JPWO2019172375A1 - シーラント用樹脂組成物、シーラント用多層フィルム、熱融着性積層フィルムおよび包装体 - Google Patents

シーラント用樹脂組成物、シーラント用多層フィルム、熱融着性積層フィルムおよび包装体 Download PDF

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Abstract

本発明の課題は、製袋性能とインフレ製膜加工性(押出特性、バブル安定性)とを両立したシーラント用樹脂組成物、該組成物を用いたシーラントフィルムおよび熱融着性フィルムならびに該熱融着性フィルムを用いた包装体を提供することにある。本発明のシーラント用エチレン系樹脂組成物は、下記要件(1)〜(3)を同時に満たす:(1)メルトインデックス(I21:190℃、21. 6kg荷重)が42〜80g/10minである;(2)メルトインデックス(I21:190℃、21.6kg荷重)とメルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)の比I21/I2が5〜25である;(3)メルトテンション(190℃)が25〜180mNである。

Description

本発明は、シーラント用樹脂組成物、シーラント用多層フィルム、熱融着性積層フィルムおよび該熱融着性積層フィルムを用いた包装体に関する。
食品、菓子、スナック、薬品等の包装袋や、スタンディングパウチ、チューブ等として使用される包装材として、ポリエチレン製のフィルムが用いられており、用途に応じたヒートシール特性が求められている。
上記ポリエチレン製フィルムは、樹脂組成物を押出し、無延伸又は延伸して成形される。代表的には、インフレーション法とTダイ法(キャスティング法ともいう)で製造される。インフレーション法では、筒状に押し出された溶融樹脂に空気を吹き込み膨張させて筒状の薄膜とし、筒状物をカットしてフィルムにしている。フィルムは薄膜化により強度が低下するため、強度低下を抑制するフィルム原料が求められている。
このようなフィルム原料として、例えば、特許文献1には、エチレン・α−オレフィン共重合体に、高密度ポリエチレン及び特定の高圧法低密度ポリエチレンを配合することによって、押出加工性が良好であり、開口性、引裂強度および透明性にも優れたフィルムを成形可能な、ポリエチレン樹脂組成物が開示されている。特許文献2には、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体と、特定のエチレン系重合体とのブレンドが提案されている。特許文献3には、メタロセン触媒により製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体と高圧法低密度ポリエチレンとを含む組成物からなる易引裂性フィルムが開示されている。
特開2015−93964号公報 WO2013/099927号公報 特開2001−64456号公報
従来の包装用インフレーションフィルムのシーラント用エチレン系樹脂において、樹脂の分子量分布が広いと、流動性は良いが、袋にした時の破袋強度が弱くなり製袋性能が悪くなる(製袋可能温度幅が狭くなる)傾向にある。一方、樹脂の分子量分布が狭いと、流動性が悪くなり、また溶融張力も低くなるため、成形加工性(押出特性、バブル安定性)が悪くなる傾向にある。このように、従来のシーラント用エチレン系樹脂では、製袋性能と成形加工性(押出特性、バブル安定性)とを両立することが難しいという課題が判明した。特に近年では、被包装物(内容物)を高速充填できるよう製袋性能の向上が求められている。
そこで、本発明は、製袋性能と成形加工性(押出特性、バブル安定性)とを両立したシーラント用樹脂組成物、該組成物を用いたシーラントフィルムおよび熱融着性フィルム、ならびに該熱融着性フィルムを用いた包装体を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、特定の分子量分布と溶融張力を有する樹脂を用いることにより、製袋性能と成形加工性(押出特性、バブル安定性)との両立が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の態様を含む。
[1] 下記要件(1)〜(3)を同時に満たすシーラント用エチレン系樹脂組成物:
(1)メルトインデックス(I21:190℃、21. 6kg荷重)が42〜80g/10minである;
(2)メルトインデックス(I21:190℃、21.6kg荷重)とメルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)の比I21/I2が5〜25である;
(3)メルトテンション(190℃)が25〜180mNである。
[2](A)メルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)が0.5〜30g/10minの範囲にあり、かつ、密度が880〜970kg/m3の範囲にある線状ポリエチレン系樹脂99.9〜55質量%と、(B)メルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)が0.01〜20g/10minの範囲にあり、かつ、密度が900〜940kg/m3の範囲にある分岐状ポリエチレン系樹脂0.1〜45質量%とを含む(ただし、成分(A)と成分(B)の合計を100質量%とする。)、項[1]に記載のシーラント用エチレン系樹脂組成物。
[3] 項[1]または[2]に記載のシーラント用エチレン系樹脂組成物からなる層を含むシーラントフィルム。
[4] 項[3]に記載のシーラントフィルムと、基材とを含む熱融着性積層フィルム。
[5] 項[4]に記載の熱融着性積層フィルムを用いた包装体。
本発明によれば、優れた製袋性能および成形加工性(押出特性、バブル安定性)を有するシーラント用エチレン系樹脂組成物が得られる。そして、このようなシーラント用エチレン系樹脂組成物からなるシーラントフィルムを含む熱融着性積層フィルムを用いれば、製袋可能温度幅が広い(破袋強度が高い)ため、被包装物(内容物)を高速充填することが可能となり、包装体の生産性が向上する。
以下、本発明について詳細に説明する。
[シーラント用樹脂組成物]
本発明のシーラント用エチレン系樹脂組成物(以下、単に「本発明の組成物」ともいう。)は、下記要件(1)〜(3)を同時に満たすことを特徴とする。
(1)メルトインデックス(I21:190℃、21. 6kg荷重)が42〜80g/10minである。
(2)メルトインデックス(I21:190℃、21.6kg荷重)とメルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)の比I21/I2が5〜25である。
(3)メルトテンション(190℃)が25〜180mNである。
<要件(1)>
本発明の組成物のメルトインデックス(I21:190℃、21. 6kg荷重)は、通常42〜80g/10min、好ましくは42〜70g/10min、より好ましくは43〜65g/10min、さらに好ましくは45〜63g/10minである。メルトインデックス(I21)が前記範囲内であれば良好な押出性が得られる。メルトインデックスI21は、JIS K7210に準拠して、190℃、21.6kg荷重にて測定される値である。
<要件(2)>
本発明の組成物のメルトインデックス(I21:190℃、21.6kg荷重)とメルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)の比I21/I2は、通常5〜25、好ましくは8〜24、より好ましくは11〜23、さらに好ましくは14〜22である。I21/I2が、前記範囲内であれば押出性および破袋強度が良好となる。メルトインデックスI2は、JIS K7210に準拠して、190℃、2.16kg荷重にて測定される値である。
<要件(3)>
本発明の組成物のメルトテンション(190℃)(以下「MT」ともいう。)は、通常25〜180mN、好ましくは30〜160mN、より好ましくは35〜140mN、さらに好ましくは40〜115、特に好ましくは45〜90である。MTが、前記範囲内であれば、バブル安定性およびメルトフラクチャー抑制などの観点で、成形加工性が良好である。MTは190℃で溶融押出したストランドを用いて後述する方法で測定した。
上記要件(1)〜(3)を満たす本発明の組成物は、
(A)メルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)が0.5〜30g/10minの範囲にあり、かつ、密度が880〜970kg/m3の範囲にある線状ポリエチレン系樹脂(以下「エチレン系樹脂(A)」または「成分(A)」ともいう。)99.9〜55質量%と、
(B)メルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)が0.01〜20g/10minの範囲にあり、かつ、密度が900〜940kg/m3の範囲にある分岐状ポリエチレン系樹脂(以下「エチレン系樹脂(B)」または「成分(B)」ともいう。)0.1〜45質量%と
を含む(ただし、成分(A)と成分(B)の合計を100質量%とする。)ことが好ましい。
<エチレン系樹脂(A)>
成分(A)のI2は、通常0.5〜30g/10min、好ましくは1.0〜25g/10min、より好ましくは1.5〜20g/10min、さらに好ましくは2.0〜12g/10minの範囲である。
また、成分(A)の密度は、通常880〜970kg/m3、好ましくは885〜950kg/m3、より好ましくは890〜945kg/m3、さらに好ましくは895〜940kg/m3の範囲である。前記密度は、JIS K7112(密度勾配管法)に準拠して測定される値である。
成分(A)としては、例えば、線状低密度ポリエチレンなどが挙げられる。線状低密度ポリエチレンは、エチレンとα−オレフィンの共重合体を含み、このような共重合体は、チーグラーナッタ触媒やメタロセン触媒といった公知の触媒を用いて得ることができる。本発明では、市販の線状ポリエチレン系樹脂から、上記各特性を満足する線状ポリエチレン系樹脂を選択して使用することができる。また、成分(A)として、2種以上の線状ポリエチレン系樹脂を用いてもよい。
本発明の組成物中における成分(A)の配合割合(成分(A)と成分(B)の合計を100質量%とする。)は、通常99.9〜55質量%、好ましくは99〜60質量%、より好ましくは98.5〜65質量%、さらに好ましくは98〜70質量%の範囲である。成分(A)の配合割合が前記範囲内であることにより、良好な低温シール性を示す。
<エチレン系樹脂(B)>
成分(B)のI2は、通常0.01〜20g/10min、好ましくは0.05〜17g/10min、より好ましくは0.08〜15g/10min、より好ましくは0.1〜10g/10minの範囲である。
また、成分(B)の密度は、通常900〜940kg/m3、好ましくは905〜935kg/m3、より好ましくは908〜932kg/m3、さらに好ましくは910〜930kg/m3の範囲である。
成分(B)としては、前記の物性を満たす分岐状ポリエチレン系樹脂である限り、ラジカル触媒を用いて高圧下で製造されたいわゆる高圧法低密度ポリエチレンであっても、あるいはチーグラー触媒またはメタロセン触媒を用い、エチレンとα−オレフィン等のコモノマーの存在下、中低圧下で製造されたいわゆる中低圧ポリエチレンであってもよい。高圧法低密度ポリエチレンは、分子鎖中に長鎖分岐が存在し、これにより高い溶融張力を示すことから、本発明においては好ましく使用できる。本発明では、市販の分岐状ポリエチレン系樹脂から、上記各特性を満足する分岐状ポリエチレン系樹脂を選択して使用することができる。
本発明の組成物中における成分(B)の配合割合(成分(A)と成分(B)の合計を100質量%とする。)は、通常0.1〜45質量%、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは1.5〜35質量%の範囲、さらに好ましくは2〜30質量%である。成分(B)の配合割合が前記範囲内であることにより、良好な低温シール性を示す。
<他の成分>
本発明の組成物は、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて耐候安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、滑剤、顔料、流滴剤などの通常ポリオレフィンに添加される各種添加剤を含有してもよい。
[シーラントフィルム]
本発明のシーラントフィルムは、上述した本発明の組成物からなる層を含むことを特徴とする。また、本発明のシーラントフィルムは、本発明の効果を損なわない限り、他の材料からなる層をさらに含む積層フィルムでもよい。
ここで、前記積層フィルムとしては、少なくとも一方の表面層が本発明の組成物からなる層であることが好ましい。この積層フィルムにおいて、本発明の組成物からなる層は、片面のみに形成されていてもよく、両面に形成されていてもよい。この積層フィルムを構成する基材は、本発明の組成物からなるものであってもよく、あるいは、他の材料からなるものであってもよい。他の層が積層された場合は、本発明の組成物からなる層が、全体のフィルム厚みに対して1/5以上の厚みを有することが好ましく、1/4以上の厚みを有することがさらに好ましく、1/3以上の厚みを有するのが最も好ましい。
本発明のシーラントフィルムの厚みは、種々用途に応じて適宜設定すればよいが、通常、前記エチレン系樹脂組成物からなる層の厚みは、5〜250μm、好ましくは10〜200μmの範囲にある。
<シーラントフィルムの製造方法>
本発明のシーラントフィルムの製造方法としては、特に限定されないが、公知の溶融押出成形方法によりフィルム化することができる。この溶融押出成形方法としては、特に制限なく公知の方法が採用できるが、インフレーション成形でフィルム化することが好ましい。このようにして得られたフィルムは、そのまま無延伸フィルムとして、あるいは、さらに延伸して延伸フィルムとして、食品包装用袋などを製造するためのフィルムに加工することができる。その場合、溶融押出成形されたフィルム(延伸原反といい、厚さによってはシートと称される厚手の成形体を含む)の厚みは、成形法によって異なる。インフレーション成形で作成する場合の延伸原反は、50μm〜2000μmの厚みが好ましく、100μm〜1500μmがより好ましい。溶融樹脂の冷却方法は空冷、水冷のどちらであってもよい。また、他の層との積層フィルムの場合は、多層ダイを用いて共押出し成形して多層の延伸原反を用いればよい。
延伸原反を延伸する方法としては、テンター法により縦横に同時又は逐次2軸延伸する方法、チューブラー法により縦横方法に同時2軸延伸する方法、または2つ以上のロールの回転速度比の違いによりフィルムの流れ方向に1軸延伸する方法などを例示できる。
[熱融着性積層フィルム]
本発明の熱融着性積層フィルム(以下、単に「本発明の熱融着性フィルム」ともいう。)は、本発明のシーラントフィルムと、基材とを含むことを特徴とする。
前記基材としては、特に限定されず、公知の熱可塑性樹脂、例えば、ポリオレフィン〔高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(LLDPE:エチレン・α−オレフィンランダム共重合体)、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン;プロピレン単独重合体、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体(プロピレンランダム共重合体)などのポリプロピレン;ポリ4−メチル−ペンテン;ポリブテン等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリアミド(ナイロン−6、ナイロン−66、ポリメタキシレンアジパミド等)、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体もしくはその鹸化物、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アイオノマーなどが挙げられ、1種のみならず、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリプロピレン、ポリエステル(特にポリエチレンテレフタレート)、ポリアミドなどの延伸性および透明性が良好な熱可塑性樹脂が好ましい。
本発明の熱融着性フィルムは、前記シーラントフィルムと前記基材とをドライラミネーションする方法や、各層を構成する樹脂を共押出する方法などにより製造することができる。
前記シーラントフィルムと前記基材とが充分な接着強度で接合できない場合には、各層の間に接着層を設けることができる。接着層として、ウレタン系やイソシアネート系接着剤のようなアンカーコート剤や、不飽和カルボン酸グラフトポリオレフィンのような変性ポリオレフィンなどの接着性樹脂を用いることにより、隣接層を強固に接合することができる。
本発明の熱融着性フィルムは、水物包装袋、液体スープ包袋、液体紙器、ラミ原反、特殊形状液体包装袋(スタンディングパウチなど)、規格袋、重袋、ラップフィルム、砂糖袋、油物包装袋、食品包装用などの各種包装用フィルム、プロテクトフィルム、輸液バック、農業用資材、バックインボックス、半導体材料、医薬品、食品などの包装に用いられるクリーンフィルムなどに好適である。
[包装体]
本発明の包装体は、例えば、本発明の熱融着性フィルムを袋状容器にし、これに上述したような各種用途における被包装物(内容物)を充填してヒートシールすることによって得られる。本発明の熱融着性フィルムは、製袋可能温度幅が広く、破袋強度に優れているため、内容物を高速に充填することができる。
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例において、メルトインデックス、密度、メルトテンション及び高速充填性は、下記のように測定した。
<メルトインデックス>
メルトインデックスI21は、JIS K7210に準拠して、190℃、21.6kg荷重にて測定し、メルトインデックスI2は、JIS K7210に準拠して、190℃、2.16kg荷重にて測定し、これらからメルトインデックス比I21/I2を算出した。
<密度[kg/m3]>
JIS K7112に準拠し、メルトインデックス測定時に得られるストランドを100℃で1時間熱処理し、更に室温で1時間放置した後に密度勾配管法で測定した。
<メルトテンション(190℃)[mN]>
190℃におけるMT(190℃)は、一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定した。測定には東洋精機製作所社製キャピラリーレオメーター:キャピログラフ1Bを用いた。条件は樹脂温度190℃、溶融時間6分、バレル径9.55mmφ、押し出し速度15mm/分、巻取り速度24m/分(溶融フィラメントが切れてしまう場合には、巻取り速度を5m/分ずつ低下させる)、ノズル径2.095mmφ、ノズル長さ8mmとした。
<高速充填性>
実施例および比較例で得られた熱融着性フィルムについて、縦ピロー高速製袋機(シール時間:0.1秒)を用いて、シール温度100〜199℃にて10袋作製した。その後、各温度で製袋した10袋の水没試験を実施し、1袋も漏れがない温度領域を製袋可能温度幅とした。
[実施例1〜6および比較例1〜3]
表1に示す組成を有するエチレン系樹脂組成物を調製し、I21、I21I2、密度およびMT(190℃)を測定した。結果を表1に示す。
得られたエチレン系樹脂組成物をインフレーション成形装置により、以下の条件で空冷インフレーション成形を行い、肉厚40μmのフィルム(無延伸)を製造した。その際の樹脂圧力(押出特性)[kg/cm2]を測定し、また、バブル安定性を目視で評価した。結果を表1に示す。
<フィルム成形条件>
成形機:モダンマシナリー製65mmφインフレーション成形機
ダイス:125mmφ(径)、4.0mm(リップ幅)
成形温度:190℃
押出し量:50kg/h
引取速度:20.5m/min
<熱融着性フィルムの作製>
基材として、厚さ12μmの二軸延伸PETフィルム(ユニチカ(株)製「エンブレット」)の片面に、ウレタン系アンカーコート剤を塗布した後、厚さ15μmの二軸延伸ナイロンフィルム(ユニチカ(株)製「エンブレム」)を貼り合わせた積層フィルムを用いた。
得られた基材のナイロン面にウレタン系アンカーコート剤を塗布した後、65mmφの押出機とダイ幅500mmのTダイを有する住友重機社製ラミネーターを用いて、得られたシーラントフィルムと基材の間に、ポリエチレン樹脂(プライムポリマー社製エチレン系樹脂「SP1071C」)を、エアギャップ130mm、ダイ下樹脂温度320℃および引取速度80m/minの条件下で、膜厚10μmとなるように押出ラミネートして熱融着性フィルムを得た。得られた熱融着性フィルムについて、上述した方法で高速充填性を評価した。結果を表1に示す。
Figure 2019172375
表1中、樹脂(a−1)〜(a−3)、樹脂(b−1)〜(b−4)、*1および*2の詳細は以下のとおりである。
樹脂(a−1):プライムポリマー社製エチレン系樹脂「SP1540」(I2:3.8g/10min、密度:913kg/m3
樹脂(a−2):プライムポリマー社製エチレン系樹脂「SP0540」(I2:3.8g/10min、密度:904kg/m3)52質量%と、プライムポリマー社製エチレン系樹脂「SP2540」(I2:3.8g/10min、密度:923kg/m3)48質量%とのブレンド樹脂
樹脂(a−3):プライムポリマー社製エチレン系樹脂「SP2020」(I2:2.3g/10min、密度:916kg/m3
樹脂(b−1):高圧法ポリエチレン(I2:0.3g/10min、密度:921kg/m3
樹脂(b−2):高圧法ポリエチレン(I2:0.2g/10min、密度:922kg/m3
樹脂(b−3):高圧法ポリエチレン(I2:2.8g/10min、密度:918kg/m3
樹脂(b−4):高圧法ポリエチレン(I2:6.5g/10min、密度:918kg/m3
*1:シールされずNG
*2:外観不良
上記表1に示すように、実施例1〜6の樹脂組成物は成形加工性に優れ、該組成物を用いたフィルムは、製袋可能温度幅が広いことから、高速充填性に優れている。

Claims (5)

  1. 下記要件(1)〜(3)を同時に満たすシーラント用エチレン系樹脂組成物:
    (1)メルトインデックス(I21:190℃、21. 6kg荷重)が42〜80g/10minである;
    (2)メルトインデックス(I21:190℃、21.6kg荷重)とメルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)の比I21/I2が5〜25である;
    (3)メルトテンション(190℃)が25〜180mNである。
  2. (A)メルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)が0.5〜30g/10minの範囲にあり、かつ、密度が880〜970kg/m3の範囲にある線状ポリエチレン系樹脂99.9〜55質量%と、
    (B)メルトインデックス(I2:190℃、2.16kg荷重)が0.01〜20g/10minの範囲にあり、かつ、密度が900〜940kg/m3の範囲にある分岐状ポリエチレン系樹脂0.1〜45質量%と
    を含む(ただし、成分(A)と成分(B)の合計を100質量%とする。)、請求項1に記載のシーラント用エチレン系樹脂組成物。
  3. 請求項1または2に記載のシーラント用エチレン系樹脂組成物からなる層を含むシーラントフィルム。
  4. 請求項3に記載のシーラントフィルムと、基材とを含む熱融着性積層フィルム。
  5. 請求項4に記載の熱融着性積層フィルムを用いた包装体。
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