JPH0477665B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、広範囲の温度にわたりフイルム対フ
イルムの摩擦係数が低い多層ヒートシール性ポリ
プロピレンフイルム構造体に関する。 ポリプロピレンフイルムは優れた包装材料であ
るが、フイルム対フイルムの摩擦係数が高く自動
包装装置における利用を困難にしている。さら
に、ポリプロピレンフイルムを用いてたばこ容器
などの容器を包装しそして包装フイルムをヒート
シールして容器を保護するとき、隣接ヒートシー
ル域がシール後すぐに接触するとフイルムとフイ
ルムが粘着する傾向がある。現在の機械は１分間
当り300ないし400個の包装を行ない、これは１分
間当り約49ｍ（160フイート）のフイルムに相当
するので、これら両者の問題点はたばこ自動包装
機械において特有の困難性を示す。この速度は、
フイルムのヒートシール後であつてもフイルムの
摩擦係数が低いことをかなり決定的なものにして
いる。 ポリプロピレンフイルムの表面摩擦特性を改良
する種々の試みがなされている。例えば、米国特
許第3176021号は少量の脂肪酸アミドをポリプロ
ピレンフイルムに含ませることを開示している。
しかし、この特許により教示される利点を得るた
めには種々の制限が見られる。こうして、フイル
ムは溶融体から形成され、約204ないし288℃
（400〓−550〓）の間の温度で押出されなければ
ならない。加えて、アミドは0.1ないし４重量％
のポリエチレンとともにポリプロピレンの0.005
ないし２重量％含まれなければならない。これら
の条件および制限下で得られるポリプロピレンフ
イルムは静摩擦係数が0.6以下であり、これは現
在の高速包装機械の運転に必要な最大値0.25より
もかなり高い。さらに、フイルムをヒートシール
を行うのに用いる高温に一度さらすと、摩擦係数
はかなり増加することがわかつている。 米国特許第3399156号はシリコーン油と微細分
割シリカの組合せをポリプロピレンフイルムに含
ませると摩擦係数が0.45ないし0.46であつてパン
包装機械での使用に適したフイルムが得られるこ
とを開示している。 ポリプロピレンの高結晶性はフイルム形態のこ
の種ポリマー表面への添加剤の自由移動をある程
度妨害することが見出されている。この問題は米
国特許第4419410号に教示されており、この特許
は比較的低立体規則性のポリプロピレンのスキン
層と比較的高立体規則性のポリプロピレンのコア
層との同時押出しを教示している。コア層に脂肪
酸のアミドなどの表面改質剤を加えることによ
り、アミドが比較的低立体規則性のポリマーの表
面に現われてフイルムの摩擦係数を低下させるこ
とが見出されている。 これらの教示にもかかわらず、米国特許第
4419411号まではほとんどの包装操作に適した多
層ポリプロピレンフイルムを作成する技法をかな
り進展させることが残されていた。この特許は、
微細分割シリカ、シリコーン油および炭素原子数
約８ないし約24の水不溶性モノカルボン酸のアミ
ドからなる表面改質剤を表面に有する多層ポリプ
ロピレンフイルム構造体を教示している。このフ
イルムの一般的優秀性にもかかわらず、高速たば
こ容器包装機に用いると、容器が接触するフイル
ム表面、特にヒートシールが行なわれた領域で互
いに粘着する傾向があることがわかつた。 本発明の目的は広い温度範囲にわたり摩擦係数
が極端に低い多層ポリプロピレンフイルム構造体
を提供することである。 従つて本発明は、 (a) 比較的高立体規則性のポリプロピレンとベー
ス層の0.05ないし0.2重量％の長鎖脂肪族第三
アミンとからなるベース層；および (b) 比較的低立体規則性のポリオレフインからな
り、(a)層の少なくとも一方の表面上にあるヒー
トシール性スキン層； の同時押出層からなる配向多層フイルム構造体で
あつて、 前記スキン層は微細分割シリカとシリコーン油
との組合せ物を含み、そしてこのスキン層の厚さ
は0.8ミクロン以下であり、そしてこのスキン層
の表面にはベース層(a)から移動した前記アミンの
少なくとも幾らかがある、フイルム構造体であ
る。 本発明の多層フイルム構造体において、ベース
層は配向した高結晶性または高立体規則性ポリプ
ロピレンフイルムであつて、好ましくは以下の特
性を有する：230℃（446〓）における溶融流量が
約１ないし約25、好ましくは２ないし４の範囲、
結晶融点が161ないし163℃（321−325〓）、数平
均分子量が25000ないし100000、および密度が
0.90ないし0.91である。 ベース層には、例えば一般式R₃Nの長鎖脂肪
族第三アミンであつて、Ｒ基のうちの１つが脂肪
酸残基またはそのC₁₂−R₁₈アルキル等価物である
ものが含まれている。このような化合物の例は
Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）獣脂アミ
ンであり、脂肪基はC₁₄−C₁₈アルキル基の混合物
を含むと思われる。長鎖アルキル基は例えばココ
ナツ油、脂肪酸などから混合物として得られるも
のであつてもよい。低分子量ヒドロキシアルキル
基はヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピルおよ
びヒドロキシブチルであることができる。 アミンをポリプロピレン樹脂と乾燥混合し次い
で溶融混合できる。別法として、アミンを、マス
ターバツチとして少量のポリプロピレンに入れて
アミンとポリプロピレンの高濃度混合物を形成し
てもよい。これを、さらにポリプロピレンの添加
により適当な割合に希釈してもよい。これらアミ
ンの幾つかは既知帯電防止剤であるが、本発明に
おいては最終フイルム構造体の摩擦係数を低下さ
せそして包装紙対包装紙の粘着を抑制するために
用いられるのである。アミンをベース層樹脂に加
えるとともに、この樹脂をスキンポリマーと同時
押出しするとき、アミンの幾らかはスキン層の中
へと入つて移動する。こうして、この機構によ
り、アミンはスキン層の表面にて、シリカまたは
シロキサンと組み合わさつて多層フイルムの摩擦
係数および抗粘着性に有利に影響を及ぼすように
役立つのである。 多層フイルムのスキン材料として使用できる比
較的低立体規則性ポリオレフインポリマーは例え
ばエチレンとプロピレンのランダムコポリマーお
よびエチレン−プロピレン−ブテン−１のターポ
リマーを含む。このターポリマーは好ましくは３
ないし６重量％のエチレンと４ないし５重量％の
ブテン−１を含む。しかしながら、特に好ましい
スキン層は２ないし７重量％、さらに好ましくは
３ないし５重量％のエチレンを含み、230℃（446
〓）における溶融流量が２ないし15、好ましくは
３ないし８であり、結晶融点が125ないし150℃
（257ないし302〓）であり、数平均分子量が25000
ないし100000の範囲であり、そして0.89ないし
0.90の密度のエチレン−プロピレンコポリマーで
ある。これらのコポリマーは優れたヒートシール
性、湿分遮断性、剛性、高強度、良好な光学的性
質を有するが、ポリプロピレン層に固有の優れた
物理的性質はもつていない。さらに、その優れた
ヒートシール性の利点を取り入れるために、スキ
ン層を改質して特にヒートシール温度に暴露され
た後にその摩擦係数および非粘着性を改良しなけ
ればならない。 本発明は、三種類の表面改質剤、すなわちシリ
カ、シリコーン油およびアミン、の組合せがこの
輸送とスキン層表面への移動により、スキン層の
厚さが0.8ミクロン以下であるならば、フイルム
構造体の摩擦係数および抗粘着性の予想外の改良
を生じるという知見に基づいている。これらの改
良はフイルムが高速機械に用いられておよびフイ
ルムがヒートシールを受けるときでも保持され
る。 用いるシリカは商業的に入手できる微細分割シ
リカであることができ、好ましくは平均粒径0.5
ないし５ミクロンの範囲のものである。そしてこ
れはスキン層の0.05ないし0.5重量％、好ましく
は0.1ないし0.3重量％で含むことができる。 シリコーン油は好ましくはポリジメチルシロキ
サンであつて、粘度20000ないし3000000、好まし
くは20000ないし30000センチストークスを好都合
に有する。このシロキサンは前記スキン層の0.3
ないし0.8重量％で含むことができる。 本発明で用いる任意のかつ好ましい改質剤は、
炭素原子数８ないし24の水不溶性モノカルボン酸
のアミドおよびこれらアミドの混合物である。こ
の群のアミドの特定の例はエルクアミド、オレア
ミド、ステアルアミドおよびベヘンアミドであ
る。この添加剤は高立体規則性ポリプロピレンベ
ース層内にベース層の300ないし400ppmの量でお
よび／またはスキン層内に約2000ppm以下の量で
含まれるのが好ましい。アミドを比較的高立体規
則性ポリプロピレン単独の樹脂先駆体内に分散さ
せ、次いでアミドがベースあるいはコアーフイル
ムからポリマーフイルムを通つてその表面へとし
み出ることによりアミドスリツプ剤を最終フイル
ムの比較的低立体規則性コポリマースキン層に与
えることができることを理解すべきである。こう
して、外側フイルム樹脂出発材料内へのアミドの
添加は必要ではないが、望ましいであろう。 上記表面改性添加剤を用いることにより、その
または各々のスキン層の表面の摩擦係数が約0.25
でありそして約132（270〓）以下で0.8以下である
多層フイルム構造体を得ることができる。 さらにヒートシール性を助けかつフイルムの光
学的性質を改良するために、スキン層または10重
量％以下の天然または合成のテルペン樹脂、ワツ
クス、または低分子量（例えば10000）ポリエチ
レンをも含むことができる。 意図する多層構造体の全体厚さは主として高立
体規則性ポリプロピレンベース層からなる。比較
的低立体規則性の同時押出層はベース層の片面ま
たは両面に含むことができる。スキン層がベース
層の両面上にあることが好ましくそして各スキン
層の厚さが0.8ミクロン以下であることが臨界的
である。フイルムの連続性を維持する限り、スキ
ン層の最小厚さは重要でないが、実際にはスキン
層は好ましくは少なくとも0.3ミクロンの厚さを
有する。 本発明の多層フイルムは、樹脂押出し用市販装
置を使用して製造できる。第三アミンおよび所望
によりアミドスリツプ剤を含む比較的高立体規則
性のポリプロピレンホモポリマーをシリカとジメ
チルシロキサンとの組合せを適当な割合で含む比
較的低立体規則性のエチレン−プロピレンランダ
ムコポリマーと同時押出しできる。これらポリマ
ーを溶融状態にしそして慣用の押出機からフラツ
トシートダイを通して押出すことができ、溶融流
はダイから押出される前にアダプターに流入す
る。ダイオリフイスを出た後、多層フイルム構造
体を冷却し次いで冷却シートを便利には再加熱し
そして機械方向（MD）に例えば４ないし６倍、
そして次いで横方向（TD）に例えば４ないし10
倍延伸する。フイルムの端部を除きそしてフイル
ムを芯状に巻いてもよい。フイルムがアミドスリ
ツプ剤を含むならば、こうして形成された構造体
を27ないし52℃（80ないし125〓）の温度で約６
時間ないし１週間、好ましくは38ないし52℃
（100ないし125〓）の温度で６ないし72時間の間
保持することにより、状態調節あるいは平衡にす
ることが好ましい。このフイルムはその表面に４
種類の添加剤の組合せ、アミン、アミド、シリ
カ、およびシリコーン油を有する。得られるフイ
ルムは0.25またはそれ以下の摩擦係数を有しそし
て60℃（140〓）以下の温度に保持した後に緊密
巻き付け条件下で密着しない。 幾つかの市販コアポリマー、スキンポリマーお
よび不相溶性ポリマーおよびこれらポリマーの融
点を以下の表に示す。

【表】 本発明を以下の実施例を参照しつつ記述する
が、ここでフイルムは、１分間当り200パツク以
下のたばこを包装する能力を有するスカンジアモ
デル712たばこ包装機に一巻のフイルムを与える
ことにより試験した。機械内を輸送中に各パツク
は包装対包装の粘着を起させる３つのヒートシー
ル領域を通る。パツクの押しつぶしや機械の停止
時間につながる受け入れられない妨害を避けるた
めにフイルムは室温で約0.2ないし0.3の摩擦係数
を維持しなければならない。操作の成功はパツク
対パツクの粘着がほとんどないこと、機械内をパ
ツクが移動するのに必要な力が適度に低いことお
よび全てのシール面上で少なくとも11℃（20〓）、
好ましくは17−22℃（30−40〓）のシール範囲に
依存している。 実施例 １ 比較的高立体規則性のポリプロピレンホモポリ
マー、すなわちノバモント243.4Aであつて約
1000ppmのＮ，N′−ビス（２−ヒドロキシエチ
ル）獣脂アミンを含むものをソルベイKS409、す
なわち約3.4ないし4.0重量％のエチレンを含むエ
チレン−プロピレンコポリマーであつて、
6000ppmのポリジメチルシロキサンを含み、粘度
が30000センチストークスであつてそして平均粒
径約１〜２ミクロンのもののスキン層と溶融同時
押出した。得られるフイルムは全体厚さが21ミク
ロンでコア層が19.8ミクロンおよびスキン層が
0.6ミクロンであつた。上記多層フイルムを用い、
上記装置を使つて１分間当り約172パツクの速度
でたばこ容器を包装できた。この包装は、包みと
包みの粘着がほとんどなくそして機械を通して容
器が移動するのに必要な力が適度に低く成功裏に
行なわれた。全てのシール面の許容温度範囲は少
なくとも20℃であつた。 実施例 ２ ベースポリプロピレンホモポリマーがアミンを
全く含まないノバモント243.4であつたことを除
き、実施例１を繰り返した。上記と同じたばこ包
装機を用いると、このフイルムは約30％の抗力の
増加を示した。 実施例 ３ シリカを除いたことを除き実施例１を繰り返し
た。得られるフイルムを上記たばこ包装機で使用
すると、包みと包みの粘着性および抗力の増加に
より１分間以内で機械が動かなくなつた。 実施例 ４ ポリ−ジメチルシロキサンを除いたことを除き
実施例１を繰り返した。得られるフイルムを上記
機械で用いると包みと包みの粘着性および抗力の
増加により機械が動かなくなつた。 実施例 ５ スキン層の厚さが各々0.9ミクロンであつたこ
とを除き実施例１を繰り返した。 上記機械で用いるとこのフイルムは数秒以内で
故障を起すのに十分な過剰の抗力を示した。 実施例 ６ 比較的高立体規則性のアミン含有ポリプロピレ
ンホモポリマー、すなわちノバモント243.4A、
をチソー7500のスキン層、すなわちエチレン−プ
ロピレン−ブテン−１のターポリマーであつて
800ppmのエルカミド、粘度30000センチストーク
スのジメチルポリシロキサン6000ppmおよび平均
粒径約１−２ミクロンのシリカ2000ppmを含むも
のと溶融同時押出した。得られるフイルムは全体
厚さ21ミクロンでコア層は19.8ミクロンでありそ
して各スキン層は0.5ミクロンであつた。上記多
層フイルムを用い、たばこパツケージを上記機械
で１分間当り約72パツクの速度で包装した。この
包装は、包み対包みの粘着がほとんどなくまた機
械を通して包装容器を動かすのに必要な力が適度
に低く成功裏に成し遂げられた。また、少なくと
も20℃のヒートシールの範囲は全てのシール面に
おいて許容できた。 実施例 ７ アミンをポリプロピレンベース層から除いたこ
とを除き実施例６を繰り返した。上記包装機を用
いると再びこのフイルムは約30％の抗力の増加を
示した。 実施例 ８ １つの試料においてはシリカをスキン層から除
きそして他の試料においてはシリコーン油を除い
たことを除き２つのフイルム試料について実施例
６を繰り返した。得られるフイルムの各々を上記
包装機に用いると、包みと包みの粘着および抗力
の増加により１分間以内で機械が停止した。 実施例 ９ スキン層の厚さを0.9ミクロンに増加したこと
を除き実施例６を繰り返した。得られるフイルム
を上記包装機に用いると、包みと包みの粘着およ
び抗力の増加により数秒以内で機械が故障した。 実施例 10 チソーXF7500のかわりにチソーXF7700を用い
そしてスキン層が8000ppmのポリ−ジメチルシロ
キサンを含んでいたことを除き実施例６を繰り返
した。実施例６と同様の成功が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 比較的高立体規則性のポリプロピレンと
   ベース層の0.05ないし0.2重量％の長鎖脂肪族
   第三アミンとからなるベース層；および (b) 比較的低立体規則性のポリオレフインからな
   り、(a)層の少なくとも一方の表面上にあるヒー
   トシール性スキン層； の同時押出層からなる配向多層フイルム構造体で
   あつて、 前記スキン層は微細分割シリカとシリコーン油
   との組合せ物を含み、そしてこのスキン層の厚さ
   は0.8ミクロン以下である、フイルム構造体。 ２ 前記アミンは一般式R₃Nで表されるもので
   ある（式中、Ｒ基の１つはC₁₂−C₁₈アルキル基で
   あり、他のＲ基はヒドロキシC₁−C₄アルキル基
   である、特許請求の範囲第１項記載の構造体。 ３ 前記ポリオレフインはプロピレンとエチレン
   とのランダムコポリマーであるかまたはプロピレ
   ン、エチレンおよびブテン−１のターポリマーで
   ある、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   構造体。 ４ 前記プロピレンとエチレンのコポリマーは２
   ないし８重量％のエチレンを含む、特許請求の範
   囲第３項記載の構造体。 ５ プロピレン、エチレンおよびブテン−１の前
   記ターポリマーは３ないし６重量％のエチレンと
   ４ないし５重量％のブテン−１を含む、特許請求
   の範囲第３項記載の構造体。 ６ 前記シリカは平均粒径0.5ないし５ミクロン
   であつて、このシリカは前記スキン層の0.05ない
   し0.5重量％の量で存在する、特許請求の範囲第
   １項ないし第５項の何れかに記載の構造体。 ７ 前記シリコーン油は粘度20000ないし3000000
   センチストークスのポリ−ジメチルシロキサンで
   あつて、前記スキン層の0.3ないし0.8重量％の量
   で存在する、特許請求の範囲第１項ないし第６項
   の何れかに記載の構造体。 ８ 炭素原子数８ないし24の水不溶性モノカルボ
   ン酸のアミドをも含み、このアミドは前記ベース
   層の先駆樹脂中に300ないし400ppmの量でおよび
   前記スキン層中に2000ppm以下の量でそれぞれ含
   まれる、特許請求の範囲第１項ないし第７項の何
   れかに記載の構造体。