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技術 易引き裂き性のあるフィルム乃至シート

出願人 三井・デュポンポリケミカル株式会社
発明者 吉河研一廣中芳孝
出願日 2000年6月5日 (20年5ヶ月経過) 出願番号 2000-168103
公開日 2001年12月18日 (18年11ヶ月経過) 公開番号 2001-348468
状態 特許登録済
技術分野 被包材 高分子成形体の製造 高分子組成物
主要キーワード 平均中和度 耐塩素 破断点抗張力 重包装袋 スチール箔 液状単量体 フィルム袋 エチレン系アイオノマー樹脂
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年12月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

メタロセン触媒由来エチレン系重合体が本来有する他の特性を実質上損なうことなく、その易引き裂き性を顕著に向上させたフィルム乃至シートを提供するにある。

解決手段

メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン系重合体99.5〜50重量部とエチレン系アイオノマー樹脂0.5〜50重量部とのブレンド物で形成されていることを特徴とする易引き裂き性フィルム乃至シート。

概要

背景

パウチフィルム袋等の包装材料では、ナイフ等の格別の器具を使用することなしに、手で容易に開封し得るものが求められている。この開封には、ヒートシール部を破壊開封するタイプのものと、パウチや袋を構成するフィルム或いは積層体引き裂くタイプのものがある。

前者のタイプのものは、ピーラブル包装と呼ばれているが、ヒートシール部の剥離強度がどうしても低くなるため、密封信頼性が十分でなく、高度の密封性が要求される包装体には適用できなかったり、ヒートシール性樹脂易剥離性を付与するために格別の手段が必要であるという問題がある。

後者の引き裂きタイプのものでは、プラスチックフィルム伸びが大きく、強靭であるため、引き裂きが困難であり、強いて手による引き裂きを行うと、意図外の方向に引き裂きが行われるという問題がある。

プラスチックに引き裂き性を付与する典型的な一手段は、プラスチックにスコア弱化線或いはミシン目)を入れる方法であるが、この手段ではプラスチックの強度や密封性能が損なわれると共に、その引き裂き性の効果において未だ十分満足し得るものではない。

また、プラスチックを一軸方向に圧延乃至延伸し、分子配向を付与することによって、配向方向に引き裂き性を付与することもよく行われているが、この場合には、満足すべき引き裂き性が得られるようにすると、配向方向に直角方向の引っ張り強度が大きく低下して、実用上問題となる。

更に、タバコパックに見られるように、フィルムの引き裂くべき位置に引き裂き用の細テープを添えたものもあるが、引き裂き用の細テープを添えるための手段が必要であると共に、このテープを外部にはみ出させるため、完全な密封状態にはならないという問題がある。

更にまた、アルミ箔との積層体にみられるように、アルミ剛性を利用して、パウチの端縁に設けたノッチから引き裂きを行うようにしたものもあるが、アルミ箔とプラスチックとの接着強度が高くないと、引き裂き性が悪く、更に引き裂きの方向性も未だ十分満足し得るとはいえない。

概要

メタロセン触媒由来エチレン系重合体が本来有する他の特性を実質上損なうことなく、その易引き裂き性を顕著に向上させたフィルム乃至シートを提供するにある。

メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン系重合体99.5〜50重量部とエチレン系アイオノマー樹脂0.5〜50重量部とのブレンド物で形成されていることを特徴とする易引き裂き性フィルム乃至シート。

目的

即ち、本発明の目的は、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体が本来有する他の特性を実質上損なうことなく、その易引き裂き性を顕著に向上させたフィルム乃至シートを提供するにある。本発明の他の目的は、上記フィルムを含んでなる易引き裂き性包装袋を提供するにある。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン系重合体99.5〜50重量部とエチレン系アイオノマー樹脂0.5〜50重量部とのブレンド物で形成されていることを特徴とする易引き裂きフィルム乃至シート

請求項2

エチレン系重合体が850〜950kg/m3の密度を有するものであることを特徴とする請求項1記載のフィルム乃至シート。

請求項3

エチレン系重合体が0.05〜100g/10分のメルトフローレートを有するものであることを特徴とする請求項1または2に記載のフィルム乃至シート。

請求項4

エチレン系重合体がエチレンα−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のフィルム乃至シート。

請求項5

エチレン系アイオノマーが1〜30重量%のエチレン系不飽和カルボン酸成分を含有し且つ金属成分による中和量が1〜90%の範囲にあるアイオノマーであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のフィルム乃至シ−ト。

請求項6

エチレン系アイオノマーが0.01〜100g/10分のメルトフローレートを有するものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のフィルム乃至シート。

請求項7

機械方向及び横断方向の引き裂き強度が10〜1000N/cmの範囲にあることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のフィルム乃至シート。

請求項8

請求項1乃至7の何れかに記載のフィルムを含んでなることを特徴とする易引き裂き性包装袋

技術分野

0001

引き裂き性を有するフィルム乃至シートに関するもので、より詳細には、メタロセン系触媒を用いて製造されたエチレン系重合体の優れた透明性などの特性を有しながら、その引き裂き性を向上させたフィルム乃至シートに関する。本発明はまた、このフィルムを用いた易引き裂き性包装袋にも関する。

背景技術

0002

パウチフィルム袋等の包装材料では、ナイフ等の格別の器具を使用することなしに、手で容易に開封し得るものが求められている。この開封には、ヒートシール部を破壊開封するタイプのものと、パウチや袋を構成するフィルム或いは積層体引き裂くタイプのものがある。

0003

前者のタイプのものは、ピーラブル包装と呼ばれているが、ヒートシール部の剥離強度がどうしても低くなるため、密封信頼性が十分でなく、高度の密封性が要求される包装体には適用できなかったり、ヒートシール性樹脂易剥離性を付与するために格別の手段が必要であるという問題がある。

0004

後者の引き裂きタイプのものでは、プラスチックフィルム伸びが大きく、強靭であるため、引き裂きが困難であり、強いて手による引き裂きを行うと、意図外の方向に引き裂きが行われるという問題がある。

0005

プラスチックに引き裂き性を付与する典型的な一手段は、プラスチックにスコア弱化線或いはミシン目)を入れる方法であるが、この手段ではプラスチックの強度や密封性能が損なわれると共に、その引き裂き性の効果において未だ十分満足し得るものではない。

0006

また、プラスチックを一軸方向に圧延乃至延伸し、分子配向を付与することによって、配向方向に引き裂き性を付与することもよく行われているが、この場合には、満足すべき引き裂き性が得られるようにすると、配向方向に直角方向の引っ張り強度が大きく低下して、実用上問題となる。

0007

更に、タバコパックに見られるように、フィルムの引き裂くべき位置に引き裂き用の細テープを添えたものもあるが、引き裂き用の細テープを添えるための手段が必要であると共に、このテープを外部にはみ出させるため、完全な密封状態にはならないという問題がある。

0008

更にまた、アルミ箔との積層体にみられるように、アルミ剛性を利用して、パウチの端縁に設けたノッチから引き裂きを行うようにしたものもあるが、アルミ箔とプラスチックとの接着強度が高くないと、引き裂き性が悪く、更に引き裂きの方向性も未だ十分満足し得るとはいえない。

発明が解決しようとする課題

0009

近年、メタロセン触媒を用いて製造したエチレン系重合体は、フィルム強度が大きく、透明性などの光学的特性にも優れているため、包装材料として用いられているが、このフィルムを用いたパウチやフィルム袋は、フィルム自体の引き裂き強度が高いため、引き裂きにくいという問題を有している。

0010

本発明者らは、メタロセン触媒を用いて製造したエチレン系重合体にエチレン系アイオノマー樹脂を一定の量比ブレンドすることにより、前記エチレン系重合体が本来有する透明性などの光学的特性や、高い破断点抗張力などを実質上損なうことなく、引き裂き性を顕著に向上させうることを見出した。

0011

即ち、本発明の目的は、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体が本来有する他の特性を実質上損なうことなく、その易引き裂き性を顕著に向上させたフィルム乃至シートを提供するにある。本発明の他の目的は、上記フィルムを含んでなる易引き裂き性包装袋を提供するにある。

課題を解決するための手段

0012

本発明によれば、メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン系重合体99.5〜50重量部とエチレン系アイオノマー樹脂0.5〜50重量部とのブレンド物で形成されていることを特徴とする易引き裂き性フィルム乃至シートが提供される。本発明のフィルム乃至シートにおいては、
1.エチレン系重合体が850〜950kg/m3の密度を有するものであること、
2.エチレン系重合体が0.05〜100g/10分のメルトフローレートを有するものであること、
3.エチレン系重合体がエチレンα−オレフィン共重合体であること、
4.エチレン系アイオノマーが1〜30重量%のエチレン系不飽和カルボン酸成分を含有し且つ金属成分による中和量が1〜90%の範囲にあるアイオノマーであること、
5.エチレン系アイオノマーが0.01〜100g/10分のメルトフローレートを有するものであること、
6.機械方向及び横断方向の引き裂き強度が10〜1000N/cmの範囲にあること、
が好ましい。本発明によればまた、上掲記載のフィルムを含んでなることを特徴とする易引き裂き性包装袋が提供される。

0013

[作用]本発明は、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体にエチレン系アイオノマー樹脂を特定の量比で含有させると、上記エチレン系重合体が本来有する優れた他の特性を実質上損なうことなしに、易引き裂き性を顕著に向上させることができるという知見に基づくものである。

0014

メタロセン触媒由来のエチレン系重合体(特にエチレン・α−オレフィン共重合体)から成るフィルムは、透明性などの光学的特性、各種機械的強度耐衝撃性などに優れているが、その引き裂き強度が機械方向(MD)及び横断方向(TD)の何れに関しても、1300N/cmと大きく(後述する比較例1参照)、このフィルムから形成された袋を指により引き裂くことが困難であるという問題を有している。

0015

これに対して、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体にエチレン系アイオノマー樹脂を一定範囲の量比でブレンドし、これをフィルムに製膜すると、上記エチレン系重合体が有する他の優れた特性を実質上損なうことなしに、その引き裂き強度を約1/3程度に低減させることが可能となり(後述する実施例1参照)、このフィルムから形成された袋を指で引き裂くことが容易となるのである。更に、本発明のブレンド物から成るフィルムでは、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体単独に比して、110乃至180℃の広いヒートシール温度範囲において、ヒートシール強度が顕著に向上しているという利点もある。

0016

この易引き裂き性の付与は、エチレン系アイオノマー樹脂の選択及び組合せに特有のものであり、エチレン系アイオノマー樹脂と同様のエチレン系重合体であっても、通常の低密度ポリエチレン(LDPE)を配合した場合(後述する比較例3参照)や、エチレン・メタクリル酸共重合体を配合した場合(後述する比較例2参照)には、引き裂き強度の低下はきわめて僅かであるか、或いは逆に引き裂き強度が向上するのであって、本発明による易引き裂き性の付与は真に意外のものであることが明らかである。

0017

本発明では、メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン系重合体(A)99.5〜50重量部、一層好適には99〜70重量部と、エチレン系アイオノマー樹脂(B)0.5〜50重量部、一層好適には1〜30重量部とのブレンド物(上記A及びBの合計を100重量部とする)からフィルム乃至シートを形成させることも重要である。即ち、エチレン系アイオノマー樹脂(B)の配合量が上記範囲を下回ると、この配合量が上記範囲内にある場合に比して易引き裂き性の付与が不十分であり、一方、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体(A)の配合量が上記範囲を下回ると、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体が有する本来の利点が損なわれるようになる。

0018

[メタロセン触媒由来のエチレン系重合体]本発明に主成分として用いるポリエチレン或いはエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレン或いはエチレンとα−オレフィンとの混合物を、メタロセン系触媒の存在下に重合させることにより得られるものである。

0019

本発明において、メタロセン系触媒を用いて得られたポリエチレンやエチレン・α−オレフィン共重合体を用いるのは、このメタロセン系触媒を用いて合成したエチレン系重合体が、透明性やグロス等の光学的特性に優れており、引っ張り強度、耐衝撃性などの機械的特性にも優れていることによる。

0020

メタロセン系触媒とは、メタロセン、即ち、置換乃至未置換のシクロペンタジエニル環2個と各種の遷移金属で構成されている錯体から成る遷移金属成分と、有機アルミニウム成分、特にアルミノオキサンとから成る触媒の総称であり、遷移金属成分としては、周期律表第IVb族、第Vb族或いは第VIb族の金属、特にチタニウム或いはジルコニウムが挙げられる。触媒中の遷移金属成分としては、一般に下記式
(Cp)2MR
式中、Cpは置換または未置換のシクロペンタジエニル環であり、Mは遷移金属であり、Rはハロゲン原子或いはアルキル基である、で表されるものが一般的に使用されている。

0021

アルミノキサンとしては、有機アルミニウム化合物を水と反応させることにより得られたものであり、線状アルミノキサン及び環状アルミノキサンがある。これらのアルミノキサンは、単独でも或いは他の有機アルミニウムとの組み合わせでも使用できる。

0022

メタロセン系触媒を使用するエチレン或いはエチレンとα−オレフィンとの重合法は、特開昭58−19309号公報をはじめとし、多数の公報で公知であり、前記メタロセン系触媒の存在下、有機溶剤中、液状単量体中或いは気相法での重合により合成されるが、これらの公知の何れの方法によるものでも、前記条件を満足するものは本発明の目的に使用できる。

0023

エチレンとα−オレフィンの共重合体の場合、α−オレフィンとしては、炭素数が4乃至8の範囲にあるものが好ましく、ブテン−1ペンテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、ヘプテン−1、オクテン−1等を挙げることができる。

0024

本発明に用いるメタロセン触媒由来のエチレン系重合体は、密度が850乃至950kg/m3、特に880乃至945kg/m3の範囲にあることが好ましく、またメルトフローレート(MFR、JIS K 7210に準拠し、190℃、2,160g荷重で測定−以下同様)が、0.05〜100g/10min、特に0.1〜25g/10minの範囲にあることが好ましい。

0025

密度が上記範囲を下回ると、樹脂組成物の機械的特性が低下する傾向があり、一方密度が上記範囲を上回ると、樹脂組成物の柔軟性が低下する傾向がある。また、MFRが上記範囲を下回ると、樹脂組成物の加工性が低下する傾向があり、MFRが上記範囲を上回ると、樹脂組成物の物性が低下する傾向がある。

0026

メタロセン系触媒を用いて得られるポリエチレン或いはエチレン・α−オレフィン共重合体は、分子量分布が狭いのが特徴であり、本発明においても、分子量分布(Mw/Mn)が0.01乃至2.5、特に0.1乃至2.0にあるものが好適に使用される。本発明の目的には、メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体が特に望ましい。

0027

[エチレン系アイオノマー樹脂]アイオノマーのベースポリマーとなるエチレン・不飽和カルボン酸共重合体としては、エチレン成分が70〜99重量%、特に80〜95重量%、不飽和カルボン酸成分が1〜30重量%、特に5〜20重量%で含有されるものであり、またエチレンと不飽和カルボン酸以外にその他の不飽和モノマー成分を0〜25重量%、特には0〜12重量%の割合で共重合されたものであってもよい。さらに、総和が上記条件を満たす限り、不飽和カルボン酸成分単位の異なるものを2種以上用いてもよい。

0028

不飽和カルボン酸成分としては、例えば、アクリル酸メタクリル酸エタクリル酸、フマル酸マレイン酸マレイン酸モノメチルエステルマレイン酸モノエチルエステル無水マレイン酸などが例示され、特にアクリル酸あるいはメタクリル酸が好ましい。

0029

他の不飽和モノマー成分としては、例えば、(メタアクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n−ブチルのようなアクリル酸エステルメタクリル酸エステル、あるいは酢酸ビニルなどが例示できる。

0030

エチレン・不飽和カルボン酸共重合体アイオノマーにおける金属カチオンとしては、リチウムナトリウムカリウムなどのアルカリ金属マグネシウムカルシウムなどのアルカリ土類金属亜鉛などの遷移金属が例示される。金属イオンによる中和度は、特に限定されないが、平均中和度が3%以上、好ましくは10〜90%からなるものが好適である。

0031

アイオノマーとしてはまた、190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが0.1〜50g/10分、とくに0.2〜30g/10分程度のものを使用するのが好ましい。

0032

[ブレンド物]フィルム乃至シートの成形に用いるブレンド物は、メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン系重合体(A)99.5〜50重量部、一層好適には99〜70重量部と、エチレン系アイオノマー樹脂(B)0.5〜50重量部、一層好適には1〜30重量部とをブレンドさせてなる(上記A及びBの合計を100重量部とする)。

0033

上記樹脂成分のブレンドには、乾式ブレンド、溶融ブレンド或いはこれらの組合せを用いることができ、乾式ブレンドには、リボンブレンダーコニカルブレンダースーパーミキサーなどを用いることができる。溶融ブレンドには、ニーダーバンバリーミキサー、一軸或いは二軸押出機等を用いることもできる。

0034

本発明に用いるブレンド物には、それ自体公知樹脂用配合剤、例えば、脂肪酸アミド金属セッケン等の滑剤シリカ等のアンチブロッキング剤充填剤着色剤耐熱安定剤、耐候安定剤酸化防止剤老化防止剤帯電防止剤改質用樹脂乃至ゴム耐塩素水用の硫黄等を、それ自体公知の処方に従って配合できる。

0035

[フィルム乃至シート]本発明において、上記のブレンド物は、単層のフィルム乃至シートとして、或いは多層のフィルム乃至シートとして各種用途に用いることができる。フィルム乃至シートへの成形は、それ自体公知の製膜法、例えばTダイ法やインフレーション法により行うことができる。このフィルム乃至シートは未延伸のものであってもよいし、また一軸延伸或いは二軸延伸により分子配向されたものであってもよい。

0036

フィルム乃至シートの厚みは、要求される物性や用途によっても相違するが、一般的にいって、10乃至3000μm、特に20乃至2000μmの範囲にあるのがよい。

0037

前述したブレンド物は、単層のフィルム乃至シートとして使用できるほか、他の樹脂層との積層フィルム乃至シートとして用いることもできる。積層フィルム乃至シートの場合、相手方樹脂フィルムとしては、高、中、低密度ポリエチレン、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体又はそのアイオノマー、エチレン・(メタ)アクリル酸・(メタ)アクリル酸エステル共重合体又はそのアイオノマー、ポリプロピレンポリ−1−ブテンポリ−4−メチル−1−ペンテンのようなオレフィン重合体又は共重合体、ポリスチレンABS系樹脂スチレンブタジエンブロック共重合体のようなスチレン系樹脂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の様なポリエステルナイロン6ナイロン66のようなポリアミドポリ塩化ビニルおよびこれらの任意割合のブレンドのような各種重合体からなるフィルムが挙げられる。積層フィルム乃至シートの製造は、多層多重ダイを用いた共押し出し押出コート、サンドイッチラミネーションドライラミネーションなどにより行うことができる。

0038

本発明のフィルム乃至シートは、ラミネート用貼り合わせの目的に用いることができ、この場合、本発明のフィルム乃至シートを貼り合わせる基体としては、前述したプラスチックフィルムの他に、アルミ箔、スチール箔などの金属箔、紙、不織布、編織布などの繊維質シートなどが挙げられる。

0039

本発明のフィルム乃至シートは、単独で或いは他の基体層との組合せで、軽包装袋或いは重包装袋の分野に使用でき、これらの袋に易引き裂き性を付与するのに有用である。

0040

本発明を次の例を挙げて以下に更に説明するが、本発明は以下の例に制限されるものではない。

0041

以下の実施例で用いた樹脂は次の通りである。
(1)メタロセン触媒由来のエチレン・α−オレフィン共重合体(mLLDPE)
密度: 905kg/m3
MFR: 4g/10分
融点: 93℃
(2)エチレン系アイオノマー樹脂(EMAA−Na)
組成メタクリル酸含有量10重量%
金属種Na(中和度50%)
MFR:1.3g/10分
融点: 97℃
(3)エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)
組成:メタクリル酸含有量15重量%
MFR:25g/10分
融点: 93℃
(4)低密度ポリエチレン(LDPE)
密度: 923kg/m3
MFR: 22g/10分
融点: 107℃

0042

樹脂からの製膜は次の通り行った。
押出機
スクリュー: 40mmφ(L/D=32)
ダイ: 450mm幅
樹脂温度: 230℃
スクリュー回転数:100min-1
フィルム厚み: 50μm
引き取り速度: 14m/分

0043

製膜したフィルム物性の測定は次の通り行った。
(I)エルメンドルフ引き裂き強度
JIS Z1702
(II)引っ張り物性(破断点抗張力、破断点伸び
JIS K6723
(III)ヒートシール強度
シール圧力0.2MPa
シール時間 0.5秒
シールバー幅 10mm
測定条件
剥離速度 300mm/分
剥離角度90°
試験片幅 15mm
(IV)フィルム透明性(ヘイズ
JIS K6714

0044

[実施例1及び比較例1〜3]表1に示す樹脂を使用し、前記条件で製膜し、得られたフィルムについて、上記の各項目について試験を行った。得られた結果を表1に示す。

0045

発明の効果

0046

本発明によれば、メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン系重合体99.5〜50重量部とエチレン系アイオノマー樹脂0.5〜50重量部とのブレンド物を、フィルム乃至シートの成形に用いることにより、メタロセン触媒由来のエチレン系重合体が本来有する他の特性を実質上損なうことなく、その易引き裂き性を顕著に向上させることができる。このフィルム乃至シートは、単層或いは積層状態で、軽包装或いは重包装の袋として有用であり、引き裂きによる開封を容易に行うことができる。

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