JP5994338B2 - 熱シール性フィルム及び熱シール性フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱シール性フィルムに関するものである。特に食品、飲料、医薬品、化粧品、化学品等を包装する熱シール性フィルム、更に具体的には、ヨーグルト、ゼリー、プリン、シロップなどの容器の蓋材や、お粥、スープなどのレトルト食品用包装袋、化学品や医薬品等の液体、半固体、ゲル状物質などの保存容器用フィルム材料に用いる熱シール性フィルムに関するものである。

通常の蓋材や包装袋は、内容物が付着して取りづらく、内容物の無駄や汚れの原因となることが多かった。また、フッ素材やシリコーンを用いると、撥水性や付着防止効果はあるものの、熱シール性に乏しく、蓋材や包装袋といった容器包装材に使用することが困難であった。

これらの問題を解決するために、下記特許文献１〜３に示されるようなさまざまな提案がされている。

特許文献１では最内面のヒートシール層を、付着防止効果を有する脂肪酸エステル、脂肪酸アミドなどの疎水性添加物を添加したポリオレフィンとするものであるが、このような添加剤は、エージング条件により表面析出量が大きく変動し安定性にかけることが知られており、また所望の性能が十分に得られていない。

特許文献２では、ヒートシール層に添加するのではなく、更にその上（最内面）に別途付着防止層を形成するものであり、疎水性粒子で三次元網目構造のポーラス構造を作ることで非常に優れた付着防止効果を示すというものである。

しかし、この付着防止層はまだ耐熱性の面では劣っており、高温環境や乾燥時間が長くなると、疎水性粒子がヒートシール層であるホットメルトに沈み込んでしまうことで、付着防止効果が消滅してしまう問題があった。内容物充填工程、特にシール工程においてこれらの阻害要因は取り扱いの面で非常に厄介な問題となる。

特許文献３では、特許文献２と同様、シーラント層の上に付着防止層として設けるものである。付着防止層に、平均粒径の大きい湿式シリカ粒子を用いることにより、湿式シリカの沈み込みが少なくなり、高温環境や塗布時の乾燥温度が長くなっても付着防止機能を維持できるというものである。しかし、粒子径が大きいために、付着防止層から脱落してしまう問題がある。

公知文献を以下に示す。

特開２００２−３７３１０号公報 特許第４３４８４０１号公報 特許第４６６８３５２号公報

本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、良好な熱シール性を保ちながら優れた
撥水性、撥乳性を有し、内容物の残量低減や付着防止効果を有する熱シール性フィルムを提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも、基材層と、該基材層の少なくとも片面にシーラント層と、撥水層とからなる熱シール性フィルムであって、
前記シーラント層は、表面が凹凸に形成されており、その凹凸の表面に、疎水性粒子と熱可塑性樹脂からなる前記撥水層が設けられており、
前記熱可塑性樹脂が、球状で前記シーラント層の表面に分散し、該熱可塑性樹脂表面に前記疎水性粒子が分散していることを特徴とする熱シール性フィルムである。

本発明の請求項２に係る発明は、前記シーラント層の表面に形成された凹凸が、格子状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱シール性フィルムである。

本発明の請求項３に係る発明は、前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムのいずれか一種またはその混合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱シール性フィルムである。

本発明の請求項４に係る発明は、熱シール性フィルムの製造方法において、
熱シール性フィルムが、少なくとも、基材層と、該基材層の少なくとも片面にシーラント層と、撥水層とからなり、
前記シーラント層は、表面が凹凸に形成されており、その凹凸の表面に、疎水性粒子と熱可塑性樹脂からなる前記撥水層が設けられており、
前記熱可塑性樹脂が、球状で前記シーラント層の表面に分散し、該熱可塑性樹脂表面に前記疎水性粒子が分散しており、
前記シーラント層の表面に形成された凹凸および撥水層を、スタンパーを押圧加工することにより形成することを特徴とする熱シール性フィルムの製造方法である。

本発明の熱シール性フィルムは、良好な熱シール性を保ちながら優れた撥水性、撥乳性を有し、内容物の残量低減や付着防止効果を有する。

本発明の熱シール性フィルムの一例の層構成を模式的に断面で示した説明図である。 本発明の熱シール性フィルムの一例の撥水層を形成する工程を模式的に示した説明図である。

以下本発明を実施するための形態につき説明する。

図１は、本発明の熱シール性フィルムの一例の層構成を模式的に断面で示した説明図である。

本発明の一例の熱シール性フィルム１００は、外層側から基材層１、シーラント層２が積層されている。シーラント層２は、表面が凹凸に形成されており、その凹凸の表面に撥水層３が形成されている。

撥水層３は、球状の熱可塑性樹脂４と疎水性粒子５とからなり、熱可塑性樹脂４はシーラント層２の表面に埋まるように分散している。また、球状の熱可塑性樹脂４の表面には疎水性粒子５が分散されている。シーラント層２の表面に形成された凹凸は、山部と谷部
を形成してなり、谷部が格子状に形成されている。

撥水層３の表面は高さ５〜５００μｍ、ピッチ２０〜１、０００μmの凹凸が付与されてなり、撥水剤の配置された表面は疎水性粒子５が最表面上に、ほぼ全面を覆う様に被覆されている。

基材層１としては、熱シール性フィルム１００の表側に配置されるもので、紙、あるいは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セロハンなどプラスチックフィルムの単層、または、これらの積層体などが使用できる。また、熱シール性フィルム１００の表側であるために、通常適宜印刷が施されて意匠性が付与される。

シーラント層２として好ましくは、ヒートシールニス、ポリエチレンフィルムシーラントや押出しポリエチレン樹脂などが良い。

ヒートシールニスの成分としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体などを用いることができる。

シーラント層２の積層は、グラビアコート、バーコート、キスリバースコート、ダイコート、ドクターブレードコート、刷毛塗り、ディップコート、スプレーコート、スピンコート、押出しラミネーションなどの公知の方法を採用することができる。

また、基材層１とシーラント層２の間に、バリア層を設けても良い。バリア層は、ガスバリア性を付与する目的で用いられ、主としてシリカやアルミナなどの無機酸化物を蒸着した蒸着フィルムを使用する。このときのフィルムには、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セロハンなどを使用できる。またさらに、意匠性をも付与する目的で金属を蒸着した蒸着フィルムなどを用いることもできる。さらには、金属箔を使用することができる。

球状の熱可塑性樹脂４としては、粒径１〜５μｍのポリエチレンなどのポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムを用いることができる。好ましくは平均粒径１〜３μｍのポリエチレンもしくはエチレン酢酸ビニル共重合体を用いる。ここで、平均粒径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径である。

疎水性粒子５には、例えば粒子状のシリカ、アルミナ、チタニアなどの少なくとも一種を用いることができる。中でも疎水性シリカ粒子が好適に使用できる。

また、疎水性シリカ粒子として、表面にトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ブチルジフェニルシリル基、ジメチルシロキサン基、ジメチルポリシロキサン基を有する疎水性シリカ粒子などを使用できるが、とりわけ、より優れた付着防止性が得られる点で、トリメチルシリル基を有した疎水性シリカ粒子が好ましい。

疎水性シリカ粒子の粒径は、加工性やはじき性の点から、一次粒子の平均粒径３〜１００ｎｍがよい。好ましくは５〜２０ｎｍがよい。また、疎水性シリカ粒子には、一次粒子のほかに、その凝集体（二次粒子）が含まれていてもよい。

以下、本発明の一例の熱シール性フィルム１００の製造方法について説明する。

図２は、本発明の熱シール性フィルムの一例の撥水層を形成する工程を模式的に示した説明図である。

まず、基材層１とシーラント層２を積層して、貼本６を作成する。積層方法は、前述のように、グラビアコート、バーコート、キスリバースコート、ダイコート、ドクターブレードコート、刷毛塗り、ディップコート、スプレーコート、スピンコート、押出しラミネーションなどの公知の方法を用いる。

別途、球状の熱可塑性樹脂４と疎水性粒子５の分散液を作成して、撥水層となる塗布液７を作成する。

インキパン８に塗布液７を入れ、塗布液供給ロール９を介して、スタンパーをロール状にした転写版１０に供給し、転写版１０とニップロール１１の間に貼本６を通して、貼本６に撥水層３を積層する。このとき、スタンパーをロール状にした転写版１０の表面に凹凸を設けてあるので、シーラント層２と撥水層３の表面に凹凸が設けられる。

塗布液７を塗布液供給ロール９で転写版１０に供給したが、ダイやスプレーなどによって供給してもよい。このように、スタンパーをロール状の転写版１０とすれば、連続的に均一に塗布液７を転写版１０上に塗布することで、ロール・トゥ・ロール加工も可能となる。

このとき、転写版１０を一定温度に加熱して、貼本６に撥水層３を圧着・転写させる。また、スタンパーをロール状にした転写版１０の表面の形状は、撥水層３の高さとピッチを満足させるための大きさを付与しているが、パターンは半球状、ピラミッド型格子状、台形型格子状、ライン状、針状、円錐状、亀甲状など加工時に十分転写できるものであればどのようなものでも良い。

撥水層３のピッチは、１ｍｍを越えると大きな凹凸の効果が薄れ、油脂分を少量含む水滴などに対して表面に付着しやすくなる傾向にある。そのため、２０〜１，０００μｍが好ましい。さらに、高さが５μｍより低くなると液滴の転落効果が低下する。また、高さが５００μｍ以上では谷間に付着した液滴が引っかかりやすくなり転落性が悪くなる。好ましくは、１０〜１００μmの間である。

以上のように製造することによって、転写版１０が一定温度に加熱されているので、シーラント層２は加熱され、半溶融状態となり、そのシーラント層２の上にスタンパーに載っていた塗布液７が、乾燥されながら、貼本６に圧着・転写され、潜り込むように強固に付着する。

また、凹凸表面はスタンパーによる押圧加工で得られるため、疎水性粒子５がシーラント層２、球状の熱可塑性樹脂４に埋め込まれるように付着するために物理的な密着力が強く、撥水層３が剥離しにくい表面が得られる。さらに熱可塑性樹脂４によって疎水性粒子５とシーラント層２との密着性をさらに高めることができ、撥水層３自身の凝集力も強いため構造が崩れにくい。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

＜実施例１＞
基材層１としてポリエチレンテレフタレートフィルム１２μmを用い、この基材層１に、バリア層のアルミニウム箔７μmをドライラミネートして貼り合わせた。このアルミニウム箔面に、ウレタン系アンカーコート剤（ＤＩＣ株式会社製 Ａ９７０）とシーラント層２となる、アクリル樹脂系ヒートシール剤（ＤＩＣ株式会社製 Ａ４５０）をそれぞれ乾燥塗布量３ｇ／ｍ^２、１０ｇ／ｍ^２で塗布し、ヒートシール性基材となる貼本６を作成した。

別途、撥水層３となる塗布液７を作成する。まず、熱可塑性樹脂４のエチレン酢酸ビニル共重合体（平均粒径２μｍ）を水に分散して５０ｗｔ％の固形分に調整した分散液Aと、疎水性粒子５のトリメチルシリル処理を施した平均粒径１０ｎｍのシリカ微粒子をエタノールに分散して１０ｗｔ％の固形分に調整した分散液Bと、溶剤としてメタノールを重量比で１／２／７で混合し全体の固形分を５ｗｔ％になるように混合した。

この塗布液７を、図２のように、１．５ｇ／ｍ^２の塗布量で８０℃に加熱した転写版１０（ピッチ１００Ｌ／ｉｎｃｈで版深８５μmの四角錐台形格子版）に転写し、更に貼本６のシーラント層２面に転移させながら、ニップロール１１で２トンの押圧をかけ、貼本６のシーラント層２面に撥水層３を塗布しつつ、表面に凹凸を形成し、実施例１の熱シール性フィルムを作成した。

＜実施例２＞
基材層１として、坪量８０ｇの紙とポリエチレンテレフタレートフィルム１２μmをラミネートしたものを用意し、このポリエチレンテレフタレートフィルム面にホットメルト剤（ＤＩＣ株式会社製 ＤＸ６５ＴＳ）を１５ｇ／ｍ^２の塗布量で塗布し、シーラント層２を設け、ヒートシール性基材となる貼本６を作成した。

この貼本６に、転写版１０の加熱温度を８０℃にした以外は、実施例１と同様にして、貼本６のシーラント層２面に撥水層３を塗布しつつ、表面に凹凸を形成し、実施例２の熱シール性フィルムを作成した。

＜実施例３＞
ピッチ５５Ｌ／ｉｎｃｈで版深２００μmの転写版１０を用いたい以外は、実施例１と同様にして、実施例３の熱シール性フィルムを作成した。

以下に、本発明の比較例について説明する。

＜比較例１＞
塗布液７を、通常のグラビアコーターにより、１．５ｇ／ｍ^２の塗布量で塗布し、８０℃１０秒の条件で乾燥し、表面に凹凸を形成せずに撥水層３を設けた以外は、実施例１と同様にして、比較例１の熱シール性フィルムを作成した。

＜比較例２＞
熱可塑性樹脂４を水に分散した分散液Aを用いずに、トリメチルシリル処理を施した平均粒径１０ｎｍのシリカ微粒子をエタノールに分散して１０ｗｔ％の固形分に調整した分散液Bと、溶剤としてメタノールを重量比で１／１で混合し全体の固形分を５ｗｔ％になるように混合した塗布液を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例２の熱シール性フィルムを作成した。

＜試験方法＞
実施例と比較例の熱シール性フィルムを下記の方法で試験し、比較評価した。

＜シール強度＞
熱シール性フィルムの撥水層３面どうしを対向させて、ヒートシール条件２１０℃×０．２ＭＰａ×３．０ｓｅｃでヒートシールし、そのシール強度をＪＩＳ Z０２３８に基づいて測定した。その結果を表１にまとめた。

＜接触角＞
熱シール性フィルムの撥水層３面に水滴、および、ヨーグルト（プレーン無糖）を滴下し、その接触角をそれぞれ測定した。その結果を表１にまとめた。

＜転落角＞
熱シール性フィルムの撥水層３面を上にして平らに置いて、その撥水層３面に水滴、および、ヨーグルト（プレーン無糖）を滴下し、熱シール性フィルムを傾けて行き、水滴、および、ヨーグルトの液滴が転がり始める角度を測定した。その結果を表１にまとめた。

＜学振試験＞
熱シール性フィルムの撥水層３面を、荷重２００ｇで、１０往復の学振試験を実施し、その後、撥水層３面にヨーグルト（プレーン無糖）を滴下し、ヨーグルトの液滴をはじくものを○とし、ヨーグルトの液滴が付着したものを×として、はじき性を評価した。その結果を表１にまとめた。

以下に、実施例と比較例との比較結果について説明する。

＜比較結果＞
実施例１、実施例２、実施例３の熱シール性フィルムは、シール強度、接触角、転落角、学振試験後のはじき性がいずれも良好であり、熱シール性フィルムとして、良好な熱シール性を保ちながら優れた撥水性、撥乳性を有し、内容物の残量低減や付着防止効果を有することがわかった。

一方、比較例１の熱シール性フィルムは、ヨーグルトの転落角が＜３０°で、付着して大きく傾けなければ、転落せず、付着性が実施例１，２，３と比較して高い。また、比較例２の熱シール性フィルムでは、繰り返し行うことで、ヨーグルトの転落角が大きくなってしまい、付着性が高くなる。

学振試験後のはじき性は比較例１、比較例２ともに、ヨーグルトが付着してしまい、摩擦に対する耐性がないことがわかった。

以上のように、本発明の熱シール性フィルムは、高い撥水性、撥乳性が付与され、さらに熱シール性が保持されており、容器包装材として内容物低残存包材や、内容物付着による汚染を防止する蓋材、包材を提供することが可能となる。

そして、撥水層を塗布する塗布液を、表面に凹凸を設けたスタンパーで、塗布して押圧加工することにより、熱シール性フィルムに適度な凹凸を作成でき、撥水効果の高い疎水性粒子を含む撥水層を熱シール性基材に強固に付着させることができる。また、撥水層を塗布する塗布液に熱可塑性樹脂を加えることで、シーラント層と疎水性粒子との密着力がさらに高くなり、撥水効果が持続しやすくなる。

１００・・・熱シール性フィルム
１・・・基材層
２・・・シーラント層
３・・・撥水層
４・・・熱可塑性樹脂
５・・・疎水性粒子
６・・・貼本
７・・・塗布液
８・・・インキパン
９・・・塗布液供給ロール
１０・・・転写版
１１・・・ニップロール

Claims (5)

1. 少なくとも、基材層と、該基材層の少なくとも片面にシーラント層と、撥水層とからなる熱シール性フィルムであって、
   前記シーラント層は、表面が凹凸に形成されており、その凹凸の表面に、疎水性粒子と熱可塑性樹脂からなる前記撥水層が設けられており、
   前記熱可塑性樹脂が、球状で前記シーラント層の表面に分散し、該熱可塑性樹脂表面に前記疎水性粒子が分散していることを特徴とする熱シール性フィルム。
2. 前記シーラント層の表面に形成された凹凸が、格子状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱シール性フィルム。
3. 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムのいずれか一種またはその混合物であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱シール性フィルム。
4. 熱シール性フィルムの製造方法において、
   熱シール性フィルムが、少なくとも、基材層と、該基材層の少なくとも片面にシーラント層と、撥水層とからなり、
   前記シーラント層は、表面が凹凸に形成されており、その凹凸の表面に、疎水性粒子と熱可塑性樹脂からなる前記撥水層が設けられており、
   前記熱可塑性樹脂が、球状で前記シーラント層の表面に分散し、該熱可塑性樹脂表面に前記疎水性粒子が分散しており、
   前記シーラント層の表面に形成された凹凸および撥水層を、スタンパーを押圧加工することにより形成することを特徴とする熱シール性フィルムの製造方法。
5. スタンパーを加熱して押圧加工することを特徴とする請求項４に記載の熱シール性フィルムの製造方法。

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