JP2013027977A - 溶断シール用ｏｐｐフィルム及び溶断シール袋 - Google Patents

Abstract

【課題】プロピレン系樹脂の本来の優れた特性を有効に生かし、かつ高速条件下でも溶断シール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ以上のものを与える溶断シール用ＯＰＰフィルムを提供することを主要な目的とする。
【解決手段】溶断シール用ＯＰＰフィルム１は、プロピレン単独重合体で形成された中間層２と、中間層２を挟むように設けられた、プロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層３，４を備える。上記中間層２には、プロピレン単独重合体１００重量部に対して結晶化核剤が０．００５〜０．１重量部含まれていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に溶断シール用ＯＰＰフィルム（二軸延伸したポリプロピレン系フィルム）に関するものであり、より特定的には、プロピレン系樹脂の本来の優れた特性を有効に生かしつつ、高速条件下においても、高い溶断シール強度を維持することができるように改良された溶断シール用ＯＰＰフィルムに関する。この発明は、そのような溶断シール用ＯＰＰフィルムを用いて形成された溶断シール袋に関する。

従来、ポリプロピレン系フィルムは、その透明性や経済性及び耐衝撃性などの優れた物性により、食品や日用品及び雑貨などを主として、多くの分野において、溶断シール用包装材料フィルムとして汎用されている。

ポリプロピレン系フィルム、特に、ＯＰＰフィルムは、透明性や剛性及び表面硬度や耐衝撃性さらには防湿性などに優れ、包装材料フィルムとして優れた機能を有する。また、その高結晶性により比較的高融点のため耐熱性にも優れているが、その反面、溶断シール温度を高温にする必要がある。近年溶断シールの速度も次第に高速化してきており、溶断シール強度が出にくく、かつ、バラツキが多くなってしまうという事例も見られるようになっている。そこで、その高速条件下での溶断シール性を改善するために、以前から、他の低融点樹脂とブレンドする（特許文献１）などの種々の改良手段が採用されている。

特開２００１−５９０２８号公報（要約、特許請求の範囲の請求項１）

しかしながら、低融点樹脂成分を増量したりすると、他の性質の向上が不充分になり、あるいは他の性質が劣化し、プロピレン系樹脂の本来の優れた特性も有効に生かせない。一方、他の性質の向上を図ると溶断シール性が充分には改良されず、望ましい溶断シール強度が得られない。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、プロピレン系樹脂の本来の優れた特性を有効に生かし、かつ高速条件下でも溶断シール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ以上のものを得ることができるように改良された溶断シール用ＯＰＰフィルムを提供することを目的とする。

この発明の他の目的は、１分間に１５０枚以上の溶断シール袋が作れるように改良された溶断シール用ＯＰＰフィルムを提供することにある。

この発明の他の目的は、そのような溶断シール用防曇ＯＰＰフィルムを用いて形成された溶断シール袋を提供することにある。

本発明に係る溶断シール用ＯＰＰフィルムは、プロピレン単独重合体で形成された中間層（コア層）と、上記中間層を挟むように表裏面に設けられた、プロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層（シール層ともいう）とを備える。上記中間層には、プロピレン単独重合体１００重量部に対し、結晶化核剤が０．００５〜０．１重量部含まれていることを特徴とする。上記中間層に結晶化核剤を添加することにより、溶断シール後のシール玉を形成する溶融樹脂が冷え固まる過程において、結晶化速度が調整され、溶断シール後のシール玉のエッジ部からのフィルム破断が解消し、またシール玉の応力に対する脆さが解消することが見出された。

上記スキン層には、結晶化核剤が含まれていないことが好ましい。

中間層に用いられる樹脂は、２軸延伸フィルム用ポリプロピレンとして従来公知のプロピレン単独重合体を用いることができるが、アイソタクチック・インデックス（沸騰−ヘプタン不溶成分割合）が７５％以上、好ましくは８０〜９９％のプロピレン単独重合体が好ましい。該プロピレン単独重合体の密度は、密度（ＡＳＴＭ Ｄ１５０５）は、０．９０〜０．９１５ｇ/ｃｍ^３が好ましく、メルトフローレート（ＭＦＲ；ＡＳＴＭ Ｄ１２３８、２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）は０．１〜２０．０ｇ／１０分が好ましく、さらに０．１〜１５．０ｇ／１０分が好ましい。また、本発明の目的を損なわない範囲で、微量のエチレン成分を含んでいてもよい。具体的には、株式会社プライムポリマー製Ｆ１１３ＧやＦ１０９Ｖ，サンアロマー株式会社製ＰＣ４１２Ａを例示できる。

スキン層に用いられる樹脂としては、プロピレンとα−オレフィンとのランダム共重合体を用いることができる。プロピレン−α−オレフィン共重合体について、共重合体を構成するα―オレフィンの炭素数は、通常２〜３０（３を除く）であり、特に好ましくは、２〜１０（３を除く）である。

α―オレフィンとしては、具体的に、エチレンや、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン‐１、ヘプテン−１、オクテン−１、ノネン−１、デセン−１、４‐メチルペンテン−１、４−メチルへキセン−１、４，４−ジメチルペンテン−１等を好ましいものとして挙げることができる。これらのモノマーのうち、共重合性や、入手のしやすさの観点から、エチレンや、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン‐１、ヘプテン−１、オクテン−１、４‐メチルペンテン−１が好ましい。特に、エチレンやブテン−１が好ましい。

また、共重合体を構成するα―オレフィンは、２種以上を併用してもよい。例えばα―オレフィンとしてエチレン及びブテン−１を使用すると。共重合体としてプロピレンーエチレンーブテン３元共重合体が構成される。共重合体中のα―オレフィンの重合割合は、例えば０．１〜２０重量％、好ましくは０．５〜１５重量％とすることが適当である。

プロピレン−α―オレフィン共重合体のメルトフローレート（以下、ＭＦＲと記すことがある。）は０．１〜１５．０ｇ／１０分の範囲であり、好ましくは０．５〜１５．０ｇ／１０分の範囲、さらに好ましくは０．７〜７．０ｇ／１０分の範囲である。ＭＦＲが０．１ｇ/１０分未満である場合、押出機による成形時に吐出不良を起こすことがある。また、ＭＦＲが１５．０ｇ／１０分を超える場合、フィルムの強度を低下させることがある。なお、ＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、２３０℃、２１．１８Ｎ荷重で測定した値である。

スキン層に用いられる樹脂として、具体的には、サンアロマー株式会社製 ５Ｃ３０ＦやＰＣ６３０Ａ、日本ポリプロ株式会社製 ＦＸ４Ｇなどを例示できる。

結晶化核剤は、シリカ・タルクなどの無機化合物、各種カルボン酸またはその金属塩、ジベンジリデンソルビトール系化合物、アリールフォスフェ−ト系化合物、環状多価金属アリールフォスフェ−ト系化合物と脂肪族モノカルボン酸アルカリ金属塩又は塩基性アルミニウム・リチウム・ヒドロキシ・カーボネート・ハイドレートとの混合物、各種高分子化合物等のα晶核剤等である。このなかでも、結晶化核剤は、有機系であるのが好ましい。これらの結晶化核剤は、単独の材料でも使用でき、また２種以上の材料を併用してもよい。

本発明の溶断シール用ＯＰＰフィルムは、防曇剤を含んでいてもよい。防曇剤としては一般的に知られている、例えばアルキルジエタノールアミン、アルキルジエタノールアミン脂肪酸エステル、またはグリセリン脂肪酸エステルが挙げられる。

上記防曇剤は１種又は２種以上の混合物を用いることができる。

上記スキン層の融点は、１３０℃以上であるのが好ましい。

スキン層の厚みは、０．５〜１．５μｍであるのが好ましい。より好ましくは、０．７〜１．０μｍである。スキン層の薄膜化と、結晶化核剤の添加量の調整との相乗効果により、溶断シール強度が強く、かつバラツキの少ないものが得られる。

溶断シール用ＯＰＰフィルムの総厚みが２０μｍの場合、スキン層と中間層の厚みは、スキン層０．５〜１．５μｍ、中間層１７〜１９μｍで適宜設定すればよい。溶断シール用ＯＰＰフィルムの総厚みが２５μｍの場合も同様である。

この発明の他の局面に従う溶断シール袋は、上述の溶断シール用ＯＰＰフィルムを溶断して形成される。

本発明の溶断シール用ＯＰＰフィルムによれば、高速条件下においても、溶断シール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ以上のものを得ることができるという優れた効果を奏し得る。また、１分間に１５０枚以上の溶断シール袋が作れる。

本発明の実施の形態に係る溶断シール用ＯＰＰフィルムの断面図である。 溶断シールの様子を示す図である。

プロピレン系樹脂の本来の優れた特性を有効に生かし、かつ溶断シール強度の高い溶断シール用ＯＰＰフィルムを得るという目的を、ＯＰＰフィルムを、プロピレン単独重合体で形成された中間層と、上記中間層を挟むように表裏面に設けられた、プロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層とで構成し、上記中間層に、プロピレン単独重合体１００重量部に対し、結晶化核剤を０．００５〜０．１重量部含めることによって実現した。

図１は、本発明の実施の形態に係る溶断シール用ＯＰＰフィルムの断面図である。溶断シール用ＯＰＰフィルム１は、プロピレン単独重合体で形成された中間層２と、中間層２を挟むように設けられた、プロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層３とプロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層４を備える。上記中間層２に、プロピレン単独重合体１００重量部に対し、結晶化核剤を０．００５〜０．１重量部が含まれており、スキン層３，４には、結晶化核剤が含まれていない。ポリプロピレンフィルムは成形表面が平滑であるために、重なり合った場合に密着(＝ブロッキング)して、扱いにくくなるので、スキン層３，４にアンチブロッキング剤を含めるのが好ましい。

中間層２に用いられる樹脂は、具体的には、株式会社プライムポリマー製Ｆ１１３ＧやＦ１０９Ｖ，サンアロマー株式会社製ＰＣ４１２Ａを用いた。スキン層３，４の樹脂には、具体的には、サンアロマー株式会社製 ５Ｃ３０ＦやＰＣ６３０Ａを用いた。結晶化核剤としては、新日本理化株式会社製 ゲルオールＤを用いた。中間層２の膜厚は、１８μｍ、スキン層３，４の膜厚はそれぞれ１．０μｍであった。

本発明の溶断シール用ＯＰＰフィルムは、プロピレン単独重合体で形成された中間層２と、該中間層２の両面にプロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層３とを共押出し成形して得た多層シートを、公知の同時二軸延伸法あるいは逐次二軸延伸法等の二軸延伸法により、延伸して得られる。

溶断シールは、図２に示すように、２枚の溶断シール用ＯＰＰフィルム１を重ねて、刃先５ａの角度が１２０°の溶断刃５で溶断することによって行った。

（中間層への結晶化核剤添加量）
結晶化核剤を添加すると、結晶化速度が速くなる。プロピレン単独重合体１００重量部に対し、結晶化核剤の量を０．００５〜０．１重量部に調整（半結晶化速度で３．０分〜０．５分）すると、添加しない場合と比べ、溶断シール後のシール玉を形成する溶融樹脂が冷え固まる過程において、結晶化速度が遅くなり、溶断シールした後のシール玉のエッジ部からの破断の問題が解消され、かつ、シール玉６にも粘りが現れ、応力に対する脆さの問題も解消されることが見出された。

結晶化核剤を中間層に添加しない場合、あるいは、添加しても０．００５重量部以下の場合、結晶化速度が遅くなることが認められた。溶断シール後のシール玉を形成する溶融樹脂が冷え固まる過程において、シール部の結晶化速度が遅いと結晶化度が小さく、フィルムそのものの強度が弱くなり、応力がかかった時にシール玉６が割れる前に、シール玉のエッジ部分が伸び、破断する。この場合、溶断シール強度が弱いと判断された。

一方、結晶化核剤の量が０．１重量部以上になると、結晶化速度が非常に速くなる。溶断シール後のシール玉を形成する溶融樹脂が冷え固まる過程において、結晶化速度が非常に速くなると、１つ１つの球晶が非常に細かくなり、シール玉のエッジ部分からの破断は防ぐ事が出来るが、逆にシール玉６が脆くなり、応力に対しシール玉６が裂けやすくなる。そのため、溶断シール強度がバラつく（脆い）結果となった。

（半結晶化速度の測定方法）
使用装置：入力補償型ＤＳＣ装置を使用
求め方：結晶化を示す面積の内の半分が結晶化する時間を半結晶化時間とする。
入力補償型とは、試料及び基準物質で構成される試料部の温度を一定のプログラムに従って変化させながら、その試料及び基準物質の温度が等しくなるように、両者に加えた単位時間あたりの熱エネルギーの入力差を温度の関数として測定する方法である。
＜測定プログラム＞
１．２８０℃で５分等温
２．８０℃／minで２８０℃から１２０℃に冷却
３．１２０℃で１５分等温

（延伸しやすさ）
ポリプロピレンは、側鎖メチル基の配列様式（コンフィギュレーション）により立体規則性（ペンタッドシーケンス）を生じる。立体規則性は、高分子の物質特性を支配する結晶形態、結晶化度などの高次構造を決定する重要な一次構造因子の１つである。特に融点と剛性に大きく影響する。
ペンタッド分率９３〜９８％が好ましい。９３％以下では、適正な剛性の低下、溶断シール強度が出なかった。ペンタッド分率９８％以上では、フィルムの成形性（偏肉など）が悪くなった。

（スキン層の原料）
ランダムポリプロピレン
＜α―オレフィンの含有量＞
含量８％以上：中間層との密着性が不良であり、透明性不良、ブロッキングを示した。
含量１．５％以下：防曇剤の適正なブリードアウトを阻害する。
＜融点＞
融点１２０℃以下：溶断刃へのフィルムの融着による加工性の低下を示した。
融点１４５℃以上：溶断シール強度の低下を示した。
＜厚み＞
０．５〜１．５μｍが好ましく、より好ましくは、０．７〜１．０μｍである。
０．５μｍ以下、１．５μｍ以上のいずれの場合も、溶断シール強度が弱くなり、バラツキが大きかった。

スキン層を１．５μｍ以上に厚くすると、溶断シールした際のシール玉部において、スキン層の接着界面が筋のように走ることが認められた。この場合、応力が直線的に伝わり、粘りがなく、スキン層接着界面部分で、簡単に裂けてしまい溶断シール強度が出ない結果となる。

一方、スキン層を０．５μｍ〜１．５μｍに薄膜化すると、筋状の界面が解消し、スキン層同士の界面がシール玉中で波打った状態で発生する。また、直線的に形成されるのではなく、シール玉の先に向かって捻じ曲がった形状の界面となる。そのため、投錨効果により接着表面積が増大し、応力伝播方向が変化し、破断しにくくなる。さらに結晶化核剤の添加により、溶断シール後のシール玉を形成する溶融樹脂が冷え固まる過程において、結晶化速度が調整され、シール玉のエッジ部からの破断が解消し、またシール玉の脆さが解消する。スキン層薄膜化と結晶化核剤の添加量の調整の相乗効果により、溶断シール強度が強く、かつバラツキの少ないものが得られる。
＜厚み形状＞
スキン層の厚みは表裏の厚みが等しい対称系が望ましい。非対称系だと製袋品がカールしてしまい、加工適正・ハンドリング適性に劣る。

＜シール強度測定条件＞
製袋した袋の溶断シール部を、溶断シール部が短冊の中心になるように、１５ｍｍ幅、標線間隔４０ｍｍにサンプリングして短冊状の試験片とし、引張試験機（東洋精機、ストログラフ）を用いて２００ｍｍ／分での破断強度を測定した。

＜シール強度単位＞ Ｎ／１５ｍｍ

＜溶断シール条件＞
装置名：トタニ技研工業社製ＨＫ−４０Ｖ
溶断刃温度：３９０℃
溶断刃角度：１２０°
ショット数：１５０枚/分（１分間に１５０枚作れるものを目標とした。）

以下、この発明の実施例について説明する。

（スキン層の融点の影響）

図１に示す溶断シール用ＯＰＰフィルムを作成し、溶断シール強度の平均値が、２０Ｎ／１５ｍｍ以上、その最大値と最小値の開き差（開差）が４Ｎ／１５ｍｍ以下のものを得ること、及び１分間に袋が１５０枚作れることを目標として、スキン層の構成成分であるランダムポリプロピレン（ＲＰＰ）の融点の影響を調べた。表１に、その結果を示す。
ＩＩ値：アイソタクチック・インデックス
開差：シール強度の最大値と最小値の差

表１の結果から、比較例１のようにスキン層の融点が低いと、溶断刃への熱融着（フィルムと溶断シール刃が融着してしまう現象）によるミスショットを多発した。溶断刃への樹脂付着によるロングラン性不良、スタッカベルト跡による外観不良を呈した。実施例１，２より、スキン層の融点は、１３０℃以上が好ましいことがわかった。

（中間層への結晶化核剤の添加量の影響）

図１に示す溶断シール用ＯＰＰフィルムを作成し、溶断シール強度の平均値が、２０Ｎ／１５ｍｍ以上、その最大値と最小値の開き差（開差）が４Ｎ／１５ｍｍ以下のものを得ること、及び１分間に袋が１５０枚作れることを目標として、中間層への結晶化核剤の添加量の影響を調べた。表２に、その結果を示す。

表２の結果から、プロピレン単独重合体１００重量部に対し、結晶化核剤の添加量（重量部）が０と０．２の場合（比較例２，３）は、シール強度が低く、満足なものが得られなかった。実施例３，４，５より、結晶化核剤添加量（重量部）を、０．００５〜０．１含むものが、良好であることがわかった。

（中間層の立体規則性の影響）

図１に示す溶断シール用ＯＰＰフィルムを作成し、溶断シール強度の平均値が、２０Ｎ／１５ｍｍ以上、その最大値と最小値の開き差（開差）が４Ｎ／１５ｍｍ以下のものを得ること、及び１分間に袋が１５０枚作れることを目標として、参考例として、中間層の立体規則性の影響を調べた。結晶化核剤の添加量は０とした。表３に、その結果を示す。

表３の結果から、参考例２，３のように、中間層のＩＩ値（アイソタクチック・インデックス）が、９８．５、９９のものは、延伸性が不良であった。参考例１のように、中間層のＩＩ値が９５のものは、延伸性が良好であった。

今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の溶断シール用ＯＰＰフィルムは、プロピレン系樹脂の本来の優れた特性を有効に生かし、かつ高速条件下においても溶断シール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ以上の溶断シール袋を与える。

１ 溶断シール用ＯＰＰフィルム
２ 中間層
３，４ スキン層
５ 溶断刃
５ａ 刃先
６ シール玉

Claims (9)

1. プロピレン単独重合体で形成された中間層と、
   前記中間層を挟むように表裏面に設けられた、プロピレン系ランダム共重合体で形成されたスキン層とを備え、
   前記中間層には、プロピレン単独重合体１００質量部に対し、結晶化核剤が０．００５〜０．１重量部含まれていることを特徴とする溶断シール用ＯＰＰフィルム。
2. 前記スキン層には、結晶化核剤が含まれていないことを特徴とする請求項１に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルム。
3. 前記中間層を形成する前記プロピレン単独重合体のアイソタクチック・インデックスは、８０〜９９％である、請求項１又は２に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルム。
4. 前記中間層を形成する前記プロピレン単独重合体の密度は、０．９０〜０．９１５ｇ／ｃｍ^３である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルム。
5. 前記中間層を形成する前記プロピレン単独重合体のメルトフローレートは、０．１〜２０．０ｇ／１０分である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルム。
6. 前記スキン層を形成する前記プロピレン系ランダム共重合体の融点は、１３０℃以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルム。
7. 前記スキン層の厚みは、０．５〜１．５μｍである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルム。
8. 前記スキン層と前記中間層の厚みの比率は、スキン層の厚みを１．０μｍにした場合、中間層の厚みは１８μｍである、請求項７に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の溶断シール用ＯＰＰフィルムを溶断して形成された溶断シール袋。