JP2018153964A - 耐熱性を有する易引裂性多層フィルム及び包装袋 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、飲食物包装の分野では、内容物を充填、加熱加圧滅菌処理をした後、冷凍、冷蔵流通をすることが一般的になってきており、加熱、冷却はもちろん、輸送等に伴う衝撃に耐えうる包装が求められてきた。
また、全体の耐熱性を上げるために、ヒートシール層樹脂に、密度が高すぎる(例えば、0.945g/cm3<)樹脂を用いると、耐衝撃強度が落ちてしまい、特に食品包装において、冷凍、冷蔵流通時にピンホールが発生してしまうという問題があった。
このように、加熱加圧処理後も易引裂性を有し、冷凍、冷蔵流通にも耐えられる包装袋の確立は難しく、その開発が求められていた。
本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、環状オレフィン系樹脂(b2)が、エチレン・環状オレフィン共重合体であることを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
本発明の第3の発明によれば、第2の発明において、前記エチレン・環状オレフィン共重合体が、エチレン/環状オレフィンの含有割合が重量比で15〜40/85〜60のものであることを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
本発明の第4の発明によれば、第1〜3のいずれかの発明において、環状オレフィン系樹脂(b2)が、フィルム全体を基準として、5〜30重量%含まれることを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
本発明の第5の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明において、前記第I層が、密度が0.945g/cm3より大きい樹脂成分を実質的に含有しない、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
本発明の第6の発明によれば、第1〜5のいずれかの発明において、前記第II層が、ガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)を30〜60重量%含む、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
本発明の第7の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明において、前記(c1)と(b1)の密度差が0.025g/cm3以上であることを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
本発明の第8の発明によれば、第1〜7のいずれかの発明において、さらに、(c1)と(b1)の密度の関係が次の式1を満たすことを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
式1: −0.67×(c1)密度+1.5
<(b1)密度
<−0.67×(c1)密度+1.54
本発明の第9の発明によれば、第1〜8の発明において、熱処理後、JIS K7128−2に準拠して測定したエルメンドルフ引裂強度が、横方向において、1〜30N/mmであることを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムが提供される。
本発明の第10の発明によれば、第1〜9のいずれかの発明において、第II層(B)の厚さは、フィルム全体を基準として、20〜70%であることを特徴とする、易引裂性多層フィルムが提供される。
そして本発明の第11の発明によれば、第1〜10のいずれかの発明の易引裂性多層フィルムを用いてなることを特徴とする包装材が提供される。
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムは、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体を含む第I層、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体と特定のガラス転移点を有する環状オレフィン系樹脂を含む第II層、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体を含む第III層が、順に積層されていることを特徴とする。
また、本発明の包装材は、前記耐熱性を有する易引裂性フィルムを用いてなることを特徴とする。
(1)第II層
本発明のフィルムにおける第II層は、密度が0.870〜0.930g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(b1)を10〜80重量%とガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)を20〜90重量%含み、好ましくは、密度が0.870〜0.930g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(b1)を30〜77重量%とガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)を23〜70重量%含み、さらに好ましくは、密度が0.870〜0.930g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(b1)を40〜70重量%とガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)を30〜60重量%含むことを特徴とする。
第II層における、ガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)の含有量が20重量%未満であると十分な易引裂性が得られない恐れがあり、好ましくない。またガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)の含有量が90重量%を超えると、インフレーションフィルム成形時、バブルの安定性に欠ける恐れがあり、好ましくない。
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムの第II層で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体(b1)は、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よいが、密度は0.870〜0.930g/cm3の範囲である。エチレン・α−オレフィン共重合体(b1)の密度は、好ましくは、0.880〜0.920g/cm3であり、さらに好ましくは、0.890〜0.910g/cm3である。エチレン・α−オレフィン共重合体(b1)の密度が0.870g/cm3未満であると、熱処理後に易引裂性が得られない恐れがあり、好ましくない。密度が0.930g/cm3を超えると、耐衝撃強度に劣る恐れがあり、好ましくない。
なお、本発明において、密度は、JIS K6922−2に基づいて測定する値である。また、エチレン・α−オレフィン共重合体として密度及び含有量の条件を満たす複数種の樹脂を用いる場合には、密度の値は、それら複数種の樹脂の重量割合に基づいて算出される平均値とする。
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムの第II層で用いる環状オレフィン系樹脂(b2)としては、例えば、ガラス転移点が105℃以上となる種類の、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。
COCとしては、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1等のα−オレフィンなどの直鎖状モノマーとテトラシクロドデセン、ノルボルネンなどの環状モノマーとから得られた環状オレフィン共重合体が挙げられる。さらに具体的には上記直鎖状モノマーと炭素数が3〜20のモノシクロアルケンやビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(ノルボルネン)及びこの誘導体、トリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン及びその誘導体、テトラシクロ[4.4.0.1.2,5.17,10]−3−ドデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]−4−ペンタデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ペンタデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[8.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ヘキサデセン及びこの誘導体、ペンタシクロ[6.6.1.13,6.02,7.09,14]−4−ヘキサデセン及びこの誘導体、ヘキサシクロ[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]−4−ヘプタデセン及びこの誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16]−5−エイコセン等およびこの誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.13,6.110,17.112,15.02,7.011,16]−4−エイコセン及びこの誘導体、ヘプタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.03,8.012,17]−5−ヘンエイコセン及びこの誘導体、オクタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.012,17]−5−ドコセン及びこの誘導体、ノナシクロ[10.9.1.14,7.113,20.115,18.02,10.03,8.012,21.014,19]−5−ペンタコセン及びこの誘導体等の環状オレフィンとの共重合体からなる環状オレフィン共重合体などが挙げられる。直鎖状モノマー及び環状モノマーは、それぞれ単独でも、2種類以上を併用することもできる。また、このような環状オレフィン共重合体は単独であるいは組み合わせて使用することができる。また、環状オレフィン系樹脂(b2)に、前記COPとCOCを併用することもできる。その場合は、COPとCOCのそれぞれの異なった性能を付与することができる。
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。
尚、ノルボルネン系のモノマーを環状オレフィン系樹脂に用いる場合の、ノルボルネン含量は好ましくは、30mol%以上70mol%以下、より好ましくは35mol%以上65mol%以下、さらに好ましくは36mol%以上60mol%以下である。ノルボルネン含量が30mol%未満であると、易引裂性が得られない可能性がある。また、70mol%を超えると、加工性が悪くなる可能性がある。
本発明の耐熱性を有する易引裂性多層フィルムにおける第I層は、密度が0.931〜0.945g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(a1)を樹脂主成分として含む。エチレン・α−オレフィン共重合体(a1)の密度は、好ましくは0.933〜0.940g/cm3である。
エチレン・α−オレフィン共重合体(a1)は、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よいが、密度は、0.931〜0.945g/cm3であることが必要である。好ましくは0.933〜0.940g/cm3である。密度が0.931g/cm3を下回る場合は十分な耐熱性が得られず、熱処理後に易引裂性が得られなくなる等、性能に影響が出る恐れがある。一方、密度が0.945g/cm3を超える場合は、衝撃強度が低下する恐れがある。
なお、本発明において、密度は、JIS K 6922−2に基づいて測定する値である。
なお、本発明において、メルトフローレート(MFR)は、JIS−K−7210により測定したメルトフローレート値である。
本発明の耐熱性を有する易引裂性多層フィルムにおける第I層は、密度が0.931〜0.945g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(c1)を樹脂主成分として含む。エチレン・α−オレフィン共重合体(c1)の密度は、好ましくは0.933〜0.940g/cm3である。
なお、本発明において、密度は、JIS K 6922−2に基づいて測定する値である。
なお、本発明において、メルトフローレート(MFR)は、JIS−K−7210により測定したメルトフローレート値である。
本発明の第I層〜第III層は、前述したように、特定の第I層/特定の第II層/特定の第III層との構成からなる。図1に、本発明の易引裂性多層フィルムの一例の断面の概略図を示す。1は第I層、2は第II層、3は第III層を示す。
第I層〜第III層全体の厚さとしては、30〜150μm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。
本発明の第III層に用いるエチレン・α−オレフィン共重合体(c1)と第II層に用いるエチレン・α−オレフィン共重合体(b1)の密度差は0.025g/cm3以上、好ましくは0.028g/cm3以上であることが好ましい。第III層に用いる(c1)と第II層に用いる(b1)の密度差が0.025g/cm3より小さいと、耐熱と衝撃のバランスがとれなくなる恐れがあり、好ましくない。
式1: −0.67×(c1)密度+1.5
<(b1)密度
<−0.67×(c1)密度+1.54
式2: −0.67×(c1)密度+1.51
<(b1)密度
<−0.67×(c1)密度+1.53
−0.67×(c1)密度+1.5≧(b1)密度であると、耐衝撃強度に欠ける恐れがあり、好ましくない。一方、(b1)密度≦−0.67×(c1)密度+1.54であると、耐熱性に欠ける恐れがあり、好ましくない。
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムは、熱処理後、JIS K7128−2に準拠して測定したエルメンドルフ引裂強度が、縦方向及び横方向において、それぞれ1〜30N/mm以下であることが好ましい。より好ましくは、20N/mm以下である。特に、横方向がこの範囲を満たすことが好ましい。
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムからなる包装材としては、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。特に、加熱加圧滅菌処理をした後、冷蔵・冷凍流通する食品包装袋、包装容器に好適である。
なお、実施例に於ける各種物性の測定は、下記要領に従った。
(1)ダートドロップインパクト(DDI)(A法)
JIS K7124に準拠し、測定を行った。
(2)エルメンドルフ引裂強度
JIS K7128−2に準拠し、フィルムのTDについて測定した。なお、MDは流れ方向(MD:Macine Direction)であり、TDは垂直方向(TD:Transverse Direction)の値である。
(3)加熱加圧滅菌処理後の物性評価
縦210mm×横140mmとなるように、フィルムを加工し、袋を作製した。その中に、水を400g充填し、シールを行った。
当該水充填フィルムを用いて、115℃−30分及び121℃−30分の条件で、加熱加圧滅菌処理を行った。
また、別に、水を充填しない袋を準備、同様に加熱加圧滅菌処理を行った。
(3)−1 水充填フィルムの評価
(3)−1−(1) エルメンドルフ引裂強度
JIS K7128−2に準拠し、フィルムのTDについて測定した。
(3)−1−(2) 手による引裂性評価
水充填フィルムを開封する際、袋にカッターで傷をつけて、そこを起点とした開封性を評価した。フィルムのTDを引き裂く形で評価を行った。ゆっくりと間断的にTDに手で引き裂いた。間断的に引き裂いても常に簡単に引き裂けるものを○、引き裂きに力を要し、すぐに引き裂きにくくなり、間断的に引き裂けなくなってしまうものを×とした。
(3)−1−(3) 融着状態の評価
融着が見られない、簡単に剥がせる場合を〇、融着があり、簡単に剥がすことができない場合を×とした。
(3)−2 水を充填しないフィルムの評価
融着が見られない、簡単に剥がせる場合を〇、重いがある程度力をかければ剥がせる場合を△、融着して剥がせない場合を×とした。
以下のインフレーションフィルム製膜機(成形装置)を用いて、下記の成形条件で、インフレーションフィルムを成形し、評価した。
(3種3層インフレーション成形機)
装置:インフレーション成形装置(プラコー(株)製)
押出機スクリュー径:外層(第I層)/中間層(第II層)/内層(第III層)
=50mmφ/55mmφ/50mmφ
ダイ径:200mmφ
押出量:49kg/hr
ダイリップギャップ:3mm
引取速度:9m/分
ブローアップ比:2.0
成形樹脂温度:外層(第I層)・内層(第III層)160℃、中間層(第II層) 170℃
フィルム厚み:80μm
冷却リング:2段式風冷リング
実施例及び比較例で使用した原料は、下記の通りである。なお、密度の単位はg/cm3、MFRの単位はg/10minである。
(1)エチレン・α−オレフィン共重合体
日本ポリエチレン社製ノバテックC6「SF941」(PE(1))
密度 0.936g/cm3、MFR 2.0g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(2)エチレン・α−オレフィン共重合体
日本ポリエチレン社製ハーモレックス「NC595A」(PE(2))
密度 0.935g/cm3、MFR 4.0g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(3)エチレン・α−オレフィン共重合体
日本ポリエチレン社製ハーモレックス「NF394N」(PE(3))
密度 0.935g/cm3、MFR 1.5g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(4)エチレン・α−オレフィン共重合体
PE(4)
密度 0.927g/cm3、MFR 3.6g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(5)エチレン・α−オレフィン共重合体
PE(5)
密度 0.932g/cm3、MFR 4.2g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(6)エチレン・α−オレフィン共重合体
日本ポリエチレン社製ハーモレックス「NF384A」(PE(6))
密度 0.926g/cm3、MFR 1.7g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(7)エチレン・α−オレフィン共重合体
日本ポリエチレン社製ハーモレックス「NF324A」(PE(7))
密度 0.906g/cm3、MFR 1.0g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(8)高圧法低密度ポリエチレン
日本ポリエチレン社製ノバテックLD「LF441B」(PE(8))
密度 0.924g/cm3、MFR 2.0g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(9)高圧法低密度ポリエチレン
日本ポリエチレン社製ノバテックLD「LF280」(PE(9))
密度 0.928g/cm3、MFR 0.7g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(10)エチレン・α−オレフィン共重合体
日本ポリエチレン社製ノバテックLL「UF320」(PE(10))
密度 0.922g/cm3、MFR 0.9g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(11)COC(1)
商品名TOPAS「7010F−600」を使用。
ノルボルネン含有量 42mol%、ガラス転移点 110℃
(12)COC(2)
商品名TOPAS「8007F−600」を使用。
ノルボルネン含有量 36mol%、ガラス転移点 78℃
(13)スリップ剤マスターバッチ
日本ポリエチレン社製カーネル「KMB05S」(MB(1))
スリップ剤5wt%のマスターバッチ
(14)アンチブロッキング剤マスターバッチ
日本ポリエチレン社製カーネル「KMB16F」(MB(2))
アンチブロッキング剤16wt%のマスターバッチ
(15)エチレン・α−オレフィン共重合体 ダウ・ケミカル社製エンゲージ「EG8200」
密度 0.870g/cm3、MFR 5g/10minのエチレン・α−オレフィン共重合体
(実施例1)
表1の通り、第I層をPE(1)、PE(8)、MB(1)、MB(2)の混合物、第II層をPE(7)、COC(1)、MB(1)の混合物、第III層をPE(1)、PE(8)、MB(1)、MB(2)の混合物として、層比1:1:1構成のインフレーションフィルムを得た。フィルム厚みは80μmとした。
そのフィルムについて、ダートドロップインパクト(A法)、エルメンドルフ引裂強度を評価した。また、水を充填した袋を作製、115℃及び121℃加熱加圧滅菌処理後に、エルメンドルフ引裂強度、手による引裂性評価、融着状態を評価した。さらに、水を充填しない袋を作製、同様に熱処理した後の、融着状態を評価した。評価結果を表1に示す。
表1の通りの配合にて、実施例1と同様にしてインフレーションフィルムを得、その物性を評価した。評価結果を表1に示す。
表2の通りの配合にて、実施例1〜6と同様にインフレーションフィルムを得、その物性を評価した。評価結果を表2に示す。
表1から明らかなように、本発明の特定事項である特定の層構成のフィルムは、衝撃強度に優れ、熱処理後も引裂強度が低いため十分な易引裂性を有する。実施例7のみは、121℃加熱加圧後にフィルムに皺が発生したものの、いずれのフィルムにおいても、衝撃強度と加熱後の易引裂性を共に備えていることが示された。特に、実施例1〜6のように各層の密度バランスをとることで、要求される物性のバランスに非常に優れたフィルムが得られる。
一方、密度が0.931g/cm3より小さいエチレン・α−オレフィン共重合体(PE(4)、PE(6)、PE(7))のみを外層(第I層)に用いた比較例1及び4は121℃処理後の袋内の融着が発生してしまう。
ガラス転移点が低い環状オレフィン系樹脂(COC(2))を中間層(第II層)に用いた比較例2及び5は加熱処理後の横方向への易引裂性は得られない。
密度が0.930g/cm3より大きいエチレン・α−オレフィン共重合体(PE(2))を中間層(第II層)に用いた比較例3は衝撃強度が弱い。
2:第II層
3:第III層
Claims (11)
- 密度が0.931〜0.945g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(a1)を樹脂主成分として含む第I層(A)、密度が0.870〜0.930g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(b1)を10〜80重量%とガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)を20〜90重量%とを含む第II層(B)及び密度が0.931〜0.945g/cm3のエチレン・α−オレフィン共重合体(c1)を樹脂主成分として含む第III層(C)が、順に積層されてなることを特徴とする耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- 環状オレフィン系樹脂(b2)が、エチレン・環状オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- 前記エチレン・環状オレフィン共重合体が、エチレン/環状オレフィンの含有割合が重量比で15〜40/85〜60のものであることを特徴とする請求項2に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- 環状オレフィン系樹脂(b2)が、フィルム全体を基準として、5〜30重量%含まれることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- 前記第I層が、密度が0.945g/cm3より大きい樹脂成分を実質的に含有しない、請求項1〜4のいずれか一項記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- 前記第II層が、ガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b2)を30〜60重量%含む、請求項1〜5のいずれか一項記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- 前記(c1)と(b1)の密度差が0.025g/cm3以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- さらに、(c1)と(b1)の密度の関係が次の式1を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
式1: −0.67×(c1)密度+1.5
<(b1)密度
<−0.67×(c1)密度+1.54 - 熱処理後、JIS K7128−2に準拠して測定したエルメンドルフ引裂強度が、横方向において、1〜30N/mmであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
- 第II層(B)の厚さは、フィルム全体を基準として、20〜70%であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の易引裂性多層フィルム。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の易引裂性多層フィルムを用いてなることを特徴とする包装材。
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