日本包装学会露rVbL6jVb､３口99刀

一ﾉ総論文

イージーピールフィルムの相構造と物性Ⅱ（剥離外観と耐油性）
波多野靖＊平和雄＊日比貞雄稗

PhaseStructureandPropertiesofＥａｓｙ－ＰｅｅｌＦｉｌｍⅡ（AppearanceofPeeledSurfaceandOilResistance）
ＹａｓｕｓｈｉＨＡＴＡＮＯ.，ＫａｚｕｏＴＡⅢＡ､，ＳａｄａｏＨ＄ｒ、

Appearanceofpeeledsurfacewasevaluatedforeasy-peelfilmsmadefromapolymer
blendofethylene-propylenerandomcopolymer(RandomPP）andpolyethylenewitharange
ofphasestructures･Rod-likestructurewasobservedforsampleswithsuperiorappearancｅ
Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，lamellarstructurｅｐａｒａＵｅｌｗｉｔｈｔｈｅｆｉｌｍｐｌａｎｅｉｎｓｕｂｍicronthickness
wasobserved，whichformedseveraltensoflayers，ｆｏｒsampleswithinferiorappearance，Ｌｅ、feathering、Toknowtherelationshipbetweentheappearanceofpeeledsurfaceandoil

resistanceoilresistancewasevaluatedfOrfilmsofRandomPP／lｏｗｄensitypolyethylene
blendwithdifferentphasestructure，namelylamellar，rod-likeorsphericaldispersedphase
Filmswithlamellardispersedｐｈａｓｅｗｅｒｅｆｏｕｎｄｔｏｓｗｅｌｌｇｒｅａｔｌｙ，especiaUytothickness
direction・Thisanisotropyofdimensionalchangewasanalyzedbyafiniteelementmethod
anddemonstratedtherelationshipwiththeirphasestructure．
Keywo｢｡ｓ：Phasestructure，Ｅａｓｙ－ｐｅｅｌｆｉｌｍ，Polymerblend，Oilresistance，Swell，Finiteele‐
mentmethod

エチレンープロピレンランダム共重合体（RandomPP）とポリエチレン系樹脂とのポリマーブレンドを適用したイージーピールフィルムについて、剥離外観性能の異なる試料の相構造を評価した。剥離外観に優れるものは、分散相がロッド状となっていた。剥離終了時にフェザリングを発生し外観に劣るもの
は、フィルム面に平行なサブミクロンオーダーの厚さのラメラ状の分散相を有し、数十層におよぶ層状構造を形成していた。また、剥離外観に劣るものが耐油性についても劣ることを検証するため、ラメラ状、ロッド状、球状の分散相を持つRandomPP／低密度ポリエチレンブレンドの単層フイルムについて耐油性を比較した。分散相がラメラ状のものは他の系よりも膨潤度が大きく劣っており、膨潤に伴い試料が著しく厚くなった。この寸法変化にみられる異方性は、有限要素法の構造解析により、相構造に起因して生ずることを示した。

キーワード：相構造、イージーピールフィルム、ポリマーブレンド、耐油性、膨潤、有限要素法＊東洋製罐グループ綜合研究所（〒240神奈川県横浜市保土ケ谷区岡沢町22-4）：CorporateResearchandDevelopment，
ToyoSeikanGroup,22-4,Okazawa-cho,Hodogaya-ku,Yokohama-shLKanagawa,240.索名古屋工業大学材料工学科（〒466愛知県名古屋市昭和区御器所町）：Dept､MaterialsScienceandEngineering，
NagoyalnstituteofTechnology，Gokiso-cho，Ｓｈｏｗａ－ｋｕ，Nagoya-shi，Aichi,４６６－１１５－

イージーピールフィルムのﾊﾟ17徽造と物牲Ⅱル域の後退、フェザリングの増加などの現象

1．緒言が見られる。経験的に剥離外観に劣るフイル

前報１１では、エチレンープロピレンランダ

ムは耐油性についても劣る傾向にある。

ム共重合体（以下ＲａｎｄｏｍＰＰと記す）と線

これまで剥離外観性能を左右するフェザリ状低密度ポリエチレン（以下LLDPEと記す）

ングや膜張りの発生メカニズムについては、とのポリマーブレンドを用いたイージーピー

定説はないが、樹脂の分散不良による層間剥

ルフイルムを試料として、剥離強さが加熱溶離に起因すると考えられてきた。しかし、こ融処理やヒートシール条件に依存して強くなれを裏付ける検討は著者らが知る限りなされる原因が分散LLDPE相のロッド状から球状てない。また、ポリマーブレンド成形体の耐への形状変化と、これに伴って生ずる隣接分

油性についての報告も少なく21.31、イージー

散相間の会合による個体数の減少とに起因す

ピールフィルムについては各メーカーの現象

ることを明らかにした。このモルフオロジー

論的な技術データを除けばほとんど検討されの変化は赤外分光分析によりフイルム表面のてない。そこで、本報では前報凹と同様、相組成変化として評価でき、処理条件を変化さ構造に着目し、相構造がイージーピールフイ

せたときの表面組成と剥離強さとの間に相関

ルムの剥離外観,性能と耐油性とを特性付けるが認められ、相構造が剥離強さを特性付ける因子となりうるかどうかについて検討した。

有力な因子であることを示した。また、剥離先端部分の透過電子顕微鏡観察から、はじめ

2.実験に連続相と分散相間が界面剥離し、これを起点として連続相が凝集破壊する剥離機構を提

2.1試料
イージーピールフイルムとして、ＰＰホモポ

案したn．
イージーピールフイルムには剥離強度性能

リマー（以下ＨｏｍｏＰＰと記す）層とRandomの他、剥離面の外観や耐内容品`性に優れるこ

PPにポリエチレン（以下ＰＥと記す）系樹脂とが求められる。特に易開封性を重視し、剥をブレンドした層を、Ｔダイにより共押出成

離強度を低くするようにフォーミュレーショ

形した剥離外観性能の異なる２種類のキャスンしたフイルムでは、剥離面に糸引きや薄い

トフイルムを評価した。フイルムの厚さは７５膜が残るフェザリングあるいは極端な場合は/ｕｍ、ブレンド層の設定厚さは５浬ｍであっ

膜張りと呼ばれる外観不良を発生し易い。また。

た、ポリオレフィン樹脂は親油性であるため耐油性評価用のモデルフイルムとして、油脂分を多く含む内容品に影響される。例え

Tablelに示すＲａｎｄｏｍＰＰに低密度ポリエ

ば、レトルト食品用途のピーラブル蓋では殺チレン（以下ＬＤＰＥと記す）をブレンドして、菌時に内面材が油脂により不均一に膨潤し、Tダイにより成形した厚さ5ｑｕｍの単層フイ

柚肌（オレンジピール）状になる現象が見ら

ルムを評価した。また、Ｔａｂｌｅｌの試料Ａれる。さらに、この用途以外のフイルムを用(0）およびＡ(30）にホットプレスにより２３０いると、希に、剥離強度の低下やヒートシー℃－３０分の加熱溶融処理を施し、急冷して得－１１６－

日本包装学会誌VOL6jVb,３口99のＴａｂｌｅｌＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｍｏｄｅＩｆｉｌｍｓ

Code（Shapeofdispe｢sedphases）
Ａ（LarT旧IIa｢）LDPEContent，ｗｔ粥
０１０２０３０

Ａ(O）Ａ(10）Ａ(20）Ａ(30）Ｂ(25）

Ｂ（Rod-1ike）

AH衝（Spherical）

AH(O）－－ＡＨ(30）★AHdenotesfiImAheat-t｢eatedat230oCfOr30min．

られたサンプルＡＨ（0）およびＡＨ（30）を

酸化ルテニウムＲｕＯ４の0.5％溶液に浸潰して同様に評価した。後で述べるように、これら染色した鋤。この後、クライオウルトラミク

はそれぞれラメラ状、ロッド状、球状の分散

ロトームを用いて1,ｍ前後の超薄切片を切削相を持つ。

した。観察時の電子線損傷の低減とコントラストの増強のため、超薄切片をＲｕＱ蒸気で2.2レトルト処理

処理し観察用試料とした５１．観察は加速電圧

試料を蒸気中あるいは水または各種油脂に

１００ｋＶの条件で（株）日立製作所製の透過型

浸潰した状態で、オートクレーブにより１２０電子顕微鏡（TEM）Ｈ－５００Ｈを用いて行っ℃－４０分または３０分のレトルト処理を施した。また、切削が難しく超薄切片が得られなた。油脂には市販のサラダ油（日清製油

かったものについては、包埋試料側の切削面(株))、天ぷら油（日清製油（株))、マーガリ

をＳＥＭにより観察した。

ン（雪印乳業（株)）、バター（雪印乳業(株))、ラード（大洋漁業（株)）を用いた。な

2.5引張試験

未調整の試料およびレトルト処理を施した

お、室温で固体状の油脂については、液状となる温度に加熱し用いた。

試料から、機械方向（ＭＤ）あるいは幅方向(ＴＤ）に平行に、幅15ｍｍの短冊状試験片を2.3剥離試験と剥離面の観察切り出した。これを延伸部分が長さ５０ｍｍと引張試験機を用いてクロスヘッド速度なるように治具に固定し、引張試験機により300ｍｍ／ｍｉｎで、Ｔビール強度または９０.

室温での引張荷重を、延伸速度100ｍｍ／ｍｉｎ

ビール強度を測定した。また、剥離面に白金で測定した。ＪＩＳＫ７１１３に準じ、引張応力一パラジュームを蒸着し、日本電子（株）製の歪曲線を作成し、ＭＤおよびＴＤの弾性率を求走査型電子顕微鏡（SEM）ＪＳＭ-6300Ｆを用め、これらの平均値を評価した。

いて剥離面を観察した。

2.6示差走査熱量測定（DSC）

試料5～7ｍｇをPerkin-Elmer社製の入力

2.4相構造の観察

短冊状試験片を樹脂に包埋し、ミクロトー
ムにより観察部を表面上に出した。これを四補償ＤＳＣ－２Ｃにより、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定した。

1１７－

イージーピールフイルムの祖徽繼と物性Ⅱ

2.7寸法および質量測定

断に伴うピークを示す。このタイプのフイル

レトルト処理の前後で､ＪＩＳＫ７１１４に規定

ムは剥離強さを低く設定し易いという特長をされているプラスチックの耐薬品性試験方法有する反面、シーラント層の破断強さが層間を参考にし、以下のように寸法および質量をの剥離強さよりも大きいときには、Ｆｉｇ．１－ｂ測定した。

のように、剥離終了時にシーラント層が伸び

直径６０ｍｍの円形状試験片のＭＤおよびるか剥がれて、フェザリングあるいは膜張り

ＴＤに、それぞれ試料の中心から２５ｍｍ離れを発生し易い。そのため剥離面は外観的に劣た相対する２ケ所に鋭利な針先で印をつけ、る。

印の間の長さ５０ｍｍを（株）三豊製作所製の２層タイプの剥離外観は、前報'１で用いた試

精密万能投影機ＰＪ－３１１を用いて0.01ｍｍの料のように剥離がブレンド層の凝集破壊`）に精度で測定した。また、厚さをダイヤルゲー

よる場合には優れるが、剥離強度を低くする

ジを用いてｌ似ｍの精度で、質量を0.1ｍｇのためブレンド比率を高くすると３層タイプと精度でそれぞれ測定した。

同様の剥離強度パターンを示し、外観が悪くなる傾向にある。フェザリングや膜張りはブ

3.実験結果および考察

レンド層が厚いほど発生し易く、ここで試料としたフイルムではこの層を５鰹、と薄くし3.1剥離外観ているが、この方法了）でも外観的に劣るもの

イージーピールフィルムの層構成はここでがある。

試料とした標準的な２層タイプの他に３層タＦｉｇ．２に２層タイプのイージーピールフイ

イプがある。このタイプはサポート層とビー

ルムをＰＰシートにヒートシールし、蒸気中でル層、シーラント層からなり、剥離はブレン

120℃－３０分のレトルト処理を施したもののド層であるビール層とサポート層あるいは剥離外観を示す。上段の試料では外観が優れ

シーラント層との層間剥離６１によると考えらる凝集破壊的な剥離を示し、下段の試料ではれている。剥離強度パターンは、Ｆｉｇ．１－ａのＭＤに剥離した場合にフェザリングを発生しように、最初にシーラント層を切断するとき外観が劣る層間剥離的な形態となっている。

にピークを示し、次に層間剥離によるプラ

凝集破壊的な外観を示した上段の試料の相トー域、剥離終了時に再度シーラント層の切構造をＦｉｇ．３に示す。前報!）で示したイー
ジーピールフィルム未処理品では、ＬＬＤＰＥａ）

相が厚さｌ～２卿ｍ、幅数/2ｍ、長さが数浬ｍ

い、へ（．←
１，、。←礼鶴屯、から１０浬、程度のＴＤに偏平でＭＤに細長い

二号f≦ﾐミ □ロッド状となっており、厚さ５，６浬ｍのビー
ル層に数本から１０本ほどが重なりあうようｂ）

FiglSchematIc descriptionofjnterlamina「peel；a）pattern ofpeelstrength．ｂ）Proceedings
ofpeelingに分散していた。Ｆｉｇ．３のモルフオロジーもこれとほぼ同じであるが､分散PE相は更に扁平な形状となっている。剥離強さは、次節で－１１８－

日本包装学会誌VbL61Vb・３Ｄ99刀

Retorttreatment

BefOrePeelciirection

ＣＯ鵬sive燈i1ure

Ｍ、

After
ＴＤ

Ii霧11i;鑿鑿；鑿Jl Tl篝鑿讓篝ii：

jL

1i鐵鱸蕊鍵ｉｉｉ蕊蕊{｝ 蟻繍 |:鍵議i蕊蕊§。。

$………ハー…j｝ ；ｉ毎

ＭｅｒＩａｍｉｎａｒ燈iIuve

ＭＤ

i霧P蕊jｉ

蕊:緑>轍

jミ

蕊ii蕊鱗蕊鱸殿 騨鱗鱗蕊灘蕊蕊
ヰ｡

pｺﾞ

無
辺ｉｆ

>:！
｡'

Ｘ
ひくローq凸､ﾛＣＤ･DUpPI●■凸IIUIId'６６■qPI6ヘタ●

DIiiiiiiiiii露I

ii鑛蕊i露､騨篝ｆ

ＴＤ

ゴー
.。

j;f侭忠……:iキハ■………
雛

騨轤議鐵i議鍵蕊騨

ｉ………人…～_; ;刀iii轤蕊鍵;i霧鱸
iji：Pｆ

Fig2Appea｢anceofpeeledsurface

ＭＤ１１，

－

－

Fig.３TEMmicrophotographsofphase structure；cohesivefailuretypepeeledsurfaceiscommonlyobserved；a） edgeｖｉｅｗａｎｄｂ）ｅｎｄｖｉｅｗ

述べるように、前報')の試料よりかなり低い。

れる゜このフイルムの場合、層状構造性が高

これらのフィルムの場合、ブレンド層の厚さ

く層が極めて多いため、剥離強さは低く同時方向（N､）における分散相間の重なりが少なに剥離に伴う破壊が－部に集中することが予いため、剥離力の集中は起こらず、破壊は層想される。仮に剥離破壊される層数が数層か全体に及ぶと考えられる。

ら１０層程度で、破壊がブレンド層内で起きる剥離外観に劣る層間剥離的な外観を示したとすると、その外側には破壊されない部分が下段の試料の相構造をＦｉｇ．４に示す。ＰＥ相残存することになる。この未破壊部分は３層はフイルム面に平行にＭＤに長く相配向8）しタイプのシーラント層と同様の挙動を示し、たラメラ状となっており、薄いものでは０．１

剥離終了時に引き伸ぱされフェザリングを発

座、あるいはそれ以下の厚さで連続相ととも生すると考えられる。ＴＤに剥離した場合に、に層状構造を形成している。層数は５浬ｍのフェザリングを生じないのはマトッリクスのビール層中におよそ５０層程度あると推定さ

分子配向の効果、あるいは分散相のＭｎＴＤ－１１９－

イージーピールフィルムの楯ｌ綴造と物控Ⅱて生ずると説明される。

3.2内容品の影響
凝集破壊的な外観を示したイージーピール
フイルム単体を、ブレンド層を内側にして二つ折りにし、175℃－１．３秒の条件でヒートシールした。これを水または各種のオイルに浸漬し120℃－４０分のレトルト処理を施した。この後、剥離強さを測定した。また、ヒートシールしてないフイルム単体を同様な条件で処理し、ＭＤ、ＴＤの寸法変化および質量変化を調べた。それぞれの評価結果をＴａｂｌｅ２に示す。

オイル中で処理したものの剥離強さは水中のものに対しおよそ４０％低い値を示した。

寸法変化は水中のものがわずかに収縮したの

Ｆｉｇ４ＴＥＭｍｉｃ｢ophotographsofphasestructu｢ｅ；interIamina「faiIuretypepeeled

に対し、オイル中のものは２～３％膨張し、そsurfaceiscommonIyobserved；ａ）ｅｄｇｅの変化量はＭＤの方がＴＤよりも1％近く大きｖｉｅｗａｎｄｂ）ｅｎｄｖｉｅｗ

い。質量は１２～１４％増加した。これらの評に対する形態差により、未破壊部分がＴＤに価においてオイルの違いによる差は小さい。

対して破断し易くなっているためと考えられ

次に、このイージーピールフイルム単体をＰＰシートに195℃－１．０秒の条件でヒートる。

これまで層間剥離的な外観となる原因は樹シールし、蒸気中あるいはラードに浸漬した

脂の分散が悪く偏在しているためと考えられ状態で１２０℃－３０分のレトルト処理を施してきたが、以上の観察結果から、サブミクロ

た。これらのサンプルの剥離面をＳＥＭによンオーダーの数十層に及ぶ層状構造に起因しり観察した結果をＦｉｇ．５に示す。

Table20iIresistanceofaneasy-peelfilmafterretorttreatmentatl2０℃ｆｏｒ４０ｍｉｎ
BuUter

La｢。

１．５

１．６

１．６

１．４

１．５

(58％）

(63％）

(６１％）

(５４％）

(５９％）

2.8

2.8

2.8

3.5

３．２

2.1

22

2.2

2.6

２．４

0.0

1２．０

12.0

1２．２

1４．３

1４．４

△Ｗ／Ｗ０台，船｝』△Ｌ／Ｌｏ合，粥

０●

２．６(100％）
００

T-peeIs灯ength，Ｍ１５ｍｍ（Ｒａｂｏ）
ＤＤ
ＭＴ

Water

４４

SaIadoiITenpu厄oilMalganne

RetoItedin；＊△Ｌ／Ｌｏ，△Ｗ／WoiDimemionaIandweightchangesbysweIling．

－１２０－日本包装学会〕誌VbL6jVb､３（199刀

Fig.５SEMmicrophotographsofpeeledSurface；Ｓａｍplesafterretorttreatment

atl２０℃ｆｏｒ３０ｍｉｎ；ａ）reto｢ｔｅｄｉｎｓｔｅａｍｂ）retortedinlard

前報'１で示した試料の剥離面には全面にフて耐油性を比較した。

イブリルが観察されたが、蒸気中で処理した

3.3.1モデルフイルムの相構造

Fig.５－ａではフイブリル化した部分は少な

Fig.６に試料Ａ（30)、Ｂ（25）およびＡＨ

く、扁平な分散相が連続相から剥離された様(30）の相構造を示す。試料ＡＧＯ）の分散相がみられる。このことは前報で提案した連LDPE相はフイルム面に平行に相配向卸した

続相と分散相間での界面剥離をきっかけとし

厚さ0.1～0.2/２ｍのラメラ状となっており、て生ずる剥離機構を支持する。また、フイブ

サブミクロンオーダーの層状構造を形成してリルが量的に少なく、剥離に要した破壊エネいる。これは先にFig.４で示した剥離外観が

ルギーも小さいことが予想されるが、剥離強劣るイージーピールフイルムと同様の相構造さは前報の試料が10～20Ｎ／１５ｍｍを示したとなっている。試料Ｂ（25）ではＬＤＰＥ相はのに対し、これは5Ｎ／15ｍｍと低い値を示した。一方、ラードに浸漬して処理したＦｉｇ．５

厚さ１～２/ｕｍ、幅数似ｍから１０/ｕｍ、長さが数十/ｕｍのＴＤに偏平でＭＤに細長いロッ－ｂでは剥離面が滑らかとなっており可塑化ドとなっている。これは前報ｌｉで示したイーされた様相が見られる。このサンプルの剥離

ジーピールフイルム未処理品の相構造に極め

強さは蒸気中のものより３０％低い３５Ｎ／て近い。また、試料Ａ（30）に230℃－３０分

15ｍｍを示した。

の加熱溶融処理を施した試料ＡＨ（30）では分散相は直径ｌｑｕｍ程度のほぼ球状に近い
3.3モデルフイルムによる検証

形に変化'19）している。

前節で述べたように油脂は樹脂を可塑化し3.3.2引張り試験

剥離強さを低下させるが、経験的に剥離外観

Ｔａｂｌｅ３に各試料の未処理品と、蒸気中あが劣るフイルムほどこの影響が強く現れ、剥るいはラードに浸漬してレトルト処理したも離外観は更に悪くなる傾向にある。これが相のの弾性率を示す。また、Ｆｉｇ．７に試料Ａ構造に由来するものであるかどうかを検証す(O)、Ａ（20）およびＢ（25）の応カー歪曲線るため、試料としたイージーピールフィルムを示す。Ｔａｂｌｅ３のように個々の試料の弾`性と同様の相構造を持つモデルフイルムについ率は未処理の状態でもかなり異なるので、耐1２１イージーピールフイルムのｨW揃繼と物牲〃

二＝露邑塞雲霞彰=穂ＩＣ醸鑿鑿鑿篝i鑿謹鍔篝篝篝篝篝ｉFig.６Microphotographsofphasestrucｔｕｒｅｏｆｍｏｄｅｌｆｉｌｍｓ；ａ）ｅｄｇｅｖｉｅｗａｎｄｂ）endviewoflamellar
structureA（３０）ｂｙＴＥＭ；ｃ）ｅｄｇｅｖｉｅｗａｎｄｄ）endviewofrod-likestructu｢ｅＢ（２５）ｂｙＳＥＭｅ）endviewofsphericaIstructureAH（３０）ｂｙＳＥＭ
Table3Elasticmoduliofmodelfiｌｍｓｂｅｆoreandafterretorttreatmentatl２０℃ｆｏｒ４０ｍｉｎ

EIasticmoduluaMPa

ＳａｍｐＩｅｃｏｄｅ（Ratio）

Beforetreatment

Ｒｅｔｍｔｅｄｉｎｓｔｅａｍ

Reto｢tｅｄｉｎｌａｒｄ

A(O）570（100％）

930（164％）

310（５５％）A(10）670（100％）

890（134％）

270（４０％）A(20）640（100％）

790（123％）

170（２６％）A(30）580（100％）－（－）

９０（１６％）

B(25）

410（100％）

660（162％）120（３０％）

油性を比較するためそれぞれ未処理品を基準のほど変化が大きいことから、主にはマトッとした相対値で評価した。Ｆｉｇ．８にこの相対

リクスであるＲａｎｄｏｍＰＰの結晶化による影値をＬＤＰＥのブレンド率に対してプロットし響と考えられる。一方、ラードに浸漬し処理示す。

した場合には弾性率は大きく低下し、ＬＤＰＥ

フイルムの弾性率はいずれも蒸気中で処理をブレンドしてないＡ（0）で55％近く、ブレした場合は高くなる。これは試料Ａの系にみンド率が最も高いＡ（30）では１６％まで低下られるように、ＬＤＰＥのブレンド率が低いも

した。

122

日本包鍵学会誌VbL6jVb､３口99刀

3０

200

Ｏ
２

０
０

０

５

strain，％

３０１

１０１５２００５

宗。。。←×○山一一山

０１ｃｍ⑪⑩』》の

５

１

ＮＥＥ一之

□Ｂ

▲Ｂ
ｏ
２

０

１

ＮＥＥ－ｚ 一切⑫凹勇⑩030

lIrijfiiiffS三iｆ
５０

０１０２０．３０４０

WeighIcontentofLDPE，ｗｔ％

Fig.８Changeofnormalizedelasticmoduli（Et／ＥＣ）forｍｏｄｅｌｆｉＩｍｓｂｙｒｅｔｏｒｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ａｔｌ２０℃ｆｏｒ４０ｍｉｎ;ｍａ｢ksdenota●：
beforetreatment,□:reto｢ｔｅｄｉｎｓｔｅａｍ，

ａｎｄ▲：retortedinIard

１０１５２０strain１％

レトルト処理したものには125℃近傍にも吸Ｏ
２RandomPPが部分融解と再結晶化により再組織化して生じた'０１ピークと考えられ、ラーデド中で処理したものの方が蒸気中のものより

０

１

ＮＥＥ－Ｚ 一切⑪。’】の熱ピークがみられる。これは処理時にB(25）大きい。また、ラード中で処理したものでは…ニニーー:＝ニニー卓:二二=ニニニーー.：

いずれもＬＤＰＥとＲａｎｄｏｍＰＰの融解ピーク

0５１０１５２０が低温側にシフトしている。これはラードのｓtrain@％

可塑化効果による、。

Fig7Stress-straincu｢vesofmodelfilms，Ａ（O)，Ａ（20）ａnｄＢ（25Lbeforeandafter「eｔｏ｢ｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｔｌ２０℃ｆｏ「４０ｍｉｎ；beforetreat-

次に、このラードの影響をＲａｎｄｏｍＰＰの融解ピークにより定量的に評価する。このment（－，－ハreto『tｅｄｉｎｓｔｅａｍ（－－，---ｌ
ａｎｄ「etortedinlard（－，－－.)．Thicknessoflinesrep『esentsthepeeldirection；Ｍ、（－，－－，－）ａｎｄＴＤ（-.---,--）

ピークは先に述べた１２５℃近傍の吸熱ピーク
により変形し、ピーク温度による評価は適切ではないと考える。そこで、影響のみられて

3.3.3ＤＳＣ

ない融解ピークの高温側の稜線における接線

Fig.９に試料Ａ(0)、Ａ(20）およびＢ(25）と、融解後のベースラインを低温側に延長しの未処理品と、蒸気中あるいはラードに浸漬た直線との交点から、融解終了温度を求め評してレトルト処理したものの融解曲線を示価した(JISK7121の補外融解終了温度に相す。１０５℃近傍と１４５℃近傍にはそれぞれ当する)。Ｆｉｇ．１０にそれぞれの試料の融解終

LDPEとＲａｎｄｏｍＰＰの融解ピークがみられ、了温度をＬＤＰＥのブレンド率に対してプロッ

123イージーピールフィルムのｨW撹繼と物性Ⅱ

５

１

八○口Ｚ

1５

A(O）

1Mし三三三]LJJJ1I三）

1５

５

１

。。←⑪Ｅト００4０６０８０１００１２０１４０１６０１８Ｄ

Ｔｅｍｐｅ『aure,ｏＣ

1４

八○口ｚ山

１

５

gLIJI

０

１

1４

Weightconlen(ｏｆＬＤＰＥｏｗｔ％

５０。⑩の一つＥ０１０２０３０４０

FｉｇｌＯＴｍｅ（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｆｕｓｉｏｎｐeak）changefo「modelfiImsbyretort
treatmenｔａｔ１２０℃ｆo「４０ｍｉｎ；marks

００4０６０８０１００１２０１４０１６０１８０

denote,●：beforetreatment､□：｢ｅｔｏｒｔｅｄ

Tempe｢au｢e,ｏＣ
Ａｏｐｚ山

１

５

ｉｎｓｔｅａｍ１ａｎｄ▲：ｒｅｔｏｒｔｅｄｉｎＩａｒｄ

る。
０

１

ロッド状の分散相を持つ試料Ｂ（25）につ．の⑪一つＥ

いてみると、ラメラ状の試料Ａ(20)、Ａ(30）０５に比較し、未処理品で弾性率は2／3程度、連００
４０６０８０１００１２０１４０１６０１８０

TemperaurcooC続相であるＲａｎｄｏｍＰＰの融解ピーク温度は約３℃低い。これらのことからロッド状の試料Ｂ(25）の連続相は結晶性が低く、ラードがFig,９DSCpatternsofmodelfiIms，Ａ（O)，Ａ（20）ａnｄＢ（25)，beforeandafterretort

非晶部に吸着することを考慮すれば、耐油性

ｔ｢eatｍｅｎｔ（－Lretortedinsteam（---)，
andretortedinIard〈－－）はラメラ状の試料Ａの系より劣ることが予想

t｢eatmentat１２０℃ｆｏｒ４０ｍｉｎ；befo｢ｅされる。しかし、Fig.９およびFig.１Oのように、弾性率および融解終了温度において、ラ卜し示す。

いずれの試料も未処理品と蒸気中で処理したものとでは融解終了温度の差は０．３℃以内

メラ状のものの方がロッド状のものよりラードの影騨を強く受けている。

と小さい。しかし、ラード中で処理したもの

次に、２３０℃－３０分の加熱溶融処理を施しでは、ＬＤＰＥをブレンドしてない試料Ａ（0）た試料ＡＨ（0)、ＡＨ（30）をみてみると、試で1.3℃低下し、ブレンド率が最も高い試料Ａ料Ａ（0)、Ａ（30）に比較し、融解終了温度は(30）では5.5℃の低下を示した。このようにそれぞれ０．４℃、０．５℃上がり、ラード中で処

ブレンド率により差が認められることから、理した場合にみられる温度低下の幅はそれぞ

連続相であるＲａｎｄｏｍＰＰの膨潤度は各々異れ1.8℃、５．５℃に対し、０．４℃、２．７℃と小さなり、膨潤平衡に達してないことが推測されくなっている。

－１２４－

日本包装学会誌VbL6jVb､３（199刀

3.3.4質量変化および寸法変化

Ｆｉｇ．１１に各試料をラードに浸漬してレトルト処理したときの質量変化率および寸法変す。試料Ａ（30）およびＡ（20）にみられる大きな膨潤度はこの可塑化効果が相乗的に寄与した結果と推定される。

化率を示す。

また、膨潤に伴い試料が厚くなる原因としラメラ状の分散相を持つ試料Ａの系をみるては、フイルムという試料形状による因子とと、質量変化率およびＮＤの寸法変化率は、相構造による因子とが考えられる。形状因子

LDPEのブレンド率が高くなるに従い二次曲については、ＬＤＰＥをブレンドしてない試料

線的に増え、試料Ａ（20）およびＡ（30）でＡ（0）およびこれに加熱溶融処理を施した試はそれぞれ50％および100％を越える値を示

料ＡＨ（0）では、寸法変化率にほとんど異方した。すなわち、ブレンド率が高い試料ほど性が認められないことから、形状による影響

膨潤度が大きく、厚くなる。これに対しＭＤは小さいと考えられる。このことは異方性がとＴＤの寸法変化率は４％以下と小さく、ＮＤ

主には相構造に由来して生ずることを示唆すとは逆にブレンド率が高い試料ほど値が小さる。

くなる傾向がある。試料Ａ(30）ではＴＤの変化率は負値を示した。

寸法変化率について、詳細にみると、ＭＤに対しＴＤの方が僅かに値が小さい。この差融解終了温度の低下幅から分るように、連はＬＤＰＥをブレンドしてない試料Ａ（0）およ続相の可塑化の程度はブレンド率の高い試料

びTable2に示したイージーピールフイルム

ほど大きい。可塑化は連続相におけるラードの評価結果にもみられることから、高次構造の拡散を増大させるとともに、弾性率やクに由来して生ずると考えられる。すなわち、リープ抵抗などの材料強度の低下をもたらＰＰのキャストフイルムは小角Ｘ線散乱で確認されているように結晶ラメラをＭＤに重ねラ間の非晶層を膨潤させるため、ＭＤとＴＤに差をもたらすと推定される。
次に、相構造の異なる試料についてみる。
ロッド状の分散相を持つ試料Ｂ(25）は、ラメ
ラ状の試料Ａの系と同様な変化を示しているが、変化率は明らかに小さい。また、２３０℃

０

誤《ミニ一之ａ 巧◎二一Ｊ口

００００００２０８６
４２１１た積層構造を有する:2》ｃ油脂はこの結晶ラメ

Ⅲ－３０分の加熱溶融処理を施し分散相を球状

０-２

Fig.１１

ロⅡＧＩＣＩＱに変化させた試料ＡＨ（30）の質量変化率お０１０２０３０４０

よびＮＤの寸法変化率は、試料Ａ(30）が122

WeightccntenlofLDPEow1％％および１１０％と大きな値を示したのに対Ｃｈａｎｇｅｓｉｎｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｎｄｗｅｉｇｈｔｆｏ「ｍｏｄｅＩｆｉｌｍｓｂｙ「eｔｏ｢ｔｔ｢eatmentinla｢ｄａｔ１２０℃ｆo「４０ｍｉｎ；marksdenote.○：ＭＤ､▲：Ｔ､．□：Ｎｑａｎｄ◆：weight

し、それぞれ１９％および１２％と大幅に小さくなっている。原因は相構造の他、マトリッ

クス樹脂の高次構造の違いが挙げられる。高1２５－

イージーピールフィルムのｲｾﾞ71i戦!;と物性〃

次構造は低分子の拡散に影響する'3）ことか〔仮定l〕１２０℃のレトルト処理温度下では、ら、膨潤度に対しても同様に影響すると考え

分散ＬＤＰＥ相は溶融状態にありマトリックスられるからである。しかし、ＬＤＰＥをブレンよりも膨潤し易いと考えられる。これは試料ドしてない試料Ａ（O）に同様の処理を施してＡおよびＡＨの系において、ＬＤＰＥのブレンド

得た試料ＡＨ（0）では未処理の試料Ａ（0）と率が高いものほど質量増加率が大きいことか

質量変化率に差は認められない。これより高らも支持される。そこで質量増加のかなりの次構造による影響は小さいと考えられる。

部分がLDPE相の膨潤によると考えると、こ以上の結果から、相構造が膨潤度および寸の体積増加に合わせて連続相は変形しなけれ

法変化率の異方性に関与していることが結論ばならない。しかし、連続相であるRandom

されよう。

PPは処理温度が融点以下のため固体状態に3.3.5有限要素法による異方性解析

あり、ＬＤＰＥ相の膨潤を妨げるように作用す

ラメラ状の分散相を持つ試料Ａの系は膨潤る。これはＬＤＰＥ相に対しては束縛力となり度が大きく、フイルムが著しく厚くなるとい

相内には膨潤圧聰)が生ずると考えられる。そう挙動を示した。また、加熱溶融処理を施し

こで、分散ＬＤＰＥ相を融体が充填された空間

球状粒子分散としたフィルムの質量増加率はとして取り扱い、ここに一定の圧力を負荷ざ

ラメラ状のもののおよそ1／６になり、寸法変せ変形量を比較する。

化率に現れる異方性も小さくなった。この異〔仮定2〕融解終了温度の低下から明かなよ方性の原因はフイルム面に平行に層状構造をうに連続相であるＲａｎｄｏｍＰＰも膨潤し、そ形成していることに由来すると予想される。

の程度はＬＤＰＥのブレンド率と相構造に依存

これを確認するため膨潤状態を単純化した次する。しかし、ここでは形態的な特徴のみをの仮定に基づいて有限要素法によりシミュ議論するため、膨潤による連続相の物Ⅲ性変化

レートした。

はないものとして取り扱う。

圏冒＝

Ｅ三三
b）
Fig.１２Shematicdescriptionofa）lameIlarmodelsandb）ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｓｈ
ｏｆｍｏｄｅｌｌｕｓｅｄｆ。「calculationoffmiteelBmentmBtho。（FEM）－１２６－

日本包装学会誌VOL61Vb､３α”刀〔仮定3〕分散相は溶融処理を施した試料ＡＨ大きい。

(30）を除けば､ＭＤに長く延びた形状となっまた、モデルⅢとＶではＮＤへの変化とはていた。そこで、分散相を楕円状の断面を有逆にＴＤに１２％および４％収縮している。3.

しＭＤに長く延びたロッドとして取り扱う。

3.4節で述べた実験結果では、試料Ａの系にお計算を簡便に行うためＭＤより見た形態がいてＭＤ、ＴＤに対する寸法変化はＬＤＰＥをブ

Fig.１２－ｂに示すユニットの集合体からなる

レンドしてない試料Ａ(O）が3～4％で最も大対称`性の高いモデルを仮定した。なお、Ｆｉｇ．

きく、ブレンド率が高い試料ほど変化率は小12-ａにおけるモデルＩ、Ⅱ、mはＬＤＰＥのブ

さくなり、試料Ａ(30）ではＴＤに対して負値

レンド率が30％で、分散相の断面形態をそれを示した。ここで連続相のみの膨潤を考察す

ぞれ円形、および短径と長径が１：４の楕円

ると、ブレンド率の高い試料ほど融解終了温形、ｌ：１６の楕円形としたもの、モデルのⅣと度の降下幅が大きく膨潤が進行しており、本ＶはモデルⅢと同じく短径と長径がｌ：１６の

来はＭＤ、ＴＤの寸法変化も大きいことが推測

楕円形でブレンド率を１０％と２０％としたもされる。計算では連続相の膨潤を考慮してなのである。計算は平面応力場を仮定して行いのでこの寸法変化を加味すると、実験結果

う。

と計算結果は現象的によく一致していると言以上の仮定のもとに計算したlOstep目の結果をＦｉｇ．１３に示す。

える。

分散相の断面が円形のモデルＩではほとん

以上の結果は、寸法変化の異方性が主にはど変形せず、偏平な楕円形であるものほど分散相の扁平形状と相配向および個々の分散相間の相対的な位置関係により特徴付けられ

ＮＤに大きく膨張する。特に、分散相が偏平ていることを示唆する。また、寸法変化の大でその端部が隣の列の端部と重なりあうモデ

小にはブレンド率よりもこれらのファクター

ルⅢとＶでは、ＮＤの寸法変化率は154％との方が強く影響することが分る。

74％に達している。また、このブレンド率２０

膨潤は基本的に試料表面からの低分子の拡％のモデルＶが示す変化率は、ブレンド率３０

散によるため濃度勾配を生ずる。しかし、こ％のモデルⅡが示す変化率３．３％より極めて

こではフイルムの厚さ方向（ＮＤ）における膨(-12,154）(-4.74）（-03.3.3）(0.4.04）－１－ｕ(01,5.9）

園三目

ｌⅡⅣＶ

m

Fig.１３calcuIationresuItsbyFEMatlOthstep･Numbersin pa｢entheses
denotedimentionalchanｇｅｓＡＬ／Lｏ（％）ｆｏ「ＴＤａｎｄ

1２７－

ND

イージーピールフィルムの凋ji1i造と物性Ⅱ

潤勾配は考慮してない。しかし、寸法変化のられていることを示した。また、寸法変化の異方性に関しては実験結果とよい一致を示し

大小にはブレンド率よりもこれらのファクており、異方性の原因を理解する上では妥当

ターの方が強く影響することを示した。

なものと考える。なお、膨潤過程の更に詳し

ここで、剥離外観特性と耐油性との関係にい検討にはＥＳＲイメージング法'５１などの手法

ついてまとめる。前報で述べたように、連続を取り入れ速度論的評価を試みる必要があ

相と分散相の界面は一種の欠陥として存在る。また、相構造のモデル化に際しては、分し、層状構造性が高く剥離外観に劣るフイル

散相の位置関係をポロノイ分割'6)などの手法

ムでは剥離強度は必然的に低くなる。同時により明確にし、形状、大きさ、向き、距離に、厚さ方向での分散相間の重なりが多く、などの構造パラメータ'7)の統計値を取り入れ膨潤時の変形に対する抵抗が小さいことを有ることが望ましい。

限要素法による構造解析の結果から結論し
た。

4.結論
付記

ＲａｎｄｏｍＰＰとＰＥ系樹脂とのポリマーブレ

本研究の一部は日本包装学会第２回年次大ンドを適用した剥離外観性能の異なるイー

会で発表した。本研究の発表を許可された東ジーピールフィルムの相構造を比較した。

洋製罐グループ綜合研究所長岸本昭博士にＭＤに剥離した場合、剥離終了時に生ずるフ感謝の意を表します。

ェザリングはサブミクロンオーダーの厚さのラメラ状分散相が形成する数十層に及ぶ層状＜引用文献＞

構造に起因して生ずることを明らかにした。

ｌ）波多野靖、平和雄、日本包装学会誌、１(1)，２９

また、レトルト殺菌を想定した条件下で耐油（1992）

性試験を実施し、油脂が剥離強さを低下させ

２）Ｒ・Greco，GMucciariel１０，Ｇ．Ragosta，Ｅ、ることを示した。剥離外観が劣るイージー

Martuscelli,Ｊ・Mater・SCL,１６，１００１（1981）

ピールフイルムは耐油性に対しても劣ること

３）LCKonstantakopoulos,ＧＮ･Valkanas,Ｊ・を検証するため、分散相がラメラ状、ロッド

AppLPolym・SCL,５８，１５１７（1995）

状および球状の形態からなるRandomPP／４）』．Ｓ・Trent,Ｊ、１.Scheinlein，Ｐ.Ｒ、Couch‐

ＬＤＰＥブレンド物から構成されるモデルフィ

man，ＪＰｏｌｙｍ、Let､Ｅｄ.，１９，３１５（1981）

ルムを用いて耐油性を比較した。ラメラ状分

５）』.Ｘ・Ｌｉ,Ｊ・NNess,Ｗ､Ｌ,Cheung,Ｊ・AppL

散相が形成する層状的な相構造を有するもの

PolymSci.,５９，１７３３（1996）

は質量増加率が高く膨潤し易いことを実験的

６）Ｃ,Ｃ・Ｈｗｏ，Ｗ､Ｊ･Graff,ＪＷ・Secrist，l995に示した。また、膨潤に伴って現れる寸法変

Polymers，Laminations＆CoatingConfer-化の異方`性について有限要素法で解析し、異ence，１４１（1995）

方性が分散相の扁平形状と相配向および個々

７）大塚義昭、篠崎清隆（東洋製罐)、特公平５－の分散相間の相対的位置関係により特徴付け
－１２８－

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