JP4853431B2 - 多層フィルム - Google Patents

Description

本発明は、低温ヒートシール性に優れるとともに、初期滑り特性、エージング後の滑り性に優れる多層フィルムに関するものである。

ポリプロピレンフィルムは、耐熱性、耐薬品性、ヒートシール性等に優れることから食品包装等に広く利用されている。しかしながら、ヒートシール性材料を表層に用いた場合、滑りやブロッキング特性が悪化する。滑り性の優れるポリプロピレンフィルムを製造する方法として、脂肪酸アミドのような滑剤を使用することが知られており、２種以上の滑剤種を組み合わせることで、より滑り性の改良されたフィルムを得る方法なども知られている。
例えば特開平１１−３３４００４号公報には、中間層に最適エージング温度４０℃以上の滑剤を、両外層に最適エージング温度４０℃未満の滑剤をそれぞれ添加した未延伸フィルムが、良好な滑り性を発現することが記載されている。
近年、ポリプロピレンフィルムの低温ヒートシール化が進む中、初期滑り性、エージング後の滑り性の双方に優れるポリプロピレンフィルムは、未だ開発されていないのが現状である。

特開平１１−３３４００４号公報

したがって、本発明の課題は、低温ヒートシール性に優れるとともに、初期滑り特性、およびエージング後の滑り特性の双方に優れるポリプロピレン多層フィルムを提供することにある。

本発明者らは、上記の実情に鑑み、鋭意検討した結果、本発明が、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、融点が１５０℃以上であり、２０℃キシレン可溶部量（ＣＸＳ）が１％以上であるプロピレン系重合体を含む基材層と、融点が１５０℃未満であり、２０℃キシレン可溶部量（ＣＸＳ）が１％以上であるプロピレン系重合体を含む表層と、からなる多層フィルムであって、基材層と表層はそれぞれ異なる滑剤を含有し、基材層の滑剤濃度が表層の滑剤濃度より高く、基材層に含有される滑剤の融点が表層に含有される滑剤の融点より低いことを特徴とする多層フィルムにかかるものである。

本発明によれば、低温ヒートシール性に優れるとともに、初期滑り特性、およびエージング後の滑り特性の双方に優れる多層フィルムを得ることができる。

本発明で用いられる基材層用樹脂は、プロピレン単独重合体、プロピレン／エチレン共重合体、プロピレン／α−オレフィン共重合体が用いられる。α−オレフィンとしては、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテンなどが挙げられる。本発明で用いられる基材層用樹脂の融点は、１５０℃以上であるが、フィルムの剛性等の観点から、好ましくは１５５℃以上、より好ましくは、１５７℃以上である。

基材層用樹脂の２０℃キシレン可溶部量（ＣＸＳ）は１重量％以上であり、フィルムの剛性と滑剤のブリード性の観点から、好ましくは２〜５重量％である。

基材層用樹脂のＭＦＲは０．１〜２０ｇ／１０分であり、好ましくは０．１〜１０ｇ／１０分であり、より好ましくは１〜５ｇ／１０分である。０．１ｇ／１０分未満の場合、押出加工時の流動性が不十分であることがあり、２０ｇ／１０分を越えた場合、延伸時に破断が起こることがある。

本発明で用いられる表層用樹脂は、プロピレン／エチレン共重合体、プロピレン／α−オレフィン共重合体が用いられる。α−オレフィンとしては、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−ペンテン−1、１−ヘキセン、１−オクテンなどが挙げられる。本発明で用いられる表層用樹脂の融点は、１５０℃未満であるが、低温ヒートシール性の観点から、好ましくは１４５℃未満、より好ましくは１４０℃未満である。

表層用樹脂の２０℃キシレン可溶部量（ＣＸＳ）は１重量％以上であり、滑剤のブリード性、およびフィルムのベタツキの観点から、好ましくは２〜２０重量％、より好ましくは３〜１５重量％である。また、表層用樹脂のＣＸＳは、基材層用樹脂のＣＸＳより多いことが好ましい。

表層用樹脂のＭＦＲは１〜２０ｇ／１０分であり、より好ましくは２〜１５ｇ／１０分であり、さらに好ましくは３〜１０ｇ／１０分である。１ｇ／１０分未満や２０ｇ／１０分を超える場合、きれいに積層できないことがある。

本発明で用いられる滑剤は、ステアリン酸アミド（融点＝１００−１０５℃）、オレイン酸アミド（融点＝７０−７８℃）、エルカ酸アミド（融点＝７６−８５℃）、ベヘニン酸アミド（融点＝１０５−１１１℃）、メチレンビスステアリン酸アミド（融点＝１４０−１４５℃）などの脂肪酸アミド系滑剤、ポリエチレンワックスなどの炭化水素系滑剤、ステアリン酸カルシウム（融点＝１４５−１６０℃）などの金属石鹸系滑剤が挙げられ、好ましくは脂肪酸アミド系滑剤である。

本発明の基材層および表層用樹脂には、必要に応じて添加剤やその他の樹脂を添加してもよい。添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収材、帯電防止剤、造核剤、防曇剤、アンチブロッキング剤等が挙げられる。
その他の樹脂としては、ポリエチレン系樹脂や、ポリオレフィン系樹脂が挙げられる。

本発明の基材層用樹脂に含有される滑剤の濃度は、添加剤のブリード性の観点から表層に含有される滑剤の濃度より高くする必要がある。

基材層用樹脂に含有される滑剤濃度は、５００〜１００００ｐｐｍ、好ましくは１０００〜５０００ｐｐｍ、より好ましくは１０００〜４０００ｐｐｍである。５００ｐｐｍ未満では滑り性改良効果が低く、１００００ｐｐｍを超えるとフィルム白化を起こすことがある。

表層用樹脂に含有される滑剤濃度は、１００〜５０００ｐｐｍ、好ましくは１００〜３０００ｐｐｍ、より好ましくは、１００〜２０００ｐｐｍである。１００ｐｐｍ未満では滑り性改良効果が低く、５０００ｐｐｍを超えると製膜時にロール汚れの原因となったり、フィルム白化を起こしたりすることがある。

本発明の多層フィルムを製造する方法としては、通常用いられる溶融押出法を用いて、Ｔダイ法やインフレーション法によって多層化する方法等が挙げられる。延伸方法としては、例えば、ロール延伸法、テンター延伸法、チューブラー延伸法等により二軸に延伸する方法が挙げられる。

本発明の多層フィルムは、基材層の両面に表層を設けてもよく、３種３層、２種３層といった構成でもよい。

本発明の基材層の厚みは通常１０〜１００μｍであり、表層の厚みは０．１〜２０μｍであり、基材層は表層よりも厚い。

以下、実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。実施例および比較例で用いた試料の調製方法および物性の測定方法を下記に示した。

（１）１−ブテン含有量（単位：重量％）
高分子分析ハンドブック（１９９５年、紀伊国屋書店発行）の第６１９頁に記載されているＩＲスペクトル測定を行い、１−ブテン含有量を求めた。

（２）エチレン含有量（単位：重量％）
高分子分析ハンドブック（１９８５年、朝倉書店発行）の第２５６頁“（ｉ）ランダム共重合体”の項に記載の方法によってＩＲスペクトル法で決定した。

（３）２０℃キシレン可溶成分量（ＣＸＳ、単位：重量％）
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時間放置した。その後、これを析出物と溶液とに濾別し、濾液を乾固して減圧下７０℃で乾燥し、残存物を得た。得られた残存物の重量を測定して、２０℃キシレン可溶成分量（ＣＸＳ）を求めた。

（４）メルトフローレート（ＭＦＲ、単位：ｇ／１０分）
ＪＩＳ Ｋ７２１０に従い、温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎで測定した。

（５）融点（Ｔｍ、単位：℃）
ペレットを熱プレス成形（２３０℃で５分間予熱後、３分間かけて５０ｋｇｆ/ｃｍ²まで昇圧し２分間保圧した後、３０℃、３０ｋｇｆ/ｃｍ²で５分間冷却）して、厚さ０.５ｍｍのシートを作成した。示差走査型熱量計（パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−７型）を用い、作成されたシートの１０ｍｇを窒素雰囲気下２２０℃で５分間熱処理後、降温速度３００℃／分で１５０℃まで冷却し、１５０℃において１分間保温し、さらに降温速度５℃／分で５０℃まで冷却し、５０℃において１分間保温した後、５０℃から１８０℃まで昇温速度５℃／分で加熱した際に得られた融解曲線において、最大吸熱ピークを示す温度（℃）を測定した。

（６）摩擦係数（μｓ、μｋ）
室温２３℃、湿度５０％のもと、ＭＤ１００ｍｍ×ＴＤ７５ｍｍのフィルムサンプル２枚の測定面同士を重ね合わせて、設置面積６３．５ｍｍ×６３．５ｍｍで重量２００ｇの錘を用いてＴＯＹＯＳＥＩＫＩ ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＴＥＳＴＥＲ ＴＲ−２型で移動速度１５ｃｍ／分で測定した。

（７）ヒートシール温度（ＨＳＴ、単位：℃）
フィルムの表面同士を重ね合わせ、所定の温度に加熱されたヒートシーラー（東洋精機製）で２ｋｇ／ｃｍ²Ｇの荷重で２秒間圧着してヒートシールを行った。このサンプルを一昼夜２３℃、湿度５０％で状態調整した後、２３℃、湿度５０％で剥離速度２００ｍｍ／分、剥離角度１８０度で剥離した時の剥離抵抗力が３００ｇ／２５ｍｍになるシール温度を求め、ヒートシール温度とした。

（８）透明性 （Ｈａｚｅ、単位：％）
ＪＩＳ Ｋ７１３６に従って測定した。

［表層用樹脂］
［プロピレン／１−ブテン共重合体の重合］
特開２００４−００２７５９号公報
［００２８］〜［００３１］に記載と同様の方法で１−ブテン含有量が２５重量％のプロピレン／１−ブテン共重合体パウダーを得た。
［表層用樹脂のペレット化］
得られたプロピレン／１−ブテン共重合体のパウダー１００重量部に対して、ハイドロタルサイトＤＨＴ４Ｃ（協和化学工業株式会社製） ０．０１重量部、イルガノックス１０１０（チバスペシャリティーケミカルズ社製） ０．１５重量部、イルガフォス１６８（チバスペシャリティーケミカルズ社製） ０．１０重量部、トスパール１２０（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製）を混合して溶融混練し、ＭＦＲ＝５．６、Ｔｍ＝１２７℃、ＣＸＳ＝１２重量％のペレットを得た。

［滑剤のマスターバッチ化］
プロピレン／エチレン共重合体（エチレン含有量＝０．６重量％、ＭＦＲ＝３ｇ／１０ｍｉｎ、Ｔｍ＝１５８℃）９５重量％、滑剤５重量％、および該共重合体と滑剤を合わせた１００重量部に対してハイドロタルサイト ０．０１重量部、イルガノックス１０１０（チバスペシャリティーケミカルズ社製） ０．１５重量部を混合して、４０ｍｍφ単軸押出機で溶融混練して滑剤のマスターバッチを得た。滑剤としては、エルカ酸アミド（日本精化株式会社製 ニュートロンＳ、融点＝７０℃）、ステアリン酸アミド（ライオンアクゾ株式会社製 アーマイドＨＴ、融点＝１０３℃））、ベヘニン酸アミド（日本精化株式会社製 ＢＮＴ２２、融点＝１１３℃）を使用した。

［実施例１］
基材層用樹脂として住友化学社製ＦＳ２０１１ＤＧ３（ＭＦＲ＝２．５ｇ／１０ｍｉｎ、Ｔｍ＝１５８℃、ＣＸＳ＝３．０重量％）にエルカ酸アミドのマスターバッチをエルカ酸アミド濃度が１５００ｐｐｍとなるようにブレンドして用いた。
表層用樹脂としては、上記［００３１］で得たプロピレン／１−ブテン共重合体のペレットにステアリン酸アミドのマスターバッチをステアリン酸アミド濃度が１０００ｐｐｍとなるようにブレンドして使用した。

［二軸延伸フィルムの作成］
６５ｍｍφ（基材層）、５０ｍｍφ（表層）のスクリューを有する多層Ｔダイ押出機を用いて、基材層用樹脂は２６０℃、表層用樹脂は２４０℃でそれぞれ溶融押出を行い、次いで３０℃の冷却ロールで急冷してシートを得た。このシートを１２０℃で加熱しながら縦延伸機のロール周速差（低速ロールは５ｍ／ｍｉｎ、高速ロールは２５ｍ／ｍｉｎ）により縦方向に５倍延伸し、次いで加熱炉にて延伸温度１５７℃で横方向に８倍延伸した後、１６５℃で６．５％の緩和処理を行った。上記手法により基材層２０μｍ、表層１．５μｍの二軸延伸フィルムを得た。該フィルムの物性を表１に示した。フィルム物性は加工直後の２３℃における滑り、加工後４０℃のオーブン内で１日エージングした後の２３℃における滑り、加工後４０℃のオーブン内でエージングした後の６０℃における滑り（μｓ、μｋ）を測定した。

［実施例２］
表層用樹脂の滑剤としてベヘニン酸アミド１０００ｐｐｍとした以外は実施例１と同様の方法で二軸延伸フィルムを作成した。

［実施例３］
表層用樹脂の滑剤としてベヘニン酸アミド５００ｐｐｍとした以外は実施例１と同様の方法で二軸延伸フィルムを作成した。

［比較例１］

基材層用樹脂の滑剤としてベヘニン酸アミド１５００ｐｐｍ、表層用樹脂の滑剤としてエルカ酸アミド１０００ｐｐｍとした以外は実施例１と同様の方法で二軸延伸フィルムを作成した。得られたフィルムは加工直後、およびエージング後の滑り性が劣っていた。

［比較例２］
基材層用樹脂の滑剤としてステアリン酸アミド１５００ｐｐｍ、表層用樹脂の滑剤としてエルカ酸アミド１０００ｐｐｍとした以外は実施例１と同様の方法で二軸延伸フィルムを作成した。得られたフィルムは加工直後、およびエージング後の滑り性が劣っていた。

［比較例３］
基材層用樹脂の滑剤としてエルカ酸アミド１５００ｐｐｍ、表層用樹脂の滑剤としてエルカ酸アミド１０００ｐｐｍとした以外は実施例１と同様の方法で二軸延伸フィルムを作成した。得られたフィルムは加工直後の滑り性とエージング後の６０℃での滑り性が劣っていた。

［比較例４］
基材層用樹脂の滑剤としてエルカ酸アミド１３５０ｐｐｍ、表層用樹脂の滑剤としてステアリン酸アミド３０００ｐｐｍとした以外は実施例１と同様の方法で製膜を試みたが、溶融押出後の冷却ロールへの密着性が悪く、横延伸時に膜割れを起こし、フィルムが得られなかった。

［比較例５］
基材層用樹脂の滑剤としてエルカ酸アミド１３５０ｐｐｍ、ステアリン酸アミド２０００ｐｐｍとした以外は実施例１と同様の方法で二軸延伸フィルムを作成した。得られたフィルムは加工直後の滑り性とエージング後の６０℃での滑り性が劣っていた。

ER: エルカ酸アミド、ST：ステアリン酸アミド、BE：ベヘニン酸アミド

本発明の要件を満足する層構成を有する多層フィルムは、低温ヒートシール性に優れると共に、加工直後の滑り性、エージング後の滑り性のバランスにも優れる。一方、本発明の要件を満足しない多層フィルムは加工直後の滑り性が不十分であったり、エージング後の滑り性が不十分であったりすることがわかる。

Claims (3)

1. 融点が１５０℃以上であり、２０℃キシレン可溶部量（ＣＸＳ）が１％以上であるプロピレン系重合体を含む基材層と、
   融点が１５０℃未満であり、２０℃キシレン可溶部量（ＣＸＳ）が１％以上であるプロピレン系重合体を含む表層と、
   からなる多層フィルムであって、基材層と表層はそれぞれ異なる滑剤を含有し、基材層の滑剤濃度が表層の滑剤濃度より高く、基材層に含有される滑剤の融点が表層に含有される滑剤の融点より低いことを特徴とする多層フィルム。
2. 基材層および表層に、脂肪酸アミド系滑剤を用いることを特徴とする、請求項１に記載の多層フィルム。
3. 二軸延伸された請求項１または２に記載の多層フィルム。