単層と多層ブローントフィルム押出の比較：製品に最適な技術の選択

多層ブローントフィルム押出が性能と機能性を向上させる方法

多層ブローントフィルム押出とは

多層ブロー成形フィルム押出（MLBFE）は、業界で一般的に呼ばれるもので、2〜11種類の異なるポリマー層を1つの統一されたフィルム構造に一体化します。通常の単層システムとの違いは、製造者が材料を戦略的に組み合わせられることにあります。その結果、湿気遮断性、構造的強度、生産コストといった要素の間で、ちょうどよいバランスを struck したフィルムが得られます。特に包装メーカーにとっては、この積層技術により、顧客の正確なニーズに応える製品を作成できるということを意味します。食品包装用フィルムは、輸送時の軽量性を保ちつつ、酸素に対する追加的な保護機能が必要になる場合があります。そしてここで重要なのは、ビジネス上の合理性がある場合には、品質や環境性能を犠牲にしたくないという点です。

多層ブロー成形フィルム押出機の主要構成部品

現代のシステムは以下の3つの重要な構成部品に依存しています。

1. マルチエクストルダーシステム 個別の押出機が異なるポリマー（酸素バリア用のエチレン-ビニルアルコール（EVOH）や密封用のポリエチレン（PE）など）を溶融し、各層がその本来の特性を維持できるようにします。
2. 共押出ダイ 溶融した各層を温度的に分離した状態で統合し、先進的なスパイラルダイ設計により均一な層分布を実現し、界面の不安定性を最小限に抑えます。
3. エアリング冷却 すべての層にわたって厚みと機械的強度の一貫性を確保するために、制御された対称的な冷却を提供します。特に高バリア性用途において重要です。

共押出プロセスがフィルム機能性を向上させる仕組み

共押出成形プロセスにより、製造業者はフィルム構造内の必要な位置に異なる機能性材料を正確に配置することが可能になります。例えばEVOHは、頑丈なポリオレフィン層の間に挟まれることで、多くの人が現在入手可能な最高レベルの酸素バリアの一つと呼ぶものを形成します。2023年にPackaging Strategiesが発表した最近の報告書によると、この7層フィルムについて非常に印象的な結果が示されています。通常の単層フィルムと比較して、酸素透過率を約92％削減でき、食品の鮮度保持期間が平均して4〜6週間長くなることを意味します。そしてもう一つの利点として、この方法は性能を高めるだけでなく、品質を犠牲にすることなくより薄いフィルムを作成できるため、材料の無駄も削減できます。

ブロー成形フィルムにおける一般的な層構成（3、5、7、9層）

各構成は機能性とコストをバランスさせており、より層数の多い構成は医薬品や長期保存食品など、感度の高い製品に対して優れた保護性能を提供します。

ABA対ABC共押出構成：構造的および機能的な違い

ABA構成は、LDPEなどの材料で作られた外層が中央の接着剤層または何らかのバリア性樹脂層を挟むように配置されたもので、湿気遮断において予算が最も重視される場合に非常に効果的です。一方で、ABC構造は3種類の異なる材料を組み合わせることで、製造業者により多くの柔軟性を提供します。昨年『Materials Innovation Report』に発表された最近の研究によると、ABCフィルムはABAフィルムと比較して約40％高い耐刺突性を示すとのことです。このため、長期間にわたり厳しい取り扱いや過酷な気象条件に耐える必要がある大型の厚手農業用カバーなど、過酷な用途では多くの産業分野でABCフィルムが選ばれています。

単層ブローントフィルム押出：シンプルさとコスト効率が重要になるとき

単層ブローントフィルム押出成形法は、高機能なバリア性や複数の材料を必要としない基本的な包装用途において、シンプルな操作を維持しつつコストを抑える場合に最適です。この種のシステムは、軽量で容易にリサイクル可能な包装が求められる市場で広く使用されています。特に、政府がプラスチック廃棄物問題に対して厳しい規制を課している地域でよく見られます。単一種類のポリマーからなる包装材との相性が良いため、この手法は近年話題の循環型経済（サーキュラーエコノミー）の実現にも貢献します。また、製品寿命終了後のリサイクルも、複雑な多層構造フィルムを処理するよりもはるかに容易になります。

単層ブローントフィルム機械の基礎

単層システムでは、1台の押出機が低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンなどの材料を溶かします。これらの材料は円形のダイスを通過し、長いチューブ状になります。次に空気が吹き込まれ、いわゆる「バブル」と呼ばれる部分が上方向に膨らみ、所定のサイズになるまで成長します。適切に冷却された後、フィルムはニッパーと呼ばれるローラー間でつぶされ、次の工程に備えて大きなスプールに巻き取られます。全体の装置はエネルギー効率の面でも優れており、2023年にポリマー加工研究所が行った研究によると、多層式のものと比べて通常15～20％程度電力を節約できます。このため、製造業者が電気代をあまりかけずに短時間で標準的な品質のフィルムを大量生産する必要がある場合に最適です。

単層ブローントフィルム技術の主な用途

モノレイヤー薄膜は、大量用途におけるコスト効率の高さから、非食品用柔軟包装材の62%を占めています。主な用途には以下が含まれます。

• 小売用ショッピングバッグおよび基本的な保護ラップ
• 紫外線安定化処理された農業用マルチフィルム
• 一時的な建設用湿気バリア

産業用包装に関する研究では、これらのフィルムが軽量荷重（≥5 kg）に対してASTM D882引張強度基準を満たしていることが確認されています。生鮮食品に必要な酸素バリア性能には欠けるものの、リサイクル性に優れているため、短期間使用・低リスク用途において持続可能な選択肢となっています。

フィルム品質の比較：強度、バリア特性、表面特性

フィルムの品質は、包装、農業、工業分野における性能に直接影響します。機械的強度、バリア性能、表面特性という3つの主要な要素により、多層技術が単層技術に対して有する利点が明確になります。

単層と多層システムにおける厚みの均一性と機能的性能

多層システムは±5%の厚さ均一性を達成し、単層フィルムで一般的な±15%と比べて大幅に狭い公差を実現している（Plastics Engineering Journal 2023）。この精度により、酸素バリアなどの重要な機能層の性能が一貫して保たれる。2023年の研究によると、総厚さをモノレイヤー同等品と比較して22%削減した場合でも、7層フィルムは94%のバリア効率を維持する。

機械的強度とバリア特性：直接比較

製造業者が剛性のあるコア層と柔軟性のある外層材料を組み合わせることで、従来品に比べて約30～50％引き裂きに強い多層フィルムが得られます。酸素バリア性能も優れています。単層のポリエチレンフィルムは1平方メートルあたり1日約1,200ccの酸素を通しますが、Flexible Packaging Associationが昨年発表した研究によると、EVOHを含む5層構造では、その数値は1平方メートルあたり1日わずか15ccまで低下します。このような改善により、食品の店頭での鮮度保持期間が長くなり、場合によっては shelf life（賞味期限）がほぼ4分の1延びることもあります。新鮮さが最も重要なプレミアム製品を販売する企業にとって、このような多層フィルムは現代の包装ソリューションにおいて事実上不可欠となっています。

表面仕上げおよび光学特性：包装フィルムの光沢と透明性

多層システムは、単層フィルムの40～60光沢単位（GU）に対して85～90光沢単位（GU）を達成するなど、優れた外観および機能性を持つフィルムを生み出します（Packaging Digest 2023）。共押出された表面層は、滑り特性（摩擦係数0.2～0.3）も向上させ、スムーズな巻き解きを可能にし、濁度を5％未満まで低減します。これは、明瞭性が求められる医薬品用ブリスターパックや高級小売用包装において極めて重要です。

包装、農業、建設における用途別メリット

包装用途：シンプルさと高性能の両立

多層共押出ブロー成形フィルムは、従来の単層フィルムではもはや十分でない場合に最も適しています。この技術により、食品の鮮度を長期間保つために極めて重要な酸素および水分バリア特性を製造者がきめ細かく制御できるようになります。また、これらのフィルムは印刷しても外観が非常に良好なため、ブランドは視覚的アイデンティティを維持できます。2024年包装材料レポートの最新データによると、 shelf stable（常温保存可能な）食品包装の約78％が現在多層フィルムを使用しています。これは輸送および保管中に優れた耐久性を発揮し、製造プロセスでの取り扱いも容易であるためです。一方で、乾物などコストが最も重要な用途では、シンプルな単層フィルムが依然として人気があります。こうした基本的なシステムは、多層フィルムと比較して生産コストを通常30～40％削減できるため、高いバリア性を必要としない用途、例えば包装材などにおいて実用的な選択肢となっています。

農業用フィルム：耐久性のニーズとコスト制約

農業用フィルムを使用する農家は、過酷な気象条件と限られた利益の間で難しいバランスを取らざるを得ません。そのため、最近では多層構造のフィルムが多くの場面で採用されています。これらのフィルムは外側に紫外線（UV）保護機能を持ち、内側には防曇機能を備えており、温室用フィルムの寿命を交換が必要になるまでの期間を約5～7シーズン程度に延ばすことができます。一方、サイレージラップ市場の状況は異なります。ほとんどの現場では単層のブロー成形フィルム製品を使用しており、市場シェアの約3分の2を占めています。確かに寿命は短く、ロールごとに厚みのばらつきも大きくなりがちですが、予算が厳しい場合には、多くの農業現場で長持ちよりもコストが優先されるのです。

単層および多層ブロー成形フィルムの建設・産業用途

建設材料に関して言えば、9層共押出の不織布シートは、特に刺し貫きに対する耐性において非常に優れています。これらのシートは500ニュートンを超える力にも十分に耐えることができます。このため、耐久性が極めて重要となる埋立地のライニングや池の覆いなどに最適です。一方で、単層のシンプルなフィルムは、住宅建築プロジェクトにおける一時的な湿気遮断材として十分に機能します。しかし、真のゲームチェンジャーは産業用化学薬品の包装分野にあります。EVOHを中核層に持つ多層構造は、溶剤の透過性を1日あたり1平方メートル未満0.5グラムにまで低減でき、通常の単層フィルムと比較して約90％の性能向上を実現しています。このような性能は紙上の数字だけでなく、実際に化学物質のより安全な取り扱いを可能にし、企業が関連する規制に準拠するのにも貢献しています。

コスト分析と投資利益率：単層および多層押出システムへの投資評価

初期の機械投資と運用コストの比較

単層システムは複数層構成に比べて初期投資が50～70％低く、エントリーレベルの機械は20万～35万米ドルであるのに対し、3～7層システムは50万～120万米ドル（Plastics Technology Report 2023）です。しかし、運用上の違いが長期的な経済性に影響します。

エネルギー消費量は高いものの、多層システムは層の分布を最適化することでポリマー廃棄物を30～40％削減でき、特に食品包装では材料の節約がエネルギー費用を相殺するため有利です。

多層ブロー成形フィルム押出装置の長期的な投資利益率（ROI）

初期投資額が単層モデルに比べて2.3倍高いものの、先進的な7層システムはバリアフィルム生産において単層モデルよりも42％速くROIを達成できる（Global Film Markets Analysis 2024）。この優位性の理由は以下の通りである。

• 高付加価値によるプレミアム価格 高性能フィルムの価格は、単層フィルム（$0.12～$0.15／ポンド）に対して$0.18～$0.25／ポンド
• 医薬品、医療、産業分野への市場拡大 モジュール式アップグレードと堅牢な設計により可能になる（30～50％）
• 装置の長寿命化 （30～50％）モジュール式アップグレードと堅牢な設計によって実現

主要メーカーの報告によると、柔軟包装用途における多層システムの回収期間は26～34か月であるのに対し、単層システムは40～48か月である。

よくある質問 (FAQ)

多層ブロー成形フィルム押出とは何か？

多層ブロー成形フィルム押出は、2層から11層までの複数のポリマー層を一つのフィルム構造に重ね合わせ、材料を戦略的に組み合わせることでフィルム性能を向上させる技術である。

多層フィルムは単層フィルムよりもなぜ優れているのですか？

多層フィルムは、単層フィルムに比べて機械的強度、バリア性、表面特性が向上しており、包装や建設などさまざまな用途で利点を提供します。

多層ブローントフィルム押出機の主要構成要素は何ですか？

主要構成要素には、マルチエクストルーダーシステム、共押出ダイ、およびエアリング冷却装置があり、それぞれフィルム押出プロセスにおいて重要な役割を果たします。

ABAおよびABCの共押出構成の違いは何ですか？

ABA構成は中央層を取り囲む外層が同じ材料であるのに対し、ABC構成は3種類の異なる材料を使用することで、より高い柔軟性と性能を実現します。

多層押出システムへの投資は費用対効果がありますか？

多層システムは単層システムに比べて初期投資額が大きくなりますが、投資回収期間（ROI）が短く、ポリマー廃棄物が削減でき、高付加価値市場への進出も可能となるため、長期的には費用対効果が高いと言えます。