JP2000336231A - アイオノマー組成物及び成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アイオノマーの剛性やヒートシール性を損な
うことなく、良好なシルキー状外観、印刷適性、適度な
滑り性を有し、溶融袋としての用途に有用なアイオノマ
ー組成物及びその成形体を提供するにある。 【解決手段】 （Ａ）不飽和カルボン酸含量が１０〜３
０重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体８０〜
９８重量部と、（Ｂ）不飽和カルボン酸含量が５〜４０
重量％及びビカット軟化点が１１０℃以上のスチレン・
不飽和カルボン酸共重合体２０〜２重量部とからなり、
且つ前記（Ａ）及び（Ｂ）の総カルボキシル基の５〜７
０％が金属イオンで中和されていることを特徴とするア
イオノマー組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルム強度、ヒ
ートシール性、滑り摩擦係数等の特性に優れ、溶融袋と
して有用なアイオノマー組成物及びその成形体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】道路標示材料やエラストマーなどの包装
袋としては、溶融袋が広く使用されている。即ち、これ
らの材料の溶融加工時に、内容物を包装袋ごと溶融して
製品中に取り込ませるようにすると、使用済み袋の廃棄
処理が不要となり、また袋の開封に伴う粉塵やこぼれの
発生がなく、安全性、環境問題の改善、取り扱いや計量
の合理化の点でも役立つので、溶融袋は広く用いられる
ようになっている。

【０００３】アイオノマーの特性である高い剛性と低融
点とを利用して、アイオノマーを溶融袋に利用すること
が知られている。特開平９−２２１５７１号公報には、
（メタ）アクリル酸含有量が１６〜３０重量％のエチレ
ン・（メタ）アクリル酸ランダム共重合体の部分中和金
属アイオノマー１００重量部当たり１〜２０重量部の炭
酸カルシウムを配合したアイオノマー組成物からなる溶
融袋が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶融袋
として使用可能であるためには、薄くても強度が大きい
こと、及び溶融加工を妨げない程度に融点が十分に低い
ことに加えて、天日による変質を防止するための遮光
性、内容物表示のための印刷適性、輸送及び取り扱いの
ための適度な滑り性、内容物を袋詰めする際の口開き性
などの種々の特性が要求されている。

【０００５】一方、アイオノマーは透明でしかも平面ヘ
ーズが小さいことから、チタンホワイトや炭酸カルシウ
ム、タルク、シリカなどの顔料や無機フィラーの配合が
必要である。また、滑り性を付与するために、高級脂肪
酸アミドなどのスリップ剤やアンチブロッキング剤など
の各種配合剤を配合する必要がある。

【０００６】ところが、アイオノマーは、自身の極性に
より、顔料や無機フィラーと共に、高温下におかれる
と、架橋反応を生じ、粘度が上昇して、原料への分散性
が低下したり、或いはフィルム強度や伸びの低下を引き
起こす原因となることが認められた。一方、顔料や無機
フィラーの樹脂への分散性を向上させる手段として、マ
スターバッチによる配合が知られており、アイオノマー
への顔料や無機フィラーの配合においても、実際にポリ
エチレン等をベースレジンとしたマスターバッチの添加
がよく行われている。しかしながら、このようなマスタ
ーバッチ法によると、異種レジンの配合により、ヒート
シール強度が低下したり、衝撃性が低下するため破裂す
るなどの問題がある。

【０００７】したがって、本発明の目的は、上記の問題
が解消され、アイオノマーの剛性やヒートシール性を損
なうことなく、良好なシルキー状外観、印刷適性、適度
な滑り性を有し、溶融袋としての用途に有用なアイオノ
マー組成物及びその成形体を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、（Ａ）
不飽和カルボン酸含量が１０〜３０重量％のエチレン・
不飽和カルボン酸共重合体８０〜９８重量部と、（Ｂ）
不飽和カルボン酸含量が５〜４０重量％及びビカット軟
化点が１１０℃以上のスチレン・不飽和カルボン酸共重
合体２０〜２重量部とからなり、且つ前記（Ａ）及び
（Ｂ）の総カルボキシル基の５〜７０％が金属イオンで
中和されていることを特徴とするアイオノマー組成物が
提供される。本発明のアイオノマー組成物は、１９０℃
及び２１６０ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．
０１〜１００ｇ／１０分の範囲にあるものであることが
好ましい。本発明によればまた、上記アイオノマー組成
物からなる成形体、特に溶融袋が提供される。

【０００９】

【発明の実施態様】［作用］本発明では、エチレン・不
飽和カルボン酸共重合体（Ａ）に配合する樹脂として、
不飽和カルボン酸含有量が５〜４０重量％でビカット軟
化点が１１０℃以上のスチレン・不飽和カルボン酸共重
合体（Ｂ）を選択し、このスチレン・不飽和カルボン酸
共重合体（Ｂ）を限定された少ない重量比で上記共重合
体（Ａ）と組み合わせてアイオノマー組成物としたこと
が特徴であり、これにより、エチレン共重合体アイオノ
マーの優れた特性、例えば剛性、耐衝撃性及びヒートシ
ール性を損なうことなしに、良好なシルキー状外観、印
刷適性が得られ、加えて適度な滑り性が得られる。

【００１０】後述する例を参照されたい。エチレン・不
飽和カルボン酸共重合体単独からなるアイオノマーで
は、透明性が大であり、包装袋、特に溶融袋としては印
刷適性、風合いに欠けている。また、静摩擦係数、動摩
擦係数とも大きく、滑り性に欠けている（後述する比較
例１参照）。一方、エチレン系重合体の改質に最も広く
使用されているエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）を配合したのでは、ヒートシール強度の低下が大き
く、静摩擦係数、動摩擦係数の改善には殆ど効果がな
く、ヘーズの増加効果も依然として小さなレベルである
（後述する比較例４参照）。

【００１１】これに対して、不飽和カルボン酸含有量が
５〜４０重量％でビカット軟化点が１１０℃以上のスチ
レン・不飽和カルボン酸共重合体（Ｂ）を選択し、これ
をエチレン・不飽和カルボン酸共重合体（Ａ）に配合し
て、アイオノマー組成物とすると、エチレン・不飽和カ
ルボン酸共重合体系アイオノマーの優れた剛性、ヒート
シール性、及び比較的低温での溶融特性を殆ど損なうこ
となく、ヘーズ値の増大に伴う不透明化、風合いの向
上、印刷適性の向上などが可能となると共に、動摩擦係
数、静摩擦係数の低下に伴う適度な滑り性の付与が可能
となるのである。

【００１２】本発明では、エチレン・不飽和カルボン酸
共重合体（Ａ）の多量（８０〜９８重量部）に対して、
スチレン・不飽和カルボン酸共重合体（Ｂ）の少量（２
０〜２重量部）を組み合わせることも重要である。スチ
レン・不飽和カルボン酸共重合体（Ｂ）の配合量が上記
範囲を下回ると、不透明化の程度及び滑り性の付与が、
上記範囲にある場合に比して不十分になるので好ましく
ない（後述する比較例２参照）。一方、スチレン・不飽
和カルボン酸共重合体（Ｂ）の配合量が上記範囲を上回
ると、フィルムの機械的特性やヒートシール強度が、上
記範囲にある場合に比して著しく低下するので好ましく
ない（後述する比較例５参照）。

【００１３】本発明によるアイオノマー組成物は、包装
袋、特に溶融袋として用いたとき、薄くても強度が大き
いこと、溶融加工を妨げない程度に融点が十分に低いこ
と、天日による変質を防止するための遮光性を有するこ
と、内容物表示のための印刷適性を有すること、輸送及
び取り扱いのための適度な滑り性を有すること、内容物
を袋詰めする際の口開き性に優れていること、などの数
々の優れた特性を備えており、しかもこれらの特性は、
従来のアイオノマー系包装袋では必要であった顔料や無
機フィラー、更にはスリップ剤やアンチブロッキング剤
の添加なしに達成され、これらの配合剤を用いる場合の
前述した不利益を受けないという利点もある。

【００１４】［エチレン・不飽和カルボン酸共重合体］
本発明で用いられるエチレン・不飽和カルボン酸共重合
体は、不飽和カルボン酸含有量が１０〜３０重量％、好
ましくは１５〜２５重量％の共重合体であり、エチレン
と不飽和カルボン酸の二元共重合体のみならず、任意に
他の単量体が共重合された多元共重合体であってもよ
い。

【００１５】ここに、不飽和カルボン酸としては、アク
リル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フ
マル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン
酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチルなど
を例示することができる。とくに好ましいのは、アクリ
ル酸又はメタクリル酸である。

【００１６】上記任意に共重合されていてもよい他の単
量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのよう
なビニルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、
アクリル酸ｎブチル、アクリル酸イソオクチル、アクリ
ル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸
ジメチル、マレイン酸ジエチルなどの不飽和カルボン酸
エステル、一酸化炭素、二酸化硫黄などを例示すること
ができる。これら他の単量体は、例えば０〜４０重量
％、好ましくは０〜３０重量％の範囲で共重合されてい
てもよいが、一般にこのような他の単量体含量が多くな
ると、共重合体の融点が低下するので、とくに耐熱性良
好な組成物を目的とする場合には、このような単量体を
含まないものかあるいは含んでいたとしてもわずかな量
で共重合されているものを用いるのが好ましい。

【００１７】このようなエチレン・不飽和カルボン酸共
重合体としては、１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメ
ルトフローレートが０．１〜１０００ｇ／１０分、とく
に１〜８００ｇ／１０分程度のものを使用するのが望ま
しい。

【００１８】本発明においてこのようなエチレン・不飽
和カルボン酸共重合体は、スチレン・不飽和カルボン酸
共重合体と配合する前に、金属イオンでイオン化してア
イオノマーとして使用することができる。この場合、例
えばカルボキシル基の１０〜１００％、好ましくは２０
〜９０％、特に好ましくは３０〜８０％を、金属イオン
で中和されたものを使用することができる。ここに、金
属イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムの
ようなアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、スト
ロンチウムのようなアルカリ土類金属、亜鉛、銅、コバ
ルト、ニッケル、クロム、鉛などの典型及び遷移金属な
どであり、とくにアルカリ金属又はアルカリ土類金属を
用いるのが好ましい。アイオノマーとしては、成形加工
性、成形品の物性等を考慮すると、１９０℃、２１６０
ｇ荷重におけるメルトフローレートが、０．１〜２００
ｇ／１０分、とくに０．１〜１００ｇ／１０分のものを
使用するのが好ましい。

【００１９】［スチレン・不飽和カルボン酸共重合体］
本発明においてエチレン・不飽和カルボン酸共重合体と
ともに使用されるスチレン・不飽和カルボン酸共重合体
は、不飽和カルボン酸含有量が、通常、５〜４０重量
％、とくに７〜３０重量％程度のものであって、ビカッ
ト軟化点が１１０℃以上、とくに１１５〜１５０℃のも
のを使用するのが好ましい。すなわち不飽和カルボン酸
含有量が上記範囲より少ないものを使用したり、ビカッ
ト軟化点が上記範囲より小さいものを使用した場合に
は、加工性が悪くなったり、あるいはフィルムの腰や機
械的特性が低下する傾向があり、また不飽和カルボン酸
含量が上記範囲より多い共重合体を用いると、その配合
量にもよるが樹脂組成物が脆くなりすぎるなど物性面で
好ましくないからである。

【００２０】ここに、不飽和カルボン酸としては、エチ
レン共重合体アイオノマーのベースポリマーを構成する
ものとして例示したようなものを挙げることができる
が、耐熱性の点からメタクリル酸が好ましい。

【００２１】上記共重合体としてはまた、２００℃、１
００００ｇ荷重におけるメルトフローレートが０．１〜
１０００ｇ／１０分、とくに１〜５００ｇ／１０分程度
のものを使用するのが好ましい。

【００２２】スチレン・不飽和カルボン酸共重合体は、
エチレン・不飽和カルボン酸またはそのアイオノマーと
配合する前に、金属イオンでイオン化してアイオノマー
として使用することができる。この場合、例えばカルボ
キシル基の８０％以下、とくに６０％以下で中和された
ものを使用することができるが、あまりイオン化度の高
いものは、非常に脆く、またその製造も困難であり、ま
た多くの場合溶融粘度が小さくなりすぎて加工性に悪影
響を及ぼすため好ましくない。ここに、金属イオンとし
ては、すでに例示したもの同様のものであり、アルカリ
金属又はアルカリ土類金属が好ましい。アイオノマーと
しては、成形性、成形品の物性等を考慮すると、２００
℃、１００００ｇ荷重におけるメルトフローレートが、
０．０１〜２００ｇ／１０分、とくに０．１〜１００ｇ
／１０分のものを使用するのが好ましい。

【００２３】［アイオノマー組成物］本発明において
は、上記エチレン・不飽和カルボン酸共重合体（Ａ）と
スチレン・不飽和カルボン酸共重合体（Ｂ）の配合比率
は、イオン化前の重量基準で、前者８０〜９８重量部、
好ましくは９０〜９７重量部に対し、後者が２０〜２重
量部、好ましくは１０〜３重量部（いずれも合計が１０
０重量部）である。

【００２４】エチレン・不飽和カルボン酸共重合体及び
スチレン・不飽和カルボン酸共重合体の配合は、上述の
ようにいずれか一方あるいは双方を予めイオン化したの
ち行ってもよく、またベースポリマー同志を配合後、あ
るいはいずれか一方あるいは双方をイオン化したのち配
合後、さらにイオン化することもできる。

【００２５】いずれにしても、組成物中における両者の
カルボキシル基の総量の５〜７０％、好ましくは１０〜
６０％が上記金属イオンにより中和されているように調
製することが望ましい。この中和度が低過ぎると金属イ
オンによる相溶化効果が低下し、表面剥離が起こった
り、表面グロスの増大、風合いの悪化、剛性や硬度の低
下などが発生することがあり、好ましくない。また、そ
の中和度が高過ぎると、溶融粘度の上昇に伴う成形性の
悪化が起こり好ましくない。

【００２６】組成物の成形性や成形品の物性等を考慮す
ると、組成物の１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるメル
トフローレートが、０．０１〜１００ｇ／１０分、とく
に０．１〜５０ｇ／１０分となるように調製することが
望ましい。

【００２７】本発明の上記組成物には種々の添加剤を配
合することができる。このような添加剤として、酸化防
止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、染料、顔
料、架橋剤、架橋助剤、発泡剤、発泡助剤、難燃剤、滑
剤、ブロッキング防止剤、可塑剤、粘着付与剤、帯電防
止剤、補強材、無機充填剤などを配合することができ
る。ただし、これらの添加剤の配合量は、それ自体公知
の処方の範囲内であるが、本発明のアイオノマー組成物
の特性を損なうものであってはならない。

【００２８】上記組成物は、種々の成形方法、例えば射
出成形、ブロー成形、押出成形、プレス成形、真空成
形、圧空成形などにより、シート、フィルム、容器、ロ
ッド、チューブ、パイプ等の成形体に成形して利用する
ことができる。

【００２９】本発明は、このような成形体の内でも前述
した特性を生かして、包装袋、特に溶融袋として有用で
ある。袋の原材料となるフィルムの成形は、Ｔ−ダイ製
膜法やインフレーション製膜法で行うことができ、包装
袋への製袋は、それ自体公知の製袋法により行うことが
できる。例えば、四方シール袋、三方シール袋、二方シ
ール袋、ガセット包装袋、ピロー包装袋などが例示され
るが、これらの例に勿論限定されない。溶融袋の場合、
フィルムの厚みは、必要な強度と異物の混入を可及的に
少なくするという見地から、最適な範囲があり、一般に
８０乃至２００μｍ、特に１００乃至１５０μｍの範囲
にあることが好ましい。

【００３０】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明
する。但し、本発明はそれらの実施例のみに限定される
ものではない。

【００３１】以下に実施例・比較例に使用したエチレン
・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー（以下アイ
オノマー）及びスチレン共重合体を示す。

【００３２】 アイオノマー 名称 酸 種 酸含量(wt%) イオン種 中和度(mol％) アイオノマー１ メタクリル酸 １０ Ｎａ ５０ アイオノマー２ メタクリル酸 １５ Ｎａ ５４

【００３３】 スチレン共重合体 名称 酸 種 酸含量(wt%) ビカット軟化点(℃) スチレン共重合体１ メタクリル酸 １５ １２５

【００３４】また、実施例・比較例における物性値は次
の方法によって測定した。 ［物性値測定方法］後述する方法で製造した５０μｍ厚
みのインフレーションフィルムを使用して全ての測定を
行った。 ・光学性 ヘイズ：ＪＩＳ Ｋ６７１４、グロス：ＪＩＳ Ｚ８７
４１、 トランス：ＡＳＴＭ Ｄ１７４６に準拠 ・滑り性 ＡＳＴＭ Ｄ１８９０に準拠し、６３．５ｍｍ角のホル
ダーにフィルム試験片を装着し基盤に取り付けた同じフ
ィルム試験片上を１５０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張った時の
荷重とホルダーの荷重の比から滑り摩擦係数を測定し
た。 ・引張特性 ＪＩＳ Ｋ６７８１に準拠して破断点応力及び伸びを測
定した。 試験速度：５００ｍｍ／ｍｉｎ チャック間距離：９
０ｍｍ 標線間距離：４０ｍｍ ・引き裂き性 エルメンドルフ引裂き法（ＪＩＳ Ｋ７１２８Ｂ法）に
より測定 ・ヒートシール強度 ＪＩＳ Ｚ１７０７に準拠して、１５ｍｍ幅の短冊状の
サンプルの最大剥離強度を測定した。尚、測定に使用し
たサンプルは、２４時間前に１００，１２０，１４０，
１６０℃に加熱した１０ｍｍ幅のシールバーで、０．５
秒間加圧したものである。 ・ビカット軟化点：ＡＳＴＭ Ｄ１５２５１８０℃で熱
プレス成形した３ｍｍシートを２３℃、５０％相対湿度
の雰囲気で１４日間調整し、このシートを打ち抜いて試
験片とし試験を行った。

【００３５】また、フィルムの製造は次の通り行った。 ［フィルムの製造］４０ｍｍ押出機でプリブレンドした
配合物を、厚み５０μｍ、折り幅２００ｍｍのインフレ
ーションフィルムを作成した。フィルムの成形は、５０
ｍｍ径スパイラルダイを装着したインフレーションフィ
ルム成形機（３０ｍｍ径押出機）を用いた。成形温度は
２００℃、引取り速度３ｍ／ｍｉｎとした。

【００３６】実施例１〜５ 実施例１〜５はアイオノマー１，２にスチレン共重合体
１を表１に示した量関係で配合した。結果を表１に示
す。その結果、何れも、不透明、滑り性、引張特性、引
き裂き性、ヒートシール強度に優れる組成物が得られ
た。

【００３７】比較例１ 比較例１では実施例１においてスチレン共重合体を用い
なかった。結果を表１に示す。フィルムは透明であって
印刷適性が悪く、滑り性も不良であった。

【００３８】比較例２ 比較例２では実施例１におけるアイオノマー１とスチレ
ン共重合体１との配合重量比を９９：１とした。結果を
表１に示す。フィルムは不透明化の程度が不十分であ
り、滑り性も不十分であった。

【００３９】比較例３ 比較例３では比較例１においてスチレン共重合体１の代
わりにポリメチルメタクリレートを用いた。結果を表１
に示す。フィルムは透明であって印刷適性が悪く、滑り
性も不良であった。

【００４０】比較例４ 比較例４では実施例２においてスチレン共重合体１の代
わりにポリ酢酸ビニルを用いた。結果を表１に示す。フ
ィルムは不透明化の程度が不十分であり、滑り性も不良
でり、ヒートシール強度も低かった。

【００４１】比較例５ 比較例５では実施例５において、アイオノマー２とスチ
レン共重合体１との配合重量比を６０：４０とした。結
果を表１に示す。フィルムは伸びが小さく、脆くなり、
またヒートシール強度も低下した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明では、エチレン・不飽和カルボン
酸共重合体（Ａ）に配合する樹脂として、不飽和カルボ
ン酸含有量が５〜４０重量％でビカット軟化点が１１０
℃以上のスチレン・不飽和カルボン酸共重合体（Ｂ）を
選択し、このスチレン・不飽和カルボン酸共重合体
（Ｂ）を限定された少ない重量比で上記共重合体（Ａ）
と組み合わせてアイオノマー組成物としたことが特徴で
あり、これにより、包装袋、特に溶融袋として種々の利
点が奏される。即ち、このアイオノマー組成物では、衝
撃強度、引き裂き強度、破断点抗張力などの機械的強度
に優れていると共に、形成されるフィルムには腰があ
り、フィルムの厚みを小さくしても、袋に必要な特性が
維持されるという利点がある。また、フィルムが艶消し
調に不透明化されているため、印刷適性に優れており、
更に風合い、意匠性にも優れている。袋に必要な適度な
滑り性を有するため、包装体の輸送時の取り扱いや作業
性にも優れている。更に、低融点で内容物の溶融時に容
易に溶融して、内容物中に相溶するというアイオノマー
の特性をもそのまま備えており、またヒートシール性や
口開き性、成形性も良好である。しかも、これらの利点
は、従来のアイオノマー系包装袋では必要であった顔料
や無機フィラー、更にはスリップ剤やアンチブロッキン
グ剤の添加なしに達成され、これらの配合剤を用いる場
合の不利益、例えば分散不良、焦げや着色、ヒートシー
ル強度の低下を受けないという利点もある。このアイオ
ノマー組成物は、包装袋、特に溶融袋しての用途に有用
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）不飽和カルボン酸含量が１０〜３
   ０重量％のエチレン・不飽和カルボン酸共重合体８０〜
   ９８重量部と、（Ｂ）不飽和カルボン酸含量が５〜４０
   重量％及びビカット軟化点が１１０℃以上のスチレン・
   不飽和カルボン酸共重合体２０〜２重量部とからなり、
   且つ前記（Ａ）及び（Ｂ）の総カルボキシル基の５〜７
   ０％が金属イオンで中和されていることを特徴とするア
   イオノマー組成物。
2. 【請求項２】 １９０℃及び２１６０ｇ荷重におけるメ
   ルトフローレートが０．０１〜１００ｇ／１０分の範囲
   にあることを特徴とする請求項１に記載のアイオノマー
   組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のアイオノマー
   組成物からなることを特徴とする成形体。
4. 【請求項４】 溶融袋であることを特徴とする請求項３
   に記載の成形体。