JP2023128224A - 積層シート及び食品包装容器 - Google Patents
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Abstract
Description
前記内層は、ポリプロピレン系樹脂と、ポリエチレン系樹脂と、無機物質粉末と、ステアリン酸亜鉛と、ステアリン酸と、ポリエチレン系ワックスとを含み、
前記ポリプロピレン系樹脂と前記ポリエチレン系樹脂の総和と、前記無機物質粉末との質量比が、10:90~50:50であり、
前記ステアリン酸亜鉛の含有量が、前記内層全体に対して0.1質量%以上1.0質量%以下であり、
前記ステアリン酸の含有量が、前記内層全体に対して0.1質量%以上1.6質量%以下であり、
前記ステアリン酸亜鉛と前記ステアリン酸との質量比が、1:1~1:4であり、
前記ポリエチレン系ワックスの含有量が、前記内層全体に対して0.5質量%以上3.0質量%以下であり、かつ
前記外層はポリプロピレン系樹脂を含む、
積層シート。
JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、21.6kg)が5g/10分以上15g/10分以下である高密度ポリエチレンと、
JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、2.16kg)が0.5g/10分以上1.5g/10分以下である直鎖状低密度ポリエチレンとを含み、
前記高密度ポリエチレンと前記直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比が、90:10~50:50である、
(1)に記載の積層シート。
本発明の積層シートは、内層と、当該内層の両面に積層された外層とを備える積層シートであって;外層はポリプロピレン系樹脂を含み;内層は、ポリプロピレン系樹脂と、ポリエチレン系樹脂と、無機物質粉末と、ステアリン酸亜鉛と、ステアリン酸と、ポリエチレン系ワックスとを所定の割合で含む。
本発明の積層シートにおける内層は、上記のようにポリプロピレン系樹脂と、ポリエチレン系樹脂と、無機物質粉末と、ステアリン酸亜鉛と、ステアリン酸と、ポリエチレン系ワックスとを含み、かつ、以下の要件を全て満たす。
(要件1)ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレン系樹脂の総和と、無機物質粉末の質量比が、樹脂:無機物質粉末=10:90~50:50である。
(要件2)ステアリン酸亜鉛の含有量が、内層全体に対して0.1質量%以上1.0質量%以下である。
(要件3)ステアリン酸の含有量が、内層全体に対して0.1質量%以上1.6質量%以下である。
(要件4)ステアリン酸亜鉛とステアリン酸の質量比が、ステアリン酸亜鉛:ステアリン酸=1:1~1:4である。
(要件5)ポリエチレン系ワックスの含有量が、内層全体に対して0.5質量%以上3.0質量%以下である。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの繰り返し単位を少なくとも一部に含む樹脂であれば特に限定されない。例えば、本発明におけるポリプロピレン系樹脂は、プロピレン成分単位が50質量%以上である樹脂を包含する。例えば、プロピレン単独重合体(プロピレンホモポリマー)、又はプロピレンと共重合可能な他のモノマーとの共重合体(プロピレンコポリマー)等が挙げられる。これらのポリプロピレン系樹脂は、単独又は2種以上を混合して用いることができる。
プロピレンホモポリマー(以下、「PP」と略す場合がある。)は、実質的にプロピレンのみを重合したポリマーであり、剛性や耐熱性に優れている。様々な製品が市販されており、例として日本ポリプロ株式会社のウィンテック(登録商標)及びノバテック(登録商標)、住友化学株式会社のノーブレン(登録商標)、株式会社プライムポリマーのプライムポリプロ(登録商標)、東レ株式会社のトレカ(登録商標)、SABICペトロケミカルズのSABIC(登録商標)PP、並びにサンアロマー株式会社のサンアロマー(登録商標)等が挙げられるが、本発明においてはこれらに限定されず、どのようなPPが含まれていても良い。複数種のPPを併用することもできる。
プロピレンブロックコポリマーは、プロピレンモノマーが連続したブロックと、他のモノマー成分が連続したブロックとからなる共重合体である。ここで、プロピレンと共重合するモノマー成分に特に制限はなく、また、ブロックコポリマーは二元系に限らず、三元系、四元系等であっても良い。各モノマーの共重合比や、各ブロックの長さ、全体の分子量等にも、特に制限はない。本発明においては、プロピレンとその他のα-オレフィン等からなるブロックコポリマーが好ましい。プロピレンとα-オレフィンとのブロックコポリマーであれば、プロピレンホモポリマーとの相溶性に優れるため、内層自体がより改善された機械特性や成形性を示す上、外層との接合性にも優れ、その点からも良好な成形加工性や外観、機械特性等の物性に優れる積層シートとすることが可能となる。
本発明におけるポリエチレン系樹脂は、エチレンの繰り返し単位を少なくとも一部に含む樹脂であれば特に限定されない。例えば、本発明におけるポリエチレン系樹脂は、エチレン成分単位が50質量%以上である樹脂を包含する。ポリエチレン系樹脂は1種単独で使用しても良く、2種以上を組み合わせて使用しても良い。ポリエチレン系樹脂の由来は特に限定されず、合成されたものであっても、植物由来の原料等から製造されたものであっても良い。
・高密度ポリエチレン(HDPE):0.942g/cm3以上の密度を有するポリエチレン
・中密度ポリエチレン:0.930g/cm3以上0.942g/cm3未満の密度を有するポリエチレン
・低密度ポリエチレン(LDPE):0.910g/cm3以上0.930g/cm3未満の密度を有するポリエチレン
・直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE):0.911g/cm3以上0.940g/cm3未満の密度を有する直鎖状のポリエチレン
・超低密度ポリエチレン(ULDPE):0.910g/cm3未満の密度を有するポリエチレン
・JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、21.6kg)が5g/10分以上15g/10分以下である高密度ポリエチレン
・JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、2.16kg)が0.5g/10分以上1.5g/10分以下である直鎖状低密度ポリエチレン
本発明における無機物質粉末は、樹脂とともに配合され得る任意の成分を包含し、例えば充填剤として知られるものを好適に使用できる。無機物質粉末は1種単独で使用しても良く、2種以上を組み合わせて使用しても良い。無機物質粉末は、合成されたものも、天然鉱物由来のもの(鉱物等の粉砕物)も包含する。
本発明における無機物質粉末は、炭酸カルシウム、特に重質炭酸カルシウムを含むことが好ましく、専ら重質炭酸カルシウムからなることがより好ましい。
「真円度」=A/B=A/πr2=A×4π/(PM)2
ステアリン酸亜鉛(CAS登録番号:557-05-1)、ステアリン酸(オクタデカン酸、CAS登録番号:57-11-4)は、本発明の要件を満たすように内層に配合できれば、その形態等は特に限定されない。
本発明に好適に用いることのできるポリエチレン系ワックスとしては、特に限定されるものではない。例えば、高分子量ポリエチレンの熱分解で得られるポリエチレンワックス、高圧法におけるエチレンの遊離基重合により得られたポリエチレンワックス、エチレンを触媒存在下で重合して得られるポリエチレンワックス等から、任意に選択することができる。プロピレンやブテン等のα-オレフィンが、共重合したワックスであっても良い。
本発明の積層シートにおける内層の組成は、ポリプロピレン系樹脂と、ポリエチレン系樹脂と、無機物質粉末と、ステアリン酸亜鉛と、ステアリン酸と、ポリエチレン系ワックスとを含み、かつ上記の(要件1)~(要件5)を全て満たす点以外は特に限定されない。内層の組成の好ましい実施形態について、以下に詳記する。
内層において、上記のポリプロピレン系樹脂とポリエチレン系樹脂との組成比に特に制限はない。例えば、ポリプロピレン系樹脂:ポリエチレン系樹脂の質量比を、50:50~80:20、特に60:40~70:30としても良い。両樹脂の比率がこうした範囲内であれば、積層シートの成形加工性や外観、機械特性等の物性を、バランス良く改善することができる。好ましくは、プロピレンホモポリマー及び/又はプロピレンブロックポリマー:高密度ポリエチレン:直鎖状低密度ポリエチレンの質量比を、55~75:35~15:3~18、特に60~70:30~20:5~15とする。樹脂の配合比がこうした範囲内であれば、積層シートの成形加工性や外観、物性を、更にバランス良く改善することが可能となる。
本発明の積層シートにおける内層には、本発明の効果を阻害しない範囲で、上記の成分に加えて、任意の成分が更に含まれ得る。この様な成分は、単独又は2種以上の組み合わせで使用できる。また、この様な成分の種類や配合量は、得ようとする効果等に応じて適宜設定し得る。
滑剤としては、汎用の樹脂組成物に配合し得る任意のものを使用でき、例えばパラフィンワックス、ソルビタンエステル、グリセリンエステル、ステアリン酸マグネシウム、ステアロアミド等が挙げられる。但し、本発明では内層が、滑剤としても機能し得るステアリン酸亜鉛及びポリエチレン系ワックスを含有するため、上記のような滑剤を別途に配合しない組成であっても良い。
分散剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。
可塑剤としては、例えば、クエン酸アセチルトリブチル、クエン酸トリエチル、クエン酸アセチルトリエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジアリール、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ-2-メトキシエチル、酒石酸ジブチル、o-ベンゾイル安息香酸エステル、ジアセチン、エポキシ化大豆油等が挙げられる。但し、本発明では内層が、可塑剤としても機能し得るポリエチレン系ワックスを含有するため、上記のような可塑剤を別途に配合しない組成であっても良い。
軟化剤としては、炭化水素系のオイル、例えばパラフィンオイル、ナフテン系オイル、芳香族系オイル;植物油、例えばひまし油、亜麻仁油、エポキシ化大豆油等が挙げられるが、これらに限定されない。これら軟化剤を、内層全体に対して例えば0.5~5質量%、特に1~2質量%程度の量配合することにより、内層に柔軟性を付与し、積層シート全体の成形加工性及び機械強度を更に改善することが可能となる。但し、本発明では内層が、軟化剤としても機能し得るポリエチレン系ワックスを含有するため、上記のような軟化剤を別途に配合しない組成であっても良い。
ポリプロピレン系樹脂、及びポリエチレン系樹脂以外の樹脂としては、
ポリプロピレン系樹脂、ポリメチル-1-ペンテン、エチレン-環状オレフィン共重合体等のポリオレフィン系樹脂;
ナイロン-6、ナイロン-6,6、ナイロン-6,10、ナイロン-6,12等のポリアミド系樹脂;
ポリエチレンテレフタレート及びその共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル系樹脂;
アタクティックポリスチレン、シンジオタクティックポリスチレン、アクリロニトリル-スチレン(AS)共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)共重合体等のポリスチレン系樹脂;
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリ塩化ビニル系樹脂;
ポリフェニレンスルフィド;
ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等のポリエーテル系樹脂等
が挙げられる。
但し、本発明の効果を奏し易いという観点から、本発明の積層シートにおける内層には、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレン系樹脂以外の樹脂を含まないか、含むとしても少量(例えば、内層全体に対して1.0質量%以下)であることが好ましい。
本発明の積層シートにおける内層は、上記の成分を用いて、汎用のシート等の製造方法として従来知られる方法に基づき製造できる。例えば、成分の混合及び溶融混練、シート状物・フィルム状物への成形等を経て、製造することができる。
本発明の積層シートは、上記内層の両面に積層された、ポリプロピレン系樹脂を含む外層を備える。外層がポリプロピレン系樹脂を含むことにより、積層シートの成形加工性、耐熱性、及び機械強度等の物性をバランス良く優れたものとすることができる。
外層を構成するポリプロピレン系樹脂に制限はなく、内層の成分として上記したポリプロピレン系樹脂と同様のものを使用することができる。例えば、内層の成分として選定したポリプロピレン系樹脂と同一の樹脂を使用しても良く、また、別種のポリプロピレン系樹脂を使用しても良い。複数種のポリプロピレン系樹脂を併用することも可能である。
本発明の積層シートは、上記の原材料から任意の公知の方法で製造することができる。例えばシート状に成形した内層と外層とを、カレンダーロールで積層しても良く、内層と外層とを共押出して積層シートとすることもできる。例えば多層Tダイ方式の二軸押出成形機を用いて、内層用原材料の溶融混練と内外層の共押出成形とを同一工程で行うことも可能である。複数の環状ダイスを使用する押出しインフレーション方式を適用することもできる。
Tダイ方式の成形機としては、公知のマルチマニホールドダイやフィードブロックやスタティックミキサー等を用いることができる。例えば、11個以上の微細スリットを有するフィードブロックを用いても良い。このようなフィードブロックを用いることにより、熱劣化による異物が少なく、高精度な積層が可能となる。
押出後の積層シートを、次いで延伸工程に付しても良く、また、付さなくても良い。例えば縦方向及び/又は横方向の一軸方向、あるいは多軸方向に、1.01~10.0倍程度、特に1.1~3.0倍程度延伸することにより、層間の密着性や表面外観、更には機械強度を改善することが可能である。
インフレーション法にも、特に制限はない。例えば環状ダイ付きの押出機により、内層及び外層の積層物をチューブ状にして押出し、ブロアー等から供給される空気を吹き付けて冷却固化させた後、引取機にて引き取る方法により、積層シート(フィルム)を製造することができる。この成形方法で使用できる成形機、ブロアー、フィルムの引取機等は、広く市販の装置を使用することができる。
本発明の積層シートは、上記のような組成の内層及び外層を有するため、成形加工性に優れ、良好な外観を呈し、機械特性や耐熱性等の物性にも優れる。また、層間剥離を起こし難い利点も有する。その上、成形加工性の点でも優れるので、種々の成形品の材料として有用である。
本発明の積層シートは、シート状物やフィルム状物としてそのまま使用することもできるが、任意の成形方法によって成形することにより、各種の成形品とすることができる。
本発明の積層シートは、外層がポリプロピレン系樹脂から構成されるため、表面が清浄で、かつ汚染に強い利点を有する。そのため本発明の積層シートは、食品包装容器の材料として特に有用である。本発明はまた、上記積層シートからなる食品包装容器を包含する。
本発明の積層シートの成形法にも、特に制限はなく、目的とする用途及び形状に応じた任意の方法を採用することができる。例えばインフレーション成形後の円筒状積層シートの一端を熱融着し、レジ袋等の袋状物に成形することができる。更に複雑な形状への加工も可能である。上記のように本発明の積層シートは、成形加工性や機械特性に優れ、層間剥離も起こし難いので、種々の成形用材料として有用であり、例えば真空成形用積層シートとして使用することができる。
本発明はまた、真空成形用積層シートである、上記積層シートを包含する。
真空成形は、シート又は板状の熱可塑性樹脂に熱をかけることで軟化させ、それを型に押しつけて熱可塑性樹脂と型の間の空気を下から吸うことで真空に近い状態を作り出し、型に熱可塑性樹脂を密着させて、所望の形状を作り出す成形法である。大型サイズ、薄肉成形品等の種々の形状の製品を低コストで製造でき、部分的なデザイン変更が容易で小ロット生産が可能といった長所を有する。そのため、食品トレーや食品パック等の種々の成形品の製造に用いられている。本発明の積層シートは、こうした真空成形用の材料として、極めて有用である。
<積層シートの作製>
後記する表1に示す各成分を、HTM50型異方向回転式二軸押出機((株)シーティーシー製)を用いて混合、混練して内層用原料ペレットを調製した。このようにして調製したペレットと、後記するポリプロピレン系樹脂-1のペレットとを、スクリュー押出機を用いて溶融押出し、フィードブロックタイプT-ダイから内外層を共押出後、冷却ロール上にて急冷して、内層厚さ約0.36mm、各外層厚さ約0.02mmの3層シートを得た。なお、表中の組成の数値の単位は「質量%」である。
・ポリプロピレン系樹脂-1:プロピレンホモポリマー、MFR(230℃):0.5g/10分
・ポリプロピレン系樹脂-2:ブロックポリプロピレン(ホモポリプロピレンの中にポリエチレン及びエチレン-プロピレン共重合ブロックの相が分散した構造)、MFR(230℃):0.5g/10分
・ポリエチレン系樹脂-1:高密度ポリエチレン、密度:0.950g/cm3、MFR(190℃、21.6kg):7.5g/10分
・ポリエチレン系樹脂-2:直鎖状低密度ポリエチレン、密度:0.918g/cm3、MFR(190℃、2.16kg):1.0g/10分
・重質炭酸カルシウム粒子(平均粒径:2.2μm、表面処理なし)
・ステアリン酸Zn:ステアリン酸亜鉛
・ステアリン酸Mg:ステアリン酸マグネシウム
・ステアロアミド
・ステアリン酸
・ポリアクリル酸Na:ポリアクリル酸ナトリウム
・PEワックス:ポリエチレン系ワックス
・オイル:炭化水素系オイル
上記のようにして作製した積層シートを、遠赤外線ヒーターで予熱した後、真空成形機によって底径50mmφ、開口径50mmφ、高さ30mm、フランジ幅5mmのトレー状の容器に成形した。得られた容器について、成形加工性、外観、及び強度を、以下の基準で評価した。試験結果を、内層の組成と共に、後記する表1及び2に示す。
成形後の各容器を目視観察及び採寸し、各積層シートの成形加工のし易さを以下の基準で評価した。
A:ほぼ目的値の寸法に成形され、形状の歪も観察されなかった。
B:寸法の一部が目的値と異なっていたが、目視では形状の歪は観察されなかった。
C:容器形状の歪が、目視で僅かに観察された。
D:容器形状が明らかに歪んでいた。
各積層シートから得られた成形容器の表面状態を目視観察し、以下の基準で評価した。
A:非常に滑らかで良好な外観である。
B:Aほどではないが滑らかな外観である。
C:表面にやや凹凸が認められる。
D:表面に多くの凹凸が認められる。
各積層シートから得られた成形容器を、両手で折り曲げ、以下の基準で機械強度を評価した。
A:1回折り曲げた程度では、ひびや裂け、層間剥離は生じなかった。
B:折り曲げにより、一部にひびや層間剥離が発生した。
C:折り曲げにより、大きなひびや裂目、層間剥離が発生した。
D:折り曲げると割れてしまった。
内層のポリプロピレン系樹脂として、ポリプロピレン系樹脂-1の代わりにポリプロピレン系樹脂-2を用い、内層の組成を表2のようにした以外は、実施例1と同様の操作を行った。評価結果を、内層の組成と共に、表2に示す。
11 内層
12 外層
13 外層
Claims (8)
- 内層と、前記内層の両面に積層された外層とを備える積層シートであって、
前記内層は、ポリプロピレン系樹脂と、ポリエチレン系樹脂と、無機物質粉末と、ステアリン酸亜鉛と、ステアリン酸と、ポリエチレン系ワックスとを含み、
前記ポリプロピレン系樹脂と前記ポリエチレン系樹脂の総和と、前記無機物質粉末との質量比が、10:90~50:50であり、
前記ステアリン酸亜鉛の含有量が、前記内層全体に対して0.1質量%以上1.0質量%以下であり、
前記ステアリン酸の含有量が、前記内層全体に対して0.1質量%以上1.6質量%以下であり、
前記ステアリン酸亜鉛と前記ステアリン酸との質量比が、1:1~1:4であり、
前記ポリエチレン系ワックスの含有量が、前記内層全体に対して0.5質量%以上3.0質量%以下であり、かつ
前記外層はポリプロピレン系樹脂を含む、
積層シート。 - 前記ポリエチレン系樹脂が、
JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、21.6kg)が5g/10分以上15g/10分以下である高密度ポリエチレンと、
JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、2.16kg)が0.5g/10分以上1.5g/10分以下である直鎖状低密度ポリエチレンとを含み、
前記高密度ポリエチレンと前記直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比が、90:10~50:50である、
請求項1に記載の積層シート。 - 前記内層中の前記ポリプロピレン系樹脂は、プロピレンホモポリマー及び/又はプロピレンブロックポリマーである、請求項1又は2に記載の積層シート。
- 前記無機物質粉末が、重質炭酸カルシウムである、請求項1~3の何れかに記載の積層シート。
- 前記重質炭酸カルシウムのJIS M-8511に準じた空気透過法による平均粒子径が、0.7μm以上6.0μm以下である、請求項4に記載の積層シート。
- 前記外層の厚さが、それぞれ積層シート全体の厚さの2%以上、10%以下である、請求項1~5の何れかに記載の積層シート。
- 真空成形用積層シートである、請求項1~6の何れかに記載の積層シート。
- 請求項1~7の何れかに記載の積層シートからなる食品包装容器。
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