JPH03504218A - 低摩擦係数延伸フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 −、正　フィルム 本発明は低摩擦係数の延伸フィルムに係るものである二更に詳しくはフィルム間 の摩擦係数の低い延伸多層ポリプロピレンフィルムに係るものである。

高結晶質のポリプロピレンフィルムはすぐれた包装材料であるがフィルム間の摩 擦係数が高い為自動包装装置での使用が困難であったり、又は全く不可能であっ たりする。フィルムがシステムの包装スピード能力に対応しない為、結果的に目 詰りを起こしてしまうからである。

従来、ポリプロピレンフィルムの摩擦係数はポリプロピレンの中に例えば脂肪酸 アミドの様な摩擦係数改善添加剤を入れることにより改良されていた。

アミドがどれだけ摩擦係数を下げられるかどうかは、フィルム表面へのアミド移 動性次第である。アミドはフィルムの摩擦係数を改善する事ができる一方、摩擦 係数の値はフィルムの保管中、輸送中及び転化プロセス中のフィルムの熱履歴次 第で大幅に変動しがちである。更に、フィルム表面にそのようなアミドが存在す ると曇りが増えたり光沢が低下したり又たてすしが現れるなど外観上に悪影響が 現れる。又、表面上に存在するアミドは溶剤・水性インク・塗料及び金属の湿潤 性・付着性にも悪影響を及ぼす。

そこでフィルムの外観・湿潤性・付着性に悪影響を及ぼさずポリプロピレンフィ ルムの摩擦係数を改善すべく米国特許第４５７８３１６号では、（１）中密度の ポリエチレン、高密度のポリエチレン又はこれらの混合物から成る群より選択さ れる材料と、（２）ポリプロピレンとの混合物の層を少なくとも１つの表面上に 有するポリプロピレンフィルムの製造方法について開示している。

更にここでは表面層中の２つの物質を高密度ポリエチレン２重量パーセント〜６ ０重量パーセントの分量で配合し、残部をポリプロピレンとすることができる事 についても開示している。又、該特許によれば中密度又は高密度ポリエチレンが ６０〜１．００％の場合、表面層は過度に柔らかくなり、かつ曇りが多くなる。

但し、中密度・高密度ポリエチレンフィルムは曇りがちで不透明であることが知 られている為、これらが大量に含まれる場合にフィルムの光学的性質が劣性にな ることは予想されることである。

本発明では、熱履歴という点で安定性があり、光学的性質・湿潤性及び付着性の すぐれた低摩擦係数のポリプロピレンフィルムを提供することを目的としている 。

更に、本発明は少なくとも１つの第１の表面層を高密度ポリエチレンから成る高 分子材料とし、第２の層をポリプロピレンから成る高分子材料とし、高密度ポリ エチレンの融点より高くポリプロピレンの融点より低い温度で延伸され、望まし くは前もって摩擦係数や例えば脂肪酸アミドのような粘着防止剤を加えないこと を特徴とする延伸多層フィルムを提供するものである。

本発明のフィルムを製造する為に使用されるポリプロピレンは当業界にて公知の ものであり、通常立体特異性の触媒系の存在下でプロビレ／を重合させることに よって生成される。

これらのポリプロピレンは１〜２５、望ましくは１〜８のン容融流量を有するこ とが可能である。又、これらの結晶融点は１６０”Ｃ（３２０°Ｆ）〜１６９° Ｃ（３３６°Ｆ）である。一方、数平均分子量は２５．０００〜１００，０００ であり、比重は０．９０〜０．９１である。本発明のフィルムには純粋なポリプ ロピレン層を使用することが望ましいがポリプロピレンを改質してもかまわない ；例えば、得られる物質の融点が２つの層の融点の間の温度でフィルムの延伸を 可能とするように高密度ポリエチレン層の融点より充分高いものである限り、少 量の別のモノマーとの共重合又は別の物質と混合することによって改質してもか まわない。表面層を成す比較的低摩擦係数の材料は高密度ポリエチレン層である 。本発明の目的の為、高密度ポリエチレンの比重は０．９４１〜０．９６５、メ ルトインデックスは０．５〜１８とする。フィルムの表面層の少なくとも１つが 高密度ポリエチレンのみから成るものであればより望ましい；但し、高密度ポリ エチレンを他の物質と配合してもかまわない；例えば配合物の融点がそれぞれの 融点の間の温度での延伸を可能とするようにポリプロピレン層の融点よりも充分 に低いものである限り、ポリプロピレン又は中密度ポリエチレンと配合してもか まわない。

本発明の望ましい延伸多層フィルムは、Ａを高密度ポリエチレン層、Ｂをポリプ ロピレン層、Ｃを１つ以上の機能層（例えばシーラント）とした場合、Ａ／Ｂ、 Ａ／Ｂ／Ａ又はＡ／Ｂ／Ｃの構成を有する２又は３層のフィルムである。

但し、高分子材料から成る層を余分にこれらのフィルムに添合してもかまわない 。例えば別の機能層又はコスト削減層を加える為に接着剤の結束層を使用しても よい。望ましい第３の層としてはエチレンとプロピレンのコポリマーから成る層 があげられる；又はエチレン、プロピレン及びオレフィン（例えば１−ブテン） 又はこれらの混合物から成るターポリマーも挙げられる。以上のようなコポリマ ー、ターポリマーは通常２〜７重量パーセントのエチレン、及び２〜７重量％の １−ブテンを含有する。

各表面又は表皮層又は高密度ポリエチレンは通常フィルム全体の厚さの２〜１５ ％、望ましくは２〜５％を成すが、より硬いフィルム又は水遮断性のよりすぐれ たフィルムを製造するにはこれより厚いフィルムを使用することができる。

本発明の延伸多層フィルムは公知の同時押出、押出コーティング又は注型方法に よって製造してよい。他の同時押出と同様、ポリプロピレンと高密度ポリエチレ ンとの同時押出ではポリマーの粘性とダイのフロー速度が適合している必要があ る。尚、これは、低メルトフロー（１，９〜２．５）のポリプロピレン樹脂と匹 敵するメルトインデックス（１〜３．０）の高密度ポリエチレン樹脂とを組み合 わせることによって達成されることが判明した。

又押出の条件を変えることによって２つの樹脂のフロー適合性を改善することが 可能である。高密度ポリエチレンとポリプロピレンの同時押出は６０°Ｃ（１， ４０°Ｆ）〜７２°Ｃ（１６０°Ｆ）の注型ロール上に注型するのが最も都合が 良いと判明した。本発明の多層フィルム構造は強度と物性を高める為通常二軸に 延伸される。一般にフィルムは機械方向に３００〜７００％、横方向に５００〜 ９００％延ばされる。前記のとおり曇りが少なく艷のあるフィルムを製造する際 、高密度ポリエチレン層の融点より高くポリプロピレン層の融点より低い温度で フィルム構造を延伸することが重要である。最高の結果を得るには延伸後フィル ムを急冷する必要がある。本発明の高密度ポリエチレン／ポリプロピレンフィル ムの延伸は１２５°Ｃ（２６０°Ｆ）〜１６０°Ｃ（３２０°Ｆ）を超える温度 にて首尾よく達成される。

本発明のプロセスを以下に詳細に示す：まずポリプロピレンホモポリマー樹脂（ メルトフロー３〜４）をＡ／Ｂ同時押出系の主押出し機に入れ、一方高密度ポリ エチレン樹脂（メルトインデックス３．０）を従押出し機に入れる。尚、これら の材料の割合は９５１５とする。ポリプロピレンの融点は２５４°Ｃ（４９０° Ｆ）で、一方、高密度ポリエチレンの融点は２５７°Ｃ（４９５下）である。溶 融材料は数固取ダイ内で合わせられ、その後６０°Ｃ（１４０下）に設定した磨 きクロム冷却ロールに流し込む。

キャストシートは３０ミル厚で、３８°Ｃ（１００°Ｆ）の水槽に入れられる。

この急冷ののちシートを再び１３２°Ｃ（２７０下）にまで加熱し機械方向に５ 回伸ばす。薄くなったシートを幅出機に送りこみ、ここで１６８°Ｃ（３３５° Ｆ）に予熱し、横方向に８回伸ばす。１４９°Ｃ（３００下）で加熱し、トリム し、ロールに巻きこむ。

本発明によって作られる多層フィルム構造は０．４０以上通常０．３０〜０．４ ０の摩擦係数を示し、艷もすくれ（８０以上）、くもりも低く　（３，０以下） ポリプロピレンやその表面に移行性添加剤又は非移行性添加剤を使用する必要が ない。これらのフィルムは、低密度ポリ・エチレンとの押出貼合わせに使用する 際、フィルムと積層板との間に溶接結合を起こすという独特の能力を有するもの である。又これらは、金属化法の為のすべり表面だけでなく、公知の方法で表面 処理をする際、水や溶液型インクを受は入れる表面をも提供する。

以下の実施例は本発明の詳細な説明している。これらの実施例中使用されるポリ プロピレン樹脂は以下に定めるとおりとする； ＰＰ−１＝メルトフロー４ ＰＰ−２＝メルトフロー６ ＰＰ−３−メルトフロー２．５ ＰＰ−４＝メルトフロー１．９５ ＰＰ−５−メルトフロー３ 又、使用される高密度ポリエチレン樹脂は以下に定めるとおりとする； ＨＤＰＥ−１−メルトインデックス１．１ＨＥＰＥ−２−メルトインデックス３ ．０いくつかの実施例で比較として用いられる延伸ポリプロピレンフィルム、Ｐ Ｐはビコール（Ｒ）　ＬＣ？ｌ−Ｗ延伸ポリプロピレンフィルムにューヨーク州 ビッツフォード、ピッツフオードビクターロード１１５０．モービルケミカルカ ンパニー製）である。

これらの例に示されるテスト結果は以下のテストプロセスを使用して得られたも のである； くもり□ＡＳＴＭ　０１００３ 艶□へＳＴＭ　　Ｄ２４５７ フイルム間摩捺係数□ＡＳＴ門Ｄ１８９４フィルム・スチール間摩擦係数□ＡＳ ＴＭ　［＋１８９４成形カラー上の押型□包装構造を旧ＲＡ　−ＰＡに垂直型フ ィルルム及びシール機械を通して磨いた１１−１／２インチ成形カラー上に引く 。１ポンドとびに０から５０まで目盛りの付いたハンソンゲージにフィルムを付 け、引く。

接着強さ□貼合わせの間、ペーパーシートは層と層との間に挿入する。間にシー トのはさまれた層はインストロン内でのつかみ手として使用する。尚、インスト ロンでは実際の強度が測定される。

ダイン溶液テスト□へＳＴＭ　Ｄ２３７Ｂ実ｌ」［Ｌヱ工 二輪延伸多層高密度ポリエチレン／ポリプロピレンフィルム構造は、高密度ポリ エチレンの融点より高くかつポリプロピレンの融点より低い温度にてポリマーを 同時押出し、注型フィルムを延伸することにより製造された。これらのフィルム の光学的特性を表１に示す。

盗−−−１ 層 渓」１医　　　　　　　　′告　　　　　−１１ざ　　Ｘ」Ｌチ　　で−１ＨＤ ＰＥ−１／ＰＰ−１／１（ＤＰＥ〜１　　５／９０１５　　　１．７　　　　８ １．５５　　　ＨＤＰＥ−１／ＰＰ−２／）ＩＤＰＥ−１〃６．２　　　９．３ ６　　　　ＨＤＰＥ−１／ＰＰ−１／ＨＤＰＥ−１〃１．０　　　　７９．２７ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　〃０．９　　　　９３．６８　　　 　ＨＤＰＥ−１／ＰＰ−３／ＨＤＰＨ−１〃０．９　　　　９３．２９　　　　 　ＰＰ−５／ＨＤＰＥ−１９５１５２，４９４，８１５ＰＰ−３／ＨＤＰＥ−１ 〃１．９　　　　８７．５１６　　　　　ＰＰ−４／ＨＤＰＨ−２１，０８９， ６本発明による同時押出二軸延伸ＰＰ／高密度ポリエチレンフィルム構造を他の フィルムに押出貼合わせし、機械加工性・接着強さ及び摩擦係数とをテストした 。

テストされた本発明のフィルム構造は以下のとおりである：フィルムＣ−高密度 ポリエチレン−１／ＰＰ−１／高密度ポリエチレンー１ フィルムＣ−高密度ポリエチレン−１／ＰＰ−１／高密度ポリエチレンー１ フィルムＣ−高密度ポリエチレン−１／ＰＰ−３／高密度ボリュチレンー１ フィルムＤ＝ＰＰ−５／高密度ポリエチレン−１フィルムＥ＝ＰＰ−５／高密度 ポリエチレンー１フィルムＦ＝ＰＰ−５７高密度ポリエチレンー１フィルムＧ　 ＝ＰＰ　−５／７Ａ密度ポリエチレンー１フィルムＨ＝−高密度ポリエチレン− ２／ＰＰ−５／　（エチレン／プロピレンコポリマー） フィルムＡ−ＣとフィルムＨに代表されるＡ／Ｂ又はＡ／Ｂ／Ｃフィルム構造で は、高密度ポリエチレン層がフィルム全体の厚さの２〜５％を成す。一方、Ａ／ Ｂ／Ａ構造では高密度ポリエチレンフィルム層全体がフィルム全体の厚さの５〜 １０％を成す。同じポリマ一層から成るフィルム構造は多いが（すなわちフィル ムＡ及びＢ）、それらは異なる実験で異なる時に作られた為、別々の物として記 載した。

本発明の同時押出フィルム構造又は比較を目的とした二軸延伸ポリプロピレンフ ィルム（ＰＰ）を低密度ポリエチレンフィルムと押出ししてグラシン紙又はＰＸ Ｓ、望ましくはこれらにポリエチレンイミンプライマーのコーティングを施した 物に貼り合わせ、その機械加工性と接着強さのテスト結果を表２に示した。

表−一−１ 実験１ １）フィルムＡ／ＬＤＰＥ／ＰＸＳ”　　−０，３１８２，６実験２ 実験３ １１）フィルムＧ／ＬＤＰＥ／ＰＸＳ”　　１４　　　０．４０１２）ＰＰ八へ ＰＥ／ＰＸＳ　　　　　　　１７　　０．３４実験４ ＊上記表中、ＬＤＰＥは高密度ポリエチレン、ＰＰは２軸延伸ポリプロピレンフ イルム、ＨＤＰＥは高密度ポリエチレンを表わす。

＊ペーパーはこの強度で裂けた。よって接着はこれ以上に強い。

＊ネＰχＳとはポリプロピレンフィルムで被覆したサランを指す。

表２に示されたデータからは、どの場合も成形カラー上押型テストでは本発明の 延伸高密度ポリエチレン二軸ポリプロピレンフィルム構造が延伸二軸ポリプロピ レンフィルムよりまさることがわかる。１つのテストを除き本発明のフィルム構 造の成形カラー上押型は２０ボンド以下であった。ちなみに２５ポンド以下であ ると機械加工性がすぐれているとみなされる。二軸延伸ポリプロピレンフィルム は通常３８〜＋５０ポンドの範囲で機能し、高密度ポリエチレン二軸延伸ポリプ ロピレンフィルム構造はＰＸＳ貼合わせでも二輪延伸ポリプロピレンフィルムと して機能した。フィルム構造３の性能が悪かった理由はさだがでないが初期運転 中の表皮の分布が平らでない為と考えられる。機械加工性・フィルム間摩擦係数 の別のテストによると、二軸延伸ポリプロピレンフィルム貼り合わせよりも本発 明のフィルム構造の摩擦係数の方が若干高いことが判る。

更に表２のデータは本発明のフィルムの高密度ポリエチレンフィルムの表皮が低 密度ポリエチレン押出貼合わせにおいてすぐれた接着力を発揮することを示して いる。実験１では押出温度が低くおもわしい接着強さが得られていない。又、通 常２５〜４０ｇ／インチの接着力を有する二輪延伸フィルム貼り合わせの接着力 はわずか６．５ｇ／インチであった。この実験中に行なわれた他の変数も同様に 低い接着力を示している。処理条件が悪かったにもかかわらず高密度ポリエチレ ン表皮フィルムは８２．６ｇ／インチの接着力を示した。

実験３は通常の貼り合わせ条件で行なわれ、高密度ポリエチレン表皮フィルムの 接着力３５０　ｇ　７インチと比べ通常の二軸延伸ポリプロピレンフィルムの接 着力５１　ｇ　７インチより若干高い値が測定された。更に３５０　ｇ　７イン チという値はグラシン紙の裂は表面の力であり、実際のフィルムとポリの接着力 はより強かった。

実験４では押出温度を高くした為、どの変数についても接着力が高かったものと 考えられる。

１隻勇上度 本発明のフィルム構造ＰＰ−５／ＨＤＰＥ−１（フィルムＧ）の同時押出につい てＰＸＳとの接着貼り合わせをテストし、延伸ＰＰフィルムの貼り合わせと比較 した。これらの貼り合わせの為、フィルム構造のＨＤＰＥ　（高密度ポリエチレ ン）側は埋めた。又、接着強さをテストする為、２つの支持材をコンブに於いて 加圧・加熱下のもと接合した。第１の支持材を接着剤で被覆し乾燥ささせた。次 に被覆した支持材を高圧加熱ニップにて第２の支持材に接合した。初期及び熟成 後における接着強さを測定した。

使用された接着剤はポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）ウレタン、又はＤｕｖｏ− Ｆ］ｅｘ５６　（未知の化合物。ニューシャーシー州ブリッジウォーター　ナシ ョナルスターチ　アンド　ケミカル　コーポレーション製）のいづれかであった 。この結果を表３に記す。

表−−１ 接着強さくｇ／ｉｎ） 告　　　　　　　　　　　　　ネ万」月−ｙ二週３１成Ａ灸７　イルムＧ／ＰＶ ｄＣ／ＰＸＳ　　　　　　　　１８６　　　　１４７ＰＰ／ＰＶｄＣ／ＰＸＳ　 　　　　　　　　　　１２２　　　　１２０フイルムＧ／ウレタ７／ＰＸＳ　　 　　　　４５８　　　　３５７ＰＰ／ウレタン／ＰＸＳ　　　　　　　　　　４ ８２　　　　　ＴｅａｒフィルムＧ／Ｄｕｒｏ−Ｆ１ｅｘ５６／ＰＸＳ　　　　 ２６２　　　　１９８ＰＰ／Ｄｕｒｏ−Ｆｌｅｘ５６／ＰＸＳ　　　　　　　　 ２９３　　　　１０７表３の結果からは本発明のＨＤＰＥ表皮フィルムのＰＶｄ Ｃ接着強さはＰＰフィルムの接着強さにまさるものであることが判る。ウレタン の接着強さはＨＤＰＥ表皮フィルム上で若干低いが、それでも適合性の範囲内で ある。Ｄｕｒｏ　−Ｆ　Ｉｅｘ５６の接着強さは大変すくれていた。

尖施厨ｌ立 高密度ポリエチレンは支持材処理が容易なことで知られている。これはＡ／Ｂフ ィルム構造又はポリプロピレン（メルトフロー２．２５）　／ＨＤＰＥ　（メル トインデックス１．１）上でのテストによって証明された。この結果を表４に示 す。

表−−↓ ｕｎｅ 動力　　　　溶液テスト　　接触角度　　　　　　インキ設定−Ｘ仁乙Ｚユ）前 進−盪１　プ旦ヱ叉１−プ旦ユ文２未処理　　　　３１　　　　９９．５　９２ ．０　　１．６　　　６．２６０Ｖ、２ａ　　　　　３３＋　　　　８０．８　 ７３．８　　１．５　　　２４．８１０５Ｖ、４．４ａ　　　３９　　　　６１ ．０　４３．３　　２５．２　　　３３．１１５０Ｖ、６．４ａ　　　４２　　 　　６２．３　３１．０　　３５．７　　　３１．４１８５Ｖ、１２ａ　　　　 ５４−５８．０　１４．０　　４６．０　　　２４．１１　７５０ｐｓｉ、　１ ４０°Ｆにおける１時間のブロックテスト２　１００ｐｓｉ、　１２５下におけ る３日間のインキフ゛ロックテスト表４のデータからは４２ダイン／αの値は１ ５０Ｖ、　６．４ａの時に達成され、同じ動力設定は通常延伸ホモポリマーポリ プロピレンフィルムを３６〜３７ダイン／　ｃｎ＋に処理する際に用いられるこ とが判る。１つのサンプルでは５４−という高い数値が測定された。

尖施孤Ｉ土 本発明のフィルム構造のいくつかについて、以下のテストにより水性インキブロ ックの評価を行なった。インキ（ＣＺアクアラムＰ水性インキ）をフィルム上に 置き、Ｍｅｙｅｒ　Ｒｏｄ計量システムを使って引き下ろし、充分に乾燥させた 。その後、このサンプル を行なった。

テストは処理サイドから印刷サイドに向けて行なわれた。インストロンマシンに より分離接着強さを測定し、以下の表５にその結果を示した。

ＰＰ−５／ＨＤＰＥ−１　　　　　　２４．３　　　　　　　　　　３３十ダイ ン／ＣＩＩＩＰＰ　　　　　　　　　５８１５”　　　　　　　　　３６　　ダ イン／ｃｍＰＰ−１／ＨＤＰＥ−１　　　　　　３３．Ｉ　　　　　　　　　　 　Ｎ．Ａ。

ＰＰ−］／ＨＤＰＥ−１　　　　　１８．８　　　　　　　　　　　Ｎ．Ａ。

＊　２つのテストの平均値。

木本　１０のテストの平均イ直。

表５のデータはＰＰフィルムの平均値が５８．５　ｇ　／インチであるのに比べ 、本発明のＨＤＰＥフィルムのブロンキング力が２４〜３３ｇ／インチであるこ とを示している。これはブロンキング力にして５０％の減少である。

国際調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．高密度ポリエチレンから成る高分子材料の少なくとも１つの第１の表面層と ポリプロピレンから成る高分子材料の第２の層とからなり、この高密度ポリエチ レンの融点より高くポリプロピレンの融点より低い温度で延伸することによって 配向した延伸多層フィルム。
2. ２．第１の表面層が高密度ポリエチレンのみから成る請求項１のフィルム。
3. ３．高密度ポリエチレンのメルトフローインデックスが０．５〜１８である請求 項１又は２のフィルム。
4. ４．表面層が延伸多層フィルムの全厚さの２〜１５％を成す上記請求項いづれか に記載のフィルム。
5. ５．第１の表面層が延伸多層フィルムの全厚さの２〜５％を成す請求項４のフィ ルム。
6. ６．第２の層がポリプロピレンのみから成る上記請求唄いづれかに記載のフィル ム。
7. ７．ポリプロピレンのメルトフローインデックスが１〜８である上記請求項いづ れかに記載のフィルム。
8. ８．高密度ポリエチレンから成る第２の表面層を更に含む上記請求項いづれかに 記載のフィルム。
9. ９．エチレンとプロピレンのコポリマー；エチレンとプロピレンとオレフィンと のターポリマー；又はその混合物から成る第２の表面層を更に含む上記請求項い づれかに記載のフィルム。
10. １０．二軸に延伸された上記請求唄いづれかに記載のフィルム。
11. １１．摩擦係数が０．４０未満である上記請求項いづれかに記載のフイルム。
12. １２．光沢度が８０以上、曇り度が３．０以下である上記請求項いづれかに記載 のフィルム。
13. １３．高密度ポリエチレンから成る高分子材料の少なくとも１つの第１の表面層 とポリプロピレンから成る高分子材料の第２の表面層とからなる多層フィルムを 、高密度ポリエチレンの融点以上で、ポリプロピレンの融点以下である温度にて 延伸することから成る、低摩擦係数ですぐれた光学的性質を有する延伸多層フィ ルムの製造方法。
14. １４．延伸が１２５℃（２６０°Ｆ）〜１６０℃（３２０°Ｆ）にて行なわれる ことを特徴とする請求項１３の方法。
15. １５．多層フィルムを機械方向に３００〜７００％延伸することを特徴とする請 求項１３又は１４の方法。
16. １６．多層フィルムを横方向に５００〜９００％延伸することを特徴とする請求 項１３〜１５のいづれかの方法。
17. １７．多層フィルムが請求項１〜１２のいづれかに記載されたものであることを 特徴とする請求項１〜１６のいづれかの方法。
18. １８．請求項１〜１２のいづれかに記載された多層フィルムに於いて表面層を成 す高分子材料の融点よりは高く、ポリプロピレンの融点よりは低い温度を延伸温 度として使用すること。