JP2016215397A - ポリ乳酸系熱収縮性積層フィルム、並びに該フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及び該成形品を用いた、又は該ラベルを装着した容器 - Google Patents

ポリ乳酸系熱収縮性積層フィルム、並びに該フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及び該成形品を用いた、又は該ラベルを装着した容器 Download PDF

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Abstract

【課題】多岐にわたる形状のボトル容器に適用した際に良好な収縮仕上がり性を備え、熱収縮性、透明性に優れ、薄肉化してもフィルムの耐衝撃性などの機械的特性や、成形時の耐破断性にも優れ、かつ再生添加しても良好な透明性を維持することができる熱収縮性積層フィルムを提供する。【解決手段】ポリ乳酸系樹脂を主成分とする表裏層(I)層と、プロピレン・α−オレフィン共重合体、軟質ポリオレフィン系樹脂、ポリ乳酸系樹脂、及び相溶化剤を含有する樹脂組成物からなる中心層(II)層とを有する少なくとも3層からなる積層フィルムを少なくとも一方向に延伸してなる熱収縮性積層フィルムであって、80℃シリコンオイル中における1分間浸漬後の収縮応力を5MPa以上、かつ、80℃の温水中で10秒間浸漬したときのフィルム主収縮方向の熱収縮率を30%以上とする。【選択図】なし

Description

本発明は、熱収縮性積層フィルム、並びにこの熱収縮性積層フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器に関し、より詳しくは、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性積層フィルム、並びにこの熱収縮性積層フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこの成形品を用いた、又はこのラベルを装着した容器に関する。
現在、ジュース等の清涼飲料、ビール等のアルコール飲料等は、瓶又はペットボトルといった容器に充填された状態で販売されている。その際、他商品との差別化や商品の視認性向上のために、容器の外側に印刷が施された熱収縮性ラベルが装着されている。この熱収縮性ラベルの素材としては、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン、芳香族ポリエステル等が一般的に使用されている。
一方、最近では枯渇性資源の有効活用が重要視され、再生可能資源の利用が重要な課題となっている。現在、その解決策として最も注目されているのが植物由来原料プラスチックの利用である。この植物由来原料プラスチックは、非枯渇資源を利用し、プラスチック製造時における枯渇性資源の節約を図ることができるだけでなく、優れたリサイクル性を備えている。
この植物由来原料プラスチックの中でも特にポリ乳酸系樹脂は、澱粉の発酵により得られる乳酸を原料とし、化学工学的に量産可能であり、かつ、透明性・剛性が優れていることから、ポリスチレンや芳香族ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート)の代替材料として、フィルム包装材や射出成形分野において注目されている。
しかし、熱収縮性ラベルの材料としてポリ乳酸を使用した場合、室温において剛性であり、低温収縮性を有し、かつ自然収縮性が良好であるものの、非常に脆い材料であり、更に、加熱収縮時に収縮斑やしわが発生しやすいという問題がある。また、ポリ乳酸系熱収縮フィルムは、加熱した際、結晶化が進行して、十分な熱収縮特性が得られないという問題もあった。
特に近年、シャンプーやリンス、洗剤などのトイレタリー製品用のボトルや、食用油や醤油などを始めとする各種調味料用のボトル、飲料用のPETボトルなどにおいて、他社との差異化や顧客に対するイメージ向上を目的として、ボトル形状に工夫を凝らしたものが増えており、その形状は実に多岐に渡っている。例えば、飲料用ボトルにおいては、手で持ちやすいよう、握り部分が工夫され、複雑な形状を呈していたり、飲み口に近付くにつれ細くなっている、ビンのようでもありかつスタイリッシュな印象を与えるものなど、様々な形状のボトルが開発されている。
このような、例えば、ボトル胴部から首部にかけての傾斜率が高いなどの、太い部分と細い部分の差が大きいボトルでは、ボトル形状にきれいに沿って皺やムラなく密着させること、いわゆる収縮仕上がり性が、従来のポリ乳酸系熱収縮性フィルムでは未だ十分ではないのが現状である。
一方、環境意識の高まりおよびコストの観点から、収縮包装用等に使用されるラベルの薄肉化(軽量化)が求められており、熱収縮性フィルムにおいて求められる耐衝撃性、耐破断性改良の要望は年々厳しいものになっている。
ポリ乳酸系樹脂の脆さや一般的な加工性を改良する手法としては、ポリ乳酸系樹脂のL−乳酸とD−乳酸の共重合比を調整したフィルムが知られている(特許文献1参照)。しかしながら、このフィルムは加熱の際の結晶化は抑制できているものの、急激な収縮により斑、皺、アバタを生じるという問題は十分に解決できていない。また、ポリ乳酸系樹脂の結晶化度を調整し、さらに脂肪族ポリエステル系樹脂をブレンドすること等による収縮仕上がり性の改良が試みられている(特許文献2,3等参照)。しかしながら、未だ十分な収縮仕上がり性とは言い難い。また、ポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステル(特許文献4参照)、ポリカプロラクトン(特許文献5参照)、ポリエチレンやエチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン(特許文献6,7参照)等を含有させる方法が知られている。これらはポリ乳酸系樹脂フィルムの透明性を維持したまま脆性(耐衝撃性、耐破断性)を改良させる目的を主としており、収縮仕上がり性に対してはまだ不十分な点が残っていた。
一方、収縮仕上がり性を解決する手段として、ポリスチレン系樹脂を主成分とする層とポリ乳酸系樹脂を主成分とする層を有する収縮フィルムも報告されている(特許文献8参照)。この収縮フィルムは良好な収縮仕上がり性を得られるものの、収縮フィルムを再生添加した場合、ポリスチレン系樹脂とポリ乳酸系樹脂との界面で光散乱が起こるため、フィルムの透明性が低下してしまうため、コスト上の観点から実用化は難しい。
一方、ポリオレフィン系樹脂を主成分とする層とポリ乳酸系樹脂を主成分とする層を有する収縮フィルムも報告されている(特許文献9参照)。この収縮フィルムは、再生添加した場合の透明性は改善できているものの、残念ながら、最近の多様なボトル形状に適用できる十分な収縮仕上がり性は得られていない。
特開2003−119367号公報 特開2001−011214号公報 特開2000−280342号公報 特開平09−169896号公報 特開平08−300481号公報 特開2005−068232号公報 特開平09−151310号公報 特開2010−214900号公報 特開2008−44364号公報
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、環境適性に優れた植物由来の樹脂を用いて、最近の多岐にわたる形状のボトル容器に適用した際に良好な収縮仕上がり性を備え、優れた熱収縮性、透明性を有し、薄肉化してもフィルムの耐衝撃性などの機械的特性や、成形時の耐破断性にも優れ、かつ再生添加しても良好な透明性を維持することができる、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性積層フィルムを提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、上記従来技術の課題を解決し得る積層フィルムを得ることに成功し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の目的は、以下の熱収縮性積層フィルム(以下「本発明のフィルム」)により達成される。
すなわち、本発明の課題は、表裏層に(I)層と中心層に(II)層とを有する少なくとも3層からなる積層フィルムを少なくとも一方向に延伸してなる熱収縮性積層フィルムであって、各層が下記樹脂を主成分としてなり、80℃シリコンオイル中に1分間浸漬後の収縮応力が5MPa以上であり、かつ、80℃の温水中で10秒間浸漬したときのフィルム主収縮方向の熱収縮率が30%以上であることを特徴とする熱収縮性積層フィルム。(I)層:少なくとも1種のポリ乳酸系樹脂(A)を主成分とする層 (II)層:プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体(B)、軟質ポリオレフィン系樹脂(C)、ポリ乳酸系樹脂(A)、及び相溶化剤(D)を含有する樹脂組成物からなる層 によって解決される。
本発明によれば、環境適性に優れた植物由来の樹脂を用いて、最近の多岐にわたる形状のボトル容器に適用し得る良好な収縮仕上がり性を備え、優れた熱収縮性、透明性を有し、薄肉化してもフィルムの耐衝撃性などの機械的特性や、成形時の耐破断性にも優れ、かつ再生添加しても良好な透明性を維持することができる熱収縮性積層フィルムを得ることができ、収縮包装や収縮結束包装や収縮ラベル等に好適に使用することができる。
以下、本発明の実施形態の一例としての本発明のフィルム、本発明の成形品、本発明のラベル、本発明の容器について説明する。ただし、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「主成分とする」とは、主成分として含有される樹脂が有する作用・効果を妨げない範囲で、他の成分を含むことを許容する趣旨である。さらに、この用語は、具体的な含有率を制限するものではないが、構成成分全体の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であって、100質量%以下の範囲を占める成分である。
<本発明のフィルム>
<表裏層:(I)層>
本発明のフィルムの(I)層は、ポリ乳酸系樹脂を主成分として構成される。
<ポリ乳酸系樹脂(A)>
本発明におけるポリ乳酸系樹脂は、D−乳酸もしくはL−乳酸の単独重合体、またはそれらの共重合体をいい、これらの混合物も含まれる。具体的には、構造単位がD−乳酸であるポリ(D−乳酸)、構造単位がL−乳酸であるポリ(L−乳酸)、L−乳酸とD−乳酸の共重合体であるポリ(DL−乳酸)、さらに乳酸と共重合可能なモノマーを共重合した共重合体などが挙げられる。
ポリ乳酸系樹脂が、D−乳酸及びL−乳酸の共重合体、または、D−乳酸及びL−乳酸の単独重合体の混合物である場合、D−乳酸とL−乳酸の構成比は、1/99〜25/75または75/25〜99/1であることが好ましく、3/97〜20/80または80/20〜97/3であることがより好ましく、5/95〜15/85または85/15〜95/5であることがさらに好ましい。
D−乳酸またはL−乳酸の単独重合体は、非常に高い結晶性を示し、融点が高く、耐熱性及び機械的物性に優れる傾向がある。しかしながら、熱収縮性フィルムとして使用する場合は、通常、印刷及び溶剤を用いた製袋工程が伴うため、印刷適性及び溶剤シール性を向上させるために構成材料自体の結晶性を適度に下げることが必要となる。また、結晶性が適度に高い場合、延伸時に配向結晶化が進行し、収縮特性が低下する傾向がある。これらのことより、本発明に用いるポリ乳酸系樹脂のD−乳酸とL−乳酸の構成は、上記範囲とすることが好ましい。
本発明においては、異なる共重合比を有するD−乳酸とL−乳酸との共重合体をブレンドして使用することもできる。その場合には、複数の乳酸系重合体のD−乳酸とL−乳酸の共重合比を平均した値が上記範囲内に入るよう調整すればよい。使用用途に合わせて、D−乳酸とL−乳酸との共重合比の異なるポリ乳酸系樹脂を2種以上混合し、結晶性を調整することにより、耐熱性と熱収縮特性のバランスを取ることができる。
また本発明におけるポリ乳酸系樹脂は、乳酸(D−乳酸、L−乳酸)と、α−ヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオール、または脂肪族ジカルボン酸との共重合体であってもよい。前記α−ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、乳酸の光学異性体(L−乳酸に対してはD−乳酸、D−乳酸に対してはL−乳酸をそれぞれ指す)、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−メチル酪酸、2−ヒドロキシカプロラクトン酸などの2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸、及び、カプロラクトン、ブチルラクトン、バレロラクトンなどのラクトン類が挙げられる。また、前記脂肪族ジオールの具体例としては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。また前記脂肪族ジカルボン酸の具体例としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸及びドデカン二酸などが挙げられる。
乳酸と、前記α−ヒドロキシ酪酸、脂肪族ジオールまたは脂肪族ジカルボン酸との共重合体の共重合比は、90/10〜10/90が好ましく、より好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは30/70〜70/30である。共重合比が上記範囲内であれば、剛性、透明性、耐衝撃性などの物性バランスの良好なフィルムを得ることができる。
本発明におけるポリ乳酸系樹脂は、縮合重合法、開環重合法などの公知の重合法により製造することができる。例えば、縮合重合法であれば、D−乳酸、L−乳酸またはこれらの混合物を直接脱水縮合重合して、任意の組成を有するポリ乳酸系樹脂を得ることができる。また開環重合法では、乳酸の環状2量体であるラクチドを、必要に応じて重合調整剤などを用いながら、所定の触媒の存在下で開環重合することにより、任意の組成を有するポリ乳酸系樹脂を得ることができる。上記ラクチドには、L−乳酸の二量体であるDL−ラクチドがあり、これらを必要に応じて混合して重合することにより、任意の組成、結晶性を有するポリ乳酸系樹脂を得ることができる。さらには、分子量増大を目的として、少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、ジエポキシ化合物、酸無水物、酸クロライドなどを使用してもよい。
本発明におけるポリ乳酸系樹脂の質量平均分子量は、下限は20,000以上が好ましく、より好ましくは40,000以上、さらに好ましくは60,000以上であり、上限は400,000以下が好ましく、より好ましくは350,000以下、さらに好ましくは300,000以下である。質量平均分子量の下限が上記範囲であれば、適度な樹脂凝集力が得られるため、フィルムの強伸度が不足したり、脆化したりすることを抑えることができる。一方、上限が上記範囲であれば、溶融粘度を下げることができ、製造、生産性向上の観点から好ましい。質量平均分子量は、一般的に、GPC(ゲルパーミエ−ションクロマトグラフィ)や粘度法により測定することができる。
本発明のフィルムの(I)層におけるポリ乳酸系樹脂の含有量は、(I)層を構成する樹脂組成物を100質量%としたとき、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。(I)層におけるポリ乳酸系樹脂の含有量が上記範囲であれば、フィルムを薄くした場合にも、剛性を保持することができ好ましい。
ポリ乳酸系樹脂の市販品としては、例えば、「Ingeo biopolymer」(NatureWorks LLC社製)、「REVODE」(海正生物材料社製)などが挙げられる。
<その他の成分>
本発明のフィルムの(I)層は、ポリ乳酸系樹脂以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の成分を含有することができる。特に、フィルム加工時の耐破断性や、フィルムの耐衝撃性を向上させるために、軟質成分を添加することが好ましい。
軟質成分としては具体的には、ポリ乳酸系樹脂以外の脂肪族ポリエステル、コアシェル型ゴム、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・メタクリル酸エステル共重合体、エチレン・α−オレフィン共重合体などのエチレン系樹脂、プロピレン・α−オレフィン共重合体などのプロピレン系樹脂、などが挙げられる。中でも好ましくは、コアシェル型ゴムが、耐破断性や耐衝撃性、透明性のバランスの観点から好適に使用される。
<中心層:(II)層>
<プロピレン・α−オレフィン共重合体(B)>
本発明のフィルムの(II)層で用いるプロピレン・α−オレフィン共重合体としては、プロピレンとα−オレフィンとのブロック共重合体、あるいはランダム共重合体等が挙げられるが、透明性や機械的強度、収縮特性のバランスの観点から、ランダム共重合体が好適に用いられる。
本発明におけるプロピレン・α−オレフィン共重合体のα−オレフィンとしては、炭素数2〜20のプロピレン以外のα−オレフィン、具体的には、エチレン、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−デセンなどが挙げられる。これらα−オレフィンは、2種以上が共重合されていてもよい。これらの中で好ましいα−オレフィンとしては、エチレンが挙げられる。
プロピレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含量は、好ましくは1〜20質量%、より好ましくは2〜15質量%、さらに好ましくは3〜10質量%である。
本発明におけるプロピレン・α−オレフィン共重合体は、公知のオレフィン重合用触媒を用いて、公知の重合方法により製造することができるが、中でも、透明性や収縮特性の観点から、メタロセン系触媒を用いて重合されたものが好ましい。
本発明におけるプロピレン・α−オレフィン共重合体のMFR(JIS K7210、温度230℃、荷重21.18N)は、下限は0.5g/10分以上であることが好ましく、より好ましくは1.0g/10分以上であり、上限は15g/10分以下であることが好ましく、10g/10分以下がより好ましい。
本発明におけるプロピレン・α−オレフィン共重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、通常1.0〜5.0程度であることが好ましく、1.5〜3.5がより好ましく、2.0〜3.0がさらに好ましい。
なお本発明において、Mw/Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定されたMwとMnから求められる。
本発明におけるプロピレン・α−オレフィン共重合体の融点は、100〜150℃が好ましく、下限は、110℃以上がより好ましく、120℃以上がさらに好ましい。上限は、140℃以下がより好ましく、130℃以下がさらに好ましい。
融点が上記範囲内であれば、フィルムの機械的強度や耐熱性のバランスが良く、また延伸性の低下などが起こらず好ましい。
なお本発明において、融点は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて、JIS K7121に準じて昇温速度10℃/分で測定したものである。
本発明におけるプロピレン・α−オレフィン共重合体の市販品としては、例えば、「ノバテックPP」、「ウィンテック」(以上、日本ポリプロ社製)、「プライムポリプロ」(プライムポリマー社製)、「住友ノーブレン」(住友化学社製)、「サンアロマー」(サンアロマー社製)などが挙げられる。
<軟質ポリオレフィン系樹脂(C)>
本発明の(II)層に用いる軟質ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレン・α−オレフィン共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・メタクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上の混合物で用いてもよい。本発明においては中でも、エチレン・α−オレフィン共重合体が、透明性や収縮特性の観点から好適に用いられる。
軟質ポリオレフィン系樹脂のMFRは、0.5〜20g/10分が好ましく、1〜20g/10分がより好ましく、1〜15g/10分がさらに好ましい。
MFRが上記範囲であれば、プロピレン・α−オレフィン共重合体(B)との相溶性が良好となり、また、透明性、収縮特性の調整が容易となり、好ましい。
軟質ポリオレフィン系樹脂の損失弾性率E’’のピーク温度は、−80〜0℃が好ましく、下限は、−70℃以上がより好ましく、−60℃以上がさらに好ましい。上限は、−10℃以下がより好ましく、−20℃以下がさらに好ましい。
損失弾性率E’’のピーク温度が上記範囲内であれば、フィルムの機械的強度が高く、また延伸性の低下などが起こらず好ましい。
本発明における軟質ポリオレフィン系樹脂の市販品としては、例えば、「タフマー」(三井化学社製)、「バーシファイ」(ダウケミカル社製)、「ビスタマックス」(エクソンモービル社製)、「エルバロイ」(三井・デュポンポリケミカル社製)などが挙げられる。
<ポリ乳酸系樹脂(A)>
本発明のフィルムの(II)層で用いるポリ乳酸系樹脂は、前記(I)層のポリ乳酸系樹脂と同様である。
<相溶化剤(D)>
本発明のフィルムの(II)層で用いる相溶化剤は、前記(B)、(C)及び(D)との相溶性を向上させるものであり、これら成分を相溶化させる樹脂であれば特に限定されないが、本発明においては、ポリエーテルブロックとポリオレフィンブロックとが化学結合を介して結合、または繰り返し交互に結合した構造を有する、ポリエーテル/ポリオレフィン系共重合体を用いることが好ましい。
ポリエーテル/ポリオレフィン系共重合体におけるポリエーテルブロックは、主としてアルキレンオキサイドが好ましく、具体的には、炭素数2〜4のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−、1,4−、2,3−または1,3−ブチレンオキサイド及びこれらの2種以上の併用系)を用いることができる。また、上記ポリエーテルブロックは、必要に応じて他のアルキレンオキサイドまたは置換アルキレンオキサイド(以下、これらも含めてアルキレンオキサイドと総称する)、例えば、炭素数5〜12のα−オレフィン、スチレンオキサイド、エピハロヒドリン(エピクロルヒドリン等)を少しの割合(例えば、全アルキレンオキサイドの重量に基づいて30%以下)で併用することもできる。2種以上のアルキレンオキサイドを併用するときの結合形式は、ランダム及び/またはブロックのいずれでもよく、分岐構造を有していてもよい。中でも、ポリ乳酸系樹脂との相溶性の観点から、ポリエーテルブロックは主としてポリエチレンオキサイドから構成されることが好ましい。
ポリエーテル/ポリオレフィン系共重合体におけるポリオレフィンブロックとしては、炭素数2〜30のオレフィンの1種または2種以上の混合物(好ましくは炭素数2〜12のオレフィン、特に好ましくはプロピレン及び/またはエチレン)の重合によって得られるポリオレフィン、及び高分子のポリオレフィン(炭素数2〜30のオレフィン、好ましくは炭素数2〜12のオレフィンの重合によって得られるポリオレフィン、特に好ましくはポリプロピレン及び/またはポリエチレン)の熱減成法によって得られる低分子量ポリオレフィン等が挙げられ、ポリオレフィンブロックの分子鎖末端に、カルボニル基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、α、β不飽和カルボン酸(無水物)等の変性基を有していてもよい。
ポリエーテル/ポリオレフィン系共重合体におけるポリエーテルセグメントとポリオレフィンセグメントとの比率は、ポリ乳酸系樹脂とポリオレフィン系樹脂との相溶性の観点から、ポリエーテル/ポリオレフィン系共重合体の質量に基づき、ポリエーテルセグメント/ポリオレフィンセグメント=20/80から80/20までの範囲が好ましく、30/70から70/30の範囲がより好ましい。
ポリエーテル/ポリオレフィン系共重合体の市販品としては、例えば「ペレスタット」(三洋化成工業社製)等が挙げられる。
本発明のフィルムの(II)層における各成分の配合割合は、好ましくは、プロピレン・α−オレフィン共重合体(B)を50〜95質量部、より好ましくは55〜90質量部、さらに好ましくは60〜80質量部とし、軟質ポリオレフィン系樹脂(C)5〜50質量部、より好ましくは10〜45質量部、さらに好ましくは20〜40質量部とし、かつ、(B)と(C)の合計量を100質量部として、好ましくは、ポリ乳酸系樹脂(A)を10〜30質量部、より好ましくは15〜27質量部とし、相溶化剤(D)を1〜10質量部、より好ましくは3〜8質量部とすることができる。
(II)層における各成分の配合割合を上記範囲とすることにより、本発明のフィルムは、優れた収縮仕上がり性を有するものとなる。
<接着層:(III)層>
本発明のフィルムは、(I)層と(II)層の間に、さらに接着層として(III)層を備える構成であることが好ましい。(III)層を備えることにより、層間剥離等によるトラブルが起こりにくくなるため好ましい。
<接着性樹脂>
本発明のフィルムの(III)層で用いる接着性樹脂は、(I)層と(II)層の層間接着性を向上させるものであれば特に制限されないが、中でも、(I)層の主成分であるポリ乳酸系樹脂に対して反応性または親和性を有する部位と、(II)層のポリプロピレン・α−オレフィン共重合体や軟質ポリオレフィン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂と親和性を有する部位とを兼ね備えた樹脂が好適に用いられる。
ここで、「ポリ乳酸系樹脂に対して反応性または親和性を有する」とは、ポリ乳酸系樹脂と親和性の高い官能基、またはポリ乳酸系樹脂と反応し得る官能基を有することを意味する。そのような特性を有する官能基の例としては、酸無水物基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、カルボン酸塩化物基、カルボン酸アミド基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、スルホン酸塩化物基、スルホン酸アミド基、スルホン酸塩基、エポキシ基、アミノ基、イミド基、またはオキサゾリン基などの官能基が挙げられ、中でも酸無水物基、カルボン酸基、またはカルボン酸エステル基が好ましい。
また、「ポリオレフィン系樹脂と親和性を有する部位」とは、ポリオレフィン系樹脂と親和性のある連鎖を有することを意味し、より詳しくは、直鎖または分岐した飽和炭化水素部位を主鎖、あるいはブロック鎖、グラフト鎖として有することを意味する。
また、接着層に用いるその他の好ましい樹脂としては、軟質ポリオレフィン系樹脂やスチレン系炭化水素と共役ジエン炭化水素との共重合体、またはその水素添加樹脂などが挙げられる。具体例としては、軟質ポリオレフィン系樹脂としては、軟質な直鎖状低密度ポリエチレン、低結晶性ポリプロピレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられ、スチレン系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体としては、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン共重合体などが挙げられる。
上記ポリ乳酸系樹脂と親和性の高いまたは反応可能な官能基を有し、かつ、ポリオレフィン系樹脂と相溶可能な樹脂の市販品としては、酸変性ポリオレフィン系樹脂として「アドマー」(三井化学社製)、「モディック」(三菱化学社製)、「モディパー」(日油社製)、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体として「ボンダイン」(アルケマ社製)、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体、エチレン−アクリル酸エチル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体として「ボンドファースト」(住友化学社製)、酸変性スチレン系熱可塑性樹脂として、「タフテックM」(旭化成ケミカルズ社製)、「エポフレンド」(ダイセル社製)、スチレン系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体、またはその水素添加樹脂として、「タフテックH」(旭化成ケミカルズ社製)、「クレイトン」(クレイトンポリマージャパン社製)、「ダイナロン」(JSR社製)、「セプトン」(クラレ社製)、「ハイブラー」(クラレ社製)、「タフプレン」(旭化成ケミカルズ社製)などが挙げられる。
<層構成>
本発明のフィルムの構成は、表裏層に(I)層と中心層に(II)層とを有する少なくとも3層を有するものであり、さらに(I)層と(II)層との間に(III)層を設けた少なくとも5層を有する構造が好ましい。また必要に応じて、各種機能を付与するために、さらにその他の層を積層することもできる。
<積層比>
本発明のフィルムの各層の積層比は、特に制限されるものではないが、好ましくは、本発明のフィルム全体の厚みに対して(II)層の厚みの割合が50%以上、より好ましくは60%以上であり、上限は、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下である。(II)層の厚み割合が上記範囲内であれば、フィルムの耐破断性、収縮仕上がり性が優れたものとなり好ましい。
なお、本発明のフィルムの総厚みについては、特に限定されるものではないが、透明性や収縮特性、原料コストなどの観点から薄い方が好ましく、上限は、好ましくは80μm以下、より好ましくは70μm以下、さらに好ましくは50μm以下である。下限は特に限定されないが、フィルムのハンドリング性を考慮すると20μm以上が好ましい。
<収縮仕上がり性について>
本願発明においては、特に最近の多様な形状のボトルに適用した際にも、きれいな収縮仕上がり性を実現できるフィルムを得るためには、後述するフィルムの収縮応力と熱収縮率がともに特定範囲を満たす必要があることが分かった。
<収縮応力>
本発明のフィルムは、80℃シリコンオイル中に1分間浸漬後の収縮応力が5MPa以上であることが重要である。収縮応力の下限は、好ましくは5.5MPa以上、より好ましくは6.0MPa以上である。上限は特に制限されるものではないが、通常20MPa以下、好ましくは15MPa以下、より好ましくは10MPa以下である。
収縮応力が上記範囲内であれば、多様な形状の、特に太い部分と細い部分の差が大きい異形ボトルへの密着性や、収縮した際のボトルの変形を抑制することができ好ましい。
なお、本発明のフィルムの収縮応力を上記範囲とするには、各層の配合を本発明で規定する組成とすることや、延伸倍率や熱処理温度により、調整することができる。
<熱収縮率>
本発明のフィルムは、前記収縮応力の範囲を満たすとともに、80℃温水中で10秒間浸漬したときのフィルム主収縮方向の熱収縮率が30%以上であることが重要である。
熱収縮率は、好ましくは32%以上、より好ましくは35%以上である。上限は特に制限はないが、80%程度である。
熱収縮率が上記範囲内であれば、多様な形状の、特に太い部分と細い部分の差が大きい異形ボトルへの密着性や、収縮した際のボトルの変形を抑制することができ好ましい。
なお、本発明のフィルムの熱収縮率を上記範囲とするには、延伸温度および延伸倍率により調整することができる。
さらに、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率を低く抑えることによって、より優れた収縮仕上がり性を得ることができる。本発明のフィルムの、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率は、80℃温水中で10秒間浸漬したとき、好ましくは5%以下であり、より好ましくは3%以下であり、さらに好ましくは1%以下である。
主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が上記範囲内であれば、収縮後の主収縮方向と直交する方向の寸法が短くなる、収縮後の印刷柄や文字の歪みなどが生じるなどのトラブルが発生し難く好ましい。なお、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率の下限は0%である。また、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率も、前記主収縮方向の熱収縮率と同様に調整することができる。
<内部ヘーズ>
本発明のフィルムは、測定した際の内部ヘーズが、好ましくは8%以下、より好ましくは7%以下、さらに好ましくは6%以下である。内部ヘーズが上記範囲内であれば、フィルムの透明性は十分であり好ましい。
本発明のフィルムの内部ヘーズを上記範囲とするには、本発明に規定される組成を有するフィルムとすることで調整できる。
本発明のフィルムは、トリミングロスなどにより生じる再生原料を(II)層に添加した場合においても、内部ヘーズを上記範囲に保持することができる。
なお本発明において「内部ヘーズ」とは、フィルム全体のヘーズ値から外部ヘーズ値を引いた値を意味する。内部ヘーズは、JIS K7136に準拠し、厚み40μmのフィルムの両表面にエタノールを塗布した後、厚み0.8〜1.0mm、平面度0.010mm以下の透明スライドグラス2枚で挟んで測定される。
<低温引張破断伸度>
本発明のフィルムは、雰囲気温度0℃、引張速度100mm/分の条件下で測定される、フィルムの主収縮方向に直交する方向の引張破断伸度が、好ましくは100%以上500%以下である。下限については、より好ましくは150%以上、さらに好ましくは200%以上である。
0℃環境下での引張破断伸度が上記範囲内であれば、印刷・製袋などの工程時にフィルムが破断するなどの不具合が生じにくく、好ましい。
本発明のフィルムの0℃環境下での引張破断伸度を上記範囲とするには、各層の配合の調整、製膜工程での押出条件の調整ならびに延伸条件の調整、熱収縮率の調整、積層比の調整などを適宜行うことによって調整できる。
<製造方法>
本発明のフィルムは、公知の方法によって製造することができる。フィルムの形態としては、平面状、チューブ状のいずれであってもよいが、生産性(原反フィルムの幅方向に製品として数丁取りが可能)や内面に印刷が可能という観点から、平面状が好ましい。平面状のフィルムの製造方法としては、例えば、複数の押出機を用いて樹脂を溶融し、Tダイから共押出し、チルドロールで冷却固化し、縦方向にロール延伸し、横方向にテンター延伸し、アニールし、冷却し、巻取機にて巻き取ることによりフィルムを得る方法が例示できる。また、チューブラー法により製造したフィルムを切り開いて平面状とする方法も適用できる。
押出温度は、180〜230℃程度が好ましく、より好ましくは190〜220℃である。押出温度やせん断の状態を最適化することにより、材料の分散状態を制御することも、下記記述するフィルムの種々の物理的特性、機械的特性を所望の値にするのに有効である。
延伸倍率は、オーバーラップ用等、二方向に収縮させる用途では、好ましくは縦方向が2倍〜10倍、横方向が2〜10倍、より好ましくは縦方向が3〜6倍、横方向が3〜6倍程度である。一方、熱収縮性ラベル等、主として一方向に収縮させる用途では、主収縮方向に相当する方向が、好ましくは2〜10倍、より好ましくは4〜8倍、それと直交する方向が、好ましくは1〜2倍、より好ましくは1.01〜1.5倍の、実質的には一軸延伸の範疇にある倍率比を選定することが望ましい。なお、1倍とは、延伸していない場合を指す。
前記一軸延伸の範疇にある範囲内の延伸倍率で延伸した延伸フィルムは、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が大きくなりすぎることはなく、例えば、収縮ラベルとして用いる場合、容器に装着するとき、容器の高さ方向にもフィルムが熱収縮する、いわゆる縦引け現象を抑えることができるため好ましい。
本発明においては、延伸温度は、70℃以上90℃未満とすることが好ましい。下限は、72.5℃以上がより好ましく、75℃以上がさらに好ましい。上限は、87.5℃未満がより好ましく、85℃未満がさらに好ましい。
また、熱処理温度は、65℃以上90℃未満とすることが好ましい。上限は、85℃未満がより好ましく、80℃未満がさらに好ましい。下限は、70℃以上がより好ましく、75℃以上がさらに好ましい。
<その他の添加剤>
本発明のフィルムを構成する各層には、上述した成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲内で、シリカ、タルク、カオリン炭酸カルシウムなどの無機粒子、酸化チタン、カーボンブラックなどの顔料、難燃剤、耐候性安定剤、熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、老化防止剤などの添加剤を適宜添加することができる。
なお、本発明のフィルムは、(I)層、(II)層及び(III)層から選ばれる少なくとも1層に、トリミングロスなどから発生する本発明のフィルム再生樹脂を含有することができる。リサイクル樹脂は、(II)層に配合することが好ましい。フィルム再生樹脂の配合量は、層を構成する樹脂100質量部に対して、好ましくは10質量部以上60質量部以下であり、上限は、より好ましくは50質量部以下、さらに好ましくは40質量部以下である。
本発明のフィルムは、フィルム再生樹脂を添加しても、良好な透明性を維持することができる。
<その他の加工>
なお、本発明のフィルムは、必要に応じて、コロナ処理、印刷、コーティング、蒸着などの表面処理や表面加工、さらには、各種溶剤やヒートシールによる製袋加工やミシン目加工などを施すことができる。
<本発明の成形品、本発明のラベル、及び本発明の容器>
本発明のフィルムは、その用途が特に制限されるものではないが、これを基材として、必要に応じて印刷層、蒸着層、その他機能層を積層して形成することにより、ボトル(ブローボトル)、トレー、弁当箱、総菜容器、乳製品容器等の様々な成形品として用いることができる。
また、本発明のフィルムを食品容器(例えば清涼飲料水用又は食品用のPETボトル、ガラス瓶、好ましくはPETボトル)用の熱収縮性ラベルの基材として用いることができる。この場合、複雑な形状(例えば、中心がくびれた円柱、角のある四角柱、五角柱、六角柱など)であっても該形状に密着可能であり、シワやアバタ等のない美麗に装着されたラベルとなる。そして、そのラベルを装置した食品容器は、容器として使用することができる。なお、前記の成形品及び容器は、通常の成形法を用いることにより作製することができる。
本発明のフィルムは、高温に加熱すると変形を生じるようなプラスチック成形品に用いられる熱収縮性ラベル素材のほか、熱膨張率や吸水性等が本発明の熱収縮性フィルムとは極めて異なる材質、例えば金属、磁器、ガラス、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂から選ばれる少なくとも1種を構成素材として用いた包装体(容器)の熱収縮性ラベル素材としても好適に利用できる。
プラスチック包装体を構成する材質としては、前記の樹脂の他、ポリスチレン、ゴム変性耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、スチレン−ブチルアクリレート共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、(メタ)アクリル酸−ブタジエン−スチレン共重合体(MBS)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。これらのプラスチック包装体は2種以上の樹脂類の混合物でも、積層体であってもよい。
以下に本発明について実施例を用いて説明する。
なお、実施例に示す測定値及び評価は次のように行った。実施例では、積層フィルムの引き取り(流れ)方向を「縦」方向(又は、MD)、その直角方向を「横」方向(又は、TD)と記載する。
<測定方法>
(1)収縮応力
フィルムをTD方向に幅10mm、長さ70mmに切り出し、50mmにてチャックロードセルにタルミが無い様に固定した。その後、80±0.5℃のシリコンバスに試料片を浸漬し、1分後の応力を測定した。収縮応力は下記式に当てはめて計算した。
収縮応力(MPa)=ロードセルにかかる応力(N)/試料片の断面積(mm
(2)熱収縮率
得られたフィルムを縦10mm、横200mmの大きさに切り取り、80℃の温水バスに10秒間それぞれ浸漬し、収縮量を測定した。熱収縮率は、横方向(TD)について、収縮前の原寸に対する収縮量の比率を%値で表示した。
(3)内部ヘーズ値
JIS K7136に準拠し、厚み40μmのフィルムの両表面にエタノールを塗布した後、厚み0.8〜1.0mm、平面度0.010mm以下の透明スライドグラス2枚で挟んで測定した。
(4)0℃引張破断伸度
得られた熱収縮性積層フィルムを引き取り方向(MD)に120mm、フィルムの主収縮方向(TD)に15mmの大きさに切り出し、JIS K7127に準拠し、引張速度100mm/minで雰囲気温度0℃におけるフィルムの引き取り方向(MD)の引張破断伸度を測定し、10回の測定値の平均値を測定した。
(5)収縮仕上り性
得られたフィルムをMD160mm×TD235mmで切り出し、TDに10mm分重なるように折り、重なった部分をヒートシールし、円筒状とする。次いで、この円筒状のフィルムを500mlの多面体ボトルにボトルの下面までかぶせて仕上り評価用サンプルを作製した。評価用サンプルは蒸気加熱方式の長さ4m(3ゾーン構成)の収縮トンネル中を回転させずに、トンネル内の各ゾーンの温度を以下の温度条件として5秒間で通過させ、ボトルに収縮したフィルムの腰折れに起因する折れ込みやシワがないか、収縮不足ではないかの確認を行い評価した。評価は各サンプルN=10で行った。シュリンカー内の温度条件は以下のように設定した。
温度条件:1ゾーン/75〜80℃、2ゾーン/85〜95℃、3ゾーン/85〜95℃
蒸気を噴射するトンネル内のノズル位置: 1ゾーン/フィルム下部、2ゾーン前半/フィルム中央部、2ゾーン後半/フィルム全体、3ゾーン/フィルム全体
温度調整: ノズルに通じる蒸気配管のバルブ開閉により蒸気量を調整して行う。
フィルム被覆後は下記基準で評価した。
◎:収縮が十分でシワ、アバタ、格子目の歪みが生じない。
△:収縮は十分だが、所々シワ、アバタ、または格子目の歪みが生じている。
×:シワ、アバタ、格子目の歪みが顕著に生じたり、ボトルへの被覆が不十分である。
各実施例、比較例で使用した原材料は、下記の通りである。
<ポリ乳酸系樹脂(A)>
・Nature WorksLLC社製 商品名:Ingeo biopolymer4060D、D体/L体量=12/88(「PLA1」と略する)
・Nature WorksLLC社製 商品名:Ingeo biopolymer4043D、D体/L体量=4/96(「PLA2」と略する)
<軟質成分>
・カネカ社製 商品名:カネエースFM−40 コアシェル型ゴム(「ゴム1」と略する)
<プロピレン・α−オレフィン共重合体(B)>
・日本ポリプロ社製 商品名:ウィンテックWFX4T メタロセン系触媒を用いて重合されたプロピレン・エチレンランダム共重合体、エチレン含量=4%、MFR=7.0g/10分、密度=0.90g/cm、融点=125℃、Mw/Mn=2.8(「PO1」と略する)
<軟質ポリオレフィン系樹脂(C)>
・三井化学社製、商品名:タフマーA4050 エチレン・ブテン−1ランダム共重合体、ブテン含量=20%、密度=0.86g/cm(「PO2」と略する)
<直鎖状低密度ポリエチレン>
・ブラスケム社製 エチレン・ヘキセン共重合体 商品名:SLH218 MFR(190℃、2.16kg)=2.3g/10分、密度=0.916g/cm3(「PO3」と略する)
<石油樹脂>
・荒川化学社製 商品名:アルコンP125(「PO4」と略する)
<相溶化剤>
・三洋化成社製 PP−PEO共重合体、商品名:ペレスタット300(「相溶化剤1」と略する)
<接着性樹脂>
・クラレ社製 スチレン系熱可塑エラストマー 商品名:ハイブラー 7125 スチレン含量=20%、MFR(230℃、2.16kg)=4g/10分(「AD1」と略する)
・JSR社製 官能基含有水素添加スチレン‐ブタジエン共重合体 商品名:ダイナロン8660P スチレン含量=25%、MFR(230℃、21.2N)=10g/10分(「AD2」と略する)
<実施例1〜8、比較例1〜10>
3種5層の積層フィルムを製造するために、各原材料をそれぞれ表1、2に示す配合にて混合した後、3台の単軸押出機および3種5層マルチマニホールド口金により、(I)層/(III)層/(II)層/(III)層/(I)層の積層共押出が可能な設備において、各押出機設定温度180〜210℃で溶融混合後、各層の厚み比が、(I)層/(III)層/(II)層/(III)層/(I)層=5/1/28/1/5となるよう共押出し、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて未延伸積層シートを得た。次いで、このシートをフィルムテンターを用いて、表1、2に示す延伸温度にて、幅方向の延伸倍率5倍にて延伸し、次いで表1、2に示す熱処理温度で熱処理を行い、厚さ約40μmの熱収縮性フィルムを得た。これについて評価を行った。結果を表1、2に示す。
Figure 2016215397
Figure 2016215397
実施例1〜8で得られた本発明のフィルムは、透明性と耐破断性が良好であり、優れた収縮仕上がり性を有するものであった。一方、本願発明の要件を満たさない比較例1〜10はいずれも、収縮仕上がり性に劣るものであった。
以上、現時点において、最も実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う熱収縮性積層フィルム、該フィルムを用いた成形品および熱収縮性ラベル、並びに、該成形品およびラベルを装着してなる容器もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
本発明の熱収縮性積層フィルムは、環境適性に優れた植物由来の樹脂を用いて、最近の多岐にわたる形状のボトル容器に適用した際に良好な収縮仕上がり性を備え、優れた熱収縮性、透明性を有し、薄肉化してもフィルムの耐衝撃性などの機械的特性や、成形時の耐破断性にも優れ、かつ再生添加しても良好な透明性を維持することができるため、収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に好適に用いることができる。

Claims (9)

  1. 表裏層に(I)層と中心層に(II)層とを有する少なくとも3層からなる積層フィルムを少なくとも一方向に延伸してなる熱収縮性積層フィルムであって、各層が下記樹脂を主成分としてなり、80℃シリコンオイル中に1分間浸漬後の収縮応力が5MPa以上であり、かつ、80℃の温水中で10秒間浸漬したときのフィルム主収縮方向の熱収縮率が30%以上であることを特徴とする熱収縮性積層フィルム。
    (I)層:少なくとも1種のポリ乳酸系樹脂(A)を主成分とする層
    (II)層:プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体(B)、軟質ポリオレフィン系樹脂(C)、ポリ乳酸系樹脂(A)、及び相溶化剤(D)を含有する樹脂組成物からなる層
  2. 前記(II)層の樹脂組成物における各成分の配合割合が、プロピレン・α−オレフィン共重合体(B)50〜95質量部、軟質ポリオレフィン系樹脂(C)5〜50質量部であり、かつ、前記(B)と(C)の合計量を100質量部として、ポリ乳酸系樹脂(A)10〜30質量部、相溶化剤(D)1〜10質量部であることを特徴とする請求項1に記載の熱収縮性積層フィルム。
  3. (I)層と(II)層との間に、さらに、接着性樹脂を主成分とする(III)層を有することを特徴とする請求項1または2に記載の熱収縮性積層フィルム。
  4. JIS K7136に準拠したフィルムの内部ヘーズ値が8%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
  5. 雰囲気温度0℃、引張速度100mm/分の条件下で測定される主収縮方向に直交する方向の引張破断伸度が100%以上500%以下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熱収縮性積層フィルム。
  6. 前記熱収縮性積層フィルムは、延伸温度70℃以上90℃未満にて少なくとも一方向に延伸されてなり、かつ、延伸後、65℃以上90℃未満で熱処理されてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルムを基材として用いた成形品。
  8. 請求項1〜6のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルムを基材として用いた熱収縮性ラベル。
  9. 請求項7に記載の成形品又は請求項8に記載の熱収縮性ラベルを装着した容器。
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