JP3555275B2 - 多層フィルム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層フィルムに関する。さらに詳細には、低温ヒートシール性、ホットタック性に優れ、同時に剛性や耐熱性が高く、ハンドリング性、抗ブロッキング性の優れた包装用フィルムとして有用であり、さらに溶剤抽出性が少なく、食品包装用フィルムとしても利用可能な多層フィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
包装材料の多くは、優れたヒートシール特性、ホットタック性などの点からエチレン系樹脂、例えば、ポリエチレン、エチレン−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマーなどがヒートシール層として使用されている。
包装形態の多様化している現在、材料に要求される性能を充分に満足させるため、エチレン系重合体樹脂を他の適当なフィルムに積層した形をとるものが多い。例えば、包装材料の基材として延伸ポリアミドやポリエチレンテレフタレートといったフィルムが多く使用されているが、単体では強度、剛性、耐熱性、ガスバリア性や安全衛生性など多くの面で優れているもののヒートシール性が劣るといった欠点を有する。一方、ポリオレフィン系樹脂フィルムにおいては、単体では、ヒートシール性は良いが、強度、剛性や耐熱性といった面では上記基材フィルムに比べ劣る。
【0003】
一般的には、両者の欠点を相補うためにこれらを積層する手法が用いられ、多くの多層フィルムが提案されている。例えば、特開平2−150442号公報には、エチレン・α−オレフィン共重合体をシーラント材とした積層フィルムが開示されているが、低温ヒートシール性やホットタック性などのシール特性において満足できるものではない。
【0004】
また、ポリオレフィン樹脂のみからなる包装材料においても同様の目的でいくつかの積層フィルムが提案されている。例えば、特公平3−21344号公報には、エチレン・α−オレフィン共重合体の混合物からなるシーラント層と高密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレンなどの基材層からなる多層フィルムが開示されており、強度、耐熱性やヒートシール性が優れる特徴を有するものの、強度、低温ヒートシール性やホットタック性のバランスにおいて満足できるものではない。また、特公平4−59140号公報には、エチレン・α−オレフィン共重合体をシーラント層とした低温衝撃強度とヒートシール性が優れた多層フィルムが開示されているが、低温ヒートシール性において十分満足できるものではなく、抗ブロッキング性も劣る。さらに、特公平6−102375号公報には、低結晶性のエチレン・α−オレフィンをシーラント層とした低温ヒートシール性に優れた多層フィルムを提案しているが、低温ヒートシール性は優れるものの高温でのホットタック性や溶剤抽出性(食品衛生性)、強度、剛性において十分満足できるものではなく、特にこの種のフィルムでは抗ブロッキング性の悪化が著しい。
【0005】
また、フィルムの抗ブロッキング性を向上させる為に、種々の抗ブロッキング剤を添加したフィルムが提案されているが、フィルムの低温ヒートシール性、ホットタック性および透明性、剛性、耐熱性などの物性バランスにおいて、いまだ十分満足できるものは得られていない。
【0006】
また、食品包装用材料に使用される場合には、衝撃強度、引張強度や引裂強度などの機械的強度、剛性や優れた低温ヒートシール性、ホットタック性、抗ブロッキング性に加えて食品衛生性が要求されている。
食品包装用材料のヒートシール層に使用されるエチレン系樹脂として、これまでに多くの材料が提案されている。低温ヒートシール性および低温ホットタック性に優れた材料では、包装される食品によっては、エチレン系樹脂中の成分の一部が、食品中に移行する為、食品衛生上問題が生じる。特にその食品がオイル状物である場合には、食品包装用材料としては使用できない。通常、エチレン系樹脂中の成分が食品中への移行する程度を表す指標としてn−ヘキサンに対する抽出量が用いられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、食品包装材料をはじめとする電子部品、機械部品など各種包装用多層フィルムを提供しようとするものであり、具体的には、衝撃強度、引張強度や引裂強度などの機械的強度、剛性に加え、低温ヒートシール性およびホットタック性が優れ、また食品衛生性なども優れ、食品包装材料としても適用可能であり、さらに抗ブロッキング性が優れるといった特徴を有する多層フィルムを得ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、これらの問題点を解決するために鋭意検討した結果、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体を基材層とし、該基材層の少なくとも片側に、特定の2種類のエチレン・α−オレフィン共重合体と特定の有機系抗ブロッキング剤を含有する樹脂組成物層をシーラント層として積層することにより、これらの問題が解決され、優れた機械的物性、剛性に加え、炭化水素溶媒による抽出性が少なく、かつ低温シール性やホットタック性、さらに抗ブロッキング性が優れた多層フィルムが得られることを見出し、本発明を完成させた。
【0009】
すなわち、本発明は、
エチレンおよび炭素数が3〜12のα−オレフィンからなる、密度0. 910〜0. 945g/cm3 、メルトフローレート0. 5〜30g/10分、示差走査熱量計による最高融解ピーク温度が110℃以上であるエチレン・α−オレフィン共重合体を基材層とし、該基材層の少なくとも片面に下記の樹脂組成物層を積層してなる多層フィルムを提供するものである。
(a) エチレンおよび炭素数が3〜12のα−オレフィンからなり、密度0. 900〜0. 940g/cm3 、メルトフローレート0. 5〜30g/10分、示差走査熱量計による最高融解ピーク温度が110℃以上であるエチレン・α−オレフィン共重合体5〜95重量部、(b) エチレンおよび炭素数が3〜12のα−オレフィンからなり、密度0. 880〜0. 920g/cm3 、メルトフローレート0. 5〜30g/10分、GPC法により測定された数平均分子量が35, 000〜150, 000であり、重量平均分子量/数平均分子量なる比で表される分子量分布が1. 8〜3. 0、示差走査熱量計による最高融解ピーク温度が60℃以上110℃未満の範囲内に観測されるエチレン・α−オレフィン共重合体5〜95重量部、及び(a)と(b)の合計100重量部に対し、(c) 重量平均粒子径が1〜20μである有機系抗ブロッキング剤0.01〜5重量部を含有する樹脂組成物層であって、該樹脂組成物層のn−ヘキサン可溶分が6重量%以下である樹脂組成物層。
以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の多層フィルムを構成する基材層および組成物層の(a) 成分として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体において、エチレンと共重合させるα−オレフィンは、炭素数3〜12のものである。具体的には、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、ノネン−1、デセン−1、ドデセン−1等およびこれらの混合物などが挙げられる。これらの中でもプロピレン、ブテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルヘキセン−1、オクテン−1等の炭素数3〜8のα−オレフィンが好ましい。さらにヘキセン−1、オクテン−1等の炭素数6〜8のα−オレフィンがより好ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は1〜20モル%であることが好ましい。
【0011】
本発明の多層フィルムを構成する基材層および組成物層(a) 成分として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体の製造にあたっては、特に限定されるものではなく、一般にエチレンとα−オレフィンを用いて、イオン重合法により、少なくとも遷移金属を含有する固体系触媒成分と有機アルミニウム化合物からなる触媒の存在下で、通常30〜300℃、常圧〜3000kg/cm2 、溶媒の存在下もしくは無溶媒下、気−固、液−固または均一液相下で重合、製造される。
【0012】
遷移金属を含有する固体系触媒成分としては、例えば酸化クロム、酸化モリブデン、三塩化チタン、四塩化チタン、四塩化チタン−アルキルアルミニウム、四塩化チタンなどのチタン化合物−塩化マグネシウム化合物などのマグネシウム化合物−(塩化)アルキルアルミニウム化合物などが挙げられる。
有機アルミニウム化合物としては、例えば一般式R’m AlX3−m (但し、R’は炭化水素基、Xはハロゲン、1≦m≦3なる数、を示す。)で示され、具体的には(C2 H5)2 AlCl、(C4 H9)2 AlCl、(C6 H13)2AlCl、(C2 H5)1.5 AlCl1.5 、(C4 H9)1.5 AlCl1.5 、(C6 H13)1.5AlCl1.5 、C2 H5 AlCl2 、C4 H9 AlCl2 、C6 H13AlCl2 等が例示できる。本発明においてより好ましい効果を発揮させるには、1≦m≦2を満足するものであり、特に(C2 H5)1.5 AlCl1.5 が好ましく使用される。
【0013】
本発明の多層フィルムを構成する組成物層(b) 成分として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体の製造にあたっては、一般にイオン重合法により、メタロセン系触媒もしくは、チーグラー系触媒の存在下で通常、30〜300℃、常圧〜3000kg/cm2 、溶媒の存在下もしくは無溶媒下、気−固、液−固または均一液相下で製造される。
【0014】
メタロセン化合物としては、例えば遷移金属を含む特定の構造を有する化合物と有機アルミニウム化合物の複合触媒系、またチーグラー系触媒としては、例えばバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物との複合触媒系などが挙げられる。
メタロセン系触媒としては、具体的には一般式R1 k R2 l R3 m R4 n M(ただし、Mはジルコニウム、チタン、ハフニウムまたはバナジウムであり、R1 はシクロアルカジエニル骨格を有する基であり、R2 、R3 およびR4 はシクロアルカジエニル骨格を有する基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、ハロゲン原子または水素であり、k及びlは1以上の整数、m及びnは0以上であり、k+l+m+n=4である。)で示され、シクロアルカジエニル骨格を有する配位子を含む遷移金属化合物および有機アルミニウムオキシド化合物を主とする化合物からなる触媒系が挙げられる。
【0015】
シクロアルカジエニル骨格を有する配位子を含む遷移金属化合物としては、例えばビス(シクロペンタジエニル)ジエチルジルコニウム、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ジクロロジルコニウム、ビス(シクロペンタジエニル)モノクロリドモノハイドライド、ビス(インデニル)ジルコニウムモノクロリドモノハイドライド、ビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(インデニル)ジメチルジルコニウム、エチレンビス(インデニル)メチルジルコニウムクロリド、エチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジメチルジルコニウム、エチレンビス(4−メチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリド、エチレンビス(2,3−ジメチル−1−インデニル)ジルコニウムジクロリドなどが挙げられる。これらの中でもビスシクロペンタジエニルジメチルジルコニウム、ビスペンタジエニルジルコニウムジクロリドが好ましい。
【0016】
有機アルミニウムオキシド化合物としては、例えばテトラメチルジアルミノキサン、テトラエチルジアミノキサン、テトラブチルジアルミノキサン、テトラヘキシルジアルミノキサン、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、ブチルアルミノキサン、ヘキシルアルミノキサンなどが挙げられる。これらの中でもメチルアルミノキサンが好ましい。
【0017】
バナジウム化合物と有機アルミニウム化合物からなる触媒系について説明する。
バナジウム化合物としては、例えば一般式VO(OR)n X3−n (但し、Rは炭化水素基、Xはハロゲン、0≦n≦3なる数を示す。)で示され、具体的にはVOCl3 、VO(OCH3)Cl2 、VO(OCH3)2 Cl、VO(OCH3)3 、VO(OC2 H5)Cl2 、VO(OC2 H5)2 Cl、VO(OC2 H5)3 、VO(OC3 H7)Cl2 、VO(OC3 H7)2 Cl、VO(OC3 H7)3 、VO(OisoC3 H7)Cl2 、VO(OisoC3 H7)2 Cl、VO(OisoC3 H7)3 、あるいはこれらの混合物が挙げられる。これらの化合物のうち、0≦n≦1で示される化合物が特に好ましく使用される。
【0018】
有機アルミニウム化合物としては、例えば一般式R’m AlX3−m (但し、R’は炭化水素基、Xはハロゲン、1≦m≦3なる数、を示す。)で示され、具体的には(C2 H5)2 AlCl、(C4 H9)2 AlCl、(C6 H13)2AlCl、(C2 H5)1.5 AlCl1.5 、(C4 H9)1.5 AlCl1.5 、(C6 H13)1.5AlCl1.5 、C2 H5 AlCl2 、C4 H9 AlCl2 、C6 H13AlCl2 等が例示できる。本発明においてより好ましい効果を発揮させるには、1≦m≦2を満足するものであり、特に(C2 H5)1.5 AlCl1.5 が好ましく使用される。
【0019】
さらに、これらのバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物からなる触媒系にハロゲン化エステルを組み合わせることにより、より分子量分布が狭く、組成分布が均一なエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができ、本発明で用いる組成物を得るには好適である。
ハロゲン化エステルとしては、例えば一般式R”COOR’’’(但し、R”は炭素数1〜20の炭化水素基の一部の水素原子または全部の水素原子をハロゲンで置換した有機基、R’’’ は炭素数1〜20の炭化水素基を示す。)で示され、好ましくは、R”の置換基が全てクロル置換された化合物、例えばパークロルクロトン酸エステルなどが有効である。具体的にはエチルジクロルアセテート、メチルトリクロルアセテート、エチルトリクロルアセテート、メチルジクロルフェニルアセテート、エチルジクロルフェニルアセテート、メチルパークロルクロトネート、エチルパークロルクロトネート、プロピルパークロルクロトネート、イソプロピルパークロルクロトネート、フェニルパークロルクロトネート等が例示できる。
【0020】
本発明の多層フィルムを構成する基材層のエチレン・α−オレフィン共重合体においては、密度が0. 910〜0. 945g/cm3 の範囲にあり、密度が0. 910g/cm3 未満では、最終的に得られる多層フィルのム機械的物性や剛性が低下し、本発明の目的において満足する性能が得られない。一方、0. 945g/cm3 を越えると、得られる多層フィルムの耐衝撃性が低下したり、カール(反り)によるハンドリング性が悪化する。
【0021】
本発明で用いる(a) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体においては、密度が0. 900〜0. 940g/cm3 の範囲にあり、密度が0. 900g/cm3 未満では、最終的に得られる多層フィルムの高温でのホットタック性が低下したり、n−ヘキサン可溶分が増加し、食品衛生上問題をきたしたり、フィルムにベタツキを生じ、ブロッキングし易くなるなど、目的とする多層フィルムの性質として満足できるものでない。一方、0. 940g/cm3 を越えると、得られる多層フィルムの低温ヒートシール性、低温ホットタック性が低下する。
【0022】
また、この多層フィルムを構成する基材層および組成物層(a) 成分のメルトフローレート(以下、単にMFRと称する)はJIS−K7210の表1の条件4で規定された方法で測定される。これらのエチレン・α−オレフィン共重合体のMFRは0. 5〜30g/10分の範囲にある。MFRが0. 5g/10分未満では、本発明の多層フィルムを得るために、基材層または組成物層を押出加工する際に押出機樹指圧力が大きくなり、押出加工性を大幅に低下させ、一方、MFRが30g/10分を越えると、押出加工の際、引取サージングなどを起こし易く、製膜性の点で好ましくなく、多層フィルムとして満足できるものが得られない。
【0023】
エチレン−α−オレフィン共重合体の最高融解ピーク温度とは、パーキンエルマー7型DSC装置を使用し、JIS K7122に基づき、融解熱量を測定することにより得られる。なお、測定方法は、K7121の3−(2)項に準拠する。基材層のエチレン・α−オレフィン共重合体および組成物層(a) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体においては、上記方法より求めた吸熱曲線の1個ないし複数個存在する吸熱ピークの内の最高ピークの温度が110℃以上、好ましくは115℃以上に存在する。また吸熱ピークの数は2本以上存在するものが特に好ましい。
【0024】
本発明の多層フィルムを構成する組成物層の(b) 成分として用いられるエチレン・α−オレフィン共重合体において、エチレンと共重合させるα−オレフィンは、樹脂組成物の(a) 成分エチレン・α−オレフィン共重合体に用いられるものと同様のものが使用される。該α−オレフィンは、炭素数3〜12のものである。これらの中でもプロピレン、ブテン−1、4−メチルペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルヘキセン−1、オクテン−1等の炭素数3〜8のα−オレフィンが好ましい。さらにブテン−1、ヘキセン−1等の炭素数3〜6のα−オレフィンがより好ましい。
また、(b)エチレン・α−オレフィン共重合体中のα−オレフィン含有量は1〜40モル%であることが好ましい。
【0025】
本発明で用いる(b) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体は、密度が0. 880〜0. 920g/cm3 の範囲にあり、密度が0. 880g/cm3 未満では、多層フィルムの機械的強度、剛性が低下するうえ、最終的に得られる組成物のn−ヘキサン可溶分が増加して食品衛生性に問題が生じたり、多層フィルムにベタツキを生じ、ブロッキングし易くなる。一方、0. 920g/cm3 を越えると、得られる多層フィルムの低温ヒートシール性および低温ホットタック性が低下する。
【0026】
また、MFRはJIS−K7210の表−1の条件4で規定された方法で測定される。(b) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体成分のMFRは0. 5〜30g/10分、GPC法により測定された数平均分子量が35, 000〜150, 000である。MFRが0. 5g/10分未満または数平均分子量が150, 000を越えるものでは、本発明の多層フィルムを得るために、最終的に得られた組成物を押出加工する際に押出機樹指圧力が大きくなり、押出加工性を低下させる。一方、MFRが30g/10分を越えるか、または平均分子量が35, 000未満では、押出加工の際、引取サージングなどを起こし易く、製膜性の点で好ましくなく、多層フィルムとして満足できるものが得られない。
【0027】
さらに、(b) 成分エチレン・α−オレフィン共重合体は、GPC法により測定された重量平均分子量/数平均分子量の比で表される分子量分布が1. 8〜3. 0である。この値が1. 8未満では、押出成形時のモーター負荷上昇により、成形が困難となり、3. 0を越えると成形加工性は向上するものの、ヒートシール強度およびホットタック強度において満足できるものが得られない。
【0028】
本発明で使用されるエチレン−α−オレフィン共重合体の最高融解ピーク温度とは、パーキンエルマー7型DSC装置を使用し、JIS K7122に基づき、融解熱量を測定する事により得られる。なお、測定方法は、K7121の3−(2)項に準拠する。
【0029】
(b) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体における最高融解ピーク温度とは、上記方法より求めた吸熱曲線の1個ないし複数個存在する吸熱ピークの内の最高ピークの温度であり、これが60℃以上110℃未満に存在することが重要である。好ましくは、70〜108℃、さらに好ましくは80〜105℃の範囲に存在することである。また吸熱ピークの数は複数個あっても良いが、唯1個のみ存在するものが特に好ましく使用される。
【0030】
本発明で用いる(c) 成分は、有機系の抗ブロッキング剤である。有機系の抗ブロッキング剤としては、架橋アクリル系樹脂や架橋ポリスチレン系樹脂などで代表される各種ポリマー系粉末が挙げられる。また、本発明で用いる有機系抗ブロッキング剤は、各種ポリマー系粉末を与える原料モノマーと架橋剤モノマーとの共重合、さらにこれに加え他の1種以上のモノマーと共重合して得られる。例えば、メタクリル酸メチルと架橋剤との共重合物やメタクリル酸メチルと架橋剤にさらにスチレン系モノマーを共重合したもの等が用いられる。好ましくは、架橋ポリメタクリル酸メチルや架橋ポリ(メタクリル酸メチル−スチレン)の粉末が挙げられる。
これらの抗ブロッキング剤としては、市販品のうち本発明の規定に合うように選定して用いてもよい。有機系抗ブロッキング剤の市販品としては、例えば「マツモトマイクロスフェアー−M」(松本油脂社製)、「ジュリマーMB−SX」(日本純薬社製)、「エポスターMA」(日本触媒社製)などが挙げられる。
【0031】
(c) 成分の有機系の抗ブロッキング剤は、重量平均粒子径が1〜20μに存在する。すなわち、コールターカウンターなどを用いて計測される重量に基づく平均粒子径が、1〜20μ、好ましくは3〜15μ、さらに好ましくは5〜12μである。重量平均粒子径が1μに満たない場合は、本発明の多層フィルムに要求される抗ブロッキング性において不十分であり、一方、20μを越えると、抗ブロッキング性は優れるものの、多層フィルムの透明性を低下せしめたり、また表面の外観などを悪化させる原因となる。
【0032】
さらに、(c) 有機系抗ブロッキング剤は、25℃で測定される屈折率nDが好ましくは1.45〜1.59の範囲、より好ましくは1.48〜1.55の範囲である。25℃で測定される屈折率が上記範囲内の場合には、フィルムの光学的性質、すなわち透明性や外観がより優れたものが得られる。
【0033】
本発明の多層フィルムを構成する組成物層の材料は、(a) 成分および(b)成分と、(c) 成分または(c)成分を予め高濃度で熱可塑性樹脂中に均一に溶融混合したマスターバッチをドライブレンドまたはメルトブレンドすることにより行われる。
ドライブレンドはヘンシェルミキサー、タンブラーミキサーなどの各種ブレンダーが使用され、メルトブレンドは、単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、熱ロールなどの各種ミキサーが用いられる。
【0034】
本発明で用いるポリエチレン系樹脂組成物において(a) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体と(b) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体、(c) 成分の有機径抗ブロッキング剤の混合割合は、(a) 成分が5〜95重量部、(b) 成分が95〜5重量部であり、(a)と(b)の合計100重量部に対し、(c) 成分が0.01〜5重量部である。好ましくは(a) 成分が5〜90重量部、(b) 成分が95〜10重量部であり、(a)と(b)の合計100重量部に対し、(c) 成分が0.05〜4重量部である。さらに好ましくは、(a) 成分が10〜80重量部、(b) 成分が90〜20重量部であり、(a)と(b)の合計100重量部に対し、(c) 成分が0.2〜1.8重量部である。
【0035】
(a) 成分の混合割合が95重量部を越え、(b) 成分の混合割合が5重量部に満たないと、本発明の目的である低温時におけるヒートシール強度、ホットタック強度が満足できるものでなく、一方、(a) 成分の混合割合が5重量部未満であり、(b) 成分の混合割合が95重量部を越える場合には、フィルムの機械的強度が低下したり、高温でのホットタック強度の低下、べたつきによるブロッキングが起こるといった欠点が生ずる。また(c) 成分の混合割合が0.01重量部に満たない場合は、満足できる抗ブロッキング性が発現されず、一方、5重量部を越えると透明性などの光学的性質や外観の悪化を引き起こす。
【0036】
本発明で用いるポリエチレン系樹脂組成物層においては、該組成物層のn−ヘキサン可溶分が6重量%以下であることが重要である。ヒートシール特性、その他の機械的物性と食品衛生性や内容物の品質保護などのより好ましいバランスを考慮すると、n−ヘキサン可溶分が5重量%以下であることが好ましい。
n−ヘキサン不溶分はFDA規格の第177章第1520節に記載される、50℃でのn−ヘキサンによる最大溶出量測定法により測定される。具体的には、所定量のサンプル試片をn−ヘキサン中、50℃で2時間保持させ、不溶成分を濾過し、溶剤残渣を濃縮乾固して得られる残渣の量からn−ヘキサン可溶分を算出すことができる。
この組成物層のn−ヘキサン可溶分が6重量%を越えると、組成物層中の一部の成分が、包装される食品へ移行することにより、食品衛生上問題が生じたり、フィルム表面のベタツキが起こり、ブロッキングを起こしたり、ヒートシール特性やホットタック性を阻害する原因となる。
【0037】
本発明の多層フィルムを製造する方法としては、特に限定されるものではなく、一般にインフレーションフィルム製造装置やTダイフィルム製造装置などを用いて共押出法、押出コーティング法(押出ラミネート法ともいう。)などの技術を採用することができる。また、これらの装置を用いて得た多層または単層フィルムを用いてドライラミネート法、ウェットラミネート法、サンドラミネート法、ホットメルトラミネート法などのラミネーション法など公知の技術により目的とする多層フィルムを製造することも可能である。
共押出法においては、溶融・押し出された本発明多層フィルムを構成するエチレン・α−オレフィン共重合体からなる基材層およびエチレン・α−オレフィン共重合体を特定の割合で溶融混合してなる組成物層をダイの内部および/または外部で接触させる。
押出コーティング法においては、基材層の少なくとも片側の表面に、溶融・押し出されたエチレン・α−オレフィン共重合体からなる組成物層をコーティングする。これらの詳細については、加工技術研究会発行の「ラミネート加工便覧」に記載されている。
ラミネーション法においては、本発明の多層フィルムを構成する基材層と組成物層とを溶剤型接着剤、水性型接着剤、ホットメルト接着剤、溶融重合体などによって貼り合わせる。
【0038】
本発明の多層フィルムを構成するエチレン・α−オレフィン共重合体からなる基材層の厚さは、通常10〜300μである。また、組成物層の厚さは、通常1〜200μm、特に3〜50μmであることが望ましい。
【0039】
本発明の多層フィルムは、その卓越した、低温ヒートシール特性、低温および高温ホットタック性、低いn−ヘキサン抽出性と機械的物性、剛性などのバランスを利用し、目的に応じて、少なくともエチレン・α−オレフィン共重合体を含有する基材層と組成物層から構成されていれば、基材層側にさらに他の基材を積層して使用することもできる。その方法は、上記で述べた本発明の多層フィルムを製造する方法と同様の方法で行うことができる。
【0040】
本発明の多層フィルムと積層して使用されるその他の基材としては、例えばフィルム形成の可能な任意の重合体、セロハン、紙、板紙、織物、アルミニウム箔などから選択できる。フィルム形成の可能な重合体としては、例えばナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・メタクリル酸エステル共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、アイオノマーなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合体などから、各々のガスバリヤー性、印刷性、透明性、剛性、接着性などを勘案して、複合フィルムとする目的に応じて選択することができる。基材が延伸可能である場合、特にポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレンなどのように延伸されることによってフィルムの特性が向上する場合、基材は1軸あるいは2軸に延伸されていてもよい。
【0041】
これらの基材フィルムとの積層フィルムの形態である場合、本発明の多層フィルムの層の厚さは、11〜500μm、特に10〜100μmであることが好ましい。基材の厚さは任意であって、目的に応じて選択できる。複数の基材を種々の構成でもって複合することも、すでに広く行われていることであって、本発明でも採用することができる。
このように製造された複合フィルムのうち、基材が1軸あるいは2軸に延伸が可能である場合には、さらに1軸あるいは2軸の延伸を加えることができる。延伸は、テンター延伸方式、インフレーション延伸方式、ロール延伸方式など公知の方法によって、基材が延伸可能な温度範囲に複合フィルムを加熱することによってでき、必要であればさらにヒートセットされる。
【0042】
本発明の多層フィルムは、必要に応じて2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン(IRGANOX 1010)やn−オクタデシル−3−(4’−ヒドロキシ−3,5’−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネート(IRGANOX 1076)で代表されるフェノール系安定剤、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトおよびトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトなどで代表されるホファイト系安定剤、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどの高級脂肪酸アミドで代表される滑剤、炭素数8〜22の脂肪酸のグリセリンエステルやソルビタン酸エステル、ポリエチレングリコールエステルなどの帯電防止剤、シリカ、炭酸カルシウム、タルクなどで代表されるブロッキング防止剤などが添加される。
【0043】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例になんら制限されるものではない。
【0044】
以下の実施例および比較例における物性値の測定方法を示す。
(1)密度(d)
JIS K6760に規定された方法に従った。100℃の水中で1時間アニール処理を行った後密度を測定した。
(2)メルトフローレート(MFR)
JIS K6760に規定された方法に従った。
【0045】
(3)最高融解ピーク温度(Tm)
測定は示差走査熱量計(DSC)パーキンエルマー社製DSC−7を用いた。熱プレスにより作成した厚さ約0.5mmのシートから切り出した約10mgの試片をDSC測定用サンプルパンに入れ、DSC中で150℃から5分間プレメルトし、1℃/分で40℃まで降温し、5分間保持させた後10℃/分の速度で150℃まで昇温しサーモグラムを得た。融解ピークが複数存在する場合、最も高い値を最高融解ピーク温度とした。
【0046】
(4)数平均分子量(Mn)および分子量分布(Q)
GPC(Gel Permeation Chromatoghraphy)測定は、Waters社製150C型GPC測定装置を使用し、カラムに東ソー社製GMH6−HT、溶媒にo−ジクロルベンゼンを用い、145℃で測定した。検量線は東ソー社製の標準ポリスチレンを使用し、常法により作成した。分子量分布(Q値)は、重量平均分子量/数平均分子量の比として計算した。
【0047】
(5)重量平均粒子径
日科機社製コールターカウンターmodel TA−IIを用い、アパーチャー径20μまたは200μ、電解液ISOTON II で測定した。
【0048】
(6)n−ヘキサン可溶分
測定は、FDA規格の第177章第1520節に記載される方法に従った。
具体的には、樹脂2.5±0.001gをフラスコにとり、n−ヘキサン1000mlを加え、あらかじめ50℃に調整したウォーターバスにフラスコを入れ、加熱を行った。フラスコ中のn−ヘキサンの温度が50℃に達してから、マグネット式スターラーにより撹拌しながら、正確に2時間放置した。その後、n−ヘキサンが温かいうちに、濾紙を用いて、自然濾過を行った。濾液は、あらかじめ精秤したフラスコに採取し、回収濾液を秤量した結果、回収濾液は、最初の仕込み量に対していずれも90%以上回収した。次に溶剤濾液の約半分を、1リットルのビーカーに移し、スチームバスを用いて加熱、濃縮を行った。濃縮の間、ビーカー内に高純度の窒素ガスを吹き付けた。ビーカー内の溶剤量が蒸発により減少したところで、さらに残りの溶剤濾液を加え、最後には全ての溶剤濾液を移した。濃縮液が、約50ミリリットルになった時点で、その濃縮液をあらかじめ重量を測った100ミリリットルの蒸発皿に移しかえた。ビーカーは、加温したn−ヘキサンで2回洗浄し、洗浄液を同じ蒸発皿に加えた。この蒸発皿をさらに高純度窒素の気流下でスチームバスにより濃縮を行い、最終的には全ての溶剤を蒸発させた。残渣のはいった蒸発皿を真空デシケータに移し、12時間以上放置した後、乾燥残渣の正味の重量を0.0001gの精度で秤量した。その結果は、試験に使用したn−ヘキサン中の不揮発性物質に相当する空試験値で補正した。
以上の方法による結果からn−ヘキサン可溶分を以下の式で算出した。
n−ヘキサン可溶分(重量%)=(残渣重量(g) /試料重量(g) )×100
【0049】
(7)ヘイズ(透明性)
ASTM D1003−61に準拠して測定した。
(8)抗ブロッキング性
成形フィルムを23±2℃、50±5%RHで24時間以上状態調整後、成形フィルムを二枚重ね合わせ、40℃に調整されたオーブン中、400g/cm2 の荷重下、7日間密着させた後、クロスヘッド速度一定型引張試験機にて引張速度200mm/分の条件で、フィルム密着面50cm2 を剪断的に引き剥がすのに要する最大応力を測定し、ブロッキング性の尺度とした。数値が小さい方がブロッキング性が優れる。
【0050】
(9)低温ヒートシール性
本発明の多層フィルムを延伸ナイロンなどの基材にラミネートして得られた2枚の複合フィルムを15mm幅に切り出し、エチレン・α−オレフィン共重合体組成物からなる層同士を重ね合わせ、テスター産業社製ヒートシーラーを用いて、シール面圧力1.0kg/cm2 、シール時間1.0秒の条件でシール幅10mmのヒートシールを行った。シールバーの温度を5℃ずつ変えて同様にヒートシールを行った。これから、シール面に直角方向に幅15mmの試片を切り出し、ショッパー型引張り試験機を用いて200mm/分の速度で180°剥離強度を測定した。低温ヒートシール性は、上記条件で測定したシール強度が4kg/15mm幅を越える時の最低温度(ヒートシール発現温度)を示す。この温度が低いほど低温ヒートシール性が良好であることを示す。
【0051】
(10)低温ホットタック性および高温ホットタック性
(4)と同様にして得られた、15mm幅の2枚の複合フィルムのエチレン・α−オレフィン共重合体組成物からなる層どうしを重ね合わせ、片方には滑車を介して10g〜200g(10g単位)の荷重をかけておき、テスター産業社製ヒートシーラーを用いて、シール面圧力1.3kg/cm2 、シール時間0.3秒の条件でシール幅20mmのヒートシールを行った。シール終了と同時に荷重が落下し、シール終了から0.14秒後に、シール面に荷重により剥離力がかかることになる。30gの荷重をかけシールバー温度(ヒートシール温度)を110〜160℃の範囲で5℃ずつ変えてゆき、試験を行うことにより、各シール温度における剥離距離を測定した。低温ホットタック性は、剥離距離が8mmを越える時の低温側の温度、すなわち低温ホットタック性発現温度で示した。低温ホットタック性発現温度が低い程、低温ホットタック性が良好であることを示す。また高温ホットタック性は、剥離距離が8mmを越える時の高温側の温度、すなわち高温ホットタック性発現温度で示した。高温ホットタック性発現温度が高い程、高温ホットタック性が良好であることを示す。
【0052】
(11)1%正割弾性率(1%−SM:Secant Modulus)
フィルムの加工方向(MD)に幅2cmの試片を切り出し、引張試験機にチャック間距離6cmで取り付け、5mm/分の速度で引っ張り、1%伸長時の応力から、100×(応力)/(断面積)の計算式により求めた。
【0053】
本実施例で用いたサンプルとして以下のものを使用した。
基材層のエチレン・α−オレフィン共重合体および組成物層(a)成分のエチレン・α−オレフィン共重合体
(1)共重合体1
エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体(d=0.921、MFR=1.9g/10分、Tm=121℃)
(2)共重合体2
エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体(d=0.931、MFR=1.9g/10分、Tm=123℃)
(3)共重合体3
エチレン−1−ブテンランダム共重合体(d=0.924、MFR=1.9g/10分、Tm=121℃)
(4)共重合体4
エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体(d=0.912、MFR=2.0g/10分、Tm=121℃)
(5)共重合体5
エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体(d=0.918、MFR=2.1g/10分、Tm=121℃)
(6)共重合体6
エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体(d=0.908g/cm3 、MFR=2.0g/10分、Tm=119℃)
上記のエチレン・α−オレフィン共重合体はいずれもチタン系触媒を用いた高圧イオン重合により製造された。
【0054】
組成物層(b)成分のエチレン・α−オレフィン共重合体
(1)共重合体7
エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体(d=0.906g/cm3 、MFR=1.9g/10分、Tm=96℃、DSCによる融解ピークの数=1、Mn=97000、Mw/Mn=2.1)
(2)共重合体8
エチレン−1−ブテンランダム共重合体(d=0.895g/cm3 、MFR=2.0g/10分、Tm=84℃、Mn=95400、Mw/Mn=2.0)(3)共重合体9
エチレン−1−ブテンランダム共重合体(d=0.909g/cm3 、MFR=2.0g/10分、Tm=119℃、Mn=72800、Q=3.7)
(4)共重合体10
エチレン−1−ヘキセンランダム共重合体(d=0.895g/cm3 、MFR=1.7g/10分、Tm=84℃、Mn=98300、Mw/Mn=2.0)
上記のエチレン・α−オレフィン共重合体は、共重合体9と共重合体10以外はいずれもバナジウム系触媒を用いた溶液重合法により製造された。共重合体9はチタン系触媒を用いた高圧イオン重合法により製造された。共重合体10はメタロセン系触媒を用いた溶液重合法により製造された。
【0055】
(c)成分の有機系抗ブロッキング剤
(1)ABA−1
エポスターMA1006(日本触媒社製)重量平均粒子径=6.5μ、nD(25℃)=1.49
(2)ABA−2
エポスターMA1010(日本触媒社製)重量平均粒子径=10.5μ、nD(25℃)=1.49
(3)ABA−3
メチルメタアクリレートとスチレンの架橋共重合樹脂粉末 重量平均粒子径=10.2μ、nD(25℃)=1.52
(4)ABA−4
メチルメタアクリレートとスチレンの架橋共重合樹脂粉末 重量平均粒子径=6.0μ、nD(25℃)=1.54
(5)ABA−5
架橋ポリスチレン粒子 SP−40R(綜研化学社製)重量平均粒子径=4.0μ、nD(25℃)=1.59
(6)ABA−6
シルトンJC(水澤化学工業社製)重量平均粒子径=4.9μ
(7)ABA−7
ダイカライトWF(林化成社製)重量平均粒子径=5.5μ
上記(1)及び(2)は、いずれも架橋ポリメタクリル酸メチル粉末である。上記(3)及び(4)は、いずれも架橋されたメタクリル酸メチルとスチレンの共重合樹脂粉末である。上記(5)は架橋ポリスチレン樹脂粉末である。上記(6)及び(7)は、いずれも無機系抗ブロッキング剤である。
【0056】
有機系抗ブロッキング剤マスターバッチの製造
有機系抗ブロッキング剤のポリオレフィン樹脂への配合は、バンバリーミキサーを用い、有機系抗ブロッキング剤をあらかじめ(b) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体と同一の樹脂に10重量%の濃度で溶融混練しマスターバッチとした後、本発明の規定を満足するようにマスターバッチを混合して使用した。
【0057】
脂肪酸アミド化合物マスターバッチの製造
バンバリーミキサーを用い、エルカ酸アミド化合物を(b)成分のエチレン・α−オレフィン共重合体と同一の樹脂に4.0重量%の濃度で溶融混練しマスターバッチとした。
【0058】
エチレン・α−オレフィン共重合体組成物の調製および多層フィルムの製造
基材層のエチレン・α−オレフィン共重合体および組成物層の(a)成分、(b)成分のエチレン・α−オレフィン共重合体ペレットおよび(c)成分の有機系抗ブロッキング剤を所定の混合割合でドライブレンドしたものをそれぞれ90mmφと50mmφの2台の押出機を用いて溶融混練し、フィードブロック型のTダイ(ダイ幅140mm、リップ開度1.5mm)に導入して押し出し、240℃のダイ設定温度、75℃のチルロール温度で厚み40μの多層フィルムを得た。
【0059】
複合フィルムの製造
康井精機製卓上型テストコーターを用いて、前記の多層フィルムを、2g/m2 となるようにウレタン系接着剤を塗布した厚さ15μmの延伸ナイロン基材フィルムに、40℃、3kg/cm2 で圧着させた後、40℃で2日間、加熱熟成することによりドライラミネーション複合フィルムを得た。
【0060】
実施例1〜5、比較例1〜6
表1〜8に示した原料樹脂および配合により、前記の方法によりフィルム化を行った。得られた多層フィルムの密度およびn−ヘキサン可溶分を測定した。さらにこのフィルムを前述の方法により、延伸ナイロン基材にドライラミネート法により貼り合わせた後、低温ヒートシール性および低温ホットタック性および高温ホットタック性、剛性を評価した。結果を表2、4、6及び8にそれぞれ示す。
【0061】
【表1】
【0062】
【表2】
【0063】
【表3】
【0064】
【表4】
【0065】
【表5】
【0066】
【表6】
【0067】
【表7】
【0068】
【表8】
【0069】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の多層フィルムは、ヒートシール性およびホットタック性の発現する温度が低く、かつその温度領域が広く高温まで優れた性能を有し、さらに炭化水素溶媒に対する抽出性が少なく、抗ブロッキング性が極めて優れるといった特徴を有し、これらと衝撃強度、引裂強度などの機械的物性、剛性などの物性バランスに優れる。
また、本発明の多層フィルム(他の基材との積層フィルムを含む)は、こんにゃく、漬物などのように水とともに包装される食品類、ミルク、酒、醤油などの液体の食品類、菓子などのような乾燥した食品類、ハム・ソーセージなど加工肉類の包装等の食品包装をはじめ電気部品、機械部品、薬品など種々の製品の包装に利用することができる。
Claims (8)
- エチレンおよび炭素数が3〜12のα−オレフィンからなる、密度0. 910〜0. 945g/cm3 、メルトフローレート0. 5〜30g/10分、示差走査熱量計による最高融解ピーク温度が110℃以上であるエチレン・α−オレフィン共重合体を基材層とし、該基材層の少なくとも片面に下記の樹脂組成物層を積層してなる多層フィルム。
(a) エチレンおよび炭素数が3〜12のα−オレフィンからなり、密度0. 900〜0. 940g/cm3 、メルトフローレート0. 5〜30g/10分、示差走査熱量計による最高融解ピーク温度が110℃以上であるエチレン・α−オレフィン共重合体5〜95重量部、(b) エチレンおよび炭素数が3〜12のα−オレフィンからなり、密度0. 880〜0. 920g/cm3 、メルトフローレート0. 5〜30g/10分、GPC法により測定された数平均分子量が35, 000〜150, 000であり、重量平均分子量/数平均分子量なる比で表される分子量分布が1. 8〜3. 0、示差走査熱量計による最高融解ピーク温度が60℃以上110℃未満の範囲内に観測されるエチレン・α−オレフィン共重合体5〜95重量部、及び(a)と(b)の合計100重量部に対し、(c) 重量平均粒子径が1〜20μである有機系抗ブロッキング剤0.01〜5重量部を含有する樹脂組成物層であって、該樹脂組成物層のn−ヘキサン可溶分が6重量%以下である樹脂組成物層。 - (a) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体を構成するα−オレフィンの炭素数が3〜8である請求項1記載の多層フィルム。
- (b) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体の示差走査熱量計による吸熱ピークが唯1本のみ存在する請求項1記載の多層フィルム。
- (b) 成分のエチレン・α−オレフィン共重合体が、メタロセン系触媒の存在下に共重合して得られる共重合体である請求項1記載の多層フィルム。
- (c) 成分の有機系抗ブロッキング剤の25℃で測定される屈折率nDが1.45〜1.59の範囲にある請求項1記載の多層フィルム。
- (c) 成分の有機系抗ブロッキング剤が架橋アクリル系樹脂粉末である請求項1記載の多層フィルム。
- (c) 成分の有機系抗ブロッキング剤が架橋ポリメタクリル酸メチル粉末である請求項1記載の多層フィルム。
- (c) 成分の有機系抗ブロッキング剤がメタクリル酸メチルとスチレンの共重合体よりなる架橋樹脂粉末である請求項1記載の多層フィルム。
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