WO2017073751A1 - ポリエチレンフィルム、積層体およびこれらを用いた包装体 - Google Patents

ポリエチレンフィルム、積層体およびこれらを用いた包装体 Download PDF

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electron beam
polyethylene
film
irradiated
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政人 油野
植木 貴之
浩一 三上
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大日本印刷株式会社
ピーティー ディーエヌピー インドネシア
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    • Y02W30/80Packaging reuse or recycling, e.g. of multilayer packaging

Definitions

  • the present invention relates to a polyethylene film, and more particularly to a single-layer polyethylene film having different physical properties on the front and back sides and a package using the same.
  • the present invention also relates to a laminate, and more specifically, a laminate comprising a polyethylene film substrate having both surfaces irradiated with an electron beam, and a polyethylene film layer having at least one surface not irradiated with an electron beam, and uses the same.
  • a laminate and more specifically, a laminate comprising a polyethylene film substrate having both surfaces irradiated with an electron beam, and a polyethylene film layer having at least one surface not irradiated with an electron beam, and uses the same.
  • Films made of polyethylene resin have moderate flexibility, are excellent in transparency, moisture resistance, chemical resistance, etc., and are inexpensive, and thus are used in various packaging materials.
  • polyethylene has a melting point of about 100 to 140 ° C. depending on the type, but is generally used as a sealant film in the packaging material field.
  • polyethylene resin is inferior in heat resistance and inadequate in strength, so when used as a packaging material, heat resistance and strength of polyester film, nylon film, etc. It is used as a laminated film in which a resin film excellent in polyethylene and a polyethylene film are laminated, and a package can be produced by heat-sealing the end of the laminated film with the polyethylene film side inside the package.
  • a resin film excellent in polyethylene and a polyethylene film are laminated, and a package can be produced by heat-sealing the end of the laminated film with the polyethylene film side inside the package.
  • the present inventors have now found that polyethylene near the film surface irradiated with an electron beam can be cured or crosslinked by irradiating the polyethylene film with an electron beam.
  • a polyethylene film irradiated with an electron beam instead of a laminated body in which different types of resin films that have been used in conventional packaging bodies are bonded together, only with a polyethylene film, it has high heat resistance and strength, The knowledge that a package suitable for recycling can be obtained was obtained. The present invention is based on this finding.
  • the object of the present invention is to provide a laminate comprising a polyethylene film and a polyethylene film substrate that can be produced by using only a single-layer polyethylene film in place of the conventional laminated film used in the packaging. It is. Another object of the present invention is to provide a package using such a polyethylene film and a laminate.
  • the polyethylene film of the present invention is a polyethylene film formed by irradiating an electron beam only on one surface, the surface irradiated with the electron beam and the other surface not irradiated with the electron beam. And the cross-linking density of polyethylene is different.
  • the electron beam dose is preferably 20 to 1000 kGy.
  • the acceleration voltage of the electron beam is preferably 30 to 300 kV.
  • the polyethylene laminated film of the present invention is irradiated with an electron beam on both sides of the polyethylene film irradiated with the electron beam and the surface of the polyethylene film where the electron beam irradiation is not performed.
  • a barrier film can be provided between the polyethylene film irradiated with the electron beam only on the one surface and the polyethylene film irradiated with the electron beam on both surfaces.
  • the package of this invention is a package consisting of the polyethylene film which irradiated the above-mentioned electron beam, Comprising: The surface side in which the said electron beam irradiation of the said polyethylene film is not performed is heat-sealed. It will be.
  • the packaging body of the present invention is a packaging body made of the above-described polyethylene laminated film, and the polyethylene film side on which both sides of the laminated film are not irradiated with an electron beam is heat-sealed. It is.
  • the laminate of the present invention comprises a polyethylene film substrate that is irradiated with an electron beam on both sides, and a polyethylene film layer that is not irradiated with an electron beam on at least one side. To do.
  • the electron beam dose is preferably 20 to 1000 kGy.
  • the acceleration voltage of the electron beam is preferably 30 to 300 kV.
  • a barrier film is provided between the polyethylene film substrate and the polyethylene film layer.
  • the package of the present invention is a package made of the above-described laminate, and the polyethylene film side surface of the laminate is heat-sealed.
  • the polyethylene in the vicinity of the film surface irradiated with the electron beam can be cured or crosslinked.
  • the polyethylene film surface whose crosslink density is higher than that of ordinary polyethylene by electron beam irradiation has high heat resistance and strength, the physical properties required as the outer layer of the package can be satisfied.
  • the other surface where the electron beam is not irradiated has the same physical property as the conventional polyethylene film, the sealant property and flexibility required for the inner layer of the package can be maintained.
  • the polyethylene in the film base material with which the electron beam was irradiated can be hardened
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a polyethylene film according to the present invention.
  • the polyethylene film 1 is irradiated with an electron beam only on one surface 10, and the cross-linking density of polyethylene is different between the surface 10 irradiated with the electron beam and the other surface 20 not irradiated with the electron beam. Yes.
  • crosslink density of polyethylene changes depending on the presence or absence of electron beam irradiation is not clear, but is considered as follows. That is, when polyethylene is irradiated with an electron beam, the carbon-hydrogen bond in the polyethylene near the film surface is broken, and radicals are generated at the broken bond ends. The generated radicals are considered to come into contact with other polyethylene molecular chains due to the molecular motion of the molecular chains, pull out hydrogen atoms and bond with carbon atoms in the polyethylene molecular chains, resulting in the formation of a crosslinked structure. .
  • Polyethylene films usually tend to shrink when heated, but dimensional stability tends to improve as the crosslink density increases. For this reason, polyethylene films with different crosslink densities on the front and back surfaces curl like a bimetal when heated. Therefore, as a simple method for confirming that the crosslink density is different between the front and back surfaces of the polyethylene film, it can be confirmed by heating the obtained polyethylene film.
  • the polyethylene film is immersed in an organic solvent such as methyl ethyl ketone, the insoluble film remaining without being dissolved is dried, the mass is measured, and the polyethylene before dissolution
  • polyethylene examples include high-density polyethylene (HDPE), medium-density polyethylene (MDPE), low-density polyethylene (LDPE), and linear low-density polyethylene (LLDPE) that have different densities and branches.
  • HDPE high-density polyethylene
  • MDPE medium-density polyethylene
  • LDPE low-density polyethylene
  • LLDPE linear low-density polyethylene
  • a seed or a mixture of two or more can be used.
  • high density polyethylene has a density of 0.940 g / cm 3 or more
  • medium density polyethylene has a density of 0.925 to 0.940 g / cm 3
  • low density polyethylene has a density of 0. .Less than 925 g / cm 3
  • the above-described polyethylene having different density and branching can be obtained by appropriately selecting the polymerization method.
  • a polymerization catalyst using a multi-site catalyst such as a Ziegler-Natta catalyst or a single site catalyst such as a metallocene catalyst, by any of gas phase polymerization, slurry polymerization, solution polymerization, and high-pressure ion polymerization, It is preferable to carry out by one stage or two or more stages.
  • the above single-site catalyst is a catalyst that can form a uniform active species, and is usually adjusted by bringing a metallocene transition metal compound or a nonmetallocene transition metal compound into contact with an activation cocatalyst. .
  • the single site catalyst is preferable because the active site structure is uniform as compared with the multisite catalyst, and a polymer having a high molecular weight and a high degree of uniformity can be polymerized.
  • the metallocene-based catalyst is a catalyst containing a transition metal compound of Group IV of the periodic table containing a ligand having a cyclopentadienyl skeleton, a cocatalyst, and if necessary, an organometallic compound, and each catalyst component of the support. is there.
  • the cyclopentadienyl skeleton is a cyclopentadienyl group, a substituted cyclopentadienyl group, or the like.
  • substituted cyclopentadienyl groups include hydrocarbon groups having 1 to 30 carbon atoms, silyl groups, silyl substituted alkyl groups, silyl substituted aryl groups, cyano groups, cyanoalkyl groups, cyanoaryl groups, halogen groups, haloalkyl groups, halosilyl groups. It has at least one kind of substituent selected from a group and the like.
  • the substituted cyclopentadienyl group may have two or more substituents, and the substituents are bonded to each other to form a ring, and an indenyl ring, a fluorenyl ring, an azulenyl ring, a hydrogenated product thereof, etc. It may be formed. Rings formed by bonding substituents to each other may further have substituents.
  • transition metal compound of Group IV of the periodic table containing a ligand having a cyclopentadienyl skeleton examples include zirconium, titanium, hafnium and the like, and zirconium and hafnium are particularly preferable.
  • the transition metal compound usually has two ligands having a cyclopentadienyl skeleton, and each ligand having a cyclopentadienyl skeleton is preferably bonded to each other via a bridging group.
  • crosslinking group examples include C1-C4 alkylene groups, silylene groups, dialkylsilylene groups, substituted arylene groups such as diarylsilylene groups, and substituted germylene groups such as dialkylgermylene groups and diarylgermylene groups.
  • it is a substituted silylene group.
  • the transition metal compound of Group IV of the Periodic Table containing a ligand having a cyclopentadienyl skeleton can use one or a mixture of two or more as a catalyst component.
  • the co-catalyst means a catalyst that can effectively make the transition metal compound of Group IV of the above periodic table as a polymerization catalyst, or can neutralize ionic charges in a catalytically activated state.
  • Co-catalysts include benzene-soluble aluminoxanes of organoaluminum oxy compounds, benzene-insoluble organoaluminum oxy compounds, ion-exchange layered silicates, boron compounds, active hydrogen group-containing or non-containing cations and non-coordinating anions.
  • Ionic compounds, lanthanoid salts such as lanthanum oxide, tin oxide, phenoxy compounds containing a fluoro group, and the like.
  • the group IV transition metal compound containing a ligand having a cyclopentadienyl skeleton may be used by being supported on an inorganic or organic compound carrier.
  • the support is preferably a porous oxide of an inorganic or organic compound.
  • an ion-exchange layered silicate such as montmorillonite, SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , B 2 O 3 , CaO, ZnO, BaO, ThO 2 and the like, or a mixture thereof.
  • examples of the organometallic compound used as necessary include organoaluminum compounds, organomagnesium compounds, and organozinc compounds. Of these, organic aluminum is preferably used.
  • a copolymer of ethylene and another monomer can be used.
  • the ethylene copolymer include a copolymer composed of ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms.
  • the ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene, 1-eicocene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1-pentene, 6-methyl- Examples include 1-heptene.
  • a copolymer with vinyl acetate, an acrylic ester, etc. may be sufficient.
  • polyethylene derived from biomass-derived ethylene may be used instead of ethylene obtained from fossil fuel. Since such biomass-derived polyethylene is a carbon-neutral material, it can be made into a package with less environmental impact.
  • Such polyethylene derived from biomass can be produced, for example, by a method described in JP2013-177531A. Moreover, you may use the biomass-derived polyethylene resin (for example, green PE etc. which are marketed from a Braschem company) marketed.
  • the polyethylene film can be obtained by melting the above-described polyethylene resin and forming it by a melt extrusion molding method such as inflation molding or T-die molding.
  • the resin composition is melted by supplying it to a melt extruder heated to a temperature higher than the melting point (Tm) of polyethylene to a temperature of Tm + 70 ° C., and extruded into a sheet form from a die such as a T die and extruded.
  • Tm melting point
  • a film can be formed by rapidly cooling and solidifying the sheet-like material with a rotating cooling drum or the like.
  • the melt extruder a single screw extruder, a twin screw extruder, a vent extruder, a tandem extruder, or the like can be used depending on the purpose.
  • the thickness of the polyethylene film is arbitrary depending on its use, but is usually about 5 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably about 5 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the film thickness can be appropriately adjusted depending on the screw rotation speed of the melt extruder, the rotation speed of the cooling roll, and the like.
  • plastic compounding agents and additives can be added for the purpose of improving and modifying electrical characteristics, strength, etc.
  • the amount of addition can be from very small amounts to several tens of percent. Depending on the case, it can be added arbitrarily.
  • common additives include a crosslinking agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a filler, a reinforcing agent, an antistatic agent, a pigment, and a modifying resin.
  • the polyethylene film according to the present invention is characterized in that one surface side is irradiated with an electron beam.
  • the irradiation energy of the electron beam is preferably changed as appropriate depending on the intended use of the package. Usually, the higher the irradiation energy of the electron beam, the more radicals are generated and the cross-linked structure is more easily formed.However, if the irradiation energy is too high, the molecular chain of polyethylene is cut too much, resulting in film properties such as strength. It tends to decrease.
  • the dose of the electron beam is preferably in the range of 10 to 2000 kGy, more preferably 20 to 1000 kGy.
  • the acceleration voltage of the electron beam is preferably in the range of 20 to 750 kV, more preferably 25 to 400 kV, and particularly preferably 30 to 300 kV.
  • the electron beam irradiation apparatus conventionally known ones can be used.
  • a curtain type electron irradiation apparatus (LB1023, manufactured by I Electron Beam Co., Ltd.) or a line irradiation type low energy electron beam irradiation apparatus (EB-ENGINE, Hamamatsu Photonics). Etc.) can be preferably used, and in particular, a curtain type electron irradiation device (LB1023, manufactured by I. Electron Beam Co., Ltd.) can be preferably used.
  • the oxygen concentration in the electron beam irradiation apparatus is preferably 500 ppm or less, and more preferably 100 ppm or less.
  • generation of ozone can be suppressed, and radicals generated by electron beam irradiation can be suppressed from being deactivated by oxygen in the atmosphere. it can.
  • Such a condition can be achieved, for example, by setting the inside of the apparatus to an inert gas (nitrogen, argon, etc.) atmosphere.
  • polyethylene film is susceptible to thermal shrinkage, it is preferable to perform electron beam irradiation simultaneously with cooling using a cooling drum or the like.
  • the polyethylene laminated film according to the present invention is a polyethylene that is not irradiated with an electron beam on both sides of the polyethylene film 1 and the surface 20 side of the polyethylene film 1 where the electron beam irradiation is not performed. It has a layer structure in which the film 2 is bonded.
  • the polyethylene molecular chain may be cross-linked even when the electron beam is transmitted through the film even on the surface side where the electron beam is not irradiated.
  • the heat-sealability on the surface side on which no surface treatment is performed may be inferior to that of a normal polyethylene film.
  • the laminated films By setting it as the above laminated films, it can be set as the laminated film from which physical properties which differ in front and back (for example, intensity
  • polyethylene As the polyethylene film that is not irradiated with the electron beam on both sides, the same film as described above can be used. Therefore, even if it is a case where it is set as a laminated film, since the same polyethylene is used, recycling can be performed easily.
  • the laminated film described above can also be produced by laminating two polyethylene films 1 and 2 by a dry lamination method using an adhesive or the like.
  • the electron beam irradiation may be performed before or after lamination.
  • polyethylene films 1 and 2 are coextruded from an inflation film forming machine or the like to produce a laminated film, and then an electron beam from one side of the laminated film.
  • a polyethylene laminated film can also be produced by irradiation.
  • a laminated film can be produced simultaneously with the formation of the polyethylene film 2 by extrusion coating a molten polyethylene resin onto the polyethylene film 1 which has been irradiated with an electron beam on one side. In this case, the electron beam may be irradiated after the polyethylene film 2 is formed.
  • the polyethylene laminated film according to the present invention may be provided with a barrier film 3 between the two polyethylene films 1 and 2.
  • the barrier film can be formed by depositing a metal foil such as an aluminum foil, a metal such as aluminum, or an inorganic oxide such as an aluminum oxide or silicon oxide on the surface of the polyethylene film 2.
  • a vapor deposition method a conventionally known method can be employed.
  • a physical vapor deposition method Physical Vapor Deposition method, PVD method
  • a vacuum vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method, or a plasma chemical vapor deposition method.
  • chemical vapor deposition chemical vapor deposition (chemical vapor deposition, CVD) such as thermal chemical vapor deposition and photochemical vapor deposition.
  • a vacuum vapor deposition method is mainly used and a plasma chemical vapor deposition method is also used partially.
  • a composite film composed of two or more vapor-deposited films of different kinds of inorganic oxides can be formed by using both physical vapor deposition and chemical vapor deposition.
  • the degree of vacuum in the vapor deposition chamber is preferably about 10 ⁇ 2 to 10 ⁇ 8 mbar, particularly about 10 ⁇ 3 to 10 ⁇ 7 mbar before introducing oxygen, and 10 ⁇ 1 to 10 ⁇ after introducing oxygen.
  • About 6 mbar, particularly about 10 ⁇ 2 to 10 ⁇ 5 mbar is preferable.
  • the amount of oxygen introduced varies depending on the size of the vapor deposition machine.
  • an inert gas such as argon gas, helium gas, nitrogen gas or the like may be used as a carrier gas within a range where there is no problem.
  • the film conveying speed is preferably about 10 to 800 m / min, particularly about 50 to 600 m / min.
  • the surface of the deposited film formed as described above may be subjected to oxygen plasma treatment.
  • the amount of oxygen introduced for the oxygen plasma treatment varies depending on the size of the vapor deposition apparatus, but is usually about 50 sccm to 2000 sccm, and particularly preferably about 300 sccm to 800 sccm.
  • sccm means the average amount of oxygen introduced (cc) per minute in the standard state (STP: 0 ° C., 1 atm).
  • an inert gas such as argon gas, helium gas, nitrogen gas or the like may be used as a carrier gas within a range where there is no problem.
  • the barrier film 3 is formed as described above on the surface 20 side of the polyethylene film 1 where the electron beam irradiation is not performed, and then the barrier film 3 is formed on the barrier film.
  • a laminated film can be produced simultaneously with the production of the polyethylene film 2 by extrusion coating the polyethylene resin melted into the film.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a laminate 30 according to the present invention.
  • the laminate 30 includes a polyethylene film substrate 4 that is irradiated with an electron beam on both surfaces, and a polyethylene film layer 5 that is not irradiated with an electron beam on both surfaces.
  • the laminated body 30 is equipped with the polyethylene film base material 4 by which the electron beam was irradiated to both surfaces, and the polyethylene film layer 6 by which the electron beam was not irradiated on one side. Become.
  • membrane 7 is provided between the polyethylene film base material 4 by which the electron beam was irradiated to both surfaces, and the polyethylene film layer 5 or 6. It may be.
  • the polyethylene film substrate provided in the laminate according to the present invention comprises a polyethylene film, and both surfaces thereof are irradiated with an electron beam.
  • the polyethylene film substrate may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the same materials as those used for the polyethylene film described above can be used.
  • the polyethylene film substrate can be obtained by melting the above-described polyethylene resin and forming it by a melt extrusion molding method such as inflation molding or T-die molding.
  • a polyethylene film substrate having a multilayer structure can also be produced by bonding two polyethylene film substrates together by a dry lamination method using an adhesive or the like, and then irradiating an electron beam.
  • it in order to omit the adhesive application step and the bonding step, it can also be produced by co-extrusion from an inflation film forming machine or the like, followed by electron beam irradiation. Further, it can be produced by an extrusion coating method.
  • the polyethylene film base material with which the laminated body by this invention is provided is an electron beam irradiated to both surfaces.
  • irradiation of an electron beam may be performed on each of both surfaces, the electron beam is irradiated from one surface, the electron beam penetrates the polyethylene film substrate, and the crosslink density on the surface opposite to the irradiated surface May be improved.
  • the irradiation energy of the electron beam is preferably changed as appropriate depending on the intended use of the package.
  • the dose of the electron beam applied to the polyethylene film substrate is preferably in the range of 10 to 2000 kGy, more preferably 10 to 1000 kGy, and still more preferably 50 to 1000 kGy.
  • the acceleration voltage of the electron beam is preferably in the range of 20 to 750 kV, more preferably 25 to 400 keV, and particularly preferably 50 to 400 kV.
  • a range of 20 to 750 kV is preferable, more preferably 25 to 400 kV, particularly preferably 30 to 300 kV, and may be 20 to 200 kV.
  • the oxygen concentration in the electron beam irradiation apparatus is preferably 500 ppm or less, and more preferably 100 ppm or less.
  • the thickness of the polyethylene film substrate is arbitrary depending on the application, but is usually about 15 ⁇ m to 150 ⁇ m, preferably about 20 ⁇ m to 130 ⁇ m, more preferably about 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the thickness of the polyethylene film substrate can be appropriately adjusted by changing the number of rotations of the screw of the melt extruder or the number of rotations of the cooling roll in the production of the polyethylene film.
  • the polyethylene film layer provided in the laminate according to the present invention comprises a polyethylene film, and at least one surface thereof is not irradiated with an electron beam.
  • the laminate has different physical properties (for example, strength and heat resistance) between the base material and the layer provided on the base material while using the same material (polyethylene). It can be a body.
  • the same materials as those used for the polyethylene film described above can be used. Therefore, since the same polyethylene is used, recycling can be easily performed.
  • the thickness of the polyethylene film layer is arbitrary depending on the application, but is usually about 15 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably about 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, more preferably about 25 ⁇ m to 160 ⁇ m.
  • the polyethylene film substrate and the polyethylene film layer can be manufactured by bonding by a dry lamination method using an adhesive or the like, but in order to omit the adhesive coating process and the bonding process, the polyethylene film By extrusion coating a molten polyethylene resin on the substrate, a laminate can be produced simultaneously with the formation of the polyethylene film layer.
  • a laminate can be produced simultaneously with the formation of the polyethylene film layer.
  • the polyethylene film layer is a film layer irradiated with an electron beam on one side
  • the laminate according to the present invention may include a barrier film between the polyethylene film substrate and the polyethylene film layer, if desired.
  • the barrier film is as described above.
  • the packaging body by this invention consists of an above-mentioned polyethylene film or laminated body, and the surface side which has the heat seal property of the polyethylene film layer with which the electron beam irradiation of the polyethylene film is not performed, or a laminated body is inside. It is located in.
  • such a packaging material is manufactured by folding in two so that the side of the polyethylene film that is not irradiated with the electron beam is inside, and then heat-sealing the end. Can do.
  • the polyethylene laminated film can be manufactured by folding in two so that the polyethylene film 2 that is not irradiated with the electron beam on both sides is inside, and then heat-sealing the ends.
  • the sealing method for example, side seal type, two-side seal type, three-side seal type, four-side seal type, envelope-attached seal type, palm-attached seal type (pillow seal type), pleated seal type, flat bottom seal type, square bottom seal
  • a heat sealing form such as a mold, a gusset mold, and the like.
  • a self-supporting packaging bag standing pouch
  • a heat sealing method for example, a known method such as a bar seal, a rotary roll seal, a belt seal, an impulse seal, a high frequency seal, or an ultrasonic seal can be used.
  • the polyethylene film on the side irradiated with the electron beam has physical properties such as strength and dimensional stability required for the outer film of the package, even if the film is made of only one kind of material (ie polyethylene). While satisfy
  • Example 1-1 One surface of the prepared polyethylene film 1A is irradiated with an electron beam under the following conditions using an electron beam irradiation device (line irradiation type low energy electron beam irradiation device EES-L-DP01, manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.). As a result, a polyethylene film 1-1 irradiated with an electron beam only on one side was obtained. Voltage: 70kV Current: 1mA Irradiation dose: 650 kGy In-device oxygen concentration: 100 ppm or less
  • Example 1-2 A polyethylene film 1-2 was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the electron beam irradiation dose was changed to 430 kGy in Example 1-1.
  • Example 1-3 A polyethylene film 1-3 was obtained in the same manner as in Example 1-2 except that the unstretched polyethylene film 1B was used as the polyethylene film in Example 1-2.
  • Example 1-4 A polyethylene film 1-4 was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that the unstretched polyethylene film 1C was used as the polyethylene film in Example 1-1.
  • Example 1-5 A polyethylene film 1-5 was obtained in the same manner as in Example 1-4, except that the electron beam irradiation dose was changed to 430 kGy in Example 1-4.
  • Example 1-6 A polyethylene film 1-6 was obtained in the same manner as in Example 1-5 except that the unstretched polyethylene film 1D was used as the polyethylene film in Example 1-5.
  • Example 1-1 the unstretched polyethylene film A before being irradiated with the electron beam was designated as polyethylene film 1-7.
  • the appearance of the obtained sample pieces after heat sealing was visually evaluated.
  • the evaluation criteria were as follows. ⁇ : The surface is not melted and there is no problem in appearance. ⁇ : The surface is melted and there is a problem in appearance.
  • the evaluation results are as shown in Table 1 below.
  • a polyethylene film substrate 2-2 was obtained in the same manner as the production of the polyethylene film substrate 2-1, except that the irradiation dose was changed to 500 kGy. Further, a polyethylene film substrate 2-3, a polyethylene film substrate, and a polyethylene film substrate 2-3 were prepared in the same manner as the polyethylene film substrate 2-1, except that a polyethylene film 2B, a polyethylene film 2C, and a polyethylene film 2D were used instead of the polyethylene film 2A. Material 2-4 and polyethylene film substrate 2-5 were obtained.
  • Example 2-1 On the obtained polyethylene film substrate 2-1, linear low-density polyethylene (Evolue SP2020, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) was extrusion coated to form a polyethylene film layer having a thickness of 60 ⁇ m. 1 was obtained.
  • linear low-density polyethylene Evolue SP2020, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.
  • Example 2-2> A laminate 2-2 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the thickness of the polyethylene film layer was changed to 100 ⁇ m in Example 2-1.
  • Example 2-3> A laminate 2-3 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the base material was changed to the polyethylene film base material 2-2 in Example 2-1.
  • Example 2-4 A laminate 2-4 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the base material was changed to the polyethylene film base material 2-3 and the thickness of the polyethylene film layer was changed to 100 ⁇ m in Example 2-1. .
  • Example 2-5 A laminate 2-5 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the base material was changed to the polyethylene film base material 2-4 in Example 2-1.
  • Example 2-6> A laminate 2-6 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the base material was changed to the polyethylene film base material 2-5 in Example 2-1.
  • Example 2-1 a laminate 2-7 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the unstretched polyethylene film A before being irradiated with the electron beam was used as a polyethylene film substrate.
  • the appearance of the obtained sample pieces after heat sealing was visually evaluated.
  • the evaluation criteria were as follows. ⁇ : The surface is not melted and there is no problem in appearance. ⁇ : The surface is melted and there is a problem in appearance.
  • the evaluation results are as shown in Table 2 below.

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Abstract

【課題】従来包装体に使用されていた積層フィルムに代えて、高い耐熱性、強度およびリサイクル適性を有する包装体を作製できる、ポリエチレンフィルムおよび積層体の提供。 【解決手段】本発明によるポリエチレンフィルムは、一方の面にのみ電子線が照射されてなるポリエチレンフィルムであって、前記電子線が照射された面と、電子線が照射されていない他方の面とで、ポリエチレンの架橋密度が異なることを特徴とする。

Description

ポリエチレンフィルム、積層体およびこれらを用いた包装体
 本発明は、ポリエチレンフィルムに関し、より詳細には、表裏で物性が異なる単層のポリエチレンフィルム、およびそれを用いた包装体に関する。
 また、本発明は、積層体に関し、より詳細には、両面が電子線照射されたポリエチレンフィルム基材と、少なくとも片面が電子線照射されていないポリエチレンフィルム層と、を備える積層体およびそれを用いた包装体に関する。
 ポリエチレン樹脂からなるフィルムは、適度な柔軟性をもち、透明性、防湿性、耐薬品性等に優れるとともに、安価であることから、各種の包装材料に使用されている。特に、ポリエチレンの融点は、種類によっても多少異なるが概ね100~140℃程度であるため、包装材料分野ではシーラントフィルムとして使用されるのが一般的である。
 一方、他の熱可塑性樹脂と比較して、ポリエチレン樹脂は耐熱性が劣り、また強度的にも不十分であることから、包装材料として用いる際は、ポリエステルフィルムやナイロンフィルム等の耐熱性および強度に優れる樹脂フィルムとポリエチレンフィルムとをラミネートした積層フィルムとして使用されており、ポリエチレンフィルム側を包装体の内側になるようにして積層フィルムの端部をヒートシールすることにより包装体を作製することが行われている(例えば、特開2005-104525号公報)。
 ところで、近年、循環型社会の構築を求める声の高まりとともに、包装材料をリサイクルして使用することが試みられている。しかしながら、上記のような異種の樹脂フィルムを貼り合わせた積層フィルムでは樹脂の種類ごとに分離することが難しく、リサイクルに適していないという課題があった。
特開2005-104525号公報
 本発明者らは今般、ポリエチレンフィルムに電子線を照射することによって、電子線が照射されたフィルム表面近傍のポリエチレンを硬化ないし架橋することができることがわかった。
 また、電子線を照射したポリエチレンフィルムを用いることにより、従来包装体に使用されていた異種の樹脂フィルムを貼り合わせた積層体に代えて、ポリエチレンフィルムのみによって、高い耐熱性および強度を有すると共に、リサイクルに適した包装体を得ることができるとの知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
 したがって、本発明の目的は、包装体に使用されていた従来の積層フィルムに代えて、単層のポリエチレンフィルムのみによって包装体を作製できるポリエチレンフィルムおよびポリエチレンフィルム基材を備える積層体を提供することである。また、本発明の別の目的は、そのようなポリエチレンフィルムおよび積層体を使用した包装体を提供することである。
 一実施形態において、本発明のポリエチレンフィルムは、一方の面にのみ電子線が照射されてなるポリエチレンフィルムであって、前記電子線が照射された面と、電子線が照射されていない他方の面とで、ポリエチレンの架橋密度が異なることを特徴とするものである。
 上記態様においては、前記電子線の線量が20~1000kGyであることが好ましい。
 上記態様においては、前記電子線の加速電圧が30~300kVであることが好ましい。
 また、一実施形態において、本発明のポリエチレン積層フィルムは、上記した電子線を照射したポリエチレンフィルムと、前記ポリエチレンフィルムの前記電子線照射が行われていない面側に、両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルムを貼り合わせたものである。
 また、上記態様においては、前記一方の面にのみ電子線が照射されてなるポリエチレンフィルムと、両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルムとの間に、バリア膜が設けることができる。
 また、一実施形態において、本発明の包装体は、上記した電子線を照射したポリエチレンフィルムからなる包装体であって、前記ポリエチレンフィルムの前記電子線照射が行われていない面側がヒートシールされてなるものである。
 また、一実施形態において、本発明の包装体は、上記したポリエチレン積層フィルムからなる包装体であって、前記積層フィルムの両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルム側が、ヒートシールされてなるものである。
 また、一実施形態において、本発明の積層体は、両面に電子線照射されてなるポリエチレンフィルム基材と、少なくとも片面が電子線照射されていないポリエチレンフィルム層と、を備えてなることを特徴とするものである。
 また、上記態様においては、前記電子線の線量が20~1000kGyであることが好ましい。
 また、上記態様においては、前記電子線の加速電圧が30~300kVであることが好ましい。
 また、上記態様においては、前記ポリエチレンフィルム基材と、前記ポリエチレンフィルム層との間に、バリア膜を備えてなることが好ましい。
 また、一実施形態において、本発明の包装体は、上記した積層体からなる包装体であって、前記積層体における前記ポリエチレンフィルム側の面が、ヒートシールされてなることを特徴とする。
 本発明によれば、ポリエチレンフィルムの一方の面に電子線を照射することによって、電子線が照射されたフィルム表面近傍のポリエチレンを硬化ないし架橋することができる。そして、その結果、表裏でポリエチレンの架橋密度が異なるような単層のポリエチレンフィルムを実現できる。
 電子線照射によって通常のポリエチレンよりも架橋密度が高くなったポリエチレンフィルム表面は高い耐熱性および強度を有するため、包装体の外層として要求される物性を満足できる。また、電子線が照射されていない他方の面は、従来のポリエチレンフィルムと同様の物性を有するため、包装体の内層に要求されるシーラント性や柔軟性を維持することができる。そのため、このようなポリエチレンフィルムを使用すれば、包装体に使用されていた積層フィルムに代えて、単層のポリエチレンフィルムのみによって包装体を作製できる。
 また、本発明によれば、積層体を構成するポリエチレンフィルム基材に電子線を照射することによって、電子線が照射されたフィルム基材内のポリエチレンを硬化ないし架橋することができる。電子線照射によって通常のポリエチレンよりも架橋密度が高くなったポリエチレンフィルム基材表面は耐熱性および強度が向上するため、包装体の外層として要求される物性を満足できる。また、本発明による積層体は、少なくとも片面が電子線照射されていない、すなわち、ヒートシール性や柔軟性が維持されたポリエチレンフィルム層を備えているため、包装体の作製が可能である。
一実施形態における本発明のポリエチレンフィルムの断面概略図である。 一実施形態における本発明の積層フィルムの断面概略図である。 一実施形態における本発明の積層フィルムの断面概略図である。 一実施形態における本発明の積層体の断面概略図である。 一実施形態における本発明の積層体の断面概略図である。 一実施形態における本発明の積層体の断面概略図である。
<ポリエチレンフィルム>
 本発明によるポリエチレンフィルムについて図面を参照しながら説明する。図1は、本発明によるポリエチレンフィルムの断面概略図である。
 ポリエチレンフィルム1は、一方の面10にのみ電子線が照射されており、電子線が照射された面10と、電子線が照射されていない他方の面20とで、ポリエチレンの架橋密度が異なっている。
 電子線の照射の有無によりポリエチレンの架橋密度が変化する理由は定かではないが以下のように考えられる。すなわち、ポリエチレンに電子線が照射されると、フィルム表面近傍のポリエチレン中の炭素-水素結合が切断され、切断された結合末端にラジカルが発生する。発生したラジカルは、分子鎖の分子運動により、他のポリエチレン分子鎖に接触し、水素原子を引き抜いてポリエチレン分子鎖中の炭素原子と結合し、その結果、架橋構造が形成されるものと考えられる。
 ポリエチレンフィルムは、通常、加熱すると収縮する傾向があるが、架橋密度が高くなると寸法安定性が向上する傾向にある。そのため、表裏で架橋密度が異なるポリエチレンフィルムでは、加熱するとバイメタルのようにカールする。したがって、ポリエチレンフィルムの表裏で架橋密度が異なっていることを確認する簡易的な方法としては、得られたポリエチレンフィルムを加熱することで確認することができる。
 また、架橋部分が溶剤に溶解しないことを利用して、ポリエチレンフィルムをメチルエチルケトン等の有機溶媒中に浸漬し、溶解せずに残った不溶フィルムを乾燥後、質量を測定して、溶解前のポリエチレンフィルム質量からの変化率(ゲル分率)を算出することでも、架橋密度を調べることができる。具体的には、まず、ポリエチレンフィルムXgを、Ygのステンレス金網で包み、溶剤中で加熱、浸漬させ、ステンレス金網で包まれたポリエチレンフィルムを取り出す。次いで、これを真空乾燥させ、乾燥後のステンレス金網で包まれたポリエチレンフィルムの質量(Zg)を測定する。そして、下記式(1)からゲル分率を測定することができる。
  ゲル分率(質量%)=(Z-Y)/X×100        (1)
 本発明に使用できるポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、および直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等の密度や分岐の違うものを1種または2種以上混合して使用することができる。
 なお、一般的に、高密度ポリエチレンは密度が0.940g/cm以上のものを、中密度ポリエチレンは密度が0.925~0.940g/cmのものを、低密度ポリエチレンは密度が0.925g/cm未満のものをいう。
 上記したような密度や分岐の違うポリエチレンは、重合方法を適宜選択することによって得ることができる。
 例えば、重合触媒として、チーグラー・ナッタ触媒等のマルチサイト触媒や、メタロセン系触媒等のシングルサイト触媒を用いて、気相重合、スラリー重合、溶液重合、および高圧イオン重合のいずれかの方法により、1段または2段以上の多段で行うことが好ましい。
 上記のシングルサイト触媒とは、均一な活性種を形成しうる触媒であり、通常、メタロセン系遷移金属化合物や非メタロセン系遷移金属化合物と活性化用助触媒とを接触させることにより、調整される。シングルサイト触媒は、マルチサイト触媒に比べて、活性点構造が均一であるため、高分子量かつ均一度の高い構造の重合体を重合することができるため好ましい。シングルサイト触媒としては、特に、メタロセン系触媒を用いることが好ましい。メタロセン系触媒は、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物と、助触媒と、必要により有機金属化合物と、担体の各触媒成分とを含む触媒である。
 上記のシクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物において、そのシクロペンタジエニル骨格とは、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基等である。置換シクロペンタジエニル基としては、炭素数1~30の炭化水素基、シリル基、シリル置換アルキル基、シリル置換アリール基、シアノ基、シアノアルキル基、シアノアリール基、ハロゲン基、ハロアルキル基、ハロシリル基等から選ばれた少なくとも一種の置換基を有するものである。その置換シクロペンタジエニル基の置換基は2個以上有していてもよく、また置換基同士が互いに結合して環を形成し、インデニル環、フルオレニル環、アズレニル環、その水添体等を形成してもよい。置換基同士が互いに結合し形成された環がさらに互いに置換基を有していてもよい。
 シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物において、その遷移金属としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム等が挙げられ、特にジルコニウム、ハフニウムが好ましい。該遷移金属化合物は、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては通常2個を有し、各々のシクロペンタジエニル骨格を有する配位子は架橋基により互いに結合しているものが好ましい。なお、架橋基としては炭素数1~4のアルキレン基、シリレン基、ジアルキルシリレン基、ジアリールシリレン基等の置換シリレン基、ジアルキルゲルミレン基、ジアリールゲルミレン基等の置換ゲルミレン基等が挙げられる。好ましくは、置換シリレン基である。上記のシクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物は、一種または二種以上の混合物を触媒成分とすることができる。
 助触媒としては、上記の周期律表第IV族の遷移金属化合物を重合触媒として有効になしうる、または触媒的に活性化された状態のイオン性電荷を均衝させうるものをいう。助触媒としては、有機アルミニウムオキシ化合物のベンゼン可溶のアルミノキサンやベンゼン不溶の有機アルミニウムオキシ化合物、イオン交換性層状珪酸塩、ホウ素化合物、活性水素基含有あるいは非含有のカチオンと非配位性アニオンからなるイオン性化合物、酸化ランタン等のランタノイド塩、酸化スズ、フルオロ基を含有するフェノキシ化合物等が挙げられる。
 シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物は、無機または有機化合物の担体に担持して使用されてもよい。該担体としては無機または有機化合物の多孔質酸化物が好ましく、具体的には、モンモリロナイト等のイオン交換性層状珪酸塩、SiO、Al、MgO、ZrO、TiO、B、CaO、ZnO、BaO、ThO等またはこれらの混合物が挙げられる。また更に必要により使用される有機金属化合物としては、有機アルミニウム化合物、有機マグネシウム化合物、有機亜鉛化合物等が例示される。このうち有機アルミニウムが好適に使用される。
 また、エチレンと他のモノマーとの共重合体を使用することもできる。エチレン共重合体としては、エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとからなる共重合体が挙げられ、炭素数3~20のα-オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン、3ーメチルー1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、6-メチル-1-ヘプテンなどが挙げられる。また、本発明の目的を損なわない範囲であれば、酢酸ビニル、アクリル酸エステル等との共重合体であってもよい。
 また、本発明においては、化石燃料から得られるエチレンに代えて、バイオマス由来のエチレンをその原料としたポリエチレンを用いてもよい。このようなバイオマス由来のポリエチレンはカーボニュートラルな材料であるため、より一層、環境負荷の少ない包装体とすることができる。このようなバイオマス由来のポリエチレンは、例えば、特開2013-177531号公報に記載されているような方法にて製造することができる。また、市販されているバイオマス由来のポリエチレン樹脂(例えば。ブラスケム社から市販されているグリーンPE等)を使用してもよい。
 ポリエチレンフィルムは、上記したポリエチレン樹脂を溶融し、これをインフレーション成形またはT-ダイ成形等の溶融押出成形法によって製膜することによって得ることができる。例えば、ポリエチレンの融点(Tm)以上の温度~Tm+70℃の温度に加熱された溶融押出機に供給して、樹脂組成物を溶融し、例えばTダイ等のダイよりシート状に押出し、押出されたシート状物を回転している冷却ドラム等で急冷固化することによりフィルムを成形することができる。溶融押出機としては、一軸押出機、二軸押出機、ベント押出機、タンデム押出機等を目的に応じて使用することができる。
 ポリエチレンフィルムの厚さは、その用途に応じて任意であるが、通常、5μm~500μm程度、好ましくは5μm~200μm程度である。フィルム厚みは、溶融押出機のスクリュー回転数や冷却ロールの回転数等によって適宜調整することができる。
 ポリエチレンフィルムには、その製膜化に際して、例えば、フィルムの加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性、抗酸化性、滑り性、離形性、難燃性、抗カビ性、電気的特性、強度、その他等を改良、改質する目的で、種々のプラスチック配合剤や添加剤等を添加することができ、その添加量としては、ごく微量から数十%まで、その目的に応じて、任意に添加することができる。一般的な添加剤としては、例えば、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、補強剤、帯電防止剤、顔料、改質用樹脂等が挙げられる。
 本発明によるポリエチレンフィルムは、一方の面側に電子線が照射されていることを特徴とする。電子線の照射エネルギーは、目的とする包装体の使用用途によって適宜変更することが好ましい。通常、電子線の照射エネルギーが高いほど、発生するラジカル量も多くなり、架橋構造が形成されやすくなるが、照射エネルギーが高すぎるとポリエチレンの分子鎖が切断されすぎて、強度等のフィルム物性が低下する傾向にある。
 電子線の線量は10~2000kGyの範囲が好ましく、より好ましくは20~1000kGyである。電子線の加速電圧は20~750kVの範囲が好ましく、より好ましくは25~400kVであり、特に好ましくは30~300kVである。
 電子線照射装置としては、従来公知のものを使用でき、例えばカーテン型電子照射装置(LB1023、株式会社アイ・エレクトロンビーム社製)やライン照射型低エネルギー電子線照射装置(EB-ENGINE、浜松ホトニクス株式会社製)等を好適に使用することができ、特には、カーテン型電子照射装置(LB1023、株式会社アイ・エレクトロンビーム社製)を好適に使用することができる。
 電子線照射装置内の酸素濃度は、500ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましい。このような条件下で電子線照射を行うことにより、オゾンの発生を抑制することができるとともに、電子線照射によって生じたラジカルが、雰囲気中の酸素によって失活してしまうのを抑制することができる。このような条件は、例えば、装置内を不活性ガス(窒素、アルゴンなど)雰囲気とすることにより達成することができる。
 ポリエチレンフィルムは、熱収縮を起こしやすいため、電子線の照射は、冷却ドラムなどを用いて、冷却と同時に行うことが好ましい。
<ポリエチレン積層フィルム>
 本発明によるポリエチレン積層フィルムは、図2に示すように、上記したポリエチレンフィルム1と、ポリエチレンフィルム1の前記電子線照射が行われていない面20側に、両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルム2を貼り合わせた層構成を有するものである。
 上記した電子線を照射したポリエチレンフィルム1は、フィルム中を電子線が透過することにより、電子線照射が行われていない面側であってもポリエチレン分子鎖が架橋する場合があり、電子線照射が行われていない面側のヒートシール性が通常のポリエチレンフィルムよりも劣ることがある。
 上記のような積層フィルムとすることにより、同一材料(ポリエチレン)を使用しながら、表裏で異なる物性(例えば、強度や耐熱性)が異なる積層フィルムとすることができる。両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルムとしては、上記したものと同様のものを使用することができる。したがって、積層フィルムとした場合であっても、同じポリエチレンを使用しているためリサイクルを容易に行うことができる。
 上記した積層フィルムは、接着剤等を用いたドライラミネーション法によって2枚のポリエチレンフィルム1、2を貼り合わせることによっても製造できる。この場合、電子線の照射は、積層前に行っても、積層後に行ってもよい。
 また、接着剤の塗布工程や貼り合わせ工程を省略するために、ポリエチレンフィルム1、2を、インフレーション成膜機などから共押出し、積層フィルムを作製し、次いで、積層フィルムの一方の面から電子線照射を行うことによってもポリエチレン積層フィルムを製造することができる。
 さらに、片方の面に電子線照射を行ったポリエチレンフィルム1上に溶融したポリエチレン樹脂を押出コーティングすることによって、ポリエチレンフィルム2の製膜と同時に積層フィルムを製造することができる。なお、この場合、ポリエチレンフィルム2の製膜後に電子線を照射してもよい。
 また、本発明によるポリエチレン積層フィルムは、図3に示すように、両ポリエチレンフィルム1,2の間に、バリア膜3が設けられていてもよい。
 バリア膜としては、アルミニウム箔等の金属箔のほか、アルミニウム等の金属やアルミニウム酸化物、珪素酸化物等の無機酸化物をポリエチレンフィルム2の表面に蒸着することにより形成することができる。
 蒸着方法としては、従来公知の方法を採用でき、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法(Physical Vapor Deposition法、PVD法)、あるいは、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition法、CVD法)等を挙げることができる。
 なお、包装用材料に用いられる透明積層体からなるフィルムを製造する場合には、主に、真空蒸着法を用い、一部、プラズマ化学気相成長法も用いられる。
 また、例えば、物理気相成長法と化学気相成長法の両者を併用して異種の無機酸化物の蒸着膜の2層以上からなる複合膜を形成して使用することもできる。
 蒸着チャンバーの真空度としては、酸素導入前においては、10-2~10-8mbar程度、特に、10-3~10-7mbar程度が好ましく、酸素導入後においては、10-1~10-6mbar程度、特に10-2~10-5mbar程度が好ましい。
 なお、酸素導入量等は、蒸着機の大きさ等によって異なる。導入する酸素には、キャリヤーガスとしてアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスを支障のない範囲で使用してもよい。フィルムの搬送速度としては、10~800m/分程度、特に50~600m/分程度が好ましい。
 また、本発明においては、上記のようにして形成した蒸着膜の表面に酸素プラズマ処理を施してもよい。
 酸素プラズマ処理のために導入する酸素の量は、蒸着機の大きさ等によって異なるが、通常50sccm~2000sccm程度であり、300sccm~800sccm程度が特に好ましい。
 ここで、sccmは標準状態(STP:0℃、1atm)での1分当りの酸素の平均導入量(cc)を意味する。導入する酸素には、キャリヤーガスとしてアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスを支障のない範囲で使用してもよい。このような処理を蒸着膜(バリア膜)に行うことによって、ポリエチレンフィルム2に形成されたバリア膜3にポリエチレンフィルム1を貼り合わせた際の密着性が向上する。
 これらは一例であって、本発明がこれらの方法により得られたものに限定されるものではない。
 バリア膜3を備えたポリエチレン積層フィルムを製造するには、ポリエチレンフィルム1の前記電子線照射が行われていない面20側に、上記のようにしてバリア膜3を形成し、その後、バリア膜上に溶融したポリエチレン樹脂を押出コーティングすることによって、ポリエチレンフィルム2の製膜と同時に積層フィルムを製造することができる。
<積層体>
 本発明による積層体を図面を参照しながら説明する。図4は、本発明による積層体30の断面概略図である。
 積層体30は、両面に電子線が照射されたポリエチレンフィルム基材4と、両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルム層5とを備えてなる。
 また、一実施形態において、図5に示すように、積層体30は、両面に電子線が照射されたポリエチレンフィルム基材4と、片面が電子線照射されていないポリエチレンフィルム層6とを備えてなる。このとき、電子線照射されていないポリエチレンフィルム層の面が最外面となるように積層されていることが好ましい。ポリエチレンフィルム層の電子線照射されていない面が最外面であることにより、積層体のヒートシール性を維持することができる。
 また、一実施形態において、積層体は、図6に示すように、両面に電子線が照射されたポリエチレンフィルム基材4と、ポリエチレンフィルム層5または6との間に、バリア膜7が設けられていてもよい。
<ポリエチレンフィルム基材>
 本発明による積層体が備えるポリエチレンフィルム基材は、ポリエチレンフィルムを含んでなり、その両面が、電子線照射されたものである。
 また、このポリエチレンフィルム基材は単層構造のものであっても多層構造のものであってもよい。
 積層体がこのようなポリエチレンフィルム基材を備えてなることにより、積層体表面の耐熱性および強度が向上し、包装体などの外層として要求される物性を満足できる。
 ポリエチレンフィルム層を構成する材料としては、上記したポリエチレンフィルムで使用した材料と同様のものを使用することができる。
 ポリエチレンフィルム基材は、上記したポリエチレン樹脂を溶融し、これをインフレーション成形またはT-ダイ成形等の溶融押出成形法によって製膜することによって得ることができる。
 また、多層構造のポリエチレンフィルム基材は、接着剤などを用いたドライラミネーション法によって2枚のポリエチレンフィルム基材を貼り合わせ、次いで電子線を照射することによっても製造できる。また、接着剤の塗布工程や貼り合わせ工程を省略するために、インフレーション成膜機などから共押出し、次いで、電子線照射を行うことによっても製造することができる。さらに、押出コーティング法によっても製造することができる。
 本発明による積層体が備えるポリエチレンフィルム基材は、その両面に電子線が照射されたものである。
 なお、電子線の照射は、両面それぞれに対して行っても良く、一方の面から電子線を照射し、電子線がポリエチレンフィルム基材を貫通し、照射面とは反対側の面の架橋密度が向上させたものであってもよい。
 電子線の照射エネルギーは、目的とする包装体の用途によって適宜変更することが好ましい。
 ポリエチレンフィルム基材に照射する電子線の線量は、10~2000kGyの範囲が好ましく、より好ましくは10~1000kGyであり、さらに好ましくは50~1000kGyである。
 電子線の加速電圧は、電子線を一方の面から照射する場合、20~750kVの範囲が好ましく、より好ましくは25~400keVであり、特に好ましくは50~400kVである。
 また、両面から照射する場合、20~750kVの範囲が好ましく、より好ましくは25~400kVであり、特に好ましくは30~300kVであり、20~200kVであってもよい。
 電子線照射装置としては、上記したものを使用することができる。
 電子線照射装置内の酸素濃度は、500ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましい。
 ポリエチレンフィルム基材の厚さは、その用途に応じて任意であるが、通常、15μm~150μm程度、好ましくは20μm~130μm程度、より好ましくは20μm~100μm程度である。ポリエチレンフィルム基材の厚みは、上記ポリエチレンフィルムの製造において、溶融押出機のスクリュー回転数や冷却ロールの回転数の変更等によって適宜調整することができる。
<ポリエチレンフィルム層>
 本発明による積層体が備えるポリエチレンフィルム層は、ポリエチレンフィルムからなり、その少なくとも片面が、電子線照射されていないことを特徴とする。
 積層体がこのような層を備えることにより、同一材料(ポリエチレン)を使用しながら、基材と、その基材上に設けられた層とで異なる物性(例えば、強度や耐熱性)が異なる積層体とすることができる。
 ポリエチレンフィルム層を構成する材料としては、上記したポリエチレンフィルムで使用した材料と同様のものを使用することができる。したがって、同じポリエチレンを使用しているためリサイクルを容易に行うことができる。
 ポリエチレンフィルム層の厚さは、その用途に応じて任意であるが、通常、15μm~100μm程度、好ましくは20μm~200μm程度、より好ましくは25μm~160μm程度である。
 上記したポリエチレンフィルム基材と、ポリエチレンフィルム層とは、接着剤等を用いたドライラミネーション法によって貼り合わせることによっても製造できるが、接着剤の塗布工程や貼り合わせ工程を省略するために、ポリエチレンフィルム基材上に溶融したポリエチレン樹脂を押出コーティングすることによって、ポリエチレンフィルム層の製膜と同時に積層体を製造することができる。
 なお、本発明においては、共押出によりポリエチレンフィルム基材とポリエチレンフィルム層を備える積層体を製造した後に、一方の面からのみ電子線を照射してもよい。
 また、ポリエチレンフィルム層が、片面が電子線照射されたフィルム層である場合、ポリエチレンフィルム層の電子線照射されていない面が最外面となるように、ポリエチレンフィルム基材と積層することが好ましい。
<バリア膜>
 本発明による積層体は、所望により、ポリエチレンフィルム基材と、ポリエチレンフィルム層との間にバリア膜を備えていてもよい。バリア膜については上記した通りである。
<包装体>
 本発明による包装体は、上記したポリエチレンフィルムまたは積層体からなるものであり、ポリエチレンフィルムの電子線照射が行われていない面側または積層体が備えるポリエチレンフィルム層のヒートシール性を有する面側が内側に位置することを特徴とする。
 一実施形態において、このような包装材料は、ポリエチレンフィルムの電子線照射が行われていない面側が内側になるように二つ折にして重ね合わせて、その端部をヒートシールすることにより製造することができる。
 また、本発明の別の実施形態の包装体では、上記したポリエチレン積層フィルムを用いてもよい。例えば、ポリエチレン積層フィルムの、両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルム2が内側になるように二つ折にして重ね合わせて、その端部をヒートシールすることにより製造することができる。
 シール方法により、例えば、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型(ピローシール型)、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型、ガゼット型、その他等のヒートシール形態によりヒートシールして、種々の形態の包装体を製造することができる。その他、例えば、自立性包装用袋(スタンデイングパウチ)等も可能である。ヒートシールの方法としては、例えば、バーシール、回転ロールシール、ベルトシール、インパルスシール、高周波シール、超音波シール等の公知の方法で行うことができる。
 本発明によれば、一種の材料(すなわちポリエチレン)のみからなるフィルムであっても、電子線を照射した側のポリエチレンフィルムは包装体の外側フィルムとして要求される強度や寸法安定性等の物性を満たしながら、電子線を照射していない側のポリエチレンフィルムはヒートシール性を維持することができるため、包装体用フィルムとして好適に使用することができる。また、一種の材料をのみからなるフィルムを用いて包装体を製造しているため、包装体の使用後に材料のリサイクルを容易に行うことができる。
 本発明について実施例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発明がこれら実施例によって限定されるものではない。
<ポリエチレンフィルム1A~1Dの準備>
 直鎖状低密度ポリエチレン(エボリューSP2020、プライムポリマー社製)を用いてインフレーション成膜機により、厚み120μmの未延伸ポリエチレンフィルム1Aを得た。
 また、成膜条件を変更し、その厚みを80μmとした以外は上記と同様にして未延伸ポリエチレンフィルム1Bを得た。
 さらに、低密度ポリエチレン(LD2420H、PTTケミカル社製)を使用した以外は上記と同様にして、厚み120μmおよび80μmの未延伸ポリエチレンフィルム1Cおよび未延伸ポリエチレンフィルム1Dを得た。
<実施例1-1>
 準備したポリエチレンフィルム1Aの一方の面に、電子線照射装置(ライン照射型低エネルギー電子線照射装置EES-L-DP01、浜松ホトニクス株式会社製)を用いて以下の条件にて電子線を照射し、片面にのみ電子線が照射されたポリエチレンフィルム1-1を得た。
 電圧:70kV
 電流:1mA
 照射線量:650kGy
 装置内酸素濃度:100ppm以下
<実施例1-2>
 実施例1-1において、電子線の照射線量を430kGyに変更した以外は、実施例1-1と同様にしてポリエチレンフィルム1-2を得た。
<実施例1-3>
 実施例1-2において、ポリエチレンフィルムとして未延伸ポリエチレンフィルム1Bを用いた以外は実施例1-2と同様にしてポリエチレンフィルム1-3を得た。
<実施例1-4>
 実施例1-1において、ポリエチレンフィルムとして未延伸ポリエチレンフィルム1Cを用いた以外は実施例1-1と同様にしてポリエチレンフィルム1-4を得た。
<実施例1-5>
 実施例1-4において、電子線の照射線量を430kGyに変更した以外は、実施例1-4と同様にしてポリエチレンフィルム1-5を得た。
<実施例1-6>
 実施例1-5において、ポリエチレンフィルムとして未延伸ポリエチレンフィルム1Dを用いた以外は実施例1-5と同様にしてポリエチレンフィルム1-6を得た。
<比較例1-1>
 実施例1-1において、電子線を照射する前の未延伸ポリエチレンフィルムAをポリエチレンフィルム1-7とした。
<ヒートシール性評価>
 実施例1-1~1-6および比較例1-1の各ポリエチレンフィルムを10cm×10cmにカットしてサンプル片を作製し、このサンプル片を、電子線を照射しなかった側の面が内側になるように二つ折りにし、ヒートシールテスターを用いて、温度180℃、圧力1kgf/cm、1秒の条件にて1cm×10cmの領域をヒートシールした。なお、比較例1のポリエチレンフィルム7は両面とも電子線を照射していないため、表裏の区別なく二つ折りにして、ヒートシールを行った。
 得られたヒートシール後のサンプル片を目視により外観評価を行った。評価基準は以下の通りとした。
 ○:表面が溶融しておらず外観上の問題がない
 ×:表面が溶融しており、外観上の問題がある
 評価結果は下記の表1に示される通りであった。
 また、ヒートシール後のサンプル片を1.5cm幅で短冊状に切り、ヒートシールしなかった両端部を引張試験機に把持し、速度300mm/分、荷重レンジ50Nの条件にて剥離強度(N/15mm)を測定した。測定結果は下記の表1に示される通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<ポリエチレンフィルム基材用ポリエチレンフィルム2A~2Dの準備>
 直鎖状低密度ポリエチレン(エボリューSP2020、プライムポリマー社製)を用いてインフレーション成膜機により、厚み25μmの未延伸ポリエチレンフィルム2Aを得た。
 また、成膜条件を変更し、その厚みを50μmとした以外は上記と同様にして未延伸ポリエチレンフィルム2Bを得た。
 さらに、低密度ポリエチレン(LD2420H、PTTケミカル社製)を使用した以外は上記と同様にして、厚み25μmおよび50μmの未延伸ポリエチレンフィルム2Cおよび未延伸ポリエチレンフィルム2Dを得た。
<ポリエチレンフィルム基材2-1~2-5の準備>
 得られたポリエチレンフィルム2Aの両面に電子線照射装置(LB1023、株式会社アイ・エレクトロンビーム社製)を用いて、以下の条件にて電子線を照射し、両面が電子線により照射されたポリエチレンフィルム基材2-1を得た。
 電圧:300kV
 電流:4mA
 照射線量:750kGy
 装置内酸素濃度:100ppm以下
 照射線量を500kGyに変更した以外は、ポリエチレンフィルム基材2-1の作製と同様にして、ポリエチレンフィルム基材2-2を得た。
 また、ポリエチレンフィルム2Aに代え、ポリエチレンフィルム2B、ポリエチレンフィルム2C、ポリエチレンフィルム2Dを使用した以外は、ポリエチレンフィルム基材2-1の作製と同様にして、ポリエチレンフィルム基材2-3、ポリエチレンフィルム基材2-4、ポリエチレンフィルム基材2-5を得た。
<実施例2-1>
 得られたポリエチレンフィルム基材2-1上に、直鎖状低密度ポリエチレン(エボリューSP2020、プライムポリマー社製)を押出しコーティングし、厚さ60μmのポリエチレンフィルム層を形成させることにより、積層体2-1を得た。
<実施例2-2>
 実施例2-1において、ポリエチレンフィルム層の厚みを100μmに変更した以外は、実施例2-1と同様にして積層体2-2を得た。
<実施例2-3>
 実施例2-1において、基材をポリエチレンフィルム基材2-2に変更した以外は、実施例2-1と同様にして積層体2-3を得た。
<実施例2-4>
 実施例2-1において、基材をポリエチレンフィルム基材2-3に変更し、ポリエチレンフィルム層の厚みを100μmに変更した以外は実施例2-1と同様にして積層体2-4を得た。
<実施例2-5>
 実施例2-1において、基材をポリエチレンフィルム基材2-4に変更した以外は、実施例2-1と同様にして積層体2-5を得た。
<実施例2-6>
 実施例2-1において、基材をポリエチレンフィルム基材2-5に変更した以外は、実施例2-1と同様にして積層体2-6を得た。
<比較例2-1>
 実施例2-1において、電子線を照射する前の未延伸ポリエチレンフィルムAをポリエチレンフィルム基材として使用した以外は、実施例2-1と同様にして積層体2-7を得た。
<ヒートシール性評価>
 実施例2-1~2-6および比較例2-1の各積層体を10cm×10cmにカットしてサンプル片を作製し、このサンプル片を、ポリエチレンフィルム層側の面が内側になるように二つ折りにし、ヒートシールテスターを用いて、温度180℃、圧力1kgf/cm、1秒の条件にて1cm×10cmの領域をヒートシールした。
 得られたヒートシール後のサンプル片を目視により外観評価を行った。評価基準は以下の通りとした。
 ○:表面が溶融しておらず外観上の問題がない
 ×:表面が溶融しており、外観上の問題がある
 評価結果は下記の表2に示される通りであった。
 また、ヒートシール後のサンプル片を1.5cm幅で短冊状に切り、ヒートシールしなかった両端部を引張試験機に把持し、速度300mm/分、荷重レンジ50Nの条件にて剥離強度(N/15mm)を測定した。測定結果は下記の表2に示される通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (12)

  1.  一方の面にのみ電子線が照射されてなるポリエチレンフィルムであって、前記電子線が照射された面と、電子線が照射されていない他方の面とで、ポリエチレンの架橋密度が異なることを特徴とする、ポリエチレンフィルム。
  2.  前記電子線の線量が20~1000kGyである、請求項1に記載のポリエチレンフィルム。
  3.  前記電子線の加速電圧が30~300kVである、請求項1または2に記載のポリエチレンフィルム。
  4.  請求項1~3のいずれか一項に記載のポリエチレンフィルムと、前記ポリエチレンフィルムの前記電子線照射が行われていない面側に、両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルムを貼り合わせた、ポリエチレン積層フィルム。
  5.  前記一方の面にのみ電子線が照射されてなるポリエチレンフィルムと、両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルムとの間に、バリア膜が設けられてなる、請求項4に記載のポリエチレン積層フィルム。
  6.  請求項1~3のいずれか一項に記載のポリエチレンフィルムからなる包装体であって、前記ポリエチレンフィルムの前記電子線照射が行われていない面側がヒートシールされてなる、包装体。
  7.  請求項4または5に記載のポリエチレン積層フィルムからなる包装体であって、前記積層フィルムの両面とも電子線が照射されていないポリエチレンフィルム側が、ヒートシールされてなる、包装体。
  8.  両面に電子線が照射されてなるポリエチレンフィルム基材と、少なくとも片面が電子線照射されていないポリエチレンフィルム層と、を備えてなることを特徴とする、積層体。
  9.  前記電子線の線量が10~1000kGyである、請求項8に記載の積層体。
  10.  前記電子線の加速電圧が25~400kVである、請求項8または9に記載の積層体。
  11.  前記ポリエチレンフィルム基材と、前記ポリエチレンフィルム層との間に、バリア膜を備えてなる、請求項8~10のいずれか一項に記載の積層体。
  12.  請求項8~11のいずれか一項に記載の積層体からなる包装体であって、前記積層体における前記ポリエチレンフィルム側の面が、ヒートシールされてなることを特徴とする、包装体。
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