JP5041958B2 - 防曇性多層フィルム - Google Patents
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Description
ピローシュリンク包装は、一般的には、容器やトレーに収容された食品等の被包装物を、シュリンクフィルムにて筒状に覆い、次に溶断シール等して袋状に成形した後、これをタイトに加熱収縮させる方法である。また、ストレッチシュリンク包装は、一般的には、シュリンクフィルムを用いて、従来のストレッチ包装のように被包装物をある程度緊張状態で包装した後、そのシュリンクフィルムの端を被包装物の底面に折り込み、かかる折り込み部をフィルム同士の自己密着力又は熱融着等により一次包装した後、ピローシュリンク包装と同様に加熱収縮処理を施して局部的なフィルムのタルミやシワを除去する方法である。
一方、直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン−酢酸ビニル共重合体と比較して、極性の高い防曇剤との混練性に劣るので、液状の防曇剤を多量に安定して押出溶融しながら混練することが困難である。また、直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン−酢酸ビニル共重合体と比較して、30℃以下の温度で数日という短時間内にフィルム中からフィルム表面へと防曇剤をブリードアウトさせる能力が低い。
特開2002−20553号公報(特許文献1)には、グリセリン脂肪酸エステル及びソルビタン脂肪酸エステルからなる群より選ばれた防曇剤と、ポリオキシエチレンアルキルエーテルからなる防曇剤とを、1.0〜5.0重量部混合してなるポリオレフィン系樹脂組成物が開示されている。
特開2002−200672号公報(特許文献2)には、エチレン系重合体樹脂にグリセリン脂肪酸エステル系界面活性剤を添加したエチレン系重合体樹脂よりなる架橋された包装フィルムが開示されている。
特開2004−210967号公報(特許文献3)には、エチレン−α−オレフィン共重合体樹脂100重量部に対し、(A)ジグリセリン混合脂肪酸エステルを0.04〜3.8重量部、(B)炭素数8〜22の脂肪酸のエチレンオキサイド1〜100モル付加物を0.005〜0.7重量部、(C)ポリグリセリンの平均重合度3〜10で脂肪酸との部分エステル化合物からなるポリグリセリン脂肪酸エステルを0.003〜0.7重量部からなり、且つ、(A)〜(C)合計添加量が0.1〜4重量部である食品包装用フィルムが開示されている。
さらに、特開2005−146184号公報(特許文献5)には、ポリオレフィン樹脂(A)100重量部に対し、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪族アルコールエーテル及びポリオキシエチレン脂肪酸エステルから選ばれた少なくとも1種の化合物である界面活性剤(B)を0.1〜20重量部、並びに溶解性パラメータが8〜11であり分子量が100〜10000である相溶化剤(C)0.05〜3重量部%を含むポリオレフィン樹脂組成物が開示されている。
また、上記特許文献6にて開示された技術においては、多層フィルムの厚みを厚くし、且つ、フィルムを40℃の恒温室にて保存しないと、良好な防曇性が得られないという欠点があった。
本発明は、かかる課題を鑑みて為されたものであり、厚みが比較的薄く、防曇剤の添加量が比較的少ないながらも、良好な防曇性、透明性及び滑り性を有する防曇性多層フィルムを提供することを目的とする。
即ち、本発明は、以下(I)〜(VII)を提供する。
(I) 表面層、中間層及び芯層の少なくとも3層を有するポリオレフィン系樹脂多層フィルムを備え、下記(1)乃至(5);
(1)前記多層フィルムの表面の接触角が30°〜70°である;
(2)前記多層フィルムの表面の表面粗さが5〜20nmである;
(3)前記多層フィルムに含まれる防曇剤の総含有量が固形分換算で0.1〜1.0重量%である;
(4)前記多層フィルムの厚みが5〜20μmである;
を満たす、防曇性多層フィルム。
(III) 前記表面層と前記中間層との防曇剤の添加量の差を1.0〜10重量%とする、(II)記載の防曇性多層フィルム。
(V) 前記表面層、前記中間層及び前記芯層の少なくとも一層が架橋されたものである、(I)乃至(IV)のいずれか一項記載の防曇性多層フィルム。
(VII) (I)乃至(V)のいずれか一項記載の防曇性多層フィルムを用いた、ピローシュリンク包装。
本実施形態の防曇性多層フィルムは、表面層、中間層及び芯層の少なくとも3層を有するポリオレフィン系樹脂多層フィルムを備え、上記(1)乃至(4)を満たすものである。かかる防曇性多層フィルムは、各層の成形時における防曇剤の添加量を調整することにより得ることができる。その好ましい実施態様は、各層の押出溶融成形時における防曇剤の添加量を、表面層及び芯層においては0〜1.0wt%とし、中間層においては2.0〜10wt%とするものである。
このように各層における防曇剤の添加量を調整する、換言すれば、多層フィルムに特定の防曇剤含有濃度勾配を持たせることにより、多層フィルム表面へブリードアウトされる防曇剤の量、及び多層フィルム表面における防曇剤の分布状態が改質され、多層フィルムの特定の表面粗さ及び特定の接触角と相まって、従来に比してフィルムの厚みが薄く、且つ、防曇剤の添加量が少ないながらも、防曇性、滑り性及び透明性が有意に向上されたものと考えられる。
なお、本明細書において、上記(2)の多層フィルムの表面の表面粗さは、後述する実施例において定義された、以下の測定方法によって算出される値とする。
市販の走査プローブ顕微鏡(Veeco社製 NanoscopeIV及びNanoscopeIIIa)を用いて、表面粗さの評価を行う。プローブとしてSi単結晶プローブ(NCH−10)を用い、測定モードはTappingモードとし、測定エリアを30μm角として、画像の取り込みを行う。測定後の画像について、付属の解析ソフトウェアを用いて、うねりを除去するための画像処理としてFlatten処理(0次)を1回、及びPlanefit処理(XY)を1回行った後、表面粗さを算出する。
まず、各層を構成するポリオレフィン系樹脂をそれぞれの押出機で溶融して、多層ダイで共押出しした後に急冷固化し、数十〜数百μmの多層のフィルム原反を得る。押出法は、Tダイ法、サーキュラー法等を用いることでき、好ましくは、後者がよい。かかる各層の成形時に、ポリオレフィン系樹脂に添加する防曇剤の添加量を各層毎に調整することにより、得られる多層フィルムに、特定の防曇剤含有濃度勾配を持たせることが容易となる。
表面粗さを20nm以下に制御するために、架橋処理されていない未延伸の多層フィルムを延伸する場合は、表面層の樹脂の融点以下で延伸することが好ましい。表面層の樹脂の融点以上の温度で延伸すると、表面粗さが20nmを超える場合があり、かかる場合は、防曇剤の多層フィルム表面への付着状態の均一性が損なわれて防曇性の低下を引き起こし得るので、好ましくない。また、表面層の樹脂の融点以上で延伸すると、フィルム表面が荒れて、表面での光の乱反射によるフィルムの白色化が生じる場合があり、かかる場合は、多層フィルムの透明性が損なわれ得るので、好ましくない。
一方、架橋処理された未延伸の多層フィルムを延伸する場合の延伸温度は、表面層の樹脂の融点よりも5℃〜50℃高い温度にて延伸することが好ましい。表面層の樹脂の融点よりも50℃を超えて高い温度で延伸すると、表面粗さが20nmを超える場合があり、かかる場合は、防曇剤の多層フィルム表面への付着状態の均一性が損なわれて防曇性の低下を引き起こし得るので、好ましくない。表面層の樹脂の融点よりも5℃以上高い温度で延伸することが、製膜安定性の点から好ましい。
表面粗さを20nm以下に制御するために、多層フィルムの表面層の防曇剤の量としては、フィルムの一方の表面層の厚み比率が7%を超える場合、その一方の表面層に含まれる防曇剤の濃度が、3.5重量%以下であることが好ましい。また、フィルムの一方の表面層の厚み比率が7%以下である場合、表面層とその表面層に隣接する中間層との平均の防曇剤の濃度が、3.5重量%以下であることが好ましい。フィルムの表面層、或いはフィルムの表面層と中間層との平均の防曇剤の濃度が3.5重量%を超えると、表面粗さが20nmを超える場合があり、かかる場合は、防曇剤の多層フィルム表面への付着状態の均一性が損なわれて防曇性の低下を引き起こし得るので、好ましくない。
なお、延伸時の未延伸フィルムの表面に存在する防曇剤が多いと、得られる延伸フィルムの透明性の低下と表面粗さの増大とが同時に発生する傾向にある。したがって、かかる観点からも、多層フィルム中に含まれる防曇剤の総含有量を、0.1〜1.0重量%とすることが好ましく、また、上述したように、各層の成形時に添加する防曇剤の添加量を、表面層及び芯層においては0〜1.0wt%とし、中間層においては2.0〜10wt%とすることが好ましい。
(1)接触角
市販の接触角計(協和界面化学社製 CA−W型)にて、水の接触角を評価する。接触角は、試料の平滑さの影響を受ける恐れがあることから極力フィルムを平坦な状態にする必要があるので、平滑なスライドグラスに水蒸気を付着させ、このスライドグラスに防曇性多層フィルムを徐々に貼り付けることで気泡等を除去して平坦な面を作成したものを、測定用の試料とする。接触角測定の際における1回の水の滴下量は約3μlとし、滴下後1秒間保持した後に液滴の撮影を行い、防曇性フィルム表面と水滴のなす角度を読み取る。接触角の読み取りにはθ/2法を用い、1試料につき10箇所の接触角測定を行い、その平均値をその試料の接触角とする。
市販の走査プローブ顕微鏡(Veeco社製 NanoscopeIV及びNanoscopeIIIa)を用いて、表面粗さの評価を行う。プローブとしてSi単結晶プローブ(NCH−10)を用い、測定モードはTappingモードとし、測定エリアを30μm角として、画像の取り込みを行う。測定後の画像について、付属の解析ソフトウェアを用いて、うねりを除去するための画像処理としてFlatten処理(0次)を1回、及びPlanefit処理(XY)を1回行った後、表面粗さを算出する。
防曇剤として添加したグリセリンエステル系化合物の定量分析を、以下の手順で検量線法にて行う。防曇性多層フィルム試料を凍結粉砕して得た粉末1gを精秤し、クロロホルム100mlで8時間ソックスレー抽出を行う。この抽出液をエバポレーターにて40℃アスピレーター減圧下で乾燥し、得られた調製物をピリジン2mlに溶解し、TMS誘導化剤({N,O−Bis(trimethylsilyl)acetamide})1mlを加え、90℃で30分間加熱し、試料溶液とする。定量用標準試料溶液としては、各々30mgのグリセリンモノオレート及びジグリセリンモノオレートをピリジン2mlに溶解したもの(対試料濃度:3.0wt%に相当)を、上記と同様に、TMS誘導体化したものを用いる。
GC−MS測定は、サーモエレクトロン社製のVoyagerを用い、電子衝撃イオン化法にて行う。分離カラムとして、DB−1(内径:0.25mm、長さ:30m、膜厚:0.25μm)を用いた。昇温条件は60℃から毎分10℃で昇温し320℃到達後10分間保持する。その際、注入口温度は320℃とし、注入法はスプリット(スプリット比:1/15)とし、カラム流量は1.0ml/分とする。
定量計算は、GC−MSで得られたイオンクロマトグラムにおける各試料溶液のピーク強度と、定量用標準試料溶液のピーク強度を比較することにより、1点検量法で算出する。この際に用いるピークとしては、モノグリセリンモノオレエートについては定量用標準試料溶液から検出された2本のピーク(保持時間19.3分、及び19.5分)を、ジグリセリンモノオレートについては定量用標準試料溶液から検出された4本のピーク(11.4分、11.5分、22.3分、及び22.5分)を用い、各面積強度の合計値を、その成分のピーク強度とする。
沸騰p−キシレン中で試料を12時間抽出し、不溶解部分の割合を下記式に基づいて算出したものをゲル分率とし、これを防曇性多層フィルムの架橋度の尺度として用いた。
ゲル分率(重量%)=(抽出後の試料重量/抽出前の試料重量)× 100
防曇性多層フィルムの表面の滑り性を、ASTMD−1894に準拠して測定した。本測定においては、測定に用いるライダーとして500gの梨地金属製のものを用いて測定した場合の動摩擦係数にて評価を行う。
[評価基準]
○:0.15以上0.30以下:包装機によるピローシュリンク包装において実用レベル
△:0.15未満及び、0.30を超えて0.35以下:包装機によるピローシュリンク包装において使用がかなり困難なレベル
×:0.35を超える:包装機によるピローシュリンク包装においてフィルム破れが多発する場合があり、実用レベルでない
熱収縮前及び熱収縮後の防曇性多層フィルムのHAZEを、ASTM D−1003に準拠して測定した。ここで、熱収縮後のフィルムのHAZEを測定する場合、電子線架橋を実施した防曇性多層フィルムについては、140℃の温風を3秒間あててフィルム面積を30%まで熱収縮させたものを試料とし、電子線架橋を実施していない防曇性多層フィルムについては、120℃の温風を3秒間あててフィルム面積を20%まで熱収縮させたものを試料とする。
[評価基準]
◎:2.5%以下:被包装物に曇りが感じられず、美麗に仕上がるレベル
○:2.5%を超えて3%以下:少し曇りを感じるが、美麗に仕上がるレベル
△:3%を超えて5%以下:曇りを感じるので使用がかなり困難なレベル
×:5%を超える:白っぽく感じるので実用レベルでない
電子線架橋を実施した防曇性多層フィルムについては、140℃の温度でフィルム面積を30%まで熱収縮させたものを試料とし、電子線架橋を実施していない防曇性多層フィルムについては、120℃の温度でフィルム面積を20%まで熱収縮させたものを試料として、防曇性の評価を行う。500mlのビーカーに20℃に調節した水を入れ、ビーカーの口をフィルムで密閉し、そのビーカーを2℃に調整した冷蔵ショーケースに保管し、120分後にフィルム表面に付着した水滴の状態を確認し、防曇性を評価した。
[評価基準]
○:全く曇りがない。
△:部分的に曇りがある。
×:全面的に曇っている。
表1に示す樹脂及び添加剤を用いて、3台の押出機を使用し、3種5層の環状ダイスより両表面層と両中間層と芯層からなる5層構成のチューブを溶融押出し、そのチューブを、水冷リングを用いて急冷し、約500μmの厚みの未延伸チューブ(フィルム原反)を得た。添加剤の添加手段としてはマスターバッチ法で行い、二軸押出機で混練してマスターバッチ化した。未延伸チューブ成形用の押出機は一軸のものを用い、スクリューはダルメージスクリューを用いた。押出機の温度設定は、長手方向で6つの温度調節ブロックにおいて、樹脂供給ホッパー側から、200℃、230℃、250℃、260℃、260℃、260℃とした。未延伸チューブの両表面層と両中間層と芯層の層比率を、表1に示す。
次に、得られた未延伸チューブに500kVの加速電圧で加速した電子線を4メガラッド照射して架橋処理を行った。引き続きインフラヒーターによる輻射加熱で、架橋処理された未延伸チューブを140℃まで加熱しつつ、2組のニップロール間の速度比により流れ方向に7倍延伸するとともに、チューブ内にエアーを注入することにより機械の流れ方向と直角方向に7倍延伸した後、エアーリングによりバブルの最大径の部分に冷風を当てて冷却した。その後、得られた延伸フィルムを折りたたんで、それぞれ厚み約10μmの防曇性多層フィルム(包装フィルム)を得た。
それぞれの防曇性多層フィルムを、25℃に温度調節した部屋で3日間保管した後、上述した測定方法及び評価方法に基づき、接触角、表面粗さ、防曇剤の定量、ゲル分率、滑り性、HAZE、防曇性の評価を行った。その結果を表3に示す。
表1に示す樹脂及び添加剤を用いて、3台の押出機を使用し、3種5層の環状ダイスより両表面層と両中間層と芯層からなる5層構成のチューブを溶融押出し、そのチューブを、水冷リングを用いて急冷し、約400μmの厚みの未延伸チューブ(フィルム原反)を得た。添加剤の添加手段としてはマスターバッチ法で行い、二軸押出機で混練してマスターバッチ化した。未延伸チューブ成形用の押出機は一軸のものを用い、スクリューはダルメージスクリューを用いた。押出機の温度設定は、長手方向で6つの温度調節ブロックにおいて、樹脂供給ホッパー側から、200℃、230℃、250℃、260℃、260℃、260℃とした。未延伸チューブの両表面層と両中間層と芯層の層比率を、表1に示す。
次に、得られた未延伸チューブにインフラヒーターによる輻射加熱を行い、未延伸チューブを110℃まで加熱しつつ、2組のニップロール間の速度比により流れ方向に6倍延伸するとともに、チューブ内にエアーを注入することにより機械の流れ方向と直角方向に5倍延伸した後、エアーリングによりバブルの最大径の部分に冷風を当てて冷却した。その後、得られた延伸フィルムを折りたたんで、それぞれ厚み約13μmの防曇性多層フィルム(包装フィルム)の原反を得た。
それぞれの防曇性多層フィルムを、25℃に温度調節した部屋で3日間保管した後、上述した測定方法及び評価方法に基づき、接触角、表面粗さ、防曇剤の定量、ゲル分率、滑り性、HAZE、防曇性の評価を行った。その結果を表3に示す。
樹脂及び添加剤の構成を表2に示すものに変更した他は、実施例1と同様にして、積層フィルムを作製した。その結果を表4に示す。
樹脂及び添加剤の構成を表2に示すものに変更した他は、実施例5と同様にして、積層フィルムを得た。その結果を表4に示す。
エチレン−α−オレフィン系共重合体(ρ=0.914 MI=1.0 C6系)の場合;1−ヘキセン
エチレン−α−オレフィン系共重合体(ρ=0.926 MI=2.0 C8系)の場合;1−オクテン
エチレン−α−オレフィン系共重合体(ρ=0.870、MI=1.0)の場合;1−オクテン
Claims (6)
- 表面層、中間層及び芯層の少なくとも3層を有するポリオレフィン系樹脂多層フィルムを備え、下記(1)乃至(4);
(1)前記多層フィルムの表面の接触角が30°〜70°である;
(2)前記多層フィルムの表面の表面粗さが5〜20nmである;
(3)前記多層フィルムに含まれる防曇剤の総含有量が固形分換算で0.1〜1.0重量%である;
(4)前記多層フィルムの厚みが5〜20μmである;
を満たし、
前記多層フィルムは、押出溶融成形された未延伸多層フィルムを延伸して得られるものであり、
前記押出溶融成形時の前記防曇剤の添加量を、前記表面層及び前記芯層においては0〜1.0重量%とし、前記中間層においては2.0〜10重量%とする、
防曇性多層フィルム。 - 前記表面層と前記中間層との防曇剤の添加量の差を1.0〜10重量%とする、
請求項1記載の防曇性多層フィルム。 - 前記表面層が、エチレン系重合体を含有する、
請求項1又は2記載の防曇性多層フィルム。 - 前記表面層、前記中間層及び前記芯層の少なくとも一層が架橋されたものである、
請求項1乃至3のいずれか一項記載の防曇性多層フィルム。 - 請求項1乃至4のいずれか一項記載の防曇性多層フィルムを用いた、
シュリンク包装。 - 請求項1乃至4のいずれか一項記載の防曇性多層フィルムを用いた、
ピローシュリンク包装。
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JP2003321613A (ja) | 防曇性フィルム |
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