JP2017001204A - 包装用フィルムおよび包装体 - Google Patents

Abstract

【課題】流動性を有する内容物の付着を抑制するにあたり、付着を抑制するための添加剤であるシリコーンの被接触物への転移がなく、かつヒートシール性など包装体の基本的な機能を大きく損なうことのない、安定性に優れた包装フィルムおよび包装体を提供すること。
【解決手段】フィルム基材１と最内層２を備え、前記最内層２は主成分である熱可塑性樹脂と添加剤とを含み、前記添加剤がシリコーン成分と微粒子３を含み、微粒子３が、シリカ微粒子であり、前記包装用フィルム１０を用いて包装体とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、流動性がある内容物を充填及び保管する包装体に用いられる包装用フィルムに関し、特にパウチ包装など、ヒートシールによる製袋や封止が必要な包装用フィルムおよび包装体に関する。

包装体は、缶、プラスチックボトル、ガラス瓶などの剛性容器、剛性容器よりやや柔軟性を有する半剛性容器、パウチ等の柔軟包装に容器形態に大別される。包装体に用いられる包装フィルムは、充填される内容物の特徴、機能及び要求品質に基づき、遮光性、バリア性などの各種特性を付与するため様々な構成が存在する。

また、包装体は、内容物の運搬、内容物の長期的な保護、内容物に関する情報表示など多機能であり利便性に優れるため、様々な分野に展開されている。

近年、包装体は、ロス量の削減、ごみの分別が容易、衛生的、取り出しが容易などの観点から内容物の付着を抑制する機能が求められている。

但し、流動性を有する内容物は、液体のぬれによって容器表面に付着し易く、液体を含有する内容物として、食品、トイレタリー、化粧品、医薬品、インキ・塗料などが挙げられ、内容物は、使用される液体が様々であると共に、ニュートン流体、非ニュートン流体、チキソトロピック、ビンガム流体等の液性も様々である。

付着を抑制する手法として、内容物と接触する表面に撥水撥油性を付与する撥水撥油技術が挙げられる。撥水撥油技術は、液体の表面張力に対して液体が接触する固体表面の表面張力を低くすることにより付着を抑制する手法である。

固体表面の表面張力を低くする手法として、シリコーン系やフッ素系など表面張力の低い材料を利用する化学的な手法と、ロータス効果に代表されるように固体表面に微細な凹凸を形成する物理的な手法が挙げられる。

物理的な手法は、超撥水性や超撥油性といった１５０度以上の接触角、１０度以下の転落角を示すような優れた撥液性が期待できる一方で、マイクロとナノサイズを併せ持つ階層的な凹凸構造の形成や、油など表面張力の低い液体に対しては化学的手法の併用など複雑な手法となり、包装体への応用が難しくなる傾向がある。

一方、化学的手法は、劇的な撥液性の向上は期待できないが、固体表面を形成する材料の選択によって表面張力を調整するだけであり、様々な製品分野に取り入れやすいことが利点として挙げられ。例えば、フィルムや容器などのプラスチック製品に対しては、低表面張力材料であるシリコーンやフッ素含有材料を利用されている。

これらの材料は、包装体の基本プロセスの一つである熱可塑性樹脂の溶融成型技術に適用できるように、熱可塑性高分子化合物の骨格中に官能基として付与したり、マトリックスである熱可塑性樹脂中への添加により、表面張力を調整することが可能である。

ヒートシールにより製袋や封止を行う包装体に対しては、シーラント層やヒートシール層中に添加剤を加える手法がヒートシール性の低下を抑制する点から好ましいものの、添加剤は実用上の懸念として以下のことが挙げられる。

シリコーン系の添加剤は、離形性、耐摩擦性などプラスチック製品の表面物性を制御する手法として知られている。熱可塑性樹脂に添加されたこれら添加剤は樹脂の溶融成型時、ブリードアウトにより最表面に偏析することにより表面物性を調整しているが、マトリックスである熱可塑性樹脂とは化学的に結合がなく最表層に強固に保持されていないため、被接触物に対し転移性が高い状態である。

例えば、ロール状のフィルムのように添加剤が偏析した面とその反対面が接触する形態において、反対面への添加剤の付着による汚染が発生しやすい。また、製品を搬送する過程においては、搬送ロールへの付着など設備の汚染のみならず設備を共有する他製品への間接な転移が発生するなど影響が大きい。

フッ素含有材料は、現時点で固体材料として最も低い表面張力が得られる材料であり撥液性の点からは好適に使用されるが、シリコーン系と同様の懸念に加え、ＰＦＯＳやＰＦＯＡといった環境影響の観点から汎用材料が限定されていること、高価であることが実用上の大きな障壁となっている。

従って、内容物の付着を抑制する包装体を実現するためには、内容物と接触する容器表面上で安定的に保持され、かつ汎用性の高い材料を使用することが望ましい。

例えば、樹脂中に球状シリコーンを添加し形成した層を内容物と接触する最内層とした包装材が提案されている（特許文献１）。

樹脂層表面にシリコーン粉末が露出することによって、シャンプーなどに対する優れた撥液性が得られ、共押出し法による多層構成とすることでヒートシール性を担保することが可能であるが、シリコーン粉末は凝集力が低く、押出し時に加わるせん断等による応力に対して変形しやすく、粉末が露出した表面を安定的に形成するのが困難である。

また、無機酸化物粒子の表面改質後の残留誘起揮発成分を３０ｐｐｍ以下とした表面改質無機酸化物粒子が提案されている（特許文献２）。

この提案によれば、シリカなどの無機酸化物粒子に長鎖のアルキルを有するシリコーン化合物によって表面処理を行い、更に熱処理により揮発成分を予め除去することによって、揮発成分に由来した汚染、特性の経時変化、気泡の発生などの不具合を抑制することが期待されるが、撥液性への効果は不明である。

特開平８−３３７２６７号公報 特開２００２−２５６１７３号公報

本発明は、流動性を有する内容物の付着を抑制するにあたり、付着を抑制するための添加剤であるシリコーンの被接触物への転移がなく、かつヒートシール性など包装体の基本的な機能を大きく損なうことのない、安定性に優れた包装フィルムおよび包装体を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、フィルム基材と最
内層を備え、前記最内層は主成分である熱可塑性樹脂と添加剤とを含み、
前記添加剤がシリコーン成分と微粒子を含むことを特徴とする包装用フィルムである。

また、請求項２に記載の発明は、前記微粒子が、シリカ微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の包装用フィルムである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の包装用フィルムを用いたことを特徴とする包装体である。

本発明の包装用フィルムは被接触物に対し、付着を抑制するための添加剤の転移がなく、かつ包装体形成プロセスおよび内容物充填プロセスへの負荷のない、生産性に優れた包装用フィルムである。さらに本包装用フィルムを用いた包装体は充填内容物が付着することなく、かつヒートシールされた包装が可能である。

本発明の、包装用フィルムの構成の一例を示した断面概念図である。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一例として、流動性を有する内容物の付着を防止できる包装用フィルム１０の構成を示している。包装用フィルム１０は、フィルム基材１と最内層２を備えている。最内層２は主成分である熱可塑性樹脂と、添加剤とを含んでおり、添加剤はシリコーン成分と微粒子３を含んでいる。図１の包装用フィルム１０では、フィルム基材１と最内層２は隣接しており、最内層２側には内容物が接触することになる。フィルム基材１の、最内層２形成面と反対の側には機能層４が形成されている。

＜フィルム基材１＞
基材層であるフィルム基材１は、最内層２を支持する層である。フィルム基材１の材料は、特に限定されないが、最内層２を薄膜化し添加剤の使用量を低下させるためには、最内層のマトリックスである熱可塑性樹脂で形成することが望ましい。また、必要に応じてバリア性、遮光性、耐熱性、耐水性、耐温湿性、機械的強度など包装体の用途や要求特性に応じた多層構成としてもよく、各層に対して材料を適宜選択することが可能である。

＜機能層４＞
機能層４を包装用フィルムに形成することで、包装用フィルムに高いガスバリア性などの機能を付与することができる。機能層４には、たとえばプラスチックフィルムを用いることができ、ＰＥＴおよびＡｌ蒸着済みＰＥＴ，Ｎｙ等を使用できる。ＰＥＴが好適であり、必要によりそれらのフィルムを複数積層して多層構造とすることも可能である。

包装用フィルムに機能層４を設ける場合は、フィルム基材１の最内層２形成面とは反対側に設けるのが好ましい。

＜最内層２＞
最内層２は、熱可塑性樹脂をマトリックスとして、マトリックス中にシリコーン成分と微粒子３が添加された構造である。最内層２のマトリックスとして用いることのできる熱可塑性樹脂は、各種容器に使用されるプラスチック材料であれば特に限定されず、容器の形態や要求特性に応じて適宜選択すればよい。

例えば、最内層２にシーラントとしての機能を持たせたい場合は、ポリエチレン、ポリプロピレン、４−メチルペンテンなどのオレフィン系樹脂が挙げられる。ポリエチレンはＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＶＬＤＰＥ、ＵＨＭＷ−ＰＥ等が挙げられる。

ポリプロピレンはホモポリマー、エチレンとのランダムもしくはブロックコポリマー、及び４−メチル−１−ペンテンの重合体が挙げられる。また、必要に応じて、それらの材料をブレンドしてもよい。
熱可塑性樹脂を使用した包装体のプロセスとしては、押出し成型、インフレーション、射出成型、ブロー成型などの各種の溶融成型技術が挙げられ、フィルムやボトルなど各種包装体の形態に対して選択することが可能であり、これらの溶融成型技術への適性を考慮し、必要により内添剤として脂肪酸エステルやパラフィン系化合物などの添加剤を使用することが可能である。

最内層２の厚みは特に限定されず、例えば、シーラントとして使用する場合はヒートシール強度を考慮するなど、容器形態や用途に応じて厚みを調整することが可能である。また、前述した最内層２に使用する材料はＭＦＲなど容器の加工プロセスに対応した物性を考慮し、適宜選択し使用すればよい。

＜添加剤＞
マトリックス中には添加剤が添加される。添加剤はシリコーン成分と微粒子３を含む。添加剤に含まれるシリコーン成分は、表面への過剰なブリードアウトや偏析したシリコーン成分による転移等の不具合を抑制する点から、高分子化することが望ましい。すなわち、例えばシリコーンゴムなど、固体的な性質が高い材料を使用することが好ましい。

シリコーン成分の骨格としては、溶融成型時の耐熱性など種々の物性の安定性からポリジメチルシロキサンなどのシリコーン樹脂が望ましいが特に限定されず、例えば異種モノマーとの共重合体、グラフト重合等によるシリコーン成分の側鎖への導入が例として挙げられるが、マトリックス中への相溶性などを考慮し適宜選択すればよい。

＜微粒子３＞
シリコーン成分と共に添加剤に含まれる微粒子３は、最内層２形成のための溶融成型時の加工温度域において、変形や分解が起こらないことが必要であり、具体的にはシリカ、酸化チタン、アルミナなどの無機酸化物が挙げられる。微粒子表面へのシリコーン成分の被覆性を考慮し、必要により疎水化するなどの表面処理が施された微粒子３を使用してもよい。

また、使用する微粒子３は、最内層２の平坦性低下による撥液性の低下が起こらないこと、最内層２のヒートシール性を阻害しないことを考慮すると可能な限り粒径が小さいことが望ましく、例としてヒュームドシリカなど最大でも５０ｎｍ程度の粒径を有する材料が挙げられる。本発明で好ましく用いることのできる添加剤は、シリコーン成分と微粒子３とを予め混練したペレットとして作製した後に、マトリックスである熱可塑性樹脂に添加することが望ましい。

すなわち、予めシリコーン成分を微粒子表面に被覆させることにより熱可塑性樹脂中に添加した際に、微粒子３が楔となってシリコーン成分の過剰なブリードアウトを抑制することが可能となる。このような添加剤が予めペレット化され市販されている例としては、ＧＥＮＩＯＰＬＡＳＴ(旭化成ワッカーシリコーン社製)などの市販品が挙げられる。

以下に、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、本実施例に限定されない。

＜実施例１＞
最内層２のマトリックスとして低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ：ＬＣ６００Ａ 日本ポリエチレン社製）を使用した。シリコーン成分と微粒子が混練されたペレット状の添加剤（ＧＥＮＩＯＰＬＡＳＴ、シリコーン成分７０％、シリカ３０％旭化成ワッカーシリコーン社製）を使用し、ＬＤＰＥとペレットが重量比７５／２５の配合において２軸押出し装置を使用しマスターバッチを作製した。続いて単軸のＴダイ押出し装置を使用し、ＰＥＴ（１２μｍ厚 Ｅ５１００、東洋紡社製）を機能層４として、その上に成膜を実施した。成膜は機能層４から順にフィルム基材１と最内層２となるような構成で共押出しを行い、フィルム基材１には最内層２と同じＬＤＰＥを使用した。最内層２とフィルム基材１の厚みは、３０μｍと７０μｍとし、実施例１の包装用フィルム１０を作製した。

＜比較例1＞
実施例１における最内層２をＬＤＰＥのみとした以外は同じ条件で、比較例１の包装用フィルム１０を作製した。

＜比較例２＞
最内層２の添加剤としてＢＹ２７−００２（シリコーン５０％、ＬＤＰＥ５０％の東レダウコーニング製）を用い、微粒子３を添加せず、マトリックス（ＬＥＤＰ）／添加剤ＢＹ２７−００２の重量比で６０／４０とした以外は実施例１と同じ条件で、比較例２の包装用フィルム１０を作製した。ここで添加剤ＢＹ２７−００２の中にもＬＥＤＰが半分含まれているため、最内層のＬＥＤＰ量はマトリックス６０％＋添加剤２０％で合計８０％の重量比となる。

＜水とオレイン酸の静的接触角の測定＞
実施例１、比較例１，２包装用フィルム１０について、自動接触角計(ＣＡ−Ｖ型、協和界面科学社製)を使用し、水とオレイン酸の滴下量を１．０μｌとして接触角を測定を実施した。

＜内容物付着試験＞
流動性を有する内容物として、市販のサラダ油とケチャップを使用し、実施例１及び比較例１，２の包装用フィルム１０を幅１０ｃｍ、長さ３０ｃｍのシートにカッティングしたのち、長さが１５ｃｍとして最内層２が向き合うようにシートを折り曲げ、長さ方向２辺をヒートシールし製袋した。

製袋サンプルの開口部分から、各内容物を５０ｇずつ充填した後、開口部をヒートシールし封止し充填サンプルを作製した。最内層２全体に内容物が被覆した後、垂直に立て、内容物が下部に溜まる際のサンプル側面部への付着状態を観察した。側面部に付着する割合から判定を行った。

評価基準としては、前記の側面部に付着する割合（％）を用いて、
○：０〜２０％
△：２０〜４０％
×：４０％〜１００％
とした。

＜添加剤の転移性評価＞
実施例から比較例で作製した包装用フィルム１０を１０ｃｍ角となるようにカッティングしたシートを５枚ずつ用意した。同様のサイズにカッティングしたＰＥＴフィルム（１２μｍ厚、Ｅ５１００東洋紡社製）を介しながらシートを重ねた後、２ｍｍ厚のガラス板で挟みこみ室温で３日間静置した。静置した後、ＰＥＴフィルムの最内層２と接触する面に対して、油性マジックで書き込んだ際のはじき方から、転移性を判定した。

評価基準としては、
○：試験前と同様にはじきが見られない
△：ややはじきが見られるが書き込んだ箇所が認識できる
×：はじきが顕著で書き込んだ部分の認識が困難
とした。

結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例1において、静的接触角の測定から撥水撥油性が向上し、サラダ油とケチャップに対する非付着性が得られていることが分かる。サラダ油は観察開始から５分後には１０％程度の付着量であった。ケチャップは、観察開始から３０分後には付着の割合が２０％程度の付着量であった。転移性も、抑制されていることが分かる。

一方、シリコーン成分を加えていない、比較例１では、内容物が付着しまうことが分かる。また、比較例２のシリコーン成分を加えたものは、内容物が付着しないが、微粒子３を加えていないため、シリコーン成分が転移してしまうことが分かった。

以上の結果から、本発明の包装用フィルム１０を使用することにより、シリコーン成分の転移の心配のない、流動性を有する内容物の付着を抑制できる包装体を得ることができ、包装体のプロセスに対する適性を著しく損なわず、簡便な手法で達成することが可能となる。

１・・・フィルム基材
２・・・最内層
３・・・微粒子
４・・・機能層
１０・・・包装用フィルム

Claims (3)

1. フィルム基材と最内層を備え、前記最内層は主成分である熱可塑性樹脂と添加剤とを含み、
   前記添加剤がシリコーン成分と微粒子を含むことを特徴とする包装用フィルム。
2. 前記微粒子が、シリカ微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の包装用フィルム。
3. 請求項１または請求項２に記載の包装用フィルムを用いたことを特徴とする包装体。

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