JP6565646B2 - 耐熱性及び耐突き刺し性を有する易引裂性フィルム及び包装材 - Google Patents

耐熱性及び耐突き刺し性を有する易引裂性フィルム及び包装材 Download PDF

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本発明は、易引裂性多層フィルム及び包装袋に関し、更に詳しくは、縦方向及び横方向の引裂性、耐突き刺し性に優れ、熱処理後も、縦方向及び横方向の引裂性に優れる多層フィルム及び包装袋に関する。
近年のゴミの最終処分問題、リサイクル法等により、飲食物、調味料、薬品等に用いる容器は、プラスチックボトルから、かさばらず樹脂の使用量が少ないスタンディングパウチ、スパウトパウチ等の易引裂包装袋に代わってきている。そして、この易引裂包装袋は、刃物を使用しなくても簡単に切ることができる易開封性を有する包装用積層体を用いて製造されている。
従来の易引裂包装袋に用いられている包装用積層体は、易引裂性、ヒートシール性、耐突き刺し性等を有する容器として必要な特性付与の観点から、二軸延伸したポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン等のフィルムを基材とし、この基材にヒートシール層樹脂として高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)等からなる無延伸ポリエチレン系樹脂を積層したものが用いられていた。
しかし、近年、容器の大型化、長期保存化等が要求されるに伴い、これらの積層体からなる包装用積層体は、耐衝撃性、耐ピンホール性、耐ストレスクラッキング性、耐熱性、ヒートシール性、ホットタック性等の不足が指摘されるようになり、これらの特性を補い、内容物の確実な保護の観点から、上記構成の無延伸ポリエチレンに代わって、透明性、耐引裂性、低温ヒートシール性、ホットタック性、狭雑物シール性、ヒートシール強度、破袋強度、耐熱性等が優れたエチレン・α−オレフィン共重合体(LLDPE)の使用が提案されてきている。
しかしながら、LLDPEにおいては、エチレンと1−ブテンの共重合体であるエチレン・α−オレフィン共重合体(C4−LLDPE)は、易引裂性及びホットタック性の改善は充分でなく、内容物保護の点で十分でなかった。また、エチレンといわゆるHAO(ハイアーα−オレフィン)と呼ばれる1−ヘキセンもしくは1−オクテン等のC6以上のα−オレフィンとの共重合体であるエチレン・α−オレフィン共重合体(HAO−LLDPE)は、ホットタック性や衝撃強度に優れ液状の飲食物向けのパウチ等に使用されているが、フィルムとしての優れた性能を持つ反面、易引裂性を犠牲にするものであった。すなわち、引裂開封を行う用途においては、エチレン・α−オレフィン共重合体は引裂強度、伸びが大きく、引裂開封がしにくいという欠点があり、必ずしも好適な材料とは言えなかった。
また、市販のエチレン・α−オレフィン共重合体(LLDPE)には加工性改良のため、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)が配合されていることが多い。この場合、縦方向には、引裂開封がしやすくなるものの、横方向には引裂開封がしにくいという欠点は依然としてあった。
このような欠点を改善するため、環状オレフィン系樹脂を用いることによりカット性を付与しようとする試みがなされている。
例えば、中間層が、環状オレフィン系樹脂層からなり、その表面に、それぞれ少なくとも1層ずつ設けられた線状中密度ポリエチレン及び/又は線状低密度ポリエチレン樹脂層とが積層された易カット性積層フィルム(特許文献1参照)、基材層/中間層/内層からなる積層体を基本構成とする包装用フィルムであって、中間層が直鎖状低密度ポリエチレン50ないし95重量%と環状オレフィンとα−オレフィンの共重合体5ないし50重量%からなる組成物によって構成され、内層が、特定の直鎖状低密度ポリエチレンの層からなることを特徴とする包装用フィルム(特許文献2参照)、特定の線状低密度ポリエチレンからなる外層、線状低密度ポリエチレン60〜90重量%と環状ポリオレフィン10〜40重量%との混合物からなる中間層及び特定の線状低密度ポリエチレンからなるヒートシール層を構成する内層が、順に積層されてなることを特徴とする透明性に優れた積層ポリオレフィンフィルム(特許文献3)、製膜可能なポリオレフィン系樹脂に環状ポリオレフィン系樹脂を3〜50重量%混合した混合樹脂からなるポリオレフィン系樹脂層を少なくとも有する包装フィルム(特許文献4)が知られている。
また、アイオノマー樹脂を組み合わせて使用することによりカット性を改善しようとする試みもなされている。
例えば、インフレーション法による共押出多層フィルム又はシートであって、少なくとも一つの層が、エチレン重合体あるいはこれを主体とする樹脂組成物の層からなり、他の少なくとも一つの層が、ポリオレフィン樹脂60〜20重量部及びアイオノマー樹脂40〜80重量部からなる樹脂組成物の層であることを特徴とする横及び/又は縦方向の引裂性に優れた多層フィルム又はシート(特許文献5参照)が知られている。
また、特定のポリエチレンからなる外層、環状オレフィン系樹脂60〜90重量%と特定の直鎖状低密度ポリエチレン10〜40重量%とからなる中間層及び密度が特定のポリエチレンからなる内層が、順に積層されてなることを特徴とする易引裂性多層フィルム(特許文献6)が提案されている。
特開平11−129415号公報 特開平10−237234号公報 特開2004−284351号公報 特開2005−298055号公報 特開2005−144979号公報 特開2012−885号公報
しかし、これらのフィルム又はこれらのフィルムを用いてなる包装材に、80〜100℃程度に温められた内容物を充填したり、内容物充填後に加熱加圧滅菌処理したりすると、易引裂性が失われるという問題があった。したがって、熱処理後も易引裂性を有する、フィルム及び包装材が求められていた。また、フィルム及び包装材は一般に膜厚が薄いため、耐ピンホール性、特に耐突き刺し性に優れることが求められ、易引裂性との両立が望まれる。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、縦方向及び横方向の引裂性、耐突き刺し性に優れ、熱処理後も、縦方向及び横方向の引裂性に優れる易引裂性多層フィルム及び包装袋を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の密度の高密度ポリエチレンを含む第I層、特定のガラス転移点を有する環状オレフィン系樹脂を含む第II層、特定の密度の高密度ポリエチレンを含む第III層を有し、第I〜III層にエチレン・α−オレフィン共重合体を含有する多層フィルムにより、上記課題を解決することができることを見出した。それらの知見に、更に検討を重ね、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
[1]密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(a1)とエチレン・α−オレフィン共重合体(a2)を含む外層(A)、ガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b1)と密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(b2)とエチレン・α−オレフィン共重合体(b3)とを含む中間層(B)及び密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(c1)とエチレン・α−オレフィン共重合体(c2)を含む内層(C)を、順に有することを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
[2]エチレン・α−オレフィン共重合体(a2)、(b3)及び(c2)がメタロセン触媒を用いて製造されたものであることを特徴とする、前記[1]記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
[3]環状オレフィン系樹脂(b1)が、エチレン・環状オレフィン共重合体であることを特徴とする、前記[1]又は[2]記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
[4]前記エチレン・環状オレフィン共重合体が、エチレン/環状オレフィンの含有割合が重量比で15〜40/85〜60のものであることを特徴とする、前記[3]記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
[5]熱処理後、JIS K7128−2に準拠して測定したエルメンドルフ引裂強度が、横方向において、それぞれ1N/mm以上〜30N/mm未満であることを特徴とする、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
[6]中間層(B)の厚さが、フィルム全体の厚さを基準として、20〜70%であることを特徴とする、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の易引裂性多層フィルム。
[7]前記[1]〜[6]のいずれかに記載の易引裂性多層フィルムを含むことを特徴とする、包装材。
本発明によれば、縦方向及び横方向の引裂性、耐突き刺し性に優れ、熱処理後も、縦方向及び横方向の引裂性に優れる易引裂性多層フィルム及び包装袋が提供される。
図1は、本発明の耐熱性を有する易引裂性多層フィルムの一例の断面を示す概略図である。
以下、本発明の耐熱性、耐突き刺し性を有する易引裂性フィルム及び包装材について、項目ごとに詳細に説明する。
本発明の耐熱性、耐突き刺し性を有する易引裂性フィルムは、特定の高密度ポリエチレンを含む第I層、特定のガラス転移点を有する環状オレフィン系樹脂を含む第II層、特定の高密度ポリエチレンを含む第III層を有し、第I〜III層にエチレン・α−オレフィン共重合体を含有することを特徴とする。
また、本発明の包装材は、前記耐熱性、耐突き刺し性を有する易引裂性フィルムを含むことを特徴とする。
本明細書において「第III層」とは、多層フィルムを包装材とした場合にその中に保存される食品、薬品、器具、部品、雑貨、雑誌等の物品に近接する層であり、「第I層」とは、多層フィルムを包装材とした場合に製品の外側に近接する層であり、「第II層」とは第I層と第III層との間に設けられた層である。これらの層は、「第III層」、「第II層」、「第I層」の順で包装材中に保存される物品から離れていくように配置されるが、相互に直接接触していてもよく、各層の上下に任意選択的な追加の層を設けることもできる。但し、そのような任意選択的な追加の層は、本発明が解決しようとする課題の解決を妨げないように選択されなければならない。
1.耐熱性、耐突き刺し性を有する易引裂性フィルムを構成する層
(1)第II層
本発明のフィルムにおける第II層は、ガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b1)と密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(b2)とエチレン・α−オレフィン共重合体(b3)とを含む層であり、好ましくは、ガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b1)30〜90重量%と、密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(b2)5〜65重量%と、エチレン・α−オレフィン共重合体(b3)5〜65重量%とを含むことを特徴とする。105℃以上の環状オレフィン系樹脂が30重量%未満であると十分な易引裂性、耐突き刺し性が得られない恐れがあり好ましくない。
(a)環状オレフィン系樹脂(b1)
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムの第II層で用いる環状オレフィン系樹脂(b1)としては、例えば、ノルボルネン系重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、環状共役ジエン重合体等が挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン系重合体が好ましい。ノルボルネン系重合体としては、ノルボルネン系単量体の開環重合体(以下、「COP」ともいう。)、ノルボルネン系単量体とエチレン等のα−オレフィンを共重合したノルボルネン系共重合体(以下、「COC」ともいう。)等のエチレン・環状オレフィン共重合体が挙げられる。また、COP及びCOCの水素添加物も用いることができる。
COCとしては、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1等のα−オレフィン等の直鎖状モノマーとテトラシクロドデセン、ノルボルネン等の環状モノマーとから得られる環状オレフィン共重合体が挙げられる。更に具体的には上記直鎖状モノマーと炭素数が3〜20のモノシクロアルケンやビシクロ[2.2.1]−2−ヘプテン(ノルボルネン)及びその誘導体、トリシクロ[4.3.0.12,5]−3−デセン及びその誘導体、テトラシクロ[4.4.0.1.2,5.17,10]−3−ドデセン及びその誘導体、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]−4−ペンタデセン及びその誘導体、ペンタシクロ[7.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ペンタデセン及びその誘導体、ペンタシクロ[8.4.0.12,5.19,12.08,13]−3−ヘキサデセン及びその誘導体、ペンタシクロ[6.6.1.13,6.02,7.09,14]−4−ヘキサデセン及びその誘導体、ヘキサシクロ[6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14]−4−ヘプタデセン及びその誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16]−5−エイコセン等及びその誘導体、ヘプタシクロ[8.7.0.13,6.110,17.112,15.02,7.011,16]−4−エイコセン及びその誘導体、ヘプタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.03,8.012,17]−5−ヘンエイコセン及びその誘導体、オクタシクロ[8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.012,17]−5−ドコセン及びその誘導体、ノナシクロ[10.9.1.14,7.113,20.115,18.02,10.03,8.012,21.014,19]−5−ペンタコセン及びその誘導体等の環状オレフィンとの共重合体からなる環状オレフィン共重合体等が挙げられる。直鎖状モノマー及び環状モノマーは、それぞれ単独でも、2種類以上を併用することもできる。また、このような環状オレフィン共重合体は単独であるいは組み合わせて使用することができる。また、環状オレフィン系樹脂(b1)として前記COPとCOCを併用することもできる。その場合は、COPとCOCのそれぞれの異なった性能を付与することができる。
第II層に環状オレフィン系樹脂と高密度ポリエチレンを用いる場合には、ポリエチレンに対する分散性が良好との理由により、環状オレフィン系樹脂(b1)はCOCであることが好ましい。また、COCとしては、直鎖状モノマーがエチレンである、エチレン・環状オレフィン共重合体であることが好ましい。更には、環状モノマーは、ノルボルネン等であることが好ましい。
また、エチレンと環状モノマーとから得られるエチレン・環状オレフィン共重合体を用いる場合には、そのエチレン・環状オレフィン共重合体は、エチレン単位/環状オレフィン単位の含有割合が重量比で15〜40/85〜60のものであることが好ましい。より好ましくは30〜40/70〜60のものである。エチレン単位が15重量%未満であると、剛性が高くなりすぎ、インフレーション成形性及び製袋適性を悪化させることがあるため好ましくない。一方、エチレン単位が40重量%以上であると、十分な易引裂性、剛性が得られないことがあるため好ましくない。含有比率がこの範囲にあれば、フィルムの剛性、引き裂き性、耐突き刺し性、加工安定性、衝撃強度が向上するため好ましい。
更にまた、エチレン・環状オレフィン共重合体は、ガラス転移点が105℃以上であることが好ましい。より好ましくは110℃以上のものである。環状オレフィン単位の含有量が上記範囲を下回ると、ガラス転移点が前記範囲を下回るようになり、例えば、120℃熱処理後に易引裂性が得られなくなる、芳香成分のバリアー性が低下するようになる、十分な剛性が得られず、高速包装機械適性に劣る等の恐れがある。一方、環状オレフィン単位の含有量が上記範囲を上回ると、ガラス転移点が高くなりすぎ、共重合体の溶融成形性やオレフィン系樹脂との接着性が低下する恐れがあり好ましくない。
また、環状オレフィン系樹脂(b1)の重量平均分子量は、5,000〜500,000が好ましく、より好ましくは7,000〜300,000である。
第II層を形成する樹脂材料中の環状オレフィン系樹脂(b1)の配合割合は、好ましくは30〜90重量%であり、より好ましくは30〜50重量%である。
環状オレフィン系樹脂(b1)は、易引裂性多層フィルム全体を基準として、10〜30重量%含まれることが好ましい。より好ましくは、10〜25重量%であり、更に好ましくは、10〜20重量%である。10重量%より少ないと、十分な易引裂性が得られないことがあるので好ましくない。一方、30重量%より多いと、剛性が高くなりすぎ、インフレーション成形性及び製袋適性を悪化させることがあるため好ましくない。
環状オレフィン系樹脂(b1)として用いることができる市販品として、ノルボルネン系モノマーの開環重合体(COP)としては、例えば、日本ゼオン株式会社製「ゼオノア(ZEONOR)」等が挙げられ、ノルボルネン系共重合体(COC)としては、例えば、三井化学株式会社製「アペル」、チコナ(TICONA)社製「トパス(TOPAS)」等が挙げられる。本発明においては、ノルボルネン系単量体の含有比率が、前述の好ましい範囲にあること、加工性等の理由から、TOPASのグレード7010F−600が好ましい。
尚、ノルボルネン系共重合体中の、ノルボルネン単位の含量は好ましくは、30mol%以上70mol%以下、より好ましくは35mol%以上65mol%以下、更に好ましくは36mol%以上60mol%以下である。ノルボルネン単位の含量が30mol%未満であると、易引裂性が得られない可能性がある。また、70mol%を超えると、加工性が悪くなる可能性がある。
(b)高密度ポリエチレン(b2)
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムの第II層には、密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(b2、以下、「HDPE(b2)」ともいう。)が含まれる。
高密度ポリエチレン(b2)は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体であっても、エチレンのホモ重合体であって、メタロセン触媒、Ziegler触媒、Phillips触媒等により重合されたもののいずれであってもよいが、密度は、0.945〜0.966g/cmであることが必要である。好ましくは0.950〜0.960g/cmである。密度が0.945g/cmを下回る場合は十分な耐熱性が得られず、熱処理後に易引裂性が得られなくなる等、性能に影響が出る恐れがある。一方、密度が0.966g/cmを超える場合は、フィルムの剛性が上がり、取扱い性に劣る恐れがある。
なお、本発明において、重合体の密度は、JIS−K−6922−2に基づいて測定する値である。
また、高密度ポリエチレン(b2)のメルトフローレート(MFR)は、190℃において0.1〜30g/10分であることが好ましい。より好ましくは0.5〜4.0g/10分である。MFRが0.1g/10分未満の場合は、溶融流れ性が悪くなり、フィルム加工が困難になる、モーター負荷が大きくなる、といった問題が生じる恐れがあり好ましくない。一方、30g/10分を超える場合は、溶融粘度が低すぎて、組成物(D)のフィルム加工時の製膜安定性が低下する恐れがあり好ましくない。
なお、本発明において、メルトフローレート(MFR)は、JIS−K−7210により測定したメルトフローレート値である。
本発明において用いる高密度ポリエチレン(b2)は、具体的にはエチレン単独重合体、又は、エチレン−α−オレフィン共重合体である。後者においてエチレンと共重合するα−オレフィン単位の割合は、通常0.05〜2モル%、好ましくは0.05〜1モル%、特に好ましくは0.1〜1モル%である。α−オレフィンの種類としては、通常は炭素数3〜8のα−オレフィンであり、具体的にはプロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−1を挙げることができる。
第II層を形成する樹脂材料中の高密度ポリエチレン(b2)の配合割合は、好ましくは5〜65重量%であり、より好ましくは10〜50重量%である。
(c)エチレン・α−オレフィン共重合体(b3)
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムの第II層には、エチレン・α−オレフィン共重合体(b3)、特に密度が0.94g/cm以下であるエチレン・α−オレフィン共重合体が含まれる。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンとα−オレフィンとを共重合させることにより得られる、好ましくは密度0.94g/cm以下の共重合体であって、エチレンと炭素数3〜20、好ましくは炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合体である。炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等が用いられる。エチレン・α−オレフィン共重合体中における炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有量は、1〜7モル%、好ましくは2〜5モル%、更に好ましくは2〜3モル%である。炭素数3〜20のα−オレフィンに由来する構成単位の含有量が7モル%を超えると、耐衝撃性、耐クリープ性、ヒートシール強度の低下が見られ、1モル%未満では、透明性の低下が見られる。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、上述のものであれば特に限定はされないが、特に以下の(a)〜(d)の要件を満たす特定のエチレン・α−オレフィン共重合体が好ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体の(a)密度は、0.86〜0.94g/cm、好ましくは、0.89〜0.94g/cm、更に好ましくは0.90〜0.93g/cmの範囲である。密度が0.86g/cm未満では、剛性(腰の強さ)、耐熱性が低下するおそれがある。また、密度が0.94g/cmを超えると、耐ピンホール性、引裂強度、耐衝撃性等が不十分となるおそれがある。
エチレン・α−オレフィン共重合体の(b)MFRは、0.01〜50g/10分であり、好ましくは0.05〜30g/10分、更に好ましくは0.1〜10g/10分である。MFRが0.01g/10分未満では、流動性(積層体の成形性)の低下が見られ、50g/10分を超えると強度の低下が見られる。
エチレン・α−オレフィン共重合体の(c)分子量分布(Mw/Mn)は、1.5〜4.5、好ましくは2.0〜4.0、更に好ましくは2.5〜3.0の範囲である。Mw/Mnが1.5未満では、成形加工性が劣り、Mw/Mnが4.5を超えると、耐ピンホール性、引裂強度、耐衝撃性等が劣る。ここで、エチレン・α−オレフィン共重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を求め、それらの比(Mw/Mn)を算出することにより求めることができる。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、好ましくは、(d)連続昇温溶出分別法(TREF)による溶出温度−溶出量曲線の積分溶出曲線から求めた全体の25%が溶出する温度T25と全体の75%が溶出する温度T75との差T75−T25及び密度dが、下記(式1)の関係を満足するものである。
(式1) T75−T25≦−670×d+644
75−T25と密度dが上記(式1)の関係を満足しない場合には、低温ヒートシール性が劣るものとなる。
前記TREFの測定方法は下記の通りである。まず、試料を酸化防止剤(例えば、ブチルヒドロキシトルエン)を加えたオルトジクロロベンゼン(ODCB)に試料濃度が0.05重量%となるように加え、135℃で加熱溶解する。この試料溶液5mlを、ガラスビーズを充填したカラムに注入し、0.1℃/分の冷却速度で25℃まで冷却し、試料をガラスビーズ表面に沈着する。次に、このカラムにODCBを一定流量で流しながら、カラム温度を50℃/hrの一定速度で昇温しながら、試料を順次溶出させる。この際、溶剤中に溶出する試料の濃度は、メチレンの非対称伸縮振動の波数2925cm−1に対する吸収を赤外検出機で測定することにより連続的に検出される。この値から、溶液中のエチレン共重合体の濃度を定量分析し、溶出温度と溶出速度の関係を求める。TREF分析によれば、極少量の試料で、温度変化に対する溶出速度の変化を連続的に分析出来るため、分別法では検出できない比較的細かいピークの検出が可能である。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、前記(a)〜(d)に加えて、更に後述の(e)及び(f)の要件を満足する(A1)エチレン・α−オレフィン共重合体、又は、更に後述の(g)及び(h)、場合により更に(i)の要件を満足する(A2)エチレン・α−オレフィン共重合体のいずれかであることが好ましい。
(A1)エチレン・α−オレフィン共重合体は、(e)25℃におけるODCB可溶分の量X(重量%)、密度d及びMFRは、下記(式2)及び(式3):
(式2)d−0.008logMFR≧0.93の場合、X<2.0
(式3)d−0.008logMFR<0.93の場合、X<9.8×10×(0.9300−d+0.008logMFR)+2.0の関係を満足しており、好ましくは、
d−0.008logMFR≧0.93の場合、X<1.0
d−0.008logMFR<0.93の場合、X<7.4×10×(0.9300−d+0.008logMFR)+2.0の関係を満足しており、更に好ましくは、
d−0.008logMFR≧0.93の場合、X<0.5
d−0.008logMFR<0.93の場合、X<5.6×10×(0.9300−d+0.008logMFR)+2.0の関係を満足している。
ここで、上記25℃におけるODCB可溶分の量Xは、下記の方法により測定される。試料0.5gを20mlのODCBにて135℃で2時間加熱し、試料を完全に溶解した後、25℃まで冷却する。この溶液を25℃で一晩放置後、テフロン製フィルターでろ過してろ液を採取する。試料溶液であるこのろ液を赤外分光器によりメチレンの非対称伸縮振動の波数2925cm−1付近の吸収ピーク強度を測定し、予め作成した検量線により試料濃度を算出する。この値より、25℃におけるODCB可溶分量が求まる。
25℃におけるODCB可溶分は、エチレン・α−オレフィン共重合体に含まれる高分岐度成分及び低分子量成分であり、耐熱性の低下、成形体表面のべたつき、衛生性の問題や成形体内面のブロッキングの原因となる。このため、25℃におけるODCB可溶分の含有量は少ないことが望ましい。ODCB可溶分の量は、共重合体全体のα−オレフィンの含有量及び分子量、即ち、密度とMFRに影響される。従ってこれらの指標である密度及びMFRとODCB可溶分の量が上記の関係を満たすことは、共重合体全体に含まれるα−オレフィンの偏在が少ないことを示す。
また、(A1)エチレン・α−オレフィン共重合体は、(f)連続昇温溶出分別法(TREF)により求めた溶出温度−溶出量曲線において、ピークが複数個存在するものである。この複数のピーク温度は85℃から100℃の間に存在することが特に好ましい。このピークが存在することにより、融点が高くなり、また結晶化度が上昇し、成形体の耐熱性及び剛性が向上する。
(A2)エチレン・α−オレフィン共重合体は、(g)連続昇温溶出分別法(TREF)による溶出温度−溶出量曲線のピークが一つであり、かつT75−T25及び密度dが、下記(式4)の関係を満足するものである。
(式4) T75−T25≧−300×d+285
75−T25と密度dが上記(式4)の関係を満足しない場合には、ヒートシール強度と耐熱性が劣ることになる。
また、(A2)エチレン・α−オレフィン共重合体は、(h)融点ピークを1ないし2個有し、かつそのうち最も高い融点Tm1と密度dが、下記(式5)の関係を満足するものである。
(式5) Tm1≧150×d−17
融点Tm1と密度dが上記(式5)の関係を満足しないと、耐熱性が劣るものとなる。
また、(A2)エチレン・α−オレフィン共重合体の中でも、更に下記(i)の要件を満足するエチレン・α−オレフィン共重合体が好適である。
(i)メルトテンション(MT)とメルトフローレート(MFR)が、下記(式6)の関係を満足すること
(式6) logMT≦−0.572×logMFR+0.3
MTとMFRが上記(式6)の関係を満足することにより、積層体等の成形加工性が良好なものとなる。
ここで、(A1)エチレン・α−オレフィン共重合体は、連続昇温溶出分別法(TREF)により求めた溶出温度−溶出量曲線において実質的にピークが複数個の特殊なエチレン・α−オレフィン共重合体(エチレン・α−オレフィン共重合体)である。また、(A2)エチレン・α−オレフィン共重合体は、TREFピークが1つであるが、上記(式4)等を満足し、従来の典型的なメタロセン系触媒によるエチレン共重合体とは区別されるものである。一方、従来の典型的なメタロセン系触媒により調製されるエチレン・α−オレフィン共重合体(エチレン・α−オレフィン共重合体)は、連続昇温溶出分別法(TREF)により求めた溶出温度−溶出量曲線において実質的にピークを1個有する。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、前記のパラメーターを満足すれば触媒、製造方法等で特に限定されるものではないが、好ましくは少なくとも共役二重結合を持つ有機環状化合物と周期律表第4族の遷移金属化合物を含むメタロセン触媒の存在下にエチレンとα−オレフィンとを(共)重合させて得られる直鎖状のエチレン(共)重合体であることが望ましい。このような直鎖状のエチレン(共)重合体は、分子量分布及び組成分布が狭いため、機械的特性に優れ、ヒートシール性、耐熱ブロッキング性等に優れ、しかも耐熱性の良い重合体である。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、特に以下のx1〜x4の触媒成分を混合して得られる触媒により重合されることが好ましい。
x1:一般式Me (OR 4−p−q−r で表される化合物(式中、Meはジルコニウム、チタン、ハフニウムを示し、R及びRはそれぞれ炭素数1〜24の炭化水素基、Rは、2,4−ペンタンジオナト配位子又はその誘導体、ベンゾイルメタナト配位子、ベンゾイルアセトナト配位子又はその誘導体、Xはハロゲン原子を示し、p、q及びrはそれぞれ0≦p≦4、0≦q≦4、0≦r≦4、0≦p+q+r≦4の範囲を満たす整数である)
x2:一般式Me (OR z−m−n で表される化合物(式中、Meは周期律表第1、2、12又は13族元素、R及びRはそれぞれ炭素数1〜24の炭化水素基、Xはハロゲン原子又は水素原子(ただし、Xが水素原子の場合は、Meは周期律表第13族元素である)を示し、zはMeの価数を示し、m及びnはそれぞれ0≦m≦z、0≦n≦zの範囲を満たす整数であり、かつ、0≦m+n≦zである)
x3:共役二重結合を持つ有機環状化合物
x4:Al−O−Al結合を含む変性有機アルミニウムオキシ化合物及び/又はホウ素化合物
以下、触媒成分について更に詳説する。
上記触媒成分x1の一般式Me (OR 4−p−q−r で表される化合物の式中、Meはジルコニウム、チタン、ハフニウムを示し、これらの遷移金属の種類は限定されるものではなく、複数を用いることもできるが、得られるフィルムの耐候性が優れることから、ジルコニウムが含まれることが特に好ましい。R及びRはそれぞれ炭素数1〜24、好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜8の炭化水素基である。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、インデニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、トリチル基、フェネチル基、スチリル基、ベンズヒドリル基、フェニルブチル基、ネオフイル基等のアラルキル基等が挙げられる。これらは分岐があってもよい。Rは、2,4−ペンタンジオナト配位子又はその誘導体、ベンゾイルメタナト配位子、ベンゾイルアセトナト配位子又はその誘導体を示す。Xはフッ素、ヨウ素、塩素及び臭素等のハロゲン原子を示す。p及びqはそれぞれ、0≦p≦4、0≦q≦4、0≦r≦4、0≦p+q+r≦4の範囲を満たす整数である。
上記触媒成分x1の一般式で示される化合物の例としては、テトラメチルジルコニウム、テトラエチルジルコニウム、テトラベンジルジルコニウム、テトラプロポキシジルコニウム、トリプロポキシモノクロロジルコニウム、テトラエトキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム、テトラブトキシチタン、テトラブトキシハフニウム等が挙げられ、特にテトラプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム等のZr(OR)化合物が好ましく、これらを2種以上混合して用いても差し支えない。また、前記2,4−ペンタンジオナト配位子又はその誘導体、ベンゾイルメタナト配位子、ベンゾイルアセトナト配位子又はその誘導体の具体例としては、テトラ(2,4−ペンタンジオナト)ジルコニウム、トリ(2,4−ペンタンジオナト)クロライドジルコニウム、ジ(2,4−ペンタンジオナト)ジクロライドジルコニウム、(2,4−ペンタンジオナト)トリクロライドジルコニウム、ジ(2,4−ペンタンジオナト)ジエトキサイドジルコニウム、ジ(2,4−ペンタンジオナト)ジ−n−プロポキサイドジルコニウム、ジ(2,4−ペンタンジオナト)ジ−n−ブトキサイドジルコニウム、ジ(2,4−ペンタンジオナト)ジベンジルジルコニウム、ジ(2,4−ペンタンジオナト)ジネオフイルジルコニウム、テトラ(ジベンゾイルメタナト)ジルコニウム、ジ(ジベンゾイルメタナト)ジエトキサイドジルコニウム、ジ(ジベンゾイルメタナト)ジ−n−プロポキサイドジルコニウム、ジ(ジベンゾイルメタナト)ジ−n−ブトキサイドジルコニウム、ジ(ベンゾイルアセトナト)ジエトキサイドジルコニウム、ジ(ベンゾイルアセトナト)ジ−n−プロポキサイドジルコニウム、ジ(ベンゾイルアセトナト)ジ−n−ブトキサイドジルコニウム等が挙げられる。
上記触媒成分x2の一般式Me (OR z−m−n で表される化合物の式中、Meは周期律表第1、2、12又は13族元素を示し、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、ホウ素、アルミニウム等である。R及びRはそれぞれ炭素数1〜24、好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜8の炭化水素基である。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、インデニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、トリチル基、フェネチル基、スチリル基、ベンズヒドリル基、フェニルブチル基、ネオフイル基等のアラルキル基等が挙げられる。これらは分岐があってもよい。Xはフッ素、ヨウ素、塩素及び臭素等のハロゲン原子又は水素原子を示すものである。ただし、Xが水素原子の場合はMeはホウ素、アルミニウム等に例示される周期律表第13族元素である。また、zはMeの価数を示し、m及びnはそれぞれ、0≦m≦z、0≦n≦zの範囲を満たす整数であり、かつ、0≦m+n≦zである。
上記触媒成分x2の一般式で示される化合物の例としては、メチルリチウム、エチルリチウム等の有機リチウム化合物;ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、メチルマグネシウムクロライド、エチルマグネシウムクロライド等の有機マグネシウム化合物;ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物;トリメチルボロン、トリエチルボロン等の有機ボロン化合物;トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリデシルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロライド、エチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、ジエチルアルミニウムエトキサイド、ジエチルアルミニウムハイドライド等の有機アルミニウム化合物等の誘導体が挙げられる。
上記触媒成分x3の共役二重結合を持つ有機環状化合物は、環状で共役二重結合を2個以上、好ましくは2〜4個、更に好ましくは2〜3個有する環を1個又は2個以上もち、全炭素数が4〜24、好ましくは4〜12である環状炭化水素化合物;前記環状炭化水素化合物が部分的に1〜6個の炭化水素残基(典型的には、炭素数1〜12のアルキル基又はアラルキル基)で置換された環状炭化水素化合物;共役二重結合を2個以上、好ましくは2〜4個、更に好ましくは2〜3個有する環を1個又は2個以上もち、全炭素数が4〜24、好ましくは4〜12である環状炭化水素基を有する有機ケイ素化合物;前記環状炭化水素基が部分的に1〜6個の炭化水素残基又はアルカリ金属塩(ナトリウム又はリチウム塩)で置換された有機ケイ素化合物が含まれる。特に好ましくは分子中のいずれかにシクロペンタジエン構造をもつものが望ましい。
触媒成分x3の好適な化合物としては、シクロペンタジエン、インデン、アズレン又はこれらのアルキル、アリール、アラルキル、アルコキシ又はアリールオキシ誘導体等が挙げられる。また、これらの化合物がアルキレン基(その炭素数は通常2〜8、好ましくは2〜3である)を介して結合(架橋)した化合物も好適に用いられる。
環状炭化水素基を有する有機ケイ素化合物は、下記一般式で表示することができる。
SiR4−L
ここで、Aはシクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基で例示される前記環状水素基を示し、Rはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基;フェニル基等のアリール基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;ベンジル基等のアラルキル基で示され、炭素数1〜24、好ましくは炭素数1〜12の炭化水素残基又は水素を示し、Lは1≦L≦4、好ましくは1≦L≦3である。
上記成分x3の有機環状炭化水素化合物の具体例としては、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、エチルシクロペンタジエン、1,3−ジメチルシクロペンタジエン、インデン、4−メチル−1−インデン、4,7−ジメチルインデン、ブチルシクロヘプタジエン、1−メチル−3−プロピルシクロペンタジエンとインデン、1−メチル−3−ブチルシクロペンタジエンとインデン、プロピルシクロペンタジエン、1−メチル−3−エチルシクロペンタジエン、1,2,4−トリメチルシクロペンタジエンシクロヘプタトリエン、メチルシクロヘプタトリエン、シクロオクタテトラエン、アズレン、フルオレン、メチルフルオレンのような炭素数5〜24のシクロポリエン又は置換シクロポリエン、モノシクロペンタジエニルシラン、ビスシクロペンタジエニルシラン、トリスシクロペンタジエニルシラン、モノインデニルシラン、ビスインデニルシラン、トリスインデニルシラン、メチルシクロペンタジエントリメチルシラン等が挙げられる。
エチレン・α−オレフィン共重合体の重合触媒には、好ましくは触媒成分x4:Al−O−Al結合を含む変性有機アルミニウム化合物及び/又はホウ素化合物が使用される。Al−O−Al結合を含む変性有機アルミニウムオキシ化合物の具体例としては、アルキルアルミニウム化合物と水とを反応させることにより得られる、通常アルミノキサンと称される変性有機アルミニウムオキシ化合物が挙げられる。この変性有機アルミニウムオキシ化合物としては、分子中に通常1〜100個、好ましくは1〜50個のAl−O−Al結合を含有するものが挙げられる。また、変性有機アルミニウムオキシ化合物は線状でも環状でもいずれでもよい。
有機アルミニウムと水との反応は通常不活性炭化水素中で行われる。該不活性炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の脂肪族、脂環族、芳香族炭化水素が好ましい。水と有機アルミニウム化合物との反応比(水/Alモル比)は通常0.25/1〜1.2/1、好ましくは0.5/1〜1/1であることが望ましい。
ホウ素化合物としては、テトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリエチルアルミニウム、トリエチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸ジメチルアニリニウム、ジメチルアニリニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラ(3,5−ジフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。
上記触媒はx1〜x4を混合接触させて使用してもよいが、無機担体及び/又は粒子状ポリマー担体(x5)に担持させて使用することが好ましい。該無機担体及び/又は粒子状ポリマー担体(x5)には、炭素質物、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩又はこれらの混合物あるいは熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。該無機担体に用いることができる好適な金属としては、アルカリ土類金属、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン等の遷移金属等が挙げられる。また、ケイ素、ホウ素等の半金属も用いることができる。具体的には、SiO、Al、MgO、ZrO、TiO、B、CaO、ZnO、BaO、ThO等又はこれらの混合物が挙げられ、SiO−Al、SiO−V、SiO−TiO、SiO−V、SiO−MgO、SiO−Cr等が挙げられる。これらの中でもSiO及びAlからなる群から選択される少なくとも1種の成分を主成分とするものが好ましい。また、有機化合物としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用でき、具体的には、粒子状のポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリノルボルネン、各種天然高分子及びこれらの混合物等が挙げられる。
上記無機物担体及び/又は粒子状ポリマー担体(x5)は、そのまま使用することもできるが、予備処理としてこれらの担体を有機アルミニウム化合物やAl−O−Al結合を含む変性有機アルミニウム化合物等に接触処理させた後に成分(x5)として用いることが好ましい。
エチレン・α−オレフィン共重合体の製造方法は、前記触媒の存在下、実質的に溶媒の存在しない気相重合法、スラリー重合法、溶液重合法等で製造され、実質的に酸素、水等を断った状態で、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素等に例示される不活性炭化水素溶媒の存在下又は不存在下で製造される。重合条件は特に限定されないが、重合温度は通常15〜350℃、好ましくは20〜200℃、更に好ましくは50〜110℃であり、重合圧力は低中圧法の場合、常圧〜70kg/cmG、好ましくは常圧〜20kg/cmGであり、高圧法の場合は1500kg/cmG以下が好ましい。重合時間は低中圧法の場合3分〜10時間、好ましくは5分〜5時間程度である。高圧法の場合、通常1分〜30分、好ましくは2分〜20分程度である。また、重合工程は、一段重合法はもちろん、水素濃度、モノマー濃度、重合圧力、重合温度、触媒等の重合条件が互いに異なる二段階以上の多段重合法等特に限定されるものではない。特に好ましい製造方法としては、特開平5−132518号公報に記載の方法が挙げられる。
エチレン・α−オレフィン共重合体は、上述の触媒成分の中に塩素等のハロゲンを含まない触媒を使用して製造することにより、ハロゲン濃度としては多くとも10ppm以下、好ましくは5ppm以下、更に好ましくは実質的に含まない(ND:2ppm以下)ものとすることが可能である。このような塩素等のハロゲンフリーのエチレン・α−オレフィン共重合体を用いることにより、従来のような酸中和剤を使用する必要がなくなり、化学的安定性、衛生性が優れ、特に食品用包装材料等の分野において好適に活用される積層体を提供することができる。
第II層を形成する樹脂材料中のエチレン・α−オレフィン共重合体(b3)の配合割合は、好ましくは5〜65重量%であり、より好ましくは10〜50重量%である。エチレン・α−オレフィン共重合体の割合を5重量%以上とすることで、積層体の耐熱性、突き刺し強度、低温ヒートシール性、ヒートシール強度、機械的強度を高めることができる。
(2)第I層
本発明の耐熱性を有する易引裂性多層フィルムにおける第I層は、密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(a1、以下、「HDPE(a1)」ともいう。)を含む。HDPE(a1)の密度は好ましくは0.950〜0.960g/cmである。
第I層におけるHDPE(a1)の含有量は70重量%以上99重量%以下、好ましくは80重量%以上90重量%以下である。
高密度ポリエチレン(a1)は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体であっても、エチレンのホモ重合体であって、メタロセン触媒、Ziegler触媒、Phillips触媒等により重合されたもののいずれであってもよいが、密度は、0.945〜0.966g/cmであることが必要である。好ましくは0.950〜0.960g/cmである。密度が0.945g/cmを下回る場合は十分な耐熱性が得られず、120℃熱処理後に易引裂性が得られなくなる等、性能に影響が出る恐れがある。一方、密度が0.966g/cmを超える場合は、耐熱性を有する易引裂性フィルムの剛性が上がり、取扱い性に劣る恐れがある。
また、高密度ポリエチレン(a1)のメルトフローレート(MFR)は、190℃において0.1〜30g/10分であることが好ましい。より好ましくは0.5〜4.0g/10分である。MFRが0.1g/10分未満の場合は、溶融流れ性が悪くなり、フィルム加工が困難になる、モーター負荷が大きくなる、といった問題が生じる恐れがあり好ましくない。一方、30g/10分を超える場合は、溶融粘度が低すぎて、フィルム加工時の製膜安定性が低下する恐れがあり好ましくない。
高密度ポリエチレン(a1)は、具体的にはエチレン単独重合体、又は、エチレン−α−オレフィン共重合体である。後者においてエチレンと共重合するα−オレフィン単位の割合は、通常0.05〜2モル%、好ましくは0.05〜1モル%、特に好ましくは0.1〜1モル%である。α−オレフィンの種類としては、通常は炭素数3〜8のα−オレフィンであり、具体的にはプロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−1を挙げることができる。
第I層には、他の成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体(a2)が含まれる。(a2)としては、先にエチレン・α−オレフィン共重合体(b3)として説明したものを好ましく用いることができる。第I層におけるエチレン・α−オレフィン共重合体(a2)の含有量は1重量%以上30重量%以下、好ましくは10重量%以上20重量%以下である。
(3)第III層
本発明の耐熱性を有する易引裂性多層フィルムにおける第III層は、密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(c1、以下、「HDPE(c1)」ともいう。)を含むことが好ましい。HDPE(c1)の密度は好ましくは0.950〜0.960g/cmである。
層IIIにおけるHDPE(c1)の含有量は70重量%以上99重量%以下、好ましくは80重量%以上90重量%以下である。
高密度ポリエチレン(c1)は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体であっても、エチレンのホモ重合体であって、メタロセン触媒、Ziegler触媒、Phillips触媒等により重合されたもののいずれであってもよいが、密度は、0.945〜0.966g/cmであることが必要である。好ましくは0.950〜0.960g/cmである。密度が0.945g/cmを下回る場合は十分な耐熱性が得られず、120℃熱処理後に易引裂性が得られなくなる等、性能に影響が出る恐れがある。一方、密度が0.966g/cmを超える場合は、耐熱性を有する易引裂性フィルムの剛性が上がり、取扱い性に劣る恐れがある。
また、高密度ポリエチレン(c1)のメルトフローレート(MFR)は、190℃において0.1〜30g/10分であることが好ましい。より好ましくは0.5〜4.0g/10分である。MFRが0.1g/10分未満の場合は、溶融流れ性が悪くなり、フィルム加工が困難になる、モーター負荷が大きくなる、といった問題が生じる恐れがあり好ましくない。一方、30g/10分を超える場合は、溶融粘度が低すぎて、フィルム加工時の製膜安定性が低下する恐れがあり好ましくない。
また、分散性の観点から、高密度ポリエチレン(c1)のメルトフローレート(MFR)は、エチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR)よりも高いことが好ましい。
本発明において用いる高密度ポリエチレン(c1)は、具体的にはエチレン単独重合体、又は、エチレン−α−オレフィン共重合体である。後者においてエチレンと共重合するα−オレフィン単位の割合は、通常0.05〜2モル%、好ましくは0.05〜1モル%、特に好ましくは0.1〜1モル%である。α−オレフィンの種類としては、通常は炭素数3〜8のα−オレフィンであり、具体的にはプロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−1を挙げることができる。
なお、高密度ポリエチレン(a1)、高密度ポリエチレン(b2)、高密度ポリエチレン(c1)は相互に異なるものであってもよく、同一でもよい。
第III層には、他の成分としてエチレン・α−オレフィン共重合体(c2)が含まれる。(c2)としては、先にエチレン・α−オレフィン共重合体(b3)として説明したものを好ましく用いることができる。第III層におけるエチレン・α−オレフィン共重合体(c2)の含有量は1重量%以上30重量%以下、好ましくは10重量%以上20重量%以下である。
なお、エチレン・α−オレフィン共重合体(a2)、(b3)及び(c2)は、相互に異なるものであってもよく、同一であってもよい。エチレン・α−オレフィン共重合体(a2)、(b3)及び(c2)は、メタロセン触媒、特に前述のx1〜x4成分を混合した触媒で製造されたものであることが好ましい。
本発明において、第I層、第II層及び第III層には、防曇剤、帯電防止剤、熱安定剤、造核剤、酸化防止剤、滑剤、アンチブロッキング剤、離型剤、紫外線吸収剤、着色剤、LDPE、LLDPE等の成分を本発明の目的を損なわない範囲で添加することができる。
2.第I層、第II層、第III層の積層
本発明の第I層〜第III層は、前述したように、特定の第I層/特定の第II層/特定の第III層との構成からなる。図1に、本発明の易引裂性多層フィルムの一例の断面の概略図を示す。1は第I層、2は第II層、3は第III層を示す。
第I層〜第III層全体の厚さとしては、30〜150μmのものが好ましい。多層フィルムの厚さが30μm以上であれば、優れた二次成形性が得られやすい。
また、本発明の第I層〜第III層のうちの第II層の厚さは、易引裂性多層フィルム全体を基準として、20〜70%であることが好ましい。より好ましくは20〜50%である。例えば、第I層/第II層/第III層の厚さの比が1:0.5:1〜1:4:1程度の厚さをとることができる。第II層の厚さが易引裂性多層フィルム全体の20%より薄いと、十分な易引裂性が得られないことがあるので好ましくない。一方、70%より厚いと、剛性が高くなりすぎ、インフレーション成形性及び製袋適正を悪化させることがあるため好ましくない。第II層の厚さがこの範囲であれば、易引裂性に優れる上に、コスト的に有利であり、耐熱性を有する易引裂性多層フィルムの透明性、引裂性、耐ピンホール性が向上するため、好ましい。
本発明の第I層〜第III層の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、第I層に用いるHDPE(a1)とエチレン・α−オレフィン共重合体(a2)と、第II層に用いる環状オレフィン系樹脂(b1)と高密度ポリエチレン(b2)とエチレン・α−オレフィン共重合体(b3)と、第III層に用いる高密度ポリエチレン(c1)とエチレン・α−オレフィン共重合体(c2)を、それぞれ別の押出機で加熱溶融させ、共押出多層ダイス法やフィードブロック法等の方法により溶融状態で第I層/第II層/第III層の順で積層した後、インフレーションやTダイ・チルロール法等によりフィルム状に成形する共押出法が挙げられる。この共押出法は、各層の厚さの比率を比較的自由に調整することが可能で、衛生性に優れ、コストパフォーマンスにも優れた多層フィルムが得られるので好ましい。本発明のフィルムの各層は積層の前後を問わず延伸してもしなくてもよいが、引裂強度の縦横バランスを考慮すると、加工の際の張力による不可避的な伸びを除き、実質的に未延伸であることが好ましい。
3.耐熱性及び耐突き刺し性を有する易引裂性多層フィルム
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムは、熱処理(例えば120℃で30分又は60分の加熱加圧滅菌処理)後、JIS K7128−2に準拠して測定したエルメンドルフ引裂強度が、縦方向及び横方向において、それぞれ1N/mm以上30N/mm未満であることが好ましい。より好ましくは、20N/mm以下である。特に、横方向がこの範囲を満たすことが好ましい。また、熱処理後のフィルムのエルメンドルフ引裂強度のMD/TD比が1.0±0.3であることが好ましく、1.0±0.2であることがより好ましい。
4.包装材
本発明の耐熱性を有する易引裂性フィルムからなる包装材としては、食品、薬品、医療器具、工業部品、雑貨、雑誌等の用途に用いる包装袋、包装容器等が挙げられる。
前記包装袋は、本発明の易引裂性フィルムの第III層をヒートシール層として、第III層同士を重ねてヒートシールすることにより形成した包装袋が挙げられる。2枚の当該易引裂性フィルムを所望とする包装袋の大きさに切り出して、それらを重ねて3辺をヒートシールして袋状にした後、ヒートシールをしていない1辺から内容物を充填した後、ヒートシールして密封することで包装袋として用いることができる。また、1枚の当該易引裂性フィルムを用いて、ピロー包装の形態でも用いることができる。更に、第III層とヒートシール可能な別のフィルムを重ねてヒートシールすることにより包装袋を形成することも可能である。その際、使用する別のフィルムとしては、比較的機械強度の弱いLDPE、EVA等のフィルムを用いることができる。また、LDPE、EVA等のフィルムと、比較的引き裂き性の良い延伸フィルム、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(OPET)、二軸延伸ポリプロピレンフィルム(OPP)等とを貼り合わせたラミネートフィルムも用いることができる。
また、前記包装容器としては、本発明の易引裂性フィルムを二次成形することにより得られる深絞り成形品(上部に開口部がある底材)が挙げられ、代表的なものとしてブリスターパックの底材が挙げられる。この底材を密封する蓋材は、底材とヒートシールできるものであれば特に材質は問わないが、蓋材と底材を同時に引き裂いて開封できることから、本発明の易引裂性フィルムを蓋材として用いることが好ましい。
上記の二次成形方法としては、例えば、真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法等が挙げられる。これらの中でも、フィルムあるいはシートを包装機上にてインラインで成形し、内容物を充填できるため真空成形が好ましい。
本発明の易引裂性フィルムを用いた包装材には、初期の引き裂き強度を弱め、開封性を向上するため、シール部にVノッチ、Uノッチ、Iノッチ、ミシン目、微多孔等の任意の引き裂き開始部を形成すると好ましい。
以下に実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその趣旨を逸脱しない限り、これによって限定されるものではない。
なお、実施例に於ける各種物性の測定は、下記要領に従った。
[測定方法]
(1)エルメンドルフ引裂強度
JIS K7128−2に準拠して測定した。なお、MDは流れ方向(MD:Machine Direction)であり、TDは垂直方向(TD:Transverse Direction)の値である。
(2)手による引裂性評価
JIS K7128−1に記載のトラウザー用の試験片を準備した。ゆっくりと間断的に180°方向に手で引き裂いた。間断的に引き裂いても常に簡単に引き裂けるものを○、引き裂きに力を要し、すぐに引き裂きにくくなり、間断的に引き裂けなくなってしまうものを△、まったく引き裂けないものを×とした。
(3)突き刺し強度
フィルムを固定し、フィルムに直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針を毎分50±0.5mmの速度で突刺し、針が貫通するまでの最大荷重(N)を測定した。
[インフレーションフィルムの成形条件及び成形性評価法]
以下のインフレーションフィルム製膜機(成形装置)を用いて、下記の成形条件で、インフレーションフィルムを成形し、評価した。
(3種3層インフレーション成形機)
装置:インフレーション成形装置(プラコー(株)製)
押出機スクリュー径:外層(第I層)/中間層(第II層)/内層(第III層)=50mmφ/55mmφ/50mmφ
ダイ径:200mmφ
押出量:60kg/hr
ダイリップギャップ:3mm
引取速度:17m/分
ブローアップ比:2.0
成形樹脂温度:外層(第I層)・内層(第III層)180℃、中間層(第II層)190℃
フィルム厚み:50μm
冷却リング:2段式風冷リング
[使用原料]
実施例で使用した原料は、下記の通りである。なお、密度の単位はg/cm、MFRの単位はg/10分である。
(1)高密度ポリエチレン
日本ポリエチレン社製ノバテックHD「HY444」
密度 0.956g/cm、MFR 1.1g/10分の高密度ポリエチレン
(2)COC(i)
商品名TOPAS「7010F−600」を使用。
ノルボルネン含有量 42mol%、ガラス転移点 110℃
(3)COC(ii)
商品名TOPAS「8007F−600」を使用。
ノルボルネン含有量 36mol%、ガラス転移点 78℃
(4)エチレン・α−オレフィン共重合体(i)
日本ポリエチレン社製「NF366A」
密度 0.919g/cm、MFR 1.5g/10分のエチレン・α−オレフィン共重合体
(5)エチレン・α−オレフィン共重合体(ii)
日本ポリエチレン社製「NF324A」
密度 0.906g/cm、MFR 1.0g/10分のエチレン・α−オレフィン共重合体
[実施例及び比較例]
(実施例1)
表1の通り、第I層をHY444(84重量%)及びNF366A(16重量%)の混合物、第II層をHY444(35.7重量%)、COC(i)(34.3重量%)及びNF342A(30重量%)の混合物、第III層をHY444(84重量%)及びNF366A(16重量%)として、層比1:1:1構成のインフレーションフィルムを得た。フィルム厚みは50μmとした。
上記フィルムについて、エルメンドルフ引裂強度、手による引裂性を評価した。評価結果を表1に示す。
また、上記フィルムを、オーブンを用いた120℃の条件に60分間曝露した。その曝露後のフィルムについて、エルメンドルフ引裂強度、手による引裂性を評価した。評価結果を表1に示す。
(実施例2)
第I層及びIII層の配合割合をHY444(76重量%)及びNF366A(24重量%)に変更した以外は、実施例1と同様に評価した。評価結果を表1に示す。
(比較例1)
表1の通り、環状オレフィン樹脂にCOC(ii)(ガラス転移点78℃)を用いた以外は実施例1と同様にインフレーションフィルムを得、評価した。
Figure 0006565646
[評価]
表1から明らかなように、本発明の発明特定事項である特定の層構成である実施例1及び2のフィルムは、熱処理後も引裂強度が低いため十分な易引裂性を有し、かつ高い突き刺し強度が得られている。一方、比較例1のフィルムは、熱処理前は易引裂性が得られていたが、熱処理後は横方向のエルメンドルフ引裂強度が高くなり、易引裂性が損なわれている。
本発明によれば、高い突き刺し強度を有し、縦方向及び横方向の引裂性に優れ、熱処理後も引裂性に優れた多層フィルム及びこれを用いた包装材が提供される。したがって、本発明の易引裂性多層フィルム及びこれを用いた包装材は、食品、薬品、医療器具、工業部品、雑貨、雑誌等の用途に用いる包装袋、包装容器等、特に内容物導入後、熱処理をするような用途に好適に用いることができ、産業上大いに有用である。
1 第I層
2 第II層
3 第III層

Claims (6)

  1. 密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(a1)を70重量%以上99重量%以下とエチレン・α−オレフィン共重合体(a2)を1重量%以上30重量%以下含む外層(A)、ガラス転移点が105℃以上の環状オレフィン系樹脂(b1)と密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(b2)とエチレン・α−オレフィン共重合体(b3)とを含む中間層(B)及び密度が0.945〜0.966g/cmの高密度ポリエチレン(c1)を70重量%以上99重量%以下とエチレン・α−オレフィン共重合体(c2)を1重量%以上30重量%以下含む、ヒートシール層である内層(C)を、順に有し、
    120℃、60分の熱処理後、JIS K7128−2に準拠して測定したエルメンドルフ引裂強度が、横方向において、それぞれ1N/mm以上〜30N/mm未満であることを特徴とする、耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
  2. エチレン・α−オレフィン共重合体(a2)、(b3)及び(c2)がメタロセン触媒を用いて製造されたものであることを特徴とする請求項1に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
  3. 環状オレフィン系樹脂(b1)が、エチレン・環状オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
  4. 前記エチレン・環状オレフィン共重合体が、エチレン/環状オレフィンの含有割合が重量比で15〜40/85〜60のものであることを特徴とする請求項3に記載の耐熱性を有する易引裂性多層フィルム。
  5. 中間層(B)の厚さが、フィルム全体の厚さを基準として、20〜70%であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の易引裂性多層フィルム。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載の易引裂性多層フィルムを含むことを特徴とする包装材。
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