JP3679543B2 - 架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は収縮包装に使用される架橋熱収縮性フィルムに関し、詳しくは、食品等への臭いの移行がなく、透明性、光沢性、外観、耐熱性にも優れ、特に厚み精度、高速での包装機適性が優れた、架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、熱収縮性包装材料としては、ポリ塩化ビニル系熱収縮性フィルム、ポリプロピレン系熱収縮性フィルム、無架橋ポリエチレン系熱収縮性フィルム、架橋ポリエチレン系熱収縮性フィルム等が知られている。その中でも架橋ポリエチレン系熱収縮性フィルムは、耐引裂性や耐衝撃性に優れ、且つ、耐熱性が高く、収縮包装時の加熱温度を高くすることができるため、包装仕上がり性に優れるという特徴を有しており、食品、化粧品、文房具等の収縮包装に広く用いられている。しかしながら、架橋ポリエチレン系熱収縮性フィルムは、一般に延伸加工性に劣るという欠点を有している。これら欠点を解決するため、例えば特開昭60−240451号公報では表面層にエチレン−酢酸ビニル共重合体をブレンドしてなる架橋ポリエチレン系多層フィルムが開示されているが、このようにエチレンー酢酸ビニル共重合体を用いたフィルムは、酢酸臭があり、特に食品を包装する場合、酢酸臭が食品に移行するという問題を有していること、また、延伸加工性には優れているものの厚み斑が大きく特に高速でのピロー包装機適性に劣るという欠点があった。また、特開平5−162270号公報、特開平8−169093号公報等には、密度の異なる直鎖状低密度ポリエチレンを芯層と外層に使用した架橋熱収縮性積層フィルムが開示されているが、照射線量をあげると延伸加工性は良好になるものの厚み斑は大きく特に高速でのピロー包装機適性に劣り、また、照射線量により溶断シールの不良が発生するという欠点があった。
【0003】
一方、通常の熱収縮性フィルムの製造工程では、端部のトリミングや規格外の製品等から多大なスクラップが発生するため、このスクラップを粉砕あるいは造粒したのち、原料として再利用し、製品のコストアップを抑えている。しかしながら、架橋ポリエチレン系熱収縮性フィルムは、前記の方法でスクラップの再利用を実施すると、透明性、光沢性が低下するとともに、ゲル状のブツによりフィルムの外観が著しく損なわれることから、再利用は行われず、製品のコストアップを招いていた。この課題を解決する方法として、例えば、特開平2−99527号公報では、基材と同種のエチレン系樹脂の架橋化物を単繊維状に分散させることにより、高度の透明性と優れた滑り性を有し、厚み精度の高い高収縮性フィルムが得られることが提案されている。しかしながら、これは特定形状の架橋化物をフィルムに分散させることでフィルムの滑り性を改善することが目的であり、分散させ得る架橋化物が少量に限定されるため、製造工程で発生する多大なスクラップを再利用するという技術思想はない。
【0004】
また、特開平8−52781号公報には、架橋多層ポリオレフィン系熱収縮性フィルムの製造工程で発生するスクラップを同構造のフィルムの中間層の原料として用いることにより、架橋フィルムスクラップの再利用が可能となり、バージンフィルムに匹敵する物理的特性を有するフィルムが得られること、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体を表面層に用いた架橋ポリオレフィン系多層フィルムにおけるスクラップの再利用を可能としたものであることが開示されている。しかしながら、直鎖状低密度ポリエチレンからなる架橋ポリエチレン系熱収縮性フィルムのスクラップを同公報記載の方法により再利用を実施すると、透明光沢性あるいは外観が著しく損なわれるという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、食品等への臭いの移行がなく、透明性、光沢性、外観、耐熱性に優れ、製造工程で発生するスクラップの再利用が可能であり、しかも、厚み精度、高速での包装機適性が改良された架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはかかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。すなわち本発明は、表面層が、25℃における密度が0.900〜0.930g/cm3、メルトインデックス(以下、MIと記す)が0.5〜5.0g/10分の直鎖状低密度ポリエチレン(以下、LLDPE(A)と記す)からなり、中間層が、25℃における密度が0.900〜0.930g/cm3、MIが0.1〜5.0g/10分の直鎖状低密度ポリエチレン(以下、LLDPE(B)と記す)20〜80重量部と、温度230℃、荷重21.6kgの条件で測定したメルトインデックス(以下、HLMIと記す)が1〜10g/10分の範囲になるように架橋された直鎖状低密度ポリエチレンを溶融混練後ペレット化した、HLMIが30〜70g/10分の特性を有するポリエチレン系樹脂(以下、PE(C)と記す)80〜20重量部から成る、3層以上の多層フィルムであって、電子線照射により全層のHLMIが1〜10g/10分になるように照射架橋された、架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルム、及び該多層フィルムのPE(C)が架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムの製造工程で発生するスクラップを溶融混練したものである架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムを提供するものである。
【0007】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の表面層に用いられるLLDPE(A)は、エチレンとα−オレフィンから成る共重合体であり、25℃における密度が0.900〜0.930g/cm3 で、MIが0.5〜5.0g/10分の範囲のものである。密度が0.900g/cm3 未満のものはスベリ性が低下するため好ましくなく、0.930g/cm3 を越えると低温収縮性が不十分であるため好ましくない。MIが0.5g/10分未満のものは透明性が不十分であり、5.0g/10分を越えると延伸工程での安定性が悪くなるため好ましくない。
また、エチレンと共重合されるα−オレフィンとしては、ブテン−1、ペンテンー1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−1から成る群から選ばれた1種又は2種以上であることが好ましい。
なお、表面層には直鎖状低密度ポリエチレンの他に、本発明の目的に支障をきたさない範囲で、他の樹脂、例えば高圧法ポリエチレン、高密度ポリエチレン、アイオノマー、結晶性ポリプロピレン、石油樹脂、ポリブテン等を混合して使用することができる。また、希望により、滑剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤、酸化防止剤、架橋抑制剤、架橋促進剤等の添加剤が、それぞれの有効な作用を具備させる目的で、適宜使用することが出来る。
【0008】
本発明の中間層に用いられるLLDPE(B)は、エチレンとα−オレフィンから成る共重合体であり、25℃における密度が0.900〜0.930g/cm3 で、MIが0.1〜5.0g/10分の範囲のものである。密度が0.900g/cm3 未満のものはフィルムの引張弾性率が低くなり、包装機適性が低下するため好ましくなく、0.930g/cm3 を越えると低温収縮性が不十分であるため好ましくない。MIが0.1g/10分未満のものは、押出時のモーター負荷が増大するため好ましくなく、5.0g/10分を越えると延伸工程での安定性が悪くなるため好ましくない。
また、エチレンと共重合されるα−オレフィンとしては、ブテン−1、ペンテンー1、ヘキセン−1、ヘプテン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−1から成る群から選ばれた1種又は2種以上であることが好ましい。
なお、中間層のLLDPE(B)は、表面層のLLDPE(A)と同一であっても構わない。
【0009】
本発明の中間層に、前記LLDPE(B)とともに用いられるPE(C)は、HLMIが1〜10g/10分になるように架橋された直鎖状低密度ポリエチレンを溶融混練後ペレット化したもので、HLMIが30〜70g/10分以上の特性を有するものが用いられる。溶融混錬前の架橋された直鎖状低密度ポリエチレンのHLMIが1g/10分未満のものは、溶融混練時のモーター負荷が増大するため好ましくなく、HLMIが10g/10分を越えるものは、厚み斑の改善が不十分であるため好ましくない。更に、溶融混練後のHLMIが30g/10分未満のものは、透明性、光沢性が低下すると共に、場合によっては、ゲル状のブツによりフィルムの外観が著しく損なわれるため好ましくない。溶融混練は、一軸押出機、あるいは二軸押出機のいずれでも良いが、混練度の高いスクリュー形状を有する二軸押出機を用い、180℃以上で実施することが好ましい。
【0010】
本発明に使用されるPE(C)は公知の方法、例えば25℃における密度が0.900〜0.930g/cm3、MIが0.5〜5.0g/10分の直鎖状低密度ポリエチレンからなるシートあるいはフィルムに、HLMIが1〜10g/10分になるように電子線を照射したのち溶融混練後ペレット化することにより、あるいは、架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムの製造工程で発生するスクラップを用いこれを溶融混練後ペレット化することにより得ることができる。後者のスクラップを再利用する方法によれば、製品のコストアップを防ぐという経済的な効果も得られる。
【0011】
本発明の中間層に用いられるLLDPE(B)とPE(C)の配合重量比は、LLDPE(B)が20〜80重量部、PE(C)が80〜20重量部の範囲で用いられる。PE(C)が80重量部を越えると、透明性、光沢性が低下するため、好ましくなく、20重量部未満では、厚み斑が大きくなり、高速での包装機適性が低下するため好ましくない。
なお、本発明の中間層には、本発明の目的に支障をきたさない範囲で、他の樹脂、例えば高圧法ポリエチレン、高密度ポリエチレン、アイオノマー、結晶性ポリプロピレン、石油樹脂、ポリブテン等を混合して使用することができる。
また、希望により、滑剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、防曇剤、酸化防止剤、架橋抑制剤、架橋促進剤等の添加剤が、それぞれの有効な作用を具備させる目的で、適宜使用することが出来る。
【0012】
本発明において、LLDPE(B)とPE(C)からなる中間層は、必ずしも1層である必要はなく、必要に応じて2層以上にすることができる。中間層の厚みは全体の30%以上であることが好ましい。中間層の厚みが30%未満であると、厚み斑が悪くなり、高速での包装機適性が低下する。
【0013】
一方、LLDPE(A)からなる表面層の厚みは、少なくとも1μm以上であり、更には2μm以上であることが好ましい。表面層の厚みが1μm未満であると、透明性、光沢性が低下するため好ましくない。
【0014】
本発明では、全層のHLMIが1〜10g/10分になるように、電子線を照射する必要がある。全層のHLMIが1g/10分未満では、短時間での溶断シールが困難になるため、高速での包装機適性が低下するという問題がある。また、全層のHLMIが10g/10分を越えると、耐熱性が不十分となり、良好な包装仕上がり性が得られなくなるため好ましくない。
電子線の照射は延伸後のフィルムに対して行っても良いが、延伸の加工性が向上するので延伸前の未延伸原反に対して行う方が好ましい。
【0015】
次に本発明のフィルムの製造方法を示す。前記の樹脂を用いて本発明の延伸フィルムを製造する方法は、公知の方法で行うことができるが、以下、3層積層環状製膜延伸の場合を例にあげ、具体的に説明する。
【0016】
まず、前記のLLDPE(B)とPE(C)からなる混合組成物を中間層、LLDPE(A)を表面層となるように、3台の押出機により溶融混練し、3層環状ダイより環状に共押出し、延伸することなく一旦急冷固化してチューブ状未延伸フィルムを作製する。
次いで、電子線照射装置にて、全層のHLMIが1〜10g/10分になるような照射条件にて、チューブ状未延伸フィルムの両面に電子線を照射し、架橋チューブ状未延伸フィルムを作製する。
得られた架橋チューブ状未延伸フィルムを例えば図1で示すようなチューブラー延伸装置に供給し、高度の配向可能な温度範囲、例えば中間層樹脂の融点以下10℃、好ましくは融点以下15℃よりも低い温度でチューブ内部にガス圧を適用して膨張延伸とニップロールの周速差により同時二軸配向を起こさせる。延伸倍率は必ずしも縦横同一でなくともよいが、優れた強度、収縮率等の物性を得るためには縦横何れの方向にも2倍以上、好ましくは2.5倍以上、更に好ましくは3倍以上に延伸するのが好適である。延伸装置から取り出したフィルムは、希望によりアニーリングすることができ、このアニーリングにより保存中の自然収縮を抑制することができる。
【0017】
【図1】
【0018】
本発明の特徴は、架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムの中間層として、特定のHLMIを有するポリエチレン系樹脂、PE(C)を使用する点にある。本発明において、PE(C)を使用することにより厚み斑が改善されるという予想外の効果が得られたが、これは、PE(C)が一旦架橋して分子量を高めた直鎖状低密度ポリエチレンを溶融混合し分子鎖をランダムに切断しているため、分子量分布が従来の直鎖状低密度ポリエチレンに比較して極めて広い分子量分布をもつことによるためと、本発明者らは推察している。
【0019】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
なお、本実施例の中で示した各物性測定は以下の方法によった。
▲1▼HLMI、MI
JIS−K7210により測定した。(単位:HLMI=g/10分、MI=g/10分)
▲2▼ヘイズ
JIS−K6714により測定した。(単位:%)
▲3▼グロス(60゜)
JIS−Z8741により測定した。(単位:%)
▲4▼厚み斑
連続接触型電子マイクロメーター(アンリツ株式会社製、形名K310D)を使用し、チューブ状フィルムの円周方向に測定したチャートについて最大値(Tmax )、最小値(Tmin )及び平均値(T)を求め、数1により算出した。
(但し、Tは測定フィルムの20mm間隔に相当するチャートから読みとった値の算術平均値である。)
【0020】
【数1】
厚み斑(%)=((Tmax −Tmin )/T)×100
【0021】
▲5▼包装機適性
ピロータイプ自動包装機(トキワ工業株式会社製、形名PW−R2)にて、カップラーメンを120ヶ/分のスピードで包装し、包装状態を観察した。
▲6▼耐熱温度
前記の包装機適性の評価において予備包装されたカップラーメンを、各温度に設定された熱収縮トンネル(協和電気株式会社製、形名L−2400FB)内を5秒間で通過させ、フィルムが白化したり溶融したりしない最高温度を測定した。(単位:℃)
【0022】
また実施例1〜3及び比較例1〜4に用いた直鎖状低密度ポリエチレン及びペレットは以下のとおり.
LLDPE−1;d=0.920g/cm3 、MI=1.0g/10分
LLDPE−2;d=0.916g/cm3 、MI=1.2g/10分
PE−1 ;HLMI=41.3g/10分
PE−2 ;HLMI=47.5g/10分
PE−3 ;HLMI=68.1g/10分
PE−4 ;HLMI= 5.9g/10分
PE−5 ;HLMI=23.7g/10分
【0023】
比較例1
表2に示すように、密度が0.920g/cm3 、MIが1.0g/10分の特性を有する直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−1)を表面層とし、密度が0.916g/cm3 、MIが1.2g/10分の特性を有する直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−2)を中間層として、3台の押出機でそれぞれ170℃〜240℃にて溶融混練し、表2に示す厚み比になるように各押出機の押出量を設定し、240℃に保った3層環状ダイスより下向きに共押出した。なお、本実施例(実施例1〜3、比較例1〜4)で作製した多層二軸延伸フィルムの表面層には、ブロッキング防止剤として平均粒径が2μmの不定形シリカ3000ppmを添加し、また、全層には滑剤としてエルカ酸アミド500ppmとオレイン酸アミド500ppmを添加した。
形成された3層構成チューブを、内側は冷却水が循環している円筒状冷却マンドレルの外表面を摺動させながら、外側は水槽を通すことにより冷却して引き取り、折り幅115mm、厚さ240μmのチューブ状未延伸フィルムを得た。このチューブ状未延伸フィルムの両面に、電子線照射装置(日新ハイボルテージ株式会社製、形名EBC−200−AA3)を用いて、照射量5Mradの電子線照射を行った後、架橋チューブ状未延伸フィルムを図1に示したチューブラー二軸延伸装置に導き、90〜110℃で縦横それぞれ4倍に延伸した。次いで、得られたチューブ状延伸フィルムを折り畳み、80℃に設定した熱固定ロールでアニーリングした後、両端をトリミングし、上下2枚のフィルムを各々フラットフィルムとして巻き取った。
得られた延伸フィルムは、透明性、光沢性に優れたものであったが、厚み斑が大きいために、包装機適性評価において、フィルムのズレによる走行トラブルや溶断シールトラブルがみられた。
【0024】
実施例1
比較例1で得られた延伸フィルムのスクラップを混練度の高いスクリュー形状とした二軸押出機(池貝鉄工株式会社製、形名PCM30)にて200〜250℃の押出温度で溶融混練したのち、ペレタイザーにてペレットとした。このペレットのHLMIは41.3g/10分であった。このペレット(PE−1)30重量部と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−2)70重量部を混合したものを中間層とし、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−1)を表面層とし、表1に示す厚み比になるように各押出機の押出量を設定し、比較例1と同様の方法にて、折り幅115mm、厚さ240μmのチューブ状未延伸フィルムを得た。このチューブ状未延伸フィルムの両面に、電子線照射装置(日新ハイボルテージ株式会社製、形名EBC−200−AA3)を用いて、照射量5Mradの電子線照射を行った後、比較例1と同様の方法にて二軸延伸、アニーリング、トリミングを行い、フラットフィルムとして巻き取った。
得られた延伸フィルムは、透明性、光沢性に優れたものであった。また、厚み斑も小さく、包装機適性評価でも、比較例1でみられたような走行トラブル、溶断シールトラブルもなく、良好な包装機械適性を有し、且つ、耐熱温度も高く、包装仕上がり性に優れるものであった。
【0025】
比較例2
比較例1で得られたチューブ状未延伸フィルムに、照射量3Mradの電子線照射を行った後、比較例1と同様の方法にて多層二軸延伸フィルムを得た。この多層二軸延伸フィルムの全層のHLMIは18.7g/10分であった。次いで、この多層二軸延伸フィルムのスクラップを実施例1と同様の方法にて、二軸押出機によりペレットとした。このペレットのHLMIは68.1g/10分であった。このペレット(PE−3)30重量部を中間層に用いた他は実施例1と同様の方法にて、折り幅115mm、厚さ240μmのチューブ状未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムの両面に照射量3Mradの電子線照射を行った後、実施例1と同様の方法にて多層二軸延伸フィルムを得た。
得られた延伸フィルムは、透明性、光沢性に優れたものであったが、厚み斑が大きいために、包装機適性評価において、フィルムのズレによる走行トラブルや溶断シールトラブルがみられた。また、耐熱温度も低く、包装仕上がり性に劣るものであった。
【0026】
比較例3
比較例1で得られた多層二軸延伸フィルムのスクラップを、フィルム粉砕器(ターボ工業株式会社製、形名C−300)にて粉砕した。この粉砕品のHLMIは5.9g/10分であった。この粉砕品(PE−4)10重量部と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−2)90重量部を混合したものを中間層に、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−1)を表面層とし、比較例1と同様の方法にて多層二軸延伸フィルムを得た。
得られた延伸フィルムは、透明性、光沢性が劣り、また、フィルム全面にゲル状のブツがみられ、実用に耐えがたい外観を有するものであった。
【0027】
実施例2
実施例1の中間層の混合比を変えた他は、比較例1と同様の方法にて多層二軸延伸フィルムを得た。
得られた延伸フィルムは、透明性、光沢性に優れたものであった。また、厚み斑も小さく、包装機適性評価でも、比較例1でみられたような走行トラブル、溶断シールトラブルもなく、良好な包装機械適性を有するものであった。
【0028】
実施例3
直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−2)を表面層および中間層の原料として、比較例1と同様の方法にて、架橋多層二軸延伸フィルムを得た後、この多層二軸延伸フィルムを二軸押出機にて溶融混練し、ペレット化した。このペレットのHLMIは47.5g/10分であった。このペレット(PE−2)50重量部と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−2)50重量部を中間層とし、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−2)を表面層とし、比較例1と同様の方法にて、多層二軸延伸フィルムを得た。
得られた延伸フィルムは、透明性、光沢性、耐熱性に優れたものであった。また、厚み斑も小さく、包装機適性評価でも、比較例1でみられたような走行トラブル、溶断シールトラブルもなく、良好な包装機械適性を有し、且つ、耐熱温度も高く包装仕上がり性に優れるものであった。
【0029】
比較例4
二軸押出機のスクリューを混練度の低い形状に変え、比較例1で得られた多層二軸延伸フィルムをペレット化した。このペレットのHLMIは23.7g/10分であった。このペレット(PE−5)50重量部と直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−2)50重量部を中間層とし、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE−1)を表面層とし、実施例1と同様の方法にて、多層二軸延伸フィルムを得た。
得られた延伸フィルムは、透明性、光沢性が明らかに劣るものであった。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
(表1の続き)
【0032】
【発明の効果】
本発明は、本質的に直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂からなる架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムを製造するに際し、中間層に特定の架橋された直鎖状低密度ポリエチレンの溶融混練後ペレット化した物を混合することにより、食品等への臭いの移行がなく、透明性、光沢性、外観、耐熱性の優れた特性を維持し、しかも、製造工程で発生するスクラップの再利用が可能であり、且つ、厚み斑、包装機適性が改良された架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で用いたチューブラー二軸延伸装置の概略断面図である。
【符号の説明】
1 未延伸フィルム
2 低速ニップロール
3 高速ニップロール
4 予熱器
5 主熱器
6 冷却エアーリング
7 折り畳みロール群
Claims (3)
- 表面層が、25℃における密度が0.900〜0.930g/cm3、メルトインデックス(以下、MIと記す)が0.5〜5.0g/10分の直鎖状低密度ポリエチレン(以下、LLDPE(A)と記す)からなり、中間層が、25℃における密度が0.900〜0.930g/cm3、MIが0.1〜5.0g/10分の直鎖状低密度ポリエチレン(以下、LLDPE(B)と記す)20〜80重量部と、温度230℃、荷重21.6kgの条件で測定したメルトインデックス(以下、HLMIと記す)が1〜10g/10分の範囲になるように架橋された直鎖状低密度ポリエチレンを溶融混練後ペレット化した、HLMIが30〜70g/10分の特性を有するポリエチレン系樹脂(以下、PE(C)と記す)80〜20重量部から成る、3層以上の多層フィルムであって、電子線照射により全層のHLMIが1〜10g/10分になるように照射架橋された、架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルム。
- PE(C)が架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルムの製造工程で発生するスクラップを溶融混練したものである、請求項1記載の架橋ポリエチレン系熱収縮性多層フィルム。
- PE(C)が、二軸押出機で溶融混練されたものである、請求項1乃至2に記載の架橋ポリエチレン系熱収縮性フィルム。
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1997
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