JP6094636B2 - フィルムのヒートシール方法及び包装袋の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシール性が付与された２軸配向ポリエステルフィルム及びこれを用いた包装袋に関する。

２軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム等の２軸配向ポリエステルフィルムは、強度、耐熱性、寸法安定性、耐薬品性、保香性等に優れることから、各種の包装用素材として有用である。そこで、このようなフィルムどうしをヒートシールして形成したフレキシブルパウチ等の包装袋が期待されている。

しかしながら、配向性を有するフィルムは、ヒートシール性に乏しい。そこで例えば、特許文献１には、電磁波を２軸配向ポリエステルフィルムの表面に短パルス照射し、表面を改質することによりヒートシール性を付与する方法が開示されている。

特公平４−２６３３９号公報

特許文献１が開示する短パルス照射方法は、２軸配向ポリエステルフィルムの内部配向性を損なわないようにするため、キセノンガスランプ等を用いて高出力の短パルスを発生させる必要がある。このような高出力な装置はエネルギー効率が低く、また、安全性の確保が困難である。このため、２軸配向ポリエステルフィルムにヒートシール性を付与する方法は実用化に向けての取り組みがなされていなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、高効率で安全性の高い方法によりヒートシール性を付与されたフィルム及びこれを用いた包装袋を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一局面は、２軸延伸ポリエステルの層単体または２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなり、２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部の領域に赤外線レーザー光を照射してヒートシール性を付与したシール部を含むフィルムを、２軸延伸ポリエステルの層のシール部のエンタルピー緩和量ΔＨｒが０Ｊ／ｇ以上５０Ｊ／ｇ以下の状態でヒートシールする、フィルムのヒートシール方法である。

また、本発明の他の局面は、上述のフィルムのヒートシール方法によってシール部どうしをヒートシールする工程を含む包装袋の製造方法である。

本発明により、高効率で安全性の高い方法によりヒートシール性を付与されたフィルム及びこれを用いた包装袋を提供することができる

本発明の一実施形態に係るフィルムの平面図および断面図 フィルムの製造方法を示す平面図および断面図 本発明の一実施形態に係る積層体フィルムの平面図および断面図 示差走査熱量分析結果の模式図 本発明の一実施形態に係る包装袋の平面図、側面図および包装袋の製造に用いられるフィルムの平面図

（フィルム）
図１に、一実施形態に係るフィルム１０の平面図およびそのＡ−Ａ’線に沿った断面図を示す。フィルム１０は、２軸配向ポリエステル層３０単体からなる。フィルム１０の所定の領域２０には、結晶度を低下させることによりヒートシール性の付与されたシール部４０が形成されている。

図２に、フィルム１０の製造方法を示す。領域２０にシール部４０を形成するために、レーザー光を走査しながら連続的に照射する。図２に示す例では、レーザー光の照射スポットＳが、所定の間隔の複数の平行な直線状の軌跡を描くように照射される。レーザー光は、エネルギーが効率的に２軸配向ポリエステル層３０に吸収されやすい赤外線波長を有する炭酸ガスレーザー光を用いることが好ましい。赤外線波長を有するレーザー光であれば、他のレーザー光を用いることもできる。

２軸配向ポリエステル層３０のレーザー光が照射された領域２０は、レーザー光の照射によってガラス転移温度以上に加熱され、照射後にガラス転移温度以下の温度に冷却されることによって、結晶度が低下し、ヒートシール性が発現する。レーザー光が走査照射された後の領域２０は結晶度が低下していればよく、図１の断面図に示すように、レーザー光の照射により複数の線状の凸条が所定の間隔で平行に形成された微細構造が形成されてもよいし、形成されなくてもよい。また、レーザー光の照射スポットの形状や、走査軌跡は、任意のものから適宜選択できる。

このように、レーザー光の照射によりヒートシール性を付与する方法は、高出力の電磁波を短パルスで照射してヒートシール性を付与する方法に比べて、エネルギー効率を高くすることができ、また、安全性の確保が可能である。

（積層体フィルム）
２軸配向ポリエステルを表面に含む積層体フィルムにレーザー光を照射してヒートシール性を付与することもできる。図３に、積層体フィルム１１の平面図およびそのＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示す。積層体フィルム１１は、２軸配向ポリエステル層３１と、他の層５０、３２とを含む積層体である。積層体フィルム１１の所定の領域２１には、２軸配向ポリエステル層３１にレーザー光を照射して結晶度を低下させることによりヒートシール性の付与されたシール部４０が形成されている。他の層５０、３２は、例えば、それぞれアルミニウム層、２軸配向ポリエステル層を用いることができるが、これに限定されず、材質、層数は特に限定されない。

（エンタルピー緩和）
シール部４０は、エンタルピー緩和が進行すると、ガラス転移点をわずかに越えた温度でより急速に結晶化が進行するように性質が変わる場合がある。そのため、ヒートシール処理の際、シール部４０どうしが接着されるより前に結晶化が終了し、ヒートシール性が低下または消滅するおそれがある。

充分なヒートシール性を得るため、シール部４０のエンタルピー緩和量ΔＨｒは０Ｊ／ｇ以上５０Ｊ／ｇ以下であることが好ましい。エンタルピー緩和量ΔＨｒが５０Ｊ／ｇを超えると、シール部４０どうしが接着されるより前に結晶化が終了し、通常の温度域でのヒートシールが困難になるか、ヒートシールができても十分なシール強度が発現しないためである。

図４に、フィルム１０の示差走査熱量分析（以下、ＤＳＣという）結果の模式図を示す。図４の（ａ）はシール部４０の吸熱ピークｐ近辺のＤＳＣの結果を示す。図４の（ｂ）は、シール部４０で吸熱ピークｐの発生する温度範囲における、同じフィルム１０の非シール部のＤＳＣの結果を示す。図４の（ｃ）はこれらから求めたシール部４０のエンタルピー緩和量ΔＨｒを示す。エンタルピー緩和量ΔＨｒは、図４の（ｃ）に示すように、ガラス転移点の高温側に現れる吸熱ピークｐの吸熱ピーク面積から算出される。吸熱ピーク面積、すなわち、エンタルピー緩和量ΔＨｒの算出は、シール部４０の吸熱ピークｐの発生する温度範囲における、シール部４０の熱量と非シール部の吸熱量とを比較して求めることができる。具体的には、吸熱ピーク面積は、シール部４０の吸熱ピークｐの発生する温度範囲における、シール部４０の吸熱量と非シール部の吸熱量とをそれぞれ測定し、これらの差分（図４の（ａ）および（ｂ）の各ハッチング部の面積の差分）を算出することにより求めることができる。

（包装袋）
図５に、一実施形態に係る包装袋１００の平面図、側面図および包装袋１００の製造に用いられるフィルム１２の平面図を示す。包装袋１００は、２枚のフィルム１２を後述する領域２２が向かい合うように重ねて、周縁部にヒートシール処理を行うことで製造される四方シール袋である。フィルム１２の周縁部のハッチングで示した領域２２は、上述の方法によりヒートシール性を付与されている。フィルム１２は、フィルム１０のような単層体フィルムであっても、フィルム１１のような積層体フィルムであってもよい。

包装袋１００の形状は、四方シール袋に限定されず任意の形状を採用できる。例えば、１枚のフィルム１２を２つ折りにして、合わせた周縁部をヒートシールして形成される三方シール袋や、２枚のフィルム１２の間に２つ折りにした１枚のフィルム１２を挟み、周縁部をシールして形成される自立性を有するフレキシブル包装袋等が採用可能である。

実施例１〜１５及び比較例１に係るエンタルピー緩和量ΔＨｒ、厚さの異なる２軸配向ポリエチレンテレフタレート層からなるフィルムを作成し、シール強度の測定を行った。

フィルムの表面周縁部に炭酸ガスレーザー光を照射してシール部を形成したフィルムを作成した。その後、フィルムを６０℃の恒温槽にて保管して、フィルムのエンタルピー緩和量ΔＨｒを適宜調整した。。エンタルピー緩和量ΔＨｒはＤＳＣにより、１２ｇ分の各フィルムを昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で測定した。

作成した各積層体フィルムに１４０℃、０．２ＭＰａの熱及び荷重を２秒間加えてヒートシール加工を行った後、ヒートシールのできた積層体フィルムについては引張試験機でシール強度を測定した。

表１に各フィルムの膜厚（μｍ）、エンタルピー緩和量ΔＨｒ（Ｊ／ｇ）、シール強度（Ｎ／１５ｍｍ）及びシール性評価を示す。シール性評価の項目には、シール強度が２Ｎ／１５ｍｍ以上である場合には必要なシール強度を有するものとして「○」を記載し、シール強度が２Ｎ／１５ｍｍ未満である場合には必要なシール強度を有さないものとして「×」を記載した。

エンタルピー緩和量ΔＨｒが０Ｊ／ｇ以上５０Ｊ／ｇ以下の範囲にある実施例１〜１５に係るフィルムはシール強度が２Ｎ／１５ｍｍ以上あり、十分な強度を備えることが確認された。これに対して、エンタルピー緩和量ΔＨｒが５０Ｊ／ｇより大きい比較例１に係るフィルムには十分なヒートシール性が発現しなかった。

本発明は、フィルムをヒートシールして製造される包装袋等に有用である。

１０、１２ フィルム
１１ 積層体フィルム
２０、２１、２２ 領域
３０、３１、３２ ２軸配向ポリエステル層
４０ シール部
５０ アルミニウム層
１００ 包装袋
Ｓ スポット
ｐ 吸熱ピーク

Claims (3)

1. ２軸延伸ポリエステルの層単体または前記２軸延伸ポリエステルの層を表面に含む積層体からなり、前記２軸延伸ポリエステルの層の少なくとも一部の領域に赤外線レーザー光を照射してヒートシール性を付与したシール部を含むフィルムを、
   前記２軸延伸ポリエステルの層の前記シール部のエンタルピー緩和量ΔＨｒが０Ｊ／ｇ以上５０Ｊ／ｇ以下の状態でヒートシールする、フィルムのヒートシール方法。
2. 前記フィルムは、ヒートシール性が付与されない非シール部を含み、
   前記エンタルピー緩和量ΔＨｒは、
   前記シール部のエンタルピー緩和による吸熱ピークの発生する温度範囲における、前記２軸延伸ポリエステルの層の前記シール部の吸熱量と前記非シール部の吸熱量とを比較して求められる、請求項１に記載のフィルムのヒートシール方法。
3. 請求項１または２に記載のフィルムのヒートシール方法によって、前記フィルムの前記シール部どうしをヒートシールする工程を含む、包装袋の製造方法。