JP5019678B2

JP5019678B2 - 高周波融着性に優れたシール材料

Info

Publication number: JP5019678B2
Application number: JP2001214088A
Authority: JP
Inventors: 伸行牧; 秀則橋本
Original assignee: Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
Current assignee: Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP2003027043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリ塩化ビニル代替材料として好適な、シール性、機械的強度等に優れると共に高周波融着性（高周波ウェルダー特性）に優れたシール材料に関する。より詳しくは、短時間で融着強度の大きいシール部を形成することが可能なオレフィン重合体系の高周波融着性に優れたシール材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ塩化ビニルは、透明性、柔軟性等に優れた樹脂として各方面に使用されている。また高周波シールが可能であるという利点を備えているため、その特性を生かした用途にも広く使用されている。しかしながらポリ塩化ビニルは、経時的に液状可塑剤が成形品表面に滲出し、表面を汚染して透明性を損ねたり、また硬くなったりするという欠点を有している。加えてその廃品を焼却処理するときに腐食性ガスを発生させたり、あるいは有害物質を生成する危険性を有していることが問題となっている。このためハロゲンを含有しない柔軟性に富む代替材料が広く求められている。
【０００３】
このようなポリ塩化ビニル代替材料の一つとしてオレフィン同士の共重合体をベースとするオレフィン系熱可塑性エラストマーが注目されているが、この材料は高周波加熱に対して不活性であることが問題である。一方、オレフィンと極性ビニルモノマーの共重合体において、極性ビニルモノマーを相当量で共重合させたものは高周波シールが可能であり、また充分な柔軟性も備えている。しかしながらこのような共重合体は機械的強度が小さく、また耐溶剤性等に劣るもので、ポリ塩化ビニル代替材料として満足すべきものとは言えない。
【０００４】
かかる欠点を改良するものとしてエチレン・酢酸ビニル共重合体を中間層とし、ポリプロピレンや直鎖低密度ポリエチレンをその両面に積層したオレフィン重合体系３層構造の高周波シール材料が知られているが、本発明者らの検討によれば、高周波シール性能において一層の改善の余地があることを認識した。すなわち高周波シールにおいて所定のシール強度に達成するために要する融着時間が若干長く、融着時間が短すぎる場合には融着強度不足に陥ることがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者らは、一層の生産性の向上を求めて、より短時間で所望のシール強度を得ることが可能なシール材料について検討を行った。その結果、エチレン・酢酸ビニル共重合体とエチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーとを組み合わせた積層材料がこのような性能を有していることを見出すに至り、本発明に到達した。
【０００６】
したがって本発明の目的は、ポリ塩化ビニルの代替材料として使用可能な高周波融着に適したシール材料であって、柔軟性、機械的強度が優れると共に、短時間の高周波シールで高い融着強度のシール部を形成することが可能なシール材料を提供することにある。
【０００７】
すなわち本発明によれば、エチレン・酢酸ビニル共重合体からなる層（Ａ）の両面にエチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーからなるシール層（Ｂ）を設けてなる３層フィルムである高周波融着性に優れたシール材料が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の高周波融着性に優れたシール材料においては、高周波感受層としてエチレン・酢酸ビニル共重合体からなる層（Ａ）が使用される。層（Ａ）としては、層（Ｂ）における充分なシール性を付与するために、周波数１３．５６ＭＨｚで測定した誘電率と誘電正接の積が０．０９以上、とくに０．１〜０．５となるものを使用するのが好ましい。
【０００９】
（Ａ）層として使用されるエチレン・酢酸ビニル共重合体は、酢酸ビニル含量が１４〜４５重量％、とくに１９〜３５重量％のものを使用するのが好ましい。すなわち酢酸ビニル含量が少ないものを使用すると、高周波感受性が小さく、したがって充分なシール性能を与えない恐れがある。一方、上記共重合体の酢酸ビニル含量が多すぎると、機械的強度が小さく、また（Ｂ）層との接着性に悪影響を及ぼすことがある。勿論、２種以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体を使用する場合には、平均酸含量が上記範囲となるようにすればよく、また上記誘電率と誘電正接の積の範囲となるようにすればよく、酢酸ビニル含量が上記範囲より少ない共重合体でも使用可能な場合がある。さらに高周波感受性を高めるような添加剤を配合する場合も同様である。
【００１０】
（Ａ）層として使用される上記エチレン・酢酸ビニル共重合体は、成形性、機械的強度などを考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．０１〜１０００ｇ／１０分、好ましくは０．１〜２００ｇ／１０分程度のものを使用するのが望ましい。
【００１１】
このようなエチレン共重合体は、例えば高温、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。
【００１２】
本発明においては、上記（Ａ）層の少なくとも片面に、好ましくは両面にエチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーからなるシール層（Ｂ）を設けるものである。
【００１３】
ここに上記エチレン・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。
【００１４】
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、メタクリル酸イソブチル、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。
【００１５】
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体としては、エチレンが５０〜９６重量％、とくに６０〜９５重量％、不飽和カルボン酸が２〜３０重量％、とくに４〜２０重量％、他の極性モノマーが３０重量％以下、とくに２０重量％以下の割合で共重合されたものであることが好ましい。
【００１６】
本発明の（Ｂ）層としては、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体を使用してもよく、またそのアイオノマーを使用することもできる。アイオノマーは、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のカルボキシル基の一部又は全部が陽イオンで中和されたものであって、例えば中和度が９０％以下のものが使用できる。アイオノマーを構成する陽イオンとしては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、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。
【００１７】
（Ｂ）層で使用されるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーとしては、任意の分子量のものを使用することができるが、機械的強度、成形性等を考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．０１〜１０００ｇ／１０分、とくに０．１〜１００ｇ／１０分のものを使用するのが望ましい。
【００１８】
上記（Ａ）層及び／又は（Ｂ）層には、本発明の目的を損なわない範囲において他の重合体や各種添加剤を配合することができる。前記他の重合体の例としては、密度が８９０〜９４０ｋｇ／ｍ^３程度のエチレンと炭素数３以上の共重合体又はポリエチレンを挙げることができる。また添加剤としては、酸化防止剤、耐候安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤、抗菌剤、防黴剤、顔料、染料、粘着付与剤などを例示することができる。
【００１９】
本発明のシール材料においては、（Ａ）層の厚みが５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上であって、例えば１０〜３０００μｍ、とくに３０〜１０００μｍ程度であることが望ましい。また（Ｂ）層は、層厚みがあまりに大きすぎると高周波シール性能が低下するので、（Ａ）層厚みによっても異なるが、３００μｍ以下、例えば５〜２００μｍ、とくに１０〜１００μｍの範囲であることが望ましく、また（Ａ）、（Ｂ）両層の厚み比率として、（Ａ）／（Ｂ）が２０／１〜１／２、とくに１５／１〜１／１の割合となるようにするのが好ましい。
【００２０】
本発明のシール材料において、（Ａ）層の片面のみに（Ｂ）層を設ける場合、（Ａ）層の他の面に他の層を設けることができる。このような他の層としては、各種熱可塑性樹脂、例えばポリエチレンやエチレン・α−オレフィン共重合体など、紙、織布、不織布などからなる１層又は２層以上の層を挙げることができる。
【００２１】
本発明のシール材料を得るには、公知の積層方法、例えば共押出法、押出ラミネート法、ドライラミネート法、プレス成形法、射出成形法などの採用することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、実施例及び比較例に用いた原料重合体及び得られたシール材料の評価方法は次の通りである。
【００２３】
１．原料重合体
ＥＶＡ：エチレン・酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含量２５重量％、メルトフローレート（ＭＦＲ）２．０ｇ／１０分、誘電率（ε）×誘電正接（ｔａｎδ）＝０．１３）
ＥＭＡＡ：エチレン・メタクリル酸共重合体（メタクリル酸含量９重量％、ＭＦＲ３．０ｇ／１０分）
Ｋ−ＩＯ：エチレン・メタクリル酸共重合体のカリウムアイオノマー（メタクリル酸含量１１．５重量％、中和度８０％、ＭＦＲ０．５ｇ／１０分）
ＰＰ：ポリプロピレン（グランドポリマー（株）製、Ｆ１０３、ＭＦＲ（２３０℃）２．４ｇ／１０分）
【００２４】
２．高周波ウエルダーシール特性試験方法
（１）使用機器
精電舎電子工業（株）製ＫＷ３０００ＴＲ
（２）操作条件
出力３ＫＷ、入力５ｋＶＡ、発振周波数４０．４６ｋＨｚ
（３）接着強度
シール幅１５ｍｍ、１８０°剥離法、引張速度２００ｍｍ／分
【００２５】
［実施例１］
６５ｍｍφの３層Ｔダイフイルム成形機を用い、中間層をＥＶＡ１００μｍ、内層及び外層をＥＭＡＡ５０μｍとする厚さ２００μｍの３層フイルムを作成し、発振時間０．２〜２．５秒におけるフイルム同士の高周波ウエルダーシール性を評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
［実施例２］
実施例１において、内層及び外層のＥＭＡＡをＫ−ＩＯに変えた以外は実施例１と同様にして３層インフレーションフイルムを作成し、同様の評価を行った。
結果を表１に示す。
【００２７】
［比較例１］
中間層ＥＶＡの厚みを１５０μｍとし、内層及び外層をＰＰ２５μｍに変えた以外は実施例１と同様にして３層インフレーションフイルムを作成し、同様の評価を行った。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】

表１において、評価の数値は接着強度（単位：Ｎ／１５ｍｍ）、×は未融着、材破は強融着のため基材破壊を示す。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のシール材料は、（Ａ）層及び（Ｂ）層の材料に基づき充分な柔軟性を備え、軟質塩化ビニル類似の感触を有しており、また両層の間で優れた層間接着性を得ることが可能である一方、（Ｂ）層に基づき機械的強度が高く、耐薬品性、耐傷性等に優れている。しかも本発明によるシール材料は、高周波融着性に優れており、高周波シールを行った場合、（Ｂ）層がシール層として、（Ｂ）層同士のシールや（Ｂ）層を他材料にシールする場合において短時間で高いシール強度を得ることができるので、シール加工の生産性を高めることができるとともに融着力不足による不良品を削減することができる。また（Ｂ）を構成する材料は液状可塑剤を添加する必要はなく、各種添加剤を配合した場合にもその保持力が強いので、ポリ塩化ビニルの場合のような液状可塑剤の滲出による表面汚れを発生することはない。
【００３０】
このような特性を生かして本発明のシール材料は、高周波融着用シール材料として好適に用いられ、例えば、従来、ポリ塩化ビニルが使用されていた用途、とりわけ高周波シール加工が行われていた分野に使用することができる。具体的には、文具ケースや化粧品ケースなどのケース類、ターポリンなどの用途に使用することができる。

Claims

エチレン・酢酸ビニル共重合体からなる層（Ａ）の両面にエチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーからなるシール層（Ｂ）を設けてなる３層フィルムである高周波融着性に優れたシール材料。
シール材料が、高周波融着用シール材料である請求項１に記載のシール材料。
層（Ａ）が、周波数１３．５６ＭＨｚにおける誘電率と誘電正接の積が０．０９以上の層である請求項１又は２に記載のシール材料。
エチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーが、不飽和カルボン酸含量２〜３０重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマーである請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール材料。