JP2016043982A - 包装材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
金属層の化成処理としては、例えば、金属層の表面にクロメート処理などを施して、耐食性皮膜を形成する方法が知られている。このような耐食性皮膜が、金属層とシーラント層との間に存在することによって、包装材料に収容される酸性またはアルカリ性の内容物がシーラント層側から金属層側に浸透することによって生じる、金属層の腐食や金属層とシーラント層との剥離などの包装材料の劣化が抑制されている。
しかしながら、本発明者らが検討したところ、金属層の表面に耐食性皮膜が設けられた包装材料において、酸性またはアルカリ性の内容物を包装材料に収容した場合に、酸性またはアルカリ性の内容物による包装材料の劣化が生じる場合があることを見出した。具体的には、当該包装材料において、酸性またはアルカリ性の内容物を収容すると、金属層表面の耐食性皮膜とシーラント層との接着強度が低下して、耐食性皮膜とシーラント層とが剥離しやすくなる場合があることが見出された。
このような状況下、本発明は、酸性またはアルカリ性の内容物による劣化が抑制された包装材料、及び当該包装材料の製造方法を提供することを主な目的とする。
このような知見に基づき、さらに本発明者らが検討したところ、耐食性皮膜を塗布するロールとして、軸方向における外径が同一である一般に使用されている円柱状のロール代わりに、外径が軸方向の中央部で最大となり両端部で最小となるクラウン形状を有するロールを用いたところ、包装材料の幅方向において、耐食性皮膜に含まれる当該金属元素の量の均一性が高められ、酸性またはアルカリ性の内容物による劣化が抑制された包装材料が得られることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。
項1. 少なくとも、金属層と、前記金属層の表面上に形成された耐食性皮膜と、シーラント層とが順次積層された積層体からなり、
前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の最大値と最小値との差をA、前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の平均値をBとしたとき、下記式1で算出される値が20%以下である、包装材料。
式1 : A/B×100
項2. 前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の平均値Bが、2.0〜5.0mg/m2の範囲にある、項1に記載の包装材料。
項3. 前記金属層の前記シーラント層とは反対側の表面に耐食性皮膜がさらに形成されている、項1または2に記載の包装材料。
項4. 前記金属元素が、クロム、アルミニウム、チタン、セリウム、スズ、またはバリウムである、項1〜3のいずれかに記載の包装材料。
項5. 前記シーラント層の厚みが、10〜100μmの範囲にある、項1〜4のいずれかに記載の包装材料。
項6. 前記金属層の前記シーラント層とは反対側に、基材層が積層されてなる、項1〜5のいずれかに記載の包装材料。
項7. 少なくとも、金属層と、前記金属層の表面上に形成された耐食性皮膜と、シーラント層とが順次積層された積層体からなる包装材料の製造方法であって、
外径が軸方向の中央部で最大となり両端部で最小となるクラウン形状を有するロールを用いて、前記金属層の表面の少なくとも一方に、前記積層体の幅方向において塗布量が均一となるように前記耐食性皮膜を形成する処理液を塗布し、当該表面上に前記耐食性皮膜を形成する耐食性皮膜形成工程と、
前記耐食性皮膜の上に前記シーラント層を積層する工程と、
を備える、包装材料の製造方法。
項8. 前記耐食性皮膜形成工程において、前記耐食性皮膜を形成する処理液に前記金属層を浸漬した後、前記クラウン形状を有するロールを用い、前記金属層の少なくとも一方の表面上の前記処理液の塗布量が前記積層体の幅方向において均一になるように調整して、当該表面上に前記耐食性皮膜を形成する、項7に記載の包装材料の製造方法。
項9. 前記耐食性皮膜形成工程において、前記クラウン形状を有するロールを用い、
前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の最大値と最小値との差をA、前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の平均値をBとしたとき、下記式1で算出される値が20%以下となるようにして、前記耐食性皮膜を形成する、項7または8に記載の包装材料の製造方法。
式1 : A/B×100
項10. 前記耐食性皮膜形成工程において、前記クラウン形状を有する2つのロールの間に、前記処理液が両面に塗布された前記金属層を通過させながら、前記積層体の幅方向において前記処理液の塗布量が均一となるように調整し、前記金属層の両面に耐食性皮膜を形成する、項7〜9のいずれかに記載の包装材料の製造方法。
項11. 前記金属元素が、クロム、アルミニウム、チタン、セリウム、スズ、またはバリウムである、項7〜10のいずれかに記載の包装材料の製造方法。
式1 : A/B×100
以下、本発明の包装材料、及び包装材料の製造方法について詳述する。
本発明の包装材料は、少なくとも、金属層3と、金属層3の表面上に形成された耐食性皮膜4aと、シーラント層5とが順次積層された積層体からなる。本発明の包装材料において、シーラント層5が最内層になる。即ち、本発明の包装材料によって内容物を収容する際に、包装材料の周縁に位置するシーラント層5同士が熱融着させることにより、袋状となり、内容物を収容することができる。
[基材層1]
本発明の包装材料において、基材層1は、包装材料の保形性を向上させることなどを目的として、必要に応じて設けられる層である。図1〜3において、基材層1は、最外層に位置している。基材層1を形成する素材については、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されるものではない。基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
本発明の包装材料において、接着層2は、上記の基材層1を設ける場合において、基材層1と金属層3または耐食性皮膜4bとの接着性を高めるために、必要に応じて設けられる層である。
本発明の包装材料において、金属層3は、包装材料の強度向上の他、内部に水蒸気、酸素、光等が侵入するのを防止するためのバリア層として機能する層である。金属層3を形成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス、チタン等の金属箔が挙げられる。これらの中でも、アルミニウム箔が好適に使用される。包装材料の製造時にしわやピンホールを防止するために、本発明において金属層3として、軟質アルミニウム、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O)又は(JIS A8079P−O)等を用いることが好ましい。
耐食性皮膜4a,4bは、それぞれ、金属層3とこれに隣り合う層(シーラント層5、接着層6、接着層2、基材層1など)との接着の安定化、溶解や腐食の防止等のために、金属層3の表面上に形成される層である。本発明において、耐食性皮膜4aは、金属層3とシーラント層5または後述の接着層6との間に設けられる。一方、耐食性皮膜4bは、金属層3のシーラント層5とは反対側の表面上に、必要に応じて設けられる。
蛍光X線分析装置によって測定される金属元素の含有量は、質量の実測値ではなく、強度分布として測定されるため、上記5箇所について測定した強度を比較することにより、上記比A/Bが求められる。蛍光X線分析装置としては、例えば、島津製作所社製の蛍光X線分析装置XRF−1800を用いることができる。なお、耐食性皮膜4aに含まれる金属元素の質量(mg/m2)の実測値を測定する場合には、当該金属元素量が既知の耐食性被膜について、蛍光X線分析装置で当該金属元素の強度を測定して、質量と強度との関係について検量線を作成し、当該検量線から算出することができる。
本発明の包装材料において、シーラント層5は、最内層となる。シーラント層5の周縁部同士を熱溶着させることによって、包装材料が袋状の包装袋となり、包装袋の内側に内容物を収容することができる。
本発明の包装材料において、接着層6は、耐食性皮膜4aとシーラント層5を強固に接着させるために、これらの間に必要に応じて設けられる層である。
本発明の包装材料は、内容物を収容するための包装材料として使用される。具体的には、本発明の包装材料の周縁部のシーラント層同士をヒートシールして袋状の包装袋とし、当該包装袋に内容物を収容することができる。本発明の包装材料を用いて内容物を収容する場合、本発明の包装材料のシーラント層が内側(内容物と接する面)になるようにして用いられる。
本発明の包装材料の製造方法は、少なくとも、金属層と、金属層の表面上に形成された耐食性皮膜と、シーラント層とが順次積層された積層体からなる包装材料の製造方法であって、外径が軸方向の中央部で最大となり両端部で最小となるクラウン形状を有するロールを用いて、金属層の表面の少なくとも一方に、積層体の幅方向において塗布量が均一となるように耐食性皮膜を形成する処理液を塗布し、当該表面上に耐食性皮膜を形成する耐食性皮膜形成工程と、耐食性皮膜の上に前記シーラント層を積層する工程とを備えることを特徴とする。
図5の模式図に示されるようにして、金属層としてのアルミニウム箔(長さ3,000m、幅840mm、厚み40μm)を、耐食性皮膜を形成する下記の処理液に浸漬した後、アルミニウム箔を2つの下記ロール間を通過させて、アルミニウム箔に形成される処理液の塗布量を調整することにより、アルミニウム箔の両面に処理液を幅方向に均一に塗布した。次に、処理液の皮膜を、皮膜温度が約180℃となる条件において焼付けて、耐食性皮膜を形成した。
処理液としては、フェノール樹脂(12.5質量%)、フッ化クロム化合物(30.0質量%)、リン酸(12.5質量%)の水溶液を用いた。2つのロール間を通過させる際に金属層に加えるロールの圧力は、それぞれ、0.3MPaとした。なお、処理液の濃度とロールの圧力は、クロムの塗布量が、3.2〜4.0mg/m2(乾燥重量)となるように設定した。
ロールとしては、表面がゴムにより形成されており、軸方向の長さ950mm、中央部の外径φ120.12mm、両端部の外径φ120mmであり、外径が軸方向の中央部で最大となり、両端部で最小となるクラウン形状を有するロール(クラウン量が0.12mm)を用いた。
金属層への耐食性皮膜の形成を試験例1と同じ条件で繰り返し、40回目に形成した耐食性皮膜について、試験例1と同様にして、耐食性皮膜に含まれるクロム元素量を測定した。シーラント層側の耐食性皮膜の結果を表1及び図7のグラフ、基材層側の耐食性皮膜の結果を表2及び図8のグラフに示す。
ロールとして、表面がゴムにより形成されており、軸方向の長さ950mm、軸方向における外径が同一のφ120mmである円柱状のロールを用い、金属層に加える圧力を0.5MPaとしたこと以外は、試験例1と同様にして耐食性皮膜を形成し、耐食性皮膜に含まれるクロム元素量を測定した。シーラント層側の耐食性皮膜の結果を表1及び図7のグラフ、基材層側の耐食性皮膜の結果を表2及び図8のグラフに示す。
<包装材料の製造>
金属層としてのアルミニウム箔(厚さ40μm)の両面に、試験例1と同様にして化成処理を施し、耐食性皮膜を形成した。次に、一方の化成処理面に、基材層としてナイロンフィルム(厚さ25μm)を接着剤層の厚さが約3μmとなるようにポリエステル系接着剤を介してドライラミネート法により貼り合わせた。次に、他方のアルミニウム箔の化成処理面に、シーラント層(厚み46μm)を形成するポリオレフィン樹脂を押出して、基材層/接着層/耐食性皮膜/アルミニウム箔/耐食性皮膜/シーラント層から構成される積層体を得た。
<包装材料の製造>
比較試験例1と同様にして金属層に化成処理を施したこと以外は、実施例1と同様にして、基材層/接着層/耐食性皮膜/アルミニウム箔/耐食性皮膜/シーラント層から構成される積層体を得た。
実施例1及び比較例1で得られた包装材料を長さ100mm×幅15mmの短冊状に断裁して試験片を得た。この試験片を電解液(1MのLiPF6と、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びジメチルカーボネート(容量比1:1:1)との混合液)に浸漬し、85℃で1日間保存した後、金属層とシーラント層との間のラミネート強度を測定した(n=5)。ラミネート強度の測定は、25℃、相対湿度50%の環境下において、それぞれ、電解液に浸漬後の試験片を、引張り試験機(島津製作所製、AGS−50D(商品名))で金属層とシーラント層とを50mm/分の速度で10mm剥離させ、剥離時の最大強度をラミネート強度とした。結果を表3示す。
2 接着層
3 金属層
4 耐食性皮膜
5 シーラント層
6 接着層
10 処理液
11 ローラー
12 ヒーター
Claims (11)
- 少なくとも、金属層と、前記金属層の表面上に形成された耐食性皮膜と、シーラント層とが順次積層された積層体からなり、
前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の最大値と最小値との差をA、前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の平均値をBとしたとき、下記式1で算出される値が20%以下である、包装材料。
式1 : A/B×100 - 前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の平均値Bが、2.0〜5.0mg/m2の範囲にある、請求項1に記載の包装材料。
- 前記金属層の前記シーラント層とは反対側の表面に耐食性皮膜がさらに形成されている、請求項1または2に記載の包装材料。
- 前記金属元素が、クロム、アルミニウム、チタン、セリウム、スズ、またはバリウムである、請求項1〜3のいずれかに記載の包装材料。
- 前記シーラント層の厚みが、10〜100μmの範囲にある、請求項1〜4のいずれかに記載の包装材料。
- 前記金属層の前記シーラント層とは反対側に、基材層が積層されてなる、請求項1〜5のいずれかに記載の包装材料。
- 少なくとも、金属層と、前記金属層の表面上に形成された耐食性皮膜と、シーラント層とが順次積層された積層体からなる包装材料の製造方法であって、
外径が軸方向の中央部で最大となり両端部で最小となるクラウン形状を有するロールを用いて、前記金属層の表面の少なくとも一方に、前記積層体の幅方向において塗布量が均一となるように前記耐食性皮膜を形成する処理液を塗布し、当該表面上に前記耐食性皮膜を形成する耐食性皮膜形成工程と、
前記耐食性皮膜の上に前記シーラント層を積層する工程と、
を備える、包装材料の製造方法。 - 前記耐食性皮膜形成工程において、前記耐食性皮膜を形成する処理液に前記金属層を浸漬した後、前記クラウン形状を有するロールを用い、前記金属層の少なくとも一方の表面上の前記処理液の塗布量が前記積層体の幅方向において均一になるように調整して、当該表面上に前記耐食性皮膜を形成する、請求項7に記載の包装材料の製造方法。
- 前記耐食性皮膜形成工程において、前記クラウン形状を有するロールを用い、
前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の最大値と最小値との差をA、前記積層体の幅方向における前記耐食性皮膜に含まれる金属元素の含有量の平均値をBとしたとき、下記式1で算出される値が20%以下となるようにして、前記耐食性皮膜を形成する、請求項7または8に記載の包装材料の製造方法。
式1 : A/B×100 - 前記耐食性皮膜形成工程において、前記クラウン形状を有する2つのロールの間に、前記処理液が両面に塗布された前記金属層を通過させながら、前記積層体の幅方向において前記処理液の塗布量が均一となるように調整し、前記金属層の両面に耐食性皮膜を形成する、請求項7〜9のいずれかに記載の包装材料の製造方法。
- 前記金属元素が、クロム、アルミニウム、チタン、セリウム、スズ、またはバリウムである、請求項7〜10のいずれかに記載の包装材料の製造方法。
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