JP2019104193A - 積層体及びそれを用いた包装体 - Google Patents
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Abstract
Description
前記インク受容層が、水分散性樹脂を含有し、
前記インク受容層が、温度25℃の環境下、下記2要件(a)及び(b)を満足することを特徴とする積層体。
(a)表面エネルギーの水素結合項が、40mN/m以下である。
(b)ナノインデンテーション法による硬度が、350N/mm2以下である。
前記ナノインデンテーション法による硬度が125N/mm2以下であり、かつ前記表面エネルギーの水素結合項が20mN/m以下あることを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の積層体。
本発明の積層体は、基材フィルム上にインク受容層、接着層及びラミネートフィルムを有する積層体であって、前記インク受容層が、水分散性樹脂を含有し、前記インク受容層が、温度25℃の環境下、下記2要件(a)及び(b)を満足することを特徴とする。
(a)表面エネルギーの水素結合項が、40mN/m以下である。
(b)ナノインデンテーション法による硬度が、350N/mm2以下である。
本発明に係るインク受容層は、水分散性樹脂を含有し、前記2要件(a)及び(b)を満足することを特徴とする。このような構成とすることで、本発明らは、接着性及びボイル・レトルト適性に優れた積層体を得ることができることを見いだした。
本発明におけるインク受容層の表面エネルギーの水素結合項は、次のようにして算出できる。
式1 γS=γSL+γLcosθ
式2 γSL=γS+γL−2(γd・γL d)1/2−2(γp・γL p)1/2−2(γh・γL h)1/2
γS:固体の表面エネルギー
γSL:固体−溶媒の界面エネルギー
γL:溶媒の表面エネルギー
γL d:溶媒の表面エネルギーの分散項
γL p:溶媒の表面エネルギーの極性項
γL h:溶媒の表面エネルギーの水素結合項
θ:接触角
本発明に係るナノインデンテーション法による硬度の測定は、環境温度25℃で行われる。例えば、ナノインデンター(エリオニクス社製ENT−1100a)などを用いて行うことができる。
なお、(1)式において、Pmaxは、圧子に加えられた最大荷重であり、Aはそのときの圧子と試料(インク受容層)間の接触射影面積である。
ここで、hcは、図3に示すように、接触点の周辺表面の弾性へこみにより、全体の押し込み深さhより浅くなり、次の(3)式で表される。
ここで、hsは、弾性によるへこみの量であり、圧子4の押し込み後の荷重曲線の勾配(図2の勾配S)と圧子の形状から、次の(4)式で表される。
ここで、εは圧子4の形状に関する定数で、Berkovich圧子では0.75である。
測定圧子:先端形状が正三角形のダイヤモンドBerkovich圧子
測定環境:25℃、50%RH
測定試料:1cm×1cmの大きさに試料を切断し、ホルダーに固定
押し込み速度:5.882μN/sec
押し込み加重:30μN
なお、測定は、各試料ともランダムに5点測定し、その平均値をナノインデンテーション法により測定した硬度とした。
インク受容層は、水分散性樹脂を含有している。本発明で使用する水分散性樹脂は、いわゆるインクジェット用のインク(インクジェット記録インク)を受容でき、インクに対して溶解性又は親和性を示す樹脂である。
本発明に用いることができる基材フィルムは特に限定されないが、耐熱性を有する吸水性の低い記録媒体、及び非吸水性の媒体である、フィルム、プラスチックボード(軟質塩化ビニル、硬質塩化ビニル、アクリル板、ポリオレフィン系など)などを用いることができる。
本発明で用いられるラミネートフィルム材料は、耐熱性を有するフィルムであれば特に制限はなく、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等のポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン、芳香族ポリアミド等のポリアミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリパラバン酸、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂を用いたフィルムなどが挙げられる。
本発明では、上記ラミネートフィルムとインク受容層とを接着するために、接着層が設けられる。
本発明において、インク受容層上に接着層を有するラミネートフィルムをラミネートする方法としては、インク受容層面と接着層面とを対向させて、加圧又は加熱加圧処理をして接着させる。その方法としては、密着性が稼げて気泡等が混入せずに、加圧又は加熱加圧処理できるものであれば、特に制限なく用いることができ、加圧する場合には、例えば、圧力ロールやスタンパー等を、加熱加圧処理する場合には、例えば、サーマルヘッド、ヒートロール、ホットスタンプ等を用いることができる。
次に、本発明に係るインクジェット記録インク(「記録インク」又は単に「インク」ともいう)について詳しく説明する。
本発明の積層体は、インク受容層にインクジェット記録方法により得られた印刷物の上に、更に接着層、及びラミネートフィルムをこの順で有することが好ましい。
本発明の包装体は本発明の積層体を有する。包装体は軟包装用の例えば包装パッケージとして使用することができる。パッケージの用途により、多層構造のフィルムとすることもできる。また、パッケージの強度向上、酸素遮断等の目的で、AL(アルミニウム箔)、VMフィルム(アルミ蒸着フィルム、透明蒸着フィルム)等を多層構造に組み込むことも可能である。
包装体は公知の方法で製造することができる。例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムからなる基材フィルム上にインク受容層を設け、インクジェットプリントを行い乾燥させ印刷物を作成する。次に上記印刷物に接着剤をローラー塗布法により塗布し、乾燥させる。用いる食品包装の用途に応じて中使い用機能性フィルム、アルミシート、をラミネートすることができる。この方式はドライラミネート法である。
各種包袋機を使用し、上記作成した積層フィルムを公知の方法により袋化する。形状として特に制限はないが、例えば、ピロー包装や、三方シール袋や、合掌張袋等ある
〈ウレタン・オレフィン複合樹脂aの合成〉
<ウレタンプレポリマー溶液A−1の合成>
撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ポリエステルポリオール(商品名テスラック 2461、日立化成(株)製)を182質量部と、ポリエチレングリコール(PEG、分子量600、商品名PEG600、第一工業製薬(株))を22.0質量部と、トリメチロールプロパンを5.6重量部と、N−メチル−N,N−ジエタノールアミンを43.8質量部と、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを204質量部と、メチルエチルケトン(MEK)216質量部を反応容器にとり(三級アミンの添加量9.6質量%、PEGの添加量4.8質量%)、75℃に保ちながら反応を行い、ウレタンプレポリマーを得た。
<複合樹脂粒子分散体B−1の調製>
撹拌機、還流冷却管、温度計及び窒素吹き込み管を備えた4つ口フラスコに、ポリオレフィン系樹脂(商品名:アウローレン150S、日本製紙(株)製)80.0質量部、メチルシクロヘキサン240.0質量部及びメチルエチルケトン48.0質量部を投入し、80℃に昇温して加熱溶解させた。溶解後、内温を40℃に保ち、ポリウレタン系樹脂水分散体A−1(不揮発分約50%)40.0質量部を添加し、混合した。この溶液に58.0質量部の水を加え、ホモジナイザーを使用して乳化した後、570質量部の水を徐々に加え希釈し、これにエチレンジアミン1.0質量部と水12質量部を混合した水溶液を徐々に添加し、1時間撹拌してポリマー化を行った。これを50℃減圧下、脱溶剤を行い、不揮発分(粒子としての固形分)約30質量%の複合樹脂粒子分散体B−1を得た。得られた分散体の樹脂をウレタン・オレフィン複合樹脂aとした。
上記ウレタンプレポリマー溶液A−1の合成及び複合樹脂粒子分散体B−1の調製において、ポリエステルポリオール(商品名テスラック 2461、日立化成(株)製)を使用した代わりに、ポリエーテルポリオール(PolyTHF2000、BASF(株))を使用した以外は同様にして、ウレタン・オレフィン複合樹脂bを得た。
〈ウレタン・オレフィン複合樹脂cの合成〉
上記ウレタンプレポリマー溶液A−1の合成及び複合樹脂粒子分散体B−1の調製において、ポリエステルポリオール(商品名テスラック 2461、日立化成(株)製)を使用した代わりに、ポリカーボネートポリオール(分子量1000、商品名ニッポラン981、日本ポリウレタン工業(株))を使用した以外は同様にして、ウレタン・オレフィン複合樹脂cを得た。
ウレタン樹脂aの合成を以下に示す。
ウレタン樹脂bの合成を以下に示す。
基材フィルムとして、厚さ50μmの太閤ポリエステルフィルムE5100上に、水分散性樹脂としてパラゾールPC−86(固形分30%、大原パラヂウム化学製)を用いた以下に示すコート液をバーナンバー#10塗布し、その後70℃で乾燥させ、厚さ3.2μmのインク受容層を基材フィルム上に有する記録媒体であるインク受容フィルム1を得た。
パラゾールPC−86 14質量部
水 86質量部
《インク受容フィルム2〜15の作製》
水分散性樹脂をパラゾールPC−86から表IIに示すように変更して、インク受容フィルム1と同様にして、水分散性樹脂が異なるインク受容フィルム2〜16を作製した。なお、表IIに示した水分散性樹脂の詳細は以下のとおりである。
UWS−145:ユーコートUWS−145(固形分35%、三洋化成工業製)
スーパーフレックス210(固形分35%、第一工業製薬製)
WEM505(固形分30%、大成ファインケミカル製)
WBR2101(固形分27%、大成ファインケミカル製)
UX−390(固形分30%、三洋化成工業製)
スーパーフレックス150(固形分30%、第一工業製薬製)
ST−053D(固形分30%、宇部興産製)
R−9699(固形分40%、楠本化成製)
WEM−3008(固形分30%、大成ファインケミカル製)
《積層体1〜15》
上記作製したインク受容フィルム1〜15上に、接着剤(タケラックA626/タケネートA50(三井化学))と厚さ15μmのラミネートフィルム(ナイロンフィルム:ONBC、ユニチカ社製)を用い、インク受容フィルムの水分散性樹脂を有する面とラミネートフィルムを接着した。このようにして基材フィルム、インク受容層、接着層及びラミネートフィルムをこの順で有する積層体1〜15を作製した。
(水素結合項評価)
上記作製したインク受容フィルム1〜15の各インク受容層に対して、前述した評価法により、25℃の環境下、接触角を測定し、前記(1)式及び(2)式を用いて表面エネルギーの水素結合項γhを算出した。
上記作製したインク受容フィルム1〜15の各インク受容層に対して、前述した評価法により25℃の環境下、ナノイデンテーション法による硬度の評価を行った。
上記作製したインク受容フィルム1〜15に対してクロスカット試験を行い、試験後25マス中の残ったマスの数で接着性を評価し以下のランク付けを行った。
インク受容フィルムのインク受容層表面に、25℃環境下、カッターナイフを用いて碁盤目の切り込みを入れて、25個の碁盤目(マス)を形成した。
○:15〜24マス(わずかに剥がれが認められる)
△:1〜14マス(一部剥がれが認められる)
×:0(全面剥がれが認められる)
(ボイル・レトルト適性)
ボイル・レトルト適性として、高温の水環境下で30分処理した後における剥離と剥離強度の低下を評価した。
得られた試験片を、ウォーターバスを用いて100℃30分処理し、外観を評価した。
◎:異常なし
○:ごく一部インク受容層の剥離が見られる
△:一部にインク受容層の剥離が見られる
×:全面にインク受容層の剥離が見られる
(剥離強度低下)
上記高温水環境下の処理が未処理の状態と処理後の状態において、15mm幅にカットした積層体を用いて、テンシロン(島津製)で300mm/minの速度で、基材フィルムとインク受容層をT型剥離し、その前後の剥離強度を求め、剥離強度の低下率を求めいかのようにランク付けした。
◎:0%以上59%以下
○:60%以下
△:61%以上99%以下
×:100%
以上の結果を表IIに示す。
(顔料分散液の調製)
高分子分散剤としてスチレン−アクリル酸共重合体(ジョンクリル678、分子量8500、酸価215、BASF社製、「ジョンクリル」は同社の登録商標)3.0質量%、顔料(ピグメントイエロー155)15質量%、残部としてイオン交換水を加えた混合液をプレミックスした後、0.5mmのジルコニアビーズを体積率で50%充填したサンドグラインダーを用いて分散し、顔料の含有量が15質量%の顔料分散液を調製した。この顔料分散液に含まれる顔料粒子の平均粒子径は、122nmであった。なお、粒径測定は、マルバーン社製ゼータサイザ1000HSにより行った。
上記調製した顔料分散液の29.8質量部を攪拌しながら、下記に示す各添加剤を順次添加して、インク組成物を調製した後、0.8μmのフィルターによりろ過して記録インクを得た。
顔料分散液 29.8質量部
エチレングリコール 15.0質量部
プロピレングリコール 10.0質量部
シリコン系界面活性剤(信越化学工業製、KF−351A) 0.2質量部
イオン交換水 全量が100質量部となる量
(積層体の作製)
次いで、実施例1で作製した、インク受容フィルム1〜15の各々に、ドロップオンデマンドピエゾ方式のインクジェットヘッド(ノズル数1024(512×2列)、ノズル間隔70.5μm(141μm×2列))を搭載したステージ移動型インクジェットプリンタにより、インク液滴体積32pl、記録密度360×360dpiの条件で、ベタ画像中のインクを吐出しないことにより形成される抜き文字(3ポイント、4ポイント、5ポイント文字)を、印刷した。同様にして、記録密度360×360dpiの条件で、ベタ画像を印刷した。本明細書でいうdpiとは、2.54cmあたりのドット数を表す。なお、インク液滴体積は、記録インク毎に射出電圧を調整することにより制御した。また、インクジェット印刷時の環境は室温25℃で、インク受容層の温度も同様に25℃条件で行った。
2 インク受容層
3 トランスデューサー
4 圧子
Claims (9)
- 基材フィルム上にインク受容層、接着層及びラミネートフィルムを有する積層体であって、
前記インク受容層が、水分散性樹脂を含有し、
前記インク受容層が、温度25℃の環境下、下記2要件(a)及び(b)を満足することを特徴とする積層体。
(a)表面エネルギーの水素結合項が、40mN/m以下である。
(b)ナノインデンテーション法による硬度が、350N/mm2以下である。 - 前記表面エネルギーの水素結合項が、20mN/m以下であることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
- 前記ナノインデンテーション法による硬度が、300N/mm2以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の積層体。
- 前記ナノインデンテーション法による硬度が、250N/mm2以下であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の積層体。
- 前記水分散性樹脂が、カーボネート部位を有するウレタン樹脂、エステル部位を有するウレタン樹脂、エーテル部位を有するウレタン樹脂、ウレタン・アクリル複合樹脂及びウレタン・オレフィン複合樹脂のうちの少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の積層体。
- 前記ナノインデンテーション法による硬度が200N/mm2以下であり、かつ前記表面エネルギーの水素結合項が13mN/m以下であるか、又は
前記ナノインデンテーション法による硬度が125N/mm2以下であり、かつ前記表面エネルギーの水素結合項が20mN/m以下であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の積層体。 - 前記ナノインデンテーション法による硬度が125N/mm2以下であり、かつ前記表面エネルギーの水素結合項が13mN/m以下であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の積層体。
- 前記ラミネートフィルムが、ポリエチレンテレフタレートフィルム、延伸ポリプロピレンフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム及び直鎖状低密度ポリエチレンフィルムからなる群から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の積層体。
- 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の積層体を有する包装体。
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