JP2019182486A - 包装容器及び包装材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】包装容器の外側又は内側の表面において、撥水性にすぐれた包装容器を提供する。【解決手段】食品用の包装容器であって、前記包装容器は、少なくとも外側樹脂層、紙コア層、内側樹脂層を含み、前記内側樹脂層の表面に微細な突起が形成され、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である。また、前記包装容器は、少なくとも外側樹脂層、紙コア層、内側樹脂層を含み、前記外側樹脂層の表面に微細な突起が形成され、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である。【選択図】図３
Description
本発明は、液体食品や食品粉体等を充填する包装容器及び包装容器に用いる包装材料の製造方法に関する。
包装容器では、通常、容器成形時に使用される冷却水が容器表面に付着する。そのため、包装容器の表面の特性としては、水が付着しにくい非付着性を有すること、あるいは、付着した水滴が容易に除去されることが望まれている。
包装容器ではポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン材料が多く使用されている。通常、包装材料はアルミ箔、ＰＥＴフィルム、板紙等を含む多層構造であるが、ポリオレフィンは防水性やヒートシール性に優れるため、容器の最外面や最内面に使用されている。
包装容器の材料に使用されているポリエチレンやポリプロピレン高分子は無極性の高分子であるため表面自由エネルギーがポリエステルなどよりも小さく、水の接触角は９０°以上であり撥水性を示す。
しかしながら、容器外側の表面（容器外面）にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂層がコーティングされた場合、容器成形時に使用される冷却水が水滴となり容器外面に付着したままとなり、容器の完成品への日付等の印字や、外観検査における画像解析に悪影響を与えることがある。
また、容器内側の表面（容器内面）にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂層がコーティングされた場合、高粘度のヨーグルトやトマトジュースなどは、内容物が容器内面に付着したまま長時間残留することがある。このため、更に高い撥水性や水滴が残留しにくい非付着性が求められている。
容器表面の撥水性を高める方法として、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンよりも臨界表面張力の低いポリテトラフルオロエチレンなどを使用して表面張力を下げる方法があげられる。
しかし、このような材料は汎用のポリオレフィン樹脂より高価であり、さらに食品容器の包装材料に要求される積層加工性やヒートシール性などが十分でない。このため、このような材料を食品容器で使用することは困難である。
容器内面や容器に設けた蓋の内側の表面の撥水性を高める他の方法としては、例えば、表面の形状を変化させて水滴との接触面積を減らす方法がある。
このような方法として、疎水性の微粒子を表面に付着させることで水滴との接触面積を減らして撥水性を向上させる方法（特許文献１参照）や、ポリエチレンの成形加工時に表面粗さを制御した凹凸をつける方法（特許文献２参照）、表面を部分的に毛羽立てる方法（特許文献３参照）等が知られている。
容器内面や容器外面の樹脂材料、微粒子等の添加物の材料を工夫する従来の方法では、容器内部に保存される食品の種類が制限される場合がある。また、容器内面又は外面の表面粗さを制御する従来の方法では、たとえ表面粗さを所望の範囲内に設定したとしても、表面の形状によっては期待通りの撥水効果を得られない場合がある。特に後者の課題については本発明者が初めて判明した知見である。
本発明の目的は、包装容器の外側の表面の撥水性を高め、包装容器の製造時の水滴付着・残留を低減する包装容器を提供すること、又は包装容器の内側の表面の撥水性を高め、食品の飲用後に粘性の高い内容物が容器内側の表面に残留しにくくする包装容器を提供することにある。特に、包装容器の内面又は外面に設けられた樹脂層において、離型剤、撥水性を高める添加剤、表面粗さを調整するための微粒子等を含めず、また樹脂層の表面粗さのパラメータに依存せず、新たな指標に基づき撥水性を高める包装容器を提供することである。
本発明の一態様による包装容器は、食品用の包装容器であって、前記包装容器に含まれる内側樹脂層又は外側樹脂層の表面に微細な突起が形成され、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である。また、本発明の一態様による包装容器は、食品用の包装容器であって、容器本体と前記容器本体の上部に設けられた合成樹脂部と、前記合成樹脂部上部に設けられたキャップとを備え、前記合成樹脂部の内側又は外側の表面に微細な突起が形成され、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である。
また、本発明の一態様による包装容器は、前記外側樹脂層又は前記内側樹脂層がポリオレフィン樹脂を含む。
また、本発明の一態様による包装容器は、前記ポリオレフィン樹脂がポリエチレンを含む。
また、本発明の一態様による包装容器は、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上、１．１７以下である。
また、本発明の一態様による包装容器は、前記フラクタル次元は、１ピクセルあたりの長さが０．５〜１．０μｍの解像度において解析して得られる数値である。
次に、本発明の一態様による包装材料の製造方法は、包装容器に用いる包装材料の製造方法であって、外側樹脂層、紙コア層、内側樹脂層を積層する工程と、微細孔を有する金型又はローラーを用いて、前記外側樹脂層又は前記内側樹脂層の表面に微細な突起を形成する工程と、を備え、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である。
また、本発明の一態様による包装材料の製造方法は、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上、１．１７以下である。
また、本発明の一態様による包装材料の製造方法は、前記フラクタル次元は、１ピクセルあたりの長さが０．５〜１．０μｍの解像度において解析して得られる数値である。
以上の通り、本発明によれば、表面の撥水性を高め、包装容器の製造時の水滴付着・残留を低減する包装容器又は粘性の高い内容物が容器内側の表面に残留しにくくする包装容器を提供することができる。
［一実施形態］
（包装容器）
本発明の一実施形態による包装容器について図１から図３を用いて説明する。図１は本実施形態による包装容器の外観を示す図であり、図２は本実施形態による包装容器の包装材料を示す図であり、図３は本実施形態による包装容器の一部を示す図である。
（包装容器）
本発明の一実施形態による包装容器について図１から図３を用いて説明する。図１は本実施形態による包装容器の外観を示す図であり、図２は本実施形態による包装容器の包装材料を示す図であり、図３は本実施形態による包装容器の一部を示す図である。
本実施形態の包装容器１０は、例えば、図１（Ａ）に示すように屋根型形状である。液体食品や食品粉体等を収容する包装容器本体１２にキャップ１４が設けられている。また、本実施形態の包装容器は、図１（Ｂ）に示すようにレンガ型（ブリック型）形状でもよい。
本実施の形態の包装容器のその他の形状としては、合成樹脂複合型（容器本体、容器本体の上部に設けられた合成樹脂部、合成樹脂部上部に設けられたキャップを備える包装容器）でもよい。
図２に、本実施形態の包装容器１０を構成する包装材料２０の一例を示す。
本実施形態の包装材料２０は、上面から、外側樹脂層２１、紙コア層２２、接着樹脂層２３、バリア層２４、内部コーティング層２５、内側樹脂層２６が積層されている。
図２において、外側樹脂層２１は、耐水性および容器成形時のヒートシール性という機能を有し、ポリオレフィン樹脂からなり、例えば、低密度ポリエチレンを含み、例えば、１０〜３０μｍ厚である。
紙コア層２２は、容器としての機械的強度を保つ機能を有し、例えば、単層あるいは多層構成の板紙により形成され、例えば、坪量１００〜４００ｇ／ｍ２である。
接着樹脂層２３は、バリア層と紙コア層の接着という機能を有し、例えば、低密度エチレンにより形成され、例えば、５〜３０μｍ厚である。
バリア層２４は、ガスバリアという機能を有し、例えば、アルミ箔により形成され、例えば、５〜１５μｍ厚である。
内部コーティング層２５は、バリア層と内面樹脂層の接着という機能を有し、例えば、エチレンとアクリル酸の共重合体により形成され、例えば、５〜３０μｍ厚である。
内側樹脂層２６は、容器成形時のヒートシールという機能を有し、ポリオレフィン樹脂からなり、例えば、低密度ポリエチレンを含み、例えば、１０〜５０μｍ厚である。
また、外側樹脂層２１又は内側樹脂層２６において、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）以外の樹脂を含むことが可能である。例えば、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、メタロセン触媒による直鎖状低密度ポリエチレン（ｍＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンナフタレート、環状オレフィンコポリマーから選ばれた１種若しくは２種以上のポリマーなどを含むことが可能である。
本発明の包装容器は、少なくとも外側樹脂層２１、紙コア層２２、内側樹脂層２６を含み、バリア層２４、接着樹脂層２３、内部コーティング層２５は容器の用途・機能に応じて任意に含まれる。
（包装容器の外側又は内側の表面のフラクタル構造）
図３に本実施形態の包装容器１０の一部を示す。
図３に本実施形態の包装容器１０の一部を示す。
図３において、包装容器１０を構成する包装材料２０の左側が、包装容器１０の内面側（包装容器の内側の表面）、すなわち、充填される食品等と接する側であり、包装材料２０の右側が、包装容器１０の外面側（包装容器の外側の表面）、すなわち、外気に露出する側である。
本実施形態の包装容器１０は、外気に露出する外面側の表面にフラクタル構造を有する突起を形成することで、撥水性を高め、包装容器の製造時の水滴付着・残留を低減することを特徴としている。
図３に示す包装材料２０の右側である外側樹脂層２１の表面にフラクタル構造を有する突起が形成されている。外側樹脂層２１表面のフラクタル構造のフラクタル次元は、ボックスカウント法により計測して、約１．０８以上であることが望ましい。また、外側樹脂層２１表面のフラクタル構造のフラクタル次元は、ボックスカウント法により計測して、約１．０８から約１．１７の範囲内であることが更に望ましい。フラクタル構造、フラクタル次元については後述する。
包装容器１０の外側の表面をこのように形成することにより、食品容器の製造時に使用される冷却水が水滴となって外側の表面に付着して残留し完成した食品容器の日付等の印字や外観検査における画像解析への悪影響を与えることを防止できる。
また、本実施形態の包装容器１０の別の態様として、充填される食品等と接する内側の表面にフラクタル構造を有する突起を形成することで、食品等の内容物を容器内側の表面に残留しにくくしたことを特徴としている。
図３に示す包装材料２０の左側である内側樹脂層２６の表面にフラクタル構造を有する突起が形成されている。内側樹脂層２６表面のフラクタル構造のフラクタル次元は、ボックスカウント法により計測して、約１．０８以上であることが望ましい。また、内側樹脂層２６表面のフラクタル構造のフラクタル次元は、ボックスカウント法により計測して、約１．０８から約１．１７の範囲内であることが更に望ましい。
包装容器１０の内表面をこのように形成することにより、包装容器内の食品の飲用後に高粘度のヨーグルトやトマトジュース等が包装容器１０内面に付着したまま長時間残留する等の問題を防止できる。
（フラクタル構造）
フラクタル（fractal）とは複雑な構造をもつ形状の解析に導入された概念である。幾何学において、特に全体と部分が自己相似になっているものは自己相似フラクタルと呼ばれ、部分を拡大しても自己相似の形状が現れて決して平坦にならない構造である。そして、フラクタルな形状の図形は非整数の次元をとる。
フラクタル（fractal）とは複雑な構造をもつ形状の解析に導入された概念である。幾何学において、特に全体と部分が自己相似になっているものは自己相似フラクタルと呼ばれ、部分を拡大しても自己相似の形状が現れて決して平坦にならない構造である。そして、フラクタルな形状の図形は非整数の次元をとる。
例えば、簡単な自己相似フラクタル図形の一つであるコッホ曲線のフラクタル次元は約１．２６となり、１次元である単純な直線より大きい。自然界においては、リアス式海岸の海岸線は自己相似フラクタルであり、そのフラクタル次元は約１．３であると言われている。一方、山脈の山並みは起伏が大きいが、遠方から見るに従いその稜線は平坦になる。したがって、部分を拡大・縮小すると形状が変わることになるため自己相似ではない。しかし縦横の比率を任意に変化させることで相似形が得られ、この場合は、自己アフィンフラクタルと呼ばれている。
フラクタル次元を求める方法としては、ボックスカウント法、デバイダ法、スケール変換法、カバー法、視野拡大法、回転半径法、密度相関関数法等がある。本実施形態では、ボックスカウント法によりフラクタル次元を計測している。
本実施形態のように、微細な多数の突起を有し、その断面が自己アフィンフラクタルである容器内側又は外側の表面は良好な非付着性（撥水性）を示す。そのフラクタル次元は約１．０８以上が望ましいが、さらに包装容器の製造上の観点から約１．１７以下の範囲内が望ましい。
フラクタル次元が１．０８より小さいフラクタル構造では、良好な非付着性（撥水性）を示さないことが本発明者の実験により判明した。
また、フラクタル次元が１．１７より大きいフラクタル構造では、非付着性は良好であるものの、成形時におけるロールや金型から樹脂を剥離することが困難となることが本発明の実験により判明した。したがって、充填機による包装容器の量産の観点から、フラクタル次元が１．１７以下であることが好ましい。
自己アフィンフラクタルにおいては、そのフラクタル次元は画像を分析する縮尺にも依存する。本願発明におけるフラクタル次元は、１ピクセルあたりの長さが０．５〜１．０μｍの解像度であるデジタル画像を解析して得られる数値であることが望ましい。フラクタル次元は倍率を下げた解像度で解析して求めることも可能であるが、解像度によってはフラクタル構造の大小の影響を受けてフラクタル次元の数値に少し誤差が含まれる場合もある。本発明者の解析では、１ピクセルあたりの長さが０．５〜１．０μｍの解像度であれば誤差がほとんど含まれないことが分かった。
なお、非付着性が良好であれば接触角は大きくなるが、両者間には明確な相関関係は認められない。ポリエチレン表面では、表面積が大きくなれば接触角が大きくなり、これはＷｅｎｚｅｌの理論で説明される。
しかし、接触角が非常に大きくても、ロータス効果、花弁効果という、相反する現象が見られることから、接触角を非付着性の指標とすることは好ましくない。そのため、非付着性は傾斜台において液滴の滑る角度（転落角）で評価することが好ましい。具体的な測定方法については後述する。
（包装容器の製造方法）
本発明の一実施形態による包装容器の製造方法について説明する。図４は本実施形態による包装容器に用いる包装材料の製造方法を示す図である。
本発明の一実施形態による包装容器の製造方法について説明する。図４は本実施形態による包装容器に用いる包装材料の製造方法を示す図である。
包装容器の製造方法の概略について説明する。
包装容器１０を形成する包装材料２０は、外側樹脂層２１、紙コア層２２、接着樹脂層２３、バリア層２４、内部コーティング層２５、内側樹脂層２６を積層して形成する。
包装材料２０の外側樹脂層２１の表面にフラクタル構造を有する突起を形成する場合について説明する。
図４は、このように積層する包装材料２０の最終工程を示している。この最終工程では外側樹脂層２１を積層して包装材料２０として完成する。
図４の右側から搬送される包装材料２０をローラー３０、３２間に供給する際に、ダイ３４から溶融した合成樹脂材３６をローラー３０、３２間に押し出す。押し出された高温の合成樹脂材３６はローラー３０により冷却されて外側樹脂層２１となる、
ローラー３０の外表面には予め微細孔からなる凹部を形成しておく。
ローラー３０の外表面には予め微細孔からなる凹部を形成しておく。
例えば、金型であるローラー３０の外表面に対して、化学的処理による粗面化や、放電加工、切削加工やサンドブラストなどの手法を単独又はこれらを組み合わせて処置し、成形品にフラクタル構造を有する突起を形成させるための形状を加工する。ローラー３０、３２による合成樹脂材３６の冷却時に、積層する合成樹脂材３６の外表面に、ローラー３０外表面のフラクタル構造を転写する。金型であるローラー３０の製造方法については特に制限されないが、ローラー３０外表面に所望のフラクタル構造を形成するために、ローラー表面に凹凸を設けた後、凸部分を研磨及び／又はエッチング処理して凸部分の形状の上部の一部を削りとり、表面に微細孔からなる凹部を有するローラーを用いることが望ましい。これにより、転写後の合成樹脂材３６の表面には、凸部分（山部分）のみが形成され、凹部分（谷部分）がほとんど形成されない状態となる。このように凹部分がほぼ存在しない凸部分のみを有する表面形状にすることによって、水滴が凹部分（谷部分）に引っ掛かって表面を滑りにくくなる現象を防ぐことが可能となる。
最終工程で外側樹脂層２１が積層された包装材料２０は、図４の左方向に搬送され、ロール状に巻き取られる。
包装材料２０の内側樹脂層２６の表面にフラクタル構造を有する突起を形成する場合には、図４に示す最終工程で、内側樹脂層２６を積層して包装材料２０として完成する。
図４の右側から搬送されてくる包装材料２０をローラー３０、３２間に供給する際に、ダイ３４から溶融した合成樹脂材３６をローラー３０、３２間に押し出す。
押し出された高温の合成樹脂材３６はローラー３０により冷却されて内側樹脂層２６となる、
ローラー３０の外表面には予め微細孔からなる凹部が形成されている。ローラー３０による合成樹脂材３６の冷却時に、積層する合成樹脂材３６の外表面に、フラクタル構造を有する突起を形成する。
ローラー３０の外表面には予め微細孔からなる凹部が形成されている。ローラー３０による合成樹脂材３６の冷却時に、積層する合成樹脂材３６の外表面に、フラクタル構造を有する突起を形成する。
最終工程で内側樹脂層２６が積層された包装材料２０は、図４の左方向に搬送され、ロール状に巻き取られる。
本発明は、ローラーを用いて、例えばＴｅｔｒａ Ｂｒｉｋ（登録商標）、Ｔｅｔｒａ Ｒｅｘ（登録商標）等の包装容器の内側又は外側の表面に所望のフラクタル構造を実現しているが、ローラー以外の金型等を用いて、包装容器内面又は外面の表面に所望のフラクタル構造を実現してもよい。また、包装容器の容器本体の上部に射出成型により合成樹脂部を形成するＴｅｔｒａ Ｔｏｐ(登録商標)等の包装容器において、射出成型する際に用いる金型に微細孔からなる凹部を形成し、合成樹脂部の内側又は外側の表面にフラクタル構造を形成してもよい。
（包装容器の滅菌方法）
包装容器を食品用途に使用する際には、内容物を容器にする充填する前に過酸化水素水による包装材料の殺菌や滅菌処理が一般的に行われている。しかしながら、凹凸面を有する撥水性の表面では、過酸化水素水が表面と十分接触しない場合もあり、十分な殺菌や滅菌が行われない場合もあり得る。
包装容器を食品用途に使用する際には、内容物を容器にする充填する前に過酸化水素水による包装材料の殺菌や滅菌処理が一般的に行われている。しかしながら、凹凸面を有する撥水性の表面では、過酸化水素水が表面と十分接触しない場合もあり、十分な殺菌や滅菌が行われない場合もあり得る。
そのため、本発明においては、過酸化水素水による殺菌・滅菌に代えて、ガンマ線や電子線などの放射線照射を用いて包装材料の殺菌や滅菌を行うことがより望ましい。
［変形実施形態］
本発明は、上記の実施の形態、実施例に限定されるものではない。本発明は当業者の知識に基づいて本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々の改良、設計変更を行うことができ、様々の改良・設計変更があっても本発明に含まれる。
本発明は、上記の実施の形態、実施例に限定されるものではない。本発明は当業者の知識に基づいて本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々の改良、設計変更を行うことができ、様々の改良・設計変更があっても本発明に含まれる。
［実施例・比較例］
本発明の実施例１〜１０、比較例１〜６を表１に示す。
本発明の実施例１〜１０、比較例１〜６を表１に示す。
（実施例１）
表面粗さパラメータが、Ｒａ＝０．２１μｍ、Ｒｚ＝１．４３μｍである厚み３ｍｍのアルミ板（アルミ合金（ＪＩＳ ５０５２Ｐ製）を準備し、室温25℃下において０．２５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に２０分間浸漬することで表面の化学エッチング処理を行い、金型を作製した。
表面粗さパラメータが、Ｒａ＝０．２１μｍ、Ｒｚ＝１．４３μｍである厚み３ｍｍのアルミ板（アルミ合金（ＪＩＳ ５０５２Ｐ製）を準備し、室温25℃下において０．２５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に２０分間浸漬することで表面の化学エッチング処理を行い、金型を作製した。
次いでプレス機を使用して、１５０℃で密度９１２ｋｇ／ｍ３、ＭＦＲ８．２の低密度ポリエチレンを溶融させ、圧力２ＭＰａで金型に押し当てることで、金型の微細構造を転写して表面に突起を多数有する厚み約０．３ｍｍのポリエチレン成形品を得た。
得られたポリエチレン成形品の微細構造を持つ表面に対する水の接触角は、接触角測定器を用い１〜５μＬの水滴を表面に滴下して測定した。転落角（滑落角）θは、図５に示すようにして測定した。まず、水平な台４０に試料４２を載置し、注射針４４から約０．１ｍＬの水滴４６を試料４２上に滴下した（図５（ａ））。次に、試料４２を徐々に傾けていき、水滴４６が試料４２上を滑り出す角度θを転落角とした（図５（ｂ）、（ｃ））。
ポリエチレン成形品のフラクタル次元はＳＥＭ像から求めた。まず、ミクロトームを用い、液体窒素で冷却したポリエチレン成形品の断面から切断した厚み３０μｍの薄片のＳＥＭ撮影を行った。次いでそのＳＥＭ撮影像から成形品断面の輪郭を抽出し、フラクタル次元を求めた。具体的には、１ピクセルが０．７５μｍ四方に相当するＳＥＭ写真像を使用した（図６（ｂ））。奥行きのある試料表面にランダムに形成されている突起の効果を評価するために、得られた画像の突起の投影像から、突起の輪郭を１ピクセルの連続した軌跡として抽出した図６（ｃ））。この抽出した図から、ボックスカウント法によりフラクタル次元を計算した。測定の結果、実施例１の金型を用いたポリエチレン成形品は、水の接触角は１３０°、転落角は２°、フラクタル次元は１．０９であった。なお、図６（ｃ）のピクセル数は１．６４８ｘ１．３００であった。以下、同様の測定方法を用いた。
（実施例２）
実施例１と同じ金型を用い、同様の条件にて密度９２３ｋｇ／ｍ３、ＭＦＲ５５の低密度ポリエチレンを用いて微細な突起構造を有するポリエチレン成形品を得た。水の接触角は１３１°、転落角は１°、フラクタル次元は１．０８であった。
実施例１と同じ金型を用い、同様の条件にて密度９２３ｋｇ／ｍ３、ＭＦＲ５５の低密度ポリエチレンを用いて微細な突起構造を有するポリエチレン成形品を得た。水の接触角は１３１°、転落角は１°、フラクタル次元は１．０８であった。
（実施例３）
実施例１と同じアルミ合金板を用い、サンドブラスト処理により表面に凹面加工を施した。サンドブラスト後の表面粗さパラメータは、Ｒａ＝２．８６μｍ、Ｒｚ＝１６．４３μｍであった。次いで実施例１と同じ条件で化学エッチング処理を行い金型を得た。この金型を用い、実施例１と同様にしてポリエチレンの成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１２６°、転落角は１°、フラクタル次元は１．０８であった。
実施例１と同じアルミ合金板を用い、サンドブラスト処理により表面に凹面加工を施した。サンドブラスト後の表面粗さパラメータは、Ｒａ＝２．８６μｍ、Ｒｚ＝１６．４３μｍであった。次いで実施例１と同じ条件で化学エッチング処理を行い金型を得た。この金型を用い、実施例１と同様にしてポリエチレンの成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１２６°、転落角は１°、フラクタル次元は１．０８であった。
（実施例４）
実施例１と同じアルミ合金板を用い、サンドブラスト処理により表面に凹面加工を施した。サンドブラスト後の表面粗さパラメータは、Ｒａ＝６．３２μｍ、Ｒｐ＝１６．６８μｍ、Ｒｚ＝３０．４１μｍであった。次いで実施例と同じ条件で化学エッチング処理を行い金型を得た。この金型を用い、実施例１と同様にしてポリエチレンの成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１１５°、転落角は２°、フラクタル次元は１．０８であった。
実施例１と同じアルミ合金板を用い、サンドブラスト処理により表面に凹面加工を施した。サンドブラスト後の表面粗さパラメータは、Ｒａ＝６．３２μｍ、Ｒｐ＝１６．６８μｍ、Ｒｚ＝３０．４１μｍであった。次いで実施例と同じ条件で化学エッチング処理を行い金型を得た。この金型を用い、実施例１と同様にしてポリエチレンの成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１１５°、転落角は２°、フラクタル次元は１．０８であった。
（実施例５）
厚み３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３６０）板を用い、多孔質のセラミック溶射を行った後に表面研磨を行い、表面粗さパラメータがＲａ＝１．９１μｍ、Ｒｚ＝１３．５３μｍである金型を作製した。実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１４５°、転落角は１°、フラクタル次元は１．１７であった。
厚み３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３６０）板を用い、多孔質のセラミック溶射を行った後に表面研磨を行い、表面粗さパラメータがＲａ＝１．９１μｍ、Ｒｚ＝１３．５３μｍである金型を作製した。実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１４５°、転落角は１°、フラクタル次元は１．１７であった。
（実施例６〜９）
実施例５と同様の処理を行い、それぞれ表面粗さパラメータの異なる金型を作製した。そして実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。実施例６の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝２．２８μｍ、Ｒｚ＝１６．１４μｍ、得られた成形品の水の接触角は１３８°、転落角は５°、フラクタル次元は１．１２であり、実施例７の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝７．２４μｍ、Ｒｚ＝４５．９５μｍ、得られた成形品の水の接触角は１４２°、転落角は６°、フラクタル次元は１．１１であり、実施例８の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝３．０１μｍ、Ｒｚ＝２３．１６μｍ、得られた成形品の水の接触角は１３６°、転落角は６°、フラクタル次元は１．１０であり、実施例９の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝５．３５μｍ、Ｒｚ＝３０．５６μｍ、得られた成形品の水の接触角は１４１°、転落角は１°、フラクタル次元は１．１９であった。
実施例５と同様の処理を行い、それぞれ表面粗さパラメータの異なる金型を作製した。そして実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。実施例６の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝２．２８μｍ、Ｒｚ＝１６．１４μｍ、得られた成形品の水の接触角は１３８°、転落角は５°、フラクタル次元は１．１２であり、実施例７の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝７．２４μｍ、Ｒｚ＝４５．９５μｍ、得られた成形品の水の接触角は１４２°、転落角は６°、フラクタル次元は１．１１であり、実施例８の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝３．０１μｍ、Ｒｚ＝２３．１６μｍ、得られた成形品の水の接触角は１３６°、転落角は６°、フラクタル次元は１．１０であり、実施例９の金型の表面粗さパラメータがＲａ＝５．３５μｍ、Ｒｚ＝３０．５６μｍ、得られた成形品の水の接触角は１４１°、転落角は１°、フラクタル次元は１．１９であった。
（実施例１０）
実施例９と同じ金型を用い、１５０℃で密度９１２ｋｇ／ｍ３、ＭＦＲ８．２の低密度ポリエチレンを溶融させ、圧力１ＭＰａで金型に押し当てることでポリエチレン成型品を得た。得られた成型品の水の接触角は１４１°、転落角は１°、フラクタル次元は１．１８であった。
実施例９と同じ金型を用い、１５０℃で密度９１２ｋｇ／ｍ３、ＭＦＲ８．２の低密度ポリエチレンを溶融させ、圧力１ＭＰａで金型に押し当てることでポリエチレン成型品を得た。得られた成型品の水の接触角は１４１°、転落角は１°、フラクタル次元は１．１８であった。
（比較例１）
実施例１と同様のアルミ合金板を用い、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレンに表面形状を転写した。得られた成形品の水の接触角は９２°、転落角は１６°、フラクタル次元は１．０１であった。
実施例１と同様のアルミ合金板を用い、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレンに表面形状を転写した。得られた成形品の水の接触角は９２°、転落角は１６°、フラクタル次元は１．０１であった。
（比較例２）
実施例１と同様のアルミ合金板を用い、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例２と同じ条件でポリエチレンに表面形状を転写した。得られた成形品の水の接触角は９５°、転落角は１６°、フラクタル次元は１．００であった。
実施例１と同様のアルミ合金板を用い、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例２と同じ条件でポリエチレンに表面形状を転写した。得られた成形品の水の接触角は９５°、転落角は１６°、フラクタル次元は１．００であった。
（比較例３）
実施例３と同様のブラスト処理を行ったアルミ合金板で、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１１４°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０１であった。
実施例３と同様のブラスト処理を行ったアルミ合金板で、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１１４°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０１であった。
（比較例４）
実施例４と同様のブラスト処理を行ったアルミ合金板で、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１１５°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０２であった。
実施例４と同様のブラスト処理を行ったアルミ合金板で、化学エッチング処理を施さないものを金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１１５°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０２であった。
（比較例５）
市販のホール型ニッケルモールド（周期３μｍ、直径１．７μｍ、深さ１．５μｍ）を金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１３７°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０６であった。
市販のホール型ニッケルモールド（周期３μｍ、直径１．７μｍ、深さ１．５μｍ）を金型として、実施例１と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１３７°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０６であった。
（比較例６）
比較例５と同様の金型を用い、実施例２と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１３７°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０７であった。
比較例５と同様の金型を用い、実施例２と同じ条件でポリエチレン成形品を得た。得られた成形品の水の接触角は１３７°、転落角は＞１６°、フラクタル次元は１．０７であった。
（実施例・比較例のまとめ）
表１に示した通り、金型の作製方法により同じ転落角を示す表面のフラクタル次元は異なっており、これは表面構造の違いを反映しているものと考えられる。表面に突起が形成され、その断面解析から得られるフラクタル次元が１．０８以上である成形品では、金型の作製方法によらず転落角は６°以下と小さく、非付着性は良好であることが確認できる。また、成形品を金型から取る際の剥離性は、成形品のフラクタル次元が１．１７よりも大きくなると困難となる。したがって、包装容器の量産性を考慮すると、フラクタル次元は１．１７以下であることが望ましい。
表１に示した通り、金型の作製方法により同じ転落角を示す表面のフラクタル次元は異なっており、これは表面構造の違いを反映しているものと考えられる。表面に突起が形成され、その断面解析から得られるフラクタル次元が１．０８以上である成形品では、金型の作製方法によらず転落角は６°以下と小さく、非付着性は良好であることが確認できる。また、成形品を金型から取る際の剥離性は、成形品のフラクタル次元が１．１７よりも大きくなると困難となる。したがって、包装容器の量産性を考慮すると、フラクタル次元は１．１７以下であることが望ましい。
１０…包装容器
１２…包装容器本体
１４…キャップ
２０…包装材料
２１…外側樹脂層
２２…紙コア層
２３…接着樹脂層
２４…バリア層
２５…内部コーティング層
２６…内側樹脂層
３０、３２…ローラー
３４…ダイ
３６…合成樹脂材
４０…台
４２…試料
４４…注射針
４６…水滴
１２…包装容器本体
１４…キャップ
２０…包装材料
２１…外側樹脂層
２２…紙コア層
２３…接着樹脂層
２４…バリア層
２５…内部コーティング層
２６…内側樹脂層
３０、３２…ローラー
３４…ダイ
３６…合成樹脂材
４０…台
４２…試料
４４…注射針
４６…水滴
Claims (10)
- 食品用の包装容器であって、
前記包装容器は、少なくとも外側樹脂層、紙コア層、内側樹脂層を含み、
前記内側樹脂層の表面に微細な突起が形成され、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である、包装容器。 - 食品用の包装容器であって、
前記包装容器は、少なくとも外側樹脂層、紙コア層、内側樹脂層を含み、
前記外側樹脂層の表面に微細な突起が形成され、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である、包装容器。 - 食品用の包装容器であって、
前記包装容器は、容器本体、前記容器本体の上部に設けられた合成樹脂部、前記合成樹脂部上部に設けられたキャップを含み、
前記合成樹脂部の内側又は外側の表面に微細な突起が形成され、前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である、包装容器。 - 前記外側樹脂層又は前記内側樹脂層は、ポリオレフィン樹脂を含む請求項１又は２に記載の包装容器。
- 前記ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレンを含む請求項４に記載の包装容器。
- 前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上、１．１７以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の包装容器。
- 前記フラクタル次元は、１ピクセルあたりの長さが０．５〜１．０μｍの解像度において解析して得られる数値である請求項１〜６のいずれか一項に記載の包装容器。
- 包装容器に用いる包装材料の製造方法であって、
外側樹脂層、紙コア層、内側樹脂層を積層する工程と、
微細孔を有する金型又はローラーを用いて、前記外側樹脂層又は前記内側樹脂層の表面に微細な突起を形成する工程と、を備え、
前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上である、包装材料の製造方法。 - 前記微細な突起の構造のフラクタル次元が１．０８以上、１．１７以下である、請求項７に記載の包装材料の製造方法。
- 前記フラクタル次元は、１ピクセルあたりの長さが０．５〜１．０μｍの解像度において解析して得られる数値である、請求項８又は９に記載の包装材料の製造方法。
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