説明

エチレン系多層フィルム

【課題】ヒートシール強度の高い多層フィルムを提供する。
【解決手段】(a1)と(a2)と(a3)と(a4)を充足するエチレン系樹脂(A)80〜95重量%、
および(b1)と(b2)と(b3)と(b4)を充足するメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)5〜20重量%
を含有する二つの層(II)と、
前記エチレン系樹脂(A)を含有する層(I)とを有し、
二つの層(II)の間に層(I)が配置されてなる多層フィルム。
(a1)炭素原子数5の分岐数が炭素原子1000個あたり0.1未満であること。
(a2)Eaが40kJ/mol以上
(a3)MFRが0.1〜5g/10分
(a4)密度が900〜915kg/m
(b1)エチレンに基づく単量体単位とα−オレフィンに基づく単量体単位とを有する
(b2)MFRが0.1〜10g/10分
(b3)密度が900〜925kg/m
(b4)Eaが40kJ/mol未満

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エチレン系多層フィルムに関するものである。さらに詳しくは、ヒートシール強度を向上させたエチレン系多層フィルムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
エチレン系多層フィルムは、包装用フィルムとして広く用いられている。例えば、各層に密度が異なるエチレン−α−オレフィン共重合体を用いた3層フィルム(例えば、特許文献1参照。)や、特定のパラメーターを満足するエチレン・α−オレフィン共重合体を含有する層をヒートシール層に用いた多層フィルム(例えば、特許文献2参照。)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特公平6−102375号公報
【特許文献2】特開平9−240731号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来のエチレン−α−オレフィン共重合体を含有する多層フィルムのヒートシール強度は、必ずしも十分満足のいくものではなかった。かかる状況のもと本発明が解決しようとする課題は、ヒートシール強度の高いエチレン系多層フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
すなわち本発明は、下記要件(a1)と(a2)と(a3)と(a4)の全てを充足するエチレン系樹脂(A)80〜95重量%、
および下記要件(b1)と(b2)と(b3)と(b4)の全てを充足するメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)5〜20重量%
を含有する二つの層(II)と(ただし、二つの層(II)は同じであってもよく、異なっていてもよく、それぞれの層(II)において、エチレン系樹脂(A)とメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の合計量を100重量%とする。)、
前記エチレン系樹脂(A)を含有する層(I)とを有し、
二つの層(II)の間に層(I)が配置されてなるエチレン系多層フィルムである。
(a1):13C−NMRにより測定される炭素原子数5の分岐数(NC5)が炭素原子1000個あたり0.1未満であること。
(a2):流動の活性化エネルギー(Ea)が40kJ/mol以上であること。
(a3):メルトフローレート(MFR)が0.1〜5g/10分であること。
(a4):密度が900〜915kg/mであること。
(b1):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すること。
(b2):メルトフローレート(MFR)が0.1〜10g/10分であること。
(b3):密度が900〜925kg/mであること。
(b4):流動の活性化エネルギー(Ea)が40kJ/mol未満であること。
【発明の効果】
【0006】
本発明によればヒートシール強度の高いエチレン系多層フィルムを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0007】
エチレン系樹脂(A)は、エチレンに基づく単量体単位を主単位として有する重合体であり、高圧ラジカル重合法で製造される高圧法低密度ポリエチレン、配位重合法等で製造されるエチレン−α−オレフィン共重合体などがあげられる。エチレン系樹脂(A)は、エチレン−α−オレフィン共重合体であることが好ましい。エチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンと炭素原子数3〜20のα−オレフィンとを共重合して得られるエチレン−α−オレフィン共重合体であり、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する共重合体である。炭素原子数3〜20のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン等があげられ、好ましくは1−ヘキセン、1−オクテンである。また、上記の炭素原子数3〜20のα−オレフィンは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0008】
エチレン−α−オレフィン共重合体としては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体等があげられ、好ましくはエチレン−1−ブテン共重合体、エチレン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−ヘキセン共重合体、エチレン−1−ブテン−1−オクテン共重合体である。
【0009】
エチレン系樹脂(A)は、フィルムのヒートシール強度を高める観点、もしくは耐ピンホール性を高める観点から13C−NMRにより測定される炭素原子数5の分岐数(以下、「NC5」と記載することがある。)が、炭素原子1000個あたり0.1未満である。NC5は、好ましくは炭素原子1000個あたり0.05未満であり、より好ましくは0.01未満であり、ゼロであることが最も好ましい。
【0010】
エチレン系樹脂(A)のNC5は、気相重合、スラリー重合などの製造方法の選択や、重合触媒の選択、重合温度、重合圧、コモノマーの種類や添加量などの重合条件によって調整することができる。例えば、水素濃度またはエチレン圧を低くすると、エチレン−α−オレフィン共重合体のNLCBが大きくなる。また、プレ重合をすることによりNLCBを増加させることができる。
【0011】
C5は、次の方法で求めることができる。窓関数にエクスポネンシャルを適用した13C−NMRスペクトルにおいて、5〜50ppmに観測されるすべてのピークの総和を1000として、32.5〜32.7ppmに付近にピークトップを有するピークのピーク面積を求めた。該ピーク面積は、炭素原子数5の分岐メチレン炭素の数(下記構造式中のC**)に相当する値である。
・・・・CH2-CH-CH2-・・・・
└CH2-CH2-C**H2−CH2-CH3
なお、前記炭素原子数5以上の分岐が結合したメチン炭素に由来するピークの位置は、測定装置および測定条件によりずれることがあるため、通常、測定装置および測定条件毎に、標品の測定を行って決定する。また、スペクトル解析には、窓関数として、負の指数関数を用いることが好ましい。
【0012】
低温加工性の観点から、エチレン系樹脂(A)の流動の活性化エネルギー(Ea)は、40kJ/mol以上であり、好ましくは50kJ/mol以上であり、より好ましくは55kJ/mol以上であり、さらに好ましくは60kJ/mol以上である。また、フィルムのヒートシール強度を高める観点から、もしくは耐ピンホール性を高める観点から、Eaは、好ましくは100kJ/mol以下であり、より好ましくは90kJ/mol以下である。前記Eaは、例えば、重合時の水素濃度またはエチレン圧により変更することができ、水素濃度またはエチレン圧を低くすると、エチレン−α−オレフィン共重合体のEaが大きくなる。
【0013】
流動の活性化エネルギー(Ea)は、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、190℃での溶融複素粘度(単位:Pa・sec)の角周波数(単位:rad/sec)依存性を示すマスターカーブを作成する際のシフトファクター(aT)からアレニウス型方程式により算出される数値であって、以下に示す方法で求められる値である。すなわち、130℃、150℃、170℃および190℃夫々の温度(T、単位:℃)におけるエチレン−α−オレフィン共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線(溶融複素粘度の単位はPa・sec、角周波数の単位はrad/secである。)を、温度−時間重ね合わせ原理に基づいて、各温度(T)での溶融複素粘度−角周波数曲線毎に、190℃でのエチレン系共重合体の溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際に得られる各温度(T)でのシフトファクター(aT)を求め、夫々の温度(T)と、各温度(T)でのシフトファクター(aT)とから、最小自乗法により[ln(aT)]と[1/(T+273.16)]との一次近似式(下記(I)式)を算出する。次に、該一次式の傾きmと下記式(II)とからEaを求める。
ln(aT) = m(1/(T+273.16))+n (I)
Ea = |0.008314×m| (II)
T :シフトファクター
Ea:流動の活性化エネルギー(単位:kJ/mol)
T :温度(単位:℃)
前記計算は、市販の計算ソフトウェアを用いてもよく、該計算ソフトウェアとしては、Rheometrics社製 Rhios V.4.4.4などがあげられる。
なお、シフトファクター(aT)は、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線を、log(Y)=−log(X)軸方向に移動させて(但し、Y軸を溶融複素粘度、X軸を角周波数とする。)、190℃での溶融複素粘度−角周波数曲線に重ね合わせた際の移動量であり、該重ね合わせでは、夫々の温度(T)における溶融複素粘度−角周波数の両対数曲線は、各曲線ごとに、角周波数をaT倍に、溶融複素粘度を1/aT倍に移動させる。また、130℃、150℃、170℃および190℃の4点の値から(I)式を最小自乗法で求めるときの相関係数は、通常、0.99以上である。
【0014】
溶融複素粘度−角周波数曲線の測定は、粘弾性測定装置(例えば、Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800など。)を用い、通常、ジオメトリー:パラレルプレート、プレート直径:25mm、プレート間隔:1.5〜2mm、ストレイン:5%、角周波数:0.1〜100rad/秒の条件で行われる。なお、測定は窒素雰囲気下で行われ、また、測定試料には予め酸化防止剤を適量(例えば1000ppm。)を配合することが好ましい。
【0015】
エチレン系樹脂(A)の密度は、900〜915kg/m3である。該密度は、フィルムのブロッキングを抑制するという観点から、好ましくは910kg/m3以上である。なお、密度は、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った試料を用いて、JIS K7112−1995に規定された水中置換法に従って測定される。
【0016】
エチレン系樹脂(A)のメルトフローレート(MFR)は、フィルムのヒートシール強度を高める観点から、好ましくは3g/10分以下であり、より好ましくは2g/10分以下であり、さらに好ましくは1g/10分以下である。MFRは、JIS K7210−1995に規定された方法により、温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定される。
【0017】
フィルム加工性の観点から、エチレン系樹脂(A)の分子量分布(Mw/Mn)は5以上であることが好ましく、より好ましくは6以上であり、さらに好ましくは7以上であり、特に好ましくは8以上である。またフィルムのヒートシール強度の観点から、もしくは耐ピンホール性を高める観点から、エチレン系樹脂(A)の分子量分布は25以下であることが好ましく、より好ましくは20以下である。なお、該分子量分布(Mw/Mn)とは、ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ測定によってポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)とを求め、MwをMnで除した値(Mw/Mn)である。前記Mw/Mnは、例えば、重合時の水素濃度または重合温度により変更することができ、水素濃度または重合温度を高くすると、エチレン−α−オレフィン共重合体のMw/Mnが大きくなる。
【0018】
エチレン系樹脂(A)は、下記式(II)で定義されるg*が0.70〜0.95であることが好ましい。
g*=[η]/([η]GPC×gSCB*) (II)
[式中、[η]は、エチレン系樹脂の極限粘度(単位:dl/g)を表し、下記式(II−I)によって定義される。下記式(II−II)によって定義されるものとした。gSCB*は、下記式(II−III)によって定義される。
[η]=23.3×log(ηrel) (II−I)
(式中、ηrelは、エチレン系樹脂の相対粘度を表す。)
[η]GPC=0.00046×Mv0.725 (II−II)
(式中、Mvは、エチレン系樹脂の粘度平均分子量を表す。)
SCB*=(1−A)1.725 (II−III)
(式中、Aは、エチレン系樹脂中の短鎖分岐の含量を測定し、下記式(II−V)によって定義される。
A=((12×n+2n+1)×y)/((1000−2y−2)×14+(y+2)×15+y×13) (II−V)
式中、nは短鎖分岐の分岐炭素原子数を表し(例えばα−オレフィンとしてブテンを用いた場合はn=2、ヘキセンを用いた場合はn=4)、yはNMRないしは赤外分光より求められる炭素原子1000個あたりの短鎖分岐数を表す。)]
なお、g*については、以下の文献を参考にした:Developments in Polymer Characterisation-4,. J. V.. Dawkins,. Ed.,. Applied Science, London,. 1983, Chapter. I,. 「Characterization. of. Long Chain Branching in Polymers,」Th. G. Scholte著
【0019】
[η]GPCは、分子量分布がエチレン系樹脂と同一の分子量分布であって、かつ分子鎖が直鎖状であると仮定した重合体の極限粘度(単位:dl/g)を表す。
SCB*は、エチレン系樹脂に短鎖分岐を導入することによって生じるg*への寄与を表す。
式(II−II)は、L. H. Tung著 Journal of Polymer Science, 36, 130 (1959) 287-294頁に記載の式を用いた。
【0020】
エチレン系樹脂の相対粘度(ηrel)は、次の方法で測定することができる。熱劣化防止剤としてブチルヒドロキシトルエン(BHT)を0.5重量%含むテトラリン100mlに、エチレン系樹脂100mgを135℃で溶解してサンプル溶液を調製し、ウベローデ型粘度計を用いて前記サンプル溶液と熱劣化防止剤としてBHTを0.5重量%のみを含むテトラリンからなるブランク溶液との降下時間から算出する。
【0021】
エチレン系樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、下式(II−IV)

で定義され、a=0.725とした。
【0022】
g*は、長鎖分岐に起因する、溶液中での分子の収縮度を表す指標であり、分子鎖あたりの長鎖分岐を含有する量が多ければ分子鎖の収縮は大きくなり、g*は小さくなる。エチレン系樹脂のg*は、低温加工性の観点から、好ましくは0.70〜0.95であり、より好ましくは0.75〜0.90であり、さらに好ましくは0.75〜0.85である。g*が0.95以下であると、長鎖分岐が十分に含まれているため、剥離強度が高くなりすぎず、低温加工性に優れ、好ましい。また、g*が0.70以上であると、結晶を形成したときの分子鎖の広がりが十分でありため、タイ分子の生成確率が高く、また、分子鎖の緩和時間が短く、耐ピンホール性に優れ、好ましい。
【0023】
エチレン系樹脂(A)として好ましく用いられるエチレン系樹脂としては、特開2008−106264号に記載されたエチレン系樹脂が挙げられる。
【0024】
メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)は、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する共重合体であって、メタロセン系重合触媒を用いて、エチレンと炭素原子数3〜20のα−オレフィンを共重合して得られるエチレン−α−オレフィン共重合体である。該炭素原子数3〜20のα−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン等が挙げられ、好ましくは1−ヘキセン、1−オクテンである。また、上記の炭素原子数3〜20のα−オレフィンは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0025】
メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)のエチレンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体の全重量(100重量%)に対して、通常50〜99重量%である。炭素原子数3〜20のα−オレフィンに基づく単量体単位の含有量は、エチレン−α−オレフィン共重合体の全重量(100重量%)に対して、通常1〜50重量%である。
【0026】
メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の密度は、900〜925kg/m3である。該密度は、フィルムのブロッキングを抑制するという観点から、好ましくは910kg/m3以上であり、フィルムの耐ピンホール性を高める観点から、好ましくは925kg/m3未満であり、さらに好ましくは920kg/m3未満である。なお、密度は、JIS K6760−1995に記載のアニーリングを行った試料を用いて、JIS K7112−1995に規定された水中置換法に従って測定される。
【0027】
メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)のメルトフローレート(MFR)は、加工性、機械強度、耐ピンホール性を高める観点から0.1〜10g/10分であり、好ましくは4g/10分以下である。MFRは、JIS K7210−1995に規定された方法により、温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定される。
【0028】
フィルムの耐ピンホール性を高める観点から、メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の流動の活性化エネルギー(Ea)は、40kJ/mol未満である。
【0029】
メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の製造方法としては、メタロセン系重合触媒を用いた、スラリー重合法、溶液重合法、塊状重合法、気相重合法等があげられる。
【0030】
本発明の多層フィルムは、前記エチレン系樹脂(A)、および前記メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)を含有する二つの層(II)と、
前記エチレン系樹脂(A)を含有する層(I)とを有し、
二つの層(II)の間に層(I)が配置されてなる多層フィルムである。
具体的な層構成としては、層(II)/層(I)/層(II)、層(II)/層(IV)/層(I)/層(II)、層(II)/層(IV)/層(I)/層(V)/層(II)などとすることができる。好ましくは、二つの層(II)が層(I)に隣接して配置されてなる構成である。また、好ましくは、二つの層(II)がそれぞれ表面層となる構成である。なお、層(IV)および層(V)は、層(I)、層(II)の何れにも該当しない他の層である。
【0031】
それぞれの層(II)において、含有されるエチレン系樹脂(A)およびメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の含有量としては、エチレン系樹脂(A)とメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)との合計量を100重量%として、エチレン系樹脂(A)の含有量が80〜95重量%であり、メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の含有量が20〜5重量%である。エチレン系樹脂(A)の含有量が80重量%以上である(メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の含有量が20重量%以下である)と、ヒートシール強度が高く、低温加工性にも優れる。また、エチレン系樹脂(A)の含有量が95重量%以下である(メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の含有量が5重量%以上である)と、ヒートシール強度が高い。好ましくは、エチレン系樹脂(A)の含有量が90〜95重量%であり、メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の含有量が10〜5重量%である。
二つの層(II)は、同じであってもよく、異なっていてもよい。すなわち、それぞれの層(II)に含まれるエチレン系樹脂(A)とメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の種類と含有量の両方が同じであってもよいし、
それぞれの層(II)に含まれるエチレン系樹脂(A)とメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の種類は同じであっても、含有量は本願発明の範囲内で異なっていてもよいし、
エチレン系樹脂(A)とメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の種類と含有量が共に異なっていてもよい。また、それぞれの層(II)に含まれるエチレン系樹脂(A)とメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)のうち、いずれか一方の種類が同じで、他方の種類は異なっていてもよい。
【0032】
それぞれの層(II)において含有されるエチレン系樹脂(A)およびメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の合計量は、それぞれの層(II)に含有される全ての成分の合計量を100重量%として、好ましくは、80重量%以上であり、より好ましくは90重量%以上であり、さらに好ましくは100重量%である。また、層(I)に含有されるエチレン系樹脂(A)の含有量は、層(I)に含有される全ての成分の合計量を100重量%として、好ましくは80重量%以上である。
【0033】
本発明の多層フィルムの厚みは、通常10〜200μmであり、好ましくは25〜150μmである。多層フィルム全体の厚みに対する層(I)の厚みの割合としては、押出成形性、得られるフィルムの透明性およびヒートシール強度を高める観点から、好ましくは、30%以上90%未満であり、より好ましくは、50%以上80%未満である。
【0034】
本発明の多層フィルムにおいて、層(I)、層(II)に必要に応じて、酸化防止剤、滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、顔料等の添加剤や、エチレン系樹脂(A)およびメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)以外の樹脂などを配合してもよく、これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0035】
前記の酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物や3価のリン原子を含むリン系エステル化合物等が挙げられる。ヒンダードフェノール系化合物としては、2,6−ジアルキルフェノール誘導体や2−アルキルフェノール誘導体等が挙げられる。3価のリン原子を含むリン系エステル化合物としては、フォスファイト系化合物、フォスフォナイト系化合物等が挙げられる。これら酸化防止剤は、単独で用いても2種類以上を併用してもよい。特に色相安定化の観点から、ヒンダードフェノール系化合物とリン系エステル化合物を併用して用いることが好ましい。また酸化防止剤は、前記多層フィルムの重量を100重量%とするとき、0.01〜1重量%含まれることが好ましく、0.03〜0.5重量%含有されることがより好ましい。
【0036】
前記の滑剤としては、脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル等が挙げられる。脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸等が挙げられる。脂肪酸アミドとしては、リシノールアミド、ベヘンアミド等が挙げられる。脂肪酸エステルとしては、ソルビタンエステル、n−ブチルステアレート、高級脂肪酸のグリセリンエステル等が挙げられる。また滑剤は、前記多層フィルムの重量を100重量%とするとき、0.01〜1重量%含まれることが好ましく、0.02〜0.5重量%含有されることがより好ましい。
【0037】
前記のアンチブロッキング剤としては、合成シリカ、天然シリカ、シリコン樹脂、ポリメチルメタアクリレート等が挙げられる。合成シリカとしては、乾式シリカ、湿式シリカ等が挙げられる。天然シリカとしては、珪藻土等が挙げられる。またアンチブロッキング剤は、前記多層フィルムの重量を100重量%とするとき、0.1〜2重量%含まれることが好ましく、0.2〜1重量%含有されることがより好ましい。
【0038】
前記の帯電防止剤としては、例えば、炭素原子数8〜22の脂肪酸のグリセリンエステルやソルビタン酸エステル、炭素原子数8〜22の脂肪酸のアルキルジアルカノールアミド、ポリエチレングリコールエステル、アルキルジエタノールアミン等が挙げられる。
【0039】
前記の顔料としては、例えば、白色顔料、カーボンブラック等が挙げられる。
【0040】
エチレン系樹脂(A)およびメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)以外の樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エラストマー、高圧法低密度ポリエチレン、チーグラー・ナッタ触媒系エチレン-α−オレフィン共重合体等が挙げられる。
【0041】
各層に含有される成分が複数ある場合は、それらの成分は、混合および/または溶融混練した後、後述の製造方法でフィルムとされる。混合方法としては、例えば、タンブラーブレンダー、ヘンシェルミキサーなどで混合する方法があげられる。また、溶融混練方法としては、例えば、単軸押出機や多軸押出機などで溶融混練する方法、ニーダーやバンバリーミキサーなどで溶融混練する方法などがあげられる。
【0042】
本発明の多層フィルムの製造方法としては、例えば、共押出インフレーションフィルム成形法、共押出Tダイキャストフィルム成形法等が挙げられ、好ましくは、共押出Tダイキャストフィルム成形法である。
【0043】
本発明の多層フィルムの製造方法として共押出インフレーション成形法や共押出Tダイキャスト成形法などの押出成形を行う場合、押出成形温度は、通常、110〜250℃である。押出加工性の観点から、好ましくは130℃以上であり、より好ましくは140℃以上である。
【0044】
本発明の多層フィルムは、単独で用いてもよく、また、基材にラミネートして複合フィルムとして利用してもよい。該基材としては、例えば、セロハン、紙、板紙、織物、アルミニウム箔、ナイロン6やナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、延伸ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、中密度直鎖状ポリエチレン等が挙げられる。
【0045】
本発明の多層フィルムを基材にラミネートする方法としては、例えば、ドライラミネート法、ウェットラミネート法、サンドラミネート法、ホットメルトラミネート法等が挙げられる。
【0046】
本発明の多層フィルムは、食品包装用フィルム、日用品や文房具等の包装フィルム、バッグインボックスの内袋および外袋などに用いられる。
【実施例】
【0047】
以下、実施例および比較例により本発明を説明する。
実施例および比較例の物性は、次の方法に従って測定した。
【0048】
(1)メルトフローレート(MFR、単位:g/10分)
JIS K 7210−1995に規定された方法に従い、荷重21.18N、温度190℃(PE条件)の条件で測定した。
【0049】
(2)密度(単位:kg/m3
JIS K7112−1995のうち、A法に規定された方法に従って測定した。なお、測定試料片は、JIS K6760−1995に記載の低密度ポリエチレンの方法に従いアニーリングを行い測定に用いた。
【0050】
(3)分子量分布(Mw/Mn、単位:−)
ゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法を用いて、下記の条件(1)〜(9)により、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
測定条件
(1)装置:Waters社製 150CV ALC/GPC
(2)分離カラム:昭和電工社製Shodex GPC AT−806MS
(3)温度 :140℃
(4)溶媒 :o−ジクロロベンゼン
(5)溶出溶媒流速:1.0ml/分
(6)試料濃度:1mg/ml
(7)測定注入量:400μl
(8)分子量標準物質:標準ポリスチレン(東ソー社製;分子量=6000000〜500)
(9)検出器:示差屈折
【0051】
(4)流動の活性化エネルギー(Ea、単位:kJ/mol)
粘弾性測定装置(Rheometrics社製Rheometrics Mechanical Spectrometer RMS−800)を用いて、130℃、150℃、170℃および190℃のそれぞれの温度において、下記測定条件で溶融複素粘度−角周波数曲線を測定し、次に、得られた溶融複素粘度−角周波数曲線から、Rheometrics社製計算ソフトウェア Rhios V.4.4.4を用いて、活性化エネルギー(Ea)を求めた。
<測定条件>
ジオメトリー:パラレルプレート
プレート直径:25mm
プレート間隔:1.5〜2mm
ストレイン:5%
角周波数:0.1〜100rad/秒
測定雰囲気:窒素下
【0052】
(5)g*
g*=[η]/([η]GPC×gSCB*) (II)
前記式(II)によってg*を求めた。
[η]は以下の方法で求めた。まず、エチレン系樹脂の相対粘度(ηrel)を、熱劣化防止剤としてブチルヒドロキシトルエン(BHT)を0.5重量%含むテトラリン100mlに、エチレン系樹脂100mgを135℃で溶解してサンプル溶液を調製し、ウベローデ型粘度計を用いて前記サンプル溶液と熱劣化防止剤としてBHTを0.5重量%のみを含むテトラリンからなるブランク溶液との降下時間から算出した。算出した相対粘度(ηrel)を、式(II−I)に代入し、[η]を求めた。
[η]GPCは、以下の方法で求めた。前記の(3)分子量分布の測定結果より、粘度平均分子量(Mv)を算出した。算出したMvを式(II−II)に代入し、[η]GPCを求めた。
SCB*は、式(II−V)により求めたAを式(II−III)に代入して求めた。なお、エチレン系樹脂中の短鎖分岐の分岐短鎖数nと、炭素原子1000個あたりの短鎖分岐数yの測定ならびに計算は、文献(Die Makromoleculare Chemie, 177, 449 (1976) McRae, M. A., Madams, W. F. )記載の方法に従い、α−オレフィン由来の特性吸収を利用して実施した。赤外吸収スペクトルは、赤外分光光度計(日本分光工業社製 FT−IR7300)を用いて測定した。
【0053】
(6)NC5の算出方法
炭素核磁気共鳴法によって、次の測定条件により、炭素核磁気共鳴スペクトル(13C−NMR)を測定し、下記算出法より求めた。
<測定条件>
装置:Bruker社製 AVANCE600
測定プローブ:10mmクライオプローブ
測定溶媒:1,2−ジクロロベンゼン/1,2−ジクロロベンゼン−d4
=75/25(容積比)の混合液
測定温度:130℃
測定方法:プロトンデカップリング法
パルス幅:45度
パルス繰り返し時間:4秒
測定基準:テトラメチルシラン
窓関数 :エクスポネンシャルまたはガウシャン
積算回数:2500回
<分岐度の算出方法>
炭素原子数5の算出方法 (NC5、単位:1/1000C)
窓関数にエクスポネンシャルを適用した13C−NMRスペクトルにおいて、5〜50ppmに観測されるすべてのピークの総和を1000として、32.5〜32.7ppmに付近にピークトップを有するピークのピーク面積を求めた。
【0054】
[フィルムの物性]
【0055】
(7)ヒートシール強度(単位:N/15mm巾)
実施例で得られた多層フィルムの層(II)面側同士を重ね合わせた後、該2枚重ねのフィルムを15μmのナイロンフィルム2枚で挟み、ナイロンフィルムごと、下記シール条件により、ヒートシーラー(テスター産業社製)を用いてヒートシールを行った。
シール温度:110℃〜180℃
シール時間:1秒
シール圧力:0.2MPa
シール巾 :10mm
得られたサンプルを23℃で24時間以上状態調整した後、シール巾方向から直角方向に巾15mmの試験片を切り出し、次に、該試験片のシール部を引張試験機により、200mm/分の速度で180°剥離し、各シール温度でのシール強度を測定した。
【0056】
[実施例1]
(1)助触媒担体の調製
窒素置換した撹拌機を備えた反応器に、窒素流通下で300℃において加熱処理したシリカ(デビソン社製 Sylopol948;50%体積平均粒子径=55μm;細孔容量=1.67ml/g;比表面積=325m2/g)2.8kgとトルエン24kgとを入れて、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン0.9kgとトルエン1.4kgとの混合溶液を反応器の温度を5℃に保ちながら30分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に95℃に昇温し、95℃で3時間撹拌し、ろ過した。得られた固体生成物をトルエン20.8kgで6回、洗浄を行った。その後、トルエン7.1kgを加えスラリーとし、一晩静置した。
【0057】
上記で得られたスラリーに、ジエチル亜鉛のヘキサン溶液(ジエチル亜鉛濃度:50重量%)3.46kgとヘキサン2.05kgとを投入し、撹拌した。その後、5℃に冷却した後、3,4,5−トリフルオロフェノール1.55kgとトルエン2.88kgとの混合溶液を、反応器の温度を5℃に保ちながら60分間で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で1時間撹拌した。その後、5℃に冷却し、H2O0.221kgを反応器の温度を5℃に保ちながら1.5時間で滴下した。滴下終了後、5℃で1.5時間撹拌し、次に40℃に昇温し、40℃で2時間撹拌し、更に80℃に昇温し、80℃で2時間撹拌した。撹拌後、室温にて、残量16Lまで上澄み液を抜き出し、トルエン11.6kgを投入し、次に、95℃に昇温し、4時間撹拌した。撹拌後、室温にて、上澄み液を抜き出し、固体生成物を得た。得られた固体生成物をトルエン20.8kgで4回、ヘキサン24リットルで3回、洗浄を行った。その後、乾燥することにより、固体成分(以下、助触媒担体(a)と称する。)を得た。
【0058】
(2)予備重合触媒成分(1)の調製
予め窒素置換した内容積210リットルの撹拌機付きオートクレーブに、ブタン80リットルを投入した後、ラセミ−エチレンビス(1−インデニル)ジルコニウムジフェノキシド144mmolを投入し、オートクレーブを50℃まで昇温して撹拌を2時間行った。次に上記助触媒担体(a)0.5kgを投入し、オートクレーブを31℃まで降温して系内が安定した後、エチレンを0.1kg、水素を0.1リットル(常温常圧体積)仕込み、続いてトリイソブチルアルミニウム207mmolを投入して重合を開始した。エチレンと水素をそれぞれ0.6kg/時間と0.5リットル(常温常圧体積)で連続供給しながら30分経過した後、50℃へ昇温するとともに、エチレンと水素をそれぞれ3.6kg/時間と10.9リットル(常温常圧体積)/時間で連続供給することによって合計6時間の予備重合を実施した。重合終了後、エチレン、ブタン、水素などをパージして残った固体を室温にて真空乾燥し、助触媒担体(a)1g当り37gのポリエチレンを含有する予備重合触媒成分(1)を得た。
【0059】
(3)エチレン−1−ヘキセン共重合体の製造
上記の予備重合触媒成分(1)を用い、連続式流動床気相重合装置でエチレンと1−ヘキセンとの共重合を実施した。重合条件は、温度80℃、全圧2MPa、エチレンに対する水素のモル比は1.48%、エチレンに対する1−ヘキセンのモル比は1.70%で、重合中はガス組成を一定に維持するためにエチレン、1−ヘキセン、水素を連続的に供給した。さらに、流動床の総パウダー重量を80kgに維持し、平均重合時間4時間となるように、上記予備重合触媒成分と、トリイソブチルアルミニウムとを一定の割合で連続的に供給した。重合により、20.3kg/時間の重合効率でエチレン−1−ヘキセン共重合体(以下、PE−1と称する。)のパウダーを得た。
【0060】
(4)エチレン−1−ヘキセン共重合体パウダーの造粒
上記で得たPE−1のパウダーを、押出機(神戸製鋼所社製 LCM50)により、フィード速度50kg/時間、スクリュー回転数450rpm、ゲート開度4.2mm、サクション圧力0.2MPa、樹脂温度200〜230℃条件で造粒することにより、PE−2のペレットを得た。PE−1のペレットの評価結果を表1に示す。
【0061】
(5)フィルム成形
エチレン系樹脂(A)として上記のPE−1のペレット92.2重量%と、メタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)としてメタロセン系エチレン−1−ヘキセン共重合体(密度=915kg/m3、メルトフローレート=4g/10分);以下、LL−1と記す。LL−1の物性を表1に示す。)7.8重量%とを、タンブラーミキサーを用いて均一にペレット混合し、得られた混合物をスクリュー径50mmφの押出機3台からなる3層共押出インフレーション成形機(ダイ系150mm、リップ開度2.0mm)の外層用押出機、および内層用押出機に導入し、上記のPE−1のペレット95.2重量%と、上記のLL−1 4.8重量%とを、タンブラーミキサーを用いて均一にペレット混合し、得られた混合物を中間層用の押出機に導入し、成形温度として押出機、ダイ設定温度を190℃とし、内層、中間層、および外層の押出量をそれぞれ7.5kg/時間、15kg/時間、7.5kg/時間とし、ブローアップレイシオを2.0の条件で厚み40μmの共押出インフレーション成形を行った。得られた多層フィルムの物性評価結果を表2に示した。
【0062】
[比較例1]
共押出インフレーション成形において、中間層用押出機に導入する樹脂をメタロセン系エチレン−1−ヘキセン共重合体(住友化学株式会社製、「スミカセンE FV103」(密度=905kg/m3、メルトフローレート=1g/10分);以下、LL−2と記す。LL−2の物性を表1に示す。)のペレットを99.2重量%と、上記のLL−1 0.8重量%とを、タンブラーミキサーを用いて均一にペレット混合し、得られた混合物とした以外は実施例1と同様に行った。得られたフィルムの評価結果を表2に示す。
【0063】
[比較例2]
共押出インフレーション成形において、外層用押出機、および内層用押出機に導入する樹脂をメタロセン系エチレン−1−ヘキセン共重合体(住友化学株式会社製、「スミカセンE FV201」(密度=915kg/m3、メルトフローレート=2g/10分);以下、LL−3と記す。LL−3の物性を表1に示す。)のペレット96.2重量%と、上記のLL−1 4.8重量%とを、タンブラーミキサーを用いて均一にペレット混合し、得られた混合物とした以外は比較例1と同様に行った。得られたフィルムの評価結果を表2に示す。
【0064】
【表1】

【0065】
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記要件(a1)と(a2)と(a3)と(a4)の全てを充足するエチレン系樹脂(A)80〜95重量%、
および下記要件(b1)と(b2)と(b3)と(b4)の全てを充足するメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)5〜20重量%
を含有する二つの層(II)と(ただし、二つの層(II)は同じであってもよく、異なっていてもよく、それぞれの層(II)において、エチレン系樹脂(A)とメタロセン系エチレン−α−オレフィン共重合体(B)の合計量を100重量%とする。)、
前記エチレン系樹脂(A)を含有する層(I)とを有し、
二つの層(II)の間に層(I)が配置されてなるエチレン系多層フィルム。
(a1):13C−NMRにより測定される炭素原子数5の分岐数(NC5)が炭素原子1000個あたり0.1未満であること。
(a2):流動の活性化エネルギー(Ea)が40kJ/mol以上であること。
(a3):メルトフローレート(MFR)が0.1〜5g/10分であること。
(a4):密度が900〜915kg/mであること。
(b1):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すること。
(b2):メルトフローレート(MFR)が0.1〜10g/10分であること。
(b3):密度が900〜925kg/mであること。
(b4):流動の活性化エネルギー(Ea)が40kJ/mol未満であること。
【請求項2】
前記エチレン系樹脂(A)が、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、下記要件(a5)を充足するエチレン−α−オレフィン共重合体である請求項1に記載のエチレン系多層フィルム。
(a5):分子量分布(Mw/Mn)が5〜25であること。
【請求項3】
バッグインボックス用である請求項1または2に記載のエチレン系多層フィルム。

【公開番号】特開2013−18266(P2013−18266A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−155572(P2011−155572)
【出願日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】