JP2018176661A - 熱収縮性積層フィルム及び袋 - Google Patents
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Abstract
Description
熱収縮性フィルムが包装用に用いられる場合には、熱収縮性の他に、バリア性、透明性、ヒートシール性が重視される。
さらに、このような熱収縮性フィルムの多くは、製袋作業のようなフィルム二次加工の工程を要する。ここで必要とされる特性として、フィルム原反の繰り出し易さ、ヒートシールバーへのフィルムの付着し難さ、フィルム−設備間の滑り易さが挙げられる。さらに、製袋された袋において、積み重ねられた袋の取り出し易さ、つまりはフィルム−フィルム間の滑り易さが要求される。このような特性を総称してハンドリング性という。
しかしながら、澱粉粉末は白い為、フィルムの透明性や光沢性が損なわれる。表面に付着した澱粉粉末は、水等によって除去しない限り透明性は改善されないため、透明性が強く求められる機械部品等の包装には適さない。
さらに、パウダリングした粉末はフィルムから落ち易く、フィルム生産時及び二次加工時、袋使用時において周辺に飛散し、周辺環境の汚染や人への吸入が懸念される。また、ヒートシールにてフィルムを袋状に製袋する際に、シールバーに澱粉粉末が堆積して熱伝導が悪くなり、シール不良を引き起こす。
本文献においては、外層の厚みよりも著しく大きな粒子を用いた場合には、粒子の脱落や透明性が悪化するとして、粒子の平均粒子径の上限を、外層の厚みの2倍以下、あるいは4μmの小さい方としている。
しかしながら、本発明者は、熱収縮性積層フィルムを熱収縮させる際には、フィルムを構成する各層の厚みの増加が伴い、外表面層に粒子が含まれている場合には表面にとどまることなく外表面層中に沈降して埋まるため、外表面層に大きい粒子を含有させた場合でも、熱収縮後のフィルムの透明性や光沢性を低下させたり、外表面層から脱落することがないこと、また、熱収縮性積層フィルムにおいては、透明性や光沢性が求められるのも粒子の脱落の危険が高まるのも、実際に利用される熱収縮後であるが、滑り性が求められる場面は、製袋工程等の熱収縮加工前であるということを発見、認識した。そして、このような知見に基づき、外表面層(A)に特定の平均粒子径を有する粒子を含有させれば、熱収縮前にあってはフィルムに滑り性を与え、熱収縮後にあっては透明性や光沢性を低下させたり、脱落したりしない熱収縮性積層フィルムとすることができることを見出し、本発明を完成させた。
〔1〕外表面層(A)を少なくとも一方の最表面に有する熱収縮性積層フィルムであって、
前記外表面層(A)が、当該外表面層(A)の厚みに対して1.2〜10.0倍の平均粒子径を有する粒子を含む、
熱収縮性積層フィルム。
〔2〕前記外表面層(A)の厚みが0.1〜3.0μmである、
〔1〕に記載の熱収縮性積層フィルム。
〔3〕前記外表面層(A)が、樹脂又は樹脂組成物と、前記粒子とから構成され、
前記樹脂又は樹脂組成物と前記粒子の屈折率の差が0.05以下である、
〔1〕又は〔2〕に記載の熱収縮性積層フィルム。
〔4〕流れ方向と横方法の75℃における熱収縮率が、共に、10%以上65%以下である、〔1〕〜〔3〕いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
〔5〕接着層(B)、バリア層(C)及び内表面層(D)をさらに含み、
外表面層(A)、接着層(B)、バリア層(C)及び内表面層(D)がこの順に積層されている、〔1〕〜〔4〕いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
〔6〕曇り度が20%以下である、〔1〕〜〔5〕いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
〔7〕熱収縮後の曇り度が50%以下である、〔1〕〜〔6〕いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
〔8〕〔1〕〜〔7〕いずれかに記載の熱収縮性積層フィルムを含む袋。
また、本発明のフィルムを用いた袋によれば、効率的で確実な包装作業が行える。また熱収縮包装に際しては皺が少なく、光沢及び透明性にも優れるので、美麗に包装することができる。
そして、本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、加熱により収縮する特性(熱収縮性)を有しており、これにより、内容物に密着した包装を可能とする。
その熱収縮率に限定はないが、流れ方向と横方法の75℃における熱収縮率が、共に10%以上50%以下であることが好ましい。
ここで、フィルムの流れ方向及び横方向とは、各々、積層フィルムを押出成形した際の長尺方向及び幅方向(流れ方向と直交する方向)をいう。
本実施形態において外表面層(A)は、樹脂又は樹脂組成物と、外表面層(A)の厚みに対して1.2〜10.0倍の平均粒子径を有する粒子を含む。本実施形態においては、このように比較的大きな粒子を外表面層(A)に含ませることにより、これまで困難であった透明性、光沢性(熱収縮後)と、滑り性の両立を実現した。
エステル共重合体の具体例としては、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等が挙げられる。アミド樹脂の具体例としては、ナイロン−6、ナイロン−12等の脂肪族アミド樹脂;ナイロン−6,66、ナイロン−6,12等の脂肪族アミド共重合体;ナイロン−6,66,12等の脂肪族三元共重合体が挙げられ、その中でもナイロン−6,66は高い熱収縮性が得られる点で好ましい。
本実施形態においては、上述の樹脂のみを外表面層(A)の構成材料としてもよいし、上述の樹脂と、後述する各種添加剤を混合した樹脂組成物を外表面層(A)の構成材料として用いてもよい。
熱収縮率を高めることにより、熱収縮後の外表面層(A)の厚みがより増加し、粒子の脱落防止効果がより一層高まる。
粒子の脱落を防ぎ、包装体がタイトかつ美麗に包装される点で熱収縮率が20%以上であることが好ましい。一方、収縮により厚くなりすぎると透明性が悪化するため、熱収縮率は50%以下が好ましい。
流れ方向及び横方向の熱収縮率が同じである必要はないが、方向による収縮差が20%以下であると袋トリム部が綺麗になり好ましい。
包装袋に加工した際の外観の点からは、流れ方向及び横方向の75℃における熱収縮率は、共に25%以上45%以下の熱収縮率があることがより好ましく、30%以上45%以下があることがなお好ましい。例えば、内容物が肉類の場合に、保存期間が延長できるため好ましい。
フィルムの熱収縮率は、フィルムの延伸温度や延伸倍率を適宜調整することにより容易に調整することができる。
また、包装体がタイトかつ美麗に包装される点で流れ方向と横方向の熱収縮率の合計は65%以上であることが好ましい。
本発明者の研究によれば、粒子の種類は限定されず、種々の粒子を用いて同様の効果が得られることが確認できた。すなわち、有機粒子であってもよいし、無機粒子であってもよいし、有機無機複合粒子であってもよい。溶融押出時の熱でも形状(粒径)が変化しにくいという点では、無機粒子が好ましい。
有機粒子としては、例えば、ポリメタクリル酸メチルやスチレン−アクリル酸メチル共重合体等のアクリル系樹脂粒子;スチレン樹脂粒子;ポリエステル粒子;ナイロン粒子;フッ素樹脂粒子等が挙げられる。また、無機粒子としては、例えば、シリカ、ゼオライト、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の金属酸化物粒子や炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、シリコーン粒子等が挙げられるが、透明性の観点からゼオライト粒子が好ましい。
粒子の形状についても特に限定はなく、針状粒子や平板状粒子であってもよいが、球状粒子の場合には、引っかかりが少なく取扱い性に優れ、脱落が少ないことやフィルムの滑り性の点でも好ましい。
ここで、平均粒子径とは、コールター法によって決定される平均粒子径をいい、ISO 13319に従って測定できる。
粒子の平均粒子径が外表面層(A)の厚みに対して10.0倍を超えるとフィルム表面が粗面化し、熱収縮後の透明性が劣るだけでなく、熱収縮後においても粒子の脱落が生じる。
粒子の平均粒子径が、外表面層(A)の厚みに対して1.2倍以下であると、製袋する際にシールバーに付着し易くなり、シール性能が悪くなる。
なお、各成分の屈折率は、JIS K7142「プラスチックの屈折率測定方法」のうち、B法(顕微鏡を用いる液浸法(ベッケ線法))によって測定される値をいう。
さらに、本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、図1に示すように、上述の外表面層(A)1、接着層(B)2、バリア層(C)3、及び内表面層(D)5の他にも、例えば、バリア層(C)と内表面層(D)とを接着するための接着層(E)4等、必要に応じて各種の層を有することができる。
以下に、外表面層(A)以外の層について説明する。
内表面層(D)にはさらに、グリセリン脂肪酸エステル等の界面活性剤;酸化防止剤;帯電防止剤;石油樹脂、ミネラルオイル、脂肪酸アミド等の滑剤;酸化珪素、炭酸カルシウム、タルク等のアンチブロッキング剤;、抗菌剤等の各種添加剤が、シール性、透明性を損なわない程度に添加されていても構わない。
フィルム全層から外表面層(A)のみ除いたフィルム構成層の厚みの合計(図1中に示す6の範囲)に対する内表面層(D)の厚みの比率(以下、対外表面層除く厚み比率、ということもある)は、ヒートシール性や高い熱収縮性の観点から、5〜60%であることが好ましく、10〜25%がより好ましい。
塩化ビニリデン共重合体以外のバリア性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、塩化ビニリデン単独重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド系樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂が挙げられる。
なお、これらのバリア性樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 内容物の品質維持のため、バリア層(C)の酸素透過率は400cc/m2・day・MPa(23℃×65%RH)以下であることが好ましい。
なお、バリア層には、溶融加工を容易にし、安定的に製造するために、熱安定剤や可塑剤を本発明の効果に影響しない範囲で添加しても良い。さらに脂肪酸アミド系滑剤等の滑剤や、酸化珪素、炭酸カルシウム、タルク等の紛体を添加しても良い。これらの添加剤は、1〜10質量%の範囲で添加することが好ましい。
フィルム全層から外表面層(A)のみ除いたフィルム構成層の厚みの合計に対するバリア層(C)の厚み比率は、良好な酸素透過率の観点から、5〜30%が好ましく、6〜20%であることがより好ましい。
ポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン;ポリエチレンアイオノマー;ポリプロピレン;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等、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体等のエチレン共重合体や変性ポリオレフィン等が使用できる。
接着層(B)の上下に、層を接着させることを目的として、さらに接着層(B’)が存在していても良い。
フィルム全層から外表面層(A)のみ除いたフィルム構成層の厚みの合計に対する接着層(B)の厚み比率は、安定な延伸性が得られる観点から、10〜70%であることが好ましく、25〜65%がより好ましい。
積層フィルムは、具体的には、シングルバブルインフレーション法、ダブルバブルインフレーション法、トリプルバブルインフレーション法、テンター法等の方法によって製造することができる。
得られるフィルムの諸物性のバランスからダブルバブルインフレーション法、トリプルバブルインフレーション法が好ましい。
ここではダブルバブルインフレーション法についてその概略を説明する。
次に、外表面層(A)の方から電離性放射線を照射し、所望のゲル分率に架橋する。照射の度合いとしては、延伸性の点で、加速電圧は150〜300kVで、照射量は20〜150kGyが好ましい。
次にチューブ状のフィルムを延伸工程へと導く。フィルムの延伸倍率は、熱収縮性、熱収縮後の良好な透明性、生産安定性の面から、流れ方向(MD)及び幅方向(TD)共に2.0〜6.0倍の延伸を行うのが好ましく、2.5〜4.0倍がより好ましい。延伸に先立ち60〜98℃で予熱し延伸するとより好ましい。延伸方法としては、透明性の点からは、バブルインフレーション法による延伸が好ましい。
熱収縮性積層フィルムの延伸温度は、製袋加工をした後の寸法安定性、熱収縮性、収縮後の良好な透明性を得るには50〜90℃とするのが好ましい。さらに60〜80℃で行うのがより好ましい。なお、延伸温度は、バブルインフレーション法の場合であれば、インフレーションバブルの延伸し始めのネック部と呼ばれる部分のフィルム表面を温度計で実測することにより測定することができる。
本実施形態においては、延伸後、連続製袋機での使用時、スリット時、袋詰め時に操作性を損なうフィルムのカールを抑制するため、ヒートセットと呼ばれている熱処理を40〜80℃の温度で数秒間行うことが好ましい。
さらに、本実施形態の熱収縮性積層フィルムには、必要に応じ、コロナ処理やプラズマ処理等の表面処理、印刷処理が行われてもよい。
上記のようなインフレーション法によりフィルムを製造する場合には、同時二軸延伸における面積延伸倍率を調整することによって、フィルム厚みを調整することが可能である。
例えば、一般に底シールバッグと呼ばれるような、2辺シール式の袋として使用できる。このような袋は、主に筒状、チューブ状のフィルムに対して、巾方向にシールとカットを行うことにより製造することができる。袋への加工と、包装を同時に行うこともできる。例えば、筒状、チューブ状のフィルムに対して、巾方向にシールとカットを行い、内容物を入れて、口をシールして製造する。
また、一般にサイドシールバッグと呼ばれる袋としても使用できる。このような袋はフィルムに対して溶断シール等を行うことによって製造することができる。
ここで、曇り度は、ASTM D−1003に従って測定することができる。
例えば、生肉包装では、タイトに緊張包装することによって、包装肉の見栄えが良くなり商品価値が上がる。また、肉汁や血の溜まりを抑制し、結果として内容物の腐敗を抑制する効果も得られる。
包装を美麗に仕上げると共に内容物の視認性を保って商品価値を上げるためには、熱収縮後のフィルムも良好な透明性と色調を示すことが好ましい。そのような観点から、本実施形態の熱収縮性積層フィルムは、熱収縮後の曇り度が50%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、30%以下であることがさらに好ましい。ここで、熱収縮後とは、フィルムを75℃の温水槽に4秒間浸漬した後のことをいう。
なお、各種物性の評価方法は下記の通りである。ここで、熱収縮性積層フィルムの押出機からの流れ方向(長尺方向)をMD方向、それと直行する横方向(幅方向)をTD方向と呼ぶ。
《平均粒子径》
測定装置:平均粒子径は、日科機株式会社製のコールターマルチサイザー粒子測定装置TA−II型を用いた。
測定方法:ISO13319「粒径分布の求め方−電気検出ゾーン法」に従って測定を行い、JIS Z 8819−2に従って平均粒子径を算出した。
測定方法:ASTM D−2732に従って測定を行った。具体的には、以下の手順で測定を行った。
(i)測定試料(実施例のフィルム)の流れ方向(MD)及び横方向(TD)に100mmの間隔をあけて印をつけ、75℃の温水槽に4秒間浸漬して自由熱収縮させた。
(ii)収縮後、印の間隔を測定し、次式よりフィルムの熱収縮率を求めた。
75℃における熱収縮率(%)
=((100(mm)−収縮後の間隔(mm))/100(mm))×100
測定装置:日本電色工業社製NDH2000曇り度測定器(HAZEメーター、商品名)を用いた。
測定方法:ASTM D−1003に従って測定を行った。具体的には、測定試料(実施例のフィルム)を2枚に重ね合わせ、その曇り度(%)を測定した。曇り度の値が小さいほど透明性が高いことを意味する。
測定装置:日本電色工業社製NDH2000曇り度測定器(HAZEメーター)を用いた。
測定方法:ASTM D−1003に従って測定した。具体的には、測定試料(実施例のフィルム)を75℃の温水槽に4秒間浸漬して自由熱収縮させ、その曇り度を測定した。曇り度の値が小さいほど透明性が高いことを意味する。
測定装置:MOCON社製の酸素透過分析装置(OX−TRAN(登録商標)200H)を使用した。
測定方法:測定試料(実施例、比較例のフィルム)を65%RH、温度23℃の下に置き、3時間経過後の酸素透過率(cc/m2・day・MPa)の値を測定した。酸素透過率が小さいほど酸素バリア性が大きいことを意味する。
測定装置:東洋精機製TR−2摩擦測定機を使用した。
測定方法:JIS−K−7125「摩擦係数試験方法」に従って測定を行った。具体的には、実施例、比較例の多層フィルムを物理的に剥離させ、外表面層(A)のみとし、外表面層(A)の最表面側の静止摩擦係数を測定した。静止摩擦係数の値が大きいほど滑り性に劣ることを意味する。
ダブルバブルインフレーション法にて、5層の積層フィルムを作成した。
表1に示す樹脂又は樹脂組成物を用いて、対外表面層除く厚み比率が接着層(B)=35%、バリア層(C)=10%、接着層(E)=30%、内表面層(D)=25%となるような樹脂押出量として、ダブルバブルインフレーション法にて5層フィルムを成形した。
その後、MD方向及びTD方向に表1に示した延伸倍率で2軸延伸を行い、全層及び外表面層(A)の厚みが表1に示した通りである延伸積層フィルムを得た。なお、MD方向の延伸倍率はバブル間のピンチロールの速度比で調節し、TD方向の延伸倍率はバブルに封入するエアーの体積によって調節した。
外表面層(A)は、ナイロン−6,66(屈折率 1.53)に、ゼオライト粒子(水澤化学工業株式会社製 JC−20、屈折率 1.50、平均粒子径2μm)を表に示す添加量となるように添加した樹脂組成物を用いて形成した。
外表面層(A)に添加する粒子としてポリメタクリル酸メチル粒子(株式会社日本触媒製 エポスターMA1002、屈折率 1.51、平均粒子径2μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、延伸積層フィルムを得た。
外表面層(A)に添加する粒子として、ゼオライト粒子(水澤化学工業株式会社製 JC−50、屈折率 1.50、平均粒子径5μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、延伸積層フィルムを得た。
外表面層(A)に添加する粒子として、ポリメタクリル酸メチル粒子(株式会社日本触媒製 エポスターMA1010、屈折率 1.51、平均粒子径10μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、延伸積層フィルムを得た。
外表面層(A)に添加する粒子として、シリカ粒子(株式会社アドマテックス製 SO−E6、屈折率 1.45、平均粒子径2μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、延伸積層フィルムを得た。
外表面層(A)に添加する粒子として、炭酸カルシウム粒子(白石工業株式会社製 Silver−W、屈折率 1.60、平均粒子径1.5μm)を用いた以外は実施例1と同様にして、延伸積層フィルムを得た。
とりわけ、本発明の熱収縮性積層フィルムは、透明性及び滑り性に優れるので、包装用袋の材料に好適に使用することができる。
2・・・接着層(B)
3・・・バリア層(C)
4・・・接着層(E)
5・・・内表面層(D)
6・・・フィルム全層から外表面層(A)のみ除いたフィルム構成層の厚みの合計
Claims (8)
- 外表面層(A)を少なくとも一方の最表面に有する熱収縮性積層フィルムであって、
前記外表面層(A)が、当該外表面層(A)の厚みに対して1.2〜10.0倍の平均粒子径を有する粒子を含む、
熱収縮性積層フィルム。 - 前記外表面層(A)の厚みが0.1〜3.0μmである、
請求項1に記載の熱収縮性積層フィルム。 - 前記外表面層(A)が、樹脂又は樹脂組成物と、前記粒子とから構成され、
前記樹脂又は樹脂組成物と前記粒子の屈折率の差が0.05以下である、
請求項1又は2に記載の熱収縮性積層フィルム。 - 流れ方向と横方法の75℃における熱収縮率が、共に、10%以上65%以下である、
請求項1〜3いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。 - 接着層(B)、バリア層(C)及び内表面層(D)をさらに含み、
外表面層(A)、接着層(B)、バリア層(C)及び内表面層(D)がこの順に積層されている、
請求項1〜4いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。 - 曇り度が20%以下である、請求項1〜5いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
- 熱収縮後の曇り度が50%以下である、請求項1〜6いずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
- 請求項1〜7いずれかに記載の熱収縮性積層フィルムを含む袋。
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