JP5879618B2 - 低反り多層フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、共押出水冷インフレーション法によって成形された食品等の包装材料として使用される多層フィルムであって、円筒状フィルムの成形方向と直交する垂直部分に成形方向への反りの発生が少なく優れた取り扱い性を発揮することができる低反り多層フィルムの製造方法に関するものである。

従来から、食品や工業部品等の包装材料として異種の樹脂を積層した多層フィルムが広く利用されている。このような多層フィルムでは、フィルム表面の光沢性や滑り性が良好であり、印刷も容易でかつ高い酸素バリアー性を有する等の理由から、最外層にポリアミド樹脂層を用いたものが多い。

一方、樹脂製フィルムを袋にする際や、口部を密封する際には、簡便かつ確実なヒートシール法が一般的に利用されている。フィルムの最内層には融点が低く透明性のよいヒートシール性に優れたポリオレフィン系樹脂が使用されることが多い。水冷インフレーション成形法によって得られた円筒状フィルムはフィルムを成形方向と垂直に切断した部分を溶接することにより簡単に袋化し利用されている。
なお、前記ポリアミド樹脂とポリオレフィン系樹脂とは、共押出成形するときに相互に接着し難いので、通常は接着性樹脂層を介した多層フィルムとして一般に使用されている。また、より高度な酸素バリアー性を持たせるために、エチレン−ビニルアルコール共重合体の層を入れることなども知られている。

しかし、最外層をポリアミド樹脂層とし、最内層をポリオレフィン系樹脂層とした多層フィルムの場合、共押出水冷インフレーション法によって成形された円筒状フィルムには成形方向に直交する側に外層側に反る現象が見られた。
このような垂直方向側の反りが発生すると、円筒状フィルムの垂直方向切断部をヒートシールすることにより袋化する製袋工程などで袋を積み上げた際に、開口部側となる垂直方向側が膨れ上がって枚数を積み上げられない等の問題があり、更に、内容物の充填時においても袋の供給に支障が出たりするなどの問題があって、フィルムの取り扱い性が劣るという問題があった。

ここで、低反りとは水冷インフレーション成形された円筒状フィルムを袋化し使用するに当たり前述のような支障をきたさない程度の反りをいう。なお、作業上支障をきたさない程度の反り度の目安としては、後述する反り度指標（湾曲半径）が少なくとも１５ｍｍ以上とする。

そこで、反りが発生しにくい多層フィルムとして、特許文献１に示されるように、高吸湿性ナイロン層と低吸湿性ナイロン層を組み合わせたもの等が提案されている。しかし、特許文献１のものは共押出水冷インフレーション成形によって得られるフィルムの特徴である柔軟性が低下するおそれがあった。
その他、ポリアミドとポリオレフィンの外層内層対称構成となる中間層にポリアミド、外層，内層にポリオレフィンが使用された低反り多層フィルムの構成もよく知られているが、外層に耐熱性の低いポリオレフィンがあることからヒートシール作業に注意が必要で取り扱い性が難しいものであった。

特開平７−２２７９４４号公報

本発明者は、反り現象の発生原因について検討を行った結果、温度、湿度などの環境影響以外に次のような理由により反り現象が発生するものと推測した。
図３は、従来例における反り現象の発生原因を説明するための説明図である。図において、１は外層側にあるポリアミド樹脂層、２は内層側にあるオレフィン系樹脂層、３はこれらの樹脂層を接着する接着性樹脂層である。
図３に示すように、共押出水冷インフレーション法によって多層フィルムを製造する場合、溶融状態にある共押出樹脂をサーキュラーダイから押出した後、円筒状フィルムの外表面を冷却水に接触することにより冷却固化する。そのとき最外層のポリアミド樹脂層１は直接接触した冷却水により吸湿した状態となる（左図）。次いで、吸湿した状態にあるポリアミド樹脂層１は平衡吸水率より高い吸湿状態にあることが考えられ、徐々に水分を放湿し平衡吸水率に達する（中央図）。この結果、ポリアミド樹脂層１は体積が減少して矢印で示すような収縮力を発生する（右図）。この収縮力の作用により、外側にむけて反りを発生させるものと推測される。

本発明は、前記知見をもとに従来の問題点を解決して、ポリアミド樹脂層の放湿に起因する反り発生をなくし、製袋工程や充填工程において優れた取り扱い性を発揮することができる柔軟な低反り多層フィルムの製造方法を提供することを目的として検討したものである。

上記課題を解決するためになされた本発明の低そり多層フィルムの製造方法は、共押出水冷インフレーション法によって製造される多層フィルムの製造方法であって、最外層にポリアミド樹脂層、最内層にオレフィン系樹脂層、およびその間にあって押出歪を有したまま共押出を行い、この押出歪を開放しようとして縮む収縮力を、前記ポリアミド樹脂層が冷却水から吸湿した水分を大気中に放湿することで縮む収縮力と釣り合うようにしたゴム弾性層と、このゴム弾性層を前記ポリアミド樹脂層に接着する接着性樹脂層の少なくとも４層を有するものとすることを特徴とするものである。

前記接着性樹脂層とゴム弾性層の間に、オレフィン系樹脂層を設けて５層からなるものとすることが好ましく、これを請求項２に係る発明とする。

請求項１に係る発明では、共押出水冷インフレーション法によって製造される多層フィルムの製造方法であって、最外層にポリアミド樹脂層、最内層にオレフィン系樹脂層、およびその間にあって押出歪を有したまま共押出を行い、この押出歪を開放しようとして縮む収縮力を、前記ポリアミド樹脂層が冷却水から吸湿した水分を大気中に放湿することで縮む収縮力と釣り合うようにしたゴム弾性層と、このゴム弾性層を前記ポリアミド樹脂層に接着する接着性樹脂層の少なくとも４層を有するものとするので、製造した多層フィルムは反りの発生が抑制される。この結果、従来のように製袋工程や充填工程において優れた取り扱い性を発揮できることとなる。

また、請求項２に係る発明では、前記接着性樹脂層とゴム弾性層の間に、オレフィン系樹脂層を設けて５層からなるものとするので、前記ポリアミド樹脂層の収縮力とが釣り合う収縮力を有したゴム弾性層を簡単に成形できる。

本発明により製造した低反り多層フィルムを示す拡大断面図である。 その他の低反り多層フィルムを示す拡大断面図である。 従来例におけるカールの発生原因を説明するための説明図である。 カール評価方法を示す説明図である。 湾曲半径を測定する説明図である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、共押出水冷インフレーション法によって製造される４層からなる基本的な多層フィルムを示しており、図中１は最外側に位置するポリアミド樹脂層、２は最内側に位置するオレフィン系樹脂層である。なお、前記オレフィン系樹脂層１とポリアミド樹脂層２とは共押出成形するときに相互に接着し難いので、接着性樹脂層３を介して積層した構造となっている。なお、この接着性樹脂層３は一般的なものであり、以下の説明では省略する。また、４は後述するように、収縮力を発揮するゴム弾性層である。

前記ポリアミド樹脂層１は、一般に強度があり耐熱性の高い汎用樹脂として知られており、また酸素バリアー性や表面光沢性に優れており、袋の最外層に好適なものである。
具体的には、主にポリアミド６（ＰＡ６）やポリアミド６・６６などの共重合ナイロンが挙げられる。

前記オレフィン系樹脂層２は、融点が前記ポリアミド樹脂層１よりも低く、低温度のヒートシール性に優れ、また透明性にも優れており、袋の最内層に好適なものである。
具体的には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アイオノマー樹脂等が挙げられる。

前記ゴム弾性層４は、収縮力を発揮する層であって、原則としてポリアミド樹脂層１の裏面側に積層されるものであり、本発明特有のものである。このゴム弾性層４は、共押出水冷インフレーション法によってフィルムの製造をした際に、押出歪を有したまま共押出された状態となっており、この押出歪を開放しようとして縮む収縮力が働いている状態にある。
一方、前述したように本発明者は、最外層のポリアミド樹脂層１は冷却水を放湿することで縮むことにより外側にむけカールを発生させるものと推測した。
そこで、本発明では押出歪を開放しようとして縮むゴム弾性層４の収縮力と、前記ポリアミド樹脂層１が冷却水から吸湿した水分を大気中に放湿することで縮むポリアミド樹脂層１の収縮力とを釣り合った状態とすれば、カールの発生を防止することができるとの発想から、本発明に至った。

このように、本発明により製造した多層フィルムにおいては前記ポリアミド樹脂層１の収縮力とゴム弾性層４の収縮力とが相殺し合って釣り合っている状態としたので、ポリアミド樹脂層１が収縮して外側へカールすることがなくなる。
このようにポリアミド樹脂層１の収縮力とゴム弾性層４の収縮力とを釣り合った状態とするには、前記ゴム弾性層４を押出歪を有したまま共押出してフィルム成形すればよいが、その成形条件についてはポリアミド樹脂層１とゴム弾性層４の組成や厚み、またゴム弾性材の押出速度やフィルムの引取速度等の条件を制御することにより行うことができる。

前記ゴム弾性層４としてはスチレン系エラストマー又はスチレン系エラストマーとオレフィン系樹脂との混合物からなるものを用いることができる。ゴム弾性層４としては好ましくはスチレン系エラストマーとオレフィン系樹脂との混合物からなるものである。ただし、ゴム弾性層４は最内層にエチレン系樹脂を用いた場合や他のオレフィン系樹脂層としてＬＤＰＥを用いた場合には、これらの層との接着性が良好であることが好ましいため、これらの場合にはスチレン系エラストマーとオレフィン系樹脂との混合物からなるものの中でも、スチレン系エラストマーとエチレン系樹脂との混合物からなるものがより好ましい。

本発明の多層フィルムは、共押出水冷インフレーション法によって製造されるものであって少なくとも最外層のポリアミド樹脂層１と、ゴム弾性層４と、最内層のオレフィン系樹脂層２の３層を有するものであるが、図２に示すように、フィルムの使用目的に応じて、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）からなる他のオレフィン系樹脂層５などの１種又は２種以上を中間層として積層することもできる。また、前記接着性樹脂層３、ゴム弾性層４、他のオレフィン系樹脂層５の積層順についても任意に選択することができる。

１．実験装置
５台の押出機と１台のサーキュラー多層ダイからなる水冷式共押出インフレーション成形機を使用した。

２．多層フィルムの構成
（１）各層の組成
下記の表１に示す組成からなる５層フィルムを成形した。なお、ゴム弾性層に替えて低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）からなるオレフィン系樹脂層としたものを比較例として示す。

＊表２中の材料は以下の製品を使用していることを示す。
ＰＡ６（ナイロン６）： 東レ（株）製アミラン（登録商標）ＣＭ１０２１
接着性ＰＥ：三菱化学（株）製モディック（登録商標）Ｌ５５３
ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）：日本ポリエチレン（株）製ノバテック（登録商標）ＬＤ ＬＭ３６０
スチレン系エラストマーとエチレン樹脂との混合物：三菱化学（株）製ラバロン（登録商標）Ｔ３６９４Ｃ
（２）各層の素材
各層の素材を表２に示す。

３．素材の溶融粘度特性
１）ＰＡ６（ナイロン６） 東レ（株）製アミラン（登録商標）ＣＭ１０２１・・・相対粘度３．４
２）接着性ＰＥ 三菱化学（株）製モディック（登録商標）Ｌ５５３・・・ＭＦＲ（１９０℃） １．６ｇ／１０分
３）ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン） 日本ポリエチレン（株）製ノバテック（登録商標）ＬＤ ＬＭ３６０・・・ＭＦＲ（１９０℃） １．１ｇ／１０分
４）スチレン系エラストマーとエチレン系樹脂との混合物 三菱化学（株）製ラバロン（登録商標）Ｔ３６９４Ｃ・・・ＭＦＲ（１９０℃） ２．０ｇ／１０分
（注）「ラバロン（登録商標）Ｔ３６９４Ｃ」はスチレン系エラストマーとエチレン系樹脂との混合物である。

４．加工条件
（１）温度条件
１）第１層 ＰＡ６・・・２４０℃
２）第２層 接着性ＰＥ・・・２００℃
３）第３層 ＬＤＰＥ・・・２００℃
４）第４層 スチレン系エラストマーとエチレン系樹脂との混合物・・・２００℃
５）第５層 ＬＤＰＥ・・・２００℃
６）サーキュラーダイ・・・２４０℃

（２）成形条件
１）ブロー比 ０．９２
２）冷却水温 ２０℃
３）フィルム乾燥温度 ７０℃
４）フィルム厚み ０．０７ｍｍ

５．カール性の評価
（１）カール性の評価方法
図４に示すように、フィルムの中央部で１０×１０センチの正方形を描き、対角線をカットして、各２等片三角形のそり度合いを測定する。図５に示すように、カールしたフィルムの湾曲半径ｒ（ｍｍ）を測定し、反り度合いの評価とした。湾曲半径ｒが小さいほど反り度合いが高いことを表している。
評価環境は２５℃、５０％相対湿度環境下で実施した。
（２）評価結果
反りの有無、及び湾曲半径（ｍｍ）の測定結果を、表３に示す。

以上の実施例から明らかなように、本発明により製造した多層フィルムは成形方向への反りの発生はなかった。成形方向に発生するカールは円筒状フィルムを利用するときの切断部に見られる反りである。垂直方向への反り抑制効果は見られなかった。これは成形時にゴム弾性体が成形方向に歪んでいることが考えられその収縮応力を有しているのでポリアミドの外層への反り応力と相殺し反り低減効果を発現したものと考えられる。
これは、水冷インフレーション成形において、ＰＡ６が冷却水と接触することにより吸湿が発生し、その吸湿した水分を放出することによりＰＡ６が収縮しカールと呼ばれる反り現象を発生させると考えられるが、スチレン系エラストマーとエチレン系樹脂との混合物からなるゴム弾性層も成形歪みによって収縮しようとする力が生じているため、ポリアミドの反る応力とスチレン系エラストマーとエチレン系樹脂との混合物からなるゴム弾性層の反る応力が相殺され反り度合いの小さなフィルムが得られるものと考えられる。

１ ポリアミド樹脂層
２ オレフィン系樹脂層
３ 接着性樹脂層
４ ゴム弾性層
５ 他のオレフィン系樹脂層

Claims (2)

1. 共押出水冷インフレーション法によって製造される多層フィルムの製造方法であって、最外層にポリアミド樹脂層、最内層にオレフィン系樹脂層、およびその間にあって押出歪を有したまま共押出を行い、この押出歪を開放しようとして縮む収縮力を、前記ポリアミド樹脂層が冷却水から吸湿した水分を大気中に放湿することで縮む収縮力と釣り合うようにしたゴム弾性層と、このゴム弾性層を前記ポリアミド樹脂層に接着する接着性樹脂層の少なくとも４層を有するものとすることを特徴とする低そり多層フィルムの製造方法。
2. 接着性樹脂層とゴム弾性層の間に、オレフィン系樹脂層を設けて５層からなるものとする請求項１に記載の低そり多層フィルムの製造方法。