JPH09142525A

JPH09142525A - 包装用積層フィルム及び包装体

Info

Publication number: JPH09142525A
Application number: JP7302917A
Authority: JP
Inventors: Eishin Miyake; 英信三宅; Hayakazu Usami; 迅一宇佐美; Masanobu Yoshinaga; 雅信吉永
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【目的】包装体の充填速度をあげ、生産性を向上す
る。【構成】シングルサイト触媒を用いて重合された直鎖
低密度ポリエチレンからなるヒートシール層と、バリヤ
ー層とを含む積層フィルムを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品、医薬品等に
用いられるバリヤー性を有する包装体に好適に使用され
る積層フィルムに関する。本発明はまた、食品、医薬品
等に用いられるバリヤー性を有する積層フィルムを包装
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば汎用の低密度ポリエチ
レンフィルム等ヒートシール用の樹脂フィルム上にバリ
ヤー性フィルムを積層した包装用積層フィルムは、その
ガスバリアー性、防湿性、シール強度が良好であるた
め、種々の包装体に適用されている。

【０００３】この積層フィルムを用いた包装体の充填速
度を高速化し、生産性を上げるためには、充填機におけ
るシール工程で、そのシールバー温度、圧力等の条件を
高くする必要がある。ところが、低密度ポリエチレンフ
ィルムとバリヤー性フィルムとの積層フィルムから構成
される包装体では、これらの条件を高くすると、バリヤ
ー性フィルム中にクラックあるいはピンホールが生じる
ため、充填、封止後の包装体のバリヤー性が低下すると
いう問題があり、充填速度の高速化は不可能であった。

【０００４】このようなことから、ヒートシール用の樹
脂フィルムとして、汎用の低密度ポリエチレンにかわっ
て、例えばＥＶＡフィルムあるいはマルチサイト触媒に
より重合された直鎖低密度ポリエチレンフィルム等を利
用することが検討されてきたが、十分な効果は得られて
いない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情を
鑑みてなされたもので、その目的は、バリヤー性フィル
ム中にクラックあるいはピンホールを生じることなく高
速充填が可能であり、バリヤー性に優れた包装体を形成
し得る包装用積層フィルムを得ることにある。

【０００６】本発明の他の目的は、バリヤー性フィルム
中にクラックあるいはピンホールを生じることなく高速
充填が可能な、バリヤー性に優れた包装体を得ることに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１に、シン
グルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度ポリエチ
レンからなる樹脂層と、バリヤー層とを含むことを特徴
とする包装用積層フィルムを提供する。

【０００８】本発明は、第２に、シングルサイト触媒を
用いて重合された直鎖低密度ポリエチレンからなる樹脂
層と、バリヤー層とを含むことを特徴とする包装用積層
フィルムを用いて形成された包装体を提供する。バリヤ
ー層は、好ましくは、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、
及び酸化アルミニウム、及びアルミニウムからなる群か
ら選択される少なくとも１種である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明を具
体的に説明する。図１は、本発明の積層フィルムの第１
の実施形態を表す該略断面図である。図示するように、
本発明の第１の実施形態にかかる包装用積層フィルム
は、基材層３と、基材層１上に形成されたバリヤー層２
と、シングルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度
ポリエチレンからなるヒートシール層１とから構成され
る。

【００１０】この包装用積層フィルムは、基材層３上に
バリヤー性を有する無機物質例えば酸化ケイ素からなる
バリヤー層２を蒸着して得られたバリヤーフィルム４
を、バリヤー層２を内側にして、シングルサイト触媒を
用いて重合された直鎖低密度ポリエチレンからなるヒー
トシール層１と積層することにより形成される。

【００１１】バリヤー層２が形成されたバリヤーフィル
ム４は、酸素バリヤー性、水蒸気バリヤー性に優れた包
装材料として公知である。例えば特公昭５３−１２９５
３号公報には、ポリエステルフィルム上に真空蒸着によ
り厚さ１０００オングストローム程度の酸化ケイ素の薄
膜を形成したバリヤーフィルムが開示されている。本発
明においても、基材層３上に従来公知の無機物質の薄膜
からなるバリヤー層２を形成したバリヤーフィルム４を
使用することができる。

【００１２】バリヤーフィルム４の基材層３（すなわち
無機物質の薄膜を形成するフィルム）としては、ポリエ
ステル、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合
体ケン化物、ナイロン、これらのフィルムを含む共押出
しフィルムもしくはこれらの積層品等、薄膜の形成適性
のあるフィルムが使用できる。特に、本発明において
は、包装材料に柔軟性及び印刷適性を与えるため、基材
層３としては延伸ナイロンフィルムを用いることが好ま
しい。この基材層３の厚さは、通常１０ないし４０μｍ
である。

【００１３】この基材層３上に形成される無機物質の薄
膜２は、透明性に優れ、かつ酸素バリヤー性を得られる
ものであればよく、公知の酸化ケイ素、酸化マグネシウ
ム、及び酸化アルミニウム等の無機物質を真空蒸着、ス
パッタリング、イオンプレーティングあるいはプラズマ
ＣＶＤ等の方法により、厚さ１００〜２０００オングス
トロームに形成したものが採用できる。上述した無機物
質は一般的に透明性に優れ、かつ酸素バリヤー性に優れ
るものが好適である。中でも、酸化ケイ素は、薄膜化の
容易さ、透明性、コスト、安全性の点から特に好まし
い。

【００１４】バリヤーフィルム４の無機物質薄膜２と、
ヒートシール層１は、好ましくは隣接して設けられる。
尚、ヒートシール層１を積層するにあたり、必要に応じ
て、無機物質の薄膜２の上に接着性向上を目的とする図
示しないアンカーコート層を形成しても良い。

【００１５】ヒートシール層１として使用されるシング
ルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度ポリエチレ
ンは、好ましくはその融点が約８５〜１１５℃、さらに
好ましくは９５〜１０５℃である。また、このシングル
サイト触媒を用いて重合された直鎖低密度ポリエチレン
を用いたフィルムの特性は、例えばフィルム厚５０μｍ
のとき、その引張弾性が好ましくは約３００〜９００ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 、さらに好ましくは４００〜８５０ｋｇ／
ｃｍ² 、その引張破断伸びが好ましくは約４００〜７０
０％、さらに好ましくは５００〜６００％、その引張り
破断強度が好ましくは３００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ² 、
さらに好ましくは３８０〜４５０ｋｇｆ／ｃｍ² であ
る。

【００１６】このようなフィルム特性を表す直鎖低密度
ポリエチレンは、シングルサイト触媒を用いた重合によ
り得られるものである。シングルサイトのメタロセン系
触媒を用いて重合された直鎖低密度ポリエチレンは、組
成分布、分子量分布が狭く、結晶ラメラが薄く、かつタ
イ分子の数が多い。このため、低密度で、融点が低く、
かつ引張特性等のフィルムの機械的特性が他の低密度ポ
リエチレンよりも良好である。

【００１７】また、このシングルサイト触媒を用いて重
合された直鎖低密度ポリエチレンは、その他の低密度ポ
リエチレン類と比較して、樹脂原料臭がほとんどなく、
包装体の最内層として使用しても、内容物に臭い移りを
起こさない。

【００１８】さらに、このシングルサイト触媒を用いて
重合された直鎖低密度ポリエチレンは、その他の低密度
ポリエチレン類と比較して、透明性が良好である。この
ため、シングルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密
度ポリエチレンは、内容物が見えるように透明性が要求
される包装体には特に好適である。

【００１９】尚、シングルサイト触媒を用いて重合され
た直鎖低密度ポリエチレンには、例えば酸化防止剤、紫
外線吸収剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑
剤、難燃化剤、無機及び有機充填剤、染料、及び顔料等
の添加剤を加えることができる。

【００２０】ここで、シングルサイト触媒とは、メタロ
セン系遷移金属化合物と有機アルミニウム化合物とから
なる触媒をいう。メタロセン系遷移金属化合物として
は、例えばＩＶＢ族から選択される遷移金属元素例えば
チタン、ジルコニウム、ハフニウムに、シクロペンタジ
エニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル
基、テトラヒドロインデニル基、置換テトラヒドロイン
デニル基、フルオニル基、または置換フルオニル基が１
ないし２結合しているか、あるいはこれらのうち２つの
基が共有結合で架橋したものが結合しており、他に水素
原子、酸素原子、ハロゲン原子、アルキル原子、アルコ
キシ原子、アリール基、アセチルアセトナート基、カル
ボニル基、窒素分子、酸素分子、ルイス塩基、ケイ素原
子を含む置換機、不飽和炭化水素等の配位子を有するも
のがあげられる。

【００２１】また、有機アルミニウム化合物としては、
アルキルアルミニウム、または鎖状あるいは環状アルミ
ノキサン等があげられる。ここで、アルキルアルミニウ
ムとしては、トリエチルアルミニウム、トリイソブチル
アルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチ
ルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムジクロリ
ド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニ
ウムフルオリド、ジイソブチルアルミニウムハイドライ
ド、ジエチルアルミニウムハイドライド、エチルアルミ
ニウムセスキクロリド等があげられる。

【００２２】また、鎖状あるいは環状アルミノキサン
は、アルキルアルミニウムと水とを接触させることによ
り生成される。さらに、上記シングルサイド触媒は、シ
リカゲル、ゼオライト、珪藻土等の無機物質担体に担持
させることができる。

【００２３】重合法としては塊状重合、溶液重合、懸濁
重合、気相重合等があげられる。低密度ポリエチレンフ
ィルム特性比較シングルサイトのメタロセン系触媒を用
いて重合された直鎖低密度ポリエチレンと、それ以外の
低密度ポリエチレンについてそのフィルム特性を比較し
た。その結果を下記表１に示す。なお、使用したフィル
ムの厚さは全て５０μｍであった。

【００２４】フィルム材料Ａ：低密度ポリエチレン（Ｍ１４Ｐ，三石製）Ｂ：マルチサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度ポ
リエチレン（マルチサイト触媒Ｃ₈ 出光１０１８Ｄ）Ｃ：シングルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度
ポリエチレン（シングルサイト触媒Ｃ₈ ダウＦＷ１６５
０）Ｄ：シングルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度
ポリエチレン（シングルサイト触媒Ｃ₈ ダウＰＬ１８４
５）

【００２５】

【表１】

【００２６】表１から、シングルサイト触媒を用いて重
合された直鎖低密度ポリエチレンからなるフィルムＣ及
びＤは、それ以外の低密度ポリエチレンＡ及びＢに比較
して低融点であり、また、引張弾性及び引張破断伸び共
に良好であり、特に引張強度に優れていることがわかっ
た。

【００２７】図２は、本発明の積層フィルムの第２の実
施形態を表す該略断面図である。本発明の第２の実施形
態にかかる包装用積層フィルムは、図示するように、表
面に印刷を施した積層フィルムの例を表す。この包装用
積層フィルムは、シングルサイト触媒を用いて重合され
た直鎖低密度ポリエチレンからなるヒートシール層１
と、基材層３と、バリヤー層２と、印刷層５と、保護層
６とから構成される。

【００２８】この包装用積層フィルムは、基材層３上に
例えば酸化ケイ素からなるバリヤー層２を蒸着して形成
されたバリヤーフィルム４を、基材層３を挟んで、シン
グルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度ポリエチ
レンからなる樹脂層１と積層し、その後、印刷層５、保
護層６を順に積層することにより形成される。

【００２９】なお、この実施形態ではバリヤーフィルム
４の基材層３が、ヒートシール層１に接しているが、バ
リヤー層２がヒートシール層１に接するように配置して
もよい。

【００３０】図３及び図４は、本発明の包装体の第１の
実施形態を表す。図示するように、この包装体は、袋状
であり、ヒートシール層を有する積層フィルムに背シー
ル７とエンドシール８を施すことにより形成されてい
る。積層フィルムとして、ここでは、少なくとも内層に
シングルサイト触媒を用いて重合された直鎖低密度ポリ
エチレンからなるヒートシール層、その外層にバリヤー
層を有するものが使用されている。

【００３１】図示するような包装体は、例えば以下のよ
うな工程により形成することができる。まず、連続する
積層フィルムの両側辺を合わせるようにヒートシール層
を内側にして折り曲げ、両側辺から所定幅内側までの融
着部を、連続する積層フィルムの長手方向に加熱圧着す
ることにより背シールを行ない、筒状体を形成する。次
に、筒状体の前端を、筒状体の幅方向に加熱圧着するこ
とにより、エンドシールを行なう。その後、エンドシー
ルの後端から所定の間隔をおいた位置で、筒状体をその
幅方向に裁断することにより、図３に示すように一端が
開口した袋状の包装体を形成する。さらに、一端が開口
した袋状包装体に、必要に応じて所望の内容物を充填
し、開口端を加熱圧着により封止し、図４に示すような
封止された袋状包装体を得る。

【００３２】なお、上述の工程では、エンドシールと裁
断を一回ずつ交互に行なっているが、エンドシールを連
続して行なった後、裁断を連続して行なうことも可能で
ある。

【００３３】また、この実施形態では、最も基本的な袋
状包装体を取り上げたが、その内容物、用途等に応じて
包装体のデザインを、適宜変更することができる。充填
テスト前述のＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤのフィルム材料を各々
６０μｍずつヒートシール層として用い、各々バリヤー
フィルムとして酸化ケイ素約６００オングストロームを
蒸着したポリエステルフィルム１２μｍと積層し、図１
に示すような構成を有する積層フィルムを形成した。得
られた積層フィルムを用いて図３に示すような一端が開
口した袋状包装体を形成し、各々について充填テストを
行なった。

【００３４】図５に、充填テストに用いた測定装置の概
略図を示す。図示するように、この装置では、袋状包装
体１０の開口端を下にしてアルミニウム板９上に乗せ、
開口端とアルミニウム板９との隙間をエポキシ樹脂１１
で封止した後、袋状包装体１０とアルミニウム板９によ
り規定される空間内に、アルミニウム板１０から通され
た２本の管１２，１３から、テスト用の充填物質を導入
するようになっている。充填条件は以下の通りである。

【００３５】横ピロー充填条件ラインスピード（Ｌ．Ｓ．）（ショット数／分）：１０
０，１１０，１２０シール温度（℃）：１３０，１５０シール圧力（ｋｇ／ｃｍ² ）：１，３評価１（浸透液によるポリ埋り試験）上述の装置を用い、充填物質として浸透液（テレピン
油）を用い、エンドシール、背シールの交点の埋りを検
査した。ヒートシール層としてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのフィル
ム材料を用いた袋状包装体各々２０個について、１つの
漏れもなかったものを○、１つでももれの発生したもの
を×として評価し、その結果を表２ないし表５に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】

【表５】

【００４０】表２から汎用の低密度ポリエチレンをヒー
トシール層として使用した包装体では、ラインスピード
を遅くし、熱圧着の温度及び圧力を高くしないと、ポリ
埋りが不良となり、十分なヒートシールが行なわれない
ことがわかる。また、表３からマルチサイト触媒により
重合された低密度ポリエチレンをヒートシール層として
使用した包装体では、ラインスピード１００ショット／
分の場合には、良好な結果が得られたが、１００ショッ
ト／分を越えるときは、熱圧着の圧力をあげないとポリ
埋りが不良となり、十分な熱圧着封止が行われず、さら
に、１２０ショット／分では、たとえ圧力をあげても低
温では十分な熱圧着封止が行われないことがわかる。

【００４１】これに対し、表４表５から明らかなよう
に、本願発明にかかるシングルサイト触媒により重合さ
れた低密度ポリエチレンをヒートシール層として使用し
た包装体では、ラインスピードを１１０ショット／分に
しても、熱圧着の温度を調節することにより、十分な熱
圧着封止が行われ、１２０ショット／分でも圧力をあげ
れば、低温でも十分に熱圧着封止が行われることがわか
る。

【００４２】この充填テストにより、本発明にかかる積
層フィルムを用いた包装体は、ラインスピードをあげて
も、十分に熱圧着封止が可能であることがわかる。本発
明にかかる積層フィルムを用いると、熱圧着封止の効率
が上がるため、包装体の製造及び内容物の充填を、高速
で行うことができる。

【００４３】評価２（酸素透過度測定）さらに、熱圧着された包装体のバリヤー性を調べるた
め、酸素透過度を測定した。

【００４４】まず、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのフィルム材料をヒ
ートシール層として用いた積層フィルムそのものについ
て、ＡＳＴＭＤ３９８５に従って、その酸素透過度
を測定した。その結果を下記表６に示す。

【００４５】

【表６】

【００４６】表６から明らかなように、包装体を成型す
る前の積層フィルムの酸素バリヤー性は、Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄのいずれのフィルム材料を用いた場合でも良好であっ
た。次に、表６に示すような酸素透過度を有するＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄのフィルム材料をヒートシール層として用い
た袋状包装体のうち、エンドシール、背シールの交点の
埋りが良好な包装体を使用して、その酸素透過度を測定
した。その結果を表７ないし表１０に示す。

【００４７】

【表７】

【００４８】

【表８】

【００４９】

【表９】

【００５０】

【表１０】

【００５１】表７及び表８から明らかなように、汎用の
低密度ポリエチレン及びマルチサイト触媒により重合さ
れた低密度ポリエチレンをヒートシール層として用いて
形成された包装体は、その酸素バリヤー性が不十分であ
る。これに対し、表９及び表１０から明らかなように、
本発明にかかるシングルサイト触媒で重合された低密度
ポリエチレンを用いた包装体では、その酸素バリヤー性
が極めて良好である。

【００５２】以上のポリ埋り試験、及び酸素透過度測定
により、本発明にかかる積層フィルムを用いた包装体
は、そのバリヤー性を損なうことなく、高速熱圧着封
止、及び高速充填が可能であることがわかった。また、
マルチサイト触媒により重合された低密度ポリエチレン
では、高い速度でもある程度の熱圧着封止を行うことが
できるが、そのバリヤー性が不十分であることがわかっ
た。これは、熱圧着時にバリヤー層内にピンホールまた
はクラックが発生しているためと考えられる。これに対
し、本願発明では、ピンホールまたはクラックを発生す
ることなく十分なバリヤー性を有する包装体を高速で熱
圧着封止、充填し、生産性を向上することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上申し述べたように、本発明の積層フ
ィルムを用いると、ピンホールまたはクラックを発生す
ることなく十分なバリヤー性を有する包装体を、ヒート
シール速度をあげて熱圧着し、内容物の充填を行うこと
ができる。このため、包装体の生産性が格段に向上す
る。

【００５４】また、シングルサイト触媒で重合された低
密度ポリエチレンは、樹脂臭がほとんどないので、ヒー
トシール層として包装体の最内層として用いても、内容
物への臭い移りが起こらない。さらに、シングルサイト
触媒で重合された低密度ポリエチレンは、透明性が良好
であるため、透明性を要求される包装体にも十分適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層フィルムの第１の実施形態を表
す該略断面図

【図２】本発明の積層フィルムの第２の実施形態を表
す該略断面図

【図３】本発明の包装体の第１の実施形態を表す図

【図４】本発明の包装体の第１の実施形態を表す図

【図５】充填テストに用いた測定装置の概略図

【符号の説明】

１…ヒートシール層２…バリヤー層３…基材層４…バリヤーフィルム５…印刷層６…保護層７…背シール８…エンドシール９…アルミニウム板１０…包装体１１…エポキシ樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シングルサイト触媒を用いて重合された
直鎖低密度ポリエチレンからなるヒートシール層と、バ
リヤー層とを含むことを特徴とする包装用積層フィル
ム。
【請求項２】前記バリヤー層は、酸化ケイ素、酸化マ
グネシウム、酸化アルミニウム、及びアルミニウムから
なる群から選択される少なくとも１種であることを特徴
とする請求項１に記載の包装用積層フィルム。
【請求項３】シングルサイト触媒を用いて重合された
直鎖低密度ポリエチレンからなるヒートシール層と、バ
リヤー層とを含むことを特徴とする包装用積層フィルム
を用いて形成された包装体。
【請求項４】前記バリヤー層は、酸化ケイ素、酸化マ
グネシウム、酸化アルミニウム、及びアルミニウムから
なる群から選択される少なくとも１種であることを特徴
とする請求項３に記載の包装体。