JPH0720664B2 - 低密度ポリエチレン二軸延伸フイルムの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低密度ポリエチレンの二軸延伸フイルムの製造
方法に関するものである。

詳しくは、本発明は特定の線状低密度ポリエチレンと分
岐状低密度ポリエチレンからなる組成物から二軸延伸フ
イルムを製造する方法に関する。

〔従来技術〕

エチレンとα−オレフインの共重合によって製造される
分岐の少ない線状低密度ポリエチレンは高温高圧下でラ
ジカル重合により製造される高圧法低密度ポリエチレン
に比べて引張り強さ、衝撃強度、剛性等の強度特性、耐
環境応力亀裂性（ESCR）、耐熱性、ヒートシール性等に
優れた特性を有しており、近年様々な分野で用いられて
いる。特にフイルム分野では、その物性上の優位性から
高圧法低密度ポリエチレンから線状低密度ポリエチレン
への代替が急速に進んでいる。

しかしながら、上記した優れた特性を有する線状低密度
ポリエチレンは高圧法低密度ポリエチレンに比較し、透
明性が悪く、外観的に商品価値が劣り、ま溶融張力が小
いことから、例えばインフレーションフイルム成形時に
バブルが不安定となったり、Ｔ−ダイフイルム成形時に
はネックインが大きくなったりする現象が生ずる等フイ
ルム成形条件を狭い条件に調整しなけれならない等の問
題点がある。また、上記の透明性を改良するために、フ
イルムを延伸処理する試みが提案されるが、一軸延伸処
理ではフイルム物性の異方向、特に縦方向（延伸方向）
の耐引裂き強度に問題が残る。そこで、フイルム原反を
二軸延伸処理することが考えられるが、線状低密度ポリ
エチレン樹脂は本質的には結晶性ポリマーであるため、
従来の高密度ポリエチレン樹脂と同様に二軸延伸が困難
であり、強いて二軸延伸としても、フイルムに延伸斑が
発生したり、透明性が低下する等の外観上の問題が発生
するうえ、強度的にも実用に供せる延伸フイルムは得ら
れていない。さらに、上記した二軸延伸処理の欠点を改
良する方法、すなわち、線状低密度ポリエチレンの未延
伸フイルムを特定の条件下で、二軸延伸する方法が提案
されている。（特開昭58−90924号） 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記提案も線状低密度ポリエチレンの未
延伸フイルムを二軸延伸する際の延伸操作性が悪く、得
られる延伸フイルムの厚みムラが大きく、また透明性の
改良も十分でなく、十分に商品価値のある二軸延伸フイ
ルムを提供し得るものであるとは云えない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等はかかる従来技術に鑑み、線状低密度ポリエ
チレンの有する上記した諸特性を損なわずに未延伸フイ
ルム成形性、二軸延伸フイルムの延伸操作性を改善し、
透明性の著しく改良された二軸延伸フイルムを得るべく
鋭意検討を重ねた結果、線状低密度ポリエチレンに特定
の物性を有する分岐状低密度ポリエチレンを特定量配合
したものを用いて未延伸フイルムを成形し、次いでこれ
を特定の条件で二軸延伸処理することによって目的が達
成されることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨はメルトインデックスが0.3〜4
g/10分の線状低密度ポリエチレン97〜55重量部とメルト
インデックスが0.3〜4g/10分、分子量分布指数が３〜15
の分岐状低密度ポリエチレン３〜45重量部とからなる分
子量分布指数が１〜10のポリエチレン樹脂組成物を用い
て未延伸フイルムまたはシートを成形し、次いで該フイ
ルムまたはシートを縦方向に1.1〜２倍及び横方向に４
〜７倍の延伸倍率で二軸延伸してなることを特徴とする
低密度ポリエチレン二軸延伸フイルムの製造法に存す
る。

本発明を詳細に説明するに、本発明に用いられる線状低
密度ポリエチレンとは、エチレンと他のα−オレフイン
との共重合物であり、従来の高圧法により製造された低
密度ポリエチレン樹脂とは異なる。線状低密度ポリエチ
レンは、例えばエチレンと、他のα−オレフインとして
ブテン、ヘキセン、オクテン、デセン、４−メチルペン
テン−１等を４〜17重量％程度、好ましくは５〜15重量
％程度共重合したものであり中低圧法高密度ポリエチレ
ン製造に用いられるチーグラー型触媒又はフイリップス
型触媒を用いて製造されたものであり、従来の高密度ポ
リエチレンを共重合成分により短い枝分かれ構造とし、
密度もこの短鎖枝分れを利用して適当に低下させ0.91〜
0.95g/cm³程度としたものであり、従来の低密度ポリエ
チレンより直鎖性があり、高密度ポリエチレンより枝分
かれが多い構造のポリエチレンである。

本発明で使用される線状低密度ポリエチレンとしては、
メルトインデックスが0.3〜4g/10分、好ましくは0.5〜3
g/10分の範囲であり、且つ、密度が0.915〜0.935g/c
m³、好ましくは0.918〜0.925g/cm³の範囲のものが好適
に用いられる。メルトインデックスが0.3g/10分未満で
はテンター法による二軸延伸操作開始時、フイルム張力
が過大となり、テンター温度を融点近傍迄昇温させる必
要があり、この場合フイルムの一部がテンター内で溶融
され、延伸操作性が低下する。また、4g/10分より大き
いと延伸時フイルムの切断が生じ易く、延伸されてもフ
イルム中央部からの伸びが過大となり、且つ横方向の均
一延伸性（厚みムラ）が不良となるので好ましくない。
さらに密度が0.915g/cm³未満ではメルトインデックスが
4g/10分より大きい場合と同様の現象が生じ、また、0.9
35g/cm³より大きいとメルトインデックスが0.3g/10分未
満のものと同様の現象が生ずるので望ましくない。

上記線状低密度ポリエチレンに配合される分岐状低密度
ポリエチレンとしては通常の高圧法ポリエチレン、すな
わち、有機過酸化物又は酸素等のラジカル発生剤を用い
て、圧力1000〜3000kg/cm²、温度150〜400℃の条件下で
エチレンを単独重合またはエチレンと他の共重合成分と
を共重合させて得られたものが使用される。共重合成分
としては、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン、
４−メチルペンテン−１等のα−オレフイン、酢酸ビニ
ル、エチルアクリレート、メチルアクリレート等のビニ
ル化合物等が挙げられる。共重合成分の共重合量として
は0.5〜18重量％、好ましくは２〜10重量％程度であ
る。

上記分岐状低密度ポリエチレンとしてはメルトインデッ
クスが0.3〜4g/10分、好ましくは0.53g/10分の範囲であ
り、且つ、密度が0.915〜0.930g/cm³、好ましくは0.918
〜0.930g/cm³の範囲である。メルトインデックスが0.3g
/10分未満では高温延伸を必要とし、この場合、フイル
ムの一部がテンター内で溶融され、延伸操作性の低下に
つながる。また、4g/10分より大きいと延伸時フイルム
の切断が生じやすく、延伸されても横方向の厚みムラが
過大となり、且つ、フイルム強度が低下するので好まし
くない。また、上記した密度が0.915g/cm³未満では、メ
ルトインデックスが4g/10分未満のものと様の現象が生
じまた、0.930g/cm³より大きいと、メルトインデックス
が0.3g/10分未満のものと同様の現象を生ずることとな
るので望ましくない。

さらに、上記した分岐状低密度ポリエチレンとして、
（メルトインデックスの値）×（溶融張力の値）で表わ
される分子量分布指数（以下αと略称する）が、３〜15
の範囲のものであることが延伸操作性の点から必要であ
る。上記のαが３未満では分子量分布がシャープとな
り、延伸時に横方向の均一延伸性（厚みムラ）が不良と
なり、また15より大きいと延伸時の応力が過大となり、
横方向の延伸時にフイルム原反が切断しやすくなるので
望ましくない。

本発明においてメルトインデックスはJIS K6760に準拠
し190℃で測定した値（g/10分）であり、また溶融張力
とはVIS K6760におけるメルトインデックス測定に用い
るノズルから160℃、0.25g/minの速度で押出し、1.52m/
minの速度で引取ったときのノズルから25cm離れた位置
で測定した張力（ｇ）であり、さらに密度とはJIS K67
60に準拠して測定した値（g/cm³）である。

上記線状低密度ポリエチレンと分岐状低密度ポリエチレ
ンの配合割合は、線状低密度ポリエチレン97〜55重量
部、好ましくは95〜60重量部に対して分岐状低密度ポリ
エチレン３〜45重量部、好ましくは５〜40重量部の範囲
内で用いられる。分岐状低密度ポリエチレンが上記範囲
未満では、均一延伸性はもとより、所定延伸倍率に延伸
することが極めて困難であり、また、上記範囲より多い
場合には、著しい延伸ムラ（厚みムラ）を生じることと
なるので好ましくない。

本発明に使用するポリエチレン樹脂組成物は上記した線
状低密度ポリエチレンと分岐状低密度ポリエチレンをブ
レンダーなどでドライブレンドするか、或いはドライブ
レンドした後、通常の溶融混練法、例えば、バンバリー
ミキサー、コンテイニュアスミキサー、ミキシングロー
ル、混練押出機等で溶融混合し、ペレット化することに
より得られる。

上記のようにして得られたポリエチレン樹脂組成物とし
て、（メルトインデックスの値）×（溶融張力の値）で
表わされる分子量分布指数（以下αと略称する）が、１
〜10の範囲のものであることが延伸操作性の点から必要
である。上記のαが１未満では分子量分布がシャープと
なり、延伸時に横方向の均一延伸性（厚みムラ）が不良
となり、また10より大きいと延伸時の応力が過大とな
り、横方向の延伸時にフイルム原反が切断しやすくなる
ので望ましくない。

なお、上記のポリエチレン樹脂組成物には、必要に応じ
て抗酸化剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤等通常ポ
リエチレンに使用される公知の添加剤を添加してもよ
い。

本発明においては、上記で得られたポリエチレン樹脂組
成物を用いて未延伸フイルムまたはシートを成形し、次
いで該未延伸フイルムまたはシートを特定の条件下で二
軸延伸して二軸延伸フイルムを製造する。

未延伸フイルムまたはシートの成形は通常のフイルムま
たはシートの成形装置及び成形方法、たとえば円形ダイ
によるインフレーション成形法、ＴダイによるＴダイ成
形法等を採用し、上記の組成物物を樹脂温度150〜250
℃、ドラフト率２〜100の範囲の成形条件で行なわれ
る。

インフレーション成形する場合にはブローアップ比を1.
5〜4.0、ドラフト率を２〜100の範囲の条件で行なうの
が望ましい。

なお、本発明においてドラフト率とは下記によって得ら
れる。

式中、記号は下記の通り なお、Ｔダイ成形の場合はBUR＝１として表わされる。

ドラフト率が２未満の場合には製膜フイルムの光学物性
が不良となり、また、100より大きい場合には延伸時に
縦裂けし易くなるので好ましくない。

上記のようにして得られた未延伸フイルムは次いで二軸
延伸処理される。二軸延伸処理はＴダイまたはインフレ
ーション法により得られた未延伸フイルムをそのまま或
いは所定の幅にスリットしたものを逐次二軸延伸または
同時二軸延伸することにより行なわれる。逐次二軸延伸
は縦方向（フイルムの引取り方向）に延伸後に横方向
（フイルムの引取り方向と直行する方向）の延伸を行な
うか、またはその逆の順序のいずれかで行なわれる。ま
た同時二軸延伸は縦方向と横方向の延伸の時間的配分は
任意であり、例えば横方向の延伸が完了するまでに縦方
向も徐々に延伸を継続するか、或いは延伸開始は縦方向
と横方向を同時にさせるが、縦方向を先に完了させるな
どの方法で行なわれる。

本発明においてはテンター法逐次二軸延伸、チューブラ
ー法同時二軸延伸法等の採用が可能であるが、特にテン
ター法逐次二軸延伸法を採用した場合には、透明性が著
しく改良されるので好ましい。

本発明における二軸延伸処理は延伸温度、延伸速度及び
延伸倍率を下記条件で行なう。

延伸温度は前記ポリエチレン樹脂組成物の融点−20℃〜
融点の範囲、好ましは分子鎖の運動性が乏しいため、延
伸時に切断しやすく、たとえ延伸できても延伸倍率が上
がらず、物性のすぐれた延伸フイルムを得ることができ
ない。また融点より高い温度では該樹脂組成物が一部溶
けかかり延伸配向を起すことができず、見かけ上延伸さ
れても延伸斑がひどく、また透明性も損なわれてしま
い、商品価値のあるフイルムとはならない。

延伸速度は２〜40％／秒の範囲、好ましくは10〜20％／
秒の範囲である。延伸速が２％／秒より遅いと延伸途中
の配向結晶化により延伸性が阻害されやすく、また40％
／秒より速いとポリマーの変形が延伸速度に追随しきれ
なくなって延伸切れを起こすようになる。

延伸倍率は延伸操作性（延伸しやすさ）および得られた
二軸延伸フイルムの物性の点で、フイルムの縦方向に1.
1〜２倍の範囲であって、且つ、横方向に４〜７倍の範
囲である。縦方向への延伸倍率が２倍より大きいと延伸
操作性が悪化し、満足した延伸フイルムが得られずま
た、横方向への延伸倍率が４倍未満では得られる延伸フ
イルムの厚みムラが大きくなり均一な延伸フイルムが得
られず、さらに７倍より大きいと延伸操作性が悪化し、
満足した延伸フイルムが得られないので好ましくない。

〔実施例〕

実施例１ 線状低密度ポリエチレン（メルトインデックス（以下、
MIと略称する。）:0.5g/10分、密度:0.920g/cm³、流動
比:20、共重合成分：ブテン−１、共重合量:10重量％）
85重量部に分岐状低密度ポリエチレン（高圧法ポリエチ
レン、MI:1.3g/10分、密度:0.923g/cm³）15重量部をド
ライブレンドした後、シリンダー径40mmφの単軸押出機
で190℃の温度で溶融混練して押出ペレット化した。

得られたポリエチレン樹脂組成物（融点120℃）をＴダ
イフイルム装置を用い樹脂温度（ダイ温度）200℃、冷
却ロール温度15℃、巻取速度30m/分、ドラフト率５の条
件で190μの厚さの未延伸フイルム原反を成形した。こ
のフイルム原反をテンター法逐次二軸延伸装置を用いて
延伸温度110℃、延伸速度フイルム原反をテンター法逐
次二軸延伸装置を用いて延伸温度110℃、延伸速度10％
／秒、延伸倍率（縦方向1.25倍及び横方向5.0倍）の条
件で30μの厚さの二軸延伸フイルムを製造した。得られ
た二軸延伸フイルムにつき、下記評価方法でフイルム物
性試験を行ない、表１の結果を得た。

成形安定性 〇 １時間以上連続して安定延伸出来る。

△ 20分以上連結して安定延伸出来る。

× 二軸延伸開始点で切断（タテ裂け）が生じる。

フイルムの厚みムラ 最小目盛１μのダイヤルゲージにフイルム幅方向3cm間
隔で測定、 平均厚みに対する厚みムラを＋及び−側で百分率表示 透明性（Haze） ASTM D1003に準拠 剛性 ASTM D882に準拠 衝撃強度 ASTM D1709−67に準拠 引裂強度 JIS P8116−73に準拠 タテ裂け 流れ方向にノッチを入れ引裂いた強度 ヨコ裂け フイルム幅方向にノッチを入れ引裂いた強度 実施例２〜９及び比較例１〜７ 実施例１において、線状低密度ポリエチレン及び分岐状
低密度ポリエチレンの物性及び配合量、未延伸フイルム
成形条件ならびに二軸延伸条件を第１表のように変化さ
せたこと以外は実施例１と同様に行った。その結果を第
１表及び第２表に示す。

実施例10〜12及び比較例８〜10 実施例１において、線状低密度ポリエチレン及び分岐状
低密度ポリエチレンの物性及び配合量を第３表のように
変化させ、且つ、未延伸フイルムの成形をＴダイ法のか
わりにインフレーション成形法（成形条件は第３表に示
す。）により行ない、得られた未延伸フイルムをそのま
ま（２枚同時に）二軸延伸したこと以外は実施例１と同
様に行った。その結果を第３表に示す。

比較例11 比較例10において、LLDの使用割合およびLDの種類、使
用割合を下記に示すように代えた以外同様にして分子量
分布指数が11.0の樹脂組成物を得た。次いで、実施例１
と同様にして未延伸フイルム原反を成形し、テンター法
逐次二軸延伸装置を使用して二軸延伸した。しかしなが
ら、二軸延伸操作において、横方向へ延伸したところフ
イルムに縦裂けが発生して良好なフイルムを成形するこ
とができなかった。その結果を第４表に示す。

〔発明の効果〕 本発明の製造方法によれば従来難しかった線状低密度ポ
リエチレンを用いた二軸延伸フイルムが安定して高能率
に得られ、得られたフイルムは透明性に優れ、均一な厚
さを有し、強度的に大変優れたものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 幸一 岡山県倉敷市潮通３丁目10番地 三菱化成 工業株式会社水島工場内 (56)参考文献 特開 昭57−181828（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メルトインデックスが0.3〜4g/10分の線状
   低密度ポリエチレン97〜55重量部とメルトインデックス
   が0.3〜4g/10分、分子量分布指数が３〜15の分岐状低密
   度ポリエチレン３〜45重量部とからなる分子量分布指数
   が１〜10のポリエチレン樹脂組成物を用いて未延伸フイ
   ルムまたはシートを成形し、次いで該フイルムまたはシ
   ートを縦方向に1.1〜２倍及び横方向に４〜７倍の延伸
   倍率で二軸延伸してなることを特徴とする低密度ポリエ
   チレン二軸延伸フイルムの製造法。