JP2023037857A - フィルム、積層フィルムおよび包装袋 - Google Patents

フィルム、積層フィルムおよび包装袋 Download PDF

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Abstract

【課題】リサイクル性とバリア性を両立することが可能なフィルム、積層フィルムおよび包装袋を提供することを課題とする。【解決手段】ポリエチレン(PE)から形成された第1樹脂層と、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)から形成された第2樹脂層とが、共押出により隣接したフィルムであって、同一方向に延伸されている。【選択図】なし

Description

本発明は、フィルム、積層フィルムおよび包装袋に関する。
特許文献1の段落0012や特許文献2の段落0010には、従来から包装袋に使用されるフィルムとして、二軸延伸ポリプロピレン、二軸延伸ポリアミド、二軸延伸ポリエステル等の基材に、低密度ポリエチレン、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、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をシーラント層として積層した積層フィルムが記載されている。また、積層フィルムのバリア性を高めるため、金属層、セラミック層、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)などを積層してもよいことが示唆されている。
特開2010-265020号公報 特開2013-39932号公報
従来の包装袋に使用される積層フィルムは、内面にポリエチレン(PE)等の熱接着性樹脂(シーラント)層、外面には、シーラントよりも耐熱性の高いポリエチレンテレフタレート(PET)等の基材が積層されている。積層フィルムを熱接着する際には、シーラントを溶融させて積層フィルムの内面が接合される。しかし、異種の樹脂を含む包装袋は、プラスチック製容器包装としてのリサイクルが難しいという問題がある。
近年、リサイクルを容易にするため、単一の樹脂を用いるモノマテリアルの容器包装が提唱されている。しかし、ポリエチレンのみを用いたフィルムから包装袋を形成すると、バリア性が低いため、用途の制約が大きい。バリア性フィルムとしてEVOHフィルムを積層する場合、薄くても6μm程度の厚みとなり、リサイクル性が低下する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リサイクル性とバリア性を両立することが可能なフィルム、積層フィルムおよび包装袋を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、ポリエチレン(PE)から形成された第1樹脂層と、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)から形成された第2樹脂層とが、共押出により隣接したフィルムであって、同一方向に延伸されていることを特徴とするフィルムを提供する。
前記第2樹脂層の両面に前記第1樹脂層が積層されていてもよい。
前記第2樹脂層の片面に前記第1樹脂層が積層されていてもよい。
前記同一方向の延伸倍率が2~10倍であってもよい。
前記第2樹脂層の厚みが6μm以下であってもよい。
また、本発明は、基材にシーラントが積層された積層フィルムであって、前記基材または前記シーラントの少なくとも一方が、前記フィルムを含むことを特徴とする積層フィルムを提供する。
前記積層フィルムの前記シーラントよりも前記基材側にさらに二軸延伸ポリエチレン系樹脂フィルムが積層されていてもよい。
前記積層フィルムに積層されるフィルムが、前記第1樹脂層および前記第2樹脂層を有するフィルムのみであるか、または、前記第1樹脂層および前記第2樹脂層を有するフィルムとポリエチレン系樹脂フィルムとからなり、かつ、前記第2樹脂層の重量が、前記積層フィルムの全体に対して10重量%以下であってもよい。
また、本発明は、少なくとも1の部材が、前記積層フィルムから形成されていることを特徴とする包装袋を提供する。
前記包装袋がスタンディングパウチであってもよい。
本発明によれば、EVOHを含有する第2樹脂層の厚みを薄くすることができるので、リサイクル性とバリア性を両立することができる。
以下、好適な実施形態に基づいて、本発明を説明する。実施形態のフィルムは、ポリエチレン(PE)から形成された第1樹脂層と、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)から形成された第2樹脂層とが、共押出により隣接したフィルムであって、同一方向に延伸されていることを特徴とする。
実施形態の積層フィルムは、実施形態のフィルムを基材としてもよい。この場合、第2樹脂層以外は、ポリエチレン系樹脂を主体とするポリエチレン系樹脂層から形成することができる。このため、実施形態の積層フィルムを用いて、モノマテリアルの容器包装を実現することができる。ポリエチレン系樹脂層としては、具体的には、第1樹脂層のほか、後述するシーラント層等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ポリエチレン系樹脂層を形成するポリエチレン系樹脂は、エチレンの単独重合体(ホモポリマー)でもよく、エチレンを主体とする共重合体(コポリマー)でもよい。エチレン以外のモノマー(コモノマー)としては、1-ブテン、1-ヘキセン、1-オクテン等のα-オレフィン、ノルボルネン等の環状オレフィン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸等のビニル系モノマー等の1種または2種以上が挙げられる。ポリエチレン系樹脂にコモノマーを用いる場合は、コモノマーが1種でも、2種以上でもよい。
ポリエチレン系樹脂の構成モノマーにおけるエチレンの割合は、50重量%以上が好ましく、例えば、80~100重量%でもよい。ポリエチレン系樹脂に使用されるエチレンまたはコモノマーは、石油等の化石資源に由来する化合物でもよく、植物等のバイオマスに由来する化合物でもよい。ポリエチレン系樹脂層に含まれる樹脂が、ポリエチレン系樹脂のみでもよい。
ポリエチレン系樹脂層は、樹脂以外の添加剤を含有してもよい。添加剤としては、特に限定されないが、例えば、酸化防止剤、滑剤、アンチブロッキング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、着色剤、架橋剤等が挙げられる。添加剤は、樹脂に相溶する成分でもよく、樹脂に相溶しない成分でもよい。
ポリエチレン系樹脂層を形成する材料が、1種のポリエチレン系樹脂でもよく、2種以上のポリエチレン系樹脂のブレンドでもよい。ポリエチレン系樹脂層は、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、いずれも使用可能であるが、物理的強度や耐熱性の観点から第1樹脂層はHDPEがより好ましい。ポリエチレン系樹脂にリサイクルポリエチレンを用いてもよい。
EVOHは、エチレンをビニルエステル系モノマーと共重合させ、得られた共重合体をケン化して、ビニルエステル単位をビニルアルコール単位に変換する等により得られる。ビニルエステル系モノマーとしては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステルが挙げられる。EVOHはビニルアルコール単位の割合が大きいほどバリア性が向上するが、耐湿性が低下するため、適宜のエチレン含有率を有することが好ましい。EVOHのエチレン含有率としては、例えば20~60mol%が挙げられる。EVOHのケン化度は100mol%に限られないが、例えば80mol%以上が好ましい。
実施形態のフィルムによれば、共押出により隣接した第1樹脂層(PE層)と第2樹脂層(EVOH層)とが、共押出により積層され、同一方向に延伸されている。これにより、EVOH層の厚みを薄くすることができる。第1樹脂層(PE層)と第2樹脂層(EVOH層)とは、共押出により一体化されるため、層間に接着層等を有することなく、異なる樹脂層が直接隣接した構造が得られ、層間の密着性に優れる。以下の説明では、第1樹脂層および第2樹脂層を有する実施形態のフィルムを、「EVOH共押出延伸フィルム」という場合がある。
EVOH共押出延伸フィルムの延伸方向は特に限定されないが、搬送(MD)方向または交差(TD)方向でもよい。MD方向およびTD方向の二軸延伸でもよい。延伸倍率としては、2~10倍であることが好ましく、3~6倍であることがより好ましい。第1樹脂層および第2樹脂層が共押出で積層された後に延伸されるため、第1樹脂層および第2樹脂層の延伸方向および延伸倍率が同一になる。
二軸延伸の場合は、各延伸方向の延伸倍率が同一でもよく、MD方向の延伸倍率とTD方向の延伸倍率とが異なってもよい。一軸延伸または二軸延伸における延伸方向が、MD方向およびTD方向に交差した斜め方向でもよい。
一軸延伸の場合は加工適性や印刷適性などを考慮するとMD方向の延伸が好ましい。
第1樹脂層は、PEを50重量%以上、さらには、80~100重量%の割合で含有してもよい。第2樹脂層は、EVOHを50重量%以上、さらには、80~100重量%の割合で含有してもよい。EVOH共押出延伸フィルムは、PE層およびEVOH層のみからなる樹脂フィルムであってもよい。後述するように、EVOH共押出延伸フィルムにシーラント層等の層が積層されてもよい。
EVOH共押出延伸フィルムが、第1樹脂層および第2樹脂層をそれぞれ1層ずつ有してもよい。EVOH共押出延伸フィルムが、第1樹脂層を2層以上有してもよく、第2樹脂層を2層以上有してもよい。「第1樹脂層/第2樹脂層/第1樹脂層」の3層を積層したフィルムのように、第2樹脂層の両面に第1樹脂層が積層されてもよい。「第1樹脂層/第2樹脂層」の2層を積層したフィルムのように、第2樹脂層の片面に第1樹脂層が積層されていてもよい。「第2樹脂層/第1樹脂層/第2樹脂層」の3層を積層したフィルムのように、第1樹脂層の両面に第2樹脂層が積層されてもよい。
EVOH共押出延伸フィルムの厚みは、特に限定されないが、例えば、10~200μm程度が挙げられる。リサイクル性の観点からは、第2樹脂層(EVOH層)の厚みが薄いほど好ましく、10μm以下、さらには6μm以下であってもよく、4μm以下がより好ましい。バリア性の観点からは、第2樹脂層の厚みが1μm以上、さらには2μm以上としてもよい。
EVOH共押出延伸フィルムは、積層フィルムの基材またはシーラントの少なくとも一方として用いることができる。基材およびシーラントの両方が、EVOH共押出延伸フィルムであってもよい。基材またはシーラントが、ポリエチレン系樹脂から形成されたポリエチレン系樹脂フィルムであってもよい。
基材のEVOH共押出延伸フィルムは、「第1樹脂層/第2樹脂層/第1樹脂層」等の3層構成でもよく、「第1樹脂層/第2樹脂層」等の2層構成でもよい。基材が第1樹脂層の側でシーラントに接合されてもよい。基材が第2樹脂層の側でシーラントに接合されてもよい。基材の外面が第2樹脂層である場合、基材の耐熱性が向上し、積層フィルムのヒートシール、製袋等の作業性の向上が期待できる。基材の外面が第1樹脂層である場合、第2樹脂層が第1樹脂層により保護されるので、バリア性を維持しやすい。
基材は、積層フィルムの厚さ方向において、シーラントより外側に積層される。基材は、積層フィルムを長さ方向に搬送して使用する等に際して、積層フィルムの機械的強度を補強できることが好ましい。基材の厚さは、特に限定されないが、例えば、10~50μm程度が挙げられる。従来の積層フィルムでは、PETフィルム等を基材としたが、実施形態の積層フィルムでは、第1樹脂層がポリエチレン系樹脂から形成されるため、リサイクル性が向上する。また、第2樹脂層がEVOHを含有するため、バリア性に優れる。
シーラントは、積層フィルムの接合に用いることができる。シーラントのEVOH共押出延伸フィルムは、「第1樹脂層/第2樹脂層/第1樹脂層」等の3層構成でもよく、「第1樹脂層/第2樹脂層」等の2層構成でもよい。シーラントの内面が第1樹脂層であると、シール性等の点でも好ましい。
シーラントをポリエチレン系樹脂とする場合は、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)等の相対的に密度が低いポリエチレン系樹脂、あるいは無延伸のポリエチレン系樹脂が挙げられる。シーラントの厚さは、特に限定されないが、例えば、50~180μm程度が挙げられる。シーラントが単層のシーラントフィルム(シーラント層)であってもよく、多層のシーラントフィルムでもよい。多層のシーラントフィルムは、共押出法、押出ラミネート法、サンドイッチラミネート法、熱ラミネート法等により、フィルム状のシーラント樹脂を2層以上積層して形成することができる。
基材とシーラントとの間は、ドライラミネート等により、接着層を介して接合されてもよい。EVOH共押出延伸フィルムとポリエチレン系樹脂層とを積層する場合、接着層を介することなく、押出ラミネート、熱ラミネート等を用いてもよい。押出ラミネート、熱ラミネート等に際して、EVOH共押出延伸フィルム側に接着層を設けたり、EVOH共押出延伸フィルムまたはポリエチレン系樹脂層の少なくとも一方に、オゾン処理、プラズマ処理、コロナ処理、放電処理、火炎処理等の表面処理を施したりしてもよい。
接着層は、接着剤から形成されてもよく、アンカーコート剤から形成されてもよい。接着層を形成する材料としては、特に限定されないが、ウレタン系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、ポリエチレンイミン、チタンアルコキシド等の有機チタン化合物等が挙げられる。接着層の厚さは、例えば、0.1~10μm程度、1~6μm程度、3~4μm程度が挙げられる。接着層が樹脂を含んでもよく、樹脂を含まない接着層でもよい。
実施形態の積層フィルムは、積層フィルムに積層されるフィルムが、EVOH共押出延伸フィルムのみであってもよい。積層フィルムに積層されるフィルムが、EVOH共押出延伸フィルムと他のフィルムである場合は、他のフィルムがポリエチレン系樹脂フィルムであってもよい。第2樹脂層の重量が、積層フィルムの全体に対して10重量%以下であることが好ましく、5重量%以下であることがより好ましい。この場合、最小限のEVOHを用いて、モノマテリアルに近い容器包装を実現することができる。
積層フィルムの厚さ方向におけるシーラントより外側に、ポリエチレン系樹脂フィルムおよびEVOH共押出延伸フィルムを、それぞれ1層以上積層してもよい。例えば、シーラントフィルム/EVOH共押出延伸フィルム/ポリエチレン系樹脂フィルムのように積層してもよい。シーラントフィルム/ポリエチレン系樹脂フィルム/EVOH共押出延伸フィルムのように積層してもよい。これらのフィルムの間は、接着層を介して接合されてもよい。シーラントより外側に積層されるポリエチレン系樹脂フィルムは、一軸延伸、二軸延伸等の延伸フィルムでもよい。積層フィルムのシーラントよりも基材側に、さらに二軸延伸ポリエチレン系樹脂フィルム又は押出ポリエチレン層が積層されていると、スタンディングパウチの底フィルムにも使用可能な強度を得やすくなる。
積層フィルムにEVOH共押出延伸フィルムが2層以上積層される場合、第2樹脂層によるバリア性を高めることができる。EVOH共押出延伸フィルムにポリエチレン系樹脂フィルムを合わせた積層フィルムの場合は、積層フィルムに含まれるポリエチレンの割合を増加させて、リサイクル性を高めることができる。EVOH共押出延伸フィルムの片面または両面に、ポリエチレン系樹脂層を積層してもよい。
積層フィルムは、印刷層を有するポリエチレン系樹脂フィルムからなる印刷フィルムを積層してもよい。印刷フィルムが基材を兼ねてもよい。印刷フィルムが基材とシーラントとの間に積層されてもよい。印刷層は、印刷フィルムの内面に形成されてもよく、印刷フィルムの外面に形成されてもよい。印刷フィルムの内面に印刷層を積層すると、印刷フィルムにより印刷層が保護されるので、好ましい。
印刷層は、グラビア印刷、凸版印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット等の印刷方式でインキをベタ状またはパターン状に印刷することにより、形成することができる。印刷層の厚さは、特に限定されないが、0.5~10μm程度が挙げられる。印刷層は、積層フィルムの全面に形成してもよく、積層フィルムの面内の一部に形成してもよい。2層以上の印刷層を重ね合わせてもよい。印刷層を省略してもよい。
印刷層を形成するためのインキは、顔料、染料等の着色材と、バインダーを含んでもよい。バインダーとしては、特に限定されないが、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、アクリル系重合体、ポリブタジエン、環化ゴム等が挙げられる。インキは、水、有機溶剤、植物油などの溶剤を含有してもよい。印刷後は、溶剤の揮発やインキの硬化等によりインキを乾燥させることができる。インキの乾燥を促進するため、加熱、紫外線照射等を実施してもよい。印刷層が樹脂を含んでもよく、樹脂を含まない印刷層でもよい。
積層フィルムには、樹脂層以外の異種材料層として、接着層、印刷層のほか、蒸着層、塗布層などが積層されていてもよい。異種材料としては、アルミニウム等の金属、シリカ、アルミナ等の無機化合物等が挙げられる。印刷層、塗布層、接着層等には、インキ、塗料、接着剤等の材料として、ポリエチレン以外の樹脂が含まれてもよい。積層フィルムを形成する方法は、特に限定されないが、ドライラミネート、押出ラミネート、熱ラミネート、共押出、コーティング等が挙げられる。各層を積層するために、それぞれ異なる方法を用いてもよい。
実施形態の積層フィルムは、包装袋の作製に用いることができる。包装袋の少なくとも1の部材が、実施形態の積層フィルムから形成されていればよい。包装袋が胴部材と底部材とを有してもよい。例えば、包装袋の下部で、折り線により二つ折りにした底部材が、一対の胴部材の間に接合されてもよい。包装袋の開封を容易にするため、開封部の周縁にノッチ等の切れ目を形成してもよい。積層フィルムの内面を接合したシール部に切れ目を形成すると、包装袋の密封性を確保することができる。
包装袋の寸法は、特に限定されるものではないが、例えば詰め替え容器の用途では、上下方向の高さが100~500mm程度、左右方向の幅が70~300mm程度、充填量としては100cm~5000cm程度が挙げられる。内容物の状態としては、液体、粉体、粒体等の流体が挙げられる。内容物の種類としては、特に限定されないが、洗剤、薬剤、化粧品、医薬品、飲料、調味料、インキ、塗料、燃料等が挙げられる。
包装袋は、充填口、注出口等を有してもよい。例えば、包装袋の上部で前後の胴部材の間が開口されて、内容物の充填または注出に用いることができる。内容物の充填後に胴部材の間を接合して、包装袋を密封してもよい。包装袋を開封する際には、積層フィルムの手切れ性が良好であるため、胴部材の間が接合されていた箇所を容易に引き裂くことができる。注出口が包装袋の上部または隅部で細く突出する形状に形成されてもよい。
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。改変としては、構成要素の追加、置換、省略、その他の変更が挙げられる。
実施形態の積層フィルムは、ポリエチレン系樹脂を主体としており、パウチ、バッグ、コンテナ等の包装袋、包装フィルム等の包装用積層フィルムに限られず、種々の用途に用いることができる。積層フィルムが柔軟な場合は、軟包装の包装袋を形成することができる。包装袋は、積層フィルムのみから形成してもよく、ラベル、タグ、ストロー、外箱等の付属部材と組み合わせてもよい。リサイクルの観点では、付属部材を包装袋から分離できることが好ましい。
以下、実施例を用いて、より具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1の積層フィルム)
実施形態のEVOH共押出延伸フィルムを基材とし、基材の内面には、任意に印刷層を形成した。実施形態のEVOH共押出延伸フィルムをシーラントとし、ドライラミネート法により接着層を介して基材とシーラントとを積層して、実施例1の積層フィルムを作製した。
(実施例2の積層フィルム)
実施形態のEVOH共押出延伸フィルムを基材とし、基材の内面には、任意に印刷層を形成した。LLDPE等のPE系樹脂フィルムをシーラントフィルムとし、ドライラミネート法により接着層を介して基材とシーラントとを積層して、実施例2の積層フィルムを作製した。
(実施例3の積層フィルム)
実施形態のEVOH共押出延伸フィルムを基材とし、基材の内面には、任意に印刷層を形成した。LLDPE等のPE系樹脂フィルムをシーラントフィルムとし、基材とシーラントフィルムの間にHDPE等のPE系樹脂からなる二軸延伸フィルムを配置し、ドライラミネート法により接着剤を介して各フィルムを積層して、実施例3の積層フィルムを作製した。
(比較例1の積層フィルム)
延伸ポリエチレン(PE)系樹脂フィルムを基材とし、基材の内面に印刷層を形成した。LLDPE等のPE系樹脂フィルムをシーラントとし、ドライラミネート法により接着層を介して基材とシーラントとを積層して、比較例1の積層フィルムを作製した。
(比較例2の積層フィルム)
延伸PET等のポリエステル系樹脂フィルムを基材とし、基材の内面にアルミニウム、EVOH等のバリア層を形成した。LLDPE等のPE系樹脂フィルムをシーラントフィルムとし、ドライラミネート法により接着層を介して基材とシーラントとを積層して、比較例2の積層フィルムを作製した。
比較例1の積層フィルムは、リサイクル性は良好であるが、バリア性に劣っている。比較例2の積層フィルムは、異なる種類の樹脂(PEとポリエステル)が積層されるため、リサイクルが容易でない。実施例1、2の積層フィルムは、EVOH層をPE層と共押出で積層することにより、リサイクル性とバリア性を両立することができる。さらに実施例3の積層フィルムは強度物性を向上させることができる。
スタンディングパウチを構成する場合、実施例1または実施例2の積層フィルムを胴フィルムとして使用し、実施例3の積層フィルムをスタンディングパウチの底フィルムとすることができる。
上記の構成において、実施例3の積層フィルムに限定されず、バリア性を有するフィルムで底フィルムを構成することもできる。

Claims (10)

  1. ポリエチレン(PE)から形成された第1樹脂層と、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)から形成された第2樹脂層とが、共押出により隣接したフィルムであって、同一方向に延伸されていることを特徴とするフィルム。
  2. 前記第2樹脂層の両面に前記第1樹脂層が積層されていることを特徴とする請求項1に記載のフィルム。
  3. 前記第2樹脂層の片面に前記第1樹脂層が積層されていることを特徴とする請求項1に記載のフィルム。
  4. 前記同一方向の延伸倍率が2~10倍であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のフィルム。
  5. 前記第2樹脂層の厚みが6μm以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のフィルム。
  6. 基材にシーラントが積層された積層フィルムであって、前記基材または前記シーラントの少なくとも一方が、請求項1~5のいずれか1項に記載のフィルムを含むことを特徴とする積層フィルム。
  7. 前記積層フィルムの前記シーラントよりも前記基材側にさらに二軸延伸ポリエチレン系樹脂フィルムが積層されていることを特徴とする請求項6に記載の積層フィルム。
  8. 前記積層フィルムに積層されるフィルムが、前記第1樹脂層および前記第2樹脂層を有するフィルムのみであるか、または、前記第1樹脂層および前記第2樹脂層を有するフィルムとポリエチレン系樹脂フィルムとからなり、かつ、
    前記第2樹脂層の重量が、前記積層フィルムの全体に対して10重量%以下であることを特徴とする請求項6または7に記載の積層フィルム。
  9. 少なくとも1の部材が、請求項6~8のいずれか1項に記載の積層フィルムから形成されていることを特徴とする包装袋。
  10. 前記包装袋がスタンディングパウチであることを特徴とする請求項9に記載の包装袋。
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