JP7400201B2 - 積層体、包装材料、包装袋およびスタンドパウチ - Google Patents
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Description
また、本発明は、該積層体から構成される包装材料、包装袋およびスタンドパウチに関する。
また、該ヒートシール層の態様としては、ポリオレフィンから構成される樹脂フィルムやポリオレフィンを溶融押し出しすることにより形成した押出樹脂層が挙げられる。
また、該積層体を用いて作製した包装材料によれば、内容物としてエタノールなどのアルコールや酸性やアルカリ性の内容物などを充填した場合に、経時的な層間の密着強度の低下を防止することができる(耐内容物性)との知見を得た。
基材、アンカーコート層およびヒートシール層が同一の材料により構成されており、
基材は、延伸処理が施されており、
ヒートシール層は、アンカーコート層上に押出形成された押出樹脂層を少なくとも備え、
同一材料が、ポリプロピレンであり、
アンカーコート層が、ポリプロピレンとして、不飽和カルボン酸および/またはその無水物由来の成分を0.5質量%以上20質量%以下含む、ポリプロピレン重合体を含んでなることを特徴とする。
本発明の積層体10は、図1に示すように、基材11と、アンカーコート層12と、少なくとも押出樹脂層13を備えるヒートシール層14とを備えることを特徴とする。
本発明において、基材、アンカーコート層およびヒートシール層は同一の材料、すなわち、ポリプロピレンにより構成され、アンカーコート層が、ポリプロピレン重合体を含むことにより、積層体のリサイクル性を向上することができる。
また、一実施形態において、本発明の積層体10は、図2に示すように、ヒートシール層14は、押出樹脂層13下に、ポリプロピレンフィルム層15を備えていてもよい。
また、一実施形態において、本発明の積層体10は、図3に示すように、基材11と、アンカーコート層12との間に、中間層16を備えていてもよい。
本発明の積層体を構成する基材は、ポリプロピレンから構成され、延伸処理が施されていることを特徴とする。
本発明の積層体において、基材およびヒートシール層がポリプロピレンから構成されていることにより、そのリサイクル性を顕著に改善することができる。また、該基材は、延伸処理が施されており、その耐熱性および強度が著しく向上しており、包装材料などの外層として要求される物性を満足することができる。
これにより、基材の強度および耐熱性をより向上することができる。
基材の長手方向(MD)の延伸倍率は、2倍以上10倍以下であることが好ましく、3倍以上7倍以下であることが好ましい。
基材の長手方向(MD)の延伸倍率を2倍以上とすることにより、基材の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができる。一方、基材の長手方向(MD)の延伸倍率の上限値は、特に制限されるものではないが、基材の破断限界の観点からは10倍以下とすることが好ましい。
また、基材の横手方向(TD)の延伸倍率は、2倍以上10倍以下であることが好ましく、3倍以上7倍以下であることが好ましい。
基材の横手方向(TD)の延伸倍率を2倍以上とすることにより、基材の強度および耐熱性を向上することができる。さらに、基材への印刷適性を向上することができる。また、基材の透明性を向上することができる。一方、基材の横手方向(TD)の延伸倍率の上限値は、特に制限されるものではないが、基材の破断限界の観点からは10倍以下とすることが好ましい。
表面処理の方法は特に限定されず、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガスおよび/または窒素ガスなどを用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理などの物理的処理、並びに化学薬品を用いた酸化処理などの化学的処理が挙げられる。
また、基材表面に従来公知のアンカーコート剤を用いて、アンカーコート層を形成してもよい。
環境負荷の観点から、基材への印刷層形成は、バイオマス由来のインキを用いて行われることが好ましい。
印刷層の形成方法は、特に限定されるものではなく、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法などの従来公知の印刷法を挙げることができる。これらの中でも、環境負荷の観点から、フレキソ印刷法が好ましい。
蒸着膜の厚さを1nm以上とすることにより、積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性をより向上することができる。また、蒸着膜の厚さを150nm以下とすることにより、蒸着膜におけるクラックの発生を防止することができる。また、積層体のリサイクル性を維持することができる。
基材が、蒸着膜を備える場合、該バリアコート層は、上記蒸着膜上に設けられていても、蒸着膜下に設けられていてもよい。
また、上記蒸着膜が、無機酸化物から構成される場合、バリアコート層にポリビニルアルコールを含有させることにより、蒸着膜におけるクラックの発生を効果的に防止することができる。
バリアコート層の厚さを0.01μm以上とすることにより、積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性をより向上することができる。バリアコート層の厚さを10μm以下とすることにより、積層体のリサイクル性を維持することができる。
基材が、無機酸化物から構成される蒸着膜を備える場合、該形態のバリアコート層を、蒸着膜と隣接するように設けることにより、蒸着膜におけるクラックの発生を効果的に防止することができる。
R1 nM(OR2)m
(ただし、式中、R1、R2は、それぞれ、炭素数1~8の有機基を表し、Mは金属原子を表し、nは0以上の整数を表し、mは1以上の整数を表し、n+mはMの原子価を表す。)
また、R1およびR2で表される有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基およびi-ブチル基などのアルキル基を挙げることができる。
シランカップリング剤としては、既知の有機反応性基含有オルガノアルコキシシランを用いることができるが、特に、エポキシ基を有するオルガノアルコキシシランが好ましい。エポキシ基を有するオルガノアルコキシシランとしては、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランおよびβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどが挙げられる。
ガスバリア性塗布膜における水溶性高分子の含有量を、金属アルコキシド100質量部に対して5質量部以上とすることにより、積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性をより向上することができる。また、ガスバリア性塗布膜における水溶性高分子の含有量を、金属アルコキシド100質量部に対して500質量部以下とすることにより、ガスバリア性塗布膜の製膜性を向上することができる。
ガスバリア性塗布膜の厚さを0.01μm以上とすることにより、積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性を向上することができる。また、無機酸化物から構成される蒸着膜と隣接するように設けた場合に、蒸着膜におけるクラックの発生を防止することができる。
ゾルゲル法触媒としては、酸またはアミン系化合物が好適である。アミン系化合物としては、水に実質的に不溶であり、且つ有機溶媒に可溶な第3級アミンが好適であり、例えば、N,N-ジメチルベンジルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミンなどが挙げられる。これらの中でも、N,N-ジメチルべンジルアミンが好ましい。
ゾルゲル法触媒は、金属アルコキシド100質量部当り、0.01質量部以上1.0質量部以下の範囲で使用することが好ましく、0.03質量部以上0.3質量部以下の範囲で使用することがより好ましい。
ゾルゲル法触媒の使用量を金属アルコキシド100質量部当り、0.01質量部以上とすることにより、その触媒効果を向上することができる。また、ゾルゲル法触媒の使用量を金属アルコキシド100質量部当り、1.0質量部以下とすることにより、形成されるガスバリア性塗布膜の厚さを均一にすることができる。
酸としては、硫酸、塩酸、硝酸などの鉱酸、ならびに酢酸、酒石酸などの有機酸が用いられる。酸の使用量は、アルコキシドおよびシランカップリング剤のアルコキシド分(例えばシリケート部分)の総モル量に対して、0.001モル以上0.05モル以下であることが好ましい。
酸の使用量をアルコキシドおよびシランカップリング剤のアルコキシド分(例えばシリケート部分)の総モル量に対して、0.001モル以上とすることにより、触媒効果を向上することができる。また、アルコキシドおよびシランカップリング剤のアルコキシド分(例えばシリケート部分)の総モル量に対して、0.05モル以下とすることにより、形成されるガスバリア性塗布膜の厚さを均一にすることができる。
水の含有量をアルコキシドの合計モル量1モルに対して、0.1モル以上とすることにより、本発明の積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性を向上することができる。また、水の含有量をアルコキシドの合計モル量1モルに対して、100モル以上とすることにより、加水分解反応を速やかに行うことができる。
まず、金属アルコキシド、水溶性高分子、ゾルゲル法触媒、水、有機溶媒および必要に応じてシランカップリング剤などを混合し、組成物を調製する。該組成物中では次第に重縮合反応が進行する。
次いで、基材上に、上記従来公知の方法により、該組成物を塗布、乾燥する。この乾燥により、アルコキシドおよび水溶性高分子(組成物が、シランカップリング剤を含む場合は、シランカップリング剤も)の重縮合反応がさらに進行し、複合ポリマーの層が形成される。
最後に、該組成物を20~250℃、好ましくは50~220℃の温度で、1秒~10分間加熱することにより、ガスバリア性塗布膜を形成することができる。
インフレーション法により製膜することにより、樹脂フィルムの延伸を同時に行うことができる。
樹脂組成物のMFRを3g/10分以上とすることにより、基材の加工適性を向上することができる。また、樹脂組成物のMFRを20g/10分以下とすることにより、基材が延伸時に破断してしまうことを防止することができる。
樹脂組成物のMFRを0.5g/10分以上とすることにより、基材の加工適性を向上することができる。また、樹脂組成物のMFRを5g/10分以下とすることにより、製膜性を向上することができる。
本発明の積層体を構成するアンカーコート層は、ポリプロピレン重合体を含むものであり、該ポリプロピレン重合体は、共重合成分として、不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物由来の成分を0.5質量%以上20質量%以下含む。水性分散性の観点からは、好ましくは、0.5質量%以上15質量%以下であり、より好ましくは、1質量%以上10質量%以下である。
アンカーコート層が該ポリプロピレン重合体を含むことで、積層体のリサイクル性をより向上することができる。
また、本発明の積層体により作製した包装材料へエタノールなどのアルコールや酸性やアルカリ性の内容物を充填した場合における層間の密着強度の低下を防止することができる(耐内容物性)。
ポリプロピレン重合体は、不飽和カルボン酸および/またはその酸無水物由来の成分を、2種以上含むことができる。
その他の成分としては、例えば、エチレン、1-ブテン、イソブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、ブタジエンおよびイソプレン、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ギ酸ビニル、酢酸ビニルおよびプロピオン酸ビニルなどが挙げられる。これらの中でも、水性化の観点からは、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルが好ましい。
ポリプロピレン重合体の重量平均分子量を5000以上とすることにより、層間の密着性を向上することができる。また、耐内容物性を向上することができる。
また、ポリプロピレン重合体の重量平均分子量を150000以下とすることにより、ポリプロピレン重合体の水性分散性を向上することができる。
なお、本発明において重量平均分子量は、JIS K 7252-1(2008年発行)に準拠して、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算にて得られた値である。
また、ポリプロピレン重合体の融点を200℃以下とすることにより、ポリプロピレン重合体の水性分散性を向上することができる。
アンカーコート層におけるその他の樹脂の含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。
また、造膜性の観点からは、ポリプロピレン重合体の数平均粒子径は、0.005μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。
なお、本発明において、数平均粒子径は、動的光散乱法により測定する。より具体的には、日機装社製のマイクロトラック粒度分布計UPA150を用いることにより測定することができる。
アンカーコート層の厚さを0.05μm以上とすることにより、層間の密着性をより向上できると共に、耐内容物性をより向上できる。また、アンカーコート層の厚さを1μm以下とすることにより、乾燥不良などを防ぐことができる。
このときの乾燥温度は、特に限定されるものではないが、80℃以上100℃以下であることが好ましい。
本発明の積層体が備えるヒートシール層は、少なくとも、アンカーコート層上に押出形成された、ポリプロピレンにより構成される押出樹脂層を備える。また、一実施形態において、ヒートシール層は、押出樹脂層下にポリプロピレンフィルム層を備えることができる。
押出樹脂層は、ポリプロピレンにより構成されており、包装材料などを作製する際のヒートシール層として使用してもよく、ポリプロピレンフィルム層を設けるための接着層として使用してもよい。
本発明の積層体が、ポリプロピレンから構成される押出樹脂層を備えることにより、該積層体のリサイクル性を向上することができる。
また、ドライラミネーションにより、ポリプロピレンフィルム層を設ける場合に比べ、積層体の生産効率を向上することができる。
また、ポリプロピレンフィルム層を設け、基材とポリプロピレンフィルム層との接着層として使用する場合、5μm以上30μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であることがより好ましい。
一実施形態において、本発明の積層体は、押出樹脂層下に、ポリプロピレンから構成されるポリプロピレンフィルム層を備える。本発明の積層体が、ポリプロピレンから構成されるポリプロピレンフィルム層を備えることにより、該積層体のリサイクル性を向上することができる。
例えば、1g以上、200g以下の内容物を充填する図4に示すような包装袋を作製する場合、ポリプロピレンフィルム層の厚さは、20μm以上、60μm以下であることが好ましい。
ポリプロピレンフィルム層の厚さを20μm以上とすることにより、充填された内容物が、ポリプロピレンフィルム層の破損により漏れてしまうことを防止することができる。また、ポリプロピレンフィルム層を60μm以下とすることにより、本発明の積層体の加工適性を向上することができる。
ポリプロピレンフィルム層の厚さを50μm以上とすることにより、充填された内容物が、ヒートシール層の破損により漏れてしまうことを防止することができる。また、ポリプロピレンフィルム層の厚さを200μm以下とすることにより、本発明の積層体の加工適性を向上することができる。
なお、図4および5における斜線部分は、ヒートシール部である。
一実施形態において、中間層は、延伸ポリプロピレンフィルムを備え、これにより、本発明の積層体の強度をより向上することができる。
該延伸ポリプロピレンフィルムは、ポリプロピレンから構成されており、積層体の強度という観点からは、該ポリプロピレンの密度は、0.88g/cm3以上0.92g/cm3以下であることが好ましく、0.90g/cm3以上0.91g/cm3以下であることがより好ましい。
また、バイオマス由来のポリプロピレンおよびメカニカルリサイクルされたポリプロピレンを使用することもできる。
延伸ポリプロピレンフィルムの厚さを10μm以上とすることにより、本発明の積層体の強度および耐熱性を向上することができる。また、延伸ポリプロピレンフィルムの厚さを50μm以下とすることにより、積層体の加工適性を向上することができる。
ガスバリア性樹脂としては、例えば、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ナイロン6、ナイロン6,6およびポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)などのポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、並びに(メタ)アクリル樹脂などが挙げられる。
ガスバリア層の厚さを0.01μm以上とすることにより、本発明の積層体の酸素バリア性および水蒸気バリア性をより向上することができる。ガスバリア層の厚さを10μm以下とすることにより、本発明の積層体のリサイクル性を維持することができる。
本発明の包装材料は、上記積層体から構成されていることを特徴とする。
包装材料の形状は、特に限定されるものではなく、図4に示すように、袋状の形状としてもよい。
なお、図中、斜線部分はヒートシール部分を表す。
また、他の実施形態において、袋状の包装材料は、2枚の積層体を、ヒートシール層が向かい合うように重ね合わせ、その端部をヒートシールすることによっても製造することができる。
内容物充填後、開口をヒートシールすることにより、包装体とすることができる。
ヒートシール層上に形成した蒸着膜の厚さを20nmに変更した以外は、実施例1と同様にして積層体を作製した。
基材の作製において、蒸着膜を設けなかった以外は、実施例1と同様にして積層体を作製した。
アンカーコート層の形成に用いた水性分散液を2液硬化型ウレタン系アンカーコート剤に変更した以外は、実施例1と同様にして積層体を作製した。
上記実施例および比較例において作製した積層体の基材とヒートシール層との間のラミネート強度を、引っ張り試験機(オリエンテック社製、商品名:RTC-1310A)により、測定した。測定結果を表1にまとめた
上記実施例および比較例において得られた積層体から、縦80mm×横80mmの試験片をそれぞれ2枚ずつ作製した。
2枚の試験片を、ポリプロピレンフィルム層が向かい合うように重ね合わせ、3辺を150℃でヒートシールし、小袋状の包装材料を作製した。
作製した包装材料を目視により観察し、積層体の耐熱性を以下の評価基準に基づいて、評価した。評価結果を表1にまとめた。
(評価基準)
○:包装材料の表面にシワなどが発生しておらず、また、ヒートシールバーへの付着が見られなかった。
×:包装材料の表面にシワなどが発生しており、また、ヒートシールバーへの付着が見られ、製袋できなかった。
上記耐熱性評価において作製した小袋状の包装材料に、エタノール80vol%水溶液、酢酸5wt%水溶液、アンモニア10wt%水溶液を各々20mL充填し、40℃1ヶ月保存した。
保存後の基材とヒートシール層間のラミネート強度を測定し、ラミネート強度の低下の有無を確認した。
Claims (9)
- 基材と、アンカーコート層と、ヒートシール層とを備える積層体であって、
前記基材が、ポリプロピレンにより構成されており、
前記アンカーコート層が、ポリプロピレンにより構成されており、
前記ヒートシール層が、ポリプロピレンにより構成されており、
前記基材は、延伸処理が施されており、
前記ヒートシール層は、未延伸であり、
前記ヒートシール層は、前記アンカーコート層上に押出形成された押出樹脂層を少なくとも備え、
前記アンカーコート層が、ポリプロピレンとして、不飽和カルボン酸および/またはその無水物由来の成分を0.5質量%以上20質量%以下含む、ポリプロピレン重合体を含んでなり、
前記基材の厚さは、10μm以上50μm以下であり、
前記アンカーコート層の厚さは、0.05μm以上1μm以下であり、
前記ヒートシール層の厚さは、20μm以上200μm以下であることを特徴とする、積層体。 - 前記アンカーコート層が、前記ポリプロピレン重合体の数平均粒子径が1μm以下となるように分散した水性分散液を用いて形成されたものである、請求項1に記載の積層体。
- 前記アンカーコート層における前記ポリプロピレン重合体の含有量が、50質量%以上99質量%以下である、請求項1または2に記載の積層体。
- 前記基材の一方の面に設けられた蒸着膜と、をさらに備え、
前記蒸着膜の厚さが、1nm以上150nm以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。 - 前記ヒートシール層が、前記押出樹脂層下に、ポリプロピレンフィルム層をさらに備える、請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体。
- 包装材料用途に用いられる、請求項1~5のいずれか一項に記載の積層体。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の積層体により構成されることを特徴とする、包装材料。
- 包装袋であって、
請求項1~5のいずれか一項に記載の積層体により構成され、
前記ヒートシール層の厚さが、20μm以上60μm以下であることを特徴とする、包装袋。 - スタンドパウチであって、
請求項1~5のいずれか一項に記載の積層体により構成され、
前記ヒートシール層の厚さが、50μm以上200μm以下であることを特徴とする、スタンドパウチ。
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