JP2018154803A - ポリエチレン系フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】成形加工性に優れ、フィルム強度にも優れるエチレン系フィルムを提供する。【解決手段】下記要件（１）〜（４）を同時に満たすエチレン系樹脂組成物を含むことを特徴とするフィルム。（１）メルトフローレイト（ＭＦＲ：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）が４．２〜２０ｇ／１０ｍｉｎであり、（２）密度が８８０〜９２２ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、（３）メルトインデックス（Ｉ２１：１９０℃、２１．６ｋｇ荷重）とメルトインデックス（Ｉ２：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）の比Ｉ２１／Ｉ２が１７以上であり、（４）メルトテンション（１９０℃）が１５〜１４０ｍＮである。【選択図】なし

Description

本発明は、インフレーション成形により製造されるポリエチレン系フィルムに関する。

食品、菓子、スナック、薬品等の包装袋や、スタンディングパウチ、チューブ等として使用される包装材として、ポリエチレン製のフィルムが用いられている。

このようなポリエチレン製フィルムは、樹脂組成物を押出し、無延伸又は延伸して成形される。代表的には、インフレーション法とＴダイ法（キャスティング法とも言う）で製造される。インフレーション法では、筒状に押し出された溶融樹脂に空気を吹き込み膨張させて筒状の薄膜とし、筒状物をカットしてフィルムにしている。

フィルムは薄膜化により強度が低下するため、従来、強度低下を抑制するフィルム原料が求められている。

特許文献１では、エチレン・α−オレフィン共重合体に、高密度ポリエチレン（以下、ＨＤＰＥ）、及び特定の高圧法低密度ポリエチレンを配合することによって、押出加工性が良好であり、開口性、引裂強度、透明性にも優れたフィルムを成形可能な、ポリエチレン樹脂組成物が開示されている。

特許文献２には、特定のエチレンと炭素数４以上１０以下のα−オレフィンとの共重合体と、特定のエチレン系重合体とのブレンドが提案されている。

特許文献３には、メタロセン触媒より製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体と高圧法低密度ポリエチレンとを含む組成物からなる易引裂性フィルムが開示されている。

特開２０１５−９３９６４号公報 ＷＯ２０１３／０９９９２７号明細書 特開２００１−６４４５６号公報

インフレーションフィルムにおいて、これまで知られているエチレン系組成物は、フィルム強度に優れる一方、成形加工性（押出性・バブル安定性）に劣っていた。

一方、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）もインフレーション成形フィルムに用いられているが、成形加工性は優れるものの、フィルム強度は劣ることが知られている。

このようにフィルム強度と成形加工性はトレードオフの関係にあり、両方を満足する材料の特性については不明であった。

本発明は、成形加工性に優れ、フィルム強度にも優れるエチレン系フィルムを提供することにある。特にインフレーション法により、これら特性に優れたフィルムを提供することにある。

本発明者らはこの課題を解決すべく検討を行った結果、フィルムに用いるエチレン系樹脂組成物として、密度と、溶融特性が所定の範囲内にある材料を使用することで、成形加工性に優れ、フィルム強度にも優れるフィルムが提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下の態様を含む。
［Ａ］下記要件（１）〜（４）を同時に満たすエチレン系樹脂組成物を含むことを特徴とするフィルム：
（１）メルトフローレイト（ＭＦＲ：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）が４．２〜２０ｇ／１０ｍｉｎであり、
（２）密度が８８０〜９２２ｋｇ／ｍ^３の範囲内であり、
（３）メルトインデックス（Ｉ２１：１９０℃、２１．６ｋｇ荷重）とメルトインデックス（Ｉ２：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）の比Ｉ２１／Ｉ２が１７以上であり、
（４）メルトテンション（１９０℃）が１５〜１４０ｍＮである。

［Ｂ］下記要件（５）を満たすことを特徴とする、［Ａ］のフィルム：
（５）ＡＳＴＭ Ｄ１７０９に準拠して測定される前記エチレン系樹脂組成物からなる８０μｍ厚の単層フィルムのダートインパクトが４５１ｇ以上である。

［Ｃ］下記要件（６）を満たすことを特徴とする、［Ａ］又は［Ｂ］のフィルム：
（６）前記エチレン系樹脂組成物の室温ｎ−デカン溶出量が３．４質量％以下である。

［Ｄ］前記エチレン系樹脂組成物をインフレーション成形でフィルム化する、［Ａ］〜［Ｃ］のフィルムの製造方法。

本発明によれば、フィルム強度と成形加工性とが共に優れたフィルムを提供することができる。

本発明に係るフィルムは、特定のメルトフローレイト（ＭＦＲ）、密度、メルトインデックス比（Ｉ２１／Ｉ２）、メルトテンションを有するエチレン系樹脂組成物を用いて、特にインフレーション法で製造される。

〔エチレン系樹脂組成物〕
本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物は、下記要件（１）〜（４）を同時に満たすエチレン系樹脂組成物である。
（１）メルトフローレイト（ＭＦＲ：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）が４．２〜２０ｇ／１０ｍｉｎであり、
（２）密度が８８０〜９２２ｋｇ／ｍ^３の範囲内であり、
（３）メルトインデックス（Ｉ２１：１９０℃、２１．６ｋｇ荷重）とメルトインデックス（Ｉ２：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）の比Ｉ２１／Ｉ２が１７以上であり、
（４）メルトテンション（１９０℃）が１５〜１４０ｍＮである。

以下、各要件について説明する。
（１）メルトフローレイト（ＭＦＲ）
本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物のＭＦＲは４．２〜２０ｇ／１０ｍｉｎである。ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して１９０℃、２．１６ｋｇ荷重で測定される。既存のインフレーション用ポリエチレンはフィルム強度に重点を置き、成形加工性（流動性）を犠牲にしてきたため、１．０〜２．０ｇ／１０ｍｉｎのＭＦＲを有するものが使用されてきたが、本発明ではそれよりも高いＭＦＲを有するものを使用する。ＭＦＲとしては、４．２〜１２ｇ／ｍｉｎ、好ましくは５．０〜１２ｇ／１０ｍｉｎの範囲内である。ＭＦＲが４．２ｇ／１０ｍｉｎよりも低くなると押出性が低下し、成形加工性が悪くなる。一方、ＭＦＲが２０ｇ／１０ｍｉｎを超えるとバブル安定性が低下し、またフィルム強度も悪くなる。

（２）密度
本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物の密度は８８０〜９２２ｋｇ／ｍ^３の範囲内である。９０５〜９１６ｋｇ／ｍ^３の範囲内であることが好ましい。密度が８８０ｋｇ／ｍ^３よりも低くなると得られるフィルムがブロッキングを起こしやすくなり、９２２ｋｇ／ｍ^３よりも高くなるとフィルム強度が悪くなる。

（３）メルトインデックス比（Ｉ２１／Ｉ２）
本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物のＩ２１／Ｉ２は１７以上であり、好ましくは２１以上である。Ｉ２１／Ｉ２が１７未満では押出性が悪化する。メルトインデックス比は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して、１９０℃、２１．６ｋｇ荷重にて測定されたＩ２１と、１９０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されたＩ２との比である。

（４）メルトテンション（ＭＴ）
本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物のＭＴは、１５〜１４０ｍＮである。２０〜６５ｍＮであることが好ましい。ＭＴは１９０℃で溶融押出したストランドのメルトテンションを後述する方法で測定した。

（５）室温ｎ−デカン溶出量（Ｃ１０）
また、本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物は、室温でのｎ−デカンへの溶出量（室温ｎ−デカン溶出量という）が少ないことが好ましい。室温ｎ−デカン溶出量は、３．４質量％以下であることが好ましく、２．８質量％以下がより好ましい。ｎ−デカン溶出量が３．４質量％超であると、得られるフィルムがブロッキングしやすくなる場合がある。

本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物は、直鎖状低密度ポリエチレンを主体とするものである。直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレンとα−オレフィンの共重合体を含み、このような共重合体は、チーグラーナッタ触媒やメタロセン触媒といった公知の触媒を用いて得ることができる。また、他の低密度ポリエチレンを添加することも可能である。本発明では、市販のポリエチレンから、上記各特性を満足するポリエチレンを選択して使用することができる。

また、本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて耐候安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、滑剤、顔料、流滴剤などの通常ポリオレフィンに添加される各種添加剤を含有しても良い。

＜フィルム＞
本発明のフィルムに係るエチレン系樹脂組成物を用いることで、成形加工性に優れ、かつ機械的強度に優れたフィルムを提供することができる。フィルムは、本発明に係るエチレン系樹脂組成物からなる層の単層フィルム、他の材料からなる１層以上との積層フィルムが挙げられる。

ここで、この積層フィルムとしては、少なくとも一方の表面層が本発明に係るエチレン系樹脂組成物からなる層から形成されていることが好ましい。この積層フィルムにおいて、エチレン系樹脂組成物からなる層は、片面のみに形成されていてもよく、両面に形成されていてもよい。この積層フィルムを構成する基材は、本発明に係るエチレン系樹脂組成物からなるものであってもよく、あるいは、他の材料からなるものであってもよい。他の層が積層された場合は、本発明に係るエチレン系樹脂組成物からなる層が、全体のフィルム厚みに対して１／３以上の厚みを有することが好ましく、１／２以上の厚みを有することがさらに好ましく、２／３以上の厚みを有するのが最も好ましい。

本発明に係るフィルムの厚みは、種々用途により、適宜決め得るが、通常、前記エチレン系樹脂組成物からなる層の厚みは、５〜２００μｍ、好ましくは２０〜１４０μｍの範囲にある。

本発明のフィルムは、８０μｍ厚の単層フィルムとしてダートインパクトが４５１ｇ以上であることが好ましく、５００ｇ以上であることがより好ましい。ダートインパクトが４５１ｇ以上であることで、十分な強度を有し、食品包装袋として適用した際、輸送時や落下時に袋が破れることを防止することができる。一方、上限については特に制限されないが、現状では、６００ｇを超えるフィルムの製造は困難である。

本発明のフィルムは、用途に応じて、他の基材、例えば熱可塑性樹脂からなるシート状またはフィルム状のもの、紙、アルミニウム箔等からなる基材と積層してもよい。かかる基材として熱可塑性樹脂を用いる場合は公知の熱可塑性樹脂、例えば、ポリオレフィン〔高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ：エチレン・α−オレフィンランダム共重合体）、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン；プロピレン単独重合体、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体（プロピレンランダム共重合体）などのポリプロピレン；ポリ４−メチル−ペンテン；ポリブテン等）、ポリエステル（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、ポリエチレンナフタレート等）、ポリアミド（ナイロン−６、ナイロン−６６、ポリメタキシレンアジパミド等）、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体もしくはその鹸化物、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アイオノマー、あるいはこれらの混合物等を例示することができる。これらのうちでは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等、延伸性、透明性が良好な熱可塑性樹脂が好ましい。

また、かかる熱可塑性樹脂フィルムからなるフィルム基材は、無延伸フィルムであっても、延伸フィルムであっても良いし、１種または２種以上の共押し出し成形、押出しラミネート、ドライラミネート、サーマルラミネート等で得られる積層体であっても良い。中でも、二軸延伸熱可塑性フィルム、とくにポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミドからなる二軸延伸熱可塑性フィルムが好ましい。

＜フィルム成形方法＞
本発明のフィルムは、本発明に係るエチレン系樹脂組成物を用い、公知の溶融押出成形方法によりフィルム化することができる。この溶融押出機製膜方法としては、特に制限なく公知の方法が採用できるが、インフレーション成形でフィルム化することが好ましい。このようにして得られたフィルムはそのまま無延伸フィルムとして、さらに延伸して延伸フィルムとして、食品包装用袋などを製造するためのフィルムに加工することができる。その場合、溶融押出成形されたフィルム（延伸原反といい、厚さによってはシートと称される厚手の成形体を含む）の厚みは、成形法によって異なる。インフレーション成形で作成する場合の延伸原反は、９０μｍ〜１０００μｍの厚みが好ましく、１３０μｍ〜７５０μｍがより好ましい。
溶融樹脂の冷却方法は空冷、水冷のどちらであってもよい。次いで当該延伸原反を縦方向または縦横２方向に延伸することで延伸フィルムを得ることができる。

また、他の層との積層フィルムの場合は、多層ダイを用いて共押出し成形して多層の延伸原反を用いればよい。

延伸原反を延伸する方法としては、テンター法により縦横に同時又は逐次２軸延伸する方法、チューブラー法により縦横方法に同時２軸延伸する方法、または２つ以上のロールの回転速度比の違いによりフィルムの流れ方向に１軸延伸する方法などを例示できる。

本発明に係るフィルムとしては、水物包装袋、液体スープ包袋、液体紙器、ラミ原反、特殊形状液体包装袋（スタンディングパウチなど）、規格袋、重袋、ラップフィルム、砂糖袋、油物包装袋、食品包装用などの各種包装用フィルム、プロテクトフィルム、輸液バック、農業用資材、バックインボックス、半導体材料、医薬品、食品などの包装に用いられるクリーンフィルムなどに好適である。

また、本発明に係るフィルムは、低温ヒートシール性に優れており、所望の剥離強度のヒートシールを幅広い温度範囲で行うことができる。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

以下の実施例において、メルトフローレイト（ＭＦＲ）、メルトインデックス比（Ｉ２１／Ｉ２）、密度（Ｄ）、メルトテンション（ＭＴ）、室温ｎ−デカン溶出量、ダートインパクト及び低温シール性は、下記のように測定した。

＜メルトフローレイト（ＭＦＲ：［ｇ／１０ｍｉｎ］）＞
ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、１９０℃、２．１６ｋｇ荷重（ｋｇｆ）の条件下で測定した。
＜メルトインデックス比（Ｉ２１／Ｉ２）＞
メルトインデックス比は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して、１９０℃、２１．６ｋｇ荷重にて測定されたＩ２１と、１９０℃、２．１６ｋｇ荷重にて測定されたＩ２とから算出した。

＜密度［ｋｇ／ｍ^３］＞
ＪＩＳ Ｋ７１１２に準拠し、ＭＦＲ測定時に得られるストランドを１００℃で１時間熱処理し、更に室温で１時間放置した後に密度勾配管法で測定した。

＜メルトテンション（ＭＴ：［ｍＮ］）＞
１９０℃におけるメルトテンション（１９０℃ＭＴ）は、一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定した。測定には東洋精機製作所社製キャピラリーレオメーター：キャピログラフ１Ｂを用いた。条件は樹脂温度１９０℃、溶融時間６分、バレル径９．５５ｍｍφ、押し出し速度１５ｍｍ／分、巻取り速度２４ｍ／分（溶融フィラメントが切れてしまう場合には、巻取り速度を５ｍ／分ずつ低下させる）、ノズル径２．０９５ｍｍφ、ノズル長さ８ｍｍとした。

＜室温ｎ−デカン溶出量（Ｃ１０：［質量％］）＞
エチレン系樹脂組成物のサンプル５ｇにｎ−デカン２００ｍｌを加え、１４５℃で３０分間加熱溶解した。約３時間かけて、２０℃まで冷却させ、３０分間放置した。その後、析出物を濾別した。濾液を約３倍量のアセトン中入れ、ｎ−デカン中に溶解していた成分を析出させた（析出物（Ａ））。析出物（Ａ）とアセトンを濾別し、析出物を乾燥した。
ｎ−デカン溶出量は、以下の式によって求めた。
ｎ−デカン溶出量＝〔析出物（Ａ）質量／サンプル質量〕×１００

＜ダートインパクト［ｇ］＞
ダートインパクトは、ＡＳＴＭ Ｄ１７０９に従って、以下の条件にて測定した。
試験片（８０μｍ厚）をエアークランプ方式で締め付け、半球形のダートを一定の高さから落下させ、試験片が５０％破壊する荷重［ｇ］をグラフから読み取る。一水準の落下回数は１０回として、Ａ法を用いる。

＜低温シール性＞
ＪＩＳ Ｋ６８５４−３のＴ形剥離試験に準拠して、フィルムから切り出した１５ｍｍ幅の試験片２枚をテフロン（登録商標）シートで挟み、９０〜１６０℃の範囲において５℃又は１０℃刻みでヒートシールしたサンプルを引張強度試験機の上下にセットし、その引張強度［Ｎ／１５ｍｍ］を測定することで評価した。

実施例１〜２、比較例１〜３
表１に示す各銘柄（いずれもプライムポリマー社の商品名）のエチレン系樹脂組成物について、ＭＦＲ、Ｉ２１／Ｉ２、密度、１９０℃ＭＴ、Ｃ１０を評価した。

また、エチレン系樹脂組成物をインフレーション成形装置により、以下の条件でフィルム化した。その際の樹脂圧力［ＭＰａ］を測定し、また、バブル安定性を目視で評価した。
（成形条件）
〔フィルムの製造〕
上記のようにして製造されたポリエチレン組成物を、下記成形条件で空冷インフレーション成形を行い、肉厚８０μｍ、折り幅３２０ｍｍのフィルム（無延伸）を製造した。
＜フィルム成形条件＞
成形機：モダンマシナリー製５０ｍｍφインフレーション成形機
スクリュー：バリアタイプスクリュー
ダイス：１００ｍｍφ（径）、２．５ｍｍ（リップ幅）
エアーリング：２ギャップタイプ
成形温度：１７０℃
押出し量：２８．８ｋｇ／ｈ
引取速度：１０ｍ／ｍｉｎ
得られたフィルムについて、ダートインパクトと低温シール性を評価した。
結果を表１に示す。

本発明に規定される樹脂物性を有するエチレン系樹脂組成物を用いた実施例１，２は、樹脂圧力が高くなりすぎることもなく、バブル安定性に優れており、良好な成形加工性を示した。さらに実施例１，２では高いダートインパクトを示し、さらに幅広い範囲での低温シール性を示した。

比較例１ではＭＦＲが規定の範囲よりも低く、得られたフィルムの強度が低下し、また、低温シール性にも劣っていた。
比較例２では、メルトテンションが規定の範囲よりも低く、バブルが安定せず、成形できなかった。
比較例３では、ＭＦＲが低いため押出特性が悪く、ダートインパクトも低下した。

Claims (4)

1. 下記要件（１）〜（４）を同時に満たすエチレン系樹脂組成物を含むことを特徴とするフィルム：
   （１）ＭＦＲ（１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）が４．２〜２０ｇ／１０ｍｉｎであり、
   （２）密度が８８０〜９２２ｋｇ／ｍ^３の範囲内であり、
   （３）メルトインデックス（Ｉ２１：１９０℃、２１．６ｋｇ荷重）とメルトインデックス（Ｉ２：１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）の比Ｉ２１／Ｉ２が１７以上であり、
   （４）メルトテンション（１９０℃）が１５〜１４０ｍＮである。
2. 下記要件（５）を満たすことを特徴とする、請求項１に記載のフィルム：
   （５）ＡＳＴＭ Ｄ１７０９に準拠して測定される前記エチレン系樹脂組成物からなる８０μｍ厚の単層フィルムのダートインパクトが４５１ｇ以上である。
3. 下記要件（６）を満たすことを特徴とする、請求項１又は２に記載のフィルム：
   （６）前記エチレン系樹脂組成物の室温ｎ−デカン溶出量が３．４質量％以下である。
4. 前記エチレン系樹脂組成物をインフレーション成形でフィルム化する、請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムの製造方法。