JP2021130203A - 金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム、金属蒸着ポリプロピレン系複合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】有機滑剤を使用せず、低温ヒートシール性、および滑り性に優れ、金属蒸着時の密着強度の高い金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムおよびそれを用いた金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムを提供する。【解決手段】少なくとも基材層(A)とヒートシール層(B)の2層からなり、基材層(A)はポリプロピレン系重合体を主成分とし、ヒートシール層(B)はポリプロピレン系ランダム共重合体(a)を主成分とし、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)がポリシロキサン化合物濃度として1.0〜4.0重量%となるように配合された樹脂組成物からなることを特徴とする金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。【選択図】なし
Description
本発明は、食品包装材などに用いられる、易滑性にすぐれた金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム、金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムおよびそれを用いた積層体に関する。
食品包装用の積層体として、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、特に延伸PETフィルムや延伸ナイロンフィルム(ONy)である基材フィルムに、シーラントフィルムとして金属蒸着ポリプロピレン系フィルムを積層した構成が用いられることは広く知られている。
最近、世界的に海洋プラスチックごみの増加を背景として使用後のプラスチック製包装材料のリサイクル化の流れを推進していくことが求められており、上記構成体において包装体ごとリサイクル可能とするための単一素材(モノマテリアル)系構成として、二軸延伸ポリプロピレン/金属蒸着ポリプロピレン系シーラントフィルムの積層体とすることが求められている。
一般包装用のシーラントフィルムに用いられるポリプロピレン系フィルムには通常、有機滑剤が添加されており、製膜後に有機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。蒸着用のシーラントフィルムはヒートシール層に添加した滑剤が対面である蒸着を施す層の表面に転写して、金属蒸着を施す際に蒸着密着力が低下し、また、蒸着加工後の蒸着層表面に転写し、その蒸着層表面に他基材フィルムをドライラミネートする際に、滑剤が密着を阻害し接着強度が低下するため、有機滑剤は極力添加しないことが望まれている。
このため、金属蒸着用ポリプロピレン系フィルムで滑り性が求められる用途ではヒートシール性を阻害しない範囲で、無機または有機の粒子を添加して滑り性を付与しているが、多量に使用するとフィルム製膜時に粒子が凝集してフィッシュアイの原因になる等生産性を損ない、また、蒸着加工時に凝集した粒子による蒸着膜のピンホールや脱落による工程汚染の問題がある。
そこで、無機または有機の粒子を極力使用せずに良好な滑り性と蒸着適性を両立した蒸着用ポリプロピレン系フィルムが望まれている。
良好な滑り性とは、蒸着加工性や積層体を作るときのラミネート加工、また製袋加工性から0.3以下の静摩擦係数を有することが望まれる。さらに、良好な蒸着適性とはセロハンテープ剥離法での蒸着密着強度評価で蒸着膜の剥離が全くないことが望まれる。
このような要望に関して、特許文献1には、ヒートシール性ポリプロピレンフィルムが開示されているが、摩擦係数が目標とする0.3以下に対して十分に低い摩擦係数が得られるには至っていない。また、長鎖分岐状構造および/または架橋構造を有するポリプロピレンの結晶核剤作用を利用したものであり、結晶性が高くなることにより、低温ヒートシール性が低下し高速充填包装適性が劣ることが容易に推察できる。
また、特許文献2には、ポリプロピレン樹脂組成物が開示されているが、本知見を蒸着用ポリプロピレンフィルムに適用した場合、蒸着を施す層側からブリードしたアミド成分や、ヒートシール層側からブリードしたアミド成分が、フィルムをロール状に巻き取った際に、蒸着を施す層に転写して蒸着密着強度の低下や他基材とのドライラミネート強度が大きく低下することが容易に推察できる。
特許文献3のポリプロピレン系フィルムは、経時によらず安定した滑り特性を得ることができるが、本発明の目的である蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムに使用した場合には、ポリシロキサン濃度が5〜10%と高いため、基材層の蒸着層側からのブリードしたポリシロキサン成分や、ヒートシール層側からブリードしたポリシロキサン成分がロールに巻き取った際に、対向面の基材層に転写し、蒸着層密着強度やドライラミネート強度が大きく損なわれることが容易に推察できる。また、製膜時に過度にブリードしたポリシロキサンが口金リップ部や巻取り機のロール表面に付着し製膜性が大きく悪化することが推察される。
以上の説明で分かるとおり、これまでの蒸着用ポリプロピレン系フィルムでの滑り性改善の効果は、蒸着適性やラミネート強度、ヒートシール強度など他の品質に悪影響を及ぼすため、目的とした高いレベルで安定した滑り特性を得ることは難しかった。
本発明の課題は有機滑剤を使用せず、低温ヒートシール性、および滑り性に優れ、金属蒸着時の密着強度の高い金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムおよびそれを用いた金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は以下のとおりである。
(1)少なくとも基材層(A)とヒートシール層(B)の2層からなり、基材層(A)は、ポリプロピレン系重合体を主成分とし、ヒートシール層(B)はポリプロピレン系ランダム共重合体(a)を主成分とする樹脂組成物であり、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)を含有し、該易滑性添加剤(b)がポリシロキサン化合物濃度として1.0〜4.0重量%配合された樹脂組成物である金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(2)上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)が、ビニル基を1つ以上含む末端二重結合ポリオレフィンと、ヒドロシランを反応させたシリル化ポリオレフィンを含む、易滑性添加剤である(1)に記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(3)上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)が、ポリオレフィン40〜60重量%と、重量平均分子量(Mw)が40〜70万のシリコーンオイル60〜40重量%の混合物である(1)に記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(4)上記ヒートシール層(B)が1−ブテン・プロピレン共重合体(c)を5〜20重量%を含む(1)〜(3)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(5)上記ヒートシール層(B)のヒートシール開始温度が144℃以下である(1)〜(4)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(6)ヒートシール層(B)面同士の静摩擦係数が0.3未満である(1)〜(5)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(7)前記基材層(A)とヒートシール層(B)の間にポリプロピレン系重合体を主成分とする中間層が介在する、(1)〜(6)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(8)(1)〜(7)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの基材層(A)面に金属を蒸着した金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルム。
(9)(8)に記載の金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムの蒸着面に二軸延伸ポリプロピレンフィルムをラミネートした積層体。
(1)少なくとも基材層(A)とヒートシール層(B)の2層からなり、基材層(A)は、ポリプロピレン系重合体を主成分とし、ヒートシール層(B)はポリプロピレン系ランダム共重合体(a)を主成分とする樹脂組成物であり、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)を含有し、該易滑性添加剤(b)がポリシロキサン化合物濃度として1.0〜4.0重量%配合された樹脂組成物である金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(2)上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)が、ビニル基を1つ以上含む末端二重結合ポリオレフィンと、ヒドロシランを反応させたシリル化ポリオレフィンを含む、易滑性添加剤である(1)に記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(3)上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)が、ポリオレフィン40〜60重量%と、重量平均分子量(Mw)が40〜70万のシリコーンオイル60〜40重量%の混合物である(1)に記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(4)上記ヒートシール層(B)が1−ブテン・プロピレン共重合体(c)を5〜20重量%を含む(1)〜(3)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(5)上記ヒートシール層(B)のヒートシール開始温度が144℃以下である(1)〜(4)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(6)ヒートシール層(B)面同士の静摩擦係数が0.3未満である(1)〜(5)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(7)前記基材層(A)とヒートシール層(B)の間にポリプロピレン系重合体を主成分とする中間層が介在する、(1)〜(6)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
(8)(1)〜(7)のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの基材層(A)面に金属を蒸着した金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルム。
(9)(8)に記載の金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムの蒸着面に二軸延伸ポリプロピレンフィルムをラミネートした積層体。
本発明の構成とすることで、良好な滑り性と低温ヒートシール性、および蒸着適性を両立することが可能になる。
また、基材層(A)の表面に金属蒸着を施した金属蒸着ポリプロピレン系フィルムを他基材に積層して包装用積層体とすることにより、高度な高速充填適性を有することができ、包装充填時には、トラブルを生じることなく優れた生産性が実現される。
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに、さらに詳細に説明する。
本発明における基材層(A)に用いるポリプロピレン系重合体は、チーグラー・ナッタ触媒等の公知の立体規則性触媒を用いて、スラリー法、溶液法および気相重合法等の公知の方法で重合することによって得ることができるポリプロピレン系の重合体である。例えば、ポリプロピレン単独重合体、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・プロピレンブロック共重合体、エチレン・プロピレン・1−ブテン3元共重合体またはそれらの混合物であってもよく、金属蒸着膜との密着性と耐熱性からポリプロピレン単独重合体、またはエチレン・プロピレンランダム共重合体が好ましい。
本発明において、基材層(A)における主成分とは、(A)層中で50重量%を超える成分を言う。プロピレン系重合体主成分が50重量%未満では、押出混錬でのポリマー流動性が不十分となる。
上記ポリプロピレン系重合体のメルトフローレート(以下、MFRと略称する)は、2〜15g/10分、好ましくは5〜10g/10分の範囲のものが好ましい。MFRが2g/10分未満では押出でのポリマー流動性が不十分なことがあり、15g/10分を越えると製膜キャストでの安定性に問題が生じることがある。
本発明におけるヒートシール層(B)に用いるポリプロピレン系ランダム共重合体(a)は、ポリプロピレンを主成分とするエチレンまたは炭素数4以上のα−オレフィンとの共重合体であり、たとえばチーグラー・ナッタ触媒等の公知の立体規則性触媒を用いて、スラリー法、溶液法および気相重合法等の公知の方法で共重合することによって得ることができる。本発明におけるヒートシール層(B)に用いるポリプロピレン系ランダム共重合体(a)は結晶性エチレン・プロピレンランダム共重合体、結晶性プロピレン・ブテンランダム共重合体、結晶性エチレン・プロピレン・1−ブテン3元共重合体またはそれらの混合物が好ましい。またこれらの共重合体にあってはプロピレン成分が80重量%以上含有するものが特に好ましい。これらの共重合体の融点は144℃以下のものが好ましい。融点が144℃を越えると、低温ヒートシール性が悪化することがある。融点の下限は限定されないが115℃程度である。これ以下になると摩擦係数が大きくなって製膜工程や蒸着工程でシワが発生しやすくなり、また、製袋品への内容物充填時にブロッキングトラブルが起こる場合がある。
本発明において、ヒートシール層(B)における主成分とは、層中で50重量%を超える成分を言う。プロピレン系ランダム共重合体主成分が50重量%未満では、押出混錬でのポリマー流動性が不十分となる。
上記のポリプロピレン系ランダム共重合体(a)のMFRは、好ましくは3〜20g/10分、特に好ましくは5〜15g/10分の範囲のものがよい。MFRが3g/10分未満では押出でのポリマー流動性が不十分化なことがあり、20g/10分を越えると製膜キャストでの安定性に問題が生じることがある。また基材層(A)、ヒートシール層(B)のMFRの差が5g/10分を越えると層界面での流れムラや層間の接着強度が低下しやすくなる。 本発明におけるヒートシール層(B)に用いるポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)とはポリシロキサンの構造を有する化合物、またはポリシロキサンそのものを含むものである。
上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)として、例えば特許第5208870号公報に記載されているものを用いることができる。ビニル基を1つ以上含む末端二重結合ポリオレフィンと、ヒドロシランを反応させたシリル化ポリオレフィンを含むことが好ましい。ポリシロキサンの構造中に、ヒドロシリル基SiHを有するヒドロシランを反応させたシリル化ポリオレフィンを含むものが好ましい。
これらポリシロキサン化合物を含有する易滑性添加剤(b)は、三井化学(株)製の“イクスフォーラ(登録商標)”や、東レ・ダウコーニング(株)製のBY27−201C、BY27−202Hなどを挙げることができる。
さらに、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)は、ポリオレフィン40〜60重量%と、重量平均分子量(Mw)が40万〜70万のシリコーンオイル60〜40重量%の混合物も好ましく使用でき、上記混合物を構成する超高分子量のシリコーンオイルとしては、重量平均分子量(Mw)が40万〜70万、好ましくは、45万〜65万のシロキサン結合に有機基がついたオルガノポリシロキサンをベースとしたシリコーンオイルが用いられる。また、超高分子量のシリコーンオイルとしては、非架橋性のものであることが好ましく、他の成分と混合したときの分散性が良好となる。
このような超高分子量のシリコーンオイルは、予めキャリアー樹脂に上記超高分子量のシリコーンオイルを均一かつ高濃度に分散した混合物を用いることにより、超高分子量のシリコーンオイルのハンドリング性およびヒートシール層(B)樹脂中への分散性を向上させることができる。
上記、高分子量のシリコーンオイルの易滑性添加剤(b)としては、例えば、東レ・ダウコーニング(株)製BY27−001(超高分子量シリコーンポリマーとポリプロピレンとからなるマスターバッチ、キャリアー樹脂:ポリプロピレン)などを用いることができる。
本発明におけるヒートシール層(B)には、上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)をポリシロキサン化合物濃度として1.0〜4.0重量%配合することが必要である。上記ポリシロキサン化合物の濃度が1.0重量%未満の場合、滑り性の発現が不十分でブロッキングし易くなり、充填包装時のトラブルの原因となり生産性が低下する。ポリシロキサン化合物濃度が4.0重量%より多いと製膜中に目ヤニと呼ばれる欠点が発生し生産性が悪くなり、また、過剰の滑剤成分が原因でヒートシール強度の低下や、基材層(A)に転写して金属蒸着膜との密着強度が低下するため好ましくない。好ましくは2.5〜3.5重量%の範囲である。
本発明では、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)をポリシロキサン化合物濃度として1.0〜4.0重量%含有し、ヒートシール層(B)同士の静摩擦係数を0.3未満とすることが好ましい。
また、本発明におけるヒートシール層(B)に、1−ブテン・プロピレンの共重合体を5〜20重量%配合することによりヒートシール層(B)同士を重ね合わせた時のヒートシール開始温度が110℃以下と低くすることができ、優れた高速充填適性を有することができる。1−ブテン・プロピレン共重合体とは、1−ブテンとプロピレンを共重合したものであるが、中でも1−ブテンの含有率が50〜99質量%のものが好ましく、60〜90質量%のものがより好ましく、70〜80質量%のものが特に好ましい。1−ブテンの含有率がこの範囲のものを用いると、低温ヒートシール性がさらに向上するので好ましい。
1−ブテンとプロピレンとの共重合体の融点は100℃以下であることが好ましく、60℃以下であることが少量の添加で効果が得られるため特に好ましい。市販品として、例えば、1−ブテンとプロピレンとの共重合体である三井化学(株)製の“タフマー(登録商標)”BL2481M(MFR=4.0g/10分、融点=58℃)などを挙げることができる。
上記基材層(A)、ヒートシール層(B)には、ヒートシール性や蒸着適性を阻害しない範囲で、無機粒子または有機粒子を300〜5000ppm添加すると、ポリシロキサン化合物濃度を減らしても滑り性が向上し、また、本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを長尺に巻き取るときに、皺やエアー抜け不良による欠点が減少するので好ましい。無機粒子または有機粒子の含有量が300ppm以下では滑り性付与効果がみられないことがあり、5000ppmを超えるとヒートシール性の低下や蒸着膜にピンホールを生成することがある。
上記無機粒子としては、シリカ、ゼオライト、炭酸カルシウム等が好ましく挙げられ、有機粒子としては、架橋ポリスチレン粒子、架橋ポリメチルメタクリレート粒子等が好ましく挙げられる。それらの平均粒径は1〜5μmの範囲であることが好ましい。平均粒径が1μm未満では添加効果がみられないことがあり、5μmを超えるとヒートシール力の低下や蒸着膜にピンホールを生成することがある。
また、本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムは、上記のような基材層(A)と上記ヒートシール層(B)との2層積層構成でもよく、両層間に他の中間層を介在させた3層以上の積層構成とすることも可能である。中間層としては、基材層(A)と同じプロピレン系重合体や、ホモポリプロピレンなどのフィルム積層体の強度や剛性を向上させるものや、品質安定化とコストダウンの面で、本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを製造する過程で生じた厚さ調整中のフィルムやスリット屑を粉砕したフレーク又は、再生ペレットを混合することができる。
本発明における基材層(A)、ヒートシール層(B)および中間層を有する複合フィルムの積層の方法は、特に限定されないが、それぞれ別々の押出機を用いて溶融押出し、ピノールやフィードブロック法などのパイプ複合、共押出多層ダイ法などの方法で積層する方法が一般的である。
本発明におけるヒートシール層(B)の厚さ比率は、全体厚さの10〜50%であることが好ましく、さらに好ましくは15〜40%である。ヒートシール層(B)の厚さ比率が10%未満では、ヒートシール時にトンネリングが発生しやすくなり、密封性に劣ることがある。また50%を越えるとヒートシールでのフィルム切れが増え、ガスバリア性も悪くなることがある。なお本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの厚さは特に限定されないが通常15μm〜80μm程度であり、特に20μm〜40μmが取り扱い性の点から好ましく使用される。
このようにして得られた金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの基材層(A)面に金属を蒸着するが、基材層(A)面には蒸着膜の接着性を向上させるために表面処理を施すことが望ましい。この表面処理の方法としてはコロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理などが適用できる。不活性ガスの雰囲気下でのコロナ放電処理によって基材層(A)表面の原子構成比(酸素原子の数/炭素原子の数)が、0.10〜0.34の範囲にあることが特に好ましく、また(窒素原子の数/炭素原子の数)は0.005〜0.08の範囲にあることが特に好ましい。この範囲より小さい値になると、蒸着層密着強度が低下し結果的にガスバリア性が悪化する傾向がある。またこの範囲より大きな値になるとフィルム表面が脆くなる傾向が出てくるため、やはり密着強度が低下しガスバリア性が悪化する恐れがある。本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムは、基材層(A)の表層(通常表面から10nm程度の深さまでの極薄層)が、酸素原子と窒素原子を上記した範囲内で同時に保有していることが特に好ましい。
次に、この基材層(A)の表面に金属を蒸着する方法は、真空蒸着法、イオンプレーテング法、スパッタリング法などが可能であるが、真空蒸着装置内の真空度を1.3×10−1〜1.3×10−3Paとし、アルミニウム、ニッケル、金、銀などの目的とする金属を蒸発させ、蒸発分子をフィルム表面に連続的に蒸着させ巻き取る真空蒸着法が一般的である。尚、蒸着金属としてはアルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、クロム、チタン、スズ、亜鉛などが挙げられるが、作業性、経済性、コストなどからアルミニウムが特に好ましい。金属蒸着層の厚さは、通常数〜数十nm程度が、フィルムとの密着性、耐久性およびガスバリア性の面で好ましい。
本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系フィルムの基材層(A)に金属蒸着した面に、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などが配置できる。フィルム積層体の製造方法としては、構成フィルムに接着剤を用いて貼合わせる通常のドライラミネート法が好適に採用できる。これら積層体の積層構造は、包装袋の要求特性(例えば包装する食品の品質保持期間を満たすためのガスバリア性能、内容物の重量に対応できるサイズ・耐衝撃性、内容物の視認性など)に応じて適宜選択される。
また、世界的に海洋プラスチックごみの増加を背景として使用後のプラスチック製包装材料のリサイクル化の要求が強くなっており、上記構成体において包装体ごとリサイクル可能とするための単一素材(モノマテリアル)系構成として、二軸延伸ポリプロピレン/金属蒸着ポリプロピレン系シーラントフィルムの積層体とすることが環境負荷低減の観点で好ましい。
以下に、本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの製造法の一例を説明する。2台の押出機を用いて、1台の押出機から、基材層(A)の樹脂としてMFR3〜12g/10分の結晶性ポリプロピレン系樹脂を温度220〜270℃で溶融する。もう1台の押出機から、ヒートシール層(B)の樹脂組成としてMFR3〜12g/10分のポリプロピレン系ランダム共重合体樹脂に、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)を、シロキサン濃度が1.0〜4.0重量%混合して、温度220〜270℃で溶融する。基材層(A)とヒートシール層(B)をパイプ複合や共押出多層ダイで積層して、ダイよりフィルム状に押出し、30〜80℃の冷却ロールでキャスト冷却固化して複合フィルムとする。この時ダイのリップの間隙と冷却固化した複合フィルムの厚さ比(リップ間隙/フィルム厚さ=ドラフト比)を20〜50とすることが好ましい。このドラフト比とすることにより長手方向に溶融配向させ、さらに、このキャストフィルムを加熱された鏡面ロールにて38〜75℃で0.01〜1秒間熱処理を施すことによりフィルムのヤング率(剛性)を向上させることができる。次に、この複合フィルムの基材層(A)の表面に、窒素と炭酸ガスの混合気体(炭酸ガスの体積比0.5〜50%)の雰囲気下で20〜60W・分/m2 のコロナ放電処理を施して巻き取り、本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得ることができる。
次に、上記金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを真空蒸着装置にセットし、1.3×10−2Paの真空度で上記フィルムの基材層(A)表面にアルミニウムを30nmの膜厚で金属蒸着を施して、金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムを得ることができる。
本発明について、実施例、比較例を用いて説明する。
実施例1〜10、比較例1〜4
本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの実施例1〜10および、比較例1〜4には下記のポリオレフィン系樹脂を使用した。
本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの実施例1〜10および、比較例1〜4には下記のポリオレフィン系樹脂を使用した。
「EPC」と表示している樹脂は、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である。
「EPBC」と表示している樹脂は、エチレン含量2.5重量%、1−ブテン含量6.5重量%、融点128℃のエチレン・プロピレン・1−ブテン3元共重合体である。
「HPP」と表示している樹脂は、融点163℃のホモポリプロピレンである。
「易滑性添加剤(1)」は、ビニル基を1つ以上含む末端二重結合ポリオレフィンとヒドロシランを反応させたシリル化ポリオレフィンを含む易滑性添加剤として、ポリシロキサン化合物濃度が30重量%の三井化学(株)製“イクスフォーラ”を使用した。
「易滑性添加剤(2)」は、ポリオレフィン40〜60重量%と重量平均分子量(Mw)が40〜70万のシリコーンオイル60〜40重量%の混合物として、ポリシロキサン化合物濃度が50重量%の東レ・ダウコーニング(株)製BY27−001を使用した。
「プロピレン・1−ブテン共重合体」は、“タフマー(登録商標)”BL2481M(三井化学(株)製、融点58℃)を使用し、「PB−1」と表示した。
本発明の詳細な説明および実施例中の各評価項目の測定値は、下記の方法で測定した。
各実施例、比較例における各サンプルの特性を表1、表2に示す。
(1)ヒートシール開始温度
コロナ放電処理をした二軸延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により、本発明の金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルム(40μm)の基材層(A)にアルミニウム蒸着した面と貼り合わせ、積層体を得た。平板ヒートシーラーを使用し、シール温度100℃〜170℃の間で5℃刻み、シール圧力0.196MPa(19.6N/cm2)、シール時間1秒の条件で、ヒートシール層(B)同士を重ねてヒートシールしたサンプルを、オリエンテック社製“テンシロン”を使用して300mm/分の引張速度でヒートシール強度を測定した。食品包装用途であれば内容物が漏れる懸念もなく使用できるとされる20N/15mmが得られるシール温度をヒートシール開始温度とした。
コロナ放電処理をした二軸延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により、本発明の金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルム(40μm)の基材層(A)にアルミニウム蒸着した面と貼り合わせ、積層体を得た。平板ヒートシーラーを使用し、シール温度100℃〜170℃の間で5℃刻み、シール圧力0.196MPa(19.6N/cm2)、シール時間1秒の条件で、ヒートシール層(B)同士を重ねてヒートシールしたサンプルを、オリエンテック社製“テンシロン”を使用して300mm/分の引張速度でヒートシール強度を測定した。食品包装用途であれば内容物が漏れる懸念もなく使用できるとされる20N/15mmが得られるシール温度をヒートシール開始温度とした。
(2)静摩擦係数
静摩擦係数は、本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムのヒートシール層(B)表面同士を重ねて、JIS K7125(1999)に準じて測定を行った。静摩擦係数が0.3以下であれば、内容物充填時にブロッキングトラブル懸念なく使用できる。
静摩擦係数は、本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムのヒートシール層(B)表面同士を重ねて、JIS K7125(1999)に準じて測定を行った。静摩擦係数が0.3以下であれば、内容物充填時にブロッキングトラブル懸念なく使用できる。
(3)工程汚染性、フィルム外観
本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの製膜工程において、ブリード物による口金リップ部や工程ロール、フィルム外観の汚れ等を見て下記の評価をした。
○:製膜工程での口金リップ部やロール汚れの発生がなく、良好な製膜性、およびフィルム外観がある。
△:製膜工程での口金リップ部やロール汚れが僅かに発生し、安定製膜性に若干劣り、稀にフィルムに汚れが付着し外観が劣る場合がある。
×:製膜工程での口金リップ部やロール汚れの発生があり、安定製膜性に劣り、またフィルムに汚れが付着し外観も劣る。
本判定で、「△」以上を実用可能とした。
本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの製膜工程において、ブリード物による口金リップ部や工程ロール、フィルム外観の汚れ等を見て下記の評価をした。
○:製膜工程での口金リップ部やロール汚れの発生がなく、良好な製膜性、およびフィルム外観がある。
△:製膜工程での口金リップ部やロール汚れが僅かに発生し、安定製膜性に若干劣り、稀にフィルムに汚れが付着し外観が劣る場合がある。
×:製膜工程での口金リップ部やロール汚れの発生があり、安定製膜性に劣り、またフィルムに汚れが付着し外観も劣る。
本判定で、「△」以上を実用可能とした。
(4)蒸着膜密着性
製膜して得られたポリプロピレン系複合フィルムを23℃の雰囲気下で巻取り、
スリットしてロール表面をゴム硬度計(アスカーC型 高分子計器株式会社製)で測定した際、88〜92ポイントとなるように巻取った後、25℃で48時間エージング後に、真空蒸着装置にセットし、1.3×10−2Paの圧力でフィルムの基材層(A)表面にアルミニウムを30nmの膜厚で蒸着した。該基材層(A)の蒸着層表面に、セロハンテープ(ニチバン製“セロテープ(登録商標)”、産業用No.405−1P)を100mm長さに貼り、親指で10回強く擦り、180°に急速剥離した後の蒸着膜の状態をみて、下記の判定を行った。
〇:蒸着膜が90%以上残っていた。
△:蒸着膜が70〜90%未満で残っていた。
×:蒸着膜の残りが70未満であった。
本判定で、△以上が密着性良好とした。
製膜して得られたポリプロピレン系複合フィルムを23℃の雰囲気下で巻取り、
スリットしてロール表面をゴム硬度計(アスカーC型 高分子計器株式会社製)で測定した際、88〜92ポイントとなるように巻取った後、25℃で48時間エージング後に、真空蒸着装置にセットし、1.3×10−2Paの圧力でフィルムの基材層(A)表面にアルミニウムを30nmの膜厚で蒸着した。該基材層(A)の蒸着層表面に、セロハンテープ(ニチバン製“セロテープ(登録商標)”、産業用No.405−1P)を100mm長さに貼り、親指で10回強く擦り、180°に急速剥離した後の蒸着膜の状態をみて、下記の判定を行った。
〇:蒸着膜が90%以上残っていた。
△:蒸着膜が70〜90%未満で残っていた。
×:蒸着膜の残りが70未満であった。
本判定で、△以上が密着性良好とした。
(5)ヒートシール層(B)中のポリシロキサン化合物濃度
ポリプロピレン系複合フィルムのヒートシール層(B)中のポリシロキサン化合物濃度は、ヒートシール層(B)の樹脂組成物に添加する予めポリシロキサン化合物の濃度が判っている易滑性添加剤の配合量から求めることができるが、ポリシロキサン化合物濃度を変更したサンプルを作成し、その表面をATR−FT−IR法で測定して、ポリシロキサン濃度とSi−O−Siのシロキサン結合の吸収による1070cm−1付近のピーク高さの検量線を作成して求めることもできる。
ポリプロピレン系複合フィルムのヒートシール層(B)中のポリシロキサン化合物濃度は、ヒートシール層(B)の樹脂組成物に添加する予めポリシロキサン化合物の濃度が判っている易滑性添加剤の配合量から求めることができるが、ポリシロキサン化合物濃度を変更したサンプルを作成し、その表面をATR−FT−IR法で測定して、ポリシロキサン濃度とSi−O−Siのシロキサン結合の吸収による1070cm−1付近のピーク高さの検量線を作成して求めることもできる。
[実施例1]
金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの基材層(A)に用いるポリプロピレン系重合体である「EPC」に、酸化防止剤(チバガイギー製“イルガノックス”1010)を0.125重量%、アンチブロッキング剤としてシリカ微粒子を0.2重量%となるように配合したマスターバッチを準備した。同様に、ヒートシール層(B)に用いるポリプロピレン系ランダム共重合体(a)である「EPBC」に、酸化防止剤(チバガイギー製“イルガノックス”1010)を0.125重量%、アンチブロッキング剤としてシリカ微粒子を0.2重量%となるように配合したマスターバッチをあらかじめ準備した。
金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの基材層(A)に用いるポリプロピレン系重合体である「EPC」に、酸化防止剤(チバガイギー製“イルガノックス”1010)を0.125重量%、アンチブロッキング剤としてシリカ微粒子を0.2重量%となるように配合したマスターバッチを準備した。同様に、ヒートシール層(B)に用いるポリプロピレン系ランダム共重合体(a)である「EPBC」に、酸化防止剤(チバガイギー製“イルガノックス”1010)を0.125重量%、アンチブロッキング剤としてシリカ微粒子を0.2重量%となるように配合したマスターバッチをあらかじめ準備した。
上記「EPC」のマスターバッチを1台の押出機から240℃で溶融し、上記「EPBC」のマスターバッチ100重量部にポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)として上記「易滑性添加剤(1)」を3.5重量部配合して(ポリシロキサン化合物濃度が1.0重量%)もう1台の押出機から240℃で溶融し、240℃の2層のマルチマニホールドダイ内で積層して押出し、ドラフト比25で、50℃の冷却ロールでキャスト冷却固化した。続いて47℃に加熱された金属鏡面ロールにて、0.05秒熱処理し、基材層(A)面に26W・分/m2でコロナ放電処理して巻取り、基材層(A)の厚さ30μm、ヒートシール層(B)の厚さ10μm、全厚さ40μmの共押出し2層複合フィルムを得た。得られた金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムは、製膜性が良好で、滑り性、低温ヒートシール性に優れていた。次に該金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムをスリット後、該フィルムを真空蒸着装置にセットし、1.3×10−2Paの圧力でフィルムの基材層(A)表面にアルミニウムを30nmの膜厚で蒸着した。得られた金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムは蒸着膜密着性に優れたものであった。
[実施例2〜3]
実施例2、3は実施例1のヒートシール層(B)の「易滑性添加剤(1)」の配合量を表1に示すとおりに変更した以外は実施例1と全く同様にして厚さ40μmの蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの製膜性は良好で、実施例2では滑り性、低温ヒートシール性、蒸着膜密着性に優れ、実施例3ではポリシロキサン化合物濃度が上限であるため、低温ヒートシール性と蒸着密着性に若干劣るが実用範囲内であった。
実施例2、3は実施例1のヒートシール層(B)の「易滑性添加剤(1)」の配合量を表1に示すとおりに変更した以外は実施例1と全く同様にして厚さ40μmの蒸着フィルムを得た。得られた金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの製膜性は良好で、実施例2では滑り性、低温ヒートシール性、蒸着膜密着性に優れ、実施例3ではポリシロキサン化合物濃度が上限であるため、低温ヒートシール性と蒸着密着性に若干劣るが実用範囲内であった。
[実施例4〜5]
実施例4、5は実施例2のポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)を上記「易滑性添加剤(2)」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。実施例4、5共にポリシロキサン化合物濃度が本発明の範囲内であり、得られたフィルムの製膜性は良好で、滑り性、低温ヒートシール性に優れ、金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムは蒸着膜密着性に優れたものであった。
実施例4、5は実施例2のポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)を上記「易滑性添加剤(2)」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。実施例4、5共にポリシロキサン化合物濃度が本発明の範囲内であり、得られたフィルムの製膜性は良好で、滑り性、低温ヒートシール性に優れ、金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムは蒸着膜密着性に優れたものであった。
[実施例6]
実施例6は実施例1のヒートシール層(B)のポリプロピレン系ランダム共重合体(a)として上記「EPBC」100重量部に、1−ブテン・プロピレン共重合体(c)として上記の「PB−1」5重量部を配合したものに対して、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)として上記「易滑性添加剤(1)」をポリシロキサン化合物濃度が2.5重量%となるように配合した以外は実施例1と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性は良好で、特に低温ヒートシール性に優れ、金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムは蒸着膜密着性に優れたものであった。
実施例6は実施例1のヒートシール層(B)のポリプロピレン系ランダム共重合体(a)として上記「EPBC」100重量部に、1−ブテン・プロピレン共重合体(c)として上記の「PB−1」5重量部を配合したものに対して、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)として上記「易滑性添加剤(1)」をポリシロキサン化合物濃度が2.5重量%となるように配合した以外は実施例1と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性は良好で、特に低温ヒートシール性に優れ、金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムは蒸着膜密着性に優れたものであった。
[実施例7]
実施例7は実施例6のヒートシール層(B)の「PB−1」の配合量を20重量部に変更した以外は実施例6と全く同様にして厚さ40μの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性は良好で、特に低温ヒートシール性に優れ、蒸着膜密着性にも優れたものであった。
実施例7は実施例6のヒートシール層(B)の「PB−1」の配合量を20重量部に変更した以外は実施例6と全く同様にして厚さ40μの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性は良好で、特に低温ヒートシール性に優れ、蒸着膜密着性にも優れたものであった。
[実施例8]
実施例8は実施例2のヒートシール層(B)のポリプロピレン系ランダム共重合体(a)として上記「EPC」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性、蒸着密着性に優れ、ヒートシール開始温度は130℃となり、実用範囲内であった。
実施例8は実施例2のヒートシール層(B)のポリプロピレン系ランダム共重合体(a)として上記「EPC」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性、蒸着密着性に優れ、ヒートシール開始温度は130℃となり、実用範囲内であった。
[実施例9]
実施例9は実施例2の基材層(A)のプロピレン系重合体として上記「HPP」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムは樹脂の密度差から若干カールするため扱いに注意が必要だが、製膜性は良好で、滑り性、低温ヒートシール性、蒸着膜密着性に優れたものであった。
実施例9は実施例2の基材層(A)のプロピレン系重合体として上記「HPP」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムは樹脂の密度差から若干カールするため扱いに注意が必要だが、製膜性は良好で、滑り性、低温ヒートシール性、蒸着膜密着性に優れたものであった。
[実施例10]
基材層(A)とヒートシール層(B)の間に、中間層(C)として基材層(A)と同じEPC100重量部に、実施例2で生じたフィルム屑を粉砕してフレーク状としたものを50重量部配合した樹脂組成として、もう1台の押出機に供給して240℃で押出し、3層のマルチTダイで、基材層(A)の厚さ10μm、中間層(C)の厚さ20μm、ヒートシール層(B)の厚さ10μm、全厚さ40μmの共押出し3層積層フィルムとした以外は、実施例2と同様にして金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムおよび金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性は良好で、滑り性、低温ヒートシール性、蒸着膜密着性に優れたものであった。
基材層(A)とヒートシール層(B)の間に、中間層(C)として基材層(A)と同じEPC100重量部に、実施例2で生じたフィルム屑を粉砕してフレーク状としたものを50重量部配合した樹脂組成として、もう1台の押出機に供給して240℃で押出し、3層のマルチTダイで、基材層(A)の厚さ10μm、中間層(C)の厚さ20μm、ヒートシール層(B)の厚さ10μm、全厚さ40μmの共押出し3層積層フィルムとした以外は、実施例2と同様にして金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムおよび金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性は良好で、滑り性、低温ヒートシール性、蒸着膜密着性に優れたものであった。
[比較例1〜3]
比較例1〜3は実施例1のヒートシール層(B)の「易滑性添加剤(1)」の配合量を表2に示すとおりに変更した以外は実施例1と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。
比較例1〜3は実施例1のヒートシール層(B)の「易滑性添加剤(1)」の配合量を表2に示すとおりに変更した以外は実施例1と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。
比較例1〜2で得られた金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムは製膜性、低温ヒートシール性、蒸着膜密着性は良好であるが、ポリシロキサン化合物濃度が低いために滑り性に劣るものであった。
比較例3で得られた金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムは滑り性に優れるが、ポリシロキサン化合物濃度が高いために製膜時にブリードしたポリシロキサン化合物が口金リップ部や巻取り機のロール表面に付着し製膜性に劣り、またヒートシール時に熱接着性を阻害して低温ヒートシール性に劣り、さらに、蒸着膜密着性にも劣るものであった。
[比較例4]
比較例4は実施例2のヒートシール層(B)の樹脂をポリプロピレン系ランダム共重合体ではない「HPP」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性、蒸着膜密着性は良好であるが、ヒートシール層(B)の融点が高いために低温ヒートシール性に劣るものであった。
比較例4は実施例2のヒートシール層(B)の樹脂をポリプロピレン系ランダム共重合体ではない「HPP」に変更した以外は実施例2と全く同様にして厚さ40μmの金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムを得た。得られたフィルムの製膜性、滑り性、蒸着膜密着性は良好であるが、ヒートシール層(B)の融点が高いために低温ヒートシール性に劣るものであった。
本発明の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムおよび金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムは、あらゆる包装用素材として用いることができ、とくに、食品包装材として好適なものである。
Claims (9)
- 少なくとも基材層(A)とヒートシール層(B)の2層からなり、
基材層(A)は、ポリプロピレン系重合体を主成分とし、
ヒートシール層(B)は、ポリプロピレン系ランダム共重合体(a)を主成分とする樹脂組成物であり、ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)を含有し、該易滑性添加剤(b)がポリシロキサン化合物濃度として1.0〜4.0重量%配合された樹脂組成物である金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。 - 上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)が、ビニル基を1つ以上含む末端二重結合ポリオレフィンと、ヒドロシランを反応させたシリル化ポリオレフィンを含む、易滑性添加剤である請求項1に記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
- 上記ポリシロキサン化合物を含む易滑性添加剤(b)が、ポリオレフィン40〜60重量%と、重量平均分子量(Mw)が40〜70万のシリコーンオイル60〜40重量%の混合物である請求項1に記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
- 上記ヒートシール層(B)が1−ブテン・プロピレン共重合体(c)を5〜20重量%を含む請求項1〜3のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
- 上記ヒートシール層(B)のヒートシール開始温度が144℃以下である請求項1〜4のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
- ヒートシール層(B)面同士の静摩擦係数が0.3未満である請求項1〜5のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
- 前記基材層(A)とヒートシール層(B)の間にポリプロピレン系重合体を主成分とする中間層が介在する、請求項1〜6のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルム。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の金属蒸着用ポリプロピレン系複合フィルムの基材層(A)面に金属を蒸着した金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルム。
- 請求項8に記載の金属蒸着ポリプロピレン系複合フィルムの蒸着面に二軸延伸ポリプロピレンフィルムをラミネートした積層体。
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