JP2022155350A - 延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物ならびにそれよりなる延伸基材フィルム、それを含む積層体及び包装材。 - Google Patents
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Abstract
【課題】衝撃強度に優れ、延伸基材として好適な延伸基材用ポリエチレン樹脂組成物を提供する。【解決手段】下記物性(a-1)~(a-4)をすべて満たす延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物。(a-1)密度が0.880g~0.935g/cm3(a-2)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)が0.1~7g/10min(a-3)190℃における最大引取速度(MDS)と温度190℃、荷重2.16kgにおけるMFRが以下式(i)~(iii)をすべて満たす(i)0<MDS≦220(ii)MDS≧40MFR(0.1≦MFR≦2.5の場合のみ)(iii)MDS≧100(2.5<MFR≦7.0の場合のみ)(a-4)(Mw/Mn)が1.5~10.0である【選択図】図1
Description
本発明は延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物、ならびにそれよりなるフィルムを延伸して得られる延伸基材フィルム、さらにその延伸基材フィルムを含む積層体、該積層体から構成される包装材に関する。
従来、包装材の基本的な構成の一つとしてヒートシール層と基材層を接着剤で貼り合わせるものがある。このうち、ヒートシール層は適度な柔軟性、透明性、ヒートシール性に優れたポリエチレン樹脂組成物からなるフィルムが広く使用されている。他方、基材層には剛性、耐衝撃性、耐熱性の観点からポリエステル樹脂組成物またはポリアミド樹脂組成物からなるフィルムを延伸したフィルムが使用されている(特許文献1参照)。
近年、循環型社会の構築を求める声の高まりとともに、高いリサイクル性を有する包装材料が求められている。しかしながら、従来の包装体は上記したように異種の樹脂材料から構成されており、樹脂材料ごとに分離するのが困難であるため、リサイクルされていないのが現状である。
高いリサイクル性を持たせる方法として、全て同一の樹脂材料からなる包装材料(モノマテリアル包装材料)を構成することが挙げられる。ポリエチレン樹脂組成物は包装材料の原料として広く使用されているため、ヒートシール層も基材層もポリエチレン樹脂組成物からなるフィルムで構成された包装材料は、循環型社会を実現するリサイクル性の高い包装材料として期待されている。
しかしながら、ポリエチレン樹脂組成物からなるフィルムを基材層として使用する場合、インフレーション成形法またはTダイ成形法で得られたフィルムをそのまま使用すると包装材料の衝撃強度が不足するばかりか、剛性不足により印刷した際にフィルムが伸びてしまい、画像がずれる。これを補うため、ポリエチレン樹脂組成物をインフレーション成形法またはTダイ成形法で成形し得られたフィルムを延伸して得られるフィルムを使用する。
延伸フィルム用ポリエチレン樹脂組成物として例えば、LLDPEとHDPEをブレンドした樹脂組成物(特許文献2参考)や特定の結晶成分をもつLLDPE(特許文献3参考)が提案されているが、どちらも基材としてではなく、シュリンクフィルム用途を目的としたポリエチレン樹脂組成物であるため、延伸基材を目的としたポリエチレン樹脂組成物の開発が望まれていた。
延伸フィルム用ポリエチレン樹脂組成物として例えば、LLDPEとHDPEをブレンドした樹脂組成物(特許文献2参考)や特定の結晶成分をもつLLDPE(特許文献3参考)が提案されているが、どちらも基材としてではなく、シュリンクフィルム用途を目的としたポリエチレン樹脂組成物であるため、延伸基材を目的としたポリエチレン樹脂組成物の開発が望まれていた。
本発明の目的は、衝撃強度に優れ、延伸基材として好適な延伸基材用ポリエチレン樹脂組成物、およびそれを用いた樹脂積層体と包装材を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、特定の条件を満たすポリエチレン樹脂組成物をインフレーション成形にてフィルムを成形し、得られたフィルムを熱ロール延伸機にて延伸したところ、上記の課題を解決可能な特性を示すことを見出し、これらの知見に基づいて発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明[1]によれば、樹脂積層体の基材として用いる延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物であって、下記の物性(a-1)~(a-4)をすべて満たすことを特徴とする、延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物が得られる。
(a-1)密度が0.880g~0.935g/cm3である
(a-2)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)が0.1~7g/10minである
(a-3)190℃における最大引取速度(=Max Draw Speed、MDS)と温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)が以下式(i)~(iii)をすべて満たす。
(i)0<MDS≦220
(ii)MDS≧40MFR(0.1≦MFR≦2.5の場合のみ)
(iii)MDS≧100(2.5<MFR≦7.0の場合のみ)
(a-4)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)での分子量分布〔重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)〕が1.5~10.0である
(a-1)密度が0.880g~0.935g/cm3である
(a-2)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)が0.1~7g/10minである
(a-3)190℃における最大引取速度(=Max Draw Speed、MDS)と温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)が以下式(i)~(iii)をすべて満たす。
(i)0<MDS≦220
(ii)MDS≧40MFR(0.1≦MFR≦2.5の場合のみ)
(iii)MDS≧100(2.5<MFR≦7.0の場合のみ)
(a-4)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)での分子量分布〔重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)〕が1.5~10.0である
また本発明[2]によれば、第1の発明の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物をインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、MDに5倍に延伸して得られるフィルムに対して、1/2インチの半球型金属球で貫通破壊した際のフィルムインパクト値が12J/mm以上であることを特徴とする、延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物が提供される。
また本発明[3]によれば、第1または第2の発明において延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物を用いてインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、更に延伸して得られる延伸基材フィルムが提供される。
また本発明[4]によれば、第1または2の発明記載の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物を用いてインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、MDに7倍以上延伸して得られる、延伸基材フィルムが提供される。
また本発明[5]によれば、第1または2の発明に記載の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物を用いてインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、MD及びTDに2倍以上延伸して得られる、延伸基材フィルムが提供される。
また本発明[6]によれば、第3~5のいずれかの発明に記載の延伸基材フィルムからなる層を含む樹脂積層体、また本発明[7]によれば第3~5のいずれかの発明に記載の延伸基材フィルムからなる層を基材として含み、ポリエチレン系樹脂シーラント層をシーラント層として含む第6発明記載の樹脂積層体、また本発明[8]によれば、樹脂積層体を構成する層が、すべてポリエチレン系樹脂で構成されたモノマテリアル樹脂積層体であることを特徴とする、第6又は7発明に記載の樹脂積層体、また本発明[9]によれば第6~8のいずれかの発明に記載の樹脂積層体から構成される包装材が提供される。
また本発明[6]によれば、第3~5のいずれかの発明に記載の延伸基材フィルムからなる層を含む樹脂積層体、また本発明[7]によれば第3~5のいずれかの発明に記載の延伸基材フィルムからなる層を基材として含み、ポリエチレン系樹脂シーラント層をシーラント層として含む第6発明記載の樹脂積層体、また本発明[8]によれば、樹脂積層体を構成する層が、すべてポリエチレン系樹脂で構成されたモノマテリアル樹脂積層体であることを特徴とする、第6又は7発明に記載の樹脂積層体、また本発明[9]によれば第6~8のいずれかの発明に記載の樹脂積層体から構成される包装材が提供される。
本発明のポリエチレン樹脂組成物は延伸性に優れ、延伸による厚みのばらつきが小さい延伸基材フィルムを提供することができる。延伸することでより高剛性となり延伸基材フィルムの表面への印刷が可能となる。さらに厚みのばらつきが小さいことでフィルムの外観が良く、インクや接着剤が均一に塗布でき、品質の良い包装材料が提供できる。また、包装材料の基材としてポリエチレンシーラントフィルムと貼り合わせて使用することで、リサイクル性の高い包装材料、特に単一素材で構成された、モノマテリアルの積層体及び包装材料を提供することができる。
本発明は、延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物ならびにそれよりなる延伸基材フィルム、及びその層を有する積層体とそれから構成される包装材に関する。
以下、本発明について、項目毎に詳細に説明する。なお、本発明の延伸基材フィルムとは、本発明の要件を満たすポリエチレン樹脂組成物をインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、延伸して得られるフィルムであって、樹脂積層体の基材として用いる延伸フィルムのことを意味する。
以下、本発明について、項目毎に詳細に説明する。なお、本発明の延伸基材フィルムとは、本発明の要件を満たすポリエチレン樹脂組成物をインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、延伸して得られるフィルムであって、樹脂積層体の基材として用いる延伸フィルムのことを意味する。
1.ポリエチレン樹脂組成物
本発明におけるポリエチレン樹脂組成物とは、延伸基材フィルムの原料として用いる樹脂組成物であって、ポリエチレン樹脂単体又はそのポリエチレン樹脂混合物の両方を意味し、それに必要な添加剤を加えていてもよい。
・ポリエチレン樹脂組成物の重合触媒および重合方法
ポリエチレン樹脂組成物を構成するためのポリエチレン樹脂は、石油原料を由来とするエチレンとバイオマス原料を由来とするエチレンのどちらか、またはその両方を原料として、チーグラー・ナッタ触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒等の重合触媒などの従来公知の触媒を用いて製造される。好ましくはチーグラー・ナッタ触媒またはメタロセン触媒である。一般にこれらの触媒は有機金属化合物で構成された錯体を、シリカやMg化合物などの担体に担持された状態である。
重合方法は、溶液法、スラリー法、気相法、高圧法のいずれでも良いが、好ましくはスラリー法、気相法、高圧法である。ここでスラリー法とは溶媒にヘキサンまたはイソブタンなどの炭化水素化合物を用い、生成したポリエチレンがスラリーとして溶媒中に存在する重合方法である。反応容器の形状によって、オートクレーブ法とループパイプ法の2つに大別される。気相法はたて型の反応容器の下部からエチレンとコモノマーとしてα-オレフィン、連鎖移動剤として水素をガスの状態でフィードし、そこへ重合触媒を投入する重合方法である。高圧法はエチレンとコモノマーの混合気体を圧縮機で加圧し、高温高圧の条件で重合するプロセスである。(編著:松浦一雄、三上尚孝/ポリエチレン技術読本より)
本発明におけるポリエチレン樹脂組成物とは、延伸基材フィルムの原料として用いる樹脂組成物であって、ポリエチレン樹脂単体又はそのポリエチレン樹脂混合物の両方を意味し、それに必要な添加剤を加えていてもよい。
・ポリエチレン樹脂組成物の重合触媒および重合方法
ポリエチレン樹脂組成物を構成するためのポリエチレン樹脂は、石油原料を由来とするエチレンとバイオマス原料を由来とするエチレンのどちらか、またはその両方を原料として、チーグラー・ナッタ触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒等の重合触媒などの従来公知の触媒を用いて製造される。好ましくはチーグラー・ナッタ触媒またはメタロセン触媒である。一般にこれらの触媒は有機金属化合物で構成された錯体を、シリカやMg化合物などの担体に担持された状態である。
重合方法は、溶液法、スラリー法、気相法、高圧法のいずれでも良いが、好ましくはスラリー法、気相法、高圧法である。ここでスラリー法とは溶媒にヘキサンまたはイソブタンなどの炭化水素化合物を用い、生成したポリエチレンがスラリーとして溶媒中に存在する重合方法である。反応容器の形状によって、オートクレーブ法とループパイプ法の2つに大別される。気相法はたて型の反応容器の下部からエチレンとコモノマーとしてα-オレフィン、連鎖移動剤として水素をガスの状態でフィードし、そこへ重合触媒を投入する重合方法である。高圧法はエチレンとコモノマーの混合気体を圧縮機で加圧し、高温高圧の条件で重合するプロセスである。(編著:松浦一雄、三上尚孝/ポリエチレン技術読本より)
・高圧法を用いたポリエチレン樹脂の重合方法
高圧法はオートクレーブ法とチューブラー法の2つに大別できる。どちらも圧縮機でエチレンとコモノマーを加圧するまでは同じであるが、オートクレーブ法はバッチ式で反応容器の中でポリエチレンを重合させる方法である。チューブラー法と比較すると反応条件を均一にしやすく、均一なポリエチレンが得られ、プロセスウインドウが広いが、バッチ式ゆえに製造コストが高く、生産速度が遅いのが特徴である。一方、チューブラー法は連続式で長い管の中でポリエチレンを重合させる方法である。オートクレーブ法と比較すると連続式なので製造コストや生産速度は優れているが、長い管の反応条件を均一にすることが難しく、物性のばらつきやプロセスウインドウが狭いことが特徴である。
また、高圧法では重合開始剤を酸素や過酸化物といったラジカルが発生しやすい物質を使用するため、重合の形態はラジカル重合となり、生成されるポリエチレンは分岐の多いLDPEとなるのが一般的である。しかし重合技術の向上により、酸素や過酸化物を使ったラジカル重合の他にチーグラー・ナッタ触媒やメタロセン触媒を用いた高圧法も可能となった。この重合方法を高圧イオン法という。この方法を用いて生成されるポリエチレンは、直鎖かつ分岐をもつLLDPEとなる。
好ましい高圧重合法で得られる延伸基材用ポリエチレン樹脂組成物は特に制限するわけではないが、高圧イオン法で重合されたポリエチレン樹脂組成物が好ましい。
高圧法はオートクレーブ法とチューブラー法の2つに大別できる。どちらも圧縮機でエチレンとコモノマーを加圧するまでは同じであるが、オートクレーブ法はバッチ式で反応容器の中でポリエチレンを重合させる方法である。チューブラー法と比較すると反応条件を均一にしやすく、均一なポリエチレンが得られ、プロセスウインドウが広いが、バッチ式ゆえに製造コストが高く、生産速度が遅いのが特徴である。一方、チューブラー法は連続式で長い管の中でポリエチレンを重合させる方法である。オートクレーブ法と比較すると連続式なので製造コストや生産速度は優れているが、長い管の反応条件を均一にすることが難しく、物性のばらつきやプロセスウインドウが狭いことが特徴である。
また、高圧法では重合開始剤を酸素や過酸化物といったラジカルが発生しやすい物質を使用するため、重合の形態はラジカル重合となり、生成されるポリエチレンは分岐の多いLDPEとなるのが一般的である。しかし重合技術の向上により、酸素や過酸化物を使ったラジカル重合の他にチーグラー・ナッタ触媒やメタロセン触媒を用いた高圧法も可能となった。この重合方法を高圧イオン法という。この方法を用いて生成されるポリエチレンは、直鎖かつ分岐をもつLLDPEとなる。
好ましい高圧重合法で得られる延伸基材用ポリエチレン樹脂組成物は特に制限するわけではないが、高圧イオン法で重合されたポリエチレン樹脂組成物が好ましい。
・ポリエチレン樹脂組成物のコモノマー組成
本発明に係るポリエチレン樹脂組成物とは、エチレン単独重合体、またはエチレンと炭素数3~18のα-オレフィンから選ばれる一種以上のα-オレフィンとの共重合体である。この炭素数3~18のα-オレフィンとしては、好ましくは炭素数3~12のものであり、具体的には、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、4-メチル-1-ペンテンなどが挙げられる。また、これらのα-オレフィンの含有量は、合計で通常30モル%以下、好ましくは20モル%以下の範囲で選択されることが望ましい。この範囲であれば、フィルムなどの柔軟性と耐熱性が良好になる。
ここでα-オレフィンの含有量は、下記の条件の13C-NMR法によって計測される値である。
装置:日本電子製 JEOL-GSX270
濃度:300mg/2mL
溶媒:オルソジクロロベンゼン
本発明に係るポリエチレン樹脂組成物とは、エチレン単独重合体、またはエチレンと炭素数3~18のα-オレフィンから選ばれる一種以上のα-オレフィンとの共重合体である。この炭素数3~18のα-オレフィンとしては、好ましくは炭素数3~12のものであり、具体的には、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン、4-メチル-1-ペンテンなどが挙げられる。また、これらのα-オレフィンの含有量は、合計で通常30モル%以下、好ましくは20モル%以下の範囲で選択されることが望ましい。この範囲であれば、フィルムなどの柔軟性と耐熱性が良好になる。
ここでα-オレフィンの含有量は、下記の条件の13C-NMR法によって計測される値である。
装置:日本電子製 JEOL-GSX270
濃度:300mg/2mL
溶媒:オルソジクロロベンゼン
・密度
本発明の延伸フィルム用ポリエチレン樹脂組成物は、密度が0.880~0.935g/cm3の範囲にあることを必須とする。好ましい密度は、0.880~0.932g/cm3、より好ましくは0.880~0.930g/cm3の範囲にある。ここで、密度は、JIS K6922-1、2に準拠して測定する値である。
密度が0.935g/cm3を超えると、基材用延伸フィルムの衝撃強度が小さくなるため、好ましくない。一方、密度が0.880g/cm3未満であると、フィルムの成形性自体が悪化するため、好ましくない。
本発明の延伸フィルム用ポリエチレン樹脂組成物は、密度が0.880~0.935g/cm3の範囲にあることを必須とする。好ましい密度は、0.880~0.932g/cm3、より好ましくは0.880~0.930g/cm3の範囲にある。ここで、密度は、JIS K6922-1、2に準拠して測定する値である。
密度が0.935g/cm3を超えると、基材用延伸フィルムの衝撃強度が小さくなるため、好ましくない。一方、密度が0.880g/cm3未満であると、フィルムの成形性自体が悪化するため、好ましくない。
・メルトフローレート
本発明のポリエチレン樹脂組成物は、MFRが0.1~7g/10minの範囲にあることを必須とする。好ましいMFRは、0.1~6g/10min、より好ましくは0.1~5g/10minの範囲にある。MFRが0.1g/10min未満であると、ゲル等の発生するおそれがあり、一方、MFRが10g/10minを超えると、高い機械強度の基材用延伸フィルムが得られないので、好ましくない。すなわち、MFRが0.1~7g/10minの範囲にあると、ゲル等の発生がなく、高い機械強度の基材用延伸フィルムが得られるので好ましい。なお、MFRは、JIS K6922-2に準拠して、190℃、2.16kg荷重にて、溶融したポリマーをダイ(長さ8mm、外径9.5mm、内径2.095mm)より押出し、測定した押出し速度である。
本発明のポリエチレン樹脂組成物は、MFRが0.1~7g/10minの範囲にあることを必須とする。好ましいMFRは、0.1~6g/10min、より好ましくは0.1~5g/10minの範囲にある。MFRが0.1g/10min未満であると、ゲル等の発生するおそれがあり、一方、MFRが10g/10minを超えると、高い機械強度の基材用延伸フィルムが得られないので、好ましくない。すなわち、MFRが0.1~7g/10minの範囲にあると、ゲル等の発生がなく、高い機械強度の基材用延伸フィルムが得られるので好ましい。なお、MFRは、JIS K6922-2に準拠して、190℃、2.16kg荷重にて、溶融したポリマーをダイ(長さ8mm、外径9.5mm、内径2.095mm)より押出し、測定した押出し速度である。
・最大引取速度(MDS)
本発明のポリエチレン樹脂組成物は、190℃における最大引取速度(=Max Draw Speed、MDS)(m/min)と温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)(g/10min)が以下式(i)~(iii)をすべて満たすことを必須とする。
なお、樹脂組成物の最大引取速度(MDS)とは、樹脂の溶融張力を指標するために慣用されている測定方法の一つであり、例えば、以下の方法で測定することができる。
東洋精機製作所製キャピログラフを用い、炉内190℃で加熱安定された樹脂を内径2.095mm、長さ8mmのオリフィスから1cm/minのピストン速度で押し出し、押し出された溶融樹脂を4m/minの速度で引っ張る、その後1.67m/secの割合で引取速度を上げていき、ストランドが破断した際の引取速度を最大引取速度(MDS)(m/min)とする。
(i)0<MDS≦220
(ii)MDS≧40MFR(0.1≦MFR≦2.5の場合のみ)
(iii)MDS≧100(2.5<MFR≦7.0の場合のみ)
これを満たさない場合、0.1≦MFR≦2.5の範囲では分子鎖の絡み合い点が多く、延伸時に絡み合い点を解消しづらく大きな力が加わり破断するので好ましくない。一方、2.5<MFR≦7.0の範囲では分子鎖が短くなり、絡み合い点が少なくなることで、延伸時に分子鎖がすり抜けることで破断するので好ましくない。式(i)~(iii)を満たすポリエチレン樹脂組成物は適度な分子鎖長、絡み合い点を有しており、高い延伸倍率の延伸基材フィルムを得ることができるため好ましい。
MDSの下限値は特に制限されるものではないが、0より大、好ましくは式(i)~(iii)を満たしつつ40m/min以上であることが好ましく、より好ましくは式(i)~(iii)を満たしつつ50m/min以上であることが好ましく、さらに好ましくは式(i)~(iii)を満たしつつ60m/minであることが好ましい。
本発明のポリエチレン樹脂組成物は、190℃における最大引取速度(=Max Draw Speed、MDS)(m/min)と温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)(g/10min)が以下式(i)~(iii)をすべて満たすことを必須とする。
なお、樹脂組成物の最大引取速度(MDS)とは、樹脂の溶融張力を指標するために慣用されている測定方法の一つであり、例えば、以下の方法で測定することができる。
東洋精機製作所製キャピログラフを用い、炉内190℃で加熱安定された樹脂を内径2.095mm、長さ8mmのオリフィスから1cm/minのピストン速度で押し出し、押し出された溶融樹脂を4m/minの速度で引っ張る、その後1.67m/secの割合で引取速度を上げていき、ストランドが破断した際の引取速度を最大引取速度(MDS)(m/min)とする。
(i)0<MDS≦220
(ii)MDS≧40MFR(0.1≦MFR≦2.5の場合のみ)
(iii)MDS≧100(2.5<MFR≦7.0の場合のみ)
これを満たさない場合、0.1≦MFR≦2.5の範囲では分子鎖の絡み合い点が多く、延伸時に絡み合い点を解消しづらく大きな力が加わり破断するので好ましくない。一方、2.5<MFR≦7.0の範囲では分子鎖が短くなり、絡み合い点が少なくなることで、延伸時に分子鎖がすり抜けることで破断するので好ましくない。式(i)~(iii)を満たすポリエチレン樹脂組成物は適度な分子鎖長、絡み合い点を有しており、高い延伸倍率の延伸基材フィルムを得ることができるため好ましい。
MDSの下限値は特に制限されるものではないが、0より大、好ましくは式(i)~(iii)を満たしつつ40m/min以上であることが好ましく、より好ましくは式(i)~(iii)を満たしつつ50m/min以上であることが好ましく、さらに好ましくは式(i)~(iii)を満たしつつ60m/minであることが好ましい。
・分子量分布
本発明のポリエチレン樹脂組成物は、分子量分布[重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)]が、1.5~10.0の範囲にあることを必須とする。Mw/Mn比の好ましい範囲は2.0~9.0である。Mw/Mnが10.0以上であると、高倍率で延伸ができない、得られる基材用延伸フィルムは不透明となる場合があり好ましくない。この1.5~10.0の範囲のMw/Mnを有するポリエチレン樹脂組成物を用いることで、基材用延伸フィルムに最適なフィルムを得ることが可能となるので好ましい。
本発明のポリエチレン樹脂組成物は、分子量分布[重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)]が、1.5~10.0の範囲にあることを必須とする。Mw/Mn比の好ましい範囲は2.0~9.0である。Mw/Mnが10.0以上であると、高倍率で延伸ができない、得られる基材用延伸フィルムは不透明となる場合があり好ましくない。この1.5~10.0の範囲のMw/Mnを有するポリエチレン樹脂組成物を用いることで、基材用延伸フィルムに最適なフィルムを得ることが可能となるので好ましい。
・樹脂ブレンド
本発明では、ポリエチレン樹脂組成物は、単一であってもよいが、2種以上を混合して、上記の要件を同時に満たすポリエチレン樹脂を製造し、それを用いてもよい。
本発明では、ポリエチレン樹脂組成物は、単一であってもよいが、2種以上を混合して、上記の要件を同時に満たすポリエチレン樹脂を製造し、それを用いてもよい。
・添加剤
本発明に係るポリエチレン樹脂または樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、一般に樹脂組成物用として用いられている添加剤、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、中和剤、アンチブロッキング剤、粘着付与剤、帯電防止剤、スリップ剤、核剤、発泡剤、架橋剤、バイオマス資源、生分解促進剤等が配合されてもよい。
本発明に係るポリエチレン樹脂または樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、一般に樹脂組成物用として用いられている添加剤、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、中和剤、アンチブロッキング剤、粘着付与剤、帯電防止剤、スリップ剤、核剤、発泡剤、架橋剤、バイオマス資源、生分解促進剤等が配合されてもよい。
2.延伸フィルム
・原反製造方法と製造条件
延伸フィルムは原反を延伸することで得られる。原反の製造方法としてインフレーション成形、Tダイ成形法またはカレンダー成形法が挙げられるが、生産速度、製造のしやすさなどの観点からインフレーション成形またはTダイ成形法が好ましい。
また原反の製造条件は特に限定されるものではないが、フィルムの厚みは20μm~200μが好ましい。より好ましくは30μm~200μmであり、さらに好ましくは50μm~200μmである。
・原反製造方法と製造条件
延伸フィルムは原反を延伸することで得られる。原反の製造方法としてインフレーション成形、Tダイ成形法またはカレンダー成形法が挙げられるが、生産速度、製造のしやすさなどの観点からインフレーション成形またはTダイ成形法が好ましい。
また原反の製造条件は特に限定されるものではないが、フィルムの厚みは20μm~200μが好ましい。より好ましくは30μm~200μmであり、さらに好ましくは50μm~200μmである。
・延伸方法
延伸フィルムとしては1軸延伸フィルムであっても、2軸延伸フィルムであってもよい。延伸方法は縦1軸延伸、横1軸延伸、逐次2軸延伸、同時2軸延伸のいずれかが使用可能である。
延伸フィルムとしては1軸延伸フィルムであっても、2軸延伸フィルムであってもよい。延伸方法は縦1軸延伸、横1軸延伸、逐次2軸延伸、同時2軸延伸のいずれかが使用可能である。
・縦延伸倍率
延伸フィルムの長手方向(MD)の延伸倍率は、2倍以上15倍以下であることが好ましく、5倍以上10倍以下であることが好ましい。好ましくはMD方向へ7倍以上である。
延伸フィルムの長手方向(MD)の延伸倍率を2倍以上とすることにより、本発明の積層体の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができるため、基材のヒートシール層側表面に画像を形成した場合に、その視認性を向上させることができる。一方、延伸フィルムの長手方向(MD)の延伸倍率の上限値は、特に制限されるものではないが、延伸フィルムの破断限界の観点からは15倍以下、更には10倍以下とすることが好ましい。
延伸フィルムの長手方向(MD)の延伸倍率は、2倍以上15倍以下であることが好ましく、5倍以上10倍以下であることが好ましい。好ましくはMD方向へ7倍以上である。
延伸フィルムの長手方向(MD)の延伸倍率を2倍以上とすることにより、本発明の積層体の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができるため、基材のヒートシール層側表面に画像を形成した場合に、その視認性を向上させることができる。一方、延伸フィルムの長手方向(MD)の延伸倍率の上限値は、特に制限されるものではないが、延伸フィルムの破断限界の観点からは15倍以下、更には10倍以下とすることが好ましい。
・横延伸倍率
延伸フィルムの横手方向(TD)の延伸倍率は、1.5倍以上であることが好ましく、2倍以上であることが好ましい。
基材用延伸フィルムの横手方向(TD)の延伸倍率を1.5倍以上とすることにより、本発明の積層体の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができるため、基材のヒートシール層側表面に画像を形成した場合に、その視認性を向上させることができる。一方、延伸フィルムの横手方向(TD)の延伸倍率の上限値は、特に制限されるものではないが、延伸フィルムの破断限界の観点からは10倍以下とすることが好ましい。
延伸フィルムの横手方向(TD)の延伸倍率は、1.5倍以上であることが好ましく、2倍以上であることが好ましい。
基材用延伸フィルムの横手方向(TD)の延伸倍率を1.5倍以上とすることにより、本発明の積層体の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができるため、基材のヒートシール層側表面に画像を形成した場合に、その視認性を向上させることができる。一方、延伸フィルムの横手方向(TD)の延伸倍率の上限値は、特に制限されるものではないが、延伸フィルムの破断限界の観点からは10倍以下とすることが好ましい。
・二軸延伸倍率
延伸基材フィルムをMD及びTDに延伸する場合には、各々1.5倍以上が好ましく、さらに好ましくは2倍以上である。
延伸基材フィルムのMD、TDの延伸倍率を大きくすることにより、本発明の積層体の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができるため、基材のヒートシール層側表面に画像を形成した場合に、その視認性を向上させることができる。一方、延伸基材フィルムのMD及びTDそれぞれの延伸倍率の上限、特に制限されるものではないが、延伸基材フィルムの破断点限界の観点から、MD及びTDの延伸倍率の下限値を1.5倍、好ましくは2倍とし、MD延伸倍率とTD延伸倍率との積が50以下とすることが好ましい。
延伸基材フィルムをMD及びTDに延伸する場合には、各々1.5倍以上が好ましく、さらに好ましくは2倍以上である。
延伸基材フィルムのMD、TDの延伸倍率を大きくすることにより、本発明の積層体の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができるため、基材のヒートシール層側表面に画像を形成した場合に、その視認性を向上させることができる。一方、延伸基材フィルムのMD及びTDそれぞれの延伸倍率の上限、特に制限されるものではないが、延伸基材フィルムの破断点限界の観点から、MD及びTDの延伸倍率の下限値を1.5倍、好ましくは2倍とし、MD延伸倍率とTD延伸倍率との積が50以下とすることが好ましい。
・衝撃強度
延伸基材フィルムの衝撃強度を示す指標としてフィルムインパクト値を用いる。フィルムインパクト値はJIS P8134に準じた試験機(株式会社東洋精機製作所製、フィルムインパクトテスター)を使用し、規格先端径の貫通部で打撃した時の、貫通破壊に要した仕事量(J)から、そのフィルムの衝撃に対する脆さの目安である。フィルムインパクト値が大きいほど、貫通破壊に要するエネルギーが必要であるので衝撃強度に優れていると言うことができる。フィルムインパクト値の下限は特に制限されるものではないが、直径1/2インチ(12.7mm)で貫通破壊した際の値が12J/mm以上であることが好ましく、より好ましくは13J/mm以上であり、さらに好ましくは14J/mm以上である。
延伸基材フィルムの衝撃強度を示す指標としてフィルムインパクト値を用いる。フィルムインパクト値はJIS P8134に準じた試験機(株式会社東洋精機製作所製、フィルムインパクトテスター)を使用し、規格先端径の貫通部で打撃した時の、貫通破壊に要した仕事量(J)から、そのフィルムの衝撃に対する脆さの目安である。フィルムインパクト値が大きいほど、貫通破壊に要するエネルギーが必要であるので衝撃強度に優れていると言うことができる。フィルムインパクト値の下限は特に制限されるものではないが、直径1/2インチ(12.7mm)で貫通破壊した際の値が12J/mm以上であることが好ましく、より好ましくは13J/mm以上であり、さらに好ましくは14J/mm以上である。
・厚みのばらつき
延伸基材フィルムの厚みのばらつき具合を示す指標として、厚みの標準偏差(s)を用いる。sはフィルムのある1つの点の周りの厚みを、厚み計を使って4点測定しその平均をその点の厚みとする。これをフィルムのMDに沿って10cm間隔で12箇所行い、12点の厚みの標準偏差を計算した値である。sが小さいほど厚みのばらつきが小さく、厚みのばらつきが小さいほど、印刷時のインクの塗布、ドライラミネート時の接着剤の塗布にムラなく塗布でき好適である。さらにsが小さい場合、逐次2軸延伸でTDに延伸する際、均一に延伸応力がかかるため破断しにくく均一に延伸できるため好適である。sの上限値について特に制限されるものではないが、3.00以下であることが好ましく、より好ましくは2.75以下であり、さらに好ましくは2.50以下であることが好ましい。
延伸基材フィルムの厚みのばらつき具合を示す指標として、厚みの標準偏差(s)を用いる。sはフィルムのある1つの点の周りの厚みを、厚み計を使って4点測定しその平均をその点の厚みとする。これをフィルムのMDに沿って10cm間隔で12箇所行い、12点の厚みの標準偏差を計算した値である。sが小さいほど厚みのばらつきが小さく、厚みのばらつきが小さいほど、印刷時のインクの塗布、ドライラミネート時の接着剤の塗布にムラなく塗布でき好適である。さらにsが小さい場合、逐次2軸延伸でTDに延伸する際、均一に延伸応力がかかるため破断しにくく均一に延伸できるため好適である。sの上限値について特に制限されるものではないが、3.00以下であることが好ましく、より好ましくは2.75以下であり、さらに好ましくは2.50以下であることが好ましい。
延伸フィルムは表面処理が施されていることが好ましい。これにより、隣接する層との密着性を向上することができる。
表面処理の方法は特に限定されず、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガスおよび/または窒素ガスなどを用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理などの物理的処理、並びに化学薬品を用いた酸化処理などの化学的処理が挙げられる。
また、基材表面に従来公知のアンカーコート剤を用いて、アンカーコート層を形成してもよい。
表面処理の方法は特に限定されず、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガスおよび/または窒素ガスなどを用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理などの物理的処理、並びに化学薬品を用いた酸化処理などの化学的処理が挙げられる。
また、基材表面に従来公知のアンカーコート剤を用いて、アンカーコート層を形成してもよい。
延伸ポリエチレンフィルムは、少なくとも一方の面に、文字、柄、記号等の画像が形成されていてもよい。画像の経時的な劣化を防止することができるため、延伸ポリエチレンフィルムのヒートシール性ポリエチレン層を積層する側に画像が形成されていることが好ましい。
画像の形成方法は、特に限定されるものではなく、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の従来公知の印刷法を挙げることができる。これらの中でも、環境負荷の観点から、フレキソ印刷法が好ましい。
画像の形成方法は、特に限定されるものではなく、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の従来公知の印刷法を挙げることができる。これらの中でも、環境負荷の観点から、フレキソ印刷法が好ましい。
・蒸着膜
延伸フィルムの少なくとも一方の面に蒸着膜を備えていても良い。蒸着膜としては、アルミニウムなどの金属、並びに酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグシウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ホウ素、酸化ハフニウム、酸化バリウムなどの無機酸化物から構成される、蒸着膜を挙げることができる。
延伸フィルムの少なくとも一方の面に蒸着膜を備えていても良い。蒸着膜としては、アルミニウムなどの金属、並びに酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグシウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ホウ素、酸化ハフニウム、酸化バリウムなどの無機酸化物から構成される、蒸着膜を挙げることができる。
また、蒸着膜の厚さは、1nm以上150nm以下であることが好ましく、5nm以上60nm以下であることがより好ましく、10nm以上40nm以下であることがさらに好ましい。
蒸着膜の厚さを1nm以上とすることにより、本発明の積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性をより向上することができる。また、蒸着膜の厚さを150nm以下とすることにより、蒸着膜におけるクラックの発生を防止することができると共に、本発明の積層体のリサイクル性を向上することができる。
蒸着膜の厚さを1nm以上とすることにより、本発明の積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性をより向上することができる。また、蒸着膜の厚さを150nm以下とすることにより、蒸着膜におけるクラックの発生を防止することができると共に、本発明の積層体のリサイクル性を向上することができる。
蒸着膜が、アルミニウム蒸着膜であるには、そのOD値は、2以上3.5以下であることが好ましい。これにより、本発明の積層体の生産性を維持しつつ、酸素バリア性および水蒸気バリア性を向上することができる。なお、本発明において、OD値は、JIS-K-7361に準拠して測定することができる。
蒸着膜は、従来公知の方法を用いて形成することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法およびイオンプレーティング法などの物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法、PVD法)、並びにプラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法および光化学気相成長法などの化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)などを挙げることができる。
また、例えば、物理気相成長法と化学気相成長法の両者を併用して異種の無機酸化物の蒸着膜の2層以上からなる複合膜を形成して使用することもできる。蒸着チャンバーの真空度としては、酸素導入前においては、10-2~10-8mbar程度が好ましく、酸素導入後においては、10-1~10-6mbar程度が好ましい。なお、酸素導入量などは、蒸着機の大きさなどによって異なる。導入する酸素には、キャリヤーガスとしてアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどの不活性ガスを支障のない範囲で使用してもよい。フィルムの搬送速度は、10~800m/min程度とすることができる。
蒸着膜の表面は、上記表面処理が施されていることが好ましい。これにより、隣接する層との密着性を向上することができる。
本発明の積層体は、基材上にコート層として耐熱コート層またはバリアコート層を備えることができ、少なくとも1種の樹脂材料を含む。樹脂材料として例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、セルロース樹脂、(メタ)アクリル樹脂、ウレタン樹脂およびビニル樹脂などが挙げられる。
コート層に含まれる樹脂材料の、積層体に含まれる樹脂材料の和に対する割合は、3質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい。これにより、本発明の積層体のリサイクル性を維持しつつ、耐熱性を向上することができる。
コート層の厚さは、0.1μm以上、5μm以下であることが好ましく、0.5μm以上、3μm以下であることがより好ましい。これにより、本発明の積層体のリサイクル性を維持しつつ、耐熱性を向上することができる。
3.樹脂積層体
・多層延伸フィルム
本発明の要件を満たすポリエチレン樹脂組成物から構成される延伸フィルムの他に、少なくとも1つ以上のポリエチレン樹脂組成物から構成され、インフレーション成形またはTダイ成形から得られたフィルムを、更に延伸したフィルムからなる層を積層したフィルムであっても良い。使用できる樹脂としては、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)が挙げられる。また、積層の方法は共押成形によって得られる共押フィルムを、更に延伸しても良いし、接着剤を使用してフィルム同士を接着したものであっても良い。
・多層延伸フィルム
本発明の要件を満たすポリエチレン樹脂組成物から構成される延伸フィルムの他に、少なくとも1つ以上のポリエチレン樹脂組成物から構成され、インフレーション成形またはTダイ成形から得られたフィルムを、更に延伸したフィルムからなる層を積層したフィルムであっても良い。使用できる樹脂としては、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)が挙げられる。また、積層の方法は共押成形によって得られる共押フィルムを、更に延伸しても良いし、接着剤を使用してフィルム同士を接着したものであっても良い。
延伸フィルムからなる層を基材として含み、ポリエチレン系樹脂シーラントをシーラント層として含む樹脂積層体であっても良い。
樹脂積層体を構成する層が、全てポリエチレン系樹脂で構成された樹脂積層体であっても良い。この樹脂積層体はモノマテリアル樹脂積層体として扱うことができる。モノマテリアル樹脂積層体中の主たる成分の割合について、特に制限されるものではないが、好ましくは70重量%、より好ましくは80重量%である。
・接着剤
上記樹脂積層体を積層するため、接着剤を使用することができる。使用する接着剤は少なくとも1つの樹脂組成物を含むが、特に制限はない。使用できる接着剤は例えば、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系がある。
また、上記いずれかの樹脂組成物を含む接着剤は、特に制限はないが必要に応じて1液型、2液型、ホットメルト型を使用することができる。
また、DIC社製、商品名:PASLIMや三菱ガス化学社製、商品名:マクシーブといったバリア性を持つ接着剤を用いると、そのほかバリア性を持つ素材の使用量が減り、樹脂積層体のポリエチレンの比率が上がるので好ましい。
上記樹脂積層体を積層するため、接着剤を使用することができる。使用する接着剤は少なくとも1つの樹脂組成物を含むが、特に制限はない。使用できる接着剤は例えば、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系がある。
また、上記いずれかの樹脂組成物を含む接着剤は、特に制限はないが必要に応じて1液型、2液型、ホットメルト型を使用することができる。
また、DIC社製、商品名:PASLIMや三菱ガス化学社製、商品名:マクシーブといったバリア性を持つ接着剤を用いると、そのほかバリア性を持つ素材の使用量が減り、樹脂積層体のポリエチレンの比率が上がるので好ましい。
4.包装材
本発明の積層体は、包装材料用途に特に好適に使用することができる。 包装材料の形状としては、特に限定されず包装袋であってもよく、スタンドパウチであってもよい。 なお、スタンドパウチにおいては、胴部のみが上記樹脂積層体により形成されていても、底部のみが上記樹脂積層体により形成されていても、胴部および底部の両方が上記樹脂積層体により形成されていてもよい。
本発明の積層体は、包装材料用途に特に好適に使用することができる。 包装材料の形状としては、特に限定されず包装袋であってもよく、スタンドパウチであってもよい。 なお、スタンドパウチにおいては、胴部のみが上記樹脂積層体により形成されていても、底部のみが上記樹脂積層体により形成されていても、胴部および底部の両方が上記樹脂積層体により形成されていてもよい。
・包装袋
袋状の包装材料は、上記積層体のヒートシール層が内側となるように、二つ折にして重ね合わせて、その端部をヒートシールすることにより製造することができる。
また、袋状の包装材料は、2枚の積層体を、ヒートシール層が向かい合うように重ね合わせ、その端部をヒートシールすることによっても製造することができる。
袋状の包装材料は、上記積層体のヒートシール層が内側となるように、二つ折にして重ね合わせて、その端部をヒートシールすることにより製造することができる。
また、袋状の包装材料は、2枚の積層体を、ヒートシール層が向かい合うように重ね合わせ、その端部をヒートシールすることによっても製造することができる。
・スタンドパウチ
スタンドパウチ状の包装材料は、上記積層体のヒートシール層が内側となるように、筒状にヒートシールすることにより、胴部を形成し、次いで、ヒートシール層が内側となるように、上記積層体をV字状に折り、胴部の一端から挟み込み、ヒートシールすることにより底部を形成し、製造することができる。
スタンドパウチ状の包装材料は、上記積層体のヒートシール層が内側となるように、筒状にヒートシールすることにより、胴部を形成し、次いで、ヒートシール層が内側となるように、上記積層体をV字状に折り、胴部の一端から挟み込み、ヒートシールすることにより底部を形成し、製造することができる。
ヒートシールの方法は、特に限定されるものではなく、例えば、バーシール、回転ロールシール、ベルトシール、インパルスシール、高周波シール、超音波シールなどの公知の方法で行うことができる。
包装材料に充填される内容物は、特に限定されるものではなく、内容物は、液体、粉体およびゲル体であってもよい。また、食品であっても、非食品であってもよい。
内容物充填後、開口をヒートシールすることにより、包装体とすることができる。
内容物充填後、開口をヒートシールすることにより、包装体とすることができる。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例、比較例に用いた評価及び使用樹脂は以下の通りである。
評価方法
(1)密度
JIS K6922-1、2に準拠して、測定した。
(2)MFR
JIS K6922-2に準拠して、190℃、2.16kg荷重の条件にて、測定した。
(3)分子量分布
GPC測定により分子量(数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)を測定し、分子量分布〔重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)〕を算出した。
(4)最大引取速度
東洋精機製作所製キャピログラフを用い、炉内190℃で加熱安定された樹脂を内径2.095mm、長さ8mmのオリフィスから1cm/minのピストン速度で押し出し、押し出された溶融樹脂を4m/minの速度で引っ張る、その後1.67m/secの割合で引取速度を上げていき、ストランドが破断した際の引取速度を最大引取速度(MDS)とした。
(5)フィルムインパクト値
東洋精機製作所製フィルムインパクトテスター(FILM・IMPACT・TESTER:以下、単に「試験機」という)を用い、単位フィルム厚みあたりの貫通破壊に要した仕事量を測定した。具体的には、試験フィルムを23℃-50%の雰囲気に保存し、状態調節を行った後、試験機に試験フィルムを直径50mmのホルダーにて固定し、1/2インチ(12.7mm)の半球型金属を試験フィルムの内層面から貫通部で打撃させ、貫通破壊に要した仕事量を測定した。その時、荷重は除去し、最大目盛り(仕事量)が1.5Jとなるようにした。そして、仕事量をフィルム厚みで除した値を、フィルムインパクト値とした。
(6)厚みのばらつき
延伸基材フィルムの厚みのばらつき具合を示す指標として、厚みの標準偏差(s)を用いる。sはフィルムのある1つの点の周りの厚みを、厚み計を使って4点測定しその平均をその点の厚みとする。これをフィルムのMDに沿って10cm間隔で12箇所行い、12点の厚みの標準偏差を計算した値である。
(1)密度
JIS K6922-1、2に準拠して、測定した。
(2)MFR
JIS K6922-2に準拠して、190℃、2.16kg荷重の条件にて、測定した。
(3)分子量分布
GPC測定により分子量(数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)を測定し、分子量分布〔重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)〕を算出した。
(4)最大引取速度
東洋精機製作所製キャピログラフを用い、炉内190℃で加熱安定された樹脂を内径2.095mm、長さ8mmのオリフィスから1cm/minのピストン速度で押し出し、押し出された溶融樹脂を4m/minの速度で引っ張る、その後1.67m/secの割合で引取速度を上げていき、ストランドが破断した際の引取速度を最大引取速度(MDS)とした。
(5)フィルムインパクト値
東洋精機製作所製フィルムインパクトテスター(FILM・IMPACT・TESTER:以下、単に「試験機」という)を用い、単位フィルム厚みあたりの貫通破壊に要した仕事量を測定した。具体的には、試験フィルムを23℃-50%の雰囲気に保存し、状態調節を行った後、試験機に試験フィルムを直径50mmのホルダーにて固定し、1/2インチ(12.7mm)の半球型金属を試験フィルムの内層面から貫通部で打撃させ、貫通破壊に要した仕事量を測定した。その時、荷重は除去し、最大目盛り(仕事量)が1.5Jとなるようにした。そして、仕事量をフィルム厚みで除した値を、フィルムインパクト値とした。
(6)厚みのばらつき
延伸基材フィルムの厚みのばらつき具合を示す指標として、厚みの標準偏差(s)を用いる。sはフィルムのある1つの点の周りの厚みを、厚み計を使って4点測定しその平均をその点の厚みとする。これをフィルムのMDに沿って10cm間隔で12箇所行い、12点の厚みの標準偏差を計算した値である。
<使用樹脂、延伸フィルムの作成方法>
以下の樹脂を用いて、フィルムを作成し、更に延伸して延伸フィルムを作成した。なお、予熱温度及び延伸時の延伸温度は、樹脂の融点が関係するため適宜調整を行っている。
[実施例1]
メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R1)、MFR=0.9g/10min、密度=0.923g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度100℃、延伸温度101℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[実施例2]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックLL、チーグラー・ナッタ系線状低密度ポリエチレン(R2)、グレード名:UF421、MFR=0.9g/10min、密度=0.926g/cm3のエチレン・1-ブテン共重合体を用意した。
このチーグラー・ナッタ系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度100℃、延伸温度110℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[実施例3]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ハーモレックス、メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R3)、グレード名:NF324A、MFR=1.0g/10min、密度=0.906g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度70℃、延伸温度70℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[実施例4]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ハーモレックス、メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R4)、グレード名:NF375B、MFR=1.0g/10min、密度=0.921g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度90℃、延伸温度110℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
[実施例5]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ハーモレックス、メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R5)、グレード名:NF384A、MFR=1.7g/10min、密度=0.926g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度90℃、延伸温度110℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
[実施例6]
メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R6)、MFR=1.3g/10min、密度=0.935g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度110℃、延伸温度120℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
[比較例1]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックLD、低密度ポリエチレン(S1)、グレード名:LF240、MFR=0.7/10min、密度=0.924g/cm3を用意した。
この低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて180℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度100℃、延伸温度100℃、冷却温度30℃、延伸倍率4倍で延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[比較例2]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックHD、高密度ポリエチレン(S2)、グレード名:HF335、MFR=0.6g/10min、密度=0.949g/cm3を用意した。
この高密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて180℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度120℃、延伸温度129℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍で延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
以下の樹脂を用いて、フィルムを作成し、更に延伸して延伸フィルムを作成した。なお、予熱温度及び延伸時の延伸温度は、樹脂の融点が関係するため適宜調整を行っている。
[実施例1]
メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R1)、MFR=0.9g/10min、密度=0.923g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度100℃、延伸温度101℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[実施例2]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックLL、チーグラー・ナッタ系線状低密度ポリエチレン(R2)、グレード名:UF421、MFR=0.9g/10min、密度=0.926g/cm3のエチレン・1-ブテン共重合体を用意した。
このチーグラー・ナッタ系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度100℃、延伸温度110℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[実施例3]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ハーモレックス、メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R3)、グレード名:NF324A、MFR=1.0g/10min、密度=0.906g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度70℃、延伸温度70℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[実施例4]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ハーモレックス、メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R4)、グレード名:NF375B、MFR=1.0g/10min、密度=0.921g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度90℃、延伸温度110℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
[実施例5]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ハーモレックス、メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R5)、グレード名:NF384A、MFR=1.7g/10min、密度=0.926g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度90℃、延伸温度110℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
[実施例6]
メタロセン系線状低密度ポリエチレン(R6)、MFR=1.3g/10min、密度=0.935g/cm3のエチレン・1-ヘキセン共重合体を用意した。
このメタロセン系線状低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて190℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度110℃、延伸温度120℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍にて延伸し延伸フィルムを得た。
[比較例1]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックLD、低密度ポリエチレン(S1)、グレード名:LF240、MFR=0.7/10min、密度=0.924g/cm3を用意した。
この低密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて180℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度100℃、延伸温度100℃、冷却温度30℃、延伸倍率4倍で延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
[比較例2]
日本ポリエチレン(株)製、商品名ノバテックHD、高密度ポリエチレン(S2)、グレード名:HF335、MFR=0.6g/10min、密度=0.949g/cm3を用意した。
この高密度ポリエチレンをインフレーション成形機にて180℃、ブロー比2.2にて150μmのフィルムを作成した。
次に得られたフィルムを縦延伸装置にて、繰出速度1.0m/min、予熱温度120℃、延伸温度129℃、冷却温度30℃、延伸倍率5倍で延伸し延伸フィルムを得た。
各項目の結果を表1に示す。
<評価>
・延伸性
表1の最大倍率が延伸性の評価指標である。最大倍率はフィルムの延伸倍率を上げていき、破断せずにフィルムが得られる最大の延伸倍率である。実施例1~6の最大倍率はMDSとMFRが本発明の要件を満たしているために5倍以上の延伸が可能であったが、比較例1ではMDSとMFRの関係が本発明の要件を満たしていないために4倍までしか延伸ができず、本発明のポリエチレン樹脂組成物が延伸性に優れることが言える。
・延伸性
表1の最大倍率が延伸性の評価指標である。最大倍率はフィルムの延伸倍率を上げていき、破断せずにフィルムが得られる最大の延伸倍率である。実施例1~6の最大倍率はMDSとMFRが本発明の要件を満たしているために5倍以上の延伸が可能であったが、比較例1ではMDSとMFRの関係が本発明の要件を満たしていないために4倍までしか延伸ができず、本発明のポリエチレン樹脂組成物が延伸性に優れることが言える。
・衝撃強度
表1のフィルムインパクト値が衝撃強度の評価指標である。この値が大きいほど衝撃強度に優れることを意味する。実施例1~6では本発明の要件を満たしているためにフィルムインパクト値が12J/mm以上の優れた衝撃強度を有する延伸フィルムが得られた。一方、比較例2では密度が本発明の要件を満たしていないためにフィルムインパクト値が小さく衝撃強度が小さいため、本発明のポリエチレン樹脂組成物が衝撃強度に優れることが言える。
表1のフィルムインパクト値が衝撃強度の評価指標である。この値が大きいほど衝撃強度に優れることを意味する。実施例1~6では本発明の要件を満たしているためにフィルムインパクト値が12J/mm以上の優れた衝撃強度を有する延伸フィルムが得られた。一方、比較例2では密度が本発明の要件を満たしていないためにフィルムインパクト値が小さく衝撃強度が小さいため、本発明のポリエチレン樹脂組成物が衝撃強度に優れることが言える。
・厚みのばらつき
表1の厚みの標準偏差sが厚みのばらつきの指標である。この値が小さいほど厚みのばらつきが小さいことを意味する。実施例1~6では本発明の要件を満たすためにsの値が3.00以下の厚みのばらつきがすくない延伸基材フィルムが得られた。一方、比較例2では本発明の要件を満たしていないためにsの値が4.65と厚みのばらつきが大きく、フィルムの外観が良くなかった。よって本発明のポリエチレン樹脂組成物が厚みのばらつきが小さく優れていることが言える。
表1の厚みの標準偏差sが厚みのばらつきの指標である。この値が小さいほど厚みのばらつきが小さいことを意味する。実施例1~6では本発明の要件を満たすためにsの値が3.00以下の厚みのばらつきがすくない延伸基材フィルムが得られた。一方、比較例2では本発明の要件を満たしていないためにsの値が4.65と厚みのばらつきが大きく、フィルムの外観が良くなかった。よって本発明のポリエチレン樹脂組成物が厚みのばらつきが小さく優れていることが言える。
Claims (9)
- 樹脂積層体の基材として用いる延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物であって、下記の物性(a-1)~(a-4)をすべて満たすことを特徴とする、延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物。
(a-1)密度が0.880g~0.935g/cm3である
(a-2)温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)が0.1~7g/10minである
(a-3)190℃における最大引取速度(=Max Draw Speed、MDS)と温度190℃、荷重2.16kgにおけるメルトフローレイト(MFR)が以下式(i)~(iii)をすべて満たす。
(i)0<MDS≦220
(ii)MDS≧40MFR(0.1≦MFR≦2.5の場合のみ)
(iii)MDS≧100(2.5<MFR≦7.0の場合のみ)
(a-4)ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)での分子量分布〔重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)〕が1.5~10.0である - 請求項1に記載の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物をインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、MDに5倍に延伸して得られるフィルムに対して、1/2インチの半球型金属球で貫通破壊した際のフィルムインパクト値が12J/mm以上であることを特徴とする、請求項1記載の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物を用いてインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、更に延伸して得られる延伸基材フィルム。
- 請求項1または2に記載の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物を用いてインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、MDに7倍以上延伸して得られる、延伸基材フィルム。
- 請求項1または2に記載の延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物を用いてインフレーション成形またはTダイ成形にて得られたフィルムを、MD及びTDに2倍以上延伸して得られる、延伸基材フィルム。
- 請求項3~5のいずれかの項に記載の延伸基材フィルムからなる層を含む樹脂積層体。
- 請求項3~5のいずれかの項に記載の延伸基材フィルムからなる層を基材として含み、ポリエチレン系樹脂シーラント層をシーラント層として含む請求項6記載の樹脂積層体。
- 樹脂積層体を構成する層が、すべてポリエチレン系樹脂で構成されたモノマテリアル樹脂積層体であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の樹脂積層体。
- 請求項6~8のいずれかの項に記載の樹脂積層体から構成される包装材。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2021058796A JP2022155350A (ja) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物ならびにそれよりなる延伸基材フィルム、それを含む積層体及び包装材。 |
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JP2021058796A Pending JP2022155350A (ja) | 2021-03-30 | 2021-03-30 | 延伸基材フィルム用ポリエチレン樹脂組成物ならびにそれよりなる延伸基材フィルム、それを含む積層体及び包装材。 |
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- 2021-03-30 JP JP2021058796A patent/JP2022155350A/ja active Pending
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