JP2018058973A - フィルム及びフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシール強度を制御可能な２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなるフィルム及びこの製造方法を提供する【解決手段】フィルムは、２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなるフィルムであって、２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部の領域に、非晶化された線状パターンを複数平行に並べた第１の線状パターン群と、複数の線状パターンに対して所定角度をもって交差する、非晶化された線状パターンを複数平行に並べた第２の線状パターン群とが形成され、当該領域がヒートシール性を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートシール強度を制御可能なフィルム及びその製造方法に関するものである。

２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等の２軸延伸ポリエステルフィルムは、強度、耐熱性、寸法安定性、耐薬品性、保香性等に優れることから、各種の包装用素材として有用である。そこで、このようなフィルムどうしをヒートシールして形成した包装容器や包装袋が期待されている。

しかしながら、延伸性を有するフィルムはヒートシール性に乏しい。そこで例えば、特許文献１には、電磁波を２軸延伸ポリエステルフィルムの表面に短パルス照射し、表面を改質することによりヒートシール性を付与する方法が開示されている。

特開昭６３−３０８０４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示の方法は、フィルム表面全体に高いエネルギーを短期間に与えることにより改質するため、ヒートシール強度の細かい制御ができなかった。このため、例えば、ヒートシール強度を所定の範囲に設定したイージーピール性（易剥離性）を備えるフィルムの製造等が困難であるという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ヒートシール強度を制御可能な２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなるフィルム及びこの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一局面は、２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなるフィルムであって、２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部の領域に、非晶化された線状パターンを複数平行に並べた第１の線状パターン群と、複数の線状パターンに対して所定角度をもって交差する、非晶化された線状パターンを複数平行に並べた第２の線状パターン群とが形成され、当該領域がヒートシール性を有する、フィルムである。

また、本発明の他の局面は、２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体の前記２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部に、線状のレーザー光パターンを照射して、非晶化された線状パターンが複数平行に並んだ第１の線状パターン群を形成する工程と、２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部に、複数の線状パターンに対して所定角度をもって交差するように線状のレーザー光パターンを照射して、非晶化された線状パターンが複数平行に並んだ第２の線状パターン群を形成する工程と、を含むヒートシール性を有するフィルムの製造方法である。

本発明によれば、ヒートシール強度を制御可能な２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなるフィルム及びこの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフィルムの平面図及び部分拡大図 本発明の一実施形態に係るフィルムを蓋材として用いた包装容器 ヒートシール領域と素材との界面の断面図 本発明の一実施形態に係るフィルムの製造方法 本発明の一実施形態に係るフィルムの製造方法

（フィルム）
図１に、本発明の一実施形態に係るフィルム１０の平面図及び部分拡大図を示す。フィルム１０は、矩形状の２軸延伸ポリエステルフィルム３０であって、一方の面の周縁に、ヒートシール性を有する幅Ｄのヒートシール領域３１を備える。

図１の部分拡大図に示すように、ヒートシール領域３１は、非晶化された複数の線状パターンが格子状に並んで構成される。線状パターンは、所定の間隔ａで平行に並んだ複数の第１の線状パターン４０と、所定の間隔ａで平行に並び、第１の線状パターン４０に対して９０°で交差する第２の線状パターン５０とを含む。また、第１及び第２の線状パターン４０、５０は、２軸延伸ポリエステルフィルム３０の端部となす鋭角の角度が４５°となるように形成されている。第１及び第２の線状パターン４０、５０を構成する各線状パターンが非晶化されヒートシール性を備えるため、ヒートシール領域３１もヒートシール性を有する。

ヒートシール領域３１の幅Ｄは、フィルム１０の機能に応じて任意に設定可能であるが、必要なヒートシール強度を確保するためには２．０ｍｍ以上であることが好ましい。各線状パターン間のフィルム１０の端部における間隔ａは、０．２ｍｍ以上、幅Ｄ以下の範囲で任意に設定できる。後述するように、間隔ａによりフィルム１０ヒートシール強度を制御することができる。第１線状パターン４０と第２の線状パターン５０とのなす角度は、互いに平行でなければ任意の角度を設定できるが、加工のし易さを考慮すると９０°程度が好ましい。また、第１及び第２の線状パターン４０、５０と２軸延伸ポリエステルフィルム３０の端部とのなす鋭角の角度も任意に設定できるが、加工のし易さを考慮すると４５°程度が好ましい。

（包装容器）
図２に、フィルム１０を用いた包装容器６０を示す。包装容器６０は、フィルム１０のヒートシール領域３１にヒートシールすることができる層を表面に含む素材７０と、素材７０にヒートシールされたフィルム１０とを含む。素材７０の表面に用いる材質は、具体的には、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、非晶質ポリエチレンテレフタレート（Ａ−ＰＥＴ）またはヒートシール性を有する２軸延伸ポリエステル等を用いることができる。

包装容器６０は、フィルム１０を素材７０にヒートシールすることにより密封することができる。包装容器５０の密封は、素材７０の表面とフィルム１０のヒートシール領域３１とを対向させて重ね、両者をヒートシールすることにより行う。

（効果）
フィルム１０のヒートシール領域３１は、格子状に交差する複数の第１及び第２の線状パターン４０、５０で構成されている。このため、素材７０の表面とフィルム１０のヒートシール領域３１とを対向させて加熱及び加圧すると、素材７０の表面は、ヒートシール領域３１の全面とヒートシールすることなく、ヒートシール性を有する第１及び第２の線状パターン４０、５０とヒートシールされた状態となる。図３に、図２のＡ−Ａ’線で切断した、フィルム１０のヒートシール領域３１と素材７０との界面の断面図を示す。

図３に示すように、フィルム１０にヒートシールされた素材７０上には、線状のシール領域８１と、シール領域８１に囲まれた矩形の非シール領域８２とができる。ここで、非シール領域８２の面積は、第１及び第２の線状パターン４０、５０の間隔ａを変えることにより任意に設定できる。フィルム１０のヒートシール強度はシール領域８１の面積によって変化するため、間隔ａによってフィルム１０のヒートシール強度を制御することができる。したがって、間隔ａを適切に設定することにより、フィルム１０を、素材７０から容易に剥離することができるイージーピール性を備えたフィルムとすることができる。また、後述するように、ヒートシール強度の調整は、間隔ａを設定する方法によるほうが、レーザー光の照射条件を変更する等の他の方法によるよりも容易である。

（フィルムの製造方法）
次に、フィルム１０の製造方法、すなわち、２軸延伸ポリエステルフィルム３０へのヒートシール領域３１の形成方法の一実施形態について説明する。図４Ａ、４Ｂに、一実施形態に係るフィルム１０の製造方法説明する平面図を示す。

ヒートシール領域３１は、一例として、２軸延伸ポリエステルフィルム３０の周縁に線状のレーザー光スポットＳを走査することにより形成することができる。スポットＳは、図示しないレーザー発振器からパルス出力されたレーザー光を、回折光学素子、シリンドリカルレンズ等の光学素子により整形することにより得られる。

本製造方法では、初めに、図４Ａに示すように、フィルム１０の端部に対して４５°傾けたスポットＳを２軸延伸ポリエステルフィルム３０の周縁に走査する。レーザー光はパルス出力されているため、パルス出力の繰り返し周波数を適切に設定することにより、所定の間隔で並ぶ第１の線状パターン４０が形成される。その後、スポットＳが２軸延伸ポリエステルフィルム３０の周縁を１周した段階で、一旦走査を止める。

次に、図４Ｂに示すように、スポットＳを９０°回転させて、第１の線状パターンを形成した時と同様に、２軸延伸ポリエステルフィルム３０の周縁を走査する。この結果、２軸延伸ポリエステルフィルム３０の周縁に、第１の線状パターン４０と、９０°の角度で交差する第２の線状パターン４０とが形成されたヒートシール領域３１が形成される。

レーザー光が照射された２軸延伸ポリエステルフィルム３０は、レーザー光の照射によってガラス転移温度以上に加熱される。その後、ガラス転位温度以下に冷却されることによって結晶化度が低下し、第１及び第２の線状パターン４０、５０にヒートシール性が発現する。レーザー光が走査照射された後の第１及び第２の線状パターン４０、５０は結晶化度が低下していればよく、レーザー光の照射により複数の線状の凸条が所定の間隔で平行に形成された微細構造が形成されてもよいし、形成されなくてもよい。

本製造方法によれば、所定の角度を維持しながらスポットＳを周縁領域上で移動させることができるため、効率的にヒートシール領域３１を形成することができる。

なお、ヒートシール領域３１の形成方法は、本方法に限定されない。例えば、微小な円形のレーザー光スポットを２軸延伸ポリエステルフィルム３０上で走査することにより、第１及び第２の線状パターン群を形成してもよい。また、スポットＳの代わりに、光学素子によりＸ字状のレーザー光スポットを形成して、このスポットを２軸延伸ポリエステルフィルム３０上で走査してもよい。また、ヒートシール領域３１の形状も、本実施形態で示した額縁形状に限定されず、任意の形状を採用できる。

レーザー光は、エネルギーが効率的に２軸延伸ポリエステル層３０に吸収されやすい赤外線波長を有する炭酸ガスレーザー光を用いることが好ましい。赤外線波長を有するレーザー光であれば、他のレーザー光を用いることもできる。

（変形例）
フィルム１０は、２軸延伸ポリエステルフィルムの単層体でなくてもよく、２軸延伸ポリエステルを表面に含む各種積層体からなるフィルムを用いることもできる。

また、フィルム１０の用途も、カップ状容器の蓋材に限定されず、例えば、１枚のフィルムを２つ折りにして、合わせた周縁部をヒートシールして形成される三方シール袋や、２枚のフィルムの間に２つ折りにしたフィルムを挟み、周縁部をヒートシールして形成される自立性を有するフレキシブル包装袋等のフィルムを用いた各種包装袋に用いることができる。この際、フィルムの形状やヒートシール領域の形状は、包装袋の用途に合わせた形態とすることができる。

実施例及び比較例に係る、積層体にヒートシール領域を付与したフィルムを製造してヒートシール強度の評価を行った。

積層体は、表面から、２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）（１２μｍ）／アルミニウム（９μｍ）／ポリエチレン（３０μｍ）／２軸延伸ＰＥＴ（１２μｍ）を積層し、１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさとした。

ヒートシール領域の形成には、キーエンス社製の炭酸ガスレーザー装置ＭＬ−Ｚ９５１０（出力３０Ｗ）を用いた。フィルム裏面の２軸延伸ＰＥＴ層に、レーザー光を照射することでヒートシール領域を形成した。ヒートシール領域は、積層体の中央に１０ｍｍ×１５ｍｍの大きさで形成した。

シール対象には、同じ層構成の積層体であって、裏面の２軸延伸ＰＥＴ層全面にレーザー光を照射してヒートシール性を有する非晶化領域を形成したフィルムを用いた。

（実施例１）
線状パターンの間隔ａを変えた実施例１−１〜実施例１−７に係るフィルムを、１０枚ずつ作製してヒートシール強度を測定した。

炭酸ガスレーザー装置の出力は７５％とし、走査速度は３０００ｍｍ／秒とした。第１及び第２の線状パターンのフィルム端部となす鋭角の角度は４５°とした。線状パターンの間隔は、０ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとした。ヒートシール条件は、時間１．０秒、温度１６０℃、圧力０．２ＭＰａとした。評価結果を表１に示す。なお、測定されたシール強度は、平均値、最小値、最大値、最大値と最小値との差を示す。

表１に示すように、得られたフィルムの平均シール強度は線状パターンの間隔が０．２ｍｍ以下の場合は一定であったが、線状パターンの間隔が０．２ｍｍを超えると間隔が大きくなるにしたがって低下することが確認できた。このことから、線状パターンの間隔が一定以上大きければ、線状パターンの間隔によりヒートシール強度を制御できることが確認できた。

（実施例２）
第１及び第２の線状パターンのフィルム端部からの角度を変えた実施例２−１〜実施例２−６に係るフィルムを、１０枚ずつ作製してヒートシール強度を測定した。

第１及び第２の線状パターンのフィルム端部となす鋭角の角度は、４５°、０°、１０°、３０°、８０°、９０°とした。線状パターン間の間隔は、１ｍｍとした。その他の条件は、実施例１と同じとした。評価結果を表２に示す。

表２に示すように、線状パターンの間隔が同じであれば、線状パターンの角度を変えてもシール強度差に変化は見られなかった。なお、角度が０°及び９０°の場合は、間欠的な剥離が連続するパルス剥離が発生したり、ヒートシールをしても線状パターン間から液体の内容物が漏れ出たりする問題があるため使用不可能であると判断し、評価の対象外としてシール強度の測定は行わなかった。

（実施例３）
シール対象のフィルム変えた実施例３−１〜実施例３−３に係るフィルムを、１０枚ずつ作製してヒートシール強度を測定した。

線状パターン間の間隔は、１ｍｍとした。その他の条件は、実施例１と同じとした。

シール対象として、次の３つのフィルムを準備した。実施例３−１には、他の実施例の評価に使用したものと同じフィルムを用いた。

実施例３−２に用いたフィルムは、表面から、２軸延伸ＰＥＴ（１２μｍ）／ＰＥＴＧ（３０μｍ）を積層した積層体を用いた。

実施例３−３に用いたフィルムは、表面から、２軸延伸ＰＥＴ（１２μｍ）／Ａ−ＰＥＴ（３０μｍ）を積層した積層体を用いた。評価結果を表３に示す。

表３に示すように、線状パターンの間隔が同じであれば、シール対象を変えてもシール強度差に変化は見られなかった。

（比較例１）
炭酸ガスレーザー装置の出力によるヒートシール強度の制御の可否を検討するため、炭酸ガスレーザー装置の出力を変えた比較例１−１〜比較例１−５に係るフィルムを、１０枚ずつ作製してヒートシール強度を測定した。

炭酸ガスレーザー装置の出力は７５％、６５％、５５％、４５％、３５％とし、走査速度は３０００ｍｍ／秒とした。第１及び第２の線状パターン間の間隔を０ｍｍとして、フィルム表面に隙間なく線状パターンを形成した。ヒートシール条件は、実施例１と同じとした。評価結果を表４に示す。

表４に示すように、炭酸ガスレーザー装置の出力を変えると、シール強度の差（バラつき）が大きくなることから、シール強度の制御が困難であることが確認された。

（比較例２）
レーザー光の走査速度によるヒートシール強度の制御の可否を検討するため、比較例２−１〜比較例２−５に係るフィルムを、１０枚ずつ作製してヒートシール強度を測定した。

炭酸ガスレーザー装置の出力は７５％とし、走査速度は３０００ｍｍ／秒、４０００ｍｍ／秒、５０００ｍｍ／秒、６０００ｍｍ／秒、７０００ｍｍ／秒とした。その他の条件は、比較例１と同じとした。評価結果を表５に示す。

表５に示すように、走査速度を変えると、平均シール強度が急激に変化することから、シール強度の制御が困難であることが確認された。

（比較例３）
ヒートシール温度によるヒートシール強度の制御の可否を検討するため、比較例３−１〜比較例３−６に係るフィルムを、１０枚ずつ作製してヒートシール強度を測定した。

炭酸ガスレーザー装置の出力は７５％とし、ヒートシール温度を１６０℃、１５０℃、１４０℃、１３０℃、１２０℃、１１０℃とした。その他の条件は、比較例１と同じとした。評価結果を表６に示す。

表６に示すように、ヒートシール温度を変えると、１４０℃以下でシール強度の差（バラつき）が大きくなることから、シール強度の制御が困難であることが確認された。

以上のように、線状パターンの間隔を変えることによりヒートシール強度を制御した場合は、線状パターンの角度や、ヒートシール対象が変わることによりヒートシール強度のバラつきが少なく、ヒートシール強度の急激な変化がなく、所望のヒートシール強度に設定しやすいことが確認できた。

本発明は、イージーピール性を備える各種包装容器や包装袋に有用である。

１０ フィルム
３０ ２軸延伸ポリエステルフィルム
３１ ヒートシール領域
４０ 第１の線状パターン
５０ 第２の線状パターン
６０ 包装容器
７０ 素材
８１ シール領域
８２ 非シール領域
Ｓ スポット

Claims (3)

1. ２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなるフィルムであって、
   前記２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部の領域に、
   非晶化された線状パターンを複数平行に並べた第１の線状パターン群と、
   前記複数の線状パターンに対して所定角度をもって交差する、非晶化された線状パターンを複数平行に並べた第２の線状パターン群とが形成され、
   前記領域がヒートシール性を有する、フィルム。
2. 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレートである、請求項１に記載のフィルム。
3. ２軸延伸ポリエステルの層単体、または、２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体の前記２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部に、線状のレーザー光パターンを照射して、非晶化された線状パターンが複数平行に並んだ第１の線状パターン群を形成する工程と、
   前記２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部に、前記複数の線状パターンに対して所定角度をもって交差するように線状のレーザー光パターンを照射して、非晶化された線状パターンが複数平行に並んだ第２の線状パターン群を形成する工程と、を含むヒートシール性を有するフィルムの製造方法。

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