JP7150423B2 - 包装シート及びその製造方法 - Google Patents
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Description
酸素透過度1200~106ml/m2・24hr・atm、透湿度7.1~103ml/m2・24hr、MD方向の熱収縮率0.7~1.4%、TD方向の熱収縮率0.7~1.4%の無軸延伸ポリプロピレン樹脂フィルムで形成された樹脂フィルム層と、
この樹脂フィルム層に塗工液が塗工されて形成されたCNFフィルム層と、を有し、
前記塗工液は、セルロースナノファイバーと、グリセリン、ソルビトール、ポリビニルアセトアミド系化合物、及びポリアミドエピクロロヒドリン系化合物を添加剤として含有する、
ことを特徴とする包装シートである。
この塗工液を脱泡し、酸素透過度1200~106ml/m2・24hr・atm、透湿度7.1~103ml/m2・24hr、MD方向の熱収縮率0.7~1.4%、TD方向の熱収縮率0.7~1.4%の無軸延伸ポリプロピレン樹脂フィルムからなる層に塗工し、乾燥させてCNFフィルム層を形成する、
ことを特徴とする包装シートの製造方法である。
CNF(セルロースナノファイバー、セルロース微細繊維)は、セルロース繊維(原料繊維)を解繊(微細化)することで得られる。
高圧水流による解繊は、原料繊維の分散液を増圧機で、例えば30MPa以上、好ましくは100MPa以上、より好ましくは150MPa以上、特に好ましくは220MPa以上に加圧し(高圧条件)、細孔直径50μm以上のノズルから噴出させ、圧力差が、例えば30MPa以上、好ましくは80MPa以上、より好ましくは90MPa以上となるように減圧する(減圧条件)方式で行うと好適である。この圧力差で生じるへき開現象により、原料繊維が解繊される。高圧条件の圧力が低い場合や、高圧条件から減圧条件への圧力差が小さい場合には、解繊効率が下がり、所望の繊維径とするために噴出を繰り返す必要が生じるおそれがある。
CNFの平均繊維径(単繊維の直径平均)は、例えば4~500nm、好ましくは6~300nm、より好ましくは10~100nmである。CNFの平均繊維径は、例えば、原料繊維の選定、前処理、解繊等によって調整することができる。
まず、固形分濃度0.01~0.1質量%のCNFの水分散液100mlをテフロン(登録商標)製メンブレンフィルターでろ過し、エタノール100mlで1回、t-ブタノール20mlで3回溶媒置換する。次に、凍結乾燥し、オスミウムコーティングして試料とする。この試料について、構成する繊維の幅に応じて5,000倍、10,000倍又は30,000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡SEM画像による観察を行う。具体的には、観察画像に二本の対角線を引き、対角線の交点を通過する直線を任意に三本引く。さらに、この三本の直線と交錯する合計100本の繊維の幅を目視で計測する。そして、計測値の中位径を平均繊維径とする。
CNFの平均繊維長(単繊維の長さ)は、例えば1~5,000μm、好ましくは10~3,000μm、より好ましくは100~1,000μmである。CNFの平均繊維長は、例えば、原料繊維の選定、前処理、解繊等によって調整することができる。平均繊維長の測定方法は、平均繊維径の場合と同様にして、各繊維の長さを目視で計測する。計測値の中位長を平均繊維長とする。
CNFの保水度は、例えば300~500%、好ましくは350~480%、より好ましくは380~450%である。CNFの保水度は、例えば、原料繊維の選定、前処理、解繊等によって調整することができる。保水度は、JAPAN TAPPI No.26(2000)に準拠して測定した値である。
CNFの結晶化度は、例えば50~90%、好ましくは55~88%、より好ましくは60~85%である。CNFの結晶化度は、例えば、原料繊維の選定、前処理、解繊等によって調整することができる。結晶化度は、JIS-K0131(1996)の「X線回折分析通則」に準拠して、X線回折法により測定した値である。この点、CNFは、非晶質部分と結晶質部分とを有しており、結晶化度はCNF全体における結晶質部分の割合を意味している。
CNFの擬似粒度分布曲線におけるピーク値は、1つのピークであるのが好ましい。1つのピークである場合、CNFは、繊維長及び繊維径の均一性が高く、乾燥性に優れる。
CNFのパルプ粘度は、例えば1.5~7.0cps、好ましくは1.8~6.8cps、より好ましくは2.0~6.5cpsである。CNFのパルプ粘度は、例えば、原料繊維の選定、前処理、解繊等によって調整することができる。パルプ粘度は、JIS-P8215(1998)に準拠して測定した値である。パルプ粘度が高いほどセルロースの重合度が高いことを意味する。
解繊して得られたCNFは、水系媒体中に分散して分散液にする。水系媒体は、全量が水であるのが特に好ましい(水溶液)。ただし、水系媒体は、一部が水と相溶性を有する他の液体であってもよい。この他の液体としては、例えば、炭素数3以下の低級アルコール類等を使用することができる。
グリセリン(グリセロール)とは、3価のアルコールである。グリセリンは、例えば、油脂の加水分解によって脂肪酸と共に得られる。本明細書において、グリセリンには、グリセリンの誘導体も含む。
ソルビトールとは、グルコースの糖アルコールの一種である。本明細書において、ソルビトールには、ソルビトールの誘導体も含む。
添加剤としてポリビニルアセトアミド系化合物を添加すると、添加剤同士の相溶性が向上する。結果、CNFフィルム層の外観が良好なものとなる。また、添加剤としてポリビニルアセトアミド系化合物を添加すると、CNF分散液のせん断応力が低下し、CNFフィルム層の厚さを均一にするのが容易になる。
アルギン酸とは、褐藻類から得られる粘り気の強い酸性多糖類である。アルギン酸塩とは、その塩である。添加剤としてアルギン酸塩を添加すると、CNFフィルム層の強度が向上する。
添加剤としてポリアミドエピクロロヒドリン系化合物を添加すると、CNFフィルム層の湿潤強度が向上する。
CNFの分散液には、必要により、例えば、酸化防止剤、腐食防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐熱安定剤、重合禁止剤、無機又は有機の充填剤、金属粉、顔料、染料、帯電防止剤、可塑剤、難燃剤等を添加することができる。
CNFの分散液に各種添加剤を添加して得た塗工液は、塗工性の観点から、固形分濃度を0.5~2.0質量%とするのが好ましい。また、塗工液のB型粘度は、同様の理由から、500~3500cpsとするのが好ましい。塗工液の固形分濃度やB型粘度を以上の範囲に調製する方法としては、添加剤を添加する際に水等を加えて希釈する方法、粘度を調整する他の添加剤を加える方法等が存在する。
本形態においては、塗工液の脱泡を行う。塗工液の脱泡方法としては、例えば、羽根付き攪拌機等で撹拌した後、自然脱泡(静置)し、あるいは攪拌真空脱泡する方法が存在する。しかし、CNFは、高剪断力の条件化でチキソトロピー性を示すため、自然脱泡や攪拌真空脱泡では気泡が完全に消失しないおそれがある。そこで、気泡を完全に消失させるために、塗工液を薄い膜状にし、気泡を弾かせるのが好ましい。この気泡を弾かせる方法としては、塗工液を容器に投入し、当該容器を公転させながら当該容器内の塗工液を自転させる(遊星回転)方法によるのが好ましい。この方法においては、遠心力によって塗工液中の比重の重い液体が外側へ移動し、かつ、当該液体中に混入する気泡が内側へ押し出されて液体と分離され、もって脱泡される。また、塗工液を投入した容器は、公転作用を受けながら自転作用を受けるため、容器内の塗工液にはラセン状の流れ(渦流)が発生し、この渦流によって攪拌される。なお、脱泡工程においては、塗工液の性質(特に、粘度)に応じて、公転数及び自転数を適宜に変更することができる。また、容器の公転中に当該容器の自転方向を正逆変更することができる。
塗工液塗工の対象となる樹脂フィルム層は、無軸延伸樹脂フィルムで形成されているのが好ましく、無軸延伸ポリプロピレン樹脂フィルムで形成されているのがより好ましく、酸素透過度102~106ml/m2・24hr・atm(好適には102~104ml/m2・24hr・atm)、透湿度10-1~103ml/m2・24hr(好適には10-1~102ml/m2・24hr)、MD方向(流れ方向)の熱収縮率-0.6~1.4%、TD方向(垂直方向)の熱収縮率0.2~1.4%(好適にはMD方向-0.4~1.2%、TD方向0.4~1.2%)の無軸延伸樹脂フィルム層で形成されているのが特に好ましい。樹脂フィルムが無軸延伸であると、低熱収縮率を示し、外観への影響が少ない。また、酸素透過度が上記範囲内であれば、塗工液がフィルム化すると高い酸素ガスバリア性を示すため、樹脂フィルムの酸素ガスバリア性不足を補う効果が得られる。さらに、透湿度が上記範囲内であれば、塗工液がフィルム化した際、防湿性が低いため、樹脂フィルムの防湿性がCNFフィルム層の防湿性を補う効果が得られる。また、熱収縮率が上記範囲内であれば、樹脂フィルム層の熱収縮と塗工液がフィルム化する時の収縮とがほぼ一致するため、カールの発生を抑制することができる。さらに、MD方向の熱収縮率とTD方向の熱収縮率とを異なるものとする(MD方向<TD方向)ことで、樹脂フィルム層の熱収縮特性とCNFフィルム層の熱収縮特性とが類似することになり、得られる包装シートの外観異常を抑えることができる。
樹脂フィルム層に対する塗工液の塗工方式は、連続方式であっても、バッチ方式であってもよい。連続方式としては、例えば、塗工液を塗工装置に連続的に供給し、当該塗工装置に取り付けたダイ等の吐出手段によって塗工液を樹脂フィルム層上に薄く(薄層に)押し出す方法や、ロールコーター、ナイフコーター、ロールナイフコーター、リバースコーター、グラビアコーター等を使用して塗工する方法等を例示することができる。バッチ方式としては、例えば、塗工液を樹脂フィルム層上に流延し、アプリケーター、マイヤーバー、ナイフコーター等を使用して薄層を形成する方法等を例示することができる。
樹脂フィルム層に塗工した塗工液の乾燥は、例えば、乾燥風を当てる等して行うことができる。塗工液の乾燥は、単独の乾燥工程で行っても、複数の乾燥工程を組み合わせて行ってもよい。
以上のようにして樹脂フィルム層の表面に塗工液を塗工することで形成されたCNFフィルム層の存在により、酸素ガスバリア性と積層フィルムの引張強度を増すことができるので、アルミ層等を存在させる必要がなくなり、したがって製造コストを削減することができる。
樹脂フィルム層の表面にCNFフィルム層が形成されることで得られる包装シートは、厚さが50~100μmであるのが好ましく、55~90μmであるのがより好ましく、57~80μmであるのが特に好ましい。包装シートの厚さが50μm未満であると、引張強度不足となるおそれがある。他方、包装シートの厚さが100μmを超えると、引張伸びが高く、内容物の取り出しが困難となるおそれがある。
まず、今回の試験では、樹脂フィルム層として表1に示す物性の各種基材を用意した。なお、各種物性の測定方法は、先に説明したとおりである。
次に、上記基材を利用して包装シートを製作し、各包装シートについて、各種評価をする試験を行った。詳細は、以下のとおりである。
グリセリン :製品名「精製グリセリン」(坂本薬品工業株式会社製)
ソルビトール:製品名「ソルビットKK(60%)」(MCフードスペシャリティーズ株式会社製)
ポリビニルアセトアミド系化合物:製品名「GE191-053」(昭和電工株式会社製)
ポリアミドエピクロロヒドリン系化合物:商品名「WS4024」(星光PMC株式会社製)
(塗液適性:皺(シワ)・割れ)
◎:割れ・シワがない。
○:極微細なシワが部分的に見られるが、割れはない。
△:線状の割れ・シワがあり、実用上にやや難がある(最大の割れの長さが5mm未満)。
×:線状の割れ・シワがあり、実用上、使用できない(最大の割れの長さが5mm以上)。
◎:10cm角の間に、気泡の混入なし。
○:10cm角の間に、1mm大の気泡の混入が1~2個みられる。
△:10cm角の間に、1mm大の気泡の混入が3~5個みられ、実用上にやや難がある。
×:10cm角の間に、1mm大の気泡の混入が5個を超えてみられ、実用上、使用できない。
JIS P8113(2006)「紙及び板紙-引張特性の試験方法」に準拠して、測定した。
Claims (4)
- 酸素透過度1200~106ml/m2・24hr・atm、透湿度7.1~103ml/m2・24hr、MD方向の熱収縮率0.7~1.4%、TD方向の熱収縮率0.7~1.4%の無軸延伸ポリプロピレン樹脂フィルムで形成された樹脂フィルム層と、
この樹脂フィルム層に塗工液が塗工されて形成されたCNFフィルム層と、を有し、
前記塗工液は、セルロースナノファイバーと、グリセリン、ソルビトール、ポリビニルアセトアミド系化合物、及びポリアミドエピクロロヒドリン系化合物を添加剤として含有する、
ことを特徴とする包装シート。 - 前記樹脂フィルム層は、厚さが40~100μmで、かつ、片面又は両面がコロナ処理又は易接着処理されている、
請求項1に記載の包装シート。 - 前記塗工液は、前記グリセリンの含有量が3.0~12.0質量%、前記ソルビトールの含有量が3.0~12.0質量%、前記ポリビニルアセトアミド系化合物の含有量が5.0~12.0質量%、前記ポリアミドエピクロロヒドリン系化合物の含有量が0.5~2.0質量%で、かつ前記グリセリン、前記ソルビトール、及び前記ポリビニルアセトアミド系化合物の合計含有量が8.0~12.0質量%である、
請求項1又は請求項2に記載の包装シート。 - セルロースナノファイバーの分散液に、グリセリン、ソルビトール、ポリビニルアセトアミド系化合物、及びポリアミドエピクロロヒドリン系化合物を添加剤として添加して塗工液を得、
この塗工液を脱泡し、酸素透過度1200~106ml/m2・24hr・atm、透湿度7.1~103ml/m2・24hr、MD方向の熱収縮率0.7~1.4%、TD方向の熱収縮率0.7~1.4%の無軸延伸ポリプロピレン樹脂フィルムからなる層に塗工し、乾燥させてCNFフィルム層を形成する、
ことを特徴とする包装シートの製造方法。
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