JP2021091219A - 積層シートおよび容器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理の影響が低減しつつ、層間剥離によって容器の開封を容易にすることが可能な、積層シート、及び容器を提供する。【解決手段】ホモポリプロピレンを主成分とし引張弾性率が１５００ＭＰａ以上の樹脂組成物で形成される表面層１１と、表面層１１に隣接し、ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物で形成される表面下層１２とを少なくとも含む積層シート１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、積層シートおよび容器に関する。

従来から、医薬品や医療品、化粧品、食品、飲料、工業部材、電子部品などの容器に積層シートが使用されている。このような積層シートでは、耐衝撃性に優れた材料としてポリオレフィン樹脂が多く用いられている。特に食品や飲料などの容器では、加熱殺菌工程における熱処理の影響を受けにくい積層シートが好適に用いられる。例えば特許文献１では、基材層およびシール層からなるシートにおいて、シール層にプロピレン由来の重合体成分を用いることで耐ブロッキング性、ヒートシール強度および耐衝撃性に優れ、かつ熱処理による外観不良を軽減する技術が記載されている。

特開２０１３−７１４０９号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された積層シートは、層間の剥離性が低いため、例えば層間剥離を利用して開封を容易にした容器には用いられない。

そこで、本発明は、熱処理の影響を低減しつつ、層間剥離によって容器の開封を容易にすることが可能な、積層シートおよび容器を提供することを目的とする。

［１］ホモポリプロピレンを主成分とし引張弾性率が１５００ＭＰａ以上の樹脂組成物で形成される表面層と、前記表面層に隣接し、ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物で形成される表面下層とを少なくとも含む積層シート。
［２］前記表面下層は、高密度ポリエチレン７０質量％以上を含む、［１］に記載の積層シート。
［３］前記表面下層は、ホモポリプロピレン３０質量％以下をさらに含む、［２］に記載の積層シート。
［４］前記表面層の厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下である、［１］から［３］のいずれか１項に記載の積層シート。
［５］前記表面下層に対して前記表面層とは反対側に積層される第１および第２の基材層と、前記第１および第２の基材層の間に積層される酸素バリア層とをさらに含む、［１］から［４］のいずれか１項に記載の積層シート。
［６］前記酸素バリア層は、エチレンビニルアルコール樹脂を含む、［５］に記載の積層シート。
［７］厚みが０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である、［１］から［６］のいずれか１項に記載の積層シート。
［８］［１］から［７］のいずれか１項に記載の積層シートが、前記表面層が内容物側になるように成形された容器。
［９］ホモポリプロピレンを主成分とし引張弾性率が１５００ＭＰａ以上の樹脂組成物で形成され、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下である表面層と、表面層に隣接し、高密度ポリエチレン５５質量％超、ホモポリプロピレン４５質量％未満を含む表面下層とを少なくとも含む積層シート。
［１０］表面層の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下である、［１］から［３］または［９］のいずれか１項に記載の積層シート。
［１１］厚みが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、［１］から［６］、［９］または［１０］に記載の積層シート。
［１２］［９］から［１１］のいずれか１項に記載の積層シートが、表面層が内容物側になるように成形された容器。

上記の構成によれば、表面層の主成分をホモポリプロピレンとすることによって、熱処理時の変形や外観不良を防止することができる。加えて、表面層の主成分がポリプロピレン、表面下層の主成分がポリエチレンであり、表面層の引張弾性率が１５００ＭＰａ以上であることによって、表面層と表面下層との間が剥離しやすく、また表面層が接合領域の縁で破断しやすい。従って、層間剥離による容器の開封を容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係る積層シートの構造を示す模式的な断面図である。 図１に示される積層シートが成形された容器の例を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、本明細書において、積層シートの各層を形成する樹脂組成物の主成分は、その層を形成している樹脂組成物の中で最も含有率が多い樹脂成分を意味する。従って、樹脂組成物は主成分に加えて他の成分を含んでもよい。主成分は、例えばＩＲ法によって確認することができる。本明細書において、積層シートの各層を形成する樹脂組成物の成分の含有率は、別途記載がない限りその層を形成する樹脂組成物全体に対する質量％で表記する。また、本明細書において、引張弾性率は、積層シートの各層を形成する樹脂組成物を単層製膜したものについて、ＪＩＳ Ｋ７１６１「プラスチック−引張特性の試験方法」に従って測定される。ただし、他の試験方法によって測定された引張弾性率をＪＩＳ Ｋ７１６１による測定値に換算することも可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る積層シートの構造を示す模式的な断面図である。図１に示されるように、積層シート１０は、表面層１１と、表面下層１２，１５と、基材層１３，１４とを有する。以下、各層の構成について説明する。なお、積層シート１０は、後述するような容器を構成するのに適した厚み、具体的には例えば０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下の厚みで形成され、好ましくは０．３ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下の厚みで形成されるが、この例には限定されない。

表面層１１は、積層シート１０が後述する容器に成形されたときに、ヒートシールなどによって蓋体に接合される層である。具体的には、表面層１１は、ホモポリプロピレン（ＨＰＰ）を主成分とし、引張弾性率が１５００ＭＰａ以上の樹脂組成物で形成される。表面層１１を形成する樹脂組成物は、主成分のＨＰＰ以外にも、ランダムポリプロピレン（ＲＰＰ）またはブロックポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）もしくは低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などのポリエチレン系樹脂、または直鎖状エチレン−α−オレフィン共重合体などを含んでもよい。限定的でない例として、容器の開封時に表面層１１が破断される場合、表面層１１の厚みを５μｍ以上４０μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下にすることがより好ましい。

ここで、本明細書において、ＨＤＰＥは、密度が９２０kｇ／ｍ^３以上９９０ｋｇ／ｍ^３以下のポリエチレンを意味する。ＨＤＰＥの密度は、好ましくは９３５ｋｇ／ｍ^３以上であり、より好ましくは９４５ｋｇ／ｍ^３以上である。また、ＨＤＰＥの密度は、好ましくは９６６ｋｇ／ｍ^３以下であり、より好ましくは９６０ｋｇ／ｍ^３以下である。

表面下層１２は、ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物で形成される。表面層１１の主成分がＨＰＰであるため、表面下層１２の主成分をポリエチレンとすることによって、表面層１１と表面下層１２との間を剥離し易くすることができる。具体的には、例えば、表面下層１２は、ＨＤＰＥを主成分とする樹脂組成物で形成される。この場合、後述する実施例に示されるように、ＨＤＰＥの含有率は５５質量％超とすることが好ましく、５８質量％以上とすることがより好ましく、６５質量％以上とすることがさらに好ましく、７０質量％以上とすることが特に好ましい。ＨＤＰＥの含有率は１００質量％であってもよい。また、この場合において、表面下層１２は、ＨＰＰをさらに含んでもよい。ＨＰＰの含有率は、ＨＤＰＥの残部、つまり４５質量％未満とすることが好ましく、４２質量％以下とすることがより好ましく、３５質量％以下とすることがさらに好ましく、３０質量％以下とすることが特に好ましい。上記のようにＨＤＰＥの含有率は１００質量％であってもよいため、ＨＰＰの含有率は０％であってもよい。表面下層１５は、基材層１３，１４を挟んで表面層１１および表面下層１２とは反対側に位置し、表面下層１２と同様の樹脂組成物で形成される。

上記の例において、表面下層１２は、例えばメルトフローレート（ＭＦＲ）が異なる２種類以上のＨＤＰＥを含有することが好ましい。例えばＨＤＰＥの平均ＭＦＲが同じ場合でも、１種類のＨＤＰＥを含有するよりも２種類以上のＨＤＰＥを含有する方が開封性がより向上する。開封強度は、２．０ｋｇｆ以下であることが好ましく、１．５ｋｇｆ以下であることがより好ましく、１．０ｋｇｆ以下であることがさらに好ましく、０．８ｋｇｆ以下であることが特に好ましい。また、開封強度は、０．１ｋｇｆ以上であることが好ましく、０．３ｋｇｆ以上であることがより好ましく、０．４ｋｇｆ以上であることがさらに好ましい。なお、開封強度が０．１ｋｇｆ未満であると、意図せず開封がなされる可能性が高まり好ましくない。

例えば、表面下層１２が第１および第２の種類のＨＤＰＥを含有する場合において、第１の種類のＨＤＰＥのＭＦＲは、例えば５ｇ／１０分以上であり、好ましくは８ｇ／１０分以上であり、より好ましくは１０ｇ／１０分以上である。また、第１の種類のＨＤＰＥのＭＦＲは、例えば２０ｇ／１０分以下であり、好ましくは１８ｇ／１０分以下であり、より好ましくは１５ｇ／１０分以下である。第２の種類のＨＤＰＥのＭＦＲは、例えば０．１ｇ／１０分以上であり、好ましくは０．２ｇ／１０分以上であり、より好ましくは０．３ｇ／１０分以上である。また、第２の種類のＨＤＰＥのＭＦＲは、例えば５ｇ／１０分以下であり、好ましくは３ｇ／１０分以下であり、より好ましくは２ｇ／１０分以下である。第１の種類のＨＤＰＥの含有率は、例えば１％以上であり、好ましくは３％以上であり、より好ましくは５％以上である。また、第１の種類のＨＤＰＥの含有率は、例えば５０％以下であり、好ましくは３０％以下であり、より好ましくは１５％以下である。第２の種類のＨＤＰＥの含有率は、例えば５０％以上であり、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８５％以上である。また、第２の種類のＨＤＰＥの含有率は、例えば９９％以下であり、好ましくは９７％以下であり、より好ましくは９５％以下である。

基材層１３，１４は、例えばオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、およびポリエステル系樹脂からなる群の少なくともいずれかを含む樹脂で形成される。オレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、およびポリエチレンが例示される。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が例示される。基材層１３，１４には、剛性を向上させるためにタルクなどの無機フィラーが添加されてもよい。基材層１３，１４の間に、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）などのエチレンビニルアルコール樹脂を含む酸素バリア層が追加されてもよい。

なお、以上で説明した積層シート１０において、表面層１１および表面下層１２以外の層構成は任意であり、例えば必要とされる剛性やバリア性に応じて追加の層が含まれてもよく、またいずれかの層が省略されてもよい。

図２は、図１に示される積層シートが成形された容器の例を示す断面図である。図２に示された容器１００は、積層シート１０を成形した容器本体と、容器本体に接合される蓋体２０とを含む。図示された例では、容器本体が底面部１０１、側面部１０２およびフランジ部１０３を含む形状に成形され、蓋体２０がフランジ部１０３に形成される接合領域１０５で例えばヒートシールなどによって容器本体に接合されている。この例において、積層シート１０は、表面層１１が蓋体２０および内容物が収納される収納空間ＳＰに向くように配置される。つまり、容器本体は、積層シート１０を用いて、表面層１１が内容物側になるように成形される。従って、接合領域１０５では、蓋体２０と積層シート１０の表面層１１とが接合される。

上記のような容器１００を内容物の殺菌などのために熱処理した場合、高温になる内容物や収納空間ＳＰの内部雰囲気に接する表面層１１がＨＰＰを主成分とする樹脂組成物で形成されていることによって、熱処理時の容器本体の変形や、熱処理後における容器本体の内面の外観不良を防止することができる。

また、上述の通り、積層シート１０の表面層１１の主成分がポリプロピレン、表面下層１２の主成分がポリエチレンであるため、表面層１１と表面下層１２との間は剥離しやすい。これを利用して、容器１００では、容器本体を構成する積層シート１０の表面層１１と表面下層１２との間の層間接合強度を、接合領域１０５における蓋体２０と表面層１１との間の接合強度、および表面下層１２と基材層１３との間の層間接合強度よりも弱くすることができる。これによって、ユーザーが蓋体２０の端部を摘持して引き剥がしたときに、接合領域１０５では表面層１１が蓋体２０とともに引き剥がされ、表面層１１と表面下層１２との間が層間剥離する。蓋体２０および表面層１１が接合領域１０５の内側の縁まで引き剥がされると、そこで表面層１１が破断し（エッジ切れ）、以降は蓋体２０のみが容器本体から引き剥がされる。表面層１１の引張弾性率が１５００ＭＰａ以上であることによって、上記のような状況で表面層１１が破断しやすくなり、容器１００の開封をより小さい力で行うことができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

まず、積層シートを成形した容器を用いた試験結果について説明する。以下で説明する実施例および比較例では、全層厚み３００μｍ、表面層の厚み１０μｍ〜２０μｍ、表面層側の表面下層の厚み５０μｍとなるように調整した積層シートを成形した容器に、油分の多い食品を内容物として充填し、１２０℃、３０分の加熱殺菌工程（熱処理）を行った後の容器の表面層側の外観を評価した。また、容器の表面層側にフィルムをヒートシールし、開封時における表面層の剥離性を示す開封強度を測定するとともに、破断性（エッジ切れのしやすさ）を定性的に評価した。結果を表１に示す。剥離性は開封強度の数値（ｋｇｆ）およびＡ（良）〜Ｃ（不良）、破断性はＡ（良）〜Ｄ（不良）で評価され、いずれも不良（ＣまたはＤ）でない場合は実用に適すると判断した。引張弾性率は、各例において表面層を形成する樹脂組成物を単層製膜し、ＪＩＳ Ｋ７１６１に従って測定した。

なお、実施例１〜４では、それぞれ表面層がＨＰＰ（実施例１は商品名Ｙ−２０００ＧＶ（株式会社プライムポリマー製）、実施例２は商品名ＭＡ２（日本ポリプロ株式会社製）、実施例３は商品名ＥＡ９ＨＤ（日本ポリプロ株式会社製）、実施例４は商品名Ｆ−１３３Ａ（株式会社プライムポリマー製））１００質量％を含む樹脂組成物で形成された。上記のＨＰＰは、いずれも単層製膜したときの引張弾性率が１５００ＭＰａ以上である。これに対して、比較例１，２では、表面層がＨＰＰ（比較例１は商品名Ｆ−１２７Ｄ（株式会社プライムポリマー製）、比較例２は商品名Ｅ−１１１Ｇ（株式会社プライムポリマー製））１００質量％を含む樹脂組成物で形成された。これらのＨＰＰは、いずれも単層製膜したときの引張弾性率が１５００Ｍｐａ未満である。また、実施例１〜４および比較例１，２を通じて、表面下層はＨＤＰＥ（商品名６２０３Ｂ（株式会社プライムポリマー製；密度９５６ｋｇ／ｍ^３））７０質量％、ＨＰＰ（商品名Ｙ−２０００ＧＶ（株式会社プライムポリマー製））３０質量％を含む樹脂組成物で形成された。

一方、比較例３は、表面層がＨＰＰを主成分としない（ＨＤＰＥを主成分とする）従来例である。具体的には、比較例３では、表面層がＨＤＰＥ（商品名ＨＥ４８１（日本ポリエチレン株式会社製；密度９５６ｋｇ／ｍ^３））１００％を含む樹脂組成物で形成され、表面下層がＨＰＰ（商品名Ｅ−１１１Ｇ（株式会社プライムポリマー製））８０％、ＬＤＰＥ（商品名Ｒ３００（宇部丸善ポリエチレン株式会社製））１０％、およびＨＤＰＥ（商品名６２０３Ｂ（株式会社プライムポリマー製；ＭＦＲ０．３５ｇ／１０分））１０％を含む樹脂組成物で形成された。

実施例５では、表面層がＨＰＰ（商品名ＭＡ２（日本ポリプロ株式会社製））１００質量％を含む樹脂組成物で形成され、表面下層が２種類のＨＤＰＥを合計７０質量％（具体的には、商品名ＨＥ４８１（日本ポリエチレン株式会社製；ＭＦＲ１３ｇ／１０分）１０質量％および商品名６２０３Ｂ（株式会社プライムポリマー製；ＭＦＲ０．３５ｇ／１０分）６０質量％）と、ＨＰＰ（商品名Ｅ−１１１Ｇ（株式会社プライムポリマー製））３０質量％とを含む樹脂組成物で形成された。

実施例６では、表面層がＨＰＰ（商品名ＭＡ２（日本ポリプロ株式会社製））９５質量％およびＨＤＰＥ（商品名６２０３Ｂ（株式会社プライムポリマー製））５質量％を含む樹脂組成物で形成され、表面下層が２種類のＨＤＰＥを合計６０質量％（具体的には、商品名ＨＥ４８１（日本ポリエチレン株式会社製；ＭＦＲ１３ｇ／１０分）１０質量％および商品名６２０３Ｂ（株式会社プライムポリマー製；ＭＦＲ０．３５ｇ／１０分）５０質量％）と、ＨＰＰ（商品名Ｅ−１１１Ｇ（株式会社プライムポリマー製））４０質量％とを含む樹脂組成物で形成された。

上記で表１に示されるように、表面層がＨＰＰを主成分とし、表面層の引張弾性率が１５００ＭＰａ以上である実施例１〜４では、熱処理後の外観不良が発生しなかった（ＯＫ）のに加えて、剥離性および破断性についても実用に適する（剥離性はＡまたはＢ、破断性はＡ〜Ｃ）という評価が得られた。これに対して、表面層がＨＰＰを主成分とするものの、表面層の引張弾性率が１５００ＭＰａ未満である比較例１，２では、熱処理後の外観不良は発生しなかったが、剥離性および破断性が実用に適さない（剥離性がＣ、破断性がＤ）という評価が得られた。また、従来例である比較例３では、剥離性および破断性は良好であるものの、熱処理後の外観不良が発生した（ＮＧ）。

また、実施例５では、熱処理後の外観不良が発生せず剥離性および破断性について実用に適するという評価が得られたのに加えて、開封強度が低下して開封性が向上した。実施例５の開封強度（０．６ｋｇｆ）は、実施例１〜４の開封強度よりも低い。一方、実施例６では、表面下層におけるＨＤＰＥの含有率が６０％でも、熱処理後の外観不良が発生せず剥離性および破断性について実用に適するという評価が得られた。

以上の結果から、積層シートにおいて表面層の主成分をＨＰＰとし、かつ表面層の引張弾性率を１５００ＭＰａ以上とすることによって、熱処理時の外観不良を防止しつつ、剥離性や破断性を維持して層間剥離による容器の開封を容易にできることがわかる。

次に、積層シートの表面層を上記のように構成した場合における、表面下層の組成に関する実験結果について説明する。表２には、上記で表１に示した実施例１〜４および比較例１，２と同様にＨＰＰを主成分とする樹脂組成物で表面層を形成したときに、表面下層の組成を変更した例が示されている。

表３には、上記で表１に示した実施例１〜４および比較例１，２と同様にＨＰＰ１００質量％を含む樹脂組成物で表面層を形成したときに、表面下層の組成におけるＨＤＰＥとＨＰＰとの配合割合を変更した例が示されている。具体的には、表面下層を形成する樹脂組成物におけるＨＤＰＥの含有率が５５質量％、または４０質量％に低下する一方で、ＨＰＰの含有率が４５質量％、または６０質量％に上昇している。これらの例では、剥離性および破断性が実用に適さない（剥離性がＣ、破断性がＤ）という評価が得られた。この結果から、ＨＰＰを主成分とする樹脂組成物で表面層を形成した場合、表面下層におけるＨＤＰＥの含有率は５５質量％超とすることが好ましく、５８質量％以上とすることがより好ましく、６５質量％以上とすることがさらに好ましく、７０質量％以上とすることが特に好ましいことがわかる。ＨＰＰの含有率は、ＨＤＰＥの残部、つまり４５質量％未満とすることが好ましく、４２質量％以下とすることがより好ましく、３５質量％以下とすることがさらに好ましく、３０質量％以下とすることが特に好ましいことがわかる。また、上記で比較例１，２として示した、表面層の主成分がＨＰＰであっても引張弾性率が１５００ＭＰａ未満の例では、表面下層におけるＨＤＰＥとＨＰＰとの配合割合を変更しても評価は向上しないことがわかる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明の属する技術の分野の当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０…積層シート、１１…表面層、１２…表面下層、１３…基材層、１４…基材層、１５…表面下層、２０…蓋体、１００…容器、１０１…底面部、１０２…側面部、１０３…フランジ部、ＳＰ…収納空間。

Claims (12)

1. ホモポリプロピレンを主成分とし引張弾性率が１５００ＭＰａ以上の樹脂組成物で形成される表面層と、
   前記表面層に隣接し、ポリエチレンを主成分とする樹脂組成物で形成される表面下層と
   を少なくとも含む積層シート。
2. 前記表面下層は、高密度ポリエチレン７０質量％以上を含む、請求項１に記載の積層シート。
3. 前記表面下層は、ホモポリプロピレン３０質量％以下をさらに含む、請求項２に記載の積層シート。
4. 前記表面層の厚みは、１０μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積層シート。
5. 前記表面下層に対して前記表面層とは反対側に積層される第１および第２の基材層と、前記第１および第２の基材層の間に積層される酸素バリア層とをさらに含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の積層シート。
6. 前記酸素バリア層は、エチレンビニルアルコール樹脂を含む、請求項５に記載の積層シート。
7. 厚みが０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の積層シート。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の積層シートが、前記表面層が内容物側になるように成形された容器。
9. ホモポリプロピレンを主成分とし引張弾性率が１５００ＭＰａ以上の樹脂組成物で形成され、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下である表面層と、
   前記表面層に隣接し、高密度ポリエチレン５５質量％超、ホモポリプロピレン４５質量％未満を含む表面下層と
   を少なくとも含む積層シート。
10. 前記表面層の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下である、請求項１から請求項３または請求項９のいずれか１項に記載の積層シート。
11. 厚みが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項１から請求項６、請求項９または請求項１０のいずれか１項に記載の積層シート。
12. 請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の積層シートが、前記表面層が内容物側になるように成形された容器。

Images