JP2006199720A - 熱封緘性接着剤およびこの接着剤を用いた蓋材 - Google Patents

Abstract

【課題】 スチレン系樹脂容器および金属箔基材からなる蓋材の両者に対して熱封緘強度の高く、そして、動植物性油脂を含有した内容物による熱封緘部の影響の小さい接着剤およびこの接着剤を金属箔基材に塗布した蓋材を提供する。
【解決手段】 金属箔基材からなる蓋材をスチレン系樹脂容器に熱封緘するための接着剤であって、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体とアクリル酸エステル共重合体を主成分とし、エチレン共重合体を添加してなる熱封緘性接着剤。
【選択図】 無し

Description

本発明は、蓋材をスチレン系樹脂容器に熱封緘するための接着剤およびこの接着剤を用いた蓋材に関する。

特許第２７６４２１２号

従来、プラスチック容器への蓋材の熱封緘は、封緘用熱板（ヒートシール・バー）、高周波または超音波等を用いて行われている。そして、このような熱封緘に用いられる蓋材の一般的な形態は、アルミニウム箔に代表される金属箔、紙や耐熱性プラスチックフィルムまたは紙やプラスチックフィルムに金属蒸着を施したものからなる基材と、その基材の一方の面に熱可塑性樹脂を基本成分とする接着剤を塗布することにより形成される熱封緘性樹脂層とを備えている。さらに、このような蓋材の基材と熱封緘性樹脂層の間の接着性を向上させるために、熱封緘性樹脂層と基材との間にポリエチレン樹脂からなる緩衝層を設けるなど種々のバリエーションが知られている。
また、基材の他方の面には一般に文字やデザインが印刷されており、その印刷保護のために耐熱性の透明な樹脂ワニスを塗布したり、耐熱性プラスチックフィルムを積層したりしている。

このような熱封緘されるプラスチック製容器の中でもスチレン系樹脂、特にゴム成分で変性された耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）製容器を用いたものが知られている。そして、このＨＩＰＳ製容器を用いたシールパック製品の蓋材としては、金属箔、特にアルミニウム箔からなる基材に熱封緘性の接着剤を塗布したものが多く使用されている。

また、このスチレン系樹脂製容器を用いたシールパック製品の接着剤としては、種々の樹脂が検討されているが、アクリル酸エステル共重合体を主成分とするものが比較的良好な熱封緘性を示すものとして評価されている。
しかし、アクリル酸エステル共重合体樹脂を単独で用いた接着剤は、金属箔基材との熱封緘強度が低い。そのため、金属箔基材との熱封緘性を向上させるために、アクリル酸エステル共重合体に添加物としてカルボン酸変性の塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体などの金属接着性の良好な重合体類を混合したものが使用されている。

しかし、アクリル酸エステル共重合体の比率が大きくなると、熱封緘性樹脂層とスチレン系樹脂容器との熱封緘強度は高くなるが、熱封緘性樹脂層と金属箔基材との接着強度が低下する。他方、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体の比率が大きくなると、熱封緘性樹脂層と金属箔基材との熱封緘強度は高くなるが、熱封緘性樹脂層とスチレン系樹脂容器との熱封緘強度は低下する。そのため、金属箔基材およびスチレン系樹脂容器の両者に対して十分な熱封緘性を有するものはない。

特許文献１にはアクリル酸エステル共重合体樹脂溶液に無機充填材を添加する接着剤が開示されている。この接着剤を用いることにより金属箔との熱封緘強度は向上することが記載されている。しかし、この接着剤は経時的に無機充填材の凝集および沈降が起こる一方、その再分散が困難であるため、熱封緘強度が低下する傾向がある。また、無機充填材の添加によりアクリル酸エステル共重合体樹脂溶液が不透明となり、かつ、金属箔に塗布されることによって形成される熱封緘性樹脂層の外観も曇った状態となるので用途によっては使用できない等の欠点もある。

さらに、上述したスチレン系樹脂製容器の開口部を金属箔製蓋材で封緘するシールパック製品は、食品包装分野、特にポーションパックと呼ばれる内容物が動植物性油脂を主成分とする食品添加物の包装用途を中心にして諸分野に広く使用されている。このように動植物性油脂を含有する内容物は、容器と蓋材とを封緘する熱封緘部周辺と接触し、熱封緘部を浸漬することによって経時的に熱封緘強度を低下させることが問題となっている。

本発明者らはこのような問題点を解決するためにスチレン系樹脂製容器を用いたシールパック製品の接着剤であって、金属箔との密着性が良好なカルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体と、スチレン系樹脂との熱封緘性の良いアクリル酸エステル共重合体との混合物を主成分として用いたものに、種々の重合体類を添加した接着剤の検討を行った。その結果、この混合物にエチレン共重合体を添加することにより、スチレン系樹脂および金属箔の両者に対して接着強度が高くなることを見出した。
本発明は、スチレン系樹脂容器および金属箔基材からなる蓋材の両者に対して熱封緘強度の高く、そして、動植物性油脂を含有した内容物による熱封緘部の影響の小さい接着剤を提供することを目的としている。

本発明の熱封緘性接着剤は、金属箔蓋材をスチレン系樹脂容器に熱封緘するための接着剤であって、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体とアクリル酸エステル共重合体を主成分とし、エチレン共重合体を添加してなることを特徴としている。
本発明の熱封緘性蓋材は、金属箔からなる基材と、その表面に上記の熱封緘性接着剤を塗布することによって形成される熱封緘性樹脂層とを備えていることを特徴としている。

本発明の熱封緘性接着剤はカルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体とアクリル酸エステル共重合体を主成分としており、この組成物にエチレン共重合体を添加することにより、スチレン系樹脂、特にゴム成分で変性された耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）と金属箔の両者に対して熱封緘強度が向上する。また、動植物油脂を含有する内容物を充填しても熱封緘部の内容物との接触や浸漬による経時的な熱封緘強度の低下が少ない。
エチレン共重合体は、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体およびアクリル酸エステル共重合体の溶液との相溶性が良く無機充填材のように沈降凝固したり、溶液を不透明にしたりすることもない。また、アクリル酸エステル共重合体との相溶性が良好であり、熱封緘時のアクリル酸エステル共重合体の流動性が向上するため、スチレン系樹脂製容器への熱封緘強度が向上する。さらに、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体との相溶性が良好であり、熱封緘時のカルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体の流動性も向上するため、金属箔との接着性も向上する。

本発明の蓋材は、金属箔からなる基材と、その基材の表面に熱封緘性接着剤を塗布することにより形成される熱封緘性樹脂層とから構成されている。
このような金属箔としてはその厚さが１５〜８０μｍであり、アルミニウム、銅、ステンレス等の種々の金属箔、特にアルミニウム箔が用いられる。
熱封緘性接着剤としては、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体とアクリル酸エステル共重合体を主成分とした混合物に、エチレン共重合体を添加したものが用いられる。

熱封緘性接着剤の主成分であるカルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体は、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体を、金属箔、特にアルミ箔との接着性が良好な無水マレイン酸や無水イタコン酸などの共重合性二塩基性カルボン酸無水物で変性したものが好ましい。これらカルボン酸の含有量は１〜２％が好ましい。

アクリル酸エステル共重合体の構成成分である単量体としては、一般にアクリル酸エステル共重合体の製造に使用される公知の単量体を使用できる。代表的なものとしてはＣ１〜１８アルキル（メタ）アクリレートがあるが、その他の単量体としてスチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル等がある。

エチレン共重合体としては、エチレンと酢酸ビニル、重合性不飽和無水カルボン酸、アクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルおよび一酸化炭素等を共重合させたものが用いられ、特にエチレンとアクリル酸エステルおよび一酸化炭素とを共重合させたものが好ましい。

上述した熱封緘性接着剤における各樹脂の配合割合はカルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体２０〜４０重量％、アクリル酸エステル共重合体３０〜６０重量％、エチレン共重合体１０〜３０重量％が適当であり、上記配合割合の範囲内において良好な熱封緘強度が得られる。

熱封緘性接着剤はカルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、アクリル酸エステル共重合体およびエチレン共重合体を有機溶剤に溶解して溶液とする。このような有機溶剤としてはメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、Ｎ−ヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素等の溶剤を単独またはそれらの混合溶剤が使用される。
そして、この溶液を金属箔基材の一面に塗布することによって蓋材が製造される。蓋材の他面には印刷層を設け、あるいは紙、プラスチックフィルム等を積層させたものが使用される。

[実施例１]
表１に記載されている配合となるように実施例１の熱封緘性接着剤を次のようにして作製した。始めにトルエンを４０℃まで加熱し、撹伴しつつ、エチレン共重合体の全量を添加する。そして、エチレン共重合体を溶解させた後、メチルエチルケトン、アクリル酸エステル共重合体、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体の全量を添加し溶解させ、作製した。

この実施例１の熱封緘性接着剤をバーコーターにて厚さ２０μの軟質アルミニウム箔の艶消し面に乾燥塗布量が約６ｇ／ｍ^２となるように塗布し、雰囲気温度１７０℃の乾燥炉中で２０秒間加熱乾燥させて熱封緘性樹脂層を形成して熱封緘性蓋材を作成した。

次に、得られた熱封緘性の蓋材を厚さ０．５ｍｍのハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）シート（電気化学工業ＧＥ−１０００）に対して、それぞれ熱封緘温度１４０℃、１６０℃、１８０℃及び２００℃において圧力０．２９ＭＰａ、圧着時間１秒の条件下で熱封緘を行い、実施例１の熱封緘性接着剤を用いた熱封緘強度測定用試料を作製した。

前記熱封緘強度測定用試料についてオートグラフ（島津製作所製）を使用して１８０度剥離試験（引張り速度２００ｍｍ／ｍｉｎ.）を行い、熱封緘温度１４０℃、１６０℃、１８０℃及び２００℃に対する強度として、それぞれ９．６、１１．０、１０．５及び１０．８Ｎ／１５ｍｍ幅の値を得た（表２参照）。少なくとも熱封緘温度１８０℃において熱封緘強度として８Ｎ／１５ｍｍ幅以上の値が得られれば実用上充分であるとされるから前記の値は満足すべきものである。

前記熱封緘強度測定用試料を市販の植物性油脂クリーミング食品（ネッスル製クレマトップ）に一週間浸漬した後オートグラフ（島津製作所製）を使用して１８０度剥離試験（引張り速度２００ｍｍ／ｍｉｎ.）を行い、表３の値を得た。一週間浸漬後の熱封緘強度の低下率が１０％以下であれば実用上充分であるとされるから結果は満足すべきものである。

[実施例２]
実施例１同様の方法にて、表１に記載されている配合となるように実施例２の熱封緘性接着剤を作製した。
また、実施例１と同様の方法にて熱封緘性蓋材を作成し、さらに、実施例１と同様の手順で実施例２の熱封緘性接着剤を用いた熱封緘強度測定用試料を得た。
この熱封緘強度測定用試料を用いて実施例１と同様に熱封緘強度を測定し、熱封緘温度１４０℃、１６０℃、１８０℃及び２００℃に対する強度として、それぞれ８．６、９．９、１０．７及び９．８Ｎ／１５ｍｍ幅の値を得た（表２参照）。これも実施例１と同様に少なくとも熱封緘温度１８０℃における熱封緘強度が８Ｎ／１５ｍｍ幅以上であり、満足すべき結果を得た。

[実施例３]
実施例１同様の方法にて、表１に記載されている配合となるように実施例３の熱封緘性接着剤を作製した。
また、実施例１と同様の方法にて熱封緘性蓋材を作成し、さらに、実施例１と同様の手順で実施例３の熱封緘性接着剤を用いた熱封緘強度測定用試料を得た。
この熱封緘強度測定用試料を用いて実施例１と同様に熱封緘強度を測定し、熱封緘温度１４０℃、１６０℃、１８０℃及び２００℃に対する強度として、それぞれ７．９、９．３、９．４及び９．８Ｎ／１５ｍｍ幅の値を得た（表２参照）。これも実施例１と同様に少なくとも熱封緘温度１８０℃における熱封緘強度が８Ｎ／１５ｍｍ幅以上であり、満足すべき結果を得た。

[比較例１]
表１に記載されている配合となるように比較例１の熱封緘性接着剤を次のようにして作製した。トルエン、メチルエチルケトンの混合溶剤を撹伴しつつ、アクリル酸エステル共重合体、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体の全量を添加し溶解させ作製した。

この比較例１の熱封緘性接着剤を実施例１と同様の方法にて熱封緘性蓋材を作成し、さらに、実施例１と同様の手順で比較例１の熱封緘性接着剤を用いた熱封緘強度測定用試料を得た。
この熱封緘強度測定用試料を用いて実施例１と同様に熱封緘強度を測定し、熱封緘温度１４０℃、１６０℃、１８０℃及び２００℃に対する強度として、それぞれ２．８、３．２、３．２及び３．０Ｎ／１５ｍｍ幅の値を得た（表２参照）。この試料を用いた場合、少なくとも熱封緘温度１８０℃における熱封緘強度が８Ｎ／１５ｍｍ幅以上の値を得ることができなかった。

注１．ＶＭＣＨ （ダウケミカル社製マレイン酸変性塩ビ−酢ビ共重合体マレイン酸含有量１％）
注２．パラロイドＢ−６６ （ロームアンドハース社製メタクリル酸メチル）
注３．エルバロイＨＰ４４３ （三井デュポンポリケミカル社製エチレン共重合体ＭＦＲ３５）

Claims (2)

1. 金属箔蓋材をスチレン系樹脂容器に熱封緘するための接着剤であって、カルボン酸変性塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体とアクリル酸エステル共重合体を主成分とし、エチレン共重合体を添加してなることを特徴とする熱封緘性接着剤。
2. 金属箔からなる基材と、その基材の表面に形成された請求項１記載の熱封緘性接着剤からなる熱封緘性樹脂層とから構成される熱封緘性蓋材。