JP5604021B1 - 成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]バリア層を有する積層フィルムを成形して得られる成形体であって、開口面積Aの開口と、内容物を収容するための空間を構成する表面積Bの内面とを備え、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは1.2以上7以下であり、且つ、当該成形体の厚さの最大値が300μm以上である場合、バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.2以上であり、当該成形体の厚さの最大値が300μm未満である場合、バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.12以上である、成形体。
[2]内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは3.6以上7以下である、[1]に記載の成形体。
[3]バリア層の120℃における熱収縮率は1%以上5%以下である、[1]又は[2]に記載の成形体。
[4]バリア層はポリ塩化ビニリデン系フィルムである、[1]〜[3]のいずれかに記載の成形体。
[5]ポリ塩化ビニリデン系フィルムのフィルム断面の二色比は1.2〜1.8である、[4]に記載の成形体。
[6]ポリ塩化ビニリデン系フィルムの厚さは8〜50μmである、[4]又は[5]に記載の成形体。
[7]当該成形体の厚さの最大値が300μm以上である場合、バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.2以上0.5以下であり、該成形体の厚さの最大値が300μm未満である場合、バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.1以上0.5以下である、[1]〜[6]のいずれかに記載の成形体。
[8][1]〜[7]のいずれかに記載の成形体を製造する方法であり、融点Tm℃の樹脂を含むバリアフィルムをTm−30℃以上の温度で熱処理を施す工程と、熱処理が施されたバリアフィルムをバリア層として含む積層フィルムを作製する工程と、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは1.2以上7以下であり、且つ、当該成形体の厚さの最大値が300μm以上である場合、バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXが0.2以上となるように、当該成形体の厚さの最大値が300μm未満である場合、バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXが0.12以上となるように、積層フィルムを成形体に成形する工程とを備える、成形体の製造方法。
[9]熱処理を施す工程と積層フィルムを作製する工程は、押出ラミネートによって実施される、[8]に記載の成形体の製造方法。
図1,2は、実施形態に係る成形体を示す斜視図である。成形体10A,10Bは、バリア層5を有する積層フィルム1を成形して得られたものであり、酸素又は水蒸気との接触を避けるべき食品、薬品又はその他の製品を収容するためのものである。図1,2に示すとおり、成形体10A,10Bは内容物を収容するための空間を構成する収容部2と、蓋(図示しない)が貼り合わされるフランジ部3とを備える。収容部2は、開口面積Aの開口2aと、表面積Bの内面2bとを有する。開口2aの外側にフランジ部3が形成されている。
本実施形態の成形体は、酸素の侵入を防止するバリア層5を有している。成形体の酸素バリア性能は次式で算出される酸素透過率(OTR)によって評価することができる。酸素透過率の値は好ましくは2〜500ml/m2・day・MPaであり、より好ましく2〜100ml/m2・day・MPaである。酸素バリア性能が2ml/m2・day・MPa以上であれば、フィルム製膜時の加工性が良好であり、他方、500ml/m2・day・MPa以下であれば、酸素バリア性能が十分であり、内容物を十分に保護することができる。
OTR=(一容器あたりの酸素バリア/容器の表面積)/(容器の表面積/容器の開口面積)
バリアフィルムの分子配向度を調整するための熱処理方法について説明する。分子配向度を調整することによってバリアフィルムの熱収縮率を調整可能である。この熱処理方法は、バリアフィルムを構成する樹脂の融点近く又は融点以上の温度にフィルムを加熱し、これによってバリアフィルムを一定量収縮させる工程を備える。すなわち、この方法は、樹脂の融点をTm(℃)とすると、温度(Tm−30)℃以上の熱媒体によってバリアフィルムを加熱することによって、バリアフィルムをその巾方向に5〜15%収縮させる工程を備える。バリアフィルムの上記収縮率が5%以上であれば、バリアフィルム中の分子の配向が適度に緩和され、フィルムの成形性が向上し、他方、15%以下であれば熱処理時にフィルムに皺が生じにくい。
バリアフィルムを含む積層フィルムの積層構造は、特に限定されず、対称構造及び非対称構造のどちらでもよい。また、3層、4層又はそれ以上の層からなる多層構造の積層体とすることができる。積層体の厚さは50μm〜3000μmであることが好ましい。
ダイヤルゲージにてフランジ部を含む成形体の多数の箇所を測定し、得られた測定の最大値を「成形体の厚さの最大値」とした。
2.成形体の開口面積及び表面積
成形体の開口面積A及び成形体(フランジ部を除く)の表面積Bを成形に使用する型の寸法に基づいて求めた。
3.酸素透過率(oxygen transmission rate)
成形体にアルミ蓋をエポキシ系接着剤で接着させた後、ASTM D−3985に準拠して容器の酸素透過率を測定した。測定は酸素透過率測定装置「Mocon OX−TRAN 2/20」を用いて23℃、65%RHの雰囲気中で行った。最終的には測定値から下記に式にて酸素透過率を求めた。(単位:ml/m2・day・MPa)
OTR=(一容器あたりの酸素バリア/容器の表面積)/(容器の表面積/容器の開口面積)
4.バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAX
ダイヤルゲージによる測定により、成形体における厚みが最も薄い部分と最も厚い部分とを把握し、その部分を切り取った。これらの断面を顕微鏡で拡大し、バリア層の厚さを測定した。これらの厚さをバリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXと定義した。
5.バリア層の熱収縮率
温度120℃の空気雰囲気に5分間にわたってバリア層を曝すことにより、バリア層に熱を加えた。熱を加える前と後でバリア層のサイズを測定し、その測定値から熱収縮率を算出した。
6.バリア層のIR二色比
IR二色比は、積層フィルム断面におけるバリア層の表面又は他の層との界面から8μmの位置で測定した。測定装置として、日本分光株式会社製IR装置FT−IR4100、顕微装置IRT−5000を使用した。これらの装置を使用して、アパーチャーサイズを厚み方向(TH)と面方向(MDorTD)のIRスペクトルを測定した。それぞれの1045cm−1の吸光度をATHとAMD/TDとして、IR二色比R=ATH/AMDorTDを求めた。
バリアフィルムとして厚さ25μmのPVDCフィルム(旭化成ケミカルズ社製のサランUB−M1141)を使用した。PVDCの組成は塩化ビニリデンとアクリル酸メチルの共重合体であり、DSCで測定した融点は165℃であった。なお、ここでいう融点は、PerkinElmer社製Diamond DSCを使用し、5℃から190℃を昇温速度10℃/minの条件で測定した値を意味する。このPVDCフィルムを140℃の鏡面加熱ロールで熱処理した直後に10℃の鏡面ロールで冷却処理した。熱処理によってPVDCフィルムの巾が8%縮んだことを確認した。このPVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は10%であり、二色比(MDとTDの平均)は1.7であった。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは3であった。成形体の厚さの最大値は360μmであった。
以下の事項以外は実施例1と同様にして積層フィルムを作製した。
・バリアフィルムとして、厚さ25μmのPVDCフィルムを使用する代わりに、厚さ15μmのPVDCフィルム(旭化成ケミカルズ社製のサランUB−M1141)を使用した。
・鏡面加熱ロールの温度を140℃から145℃に変更した。
熱処理によってPVDCフィルムの巾が9%縮んだことを確認した。このPVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は5%であり、二色比(MDとTDの平均)は1.4であった。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ100mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは5であった。成形体の厚さの最大値は350μmであった。
以下の事項以外は実施例1と同様にしてPVDCフィルムを準備した。
・鏡面加熱ロールの温度を140℃から150℃に変更した。
熱処理によってフィルムの巾が10%縮んだことを確認した。このPVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は3%であり、二色比(MDとTDの平均)は1.3であった。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ150mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは7であった。成形体の厚さの最大値は2370μmであった。
実施例1と同じバリアフィルム(厚さ25μmのPVDCフィルム)を準備した。鏡面加熱ロールによる熱処理の代わりに押出ラミネート法による熱処理を行った。すなわち、押出ラミネート用のPE樹脂として旭化成ケミカルズ社製サンテックLD1850−Kを使用した。ラミネート後にPE樹脂層を剥がしてPVDC単層フィルムの熱収縮率を評価できるようにするため、PVDCフィルムにAC剤を塗布することなく、押出ラミネートを実施した。なお、AC剤を塗布しなくても適度な接着強度を確保できるため、評価試験は実施可能であるものの、生産時はAC剤を使用することが望ましい。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは7であった。成形体の厚さの最大値は380μmであった。
以下の事項以外は実施例1と同様にして積層フィルムを作製した。
・バリアフィルムとして、厚さ25μmのPVDCフィルム(旭化成ケミカルズ社製のサランUB−M1141)を使用する代わりに、厚さ20μmの旭化成ケミカルズ株式会社製のサランフィルム883を使用した。このバリアフィルムを構成する樹脂は塩化ビニリデンと塩化ビニルのコポリマーである。
実施例1と同じ条件の熱処理によってバリアフィルムの巾が8%縮んだことを確認した。このPVDCフィルム熱収縮率(MDとTDの平均)は13%であり、二色比(MDとTDの平均)は1.7であった。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ75mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは4であった。成形体の厚さの最大値は355μmであった。
特開平3−244537号公報の実施例を参照し、バリアフィルム(PVDC層)として、当時の製法のサランUB(厚さ25μm)を使用した。当時のサランUBは配向調整をしておらず、このPVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は26%であり、二色比(MDとTDの平均)は2.2であった。
バリアフィルムと貼り合わせる基材として、厚さ16μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート系樹脂フィルム(以下、「PETフィルム」と称す。東レ株式会社製ルミラー)と、厚さ280μmのPPシート(積水成型株式会社製P2127)を使用した。これらをドライラミネートしてPET(16μm)//PVDC(25μm)//CPP(20μm)//PP(920μm)の積層フィルムを作製した。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ60mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは3.4であった。成形体の厚さの最大値は1000μmであった。
比較例1と同様の積層フィルムを作製した。以下の事項以外は比較例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ100mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
バリアフィルムは成形時に追従せず、成形後のバリア層に亀裂が入った。本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは5であった。成形体の厚さの最大値は1000μmであった。
[実施例6]
実施例4と同じバリアフィルム(押出ラミネートによる熱処理後にPEを剥いだPVDCフィルム)を使用したことの他は比較例1と同様の積層フィルムを作製した。実施例1と同じ金型を使用して上記積層フィルムから成形体を得た。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは5であった。成形体の厚さの最大値は1000μmであった。
実施例1と同じバリアフィルムに対して、実施例1と同じ条件の熱処理を施した。このバリアフィルムに貼り合わせる基材として、厚さ50μmのCPPフィルム(サントックス株式会社製
サントックスCP−KT)と、厚さ30μmの無延伸ナイロン系樹脂フィルム(以下、「CNy」と称す。東レフィルム加工株式会社製レイファン1401)と、厚さ280μmのPPシート(積水成型株式会社製P2127)を使用した。これらを実施例1と同様にドライラミネートしてCPP(50μm)//PVDC(25μm)//CNy(30μm)//CPP(50μm)の積層フィルムを作製した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは2.5であった。成形体の厚さの最大値は165μmであった。
実施例4と同じバリアフィルム(押出ラミによる熱処理後にPEを剥いだPVDCフィルム)を使用したことの他は実施例7と同様の積層フィルムを作製した。
以下の事項以外は実施例7と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口が50mm×100mm、底面が50mm×100mm、深さが50mm、角のRがない直方体の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは4であった。成形体の厚さの最大値は165μmであった。
実施例1と同じバリアフィルム(厚さ25μmのPVDCフィルム)を準備した。バリアフィルムの両面にPE樹脂層を形成する代わりに、バリアフィルムの片面のみにPE樹脂層を形成したことの他は実施例4と同様にして積層フィルム(PVDC/PE)を作製した。押出樹脂による熱処理によってPVDCフィルムの巾が8%縮んだことを確認した。このPVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は6%であり、二色比(MDとTDの平均)は1.4であった。なお、PVDCフィルム単層の熱収縮率は、PVDCフィルムの片面に押出ラミネートによってPE層を貼り合わせた後、これを剥いで測定した。
この積層フィルムを実施例7と同様の成形方法で、間口が50mm×100mm、底面が50mm×100mm、深さが50mm、角のRがない直方体の金型で成形した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは4であった。成形体の厚さの最大値は165μmであった。
バリアフィルムとして、厚さ15μmのエチレンビニルアルコール系樹脂フィルム(以下、「EVOHフィルム」と称す。クラレ社製 エバールEF−XL)を使用した。このフィルムのDSC(昇温速度が10℃/min)で測定した融点は180℃であった。このEVOHフィルムを160℃の鏡面加熱ロールでの熱処理した直後に15℃の鏡面ロールで冷却処理できる設備で処理した。処理後のEVOHフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は3%であった。
EVOHと貼り合わせる基材として、CPPフィルム及びPPフィルムを使用し、CPP(20μm)//EVOH(15μm)//CPP(20μm)//PPシート(280μm)の積層フィルムを得た。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ100mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは5であった。成形体の厚さの最大値は350μmであった。
バリアフィルムとして厚さ18μmの芳香族ポリアミド系樹脂層(以下、「MX−Nyフィルム」と称す。三菱ガス化学株式会社製MXD6)を使用した。このフィルムの融点は224℃であった。融点はDSC(昇温速度10℃/min)で測定した。このMX−Nyフィルムを200℃の鏡面加熱ロールでの熱処理した直後に15℃の鏡面ロールで冷却処理した。処理後のMX−Nyフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は2%であった。
Mx−Nyフィルムと貼り合わせる基材として、CPPフィルム及びPPフィルムを使用し、CPP(20μm)//Mx−Ny(18μm)//CPP(20μm)//PPシート(280μm)の積層フィルムを得た。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ100mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは5であった。成形体の厚さの最大値は350μmであった。
特開昭62―285928号公報に記載の無延伸系のTダイキャスト法によって、厚さ25μmのPVDCフィルム(バリアフィルム)を得た。このフィルムを構成する樹脂は塩化ビニリデンとアクリル酸メチルの共重合体であり、DSC(昇温速度10℃/min)で測定した融点は165℃であった。このPVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は0%であり、IR二色比(MDとTDの平均)は1であった。無延伸のPVDC単層フィルムは脆すぎてフィルム切れが頻発するために連続的にドライラミネートするのは不可能であったために、枚葉サンプルでドライラミネートを実施した。
PVDCフィルムと貼り合わせる基材として、CPPフィルム及びPPフィルムを使用し、CPP(20μm)//PVDC(25μm)//CPP(20μm)//PPシート(280μm)の積層フィルムを得た。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ150mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは7であった。成形の結果、PVDC層が極端に薄くなる箇所が散見され、IR二色比が1の完全に無配向のPVDCフィルムは成形性が悪いことが確認された。
実施例1と同じバリアフィルム(PVDCフィルム)に対し、特許第4889478号公報に記載の方法に準じて熱処理を施した。すなわち融点が165℃のフィルムに対して130℃のロールによる直接加熱法と150℃の間接加熱法とを併用した。熱処理によってフィルムの巾が2%縮んだことを確認した。PVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は1%であり、IR二色比(MDとTDの平均)は1.9であった。熱処理時に収縮を殆どさせない場合は、熱収縮率は低減されるもののIRの二色比は小さくならず、分子の配向は緩和されないことが確認された。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ100mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは5であった。成形の結果、PVDC層に破断が確認され、分子の配向が不十分であると成形性が悪いことが確認された。
実施例1と同じバリアフィルム(PVDCフィルム)に対し、特開2011−212983号公報に記載のテンター設備を使用して熱処理を施した。すなわちテンター炉の手前からPVDCフィルムをオフラインで繰り出し、熱処理後に巻き取った。雰囲気温度を170℃にして、熱処理の前後でフィルム巾が変わらないように熱処理した。このPVDCフィルムの熱収縮率(MDとTDの平均)は2%であり、IR二色比(MDとTDの平均)は2.0であった。比較例4と同様に熱処理時に収縮をさせない場合は、処理後の熱収縮率は低減されるもののIRの二色比は小さくならず、分子の配向は緩和されないことが確認された。
以下の事項以外は実施例1と同様にして上記積層フィルムから成形体を得た。
・間口直径100mm、底面直径100mm、深さ100mm、角のRがない円筒形の金型を使用した。
本例においては、内面の表面積Bと開口の開口面積Aとの比B/Aは5であった。成形の結果、PVDC層に破断が確認され、分子の配向が緩和されていなければ成形性が悪いことが確認された。
Claims (9)
- バリア層を有する積層フィルムを成形して得られる成形体であって、
開口面積Aの開口と、内容物を収容するための空間を構成する表面積Bの内面とを備え、前記内面の表面積Bと前記開口の開口面積Aとの比B/Aは1.2以上7以下であり、且つ、当該成形体の厚さの最大値が300μm以上である場合、前記バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.2以上であり、当該成形体の厚さの最大値が300μm未満である場合、前記バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.12以上である、成形体。 - 前記内面の表面積Bと前記開口の開口面積Aとの比B/Aは3.6以上7以下である、請求項1に記載の成形体。
- 前記バリア層の120℃における熱収縮率は1%以上5%以下である、請求項1又は2に記載の成形体。
- 前記バリア層はポリ塩化ビニリデン系フィルムである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の成形体。
- 前記ポリ塩化ビニリデン系フィルムのフィルム断面の二色比は1.2〜1.8である、請求項4に記載の成形体。
- 前記ポリ塩化ビニリデン系フィルムの厚さは8〜50μmである、請求項4又は5に記載の成形体。
- 当該成形体の厚さの最大値が300μm以上である場合、前記バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.2以上0.5以下であり、
当該成形体の厚さの最大値が300μm未満である場合、前記バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXは0.12以上0.5以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の成形体。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の成形体を製造する方法であり、
融点Tm℃の樹脂を含むバリアフィルムをTm−30℃以上の温度で熱処理を施す工程と、
前記熱処理が施されたバリアフィルムをバリア層として含む積層フィルムを作製する工程と、
前記内面の表面積Bと前記開口の開口面積Aとの比B/Aは1.2以上7以下であり、且つ、当該成形体の厚さの最大値が300μm以上である場合、前記バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXが0.2以上となるように、当該成形体の厚さの最大値が300μm未満である場合、前記バリア層の最小厚さTMINと最大厚さTMAXとの比TMIN/TMAXが0.12以上となるように、前記積層フィルムを成形体に成形する工程と、
を備える、成形体の製造方法。 - 前記熱処理を施す工程と前記積層フィルムを作製する工程は、押出ラミネートによって実施される、請求項8に記載の成形体の製造方法。
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