JP2020055170A - 包装材料及び包装製品 - Google Patents
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Abstract
Description
前記透明樹脂層は、ニトロセルロースと、ポリオールとイソシアネート化合物との硬化物と、を含み、前記印刷層は、着色剤と、ニトロセルロースと、ポリオールとイソシアネート化合物との硬化物と、を含み、前記印刷層又は前記透明樹脂層において、前記ニトロセルロース、前記ポリオールまたは前記イソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む、包装材料である。
紙基材層14は、紙を含む層である。紙基材層14は、100g/m2以上700g/m2以下、好ましくは150g/m2以上600g/m2以下、より好ましくは200g/m2以上500g/m2以下の坪量を有する。紙基材層14としては、白板紙全般を対象とするが、特に安全性の観点から天然パルプを用いたアイボリー紙、ミルクカートン原紙、カップ原紙、耐酸カップ原紙等の使用が好ましい。
印刷層13は、装飾、内容物の表示、賞味期間の表示、製造者、販売者などの表示、その他などの表示や美感の付与のために、印刷によって形成される層である。印刷層13は、例えば、絵、写真、文字、数字、図形、記号、模様などの所望の任意の絵柄を形成する絵柄層を含む。印刷層は、絵柄層の絵柄を際立たせるよう印刷により形成された地色層を更に含んでいてもよい。
着色剤としては、特に限定されず、従来公知の顔料や染料を用いることができる。
バインダー樹脂は、ニトロセルロースと、ポリオールとイソシアネート化合物との硬化物と、を含む。本実施の形態においては、印刷層13又は透明樹脂層12の少なくともいずれかが、バイオマス由来成分を含む。印刷層13がバイオマス由来成分を含む場合、印刷層13中のバインダー樹脂がバイオマス由来成分を含む。すなわち、印刷層13中のバインダー樹脂で用いられるニトロセルロース、ポリオールまたはイソシアネート化合物の少なくともいずれかが、バイオマス由来成分を含む。
ニトロセルロースは、セルロース骨格の水酸基の一部を硝酸エステル化したニトロ基置換体のセルロース系樹脂である。ニトロセルロースがバイオマス由来成分を含む場合、ニトロセルロース樹脂のセルロース骨格は、バイオマス材料である。ニトロセルロースとしては、一般的なニトロセルロースが支障なく利用できるが、とりわけ、セルロース骨格を構成するグルコース単位1個あたり、平均して1.3〜2.7個のニトロ基で置換されたものを利用することが好ましい。
ポリオールとイソシアネート化合物との硬化物は、好ましくは、主剤としてのポリオールと硬化剤としてのイソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む硬化物を用いて形成されている。ポリオールとしては、多官能アルコールと多官能カルボン酸との反応物であるポリエステルポリオール、多官能アルコールと多官能イソシアネートとの反応物であるポリエーテルポリオール、または、多官能アルコールとカーボネートとの反応物であるポリカーボネートポリオールを用いることができる。
ポリエステルポリオールがバイオマス由来成分を含む場合、多官能アルコールおよび多官能カルボン酸の少なくともいずれか一方がバイオマス由来成分を含む。バイオマス由来成分を含むポリエステルポリオールとして以下の例を挙げることができる。
・バイオマス由来の多官能アルコールとバイオマス由来の多官能カルボン酸との反応物
・化石燃料由来の多官能アルコールとバイオマス由来の多官能カルボン酸との反応物
・バイオマス由来の多官能アルコールと化石燃料由来の多官能カルボン酸との反応物
バイオマス由来のブチレングリコールは、植物原料からグリコールを製造し発酵することで得られたコハク酸を得て、これを水添することによって製造することができる。
バイオマス由来のエチレングリコールは、例えば、常法によって得られるバイオエタノールからエチレンを経て製造することができる。
ポリエーテルポリオールがバイオマス由来成分を含む場合、多官能アルコールおよび多官能イソシアネートの少なくともいずれか一方がバイオマス由来成分を含む。バイオマス由来成分を含むポリエーテルポリオールとして以下の例を挙げることができる。
・バイオマス由来の多官能アルコールとバイオマス由来の多官能イソシアネートとの反応物
・化石燃料由来の多官能アルコールとバイオマス由来の多官能イソシアネートとの反応物
・バイオマス由来の多官能アルコールと化石燃料由来の多官能イソシアネートとの反応物
ポリカーボネートポリオールがバイオマス由来成分を含む場合、ポリカーボネートポリオールとしては、バイオマス由来成分を含む多官能アルコールと、化石燃料由来のカーボネートとの反応物を用いることができる。カーボネートとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジエチレンカーボネート、ジブチルカーボネート、エチレンカーボネート、ジフェニルカーボネートなどが挙げられる。これらは単独或いは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
バイオマス由来成分を含むイソシアネート化合物としては、ポリエーテルポリオールにおいて説明したバイオマス由来の多官能イソシアネートを用いることができる。
Pbio(%)=PC14/105.5×100
×100/(172−n+46n)で計算できる。
ニトロセルロース分子全体に占めるバイオマス材料の割合は、セルロース骨格を構成するグルコース単位1個あたり、平均して1個のニトロ基で置換された場合は、約78.8重量%、2個のニトロ基で置換された場合は約64.9重量%、3個のニトロ基に置換された場合は約55.0重量%になる(上記の式での計算値)。
透明樹脂層12は、印刷層13が設けられた紙基材層14をロール状に巻き取る際に、印刷層13に含まれる着色剤などが、印刷層13上に重ねられた紙基材層14又はその他の層に転写されることを防ぐための層である。透明樹脂層12は、印刷層13に接するように設けられている。透明樹脂層12は、固形分及び溶剤を含む塗料を塗布することによって形成される。塗料の固形分としては、印刷層13のバインダー樹脂と同様の材料を用いることができる。このため、透明樹脂層12の構成は、着色剤を含まない点以外は、印刷層13の構成と同様である。例えば、透明樹脂層12中のバインダー樹脂は、ニトロセルロースと、ポリオールとイソシアネート化合物との硬化物と、を含む。
表面樹脂層11は、従来公知の熱可塑性樹脂を用いて形成することができる。表面樹脂層11は、包装材料20の外側に位置している。包装材料20が、表面樹脂層11を備えることで、耐水性、ヒートシール性及びその他の物性を包装材料20に持たせることができる。
シーラント層15は、従来公知の熱可塑性樹脂を用いて形成することができる。例えば、シーラント層15は、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンまたは高密度ポリエチレンなどのポリエチレンを含む。シーラント層15は、包装材料20の内側に位置している。
プラスチックフィルム層21は、延伸されたプラスチックフィルムを含む層である。例えば、プラスチックフィルム層21は、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸ポリプロピレンフィルム、ナイロン6/メタキシリレンジアミンナイロン6共押共延伸フィルム又はポリプロピレン/エチレン−ビニルアルコール共重合体共押共延伸フィルム等のいずれか、又はこれらの2以上のフィルムを積層した複合フィルムを含む。
バリア層23は、酸素ガス及び水蒸気等の透過を阻止するガスバリア性や、可視光及び紫外線等の透過を阻止する遮光性を包装材料20に持たせるための層である。バリア層23としては、金属箔又は蒸着フィルムを用いることができる。
金属箔は、金属を圧延することによって得られた部材である。金属箔としては、従来公知の金属箔を用いることができる。酸素ガス及び水蒸気等の透過を阻止するガスバリア性や、可視光及び紫外線等の透過を阻止する遮光性の点からは、アルミニウム箔が好ましい。
蒸着フィルムは、基材と、基材に蒸着された蒸着膜と、を備える。蒸着膜は、基材よりも外面側に位置する。
内側接着層22、外側接着層24などの接着層は、任意の2層を接着する場合に設けられる層である。内側接着層22は、紙基材層14と、紙基材層14よりも内側に位置するフィルム又は層とを接着する。外側接着層24は、紙基材層14と、紙基材層14よりも外側に位置するフィルム又は層とを接着する。
オールとイソシアネート化合物との硬化物を含む場合、ポリオールまたはイソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含んでいてもよい。これにより、包装材料20のバイオマス度をさらに向上させることができる。
プライマー層25は、印刷層13が設けられるフィルムや層の表面に、印刷層13に先行して設けられる層である。図3に示す例においては、バリア層23の表面にプライマー層25を形成した後、プライマー層25上にバリア層23を形成する。これによって、バリア層23に対するプライマー層25の接着性を高めることができる。プライマー層25の厚みは、例えば0.5μm以上5μm以下、好ましくは1μm以上3μm以下である。プライマー層25を構成する材料の例としては、塩化酢酸ビニル系とポリエステル系の混合物などを挙げることができる。
次に、包装材料20を構成する積層体の製造方法の一例について説明する。ここでは、図1に示す包装材料20の製造方法の一例について説明する。
包装材料20を用いることによって形成される包装製品の例について説明する。図5は、紙カップ55の一部を切除した斜視図である。紙カップ55は、胴部57及びフランジ部58を有する本体部56と、底部59と、を備える。この本体部56が、上述の包装材料20を用いることによって形成される包装製品20Aの一例である。紙カップ55に収容される内容物の例としては、ヨーグルト、アイスクリーム、納豆などを挙げることができる。
紙基材層14として、270g/m2の坪量を有する耐酸カップ原紙を準備した。続いて、紙基材層14上に印刷層13を形成した。印刷層13を形成する工程においては、まず、着色剤と、バインダー樹脂と、溶剤とを含むインキ組成物を準備した。バインダー樹脂としては、バイオマス由来のニトロセルロースと、化石燃料由来のポリエステルポリオールと化石燃料由来のイソシアネート化合物との硬化物と、を含むものを用いた。続いて、紙基材層14上にグラビア印刷によって所定のパターンでインキ組成物を塗布して、印刷層13を形成した。印刷層13の厚みは2μmであった。
表/透明/バイオ印/紙/PE40
「/」は層と層の境界を表している。左端の層が、包装材料の外面を構成する層であり、右端の層が、包装材料の内面を構成する層である。
「表」は、溶融押出しラミネート法により形成された、化石燃料由来の表面樹脂層を意味する。「透明」は、グラビア方式によって塗料を塗布することによって形成された、化石燃料由来の透明樹脂層を意味する。「バイオ印」は、バイオマス由来成分を含む印刷層を意味する。「紙」は、紙基材層を意味する。「PE」は、シーラント層15を構成する化石燃料由来のポリエチレンを意味する。数字は、層の厚み(単位はμm)を意味する。
印刷層13のバインダー樹脂のポリオールとして化石燃料由来のポリエーテルポリオールを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
印刷層13のバインダー樹脂のポリオールとして化石燃料由来のポリカーボネートポリオールを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
図6の「印刷層中のバイオマス由来成分」の欄において、「ニトロセルロース」という記載は、印刷層13中のニトロセルロースがバイオマス由来成分を含むことを意味する。
図6の「ポリオールのタイプ」の欄において、「エステル系」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールがポリエステルポリオールであることを意味する。また、「エーテル系」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールがポリエーテルポリオールであることを意味する。また、「カーボネート系」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールがポリカーボネートポリオールであることを意味する。
図6の「ポリオール中のバイオマス由来成分」の欄において、「−」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールがバイオマス由来成分を含まないことを意味する。
印刷層13のバインダー樹脂として、化石燃料由来のニトロセルロースと、バイオマス由来成分を含むポリエステルポリオールと化石燃料由来のイソシアネート化合物との硬化物と、を含むものを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。バイオマス由来成分を含むポリエステルポリオールとして、具体的には、バイオマス由来成分を含む多官能アルコールと化石燃料由来の多官能カルボン酸との反応物を用いた。
印刷層13のバインダー樹脂のポリエステルポリオールとして、化石燃料由来の多官能アルコールとバイオマス由来成分を含む多官能カルボン酸との反応物を用いたこと以外は、実施例1Dの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
印刷層13のバインダー樹脂として、化石燃料由来のニトロセルロースと、バイオマス由来成分を含むポリエーテルポリオールと化石燃料由来のイソシアネート化合物との硬化物と、を含むものを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。バイオマス由来成分を含むポリエーテルポリオールとして、具体的には、バイオマス由来成分を含む多官能アルコールと化石燃料由来の多官能イソシアネートとの反応物を用いた。
印刷層13のバインダー樹脂のポリエーテルポリオールとして、化石燃料由来の多官能アルコールとバイオマス由来成分を含む多官能イソシアネートとの反応物を用いたこと以外は、実施例1Fの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
印刷層13のバインダー樹脂として、化石燃料由来のニトロセルロースと、バイオマス由来成分を含むポリカーボネートポリオールと化石燃料由来のイソシアネート化合物との硬化物と、を含むものを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。バイオマス由来成分を含むポリカーボネートポリオールとして、具体的には、バイオマス由来成分を含む多官能アルコールと化石燃料由来のカーボネートとの反応物を用いた。
図6の「印刷層中のバイオマス由来成分」の欄において、「ポリオール」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールがバイオマス由来成分を含むことを意味する。
図6の「ポリオール中のバイオマス由来成分」の欄において、「多官能アルコール」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールの構成要素のうち少なくとも多官能アルコールがバイオマス由来であることを意味する。同様に、「多官能カルボン酸」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールの構成要素のうち少なくとも多官能カルボン酸がバイオマス由来であることを意味する。同様に、「多官能イソシアネート」という記載は、印刷層13において用いられたポリオールの構成要素のうち少なくとも多官能イソシアネートがバイオマス由来であることを意味する。
印刷層13のバインダー樹脂として、化石燃料由来のニトロセルロースと、化石燃料由来のポリエステルポリオールとバイオマス由来成分を含むイソシアネート化合物との硬化物と、を含むものを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
印刷層13のバインダー樹脂のポリオールとして化石燃料由来のポリエーテルポリオールを用いたこと以外は、実施例1Iの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
印刷層13のバインダー樹脂のポリオールとして化石燃料由来のポリカーボネートポリオールを用いたこと以外は、実施例1Iの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
図6の「印刷層中のバイオマス由来成分」の欄において、「イソシアネート化合物」という記載は、印刷層13において用いられたイソシアネート化合物がバイオマス由来成分を含むことを意味する。
実施例1A〜1Kにおいては、印刷層13のバインダー樹脂で用いられるニトロセルロース、ポリオール又はイソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む例を示した。実施例2A〜2Kにおいては、透明樹脂層12のバインダー樹脂で用いられるニトロセルロース、ポリオール又はイソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含み、印刷層13のバインダー樹脂が化石燃料由来のものである例を示す。図7は、実施例2A〜2Kの包装材料20の層構成などをまとめて示す図である。
図7の「透明樹脂層中のバイオマス由来成分」の欄において、「ニトロセルロース」という記載は、透明樹脂層12中のニトロセルロースがバイオマス由来成分を含むことを意味する。「ポリオール」という記載は、透明樹脂層12において用いられたポリオールがバイオマス由来成分を含むことを意味する。「イソシアネート化合物」という記載は、透明樹脂層12において用いられたイソシアネート化合物がバイオマス由来成分を含むことを意味する。
透明樹脂層12としてバイオマス由来成分を含むものを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。具体的には、透明樹脂層12のバインダー樹脂として、実施例2Aの場合と同様に、バイオマス由来のニトロセルロースと、化石燃料由来のポリエステルポリオールと化石燃料由来のイソシアネート化合物との硬化物と、を含むものを用いた。
表/バイオ透明/バイオ印/紙/PE40
表面樹脂層11としてバイオマス由来成分を含むものを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。具体的には、バイオマス由来成分を含むポリエチレンを溶融押出しラミネート法により透明樹脂層12上に押し出して、表面樹脂層11を形成した。
バイオ表/透明/バイオ印/紙/PE40
「バイオ表」は、溶融押出しラミネート法により形成されたバイオマス由来の表面樹脂層を意味する。
シーラント層15としてバイオマス由来成分を含むものを用いたこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。具体的には、バイオマス由来成分を含むポリエチレンを溶融押出しラミネート法により紙基材層14上に20μmの厚みで押し出して、シーラント層15を形成した。
表/透明/バイオ印/紙/バイオPE40
「バイオPE」は、シーラント層15を構成する、バイオマス由来成分を含むポリエチレンを意味する。
図4に示す第1層151及び第2層152を含む2層構成のシーラント層15を共押し出しによって形成したこと以外は、実施例1Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。第1層151としては、バイオマス由来成分を含む厚み20μmのポリエチレンの層を用いた。第2層152としては、化石燃料由来の厚み20μmのポリエチレンの層を用いた。
表/透明/バイオ印/紙/PE20/バイオPE20
第1層151として、化石燃料由来の厚み20μmのポリエチレンの層を用い、第2層152として、バイオマス由来成分を含む厚み20μmのポリエチレンの層を用いたこと以外は、実施例3Dの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
表/透明/バイオ印/紙/バイオPE20/PE20
表面樹脂層11として、実施例3Bで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、シーラント層15として、実施例3Cで説明したバイオマス由来成分を含むものを用いたこと以外は、実施例3Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
バイオ表/バイオ透明/バイオ印/紙/バイオPE40
紙基材層14として、270g/m2の坪量を有する耐酸カップ原紙を準備した。続いて、紙基材層14上に印刷層13を形成した。印刷層13を形成する工程においては、まず、着色剤と、バインダー樹脂と、溶剤とを含むインキ組成物を準備した。バインダー樹脂としては、バイオマス由来のニトロセルロースと、化石燃料由来のポリエステルポリオールと化石燃料由来のイソシアネート化合物との硬化物と、を含むものを用いた。続いて、紙基材層14上にグラビア印刷によって所定のパターンでインキ組成物を塗布して、印刷層13を形成した。印刷層13の厚みは2μmであった。
表/透明/バイオ印/紙/接/PET12/PE40
「PET」は、化石燃料由来のポリエチレンテレフタレートを含むPETフィルムを意味する。「接」は、化石燃料由来の接着層を意味する。
透明樹脂層12として、実施例2Aで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、印刷層13として、化石燃料由来のものを用いたこと以外は、実施例4Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
表/バイオ透明/印/紙/接/PET12/PE40
表面樹脂層11として、実施例3Bで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、透明樹脂層12として、実施例2Aで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、シーラント層15として、実施例3Cで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、内側接着層22として、バイオマス由来のポリエチレンを含む接着樹脂層を用い、プラスチックフィルム層21として、バイオマス由来のポリエチレンテレフタレートを含むPETフィルムを用いたこと以外は、実施例4Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
バイオ表/バイオ透明/バイオ印/紙/バイオ接/バイオPET12/バイオPE40
「バイオ接」は、バイオマス由来成分を含む接着層を意味する。「バイオPET」は、バイオマス由来のポリエチレンテレフタレートを含むPETフィルムを意味する。
紙基材層14として、260g/m2の坪量を有するミルクカートン原紙を準備した。続いて、紙基材層14と、バリア層23を構成するフィルムとを、外側接着層24を介してサンドラミネートによって貼り合わせた。バリア層23としては、アルミニウム箔(厚さ7μm)を用いた。外側接着層24としては、化石燃料由来のポリエチレンを含む接着樹脂層を用いた。外側接着層24の厚みは20μmであった。
表/透明/バイオ印/プライマー/Al箔7/接/紙/PE60
「Al箔」は、アルミニウム箔を意味する。「プライマー」は、プライマー層を意味する。
透明樹脂層12として、実施例2Aで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、印刷層13として、化石燃料由来のものを用いたこと以外は、実施例5Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
表/バイオ透明/印/プライマー/Al箔7/接/紙/PE60
表面樹脂層11として、実施例3Bで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、透明樹脂層12として、実施例2Aで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、シーラント層15として、実施例3Cで説明したバイオマス由来成分を含むものを用い、外側接着層24として、バイオマス由来のポリエチレンを含む接着樹脂層を用いたこと以外は、実施例5Aの場合と同様にして、包装材料20を作製した。
バイオ表/バイオ透明/バイオ印/プライマー/Al箔7/バイオ接/紙/バイオPE60
12 透明樹脂層
13 印刷層
14 紙基材層
15 シーラント層
151 第1層
152 第2層
20 包装材料
21 プラスチックフィルム層
22 内側接着層
23 バリア層
24 外側接着層
25 プライマー層
Claims (9)
- 少なくとも、表面樹脂層、透明樹脂層、印刷層、紙基材層、シーラント層が順に積層された包装材料であって、
前記表面樹脂層は、ポリエチレンを含み、
前記透明樹脂層は、ニトロセルロースと、ポリオールとイソシアネート化合物との硬化物と、を含み、
前記印刷層は、着色剤と、ニトロセルロースと、ポリオールとイソシアネート化合物との硬化物と、を含み、
前記印刷層又は前記透明樹脂層において、前記ニトロセルロース、前記ポリオールまたは前記イソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む、包装材料。 - 前記印刷層の前記ニトロセルロース、前記ポリオールまたは前記イソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む、請求項1に記載の包装材料。
- 前記印刷層の前記ニトロセルロースがバイオマス由来成分を含む、請求項2に記載の包装材料。
- 前記印刷層の前記ポリオールまたは前記イソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む、請求項2又は3に記載の包装材料。
- 前記透明樹脂層の前記ニトロセルロース、前記ポリオールまたは前記イソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の包装材料。
- 前記透明樹脂層の前記ニトロセルロースがバイオマス由来成分を含む、請求項5に記載の包装材料。
- 前記透明樹脂層の前記ポリオールまたは前記イソシアネート化合物の少なくともいずれかがバイオマス由来成分を含む、請求項5又は6に記載の包装材料。
- 前記表面樹脂層が、バイオマス由来成分を含むポリエチレンを含む、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の包装材料。
- 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の包装材料を備える、包装製品。
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