TW202308855A - 超音波密封用多層薄膜、及積層體 - Google Patents

超音波密封用多層薄膜、及積層體 Download PDF

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Abstract

本發明之課題係提供一種超音波密封用多層薄膜，其可適應單一材料化，可超音波熔接，密封寬窄且均勻，而且可具有安定的超音波密封強度。 解決手段為一種超音波密封用多層薄膜，其至少具有﹕含有熱塑性樹脂的熱塑性樹脂層、及含有隨機聚丙烯及α烯烴樹脂的密封層，該α烯烴樹脂含有丁烯系α烯烴樹脂，且可藉由超音波密封。

Description

超音波密封用多層薄膜、及積層體
本發明係關於一種超音波密封用多層薄膜、及積層體。
在西式糕點、點心等食品用包裝薄膜中，為了促進再生而減少環境負荷，而持續發展單一材料(單一素材)化。對於以往之不同素材的多層積層構成(例如：延伸聚對苯二甲酸乙二酯OPET/無延伸聚丙烯CPP的多層薄膜)，為了適應單一材料化，需要如延伸聚丙烯OPP/無延伸聚丙烯CPP的多層薄膜。
然而，由適應以往的單一材料化之OPP/CPP的多層薄膜，由於材料間之耐熱性不同，故有多層薄膜的表面耐熱降低，且有包裝適性降低之虞的問題點。
另一方面，探討一種使用可僅加熱密封面的超音波的可超音波密封的多層薄膜。至今為止，作為即使藉由超音波熔接也可強固地熔接的積層薄膜，已提出一種將乙烯-(甲基)丙烯酸烷酯共聚物等乙烯-極性單體共聚物設為中心層，在其兩面形成包含隨機聚丙烯與α烯烴系彈性體之混合樹脂的表面層，並於中心層與表面層之間夾入非晶質聚烯烴層的積層薄膜(例如：參考專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2001-301093號公報
[發明欲解決之課題]
然而，使用聚丙烯而適應單一材料化的多層薄膜，由於素材間之耐熱性不同，故在進行超音波密封時，難以得到均勻且安定的密封強度。又，適於超音波密封之前述提出的積層薄膜包含乙烯-極性單體共聚物，無法適應單一材料化。因此，需要可適應單一材料化，且適於超音波密封的多層薄膜之樹脂構成。
本發明的課題在於解決前述以往的各種問題，達成以下的目的。亦即，本發明的目的在於提供一種超音波密封用多層薄膜，可適應單一材料化，且可超音波熔接，並可具有密封寬狹窄均勻且安定的超音波密封強度。 [用以解決課題之手段]
本發明係基於本發明人等之前述知識見解者，作為用以解決前述課題的手段，如以下所述。亦即， ＜1＞一種超音波密封用多層薄膜，其特徵為﹕ 至少具有含有熱塑性樹脂的熱塑性樹脂層與含有隨機聚丙烯及α烯烴樹脂的密封層， 前述α烯烴樹脂含有丁烯系α烯烴樹脂，且 可藉由超音波密封。 ＜2＞如＜1＞記載之超音波密封用多層薄膜，其中前述密封層中的前述隨機聚丙烯之含量為50質量%以上95質量%以下。 ＜3＞如＜1＞至＜2＞中任一項記載之超音波密封用多層薄膜，其中前述密封層中的前述丁烯系α烯烴樹脂之含量為20質量%以上50質量%以下。 ＜4＞如＜1＞至＜3＞中任一項記載之超音波密封用多層薄膜，其中前述密封層的厚度為20%以上。 ＜5＞如＜1＞至＜4＞中任一項記載之超音波密封用多層薄膜，其總厚度為40μm以上。 ＜6＞如＜1＞至＜5＞中任一項記載之超音波密封用多層薄膜，其中藉由示差掃描熱量測測定的熔融熱量為65mJ/mg以下。 ＜7＞如＜1＞至＜6＞中任一項記載之超音波密封用多層薄膜，其中前述熱塑性樹脂含有聚乙烯、及聚丙烯之至少任一者。 ＜8＞一種積層體，其藉由超音波將如＜1＞至＜7＞中任一項記載之超音波密封用多層薄膜與熱塑性樹脂薄膜進行密封。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種超音波密封用多層薄膜，可解決以往之前述各種問題，達成前述目的，可適應單一材料化，且可超音波熔接，並可具有密封寬狹窄均勻且安定的超音波密封強度。
[用以實施發明的形態]
(超音波密封用多層薄膜) 本發明的超音波密封用多層薄膜為一種至少具有熱塑性樹脂層與密封層，且可藉由超音波密封之超音波密封用多層薄膜。
＜熱塑性樹脂層＞ 前述熱塑性樹脂層含有熱塑性樹脂作為主要的樹脂成分。 前述熱塑性樹脂層，可為單層，也可為多個層。 前述熱塑性樹脂層，亦可為可設置包裝用薄膜之印刷的表面層。
－熱塑性樹脂－ 作為前述熱塑性樹脂，沒有特別限制，可因應目的適當選擇周知的熱塑性樹脂，可舉出例如：α烯烴樹脂、苯乙烯樹脂、酯樹脂、丙烯酸樹脂等。從可單一材料化之觀點而言，該等之中，較佳為α烯烴樹脂。 作為前述α烯烴樹脂，可舉出例如：α烯烴單體的均聚物(聚乙烯均聚物、聚丙烯均聚物等)；將α烯烴單體作為主成分的共聚物(丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯隨機共聚物、乙烯-丁烯-1共聚物、丙烯-丁烯-1共聚物等)等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。該等之中，較佳為含有聚乙烯、及聚丙烯之至少任一者的乙烯均聚物、丙烯均聚物、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-乙烯隨機共聚物。 作為前述α烯烴樹脂中之α烯烴單體的含量，較佳為50莫耳%～100莫耳%，更佳為70莫耳%～100莫耳%。
作為前述熱塑性樹脂的熔流速率(MFR)，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，在溫度190℃、及荷重2.16kg的測定條件中，較佳為1.0g/10分鐘～50.0g/10分鐘，更佳為3.0g/10分鐘～45.0g/10分鐘，進一步更佳為3.0g/10分鐘～12.0g/10分鐘。 在此，前述熔流速率(MFR)為依據JIS K7210，以190℃、荷重2.16kg(21.18N)測定的數值。
作為前述熱塑性樹脂的密度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為0.89g/cm 3～0.96g/cm 3，更佳為0.89g/cm 3～0.93g/cm 3。
作為前述熱塑性樹脂的熔點，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為110℃～170℃，更佳為120℃～160℃。前述熔點，可使用示差掃描熱量計(DSC)(例如：Hitachi High-Tech Science股份有限公司製、DSC7020)進行測定。
＜密封層＞ 前述密封層含有隨機聚丙烯及α烯烴樹脂作為主要的樹脂成分。
－隨機聚丙烯－ 前述隨機聚丙烯為丙烯90質量%～98質量%與乙烯及/或碳數4以上的α-烯烴10質量%～2質量%之隨機共聚物。作為前述碳數4以上的α-烯烴，可舉出例如：1-丁烯等。前述隨機聚丙烯，可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。
作為前述隨機聚丙烯的含量，相對於前述密封層所含之樹脂成分的總量，較佳為50質量%以上95質量%以下，更佳為50質量%以上70質量%以下。
作為前述隨機聚丙烯的熔流速率(MFR)，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，在溫度190℃、及荷重2.16kg的測定條件中，較佳為1.0g/10分鐘～50.0g/10分鐘，更佳為3.0g/10分鐘～45.0g/10分鐘，進一步更佳為3.0g/10分鐘～12.0g/10分鐘。
作為前述隨機聚丙烯的密度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為0.89g/cm 3～0.93g/cm 3，更佳為0.90g/cm 3～0.92g/cm 3。
作為前述隨機聚丙烯的熔點，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為110℃～160℃，更佳為120℃～140℃。
－α烯烴樹脂－ 前述α烯烴樹脂至少含有丁烯系α烯烴樹脂，甚至視需要含有丁烯系α烯烴樹脂以外的α烯烴樹脂。 作為前述α烯烴樹脂，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，且可舉出例如：乙烯、丙烯等α烯烴單體的均聚物；將α烯烴單體作為主成分的乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-1共聚物或丙烯-丁烯-1共聚物等。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。 作為前述α烯烴樹脂中之α烯烴單體的含量，較佳為50莫耳%～100莫耳%，更佳為70莫耳%～100莫耳%。
作為前述丁烯系α烯烴樹脂以外之α烯烴樹脂的熔流速率(MFR)，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，在溫度190℃、及荷重2.16kg的測定條件中，較佳為1.0g/10分鐘～50.0g/10分鐘，更佳為2.0g/10分鐘～45.0g/10分鐘，進一步更佳為2.0g/10分鐘～10.0g/10分鐘。
作為前述丁烯系α烯烴樹脂以外之α烯烴樹脂的密度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為0.85g/cm 3～0.96g/cm 3，更佳為0.87g/cm 3～0.90g/cm 3。
作為前述丁烯系α烯烴樹脂以外之α烯烴樹脂的熔點，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為40℃～120℃，更佳為50℃～100℃。
－－丁烯系α烯烴樹脂－－ 作為前述丁烯系α烯烴樹脂，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，且可舉出例如：丁烯-1單體的均聚物、將丁烯-1單體作為主成分的乙烯-1-丁烯共聚物或丙烯-1-丁烯共聚物等。該等之中，較佳為丙烯-1-丁烯共聚物。該等可單獨使用一種，亦可併用兩種以上。 作為前述丁烯系α烯烴樹脂中之丁烯-1單體的含量，較佳為50莫耳%～100莫耳%，更佳為70莫耳%～100莫耳%。
作為前述丁烯系α烯烴樹脂的熔流速率(MFR)，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，在溫度190℃、及荷重2.16kg的測定條件中，較佳為1.0g/10分鐘～50.0g/10分鐘，更佳為3.0g/10分鐘～45.0g/10分鐘，進一步更佳為3.0g/10分鐘～12.0g/10分鐘。
作為前述丁烯系α烯烴樹脂的密度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為0.89g/cm 3～0.96g/cm 3，更佳為0.89g/cm 3～0.92g/cm 3。
作為前述丁烯系α烯烴樹脂的熔點，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為50℃～120℃，更佳為50℃～110℃，進一步更佳為50℃～80℃。
作為前述丁烯系α烯烴樹脂的含量，相對於前述密封層所含之樹脂成分的總量，較佳為5質量%以上50質量%以下，更佳為10質量%以上50質量%以下，進一步更佳為15質量%以上50質量%以下，特佳為20質量%以上50質量%以下。 若前述含量為5質量%以上50質量%以下，則從展現超音波密封性之觀點而言為有利。又，若前述含量為20質量%以上50質量%以下，則從擔保密封長之全長為均勻且安定的超音波密封性之觀點而言為特別有利。
作為前述密封層中之相對於前述隨機聚丙烯(b1)的前述丁烯系α烯烴樹脂(b2)之質量比(b2/b1)，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為5/95～50/50，更佳為10/90～50/50，進一步更佳為20/80～50/50，特佳為30/70～50/50。
＜其它的成分＞ 前述熱塑性樹脂層、及前述密封層之樹脂，也可適當摻合通用於聚烯烴的抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗靜電劑、滑劑(抗結塊劑、平滑劑)等摻合劑作為其它的成分。
[超音波密封用多層薄膜之層構成] 前述超音波密封用多層薄膜中的前述熱塑性樹脂層，可為單層，也可為多個層。多個前述熱塑性樹脂層，可為彼此相同的組成，也可為不同的組成。 前述熱塑性樹脂層為單層時，前述超音波密封用多層薄膜為以熱塑性樹脂層/密封層之順序積層的多層薄膜。 前述熱塑性樹脂層為多個層時，前述熱塑性樹脂層具有成為前述超音波密封用多層薄膜之表面層的基材層與(一層～多個層的)中間層，且前述超音波密封用多層薄膜為以基材層(熱塑性樹脂層)/中間層(熱塑性樹脂層)/密封層之順序積層的多層薄膜。 前述超音波密封用多層薄膜，可為共擠製各層而積層的共擠製多層薄膜，也可為接著一部分的層而積層的積層薄膜。 作為將前述追加基材層積層之際的接著方法，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，且可舉出例如：乾式積層、濕式積層、無溶劑積層、擠製積層等。
前述超音波密封用多層薄膜，基本上為透明且表面平滑。也可在前述超音波密封用多層薄膜之雙面或單面之混合樹脂層進行電暈放電處理，使其具備印刷特性。又，亦可在前述超音波密封用多層薄膜之雙面或單面進行壓紋處理，賦予緞紋等絞紋模樣。
作為前述超音波密封用多層薄膜的總厚度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，從擔保均勻且安定的超音波密封強度之觀點而言，較佳為40μm以上，更佳為40μm以上90μm以下。
作為前述熱塑性樹脂層之單層或各層的平均厚度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為5μm～30μm，更佳為10μm～20μm。 作為前述熱塑性樹脂層為多個層時之各層的平均厚度之合計，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為15μm～60μm，更佳為30μm～50μm。 前述熱塑性樹脂層的厚度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，作為相對於前述熱塑性樹脂層、及前述密封層的合計厚度之前述熱塑性樹脂層的平均厚度之比率(%)，較佳為90%以下，更佳為20%～90%，進一步更佳為50%～80%。
作為前述密封層的平均厚度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，較佳為3μm～30μm，更佳為5μm～25μm，進一步更佳為10μm～20μm。 前述密封層的厚度，沒有特別限制，可因應目的適當選擇，作為相對於前述熱塑性樹脂層及前述密封層的合計厚度之前述密封層的平均厚度之比率(%)，較佳為10%以上，更佳為20%以上，進一步更佳為30%以上。又，較佳為10%以上50%以下，更佳為20%以上50%以下，進一步更佳為30%以上50%以下。 若前述厚度為10%以上，則從展現超音波密封性之觀點而言為有利。又，若前述厚度為20%以上，則從擔保密封長之50%至全長為均勻且安定的超音波密封性之觀點而言為特別有利。
[熔融熱量] 從利用超音波密封之均勻的熔接性之觀點而言，作為前述超音波密封用多層薄膜中之藉由示差掃描熱量測定(DSC)測定的熔融熱量，較佳為65mJ/mg以下。 藉由示差掃描熱量測定(DSC)測定的熔融熱量為升溫第1次的熔融熱量，例如：可使用示差掃描熱量計(Hitachi High-Tech Science股份有限公司製、DSC7020)，採以下的步驟進行測定。 首先，將作為對象試料的超音波密封用多層薄膜之約5.0mg加入鋁製的試料容器，且將試料容器載置於支架單元，並設置於電爐中。接著，在氮氣環境下，以升溫速度10℃/min由30℃加熱(升溫第1次)至200℃，並使用示差掃描熱量計計測DSC曲線。 由得到的DSC曲線，使用示差掃描熱量計的解析程式，選擇第1次之升溫時中的DSC曲線，可求出對象試料之升溫第1次中的熔融熱量[mJ/mg]。
[超音波密封] 作為前述藉由超音波密封的方法，沒有特別限制，可因應目的適當選擇周知的超音波密封方法、或使用周知的超音波密封裝置之方法等。 在此，「超音波密封」為利用將電能量轉換為機械能量的超音波振動振幅，在藉由超音波送出振動能量的「超音波變幅桿(ultrasonic horn)」與固定治具「砧(anvil)」之間夾入成為接合對象的薄膜，在薄膜材料之界面均勻地產生摩擦能量，瞬間熔融熔接的技術。用語「超音波密封」、「超音波熔接」、「超音波熔融熔接」、及「超音波融接接合」，彼此可為同義。
超音波變幅桿，可垂直配置於接合對象及砧之上方，也可相對於接合對象及砧，配置於水平方向。超音波變幅桿，通常以20kHz～40kHz的音波振動，在壓力下，通常以摩擦熱的形態將能量傳達至接合對象的接合部。由於為摩擦熱及壓力，故軟化或熔融接合對象中之至少一個的一部分，藉此接合對象彼此接合。
在此，作為前述「接合對象」，在本發明中，只要至少包含本發明的超音波密封用多層薄膜，則沒有特別限制，可因應目的適當選擇，且可為使前述超音波密封用多層薄膜兩片成為各自的前述密封層彼此接觸而配置者，也可為使一連串(一片)之前述超音波密封用多層薄膜成為前述密封層彼此接觸折疊而配置者，或者，亦可為使前述超音波密封用多層薄膜之前述密封層與前述熱塑性樹脂薄膜接觸而配置前述超音波密封用多層薄膜與熱塑性樹脂薄膜者。 將密封層彼此接觸的部分或密封層與熱塑性樹脂薄膜接觸的部分進行超音波密封，形成接合部，藉以得到後述的積層體。
作為前述超音波密封中的超音波，沒有特別限制，可因應目的適當選擇具有人類的耳朵所聽不到之高頻率的彈性振動波(音波)。作為前述超音波的頻率，較佳為16kHz以上，更佳為20kHz以上，特佳為20kHz以上40kHz以下。
作為前述超音波密封中的壓力、振幅、熔接時間、保持時間等條件，因應使用之接合對象的種類、及頻率或條件之組合而變化，且並沒有規定為一種意思，沒有特別限制，可因應目的適當選擇。 前述壓力意指在超音波密封裝置中，對於接合對象之超音波變幅桿所致之抵壓壓力，且以單位[Pa](帕斯卡)、[MPa](百萬帕斯卡)等表示。作為前述壓力，較佳為0.15[MPa]～0.3[MPa]，更佳為0.25[MPa]～0.3[MPa]。 前述振幅意指超音波振動之大小。作為前述振幅，較佳為20μm以上50μm以下，藉由具有均勻且安定的密封強度，更佳為35μm以上50μm以下。 前述熔接時間表示超音波的振盪時間，且意指超音波變幅桿與接合對象接觸而熔接的時間。作為前述熔接時間，較佳為0.2秒鐘以上1秒鐘以下，更佳為0.5秒鐘以上1秒鐘以下。 前述保持時間意指超音波振盪機的保持時間與熔接部的硬化時間。作為前述保持時間，較佳為0.2秒鐘以上1.0秒鐘以下，更佳為0.5秒鐘以上1.0秒鐘以下。
作為前述超音波密封裝置，可適當舉出例如：連續超音波密封型的裝置、具有旋轉式超音波變幅桿的裝置等。 前述連續超音波密封型的裝置，一般已知作為「連續超音波融接接合」。連續超音波融接接合，通常可略連續地供給至超音波密封裝置內，且用以略連續地密封接合對象。連續超音波融接接合，超音波變幅桿通常被固定，且接合對象移動至其正下方。一種連續超音波融接接合係使用固定的變幅桿與旋轉砧面。連續超音波融接接合中，接合對象，在超音波變幅桿與旋轉砧之間被拉伸。超音波變幅桿，通常朝向接合對象往長邊方向延伸，振動會沿著超音波變幅桿，往軸方向傳達至材料。
具有前述旋轉式超音波變幅桿的裝置，超音波變幅桿為旋轉型，且為圓柱狀，以長邊方向軸為中心進行旋轉。輸入振動，在超音波變幅桿之軸方向，輸出振動，在超音波變幅桿之放射方向。超音波變幅桿，接近砧而配置，通常砧也可使接合對象以實質上同等於圓柱狀面之接線速度的線速度通過圓柱狀面之間而旋轉。
作為超音波密封，記載於例如：日本特開2008-526552號公報、日本特開2010-195044號公報、日本特開2013-231249號公報、日本特開2015-16294號公報、美國專利第5976316號說明書等，且其揭示內容係根據參照援用於本說明書。
(積層體) 本發明的積層體，至少包含本發明的超音波密封用多層薄膜，可為使前述超音波密封用多層薄膜兩片成為各自的前述密封層彼此接觸而配置，藉由超音波密封的積層體，也可為使一連串(一片)之前述超音波密封用多層薄膜成為前述密封層彼此接觸折疊而配置，藉由超音波密封的積層體，或者，亦可為使前述超音波密封用多層薄膜之前述密封層與前述熱塑性樹脂薄膜接觸而配置，將前述超音波密封用多層薄膜與熱塑性樹脂薄膜藉由超音波密封的積層體。 前述積層體，可適當利用作為包裝體。作為前述包裝體，可舉出例如：西式糕點、點心、麵包、日式糕點、調味料等食品用包裝體等。 前述積層體，可適應單一材料化，且可藉由可僅加熱密封面的超音波密封密封，因此使密封寬變窄，且可實現材料之省量化。
＜熱塑性樹脂薄膜＞ 作為前述熱塑性樹脂薄膜的材料，沒有特別限制，可因應目的適當選擇周知的熱塑性樹脂，但從單一材料化之觀點而言，較佳為α烯烴樹脂。 作為前述α烯烴樹脂，可適當採用在前述熱塑性樹脂層中說明的α烯烴樹脂。
本發明的超音波密封用多層薄膜10，例如：如圖1所示為包含熱塑性樹脂層1、及密封層2，且積層兩層的多層薄膜。 又，如圖2所示，本發明的超音波密封用多層薄膜10，可具有多個熱塑性樹脂層，也可為包含熱塑性樹脂層(基材層)1a、熱塑性樹脂層(中間層)1b、及密封層2，且以基材層/中間層/密封層之順序積層的多層薄膜。
圖3A～C為表示使用於本發明的超音波密封用多層薄膜之超音波熔接的超音波密封裝置之一例的示意剖面圖。超音波密封裝置100具有砧110、及與該砧110之外周面相對向的超音波變幅桿120。在砧110之外周面以規定的密封圖案形成密封突起，超音波變幅桿120，可沿圖3A中的箭頭方向移動，且在超音波變幅桿120與砧110的密封突起之間保持接合對象。 在砧110與超音波變幅桿120之間通過的接合對象，例如：可為兩片重疊的超音波密封用多層薄膜10(圖3A)，也可為將超音波密封用多層薄膜10與熱塑性樹脂薄膜兩片重疊者(無圖示)，亦可為掛在金屬棒130，使兩片重疊而折疊的一片超音波密封用多層薄膜10(圖3B)。接合對象中，將夾持於砧110的外周面之密封突起與超音波變幅桿120之間的部分，以自超音波變幅桿120傳達的超音波振動所致之摩擦熱進行熔融密封，製造至少包含超音波密封用多層薄膜10的積層體50(參照圖3C)。超音波密封裝置為自與接合對象接觸的超音波變幅桿之前端傳導振動能量至接合對象，將接合對象以摩擦熱熔接者，熔接形狀係成為與砧110的外周面之密封突起及超音波變幅桿先端之接觸面的形狀幾乎相同。圖3A的超音波密封裝置，砧110的外周面之密封突起具有200mm×2mm的形狀，藉此，可製造以密封長200mm×密封寬2mm熔接的積層體50。 [實施例]
以下基於實施例，更具體地說明本發明，但本發明並沒有限制於以下的實施例。再者，只要沒有特別明記，則「份」指「質量份」，「%」指「質量%」。
(實施例1-1) ＜超音波密封用多層薄膜之製作＞ 作為形成基材層(A)、中間層(C)及密封層(B)之各層的樹脂成分，各自使用下述的樹脂，調整形成各層的樹脂混合物。 基材層(A)：丙烯-乙烯嵌段共聚物(密度0.91g/cm 3、MFR7.0g/10min)(以下稱為COPP(1))70份與丙烯-乙烯嵌段共聚物(密度0.91g/cm 3、MFR4.0g/10min)(以下稱為COPP(2))30份之混合物。 中間層(C)：丙烯-乙烯隨機共聚物(密度0.90g/cm 3、MFR6.0g/10min)(以下稱為COPP(3))50份與COPP(1)50份之混合物。 密封層(B)：COPP(3)76份與丙烯-1-丁烯共聚物(密度0.90g/cm 3、MFR4.0g/10min、熔點100℃)(以下稱為BP(1))24份之混合物。
將形成各層的樹脂混合物各別供給至3台擠製機，且使以基材層(A)/中間層(C)/密封層(B)形成的積層薄膜之各層的平均厚度之比率成為26%：50%：24%，以擠製溫度250℃自T型模進行共擠製，並以40℃的水冷金屬冷卻輥冷卻，成形總厚度為40μm的積層薄膜之實施例1-1的超音波密封用多層薄膜。
＜評價1＞ ＜＜超音波密封性＞＞ 將得到的超音波密封用多層薄膜切割為210mm×600mm，將密封層掛在金屬棒，使兩片重疊而摺疊，重疊兩片，且設置覆蓋於如圖3所示之超音波密封裝置的砧上。作為超音波密封裝置，使用超音波塑膠熔接機W3080(Nippon Avionics製、頻率：20kHz)。設定參數(壓力＝0.3MPa、振幅＝50μm、熔接時間＝1sec、保持時間＝1sec)，打開開關，將超音波密封用多層薄膜之210mm長的一邊以密封長200mm×密封寬2mm進行超音波密封。 以目視觀察密封長210mm後，進行剝離，以下述的評價基準評價超音波密封性。 [評價基準] ○：對於密封全長，熔接80%以上。 △○：對於密封全長，熔接50%以上、小於80%(可實用等級)。 △：對於密封全長，熔接一部分(小於50%)。 ×：密封全長未熔接或0.5Ｎ/210mm以下，可輕易剝離。
＜積層體之製作＞ 將得到的超音波密封用多層薄膜切割為210mm×600mm，對於切割為相同尺寸的熱塑性樹脂薄膜(P2161、東洋紡股份有限公司製)，與密封層接觸而重疊2片，藉由與「超音波密封性」之評價同樣的裝置及條件，將長邊兩邊與短邊一邊之計三邊進行超音波密封，製作實施例1-1的積層體。
(實施例1-2～1-4) 在實施例1-1中，維持總厚度40μm，將密封層(B)的厚度之比率，如表1所示進行變更，除此以外係與實施例1-1同樣進行，製作實施例1-2～1-4的超音波密封用多層薄膜，並實施評價。將結果示於表1。
(實施例1-5) 在實施例1-1中，如表1所示，將密封層(B)的樹脂組成變更為COPP(3)68份與BP(1)32份的混合物，除此以外係與實施例1-1同樣進行，製作實施例1-5的超音波密封用多層薄膜，且實施評價。將結果示於表1。
(實施例1-6) 在實施例1-1中，如表1所示，將密封層(B)的樹脂組成變更為COPP(3)60份與BP(1)40份的混合物，除此以外係與實施例1-1同樣進行，製作實施例1-6的超音波密封用多層薄膜，且實施評價。將結果示於表1。
(實施例1-7) 在實施例1-1中，將密封層(B)的BP(1)變更為丙烯-1-丁烯共聚物(密度0.9g/cm 3、MFR4.0g/10min、熔點58℃)(以下稱為BP(2)。)，除此以外係與實施例1-1同樣進行，製作實施例1-7的超音波密封用多層薄膜，且實施評價。將結果示於表1。
(比較例1) 在實施例1-1中，將密封層(B)的樹脂組成變更為COPP(3)100份(未包含BP(1))，除此以外係與實施例1-1同樣進行，製作比較例1的超音波密封用多層薄膜，實施評價。將結果示於表1。
(實施例2-1) 在實施例1-1中，將總厚度40μm變更為30μm，除此以外係與實施例1-1同樣進行，製作實施例2-1的超音波密封用多層薄膜，且實施評價。將結果示於表2。
(實施例2-2～2-7) 在實施例1-2～1-7中，將總厚度40μm變更為30μm，除此以外係與實施例1-2～1-7同樣進行，製作實施例2-2～2-7的超音波密封用多層薄膜，實施評價。將結果示於表2。
(比較例2) 在實施例2-1中，將密封層(B)的樹脂組成變更為COPP(3)100份(未包含BP(1))，除此以外係與實施例2-1同樣進行，製作比較例2的超音波密封用多層薄膜，實施評價。將結果示於表2。
(實施例3-1) 在實施例1-1中，將總厚度40μm變更為50μm，除此以外係與實施例1-1同樣進行，製作實施例3-1的超音波密封用多層薄膜。將結果示於表3。
＜評價2＞ ＜＜超音波密封性＞＞ 實施例3-1，除在實施例1-1中進行之超音波密封性的評價之外，也變更超音波密封裝置之參數的條件，進行追加之評價。 具體而言，變更為將壓力由0.30[MPa]各別減低至0.25[MPa]、0.20[MPa]、及0.15[MPa]的條件、及將振幅由50[μm]各別減低至35[μm]、及20[μm]的條件。依據實施例1-1中的超音波密封性之評價基準進行評價。將結果示於表4。
＜＜密封強度之測定＞＞ 將得到的實施例3-1之超音波密封用多層薄膜切割為寬210mm，使密封層彼此接觸而重疊2片，並使用超音波塑膠熔接機W3080(Nippon Avionics製、頻率：20kHz)，以壓力＝0.3MPa、振幅＝50μm、熔接時間＝0.5sec、保持時間＝1sec的條件進行超音波密封。將超音波密封的積層體切割為寬15mm，在23℃、50%RH的恆溫室中，使用拉伸試驗機(A&D股份有限公司製)，以300mm/分鐘的速度進行90度剝離，藉以測定密封強度。針對實施例1-1～1-7的超音波密封用多層薄膜，也進行同樣的測定。將結果示於圖4。
＜＜熔融熱量之測定＞＞ 針對得到的實施例3-1之超音波密封用多層薄膜，將藉由示差掃描熱量測定(DSC)測定之升溫第1次的熔融熱量，採用以下的步驟進行測定。將結果示於表3。 示差掃描熱量測定(DSC)之升溫第1次的熔融熱量係使用示差掃描熱量計(Hitachi High-Tech Science股份有限公司製、DSC7020)進行測定。 首先，將作為對象試料的超音波密封用多層薄膜之約5.0mg加入鋁製的試料容器，且將試料容器載置於支架單元，並設置於電爐中。接著，在氮氣環境下，以升溫速度10℃/min由30℃加熱(升溫第1次)至200℃，並使用示差掃描熱量計計測DSC曲線。 由得到的DSC曲線，使用示差掃描熱量計的解析程式，選擇第1次之升溫時中的DSC曲線，求出對象試料之升溫第1次中的熔融熱量[mJ/mg]。
(實施例3-2～3-7) 在實施例1-2～1-7中，將總厚度40μm變更為50μm，除此以外係與實施例1-2～1-7同樣進行，製作實施例3-2～3-7的超音波密封用多層薄膜，且與實施例3-1同樣地實施評價。將結果示於表3～4及圖4。
(比較例3) 在實施例3-1中，將密封層(B)的樹脂組成變更為COPP(3)100份(未包含BP(1))，除此以外係與實施例3-1同樣進行，製作比較例3的超音波密封用多層薄膜，實施評價。將結果示於表3～4。
[表1]
比較例 實施例
1 1-2 1-1 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7
各層之樹脂組成 [質量份] 基材層(A) COPP(1) 70 70 70 70 70 70 70 70
COPP(2) 30 30 30 30 30 30 30 30
中間層(C) COPP(3) 50 50 50 50 50 50 50 50
COPP(1) 50 50 50 50 50 50 50 50
密封層(B) COPP(3) 100 76 76 76 76 68 60 76
BP(1) - 24 24 24 24 32 40 -
BP(2) - - - - - - - 24
層厚度[μm]()內 表示相對於 總厚度之層比率。 超音波密封用 多層薄膜的總厚度 40(100%)
基材層(A) 10.4(26%) 11.2(28%) 10.4(26%) 8.8(22%) 7.2(18%) 10.4(26%) 10.4(26%) 10.4(26%)
中間層(C) 20(50%) 24(60%) 20(50%) 16.8(42%) 13.6(34%) 20(50%) 20(50%) 20(50%)
密封層(B) 9.6(24%) 4.8(12%) 9.6(24%) 14.4(36%) 19.2(48%) 9.6(24%) 9.6(24%) 9.6(24%)
超音波密封性 × △ △○ ○ ○ ○ ○ ○
[表2]
比較例 實施例
2 2-2 2-1 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7
層厚度[μm]()內 表示相對於 總厚度之層比率。 超音波密封用 多層薄膜的總厚度 30(100%)
基材層(A) 7.8(26%) 8.4(28%) 7.8(26%) 6.6(22%) 5.4(18%) 7.8(26%) 7.8(26%) 7.8(26%)
中間層(C) 15(50%) 18(60%) 15(50%) 12.6(42%) 10.2(34%) 15(50%) 15(50%) 15(50%)
密封層(B) 7.2(24%) 3.6(12%) 7.2(24%) 10.8(36%) 14.4(48%) 7.2(24%) 7.2(24%) 7.2(24%)
超音波密封性 × △ △ △ △ △ △ △
[表3]
比較例 實施例
3 3-2 3-1 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7
層厚度[μm]()內 表示相對於 總厚度之層比率。 超音波密封用 多層薄膜的總厚度 50(100%)
基材層(A) 13(26%) 14(28%) 13(26%) 11(22%) 9(18%) 13(26%) 13(26%) 13(26%)
中間層(C) 25(50%) 30(60%) 25(50%) 21(42%) 17(34%) 25(50%) 25(50%) 25(50%)
密封層(B) 12(24%) 6(12%) 12(24%) 18(36%) 24(48%) 12(24%) 12(24%) 12(24%)
超音波密封性 △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
熔融熱量DSC1st[mJ/mg] 67 54.2 50.80 46.9 47.3 52.7 48.3 49.5
[表4]
頻率 壓力 振幅 熔接 時間 保持 時間 比較例 實施例
[kHz] [MPa] [μm] [sec] [sec] 3 3-2 3-1 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7
20 0.30 50 1 1 △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
0.25 △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
0.20 △ △○ △○ ○ ○ ○ ○ △○
0.15 △ △ △ △○ △○ △○ △○ △
0.30 35 △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
20 △ △○ △○ △○ △○ ○ ○ ○
由表1～3的結果可知：因為密封層含有丁烯系α烯烴樹脂，所以擔保超音波密封性。又，由表1的結果可知：密封層中的丁烯系α烯烴樹脂之含量，24質量%以上，表示可實用等級的超音波密封性，32質量%以上，擔保密封長之全長為超音波密封性。由表1的結果可知：超音波密封用多層薄膜的總厚度40μm，對於總厚度之密封層的厚度36%以上，擔保密封長之全長為超音波密封性，使用BP(2)的實施例2-7，對於總厚度之密封層的厚度24%以上，擔保密封長之全長為超音波密封性。 由表1～3的結果可知：超音波密封用多層薄膜的總厚度40μm以上，超音波密封強度增加，擔保密封長之50%以上至全長為超音波密封性。又，由表1、表3及圖4的結果可知：超音波密封用多層薄膜的總厚度50μm，相較於總厚度40μm，全體而言，超音波密封強度增加，且看不到參數間之影響。
以下表示在實施例中使用之各樹脂的MFR、密度、及熔點。 [表5]
簡稱 化合物名 MFR * 密度 [g/cm 3] 熔點 [℃]
COPP(1) 丙烯-乙烯嵌段共聚物 7.0 0.91 166
COPP(2) 丙烯-乙烯嵌段共聚物 4.0 0.91 165
COPP(3) 丙烯-乙烯隨機共聚物 6.0 0.90 133
BP(1) 丙烯-1-丁烯共聚物 4.0 0.90 100
BP(2) 丙烯-1-丁烯共聚物 4.0 0.90 58
*熔流速率(MFR)表示依據JISK7210，以190℃、荷重2.16kg(21.18N)測定的數值[g/10分鐘]
1:熱塑性樹脂層 1a:熱塑性樹脂層(基材層) 1b:熱塑性樹脂層(中間層) 2:密封層 10:超音波密封用多層薄膜 50:積層體 100:超音波密封裝置 110:砧 120:超音波變幅桿 130:金屬棒
圖1為表示本發明的超音波密封用多層薄膜之一例的示意剖面圖。 圖2為表示本發明的超音波密封用多層薄膜之另一例的示意剖面圖。 圖3A為表示本發明的超音波密封用多層薄膜之超音波熔接所使用的超音波密封裝置之一例的示意剖面圖(其1)。 圖3B為表示本發明的超音波密封用多層薄膜之超音波熔接所使用的超音波密封裝置之一例的示意剖面圖(其2)。 圖3C為表示本發明的超音波密封用多層薄膜之超音波熔接所使用的超音波密封裝置之一例的示意剖面圖(其3)。 圖4為表示測定實施例中的超音波密封用多層薄膜之密封強度的結果之圖表。
1:熱塑性樹脂層
2:密封層
10:超音波密封用多層薄膜

Claims (8)

  1. 一種超音波密封用多層薄膜，其特徵為﹕ 至少具有含有熱塑性樹脂的熱塑性樹脂層與含有隨機聚丙烯及α烯烴樹脂的密封層， 該α烯烴樹脂含有丁烯系α烯烴樹脂，且 可藉由超音波密封。
  2. 如請求項1之超音波密封用多層薄膜，其中該密封層中的該隨機聚丙烯之含量為50質量%以上95質量%以下。
  3. 如請求項1至2中任一項之超音波密封用多層薄膜，其中該密封層中的該α烯烴樹脂之含量為20質量%以上50質量%以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之超音波密封用多層薄膜，其中該密封層的厚度為20%以上。
  5. 如請求項1至4中任一項之超音波密封用多層薄膜，其總厚度為40μm以上。
  6. 如請求項1至5中任一項之超音波密封用多層薄膜，其中藉由示差掃描熱量測測定的熔融熱量為65mJ/mg以下。
  7. 如請求項1至6中任一項之超音波密封用多層薄膜，其中該熱塑性樹脂含有聚乙烯、及聚丙烯之至少任一者。
  8. 一種積層體，其藉由超音波將如請求項1至7中任一項之超音波密封用多層薄膜與熱塑性樹脂薄膜進行密封。
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