JP5037249B2 - 熱収縮性積層フィルム、並びに該フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル及び該成形品又は熱収縮性ラベルを装着した容器 - Google Patents

熱収縮性積層フィルム、並びに該フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル及び該成形品又は熱収縮性ラベルを装着した容器 Download PDF

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Description

本発明は、ポリオレフィン系樹脂とポリ乳酸系樹脂を用いた熱収縮性積層フィルム、並びに該フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及び該成形品又は該熱収縮ラベルを装着した容器に関する。より詳しくは、本発明は、優れた熱収縮特性、透明性、収縮仕上がり性を有し、かつフィルムの耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル可能な樹脂を添加(以下、「再生添加」という。)可能な収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性積層フィルム、並びに該フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及び該成形品又は熱収縮性ラベルを装着した容器に関する。
現在、ジュース等の清涼飲料、ビール等のアルコール飲料等は、瓶、ペットボトル等の容器に充填された状態で販売されている。その際、他商品との差異化や商品の視認性を向上させる目的で、容器の外側に印刷を施した熱収縮性ラベルを装着させることがある。この熱収縮性ラベルの素材としては、従来、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリオレフィン等が用いられていた。
ポリエステル系熱収縮性フィルムは、室温において腰(常温での剛性)があり、低温収縮性を有し、かつ自然収縮性が非常に良好であるため、前記の用途に対して好適に使用されている。しかしながら、ポリエステル系熱収縮フィルムは、ポリ塩化ビニル系熱収縮性フィルムと比較すると加熱収縮時に収縮斑やしわが発生しやすいという問題があった。
また、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂を主たる材料とするポリオレフィン系熱収縮フィルムも開発されているが、収縮時の斑やシワは発生しにくいものの、十分な低温熱収縮性が得られない、自然収縮性が劣る、ペットボトルラベルとして使用するに当たっての筒状製袋を行う際の有機溶剤シールが困難である、などの問題があった。
上記問題に対して、ポリオレフィン樹脂を芯層とし、その両面に接着樹脂層を介してポリエステル系樹脂を積層した熱収縮性フィルムが報告されている(特許文献1参照)。しかしながら、この熱収縮性フィルムは両面層のポリエステル系樹脂と芯層のポリオレフィン樹脂との相溶性が劣るため、再生添加した際にフィルム全体の透明性が極端に低下してしまうという問題があった。
一方、ポリオレフィン系樹脂を主成分とする層とポリ乳酸を主成分とする層とを有する収縮シートが例示されている(特許文献2参照)。しかしながら、このシートはコンビニエンスストアなどで販売される弁当、惣菜などの収縮包装用フィルムを作製することを目的としインフレーション法による収縮シート成形を試みたものであり、低温高収縮が必要とされるボトル用ラベルとして使用した場合には、十分な低温収縮特性が得られないという問題があった。さらに、このシートはポリオレフィン層を外層とする積層シートであるため、筒状シール製袋を行うことが困難であるため、熱収縮性ラベル用途には不向きであるという問題もあった。
他方、ポリ乳酸系樹脂とポリオレフィン樹脂やエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)との積層フィルムも例示されている(特許文献3及び4参照)。しかしながら、このフィルムは、ヒートシール性を与える目的でエチレン−酢酸ビニル共重合体をフィルムの表裏層として導入するものであるため、熱収縮性フィルムで要求される収縮仕上がり性、透明性、溶剤シール性などの特性は得られない。
特開2002−347184号公報 特開2002−019053号公報 特開2000−108202号公報 特開2004−262029号公報
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、優れた熱収縮特性、透明性及び収縮仕上がり性を有し、かつ再生添加が可能な収縮包装、収縮結束装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性積層フィルム(以下「本発明のフィルム」ともいう。)を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、収縮包装、収縮結束包装、収縮ラベル等の用途に適した前記フィルムを用いた成形品、熱収縮性ラベル、及び該成形品又は熱収縮性ラベルを装着した容器を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明者はポリ乳酸系樹脂を主成分としてなる層と、ポリオレフィン系樹脂を主成分としてなる層とからなる熱収縮性積層フィルムにおいて、再生添加した際に透明性を維持でき、しかも所望の収縮挙動が得られる樹脂組成物について鋭意検討した結果、ポリオレフィン系樹脂の中でもエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリプロピレン系樹脂とを組み合わせて用いることにより再生添加時に優れた透明性を維持でき、かつ優れた収縮挙動が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の課題は、表裏層に(I)層と中心層に(II)層とを有する少なくとも層からなる積層フィルムを少なくとも一方向に延伸してなる熱収縮性積層フィルムであって、各層が下記樹脂を主成分としてなり、かつ80℃の温水中に10秒間浸漬したときの主収縮方向における熱収縮率が20%以上であることを特徴とする熱収縮性積層フィルムによって解決される。
(I)層:D−乳酸及びL−乳酸の共重合体からなるポリ乳酸系樹脂
(II)層:エチレン−酢酸ビニル共重合体と、ポリプロピレン系樹脂を含有し、その質量比がエチレン−酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン系樹脂=40〜95/60〜5であるポリオレフィン系樹脂
本発明のフィルムにおいて、(II)層で用いられるエチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル単位体単位の含有率は5質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
本発明のフィルムにおいて、(I)層におけるポリ乳酸系樹脂のD−乳酸とL−乳酸の構成がD−乳酸:L−乳酸=99.8:0.2〜75:25またはD−乳酸:L−乳酸=0.2:99.8〜25:75であることが好ましい。
また、本発明のフィルムにおいて、(II)層におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリプロピレン系樹脂との質量比は、エチレン−酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン系樹脂=60〜85/40〜15であることが好ましい。
本発明のフィルムは、60℃から90℃の温水中に10秒間浸漬したときの主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が±5%以内であることが好ましい。
本発明のフィルムは、(II)層に前記ポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、ポリ乳酸系樹脂を10質量部以上100質量部以下含有することができる。
本発明のフィルムは、(I)層と(II)層との間に少なくとも1層の接着性樹脂からなる(III)層を有する態様をとることができる。
本発明のもう一つの課題は、本発明のフィルムを基材として用いた成形品、熱収縮性ラベル、及びこれらを装着した容器により達成される。
本発明によれば、優れた熱収縮特性及び収縮仕上がり性を有し、かつ再生添加しても良好な透明性が維持される収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱性積層フィルムを提供することができる。
さらに、本発明によれば、優れた収縮仕上がり性と優れた透明性を有する収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した成形品、熱収縮性ラベルを提供することができる。さらに、本発明によれば、装着物の形状にかかわらず所望の位置に密着固定させることができ、皺、アバタの発生、収縮不十分等の異常がなく、透明で綺麗な外観を呈した前記成形品又は熱収縮性ラベルを装着した容器を提供できる。
以下、発明のフィルム、本発明のフィルムを基材として用いた成形品、熱収縮性ラベル、及び該成形品又は熱収縮性ラベルを装着した容器(以下、順に「本発明の成形品」「本発明のラベル」及び「本発明の成形品」ともいう。)について詳細に説明する。
なお、本明細書において、「主成分とする」とは、各層を構成する樹脂の作用・効果を妨げない範囲で、他の成分を含むことを許容する趣旨である。さらに、この用語は、具体的な含有率を制限するものではないが、各層の構成成分全体の70質量%以上、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上であり、かつ100質量%以下の範囲を占める成分である。
また、本明細書において「主収縮方向」とは、フィルムの縦方向(長手方向)とフィルムの横方向(幅方向)のうち熱収縮率の大きい方向を意味し、例えば、ボトルに装着する場合にはその外周方向に相当する方向を意味し、「直交方向」とは主収縮方向と直交する方向を意味する。
[熱収縮性積層フィルム]
本発明のフィルムは、D−乳酸及びL−乳酸の共重合体からなるポリ乳酸系樹脂を主成分とする(I)層と、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分とし、ポリプロピレン系樹脂を含有する(II)層の少なくとも2層からなる積層フィルムを少なくとも一方向に延伸してなる熱収縮性フィルムである。
<(I)層>
本発明において、(I)層はポリ乳酸系樹脂(以下「PLA」という。)を主成分として構成される。(I)層で使用可能なPLAは、D−乳酸若しくはL−乳酸の単独重合体、又はそれらの共重合体であり、これらの混合物も含まれる。より具体的には、構造単位がd−乳酸であるポリ(D−乳酸)、構造単位がL−乳酸であるポリ(L−乳酸)、L−乳酸とD−乳酸との共重合体であるポリ(DL−乳酸)、又はこれらの混合物である。
本発明で用いられるPLAがD−乳酸及びL−乳酸の共重合体又はD−乳酸及びL−乳酸の単独重合体の混合物である場合、D−乳酸とL−乳酸の構成はD−乳酸:L−乳酸= 99.8:0.2〜75:25であるか、又はD−乳酸:L−乳酸=0.2:99.8〜25:75であることが好ましく、D−乳酸:L−乳酸=99.5:0.5〜80:20又はD−乳酸:L−乳酸=0.5:99.5〜20:80であることがさらに好ましい。
D−乳酸又はL−乳酸の単独からなるPLAは、非常に高い結晶性を示し、融点が高く、耐熱性及び機械的物性に優れる傾向がある。しかしながら、熱収縮性フィルムとして使用する場合は、通常、印刷及び溶剤を用いた製袋工程が伴うため、印刷適性及び溶剤シール性を向上させるために構成材料自体の結晶性を適度に下げることが必要となる。また、結晶性が過度に高い場合、延伸時に配向結晶化が進行し、収縮特性が低下する傾向がある。このことより、本発明に用いられるPLAのD−乳酸とL−乳酸の構成はD−乳酸:L−乳酸=99:1〜85:15、又はD−乳酸:L−乳酸=1:99〜15:85であることが好ましい。
本発明において、PLAとして異なる共重合比を有するD−乳酸とL−乳酸との共重合体をブレンドして使用することもできる。その場合には、複数の乳酸系重合体のD−乳酸とL−乳酸の共重合比を平均した値が上記範囲内に入るように調整すればよい。使用用途に合わせて、D−乳酸とL−乳酸との共重合体比の異なるPLAを2種以上混合し、結晶性を調整することにより、耐熱性と熱収縮特性のバランスをとることができる。
また、(I)層で用いられるPLAは、乳酸(D−乳酸、L−乳酸)と、α−ヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオール、又は脂肪族ジカルボン酸との共重合体であってもよい。ここで、PLAに共重合される「α−ヒドロキシカルボン酸」としては、乳酸の光学異性体(L−乳酸に対してはD−乳酸、D−乳酸に対してはL−乳酸をそれぞれ指す)、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒロドキシ−3−メチル酪酸、2−メチル酪酸、2−ヒドロキシカプロラクトン酸などの2官能脂肪族ヒドロキシカルボン酸、及びカプロラクトン、ブチルラクトン、バレロラクトンなどのラクトン類が挙げられる。また、PLAに共重合される「脂肪族ジオール」としては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。また共重合される「脂肪族ジカルボン酸」としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸及びドデカン二酸などが挙げられる。
乳酸と、α−ヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオール、又は脂肪族ジカルボン酸との共重合体の共重合比は乳酸:α−ヒドロキシカルボン酸、脂肪族ジオール又は脂肪族ジカルボン酸=90:10〜10:90が好ましく、より好ましくは80:20〜20:80、さらに好ましくは30:70〜70:30である。共重合比が上記範囲内であれば、剛性、透明性、耐衝撃性などの物性バランスの良好なフィルムを得ることができる。
上記PLAは、縮合重合法、開環重合法などの公知の重合法により作製することができる。例えば、縮合重合法であれば、D−乳酸、L−乳酸、又はこれらの混合物を直接脱水縮合重合して任意の組成を有するPLAを得ることができる。また、開環重合法では、乳酸の環状2量体であるラクチドを、必要に応じて重合調整剤などを用いながら、所定の触媒の存在下で開環重合することにより任意の組成を有するPLAを得ることができる。上記ラクチドには、L−乳酸の二量体であるDL−ラクチドがあり、これらを必要に応じて混合して重合することにより、任意の組成、結晶性を有するPLAを得ることができる。さらには、分子量増大を目的として少量の鎖延長剤、例えば、ジイソシアネート化合物、ジエポキシ化合物、酸無水物、酸クロライドなどを使用しても構わない。
上記(I)層で用いられるPLAの重量(質量)平均分子量は、20,000以上、好ましくは40,000以上、さらに好ましくは60,000以上であり、上限が400,000以下、好ましくは350,000以下、さらに好ましくは300,000以下である。重量(質量)平均分子量が20,000以上であれば、適度な樹脂凝集力が得られ、フィルムの強伸度が不足したり、脆化したりすることを抑えることができる。一方、重量(質量)平均分子量が400,000以下であれば、溶融粘度を下げることができ、製造、生産性向上の観点からは好ましい。
上記PLAの市販品としては、例えば、「NatureWorks」(NatureWorksLLC 製)、「LACEA」(三井化学社製)などが挙げられる。
また上記(I)層にはフィルムの耐衝撃性を向上させるために、収縮特性及びフィルムの剛性(腰強さ)を損なわない範囲内で、PLA以外の他のゴム成分を添加することが好ましい。このゴム成分は特に限定されるものではないが、PLA以外の脂肪族ポリエステル、芳香族−脂肪族ポリエステル、ジオールとジカルボン酸とPLAとの共重合体やコアシェル構造ゴム、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(EMAA)、エチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体(EMMA)などを好適に使用できる。
ゴム成分としてPLA以外の脂肪族ポリエステルを使用する場合、この脂肪族ポリエステルとしては、ポリヒロドキシカルボン酸、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを縮合して得られる脂肪族ポリエステル、環状ラクトン類を開環重合して得られる脂肪族ポリエステル、合成系脂肪族ポリエステルなどが挙げられる。前記ポリヒドロキシカルボン酸の構成単位であるヒドロキシカルボン酸としては、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシ−n−酪酸、2−ヒドロキシ−3,3−ジメチル酪酸、2−ヒドロキシ−3−メチル酪酸、2−メチル乳酸、2−ヒドロキシカプロラクロン酸などのヒドロキシカルボン酸の単独重合体や共重合体が挙げられる。
脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸とを縮合して得られる脂肪族ポリエステルとしては、次に説明する脂肪族ジオール及び脂肪族ジカルボン酸の中からそれぞれ1種類又は2種類以上を選んで縮合するか、あるいは必要に応じてイソシアネート化合物などで分子量をジャンプアップして所望の高分子として得ることができる重合体を挙げることができる。ここで、脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどを挙げることができ、脂肪族ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などを挙げることができる。
また、環状ラクトン類を開環縮合した脂肪族ポリエステルとしては、環状モノマーであるε−カプロラクトン、σ−バレロラクトン、β−メチル−σ−バレロラクトンなどの開環重合体を挙げることができる。これらの環状モノマーは一種だけでなく、複数種を選択して共重合することもできる。
また、合成系脂肪族ポリエステルとしては、環状酸無水物とオキシラン類との共重合体、例えば、無水コハク酸とエチレンオキサイドとの共重合体、プロピオンオキサイドなどとの共重合体などを挙げることができる。
上記PLA以外の脂肪族ポリエステルの代表的なものとしては、コハク酸と1,4−ブタンジオールとアジピン酸とを重合して得られる「ビオノーレ」(昭和高分子社製)を商業的に入手することができる。また、ε−カプロラクトンを開環縮合して得られるものとしては、「セルグリーン」(ダイセル化学工業社製)が挙げられる。
次に、ゴム成分として芳香族−脂肪族ポリエステルを使用する場合、この芳香族−脂肪族ポリエステルとしては、脂肪族鎖の間に芳香環を導入することによって結晶性を低下させたものを挙げることができる。芳香族−脂肪族ポリエステルは、例えば、芳香族ジカルボン酸と、脂肪族ジカルボン酸と、脂肪族ジオールとを縮合して得られる。
ここで、上記芳香族ジカルボン酸としては、例えばイソフタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などが挙げられ、テレフタル酸が最も好適に用いられる。また、脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などが挙げられ、アジピン酸が最も好適に用いられる。なお、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸あるいは脂肪族ジオールは、それぞれ二種類以上を用いてもよい。
芳香族−脂肪族ポリエステルの代表的なものとしては、テトラメチレンアジペートとテレフタレートの共重合体、ポリブチレンアジペートとテレフタレートの共重合体などが挙げられる。テトラメチレンアジペートとテレフタレートの共重合体としてEasterBio(Eastman Chemicals 社製)、またポリブチレンアジペートとテレフタレートの共重合体として、Ecoflex(BASF社製)を商業的に入手することができる。
次に、ゴム成分としてPLAとジオールとジカルボン酸との共重合体を用いる場合、その構造としてはランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体が挙げられ、いずれの構造でもよい。但し、フィルムの耐衝撃性及び透明性の観点から、ブロック共重合体又はグラフト共重合体が好ましい。 ランダム共重合体の具体例としては「GS−Pla」(三菱化学社製)が挙げられ、ブロック共重合体又はグラフト共重合体の具体例としては「プラメート」(大日本インキ化学工業社製)が挙げられる。
PLAとジオールとジカルボン酸との共重合体の製造方法は、特に限定されないがジオールとジカルボン酸とを脱水縮合した構造を持つポリエステル又はポリエーテルポリオールを、ラクチドと開環重合あるいはエステル交換反応させて得る方法が挙げられる。また、ジオールとジカルボン酸とを脱水縮合した構造を持つポリエステル又はポリエーテルポリオールを、ポリ乳酸系樹脂と脱水・脱グリコール縮合あるいはエステル交換反応させて得る方法がある。
PLAとジオールとジカルボン酸との共重合体は、イソシアネート化合物やカルボン酸無水物を用い手所定の分子量に調整することが可能である。但し、加工性、機械的特性の観点から、重量(質量)平均分子量は50,000以上、好ましくは100,000以上であり、かつ300,000以下、好ましくは250,000以下のものが望ましい。
次に、ゴム成分としてコアシェル構造ゴムを使用する場合、コアシェル構造ゴムとしては、例えば、(メタ)アクリル酸−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などのジエン系コアシェル型重合体、(メタ)アクリル酸−スチレン−アクリロニトリル共重合体などのアクリル系コアシェル型重合体、シリコーン−(メタ)アクリル酸−メチル(メタ)アクリル酸共重合体、シリコーン−(メタ)アクリル酸−アクリロニトリル−スチレン共重合体などのシリコーン系コアシェル型共重合体が挙げられる。この中でもポリ乳酸系樹脂との相溶性が良好であり、フィルムの耐衝撃性、透明性のバランスのとれるシリコーン−(メタ)アクリル酸−メチル(メタ)アクリル酸共重合体がより好適に用いられる。
具体的には、「メタブレン」(三菱レイヨン社製)、「カネエース」(カネカ社製)などが商業的に入手できる。
(I)層が上記ゴム成分を含有する場合、その添加量は(I)層の主成分として含まれるPLA系樹脂100質量部に対し、100質量部以下、好ましくは80質量部以下、さらに好ましくは70質量部以下であることが好ましい。ゴム成分の添加量が100質量部以下であれば、フィルムの剛性、透明性を損なわず、熱収縮ラベルとして好適に使用することができ、また下限は特に限定されないが、好ましくは10質量部以上、さらに好ましくは15質量部以上とすることが、フィルムに良好な耐衝撃性を付与する観点から望ましい。
<(II)層>
本発明のフィルムの(II)層は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分とし、プロピレン系樹脂を含有するポリオレフィン系樹脂より構成される。
本発明者は、(II)層に再生添加した際のフィルムの透明性低下と、良好な収縮特性を両立し得るポリオレフィン系樹脂につき鋭意検討した結果、エチレン−酢酸ビニル共重合体にポリプロピレン系樹脂をブレンドした場合、フィルムの主収縮方向に直交する方向の収縮率の低下(いわゆる縦引け)を抑えることができ、さらにエチレン−共重合体に高融点成分が添加されるため、収縮挙動時の弾性率が保持され、しかも透明性を維持したまま収縮仕上がりの優れた積層フィルムを得ることができることを見出した。さらに熱収縮性フィルムの機械特性の一つである弾性率も上げることができることも見出した。
本発明のフィルムでは、フィルムの透明性を高める目的で、(II)層を構成する樹脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分として用いる。
本発明者は、これまでエチレン−酢酸ビニル共重合体を主成分とする層とポリ乳酸を主成分とする層を有する熱収縮性積層フィルムで試行錯誤の実験を繰り返してきたが、エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル単量体単位の含有率を上げていくと、高温付近の収縮特性が悪く、収縮時の仕上がり不良が問題となることを見出した。そこで、(II)層で使用するエチレン−酢酸ビニル共重合体としては、酢酸ビニル単量体単位の含有率が5質量%以上、好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、かつ30質量%以下、好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、最も好ましくは15質量%以下であるエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いることが望ましい。酢酸ビニル単量体単位の含有率が5質量以下であれば、フィルム全体の剛性を良好に維持できるため好ましい。一方、酢酸ビニル単量体単位の含有率が30質量%以下であれば、フィルム全体の腰(常温での剛性)や耐熱性を著しく低下させないため、実用上好ましい。
前記エチレン−酢酸ビニル共重合体のメルトフローレート(MFR)は、特に制限されるものではないが、通常、MFR(JIS K7210、温度:190℃、荷重:21.2N)が、0.5g/10分以上、好ましくは1.0g/10分以上であり、かつ15g/10分以下、好ましくは10g/10分以下であることが望ましい。エチレン−酢酸ビニル共重合体のMFRは均一な厚みのフィルムを得るためにポリ乳酸系樹脂の溶融時の粘度に類似したものを選択することができる。
(II)層におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリプロピレン系樹脂との質量比は、エチレン−酢酸ビニル共重合体/プロピレン系樹脂=40〜95/60〜5であることが好ましく、50〜90/50〜10であることがより好ましく、60〜85/40〜15であることがさらに好ましい。エチレン−酢酸ビニル共重合体とポリプロピレン系樹脂の全質量に対するポリプロピレン系樹脂の含有率を5質量%以上とすることで、ポリプロピレン系樹脂の高融点に起因した収縮挙動時の弾性率が保持され、しかも良好な透明性を維持したまま、優れた収縮仕上がり性を有する熱収縮性積層フィルムを得ることができる。一方、ポリプロピレン系樹脂の含有率を50質量%以下とすることで、高温領域において良好な熱収縮性を維持できる。
(II)層で使用可能なポリプロピレン系樹脂としては、ホモプロピレン樹脂、ランダムポリプロピレン樹脂、ブロックポリプロピレン樹脂、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−ブテンゴム、エチレンジエンゴムなどが挙げられる。中でも延伸性、透明性、剛性などの観点からランダムポリプロピレン樹脂が特に好適に使用される。
(II)層では、前記ポリプロピレン樹脂としてプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を用いることができる。プロピレンと共重合させるα−オレフィンとしては、好ましくは炭素数2以上、好ましくは炭素数4以上であり、かつ炭素数20以下、好ましくは炭素数12以下のα−オレフィンが挙げられる。α−オレフィンを例示すれば、例えば、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、1−へプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどが挙げられる。共重合させるα−オレフィンは1種のみを単独で又は2種以上を組み合わせて用いても構わない。
本発明のフィルムは、延伸性、熱収縮特性、フィルムの耐衝撃性や透明性、剛性等の観点を考慮すると、(II)層で使用されるポリプロピレンは、ポリプロピレンとα−オレフィンとの共重合体であることが好ましい。この共重合体におけるプロピレン単量体単位の含有率は90質量%以上、好ましくは92質量%以上であり、かつ98質量%以下、好ましくは96質量%以下であることが望ましく、α−オレフィンがエチレン単量体単位であるランダムポリプロピレン共重合体が特に好適に用いられる。
また、ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、特に制限されるものではないが、通常、MFR(JIS K7210、温度:230℃、荷重:21.2N)が、0.5g/10分以上、好ましくは1.0g/10分以上であり、15g/10分以下、好ましくは10g/10分以下であることが望ましい。ポリプロピレン系樹脂のMFRは、均一な厚みのフィルムを得るためにポリ乳酸系樹脂の溶融時の粘度に類似したものを選択することができる。
上記エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリプロピレン系樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知のオレフィン重合用触媒を用いた公知の重合方法、例えばチーグラー・ナッタ型触媒に代表されるマルチサイト触媒やメタロセン触媒に代表されるシングルサイト触媒を用いた、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法等やラジカル開始剤を用いた塊状重合法等で製造することができる。
上記エチレン−酢酸ビニル共重合体の市販品としては、例えば、「エバフレックス」(三井・デュポンポリケミカル社製)、「ノバテックEVA」(三菱化学社製)、「エバスレン」(大日本インキ化学工業社製)、「エバテート」(住友化学社製)が挙げられる。またポリプロピレン系樹脂としては、例えば、商品名「ノバテックPP」「WINTEC」「タフマーXR」(日本ポリプロ社製)、「三井ポリプロ」(三井化学社製)、「住友ノーブレン」「タフセレン」「エクセレンEPX」(住友化学社製)、「IDEMITSU PP」「IDEMITSU TPO」(出光興産社製)、「Adflex」「Adsyl」(サンアロマー社製)など市販されている商品が挙げられる。
本発明において、(II)層は(I)層で使用可能なPLA、さらには後述する(III)層で使用可能な接着性樹脂を含有することができる。これにより、本発明のフィルムは、(II)層へ再生添加可能であり、フィルムのリサイクル性を向上させることができる。(II)層がPLAを含有する場合、その含有量は上記(II)層のエチレン−酢酸ビニル共重合体及びプロピレン系樹脂の混合物からなるポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、PLA100質量部以下、好ましくは80質量部以下、さらに好ましくは60質量部以下を含有させることができる。下限は特に限定されないが10質量部以上であることが好ましい。前記ポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、PLAの含有量が100質量部以下であれば、得られる積層フィルムの透明性、耐破断性、収縮仕上がり性等を維持できる。
一方、(II)層が(III)層で使用可能な接着性樹脂を含有する場合、その含有量は接着性樹脂の種類により上限は異なるが、目安として上記(II)層のエチレン−酢酸ビニル共重合体及びプロピレン系樹脂の混合物からなるポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、接着性樹脂8質量部以下、好ましくは6質量部以下、さらに好ましくは5質量部以下を含有させることができる。下限は特に限定されないが1質量部以上であることが好ましい。前記ポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、接着性樹脂の含有量が8質量部以下であれば、得られる積層フィルムの透明性、耐破断性、収縮仕上がり性等を維持できる。
<(III)層>
本発明のフィルムを構成する(III)層は、上記(I)層と(II)層とを接着させる接着性樹脂を主成分としてなる。(III)層の主成分として含まれる接着性樹脂は、(I)層と(II)層とを接着させ得る樹脂であれば特に限定されないが、下記(a)、(b)及び(c)からなる群より選ばれる少なくとも1種の共重合体又は樹脂を用いることが好ましい。
(a)エチレン単量体単位と、酢酸ビニル、アクリル酸、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エチル、メチル(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸、及びメタクリル酸グリシジルからなる群から選ばれる1種の単位とからなる共重合体(以下「エチレン系共重合体」ともいう。)
(b)軟質の芳香族系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体又はこれらの水素添加誘導体
(c)変性ポリオレフィン系樹脂
先ず(a)のエチレン系共重合体について説明する。上記エチレン系共重合体としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(EMA)、エチレン−(メタ)アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体(EMMA)、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸三元共重合体、エチレン−アクリル酸エチル−無水マレイン酸三元共重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体、エチレン−アクリル酸エチル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体が挙げられる。中でも、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体(EMA)、エチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体(EMMA)を好適に使用できる。
上記エチレン系共重合体は、エチレン単量体単位の含有率が50モル%以上、好ましくは60モル%以上、さらに好ましくは65モル%以上であり、かつ95モル%以下、好ましくは90モル%以下、さらに好ましくは85モル%以下であることが望ましい。エチレン単量体単位の含有率が50モル%以上であれば、フィルム全体の剛性を良好に維持できるため、好ましい。一方、エチレン単量体単位の含有率が95モル%以下であれば、柔軟性を十分に維持でき、フィルムに応力が加わった場合に、(I)層と(II)層の間に生じる応力への緩衝作用が働くため、層間剥離を抑えることができる。
上記エチレン系共重合体は、MFR(JIS K7210、温度:190℃、荷重:21.2N)が0.1g/10分以上10g/10分以下のものが好適に用いられる。MFRが0.1g/10分以上であれば、押出加工性を良好に維持でき、一方、MFRが10g/10分以下であれば積層フィルムの厚み斑や力学強度の低下を起こしにくく、好ましい。
上記エチレン系共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体として「EVAFLEX EV40LX」(三井・デュポンポリケミカル社製、エチレン含有率78モル%、MFR2.5g/10分)、エチレン−メチル(メタ)アクリル酸共重合体として「アクリフト」(住友化学社製)、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸三元共重合体として「ボンダイン」(住友化学社製)、エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体、エチレン−アクリル酸エチル−メタクリル酸グリシジル三元共重合体として「ボンドファースト 7M」(住友化学社製、エチレン含有率67モル%、MFR7g/10分)などが商業的に入手できる。
次に、上記(b)の軟質の芳香族系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体及びその水素添加誘導体について説明する。軟質の芳香族系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体を構成する芳香族系炭化水素としては、スチレンが好適に用いられ、α−メチルスチレン等のスチレン同族体なども用いることができる。また、共役ジエン系炭化水素としては、1,3−ブタジエン、1,2−イソプレン、1,4−イソプレン、1,3−ペンタジエン等が挙げられ、これらは水素添加誘導体であってもよい。これらは単独で、又は2種以上を混合して用いてもよい。
上記芳香族系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体又はその水素添加誘導体は、芳香族系炭化水素の含有率が共重合体の全質量の5質量%以上、好ましくは7質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、かつ50質量%以下、好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である軟質な共重合体であることが望ましい。芳香族系炭化水素の含有率が5質量%以上であれば、フィルムを(I)層、(II)層、及び(III)層のいずれかの層(好ましくは(II)層)に再生添加した場合に、良好な相溶性が得られ、フィルムの白濁化を抑えて、透明性を維持できる。一方、芳香族系炭化水素の含有率が50質量%以下であれば、(II)層の柔軟性を低下させることなく、フィルムに応力が加わった場合に、(I)層と(II)層の間に生じる応力への緩衝作用が働くため、層間剥離を抑えることができる。
芳香族系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体の水素添加誘導体としては、スチレン−共役ジエン系ランダム共重合体の水素添加誘導体を好ましく用いることができる。スチレン−共役ジエン系ランダム共重合体の水素添加誘導体の詳細な内容及びその製造方法については、特開平2−158643号、特開平2−305814号及び特開平3−72512号の各公報に開示されている。
芳香族系炭化水素−共役ジエン系炭化水素共重合体は、上記例示した各々の共重合体を単独に、又は2種以上を混合して使用することができる。
芳香族系炭化水素−共役ジエン系炭化水素共重合体の市販品としては、スチレン−ブタジエンブロック共重合体エラストマーとして商品名「タフプレン」(旭化成ケミカルズ社製)、スチレン−ブタジエンブロック共重合体の水素添加誘導体として商品名「タフテックH」(旭化成ケミカルズ社製)、商品名「クレイトンG」(クレイトンジャパン社製)、スチレン−ブタジエンランダム共重合体の水素添加誘導体として商品名「ダイナロン」(JSR社製)、スチレン−イソプレンブロック共重合体の水素添加誘導体として商品名「セプトン」(クラレ)、スチレン−ビニルイソプレンブロック共重合体エラストマーとして商品名「ハイブラー」(クラレ社製)等が挙げられる。
また、上記芳香族系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体又はその水素添加誘導体は、極性基を導入することで、ポリ乳酸系樹脂を主成分とする(I)層との層間接着性を一層向上させることができる。導入する極性基としては、酸無水物基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、カルボン酸塩化物基、カルボン酸アミド基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、スルホン酸塩化物基、スルホン酸アミド基、スルホン酸塩基、エポキシ基、アミノ基、イミド基、オキサゾリン基、水酸基などが挙げられる。極性基を導入したスチレン系化合物と共役ジエンの共重合体又はその水素添加誘導体としては、無水マレイン酸変性SEBS、無水マレイン酸変性SEPS、エポキシ変性SEBS、エポキシ変性SEPSなどが代表的に挙げられる。これらの共重合体は、各々単独に又は2種以上を混合して使用することができる。
上記極性基を導入した芳香族系炭化水素と共役ジエン系炭化水素との共重合体又はその水素添加誘導体の商品名を例示すれば、例えば、「タフテックM」(旭化成ケミカルズ社製)、「エポフレンド」(ダイセル化学社製)などが挙げられる。
次に、上記(c)の変性ポリオレフィン樹脂について説明する。本発明において、(III)層を構成し得る変性ポリオレフィン樹脂とは、不飽和カルボン酸又はその無水物、あるいはシラン系カップリング剤で変性されたポリオレフィンを主成分とする樹脂をいう。不飽和カルボン酸又はその無水物としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸あるいはこれらの誘導体のモノエポキシ化合物と上記酸とのエステル化合物、分子内にこれらの酸と反応し得る基を有する重合体と酸との反応生成物などが挙げられる。また、これらの金属塩も使用することができる。これらの中でも、無水マレイン酸がより好ましく用いられる。また、これらの共重合体は、各々単独に、又は2種以上を混合して使用することができる。
また、シラン系カップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、メタクロイルオキシトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリアセチルオキシシランなどを挙げることができる。
変性ポリオレフィン樹脂を製造するには、例えば、予めポリマーを重合する段階でこれらの変性モノマーを共重合させることもできるし、一旦重合したポリマーにこれらの変性モノマーをグラフト共重合させることもできる。また変性はこれらの変性モノマーを単独で又は複数を併用し、その含有率が0.1質量%以上5質量%以下の範囲のものが好適に使用される。この中でもグラフト変性したものが好適に用いられる。
市販されている変性ポリオレフィン系樹脂を例示すれば、例えば「アドマー」(三井化学社製)、「モディック」(三菱化学社製)などが挙げられる。
上記(III)層は、上記(a)乃至(c)の共重合体又は樹脂を単独で、又は2種以上を混合して使用することもできる。その場合、上記(a)乃至(c)の共重合体又は樹脂の含有率は、(I)層及び(II)層を構成する樹脂に応じて適宜決定することができる。
<フィルムの層構成>
本発明のフィルムは、表裏層に(I)層と中心層に(II)層の少なくとも層を有すれば層構造をとることができる。さらに(I)層と(II)層以外の他の層を有していてもよく、その場合、層構成は特に限定されない。本発明のフィルムの層構成を例示すれば、例えば、(I)層/(III)層/(II)層/(III)層/(I)層、などの層構成が挙げられる。中でもより効果的な積層構成としては、(I)層/(III)層/(II)層/(III)層/(I)層である。この層構成を採用することにより、本発明の目的である熱収縮特性に優れ、自然収縮が小さく、再生添加時の透明性に優れ、筒状シール製袋可能な収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性積層フィルムを生産性、経済性よく得ることができる。
次に、本発明の好適な実施形態の一つである(I)層/(III)層/(II)層/(III)層/(I)層の5層構成のフィルムについて説明する。
各層の厚み比は、上述した作用効果を考慮して設定すればよく、特に限定されるものではない。(I)層のフィルム全体の厚みに対する厚み比は10%以上、好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%であり、前記厚み比の上限は70%以下、好ましくは60%以下、さらに好ましくは50%以下である。また(II)層のフィルム全体の厚みに対する厚み比は、30%以上、好ましくは35%以上、さらに好ましくは40%以上であり、上限は90%以下、好ましくは85%以下、さらに好ましくは80%以下である。さらに(III)層はその機能から、0.5μm以上、好ましくは0.75μm以上、さらに好ましくは1μm以上であり、上限は6μm以下、好ましくは5μm以下の範囲であることが望ましい。各層の厚み比が上記範囲内であれば、優れた熱収縮特性、透明性、溶剤シール性、収縮仕上がり性を有し、かつ再生添加の可能な収縮包装、収縮結束包装や収縮ラベル等の用途に適した熱収縮性積層フィルムがバランスよく得ることができる。
本発明のフィルムの総厚みは特に限定されるものではないが、透明性、収縮加工性、原料コスト等の観点からは薄い方が好ましい。具体的には延伸後のフィルムの総厚みが100μm以下であり、好ましくは90μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下である。また、フィルムの総厚みの下限は特に限定されないが、フィルムのハンドリング性を考慮すると、10μm以上、好ましくは15μm以上、さらに好ましくは20μm以上である。
<物理的・機械的特性>
本発明のフィルムの腰(常温での剛性)は、フィルムの主収縮方向と直交する方向の引張弾性率が800MPa以上であることが好ましく、1,000MPaであることがより好ましく、1,200MPa以上であることがさらに好ましい。また、通常使用される熱収縮性フィルムの引張弾性率の上限値は4,000MPa程度であり、好ましくは3,500MPa程度であり、さらに好ましは3,000MPa程度である。フィルムの主収縮方向と直交する方向の引張弾性率が800MPa以上あれば、フィルム全体としての腰(常温での剛性)を高くすることができ、特にフィルムの厚みを薄くした場合においても、ペットボトルなどの容器に製袋したフィルムをラベリングマシン等で被せる際に、斜めに被ったり、フィルムの腰折れなどで歩留まりが低下したりしやすいなどの問題点が発生し難く、好ましい。引張弾性率は、JIS K7127に準じて、温度23℃の条件で測定することができる。
フィルムの主収縮方向と直交する方向の引張弾性率を800MPa以上とするためには、各層の樹脂組成を本発明で規定する範囲とすることが重要であるが、特に(I)層のフィルム全体の厚みに対する厚み比を10%以上とすること、(III)層の厚みを5μm以下とするとよい。
次に、本発明のフィルムは、80℃温水中に10秒浸漬したときの熱収縮率が主収縮方向において20%以上であることが重要である。
これは、ペットボトルの収縮ラベル用途等の比較的短時間(数秒〜十数秒程度)での収縮加工工程への適応性を判断する指標となる。例えばペットボトルの収縮ラベル用途に適用される熱収縮性フィルムに要求される必要収縮率はその形状によって様々であるが一般に20〜70%程度である。
また、現在ペットボトルのラベル装着用途に工業的に最も多く用いられている収縮加工 機としては、収縮加工を行う加熱媒体として水蒸気を用いる蒸気シュリンカーと一般に呼ばれているものである。熱収縮性フィルムは被覆対象物への熱の影響などの点からできるだけ低い温度で十分熱収縮することが必要である。さらに、近年のラベリング工程の高速化に伴い、より低温で素早く収縮する要求が高くなってきた。このような工業生産性も考慮して、上記条件における熱収縮率が20%以上のフィルムであれば、収縮加工時間内に十分に被覆対象物に密着することができるため好ましい。これらのことから、80℃の温水中に10秒浸漬したときの熱収縮率は、少なくとも一方向、通常主収縮方向に20%以上、好ましくは30%以上、さらに好ましくは40%以上であり、上限は85%以下、好ましくは80%以下、さらに好ましくは75%以下であることが望ましい。
本発明のフィルムは、70℃の温水中で10秒間浸漬したときの主収縮方向の熱収縮率が10%以上、好ましくは20%以上、さらに好ましくは25%以上であり、上限は40%以下、好ましくは35%以下である。70℃における主収縮方向の熱収縮率を10%以上とすることにより、蒸気シュリンカーでボトル装着を行う際に、局部的に発生し得る収縮ムラを抑え、結果的にシワ、アバタ等の形成を抑えることができる。また、熱収縮率の上限を40%以下とすることにより、低温における極端な収縮を抑えることができ、例えば、夏場などの高温環境下においても自然収縮を小さく維持することができる。
本発明のフィルムが熱収縮性ラベルとして用いられる場合、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率は、60℃から90℃までの温水中にそれぞれ10秒間浸漬したときに±5%以内であることが好ましく、±4%以内であることがより好ましく、±3%以内であることがさらに好ましい。60℃から90℃までの主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が±5%以内であれば、収縮後の主収縮方向と直交する方向の寸法自体が短くなったり、収縮後の印刷柄や文字の歪み等が生じやすかったり、角型ボトルの場合においては縦ひけ等のトラブルが発生し難く、優れた収縮仕上がりを得ることができる。
本発明のフィルムにおいて、80℃温水中に10秒間浸漬した後の主収縮方向の熱収縮率を20%以上、主収縮方向に直交する方向の60℃から90℃までの熱収縮率の平均値を±5%以内にするためには、各層の樹脂組成を本発明で規定する範囲とすることが重要である。特に(II)層で使用するエチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル単量体単位の含有率が5質量%以上、好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上であり、かつ30質量%以下、好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、最も好ましくは15質量%以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体を用い、さらには(II)層におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリプロピレン系樹脂との質量比がエチレン−酢酸ビニル共重合体/プロピレン系樹脂=40〜95/60〜5、好ましくは50〜90/50〜10、さらに好ましくは60〜85/40〜15とすることにより調整することができる。
本発明のフィルムの自然収縮率はできるだけ小さい方が望ましいが、一般的に熱収縮性フィルムの自然収縮率は、例えば、30℃50%RHで30日保存後の自然収縮率が3.0%未満であることが重要であり、好ましくは2.0%以下、さらに好ましくは1.5%以下であることが望ましい。上記条件下における自然収縮率が3.0%未満であれば作製したフィルムを長期保存する場合であっても容器等に安定して装着することができ、実用上問題を生じにくい。上記フィルムの自然収縮率を調整する手段としては、各層の樹脂組成を本発明で規定する範囲とすることが重要であるが、特に(I)層のフィルム全体の厚みに対する厚み比を10%以上とすることが好ましい。
本発明のフィルムの透明性は、例えば、厚み50μmのフィルムをJISK7105に準拠して測定した場合、フィルムのヘーズ値は10%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。フィルムのヘーズ値が10%以下であれば、フィルムの透明性が得られ、ディスプレー効果を奏することができる。
また、本発明のフィルムは、(II)層が(I)層で使用したPLA又は(I)層で使用したPLA及び(III)層で使用した接着性樹脂を含有する場合においても、厚み50μmのフィルムをJIS K7105に準拠して測定した場合におけるフィルムのヘーズ値が10%以下、好ましくは7%以下、さらに好ましくは5%以下である。(II)層にPLA又はPLA及び接着性樹脂を含有した際のフィルムのヘーズ値が10%以下であれば、(II)層に再生添加した場合においても良好な透明性を維持することができる。
(II)層にPLA又はPLA及び接着性樹脂を含有した際にフィルムの透明性を得るためには、(II)層で使用するエチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル単量体単位の含有率を上げることにより達成できるが、高温付近の融点が下がるため、収縮特性、特に縦ひけ等のトラブルが発生し易く収縮仕上がり悪くなる傾向にある。したがって、(II)層にPLA又はPLA及び接着性樹脂を含有した際のフィルムのヘーズ値を10%以下に維持しつつ、かつ良好な収縮仕上がりを得るために、(II)層で使用するエチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル単量体単位の含有率を5質量%以上、好ましくは8質量%以上、さらに好ましくは10質量%以上とし、かつ30質量%以下、好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、最も好ましくは15質量%以下のエチレン−酢酸ビニル共重合体を用いてヘーズ値と収縮仕上がり性を調整することが重要である。
本発明のフィルムは、再生添加が可能であるため、フィルムの製造工程において発生したフィルム両端部(耳)等を原料として再利用でき、かつ得られたフィルムの透明性および収縮仕上がりを良好に維持することができる。再生添加後のフィルムのヘーズ値は、再生添加時の添加量を増減させることによりヘーズ値を調整することができる。例えば、(II)層へのPLAの添加量を10質量部以上100質量部以下及び接着性樹脂の添加量を1質量部以上5質量部以下の範囲に調整することによりフィルムのヘーズ値を10%以下にすることができる。
本発明のフィルムの耐衝撃性は、引張破断伸度により評価され、0℃環境下の引張試験において、特にラベル用途ではフィルムの引き取り(流れ)方向(MD)で伸び率が100%以上、好ましくは150%以上、さらに好ましくは200%以上ある。0℃環境下での引張破断伸度が100%以上あれば印刷・製袋などの工程時にフィルムが破断するなどの不具合を生じにくくなり、好ましい。また、印刷・製袋などの工程のスピードアップにともなってフィルムに対してかかる張力が増加するような際にも、引張破断伸度が100%以上あれば破断しづらく、好ましい。一方、直交方向の引張破断伸度の上限は特に制限はないが500%程度であることが好ましい。
また、本発明のフィルムの製袋時の溶剤シール強度は、後述する実施例で記載された測定方法を用いて2N/15mm幅以上、好ましくは4N/15mm幅以上、より好ましくは6N/15mm幅以上である。ここでの溶剤シール強度とは、後述するセンターシールによりフィルムを筒状に製袋した際の、シール部の剥離強度値を指す。フィルム表面同士がシール溶剤に十分に膨潤しなかった場合や、(II)層と(I)層の層間接着力が乏しい場合、十分なシール強度が確保できない。本発明のフィルムは、表裏層として(I)層を積層することで有機溶剤によりフィルム表面が十分に膨潤し、製袋工程の際にフィルム表面同士がしっかりと接着されるため、使用時にシール部分が剥がれてしまう等のトラブルが生じることもない。
本発明の溶剤シール強度を前記範囲にするためには、樹脂組成を本発明で記載するように調整することが重要であり、より具体的な調整方法としては、(I)層を構成するPLAのD−乳酸とL−乳酸との共重合比を調整して結晶性を下げる、層間剥離によるシール強度低下を防ぐための接着層を設ける等の方法が挙げられる。
本発明のフィルムは、公知の方法によって製造することができる。フィルムの形態としては平面状、チューブ状の何れであってもよいが、生産性(原反フィルムの幅方向に製品として数丁取りが可能)や内面に印刷が可能という点から平面状が好ましい。平面状のフィルムの製造方法としては、例えば、複数の押出機を用いて樹脂を溶融し、Tダイから共押出し、チルドロールで冷却固化し、縦方向にロール延伸をし、横方向にテンター延伸をし、アニールし、冷却し、印刷が施される場合にはその面にコロナ放電処理をして、巻取機にて巻き取ることによりフィルムを得る方法が例示できる。また、チューブラー法により製造したフィルムを切り開いて平面状とする方法も適用できる。
延伸倍率は熱収縮性ラベル用等、主として一方向に収縮させる用途では、主収縮方向に相当する方向が2倍以上10倍以下、好ましくは4倍以上8倍以下、それと直交する方向が1倍以上2倍以下(1倍とは延伸していな場合を指す)、好ましくは1.1倍以上1.5倍以下の、実質的には一軸延伸の範疇にある倍率比を選定することが望ましい。上記範囲内の延伸倍率で延伸した二軸延伸フィルムは、主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が大きくなりすぎることはなく、例えば、収縮ラベルとして用いる場合、容器に装着するとき容器の高さ方向にもフィルムが熱収縮する、いわゆる縦引け現象を抑えることができるため好ましい。
延伸温度は、用いる樹脂のガラス転移温度や熱収縮性フィルムに要求される特性によって変える必要があるが、概ね50℃以上、好ましくは60℃以上であり、上限が130℃以下、好ましくは110℃以下の範囲で制御される。また、延伸倍率は、用いる樹脂の特性、延伸手段、延伸温度、目的の製品形態等に応じて、主収縮方向には1.5倍以上10倍以下、好ましくは3倍以上7倍以下、さらに好ましくは3倍以上5倍以下の範囲で1軸又は2軸方向に適宜決定される。また、横方向に1軸延伸の場合でもフィルムの機械物性改良等の目的で縦方向に1.05倍以上1.8倍以下程度の弱延伸を付与することも効果的である。次いで、延伸したフィルムは、必要に応じて、自然収縮率の低減や熱収縮特性の改良等を目的として、50℃以上100℃以下程度の温度で熱処理や弛緩処理を行った後、分子配向が緩和しない時間内に速やかに冷却され、熱収縮性フィルムとなる。
また本発明のフィルムは、必要に応じてコロナ処理、印刷、コーティング、蒸着等の表面処理や表面加工、さらには、各種溶剤やヒートシールによる製袋加工やミシン目加工などを施すことができる。
本発明のフィルムは、各層のいずれか一層又は二層以上に対して、上述した成分のほか、本発明の効果を著しく阻害しない範囲内で、成形加工性、生産性及び熱収縮性フィルムの諸物性を改良・調整する目的で、フィルムの耳などのトリミングロス等から発生するリサイクル樹脂やシリカ、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の無機粒子、酸化チタン、カーボンブラック等の顔料、難燃剤、耐候性安定剤、耐熱安定剤、帯電防止剤、溶融粘度改良剤、架橋剤、滑剤、核剤、可塑剤、老化防止剤などの添加剤を適宜添加できる。
本発明のフィルムは、被包装物によってフラット状から円筒状等に加工して包装に供される。ペットボトル等の円筒状の容器で印刷を要するものの場合、まずロールに巻き取られた広幅のフラットフィルムの一面に必要な画像を印刷し、そしてこれを必要な幅にカットしつつ印刷面が内側になるように折り畳んでセンターシール(シール部の形状はいわゆる封筒貼り)して円筒状とすれば良い。センターシール方法としては、有機溶剤による接着方法、ヒートシールによる方法、接着剤による方法、インパルスシーラーによる方法が考えられる。この中でも、生産性、見栄えの観点から有機溶剤による接着方法が好適に使用される。
[成形品、熱収縮性ラベル及び容器]
本発明のフィルムは、フィルムの低温収縮性、収縮仕上がり性、透明性、自然収縮等に優れているため、その用途が特に制限されるものではないが、必要に応じて印刷層、蒸着層その他機能層を形成することにより、ボトル(ブローボトル)、トレー、弁当箱、総菜容器、乳製品容器等の様々な成形品として用いることができる。特に本発明のフィルムを食品容器(例えば清涼飲料水用又は食品用のPETボトル、ガラス瓶、好ましくはPETボトル)用熱収縮性ラベルとして用いる場合、複雑な形状(例えば、中心がくびれた円柱、角のある四角柱、五角柱、六角柱など)であっても該形状に密着可能であり、シワやアバタ等のない美麗なラベルが装着された容器が得られる。本発明の成形品及び容器は、通常の成形法を用いることにより作製することができる。
本発明のフィルムは、優れた低温収縮性、収縮仕上がり性を有するため、高温に加熱すると変形を生じるようなプラスチック成形品の熱収縮性ラベル素材のほか、熱膨張率や吸水性等が本発明の熱収縮性フィルムとは極めて異なる材質、例えば金属、磁器、ガラス、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸エステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、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のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂から選ばれる少なくとも1種を構成素材として用いた包装体(容器)の熱収縮性ラベル素材として好適に利用できる。
本発明のフィルムが利用できるプラスチック包装体を構成する材質としては、上記の樹脂の他、ポリスチレン、ゴム変性耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、スチレン−ブチルアクリレート共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、(メタ)アクリル酸−ブタジエン−スチレン共重合体(MBS)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。これらのプラスチック包装体は2種以上の樹脂類の混合物でも、積層体であってもよい。
以下に本発明について、実施例を用いて詳細に説明する。実施例では、フィルムの引き取り(流れ)方向をMD、その直角方向をTDと記載する。
(1)熱収縮率
フィルムをMD100mm、TD100mmの大きさに切り取り、各温度の温水バスに10秒間それぞれ浸漬し収縮量を測定し、以下に従って収縮前の原寸に対する収縮量の比率を%値で表示した。熱収縮率は、TDについては80℃にて、MDについては60℃、70℃、80℃、及び90℃にてそれぞれ測定した。
熱収縮率(%)={(収縮前の寸法−収縮後の寸法)/収縮前の寸法}×100
(2)引張弾性率
JIS K7127に準じて、1号形試験片(全長200mm、幅10mm乃至25mmの短冊、標線間距離100mm、掴み具間距離150mm)の温度23℃における主収縮方向と直交する方向(MD)について引張弾性率を測定した。
(3)低温引張破断伸度
JIS K7127に準じて、1号形試験片、温度0℃、試験速度100mm/分の条件でフィルムの主収縮方向と直交する方向(MD)について測定した。
(4)ヘーズ値
JIS K7105に準拠してフィルム厚み50μmでフィルムのヘーズ値を測定した。
(5)収縮仕上がり性
10mm間隔の格子目を印刷したフィルムをMD100mm×TD298mmの大きさに切り取り、TDの両端を10mm重ねてテトロヒドロフラン(THF)溶剤で接着し、円筒状フィルムを作製した。この円筒状フィルムを、容量1.5Lの円筒型ペットボトルに装着し、蒸気加熱方式の長さ3.2m(3ゾーン)の収縮トンネル中を回転させずに、約4秒間で通過させた。各ゾーンでのトンネル内雰囲気温度は、蒸気量を蒸気バルブで調整し、70〜85℃の範囲とした。フィルム被覆後は下記基準で評価した。
◎:収縮が十分でシワ、アバタ、格子目の歪みが全く生じない
○:収縮が十分でシワ、アバタ、格子目の歪みがごく僅かに生じる
×:収縮は十分だがシワ、アバタ、格子目の歪みが顕著に生じる
(実施例1)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂として、NatureWorks LLC 製ポリ乳酸樹 商品名『NatureWorks NW4060D』(L体/D体=88/12)(以下「PLA1」と略称する。)50質量%と、NatureWorks LLC 製ポリ乳酸系樹脂 商品名『NatureWorks NW4050D』(L体/D体=95/5)(以下「PLA2」と略称する。)40質量%と、三菱レイヨン社製シリコン−アクリルコアシェル構造ゴム 商品名『メタブレン S2001』(以下「シリコンゴム」と略称する)10質量%との混合樹脂を用い、(II)層を構成する樹脂として、日本ポリエチレン社製 エチレン−酢酸ビニル樹脂 商品名『ノバテックEVA LV342』(酢酸ビニル単量体単位の含有率10質量%、MFR2.0g/10分)(以下「EVA1」と略称する。)85質量%と、住友化学社製 ポリプロピレン樹脂 商品名『ノーブレンFH3315』(以下「PP」と略称する)15質量%とからなる混合樹脂を用い、それぞれの樹脂を別個の三菱重工業社製単軸押出機に投入し、設定温度200℃で溶融混合後、各層の厚みが(I)層/(II)層/(I)層=40μm/170μm/40μmとなるよう2種3層ダイスより共押出し、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて幅300mm、厚さ250μmの未延伸積層シートを得た。次いで、京都機械株社製フィルムテンターにて、予熱温度80℃、延伸温度75℃で横一軸方向に5.0倍に延伸後、80℃にて熱処理を行い、厚さ50μmの熱収縮性フィルムを得た。評価項目の全てが優秀な結果を示したフィルムを(◎)、一部の評価に良が含まれているフィルムを(○)、1つでも基準を満たしていないフィルムを(×)として総合評価した。評価した結果を表2に示す。
(実施例2)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂としてPLA1を70質量%、PLA2を20質量%、シリコンゴムを10質量%含む混合樹脂を用い、(II)層を構成する樹脂として、日本ポリエチレン社製 エチレン−酢酸ビニル樹脂 商品名『ノバテックEVA LV430』(酢酸ビニル単量体単位の含有率15質量%、MFR1.0g/10分)(以下「EVA2」と略称する。)70質量%とPPの含有率を30質量%に変更した以外は、実施例1と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
(実施例3)
表1に示すように(I)層を構成する樹脂としてPLA1を50質量%、PLA2を30質量%、シリコンゴムを20質量%含む混合樹脂を用い、(II)層を構成する樹脂として、三井・デュポンポリケミカル社製 ポエチレン−酢酸ビニル樹脂 商品名『エバフレックス EV360』(酢酸ビニル単量体単位の含有率25質量%、MFR2.0g/10分)(以下「EVA3」と略称する。)を40質量%、PPを60質量%含む混合樹脂を用い、(III)層を構成する樹脂として、クラレ社製 スチレン系熱可塑性樹脂 商品名『ハイブラー 7125』(スチレン含有率20質量%)(以下「TPS」と略称する。)を導入し、それぞれの樹脂を別個の三菱重工業社製単軸押出機に投入し、設定温度200℃で溶融混合後、各層の厚みが(I)層/(III)層/(II)層/(III)層/(I)層=40μm/10μm/150μm/10μm/40μmとなるよう3種5層ダイスより共押出し、50℃のキャストロールで引き取り、冷却固化させて幅300mm、厚さ250μmの未延伸積層シートを得た。次いで、京都機械社製フィルムテンターにて、予熱温度80℃、延伸温度75℃で横一軸方向に5.0倍に延伸後、80℃にて熱処理を行い、厚さ50μmの熱収縮性フィルムを得た。得られたフィルムを実施例1と同様に評価した結果を表2に示す。
(実施例4)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂としてPLA1を45質量%、PLA2を40質量%、シリコンゴムを15質量%含む混合樹脂を用い、(II)層を構成する樹脂として、EVA1を60質量%、PPを40質量%含有する混合樹脂100質量部に対し、PLA1を20質量部含む樹脂に変更した以外は、実施例3と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
(比較例1)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂として、PLA1を90質量%、シリコンゴムを10質量%含む混合樹脂に変更し、(II)層を構成する樹脂をPLA1に変更し、かつ各層の厚みが(I)層/(II)層/(I)層=40μm/120μm/40μmとなるよう2種3層ダイより共押出した以外は、実施例1と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
(比較例2)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂として、日本ユニカー社製 エチレン−酢酸ビニル共重合体 商品名『NUC−8420』(酢酸ビニル単量体単位の含有率15質量%、以下「EVA5」と略称する。)100質量%と、(II)層を構成する樹脂としてPLA1を100質量%に変更した以外は実施例1と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
(比較例3)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂として、PLA1を70質量%、PLA2を20質量%、シリコンゴムを10質量%含む混合樹脂に変更し、(II)層を構成する樹脂として、日本ポリエチレン社製 ポリエチレン樹脂 商品名『カーネルKS240T』(MFR2.2g/10分、融点60℃、密度0.880g/cm)(以下「PE」と省略する。)100質量%に変更した以外は実施例1と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
(比較例4)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂として、PLA1を50質量%、PLA2を40質量%、シリコンゴムを10質量%含む混合樹脂に変更し、(II)層を構成する樹脂としてEVA2を100質量%に変更した以外は実施例1と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
(比較例5)
表1に示すように、(I)層を構成する樹脂として、PLA1を70質量%、PLA2を20質量%、シリコンゴムを10質量%含む混合樹脂に変更し、(II)層を構成する樹脂としてPEを100質量%、その樹脂100質量部に対し、PLA1を20質量部含む樹脂に変更した以外は、実施例3と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
(参考例1)
表1に示すように(I)層を構成する樹脂としてPLA1を50質量%、PLA2を40質量%、シリコンゴムを10質量%含む混合樹脂を用い、(II)層を構成する樹脂として、三井・デュポンポリケミカル社製 ポリエチレン−酢酸ビニル樹脂 商品名『エバフレックス EV45LX』(酢酸ビニル単量体単位の含有率46質量%、MFR2.5g/10分)(以下「EVA4」と略称する。)を80質量%、PPを20質量%含む混合樹脂に変更した以外は、実施例3と同様に熱収縮性積層フィルムを得た。得られたフィルムを評価した結果を表2に示す。
Figure 0005037249
Figure 0005037249
表1及び2より、本発明で規定する範囲内の層により構成された実施例1〜4のフィルムは、熱収縮特性、透明性、収縮仕上がり性のいずれも優れていた。
これに対し、フィルムの(I)層又は(II)層に本発明で規定する以外の樹脂を用いた場合(比較例1及び2)には、収縮仕上がりや縦引けが発生し、収縮特性に問題があった。また(II)層に本発明で規定する以外の樹脂を用いた場合においても(比較例3及び4)、収縮仕上がりや縦引けが発生し、比較例1及び2と同様、収縮特性に問題があった。また(II)層に本発明で規定する以外の樹脂において再生を添加した場合(比較例5)には、収縮特性及び透明に問題があった。
これより、本発明のフィルムは、熱収縮特性に優れ、透明性、収縮仕上がり性に優れ、かつ再生添加可能な収縮包装、収縮結束包装や熱収縮性ラベル等の用途に適した熱収縮性フィルムであることが分かる。
本発明のフィルムは、優れた熱収縮特性、透明性、及び収縮仕上がり性を有し、かつ再生添加が可能な成形品、特にシュリンクラベル等に好適に利用することができる。また、本発明に使用するPLA系樹脂は植物由来樹脂であるため、バイオマスの利用を促進し、循環型社会を目指す上で好適である。

Claims (10)

  1. 表裏層に(I)層と中心層に(II)層とを有する少なくとも層からなる積層フィルムを少なくとも一方向に延伸してなる熱収縮性積層フィルムであって、各層が下記樹脂を主成分としてなり、かつ80℃の温水中に10秒間浸漬したときの主収縮方向における熱収縮率が20%以上であることを特徴とする熱収縮性積層フィルム。
    (I)層:D−乳酸及びL−乳酸の共重合体からなるポリ乳酸系樹脂
    (II)層:エチレン−酢酸ビニル共重合体と、ポリプロピレン系樹脂を含有し、その質量比がエチレン−酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン系樹脂=40〜95/60〜5であるポリオレフィン系樹脂
  2. 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体における酢酸ビニル単量体単位の含有率が5質量% 以上30質量%以下である請求項1に記載の熱収縮性積層フィルム。
  3. (I)層におけるポリ乳酸系樹脂のD−乳酸とL−乳酸の構成がD−乳酸:L−乳酸=99.8:0.2〜75:25またはD−乳酸:L−乳酸=0.2:99.8〜25:75である請求項1又は2に記載の熱収縮性積層フィルム。
  4. (II)層におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体とポリプロピレン系樹脂との質量比がエチレン−酢酸ビニル共重合体/ポリプロピレン系樹脂=60〜85/40〜15である請求項1又は2に記載の熱収縮性積層フィルム。
  5. 60℃から90℃までの温水中に10秒間浸漬したときの主収縮方向と直交する方向の熱収縮率が±5%以内である請求項1〜4のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルム 。
  6. (II)層がポリオレフィン系樹脂100質量部に対し、ポリ乳酸系樹脂を100質量部以下含有する請求項1〜5のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
  7. (I)層と(II)層との間に少なくとも1層の接着性樹脂からなる(III)層を有する請求項1〜6のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルム。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルムを基材として用いた成形品。
  9. 請求項1〜7のいずれかに記載の熱収縮性積層フィルムを基材として用いた熱収縮性ラ ベル。
  10. 請求項8に記載の成形品又は請求項9に記載の熱収縮性ラベルを装着した容器。
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