(57)【要約】    【課題】  新たな設備を導入する必要がなく、既存の設備をそのまま用いて得ることができ、しかも層間不安定現象が生じ難く、外観性状や透明性に優れた共押出し多層フィルムを提供する。    【解決手段】  フィードブロック方式の共押出し法により製造された共押出し多層フィルムであって、第１層２、第２層３及び第３層４がこの順序で積層されており、第２層３の樹脂の溶融温度における伸長粘度が、伸長歪み速度１．０ｓ-1以下の領域において５０ｋＰａ・ｓ以下とされている、共押出し多層フィルム１。【選択図】      図１
2005280216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードブロック方式の共押出し法により製造された共押出し多層フィルムであって、第１層と、第２層と、第３層とがこの順序で積層された構造を有し、第２層の樹脂の溶融温度域における伸長粘度が、伸長歪み速度１．０ｓ-1以下の領域において５０ｋＰａ・ｓ以下であることを特徴とする共押出し多層フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の樹脂層が積層されてなる多層フィルムに関し、より詳細には、層間不安定現象が低減されており、良好な外観性状を有する共押出し多層フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共押出しによる多層フィルムの製造方法が種々提案されている。共押出し成形とは、複数の樹脂をフィードブロックあるいはマルチマニホールドダイを用い、同時に押出し、多層一体構造の成形品を得る方法である。共押出し成形では、複数の樹脂材料の特性を組み合わせて所望の機能を発現させたり、回収材料や低コストの材料を中間層として用いることにより生産性を高めたりすることができる。
【０００３】
しかしながら、実際の共押出し成形プロセスでは、各層の樹脂構成によっては、層間不安定現象と称されている所望でない現象が生じがちであった。層間不安定現象が生じると、製品において界面に木目調または波形などの面あれが発生し、製品の透明性あるいは外観性状が悪化することとなる。
【０００４】
上記層間不安定現象の発生原因については様々な報告がされている。例えば、下記の非特許文献１には、層間不安定現象が生じる原因として、樹脂の合流部における界面の剪断応力、粘度差、第一法線応力差などが挙げられている。しかしながら、層間不安定現象の主たる要因は未だ十分には解明されていない。
【０００５】
他方、下記の特許文献１には、フィードブロック内に剪断応力緩和用スリット板を配置し、それによって層間不安定現象の軽減が図られる方法が開示されている。また、下記の特許文献２や特許文献３には、各層の樹脂がダイ内で個々に独立した流路を流れ、金型の出口直前で合流されている。
【非特許文献１】Peter Cloeren「共押出フラットダイにおける最近の開発」プラスチックス  VOL４３、NO１１  P１３４〜P１３８
【特許文献１】特開平７−３２４４３号公報
【特許文献２】特開昭６４−４８９７号公報
【特許文献３】特公平６−６３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、上記スリット板が配置されているが、なお層間不安定現象を確実に防止することはできなかった。
【０００７】
また、特許文献２や特許文献３に記載の方法では、複雑な構造のダイや金型が必要であり、新たに設備を導入したり、既存の設備を改造しなければならず、従来の設備をそのまま用いて製造することはできなかった。加えて、各層の厚み、粘度差及び流動特性によって、設備をその都度変更しなければならなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、複雑な金型やダイを用意することなく製造することができ、かつ層間不安定現象による透明性や外観性状の劣化が生じ難い高品質の共押出し多層フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、設備側の工夫により上記課題を解決するのではなく、材料、特に樹脂の流
動特性を検討し、上記課題を達成したことに特徴を有する。
【００１０】
すなわち、本発明は、フィードブロック方式の共押出し法により製造された共押出し多層フィルムであって、第１層と、第２層と、第３層とがこの順序で積層された構造を有し、第２層の樹脂の溶融温度域における伸長粘度が、伸長歪み速度１．０ｓ-1以下の領域において５０ｋＰａ・ｓ以下であることを特徴とする共押出し多層フィルムである。
【００１１】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００１２】
本願発明者らは、上記課題を達成すべく、３層構造のフィルムを共押出しにより得るに際し、両側の表層の樹脂を同一の樹脂とし、中間層の樹脂を種々変更し、３層共押出し成形を種々行い、３層を構成する樹脂の剪断粘度μ、第一法線応力差Ｎ、伸長粘度η、及び表層樹脂と中間層樹脂の粘度差等と、層間不安定現象との関係を調べた。また、設備による影響も考慮し、様々な装置を用い同種の実験を行った。
【００１３】
その結果、従来報告されている材料の剪断応力、第一法線応力差及び樹脂の粘度差などのパラメータは、上記層間不安定現象の主たる要因ではなく、層間不安定現象には、中間層の伸長粘度特性が最も大きく影響を及ぼすことを見出した。すなわち、中間層の樹脂の伸長粘度が、伸長歪み速度が１．０ｓ-1以下の領域で５０ｋＰａ・ｓ以下であれば、層間不安定現象を効果的に抑制して共押出し成形を行うことができ、表層を薄くし得ることがわかった。また、好ましくは、伸長歪み速度領域の範囲を０．１〜０．５ｓ-1とすれば、層間不安定現象をより一層効果的に抑制し得ることを見出した。
【００１４】
伸長歪み速度が１．０ｓ-1以下では、中間層の伸長粘度が５０ｋＰａ・ｓを超えると、中間層と表層とを同一樹脂で構成した場合であっても、表層を薄くすると、層間不安定現象が生じ、外観不良が生じた。これは、フィードブロック内の樹脂合流部や金型内部の流路縮小部及び流路拡大部において、多かれ少なかれ樹脂が加速もしくは減速により伸長変形流動を起こすことによると考えられる。多層共押出しでは、各樹脂が合流した後には、特に中間層の樹脂の上面及び下面が壁面ではなくなるため、上記流路部において伸長変形が支配的になると考えられ、伸長粘度が高ければ伸長・収縮応力も大きくなり、界面において長期に渡る振動が生じ、層間不安定現象が界面において生じていると考えられる。
【００１５】
また、数値流動計算の結果、上記伸長歪み速度は０．１〜１．０ｓ-1程度と予測されている。そのため、上記伸長歪み速度域において、伸長粘度が低い材料を中間層に用いることにより、中間層の界面における層間不安定現象を効果的に抑制することができたと考えられる。
【００１６】
また、本発明者は、上記のような知見を基に、第１〜第３層が積層されたフィードブロック方式の共押出し法により製造された共押出し多層フィルムでは、中間層の溶融温度域における伸長粘度を、伸長歪み速度１．０ｓ-1以下の領域において５０ｋＰａ・ｓ以下とすれば、層間不安定現象を効果的に抑制し、それによって外観性に優れた共押出し多層フィルムを提供することができることを見出した。
【００１７】
なお、本発明は、共押出しにより得られる多層フィルムにおいて、上記のように中間層である第２層の伸長粘度を上記特定の範囲としたことに特徴を有するものであり、第１層〜第３層を構成する樹脂材料については特に限定されるものではないが、例えば、第１層及び第３層、すなわち表層として用いられる樹脂としては、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、マレイミド、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルホン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（メタ）アクリレート、セルロースエ
ステル、ポリノルボルネン等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００１８】
第１層と第３層とは、同一樹脂で構成されていてもよく、異なる樹脂で構成されていてもよい。好ましくは、第１層と第３層とを同一樹脂とすることにより、第２層と第１層との界面及び第２層と第３層との界面の双方における層間不安定現象を効果的に抑制することができる。また、第１層と第３層とを同じ樹脂で構成することにより、コストを低めることも可能となる。
【００１９】
第２層を構成する樹脂としては、特に限定されないが、上記特定の伸長粘度を発現する種々の樹脂を用いることができる。このような樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、マレイミド、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルホン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（メタ）アクリレート、セルロースエステル、ポリノルボルネン等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。
【００２０】
本発明に係る共押出し多層フィルムでは、第２層が上記特定の伸長粘度を有すればよく、第１層及び第３層と、中間層である第２層との厚みの比については特に限定されないが、第１層及び第３層の厚みを５〜５００μとした場合、中間層である第２層は５〜１０００μ程度の範囲の厚みとされる。
【００２１】
また、本発明に係る共押出し多層フィルムを得るに際しての装置としては、従来より共押出し成形に用いられている装置をそのまま用いることができ、設備の導入や装置の特別な改造は必要ではない。従って、生産性を低下させることなく、外観性状に優れた共押出し多層フィルムを得ることができる。また、共押出しに際しての条件についても特に限定されず、第１層〜第３層を構成する樹脂を溶融温度以上に加熱し、フィードブロック方式の共押出しにより押出し、冷却すればよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る共押出し多層フィルムでは、第１層と、第２層と、第３層とがこの順序で積層された構造において、第２層の樹脂溶融温度域における伸長粘度が、伸長歪み速度１．０ｓ-1以下の領域において５０ｋＰａ・ｓ以下とされているため、第１層と第２層との界面及び第２層と第３層との界面における伸長・収縮応力が小さくなり、層間不安定現象が確実に抑制される。よって、透明性や外観性状に優れた共押出し多層フィルムを提供することが可能となる。しかも、上記のように、第２層を構成する樹脂を選択するだけで外観性状に優れた共押出し多層フィルムを得ることができ、新たな設備の導入や設備の改造も必要でないため、品質に優れた共押出し多層フィルムを安価に提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施例を説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２４】
本実施例では、第１層〜第３層をこの順序で積層した共押出し多層フィルムを作製した。図１は、この共押出し多層フィルムを示す略図的断面図である。共押出し多層フィルム１では、第１層２、第２層３及び第３層４がこの順序で積層されており、第２層３が中間層である。また、以下の実施例では、第１層２と第３層４、すなわち表層は同一樹脂により構成した。
【００２５】
（使用した樹脂）
表層樹脂；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）（ポリプラスチックス社製、商品名
：ジュラネックス７００ＦＰ）、１２０℃×４時間の条件で乾燥したもの。
【００２６】
第２層構成樹脂；低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）（東ソー社製、商品名：ペトロセン１７３Ｒ）
低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）（東ソー社製、商品名：ペトロセン２０７Ｒ）
直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）（東ソー社製、商品名：ニポロンＬ−Ｆ１３）
直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）（東ソー社製、商品名：ニポロンＬ−Ｍ６１）
エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂（ＥＥＡ）（三井デュポンポリケミカル社製、品番：ＥＶＡＦＬＥＸ  Ａ−７１０）
エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂（ＥＥＡ）（三井デュポンポリケミカル社製、品番：ＥＶＡＦＬＥＸ  Ａ−７１２）
ポリプロピレン（ＰＰ）（サンアロマー社製、品番：ＰＬ４０２Ｃ）
ポリプロピレン（ＰＰ）（サンアロマー社製、品番：ＰＦ８１４）
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）（ポリプラスチックス社製、商品名：ジュラネックス７００ＦＰ）、１２０℃×４時間の条件で乾燥したもの。
【００２７】
（製造条件１）
図２（ａ）〜（ｃ）に示すフィードブロック方式の２種３層押出機を用いた。図２（ａ）〜（ｃ）において、中間層押出機１１として、出口径が３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ比が３８の単軸押出機を用い、押出し温度は２００〜２５０℃とした。また、表層を構成する樹脂を押し出すための押出機１２，１３としては、出口径が２５ｍｍ、Ｌ／Ｄ比が２５の単軸押出機を用い、押出温度を２３０〜２６０℃とした。固定ベインのフィードブロック１４を用い、Ｔダイについては、幅２５０ｍｍのコートハンガーマニホールドタイプのＴダイ１５を用いた。また、押出されたフィルムはエアーナイフ１７が配置された冷却ロール１６の温度を８０℃として冷却した。
【００２８】
上記装置を用い、幅１４０ｍｍ、全厚み１００μｍの３層構造の共押出し多層フィルムを得た。
【００２９】
（製造条件２）
図２（ａ）〜（ｃ）に示したフィードブロック方式２種３層押出機を用いた。製造条件２では、中間層の樹脂を押し出す押出機１１として、出口径が３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２８の単軸押出機を用い、押出し温度を２００〜２５０℃とした。表層樹脂を押し出す押出機１２，１３としては、出口径は３０ｍｍ、Ｌ／Ｄは２８の単軸押出機を用い、押出し温度を２３０〜２６０℃とした。可変式ベインのフィードブロック１４を用い、幅３８０ｍｍのストレートマニホールドタイプのＴダイ１５から押出し、エアーナイフ１７が配置された冷却ロール１６の温度を８０℃として冷却し、幅３００ｍｍ及び全厚みが５０μｍの３層構造の共押出し多層フィルムを得た。
【００３０】
（製造条件３）
図２（ａ）〜（ｃ）に示したフィードブロック方式の２種３層押出機を用いた。ここでは、中間層を押し出すための押出機１１として、出口径が６５ｍｍ、Ｌ／Ｄが３２の単軸押出機を用い、押出し温度は２００〜２５０℃とした。表層樹脂を押し出すための押出機１２，１３として、出口径は５０ｍｍ、Ｌ／Ｄが２６の単軸押出機を用い、出口温度は２３０〜２６０℃とした。可変式ベインのフィードブロック１４を用い、幅１２００ｍｍのストレートマニホールドタイプのＴダイ１５から上記樹脂を押出し、エアーナイフ１７が配置された冷却ロール１６の温度を８０℃として冷却し、幅９００ｍｍ及び全厚み１５０μｍの３層構造の共押出し多層フィルムを製造した。
【００３１】
上記製造条件１〜３に従って、表層樹脂を前述した種々の樹脂で構成し、かつ中間層を変化させ、種々の多層フィルムを作製し、得られた多層フィルムにおける界面の状態を評価した。界面状態の評価については、波状のあれや木目調のあれなどの外観不良が生じているかどうかを目視により判断した。
【００３２】
また、第一法線応力Ｎをレオメトリックサンエンティフィックエフィー社製、メカニカルスペクトロメータ（ＲＭＳ８００）により測定した。さらに、剪断粘度μ及び伸長粘度ηを、英国のボーリン社製、ツイン・キャピラリーレオメーターにより測定した。結果を図３〜図５及び下記の表１〜表３に示す。
【００３３】
図３〜図５は、それぞれの成形温度における中間層を構成する樹脂の剪断速度、剪断粘度線図、剪断速度−第一法線応力線図及び伸長歪み速度−伸長粘度線図を示す。図３〜図５において、中空の記号でプロットされている樹脂が、不安定流動が常に発生せず、外観が良好であった多層フィルムを得られたことを表し、中実の記号でプロットされている樹脂は、いずれかの条件や設備で不安定流動が生じた樹脂を示す。実線は、表層樹脂の粘度データを示す。
【００３４】
図３及び図４から、従来報告されていた剪断応力や、表層と中間層との粘度差及び第一法線応力差による影響が見られないことがわかる。また、図５から、中間層を構成している樹脂の伸長粘度が伸長歪み速度が１．０ｓ-1以下の領域で５０ｋＰａ・ｓ以下であれば、広範囲な層比に渡り、不安定流動が生じず、共押出しされ得ることがわかる。
【００３５】
また、表１〜表３は、層比を異ならせた場合の結果を示す。表１〜表３において、○が安定に成形が行われたことを示し、×が層間不安定現象が生じたことを示す。
【００３６】
【表１】
2005280216.tif 000003
【００３７】
【表２】
2005280216.tif 000004
【００３８】
【表３】
2005280216.tif 000005
上記表１〜表３においては、層比と、中間層の伸長粘度データを併せて示す。
【００３９】
さらに、表１〜表３において、伸長粘度データの横の（  ）内の数値は、その値に対する伸長歪み速度を示す。
【００４０】
表１〜表３から明らかなように、設備が異なった場合であっても、中間層を構成している樹脂により生じる層間不安定現象発生傾向は変わらないことがわかる。
【００４１】
層間不安定現象の発生状況は、中間層を構成する樹脂により変わり、設備の変化によって影響されないことがわかる。従って、本発明により、中間層を構成する樹脂の伸長粘度を上記特定の範囲とすることにより、層間不安定現象が抑制された共押出し多層フィルムを確実に得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例により得られる多層フィルムを示す略図的正面断面図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の共押出し多層フィルムを得るのに用いられる押出装置を説明するための略図的構成図、押出し部を示す部分拡大断面図及び樹脂合流部分を示す部分拡大断面図。
【図３】実施例の多層フィルムを得るにあたって用いられた中間層構成樹脂の剪断速度と、剪断粘度との関係を示す図。
【図４】実施例の多層フィルムを得るにあたって用いられた中間層構成樹脂の剪断速度と、第一法線応力差との関係を示す図。
【図５】実施例の多層フィルムを得るにあたって用いられた中間層構成樹脂の伸長歪み速度と、伸長粘度との関係を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１…多層フィルム
２…第１層
３…第２層
４…第３層
１１〜１３…押出機
１４…フィードブロック
１５…Ｔダイ
１６…冷却ロール
１７…エアーナイフ
Ａ…表層樹脂
Ｂ…中間層樹脂
【図１】
2005280216.tif 000006
【図２】
2005280216.tif 000007
【図３】
2005280216.tif 000008
【図４】
2005280216.tif 000009
【図５】
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