JP2021079597A - 積層フィルム、および、包装袋 - Google Patents
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Abstract
Description
上記課題を解決するための包装袋は、ガスバリアフィルム層と、熱可塑性樹脂層と、前記ガスバリアフィルム層と前記熱可塑性樹脂層との間に位置する接着層と、を備え、前記熱可塑性樹脂層同士が対向するように重ねられて前記熱可塑性樹脂層同士の熱溶着によって密封される包装袋である。前記接着層の主成分は、無水マレイン酸グラフト重合ポリプロピレンであり、前記熱可塑性樹脂層は、ポリプロピレン系樹脂、および、前記ポリプロピレン系樹脂に非相溶である非相溶系成分を含み、前記非相溶系成分の含有量が、前記熱可塑性樹脂層の全量を基準として1質量%以上40質量%である。そして、80℃以上130℃以下の温度で殺菌処理された前記包装袋の熱溶着部において、前記包装袋の縁である前記熱溶着部の剥離強さの最大値が28N/15mm以上であり、かつ、下記条件3、または、下記条件4を満たす。条件3では、前記剥離強さは、前記最大値が得られて以降に安定する安定域を有し、前記安定域における剥離強さの前記最大値に対する比が0.3以上である。条件4では、前記剥離強さは、前記安定域を有さず、前記最大値が得られて以降の平均剥離強さの前記最大値に対する比が0.3以上である。
なお、図1は、第1層構成を備えた積層フィルムにおける断面構造を示し、図2は、第2層構成を備えた積層フィルムにおける断面構造を示す。
(第1層構成)
図1が示すように、積層フィルム10は、ガスバリアフィルム層11、接着層12、および、熱可塑性樹脂層13を備える。接着層12は、ガスバリアフィルム層11と熱可塑性樹脂層13との間に位置する。接着層12は、ガスバリアフィルム層11と熱可塑性樹脂層13とに接触している。ガスバリアフィルム層11と熱可塑性樹脂層13とは、接着層12によって接合されている。
殺菌処理後の包装袋のなかの熱溶着部は、熱溶着部の始点から終点までの剥離強さを連続的に測定した際の最大値が28N/15mm以上であり、かつ、下記条件3、または、下記条件4を満たす。
(条件4)剥離強さは、安定域を有さず、最大値が得られて以降、終点までの平均剥離強さの最大値に対する比が0.3以上である。
図1が示すように、ガスバリアフィルム層11は、基材フィルム層11a、プライマー層11b、酸化金属層11c、および、バリア層11dを備える。プライマー層11bは、基材フィルム層11aとバリア層11dとの間に位置する。酸化金属層11cは、プライマー層11bとバリア層11dとの間に位置する。バリア層11dは、基材フィルム層11aと接着層12との間に位置する。基材フィルム層11aと酸化金属層11cとは、プライマー層11bによって接合されている。
基材フィルム層11aは、1枚の樹脂フィルムからなる単層構造、あるいは、2枚以上の樹脂フィルムからなる積層構造を備える。基材フィルム層11aの厚さは、包装袋に求められる各種の耐性や加工性に応じて適宜変更可能であり、例えば、3μm以上200μm以下である。包装袋の柔軟性が高められる観点から、基材フィルム層11aの厚さは、6μm以上30μm以下であることが好ましい。
プライマー層11bは、化学的な吸着機能やアンカー機能などの各種の密着機能を備え、基材フィルム層11aと酸化金属層11cとの間での密着性を高める。プライマー層11bを構成する材料は、例えば、トリアルコキシシランと、トリアルコキシシランの加水分解生成物とのいずれか一方と、アクリルポリオールと、イソシアネート化合物との反応生成物を含む。
酸化金属層11cは、金属酸化物から構成される。金属酸化物は、例えば、酸化ケイ素、および、酸化アルミニウムである。金属酸化物は、酸化アルミニウムであることが好ましい。酸化金属層11cの形成方法は、例えば、真空蒸着法、または、スパッタ法である。
バリア層11dを構成する材料は、金属アルコキシドの縮合物、金属アルコキシドの加水分解生成物の縮合物、および、アルコキシシリルアルキルイソシアヌレートの縮合物からなる群から選択されるいずれか1つを含む。
接着層12の主成分は、熱溶融性を有した無水マレイン酸グラフト重合ポリプロピレンである。接着層12の主成分は、接着層12を構成する成分のなかで最も高い含有率を有する成分であり、接着層12の全質量に対して50質量%以上の含有率を有する成分であって、変性濃度は問わない。以下、無水マレイン酸グラフト重合ポリプロピレンを変性PPとも言う。接着層12は、主成分以外の成分として、例えば、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、および、プロピレン−αオレフィン共重合体を含む。αオレフィンは、例えば、エチレン、および、1−ブテンである。
熱可塑性樹脂層13は、ポリプロピレン系樹脂、および、ポリプロピレン系樹脂に非相溶である非相溶系成分を含む。熱可塑性樹脂層13を構成する熱可塑性樹脂は、熱融着性を有する樹脂であればよい。非相溶系成分の含有量が、熱可塑性樹脂層13の全量に対して1質量%以上40質量%である。
まず、積層フィルムの製造方法は、ガスバリアフィルム層11、および、熱可塑性樹脂層13としての樹脂フィルムを準備する。次いで、サンドイッチラミネーション法を用いて、ガスバリアフィルム層11と熱可塑性樹脂層13とを積層した。すなわち、溶融押出法を用いて、ガスバリアフィルム層11と熱可塑性樹脂層13との間に、接着層12を形成するための樹脂を押し出し、ガスバリアフィルム層11、押し出された樹脂層、および、熱可塑性樹脂層13をこの順に積層した積層体を得た。そして、熱ラミネーションを用いて、接着層12を形成するための樹脂の融点以上の温度で積層体を加熱した。これによって、ガスバリアフィルム層11と接着層12との間の密着性、および、接着層12と熱可塑性樹脂層13との間の密着性を高めて、ガスバリアフィルム層11、接着層12、および、熱可塑性樹脂層13からなる積層フィルムを得た。
図2を参照して、積層フィルムが備える第2層構成を説明する。第2層構成は、第1層構成からプライマー層11bを割愛した構成であり、ガスバリアフィルム層の層構成が主に相違する。以下では、第1層構成との相違点を主に説明し、第1層構成と同様の構成に関しては、同じ符号を付してその説明を割愛する。
図3を参照して、積層フィルムが備える第3層構成を説明する。第3層構成は、第1層構成からプライマー層11bと酸化金属層11cとが割愛された構成であって、ガスバリアフィルム層の層構成が相違する。以下では、第1層構成との相違点を主に説明し、第1層構成と同様の構成に関しては、同じ符号を付してその説明を割愛する。
ガスバリアフィルム層31は、基材フィルム層11aと、バリア層31dとを備える。バリア層31dは、基材フィルム層11aと接着層12との間に位置し、基材フィルム層11aと接着層12とに接触している。
バリア層31dを構成する材料は、例えば、ポリカルボン酸系重合体を含む。ポリカルボン酸系重合体は、1分子中に2個以上のカルボキシ基を有する重合体である。ポリカルボン酸系重合体は、例えば、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の単独重合体、2種類以上のα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の共重合体、α,β−モノエチレン性不飽カルボン酸と、他のエチレン性不飽和モノマーとの共重合体である。また、ポリカルボン酸系重合体は、アルギン酸、カルボキシメチルセルロ−ス、および、ペクチンなどのように、分子内にカルボキシル基を有する酸性多糖類である。バリア層31dを構成するポリカルボン酸系重合体は、上述したなかから選択される1種を単独で、あるいは、2種以上の組み合わせで使用可能である。
図4を参照して、積層フィルムが備える第4層構成を説明する。第4層構成は、第1層構成からプライマー層11bと酸化金属層11cとを割愛した構成であって、ガスバリアフィルム層の層構成が相違する。以下では、第1層構成との相違点を主に説明し、第1層構成と同様の構成に関しては、同じ符号を付してその説明を割愛する。
金属酸化物を構成する金属原子は、例えば、Mg、Ca、Zn、Al、Si、Ti、Zrであり、2価以上の原子価を有する。金属酸化物は、加水分解可能な官能基を有した金属化合物を加水分解縮合させることによって生成される。金属化合物を加水分解縮合させる方法は、ゾルゲル法などの液相合成法である。金属酸化物は、微小な粒子であり、例えば、球状、扁平状、多面体状、繊維状、針状を有する。バリア性と耐熱水性とを高める観点から、金属酸化物の粒子は、繊維状、または、針状であることが好ましい。金属酸化物の粒子の平均粒子径は、例えば、1nm以上0.5μm以下である。バリア層41dのバリア性と透明性とが優れる観点から、金属酸化物の平均粒子径は、1nm以上100nm以下であることが好ましい。
図5から図7を参照して、包装袋の一実施形態を説明する。なお、包装袋は、第1層構成から第3層構成までのいずれか1つを備えた積層フィルムを用いて製造される。
図5が示すように、包装袋を製造する1つの方法例は、例えば、矩形状を有した2枚の積層フィルム50Aを用いる。2枚の積層フィルム50Aの四方に位置する熱可塑性樹脂層13同士が互いに接するように、2枚の積層フィルムは重ねられる。そして、四辺に位置する熱可塑性樹脂層13同士が熱溶着されて、熱溶着部50Ahを備えた1つの包装袋が製造される。
サンドイッチラミネーション法を用いて、第1層構成を備えたガスバリアフィルム層11のバリア層11dと熱可塑性樹脂層13とを積層した。この際、熱可塑性樹脂層13の表面にコロナ放電処理を施して、コロナ放電処理が施された表面と接着層12とを対向させた。また、溶融押出法を用いて、ガスバリアフィルム層と熱可塑性樹脂層13との間に、変性PPとランダムポリプロピレンとを厚さが20μmとなるように共押し出した。そして、共押し出しされた樹脂の融点以上の温度で積層体を加熱する熱ラミネ−ト法を行い、バリア層11dと接着層12との密着性、および、接着層12と熱可塑性樹脂層13との密着性を高めた。これによって、ガスバリアフィルム層11、接着層12、および、熱可塑性樹脂層13からなる実施例1の積層フィルムを得た。
熱溶着時の熱溶着温度は180℃であり、熱溶着時間は1秒、熱溶着圧力は0.2MPaである。
ガスバリアフィルム層を、第2層構成を備えたガスバリアフィルム層21に変更し、また、熱可塑性樹脂層13を、厚さが50μのレトルト殺菌用の無延伸ポリプロピレンフィルム(商品名「ZK500」:東レフィルム加工株式会社製)に変更し、それ以外は、実施例1と同様にして、実施例2の積層フィルム、および、包装袋を得た。
ガスバリアフィルム層を、第3層構成を備えたガスバリアフィルム層21に変更した。また、熱可塑性樹脂層13を、ホモポリプロピレンとランダムポリプロピレンとエラストマーとが50:20:30の重量比率でブレンドされた熱可塑性樹脂からなる厚さが50μmの積層体に変更し、それ以外は、実施例1と同様にして、実施例3の積層フィルム、および、包装袋を得た。
熱可塑性樹脂層13を、ホモポリプロピレンからなる厚さが50μmの積層体に変更し、それ以外は、実施例1と同様にして、比較例1の積層フィルム、および、包装袋を得た。
熱可塑性樹脂層13を、ランダムポリプロピレンからなる厚さが50μmの積層体に変更し、それ以外は、実施例1と同様にして、比較例2の積層フィルム、および、包装袋を得た。
実施例1から実施例3の包装袋、および、比較例1,2の包装袋を用い、以下の条件で殺菌処理を行った。
殺菌時間 : 30分
次いで、殺菌処理後の包装袋のなかから非熱溶着部の試験片を切り出し、JIS K 7211-2:2006に準拠した非計装化衝撃試験、および、JIS K 7211-1:2006に準拠した計装化衝撃試験を、以下の条件で行った。なお、非計測化衝撃試験では、試験片に目視で確認される亀裂が発生することを破壊とした。実施例1から実施例4、および、比較例1,2の最大衝撃力時エネルギー、および、破壊の様式を、表1に示す。
ストライカーの質量 : 500g
定落下高さ : 130cm
図8が示すように、殺菌処理後の包装袋のなかから試験片50Pを切り出し、引張試験機を用い、以下の条件で、JIS Z 0238:1998に準拠したヒートシール強さ(剥離強さ)を測定した。
引張速度 : 300mm/min
剥離角度 : 180度
また、殺菌処理後の包装袋における外観を目視で確認し、デラミネーションの有無を確認した。表1の外観評価において、「〇」印は、外観の評価においてデラミネーションが生じていない水準を示す。
(1)積層フィルムの非熱溶着部が条件1と条件2とを満たすため、殺菌処理後の落袋耐性を向上することが可能となる。特に、揮発性物質を含む内容物を収容する包装用途であっても、デラミネーションの発生が十分に抑えられる。
(4)変性PPのグラフト率が1質量%以下である場合には、変性PPの樹脂特性を安定させることが可能ともなる。
(7)接着層12を押出法によって形成する場合であれば、接着層12の形成に有機溶媒を用いないため、安全性や環境適合性に優れた積層フィルムを提供することが可能でもある。
Claims (9)
- ガスバリアフィルム層と、
熱可塑性樹脂層と、
前記ガスバリアフィルム層と前記熱可塑性樹脂層との間に位置する接着層と、を備え、
前記熱可塑性樹脂層同士が対向するように重ねられて前記熱可塑性樹脂層同士の熱溶着によって密封される包装袋用の積層フィルムであって、
前記接着層の主成分は、無水マレイン酸グラフト重合ポリプロピレンであり、
前記熱可塑性樹脂層は、ポリプロピレン系樹脂、および、前記ポリプロピレン系樹脂に非相溶である非相溶系成分を含み、前記非相溶系成分の含有量が、前記熱可塑性樹脂層の全量に対して1質量%以上40質量%であり、
80℃以上130℃以下の温度で殺菌処理された前記包装袋の非熱溶着部において、下記条件1、および、条件2を満たす、
(条件1)JIS K 7211-2:2006に準拠した最大衝撃力時エネルギーが0.45J以上である、
(条件2)JIS K 7211-1:2006に準拠した破壊の様式が貫通である、
積層フィルム。 - 前記無水マレイン酸グラフト重合ポリプロピレンにおける無水マレイン酸のグラフト率が、0.1質量%以上1質量%以下である
請求項1に記載の積層フィルム。 - 前記ガスバリアフィルム層は、
基材フィルム層と、
前記基材フィルム層と前記接着層との間に位置するバリア層と、
前記基材フィルム層と前記バリア層との間に位置するプライマー層と、
前記プライマー層と前記バリア層との間に位置する酸化金属層と、を備え、
前記バリア層を構成する材料は、金属アルコキシドの縮合物、金属アルコキシドの加水分解生成物の縮合物、アルコキシシリルアルキルイソシアヌレートの縮合物、および、水酸基を有した水溶性高分子の塗工膜の乾燥物からなる群から選択されるいずれか1つを含む
請求項1または2に記載の積層フィルム。 - 前記ガスバリアフィルム層は、
基材フィルム層と、
前記基材フィルム層と前記接着層との間に位置するバリア層と、
前記基材フィルム層と前記バリア層との間に位置するプライマー層と、
前記プライマー層と前記バリア層との間に位置する酸化金属層と、を備え、
前記プライマー層は、トリアルコキシシランとトリアルコキシシランの加水分解生成物とのいずれか一方と、アクリルポリオールと、イソシアネート化合物との反応生成物を含む
請求項1から3のいずれか一項に記載の積層フィルム。 - 前記ガスバリアフィルム層は、
プラズマ処理された表面を含む基材フィルム層と、
バリア層と、
前記基材フィルム層の表面と前記バリア層との間に位置する酸化金属層と、を備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の積層フィルム。 - 前記ガスバリアフィルム層は、
基材フィルム層と、
前記基材フィルム層と前記接着層との間に位置するバリア層であって、ポリカルボン酸系重合体を含む前記バリア層と、を備える
請求項1から3のいずれか一項に記載の積層フィルム。 - 前記ガスバリアフィルム層は、
基材フィルム層と、
前記基材フィルム層と前記接着層との間に位置するバリア層であって、金属酸化物とリン化合物との加水分解生成物を含む前記バリア層と、を備える
請求項1から3のいずれか一項に記載の積層フィルム。 - 積層フィルムが備える熱可塑性樹脂層同士が対向するように重ねられて前記熱可塑性樹脂層同士の熱溶着によって密封される包装袋であって、
前記積層フィルムが、請求項1から7のいずれか一項に記載の積層フィルムである
包装袋。 - ガスバリアフィルム層と、
熱可塑性樹脂層と、
前記ガスバリアフィルム層と前記熱可塑性樹脂層との間に位置する接着層と、を備え、
前記熱可塑性樹脂層同士が対向するように重ねられて前記熱可塑性樹脂層同士の熱溶着によって密封される包装袋であって、
前記接着層の主成分は、無水マレイン酸グラフト重合ポリプロピレンであり、
前記熱可塑性樹脂層は、ポリプロピレン系樹脂、および、前記ポリプロピレン系樹脂に非相溶である非相溶系成分を含み、前記非相溶系成分の含有量が、前記熱可塑性樹脂層の全量を基準として1質量%以上40質量%であり、
80℃以上130℃以下の温度で殺菌処理された前記包装袋の熱溶着部において、
前記包装袋の縁である前記熱溶着部の剥離強さの最大値が28N/15mm以上であり、かつ、下記条件3、または、下記条件4を満たす、
(条件3)前記剥離強さは、前記最大値が得られて以降に安定する安定域を有し、前記安定域における剥離強さの前記最大値に対する比が0.3以上である、
(条件4)前記剥離強さは、前記安定域を有さず、前記最大値が得られて以降の平均剥離強さの前記最大値に対する比が0.3以上である、
包装袋。
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