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JP4352888B2 - 透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム及び積層包装材料 - Google Patents

透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム及び積層包装材料 Download PDF

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Description

本発明は、透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム及び積層包装材料に関し、特に、引き裂き性、耐ピンホール性、透明性及び実用面での強度に優れ、消費者の利便性が要求される包装に適した、積層ポリオレフィンフィルム及び積層ポリオレフィンフィルムを基材層に積層したヒートシール性に優れた積層包装材料に関するものである。
従来、包装に用いられるフィルムは、ポリアミドやポリエステルなどの強度に優れる基材フィルムで包装体を形成するためにヒートシール性を有するポリオレフィンフィルムが積層されるのが一般的である。しかしながら、従来のポリオレフィンフィルムをヒートシール層に用いた積層包装材料は上記要求特性を満足できるものではない。例えば、ポリプロピレンフィルムをヒートシール層に用いた積層包装材料は低温域でのホットタック強度不足のため、高速包装用途においてはヒートシール部分が固定されるまでに自動包装機から放出され、ヒートシール部分が剥がれてヒートシール不良となる。また、線状低密度ポリエチレンフィルムをヒートシール層に用いた積層包装材料は高速包装に適し、耐ピンホール性に優れるが引き裂き性に劣る。一方、環状ポリオレフィンからなるフィルムをヒートシール層に用いた積層包装材料は引き裂き性に優れるが、耐ピンホール性に劣る。さらに、環状ポリオレフィンからなるフィルムに線状低密度ポリエチレンフィルムを積層したフィルム(特許文献1参照)が知られているが、透明性が不足する。さらに、外層と内層に線状低密度ポリエチレンフィルムを配して透明性を持たせようとしても、いまだ充分な透明性を得ることができないという問題があった。
特開平10−237234号公報
本発明は、上記従来の包装用フィルムの有する問題点を解決し、引き裂き性、耐ピンホール性、透明性及び実用面での強度に優れ、消費者の利便性が要求される包装に適した透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム及び積層包装材料を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルムは、密度0.925g/cm以上、0.935g/cm以下の線状低密度ポリエチレンからなる外層(A)、エチレンと0.2〜20モル%のブテン−1とを共重合させた線状低密度ポリエチレン0〜90wt%と環状ポリオレフィン10〜0wt%との混合物からなる中間層(B)及び密度0.925g/cm以下の線状低密度ポリエチレンからなるヒートシール層を構成する内層(C)が、順に積層されてなることを特徴とする。
この場合、厚さ40μmにおける積層ポリオレフィンフィルム全体のヘイズ値を6.0%以下とすることができる。
また、この場合、積層ポリオレフィンフィルムを基材層(D)に積層して積層包装材料とすることができる。
本発明のポリオレフィン系樹脂フィルム及び積層包装材料によれば、引き裂き性、耐ピンホール性、透明性及び実用面での強度に優れ、消費者の利便性が要求される包装に適している。
以下、本発明の透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム及び積層包装材料の実施の形態を説明する。
本発明の積層ポリオレフィンフィルムは、密度0.925g/cm以上、0.940g/cm未満の線状低密度ポリエチレンからなる外層(A)、線状低密度ポリエチレン60〜90wt%と環状ポリオレフィン10〜40wt%との混合物からなる中間層(B)及び密度0.925g/cm以下の線状低密度ポリエチレンからなるヒートシール層を構成する内層(C)が、順に積層されてなるものである。
そして、本発明の積層ポリオレフィンフィルムの外層(A)は密度0.925g/cm以上、0.940g/cm未満の線状低密度ポリエチレンから形成されるが、かかる外層(A)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンは、線状ポリエチレンであって、エチレンと、好ましくは0.2〜20モル%、より好ましくは0.5〜10モル%の炭素数3〜10のα−オレフィンの少なくとも1種とを、液相法又は気相法で共重合させたものが使用できる。上記α−オレフィンの具体例としては、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、ノネン−1、デセン−1、4−メチルペンテン−1、4−メチルヘキセン−1、4,4−ジメチルペンテン−1などが挙げられる。なかでも、炭素数が6以上のα−オレフィンを共重合成分とするとフィルム強度が大きくなる傾向にあり、包材強度を高める場合に好ましく用いられ、メタロセン系などのシングルサイト触媒を用いて重合した線状低密度ポリエチレンフィルムは特に包材強度が高く好ましい。また、融点は85〜135℃程度であるのが通常である。
また、メルトフローレート(以下MFRと略称する(JIS K7210に準じた190℃での値))は通常1〜15g/10分、好ましくは4.0〜8.0g/10分程度である。そして、本発明の積層ポリオレフィンフィルムの外層(A)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンとして上記密度を有するものを用いることにより、フィルムの表面状態を平滑なものとすることができる。このことが積層ポリオレフィンフィルムの透明性を優れたものとすることにもなっている。
また、本発明の積層ポリオレフィンフィルムの中間層(B)は線状低密度ポリエチレン60〜90wt%と環状ポリオレフィン10〜40wt%との混合物から形成されるが、かかる中間層(B)を形成するのに用いる環状ポリオレフィンは、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1等のα−オレフィンなどの直鎖状モノマーとテトラシクロドデセン、ノルボルネンなどの環状モノマーとから得られた環状ポリオレフィンが挙げられ、なかでもエチレンとノルボルネンの組み合わせの環状ポリオレフィンを用いるのが好ましい。さらに具体的には上記直鎖状モノマーと炭素数が3〜20のモノシクロアルケンやビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(ノルボルネン)及びこの誘導体、トリシクロ[4.3.0.12,5 ]−3−デセン及びその誘導体、テトラシクロ[4.4.0.1. 2,5.1 7,10]−3−ドデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[6.5.1.1 3,6.0 2,7.0 9,13 ]−4−ペンタデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[7.4.0.1 2,5.1 9,12 .0 8,13 ]−3−ペンタデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[8.4.0.1 2,5.1 9,12 .0 8,13 ]−3−ヘキサデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[6.6.1.1 3,6.0 2,7.0 9,14 ]−4−ヘキサデセン及びこの誘導体、ヘキサシクロ[6.6.1.1 3,6.1 10,13.0 2,7.0 9,14 ]−4−ヘプタデセン及びこの誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.1 2,9.1 4,7.1 11,17.0 3,8.0 12,16]−5−エイコセン等およびこの誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.1 3,6.1 10,17.1 12,15.0 2,7.0 11,16]−4−エイコセン及びこの誘導体、ヘプタシクロ[8.8.0.1 2,9.1 4,7.1 11,18.0 3,8.0 12,17]−5−ヘンエイコセン及びこの誘導体、オクタシクロ[8.8.0.1 2,9.1 4,7.1 11,18.1 13,16.0 3,8.0 12,17]−5−ドコセン及びこの誘導体、ノナシクロ[10.9.1.1 4,7.1 13,20.1 15,18.0 2,10 .0 3,8.0 12,21.0 14,19]−5−ペンタコセン及びこの誘導体等の環状オレフィンとの共重合体からなる環状ポリオレフィン、主骨格に嵩高い脂環構造を有する非晶性ポリマーなどが挙げられる。
本発明で用いる環状ポリオレフィンを製造する際の、α−オレフィンなどの直鎖状モノマーと環状オレフィンとの共重合比は、積層ポリオレフィンフィルムとした時の引き裂き性能の点で直鎖状モノマー2〜80モル%、好ましくは、40〜80モル%に対して環状オレフィン20〜98モル%、好ましくは、20〜60モル%であるのが好ましい。また、環状ポリオレフィンを混合した層をヒートシール面側とした積層品の場合、ヒートシール界面剥離が起きやすくなり、ヒートシール強度が弱くなる傾向にある。そのため、環状ポリオレフィンを混合した層は、ヒートシール面には使用しないことが実用上望ましいことである。
さらに、かかる中間層(B)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンは、前記外層(A)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンと同様の線状ポリエチレンであって、エチレンと、好ましくは0.2〜20モル%、より好ましくは0.5〜10モル%の炭素数3〜10のα−オレフィンの少なくとも1種とを、液相法又は気相法で共重合させたものが使用できる。上記α−オレフィンの具体例としては、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、ノネン−1、デセン−1、4−メチルペンテン−1、4−メチルヘキセン−1、4,4−ジメチルペンテン−1などが挙げられる。なかでも、炭素数が6以上のα−オレフィンを共重合成分とするとフィルム強度が大きくなる傾向にあり、包材強度を高める場合に好ましく用いられ、メタロセン系などのシングルサイト触媒を用いて重合した線状低密度ポリエチレンフィルムは特に包材強度が高くなる。
また、融点は85〜135℃程度であるのが通常である。また、その密度は特に限定するものではないが、通常0.910〜0.960g/cm、好ましくは0.910〜0.930g/cmの範囲のものを用いる。また、MFRは通常1〜15g/10分、好ましくは4.0〜8.0g/10分程度である。
そして、本発明の積層ポリオレフィンフィルムの中間層(B)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンのα−オレフィンがブテン−1の場合は、ヘキセン−1に比べ、少ない環状ポリオレフィンの配合量で目的のカット性を得ることができる。
また、かかる中間層(B)を形成するのに用いる、線状低密度ポリエチレンと環状ポリオレフィンとの混合比は線状低密度ポリエチレン60〜90wt%に対し、環状ポリオレフィン10〜40wt%である。環状ポリオレフィンの量が10wt%より少ないと、耐ピンホール性は優れたものとなるが引き裂き性に劣り、環状ポリオレフィンの量が40wt%より多いと引き裂き性はよいが耐ピンホール性に劣る。
本発明の積層ポリオレフィンフィルムにおける中間層(B)の厚さ比率は、積層ポリオレフィンフィルム全体の厚さの10〜80%、特に30〜70%であることが好ましく、易引き裂き性が得られやすい。さらに、本発明の積層ポリオレフィンフィルムにおける中間層(B)の厚さ比率は、内層(C)の厚さの20〜500%、特に100〜350%であることが好ましく、この範囲である場合は、積層ポリオレフィンフィルムとして手による易引き裂き性が得られやすく、線状低密度ポリエチレン本来の優れた性能を維持したまま本発明の目的を達成することができる。
さらに、本発明の積層ポリオレフィンフィルムの内層(C)は密度0.925g/cm以下の線状低密度ポリエチレンから形成されるが、かかる内層(C)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンは、上記外層(A)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンと同様の線状ポリエチレンであって、エチレンと、好ましくは0.2〜20モル%、より好ましくは0.5〜10モル%の炭素数3〜10のα−オレフィンの少なくとも1種とを、液相法又は気相法で共重合させたものが使用できる。上記α−オレフィンの具体例としては、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、ノネン−1、デセン−1、4−メチルペンテン−1、4−メチルヘキセン−1、4,4−ジメチルペンテン−1などが挙げられる。なかでも、炭素数が6以上のα−オレフィンを共重合成分とするとフィルム強度が大きくなる傾向にあり、包材強度を高める場合に好ましく用いられ、メタロセン系などのシングルサイト触媒を用いて重合した線状低密度ポリエチレンフィルムは特に包材強度が高く好ましい。また、融点は85〜135℃程度であるのが通常である。また、その密度は0.925g/cm以下、好ましくは0.910〜0.925g/cm程度、さらに好ましくは0.915〜0.925g/cmの範囲のものを用いる。また、MFRは通常1〜15g/10分、好ましくは4.0〜8.0g/10分程度である。そして、本発明の積層ポリオレフィンフィルムの内層(C)を形成するのに用いる線状低密度ポリエチレンとして上記密度を有するものを用いることにより、内層(C)はヒートシール層として優れたヒートシール性を示すことができる。内層(C)を形成する線状低密度ポリエチレンの密度を0.925g/cm以下と規定したことの理由は、密度が小さくなるほど耐衝撃性、耐ピンホール性が優れるようになり、連続した自動包装機による充填適性もよくなり、強靭な包装材料をつくることができるからである。しかし、この内層(C)だけを単体で用いる場合には縦にも横にも引き裂きにくくなる傾向があり、本発明の積層構造を持つことにより初めてその特性を発揮することができるのである。
また、本発明の積層ポリオレフィンフィルムは、適宜必要な層に、通常、ポリオレフィンに使用されている各種添加剤、例えば可塑剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、着色剤、フィラー、帯電防止剤、抗菌剤、滑剤、アンチブロッキング剤などを本発明の効果を損なわない範囲で適量添加してもよい。アンチブロッキング剤としては、球状の微粒子を用いることが好ましい。球状微粒子は、フィルムの透明性、滑り性及び耐ブロッキング性のバランスをとる効果を有する。
本発明の積層ポリオレフィンフィルムを製造するには、例えば、Tダイを用いるTダイ成形、円形ダイを用いるインフレーション成形法が採用できる。また、必要により共押出し成形法を用いることができる。Tダイ成形を行う場合には、ドラフト率を1〜10%、樹脂温度を150〜300℃にして冷却ドラム上に押出すことが好ましい。厚さは、積層ポリオレフィンフィルムとして、通常5〜150μm、より一般的には15〜80μmの範囲である。積層ポリオレフィンフィルムの厚さは、150μmを越えるとフレキシブル性が不足し、5μm未満であると包装物の破袋という問題が生じる。
本発明の積層ポリオレフィンフィルムは単体で用いる他、積層フィルムからなるシーラント層として基材層と積層して積層包装材料として用いることができるので、この場合は積層フィルムとしてシーラントフィルムとして必要な、ヒートシール性、滑り性、耐ブロッキング性、ラミネート性、ガスバリア性、耐衝撃性、表面保護性、機械的性質などに優れていることも好ましい。従って、本発明の積層ポリオレフィンフィルムは単体構成としてもよいが、上記各性質を異なる層に分担させて積層包装材料として積層構造で構成することも好ましい。
本発明の積層ポリオレフィンフィルムから積層包装材料を製造するために基材層に積層する場合の層構造は特に限定されないが、本発明の積層ポリオレフィンフィルムはシーラントフィルムとして適しているので、積層ポリオレフィンフィルムの外層(A)側に次のような基材層(D)を積層した積層包装材料として用いるのが好ましい。
本発明における基材層(D)としては、熱可塑性樹脂からなるフィルム又は金属蒸着フィルム、金属箔、又はこれらの積層体などを挙げることができる。熱可塑性樹脂としてはポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレートやそれらの共重合体などに代表されるポリエステル系樹脂、ポリオキシメチレンに代表されるポリエーテル系樹脂、ナイロン6、ナイロン66、ポリメタキシレンアジパミドなどに代表されるポリアミド系樹脂、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニルやそれらの共重合体に代表されるビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などやセロファン、アセテートなどに代表されるセルロース系樹脂、さらにはポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素含有重合体その他の多くの樹脂の単体、共重合体、混合体、複合体などがあり、フィルムとして未延伸あるいは1軸又は直行する2軸方向に延伸された配向フィルムなどを挙げることができる。なかでも、易引き裂き性を有するものが、好ましく用いることができる。
基材層(D)の厚さは特に限定されないが、通常は1〜250μmであり、3〜50μmであるのが好ましい。この基材層(D)は、単体であっても複合された多層フィルムであってもよく、多層フィルムにおける複合方法や層数などは任意である。
本発明の積層ポリオレフィンフィルムは、引き裂き性、耐ピンホール性及び透明性、ヒートシール性を有し実用的な強度を有するという特性を活かし、そのまま、あるいは基材層(D)と積層して積層包装材料として、さらに、必要により基材層(D)と外層(A)との間に接着層、印刷層を含んだ構成で、食品、産業用品などの包装用途に、それぞれの内容物に適用できる積層包装材料として広く用いることができる。例えば、食品包装材料として味噌、漬物、惣菜、ベビーフード、佃煮、こんにゃく、ちくわ、蒲鉾、水産加工品、ミートボール、ハンバーグ、ジンギスカン、ハム、ソーセージ、その他の畜肉加工品、茶、コーヒー、紅茶、鰹節、とろろ昆布、ポテトチップス、バターピーナッツなどの油菓子、米菓、ビスケット、クッキー、ケーキ、饅頭、カステラ、チーズ、バター、切り餅、スープ、ソース、ラーメン、わさびなど、あるいは練り歯磨きなどの包装に幅広く用いられ、さらにはペットフード、農薬、肥料、輸液パック、あるいは半導体や精密材料包装など、医療、電子、化学、機械などの産業用材料包装にも広く活用することができる。また、積層包装材料の使用形態にも特に制限がなく、袋、フタ材、カップ、チューブ、スタンディングパウチなどとして広く実用化できる。
以下、実施例を挙げて、本発明の内容及び効果を具体的に説明する。なお、本発明は、その要旨を逸脱しない限り以下の実施例に限定されるものではない。また、本明細書中で下記実施例で採用した各種の性能試験は次の方法によって行った。
(1)カット性
Tダイ成形によって得られた積層ポリオレフィンフィルムを、JIS−K−7128−2に準拠し、引き裂きに要する力を測定した。フィルム縦方向と横方向の引き裂き性に要する力の平均値をカット性とした。
(2)接着強度
赤印刷を施した2軸延伸ポリアミドフィルム(東洋紡績社製:N1102、厚さ15μm)の印刷面とポリエステル系接着剤にてドライラミネート後、得られたラミネートフィルムを巾15mmに切り取り、剥離速度200mm/分にて接着強度を測定した。剥離中の安定した領域を読み取り、n数は5とし、その平均値を接着強度とした。
(3)耐ピンホール性
2軸延伸ポリアミドフィルム(東洋紡績社製:N1102、厚さ15μm)とポリエステル系接着剤にてドライラミネート後、得られたラミネートフィルムをゲルボフレックステスターへ装着し400回/分の速さで3000回屈曲疲労させ、発生したピンホール個数を数えた。なお、測定は23℃にて実施した。
(4)ヘイズ
JIS−K−6714に準拠し、フィルムの透明性を測定した。
(5)密度
JIS−K−7112(JIS−K−7112に記載の密度測定法のうちD法(密度勾配管法)によった。)に準拠し、試験温度は23±0.1℃とし、試料を次の方法でアニーリングした後測定した。アニーリング条件はJIS−K−6922−2 4.2比重及び密度の項に記載の方法によった。
(実施例1)
3層の積層ポリオレフィンフィルムを形成するため、外層(A)として線状低密度ポリエチレン(密度0.935g/cm、MFR4.0g/10分、融点122℃:三井住友ポリオレフィン社製、商品名SP3530)を、中間層(B)として線状低密度ポリエチレン(密度0.923g/cm、MFR4.0g/10分、融点120℃:宇部興産社製、商品名725FT)と環状ポリオレフィン(エチレン−ノルボルネン共重合体、Ticona社製、商品名Topas8007)との80:20(wt比)の割合の混合物を、内層(C)として線状低密度ポリエチレン(密度0.923g/cm、MFR4.0g/10分、融点120℃:三井住友ポリオレフィン社製、商品名SP2540)を、それぞれ溶融し、3層共押出し式製膜機でTダイから冷却ロール上に押出し、厚さ比1/3/1として合計厚さ40μmの積層ポリオレフィンフィルムを得た。
(実施例2)
実施例1において、下記の点を変更した他は同様にして積層ポリオレフィンフィルム(合計厚さ40μm)を得た。内層(C)で用いる線状低密度ポリエチレンを密度0.915g/cm、融点112℃:三井住友ポリオレフィン社製、商品名SP1540の線状低密度ポリエチレンに変更。
(比較例1)
実施例1において、下記の点を変更した他は同様にして積層ポリオレフィンフィルム(合計40μm)を得た。外層(A)で用いる線状低密度ポリエチレンを(密度0.940g/cm、MFR4.0g/10分、融点126℃:宇部興産社製、商品名4040F)に変更。
(比較例2)
実施例1において、下記の点を変更した他は同様にして積層ポリオレフィンフィルム(合計厚さ40μm)を得た。中間層(B)で用いる線状低密度ポリエチレンを(密度0.923g/cm、MFR4.0g/10分、融点120℃:三井住友ポリオレフィン社製、商品名SP2540)に変更。
実施例1、2、比較例1、2で得られた積層ポリオレフィンフィルムのカット性、接着強度及び耐ピンホール性、透明性を測定した。評価結果を表1に示す。
Figure 0004352888
以上、本発明のポリオレフィン系樹脂フィルム及び積層包装材料について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明のポリオレフィン系樹脂フィルム及び積層包装材料は、引き裂き性、耐ピンホール性、透明性及び実用面での強度に優れるという特性を有していることから、消費者の利便性が要求される包装の用途に好適に用いることができる。
図中、(a)は本発明の積層ポリオレフィンフィルムの積層構造の例を、(b)は本発明の積層包装材料の積層構造の例を、(c)は本発明の積層包装材料の包装用途の積層体への使用の例を、それぞれ示す。
符号の説明
A 外層
B 中間層
C 内層
D 基材層
E 接着剤層
F 印刷層

Claims (3)

  1. 密度0.925g/cm以上、0.935g/cm以下の線状低密度ポリエチレンからなる外層(A)、エチレンと0.2〜20モル%のブテン−1とを共重合させた線状低密度ポリエチレン0〜90wt%と環状ポリオレフィン10〜0wt%との混合物からなる中間層(B)及び密度0.925g/cm以下の線状低密度ポリエチレンからなるヒートシール層を構成する内層(C)が、順に積層されてなることを特徴とする透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム。
  2. 厚さ40μmにおける積層ポリオレフィンフィルム全体のヘイズ値が6.0%以下であることを特徴とする請求項1記載の透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム。
  3. 請求項1又は2記載の積層ポリオレフィンフィルムを基材層(D)に積層してなることを特徴とする積層包装材料。
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