説明

包装材料

【課題】様々な内容物に対しての優れた耐性を有する包装材料を提供する。
【解決手段】バリア層、接着層およびシーラント層がこの順に積層されてなる包装材料であって、前記接着層として、オレフィン成分以外の含有量が25質量%以下でありかつ190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが100g以下である酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)とを含有し、(A)と(B)との質量比(A)/(B)が99.9/0.1〜85/15であることを特徴とする包装材料。また、バリア層の上に前記接着層を形成し、次いで前記接着層を介して、溶融したシーラント樹脂を押出ラミネーションによって積層することを特徴とする包装材料の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、包装材料に関するものであり、特に耐内容物性に優れた包装材料に関するものである。
【背景技術】
【0002】
包装材料として、アルミニウム箔などのバリア層の上面に、シーラント層としてポリオレフィン系樹脂フィルムを積層した構成のものが多く使用されている。一般に、シーラント層を積層する場合には、接着層(プライマー、アンカーコートなどとも呼ばれる。)を設けられる。こうした包装材料を用いた袋の中に、メントールやナフタレンなどの揮発性を有する物質や、香り成分や薬効成分を含有している内容物や、固体有機電解質を含有する二次電池等を包装した場合、保存中にそれらの物質や成分がバリア層とシーラント層の間の接着層を膨潤化したり、溶解させたりするため、バリア層とシーラント層の間の接着強度が経時的に低下したり、両層が剥がれてしまう(デラミ)といった問題があった。従来から、この問題を解決するために特許文献1、2などに示す改善が行われてきたが、内容物の種類によっては接着層の耐性は十分とは言えなかった。
【特許文献1】特開平11−254595号公報
【特許文献2】特開2001−322221号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、上記のような問題に対して、様々な内容物に対しての耐性(以下、耐内容物性という)が改良された包装材料を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、接着層として特定組成のポリオレフィン樹脂とポリエステル樹脂とを特定割合で含有することにより、これをバリア層とシーラント層の間の接着層としてラミネートした包装材料において、耐内容物性が著しく向上することを見出し、本発明に到達した。
【0005】
すなわち、本発明の要旨は、第一に、バリア層、接着層およびシーラント層がこの順に積層されてなる包装材料であって、前記接着層として、190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが100g以下でありかつオレフィン成分以外の含有量が25質量%以下である酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)とを含有し、かつ(A)と(B)との質量比(A)/(B)が99.9/0.1〜85/15であることを特徴とする包装材料であり、第二に、バリア層の上に190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが100g以下でありかつオレフィン成分以外の含有量が25質量%以下である酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)とを含有し、かつ(A)と(B)との質量比(A)/(B)が99.9/0.1〜85/15で含有する接着層を形成し、次いで前記接着層を介して、溶融したシーラント樹脂を押出ラミネーションによって積層することを特徴とする包装材料の製造方法である。
【発明の効果】
【0006】
本発明の包装材料は様々な内容物に対する優れた耐性を有しており、長期間保存してもラミネート強度の低下が小さい。そのため、内容物を長期間にわたり、液体や気体から遮蔽することができ、内容物の商品価値を損なわない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下本発明を詳細に説明する。
【0008】
本発明の包装材料は、バリア層、接着層およびシーラント層がこの順に積層されてなる包装材料である。
【0009】
バリア層としては、アルミニウム箔などの軟質金属箔や、アルミ蒸着、シリカ蒸着、アルミナ蒸着、シリカアルミナ2元蒸着などの蒸着層が挙げられる。また、塩化ビニリデン系樹脂、変性ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、MXDナイロンなどからなる有機バリア層を例示することができる。
【0010】
蒸着層を積層するには、市販の蒸着フィルムを使用することが簡便であり、そのような蒸着層を有するフィルムとしては、例えば、大日本印刷社製の「IBシリーズ」、凸版印刷社製の「GL、GXシリーズ」、東レフィルム加工社製の「バリアロックス」、VM−PET、YM−CPP、VM−OPP、三菱樹脂社製「テックバリア」、東セロ社製「メタライン」、尾池工業社製「MOS」「テトライト」、「ビーブライト」などを例示することができる。蒸着層の上には保護コート層を有していてもよい。
【0011】
有機バリア層を積層するためには、バリア性を有する樹脂を含む塗剤をフィルムにコーティングする方法、前記樹脂を共押し出し法により積層する方法などがあるが、これも市販の有機バリア層を有するフィルムを使用する方法が簡便である。そのような有機バリア層を有するフィルムとしては、クラレ社製の「クラリスタ」、「エバール」、呉羽化学工業社製の「ベセーラ」、三菱樹脂社製の「スーパーニール」、興人社製の「コーバリア」、ユニチカ社製の「セービックス」、「エンブロンM」、「エンブロンE」、「エンブレムDC」、「エンブレットDC」、「NV」、東セロ社製の「K−OP」、「A−OP」、ダイセル社製の「セネシ」などが例示できる。
【0012】
バリア層のバリア性は、包装する内容物や保存期間など用途によって適宜選択するが、おおむね、水蒸気透過度として、100g/m・day(40℃、90%RH)以下が好ましく、20g/m・day以下がより好ましく、10g/m・day以下がさらに好ましく、1g/m・day以下が特に好ましい。酸素透過度としては、100ml/m・day・MPa(20℃、90%RH)以下が好ましく、20ml/m・day・MPa以下がより好ましく、10ml/m・day・MPa以下がさらに好ましく、1ml/m・day・MPa以下が特に好ましい。
【0013】
バリア層としては、バリア性の点から、アルミニウム箔、アルミニウム、シリカ、アルミナ等の蒸着層が好ましく、安価である点からアルミニウム箔がより好ましい。アルミニウム箔の厚みは特に限定されないが、経済的な面から3〜50μmの範囲が好ましい。
【0014】
接着層は、190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが100g以下でありかつオレフィン成分以外の含有量が25質量%以下である酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)を含有する。
【0015】
酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の主成分であるオレフィン成分は特に限定されないが、エチレン、プロピレン、イソブチレン、2−ブテン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン等の炭素数2〜6のアルケンが好ましく、これらの混合物を用いてもよい。この中で、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン等の炭素数2〜4のアルケンがより好ましく、エチレン、プロピレンがさらに好ましく、エチレンが最も好ましい。
【0016】
酸変性ポリオレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸成分により酸変性されたものである。不飽和カルボン酸成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、クロトン酸等のほか、不飽和ジカルボン酸のハーフエステル、ハーフアミド等が挙げられる。中でもアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸が好ましく、特にアクリル酸、無水マレイン酸が好ましい。また、不飽和カルボン酸成分は、酸変性ポリオレフィン樹脂中に共重合されていればよく、その形態は限定されず、共重合の状態としては、例えば、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合(グラフト変性)などが挙げられる。
【0017】
不飽和カルボン酸成分の含有量は、バリア層とシーラント層との接着性のバランスから、0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましく、0.5〜4質量%がさらに好ましく、1〜4質量%が特に好ましい。含有量が0.01質量未満の場合はアルミニウム箔等のバリア層との十分な接着性が得られない場合がある。また、10質量%を超える場合はシーラント層との接着性が低下する場合がある。
【0018】
酸変性ポリオレフィン樹脂(A)は、バリア層やシーラント層との十分な接着性を得るために(メタ)アクリル酸エステル成分を含有していることが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル成分としては、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜30のアルコールとのエステル化物が挙げられ、中でも入手のし易さの点から、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜20のアルコールとのエステル化物が好ましい。(メタ)アクリル酸エステル成分の具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル等が挙げられる。これらの混合物を用いてもよい。この中で、入手の容易さと接着性の点から、(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、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチルがより好ましく、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルがより好ましく、アクリル酸エチルが特に好ましい。(なお、「(メタ)アクリル酸〜」とは、「アクリル酸〜またはメタクリル酸〜」を意味する。)
【0019】
酸変性ポリオレフィン樹脂(A)における(メタ)アクリル酸エステル成分の含有量は、接着性と耐内容物性の点から、0.1〜22質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがより好ましく、2〜18質量%であることがさらに好ましく、3〜15質量%であることが特に好ましい。(メタ)アクリル酸エステル成分の含有量が0.1質量%未満の場合はアルミニウム箔やポリオレフィン樹脂系フィルムとの接着性が低下する傾向にあり、22質量%を超える場合は耐内容物性が低下してしまう傾向がある。また、(メタ)アクリル酸エステル成分は、酸変性ポリオレフィン樹脂中に共重合されていればよく、その形態は限定されず、共重合の状態としては、例えば、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合(グラフト変性)等が挙げられる。
【0020】
酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の具体例としては、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体が最も好ましい。共重合体の形態はランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等のいずれでもよいが、入手が容易という点でランダム共重合体、グラフト共重合体が好ましい。
【0021】
いずれの成分を含有する場合でも、オレフィン成分以外の成分の含有量は、接着性と耐内容物性の両立の点から、25質量%以下である必要があり、1〜20質量%以下が好ましく、3〜18質量%以下がより好ましく、5〜18質量%以下がさらに好ましい。オレフィン成分以外の成分の含有量が25質量%を超えると耐内容物性が大きく低下してしまう。一方、1質量%未満では金属や各種バリア層との接着性が低下してしまう。接着性と耐内容物性のバランスを取る上でオレフィン成分以外の含有量が上記範囲にすることが非常に重要である。
【0022】
酸変性ポリオレフィン樹脂(A)は、その分子量が高い方が耐内容物性は良好である。酸変性ポリオレフィン樹脂(A)の分子量の目安となる190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートは、100g/分以下とする必要があり、30g/分以下が好ましく、0.001〜20g/10分がより好ましく、0.001〜10g/10分がさらに好ましく、0.01〜10g/10分が特に好ましく。メルトフローレートが100g/分を超える場合は耐内容物性が低下する。一方、メルトフローレートが0.001g/分未満の場合は樹脂を高分子量化する際の製造面に制約を受ける場合がある。
【0023】
接着層の量は、接着面の面積に対して、0.001〜5g/mの範囲とすることが好ましく、0.01〜3g/mであることがより好ましく、0.02〜2g/mであることがさらに好ましく、0.03〜1g/mであることが特に好ましく、0.05〜1g/mであることが最も好ましい。0.001g/m未満では十分な耐内容物性が得られず、5g/mを超える場合は経済的に不利である。
【0024】
ポリエステル樹脂(B)は、酸成分とアルコール成分から構成されるものである。重合法については特に限定されず、常法により適宜行えばよい。
【0025】
ポリエステル樹脂(B)の酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、水添ダイマー酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、2,5−ノルボルネンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸等が挙げられる。また、必要に応じて接着層の耐水性、耐内容物性を損なわない範囲で、少量の5‐ナトリウムスルホイソフタル酸や5‐ヒドロキシイソフタル酸等も酸成分として用いることができる。
【0026】
上記した酸成分の中でも、芳香族ジカルボン酸が好ましく、ポリエステル樹脂の酸成分に占める芳香族ジカルボン酸の割合としては、50モル%以上が好ましく、70モル%以上が特に好ましい。芳香族ジカルボン酸の割合を増すことにより、脂肪族や脂環式のエステル結合よりも加水分解され難い芳香族エステル結合が樹脂骨格に占める割合が増すため、接着層の耐水性や耐内容物性など向上するので好ましい。
【0027】
さらに、接着層の諸性能とバランスをとりながらその耐内容物性、耐水性等を向上させることができる点において、上記した芳香族ジカルボン酸の中でもテレフタル酸とイソフタル酸が好ましく、テレフタル酸が特に好ましい。
【0028】
また、酸成分として、3官能以上の多塩基酸、例えばトリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水べンゾフェノンテトラカルボン酸、トリメシン酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテート)、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸等が含まれていてもよい。このとき、接着層の接着性を良好に保つ点において、ポリエステル樹脂の酸成分に占める3官能以上の多塩基酸の割合としては、10モル%以下が好ましく、8モル%以下がより好ましく、5モル%以下が特に好ましい。
【0029】
ポリエステル樹脂(B)のアルコール成分としては、エチレングリコール、1,2‐プロパンジオール、1,3‐プロパンジオール、1,4‐ブタンジオール、2‐メチル-1,3‐プロパンジオール、1,5‐ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6‐ヘキサンジオール、3‐メチル‐1,5‐ペンタンジオール、1,9-ノナンジオール、2-エチル‐2‐ブチルプロパンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ビスフェノール類の2つのフェノール性水酸基にエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドをそれぞれ1〜数モル付加して得られるグリコール類(例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパンなど)、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
【0030】
なお、エーテル構造が多くなると接着層の耐水性、耐内容物性を低下させる場合があるので、エーテル結合含有グリコールの使用量としては、接着層の耐水性や耐内容物性が損なわれない範囲にとどめることが好ましい。
【0031】
上記したアルコール成分の中でも、工業的に多量に生産されているので安価であり、しかも接着層の諸性能にバランスがとれることから、ネオペンチルグリコール、エチレングリコールが特に好ましく、ネオペンチルグリコールとエチレングリコールとを併用することが好ましい。
【0032】
ポリエステル樹脂のアルコール成分に占めるネオペンチルグリコール及びエチレングリコールの合計の割合としては、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、70モル%以上が特に好ましい。この際、上記2種アルコール成分の合計量の10〜65モル%がエチレングリコールであることが好ましい。
【0033】
また、アルコール成分としては、3官能以上の多価アルコール、例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が含まれていてもよい。
【0034】
また、ポリエステル樹脂(B)には、必要に応じて、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の脂肪酸やそのエステル形成性誘導体、安息香酸、p−tert−ブチル安息香酸、シクロヘキサン酸、4−ヒドロキシフェニルステアリン酸等の高沸点のモノカルボン酸、ステアリルアルコール、2−フェノキシエタノール等の高沸点のモノアルコール、ε-カプロラクトン、乳酸、β-ヒドロキシ酪酸、p-ヒドロキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸やそのエステル形成性誘導体が共重合されていてもよい。
【0035】
ポリエステル樹脂(B)は、ポリエステル樹脂を金属との密着性を向上させるために20〜500(当量/トン)の陰イオン性基を有していることが好ましく、さらに好ましくは50〜450(当量/トン)であり、特に好ましくは80〜350当量/トンである。陰イオン性基の種類としては、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸基、リン酸基であり、好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基であり、カルボキシル基が最も好ましい。これらの陰イオン性基は、塩基性化合物で中和されていることが好ましい。
【0036】
ポリエステル樹脂(B)の重量平均分子量としては、4000以上が好ましく、6000以上がさらに好ましく、9000以上が特に好ましい。重量平均分子量が4000未満では、耐内容物性が不足する傾向がある。
【0037】
ポリエステル樹脂(B)のガラス転移温度(Tgと略記する)は、特に限定されないが、接着層の接着性と耐内容物性とのバランスがとり易いという点から、0〜100℃が好ましく、40〜100℃がより好ましく、80〜100℃が特に好ましい。
【0038】
本発明において、ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)との質量比(A)/(B)は、接着性向上の観点から、99.9/0.1〜85/15である必要があり、耐内容物性の点も考慮すると、99.9/0.1〜90/10が好ましく、99.5/0.5〜92/8がより好ましく、99/1〜93/7がさらに好ましく、99/1〜95/5がさらに好ましい。
【0039】
接着層は、酸変性ポリオレフィン樹脂(A)、ポリエステル樹脂(B)以外の樹脂を少量(10質量%以下)含有していてもよい。その他の樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビリニデン、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン樹脂、ポリ(メタ)アクリロニトリル樹脂、(メタ)アクリルアミド樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、変性ナイロン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらその他の樹脂の数平均分子量は耐内容物性の点から、1万以上が好ましく、3万以上がより好ましい。
【0040】
さらに接着剤層は、酸変性ポリオレフィン樹脂やポリエステル樹脂を架橋するための架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、イソシアネート化合物、メラミン化合物、尿素化合物、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、オキサゾリン基含有化合物、アジリジン化合物、ジルコニウム塩化合物、シランカップリング剤等が挙げられる。これらの含有量は耐内容物性を考慮し、適宜、決めればよい。
【0041】
接着層における界面活性剤成分の含有量は、耐内容物性の向上と衛生面での問題が低減することから、少ないほどよく、ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)の合計100質量部に対して5質量部以下とすることが好ましく、2質量部以下であることがより好ましく、実質的に含有しないことが最も好ましい。
【0042】
本発明でいう界面活性剤成分としては、樹脂の分散や安定化に寄与する化合物のことであり、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性(非イオン性)界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、反応性界面活性剤、水溶性高分子などが挙げられ、一般に乳化重合に用いられるもののほか、乳化剤類も含まれる。例えば、アニオン性界面活性剤としては、高級アルコールの硫酸エステル塩、高級アルキルスルホン酸およびその塩、アルキルベンゼンスルホン酸およびその塩、ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルサルフェート塩、ビニルスルホサクシネート等が挙げられ、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、エチレンオキサイドプロピレンオキサイドブロック共重合体、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体等やポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のソルビタン誘導体等が挙げられ、両性界面活性剤としては、ラウリルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイド等が挙げられる。反応性界面活性剤としては、アルキルプロペニルフェノールポリエチレンオキサイド付加物やこれらの硫酸エステル塩、アリルアルキルフェノールポリエチレンオキサイド付加物やこれらの硫酸エステル塩、アリルジアルキルフェノールポリエチレンオキサイド付加物やこれらの硫酸エステル塩等の反応性2重結合を有する化合物が挙げられる。水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、変性デンプン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸およびその塩等が挙げられる。
【0043】
本発明の包装材料のシーラント層には、従来から知られたシーラント樹脂が使用でき、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)や高密度ポリエチレン(HDPE)などポリエチレン、酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、アイオノマー等のポリオレフィン樹脂等が挙げられ、中でも低温シール性からポリエチレン系樹脂が好ましく、安価であることからポリエチレンが特に好ましい。
【0044】
シーラント層を設ける方法は特に限定されないが、前記したシーラント樹脂からなるシーラントフィルムと接着剤層を熱によって貼り合わせる方法(熱ラミネート、ドライラミネート)や接着剤層に溶融させた前記樹脂を押し出して貼り合わせる方法(押出ラミネート)などが挙げられる。
【0045】
本発明において、接着層を設ける方法は特に限定されないが、例えば、酸変性ポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂を溶解または分散させ、これらを特定の範囲で含有する接着剤とし、これをバリア層に塗布して媒体を乾燥させる方法、剥離紙上に酸変性ポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂を溶解または分散させ、これらを特定の範囲で混合した接着剤を塗布して媒体を乾燥させた樹脂層をバリア層上に転写する方法、Tダイにより酸変性ポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂の混合樹脂をバリア層上に溶融押出する方法等が挙げられる。中でも、環境面や性能面の点から、酸変性ポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂を水性媒体中に溶解または分散させて水性分散体とし、これらを特定の範囲で混合した水性接着剤をバリア層に塗布して媒体を乾燥させる方法が、接着層の量を調整しやすく、特に、厚みを薄く制御し易い点から好ましい。水性接着剤を使用する場合には、バリア層に水性接着剤を塗布、乾燥して接着層を形成し、次いでインラインでシーラント樹脂を溶融押出(押出ラミネート)することによってシーラント層を積層する方法が簡便であり、特に好ましい方法である。
【0046】
上記のような方法に適した酸変性ポリオレフィン樹脂の水性分散体としては、例えば、国際公開02/055598号パンフレットに記載されたものが挙げられる。また、ポリエステル樹脂の水性分散体としては特開平09−296100号公報に記載されたものが挙げられる。
【0047】
水性接着剤を用いる場合、その塗布方法としては、公知の方法、例えばグラビアロールコーティング、リバースロールコーティング、ワイヤーバーコーティング、リップコーティング、エアナイフコーティング、カーテンフローコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、はけ塗り法等により基材表面に均一にコーティングし、必要に応じて室温付近でセッティングした後、乾燥処理又は乾燥のための加熱処理に供することにより、均一な接着層をバリア層表面に密着させて形成することができる。
【0048】
本発明において、接着層を介してシーラント層を積層する方法は特に限定されないが、例えば、接着層とシーラント樹脂フィルムとを熱によってラミネートする方法、シーラント樹脂を溶融させて接着層上に押出し、冷却固化させて積層する方法(押出ラミネーション法)等が挙げられる。中でも、接着層を薄くできること、および耐内容物性の点から、押出ラミネーション法が好ましい。
【0049】
本発明の包装材料は、通常、バリア層を外側、シーラント層を内側(内容物側)として使用されるが、包装材料の用途、或いは包装材料として要求される剛性や耐久性などを考慮した場合、必要に応じて他の層を積層することができる。通常は、バリア層の外側または内側に熱可塑性樹脂フィルム、合成紙、紙等の基材を伴って使用される。特に、バリア層と、接着層およびシーラント層との積層化工程においては、バリア層は前記基材との積層体として工程に供されるのが一般的である。
【0050】
前記熱可塑性樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ乳酸(PLA)などのポリエステル樹脂フィルム、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、6−ナイロン、ポリ−p−キシリレンアジパミド(MXD6ナイロン)等のポリアミド樹脂フィルム、ポリカーボネート樹脂フィルム、ポリアクリルニトリル樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、これらの複層体(例えば、ナイロン6/MXD/ナイロン6、ナイロン6/エチレン−ビニルアルコール共重合体/ナイロン6)や混合体等が用いられ、機械的強度や寸法安定性を有するものがよい。特に、これらの中で二軸方向に任意に延伸されたフィルムが好ましく用いられる。また、前記熱可塑性樹脂フィルムが公知の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤などを含んでいてもよく、その他の材料と積層する場合の密着性を良くするために、フィルムの表面に、前処理としてコロナ処理、プラズマ処理、オゾン処理、薬品処理、溶剤処理等を施しておいてもよい。
【0051】
これらのフィルムには易接着コーティング、帯電防止コーティングなどの各種コーティングを施されていてもよい。
【0052】
熱可塑性樹脂フィルムの厚さは特に制限されないが、包装材料としての適性、他の層と積層する場合の加工性を考慮すると、実用的には3〜300μmの範囲で、用途によって5〜30μmがより好ましい。
【0053】
また、基材層とバリア層、またはバリア層とシーラント層の間に耐衝撃性や耐ピンホール性などの特性をさらに高める目的でポリアミドフィルムやポリオレフィンフィルムなどの層を積層したり、易引裂性やハンドカット性を向上させる目的で易引裂性やハンドカット性を有するフィルムを積層してもよい。
【0054】
バリア層と熱可塑性樹脂フィルム、合成紙、紙等を積層する方法は特に限定されないが、例えば、水酸基やカルボキシル基を有する主剤とイソシアネート化合物とを混合した二液混合型接着剤のような、公知の接着剤を用いることができる。各種基材に蒸着層を設ける場合は公知の方法で行うことができる。また、基材に有機バリア層を設ける場合も公知の方法で行うことができる。
【0055】
本発明の包装材料として製袋する時の形態は、三方シール袋、四方シール袋、ガセット包装袋、ピロー包装袋など種々あり、最内層のシーラント層にポリプロピレン樹脂製チャックを設けて、チャック付き包装袋とすることもできる。
【0056】
本発明の包装材料は様々な内容物に対して良好な耐性を有していることから、特に、揮発性を有する内容物の包装材料として好適であり、中でも香り成分、香辛料成分、薬効成分を有する製品の包装材料として最適である。具体的には、芳香剤、香料、入浴剤、香辛料、湿布剤、医薬品、二次電池、トイレタリー製品、界面活性剤、シャンプー、リンス、洗剤、防虫剤、殺虫剤、消臭剤、育毛剤、食酢、歯磨き剤、化粧品の包装材料に好適に使用される。特に、厳しい耐内容物適性が必要な、香料、入浴剤、香辛料、湿布剤、トイレタリー製品に使用することが好ましい。
【0057】
バリア性の包装材料において層間の接着強度が低下する原因の詳細は不明であるが、内容物の揮発成分がバリア層に遮蔽され、バリア層と接着層の界面付近に蓄積されることにより接着層が膨潤、溶解等の劣化を起すためと考られる。本発明の包装材料のような特定組成の接着層を用いることにより、その劣化が軽減され、結果として良好な耐内容物性が得られたものと推定される。
【実施例】
【0058】
以下に実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【0059】
(1)樹脂の構成
1H−NMR分析(バリアン社製、300MHz)より求めた。ポリオレフィン樹脂は、オルトジクロロベンゼン(d)を溶媒とし、120℃で測定した。またポリエステル樹脂は、クロロホルム(d)またはトリフルオロ酢酸(d)を溶媒とし、室温で測定した。H−NMRスペクトル上に帰属・定量可能なピークが認められない構成モノマーを含むポリエステル樹脂については、封管中230℃で3時間メタノール分解を行った後に、ガスクロマトグラム分析に供し、定量分析を行った。また、スルホン酸ナトリウム基を含有する場合、その含有量は共重合ポリエステル樹脂中の硫黄濃度の測定により求めた。
【0060】
(2)酸変性ポリオレフィン樹脂のメルトフローレート(MFR)
JIS 6730記載(190℃、2160g荷重)の方法で測定した。
【0061】
(3)樹脂の融点、ガラス転移温度(Tg
樹脂10mgをサンプルとし、DSC(示差走査熱量測定)装置(パーキンエルマー社製 DSC7)を用いて昇温速度10℃/分の条件で測定を行い、得られた昇温曲線から融点を求めた。また、得られた昇温曲線中のガラス転移に由来する2つの折曲点の温度の中間値を求め、これをTgとした。
【0062】
(4)ポリエステル樹脂のカルボキシル基量
ポリエステル樹脂0.5gを50mlの水/ジオキサン=10/1(体積比)に溶解し、クレゾールレッドを指示薬としてKOHで滴定を行い、中和に消費されたKOHのmg数からポリエステル樹脂中の陰イオン性基であるカルボキシル基量(当量/トン)を求めた。
【0063】
(5)ポリエステル樹脂の重量平均分子量
重量平均分子量は、GPC分析(島津製作所製の送液ユニットLC−10ADvp型及び紫外−可視分光光度計SPD−6AV型を使用、検出波長:254nm、溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン換算)により求めた。
【0064】
(6)接着層の量(塗工量)
あらかじめ面積と質量を計測した基材に水性分散体を所定量、塗工し、100℃で2分間、乾燥した。得られた積層体の質量を測定し、塗工前の基材の質量を差し引くことで塗工量を求めた。塗工量と塗工面積から単位面積当りの層量(g/m)を計算した。
【0065】
(7)ラミネート強度(耐内容物試験前)
ラミネートフィルムから幅15mmの試験片を採取し、引張り試験機(インテスコ社製精密万能材料試験機2020型)を用い、Tピール法により試験片の端部からバリア層とシーラント層の界面を剥離して強度を測定した。測定は20℃、65%RHの雰囲気中、引張速度200mm/分で行った。ラミネート強度は5N/15mm以上であれば包装材料としての使用に問題ないレベルであり、好ましい。なお、ラミネート強度が高い場合には、測定時にシーラントフィルムに伸び、切れなどが発生して剥離が不可能となることがあるが、このような現象はラミネート状態として最も好ましく、ラミネート強度としては10N/15mmを超えているとみなせる。
【0066】
(8)耐内容物試験
10cm角のラミネートフィルムを2枚用い、ラミネートフィルムのポリオレフィン樹脂層を内側とし、内容物として、酢酸1gを染み込ませた脱脂綿を入れ、シール幅10mmで四方をヒートシールして密封し、これを50℃で2週間保存した。内容物の酢酸1gに代えて、L−メントール1g、リモネン1g、エタノール1gとしたものについても、それぞれ同様に密封、保存した。その後、密封した各包装材を開封し、前記(4)と同様にして、包装材のラミネートフィルムから試験片を採取して、ラミネート強度を測定した。
【0067】
(9)引き裂き性
L−メントールの耐内容物試験後の袋を開封する際、切り目を入れて手で引き裂いた場合の状況を目視で評価した。
○:引き裂き性良好でありフィルム間の剥離なし
×:引き裂き性不良でありフィルム間の剥離あり
【0068】
実施例、比較例で用いたフィルムのガスバリア性能は下記のとおりである。
【0069】
・アルミニウム蒸着フィルム(東セロ社製メタラインML−PET)
酸素透過度 :10ml/m・day・MPa(JIS K7126)
水蒸気透過度:1g/m・day(JIS Z0208)
【0070】
・シリカ蒸着フィルム(三菱樹脂社製テックバリアVX)
酸素透過度 :5ml/m・day・MPa(25℃、90%RH)
水蒸気透過度:0.5g/m・day(40℃、90%)
【0071】
・アルミナ蒸着フィルム(凸版社製GL−AE)
酸素透過度 :5ml/m・day・MPa(30℃、70%RH)
水蒸気透過度:0.6g/m・day(40℃、90%RH)
【0072】
・バリアフィルム(ユニチカ社製エンブレットDC KPT)
酸素透過度 :95ml/m・day・MPa(20℃、65%RH)
水蒸気透過度:13g/m・day(40℃、90%RH)
【0073】
参考例1
【0074】
〔酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−1の製造〕
ヒーター付きの密閉できる耐圧1リットル容ガラス容器を備えた撹拌機を用いて、60.0gの酸変性ポリオレフィン樹脂(アルケマ社製ボンダインLX−4110)、90.0gのn−プロパノール、3.0gのトリエチルアミンおよび147.0gの蒸留水をガラス容器内に仕込み、撹拌翼の回転速度を300rpmとして撹拌したところ、容器底部には樹脂粒状物の沈澱は認められず、浮遊状態となっていることが確認された。そこでこの状態を保ちつつ、10分後にヒーターの電源を入れ加熱した。そして系内温度を140〜145℃に保ってさらに30分間撹拌した。その後、水浴につけて、回転速度300rpmのまま攪拌しつつ室温(約25℃)まで冷却した後、300メッシュのステンレス製フィルター(線径0.035mm、平織)で加圧濾過(空気圧0.2MPa)し、乳白色の均一な酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−1(固形分濃度は20質量%)を得た。
【0075】
参考例2
〔酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−2の製造〕
酸変性ポリオレフィン樹脂としてボンダインTX−8030(アルケマ社製)を用い、水性分散体E−1の製造と同様の操作を行って酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−2(固形分濃度は20質量%)を得た。
【0076】
参考例3
〔酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−3の製造〕
酸変性ポリオレフィン樹脂としてボンダインHX−8210(アルケマ社製)を用い、水性分散体E−1の製造と同様の操作を行って酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−3(固形分濃度は20質量%)を得た。
【0077】
参考例4
〔酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−4の製造〕
酸変性ポリオレフィン樹脂としてボンダインAX−8390(アルケマ社製)を用い、水性分散体E−1の製造と同様の操作を行って酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−4(固形分濃度は20質量%)を得た。
【0078】
水性分散体E−1、E−2の製造に使用した酸変性ポリオレフィン樹脂の組成を表1に示した。
【0079】
【表1】

【0080】
参考例5
(ポリエステル樹脂P−1の製造)
テレフタル酸25.10kg、イソフタル酸10.76kg、エチレングリコール9.38kg、ネオペンチルグリコール13.48kgからなる混合物をオートクレーブ中で、260℃で4時間加熱してエステル化反応を行った。次いで触媒として三酸化アンチモンを1質量%含有するエチレングリコール溶液を1.57kg添加し、系の温度を280℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1.5時間後に13Paとした。この条件下でさらに重縮合反応を続け、2時間後に系を窒素ガスで常圧にし、系の温度を下げ、270℃になったところでトリメリット酸817gを添加し、250℃で1時間撹拌して、解重合反応を行った。その後、窒素ガスで加圧状態にしておいてシート状に樹脂を払い出した。そしてこれを室温まで十分に冷却した後、クラッシャーで粉砕し、篩を用いて目開き1〜6mmの分画を採取し、粒状のポリエステル樹脂P−1として得た。得られたポリエステル樹脂の物性を表2に示す。
【0081】
参考例6
(ポリエステル樹脂P−2の製造)
テレフタル酸25.10kg、イソフタル酸10.76kg、エチレングリコール9.38kg、ネオペンチルグリコール13.48kgからなる混合物をオートクレーブ中で、260℃で4時間加熱してエステル化反応を行った。次いで5−ナトリウムスルホイソフタル酸1.48kgを加え、240℃で1時間攪拌した。次いで触媒として三酸化アンチモンを1質量%含有するエチレングリコール溶液を1.57kg添加し、系の温度を280℃に昇温し、系の圧力を徐々に減じて1.5時間後に13Paとした。この条件下でさらに重縮合反応を続けた。その後、窒素ガスで加圧状態にしておいてシート状に樹脂を払い出した。そしてこれを室温まで十分に冷却した後、クラッシャーで粉砕し、篩を用いて目開き1〜6mmの分画を採取し、粒状のポリエステル樹脂P−2として得た。得られたポリエステル樹脂の物性を表2に示す。
【0082】
【表2】

【0083】
参考例7
〔ポリエステル樹脂水性分散体S−1、S−2の製造〕
ジャケット付きの密閉できる2リットル容ガラス容器を備えた撹拌機(特殊機化工業株式会社製、T.K.ロボミックス)を用いて、300gのポリエステル樹脂P−1、180gのイソプロパノール、9.2gのトリエチルアミン及び510.8gの蒸留水をガラス容器内に仕込み、撹拌翼(ホモディスパー)の回転速度を7,000rpmとして撹拌したところ、容器底部には樹脂粒状物の沈澱は認められず、完全浮遊状態となっていることが確認された。そこでこの状態を保ちつつ、10分後にジャケットに熱水を通して加熱した。そして系内温度を73〜75℃に保ってさらに30分間撹拌した。その後、ジャケット内に冷水を流し、回転速度を4000rpmに下げて攪拌しつつ室温(約25℃)まで冷却して、乳白色の均一なポリエステル樹脂水性分散体S−1(固形分濃度は30質量%)を得た。また、ポリエステル樹脂P−2を用いて同様の操作でS−2(固形分濃度は30質量%)を得た。
【0084】
実施例1
厚さ12μmの二軸延伸ポリエステル樹脂フィルム(ユニチカ社製「エンブレットPET−12」)を使用し、グラビアコート機を用いてポリエステル樹脂フィルムのコロナ処理面に二液硬化型のポリエステル系接着剤(東洋モートン社製)を乾燥後の塗布量が5g/m2になるように塗布、乾燥し、バリア層として厚さ7μmのアルミニウム箔を貼り合わせたバリア性基材を得た。次いで、バリア性基材のアルミニウム箔面に酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−1とポリエステル樹脂水性分散体S−1の96/4混合物(固形分質量比)の10%希釈液を乾燥後の塗布量が0.5g/m2 となるように塗布し、100℃で2分間、乾燥させ接着層を形成させた。次いで、押出機を備えたラミネート装置を用いて、接着層の表面にシーラント樹脂としてLDPE(住友化学社製L211)を溶融押出して、30μmのLDPE層からなるシーラント層が形成されたラミネートフィルムを得た。
【0085】
実施例2〜4
実施例1において、E−1とS−1との質量比を99/1(実施例2)、92/8(実施例3)、88/12(実施例4)とそれぞれ変更した以外は実施例1と同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0086】
実施例5
実施例1において、ポリエステル樹脂水性分散体S−1に代えてS−2を用いた以外は実施例1と同様の操作を行ってラミネートフィルムを得た。
【0087】
実施例6
実施例1において、ポリオレフィン樹脂水性分散体E−1に代えてE−2を用いた以外は実施例1と同様の操作を行ってラミネートフィルムを得た。
【0088】
実施例7
実施例1において、接着層の塗布量を0.05g/m2 とした以外は実施例1と同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0089】
実施例8
実施例1において、シーラント樹脂としてエチレン−メタクリル酸共重合体(三井・デュポンケミカル社製ニュクレルN1108C)を用いた以外は実施例1と同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0090】
実施例9
シーラント樹脂としてポリプロピレン系樹脂(プライムポリマー社製ウルトゼックス1520L)を用いた以外は実施例1と同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0091】
実施例10
アルミニウム蒸着フィルム(東セロ社製メタラインML−PET)のバリア層面(蒸着面)に酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−1とポリエステル樹脂水性分散体S−1の96/4混合物(固形分質量比)の10%希釈液を乾燥後の塗布量が0.3g/m2 となるように塗布し、100℃で2分間、乾燥させ接着層を形成させた。次いで、押出機を備えたラミネート装置を用いて、接着層の表面にシーラント樹脂としてLDPE(住友化学社製L211)を溶融押出して、30μmのLDPE層からなるシーラント層が形成されたラミネートフィルムを得た。
【0092】
実施例11
実施例10においてアルミ蒸着フィルムに変えてシリカ蒸着フィルム(三菱樹脂社製テックバリアVX)を用いた以外は同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0093】
実施例12
実施例10においてアルミ蒸着フィルムに変えてアルミナ蒸着フィルム(凸版社製GL−AE)を用いた以外は同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0094】
比較例1
実施例1において、E−1のみを用いた以外は実施例1と同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0095】
比較例2
実施例1において、E−1とS−1との質量比を80/20と変更した以外は実施例1と同様の操作でラミネートフィルムを得た。
【0096】
比較例3、4
実施例1において、酸変性ポリオレフィン樹脂水性分散体E−1に代えてE−3(比較例3)、E−4(比較例4)を用いた以外は実施例1と同様の操作を行ってラミネートフィルムを得た。
【0097】
比較例5
実施例1において、接着層の形成を行わず、バリア性基材のアルミニウム箔面に直接、LDPE(住友化学社製L211)を溶融押出してラミネートフィルムを得た。
【0098】
比較例6
実施例7において、接着層の形成を行わず、バリア性基材のアルミニウム箔面に直接、エチレン−メタクリル酸共重合体(三井・デュポンケミカル社製ニュクレルN1108C)を溶融押出してラミネートフィルムを得た。
【0099】
実施例1〜12および比較例1〜6で得られた各ラミネートフィルムからなる包装材料について、耐内容物試験の前後においてラミネート強度、引き裂き性を測定した。結果を表3、表4に示す。
【0100】
【表3】

【0101】
【表4】

【0102】
実施例1〜12のように、特定の酸変性ポリオレフィン樹脂とポリエステル樹脂とを特定量の割合で含む層を接着層として設けた包装材料は、各種内容物に対して良好な耐性を示した。すなわち、耐内容物試験後において、5N/15mm以上のラミネート強度を有しているか、またはラミネート強度が高すぎて剥離が不可能な状態であった。また、引き裂き性も良好であり、包装材料としての使用には問題ないレベルであった。また、シーラント樹脂としてはポリエチレンを用いた場合に、より良好な結果となる傾向が認められた。
【0103】
一方、ポリエステル樹脂を用いず、酸変性ポリオレフィン樹脂とポリエステル樹脂との割合が本発明の範囲外の場合、接着性、耐内容物性は、ポリエステル樹脂を添加する場合に比べ低いものであった(比較例1)。ポリエステル樹脂の配合割合が本発明の範囲を上方に超えた場合、耐内容物性は大きく低下した(比較例2)。接着層に本発明の範囲外の酸変性ポリオレフィン樹脂を用いると耐内容物性は大きく低下した(比較例3はメルトフローレートが範囲外、比較例4はオレフィン成分以外の成分の含有量が範囲外)。また、接着層を設けなかった場合も耐内容物性は大きく低下した(比較例5、6)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
バリア層、接着層およびシーラント層がこの順に積層されてなる包装材料であって、前記接着層として、190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが100g以下でありかつオレフィン成分以外の含有量が25質量%以下である酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)とを含有し、(A)と(B)との質量比(A)/(B)が99.9/0.1〜85/15であることを特徴とする包装材料。
【請求項2】
ポリエステル樹脂(B)が20〜500当量/トンの陰イオン性基を有していることを特徴とする請求項1記載の包装材料。
【請求項3】
接着層の量が0.001〜5g/mの範囲である請求項1または2に記載の包装材料。
【請求項4】
バリア層がアルミニウムであることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の包装材料。
【請求項5】
シーラント層がポリオレフィン樹脂である請求項1〜4いずれかに記載の包装材料。
【請求項6】
シーラント層のポリオレフィン樹脂が、ポリエチレンまたはポリプロピレンを主成分とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の包装材料。
【請求項7】
バリア層の上に、190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが100g以下でありかつオレフィン成分以外の含有量が25質量%以下である酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)とを含有し、かつ(A)と(B)との質量比(A)/(B)が99.9/0.1〜85/15で含有する接着層を形成し、次いで前記接着層を介して、溶融したシーラント樹脂を押出ラミネーションによって積層することを特徴とする包装材料の製造方法。
【請求項8】
前記接着層の形成を、190℃、2160g荷重におけるメルトフローレートが100g以下でありかつオレフィン成分以外の含有量が25質量%以下である酸変性ポリオレフィン樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)とを含有し、かつ(A)と(B)との質量比(A)/(B)が99.9/0.1〜85/15で含有する水性接着剤を用いておこない、前記水性接着剤をバリア層の上に塗布し、乾燥することにより接着層を形成することを特徴とする請求項7記載の包装材料の製造方法。


【公開番号】特開2008−230622(P2008−230622A)
【公開日】平成20年10月2日(2008.10.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−68659(P2007−68659)
【出願日】平成19年3月16日(2007.3.16)
【出願人】(000004503)ユニチカ株式会社 (1,214)
【Fターム(参考)】