JP3069020B2 - ポリエチレン積層フィルム - Google Patents

ポリエチレン積層フィルム

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JP3069020B2
JP3069020B2 JP7082098A JP8209895A JP3069020B2 JP 3069020 B2 JP3069020 B2 JP 3069020B2 JP 7082098 A JP7082098 A JP 7082098A JP 8209895 A JP8209895 A JP 8209895A JP 3069020 B2 JP3069020 B2 JP 3069020B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラミネート用のシーラ
ントフィルムとして好適に使用できるポリエチレン積層
フィルムに関し、詳しくは、優れた低温ヒートシール
性、ホットタック性及び製袋品の充分な耐圧性を有し、
なおかつスリップ性、耐ブロッキング性等の機械適性に
優れ、高速液体充填包装に適したシーラントフィルムに
関する。
【0002】
【従来の技術】現在、食品包装分野におけるシーラント
フィルムとして、高圧法低密度ポリエチレン、線状エチ
レン・α−オレフィン共重合体(以下、L−LDPEと
いう。)、エチレン・酢酸ビニル共重合体(以下、EV
Aという。)、ポリプロピレン等の主としてポリオレフ
ィン系樹脂からなるフィルムが使用されている。中でも
L−LDPEフィルムは透明性、シール強度、ホットタ
ック性、耐衝撃性、夾雑物シール性等において最も優れ
ており、単膜で、もしくは基材フィルムとラミネートさ
れ、シーラントフィルムとして広く利用されている。特
に高いシール強度は、他のポリオレフィン系樹脂に見ら
れないものであり、液体充填包装において耐圧強度を満
足させるためには欠かせないものである。
【0003】また、近年充填速度の高速化に伴い、低温
ヒートシール性、ホットタック性の良好なフィルムが、
強く要請されており、この点においてもL−LDPEフ
ィルムは他のポリオレフィン系樹脂フィルムに比較して
優れている。しかし、L−LDPEフィルムであっても
低温ヒートシール性とホットタック性との両立は難し
く、液体充填速度の高速化には不十分である。
【0004】一般に、L−LDPEフィルムの低温ヒー
トシール性を達成する方法としては、コモノマー含有量
を上げる方法があり、いくつかの方法が報告されてい
る。(例えば、特開平2−272033号公報、特公平
3−40723号公報、同6−102375号公報、
等) しかしながら、これらの方法では、シール開始温度は低
下するものの、コモノマーの含有量が増加するに従い、
コモノマーの主鎖に対する分布が片寄ることが知られて
いるおり、また、融解挙動もピークが複数個確認される
ようになる。これは、融解が広い温度範囲にわたって生
じることを示し、高速充填適性に必須であるホットタッ
ク性が充分でない原因となる。また、コモノマーが多い
部分はべたつくために、スリップ性、耐ブロッキング性
も劣る傾向があるという欠点がある。
【0005】また、低温ヒートシール性を達成する他の
方法として、低結晶性のエチレン−αオレフィン共重合
体等を用いる方法、EVAを利用する方法も開示されて
いる。(例えば、特公昭55−24417号公報、同6
2−10532号公報、特開平2−172737号公
報、特公昭59−38976号公報、同63−4194
5号公報、等) しかしながらこれらの方法も、融解が広い範囲にわたっ
ておこることに変わりはない。また、EVAフィルムは
シール強度がL−LDPEフィルムと比較して弱く、充
分な耐圧強度が得られない。
【0006】一方、ホットタック性に関しては、スリッ
プ剤、ブロッキング防止剤、その他一般の添加剤で改善
することは不可能であり、樹脂そのものの特性が重要に
なる。ホットタック性を改良する方法として、種々のL
−LDPEを混合する方法も開示されている(例えば、
特開平3−207736号公報、同3−207737号
公報、等)が、いずれも充分なホットタック性を実現す
るに至っていない。
【0007】スリップ性を改善する方法として、高級脂
肪酸アミド類等のワックスを主体とするスリップ剤を使
用する方法が広く報告されているが、過度の添加はラミ
ネート前にはスリップ剤がシーラントフィルム表面に多
量にブリードし、ラミネート、スリット、巻返し等の際
に各部ロールへスリップ剤が蓄積していき、ついにはフ
ィルム面に脱落、付着する為に好ましくない。更にラミ
ネート後には表面にブリードして、異物混入と間違われ
る可能性もある。また、無機系微粒子を主体とするブロ
ッキング防止剤の過度の添加は、ブロッキング性に関し
ては有効であるが、スリップ性、シーラントフィルムど
うしの耐擦傷性、透明性及び低温シール性を損なう傾向
にある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このように
相反する性質を持つ低温シール性、そしてホットタック
性、なおかつスリップ性及び耐ブロッキング性が良好で
あり、高速充填包装適性に適したポリエチレン積層フィ
ルムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは高速充填包
装適性に適した特性を詳細に検討した結果、特定のエチ
レンとα−オレフィンとの共重合体からなるポリエチレ
ン積層フィルムが、低温ヒートシール性、ホットタック
性、スリップ性、耐ブロッキング性等の機械適性を高度
に満足することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、下記A層及びB層の2層からなる積層フ
ィルムを提供するものである。 A層:完全融解後徐冷したのち、示差走査熱量計によっ
て測定される昇温サーモグラムにおいて、100℃以下
にのみ単一の吸熱ピークが観測され、かつ分子量分布
(重量平均分子量/数平均分子量)が1.8以上、3.
2以下である、エチレンと炭素数4ないし10のα−オ
レフィンとの共重合体からなる層。 B層:完全融解後徐冷したのち、示差走査熱量計によっ
て測定される昇温サーモグラムにおいて、110℃以
上、125℃以下に最大の吸熱ピークが観測される、エ
チレンと炭素数4ないし10のα−オレフィンとの共重
合体からなる層。
【0010】本発明のいう、最大の吸熱ピークとは、A
STM:D3417−82に基づき示差走査熱量計(セ
イコー電子工業(株)製、DSC−200型)を用いて測
定した値である。測定は、厚さ0.5mmのシートに成
形した試料9mgを、210℃にて10分保持後、降温
速度10℃/minにて30℃まで降温し、その後昇温
速度10℃/minにて昇温して得られる融解曲線をチ
ャート紙上に記録した。このようにして得られた融解曲
線には、1ないし数個のピークが観察されるが、この中
で最も高い吸熱ピークを示す温度(ピークが1つの場合
はそのピークの温度)を最大吸熱温度と規定した。ま
た、この温度以外の吸熱ピークの中で代表的なピーク
(融解量が多いものあるいは最大旧熱温度の次に大きい
もの)温度をその他の吸熱温度と規定した。なおピーク
とは、明瞭に吸熱側に極大を示すものを指し、ショルダ
ー(肩)状のものはピークとはしない。
【0011】また、分子量分布の算出に使用される重量
平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)は、ゲル透
過クロマトグラフィー(島津製作所製、GPC−1A)
によって測定した。測定方法は、カラムとして東洋曹達
工業(株)製TSK GMH−6(6mmφ×600m
m)を用い、溶媒:o−ジクロルベンゼン(ODCB)、
カラム温度:135℃、溶量:1.0ml/min、注
入濃度:30mg/20ml(ODCB)とした。
【0012】本発明のフィルムは2層の積層フィルムで
あるが、少なくとも1層のA層と、少なくとも1層のB
層が積層されているものであれば、2層以上のどの様な
厚み及び層構成としてもよく、これらも本発明に含ま
れ、目的とする製品の使用目的等により適宜選定するこ
とができる。この場合、A層はシール層、B層はラミネ
ート層となる。
【0013】本発明のA層に使用される樹脂は、示差走
査熱量計によって測定される昇温サーモグラムにおい
て、100℃以下にのみ単一の吸熱ピークが観測され、
かつ分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が
1.8以上、3.2以下である、エチレンと炭素数4な
いし10のα−オレフィンとの共重合体であり、低温ヒ
ートシール性とホットタック性の双方を同時に満足でき
る、シール層として高速液体充填包装に最も適したもの
である。昇温サーモグラムにおいて、100℃以下にピ
ークがあっても、ピーク数が2つ以上の場合、たとえ低
温ヒートシール性が満足できても、融解温度範囲が広い
ため、良好なホットタック性を満足させることができな
い。また、分子量分布において、Mw/Mnが1.8未
満である場合には、低温ヒートシール性とホットタック
性は良好で、しかもスベリ性、耐ブロッキング性も良好
であるものの、実際にフィルムを製膜した場合、分子量
分布が狭いためスクリュー内の樹脂圧が上がり、生産量
が上げられないといった欠点がある。一方、3.2より
大きい場合には、低分子量分が多いため、スベリ性、耐
ブロッキング性に劣り、製膜時の巻取部でシワが入る、
また製膜後のロールの繰り出しが重くなる、包装機との
スベリ性が悪い等の問題があり、好ましくない。
【0014】本発明のB層に使用される樹脂は、示差走
査熱量計によって測定される昇温サーモグラムにおい
て、110℃以上、125℃以下に最大の吸熱ピークが
観測される、エチレンと炭素数4ないし10のα−オレ
フィンとの共重合体であり、高速液体充填包装のラミネ
ート層として最も適したものである。最大の吸熱ピーク
温度がこの条件より低い場合、フィルムとしての腰に劣
り、作業性等の機械適性や製袋品の耐圧性が劣る。ま
た、反対に最大の吸熱ピーク温度がこの条件より高い場
合は、フィルムとしての腰が過度に強くなる。この結
果、三方シール方式の液体充填機では半折部分がヒート
シール時に熱融着しにくくなり、特に低温シール時にこ
の部分が液漏れを起こしてしまい、高速液体充填包装に
おいて充填可能な温度範囲を狭くしてしまう。
【0015】本発明におけるポリエチレンとしては、い
ずれもエチレンと炭素数4〜10のα−オレフィンが使
用されるが、例えばα−オレフィンとしては、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等の公知のもののいずれも使用でき、
これらは1種単独、または2種以上の混合物としても使
用することが出来る。一般に炭素数6以上のα−オレフ
ィンが耐圧強度の点で好ましい。また、これらポリエチ
レンの密度としては特に制限はないが、A層は0.89
0〜0.920g/cm3 、好ましくは0.890〜
0.915g/cm3 の範囲のもの、B層は0.900
〜0.935g/cm3 、好ましくは0.910〜0.
925g/cm3 の範囲のものが、好適に使用される。
【0016】本発明では、A層とB層が必須であり、A
層のみでは適度な腰が得られないために作業性等の機械
適性に劣り、実際の充填包装では樹脂溜まり(いわゆる
ポリ玉)によりシーラントが肉やせを起こし製袋品の耐
圧性が劣り、また、B層のみでは低温シール性は満足で
きない。A層/B層の厚み比率は1/1〜1/10の範
囲で決定することが好ましい。ここで、A層及びB層以
外に他の層を積層した3層以上の層構成を持つ場合は、
A層を除く層を全てB層とする。厚み比率が1/1未
満、例えば1/0.5では充分な腰、耐圧強度が得られ
ない。また1/10を越える、例えば1/30では充填
包装時における溶融樹脂の絞り出し(いわゆるポリ玉)
の発生でA層が更に薄くなり、耐圧強度の低下の原因と
なる。前述した3層以上の層構成を持つことは、表層以
外の層から高価かつ透明性を多少なりとも阻害するブロ
ッキング防止剤を除くことができ、経済性と透明性の双
方の点から好ましい。また、各種機能性を持つ層、例え
ばガスバリアー層等を積層することも可能である。
【0017】本発明では、少なくともA層に、不飽和脂
肪酸アミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、及び形状が球形
で平均粒子径が5μm以上、分解開始温度が250℃以
上であるポリマー微粒子が配合されたポリエチレン積層
フィルムが提供される。使用される不飽和脂肪酸アミド
としては、エルカ酸アミド、オレイン酸アミド等が挙げ
られる。これらはドライラミ接着剤に吸収されやすい
が、製膜直後のフィルムにスリップ性を付与させるため
に必要である。添加量としては、0.02〜0.08重
量部が好ましい。添加量が0.02重量部未満では製膜
時の巻き取り部でシワが入りやすく、巻き取りが困難と
なり、0.08重量部を越えるとドライラミネート時の
ラミネートロールへのスリップ剤付着量が多くなり好ま
しくない。
【0018】また、不飽和脂肪酸ビスアミドとしては、
エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸
アミド等が例示され、特に、ドライラミネートフィルム
のスリップ性、耐ブロッキング性の発現には欠かせな
い。添加量としては、0.01〜0.20重量部が好ま
しい。0.01重量部未満では添加の効果がなく、0.
20重量部を越えるとやはりスリップ剤のロール付着量
が多くなる。これら不飽和脂肪酸ビスアミドは、不飽和
脂肪酸アミドよりも比較的フィルム表面へのブリード速
度が遅いため、製膜直後のフィルムのスリップ性が不十
分で、巻き取りが困難である。従って、不飽和脂肪酸と
の併用が必要であり、単独で使用した場合多量の添加が
必要となる。これは、スリップ剤のラミネートロール付
着性に好ましくない。
【0019】本発明のブロッキング防止剤として用いら
れるポリマー微粒子としては、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリスチレン、ポリアミド等が例示でき、乳化重合
または懸濁重合等により製造される。平均粒径が5μm
以上で球形のもので、好ましくは7μm以上のものであ
る。平均粒径が5μm未満ではブロッキング性に及ぼす
効果が小さい。また、平均粒径20μmを越える場合ヒ
ートシール性の低下が起こる。添加量は0.3〜2.0
重量部であるが、平均粒径が大きくなると添加量はこの
範囲で少なくすることができる。0.3重量部未満では
目的の耐ブロッキング性を達成できず、2.0重量部を
越えるとヒートシール性及び透明性が悪化するため好ま
しくない。また、このポリマー微粒子の分解開始温度は
250℃以上で高いほど好ましい。通常のTダイ法の押
出・製膜では溶融樹脂温度は230℃程度であり、分解
開始温度が250℃より低い場合は押出、製膜時に分解
臭が発生し、また分解により目的の特性が得られない場
合があり好ましくない。
【0020】その他、本発明のポリエチレン系積層フィ
ルムには、製造上の目的及びフィルムの使用目的に応じ
て、通常用いられている酸化防止剤、触媒中和剤、帯電
防止剤、防曇剤、紫外線吸収剤、可塑剤、着色剤その他
の樹脂を特性を阻害しない範囲での添加を妨げない。
【0021】また、本発明の成形法については特に制限
はなく、公知の空冷及び水冷インフレーション成形、T
ダイフィルム成形等いずれも使用することができる。成
形温度は前述ポリマー微粒子の耐熱性の点から、250
℃を越えないことが望ましい。
【0022】本発明は、シーラントフィルムとして基材
フィルムとラミネートして使用されるため、ラミネート
する際にはB層側は表面処理が必要である。表面処理の
方法としては、コロナ放電処理法、オゾン処理法、フレ
ーム処理法、低温プラズマ処理法等の各種処理法が考え
られるが、コロナ放電処理法が一般的であり、最も好ま
しい。
【0023】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に示すが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本実施例及び比較例における特性値の評価方法は以
下の通りである。 1)ヒートシール開始温度 ドライラミネート複合フィルムのシーラント面同士を重
ね合わせて、シール巾10mm、シール温度90℃〜
(5℃ピッチ、片面加熱)、シール時間1秒、シール圧
2.0Kg/cm2 の条件でヒートシールを行い、得ら
れた試験片を15mm巾にサンプリングし、引張試験機
にて300mm/分の速度で剥離試験を行った。その際
に3.0Kg/15mm巾以上の強度を示した温度をヒ
ートシール開始温度とした。
【0024】2)ホットタック性 ドライラミネート複合フィルムのシーラント面同士を重
ね合わせて、シール巾20mm、シール長さ30mm、
シール温度100℃〜(10℃ピッチ、片面加熱)、シ
ール時間1秒、シール圧2.0Kg/cm2 の条件でヒ
ートシールを行った直後に、73gの剥離荷重をかけた
際の剥離距離を測定する。この距離が1mm以下である
時の温度範囲を”剥離のない温度範囲”とした。
【0025】3)耐圧強度 液体充填包装機(小松製作所製、KL−313・s)を
使用して、ドライラミネート複合フィルムより3方シー
ルの液体充填袋を作成する。この時、縦シール設定温度
は150℃〜170℃の範囲で完全にシールする温度と
し、液中シールとなる横シール設定温度は130℃〜1
80℃の範囲(5℃ピッチ)とする。他のシール条件等
を以下に示す。 フィルム巾 :120mm(半折60mm) シールピッチ :80mm シールギャップ:40μm シール巾 :縦10mm、横15mm 袋内寸 :縦6.5mm×横4.7mm 包装速度 :113個/min(9m/min) 充填物 :水(液温23℃) 充填量 :16ml この充填袋に対し、プレス機を用いて耐圧強度を測定し
た。測定条件は充填袋に100Kgで3分の荷重をかけ
た後、破袋しなかった試料についてのみ更に荷重を20
Kg/secの速度で上げ、破袋する荷重(耐圧強度)
を求めた。この耐圧強度が400Kg以上となった試料
を良好な充填袋と定義し、この条件を満たす横シール温
度範囲を決定した。
【0026】4)耐ブロッキング性 5cm×8cmの積層フィルムのシーラント面とナイロ
ン面とを5cm×5cmの大きさに重ね合わせ、8.4
Kgの荷重をかけて40℃で48時間静置したサンプル
を20℃、65%RHの条件下でせん断的に剥離する力
を引張試験機にて測定した。この値が小さいほどロール
の繰り出し等の包装適性が良好である。
【0027】5)スリップ性 ASTM D−1894に準じ、積層フィルムのシーラ
ント面とナイロン面との摩擦係数を測定した。この値が
小さいほど包装機との滑り性が良好であり、充填包装適
性が良好である。
【0028】実施例1〜8、比較例1〜13 レジンは、表1に示すポリエチレンを表2に示すように
A層、B層それぞれ一種類ずつ使用した。添加剤処方
は、実施例1〜8及び比較例1〜10の全ての組み合わ
せについて同じであり、A層には、レジン100重量部
に対しエルカ酸アミドを0.06重量部、エチレンビス
オレイン酸アミドを0.02重量部、平均粒径10μm
の球状のポリメチルメタアクリレート微粒子(エポスタ
ーMA1010S:日本触媒(株)製)を0.7重量部添
加した。B層にはレジン100重量部に対しエルカ酸ア
ミドを0.06重量部、及び珪藻土0.50重量部を添
加した(これを基本添加剤処方とする。)。なお、比較
例11はこの基本添加剤処方においてA層から平均粒径
10μmの球状ポリメチルメタアクリレートを除いた処
方である。比較例12は基本添加剤処方においてA層か
らエルカ酸アミドを除いた処方である。比較例13は基
本添加剤処方においてA層からエチレンビスオレイン酸
アミドを除いた処方である。
【0029】フィルムの製造方法はマルチマニホールド
方式3層Tダイを、2層として使用した。混練、押出温
度は230℃、キャスティングロール温度は60℃、B
層側を濡れ指数42dyne/cm以上となるようにコ
ロナ放電処理をして厚み50μmのフィルムを得た。こ
の時の層比はA層/B層=1/4とした。得られたフィ
ルムは、40℃で20時間エージングを行った。
【0030】ラミネートは二軸延伸ナイロンフィルム
((株)興人製ボニール、15μm)とのドライラミネー
ト複合フィルムにて行った。接着剤は、ポリエステル系
ポリウレタン接着剤(大日精化工業(株)製 セイカボン
ドE−285/C−75N)を使用した。評価結果を表
3に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】表3の評価結果から明かな様に、実施例1
〜8のものは、シール開始温度が低く、ホットタックに
おいてシール剥離のない温度範囲も35℃以上と広く、
充分な耐圧強度が得られる範囲も40℃〜50℃と広
い。高速液体充填適性に適していることが判る。A層の
レジンとして示差走査熱量計によるピーク温度が100
℃より高い(比較例1、2)、または、最大吸熱ピーク
が100℃以下であっても、他の吸熱ピークが1つ以上
あり、Mw/Mnが3.2より大きい(比較例3、4)
ものを使用した積層フィルムは、シール開始温度が高い
為に、充填温度範囲が狭かったり(比較例1、2)、シ
ール開始温度は低いものの、分子量分布が広くホットタ
ック性が良くないため、液体充填包装において充分な耐
圧強度が得られる温度範囲も狭い(比較例3、4)もの
であった。
【0035】B層にA層と同条件のレジンを用いると
(比較例5、6)、シーラント層全てが低融点であり、
樹脂溜まり(ポリ玉)の発生が顕著になり、シール部分
が痩せている。この為、高温部で十分な耐圧強度が得ら
れない。また充分な腰がないため包装適性に劣り、また
B層側の耐ブロッキング性にも劣るため、巻き取りロー
ルは密着気味であった。
【0036】B層のレジンを示差走査熱量計によるピー
ク温度が低いものを使用した場合(比較例7、8)、樹
脂溜まり(ポリ玉)の発生が顕著であり、特に高温部で
充分な耐圧強度が得られなかった。一方、B層のレジン
を示差走査熱量計によるピーク温度が高いものを使用し
た場合(比較例9、10)、シール性、耐ブロッキング
性は実施例と同様に優れているものの、フィルムに過度
の腰があるため、半折部分がヒートシール時に熱融着し
にくくなり、低温シール時に半折部の液漏れを起こし
た。
【0037】A層にポリマー微粒子を使用しなかったも
の(比較例11)は、A層側の滑り性、耐ブロッキング
性に劣る為、充填包装適性が良くなく、A層にエルカ酸
アミドを使用しなかったもの(比較例12)は、特に製
膜直後の滑り性に劣り、巻取り時にシワが発生した。ま
た、ラミネート後の滑り性、耐ブロッキング性にも劣る
ため、充填包装適性もあまり良くなかった。また、A層
にエチレンビスオレイン酸アミドを使用しなかったもの
(比較例13)は、特にドライラミネート後の滑り性、
耐ブロッキング性に劣り、充填包装適性は良くなかっ
た。
【0038】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のポリ
エチレン系多層フィルムは、優れた低温ヒートシール性
とホットタック性を両立でき、さらにスリップ性、耐ブ
ロッキング性、製袋品の充分な耐圧性やさらに機械適性
までも改善できる。特に、高速液体充填包装に対しては
最も好適に利用できるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00 B65D 65/00 - 65/46

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記A層及びB層の2層からなるポリエ
    チレン積層フィルム。 A層:完全融解後徐冷したのち、示差走査熱量計によっ
    て測定される昇温サーモグラムにおいて、100℃以下
    にのみ単一の吸熱ピークが観測され、かつ分子量分布
    (重量平均分子量/数平均分子量)が1.8以上、3.
    2以下である、エチレンと炭素数4ないし10のα−オ
    レフィンとの共重合体からなる層。 B層:完全融解後徐冷したのち、示差走査熱量計によっ
    て測定される昇温サーモグラムにおいて、110℃以
    上、125℃以下に最大の吸熱ピークが観測される、エ
    チレンと炭素数4ないし10のα−オレフィンとの共重
    合体からなる層。
  2. 【請求項2】 少なくともA層に、不飽和脂肪酸アミ
    ド、不飽和脂肪酸ビスアミド、及び形状が球形で平均粒
    子径が5μm以上、分解開始温度が250℃以上である
    ポリマー微粒子が配合された、請求項1記載のポリエチ
    レン積層フィルム。
  3. 【請求項3】 請求項1及び2に記載のポリエチレン積
    層フィルムのB層の面に、他の基材がラミネートされ
    た、ポリエチレン積層フィルム。
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