CN115916530A - 气体阻隔层叠体及包装袋 - Google Patents

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神永纯一
越山良树
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Abstract

本发明的气体阻隔层叠体依次具备纸基材、包含具有极性基团的第一聚烯烃的锚涂层、蒸镀层、以及包含具有极性基团的第二聚烯烃的盖涂层。

Description

气体阻隔层叠体及包装袋
技术领域
本发明涉及气体阻隔层叠体及包装袋。
背景技术
在食品、饮料、药品以及化学品等多个领域中,使用对应于各个内容物的包装材料。包装材料需要导致内容物变质的氧以及水蒸汽等的透过防止性(气体阻隔性)。
近年来,由于以海洋塑料垃圾问题等为开端的环保意识的提高,脱塑料的时机上涨。从削减塑料材料的使用量的观点出发,在各个领域中探讨使用纸代替塑料材料。例如下述专利文献1中公开了在纸上层叠阻隔层的气体阻隔层叠体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-69783号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
纸由于具有折痕保持性(也称作死褶性),因此具有易于加工的特征。但是,根据本发明人等的研究发现,在制成具有更锐角的折痕的包装袋(枕袋包装、三边密封包装以及风琴袋包装)时,在阻隔层中产生裂纹、气体阻隔性下降的方面仍有改善的余地。
另外,从资源有效利用促进法的观点出发,对于气体阻隔层叠体也要求削减塑料材料的使用量。
本发明鉴于上述事实而完成,其目的在于提供具有作为纸的特征的折痕保持性、且即使弯折后也具有充分的气体阻隔性、同时有助于塑料材料的使用量削减的气体阻隔层叠体以及包含该气体阻隔层叠体的包装袋。
用于解决技术问题的手段
本发明提供一种气体阻隔层叠体,其依次具备:纸基材;包含具有极性基团的第一聚烯烃的锚涂层;蒸镀层;以及包含具有极性基团的第二聚烯烃的盖涂层。
上述具有极性基团的第一聚烯烃可以具有选自羧基、羧基的盐、羧酸酐基及羧酸酯中的至少1种。
上述具有极性基团的第二聚烯烃可以具有选自羧基、羧基的盐、羧酸酐基及羧酸酯中的至少1种。
上述具有极性基团的第一聚烯烃可以是丙烯酸酯与马来酸酐的共聚物。
上述具有极性基团的第一聚烯烃可以是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
上述具有极性基团的第一聚烯烃可以是乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物。
上述具有极性基团的第二聚烯烃可以是丙烯酸酯与马来酸酐的共聚物。
上述具有极性基团的第二聚烯烃可以是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
上述具有极性基团的第二聚烯烃可以是乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物。
锚涂层的厚度可以为1μm以上。
纸的重量以气体阻隔层叠体整体为基准计可以为50质量%以上。
本发明还提供一种包装袋,其包含上述本发明的气体阻隔层叠体。
上述包装袋可以具有折痕。
发明效果
根据本发明,能够提供具有作为纸的特征的折痕保持性、且即使弯折后也具有充分的气体阻隔性、同时有助于塑料材料的使用量削减的气体阻隔层叠体以及包含该气体阻隔层叠体的包装袋。
附图说明
图1为表示本发明一实施方式的气体阻隔层叠体的示意截面图。
图2为表示本发明一实施方式的包装袋的立体图。
具体实施方式
以下,根据情况一边参照附图一边对本发明的实施方式详细地说明。但是,本发明并不限定于以下的实施方式。
<气体阻隔层叠体>
图1为表示一实施方式的气体阻隔层叠体的示意截面图。一实施方式的气体阻隔层叠体10依次具备纸基材1、锚涂层2、蒸镀层3、及盖涂层4。锚涂层2包含具有极性基团的第一聚烯烃,盖涂层4包含具有极性基团的第二聚烯烃。
[纸基材]
作为纸基材1并无特别限定,只要根据应用气体阻隔层叠体10的包装袋的用途适当选择即可。若为以植物来源的纸浆作为主成分的纸,则无特别限制。作为纸基材1的具体例子,可举出高级纸、特殊高级纸、涂料纸、铜版纸、铸涂纸、模造纸、牛皮纸、玻璃纸。纸基材1的厚度例如可以为20~500g/m2、30~100g/m2
还可以在纸基材1的至少与后述锚涂层2接触的那侧上设置涂布层。通过设置涂布层,除了可以防止锚涂层渗入到纸中,还起到可以将纸的凹凸填埋的填充料的作用,可以没有缺陷地、均匀地对锚涂层进行制膜。涂布层中,例如作为粘合剂树脂,可以使用苯乙烯-丁二烯系、苯乙烯-丙烯酸系、乙烯-乙酸乙烯酯系等各种共聚物,聚乙烯醇系树脂、纤维素系树脂、石蜡(WAX)等,作为填料,可以包含粘土、高岭土、碳酸钙、滑石、云母等。
涂布层的厚度并无特别限制,例如可以为1~10μm或3~8μm。
纸的重量以气体阻隔层叠体整体为基准计,优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上。纸的重量以气体阻隔层叠体整体为基准计为50质量%以上时,可以充分地削减塑料材料的使用量,作为气体阻隔层叠体整体可以说是纸制的,同时再利用性优异。
[锚涂层]
锚涂层2设置在纸基材的表面上,是为了提高纸基材1与后述蒸镀层3之间的密合性、或者提高气体阻隔层叠体的气体阻隔性而设置的。锚涂层2中包含具有极性基团的第一聚烯烃。这种锚涂层2的柔软性优异,可以在弯曲后(弯折后)抑制后述蒸镀层的开裂,同时可以提高锚涂层与蒸镀层的密合性。进而,通过包含具有极性基团的聚烯烃,可以形成由聚烯烃的结晶性获得的致密的膜,水蒸汽阻隔性得以显现。通过聚烯烃的结晶性,水蒸汽阻隔性得以显现,通过具有极性基团,与蒸镀层的密合得以显现。
具有极性基团的第一聚烯烃可以具有选自羧基、羧基的盐、羧酸酐基及羧酸酯中的至少1种。
作为具有极性基团的第一聚烯烃,可以使用将不饱和羧酸(丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐等具有羧基的不饱和化合物)或不饱和羧酸酯与乙烯或丙烯共聚而成的聚烯烃,以及利用碱性化合物中和了羧酸而成的盐等,另外还可以使用与乙酸乙烯酯、环氧系化合物、氯系化合物、氨基甲酸酯系化合物、聚酰胺系化合物等共聚而成的聚烯烃等。
作为具有极性基团的第一聚烯烃,具体地可举出丙烯酸酯与马来酸酐的共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物等。
锚涂层2中除了上述第一聚烯烃之外,还可以包含其它成分。作为其它成分,例如可举出除上述第一聚烯烃以外的聚烯烃、硅烷偶联剂、有机钛酸酯、聚丙烯酸、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚脲、聚酰胺、聚酰亚胺、三聚氰胺、苯酚等。
锚涂层2中的第一聚烯烃的含量例如可以为50质量%以上,还可以为70质量%以上,还可以为90质量%以上,还可以为100质量%。
锚涂层2的厚度例如可以为1μm以上,还可以为2μm以上,且可以为20μm以下,还可以为10μm以下,还可以为5μm以下。锚涂层2的厚度若为1μm以上,则可以高效地将上述纸基材的凹凸填埋,可以使后述蒸镀层均匀地层叠。另外,锚涂层2的厚度若为20μm以下,则可以在抑制成本的同时使蒸镀层均匀地层叠。
作为锚涂层2的涂液所含的溶剂,例如可举出水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲苯、己烷、庚烷、环己烷、丙酮、甲乙酮、二乙基醚、二噁烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丁酯。这些溶剂可单独使用1种,也可以并用2种以上。其中,从特性的观点出发,优选甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、乙酸乙酯、甲乙酮、水。另外,从环境的观点出发,优选甲醇、乙醇、异丙醇、水。
作为设置锚涂层2的方法,可以通过在纸基材上涂布至少包含上述第一聚烯烃及溶剂的涂液并将其干燥来获得。涂液中的第一聚烯烃从防止结块的观点出发,为了接触面积减小,粒径大者较好。虽无特别限定,但粒径具体地可以为1nm以上,还可以为0.1μm以上,且可以为1μm以下、0.7μm以下、0.5μm以下。
[蒸镀层]
蒸镀层3是蒸镀有金属或无机化合物的层。作为蒸镀层,可以是将铝蒸镀获得的层,还可以包含氧化铝(AlOx)、氧化硅(SiOx)等。
蒸镀层3的厚度只要根据使用用途适当设定即可,优选为10~300nm,更优选为30~100nm。通过使蒸镀层3的厚度为10nm以上,易于使蒸镀层3的连续性变得充分,通过为300nm以下,可以充分地抑制卷曲或裂纹的发生,易于达成充分的气体阻隔性能及挠性。
从氧气阻隔性能或膜均匀性的观点出发,蒸镀层3优选通过真空成膜手段进行成膜。成膜手段有真空蒸镀法、溅射法、化学气相沉积法(CVD法)等公知的方法,由于成膜速度快、生产率高,优选真空蒸镀法。另外,在真空蒸镀法中,特别是利用电子束加热的成膜手段由于易于通过照射面积或电子束电流等控制成膜速度,或者对蒸镀材料的升温降温可在短时间内进行,因此是有效的。
[盖涂层]
盖涂层4按照接触于蒸镀层3的方式设置在蒸镀层3的表面上,且包含具有极性基团的第二聚烯烃。
具有极性基团的第二聚烯烃可以具有选自羧基、羧基的盐、羧酸酐基及羧酸酯中的至少1种。
作为具有极性基团的第二聚烯烃,可以使用将不饱和羧酸(丙烯酸、甲基丙烯酸等具有羧基的不饱和化合物)或不饱和羧酸酯与乙烯或丙烯共聚而成的聚烯烃,以及利用碱性化合物中和了羧酸而成的盐等,另外还可以使用与乙酸乙烯酯、环氧系化合物、氯系化合物、氨基甲酸酯系化合物、聚酰胺系化合物等共聚而成的聚烯烃等。
作为具有极性基团的第二聚烯烃,具体地可举出丙烯酸酯与马来酸酐的共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物等。
这种盖涂层4的柔软性优异,在弯曲后(弯折后)可以抑制蒸镀层的开裂,同时与蒸镀层的密合性优异。进而,通过包含上述第二聚烯烃,可以形成由聚烯烃的结晶性获得的致密的膜,水蒸汽阻隔性得以显现。另外,通过具有极性基团,与蒸镀层的密合得以显现。另外,盖涂层4通过包含上述第二聚烯烃,还可以兼有作为热封层的作用,因此可以不另外设置热封层。
盖涂层4除了上述第二聚烯烃之外,还可以包含其它成分。作为其它成分,例如可举出硅烷偶联剂、有机钛酸酯、聚丙烯酸、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚脲、聚酰胺、聚烯烃系乳剂、聚酰亚胺、三聚氰胺、苯酚等。
盖涂层4中的第二聚烯烃的含量例如可以为50质量%以上,还可以为70质量%以上,还可以为90质量%以上,还可以为100质量%。
盖涂层4的厚度例如可以为0.05μm以上,还可以为0.5μm以上,还可以为1μm以上,且可以为20μm以下,还可以为10μm以下,还可以为5μm以下。盖涂层4的厚度若为0.05μm以上,则可以充分地发挥上述作为热封层的作用。另外,盖涂层4的厚度若为20μm以下,则可以在抑制成本的同时充分地发挥与蒸镀层的密合性或阻隔性。
作为盖涂层4的涂液中包含的溶剂,例如可举出水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲苯、己烷、庚烷、环己烷、丙酮、甲乙酮、二乙基醚、二噁烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丁酯。这些溶剂可以单独使用1种,还可以并用2种以上。其中,从特性的观点出发,优选甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、乙酸乙酯、甲乙酮、水。另外,从环境的观点出发,优选甲醇、乙醇、异丙醇、水。作为设置盖涂层4的方法,可以通过在蒸镀层上涂布包含上述第二聚烯烃及溶剂的涂液并将其干燥来获得。涂液中的第二聚烯烃的熔点优选为70~160℃,更优选为80~120℃。若第二聚烯烃的熔点低,则具有能够降低热封时的上升温度的优点。若第二聚烯烃的熔点高,则在高温环境下有结块的危险。此外,从防止结块的观点出发,为了接触面积减小,粒径大者较好。虽无特别限定,但粒径具体地可以为1nm以上,还可以为0.1μm以上,且可以为1μm以下、0.7μm以下、0.5μm以下。
锚涂层2及盖涂层4中分别包含的第一聚烯烃及第二聚烯烃可以分别是同种的物质,也可以是分别不同种的物质,如果考虑到制造的容易性等,优选分别是同种的物质。
<包装袋>
图2是表示由气体阻隔层叠体10形成的风琴袋20的立体图。通过将风琴袋20上部的开口部密封,制造包装袋。风琴袋20具有气体阻隔层叠体10弯折的部位(弯折部B1、B2)。弯折部B1是从最内层侧观察、气体阻隔层叠体10被谷折的部位,另一方面,弯折部B2是从最内层侧观察、气体阻隔层叠体10被山折的部位。
包装袋可以是按照盖涂层4相向的方式将1张气体阻隔层叠体折两折后,按照成为所希望的形状的方式适当地弯折后进行热封,从而制成袋形状,还可以是按照盖涂层4相向的方式将2张气体阻隔层叠体重叠后进行热封,从而制成袋形状。
本实施方式的包装袋中,热封强度可以为2N以上,还可以为4N以上。此外,热封强度的上限值并无特别限制,例如可以为10N以下。
包装袋可以收纳食品、药品等内容物作为内容物。特别是适于收纳作为食品的点心等。本实施方式的包装袋即使是具有弯折部的形状,也可维持高的气体阻隔性。
此外,本实施方式中,作为包装袋的一例举出了风琴袋,但使用本实施方式的气体阻隔层叠体,还可以制作例如枕袋、三边密封袋或自立袋。
实施例
以下,通过实施例更详细地说明本发明,但本发明并不限定于这些例子。
<气体阻隔层叠体的制作>
(实施例1)
利用棒涂机将包含羧基的盐的涂液(商品名:Chemipearl S100,离聚物系,粒径:<0.1μm,溶剂:水、IPA,三井化学制)涂饰在纸(涂料纸,55g/m2)的表面上,利用烘箱将其干燥,形成锚涂层。锚涂层的厚度为3μm。接着,在锚涂层上实施Al蒸镀。Al蒸镀层的厚度为50nm。之后,利用棒涂机将包含羧基的盐的溶液(商品名:Chemipearl S100,离聚物系,粒径:<0.1μm,溶剂:水、IPA,三井化学制)涂饰在蒸镀层上,利用烘箱将其干燥,形成盖涂层,获得气体阻隔层叠体。盖涂层的厚度为3μm。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例2)
除了用包含羧基的盐的溶液(商品名:Chemipearl S300,离聚物系,粒径:0.5μm,溶剂:水、IPA,三井化学制)形成锚涂层以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例3)
除了用包含羧基的盐的溶液(商品名:Chemipearl S500,离聚物系,粒径:0.7μm,溶剂:水、IPA,三井化学制)形成锚涂层以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例4)
除了使锚涂层的厚度为1μm以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为85质量%。
(实施例5)
除了使蒸镀层为二氧化硅以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例6)
除了使蒸镀层为氧化铝以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例7)
在水/IPA混合溶剂中利用三乙基胺将作为丙烯酸酯与马来酸酐的共聚物的Bondine HX-8290(商品名,Arkema制)中和,调配聚烯烃水分散体。此外,马来酸酐是在水溶剂中部分或全部进行开环而变成羧酸、但干燥后再次部分或全部进行脱水而环化的物质。
在纸(涂料纸,55g/m2)的表面上涂饰上述调配的聚烯烃水分散体,利用烘箱将其干燥,形成锚涂层。锚涂层的厚度为3μm。接着,在锚涂层上实施Al蒸镀。Al蒸镀层的厚度为50nm。之后,在蒸镀层上涂饰上述聚烯烃水分散体,利用烘箱将其干燥,形成盖涂层,获得气体阻隔层叠体。盖涂层的厚度为3μm。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例8)
除了用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(商品名:Chemipearl V300,粒径:6μm,溶剂:水、IPA,三井化学制)形成锚涂层以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例9)
除了用Chemipearl V300形成盖涂层以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例10)
除了用乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物(商品名:Sepolsion G515,住友精化制)形成锚涂层以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例11)
除了用乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物(商品名:Sepolsion G515,住友精化制)形成盖涂层以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(实施例12)
在纸(涂料纸,55g/m2)的表面上涂布PVA水溶液并将其干燥,形成第一锚涂层。第一锚涂层的厚度为3μm。接着,形成由Chemipearl S100形成的第二锚涂层。第二锚涂层的厚度为1μm。除此之外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为81质量%。
(实施例13)
用Chemipearl S100形成锚涂层(厚度:3μm),层叠蒸镀层之后,进一步用Chemipearl S100形成锚涂层(厚度:3μm),层叠蒸镀层。除此之外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为81质量%。
(比较例1)
除了使锚涂层为作为丙烯酸多元醇(丙烯酸多元醇是指丙烯酸衍生物单体的聚合物或丙烯酸衍生物单体与其它单体的聚合物,末端具有羟基)与聚异氰酸酯的固化物的氨基甲酸酯固化型丙烯酸树脂以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
(比较例2)
除了用PVA与TEOS的水解物的混合物形成盖涂层,进而在盖涂层上涂布3μm的Chemipearl S500作为热封层以外,通过与实施例1相同的操作获得气体阻隔层叠体。气体阻隔层叠体中的纸的重量约为82质量%。
<水蒸汽透过度的测定>
通过MOCON法测定实施例及比较例的气体阻隔层叠体的水蒸汽透过度。测定条件是温度为40℃,相对湿度为90%。一边以300mm/分钟的速度转动600g的滚筒,一边在气体阻隔层叠体上施以折痕,打开后的气体阻隔层叠体的水蒸汽透过度也同样地测定。此外,表1、表2及表3中的“谷折”表示从盖涂层侧进行观察使气体阻隔层叠体为谷折后的水蒸汽透过度,“山折”表示从盖涂层侧进行观察使气体阻隔层叠体为山折后的水蒸汽透过度。表1、表2、表3中用单位[g/m2·day]表示结果。
<热封强度的测定>
按照盖涂层4相向的方式将2张气体阻隔层叠体重叠,在120℃、0.2MPa、1秒的条件下用热封棒使它们热压接。将热压接部切成15mm宽,记录利用拉伸试验机进行T字剥离时的强度。剥离速度为300mm/分钟。表1、表2及表3中用单位[N/15mm]表示结果。
表1
Figure BDA0003992929490000111
表2
Figure BDA0003992929490000112
表3
Figure BDA0003992929490000121
*1:蒸镀层位于2个锚涂层之间及盖涂层与锚涂层之间。
符号说明
1纸基材、2锚涂层、3蒸镀层、4盖涂层、10气体阻隔层叠体、20风琴袋、B1、B2弯折部。

Claims (13)

1.一种气体阻隔层叠体,其依次具备:
纸基材;
包含具有极性基团的第一聚烯烃的锚涂层;
蒸镀层;以及
包含具有极性基团的第二聚烯烃的盖涂层。
2.根据权利要求1所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第一聚烯烃具有选自羧基、羧基的盐、羧酸酐基及羧酸酯中的至少1种。
3.根据权利要求1或2所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第二聚烯烃具有选自羧基、羧基的盐、羧酸酐基及羧酸酯中的至少1种。
4.根据权利要求1所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第一聚烯烃是丙烯酸酯与马来酸酐的共聚物。
5.根据权利要求1所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第一聚烯烃是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
6.根据权利要求1所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第一聚烯烃是乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第二聚烯烃是丙烯酸酯与马来酸酐的共聚物。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第二聚烯烃是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
9.根据权利要求1~6中任一项所述的气体阻隔层叠体,其中,所述具有极性基团的第二聚烯烃是乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油基酯共聚物。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的气体阻隔层叠体,其中,所述锚涂层的厚度为1μm以上。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的气体阻隔层叠体,其中,纸的重量以气体阻隔层叠体整体为基准计为50质量%以上。
12.一种包装袋,其包含权利要求1~11中任一项所述的气体阻隔层叠体。
13.根据权利要求12所述的包装袋,其具有弯折部。
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