JP2005139277A - 熱収縮性フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フィルムを、10cm×10cmの正方形状に切り出した試料を85℃の温水中に10秒浸漬して引き上げ、次いで25℃の水中に10秒浸漬して引き上げたときの最大収縮方向の熱収縮率が20%以上であり、フィルムの同一面同士を温度90℃、圧力40N/cm2で5分間ヒートシール後の剥離強度がフィルムの少なくとも片面で3N/15mm巾以下であることを特徴とする熱収縮性フィルム。
【選択図】 なし
Description
しかしながら、ポリ塩化ビニルラベルは、シュリンク特性には優れるものの、燃焼時に塩素ガスを発生する等の環境問題を抱えている。
また、剛性を上げるために環状オレフィン系樹脂を用いる方法(例えば、特許文献2参照。)等が知られているが、これは加工実用温度範囲(50℃〜90℃)にガラス転移温度を有する環状ポリオレフィン等の非晶性樹脂を添加することで、剛性を高め経時収縮を防止するだけでなく低温収縮特性も付与しており、有用な方法である。しかし原料コストの高い環状ポリオレフィンを10数%以上添加する必要があるため、収縮性包装材料としては高価となりコスト的に適さない面もあり、さらなる改良が望まれている。
熱収縮性フィルムを、10cm×10cmの正方形状に切り出した試料を85℃の温水中に10秒浸漬して引き上げ、次いで25℃の水中に10秒浸漬して引き上げたときの最大収縮方向の熱収縮率が20%以上である。熱収縮率が20%未満であると、ラベルにして熱収縮させた場合に収縮不足によるラベルの外観不良が発生する。
さらに、本発明の熱収縮性フィルムの同一面同士を90℃、圧力40N/cm2で5分間ヒートシール後の剥離強度がフィルムの少なくとも片面同士で3N/15mm巾)以下である。ヒートシール後の剥離強度が、3N/15mm巾を超えるものは、ラベル装着後の飲料をホットウォーマー等で60℃程度に加温しながら保管する際に前述の、ラベル表面同士の熱融着によるブロッキングが発生する。
ここでいう「自然収縮率」とは、フィルムの主延伸方向と直角方向において幅30mm×長さ300mmに切り出し(n=2)、標線間の距離を正確に測定した値(a)および、その後速やかに40℃に保たれた恒温室において放置し、1週間経過時にサンプルを取り出し標線間の距離を測定した値(b)を用い、次式にて得られた値を意味する。
自然収縮率=((a)−(b))/(a)×100
本発明の熱収縮性フィルムは、フィルムを、10cm×10cmの正方形状に切り出した試料を85℃の温水中に10秒浸漬して引き上げ、次いで25℃の水中に10秒浸漬して引き上げたときの最大収縮方向の熱収縮率が20%以上である。フィルムの最大収縮方向の熱収縮率が20%未満であると、フィルムラベルをPETボトル等の容器に被覆収縮させる際に収縮不足による外観不良が発生する。フィルムの最大収縮方向の熱収縮率は好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上である。該最大収縮方向の熱収縮率は、後述のフィルムを構成する樹脂組成物の成分と延伸条件によってコントロールすることができる。
さらに、本発明において、フィルムの同一面同士を温度95℃、圧力40N/cm2で5分間ヒートシール後の剥離強度がフィルムの少なくとも片面で3N/15mm以下である。該ヒートシール後の剥離強度が3N/15mmを超えると、フィルムラベルをホットウォーマー等で加温して保管する際にラベル表面同士の熱融着(ブロッキング)が発生し、融着部分を引き離した後にブロッキングの痕跡が残って商品価値を損なうものとなり、その程度が著しいものでは、融着部分の剥離が不可能となって無理に引き剥がそうとするとラベルが破れてしまう。該ヒートシール後の剥離強度は好ましくは2.5N/15mm以下、より好ましくは2.0N/15mm以下である。
この場合、熱収縮性フィルムは単層でも、積層でもよく、積層の場合は2層でも3層以上の多層でも良い。
本発明で必要なフィルムの熱収縮率を得る方法としては、樹脂組成物の特性と延伸方法によって決定される。樹脂組成物は詳細には後述するものを使用すればよいが、熱収縮性を発現するためには結晶性の低い樹脂組成物を使用することが好ましい。後述の樹脂組成物の中で、ポリスチレン系樹脂は非結晶性であるが、ポリエステル系樹脂組成物やポリオレフィン系樹脂組成物においてはホモポリマー単独の組成物ではなく、共重合成分を導入することにより結晶性を低下させた樹脂組成物を使用することが好ましい。又、延伸方法としては、いずれの樹脂組成物を用いる場合でも延伸倍率は3.5倍以上であることが好ましく、また、延伸後の熱固定温度は100℃以下とすることが好ましい。
ポリプロピレン系樹脂においては、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体が好ましく、α−オレフィンとしてはエチレン又は炭素数4〜20のα−オレフィンが挙げられ、エチレン、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1等を用いることが好ましく、エチレンもしくはブテン−1を用いたコポリマー又はターポリマーを用いることがさらに好ましい。
環状オレフィン系樹脂とは、一般的な総称であり、具体的には1)環状オレフィンの開環(共)重合体を必要に応じて水素添加した重合体、2)環状オレフィンの付加(共)重合体、3)環状オレフィンとエチレン、プロピレン等のα−オレフィンとのランダム共重合体である。その他に前記1)〜3)を不飽和カルボン酸やその誘導体へ変性したグラフト変性体等が例示できる。環状ポリオレフィンとしては特に限定するものではなく、例えばノルボルエンやテトラシクロドデセンが例示できる。環状ポリオレフィンのガラス転移温度は80℃以上であることが耐ブロッキング性を確保する上で好ましく、90℃以上であることがさらに好ましい。
スチレン系樹脂とは、スチレン系単量体のホモポリマーや共重合体又はスチレン系単量体と共役ジエン系単量体との共重合物である。スチレン系単量体の例としてはスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンがあげられる。共役ジエン系単量体としては例えばブタジエン、イソプレン、1,3−ブタジエン等が挙げられる。これらの共役ジエン系単量体とスチレン系単量体のブロック共重合体が好ましく、中でも共役ジエン系単量体としてブタジエンを用い、スチレン系単量体としてスチレンを用いたスチレン−ブタジエンブロック共重合体が好ましい。特に、耐衝撃性と溶剤接着性、主収縮方向と直交方向の自然収縮率を適正な範囲に制御するためには該重合体のスチレン含有量は10〜95%が好ましく、15〜90%がより好ましい。
ポリエステル系樹脂としては、ジカルボン酸成分として、芳香族ジカルボン酸、それらのエステル形成誘導体、脂肪族ジカルボン酸の1種以上を用い、多価アルコール成分と重縮合した公知の(共重合)ポリエステルを用いることができる。
上記の中でも、エチレンテレフタレート単位またはエチレンナフタレートを主たる繰り返し単位としたポリエステルを使用することが好ましい。本発明で必要な耐熱性を得るためにはエチレンテレフタレート単位又はエチレンナフタレート単位が50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましい。さらに好ましくは70モル%以上である。該主たる繰り返し単位の上限は溶剤接着性と必要な熱収縮特性を得るために、90モル%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、主たる繰り返し単位が85モル%以下である。
上記重合触媒以外の金属イオンの総量がポリエステルに対し300ppm、またP量が200ppmを超えるとポリマーの着色が顕著になるのみならず、ポリマーの耐熱性や耐加水分解性が著しく低下するため好ましくない。
このとき、耐熱性、耐加水分解性等の点で、総P量(P)と総金属イオン量(M)とのモル原子比(P/M)は、0.4〜1.0であることが好ましい。モル原子比(P/M)が0.4未満または1.0を超える場合には、フィルムが着色したり、フィルム中に粗大粒子が混入することがあるため好ましくない。
また、必要に応じて、シリカ、二酸化チタン、カオリン、炭酸カルシウム等の微粒子を添加してもよく、さらに酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、着色剤、抗菌剤等を添加することもできる。
本発明においては、易剥離性の添加剤の表層への添加やコーテイング等による表面積層等によって耐ブロッキング性を改良することも可能である。
易剥離性の添加剤やコーテイング剤としては、シリコン系、パラフィン系、ポリエチレン系の滑剤や離型剤として使用されるものを用いることができるが、滑剤や離型剤としてはパラフィンワックス・離型剤、ポリプロピレンワックス・離型剤、ポリエチレンワックス・離型剤、エチレンアクリル系ワックス・離型剤、シリコン系ワックス・離型剤、ステアリン酸、ベヘニン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸モノグリセリド、ペンタエリスリトールテトラステアレート、硬化ヒマシ油、ステアリン酸ステアリル、シロキサン、高級アルコール系高分子、ステアリルアルコール、ステアリアン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸鉛 等を少なくとも1種以上添加することが好ましい。
中でもパラフィンスルホン酸ナトリウムはブロッキング防止効果と帯電防止効果を併せ持つことからも推奨される。
本発明での有機溶剤との接着性を確保するためには、以下の樹脂組成物を使用することにより達成される。ポリプロピレン系樹脂組成物のフィルムにおいては、結晶性の樹脂組成物であるために、ポリプロピレン系樹脂のみでは溶剤接着性を得ることができない為、ポリプロピレン系樹脂組成物に溶剤接着性を発現させる成分を添加することが好ましい。溶剤接着性を発現させる成分としては、非晶の樹脂成分が好ましく、スチレン系樹脂や環状オレフィン系樹脂が好ましい。
スチレン系単量体の例としてはスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレンがあげられる。共役ジエン系単量体としては例えばブタジエン、イソプレン、1,3−ブタジエン等が挙げられる。これらの共役ジエン系単量体とスチレン系単量体のブロック共重合体が好ましく、中でもスチレン−ブタジエンブロック共重合体やスチレン−イソプレン共重合体がポリプロピレン系樹脂との相溶性の観点から好ましい。溶剤接着性を確保する上では、スチレン成分の量として10wt%以上が好ましく、20wt%以上であることがさらに好ましい。環状ポリオレフィン系樹脂も前述の樹脂を使用することができる。溶剤接着性を確保する上では、環状ポリオレフィン系樹脂成分の量として10wt%以上が好ましく、20wt%以上がさらに好ましい。また、これらの樹脂組成物を例えば積層して2種3層構成のフィルムを作成して表層のみに使用することも有効である。
本発明において、主収縮方向と直交方向の40℃での自然収縮率が0.5%以下となることが好ましい。本発明の熱収縮性フィルムのフィルム主収縮方向と直角方向の自然収縮率を0.5%以下としたのは次の理由による。即ち、フィルムを製膜、スリット工程を経て一定期間の後ユーザーへ製品ロールは届けられる。製膜後ユーザーへ届けられまでの間にフィルム主延伸方向と直角方向への収縮が発生すると製品半径方向への巻き時まりが発生し、使用時ユーザーにおいて巻出し時ブロッキング等のトラブル発生の原因となる。つまり主収縮方向と直角方向の自然収縮率が0.5%を超えるであるフィルムはフィルムの主スリット仕上がり後の巻き締まりの発生が予測される。そこで前記のようにフィルム主収縮方向と直角方向の自然収縮率を0.5%以下とした。主収縮方向と直交方向の40℃の自然収縮率は0.4%以下であることが好ましく、0.3%以下であることがさらに好ましい。主収縮方向と直交方向の自然収縮率を制御するためには、前述した樹脂組成物を使用し、かつ製膜条件をコントロールすることにより達成される。
ヒートシーラーにて、シールバーの表面温度が90℃±0.5℃の範囲内で、圧力40N/cm2、時間300秒にてフィルム面同士をヒートシール後、15mm巾のサンプルを切り出し、引張試験機にて剥離強度を測定した。
フィルムの主延伸方向と直角方向において幅30mm×長さ300mmに切り出し(n=4)、標線間の距離(a)を測定した。その後速やかに40℃±1℃に保たれた恒温室において放置し、7日間経時後にサンプルを取り出し標線間の距離(b)を測定した。次式にて自然収縮率の計算をおこなった。
自然収縮率(%)=((a)−(b))÷(a)×100
フィルムを10cm×10cmの正方形に、その一辺がフィルム流れ方向と平行になるように切り出し、これを所定の温度に加熱した水槽に10秒間浸漬した。10秒経過後、直ちに別途用意した25℃±1℃に水温を制御した水槽に10秒間浸漬した後、フィルムの主収縮方向、その直行方向各々の長さを測定し、熱収縮率を求めた。
フィルムに表1の溶剤を用いてシールを施した。シール部をフィルムの主収縮方向に15mmの幅に切り取り、引張試験機で引張速度200mm/分での剥離強度を測定した。
熱収縮性フィルムを表1に記載の溶剤で溶剤接着(溶剤接着不可のものはヒートシールにより接着)してラベルを作成し、表1の外層(I)が外面となるようにラベルを作成した。該ラベルをスチームトンネルにて90℃で、内容物を充填した500ml角型PETボトルに熱収縮させて被覆装着した。該ラベル装着したPETボトルを横に4段重ねて、70℃±1℃に制御したオーブン中に72時間放置後取り出してラベル同士のブロッキングの発生の有無を確認し以下の基準で4ランクに分類して評価し、2以上を合格とした。
1:ブロッキング発生なし
2:軽いブロッキング発生
3:ブロッキング発生(剥離可能)
4:ブロッキング発生(剥離不可)
基材層にはプロピレン−ブテンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 SPX78H3)33重量部、プロピレン−エチレンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 S131)38重量部、石油樹脂(荒川化学工業(株)社製 アルコンP140)24重量部、環状ポリオレフィン(三井化学(株)社製 APEL6011T ガラス転移温度Tg=105℃ )5重量部を混合した混合物を用い、外層にはプロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 FL6741G)36.5重量部、水添ブタジエン−スチレンラバー50重量部、帯電防止剤(グリセリン6重量%とホモポリプロピレン96重量%)6重量部、アンチブロッキング剤(平均粒径7.0μmのポリメチルメタアクリレートの架橋体からなる粒子 10重量%とホモポリプロピレン90重量%)3重量部、滑り助剤I(エルカ酸アミド5重量%とホモポリプロピレン95重量%)0.5重量部および滑り助剤II (ベヘミン酸アミド重量2%とホモポリピレン98重量%)4重量部を混合した混合物とをそれぞれ別の押出機に投入し、230℃でTダイより共押出しし、20℃に保持した冷却ロールで冷却固化させて2種3層構成のシートとし、90℃で26秒予熱後、70℃で横方向に7倍テンター延伸し、次いで同テンター内で巾方向に6%弛緩させつつ70℃で45秒かけて徐冷して熱収縮性フィルムを得た。このフィルムの厚さは表裏外層が各々6μm、基材層が38μmでトータルの厚さは50μmであった。熱収縮性フィルムについて上記方法にて試験おこなった結果を表1に示す。
基材層にはプロピレン−ブテンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 SPX78H3)33重量部、プロピレン−エチレンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 S131)37重量部、石油樹脂(荒川化学工業(株)社製 アルコンP140)23重量部、環状ポリオレフィン(三井化学(株)社製 APEL6011T ガラス転移温度Tg=105℃ )7重量部を混合した混合物を用い、外層には環状ポリオレフィン(三井化学(株)社製 APEL6011T ガラス転移温度Tg=105℃ )97重量部と滑り助剤I(エルカ酸アミド5重量%とホモポリプロピレン95重量%)0.5重量部および滑り助剤II (ベヘミン酸アミド重量2%とホモポリピレン98重量%)2.5重量部を混合した混合物とをそれぞれ別の押出機に投入し、230℃でTダイより共押出しし、20℃に保持した冷却ロールで冷却固化させて2種3層構成のシートとし、90℃で26秒予熱後、70℃で横方向に7倍テンター延伸し、次いで同テンター内で巾方向に6%弛緩させつつ70℃で45秒かけて徐冷して熱収縮性フィルムを得た。このフィルムの厚さは表裏外層が各々6μm、基材層が38μmでトータルの厚さは50μmであった。熱収縮性フィルムについて上記方法にて測定をおこなった結果を表1に示す。
いずれも予備乾燥した、ポリエステルA(ポリエチレンテレフタレートに平均粒径1.4μmのシリカを1100ppm添加)を39重量部、ポリエステルB(テレフタル酸//エチレングリコール/ネオペンチルグリコール=100//70/30(モル%)の共重合ポリエステル)を53重量部、ポリエステルC(ポリブチレンテレフタレート)8重量部を混合後押出し機に投入して、280℃にてTダイより押出し、25℃に保持した冷却ロールで冷却固化させてシートとし、次いで95℃で26秒予熱後、78℃で横方向に4倍テンター延伸後、80℃で20秒間熱処理後40℃で20秒間徐冷して熱収縮性フィルムを得た。フィルムの厚さは48μmであった。熱収縮性フィルムについて上記方法にて測定を行った結果を表1に示す。
いずれも予備乾燥した、ポリエステルA(ポリエチレンテレフタレートに平均粒径1.4μmのシリカを7200ppm添加)を7重量部、ポリエステルD(テレフタル酸//エチレングリコール/1,4−シクロヘキサンジメタノール=100//70/30(モル%)の共重合ポリエステル)を68重量部、ポリエステルC(ポリブチレンテレフタレート)25重量部を混合後押出し機に投入して、280℃にてTダイより押出し、25℃に保持した冷却ロールで冷却固化させてシートとし、次いでシートにパラフィン−スルホン酸ナトリウム(TB214:松本油脂製)を水:イソプロピルアルコール=80:20の希釈液で希釈して固形分濃度が6%としたコート液をバーコーターで液塗布量が0.33(g/m2)で塗布後、72℃で26秒予熱後、78℃で横方向に3.9倍テンター延伸し、79℃で20秒間熱処理後40℃で20秒間徐冷して熱収縮性フィルムを得た。フィルムの厚さは48μmであった。熱収縮性フィルムについて上記方法にて測定を行った結果を表1に示す。
プロピレン−ブテンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 SPX78H3)43重量部、プロピレン−エチレンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 S131)38重量部、石油樹脂(荒川化学工業(株)社製 アルコンP140)14重量部、環状ポリオレフィン((三井化学(株)社製 APEL6011T ガラス転移温度Tg=105℃)5重量部を混合した混合物を押出し機に投入し、230℃でTダイより押出し、20℃に保持した冷却ロールで冷却固化させた後、90℃で26秒予熱後、70℃で横方向に7倍テンター延伸し、次いで同テンター内で巾方向に6%弛緩させつつ70℃で45秒かけて徐冷して熱収縮性フィルムを得た。フィルムの厚さは40μmであった。熱収縮性フィルムについて上記方法にて測定を行った結果を表1に示す。
プロピレン−ブテンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 SPX78H3)43重量部、プロピレン−エチレンランダム共重合体(住友化学工業(株)社製 S131)38重量部、石油樹脂(荒川化学工業(株)社製 アルコンP140)14重量部、環状ポリオレフィン(三井化学社製 APEL8011T ガラス転移温度Tg=70℃)5重量部を混合した混合物を押出し機に投入し、230℃でTダイより押出し、20℃に保持した冷却ロールで冷却固化させた後、90℃で26秒予熱後、70℃で横方向に7倍テンター延伸し、次いで同テンター内で巾方向に6%弛緩させつつ70℃で45秒かけて徐冷して熱収縮性フィルムを得た。フィルムの厚さは40μmであった。熱収縮性フィルムについて上記方法にて測定を行った結果を表1に示す。
いずれも予備乾燥した、ポリエステルA(ポリエチレンテレフタレートに平均粒径1.4μmのシリカを7200ppm添加)を7重量部、ポリエステルD(テレフタル酸//エチレングリコール/1,4−シクロヘキサンジメタノール=100//70/30(モル%)の共重合ポリエステル)を68重量部、ポリエステルC(ポリブチレンテレフタレート)25重量部を混合後押出し機に投入して、280℃にてTダイより押出し、25℃に保持した冷却ロールで冷却固化させてシートとし、次いで72℃で26秒予熱後、78℃で横方向に3.9倍テンター延伸し、79℃で20秒間熱処理後40℃で20秒間徐冷して熱収縮性フィルムを得た。フィルムの厚さは48μmであった。熱収縮性フィルムについて上記方法にて測定を行った結果を表1に示す。
Claims (6)
- フィルムを、10cm×10cmの正方形状に切り出した試料を85℃の温水中に10秒浸漬して引き上げ、次いで25℃の水中に10秒浸漬して引き上げたときの最大収縮方向の熱収縮率が20%以上であり、フィルムの同一面同士を温度90℃、圧力40N/cm2で5分間ヒートシール後の剥離強度がフィルムの少なくとも片面で3N/15mm巾以下であることを特徴とする熱収縮性フィルム。
- 請求項1に記載の熱収縮性フィルムであって、フィルムが有機溶剤で接着可能であることを特徴とする熱収縮性フィルム。
- 請求項1又は2に記載の熱収縮性フィルムであって、フィルムの主収縮方向と直交方向の熱収縮率が0.5%未満であることを特徴とする熱収縮性フィルム。
- 請求項1、2、又は3のいずれかに記載の熱収縮性フィルムフィルムであって、フィルム表層がポリオレフィン系組成物よりなることを特徴とする熱収縮性フィルム。
- 請求項1、2又は3のいずれかに記載の熱収縮性フィルムであって、フィルム表層がポリエステル系組成物よりなることを特徴とする熱収縮性フィルム。
- 請求項1、2又は3のいずれかに記載の熱収縮性フィルムであって、フィルム表層がポリスチレン系組成物よりなることを特徴とする熱収縮性フィルム。
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