JP3568673B2

JP3568673B2 - 溶融袋

Info

Publication number: JP3568673B2
Application number: JP02965096A
Authority: JP
Inventors: 均舘野
Original assignee: Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
Current assignee: Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: JPH09221571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融加工して使用される製品を包装するための包装袋に関し、該製品の加工時に製品とともに溶融して製品に均一に混合することが可能な溶融袋に関する。さらに詳しくは、肉厚が薄くとも充分な強度を有し、製品の溶融加工時に容易に溶融して製品に短時間で溶融混合することが可能な溶融袋に関する。とくには、道路標示材料の包装に好適な溶融袋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路標示材料やエラストマーの包装袋として、それらの溶融加工時に内容物を包装体ごと溶融して製品中に取り込まれるものを用いれば、使用済み袋の廃棄処理を必要とせず、また袋の開封時のこぼれや粉塵防止による安全、環境問題の改善、溶融加工時の輸送、定量の合理化にも寄与するので、近年このような溶融袋が多用されている。
【０００３】
これら溶融袋の材料として、エチレン・酢酸ビニル共重合体やエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体、あるいはこれらに少量のポリエチレンを配合したものが使用されてきた。かかる材料はフィルム強度が充分に大きくなく、とくに腰の弱さを改良するために充填剤を配合するとフィルム強度が低下するので、厚肉状態で使用しなければならなかった。特開昭６３−１６５４４０号公報では（メタ）アクリル酸含有量が２〜１５重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体を使用した溶融袋が、主としてエラストマー材料の包装に適するものとして提案されているが、この材料を用いた溶融袋においても同様の傾向があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような欠点乃至難点を改良するものとして、溶融温度が一層低く、またフィルム強度や腰が強く、したがってフィルム厚みを薄くすることが可能な材料として、剛性の大きいエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体のアイオノマーを使用する方法が、特表平７−５０４１４４号公報において提案されている。この提案では、主としてエラストマーやエチレン・酢酸ビニル共重合体ホットメルト接着剤の包装に焦点が当てられている。
【０００５】
溶融袋として使用可能であるためには、薄くて強度が大きいことの他に、内容物との混和容易性、加熱を受けた袋材料の混入により製品品質に悪影響を及ぼさないこと、製品の溶融加工を妨げない程度に融点が充分低いこと等、多くの品質が要求されるが、本発明者らは、これらの技術を更に改善し、特に道路標示材料の包装に適した包装袋について検討したところ、特定の（メタ）アクリル酸含有量を有するエチレン・（メタ）アクリル酸共重合体のアイオノマーに炭酸カルシウムを配合したアイオノマー組成物が意外にも炭酸カルシウム無添加のアイオノマーに比べて、フィルム強度が一層大きく、また道路標示材料との溶融混和性にも優れ、短時間で相溶し、優れた溶融袋となることを見出すに至った。
【０００６】
従来、ポリエチレンあるいはエチレン系共重合体に炭酸カルシウムを配合することは、しばしば行われており、特に近年焼却炉の過熱を防ぐ目的で炭酸カルシウム配合のポリエチレン袋が大量に使用されるようになったが、この場合フィルム強度が低下することが欠点とされ、肉厚フィルム製の袋を使用せざるを得ないのが現状である。
【０００７】
溶融袋の場合でも、エチレン・酢酸ビニル共重合体等の溶融袋に炭酸カルシウムを配合することは知られているが（例えば特公昭５５−４３０３３号公報など）、この場合は炭酸カルシウムの配合によってフィルム強度が低下するのに対し、驚くべきことに本発明のアイオノマーに適量の炭酸カルシウムを添加した場合には、逆にフィルム強度が向上するという予想外の結果により、充分薄いフィルムから作られた高強度の溶融袋が得られた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（メタ）アクリル酸含有量が１６〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸ランダム共重合体の部分中和金属アイオノマー１００重量部当たり、１〜２０重量部の炭酸カルシウムを配合したアイオノマー組成物からなる、溶融加工が可能な製品を包装するための溶融袋に関する。
【０００９】
【発明の実施態様】
本発明で用いられる部分中和金属アイオノマーは、（メタ）アクリル酸含有量が１６〜３０重量％、好ましくは１７〜２５重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸ランダム共重合体のアイオノマーである。酸含有量が上記範囲より少ないものを用いると、融点が高くなるとともに充分なフィルム強度や腰が得られなくなる。
【００１０】
部分中和金属アイオノマーの金属イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、亜鉛などを例示することができ、リチウム、ナトリウムが好ましく、ナトリウムが最も好ましい。エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体の金属イオンによる中和度は、好ましくは１０〜７０％、特に好ましくは２０〜６０％である。中和度があまり小さすぎるとフィルム強度や腰の強さが充分でなく、また中和度が大きすぎると溶融粘度が高くなりすぎフィルム成形が困難になるとともに、フィルム引き裂き強度が低下し、破れ易くなるという問題が発生する。
【００１１】
このような部分中和金属アイオノマーとしては、フィルム成形性、フィルム強度等を考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜２０ｇ／１０分、とくに０．３〜１０ｇ／１０分程度のものを使用するのが望ましい。
【００１２】
本発明においては、上記部分中和金属アイオノマー１００重量部に対し、１〜２０重量部、好ましくは２〜１５重量部配合したものを、袋材料とするものである。炭酸カルシウムとしては、粒径が０．５〜２０μｍ、とくに１〜１０μｍのものを使用するのが好ましく、部分中和金属アイオノマーに配合するに際し、予めワックス、各種エチレン重合体、粘着付与樹脂等と混合しておいてもよい。炭酸カルシウムを過剰に使用すると、却ってフィルム強度等の物性を損なうことがあるので、使用する部分中和金属アイオノマーの種類に応じ、使用量を選択することが望ましい。
【００１３】
エチレン・酢酸ビニル共重合体に配合する場合と異なり、炭酸カルシウムの配合により、部分中和金属アイオノマーの物性が改善される理由として、アイオノマーと炭酸カルシウムの相容性が比較的良好なことに加え、炭酸カルシウムの一部が部分中和金属アイオノマーのフリーのカルボキシル基の一部をイオン化するためと想定している。
【００１４】
また炭酸カルシウムの配合は、上記強度向上効果の他にも、適度な滑り性を与え、フィルムの開口を容易にするので製袋工程や充填工程が合理化される。また、炭酸カルシウムは安価な材料であり、同じ重量の袋を製造した場合、製品価格の低下にも貢献する。
【００１５】
本発明の溶融袋は、上述の部分中和金属アイオノマーと炭酸カルシウムからなるアイオノマー組成物から、常法によりフィルム成形し、製袋することによって得ることができる。成形に際し、種々の添加剤を配合することができる。このような添加剤として、カーボンブラック、酸化チタンのような顔料、酸化防止剤、耐候安定剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤などを例示することができる。
【００１６】
溶融袋のフィルム厚みは任意であり、袋に充填する製品の量によっても異なるが、例えば５０〜３００μｍ程度の厚みであり、実用上は８０〜１５０μｍ程度の厚みで、充分な強度のものが得られる。
【００１７】
溶融袋に充填する製品として、各種重合体、重合体同志の組成物、これらに各種充填剤を配合した組成物など、使用に際し加熱溶融して使用するもので、例えば道路標示材料やエラストマー類を例示することができる。道路標示材料は、一般に粘着付与樹脂として知られているロジン、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、低分子量ビニル芳香族化合物共重合体、テルペン樹脂、これらの変性体などをバインダー成分として使用し、これに顔料、無機充填剤、ガラスビーズなどを配合したものが代表的なものである。本発明の溶融袋はこれら、いずれの道路標示材料とも極めて良好な相溶性を有する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルム衝撃強度、引き裂き強度、破断点抗張力などフィルム強度が大きく、フィルム厚みを小さくすることができ、また腰があり、低融点で製品の溶融時に容易に溶融して製品と相容する溶融袋が提供できる。かかる溶融袋はまた、適度の滑り性を有し、ヒートシール性、口開き性に優れているので、成形性、作業性にも優れている。また、加熱溶融時に、着色や焦げつきを起こさない。とくに道路標示材料とは、溶融時に短時間で相溶し、その性状に悪影響を及ぼさないので、道路標示材料用の溶融袋として好適である。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、実施例、比較例に用いた原料の組成と物性、得られたフィルムの物性測定方法、並びに、道路標示材料との混和評価方法は以下の通りである。
【００２０】
１．原料の組成と物性
（１）アイオノマー樹脂
メタクリル酸含有が１８重量％のエチレン・メタクリル酸ランダム共重合体の３６％ナトリウム中和塩（ＭＦＲ＝２．１ｇ／１０ｍｉｎ）
【００２１】
（２）ＥＥＡ樹脂
アクリル酸エチル含有が９重量％のエチレン・アクリル酸エチルランダム共重合体（ＭＦＲ＝５．０ｇ／１０ｍｉｎ）
【００２２】
（３）炭酸カルシウム
平均粒子径２μｍの重質炭酸カルシウム
【００２３】
（４）シリカ
平均粒子径２−４μｍの珪藻土
【００２４】
（５）帯電防止剤
第一工業製薬（株）製 ”ジスタットＰＥ−１３９”
【００２５】
２．フィルム物性測定方法
（１）フィルムインパクト
東洋精機社製フィルムインパクトテスターを用い、水平に張った一定面積の円形フィルムの中央に、振り子の先端に取り付けた直径０．６インチの半球を突き当て、フィルムを突き破るのに要した衝撃エネルギーを求めた。
【００２６】
（２）引張物性
ＪＩＳＫ６７８１に従い、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い、破断点における荷重をフィルム試験片の巾と厚みで割って破断点応力を求め、その時の伸びを破断点伸びとして求めた。
【００２７】
（３）引き裂き強度
ＪＩＳＫ６７３２、Ｃ法（直角形引裂法）に従い、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い、フィルム試験片が破断するまでの最大荷重を試験片の厚みで割って強度を求めた。
【００２８】
（４）滑り摩擦係数
ＡＳＴＭＤ１８９０に従い、６３．５ｍｍ角のホルダーにフィルム試験片を装着し、基板に取り付けた同じフィルム試験片上を１５０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張った時の荷重とホルダーの荷重の比から滑り摩擦係数を求めた。
【００２９】
（５）融点
示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、試料を室温より昇温速度１０℃／ｍｉｎで昇温した時に得られる吸熱ピークのピーク温度を融点として求めた。
【００３０】
３．道路標示材料との混和評価方法
５００ｍｌステンレス製ビーカーに、道路標示材料（石油樹脂、炭酸カルシウム、着色顔料、ガラスビーズ、可塑剤から成る）３００ｇを入れ、１８５−２０５℃で約２０分間シリコンオイルバスで加熱し溶解させた後、撹拌羽で撹拌しながら、フィルム試験片（幅２ｃｍ、長さ１４ｃｍ）を３枚投入し、耐熱評価試験及び混和評価試験を行った。なおこのフィルム試験片の面積は、道路標示材料２０ｋｇを包装する溶融袋の面積より換算して求めた。
【００３１】
（１）耐熱評価試験
フィルム試験片を投入後３０分間加熱した後、ビーカーを水冷し、道路標示材料／フィルム試験片混合物の着色度合いを目視で観察した。
【００３２】
（２）混和評価試験
フィルム試験片を投入後５分間加熱した後、内容物をビーカーから延伸ＰＥＴフィルムの上に移して冷却後、１８０℃プレス装置により昇温５分、加圧２分で厚さ０．５５ｍｍシートを作成し、道路標示材料／フィルム試験片混合物の分散状態を目視で観察した。
【００３３】
［実施例１］
アイオノマー樹脂９２．４部、炭酸カルシウム７．５部、及び、帯電防止剤０．１部からなる配合物より、厚み１００μｍ、折り幅４３０ｍｍのインフレーションフィルムを作成した。フィルムの成形は、１５０ｍｍ径スパイラルダイを装着したインフレーションフィルム成形機（５０ｍｍ径押出機）を用い、成形条件は樹脂温度２００℃、引取速度４ｍ／ｍｉｎとした。得られたフィルムについて、前述のフィルムの物性測定方法に従い、フィルムインパクト、引張物性、引き裂き強度、滑り摩擦係数、及び融点を測定した。また、得られたフィルムについて、前述の道路標示材料との混和評価方法に従い、耐熱評価と混和評価を行った。結果を表１に示す。
【００３４】
［比較例１］
実施例１において配合組成を、アイオノマー樹脂９８．９部、シリカ１．０部、及び、帯電防止剤０．１部とした以外は全て実施例１と同じ方法で厚み１００μｍインフレーションフィルムを作成した。得られたフィルムについて、実施例１と同じ方法でフィルムの物性測定と道路標示材料との混和評価を行い、結果を表１に記載した。
【００３５】
［比較例２］
実施例１においてアイオノマー樹脂の代わりにＥＥＡ樹脂を用い、ＥＥＡ樹脂９２．４部、炭酸カルシウム７．５部、及び、帯電防止剤０．１部からなる配合物より、成形機、成形条件は実施例１と同じ方法で、厚み２００μｍ、折り幅４３０ｍｍのインフレーションフィルムを作成した。得られたフィルムについて、実施例１と同じ方法でフィルムの物性測定と道路標示材料との混和評価を行い、結果を表１に記載した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
実施例１と比較例１との比較から明らかなように、本発明の、炭酸カルシウムを配合したアイオノマー組成物から得られるフィルムは衝撃強度や破断点応力において、アイオノマー樹脂そのものから得られるフィルムよりも著しく向上したフィルム強度を持つ。通常のポリオレフィンに炭酸カルシウムを配合した場合には、フィルム強度の低下が起こるのが一般的であるので、これは従来の知見とは全く異なるものである。
【００３８】
更に、実施例１と比較例２との比較から、本発明によるフィルムは、商業的に使用されている道路標示材料の溶融袋構成に準じたＥＥＡを主体とする比較例２のフィルムに較べて、半分のフィルム厚みでも絶対値で同等以上（単位厚み当たりの強度では２倍以上）のフィルム強度（フィルム衝撃強度、破断点応力、引き裂き強度）を有している。しかも、融点がより低く、道路標示材料と比較的低い温度で混和が容易であり、またフィルム厚みを薄くできることから、従来の製品よりもより短時間で相溶することができる。

Claims

（メタ）アクリル酸含有量が１６〜３０重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸ランダム共重合体の部分中和金属アイオノマー１００重量部当たり、１〜２０重量部の炭酸カルシウムを配合したアイオノマー組成物からなる、溶融加工が可能な製品を包装するための溶融袋。
部分中和金属アイオノマーが、（メタ）アクリル酸成分の１０〜７０％が、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム及び亜鉛から選ばれる少なくとも一つの金属イオンで中和されているものである請求項１記載の溶融袋。
溶融加工が可能な製品が、道路標示材料である請求項１記載の溶融袋。