JP3407899B2 - 軟質透明フィルム成形方法 - Google Patents

軟質透明フィルム成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高圧法によるポリエチレ
ン(以下LDPEという。)または直鎖状低密度ポリエ
チレン(以下L−LDという。)のごとき低密度ポリエ
チレンを使用して、非常に透明性に優れ、かつ軟質であ
ってインパクト強度の優れたフィルムを生産性良く製造
するインフレーション成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、低密度ポリエチレンフィルムは樹
脂の結晶性が低いため柔軟性を有し、比較的透明なフィ
ルムが得られ、これが包装分野に広く利用されていた。
しかし、成形方法が一般に空冷インフレーション法で成
形すると、ダイスからフロストラインまでの間でエアー
リングから冷却エアーで徐冷されるため、透明性がTダ
イキャストポリプロピレン(以下CPPという。)フィ
ルムのレベルには達しなかった。例えば一般に30μm
フィルムではCPPフィルムがヘーズ3〜4%に対し、
LDPEフィルムのそれは6〜8%のレベルとなり、C
PPフィルムのレベルには達しなかった。
【0003】一方、CPPフィルムは低温における機械
的強度が著しく低下し、実用的にもLDPEフィルムに
劣るため、冷凍食品包装分野等低温において使用する分
野では使用できなかった。このためCPPフィルム並み
の高透明性(ヘーズ4%以下)を有し、かつ冷蔵、冷凍
の低温時での機械的性質、特に衝撃強度がLDPEフィ
ルム並みの包装材料が強く求められ、そのようなフィル
ムを得ようとする試みがなされていた。
【0004】一般に強度の強いポリエチレンフィルムを
得ようとするときには樹脂の分子量を大きくすること、
即ち流れの悪い樹脂(例えば高強度が必要な重包装袋用
フィルムの原料としてはMFRが0.2〜0.4g/1
0分)が使用されている。このような高分子量の樹脂を
用いて製造されたフィルムは、透明性が低く、例えば厚
さ30μm程度であってもヘーズは15%程度となって
いる。
【0005】この原因として考えられることは樹脂の分
子量が大きく、溶融流れが悪くてダイス出口においてス
ウェリングにより樹脂が膨張し、表面のヘーズを著しく
低下されているためと推定している。
【0006】このように軟質であってかつ高強度のフィ
ルムを得ようとするためには高分子量のポリエチレンの
使用が必要であるが、表面ヘーズを低下させるため高透
明性のフィルムの要件とは相反する要求と考えられてい
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は透明性に優
れ、軟質であり、インパクト強度が高く、かつ生産性の
高い軟質透明フィルムの成形方法の開発を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、密度が0.9
30g/cm3以下のポリエチレン樹脂の押出インフレ
ーション成形において、スリットを有するダイスより押
し出された溶融ポリエチレン樹脂バブルを、ダイスの前
方に取りつけた内部安定体に接触して安定化させ、同時
に溶融ポリエチレン樹脂バブルの接触箇所の外側に取り
つけた外部加熱装置により急激に膨張する以前の段階の
溶融ポリエチレン樹脂バブルの表面を加熱し、その後溶
融ポリエチレン樹脂バブル内の内圧によりバブルの直径
をダイス口径の2.0倍以上に膨張させながら冷却、固
化させ、厚さ20〜200μmのフィルムとすることを
特徴とする軟質透明フィルム成形方法、を開発すること
により上記の目的を達成することができた。
【0009】従来はこの表面特性の改善のため原料面を
含め種々の改良がなされてきたが、軟質であってCPP
フィルム並みの高レベルの透明性を有するフィルムの原
料としては、いわゆる高圧法ポリエチレンと称されるL
DPE、及び中、低圧法によりエチレンと少量のα−オ
レフィンを共重合させて得られるL−LDPなどを挙げ
ることができる。
【0010】密度が0.930g/cm3 を越えるよう
な中密度あるいは高密度ポリエチレンを使用するとき
は、透明性が確保できてもヤング率が大きくなって軟質
でなくなるため本発明の目的に適合するフィルムは得ら
れない。
【0011】MFRとしてはJIS K−7210の表
1、条件4による測定で0.01〜5.0g/10分の
ものが適している。一般にMFR値の小さい樹脂より得
られるフィルムはインパクト強度が高くなるが成形性が
低下する。一方、MFRが5.0g/10分を越える場
合には成形性は向上するが、インパクト強度が低下する
のでクリティカルな数値ではないが加工性のインパクト
強度のバランスからこの範囲のものが好ましい。
【0012】またこのポリエチレン樹脂の重量平均分子
量(MW )と数平均分子量の比MW/MN は好ましくは
狭い方、例えば3.5〜6.0の範囲のものが好まし
い。M W /MN の値が大きいときは加工が容易である反
面透明性が低下する。一方、小さいときは加工性は低下
するがフィルムの透明性に優れる方向を有する。従って
フィルムの透明性が重要な場合にはこの値を3.5〜
6.0の範囲のポリエチレン樹脂を使用することが好ま
しい。
【0013】インフレーション成形には市場には上吹き
と下吹きの方法の2通りの方法があるが、本発明方法は
そのどちらにおいても実施可能である。
【0014】本発明方法の安定体は、ダイスの前方(ダ
イスからバブルが押し出され、引き取られる方向)に取
りつけられることが必要であり、一般にはダイス面に安
定体をねじ込むような方法が取られているがその方法を
適用可能である。安定体の形状は従来商業的に使用され
ているものであればすべて使用可能であり、円筒体、円
錐体などの何れでも良く、材質的にはアルミニウム、鉄
等の金属、木材あるいはこれらにフェルト等を被覆した
ものなど一般に使用されている内部マンドレル、安定体
などと称されるものが使用できる。安定体のサイズはダ
イス口径の0.5〜1.5倍程度のものが使用できる。
運転開始時の操作性、ブローアップ比の変化の少ないこ
となどからダイス口径以下の径を有する円筒形の安定体
が使い易いものと考えられる。
【0015】ダイスは原則として円形のものが主として
使用されるが、フィルムの目的によって若干変更された
形、例えば楕円、歯車状スリット等の変形品も使用でき
る。リップ・ギャップは限定的ではないが、0.8〜
4.0mmが好ましい。特に高透明性を目的としてMW
/MN の小さい樹脂を使用するときはメルトフラクチャ
ーを起こし易いのでこの間隔を従来のバランスフィルム
の場合より大きめにとることが好ましい。
【0016】樹脂押出温度はダイスにおける樹脂温度
して160〜210℃くらいのできるだけ低温で押し出
すことが好ましい。
【0017】高透明性を目的とした場合、好ましい樹脂
のMW /MN は従来法のフィルムに使用する樹脂よりは
小さいことが必要となり、これは溶融樹脂の溶融張力を
低くさせるので溶融バブルが不安定となり易く高速成形
を困難とするからであり、できるだけ低温にして溶融張
力を高く維持することが要請される。
【0018】ダイスをでた溶融樹脂のバブルは引き取り
機により引っ張られ、安定体に接触し、その後所定の径
溶融ポリエチレン樹脂バブルに急激に膨張する。この
溶融ポリエチレン樹脂バブルは安定体に接触し、急激に
膨張する以前の段階において外部加熱装置により急激な
加熱を受け、その表面温度をダイスにおける樹脂温度
上であって、少なくとも200℃、好ましくは200〜
330℃にすることが必要である。かくすることにより
ダイスから押し出された際に生じた溶融ポリエチレン樹
バブル表面に生じたメルトフラクチャーは緩和され、
平滑化され、フィルムの透明性(特にフィルムの表面ヘ
ーズが小さくなる。)を高くすることができる。
【0019】この場合に使用できる外部加熱装置は限定
されないが、例えばニクロム線ヒーター、セラミックヒ
ーター、遠赤外線ヒーターなど輻射加熱方式であって良
い。
【0020】安定体から離れた溶融バブルは内部に封入
された空気により急激に膨張する。最終的なバブルの直
径は要求されたフィルム幅により定まるが、この直径は
ダイス口径の2倍以上、好ましくは急激に膨張して安定
体から離れるところの径の2.5倍以上、より好ましく
は2.8倍以上に膨張させる。
【0021】溶融ポリエチレン樹脂バブルはこの後冷
却、固化して巻き取り機に巻き取られるが、本発明方法
においてはダイスにおける樹脂温度を低くし、溶融バブ
ルを安定体に接触させ、より安定にしているので透明フ
ィルムであるにもかかわらず従来のインフレーションフ
ィルム製造法と同等またはそれ以上の速度である30〜
70m/minのような高速での生産が可能となった。
【0022】製造するフィルムの厚さは薄い場合にはさ
ほど問題は生じないが、厚くとも200μmを越えない
厚さとすべきである。
【0023】フィルムの厚さが厚くなるにしたがい、フ
ィルムの内部は徐冷されることになり透明性を失ってい
く。従って本発明の方法によりせっかく表面ヘーズの小
さいフィルムも内部ヘーズが大きくなるためその効果を
充分に発揮できないことになる。本発明では20μm〜
100μm程度のフィルムを製造する場合に特に有効で
ある。
【0024】
【作用】本発明はインパクト強度、ヤング率等の物性を
従来のLDPEフィルムと同等に保ちながらヘーズ、特
に表面ヘーズの小さい高透明性のフィルムを製造するた
めの要件を追求した。
【0025】従来のLDPEのインフレーションフィル
ム製造法は主として図2に示すタイプのバブル形状をし
ている。即ち、ダイス1から押し出された溶融樹脂はエ
アリング2から冷却エアにより冷却されながらただちに
膨張し、ほとんど最終のバブル径の大きさになり、フロ
ストライン3で樹脂が固化する。
【0026】これに対し本発明方法においては、図1に
示すごとくダイス1からでた溶融樹脂はエアリング2か
らの冷却エアにより冷却されるが、ここでは逆に安定体
4の太さに接触するように樹脂、ダイスにおける樹脂温
、冷却エア、引取速度等を調節すると共に、外部加熱
装置5によりバブル表面を急激に加熱し、バブル表面に
存在するメルトフラクチャーを緩和する。このためフィ
ルムの透明度を高くすることができたと推定している。
即ち、安定体に接触するタイプに変えることにより溶融
ポリエチレン樹脂バブルの安定性を保持でき、それが引
き取り速度を大とすることが可能となったこと、および
インパクト強度を高く維持し、フィルムの透明性を高く
するためにはMW/MNを小さくすることを選択した
が、このため加工性が低下し、メルトフラクチャーのト
ラブルが避けられなかったが、外部加熱により溶融ポリ
エチレン樹脂バブル表面のみを溶融することによりこの
問題も克服できた。
【0027】特に溶融樹脂は比較的熱伝導性が低いた
め、内部まで温度の上昇がなく、表面だけ加熱されたこ
とはこの問題の解決に極めて有利に作用した。またこの
加熱時間を短時間にして温度上昇を表面のメルトフラク
チャーの緩和にのみ作用させるためには引き取り速度を
大きくすることが有利であったため高速引き取りも可能
となった。
【0028】(実施例) 実施例及び比較例に用いたLDPEおよびL−LDのM
FR、密度、MW/MNは表1に示す。フィルム成形に
使用した成形機は、スクリュー口径65mmφ、L/D
=28の押出機であり、これに100mmφのスパイラ
ルダイス(リップギャップ1.2mm)をセットし、外
径100mmφのフェルトを巻いたアルミニウム製円筒
の安定体及び内径160mmφのセラミックヒーターを
用いてスクリュー回転数を変えながら、フィルムを成形
した。この場合のダイスにおける樹脂温度、引取速度、
ブローアップ比(BUR)、バブル表面加熱温度(赤外
線輻射温度計で測定)は表1に示すとおりである。得ら
れたフィルムの物性はJISに準じて行った。なお、サ
ンプルフィルムの表面に流動パラフィンを塗布してヘー
ズを測定し、通常のヘーズ値より差し引いたものを表面
ヘーズ値とした。実施例及び比較例を見て分かるとおり
本発明に使用する樹脂、加工条件においては表面ヘーズ
がフィルム全体のヘーズを大きく高め、不透明の原因と
なっていることが分かる。これを外部加熱装置を用いる
ことにより減少させ、高透明のフィルムが得られること
が分かった。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】従来のいわゆるポリエチレンフィルムの
ヤング率、低温におけるインパクト強度を保持しながら
透明性を有するインフレーションフィルムを生産するた
め、MW /MN の小さい(低密度ポリエチレン)を使用
したときは、加工性は比較的低下し、メルトフラクチャ
ーが起こり易く、その上表面ヘーズが大きくなり不透明
フィルムとなる。
【0031】本発明においては従来法と同様に円形状の
スリットを有するダイスから押し出すが、高分子量であ
るため流れ特性が悪いこと、ダイスにおける樹脂温度
低いことおよびMW/MNが小さいために生起するメル
トフラクチャーを、バブルが安定体に接触する場所の近
辺で外部加熱装置でバブル表面を加熱することによりメ
ルトフラクチャーを緩和することにより透明化すること
に成功したものである。特に高透明性を必要とする場合
にはMW/MNの小さい樹脂を用いることにより達成で
きる。更に本発明方法の優れている点はフィルム引き取
り速度を大とすることが可能であって、高い透明性を有
するフィルムを高い生産性でもって製造できる点にあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法によるインフレーションフィルム成
形法の概略図である。
【図2】LDPEの従来のインフレーションフィルム成
形法の概略図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−72828(JP,A) 特開 昭64−18625(JP,A) 特開 昭63−194928(JP,A) 特開 昭62−238731(JP,A) 特開 昭62−113530(JP,A) 特開 昭61−229529(JP,A) 特開 昭61−89828(JP,A) 特開 昭61−89827(JP,A) 特開 昭61−74823(JP,A) 特開 昭61−51324(JP,A) 特開 昭60−40229(JP,A) 特開 昭59−91031(JP,A) 特開 昭59−71825(JP,A) 特開 昭59−42931(JP,A) 特開 昭58−219021(JP,A) 特開 昭58−212918(JP,A) 特開 昭58−94434(JP,A) 特開 昭58−59069(JP,A) 特開 昭58−45026(JP,A) 特開 昭58−39420(JP,A) 特開 昭57−201627(JP,A) 特開 昭57−87924(JP,A) 特開 昭57−34920(JP,A) 特開 昭56−25418(JP,A) 特開 昭55−154126(JP,A) 特開 昭54−93057(JP,A) 特開 昭53−146764(JP,A) 特開 昭50−14762(JP,A) 特開 昭49−61252(JP,A) 特開 平5−237929(JP,A) 特開 平2−34324(JP,A) 特開 平1−306221(JP,A) 特開 平1−295824(JP,A) 実開 平5−35253(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 55/00 - 55/30 B29C 47/00 - 47/96

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密度が0.930g/cm3以下のポリ
    エチレン樹脂の押出インフレーション成形において、ス
    リットを有するダイスより押し出された溶融ポリエチレ
    ン樹脂バブルを、ダイスの前方に取りつけた内部安定体
    に接触して安定化させ、同時に溶融ポリエチレン樹脂バ
    ブルの接触箇所の外側に取りつけた外部加熱装置により
    急激に膨張する以前の段階の溶融ポリエチレン樹脂バブ
    ルの表面を加熱し、その後溶融ポリエチレン樹脂バブル
    内の内圧によりバブルの直径をダイス口径の2.0倍以
    上に膨張させながら冷却、固化させ、厚さ20〜200
    μmのフィルムとすることを特徴とする軟質透明フィル
    ム成形方法。
  2. 【請求項2】 メルトフローレート(以下、MFRとい
    う。)0.01〜5.0g/10分のポリエチレン樹脂
    である請求項1記載の透明フィルム成形方法。
  3. 【請求項3】 ダイスにおける樹脂温度が200℃以下
    の温度であり、再加熱する温度としてその溶融ポリエチ
    レン樹脂バブル表面温度がダイスにおける樹脂温度以上
    の温度であって、200〜330℃の範囲である請求項
    1または2記載の透明フィルム成形方法。
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