JP6984699B2 - ポリエチレン系フィルム - Google Patents
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Description
それを改善する目的で、でんぷん等の粉を振ってはシーラント材と基材とのブロッキングやシーラント材同士のブロッキングを回避する方策が知られている。しかし、これはフィルム加工装置周辺を汚染するばかりか、包装食品の外観を著しく悪化させる、あるいはシーラント材に付着した粉末が食品とともに直接包装体内に混入するといったような衛生性等の問題を生じていた。
〔1〕算術平均粗さ(Ra(TD)[μm])
少なくとも片方の面において、フィルムの流れ方向の算術平均傾斜角(Ra(MD)[μm])と流れ方向と直角方向の算術平均粗さ(Ra(TD)[μm])の値が下記式(1)を満たすことを特徴とするポリエチレン系フィルム。
(1) 1.2≦Ra(TD)/Ra(MD)≦3.6
Ra(MD):フィルムの流れ方向に測定した算術平均粗さ[μm]
Ra(TD):フィルムの流れ方向に直角方向に測定した算術平均粗さ[μm]
〔2〕
少なくともシール層(A層)、中間層(B層)、ラミネート層(C層)の3層を含むポリエチレン系フィルムであって、A層の面のフィルムの流れ方向の算術平均粗さ(Ra(MD)[μm]と流れ方向と直角方向の算術平均粗さ(Ra(TD)[μm])の値が下記式(1)を満たすことを特徴とするポリエチレン系フィルム。
(1) 1.2≦Ra(TD)/Ra(MD)≦3.6
Ra(MD):フィルムの流れ方向に測定した算術平均粗さ
Ra(TD):フィルムの流れ方向に直角方向に測定した算術平均粗さ
〔3〕
前記式(1)を満たす面を有する層を構成する樹脂組成物全体に対して、ポリエチレン系樹脂75〜97重量%、ポリプロピレン系樹脂25〜3重量%を含む請求項1あるいは2のいずれかに記載のポリエチレン系フィルム。
〔4〕
前記ポリエチレン系樹脂が直鎖状低密度ポリエチレンである請求項3に記載のポリエチレン系フィルム。
〔5〕
前記ポリプロピレン系樹脂がASTM D−1238(230℃、21.18N)において測定したメルトフローレート(MFR)が0.6〜3.0g/10分である請求項3あるいは4のいずれかに記載のポリエチレン系フィルム。
〔6〕
120℃でヒートシールした後のヒートシール強度が、25N/15mm以上である、請求項1〜5のいずれかに記載のポリエチレン系フィルム。
〔7〕
ブロッキング強度が60mN/20mm以下である請求項1〜6のいずれかに記載のポリエチレン系フィルム。
Ra(TD)/Ra(MD)の上限は好ましくは3.0であり、より好ましくは2.7であり、さらに好ましくは2.5である。Ra(TD)/Ra(MD)が3.0を超えると透明性が悪化することがある。
Ra(MD):フィルムの流れ方向に測定した算術平均粗さ
Ra(TD):フィルムの流れ方向に直角方向に測定した算術平均粗さ。
まず形状測定レーザマイクロスコープ(キーエンス製・型式VK−9700)を用い、フィルムのシール層(A層)側の任意の場所において画像を撮影した(倍率50倍)。
次いで、この画像を粗さ解析ソフト(キーエンス製・VK Analyzer)を用いて、線粗さ(線粗さ)を測定した。
表面粗さ(線粗さ)はJIS−B0601に基づいて測定し、カットオフはλc=0.08mmを用い、MD方向に解析長200μm、TD方向に解析間隔3.3μmとして、n=60本測定した。それぞれの表面粗さ(線粗さ)曲線をJIS0601:2001方式にて測定ピッチ0.01μmとして、算術平均粗さを算出し、平均して算術平均粗さRa(MD)とした。
算術平均粗さ(Ra(TD)[μm])も同様に、TD方向に解析長200μm、MD方向に解析間隔3.3μmとした。
フィルムがロール状態で保管されていると、フィルム表面同士が密着し、有機系潤滑剤のブリードアウトの阻害が起こると考えられる。しかも、接触する面の両方が同じ樹脂組成であるとその効果が大きくなる。本発明では、シール層にポリプロピレン樹脂を添加しており、ロールの状態では接触する面同士の樹脂組成が若干異なる。このため、表層同士の密着が起こりにくく、従ってシール層内の有機系潤滑剤がシール層表層に滞在しやすいのであると推測する。
それぞれの樹脂のメルトフローレート(MFR)が異なり、かつそれぞれが特定の範囲のメルトフローレート(MFR)であると、微分散状態をつくることが可能である。さらに、例えば、押出機内で微分散状態となったポリプロピレン系樹脂は、Tダイから冷却ロール上に引取られる際のドラフトで引き伸ばされ、フィルムの流れ方向(MD)方向に畝のある微細な凹凸となる。
ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートの上限は好ましくは1.7g/10分である。上記を超えるとポリプロピレンがポリエチレン樹脂と完全に相溶してしまいシール層表層に凹凸が発現しないことがある。
表面形状を複雑にする目的で、それぞれの粒径を異なるものとし、役割を分担させると良い。また、粒度分布が広いと、フィルムの製造において、無機粒子がTダイのリップ部に堆積し、生産性を阻害することがある。
アンチブロッキング剤の粒径の上限は好ましくは20μmであり、より好ましくは16μmである。上記以下であるとフィルムの透明性が保たれやすい。
アンチブロッキング剤の合計濃度の上限は好ましくは5重量%であり、より好ましくは3重量%であり、さらに好ましくは2重量%である。5重量%以下であると滑りすぎず、巻きズレの原因となりにくい。
三次元算術平均粗さSRaの上限は好ましくは0.25μmであり、より好ましくは0.2μmである。0.25μm以下であると耐ブロッキングに対する表面粗さ増加の効果が大きくなる。
本発明のポリエチレン系フィルムは、少なくともシール層(A層)、中間層(B層)、ラミネート層(C層)をこの順序で含む構成としても良い。最外層はそれぞれA層、C層である。このときシール層(A層)の面が下記式(1)式を満たすことが必要である。
(1) 1.2≦Ra(TD)/Ra(MD)≦3.6
Ra(MD):フィルムの流れ方向に測定した算術平均粗さ
Ra(TD):フィルムの流れ方向に垂直に測定した算術平均粗さ。
使用するポリエチレン系樹脂としては、例えばエチレン・α−オレフィン共重合体、高圧法ポリエチレンから選ばれる1種又は2種以上を混合したものが挙げられる。上記エチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと炭素数4〜18のα−オレフィンとの共重合体であり、α−オレフィンとしてはブテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン−1、デセン−1等が挙げられる。これらのポリエチレン系樹脂より得られるフィルムは、優れたヒートシール強度、ホットタック性、夾雑物シール性、耐衝撃性を有し、該ポリエチレン系樹脂は、これらの特性を阻害しない範囲で、他の樹脂、例えばエチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体等を混合して使用してもよい。
中でも、本発明に用いるポリエチレン系樹脂としては、製膜性、製膜品の物性及び機能性等の点から、メルトフローレート(以下、MFRと記すことがある。)は2.5〜4.5g/10分程度が好ましい。ここでMFRは、ASTM D−1238(230℃、21.18Nに準拠して測定した。又該ポリエチレン系樹脂は、自体既知の方法で合成される。
ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートの上限は好ましくは1.7g/10分である。上限以下であるとポリプロピレンがポリエチレン樹脂に完全に相溶しにくく、シール層表層に凹凸が発現しやすい。
表面形状を複雑にする目的で、それぞれの粒径を異なるものとし、役割を分担させると良い。また、粒度分布が狭いと、フィルムの製造において、無機粒子がTダイのリップ部に堆積しにくく、生産性を上げることができる。
アンチブロッキング剤の粒径の上限は好ましくは20μmであり、より好ましくは16μmである。20μm以下であるとフィルムの透明性が保持しやすい。
アンチブロッキング剤の合計濃度の上限は好ましくは5重量%であり、より好ましくは3重量%であり、さらに好ましくは2重量%である。5重量%以下であると滑りすぎず巻きズレの原因となりにくい。
ラミネート層(C層)の役割は二軸延伸エステルフィルム等の基材フィルムと貼り合せた際に十分な接着力を有することである。
中間層(B層)の役割は基材と積層されたフィルムを袋状に加工し、内容物を入れて使用した際に、ハンドリングに差支え無い腰感と、破れにくさを有することである。
シール層比率の上限は好ましくは40%であり、より好ましくは30%であり、さらに好ましくは25%である。40%以下であるとコストが高くならない。
中間層(B層)の密度の上限は好ましくは960kg/m3であり、より好ましくは940kg/m3であり、さらに好ましくは935kg/m3である。
中間層のエルカ酸アミド等の有機系潤滑剤濃度の上限は好ましくは2000重量ppmであり、より好ましくは1500重量ppmである。2000重量ppm以下であると滑りすぎず巻きズレの原因となりにくい。
濡れ張力の上限は好ましくは55Nであり、より好ましくは50Nである。55N以下であると有機系潤滑剤のラミネート層(C層)表面への移行量が大きくなく、ラミネート接着強度が維持されやすい。フィルム表面に同じ高さの突起を持ったフィルムよりも、フィルム表面に異なる高さの突起を持ったフィルムが、耐ブロッキング性に優れる。なお、上述の無機粒子を必要に応じて、ラミネート層(C層)や中間層(B層)に配合してもよい。
ブロッキング強度の上限は好ましくは60mN/20mmであり、より好ましくは50mN/20mmであり、さらに好ましくは40mN/20mmである。60mN/20mm以下であると、巻き出し直後の滑り性が良好となりやすい。
ヘイズの上限は好ましくは15%であり、より好ましくは12%であり、さらに好ましくは10%である。15%以下であると内容物の視認がし易い。
フィルム単体のシール強度の上限は好ましくは12N/15mmであり、より好ましくは10N/15mmである。12N/15mm以下であると製袋後に袋が開封しやすい。
ヒートシール開始温度の上限は好ましくは120℃であり、より好ましくは115℃である。120℃以下であるとシールに必要な熱が大きくない。
ヒートシール開始温度は、ヒートシール温度を80℃から順にあげていき、ヒートシール強度が4.9N/15mmとなる最も低い温度をいう。
PETフィルムとラミネートしたフィルムの120℃におけるヒートシール強度の上限は好ましくは60N/15mmであり、より好ましくは50N/15mmである。60N/15mm以下であると製袋後に袋が開封しやすい。
単体の静摩擦係数の上限は好ましくは0.20であり、より好ましくは0.15であり、更に好ましくは0.10である。0.20以下であると加工時のロスが少なくなる。
巻出し直後に測定した静摩擦係数の上限は好ましくは0.25であり、より好ましくは0.18であり、さらに好ましくは0.10である。0.25以下であると加工時のロスが少なくなる。
ラミネート後の静摩擦係数の上限は好ましくは0.20であり、より好ましくは0.15である。0.20以下であると製袋後の口開き性が良く、加工時のロスが少ない。
JIS K7112:1999年に準じて密度を評価した。
ASTM D−1238に基づき230℃、荷重21.18Nで測定を行った。
まず形状測定レーザマイクロスコープ(キーエンス製・型式VK−9700)を用いて、フィルムのシール層(A層)側の任意の場所において画像を撮影した(倍率50倍)。
次いで、この画像を、粗さ解析ソフト(キーエンス製・VK Analyzer)を用いて、線粗さ(線粗さ)を測定した。
表面粗さ(線粗さ)はJIS−B0601に基づいて測定し、カットオフはλc=0.08mmを用い、MD方向に解析長200μm、TD方向に解析間隔3.3μmとして、n=60本測定した。それぞれの表面粗さ(線粗さ)曲線をJIS0601:2001方式にて測定ピッチ0.01μmとして、算術平均粗さを算出し、平均して算術平均粗さRa(MD)とした。
算術平均粗さ(Ra(TD)[μm])も同様に、TD方向に解析長200μm、MD方向に解析間隔3.3μmとした。
フィルムの流れ方向に150mm、流れ方向と垂直方向に20mmのサイズにカットしたサンプル1をフィルムのラミネート層(C層)とシール層(A層)を重ね合わせて縦160mm、横30mmの清潔なガラス板で挟み、上から20kgの荷重をかけて60℃雰囲気下で20時間放置した。その後、荷重とガラス板を取り外し、23度、65%Rhの雰囲気に1時間放置した。図1に示すように、重ね合わせたフィルムを流れ方向に対し30mm剥離し、その間にφ5mm、長さ50mmのアルミ棒2を挟んだ。島津製作所製オートグラフ(AGI)3にて、アルミ棒を貼付されている側に100mm/分で引張り、その時の荷重を測定した。
◎:何の抵抗もなく巻き出すことができる
○:巻き出す際フィルム同士が剥がれる音が聞こえる
×:巻き出す時に抵抗がある。
フィルムのシール層(A層)側同士を重ね合わせ、万能引張試験機STM−T−50BP(東洋ボールドウィン製)を用い、JIS K7125に準じて測定した。サンプルは以下の3種の方法において、MD方向に200mm、TD方向に80mmの大きさで切り出し、測定を行った。
(巻き出し直後)
実施例・比較例で得られたロール状のフィルムから巻出し後30分経過の時点での静摩擦係数を測定する場合は、ロール状のフィルムの表層5m以上を引出した部分においてサンプルを採取した。最外層のフィルムを使用すると、保管時のフィルム同士の密着が弱く、正しく測定できないことがある。
上記サンプル採取後40分経過時点での、有機系潤滑剤がフィルム表面にブリードアウトした状態でシール層(A層)側同士を重ね合わせて測定した。
(PETフィルムラミネート後)
実施例・比較例で得られたドライラミネートフィルムのシール層(A層)側同士を重ね合わせ測定した。
三次元表面粗さSRaは接触式表面粗さ(小坂研究所製・型式ET4000A)を用い、3cm×3cm四方のフィルム片から任意に測定面1mm×0.2mmの個所の表面粗さを測定し、三次元表面粗さ(SRa)を求めた。
ヒートシール条件および強度測定条件は次の通りである。すなわち、実施例・比較例で得られたラミネートフィルムのポリエチレンフィルム同士を重ね合せ、0.1MPaの圧力で1秒間、シールバーの幅10mm、ヒートシール温度120℃でヒートシールした後、23℃で放冷した。120℃でヒートシールされたフィルムからヒートシールバーの方向と直角方向に幅15mm、長さ70mmの試験片を切り取り、各試験片について、クロスヘッドスピード200mm/分でヒートシール部を剥離した際の剥離強度を測定した。
ヒートシール開始温度は、上記(8)の方法でヒートシール強度の測定を行う際に、ヒートシール温度を80℃から順にあげていき、ヒートシール強度が4.9N/15mmとなる最も低い温度とした。
ヘイズメーターNDH3000(日本電色工業製)により、JIS K7136に準じて測定した。
(シーラントフィルムの作製)
(シール層(A層)のポリエチレン系組成物)
樹脂密度915kg/m3、MFR3.5g/10分のポリエチレン樹脂(ダウケミカル社製ELITE(登録商標)5220G)90重量%に対し、樹脂密度890kg/m3、MFR1.4g/10分のポリプロピレン樹脂(住友化学社製、ノーブレン(登録商標)S131)を10重量%混合した。また、アンチブロッキング剤として、粒径10μmの非結晶性シリカ1.17重量%と粒径4μmのゼオライトを前記樹脂の合計量に対して0.49重量%、有機系潤滑剤としてエルカ酸アミドを1000ppm添加した。添加剤はそれぞれポリエチレン樹脂のマスターバッチとして混合した。
樹脂密度930kg/m3のポリエチレン樹脂(住友化学社製、スミカセン(登録商標)FV407)68重量%、樹脂密度962kg/m3のプライムポリマー社製ポリエチレン樹脂(モアテック(登録商標)0408G)12重量%、回収原料20重量%、を混合した。有機滑剤としてエルカ酸アミドを1000ppm添加した。添加剤はポリエチレン樹脂のマスターバッチとして混合した。
樹脂密度930kg/m3のポリエチレン樹脂(住友化学社製、スミカセンFV407)80重量%と樹脂密度962kg/m3かつ分子量分布2.8のポリエチレン樹脂(プライムポリマー社製、モアテック0408G)20重量%を混合した。
また上記押出し機への供給用サイロやホッパーも窒素ガス置換をした。冷却ロールでの冷却に際しては、エアーノズルで冷却ロール上のフィルムの両端を固定し、エアーナイフで溶融樹脂シートの全幅を冷却ロールへ押さえつけ、同時に真空チャンバーを作用させ溶融樹脂シートと冷却ロールの間への空気の巻き込みを防止した。エアーノズルは、両端ともフィルム進行方向に直列に設置した。またエアーナイフの風向きは押出されたシートの進行方向に対して40度とした。
また、真空チャンバーの吸引口の方向を押出されたシートの進行方向に合わせた。更に、ダイス周りはシートで囲い、溶融樹脂シートに風が当たらないようした。C層の表層にコロナ処理を施した。製膜速度は19m/分で実施した。製膜したフィルムは耳部分をトリミングし、ロール状態にして巻き取った。フィルム構成を表1に、得られたフィルムの物性結果を表2に示す。
本発明にかかるフィルムと基材フィルム(東洋紡製二軸延伸ポリエステルフィルム、E5100、厚み12μm)とを、エステル系ドライラミネート用接着剤(DICグラフィックス社製、LX500)32.4質量部、硬化剤として(DICグラフィックス社製、KR90S)2.2質量部、及び酢酸エチル65.4質量部を混合して得られたエステル系接着剤を使用し、接着剤の塗布量が3.0g/m2となるようドライラミネートした。積層したラミネートフィルムを40℃に保ち、3日間エージングを行い、ドライラミネートフィルムを得た。得られたラミネートフィルムの物性結果を表2に示す。
実施例1において、シール層(A層)におけるポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂の混合比を、ポリプロピレン樹脂を15重量%、ポリエチレン樹脂を85重量%とした以外は同様の方法においてシーラントフィルムを得た。
実施例1において、シール層(A層)におけるポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂の混合比を、ポリプロピレン樹脂を3重量%、ポリエチレン樹脂を97重量%とした以外は同様の方法においてシーラントフィルムを得た。
実施例1において、シール層(A層)に添加するエルカ酸アミド濃度を800ppmとした以外は、同様の方法においてシーラントフィルムを得た。
実施例1において、シール層(A層)/中間層(B層)/ラミネート層(C層)の厚みを6.5/18.5/5.0μm(合計30μm)とした以外は同様の方法においてシーラントフィルムを得た。
実施例1において、シール層(A層)に添加するシリカ濃度を0.58重量%とした以外は同様の方法においてシーラントフィルムを得た。
実施例1において、シール層(A層)に添加するゼオライトの濃度を0.25重量%とした以外は同様の方法においてシーラントフィルムを得た。
実施例1において、シール層(A層)におけるポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂の混合比を、ポリプロピレン樹脂を3重量%、ポリエチレン樹脂を97重量%とし、シール層(A層)にシリカを添加しなかった以外は同様の方法においてシーラントフィルムを得た。
上記実施例1〜8のフィルムはいずれも、フィルムロールからの巻き出しの際にブロッキングが抑えられ、製袋加工がスムーズに行えた。また製袋後の開封性も良好であり、食品充填もスムーズに行えた。
実施例1において、シール層(A層)におけるポリプロピレン樹脂を添加せず、ポリエチレン樹脂100重量%とした以外は実施例1と同様にして、シーラントフィルムを得た。しかし、フィルムの凹凸が少なくなり、巻出し直後の滑り性が得られなかった。
実施例1において、シール層(A)におけるポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂の混合比を、ポリプロピレン樹脂を30重量%、ポリエチレン樹脂を70重量%とした以外は実施例1と同様にして、シーラントフィルムを得た。しかし、シール強度が悪化する結果となった。
実施例1において、シール層(A)において使用するポリプロピレン樹脂(住友化学社製、ノーブレンS131)の代わりに、ポリプロピレン樹脂(住友化学社製、ノーブレンS131)を220℃で溶融した後に再度ペレット化し、そのメルトフローレート(MFR)を3.2g/10分まで上昇させたポリプロピレン樹脂を使用した以外は実施例1と同様にして、シーラントフィルムを得た。しかしポリプロピレン樹脂はポリエチレン樹脂に完全に相溶してしまい、フィルムの凹凸が小さくなり、巻出し直後の滑り性が得られなかった。
実施例1において、シール層(A)において使用するポリプロピレン樹脂(住友化学社製、ノーブレンS131)の代わりに、ポリプロピレン樹脂(住友化学社製、ノーブレンD101、樹脂密度900kg/m3、MFR0.5g/10分)に変更した以外は実施例1と同様にして、シーラントフィルムを得ようとした。しかしポリプロピレン樹脂はポリエチレン樹脂に全く相溶せず、フィルムを得ることができなかった。
Claims (5)
- ポリエチレン系樹脂75〜97重量%、およびポリプロピレン系樹脂25〜3重量%を含み、少なくとも片方の面において、フィルムの流れ方向における算術平均粗さRa(MD)[μm]と流れ方向と直角方向の算術平均粗さRa(TD)[μm]の比の値が下記式(1)を満たし、
前記式(1)を満たす面の三次元算術平均粗さSRaが0.05μm以上0.25μm以下であり、
PETフィルムとラミネートした場合、120℃におけるヒートシールした後のヒートシール強度が、30N/15mm以上である、ことを特徴とするポリエチレン系フィルム。
(1) 1.2≦Ra(TD)/Ra(MD)≦3.6
Ra(MD):フィルムの流れ方向に測定した算術平均粗さ
Ra(TD):フィルムの流れ方向に直角方向に測定した算術平均粗さ - 少なくともシール層(A層)、中間層(B層)、ラミネート層(C層)の3層を含むポリエチレン系フィルムであって、A層の面のフィルムの流れ方向及び流れ方向と直角方向の算術平均粗さRa[μm]の値が下記式(1)を満たし、
前記式(1)を満たす面を有する層がポリエチレン系樹脂75〜97重量%、およびポリプロピレン系樹脂25〜3重量%を含み、
前記式(1)を満たす面の三次元算術平均粗さSRaが0.05μm以上0.25μm以下であり、
PETフィルムとラミネートした場合、120℃におけるヒートシールした後のヒートシール強度が、30N/15mm以上である、ことを特徴とするポリエチレン系フィルム。
(1) 1.2≦Ra(TD)/Ra(MD)≦3.6
Ra(MD):フィルムの流れ方向に測定した算術平均粗さ
Ra(TD):フィルムの流れ方向に直角方向に測定した算術平均粗さ - 前記ポリエチレン系樹脂が直鎖状低密度ポリエチレンである、請求項1または2に記載のポリエチレン系フィルム。
- 前記ポリプロピレン系樹脂がASTM D−1238(230℃、21.18N)において測定したメルトフローレート(MFR)が0.6〜3.0g/10分である、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエチレン系フィルム。
- ブロッキング強度が60mN/20mm以下である、請求項1〜4のいずれかに記載のポリエチレン系フィルム。
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