JP2005104152A

JP2005104152A - ヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム及び包装体

Info

Publication number: JP2005104152A
Application number: JP2004266047A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kawai; 兼次河井; Sukekazu Oki; 祐和大木
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】重量物を包装するのに十分なヒートシール強度を有し、腰感が良好で、熱融着層に印刷が可能であり、包装用途に好適に用いることができるヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム及びかかるフィルムを用いてなる包装体を提供することを目的とする。
【解決手段】結晶性ポリプロピレン系樹脂からなる基材層、中間層及び融点が１５０℃以下の熱融着層を有する３層以上の積層体からなる延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムであって、フィルムの直交する両方向の引張弾性率がそれぞれ１．４５ＧＰａ以上、ヒートシール強度が１０Ｎ／１５ｍｍ以上であって、熱融着層表面の濡れ張力が３１ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする包装用フィルム。

Description

本発明は、ヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム及び包装体に関し、さらに詳しくは、重量物を包装するのに十分なヒートシール強度を有し、透明性が良好で包装用途に好適に用いることができるヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム及びかかるフィルムを用いてなる包装体に関する。

従来から、包装用に使用するヒートシーラブルフィルムとしては、一般的に、ポリプロピレン系樹脂に低融点のポリオレフィン系樹脂を積層した共押出し積層ポリプロピレン系樹脂フィルム、無延伸ポリエチレン系樹脂フィルム又はポリプロピレン系樹脂フィルムと延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムとをラミネートした積層ポリプロピレン系樹脂フィルムが多用されている。しかしながら、ポリプロピレン系樹脂に低融点のポリオレフィン系樹脂を積層した共押出し積層ポリプロピレン系樹脂フィルムでは、ある程度のシール強度はあるものの、水物などの重量物を包装するまでのシール強度はなく、無延伸ポリエチレン系樹脂フィルム又はポリプロピレン系樹脂フィルムと延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムとをラミネートした積層ポリプロピレン系樹脂フィルムにおいては、十分なシール強度はあるものの、有機溶剤等を使用するラミネート工程が必要であり、経済的にも地球環境に与える影響の面からも好ましくない。

また、共押出し積層ポリプロピレン系樹脂フィルムのシール強度を改善する方策として、ポリプロピレン系樹脂を基材層とし、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂を熱融着層に使用する例がある（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、異種素材を積層する為、その層間強度が弱く本件が目的とする十分なヒートシール強度は得られるものではない。

さらに、ポリプロピレン系樹脂層と直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂層の間に接着層を設けるものもある（特許文献２参照。）。

しかし、これらはポリエチレン系樹脂を積層する為、フィルムの腰感が無くなり、製袋加工時や内容物充填後の取り扱い性に支障をきたすものである。また、ここに示されるものは総じて包装体とした際に袋の表側に印刷をするものであり、フィルムのもつ光沢感を失い商品価値を下げるものである。
特開平９−２０７２９４号公報特開平１０−７６６１８号公報

本発明は、上記従来の積層ポリプロピレン系フィルムの有する問題点を解決し、重量物を包装するのに十分なヒートシール強度を有し、腰感が良好で、熱融着層に印刷が可能であり、包装用途に好適に用いることができるヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム及びかかるフィルムを用いてなる包装体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の包装用フィルムは、結晶性ポリプロピレン系樹脂からなる基材層、中間層及び融点が１５０℃以下の熱融着層を有する３層以上の積層体からなる延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムであって、フィルムの直交する両方向の引張弾性率がそれぞれ１．４５ＧＰａ以上、ヒートシール強度が１０Ｎ／１５ｍｍ以上であって、熱融着層表面の濡れ張力が３１ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする。

すなわち、フィルムの直交する両方向の引張弾性率をそれぞれ１．４５ＧＰａ以上とすることによって、フィルムに腰感を付与することができ、ヒートシール強度を１０Ｎ／１５ｍｍ以上とすることによって、水物などの重量物を包装できる実質的な強度を確保できる。また、熱融着層表面の濡れ張力を３１ｍＮ／ｍ以上とすることによって、インキとの濡れ性及び密着性が向上し、熱融着層に印刷をすることができる。

上記の構成からなる本発明のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムは、重量物を包装するのに十分なヒートシール強度を有し、包装体の取り扱いが良好で、商品陳列時の見栄えを向上させることができる。

また、この場合において、前記フィルムは２軸延伸されてなるものであることが好適である。

さらに、前記フィルムを用いてなる包装体も本発明に包含される。

本発明のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムは、重量物を包装するのに十分なヒートシール強度を有し、腰感が良好で、熱融着層に印刷が可能であり、包装用途に好適なフィルムとして用いることができる。

本発明の包装体は、重量物の包装が可能な十分なヒートシール強度を有し、腰感がよく取り扱いが良好で光沢感のある包装体である。

以下、本発明のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム及び包装体の実施の形態を説明する。

本発明において、基材層に用いる結晶性ポリプロピレン系樹脂としては、通常の押出成形などで使用するアイソタクチックのプロピレン単独重合体又はプロピレンを７０質量％以上含有する他のα−オレフィンとの共重合体であればよく、より好ましくはｎ−ヘプタン不溶性のものである。ｎ−ヘプタン不溶性は、ポリプロピレンの結晶性を指標すると同時に食品包装用として使用する際の安全性を示すものであり、本発明では、昭和５７年２月厚生省告示第２０号によるn-ヘプタン不溶性（２５℃、６０分抽出した際の溶出分が１５０ｐｐｍ以下（使用温度が１００℃を越えるものは３０ｐｐｍ以下））のものを使用することが好ましい態様である。

共重合成分としてのα−オレフィンは、炭素数が２〜８のα−オレフィン、例えば、エチレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、４−メチル−１−ペンテンなどが好ましい。ここで共重合体とは、ランダム又はブロック共重合体が含まれる。また、メルトフローレート（ＭＦＲ）は０．１〜１００ｇ／１０ｍｉｎ、好ましくは０．５〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、さらに好ましくは、１．０〜１０ｇ／１０ｍｉｎの範囲のものを例示することができる。さらに、基材層の結晶性ポリプロピレン系樹脂は、２種以上の混合物であってもよい。

本発明において、熱融着層表面の濡れ張力は３１ｍＮ／ｍ以上、さらに好ましくは３４ｍＮ／ｍ以上であることが必要である。濡れ張力が３１ｍＮ／ｍ未満であると印刷時のインキの接着が十分でない。また、濡れ張力が４５ｍＮ／ｍより大きくなるとヒートシール強度が低下するので好ましくない。

前記熱融着層に用いる樹脂は、融点が１５０℃以下の熱可塑性樹脂であって、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン、デセン等の炭素数が２〜１０のα−オレフィン系モノマーから選ばれた２種以上を重合して得たランダム共重合体又はブロック共重合体が好ましい。これらの共重合体は単独で、又は混合して使用することができる。前記熱融着層に用いる樹脂として特に好ましいのは、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体であり、さらに好ましくはプロピレン−ブテンランダム共重合体である。プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体を使用することによって、ヒートシール時の融着力が一層向上するからである。

熱融着層に使用するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体としては、冷キシレン可溶分が１０質量％以上、より好ましくは１１質量％以上、さらに好ましくは１２質量％以上であって、８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、さらに好ましくは６０質量％以下のものを使用することが望ましい。冷キシレン可溶分が１０質量％以上のものを使用することによって、熱融着層のコロナ処理後のヒートシール強度の低下を抑制できるからである。また、冷キシレン可溶分が８０質量％を越えると、却ってコロナ処理後のヒートシール強度の低下が大きくなり、さらに、ブロッキングなどが生じやすくなる。ここで、冷キシレン可溶分とは、試料１ｇを沸騰キシレン１００ｍｌに完全に溶解させた後、２０℃に降温し、４時間放置後、これを析出物と溶液とにろ別し、ろ液を乾固して減圧下７０℃で乾燥した際の質量を測定し、これを供試試料１ｇに対する質量％で表したものをいう。前記冷キシレン可溶分は、得られるプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体の分子量、共重合するα−オレフィンの種類、含有量などを適宜設定することによって、制御することができる。

また、熱融着層を形成する熱可塑性樹脂の融点は１５０℃以下であり、好ましくは６０〜１５０℃である。このような熱可塑性樹脂を用いることにより、ヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムに十分なヒートシール強度を与えることができる。熱融着層を形成する熱可塑性樹脂の融点が６０℃未満ではヒートシール部の耐熱性が劣るようになり、１５０℃を越えるとヒートシール強度の向上が期待できない。熱融着層を形成する熱可塑性樹脂のＭＦＲは、好ましくは０．１〜１００ｇ／１０ｍｉｎ、より好ましくは０．５〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、さらに好ましくは１．０〜１０ｇ／１０ｍｉｎである。

中間層に用いる樹脂は、特に限定されるものではないが、冷キシレン可溶分（ＣＸＳ）が３質量％以下であるα−オレフィン共重合体を一種類以上含有することが好ましい。冷キシレン可溶分が３質量％以下であるα−オレフィン共重合体を含まない場合は、基材層と熱融着層の層間強度が低下する傾向にある。また、冷キシレン可溶分が３質量％以下であるα−オレフィン共重合体の中間層における配合量は、１０〜７０質量％が好ましく、さらに好ましくは、１５〜６０質量％である。ここで、１０質量％未満の場合は、それぞれの層間での接着力が不十分となり、十分なシール強度が得られない場合があり、７０質量％を越える場合は、フィルム全体の腰が低下する場合があり好ましくない。ここで、冷キシレン可溶分は、上述した方法により求めることができる。

中間層を形成する樹脂は、冷キシレン可溶分が３質量％以下であるα−オレフィン共重合体の他に、基材層に使用する樹脂を１種類以上含有する事が、十分なシール強度を得る上で好ましい。中間層を形成する樹脂のＭＦＲは、好ましくは０．１〜１００ｇ／１０ｍｉｎ、より好ましくは０．５〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、さらに好ましくは１．０〜１０ｇ／１０ｍｉｎである。

本発明において、前記中間層に用いる樹脂として特に好ましいのは、例えば、プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体とプロピレン単独重合体との混合物である。中間層中における各樹脂成分の配合比率は、プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体：プロピレン単独重合体＝１：９〜９：１であるのが好ましく、３：７〜７：３がさらに好ましい。

本発明におけるフィルムの縦方向及びそれと直交する横方向の引張弾性率はそれぞれ１．４５ＧＰａ以上、好ましくは１．５〜３．５ＧＰａである。１．４５ＧＰａ未満の場合はフィルムの腰感がなくなり、包装体の取り扱い性が著しく悪くなる。３．５ＧＰａを越える場合は、包装体を開封する際にフィルムに入る亀裂が伝播しやすくなり、内容物がこぼれ易くなる場合があり好ましくない。

本発明におけるフィルムのヒートシール強度は、１０Ｎ／１５ｍｍ以上、好ましくは１１Ｎ／ｍｍ以上、さらに好ましくは１２Ｎ／ｍｍ以上である。ヒートシール強度を一定以上として、水物などの重量物も包装できるようにするためである。前記ヒートシール強度の上限は、特に限定されないが、３５Ｎ／１５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは３３Ｎ／ｍｍ、更に好ましくは３０Ｎ／ｍｍである。ヒートシール強度が３５Ｎ／ｍｍを超えると、袋を開封する際にヒートシール強度が強すぎるため、開封が困難となるからである。

本発明において、各層を形成する樹脂には、必要に応じて、各層の特性を阻害しない範囲で、各種添加材、充填材、例えば、熱安定剤、酸化防止剤、光安定剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、難燃剤、顔料、染料、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、マイカ、タルク、クレー等を添加することができる。さらにまた、その他の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム類、炭化水素樹脂、石油樹脂等を本発明のフィルムの特性を害さない範囲で配合してもよい。

本発明のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムの各層の厚み構成は、基材層は５〜１００μｍ（より好ましくは１０〜８０μｍ）、熱融着層は２〜２０μｍ（より好ましくは２．５〜６．５μｍ）、中間層は７〜３０μｍ（より好ましくは８〜２５μｍ）であることが好ましい。特に熱融着層の厚みが２μｍ未満であると、ヒートシール強度が低下する傾向がある。

さらに、本発明において各層の厚みは、基材層の厚みが、熱融着層と中間層に比べて、厚くなることが好ましい。中間層もしくは熱融着層が基材層に比べて厚くなると、引張弾性率が低下して、腰がなくなり、商品取扱性が悪くなる場合がある。

本発明のヒートシール性の良好な積層ポリプロピレン系樹脂フィルムは、公知の方法で任意に製造することができ、特に制限されるものではない。例えば、積層数に見合う数の押出し機を用いてＴダイ法又はインフレーション法等で溶融積層した後、冷却ロール法、水冷法又は空冷法で冷却して積層フィルムとし、逐次２軸延伸法、同時２軸延伸法、チューブ延伸法等で延伸する方法を例示することができる。

本発明のヒートシール性の良好な積層ポリプロピレン系樹脂フィルムは、上述した基材層／中間層／熱融着層によって構成されることが好ましいが、基材層の表面に同種のポリプロピレン系樹脂層及び他の樹脂層、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物、ポリビニルアルコール等のガスバリア性樹脂層をさらに積層してもよく、また、基材層と中間層の間、中間層と熱融着層の間に同様に積層することも、その特性を害さない限り、特に制限されない。

本発明のヒートシール性の良好な積層ポリプロピレン系樹脂フィルムは、熱融着層の濡れ張力を向上させるために表面処理を行うことが好ましい。表面処理の方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理、酸処理等が例示でき、特に制限はない。連続処理が可能であり、このフィルムの製造過程の巻き取り工程前に容易に実施できるコロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理を熱融着層に行うのが好ましい。特に、コロナ放電処理をする場合には、上述したように熱融着層に使用するプロピレン−α−オレフィンランダム共重合体として、冷キシレン可溶分が１０質量％以上８０質量％以下のものを使用することによって、コロナ放電処理によるヒートシール強度の低下を抑制することができる。

本発明のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムは、重量物を包装するのに十分なヒートシール強度を有し、透明性が良好であり、小麦粉、米、麦などの穀物類や板・糸こんにゃく類、たくあん漬、醤油漬、奈良漬などの各種漬物類、各種味噌類、だしのもと、めんつゆ、醤油、ソース、ケチャップ、マヨネーズなどの包装材料として好適であり、また、これらは、ペーパーカートン、チューブ用、袋用、カップ用、スタンディングパック用、トレイ用などの包装体として用いることができる。

以下、本発明の具体例を実施例によってさらに説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、本明細書中における特性は下記の方法により評価を行った。

（ヒートシール強度）
ヒートシール温度１４０℃、圧力１ｋｇ／ｃｍ²、ヒートシール時間１秒の条件で、積層フィルムの熱融着層Ｃ面同士を重ね合わせて熱板シールを行い、１５ｍｍ幅の試験片を作製した。この試験片の１８０度剥離強度を測定し、ヒートシール強度（Ｎ／１５ｍｍ）とした。

（引張弾性率）
ＪＩＳ−Ｋ−７１２７法に準じて測定した。

（濡れ張力）
ＪＩＳ−Ｋ−６７６８法に準じて測定した。

（商品取り扱い性）
質量約４ｇ、大きさ２５ｍｍ×７５ｍｍの米菓を、厚み２５μｍ、大きさ８０ｍｍ×１４０ｍｍのポリエチレンフィルムでひねり包装したものを、得られたフィルムで作成したサイズ１９０ｍｍ×２５０ｍｍの袋に１２０ｇ入れた商品を用意して、その取り扱い性の評価をした。
評価５級：フィルムに腰があり、箱詰め、箱出し、陳列作業が容易にできる。
評価４級：袋を持ったとき、多少たよりなく感じるが、作業は問題なく行い得る。
評価３級：腰がない感じがして、手に持った際に、たよりなく感じ、多少作業がしづらくなる。
評価２級：腰がなく、手に持った際に、たよりなく感じ、作業しづらい。
評価１級：腰がまったくなく、作業が困難である。

（印刷性）
得られたフィルムの熱融着層表面に、グラビア印刷用インキ（大日精化工業（株）／商品名ＵＮＩＣ１６０、７１１紅）を、ＰＡＳ型グラビア印刷機（東谷鉄工所（株）製）を用いて、１７５Ｌ×３５μｍのグラビアロールにて、ライン速度１００ｍ／分、乾燥温度７０℃の条件でベタ印刷したサンプルを用意して、インキの密着性を評価した。
（インキ密着性）
上述の印刷を施した印刷物に、縦横２ｍｍ間隔の碁盤目平行スリット（２５個）を入れた後、セロハン粘着テープ（ニチバン社製：１８ｍｍ幅、以下粘着テープと略記）を用いて評価する。

粘着テープの粘着面を印刷面の表面に、長さが３ｃｍにわたり指のつめで押さえ全面にしっかりと接着させる。次いで、フィルムの端を指で固定し、粘着テープを一方向から２ｃｍ／秒の速度で９０度の角度で剥離し、粘着テープ側に接着して印刷フィルムからはがれるインキの量（碁盤目の個数）を肉眼により評価する。
◎：粘着テープ側に印刷インキの移行がまったくない状態
○：粘着テープ側に移行した印刷インキが４個以下の状態
△：粘着テープ側に移行した印刷インキが５〜９個以下の状態
×：粘着テープ側に移行した印刷インキが１０個以上の状態。

（実施例１）
３台の溶融押出機を用い、第１の押出機にてプロピレン単独重合体（密度０．９０ｇ／ｃｍ³、ＭＦＲ２．５ｇ／１０分、融点１５７℃）を基材層Ａとして、第２の押出機にて、プロピレン−ブテンランダム共重合体（密度０．８９ｇ／ｃｍ³、ＭＦＲ８．０ｇ／１０分、融点１３０℃、ブテン含量２５％）を熱融着層Ｃとして、第３の押出機にて、プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体（密度０．８９ｇ／ｃｍ³、ＭＦＲ３．１ｇ／１０分、融点１３３℃、エチレン含量２．５％、ブテン含量７％）を５０質量％、プロピレン単独重合体（密度０．９０ｇ／ｃｍ³、ＭＦＲ２．５ｇ／１０分、融点１５７℃）を５０質量％とした混合樹脂を中間層Ｂとして、ダイス内にて基材層Ａ／中間層Ｂ／熱融着層Ｃとなるように、基材層Ａ、中間層Ｂ、熱融着層Ｃの順にＴダイ方式にて溶融共押出し後、チルロールにて冷却固化し、縦方向（フィルム長手方向）に４．５倍、横方向（フィルム幅方向）に８倍延伸し、得られたフィルムの熱融着層Ｃ表面にコロナ放電処理を行い、コロナ放電処理面の濡れ張力３５ｍＮ／ｍ、基材層Ａ３２μｍ、中間層Ｂ１０μｍ、熱融着層Ｃ３μｍの合計４５μｍの３層の積層フィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表１に示す。得られた積層フィルムは本発明の要件を満足するものであり、十分なヒートシール強度と腰感、インキ密着性を有するものであった。

（比較例１）
熱融着層Ｃ表面にコロナ処理を施さなかった以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表１に示す。得られた積層フィルムは、熱融着層Ｃへのインキ密着性が不十分なものであった。

（比較例２）
基材層Ａ、中間層Ｂ、熱融着層Ｃの厚みがそれぞれ順に３μｍ、３５μｍ、７μｍである以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表１に示す。得られた積層フィルムは、腰がなく、製袋実包品の取り扱い性が悪いものであった。

（比較例３）
基材層Ａ、中間層Ｂ、熱融着層Ｃの厚みがそれぞれ順に３９μｍ、５μｍ、１μｍである以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表１に示す。得られた積層フィルムは、ヒートシール強度が不十分であり、製袋実包品の輸送、取り扱い時にシール部から破袋し、実用上問題のあるものであった。

（比較例４）
基材層Ａ、中間層Ｂ、熱融着層Ｃの厚みをそれぞれ順に、３２μｍ、１０μｍ、３μｍとし、熱融着層にプロピレン−ブテンランダム共重合体（密度０．８９ｇ／ｃｍ³、ＭＦＲ３．９ｇ／１０分、融点１３８℃、ブテン量１８．７質量％、冷キシレン可溶分８．５％）を使用する以外は、実施例１と同様にして積層フィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表１に示す。得られた積層フィルムは、ヒートシール強度が不十分であり、製袋実包品の輸送、取扱時にシール部から破袋し、実用上の問題のあるものであった。

本発明のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムは、重量物を包装するのに十分なヒートシール強度を有し、透明性が良好であり、小麦粉、米、麦などの穀物類や板・糸こんにゃく類、たくあん漬、醤油漬、奈良漬などの各種漬物類、各種味噌類、だしのもと、めんつゆ、醤油、ソース、ケチャップ、マヨネーズなどの包装材料として好適であり、また、これらは、ペーパーカートン、チューブ用、袋用、カップ用、スタンディングパック用、トレイ用などの包装体として用いることができ、産業界に寄与すること大である。

Claims

結晶性ポリプロピレン系樹脂からなる基材層、中間層及び融点が１５０℃以下の熱融着層を有する３層以上の積層体からなる延伸ポリプロピレン系樹脂フィルムであって、フィルムの直交する両方向の引張弾性率がそれぞれ１．４５ＧＰａ以上、ヒートシール強度が１０Ｎ／１５ｍｍ以上であって、熱融着層表面の濡れ張力が３１ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とするヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム。
請求項１記載のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムであって、２軸延伸されてなるものであることを特徴とするヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルム。
請求項１あるいは２記載のヒートシール性積層ポリプロピレン系樹脂フィルムを用いてなるものであることを特徴とする包装体。