JPWO2020158056A1 - ポリビニルアルコール系樹脂フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2に記載のように、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム製膜後にドラム型ロールからの剥離性を向上させるために、ポリビニルアルコール系樹脂溶液にポリオキシエチレンアルキルアミン等の界面活性剤を予め含有させることは公知である。
このとき確実に密封するため十分に加熱することを要する。さらに、連続してヒートシールによる密封を行う際には、加熱されたシールバー等によってポリビニルアルコール系樹脂フィルムの端部同士を圧着する。
しかしながら、製膜されたポリビニルアルコール系樹脂が金属ロール表面に付着して、ポリビニルアルコール系樹脂の少なくとも一部表面は金属ロール表面から剥離できないことがある。
このような状態はポリビニルアルコール系樹脂フィルムの破損等の原因となるので、製膜されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、金属ロール等表面からより円滑に剥離されることが必要である。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを用いて、洗剤等の内容物を包装するために、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム同士を水シール又はヒートシールする工程を採用できる。
本発明は金属ロール等表面への被覆を通じて、水シール又はヒートシールする工程にて使用できるポリビニルアルコール系樹脂フィルムを円滑に得ることを課題とする。
この金属製シールバー等を用いてヒートシールを行う工程は、2枚重ねたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに加熱された金属製シールバー等を密着し、加熱終了後に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから金属製シールバー等を離す手段を有する。
このようにヒートシールを行うことを予定したポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、ヒートシール工程の困難性によって、上記水シールを予定するポリビニルアルコール系樹脂フィルムよりも、採用される材料の点において制限がある。
しかし、場合により簡単に離すことができないときも発生する。このときには、ヒートシールされたポリビニルアルコール系樹脂フィルムは金属製シールバー等に付着するので、ヒートシール温度を下げる、又は、生産スピードを落とす等の工夫が必要となる。またヒートシール工程自体を停止せざるを得ない結果となり、生産性を低下させる。
本発明はこの生産性の低下に繋がる現象の発生を解決し、金属製シールバー等に付着させないために、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの組成を検討し、金属製シールバー等に対する密着力を低下させることを課題とする。
1.下記A〜C成分を含有するポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
A.ポリビニルアルコール系樹脂
B.可塑剤
C.ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩、N-アルキル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩及びアルカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩から選ばれた1種以上
2.C成分が、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩、N-ラウロイル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩及びドデカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩から選ばれた1種以上である1に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
3.B成分がグリセリン、ソルビトール、ポリエチレングリコール及びジグリセリンから選ばれた1種以上である1又は2に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
4.D成分として、炭素数が6〜22の脂肪酸アルカリ金属塩を含有する1〜3のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
5.リン原子含有界面活性剤を含有しないポリビニルアルコール系樹脂水溶液を金属ロール上に被覆し、乾燥後に該金属ロールから剥離して得られ、その剥離時の剥離強度が550gf/200mm以下である1〜4のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
6.2枚のポリビニルアルコール系樹脂フィルムをシールバーにより加熱加圧してシールする際の、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅70mm当たりの、150℃でのシールバーに対する密着強度が500gf/70mm以下である1〜5のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
7.下記A〜C成分を含有するポリビニルアルコール系樹脂フィルム溶液を回転する金属ロール表面に供給して、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得る方法。
A.ポリビニルアルコール系樹脂
B.可塑剤
C.ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩、N-アルキル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩及びアルカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩から選ばれた1種以上
さらに、本発明によれば、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのヒートシール時において、金属製シールバー等に対するポリビニルアルコール系樹脂フィルムの密着強度が低いため、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムがシールバー等に付着することがなく、ヒートシール工程を円滑に行うことができる。
(A.ポリビニルアルコール系樹脂)
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂を含有する。
ポリビニルアルコール系樹脂としては特に限定されず、公知のポリビニルアルコール系樹脂を用いることができる。そして、公知の方法に従って、ビニルエステルを溶液重合法、塊状重合法及び懸濁重合法等により重合してポリマーを得た後、ポリマーをケン化することにより得られる。ケン化は、アルカリ又は酸を用いてなされ、特にアルカリを用いることが好ましい。上記ポリビニルアルコール系樹脂としては、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
水に対する溶解性を調整することを考慮して、アニオン性基変性ポリビニルアルコール系樹脂を採用することが好ましい。アニオン性基としては、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。
変性ポリビニルアルコール系樹脂を採用するには、変性のために反応されたモノマー等のモル数が、変性ポリビニルアルコール系樹脂を構成する全モノマーのモル数に対する比率(変性度)として、10.0モル%以下であることが好ましく、より好ましくは5.0モル%以下、さらに好ましくは4.0モル%以下、より好ましくは2.0モル%以下である。
また変性ポリビニルアルコール系樹脂を採用するときには、変性のために反応されたモノマー等のモル数が、変性ポリビニルアルコール系樹脂を構成する全モノマーのモル数に対して、0.1モル%以上であることが好ましく、より好ましくは1.0モル%以上、さらに好ましくは1.5モル%以上である。
そしてこれらの上限と下限から選択して、変性度の範囲とすることができる。
例えばエチレン、プロピレン、イソブチレン、α−オクテン、α−ドデセン、α−オクタデセン等のオレフィン類、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和酸類の完全アルキルエステル等、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド類、アルキルビニルエーテル類、N−アクリルアミドメチルトリメチルアンモニウムクロライド、アリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルジアリルアンモニウムクロリド、ジメチルアリルビニルケトン、N−ビニルピロリドン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリオキシエチレン(メタ)アリルエーテル、ポリオキシプロピレン(メタ)アリルエーテル等のポリオキシアルキレン(メタ)アリルエーテル、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピレン(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレン(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(メタ)アクリルアミド、ポリオキシプロピレン(メタ)アクリルアミド等のポリオキシアルキレン(メタ)アクリルアミド、ポリオキシエチレン(1−(メタ)アクリルアミド−1,1−ジメチルプロピル)エステル、ポリオキシエチレンビニルエーテル、ポリオキシプロピレンビニルエーテル、ポリオキシエチレンアリルアミン、ポリオキシプロピレンアリルアミン、ポリオキシエチレンビニルアミン、ポリオキシプロピレンビニルアミン、ジアクリルアセトンアミド等が挙げられる。
なお、上記の平均ケン化度は、JISK6726−1994に準拠して測定される。
なお、2種以上のポリビニルアルコール系樹脂を併用する際には、ポリビニルアルコール系樹脂全体としての重合度を、それぞれのポリビニルアルコール系樹脂の重量比率による加重平均とする。
上記ポリビニルアルコール系樹脂の含有量が上記60重量%未満であると、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムから可塑剤等がブリードアウトする可能性があり、97重量%を超えると、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの強度や柔軟性が不足する可能性がある。
またポリビニルアルコール系樹脂の含有量がこの範囲であると含水率を適切な範囲に調整しやすくなる。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、可塑剤を含有する。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、高温多湿の地域や寒冷地でも運搬、貯蔵、使用がなされるため、高い引張強度や耐久性が要求される。さらに低温での耐衝撃性も重視される。本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、可塑剤を含有することで、ガラス転移点を下げることが可能となり、かつ、低温での耐久性や水に対する溶解性を向上させることもできる。また可塑剤を含有することにより、引張弾性率を低下させ、柔軟なポリビニルアルコール系樹脂フィルムとすることができる。
上記可塑剤のなかでは、水溶性を向上させる点からみて、グリセリン、ジグリセリン、ソルビトール、トリメチロールプロパン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールが好ましく、特に水溶性向上の効果が大きいことからグリセリン、ジグリセリン、ソルビトール、トリメチロールプロパン、及びPEG400等のポリエチレングリコールが特に好ましい。
金属ロール等表面からの剥離性向上、つまり金属ロール等表面からの剥離強度が低いこと、またフィルムの包装材としての柔軟性及びシールバー密着強度の低下及びブロッキング防止の点からみてグリセリン、ソルビトール、ジグリセリン、ポリエチレングリコールから選ばれた1種以上を採用することがさらに好ましい。また、ヒートシール用のフィルムにする際にはヒートシールバー密着強度を低下させる点から、グリセリン、ジグリセリン、ソルビトール及びポリエチレングリコールの1種以上を採用することが好ましい。
仮にグリセリンとソルビトールを併用するときの、グリセリンとソルビトールの配合量としては、重量比でグリセリン:ソルビトール=1:0.1〜1:5が好ましく、中でも1:0.4〜1:4がより好ましい。
なお、このグリセリンとソルビトールの併用は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを溶液流延法により得るために特に好ましい手段である。
可塑剤としてグリセリンのみを選択して、ヒートシールバーへの密着強度を低下させるためには、ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して、グリセリンを13重量部以上、好ましくは16重量部以上、さらに好ましくは17重量部以上配合することである。
(ア.金属ロール面にポリビニルアルコール系樹脂溶液を供給してフィルムを得る方法によりポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得る場合、及び得られたフィルムを用いて包装するときに、その封止部を水シールによりシールしてなることを予定する場合)
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩、N-アルキル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩及びアルカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩から選ばれた1種以上を含有することが好ましい。
そして、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウムの中でも、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム、及び/又は、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウムがより好ましく、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩の中でも、炭素数が12〜14のアルキル基であるものがより好ましく、N-アルキル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩の中でも、N-ラウロイル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩が好ましく、アルカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩の中でも、ドデカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩がより好ましい。
これらの化合物を採用することによって、製膜時に金属ロールから剥離する際の剥離強度が好ましくは550gf/200mm以下、より好ましくは300gf/200mm以下、更に好ましくは200gf/200mm以下、特に好ましくは100gf/200mm以下になり、剥離が容易になると共に、金属ロール表面に付着することによる剥離時のフィルムの破れ等を防止できる。
剥離強度の測定条件は、実施例に記載の剥離強度測定方法と同じである。
特に金属ロールからの剥離性を高めるためには、これらの化合物は界面活性剤として使用され、ポリビニルアルコール100重量部に対して、好ましくは0.03〜3.00重量部、より好ましくは0.08〜1.20重量部、更に好ましくは0.15〜1.00重量部、最も好ましくは0.17〜0.60重量部配合される。
なお規制上の理由により、リン原子含有界面活性剤は使用しないほうが良い。
そして得られたポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、水シール後のシール強度が好ましくは10.0N/15mm以上、より好ましくは12.0N/15mm以上である。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、上記C成分の中でも、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウム、及び/又は、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩を含有することが好ましい。
そして、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウムの中でも、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウムがさらに好ましく、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩の中でも炭素数が12〜14のアルキル基であるものがさらに好ましい。
これらの化合物は界面活性剤として使用され、特にヒートシール性を維持するためには、ポリビニルアルコール100重量部に対して0.07〜1.00重量部配合され、好ましくは0.10〜0.50重量部配合する。
これらの化合物を採用することによって、製膜時に金属ロールから剥離する際の剥離強度が好ましくは550gf/200mm以下、より好ましくは300gf/200mm以下、更に好ましくは200gf/200mm以下、特に好ましくは100gf/200mm以下になり、剥離が容易になると共に、金属ロール表面に付着することによる剥離時のフィルムの破れ等を防止できる。
剥離強度の測定条件は、実施例に記載の剥離強度測定方法と同じである。
このような組成とすることにより、金属製シールバー等に対する密着強度を低下させて、150℃のシールバーを0.1MPaの力で1秒間フィルムに密着させてシールしたとき、シールバーとの密着強度は、500gf/70mm以下、より好ましくは400gf/70mm以下、更に好ましくは350gf/70mm以下、特に好ましくは300gf/70mm以下とすることができる。
また130℃のシールバーを0.35MPaの力で1秒間フィルムに密着させてシールしたとき、シールバーとの密着強度は、650gf/70mm以下、より好ましくは500gf/70mm以下、更に好ましくは450gf/70mm以下、特に好ましくは420gf/70mm以下、最も好ましくは400gf/70mm以下とすることができる。
さらに、シールバーとの密着強度に加えて、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム同士のヒートシール後のシール強度は、150℃のシールバーにより、0.2MPaの力で1秒間シールした後において、6.0N/15mm以上であることが好ましく、7.0N/15mm以上であることがより好ましく、10.0N/15mm以上であることが更に好ましい。
本発明において、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに脂肪酸アルカリ金属塩が存在することによっても、ヒートシール時の金属製シールバー等との密着抑制効果が得られる。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを溶液流延法により得る場合、炭素数が6〜22の脂肪酸アルカリ金属塩を含有させることができる。特にポリビニルアルコール系樹脂フィルムをヒートシールする用途に使用する場合には、シールバー密着強度を低下させ、かつヒートシール強度を向上させるために、場合により、この炭素数が6〜22の脂肪酸アルカリ金属塩を配合する。
炭素数が6〜22の脂肪酸アルカリ金属塩を含有させる場合には、本発明中のポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して、上記脂肪酸アルカリ金属塩の含有量は好ましくは0.03〜3.00重量部、より好ましくは0.10〜2.00重量部、更に好ましくは0.20〜1.50重量部であり、特に好ましくは0.30〜1.00重量部である。
本発明における炭素数が6〜22の脂肪酸アルカリ金属塩としては特に限定されるものではないが、中でもカプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等の脂肪族カルボン酸のナトリウム又はカリウム塩が好ましい。
上記アルカリ金属塩の含有量が0.03重量部未満であると、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムのヒートシール時の金属製シールバー等との密着抑制効果が不足したり、巻回されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムの繰出張力及びブロッキング強度が高くなりすぎたりする可能性があり、3.00重量部より多いと外観が悪化する。
炭素数が22より大きい脂肪酸アルカリ金属塩であるとき、及び、炭素数が6より小さい脂肪酸アルカリ金属塩、又は脂肪酸アルカリ金属塩ではなく脂肪酸アルカリ土類金属塩を採用したときには、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの外観にムラが発生したり、ブロッキング強度が高くなりすぎたりする可能性が高くなる。特に溶液流延法によりフィルムを得る場合には、炭素数が6〜22の脂肪酸アルカリ金属塩を採用することが好ましい。
なお、アルカリ金属塩ではない脂肪酸塩や遊離の有機酸を配合することもできるが、これらの脂肪酸塩や遊離酸を配合すると、特定の脂肪酸アルカリ金属塩を配合することによる効果を毀損する場合があるため、本発明による効果を毀損しない範囲で配合してもよい。なお、規制上の理由で、リン原子含有界面活性剤を配合しないほうがよい。
またポリビニルアルコール系樹脂フィルムをヒートシールではなく水又は水性溶媒によるシールによる包装体の製造に使用する場合には、使用する脂肪酸アルカリ金属塩として炭素数が6〜22のものを採用することができる。さらに、脂肪酸アルカリ金属塩の脂肪酸の炭素数が6〜14であるときには、耐ブロッキング性の向上と低い繰出張力を両立することができる。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、シリカや炭酸カルシウム、澱粉、タルク、アルミノケイ酸塩等の充填剤(フィラー)を含有しても良く、又はしなくても良い。このような充填剤を含有することにより、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面粗さを大きくし、かつグロスを低下させて、ブロッキング強度及び原反繰出張力を低下させることができ、安定に保存し巻回したロールから円滑に繰り出すことができる。
充填剤を配合する際の配合量としては、ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部である。0.5重量部未満であると、充填剤を配合することによる効果を十分に得ることができず、10重量部を超えるとポリビニルアルコール系樹脂フィルムの柔軟性及びヒートシール性を毀損する可能性がある。
好ましい含水率は2.0〜10.0重量%、より好ましくは2.5〜9.0重量%、最も好ましくは3.0〜8.0重量%である。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも片面には、粉体を塗布し付着させておくことができる。粉体としては澱粉、タルク、マイカ、炭酸カルシウム粉末等があり、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面粗さを大きくし、かつグロスを低下させて、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム間のブロッキング防止や原反繰出張力を低下させることができる。
粉体を塗布する場合の付着量は0.02〜0.20g/m2、好ましくは0.03〜0.20g/m2である。0.02g/m2未満では粉体を塗布し付着させたことによる十分な効果を発揮できず、0.20g/m2を超えてもそれ以上に効果を発揮できないと共に、余分な粉がフィルム上から落ちることで包装環境を汚染する場合がある。
但し、本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、二塩基酸アルカリ金属塩、脂肪酸アルカリ土類金属塩を含有しない。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面にエンボス加工により微細な凹凸が形成されていても、いなくても良い。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは不透明、透明の何れでも良く、ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して、無機顔料や体質顔料を30重量部未満添加して透明としても良く、特に隠蔽性に優れた顔料である酸化チタンを10重量部未満、又は8重量部未満添加してもよい。不透明なポリビニルアルコール系樹脂フィルムにする際には、本発明の効果を毀損しない範囲で、任意の顔料を必要なだけ添加することもできる。また、アクリル系樹脂、流動パラフィン、糖アルコール、ジプロピレングリコールのいずれかを含有してもしなくても良い。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの製造方法としては、公知の装置を使用した支持部材である回転する金属ロール等表面(金属ベルト表面を含む)に対して、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの組成物の水溶液又は水性溶媒溶液を供給し、乾燥させながら、該金属ロール等表面(金属ベルト表面を含む)からの剥離と巻き取りを行う方法を採用する。
なおこの供給方法としては、溶液流延法(キャスト法)やロールコーティング法等の公知の手段を採用できる。
但し、特に鉄、クロムメッキ、アルミニウム等の表面である金属ロールや金属ベルトを支持部材とすることが好ましい。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、上記の流延後乾燥の前後の任意の時期において、支持部材から剥離して得られる。
またポリビニルアルコール系樹脂フィルムを水溶液の流延により得る場合には、本発明において使用する可塑剤として、グリセリン及び/又はソルビトールを選択することが好ましい。これらの可塑剤を選択することにより、脂肪酸アルカリ金属塩との相互作用もあって、特に金属製シールバー等への密着強度が小さい点において優れたポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得ることができる。
さらに水溶液を流延して本発明のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得る際には、充填剤を配合してもしなくても良く、本発明による効果を毀損しない範囲において、リン原子含有界面活性剤も配合してもしなくても良く、粉体を付着してもしなくても良い。
上記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの用途としては、例えば、洗剤、農薬、医薬品等の薬剤包装用等に用いられる薬剤包装用フィルム等が挙げられる。剤の形態としては、粉末、固体、ゲル、液体等が挙げられる。
A.金属ロールの準備
クロムメッキを施した金属ロールを使用する。
1.金属ロール表面を水で湿らせた布で拭く。
2.金属ロール表面をメタノールで湿らせたラボタオル(ユニケミー社製)を用いて、2回拭く。
B.水溶性フィルム作製条件
金属ロール表面温度:70〜90℃
ポリビニルアルコール系樹脂等水溶液粘度:2000〜5000mPa・s(85℃での測定値、B型粘度計で測定)
フィルム厚み:75μm
フィルム含水率:2〜5%
1.ポリビニルアルコール系樹脂水溶液を金属ロールに、フィルムのTD(Transverse Direction)幅が200mmになるようにキャストする。
2.金属ロールを回転しながら、フィルム含水率が2〜5%になるように、所定時間乾燥する。
3.金属ロールを停止させる。
1.金属ロール表面から、200mm幅のフィルムをMD(Machine Direction)に10mmほど剥がし、フォースゲージ(イマダ社製:DS2−50N)を取り付ける。
2.金属ロール表面と剥がしたフィルムのMDが常に直角となるように、800mm/分で少なくともフィルムをMDに200mm以上剥がす。
このときの剥離強度(gf/200mm)の平均値を求めた。
同時に剥離後のフィルムの外観を確認した。
フィルムの外観として、目視にてシワ、傷、破れ等の支障がないものを○とし、これらの支障が発生したものを×とした。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの水分率を、カールフィッシャー水分測定装置(平沼産業社製:AQV−2200S)を用いて測定した。
A4サイズのポリビニルアルコール系樹脂フィルムに、水で湿らせたラボタオル(ユニケミー社製)を用いて、水塗布量が35〜50g/m2になるように塗布した。
その水塗布したフィルムを、すぐにもう1枚の水を塗布していないフィルムに重ね、1.5Kgのアルミ製ローラーで3回圧着した。
貼り合わせたポリビニルアルコール系樹脂フィルムの水シール部分を15mm幅に切り取り、引張試験機(島津製作所社製:AGS−1kN)を用いて最大強度(N/15mm)を測定した。
引張試験スピード:300mm/分
各実施例及び比較例のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを2枚用い、上記の方法により水シールしたところ、いずれのポリビニルアルコール系樹脂フィルムも15〜27N/15mmのシール強度を有した。
70mm幅のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを2枚重ね、ヒートシールテスター(テスター産業社製:TP−701B)を用いてヒートシールした。得られた結果をヒートシール強度1とする。
シール上段:幅10mmのテフロンコート(テフロンは登録商標)を施したアルミ製シールバー、150℃
シール下段:ゴム製、テフロンテープ(テフロンは登録商標)有り、30℃
シール時間:1秒
シール圧:0.2MPa
このヒートシール部分を15mm幅に切り取り、引張試験機(島津製作所社製:AGS−1kN)を用いて最大強度を測定した。
引張試験スピード:300mm/分
各実施例及び比較例のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを2枚用い、上記の方法によりヒートシールした。
上記ヒートシール強度1の測定方法において、シール上段で使用したシールバーを、テフロンコートを施していないアルミ製シールバーに変更し、その他の条件を変更せずにヒートシールした。得られた結果をヒートシール強度2とする。
各実施例及び比較例のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを2枚用い、上記の方法によりヒートシールした。
ヒートシールテスター(テスター産業社製:TP−701B)及びデジタルフォースゲージ(イマダ社製:DS2−50N)を用いて、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅70mm当たりのシールバー密着強度を測定した。
・ヒートシールテスターの準備
1)ヒートシール前に、粒度#1000の紙やすりを用いて、上段のアルミ製シールバーを10回磨いた。
2)さらに、メタノールで湿らせたラボタオル(ユニケミー社製)を用いて、上段のアルミ製シールバーを10回拭いた。この試験準備は試験するフィルムの組成を変える毎に毎回実施した。
・ヒートシール条件
シール上段:幅10mmのアルミ製シールバーで、150℃で0.1MPaの力で1秒加圧
シール下段:ゴム製、テフロンテープ(テフロンは登録商標)有り、30℃
・シールバー密着強度
試験対象の組成の2枚のフィルムのそれぞれ違う場所を連続して10回ヒートシールした後に、横幅70mmの新たなフィルムを用意してヒートシールし、縦10mm×横70mmのヒートシール部分を作製した。この時、フィルムの一端のヒートシールされた部分はシールバーに密着していた。その後、ヒートシールしていない他端をクリップで挟み、デジタルフォースゲージの先端をクリップに引っ掛けて、シールバーからヒートシール部分を剥がすために横方向にデジタルフォースゲージを引張り、シールバーからヒートシール部分が剥がれるまでの最大強度を測定した。
この時、70mm幅のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、溶液流延法で製膜したフィルムはエア面同士が、内側になるように2枚重ねた。
上記シールバー密着強度1測定方法において、ヒートシール条件中のシール上段を、130℃、0.35MPaの力で1秒加圧した以外は同じ条件で、シールバー密着強度2を測定した。
シールバーに対する密着強度が低いほど、実際のヒートシール時において、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの移動に伴う、金属製シールバー等の表面とポリビニルアルコール系樹脂フィルム表面との間の剪断力によって、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを金属製シールバー等から確実に剥離させることができる。
A−1:重合度1700、平均ケン化度89モル%、変性度1.9モル%、マレイン酸変性ポリビニルアルコール
A−2:重合度1000、平均ケン化度89モル%、変性度1.9モル%、マレイン酸変性ポリビニルアルコール
A−3:重合度1700、平均ケン化度94モル%、変性度1.9モル%、マレイン酸変性ポリビニルアルコール
A−4:重合度1700、平均ケン化度97モル%、変性度1.9モル%、マレイン酸変性ポリビニルアルコール
A−5:重合度1700、平均ケン化度95モル%、変性度3.6モル%、マレイン酸変性ポリビニルアルコール
A−6:重合度1000、平均ケン化度88モル%、未変性ポリビニルアルコール
B−1:グリセリン
B−2:ソルビトール
B−3:ジグリセリン
B−4:PEG400(重合度400のポリエチレングリコール)
C−1:ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム
C−2:ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム
C−3:ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩
C−4: N-ラウロイル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩
C−5:ドデカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩
C−6:ポリオキシエチレン2級アルキルエーテルフォスフェート金属塩
C−7:アルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩
C−8:ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム:ジオクチルスルホサクシネート
C−9:アルカンスルホン酸ナトリウム
C−10:ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェート硫酸塩
C−11:ポリオキシエチレンラウリルエーテル
C−12:ラウリン酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン
C−13:ポリオキシエチレン(繰り返し単位数が10)オクチルフェニルエーテル
E−1:シリカ、平均粒子径4.7μm、見掛比重0.26mg/ml
下記表1及び2に示す組成となるように、ポリビニルアルコール系樹脂(A)、可塑剤(B)、界面活性剤(C)、脂肪酸類(D)、充填剤(E)及び水を加え、樹脂組成物の水溶液を得た。これを用いて、上記の水溶性フィルム作製方法に基づいて、厚さ75μmのポリビニルアルコール系樹脂フィルムを製膜した。
得られたフィルムについて上記の試験を行い、その結果を表1及び2に示す。
なお数字で示した実施例は、主に金属ロール表面からの剥離性及び水シール性に優れた例であり、アルファベットで示した実施例は、主に金属ロール表面からの剥離性及び水シール性、更にヒートシール性及びシールバー(ヒートシールバー)からの剥離性に優れた例である。表中の斜線は測定しなかった項目である。
実施例A〜Mは、実施例1〜20による効果と同様の効果を得ることに加え、適切なヒートシール強度を得ることができ、さらにヒートシールバーに対する密着強度が低いので、ヒートシール時にフィルムがヒートシールバーに強く付着することがない。その結果、確実にヒートシールを行うことができ、ヒートシール時にフィルムを破損することがない。
そして実施例A〜Mのフィルムは水シール及びヒートシール用として使用することができる。ヒートシール強度2により、実施例16、I、J、Lのフィルムは十分なヒートシール強度があることを確認できた。
これに対して、比較例1、3及び11は金属ロール剥離強度及びヒートシールバー密着強度が低く、水シール強度及びヒートシール強度が高いものの、界面活性剤としてリン化合物を使用するために、使用が規制される可能性がある。
比較例2は界面活性剤として、アルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩を使用した例である。この結果、金属ロールから剥離した後のフィルムの外観がひどく不良であり、かつフィルムが伸びて試験困難であった。
比較例4〜8は界面活性剤が本発明中のものではなかった。そのため、金属ロールからの剥離強度及びヒートシールバー密着強度が高かった。
比較例9は界面活性剤が本発明中のものではなかった。そのため、金属ロールからの剥離強度が高いものであった。
比較例10は界面活性剤を使用しなかった。そのため、金属ロールからの剥離強度が高く、剥離時にノック皺などが入り外観不良となった。但し、各種試験は可能であったが、ヒートシールバー密着密度が高かった。
Claims (7)
- 下記A〜C成分を含有するポリビニルアルコール系樹脂フィルム:
A.ポリビニルアルコール系樹脂、
B.可塑剤、
C.ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩、N-アルキル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩及びアルカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩から選ばれた1種以上。 - C成分が、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩、N-ラウロイル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩及びドデカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩から選ばれた1種以上である請求項1に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- B成分がグリセリン、ソルビトール、ポリエチレングリコール及びジグリセリンから選ばれた1種以上である請求項1又は2に記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- D成分として、炭素数が6〜22の脂肪酸アルカリ金属塩を含有する請求項1〜3のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- リン原子含有界面活性剤を含有しないポリビニルアルコール系樹脂水溶液を金属ロール上に被覆し、乾燥後に該金属ロールから剥離して得られ、その剥離時の剥離強度が550gf/200mm以下である請求項1〜4のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- 2枚のポリビニルアルコール系樹脂フィルムをシールバーにより加熱加圧してシールする際の、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの幅70mm当たりの、150℃でのシールバーに対する密着強度が500gf/70mm以下である請求項1〜5のいずれかに記載のポリビニルアルコール系樹脂フィルム。
- 下記A〜C成分を含有するポリビニルアルコール系樹脂フィルム溶液を回転する金属表面に供給して、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを得る方法:
A.ポリビニルアルコール系樹脂、
B.可塑剤、
C.ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二ナトリウム塩、N-アルキル-N-メチル-β-アラニンナトリウム塩及びアルカン-1, 2-ジオール酢酸ナトリウム塩から選ばれた1種以上。
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