JP2017132187A - 易滑性フィルムおよびそれを用いた積層体 - Google Patents
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Abstract
【課題】４０℃以上でエージングしてもフィルム表面の滑剤量を適切な範囲内に維持でき、それによってフィルム表面の摩擦係数として望ましい値である０．２以下を達成できるポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムと、それを用いた積層体を提供する。【解決手段】少なくともＡ／Ｂの２層を有するポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムであって、Ａ層はプロピレンにエチレンまたはブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層からなり、Ｂ層はプロピレン系ブロック共重合体を主成分とし、かつ、少なくとも脂肪酸アミド系滑剤を１００ｐｐｍ以上添加した層からなることを特徴とする易滑性フィルム、およびそれを用いた積層体。【選択図】なし
Description
本発明は、ポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムと、それを用いた積層体に関する。
例えば包装フィルムとしてポリプロピレン系フィルムが用いられることは広く知られており、ポリプロピレン系フィルムとそれとは異種のポリプロピレン系フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやナイロン（Ｎｙ）フィルム、とくに延伸ＰＥＴフィルムや延伸ナイロンフィルム（ＯＮｙ）を積層した積層体も広く知られている。
包装用に用いられる無延伸ポリプロピレンフィルムは一般的に有機滑剤が添加されており、製膜後に滑剤がフィルム表面に滲み出すことで良好な滑り性を発現している。従来の無延伸ポリプロピレンフィルムにおいては、接着剤を介して延伸ＰＥＴフィルムやＯＮｙなどのフィルムと貼り合わせ、接着剤を硬化させるために４０℃以上をかけてエージングすると、フィルム表面に滲み出た有機滑剤（とくに、脂肪酸アミド系滑剤）がフィルム中に再移行するため、滑りが悪くなる傾向があった。このため、延伸ＰＥＴフィルムやＯＮｙなどのフィルムと貼り合わせるときに、粉振りを行なって滑り性を保持することが行われているが、粉振りされる滑剤の量が多くなりすぎると、衛生面等の問題が発生することがあった。
したがって、とくにポリプロピレン系フィルムに他のフィルム等をラミネートして積層体とする際の工程安定性等を確保するためには、該ポリプロピレン系フィルムには、４０℃以上でエージングされる場合にあっても、そのフィルム表面が良好な滑り性、とくにあるレベル以下の静摩擦係数、例えば０．２以下の静摩擦係数を有することが望まれる。
このような要望に関して、特許文献１には、ポリエチレン樹脂に、有機アミド二量体を１００〜３０００ｐｐｍ、無機充填剤を１０００〜１００００ｐｐｍ添加したシーラントフィルムおよびそれを用いた複合包装材が開示されているが、その実施例ではラミネート前後の摩擦係数が０．３／０．３と、十分に低い摩擦係数が得られるには至っていない。
また、特許文献２には、融点７０〜９０℃の不飽和脂肪酸アマイド０．０２〜０．２重量％、融点１１５〜１３５℃の不飽和脂肪酸ビスアマイド０．０１〜０．１２重量％を含有する積層フィルムが開示されているが、エチレン・αオレフィンを使用しているため、耐熱性に劣り、本知見をポリプロピレン系に適応した場合、不飽和脂肪酸アマイド及び不飽和脂肪酸ビスアマイドの量を多くする必要があり、摩擦係数は低く抑えられるもののエージング処理後にフィルム表面の滑剤量が多くなりすぎ、衛生面や作業環境上の問題が生じる。
さらに、特許文献３には、両外層にエルカ酸アミドなどの最適エージング温度４０℃未満の滑剤を添加し、中間層にベヘン酸アミド、エチレンビスアミドなどの最適エージング温度４０℃以上の滑剤を添加し、その実施例に記載されているように、中間層にプロピレン―エチレンランダム共重合体、少なくとも一方の外層にプロピレン―エチレンランダム共重合体を用いて３層構成のポリプロピレン系多層フィルムおよび複合フィルムが開示されている。この特許文献３の各実施例では、各層に特殊な滑剤を添加した場合には、積層フィルムのエージング後の表面静摩擦係数として０．２以下が達成されている場合も見受けられるが、後述の如く本発明者らの知見によれば、通常一般の滑剤(例えば、通常一般の脂肪酸アミド系滑剤)を各層に添加する場合、特に表層に添加する場合、中間層、表層ともにプロピレン―エチレンランダム共重合体で構成されている場合には、エージング後の静摩擦係数として０．２以下を達成するのは困難である。その理由は、前述したように、プロピレン―エチレンランダム共重合体からなるフィルム層中に、添加した有機滑剤（とくに、脂肪酸アミド系滑剤）がフィルム表層から内部に移行し、滑りが悪くなる傾向があるからであると考えられる。
そこで本発明の課題は、とくに４０℃以上でエージングしてもフィルム表面の滑剤量を適切な範囲内に維持でき、それによってフィルム表面の静摩擦係数として望ましい値である０．２以下を達成できるポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムと、それを用いた積層体を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る易滑性フィルムは、少なくともＡ／Ｂの２層を有するポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムであって、Ａ層はプロピレンにエチレンまたはブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層からなり、Ｂ層は第一工程でエチレンやブテンとプロピレンとを重合させてエチレン又はブテン含有量０〜１．５重量％のプロピレン−エチレン又はブテン共重合体（ａ成分）を全重合体の６０〜９０重量％製造し、次いで第二工程でエチレンまたはブテンとプロピレンとを重合させてエチレン又はブテン含有量２０〜５０重量％のプロピレンーエチレン又はブテン共重合体（ｂ成分）を全重合体の１０〜４０重量％製造して得られるポリプロピレン系共重合体（以下、プロピレン系ブロック共重合体と称す）を主成分とし、かつ、少なくとも脂肪酸アミド系滑剤を１００ｐｐｍ以上添加した層からなることを特徴とするものからなる。
そしてこの本発明に係る易滑性フィルムにおいては、常温環境下でのフィルム表面の脂肪酸アミド系滑剤量が３〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲であり、フィルムを４０℃以上でエージングしても表面の脂肪酸アミド系滑剤の量が３〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲でかつ静摩擦係数が０．２以下であることが好ましい。
このような本発明に係る易滑性フィルムにおいては、滑り性が問題とされる外層を、プロピレンにエチレンやブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とするＡ層とし、そのＡ層に対して内側に位置する層に、プロピレンにエチレンやブテンをブロック共重合したプロピレン系ブロック共重合体を主成分とするＢ層とから構成したものとなす。本発明者らの知見によれば、これら両層に脂肪酸アミド系滑剤を添加した場合、例えば４０℃以上に加熱してエージングした場合には、プロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層では脂肪酸アミド系滑剤がフィルム層中に取り込まれて（移行されて）そのフィルム層表面における滑剤量が減少し、それに伴って静摩擦係数が悪化(上昇) する傾向にあり、一方、プロピレン系ブロック共重合体を主成分とする層では、逆に温度上昇に伴ってフィルム層中に添加されていた滑剤がブリードアウトされてそのフィルム層表面側に移行し、そのフィルム層表面における滑剤量が増加する傾向にある。本発明では、これらの傾向を考慮し、プロピレン系ブロック共重合体を主成分とするＢ層への脂肪酸アミド系滑剤の添加量を１００ｐｐｍ以上とすることで、４０℃以上に加熱してエージングされる場合にＢ層内の脂肪酸アミド系滑剤はＢ層表面側に、さらにはそこからＡ層内へと移行されることを可能としたものである。その結果、Ａ層内中に添加されていた滑剤が４０℃以上に加熱してエージングされる場合にＡ層内中に移行されようとする際に、Ａ層内中に移行されようとするＡ層内中に添加されていた滑剤と、Ｂ層からＡ層内へと移行されてきた滑剤とが、適切にバランスされ、結果的に滑り性が問題とされる外層としてのＡ層の表面における滑剤量が最適な範囲(例えば、常温環境下でのフィルム表面の脂肪酸アミド系滑剤量の範囲が３〜２０ｍｇ／ｍ２、４０℃以上のエージング後のフィルム表面の脂肪酸アミド系滑剤量の範囲が３〜２０ｍｇ／ｍ２、好ましくは５〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲)に維持されることが可能になり、０．２以下の静摩擦係数の達成が実現される。なお、Ｂ層に使用するプロピレン系ブロック共重合体は、ポリプロピレン部の割合を示す２０℃キシレン不溶部の割合が７５〜８５重量％で、該不溶部の極限粘度（〔η〕Ｈ）が１．７〜２．２ｄｌ／ｇであり、エチレン・プロピレン共重合ゴム成分の割合を示すキシレン可溶部の極限粘度（〔η〕ＥＰ）が２．５〜３．４ｄｌ／ｇであることが好ましい。
ここで、上記２０℃キシレン不溶部、及び可溶部とは、上記プロピレン・エチレンブロック共重合体のペレットを沸騰キシレンに完全に溶解させた後２０℃に降温し、４時間以上放置し、その後これを析出物と溶液とに濾別した際、析出物を２０℃キシレン不溶部と称し、溶液部分（濾液）を乾固して減圧下７０℃で乾燥して得られる部分を可溶部と称す。
ここで、上記２０℃キシレン不溶部、及び可溶部とは、上記プロピレン・エチレンブロック共重合体のペレットを沸騰キシレンに完全に溶解させた後２０℃に降温し、４時間以上放置し、その後これを析出物と溶液とに濾別した際、析出物を２０℃キシレン不溶部と称し、溶液部分（濾液）を乾固して減圧下７０℃で乾燥して得られる部分を可溶部と称す。
上記本発明に係る易滑性フィルムにおいては、前記Ｂ層への脂肪酸アミド系滑剤の添加量が１００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満の範囲にあることが好ましい。上記の如く、４０℃以上のエージングによってＢ層からＡ層内へと移行されようとする滑剤の量とＡ層内中に移行されようとする滑剤の量とのバランスを、Ａ層表面における静摩擦係数の観点から適切に考慮すると良い。Ｂ層への脂肪酸アミド系滑剤の添加量が２０００ｐｐｍ以上になると、後述の比較例１に示すように、静摩擦係数は低く抑えられるものの、Ａ層表面の滑剤量が多くなりすぎ、衛生面や作業環境上の問題が生じるおそれがあるので注意を要する。
また、上記においては少なくともＡ／Ｂの２層構成を有する場合について説明したが、本発明に係る易滑性フィルムは、上記ポリプロピレン系複合フィルムが少なくともＡ／Ｂ／Ｃの３層を有し、Ｃ層がプロピレンにエチレンおよび／またはブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層からなる場合を含む。
本発明は、上記のような易滑性フィルムの一面に、少なくとも、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、またはアルミニウム箔のいずれか一つがラミネートされた積層体についても提供する。この場合、ラミネート時等の工程安定性のみを考えれば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等のラミネート面としてはＡ／Ｂの２層のいずれの層の表面側でも可能であるが、ラミネート後の積層体の一面の良好な滑り性まで考慮するのであれば、Ａ／Ｂの２層の場合にはＢ層表面側にラミネートされることが好ましい。ラミネート方法としては、例えば、接着剤を使ったドライラミネート法がある。
このように、本発明によれば、４０℃以上でエージングしてもフィルム表面の滑剤量を適切な範囲内に維持でき、それによってフィルム表面の静摩擦係数を０．２以下に抑えることが可能なポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムを実現できる。
また、本発明に係る積層体によれば、包装材として好適な、例えば、袋の開口性が求められるレトルト食品などの包装用材料を提供することができ、本発明に係る積層体はその他にも、絞り成型で易滑性が求められるリチウムイオン電池の包装などにも好適に使用することが可能である。
以下に、本発明について、実施例、比較例を主体に説明する。
本発明に係る易滑性フィルムは、前述したように、少なくともＡ／Ｂの２層を有するポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムであるが、実施例ではＡ／Ｂ／Ｃの３層フィルムを作製した。表１に示すように、Ａ層とＣ層にエチレン含量３．８重量％、融点１４２℃のプロピレン―エチレンランダム共重合体（「ＥＰＣ」と表示）を用い、Ｂ層に２０℃キシレン可溶部２０重量％、該可溶部の極限粘度［η］ＥＰ３．２ｄｌ／ｇ、２０℃キシレン不溶部８０重量％、該不溶部の極限粘度［η］H１．９ｄｌ／ｇのプロピレン系ブロック共重合体（「ＢＰＰ」と表示）を用いて易滑性フィルムを作製し、実施例１〜比較例２はＡ層／Ｂ層／Ｃ層の３層構成であり、それぞれの層の厚みは、１０／４０／１０μｍとした。比較例３、４は、Ａ層のみの単層フィルムであり、厚みは６０μｍとした。
本発明に係る易滑性フィルムは、前述したように、少なくともＡ／Ｂの２層を有するポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムであるが、実施例ではＡ／Ｂ／Ｃの３層フィルムを作製した。表１に示すように、Ａ層とＣ層にエチレン含量３．８重量％、融点１４２℃のプロピレン―エチレンランダム共重合体（「ＥＰＣ」と表示）を用い、Ｂ層に２０℃キシレン可溶部２０重量％、該可溶部の極限粘度［η］ＥＰ３．２ｄｌ／ｇ、２０℃キシレン不溶部８０重量％、該不溶部の極限粘度［η］H１．９ｄｌ／ｇのプロピレン系ブロック共重合体（「ＢＰＰ」と表示）を用いて易滑性フィルムを作製し、実施例１〜比較例２はＡ層／Ｂ層／Ｃ層の３層構成であり、それぞれの層の厚みは、１０／４０／１０μｍとした。比較例３、４は、Ａ層のみの単層フィルムであり、厚みは６０μｍとした。
尚、２０℃キシレン可溶部の含有量は、ポリプロピレンペレット５ｇを沸騰キシレン（関東化学（株）製１級）５００ｍｌに完全に溶解させた後に、２０℃に降温し、４時間以上放置する。その後、これを析出物と溶液とに濾過して、可溶部と不溶部に分離した。可溶部は濾液を減圧下で固化した後、７０℃で乾燥し、その重量を測定して含有量（重量％）を求めた。また、２０℃キシレン不溶部および可溶部の極限粘度は、可溶部と不溶部に分離したサンプルを用い、ウベローデ型粘度計を用いて、１３５℃テトラリン中で測定を行った。
上記Ａ、Ｂ、Ｃ層に、表１に示す量の脂肪酸アミド系滑剤を添加した。脂肪酸アミド系滑剤としては、例えば、オレイン酸アミドやエルカ酸アミド、ベヘン酸アミド等が使用可能であり、各実施例、比較例ではエルカ酸アミドを使用した。
各実施例、比較例における各サンプルを表１に示すそれぞれのエージング温度（２３℃、４０℃、５０℃）で３日間保存した直後に表面滑剤量を定量した。表面滑剤の採取は、各サンプルで内寸が２０ｃｍ×２５ｃｍの袋を作り、その中に５０ｍｌのエタノールを入れ、３分間攪拌してエタノール中に溶解させた。滑剤が溶解したエタノールを、水素炎イオン検出器付薄層クロマトグラフィー（ＬＳＩメディエンス製のイアトロスキャン）を用い、定量分析を行った。表面滑剤量の変化を図１に示した。また、表面滑剤量と静摩擦係数の関係を図２に示した。静摩擦係数の測定は、JIS K 7125に準拠し、フィルム対フィルムで行った。
表１に示すように、実施例１では、常温２３℃から５０℃の範囲で表面滑剤量が３〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲であり、静摩擦係数は０．２以下で良好な滑り性であり、加工時に滑剤付着が指摘される（滑剤量が多すぎる）２０ｍｇ／ｍ２を超えないものであった。実施例２，３についても同様の結果であった。
比較例１では、４０℃以上のエージングで２０ｍｇ／ｍ２を超えるレベルであった。静摩擦係数は０．２以下で良好な滑り性であるが、表面滑剤量が多すぎ、加工時に滑剤付着が指摘されるレベルを超えていた。比較例２では、４０℃以上でエージングしても滑剤が３ｍｇ／ｍ２を超えることはなく、静摩擦係数が０．２を超えるものであった。比較例３では、常温２３℃で表面滑剤量が３ｍｇ／ｍ２以上であったが、５０℃にエージングすると表面滑剤量が３ｍｇ／ｍ２を下回り、静摩擦係数が０．２を超えるものであった。比較例４では、５０℃にエージングしても表面滑剤量が３ｍｇ／ｍ２を下回ることはなかったが、常温２３℃では表面滑剤量が加工時に滑剤付着が指摘される２０ｍｇ／ｍ２を超えるものであった。
本発明に係る易滑性フィルムおよびそれを用いた積層体は、各種包装材として、例えば、袋の開口性が求められるレトルト食品などの包装用材料として、さらには通常の包装材以外にも、例えば、絞り成型で易滑性が求められるリチウムイオン電池の包装などにも好適なものである。
Claims (6)
- 少なくともＡ／Ｂの２層を有するポリプロピレン系複合フィルムを備えた易滑性フィルムであって、Ａ層はプロピレンにエチレンまたはブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層からなり、Ｂ層はプロピレン系ブロック共重合体を主成分とし、かつ、少なくとも脂肪酸アミド系滑剤を１００ｐｐｍ以上添加した層からなることを特徴とする易滑性フィルム。
- 常温環境下でのフィルム表面の脂肪酸アミド系滑剤量が３〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲であり、フィルムを４０℃以上でエージングしても表面の脂肪酸アミド系滑剤の量が３〜２０ｍｇ／ｍ２の範囲でかつJIS K 7125で測定したフィルム対フィルムの静摩擦係数が０．２以下であることを特徴とする、請求項１に記載の易滑性フィルム。
- 前記Ｂ層への脂肪酸アミド系滑剤の添加量が１００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ未満の範囲にあることを特徴とする、請求項１または２に記載の易滑性フィルム。
- 前記ポリプロピレン系複合フィルムが少なくともＡ／Ｂ／Ｃの３層を有し、Ｃ層はプロピレンにエチレンおよび／またはブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の易滑性フィルム。
- Ｂ層に使用するプロピレン系ブロック共重合体は、ポリプロピレン部の割合を示す２０℃キシレン不溶部の割合が７５〜８５重量％で、該不溶部の極限粘度（〔η〕Ｈ）が１．７〜２．２ｄｌ／ｇであり、キシレン可溶部の極限粘度（〔η〕ＥＰ）が２．５〜３．４ｄｌ／ｇ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滑性フィルム。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の易滑性フィルムの一面に、少なくとも、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、またはアルミニウム箔のいずれか一つがラミネートされた積層体。
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