JP4239080B2 - ヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルム及び包装体 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシール性付与したポリオレフィン系発泡フィルムに関し、さらに詳しくは高いヒートシール強度と、発泡による低比重化を両立することを特徴とする、各種包装材料構成要素として使用した場合に有用なヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムに関するものである。

一般的に、包装材料は、内容物の種類等の目的・用途に応じて隠蔽性、バリア性、美観性などの性質を考慮し、適当な素材・構成が選択される。

そのような包装材料としての重要な特性のひとつとしてヒートシール性が挙げられる。現状有るヒートシール性を有するフィルムとしては、（１）各種延伸フィルム（ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド等）を基材とし、ヒートシール性を有するシーラントフイルム（無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンなど）をラミネートした積層フィルム、（２）シーラント樹脂と、ポリプロピレン等とを共押出しし、延伸することで得る積層フィルムが主流である。特開平７−２４９８０ではＡ／Ｂ、Ａ／Ｂ／Ａ、またはＡ／Ｂ／Ｃの２層または３層からなるポリオレフィン系低温シール性フイルムについて紹介している。

また、包装材料としての重要な特性として隠蔽性も挙げられる。包装用フィルムの隠蔽性付与の方策として （１）印刷、（２）顔料や着色剤等の練り込み、添加、（３）発泡剤添加による延伸時の発泡の利用などが挙げられるが、クッション性、断熱性も合わせて付与出来る方法として発泡剤の添加は主流の一つといえる。

また延伸時の発泡による隠蔽性付与においては、その樹脂を非相溶状態にしておくことでパール調やマット調といった特殊な外観を形成可能なことはすでに公知となっている。このように包装用フィルムの、隠蔽性・クッション性・断熱性・特殊な外観の付与、軽量化を達成する手段として、発泡剤の添加によるフィルムの発泡は有用である。例えば、ポリプロピレン、ポリプロピレンを主成分とする共重合体、無機質フィラ−を含有することを特徴とする、真珠様光沢性を有する二軸延伸ポリプロピレン系フイルムがある（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３２８１４１０号公報

上記で述べたように、包装材料として、ヒートシール性付与と発泡剤の添加による特性付与は最も重要な特性の一つであるが、これらを高い水準で両立するフィルムのデザインは難しい。すなわち、ヒートシール性発泡フィルムでは、発泡により発生したボイドのため、非発泡フィルムと比較して層間強度が低く、そのため、ヒートシールした基材を剥離する際、シール層界面ではなく層間における剥離が発生するため、シール強度としては低い値となってしまう。

我々は、高いシール強度と低比重性を両立する延伸ポリプロピレン系発泡フイルムとして、発泡層とシール層間に中間層を設け、該中間層（Ｂ）に、シール層（Ｃ）を形成する樹脂の少なくとも一種類を含有し、かつ、該中間層（Ｂ）が、実質的に発泡していないことを特徴とする、フイルムを提案してきた。
しかし、上記組成のヒートシール性延伸ポリプロピレン系発泡フイルムでは、ヒートシール性付与コート剤を塗布した発泡フイルムと比較して、ヒートシールの到達強度で劣ることが分かっている。
また、ここで十分なヒートシール強度を得る為に、中間層並びヒートシール層の厚み比率を上げるとフイルムがカールし、フイルム加工時の作業性が低下するという問題がある。

本発明は、上記の様な事情に着目してなされたものであり、その目的は、カールのないヒートシール性の向上した延伸ポリオレフィン系発泡フイルムを提供しようとするものである。

上記問題を解決することができた本発明に係る延伸ポリオレフィン系フィルムとは、発泡層（Ａ）、中間層（Ｂ）及びシール層（Ｃ）を基本とした３層以上の層構成からなる積層ポリオレフィン系発泡フイルムであり、中間層（Ｂ）が実質的に発泡しておらず、中間層（Ｂ）に冷キシレン可溶分が３重量％以下でありメルトフローレートが５ｇ／１０分以下であるα−オレフィン共重合体を少なくとも一種類以上含有し、下記（１）式により求められるフイルム全体の見掛け比重が０．６６以上であることを特徴とするヒートシール性ポリオレフィン系発泡フイルム。

見かけ比重（ｇ／ｃｍ³） ＝ 重さ（ｇ）／（面積（ｃｍ²）×厚み（μｍ））（１）

上記の様に、本発明に係るヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムは、カールすることなく層間強度が強くてヒートシール強度の強いものとすることができる。また、ここで見かけ比重とは、フイルムの発泡度をあらわす指標として用いるものである。

この場合において、前記中間層（Ｂ）に、シール層（Ｃ）を形成する樹脂の少なくとも一種類を含有することが好適である。

また、この場合において、前記フィルムが２軸延伸されてなることが好適である。

さらにまた、この場合において、前記フィルムを用いてなる包装体が好適である。

本発明のヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムは、高い水準でヒートシール性と低比重化を両立したフィルムであって、カールがなくフイルム加工時の作業性が良好な各種各様の包装材料の基材として有用に使用できるものである。

以下、本発明のヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムの実施の形態を説明する。
本発明における発泡層（Ａ）、中間層（Ｂ）及びシール層（Ｃ）の３層以上から構成されたヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムの発泡層（Ａ）に使用されるベースポリマーは、プロピレンを主たるモノマー単位として含むものであり、プロピレンの単独重合体のほか、プロピレンと共重合可能なα―オレフィン、すなわち、エチレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、４−メチルペンテン−１などを共重合せしめた共重合体を使用することができる。該共重合体においてはプロピレンが９０モル％以上の重合体であることが好ましい。また上記ポリプロピレン樹脂はメルトフローレート（ＭＦＲ、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０；２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）が０．５〜４０ｇ／１０分、特に１〜１５ｇ／１０分のものが好ましい。また融点は一般的に１２０〜１８０℃、好ましくは１５０〜１７０℃のものを例示できる。

該ヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムの発泡層（Ａ）に使用される発泡剤としては、炭酸カルシウム、シリカ等の無機質系フィラー、ポリメチルアクリレート等の有機質系フィラーが好ましい。特に好ましくは炭酸カルシウムである。また、発泡剤の配合量としては５重量％〜３０重量％が好ましく、特に１０重量％〜２０重量％であることが好ましい。発泡剤が５重量％未満では良好な発泡が得られない場合があり、低比重化が困難となる場合がある、３０重量％より多いとボイド率が高すぎる場合があり、層間強度が悪化する傾向にあり好ましくない。

該ヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムの発泡層（Ａ）には本発明の効果を損なわない範囲であれば、隠蔽性、滑り性、生産性等を向上させる手段として、無機質あるいは有機質の微細粒子を配合することも可能である。無機質微細粒子としては、二酸化珪素、炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、カオリン、雲母、ゼオライトなどが挙げられ、これらの形状は、球状、楕円状、円錐状、不定形と種類を問うものではなく、その粒子径もフィルムの用途、使用法により所望のものを使用配合することができる。
有機質の粒子としては、アクリル、アクリル酸メチル、スチレン−ブタジエン、などの架橋体粒子を使用することができ、形状、大きさに関しては無機質微細粒子と同様に様々なものを使用することが可能である。また、これら無機質あるいは有機質の微細粒子表面に各種の表面処理を施すことも可能であり、また、これらは単独で使用し得るほか、２種以上を併用することも可能である。
また、通常ポリオレフィンフイルムに配合される公知の安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、可塑剤も適宜配合できる。

該ヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムのシール層（Ｃ）に使用されるポリマーとしては、アイソタクチックポリプロピレンよりも低い融点を持つ、ポリプロピレンとα−オレフィン、すなわち、エチレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、４−メチルペンテン−１などを共重合せしめたコポリマー、もしくはターポリマーを用いることが好ましい。これらのコポリマー、ターポリマーは必ずしも１種である必要はなく、用途、目的によって２種類以上を混合しても良い。この場合、用いるコポリマー、ターポリマーの融点がポリプロピレンと同等もしくはそれ以上であると、シール開始温度の上昇、シール強度の減少などが発生し、本発明の目的の一つに挙げられる良好なシール性が達成できなくなる。

該ヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムのシール層（Ｃ）に使用されるポリマーとしては、アタクチックポリプロピレン樹脂を用いても良い。この場合も上記コポリマー、ターポリマーと同様に、融点がアイソタクチックポリプロピレンと同等もしくはそれ以上であると、シール開始温度の上昇、シール強度の減少などが発生し、本発明の目的の一つに挙げられる良好なシール性が達成できなくなる。

該ヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムの中間層（Ｂ）に使用されるポリマーとしては、冷キシレン可溶分が３重量％以下でありメルトフローレートが５ｇ／１０分以下であるプロピレンα−オレフィン共重合体を少なくとも一種類以上含有することが必要である。ここで、冷キシレン可溶分が３重量％を越える樹脂のみで中間層が形成される場合は、中間層中の結晶成分が少ない為中間層の腰がなくフイルムのカールが発生する。同様にメルトフローレートが５ｇ／１０分を越える場合も中間層中のポリマー鎖が短い事に起因して中間層の腰がなくなりフイルムのカールが発生することとなる。

また、中間層（Ｂ）には、シール層（Ｃ）を形成する樹脂の、少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂種を配合することが、高い層間強度を得る為には好ましい。好ましい範囲としては１０〜８０重量部であり、１０重量部以下では層間強度が弱くなる傾向にあり、目的のシール強度が得られない場合がある。また、８０重量部以上ではフイルムの強度不足、フイルムのブロッキングが発生する場合があり好ましくない。また、該中間層（Ｂ）においては実質的に発泡していないことが必須である。中間層が発泡していると、層間強度が低下し、本発明の目的の一つに挙げられる良好なシール性が達成できなくなる。

該ヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムの中間層（Ｂ）には本発明の効果を損なわない範囲であれば、隠蔽性、滑り性、生産性等を向上させる手段として、無機質あるいは有機質の微細粒子を配合することも可能である。無機質微細粒子としては、二酸化珪素、二酸化チタン、ゼオライト等が挙げられ、これらの形状は、球状、楕円状、円錐状、不定形と種類を問うものではなく、その粒子径もフィルムの用途、使用法により所望のものを使用配合することができる。

この時のフィルム厚みは、その用途や使用方法によって異なるが、包装フィルムとしてのポリプロピレン系発泡フィルムは一般的に１０〜２００μｍ程度であり、機械的強度やハンドリングの点において、より好ましくは、２０〜１５０μｍ程度である。また、発泡層（Ａ）、中間層（Ｂ）及びシール層（Ｃ）のそれぞれの層厚みが、フィルム全体厚みに対し、２０〜７０％、１０〜７０％、５〜３０％となることが好ましい。この場合、発泡層（Ａ）の厚みが薄い場合、発泡不足となり、目的とするクッション性が得られない場合がある、一方、厚みが厚い場合発泡率が増加し、層間強度の低下くなり目的のシール性が得られない場合がある。また、中間層（Ｂ）の厚みが薄いと、発泡層とシール層の接着が弱くなり、目的のシール性が得られない場合がある、厚みが厚いとフイルム全体の発泡度が低下し、目的のクッション性が得られない場合がある。シール層（Ｃ）の厚みが薄い場合、目的のシール性が不足する場合があり、一方、厚みが厚い場合は中間層と同様、フイルム全体の発泡度が低下し、目的のクッション性が得られない場合がある。
本発明の発泡度を規定する指標としては、下記式（１）で求められる見かけ比重が０．６６以上である事を満足する必要がある。

見かけ比重（ｇ／ｃｍ³） ＝ 重さ（ｇ）／（面積（ｃｍ²）×厚み（μｍ））（１）

見かけ比重が、０．６６未満の場合は発泡が大きくなり、袋にした際のシール強度が低下し問題となる。好ましい見かけ比重としては、０．７以上といえる。また、見かけ比重が０．８５を越える場合は、目的とするクッション性が得られない場合があり、発泡フイルムとしての魅力が低下する傾向にあり好ましくない。

尚、本発明における樹脂組成にて発泡層（Ａ）、中間層（Ｂ）及びシール層（Ｃ）の３層以上から構成されたヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムを製膜する方法は、特に限定低されるものではなく、通常の押し出し機、例えばＴダイ法などで原反を製膜し、適宜、所望の温度、倍率で延伸することができる。例えば、一般的なポリオレフィンの場合の製膜条件となんら変わるものではなく、押し出し温度１５０〜３００℃の温度で溶融押し出しした樹脂組成物を １０〜１００℃の冷却ロールで固化させたシートに延伸を施すことによって得られる。
但し、本発明のフィルムは３種類以上の樹脂層を積層することが必須であり、その積層方法は、発泡層（Ａ）、中間層（Ｂ）及びシール層（Ｃ）をそれぞれ別々の押し出し機より溶融混錬し、Ｔダイ内で積層した上で押し出すことが好ましい実施態様である。
延伸工程では、面積倍率で８〜５０倍程度、好ましくは１０〜４０倍程度に延伸することができる。また、延伸方法は、１軸延伸、２軸延伸を問うものではなく、２軸延伸の場合も、同時２軸延伸法、逐次２軸延伸法、インフレーション法などで実施することができるが逐次２軸延伸が一般的である。

次に本発明の内容および効果を実施例によって説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しないかぎり以下の実施例に限定されるものではない。尚、本明細書中における特性値の測定方法は以下の通りである。

（ヒートシール強度）
ＪＩＳ Ｚ１７０７に準拠してシール強度測定実施した。具体的な手順を簡単に以下に記す。ヒートシーラーにて、サンプルのシール層面同士を接着。該接着サンプルを、引張強度試験機（東洋測機社製：商品名テンシロンＵＴＭ）を使用して、Ｔ時剥離強度の測定を行った。この時のシール圧力は１０Ｎ／ｃｍ２、シール時間は１秒、シール温度は１３０℃、引張速度は２００ｍｍ／分、試験片幅は１５ｍｍ幅である。単位はＮ／１５ｍｍで示す
。

（比重：発泡度の指標）
サンプルを２８０ｍｍ×４００ｍｍのサイズにカットし、化学天秤にて重さを測定する。その後ダイヤルゲージを用いて厚みを測定する。それらの結果を以下の式（１）に当てはめ算出する。この値が小さい程、発泡度は大きくなる。
見かけ比重（ｇ／ｃｍ³） ＝ 重さ（ｇ）／（面積（ｃｍ²）×厚み（μｍ））（１）

（カール性）
１００ｍｍ角のシート状試験片を準備し、カールの程度を目視で測定した。
○：カール性なし
△：ややカール性あり
×：著しいカール性あり

（冷キシレン可溶分）
試料１ｇを沸騰キシレン１００ｍｌに完全に溶解させた後、２０℃に降温し、４時間放置する。その後、これを析出物と溶液とにろ別し、ろ液を乾固して減圧下７０℃で乾燥した。その重量を測定して重量％を求め冷キシレン可溶分とした。

（メルトフローレート：ＭＦＲ）
ＪＩＳ Ｋ６７５８に示されるポリプロピレン試験方法（２３０℃、２１．１８Ｎ）に準拠して測定した。

（実施例１）
一方の押し出し機より発泡層（Ａ）としてポリプロピレン単独重合体（ＭＦＲ＝２．５ｇ／１０分、冷キシレン可溶分３．３重量％）６５重量部、炭酸カルシウム含有マスターバッチ（ポリプロピレン（ＭＦＲ＝２．５ｇ／１０分、冷キシレン可溶分３．３重量％）２５％、ポリスチレン（デンカスチロール５２５−５２Ｎ）２５％、炭酸カルシウム（備北粉化工業ＰＯ１５０Ｂ−１０）５０％）２０重量部、ＨＤＰＥ（日本ポリオレフィン（株）ＫＬ２８５Ａ）１５重量部、二酸化チタンマスターバッチ（大日精化工業Ｔ７３１９５）２重量部を混合後、２５０℃の樹脂温度で溶融押し出しし、もう一方の押し出し機により中間層（Ｂ）として、ポリプロピレン単独重合体（ＭＦＲ＝２．５ｇ／１０分、冷キシレン可溶分３．３重量％）５０重量部、プロピレン−エチレン−ブテン共重合体（ＭＦＲ＝３ｇ／１０分、エチレン成分２．５％、ブテン成分７％、冷キシレン可溶分１．６重量％）５０重量部、二酸化チタンマスターバッチ（大日精化工業Ｔ７３１９５）３重量部を２６０℃の樹脂温度にて溶融押し出しし、さらにもう一方の押し出し機よりシール層（Ｃ）として、プロピレン−エチレン−ブテン共重合体（ＭＦＲ＝５．８ｇ／１０分、エチレン成分２．６％、ブテン成分５．４％、冷キシレン可溶分３．６重量％）３０重量部、プロピレン−ブテン共重合体（ＭＦＲ＝８．０ｇ／１０分、ブテン成分２５％、冷キシレン可溶分１４．０重量％）７０重量部、を２６０℃の樹脂温度で溶融押し出しし、Ｔダイ内にて、発泡層（Ａ）、中間層（Ｂ）、シール層（Ｃ）の順に積層し、３０℃の冷却ロールにて冷却固化し未延伸シートを得た。引き続き、１３０℃に加熱された金属ロール間で、周速差を利用してタテ方向に４．５倍延伸し、さらにテンター延伸機に導入し、ヨコ方向に９．５倍の延伸を行った上で、発泡層１７μｍ、中間層１０μｍ、シール層３μｍ合計３０μｍの３層フィルムを得た。
本フィルムは、高いシール強度と低比重性を両立しカールのないフイルムであった。フイルムの特性値を表１に示す。

（比較例１）
実施例１において、中間層（Ｂ）に配合するポリプロピレン単独重合体（ＭＦＲ＝２．５ｇ／１０分、冷キシレン可溶分３．３重量％）を３０重量部とし、炭酸カルシウム含有マスターバッチ（ポリプロピレン（ＭＦＲ＝２．５ｇ／１０分、冷キシレン可溶分３．３重量％）２５％、ポリスチレン（デンカスチロール５２５−５２Ｎ）２５％、炭酸カルシウム（備北粉化工業ＰＯ１５０Ｂ−１０）５０％）を２０重量部加えた以外は実施例１と同様の方法でヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムを得た。本フイルムは実施例１のフイルムと比較し、見かけ比重値が低く、シール強度の弱いものとなった。フィルムの特性値を表１に示す。

（比較例２，３）
実施例１において、中間層（Ｂ）に配合するプロピレンαオレフィン共重合体の種類を表１に示すとおり変えた以外は実施例１と同様の方法でヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムを得た。本フイルムは実施例１のフイルムと比較し、カールの激しいものとなり、フイルム取り扱い時の作業性が悪いものとなった。フィルムの特性値を表１に示す。

（実施例２）
実施例１において、シール層（Ｃ）に配合するプロピレンαオレフィン共重合体の種類を表１に示すとおり変えた以外は実施例１と同様の方法でヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムを得た。本フィルムは、表１に示すとおり、高いシール強度と低比重性を両立するカールのないフイルムであった。

上記結果を表１に示す。

本発明のヒートシール性ポリオレフィン系発泡フィルムは、高い水準でヒートシール性と低比重化を両立したフィルムであって、カールがなくフイルム加工時の作業性が良好な各種各様の包装材料の基材として有用に使用できるものである。

Claims (3)

1. 発泡層（Ａ）、中間層（Ｂ）及びシール層（Ｃ）を基本とした３層以上の層構成からなる積層ポリオレフィン系発泡フイルムであり、発泡層（Ａ）に無機フィラーあるいは有機フィラーが配合されており、中間層（Ｂ）が実質的に発泡しておらず、中間層（Ｂ）に冷キシレン可溶分が３重量％以下でありメルトフローレートが５ｇ／１０分以下であるプロピレンα−オレフィン共重合体を少なくとも一種類以上含有し、下記（１）式により求められるフイルム全体の見掛け比重が０．６６以上であることを特徴とするヒートシール性ポリオレフィン系２軸延伸発泡フイルム。
   見かけ比重（ｇ／ｃｍ^３）＝重さ（ｇ）／（面積（ｃｍ^２）×厚み（μｍ）） （１）
2. 請求項１記載のヒートシール性ポリオレフィン系発泡フイルムであって、前記中間層（Ｂ）に、シール層（Ｃ）を形成する樹脂の少なくとも一種類を含有することを特徴とする。
3. 請求項１あるいは２記載のヒートシール性ポリオレフィン系発泡フイルムを用いてなることを特徴とする包装体。