JP2023026428A - ポリプロピレンフィルム、積層体、包装材、及び梱包体 - Google Patents
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Abstract
【課題】包装用途として用いる際、蒸着時や加熱殺菌処理時の熱に対して安定であり、特に透明蒸着層を積層した際に水蒸気バリア性、酸素バリア性に優れるポリプロピレンフィルムを提供する。【解決手段】ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、主配向軸と直交する方向のF5値にフィルムの厚みを掛けた値(強度X)が400N/m以上2000N/m以下であり、熱機械分析(TMA)により測定される、主配向軸と直交する方向の100℃における熱収縮率(%)をSMD,100℃、主配向軸と直交する方向の130℃における熱収縮率をSMD,130℃、主配向軸の方向の100℃における熱収縮率をSTD,100℃、主配向軸の方向の130℃における熱収縮率をSTD,130℃としたときに、|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすポリプロピレンフィルム。【選択図】なし
Description
本発明は、特に包装用途に適して用いられるポリプロピレンフィルム、積層体、包装材、及び梱包体に関する。
ポリプロピレンフィルムは、透明性、機械特性、電気特性等に優れるため、包装用途、テープ用途、ケーブルラッピングやコンデンサをはじめとする電気絶縁用途等の様々な用途に用いられている。この中でも包装用途においては、ポリプロピレンフィルムの上にアルミニウム(以降、「Al」と称することがある。)の薄膜を蒸着した積層フィルムが広く用いられている。しかしながら、Al蒸着によって得られるフィルムは不透明なものとなるため、内容物の視認性が要求される用途には適さない。また、近年は包装用プラスチックをリサイクルする動きが活発化しているが、Al蒸着層を含むフィルムは、リサイクル性が十分ではないという問題がある。
前述のような事情から、従来のAlの蒸着層を、酸化アルミニウム(以降、AlOxと称することがある。)や酸化ケイ素等の透明蒸着層で置き換える動きがある。これらの透明蒸着層を用いた場合、包装材の透明性及びリサイクル性を向上させることができる。しかしながら、一般に透明蒸着層はAl蒸着層と比べて薄く脆いため、蒸着層の形成中、もしくは製袋加工等の後工程において蒸着層内にピンホールやクラックといった欠陥が発生し、水蒸気バリア性や酸素バリア性が損なわれやすいという問題がある。また、ポリプロピレンフィルムを食品包装用途に適用する場合、加熱殺菌処理(ボイル、セミレトルト、レトルト等)を施す場合があるが、一般にポリプロピレンフィルムはポリエステルフィルム等と比べ熱寸法安定性に劣るため、加熱殺菌処理時の熱によってフィルムが変形し、蒸着層内ピンホールやクラックといった欠陥が発生する結果、水蒸気バリア性や酸素バリア性が損なわれやすいという問題がある。
一方、包装用途に適したポリプロピレンフィルムとして、従来はポリプロピレンフィルムと蒸着層の密着性を担保するため、表層に低結晶性、低立体規則性のポリプロピレン系樹脂を配置したポリプロピレンフィルムが用いられてきた(例えば特許文献1、2)。特許文献1においては、高立体規則性ポリプロピレン系樹脂に、石油樹脂および/またはテルペン樹脂の1種以上が混合された基層の少なくとも片面に、低立体規則性ポリプロピレン系樹脂の表層を積層した構成のフィルムが記載されている。また、特許文献2においては、ポリプロピレン系樹脂を主体とする基層の表裏両面に、ポリオレフィン系樹脂を主体とするシール層が積層された構成のフィルムが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載のポリプロピレンフィルムは表層に低結晶・低立体規則性のポリプロピレン系樹脂を用いているため、表層の熱安定性が不十分であった。そのため、包装用途として特に透明蒸着層を積層する場合、蒸着時にかかる熱によって表層が熱揺動を起こすことにより、蒸着層にピンホールやクラックといった欠陥が発生しやすく、水蒸気バリア性や酸素バリア性が十分な値とならないという課題があった。また、ポリプロピレンフィルムの熱収縮率が高いため、蒸着時にかかる熱によってポリプロピレンフィルムが大きく収縮することによっても、蒸着層にクラックが発生し、水蒸気バリア性や酸素バリア性が十分な値とならない上、加熱殺菌処理後に水蒸気バリア性や酸素バリア性が一層損なわれるという課題もあった。また、特許文献2に記載のポリプロピレンフィルムは、表層に低結晶性のエチレン-プロピレン-ブテン共重合体(ターポリマー)を用いている他、ポリプロピレンフィルムの熱収縮率が高いため、水蒸気バリア性や酸素バリア性が十分な値とならないという課題があった。加えて、特許文献2に記載のポリプロピレンフィルムは、易滑性の付与を目的として表層に無機粒子を添加しており、また、蒸着層を積層する側の表層に粗大突起が存在している。そのため、特に膜厚が薄い透明蒸着層を積層する場合は蒸着層にピンホールやクラックといった欠陥が発生しやすく、水蒸気バリア性や酸素バリア性が低下するという課題があった。
そこで本発明は、包装用途として用いる際、蒸着時や加熱殺菌処理時の熱に対して安定であり、特に透明蒸着層を積層した際に水蒸気バリア性、酸素バリア性に優れるポリプロピレンフィルムを提供することをその課題とする。
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討を重ね、以下の本発明に至った。すなわち本発明は、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、主配向軸と直交する方向のF5値にフィルムの厚みを掛けた値(強度X)が400N/m以上2000N/m以下であり、熱機械分析(TMA)により測定される、主配向軸と直交する方向の100℃における熱収縮率(%)をSMD,100℃、主配向軸と直交する方向の130℃における熱収縮率(%)をSMD,130℃、主配向軸の方向の100℃における熱収縮率(%)をSTD,100℃、主配向軸の方向の130℃における熱収縮率(%)をSTD,130℃としたときに、|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすことを特徴とする、ポリプロピレンフィルムである。
本発明により、蒸着時の熱に対して構造安定性に優れ、特に透明蒸着層を積層した際の水蒸気バリア性、酸素バリア性が良好であり、更に加熱殺菌処理時の熱に対しても安定なポリプロピレンフィルムを得ることができる。
以下、本発明のポリプロピレンフィルムについて詳細に説明する。本発明のポリプロピレンフィルムは、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、主配向軸と直交する方向のF5値にフィルムの厚みを掛けた値(強度X)が400N/m以上2000N/m以下であり、熱機械分析(TMA)により測定される、主配向軸と直交する方向の100℃における熱収縮率(%)をSMD,100℃、主配向軸と直交する方向の130℃における熱収縮率(%)をSMD,130℃、主配向軸の方向の100℃における熱収縮率(%)をSTD,100℃、主配向軸の方向の130℃における熱収縮率(%)をSTD,130℃としたときに、|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすことを特徴とする。なお、|SMD,100℃-SMD,130℃|はSMD,100℃-SMD,130℃の絶対値を、|STD,100℃-STD,130℃|はSTD,100℃-STD,130℃の絶対値を表す。
本発明において、ポリプロピレンフィルムとは、全構成成分を100質量%としたときに、ポリプロピレン系樹脂を80質量%以上100質量%以下含む、シート状の成形体をいう。ポリプロピレン系樹脂とは、樹脂を構成する全構成単位を100mol%としたときに、その90mol%以上100mol%以下がプロピレン単位である樹脂をいう。
本発明のポリプロピレンフィルムは、主配向軸と直交する方向のF5値にフィルムの厚みを掛けた値(強度X)が400N/m以上2000N/m以下であることが重要である。ポリプロピレンフィルムの主配向軸は、23℃65%RHの雰囲気下で引張速度を300mm/分として引張り試験を行ったときの最大点強度の応力を基に決定することができ、詳細な測定方法及び条件は後述する。またF5値とは、引張り試験において、伸長率が5%となった時点でポリプロピレンフィルムにかかっていた応力をいい、詳細な測定方法及び条件は後述する。
強度Xを400N/m以上とすることで、ポリプロピレンフィルムの機械的強度が十分高いものとなり、特に包装用途として用いる際に生じうる蒸着加工時や搬送時のたるみ、張力に対してポリプロピレンフィルムを破れにくくすることができる。また、強度Xを2000N/m以下とすることで、ポリプロピレンフィルムが極端に変形しにくくなることを防ぎ、例えば後述のD層を積層した構成において、搬送時や製袋加工時にD層にクラックが発生し水蒸気バリア性や酸素バリア性が損なわれるのを軽減することができる。上記観点から強度Xの下限は、好ましくは500N/m、より好ましくは600N/mである。また、上記観点から強度Xの上限は、好ましくは1800N/m、より好ましくは1600N/mである。
強度Xを400N/m以上2000N/m以下又は上記の好ましい範囲とする方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの製膜時に逐次二軸延伸法にて長手方向の延伸倍率を4.5倍以上とする方法、長手方向の延伸温度を124℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは115℃以下、さらに好ましくは110℃以下とする方法、ポリプロピレンフィルムの厚みを10μmより大きく60μm以下にする方法等が挙げられる。より具体的には、逐次二軸延伸法での長手方向の延伸倍率を上げること、長手方向の延伸温度を下げること、ポリプロピレンフィルムの厚みを大きくすることにより、強度Xを高くすることができる。なお、これらの方法は適宜組み合わせて用いることが可能である。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、主配向軸と直交する方向のF5値が35MPa以上100MPa以下であることが好ましい。主配向軸と直交する方向のF5値を35MPa以上とすることで、ポリプロピレンフィルムの機械的強度が十分高いものとなり、特に包装用途として用いる際に生じうる蒸着加工時や搬送時のたるみ、張力に対してポリプロピレンフィルムを破れにくくすることができる。また、主配向軸と直交する方向のF5値を100MPa以下とすることで、ポリプロピレンフィルムが極端に変形しにくくなることを防ぎ、例えば後述のD層を積層した構成において、搬送時や製袋加工時にD層にクラックが発生し水蒸気バリア性や酸素バリア性が損なわれるのを軽減することができる。上記観点から主配向軸と直交する方向のF5値の下限は、好ましくは38MPa、より好ましくは41MPaである。
主配向軸と直交する方向のF5値を35MPa以上100MPa以下又は上記の好ましい範囲とする方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの製膜時に逐次二軸延伸法にて長手方向の延伸倍率を4.5倍以上とする方法、長手方向の延伸温度を124℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは115℃以下、さらに好ましくは110℃以下とする方法が挙げられる。より具体的には、逐次二軸延伸法での長手方向の延伸倍率を上げること、長手方向の延伸温度を下げることにより、主配向軸と直交する方向のF5値を高くすることができる。なお、これらの方法は単独で用いることも、組み合わせて用いることも可能である。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、熱機械分析(TMA)により測定される、主配向軸と直交する方向の100℃における熱収縮率(%)をSMD,100℃、主配向軸と直交する方向の130℃における熱収縮率(%)をSMD,130℃、主配向軸の方向の100℃における熱収縮率(%)をSTD,100℃、主配向軸の方向の130℃における熱収縮率(%)をSTD,130℃としたときに、|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすことが重要である。
ポリプロピレンフィルムが上記要件を満たすことは、ポリプロピレンフィルムが高温での熱寸法安定性に優れることを意味する。そのため、例えば後述のD層を蒸着によって積層する際に、蒸着時の熱でポリプロピレンフィルムが収縮することによりD層中にピンホールやクラックといった欠陥が発生することを抑制し、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。また、製袋加工後に加熱殺菌処理などの高温の処理を施す際も、ポリプロピレンフィルムが収縮するのを抑制し、水蒸気バリア性や酸素バリア性が損なわれるのを防ぐことができる。上記観点から、|SMD,100℃-SMD,130℃|の上限は、好ましくは1.50%、より好ましくは1.00%であり、|STD,100℃-STD,130℃|の上限は、好ましくは2.00%、より好ましくは1.50%である。|SMD,100℃-SMD,130℃|及び|STD,100℃-STD,130℃|の下限は特に定められるものではなく、実質的に0.00%が下限である。
ポリプロピレンフィルムが|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00を満たすようにする方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの製膜時に長手方向の延伸温度、長手方向、幅方向の延伸倍率、及び熱処理条件を調整する方法が挙げられる。より具体的には、製膜時に長手方向の延伸温度を124℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは115℃以下、さらに好ましくは110℃以下とする方法、長手方向の延伸倍率の下限を2.0倍、好ましくは4.0倍、より好ましくは4.5倍、上限を15倍、好ましくは10倍、より好ましくは8.0倍、さらに好ましくは6.0倍とすること、幅方向の延伸倍率の下限を7.0倍、好ましくは8.0倍、より好ましくは8.5倍、上限を20倍、好ましくは16倍、より好ましくは12倍とすること、及びテンターの熱処理温度の下限を155℃、好ましくは160℃、より好ましくは165℃、上限を177℃、好ましくは175℃、より好ましくは173℃とすることが挙げられる。また、後述するB層に含まれるポリプロピレン系樹脂の対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値を1.0%以上10%以下とする方法、後述するB層に石油樹脂を添加する方法も挙げられる。
SMD,100℃、SMD,130℃、STD,100℃、STD,130℃は公知の熱機械分析装置を用いて測定することができ、その詳細な手順及び温度条件、荷重条件、試長等の各条件は実施例にて後述する。
また、ポリプロピレンフィルムが|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすようにする方法としては、特に限定されるものではないが、ポリプロピレンフィルムの製膜時にテンター装置の条件を調整する方法が挙げられる。より具体的には、テンターの熱処理温度の下限を155℃、好ましくは160℃、より好ましくは165℃、上限を177℃、好ましくは175℃、より好ましくは173℃とすることが挙げられる。なお、このとき弛緩処理において弛緩率の下限を2%、好ましくは5%、より好ましくは7%、さらに好ましくは8%、特に好ましくは9%、最も好ましくは11%とすること、上限を20%、好ましくは18%、より好ましくは17%、さらに好ましくは16%とすることも、|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすようにする観点から好ましい。さらに、後述するB層に含まれるポリプロピレン系樹脂の対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値を1.0%以上10%以下とする方法、後述するB層に石油樹脂を添加する方法も挙げられる。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、少なくとも片面の尖り度Skuが300以下であることが好ましい。ここで尖り度Skuとは、3次元非接触表面形状計測により測定したSkuをいい、以下、尖り度Skuを単にSkuまたはSku値ということがある。少なくとも片面のSku値を300以下とすることで、当該面が粗大突起等のない十分平滑なものとなる結果、蒸着層をはじめとする後述のD層を積層する際、D層の厚みを均一にし、D層中のピンホールやクラックといった欠陥を抑制できる。そのため、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。上記観点から少なくとも片面において、Sku値の上限は好ましくは100、より好ましくは50、さらに好ましくは10である。また、Skuの下限値は、ポリプロピレンフィルムに適度な滑り性を付与し、搬送性を良好にする観点から1となる。
Sku及び後述のSaは、公知の三次元非接触表面形状の測定器(例えば、(株)日立ハイテクサイエンスの走査型白色干渉顕微鏡)及び、その付属の解析システムにより測定することができ、詳細な測定条件や解析条件は実施例に示す。
少なくとも片面のSku値を300以下又は上記の好ましい範囲に制御する方法としては、特に限定されるものではないが、原料として直鎖状ポリプロピレン系樹脂以外に0質量%を超え5質量%以下の分岐構造を有するポリプロピレン系樹脂もしくは結晶核剤を添加する方法、キャスティングドラムの温度を30℃以下とする方法、逐次二軸延伸法にて長手方向の延伸温度を124℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは115℃以下、さらに好ましくは110℃以下とする方法、長手方向の延伸倍率を4.5倍以上とする方法、粗大突起の原因となる粒子を実質含まないことが好ましく、含む場合は平均粒径が300nmを超えるアルミナ、シリカ、架橋シリコーン、架橋ポリメタクリル酸メチルといった無機又は有機粒子を使用しないこと等が挙げられる。より具体的には、分岐構造を有するポリプロピレン系樹脂もしくは結晶核剤を添加すること、溶融シートの冷却固化の温度を下げること、逐次二軸延伸法での長手方向の延伸温度を下げること、延伸倍率を上げることにより、少なくとも一方の最表面のSku値を300以下又は上記の好ましい範囲に制御することができる。なお、これらの方法は適宜組み合わせて用いることが可能であるが、全ての方法を組み合わせることは必須ではない。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、Skuが相対的に小さい表面をa面としたときに、a面の顕微ラマン測定により得られる400cm-1付近のバンド半値幅が4.00cm-1以上8.00cm-1以下であることが好ましい。顕微ラマンの詳細な測定方法については後述するが、表層から約1μmの厚みの構造を評価することになる。顕微ラマン測定により得られる400cm-1付近のバンド半値幅は結晶化度と強い負の相関があるパラメータであり、具体的には、400cm-1付近のバンド半値幅が小さくなるほど結晶化度は大きくなる。
a面の400cm-1付近のバンド半値幅が8.00cm-1以下であることは、a面付近の結晶化度が十分大きいことを意味する。従って、蒸着時の熱によるポリプロピレンフィルムの変形が軽減されるため、蒸着により後述のD層を積層した際にD層中のピンホールやクラック等の欠陥が軽減され、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性が高くなる。上記観点からa面の400cm-1付近のバンド半値幅の上限は、より好ましくは7.40cm-1、さらに好ましくは6.90cm-1、特に好ましくは6.80cm-1である。また、a面の400cm-1付近のバンド半値幅が4.00cm-1以上であることは、a面付近にある程度の非晶部分が存在すること意味するため、蒸着により後述のD層を積層した際に、A層とD層の密着性を良好なものとすることができる。
a面の400cm-1付近のバンド半値幅を4.00cm-1以上8.00cm-1以下又は上記の好ましい範囲とする方法については、特に限定されるものではないが、例えば、原料として結晶化度が高いポリプロピレン系樹脂を用いる方法(より具体的には、メソペンタッド分率が0.93以上のポリプロピレン系樹脂を用いる方法)、逐次二軸延伸法にて長手方向の延伸倍率を4.0倍以上、好ましくは4.5倍以上とする方法、長手方向の延伸温度を124℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは115℃以下、さらに好ましくは110℃以下にする方法等が挙げられる。より具体的には、a面を含む層におけるポリプロピレン系樹脂のメソペンタッド分率を高くすること、逐次二軸延伸法での長手方向の延伸倍率を上げること、長手方向の延伸温度を下げることにより、a面の400cm-1付近のバンド半値幅を小さくすることができる。なお、なお、これらの方法は適宜組み合わせて用いることが可能であるが、全ての方法を組み合わせることは必須ではない。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、a面の表面粗さSa値が50nm以下であることが好ましい。ここで表面粗さSaとは、3次元非接触表面形状計測により測定したSa値をいい、以下、表面粗さSa値をSaまたはSa値ということがある。a面のSa値を50nm以下とすることで、当該a面が粗大突起等のない十分平滑なものとなる結果、蒸着層をはじめとする後述のD層を積層する際、D層の厚みを均一にし、D層中のピンホールやクラックといった欠陥を抑制できる。そのため、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。上記観点からa面のSa値の上限はより好ましくは40nmであり、さらに好ましくは30nmであり、特に好ましくは24nmであり、最も好ましくは21nm以下である。また、Sa値の下限は特に制限されないが、ポリプロピレンフィルムに適度な滑り性を付与し、搬送性を良好にする観点から10nmとなる。
a面のSa値を50nm以下又は上記の好ましい範囲に制御する方法としては、特に限定されるものではないが、a面を含む層の原料として直鎖状ポリプロピレン系樹脂以外に0質量%を超え5質量%以下の分岐構造を有するポリプロピレン系樹脂もしくは結晶核剤を添加する方法、キャスティングドラムの温度を30℃以下とする方法、逐次二軸延伸法にて長手方向の延伸倍率を4.5倍以上とする方法等が挙げられる。より具体的には、a面を含む層における分岐構造を有するポリプロピレン系樹脂もしくは結晶核剤の量を増やすこと、溶融シートの冷却固化の温度を下げること、逐次二軸延伸法での長手方向の延伸倍率を上げることにより、a面のSa値を50nm以下又は上記の好ましい範囲に制御することができる。なお、これらの方法は適宜組み合わせて用いることが可能であるが、全ての方法を組み合わせることは必須ではない。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、前記a面の表面自由エネルギーが32mN/m以上50mN/m以下であることが好ましい。表面自由エネルギーの測定方法については後述する。かかる範囲とすることで、前記A層とD層の密着性を良好なものとすることができる。表面自由エネルギーの下限値はより好ましくは34mN/m、より好ましくは36mN/mである。
表面自由エネルギーを32mN/m以上50mN/m以下または前記の好ましい範囲に制御する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレンフィルムの製膜時に、フィルムをテンターの外側へ導いた後に、前記a面に対し、大気中、もしくは酸素、窒素、水素、アルゴン、炭酸ガス、シランガスあるいはこれらの混合物の雰囲気ガス中でコロナ放電処理もしくはプラズマ処理を行う方法が挙げられる。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、ポリプロピレン系樹脂を主成分とする2種類の層(A層、B層)を少なくとも有し、A層中に占めるプロピレン単位の分率が、97.0mol%以上100.0mol%以下であり、かつポリプロピレンフィルム全体に占めるプロピレン単位の分率より大きいことが好ましい。「ポリプロピレン系樹脂を主成分とする層」とは、層の全構成成分を100質量%としたときに、ポリプロピレン系樹脂を50質量%より多く100質量%以下含む層をいう。なお、以下「主成分」については同様に解釈することができる。「ポリプロピレン系樹脂を主成分とする2種類の層(A層、B層)を少なくとも有する」とは、ポリプロピレン系樹脂を主成分とする層を複数有しており、少なくともその一つの組成が他の層と異なる態様をいう。なお、このときポリプロピレン系樹脂以外の樹脂を主成分とする層の有無は問わない。「層中に占めるプロピレン単位の分率」とは、層を構成する全ての樹脂成分の構成単位を100mol%としたときに、当該層中に占めるプロピレン単位の分率(mol%)をいう。なお、「樹脂成分」とはいわゆるポリマーのことを指すが、その中には後述の石油樹脂または極性基を実質的に含まないテルペン樹脂も含む。また、「ポリプロピレンフィルム全体に占めるプロピレン単位の分率」とは、ポリプロピレンフィルムを構成する全ての樹脂成分の構成単位を100mol%としたときに、ポリプロピレンフィルム中に占めるプロピレン単位の分率(mol%)をいう。なお、「層中に占めるプロピレン単位の分率」は、一つの層を対象として求めるものとする。すなわち、例えばポリプロピレンフィルムが3層構成であっても、両側の最外層を合算してプロピレン単位の分率を求めるのではなく、個々の最外層についてプロピレン単位の分率を求めるものとする。「層中に占めるプロピレン単位の分率」の測定は、層サンプルを公知の13C-NMR法により分析することで測定することができる。
A層に占めるプロピレン単位の分率を97.0mol%以上とすることで、その表面における分子鎖の動きや緩みが抑制され、蒸着時の熱に対して非常に安定な構造となる。そのため、蒸着層をはじめとする後述のD層(金属及び/又は無機化合物を合計で50質量%より多く100質量%以下含む層)を積層して積層体とした際に、その水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。すなわち、A層はその表面にD層を好適に形成することが可能であるため、A層が少なくとも一方の最表面に位置することが好ましい。「A層が少なくとも一方の最表面に位置する」とは、A層が片側の最表層に位置する態様、及び層数が3層以上であり、かつA層が両側の最表層に位置する態様をいう。また、上記観点からA層に占めるプロピレン単位の分率の下限は、好ましくは98.0mol%、より好ましくは98.5mol%、さらに好ましくは99.0mol%、特に好ましくは99.5mol%、最も好ましくは99.9mol%である。なお、A層に占めるプロピレン単位の分率が100mol%であることは、A層を構成するポリプロピレン系樹脂の分子鎖がプロピレン単位のみで構成されていることを意味する。
以下、A層に占めるプロピレン単位の分率が97.0mol%である例を挙げて、A層に占めるプロピレン単位の分率を調整する方法について説明する。分子鎖全体100mol%中プロピレン単位を97.0mol%含むポリプロピレン系樹脂のみでA層を形成することや、分子鎖全体100mol%中プロピレン単位を96.0mol%含むポリプロピレン系樹脂と、プロピレン単位を98.0mol%含むポリプロピレン系樹脂を等量混合してA層を形成することにより、A層に占めるプロピレン単位の分率を97.0mol%とすることができる。すなわち、分子鎖中に占めるプロピレン単位の分率を高くすることや、分子鎖中に占めるプロピレン単位の分率が高いポリプロピレン系樹脂の比率を高くすることで、A層に占めるプロピレン単位の分率を上げることができる。
また、A層に占めるプロピレン単位の分率が、ポリプロピレンフィルム全体に占めるプロピレン単位の分率より大きいことは、A層以外の層(例えばB層)にプロピレン単位の分率がより小さい樹脂が含まれること、若しくはA層と同じポリプロピレン系樹脂を含むがその含有比率がA層よりも低いことを意味する。このような態様とすることにより、ポリプロピレンフィルムに対し、製膜時の易延伸性や低温縦延伸性等を付与することが容易になる。
A層に占めるプロピレン単位の分率を97.0mol%以上100.0mol%以下又は上記の好ましい範囲とする方法については、特に限定されるものではないが、例えば、A層にプロピレン単位の分率が97.0mol%以上100.0mol%以下のポリプロピレン系樹脂を用いる方法が挙げられる。このとき、ポリプロピレン系樹脂のプロピレン単位の分率を高くすること、若しくはA層に占めるポリプロピレン系樹脂の比率を高めることにより、A層に占めるプロピレン単位の分率を大きくすることができる。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、示差走査熱量測定(DSC)により測定される2nd Runの結晶融解エンタルピーΔHmから算出されるA層の樹脂組成物の結晶化度が、B層の樹脂組成物の結晶化度よりも高いことが好ましい。測定方法の詳細については後述する。かかる範囲とすることで、A層側表面の結晶化度が高くなり、蒸着時の熱によりポリプロピレンフィルムの表層が変形することが軽減されるため、蒸着により後述のD層を積層した際にD層中のピンホールやクラック等の欠陥が軽減され、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性が高くなる。また、B層の結晶化度を相対的に低くすることで、製膜時に均一延伸することが容易になる。
A層の樹脂組成物の結晶化度をB層の樹脂組成物の結晶化度よりも高くする方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、A層用のポリプロピレン系樹脂として結晶化度が高いホモポリプロピレン樹脂(具体的には、融点が151℃以上、より好ましくは1155℃以上、さらに好ましくは162℃以上、一層好ましくは164℃、特に好ましくは166℃以上、最も好ましくは167℃以上、あるいはメソペンタッド分率が0.93以上、より好ましくは0.95以上、さらに好ましくは0.96以上、特に好ましくは0.97以上であるホモポリプロピレン樹脂)を用いる方法が挙げられる。また、B層の樹脂組成物として、A層用のポリプロピレン系樹脂よりも結晶化度が低いホモポリプロピレン樹脂やエチレン-プロピレン共重合体、エチレン-プロピレン-ブテン共重合体を用いる方法、A層と同じまたはより高いメソペンタッド分率のホモポリプロピレン樹脂に後述の石油樹脂を添加する方法等が挙げられる。
<ポリプロピレン系樹脂>
本発明のポリプロピレンフィルムは、A層に含まれるポリプロピレン系樹脂の分子量分布が15≦Mz/Mn≦36を満たすことが好ましく、A層が当該ポリプロピレン系樹脂を主成分とすることがより好ましい。Mz/Mnを15以上とすることで、ポリプロピレンフィルムの製造時にフィルムを均一に延伸することが容易になる結果、A層表面のSku値やSa値を前述の好ましい範囲に制御しやすくなり、蒸着層をはじめとする後述のD層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。また、Mz/Mnを36以下とすることで、本発明のポリプロピレンフィルムの熱機械分析(TMA)により測定される熱収縮率について|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすことが容易になり、蒸着層をはじめとする後述のD層を積層する際、フィルムが収縮することによりピンホールやクラックといった欠陥が発生するのを抑制し、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。上記観点から分子量分布の範囲は、より好ましくは17≦Mz/Mn≦34、さらに好ましくは20≦Mz/Mn≦33である。
本発明のポリプロピレンフィルムは、A層に含まれるポリプロピレン系樹脂の分子量分布が15≦Mz/Mn≦36を満たすことが好ましく、A層が当該ポリプロピレン系樹脂を主成分とすることがより好ましい。Mz/Mnを15以上とすることで、ポリプロピレンフィルムの製造時にフィルムを均一に延伸することが容易になる結果、A層表面のSku値やSa値を前述の好ましい範囲に制御しやすくなり、蒸着層をはじめとする後述のD層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。また、Mz/Mnを36以下とすることで、本発明のポリプロピレンフィルムの熱機械分析(TMA)により測定される熱収縮率について|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすことが容易になり、蒸着層をはじめとする後述のD層を積層する際、フィルムが収縮することによりピンホールやクラックといった欠陥が発生するのを抑制し、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。上記観点から分子量分布の範囲は、より好ましくは17≦Mz/Mn≦34、さらに好ましくは20≦Mz/Mn≦33である。
ポリプロピレン系樹脂のMz/Mnを15≦Mz/Mn≦36または上記好ましい要件を満たすものとする方法は、例えば、ポリプロピレン系樹脂を製造する際に重合条件(反応温度、モノマー濃度、反応時間、触媒比等)の調整や多段重合を行うこと、あるいは複数の市販のポリプロピレン系樹脂をブレンドすることで、低分子量成分を少なくする方法が挙げられる。なお、分子量分布は公知のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定することができ、その詳細な手順や条件は後述する。
本発明のポリプロピレンフィルムのA層に主成分として用いられるポリプロピレン系樹脂は、そのメソペンタッド分率が0.93以上であることが好ましい。メソペンタッド分率は0.95以上がより好ましく、0.96以上がさらに好ましく、0.97以上が特に好ましい。メソペンタッド分率は、ポリプロピレン系樹脂の結晶相の立体規則性を示す指標であり、核磁気共鳴法(NMR法)で測定される。本発明のポリプロピレンフィルムでは、メソペンタッド分率が0.93以上のポリプロピレン系樹脂をA層の主成分とすることで、A層の結晶化度が高くなり、ポリプロピレンフィルム(特にA層)の配向性を高める効果がある。これにより、ポリプロピレンフィルムを包装用途に用いる際、蒸着時の熱による変形を抑制し、蒸着膜をはじめとする後述のD層を均一に積層することを容易にするとともに、D層中のピンホールやクラック等の欠陥も抑制できる。そのため、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を向上させる効果が得られる。
本発明のポリプロピレンフィルムのA層に用いられるポリプロピレン系樹脂は、1種であってもよいし、2種以上が混合されていてもよい。但し、ポリプロピレンフィルムとしたときに蒸着時の熱による変形を軽減する観点から、主成分であるポリプロピレン系樹脂の融点は151℃以上が好ましく、より好ましくは155℃以上、さらに好ましくは162℃以上、一層好ましくは164℃、特に好ましくは166℃以上、最も好ましくは167℃以上である。A層の主成分であるポリプロピレン系樹脂の融点が151℃以上であることにより、A層の結晶性が高く保たれるため、蒸着時の熱によるポリプロピレンフィルムの変形が軽減される。すなわち、蒸着により後述のD層を積層した際にD層中のピンホールやクラック等の欠陥が軽減され、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性が高くなる。
本発明のポリプロピレンフィルムのA層に2種以上のポリプロピレン系樹脂を用いる場合、主成分以外のポリプロピレン系樹脂としては、変性ポリプロピレン系樹脂が好適に用いられる。かかる樹脂を用いることで、A層表面の窒素元素や酸素元素の含有量が多くなり、後述のD層を積層した際、A層とD層の密着性を高くすることができる。変性ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、三井化学(株)の“アドマー”(登録商標)シリーズ(ポリプロピレンの不飽和カルボン酸変性体)や、三洋化成工業(株)の“ユーメックス”シリーズ(酸変性低分子量ポリプロピレン系樹脂)が挙げられる。A層中の変性ポリプロピレン系樹脂の含有量は、A層の結晶性を高く保つ観点から、A層の樹脂全体を100質量%とした際、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。
また、本発明のポリプロピレンフィルムのA層は、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、かつ、ポリプロピレン系樹脂とは非相溶である熱可塑性樹脂を含んでいてもかまわない。以下「ポリプロピレン系樹脂とは非相溶である熱可塑性樹脂」について、単に「非相溶樹脂」ということがある。ポリプロピレン系樹脂と、非相溶樹脂とをブレンドすることで、A層の表面に、そのドメイン構造を利用した微細、かつ軟質な表面凹凸を付与することができる。そのため、粒子や滑剤を用いることなく適度な滑り性を付与することができ、蒸着層を積層した後の積層体について、水蒸気バリア性や酸素バリア性を損なうことなく、ハンドリング性を良好なものとすることができる。
非相溶樹脂としては、例えば、各種ポリオレフィン系樹脂を含むビニルポリマー樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられ、特にポリプロピレン樹脂との親和性が高く、ポリプロピレン樹脂への分散性を高めることができるため、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリブテン、ポリ4-メチルペンテン-1系樹脂(PMP)や、環状オレフィンポリマー(COP)、環状オレフィンコポリマー(COC)、α-オレフィン系エラストマー等を含有することによって、フィルム表面に微細な突起形状を形成することができ、易滑性を高めることができる。その中でも、ポリプロピレン系樹脂と比較的親和性が高く、ドメインサイズを小さくできること、フィルムの延伸温度以上の融点を有することから特にポリメチルペンテン系樹脂を用いることが好ましい。またポリメチルペンテン系樹脂の融点としては、ポリプロピレンとブレンドしたときの押出安定性、及びドメイン海島構造を利用して表面凹凸を付与する観点から、好ましくは185℃~240℃、より好ましくは220℃~240℃である。これらの特性を踏まえた上で、本発明のポリプロピレンフィルムにおいては、4-メチルペンテン-1を主たる構成単位(全構成単位100mol%中80mol%以上100mol%以下含まれる構成単位)とする重合体が好ましく、例えば三井化学(株)より“TPX”(登録商標)シリーズとして販売されている“TPX”(登録商標)MXシリーズ、“TPX”(登録商標)DXシリーズ、“TPX”(登録商標)RTシリーズなどを好ましく用いることができる。具体的には“TPX”(登録商標)MX002、MX004、DX310、DX845、RT31がポリプロピレン系樹脂と比較的親和性が高く、ドメインサイズを小さくできる観点で好ましい。
本発明のポリプロピレンフィルムのB層は、ポリプロピレンフィルムの強度Xを容易に400N/m以上2000N/m以下とする観点から、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、B層の樹脂組成物の融点が135℃以上175℃以下であることが好ましい。上記観点から、B層の樹脂組成物の融点の下限は、好ましくは140℃、より好ましくは145℃、より好ましくは150℃、さらに好ましくは155℃、特に好ましくは158℃、最も好ましくは161℃である。一方、その上限は、好ましくは173℃、より好ましくは171℃、さらに好ましくは169℃、特に好ましくは167℃である。B層の樹脂組成物の融点をかかる範囲とすることで、ポリプロピレンフィルムの強度Xを400N/m以上2000N/m以下に制御することが容易になる。なお、B層の樹脂組成物の融点は、ポリプロピレンフィルムのB層を示差走査熱量分析(DSC)で分析した際の2nd Runの融解による吸熱ピークのうち、最もピーク面積が大きいもののピーク温度として読み取ることができる。
また、本発明のポリプロピレンフィルムのB層に含まれるポリプロピレン系樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法で測定した分子量分布曲線において、対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値が1.0%以上10%以下であることが好ましい。上限は9.0%が好ましく、8.0%がより好ましく、7.5%がさらに好ましく、6.5%が特に好ましく、5.9%が最も好ましい。対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値が1.0%以上であることにより、ポリプロピレンフィルムを延伸する際、タイ分子となる高分子量成分が十分となって均一延伸性が高まる。一方、対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値が10%以下であることにより、ポリプロピレンフィルムから製造される積層体について、熱をかけた際に緩和する分子鎖が過剰とならず、|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満足することが容易になる。
また、本発明のポリプロピレンフィルムのB層は、主成分であるポリプロピレン系樹脂の他に、結晶性や融点の低いポリオレフィン系樹脂や、非晶性のポリオレフィン系樹脂等を含むことができる。このような樹脂として具体的には、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-ブテンランダム共重合体、プロピレン-ブテンランダム共重合体、環状オレフィン重合体、環状オレフィン-エチレン共重合体等が挙げられる。また、本発明のポリプロピレンフィルムのB層は、長鎖分岐構造を有するポリプロピレン系樹脂、石油樹脂、テルペン樹脂、結晶核剤等を含むこともでき、さらに、本発明の目的を損なわない範囲で種々の添加剤、例えば酸化防止剤、熱安定剤、塩素捕捉剤、すべり剤、帯電防止剤、充填剤、粘度調整剤、着色防止剤を含むこともできる。主成分であるポリプロピレン系樹脂以外の成分は、ポリプロピレンフィルムの強度Xを400N/m以上2000N/m以下とする観点から、B層の全構成成分を100質量%としたとき、20質量%以下であることが好ましい。
本発明のポリプロピレンフィルムにおけるB層は、上記成分の中でも特に石油樹脂または極性基を実質的に含まないテルペン樹脂を含むことが好ましい。本明細書中において石油樹脂とは、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン基、スルホン基またはそれらの変成体などからなる極性基を有さない石油樹脂であり、具体的には石油系不飽和炭化水素を原料とするシクロペンタジエン系、あるいは高級オレフィン系炭化水素を主原料とする樹脂である。特にポリプロピレン樹脂と相溶し、B層を構成するフィルム層のガラス転移温度を上昇させるものが好ましい。その観点から石油樹脂または極性基を実質的に含まないテルペン樹脂のガラス転移温度もしくは軟化点は100℃以上が好ましく、より好ましくは110℃以上、さらに好ましくは120℃以上である。
石油樹脂または極性基を実質的に含まないテルペン樹脂のガラス転移温度が100℃未満ではフィルムの耐熱性が不十分となり、|SMD,100℃-SMD,130℃|および|STD,100℃-STD,130℃|が、本願の好ましい範囲に制御することが困難となる場合がある。また極性基を実質的に含まないテルペン樹脂とは、水酸基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、ハロゲン基、スルホン基およびそれらの変成体などからなる極性基を有さないテルペン樹脂、即ち(C5H8)nの組成の炭化水素およびこれから導かれる変性化合物である。ここで、nは2~20程度の自然数である。テルペン樹脂のことをテルペノイドと呼ぶこともあり、代表的な化合物としては、ピネン、ジペンテン、カレン、ミルセン、オシメン、リモネン、テレピノレン、テルピネン、サビネン、トリシクレン、ビサボレン、ジンギペレン、サンタレン、カンホレン、ミレン、トタレン等があり、本発明のフィルムの場合、水素を添加し、その水素添加率を90%以上とするのが好ましく、さらに好ましくは99%以上である。特にβ-ピネン、水添β-ピネン、水添β-ジペンテン等が好ましい。B層が石油樹脂または極性基を実質的に含まないテルペン樹脂を含むことで、製膜時の均一延伸性が高まり、長手方向の延伸温度を124℃以下とすることが容易になる。そのため、ポリプロピレンフィルムの長手方向の配向を高め、耐熱性を高めることが容易になる。また、ポリプロピレンの非晶部分の空隙体積を少なくして水蒸気バリア性を向上させることもできる。さらに、B層が石油樹脂を含むことで、本発明のポリプロピレンフィルムの高温域における熱収縮が抑制され、熱機械分析(TMA)により測定される熱収縮率について|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50とすることが容易になる。上記観点から、B層における石油樹脂の添加量は、B層の全構成成分を100質量%としたときに、3質量%以上20質量%以下であることが好ましく、下限は好ましくは5質量%、より好ましくは6質量%、さらに好ましくは7質量%、上限は好ましくは18質量%、より好ましくは17質量%、さらに好ましくは16質量%である。また、石油樹脂の軟化点は、90℃以上140℃以下であることが好ましく、下限は好ましくは100℃、上限は好ましくは130℃である。かかる範囲とすることで、ポリプロピレンフィルムの製膜時の均一延伸性を高めることが容易となる。なお、本発明のポリプロピレンフィルムにおけるB層は、樹脂組成物の融点を前述した好ましい範囲内に制御し、かつ、石油樹脂を前述した好ましい範囲内の割合で含有する態様とすることで、特に|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50とし、蒸着後の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとしやすくなる。
本発明のポリプロピレンフィルムに用いられるポリプロピレン系樹脂は、A層、B層、C層(後述)いずれのものも、製膜性の点から、好ましくはメルトフローレート(MFR)が1~10g/10分(230℃、21.18N荷重)、より好ましくは2~8g/10分、さらに好ましくは2~5g/10分(230℃、21.18N荷重)である。メルトフローレート(MFR)を上記の値とするためには、平均分子量や分子量分布を制御する方法等が採用される。
本発明のポリプロピレンフィルムは、包装用途に好適なものとする観点から、厚みが10μmより大きく60μm以下であることが好ましい。厚みを10μmより大きくすることで、蒸着加工時や搬送時のたるみ、張力に対してフィルムを破れにくくすることができる。上記観点から厚みの下限は、12μmがより好ましく、14μmがさらに好ましい。一方、厚みを60μm以下とすることで、ハンドリング性を良好にできる他、製造コストを抑えることもできる。上記観点から厚みの上限値は、50μmがより好ましく、40μmがさらに好ましく、19μmが特に好ましい。なお、ポリプロピレンフィルムの厚みは、ポリプロピレンフィルムの任意の10箇所の厚みを、23℃65%RHの雰囲気下で接触式のマイクロメータで測定し、得られた全測定値の算術平均値を求めることにより決定することができる。
ポリプロピレンフィルムの厚みを10μmより大きく60μm以下又は上記の好ましい範囲とする方法は、特に制限されず、例えばポリプロピレン系樹脂組成物の溶融押出の際に吐出量を調整する方法や、溶融シートの冷却固化の際にキャスティングドラムの回転速度を調整する方法、溶融シートを吐出する口金のリップ間隙を調整する方法、長手方向の延伸倍率を調整する方法、幅方向の延伸倍率を調整する方法、弛緩率を調整する方法等を用いることができる。より具体的には、吐出量を下げること、キャスティングドラムの回転速度を上げること、口金のリップ間隙を小さくすること、長手方向や幅方向の延伸倍率、弛緩率を上げることで、厚みを小さくすることができる。
また、本発明のポリプロピレンフィルムは、A層の厚みが0.3μm以上10μm以下であることが好ましい。A層の厚みをかかる範囲とすることで、ポリプロピレンフィルムが蒸着時の熱に対して非常に安定な構造となるため、蒸着層をはじめとする後述のD層(金属及び/又は無機化合物を合計で50質量%より多く100質量%以下含む層)を積層して積層体とした際に、その水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。上記観点から、A層の厚みは、下限は好ましくは0.5μm、より好ましくは0.8μm、上限は好ましくは5.0μm、より好ましくは3.0μmである。
<層構成>
本発明のポリプロピレンフィルムの層構成は、前述の通りA層とB層とを有し、かつA層が少なくとも一方の最表面に位置することが好ましい。より好ましい態様として、両側の最表面にA層が位置する構成が挙げられる。かかる構成とすることで、B層中に含まれる石油樹脂等の成分が蒸着層を積層する側のA層表面にブリードアウトするのを抑制し、蒸着層を均一に積層することが可能になる。このような態様の最も単純な例としては、A層/B層/A層の3層構成が挙げられるが、A層とB層の間に他の層が存在していてもよい。また、前記A層、前記B層、および後述するC層がこの順に位置し、一方の最表層が前記A層、他方の最表層が前記C層である構成も好ましい態様として挙げられるが、この構成については後述する。
本発明のポリプロピレンフィルムの層構成は、前述の通りA層とB層とを有し、かつA層が少なくとも一方の最表面に位置することが好ましい。より好ましい態様として、両側の最表面にA層が位置する構成が挙げられる。かかる構成とすることで、B層中に含まれる石油樹脂等の成分が蒸着層を積層する側のA層表面にブリードアウトするのを抑制し、蒸着層を均一に積層することが可能になる。このような態様の最も単純な例としては、A層/B層/A層の3層構成が挙げられるが、A層とB層の間に他の層が存在していてもよい。また、前記A層、前記B層、および後述するC層がこの順に位置し、一方の最表層が前記A層、他方の最表層が前記C層である構成も好ましい態様として挙げられるが、この構成については後述する。
<C層>
本発明のポリプロピレンフィルムは、前記A層、前記B層とは異なる層としてC層を含み、一方の最表層が前記A層、他方の最表層が前記C層である構成も好ましく採択される。かかる構成とすることで、C層側に易滑性またはヒートシール性、およびその両方の機能を付与することが可能となる。
本発明のポリプロピレンフィルムは、前記A層、前記B層とは異なる層としてC層を含み、一方の最表層が前記A層、他方の最表層が前記C層である構成も好ましく採択される。かかる構成とすることで、C層側に易滑性またはヒートシール性、およびその両方の機能を付与することが可能となる。
本発明のポリプロピレンフィルムのC層は、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、かつ、易滑性付与を目的として有機又は無機粒子や、前述の非相溶樹脂を添加した組成とすることができる。これらの中では、非相溶樹脂を含んでいることが好ましい。かかる組成とすることで、C層の表面に、そのドメイン構造を利用した微細、かつ軟質な表面凹凸を付与することができる。そのため、粒子や滑剤を用いることなく適度な滑り性を付与することができ、蒸着層を積層した後の積層体のハンドリング性を良好なものとすることができる。その結果、積層体ロールとして巻き取った際、蒸着層が粒子と接触した状態で巻き締まることによるピンホールやクラックの発生、それに伴うバリア性の低下を抑えることができ、後述するバリア安定性を良好なものとすることができる。
本発明のポリプロピレンフィルムを構成するC層においては、非相溶樹脂の含有量が、層全体100質量%中、0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、下限は好ましくは0.5質量%、より好ましくは1質量%、上限は好ましくは6質量%、より好ましくは4質量%、さらに好ましくは2質量%である。C層における非相溶樹脂の含有量が0.1質量%以上であることにより、C層表面に効率よく表面突起が形成されるため、C層表面の滑り性が向上し、前述したハンドリング性が向上する。一方で、C層における非相溶樹脂の含有量が10質量%以下であることにより、C層内における過剰なドメイン形成が抑えられ、延伸時に樹脂同士の界面で生じるボイドの過剰発生による透明性低下が軽減される。
本発明のポリプロピレンフィルムは、包装用途に適したヒートシール性を得る観点から、前記C層をヒートシール層とする構成も好ましく採択される。ヒートシールとは、内容物を充填・包装して袋状の形態を取るにあたり、加熱処理を通じてフィルム同士を溶融、圧着する工程のことであり、ヒートシール性とは、加熱により溶融・圧着するフィルム側の性質のことである。
本発明のポリプロピレンフィルムのC層をヒートシール層とする場合、低温・高速シール性を付与する観点から、低結晶性の融点の低いポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、具体的にはエチレン-プロピレンランダム共重合体、エチレン-プロピレン-ブテンランダム共重合体、プロピレン-ブテンランダム共重合体等を好ましく用いることができる。なお、本発明においてヒートシール層とは、層全体100質量%中に、融点が150℃未満のポリオレフィン系樹脂を50質量%より多く100質量%以下含む層をいう。ヒートシール層における上記ポリオレフィン系樹脂の量は、より好ましくは層全体100質量%中に70質量%以上100質量%以下、さらに好ましくは100質量%である。
C層をヒートシール層とする場合に主成分として用いるポリオレフィン系樹脂の融点は、140℃以下が好ましく、より好ましくは135℃以下、さらに好ましくは132℃以下である。なお、該樹脂の融点は、DSC曲線の融解による吸熱ピークのうち、最も面積が大きいものの温度として読み取ることができる。
ヒートシール層を積層する方法は特に限定されないが、製膜時の溶融共押出によるフィードブロック方式やマルチマニホールド方式の他、押出ラミネートやドライラミネート等が挙げられる。生産効率及びコストの観点からは、溶融共押出による積層方法が好ましい。ポリプロピレンフィルムのヒートシール層の厚みは特に制限されるものではないが、0.3μm以上10μm以下であることが好ましく、下限は好ましくは0.5μm、より好ましくは0.8μm、上限は好ましくは5.0μm、より好ましくは3.0μmであることがさらに好ましい。
ヒートシール層の厚みの下限を0.3μmとすることで、本発明のポリプロピレンフィルムに対し、十分なヒートシール性を付与することが可能となる。また、ヒートシール層(C層)の厚みの上限を10μmとすることで、ヒートシール層(C層)以外の層(具体的には、A層、B層)の厚みを十分大きくすることができ、主配向軸と直交する方向のF5値にフィルムの厚みを掛けた値(強度X)を400N/m以上2000N/m以下に制御することが容易になる。
なお、本発明のポリプロピレンフィルムがA層とC層を有する場合、ポリプロピレンフィルムがA層とB層を有し、一方の最表面にA層が位置し、他方の最表面にC層が位置していれば、その他の層の有無は特に制限されない。但し、製造コストやリサイクル性の観点からは、好ましくは、A層、B層、C層以外の層を有さない態様、すなわち、A層/B層/C層の3層構成又はA層/B層/A層/C層の4層構成が好ましく、A層/B層/C層の3層構成がより好ましい。また、両側の最表面にA層が位置する構成のポリプロピレンフィルムにC層を形成する場合、別途ヒートシール層を有するフィルムを接着剤層等で貼り合わせることもできる。
本発明のポリプロピレンフィルムは、包装用フィルム、表面保護フィルム、工程用フィルム、衛生用品、農業用品、建築用品、医療用品や、コンデンサ用フィルムなど様々な工業用途で用いることができるが、特に蒸着時の熱に対して構造安定性に優れ、特に透明蒸着層を積層した際に水蒸気バリア性、酸素バリア性が良好であり、更に加熱殺菌処理の熱に対しても安定であることから、包装用途に好適に用いることができる。本発明のポリプロピレンフィルムの包装対象物は特に制限されないが、水蒸気や酸素により変質しやすいもの、例えば食品や医薬品、化粧品、洗剤、入浴剤、生花等が挙げられる。
<積層体>
続いて、本発明の積層体について説明する。本発明の積層体は、本発明のポリプロピレンフィルムと、金属及び/又は無機化合物を合計で50質量%より多く100質量%以下含む層(D層)とを有する。ここで、「金属及び/又は無機化合物を50質量%より多く含む層」とは、層を構成する全成分を100質量%としたときに、金属のみを50質量%より多く含む層、無機化合物のみを50質量%より多く含む層、金属と無機化合物をいずれも含み、それらの合計が50質量%を超える層を指す。D層の金属及び/又は無機化合物としては、ポリプロピレンフィルムとの密着性向上、ポリプロピレンフィルムに積層した際のガスバリア性向上、及び環境負荷低減の観点から、例えば、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化カルシウム、ダイアモンド状炭素膜、あるいはこれらの混合物のいずれかが好適に用いられる。
続いて、本発明の積層体について説明する。本発明の積層体は、本発明のポリプロピレンフィルムと、金属及び/又は無機化合物を合計で50質量%より多く100質量%以下含む層(D層)とを有する。ここで、「金属及び/又は無機化合物を50質量%より多く含む層」とは、層を構成する全成分を100質量%としたときに、金属のみを50質量%より多く含む層、無機化合物のみを50質量%より多く含む層、金属と無機化合物をいずれも含み、それらの合計が50質量%を超える層を指す。D層の金属及び/又は無機化合物としては、ポリプロピレンフィルムとの密着性向上、ポリプロピレンフィルムに積層した際のガスバリア性向上、及び環境負荷低減の観点から、例えば、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化カルシウム、ダイアモンド状炭素膜、あるいはこれらの混合物のいずれかが好適に用いられる。
ここで、D層は前述のA層によって形成されるa面上に形成されることが好ましい。このような態様とすることにより、D層をピンホールやクラックといった欠陥の少ないものとすることが容易になり、高い水蒸気バリア性や酸素バリア性を実現することができる。また、D層とA層の間には、コーティング等により厚み1μm以下の樹脂層を設けてもかまわない。かかる樹脂層を設けることで、D層とA層の密着性を向上させるなどの効果を得られる場合がある。但し、製造コストやリサイクル性の観点からは、該樹脂層を有さない態様(すなわち、D層が、A層によって形成されるa面上に直接積層される態様)が好ましい。
本発明のポリプロピレンフィルムにD層を形成して積層体とする方法としては、コーティング、蒸着、ラミネート等が挙げられるが、湿度依存がなく、薄膜で優れたガスバリア性を発現できることから、蒸着が特に好ましい。蒸着方法としては、真空蒸着法、EB蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的蒸着法、プラズマCVD等の各種化学蒸着法を用いることができるが、生産性の観点からは真空蒸着法が特に好ましく用いられる。
本発明の積層体において、D層をポリプロピレンフィルムの表層に積層した場合の両者の密着力は、0.8N/15mm以上であることが好ましい。より好ましくは1.0N/15mm以上、さらに好ましくは1.2N/15mm以上、特に好ましくは1.5N/15mm以上、最も好ましくは2.0N/15mm以上である。かかる範囲とすることで、製袋加工時や輸送時にポリプロピレンフィルムとD層が自然剥離し、水蒸気バリア性や酸素バリア性が損なわれるのを軽減することができる。なお、ポリプロピレンフィルムとD層の密着力を0.8N/15mm以上又は上記の好ましい範囲とする方法は特に制限されず、例えば、D層を形成する前にポリプロピレンフィルムの表面の窒素元素組成量を高くすることにより、両者の密着力を高める方法を用いることができる。
本発明の積層体の水蒸気透過率は、包装材として用いたときの内容物の保存性の観点から、2.0g/m2/day以下であることが好ましい。より好ましくは1.0g/m2/day以下、さらに好ましくは0.5g/m2/day以下である。かかる範囲とすることで、特に食品包装用途として用いる際、内容物の吸湿あるいは放湿による劣化を軽減することができる。
また、本発明の積層体の酸素透過率は、包装材として用いたときの内容物の保存性の観点から、20cc/m2/day以下であることが好ましい。より好ましくは2.0cc/m2/day以下、さらに好ましくは1.0cc/m2/day以下、最も好ましくは0.5cc/m2/day以下である。かかる範囲とすることで、特に食品包装用途として用いる際、内容物の酸化による劣化を軽減することができる。
<包装材、梱包体>
以下、本発明の包装材、梱包体について説明する。本発明の包装材は、本発明のポリプロピレンフィルム、及び本発明の積層体の少なくとも一方を有することを特徴とする。本発明の包装材は、蒸着時の熱に対して構造安定性に優れ、特に透明蒸着層を積層した際に水蒸気バリア性、酸素バリア性が良好であることから、水蒸気や酸素により劣化しやすいものの包装に好適に用いることができる。
以下、本発明の包装材、梱包体について説明する。本発明の包装材は、本発明のポリプロピレンフィルム、及び本発明の積層体の少なくとも一方を有することを特徴とする。本発明の包装材は、蒸着時の熱に対して構造安定性に優れ、特に透明蒸着層を積層した際に水蒸気バリア性、酸素バリア性が良好であることから、水蒸気や酸素により劣化しやすいものの包装に好適に用いることができる。
本発明の梱包体は、本発明の包装材により内容物が梱包されていることを特徴とする。内容物は特に制限されないが、本発明の包装材が透明性、水蒸気バリア性、酸素バリア性に優れることから、外部からの視認性が求められ、水蒸気や酸素により劣化しやすいものであることが好ましい。なお、本発明の梱包体は本発明の包装材で内容物を覆うことで得られ、その態様は特に制限されない。例えば、ヒートシールにより本発明の包装材を袋状に加工し、その中に内容物を入れることで得られる梱包体が挙げられる。このような梱包体の具体例としては、レトルトパウチ食品等が挙げられる。
<製造方法>
以下、本発明のポリプロピレンフィルムの製造方法について説明する。本発明のポリプロピレンフィルムの製造においては、先ず、溶融したポリプロピレン系樹脂若しくはポリプロピレン系樹脂組成物を支持体上に溶融押出して未延伸ポリプロピレンフィルムとする。次いで、この未延伸ポリプロピレンフィルムを長手方向に延伸し、次いで幅方向に延伸して、逐次二軸延伸せしめる。その後、熱処理及び弛緩処理を施して二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造する。以下、より具体的に説明するが、本発明のポリプロピレンフィルム及びその製造方法は、必ずしもこれに限定して解釈されるものではない。
以下、本発明のポリプロピレンフィルムの製造方法について説明する。本発明のポリプロピレンフィルムの製造においては、先ず、溶融したポリプロピレン系樹脂若しくはポリプロピレン系樹脂組成物を支持体上に溶融押出して未延伸ポリプロピレンフィルムとする。次いで、この未延伸ポリプロピレンフィルムを長手方向に延伸し、次いで幅方向に延伸して、逐次二軸延伸せしめる。その後、熱処理及び弛緩処理を施して二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造する。以下、より具体的に説明するが、本発明のポリプロピレンフィルム及びその製造方法は、必ずしもこれに限定して解釈されるものではない。
まず、A層及びB層の原料となるポリプロピレン系樹脂若しくはポリプロピレン系樹脂組成物を、押出温度220℃~280℃、好ましくは230℃~270℃に設定した別々の単軸押出機から溶融押出し、濾過フィルタを通過させて異物等を取り除く。続いてこれらの溶融樹脂を、所望の層構成(未延伸段階のA層をA’層、未延伸段階のB層をB’層とすると、例えば、A’層/B’層、A’層/B’層/A’層 等)となるように、フィードブロックなどで合流させる。その後、200℃~260℃、より好ましくは210℃~240℃の温度でスリット状口金から押し出す。ここで溶融押出時は樹脂を十分に溶融させ、スクリュー回転によるせん断起因で分子鎖が切断されるのを防ぐことで、高温でもフィルム構造が緩和せず安定化できる観点から、濾過フィルタ前は高温、フィルタ通過後は濾過フィルタ前よりも低温とし、吐出直前の口金温度はさらに低温化した多段式低温化が達成できるような温度設定とすることが好ましい。
次に、スリット状口金から押し出された溶融樹脂シートを、表面温度が10℃~40℃に制御されたキャスティングドラム(冷却ドラム)上で冷却固化させ、未延伸ポリプロピレンフィルムを得る。この際、口金から押し出された溶融シートが最初に接するドラム面側がA層となるように共押出積層することが、A層の結晶化度及び配向パラメータを所望の範囲内に制御しやすいため好ましい。溶融シートのキャスティングドラムへの密着方法としては静電印加法、水の表面張力を利用した密着方法、エアーナイフ法、プレスロール法、水中キャスト法、エアーチャンバー法等のうちいずれの手法を用いてもよく、また複数の方法を組み合わせてもよいが、フィルムの平面性を良好にでき、かつ表面粗さを制御することが可能なエアーナイフ法が好ましい。また、エアーナイフ法を用いる場合、フィルムの振動を生じさせないために製膜下流側にエアーが流れるようにエアーナイフの位置を適宜調整することが好ましい。
キャスティングドラムの表面温度は、得られるポリプロピレンフィルムの表面を平滑にし、蒸着膜等により形成するD層の厚み均一性及び密着性向上をはかる観点から、好ましくは10℃~35℃、より好ましくは10℃~30℃、最も好ましくは10℃~25℃であり、かつ、延伸後にA層とする樹脂をドラム面(キャスティングドラムと接する面)側とすることが好ましい。かかる温度範囲及び構成とすることで、未延伸ポリプロピレンフィルムの特にドラム面側(延伸後にA層となる面側)の表層部分のメゾ相分率を高め、該未延伸ポリプロピレンフィルムがメゾ相構造を有するようにすることができる。
メゾ相とは、結晶と非晶の中間相であり、溶融状態から非常に速い冷却速度で固化させた際に特異的に生成する。一般的にポリプロピレンを冷却固化させると、結晶化して球晶が成長することが知られているが、このように球晶が生じた未延伸ポリプロピレンフィルムを延伸すると、球晶内部や球晶間の結晶と非晶の間などで延伸応力に差が生じ、局所的な延伸斑が発生し厚み斑や構造斑に繋がると考えられる。一方、メゾ相は球晶形態をとらないため、延伸斑が生じず延伸均一性が高くなるため、フィルムとしたときの厚み均一性が高く、表面粗さも小さく均一になりやすい。また、未延伸フィルムが球晶構造を有さない場合、長手方向への延伸(縦延伸)温度を、球晶を有する未延伸プロピレンフィルムよりも低い温度とすることができる。
特に高立体規則性のポリプロピレン系樹脂を含むA層と、ポリプロピレン系樹脂及び石油樹脂を含むB層を有する積層ポリプロピレンフィルムにおいては、A層をメゾ相とすることで、低温延伸の難しい高立体規則性ポリプロピレンの延伸性を高めることができる。そのため、長手方向の延伸温度を124℃以下の低温とした場合でも製膜性を向上させ、A層の配向性を高めるとともに、最終的に得られるポリプロピレンフィルムのA層の表面を平滑にすることが可能になる。未延伸フィルムの延伸後にA層となる表層部に含まれるポリプロピレン系樹脂のメゾ相分率としては20%以上が好ましく、より好ましくは40%以上、さらに好ましくは60%以上、特に好ましくは80%以上、最も好ましくは90%以上である。上限は特に限定されるものではないが、99%とすることが実用的である。
次に、未延伸ポリプロピレンフィルムを二軸延伸し、二軸配向せしめる。まず、未延伸ポリプロピレンフィルムを下限が好ましくは70℃、より好ましくは80℃、上限が好ましくは124℃以上、より好ましくは120℃、さらに好ましくは110℃に保たれたロール間に通して予熱する。引き続き該未延伸ポリプロピレンフィルムを、下限が好ましくは70℃、より好ましくは80℃、上限が好ましくは124℃以上、より好ましくは120℃、さらに好ましくは110℃の温度範囲に保ち、長手方向に延伸倍率の下限を2.0倍、好ましくは4.0倍、より好ましくは4.5倍、上限を15倍、好ましくは10倍、より好ましくは8.0倍、さらに好ましくは6.0倍として縦延伸した後、室温まで冷却して一軸配向フィルムを得る。
次いで一軸配向フィルムの端部をクリップで把持したまま、テンターに導き、フィルムの端部をクリップで把持したまま幅方向へ延伸(横延伸)する。その際の温度(幅方向の延伸温度)は下限が150℃、好ましくは155℃、上限が170℃、好ましくは165℃である。また、幅方向の延伸倍率は、下限が7.0倍、好ましくは8.0倍、より好ましくは8.5倍、上限が20倍、好ましくは16倍、より好ましくは12倍である。幅方向の延伸倍率を7.0倍以上とすることで、長手方向の高い配向状態を保ったまま幅方向にも高い配向を付与し、面内の分子鎖緊張を高めることができる。そのため、特に包装用途として用いる際、蒸着時の熱に対するフィルムの構造安定性を高め、均一な蒸着膜を形成することにより水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。また、幅方向の延伸倍率を20倍以下とすることで、製膜時のフィルム破れを防ぎ、生産性を良好なものとすることができる。
また、本発明のプロピレンフィルムの製造においては、面積延伸倍率を40倍以上100倍以下とすることが好ましい。面積延伸倍率は、長手方向の延伸倍率と幅方向の延伸倍率を乗じることにより得ることができる。面積延伸倍率の下限はより好ましくは45倍、さらに好ましくは50倍である。
本発明のポリプロピレンフィルムの製造においては、横延伸後に熱処理及び弛緩処理を施すことが好ましい。熱処理及び弛緩処理は、テンターのクリップで幅方向両端部を緊張把持したまま幅方向に2%以上20%以下の弛緩を与えつつ行う。熱処理時の温度は下限が155℃、好ましくは160℃、より好ましくは165℃、上限が177℃、好ましくは175℃、より好ましくは173℃である。かかる熱処理及び弛緩処理を行うことで、フィルム表面の平滑性を損なうことなく、フィルムの熱に対する構造安定性を向上させ、D層を蒸着により形成して積層体とする際に、D層にピンホール、クラックといった欠陥が生じる熱負け現象を抑制することができる。その結果、ポリプロピレンフィルムから得られる積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性を良好なものとすることができる。
弛緩処理においては、フィルムの熱に対する構造安定性を高める観点から、弛緩率は2%以上20%以下が好ましい。上記観点から、下限は好ましくは5%、より好ましくは7%、さらに好ましくは8%、特に好ましくは9%、最も好ましくは11%、上限は好ましくは18%、より好ましくは17%、さらに好ましくは16%である。弛緩率が2%より小さい場合は、熱機械分析(TMA)により測定される熱収縮率について、|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50とすることが困難になる場合があるため、D層を蒸着により形成して積層体とする際に、フィルムが変形してD層にピンホールやクラックといった欠陥が発生する結果、D層を積層した積層体の水蒸気バリア性や酸素バリア性が損なわれる場合がある。一方、弛緩率が20%を超える場合はテンター内部でフィルムが弛みすぎる結果、製膜後のフィルムにシワが入り、機械特性の低下や蒸着時のムラに繋がる場合がある。
上記の熱処理を経た後は、フィルムをテンターの外側へ導き、室温雰囲気にてフィルム幅方向両端部のクリップを解放し、ワインダ工程にてフィルムエッジ部をスリットする。その後、使用時に蒸着処理を施す面(通常はA層の表面)に対し、蒸着層の密着性を良好なものとすることを目的として、大気中、もしくは酸素、窒素、水素、アルゴン、炭酸ガス、シランガスあるいはこれらの混合物の雰囲気ガス中でコロナ放電処理もしくはプラズマ処理を行うことが好ましい。これらの中では、特に窒素、あるいは窒素と炭酸ガスの混合ガス中で行うと、蒸着処理を施す面に密着に寄与する官能基を効率よく導入することができるため好ましい。こうして得られた本発明のポリプロピレンフィルムをロール状に巻き取って、最終製品ロールを得ることができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下に示す態様に限定されない。なお、各項目の評価は以下の方法により行った。
<特性値の測定方法、効果の評価方法>
本発明における特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は次の通りである。
本発明における特性値の測定方法、並びに効果の評価方法は次の通りである。
(1)主配向軸と直交する方向のF5値
<フィルムの主配向軸を定める方法>
まず、ポリプロピレンフィルムの主配向軸を定める方法を示す。ポリプロピレンフィルムを準備し、任意の方向を上に向けて、長さ50mm×幅10mmの矩形に切り出しサンプル<1>とした。この際、矩形のサンプル<1>の長辺が向く方向を0°と定義した。次に、長辺方向が0°方向から右に15°回転した方向となるように、同サイズのサンプル<2>を採取した。以下同様に、矩形のサンプルの長辺方向を15°ずつ回転させ、同様にサンプル<3>~<12>を採取した。次に、各矩形のサンプルを引張試験機(オリエンテック製“テンシロン”(登録商標)UCT-100)に、長辺方向が引っ張り方向となるように初期チャック間距離20mmでセットし、23℃65%RHの雰囲気下での雰囲気下で引張速度を300mm/分として引張試験を行った。このときサンプルが破断するまでの最大荷重を読み取り、試験前の試料の断面積(フィルム厚み×幅)で除した値を最大点強度の応力として算出した。各サンプルについて同様の測定を5回ずつ行って最大点強度の応力の平均値を求め、当該平均値が最大であったサンプルの長辺方向をポリプロピレンフィルムの主配向軸とし、これに直交する方向をポリプロピレンフィルムの主配向軸と直交する方向とした。
<フィルムの主配向軸を定める方法>
まず、ポリプロピレンフィルムの主配向軸を定める方法を示す。ポリプロピレンフィルムを準備し、任意の方向を上に向けて、長さ50mm×幅10mmの矩形に切り出しサンプル<1>とした。この際、矩形のサンプル<1>の長辺が向く方向を0°と定義した。次に、長辺方向が0°方向から右に15°回転した方向となるように、同サイズのサンプル<2>を採取した。以下同様に、矩形のサンプルの長辺方向を15°ずつ回転させ、同様にサンプル<3>~<12>を採取した。次に、各矩形のサンプルを引張試験機(オリエンテック製“テンシロン”(登録商標)UCT-100)に、長辺方向が引っ張り方向となるように初期チャック間距離20mmでセットし、23℃65%RHの雰囲気下での雰囲気下で引張速度を300mm/分として引張試験を行った。このときサンプルが破断するまでの最大荷重を読み取り、試験前の試料の断面積(フィルム厚み×幅)で除した値を最大点強度の応力として算出した。各サンプルについて同様の測定を5回ずつ行って最大点強度の応力の平均値を求め、当該平均値が最大であったサンプルの長辺方向をポリプロピレンフィルムの主配向軸とし、これに直交する方向をポリプロピレンフィルムの主配向軸と直交する方向とした。
<主配向軸と直交する方向のF5値を定める方法>
前述のように定めた主配向軸と直交する方向を、長辺方向として切り出した長方形のポリプロピレンフィルムまたは積層体(幅(短辺)10mm×長さ(長辺)150mm)を測定試料とした。次にサンプル引張試験機(オリエンテック製“テンシロン”(登録商標)UCT-100)に、初期チャック間距離20mmでセットし、23℃65%RHの雰囲気下での環境下で引張速度を300mm/分としてフィルムの引張試験を行った。この際、試料の中心がチャック間の中央近傍に来るように試料の長辺方向の位置を調整した。またサンプル伸び5%時にフィルムにかかっていた荷重を読み取り、試験前の試料の断面積(フィルム厚み×幅(10mm))で除した値を、伸度5%時の応力(F5値、単位:MPa)として算出した。測定は5回行い、その算術平均値として、主配向軸と直交する方向におけるF5値を求めた。
前述のように定めた主配向軸と直交する方向を、長辺方向として切り出した長方形のポリプロピレンフィルムまたは積層体(幅(短辺)10mm×長さ(長辺)150mm)を測定試料とした。次にサンプル引張試験機(オリエンテック製“テンシロン”(登録商標)UCT-100)に、初期チャック間距離20mmでセットし、23℃65%RHの雰囲気下での環境下で引張速度を300mm/分としてフィルムの引張試験を行った。この際、試料の中心がチャック間の中央近傍に来るように試料の長辺方向の位置を調整した。またサンプル伸び5%時にフィルムにかかっていた荷重を読み取り、試験前の試料の断面積(フィルム厚み×幅(10mm))で除した値を、伸度5%時の応力(F5値、単位:MPa)として算出した。測定は5回行い、その算術平均値として、主配向軸と直交する方向におけるF5値を求めた。
(2)ポリプロピレンフィルムの厚み
ポリプロピレンフィルムの任意の10箇所の厚みを、23℃65%RHの雰囲気下で接触式のアンリツ(株)製電子マイクロメータ(K-312A型)を用いて測定した。その10箇所の厚みの算術平均値をポリプロピレンフィルムの厚み(単位:μm)とした。
ポリプロピレンフィルムの任意の10箇所の厚みを、23℃65%RHの雰囲気下で接触式のアンリツ(株)製電子マイクロメータ(K-312A型)を用いて測定した。その10箇所の厚みの算術平均値をポリプロピレンフィルムの厚み(単位:μm)とした。
(3)フィルムの強度X
(2)で測定したフィルムの厚み(単位:μm)に、(1)で測定したフィルムの主配向軸と直交する方向のF5値(単位:MPa)を掛けることにより、フィルムの強度X(単位:N/m)を算出した。
(2)で測定したフィルムの厚み(単位:μm)に、(1)で測定したフィルムの主配向軸と直交する方向のF5値(単位:MPa)を掛けることにより、フィルムの強度X(単位:N/m)を算出した。
(4)|SMD,100℃-SMD,130℃|及び|STD,100℃-STD,130℃|
<熱機械分析(TMA)による熱収縮率の測定>
ポリプロピレンフィルムを、(1)で測定し定めた「フィルムの主配向軸と直交する方向」、及び「フィルムの主配向軸の方向」それぞれを長辺として幅4mm、長さ50mmの長方形の試料に切り出し、試長20mmとなるよう下記の熱機械分析装置の金属製チャックに挟み込んだ。その後、下記温度条件、荷重条件にて試長を一定保持したフィルムにおける主配向軸と直交する方向及び主配向軸の方向の熱収縮曲線を求めた。
(装置)
・装置 :TMA/SS6000(セイコーインスツルメント(株)製)
(温度条件)
・初期温度 :25℃、最大温度:180℃、レート:10℃/分
・保持 :10分
・サンプリング時間:10S/回
・窒素冷却 :なし
(荷重条件)
・制御モード :F
・待機中上限荷重 :19.6mN
・スタート荷重 :19.6mN
・荷重レート :0.1mN/分
・保持 :600分。
<熱機械分析(TMA)による熱収縮率の測定>
ポリプロピレンフィルムを、(1)で測定し定めた「フィルムの主配向軸と直交する方向」、及び「フィルムの主配向軸の方向」それぞれを長辺として幅4mm、長さ50mmの長方形の試料に切り出し、試長20mmとなるよう下記の熱機械分析装置の金属製チャックに挟み込んだ。その後、下記温度条件、荷重条件にて試長を一定保持したフィルムにおける主配向軸と直交する方向及び主配向軸の方向の熱収縮曲線を求めた。
(装置)
・装置 :TMA/SS6000(セイコーインスツルメント(株)製)
(温度条件)
・初期温度 :25℃、最大温度:180℃、レート:10℃/分
・保持 :10分
・サンプリング時間:10S/回
・窒素冷却 :なし
(荷重条件)
・制御モード :F
・待機中上限荷重 :19.6mN
・スタート荷重 :19.6mN
・荷重レート :0.1mN/分
・保持 :600分。
<|SMD,100℃-SMD,130℃|及び|STD,100℃-STD,130℃|の算出>
前述の測定方法で得た熱収縮曲線から以下の各数値を読み取り、数式に代入することで、|SMD,100℃-SMD,130℃|及び|STD,100℃-STD,130℃|を求めた。
SMD,100℃:フィルムの主配向軸と直交する方向の100℃における熱収縮率(%)
SMD,130℃:フィルムの主配向軸と直交する方向の130℃における熱収縮率(%)
STD,100℃:フィルムの主配向軸の方向の100℃における熱収縮率(%)
STD,130℃:フィルムの主配向軸の方向の130℃における熱収縮率(%)。
前述の測定方法で得た熱収縮曲線から以下の各数値を読み取り、数式に代入することで、|SMD,100℃-SMD,130℃|及び|STD,100℃-STD,130℃|を求めた。
SMD,100℃:フィルムの主配向軸と直交する方向の100℃における熱収縮率(%)
SMD,130℃:フィルムの主配向軸と直交する方向の130℃における熱収縮率(%)
STD,100℃:フィルムの主配向軸の方向の100℃における熱収縮率(%)
STD,130℃:フィルムの主配向軸の方向の130℃における熱収縮率(%)。
(5)表面粗さSku及びSa
表面粗さSku及びSaの測定は、三次元非接触表面形状の測定器である、(株)日立ハイテクサイエンスの走査型白色干渉顕微鏡VS1540を使用して行った。また、解析においては付属の解析ソフトにより、撮影画面を多項式4次近似面補正にてうねり成分を除去し、次いでメジアン(3×3)フィルタにて処理後、補間処理(高さデータの取得ができなかった画素に対し周囲の画素より算出した高さデータで補う処理)を行った。測定条件は下記の通りとした。
製造元:株式会社日立ハイテクサイエンス
装置名:走査型白色干渉顕微鏡VS1540
・測定条件:対物レンズ 10×
鏡筒 1×
ズームレンズ 1×
波長フィルタ 530nm white
・測定モード:Wave
・測定ソフトウェア:VS-Measure Version10.0.4.0
・解析ソフトフェア:VS-Viewer Version10.0.3.0
・測定面積:0.561×0.561mm2。
表面粗さSku及びSaの測定は、三次元非接触表面形状の測定器である、(株)日立ハイテクサイエンスの走査型白色干渉顕微鏡VS1540を使用して行った。また、解析においては付属の解析ソフトにより、撮影画面を多項式4次近似面補正にてうねり成分を除去し、次いでメジアン(3×3)フィルタにて処理後、補間処理(高さデータの取得ができなかった画素に対し周囲の画素より算出した高さデータで補う処理)を行った。測定条件は下記の通りとした。
製造元:株式会社日立ハイテクサイエンス
装置名:走査型白色干渉顕微鏡VS1540
・測定条件:対物レンズ 10×
鏡筒 1×
ズームレンズ 1×
波長フィルタ 530nm white
・測定モード:Wave
・測定ソフトウェア:VS-Measure Version10.0.4.0
・解析ソフトフェア:VS-Viewer Version10.0.3.0
・測定面積:0.561×0.561mm2。
(6)表面自由エネルギー
測定液として、水、エチレングリコ-ル、ホルムアミド、及びヨウ化メチレンの4種類の液体を用い、協和界面化学(株)製接触角計CA-D型を用いて、各液体のフィルム表面に対する静的接触角を求めた。なお、静的接触角は、各液体をフィルム表面に滴下後、30秒後に測定した。各々の液体について得られた接触角と測定液の表面張力の各成分を下式にそれぞれ代入し4つの式からなる連立方程式をγSd、γSp、γShについて解いた。
(γSd・γLd)1/2+(γSp・γLp)1/2+(γSh・γLh)
1/2=γL(1+COSθ)/2
但し、γS=γSd+γSp+γSh
γL=γLd+γLp+γLh
γS、γSd、γSp、γShはそれぞれフィルム表面の表面自由エネルギー、分散力成分、極性力成分、水素結合成分を、またγL、γLd、γLp、γLhは用いた測定液のそれぞれ表面自由エネルギー、分散力成分、極性力成分、水素結合成分を表すものである。ここで、用いた各液体の表面張力は、Panzer(J.Panzer,J.Colloid Interface Sci.,44,142(1973)によって提案された値を用いた。
測定液として、水、エチレングリコ-ル、ホルムアミド、及びヨウ化メチレンの4種類の液体を用い、協和界面化学(株)製接触角計CA-D型を用いて、各液体のフィルム表面に対する静的接触角を求めた。なお、静的接触角は、各液体をフィルム表面に滴下後、30秒後に測定した。各々の液体について得られた接触角と測定液の表面張力の各成分を下式にそれぞれ代入し4つの式からなる連立方程式をγSd、γSp、γShについて解いた。
(γSd・γLd)1/2+(γSp・γLp)1/2+(γSh・γLh)
1/2=γL(1+COSθ)/2
但し、γS=γSd+γSp+γSh
γL=γLd+γLp+γLh
γS、γSd、γSp、γShはそれぞれフィルム表面の表面自由エネルギー、分散力成分、極性力成分、水素結合成分を、またγL、γLd、γLp、γLhは用いた測定液のそれぞれ表面自由エネルギー、分散力成分、極性力成分、水素結合成分を表すものである。ここで、用いた各液体の表面張力は、Panzer(J.Panzer,J.Colloid Interface Sci.,44,142(1973)によって提案された値を用いた。
(7)a面の400cm-1付近のバンド半値幅
a面の400cm-1付近のバンド半値幅は、顕微ラマン測定により定量した。まず、ポリプロピレンフィルムから、(1)に記載の方法で定めたフィルムの主配向軸と直交する方向と、フィルムの厚み方向を含む断面を作製した。断面は、ビスフェノールエポキシ樹脂(リファインテック(株)製、エポマウント主剤27-771、エポマウント硬化剤27-772)にて包埋し、24時間硬化させた後、ミクロトームで切り出すことにより作製した。次に、該断面のうち、(5)で測定した尖り度Skuがより小さい方の最表面(a面)を含む部分に直線偏光を入射し、得られた散乱光のうち入射光と平行な成分のみを検出することで偏光ラマンスペクトルを取得した。ただし、分光器の異方性を解消するため、検光子後・グレーティング前にλ/4の波長板を設置し、散乱光の偏光状態を解消した状態でグレーティングに導入した。得られたサンプル断面を用いて、円偏光条件下(異方性解消条件)でCH変角振動について縦軸を強度(単位:a.u.)、横軸をラマンシフト(単位:cm-1)としたラマンスペクトルを取得し、該スペクトルの400cm-1付近のバンド半値幅(単位:cm-1)を定量した。なお、ベースラインは370cm-1-430cm-1、測定N数はN=3とし、その平均値をa面の400cm-1付近のバンド半値幅として採用した。測定条件の詳細については、以下に示す。(測定条件の詳細)
・測定装置: in Via(RENISHAW)
・光源: 532nm(YAG 2nd)
・レーザーパワー: 10mW at sample
・ビーム径: 1μm
・対物レンズ: 100倍(N.A.=0.85)
・回折格子: 3000gr(1次回折)
・スリット: 65μm
・検出器: CCD/RENISHAW 1024×256
・測定N数: N=3
・フィッティング条件: 3成分810cm-1/835cm-1/840cm-1
・使用関数: ローレンツ関数
・処理方法: 835cm-1バンドのみ半値幅を10cm-1に固定
・ベースライン: 770cm-1-880cm-1。
a面の400cm-1付近のバンド半値幅は、顕微ラマン測定により定量した。まず、ポリプロピレンフィルムから、(1)に記載の方法で定めたフィルムの主配向軸と直交する方向と、フィルムの厚み方向を含む断面を作製した。断面は、ビスフェノールエポキシ樹脂(リファインテック(株)製、エポマウント主剤27-771、エポマウント硬化剤27-772)にて包埋し、24時間硬化させた後、ミクロトームで切り出すことにより作製した。次に、該断面のうち、(5)で測定した尖り度Skuがより小さい方の最表面(a面)を含む部分に直線偏光を入射し、得られた散乱光のうち入射光と平行な成分のみを検出することで偏光ラマンスペクトルを取得した。ただし、分光器の異方性を解消するため、検光子後・グレーティング前にλ/4の波長板を設置し、散乱光の偏光状態を解消した状態でグレーティングに導入した。得られたサンプル断面を用いて、円偏光条件下(異方性解消条件)でCH変角振動について縦軸を強度(単位:a.u.)、横軸をラマンシフト(単位:cm-1)としたラマンスペクトルを取得し、該スペクトルの400cm-1付近のバンド半値幅(単位:cm-1)を定量した。なお、ベースラインは370cm-1-430cm-1、測定N数はN=3とし、その平均値をa面の400cm-1付近のバンド半値幅として採用した。測定条件の詳細については、以下に示す。(測定条件の詳細)
・測定装置: in Via(RENISHAW)
・光源: 532nm(YAG 2nd)
・レーザーパワー: 10mW at sample
・ビーム径: 1μm
・対物レンズ: 100倍(N.A.=0.85)
・回折格子: 3000gr(1次回折)
・スリット: 65μm
・検出器: CCD/RENISHAW 1024×256
・測定N数: N=3
・フィッティング条件: 3成分810cm-1/835cm-1/840cm-1
・使用関数: ローレンツ関数
・処理方法: 835cm-1バンドのみ半値幅を10cm-1に固定
・ベースライン: 770cm-1-880cm-1。
(8)ポリプロピレン系樹脂の融点及び結晶化度
原料として用いられるポリプロピレン系樹脂のチップを試料とし、示差走査熱量計(セイコーインスツル(株)製EXSTAR DSC6220)を用いて、窒素雰囲気中で3mgの試料を30℃から260℃まで、昇温速度20℃/分で昇温した。次いで、260℃で5分間保持した後、20℃/分の条件で30℃まで降温した。さらに、30℃で5分間保持した後、30℃から260℃まで20℃/分の条件で再昇温した。この再昇温時に得られる吸熱カーブのピーク温度をポリプロピレン樹脂の融点とした。なお複数のピーク温度が観測できる場合には最も高温の温度をポリプロピレン樹脂の融点とした。また、同カーブの温度100℃以上180℃以下の領域における吸熱ピークから融解エンタルピーΔHmを読み取り、ポリプロピレンの完全結晶における理論値(209J/g)で除することにより、ポリプロピレン系樹脂の結晶化度(%)を算出した。
ポリプロピレン系樹脂の結晶化度(%)=100×ΔHm/209
ただし、ΔHmは融解エンタルピー(J/g)。
原料として用いられるポリプロピレン系樹脂のチップを試料とし、示差走査熱量計(セイコーインスツル(株)製EXSTAR DSC6220)を用いて、窒素雰囲気中で3mgの試料を30℃から260℃まで、昇温速度20℃/分で昇温した。次いで、260℃で5分間保持した後、20℃/分の条件で30℃まで降温した。さらに、30℃で5分間保持した後、30℃から260℃まで20℃/分の条件で再昇温した。この再昇温時に得られる吸熱カーブのピーク温度をポリプロピレン樹脂の融点とした。なお複数のピーク温度が観測できる場合には最も高温の温度をポリプロピレン樹脂の融点とした。また、同カーブの温度100℃以上180℃以下の領域における吸熱ピークから融解エンタルピーΔHmを読み取り、ポリプロピレンの完全結晶における理論値(209J/g)で除することにより、ポリプロピレン系樹脂の結晶化度(%)を算出した。
ポリプロピレン系樹脂の結晶化度(%)=100×ΔHm/209
ただし、ΔHmは融解エンタルピー(J/g)。
(9)A層及びB層の樹脂組成物の結晶化度
ポリプロピレンフィルムのA層及びB層の樹脂組成物を、(8)と同様に示差走査熱量測定(DSC)により30℃から260℃まで昇温速度20℃/分で測定し、そこで得られる2nd Runの曲線にて、温度100℃以上180℃以下の領域における吸熱ピークから融解エンタルピーΔHmを読み取り、ポリプロピレンの完全結晶における理論値(209J/g)で除することにより、A層及びB層の樹脂組成物の結晶化度(%)を算出した。
A層及びB層の樹脂組成物の結晶化度(%)=100×ΔHm/209
ただし、ΔHmは融解エンタルピー(J/g)。
ポリプロピレンフィルムのA層及びB層の樹脂組成物を、(8)と同様に示差走査熱量測定(DSC)により30℃から260℃まで昇温速度20℃/分で測定し、そこで得られる2nd Runの曲線にて、温度100℃以上180℃以下の領域における吸熱ピークから融解エンタルピーΔHmを読み取り、ポリプロピレンの完全結晶における理論値(209J/g)で除することにより、A層及びB層の樹脂組成物の結晶化度(%)を算出した。
A層及びB層の樹脂組成物の結晶化度(%)=100×ΔHm/209
ただし、ΔHmは融解エンタルピー(J/g)。
(10)ポリプロピレン系樹脂の分子量分布(Mz/Mn)、対数分子量Log(M)=6.5のときの微分分布値
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて、以下の装置および測定条件で評価し、算出した。以下の測定条件にて試料前処理として試料を秤量し、溶媒(0.1%のBHTを添加した1,2,4-TCB)を加えて140℃で1時間振とう溶解させた。次いで、孔径0.5μmの焼結フィルタで加熱濾過を行い、分子サイズによる分画を行った。濾液中に含まれる試料成分の分子量分布曲線から、対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値を読み取った。
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて、以下の装置および測定条件で評価し、算出した。以下の測定条件にて試料前処理として試料を秤量し、溶媒(0.1%のBHTを添加した1,2,4-TCB)を加えて140℃で1時間振とう溶解させた。次いで、孔径0.5μmの焼結フィルタで加熱濾過を行い、分子サイズによる分画を行った。濾液中に含まれる試料成分の分子量分布曲線から、対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値を読み取った。
<装置および測定条件>
・装置 :HLC-8321GPC/HT(検出器:RT)
・カラム :TSKgel guardcolumnHHR(30)HT(7.5mmI.D.×7.5mm)×1本+TSKgel GMHHR-H(20)HT(7.8mmI.D.×30cm)(東ソー社製)×3本
・溶離液 :1,2,4-トリクロロベンゼン(富士フイルム和光純薬社製GPC用)+BHT(0.05%)
・流量 :1.0mL/min.
・検出条件:polarity=(-)
・注入量 :0.3mL
・カラム温度:140℃
・システム温度:40℃
・試料濃度:1mg/mL
標準ポリスチレン(東ソー株式会社製)を用いて検量線を作製し、測定された分子量の値をポリスチレンの値に換算して、Z平均分子量(Mz)及び数平均分子量(Mn)を得た。そしてMzとMnの値を用いた分子量分布(Mz/Mn)を算出した。
・装置 :HLC-8321GPC/HT(検出器:RT)
・カラム :TSKgel guardcolumnHHR(30)HT(7.5mmI.D.×7.5mm)×1本+TSKgel GMHHR-H(20)HT(7.8mmI.D.×30cm)(東ソー社製)×3本
・溶離液 :1,2,4-トリクロロベンゼン(富士フイルム和光純薬社製GPC用)+BHT(0.05%)
・流量 :1.0mL/min.
・検出条件:polarity=(-)
・注入量 :0.3mL
・カラム温度:140℃
・システム温度:40℃
・試料濃度:1mg/mL
標準ポリスチレン(東ソー株式会社製)を用いて検量線を作製し、測定された分子量の値をポリスチレンの値に換算して、Z平均分子量(Mz)及び数平均分子量(Mn)を得た。そしてMzとMnの値を用いた分子量分布(Mz/Mn)を算出した。
(11)Al蒸着後、またはAlOx蒸着後の水蒸気バリア性
<Al蒸着の方法>
フィルム走行装置を具備した真空蒸着装置内にフィルムロールをセットして、1.00×10-2Paの高減圧状態にした後に、20℃の冷却金属ドラムを介して走行させ、アルミニウム金属を加熱蒸発させてA層の上に蒸着薄膜層を形成した。その際、蒸着膜が100nmになるよう制御した。蒸着後、真空蒸着装置内を常圧に戻して、巻取ったフィルムを巻き返し、40℃の温度で2日間エージングして、フィルムにAl(アルミニウム)の蒸着層が積層された積層体を得た。
<Al蒸着の方法>
フィルム走行装置を具備した真空蒸着装置内にフィルムロールをセットして、1.00×10-2Paの高減圧状態にした後に、20℃の冷却金属ドラムを介して走行させ、アルミニウム金属を加熱蒸発させてA層の上に蒸着薄膜層を形成した。その際、蒸着膜が100nmになるよう制御した。蒸着後、真空蒸着装置内を常圧に戻して、巻取ったフィルムを巻き返し、40℃の温度で2日間エージングして、フィルムにAl(アルミニウム)の蒸着層が積層された積層体を得た。
<AlOx蒸着の方法>
フィルム走行装置を具備した真空蒸着装置内にフィルムロールをセットして、1.00×10-2Paの高減圧状態にした後に、20℃の冷却金属ドラムを介して走行させ、酸素ガスを導入しながらAlOxを反応蒸発させてA層の上に蒸着層を形成した。その際、蒸着層が20nmになるよう制御した。蒸着後、真空蒸着装置内を常圧に戻して、巻取ったフィルムを巻き返し、40℃の温度で2日間エージングして、ポリプロピレンフィルムにAlOx(酸化アルミニウム)の蒸着層が積層された積層体を得た。
フィルム走行装置を具備した真空蒸着装置内にフィルムロールをセットして、1.00×10-2Paの高減圧状態にした後に、20℃の冷却金属ドラムを介して走行させ、酸素ガスを導入しながらAlOxを反応蒸発させてA層の上に蒸着層を形成した。その際、蒸着層が20nmになるよう制御した。蒸着後、真空蒸着装置内を常圧に戻して、巻取ったフィルムを巻き返し、40℃の温度で2日間エージングして、ポリプロピレンフィルムにAlOx(酸化アルミニウム)の蒸着層が積層された積層体を得た。
<水蒸気バリア性の評価方法>
Al蒸着あるいはAlOx蒸着を施した積層体について、MOCON/Modern Controls社製の水蒸気透過率測定装置“PERMATRAN-W”(登録商標)3/30を用いて、温度40℃、湿度90%RHの条件で測定した。測定はサンプル毎に5回行い、得られた値の平均値を算出し、該フィルムの水蒸気透過率とした(単位:g/m2/day)。得られた水蒸気透過率より、積層体の水蒸気バリア性を下記基準に従い判定した。B以上を水蒸気バリア性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:0.5g/m2/day以下。
B:0.5g/m2/dayより大きく1.0g/m2/day以下。
C:1.0g/m2/dayより大きく2.0g/m2/day以下。
D:2.0g/m2/dayより大きい。
Al蒸着あるいはAlOx蒸着を施した積層体について、MOCON/Modern Controls社製の水蒸気透過率測定装置“PERMATRAN-W”(登録商標)3/30を用いて、温度40℃、湿度90%RHの条件で測定した。測定はサンプル毎に5回行い、得られた値の平均値を算出し、該フィルムの水蒸気透過率とした(単位:g/m2/day)。得られた水蒸気透過率より、積層体の水蒸気バリア性を下記基準に従い判定した。B以上を水蒸気バリア性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:0.5g/m2/day以下。
B:0.5g/m2/dayより大きく1.0g/m2/day以下。
C:1.0g/m2/dayより大きく2.0g/m2/day以下。
D:2.0g/m2/dayより大きい。
(12)Al蒸着後、またはAlOx蒸着後の酸素バリア性
(11)に記載の方法により、Al蒸着層若しくはAlOx蒸着層が積層された積層体を得た。各積層体について、MOCON/Modern Controls社製の酸素透過率測定装置“OX-TRAN”(登録商標)2/20を用いて、温度23℃、湿度0%RHの条件で酸素透過率を測定した。測定はサンプル毎に5回行い、得られた値の平均値を算出し、これを該フィルムの酸素透過率とした(単位:cc/m2/day)。得られた酸素透過率より、積層体の酸素バリア性を下記基準に従い判定した。B以上を酸素バリア性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:0.5cc/m2/day以下。
B:0.5cc/m2/dayより大きく1.0cc/m2/day以下。
C:1.0cc/m2/dayより大きく2.0cc/m2/day以下。
D:2.0cc/m2/day以下。
(11)に記載の方法により、Al蒸着層若しくはAlOx蒸着層が積層された積層体を得た。各積層体について、MOCON/Modern Controls社製の酸素透過率測定装置“OX-TRAN”(登録商標)2/20を用いて、温度23℃、湿度0%RHの条件で酸素透過率を測定した。測定はサンプル毎に5回行い、得られた値の平均値を算出し、これを該フィルムの酸素透過率とした(単位:cc/m2/day)。得られた酸素透過率より、積層体の酸素バリア性を下記基準に従い判定した。B以上を酸素バリア性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:0.5cc/m2/day以下。
B:0.5cc/m2/dayより大きく1.0cc/m2/day以下。
C:1.0cc/m2/dayより大きく2.0cc/m2/day以下。
D:2.0cc/m2/day以下。
(13)バリア安定性
(11)に記載の方法により、Al蒸着層もしくはAlOx蒸着層が積層された積層体を得た。各積層体について、10cm×10cmサイズに切り出したサンプルを2枚用意し、積層体の異なる面同士が接するように重ね合わせ、10kg/cm2の圧力で10秒間プレスした後、蒸着層が他方の背面層と接してプレスされた方のサンプルについて(12)に記載の方法により酸素透過率を測定した。得られたプレス品の酸素透過率をPO2,after、プレスを行わない場合の酸素透過率をPO2,beforeとし、バリア安定性を下記基準に従い判定した。B以上をバリア安定性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:PO2,after/PO2,beforeが1.2以下
B:PO2,after/PO2,beforeが1.2より大きく2.0以下
C:PO2,after/PO2,beforeが2.0より大きく3.0以下
D:PO2,after/PO2,beforeが3.0より大きい
なお、ここでのプレス処理は、積層体をロールとして巻き取った状態で1ヶ月以上長期保管した際に、ロールの巻き締まりにより蒸着層が物理的なダメージを受け、ピンホールやクラックといった欠陥が発生することでバリア性が悪化する現象を加速評価するためのものである。
(11)に記載の方法により、Al蒸着層もしくはAlOx蒸着層が積層された積層体を得た。各積層体について、10cm×10cmサイズに切り出したサンプルを2枚用意し、積層体の異なる面同士が接するように重ね合わせ、10kg/cm2の圧力で10秒間プレスした後、蒸着層が他方の背面層と接してプレスされた方のサンプルについて(12)に記載の方法により酸素透過率を測定した。得られたプレス品の酸素透過率をPO2,after、プレスを行わない場合の酸素透過率をPO2,beforeとし、バリア安定性を下記基準に従い判定した。B以上をバリア安定性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:PO2,after/PO2,beforeが1.2以下
B:PO2,after/PO2,beforeが1.2より大きく2.0以下
C:PO2,after/PO2,beforeが2.0より大きく3.0以下
D:PO2,after/PO2,beforeが3.0より大きい
なお、ここでのプレス処理は、積層体をロールとして巻き取った状態で1ヶ月以上長期保管した際に、ロールの巻き締まりにより蒸着層が物理的なダメージを受け、ピンホールやクラックといった欠陥が発生することでバリア性が悪化する現象を加速評価するためのものである。
(14)ハンドリング性
まず、東洋精機(株)製スリップテスターを用いて、JIS K 7125(1999)に準じて、25℃、65% RHにて本発明の積層体の静摩擦係数(μs)測定した。なお、測定は積層体の長手方向同士で、かつ、異なる面同士、すなわち蒸着面と反対面同士を重ねて行った。同じ測定をサンプル毎に5回行い、得られた値の平均値を算出し、当該サンプルの静摩擦係数(μs)とした。ハンドリング性を下記基準に従い判定した。B以上をバリア安定性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:μsが0.5以下
B:μsが0.5より大きく0.7以下
C:μsが0.7より大きく0.9以下
D:μsが0.9より大きい。
まず、東洋精機(株)製スリップテスターを用いて、JIS K 7125(1999)に準じて、25℃、65% RHにて本発明の積層体の静摩擦係数(μs)測定した。なお、測定は積層体の長手方向同士で、かつ、異なる面同士、すなわち蒸着面と反対面同士を重ねて行った。同じ測定をサンプル毎に5回行い、得られた値の平均値を算出し、当該サンプルの静摩擦係数(μs)とした。ハンドリング性を下記基準に従い判定した。B以上をバリア安定性良好とし、Cは実用上問題ないレベルとした。
A:μsが0.5以下
B:μsが0.5より大きく0.7以下
C:μsが0.7より大きく0.9以下
D:μsが0.9より大きい。
<各実施例、各比較例のポリプロピレンフィルムの製造に用いた成分>
各実施例、各比較例のポリプロピレンフィルムの製造には、以下の成分を使用した。
各実施例、各比較例のポリプロピレンフィルムの製造には、以下の成分を使用した。
(A層用ポリプロピレン系樹脂)
A1:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.97 融点:167℃ MFR:3.0g/10min)
A2:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.96 融点:166℃ MFR:8.0g/10min)
A3:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.95 融点:164℃ MFR:2.5g/10min)
A4:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.93 融点:162℃ MFR:3.0g/10min)
A5:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:135℃ MFR:7.0g/10min、プロピレン含有量96.0%)
A6:三井化学(株)製のマレイン酸変性ポリプロピレン“Admer”(登録商標) QF500A(融点:165℃、MFR:3.0g/10min)
A7:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:160℃ MFR:2.0g/10min、プロピレン含有量99.0%)
A8:ホモポリプロピレン系樹脂(融点:155℃ MFR:3.0g/10min)
A9:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.97 融点:167℃ MFR:2.6g/10min)
A10:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.90 融点:161℃ MFR:3.0g/10min)
A11:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:152℃ MFR:3.0g/10min、プロピレン含有量96.5%)。
A1:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.97 融点:167℃ MFR:3.0g/10min)
A2:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.96 融点:166℃ MFR:8.0g/10min)
A3:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.95 融点:164℃ MFR:2.5g/10min)
A4:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.93 融点:162℃ MFR:3.0g/10min)
A5:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:135℃ MFR:7.0g/10min、プロピレン含有量96.0%)
A6:三井化学(株)製のマレイン酸変性ポリプロピレン“Admer”(登録商標) QF500A(融点:165℃、MFR:3.0g/10min)
A7:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:160℃ MFR:2.0g/10min、プロピレン含有量99.0%)
A8:ホモポリプロピレン系樹脂(融点:155℃ MFR:3.0g/10min)
A9:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.97 融点:167℃ MFR:2.6g/10min)
A10:ホモポリプロピレン系樹脂(メソペンタッド分率:0.90 融点:161℃ MFR:3.0g/10min)
A11:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:152℃ MFR:3.0g/10min、プロピレン含有量96.5%)。
(B層用ポリプロピレン系樹脂)
B1:ポリプロピレン系樹脂(融点:165℃ MFR:3.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:7.1)
B2:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:146℃ MFR:3.0g/10min、プロピレン含有量97.0% Log(M)=6.5のときの微分分布値:9.3)
B3:ポリプロピレン系樹脂(融点:161℃ MFR:3.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:9.7)
B4:ポリプロピレン系樹脂(融点:167℃ MFR:2.6g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:9.3)
B5:ポリプロピレン系樹脂(融点:165℃ MFR:2.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:8.9)
B6:ポリプロピレン系樹脂(融点:164℃ MFR=4.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:1.0)
B7:ポリプロピレン系樹脂(融点:162℃ MFR=3.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:12.0)
B8:ポリプロピレン系樹脂(融点:150℃ MFR=3.5g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:8.4)。
B1:ポリプロピレン系樹脂(融点:165℃ MFR:3.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:7.1)
B2:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:146℃ MFR:3.0g/10min、プロピレン含有量97.0% Log(M)=6.5のときの微分分布値:9.3)
B3:ポリプロピレン系樹脂(融点:161℃ MFR:3.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:9.7)
B4:ポリプロピレン系樹脂(融点:167℃ MFR:2.6g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:9.3)
B5:ポリプロピレン系樹脂(融点:165℃ MFR:2.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:8.9)
B6:ポリプロピレン系樹脂(融点:164℃ MFR=4.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:1.0)
B7:ポリプロピレン系樹脂(融点:162℃ MFR=3.0g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:12.0)
B8:ポリプロピレン系樹脂(融点:150℃ MFR=3.5g/10min Log(M)=6.5のときの微分分布値:8.4)。
(C層用ポリプロピレン系樹脂)
C1:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:130℃)
C2:ポリプロピレン系樹脂(融点:166℃ MFR:3.5g/10min)。
C1:エチレン-プロピレンランダム共重合体(融点:130℃)
C2:ポリプロピレン系樹脂(融点:166℃ MFR:3.5g/10min)。
(マスターバッチ、及びポリプロピレン系樹脂以外の樹脂)
石油樹脂1:T-REZ HA125(JXTGエネルギー社製、軟化点125℃)
石油樹脂2:アルコンP125(荒川化学工業(株)製、軟化点125℃)
石油樹脂3:T-REZ HA085(JXTGエネルギー社製、軟化点85℃)
ポリメチルペンテン系樹脂1:三井化学(株)製“TPX”(登録商標)(MX004、融点228℃、MFR=25g/10min@260℃)
M1:B1(70質量部)、石油樹脂1(30質量部)、酸化防止剤(0.1質量部)を240℃に設定した押出機で混練押出した後、ストランドを水冷後チップ化することにより作製したマスターバッチ。
M2:B5と石油樹脂2を1:1の質量比で溶融混練して得た石油樹脂マスターバッチ。
M3:B1(70質量部)、石油樹脂3(30質量部)、酸化防止剤(0.1質量部)を240℃に設定した押出機で混練押出した後、ストランドを水冷後チップ化することにより作製したマスターバッチ
M4:A2(50質量部)、ポリメチルペンテン系樹脂1(50質量部)、酸化防止剤(0.1質量部)を260℃に設定した押出機で混練押出した後、ストランドを水冷後チップ化することにより作製したマスターバッチ。
石油樹脂1:T-REZ HA125(JXTGエネルギー社製、軟化点125℃)
石油樹脂2:アルコンP125(荒川化学工業(株)製、軟化点125℃)
石油樹脂3:T-REZ HA085(JXTGエネルギー社製、軟化点85℃)
ポリメチルペンテン系樹脂1:三井化学(株)製“TPX”(登録商標)(MX004、融点228℃、MFR=25g/10min@260℃)
M1:B1(70質量部)、石油樹脂1(30質量部)、酸化防止剤(0.1質量部)を240℃に設定した押出機で混練押出した後、ストランドを水冷後チップ化することにより作製したマスターバッチ。
M2:B5と石油樹脂2を1:1の質量比で溶融混練して得た石油樹脂マスターバッチ。
M3:B1(70質量部)、石油樹脂3(30質量部)、酸化防止剤(0.1質量部)を240℃に設定した押出機で混練押出した後、ストランドを水冷後チップ化することにより作製したマスターバッチ
M4:A2(50質量部)、ポリメチルペンテン系樹脂1(50質量部)、酸化防止剤(0.1質量部)を260℃に設定した押出機で混練押出した後、ストランドを水冷後チップ化することにより作製したマスターバッチ。
(粒子、添加剤等)
P1:平均粒径2μmのポリメタクリル酸系重合体の架橋粒子
P2:シリカ粒子(SFP-20MHE(シランカップリング表面処理) 電気化学工業社製)(平均粒子径:0.3μm)
R1:ノニトール系溶融型核剤(α晶核剤 NX8000(Milliken社製))。
P1:平均粒径2μmのポリメタクリル酸系重合体の架橋粒子
P2:シリカ粒子(SFP-20MHE(シランカップリング表面処理) 電気化学工業社製)(平均粒子径:0.3μm)
R1:ノニトール系溶融型核剤(α晶核剤 NX8000(Milliken社製))。
(実施例1)
A層用の原料として、A1、A2を質量比が70:30となるように混合したものを用いた。また、B層用の原料として、B1、M1を質量比が75:25となるように混合したものを用いた。これらの原料を別々の単軸押出機にそれぞれ供給して240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去後、フィードブロックを用いてA/B/Aの3層積層で積層比が1/13/1となるよう押出量を調節し、その溶融積層ポリマーをTダイより吐出させた。その後、吐出させた溶融シートを20℃に保持されたキャスティングドラム上で、エアーナイフにより密着させて冷却固化し、未延伸シートを得た。
A層用の原料として、A1、A2を質量比が70:30となるように混合したものを用いた。また、B層用の原料として、B1、M1を質量比が75:25となるように混合したものを用いた。これらの原料を別々の単軸押出機にそれぞれ供給して240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去後、フィードブロックを用いてA/B/Aの3層積層で積層比が1/13/1となるよう押出量を調節し、その溶融積層ポリマーをTダイより吐出させた。その後、吐出させた溶融シートを20℃に保持されたキャスティングドラム上で、エアーナイフにより密着させて冷却固化し、未延伸シートを得た。
次に、該未延伸ポリプロピレンフィルムを複数のロール群にて段階的に105℃まで予熱し、そのまま周速差を設けたロール間に通し、長手方向に5.0倍に延伸して一軸配向フィルムとした。さらに、得られた一軸配向フィルムをテンターに導き、フィルム幅方向両端部をクリップで把持したまま170℃で幅方向に10倍延伸した後、幅方向に10%の弛緩を与えながら165℃で熱処理を行った。その後、フィルムをテンターの外側へ導いてフィルム幅方向両端部のクリップを解放した。次いでフィルム表面(キャスティングドラム接触面側)に25W・分/m2の処理強度で、炭酸ガス濃度比15体積%となるよう調整した炭酸ガスと窒素ガスの混合気体雰囲気下でコロナ放電処理を行い、a面の表面自由エネルギーが38mN/mとなるようにした。最後に、こうして得られた厚み15μmの二軸配向ポリプロピレンフィルムをロールとして巻き取った。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-1に示す。なお、本実施例は両側の最表層がA層である態様(両側の最表層が、共にその層を構成する樹脂成分のプロピレン単位の分率が97.0mol%以上100.0mol%以下であり、かつ、ポリプロピレンフィルム全体を構成する樹脂成分のプロピレン単位の分率より大きい態様)であるが、表面のSku値がより小さい方のA層(本実施例においては、製膜時にキャスティングドラムと接していた側のA層)について、そのSku値を表1-1に記載した。かつ、Sku値がより小さい方のA層の上(すなわちa面)に蒸着層を設けた。以降の実施例、比較例においても同様である。
(実施例2~6)
製膜条件、各層用の原料を表1-1の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-1に示す。
製膜条件、各層用の原料を表1-1の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-1に示す。
(実施例7)
A層及びB層用の原料として、実施例1と同じものを用いた。さらに、C層用の原料として、C1を用いた。これらを別々の単軸押出機にそれぞれ供給し、240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去した。その後、フィードブロックを用いてA/B/Cの3層積層で積層厚み比1/13/1となるよう押出量を調節し、得られた溶融シートをTダイより吐出させた。以降は製膜条件を表1-1の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。なお、蒸着層はA層の上に設けた。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-1に示す。
A層及びB層用の原料として、実施例1と同じものを用いた。さらに、C層用の原料として、C1を用いた。これらを別々の単軸押出機にそれぞれ供給し、240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去した。その後、フィードブロックを用いてA/B/Cの3層積層で積層厚み比1/13/1となるよう押出量を調節し、得られた溶融シートをTダイより吐出させた。以降は製膜条件を表1-1の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にして二軸配向ポリプロピレンフィルムを得た。なお、蒸着層はA層の上に設けた。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-1に示す。
(実施例8)
A層用の原料として、A3とA2を質量比70:30で混合したものを用い、A層のみの単層構成としたこと、製膜条件を表1-1の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-1に示す。
A層用の原料として、A3とA2を質量比70:30で混合したものを用い、A層のみの単層構成としたこと、製膜条件を表1-1の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-1に示す。
(実施例9~13、16)
製膜条件、各層用の原料を表1-2の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-2に示す。
製膜条件、各層用の原料を表1-2の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-2に示す。
(実施例14、15、17、18)
製膜条件、各層用の原料を表1-2の通りに変更したこと以外は、実施例7と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-2に示す。
製膜条件、各層用の原料を表1-2の通りに変更したこと以外は、実施例7と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表1-2に示す。
(比較例1)
A層用の原料として、A9とP2を99.9:0.1(質量比)で混合して240℃に設定した押出機で混練押出し、ストランドを水冷後チップ化したものを用いた。また、B層用の原料として、B4とR1を99.7:0.3(質量比)となるように240℃に設定した押出機で混練押出し、ストランドを水冷後チップ化したものを用いた。A層用、B層用の原料をそれぞれ別々の単軸押出機に供給し、240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去後、フィードブロックを用いてA/B/Aの3層積層で積層厚み比が1/8/1となるように押出量を調節し、その溶融積層ポリマーをTダイより吐出させ、静電印加により、該溶融シートを30℃に保持されたキャスティングドラム上に密着させて冷却固化し、未延伸シートを得た。次いで、該未延伸シートを複数のロール群にて徐々に143℃まで予熱し、引き続き143℃の温度に保ちながら周速差を設けたロール間に通し、長手方向に6.0倍に延伸した。引き続き得られた一軸配向フィルムをテンターに導き、163℃で幅方向に10倍延伸し、次いで1段目の熱処理及び弛緩処理として幅方向に10%の弛緩を与えながら130℃で熱処理を行い、さらに2段目の熱処理としてクリップで幅方向の位置を保持したまま140℃の熱処理を行った。その後100℃で冷却工程を経て熱処理したフィルムをテンターの外側へ導き、フィルム端部のクリップを解放し、次いでフィルム表面(キャスティングドラム接触面側)に25W・分/m2の処理強度で、炭酸ガス濃度比15体積%となるよう調整した炭酸ガスと窒素ガスの混合気体雰囲気下でコロナ放電処理を行った。その後、得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムをフィルムロールとして巻き取った。得られたポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。Al蒸着の際にポリプロピレンフィルムに搬送しわが生じ、その後のバリア性評価に至ることができなかった。
A層用の原料として、A9とP2を99.9:0.1(質量比)で混合して240℃に設定した押出機で混練押出し、ストランドを水冷後チップ化したものを用いた。また、B層用の原料として、B4とR1を99.7:0.3(質量比)となるように240℃に設定した押出機で混練押出し、ストランドを水冷後チップ化したものを用いた。A層用、B層用の原料をそれぞれ別々の単軸押出機に供給し、240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去後、フィードブロックを用いてA/B/Aの3層積層で積層厚み比が1/8/1となるように押出量を調節し、その溶融積層ポリマーをTダイより吐出させ、静電印加により、該溶融シートを30℃に保持されたキャスティングドラム上に密着させて冷却固化し、未延伸シートを得た。次いで、該未延伸シートを複数のロール群にて徐々に143℃まで予熱し、引き続き143℃の温度に保ちながら周速差を設けたロール間に通し、長手方向に6.0倍に延伸した。引き続き得られた一軸配向フィルムをテンターに導き、163℃で幅方向に10倍延伸し、次いで1段目の熱処理及び弛緩処理として幅方向に10%の弛緩を与えながら130℃で熱処理を行い、さらに2段目の熱処理としてクリップで幅方向の位置を保持したまま140℃の熱処理を行った。その後100℃で冷却工程を経て熱処理したフィルムをテンターの外側へ導き、フィルム端部のクリップを解放し、次いでフィルム表面(キャスティングドラム接触面側)に25W・分/m2の処理強度で、炭酸ガス濃度比15体積%となるよう調整した炭酸ガスと窒素ガスの混合気体雰囲気下でコロナ放電処理を行った。その後、得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムをフィルムロールとして巻き取った。得られたポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。Al蒸着の際にポリプロピレンフィルムに搬送しわが生じ、その後のバリア性評価に至ることができなかった。
(比較例2)
A層用の原料として、A10を用いた。また、B層用の原料として、B5とM2を80:20(質量比)でドライブレンドした混合物を用いた。これらをそれぞれ別々の単軸押出機に供給し、240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去後、フィードブロックを用いてA/B/Aの3層積層で積層厚み比1/8/1となるよう押出量を調節し、その溶融積層ポリマーをTダイより吐出させ、エアーナイフにより、該溶融シートを20℃に保持されたキャスティングドラムに密着させて冷却固化し、未延伸シートを得た。次に、該未延伸シートを複数のロール群にて段階的に145℃まで予熱し、そのまま周速差を設けたロール間に通して長手方向に5.0倍に延伸した。引き続き得られた一軸配向フィルムをテンターに導き、幅方向両端部をクリップで把持したまま150℃で幅方向に10倍延伸した。さらに弛緩処理として幅方向に10%の弛緩を与えながら150℃で熱処理を行った。その後、フィルムをテンターの外側へ導き、幅方向端部のクリップを解放した。次いでフィルム表面(キャスティングドラム接触面側)に25W・分/m2の処理強度で、炭酸ガス濃度比15体積%となるよう調整した炭酸ガスと窒素ガスの混合気体雰囲気下でコロナ放電処理を行った。こうして得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムをフィルムロールとして巻き取った。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
A層用の原料として、A10を用いた。また、B層用の原料として、B5とM2を80:20(質量比)でドライブレンドした混合物を用いた。これらをそれぞれ別々の単軸押出機に供給し、240℃で溶融押出を行い、80μmカットの焼結フィルタで異物を除去後、フィードブロックを用いてA/B/Aの3層積層で積層厚み比1/8/1となるよう押出量を調節し、その溶融積層ポリマーをTダイより吐出させ、エアーナイフにより、該溶融シートを20℃に保持されたキャスティングドラムに密着させて冷却固化し、未延伸シートを得た。次に、該未延伸シートを複数のロール群にて段階的に145℃まで予熱し、そのまま周速差を設けたロール間に通して長手方向に5.0倍に延伸した。引き続き得られた一軸配向フィルムをテンターに導き、幅方向両端部をクリップで把持したまま150℃で幅方向に10倍延伸した。さらに弛緩処理として幅方向に10%の弛緩を与えながら150℃で熱処理を行った。その後、フィルムをテンターの外側へ導き、幅方向端部のクリップを解放した。次いでフィルム表面(キャスティングドラム接触面側)に25W・分/m2の処理強度で、炭酸ガス濃度比15体積%となるよう調整した炭酸ガスと窒素ガスの混合気体雰囲気下でコロナ放電処理を行った。こうして得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムをフィルムロールとして巻き取った。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例3~10)
製膜条件、各層用の原料を表2の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
製膜条件、各層用の原料を表2の通りに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
(比較例11)
製膜条件、各層用の原料を表2の通りに変更したこと以外は、実施例7と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
製膜条件、各層用の原料を表2の通りに変更したこと以外は、実施例7と同様の方法で二軸配向ポリプロピレンフィルムを製造した。得られた二軸配向ポリプロピレンフィルムの特性を表2に示す。
蒸着については、実施例1~5及び比較例1はAl蒸着、実施例6~18及び比較例2~11はAlOx蒸着を行った。実施例8は単層のポリプロピレンフィルムであるため、厳密にはA層が存在しないが、フィルム自体を「A層」として原料を記載した。また、フィルム全体に占めるプロピレン単位の分率を算出する際、A層に占めるプロピレン単位の分率が99.5%以上である場合においては、該分率を便宜的に100%として算出した。
本発明により、蒸着時や加熱殺菌処理時の熱に対して安定性に優れ、特に透明蒸着層を積層した際に水蒸気バリア性、酸素バリア性が良好であるポリプロピレンフィルムを得ることができる。上記特性に優れるため、本発明のポリプロピレンフィルムは包装用途に好適に用いることができる。
Claims (18)
- ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、主配向軸と直交する方向のF5値にフィルムの厚みを掛けた値(強度X)が400N/m以上2000N/m以下であり、
熱機械分析(TMA)により測定される、主配向軸と直交する方向の100℃における熱収縮率(%)をSMD,100℃、主配向軸と直交する方向の130℃における熱収縮率(%)をSMD,130℃、主配向軸の方向の100℃における熱収縮率(%)をSTD,100℃、主配向軸の方向の130℃における熱収縮率(%)をSTD,130℃としたときに、|SMD,100℃-SMD,130℃|≦2.00、かつ|STD,100℃-STD,130℃|≦2.50を満たすことを特徴とする、ポリプロピレンフィルム。 - 少なくとも片面の尖り度Skuが300以下であることを特徴とする、請求項1に記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記尖り度Skuが相対的に小さい表面をa面としたときに、前記a面の顕微ラマン測定により得られる400cm-1付近のバンド半値幅が4.00cm-1以上8.00cm-1以下であることを特徴とする、請求項2に記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記尖り度Skuが相対的に小さい表面をa面としたときに、前記a面の表面粗さSa値が50nm以下であることを特徴とする、請求項2または3に記載のポリプロピレンフィルム。
- ポリプロピレン系樹脂を主成分とする2種類の層(A層、B層)を少なくとも有し、前記A層中に占めるプロピレン単位の分率が、97.0mol%以上100.0mol%以下であり、かつポリプロピレンフィルム全体に占めるプロピレン単位の分率より大きいことを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
- 示差走査熱量測定(DSC)により測定される2nd Runの融解エンタルピーΔHmから算出される、前記A層の樹脂組成物の結晶化度が、前記B層の樹脂組成物の結晶化度よりも高いことを特徴とする、請求項5に記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記A層に含まれるポリプロピレン系樹脂の分子量分布が15≦Mz/Mn≦36を満たすことを特徴とする、請求項5または6に記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記B層に含まれるポリプロピレン系樹脂が、対数分子量Log(M)が6.5のときの微分分布値1.0%以上10%以下を満たすことを特徴とする、請求項5~7のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記A層、前記B層、前記A層がこの順に位置し、両側の最表層が前記A層であることを特徴とする、請求項5~8のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記A層、前記B層、およびC層がこの順に位置し、一方の最表層が前記A層、他方の最表層が前記C層であることを特徴とする、請求項5~8のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記A層及び/又は前記C層がポリプロピレン系樹脂とは非相溶である熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする、請求項10に記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記ポリプロピレン系樹脂とは非相溶である熱可塑性樹脂がポリメチルペンテン系樹脂であることを特徴とする、請求項11に記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記C層がヒートシール層であることを特徴とする、請求項10~12のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
- 前記B層が石油樹脂を含有することを特徴とする、請求項5~13のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム。
- 請求項1~14のいずれかに記載のポリプロピレンフィルムと、金属及び/又は無機化合物を合計で50質量%より多く100質量%以下含む層(D層)とを有すること特徴とする、積層体。
- 前記尖り度Skuが相対的に小さい表面をa面としたときに、前記D層が前記a面を含むA層の上に積層されていることを特徴とする、請求項15に記載の積層体。
- 請求項1~14のいずれかに記載のポリプロピレンフィルム、及び請求項15または16に記載の積層体の少なくとも一方を有することを特徴とする、包装材。
- 請求項17に記載の包装材により内容物が梱包されていることを特徴とする、梱包体。
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