JP6282420B2 - オレフィン系樹脂フィルム - Google Patents

Description

本発明は、オレフィン系樹脂からなるフィルムに関するものであり、より詳細には、バイオエタノールから合成されたポリエチレンを含んでなるオレフィン系樹脂フィルムに関するものであり、高周波ウェルダー溶着性に優れるオレフィン系樹脂フィルムに関する。

原反フィルムを名札ケースやクリアファイルに加工する際には、原反フィルムを特定形状に裁断又は型抜き、重ね合わせ端部を接着剤で貼り合わせたり、ヒートシールや高周波ウェルダー加工などで溶着（融着）させたりする工程がある。

接着剤で貼り合わせる場合には、接着箇所の透明性が損なわれたり、接着箇所が固くなったりする不具合があり、また、ヒートシールでは、被加熱物の熱伝導に依存するため、内部まで加熱する場合は長時間を要し、それにより、溶着しない（溶着させない）箇所にまで熱の影響がおよぶといった不具合がある。

一方、高周波ウェルダー加工は、被加熱物の溶着箇所のみを内部加熱させるものであるため、短時間で、かつ、溶着しない（溶着させない）箇所に熱の影響を与えることなく溶着することができる。また、被加熱物の内部から均一に加熱されるため、溶着強度に優れ、しかもわずか数秒の印加時間で品質の安定した溶着加工を行うことができ、加えて、加工中や加工後に環境負荷物質が発生しない非常にクリーンな加工法であるため、名札ケースやクリアファイルの加工方法として優れたものといえる。
しかし、高周波ウェルダー加工は、塩化ビニル樹脂、エチレン−メタクリレート共重合体及びエチレン−酢酸ビニル共重合体等の極性のある樹脂であれば、溶着できるものの、耐傷性に優れるポリエチレンやポリプロピレン等の極性のない樹脂を溶着することはできない。
そのため、名札ケースやクリアファイルに用いるオレフィン系樹脂フィルムとして、高周波ウェルダー適性に優れる極性を有する樹脂を中間層とし、該層の両面に耐傷性に優れる樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂）の層を設けることにより製造される、高周波ウェルダー適性に優れ且つ耐傷性を備える３層のオレフィン系樹脂フィルムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２７７６９３号公報

しかしながら、上下層をポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂で構成すると、高周波ウェルダー加工が可能で、耐傷性に優れるものであるものの、高周波ウェルダー加工性においては必ずしも十分といえるものではなかった。例えば、高周波の出力を上げないと溶着できなかったり、溶着に時間を要したりする（時間を要すと、場合によってはフィルムが焦げる可能性がある）等の課題があった。

ところで、我々の生活は化石資源である石油を中心に成り立っている。言うまでもないが、自動車に使われるがガソリン、ストーブに使われる灯油、そしてプラスチックのほとんどが石油から作られている。このように多くの場面で使用されている石油だが、石油は太古の動物や植物が変性したものであると言われており、その量は限られている。さらにその石油の精製や使用により多くの二酸化炭素が発生している。
このような問題を受けて、石油由来の材料から再生可能なバイオマスを利用した産業体系への移行が求められている。

本発明は、上記の問題点を解消する、すなわち再生可能なバイオマスを利用するとともに、耐傷性および高周波ウェルダー溶着性に優れるオレフィン系樹脂フィルムの提供することを課題とする。

本発明は、上記問題を解決するために種々検討したところ、バイオエタノールから合成されたポリエチレンからなる上下層と、エチレン系共重合体からなる中間層とから構成されるオレフィン系樹脂フィルムが、耐傷性および高周波ウェルダー溶着性に優れることを見出し、本発明を完成させた。

本発明は、このような知見の下、成し得たものであり、以下を要旨とする。
（１）バイオエタノールから合成されたポリエチレンからなる上下層と、エチレン系共重合体からなる中間層とから構成され、高周波ウェルダー溶着性を有することを特徴とするオレフィン系樹脂フィルム、
（２）前記上下層は、アイオノマー樹脂が１〜１５重量％含有されてなることを特徴とする（１）記載のオレフィン系樹脂フィルム、
（３）前記中間層を構成するエチレン系共重合体の酸含有量が１０重量％以上であることを特徴とする（１）または（２）記載のオレフィン系樹脂フィルム。

本発明により、耐傷性および高周波ウェルダー溶着性に優れるオレフィン系樹脂フィルムを提供することができる。
また、本発明のオレフィン系樹脂フィルムは、低温での強度に優れ、そのため、冬場においても割れを起こし難く、また、高温での寸法安定性に優れ、そのため、高温加工での使用に有利である。
さらに、本発明においては、バイオエタノールから合成されたポリエチレン、いわゆるバイオマスプラスチックをフィルムの構成材として使用する。バイオマスプラスチックは、焼却しても大気中に新たな二酸化炭素を発生することがないため、本発明により環境負荷が低減されたオレフィン系樹脂フィルムを提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、バイオエタノールから合成されたポリエチレンからなる上下層と、エチレン系共重合体からなる中間層とから構成されてなるオレフィン系樹脂フィルムである。

本発明のオレフィン系樹脂フィルムの上下層は、バイオエタノールから合成されたポリエチレンからなる。バイオエタノールは、サトウキビやトウモロコシを出発原料とするものである。
バイオエタノールから合成されたポリエチレンは、理由は定かではないが、他の汎用のポリエチレン、例えば石油の精製などにより得られたエチレンとコモノマー種のα−オレフィンとをメタロセン触媒の存在下で重合して得られる直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）などと比較して、高周波ウェルダー適性が優れる。
上記バイオエタノールから合成されたポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）や直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）などが挙げられるが、融点が低く高周波ウェルダー性が特に優れることから直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が好ましい。

上記上下層には、アイオノマー樹脂を含有させることが好ましい。上下層にアイオノマー樹脂を含有させることにより、アイオノマー樹脂を含有していないフィルムに比べて、低出力かつ短時間で高周波ウェルダー溶着が可能となる。
上下層に含まれるアイオノマー樹脂の含量は、１重量％以上で効果が得られるものであり、その具体的な範囲は、１〜１５重量％である。１５重量％を超えると、透明性が損なわれる傾向にある。
また、アイオノマー樹脂は、エチレン系の２元共重合体または３元共重合体を金属イオンで架橋することにより調製されるものであるが、本発明においては、カリウムイオンによって架橋されたものが好ましく用いられる。カリウムイオンで架橋されたアイオノマーは、他の金属イオン（例えば、亜鉛イオン、ナトリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン等）で架橋された場合と比較して、得られるアイオノマー樹脂の誘電率が高いため、高周波ウェルダー性が高いものとなる。

アイオノマー樹脂を構成するエチレン系の２元共重合体としては、エチレン及び（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸アクリルエステルを重合体を構成するモノマー成分とする重合体が挙げられ、３元共重合体としては、エチレン、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸アクリルエステル及び（メチル）アクリル酸又は（メチル）アクリル酸アクリルエステルを重合体を構成するモノマー成分とする重合体が挙げられる。

上記アイオノマー樹脂の酸含有量は５〜３０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは５〜１５重量％である。

上記上下層には、必要に応じて、帯電防止剤、酸化防止剤、ヒンダードアミン系化合物等の光安定剤、滑剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、顔料等の各種添加剤を添加してもよい。

また、本発明のオレフィン系樹脂フィルムの上下層は、得られるオレフィン系樹脂フィルムの特性を損なわない範囲であれば、バイオエタノールから合成されたポリエチレンやアイオノマー樹脂以外の重合体、具体的には、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等の汎用ポリエチレン；アイソタクチック又はシンジオタクチックのポリプロピレン（プロピレンとエチレンのランダム、ブロック共重合体、即ちランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン等も含む）；ポリブテン；オレフィン系ゴム；エチレン系エラストマー；等を混合しても差し支えない。

本発明のオレフィン系樹脂フィルムの中間層は、エチレン系共重合体からなる。
エチレン系共重合体としては、高周波ウェルダー溶着性を有するエチレン系共重合体であれば特に限定されないが、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体等が挙げられる。
好ましいエチレン系共重合体としては、柔軟で極性が高いエチレン−酢酸ビニル共重合体が挙げられる。
エチレン−酢酸ビニル共重合体としては、酢酸ビニルの含量が１０重量％以上のもの、特に１０〜３５重量％の範囲のものが好ましい。

中間層を構成するエチレン系共重合体もまた、上下層と同様にアイオノマー樹脂を含み得る。
アイオノマー樹脂としては、上記上下層で使用されるものと同様であり、２元共重合体としては、エチレン及び（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸アクリルエステルを重合体を構成するモノマー成分とする重合体が挙げられ、３元共重合体としては、エチレン、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸アクリルエステル及び（メチル）アクリル酸又は（メチル）アクリル酸アクリルエステルを重合体を構成するモノマー成分とする重合体が挙げられる。
金属イオンとしては、カリウムイオン、亜鉛イオン、ナトリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン等が挙げられるが、カリウムイオンが好ましい。
アイオノマー樹脂を添加する場合、その含有量は１〜１５重量％の範囲である。

上記のエチレン系共重合体には、必要に応じて、帯電防止剤、酸化防止剤、ヒンダードアミン系化合物等の光安定剤、滑剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、顔料等の各種添加剤を添加してもよい。

本発明のオレフィン系樹脂フィルムの中間層は、得られるオレフィン系樹脂フィルムの特性を損なわない範囲であれば、上記のエチレン系共重合体以外の重合体、具体的には、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン；アイソタクチック又はシンジオタクチックのポリプロピレン（プロピレンとエチレンのランダム、ブロック共重合体、即ちランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン等も含む）；ポリブテン；オレフィン系ゴム；エチレン系エラストマー；等を混合しても差し支えない。

本発明のオレフィン系樹脂フィルムは、中間層の両面に上下層を形成してなるが、その形成手段として好ましくは、製造工程が簡略である共押出法や共押出インフレーション法である。勿論、中間層と上下層とを、カレンダー法、押出法、インフレーション法等の手段によって別々に成形し、それらを熱ラミネートもしくは適宜の接着剤による接着等の手段で積層する等によっても本発明のオレフィン系樹脂フィルムを得ることができる。尚、本発明のオレフィン系樹脂フィルムは、中間層と上下層との間に接着剤を介在させずとも、層間接着性に優れるという利点もある。

本発明のオレフィン系樹脂フィルムの厚さについては、特に限定されるものではないが、上記用途として一般的には、０．０３〜２．０ｍｍである。

本発明のオレフィン系樹脂フィルムにおける、中間層と上下層の厚さの比率は、上層：中間層：下層において、１：２：１〜１：２０：１の範囲であり、好ましくは、１：４：１〜１：１６：１の範囲である。
なお、上層と下層の厚さや樹脂組成は、必ずしも同じである必要はない。

上記本発明のオレフィン系樹脂フィルムは、耐傷性、透明性および高周波ウェルダー溶着性に優れるものであるため、二次加工を要する用途での使用に好適である。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

＜実施例１〜９、比較例３〜４＞
表１に記載の配合処方よりなる樹脂組成物を、Ｔ−ダイ押出成形し、層比が上層：中間層：下層＝１：８：１、厚さ２００μｍのフィルムを作製した。
なお、表１中の数値の単位は「重量％」である。

＜比較例１＞
ポリエチレン１を９０重量％、アイオノマー１を１０重量％含有してなる樹脂組成物を、Ｔ−ダイ押出成形し、厚さ２００μｍの単層フィルムを作製した。

＜比較例２＞
エチレン系共重合体１からなる樹脂組成物を、Ｔ−ダイ押出成形し、厚さ２００μｍの単層フィルムを作製した。

表中；
・ ポリエチレン１
Ｂｒａｓｋｅｍ社製 ＳＬＬ２１８（サトウキビから作られたバイオエタノールから 合成された直鎖状低密度ポリエチレン）
・ ポリエチレン２
Ｂｒａｓｋｅｍ社製 ＳＧＦ４９５０（サトウキビから作られたバイオエタノールか ら合成された高密度ポリエチレン）
・ ポリエチレン３
住友化学社製 スミカセンＥ ＦＶ４０１（石油由来の直鎖状低密度ポリエチレン）
・ アイオノマー１
酸含有量１２重量％のエチレン−メタクリル酸共重合体をカリウムイオンで架橋した アイオノマー、ＭＦＲ：５．０ｇ／１０ｍｉｎ（２３０℃×２．１６ｋｇｆ）
・ アイオノマー２
酸含有量１２重量％のエチレン−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体を亜鉛 イオンで架橋したアイオノマー、ＭＦＲ：１．０ｇ／ｍｉｎ（２３０℃×２．１６ｋ ｇｆ）
・ アイオノマー３
酸含有量７重量％のエチレン−メタクリル酸共重合体をナトリウムイオンで架橋した アイオノマー、ＭＦＲ：０．９ｇ／ｍｉｎ（２３０℃×２．１６ｋｇｆ）
・ エチレン系共重合体１
三井デュポンポリケミカル社製 エバフレックスＥＶ４３０ＲＣ（エチレン−酢酸ビ ニル共重合体 酢酸ビニル含有量：１９重量％）
・ エチレン系共重合体２
宇部丸善ポリエチレン社製 ＵＢＥポリエチレンＶ２０６（エチレン−酢酸ビニル共 重合体 酢酸ビニル含有量：６重量％）

各実施例および比較例で得られたフィルムについて、以下の試験および評価を行なった。

＜高周波ウェルダー溶着性＞
出力４Ｗの高周波ウェルダー装置を用いて、フィルムを二枚重ねにして溶着した際の同調率及び溶着時間を測定し、以下の基準で評価した。
◎ 同調率６０、発信時間２秒で溶着
○ 同調率６０、発信時間４秒で溶着
△ 同調率６５、発信時間４秒で溶着
× 溶着しない

＜耐傷性＞
学振型摩擦試験機で、綿布を使用し、荷重５００ｇで１００回摩擦した後のフィルムの表面状態を目視により観察し、以下の基準で評価した。
○ 傷の発生がほとんどない
× 傷が目立つ

＜透明性＞
ヘイズメーターにてヘイズ値を測定し、以下の基準で評価した。
○ ヘイズ値が１０％以下
× ヘイズ値が１０％を超える

実施例１〜９のオレフィン系樹脂フィルムは、高周波ウェルダー溶着性、耐傷性および透明性に優れるため、二次加工用のフィルムとして好適である。また、実施例１〜９のフィルムはバイオマスプラスチックを含んでなるため、環境負荷を低減させたフィルムである。

Claims (3)

1. バイオエタノールから合成されたポリエチレンからなる上下層と、エチレン系共重合体からなる中間層とから構成され、高周波ウェルダー溶着性を有することを特徴とするオレフィン系樹脂フィルム。
2. 前記上下層は、アイオノマー樹脂が１〜１５重量％含有されてなることを特徴とする請求項１記載のオレフィン系樹脂フィルム。
3. 前記中間層を構成するエチレン系共重合体の酸含有量が１０重量％以上であることを特徴とする請求項１または２記載のオレフィン系樹脂フィルム。