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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-15
(45)【発行日】2024-11-25
(54)【発明の名称】多層フィルム及び包装袋
(51)【国際特許分類】
   B32B 27/32 20060101AFI20241118BHJP
   B65D 65/40 20060101ALI20241118BHJP
【FI】
B32B27/32 E
B65D65/40 D
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2020065434
(22)【出願日】2020-03-31
(65)【公開番号】P2021160291
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2023-03-07
(73)【特許権者】
【識別番号】505130112
【氏名又は名称】株式会社プライムポリマー
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】関谷 慶子
【審査官】橋本 憲一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開2008-238510(JP,A)
【文献】特開平10-278196(JP,A)
【文献】特開昭60-067152(JP,A)
【文献】特開2017-109402(JP,A)
【文献】特開2006-150945(JP,A)
【文献】特開2010-189473(JP,A)
【文献】特開2014-117940(JP,A)
【文献】特開2014-128895(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B32B 1/00-43/00
B65D 65/40-65/46
B29C 55/00-55/30;61/00-61/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂成分から構成される外層(A)、中間層(B)及び内層(C)を少なくとも有し、厚さが20~300μmである多層フィルムであって、
外層(A)、中間層(B)及び内層(C)を構成する樹脂が、エチレンと炭素原子数3以上のα-オレフィンの共重合体からなり
外層(A)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1~2.5g/10分であり、且つ、密度が915~950kg/mであり、
中間層(B)(ただし、エチレンに基づく単量体単位と炭素原子数3~20のα-オレフィンに基づく単量体単位とを有し、流動の活性化エネルギー(Ea)が35kJ/mol以上であるエチレン-α-オレフィン共重合体を含む態様を除く。)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1~2.5g/10分であり、密度が931~950kg/mであり、溶融張力が20~100mNであり、
内層(C)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1~2.5g/10分であり、且つ、密度が915~930kg/mであり、
外層(A)、中間層(B)及び内層(C)の層厚比が、1/10/1~2/1/2である、多層フィルム。
【請求項2】
外層(A)の外側に基材層(D)をさらに有する請求項1に記載の多層フィルム。
【請求項3】
重量物の包装袋用である請求項1または2に記載の多層フィルム。
【請求項4】
請求項1または2に記載の多層フィルムを有する包装袋。
【請求項5】
重量物の包装袋用である請求項4に記載の包装袋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多層フィルム及びそれを含む包装材に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂製の包装袋は、食品、医薬品、肥料、樹脂ペレット等の包装材として広範な用途に利用されている。中でも、ヒートシール性を有する包装袋では、袋状構造の形成(製袋)や内容物の袋内への封入にヒートシールを利用することができ、製袋や包装袋への内容物の封入における作業性に優れている。有機肥料、穀類、樹脂ペレット等の重量物の包装袋の材料としては、ヒートシール性と強度を得るという観点から、複数の層からなる多層フィルムが用いられている。
【0003】
特許文献1には、外層、中間層及び内層からなり、これらの層のそれぞれが特定のメルトフローレート及び密度を有し、かつこれらの層の密度が特定の関係を満たし、更に、外層が添加剤を含み、内層が添加剤を実質的に含有しない多層フィルムが開示されている。特許文献1には、かかる構成の多層フィルムからなる包装袋は、多層フィルムに含まれる添加剤が内容物に移行せず、重量物の包装袋としても良好な落袋強度を有することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2007-1228号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ヒートシール性を有する多層フィルムからなる包装袋には、製袋や内容物の包装袋内への封入時の作業のスピードアップを行うとの観点から低温でのヒートシール性、すなわち低温側でのヒートシール強度が要求される。更に、一袋当たり3kgを超える単位で包装される重量物用の包装袋では、包装袋を構成している多層フィルム、並びにヒートシールされた部分が重量物用として十分な強度を有しており、かつ、重量物の包装袋内への充填時における開口性を得るための剛性を包装袋が有していることが求められる。一般に、多層フィルムの剛性を高める方法として、多層フィルムを構成する樹脂の密度を上げる方法がある。しかしながら、樹脂の密度を上げると、低温シール性が得られず、製袋や包装袋内への内容物の封入作業のスピードアップを達成できない場合がある。
【0006】
本発明の目的は、上述したヒートシール性を有する多層フィルムからなる包装袋、特に、重量物包装用の包装袋における技術課題を達成するための低温シール性と剛性を両立し得る多層フィルム及びそれを用いた包装材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、積層フィルムの各層の各々の物性と、積層フィルムの全体の厚さと各層間の厚さの比を適切な範囲内に設定することことによって低温シール性と剛性のバランスの点で非常に有効であることを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、以下の事項により特定される。
【0008】
[1] 樹脂成分から構成される外層(A)、中間層(B)及び内層(C)を少なくとも有し、厚さが20~300μmである多層フィルムであって、
外層(A)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1~2.5g/10分であり、且つ、密度が915~950kg/mであり、
中間層(B)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1~2.5g/10分であり、密度が931~950kg/mであり、溶融張力が20~100mNであり、
内層(C)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)が0.1~2.5g/10分であり、且つ、密度が915~930kg/mであり、
外層(A)、中間層(B)及び内層(C)の層厚比(Ta/Tb/Tc)が、1/10/1~2/1/2である、
多層フィルム。
【0009】
[2] 外層(A)の外側に基材層(D)をさらに有する[1]に記載の多層フィルム。
[3] 外層(A)、中間層(B)及び内層(C)を構成する樹脂が、エチレンと炭素原子数3以上のα-オレフィンの共重合体を含む[1]または[2]に記載の多層フィルム。
[4] 重量物の包装袋用である[1]~[3]の何れか一項に記載の多層フィルム。
[5] [1]~[3]のいずれか一項に記載の多層フィルムを有する包装袋。
[6] 重量物の包装袋用である[6]に記載の包装袋。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、低温シール性と剛性を両立し得る多層フィルム及びそれを用いた包装袋を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明にかかる多層フィルムは、外層(A)、中間層(B)及び内層(C)を有する。以下、各層について説明する。
【0012】
<外層(A)>
本発明において、外層(A)は樹脂成分を含む層であり、中間層(B)を中心として内層(C)とは逆側に位置する層である。外層(A)は、特にラミネート層であることが好ましい。
【0013】
外層(A)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)は0.1~2.5g/10分であり、好ましくは0.2~2.5g/10分、より好ましくは0.3~2.5g/10分である。
外層(A)を構成する樹脂成分の密度は915~950kg/mであり、より好ましくは915~945kg/mである。
外層(A)のMFRと密度を上記の範囲とすることは、外層(A)の押出成形性、剛性及び強度の点で好ましい。
【0014】
外層(A)を構成する樹脂成分は、1種の樹脂のみからなるものであっても良いし、2種以上の樹脂を含むものであっても良い。樹脂の種類は特に限定されないが、オレフィン系重合体が好ましく、エチレン系重合体がより好ましい。オレフィン系重合体(エチレン系重合体など)は、単独重合体であっても良いし、共重合体であっても良い。オレフィン系共重合体としては、エチレンと炭素原子数3以上、好ましくは炭素原子数3~20のα-オレフィンの共重合体(エチレン・α-オレフィン共重合体)を挙げることができる。エチレン・α-オレフィン共重合体におけるα-オレフィンの具体例としては、プロピレン、ブテン、1-オクテン、1-ヘキセンが挙げられる。中でも、1-ヘキセン、1-オクテンが好ましく、1-ヘキセンがより好ましい。
【0015】
外層(A)を構成する樹脂成分がエチレン・α-オレフィン共重合体である場合、樹脂成分は、1種のエチレン・α-オレフィン共重合体を単独で、あるいは2種以上のエチレン・α-オレフィン共重合体を含んでもよい。
【0016】
エチレン・α-オレフィン共重合体の製造方法は特に限定されず、例えばメタロセン系触媒、チタン系触媒、クロム系触媒、フェノキシイミン系触媒等のオレフィン重合用触媒を用いた重合により得ることができる。特に、メタロセン系触媒を用いた重合により得られるエチレン・α-オレフィン共重合体が好ましい。メタロセン系触媒は、通常、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を少なくとも1個有する周期律表第IVB族の遷移金属化合物からなるメタロセン触媒成分(a)、有機アルミニウムオキシ化合物触媒成分(b)、微粒子状担体(c)、及び必要に応じて有機アルミニウム化合物触媒成分(d)やイオン化イオン性化合物触媒成分(e)から形成される。
【0017】
外層(A)を構成する樹脂成分には、必要に応じて添加剤を配合しても良い。添加剤の具体例としては、アンチブロッキング剤、防曇剤、静電防止剤、酸化防止剤、耐候安定剤、熱安定剤、滑剤が挙げられる。
【0018】
外層(A)の厚さは、通常1~150μm、好ましくは1~100μm、より好ましくは3~100μmである。
【0019】
<中間層(B)>
本発明において、中間層(B)は樹脂成分を含む層であり、外層(A)と内層(C)の間に位置する層である。
【0020】
中間層(B)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)は0.1~2.5g/10分であり、好ましくは0.1~2.0g/10分、より好ましくは0.2~1.5g/10分である。
中間層(B)を構成する樹脂成分の密度は931~950kg/mであり、より好ましくは932~947kg/mである。
中間層(B)のMFRと密度を上記の範囲とすることは、中間層(B)の押出成形性、剛性及び強度の点で好ましい。
中間層(B)の溶融張力は20~100mNであり、好ましくは30~100mNである。
中間層(B)のMFR、密度及び溶融張力が上記の範囲にあることは、外層(A)の物性との組合せによる強度及び成形性及び剛性の点で好ましく、内層(C)の物性との組み合わせにおいて、特に、中間層(B)の密度が内層(C)の密度より高いことは低温シール性及び剛性の点で好ましい。
【0021】
中間層(B)を構成する樹脂成分は、1種の樹脂のみからなるものであっても良いし、2種以上の樹脂を含むものであっても良い。樹脂の種類は特に限定されないが、オレフィン系重合体が好ましく、エチレン系重合体がより好ましい。オレフィン系重合体(エチレン系重合体など)は、単独重合体であっても良いし、共重合体であっても良い。オレフィン系共重合体としては、エチレンと炭素原子数3以上、好ましくは炭素原子数3~20のα-オレフィンの共重合体(エチレン・α-オレフィン共重合体)を挙げることができる。エチレン・α-オレフィン共重合体におけるα-オレフィンの具体例としては、プロピレン、ブテン、1-オクテン、1-ヘキセンが挙げられる。中でも、1-ヘキセン、1-オクテンが好ましく、1-ヘキセンがより好ましい。
【0022】
中間層(B)を構成する樹脂成分がエチレン・α-オレフィン共重合体である場合、樹脂成分は、1種のエチレン・α-オレフィン共重合体を単独で、あるいは2種以上のエチレン・α-オレフィン共重合体を含んでもよい。特に、2種以上の重合体を組み合わせて用いることは、上述した物性を調整する点から好ましい。2種以上の重合体を組み合わせて用いる場合は、それら重合体を、例えばバンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、V型ブレンダー、押出機等の混合装置を用いて混合すれば良い。
【0023】
中間層(B)用のエチレン・α-オレフィン共重合体の製造方法は特に限定されない。その製造方法の具体例は、外層(A)について先に説明したものと同様である。
【0024】
中間層(B)を構成する樹脂成分には、必要に応じて添加剤を配合しても良い。添加剤の具体例具体例は、外層(A)について先に説明したものと同様である。
【0025】
中間層(B)の厚さは、通常1~150μm、好ましくは1~100μm、より好ましくは3~100μmである。
【0026】
<内層(C)>
本発明において、内層(C)は樹脂成分を含む層であり、中間層(B)を中心として外層(A)とは逆側に位置する層である。内層(C)は、特に熱融着層であることが好ましい。
【0027】
内層(C)を構成する樹脂成分の190℃、2.16kg荷重で測定されるメルトフローレート(MFR)は0.1~2.5であり、好ましくは0.3~2.5g/10分、より好ましくは0.5~2.5g/10分である。
内層(C)を構成する樹脂成分の密度は915~930kg/mであり、より好ましくは915~927kg/mである。
内層(C)のMFRと密度を上記の範囲とすることは、内層(C)の押出成形性、低温シール性の点で好ましい。更に、内層(C)の密度を中間層(B)の密度よりも低く設定したことは、十分な低温シール性と剛性をバランスよく得る上で好ましい。
【0028】
内層(B)を構成する樹脂成分は、1種の樹脂のみからなるものであっても良いし、2種以上の樹脂を含むものであっても良い。樹脂の種類は特に限定されないが、オレフィン系重合体が好ましく、エチレン系重合体がより好ましい。オレフィン系重合体(エチレン系重合体など)は、単独重合体であっても良いし、共重合体であっても良い。オレフィン系共重合体としては、エチレンと炭素原子数3以上、好ましくは炭素原子数3~20のα-オレフィンの共重合体(エチレン・α-オレフィン共重合体)を挙げることができる。エチレン・α-オレフィン共重合体におけるα-オレフィンの具体例としては、プロピレン、ブテン、1-オクテン、1-ヘキセンが挙げられる。中でも、1-ヘキセン、1-オクテンが好ましく、1-ヘキセンがより好ましい。
【0029】
内層(C)を構成する樹脂成分がエチレン・α-オレフィン共重合体である場合、樹脂成分は、1種のエチレン・α-オレフィン共重合体を単独で、あるいは2種以上のエチレン・α-オレフィン共重合体を含んでもよい。
【0030】
内層(C)用のエチレン・α-オレフィン共重合体の製造方法は特に限定されない。その製造方法の具体例は、外層(A)について先に説明したものと同様である。
【0031】
内層(C)を構成する樹脂成分には、必要に応じて添加剤を配合しても良い。添加剤の具体例具体例は、外層(A)について先に説明したものと同様である。
【0032】
内層(C)の厚さは、通常1~150μm、好ましくは1~100μm、より好ましくは3~100μmである。
【0033】
<基材層(D)>
本発明の積層フィルムは、外層(A)の外側に基材層(D)をさらに有していても良い。基材層(D)を構成する材料の種類は特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂又はそれらの延伸物、無機酸化物蒸着フィルム、金属蒸着フィルム、セラミック蒸着フィルム、金属箔、紙、不織布等、基材としての機能を発現可能な各種材料を使用できる。樹脂を用いる場合は、例えば、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド樹脂、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樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、アクリル系樹脂を使用できる。さらに基材層(D)としては、例えば、ポリエステルフィルムとセラミック蒸着ポリエステルフィルムをドライラミネートした2層フィルム、ポリエステルフィルムとアルミ箔をドライラミネートして更にアルミ箔面にポリエステルフィルムをドライラミネートした3層フィルムも使用できる。
【0034】
基材層(D)の厚さは、通常1~100μm、好ましくは2~90μm、より好ましくは3~60μmである。
【0035】
<積層フィルム>
本発明の積層フィルムは、以上説明した外層(A)[例えばラミネート層]、中間層(B)、内層(C)[例えば熱融着層]、及び必要に応じて基材層(D)を有する積層体である。また、これら各層以外の層をさらに有していても良い。例えば、これら各層以外のラミネート層や接着層を有していても良い。
【0036】
外層(A)、中間層(B)及び内層(C)からなる積層フィルム全体の厚さは、20μm~300μm、好ましくは30μm~200μmの範囲から選択される。
外層(A)、中間層(B)及び内層(C)の層厚比(Ta/Tb/Tc)[Ta:外層(A)の層厚、Tb:中間層(B)の層厚、Tc:内層(C)の層厚)は、1/10/1~2/1/2であり、好ましくは、1/7/1~1.5/1/1.5である。
外層(A)、中間層(B)及び内層(C)からなる積層フィルム全体の厚さと各層の層厚比(Ta/Tb/Tc)が上記の範囲に設定されていることによって、より効果的に低温シール性と剛性と強度の良好なバランスを採ることが可能となる。
【0037】
本発明の積層フィルムの製造方法は特に限定されない。例えば、各層を構成する樹脂成分を別々にあるいは同時に溶融押出成形することにより積層フィルムを得ることができる。
【0038】
本発明の積層フィルムは、包装袋、特に重量物用の包装袋に要求される低温シール性と剛性をバランスよく満たし、重量物用の包装袋の形成材料として極めて好適である。
【0039】
本発明にかかる包装袋は、少なくともその一部、特に、ヒートシール部の形成に、本発明にかかる積層フィルムが用いられていれば良く、本発明にかかる積層フィルム以外の材料からなる部材を有していても構わない。
【0040】
包装袋の形成において、積層フィルムはその内層(C)が袋の内側になるように配置される。例えば、2枚の積層フィルムの内層(C)側を重ねてヒートシール機で二方シール、三方シール又は四方シールして袋状にすることにより包装袋を製造することができる。袋の形状は特に制限されないが、通常は矩形である。
【実施例
【0041】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【0042】
実施例及び比較例では樹脂成分として以下の銘柄名の樹脂を用いた。
・SP4005:エチレン・α-オレフィン共重合体[プライムポリマー社製、エボリューH(登録商標)、MFR(190℃、2.16kg)=0.43g/10分、密度=940.5kg/m
・5000H:エチレン・α-オレフィン共重合体[プライムポリマー社製、ハイゼックス(登録商標)、MFR(190℃、2.16kg)=0.1g/10分、密度=958kg/m
・SP3210:エチレン・1-ヘキセン共重合体[プライムポリマー社製、エボリュー(登録商標)、MFR(190℃、2.16kg)=0.45g/10分、密度=930kg/m
・SP2510:エチレン・1-ヘキセン共重合体[プライムポリマー社製、エボリュー(登録商標)MFR(190℃、2.16kg)=1.5g/10分、密度=923kg/m
・SP3010:エチレン・1-ヘキセン共重合体[プライムポリマー社製、エボリュー(登録商標)、MFR(190℃、2.16kg)=0.8g/10分、密度=926kg/m
・SP2540:エチレン・1-ヘキセン共重合体[プライムポリマー社製、エボリュー(登録商標)、MFR(190℃、2.16kg)=3.8g/10分、密度=923kg/m
【0043】
[実施例1及び2、比較例1及び2]
まず、表1に示す各樹脂成分を用いて、外層(A)、中間層(B)及び内層(C)からなる積層フィルムをインフレーション成形法により製造した。なお、比較例2の樹脂成分の組み合わせでは、溶融張力が低く製膜できなかった。
【0044】
各層を構成する樹脂成分のMFR、密度及び溶融張力、並びに、積層フィルムの引張弾性率、突刺試験、ヒートシール強度を以下の方法により測定した。得られた結果を表1に示す。なお、実施例2における中間層は、SP3210を80%、5000Hを20%(これらの樹脂の合計を100%、質量基準)で配合した混合物である。層厚比において、Taは外層(A)の層厚、Tbは中間層(B)の層厚、Tcは内層(C)の層厚をそれぞれ示す。
【0045】
<メルトフローレート(MFR)>
各層を構成する樹脂成分のメルトフローレート(MFR)は、JIS K7210-1に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件下で測定した。
【0046】
<密度>
各層を構成する樹脂成分の密度は、JIS K7112に準拠し、MFR測定時に得られるストランドを100℃で1時間熱処理し、更に室温で1時間放置した後に密度勾配管法で測定した。
【0047】
<溶融張力>
190℃におけるメルトテンション(190℃MT)は、一定速度で延伸したときの応力を測定することにより決定した。測定には東洋精機製作所社製キャピラリーレオメーター:キャピログラフ1Bを用いた。条件は樹脂温度190℃、溶融時間6分、バレル径9.55mmφ、押し出し速度15mm/分、巻取り速度24m/分(溶融フィラメントが切れてしまう場合には、巻取り速度を5m/分ずつ低下させる)、ノズル径2.095mmφ、ノズル長さ8mmとした。
【0048】
<引張弾性率>
フィルムからJIS K6781に準ずる大きさのダンベルを打ち抜き試験片とし、フィルムの引取方向と平行に打ち抜く場合をMD(縦方向)、フィルムの引取方向と直角に打ち抜く場合をTD(横方向)とする。万能材料試験機のエアチャックに試験片をセットし、チャック間距離80mm、引張速度200mm/分で引張試験を行い、初期応力の変位に対する傾きを引張弾性率とする。
【0049】
<突刺試験>
フィルムから10cm幅短冊型の試験片を切り出し、JIS Z 1707に準拠して、突き刺し強度を測定した。
【0050】
<ヒートシール強度>
フィルムから切り出した15mm幅の試験片2枚を、内層同士を重ね合わせて、テフロン(登録商標)シートで挟み、125~190℃の範囲において5℃又は10℃刻みでヒートシールしたサンプルを引張強度試験機の上下にセットし、その引張強度[N/15mm]を測定することで評価した。
【0051】
【表1】
【0052】
表1に示すとおり、実施例1及び2では、多層フィルム全体の層厚、各層の厚さの比率、各層の物性が本発明において規定される要件を満たすことで、例えば140℃での低温ヒートシール強度及び引張弾性率で表される剛性の両立が可能であり、包装袋、特に重量物用の包装袋の構成材料として好適な多層フィルムを提供することができた。これに対して、比較例1で調製した多層フィルムでは、中間層の密度が内層の密度と同じであり、更に、中間層の溶融張力が100mNを超えており、ある程度の引張弾性率が得られているものの、低温ヒートシール強度に劣るものとなった。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明にかかる多層フィルムは十分な低温シール性及び剛性をバランス良く有し、包装袋、特に重量物用の包装袋の製袋や包装袋への内容物の封入のスピードアップに貢献することができる。