JP2015016666A - 多層共押出フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】易引裂き性及び水蒸気バリア性を有する多層共押出フィルムを提供すること。
【解決手段】本発明は、環状オレフィン系樹脂とポリエチレン系樹脂とを含有する中間層と、該中間層を挟み両外側に配置され、ポリエチレン系樹脂を含有する外層と、で構成される3層以上の多層共押出フィルムであって、前記多層共押出フィルム中における前記環状オレフィン系樹脂の含有量を(A)質量%とし、前記中間層における前記環状オレフィン系樹脂の含有量を(B)質量%とした際に、(A)に対する(B)の比である(B)/(A)が4以上8以下であることを特徴とする多層共押出フィルムを提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、多層共押出フィルムに関する。
近年、バリアフリー等の観点から、包装材等の材料として使用されるフィルムに対して、手等で容易に引裂きやすい性質(以下、「易引裂き性」と言う)等を有することが求められている。このようなフィルムとして、易引裂き性を有する樹脂である環状オレフィン系樹脂を材料として使用したフィルムが挙げられる。例えば、特定の密度を有するポリエチレンを含む外層及び内層と、環状オレフィン系樹脂及び特定の密度を有するポリエチレンを含む中間層と、を積層させた多層フィルム(特許文献1)等が提案されている。
また、湿気を避ける必要がある物質や物品を包装するための包装材等については、その材料として使用されるフィルムに対して、易引裂き性だけではなく、包装材等の内部への水蒸気の透過を遮断する性質(以下、「水蒸気バリア性」と言う)を有することが求められ得る。
特開2012−885号公報
しかし、本発明者の検討の結果、良好な易引裂き性を多層フィルムに付与するには、フィルム全体における環状オレフィン系樹脂の含有量及び環状オレフィン系樹脂の分布が重要であることが見出された。他方、特許文献1における多層フィルムは、多層フィルム全体における環状オレフィン系樹脂の含有量及び分布について十分に検討されたものではないので、十分な易引裂き性を有さない可能性がある。また、特許文献1における多層フィルムにおいては、水蒸気バリア性について何ら検討されていない。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、易引裂き性及び水蒸気バリア性を有する多層共押出フィルムを提供することを目的とする。
本発明者は、環状オレフィン系樹脂とポリエチレン系樹脂とを含有する中間層と、該中間層を挟み両外側に配置され、ポリエチレン系樹脂を含有する外層と、で構成される3層以上の多層共押出フィルムにおいて、多層共押出フィルム中における環状オレフィン系樹脂の含有量と、中間層における環状オレフィン系樹脂の含有量と、の比率を所定の範囲にすることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は下記のものを提供する。
(1) 環状オレフィン系樹脂とポリエチレン系樹脂とを含有する中間層と、
該中間層を挟み両外側に配置され、ポリエチレン系樹脂を含有する外層と、
で構成される3層以上の多層共押出フィルムであって、
前記多層共押出フィルム中における前記環状オレフィン系樹脂の含有量を(A)質量%とし、前記中間層における前記環状オレフィン系樹脂の含有量を(B)質量%とした際に、
(A)に対する(B)の比である(B)/(A)が4以上8以下であることを特徴とする多層共押出フィルム。
(2) 前記(A)質量%が、5質量%以上20%未満である(1)記載の多層共押出フィルム。
(3) 前記(B)質量%が、30質量%以上95質量%未満である(1)又は(2)に記載の多層共押出フィルム。
(4) 前記中間層のポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)との混合物である(1)から(3)のいずれかに記載の多層共押出フィルム。
(5) 前記外層のポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)との混合物である(1)から(4)のいずれかに記載の多層共押出フィルム。
(6) ブロー比1.5から4.0のインフレーション法によって成形された(1)から(5)のいずれかに記載の多層共押出フィルム。
本発明によれば、易引裂き性及び水蒸気バリア性を有する多層共押出フィルムが提供される。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
<多層共押出フィルムの構成>
本発明の多層共押出フィルム(以下、「本発明のフィルム」とも言う)は、環状オレフィン系樹脂とポリエチレン系樹脂とを含有する中間層と、該中間層を挟み両外側に配置され、ポリエチレン系樹脂を含有する2つの外層と、で構成される3層以上の多層共押出フィルムである。
本発明のフィルムは、フィルム全体における環状オレフィン系樹脂の含有量と、中間層における環状オレフィン系樹脂の含有量との質量比が所定の範囲となるように調製される。具体的には、本発明のフィルムは、本発明のフィルム中における環状オレフィン系樹脂の含有量を(A)質量%とし、中間層における環状オレフィン系樹脂の含有量を(B)質量%とした際に、(A)に対する(B)の比、つまり(B)を(A)で割った値である、「(B)/(A)」が4以上8以下となるように調製される。
「(B)/(A)」が4以上8以下であることは、本発明のフィルムにおける中間層の厚さが、他層(外層)の厚さの合計値と比較して相対的に薄く、かつ、中間層中の環状オレフィン系樹脂の濃度が、他層中の環状オレフィン系樹脂の濃度と比較して相対的に高いことを意味する。つまり、本発明のフィルムにおいては、環状オレフィン系樹脂が、厚さが薄い中間層中に高密度に存在する。本発明者は、このような構成を有する多層共押出フィルムによれば、フィルム中に含まれる環状オレフィン系樹脂の総量が従来よりも少ない場合であっても、優れた易引裂き性、さらには優れた水蒸気バリア性をも実現できることを初めて見出した。
「(B)/(A)」が4以上、好ましくは4.5以上、さらに好ましくは5以上であると、十分な易引裂き性及び水蒸気バリア性を多層共押出フィルムに付与できる。「(B)/(A)」が高いほど(特に7〜8であると)、易引裂き性及び水蒸気バリア性に優れた多層共押出フィルムを得やすい。
「(B)/(A)」が8以下、好ましくは7.5以下、さらに好ましくは7以下であると、多層共押出フィルム中の環状オレフィン系樹脂の含有量が過度ではないので、フィルム中に含まれる他の樹脂等が有する特性を損ないにくいだけでなく、コストを抑制できる。「(B)/(A)」が8超である場合、中間層の厚さと、他層の厚さの合計値との差が大きくなる可能性があり、その結果、得られる多層共押出フィルムの易引裂き性及び水蒸気バリア性にバラツキが生じる。このような易引裂き性及び水蒸気バリア性のバラツキは、中間層が薄くなるほど生じやすい(例えば、外層の厚さ:中間層の厚さ:内層の厚さ=4:1:4である場合等)。
「(A)質量%」は、上述の「(B)/(A)」を満たす限り特に限定されないが、5質量%以上20%未満、好ましくは10質量%以上20%未満、さらに好ましくは5質量%以上18%以下であってもよい。本発明によれば、フィルム中における環状オレフィン系樹脂の含有量が5質量%以上20%未満という少量であっても、フィルムに十分な易引裂き性及び水蒸気バリア性を付与できる。「(A)質量%」が高いほど(例えば13〜17質量%であると)、水蒸気バリア性に特に優れた多層共押出フィルムを得やすい。
「(B)質量%」は、上述の「(B)/(A)」を満たす限り特に限定されないが、30質量%以上95質量%未満、好ましくは50質量%以上95質量%未満、さらに好ましくは60質量%以上95質量%未満であってもよい。中間層中の環状オレフィン系樹脂の含有量がかかる範囲であり、かつ、中間層にポリエチレン系樹脂が含まれていると、フィルムに十分な易引裂き性及び水蒸気バリア性を付与できる。なお、中間層に環状オレフィン系樹脂しか含まれない場合(つまり、「(B)質量%」が100質量%である場合)、得られたフィルムは容易に引裂くことができず、良好な易引裂き性を有さない。
中間層を挟み、中間層の両外側に配置される2つの外層は、ポリエチレン系樹脂を含む。該外層はポリエチレン系樹脂からなるものもよく、上述の「(B)/(A)」を満たす限り、環状オレフィン系樹脂を含んでいてもよい。2つの外層は、フィルムのカールを防ぐことができるという点で、同一組成を有し、かつ/又は、同一の厚さであることが好ましい。
(環状オレフィン系樹脂)
本発明における環状オレフィン系樹脂は、環状オレフィンに由来する構造単位を主鎖に含む重合体又は共重合体であれば、特に限定されない。例えば、環状オレフィンの付加重合体又はその水素添加物、環状オレフィンとα−オレフィンとの付加共重合体又はその水素添加物等を挙げることができる。環状オレフィン系樹脂は、1種単独で使用することも、2種以上を併用することもできる。
また、環状オレフィン系樹脂としては、環状オレフィンに由来する構造単位を主鎖に含む上記重合体又は上記共重合体において、さらに極性基を有する不飽和化合物がグラフト及び/又は共重合したものも挙げられる。
極性基としては、例えば、カルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基、アミド基、エステル基、ヒドロキシル基等を挙げることができ、極性基を有する不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1〜10)エステル、マレイン酸アルキル(炭素数1〜10)エステル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル等を挙げることができる。
また、本発明において環状オレフィン系樹脂として用いられる上記共重合体としては、市販の樹脂を用いることも可能である。市販されている環状オレフィン系樹脂としては、例えば、TOPAS(登録商標)(Topas Advanced Polymers社製)、アペル(登録商標)(三井化学社製)、ゼオネックス(登録商標)(日本ゼオン社製)、ゼオノア(登録商標)(日本ゼオン社製)、アートン(登録商標)(JSR社製)等を挙げることができる。
環状オレフィンとα−オレフィンとの付加共重合体として、特に好ましい例としては、〔1〕炭素数2〜20のα−オレフィンに由来する構造単位と、〔2〕下記一般式(I)で示される環状オレフィンに由来する構造単位と、を含む共重合体を挙げることができる。
Figure 2015016666
(式中、R〜R12は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、及び、炭化水素基からなる群より選ばれるものであり、
とR10、R11とR12は、一体化して2価の炭化水素基を形成してもよく、
又はR10と、R11又はR12とは、互いに環を形成していてもよい。
また、nは、0又は正の整数を示し、
nが2以上の場合には、R〜Rは、それぞれの繰り返し単位の中で、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
〔〔1〕炭素数2〜20のα−オレフィン〕
炭素数2〜20のα−オレフィンは、特に限定されるものではない。例えば、特開2007−302722と同様のものを挙げることができる。また、これらのα−オレフィンは、1種単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中では、エチレンの単独使用が最も好ましい。
〔〔2〕一般式(I)で示される環状オレフィン〕
一般式(I)で示される環状オレフィンについて説明する。一般式(I)におけるR〜R12は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、及び、炭化水素基からなる群より選ばれるものである。一般式(I)で示される環状オレフィンの具体例としては、特開2007−302722と同様のものを挙げることができる。
これらの環状オレフィンは、1種単独でも、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中では、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(慣用名:ノルボルネン)を単独使用することが好ましい。
〔1〕炭素数2〜20のα−オレフィンと〔2〕一般式(I)で表される環状オレフィンとの重合方法及び得られた重合体の水素添加方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法に従って行うことができる。
また、用いられる重合触媒についても特に限定されるものではなく、チーグラー・ナッタ系、メタセシス系、メタロセン系触媒等の従来周知の触媒を用いて周知の方法により環状オレフィン系樹脂を得ることができる。
環状オレフィン系樹脂のガラス転移点は30℃以上140℃以下であることが好ましい。環状オレフィン系樹脂のガラス転移点が30℃以上であれば、成形時におけるペレット同士のブロッキングを防止できる点で好ましい。環状オレフィン系樹脂のガラス転移点が140℃以下であれば、ポリエチレン系樹脂の加工温度と近いので、樹脂のブレンド等が容易であるため理由で好ましい。なお、環状オレフィン系樹脂のガラス転移点の調整は、主鎖の環状オレフィン骨格の含有量を調整することで行うことができる。また、ガラス転移点は、DSC法(JIS K7121記載の方法)によって昇温速度10℃/分の条件で測定した値を採用する。
(ポリエチレン系樹脂)
本発明におけるポリエチレン系樹脂としては、フィルムに通常使用されるものを使用できる。例えば、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)及び高密度ポリエチレン(HDPE)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン系アイオノマー、ポリエチレンエラストマー等が挙げられる。上記の樹脂は、1種単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の樹脂を組み合わせて使用する場合、その割合は、得ようとするフィルムの加工性等に応じて適宜調整できる。
上記の樹脂のうち、加工のしやすさ等の成形安定性が優れている点で、LLDPEが好ましい。フィルムの成形安定性に加えて、得られるフィルムの透明性を向上できる点で、LLDPEとLDPEとの混合物が特に好ましい。本発明におけるポリエチレン系樹脂として、LLDPEとLDPEとの混合物を使用する場合、これらの樹脂の質量比は、LLDPE:LDPE=95:5〜60:40であってもよい。
中間層及び外層において使用されるポリエチレン系樹脂は同一の組成であってもよく、異なる組成であってもよい。例えば、中間層と外層とでポリエチレン系樹脂の組成が異なっていてもよいし、2つの外層におけるポリエチレン系樹脂がそれぞれ異なっていてもよい。フィルムのカールを防ぐことができるという点で、中間層を挟む2つの外層において使用されるポリエチレン系樹脂は同一の組成であることが好ましい。優れた易引裂き性及び成形安定性を有するフィルムが得られるという点で、中間層及び外層におけるポリエチレン系樹脂は、同一組成であることが好ましく、同一組成を有するLLDPEとLDPEとの混合物であることがさらに好ましい。
(その他の成分)
中間層及び外層には、本発明の目的を阻害しない範囲で、フィルムの成分として通常使用される成分を適宜配合してもよい。このような成分としては、環状オレフィン系樹脂及びポリエチレン系樹脂以外の樹脂(ポリエステル系樹脂等)、スリップ剤、酸化防止剤、二次酸化防止剤、着色剤、中和剤、分散剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、防曇剤、核剤、顔料、着色剤、難燃剤、アンチブロッキング剤や、その他の各種有機無機化合物等が挙げられる。これらの成分の配合量は、得ようとする効果等に応じて適宜調整される。
<本発明のフィルムの製造方法>
本発明のフィルムの製造方法は特に限定されず、例えば、従来公知の押出成形法(Tダイ多層共押出法等)やインフレーション法により製造することができる。
インフレーション法によって本発明のフィルムを製造する場合、ブロー比は、1.5から4.0であることが好ましい。ブロー比がかかる範囲であると、フィルムの流れ方向に直交する横方向(TD方向)の延伸効果が特に高まるので、易引裂き性を有するフィルムを成形しやすい点で好ましい。
本発明のフィルムにおける中間層、及び該中間層を挟み両外側に配置される2つの外層(以下、中間層を挟む2つの外層を「内層及び外層」とも言う)の厚さの構成比は、特に限定されない。ただし、「(B)/(A)」を上述の範囲に調整すると、中間層の厚さが、内層及び外層の厚さの合計と比較して薄くなり得る。本発明の効果が得られやすい点で、中間層の厚さは、内層の厚さ及び外層の厚さのそれぞれと比較して薄いことが好ましい。
例えば、本発明のフィルムにおける各層の厚さの比率は、外層の厚さ:中間層の厚さ:内層の厚さ=3:1:3〜1.5:1:1.5であってもよい。内層の厚さ及び外層の厚さは、フィルムのカールを防ぐことができるという点で、同一であることが好ましい。
本発明のフィルムは、中間層、内層及び外層の3層に加えて、第2中間層、第3中間層等のさらなる層を有していてもよい。つまり、中間層は複数の層からなるものであってもよい。かかる場合、内層及び外層以外の、複数の層からなる中間層中の環状オレフィン系樹脂の総量が、上述の「(B)/(A)」を満たすようにフィルムを調製することで、本発明のフィルムが得られる。
本発明のフィルムの全層厚さ(つまり、外層の厚さ、中間層の厚さ、及び内層の厚さの合計値)は、特に限定されない。本発明のフィルムの全層厚さは、例えば、20μm以上200μm以下に調整できる。
<本発明のフィルムの性質>
本発明のフィルムは、易引裂き性に優れる。本発明のフィルムの易引裂き性は、JIS K7128及びJIS P8116に準じたエルメンドルフ引裂き試験で特定する。得られた値が低い程、引裂き強度が低く、易引裂き性に優れることを示す。本発明のフィルムは、フィルムの流れ方向に直交する横方向(TD方向)の易引裂き性が特に優れている。
本発明のフィルムは、各種包装材(食品包装材、医療包装材等)や、容器の蓋材、ラベル、スタンディングパウチ等として好ましく使用できる。また、本発明のフィルムは、単独でも使用できるが、本発明のフィルムをシーラントフィルムとして使用し、本発明のフィルムに公知の基材フィルムを積層させることもできる。積層の方法としては、押出コーティング法、ホットラミネーション法、ドライラミネーション法等の公知ラミネート方法を使用できる。
また、本発明のフィルムは、フィルムの流れ方向に直交する横方向の易引裂き性が良好であることが求められる、三方シール包装材(カップ麺具材等が封入される包装)として好ましく使用できる。
本発明のフィルムは、水蒸気バリア性にも優れる。従って、本発明のフィルムは、粉体等の湿気を避けて保存する必要がある物質や物品を保存するための包装材等の材料として好ましく使用できる。本発明のフィルムの水蒸気バリア性は、JIS Z0208に準じてカップ法による透湿度試験で特定する。得られた透湿度の値が低いほど水蒸気バリア性が優れていることを示す。
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
三層インフレーション成形機(トミー機械工業株式会社製)を用いて、中間層、該中間層を挟む外層及び内層を有する3層の多層共押出フィルム(全層厚さ:50μm)を調製した。多層共押出フィルムの成形条件は下記の通りである。
[成形条件]
ダイス(ダイ口径:106mm、リップクリアランス:2.5mm)及びスクリュー(φ=40mm、L/D=26)を使用して多層共押出フィルムを作成した。なお、フィルムの外層及び内層のシリンダー温度は190℃に設定し、フィルムの中間層のシリンダー温度は210℃に設定した。また、ダイスの温度は190℃、ブロー比は2.0、引き取り速度は12.5m/minにそれぞれ設定した。
多層共押出フィルムの中間層は、ポリエチレン系樹脂に、表1及び2に示す割合で環状オレフィン系樹脂を配合した組成物からなる。該ポリエチレン系樹脂は、LLDPE及びLDPEからなり、その質量比はLLDPE:LDPE=4:1である。
多層共押出フィルムの外層及び内層は、中間層におけるものと同一の組成を有するポリエチレン系樹脂からなる。
なお、表中、「全体のCOC量(A)」とは、多層共押出フィルムの全体中に含まれる環状オレフィン系樹脂の含有量(つまり、外層、中間層及び内層に含まれる環状オレフィン系樹脂の総量)を示す。また、「中間層のCOC量(B)」とは、多層共押出フィルムの中間層中に含まれる環状オレフィン系樹脂の含有量を示す。表中、「(B)/(A)」とは、「中間層のCOC量(B)」を「全体のCOC量(A)」で割った値である。
多層共押出フィルムを構成する各層の厚さの比率は、表中の「層比」(数値は「外層の厚さ:中間層の厚さ:内層の厚さ」を示す)に示す通りである。
使用した材料の詳細は下記の通りである。
LLDPE:商品名「ノバテックUF230」、日本ポリエチレン株式会社製
LDPE:商品名「ノバテックLF342M」、日本ポリエチレン株式会社製
環状オレフィン系樹脂:商品名「TOPAS8007F−500」、Topas Advanced Polymers社製
[引裂き強度の測定]
上記実施例及び比較例の多層共押出フィルムについて、JIS K7128及びJIS P8116に準じてエルメンドルフ引裂き試験を行い、各多層共押出フィルムの引裂き強度を測定した。その結果を表1及び2に示す。なお、表中、「縦」とは、多層共押出フィルムを縦方向(MD方向)に裂いたときの強度を示す。また、「横」とは、多層共押出フィルムを横方向(TD方向)に裂いたときの強度を示す。これらの値が低いほど易引裂き性が優れていることを示す。
[透湿度の測定]
上記実施例及び比較例の多層共押出フィルムについて、JIS Z0208に準じてカップ法による透湿度試験を行い、各多層共押出フィルムの透湿度を測定した。温湿度条件は、温度40℃、湿度90%に設定した。その結果を表1及び表2に示す。透湿度が低いほど水蒸気バリア性が優れていることを示す。
Figure 2015016666
Figure 2015016666
表1及び2に示される通り、「(B)/(A)」が本発明の範囲であると、縦方向及び横方向のいずれの方向についても引裂き強度が低く、易引裂き性に優れた多層共押出フィルムが得られる。特に、本発明のフィルムは横方向の易引裂き性が優れていた。目視ではいずれのフィルムについても透明性に差はなかった(データは示していない)。
さらに、表1及び2に示される通り、「(B)/(A)」が本発明の範囲であると、透湿度が相対的に低く、水蒸気バリア性に優れた多層共押出フィルムが得られる。具体的には、(A)の値が同一である試験を比較すると(例えば、実施例1及び2ならびに比較例1及び2)、「(B)/(A)」が本発明の範囲であれば、フィルムの透湿度が低く、水蒸気バリア性に優れるフィルムが得られることがわかる。また、(A)の値が高いほど、フィルムの透湿度が低くなりやすく、水蒸気バリア性に優れた多層共押出フィルムを得やすい。

Claims (6)

  1. 環状オレフィン系樹脂とポリエチレン系樹脂とを含有する中間層と、
    該中間層を挟み両外側に配置され、ポリエチレン系樹脂を含有する外層と、
    で構成される3層以上の多層共押出フィルムであって、
    前記多層共押出フィルム中における前記環状オレフィン系樹脂の含有量を(A)質量%とし、前記中間層における前記環状オレフィン系樹脂の含有量を(B)質量%とした際に、
    (A)に対する(B)の比である(B)/(A)が4以上8以下であることを特徴とする多層共押出フィルム。
  2. 前記(A)質量%が、5質量%以上20%未満である請求項1記載の多層共押出フィルム。
  3. 前記(B)質量%が、30質量%以上95質量%未満である請求項1又は2に記載の多層共押出フィルム。
  4. 前記中間層のポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)との混合物である請求項1から3のいずれかに記載の多層共押出フィルム。
  5. 前記外層のポリエチレン系樹脂が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)との混合物である請求項1から4のいずれかに記載の多層共押出フィルム。
  6. ブロー比1.5から4.0のインフレーション法によって成形された請求項1から5のいずれかに記載の多層共押出フィルム。
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