JP2013189238A - 蓋材と蓋材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内容物の付着防止性を有した蓋材と、蓋材の製造方法を提供する。
【解決手段】蓋材は、少なくとも、基材層、バリア層、シーラント層と付着防止層からなる積層された蓋材であって、付着防止層が、疎水性無機酸化物粒子と熱可塑性樹脂からなり、表面が凹凸で、且つ、表面に疎水性無機酸化物粒子が出ている。また、製造方法は、付着防止層は、粒子状のポリエチレンワックスと疎水性無機酸化物粒子を分散した分散液を塗布し、乾燥させ、粒子状のポリエチレンワックスの表面同士を融着させてなり、且つ、融着したポリエチレンワックスの表面に疎水性無機酸化物粒子が出ているようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓋材と蓋材の製造方法に関するものである。特に食品類の包装用容器にヒートシールにより適用される蓋材、更に具体的には、ヨーグルト、ゼリー、プリン、ジャム、ムースなどの包装用のカップ容器に適用させる内容物付着防止効果を備えた蓋材と蓋材の製造方法に関するものである。

カップ状容器に適用させる蓋材は、外側から基材、バリア層、シーラント層からなっている。ヨーグルトなどの内容物を充填した容器の上面開口に被せて、周縁部を容器の上縁フランジ部にシールすることによって、密封された容器を形成する。

このような蓋材には、ヒートシール性、密封性、開封時の易剥離性が求められる。また、同時に内容物の非付着性、即ち蓋材の裏面に内容物が付着し難いものが望まれる。蓋材の裏面に内容物が付着すると、蓋材に付着した内容物の棄損による無駄が生じたり、付着部を取り除くのに手間が掛かったりするなどの問題がある。また、開封時に付着物が手や指、衣類あるいは周辺を汚す恐れがあるなどの問題がある。

これらの問題を解決するために、下記特許文献１〜３に示されるようなさまざまな提案がされている。

特許文献１では最内面のヒートシール層を、付着防止効果を有する脂肪酸エステル、脂肪酸アミドなどの疎水性添加物を添加したポリオレフィンとするものであるが、このような添加剤は、エージング条件により表面析出量が大きく変動し安定性にかけることが知られており、また所望の性能が十分に得られていない。

特許文献２では、ヒートシール層に添加するのではなく、更にその上（最内面）に別途付着防止層を形成するものであり、疎水性微粒子で三次元網目構造のポーラス構造を作ることで非常に優れた付着防止効果を示すというものである。

しかし、この付着防止層はまだ耐熱性の面では劣っており、高温環境や乾燥時間が長くなると、疎水性微粒子がヒートシール層であるホットメルトに沈み込んでしまうことで、付着防止効果が消滅してしまう問題があった。内容物充填工程、特にシール工程においてこれらの阻害要因は取り扱いの面で非常に厄介な問題となる。

特許文献３では、特許文献２と同様、シーラント層の上に付着防止層として設けるものである。付着防止層に、平均粒径の大きい湿式シリカ粒子を用いることにより、湿式シリカの沈み込みが少なくなり、高温環境や塗布時の乾燥温度が長くなっても付着防止機能を維持できるというものである。しかし、粒子径が大きいために、付着防止層から脱落してしまう問題がある。

公知文献を以下に示す。

特開２００２−３７３１０号公報 特許第４３４８４０１号公報 特許第４６６８３５２号公報

本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、内容物の付着防止性を有した蓋材と、蓋材の製造方法を提供することを課題としている。

本発明者らは、上記の課題を解決するために、鋭意検討を行い、本発明を完成するに至った。

本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも、基材層、バリア層、シーラント層と付着防止層からなる積層された蓋材であって、前記付着防止層が、疎水性無機酸化物粒子と熱可塑性樹脂からなり、表面が凹凸で、且つ、表面に疎水性無機酸化物粒子が出ていることを特徴とする蓋材である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記疎水性無機酸化物粒子が表面にトリメチルシリル基を有する疎水性シリカ粒子であることを特徴とする請求項１に記載の蓋材である。

本発明の請求項３に係る発明は、熱可塑性樹脂がポリエチレンワックスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓋材である。

本発明の請求項４に係る発明は、少なくとも、基材層、バリア層、シーラント層と付着防止層からなる積層された蓋材の製造方法であって、
前記付着防止層は、粒子状のポリエチレンワックスと疎水性無機酸化物粒子を分散した分散液を塗布し、乾燥させ、前記粒子状のポリエチレンワックスの表面同士を融着させ、且つ、融着したポリエチレンワックスの表面に前記疎水性無機酸化物粒子が出ているようにしたことを特徴とする蓋材の製造方法である。

本発明の請求項５に係る発明は、前記粒子状のポリエチレンワックスの平均粒径が１μm〜１００μmで、ポリエチレンワックスと前記疎水性無機酸化物粒子の配合割合が、１重量部に対し、０．３から０．７重量部であることを特徴とする請求項４に記載の蓋材の製造方法である。

本発明の請求項６に係る発明は、前記粒子状のポリエチレンワックスの平均粒径が５μm〜５０μmであることを特徴とする請求項５に記載の蓋材の製造方法である。

本発明の蓋材は、熱可塑性樹脂粒子を疎水性無機酸化物粒子のバインダーとして、更に該熱可塑性樹脂粒子に熱流動性の低いものを用いることで、樹脂のレベリングが低減され、該熱可塑性樹脂の粒子形状が残り、付着防止性に寄与する凹凸形状も形成し、内容物の付着防止性を有するものである。

付着防止機能を上げるためには、凸部分曲面の接線と水平線とのなす角のうち凸形状側が９０°以上になる部分が存在することが望ましく、エンボス加工などの版に設けた凹凸を転写する加工ではこれを実現することは困難であるが、本発明によれば可能であり、内容物との接触面積を最小限にすることができる。また、極性の小さいポリエチレンを主成分とするポリエチレンワックス粒子を使用することで更に付着防止機能の向上に寄与することとなる。

また、熱可塑性樹脂の表面は、疎水性無機酸化物粒子で覆われており、これによって内
容物が接する部分では付着防止機能が発現する。

本発明の蓋材の一例の層構成を示す断面図である。 本発明の蓋材の一例の付着防止層の説明図である。

以下本発明を実施するための形態につき説明する。

図１は、本発明の蓋材の一例の層構成を示す断面図である。
蓋材１０は、外層側から基材層１、バリア層２、シーラント層３が積層され、最内層に内容物の付着を防止する付着防止層４が形成されている。

図２は、本発明の蓋材の一例の付着防止層の説明図である。
付着防止層４は、熱可塑性樹脂５が隙間や泡状などの空隙７を有した凹凸構造を形成し、且つ、その表面に疎水性無機酸化物粒子６が出ていて、熱可塑性樹脂５が疎水性無機酸化物粒子６のバインダーとしても作用するように形成されている。

更に本発明を詳しく説明する。

基材層１としては、蓋材の表側に配置されるもので、紙、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セロハンなどの単層、または、これらの積層体などが使用できる。また、蓋材の表側であるために、通常適宜印刷が施されて意匠性が付与される。

バリア層２としては、ガスバリア性を付与する目的で用いられ、主としてシリカやアルミナなどの無機酸化物を蒸着した蒸着フィルムを使用する。このときのフィルムには、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セロハンなどを使用できる。またさらに、意匠性をも付与する目的で金属を蒸着した蒸着フィルムなどを用いることもできる。さらには、金属箔を使用することができる。

シーラント層３としては、容器などの被着体とのシール性とイージーピール性が要求される。特にシール性とイージーピール性が良好であれば、その材料に限定することはないが、一般的にはラッカータイプの接着剤を用いる。

接着剤の成分としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体などを用いることができる。

付着防止層４に用いる熱可塑性樹脂５は、合成ワックスが使用できる。合成ワックスとしては、炭化水素系ワックスが使用できる。特に好ましくは、ポリエチレンワックスが使用できる。

疎水性無機酸化物粒子６は、例えばシリカ、アルミナ、チタニアなどの少なくとも一種を用いることができる。中でも疎水性シリカ粒子が好適に使用できる。また、表面にトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ブチルジフェニルシリル基を有する疎水性シリカ粒子などを使用できるが、とりわけ、より優れた付着防止性が得られる点で、トリメチルシリル基を有した疎水性シリカ粒
子が好ましい。

疎水性シリカ粒子など疎水性無機酸化物粒子６の平均粒径（レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径）は、一次粒子平均粒径３〜１００ｎｍがよい。好ましくは５〜２０ｎｍがよい。また、一次粒子やその凝集体（二次粒子）が含まれていてもよい。

付着防止層４を設けるには、粒子状の熱可塑性樹脂５と疎水性無機酸化物粒子６を分散した分散液を塗布し、乾燥させ、粒子状の熱可塑性樹脂５の表面同士を融着させ、且つ、融着したポリエチレンワックスの表面に疎水性無機酸化物粒子６を出させて設ける。

付着防止層４を塗布する手法としては、例えば、グラビアコーティング、ロールコーティング、ドクターブレードコーティング、ダイコーティング、バーコート、スプレーコーティングなど、公知の方法を用いることができる。

付着防止層４については、粒子状の熱可塑性樹脂５と疎水性無機酸化物粒子６の配合量が重要となる。粒子状の熱可塑性樹脂５に対して疎水性無機酸化物粒子６の量が多過となると、粒子状の熱可塑性樹脂５同士の融着の妨げになりバインダーとしての性能が発揮されなくなり、また逆に粒子状の熱可塑性樹脂５に対して疎水性無機酸化物粒子６の量が少なくても、付着防止機能が発現しない。もっとも適量としては、熱可塑性樹脂５の１．０重量部に対して、疎水性無機酸化物粒子６の０．３重量部から０．７重量部が最適である。

乾燥温度は有機溶剤の乾燥だけでなく、熱可塑性樹脂５の融点近傍が望ましい。これにより、粒子状の熱可塑性樹脂５の表面を融かして、熱可塑性樹脂５の粒子同士を融着させると同時に、熱可塑性樹脂５の表面に疎水性無機酸化物粒子６を接着させることができる。その場合、シーラント層の軟化点は熱可塑性樹脂５の融点よりも高温であることが望ましい。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。

＜実施例１＞
基材層１として模造紙（坪量５２．３ｇ／ｍ^２）とバリア層２としてアルミ蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム１６μmをドライラミネートして貼り合わせ、ポリエステル樹脂とイソシアネート硬化剤によるプライマー層をコートしたのち、ポリアクリレートを主成分とするラッカータイプのシーラント層３を形成した。

付着防止層４として、熱可塑性樹脂５の平均粒径７μmのポリエチレンワックス（融点：９５℃）と疎水性無機酸化物粒子６の平均一次粒径７ｎｍのトリメチルシリル基を有する疎水性シリカ粒子（日本アエロジル製アエロジル（登録商標）Ｒ８１２Ｓ）をエチルアルコール溶媒に濃度１０%で分散させて付着防止液を作成した。

付着防止液のポリエチレンワックスとの疎水性シリカ粒子の配合割合は、１．０重量部に対し、０．４重量部で配合した。

この付着防止液をグラビアコートし、その後、９０℃で１０秒間乾燥させて、ポリエチレンワックスの表面同士を融着させ、且つ、融着したポリエチレンワックスの表面にトリメチルシリル基を有する疎水性シリカ粒子を出させ乾燥塗布量が５から６ｇ／ｍ^２の付着防止層４を形成し、実施例１の蓋材を作成した。

＜実施例２＞
熱可塑性樹脂５のポリエチレンワックス（融点：９５℃）の平均粒径を３０μmに代えた以外は、実施例１と同様にして、実施例２の蓋材を作成した。

以下に、本発明の請求項５または請求項６の比較例について説明する。

＜比較例１＞
付着防止液のポリエチレンワックスと疎水性シリカ粒子の配合割合を、１．０重量部に対し、０．８重量部で配合した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の蓋材を作成した。

＜比較例２＞
付着防止液のポリエチレンワックスと疎水性シリカ粒子の配合割合を、１．０重量部に対し、１．０重量部とした以外は、実施例１と同様にして、比較例２の蓋材を作成した。

＜比較例３＞
付着防止液のポリエチレンワックスと疎水性シリカ粒子の配合割合を、１．０重量部に対し、０．３重量部とした以外は、実施例１と同様にして、比較例３の蓋材を作成した。

＜比較例４＞
熱可塑性樹脂５のポリエチレンワックス（融点：９５℃）の平均粒径を０．５μmに代えた以外は、実施例１と同様にして、比較例４の蓋材を作成した。

＜比較例５＞
熱可塑性樹脂５のポリエチレンワックス（融点：９５℃）の平均粒径を１２０μmに代えた以外は、実施例１と同様にして、比較例５の蓋材を作成した。

＜試験方法＞
実施例と比較例の蓋材を下記の方法で試験し、比較評価した。

＜付着防止性＞
蓋材の付着防止層４面を上にして平らに置いて、その付着防止層４面にヨーグルトを滴下し、蓋材を傾けて行き、ヨーグルトの液滴が転がり始める角度を測定した。液滴が転がりはじめる時の角度が９０度以下を○とし、角度が９０度になっても転がらなかったものを×とした。その結果を表１にまとめた。

＜膜凝集性＞
蓋材の付着防止層４面にセロテープ（登録商標）を貼り、剥がしたときにセロテープ（登録商標）に、疎水性シリカ微粒子などの付着があるかどうかを目視で検査した。付着が認められなかったものを○とし、付着が認められたものを×とした。その結果を表１にまとめた。

以下に、実施例と比較例との比較結果について説明する。

＜比較結果＞
実施例１と実施例２は、付着防止性、膜凝集性がともに良好であり、蓋材として、良好な内容物の付着防止性を有し、付着防止層の疎水性シリカ微粒子などが脱落する恐れもないことがわかった。

一方、比較例１、比較例２、および、比較例５は、膜凝集性が悪く、また、比較例３と比較例４は付着防止性が不良となった。このことから、付着防止層の粒子状のポリエチレンワックスの平均粒径が１μm〜１００μmで、ポリエチレンワックスと疎水性無機酸化物粒子の配合割合が１重量部に対し、０．４から０．８重量部である蓋材が、良好であることがわかる。

本発明の付着防止層は、蓋材以外に、ピロー袋、スタンディングパウチなどの包装袋、カップ、トレーなどの成型容器、インジョクション、チューブなどの成型容器などへ利用することができる。

１・・・基材層
２・・・バリア層
３・・・シーラント層
４・・・付着防止層
５・・・熱可塑性樹脂
６・・・疎水性無機酸化物粒子
７・・・空隙
１０・・・蓋材

Claims (6)

1. 少なくとも、基材層、バリア層、シーラント層と付着防止層からなる積層された蓋材であって、前記付着防止層が、疎水性無機酸化物粒子と熱可塑性樹脂からなり、表面が凹凸で、且つ、表面に疎水性無機酸化物粒子が出ていることを特徴とする蓋材。
2. 前記疎水性無機酸化物粒子が表面にトリメチルシリル基を有する疎水性シリカ粒子であることを特徴とする請求項１に記載の蓋材。
3. 熱可塑性樹脂がポリエチレンワックスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓋材。
4. 少なくとも、基材層、バリア層、シーラント層と付着防止層からなる積層された蓋材の製造方法であって、
   前記付着防止層は、粒子状のポリエチレンワックスと疎水性無機酸化物粒子を分散した分散液を塗布し、乾燥させ、前記粒子状のポリエチレンワックスの表面同士を融着させ、且つ、融着したポリエチレンワックスの表面に前記疎水性無機酸化物粒子が出ているようにしたことを特徴とする蓋材の製造方法。
5. 前記粒子状のポリエチレンワックスの平均粒径が１μm〜１００μmで、ポリエチレンワックスと前記疎水性無機酸化物粒子の配合割合が、１重量部に対し、０．３から０．７重量部であることを特徴とする請求項４に記載の蓋材の製造方法。
6. 前記粒子状のポリエチレンワックスの平均粒径が５μm〜５０μmであることを特徴とする請求項５に記載の蓋材の製造方法。