JP2010096660A - ヒートシール圧測定フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシール工程を含む包装材又は包装容器の作製工程において、ヒートシール時の押圧が被押圧部の面に対して均等に加圧されているかを検知して、ヒートシール後の接着強度の分布を容易に確認することができるヒートシール圧測定フィルムを提供することを目的とする。
【解決手段】基材層とポリオレフィン系樹脂層が少なくとも順次積層されたヒートシール圧測定フィルム１５０において、ポリオレフィン系樹脂層１５２を構成する樹脂に着色顔料を添加した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートシール時の押圧が被押圧部の面に対して均等に加圧されているかを検知して、ヒートシール後の接着強度の分布を容易に確認することができるヒートシール圧測定フィルムに関するものである。

図２は、開口部を基材層２８３と熱接着性樹脂層２８２を有する蓋状フィルム２８０で封止した一般的なプラスチック容器２７０の斜視図であり、図３は図２のプラスッチク容器２７０の上面図であり、図４は図２のプラスチック容器２７０のＢ−Ｂ’における断面図である。図２〜図４に示すように、一般的なプラスッチック容器２７０は内部に内容物１９１を収納し、プラスチック容器２７０の開口部周縁領域（フランジ部２７１）と蓋状フィルム２８０周縁を重ね合わせ、蓋状フィルム周縁（ヒートシール部２８１）を基材層２８３側からシールバーで加熱加圧し、最内層の熱接着性樹脂層２８２を溶融させてフランジ部２７１と接着させ、開口部を蓋状フィルム２８０で封止する。一方、封止されたプラスチック容器２７０は、蓋状フィルム２８０の外周端部をめくって、接着されたフランジ部２７１と熱接着性樹脂層２８２間を剥離することにより開口部を開封することができる。

上記、プラスチック容器２７０の開口部を蓋状フィルム２８０で封止する工程において、図３に示すように、プラスチック容器２７０のフランジ部２７１が所定幅で環状に形成されている場合、フランジ部２７１と蓋状フィルム２８０の接着強度は、フランジ部２７１の環状の面に対して均等である必要がある。仮に、フランジ部２７１と蓋状フィルム２８０の接着強度が、フランジ部２７１の環状の面に対して均等でなければ、接着部において接着強度の強い部分と弱い部分が発生し、接着強度が弱い部分を起点としてフランジ部２７１との剥離が発生し、容器の密封性が損なわれるおそれがある。一方、フランジ部２７１と蓋状フィルム２８０の接着強度が、フランジ部２７１の面に対して環状に均等であれば、膨張した蓋状フィルム２８０の内圧が環状の接着部分に均等に分散されるため、剥離が発生し難い。

図５は図２に示したプラスチック容器のヒートシール時のフランジ部２７１近傍を示す断面図であり、図５に示すように、ヒートシール時にヒートシールバー２９０から蓋状フィルム２８０を構成する熱接着性樹脂層２８２に付加される熱および圧力が熱接着性樹脂層２８２とフランジ部２７１との接着面全体に均一に付加されていない場合、ヒートシール後、熱接着性樹脂層２８２の層厚に歪みが発生し、熱接着性樹脂層２８２とフランジ部２７１との接着強度にバラツキが発生する。このため、フランジ部２７１と蓋状フィルム２８０の接着強度をフランジ部２７１の環状な面に対して均等にするためには、ヒートシールバー２９０の押圧面が蓋状フィルム２８０の被押圧面を均等に押圧する必要があった。

このため、プラスチック容器２７０の開口部周縁をヒートシールする工程において、ヒートシールバー２９０の押圧面が蓋状フィルム２８０の被押圧面を均一に押圧して、フランジ部２７１と蓋状フィルム２８０の接着強度がフランジ部２７１の環状な面に対して均等になるように、ヒートシールバー２６０の押圧面の傾き等を精細に調整する必要があった。このため、生産ラインを稼動する前に試験用の熱接着フィルムを用意してヒートシール工程を繰り返す必要があり、この試験用の熱接着フィルムはヒートシール時の被押圧面に対するヒートシール圧分布を検知できるものが必要とされていた。なお、接着強度の均一性が求められるのは、接着面が環状である場合に限定されるわけではなく、あらゆる接着面の形状において接着強度の均等性は求められる。

従来、押圧時の圧力分布を検知することができるフィルムとして特許文献１又は特許文献２に記載されている圧力測定フィルムが挙げられる。特許文献１又は特許文献２に記載の圧力測定フィルムは、マイクロカプセル化した発色剤やトナーをフィルムに塗布又は添加し、これらの色変化から圧力分布を測定することができる。しかし、ヒートシールのような高温処理下でこれら圧力測定フィルムの一部を溶融させながら押圧する用途については想定されておらず、このような条件で使用した場合、発色剤やトナーは圧力測定フィルムの面全体で発色し、圧力分布を測定することができないおそれがある。また、これら圧力測定フィルムと実際に生産ラインのヒートシール工程で用いる蓋状フィルムはその樹脂構成が異なるため、これら圧力測定フィルムを用いてヒートシールバーの押圧面の傾き等を調整した後、生産ラインのヒートシール工程で使用するフィルムをヒートシールしたとき、接着強度の分布にムラが発生するおそれがあった。

したがって、試験用の熱接着フィルムには、実際に生産ラインのヒートシール工程で使用するフィルムと近い樹脂構成であり、ヒートシール後の接着強度の分布が検知可能なフィルムが必要となる。
特開平６−３３１４６７号公報 特開２０００−３２１１５６号公報

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ヒートシール時の押圧が被押圧部の面に対して均等に加圧されているかを検知してヒートシール後の接着強度の分布を容易に確認することができるヒートシール圧測定フィルムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成によるヒートシール圧測定フィルムは、少なくとも基材層の片面にポリオレフィン系樹脂層を有し、ポリオレフィン系樹脂層を構成する樹脂に着色顔料が添加されていることを特徴とする。

また、本発明の第２の構成は、上記ヒートシール圧測定フィルムにおいて、ポリオレフィン系樹脂層を構成する樹脂に対してカーボン粉末が０．０５質量％以上１．０質量％以下添加されていることを特徴とする。

また、本発明の第３の構成は、上記ヒートシール圧測定フィルムにおいて、ポリオレフィン系樹脂層が酸変性ポリオレフィン樹脂で構成されていることを特徴とする。

また、本発明の第４の構成は、上記ヒートシール圧測定フィルムにおいて、基材層がポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はナイロンフィルムで構成されていることを特徴とする。

本発明の第１の構成によると、ヒートシール圧測定フィルムにおいて、ポリオレフィン系樹脂層を構成する樹脂に着色顔料が添加された樹脂を用いることにより、ヒートシール時にヒートシールバーの押圧面をヒートシール圧測定フィルムの被押圧面に対して、不均一な押圧分布で押圧した場合、溶融したポリオレフィン系樹脂層がその押圧分布に応じた層厚に形成され、そのまま冷却固化して、形成されたポリオレフィン系樹脂層の厚みに応じてポリオレフィン系樹脂層に色の濃淡が表出する。つまり、ポリオレフィン系樹脂層の層厚が相対的に薄く形成された部位は淡い色が表出し、ポリオレフィン系樹脂層の層厚が相対的に厚く形成された部位は濃い色が表出する。これにより、ヒートシール後、冷却固化した熱接着樹脂層の色の濃淡を検知して、ヒートシール時の圧力分布から接着強度分布を容易に確認することができる。また、着色顔料を添加するのみでヒートシール圧測定フィルムを構成することができるため、実際に生産ラインのヒートシール工程で使用するフィルムと近い樹脂構成でヒートシール圧測定フィルムを構成することにより、検知されるヒートシールの接着強度分布の信頼性を高めることができる。

本発明の第２の構成によると、上記ヒートシール圧測定フィルムにおいて、ポリオレフィン系樹脂層を構成する樹脂に対してカーボン粉末を０．０５質量％以上１．０質量％以下添加することにより、ヒートシール後のカーボン粉末が添加されたポリオレフィン系樹脂層は、ポリオレフィン系樹脂層の厚みに応じて表出する色の濃淡がより鮮明に表れる。したがって、目視による検知を容易におこなうことができる。なお、ポリオレフィン系樹脂層を構成する樹脂に対して添加するカーボン粉末が０．０５質量％未満又は１．０質量％超の場合、表出する色のコントラスト（濃淡）が不明確になり目視による検知が難しくなる。

本発明の第３の構成によると、上記ヒートシール圧測定フィルムにおいて、ポリオレフィン系樹脂層を酸変性ポリオレフィン樹脂で構成することにより、酸変性ポリオレフィン樹脂は金属部材に対して安定した接着性を示すので、ヒートシール工程において、金属部材との接着性を試験する際、検知されるヒートシールの接着強度分布の信頼性をより高めることができる。

本発明の第４の構成によると、上記ヒートシール圧測定フィルムにおいて、基材層をポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はナイロンフィルムで構成した場合、これらのフィルムは融点がヒートシール温度よりも十分に高いので、ヒートシール時の圧力によりヒートシール圧測定フィルムがつぶれるのを防ぎ、ヒートシール圧測定フィルムに表出したポリオレフィン系樹脂層の色の濃淡を容易に観察することができる。

本発明は、ヒートシール時のシール圧力分布を容易に検査することができるヒートシール圧測定フィルムである。本発明のヒートシール圧測定フィルムの一実施形態について図等を利用してさらに詳細に説明する。なお、従来例の図２〜図５と共通する部分は説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態のヒートシール圧測定フィルム１５０の層構成を示す断面図であり、図１を用いて本実施形態のヒートシール圧測定フィルム１５０を構成する各層について説明する。本実施形態のヒートシール圧測定フィルム１５０は基材層１５１の一方の面にポリオレフィン系樹脂層１５２が積層されている。なお、本発明のヒートシール圧測定フィルム１５０は上記各層を含むとともに各層間に異なる層を介在させた場合も本発明の技術範囲に含むものとする。

ここで、ポリオレフィン系樹脂層１５２を構成する樹脂には着色顔料が添加されている。これにより、ヒートシール時にヒートシールバーがヒートシール圧測定フィルム１５０を上方から下方に押圧しながら加熱する際、ヒートシールバーがヒートシール圧測定フィルム１５０の被押圧面を均一な圧力で押圧できなかった場合、ポリオレフィン系樹脂層１５２の厚みが不均一な状態のままポリオレフィン系樹脂層１５２を構成する樹脂が冷却固化し、ポリオレフィン系樹脂層１５２の厚みに応じてポリオレフィン系樹脂層１５２に色の濃淡が表出する。つまり、ポリオレフィン系樹脂層１５２の層厚が相対的に薄く形成された部位は淡い色が表出し、ポリオレフィン系樹脂層１５２の層厚が相対的に厚く形成された部位は濃い色が表出する。

これにより、ヒートシール後、冷却固化したポリオレフィン系樹脂層１５２を透過性を有する基材層１５１の上面側から目視することにより、ポリオレフィン系樹脂層１５２に表出した色の濃淡からヒートシール時のシール圧力分布を検知し、接着強度分布を確認することができる。

つまり、ヒートシール部の接着強度分布を確認する方法は、まず、ヒートシール予定領域の被接着面にポリオレフィン系樹脂層１５２が対向するようにヒートシール圧測定フィルム１５０を重ね合わせ、ヒートシールバーによりヒートシール圧測定フィルム１５０の基材層１５１側を押圧しながら、ポリオレフィン系樹脂層１５２を加熱及び加圧する第１工程と、基材層１５１の上面からポリオレフィン系樹脂層１５２に表出した色の濃淡を検知する第２工程とを少なくとも有し、ポリオレフィン系樹脂層１５２に表出した色の濃淡から接着強度分布を解析し、ヒートシールバーの押圧面の傾き等を細かく調整することができる。したがって、本実施形態のヒートシール圧測定フィルム１５０を用いて第１工程及び第２工程を繰り返すことにより、様々な接着面の形状において接着強度の均等性を追求することができる。

ここで、ポリオレフィン系樹脂層１５２を構成する樹脂に対してカーボン粉末を０．０５質量％以上１．０質量％以下、好ましくは０．１質量％以上０．５質量％以下添加することにより、ヒートシール後のカーボン粉末が添加されたポリオレフィン系樹脂層１５２は、ポリオレフィン系樹脂層１５２の厚みに応じて表出する色の濃淡がより鮮明に表れる。したがって、目視による検知を容易におこなうことができる。なお、ポリオレフィン系樹脂層１５２を構成する樹脂に対して添加するカーボン粉末が０．０５質量％未満又は１．０質量％超の場合、表出する色のコントラスト（濃淡）が不明確になり目視による検知が難しくなる。

次にヒートシール圧測定フィルム１５０を構成する各層について具体的に説明する。本実施形態のヒートシール圧測定フィルム１５０は少なくとも基材層１５１の一方の面にポリオレフィン系樹脂層１５２が積層されていればよく、試験用の接着フィルムとして使用する場合、生産ラインのヒートシール工程で実際に使用するフィルムと層構成及び樹脂構成が同一になるように構成することができる。ポリオレフィン系樹脂層１５２は接着する対象物の材質により構成する最適な樹脂の種類を変えることができる。接着する対象物が金属以外の部材である場合、ポリオレフィン系樹脂の単体ないし混合物などからなる樹脂を用いればよいが、接着する対象物が金属部材である場合、不飽和カルボン酸でグラフト変性した酸変性ポリオレフィン樹脂を用いることにより、本実施形態のヒートシール圧測定フィルム１５０を用いて金属部材との接着強度分布をより正確に試験することができる。

なお、ポリオレフィン系樹脂層１５２としてはポリプロピレンが好適に用いられるが、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンの単層または多層、または、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンのブレンド樹脂からなる単層または多層からなるフィルムも使用できる。また、ポリプロピレンには、ランダムプロピレン、ホモプロピレン、ブロックプロピレン等各タイプに分けることができる。

また、上記各タイプのポリプロピレン、すなわち、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレンには、低結晶性のエチレンーブテン共重合体、低結晶性のプロピレンーブテン共重合体、エチレンとブテンとプロピレンの３成分共重合体からなるターポリマー、シリカ、ゼオライト、アクリル樹脂ビーズ等のアンチブロッキング剤（ＡＢ剤）、脂肪酸アマイド系のスリップ剤等を添加してもよい。

また、酸変性したポリオレフィン系樹脂層１５２としては不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリオレフィン樹脂、エチレンないしプロピレンとアクリル酸、または、メタクリル酸との共重合体、あるいは、金属架橋ポリオレフィン樹脂等が好適に用いられ、必要に応じてブテン成分、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、非晶質のエチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等を５％以上添加してもよいものである。

酸変性ポリプロピレンを用いる場合、
（１）ビガット軟化点１１５℃以上、融点１５０℃以上のホモタイプ、
（２）ビガット軟化点１０５℃以上、融点１３０℃以上のエチレンープロピレンとの共重合体（ランダム共重合タイプ）
（３）融点１１０℃以上である不飽和カルボン酸を用い酸変性重合した単体又はブレンド物等を用いることができる。

また、本実施形態に係るポリオレフィン系樹脂層１５２は上記各タイプのポリプロピレン層を適時組み合わせて多層化してもよい。このとき、カーボン粒子は多層化されたポリプロピレン層の１層にのみ添加してもよいし、複数のポリプロピレン層に添加してポリオレフィン系樹脂層１５２を構成してもよい。また、着色顔料にはカーボン以外の顔料を用いることも可能であり、層厚の変化により色の濃淡が表出するとともに、ヒートシールの熱で変色しないものが好ましい。

基材層１５１は一般に、延伸ポリエステルフィルム、ナイロンフィルムや延伸ポリプロピレンフィルムなどの延伸フィルムからなるが、この時、ポリエステル樹脂として、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、共重合ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。またナイロンとしては、ポリアミド樹脂、すなわち、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６とナイロン６，６との共重合体、ナイロン６，１０、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）等が挙げられる。

また、基材層１５１はヒートシール時の熱と圧力によりヒートシール圧測定フィルム１５０がつぶれるのを防ぎ、ヒートシール圧測定フィルム１５０の被接着面との安定した接着性を確保するために、前記ポリエステルフィルム又はナイロンフィルムの他、融点がヒートシール温度よりも十分に高い異なる材質のフィルムを複数積層して構成することも可能である。基材層１５１を積層体化する場合、基材層１５１が２層以上の樹脂層を少なくとも一つを含み、各層の厚みが６μｍ以上、好ましくは、１２〜２５μｍである。基材層１５１を積層化する例としては、次の１）〜７）が挙げられる。
１）ポリエチレンテレフタレート／ナイロン
２）ナイロン／ポリエチレンテレフタレート
３）フッ素系樹脂／ポリエチレンテレフタレート（フッ素系樹脂は、フィルム状物、または液状コーティング後乾燥で形成）
４）シリコーン系樹脂／ポリエチレンテレフタレート（シリコーン系樹脂は、フィルム状物、または液状コーティング後乾燥で形成）
５）フッ素系樹脂／ポリエチレンテレフタレート／ナイロン
６）シリコーン系樹脂／ポリエチレンテレフタレート／ナイロン
７）アクリル系樹脂／ナイロン（アクリル系樹脂はフィルム状、または液状コーティング後乾燥で硬化）

基材層１５１がポリエチレンテレフタレートフィルム又はポリエチレンナフタレートフィルムを含む場合、これらのフィルムは融点がヒートシール温度よりも十分に高いので、ヒートシール時の圧力によりヒートシール圧測定フィルム１５０がつぶれるのを防ぎ、ヒートシール圧測定フィルム１５０の安定した接着性を確保することができる。

また、ポリエチレンテレフタレートフィルム及びポリエチレンナフタレートフィルムの厚さとしては、６μｍ以上であり、好ましくは１２〜２５μｍである。６μｍ未満ではヒートシールの熱で溶融するおそれがあり、２５μｍ超ではコスト対効果において顕著な向上効果が見られない。また、ポリエチレンテレフタレートフィルム及びポリエチレンナフタレートフィルムの表面には必要に応じて、コロナ放電処理、オゾン処理、プラズマ処理等の周知の易接着手段を講じることができる。

[実施例]
以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。

層厚１００μｍの酸変性ポリプロピレン樹脂に対してカーボン粉末を０．０７５質量％添加し試料１とした。層厚１００μｍの酸変性ポリプロピレン樹脂に対してカーボン粉末を０．１３５質量％添加し試料２とした。層厚１００μｍの酸変性ポリプロピレン樹脂に対してカーボン粉末を０．１６５質量％添加し試料３とした。層厚１００μｍの酸変性ポリプロピレン樹脂に対してカーボン粉末を０．２５質量％添加し試料４とした。層厚１００μｍの酸変性ポリプロピレン樹脂に対してカーボン粉末を０．４５質量％添加し試料５とした。層厚１００μｍの酸変性ポリプロピレン樹脂に対してカーボン粉末を０．５５質量％添加し試料６とした。なお、試料１〜試料６で酸変性ポリプロピレン樹脂に添加するカーボン粉末にはファーネス法により作製された平均粒子径２６ｎｍのカーボンブラックを用いた。

次に試料１〜試料６を反射式濃度計（ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ社製ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅ（商品名））により、マクベス色度を測定し、表１およびグラフ１にまとめた。

[表１]

[グラフ１]

表１及びグラフ１より、カーボン粉末を０．１質量％以上０．５質量％以下添加した酸変性ポリプロピレン樹脂のヒートシール前のマクベス色度から、ヒートシール後、酸変性ポリプロピレン樹脂の厚みに応じて色の濃淡が表出し、それを検知することが可能であることがわかる。

以上、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

は、本発明に係るヒートシール圧測定フィルムの層構成を示す断面図 は、一般的なプラスチック容器の斜視図 は、図２に示したプラスチック容器の上面図 は、図２に示したプラスチック容器のＡ−Ａ’における断面図 は、図２に示したプラスチック容器のヒートシール時のフランジ部近傍を示す断面図

符号の説明

１５０ ヒートシール圧測定フィルム
１５１ 基材層
１５２ ポリオレフィン系樹脂層
２７０ プラスチック容器
２７１ フランジ部
２８０ 蓋状フィルム
２８１ ヒートシール部
２８２ 熱接着性樹脂層
２８３ 基材層
２９０ ヒートシールバー
２９１ 内容物

Claims (4)

1. 少なくとも基材層の片面にポリオレフィン系樹脂層を有し、
   前記ポリオレフィン系樹脂層を構成する樹脂に着色顔料が添加されていることを特徴とするヒートシール圧測定フィルム。
2. 前記ポリオレフィン系樹脂層を構成する樹脂に対してカーボン粉末が０．０５質量％以上１．０質量％以下添加されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシール圧測定フィルム。
3. 前記着色顔料が添加されたポリオレフィン系樹脂層が酸変性ポリオレフィン樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートシール圧測定フィルム。
4. 前記基材層がポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又はナイロンフィルムで構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１に記載のヒートシール圧測定フィルム。

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