエチレン社製)、プロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)、石油由来のエチレン-環状オレフィン共重合体(商品名:アペル 6011T、三井化学社製)、重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)及び二酸化チタン粒子(商品名:タイペークCR-60、石原産業社製)を、表2及び表3に示す配合比率となるように計量し混合して、樹脂組成物G~N、Q~W、AA及びABをそれぞれ調製した。
次いでこれを、シリンダー温度を270℃に設定した押出機で溶融混練し、ストランド状に押出し、冷却後にカットして、樹脂組成物G~N、Q~W、AA及びABのペレットを得た。
表1は、各樹脂組成物の材料を示す。
Figure 0007141448000001
表2及び表3は、各樹脂組成物の配合を示す。
Figure 0007141448000002
Figure 0007141448000003
<実施例1>
上記樹脂組成物Aのペレットを、シリンダー温度を230℃に設定した押出機に供給し、押出機内で溶融混練した後、ダイよりシート状に押出した。押出したシートを冷却ロールにより冷却して、無延伸シートを得た。次いで、この無延伸シートを120℃にまで再度加熱した後、ロール間の速度差を利用してシート流れ方向(MD方向)に4.8倍延伸し、140℃でアニーリング処理を行って、縦延伸樹脂フィルムを得た。
得られた縦延伸樹脂フィルムの耳部をスリットして、1軸延伸された、厚さ110μm、密度1.53g/cm、空孔率8%の単層構造である、実施例1の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例12、比較例6及び8>
上記の実施例1において、用いる樹脂組成物を樹脂組成物O、X及びYのペレットに変更した以外は、実施例1と同様の手順により実施例12、比較例6及び8の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例2>
上記樹脂組成物Bのペレットを、シリンダー温度を230℃に設定した押出機に供給し、押出機内で溶融混練した後、ダイよりシート状に押出した。押出したシートを冷却ロールにより冷却して、無延伸シートを得た。次いで、この無延伸シートを120℃にまで再度加熱した後、ロール間の速度差を利用してシート流れ方向(MD方向)に4.8倍延伸して、縦延伸樹脂フィルムを得た。
得られた縦延伸樹脂フィルムを60℃にまで冷却した後、120℃まで再加熱し、テンターを用いてシート幅方向(TD方向)に9倍延伸した。次いで、140℃でアニーリング処理し、再び60℃にまで冷却した。その後、耳部をスリットして、2軸延伸された、厚さ110μm、密度1.08g/cm、空孔率4%の単層構造である、実施例2の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例3、4及び比較例1>
上記実施例2において、用いる樹脂組成物を、それぞれ樹脂組成物D、E及びCのペレットに変更した以外は、実施例2と同様の手順により、実施例3、4及び比較例1の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例5>
上記製造例で得た樹脂組成物Fのペレットを、シリンダー温度を270℃に設定した押出機に供給し、押出機内で溶融混練した後、ダイよりシート状に押出した。押出したシートを冷却ロールにより冷却して、無延伸シートを得た。次いで、この無延伸シートを150℃にまで再度加熱した後、ロール間の速度差を利用してシート流れ方向(MD方向)に4.8倍延伸して、縦延伸樹脂フィルムを得た。
得られた縦延伸樹脂フィルムを60℃にまで冷却した後、150℃まで再加熱し、テンターを用いてシート幅方向(TD方向)に9倍延伸した。次いで、165℃でアニーリング処理し、再び60℃にまで冷却した。その後、耳部をスリットして、2軸延伸された、厚さ110μm、密度0.75g/cm、空孔率30%の単層構造である、実施例5の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例6、8~11、比較例4、5及び7>
上記の実施例5において、用いる樹脂組成物を、それぞれ樹脂組成物G、J、K、M、N、L、R及びIのペレットに変更した以外は、実施例5と同様の手順により、実施例6、8~11、比較例4、5及び7の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例7>
上記樹脂組成物Hのペレットを、シリンダー温度を270℃に設定した押出機に供給し、押出機内で溶融混練してダイよりシート状に押出した。押し出したシートを冷却ロールにより冷却して、無延伸シートを得た。次いで、この無延伸シートを150℃にまで再度加熱した後、ロール間の速度差を利用してシート流れ方向(MD方向)に4.8倍延伸して、縦延伸樹脂フィルムを得た。
これとは別に、上記樹脂組成物Sのペレットを、シリンダー温度を270℃に設定した2台の押出機に供給した。それぞれの押出機内で樹脂組成物Sを溶融混練して、個別にダイよりシート状に押出し、上記の工程で得た縦延伸樹脂フィルムの両面に押出しラミネートした。これにより、樹脂組成物S/樹脂組成物H/樹脂組成物Sの積層構造を有する3層積層シートを得た。
得られた3層積層シートを60℃にまで冷却した後、150℃まで再加熱し、テンターを用いてシート幅方向(TD方向)に9倍延伸した。次いで、165℃でアニーリング処理し、再び60℃にまで冷却した。その後、耳部をスリットして、実施例7の多孔質延伸フィルムを得た。
実施例7の多孔質延伸フィルムは、3層構造(1軸延伸/2軸延伸/1軸延伸)を有し、全厚が110μm、各層厚さが18μm/74μm/18μm、全体密度が0.74g/cm、全体空孔率が37%であった。
<実施例14>
上記実施例7において、樹脂組成物Hを樹脂組成物Qのペレットに、樹脂組成物Sを樹脂組成物Nのペレットに、それぞれ変更した以外は、実施例7と同様の手順により実施例14の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例15>
上記実施例7において、樹脂組成物Hを樹脂組成物Fのペレットに変更した以外は、実施例7と同様の手順により、実施例15の多孔質延伸フィルムを得た。
<比較例3>
上記実施例7において、樹脂組成物Hを樹脂組成物Iのペレットに、樹脂組成物Sを樹脂組成物Tのペレットに、それぞれ変更した以外は、実施例7と同様の手順により、比較例3の多孔質延伸フィルムを得た。
<比較例10>
上記実施例7において、樹脂組成物Hを樹脂組成物AAのペレットに、樹脂組成物Sを樹脂組成物ABのペレットに、それぞれ変更した以外は、実施例7と同様の手順により、比較例10の多孔質延伸フィルムを得た。
<実施例13>
上記樹脂組成物P及びUのペレットを、シリンダー温度を270℃に設定した3台の押出機に供給し、それぞれ押出機内で溶融混練して1台の共押出ダイに供給してダイ内部で積層した。積層した各樹脂組成物P及びUをダイよりシート状に押出し、このシートを冷却ロールにより冷却して、樹脂組成物U/樹脂組成物P/樹脂組成物Uの3層構造を有する無延伸シートを得た。この無延伸シートを150℃にまで再度加熱した後、ロール間の速度差を利用してシート流れ方向(MD方向)に4.8倍延伸して、縦延伸樹脂フィルムを得た。
得られた縦延伸樹脂フィルムを60℃にまで冷却した後、150℃まで再加熱し、テンターを用いてシート幅方向(TD方向)に9倍延伸した。次いで、165℃でアニーリング処理し、再び60℃にまで冷却した。その後、耳部をスリットして、実施例13の多孔質延伸フィルムを得た。
実施例13の多孔質延伸フィルムは、3層構造(2軸延伸/2軸延伸/2軸延伸)を有し、全厚が110μm、各層厚さが9μm/92μm/9μm、全体密度が0.94g/cm、全体空孔率が6%であった。
<比較例9>
上記実施例13において、樹脂組成物Pを樹脂組成物Zのペレットに変更した以外は、実施例13と同様の手順により、比較例9の多孔質延伸フィルムを得た。
<比較例2>
上記製造例で得た樹脂組成物Gのペレットを、シリンダー温度を230℃に設定した押出機に供給し、押出機内で溶融混練してダイよりシート状に押出した。押出したシートを冷却ロールにより冷却して、無延伸シート(キャストシート)を得た。
得られた無延伸シートの耳部をスリットして、厚さ110μm、密度1.07g/cm、空孔率0%の単層構造である、比較例2の多孔質延伸フィルムを得た。
(測定方法)
上記実施例及び比較例の各多孔質延伸フィルムの物性は、次の測定方法により測定した。
<全体厚さ>
多孔質延伸フィルムの全体厚さ(μm)は、JIS K7130:1999年「プラスチック-フィルム及びシート-厚さ測定方法」に基づき、定圧厚さ測定器(機器名:PG-01J、テクロック社製)を用いて測定した。
<各層厚さ>
多孔質延伸フィルムが多層構造である場合、各層の厚さ(μm)は、次のようにして測定した。
多孔質延伸フィルムを液体窒素にて-60℃以下の温度に冷却し、ガラス板上に置いた試料に対してカミソリ刃(商品名:プロラインブレード、シック・ジャパン社製)を直角に当てて切断し、断面測定用の試料を作製した。得られた試料の断面を走査型電子顕微鏡(機器名:JSM-6490、日本電子社製)により観察し、組成外観から各層の境界線を判別して、多孔質延伸フィルム中の各層の厚さ比率を求めた。上記測定した全体厚さに各層の厚さ比率を乗算して、各層の厚さを求めた。
<密度>
多孔質延伸フィルム全体の密度(g/cm)は、上記で求めた多孔質延伸フィルム全体の厚さ(μm)と、後述する多孔質延伸フィルム全体の坪量(g/m)から、下記式(1)により算出した。
密度(g/cm)=坪量(g/m)/厚さ(μm) ・・・(1)
<坪量>
上記多孔質延伸フィルム全体の坪量(g/m)は、JIS P8124記載の方法に従い、100mm×100mmサイズに打ち抜いた多孔質延伸フィルムを電子天秤で秤量し、これを1m当たりの質量に換算して求めた。
<空孔率>
多孔質延伸フィルム全体の空孔率(%)は、電子顕微鏡で観察される多孔質延伸フィルムの断面中に空孔が占める面積の比率より求めることができる。
具体的には、測定対象の多孔質延伸フィルムの任意の一部を切り取り、エポキシ樹脂で包埋して固化させた後、ミクロトームを用いて測定対象の多孔質延伸フィルムの面方向に対して垂直に切断し、その切断面が観察面となるように観察試料台に貼り付けた。観察面には金又は金-パラジウム等を蒸着し、走査型電子顕微鏡にて観察しやすい任意の倍率(例えば、500倍~3000倍の拡大倍率)で多孔質延伸フィルムの切断面を観察し、観察した領域を画像データとして取り込んだ。得られた画像データは画像解析装置にて画像処理を行い、多孔質延伸フィルムの一定領域における空孔部分の面積率(%)を求めて、任意の10箇所以上において求めた面積率(%)の平均値を、空孔率(%)とした。
(評価)
実施例及び比較例の各多孔質延伸フィルムについて、下記評価を行った。
<カール高さ>
多孔質延伸フィルムを断裁して、多孔質延伸フィルム成形時の流れ方向(MD)のサイズが636mm、幅方向(TD)のサイズが469mmのシート1を作成した。また、多孔質延伸フィルムを断裁し、多孔質延伸フィルム成形時の幅方向(TD)のサイズが636mm、流れ方向(MD)のサイズが469mmのシート2を作成した。シート1及びシート2をそれぞれ長手方向に巻き取って内径が55mmφの紙管内に収納して、外径が55mmφの円筒状とし、温度23℃、相対湿度50%の環境下で24時間放置した。
次いで、紙管から多孔質延伸フィルムを取り出して、円筒状のシート1及びシート2を径方向内側の面を上面として展開して、水平な平面上に静置した。温度23℃、相対湿度50%の環境下で1時間経過した後、各シート1及びシート2の4隅の高さhを測定し、その平均値を算出して、カール高さ(mm)とした。図4に示すように、高さhは、平面から評価対象のシート51の隅までの距離(mm)である。
<カール抑制効果>
上記シート1とシート2のそれぞれについてカール高さ(mm)を求めた後、各実施例の多孔質延伸フィルムと、対比する比較例の多孔質延伸フィルムのカール高さ(mm)の比を、比較例の多孔質延伸フィルムのカール高さを100として求めた。求めたカール高さの比を、カール抑制効果を表す評価値とした。
<樹脂組成物の二酸化炭素(CO)排出係数>
各樹脂組成物のCO排出係数を、原料調達段階でのCO排出係数として、各樹脂組成物を構成する各原料のCO排出係数(表1に示すCO排出係数)を用いて、各原料の配合比率から求めた。表1のCO排出係数は、CFP基本データベース(国内)及びメーカー提示データの値である。
<CO排出抑制効果(質量基準)>
各実施例の多孔質延伸フィルムを構成する各樹脂組成物におけるCO排出係数と、対比する比較例の多孔質延伸フィルムを構成する各樹脂組成物におけるCO排出係数の差分を、CO排出抑制効果(単位:kg-CO/kg)を表す評価値として求めた。
多孔質延伸フィルムが多層構造である場合は、各層の樹脂組成物におけるCO排出係数と、全体に占める各層の質量(坪量)比率とを乗じた値を合算して、それぞれの実施例の多孔質延伸フィルムにおけるCO排出係数を求めた後に、同様にして求めた対比する比較例の多孔質延伸フィルムにおけるCO排出係数との差分を、評価値として求めた。
<CO排出抑制効果(体積基準)>
各実施例の多孔質延伸フィルムを構成する各樹脂組成物におけるCO排出係数と、同多孔質延伸フィルムの密度(1000kg/m)を乗じて、それぞれの実施例の多孔質延伸フィルムにおけるCO排出係数(体積基準)を求めた。次いで、同様にして求めた対比する比較例の多孔質延伸フィルムにおけるCO排出係数(体積基準)との差分を、CO排出抑制効果(体積基準、単位:kg-CO/m)を表す評価値として求めた。
多孔質延伸フィルムが多層構造である場合は、各層の樹脂組成物におけるCO排出係数と各層の密度を乗じた値と、全体に占める各層の体積(厚み)比率と合算して、それぞれの実施例の多孔質延伸フィルムにおけるCO排出係数(体積基準)を求めた後に、同様にして求めた対比する比較例の多孔質延伸フィルムにおけるCO排出係数(体積基準)との差分を、評価値として求めた。
下記表4A及び表4Bは、評価結果を示す。
Figure 0007141448000004
Figure 0007141448000005
表4A及び表4Bに示すように、実施例の多孔質延伸フィルムはいずれも、比較例に比べてカールが小さく、カール抑制効果が高いことが分かる。また、CO排出抑制効果が負の値であることから、実施例の方が比較例よりもCO排出量が少ないことが分かる。
(実施例II)
<実施例101>
(i)表1に記載のプロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)67質量部、原料エチレンが石油由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:ノバテックHD HJ580N、日本ポリエチレン社製)5.5質量部、原料エチレンが植物由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:HDPE SHC7260、ブラスケム社製)4.5質量部、重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)22.5質量部及び二酸化チタン粒子(商品名:タイペークCR-60、石原産業社製)0.5質量部を混合して、樹脂組成物Hを調製した。
(ii)次いで、樹脂組成物Hを270℃に設定した押出機で溶融混練し、ダイよりシート状に押出し、このシートを冷却ロールにより冷却して、無延伸シートを得た。次いで、この無延伸シートを150℃にまで再度加熱した後、ロール間の速度差を利用してシート流れ方向(MD)に4.8倍の延伸を行って縦延伸樹脂フィルムを得た。
(iii)これとは別に、表1に記載のプロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)51.5質量部、原料エチレンが植物由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:HDPE SHC7260、ブラスケム社製)3.5質量部、重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)44.5質量部及び二酸化チタン粒子(商品名:タイペークCR-60、石原産業社製)0.5質量部を混合して、樹脂組成物Sを調製した。
また、表1に記載のポリプロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)51質量部及びエチレン-環状オレフィン共重合体(商品名:アペル 6011T、三井化学社製)49質量部を混合して樹脂組成物Vを調整した。さらに、表1に記載のプロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)50質量部、重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)49.5質量部及び二酸化チタン粒子(商品名:タイペークCR-60、石原産業社製)0.5質量部を混合して、樹脂組成物Wを調製した。
(iv)各樹脂組成物S、V及びWを、270℃に設定した別個の押出機でそれぞれ溶融混練し、ダイ内部でS/V/Wの順となるように積層した。次いで、1台のダイより共押出して、上記(ii)の工程で得た縦延伸樹脂フィルムの片面に、樹脂組成物Sの層が接するように押出しラミネートして、樹脂組成物H/樹脂組成物S/樹脂組成物V/樹脂組成物Wの積層構造を有する4層積層シートを得た。
(v)これとは別に、工程(iii)と同様にして、樹脂組成物S、V及びWを調製した。
(vi)(v)で調製した各樹脂組成物S、V及びWを、270℃に設定した別個の押出機でそれぞれ溶融混練し、ダイ内部でS/V/Wの順となるように積層した。次いで、1台のダイより共押出して、上記(iv)の工程で得た4層積層シートの縦延伸樹脂フィルム側(樹脂組成物H側)の面上に、樹脂組成物Sの層が接するように押出しラミネートして、樹脂組成物W/樹脂組成物V/樹脂組成物S/樹脂組成物H/樹脂組成物S/樹脂組成物V/樹脂組成物Wの積層構造を有する7層積層シートを得た。実施例101において多孔質延伸フィルムは樹脂組成物Hからなる層である。樹脂組成物Sからなる層は表面層であり、樹脂組成物Vからなる層は溶剤アタック防止層であり、樹脂組成物Wからなる層は印刷性向上層である。
(vii)得られた7層積層シートを60℃にまで冷却した後、150℃まで再加熱し、テンターを用いてシート幅方向(TD)に9倍延伸し、165℃でアニーリング処理した。その後、再び60℃にまで冷却した後、耳部をスリットして、実施例101の印刷用フィルムを得た。実施例101の多孔質延伸フィルムは、7層構造(1軸延伸/1軸延伸/1軸延伸/2軸延伸/1軸延伸/1軸延伸/1軸延伸)を有し、全厚が110μm、W/V/S/H/S/V/Wの各層厚さが8μm/4μm/17μm/52μm/17μm/4μm/8μmであった。
<比較例201>
表1に記載のプロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)67質量部、原料エチレンが石油由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:ノバテックHD HJ580N、日本ポリエチレン社製)10質量部、重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)22.5質量部及び二酸化チタン粒子(商品名:タイペークCR-60、石原産業社製)0.5質量部を混合して、樹脂組成物Iを調製した。また、表1に記載のプロピレン単独重合体(商品名:ノバテックPP MA3、日本ポリプロ社製)51.5質量部、原料エチレンが石油由来の高密度ポリエチレン樹脂(商品名:ノバテックHD HJ580N、日本ポリエチレン社製)3.5質量部、重質炭酸カルシウム粒子(商品名:ソフトン1800、備北粉化工業社製)44.5質量部及び二酸化チタン粒子(商品名:タイペークCR-60、石原産業社製)0.5質量部を混合して、樹脂組成物Tを調製した。
実施例101の印刷用フィルムにおいて、工程(i)で調製し、工程(ii)で使用した樹脂組成物Hを樹脂組成物Iに変更し、さらに工程(iii)及び(v)でそれぞれ調製し、工程(iv)及び(vi)で使用した樹脂組成物Sを樹脂組成物Tに変更したこと以外は、実施例101と同様にして、比較例201の印刷用フィルムを得た。比較例201において多孔質延伸フィルムは樹脂組成物Iからなる層であり、表面層は樹脂組成物Tからなる層である。
上記実施例101及び比較例201の印刷用フィルムの物性は、実施例Iと同様にして測定した。
Figure 0007141448000006
(カール性の評価)
上記実施例101及び比較例201の印刷用フィルムについて、次のようにしてカール性の評価を行った。
印刷用フィルムを断裁し、印刷用フィルム成形時の流れ方向(MD)のサイズが636mm、幅方向(TD)のサイズが469mmのシート1を作成した。また、印刷用フィルムを断裁し、印刷用フィルム成形時の幅方向(TD)のサイズが636mm、流れ方向(MD)のサイズが469mmのシート2を作成した。シート1及び2をそれぞれ長手方向に巻き取って内径が55mmφの紙管内に収納して、外径が55mmφの円筒状とし、温度23℃、相対湿度50%の環境下で24時間放置した。
次いで、紙管から印刷用フィルムを取り出して、円筒状のシート1及び2を径方向内側の面を上面として展開して水平な平面上に静置した。温度23℃、相対湿度50%の環境下で1時間経過した後、各シート1及び2の4隅の高さhを測定し、その平均値を算出した。図4に示すように、高さhは、平面から評価対象のシート51の隅までの距離である。流れ方向(MD)に巻き取ったシート1の高さhと、幅方向(TD)に巻き取ったシート2の高さhのうち、カールが大きい方、すなわち高さhの数値が大きい方を、各印刷用フィルムのカール性を表す評価値とした。
下記表6は、評価結果を示す。
Figure 0007141448000007
表6に示すように、実施例によれば、長さ方向がMDであるシート1と長さ方向がTDのシート2のいずれにおいても、高さhが低く、カールが小さい印刷用フィルムが得られることが分かる。また、CO排出抑制効果が負の値であることから、実施例の方が比較例よりもCO排出量が少ないことが分かる。
本出願は、2018年4月26日に出願された日本特許出願である特願2018-084916号及び2019年2月14日に出願された日本特許出願である特願2019-024660号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願のすべての記載内容を援用する。
1、10 多孔質延伸フィルム
20a、20b 印刷用フィルム
2 表面層
3 印刷性向上層
4 溶剤アタック防止層

Claims (9)

  1. 少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を、少なくとも1軸方向に延伸することにより、延伸前よりも空孔率を増加させた多孔質延伸フィルムであって、
    前記ポリエチレン樹脂が、メルトフローレートが9~20g/10分のポリエチレン樹脂と、メルトフローレートが2~8g/10分のポリエチレン樹脂と、を含み
    前記ポリエチレン樹脂が、植物由来のポリエチレン樹脂を含み、かつ
    前記多孔質延伸フィルムの厚みが70~400μmである、
    ことを特徴とする多孔質延伸フィルム。
  2. 前記ポリエチレン樹脂が、前記植物由来のポリエチレン樹脂と石油由来のポリエチレン樹脂の混合物であり、
    前記混合物中の前記植物由来のポリエチレン樹脂と前記石油由来のポリエチレン樹脂の質量比が、5:95~99:1である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の多孔質延伸フィルム。
  3. 前記多孔質延伸フィルム中の前記無機フィラーの含有量が、3~70質量%である、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の多孔質延伸フィルム。
  4. 前記樹脂組成物が、さらにポリプロピレン樹脂を含む、
    ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の多孔質延伸フィルム。
  5. 前記多孔質延伸フィルムにおける前記ポリエチレン樹脂と前記ポリプロピレン樹脂の質量比が、5:95~99:1である、
    ことを特徴とする請求項4に記載の多孔質延伸フィルム。
  6. 前記多孔質延伸フィルムの空孔率が、3~55%である、
    ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の多孔質延伸フィルム。
  7. 多層構造を有し、前記多層のうちの少なくとも1層が、前記少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を少なくとも1軸方向に延伸してなる多孔質延伸フィルムである、
    ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の多孔質延伸フィルム。
  8. 前記少なくともポリエチレン樹脂と無機フィラーを含む樹脂組成物を少なくとも1軸方向に延伸してなる多孔質延伸フィルムが、2軸方向に延伸されたフィルムである、
    ことを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の多孔質延伸フィルム。
  9. 請求項1~のいずれか一項に記載の多孔質延伸フィルムと、
    前記多孔質延伸フィルムの少なくとも一方の面上に設けられた印刷性向上層と、を有する、
    ことを特徴とする印刷用フィルム。
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