JP4698141B2

JP4698141B2 - 溶融袋

Info

Publication number: JP4698141B2
Application number: JP2003411388A
Authority: JP
Inventors: 義之片山; 正史佐藤
Original assignee: Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
Current assignee: Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: JP2005170428A

Description

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、ヒートシール強度が高くて十分な剛性を有していることから、作業時の自立性に優れ、かつ破袋し難く、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。

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。

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それ程大きくなく、とくに剛性の低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。その他（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（特許文献１）。

特開昭６３−１６５４４０号公報

本発明の目的は、十分な剛性を有し、作業時の自立性に優れ、かつ破袋し難く、フイルム厚みを薄くすることが可能な溶融袋を提供することにある。本発明の他の目的は、エチレン・酢酸ビニル共重合体の単層フイルムからなる溶融袋に比較して、ヒートシール強度の改善された溶融袋を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、道路表示材料の包装に好適で、道路表示材料の溶融時に短時間で溶融混合することが可能な溶融袋を提供することにある。

すなわち本発明によれば、エチレン・酢酸ビニル共重合体及びエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体から選ばれる共重合樹脂の層（Ａ）及び電子線架橋をしていないエチレン・不飽和カルボン酸共重合体アイオノマー樹脂の層（Ｂ）の積層体からなる溶融袋が提供される。このような溶融袋としては、層（Ａ）が内層を構成する２層構造のものが好ましく、とくに道路表示材料用の包装袋として使用することが好ましい。

本発明によれば、実用上十分な剛性を有し、破袋し難く、フイルム厚みを薄くすることが可能な溶融袋を提供することができる。また十分な剛性を有し、かつ袋の自立性が優れることから、作業性に優れた溶融袋を提供することができる。本発明によればまた、エチレン・酢酸ビニル共重合体の単層フイルムからなる溶融袋に比較して、ヒートシール強度の改善された溶融袋を提供することができる。本発明によればまた、道路表示材料の包装に好適で、道路表示材料の溶融時に短時間で溶融混合することが可能な溶融袋を提供することができる。

本発明の溶融袋は、エチレン・酢酸ビニル共重合体及びエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体から選ばれる共重合樹脂の層（Ａ）とエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー樹脂の層（Ｂ）からなる少なくとも２層で構成されている。層（Ａ）及び層（Ｂ）はそれぞれ２層以上を構成することができるが、経済性及び性能を考慮すると、層（Ａ）と層（Ｂ）の２層構造のものが好ましく、また溶融袋のヒートシール特性を考慮すると、層（Ａ）を内層、層（Ｂ）を外層とする層構成にするのが好ましい。

層（Ａ）においては、エチレン・酢酸ビニル共重合体及びエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体から選ばれる共重合樹脂が使用される。ここにエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体における（メタ）アクリル酸エステルは、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを意味するものであり、具体的には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどを例示することができる。とくに好適な（メタ）アクリル酸エステルは、アクリル酸又はメタクリル酸のメチル又はエチルエステルである。

破袋強度、柔軟性などを考慮すると、酢酸ビニル含量が１０〜１９重量％、とくに１０〜１５重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体及び（メタ）アクリル酸エステル含量が９〜１９重量％、とくに９〜１５重量％のエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体から選ばれる共重合樹脂を使用するのが好ましい。とくに好適な共重合樹脂は、上記したエチレン・酢酸ビニル共重合体である。またフィルム強度、加工性、溶融袋の溶融特性などを考慮すると、エチレン・酢酸ビニル共重合体及びエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体として、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分のものを使用するのが好ましい。このような共重合樹脂は、高温、高圧下のラジカル共重合によって製造することができる。

本発明の溶融袋の層（Ｂ）に用いられるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー樹脂は、ベースポリマーであるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体の一部又は全部が金属イオンによって中和されたものである。ベースポリマーのエチレン・不飽和カルボン酸共重合体としては、エチレンと不飽和カルボン酸からなる２元共重合体のみならず、他の極性モノマーを共重合成分として含む多元共重合体であってもよい。上記共重合体を構成する不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸などを例示することができる。これらの中では、とくにアクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。

また上記他の極性モノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、マレイン酸ジエチルなどの不飽和カルボン酸エステルなどを例示することができる。

層（Ｂ）におけるフィルム強度、コシの強さなどを考慮すると、ベースポリマーとしては、エチレンが７０〜９６重量％、とくに８０〜９５重量％、不飽和カルボン酸が５〜３０重量％、とくに１０〜２５重量％、他の極性モノマーが２０重量％以下、とくに１０重量％以下の割合で共重合されたエチレン・不飽和カルボン酸共重合体であることが好ましい。

またアイオノマー樹脂としては、フィルム強度、剛性などを考慮すると、金属イオンによる中和度が１０〜８０％、とくに２０〜７０％のものを使用するのが好ましい。アイオノマー樹脂を構成する金属イオンとしては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属、亜鉛などの金属イオンを代表例として挙げることができる。金属イオンは２種以上であってもよく、また金属イオンのほかに１，３−ジメチルシクロヘキサンのようなアミノ化合物を含むものであってもよい。これらの中ではとくにリチウム、ナトリウム、マグネシウムが好ましく、とりわけナトリウム及びマグネシウムが好ましい。

アイオノマー樹脂としては、フィルム強度、成形性、溶融袋の溶融特性などを考慮すると、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好ましい。ベースポリマーのエチレン・不飽和カルボン酸共重合体は、高温、高圧下のラジカル共重合によって製造することができる。またそのアイオノマー樹脂は、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体と金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩などとを反応させることによって得ることができる。

層（Ａ）及び層（Ｂ）には、その特性を損なわない範囲において、少量のその他の重合体を配合することができる。例えば剛性付与のために、層（Ａ）に１０重量％以下程度の高圧法ポリエチレンを配合することができる。

層（Ａ）及び層（Ｂ）にはまた、その特性を損なわない範囲において各種添加剤を配合することができる。このような添加剤の例として、無機充填剤、顔料、酸化防止剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤などを挙げることができる。

無機充填剤乃至顔料として、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、クレイ、ガラス粉、カーボンブラック、酸化チタンなどを例示することができる。無機充填剤乃至顔料としては、粒径が０．１〜２０μｍ、とくに１〜１０μｍ程度のものを使用するのが好ましい。無機充填剤等の添加により、剛性が向上する。また良好な滑り性を付与することができ、フィルムの開口が容易になるので、製袋工程や内容物の充填工程の運転効率が向上する。しかしながらこれらを過度に配合すると、フィルム強度が損なわれるので、その配合量は樹脂成分１００重量部に対し、２５重量部以下、とくに１〜２０重量部の割合が適当である。とくに好適なものは安価な炭酸カルシウムであり、層（Ｂ）に適量配合した場合にはフィルム強度を高めることができる。

溶融袋の各層の厚み及び総厚みは、溶融袋の大きさや袋に充填する製品の量によっても異なるが、例えば層（Ａ）が１０〜１２０μｍ、とくに１６〜６０μｍ、層（Ｂ）が３０〜２４０μｍ、とくに５６〜１２０μｍ、層（Ａ）と層（Ｂ）の厚み比率［（Ａ）／（Ｂ）］が１／９〜４／６、とくに２／８〜３／７、総厚みが５０〜３００μｍ、とくに８０〜１５０μｍ程度の厚みとするのが好ましい。とくに層（Ａ）と層（Ｂ）の厚み比率を上記のような割合とすることにより、両層の特性を相乗的に生かすことができる。

本発明の溶融袋に使用されるフィルム原反は、好ましくはインフレーション成形法によって製造される。インフレーション成形においてはまた、溶融袋の耐引裂性、とくに縦方向の耐引裂性を向上させることができることから、成形時のブロー比（チューブフィルム径／ダイス径）を１．４以上、とくに好ましくは１．５以上に設定することが好ましい。溶融袋の耐引裂性が大きいと、溶融袋の上部をミシン縫いした場合における縫い部の縦裂け現象を防止することができる。

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

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は以下の通りである。

１．原料の組成と物性
（１）ＥＶＡ−１
酢酸ビニル含量１２重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体（１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレート２．５ｇ／１０分）
（２）ＥＶＡ−２
酢酸ビニル含量１４重量％のエチレン・酢酸ビニル共重合体（１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレート１．３ｇ／１０分）
（３）アイオノマー樹脂（ＩＯ）
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３０％亜鉛中和塩（１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレート３．５ｇ／１０分）
（４）アンチブロッキング剤（ＡＢ剤）
アイオノマー層、ＥＶＡ層ともに合成シリカを使用
（５）スリップ剤
アイオノマー層には、三井・デュポンポリケミカル（株）製ＣＳ８７４４（アイオノマー用スリップ剤マスターバッチ）、ＥＶＡ層には、三井・デュポンポリケミカル（株）製Ｍ１（ＥＶＡ用スリップ剤マスターバッチ）をそれぞれ使用
（６）炭酸カルシウム８０％マスターバッチ
日東粉化（株）製カルペットＡを使用

２、物性測定方法
（１）落下破袋
４５０ｍｍ×５００ｍｍの筒状インフレーションフィルムの一方をシール温度２００℃においてシールして袋を作成し、プラスチックペレット１ｋｇを充填した後、他方をシールして密封袋を作成した。得られたペレット充填袋を、高さ１．５ｍから合計１０回落下させて破袋状況を調べた。

（２）以下の方法でフィルムスティフネスを測定し、剛性の尺度とした。
東洋精機（株）製ループスティフネステスターを用い、スパン１００ｍｍ、幅２５ｍｍ、押し込み距離１５ｍｍの条件で測定した。

（３）ヒートシール強度
筒状インフレーションフィルムを、シール圧力０．２ＭＰａ、シール時間１秒、シールバー幅１０ｍｍの条件でヒートシールを行ない、剥離速度３００ｍｍ／分の条件でＴ型剥離により測定した。

（４）トラフィックペイント溶解性
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、１８０℃の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（約４ｍｍ×２５ｍｍ）を徐々に添加して溶融させ、次の基準で評価した。
○：攪拌羽に全く付着しない
×：攪拌羽に付着する
（５）引裂強度
エルメンドルフ法により、縦軸方向及び横軸方向の引裂強度を測定した。引裂強度が１００Ｎ／ｃｍ以上であると、耐引裂性が良好といえる。

［実施例１］
３層インフレダイスを備えた多層インフレーションフイルム成形機を使用し、ダイスの外層及び中間層には、外層用押出機及び中間層用押出機からアイオノマー樹脂（ＩＯ）を温度１８０℃の条件で供給し、ダイスの内層には内層用押出機から、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ−１）を１６０℃の条件で供給して、ダイス内部で貼り合わせ、ブロー比１．５の条件にて、アイオノマー樹脂層１１２μｍ、エチレン・酢酸ビニル共重合体層２８μｍからなる厚み１４０μｍの実質２層の積層フィルムを得た。なお、アイオノマー樹脂には押出機供給前に、ＡＢ剤８０００ｐｐｍ、スリップ剤４５００ｐｐｍに相当する量のそれぞれのマスタバッチをドライブレンドしており、またエチレン・酢酸ビニル共重合体には押出機供給前に、ＡＢ剤８０００ｐｐｍ、スリップ剤４５００ｐｐｍに相当する量のそれぞれのマスタバッチをドライブレンドして成形した。得られた積層フィルムの評価結果を表１に示す。

［実施例２］
実施例１において、アイオノマー樹脂層の厚みを９８μｍ、エチレン・酢酸ビニル共重合体層の厚みを４２μｍとした以外は、実施例１と同様に実質２層の積層フィルムを作成した。その評価結果を表１に示す。

［実施例３］
実施例１において、アイオノマー樹脂にスリップ剤を配合しないでＡＢ剤のみ同量配合すると共に、エチレン・酢酸ビニル共重合体としてＥＶＡ−１の代わりにＥＶＡ−２を用い、ＥＶＡ−２に対するＡＢ剤の配合量を６０００ｐｐｍ、スリップ剤の配合量を４０００ｐｐｍとした以外は、実施例１と同様に実質２層の積層フィルムを作成した。その評価結果を表１に示す。
［比較例１］
３層ダイスの全てにＡＢ剤６０００ｐｐｍ、スリップ剤４０００ｐｐｍを配合したエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ−２）のみを供給した以外は、１６０℃において実施例１同様の成形を行ない、厚さ１４０μｍの実質単層のエチレン・酢酸ビニル共重合体フィルムを作成した。その評価結果を表１に示す。

＊：１０回落下させた場合に破袋しない

［実施例４］
３層インフレダイスを備えた多層インフレーションフイルム成形機を使用し、ダイスの外層及び中間層には、外層用押出機及び中間層用押出機からアイオノマー樹脂（ＩＯ）を１８０℃の条件で供給し、ダイスの内層には内層用押出機から、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ−１）を１６０℃の条件で供給して、ダイス内部で貼り合わせ、表２に示すブロー比により、アイオノマー樹脂層９８μｍ、エチレン・酢酸ビニル共重合体層４２μｍからなる厚み１４０μｍの実質２層の積層フィルムを得た。尚、アイオノマー樹脂及びエチレン・酢酸ビニル共重合体の各層には、押出機供給前に、層中の炭酸カルシウム含有量が８重量％になる量の炭酸カルシウムマスターバッチをそれぞれにドライブレンドして成形した。得られた積層フィルムの評価結果（引裂強度及びヒートシール強度）を表２に示す。

Claims

エチレン・酢酸ビニル共重合体及びエチレン・（メタ）アクリル酸エステル共重合体から選ばれる共重合樹脂の層（Ａ）及び電子線架橋をしていないエチレン・不飽和カルボン酸共重合体アイオノマー樹脂の層（Ｂ）の積層体からなり、層（Ａ）の厚みが１０〜１２０μｍ、層（Ｂ）の厚みが３０〜２４０μｍ、積層体の厚みが５０〜３００μｍの範囲にあって、層（Ａ）と層（Ｂ）の厚み比率［（Ａ）／（Ｂ）］が１／９〜４／６である溶融袋。
層（Ｂ）のアイオノマー樹脂が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び亜鉛から選ばれる金属のイオンにより中和された中和度が１０〜８０％のものである請求項１に記載の溶融袋。
層（Ａ）及び層（Ｂ）の少なくとも一方の層に、樹脂成分１００重量部に対し、２５重量部以下の炭酸カルシウムを配合してなる請求項１又は２に記載の溶融袋。
積層体が層（Ａ）及び層（Ｂ）の２層である請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融袋。
層（Ａ）を内層とし、層（Ｂ）を外層とする請求項４に記載の溶融袋。
１．４以上のブロー比でインフレーション成形されてなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶融袋。
道路表示材料を包装するための請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶融袋。