JPH024426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱可塑性で熱収縮性の包装用フイル
ム、特に改善された熱シール特性を有するポリプ
ロピレンフイルムに関する。これらのフイルムは
各種の食料品及び食料品以外の物の包装用に広く
使用することができる。 配向されたポリプロピレンフイルムはその良好
な湿気障壁性、強靭性、高強度及び光学的物性の
故に包装用フイルムとして有用であり広く受け入
れられている。しかしながら、ポリプロピレンの
フイルムは一般に、包装適用に当り重要な考慮事
項である良好な熱シール特性をあらわさない。こ
れはポリプロピレンフイルムが非常に狭いシール
温度範囲しか有しないことに基づく。 熱可塑性フイルムのシール温度範囲は、熱及び
圧力を加えたときフイルムの表面同志がシール即
ち結合を開始する点として考えることができる。
温度が更に増大すると、熱可塑性樹脂が溶融し容
易に流れる点に達して所定区域内のシールを達成
することが困難となり、これはシール温度範囲の
上限端を規定することとなる。そしてまたシール
温度範囲の上限端においてフイルムは焦げ炭化し
て弱く醜いシールを残す傾向を示すであろう。プ
ロピレンのホモポリマーの場合、温度が増大する
ときフイルムはシール可能にはならず、むしろ融
点に近づくと急激に流れ初めて、滑らかで連続的
な満足すべきシールを得ることを全く困難ならし
める。このようなシーリング態様は高速度包装設
備においては許容することができない。 良好なシール可能性を得るため従来からフイル
ムに対し各種タイプの被覆を施すことが行なわれ
た。通常被覆は分離した別の被覆操作例えばエマ
ルジヨンによる被覆、押出し被覆その他によつて
施されたが、そのような操作は高価につき且つフ
イルムの追加的取扱いを必要とする。共押出しに
よつてポリプロピレン上に熱シール性の被覆を施
して良好なシール強度を有するフイルムをつくる
ことが成功的に行なわれたけれども、本発明以前
の共押出しポリプロピレンフイルム積層体は非常
に狭い熱シール範囲しか有せず且つ高い製造費用
を要した。従つて本発明の目的は幅の広い熱シー
ル範囲を有するポリプロピレンフイルムを提供す
ることである。 本発明の他の目的は収縮包装の適用に対し受容
しうるシール強度を有するポリプロピレンフイル
ムを提供することである。 ポリプロピレンフイルムの被覆に関する主な米
国特許は次の如くである。米国特許第3285766号
（1966年11月15日、Edward Barkisら）は少くと
も65％のエチレンを含有する被覆をポリプロピレ
ンシート上に押出す方法を開示している；米国特
許第3671383号（1972年６月20日、Rikita
Sakataら）はポリプロピレン少くとも75重量％
のエチレン−プロピレンコポリマーの一軸延伸フ
イルムに対して積層された二軸延伸ポリプロピレ
ンフイルムを開示している；米国特許第4132050
号（1979年１月２日、Roger N.Young）はポリ
プロピレン87.5〜60部とエチレン−プロピレンロ
ブロツクコポリマー12.5〜40部とのブレンドから
つくられた基体と熱シール性の層とから成るフイ
ルムを開示している；米国特許第4148972号
（1979年４月10日、Toshihiro Yamaneら）はア
イオノマー１〜８重量％を有するポリプロピレン
層をアイオノマーの層と積層することによつてつ
くられたポリプロピレンフイルム積層体を開示し
ている。 今や驚くべきことには、多層ポリプロピレンフ
イルムのシール温度範囲を増大しそしてそのよう
なフイルムに受容しうるシール強度を与えるとい
う本発明の主目的はポリプロピレンホモポリマー
の基底層及び該基底層の少くとも１つの表面上に
設けられたプロピレン−エチレンコポリマーを含
有してなる外皮層を有する、ヒートシール可能な
二軸配向された熱収縮性多層の、随意穿孔されて
いてもよい、ポリプロピレン包装フイルムにおい
て、 該外皮層は60〜80重量％のプロピレン／エチレ
ンコポリマーと40〜20重量％のプロピレンホモポ
リマーの混合物からなり、該コポリマーは２〜６
重量％のエチレンを含有しており且つ該基底層の
該外皮層に対する厚さの比が少くとも４：１であ
る、ことを特徴とするポリプロピレン包装フイル
ムによつて達成されることが見出された。特に望
ましい態様において、外皮層はプロピレン−エチ
レンコポリマー70重量％とプロピレンホモポリマ
ー30重量％とのブレンドから成り、該コポリマー
はエチレンを２〜６重量％、更に好ましくは３〜
４重量％含有するものである。 もう一つの観点において本発明はプロピレンホ
モポリマーフイルムのシール温度範囲を増大せし
める方法であり、それはプロピレンホモポリマー
の基底層を準備し；そしてエチレン含量２〜６重
量％のプロピレン−エチレンコポリマー60〜80重
量％を含むブレンドから成る外皮層を該プロピレ
ンホモポリマーフイルムの少くとも片面上に積層
し：そして積層されたフイルムを二軸延伸してフ
イルムの最終全厚を6.35〜63.5ミクロン（0.25〜
2.5ミル）の範囲とする、段階から成るものであ
る。そのようなフイルムは少くとも20℃のシール
範囲を有してそして300ｇ／インチ以上のシール
強度をあらわす。この積層フイルムをつくるため
の好ましい方法は外皮層と基底層とを共押出しす
ることである。 更にもう一つの観点において本発明はきれいに
シールされ収縮されたポリプロピレンフイルムの
包装を生成する方法に関するものであり、それは
プロピレンホモポリマーの基底層を準備し；エチ
レン含量２〜６重量％のプロピレン−エチレンコ
ポリマー60〜80重量を含むブレンドから成る外皮
層を該プロピレンホモポリマーフイルムの少くと
も片面に積層し；積層されたフイルムを二軸延伸
してフイルムの最終全厚を6.35〜63.5ミクロン
（0.25〜2.5ミル）の範囲となし、かくして熱シー
ル可能な熱収縮性フイルムを生ぜしめ；包装され
るべき物品を準備し；該物品を該フイルムで被い
包みそして外皮層表面を熱シールされるべき個所
で互いに接触させ；シールされるべき個所に熱及
び圧力を適用して該フイルムを該個所でシールせ
しめ、この際該適用熱は135゜〜160℃の範囲であ
り、得られた包装の熱シールは最小強度300ｇ／
インチを有するものであり；そして該包装に110゜
〜195℃の範囲の熱を、該物品の周りに該フイル
ムが収縮するのに充分な時間適用する、ことから
成るものである。 上述の本発明のすべての観点において、フイル
ムは穿孔することができる。 本発明の好ましい態様は、外皮即ち外側層とし
てエチレン含有3.5〜4.2重量％のプロピレン−エ
チレンコポリマー70重量％とプロピレンホモポリ
マー30重量％とをブレンドすることによりつくら
れる二層フイルムである。この混合物はバンバリ
ーブレンダー中でブレンドされ、次いで二層を有
する管を押出すための環状ダイ中へ供給する押出
機のホツパーの中へ供給される。内側即ち基底層
はポリプロピレンホモポリマーより成りこれは同
じく内側層を与えるための上記環状ダイへ供給す
る第二の押出機のホツパーの中へ供給される。 環状ダイ中で二つの管状押出物は結合されて多
層管状積層体となる。管状積層体は急激に冷却さ
れ次いでつぶさ（Collaps）れる。その後、管は
ポリプロピレンの配向温度範囲135゜〜150℃に加
熱され気体吹込みにより膨張（inflate）される。
加熱は炉内で行なわれ、平らになつたフイルムが
炉から出るにつれてピンチロールを通過しそして
良く知られたトラツプ・バルブ技法によりバルブ
に対して開口され、そこで垂直及び水平の両方向
に約５倍に延伸されてフイルムの厚さは0.60〜
0.80ミルに低減される。延伸前の管は代表的に厚
さが約18ミルで、ポリプロピレン層対ブレンド層
の厚さの比は５：１である。そのようなポリプロ
ピレン二軸延伸のためのバブル技法の一つは米国
特許第3260776号（1966年７月17日、C.A.
Lindostromら）に記述されている。 フイルムがバルブ状に膨張しバルブが冷却され
た後それはつぶされ、切り開かれそして巻きあげ
られる。 或る場合にはフイルム中に穿孔即ち小さい孔の
配列ができるようにフイルムを穿孔することが望
ましい。所望の利用に従つて孔の数はフイルム１
平方インチ当り８〜10個から数百個に亘り、直径
は２〜20ミルに亘るであろう。フイルムを穿孔す
る代表的な装置は冷却された格子を用い、フイル
ムはその上を通過しながら熱ガスの噴射に曝さ
れ、熱ガスはフイルムを冷却されていない区域で
溶融する。そのような装置及び方法は米国特許第
3038198号（1952年６月12日、C.H.Scharr）に記
載されている。 フイルムのシール温度範囲及びシール強度を測
定するためフイルムのシート二枚を外皮面同志が
接触するように重ねた。電気抵抗で加熱された幅
５mmのシール用バーを用い二枚のシートを一緒に
圧力１Kg／cm²で0.5秒間背後支持面に対して加圧
し、シール用バーの温度を記録した。シール完了
後バーにより形成されたシールに対し垂直にそし
てそれを横切つて１インチの細片を切りとり、各
細片の端部をインストロン試験器のあごの中へ置
きシールがつかみあごのほぼ中央点に位置するよ
うにした。シールが剥がれるかまたは破れるまで
力をかけてあごを引き離すように駆動した。包装
の応用に充分であると考えられる最少のシール強
度約300ｇ／インチを有するシールが好ましい態
様により135℃の如く低いシール用バーの温度に
おいて達成され、そして約160℃に温度上昇する
まで満足すべきシールが続いて行なわれ、これは
シール範囲約25℃に当たる。（後記の如く現場テ
ストでは操作可能のシール範囲は30℃であること
が示される。）最高シール強度約1400ｇ／インチ
が達成された。 既述した如く、単一層のポリプロピレンフイル
ムは本質的に“ゼロ”の幅のシール温度範囲を有
するであろう。シール用バーはフイルムと接触す
るとき冷やされるから、ポリプロピレンの場合包
装機械においてシール用バーの温度を融点より幾
分高くセツトすることが実際上必要であり、それ
によつてシールされた包装を得られることができ
るが、このようにして形成されたシールは外観が
悪く且つ焦げた区域を有する。本発明のフイルム
の場合、シール用バーをシール温度範囲の上限近
くの温度にセツトするとフイルムを溶融したり焦
がしたりする危険はなく、加えてフイルムがシー
ル用バーを冷やそうとする高速度においてもシー
ル用バーはなおフイルムをシールするのに充分な
熱を保持しており、シール温度範囲より低く冷却
されることがない。 各種の物品を本発明のフイルムの中に包装する
ことができ、種々の機械は異なる技法を用いる。
或る場合には物品をフイルムの１枚のシート上に
置き次いで第二のシートを物品の上に被いかぶ
せ、それから周辺全部のシールをする；また或る
場合にはシール操作が督時に過剰のフイルムを切
造して包装の形を整える。シールの後、物品は熱
トンネルを通過するが、そこの温度は110℃程度
に低くてよく、普通はフイルムが延伸されたとき
の温度範囲内にセツトされる。トンネル内で熱は
延伸張力を解放してフイルムを物品のまわりに収
縮せしめる。他の包装方法では、物品を中央で折
目をつけたフイルムの折られた記に置き、そして
残りの三つのシールされていない側でシールを行
なうことができる。物品を収縮フイルムの中に被
い包む多くの方法がよく知られており当業者によ
り了解されている。 ロールパン、ピザその他を含めて軟かいパン焼
き製品の如き物品が本発明のフイルムで包装する
ことができる。また果物及び野菜の如くフイルム
を通して通気性を要する食料品は穿孔されたフイ
ルムを用いて包装することができる。 実施例 実際上熱シール範囲が存在しないポリプロピレ
ンによつて当面する問題を解決するため、ブレン
ドされたシール層の多数の組成について試験を行
なつた。下記の第１表にはプロピレンホモポリマ
ーを基底層としこれと共押出しされた表記のシー
ル組成から成る２層フイルムが表示されている。
トラツプ・バルブ技法によるフイルム加工が成功
した組成のみが第１表に示されている。表の下の
脚註はポリマーの略符号を説明するものであり、
シール範囲及びシール強度は既述したようにして
測定された。もちろん、曇りは試料を通過すると
き入射ビームから2.5゜より多く偏倚した透過光の
パーセンテージの平均であり、これは
ASTMD1003の方法により測定された。記載の
厚さ測定はフイルム積層体の全厚に関するもので
ある。

【表】

【表】 実施例３、10及び11において、シール範囲の温
度が幅をもつて表わされているが、これらの例は
現場の実際の装置で行なわれたもので、シール範
囲は実験室においても測定されたためであり、現
場では約５℃のシール温度範囲の増大が観察され
従つてシール温度の上限は約165℃まで上昇する。
これら三つの例はロールパン及び皮の堅いパンを
包装するための穿孔フイルムとして操業された。
これらのフイルムはいずれも良好な機械加工性を
有し、即ち標準的包装設備によつて実施するのに
充分な強靭性を有した。 実施例11によるフイルムはまた穿孔されないフ
イルムとして三日月形ロールパン及びピザの包装
用に現場で良好に実施された。 第１表を見ると、実施例10、11及び12は望まし
く広いシール範囲を有し且つこれらフイルムはい
ずれも良好な機械加工性を有しそして曇りも難点
がある程ではないことが明らかである。しかしな
がら、ブレンド中のプロピレン−エチレンコポリ
マーが概略80％を超えるとトラツプ・バブル工程
における加工性の問題が著しくなり、ポリプロピ
レン基底層を延伸し配向するのに必要な高温では
シール層が流れ変形する傾向をあらわす。換言す
れば、プロピレン−エチレンコポリマーはプロピ
レンホモポリマーの配向温度において溶媒し初
め、管の外側のシール層が加熱された後バブル中
へ吹かれる前に、ピンチロールへ粘着する傾向と
なる。かくしてシール層ブレンド中のプロピレン
−エチレンコポリマーの量の好ましい範囲は60か
ら80重量％までであり、これによつて20℃から30
℃に変るシール温度範囲が与えられる。実施例11
の組成は、シール温度範囲、シール強度、現今の
フイルム製造設備による加工性及び機械加工性の
すべての組合せにおいて、最良である。工業的包
装機械では１分当り50〜80個の包装が可能であ
り、指標はこの生産速度を成功的に超えうること
である。 基底層及び外皮をスロツト・ダイから平らなシ
ートとして共押出しし、シートを急速に冷却し、
この平らなシートを張り枠（tenterframe）を用
いて配向温度に加熱したとき延伸することによ
り、外皮層ブレンドが80％よりも多いフイルムの
連続的製造を達成することができるが、張り枠法
は整形断屑及びその他の要因によつて余り魅力的
ではない。いずれにせよ、熱シール範囲の幅の拡
大は、外皮層ブレンド中のコポリマーが少くとも
50％から顕著に初まりそして100％コポリマーま
で連続して起ることを認めるべきである。 本発明で用いられるプロピレンホモポリマーは
数多くの良く知られた樹脂供給者から入手できる
フイルム級の主としてイソタクチツクポリプロピ
レンから成るものである。同様にプロピレン−エ
チレンコポリマーもまた良く知られた樹脂メーカ
ーから入手できるフイルム級のランダムコポリマ
ーであり、エチレン含量２〜６％のものが満足的
に働くであろう。コポリマー中のエチレン含量が
もつと多くなると、ブレンド中のコポリマーの量
比が増大することが予期される。 本発明の多層フイルムにおける層の厚さの比
は、機械加工性、シール性及び加工性の総合的最
良条件を与える比である。もしシール層の厚さが
４：１の比を多く超えると、前述した如くポリプ
ロピレンの配向温度において加工上の問題を招
く。かくして、基底層対シール層の比は４：１よ
り大きくあるべきであり、そして前記したように
５：１の比が全く満足すべき成果を与える。これ
に加えて、フイルムの全体の厚さが6.35〜63.5ミ
クロン（0.25〜2.5ミル）においてフイルム特性
の最も満足すべき組合せを生ずる。 更に、中心層が配向たれたプロピレンホモポリ
マーであり、配向されたホモポリマー層にバラン
スを与えるためその両側にシール層がある三層フ
イルムも本発明の範囲内にある。これは構造的に
不均衡の多層フイルムに生じうるカールを防ぐた
めである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリプロピレンホモポリマーの基底層及び該
   基底層の少くとも一つの表面上に設けられたプロ
   ピレン−エチレンコポリマーを含有してなる外皮
   層を有する、ヒートシール可能な二軸配向された
   熱収縮性多層の、随意穿孔されていてもよい、ポ
   リプロピレン包装フイルムにおいて、 該外皮層は60〜80重量％のプロピレン／エチレ
   ンコポリマーと40〜20重量％のプロピレンホモポ
   リマーの混合物からなり、該コポリマーは２〜６
   重量％のエチレンを含有しており且つ該基底層の
   該外皮層に対する厚さの比が少くとも４：１であ
   る、ことを特徴とするポリプロピレン包装フイル
   ム。 ２ 全体の厚さが6.35〜63.5ミクロンの範囲にあ
   る特許請求の範囲第１項記載の包装フイルム。