JP6597608B2 - 多孔質フィルムおよび収納袋 - Google Patents
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Description
また、特許文献2に記載の融点が異なるポリエチレンを含む積層多孔質フィルムは、積層構造であるため、不良製品から樹脂原料への再利用及びリサイクルが困難となり、経済性が低いという問題がある。
透気度の均等性を得るためには、多孔質フィルムの外観が良好、つまり延伸ムラ及び厚みムラが無く均一であることが重要である。延伸ムラ及び厚みムラの発生要因としては、高速でフィルムを搬送してフィルム状に成形する際に生じる原反の不安定性(搬送の振動によるフィルムの揺れ)、ドローレゾナンス(溶融樹脂の押出不安定、押し出した樹脂の脈動等)、冷却固化のバラツキおよび設備動作の不良、不安定などが挙げられる。
即ち、本発明は、高強度かつ薄膜であり、ヒートシール性、ホットタック性および品質の安定性に優れる点に加え、EVA、EEA、EMAなどの極性基を有するエチレン共重合体を用いない1層構造の多孔質フィルム、および該多孔質フィルムからなる収納袋を提供することを課題としている。
さらに本発明で用いる前記ポリエチレン樹脂組成物には、高密度ポリエチレン(HDPE; 密度0.940〜0.970g/cm3,融点125〜145℃)を配合することが好ましい。
さらに本発明の多孔質フィルムは、機械流れ方向(MD)の最低融着温度MD(min)と、横断方向(TD)の最高融着温度TD(max)との差であるTD(max)−MD(min)が1℃以上であることが好ましい。
また本発明の多孔質フィルムは、少なくとも一軸方向に2.5〜5.0倍の延伸倍率で多孔化されているものであることが好ましい。
本発明の多孔質フィルムは、ポリエチレン樹脂組成物に無機充填材を配合した樹脂組成物を含む。前記ポリエチレン樹脂組成物は直鎖状低密度ポリエチレン(A)(LLDPE)を50質量部以上、高圧重合法低密度ポリエチレン(B)(HP−LDPE)とメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C)(m−LLDPE)とを合計50質量部未満で配合したポリエチレン樹脂組成物を含む。本発明の多孔質フィルムは、該ポリエチレン樹脂組成物100質量部に対して、無機充填材を50〜200質量部配合した樹脂組成物を含む多孔質フィルムであって、機械流れ方向(MD)のヒートシール温度が90℃以上、かつヒートシール最大強度が4.0N/50mm以上であることを特徴とする。
このように、本発明のポリエチレン樹脂組成物は、EVA、EEA、EMAからなるエチレン共重合体を一切配合していない。
無機充填材の配合量が50質量部未満であると、適度な通気性を発現させるのが困難であり、200質量部を超えると、フィルムの強度および防水性が低下する。
前記基材となる直鎖状低密度ポリエチレン(A)(LLDPE)としては、エチレン−プロピレン、エチレン−(1−ブテン)、エチレン−(1−ヘキセン)、エチレン−(4−メチル−1−ペンテン)およびエチレン−(1−オクテン)等のエチレン−(α−オレフィン)共重合体からなるものを用いることができる。従来の多孔質フィルムで公知のチーグラー系、フィリップス系などのマルチサイト触媒で重合された直鎖状低密度ポリエチレン(メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C)を除く)のいずれも使用可能である。
該直鎖状低密度ポリエチレン(A)は、前記のように、ピクノメーター法(JIS K7112 B法)による密度が0.910〜0.940g/cm3、走査速度10℃/分に設定したDSCで測定した場合の融解ピーク温度(JIS K7121)による融点が110〜130℃であることが好ましい。また、190℃,2.16kg荷重(JIS K7210 条件D)におけるMFRは0.5〜10g/10minであることが好ましい。
当該(B)成分については、成形方法により好適な配合量が異なるが、一般に3〜15質量部であることが好ましく、5〜10質量部であることがさらに好ましい。(B)成分の配合量が3〜15質量部の範囲内であることによって、高速で原反を搬送してフィルム状に成形する際に生じる原反の揺れ、ドローレゾナンスなどが抑制されるため、厚みおよび透気度が均質な多孔質フィルムが得られる。
また、当該(B)成分は、製造メーカーおよびグレードなど特に限定は無く、市販品を任意に使用する事ができる。
また、押出成形方式等による均一フィルムの形成性、得られる多孔質フィルムの通気性、ヒートシール性の均等性、フィルム機械強度の低下による融着時の破断防止性などの点より、MFRは好ましくは0.5〜10g/10minであり、より好ましくは0.5〜5g/10minである。配合量は前記のように5〜30質量部であることが好ましく、さらに好ましくは15〜30質量部である。
また、前記無機充填材には、ポリエチレン樹脂との分散混合性を向上させる目的で、あらかじめ脂肪酸、脂肪酸エステルなどを微粒子にコーティングし、微粒子表面をポリエチレン樹脂となじみ易くしておくことが好ましい。
前述したポリエチレン樹脂(直鎖状低密度ポリエチレン(A)、高圧重合法低密度ポリエチレン(B)、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C))、および無機充填材などを混合機で混合した後、混練機で溶融混練させる。具体的には、タンブラーミキサー、ミキシングロール、バンバリーミキサー、リボンブレンダー、スーパーミキサー等の混合機で所要時間混合した後、異方向二軸押出機あるいは同方向二軸押出機等の混練機を用い、混練物の均一な分散分配を促す。または、混合機による混合分散を介さずにポリエチレン樹脂、無機充填材などを直接押出機に投入し、混練することも可能である。混練された樹脂組成物はストランドカット、ダイカットなどの方法により一旦ペレット化することが好ましいが、そのままダイを通じてフィルム状の原反に成形してもよい。
本発明においては、少なくとも一軸方向に1回、または延伸ムラ、通気性との兼ね合いより2回以上行なってもよい。延伸温度は0〜90℃が好ましく、より好ましくは40〜90℃である。延伸倍率は合計2.5〜5.0倍が好ましく、より好ましくは合計3.0〜4.5倍である。延伸倍率が合計2.5倍以上とすることで、均一に延伸されて十分に優れた外見を有する多孔質フィルムを得ることができる。
よって、前記多孔質フィルムを通気発熱性組成物の収納袋として用いる際に、十分に均一な通気性を有するため、使い捨てカイロ等の通気発熱体の異常発熱を抑制することができる。一方で、延伸倍率が合計5.0倍以下とすることで、収納袋の四方の周縁をヒートシールする際に、ヒートシール性が十分に確保でき、機械物性のバランスのとれた多孔質フィルムが得られる。
また、前記延伸と同様に熱固定も複数回に分割して実施してもよい。本工程を経た多孔質フィルムはロール状巻物として長期保管しても、弾性回復、熱等による収縮および巻き絞まり、フィルム同士の貼り付きおよびブロッキングが少なく、次工程でも問題なく加工できる。
本発明の収納袋は、本発明の多孔質フィルムを少なくとも1層含み、開口端縁がヒートシールで結合されている通気発熱性組成物の収納袋である。
より具体的には、本発明の収納袋は、前記本発明の多孔質フィルムを全面又は片面に用いて袋体に形成したものである。該収納袋は、例えば、多孔質フィルムの端縁を結合してなる袋体等の従来に準じた袋形態(四方袋、三方袋、ピロー袋等)とすることができる。
フィルム端縁の結合には適宜な方式を採用し得るが、本発明では収納袋の製造効率等の点より融着方式が好適に用いられ、融着にはヒートシール、超音波融着などの公知の方式を採ることができ、本発明の収納袋ではヒートシールにより熱融着で結合している。
収納袋とする多孔質フィルム11の透気度は、通気性に基づき発熱させる通気発熱性物質13の部位に応じて適温となるように、透気度が500〜50,000秒/100mlであるのが好ましい。ここで透気度とは、JIS P8117(ガーレー試験機法)に規定される方法に準じた透気度測定装置(旭精工(株)製、王研式透気度測定機、EGO1−55型)を用いた測定方法で特定されるものをいう。
なお、本発明の多孔質フィルム11と不織布などの他素材とで収納袋を形成してもよい。
前記多孔質フィルム11の目付量は10〜100g/m2が好ましく、より好ましくは30〜100g/m2であり、さらに好ましくは40〜80g/m2である。目付量が10g/m2以上であることにより、使い捨てカイロ、温湿布などの通気発熱性物質の収納袋として多孔質フィルムの引張強度、引裂強度および剛性を十分確保することができる。また、目付量が100g/m2以下であることにより、十分な軽量感を得ることができる。
なお、本発明におけるヒートシール温度は、実施例に記載の方法により測定されるものをいう。
なお、本発明におけるヒートシール最大強度は、実施例に記載の方法により測定されるものをいう。
以上の観点から、TD(max)−MD(min)は6℃以上であることが好ましく、10℃以上であることがさらに好ましい。
LLDPE(A−2):直鎖状低密度ポリエチレン(A−2、エチレン−(1−オクテン)共重合体)は、Dow Chemical Company製 DOWLEX 2032(密度0.926g/cm3、MFR2.0g/10min、融点124℃)を使用した。
HP−LDPE(B):高圧重合法低密度ポリエチレン(B)は、日本ポリエチレン(株)製 ノバテックLD LF441(密度0.923g/cm3、MFR2.3g/10min、融点110℃)を使用した。
m−LLDPE(C):メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C)は、日本ポリエチレン(株)製 ハーモレックス NF324A(密度0.906g/cm3、MFR1.0g/10min、融点120℃)を使用した。
HDPE(D):高密度ポリエチレン(D)は、日本ポリエチレン(株)製 ノバテックHD HF560(密度0.962g/cm3、MFR6.0g/10min、融点135℃)を使用した。
PP(ポリプロピレン):日本ポリプロ(株)製 ノバテックPP SA03(密度0.901g/cm3、MFR36g/10min、融点160℃)を使用した。
炭酸カルシウム(無機充填材):備北粉化工業(株)製 ライトンBS−0(平均粒子径1.1μm、脂肪酸表面処理)を使用した。
可塑剤:ケイエフ・トレーディング(株)製 硬化ひまし油 HCO−Pを使用した。
熱安定剤:BASFジャパン(株)製 IRGANOX B225を使用した。
表1に示す原材料すべてをスーパーミキサーに投入し所定時間混合させ、同方向二軸押出機で押出温度180℃で溶融混練させ、ストランドカット方式でコンパウンドペレットを得た。その後、単軸押出機とインフレーション・ダイによってフィルム状に成形した。ロール式縦延伸機を用いて延伸温度76℃、延伸倍率3.50倍でMD方向の一軸延伸を行い、90℃で熱固定することで多孔質フィルムを得た。
表1に示す通り、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C)を用いないこと以外は、実施例1と同様の製造条件で多孔質フィルムを得た。
表1に示す通り、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C)の代わりにプロピレン単独重合体(PP)を用いたこと以外は、実施例1と同様の製造条件で多孔質フィルムを得た。
表1に示す通り、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C)の代わりに直鎖状低密度ポリエチレン(A−2;エチレン−(1−オクテン)共重合体)を用いたこと以外は、実施例1と同様の製造条件で多孔質フィルムを得た。
表1に示す通り、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(C)の代わりに高密度ポリエチレン(D)を用いたこと以外は、実施例1と同様の製造条件で多孔質フィルムを得た。
表1に示す通り、高圧重合法低密度ポリエチレン(B)を配合しなかったこと以外は、実施例1と同様の製造条件で多孔質フィルムを得た。
実施例1〜3および比較例1〜5を以下の項目で評価した。評価結果は表2に示す。
得られた多孔質フィルムから試験片(MD:250mm,TD:200mm)を採取した後、電子天秤で重量(g)を測定し、その数値を20倍して目付量とした。
多孔質フィルムについて、目視によって以下の4段階で判断した。
A:延伸ムラなし、均一に延伸白化している
B:延伸ムラなし
C:延伸ムラが一部ある
D:延伸ムラがあり、延伸白化が不均一
ヒートシール試験装置を用い、時間2秒、圧力0.5MPaの条件の下、シール加熱部温度を1℃ずつ上昇させ、汎用ポリエチレンシートと当該多孔質フィルムを融着させる。融着の定義は、ヒートシール直後、多孔質フィルム接合部に12gf/10mmの引張荷重をかけても剥離しないこと、フィルムが溶融し原型を留めない場合は融着したとみなさないこととする。MDの最低融着温度MD(min)、TDの最高融着温度TD(max)を求め、表2よりTD(max)−MD(min)の数値が正数に大きいほど、ヒートシール可能温度範囲が広く、連続式ヒートシールを備えた高速充填加工に適していることを表している。TD(max)−MD(min)の数値は好ましくは1℃以上、さらに好ましくは6℃以上であり、0℃または負数であると前記加工方法に適さない。
なお、表2中で負数は「▲」で示す。
前記ヒートシール試験装置を用いて、温度100℃および120℃、時間2秒、圧力0.5MPaで接着後、23℃、50%湿度環境下でJIS K7127準拠の引張試験機で接着部分の強度測定を行なった。多孔質フィルムのMD方向、TD方向それぞれに実施した。使い捨てカイロの発熱体は40〜100g程度充填されるため、前述のとおり、好ましいヒートシール最大強度は4.0N/50mm以上、さらに好ましくは6.0N/50mm以上である。これより、製造時及び充填加工時から使用時の十分な強度を備えているといえる。
一方、比較例1〜5はMDのヒートシール強度及び外観に乏しく、TD(max)−MD(min)が負数であるため、ヒートシール加工が難しく、収納袋の破袋、発熱体の露出の恐れ等がある。さらに、比較例5は高圧重合法低密度ポリエチレンを配合しなかったため、インフレーション・ダイによって高速でフィルム状に成形する際、原反(バブル)が不安定に振動し、厚みムラ及び延伸ムラの外観不良が発生した。なお、バブルとは、インフレーション法によって成形される筒状のシート(フィルム)である。
Claims (7)
- 直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を50質量部以上、高圧重合法低密度ポリエチレン(HP−LDPE)とメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(m−LLDPE)とを合計50質量部未満で配合したポリエチレン樹脂組成物100質量部に対して、無機充填材を50〜200質量部配合した樹脂組成物を含む多孔質フィルムであって、機械流れ方向(MD)のヒートシール温度が90℃以上、かつヒートシール最大強度が4.0N/50mm以上であり、かつ機械流れ方向(MD)の最低融着温度MD(min)と、横断方向(TD)の最高融着温度TD(max)との差であるTD(max)−MD(min)が1℃以上であることを特徴とする多孔質フィルム。
- 前記直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)は密度0.910〜0.940g/cm3、融点110〜130℃、配合量55〜92質量部、前記高圧重合法低密度ポリエチレン(HP−LDPE)は密度0.910〜0.930g/cm3,融点100〜120℃、配合量3〜15質量部、及び前記メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(m−LLDPE)は密度0.880〜0.930g/cm3、融点85〜130℃、配合量5〜30質量部である請求項1に記載の多孔質フィルム。
- 前記ポリエチレン樹脂組成物に、さらに、密度0.940〜0.970g/cm3、融点125〜145℃の高密度ポリエチレンを配合してなる請求項1または2に記載の多孔質フィルム。
- 目付量が10〜100g/m2である請求項1〜3のいずれか1項に記載の多孔質フィルム。
- 少なくとも一軸方向に合計2.5〜5.0倍の延伸倍率で多孔化させている請求項1〜4のいずれか1項に記載の多孔質フィルム。
- 直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を50質量部以上、高圧重合法低密度ポリエチレン(HP−LDPE)とメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン(m−LLDPE)とを合計50質量部未満で配合したポリエチレン樹脂組成物100質量部に対して、無機充填材を50〜200質量部配合した樹脂組成物を含む多孔質フィルムであって、機械流れ方向(MD)のヒートシール温度が90℃以上、かつヒートシール最大強度が4.0N/50mm以上である多孔質フィルムを少なくとも1層含み、開口端縁がヒートシールで結合されている通気発熱性物質の収納袋。
- 使い捨てカイロ用の収納袋である請求項6に記載の通気発熱性物質の収納袋。
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