JP3577553B2 - 収縮包装体 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、エチレンテレフタレートユニットを含むポリエステルフィルムによって収縮包装され、且つ、耐衝撃性に優れた溶断シール部を有する収縮包装体、該フィルムを用いた被包装物の包装方法に関する。
背景技術
収縮包装用、特に収縮集積包装用フィルムには、収縮後のフィルムに皺、アバタ等が無く、被包装物をタイトに結束することができ、且つ、溶断シール部の耐衝撃性が優れているという品質が要求され、従来ポリ塩化ビニルやポリオレフィンからなる収縮フィルムが広く利用されてきた。
しかしながら、ポリ塩化ビニルからなる収縮フィルムは優れた収縮特性及び要求レベルの溶断シール部の耐衝撃性を有するが、それに含まれる可塑剤、熱安定剤、加工助剤等に起因する衛生上の問題、塩素を含む関係から使用後のフィルム焼却処理上の問題がある。また、ポリオレフィンからなる収縮フィルムは優れた溶断シール部の耐衝撃性を有し焼却処理も問題が無いが、良好な収縮仕上がりを得るためには高温での収縮が必要であり、また収縮後フィルムの緩みが発生し被包装物をタイトに結束できないという問題、さらにはフィルムの腰に欠け、透明性も不充分であるという問題がある。
一方、ポリエステルからなる収縮フィルムは、腰があり、透明性が良く、収縮特性に優れ、被包装物をタイトに結束することができ、焼却処理も問題がないという優れた特性を有するが、唯一、溶断シール部の耐衝撃性が悪いという問題がある。
シール部の衝撃強度を向上させる技術として特公平１−29139号公報が挙げられる。これは、ポリエステルシートを縦、横各方向共に2.5倍以上延伸した後、少なくとも一方向に５乃至30％の熱弛緩処理が施された100℃熱水中における熱収縮率が縦、横両方向共10％より大きい熱収縮性ポリエステルフィルムを包装材とし、且つ該フィルムのシール部衝撃強度が10kg−cm以上の値を満足するシール部を設けて物品を包装し、加熱収縮せしめたことを特徴とするものである。
しかしながら、このフィルムはシール方法がインパルスシールに限定されるものである。また、フィルムに熱接着性樹脂を塗布すればヒートシールが可能とも開示されているが、溶断シールの耐衝撃強度が弱いため、シール方法が溶断シールの場合には実用に供せられないものである。
収縮集積包装に用いられるシール方法は、超音波、高周波、ニクロム線等による溶断シールが一般的である。何故ならば、溶断シールによると、シールが連続的に行えるので加工速度が速く、またシール代がほとんど無いので、見栄えが良く、被包装物が軽量であっても積み上げたときに落下しないからである。
これに対し、インパルスシールはヒートシールは、シールが間欠的であるので加工速度を遅くせざるをえないこと、通常５〜20mmのシール代が出るので、見栄えが悪く、また被包装物が軽量であれば積み上げたとき傾いて落下し易いこと等の欠点がある。
本発明が解決しようとする課題は、ポリエステルフィルムによって包装され、且つ、耐衝撃性に優れた溶断シール部を有する収縮包装体を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
図１において、（ａ）は溶断シール部の不完全溶着部を示す断面図である。（ｂ）は溶断シール部に衝撃がかかった時のフィルムの破断を示す断面図である。（ｃ）は溶断シール部の不完全溶着部が開いた状態を示す断面図である。
図２は、溶断シール部形状が異なる溶断シール部の断面図である。
図３は、乾電池の＋側に溶断シール部を設けた収縮包装体の斜視図である。
図４は、アルカリ単３乾電池４本を、乾電池の−側に溶断シール部を設けた収縮包装体の斜視図である。
発明の開示
本発明は、エチレンテレフタレートユニットを含むポリエステルフィルムによって被包装物が収縮包装され、且つ、移動距離が10μｍ以下の溶断シール部開始点を有する収縮包装体、即ち、溶断シール部の不完全溶着部の 長さが10μｍ以下である収縮包装体に関する。
本発明を以下に詳述する。
本発明のエチレンテレフタレートユニットを含むポリエステルフィルムとは、酸成分であるテレフタル酸又はその誘導体とグリコール成分であるエチレングリコールとから構成されるエチレンテレフタレートユニットを含むポリエステル樹脂からなるフィルムをいう。
テレフタル酸誘導体としては、例えばテレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチルなどのテレフタル酸エステルが挙げられる。
酸成分としてテレフタル酸またはその誘導体以外のジカルボン酸、例えば、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニールジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸等の脂肪族ジカルボン酸、又はそれらの誘導体；ジオール成分としてエチレングリコール以外のジオール、例えば、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール等の脂肪族グリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオール、キシリレングリコール、ハイドロキノン等の芳香族ジオール、ジエチレングリコール、又はそれらの置換体を必要に応じ１種以上共重合したポリエステル樹脂、あるいは２種以上の前記ポリエステル樹脂を混合したものも本発明のポリエステル樹脂として使用できる。
本発明のポリエステルフィルムの樹脂成分であるポリエステル樹脂の酸成分として、テレフタル酸またはその誘導体の割合は、60モル％以上、好ましくは70モル％以上、より好ましくは80モル％以上である。
本発明のポリエステルフィルムの樹脂成分であるポリエステル樹脂のジオール成分として、エチレングリコールの割合は、50モル％以上、好ましくは60モル％以上、より好ましくは65モル％以上である。
好ましいポリエステル樹脂として、ジカルボン酸成分がテルフタル酸、ジオール成分がエチレングリコールとシクロヘキサンジメタノール及び／又はネオペンチルグリコール及び／又はジエチレングリコールからなる樹脂に、ポリエチレンテレフタレート及び／又はポリブチレンテレフタレートを混合したものが挙げられる。
ポリエステル樹脂は固有粘度が0.5g/dl以上、好ましくは0.6g/dl以上、さらに好ましくは0.7g/dl以上のものである。また、固有粘度の上限については、1.5g/dl以下、好ましくは1.4g/dl以下、さらに好ましくは1.3g/dl以下のものである。0.5〜1.5g/dlであれば、充分なフィルム強度を有し、所期の耐衝撃性に優れた溶断シール部を得ることができる。
フィルムの滑性を向上させて高速自動機適性を付与するために、ポリエステル樹脂に無機及び／又は有機微粒子を添加することが望ましい。微粒子は公知のものが制限なく使用できる。例えば、シリカ、炭酸カルシウム、ポリメチルアクリレート（PMA）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）等が例示できる。
微粒子の平均粒径は６〜0.5μｍ、好ましくは５〜0.5μｍ、さらに好ましくは４〜１μｍである。微粒子の平均粒径が1.5μｍ〜６μｍであれば、耐衝撃性に優れた溶断シール部を得ることができ、しかも、十分な滑性付与効果を得ることができる。
微粒子の添加量はポリエステル樹脂に対して約3000〜200ppm、好ましくは約1500〜300ppm、さらに好ましく約1000〜400ppmである。微粒子の添加量が約3000〜200ppmであれば。耐衝撃性に優れた溶断シール部を得ることができ、かつ十分な滑性効果を得ることができる。
このような微粒子を添加することにより、得られたフィルムは静摩擦係数（μｓ）が約0.1〜0.6、動摩擦係数（μｄ）が約0.1〜0.5であり、優れた高速自動機適性を有するフィルムとなる。
その他必要に応じて、安定剤、加工助剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、その他の樹脂等をポリエステル樹脂に練り混み、又はフィルムに塗布加工してもよい。
本発明のフィルムは公知の収縮フィルム製造方法により得られる。例えば、丸ダイから樹脂をチューブ状に押出し、チューブ状で縦方向約1.2〜８倍、横方向約1.2〜８倍に同時２軸延伸し、必要ならアニールして、得る方法、あるいは、Ｔダイからフラット状に押出し、縦方向約1.2〜８倍、横方向約1.2〜８倍に同時２軸又は逐次２軸延伸し、必要ならアニールして、得る方法が例示できる。
フィルムの厚さは特に限定はないが、約５〜100μｍ、通常約10〜30μｍが好ましい。
フィルムの収縮率は必要とする収縮量（いわゆる余裕率）に依存するが、通常、温水中70℃×30秒で測定して縦方向横方向共に５％以上、80℃×30秒で測定して縦方向横方向共に10％以上あればよい。
次に、溶断シール部開始点の移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）について説明する。溶断シール部開始点とは図１（ａ）で示すＡをいう。移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）の測定は以下の方法による。即ち、収縮包装体から溶断シール部と直交する方向に幅2mmでフィルムを切り出し、溶断シール部断面を倍率500倍で顕微鏡写真に撮る（写真１）。次いで、同フィルムを溶断シール部が中央にくるようにして、チャック間距離5cmで引張り張力測定機（ストログラフ）にセットし、速度50mm/分でフィルムを引張り、降伏点強度を越えた時点で張力を戻し、フィルムを取り出して、前記と同様にして溶断シール部断面を顕微鏡写真に撮る（写真２）。そして、写真１と写真２とから溶断シール部開始点の移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）を測定する。なお、溶断シール部開始点の位置は、写真に写ったシール玉、凹凸部、微粒子、異物等目印となる物からの距離を測定することにより特定する。（溶断シール部断面形状が図２のような場合にも同様にしてＥ、または、Ｆの移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）を測定すればよい。）
ポリエステルフィルムを溶断シール部すると、図１（ａ）に示す如くＡからＢにかけて不完全溶着部ができる。溶断シール強度は、一般には定速緊張型、もしくは定伸張試験における引張強度（例えば、ASTM Ｄ 822−64T、JIS Ｋ 6732、JIS Ｋ 6743等）で通常50〜500mm/分という低速で測定されるので、不完全溶着部は測定中に開き、最終的には図１（ｃ）の状態で測定されることになるので、大きな値になる。
しかしながら溶断シール部に瞬間的な衝撃がかかった場合には、不完全溶着部が開ききれず全衝撃がシール部に集中し、しかもポリエステルフィルムの引裂き強度が弱いため、図１（ｂ）の破線Ｃ又はＤで示したようにフィルムが破断し、その強度（衝撃強度）も弱いものとなる。
本発明は、ポリエステルフィルムに瞬間的な衝撃がかかった場合に図１（ｂ）に示すような破断が起きず、図１（ｃ）に示すような状態になって衝撃を吸収するのを狙いとしたものであり、前記溶断シール部開始点の移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）が約10μｍ以下とすることにより図１（ｃ）の状態になる。移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）は10μｍ以下、好ましくは９μｍ以下、より好ましくは８μｍ以下である。
移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）が10μｍを越えると図１（ｂ）に示すような破断が起こり、耐衝撃性に優れた溶断シール部を有する収縮包装体とはならない。
被包装物の形状と溶断シール部の位置との関係によっては、収縮包装時にフィルムの収縮応力によって自然と移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）が前記した範囲になるものもある。ビデオテープや表紙がボール紙の書籍のような窪みがある形状のものでその窪み部に溶断シール部を設けた場合、あるいは図３に示しように乾電池の＋側に溶断シール部を設けた場合等である。
このような特殊を除き、一般には適宜の方法を採ることにより移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）を前記した範囲にすればよく、その方法は特に限定するものではない。例えば、溶断シール後、不完全溶着部が開く張力（通常500g/mm²以上、かつ、溶断シール強度未満の張力）で、溶断シール線と直交する方向へ物理的に拡げた後、収縮包装する方法、あるいは、溶断シールして収縮包装した後、溶断シール部近傍を高温で加熱して発生するフィルムの収縮応力によって拡げる方法、あるいは、溶断シール時にシール部を押さえつけて不完全溶着部を完全に溶着させる方法が好ましい方法として例示できる。
被包装物は特に限定するものではないが、本発明は溶断シール部の耐衝撃性に優れ結束力にも優れるので、被包装物が重量物であって、且つ、２個以上集積された収縮集積包装体がより効果的である。例えば、被包装物が乾電池である収縮包装体が例示できる。
収縮包装体にミシン目を入れると開封が容易になり、さらに優れた収縮包装体となる。ミシン目加工は通常溶断シール時にミシン刃を用いて行われる。ミシン目の長さ（以下、カットという）と、ミシン目とミシン目の間隔（以下、ブリッジという）は特に限定するものではないが、好ましくは収縮後のカット／ブリッジ比が1.5以下、より好ましくは0.7以下である。1.5以下であれば、誤って収縮包装体を落下させてもミシン目から破袋することはない。
発明を実施するための最良の形態
次に本発明の代表的な実施例を挙げて説明する。
本発明において使用した物性値の測定方法及び評価方法は次の通りである。
固有粘度は、樹脂ペレットをフェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン（重量比1:1）混合溶媒に溶解し（濃度0.5g/100ml）毛細管粘度自動測定装置（柴山科学器械製作所製SS−600−L1）で測定した値である。
フィルムの収縮率は以下の方法による。即ち、縦（100mm）×横（100mm）角にフィルムサンプルを切り取る。次いで、このサンプルを70℃の恒温温水器に30秒間浸漬させた後、縦方向及び横方向の長さＬ、L'（mm）を測定する。そして100−Ｌを縦方向（MD）の、100−L'を横方向（TD）の収縮率とした。
溶断シール部の衝撃強度は以下の方法による。即ち、PETシート（厚さ200μｍ程度）を別途用意し、その中心部を径3cmの真円で切り抜き、そこに溶断シール部がその中央部に来るように、包装時の内側から打ち抜くように測定試料をセロハンテープで固定張り付け、振り子式衝撃強度測定器（インパクトテスター；東洋精機株式会社製）で大球（１インチ径）を用いて打ち抜いたときの強度を溶断シール部の衝撃強度とした。
溶断シール強度は、新東科学（株）製HEIDON−17型剥離試験機を用い、試料幅10mm、引張り速度200mm/分で測定した値である。
溶断シール部開始点の移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）は以下の方法により測定する。即ち、収縮包装体から溶断シール線と直交する方向に幅2mmでフィルムを切り出し、溶断シール部断面を倍率500倍で顕微鏡写真に撮る（写真１）。次いで、同フィルムを溶断シール部が中央にくるようにして、チャック間距離5cmで引張り張力測定機（ストログラフ）にセットし、速度50mm/分でフィルムを引張り、降伏点強度を越えた時点で張力を戻し、フィルムを取り出して、前記と同様にして溶断シール部断面を顕微鏡写真に撮る（写真２）。そして、写真１と写真２とから溶断シール部開始点の移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）を測定する。なお、溶断シール部開始点の位置は、写真に写ったシール玉、凹凸部、微粒子、異物等目印となる物からの距離を測定することにより特定する。（溶断シール部断面形状が図２のような場合にも同様にしてＥ、または、Ｆの移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）を測定すればよい。）
落下試験は以下の方法による。即ち、アルカリ単３乾電池が４本集積包装された収縮包装体の角を掴み、床上60cmの高さ位置から、角部が床に衝突するように自重で自然落下させ、溶断シール部の破断の有無を確認した。10個の収縮包装体について各々落下試験を行い、10個全て破断しなかったものを○、１〜９個破断したものを△、10個全て破断したものを×とした。
（実施例１）
ジカルボン酸成分がテレフタル酸、グリコール成分がエチレングリコール（70mol％）、シクロヘキサンジメタノール（30mol％）である非晶性ポリエステル樹脂（ガラス転移温度81℃、固有粘度0.76dl/g）85重量部とポリブチレンテレフタレート（ガラス転移温度49℃、固有粘度0.91dl/g）15重量部とを混合したポリエステル樹脂を、Ｔダイ法により280℃で溶融押出し、80℃で縦方向に1.3倍ロール延伸し、90℃で５秒間予熱した後、85℃で横方向に4.0倍テンター延伸し、弛緩率４％でフィルムを弛緩させながらアニールして、厚さ20μｍのフィルムを得た。このフィルムの収縮率を表１に示す。
（比較例１）
実施例１で得たフィルムを用いてアルカリ単３乾電池４本を、主収縮方向（TD）の余裕率が５％、直交する方向（MD）の余裕率が４％となるように、超音波による溶断シール部が電極の−側の中央部にくるようにして前駆包装体を作成した。
次いで、この前駆包装体を190℃の乾熱収縮トンネル（協和電機製Ｓ−200）に通して収縮包装体を得た（図４）。この収縮包装体の物性値及び評価結果を表１に示す。
（実施例２）
比較例１と同様にして作成した収縮包装体の溶断シール部近傍を乾熱ドライヤー（出口風速4m/秒、出口風温度300℃）で２秒間加熱して、目的とする収縮包装体を得た。この収縮包装体の物性値及び評価結果を表１に示す。
比較例１と実施例２とでは、溶断シール強度に差はないが、シール部の衝撃強度及び落下試験結果に大きな差があることが判る。これは、比較例１では移動距離（即ち、不完全溶着部の長さ）の値が本発明の範囲外であるのに対し、実施例２は範囲内であるためである。
（実施例３）
比較例１と同様にして作成した前駆包装体の溶断シール部を、600g/mm²の張力でシール線と直交する方向に物理的に拡げた。次いで、比較例１と同様にした収縮包装体を得た。この収縮包装体の物性値及び評価結果を表１に示す。
（比較例２）
張力を200g/mm²とした以外、実施例３と同様にして収縮包装体を得た。この収縮包装体の物性値及び評価結果を表１に示す。
（実施例４）
フィルム原料として、ジカルボン酸成分がテレフタル酸、グリコール成分がエチレングリコール（80mol％）、ネオペンチルグリコール（15mol％）、ジエチレングリコール（5mol％）である非晶性ポリエステル樹脂（ガラス転移温度63℃、固有粘度0.78dl/g）85重量部とポリブチレンテレフタレート（ガラス転移温度49℃、固有粘度0.91dl/g）15重量部とを混合したポリエステル樹脂に、PMMA微粒子（平均粒径２μｍ）を800ppm添加したものを用い、溶断シールをニクロム線にて行った以外、実施例１、実施例２と同様にして収縮包装体を得た。前駆包装体を作成する前の熱収縮率はMDが10％、TDが24％であり、摩擦係数はμｓが0.3、μｄが0.4であった。得られた収縮包装体の物性値及び評価結果を表１に示す。
（比較例３）
フィルム原料として、ジカルボン酸成分がテレフタル酸、グリコール成分がエチレングリコール（80mol％）、ネオペンチルグリコール（15mol％）、ジエチレングリコール（5mol％）である非晶性ポリエステル樹脂（ガラス転移温度63℃、固有粘度0.78dl/g）85重量部とポリブチレンテレフタレート（ガラス転移温度49℃、固有粘度0.91dl/g）15重量部とを混合したポリエステル樹脂に、PMMA微粒子（平均粒径２μｍ）を800ppm添加したものを用い、溶断シールをニクロム線にて行った以外、実施例１、比較例１と同様にして収縮包装体を得た。物性値及び評価結果を表１に示す。

（実施例５）
溶断シール時にフィルムの流れ方向にミシン目を入れた以外、実施例４と同様にして収縮包装体を得た。収縮包装体のカット／ブリッジ比は0.6であった。
この収縮包装体の落下試験結果は”○”であった。また、手で開封すると、ミシン目に沿ってきれいに切れた。
本発明に係わるフィルムはエチレンテレフタレートユニットを含むポリエステルフィルムであるので、腰があり、透明性がよく、収縮特性に優れ、焼却処理上も問題がない。
また、エチレンテレフタレートユニットを含むポリエステル樹脂に特定の平均粒子径の微粒子を所定量添加することにより得られたフィルムは、溶断シール部の衝撃強度が低下することなく滑性が向上し、高速自動機適性に優れたフィルムとなる。
さらに、本発明の収縮包装体は、被包装物がタイトに結束され、溶断シール部の耐衝撃性に優れたものである。よって、収縮包装体が乾電池等の収縮集積包装体の場合特に好ましい。
また、フィルムにミシン目を入れると開封が容易になり、さらに優れた包装体となる。

Claims (9)

1. エチレンテレフタレートユニットを含むポリエステルフィルムによって被包装物が収縮包装されて なる溶断シール部を有する収縮包装体であって、該溶断 シール部は完全溶着部と不完全溶着部を有し、該溶断シ ール部における該不完全溶着部の長さが10μｍ以下であ る収縮包装体。
2. ポリエステルフィルムの少なくとも片面が静摩擦係数0.1〜0.6、動摩擦係数0.1〜0.5である請求項１に記載の収縮包装体。
3. ポリエステルフィルムが平均粒子径６〜0.5μｍの微粒子を3000〜200ppm含むフィルムである請求項１に記載の収縮包装体。
4. ２個以上の被包装物が集積包装されてなる請求項１に記載の収縮包装体。
5. ポリエステルフィルムにミシン目が付与された請求項１に記載の収縮包装体。
6. 被包装物が乾電池であり、該乾電池の−側 に溶断シール部を有する請求項１〜５のいずれかに記載 の収縮包装体。
7. エチレンテレフタレートユニットを含むポリエステルフィルムを溶断シールして被包装物を収縮包 装する工程、及び溶断シール部近傍を高温で加熱して発 生するフィルムの収縮応力によって拡げて不完全溶着部 の長さを10μｍ以下にする工程を含む収縮包装体の製造方法。
8. エチレンテレフタレートユニットを含むポ リエステルフィルムを溶断シールする工程、不完全溶着 部が開く張力で溶断シール線と直交する方向へ該フィル ムを物理的に拡げて不完全溶着部の長さを10μｍ以下に する工程、及び該フィルムを用いて被包装物を収縮包装 する工程を含む収縮包装体の製造方法。
9. エチレンテレフタレートユニットを含むポ リエステルフィルムを溶断シールする工程、溶断シール 時にシール部を押さえつけて不完全溶着部を完全に溶着 させて不完全溶着部の長さを10μｍ以下にする工程、及 び該フィルムを用いて被包装物を収縮包装する工程を含 む収縮包装体の製造方法。

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