JP2013039691A - 帯状バリア性積層包装材料の製造法及び包装材料製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯状バリア性積層包装材料12の製造法は、バリア性樹脂層1とヒートシール性樹脂外層2、3とを、仮積層ステップで、直接に一時的に連続的に仮積層して帯状仮積層体5を得、不活性雰囲気8下で、帯状仮積層体を、引き剥がしステップで、各層に機械的に引き剥がし、ヒートシール性樹脂層を、表面処理ステップで、プラズマ処理/コロナ処理によって、表面改質し、ヒートシール性樹脂層とバリア性樹脂層とを、積層ステップで、連続的に直接に重ねて押圧して積層し、帯状バリア性積層包装材料。
【選択図】図1
Description
包装材料にガスバリア性を付与するガスバリア材としては、例えば、アルミニウム箔、樹脂系バリア材(例えば、EVOH(エチレンビニルアルコール)、またはPVOH(ポリビニルアルコール)、樹脂フィルムに積層した金属や無機酸化物の蒸着層などの優れた酸素ガス遮断性を持つ材料が既知である。
不活性雰囲気下で、帯状仮積層体を、引き剥がしステップで、各層に機械的に引き剥がし、
ヒートシール性樹脂層の引き剥がされた内側面を、表面処理ステップで、プラズマ処理及び/又はコロナ処理によって、表面改質し、
ヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面とバリア性樹脂層の引き剥がされた面とを、積層ステップで、連続的に直接に重ねて押圧して積層し、帯状バリア性積層包装材料を得る、ことを特徴とする。
仮積層手段の下流側に位置し、帯状仮積層体の各層に対応し、並列に離別して配設されたロールからなる、不活性雰囲気下で帯状仮積層体を各層に機械的に引き剥がす引き剥がし手段と、
ヒートシール性樹脂層の引き剥がされた内側面を、プラズマ処理及び/又はコロナ処理によって、表面改質する表面処理手段と、
ヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面とバリア性樹脂層の引き剥がされた面とを、積層ロールで、重ねて押圧して積層し、帯状バリア性積層包装材料を得る積層手段と、
を備えることを特徴とする。
この発明による帯状バリア性積層包装材料の製造法及びその包装材料製造装置では、まず、バリア性樹脂層とヒートシール性樹脂外層とを、仮積層ステップで、仮積層手段によって、直接に一時的に連続的に仮積層して帯状仮積層体を得る。
この発明において、バリア性樹脂層とヒートシール性樹脂外層が形成され、すなわち、バリア性樹脂とヒートシール性樹脂が、同時もしくは逐次、フィルム化される。
フィルム化は、溶融押出成型法(extrusion molding)、すなわち、熱可塑性樹脂を射出成型法と同じくシリンダー内で加熱しスクリューで加圧した溶融状態の樹脂を、押出金型の吐出口(リップ)から押し出し、冷却工程を経てフィルム化する。より詳細には、インフレーション法(inflation)によって、すなわち、押出機の先端にリングダイス(またはクロスヘッドダイ)と呼ばれる環状のリップを持つ金型を設置し、チューブ状に材料を押し出して連続的にフィルム化する。また、Tダイ法(T-die、フラットダイ法)によって、すなわち、押出機の先端にTダイと呼ばれる直線状のリップを持つ金型を設置し、平たく材料を押し出して連続的にフィルム化する。
仮積層は、通常の積層方法を利用して行うことができる。例えば、共押出法(co-extrusion)によって、溶融押出成型法(インフレーション法及びTダイ法)において、バリア性樹脂層とヒートシール性樹脂とを一度に押し出して重ねる。
上記の共押出法の他に、ラミネート法がある。すなわち、押出しラミネート法において、Tダイ法溶融押出成型法の設備を使用し、材料を他のフィルム上に直接押し出してから冷却ロールで冷却する。また、接着剤を使用しないラミネート法、すなわち、加熱されたフィルムを、若しくは、余熱を持つフィルムを、仮積層手段としてのニップロールで重ねて貼り合わせ、フィルム全面を均一にヒートシールする。
この発明における仮積層体は、バリア性樹脂層とヒートシール性樹脂とが直接に一時的に積層されている。ここで、「直接」とは、接着剤を使用することなく、直接に接触していることを意味する。また、「一時的」とは、仮積層後に、各層が剥離されることを意味する。
引き剥がしステップにおける引き剥がしは、例えば、外側層に、外側から外方に力を付与することによって、実行される。その結果、帯状仮積層体が、各層に機械的に引き剥がされる。
具体的には、粘着層を持つロールや板を、外側層の表面に押しつけて一時的に接着させ、そのロール又は板を外方に離すことによって行うことができる。また、別の態様では、仮積層後にその下流側の位置で、帯状仮積層体の各層に対応し、並列に離別して配設されたロールを設けて、各層が対応するロールに引っ張れれる間に、各層に機械的に引き剥がすことができる。
この発明における引き剥がしによって、界面剥離した表面は、粗面化され、また、極性を持つカルボキシル基や水酸基などの官能基や、ラジカルを持つ遊離基が露出して、引き剥がされた面が活性化される。
この発明において、引き剥がしステップは、不活性雰囲気下で、実施され、上記の官能基や遊離基などが維持されて保護される。不活性雰囲気には、例えば、窒素ガスやヘリウムガスが充満した空間、若しくは、上記ガスが流れる空間などがある。
上記態様によって、製造開始時において連続的な製造を準備を行うことができる。
引き剥がされて活性化されたヒートシール性樹脂層の内側面は、表面処理ステップで、プラズマ処理及び/又はコロナ処理によって、表面改質される。コロナ処理は、表面にコロナ放電を照射させ、極性を持つカルボキシル基や水酸基を生成させ、かつ荒面化する。高周波電源により供給される高周波・高電圧出力を放電電極−処理ロール間に印加することでコロナ放電が発生する。このコロナ放電下に被処理表面を通過させコロナ処理を行う。
コロナ放電処理では放電自体の物理的な表面改質と極性官能基生成による化学的な表面改質の相乗効果により著しい濡れ性の向上が得られ、化学的表面改質は高エネルギーの電子やイオンが衝突してプラスチック表面にラジカルやイオンが生成し、これらに周囲のオゾン、酸素、窒素、水分などが反応して、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、シアノ基などの極性官能基が導入されて起る。
具体的には、酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の無機ガスの1種ないし2種以上をプラズマガスとして使用する方法でプラズマ処理を行って、プラズマ処理面を形成することができる。
プラズマ処理において、プラズマを発生させる方法としては、例えば、直流グロー放電、高周波(Audio Frequency:AF、Radio Frequency:RF)放電、マイクロ波放電等の3通りの装置を利用して行うことができる。
この発明において、プラズマ処理又はコロナ処理の単独処理、及びそれらの併用もできある。なお、フレーム処理(プロパンガスなどの可燃性ガスに酸素を吹き込みながらフィルム表面上で燃焼させ、酸化反応を起こして極性を持つ官能基を生成させる)も、追加することもできる。
引き剥がし活性化、プラズマ処理・コロナ処理による表面改質によって、ヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面とバリア性樹脂層の引き剥がされた面とが、接着剤なく、直接的に、良好な接着力で、積層される。
従って、接着剤を不要とするので、コストを低減し、しかも、薄肉化が可能になる。
この発明の好ましい態様において、積層ステップ直前に、予熱手段でヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面を予熱する。
この予熱で、積層力を強めることができる。
図1に示す、この包装材料製造装置では、まず、バリア性樹脂コア層1とヒートシール性樹脂外層2、3とを、仮積層ステップで、仮積層手段4によって、直接に一時的に連続的に仮積層して帯状仮積層体5を得る。
この実施例において、積層構造、ヒートシール性樹脂外層3/バリア性樹脂コア層2/ヒートシール性樹脂外層3が形成され、すなわち、バリア性樹脂とヒートシール性樹脂が、同時にフィルム化される。
フィルム化は、共押出装置6を用い、すなわち、熱可塑性樹脂を射出成型法と同じくシリンダー内で加熱しスクリューで加圧した溶融状態の樹脂を、バリア性樹脂層1とヒートシール性樹脂2、3とを一度に押し出し、冷却ロール4を経てフィルム化して重ねる。
この例における仮積層体5は、バリア性樹脂層1とヒートシール性樹脂層2、3とが直接に一時的に積層されている。ここで、接着剤を使用することなく、直接に接触し、材料が、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、低密度ポリエチレン(LDPE)であるので、容易に、仮積層後に、各層が剥離される。
引き剥がしステップにおける引き剥がしは、外側層2、3に、外側から外方に力を付与することによって、実行される。その結果、帯状仮積層体5が、各層2、1、3に機械的に引き剥がされる。
この実施例では、仮積層の冷却ロール5の下流側の位置で、帯状仮積層体5の各層2、1、3に対応し、並列に離別して配設されたロール7c、7b、7aを設けて、各層が対応するロールに引っ張れれる間に、各層に機械的に引き剥がす。
この引き剥がしによって、界面剥離した表面は、粗面化され、また、極性の官能基や、ラジカルを持つ遊離基が露出して、引き剥がされた面が活性化される。
引き剥がされて活性化されたヒートシール性樹脂層2、3の内側面は、プラズマ処理装置8a、8bによって、表面改質される。プラズマ処理は、ヒートシール性樹脂層2、3の被処理表面でガスを電離させて生じた粒子の電荷を利用して、極性を持つ官能基を生成させる。
バリア性樹脂層の引き剥がされた面についても、表面処理手段8で、表面改質することができる。
接着剤を不要とするので、コストを低減し、しかも、薄肉化が可能になる。
3、2 ヒートシール性樹脂層
8 表面処理手段
12 帯状バリア性積層包装材料
Claims (8)
- バリア性樹脂層とヒートシール性樹脂外層とを、仮積層ステップで、直接に一時的に連続的に仮積層して帯状仮積層体を得、
不活性雰囲気下で、該帯状仮積層体を、引き剥がしステップで、各層に機械的に引き剥がし、
該ヒートシール性樹脂層の引き剥がされた内側面を、表面処理ステップで、プラズマ処理及び/又はコロナ処理によって、表面改質し、
該ヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面とバリア性樹脂層の引き剥がされた面とを、積層ステップで、連続的に直接に重ねて押圧して積層し、帯状バリア性積層包装材料を得る、
ことを特徴とする帯状バリア性積層包装材料の製造法。 - 該積層ステップ直前に、該ヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面を予熱する、請求項1記載の帯状バリア性積層包装材料の製造法。
- 製造開始時に、該帯状仮積層体の先頭縁部を、その両面から、粘着層を有する開始時引き剥がし手段で該両面の各層に引き剥がし、必要に応じて、更に、各層に引き剥がす、請求項2記載の帯状バリア性積層包装材料の製造法。
- 該バリア性樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム(EMAA)、ポリエステル(PETまたはPEN)、ポリアミド(PA)及びこれらのブレンドから選ばれた樹脂であり、該ヒートシール性樹脂が、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、リニア低密度ポリエチレン(L-LPDE)、メタロセン触媒系リニア低密度ポリエチレン(mL-LDPE)及びこれらのブレンド並びにエチレンコポリマーから選ばれた樹脂である、請求項1記載の帯状バリア性積層包装材料の製造法。
- フイルム化されたバリア性樹脂層とヒートシール性樹脂外層とを、直接に一時的に仮積層して帯状仮積層体を得る仮積層手段と、
該仮積層手段の下流側に位置し、該帯状仮積層体の各層に対応し、並列に離別して配設されたロールからなる、不活性雰囲気下で該帯状仮積層体を各層に機械的に引き剥がす引き剥がし手段と、
該ヒートシール性樹脂層の引き剥がされた内側面を、プラズマ処理及び/又はコロナ処理によって、表面改質する表面処理手段と、
該ヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面と該バリア性樹脂層の引き剥がされた面とを、積層ロールで、重ねて押圧して積層し、帯状バリア性積層包装材料を得る積層手段と、
を備えることを特徴とする帯状バリア性積層包装材料の製造装置。 - 該積層ステップ直前に、ヒートシール性樹脂層の表面改質された内側面を予熱する予熱手段と、積層ステップの上流側に、引き剥がされた各層のテンションを調節し積層ロールに搬送するテンション調節ロールとを有する、請求項5記載の帯状バリア性積層包装材料の製造装置。
- 製造開始時に、該帯状仮積層体の先頭縁部を、その両面から、該両面の各層に引き剥がし、必要に応じて、更に、各層に引き剥がす、粘着層を有する開始時引き剥がし手段を有する、請求項6記載の帯状バリア性積層包装材料の製造装置。
- 該バリア性樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム(EMAA)、ポリエステル(PETまたはPEN)、ポリアミド(PA)及びこれらのブレンドから選ばれた樹脂であり、該ヒートシール性樹脂が、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、リニア低密度ポリエチレン(L-LPDE)、メタロセン触媒系リニア低密度ポリエチレン(mL-LDPE)及びこれらのブレンド並びにエチレンコポリマーから選ばれた樹脂である、請求項5記載の帯状バリア性積層包装材料の製造装置。
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