JP2022009158A - 積層体およびそれを備える包装製品 - Google Patents
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Abstract
Description
少なくとも、基材層、印刷層、接着層、およびシーラント層が順に積層された積層体であって、
印刷層が、着色剤と、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、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み、かつ、接着層が、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーの重合体であるバイオマスポリオレフィンを含み、
前記積層体が、さらに第2の基材層またはバリア層を含み、
前記積層体は、40μm以上200μm以下の厚さを有する、積層体が提供される。
本発明による積層体は、少なくとも、基材層、印刷層、接着層、およびシーラント層が順に積層されたものである。積層体において印刷層および接着層の両方をバイオマス由来成分を含む材料により形成することで、従来に比べて化石燃料の使用量を削減することができ、環境負荷を減らすことができる。
図1に示される積層体10は、基材層11と、印刷層12と、接着層13と、シーラント層14とを備えるものである。
図2に示される積層体20は、基材層11と、印刷層12と、接着層13と、バリア層15、第2の基材層16、接着層13と、シーラント層14とをこの順に備える。
以下、積層体を構成する各層について説明する。
基材層はプラスチックフィルムである。基材層は、バイオマス由来成分を含む材料により形成する場合、下記のバイオマスポリエステルを用いて形成することができる。
バイオマスポリエステルは、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とするものである。基材層は、バイオマスポリエステルに加えて、化石燃料由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とする化石燃料由来のポリエステルをさらに含んでもよい。基材層全体として、下記のバイオマス度を実現できればよい。本発明においては、基材層がバイオマスポリエステルを含むことで、従来に比べて化石燃料由来のポリエステルの量を削減し環境負荷を減らすことができる。
この延伸は2個以上のロールの周速差を利用して行うのが好ましい。縦延伸は、通常、50℃以上100℃以下の温度範囲で行われる。また、縦延伸の倍率は、フィルム用途の要求特性にもよるが、2.5倍以上4.2倍以下とするのが好ましい。延伸倍率が2.5倍未満の場合は、フィルムの厚み斑が大きくなり良好なフィルムを得ることが難しい。
また、積層体中に基材層は一つであってもよいし、二つ以上が含まれるようにしてもよい。例えば、積層体中に二つの基材層が含まれる場合、一の基材層を基材層、他の基材層を第2の基材層と言うことがある。
印刷層は、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、文字、数字、絵柄、図形、記号、模様などの所望の任意の印刷模様を形成する層である。印刷層は、着色剤と、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ものであり、ポリオールと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することができる。
本発明において、バイオマス由来成分を含むポリオールは、例えば、バイオマス由来の多官能アルコールおよび/または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および/または化石燃料由来の多官能カルボン酸とを反応させて得たポリエステルポリオールを用いることができ、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ものである。
バイオマス由来の1,4-ブタンジオールは、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バイオマス1,4-ブタンジオールが製造できる。
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。
本発明において、バイオマス由来成分を含むイソシアネート化合物は、植物原料から得られるポリイソシアネートを用いることができる。バイオマス由来のポリイソシアネートは、バイオマス由来の二価カルボン酸を酸アミド化し、還元することで末端アミノ基に変換し、さらに、ホスゲンと反応させ、該アミノ基をイソシアネート基に変換することにより得られる。バイオマス由来のポリイソシアネートとしては、ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート等が挙げられる。また、バイオマス由来のアミノ酸を原料として、そのアミノ基をイソシアネート基に変換することによってもバイオマス由来のイソシアネート化合物を得ることができる。例えば、リシンジイソシアネート(LDI)は、リシンのカルボキシル基をメチルエステル化した後、アミノ基をイソシアネート基に変換することにより得られる。また、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)はリシンのカルボキシル基を脱炭酸した後、アミノ基をイソシアネート基に変換することにより得られる。
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。
接着層は、積層体を構成するいずれか2層、例えば、印刷層とシーラント層とを接着する機能を果たす層である。接着層は、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーの重合体であるバイオマスポリオレフィンを用いて形成することができる。
バイオマスポリオレフィンの密度は、JIS K6760-1995に記載のアニーリングを行った後、JIS K7112-1980のうち、A法に規定された方法に従って測定される値である。バイオマスポリオレフィンの密度が0.91g/cm3以上あれば、バイオマスポリオレフィンを含むポリオレフィン樹脂層の剛性を高めることができ、包装製品の内層として好適に用いることができる。また、バイオマスポリオレフィンの密度が0.93g/cm3以下であれば、バイオマスポリオレフィンを含むポリオレフィン樹脂層の透明性や機械的強度を高めることができ、包装製品の内層として好適に用いることができる。
シーラント層は、バイオマス由来成分を含む材料により形成する場合、バイオマスポリオレフィンを用いて形成することができる。また、シーラント層は、バイオマス由来成分を含まない材料により形成する場合、従来公知の化石燃料由来の熱可塑性樹脂を用いて形成することができる。シーラント層は、積層体において最内層となる層である。
本発明による積層体は、バリア層をさらに備えてもよい。バリア層は、無機物および/または無機酸化物からなるものであり、無機物もしくは無機酸化物の蒸着膜または金属箔からなるものが好ましい。蒸着膜は、従来公知の無機物または無機酸化物を用いて、従来公知の方法により形成することができ、その組成および形成方法は特に限定されない。積層体が、バリア層をさらに有することで、酸素ガスおよび水蒸気等の透過を阻止するガスバリア性や、可視光および紫外線等の透過を阻止する遮光性を、付与ないし向上させることができる。なお、積層体は、バリア層を2層以上有してもよい。バリア層を2層以上有する場合、それぞれが、同一の組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。
必要に応じて、蒸着膜の上にガスバリア性塗布膜を設けてもよい。ガスバリア性塗布膜は、酸素ガスおよび水蒸気などの透過を抑制する層として機能する層である。ガスバリア性塗布膜は、一般式R1 nM(OR2)m(ただし、式中、R1、R2は、炭素数1~8の有機基を表し、Mは、金属原子を表し、nは、0以上の整数を表し、mは、1以上の整数を表し、n+mは、Mの原子価を表す。)で表される少なくとも一種以上のアルコキシドと、上記のようなポリビニルアルコ-ル系樹脂および/またはエチレン・ビニルアルコ-ル共重合体とを含有し、さらに、ゾルゲル法触媒、酸、水、および、有機溶剤の存在下に、ゾルゲル法によって重縮合するガスバリア性組成物により得られる。
本発明による積層体の製造方法は特に限定されず、ドライラミネート法、溶融押出しラミネート法、サンドラミネート法等の従来公知の方法を用いて製造することができる。
本発明による積層体は、包装製品に使用することができ、包装製品としては、包装袋、ラミネートチューブ、蓋材、シート成形品、ラベル材料等が挙げられる。
本発明の他の態様においては、
少なくとも、基材層、印刷層、接着層、およびシーラント層が順に積層された積層体であって、
印刷層が、着色剤と、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、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み、かつ、接着層が、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーの重合体であるバイオマスポリオレフィンを含む、積層体が提供される。
<積層体1の作製>
基材層として、化石燃料由来のテレフタル酸とバイオマス由来のエチレングリコールを用いて製膜した二軸延伸されたポリエステルフィルム1(バイオマス度:20%、東洋紡社製、DE035、厚さ12μm)を準備した。また、バリア性フィルム1として、アルミニウムの蒸着膜が形成されたバイオマス由来のポリエステルフィルム(バイオマス度:20%、サイチ工業社製、厚さ12μm)を準備した。次に、ポリエステルフィルム1(バイオマス度:20%、厚さ12μm)上に、主剤としてバイオマス由来成分を含むポリエステルポリオールと硬化剤として化石燃料由来のポリイソシアネートとを含み、着色剤(酸化チタン)をさらに添加したバイオマス由来のインキを用いて印刷層(バイオマス度25%、乾燥後の重量2g/m2)を形成した。続いて、印刷層上に、サンドラミネート法を用いて、バイオマス由来の低密度ポリエチレン(Braskem社製、SBC818、密度:0.918g/cm3、MFR:8.1g/10分、バイオマス度:95%)を押し出しながら、この接着層(バイオマス度95%、厚さ13μm)を介して、上記のバリア性フィルム1の蒸着面を貼り合せた。続いて、バリア性フィルム1のポリエステルフィルム面上に、サンドラミネート法を用いて、バイオマス由来の低密度ポリエチレン(Braskem社製、SBC818、密度:0.918g/cm3、MFR:8.1g/10分、バイオマス度:95%)を押し出しながら、この接着層(バイオマス度95%、厚さ13μm)を介して、バイオマス由来の直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(バイオマス度16%、厚さ50μm)を貼り合わせて、基材層、印刷層、接着層、バリア層、第2の基材層、第2の接着層、およびシーラント層が順に積層された積層体1を得た。
<積層体2の作製>
基材層として、化石燃料由来のテレフタル酸と化石燃料由来のエチレングリコールを用いて製膜した二軸延伸されたポリエステルフィルム2(バイオマス度:0%、東洋紡社製、E5100、厚さ12μm)を準備した。また、バリア性フィルム2として、アルミニウムの蒸着膜が形成された化石燃料由来のポリエステルフィルム(バイオマス度:0%、サイチ工業社製、厚さ12μm)を準備した。次に、基材層としてポリエステルフィルム2(バイオマス度:0%、厚さ12μm)上に、主剤として化石燃料由来成分を含むポリエステルポリオールと硬化剤として化石燃料由来のポリイソシアネートとを含み、着色剤(酸化チタン)をさらに添加した化石燃料由来のインキを用いて印刷層(バイオマス度0%、乾燥後の重量2g/m2)を形成した。続いて、印刷層上に、サンドラミネート法を用いて、化石燃料由来の低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、LC600A、密度:0.918g/cm3、MFR:7.0g/10分、バイオマス度:0%)を押出しながら、この接着層(バイオマス度0%、厚さ13μm)を介して、上記のバリア性フィルム2の蒸着面を貼り合せた。続いて、バリア性フィルム2のポリエステルフィルム面上に、サンドラミネート法を用いて、化石燃料由来の低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、LC600A、密度:0.918g/cm3、MFR:7.0g/10分、バイオマス度:0%)を押出しながら、この接着層(バイオマス度0%、厚さ13μm)を介して、化石燃料由来の直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(バイオマス度0%、厚さ50μm)を貼り合わせて、基材層、印刷層、接着層、バリア層、第2の基材層、第2の接着層、およびシーラント層が順に積層された積層体2を得た。
<積層体3の作製>
基材層としてポリエステルフィルム1(バイオマス度:20%、厚さ12μm)上に、主剤としてバイオマス由来成分を含むポリエステルポリオールと硬化剤として化石燃料由来のポリイソシアネートとを含み、着色剤(酸化チタン)をさらに添加したバイオマス由来のインキを用いて印刷層(バイオマス度25%、乾燥後の重量2g/m2)を形成した。続いて、印刷層上に、サンドラミネート法を用いて、バイオマス由来の低密度ポリエチレン(Braskem社製、SBC818、密度:0.918g/cm3、MFR:8.1g/10分、バイオマス度:95%)を押し出しながら、この接着層(バイオマス度95%、厚さ13μm)を介して、アルミニウム箔(東洋アルミ社製、1N30、厚さ7μm)を貼り合せた。続いて、アルミニウム箔上に、サンドラミネート法を用いて、バイオマス由来の低密度ポリエチレン(Braskem社製、SBC818、密度:0.918g/cm3、MFR:8.1g/10分、バイオマス度:95%)を押し出しながら、この接着層(バイオマス度95%、厚さ13μm)を介して、バイオマス由来の直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(バイオマス度16%、厚さ50μm)を貼り合わせて、基材層、印刷層、接着層、バリア層、第2の接着層、およびシーラント層が順に積層された積層体3を得た。
<積層体4の作製>
基材層としてポリエステルフィルム2(バイオマス度:0%、厚さ12μm)上に、主剤として化石燃料由来成分を含むポリエステルポリオールと硬化剤として化石燃料由来のポリイソシアネートとを含み、着色剤(酸化チタン)をさらに添加した化石燃料由来のインキを用いて印刷層(バイオマス度0%、乾燥後の重量2g/m2)を形成した。続いて、印刷層上に、サンドラミネート法を用いて、化石燃料由来の低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、LC600A、密度:0.918g/cm3、MFR:7.0g/10分、バイオマス度:0%)を押出しながら、この接着層(バイオマス度0%、厚さ13μm)を介して、アルミニウム箔(東洋アルミ社製、1N30、厚さ7μm)を貼り合せた。続いて、アルミニウム箔上に、サンドラミネート法を用いて、化石燃料由来の低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、LC600A、密度:0.918g/cm3、MFR:7.0g/10分、バイオマス度:0%)を押出しながら、この接着層(バイオマス度0%、厚さ13μm)を介して、化石燃料由来の直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(バイオマス度0%、厚さ50μm)を貼り合わせて、基材層、印刷層、接着層、バリア層、第2の接着層、およびシーラント層が順に積層された積層体4を得た。
11 基材層
12 印刷層
13 接着層
14 シーラント層
15 バリア層
16 樹脂層
Claims (9)
- 少なくとも、基材層、印刷層、接着層、およびシーラント層が順に積層された積層体であって、
印刷層が、着色剤と、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、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み、かつ、接着層が、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーの重合体であるバイオマスポリオレフィンを含み、
前記積層体が、さらに第2の基材層またはバリア層を含み、
前記積層体は、40μm以上200μm以下の厚さを有する、積層体。 - 前記基材層が、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とするバイオマスポリエステルを含むか、あるいは、前記シーラント層が、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーの重合体であるバイオマスポリオレフィンを含む、請求項1に記載の積層体。
- 前記基材層が、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とするバイオマスポリエステルを含み、かつ、シーラント層が、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーの重合体であるバイオマスポリオレフィンを含む、請求項1に積層体。
- 前記印刷層のバイオマス度が、10%以上30%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記接着層のバイオマス度が、10%以上50%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記基材層のバイオマス度が、30%以上50%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記シーラント層のバイオマス度が、10%以上60%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記積層体全体のバイオマス度が、5%以上60%以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の積層体。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の積層体を備える、包装製品。
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