JP2020050789A - 植物由来ポリエチレンを含むシーラントフィルム用ポリエチレン系樹脂組成物およびシーラントフィルム - Google Patents

植物由来ポリエチレンを含むシーラントフィルム用ポリエチレン系樹脂組成物およびシーラントフィルム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、植物由来ポリエチレンを含有して環境への負荷を低減しつつ、優れた手切り性及び耐落下衝撃性を示す、包装材料用のシーラントフィルム用ポリエチレン系樹脂組成物、及びそれを用いた包装材用シーラントフィルム、積層体、包装材料、包装体を提供することを課題とする。【解決手段】包装材料のシーラントフィルム用のポリエチレン系樹脂組成物であって、前記ポリエチレン系樹脂組成物は、化石燃料由来ポリエチレンと植物由来ポリエチレン系樹脂とを含有し、バイオマス度が10%以上、50%以下であり、全ポリエチレン系樹脂組成物中の、C4直鎖状低密度ポリエチレン/C6直鎖状低密度ポリエチレンの質量比が、2より大きく、5以下であり、C6直鎖状低密度ポリエチレンの密度が0.93g/cm3よりも大きく、0.95g/cm3未満であることを特徴とする、ポリエチレン系樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、植物由来ポリエチレンを含むシーラントフィルム用の樹脂組成物および該樹脂組成物から作製されたシーラントフィルム、積層体、包装材料、包装体に関し、更に詳しくは、優れた耐ブロッキング性、手切り性、耐落下衝撃性を示し、且つ、高いバイオマス度を示すシーラントフィルム用ポリエチレン系樹脂組成物、及びそれを用いた包装材料用のシーラントフィルム、積層体、包装材料、包装体に関する。
近年、環境への負荷を低減するために、シーラントフィルム等のポリエチレン系樹脂フィルムの原料の一部を、化石燃料由来ポリエチレンから、植物由来ポリエチレンに置き換えることが検討されている(特許文献1)。植物由来ポリエチレンは、従来の化石燃料由来ポリエチレンと、化学構造的には変わりがなく、同等の物性を有することが期待されている。
しかしながら、実際には、植物由来ポリエチレンを含む樹脂フィルムは、化石燃料由来ポリエチレンのみからなる樹脂フィルムと同等の性質は示さない。
特に、植物由来ポリエチレンを含む樹脂フィルムは、植物由来ポリエチレンの配合率が高く、バイオマス度が高くなるにつれて、シーラントフィルムとして使用した場合の耐ブロッキング性、手切り性、耐落下衝撃性が低下することが分かった。
したがって、バイオマス度が高いポリエチレンフィルムは、耐ブロッキング性、手切り性、耐落下衝撃性を必要とする包装材のシーラントフィルムとしては不適であり、実用性に欠けるものであった。
特開2009−155516号公報
本発明は、上記の問題点を解決し、植物由来ポリエチレンを含有して環境への負荷を低減しつつ、優れた耐ブロッキング性、手切り性、耐落下衝撃性を示す、包装材料用のシーラントフィルム用ポリエチレン系樹脂組成物、及びそれを用いた包装材用シーラントフィルム、積層体、包装材料、包装体を提供することを目的とする。
本発明者は、種々研究の結果、特定の、化石燃料ポリエチレン系樹脂と植物由来ポリエチレン系樹脂とを特定比率で含有することを特徴とする、ポリエチレン系樹脂組成物が、上記の目的を達成することを見出した。
そして、本発明は、以下の点を特徴とする。
1.包装材料のシーラントフィルム用のポリエチレン系樹脂組成物であって、
前記ポリエチレン系樹脂組成物は、化石燃料由来ポリエチレンと植物由来ポリエチレン系樹脂とを含有し、バイオマス度が10%以上、50%以下であり、
全ポリエチレン系樹脂組成物中の、C4直鎖状低密度ポリエチレン/C6直鎖状低密度ポリエチレンの質量比が、2より大きく、5以下であり、
C6直鎖状低密度ポリエチレンの、密度が0.930g/cm3以上、0.950g/cm3未満であることを特徴とする、
ポリエチレン系樹脂組成物。
2.前記植物由来ポリエチレン系樹脂は、植物由来直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂および/または植物由来低密度ポリエチレン系樹脂であることを特徴とする、
上記1に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
3.全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記C4直鎖状低密度ポリエチレンの含有量が、45質量%よりも大きく、70質量%以下であることを特徴とする、
上記1または2に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
4.全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂/前記低密度ポリエチレン系樹脂の質量比が、1以上、7以下であることを特徴とする、
上記1〜3の何れかに記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
5.全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂/前記低密度ポリエチレン系樹脂の質量比が、2以上、5以下であることを特徴とする、
上記1〜4の何れかに記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
6.全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記C4直鎖状低密度ポリエチレンと前記C6直鎖状低密度ポリエチレンとの合計含有率が、60質量%以上、85質量%以下であることを特徴とする、
上記1〜5の何れかに記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
7.全ポリエチレン系樹脂組成物中に、植物由来C4直鎖状低密度ポリエチレンを、10質量%以上、50質量%以下含有することを特徴とする、
上記1〜6の何れかに記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
8.前記C4直鎖状低密度ポリエチレンおよび/または前記C6直鎖状低密度ポリエチレンは、チーグラー・ナッタ触媒を用いて合成されたものを含むことを特徴とする、
上記1〜7の何れかに記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
9.上記1〜8の何れかに記載のポリエチレン系樹脂組成物を用いて形成された層を含み、単層または2層以上の複数層からなることを特徴とする、包装材料用のシーラントフィルム。
10.共押出によって作製された、2層以上の多層構成の包装材料用のシーラントフィルムであって、
上記1〜8の何れかに記載のポリエチレン系樹脂組成物から形成された層を、全シーラントフィルム中の、合計40質量%以上、100質量%以下の範囲で、1層または2層以上含むことを特徴とする、
包装材料用のシーラントフィルム。
11.3層以上の多層構成の包装材料用のシーラントフィルムであって、
両最外層は、前記植物由来ポリエチレン系樹脂を含まない、
上記9または10に記載の、包装材料用のシーラントフィルム
12.バイオマス度が10%以上、50%以下であることを特徴とする、
上記9〜11の何れかに記載の、包装材料用のシーラントフィルム。
13.基材層とシーラント層とを有する、包装材料用の積層体であって、
該シーラント層は、上記1〜8の何れかに記載のポリエチレン系樹脂組成物を(共)押出コーティングによって積層した層、または、上記9〜12の何れかに記載のシーラントフィルムを接着剤を介した貼り付けによって積層した層を含むことを特徴とする、
包装材料用の積層体。
14.上記13に記載の積層体から作製されたことを特徴とする、包装材料。
15.上記14に記載の包装材料から作製されたことを特徴とする、包装体。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物から作製されたシーラントフィルム、積層体、包装材料、包装体は、植物由来ポリエチレンを含有して環境への負荷を低減しつつ、優れた耐ブロッキング性、手切り性、耐落下衝撃性を示す。
そして、カーボンニュートラルの観点から、大気中のCO2量の増加を抑制し、且つ、石油資源利用の節約にも貢献することができる。
なお、カーボンニュートラルとは、植物を燃やしても、その際に排出されるCO2量は、植物が生育時に吸収したCO2量と等しいため、大気中のCO2量の増減には影響を与えないことを指す。したがって、植物由来の原料を多く含むほど、CO2量の増加を抑制することができる。
本発明の包装材料用のシーラントフィルム(単層)の層構成についてその一例を示す概略的断面図である。 本発明の包装材料用の積層体の層構成についてその一例を示す概略的断面図である。 本発明の包装材料を用いて形成される詰め替えパウチの構成について、その一例を示す正面図である。
本発明について以下に更に詳しく説明する。
本発明において使用される樹脂名は、業界において慣用されるものが用いられる。
本発明において、密度は、150℃でプレス成型して得られた厚さ1mmのシートについて、JIS K 6760(1981)に準拠して測定される値であり、MFRは、JIS K 7210(1995)に準拠して、試験温度190℃で、試験荷重21.18Nで測定される値である。
<ポリエチレン系樹脂組成物>
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、包装材料のシーラントフィルム用のポリエチレン系樹脂組成物であり、化石燃料由来ポリエチレンと植物由来ポリエチレンとを含有する。そして、ポリエチレン系樹脂組成物のバイオマス度は10%以上、50%以下であることが好ましい。
ポリエチレンは、由来する原料によって、化石燃料由来ポリエチレン系樹脂と植物由来ポリエチレン系樹脂に分類され、また、その分子構造、密度、MFRによって、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と低密度ポリエチレン(LDPE)に分類される。そしてさらに、直鎖状低密度ポリエチレンとしては、C4直鎖状低密度ポリエチレン(C4LLDPE)とC6直鎖状低密度ポリエチレン(C6LLDPE)が存在する。
すなわち、例えば、植物由来ポリエチレン系樹脂としては、植物由来C4直鎖状低密度ポリエチレン、植物由来C6直鎖状低密度ポリエチレン、植物由来低密度ポリエチレンが挙げられる。
また、本発明においては、エチレンと各種不飽和化合物との共重合体もポリエチレンの一種として扱う。
さらに、本発明においては、各種の総称として「系樹脂」を付記して、例えば、各種のポリエチレンの総称としてポリエチレン系樹脂とも表記する。
本発明において、全ポリエチレン系樹脂組成物中の、直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂/低密度ポリエチレン系樹脂の質量比は、1以上、7以下であることが好ましく、2以上、5以下であることがより好ましい。
該質量比が上記範囲よりも小さいと、シーラントフィルムを引き裂く際にフィルムが伸び、手切り性が悪くなり易く、また、シール強度が低くなり易いため、包装体が落下等の衝撃に耐えられずに破袋する虞がある。上記範囲よりも大きいとシーラントフィルムの引裂強度が高くなり過ぎて、手で切ることができず、はさみ等が必要となり易い。
また、重合時の触媒としては、メタロセン触媒等のシングルサイト触媒またはチーグラー・ナッタ触媒等のマルチサイト系触媒が挙げられ、メタロセン触媒等のシングルサイト触媒の場合には構造均一性、強度、透明性、シール性が優れ、物性と成形性とのバランスに優れたポリエチレンが得られ、チーグラー・ナッタ触媒等のマルチサイト系触媒の場合には機械物性に優れたポリエチレンが得られる。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、任意の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、樹脂フィルムの成形加工性や生産性、各種の物性を調整するために一般に使用される種々の樹脂用添加剤、例えばアンチブロッキング剤、スリップ剤、酸化防止剤、顔料、流動制御材、難燃剤、充填剤、紫外線吸収剤、界面活性剤等が挙げられる。
(化石燃料由来ポリエチレン系樹脂)
本発明において、化石燃料由来ポリエチレン系樹脂とは、植物由来の原料を用いず、従来どおり、石油から得られるナフサを熱分解して得られるエチレン、並びにα−オレフィン(1−ブテン、1−ヘキセン等)を原料として重合して製造されるポリエチレンである。
(植物由来ポリエチレン系樹脂)
本発明において、「植物由来」とは、植物を原料として得られるアルコールから製造される、植物原料に由来する炭素を含むことを意味する。
植物由来ポリエチレン系樹脂は、併用する石油由来ポリエチレン系樹脂の物性や、シーラントフィルムの用途に応じて、適した密度やMFRのものを選択することができる。
植物由来ポリエチレンの製造方法としては、慣用の方法にしたがって、サトウキビ、トウモロコシ、サツマイモ等の植物から得られる糖液や澱粉を、酵母等の微生物により発酵させてバイオエタノールを製造し、これを触媒存在下で加熱し、分子内脱水反応等によりエチレン、並びにα−オレフィン(1−ブテン、1−ヘキセン等)を得る。次いで、これらをモノマーとして用いて、石油由来ポリエチレンの製造と同様にして、慣用の触媒の存在下で重合させることにより、植物由来ポリエチレン系樹脂を製造することができる。コモノマー種である上記α−オレフィンには、場合により、石油由来のものを用いることもできる。
重合時の触媒や重合方法は、化石燃料由来ポリエチレン系樹脂と同様である。
(低密度ポリエチレン)
低密度ポリエチレンは、100〜400MPaの高圧下でラジカル重合されるポリエチレンである。
本発明において使用される低密度ポリエチレンは、密度が0.920kg/m3以上、0.933kg/m3以下であることが好ましく、0.920kg/m3以上、0.925kg/m3以下であることがより好ましい。MFRは、0.5g/10分以上、3.5g/10分以下であることが好ましく、0.8g/10分以上、3.0g/10分以下であることがより好ましい。
(直鎖状低密度ポリエチレン)
直鎖状低密度ポリエチレンは、チーグラー触媒やメタロセン触媒などの遷移金属触媒を用いて、常圧〜1MPaの低圧下でエチレンとα−オレフィンが重合されるポリエチレンである。
本発明において使用されるC4直鎖状低密度ポリエチレンは、密度は0.910kg/m3以上、0.930kg/m3以下であることが好ましい。MFRは0.9g/10分以上、3.0g/10分以下であることが好ましく、0.9g/10分以上、2.7g/10分以下であることがより好ましい。
本発明において、直鎖状低密度ポリエチレンとしては、C4直鎖状低密度ポリエチレンおよび/またはC6直鎖状低密度ポリエチレンを含むことができる。
ここで、C4直鎖状低密度ポリエチレンとは、エチレンと1−ブテンの共重合体からなる直鎖状低密度ポリエチレンであり、C6直鎖状低密度ポリエチレンとは、エチレンと1−ヘキセンとの共重合体からなる直鎖状低密度ポリエチレンである。
これらの直鎖状低密度ポリエチレンは、チーグラー・ナッタ触媒を用いて合成されたものが、シーラント層に含有された場合に手切り性や引裂き性に優れ、好ましい。
全ポリエチレン系樹脂組成物中の、C4直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、45質量%以上、70質量%以下であることが好ましい。
上記範囲よりも小さいと、シーラントフィルムを引き裂く際にフィルムが伸び、手切り性が悪くなり易く、また、シール強度が低くなり易いため、包装体が落下等の衝撃に耐えられずに破袋する虞がある。上記範囲よりも大きいとシーラントフィルムの引裂強度が高くなり過ぎて、手で切ることができず、はさみ等が必要となり易い。
また、植物由来C4直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、全ポリエチレン系樹脂組成物中に、10質量%以上、50質量%以下であることが好ましい。
C6直鎖状低密度ポリエチレンの密度は0.930g/cm3以上、0.950g/cm3未満であることが好ましく、より好ましくは0.935g/cm3以上0.945g/cm3未満である。MFRは、0.9g/10分以上、3.0g/10分以下が好ましく、0.9g/10分以上、2.7g/10分以下がより好ましい。
密度、MFRが上記範囲外であると、耐落下衝撃性が低下し易い。
全ポリエチレン系樹脂組成物中の、C4直鎖状低密度ポリエチレンとC6直鎖状低密度ポリエチレンとの合計含有率は、60質量%以上、85質量%以下であることが好ましい。
該含有率が上記範囲よりも小さいと、シーラントフィルムを引き裂く際にフィルムが伸び、手切り性が悪くなり易く、また、シール強度が低くなり易いため、包装体が落下等の衝撃に耐えられずに破袋する虞がある。上記範囲よりも大きいとシーラントフィルムの引裂強度が高くなり過ぎて、手で切ることが困難で、はさみ等が必要となり易い。
全ポリエチレン系樹脂組成物中の、C4直鎖状低密度ポリエチレン/C6直鎖状低密度ポリエチレンの質量比は、2より大きく、5以下であることがより好ましい。
該質量比が上記範囲よりも小さいとシーラントフィルムの引裂強度が高くなり過ぎて、手で切ることができず、はさみ等が必要となり易い。上記範囲よりも大きいと、シーラントフィルムを引き裂く際にフィルムが伸び、手切り性が悪くなり易く、また、シール強度が低くなり易いため、包装体が落下等の衝撃に耐えられずに破袋する虞がある。
(高密度ポリエチレン)
高密度ポリエチレンは、チーグラー触媒やメタロセン触媒などの遷移金属触媒を用いて、常圧〜1MPaの低圧下で重合されるポリエチレンである。
[スリップ剤]
本発明において、スリップ剤には、公知のスリップ剤を特に制限無く用いることができる。
例えば、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミドやエチレンビスステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド、金属石鹸、親水性シリコーン、シリコーンをグラフトしたアクリル、シリコーンをグラフトしたエポキシ樹脂、シリコーンをグラフトしたポリエーテル、シリコーンをグラフトしたポリエステル、ブロック型シリコーンアクリル共重合体、ポリグリセロール変性シリコーン、パラフィン等が挙げられる。これらのスリップ剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
さらには、スリップ剤のポリエチレン系樹脂組成物中での分散性を高くするために、スリップ剤をポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂と予め高濃度で溶融混合しておいて、マスターバッチ化して用いることが好ましい。
上記の中でも、エルカ酸アミドを用いることが好ましい。
<シーラントフィルム>
本発明のシーラントフィルムは、本発明のポリエチレン系樹脂組成物から作製された包装材料用のシーラントフィルムであり、シーラントフィルム単体で用いることも、基材層等と貼り合わせて積層体のシーラント層として用いることもできる。
本発明のシーラントフィルムは、単層構成であっても2層以上の多層構成であってもよく、本発明のポリエチレン系樹脂組成物から形成された層を少なくとも1層含むものであり、他の任意の樹脂からなる層を含んでいてもよいが、全シーラントフィルム中の、本発明のポリエチレン系樹脂組成物から形成された層の合計は、40質量%以上、100質量%以下であることが好ましい。
上記範囲よりも小さいとシーラントフィルムのバイオマス度が低くなり、環境負荷低減効果が低くなってしまう。
また、本発明のシーラントフィルムは、バイオマス度が10%以上、50%以下であることが好ましい。
上記範囲よりも小さいと環境負荷低減が小さく、上記範囲よりも大きいと、シーラントフィルムの手切り性や耐落下衝撃性が低下しやすい。
本発明のシーラントフィルムは、植物由来ポリエチレン系樹脂を含有しながらも、優れた手切り性及び耐落下衝撃性を有するため、特に、詰め替え用のシャンプーやリンス、食品等を密封包装する詰め替えパウチのシーラントフィルムとして好適に使用することができる。
2層以上の多層構成の場合、各層は同一の組成であっても、異なる組成であってもよい。2層以上の多層構成の場合は、例えば、共押出ラミネーションによって作製することや、作製済みのフィルムを接着剤等で貼り合わせて作製することもできる。
多層構成の場合において、本発明のポリエチレン系樹脂組成物からなる層以外の層には、シーラントフィルムの構成成分として一般的に使用される任意の熱可塑性樹脂が含有されることが好ましく、目的に応じて、例えば、低温シール性に優れる樹脂や、耐内容物性に優れる樹脂、基材フィルムとの接着性に優れる樹脂、フィルム全体の腰強度を高めてフィルムの薄肉化に寄与する樹脂、等の種々の機能を付与する樹脂を選択することができる。
また、シーラントフィルムが3層以上の多層構成の場合には、シーラントフィルムの両表面である両最外層は、植物由来ポリエチレン系樹脂を含まないことが好ましい。
本発明のシーラントフィルムは、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、任意の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、樹脂フィルムの成形加工性や生産性、各種の物性を調整するために一般に使用される種々の樹脂用添加剤、例えばアンチブロッキング剤、スリップ剤、酸化防止剤、顔料、流動制御材、難燃剤、充填剤、紫外線吸収剤、界面活性剤等が挙げられる。
本発明のシーラントフィルムの厚さは80〜160μmが好ましく、100〜130μmがより好ましい。
(シーラントフィルムの製造方法)
本発明のシーラントフィルムの製造方法は、特に限定されず、従来から公知の、シーラントフィルムの製造方法を適用することができる。
本発明の一態様において、単層構成のシーラントフィルムは、本発明のポリエチレン系樹脂組成物を溶融し、これをインフレーション成形またはT−ダイ成形等の溶融押出成形法によって製膜することができる。
本発明の別の態様において、多層構成のシーラントフィルムは、上記の本発明のポリエチレン系樹脂組成物と、任意の樹脂組成物とを、それぞれ溶融し、本発明のポリエチレン系樹脂組成物からなる層を少なくとも1層含む多層構成となるように、インフレーション成形またはT−ダイ成形等の方法によって共押出成形することによって、製膜することができる。
(バイオマス度)
バイオマス度は、化石燃料由来の原料と、植物由来の原料(バイオマス)との混合比率を表す指標であり、放射性炭素(14C)の濃度を測定することにより決定され、下記式で表される。
バイオマス度(%)=14C濃度(pMC)×0.935
この14Cは、植物由来の原料中には一定濃度で含まれるが、地中に閉じ込められた化石燃料中にはほとんど存在しない。したがって、14Cの濃度を加速器質量分析により測定することにより、植物由来の原料の含有割合の指標とすることができる。
本発明において、シーラントフィルム中の14Cの濃度の測定は、測定対象試料であるシーラントフィルムを燃焼して二酸化炭素を発生させ、真空ラインで捕集して精製し、鉄を触媒として水素で還元し、グラファイトを生成させる。そして、このグラファイトを、タンデム加速器をベースとした14C−AMS専用装置(NEC社製)に充填して、14Cの計数、13Cの濃度(13C/12C)、14Cの濃度(14C/12C)の測定を行い、この測定値から標準現代炭素に対する試料炭素の14C濃度の割合を算出する。標準試料としては、米国国立標準局(NIST)から提供されるシュウ酸標準試料(HOxII)を使用する。
<積層体>
本発明の積層体は、少なくとも、基材層と、本発明の、ポリエチレン系樹脂組成物またはシーラントフィルムからなるシーラント層とを有する層構成であり、別態様において、基材層とシーラント層との間に、バリア層を設けてもよく、各層間は、接着剤を介して積層されていてもよい。
(基材層)
基材フィルムとしては、積層体の用途に応じて任意の樹脂フィルムまたはシートを使用することができる。例えば、詰め替え用のシャンプーやリンス、食品等を密封包装する詰め替えパウチに適用する場合は、引っ張り強度、屈曲強度、衝撃強度等の機械的強度に優れるとともに、印刷適性に優れることが好ましく、例えば、二軸延伸ナイロンフィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等の二軸延伸ポリエステルフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム等を好適に使用できるほか、合成紙等も使用することができる。これらは単独で使用してもよく、また、複数を組み合わせて使用してもよい。
基材層の積層面にアンカーコート剤を予め塗布しておくか、コロナ処理等の前処理を施しておくことにより、層間の接着強度を高めることができる。
(シーラント層)
積層体のシーラント層は、発明のポリエチレン系樹脂組成物。または本発明のシーラントフィルムからなる層である。
シーラント層の積層方法としては、基材層やバリア層上に接着剤を塗布して本発明のシーラントフィルムを貼り付けて積層してもよく、また、基材層やバリア層上に接着層を押出しコーティングしながら本発明のシーラントフィルムを貼り付けて積層してもよく、あるいは、本発明のポリエチレン系樹脂組成物を、必要に応じて他の樹脂組成物と同時に、インフレーション成形またはT−ダイ成形等の方法によって、基材層やバリア層上に、(共)押出成形することによって積層してもよい。
詰め替えパウチ等の重量物を収容するための重量袋のシーラントとして使用する場合は、溶融押出成形法によってシーラントフィルムを製膜し、得られたシーラントフィルムを、基材層やバリア層上にドライラミネートすることにより、積層体の強度を高めることが好ましい。
(接着剤)
各層間を接着するための接着剤には、ドライラミネーション用接着剤またはエクストルージョン接着剤を用いることができる。
優れた接着強度と引き裂き性を得る為には、ドライラミネーション用接着剤を用いることが好ましい。ドライラミネーション用接着剤の具体例としては、二液硬化型ポリウレタン系接着剤等が挙げられる。
生産性を優先する場合には、エクストルージョン用接着剤を用いることが好ましい。具体的なエクストルージョン用接着剤としては、ポリオレフィン系の熱接着性樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、アイオノマー等の単体、またはこれらにハードレジン等の接着性向上剤をブレンドした樹脂組成物を使用することができる。また、ポリオレフィン系の熱接着性樹脂に植物由来ポリエチレンを含有したり、本発明のポリエチレン系樹脂組成物を使用したりして、積層体のバイオマス度をさらに向上させることもできる。
(バリア層)
バリア層としては、アルミニウム箔等の金属箔のほか、アルミニウム等の金属やアルミニウム酸化物、珪素酸化物等の無機酸化物を二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂フィルムに蒸着した蒸着膜付きフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム等を使用することができる。
バリア層の積層面にアンカーコート剤を予め塗布しておくか、コロナ処理等の前処理を施しておくことにより、層間の接着強度を高めることができる。
<包装材料>
本発明の包装材料は、本発明の積層体を用いて作製された包装材料である。
<包装体>
本発明の包装体は、本発明の包装材料を用いて作製された包装体であり、例えば、本発明の包装材料を使用し、これを二つ折にするか、又は包装材料2枚を用意し、そのシーラント層の面を対向させて重ね合わせ、さらにその周辺端部を、例えば、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型(ピローシール型)、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型、ガゼット型等のヒートシール形態によりヒートシールして、種々の形態の包装袋を製造することができる。
上記において、ヒートシールの方法としては、例えば、バーシール、回転ロールシール、ベルトシール、インパルスシール、高周波シール、超音波シール等の公知の方法で行うことができる。
図3は、包装体の一態様である詰め替えパウチの構成について、その一例を示す正面図である。
図3に示した詰め替えパウチ100は、スタンディングパウチ形式で作製したものであり、パウチの底部を、前後の、本発明の包装材料からなる壁面フィルム11、11’の下部の間に底面フィルム(包装材料は壁面フィルムと同じてあっても異なっていてもよい)を内側に折り返して底面フィルム折り返し部12まで挿入してなるガセット部14を有する形式で形成し、内側に折り込まれた底面フィルムの両側下端近傍には、この場合、半円形の底面フィルム切り欠き部13a、13bを設け、ガセット部14を、内側が両側から中央部にかけて湾曲線状に凹状となる船底形の底部シール部15でヒートシールして形成し、パウチの胴部は、前後の壁面フィルム11、11’の両側の端縁部を側部シール部16a、16bでヒートシールして形成すると共に、パウチ100の上部の一方のコーナー部(図において左側のコーナー部)には、その外周を注出口部シール部17でヒートシールしてなる先細り形状で斜め外側上方を向く狭い幅の注出口部20が、その両側に切り欠き部19a、19bを設けて突出する形状に設けられている。
また、注出口部20の先端側の開封位置には、易開封性手段として、ハーフカット線21とその上側の端部にノッチ22を設けて構成したものである。
尚、パウチ100の上部のうち、注出口部20を設けていない部分は、上部シール部18でヒートシールするが、この部分は内容物の充填口に使用するため、内容物の充填前は未シールの開口部とし、内容物の充填後にヒートシールするものである。
また、前記ハーフカット線21は、図では3本の平行なハーフカット線で示したが、1本、または2本のほか、中心のハーフカット線の両側に各1本〜3本等複数のハーフカット線を平行に、または中心のハーフカット線に収斂する形状に、或いは、複数の平行なハーフカット線とこれに斜めに交差する斜め方向のハーフカット線とを組み合わせた形状等、任意の形状に設けることができる。
以下に、実施例、比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
実施例に用いた原材料は下記のとおりである。
・化石燃料由来z−C4LLDPE:(株)プライムポリマー社製UZ2010L。チーグラー・ナッタ触媒を用いたエチレンと1−ブテンとの共重合体である化石燃料由来C4LLDPE。密度0.922g/cm3、MFR2.2g/10分。
・植物由来z−C4LLDPE:ブラスケム(Braskem S.A.)社製SLL118。チーグラー・ナッタ触媒を用いたエチレンと1−ブテンとの共重合体である植物由来C4LLDPE。密度0.916g/cm3、MFR1.0g/10分、バイオマス度87%。
・化石燃料由来m−C6LLDPE1:プライムポリマー(株)社製エボリューSP4030F。メタロセン触媒を用いたエチレンと1−ヘキセンとの共重合物である化石燃料由来C6LLDPE。密度0.938g/cm3、MFR3.8g/10分。
・化石燃料由来m−C6LLDPE2:プライムポリマー(株)社製エボリューSP2040。メタロセン触媒を用いたエチレンと1−ヘキセンとの共重合物である化石燃料由来C6LLDPE。密度0.918g/cm3、MFR3.8g/10分。
・化石燃料由来z−C6LLDPE:ダウケミカル日本(株)社製2607G。チーグラー・ナッタ触媒を用いたエチレンと1−ヘキセンとの共重合体である化石燃料由来C6LLDPE。密度0.919g/cm3、MFR2.3g/10分。
・化石燃料由来LDPE:住友化学(株)社製スミカセンG201−F。ラジカル開始剤触媒を用いた化石燃料由来LDPE。密度0.919g/cm3、MFR2.0g/10分。
・スリップ剤:宇部丸善ポリエチレン(株)社製M425。エルカ酸アミド/LDPEの質量比=2/98。
・ナイロンフィルム1:2軸延伸ナイロンフィルム。厚さ25μm。
・ナイロンフィルム2:2軸延伸ナイロンフィルム。厚さ15μm。
・ドライラミネート接着剤:二液硬化型ポリウレタン系接着剤。
[実施例1]
下記の原料をブレンドし、溶融混練して、本発明のポリエチレン系樹脂組成物1を得た。次いで、得られたポリエチレン系樹脂組成物を、上吹き空冷インフレーション共押出製
膜機により厚み130μmのシーラントフィルムを製膜して各種評価を実施し、結果を表1に示した。
化石燃料由来z−C4LLDPE 35.8質量部
植物由来z−C4LLDPE 18.5質量部
化石燃料由来m−C6LLDPE1 18.7質量部
化石燃料由来LDPE 26.0質量部
スリップ剤 1.0質量部
さらに、上記で作製したシーラントフィルムと、基材層としてナイロンフィルム1、2と、ドライラミネート接着剤を用いて、下記層構成の胴材と底材となる包装材料を作製し、更にそれらを用いて図3に示されたパウチを作製し、各種評価を実施し、結果を表1に示した。
胴材:ナイロンフィルム1(25μm)/印刷層/接着層/シーラントフィルム(120μm)
底材:ナイロンフィルム2(15μm)/印刷層/接着層/シーラントフィルム(150μm)
[実施例2]
シーラントフィルムを、化石燃料由来z−C4LLDPE(10μm)/ポリエチレン系樹脂組成物(110μm)/化石燃料由来z−C4LLDPE(10μm)の3層構成になるように、同製膜機で共押出して製膜して作製したこと以外は、実施例1と同様に操作してシーラントフィルムとパウチを作製して、同様に評価し、結果を表1に示した。
[比較例1]
化石燃料由来m−C6LLDPE1を化石燃料由来m−C6LLDPE2に変更した以外は実施例1と同様に操作して、ポリエチレン系樹脂組成物2を得て、シーラントフィルムとパウチを作製し、同様に評価し、結果を表1に示した。
但し、比較例1においては、胴材は下記構成とした。
胴材:ナイロンフィルム1(25μm)/印刷層/接着層/シーラントフィルム(120μm)
[評価結果まとめ]
全実施例において、シーラントフィルムは優れた破断強度、降伏強度、破断伸び、引裂き強度、耐ブロッキング性を示し、包装材料は優れたシール強度とラミネート強度を示し、パウチは優れた耐落下衝撃性と、比較例1よりも優れた手切り性を示した。
Figure 2020050789
<評価方法>
[引張試験]
シーラントフィルムに対して、JIS Z 1702に準拠して、引張試験を行い、MD方向(流れ方向)及びTD方向(幅方向)の、破断強度、降伏強度、破断伸びを測定した。
[引裂き強度]
シーラントフィルムに対して、JIS K 7128−2(エルメンドルフ引き裂き法)に準拠して、MD方向(流れ方向)及びTD方向(幅方向)の引き裂き強度を測定した。
[滑り角度]
シーラントフィルムに対して、東洋精機製作所製の測定器(型番:摩擦測定機AN)を用いて、JIS P 8147:2010の「8 傾斜法」に準拠して、静摩擦係数測定時の、試験片の滑り距離が55mmに達した時の傾斜板の傾斜角を測定した。10回測定し、その平均値を求めた。
下側試験片の寸法:幅90mm×長さ200mm
上側試験片の寸法:幅60mm×長さ100mm
上側試験片上の錘寸法:幅60mm×長さ100mm
傾斜板の傾斜角の変化速度:3°/秒
[耐ブロッキング性]
得られたシーラントフィルムを用いて巻き物作製し、温度43℃、相対湿度40%の条件の恒温室内に5日間保管し、その後の表面状態と巻き返し性を観察し、以下の基準で評価した。
A:フィルム同士のブロッキングは全く無かった
B:フィルム同士のブロッキングは少し有ったが実用上問題にならない。
C:フィルム同士のブロッキングのせいで剥離及び巻き返しができなかった。
[シール強度]
胴材及び底材用の包装材料を10cm×10cmに切り分け、半分に折って重ね合せ、ヒートシールテスター(テスター産業社製:TP−701−A)を用いて、1cm×10cmの領域を下記条件でヒートシールして、端部はヒートシールされずに接着しておらず、二股に分かれている状態のサンプルを作製した。
ヒートシール温度:160℃
ヒートシール圧力:1kgf/cm2
ヒートシール時間:1秒
このサンプルを、15mm幅で短冊状に切り、二股に分かれている各端部を引張試験機に装着して、下記条件で引張強度(N/15mm)を測定した。
引張試験速度:300mm/分
引張荷重レンジ:50N
[ラミネート強度]
胴材用の包装材料を15mm×100mmに切り分け、端部はシーラント層と基材層とが剥離させて二股に分かれている状態のサンプルを作製した。
このサンプルを、ヒートシールテスター(テスター産業社製:TP−701−A)を用いて、二股に分かれている各端部を引張試験機に装着して、下記条件で引張強度(N/15mm)を測定した。
引張試験速度:300mm/分
引張荷重レンジ:50N
[耐落下衝撃性]
10個のパウチ袋のそれぞれに水360mlを充填し、1.2m高さから垂直(底が下)10回、水平(表面が下)10回落下させ、破袋やシール後退の有無を確認した。常温(25℃)と低温(3℃)にて評価した。結果の表記の意味は下記の通り。
◎:破袋、シール後退は認められなかった。
○:ごくまれにシール後退が認められた。
△:シール後退が認められた。
×:破袋が認められた。
[手切り性]
10個のパウチ袋のノッチ部からレーザー線に沿って開封し、開封開始時のひっかかりとシーラントフィルムの伸びの有無を確認した。5名で2個ずつ分担して評価実施。
◎:ひっかかりもシーラントの伸びも無かった。
○:◎に比べると軽度の引っかかりが有った、もしくは軽度の伸びが有った。
△:軽度の引っかかりが有った、もしくは軽度の伸びが有った。
×:引っかかり、もしくは伸びが有った。
1 シーラントフィルム
2 ポリエチレン系樹脂組成物からなる層
3 任意の樹脂組成物からなる層
11、11’ 壁面フィルム
12 底面フィルム折り返し部
13a、13b 底面フィルム切り欠き部
14 ガセット部
15 底部シール部
16a、16b 側部シール部
17 注出口部シール部
18 上部シール部
19a、19b 切り欠き部
20 注出口部
21 ハーフカット線
22 ノッチ
100 詰め替え用包装袋(パウチ)

Claims (15)

  1. 包装材料のシーラントフィルム用のポリエチレン系樹脂組成物であって、
    前記ポリエチレン系樹脂組成物は、化石燃料由来ポリエチレンと植物由来ポリエチレン系樹脂とを含有し、バイオマス度が10%以上、50%以下であり、
    全ポリエチレン系樹脂組成物中の、C4直鎖状低密度ポリエチレン/C6直鎖状低密度ポリエチレンの質量比が、2より大きく、5以下であり、
    C6直鎖状低密度ポリエチレンの、密度が0.930g/cm3以上、0.950g/cm3未満であることを特徴とする、
    ポリエチレン系樹脂組成物。
  2. 前記植物由来ポリエチレン系樹脂は、植物由来直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂および/または植物由来低密度ポリエチレン系樹脂であることを特徴とする、
    請求項1に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
  3. 全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記C4直鎖状低密度ポリエチレンの含有量が、45質量%よりも大きく、70質量%以下であることを特徴とする、
    請求項1または2に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
  4. 全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂/前記低密度ポリエチレン系樹脂の質量比が、1以上、7以下であることを特徴とする、
    請求項1〜3の何れか1項に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
  5. 全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記直鎖状低密度ポリエチレン系樹脂/前記低密度ポリエチレン系樹脂の質量比が、2以上、5以下であることを特徴とする、
    請求項1〜4の何れか1項に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
  6. 全ポリエチレン系樹脂組成物中の、前記C4直鎖状低密度ポリエチレンと前記C6直鎖状低密度ポリエチレンとの合計含有率が、60質量%以上、85質量%以下であることを特徴とする、
    請求項1〜5の何れか1項に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
  7. 全ポリエチレン系樹脂組成物中に、植物由来C4直鎖状低密度ポリエチレンを、10質量%以上、50質量%以下含有することを特徴とする、
    請求項1〜6の何れか1項に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
  8. 前記C4直鎖状低密度ポリエチレンおよび/または前記C6直鎖状低密度ポリエチレンは、チーグラー・ナッタ触媒を用いて合成されたものを含むことを特徴とする、
    請求項1〜7の何れか1項に記載の、ポリエチレン系樹脂組成物。
  9. 請求項1〜8の何れか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物を用いて形成された層を含み、単層または2層以上の複数層からなることを特徴とする、包装材料用のシーラントフィルム。
  10. 共押出によって作製された、2層以上の多層構成の包装材料用のシーラントフィルムであって、
    請求項1〜8の何れか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物から形成された層を、全シーラントフィルム中の、合計40質量%以上、100質量%以下の範囲で、1層または2層以上含むことを特徴とする、
    包装材料用のシーラントフィルム。
  11. 3層以上の多層構成の包装材料用のシーラントフィルムであって、
    両最外層は、前記植物由来ポリエチレン系樹脂を含まない、
    請求項9または10に記載の、包装材料用のシーラントフィルム
  12. バイオマス度が10%以上、50%以下であることを特徴とする、
    請求項9〜11の何れか1項に記載の、包装材料用のシーラントフィルム。
  13. 基材層とシーラント層とを有する、包装材料用の積層体であって、
    該シーラント層は、請求項1〜8の何れか1項に記載のポリエチレン系樹脂組成物を(共)押出コーティングによって積層した層、または、請求項9〜12の何れか1項に記載のシーラントフィルムを接着剤を介した貼り付けによって積層した層を含むことを特徴とする、
    包装材料用の積層体。
  14. 請求項13に記載の積層体から作製されたことを特徴とする、包装材料。
  15. 請求項14に記載の包装材料から作製されたことを特徴とする、包装体。
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