JP2904903B2 - ポリエチレン系フイルム - Google Patents

ポリエチレン系フイルム

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は包装材料に関するものであり、より詳しく
は特定のエチレン系共重合体から成る厚み斑が小さいポ
リエチレン系包装フイルムに関する。
（従来の技術） 従来のポリエチレン系熱収縮性フイルムとしては本発
明者らによって見いだされたチューブラー二軸延伸によ
る融点以下の低温で収縮包装が可能なフイルムが知られ
ており、市場に出されている。
更に、本発明者らはエチレン系共重合体を特定するこ
とにより延伸チューブの安定性及び延伸の均一性を改良
したポリエチレン系熱収縮性フイルムを見いだした（特
開昭62-201229号公報）。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この発明によって得られるフイルムは
延伸チューブの安定性及び延伸の均一性が向上し、厚み
斑の低減効果も見られたが、包装機械適性、印刷適性の
面から更に厚み斑が小さいものが望まれていた。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは多くの優れた点を有するポリエチレン系
熱収縮性フイルムの特性を生かしたまま延伸の安定性及
び均一性を向上させるべく原料面、技術面より鋭意検討
した結果、特定のエチレン系共重合体を主成分として用
いることにより、厚み斑が小さいフイルムが得られるこ
とを見いだし、本発明を完成した。
即ち、本発明はポリエチレン系二軸延伸フイルムにお
いて、密度が0.870〜0.930、好ましくは0.87〜0.920、
メトルフローインデックスが0.1〜50g/10分、好ましく
は0.2〜10g/分であり、且つ、示差走査熱量計による融
点測定において、190℃にて30分保持後降温速度100℃／
分で20℃まで降温し、その後昇温速度10℃／分で昇温す
るとき得られる融解曲線（以下急冷後の融解曲線とい
う）のメインピーク温度（Tma）が118±５℃の範囲にあ
り、又、190℃にて30分保持後降温速度10℃／分で20℃
まで降温し、その後昇温速度10℃／分で昇温するとき得
られる融解曲線（以下徐冷後の融解曲線という）のメイ
ンピーク温度をTmbとしたとき、TmbとTmaとの差が３℃
以上となるような範囲にある線状低密度ポリエチレンを
主成分とするポリエチレン系二軸延伸フイルムに関す
る。
前記急冷後の融解曲線において全吸熱面積に対するTm
a±５℃の範囲の吸熱面積の比が15％以上のものは、特
に延伸性が優れ、特に厚み斑が少ないフイルムを得るこ
とができる。
上記のDSC測定方法は試料８〜10mgをアルミパンに封
入し窒素気流中にて行なわれる。
本発明において用いられる前記の線状低密度ポリエチ
レンとしては例えばエチレンと、プロピレン、ブテン−
１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、オクテン
−１、デセン−１、ドデセン−１を含む炭素数３〜20
個、好ましくは炭素数が３〜12個の１種または２種以上
のα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。それらの
樹脂の中で具体的には例えば少なくとも50重量％以上の
エチレンと２種のα−オレフィンを主成分とし、全分岐
度が1.5CH3/100C以上の３元共重合体であるもの、ある
いはエチレンと炭素数４〜８のα−オレフィンとを主成
分とし、分岐度が2.5CH3/100C以上であるものが特に好
ましく、中でもエチレンとブテン−１との共重合体、エ
チレンと４−メチルペンテン−１、ブテン−１との３元
共重合体、エチレンとオクテン−１、ブテン−１との３
元重合体が更に好適である。
フイルムを製造するとき、前記の樹脂は１種又は２種
以上混合使用しても良く、更に本発明の目的に支障を来
さない範囲であれば上記の樹脂を主成分として更に高圧
法ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイ
オノマー、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオ
レフィン系樹脂を混合して使用することができる。
そのほかに、滑材、ブロッキング防止剤、帯電防止
剤、防曇剤などの添加剤がそれぞれの有効な作用を具備
させる目的で適宜使用する事ができる。
これらの樹脂を主成分とした未延伸フイルムを二軸方
向にそれぞれ２倍以上に延伸することにより厚み斑が８
％未満、90℃における面積収縮率が20％以上であるもの
を得ることができ、又、式（Ｉ）で表わされるＸ線回折
測定による配向度ＷKの値が0.85≦ＷK≦0.98のものを得
ることができる。
式（Ｉ） ＷK＝〈COS2φc,MD〉＋〈COS2φc,TD〉 この条件を満たすものは融点以下10℃よりも低温℃で
特別の狭い温度勾配の範囲に限定しなくても均一かつ安
定した延伸が可能で有るばかりでなく、延伸配向効果が
大きく、90℃における面積収縮率が20％以上であり、且
つ、厚み斑がきわめて小さい実用性が優れた熱収縮性フ
イルムが得られる。
フイルムの配向度ＷKが0.85未満のもの、特に0.78未
満のものは配向のセットが不十分なものであり、熱収縮
率が小さく、収縮包装した場合タイト感のある収縮包装
仕上がりとならない。配向度ＷKが0.78以上0.85未満の
ものは熱収縮率はほぼ満足するものが得られるが本発明
の目的とする包装機械適性、印刷適性の面でフイルムの
腰がやや不十分である。
逆に、フイルムの配向度ＷKが0.98を超えるものは低
温での熱収縮性に難があり好ましくない。
上記の配向度ＷKはＸ線回折法による極点図形測定を
行なうことにより得られる。測定は、図１に示すように
β＝０°と180°の方向にフイルムのMD方向、β＝90°
と270°の方向にフイルムのTD方向と成るようにサンプ
ルをセットし、Deckerの透過法、Schultzの反射法を組
み合わせて行なう。
極点図形測定による配向の求め方は文献（高分子Ｘ線
回折（上）、LEROY E.ALEXANDER著、桜田一郎監訳、P21
6〜232、化学同人）に詳しく説明されている。
具体的には、ポリエチレンの場合、斜方晶系であるの
で基準方向Ｚに対する結晶軸Ｃの傾きの程度を表わす
〈COS2φc,Z〉は独立な２つの結晶面（hko）面の回折強
度を測定することにより求めることができる（図２参
照）。
そこで（200）面と（020）面を用いて測定すると次に
示す４種の値ＷK1、ＷK2、ＷK3、ＷK4を得る。
ＷK1＝〈COS2φ（200）,MD〉＝〈COS2φa,MD〉 ＷK2＝〈COS2φ（020）,MD〉＝〈COS2φb,MD〉 ＷK3＝〈COS2φ（200）,MD〉＝〈COS2φa,MD〉 ＷK4＝〈COS2φ（020）,MD〉＝〈COS2φb,MD〉 ここで 又、ポリエチレンの結晶軸ａ、ｂ、ｃはそれぞれ直交し
ているので、 〈COS2φc,Z〉＝１−〈COS2φa,Z〉−〈COS2φb,Z〉 が成り立つ。よって次式が得られる。
〈COS2φc,MD〉＝１−ＷK1−ＷK2 〈COS2φc,TD〉＝１−ＷK3−ＷK4 本発明者らは結晶Ｃ軸のMD、TD方向における配向を表
わすとの和を配向度ＷKと規定し、次式によって求
めた。
ＷK＝〈COS2φc,MD〉＋〈COS2φc,TD〉 ＝（１−ＷK1−ＷK2）＋（１−ＷK3−ＷK4） ＝２−（ＷK1＋ＷK2＋ＷK3＋ＷK4） 次に本発明のフイルムの製造方法を示す。
前記の樹脂を用いて本発明の延伸フイルムを製造するに
用いる未延伸フイルムを製造する方法及びこの未延伸フ
イルムを延伸して延伸フイルムを製造する方法は公知の
方法で行なうことができるが、以下、管状製膜・延伸の
場合を例にあげ、具体的に説明する。
先ず、前記の特定範囲の樹脂を押出機により加熱溶融
・混練して管状ダイスからチューブ状に押し出し、急冷
固化して未延伸フイルムを得る。
得られたチューブ状未延伸フイルムを例えば図３で示
すようなチューブラー延伸装置に供給し、高度の配向が
起こる温度範囲例えば樹脂の融点以下10℃、好ましくは
融点以下15℃よりも低い温度で膨張延伸して同時二軸配
向を起こさせる。延伸倍率は必ずしも縦横同一でなくて
もよいが、優れた強度、収縮率などの物性を得るために
は縦横何れの方向にも２倍以上、好ましくは2.5倍以
上、差らに好ましくは３倍以上に延伸するのが好適であ
る。
延伸装置から取りだしたフイルムは希望によりアニー
リングし、保存中の自然収縮を抑制することができる。
（実施例） 以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
尚、本実施例の中で示した各物性測定は以下の方法に
よった。
（１） 面積収縮率 縦横共10.0cmの正方形に切りとったフイルムを90℃の
グリセリン浴中に10秒間浸漬した後取り出し、水中で急
冷後縦横のそれぞれ長さを測定して次式により算出し
た。
面積収縮率＝100−Ａ×Ｂ 但し、Ａ、Ｂはそれぞれ急冷後の縦横の長さ（単位は
cm）を示す。
（２） 厚み斑 連続接触型電子マイクロメーター（安立電気株式会社
製、K306C型）を使用し、フルスケール８μｍでチュー
ブの円周方向に測定したチャートについて最大値（Tma
x）、最小値（Tmin）及び平均値（Ｔ）を求め、次式に
より算出した。
但し、Ｔは測定フイルムの10mm間隔に相当するチャー
トから読みとった値の算術平均値である。
実施例１ エチレンとコモノマーとして４メチルペンテン−１及
びブテン−１との３元共重合体からなり、全分岐度が2.
1、25℃における密度0.916g/cm3、メルトインデックス
1.2g/10分、原料樹脂の融点Tmbが124℃、急冷後の融点T
maが119℃、急冷後の融解曲線において全吸収面積に対
するTma±５℃のメインピーク部の吸熱面積比が22％の
線状低密度ポリエチレン樹脂を170℃〜230℃で溶融混練
し、230℃に保った環状ダイスより押し出し、形成され
たチューブを、内側は冷却水が循環している円筒状冷却
マンドレルの外表面を摺動させながら、外側は水槽を通
すことにより冷却して引き取り、直径約75mm、厚さ325
μのチューブ状未延伸フイルムを得た。このチューブ状
未延伸フイルムを図３に示したチューブラー二軸延伸装
置に導き、95〜105℃で縦横それぞれ４倍に延伸し、二
軸延伸フイルムを得た。次いでこの延伸フイルムをチュ
ーブ状アニーリング装置にて75℃の熱風で10秒間処理し
た後室温に冷却し、折り畳んで巻き取った。
延伸中の安定性は良好で延伸点の上下動や延伸チュー
ブの揺動もなく、又、ネッキングなどの不均一延伸状態
も観察されなかった。
得られた延伸フイルムは厚み20.8μ、厚み斑は５％、
90℃での面積収縮率は33％であった。又、原料樹脂の融
点は124℃、Ｘ線回折測定による配向度ＷKは0.93であっ
た。
このフイルムを縦12cm、横18cm、高さ3cmの菓子箱を
市販のシュリンク自動包装機を用い、包装スピード20個
／分、収縮トンネル温度100℃、収縮トンネル通過時間
３秒の条件で包装を行なったところ、自動包装機でのト
ラブルもなく、タイト感がある包装外観であった。
実施例２ エチレンとコモノマーとしてブテン−１との２元共重
合体からなり、分岐度が3.3、25℃における密度0.900g/
cm3、メルトインデックス0.4g/10分、原料樹脂の融点Tm
bが123℃、急冷後の融点Tmaが117℃、急冷後の融解曲線
において全吸収面積に対するTma±５℃のメインピーク
部の吸熱面積比が25％の線状低密度ポリエチレン樹脂を
実施例１の場合と同様にして160℃〜220℃で溶融混練
し、220℃に保った環状ダイスより押し出し、形成され
たチューブを、内側は冷却水が循環している円筒状冷却
マンドレルの外表面を摺動させながら、外側は水槽を通
すことにより冷却して引き取り、直径約73mm、厚さ220
μのチューブ状未延伸フイルムを得た。
この未延伸フイルムを原反として、これを図３に示し
た二軸延伸装置に導き、90〜100℃で縦4.2倍、横3.8倍
に延伸した。延伸されたフイルムを更にチューブ状アニ
ーリング装置にて75℃の熱風で10秒間処理した後室温に
冷却し、折り畳んで巻き取った。
延伸中チューブの安定性は良好で、延伸点の上下動や
延伸チューブの揺動もなく、又、ネッキング、縦割れな
どの不均一延伸状態も観察されなかった。
得られた延伸フイルムは平均厚み15.3μで厚み斑は６
％であり、90℃での面積収縮率は48％であった。又、Ｘ
線回折測定による配向度ＷKは0.90であった。
このフイルムを実施例１と同様に縦12cm、横18cm、高
さ3cmの菓子箱を市販のシュリンク自動包装機を用い、
包装スピード20個／分、収縮トンネル温度100℃、収縮
トンネル通過時間３秒の条件で包装を行なったところ、
自動包装機でのトラブルもなく、タイト感がある良好な
包装仕上がり状態であった。
実施例３ エチレンとコモノマーとして４メチルペンテン−１及
びブテン−１との３元共重合体からなり、全分岐度が2.
1、25℃における密度0.916g/cm3、メルトインデックス
1.2g/10分、原料樹脂の融点Tmbが124℃、急冷後の融点T
maが119℃、急冷後の融解曲線において全吸収面積に対
するTma±５℃のメインピーク部の吸熱面積比が22％の
線状低密度ポリエチレン樹脂と、エチレンとコモノマー
としてブテン−１との２元共重合体からなり、分岐度が
1.0、25℃における密度0.920g/cm3、メルトインデック
ス1.0g/10分、原料樹脂の融点が126℃、急冷後の融点12
6℃、急冷後のメインピーク部が118±５℃の範囲にない
線状低密度ポリエチレン樹脂とを60/40の割合で配合し
た混合樹脂を実施例１と同様にして溶融、混練、押し出
しして未延伸フイルムを得た。又、実施例１と同様にし
て二軸延伸を行なったところ、延伸点の上下動やチュー
ブの揺動もなく、安定性は良好であり、不均一な延伸状
態も観察されなかった。
得られた延伸フイルムは厚み21.2μで厚み斑は７％、
90℃での面積収縮率は28％であった。又、Ｘ線回折測定
による配向度ＷKは0.95であった。
このフイルムを用いて、B5版大のノート５冊を包装ス
ピード25個／分（５冊／個）、収縮トンネル温度110
℃、収縮トンネル通過時間2.4秒の条件にて自動包装を
行なったところ、短い収縮時間にも拘らず美麗な包装仕
上がりであった。
比較例１ エチレンとコモノマーとして４−メチルペンテン−１
との２元共重合体からなり、分岐度が2.7、25℃におけ
る密度0.920g/cm3、メトルインデックス2.0g/10分、原
料樹脂の融点Tmbが127℃、急冷後のメインピークTmaが1
26℃であり、Tmaが118±５℃の範囲にない線状低密度ポ
リエチレン樹脂を実施例１の場合と同様にして溶融、混
練、押し出しして未延伸フイルムを得た。この未延伸フ
イルムを延伸温度100〜105℃で延伸しついで実施例１と
同様にアニーリングを行ない、折り畳んで巻き取った。
延伸中チューブは揺動し、延伸部ではネッキング現象
が認められた。このような不安定な状況を改善するため
に延伸温度を95〜100℃に下げると延伸部のネッキング
が激しくなり、かえって延伸フイルムの不均一さがひど
くなった。今度は逆にネッキングを押さえるために延伸
温度を105〜110に上げると延伸チューブの上下動や揺動
がひどくなり、安定性が悪くなった。
はじめの条件即ち、延伸温度100〜105℃で延伸して得
られた延伸フイルムは厚み21.3μで、厚み斑は16％、90
℃での面積収縮率は22％であった。又、Ｘ線回折測定に
よる配向度ＷKは0.96であった。
このフイルムは平面性が劣り、実施例１と同様の条件
でシュリンク自動包装機で包装を行なったところ、包装
工程が円滑に進まず自動包装に適するものではなかっ
た。
比較例２ エチレンとコモノマーとしてオクテン−１との２元共
重合体からなり、分岐度が1.0、25℃における密度0.920
g/cm3、メルトインデックス1.0g/10分、原料樹脂の融点
Tmbが126℃、急冷後のメインピークTmaが125℃であり、
Tmaが118±５℃の範囲にない線状低密度ポリエチレン樹
脂を実施例２の場合と同様にして溶融、混練、押し出し
して未延伸フイルムを得た。この未延伸フイルムを延伸
温度103〜108℃で延伸しついで実施例１と同様にアニー
リングを行ない、折り畳んで巻き取った。
延伸中、チューブの揺動が大きく、延伸部でのネッキ
ング現象が顕著であり、ネッキングを抑えるため延伸温
度を108〜113℃に上げると延伸チューブの揺動が更にひ
どくなり、安定した状態は得られなかった。
はじめの条件即ち、延伸温度103〜108℃で延伸して得
られた延伸フイルムは厚み15.8μで、厚み斑は13％、90
℃での面積収縮率は24％であった。又、Ｘ線回折測定に
よる配向度ＷKは0.93であった。
このフイルムは平面性が劣り、実施例１と同様の条件
でシュリンク自動包装機で包装を行なったところ、得ら
れた包装物は収縮斑があり、タイト感がある包装物では
なかった。
（発明の効果） 本発明のポリエチレン系二軸延伸フイルムは特定の熱
挙動を有する線状低密度ポリエチレンが用いられ、厚み
斑が小さく、包装機械適性、印刷適性の優れたものであ
る。
【図面の簡単な説明】
図１及び図２はＸ線回折法による極点図形測定を説明す
るための図面である。また、図３は実施例で用いた二軸
延伸装置の説明用断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 7:00 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08J 5/00 - 5/02 C08J 5/12 - 5/22 B29C 55/00 - 55/30 B29C 61/06

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】密度が0.870〜0.930、メルトフローインデ
    ックスが0.1〜50g/10分であり、且つ、示差走査熱量計
    による融点測定において、190℃にて30分保持後降温速
    度100℃／分で20℃まで降温し、その後昇温速度10℃／
    分で昇温するとき得られる融解曲線（以下急冷後の融解
    曲線という）のメインピーク温度（Tma）が118±５℃の
    範囲にあり、又、190℃にて30分保持後降温速度10℃／
    分で20℃まで降温し、その後降温速度10℃／分で昇温す
    るとき得られる融解曲線（以下徐冷後の融解曲線とい
    う）のメインピーク温度をTmbとしたとき、TmbとTmaと
    の温度差が３℃以上となるような範囲にある線状低密度
    ポリエチレンを主成分とするポリエチレン系二軸延伸フ
    イルム。
  2. 【請求項２】急冷後の融解曲線において全吸熱面積に対
    するTma±５℃の範囲の吸熱面積の比が15％以上である
    ことを特徴とする請求項１のポリエチレン系二軸延伸フ
    イルム。
  3. 【請求項３】厚み斑が８％未満であることを特徴とする
    請求項１又は２のポリエチレン系二軸延伸フイルム。
  4. 【請求項４】90℃における面積収縮率が20％以上である
    請求項１、２又は３のポリエチレン系二軸延伸フイル
    ム。
  5. 【請求項５】式（Ｉ）で表わされるＸ線回折測定による
    配向度ＷKの値が0.85≦ＷK≦0.98であることを特徴とす
    る請求項１〜４のポリエチレン系二軸延伸フイルム。 式（Ｉ） ＷK＝〈COS2φc,MD〉＋〈COS2φc,TD〉
  6. 【請求項６】線状低密度ポリエチレンが少なくとも50重
    量％以上のエチレンと２種のα−オレフィンを主成分と
    し、全分岐度が1.5CH3/100C以上の３元重合体であるこ
    とを特徴とする請求項１〜４のポリエチレン系二軸延伸
    フイルム。
  7. 【請求項７】線状低密度ポリエチレンがエチレンと炭素
    数４〜８のα−オレフィンとを主成分とし、分岐度が2.
    5CH3/100C以上であることを特徴とする請求項１〜４の
    ポリエチレン系二軸延伸フイルム。
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