JP2023113544A - ポリプロピレン系フィルム及び積層フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
後述のポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂を用いて試作例1~11の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを作成した。試作例1~3の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムは、汎用のラミネート用基材フィルムとして、試作例4~6の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムは主に単体で使用されるヒートシール用フィルムとして、試作例7~9は主に単体で使用される溶断シール用フィルムとして、試作例10,11はラミネート用マット調フィルムとして使用されることが想定される。
・ポリプロピレン樹脂(PP-1):バイオマスポリプロピレン(Lyondell Basell社製、『C14 HP456J』)、バイオマス度46%、MFR(230℃/2.16kg)3.4g/10min、密度0.900g/cm3、融点165℃
・ポリプロピレン樹脂(PP-2):石油由来ポリプロピレン(日本ポリプロ株式会社製、『FL203D』)、バイオマス度0%、MFR(230℃/2.16kg)3.0g/10min、密度0.900g/cm3、融点164℃
・ポリプロピレン樹脂(PP-3):石油由来ポリプロピレン(日本ポリプロ株式会社製、『FW4BT』)、バイオマス度0%、MFR(230℃/2.16kg)6.5g/10min、密度0.900g/cm3、融点135℃
・ポリプロピレン樹脂(PP-4):石油由来ポリプロピレン(日本ポリプロ株式会社製、『FX4G』)、バイオマス度0%、MFR(230℃/2.16kg)5.0g/10min、密度0.900g/cm3、融点129℃
・ポリプロピレン樹脂(PP-5):石油由来ポリプロピレン(日本ポリプロ株式会社製、『BC4FC』)、バイオマス度0%、MFR(230℃/2.16kg)8.0g/10min、密度0.900g/cm3、融点162℃
・ポリエチレン樹脂(PE-1):バイオマスポリエチレン(ブラスケム社製、『SLH118』)、バイオマス度92%、MFR(190℃/2.16kg)1.0g/10min、密度0.916g/cm3、融点126℃
・ポリエチレン樹脂(PE-2):石油由来ポリエチレン(宇部丸善ポリエチレン株式会社製、『R300』)、バイオマス度0%、MFR(190℃/2.16kg)0.3g/10min、密度0.921g/cm3、融点109℃
第一表層に樹脂(PP-2)を100重量%、中間層に樹脂(PP-1)24重量%と樹脂(PP-2)76重量%、第二表層に樹脂(PP-2)を100重量%とし、第一表層:中間層:第二表層が1:18:1の比率となるよう原料の吐出量を調整し、試作例1の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例1の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は9.9%である。
中間層を樹脂(PP-2)100重量%とした以外は試作例1と同様とし、試作例2の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例2の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
中間層を樹脂(PP-2)88重量%と樹脂(PE-1)12重量%とした以外は試作例1と同様とし、試作例3の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例3の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は9.9%である。なお、試作例3のバイオマス度はポリエチレン樹脂に由来する。
第一表層に樹脂(PP-2)を100重量%、中間層に樹脂(PP-1)30重量%と樹脂(PP-2)70重量%、第二表層に樹脂(PP-4)を100重量%とし、第一表層:中間層:第二表層が1:28:1の比率となるよう原料の吐出量を調整し、試作例4の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例4の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は12.9%である。
中間層を樹脂(PP-2)100重量%とした以外は試作例4と同様とし、試作例5の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例5の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
中間層を樹脂(PP-2)85重量%と樹脂(PE-1)15重量%とした以外は試作例4と同様とし、試作例6の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例6の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度12.9%である。なお、試作例6のバイオマス度はポリエチレン樹脂に由来する。
第一表層に樹脂(PP-4)を100重量%、中間層に樹脂(PP-1)24重量%と樹脂(PP-2)76重量%、第二表層に樹脂(PP-4)を100重量%とし、第一表層:中間層:第二表層が1:28:1の比率となるよう原料の吐出量を調整し、試作例7の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例7の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は10.3%である。
中間層を樹脂(PP-2)100重量%とした以外は試作例7と同様とし、試作例8の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例8の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
中間層を樹脂(PP-2)88重量%と樹脂(PE-1)12重量%とした以外は試作例7と同様とし、試作例9の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例9の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度10.3%である。なお、試作例9のバイオマス度はポリエチレン樹脂に由来する。
第一表層に樹脂(PP-3)30重量%と樹脂(PP-5)35重量%と樹脂(PE-2)35重量%、中間層に樹脂(PP-1)24重量%と樹脂(PP-2)76重量%、第二表層に樹脂(PP-4)を100重量%とし、第一表層:中間層:第二表層が2:17:1の比率となるよう原料の吐出量を調整し、試作例10の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例10の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は9.4%である。
中間層を樹脂(PP-2)100重量%とした以外は試作例10と同様とし、試作例11の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例11の二軸延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
ヘーズ(%)は、透明性の指標であって、JIS K 7136(2000)に準拠し、ヘーズメーター(日本電色工業株式会社製、『NDH-8000』)を使用して測定を行った。
フィルムの縦(MD)方向及び横(TD)方向の引張破壊強度(MPa)、引張破壊伸度(%)、引張弾性率(GPa)は、JIS K 7127(1999)に準拠して、引張試験機(株式会社オリエンテック製、『RTF-1310』)を使用して測定した。
フィルムの縦(MD)方向及び横(TD)方向の120℃における加熱収縮率を、JIS Z 1712(1999)に準拠して、測定した。
表面光沢度(%)は、フィルム表面の光沢感を示す指標であって、JIS Z 8741(1997)に準拠し、デジタル光沢計(日本電飾工業株式会社製、『VG-7000』)を使用して測定した。
狭角拡散透過率(LSI)(%)は、透視感の指標であって、LSIは全光線透過光量に対する散乱角0.4°以上1.2°以下の散乱光量の比率を示すものである。LSIは、肉眼の透視感の目安であり、数値が低いほど透視感に優れる。LSIは、視覚透明度試験機(株式会社東洋精機製作所製)を使用して測定を行った。
水蒸気透過度(g/m2・day)は、JIS K 7129(2008)に準拠し、水蒸気透過率測定装置(モコン社製、『PERMATRAN-W(登録商標) 3/33』)を使用して温度40℃、相対湿度90%の条件下で測定した。
ヒートシール強度(N/15mm)は、下記の通り測定した。フィルムを横(TD)方向50mm×縦(MD)方向250mmの長方形の試験片(ヒートシール用)に裁断した。2枚の試験片のシーラント層(第二表層)同士を重ね、ヒートシール試験機(株式会社東洋精機製作所製、『熱傾斜試験機』)を使用し、ヒートシール圧力を0.4MPa、ヒートシール時間を1秒、設定温度160℃の条件にてヒートシールした。このとき、ヒートシーラーの熱板と試験片フィルムの間に融着防止用のセロファンフィルムを挟んだ。ヒートシールにより融着した試験片のシール部分の中央部を15mm幅にカットし、それを180°に開き、小型卓上試験機(株式会社島津製作所製、『EZ-SX』)により未シール部分をチャックに挟み、引張速度200m/minでシール部分をT字剥離して測定を行った。得られた結果のうち、シール温度160℃における最大強度をヒートシール強度とした。
溶断シール強度(N/15mm)は、下記の通り測定した。溶断シールにより、第二表層が袋の内側となるよう製袋した。
シール温度:400℃
熱刃先端角度:120℃
溶断間隔:200mm
ショット数:72枚/分
試作例1~3は、ラミネート用基材フィルムとしての用途が想定される。特に、ラミネート面に印刷されて使用されることが多いため、フィルムの透明性が要求される。すなわち、透明性の指標となるヘーズ及び狭角拡散透過率(LSI)の値が低い方が優れたフィルムということができる。表1及び3に示されるように、バイオマスポリプロピレンが樹脂原料に含有されてバイオマス度が9.9%である試作例1と石油由来ポリプロピレンのみからなる試作例2とでは、各種物性値にほとんど差がみられなかった。つまり、従来の石油由来のラミネート用基材フィルムとしての試作例2のヘーズ及び狭角拡散透過率(LSI)と同等の数値を示した試作例1においても、ラミネート用基材フィルムとして良好であることが示された。よって、バイオマスポリプロピレンを樹脂原料として用いたフィルムは、従来の石油由来のポリプロピレン樹脂からなるフィルムと何ら遜色ない機能性を備えるということができるから、従来のフィルムと同様の使用感を維持しつつ、環境負荷の低減を図ることができるといえる。
後述のポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂を用いて試作例12~18の無延伸ポリプロピレン系フィルムと試作例19~22の無延伸ポリエチレン系フィルムを作成した。試作例19~22は、ポリプロピレン系フィルムを樹脂層の一ないし二として備える積層フィルムである。試作例12~15の無延伸ポリプロピレン系フィルムは、汎用のラミネート用シーラントフィルムとして、試作例16~18の無延伸ポリプロピレン系フィルムは、イージーピールフィルムとしてのラミネート用シーラントフィルムとして使用されることが想定される。また、試作例19,20の無延伸ポリエチレン系フィルムは溶断シールされて用いられるような単体で使用されることが想定される。試作例21,22の無延伸ポリエチレン系フィルムはマット調表基材として使用されることが想定される。なお、試作例19~22は、第一表層ないし第二表層にポリプロピレン系フィルムを樹脂層として備える積層フィルムである。下記各材料を溶融、混練してTダイフィルム成形機により共押出し、冷却ロールで冷却して無延伸フィルムを製膜した。各試作例の無延伸フィルムは共通の設定により製膜した。
・ポリプロピレン樹脂(PP-1)
・ポリプロピレン樹脂(PP-3)
・ポリプロピレン樹脂(PP-4)
・ポリプロピレン樹脂(PP-5)
・ポリプロピレン樹脂(PP-6):石油由来ポリプロピレン(日本ポリプロ株式会社製、『FB3B』)、バイオマス度0%、MFR(230℃/2.16kg)7.5g/10min、密度0.900g/cm3、融点163℃
・ポリエチレン樹脂(PE-2)
・ポリエチレン樹脂(PE-3):バイオマスポリエチレン(ブラスケム社製、『SLH218』)、バイオマス度92%、MFR(190℃/2.16kg)2.3g/10min、密度0.916g/cm3、融点125℃
・ポリエチレン樹脂(PE-4):石油由来ポリエチレン(株式会社プライムポリマー製、『SP2040』)、バイオマス度0%、MFR(190℃/2.16kg)3.8g/10min、密度0.918g/cm3、融点116℃
・ポリエチレン樹脂(PE-5):石油由来ポリエチレン(宇部丸善ポリエチレン株式会社製、『F222NH』)、バイオマス度0%、MFR(190℃/2.16kg)2.0g/10min、密度0.922g/cm3、融点110℃
第一表層に樹脂(PP-3)を100重量%、中間層に樹脂(PP-3)75重量%と樹脂(PP-6)25重量%、第二表層に樹脂(PP-4)を100重量%とし、第一表層:中間層:第二表層が1:4:1の比率となるよう原料の吐出量を調整し、フィルムの厚さは30μmとして試作例12の無延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例12の無延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
中間層を樹脂(PP-1)60重量%と樹脂(PP-3)40重量%とした以外は試作例12と同様とし、試作例13の無延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例13の無延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は18.4%である。
第一表層を樹脂(PP-1)25重量%と樹脂(PP-3)75重量%とした以外は試作例12と同様とし、試作例14の無延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例14の無延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は1.9%である。
第一表層を樹脂(PP-3)87.5重量%と樹脂(PE-3)12.5重量%とした以外は試作例12と同様とし、試作例15の無延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例15の無延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は1.9%である。なお、試作例15のバイオマス度はポリエチレン樹脂に由来する。
第一表層を樹脂(PE-4)80重量%と樹脂(PE-5)20重量%とし、中間層を樹脂(PP-6)100重量%とし、第一表層:中間層:第二表層を1:2:1の比率となるよう原料の吐出量を調整し、フィルムの厚さを20μmとした以外は試作例12と同様とし、試作例16の無延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例16の無延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
第一表層を樹脂(PE-4)100重量%とし、中間層を樹脂(PP-1)50重量%と樹脂(PP-6)50重量%とした以外は試作例16と同様とし、試作例17の無延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例17の無延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は11.5%である。
中間層を樹脂(PP-1)50重量%と樹脂(PP-3)50重量%とした以外は試作例16と同様とし、試作例18の無延伸ポリプロピレン系フィルムを得た。試作例18の無延伸ポリプロピレン系フィルムのバイオマス度は11.5%である。
中間層を樹脂(PE-4)100重量%とし、第二表層を樹脂(PP-3)100重量%とした以外は試作例12と同様とし、試作例19の無延伸ポリエチレン系フィルムを得た。試作例19の無延伸ポリエチレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
第一表層及び第二表層を樹脂(PP-1)25重量%と(PP-3)75重量%とした以外は試作例19と同様とし、試作例20の無延伸ポリエチレン系フィルムを得た。試作例20の無延伸ポリエチレン系フィルムのバイオマス度は3.8%である。
第一表層を樹脂(PP-3)30重量%と樹脂(PP-5)35重量%と樹脂(PE-2)35重量%とし、中間層を樹脂(PE-4)100重量%とし、第二表層を樹脂(PE-4)100重量%とした以外は試作例12と同様とし、試作例21の無延伸ポリエチレン系フィルムを得た。試作例21の無延伸ポリエチレン系フィルムのバイオマス度は0%である。
第一表層を樹脂(PP-1)30重量%と樹脂(PP-5)35重量%と樹脂(PE-2)35重量%とした以外は試作例21と同様とし、試作例22の無延伸ポリエチレン系フィルムを得た。試作例22の無延伸ポリエチレン系フィルムのバイオマス度は2.3%である。
ヘーズ(%)は、二軸延伸ポリプロピレン系フィルムにおける測定と同様とした。
フィルムの縦(MD)方向及び横(TD)方向の引張降伏強度(MPa)、引張破壊強度(MPa)、引張破壊伸度(%)、引張弾性率(GPa)は、上記二軸延伸ポリプロピレン系フィルムにおける測定と同様に、JIS K 7127(1999)に準拠して、引張試験機(株式会社オリエンテック製、『RTF-1310』)を使用して測定した。
ヒートシール開始温度(℃)は、加工適性の指標の1つであって、JIS Z 1713(2009)に準拠して測定した。フィルムを50mm×250mm(フィルムの横(TD)方向×縦(MD)方向)の長方形の試験片(ヒートシール用)に裁断した。2枚の試験片のシーラント層(第二表層)同士を重ね、ヒートシール試験機(株式会社東洋精機製作所製,『熱傾斜試験機』)を使用し、ヒートシール圧力を0.4MPa、ヒートシール時間を1秒とした。そして、5℃ずつ温度を傾斜(昇温)する条件にてヒートシールした。このとき、ヒートシーラーの熱板と試験片フィルムの間に融着防止用のセロファンフィルムを挟んだ。ヒートシールにより融着した試験片を180°に開き、小型卓上試験機(株式会社島津製作所製,『EZ-SX』)により未シール部分をチャックに挟み、シール部分をT字剥離した。そして、ヒートシール強度が3(N/15mm)に到達する温度を内挿して求めた。
狭角拡散透過率(LSI)(%)は、上記二軸延伸ポリプロピレン系フィルムにおける測定と同様に、視覚透明度試験機(株式会社東洋精機製作所製)を使用して測定を行った。
イージーピール適性は、袋や容器の蓋として用いられた際の開封性を示す指標として、以下の方法により評価した。試作例16~18の試作例の第一表層の表面にコロナ放電処理を行い、ポリエステル系ドライラミネート用接着剤を塗布して、15μmの二軸延伸ナイロンフィルムを貼り合わせて積層フィルムとした。その後、該積層フィルムを50mm×250mm(フィルムの横(TD)方向×縦(MD)方向)の長方形の試験片(ヒートシール用)に裁断した。裁断した試験片の第二表層(ヒートシール層)同士を重ね、ヒートシール試験機(株式会社東洋精機製作所製,『熱傾斜試験機』)を使用し、ヒートシール圧力を0.4MPa、ヒートシール時間を1秒、設定温度150℃の条件にてヒートシールした。ヒートシールにより融着した試験片のシール部分の中央部を15mm幅にカットし、それを180°に開き、小型卓上試験機(株式会社島津製作所製,『EZ-SX』)により未シール部分をチャックに挟み、引張速度200m/minでシール部分をT字剥離しシール強度測定を行った。さらに測定したサンプルの剥離面を観察して、試作例のフィルム内部で剥離が進行していることを確認した。シール強度が1~15N/15mmであって、かつフィルム内部での剥離が進行しているものを「〇」、それ以外を「×」とした。「×」となるフィルムは、破袋の可能性があったり開封しづらいものとなり、イージーピール適性を備えないフィルムである。
溶断シール強度(N/15mm)は、溶断シール条件を350℃に変更した以外は、上記二軸延伸ポリプロピレン系フィルムにおける測定と同様に測定した。
試作例12~15は、ラミネート用シーラントフィルムとしての用途が想定される。表5及び8に示されるように、バイオマスポリプロピレンが樹脂原料に含有されてバイオマス度が18.4%である試作例13、バイオマス度が1.9%である試作例14と石油由来ポリプロピレンのみからなる試作例12とでは、各種物性値にほとんど差がなかった。特に、ラミネート面への印刷が想定されることから、フィルムの透明性が要求される。すなわち、透明性の指標となるヘーズ及び狭角拡散透過率(LSI)の値が低い方が優れたフィルムということができる。表8に示されるように、試作例13及び14は試作例12と同等の数値を示したことから、いずれもラミネート用シーラントフィルムとして良好であることが示された。つまり、バイオマスポリプロピレンを樹脂原料として用いていずれの層に配合したとしても、石油由来のポリプロピレンを用いた場合とフィルムの特性はさほど変化がなく、使い勝手や使用感、取り回し等は変わらないといえる。このため、従来の石油由来のフィルムからの代替として有望であることが示された。
11 第一表層
12 第二表層
13 中間層
Claims (3)
- ポリプロピレンを主体とする樹脂原料からなるポリプロピレン系フィルムであって、
前記樹脂原料が、バイオナフサが加熱分解され分留されて生成されたプロピレン又はバイオプロパンが脱水素されて生成されたプロピレンが重合されたプロピレン重合体、又はこれら前記プロピレンの少なくとも一方とα-オレフィンとが重合されたポリプロピレン共重合体のいずれか一方又は両方を含むバイオマスポリプロピレンを含有し、
前記バイオマスポリプロピレンのバイオマス度は5%以上であって、かつ、
メルトフローレート(230℃、2.16kg荷重)が0.1~50g/10minであり、
密度が0.850~0.910g/cm3である
ことを特徴とするポリプロピレン系フィルム。 - 請求項1に記載のポリプロピレン系フィルムを含む複数の樹脂層からなる積層フィルム。
- フィルムのバイオマス度が5%以上である請求項1に記載のポリプロピレン系フィルム又は請求項2に記載の積層フィルム。
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