JP2022144865A - ポリエチレン系シーラントフィルム、積層体及び包装袋 - Google Patents

ポリエチレン系シーラントフィルム、積層体及び包装袋 Download PDF

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真一朗 河野
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直広 根岸
Naohiro Negishi
博紀 山添
Hiroki Yamazoe
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Abstract

【課題】環境負荷低減性に優れると共に、耐衝撃性及び引き裂き性に優れる、ポリエチレン系シーラントフィルムの提供。【解決手段】本発明は、少なくとも、ラミネート層と、中間層と、シール層とをこの順に備える、ポリエチレン系シーラントフィルムであって、前記ポリエチレン系シーラントフィルムは、直鎖状低密度ポリエチレンを含み、前記直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン-1-ブテン共重合体及びエチレン-1-オクテン共重合体を含み、前記エチレン-1-ブテン共重合体の含有量が、前記エチレン-1-オクテン共重合体の含有量よりも多く、前記中間層は、バイオマスポリエチレンを主成分として含む、ポリエチレン系シーラントフィルムである。【選択図】図1

Description

本発明は、ポリエチレン系シーラントフィルム、積層体及び包装袋に関する。
従来、包装袋は、食料品、医薬品、化学品及び化粧品等の内容物を充填包装するために用いられてきた。包装袋を構成する積層体としては、延伸フィルム等の基材層と、シール性を有するシーラントフィルムとを備えるものがある。包装袋は、積層体が備えるシーラントフィルムを熱溶着(ヒートシール)することにより製造される。
近年、循環型社会の構築を求める声の高まりとともに、材料分野においてもエネルギーと同様に化石燃料からの脱却が望まれており、バイオマスの利用が注目されている。バイオマスは、二酸化炭素と水から光合成された有機化合物であり、それを利用することにより、再度二酸化炭素と水になる、いわゆるカーボンニュートラルな再生可能エネルギーである。昨今、これらバイオマスを原料としたバイオマスプラスチックの実用化が急速に進んでおり、各種の樹脂をバイオマス原料から製造する試みも行われている。
バイオマス由来の樹脂としては、乳酸発酵を経由して製造されるポリ乳酸(PLA)が先行して商業生産が始まったが、生分解性であることをはじめ、プラスチックとしての性能が現在の汎用プラスチックとは大きく異なるため、製品用途や製品製造方法に限界があり広く普及するには至っていない。また、PLAに対しては、ライフサイクルアセスメント(LCA)評価が行われており、PLA製造時の消費エネルギー及び汎用プラスチック代替時の等価性等について議論がなされている。
ここで、汎用プラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン及びポリエステル等の様々な種類のポリマーが用いられている。特に、ポリエチレンは、フィルム、シート、ボトル等に成形され、包装材等の種々の用途に供されており、世界中での使用量が多いため、従来の化石燃料由来のポリエチレンを用いることは環境負荷が大きい。従って、ポリエチレンの製造にバイオマス由来の原料を用いて、化石燃料の使用量を削減することが望まれている。例えば、現在までに、ポリオレフィン樹脂の原料となるエチレンやブチレンを、再生可能な天然原料から製造することが研究されてきた(特許文献1参照)。
特表2011-506628号公報
シーラントフィルムにおいても、バイオマス由来の原料を用いて、化石燃料の使用量を低減し、環境負荷を低減することが望まれる。また、包装袋には、手で容易に開封できるような引き裂き性、及び、外部及び内部からの衝撃によって容易に破断しないような耐衝撃性が要求されるところ、包装袋に使用されるシーラントフィルムにおいても、良好な耐衝撃性及び引き裂き性が要求されている。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境負荷低減性に優れると共に、耐衝撃性及び引き裂き性に優れる、ポリエチレン系シーラントフィルムを提供することである。
本発明の目的は、該ポリエチレン系シーラントフィルムを備える積層体を提供することである。
本発明の目的は、該積層体を備える包装袋を提供することである。
本発明は、少なくとも、ラミネート層と、中間層と、シール層とをこの順に備える、ポリエチレン系シーラントフィルムであって、
前記ポリエチレン系シーラントフィルムは、直鎖状低密度ポリエチレンを含み、
前記直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン-1-ブテン共重合体及びエチレン-1-オクテン共重合体を含み、
前記エチレン-1-ブテン共重合体の含有量が、前記エチレン-1-オクテン共重合体の含有量よりも多く、
前記中間層は、バイオマスポリエチレンを主成分として含む、ポリエチレン系シーラントフィルムである。
本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムにおいて、前記シール層は、直鎖状低密度ポリエチレンを含んでもよい。
本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムは、高圧法低密度ポリエチレンを更に含んでもよい。
本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムにおいて、前記エチレン-1-オクテン共重合体の含有量は、シーラントフィルム全体に対して、30質量%以下でもよい。
本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムにおいて、バイオマス度は、50%以上でもよい。
本発明は、少なくとも、基材層と、シーラント層とを備える、積層体であって、
前記シーラント層は、前記ポリエチレン系シーラントフィルムを備え、前記ポリエチレン系シーラントフィルムのシール層が、前記積層体の一方の表面層である、積層体である。
本発明による積層体において、前記基材層は、延伸フィルムでもよい。
本発明は、前記積層体を備える、包装袋である。
本発明によれば、環境負荷低減性に優れると共に、耐衝撃性及び引き裂き性に優れる、ポリエチレン系シーラントフィルムを提供できる。
本発明によれば、該ポリエチレン系シーラントフィルムを備える積層体を提供できる。
本発明によれば、該積層体を備える包装袋を提供できる。
本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムの一実施形態を示す概略断面図である。 インパクト強度を評価するための試験片を示す平面図である。 インパクト強度の測定方法を示す概略図である。 突き刺し強度の測定方法の一例を示す概略図である。 本発明による積層体の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明による包装袋の一実施形態を示す概略図である。 本発明による包装袋の一実施形態を示す概略図である。
本発明の実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから適宜変更し誇張してある。
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈する。
〔ポリエチレン系シーラントフィルム〕
本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムは、ラミネート層と、中間層と、シール層とをこの順に備え、且つ、直鎖状低密度ポリエチレンを含む。
なお、以下においては、ポリエチレン系シーラントフィルムを、単に「シーラントフィルム」とも称する。
まず、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)について、説明する。
直鎖状低密度ポリエチレンとは、チーグラーナッタ触媒に代表されるマルチサイト触媒又はメタロセン触媒に代表されるシングルサイト触媒を使用して重合した、エチレンと、α-オレフィンとの共重合体であり、0.930g/cm未満の密度を有するポリエチレンである。従って、後述する、エチレンの単独重合体である高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)とは区別される。直鎖状低密度ポリエチレンのモノマーとなるα-オレフィンは、炭素数が3個以上のものであり、例えばプロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-へキセン、1-オクテン、1-ノネン、4-メチルペンテン及び3,3-ジメチルブテン、並びにこれらの混合物が挙げられる。直鎖状低密度ポリエチレンにおけるα-オレフィン単位の含有量は、例えば10モル%以下であり、5モル%以下でもよい。直鎖状低密度ポリエチレンの密度は、0.900g/cm以上でもよい。
なお、本明細書において、樹脂、層及びフィルム等の密度は、JIS K7112:1999のうち、B法(ピクノメータ法)又はD法(密度勾配管法)に準拠して測定される。B法及びD法の選択は、測定する試験片の形状及び質量等に応じて適宜行う。D法において、測定温度(液温)は23℃とする。
上記のシングルサイト触媒とは、均一な活性種を形成し得る触媒であり、通常、メタロセン系遷移金属化合物や非メタロセン系遷移金属化合物と、活性化用助触媒と、を接触させることにより調整される。シングルサイト触媒は、マルチサイト触媒に比べて、活性点構造が均一であるため、高分子量かつ均一度の高い構造の重合体を重合することができる。シングルサイト触媒としては、特に好ましくは、メタロセン系触媒が挙げられる。メタロセン系触媒は、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物と、助触媒と、必要により有機金属化合物と、担体の各触媒成分と、を含む触媒である。
上記のシクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物において、そのシクロペンタジエニル骨格とは、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基等である。置換シクロペンタジエニル基としては、炭素数1~30の炭化水素基、シリル基、シリル置換アルキル基、シリル置換アリール基、シアノ基、シアノアルキル基、シアノアリール基、ハロゲン基、ハロアルキル基、ハロシリル基等から選ばれた少なくとも一種の置換基を有するものが挙げられる。その置換シクロペンタジエニル基の置換基は2個以上有してもよく、また置換基同士が互いに結合して環を形成し、インデニル環、フルオレニル環、アズレニル環、その水添体等を形成してもよい。置換基同士が互いに結合し形成された環が更に互いに置換基を有してもよい。
シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物において、その遷移金属としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム等が挙げられ、特に好ましくは、ジルコニウム及び/又はハフニウムである。該遷移金属化合物は、好ましくは、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては通常2個を有し、各々のシクロペンタジエニル骨格を有する配位子は架橋基により互いに結合しているものである。なお、架橋基としては炭素数1~4のアルキレン基、シリレン基、ジアルキルシリレン基、ジアリールシリレン基等の置換シリレン基、ジアルキルゲルミレン基、ジアリールゲルミレン基等の置換ゲルミレン基等が挙げられる。架橋基は、好ましくは置換シリレン基である。
周期律表第IV族の遷移金属化合物において、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子以外の配位子としては、水素、炭素数1~20の炭化水素基(アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基、ポリエニル基等)、ハロゲン、メタアルキル基、メタアリール基等が挙げられる。
上記のシクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物は、1種又は2種以上の混合物を触媒成分とすることができる。
助触媒としては、上記の周期律表第IV族の遷移金属化合物を重合触媒として有効になしうる、又は触媒的に活性化された状態のイオン性電荷を均衝させ得るものをいう。助触媒としては、有機アルミニウムオキシ化合物のベンゼン可溶のアルミノキサンやベンゼン不溶の有機アルミニウムオキシ化合物、イオン交換性層状珪酸塩、ホウ素化合物、活性水素基含有あるいは非含有のカチオンと非配位性アニオンからなるイオン性化合物、酸化ランタン等のランタノイド塩、酸化スズ、フルオロ基を含有するフェノキシ化合物等が挙げられる。
シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を含む周期律表第IV族の遷移金属化合物は、無機又は有機化合物の担体に担持して使用されてもよい。該担体としては無機又は有機化合物の多孔質酸化物が好ましく、具体的には、モンモリロナイト等のイオン交換性層状珪酸塩、SiO、Al、MgO、ZrO、TiO、B、CaO、ZnO、BaO、ThO等又はこれらの混合物が挙げられる。
更に必要により使用される有機金属化合物としては、有機アルミニウム化合物、有機マグネシウム化合物、有機亜鉛化合物等が例示される。このうち有機アルミニウムが好適に使用される。
シーラントフィルムにおける直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、シーラントフィルム全体に対して、例えば15質量%以上であり、20質量%以上でもよく、30質量%以上でもよい。一方、シーラントフィルムにおける直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、シーラントフィルム全体に対して、例えば70質量%以下であり、50質量%以下でもよい。
本発明によるシーラントフィルムにおいて、直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン-1-ブテン共重合体及びエチレン-1-オクテン共重合体を含み、エチレン-1-ブテン共重合体の含有量は、エチレン-1-オクテン共重合体の含有量よりも多い。即ち、エチレン-1-ブテン共重合体の含有量をC4とし、エチレン-1-オクテン共重合体の含有量をC8としたときに、C4及びC8は、C4>C8の関係を満たす。なお、C4及びC8は、質量基準である。
エチレン-1-ブテン共重合体は、種々の直鎖状低密度ポリエチレンのなかでは引き裂き性に優れるものの、耐衝撃性については、他の直鎖状低密度ポリエチレンよりも劣っている。本発明は、引き裂き性に優れるエチレン-1-ブテン共重合体と、エチレン-1-ブテン共重合体よりも耐衝撃性に優れるエチレン-1-オクテン共重体とを、特定の含有量の関係で組み合わせることにより、耐衝撃性及び引き裂き性の両方に優れるシーラントフィルムを実現できる。
また、本発明によるシーラントフィルムは、ラミネート層と、中間層と、シール層とをこの順に備えることにより、耐衝撃性及び引き裂き性の両方に優れる。このような効果が得られるメカニズムは、現在のところ必ずしも明らかとはなっていないが、1層及び2層構成のシーラントフィルムよりも、ラミネート層と、中間層と、シール層とを備える、即ち、3層以上から構成されるシーラントフィルムの方が、耐衝撃性及び引き裂き性の両方に優れることは、後述する実施例及び比較例の結果からも明らかである。
エチレン-1-ブテン共重合体の含有量に対するエチレン-1-オクテン共重合体の含有量の比は、質量基準において、例えば0.05以上であり、0.1以上でもよく、0.3以上でもよい。一方、該比は、質量基準において、例えば0.99以下であり、0.9以下でもよく、0.8以下でもよい。
C4>C8の関係を満たす範囲内において、エチレン-1-ブテン共重合体の含有量は、シーラントフィルム全体に対して、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上であり、更に好ましくは15質量%以上である。エチレン-1-ブテン共重合体の含有量を5質量%以上とすることにより、シーラントフィルムの引き裂き性を向上できる。
一方、C4>C8の関係を満たす範囲内において、エチレン-1-ブテン共重合体の含有量は、シーラントフィルム全体に対して、例えば95質量%以下であり、92質量%以下でもよく、60質量%以下でもよく、35質量%以下でもよい。
C4>C8の関係を満たす範囲内において、エチレン-1-オクテン共重合体の含有量は、シーラントフィルム全体に対して、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは5質量%以上であり、更に好ましくは10質量%以上である。一方、エチレン-1-オクテン共重合体の含有量は、シーラントフィルム全体に対して、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは25質量%以下であり、更に好ましくは20質量%以下である。
エチレン-1-オクテン共重合体の含有量を3質量%以上とすることにより、シーラントフィルムの耐衝撃性を向上できる。
一方、エチレン-1-オクテン共重合体の含有量を30質量%以下とすることにより、シーラントフィルムの引き裂き性を向上できる。
一実施形態において、シーラントフィルムは、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)を更に含んでもよい。シーラントフィルムが高圧法低密度ポリエチレンを含むことにより、シーラントフィルムの引き裂き性をより向上できる。
なお、本明細書において、高圧法低密度ポリエチレンとは、0.910g/cm以上0.930g/cm未満の密度を有する、エチレンの単独重合体である。高圧法低密度ポリエチレンは、例えば、1000気圧以上2000気圧未満の高圧下においてエチレンを重合することにより得られる。
高圧法低密度ポリエチレンの含有量は、シーラントフィルム全体に対して、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上である。高圧法低密度ポリエチレンの含有量を5質量%以上とすることにより、シーラントフィルムの引き裂き性をより向上できる。
一方、高圧法低密度ポリエチレンの含有量は、シーラントフィルム全体に対して、例えば80質量%以下であり、70質量%以下でもよい。
C4>C8の関係を満たす範囲内において、シーラントフィルムにおけるエチレン-1-ブテン共重合体及び高圧法低密度ポリエチレンの合計含有量に対するエチレン-1-オクテン共重合体の含有量の比は、質量基準において、好ましくは0.05以上であり、より好ましくは0.1以上である。一方、該比は、質量基準において、好ましくは0.5以下であり、より好ましくは0.3以下である。
該比を0.05以上とすることにより、シーラントフィルムの耐衝撃性をより向上できる。
一方、該比を0.5以下とすることにより、シーラントフィルムの引き裂き性をより向上できる。
シーラントフィルムは、本発明の目的を損なわない範囲において、高密度ポリエチレン(HDPE)及び/又は中密度ポリエチレン(MDPE)を含んでもよい。
本明細書において、高密度ポリエチレンとは、0.942g/cm以上の密度を有するポリエチレンを意味する。中密度ポリエチレンとは、0.930g/cm以上0.942g/cm未満の密度を有するポリエチレンを意味する。
一実施形態において、シーラントフィルムは、バイオマスポリエチレンを含んでもよい。シーラントフィルムがバイオマスポリエチレンを含むことにより、シーラントフィルムの環境負荷低減性を向上できる。シーラントフィルムにおけるバイオマスポリエチレンの含有量は、シーラントフィルム全体に対して、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上である。一方、シーラントフィルムにおけるバイオマスポリエチレンの含有量は、シーラントフィルム全体に対して、例えば90質量%以下であり、80%質量以下でもよい。
本明細書において、バイオマスポリエチレンとは、バイオマス由来のエチレンを含むモノマー組成物の重合体である。モノマー組成物は、従来の化石燃料由来のエチレンを含んでもよい。
以下、バイオマス由来のエチレンの製造方法の一例を説明する。
バイオマス由来のエチレンは、バイオマス由来のエタノールを原料として製造することができる。特に、植物原料から得られるバイオマス由来の発酵エタノールを用いることが好ましい。植物原料は、特に限定されず、従来公知の植物を用いることができる。例えば、トウモロコシ、サトウキビ、ビート、及びマニオクを挙げることができる。
バイオマス由来の発酵エタノールとは、植物原料より得られる炭素源を含む培養液にエタノールを生産する微生物又はその破砕物由来産物を接触させ、生産した後、精製されたエタノールを指す。培養液からのエタノールの精製は、蒸留、膜分離、及び抽出等の従来公知の方法が適用可能である。例えば、ベンゼン、シクロヘキサン等を添加し、共沸させるか、又は膜分離等により水分を除去する等の方法が挙げられる。
上記エチレンを得るために、この段階で、エタノール中の不純物総量が1ppm以下にする等の高度な精製を更に行ってもよい。
エタノールの脱水反応によりエチレンを得る際には通常は触媒が用いられるが、この触媒は、特に限定されず、従来公知の触媒を用いることができる。プロセス上有利なのは、触媒と生成物の分離が容易な固定床流通反応であり、例えば、γ-アルミナ等が好ましい。
この脱水反応は吸熱反応であるため、通常加熱条件で行う。商業的に有用な反応速度で反応が進行すれば、加熱温度は限定されないが、好ましくは100℃以上であり、より好ましくは250℃以上であり、更に好ましくは300℃以上の温度が適当である。上限も特に限定されないが、エネルギー収支及び設備の観点から、好ましくは500℃以下であり、より好ましくは400℃以下である。
エタノールの脱水反応においては、原料として供給するエタノール中に含まれる水分量によって反応の収率が左右される。一般的に、脱水反応を行う場合には、水の除去効率を考えると水が無いほうが好ましい。しかしながら、固体触媒を用いたエタノールの脱水反応の場合、水が存在しないと他のオレフィン、特にブテンの生成量が増加する傾向にあることが判明した。恐らく、少量の水が存在しないと脱水後のエチレン二量化を押さえることができないためと推察している。許容される水の含有量の下限は、0.1質量%以上であり、好ましくは0.5質量%以上必要である。上限は特に限定されないが、物質収支上及び熱収支の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
このようにしてエタノールの脱水反応を行うことによりエチレン、水及び少量の未反応エタノールの混合部が得られるが、常温において約5MPa以下ではエチレンは気体であるため、これら混合部から気液分離により水やエタノールを除きエチレンを得ることができる。これは公知の方法で行えばよい。
気液分離により得られたエチレンは更に蒸留され、このときの操作圧力が常圧以上であること以外は、蒸留方法、操作温度、及び滞留時間等は特に制約されない。
原料がバイオマス由来のエタノールの場合、得られたエチレンには、エタノール発酵工程で混入した不純物であるケトン、アルデヒド、及びエステル等のカルボニル化合物ならびにその分解物である炭酸ガスや、酵素の分解物・夾雑物であるアミン及びアミノ酸等の含窒素化合物ならびにその分解物であるアンモニア等が極微量含まれる。エチレンの用途によっては、これら極微量の不純物が問題となるおそれがあるので、精製により除去してもよい。精製方法は、特に限定されず、従来公知の方法により行うことができる。好適な精製操作としては、例えば、吸着精製法をあげることができる。用いる吸着剤は特に限定されず、従来公知の吸着剤を用いることができる。例えば、高表面積の材料が好ましく、吸着剤の種類としては、バイオマス由来のエタノールの脱水反応により得られるエチレン中の不純物の種類・量に応じて選択される。
なお、エチレン中の不純物の精製方法として苛性水処理を併用してもよい。苛性水処理をする場合は、吸着精製前に行うことが望ましい。その場合、苛性処理後、吸着精製前に水分除去処理を施す必要がある。
本発明によるシーラントフィルムにバイオマスポリエチレンが含まれていることは、シーラントフィルムのバイオマス度を測定することにより判別できる。シーラントフィルムにバイオマスポリエチレンが含まれている場合、シーラントフィルムのバイオマス度は0%より大きくなる。
ここで、バイオマス度について説明する。
大気中の二酸化炭素には、C14が一定割合(105.5pMC)で含まれているため、大気中の二酸化炭素を取り入れて成長する植物、例えば、とうもろこし中のC14含有量も105.5pMC程度であることが知られている。また、化石燃料中にはC14が殆ど含まれていないことも知られている。したがって、全炭素原子中に含まれるC14の割合を測定することにより、バイオマス由来の炭素の割合を算出することができる。
「バイオマス度」とは、バイオマス由来成分の重量比率を示すものである。例えば、ポリエチレンテレフタレートを例にとると、ポリエチレンテレフタレートは、2つの炭素原子を含むエチレングリコールと8つの炭素原子を含むテレフタル酸とがモル比1:1で重合したものであるため、エチレングリコールとしてバイオマス由来のもののみを使用した場合、ポリエステル中のバイオマス由来成分の重量比率は31.25%であるため、バイオマス度の理論値は31.25%となる。具体的には、ポリエチレンテレフタレートの質量は192であり、そのうちバイオマス由来のエチレングリコールに由来する質量は60であるため、60÷192×100=31.25となる。また、化石燃料由来のエチレングリコールと、化石燃料由来のジカルボン酸と、を用いて製造した化石燃料ポリエステル中のバイオマス由来成分の重量比率は0%であり、化石燃料ポリエステルのバイオマス度は0%となる。以下、特に断りのない限り、「バイオマス度」とはバイオマス由来成分の重量比率を示したものとする。
理論上、ポリエチレンの原料として、バイオマス由来の原料のみを用いれば、バイオマス由来のエチレン濃度は100%であるため、バイオマスポリエチレンのバイオマス度は100%となる。
化石燃料由来の原料のみで製造された化石燃料ポリエチレン中のバイオマス由来のエチレン濃度は0%である。従って、化石燃料由来のポリエチレンのバイオマス度は0%となる。
シーラントフィルムのバイオマス度は、環境負荷低減性の観点から、好ましくは50%以上であり、より好ましくは60%以上である。一方、シーラントフィルムのバイオマス度は、例えば90%以下であり、80%以下でもよい。
シーラントフィルムの厚さは、例えば20μm以上であり、70μm以上でもよく、100μm以上でもよい。一方、シーラントフィルムの厚さは、例えば300μm以下であり、200μm以下でもよく、150μm以下でもよい。
シーラントフィルムは、本発明の目的を損なわない範囲において、1種又は2種以上の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、摩擦低減剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、イオン交換剤及び着色顔料等が挙げられる。シーラントフィルムは、好ましくは、スリップ剤及び/又はアンチブロッキング剤を含む。
以下、図1を参照して、本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムの一実施形態を説明する。
一実施形態において、ポリエチレン系シーラントフィルム10は、図1に示すように、ラミネート層11と、中間層12と、シール層13とから構成されている。図1に示すように、シール層13は、ポリエチレン系シーラントフィルム10の一方の表面層であり、ラミネート層11は、ポリエチレン系シーラントフィルム10の他方の表面層である。
以下、本発明によるポリエチレン系シーラントフィルムが備える各層について説明する。
<ラミネート層>
ラミネート層は、シーラントフィルムの一方の表面層を構成する層である。また、ラミネート層は、シーラントフィルムを積層体に使用した際に、積層体の基材層側に位置する層である。
一実施形態において、ラミネート層は、直鎖状低密度ポリエチレンを含む。これにより、シーラントフィルムの耐衝撃性を向上できる。また、ラミネート層が直鎖状低密度ポリエチレンを含むことにより、シーラントフィルムを積層体に使用した際に、他の層との密着性を向上できる。ラミネート層に含まれる直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン-1-ブテン共重合体を含んでもよく、エチレン-1-ブテン共重合体及びエチレン-1-オクテン共重合体からなる群から選択される少なくとも1種の共重合体を含んでもよい。
ラミネート層における直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、シーラントフィルムの耐衝撃性、及び他の層との密着性の観点から、ラミネート層全体に対して、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは60質量%であり、更に好ましくは70質量%以上である。一方、ラミネート層における直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、ラミネート層全体に対して、例えば95質量%以下であり、90質量%以下でもよく、85質量%以下でもよい。
ラミネート層は、高圧法低密度ポリエチレンを含んでもよい。これにより、シーラントフィルムの引き裂き性を向上できる。
ラミネート層における高圧法低密度ポリエチレンの含有量は、シーラントフィルムの引き裂き性の観点から、ラミネート層全体に対して、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは8質量%以上であり、更に好ましくは13質量%以上である。一方、ラミネート層における高圧法低密度ポリエチレンの含有量は、ラミネート層全体に対して、例えば45質量%以下であり、35質量%以下でもよく、25質量%以下でもよい。
ラミネート層の厚さは、例えば5μm以上であり、10μm以上でもよく、15μmm以上でもよい。一方、ラミネート層の厚さは、例えば70μm以下であり、50μm以下でもよく、35μm以下でもよい。
ラミネート層は、本発明の目的を損なわない範囲において、高密度ポリエチレン(HDPE)及び/又は中密度ポリエチレン(MDPE)を含んでもよい。
一実施形態において、ラミネート層は、バイオマスポリエチレンを含んでもよい。
ラミネート層は、本発明の目的を損なわない範囲において、1種又は2種以上の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、摩擦低減剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、イオン交換剤及び着色顔料等が挙げられる。ラミネート層は、好ましくはスリップ剤を含む。
シーラントフィルムにおいて、ラミネート層側の表面は、表面処理が施されてもよい。これにより、他の層との密着性を向上できる。
表面処理の方法は特に限定されず、例えば、コロナ処理、フレーム処理、オゾン処理、酸素ガス及び/又は窒素ガスなどを用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理などの物理的処理、並びに化学薬品を用いた酸化処理などの化学的処理が挙げられる。
<シール層>
シール層は、シーラントフィルムの他方の表面層を構成する層である。また、シール層は、シーラントフィルムを積層体に使用した際に、積層体の一方の表面層、又は積層体の双方の表面層を構成する層であり、熱によって融着する層である。
一実施形態において、シール層は、直鎖状低密度ポリエチレンを含む。これにより、シーラントフィルムの耐衝撃性を向上できる。また、シール層が直鎖状低密度ポリエチレンを含むことにより、熱融着温度を低くでき、シーラントフィルムのシール性を向上できる。シール層に含まれる直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン-1-オクテン共重合体を含んでもよく、エチレン-1-ブテン共重合体及びエチレン-1-オクテン共重合体からなる群から選択される少なくとも1種の共重合体を含んでもよい。
シール層における直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、シール層全体に対して、シーラントフィルムの耐衝撃性及びシール性の観点から、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは60質量%であり、更に好ましくは70質量%以上である。一方、シール層における直鎖状低密度ポリエチレンの含有量は、シール層全体に対して、例えば95質量%以下であり、90質量%以下でもよく、85質量%以下でもよい。
シール層は、高圧法低密度ポリエチレンを含んでもよい。これにより、シーラントフィルムの引き裂き性を向上できる。
シール層における高圧法低密度ポリエチレンの含有量は、シーラントフィルムの引き裂き性の観点から、シール層全体に対して、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは8質量%以上であり、更に好ましくは13質量%以上である。一方、ラミネート層における高圧法低密度ポリエチレンの含有量は、シール層全体に対して、例えば45質量%以下であり、35質量%以下でもよく、25質量%以下でもよい。
シール層の厚さは、例えば5μm以上であり、10μm以上でもよく、15μmm以上でもよい。一方、シール層の厚さは、例えば70μm以下であり、50μm以下でもよく、35μm以下でもよい。
シール層の厚さに対するラミネート層の厚さ比は、好ましくは0.5以上2以下であり、より好ましくは0.8以上1.2以下であり、特に好ましくは0.9以上1.1以下である。該厚さ比とすることにより、シーラントフィルムが反り返る現象、所謂、カール現象を抑制できる。
シール層は、本発明の目的を損なわない範囲において、高密度ポリエチレン(HDPE)及び/又は中密度ポリエチレン(MDPE)を含んでもよい。
一実施形態において、シール層は、バイオマスポリエチレンを含んでもよい。
シール層は、本発明の目的を損なわない範囲において、1種又は2種以上の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、摩擦低減剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、イオン交換剤及び着色顔料等が挙げられる。シール層は、好ましくは、スリップ剤及び/又はアンチブロッキング剤を含む。
<中間層>
中間層は、シール層とラミネート層との間に位置する層である。中間層は、単層でも、多層でもよい。中間層が多層である場合、各中間層の組成は、同一でも、異なってもよい。
本発明によるシーラントフィルムにおいて、中間層は、バイオマスポリエチレンを主成分として含む。これにより、環境負荷低減性に優れるシーラントフィルムを実現できる。
なお、本明細書において、「主成分」とは、50質量%以上含まれている成分を意味する。
中間層におけるバイオマスポリエチレンの含有量は、環境負荷低減性の観点から、中間層全体に対して、好ましくは70質量%以上であり、より好ましくは90質量%以上であり、更に好ましくは95質量%以上である。
中間層は、直鎖状低密度ポリエチレン及び/又は高圧法低密度ポリエチレンを含んでもよい。中間層は、シーラントフィルムの耐衝撃性の観点からは、好ましくは直鎖状低密度ポリエチレンを含む。一方、中間層は、シーラントフィルムの引き裂き性の観点からは、好ましくは高圧法低密度ポリエチレンを含む。
中間層において、バイオマスポリエチレンは、好ましくは直鎖状低密度ポリエチレン及び高圧法低密度ポリエチレンである。
中間層の厚さは、例えば10μm以上であり、50μm以上でもよく、70μm以上でもよい。一方、中間層の厚さは、160μm以下であり、100μm以下でもよく、80μm以下でもよい。
中間層の厚さは、好ましくはラミネート層の厚さよりも厚い。これにより、シーラントフィルムのカール現象を抑制できる。ラミネート層の厚さに対する中間層の厚さは、好ましくは1以上10以下であり、より好ましくは2以上5以下である。
中間層の厚さは、好ましくはシール層の厚さよりも厚い。これにより、シーラントフィルムのカール現象を抑制できる。シール層の厚さに対する中間層の厚さは、好ましくは1以上10以下であり、より好ましくは2以上5以下である。
中間層は、本発明の目的を損なわない範囲において、高密度ポリエチレン(HDPE)及び/又は中密度ポリエチレン(MDPE)を含んでもよい。
中間層は、本発明の目的を損なわない範囲において、1種又は2種以上の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、可塑剤、紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、摩擦低減剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、イオン交換剤及び着色顔料等が挙げられる。中間層は、好ましくはスリップ剤を含む
<シーラントフィルムの特性>
本発明によるシーラントフィルムにおいて、インパクト強度をシーラントフィルムの厚さで除して得られる値Iは、例えば0.0023J/μm以上であり、0.0028J/μm以上でもよい。一方、値Iは、例えば0.01J/μm以下であり、0.004J/μm以下でもよい。
本明細書において、シーラントフィルムのインパクト強度は、ASTM D3420に準拠して測定される。測定器は、例えば、テスター産業(株)製のフィルムインパクトテスター BU-302を使用できる。本明細書において、特に限定しない限り、インパクト強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHである。
図2及び3を参照して、インパクト強度の測定方法を説明する。まず、図2に示すように、試験片20をリング状の治具21,22で挟んで固定する。次いで、図3に示すように、固定された試験片20を設置し、支点部23を軸にして腕部24を振り下ろし、腕部24の先端の円錐状圧子25により試験片20を突き破り、突き破った際の強度を測定する。5個の試験片について測定を行い、平均値をインパクト強度とする。なお、圧子25の直径は約1インチ(約25.4mm)、荷重は約30kg・cm、腕部の持ち上げ角度は約90°とする。
本発明によるシーラントフィルムにおいて、引き裂き強度をシーラントフィルムの厚さで除して得られる値Tは、少なくとも1つの方向において、例えば0.01N/μm以上であり、0.03N/μm以上でもよい。一方、値Tは、少なくとも1つの方向において、例えば0.1N/μm以下であり、0.07N/μm以下でもよい。
一実施形態において、値Tは、フィルムの流れ方向(MD)において、例えば0.01N/μm以上であり、0.03N/μm以上でもよい。一方、値Tは、フィルムの流れ方向(MD)において、例えば0.1N/μm以下であり、0.07N/μm以下でもよい。
本明細書において、シーラントフィルムの引き裂き強度は、JIS K7128-2:1998のエルメンドルフ引裂法に準拠して測定される。測定器は、例えば、テスター産業(株)製のエルメンドルフ引裂度試験機 IM-701を使用できる。5個の試験片について測定を行い、平均値を引き裂き強度とする。本明細書において、特に限定しない限り、引き裂き強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHである。
本発明によるシーラントフィルムの破断強度は、少なくとも1つの方向において、例えば10MPa以上であり、20MPa以上でもよい。一方、シーラントフィルムの破断強度は、少なくとも1つの方向において、例えば50MPa以下であり、30MPa以下でもよい。
一実施形態において、シーラントフィルムの破断強度は、MDにおいて、例えば10MPa以上であり、20MPa以上でもよい。一方、シーラントフィルムの破断強度は、MDにおいて、例えば50MPa以下であり、30MPa以下でもよい。
一実施形態において、シーラントフィルムの破断強度は、フィルムの流れ方向と垂直方向(TD)において、例えば10MPa以上であり、20MPa以上でもよい。一方、シーラントフィルムの破断強度は、TDにおいて、例えば50MPa以下であり、30MPa以下でもよい。
本発明によるシーラントフィルムの破断伸度は、少なくとも1つの方向において、例えば400%以上であり、500%以上でもよい。一方、シーラントフィルムの破断伸度は、少なくとも1つの方向において、例えば900%以下であり、700%以下でもよい。
一実施形態において、シーラントフィルムの破断伸度は、MDにおいて、例えば400%以上であり、500%以上でもよい。一方、シーラントフィルムの破断伸度はMDにおいて、例えば900%以下であり、700%以下でもよい。
一実施形態において、シーラントフィルムの破断伸度は、TDにおいて、例えば400%以上であり、500%以上でもよい。一方、シーラントフィルムの破断伸度はTDにおいて、例えば900%以下であり、700%以下でもよい。
本明細書において、シーラントフィルムの破断強度及び破断伸度は、JIS Z1702:1994に準拠して測定される。測定器は、例えば、(株)オリエンテック社製のテンシロン万能材料試験機 RTC-1530を使用できる。試験片としては、シーラントフィルムをダンベル状に切り出したものを使用できる。試験片の測定幅は5mmであり、試験片を保持する一対のチャックの間の測定開始時の間隔は80mmであり、引張速度は500mm/minである。5個の試験片について測定を行い、平均値を破断強度及び破断伸度とする。なお、試験片の長さは、一対のチャックによって試験片を把持できる限りにおいて、変更可能である。本明細書において、特に限定しない限り、破断強度及び破断伸度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHである。
本発明によるシーラントフィルムにおいて、突き刺し強度をシーラントフィルムの厚さで除して得られる値Pは、例えば0.02N/μm以上であり、0.03N/μm以上でもよい。一方、値Pは、例えば0.1N/μm以下であり、0.05N/μm以下でもよい。
本明細書において、シーラントフィルムの突き刺し強度は、JIS Z1707:2019に準拠して測定される。測定器は、例えば、(株)オリエンテック社製のテンシロン万能材料試験機 RTC-1530を使用できる。本明細書において、特に限定しない限り、突き刺し強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHである。
図4を参照して、突き刺し強度の測定方法を説明する。図4に示すように、固定されている状態の試験片30に対して、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針31を、50mm/minの速度で突き刺し、針31が試験片30を貫通するまでの応力の最大値を測定する。5個の試験片について、応力の最大値を測定し、その平均値をシーラントフィルムの突き刺し強度とする。
〔シーラントフィルムの製造方法〕
本発明によるシーラントフィルムの製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法により製造できる。シーラントフィルムは、好ましくは共押出し成形され、より好ましくは、共押出し成形が、Tダイ法又はインフレーション法により行われる。以下、Tダイ法、インフレーション法によりシーラントフィルムを製造する方法の一例を説明する。
Tダイ法においては、まず、各層を構成する材料を乾燥させた後、これを融点以上の温度(Tm)~Tm+100℃の温度に加熱された溶融押出機に供給して、これらを溶融し、Tダイのダイよりシート状に押出し、押出されたシート状物を回転している冷却ドラム等で急冷固化することによりシーラントフィルムを成形できる。
溶融押出機としては、一軸押出機、二軸押出機、ベント押出機、タンデム押出機等を目的に応じて使用できる。
インフレーション法においては、まず、各層を構成する材料を乾燥させた後、これを融点以上の温度(Tm)~Tm+100℃の温度に加熱された溶融押出機に供給して、これらを溶融し、環状ダイのダイにより円筒状に押出しする。このときに、円筒状の溶融樹脂内に下方から空気を送り、円筒の径を所定の大きさに膨張させると共に、円筒外に下方から冷却用空気を送る。この膨張した円筒状体をバブルと呼ぶ。続いて、バブルを、案内板及びピンチロールによってフィルム状に折り畳み、巻き上げ部において巻き取る。折り畳まれたフィルムは、筒状のまま巻き取っても、筒の両端をスリッター等で除去し、2枚のフィルムに切り離してから、それぞれを巻き取ってもよい。これによりシーラントフィルムを成形できる。
溶融押出機としては、一軸押出機、二軸押出機、ベント押出機、タンデム押出機等を目的に応じて使用できる。
〔積層体〕
本発明による積層体は、少なくとも、基材層と、シーラント層とを備える。本発明による積層体において、該シーラント層は、本発明によるシーラントフィルムを備え、該ポリエチレン系シーラントフィルムのシール層が、前記積層体の一方の表面層である。本発明による積層体は、本発明によるシーラントフィルムを備えるため、環境負荷低減性に優れると共に、耐衝撃性及び引き裂き性に優れる。
以下、図5を参照して、本発明による積層体の層構成について説明する。
一実施形態において、積層体40は、図5に示すように、基材層41と、シーラント層42とを備える。図5に示すように、シーラント層42は、ラミネート層11と、中間層12と、シール層13とを備えるシーラントフィルム10である。図5に示すように、シーラントフィルム10のシール層13は、積層体40の一方の表面層である。
本発明による積層体は、積層体の他方の表面、又は各層の間に位置する、その他の層を備えてもよい。
次に、本発明による積層体が備え得る各層を説明する。なお、シーラント層は、本発明シーラントフィルムを備える層であり、シーラントフィルムは上述している。そのため、シーラント層の説明は省略する。
<基材層>
基材層は、積層体を支持する機能を有する層である。基材層には、例えば、紙基材樹脂フィルム又はこれらの積層体を適宜使用できる。
紙基材としては、印刷適性、耐屈曲性、剛性、腰及び強度等を有するものを使用でき、例えば、クラフト紙、ロール紙、板紙及び加工紙等の各種紙を使用できる。
樹脂フィルムは、少なくとも1種の樹脂材料を含む。樹脂フィルムに含まれる樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、1,4-ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、テレフタル酸-シクロヘキサンジメタノール-エチレングリコール共重合体等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン6,6及びポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等のポリアミド、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルペンテン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール及びポリビニルピロリドン(PVP)等のビニル樹脂、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート及びポリメチルメタアクリレート等の(メタ)アクリル樹脂、セロファン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)及びセルロースアセテートブチレート(CAB)等のセルロース樹脂、ポリスチレン(PS)等のスチレン樹脂及びこれらの塩素化樹脂等が挙げられる。これらの中でも、樹脂フィルムに含まれる樹脂材料は、好ましくは、ポリオレフィン、ポリエステル及びポリアミドからなる群から選択される少なくとも1種であり、より好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン6及びナイロン6,6からなる群から選択される少なくとも1種である。
樹脂フィルムは、延伸フィルムでも、未延伸フィルムでもよい。樹脂フィルムは、強度の観点から、好ましくは、一軸方向又は二軸方向に延伸された延伸フィルムである。
樹脂フィルムの表面は、上記した表面処理を施してもよい。
基材層の厚さは、例えば5μm以上であり、10μmでもよい。一方、基材層の厚さは、例えば200μm以下であり、100μm以下でもよく、50μm以下でもよい。
<その他の層>
その他の層は、積層体の他方の表面、又は各層の間に位置する。その他の層としては、例えば、接着層、印刷層、支持体層及びバリア層が挙げられる。
接着層は、2つの層をラミネートにより貼合するために形成される、接着剤層又は接着樹脂層である。
接着剤層は、少なくとも1種の1液又は2液の硬化型又は非硬化型のラミネート用接着剤を使用して形成される層である。そのため、接着剤層は、ラミネート用接着剤を含む。ラミネート用接着剤としては、例えば、ビニル系、(メタ)アクリル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリウレタン系、エポキシ系及びゴム系の、溶剤型、水性型又はエマルジョン型等のラミネート用接着剤が挙げられる。
接着剤のコーティング方法としては、例えば、ダイレクトグラビアロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法、リバースロールコート法、フォンテン法及びトランスファーロールコート法等が挙げられる。
塗布量は、乾燥状態において、例えば0.1g/m以上であり、1g/m以上でもよい。一方、塗布量は、乾燥状態において、例えば10g/m以下であり、5g/m以下位でもよい。
接着樹脂層は、少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む。接着樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、高圧法低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸メチル共重合体、エチレン-マレイン酸共重合体及びアイオノマー樹脂等が挙げられる。また、接着樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィンに不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物、エステル単量体をグラフト重合、又は、共重合した樹脂、無水マレイン酸をポリオレフィンにグラフト変性した樹脂等も挙げられる。
熱可塑性樹脂は、化石燃料由来の材料を使用しても、バイオマス由来の材料を使用しても、これらの両方を使用してもよい。
印刷層は、従来公知の顔料や染料を用いて形成された画像である。画像としては、文字、柄、記号及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。印刷層は、従来公知の方法により形成できる。
支持体層は、基材層と共に積層体を支持し、且つ、積層体の強度特性及び耐久性等を向上させるための層である。
支持体層は、1種又は2種以上の樹脂材料を含む。支持体層に含まれる樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、1,4-ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、テレフタル酸-シクロヘキサンジメタノール-エチレングリコール共重合体等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン6,6及びポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等のポリアミド、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリメチルペンテン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール及びポリビニルピロリドン(PVP)等のビニル樹脂、ポリアクリレート、ポリメタアクリレート及びポリメチルメタアクリレート等の(メタ)アクリル樹脂、セロファン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)及びセルロースアセテートブチレート(CAB)等のセルロース樹脂、ポリスチレン(PS)等のスチレン樹脂及びこれらの塩素化樹脂等が挙げられる。
支持体層は、上記したような樹脂材料からなる樹脂フィルムでもよい。樹脂フィルムは、強度等の観点から、好ましくは、一軸ないし二軸方向に延伸されたフィルムである。
バリア層は、積層体に優れたガスバリア性能を付与するための層である。バリア層を備える積層体は、酸素及び水蒸気等のガスのバリア性に優れる。
一実施形態において、バリア層は、無機物又は無機酸化物の蒸着膜を含んでもよい。蒸着膜としては、例えば、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、スズ(Sn)、ナトリウム(Na)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)等の1種又は2種以上の無機物又はこれらの無機酸化物の蒸着膜が挙げられる。
蒸着膜は、基材層及び/又は支持体層等の表面に形成することができる。蒸着膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、化学蒸着法等の公知の方法が挙げられる。
蒸着膜の厚さは、例えば10nm以上であり、20nm以上でもよい。一方、蒸着膜の厚さは、例えば200nm以下であり、100nm以下でもよい。
一実施形態において、バリア層は、蒸着膜の表面に位置するガスバリア性塗布膜を備えてもよい。バリア層がガスバリア性塗布膜を備えることにより、ガスバリア性をより向上できる。
ガスバリア性塗布膜は、一般式R M(OR(ただし、式中、R、R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1種のアルコキシドと、上記のようなポリビニルアルコ-ル系樹脂及び/又はエチレン・ビニルアルコ-ル共重合体とを含有し、更に、ゾルゲル法触媒、酸、水、及び、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。
上記の一般式R M(ORで表されるアルコキシドとしては、アルコキシドの部分加水分解物、アルコキシドの加水分解の縮合物の少なくとも1種を使用できる。上記のアルコキシドの部分加水分解物としては、アルコキシ基のすべてが加水分解されている必要はなく、1個以上が加水分解されているもの、及び、その混合物でもよい。アルコキシドの加水分解の縮合物としては、部分加水分解アルコキシドの2量体以上のもの、好ましきは、2量体以上6量体以下のものが使用される。
上記の一般式R M(ORで表されるアルコキシドにおいて、Mで表される金属原子としては、ケイ素、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、その他等を使用できる。好ましい金属としては、例えば、ケイ素、チタン等が挙げられる。アルコキシドは、単独又は2種以上の異なる金属原子のアルコキシドを同一溶液中に混合して使用してもよい。
上記の一般式R M(ORで表されるアルコキシドにおいて、Rで表される有機基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、その他等のアルキル基が挙げられる。上記の一般式R M(ORで表されるアルコキシドにおいて、Rで表される有機基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、その他等が挙げられる。同一分子中にこれらのアルキル基は同一でも、異なってもよい。
ガスバリア性組成物を調製する際には、例えば、シランカップリング剤を添加してもよい。シランカップリング剤としては、既知の有機反応性基含有オルガノアルコキシシランを使用できる。特に、エポキシ基を有するオルガノアルコキシシランが好適に使用できる。ポキシ基を有するオルガノアルコキシシランとしては、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、又は、β-(3、4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。シランカップリング剤は、1種又は2種以上を混合して使用してもよい。
一実施形態において、バリア層は、金属箔を含んでもよい。金属箔は、1種又は2種以上の金属材料を含む箔である。金属箔に含まれる金属材料としては、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、ステンレス、チタン及びニッケル等が挙げられる。
金属箔は、接着層を介して、基材層及び/又は支持体層等に積層できる。
〔包装袋〕
本発明による包装袋は、本発明による積層体を備える。本発明による積層体は、環境負荷低減性に優れると共に、耐衝撃性及び引き裂き性に優れるため、これを備える包装袋は、環境負荷低減性に優れると共に、耐衝撃性及び引き裂き性に優れる。
図6は、本発明による包装袋の一実施形態を示す概略図である。図6に示すように、包装袋50は、胴部51と、底部52とを備える。胴部51は、2枚の側面シート53から構成され、底部52は、底面シート54から構成されている。包装袋50において、側面シート53には、本発明による積層体40を使用する。従って、包装袋50は、積層体40が備えるシーラント層41のシール層13が最内層となるように製袋される。
なお、包装袋50は、側面シート53と底面シート54とが同一部材で構成されても、別部材で構成されてもよい。
包装袋50は、図7に示すように、注出用ノズル部55を備えてもよい。また、包装袋50は、図7に示すように、開封容易性の観点から、内側に湾曲した湾曲部56を備えてもよい。更に、包装袋50は、図7に示すように、開封容易性の観点から、切り取り部57を備えてもよい。切り取り部57は、レーザー光線等を照射することにより形成できる。
なお、図9及び図10において、ハッチング部は、ヒートシール箇所である。
本発明による包装袋は、引き裂き性に優れるため、図7に示すように、切り取り部57を備えることが特に好ましい。
包装袋の内容物は特に限定されないが、耐衝撃性に優れることから、包装袋は、例えば、シャンプー、コンディショナー及び洗剤等の液体の包装に特に好適である。
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
以下に、実施例において使用した材料を列挙する。
(1)エチレン-1-ブテン共重合体(4LLDPE_A)・・・密度:0.918g/cm、MFR:1.0g/10min、バイオマス度:87%、Braskem社製、SLL118
(2)エチレン-1-ブテン共重合体(4LLDPE_B)・・・密度:0.918g/cm、MFR:4.0g/10min、バイオマス度:0%、宇部丸善ポリエチレン(株)製、ユメリット722FT
(3)エチレン-1-オクテン共重合体(8LLDPE_A)・・・密度:0.918g/cm、MFR:0.85g/10min、バイオマス度:0%、Dow社製、INNATE ST50
(4)エチレン-1-オクテン共重合体(8LLDPE_B)・・・密度:0.916g/cm、MFR:1.0g/10min、バイオマス度:0%、Dow社製、ELITE 5400G
(5)高圧法低密度ポリエチレン(LDPE_A)・・・密度:0.923g/cm、MFR:2.7g/10min、バイオマス度:95%、Braskem社製、SEB853
(6)高圧法低密度ポリエチレン(LDPE_B)・・・密度:0.919g/cm、MFR:2.0g/10min、バイオマス度:0%、住友化学(株)製、G201-F
(7)マスターバッチ(MB_A)・・・ベース材料:ポリエチレン、スリップ剤:エルカ酸アミド、スリップ剤の含有量:2.0質量%、密度:0.921g/cm、MFR:5.4g/10min、宇部丸善ポリエチレン(株)製、M425
(8)マスターバッチ(MB_B)・・・ベース材料:ポリエチレン、アンチブロッキング剤:タルク、スリップ剤:エルカ酸アミド、アンチブロッキング剤の含有量:6.0質量%、スリップ剤の含有量:1.5質量%、密度:0.959g/cm、MFR:2.5g/10min、宇部丸善ポリエチレン(株)製、M615S
[実施例1]
ラミネート層として、80質量部の4LLDPE_Bと、19質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、中間層として、99質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、79質量部の8LLDPE_Aと、19質量部のLDPE_Aと、2質量部のMB_Bとの混合物を、それぞれ溶解してフィルム状に共押出しすることにより、3つの層から構成されるポリエチレン系シーラントフィルムを得た。ポリエチレン系シーラントフィルムの厚さは130μmである。ラミネート層:中間層:シール層の厚さ比は、1:3:1である。
[実施例2]
ラミネート層として、50質量部の4LLDPE_Bと、30質量部の8LLDPE_Aと、19質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、49質量部の4LLDPE_Bと、30質量部の8LLDPE_Aと、19質量部のLDPE_Aと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[実施例3]
ラミネート層として、50質量部の4LLDPE_Bと、30質量部の8LLDPE_Bと、19質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、50質量部の4LLDPE_Bと、30質量部の8LLDPE_Bと、19質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[実施例4]
ラミネート層として、50質量部の4LLDPE_Aと、30質量部の8LLDPE_Aと、19質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、50質量部の4LLDPE_Bと、29質量部の8LLDPE_Bと、19質量部のLDPE_Aと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[実施例5]
ラミネート層として、79質量部の4LLDPE_Bと、20質量部の8LLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、中間層として、99質量部の4LLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、79質量部の4LLDPE_Bと、19質量部の8LLDPE_Aと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[実施例6]
ラミネート層として、79質量部の4LLDPE_Bと、20質量部の8LLDPE_Bと、1質量部のMB_Aとの混合物、中間層として、99質量部の4LLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、79質量部の4LLDPE_Bと、19質量部の8LLDPE_Bと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例1]
ラミネート層として、80質量部の8LLDPE_Aと、19質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例2]
ラミネート層として、80質量部の8LLDPE_Bと、19質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例3]
シール層として、79質量部の4LLDPE_Bと、19質量部のLDPE_Aと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例4]
ラミネート層として、99質量部の4LLDPE_Bと、1質量部のMB_Aとの混合物、中間層として、99質量部の4LLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、98質量部の4LLDPE_Bと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例5]
ラミネート層として、24質量部の4LLDPE_Bと、75質量部の8LLDPE_Bと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、80質量部の4LLDPE_Aと、18質量部の8LLDPE_Aと、2質量部のMB_Bとの混合物を、それぞれ溶解してフィルム状に共押出しすることにより、2つの層から構成されるポリエチレン系シーラントフィルムを得た。ポリエチレン系シーラントフィルムの厚さは130μmである。ラミネート層:シール層の厚さ比は、3:1である。
[比較例6]
ラミネート層として、24質量部の4LLDPE_Bと、75質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、28質量部の4LLDPE_Bと、70質量部の8LLDPE_Bと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、比較例5と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例7]
ラミネート層として、24質量部の4LLDPE_Bと、75質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Aとの混合物、及びシール層として、28質量部の4LLDPE_Bと、70質量部の8LLDPE_Aと、2質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、比較例5と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例8]
70質量部の4LLDPE_Aと、19質量部の8LLDPE_Bと、10質量部のLDPE_Bと、1質量部のMB_Bとの混合物を溶解してフィルム状に押出しすることにより、単層のポリエチレン系シーラントフィルムを得た。ポリエチレン系シーラントフィルムの厚さは130μmである。
[比較例9]
70質量部の4LLDPE_Aと、19質量部の8LLDPE_Aと、10質量部のLDPE_Bと、1質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、比較例8と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例10]
39質量部の8LLDPE_Bと、60質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、比較例8と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例11]
39質量部の8LLDPE_Aと、60質量部のLDPE_Aと、1質量部のB_Bとの混合物を使用したこと以外は、比較例8と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
[比較例12]
39質量部の4LLDPE_Bと、60質量部のLDPE_Aと、1質量部のMB_Bとの混合物を使用したこと以外は、比較例8と同様にしてポリエチレン系シーラントフィルムを得た。
実施例及び比較例において得られたポリエチレン系シーラントフィルムの詳細を表1に示す。
Figure 2022144865000002
<<インパクト強度の測定>>
実施例及び比較例のシーラントフィルムにおけるインパクト強度を、ASTM D3420に準拠して測定した。測定器は、テスター産業(株)製のフィルムインパクトテスター BU-302を使用した。
具体的には、まず、図2に示すように、試験片20をリング状の治具21,22で挟んで固定した。次いで、図3に示すように、固定された試験片20を設置し、支点部23を軸にして腕部24を振り下ろし、腕部24の先端の円錐状圧子25により試験片20を突き破り、突き破った際の強度を測定した。5個の試験片について測定を行い、平均値をインパクト強度とした。なお、圧子25の直径は約1インチ(約25.4mm)、荷重は約30kg・cm、腕部の持ち上げ角度は約90°とした。インパクト強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHとした。測定結果を表2に示す。
また、インパクト強度を、シーラントフィルムの厚さで除して得られる値Iを計算した。計算結果を表2に示す。
<<引き裂き強度の測定>>
実施例及び比較例のシーラントフィルムにおける引き裂き強度を、JIS K7128-2:1998のエルメンドルフ引裂法に準拠して測定した。測定器は、テスター産業(株)製のエルメンドルフ引裂度試験機 IM-701を使用した。5個の試験片について測定を行い、平均値を引き裂き強度とした。インパクト強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHとした。測定結果を表2に示す。なお、表2において、「over」は、測定不能を意味する。
また、引き裂き強度を、シーラントフィルムの厚さで除して得られる値Tを計算した。計算結果を表2に示す。
<<破断強度及び破断伸度の測定>>
実施例及び比較例のシーラントフィルムにおける破断強度及び破断伸度を、JIS Z1702:1994に準拠して測定した。測定器は、(株)オリエンテック社製のテンシロン万能材料試験機 RTC-1530を使用した。
試験片としては、シーラントフィルムをダンベル状に切り出したものを使用した。試験片の測定幅は5mmであり、試験片を保持する一対のチャックの間の、測定開始時の間隔は80mmであり、引張速度は300mm/minとした。5個の試験片について測定を行い、平均値を破断強度及び破断伸度とした。破断強度及び破断伸度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHとした。測定結果を表2に示す。
<<突き刺し強度測定>>
実施例及び比較例のシーラントフィルムにおける突き刺し強度をJIS Z1707:2019に準拠して測定した。測定器は、(株)オリエンテック社製のテンシロン万能材料試験機 RTC-1530を使用した。
具体的には、図4に示すように、固定されている状態の試験片30に対して、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの半円形の針31を、50mm/minの速度で突き刺し、針31が試験片30を貫通するまでの応力の最大値を測定した。5個の試験片について、応力の最大値を測定し、その平均値をシーラントフィルムの突き刺し強度とした。突き刺し強度の測定は、ラミネート層側から突き刺した場合及びシール層側から突き刺した場合のそれぞれで行った。突き刺し強度の測定時の環境は、温度23℃、相対湿度90%RHとした。測定結果を表2に示す。
また、突き刺し強度を、シーラントフィルムの厚さで除して得られる値Pを計算した。計算結果を表2に示す。
Figure 2022144865000003
<<環境負荷低減性の評価>>
実施例及び比較例におけるシーラントフィルムの環境負荷低減性を、以下の評価基準に基づいて評価した。評価結果を表3に示す。
・Good:バイオマス由来の材料を含む。
・No Good:バイオマス由来の材料を含まない。
<<耐衝撃性の評価>>
実施例及び比較例におけるシーラントフィルムの耐衝撃性を、以下の評価基準に基づいて評価した。評価結果を表3に示す。
・Good:インパクト強度が、0.35J以上である。
・No Good:インパクト強度が、0.35J未満である。
<<引き裂き性の評価>>
実施例及び比較例におけるシーラントフィルムの引き裂き性を、以下の評価基準に基づいて評価した。評価結果を表3に示す。
・Good:MDにおける引き裂き強度が、8N未満である。
・No Good:MDにおける引き裂き強度が、8N以上である。
Figure 2022144865000004
本発明によるシーラントフィルムは、環境負荷低減性に優れると共に、耐衝撃性及び引き裂き性に優れている。
10:ポリエチレン系シーラントフィルム
11:ラミネート層
12:中間層
13:シール層
20:試験片
21,22:治具
23:支点部
24:腕部
25:圧子
30:試験片
31:針
40:積層体
41:基材層
42:シーラント層
50:包装袋
51:胴部
52:底部
53:側面シート
54:底面シート
55:注出用ノズル部
56:湾曲部
57:切り取り部

Claims (8)

  1. 少なくとも、ラミネート層と、中間層と、シール層とをこの順に備える、ポリエチレン系シーラントフィルムであって、
    前記ポリエチレン系シーラントフィルムは、直鎖状低密度ポリエチレンを含み、
    前記直鎖状低密度ポリエチレンは、エチレン-1-ブテン共重合体及びエチレン-1-オクテン共重合体を含み、
    前記エチレン-1-ブテン共重合体の含有量が、前記エチレン-1-オクテン共重合体の含有量よりも多く、
    前記中間層は、バイオマスポリエチレンを主成分として含む、ポリエチレン系シーラントフィルム。
  2. 前記シール層は、直鎖状低密度ポリエチレンを含む、請求項1に記載のポリエチレン系シーラントフィルム。
  3. 高圧法低密度ポリエチレンを更に含む、請求項1又は2に記載のポリエチレン系シーラントフィルム。
  4. 前記エチレン-1-オクテン共重合体の含有量が、シーラントフィルム全体に対して、30質量%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリエチレン系シーラントフィルム。
  5. バイオマス度が、50%以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載のポリエチレン系シーラントフィルム。
  6. 少なくとも、基材層と、シーラント層とを備える、積層体であって、
    前記シーラント層は、請求項1~5のいずれか一項に記載のポリエチレン系シーラントフィルムを備え、前記ポリエチレン系シーラントフィルムのシール層が、前記積層体の一方の表面層である、積層体。
  7. 前記基材層が、延伸フィルムである、請求項6に記載の積層体。
  8. 請求項6又は7に記載の積層体を備える、包装袋。
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