JP2020138738A - 包装材用フィルム、包装材料及び包装体 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、被包装物の品質保持の長期化が可能な包装材用フィルム、包装材料及び包装体を提供することを目的とする。
<1> エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の共重合体のアイオノマーであって、亜鉛イオンを含み、かつ、中和度が50%以上であるアイオノマー(A)を含む最内層用樹脂層を有する包装材用フィルム。
<2> 前記最内層用樹脂層と積層体を構成する基材層をさらに有する<1>に記載の包装材用フィルム。
<3> JIS K7210:1999に準拠し、190℃、2160g荷重の条件で測定される、前記アイオノマー(A)のメルトフローレート(MFR)が、0.1g/10分以上30g/10分以下である<1>又は<2>に記載の包装材用フィルム。
<4> 前記アイオノマー(A)が、不飽和カルボン酸に由来する構成単位として、アクリル酸及びメタクリル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種に由来する構成単位を含む<1>〜<3>のいずれか1つに記載の包装材用フィルム。
<5> 前記アイオノマー(A)が、該アイオノマー(A)を構成する共重合体の全構成単位に対して、不飽和カルボン酸に由来する構成単位を1質量%以上20質量%以下含む<1>〜<4>のいずれか1つに記載の包装材用フィルム。
<6> 前記エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体が、不飽和カルボン酸エステルに由来する構成単位として、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種に由来する構成単位を含む<1>〜<5>のいずれか1つに記載の包装材用フィルム。
<7> 前記アイオノマー(A)が、該アイオノマー(A)を構成する共重合体の全構成単位に対して、不飽和カルボン酸エステルに由来する構成単位を1質量%以上20質量%以下含む<1>〜<6>のいずれか1つに記載の包装材用フィルム。
<8> 前記最内層用樹脂層の厚みが3μm以上である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の包装材用フィルム。
<9> 前記包装材用フィルムの厚みが40μm以上300μm以下である<1>〜<8>のいずれか1つに記載の包装材用フィルム。
<10> スキンパック包装材用フィルムである<1>〜<9>のいずれか1つに記載の包装材用フィルム。
<11> <1>〜<10>のいずれか1つに記載の包装材用フィルムを備える包装材料。
<12> トレーを更に備える<11>に記載の包装材料。
<13> トレーと、
<1>〜<10>のいずれか1つに記載の包装材用フィルムと、
前記トレー及び前記包装材用フィルムによって包装された被包装物と、
を備える包装体。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及びメタクリル酸の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリル酸エステル」は、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの両方を包含する概念である。
本発明者らは、特定のエチレン・不飽和カルボン酸系共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体が、包装材用フィルムの最内層に用いた場合に被包装物の品質保持を長期化させることを見出した。
すなわち、本開示の包装材用フィルムは、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の共重合体のアイオノマーであって、亜鉛イオンを含み、かつ、中和度が50%以上であるアイオノマー(A)を含む最内層用樹脂層を有する。
本開示の包装材用フィルムは、最内層用樹脂層からなる単一層であってもよいし、必要に応じて前記最内層用樹脂層と積層体を構成する基材層をさらに有してもよい。
基材層は必要に応じて設けられる層であり、最内層用樹脂層が直接又は他の層を介して積層され、包装材用フィルムとしての強度を確保する層である。
基材層は、最内層用樹脂層を直接又は他の層を介して積層して密着性を確保することができれば特に限定されない。基材層の材質としては、延伸あるいは無延伸のフィルムであって、例えば、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・不飽和カルボン酸エステル共重合体、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体又はそのアイオノマー、エチレン・ビニルアルコール共重合体、紙、アルミ箔、アルミニウム、シリカ、アルミナ、マグネシアなどを蒸着したフィルム、ポリ塩化ビニリデンやポリビニルアルコールなどのガスバリア材をコーティングしたフィルムなどを例示することができる。
基材層は単層であってもよく、2層以上の積層構造であってもよい。
最内層用樹脂層は、必要に応じて基材層に直接又は他の層を介して積層されており、包装材料の最内層として被包装物と接触する層である。
最内層用樹脂層は、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む共重合体のアイオノマーであって、亜鉛イオンを含み、かつ、中和度が50%以上であるアイオノマー(A)を含んで構成されている。本開示において、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む共重合体のアイオノマーとは、ベースポリマーとしての前記共重合体中の酸性基(即ち、カルボキシ基)の少なくとも一部が、金属イオンで中和されている化合物を意味し、本明細書において最内層用樹脂層を構成するアイオノマー(A)は、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体又はエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体から選ばれる共重合体(以下「特定共重合体」と総称する場合がある。)が有する酸性基が、50%以上の中和度で亜鉛イオンによって中和されているものである。
以下、最内層用樹脂層に含まれるアイオノマー(A)を構成する特定共重合体等について説明する。
最内層用樹脂層に含まれるアイオノマー(A)を構成し得るエチレン・不飽和カルボン酸系共重合体(ベースポリマー)は、少なくとも、エチレンと、不飽和カルボン酸と、を共重合させて得られる共重合体であり、エチレンに由来する構成単位と、不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、を有している。なお、本開示におけるエチレン・不飽和カルボン酸系共重合体は、後述するように他のモノマーに由来する構成単位を含んでもよいが、他のモノマーに由来する構成単位として、不飽和カルボン酸エステルに由来する構成単位を含む場合には、「エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体」に包含される。
エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体においてエチレンに由来する構成単位の含有量としては、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体の全構成単位に対して、80質量%以上99質量%以下であることがフィルム成形性、包装時の低温ヒートシール性の観点から好ましく、85質量%以上98質量%以下であることがより好ましい。
工業的に入手可能な観点から、エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体としては、ランダム共重合体であることが好ましい。
エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体において不飽和カルボン酸に由来する構成単位としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸などに由来する構成単位が挙げられる。これらの中でも、不飽和カルボン酸に由来する構成単位としては、アクリル酸又はメタクリル酸に由来する構成単位であることが好ましく、メタクリル酸に由来する構成単位であることが最も好ましい。
アイオノマー(A)を構成し得るエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体(ベースポリマー)は、少なくとも、エチレンと、不飽和カルボン酸と、不飽和カルボン酸エステルとを共重合させて得られる共重合体であり、エチレンに由来する構成単位と、不飽和カルボン酸に由来する構成単位と、不飽和カルボン酸エステルに由来する構成単位と、を有している。
工業的に入手可能な観点から、エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体としては、ランダム共重合体であることが好ましい。
エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体においてエチレンに由来する構成単位の含有量としては、エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体の全構成単位に対して、60質量%以上98質量%以下であることがフィルム加工性、耐ブロッキング性の観点から好ましく、75質量%以上96質量%以下であることがより好ましい。
エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体において不飽和カルボン酸に由来する構成単位としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸などに由来する構成単位が挙げられる。これらの中でも、不飽和カルボン酸に由来する構成単位としては、アクリル酸又はメタクリル酸に由来する構成単位であることが好ましく、メタクリル酸に由来する構成単位であることが最も好ましい。
エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体において不飽和カルボン酸エステルに由来する構成単位を形成する不飽和カルボン酸エステルとしては、エチレン及び不飽和カルボン酸と共重合可能であれば特に制限はなく、例えば、不飽和カルボン酸アルキルエステルが挙げられる。
不飽和カルボン酸アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソオクチル等のアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル等のメタクリル酸アルキルエステル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル等のマレイン酸アルキルエステル等のアルキルエステルの炭素数が1〜12である不飽和カルボン酸アルキルエステルが挙げられる。
他の構成単位としては、例えば、不飽和炭化水素(例えば、プロピレン、ブテン、1,3−ブタジエン、ペンテン、1,3−ペンタジエン、1−ヘキセン等)、ビニルエステル(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等)、ビニル硫酸、ビニル硝酸等の酸化物、ハロゲン化合物(例えば、塩化ビニル、フッ化ビニル等)、ビニル基含有の1級及び2級アミン化合物、一酸化炭素、二酸化硫黄等に由来する構成単位が挙げられる。
最内層用樹脂層に含まれるアイオノマー(A)は、特定共重合体が有する酸性基の中和に用いられる金属イオンとして、亜鉛イオンを含んでいる。金属イオンとして、亜鉛イオンを含むことで例えばナトリウムイオンを含む場合に比べ、被包装物の品質保持を長期化させることができる。
最内層用樹脂層に含まれるアイオノマー(A)の中和度は、50%以上であり、55%以上が好ましく、60%以上がより好ましい。中和度が50%以上であることで被包装物の品質保持を長期化させることができる。
なお、本明細書において「中和度」とは、特定共重合体(ベースポリマー)が有する酸性基、特にカルボキシ基のモル数に対する、金属イオンの配合比率(モル%)を示す。
中和度の上限は特に限定されないが、最内層用樹脂層を形成する際、イオン凝集を適度に抑制でき、かつ、流動性の低下をより抑制でき、成形加工性をより好適に維持する観点から、90%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましく、70%以下であることが更に好ましい。
最内層用樹脂層に含まれるアイオノマー(A)のメルトフローレート(MFR:JIS K7210−1999に準拠して測定、190℃、2160g荷重)は、加工性等の観点から、好ましくは0.1g/10分以上30g/10分以下であり、より好ましくは0.5g/10分以上20g/10分以下である。
最内層用樹脂層は、被包装物の品質保持性を損なわない範囲で上記アイオノマー(A)以外の成分(以下、「その他の成分」と記す。)を含んでもよい。
その他の成分としては、ポリオレフィン(B)、粘着付与樹脂(C)、添加剤(D)が挙げられる。
最内層用樹脂層に含み得るポリオレフィン(B)としては、例えば、メルトフローレート(JIS K7210−1999、190℃、荷重2160g)が6g/10min以下であるポリオレフィンが挙げられる。ポリオレフィン(B)のメルトフローレート(MFR)は、6g/10min以下である。メルトフローレート(MFR)は、5g/10min以下が好ましく、4g/10min以下がより好ましい。
ポリオレフィン(B)のメルトフローレート(MFR)が、6g/10min以下であることにより、良好な易剥離性を得ることができる。ポリオレフィン(B)のメルトフローレート(MFR)の下限は特に限定はないが加工性の観点から1g/10min以上が好ましく、2g/10min以上がより好ましい。
より具体的にはポリプロピレン、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体、ポリ1−ブテン、1−ブテン・プロピレンランダム共重合体などを代表例として例示することができる。
最内層用樹脂層に含み得る粘着付与樹脂(C)としては、脂肪族系炭化水素樹脂、脂環族系炭化水素樹脂、芳香族系炭化水素樹脂、スチレン系樹脂、テルペン樹脂、ロジン類などが使用される。
脂環族系炭化水素樹脂の例としては、スペントC4〜C5留分中のジエン成分を環化二量体化後重合させた樹脂、シクロペンタジエンなどの環状モノマーを重合させた樹脂、芳香族系炭化水素樹脂を核内水添した樹脂などが挙げられる。芳香族系炭化水素樹脂の例としては、ビニルトルエン、インデン、α−メチルスチレンなどのC9〜C10のビニル芳香族炭化水素を主成分とした樹脂などが挙げられる。
最内層用樹脂層に含み得る添加剤としては、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤などを挙げることができる。特に最内層用樹脂層を形成する樹脂組成物の加工性を向上させるためには滑剤を配合することが望ましい。このような滑剤としては、脂肪酸アミド、高分子量ポリエチレングリコール、水添ひまし油、シリカなどを例示することができる。
滑剤の使用は、最内層用樹脂層を基材層に押出コーティングする際のフィルム同士のブロッキングや金属ロールへの接着を防止するとともに、巻き戻し等の後工程の作業性を高めるという利点を有している。
最内層用樹脂層の厚みは特に限定されないが、被包装物の品質保持性、強度、製造容易性の観点から、3μm以上であることが好ましく、4μm以上であることがより好ましい。
最内層用樹脂層の厚みの上限も限定されないが、離ロール性、フィルム剛性の観点から100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。
また、包装材用フィルムの厚みも特に限定されず、包装材用フィルムとして要求される強度などに応じて選択すればよい。包装材用フィルムの厚みは、強度、取扱い性、製造容易性などの観点から、40μm以上300μm以下の厚みであることが好ましく、50μm以上250μm以下であることがより好ましい。
包装材料としては、食品用の包装材料が好ましい。
食品としては、肉類、肉製品、肉料理、魚介類、魚介料理、水産加工食品、総菜、調理パスタ、乳加工食品、冷凍食品等が挙げられる。
食品については、厚生省告示第370号(「食品、添加物等の規格基準」)を参照できる。
スキンパック包装とは、包装材料の少なくとも一部が、被包装物の形状に追従しつつ被包装物に密着している態様の真空包装を意味する。例えば、本開示の包装材用フィルムを備えた包装材料を用い、アイオノマー(A)を含む最内層用樹脂層側が被包装物と接触するように包み、内部を脱気してフィルムと被包装物を密着させたスキンパック包装とすれば、緑膿菌の増殖を抑制し被包装物の品質保持を長期化することにより、賞味期限の延長等に資することができる。
本開示の包装体は、トレーと、前述の包装材用フィルムと、前記トレー及び前記包装材用フィルムによって包装された被包装物と、を備えたものである。
トレーの層構成については、従来公知の層構成を使用できる。例えば、発泡ポリスチレントレー(表層にポリエチレンとポリブチレンのブレンド層のフィルムを積層したもの)が挙げられるが、これに限定されるものではない。
例えば、肉類等の被包装物をトレーの上に載置し、本開示の包装材用フィルムを備えた包装材料を用い、アイオノマー(A)を含む最内層用樹脂層側が被包装物と接触するように包装することで、被包装物の品質保持の長期化により、賞味期限の延長等に資することができる。
このようなトレーと本開示の包装材用フィルムを用いた包装形態は、食品や薬剤等をスキンパックする用途に好適に使用することができ、やはり被包装物の品質保持の長期化により、賞味期限の延長に資することができる。
また、メルトフローレート(MFR)は、JISK7210−1999に準拠して(190℃,2160g荷重)測定した。
[樹脂組成物の調製]
包装材用フィルムを作製するための樹脂として、下記のアイオノマー1〜5とポリエチレンを用意した。なお、以下の「単位含有量」は、各アイオノマーを構成する共重合体の全構成単位に対し、共重合体の形成に使用したモノマーに由来する構成単位の含有量を意味する。
アイオノマー1:エチレン・メタクリル酸・アクリル酸ブチルエステル共重合体のZn中和物(エチレン単位含有量:80質量%、メタクリル酸単位含有量:10質量%、アクリル酸ブチルエステル単位含有量:10質量%、Zn中和度:70%、MFR:1.2g/10分
アイオノマー2:エチレン・メタクリル酸・アクリル酸ブチルエステル共重合体のZn中和物(エチレン単位含有量:77質量%、メタクリル酸単位含有量:8質量%、アクリル酸ブチルエステル単位含有量:15質量%、Zn中和度:80%、MFR:2.3g/10分
アイオノマー3:エチレン・メタクリル酸共重合体のZn中和物(エチレン単位含有量:90質量%、メタクリル酸単位含有量:10質量%、Zn中和度:80%、MFR:1.0g/10分)
アイオノマー4:エチレン・メタクリル酸共重合体のZn中和物(エチレン単位含有量:80質量%、メタクリル酸単位含有量:20質量%、Zn中和度:45%、MFR:1.5g/10分)
アイオノマー5:エチレン・メタクリル酸共重合体のNa中和物(エチレン単位含有量:90質量%、メタクリル酸単位含有量:10質量%、Na中和度:50%、MFR:1.3g/10分)
低密度ポリエチレン共重合体(密度:917kg/m3、MFR:3.7g/10分)
40mmφ単層キャスト成形機を用いて、上記の各種樹脂(以下「最内層用樹脂」と記す場合がある。)を加工温度230℃、加工速度30m/分の押出ラミネート法により溶融膜とし、予め作製したPET(12μm)/PE(15μm)の基材上に上記最内層用樹脂を30μm厚で積層し、PET(12μm)/PE(15μm)/最内層用樹脂(30μm)の積層体(1)を得た。
また、比較用(比較例3)としてPET(12μm)/PE(15μm)/PE(30μm)のフィルムを用いた。
各種アイオノマーを、40mmφ3種3層のキャスト成形機を用いて、加工温度230℃、共押出する樹脂としてアイオノマー5を選択し、230℃で、加工速度25m/分の条件で、アイオノマー5が70μm厚、最内層用樹脂として各種アイオノマーを30μm厚とした総厚100μmの積層体(2)(スキンパック用フィルム)を得た。
また、比較用としてポリエチレン100μm厚のフィルムを用意した。
表1に、最内層用樹脂の材質、メタクリル酸単位含有量(MAA含量)、アクリル酸ブチルエステル単位含有量(エステル含量)、中和度、金属イオン、MFRを示す。
[菌の増殖試験]
積層体(1)を使って、JIS−Z2801に準拠し、Pseudomonas aeruginosa NBRC 13275(緑膿菌)の増殖試験を実施した。初期の菌数が1cm2当たり、1.8×104である培養液を各積層体の最内層側に植え付けた。菌の培養は35℃で行い、24時間後の菌数を測定した。評価基準を以下に示す。また、評価結果を表1に示す。
〇:24時間後の菌数が初期の菌数の5倍未満であった。
×:24時間後の菌数が初期の菌数の5倍以上であった。
包装機として東京食品機械社製真空スキンパック装置T−200を用いた。ドーム高さ27mmの金型を使用し、設定温度115℃、初期真空度1000mbar、到達真空度10mbar、シール時間1秒にて、幅7cm、奥行き5cm、高さ2cmの木片を深さ1.2cm、縦・横15cmの発泡ポリスチレントレー(表層にポリエチレンとポリブチレンのブレンド層のフィルムを積層したもの)の上に置き、積層体(2)を用いて、最内層用樹脂層(アイオノマー又はポリエチレンの層)を木片側にしてそれぞれ包装できるか評価を行った。評価基準を以下に示す。また、評価結果を表1に示す。
〇:木片を形状に密着してきれいに包装することができた。
×:積層体(2)に穴が開き、包装することができなかった。
最内層の樹脂(アイオノマー4)の中和度が50%に満たない比較例1では、増殖試験で劣った。
最内層の樹脂(アイオノマー5)の金属イオンがNaである比較例2では、増殖試験で劣った。
最内層の樹脂がポリエチレンである比較例3では、増殖試験で劣り、スキンパック性が低かった。
Claims (13)
- エチレン・不飽和カルボン酸系共重合体及びエチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種の共重合体のアイオノマーであって、亜鉛イオンを含み、かつ、中和度が50%以上であるアイオノマー(A)を含む最内層用樹脂層を有する包装材用フィルム。
- 前記最内層用樹脂層と積層体を構成する基材層をさらに有する請求項1に記載の包装材用フィルム。
- JIS K7210:1999に準拠し、190℃、2160g荷重の条件で測定される、前記アイオノマー(A)のメルトフローレート(MFR)が、0.1g/10分以上30g/10分以下である請求項1又は請求項2に記載の包装材用フィルム。
- 前記アイオノマー(A)が、不飽和カルボン酸に由来する構成単位として、アクリル酸及びメタクリル酸からなる群より選ばれる少なくとも1種に由来する構成単位を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の包装材用フィルム。
- 前記アイオノマー(A)が、該アイオノマー(A)を構成する共重合体の全構成単位に対して、不飽和カルボン酸に由来する構成単位を1質量%以上20質量%以下含む請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の包装材用フィルム。
- 前記エチレン・不飽和カルボン酸・不飽和カルボン酸エステル系共重合体が、不飽和カルボン酸エステルに由来する構成単位として、アクリル酸アルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種に由来する構成単位を含む請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の包装材用フィルム。
- 前記アイオノマー(A)が、該アイオノマー(A)を構成する共重合体の全構成単位に対して、不飽和カルボン酸エステルに由来する構成単位を1質量%以上20質量%以下含む請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の包装材用フィルム。
- 前記最内層用樹脂層の厚みが3μm以上である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の包装材用フィルム。
- 前記包装材用フィルムの厚みが40μm以上300μm以下である請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の包装材用フィルム。
- スキンパック包装材用フィルムである請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の包装材用フィルム。
- 請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の包装材用フィルムを備える包装材料。
- トレーを更に備える請求項11に記載の包装材料。
- トレーと、
請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の包装材用フィルムと、
前記トレー及び前記包装材用フィルムによって包装された被包装物と、
を備える包装体。
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