JP6734656B2 - 耐衝撃性フィルムおよびそれを用いた積層体 - Google Patents

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本発明は、ポリプロピレン系複合フィルムを備えた耐衝撃性フィルムと、それを用いた積層体に関する。
例えば包装フィルムとしてポリプロピレン系フィルムが用いられることは広く知られており、ポリプロピレン系フィルムとそれとは異種のポリプロピレン系フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムやナイロン(Ny)フィルム、とくに延伸PETフィルムや延伸ナイロンフィルム(ONy)を積層した積層体も広く知られている。
包装フィルムとしてのポリプロピレン系フィルムとしては、とくにヒートシール性が必要なポリプロピレン系フィルムとしては、プロピレン・エチレンブロック共重合体を原料として使用したフィルム(例えば、特許文献1)や、さらにプロピレンにエチレンやブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を原料として使用したフィルム(例えば、特許文献2)が知られているが、プロピレン・エチレンブロック共重合体の原料を使用したフィルムでは、低温あるいは常温での耐衝撃性に優れるものの、透明性が不十分でであった。また、プロピレンにエチレンやブテンをランダム共重合した原料を使用したフィルムでは、透明性には優れるものの、低温耐衝撃性はプロピレン・エチレンブロック共重合体の原料を使用したフィルムに比べ劣るものであった。
このようなポリプロピレン系フィルムには、とくに包装フィルムとして使用される場合に、上述のヒートシール性に加え、透明性や低温耐衝撃性等の特性が高いレベルでバランス良く優れていることが求められるが、従来のフィルムは、近年の高い要求に対し必ずしも満足できるものではなかった。とくに近年、低温耐衝撃性に関しては、内容物を収容した袋の状態で、比較的高い位置から繰り返し落下されても破れないだけの、厳しい条件下での破袋強度が求められることがあるが、このような厳しい条件下での破袋強度を評価基準として低温耐衝撃性を設計したポリプロピレン系フィルムは見当たらない。
特開平10−87744号公報 特開平11−334004号公報
そこで本発明の課題は、とくに上記のような厳しい条件下での破袋強度の要求に鑑み、その要求特性を満たすことが可能で、しかもヒートシール性や透明性についてもバランス良く満たすことが可能なポリプロピレン系複合フィルムを備えた耐衝撃性フィルムと、それを用いた積層体を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る耐衝撃性フィルムは、少なくともA/Bの2層からなるポリプロピレン系複合フィルムを備えた耐衝撃性フィルムであって、B層はプロピレン・エチレンブロック共重合体を主成分とする層からなり、A層、またはB層のA層とは反対側にC層が積層される場合の該C層はプロピレンにエチレンまたはブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層からなり、かつ、50%未破袋率が5回以上であることを特徴とするものからなる。50%未破袋率の定義については後述する。
このような本発明に係る耐衝撃性フィルムにおいては、良好なヒートシール性と透明性を備えた表面層を形成するプロピレン系ランダム共重合体を原料として使用したA層またはC層と、低温耐衝撃性に優れたプロピレン・エチレンブロック共重合体の原料を使用したB層とからなるフィルムとすることにより、フィルム全体として、プロピレン系ランダム共重合体からなる層による良好なヒートシール性と透明性が確保されつつ、その層の弱点を補うべくプロピレン・エチレンブロック共重合体からなる層による優れた低温耐衝撃性が発現され、これら要求特性がバランス良く満たされた耐衝撃性フィルムが実現される。とくに、このような積層構成を採用することで、後述するような厳しい条件下での破袋試験における50%未破袋率が5回以上と、高い低温耐衝撃性を満たすことができるようになる。
上記本発明に係る耐衝撃性フィルムにおいては、上記B層に使用するプロピレン・エチレンブロック共重合体は、ポリプロピレン部の割合を示す20℃キシレン不溶部の割合が75〜85重量%で、該不溶部の極限粘度(〔η〕)が1.7〜2.2dl/gであり、キシレン可溶部の極限粘度(〔η〕EP)が2.5〜3.4dl/gであることが好ましい。ここで、上記20℃キシレン不溶部、及び可溶部とは、上記プロピレン・エチレンブロック共重合体のペレットを沸騰キシレンに完全に溶解させた後20℃に降温し、4時間以上放置し、その後これを析出物と溶液とに濾別した際、析出物を20℃キシレン不溶部と称し、溶液部分(濾液)を乾固して減圧下70℃で乾燥して得られる部分を可溶部と称す。かかるキシレン不溶部はプロピレン・エチレンブロック共重合体中のポリプロピレンからなる海成分に相当し、キシレン可溶部はエチレン・プロピレン共重合ゴム成分からなる島成分に相当する。これら不溶部と可溶部の割合については、上記の如く不溶部の割合が75〜85重量%の範囲にあることが好ましく、該不溶部が75重量%より小さければ、可溶部の割合が大きくなることで耐ブロッキング性、耐熱性、剛性、ヒートシール強度が低下し、該不溶部が85重量%より大きければ、可溶部の寄与による低温耐衝撃性が不足するおそれがある。また、キシレン不溶部の極限粘度([η])は上記の如く1.7〜2.2dl/gの範囲にあることが好ましく、該極限粘度([η])が1.7dl/gより小さければ、海成分のポリプロピレンの分子量が小さいことで低温耐衝撃性が不十分となり、2.2dl/gより大きければ、反対にポリプロピレンの分子量が大きくなりすぎ、キャスト成形が困難になるおそれがある。さらに、キシレン可溶部の極限粘度([η]EP)は上記の如く2.5〜3.4dl/gの範囲にあることが好ましく、該極限粘度([η]EP)が2.5dl/g未満ではシール強度が著しく低下するおそれがあり、3.4dl/gを超えると別の欠点であるユズ肌現象が発生するおそれがある。なお、キシレン可溶部のエチレン含有量は20〜50重量%の範囲が好ましい。該含有率が20重量%より小さければ低温での低温耐衝撃性が低下し、逆に、50重量%より大きければ、耐ブロッキング性が不十分となりやすい。
また、本発明に係る耐衝撃性フィルムにおいては、上記AまたはC層のプロピレン系ランダム共重合体の融点が、125〜150℃の範囲にあることが好ましく、135〜145℃の範囲にあることが更に好ましい。すなわち、A層またはC層に製袋等の際の良好なヒートシール性が要求されるが、A層またはC層を構成するプロピレン系ランダム共重合体の融点がこのような適切に低温の温度範囲内にあることで、比較的低温のシール温度でも良好なヒートシール性、高いシール強度(つまり、優れた低温ヒートシール性)が得られる。
また、本発明に係る耐衝撃性フィルムにおいては、上記A、B、C層の少なくとも1層に、ポリエチレン系樹脂(例えば低密度ポリエチレンや直鎖状低密度ポリエチレン等)または、エチレン系エラストマーまたは、水添スチレン系エラストマーを、低温衝撃性改良材として添加することができる。このような低温衝撃性改良材を添加することにより、フィルム全体としての低温耐衝撃性のレベルアップが可能になる。また、B層にプロピレン系ランダム共重合体を5〜70重量%添加し、A、C層との層間強度を上げ、シール強度が低下しないようにすることも好ましい。
また、本発明に係る耐衝撃性フィルムにおいては、各フィルム層や耐衝撃性フィルム全体のトータル厚みとしては特に限定されないが、例えば、AまたはC層の厚みが小さすぎると、必要なヒートシール性の確保が難しくなる可能性があるので、AまたはC層の厚みとしては1μm以上であることが好ましい。トータル厚みとしては、耐衝撃性フィルムの袋等への加工の際の取り扱い易さの面などから適切な厚み範囲が存在し、例えば、トータル厚みが20〜200μmの範囲にあることが好ましい。
本発明は、上記のような耐衝撃性フィルムの少なくとも一面に、少なくとも、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、またはアルミニウム箔のいずれか一つがラミネートされた積層体についても提供する。この場合、袋等への加工の際に内面側同士をヒートシールすることが要求される場合には、少なくとも一面は上記AまたはC層として残しておくことが好ましい。
このように、本発明によれば、良好なヒートシール性と透明性を確保しつつ、破袋試験における50%未破袋率が5回以上と高く優れた低温耐衝撃性を有し、しかもこれら要求特性をバランス良く満たすことが可能な耐衝撃性フィルムを提供できる。
また、本発明に係る積層体によれば、包装材として好適な、例えば、低温でのシール強度や低温での落下衝撃強度が求められるレトルト食品などの包装用材料を提供することができ、本発明に係る積層体はその他にも、リチウムイオン電池の包装などにも好適に使用することが可能である。
各実施例、比較例におけるヒートシール温度とシール強度との関係を表すグラフである。 各実施例、比較例の落袋試験における落下回数と未破袋率との関係を表すグラフである。
以下に、本発明について、実施例、比較例を主体に説明する。
本発明に係る耐衝撃性フィルムは、前述したように、少なくともA/Bの2層を有するポリプロピレン系複合フィルムを備えた耐衝撃性フィルムであるが、実施例ではA/B/Cの3層フィルムを作製した。表1に示すように、A層とC層にエチレン含有量3.8重量%、融点142℃のプロピレン・エチレンランダム共重合体(「EPC」と表示)を用い、B層には、エチレン・プロピレン共重合ゴム成分の割合を示す20℃キシレン可溶部20重量%、該可溶部の極限粘度(〔η〕EP)が3.2dl/g、20℃キシレン不溶部80重量%、該不溶部の極限粘度(〔η〕)が1.9dl/gのプロピレン・エチレンブロック共重合体(「BPP(1)」と表示)を用いて耐衝撃性フィルムを作製した。実施例1〜3はA層/B層/C層の3層構成であり、それぞれの層の厚みは、10/50/10μmとした。さらに、実施例2では、低温衝撃性改良材としてのエチレン系エラストマー(エチレン・ブテンラバー、「EBR」と表示、三井化学社製の「タフマーA−1086」)をA層とC層にそれぞれ10重量%添加し、実施例3では、A層とC層には、EPCにLL(LL:L−LDPE(直鎖状低密度ポリエチレン、プライムポリマー社製の「ウルトゼックス2022L」))をそれぞれ10重量%添加したものを用い、B層には、BPPに前記EPCを20重量%添加した。比較例1〜4は、A層のみの単層フィルムであり、厚みは70μmとした。比較例1、2に使用したプロピレン・エチレンランダム共重合体は、実施例で使用したものと同じものを使用した。また、比較例3、4においては、エチレン・プロピレン共重合ゴム成分の割合を示す20℃キシレン可溶部20重量%、該可溶部の極限粘度(〔η〕EP)が2.4dl/g、20℃キシレン不溶部80重量%、該不溶部の極限粘度(〔η〕)が1.6dl/gのプロピレン・エチレンブロック共重合体(「BPP(2)」と表示)を用いた。比較例2、4のEBRは、実施例と同じ、三井化学社製の「タフマーA−1086」)を使用し、A層に比較例2、4ともに10重量%添加した。
尚、20℃キシレン可溶部の含有量は、ポリプロピレンペレット5gを沸騰キシレン(関東化学(株)製1級)500mlに完全に溶解させた後に、20℃に降温し、4時間以上放置する。その後、これを析出物と溶液とに濾過して、可溶部と不溶部に分離した。可溶部は濾液を減圧下で固化した後、70℃で乾燥し、その重量を測定して含有量(重量%)を求めた。また、20℃キシレン不溶部および可溶部の極限粘度は、可溶部と不溶部に分離したサンプルを用い、ウベローデ型粘度計を用いて、135℃テトラリン中で測定を行った。
(低温)ヒートシール性の評価は、厚さ12μmのPETフィルムと厚さ15μmのONyフィルムと本発明のフィルムとをウレタン系接着剤を用いて通常のドライラミネート法で貼合わせ、次の構成の積層体を作成した。
積層体構成:PET/接着剤/ONy/接着剤/本発明のフィルム
この積層体2枚を、各実施例、比較例における各サンプルのフィルムが袋の内面になるようにして、平板ヒートシーラーを使用し、シール温度140℃、シール圧力2kg/cm、シール時間1秒の条件でヒートシールし、15mm幅の短冊状に切断し、オリエンテック社製テンシロンを使用して300mm/分の引張速度でヒートシール強度を測定した。本測定法で、シール強度が40N/15mm以上を達成できた場合、低温ヒートシール性が合格であると判定し、140℃を超えるシール温度にしないとシール強度40N/15mm以上を達成できなかった場合、低温ヒートシール性が不合格(×)であると判定した。
透明性については、フィルム全体のトータルヘイズ(%)で評価し、ヘイズ10%以下の場合を透明性合格(○)と判定した。
また、50%未破袋率に関する回数の測定には、次のような落袋試験を行った。この落袋試験では、(低温)シール性の評価と同様に積層体を作成し、この積層体2枚を本発明のフィルムが袋の内面になるようにして、富士インパルス社製CA−450−10型ヒートシーラーを使用し、加熱時間0.8秒(シール温度:約180℃)、冷却時間3.0秒で、製袋サイズ150mm×285mmのスタンディングパウチを作成した。この袋に濃度0.1%の食塩水1000cmを充填した後、120℃で30分レトルト処理する。レトルト処理後の袋を0℃の冷蔵庫で24時間保存し、0℃から常温中にサンプルを取り出し、直ぐに0.5mの高さから袋の短辺を下にして落下させた。サンプル数はn=20とし、最高30回まで落下し、破袋するまでの回数を確認した。各落下回数での20サンプル中の未破袋個数をパーセントで示し、50%以上の未破袋率を示したときの最高落下回数を50%未破袋率の回数として、その回数が5回以上の場合を破袋強度合格(○)と判定し、4回以下を不合格(×)と判定した。
各実施例、比較例の結果をまとめて表1に示し、ヒートシール試験の結果を表2に、落袋試験の結果を表3に、それぞれ示す。また、表2に示したヒートシール試験の結果を、図1にヒートシール温度とシール強度との関係を表すグラフとして示し、表3に示した落袋試験の結果を、図2に落下回数と未破袋率との関係を表すグラフとして示した。
とくに表1に示すように、本発明の実施例1〜3では、良好な透明性と低温ヒートシール性を達成しつつ、十分に高い破袋強度を達成できたが、比較例1〜4では、透明性、低温ヒートシール性、破袋強度の全てを満たして合格レベルとすることはできなかった。
Figure 0006734656
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本発明に係る耐衝撃性フィルムおよびそれを用いた積層体は、各種包装材として、例えば、低温でのシール強度や低温での落下衝撃強度が求められるレトルト食品などの包装用材料として、さらには通常の包装材以外にも、例えば、リチウムイオン電池の包装などにも好適なものである。

Claims (6)

  1. 少なくともA/Bの2層からなるポリプロピレン系複合フィルムを備えた耐衝撃性フィルムであって、B層はプロピレン・エチレンブロック共重合体を主成分とする層からなり、A層、またはB層のA層とは反対側にC層が積層される場合の該C層はプロピレンにエチレンまたはブテンをランダム共重合したプロピレン系ランダム共重合体を主成分とする層からなり、かつ、シール温度140℃でのヒートシール強度が40N/15mm以上で、50%未破袋率が5回以上であることを特徴とする耐衝撃性フィルム。
    ここで、50%未破袋率の回数は以下の方法で求める。
    厚さ12μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムと厚さ15μmのONy(延伸ナイロン)フィルムと前記耐衝撃性フィルムとをウレタン系接着剤を用いてドライラミネート法で貼合わせ、PET/接着剤/ONy/接着剤/前記耐衝撃性フィルムの構成の積層体を作成し、この積層体2枚を前記耐衝撃性フィルムが袋の内面になるようにして、富士インパルス社製CA−450−10型ヒートシーラーを使用し、加熱時間0.8秒(シール温度:約180℃)、冷却時間3.0秒で、製袋サイズ150mm×285mmのスタンディングパウチを作成し、この袋に濃度0.1%の食塩水1000cm を充填した後、120℃で30分レトルト処理し、レトルト処理後の袋を0℃の冷蔵庫で24時間保存し、0℃から常温中にサンプルを取り出し、直ぐに0.5mの高さから袋の短辺を下にして落下させる。サンプル数はn=20とし、最高30回まで落下し、破袋するまでの回数を確認する。各落下回数での20サンプル中の未破袋個数をパーセントで示し、50%以上の未破袋率を示したときの最高落下回数を50%未破袋率の回数とする。
  2. B層に使用するプロピレン・エチレンブロック共重合体は、ポリプロピレン部の割合を示す20℃キシレン不溶部の割合が75〜85重量%で、該不溶部の極限粘度(〔η〕)が1.7〜2.2dl/gであり、キシレン可溶部の極限粘度(〔η〕EP)が2.5〜3.4dl/gであることを特徴とする、請求項1に記載の耐衝撃性フィルム。
  3. AまたはC層のプロピレン系ランダム共重合体の融点が、125〜150℃の範囲にあることを特徴とする、請求項1または2に記載の耐衝撃性フィルム。
  4. A、B、C層の少なくとも1層に、ポリエチレン系樹脂または、エチレン系エラストマーまたは、水添スチレン系エラストマーが、低温衝撃性改良材として添加されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の耐衝撃性フィルム。
  5. AまたはC層の厚みが1μm以上であり、トータル厚みが20〜200μmの範囲にあることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の耐衝撃性フィルム。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の耐衝撃性フィルムの少なくとも一面に、少なくとも、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、またはアルミニウム箔のいずれか一つがラミネートされた積層体。
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