JP3941897B2

JP3941897B2 - シール材料

Info

Publication number: JP3941897B2
Application number: JP26124597A
Authority: JP
Inventors: 研一吉河; 明来上葛
Original assignee: Du Pont Mitsui Polychemicals Co Ltd
Current assignee: Dow Mitsui Polychemicals Co Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JPH1199593A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シール性、透明性、機械的強度等に優れた高周波シール材料に関する。さらに詳しくは、ポリ塩化ビニル代替材料として好適な、オレフィン系重合体を主体とする高周波シール材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ塩化ビニルは、透明性、柔軟性等に優れた樹脂として各方面に使用されている。また高周波シール可能であるという利点も備えているため、その特性を利用した用途にも広く使用されている。しかしながらポリ塩化ビニルは、経時的に液状可塑剤が成形品表面に浸出し、表面を汚染して透明性を損ねたり、また硬くなったりする欠点を有している。加えて、その廃品を焼却処理するときに腐食性ガスを発生させたり、あるいは有害物質を生成する危険性を有していることが問題となっている。このためハロゲンを含有しない柔軟性に富む代替材料が広く求められている。
【０００３】
このようなポリ塩化ビニル代替材料の一つとして、オレフィン同志の共重合体をベースとする熱可塑性エラストマーが注目されているが、この材料は高周波加熱に不活性であることが問題である。一方、オレフィンと極性ビニル化合物の共重合体において、極性ビニルモノマーを相当量で共重合させたものは、高周波シールが可能であり、また十分な柔軟性を備えている。しかしながら機械的強度が小さく、また耐溶剤性等に劣るので、ポリ塩化ビニルの代替材料として満足すべきものとは言えない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記事情に鑑み、透明性、柔軟性、機械的強度が優れ、高周波シール可能なオレフィン重合体をベースとする材料を求め、鋭意検討を行った。その結果、下記するような特定のオレフィン重合体の積層物が、これら要件を満足していることを見いだすに至り、本発明に到達した。したがって本発明の目的は、ポリ塩化ビニルに代わりうる高周波シール可能なオレフィン重合体材料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エチレン・一酸化炭素・極性ビニルモノマー共重合体及び／又はエチレン・酢酸ビニル共重合体からなり、周波数１３．５６ＭＨｚにおける誘電率と誘電正接の積が０．１以上である層（Ａ）の片面又は両面に、シングルサイト触媒で製造された密度が860〜905kg/ｍ^３のエチレン・α−オレフィン共重合体層（Ｂ）を設け、上記エチレン・α−オレフィン共重合体層（Ｂ）をシール層とする高周波シール材料に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において、（Ａ）層の片面に（Ｂ）層を設けた場合には、（Ｂ）層がシール層となり、（Ａ）層の他面には、隣接して他の層（Ｘ）を設けてもよい。またこの場合、（Ｘ）層に隣接して（Ｂ）層を設けてもよい。また（Ａ）層の両面に（Ｂ）層を設けた場合においては、少なくとも一方の（Ｂ）層をシール層として用いればよく、片方の（Ｂ）層に隣接して他の層（Ｘ）を設けてもよい。
【０００７】
（Ａ）層には、エチレン・一酸化炭素・極性ビニルモノマー共重合体及び／又はエチレン・酢酸ビニル共重合体が用いられる。これらのエチレン共重合体は、周波数１３．５６ＭＨｚで測定した誘電率と誘電正接の積が０．１以上、好ましくは０．１〜０．５のものが使用される。両者の積が前記範囲より小さいものを使用すると、充分な高周波シール性能を発揮することができない。
【０００８】
（Ａ）層として用いるエチレン共重合体のうち、エチレン・一酸化炭素・極性ビニルモノマー共重合体としては、エチレンが５０〜９５重量％、好ましくは５５〜９０重量％、一酸化炭素が３〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％、極性ビニルモノマーが４０重量％以下、好ましくは５〜３０重量％のような割合で共重合されたものが好ましい。すなわちエチレン含量が上記範囲より少ないものを用いると、機械的強度が小さく、また（Ｂ）層との層間接着性を充分大きくすることができない場合がある。また一酸化炭素含量が上記範囲より少ないものを用いると、高周波シール性能が低下する一方、あまりその含量が多いものを用いると、機械的強度や（Ｂ）層との層間接着性に悪影響を及ぼすので避けるべきである。
【０００９】
上記共重合体においては、高周波シール性や（Ｂ）層との層間接着性を向上させるため、第３成分として、極性ビニルモノマーが上記のような範囲で適量含有されている。このような極性ビニルモノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸のような不飽和カルボン酸又はその無水物、これら不飽和カルボン酸の塩、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、亜鉛などの塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸ジエチルなどの不飽和カルボン酸エステルなどを例示することができる。これら極性ビニルモノマーは２種以上含むものであってもよい。
【００１０】
（Ａ）層としてはまた、誘電率と誘電正接の積が上記範囲に含まれるエチレン・酢酸ビニル共重合体を使用することができる。このような共重合体としては、酢酸ビニル含量が２１〜４０重量％、好ましくは２２〜３５重量％のものである。酢酸ビニル含量が前記範囲より小さいものは、一般に誘電率と誘電正接の積が小さく、充分な高周波シール性能を示さない。一方、酢酸ビニル含量が上記範囲より大きいものを用いると、機械的強度が小さく、また（Ｂ）層との層間接着性に悪影響を及ぼすので避けるべきである。勿論、２種以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体を用いる場合においては、上記積を満足するかぎり、その１成分として酢酸ビニル含量が２１重量％未満のものを使用してもよい。
【００１１】
上記エチレン・一酸化炭素・極性ビニルモノマー共重合体及び／又はエチレン・酢酸ビニル共重合体としては、成形性、機械的強度等を考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．０１〜１０００ｇ／１０分、好ましくは０．１〜２００ｇ／１０分程度のものを使用するのが望ましい。
【００１２】
このようなエチレン共重合体は、高圧法ポリエチレンの製法と類似の方法で製造することができる。
【００１３】
（Ａ）層としては、エチレン・一酸化炭素・極性ビニルモノマー共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体あるいはそれらの混合物が使用されるが、誘電率と誘電正接の積が０．１以上を満足するかぎり、本発明の目的を損なわない範囲において、他の重合体を少量配合することができる。
【００１４】
本発明においては、（Ａ）層の少なくとも片面にシール層として、シングルサイト触媒の存在下でエチレンとα−オレフィンを共重合することによって得られる密度が８６０〜９０５ｋｇ／ｍ³ 、好ましくは８７０〜９００ｋｇ／ｍ³ のエチレン・α−オレフィン共重合体の層（Ｂ）を設け、これをシール層として高周波シール材料とする。このようなエチレン・α−オレフィン共重合体はそれ自体、高周波シール性を有していないが、（Ａ）層を存在させることにより高周波によるシールが可能となる。
【００１５】
エチレン・α−オレフィン共重合体として、密度が上記範囲より大きいものを用いた場合には、柔軟性が犠牲になるとともに高周波シール性に優れたシール材料を得ることが難しく、また上記範囲より小さいものを用いた場合には、耐熱性が劣り、またべたつきが出たり耐溶剤性が充分でなくなるので、飲食品包装用への適用が難しくなる。
【００１６】
上記共重合体におけるα−オレフィンとしては、積層体に充分な機械的強度を付与するためには、炭素数４〜１８、好ましくは５〜１０、一層好ましくは６〜８のものを選ぶことが望ましい。より具体的には、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、４−メチル−１−ペンテンなどから選ばれるのがよい。
【００１７】
これら共重合体中の組成は、α−オレフィンが２〜４５重量％、特に４〜３０重量％のものが好ましい。
【００１８】
上記共重合体としてはまた、成形性、機械的強度等を考慮すると、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが、好ましくは０．１〜２００ｇ／１０分、とくに好ましくは１〜１００／１０分のものを用いるのがよい。
【００１９】
シングルサイト触媒とは、単一の活性点を有する重合触媒であり、オレフィン重合用の触媒シングルサイト触媒としては、例えばシクロペンタジエニル配位遷移金属化合物とアルミノキサンからなる触媒（Macromol.Chem.Macromol.Symp., 4,103(1986) 等）、あるいはシクロペンタジエニル配位希土類金属化合物あるいはこれと有機金属化合物とを用いる触媒（J.Chem.Soc.,Chem.Comuni.,994(1978)等）などのいわゆるメタロセン触媒が知られている。
【００２０】
このようなシングルサイト触媒によって得られるエチレン・α−オレフィン共重合体は、分子量分布及び組成分布が狭いという特徴を有しており、例えばＭＷＤ（重量平均分子量／数平均分子量）が３．０以下、好ましくは２．５以下であり、組成分布幅指数（ＣＤＢＩ）が５０％以上、好ましくは７０％以上を示すものを挙げることができる。このような共重合体の１例については、例えば特表平６−５０９５２８号公報に開示されている。シングルサイト触媒で得られるエチレン・α−オレフィン共重合体の他の例としては、メルトフロー比（Ｉ₁₀／Ｉ₂ ）が５．６３以上、好ましくは７以上２０以下で、ＭＷＤが、（Ｉ₁₀／Ｉ₂ −４．６３）以下のものを例示することが出来る。このような共重合体の１例については、ＷＯ９５／００８５７の明細書に開示されている。
【００２１】
このようなエチレン・α−オレフィン共重合体は、同じコモノマー含量の通常のエチレン・α−オレフィン共重合体に比べて融点が低いため、高周波シールが容易であり、また分子量分布が狭く、低分子量成分が少ないので、べたつきが少なく、製品表面へのブリードアウトがなく、そのため表面汚れの発生もないので、シール層材料として適しており、高周波シール性を有するエチレン共重合体との積層により、優れた高周波シール材料が得られる。
【００２２】
このような（Ａ）層及び（Ｂ）層には任意に添加剤を配合することができる。このような添加剤の例として、粘着付与樹脂、酸化防止剤、耐候安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、滑材、帯電防止剤等を代表例として挙げることができる。
【００２３】
本発明において、（Ａ）層の厚みは少なくとも１００μｍ以上であることが望ましく、例えば５００〜３０００μｍ、好ましくは１０００〜２０００μｍの範囲である。一方（Ｂ）層は、その厚みが大きくなりすぎると高周波シール性が低下するので、３００μｍ以下の厚みが望ましく、例えば２〜３００μｍ、好ましくは５〜２００μｍの範囲である。また（Ａ）（Ｂ）層の厚み比率としては、Ａ／Ｂが２０／１〜１／２、特に１５／１〜１／１の範囲が好ましい。
【００２４】
本発明において、（Ａ）層に隣接して設けることのできる他の層（Ｘ）としては、各種熱可塑性樹脂、紙、織布、不織布などからなる１層又は２層以上の層である。
【００２５】
本発明のシール材料を得るには、公知の積層方法、例えば共押出法、押出ラミネート法、ドライニーラム法、プレス成形法、射出成形法などを採用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の積層シール材料は、（Ａ）層及び（Ｂ）層の材料に由来して充分な柔軟性を備え、軟質ポリ塩化ビニルに類似の感触を有しており、また両層の間で優れた層間接着性を得ることが可能である一方、（Ｂ）層に基づき機械的強度が高く、また光学性良好な（Ｂ）層を表面層としているので、外観が優れ、充分な耐薬品性を有している。また（Ｂ）層を構成する材料は低分子量成分が少ないため、製品表面へのブリードアウトがなく、したがってポリ塩化ビニルに見られるような表面汚れを発生することはない。また（Ａ）と（Ｂ）の組み合わせにより、高周波によって（Ｂ）層をシール層として使用することが可能である。このような優れた特性を有しているので、従来、ポリ塩化ビニルが使用されていた用途、とりわけ高周波シール加工が行われていた分野に使用することができる。例えば、文具ケースや化粧品ケースなどのケース類、ターポリンなどの用途に使用することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何等限定されるものではない。
【００２８】
１．原料
積層体を構成する各層の樹脂として下記のものを用いた。
【表１】

(1) 三井・デュポンポリケミカル（株）製
(2) 三井石油化学工業（株）製
【００２９】
上記原料樹脂の組成、物性等は以下のとおりである。
（１）Ｅ・ＶＡ・ＣＯ
共重合体組成（重量％）：
エチレン６６％
酢酸ビニル２４％
一酸化炭素１０％
ＭＦＲ：３５ｇ／１０分
ε×tan δ：０．４０
【００３０】
（２）ＥＶＡ▲１▼
酢酸ビニル含量：２５％
ＭＦＲ：６g/10分
ε×ｔａｎδ：０．１７
【００３１】
（３）ＥＶＡ▲２▼
酢酸ビニル含量：１９％
ＭＦＲ：２．５g/10分
ε×ｔａｎδ：０．０９
【００３２】
（４）Ｅ・αＯ
密度：８９５ｋｇ／ｍ³
ＭＦＲ：４ｇ／１０分）
ε×ｔａｎδ≦０．００１
【００３３】
２．高周波ウェルダーシール特性試験方法
（１）使用機器：
精電舎電子工業（株）製、高周波ウェルダーＫＶ−３０００ＴＡ
【００３４】
（２）操作条件
発振強度９０％、９５％、１００％
発振時間３秒
冷却時間４秒
圧力０．１５ＭＰａ
【００３５】
（３）接着強度の判定基準
下記２段階により、フィルム同士の高周波ウエルダーシール性を評価した。
○：充分接着しており、剥がそうとすると材料破壊がおこる。
×：シール部で界面が剥離する。
【００３６】
［実施例１〜３］
Ａ層用樹脂としてＥ・ＶＡ・ＣＯを用い、熱プレスシート成形機を使用して、それぞれ厚さ０．６ｍｍ、１ｍｍ及び２ｍｍのプレスシート（Ａ層）を作成した。一方、Ｂ層として、シングルサイト触媒によるエチレン・１−オクテン共重合体 ”エボリューＰＳＣ９５４０”（三井石油化学工業（株）製）から、３０ｍｍΦインフレーション成形機を使用して、厚さ５０μｍのフィルムを作成した。
次いでプレス成形機を用いて、Ａ層を芯として、両外層にＢ層を設けた構成のサンプルを作成し、高周波ウェルダーを用いて、ＡＢ層間のフィルムシール性を評価した（発振強度９０％）。結果を表２に示す。
【００３７】
［実施例４〜６］
実施例１〜３において、Ａ層用樹脂としてＥ・ＶＡ・ＣＯの代わりにＥＶＡ▲１▼（エバフレックスＰ２８０５）を用い、実施例１〜３と同様にして、厚さ０．６ｍｍ、１ｍｍ及び２ｍｍのプレスシート（Ａ層）を作成し、実施例１と同じＢ層フィルムを積層し、ＡＢ層間の高周波ウェルダーシール性を評価した（発振強度９０％）。結果を表２に示す。
【００３８】
［実施例７〜９］
実施例１〜３において、Ｂ層として厚み１００μｍのフィルムを用いた以外は実施例１〜３と同様にしてＢ／Ａ／Ｂの構成の積層体を作成し、シール性を評価した（発振強度９５％）。結果を表３に示す。
【００３９】
［実施例１０〜１２］
実施例４〜６において、（Ｂ）層として厚み１００μｍのフィルムを用いた以外は実施例４〜６と同様にしてＢ／Ａ／Ｂの構成の積層体を作成し、シール性を評価した（発振強度９５％）。結果を表３に示す。
上記１〜１２の各実施例においては、いずれも強固に接着した積層体が得られた。
【００４０】
［比較例１］
実施例においてＢ層として使用したエチレン・１−オクテン共重合体、Ｅ・αＯのフィルムのみを使用して、そのフィルム同士の高周波ウェルダーシール性を測定した（発振強度１００％）。結果を表４に示す。高周波シール性のエチレン共重合体を積層していないため、シール性は不良であり、界面が簡単に剥離した。
【００４１】
［比較例２〜４］
実施例４〜６において、Ａ層用樹脂としてＥＶＡ▲１▼の代わりにＥＶＡ▲２▼（エバフレックスＰ１９０５）を用い、実施例４〜６と同様にして、厚さ０．６ｍｍ、１ｍｍ及び２ｍｍのＡ層プレスシートを作成し、両外層に実施例４〜６と同じＢ層フィルムを積層し、そのシール性を評価した（発振強度１００％）。結果を表５に示す。Ａ層に用いたＥＶＡ▲２▼のε×ｔａｎδが小さいため、高周波シール性は不良であった。
【００４２】
【表２】

【００４３】
【表３】

【００４４】
【表４】

【００４５】
【表５】

Claims

エチレン・一酸化炭素・極性ビニルモノマー共重合体及び／又はエチレン・酢酸ビニル共重合体からなり、周波数１３．５６ＭＨｚにおける誘電率と誘電正接の積が０．１以上である層（Ａ）の片面又は両面に、シングルサイト触媒で製造された密度が860〜905kg/ｍ^３のエチレン・α−オレフィン共重合体層（Ｂ）を設け、上記エチレン・α−オレフィン共重合体層（Ｂ）をシール層とする高周波シール材料。