JP2020066229A - 積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態による積層体は、少なくとも、第1延伸プラスチックフィルムと、第2延伸プラスチックフィルムと、シーラント層とをこの順に備えるものである。積層体は、更に、接着剤層、印刷層、金属蒸着層等のその他の層を備えてもよい。本実施の形態においては、積層体が、袋を構成するための包装材料として用いられる例について説明する。
第1延伸プラスチックフィルム11及び第2延伸プラスチックフィルム12はいずれも、所定の方向において延伸されているプラスチックフィルムである。各延伸プラスチックフィルム11,12は、所定の一方向において延伸された一軸延伸フィルムであってもよく、所定の二方向において延伸された二軸延伸フィルムであってもよい。各延伸プラスチックフィルム11,12の延伸方向は特には限定されない。例えば、延伸プラスチックフィルム11,12は、包装材料10によって構成される包装袋の高さ方向において延伸されていてもよく、包装袋の幅方向において延伸されていてもよい。また、各延伸プラスチックフィルム11,12の延伸方向は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。各延伸プラスチックフィルム11,12の延伸倍率は、例えば1.05倍以上である。
また、第1延伸プラスチックフィルム11及び第2延伸プラスチックフィルム12の両方がリサイクルフィルムであってもよい。
リサイクルフィルムは、メカニカルリサイクルによりリサイクルされたポリエチレンテレフタレート(以下、ポリエチレンテレフタレートをPETとも記す)を含む。具体的には、リサイクルフィルムは、PETボトルをメカニカルリサイクルによりリサイクルしたPETを含み、このPETは、ジオール単位がエチレングリコールであり、ジカルボン酸単位がテレフタル酸およびイソフタル酸を含む。ここで、メカニカルリサイクルとは、一般に、回収されたPETボトル等のポリエチレンテレフタレート樹脂製品を粉砕、アルカリ洗浄してPET樹脂製品の表面の汚れ、異物を除去した後、高温・減圧下で一定時間乾燥してPET樹脂の内部に留まっている汚染物質を拡散させ除染を行い、PET樹脂からなる樹脂製品の汚れを取り除き、再びPET樹脂に戻す方法である。以下、本明細書においては、PETボトルをリサイクルしたポリエチレンテレフタレートを「リサイクルポリエチレンテレフタレート(以下、リサイクルPETとも記す)」といい、リサイクルされていないポリエチレンテレフタレートを「ヴァージンポリエチレンテレフタレート(以下、ヴァージンPETとも記す)」というものとする。
剛性フィルムは、耐突き刺し性などの強さを包装材料10に付与するためのフィルムである。剛性フィルムとしては、下記の(1)〜(3)の延伸プラスチックフィルムのいずれかを用いることができる。
(1)ポリアミドを主成分として含む延伸プラスチックフィルム(以下、ポリアミドフィルムとも称する)
(2)ポリブチレンテレフタレート(以下、PBTとも称する)を主成分として含む延伸プラスチックフィルム(以下、PBTフィルムとも称する)
(3)少なくとも1つの方向において0.0017N以上のループスティフネスを有し、且つポリエステルを主成分として含む延伸プラスチックフィルム(以下、高スティフネスフィルムとも称する)
(1)〜(3)の延伸プラスチックフィルムのいずれかを用いて剛性フィルムを構成することにより、剛性フィルムの突き刺し強度を高くすることができ、例えば10N以上にすることができる。これにより、剛性フィルムを含む包装材料10によって構成された袋に、先端が尖った鋭利な部材が接触した場合にも、袋が破けてしまうことを抑制するための剛性を持たせることができる。
引張強度及び引張伸度は、JIS K7127に準拠して測定され得る。測定器としては、オリエンテック社製の引張試験機 STA−1150を用いることができる。試験片としては、PBTフィルムを幅15mm、長さ150mmの矩形状のフィルムに切り出したものを用いることができる。試験片を保持する一対のチャックの間の、測定開始時の間隔は100mmであり、引張速度は300mm/分である。なお、試験片の長さは、一対のチャックによって試験片を把持することができる限りにおいて、調整可能である。本願において、特に断らない限り、試験の際の環境温度は25℃であり、相対湿度は50%である。
高スティフネスフィルムの突き刺し強度は、好ましくは10N以上であり、より好ましくは11N以上である。
少なくとも1つの方向における高スティフネスフィルムの引張強度は、好ましくは250MPa以上であり、より好ましくは280MPa以上である。例えば、流れ方向における高スティフネスフィルムの引張強度は、好ましくは250MPa以上であり、より好ましくは280MPa以上である。垂直方向における高スティフネスフィルムの引張強度は、好ましくは250MPa以上であり、より好ましくは280MPa以上である。
少なくとも1つの方向における高スティフネスフィルムの引張伸度は、好ましくは130%以下であり、より好ましくは120%以下である。例えば、流れ方向における高スティフネスフィルムの引張伸度は、好ましくは130%以下であり、より好ましくは120%以下である。垂直方向における高スティフネスフィルムの引張伸度は、好ましくは120%以下であり、より好ましくは110%以下である。
好ましくは、少なくとも1つの方向において、高スティフネスフィルムの引張強度を引張伸度で割った値が2.0〔MPa/%〕以上である。例えば、垂直方向(TD)における高スティフネスフィルムの引張強度を引張伸度で割った値は、好ましくは2.0〔MPa/%〕以上であり、より好ましくは2.2〔MPa/%〕以上である。流れ方向(MD)における高スティフネスフィルムの引張強度を引張伸度で割った値は、好ましくは1.8〔MPa/%〕以上であり、より好ましくは2.0〔MPa/%〕以上である。
少なくとも1つの方向における高スティフネスフィルムのヤング率は、好ましくは4.0GPa以上であり、より好ましくは4.5GPa以上である。例えば、流れ方向における高スティフネスフィルムのヤング率は、好ましくは4.0GPa以上であり、より好ましくは4.5GPa以上である。垂直方向における高スティフネスフィルムのヤング率は、好ましくは4.0GPa以上であり、より好ましくは4.5GPa以上である。
なお、包装材料10のヤング率は、測定器としてオリエンテック社製の引張試験機 RTC−1310Aを用いること、試験片を保持する一対のチャックの間の、測定開始時の間隔が50mmであること以外は、高スティフネスポリエステルフィルムの場合と同様に測定される。包装材料10のヤング率を測定する場合は、ループスティフネスの測定の場合と同様に、試験片の長辺方向が流れ方向又は垂直方向に一致するよう包装袋70の表面フィルム74、裏面フィルム75又は下部フィルム76を切断することにより、試験片を作製することができる。
ヴァージンフィルムは、リサイクルされていない樹脂によって製造されたフィルムである。ヴァージンフィルムは、例えば、上述の化石燃料PETやバイオマスPETを含む。ヴァージンフィルムが化石燃料PETやバイオマスPETなどのPETを主成分として含む場合、ヴァージンフィルムにおけるPETの含有率は、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、95質量%以上であってもよい。また、ヴァージンフィルムの突き刺し強度は、上述の剛性フィルムの突き刺し強度よりも低く、例えば10N未満である。また、ヴァージンフィルムのループスティフネスは、上述の高スティフネスフィルムのループスティフネスよりも低く、例えば流れ方向(MD)及び垂直方向(TD)において0.0017N未満である。ヴァージンフィルムの厚みは、その用途に応じて任意であるが、通常、5μm以上100μm以下程度であり、好ましくは5μm以上25μm以下である。
OPPフィルムは、化石燃料由来のポリプロピレンを含む。また、OPPフィルムの突き刺し強度は、上述の剛性フィルムの突き刺し強度よりも低く、例えば10N未満である。OPPフィルムにおけるポリプロピレンの含有率は、80質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよく、95質量%以上であってもよい。また、OPPフィルムのループスティフネスは、上述の高スティフネスフィルムのループスティフネスよりも低く、例えば流れ方向(MD)及び垂直方向(TD)において0.0017N未満である。OPPフィルムの厚みは、その用途に応じて任意であるが、通常、5μm以上100μm以下程度であり、好ましくは18μm以上40μm以下である。
次に、金属蒸着層22について説明する。金属蒸着層22は、従来公知の蒸着方法により形成することができる金属蒸着膜からなる層である。金属蒸着層22を備えることで、包装袋に金属光沢を付与することができるため、意匠性を向上させることができる。また、可視光および紫外線等の透過を阻止する遮光性を、付与ないし向上させることができる。また、酸素ガスおよび水蒸気等の透過を阻止するガスバリア性にも寄与し得る。
シーラント層15は、包装材料10を用いて包装袋を製造する際に、包装袋の内容物側に配置されて、包装材料10どうしをシールする機能を有するものである。シーラント層は、熱によって相互に融着し得る熱可塑性樹脂により形成される層である。シーラント層15は、化石燃料由来の樹脂材料を含んでいてもよいし、バイオマス由来の樹脂材料を含んでいてもよい。
第1接着層16は、第1延伸プラスチックフィルム11を含むフィルムと第2延伸プラスチックフィルム12を含むフィルムとを接着する層である。また、第2接着層17は、第2延伸プラスチックフィルム12を含むフィルムとシーラント層15を含むフィルムとを接着する層である。なお、シーラント層15が押し出し成形によって第2延伸プラスチックフィルム12上に形成される場合、図3及び図4に示すように、包装材料10は第2接着層17を備えていなくてもよい。
第1アンカーコート層18及び第2アンカーコート層19などのアンカーコート層は、所定の層又はフィルムの上にアンカーコート剤を塗布して乾燥させることにより形成される層である。アンカーコート層は、アンカーコート層が設けられた所定の層又はフィルムと、所定の層又はフィルムの上に押し出しによって成形される層との間の密着性を高めることができる。乾燥後のアンカーコート層は、例えば0.1μm以上1μm以下、好ましくは0.3μm以上0.5μm以下の厚さを有する。
また、第2接着層17が接着樹脂層である場合、図2に示すように、第2延伸プラスチックフィルム12に第2アンカーコート層19を設けることができる。これにより、第2延伸プラスチックフィルム12に対する第2接着層17の密着性を高めることができる。
また、シーラント層15が押し出し成形によって形成される場合、図3及び図4に示すように、第2延伸プラスチックフィルム12に第2アンカーコート層19を設けることができる。これにより、第2延伸プラスチックフィルム12に対するシーラント層15の密着性を高めることができる。
印刷層21は、装飾、内容物の表示、賞味期間の表示、製造者、販売者などの表示、その他などの表示や美感の付与のために、文字、数字、絵柄、図形、記号、模様などの所望の任意の印刷模様を形成する層である。印刷層21は、必要に応じて設けることができ、例えば、第1延伸プラスチックフィルム11と第1接着層16の間に設けることができる。印刷層21は、第1延伸プラスチックフィルム11の全面に設けてもよく、あるいは一部に設けてもよい。印刷層21は、従来公知の顔料や染料を用いて形成することができ、その形成方法は特に限定されない。
次に、包装材料10の製造方法の一例について説明する。まず、図1に示す包装材料10の製造方法の一例について説明する。
まず、上述の第1延伸プラスチックフィルム11及び第2延伸プラスチックフィルム12を準備する。第1延伸プラスチックフィルム11には、予め印刷層21が設けられていてもよい。また、第2延伸プラスチックフィルム12には、予め金属蒸着層22が設けられていてもよい。
次に、図2の包装材料10の製造方法の一例について説明する。
次に、図3の包装材料10の製造方法の一例について説明する。
次に、図4の包装材料10の製造方法の一例について説明する。まず、図2の包装材料10の製造方法の場合と同様に、サンドラミネート法により、第1延伸プラスチックフィルム11と第2延伸プラスチックフィルム12とを、接着樹脂層からなる第1接着層16を介して積層する。続いて、第2延伸プラスチックフィルム12の内面側の面上に第2アンカーコート層19を設ける。その後、溶融押し出しラミネート法により、第2延伸プラスチックフィルム12に設けられた第2アンカーコート層19上にシーラント層15を形成する。これによって、第1延伸プラスチックフィルム11、第2延伸プラスチックフィルム12及びシーラント層15を備える包装材料10を得ることができる。
包装材料10は、包装袋を形成するための材料として用いられる。例えば、包装材料10を折り返すか、又は該包装材料10を2枚用意し、表側の包装材料10のシーラント層15と裏側の包装材料10のシーラント層15とを対向させて重ね合わせ、さらにその周辺端部を、例えば、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型(ピローシール型)、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型等のヒートシール形態によりヒートシールして、種々の形態の包装袋を製造することができる。また、表側の包装材料10と裏側の包装材料10との間に、折り返された状態の包装材料10を挿入した状態でヒートシールを行い、ガセット型の包装袋を製造することもできる。なお、包装袋を構成する包装材料の全てが、本発明による包装材料10でなくてもよい。すなわち、包装袋を構成する包装材料の少なくとも一部分が、リサイクルフィルム及び剛性フィルムを備える包装材料10であればよく、包装袋を構成する包装材料のその他の部分が、リサイクルフィルム及び剛性フィルムを備えない包装材料であってもよい。
第1延伸プラスチックフィルム11として、メカニカルリサイクルによりリサイクルされたPETを含み、二軸延伸されたリサイクルPETフィルムを準備した。リサイクルPETフィルムは、90質量%以上のPETを含む。リサイクルPETフィルムの厚みは12μmであった。また、リサイクルPETフィルムに印刷層21を形成した。
リサイクルPET12/印/接着剤/蒸着/リサイクルPET12/接着剤/PE(1)30
「リサイクルPET」は、リサイクルPETフィルムを表す。「印」は、印刷層を表す。「接着剤」は、接着剤層を表す。「蒸着」は、金属蒸着層を表す。「PE(1)」は、ポリエチレンフィルムを意味する。数字は、層の厚み(単位はμm)を意味する。
第1延伸プラスチックフィルム11として、ポリプロピレンを含み、二軸延伸された延伸ポリプロピレンフィルムを準備した。延伸ポリプロピレンフィルムは、90質量%以上のポリプロピレンを含む。延伸ポリプロピレンフィルムの厚みは、20μm以上40μm以下の範囲内で選択可能であるが、ここでは20μmとした。また、延伸ポリプロピレンフィルムに印刷層21を形成した。
OPP20/印/接着剤/蒸着/リサイクルPET12/接着剤/PE(1)30
「OPP」は、延伸ポリプロピレンフィルムを表す。
第1延伸プラスチックフィルム11として、ポリプロピレンを含み、二軸延伸された延伸ポリプロピレンフィルムを準備した。延伸ポリプロピレンフィルムは、90質量%以上のポリプロピレンを含む。延伸ポリプロピレンフィルムの厚みは、18μm以上40μm以下の範囲内で選択可能であるが、ここでは20μmとした。また、延伸ポリプロピレンフィルムに印刷層21を形成した。
OPP20/印/AC/接着樹脂/蒸着/リサイクルPET12/AC/接着樹脂/PP(1)18
「AC」は、アンカーコート層を表す。「接着樹脂」は、接着樹脂層を表す。「PP(1)」は、ポリプロピレンフィルムを意味する。
第1延伸プラスチックフィルム11として、延伸ポリプロピレンフィルムに替えて、二軸延伸されたリサイクルPETフィルムを用いたこと、及び、シーラント層15として、直鎖状低密度ポリエチレンを含むポリエチレンフィルムを用いたこと以外は、実施例3の場合と同様にして、包装材料10を作製した。リサイクルPETフィルムは、90質量%以上のPETを含む。第1延伸プラスチックフィルム11のリサイクルPETフィルムの厚みは12μmであった。ポリエチレンフィルムの厚みは、10μm以上50μm以下の範囲内で選択可能であるが、ここでは30μmとした。
リサイクルPET12/印/AC/接着樹脂/蒸着/リサイクルPET12/AC/接着樹脂/PE(1)30
実施例3の場合と同様にして、第1延伸プラスチックフィルム11の延伸ポリプロピレンフィルムと第2延伸プラスチックフィルム12のリサイクルPETフィルムとを含む積層体を作製した。続いて、リサイクルPETフィルムに第2アンカーコート層19を形成した後、第2アンカーコート層19上に溶融状態の低密度ポリエチレンを押し出して、厚み30μmのシーラント層15を形成した。このようにして、包装材料10を作製した。
OPP20/印/AC/接着樹脂/蒸着/リサイクルPET12/AC/PE(2)30
「PE(2)」は、溶融押出しラミネート法により形成されたポリエチレンの層を表す。
第1延伸プラスチックフィルム11として、延伸ポリプロピレンフィルムに替えて、二軸延伸されたリサイクルPETフィルムを用いたこと以外は、実施例5の場合と同様にして、包装材料10を作製した。リサイクルPETフィルムは、90質量%以上のPETを含む。第1延伸プラスチックフィルム11のリサイクルPETフィルムの厚みは12μmであった。
リサイクルPET12/印/AC/接着樹脂/蒸着/リサイクルPET12/AC/PE(2)30
実施例1の場合と同様にして、第1延伸プラスチックフィルム11のリサイクルPETフィルムと第2延伸プラスチックフィルム12のリサイクルPETフィルムとを含む積層体を作製した。続いて、リサイクルPETフィルムに第2アンカーコート層19を形成した後、第2アンカーコート層19上に溶融状態の低密度ポリエチレンを押し出して、厚み30μmのシーラント層15を形成した。このようにして、包装材料10を作製した。
リサイクルPET12/印/接着剤/蒸着/リサイクルPET12/AC/PE(2)30
第1延伸プラスチックフィルム11として、延伸ポリプロピレンフィルムに替えて、二軸延伸されたナイロンフィルムを用いたこと以外は、実施例7の場合と同様にして、包装材料10を作製した。ナイロンフィルムは、90質量%以上のポリアミドを含む。第1延伸プラスチックフィルム11のナイロンフィルムの厚みは15μmであった。
ナイロン15/印/接着剤/蒸着/リサイクルPET12/AC/PE(2)30
「ナイロン」は、ナイロンフィルムを表す。
なお、上述の実施の形態で説明したように、第1延伸プラスチックフィルム11の剛性フィルムとして、ナイロンフィルムに代えて、二軸延伸されたPBTフィルム又は二軸延伸された高スティフネスフィルムを用いてもよい。
シーラント層15として、ポリエチレンフィルムに替えて、二軸延伸された延伸ポリプロピレンフィルムを用いたこと以外は、実施例2の場合と同様にして、図1に示す積層体を作製した。延伸ポリプロピレンフィルムは、90質量%以上のポリプロピレンを含む。シーラント層15の延伸ポリプロピレンフィルムの厚みは、20μm以上40μm以下の範囲内で選択可能であるが、ここでは20μmとした。
OPP20/印/接着剤/蒸着/リサイクルPET12/接着剤/ヒートシールOPP20
「ヒートシールOPP」は、ヒートシール剤が塗布されることでシール性が付与された延伸ポリプロピレンフィルムを表す。
第1延伸プラスチックフィルム11として、0.0017N以上のループスティフネスを有し、90質量%以上のPETを含み、二軸延伸された高スティフネスフィルム(以下、高スティフネスPETフィルムとも称する)を準備した。具体的には、高スティフネスPETフィルムとして、東レ株式会社製のXP−55を用いた。高スティフネスフィルムは、90質量%以上のPETを含む。高スティフネスPETフィルムの厚みは16μmであった。また、高スティフネスPETフィルムのループスティフネスの測定値は、流れ方向及び垂直方向のいずれにおいても0.0021Nであった。また、流れ方向における高スティフネスPETフィルムのヤング率は4.8GPaであり、垂直方向における高スティフネスPETフィルムのヤング率は4.7GPaであった。
また、流れ方向における高スティフネスPETフィルムの引張強度は292MPaであり、垂直方向における高スティフネスPETフィルムの引張強度は257MPaであった。また、流れ方向における高スティフネスPETフィルムの引張伸度は107%であり、垂直方向における高スティフネスPETフィルムの引張伸度は102%であった。この場合、流れ方向における高スティフネスPETフィルムの引張強度を引張伸度で割った値は2.73〔MPa/%〕であり、垂直方向における高スティフネスPETフィルムの引張強度を引張伸度で割った値は2.52〔MPa/%〕である。
また、流れ方向及び垂直方向における高スティフネスPETフィルムの熱収縮率はいずれも0.4%であった。
高PET16/印/接着剤/蒸着/リサイクルPET12/接着剤/PE(1)120
「高PET」は、高スティフネスPETフィルムを意味する。
続いて、包装材料10の突き刺し強度を、JIS Z1707 7.4に準拠して測定した。測定器としては、A&D製のテンシロン万能材料試験機RTC−1310を用いた。具体的には、図14に示すように、固定されている状態の包装材料10の試験片に対して、外面10y側から、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針90を、50mm/分(1分あたり50mm)の速度で突き刺し、針90が包装材料10を貫通するまでの応力の最大値を測定した。5個以上の試験片について、応力の最大値を測定し、その平均値を包装材料10の突き刺し強度とした。測定時の環境は、温度23℃、相対湿度50%とした。結果、突き刺し強度は16.3Nであった。
また、包装材料10の流れ方向及び垂直方向における引張特性を評価した。具体的には、包装材料10の流れ方向及び垂直方向におけるヤング率を測定した。包装材料10の引張特性は、JIS K7127に準拠して測定され得る。測定器としては、オリエンテック社製の引張試験機 RTC−1310Aを用いることができる。試験片としては、包装材料を幅15mm、長さ150mmの矩形状のフィルムに切り出したものを用いることができる。試験片を保持する一対のチャックの間の、測定開始時の間隔は50mmであり、引張速度は300mm/分である。測定時の環境は、温度25℃、相対湿度50%とした。結果、流れ方向におけるヤング率は3736MPaであり、垂直方向におけるヤング率は3112MPaであった。
11 第1延伸プラスチックフィルム
12 第2延伸プラスチックフィルム
15 シーラント層
16 第1接着層
17 第2接着層
18 第1アンカーコート層
19 第2アンカーコート層
21 印刷層
22 金属蒸着層
30 リサイクルフィルム
31 第1層
32 第2層
33 第3層
Claims (8)
- 少なくとも、第1延伸プラスチックフィルムと、第2延伸プラスチックフィルムと、シーラント層とをこの順に備える積層体であって、
前記積層体は、前記第2延伸プラスチックフィルムに設けられた金属蒸着層を更に備え、
前記第1延伸プラスチックフィルム又は前記第2延伸プラスチックフィルムの少なくとも一方は、エチレングリコールをジオール単位とし、テレフタル酸とイソフタル酸とをジカルボン酸単位とするポリエチレンテレフタレートを含む、積層体。 - 前記第2延伸プラスチックフィルムは、エチレングリコールをジオール単位とし、テレフタル酸とイソフタル酸とをジカルボン酸単位とするポリエチレンテレフタレートを含む、請求項1に記載の積層体。
- 前記第1延伸プラスチックフィルムは、エチレングリコールをジオール単位とし、テレフタル酸とイソフタル酸とをジカルボン酸単位とするポリエチレンテレフタレートを含む、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1延伸プラスチックフィルムは、ポリプロピレンを含む、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記第1延伸プラスチックフィルムは、剛性フィルムを含み、
前記剛性フィルムは、ポリアミドを含むか、又は、ポリブチレンテレフタレートを含むか、又は、1つの方向において0.0017N以上のループスティフネスを有するとともにポリエステルを含む、請求項1又は2に記載の積層体。 - 前記シーラント層は、18μm以上120μm以下の厚みを有する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記ポリエチレンテレフタレートの極限粘度は、0.58dl/g以上0.80dl/g以下である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の積層体。
- 一方向における前記積層体のヤング率が3200MPa以上である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の積層体。
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