CN118019642A - 多层结构体及其分离方法和再利用方法 - Google Patents
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Abstract
多层结构体,其中,层结构体(X)与层结构体(Y)经由水溶性层(A)进行层叠,前述层结构体(X)具备包含选自热塑性树脂和金属中至少1种的基材层(B),前述层结构体(Y)具备聚烯烃层(D)或纸层,前述层结构体(X)与前述层结构体(Y)的密度差(X‑Y)为0.2g/cm3以上,前述层结构体(X)和前述层结构体(Y)中至少一者的按照JIS K7126‑2(等压法;2006年)而测得的20℃、65%RH下的透氧速度(OTR)为20cc/(m2·day·atm)以下,前述水溶性层(A)包含含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2),前述水溶性层(A)中的前述碱金属离子(a2)的含量为10ppm以上且2000ppm以下。
Description
技术领域
本发明涉及阻氧性和高湿下的粘接性优异且分离工序中的剥离性优异的多层结构体及其分离方法、以及再利用方法。
背景技术
在以食品包装为首的塑料包装材料中,层叠具有机械物性、耐热性、阻气性、热封性之类的各种功能的多种原材料来使用。例如,为了提高机械物性而广泛使用聚酰胺,为了提高耐热性而广泛使用聚酯,为了提高阻气性而广泛使用乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯,为了提高热封性而广泛使用聚乙烯、聚丙烯之类的各种聚烯烃。
另外,近年来以环境问题、废弃物问题为契机,将被市场消耗的包装材料回收并再资源化的所谓消费后再利用(Post-Consumer-Recycled,以下有时简称为再利用)的要求正在世界范围内提高。在再利用中通过采用下述工序:将回收的包装材料破碎/裁切并根据需要进行分离/分类/清洗后,使用挤出机进行熔融成型,以再利用树脂的形式进行再粒料化。使用如此操作而得到的粒料,制造各种成型体。
作为前述分离/分类方法,例如专利文献1中记载了下述分离方法,其包括:使废弃物接触以一部分废弃物会沉降的方式选择的水性液体,得到选择物,所述选择物含有90重量%以上的比重处于预先选择的范围内的材料(废弃物)。另外,非专利文献1中记载了:在通用塑料的相互分离中应用浮沉分离法时,通过添加湿物质(wetting-agent)来去除塑料表面的疏水性,从而分离性提高。
另外,专利文献2中记载了:在层叠有由不同种材料形成的至少2个基材层的包装膜中,前述基材层之间存在的具有溶剂可溶性的夹杂层因溶剂浸渍而发生溶解,由此能够容易地分离各基材层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2017-515676号公报
专利文献2:国际公开第2020/166685号
非专利文献
非专利文献1:日本矿业会志/第92卷第1064号675-679
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述那样,以食品包装为首的塑料包装材料中使用多种原材料,难以直接再利用的原材料的组合较多。例如,以聚对苯二甲酸乙二醇酯为首的聚酯大多熔点高,难以与广泛用作包装材料的其它原材料混合并再利用。另外,担心聚偏二氯乙烯之类的氯系树脂对于加工设备的影响、再利用树脂的品质劣化,因此,难以与广泛用作包装材料的其它原材料混合并再利用。
因此,为了能够将用作包装材料的不同种材料彼此分离而需要夹持溶剂可溶性的层。然而,专利文献2中记载的多层结构体在高湿度下的层间粘接性不充分或者在溶液中搅拌时的剥离性不充分。在伴有溶剂可溶性的层的溶解的分离工序中,不同种材料之间容易剥离是重要的,另一方面,若溶剂可溶性高,则高湿度下的粘接性不充分,因此,难以兼顾高湿度下的层间粘接性和分离工序中的剥离性。
本发明以解决前述问题作为课题,其目的在于,提供阻氧性优异、高湿下的层间粘接性和分离工序中的剥离性优异的多层结构体及其分离方法。另外,提供将如此操作而分离的物质各自独立地进行熔融成型的再利用方法。
用于解决问题的手段
前述课题通过提供下述技术方案来解决。
[1]多层结构体,其中,层结构体(X)与层结构体(Y)经由水溶性层(A)进行层叠,前述层结构体(X)具备基材层(B)(以下有时简写为“基材层(B)”),所述基材层(B)包含选自热塑性树脂和金属中的至少1种,前述层结构体(Y)具备聚烯烃层(D)(以下有时简写为“PO层(D)”)或纸层,前述层结构体(X)与前述层结构体(Y)的密度差(X-Y)为0.2g/cm3以上,前述层结构体(X)和前述层结构体(Y)中至少一者的按照JIS K7126-2(等压法;2006年)而测得的20℃、65%RH下的透氧速度(OTR)为20cc/(m2·day·atm)以下,前述水溶性层(A)包含含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2),前述水溶性层(A)中的前述碱金属离子(a2)的含量为10ppm以上且2000ppm以下;
[2]根据[1]的多层结构体,其中,前述层结构体(X)的密度为1.0g/cm3以上,前述层结构体(Y)的密度为1.0g/cm3以下;
[3]根据[1]或[2]的多层结构体,其中,前述含羟基树脂(a1)为聚乙烯醇(以下有时简写为“PVA”);
[4]根据[3]的多层结构体,其中,前述PVA的粘均聚合度为400以上且2000以下;
[5]根据[3]或[4]的多层结构体,其中,前述PVA的皂化度为70摩尔%以上且95摩尔%以下;
[6]根据[3]~[5]中任一项的多层结构体,其中,前述PVA的全部单体单元中的乙烯醇单元与乙烯基酯单元的总含量为95摩尔%以上;
[7]根据[1]~[6]中任一项的多层结构体,其中,前述水溶性层(A)还包含增塑剂(a3)(以下有时简写为“增塑剂(a3)”),所述增塑剂(a3)包含选自甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油、甘露醇、山梨糖醇和季戊四醇中的至少1种;
[8]根据[1]~[7]中任一项的多层结构体,其中,前述基材层(B)包含聚酯树脂作为主成分;
[9]根据[1]~[8]中任一项的多层结构体,其中,前述层结构体(X)具备与前述水溶性层(A)直接接触的粘接层(C);
[10]根据[1]~[9]中任一项的多层结构体,其中,前述PO层(D)的质量相对于前述层结构体(Y)的总质量之比为0.90以上;
[11]根据[1]~[10]中任一项的多层结构体,其中,前述层结构体(Y)具备包含选自聚酰胺(以下有时简写为“PA”)和乙烯-乙烯醇共聚物(以下有时简写为“EVOH”)的至少1种作为主成分的阻隔层(E)(以下有时简写为“阻隔层(E)”);
[12]根据[11]的多层结构体,其中,前述阻隔层(E)包含前述EVOH作为主成分;
[13]根据[1]~[12]中任一项的多层结构体,其中,对任意层实施了印刷;
[14]多层结构体的分离方法,其具备:通过使[1]~[13]中任一项的多层结构体接触20℃~95℃的水(W)而使水溶性层(A)的一部分或全部溶解的工序,在前述溶解的工序中,在前述水(W)中使前述层结构体(X)沉降且使前述层结构体(Y)浮游;
[15]多层结构体的再利用方法,其具备:将利用[14]的多层结构体的分离方法而回收的前述层结构体(X)和前述层结构体(Y)各自独立地进行熔融成型的工序。
发明效果
本发明的多层结构体可提供阻氧性优异、高湿下的层间粘接性和分离工序中的剥离性优异的多层结构体及其分离方法。另外,可提供将如此操作而分离的物质各自独立地进行熔融成型的再利用方法。
具体实施方式
本申请说明书中,“层结构体”是指任选为单层和多层的结构体。另外,“包含…作为主成分”是指含量超过50质量%。另外,“水溶性”是指可溶于80℃的纯水。
本发明的多层结构体中,层结构体(X)与层结构体(Y)经由水溶性层(A)进行层叠,前述层结构体(X)具备基材层(B),所述基材层(B)包含选自热塑性树脂和金属中的至少1种,前述层结构体(Y)具备PO层(D)或纸层,前述层结构体(X)与前述层结构体(Y)的密度差(X-Y)为0.2g/cm3以上,前述层结构体(X)和前述层结构体(Y)中至少一者的按照JISK7126-2(等压法;2006年)而测得的20℃65%RH下的透氧速度(OTR)为20cc/(m2·day·atm)以下,前述水溶性层(A)包含含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2),前述水溶性层(A)中的前述碱金属离子(a2)的含量为10ppm以上且2000ppm以下。通过使层结构体(X)与层结构体(Y)的密度差(X-Y)为0.2g/cm3以上、即、层结构体(X)的密度比层结构体(Y)的密度高0.2g/cm3以上,从而呈现分离工序中的剥离性优异的倾向。此处,本申请说明书中,“分离工序中的剥离性”是指:使一部分或全部水溶性层(A)溶解在后述水(W)中,并将层结构体(X)与层结构体(Y)加以分离的分离工序中的剥离性,具体而言,可利用实施例中记载的方法进行评价。另外,通过使层结构体(X)和层结构体(Y)中至少一者的OTR为20cc/(m2·day·atm)以下,从而阻氧性优异,例如将本发明的多层结构体用作食品包装材料时等,呈现能够抑制内容物劣化的倾向。进而,通过使水溶性层(A)包含含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2),且水溶性层(A)中的碱金属离子(a2)的含量为10ppm以上且2000ppm以下,从而呈现能够兼顾高湿度下的层间粘接性和分离工序中的剥离性的倾向。
本发明的多层结构体中,层结构体(X)与层结构体(Y)的密度差(X-Y)为0.2g/cm3以上。若密度差小于0.2g/cm3,则呈现分离工序中的剥离性不充分的倾向。其理由尚不确定,但可推测:由分离工序中的层结构体(X)与层结构体(Y)的密度差引起的浮沉差异与后述水溶性层(A)的适度溶解性共同对分离工序中的剥离性造成影响,该见解是通过使后述水溶性层(A)的特性与密度差(X-Y)呈现适当范围而第一次发现的。另外可推测:在分离工序中施加有搅拌等外力时,由层结构体(X)与层结构体(Y)的密度差引起的剥离方向的力发挥作用,对剥离性造成影响。密度差(X-Y)优选为0.25g/cm3以上,更优选为0.3g/cm3以上。密度差(X-Y)可以为2.0g/cm3以下,也可以为1.0g/cm3以下。从在分离工序中使层结构体(X)沉降且使层结构体(Y)浮游来进行分离的观点出发,也优选密度差(X-Y)为前述范围。
本发明的多层结构体中,层结构体(X)和层结构体(Y)中至少一者的20℃、65%RH下的OTR为20cc/(m2·day·atm)以下。若层结构体(X)和层结构体(Y)的OTR均高于前述值,则容易发生内容物的腐败、变质等内容物的品质降低。层结构体(X)和层结构体(Y)中至少一者的OTR更优选为10cc/(m2·day·atm)以下,进一步优选为3cc/(m2·day·atm)以下。层结构体(X)和层结构体(Y)中至少一者的OTR的下限可以为0.01cc/(m2·day·atm),也可以为0.1cc/(m2·day·atm),还可以为0.5cc/(m2·day·atm)。OTR按照JIS K7126-2(等压法;2006年)进行测定,具体而言,采用实施例中记载的方法。
[层结构体(X)]
层结构体(X)具备基材层(B),密度比后述层结构体(Y)大0.2g/cm3以上。本发明中使用的层结构体(X)的密度优选为1.0g/cm3以上。若层结构体(X)的密度为1.0g/cm3以上,则在回收工序中使用的溶剂(水(W))为水时,能够使层结构体(X)发生沉降。层结构体(X)的密度更优选为1.05g/cm3以上,进一步优选为1.10g/cm3以上,特别优选为1.20g/cm3以上。层结构体(X)的密度可以为3.0g/cm3以下,也可以为2.0g/cm3以下,还可以为1.6g/cm3以下。
(基材层(B))
基材层(B)包含选自热塑性树脂和金属中的至少一种。基材层(B)优选为以选自热塑性树脂和金属中的至少一种作为主成分的层。作为基材层(B)中的选自热塑性树脂和金属中的至少一种的含量,有时也优选为80质量%以上且100质量%以下,更优选为95质量%以上且100质量%以下,进一步优选为98质量%以上且100质量%以下。
在基材层(B)包含热塑性树脂的情况下,作为该热塑性树脂,可列举出例如聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯与碳原子数为4以上的α-烯烃的共聚物、聚烯烃与马来酸酐的共聚物、乙烯-乙烯基酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、或者将它们用不饱和羧酸或其衍生物进行接枝改性而得到的改性聚烯烃等)、聚酰胺(尼龙6、尼龙66、尼龙6/66共聚物、尼龙11、尼龙12、聚己二酰间苯二甲胺等)、聚酯树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚丙烯酸酯等。其中,从耐热性与机械物性的平衡优异、能够提高层结构体(X)的密度的观点出发,基材层(B)优选包含聚酯树脂作为主成分,基材层(B)更优选为聚酯树脂,基材层(B)进一步优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。另外,在层结构体(Y)包含纸层的情况下,作为基材层(B),优选包含聚烯烃层和阻隔层。作为该聚烯烃,优选使用在后述PO层(D)中记载的适合方式。另外,作为该阻隔层,优选使用在后述阻隔层(E)中记载的适合方式。
包含热塑性树脂时的基材层(B)中,只要是不损害本发明效果的范围,就可以含有各种添加剂。作为这种添加剂,可列举出热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂、填充剂、稳定剂、表面活性剂、干燥剂、交联剂、纤维增强剂等。基材层(B)中的这些添加剂的含量通常为5质量%以下,优选为3质量%以下,更优选为1质量%以下。
在基材层(B)包含金属的情况下,基材层(B)优选包含金属箔,可以为由金属箔形成的层。作为金属箔,可列举出选自金、银、铜、镍、不锈钢、镁合金和铝中的至少1种金属等,从经济性和阻气性的观点出发,优选为铝箔。
基材层(B)可以由单层构成,也可以由多层构成。作为基材层(B)的平均厚度,例如可以为10μm以上且300μm以下,也可以为25μm以上且150μm以下,还可以为75μm以上且150μm以下。需要说明的是,基材层(B)的平均厚度是指在截面的任意10处利用各种显微镜等而测得的厚度的平均值。关于其它层的平均厚度,也是在截面的任意10处利用各种显微镜等而测得的厚度的平均值。
(无机蒸镀层(I))
从使20℃、65%RH下的OTR为20cc/(m2·day·atm)以下的观点出发,层结构体(X)有时优选在基材层(B)的表面上具备无机蒸镀层(I)。无机蒸镀层(I)是通过蒸镀而形成的由金属、无机氧化物等无机物形成的层。无机蒸镀层(I)对于氧气、水蒸气具有良好的阻气性。无机蒸镀层(I)的平均厚度通常小于500nm。通过使平均厚度小于500nm,从而将包含无机蒸镀层(I)的多层结构体的粉碎物进行熔融成型时的粘度的稳定性优异,能够抑制凝胶、颗粒物的产生,因此,呈现再利用性优异的倾向。无机蒸镀层(I)的平均厚度可以为1nm以上。从将层结构体(X)在再利用后的品质保持得高的观点出发,层结构体(X)有时优选不含无机蒸镀层(I)。另一方面,通过使层结构体(X)具有高阻气性,从而有时容易使层结构体(Y)实现单一材料化,能够提高层结构体(Y)的再利用性。在这种情况下,层结构体(X)优选包含无机蒸镀层(I)。
无机蒸镀层(I)优选为金属蒸镀层和无机氧化物蒸镀层中的任一者。在赋予遮光性的情况下,优选为金属蒸镀层,从作为包装材料的内容物的辨识性、范围矫正、在将粉碎物熔融成型时能够抑制凝胶、颗粒物产生的观点出发,优选为无机氧化物蒸镀层。
金属蒸镀层可以为铝蒸镀层。铝蒸镀层是含有铝作为主成分的层。金属蒸镀层中的铝原子的含量优选为50摩尔%以上,更优选为70摩尔%以上,进一步优选为90摩尔%以上,特别优选为95摩尔%以上。金属蒸镀层的平均厚度优选为120nm以下,更优选为100nm以下,进一步优选为90nm以下。另外,金属蒸镀层的平均厚度优选为25nm以上,更优选为35nm以上,进一步优选为45nm以上。在基材层(B)具有金属蒸镀层的情况下,能够使波长600nm处的透光率为例如10%以下,遮光性优异。
无机氧化物蒸镀层可列举出无机氧化物、例如硅、铝、镁、钙、钾、锡、钠、硼、钛、铅、锆、钇等氧化物,可优选列举出氧化铝(铝的氧化物)或二氧化硅(硅的氧化物)的蒸镀膜。无机氧化物蒸镀层的平均厚度优选为80nm以下,更优选为60nm以下,进一步优选为50nm以下。另外,无机氧化物蒸镀层的平均厚度优选为10nm以上,更优选为15nm以上,进一步优选为20nm以上。在基材层(B)具有无机氧化物蒸镀层的情况下,能够使波长600nm处的透光率为例如80%以上,制成包装材料时的内容物的辨识性优异。
无机蒸镀层(I)可利用公知的物理蒸镀法、化学蒸镀法进行制膜。具体而言,可列举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、离子束混合法、等离子体CVD法、激光CVD法、MO-CVD法、热CVD法等,优选使用物理蒸镀法,其中,特别优选使用真空蒸镀法。需要说明的是,只要不妨碍本发明的效果,就可以根据需要在无机蒸镀层(I)上设置保护层(顶涂层)。无机蒸镀层(I)在制膜时的表面温度的上限优选为60℃,更优选为55℃,进一步优选为50℃。另外,无机蒸镀层(I)在制膜时的表面温度的下限没有特别限定,优选为0℃,更优选为10℃,进一步优选为20℃。在进行制膜之前,可以对制膜加工面进行等离子体处理。该等离子体处理可以使用公知方法,优选为大气压等离子体处理。在大气压等离子体处理中,作为放电气体,可使用氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等。其中,优选使用氮气、氦气、氩气,从能够降低成本的方面出发,特别优选为氮气。
(粘接层(C))
为了提高层间粘接性,层结构体(X)可以具备粘接层(C)。在层结构体(X)具备粘接层(C)的情况下,在本发明的多层结构体中,从进一步提高层间在高湿度下的层间粘接性的观点出发,粘接层(C)优选与水溶性层(A)直接接触(邻接)。即,通过使水溶性层(A)经由粘接层(C)而层叠于基材层(B),从而层间粘接性提高,作为包装材料等的品质提高,高湿度下的层间粘接性也提高。本发明的多层结构体优选依次直接层叠有水溶性层(A)、粘接层(C)和基材层(B)。另外,也优选依次直接层叠有水溶性层(A)、粘接层(C)、无机蒸镀层(I)和基材层(B)。作为粘接层(C)的平均厚度,优选为10nm以上且25μm以下,更优选为20nm以上且15μm以下。例如,在粘接层(C)以后述粘接性树脂作为主成分的情况下,作为粘接层(C)的平均厚度,例如可以为0.5μm以上且25μm以下,也可以为1μm以上且15μm以下。在粘接层(C)由后述锚涂剂、除粘接性树脂之外的粘接剂形成的情况下,作为粘接层(C)的平均厚度,例如可以为10nm以上且1μm以下,也可以为20nm以上且200nm以下。
粘接层(C)优选具有例如羧酸改性聚烯烃、羧酸改性聚酯等粘接性树脂作为主成分,更优选由粘接性树脂形成。作为羧酸改性聚烯烃,可列举出例如通过加成反应、接枝反应等使不饱和羧酸或其酸酐化学键合于烯烃系聚合物而得到的含有羧基的改性烯烃系聚合物。作为不饱和羧酸或其酸酐,可列举出马来酸、马来酸酐、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、柠康酸、六氢邻苯二甲酸酐等,其中,适合使用马来酸酐。具体而言,作为适合物,可列举出选自马来酸酐接枝改性聚乙烯、马来酸酐接枝改性聚丙烯、马来酸酐接枝改性乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐接枝改性乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物、马来酸酐接枝改性乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等中的1种或2种以上的混合物。烯属不饱和羧酸或其酸酐对于烯烃系聚合物的加成量或接枝量(改性度)相对于烯烃系聚合物为0.01~15质量%、优选为0.02~10质量%。若向粘接性树脂中混合聚异丁烯、乙烯-丙烯橡胶等橡胶/弹性体成分、与粘接性树脂的母体聚烯烃系树脂不同的聚烯烃系树脂,则有时粘接性提高。
粘接层(C)也可以通过用公知的锚涂剂进行处理或者涂布公知的粘接剂来形成。作为锚涂剂、粘接剂,优选为将多异氰酸酯成分与多元醇成分混合并使其反应的二组分反应型聚氨酯系粘接剂。另外,通过向锚涂剂、粘接剂中添加公知的硅烷偶联剂等少量添加剂,从而有时能够进一步提高粘接性。作为硅烷偶联剂,没有特别限定,可列举出例如具有异氰酸酯基、环氧基、氨基、脲基、巯基等反应性基团的硅烷偶联剂。
(层结构体(X)的层构成)
层结构体(X)可以仅由基材层(B)构成,可以仅由基材层(B)和无机蒸镀层(I)构成,可以仅由基材层(B)和粘接层(C)构成,可以仅由基材层(B)、无机蒸镀层(I)和粘接层(C)构成。层结构体(X)可以具有除基材层(B)、无机蒸镀层(I)和粘接层(C)之外的其它层。从能够根据基材层(B)的种类而赋予必要的耐热性、机械物性和阻气性等各功能的观点出发,层结构体(X)优选在至少一个最外层具备基材层(B)。从相同观点出发,本发明的多层结构体优选在一个最外层具备基材层(B)。
层结构体(X)可以为单层,也可以包含多层。在层结构体(X)为多层结构体的情况下,从节约地赋予阻气性、粘接性等功能的观点出发,其层数优选为2层以上且6层以下。另外,从作为包装材料的操作性和省资源化的观点出发,层结构体(X)的平均厚度优选为10μm以上且300μm以下,更优选为25μm以上且150μm以下,可以为75μm以上且150μm以下。作为层结构体(X)的层构成,作为适合方式,可列举出例如聚对苯二甲酸乙二醇酯层(以下有时简写为“PET层”)、PET层/无机蒸镀层(I)、PET层/粘接层(C)、PET层/无机蒸镀层(I)/粘接层(C)、PET层/粘接层(C)/铝箔层、PET层/粘接层(C)/铝箔层/粘接层(C)、铝箔层、铝箔层/粘接层(C)等。需要说明的是,在层结构体(Y)包含纸层的情况下,作为层结构体(X)的层构成,作为适合方式,可列举出例如聚烯烃层(以下有时简写为“PO层”)、PO层/粘接层(C)、PO层/粘接层(C)/阻隔层、PO层/粘接层(C)/阻隔层/粘接层(C)、PO层/粘接层(C)/阻隔层/粘接层(C)/PO层、PO层/粘接层(C)/阻隔层/粘接层(C)/PO层/粘接层(C)等。需要说明的是,在所例示的层结构体(X)的层构成中,“PET层”、“铝箔层”、“PO层”和“阻隔层”相当于基材层(B)。
[层结构体(Y)]
层结构体(Y)具备PO层(D)或纸层,密度比层结构体(X)小0.2g/cm3以上。层结构体(Y)优选具备PO层(D)。层结构体(Y)的密度优选为1.0g/cm3以下。若层结构体(Y)的密度为1.0g/cm3以下,则在回收工序所使用的溶剂(水(W))为水时能够使层结构体(Y)浮游。层结构体(Y)的密度更优选为0.98g/cm3以下,进一步优选为0.95g/cm3以下。层结构体(Y)的密度可以为0.8g/cm3以上,也可以为0.85g/cm3以上,还可以为0.90g/cm3以上。
(PO层(D))
PO层(D)通常是以聚烯烃作为主成分的层。聚烯烃为再利用性优异的树脂,因此,层结构体(Y)通过具备PO层(D)而能够使分离工序后的再利用性良好。作为构成PO层(D)的聚烯烃,没有特别限定,可列举出直链状低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯基酯树脂、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-α-烯烃共聚物(碳原子数4~20的α-烯烃)、聚丙烯、丙烯-α-烯烃共聚物(碳原子数4~20的α-烯烃)、聚丁烯、聚戊烯等烯烃的均聚物或其共聚物等。其中,从熔融成型性、分离性和经济性的观点出发,优选为选自直链状低密度聚乙烯、低密度聚乙烯和聚丙烯中的至少1种。
PO层(D)可以包含添加剂。作为添加剂,可列举出例如热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂、填充剂、稳定剂、表面活性剂、交联剂、纤维增强剂等。其中,有时优选包含选自抗氧化剂、紫外线吸收剂和着色剂中的至少一种。PO层(D)优选为构成PO层(D)的树脂仅由聚烯烃构成的层。聚烯烃在PO层(D)中所占的比例可以为80质量%以上,可以为90质量%以上,可以为95质量%以上,可以为99质量%以上。
从能够对所得多层结构体赋予热封性的观点出发,层结构体(Y)优选在最外层具备PO层(D)。同样地,本发明的多层结构体优选在一个最外层具备PO层(D)。
作为PO层(D)的1层的平均厚度,优选为1μm以上且100μm以下,更优选为5μm以上且50μm以下。
(纸层)
通过使层结构体(Y)具备纸层,从而通过多层结构体的轻量化而能够降低包装材料的运输成本。作为纸层,没有特别限定,可以使用例如天然纸、合成纸、牛皮纸、优质纸、道林纸、玻璃纸、羊皮纸、合成纸、白纸板、蕉麻纸板、奶瓶用纸板原纸、杯原纸、象牙纸、白银纸等纸。
(阻隔层(E))
从使20℃、65%RH下的OTR为20cc/(m2·day·atm)以下的观点出发,层结构体(Y)有时优选包含阻隔层(E),所述阻隔层(E)包含选自PA和EVOH中的至少1种作为主成分。通过具有包含聚酰胺或EVOH作为主成分的阻隔层(E),从而多层结构体的阻氧性提高。另外,从分离工序后的再利用性的观点出发,构成阻隔层(E)的主成分更优选为EVOH。
作为PA,可列举出例如聚己酰胺(尼龙6)、聚-ω-氨基庚酸(尼龙7)、聚-ω-氨基壬酸(尼龙9)、聚十一酰胺(尼龙11)、聚月桂内酰胺(尼龙12)、聚己二酰乙二胺(尼龙26)、聚己二酰丁二胺(尼龙46)、聚己二酰己二胺(尼龙66)、聚癸二酰己二胺(尼龙610)、聚十二烷二酰己二胺(尼龙612)、聚己二酰辛二胺(尼龙86)、聚己二酰癸二胺(尼龙106)、己内酰胺/月桂内酰胺共聚物(尼龙6/12)、己内酰胺/ω-氨基壬酸共聚物(尼龙6/9)、己内酰胺/六亚甲基二胺己二酸盐共聚物(尼龙6/66)、月桂内酰胺/六亚甲基二胺己二酸盐共聚物(尼龙12/66)、亚乙基二胺己二酸盐/六亚甲基二胺己二酸盐共聚物(尼龙26/66)、己内酰胺/六亚甲基二胺己二酸盐/六亚甲基二胺癸二酸盐共聚物(尼龙6/66/610)、亚乙基二胺己二酸盐/六亚甲基二胺己二酸盐/六亚甲基二胺癸二酸盐共聚物(尼龙26/66/610)、聚间苯二甲酰己二胺(尼龙6I)、聚对苯二甲酰己二胺(尼龙6T)、间苯二甲酰己二胺/对苯二甲酰己二胺共聚物(尼龙6I/6T)、11-氨基十一酰胺/对苯二甲酰己二胺共聚物、间苯二甲胺/己二酸共聚物(尼龙MXD6)、聚对苯二甲酰壬二胺(尼龙9T)、聚对苯二甲酰癸二胺(尼龙10T)、聚环己酰己二胺、聚环己酰壬二胺;或者将这些聚酰胺用亚甲基苄胺、间苯二甲胺等芳香族胺进行改性而得到的物质。另外,也可列举出用间苯二甲胺己二酸盐等进行改性而得到的物质。其中,从经济性、熔融成型性和机械物性均优异的方面出发,PA优选为尼龙6/66或尼龙6。另外,从阻气性的观点出发,优选为芳香族系聚酰胺(包含具有芳香环的单体单元的聚酰胺或利用具有芳香环的改性剂进行了改性的聚酰胺),更优选为尼龙MXD6。
在阻隔层(E)包含PA的情况下,阻隔层(E)只要为不损害本发明效果的范围就可以含有除PA之外的其它添加剂。作为这种其它添加剂,可列举出除PA之外的树脂、热稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂、填充剂、稳定剂、表面活性剂、干燥剂、交联剂、纤维增强剂等。阻隔层(E)中的其它添加剂的含量通常为5质量%以下,优选为3质量%以下,更优选为1质量%以下。
EVOH的乙烯含量为20摩尔%以上,优选为25摩尔%以上。若EVOH的乙烯含量为20摩尔%以上,则层结构体(Y)的树脂组合物的柔软性和热成型性提高,所得多层结构体的热成型性提高。另外,乙烯含量优选为55摩尔%以下,更优选为50摩尔%以下。若EVOH的乙烯含量为55摩尔%以下,则阻气性提高。
从阻气性和热稳定性的观点出发,EVOH的皂化度优选为95摩尔%以上,更优选为98摩尔%以上,进一步优选为99摩尔%以上。EVOH的皂化度可以为100摩尔%以下。
从熔融成型性和挤出成型性的观点出发,EVOH在210℃、2160g载荷下的熔体流动速率(MFR)优选为0.1g/10分钟以上且50g/10分钟以下。MFR更优选为0.5g/10分钟以上,进一步优选为1g/10分钟以上。另外,MFR更优选为20g/10分钟以下,进一步优选为10g/10分钟以下。
EVOH可以在不损害本发明目的的范围内具有源自除乙烯、乙烯基酯及其皂化物之外的其它单体的单元。在EVOH具有前述其它单体单元的情况下,EVOH中的各个前述其它单体单元相对于各个全部单体单元的含量优选为30摩尔%以下,更优选为20摩尔%以下,进一步优选为10摩尔%以下,特别优选为5摩尔%以下。另外,在EVOH具有源自前述其它单体的单元的情况下,其下限值可以为0.05摩尔%,也可以为0.10摩尔%。作为前述其它单体,可列举出例如丙烯、丁烯、戊烯、己烯等烯烃;3-酰氧基-1-丙烯、3-酰氧基-1-丁烯、4-酰氧基-1-丁烯、3,4-二酰氧基-1-丁烯、3-酰氧基-4-甲基-1-丁烯、4-酰氧基-2-甲基-1-丁烯、4-酰氧基-3-甲基-1-丁烯、3,4-二酰氧基-2-甲基-1-丁烯、4-酰氧基-1-戊烯、5-酰氧基-1-戊烯、4,5-二酰氧基-1-戊烯、4-酰氧基-1-己烯、5-酰氧基-1-己烯、6-酰氧基-1-己烯、5,6-二酰氧基-1-己烯、1,3-二乙酰氧基-2-亚甲基丙烷等具有酯基的烯烃或其皂化物;丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸等不饱和酸或其酸酐、盐、或者单烷基酯或二烷基酯等;丙烯腈、甲基丙烯腈等腈;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等酰胺;乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、甲基烯丙基磺酸等烯烃磺酸或其盐;乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基-乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲氧基硅烷等乙烯基硅烷化合物;烷基乙烯基醚类、乙烯基酮、N-乙烯基吡咯烷酮、氯乙烯、偏二氯乙烯等。
EVOH可以利用氨基甲酸酯化、缩醛化、氰乙基化、氧亚烷基化等方法进行后改性。
EVOH可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
在阻隔层(E)包含EVOH的情况下,阻隔层(E)只要是不损害本发明效果的范围就可以含有除EVOH之外的其它添加剂。作为前述其它添加剂,可列举出抗粘连剂、加工助剂、除EVOH之外的树脂、羧酸化合物、磷酸化合物、硼化合物、金属盐、稳定剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂、填充剂、表面活性剂、干燥剂、交联剂、各种纤维等增强剂等。
作为其它添加剂而使用的除前述PA或EVOH之外的树脂没有特别限定,可列举出聚烯烃;聚酯;聚苯乙烯;聚氯乙烯;丙烯酸系树脂;聚氨酯;聚碳酸酯;聚乙酸乙烯酯等热塑性树脂。
在阻隔层(E)包含PA和EVOH的情况下,PA和EVOH在构成阻隔层(E)的树脂中所占的比例优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上。在阻隔层(E)包含PA和EVOH的情况下,PA和EVOH在阻隔层(E)中所占的比例优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上。另外,在阻隔层(E)包含PA的情况下,PA在构成阻隔层(E)的树脂中所占的比例优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上。在阻隔层(E)包含PA的情况下,PA在阻隔层(E)中所占的比例优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上。另外,在阻隔层(E)包含EVOH的情况下,EVOH在构成阻隔层(E)的树脂中所占的比例优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上。在阻隔层(E)包含EVOH的情况下,EVOH在阻隔层(E)中所占的比例优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上。
作为阻隔层(E)的1层的平均厚度,优选为0.5μm以上且10μm以下,更优选为1μm以上且5μm以下。
(其它层)
层结构体(Y)可以具备上述粘接层(C)。在层结构体(Y)具备粘接层(C)的情况下,粘接层(C)可以层叠于PO层(D)或纸层与阻隔层(E)之间,也可以层叠于后述其它层与PO层(D)、纸层或阻隔层(E)之间,还可以与水溶性层(A)接触。层结构体(Y)包含粘接层(C)且经由前述粘接层(C)而层叠有PO层(D)或纸层以及除此之外的层(水溶性层(A)、阻隔层(E)或其它层)的构成、层结构体(Y)包含粘接层(C)且除PO层(D)或纸层之外的层与水溶性层(A)经由粘接层(C)进行层叠的构成等也是适合方式。若层结构体(Y)具备粘接层(C),则高湿度下的层间粘接性有时更加提高。
层结构体(Y)可以具备除粘接层(C)、PO层(D)、纸层和阻隔层(E)之外的其它层。层结构体(Y)通过具备前述其它层而能够赋予期望性能。另一方面,从再利用性的观点出发,层结构体(Y)有时优选不具有前述其它层。作为前述其它层,可列举出无机蒸镀层(I);金、银、铜、镍、不锈钢、镁合金、铝等的金属箔;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯树脂的层;聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚丙烯酸酯等的层。
(层结构体(Y)的层构成等)
PO层(D)的质量相对于层结构体(Y)的总质量之比(D/Y)优选为0.90以上。若质量比在前述范围内,则通过后述分离工序将本发明的多层结构体分离成层结构体(X)和层结构体(Y)后的层结构体(Y)的再利用性提高。前述质量比(D/Y)可以为1.00以下,也可以为0.99以下。
层结构体(Y)可以为单层,也可以包含多层。在层结构体(Y)为多层结构体的情况下,从节约地赋予阻气性、粘接性、热封性等功能的观点出发,其层数优选为2层以上且7层以下。另外,从作为包装材料的操作性和省资源化的观点出发,层结构体(Y)的平均厚度优选为10μm以上且500μm以下。
作为层结构体(Y)的层构成,可列举出例如PO层(D)、粘接层(C)/PO层(D)、阻隔层(E)/粘接层(C)/PO层(D)、粘接层(C)/阻隔层(E)/粘接层(C)/PO层(D)、PO层(D)/粘接层(C)/阻隔层(E)/粘接层(C)/PO层(D)、粘接层(C)/PO层(D)/粘接层(C)/阻隔层(E)/粘接层(C)/PO层(D)、纸层、粘接层(C)/纸层等。
[水溶性层(A)]
水溶性层(A)包含含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2),水溶性层(A)中的碱金属离子(a2)的含量为10ppm以上且2000ppm以下。通过使水溶性层(A)具有前述构成,从而能够在高湿度下表现出层间粘接性且在分离工序中也表现出良好的剥离性。其理由尚不确定,但可推测其原因在于,能够经由碱金属离子(a2)而有效地吸引水,在水中的溶解性高。可推测:为了使水溶性层(A)具有这种性质,在前述密度差(X-Y)为0.2g/cm3以上时,能够起到剥离性良好这一预料不到的有利效果。水溶性层(A)通常是构成主成分的一部分或全部在水(W)中发生溶解的层,可以是通过使构成主成分的一部分或全部接触20℃~95℃的水(W)而发生溶解的层。
(含羟基树脂(a1))
水溶性层(A)包含含羟基树脂(a1)。水溶性层(A)优选包含含羟基树脂(a1)作为主成分。含羟基树脂(a1)是指含有羟基的树脂。从提高在后述水(W)中的溶解性的观点出发,含羟基树脂(a1)的全部单体单元中的具有羟基的单体单元的比例优选为80摩尔%以上,更优选为85摩尔%以上,可以为90摩尔%以上、95摩尔%以上。另一方面,含羟基树脂(a1)的全部单体单元中的具有羟基的单体单元的比例可以为100摩尔%以下,也可以为99摩尔%以下。
含羟基树脂(a1)可列举出玉米淀粉等淀粉系成分及其聚合物成分;羧甲基纤维素、羧乙基纤维素等纤维素系聚合物;聚丙烯酸钠等丙烯酸系聚合物;PVA等。其中,从熔融成型性、与阻隔层(E)的粘接性的观点出发,优选为PVA。通过具有PVA作为主成分,从而多层结构体在高湿度下的阻气性和分离工序中的剥离性提高。需要说明的是,EVOH是指乙烯单元含量为20摩尔%以上的物质,PVA是指具有乙烯醇单元且乙烯单元含量小于20摩尔%的物质。
PVA的粘均聚合度优选为400以上且2000以下。粘度聚合度的下限更优选为500,进一步优选为700。若前述粘均聚合度为400以上,则PVA的粘接性、热稳定性提高。前述粘均聚合度的上限更优选为1500,进一步优选为1000。若前述粘均聚合度为2000以下,则PVA的熔融成型性提高。
PVA的粘均聚合度按照JIS K6726(1994年)进行测定。具体而言,在30℃的水中测定PVA的特性粘度[η](升/g),使用该特性粘度[η]的值,利用下述式来计算粘均聚合度P。需要说明的是,在PVA的皂化度小于99.5摩尔%的情况下,在皂化至皂化度达到99.5摩尔%以上为止后,测定特性粘度[η]。
P=([η]×104/8.29)(1/0.62)
PVA的皂化度优选为70摩尔%以上,更优选为75摩尔%,进一步优选为85摩尔%以上。若前述皂化度为70摩尔%以上,则PVA的水溶性优异,多层结构体在分离工序中的剥离性提高。PVA的皂化度优选为95摩尔%以下,更优选为93摩尔%以下,进一步优选为90摩尔%以下。若前述皂化度为95摩尔%以下,则PVA的熔融成型性优异。PVA的皂化度按照JISK6726(1994年)进行测定。
构成PVA的全部单体单元中的乙烯醇单元与乙烯基酯单元的总含量优选为95摩尔%以上。若前述总含量为95摩尔%以上,则PVA在水中的溶解性进一步提高,其结果,多层结构体的分离性进一步提高。乙烯醇单元与乙烯基酯单元的总含量更优选为97摩尔%以上,进一步优选为98摩尔%以上,特别优选为99摩尔%以上。
PVA只要在不损害本发明效果的范围内就可以含有除乙烯醇单元和乙烯基酯单元之外的单体单元。作为这种单体,可列举出乙烯单元、丙烯、正丁烯、异丁烯等α-烯烃;丙烯酸及其盐;丙烯酸酯;甲基丙烯酸及其盐;甲基丙烯酸酯;丙烯酰胺;N-甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、二丙酮丙烯酰胺、丙烯酰胺丙烷磺酸及其盐、丙烯酰胺丙基二甲胺及其盐或其季盐、N-羟甲基丙烯酰胺及其衍生物等丙烯酰胺衍生物;甲基丙烯酰胺;N-甲基甲基丙烯酰胺、N-乙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺丙磺酸及其盐、甲基丙烯酰胺丙基二甲胺及其盐或其季盐、N-羟甲基甲基丙烯酰胺及其衍生物等甲基丙烯酰胺衍生物;甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、正丙基乙烯基醚、异丙基乙烯基醚、正丁基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、叔丁基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、硬脂基乙烯基醚等乙烯基醚;丙烯腈、甲基丙烯腈等腈;氯乙烯、氟乙烯基等卤代乙烯;偏二氯乙烯、偏二氟乙烯等偏二卤代乙烯;乙酸烯丙酯、烯丙基氯等烯丙基化合物;马来酸、衣康酸、富马酸等不饱和二羧酸及其盐或其酯;乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基甲硅烷基化合物;乙酸异丙烯酯等。这些单体的含有率因使用目的、用途等而异,优选为10摩尔%以下,更优选小于5摩尔%,进一步优选小于1摩尔%,特别优选小于0.5摩尔%,可以为0摩尔%。PVA可以单独使用1种,也可以使用2种以上。
(碱金属离子(a2))
水溶性层(A)含有10ppm以上且2000ppm以下的碱金属离子(a2)。若碱金属离子(a2)的含量为前述范围,则高湿下的粘接性优异且分离工序中的剥离性优异。若碱金属离子(a2)的含量小于10ppm,则在分离工序中,不会充分进行水向水溶性层(A)中的浸入,水溶性层(A)的水溶性变得不充分,其结果,分离工序中的剥离性降低。碱金属离子(a2)的含量更优选为100ppm以上,进一步优选为200ppm以上,特别优选为500ppm以上。另一方面,若碱金属离子(a2)的含量超过2000ppm,则有时在高湿下水剧烈向水溶性层(A)中浸入,高湿下的粘接性降低。碱金属离子(a2)的含量更优选为1500ppm以下,进一步优选为1200ppm以下,特别优选为1000ppm以下。
作为水溶性层(A)中包含的碱金属离子(a2),可列举出锂离子、钠离子和钾离子。从树脂组合物的色相和粘度稳定性的观点出发,优选为钠离子。
本发明的水溶性层(A)中包含的碱金属离子(a2)可以以自构成碱金属盐的阴离子发生解离的状态来存在,也可以以与阴离子键合而成的盐的状态来存在。另外,可以以配位于PVA等含羟基树脂(a1)、其它任选成分所具有的基团等(例如羧基、羟基等)的状态来存在。
碱金属离子(a2)通常源自盐,作为构成碱金属离子(a2)的成分,没有特别限定,也可以使用除脂肪酸金属盐、脂肪酸金属盐之外的金属盐(硝酸盐、硫酸盐等)等。
作为前述脂肪酸金属盐,可以是碳原子数12以上的高级脂肪酸金属盐,也可以是碳原子数11以下的脂肪酸金属盐,从水溶性层(A)在水(W)中的溶解性的观点出发,优选为碳原子数11以下的脂肪族金属盐。作为碳原子数12以上的高级脂肪酸金属盐,可列举出月桂基酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、碱式硬脂酸、羟基硬脂酸、碱式羟基硬脂酸、十九烷酸、油酸、山嵛酸、褐煤酸、亚油酸等脂肪酸的金属盐。作为碳原子数11以下的脂肪酸金属盐,可列举出乙酸盐、丙酸盐。从在PVA中的分散性等观点出发,适当使用这些之中的任1种或2种以上。
水溶性层(A)优选还含有增塑剂(a3)。通过含有增塑剂(a3),从而PVA等含羟基树脂(a1)的熔融成型性和在水(W)中的溶解性提高。增塑剂(a3)的分子量没有特别限定,从剥离性的观点出发,优选为10,000以下,更优选为2,000以下,进一步优选为200以下,特别优选为100以下。增塑剂(a3)的含量优选为3质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为8质量%以上。增塑剂(a3)的含量优选为45质量%以下,更优选为30质量%以下,进一步优选为20质量%以下。构成增塑剂(a3)的成分优选为选自甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油、甘露醇、山梨糖醇和季戊四醇中的至少1种,更优选为选自甘油、聚乙二醇、甘露醇和山梨糖醇中的至少1种,特别优选为选自甘油、甘露醇和山梨糖醇中的至少1种。
水溶性层(A)只要在不损害本发明效果的范围内就可以含有除含羟基树脂(a1)、碱金属离子(a2)和增塑剂(a3)之外的其它成分。作为其它成分,可列举出例如多价金属离子、羧酸、磷酸化合物、氧化促进剂、抗氧化剂、热稳定剂(熔融稳定剂)、光引发剂、脱臭剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、润滑剂、着色剂、填料、干燥剂、填充剂、颜料、染料、加工助剂、阻燃剂和防雾剂等。水溶性层(A)中的其它成分的含量通常为5质量%以下,优选为3质量%以下,更优选为1质量%以下。
含羟基树脂(a1)在水溶性层(A)中所占的比例优选为60质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,特别优选为90质量%以上,可以为95质量%以上,可以为97质量%以上,可以为98质量%以上,可以为99质量%以上。另外,含羟基树脂(a1)在构成水溶性层(A)的全部树脂中所占的比例优选为70质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上,构成水溶性层(A)的全部树脂可以实质仅由含羟基树脂(a1)组成。含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2)在水溶性层(A)中所占的比例优选为70质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上,水溶性层(A)可以实质仅由含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2)构成。含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2)在水溶性层(A)中所占的比例可以为100质量%以下,可以为99质量%以下。另外,在水溶性层(A)包含增塑剂(a3)的情况下,含羟基树脂(a1)、碱金属离子(a2)和增塑剂(a3)在水溶性层(A)中所占的比例优选为70质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上,特别优选为99质量%以上,水溶性层(A)可以实质仅由含羟基树脂(a1)、碱金属离子(a2)和增塑剂(a3)构成。含羟基树脂(a1)、碱金属离子(a2)和增塑剂(a3)在水溶性层(A)中所占的比例可以为100质量%以下。
作为水溶性层(A)的1层的平均厚度,有时也优选为1μm以上且20μm以下,更优选为2μm以上且10μm以下,进一步优选为3μm以上且8μm以下。
构成水溶性层(A)的树脂组合物的制备方法没有特别限定,只要能够将含羟基树脂(a1)、碱金属离子(a2)和根据需要的增塑剂(a3)、其它成分均匀混合,就可以利用任意方法来制备。可通过例如下述方法等进行制备:将含羟基树脂(a1)、碱金属离子(a2)和根据需要的增塑剂(a3)、其它成分共混后,进行熔融混炼而制成粒料的方法;边将含羟基树脂(a1)、碱金属离子(a2)和根据需要的增塑剂(a3)、其它成分分别以规定比例投入至熔融混炼机中边进行混炼、粒料化的方法;向含羟基树脂(a1)中预先导入碱金属离子(a2)后,根据需要而共混增塑剂(a3)、其它成分后,进行熔融混炼并制成粒料的方法;向含羟基树脂(a1)中预先导入碱金属离子(a2)后,边将它们与根据需要的增塑剂(a3)、其它成分分别以规定比例投入至熔融混炼机中边进行混炼、粒料化的方法。
[多层结构体]
本发明的多层结构体中,可以对任意层实施了印刷。可以对构成层结构体(X)的层、构成层结构体(Y)的层和水溶性层(A)中的任一者实施了印刷。可以对2层以上实施了印刷。若实施了印刷,则有时因本发明的多层结构体的再利用而导致所得成型体的透明性降低,因此,对通过再利用而得到的成型体要求透明性时,优选未实施印刷。更具体而言,对通过层结构体(X)的再利用而得到的成型体要求高透明性、不对通过层结构体(Y)的再利用而得到的成型体要求高透明性时,优选对构成层结构体(Y)的层或水溶性层(A)实施印刷。即,从层结构体(X)的再利用性的观点出发,优选对构成层结构体(Y)的层或水溶性层(A)实施印刷。另外,从层结构体(X)和层结构体(Y)两者的再利用性的观点出发,优选对水溶性层(A)实施了印刷。印刷通过利用公知的印刷法对构成层结构体(X)的层、构成层结构体(Y)的层或水溶性层(A)直接印刷公知油墨来形成。
本发明的多层结构体中,层结构体(X)与层结构体(Y)经由水溶性层(A)进行层叠。在该情况下,层结构体(X)和层结构体(Y)可以分别为单层,也可以为包含多层的多层结构。可以是水溶性层(A)直接层叠于基材层(B)的结构,或者,也可以是水溶性层(A)经由粘接层(C)而层叠于基材层(B)的结构。关于水溶性层(A)、粘接层(C)、基材层(B),可以利用干式层压法等后工序将分别通过不同工序而制造的层进行层叠,也可以通过溶液涂覆法等逐次层叠,或者,还可以通过共挤出成型法等来同时制造其中的一部分或全部。共挤出成型法等中的熔融成型时的成型温度大多选自150~300℃的范围。
作为本发明的多层结构体的层叠方法,也可列举出例如下述方法:利用溶液涂覆法预先在基材层(B)上层叠水溶性层(A),使用公知的粘接剂(在粘接层(C)中列举的粘接剂等)对其干式层压另行通过共挤出而制作的层结构体(Y’)[PO层(D)/粘接性树脂层(粘接层(C))/阻隔层(E)/粘接性树脂层(粘接层(C))/PO层(D)等]。需要说明的是,层结构体(Y’)是指设置用于干式层压的粘接层(C)之前的层结构体(Y)。即,在上述例子中得到的多层结构体中,层结构体(X)包含基材层(B),层结构体(Y)包含粘接层(C)/PO层(D)/粘接层(C)/阻隔层(E)/粘接层(C)/PO层(D)的层构成。
从节约地赋予阻气性、机械物性等功能的观点出发,多层结构体的层数优选为3层以上且11层以下。另外,从作为包装材料的操作性和省资源化的观点出发,多层结构体的平均厚度优选为20μm以上且500μm以下,更优选为30μm以上且200μm以下,可以为75μm以上且160μm以下。
作为本发明的多层结构体的层构成,可列举出例如下述构成。需要说明的是,本说明书中,“/”表示直接层叠,“//”表示直接层叠或者经由粘接层(C)进行层叠。另外,“//”优选为经由粘接层(C)进行层叠。另外,各层可以具有多层,也可以具备其它层。
·PET层//水溶性层(A)//PO层(D)//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层//水溶性层(A)//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层/无机蒸镀层(I)//水溶性层(A)//PO层(D)//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层/无机蒸镀层(I)//水溶性层(A)//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层/无机蒸镀层(I)//水溶性层(A)//PO层(D)
·PET层//铝箔层//水溶性层(A)//PO层(D)//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层//铝箔层//水溶性层(A)//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层//铝箔层//水溶性层(A)//PO层(D)
·PET层//水溶性层(A)//铝箔层//PO层(D)//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层//水溶性层(A)//铝箔层//阻隔层(E)//PO层(D)
·PET层//水溶性层(A)//铝箔层//PO层(D)
·PET层//水溶性层(A)//无机蒸镀层(I)/阻隔层(E)//PO层(D)
·铝箔层//水溶性层(A)//PO层(D)//阻隔层(E)//PO层(D)
·铝箔层//水溶性层(A)//阻隔层(E)//PO层(D)
·铝箔层//水溶性层(A)//PO层(D)
·PO层//阻隔层//PO层//水溶性层(A)//纸层
·PO层//阻隔层//水溶性层(A)//纸层
本发明的多层结构体可以具有多个水溶性层(A)。本发明的多层结构体在水溶性层(A)溶解于水时分离成多个层结构体。该多个层结构体之中,具备上述规定的层且满足规定密度条件的层结构体属于层结构体(X)和层结构体(Y)。层结构体(X)和层结构体(Y)可以各为1个。具有层结构体(X)与层结构体(Y)经由水溶性层(A)进行了层叠的部分的多层结构体属于本发明的多层结构体。将层结构体(X)设为X,将层结构体(Y)设为Y,将水溶性层(A)设为A,将其它层结构体设为Z时,作为具有多个水溶性层(A)的本发明的多层结构体,可列举出例如具有下述层构成的多层结构体。
·X/A/Y/A
·X/A/Y/A/Z
·Z/A/X/A/Y
·Z/A/X/A/Y/A/Z
即,本发明的多层结构体可以包含“X/A/Y”的层叠结构。需要说明的是,其它层结构体可以满足层结构体(X)或层结构体(Y)的条件。即,层结构体(X)和层结构体(Y)可以分别设置多个。本发明的多层结构体优选仅具有1个水溶性层(A)。另外,本发明的多层结构体优选包含“X/A/Y”的层叠结构。
本发明的多层结构体的透氧速度只要根据用途进行调整即可,没有特别限定,温度20℃、相对湿度65%下的透氧速度优选为10cc/(m2·day·atm)以下,更优选为1cc/(m2·day·atm)以下,进一步优选为0.1cc/(m2·day·atm)以下。透氧度为该范围的多层结构体能够抑制内容物的腐败、变质,能够长时间维持内容物的品质。透氧度按照JIS K7126-2(等压法;2006年)进行测定,具体而言,采用实施例中记载的方法。
本发明的多层结构体的透湿度根据用途进行调整即可,没有特别限定,温度40℃、相对湿度90%下的透湿度优选为50g/(m2·day)以下,更优选为10g/(m2·day)以下,进一步优选为1g/(m2·day)以下。透湿度处于该范围的多层结构体能够抑制内容物的腐败、变质,能够长时间维持内容物的品质。透湿度按照JIS Z0208(1976年)进行测定。
本发明的多层结构体的剥离率优选为70%以上,更优选为80%以上,进一步优选为85%以上,特别优选为90%以上或95%以上,所述剥离率可通过将本发明的多层结构体切出100片1cm见方的正方形,在温度80℃的纯水(水(W))中搅拌60分钟后,进行静置来评价。剥离率用层结构体(X)和层结构体(Y)发生剥离的多层结构体的片数相对于切成1cm见方的正方形的多层结构体100片之比(%)来表示,具体而言,可通过实施例中记载的方法进行测定。
另外,为了提高成型加工性、各物性,也可以在不损害本发明效果的范围内向本发明的多层结构体的各层中添加前述的各种添加剂、改性剂、填充材料、其它树脂等。
[分离方法和再利用方法]
本发明的多层结构体的分离方法(分离工序)具备通过使本发明的多层结构体接触20℃~95℃的水(W)而使水溶性层(A)的一部分或全部溶解的工序,在前述溶解的工序中,在前述水(W)中使层结构体(X)沉降且使层结构体(Y)浮游,由此来达成。此处,“使一部分或全部溶解”是指只要溶解至层结构体(X)和层结构体(Y)发生剥离这一程度即可,优选水溶性层(A)溶解75质量%以上,更优选溶解90质量%以上,进一步优选完全溶解。本发明的多层结构体的分离方法可期待通过提高水温来去除所附着的污染物等的效果,另一方面,有可能因水的对流等而导致分离效率降低。向水(W)中投入的多层结构体的大小也没有特别限定,在多层结构体的情况下,为了促进层间剥离,优选小于10cm见方。另外,在将本发明的多层结构体刚刚投入后,剧烈搅拌而促进层间剥离,接着进行静置,由此能够有效地实现分离。
在分离结束后,分别将沉降的层结构体(X)和浮游的层结构体(Y)回收,根据需要用纯水等进行清洗并干燥后,使用挤出机进行熔融成型,从而能够以再利用树脂的形式再次制成粒料。使用如此操作而得到的粒料,制造各种成型体。即,本发明的多层结构体的再利用方法具备将通过本发明的多层结构体的分离方法而回收的层结构体(X)和层结构体(Y)各自独立地进行熔融成型的工序。
需要说明的是,本发明的多层结构体的分离方法中,层结构体(X)和层结构体(Y)未被剥离完全而在回收的层结构体(X)中(沉降物中)包含一部分层结构体(Y)的情况、在回收的层结构体(Y)中(浮游物中)包含一部分层结构体(X)的情况也包括在本发明的分离方法中。在本发明的分离方法中,可以利用分离率来评价能够将层结构体(X)和层结构体(Y)分离至何种程度,具体而言,可利用实施例中记载的方法进行评价。本发明的分离方法中的分离率优选为70%以上,更优选为80%以上,进一步优选为90%以上,特别优选为95%以上。
(水(W))
水(W)可以为包含氯化钠、氯化钾等氯化物盐等作为溶质的水溶液,也可以是不含溶质的水(纯水)。水(W)的pH范围没有特别限定,为了大幅简化溶解去除所需的设备、工序,水(W)的pH优选处于5~9的范围,可以为6~8的范围,也可以为6.5~7.5的范围。本发明的多层结构体所具备的水溶性层(A)即便在接近中性的pH区域、例如pH5~9其溶解性也优异,能够容易地溶解去除。从将分离的膜回收的工序中的经济性和操作性的观点出发,水(W)优选为纯水。
去除水溶性层(A)后的膜(层结构体)在水(W)中是浮还是沉根据膜与水(W)的相对比重来确定。在聚酯、乙烯-乙烯醇共聚物那样的比重大于1的物质的情况下,相对于通常的水呈现沉降的举动,在优选使其浮起来回收的情况下,通过向水(W)中添加氯化钠、氯化钾、氯化钙等氯化物盐,增大水(W)的比重,从而能够使其浮起来回收。在该情况下,从经济性和操作性的观点出发,为了表现出必要的水(W)的比重,必要的氯化物盐等的浓度优选为40质量%以下。在该浓度为40质量%以下的情况下,氯化物盐等的置办成本受到抑制,也能够有效地进行分离后的清洗工序。
另外,从分离工序的稳定性的观点出发,为了表现出必要的水(W)的比重,必要的氯化物盐等的浓度优选比该氯化物盐等的饱和浓度小10质量%以上。为了表现出必要的水(W)的比重,必要的氯化物盐等的浓度与该氯化物盐等的饱和浓度之差为10质量%以上时,能够在较短时间内进行氯化物盐等的溶解,抑制氯化物盐等向分离槽、分离后的物质中析出,工序的稳定性提高。
从使分离工序中的剥离性良好的观点出发,水(W)的比重优选位于层结构体(X)的比重与层结构体(Y)的比重之间。通过使水(W)的比重位于层结构体(X)的比重与层结构体(Y)的比重之间,从而水溶性层(A)的一部分被溶解去除后的层结构体(X)与层结构体(Y)发生剥离时,呈现显著表现出由层结构体(X)与层结构体(Y)的比重差(密度差)引起的浮沉差异对剥离性造成的影响的倾向,且分离后的回收工序中的操作性提高。
包含本发明的多层结构体的包装材料为本发明的适合实施方式。该包装材料被加工成管状、袋状等形态,作为食品、饮料、药品、化妆品、工业化学品、农药、洗剂等的各种包装材料是有用的,可用于广泛用途,但不限定于这些用途。
实施例
以下,使用实施例更具体地说明本发明,但本发明完全不限定于这些实施例。
实施例1
(1)EVOH树脂组合物粒料的制作
将EVOH-38(乙烯含量为38摩尔%、皂化度为99.6摩尔%、MFR(190℃、2.16kg载荷)为1.69g/10min、密度为1.2g/cm3、透氧度(20℃、65%RH条件下)为0.71cc·20μm/(m2·day·atm)、乙酸钠按照钠离子换算计为250ppm、磷酸按照磷酸根离子换算计为90ppm,作为硼化合物,包含按照硼元素换算计为180ppm的原硼酸)进行熔融混炼,得到EVOH树脂组合物粒料。熔融混炼使用株式会社东洋精机制作所制的25mm挤出机(D(mm)=25、L/D=30、螺杆:同向完全啮合型),以树脂温度成为220℃的方式来进行。
(2)PVA树脂组合物粒料的制作
将通过常规方法使乙酸乙烯酯聚合而得到的乙酸乙烯酯聚合物通过常规方法进行皂化,得到粘均聚合度为800、皂化度为88摩尔%、乙烯醇单元与乙酸乙烯酯单元的总含量相对于全部单体单元为99.9摩尔%的PVA。使用行星搅拌器将所得PVA 87质量份和作为增塑剂的甘油13质量份进行混合后,以钠离子(碱金属离子(a2))的含量成为800ppm的方式添加乙酸钠水溶液,并进行熔融混炼,由此得到PVA树脂组合物粒料。熔融混炼使用株式会社东洋精机制作所制的25mm挤出机(D(mm)=25、L/D=30、螺杆:同向完全啮合型),以树脂温度成为220℃的方式来进行。需要说明的是,所得PVA的粘均聚合度和皂化度通过JISK6726(1994年)中记载的方法来求出。
(3)涂布液的制作
向通过前述(2)而得到的PVA树脂组合物粒料10质量份中添加蒸馏水90质量份,边搅拌边升温至80℃,得到PVA涂布液。
(4)层结构体(X)和水溶性层(A)的层叠体的制作
作为基材层(B),准备平均厚度100μm的PET膜(东洋纺公司制的“东洋纺エステル(商标)E5101”、密度为1.38g/cm3)。使用棒涂机,将锚涂剂以干燥后的平均厚度成为80nm的方式涂布在该基材层(B)上。作为锚涂剂,使用二组分型粘接剂(三井化学公司制的“タケラック(商标)A-626”和三井化学公司制的“タケネート(商标)A-50”)。使涂布后的膜在80℃下干燥2分钟,在PET层(基材层(B))上形成粘接层(C),制作层结构体(X)。使用自动干式密度计(岛津制作所制的“アキュビック1330”)来测定层结构体(X)的密度时,为1.38g/cm3。接着,使用棒涂机将通过前述(3)而得到的PVA涂布液以干燥后的平均厚度成为4μm的方式涂布在粘接层(C)上。使涂布后的膜在100℃下干燥3分钟,在层结构体(X)的粘接层(C)上形成水溶性层(A)。如此操作,得到具有基材层(B)/粘接层(C)/水溶性层(A)(PET层/锚涂层/PVA树脂组合物层)这一结构的“在层结构体(X)上层叠有水溶性层(A)的层叠体”。
(5)层结构体(Y’)的制作
使用共挤出多层流延制膜装置,制膜出PO层(D)包含低密度聚乙烯(LDPE;日本ポリエチレン公司制的“ノバテック(商标)LJ400”、密度为0.92g/cm3)、阻隔层(E)包含通过前述(1)而得到的EVOH树脂组合物、粘接层(C)包含马来酸酐改性聚乙烯(三井化学公司制的“アドマー(商标)NF518”、密度为0.91g/cm3)的层结构体(Y’)(具有LDPE层/马来酸酐改性聚乙烯层/EVOH树脂组合物层/马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层=PO层(D)/粘接层(C)/阻隔层(E)/粘接层(C)/PO层(D)=21μm/2μm/2μm/2μm/21μm的层厚度(平均厚度)和层构成的5层共挤出多层流延膜)。此时的制膜条件如下所示。使用自动干式密度计(岛津制作所制的“アキュビック1330”)测定层结构体(Y’)的密度时,为0.95g/cm3。
共挤出条件
PO层(D)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=170/210/210/210℃
阻隔层(E)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=170/210/210/210℃
粘接层(C)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=170/210/210/210℃
挤出机:
·PO层(D)挤出机GT-32-A型(株式会社塑料工学研究所制)
·阻隔层(E)挤出机试验机ME型CO-EXT(株式会社东洋精机制作所制)
·粘接层(C)挤出机P25-18-AC型(大阪精机工作公司制)
T模具:300mm宽3种5层用(株式会社塑料工学研究所制)
冷却辊的温度:80℃
牵引速度:3.0m/分钟
(6)亲水处理
使用下述装置对通过前述(5)而制作的层结构体(Y’)的一个表面上实施亲水处理。以亲水处理强度成为130W·min/m2的方式,调整基台速度刻度和高频电源的输出功率设定。
装置:春日电机公司制的电晕处理装置TEC-4AC
(7)多层结构体的制作
将通过前述(4)而得到的“在层结构体(X)上层叠有水溶性层(A)的层叠体”和通过前述(6)而得到的单面实施了亲水处理的层结构体(Y’)分别切割成A4尺寸。在层结构体(Y’)的实施了亲水处理的面上涂布干式层压用粘接剂,以构成成为层结构体(X)/水溶性层(A)/粘接层(C)/层结构体(Y’)(PET层/锚涂层/PVA树脂组合物层/干式层压层/LDPE层(经表面处理)/马来酸酐改性聚乙烯层/EVOH树脂组合物层/马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层)的方式,将层结构体(X)与层结构体(Y’)通过干式层压进行层叠,在80℃下使其干燥3分钟,得到多层结构体(层压膜)。作为前述干式层压用粘接剂,使用二组分型粘接剂(三井化学公司的“タケラックA-520”和三井化学公司的“タケネートA-50”)。该粘接剂的涂布量设为4.0g/m2,在层压后,在40℃下实施3天的养护,得到层压膜。
需要说明的是,所得多层结构体中的“粘接层(C)/层结构体(Y’)”(干式层压层/LDPE层(经表面处理)/马来酸酐改性聚乙烯层/EVOH树脂组合物层/马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层)的部分相当于层结构体(Y)。即,所得多层结构体具有“层结构体(X)/水溶性层(A)/层结构体(Y)”的层构成。为了干式层压而设置的粘接层(C)与层结构体(Y’)相比非常薄,因此,层结构体(Y)的密度与层结构体(Y’)的密度同样为0.95g/cm3。后述其它实施例2~17和比较例1~5中,层结构体(Y)的密度也与设置用于干式层压的粘接层(C)之前的层结构体(Y’)的密度相等。
(8)高湿下的层间粘接性评价
作为通过前述(7)而制作的多层结构体中的层结构体(X)与层结构体(Y)的层间粘接性的指标,利用下述条件来测定高湿条件下的粘接强度。在20℃、90%RH的气氛下调湿7天后,切出15mm×200mm的短条状试验片。针对所得试验片,利用岛津制作公司制的“Autograph AGS-H型”,在卡盘间隔为50mm、拉伸速度为250mm/分钟的条件下进行T型剥离强度(gf/15mm)的测定。针对5个试验片进行测定,将其平均值作为粘接强度。判定基准如下所示。将结果示于表1。
A:粘接强度为100gf/15mm以上
B:粘接强度为50gf/15mm以上且小于100gf/15mm
C:粘接强度为25gf/15mm以上且小于50gf/15mm
D:粘接强度小于25gf/15mm
(9)剥离性、分离性评价
(9-1)层结构体(X)与层结构体(Y)的剥离性评价
将通过前述(7)而制作的多层结构体的层结构体(X)侧的PET层露出面用蓝色油性笔进行着色,将层结构体(Y)侧的LDPE层露出面用红色油性笔进行着色后,切出100片1cm见方的正方形,得到试验片。将所得试验片在温度80℃的纯水(水(W))中搅拌60分钟后,进行静置,由此评价剥离性。将层结构体(X)与层结构体(Y)发生剥离的多层结构体的片数相对于试验片100片之比设为剥离率(%),剥离性的判定基准如下所示。能够剥离的判断通过观察膜片的颜色来判断。剥离结束的膜片分别为蓝色和红色,未发生剥离的膜片显紫色。将结果示于表1。
A:静置后5分钟后的剥离率为95%以上。
B:静置后5分钟后的剥离率为90%以上且小于95%。
C:静置后5分钟后的剥离率为80%以上且小于90%。
D:静置后5分钟后的剥离率为70%以上且小于80%。
E:静置后5分钟后的剥离率小于70%。
(9-2)分离性评价
与(9-1)同样操作来制作试验片,并进行试验。通过在试验后进行静置,按照下述判定基准来评价层结构体(X)和层结构体(Y)的分离性,即,因两者中的一者发生沉降且另一者发生浮游而能够分离。将结果示于表1。
A:静置后5分钟后的分离率为95%以上。
B:静置后5分钟后的分离率为90%以上且小于95%。
C:静置后5分钟后的分离率为80%以上且小于90%。
D:静置后5分钟后的分离率小于80%。
(10)阻氧性评价(OTR)
将通过前述(4)、前述(5)和前述(7)而得到的层结构体(X)、层结构体(Y’)和多层结构体在温度20℃、相对湿度65%的条件下调湿24小时后,在相同条件下按照JIS K7126-2(等压法;2006年)中记载的方法,使用Mocon公司制的透氧率测定装置“OX-TRANMODEL2/21”来测定透氧速度(cc/(m2·day·atm))。需要说明的是,确认了层结构体(Y)的OTR与设置用于干式层压的粘接层(C)之前的层结构体(Y’)的OTR相等。后述其它实施例2~17和比较例1~5中,层结构体(Y)的OTR也与层结构体(Y’)的OTR相等。按照下述判定基准来评价多层结构体的阻氧性。将结果示于表1。
A:透氧速度小于3cc/(m2·day·atm)
B:透氧速度为3cc/(m2·day·atm)以上且小于7.5cc/(m2·day·atm)
C:透氧速度为7.5cc/(m2·day·atm)以上且小于15cc/(m2·day·atm)
D:透氧速度为15cc/(m2·day·atm)以上
实施例2
作为含羟基树脂(a1),使用将粘均聚合度为600、皂化度为80摩尔%、乙烯醇单元和乙酸乙烯酯单元的总含量相对于全部单体单元为99.9摩尔%的PVA与粘均聚合度为800、皂化度为74摩尔%、乙烯醇单元和乙酸乙烯酯单元的总含量相对于全部单体单元为99.9摩尔%的PVA以70/30的质量比共混而得到的树脂,不添加增塑剂(甘油),以钠离子(碱金属离子(a2))的含量成为400ppm的方式添加乙酸钠水溶液,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作PVA树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表1。
实施例3~5
添加表1中记载的增塑剂来代替甘油,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作PVA树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。需要说明的是,实施例3中使用的PEG使用Dow公司制的“CARBOWAX”1000(分子量1000)。将结果示于表1。
实施例6~9
以钠离子(碱金属离子(a2))的含量如表1、2中记载的方式变更乙酸钠水溶液的添加量,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作PVA树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表1、2。
实施例10
作为含羟基树脂(a1),使用粘均聚合度为350、皂化度为88摩尔%、乙烯醇单元和乙酸乙烯酯单元的总含量相对于全部单体单元为99.9摩尔%的PVA,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作PVA树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表2。
实施例11
使用乙酸钾水溶液来代替乙酸钠水溶液,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作PVA树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表2。
实施例12
作为含羟基树脂(a1),使用乙烯改性量为8摩尔%、粘均聚合度为350、皂化度为98摩尔%、乙烯醇单元和乙酸乙烯酯单元的总含量相对于全部单体单元为92摩尔%的乙烯改性PVA,不添加甘油,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作PVA树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表2。
实施例13
作为阻隔层(E),使用尼龙MXD6(三菱瓦斯化学公司制的“S6007”、密度为1.2g/cm3),如下那样地变更共挤出的温度,将阻隔层(E)的平均厚度变更为10μm,除此之外,与实施例1同样操作,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表3。
共挤出条件
粘接层(C)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=200/250/250/250℃
PO层(D)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=200/250/250/250℃
阻隔层(E)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=220/250/250/250℃
实施例14
作为EVOH树脂组合物,使用EVOH-48(乙烯含量为48摩尔%、皂化度为99.6摩尔%、MFR(190℃、2.16kg载荷)为6.40g/10min、密度为1.1g/cm3、透氧度(20℃、65%RH条件下)为3.5cc·20μm/(m2·day·atm);包含按照钠离子换算计为200ppm的乙酸钠、按照磷酸根离子换算计为120ppm的磷酸、按照硼元素换算计为150ppm的作为硼化合物的原硼酸),除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作EVOH树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表3。
实施例15
作为PO层(D),使用高密度聚乙烯(HDPE;日本ポリエチレン公司制的“ノバテック(商标)HD HY331”、密度为0.95g/cm3)来代替LDPE,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作层结构体等和多层结构体并进行评价。将结果示于表3。
实施例16
不对层结构体(X)设置锚涂层,将PET膜直接用作层结构体(X),除此之外,利用与实施例1相同的方法,制造层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表3。
实施例17
使用通过公知的真空蒸镀法在平均厚度100μm的PET膜(东洋纺公司制的“东洋纺エステル(商标)E5101”、密度为1.38g/cm3)的一个表面上设置平均厚度50nm的氧化铝蒸镀层而得到的透明蒸镀PET膜(基材层(B)与无机蒸镀层(I)的层叠体)来代替PET膜(基材层(B)),在前述氧化铝蒸镀层上涂布锚涂剂,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表3。
实施例18
使用共挤出多层流延制膜装置,制作水溶性层(A)包含实施例1中得到的PVA树脂组合物粒料、基材层(B)包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET;ベルポリエステルプロダクツ公司制的“ベルペットEFG70”、粘接层(C1)包含马来酸酐改性乙烯丙烯酸酯共聚物(ダウ·ケミカル公司制的“Bynel 21E533”、PO层(D)包含低密度聚乙烯(LDPE;日本ポリエチレン公司制的“ノバテック(商标)LJ400”)、阻隔层(E)包含实施例1中得到的EVOH树脂组合物、粘接层(C2)包含马来酸酐改性聚乙烯(三井化学公司制的“アドマー(商标)NF518”)的多层结构体(具有(B)/(C1)/(A)/(C2)/(D)/(C2)/(E)/(C2)/(D)=PET层/马来酸酐改性乙烯丙烯酸酯共聚物层/PVA树脂组合物层/马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层/马来酸酐改性聚乙烯层/EVOH树脂组合物层/马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层=100μm/2μm/4μm/2μm/21μm/2μm/2μm/2μm/21μm的层厚度(平均厚度)和层构成的300mm宽的9层共挤出多层流延膜),利用与实施例1相同的方法进行评价。将结果示于表3。层结构体(X)和层结构体(Y)的密度通过分别制膜出层结构体(X)(PET层/马来酸酐改性乙烯丙烯酸酯层=100μm/2μm)和层结构体(Y)(马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层/马来酸酐改性聚乙烯层/EVOH树脂组合物层/马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层=2μm/21μm/2μm/2μm/2μm/21μm),并使用自动干式密度计(岛津制作所制的“アキュビック1330”)进行测定。层结构体(X)的密度为1.38g/cm3,层结构体(Y)的密度为0.95g/cm3。
比较例1
未设置水溶性层(A)和层结构体(X)的锚涂层(粘接层(C)),除此之外,利用与实施例1相同的方法,准备或制作层结构体(X)等和多层结构体(PET层/干式层压层/LDPE层(经表面处理)/马来酸酐改性聚乙烯层/EVOH树脂组合物层/马来酸酐改性聚乙烯层/LDPE层)并进行评价。将结果示于表4。
比较例2、比较例3
以钠离子(碱金属离子(a2))的含量如表4中记载的方式变更乙酸钠水溶液的添加量,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作PVA树脂组合物粒料,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表4。
比较例4
作为阻隔层(E),使用聚酰胺6/66(BASF公司制的“Ultramid C40L”、密度为1.1g/cm3),如下那样地变更共挤出的温度,将阻隔层(E)的平均厚度变更为25μm,除此之外,与实施例1同样操作,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表4。
共挤出条件
粘接层(C)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=170/210/210/220℃
PO层(D)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=170/210/210/220℃
阻隔层(E)的挤出温度:供给部/压缩部/计量部/模具=200/220/220/220℃
比较例5
作为基材层(B),使用通过下述方法而制作的包含聚酰胺12的单层膜来代替PET膜,除此之外,利用与实施例1相同的方法,制作层结构体(X)等和多层结构体并进行评价。将结果示于表4。
使用聚酰胺12(宇部兴产公司制的“UBESTA 3030XA”、密度为1.01g/cm3),使用株式会社东洋精机制作所制的20mm挤出机“D2020”(D(mm)=20、L/D=20、压缩比=2.0、螺杆:全螺纹),利用下述条件来进行单层制膜,得到包含聚酰胺12的单层膜。
料筒温度:供给部215℃、压缩部230℃、计量部230℃
模具温度:230℃
螺杆转速:100rpm
牵引辊温度:80℃
牵引辊速度:1.5m/分钟
膜平均厚度:100μm
使用前述装置,对所得膜的一个表面上实施亲水处理,得到包含聚酰胺12的基材层(B)。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
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实施例19
利用油墨对于“在层结构体(X)上层叠有水溶性层(A)的层叠体”的水溶性层(A)的表面实施印刷,除此之外,与实施例1同样操作,制作多层结构体。将所得多层结构体切成100片1cm见方的正方形,得到试验片。将所得试验片在温度80℃的水中搅拌60分钟后,静置5分钟,将发生沉淀的100片膜回收时,所印刷的油墨发生剥离的透明膜为98片,剩余2片是层结构体(X)与层结构体(Y)发生沉降而不剥离的多层结构体。
实施例20
利用油墨对PET膜(基材层(B))的表面实施印刷后,使用棒涂机将锚涂剂以干燥后的平均厚度成为80nm的方式涂布在实施了印刷的基材层(B)的表面上,制作具备粘接层(C)的层结构体(X),除此之外,与实施例1同样操作,制作多层结构体。将所得多层结构体切成100片1cm见方的正方形,得到试验片。将所得试验片在温度80℃的水中搅拌60分钟后,静置5分钟,将发生沉淀的100片膜回收时,层结构体(X)与层结构体(Y)发生剥离的膜为98片,层结构体(X)与层结构体(Y)未发生剥离的多层结构体为2片,所印刷的油墨发生剥离的透明膜为0片。
根据实施例19和实施例20的结果,如实施例19那样,通过对层结构体(X)的水溶性层(A)的表面实施印刷,在水中进行搅拌清洗,由此能够得到透明的基材层(B),容易再利用。另一方面,如实施例20那样地对基材层(B)的表面实施印刷时,无法回收透明的基材层(B),由于PET在要求透明性的用途中使用的情况较多,因此,有时难以面向这种用途来进行再利用。以聚对苯二甲酸乙二醇酯为首的聚酯的熔点高,难以与广泛用作包装材料的其它原材料混合并再利用,但通过使用本技术,从而即便是难以再利用的材料的组合也能够进行再利用。
产业利用性
本发明的多层结构体能够在作为包装材料的通常使用条件中显示出充分的阻氧性和层间粘接性,并且在作为包装材料的使用后,分离工序中的剥离性优异,将层结构体(X)和层结构体(Y)分别分离回收。由此,不会使作为包装材料的性能、品质降低,能够提高包装材料的再利用适合性,能够有助于循环型社会的实现。
Claims (15)
1.多层结构体,其中,层结构体(X)与层结构体(Y)经由水溶性层(A)进行层叠,
所述层结构体(X)具备基材层(B),所述基材层(B)包含选自热塑性树脂和金属中的至少1种,
所述层结构体(Y)具备聚烯烃层(D)或纸层,
所述层结构体(X)与所述层结构体(Y)的密度差(X-Y)为0.2g/cm3以上,
所述层结构体(X)和所述层结构体(Y)中至少一者的按照JIS K7126-2(等压法;2006年)而测得的20℃、65%RH下的透氧速度(OTR)为20cc/(m2·day·atm)以下,
所述水溶性层(A)包含含羟基树脂(a1)和碱金属离子(a2),所述水溶性层(A)中的所述碱金属离子(a2)的含量为10ppm以上且2000ppm以下。
2.根据权利要求1所述的多层结构体,其中,所述层结构体(X)的密度为1.0g/cm3以上,所述层结构体(Y)的密度为1.0g/cm3以下。
3.根据权利要求1或2所述的多层结构体,其中,所述含羟基树脂(a1)为聚乙烯醇。
4.根据权利要求3所述的多层结构体,其中,所述聚乙烯醇的粘均聚合度为400以上且2000以下。
5.根据权利要求3或4所述的多层结构体,其中,所述聚乙烯醇的皂化度为70摩尔%以上且95摩尔%以下。
6.根据权利要求3~5中任一项所述的多层结构体,其中,所述聚乙烯醇的全部单体单元中的乙烯醇单元与乙烯基酯单元的总含量为95摩尔%以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的多层结构体,其中,所述水溶性层(A)还包含增塑剂(a3),所述增塑剂(a3)包含选自甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、聚甘油、甘露醇、山梨糖醇和季戊四醇中的至少1种。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的多层结构体,其中,所述基材层(B)包含聚酯树脂作为主成分。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的多层结构体,其中,所述层结构体(X)具备与所述水溶性层(A)接触的粘接层(C)。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的多层结构体,其中,所述聚烯烃层(D)的质量相对于所述层结构体(Y)的总质量之比为0.90以上。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的多层结构体,其中,所述层结构体(Y)具备包含选自聚酰胺和乙烯-乙烯醇共聚物中的至少1种作为主成分的阻隔层(E)。
12.根据权利要求11所述的多层结构体,其中,所述阻隔层(E)包含所述乙烯-乙烯醇共聚物作为主成分。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的多层结构体,其中,对任意层实施了印刷。
14.多层结构体的分离方法,其具备:通过使权利要求1~13中任一项所述的多层结构体接触20℃~95℃的水(W)而使水溶性层(A)的一部分或全部溶解的工序,
在所述溶解的工序中,在所述水(W)中使所述层结构体(X)沉降且使所述层结构体(Y)浮游。
15.多层结构体的再利用方法,其具备:将利用权利要求14所述的多层结构体的分离方法而回收的所述层结构体(X)和所述层结构体(Y)各自独立地进行熔融成型的工序。
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