JP2014188923A - 積層フィルム - Google Patents
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Abstract
透明性及び引張弾性率等強度に優れ、且つ高い衝撃強度を有する、医療用容器やレトルト用袋等の食品用容器等に好適な積層体フィルムを提供する。
【構成】
特定のMFR、密度および分子量分布を有するエチレン系樹脂(a)、及び、特定のMFRおよび分子量分布を有するプロピレン系樹脂(b)からなる少なくとも3層の積層体であって、内層(A)及び外層(C)がエチレン系樹脂(a)からなる時、中間層(B)はプロピレン系樹脂(b)であり、内層(A)及び外層(C)がプロピレン系樹脂(b)からなる時、中間層(B)はエチレン系樹脂(a)である積層体を、成形時に樹脂を急冷により固化させて積層フィルムとする。
【選択図】 なし
Description
ポリエチレンフィルム(及びそれにより形成したパウチ類)の衝撃強度などを向上させるために、エチレン系重合体を共重合体とする手法や、エチレン系重合体に他の樹脂をブレンドして組成物フィルムとする手法、或いはその組成物をさらに積層して積層フィルムとする手法は多数が開示されており、衝撃強度と易引裂性がバランスにおいて優れるとされる、エチレン・α−オレフィン共重合体と特定のHP−LDPE(高圧法によるランダムポリエチレン共重合体)の組成物フィルム(特許文献1)、耐衝撃性に優れ易開封性を有すとされる、低密度ポリエチレン(LDPE)とエチレン・ブテン−1共重合体のブレンドフィルムを二軸延伸ポリオレフィンフィルムとナイロンフィルムに積層した三層積層フィルムによるパウチ(特許文献2)、透明性、耐衝撃性に優れたフィルム層を調整しうる変性エチレン共重合体組成物、及びそれを用いた積層体、または成形品が提案されている(特許文献3)などが開示されている。
又、高密度ポリエチレンフィルムを含むポリオレフィンフィルムを水冷のような急冷により、透明性、熱安定性に優れたフィルムを得ることができることも知られている(特許文献4)。
しかし、いずれの先行技術においても、透明性、引張弾性、耐衝撃性などフィルムとしての性能がバランス良く充分に優れ、併せて他の物性や成形性までも充分に良好であるとは、必ずしもいえなくさらなる改良が進められている。
本発明の第1の特徴点は、以下の(a−1)〜(a−3)の特徴を有するエチレン系樹脂(a)層、及び、以下の(b−1)、(b−2)の特徴を有するプロピレン系樹脂(b)層を含む少なくとも3層からなる積層体を、成形時に樹脂を急冷により固化させることを特徴とする積層フィルム。
(a−1)MFR(190℃、21.18N荷重):0.1〜20g/10分
(a−2)密度:0.860〜0.950g/cm3
(a−3)Mw/Mn:2〜20
(b−1)MFR(230℃、21.18N荷重):1〜20g/10分
(b−2)Mw/Mn:2〜20
本発明の第3の特徴点は、内層(A)及び外層(C)がプロピレン系樹脂(b)からなり、中間層(B)はエチレン系樹脂(a)である3層からなることを特徴とする積層フィルム。
本発明の第5の特徴点は、ポリエチレン系樹脂(a)がチーグラー触媒によって得られることを特徴とする積層フィルム。
本発明の第6の特徴点は、厚みが10〜200μm以下であることを特徴とする積層フィルム。
本発明の第8の特徴点は、積層フィルムから成形された医療用容器又は食品包装容器。
本発明の第9の特徴点は、積層フィルムを成形により延伸配向してなることを特徴とする医療用容器又は食品包装容器。
1.エチレン系樹脂(a)
本発明に用いるエチレン系樹脂(a)は、エチレンと炭素数3〜20、好ましくは4〜12のα−オレフィンとの共重合体である。炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどが挙げられる。重合方法としては、従来公知のいずれの方法を用いることが可能である。本発明においては、公知の種々の重合触媒、重合方法をもちいることができるが、チーグラー触媒を用いる重合方法が、ポリマー物性、製造コスト面から好まれる。
本発明に用いるエチレン系樹脂(a)の密度は、0.860〜0.950g/cm3であり、好ましくは0.910〜0.945g/cm3であり、より好ましくは0.920〜0.940g/cm3である。密度が0.860g/cm3未満では、成形した時のフィルムがべたつき、ブロッキング性が悪くなる。また密度が0.950g/cm3を超える時はフィルムの衝撃強度が劣る。
ここで、密度は、JIS7112−1999の「プラスチック−非発泡プラスチックの密度及び比重の測定方法」のD法(密度勾配管法)に準拠して測定する値である。
本発明に用いるエチレン系樹脂(a)のMFRは、0.1〜20g/10分であり、好ましくは0.2〜15g/10分であり、より好ましくは0.3〜10g/10分である。 ここで、MFRは、JIS K7210−1999の「プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト(MFR)及びメルトボリュームフローレイト(MVR)の試験方法」に準拠して、試験方法:190℃、21.18(2.16kg)荷重で測定する値である。MFRが0.1g/10分未満では、成形加工時に、樹脂圧が上昇し押出し加工性が悪くなることと樹脂の過大な発熱によりフィルムに発泡などを生じ問題となる。MFRが20g/10分を超えると、機械的強度の低下及びフィルム成形加工時のバブル安定性などの加工性が劣り問題となる。
分子量分布(ゲルパーミエイションクロマトグラフィーを用いて測定したMw/Mnをもって分子量分布の指標とする。この値が大きいほど分子量分布が広いことになる。)は一般に2以上20未満であり、3以上20未満が好ましく、3以上15未満が特に好ましい。Mw/Mnが2未満ではフィルムの成形性が著しく低下してしまい、Mw/Mnが20を超えると成形したフィルムの透明性が著しく低下する。
またエチレン系樹脂(A)は単独で、又は二種以上混合して1つの層を構成するために用いてよい。
本発明に用いるプロピレン系樹脂(b)は、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレン及び/又はブテンとのランダム共重合体等であり、具体的には、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・ブテンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・ブテン三元ランダム共重合体等が挙げられる。重合方法としては従来公知のいずれの方法のものを使用することができる。
本発明においては、公知の種々の重合触媒、重合方法をもちいることができるが、チーグラー触媒を用いる重合方法がポリマー物性、製造コスト面から好まれる。
なお、上記プロピレン系樹脂(b)は、エチレン、ブテン以外のコモノマー成分がプロピレンと共重合されていてもよい。コモノマーとしては、炭素数5〜20のα−オレフィン等が挙げられる。炭素数5〜20のα−オレフィンは、例えば、1−ヘキセン、1−オクテン等が挙げられる。
(b−1)メルトフローレート
本発明に用いるプロピレン系樹脂(b)のMFRは、1〜20g/10分であり、好ましくは2〜20g/10分であり、より好ましくは4〜15g/10分である。MFRが1g/10分未満では、成形加工時に、樹脂圧が上昇し押出し加工性が悪くなることと樹脂の過大な発熱によりフィルムに発泡などを生じ問題となる。MFRが20g/10分を超えると、機械的強度の低下及びフィルム成形加工時のバブル安定性などの加工性が劣り問題となる。
分子量分布(ゲルパーミエイションクロマトグラフィーを用いて測定したMw/Mnをもって分子量分布の指標とする。この値が大きいほど分子量分布が広いことになる。)は一般に2以上20未満であり、3以上20未満が好ましく、3以上15未満が特に好ましい。Mw/Mnが2未満ではフィルムの成形性が著しく低下してしまい、Mw/Mnが20を超えると成形したフィルムの透明性が著しく低下する。
ここで、プロピレン単位及びエチレン及び/又はブテン単位は、フーリエ変換赤外分析法によって計測される値である。
またプロピレン系樹脂(B)は単独で、又は二種以上混合して1つの層を構成するために用いてよい。
本発明に用いるエチレン系樹脂(a)、プロピレン系樹脂(b)には本発明の目的が損なわれない範囲で、各種添加剤、例えば、造核剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、耐候安定剤、帯電防止剤、スリップ剤、抗ブロッキング剤、防曇剤、着色剤、充填剤、エラストマー、木質系材料などを配合することができる。
本発明の積層体の層構成は特定のエチレン系樹脂(a)、及び、特定のプロピレン系樹脂(b)を用いて、内層/中間層/外層が
(1)エチレン系樹脂(a)/プロピレン系樹脂(b)/エチレン系樹脂(a)
あるいは、
(2)プロピレン系樹脂(b)/エチレン系樹脂(a)/プロピレン系樹脂(b)
である。
内層と外層に使われる樹脂は上記のように同じ種類であることが必要であるが、同種であればまったく同じ樹脂を使う必要はない。
層の数については、前記外層/中間層/内層からなる3層が最も好ましいが、それに限られず、外層/中間層/内層での中間層の中にさらに層を構成させた外層/中間層/最中間層/中間層/内層という層構成や、外層と中間層、又は中間層と内層との間に必要に応じて適宜他の層を設けることができる。そのような他の層としては、接着層、ガスバリヤー層、紫外線吸収層等が挙げられる。例えば、外層/ガスバリヤー層/中間層/接着層/内層といった5層構造をとることもできる。また、外層のさらに外側に新たに層を設けることもできる。場合によっては、樹脂の種類により共押出成形によって積層構造を同時一体成形することも可能である。
(3)エチレン系樹脂(a)/プロピレン系樹脂(b)/エチレン系樹脂(a')
(4)エチレン系樹脂(a)/プロピレン系樹脂(b)/エチレン系樹脂(a)/ポリアミド(d)
(5)プロピレン系樹脂(b)/エチレン系樹脂(a)/プロピレン系樹脂(b)/ポリビニルアルコール(d)
などの、任意の樹脂層(d)を、3層積層体フィルムの成形と同時に、または、成形後に樹脂層(d)を、塗布、接着、コーティング、流延法などの慣用の手法で任意に形成することができる。
本発明における積層体の全体厚みは特に限定されず、必要に応じて適宜決定することができるが、好ましくは0.005〜0.2mm、より好ましくは0.01〜0.15mmであり、各層の厚み比は特に限定されないが、内層:中間層:外層=1:1:1程度がよい。全体の厚みが上記範囲内であれば、透明性、耐衝撃性に優れるという利点がある。
本発明では、積層体の成形時に該成形体を空気中で徐々に冷却するのではなく、急冷することを要する。積層体の成形方法は特に限定されないが、共押出多層インフレーション法、共押出多層Tダイ法、ドライラミネーション法、押出ラミネーション法等により積層フィルム又はシートとする方法が挙げられる。これらの中で、共押出多層インフレーション成形法又は共押出多層Tダイ成形法を用いるのが好ましい。急冷の方法は特に限定しないが水冷式であることが好ましい。
本願は特定のエチレン系樹脂、プロピレン系樹脂から得られる層からなる積層体を成形時に急冷すると、耐衝撃性が大幅に向上したフィルムが得られるものである。このような効果が発揮される理由は必ずしも明確ではないが、樹脂により衝撃が加わった際の破壊機構が異なるため各層が弱点を補い合うことによると思われる。このような特定の層の組み合わせにより得られる利点については先行技術に記載も示唆されていないものである。
水槽冷却法は、押出した積層フィルムを冷却水槽に直接投入することにより急冷する方法である。特にインフレーション成形では、空冷する場合が多いので、フィルムの吹出方向を下向きにして、温度10〜40℃程度の水、好ましくは水道水程度の温度に保たれた水槽にチュ−ブを直接投入することが好ましい。又、マンドレル内に冷却水を循環させてフィルムと接触させることにより冷却する方法も選択できる。典型的なフィルムの成形方法である、フィルムの吹出方向を上向きにした場合にて、散水、放水などにより強制的に冷却するというように、水冷方式を工夫することが好ましい。これらの冷却装置は、慣用のものであり、容易に入手でき実施することが可能である。
このインフレーション成形の段階で、ブロー比を2〜6倍程度に調整をして、両方向にバランスの取れた強度、厚さを任意に調整することができる。本発明のように、MFRが1〜20と比較的低い範囲のものは、例えば、MIが35のものに比較して、ブロー比を上げると光学特性が上昇する傾向を示す。
この、三層積層体フィルムの延伸または未延伸フィルムは、二次加工によりフィルム包装、袋状包装、容器状包装に任意に使用できるが、この三層積層体フィルムを、加圧成形、真空成形のような二次加工により、容器、卵ケース、などの立体構造を有する容器を成形する場合に、成形温度および延伸倍率を考慮して、延伸配向を付加することにより、より強度の高い立体構造の容器製品類を成形することができる。
また、容器の表示、装飾などを考慮して、表面処理を施すこともできる。表面処理として、コロナー放電、火炎処理、オゾン処理、紫外線処理のような、表面処理を採用して、印刷特性、接着性などを高めることができる。
本発明の積層フィルムは透明性及び引張弾性率等強度に優れ、且つ高い衝撃強度を有し、医療用容器やレトルト用袋等の食品用容器等に好適に用いることができる。
例えば、強靭性、ヒートシール、ヒートシール強度、二次加工性、防水・防湿性、耐薬品性、耐油性、保香性、包装適正、美観性などにおいて、卓越した性質を有する。したがって、ビニールハウス、肥料袋、米、麦、茶、コーヒー、飼料、穀物袋のような農業用資材、梱包材料として使用することができる。菓子、食品、インスタント食品、レトルト食品、砂糖、食塩のような食品包装材料、医薬品、殺虫剤、のような医療包装材料、容器、各種家庭用品、工業材料の簡易包装材料、容器のような汎用のフィルム、袋、パック、容器、使い捨て手袋、ラベル、電子機器、建材、機械類の保護フィルム、などの各種用途に供することができる。
特に、フィルム包装材料は勿論のこと、容器の場合には、袋状物にして、開口部を開封を容易にするために、切り込み部(カット)を形成したものが成形できる。同様に、開口部にチャックの爪と溝を形成して、手で簡単にシールする、通常ユニパック構造のものが成形できる。または、蓋が一体に、または別部となった卵、食品などを収納する浅底、深底の立体構造の容器、など、各種の医療用、食品用等の各種容器類に成形することができる。
一方、ポリプロピレン樹脂フィルムは、透明性に優れたフィルムである。特に急冷により結晶化が進み、剛性、可撓性が向上し、容器にした場合の、薄型でも形状保持も良く、ポリエチレン系樹脂フィルムを補足することになる。このようなポリエチレン樹脂フィルムとポリプロピレン樹脂フィルムの好ましい特性を表し、或いは補足した、いわゆる、ポリエチレン樹脂フィルムとポリプロピレン樹脂フィルムからなるラミネートフィルムは、ヒートシール性、透明性、耐熱性などに優れ、特に包装特性等に優れて、特に、透明性、引っ張り弾性率、および耐衝撃性に優れている。
しかし、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂とが、結晶化温度に若干の違いがあること、融点、軟化温度に違いがあること、などの物性に微妙な違いがあるばかりでなく、非常に薄い、しかも幅広のラミネートフィルムという独特の形態をしたものであることや、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂をラミネートした場合の積層構造により発生することが予測される微妙な違いにより生じる急冷の温度差、時間差の違いにより発生する微妙な収縮率の差などの原因を是正して、しかも、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂の優れた特性を最大限に発揮させるということが期待される。
このために、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂の積層フィルムの性能を最大限に発現するために、まず、ラミネートフィルムの積層構造の面から究明すれば、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂の二層構造のフィルムより、三層構造にすることが、三層の厚さを比較的薄くしても、層が補足しあって、相乗的な強度を発現することになり、さらに、積層構造により発生する歪みなどの各種障害を是正する傾向にあることを見出したことに本発明の意義がある。
(1)メルトフローレート(MFR):エチレン系樹脂についてはJIS K−7210に従い、温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定した。プロピレン系樹脂については測定温度を230℃で行った。
(2)密度:JIS K−7112に従い測定した。
(3)ヘーズ:JIS K−7136に従い測定した。
(4)引張弾性率:JIS K−7127に従い測定した。
(5)ダートドロップインパクト:JIS K−7124に従い測定した。
(1)エチレン系樹脂(a)
PE−1:チーグラー触媒を用い製造された日本ポリエチレン株式会社製 ノバテックLL UF425 (MFR 0.8g/10min、密度
0.926g/cm3)
PE−2:チーグラー触媒を用い製造された日本ポリエチレン株式会社製 ノバテックLL UF946C (MFR 1.2g/10min、密度
0.936g/cm3)
PE−3:チーグラー触媒を用い製造された日本ポリエチレン株式会社製 ノバテックHD HM160 (MFR 5.0g/10min、密度
0.953g/cm3)
(2)プロピレン系樹脂(b)
PP−1:チーグラー触媒を用い製造された日本ポリプロ株式会社製 ノバテックPP FG3DE (MFR 9.0g/10min、密度
0.90g/cm3)
単軸押出機(1)、(2)、(3)の三台を準備して、65mm径、L/D;28の押出機(1)には内層となる樹脂を、押出機(2)には中間層となる樹脂を、押出機(3)には外層となる樹脂を、三層共押出環状ダイに供給する。各押出機のスクリューの回転速度を約59rpm、65rpm、72rpm程度で押し出す。ダイス温度は210℃、 ブロー比(ダイのノズル径とチューブ状フィルムの直径比)を約3として、インフレーションしてから、ダイより約80cm程度離れた位置に設置されている、水温約19℃の水槽に直接投入して、急冷をしてから、インフレーションフィルムを巻き取る。
このフィルムを、所定の寸法に切断をして、サンプル試験片とする。
内層:PP−1、中間層:PE−1、外層:PP−1からなる積層フィルムを水冷式共押出多層インフレーション成形機を用いて製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表1に示す。
(実施例2)
内層:PP−1、中間層:PE−2、外層:PP−1からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表1に示す。
内層:PP−1、中間層:PP−1、外層:PP−1からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表1に示す。
(比較例2)
内層:PE−2、中間層:PE−2、外層:PE−2からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表1に示す。
(比較例3)
内層:PP−1、中間層:PE−3、外層:PP−1からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表1に示す。
内層:PE−1、中間層:PE−1、外層:PE−1からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表1に示す。
(比較例5)
内層:PE−1、中間層:PE−1、外層:PE−1からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを空冷式共押出多層インフレーション成形機を用いて製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表2に示す。
内層:PP−1、中間層:PE−1、外層:PP−1からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを空冷式共押出多層インフレーション成形機を用いて製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表2に示す。
(比較例7)
内層:PP−1、中間層:PP−1、外層:PP−1からなる積層フィルムを実施例1と同様の条件にて積層フィルムを空冷式共押出多層インフレーション成形機を用いて製造した。各層の厚みは10μm/10μm/10μmであった。なお、物性評価結果を表2に示す。
特に、積層フィルムの使用において、ポリエチレン、ポリプロピレンという無毒性のフィルムであり、更に、衛生、安全、強度、耐久性などが要求される産業分野に供給することにより、その産業分野の有用性、需要、安全性を高めることになり、又、機械的強度が高いために、比較的少ない材料で適用できるために、省資源化も期待される。焼却において、有害物を発生しないので、快適な生活環境の向上や、プラスチック産業の発展に寄与するため、さらに需要を高めることができる。
特許文献2 特開平5−193079号公報
特許文献3 特開2010−248409号公報
特許文献4 特開平8−142288号公報
Claims (9)
- 以下の(a−1)〜(a−3)の特徴を有するエチレン系樹脂(a)層、及び、以下の(b−1)、(b−2)の特徴を有するプロピレン系樹脂(b)層を含む少なくとも3層からなる積層体を、成形時に樹脂を急冷により固化させることを特徴とする積層フィルム。
(a−1)MFR(190℃、21.18N荷重):0.1〜20g/10分
(a−2)密度:0.860〜0.950g/cm3
(a−3)Mw/Mn:2〜20
(b−1)MFR(230℃、21.18N荷重):1〜20g/10分
(b−2)Mw/Mn:2〜20 - 内層(A)及び外層(C)がエチレン系樹脂(a)からなり、中間層(B)はプロピレン系樹脂(b)である3層からなることを特徴とする請求項1に記載の積層フィルム。
- 内層(A)及び外層(C)がプロピレン系樹脂(b)からなり、中間層(B)はエチレン系樹脂(a)である3層からなることを特徴とする請求項1に記載の積層フィルム。
- 表層(D)としてポリアミド、ポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体ケン化物、塩化ビニリデン樹脂からなる樹脂(c)を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層フィルム。
- ポリエチレン系樹脂(a)がチーグラー触媒によって得られることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の積層フィルム。
- 厚みが10〜200μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の積層フィルム。
- インフレーション成形され得られることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の積層フィルム。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の積層フィルムから成形された医療用容器又は食品包装容器。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の積層フィルムを成形により延伸配向してなることを特徴とする請求項8に記載の医療用容器又は食品包装容器。
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