JP2015164800A - 易引裂性多層シーラントフィルム及び包装材 - Google Patents
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Abstract
Description
一般にラミネートフィルムは、OPP、PET、ONyなどの、ラミネートフィルムの表基材として使われるベースフィルム、ヒートシール材としてフィルムの内面に使用されるシーラントフィルム、そして用途に応じて、ベースフィルムとシーラントフィルムにサンドイッチされ、酸素、水蒸気、光などを遮断する目的で利用される中間基材のフィルム(バリヤー性サンドフィルム)で構成される。
通常、用いられるシーラントフィルムは、その使いやすさや低温で溶着可能な利点から、溶着可能なポリエチレン樹脂をブレンドした単層フィルムを用いた例が多い。
一方で、食品用包装材等においては、手で容易に開封可能な手切れ性を要求されるが、基材のベースフィルム等に易引裂性の二軸延伸OPPフィルム等を用いても、包装材を構成するシーラントフィルムの部分で、樹脂の粘り伸びが生じて引裂性が悪いという問題があった。
上述のように、包装材等に用いられるシーラントフィルムはヒートシール性と易引裂性の両立が求められている。このような要求に対して、ポリプロピレン系樹脂と環状オレフィン系樹脂を用いることにより易引裂性とヒートシール性等付与しようとする試みがなされている。例えば、ポリプロピレン系樹脂からなる外層、環状オレフィン系樹脂10〜30重量%とポリエチレン系樹脂の混合物からなる中間層、ポリエチレン系樹脂からなる内層より構成される共押出多層フィルム(特許文献1参照)が提案されている。
しかし、これらのフィルムはヒートシール性には優れているが、いずれにおいても未だ十分な引裂性を得ることができていない。また、中間層に低密度ポリエチレンを主成分として用い、外層ポリプロピレン系樹脂と積層させているため、両層間の低界面接着強度に起因するヒートシール強度の低下が懸念される。このような観点から、手で容易に開封可能な、易引裂開封用の包装材料に用いるには問題があった。
したがって、縦方向及び横方向の引裂性に優れ、さらに、縦方向及び横方向の引裂性のバランスに優れ、高剛性、高光沢・高透明、ヒートシール性等の包装用フィルムに必要とされる特性も併せ持つ、包装材に好適な易引裂性フィルムが望まれていた。
本発明は、少なくとも3層以上の積層構造を有し、融点が130℃以下であるポリプロピレン系樹脂を主成分とする樹脂組成物よりなる内外層と、ポリエチレン系樹脂を10〜90重量%及び環状オレフィン系樹脂を10〜90重量%含有する樹脂組成物からなる中間層を有することを特徴とする。
また、本発明の包装材は、前記易引裂性多層シーラントフィルムを用いてなることを特徴とする。
(1)外層(A)
本発明の易引裂性多層シーラントフィルムにおける外層(A)は、融点が130℃以下であるポリプロピレン系樹脂(a1)を主成分とする樹脂組成物よりなることを特徴とする。
好ましくは、融点が130℃以下である直鎖状の分子構造を有するメタロセン系触媒で得られたエチレン・プロピレン・ランダム共重合体である。融点が130℃を超えると、透明性、光沢性に欠けるだけでなく、中間層との十分な界面強度が得られない可能性がある。融点の下限は、特に制限はないが、通常、110℃以上が好ましく、より好ましくは115℃以上128℃以下の範囲が挙げられる。
さらに、好ましくはポリプロピレン系樹脂(a1)と中間層の直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)との融点差が50℃以下である。融点差が50℃を超えると中間層と外層の密着性が低下する恐れがある。
該メタロセン系触媒で得られたエチレン・プロピレン・ランダム共重合体は、JIS Z8741に準拠し、入射角20°で測定した光沢度が70%以上であることが好ましい。
こうした融点が130℃以下のプロピレン系樹脂は、通常は150℃以上の融点を有する一般のプロピレン系樹脂の中でも極めて低融点を有する特殊なものであるが、かかる重合体を製造する方法はすでに公知であり、たとえばこれらのメタロセン触媒から得られた直鎖状のエチレン・プロピレン・ランダムブロック共重合体としては、たとえば、日本ポリプロ株式会社製の「ウィンテック」(登録商標)シリーズ等が販売されており、これら市販品の中から所望の物性を満足するものを購入して使用すればよい。
本発明でいう融点とは、ポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂の物性測定方法として通常用いられる方法で測定した融点をいう。たとえば、 融点は、DSC測定で結晶の融解に基づく吸熱ピークとして測定できる。たとえば、示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ社製DSC6200)を使用し、シート状にしたサンプル片を5mgアルミパンに詰め、50℃から一旦200℃まで昇温速度100℃/分で昇温し、5分間保持した後に、10℃/分で40℃まで降温して結晶化させ1分間保持した後、10℃/分で200℃まで昇温させた時の融解最大ピーク温度として求める。
外層(A)に用いる樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂(a1)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂を併用してもよい。本発明で「主成分とする」とは、具体的には、外層(A)を構成する樹脂成分のうちの60重量%以上、好ましくは80重量%以上がポリプロピレン系樹脂(a1)であることを意味する。
外層(A)に添加する他の樹脂としては、たとえば更にポリエチレン系樹脂(a2)を、外層を構成する樹脂組成物中に1〜40重量%含有することが挙げられる。
該ポリエチレン系樹脂(a2)としては、後述する中間層に用いる直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)と同様の樹脂のほか、高密度ポリエチレンや高圧ラジカル重合法による低密度ポリエチレン等を用いることができる。
本発明の易引裂性多層シーラントフィルムにおける中間層(B)は、直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)を10〜90重量%及び環状オレフィン系樹脂(b2)を10〜90重量%含有する樹脂組成物からなることを特徴とする。より好ましくは、直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)40〜60重量%と環状オレフィン系樹脂(b2)40〜60重量%からなることが望ましい。環状オレフィン系樹脂が40重量%未満であると十分な引裂性が得られない恐れがあり好ましくない。
(a)ポリエチレン系樹脂(b1)
中間層(B)を形成するのに用いる直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体であって、メタロセン触媒、Ziegler触媒、Phillips触媒等により重合されたもののいずれであっても良いが、密度は、0.895〜0.970g/cm3であり、直鎖状ポリエチレンであることが必要である。分子構造が直鎖状であることにより、内外層との十分な界面強度が得られるという利点がある。更に好ましくは、密度が0.895〜0.950g/cm3である低・中密度の直鎖状ポリエチレンである。又は好ましくは密度が0.950g/cm3を超え0.970g/cm3である直鎖状高密度ポリエチレンである。なお、本発明において、密度は、JIS K7112に準拠して測定する値である。
なお、本発明において、メルトインデックス(MI)は、JIS K7210により測定したメルトインデックス値である。また、本願明細書において、以下、MIは、MFRとも言う。
本発明の易引裂性フィルムの中間層(B)で用いる環状オレフィン系樹脂(b2)としては、例えば、ノルボルネン系重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、環状共役ジエン重合体等が挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン系重合体が好ましい。また、ノルボルネン系重合体としては、ノルボルネン系単量体の開環重合体(以下、「COP」ともいう。)、ノルボルネン系単量体とエチレン等のα−オレフィンを共重合したノルボルネン系共重合体(以下、「COC」ともいう。)等が挙げられる。また、COP及びCOCの水素添加物も用いることができる。
さらにまた、エチレン・環状オレフィン共重合体は、ガラス転移点が60℃以上であることが好ましい。より好ましくは70℃以上のものである。環状オレフィンの含有量が上記範囲を下回ると、ガラス転移点が前記範囲を下回るようになり、例えば、芳香成分のバリアー性が低下するようになる、十分な剛性が得られず、高速包装機械適正に劣る等の恐れがある。一方、環状オレフィンの含有量が上記範囲を上回ると、ガラス転移点が高くなりすぎ、共重合体の溶融成形性やオレフィン系樹脂との接着性が低下する恐れがあり好ましくない。
また、環状オレフィン系樹脂(b2)の重量平均分子量は、5,000〜500,000が好ましく、より好ましくは7,000〜300,000である。
中間層(B)に用いる樹脂としては、上記の直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)及び環状オレフィン系樹脂(b2)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂を中間層を構成する樹脂組成物中に1〜30重量%の範囲で併用してもよい。
該他の樹脂としては、高圧ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチレン系樹脂(b3)が挙げられ、中間層の樹脂組成物中1〜30重量%、好ましくは2〜25重量%含有することを特徴とする態様が挙げられる。
本発明の易引裂性多層シーラントフィルムにおける内層(C)は、外層(A)と同様に、融点が130℃以下であるポリプロピレン系樹脂(c1)を主成分とする樹脂組成物からなることを特徴とする。
用いる樹脂としては、前述の外層(A)の項で説明したポリプロピレン系樹脂(a1)と同様の樹脂を用いることができるが、外層(A)の樹脂と同じ樹脂を用いてもよいし、異なる樹脂を用いてもよい。
さらに、好ましくはポリプロピレン系樹脂(c1)と中間層のポリエチレン系樹脂(b1)との融点差が50℃以下であり、融点差が50℃を超えると中間層と内層の密着性が低下する恐れがある。
内層(C)に用いる樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂(c1)以外に、本発明の効果を損なわない範囲で他の樹脂を併用してもよい。本発明で「主成分とする」とは、具体的には、内層(C)を構成する樹脂成分のうちの60重量%以上、好ましくは80重量%以上がポリプロピレン系樹脂(c1)であることを意味する。
内層(C)に添加する他の樹脂としては、たとえば更にポリエチレン系樹脂(c2)を、内層を構成する樹脂組成物中に1〜40重量%含有することが挙げられる。
該ポリエチレン系樹脂(c2)としては、中間層に用いる直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)と同様の樹脂のほか、高密度ポリエチレンや高圧ラジカル重合法による低密度ポリエチレン等を用いることができる。
本発明の易引裂性多層シーラントフィルムは、前述したように、特定の外層(A)/特定の中間層(B)/特定の内層(C)との構成からなるものである。図1に、本発明の易引裂性多層シーラントフィルムの一例の断面の概略図を示す。1は外層(A)、2は中間層(B)、3は内層(C)を示す。
易引裂性多層シーラントフィルム全体の厚さとしては、10〜150μmのものが好ましい。多層フィルムの厚さが30μm以上であれば、優れた二次成形性が得られる。また、多層フィルムの厚さが50〜80μmの範囲では、内層(C)同士をヒートシールさせた袋状の包装材として使用できる。
本発明の易引裂性多層シーラントフィルムは、それ単独で使用することも可能であるが、通常は基材に積層した積層体の構成で、包装材として用いることができる。
包装材としては、食品、薬品、医療器具、工業部品、雑貨、雑誌等の用途に用いる包装袋、包装容器等が挙げられる。
使用される基材としては、アルミニウム箔のような金属箔、金属蒸着フィルム、紙、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィンフィルム、ナイロン6やナイロン6,6のようなポリアミドフィルム、エチレン−ビニールアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン等のガスバリヤー性に優れた単層ないし複層の重合体フィルムを挙げることができる。重合体フィルムは、二軸延伸、一軸延伸、あるいは未延伸のいずれの状態でもよい。基材は1種類のみならず、2種類以上を組み合わせて使用することもできる。
透明タイプの包装材を得るときには、その層構成として、たとえばポリアミドフィルム/シーラントフィルム、ポリエチレンテレフタレート/シーラントフィルム等の積層構造を例示することができる。
また、アルミニウム箔を含むレトルトパウチを得るときには、その層構成として、たとえばアルミニウム箔/シーラントフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム/アルミニウム箔/シーラントフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム/ポリアミドフィルム/アルミニウム箔/シーラントフィルム等の積層構造を例示することができる。
たとえば2枚の包装材を所望とする包装袋の大きさに切り出して、それらを重ねて3辺をヒートシールして袋状にした後、ヒートシールをしていない1辺から内容物を充填した後、ヒートシールして密封することで包装袋として用いることができる。また、1枚の当該包装材を用いて、ピロー包装の形態でも用いることができる。さらに、内層(C)とヒートシール可能な別のフィルムを重ねてヒートシールすることにより包装袋を形成することも可能である。その際、使用する別のフィルムとしては、比較的機械強度の弱いLDPE、EVA等のフィルムを用いることができる。
この容器は、即席麺、味噌、ゼリー、プリン、スナック菓子等の包装に好適に利用される。
なお、実施例及び比較例において用いた、物性の評価方法、フィルムの成形方法、使用した樹脂は下記のとおりである。
<光沢度>
JIS Z8741を参考にして、下記装置、条件にて測定した。
装置:スガ試験機株式会社製 UGV−4D
入射光角度:20°
測定環境:温度23℃、湿度50%
<ヘーズ>
JIS K7136に準拠して、下記装置、条件にて測定した。
装置:株式会社村上色彩技術研究所製 ヘーズメーターHM−150型
測定環境:温度23℃、湿度50%
<エルメンドルフ引裂強度>
JIS K7128−2を参考にし、以下の装置を用いてエルメンドルフ引裂強度を評価した。なお、MDは流れ方向(MD:Machine Direction)であり、TDは垂直方向(TD:Transverse Direction)の値である。
装置:デジタルエルメンドルフ引裂試験機 型式SA(株式会社東洋精機製作所製)
測定環境:温度23℃、湿度50%
<ヒートシール強度測定>
JIS Z1713を参考として、以下の装置を用いて測定した。
<ヒートシール>
装置:テスター産業株式会社製ヒートシールテスター
上方ヒーター温度:160℃
下方ヒーター温度:60℃
シール圧力:0.2MPa
シール時間:1sec
シール幅:5mm
基材:PET(12μm)
<ヒートシール強度測定>
装置:株式会社オリエンテック製テンシロン万能試験機
試験片幅:15mm
引張速度:500mm/min
チャック間距離:50mm
以下の成形装置、成形条件によりTダイフィルムを成形した。
成形機:3層Tダイフィルム成形機(株式会社プラコー製)
ダイス幅:550mm
リップ幅:1.0mm
引取速度:10m/min
押出量:15kg/hr
チルロール温度:40℃
加工温度:220℃
厚み:50μm
層比:1:1:1
以下の成形装置、成形条件によりインフレーションフィルムを成形した。
成形機:3層インフレーション成形機(株式会社プラコー製)
ダイス径:φ200mm
リップ幅:3.0mm
引取速度:20m/min
押出量:60kg/hr
加工温度:内外層190℃、中間層195℃
厚み:50μm
層比:1:1:1
ブロー比:2.0
4.使用原料
ポリプロピレン系樹脂(a1)、ポリプロピレン系樹脂(c1)
PP−1:日本ポリプロ(株)製、商品名ウィンテック、グレード名WFX4TA、MFR=7.0g/10分、密度=0.90g/cm3、融点Tm=125℃
PP−2:日本ポリプロ(株)製、商品名ノバテックPP、グレード名FB3B、MFR=7.5g/10分、密度=0.90g/cm3、融点Tm=161℃
ポリエチレン系樹脂(b1)
LLDPE:日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックLL、グレード名UF320、MFR=0.9g/10分、密度=0.922g/cm3
HDPE:日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックHD、グレード名HY444、MFR=1.1g/10分、密度=0.956g/cm3
LDPE:日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックLD、グレード名LF440B、MFR=2.8g/10分、密度=0.925g/cm3
環状オレフィン系樹脂(b2)
COC:ポリプラスチックス(株)製、商品名TOPAS8007F−500、MVR(190℃、2.16kg)=2.0cm3/10分、密度=1,010kg/m3、ガラス転移温度Tg=78℃
上記記載の樹脂を用いて、表1に記載の配合で厚み50μm、層比1:1:1のTダイフィルムを得た。評価結果を表1、表2に示す。
上記記載の樹脂を用いて、表1に記載の配合で厚み50μm、層比1:1:1のインフレーションフィルムを得た。評価結果を表1、表2に示す。
表1中、#:エッジ切れは、試験フィルムの破断に由来する破壊形態であり、高いシール強度が確保できていることを意味している。つまり、各層間の界面強度が十分に大きいことを意味している。
表1中、※:層間剥離は、試験フィルムを構成する各層間での剥離に由来する破壊形態であり、十分なシール強度が確保できていないことを意味している。
つまり、各層間の界面強度が弱いことを意味している。
表1、表2から明らかなように、比較例1はMD、TDの易引裂性、中間層と内外層の界面強度は満足しているが、外観は不十分であり、比較例2は中間層と内外層の界面強度、外観は満足しているが、MD、TDの易引裂性が不十分であり、比較例3はMD、TDの易引裂性、外観は満足しているが、中間層と内外層の界面強度は不十分であるのに比べて、本発明による実施例1、実施例2及び実施例3では、MD、TDの易引裂性、中間層と内外層の界面強度、外観の全てを兼ね備えており、特に包装材として用いる易引裂性フィルムとして好適なものとなることが明らかとなった。
2 中間層(B)
3 内層(C)
Claims (10)
- 少なくとも3層以上の積層構造を有し、融点が130℃以下であるポリプロピレン系樹脂(a1)を主成分とする樹脂組成物よりなる外層(A)と、直鎖状ポリエチレン系樹脂(b1)を10〜90重量%及び環状オレフィン系樹脂(b2)を10〜90重量%含有する樹脂組成物からなる中間層(B)と、融点が130℃以下であるポリプロピレン系樹脂(c1)を主成分とする樹脂組成物よりなる内層(C)を有することを特徴とする易引裂性多層シーラントフィルム。
- 該ポリプロピレン系樹脂(a1)及びポリプロピレン系樹脂(c1)が、メタロセン系触媒で得られたエチレン・プロピレン・ランダム共重合体であることを特徴とする請求項1記載の易引裂性多層シーラントフィルム。
- 該ポリエチレン系樹脂(b1)が、JIS K7112に準拠して測定される密度が0.895〜0.970g/cm3である直鎖状ポリエチレンであることを特徴とする請求項1又は2記載の易引裂性多層シーラントフィルム。
- 該中間層(B)の樹脂組成物が、更に高圧ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチレン系樹脂(b3)を3〜25重量%含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の易引裂性多層シーラントフィルム。
- 該環状オレフィン系樹脂(b2)が、ガラス転移温度Tgが60℃以上のノルボルネン系共重合体である環状オレフィン系樹脂であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の易引裂性多層シーラントフィルム。
- 該フィルムのMDとTDのエルメンドルフ引裂強度が、いずれも10N/mm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易引裂性多層シーラントフィルム。
- 該外層(A)においてJIS Z8741に準拠し測定した入射角20°での光沢度が70%以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の易引裂性多層シーラントフィルム。
- JIS Z1713に準拠し、幅15mm、厚み50μmの該フィルム試験片において、下方バー温度60℃、上方バー温度160℃でのヒートシール強度が17N/15mm以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の易引裂性多層シーラントフィルム。
- 外層(A)及び/又は内層(C)に、更にポリエチレン系樹脂(a2)及び/又はポリエチレン系樹脂(c2)をそれぞれ1〜40重量%含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の易引裂性多層シーラントフィルム。
- 請求項1〜9に記載の易引裂性多層シーラントフィルムの該外層(A)の上に、PETフィルム又はナイロンフィルムを基材として貼り合せたことを特徴とする包装材。
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