JP6734656B2

JP6734656B2 - 耐衝撃性フィルムおよびそれを用いた積層体

Info

Publication number: JP6734656B2
Application number: JP2016015558A
Authority: JP
Inventors: 洋一松浦; 涼豊島; 哲安岡
Original assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Current assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2020-08-05
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: JP2017132186A

Description

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〕_Ｈ）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］_Ｈ）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］_Ｈ）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〕_Ｈ）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〕_Ｈ）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^２、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^３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。

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

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 ^３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。
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〕_Ｈ）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。
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。
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。
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。
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。