JP2020116880A - 包装材及び該包装材を用いた包装袋、並びに、該包装材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
紙基材、中間基材、及び、シーラント層との積層方法としては、ドライラミネート法が採用される。ドライラミネート法の場合、中間基材に耐熱性を有するプラスチックフィルムを適用し、中間基材に接着層を形成することが一般的である。
[1]紙基材と、接着層と、該接着層に接触する金属層と、シーラント層とがこの順で積層され、前記接着層の厚みが1μm以上25μm以下であり、前記接着層が、オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体、及び、カルボキシル基変性ポリオレフィンのうちいずれか一種以上を含む包装材。
[2]前記金属層が、前記シーラント層の一方の表面に形成された金属蒸着膜である[1]に記載の包装材。
[3]前記紙基材が前記接着層と接触する[1]または[2]に記載の包装材。
[4]前記接着層が、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を含む[1]〜[3]のいずれかに記載の包装材。
[5]前記包装材の第1方向への引張強度をσ1、前記第1方向に直交する前記第2方向への引張強度をσ2と定義したときに、前記包装材が条件式(1)を満たす[1]〜[4]のいずれかに記載の包装材。
σ1/σ2≧2.0 (1)
[6]前記第1方向における前記紙基材の前記接着層側の表面の算術平均粗さをRa1、前記第2方向における前記紙基材の前記接着層側の表面の算術平均粗さをRa2と定義した場合に、前記紙基材が条件式(2)を満たす[5]に記載の包装材。
(Ra1+Ra2)/2≦3.0μm (2)
[7]前記紙基材の前記第1方向における前記接着層と反対側の表面の算術平均粗さをRa3、前記紙基材の前記第2方向における前記接着層と反対側の表面の算術平均粗さをRa4と定義したときに、前記紙基材が下記条件式(3)及び(4)を満たす[5]または[6]に記載の包装材。
Ra3>Ra1 (3)
Ra4>Ra2 (4)
[8]前記紙基材の密度が0.67g/cm3以下である[1]〜[7]のいずれかに記載の包装材。
[9]前記紙基材の厚みA(μm)に対する前記接着層の厚みB(μm)の比B/Aが、下記の条件式(5)を満たす[1]〜[8]のいずれかに記載の包装材。
0.02≦B/A≦0.70 (5)
[10]前記紙基材のJIS P8117:2009に準拠した透気度が20s/100ml以下である[1]〜[9]のいずれかに記載の包装材。
[11][1]〜[10]のいずれかに記載の包装材で形成されている包装袋。
[12][1]〜[10]のいずれかに記載の包装材の製造方法であって、溶融押出し法により前記紙基材と前記金属層との間に前記接着層を形成する工程を含む包装材の製造方法。
本発明の包装材は、紙基材と、接着層と、該接着層に接触する金属層と、シーラント層とがこの順で積層され、前記接着層の厚みが1μm以上25μm以下であり、前記接着層が、オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体、及び、カルボキシル基変性ポリオレフィンのうちいずれか一種以上を含む。
図1は、本発明の包装材の一実施形態を示す概略断面図である。
包装材100は、紙基材110と、接着層120と、金属層130と、シーラント層140とがこの順で積層されている。本発明において、接着層120と金属層130とが接触する。
また、紙基材110は、接着層120と接触することが好ましい。
包装材100は、紙基材110の接着層120と反対側の表面に絵柄層150が形成されていても良い。
(1)絵柄層/紙基材/接着層/金属層/シーラント層
(2)紙基材/接着層/金属層/シーラント層
本発明では、オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体、及び、カルボキシル基変性ポリオレフィンのうちいずれか一種以上を接着層に適用することにより、接着層と金属層との接着性を高めることができる。このため、本発明の包装材を用いて包装袋を形成した場合に、紙を引き裂く力がシーラント層にも伝播しやすくなり、包装袋を開封しやすくなる。従って、一軸延伸プラスチックフィルムが無くても開封性に優れる包装袋を得ることができる。一軸延伸フィルムを削減できるので、製造工程数及び生産コストの削減につながる。また、包装の減容化という効果も奏することができる。
本発明で使用される紙基材としては、特に限定されないが、引き裂き性に方向依存性がある紙基材が好ましい。
引き裂き性に方向依存性がある紙基材は、面内で繊維に配向性を有する。繊維に配向性があると、紙基材は繊維の配向方向に引き裂きやすく、配向方向以外の方向(例えば、配向方向に直交する方向や斜め方向)に引き裂き難い性質を有している。
特に、引き裂き性に方向依存性がある紙基材を用いることによって、特定方向での引き裂き性に優れる包装材となる。この結果、引き裂き易く、開封性に特に優れる包装袋を得ることができる。
紙基材の繊維が一方向に配向していると、配向方向への引張強度が高く、配向方向と直交する方向の引張強度が低くなる傾向がある。すなわち、紙基材に引張強度の方向依存性がある。
このような紙基材は、第1方向への引張強度が第2方向への引張強度よりも大きい。第2方向への引張強度に対する第1方向への引張強度の比は、4.0以上であることが好ましく、5.0以上であることがより好ましく、6.0以上であることが更に好ましい。「第1方向」及び「第2方向」は、包装材に含まれる紙基材を平面で見たときの紙基材の繊維の配向方向によって決定される。第1方向は繊維の配向方向であり、第2方向は紙基材の繊維の配向方向に直交する方向である。
なお、紙基材の引張強度の比が大き過ぎると、包装材の製造工程中に紙基材が裂けやすくなるなど、取り扱い性が低下する傾向がある。このため、引張強度の比は10.0以下であることが好ましく、8.0以下であることがより好ましい。
上記引張強度は、JIS P8113:2006に準拠して測定される引張強度である。
包装材の第1方向への引張強度をσ1、第1方向に直交する前記第2方向への引張強度をσ2と定義したときに、包装材は条件式(1)を満たすことが好ましい。
σ1/σ2≧2.0 (1)
σ1/σ2(引張強度比)は、2.5以上であることがより好ましく、3.0以上であることがさらに好ましい。なお、σ1/σ2が大き過ぎると、包装材の取り扱い性が低下する傾向がある。このため、σ1/σ2は10.0以下であることが好ましく、8.0以下であることがより好ましい。
上記引張強度は、JIS K7127:1999に準拠して測定される引張強度である。
(Ra1+Ra2)/2≦3.0μm (2)
上記Ra1及びRa2は、JIS B0601:2001に準拠して測定され、カットオフ値を0.8mmとしたときの算術平均粗さである。本明細書において、カットオフ値とは、粗さ曲線用のカットオフ値(λc)のことをいう。
(Ra1+Ra2)/2は、2.5μm以下であることがより好ましい。また、(Ra1+Ra2)/2は、1.2μm以上であることが好ましい。
Ra3>Ra1 (3)
Ra4>Ra2 (4)
なお、密度が小さすぎると、紙基材の強度が低下したりする傾向がある。また、紙基材の表面の凹凸が大きくなり、接着層と接触しない部分の領域が大きくなる傾向がある。このため、紙基材の密度は0.50g/cm3以上であることが好ましく、0.53g/cm3以上であることがより好ましく、0.55g/cm3以上であることが更に好ましい。
なお、上記密度は、JIS P8118:2014に準拠して測定した密度である。
なお、上記坪量は、JIS P8124:2011に準拠して測定した坪量である。
なお、透気度が小さすぎると、紙基材の強度が低下したりする傾向がある。このため、透気度は3s/100ml以上であることが好ましく、5s/100ml以上であることがより好ましい。
シーラント層は、包装袋を形成したときに最内層に位置し、包装袋の内層側の面が被包装物と接触し、被包装物を保護するものである。被包装物が液状の場合には、シーラント層は液状物に対する耐浸透性を有していることが好ましい。
また、シーラント層は、包装材を包装袋の形態にしやすくするために、内層側がヒートシール性を有していることが好ましい。
金属層は、被包装物と包装袋の外部環境との間で、酸素や水蒸気等の透過を遮断するものである。また金属層は、可視光や紫外線等の透過を遮断する遮光性をも付与するものである。
なお、金属蒸着膜との密着性向上の観点から、シーラント層には、予め表面処理を施されていても良い。表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガスや窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、酸化剤処理、アンカーコート剤の塗布等が挙げられる。
金属蒸着膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着やスパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着(PVD)法、プラズマ化学気相成長や熱化学気相成長、光化学気相成長等の化学蒸着(CVD)法等が挙げられる。
接着層は、金属層と接触して形成される。接着層は、オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体、及び、カルボキシル基変性ポリオレフィンのうちいずれか一種以上を含む。本発明で使用する接着樹脂(オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体、及び、カルボキシル基変性ポリオレフィン)は、カルボキシル基を含有するため、金属と結合し、該接着層は金属層との接着性が高くなる。このため、開封時の紙基材を引き裂く力がシーラント層まで伝播しやすく、開封性に優れる包装袋を得ることができる。なお、本発明の効果を阻害しない範囲で、オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体、カルボキシル基変性ポリオレフィンを硬化させてもよい。
金属層との接着性、ラミネート加工性を考慮すると、オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体は、重量平均分子量が2000以上500000以下であることが好ましい。また、カルボキシル基変性ポリオレフィンは、重量平均分子量が15000以上150000以下であることが好ましい。なお、ここでの「重量平均分子量」は、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量を意味する。
一方、接着層が25μmを超えると、開封時の引き裂き力がシーラント層まで伝播しにくくなり、開封性の悪い包装袋となる。
後述するように、金属蒸着層を用いる構成では、溶融押出し法で接着層を形成する際に、接着層が厚いと溶融樹脂の熱の影響で金属蒸着層がダメージを受け、外観不良が生じたりガスバリア性が低下する場合がある。上記事情を考慮すると、接着層は15μm以下であることが好ましい。接着力と易開封性を考慮すると、接着層は、10μm以下であることがより好ましく、7μm以下であることが更に好ましい。
0.02≦B/A≦0.70 (5)
B/Aは、0.025以上0.65以下であることがより好ましい。
包装材は、包装材の意匠性を高めることを目的として、更に絵柄層を有していても良い。絵柄層は、包装袋を形成したときに紙基材よりも外層側に位置する。
絵柄層は、例えば印刷により形成することができる。絵柄層は、図1及び図2のように単層であっても良いし、2以上の層から形成されるものであっても良い。
バインダー樹脂としては特に制限はなく、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、塩素化ポリオレフィン系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキド系樹脂、石油系樹脂、ケトン樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、繊維素誘導体、ゴム系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独又は2種以上を混合して使用できる。
絵柄層を塗布する手段としては、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷が好ましく、グラビア印刷がより好ましい。
包装材は、本発明の効果を阻害しない範囲で、表面保護層及び帯電防止層等のその他の層を有していても良い。
本発明では、接着層は、金属層の表面に溶融押出し法により形成される。具体的に、金属層(シーラント層の金属蒸着膜側、または、シーラント層の金属箔側)と、他方の基材(例えば、紙基材)との間に、溶融した上記接着樹脂を流し込み、冷却することにより、紙基材と金属層との間に接着層が形成される。
溶融押出し法では溶剤を用いないため、包装材としたときの臭気の問題も解決することが可能となる。
特に金属層が金属蒸着膜である場合、ラミネートの際に、金属蒸着膜が溶融樹脂による熱の影響を受ける。接着層が薄ければ溶融樹脂の熱容量が小さいため、金属蒸着膜の熱ダメージを抑制することが可能となり、ガスバリア性を維持することが可能となる。
また、溶融押出し法を用いることにより、紙基材と接着剤とを接触させて、包装材を作製することが可能となる。従って、中間基材としての一軸延伸プラスチックフィルムを削減しても、包装袋としたときに開封性に優れる包装材とすることができる。特に、金属蒸着膜が形成されたシーラント層を用いて、シーラント層の金属蒸着膜と紙基材とを接着層を介して積層する構成(紙基材/接着層/金属蒸着膜/シーラント層)の場合、工程数及び生産コストを削減することができるとともに、包装材を大幅に減容化することが可能となる。
本発明の包装袋は、上述した本発明の包装材で形成されてなるものである。
より具体的には、本発明の包装袋は、上述した本発明の包装材の少なくとも一部をシールして形成されてなるものである。シール部はシーラント層のヒートシール性を利用することが好ましい。
包装袋(ピロー袋)200は、例えば、1枚の長方形のシート状の包装材100のシーラント層をシールすることにより製袋される。包装袋200の外側層は紙基材110(及び絵柄層150)となる。
包装袋200のシール部には、下シール部210、上シール部220、及び、背シール部230がある。下シール部210及び上シール部220は、包装袋200の側部に位置する。図2のピロー袋の場合、下シール部210及び上シール部220は略平行であり、背シール部230は下シール部210及び上シール部220と略直交する。
実施例及び比較例で得られた包装袋について、以下の測定及び評価を行った。結果を表1に示す。なお、測定時の雰囲気は、温度は23℃±5℃、湿度40〜65%とした。また、測定開始前に、前記雰囲気にサンプルを30分以上晒した。
紙基材の両面に関して、JIS B0601:2001に準拠したカットオフ値(λc)0.8mmとした際の算術平均粗さRaを測定した。各面の繊維の配向方向(以下、単に「配向方向」と称する場合がある)と該配向方向に直交する方向(以下、単に「直交方向」と称する場合がある)にスキャンした。測定は小坂研究所株式会社製の商品名SE−340を用い、以下の測定条件とし、10点の測定結果の平均値を各方向での「算術平均粗さRa」とした。さらに、配向方向及び直交方向の算術平均粗さの平均値を算出した。結果を表1に示す。
[表面粗さ検出部の触針]
小坂研究所社製の商品名SE2555N(先端曲率半径:2μm、頂角:90度、材質:ダイヤモンド)
[表面粗さ測定器の測定条件]
・測定長さ:10mm
・測定速度:0.03mm/s
・測定レンジ:±32μm
・λs:0.25μm
繊維の配向方向を横として、紙基材を縦15mm×横220mmの大きさに切断したサンプルA、及び、縦220mm×横15mmの大きさに切断したサンプルBを作製した。
JIS P8113:2006に準じて、株式会社オリエンテック製シングルコラム型材料試験機STA−1150を用い、試験長さ180mm、引張速度を300mm/分の条件で、サンプルA,Bの引張強度を測定した。10点の測定結果の平均値を「引張強度」とした。直交方向の引張強度に対する配向方向の引張強度の比(引張強度比)を算出した。結果を表1に示す。
包装材について、JIS K7126−2:2006に準じて、MOCON社製OX−TRAN 2/20を用い、包装材の酸素ガスバリア性を測定した。測定条件は以下の通りである。測定にあたって、シーラント層側がセンサ側になるように、試料を配置した。
測定温度:23℃
測定湿度:90%RH
厚み50nmのアルミ蒸着膜が形成されたCPPフィルム(実施例及び比較例で用いられているシーラント層と同じ)の酸素ガス透過度を基準として、酸素ガス透過度の変化率が+200%未満のものを「A」、+200%以上+500%以下のものを「B」、+500%を超えるものを「C」として、包装材の酸素ガスバリア性を評価した。評価結果を表2に示す。
実施例及び比較例で得られた包装袋(ピロー袋)をノッチ部から開封する作業を行った。ノッチ部の切り込み方向(以下、開封方向と称する)に沿って直線的に容易に引き裂けて開封できたものを「A」、A評価に比べて引き裂き性は劣るものの、開封には問題がなかったものを「B」、引き裂きの方向が斜めにずれ引き裂き難かったもの、及び、容易に引き裂けなかったものを「C」とした。評価結果を表2に示す。
紙基材として、密度:0.59g/cm3、坪量:23.1g/m2、透気度:6.4s/100mlの特殊紙を用いた。
(実施例1)
厚み50nmのアルミ蒸着膜が形成されたシーラント層(CPP、エチレン−プロピレンブロック共重合体の単層フィルム、厚み25μm)を用いた。アルミ蒸着膜と紙基材のツヤ面との間に、溶融したエチレン−メタクリル酸共重合体(EMMA)を流し込み、シーラント層と紙基材とをラミネートし、包装材を得た。包装材の接着層(EMMA)の厚みは3μmとした。
得られた包装材を用い、引き裂き方向を紙基材の配向方向と一致させて、シーラント層をヒートシールして実施例1のピール袋を作製した。実施例1の包装袋の上シール部(図3参照)に、縦方向(紙基材の配向方向と一致)のノッチ部を形成した。
接着層の厚みを7μmとしたこと以外は、実施例1と同じ工程により、実施例2の包装袋を作製した。
接着層の厚みを15μmとしたこと以外は、実施例1と同じ工程により、実施例3の包装袋を作製した。
接着層の厚みを25μmとしたこと以外は、実施例1と同じ工程により、実施例4の包装袋を作製した。
接着層の厚みを30μmとしたこと以外は、実施例1と同じ工程により、比較例1の包装袋を作製した。
実施例1と同じシーラント層を用い、アルミ蒸着膜と紙基材のツヤ面との間に、溶融した低密度ポリエチレン(LDPE)を流し込み、シーラント層と紙基材とをラミネートし、包装材を得た。包装材の接着層(LDPE)の厚みは3μmとした。
得られた包装材を用い、引き裂き方向を紙基材の配向方向と一致させて、シーラント層をヒートシールして比較例2のピール袋を作製した。比較例2の包装袋の上シール部に、縦方向(紙基材の配向方向と一致)のノッチ部を形成した。
接着層の厚みを7μmとしたこと以外は、比較例2と同じ工程により、比較例3の包装袋を作製した。
接着層の厚みを15μmとしたこと以外は、比較例2と同じ工程により、比較例4の包装袋を作製した。
実施例1と同じシーラント層を用い、アルミ蒸着膜と紙基材のツヤ面との間に、溶融したエチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)を流し込み、シーラント層と紙基材とをラミネートし、包装材を得た。包装材の接着層(EVA)の厚みは3μmとした。
得られた包装材を用い、引き裂き方向を紙基材の配向方向と一致させて、シーラント層をヒートシールして比較例5のピール袋を作製した。比較例5の包装袋の上シール部に、縦方向(紙基材の配向方向と一致)のノッチ部を形成した。
接着層の厚みを7μmとしたこと以外は、比較例5と同じ工程により、比較例6の包装袋を作製した。
一方、比較例1は、ラミネート時にシーラント層及びアルミ蒸着膜がダメージを受けたために、酸素ガスバリア性が悪化した。また、接着層が厚いために開封性も悪かった。
接着層にLDPE及びEVAを用いた比較例2〜6は、接着層とアルミ蒸着膜(金属蒸着膜)との接着性が悪く、結果として開封しにくい包装袋となった。
110 紙基材
120 接着層
130 金属層
140 シーラント層
150 絵柄層
200 包装袋
210 下シール部
220 上シール部
230 背シール部
Claims (12)
- 紙基材と、接着層と、該接着層に接触する金属層と、シーラント層とがこの順で積層され、
前記接着層の厚みが1μm以上25μm以下であり、
前記接着層が、オレフィン−α,β不飽和カルボン酸共重合体、及び、カルボキシル基変性ポリオレフィンのうちいずれか一種以上を含む包装材。 - 前記金属層が、前記シーラント層の一方の表面に形成された金属蒸着膜である請求項1に記載の包装材。
- 前記紙基材が前記接着層と接触する請求項1または請求項2に記載の包装材。
- 前記接着層が、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体を含む請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の包装材。
- 前記包装材の第1方向への引張強度をσ1、前記第1方向に直交する前記第2方向への引張強度をσ2と定義したときに、前記包装材が条件式(1)を満たす請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の包装材。
σ1/σ2≧2.0 (1) - 前記第1方向における前記紙基材の前記接着層側の表面の算術平均粗さをRa1、前記第2方向における前記紙基材の前記接着層側の表面の算術平均粗さをRa2と定義した場合に、前記紙基材が条件式(2)を満たす請求項5に記載の包装材。
(Ra1+Ra2)/2≦3.0μm (2) - 前記紙基材の前記第1方向における前記接着層と反対側の表面の算術平均粗さをRa3、前記紙基材の前記第2方向における前記接着層と反対側の表面の算術平均粗さをRa4と定義したときに、前記紙基材が下記条件式(3)及び(4)を満たす請求項5または請求項6に記載の包装材。
Ra3>Ra1 (3)
Ra4>Ra2 (4) - 前記紙基材の密度が0.67g/cm3以下である請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の包装材。
- 前記紙基材の厚みA(μm)に対する前記接着層の厚みB(μm)の比B/Aが、下記の条件式(5)を満たす請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の包装材。
0.02≦B/A≦0.70 (5) - 前記紙基材のJIS P8117:2009に準拠した透気度が20s/100ml以下である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の包装材。
- 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の包装材で形成されている包装袋。
- 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の包装材の製造方法であって、
溶融押出し法により前記紙基材と前記金属層との間に前記接着層を形成する工程を含む包装材の製造方法。
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