JP2016187934A - 二軸延伸多層フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記エチレン系樹脂(A)を含む樹脂層と、前記プロピレン系樹脂(B)を含む樹脂層と、を含む多層フィルムを製造する工程と、
前記多層フィルムを二軸延伸する工程と、
を含む二軸延伸多層フィルムの製造方法。
要件(A1):ASTM D1238に準じて190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレート(MFR)が0.5〜50.0g/10分である。
要件(A2):JIS K6922に準じて測定した密度が890〜940kg/m3である。
要件(A3):示差走査熱量測定(DSC)で測定した融点が80〜135℃である。
要件(A4):ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.0〜9.0である。
要件(A5):JIS K6921に準じて10kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR10)と、JIS K6921に準じて2.16kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR2.16)との比(MFR10/MFR2.16)が4.0〜9.5である。
要件(A6):前記MFR10/MFR2.16が5.0以上の場合、前記Mw/Mnが2.5以上である。
前記MD方向の延伸温度が90〜120℃であり、前記TD方向の延伸温度が130〜190℃である[1]又は[2]に記載の二軸延伸多層フィルムの製造方法。
前記MD方向の延伸倍率が3〜7倍であり、前記TD方向の延伸倍率が4〜10倍である[1]から[3]のいずれかに記載の二軸延伸多層フィルムの製造方法。
要件(A1):ASTM D1238に準じて190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレート(MFR)が0.5〜50.0g/10分である。
要件(A2):JIS K6922に準じて測定した密度が890〜940kg/m3である。
要件(A3):示差走査熱量測定(DSC)で測定した融点が80〜135℃である。
要件(A4):ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.0〜9.0である。
要件(A5):JIS K6921に準じて10kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR10)と、JIS K6921に準じて2.16kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR2.16)との比(MFR10/MFR2.16)が4.0〜9.5である。
本発明に係るエチレン系樹脂(A)は、前記要件(A1)〜(A5)を全て満たすエチレン系樹脂である。また、エチレン系樹脂(A)は、さらに下記要件(A6)を満たすことが好ましい。なお、エチレン系樹脂とはエチレン単位を50質量%以上含む樹脂を示す。エチレン系樹脂(A)としては、エチレン単独重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体等が挙げられる。なお、エチレン系樹脂(A)は、2種類以上のエチレン系樹脂を含む組成物であってもよい。
エチレン系樹脂(A)の、ASTM D1238に準じて190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレート(MFR)(以下、MFR(190℃)とも示す)は、0.5〜50.0g/分であり、0.7〜20.0g/10分が好ましく、1.0〜12.0g/10分がより好ましく、1.5〜8.0g/10分がさらに好ましい。MFR(190℃)が前記範囲外の場合、成形時の安定性が低い。
エチレン系樹脂(A)の、JIS K6922に準じて測定した密度は、890〜940kg/m3であり、895〜935kg/m3が好ましく、897〜930kg/m3がより好ましく、900〜925kg/m3がさらに好ましい。該密度が890kg/m3未満である場合、縦延伸時にフィルムがロールに抱きつき、成形できない。また、該密度が940kg/m3を超える場合、延伸時にフィルムが破断する。
エチレン系樹脂(A)の、示差走査熱量測定(DSC)で測定した融点は、80〜135℃であり、85〜130℃が好ましく、90〜125℃がより好ましく、95〜120℃がさらに好ましい。該融点が80℃未満である場合、縦延伸時にフィルムがロールに抱きつき、成形できない。また、該融点が135℃を超える場合、延伸時にフィルムが破断する。なお、該融点は具体的には後述する方法により測定した値である。
エチレン系樹脂(A)の、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、2.0〜9.0であり、2.1〜7.0が好ましく、2.2〜6.0がより好ましく、2.3〜5.5がさらに好ましい。該Mw/Mnが2.0未満の場合、押出性、二軸延伸多層フィルムの外観および延伸性が低下する。また、該Mw/Mnが9.0を超える場合、ヒートシール性、臭い及び味が低下する。なお、該Mw/Mnは具体的には後述する方法により測定した値である。
エチレン系樹脂(A)の、JIS K6921に準じて10kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR10)と、JIS K6921に準じて2.16kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR2.16)との比(MFR10/MFR2.16)は、4.0〜9.5であり、4.5〜9.0が好ましく、5.0〜8.5がより好ましく、5.5〜8.0がさらに好ましい。該MFR10/MFR2.16が4.0未満の場合、押出性、二軸延伸多層フィルムの外観および延伸性が低下する。また、該MFR10/MFR2.16が9.5を超える場合、ヒートシール性、臭い及び味が低下する。
前記MFR10/MFR2.16が5.0以上の場合、前記Mw/Mnは2.5以上であることが好ましく、3.0以上であることがより好ましく、3.5以上であることがさらに好ましい。前記MFR10/MFR2.16が5.0以上の場合、前記Mw/Mnは2.5以上であることにより、押出性、多層フィルムの外観および延伸性が向上する。前記MFR10/MFR2.16が5.0以上の場合、前記Mw/Mnは8.0以下であることが好ましく、7.0以下であることがより好ましく、6.0以下であることがさらに好ましい。前記MFR10/MFR2.16が5.0以上の場合、前記Mw/Mnは8.0以下であることにより、ヒートシール性が向上し、臭い及び味が良好となる。
本発明に係るプロピレン系樹脂(B)としては、例えばプロピレン単独重合体であるホモポリプロピレン(ホモPP)、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体(ランダムPP)、いわゆるブロックポリプロピレン(ブロックPP)等が挙げられる。なお、プロピレン系樹脂とはプロピレン単位を50質量%以上含む樹脂を示す。また、プロピレン系樹脂(B)は、2種類以上のプロピレン系樹脂を含む組成物であってもよい。
本発明に係る方法では、前記エチレン系樹脂(A)を含む樹脂層と、前記プロピレン系樹脂(B)を含む樹脂層と、を含む多層フィルムを製造する。例えば、前記エチレン系樹脂(A)と前記プロピレン系樹脂(B)をそれぞれ溶融して共押出し、Tダイ等により賦形した後、冷却することで多層フィルムを得ることができる。
本発明に係る方法では、前記工程により得られた多層フィルムを二軸延伸する。例えば、多層フィルムをチューブラー方式やフラット方式(テンター方式)により、MD方向(Machine Direction、縦方向、流れ方向)及びTD方向(Transverse Direction、横方向、幅方向)に二軸延伸することができる。該二軸延伸は同時二軸延伸でも、逐次二軸延伸でもよい。これらの中でも、フラット方式により二軸延伸することが、透明性に優れるため好ましい。
本発明に係る方法により得られる二軸延伸多層フィルムに含まれる樹脂層(I)は、前記エチレン系樹脂(A)を含む。樹脂層(I)は前記エチレン系樹脂(A)を80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、95質量%以上含むことがさらに好ましい。特に、樹脂層(I)は前記エチレン系樹脂(A)からなることが好ましい。樹脂層(I)の厚みは特に限定されないが、延伸前の厚みで例えば5〜100μmであることができる。なお、二軸延伸多層フィルムが複数の樹脂層(I)を含む場合には、該厚みは、複数の樹脂層(I)の厚みの合計を示す。
本発明に係る方法により得られる二軸延伸多層フィルムに含まれる樹脂層(II)は、前記プロピレン系樹脂(B)を含む。樹脂層(II)は前記プロピレン系樹脂(B)を80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、95質量%以上含むことがさらに好ましい。特に、樹脂層(II)は前記プロピレン系樹脂(B)からなることが好ましい。樹脂層(II)の厚みは特に限定されないが、延伸前の厚みで例えば5〜100μmであることができる。なお、二軸延伸多層フィルムが複数の樹脂層(II)を含む場合には、該厚みは、複数の樹脂層(II)の厚みの合計を示す。
本発明に係る方法により得られる二軸延伸多層フィルムは、前記エチレン系樹脂(A)を含む樹脂層(I)と、前記プロピレン系樹脂(B)を含む樹脂層(II)とを含む。該二軸延伸多層フィルムは、前記樹脂層(I)と、前記樹脂層(II)とからなってもよい。該二軸延伸多層フィルムは、少なくとも一層の樹脂層(I)と、少なくとも一層の樹脂層(II)とを備えていればよいが、樹脂層(I)および/または樹脂層(II)を複数層備えてもよい。また、樹脂層(I)は高いヒートシール機能を有する樹脂層であり、高いヒートシール性が得られる観点から、該二軸延伸多層フィルムの少なくとも一方の表面に、樹脂層(I)が配置されていることが好ましく、該二軸延伸多層フィルムの両方の表面に、樹脂層(I)が配置されていることがより好ましい。例えば、樹脂層(I)/樹脂層(II)/樹脂層(I)の順で積層されていることが好ましい。なお、樹脂層(I)は熱融着性も具備するため、該二軸延伸多層フィルムをヒートシールする場合には、樹脂層(I)をヒートシール面に積層することが好ましい。
エチレン系樹脂のMFR(190℃)は、ASTM D1238に準じて、190℃、2.16kg荷重の条件下で測定した。プロピレン系樹脂のMFR(230℃)は、JIS K6921−1およびJIS K6921−2に準じて、230℃、21.18N荷重の条件下で測定した。エチレン系樹脂のMFR10は、JIS K6921に準じて、10kg荷重、190℃の条件下で測定した。エチレン系樹脂のMFR2.16は、JIS K6921に準じて、2.16kg荷重、190℃の条件下で測定した。
エチレン系樹脂の密度は、JIS K6922に従い、エチレン系樹脂を100℃で30分間加熱した後、23℃で1時間保持し、密度勾配管法によって測定した。
エチレン系樹脂の融点(Tm)を、Pyris 1(商品名、PERKIN ELMER社製)を用い、DSCで以下のように測定した。
GPC−粘度検出器(GPC−VISCO)(商品名:GPC/V2000、ウォーターズ社製)を用い、以下のように測定した。
二軸延伸多層フィルムから長さ方向がフィルムの流れ方向(MD方向)、幅方向(TD方向)となるように15mm幅、200mm長さの短冊状の試験片を切出した。該試験片について、テンシロンRT1225型(商品名、オリエンテック社製)を使用して、JIS K7127に準拠して破断点強度、破断点伸び、およびヤング率を測定した。
軽荷重引裂試験機(東洋精機製作所製:振り子の左端に容量ウェイトB:79gを取り付け)を使用し、二軸延伸多層フィルムから引裂き方向に長さ63.5mm(長辺)及び引裂き方向と垂直の方向に幅50mm(短辺)の長方形の試験片を複数枚切出し、短辺の中央に端から12.7mmの切り込みを入れた。試験機の指針(置き針)が20〜80の範囲に収まるように、該試験片を複数枚重ねて予備テストを行い、測定に用いる試験片の枚数を調整した。その後、引裂試験を行い、以下の式によりMD方向、TD方向における引裂強度(N/cm)を求めた。また、引裂バランス(MD方向における引裂強度/TD方向における引裂強度)を算出した。なお、試験機の測定レンジ(R)は200とした。
T:引裂強度(N/cm)
A:指針の指した値(g)
t:重ねた試験片の合計厚み(cm)。
ゲルボフレックス装置(テスター産業製)にて、ASTM F392:93 可撓性バリア材料の耐屈曲性標準試験法に基づいて、二軸延伸多層フィルムを3000回屈曲させた。その後、ピンホール検出器(ウエッジ株式会社製)にてピンホール数を測定した。
15mm巾に裁断した二軸延伸多層フィルム2枚を、外層−1同士が接するように重ねた。これに対し、熱盤式ヒートシーラー(東洋精機社製)にてシール圧力:0.1MPa、シール時間:1.0秒でヒートシールを行った。得られたサンプルについて、引張試験機にて200mm/分でヒートシール強度を測定した。ヒートシール強度が2N/15mmとなる温度をヒートシール開始温度とした。
Tダイ成形時に、ダイから押し出され冷却された溶融膜が安定に多層フィルムに成形可能かどうかを目視およびシートの断面観察により外観および層比から確認した。
良好:安定に多層フィルムが成形できる。
不良:面荒れが発生し、層比も安定していないため、安定に多層フィルムを成形できない。
フィルムを延伸した時に、破断するか否かを確認した。
良好:フィルムを延伸した時に破断しなかった。
不良:フィルムを延伸した時に破断した。
内容積270リットルの攪拌機付き反応器に、窒素雰囲気下、シリカゲル(富士シリシア社製:平均粒径70μm、比表面積340m2/g、細孔容積1.3cm3/g、250℃で10時間乾燥)10kgを添加し、これを77リットルのトルエンに懸濁させた後、0〜5℃に冷却した。この懸濁液にメチルアルミノキサンのトルエン溶液(Al原子換算で3.5mmol/mL)19.4リットルを30分間かけて滴下した。この際、系内温度を0〜5℃に保った。引き続き0〜5℃で30分間接触させた後、約1.5時間かけて系内温度を95℃まで上げ、引き続き95℃で4時間接触させた。その後常温まで降温して、上澄み液をデカンテーションにより除去し、さらにトルエンで2回洗浄した。これにより、全量115リットルの固体状担体(S−1)のトルエンスラリーを調製した。得られたスラリー成分の一部を採取し濃度を調べたところ、スラリー濃度:122.6g/L、Al濃度:0.62mol/Lであった。
内容積114リットルの撹拌機付き反応器に、上記で得られた固体状担体(S−1)のトルエンスラリー10.0リットル(Al原子換算で6.20mol)を窒素雰囲気下で装入し、全量が28リットルになるようトルエンを添加した。
内容積1.0m3の流動層型気相重合反応器において、予備重合触媒成分(XP−1)を用いて、エチレン・1−ヘキセン共重合体の製造を行った。表2に示す条件に従い、連続的に反応器内に予備重合触媒成分(XP−1)、エチレン、窒素、1−ヘキセンなどを供給した。重合反応物を反応器より連続的に抜き出し、乾燥装置にて乾燥し、エチレン系樹脂(PE−10)のパウダーを得た。
〔実施例1〕
エチレン系樹脂(A)としてPE−1、プロピレン系樹脂(B)としてHPP−1を用いた。これらを、二軸延伸フィルム成形機を用いて、PE−1/HPP−1/HPP−1=1/10/1の厚みの比にて溶融押出し、Tダイで賦形した後、冷却ロール上にて急冷し、厚さ約0.8mmの多層フィルムを得た。該多層フィルムを110℃に加熱し、フィルムの流れ方向(MD方向)に5倍延伸した。この5倍延伸したシートを150℃に加熱し、流れ方向に対して直交する方向(TD方向)に8倍延伸して、厚さ20μmの二軸延伸多層フィルムを得た。該二軸延伸多層フィルムについて、上記評価を行った。結果を表3に示す。
実施例1において、各層に含まれるエチレン系樹脂およびプロピレン系樹脂の種類、各層の厚みの比、並びに二軸延伸多層フィルムの厚みを表3のように変更した以外は、実施例1と同様に二軸延伸多層フィルムを作製し、評価した。結果を表3に示す。なお、比較例1、3および4においては、成形不良のため上記評価を行うことができなかった。
PE−4をTダイで賦形した後、冷却ロール上にて急冷し、厚さ約1.2mmのシートを得た。該シートを100℃に加熱し、フィルムの流れ方向(MD方向)に5倍延伸した。この5倍延伸したシートを125℃に加熱し、流れ方向に対して直交する方向(TD方向)に8倍延伸し、厚さ30μmの二軸延伸エチレン系樹脂フィルム(1)を得た。次いで、該二軸延伸エチレン系樹脂フィルム(1)に、ドライラミ用接着剤を塗布した後、厚さ20μmの二軸延伸ポリプロピレンフィルム(商品名:OP U−1、三井化学東セロ社製)を貼り合わせて二軸延伸多層フィルムを得た。なお、該ドライラミ用接着剤としては、タケラックA−969VおよびタケネートA−5(以上商品名、三井化学製)を混合したものを使用した。該二軸延伸多層フィルムについて、上記評価を行った。結果を表3に示す。
前記二軸延伸エチレン重合体フィルム(1)上にアンカー剤を塗布した後、該アンカー剤上に押出しラミネート機を用いてPE−8を溶融押出した。該PE−8上に、厚さ20μmの二軸延伸ポリプロピレンフィルム(商品名:OP U−1、三井化学東セロ社製)を積層し、多層フィルムを得た。なお、前記アンカー剤には、コロネートL、ニッポラン1100(以上商品名、日本ポリウレタン工業)、および溶剤としての酢酸エチル(広島和光純薬製)を混合したものを使用した。また、PE−8を含む層の厚みは20μmであった。該多層フィルムについて、上記評価を行った。結果を表3に示す。
前記アンカー剤を塗布しなかったこと以外は、比較例8と同様に多層フィルムを作製し、評価した。結果を表3に示す。なお、本比較例ではPE−8を含む層と二軸延伸ポリプロピレンフィルムとの間で剥離が生じ、上記評価を行うことができなかった。
前記二軸延伸エチレン重合体フィルム(1)に代えて、厚さ80μmの線状低密度ポリエチレンフィルム(商品名:T.U.X FCD、三井化学東セロ社製)を用いた以外は、比較例7と同様に多層フィルムを作製した。該多層フィルムについて、上記評価を行った。結果を表3に示す。
Claims (6)
- 下記要件(A1)〜(A5)を満たすエチレン系樹脂(A)を含む樹脂層(I)と、プロピレン系樹脂(B)を含む樹脂層(II)と、を含む二軸延伸多層フィルムの製造方法であって、
前記エチレン系樹脂(A)を含む樹脂層と、前記プロピレン系樹脂(B)を含む樹脂層と、を含む多層フィルムを製造する工程と、
前記多層フィルムを二軸延伸する工程と、
を含む二軸延伸多層フィルムの製造方法。
要件(A1):ASTM D1238に準じて190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレート(MFR)が0.5〜50.0g/10分である。
要件(A2):JIS K6922に準じて測定した密度が890〜940kg/m3である。
要件(A3):示差走査熱量測定(DSC)で測定した融点が80〜135℃である。
要件(A4):ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)で測定した重量平均分子量(Mw)と、数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2.0〜9.0である。
要件(A5):JIS K6921に準じて10kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR10)と、JIS K6921に準じて2.16kg荷重、190℃で測定したメルトフローレート(g/10分)(MFR2.16)との比(MFR10/MFR2.16)が4.0〜9.5である。 - 前記エチレン系樹脂(A)が、さらに下記要件(A6)を満たす請求項1に記載の二軸延伸多層フィルムの製造方法。
要件(A6):前記MFR10/MFR2.16が5.0以上の場合、前記Mw/Mnが2.5以上である。 - 前記多層フィルムを二軸延伸する工程が、前記多層フィルムをMD方向およびTD方向に二軸延伸する工程であり、
前記MD方向の延伸温度が90〜120℃であり、前記TD方向の延伸温度が130〜190℃である請求項1又は2に記載の二軸延伸多層フィルムの製造方法。 - 前記多層フィルムを二軸延伸する工程が、前記多層フィルムをMD方向およびTD方向に二軸延伸する工程であり、
前記MD方向の延伸倍率が3〜7倍であり、前記TD方向の延伸倍率が4〜10倍である請求項1から3のいずれか1項に記載の二軸延伸多層フィルムの製造方法。 - 前記樹脂層(I)と前記樹脂層(II)との厚みの比(樹脂層(I)/樹脂層(II))が1/14〜1/3である請求項1から4のいずれか1項に記載の二軸延伸多層フィルムの製造方法。
- 前記二軸延伸多層フィルムの少なくとも一方の表面に、前記樹脂層(I)が配置されている請求項1から5のいずれか1項に記載の二軸延伸多層フィルムの製造方法。
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