JP2023047261A - 積層体及び包装容器 - Google Patents

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真一朗 河野
Shinichiro Kono
峻 石川
Shun ISHIKAWA
博紀 山添
Hiroki Yamazoe
徹 須田
Toru Suda
祐也 高杉
Yuya Takasugi
憲一 山田
Kenichi Yamada
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Abstract

Figure 2023047261000001
【課題】ポリエチレンから構成される基材とヒートシール層とを備える積層体であって、ヒートシール強度と良好な引き裂き性が得られ、且つ溶剤臭が低減された積層体を提供する。
【解決手段】基材とヒートシール層とを備える積層体であって、基材は、延伸処理されてなるポリエチレン多層基材であり、ヒートシール層は、第1の層と、第2の層とを少なくとも備え、第1の層が、エチレン-α-オレフィン共重合体を含有し、第1の層の融点が、112℃以下であり、第2の層が、ポリエチレンを含有し、第2の層の融点が、114℃以上であり、積層体の一方側の表層が、ヒートシール層の第1の層であり、基材とヒートシール層とが接着剤層を介して積層されており、接着剤層が、無溶剤型接着剤からなる、積層体とする。
【選択図】図1

Description

本開示は、積層体及び包装容器に関する。
従来、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルからなる樹脂フィルム(以下「ポリエステルフィルム」ともいう)は、機械的特性、化学的安定性、耐熱性及び透明性に優れるとともに、安価であることから、包装材料の基材として使用されている(例えば、特許文献1参照)。
ポリエステルフィルムは、例えば、ヒートシール層として機能するポリエチレンフィルムと貼り合わされる。このようにして得られる積層体からなる包装材料を用いて、包装容器が作製されている。しかしながら、ポリエステルフィルムとポリエチレンフィルムとを備える包装容器は、それぞれのフィルムに分離することが一般的に困難である。したがって、このような包装容器は、使用後のリサイクルに適しておらず、積極的にはリサイクルされていないという現状がある。
このような現状に鑑み、包装容器のリサイクル適性の向上を目的として、モノマテリアル包装容器の作製が検討されている。例えば、ポリエステルフィルムに代えて、延伸処理が施されたポリエチレンフィルム(以下「延伸ポリエチレンフィルム」ともいう)を基材として備え、同種の樹脂材料からなるポリエチレンフィルムをヒートシール層として備える積層体からなる包装材料が検討されている。
特開2005-053223号公報
包装材料の基材として、ポリエステルフィルム等の耐熱性に優れるフィルムに代えて、延伸ポリエチレンフィルムを用いる場合、ヒートシール時における基材の熱劣化を抑制するという観点から、低温でヒートシールを行うことが望ましい。従来、ヒートシール層として機能するポリエチレンフィルムが使用されている。しかしながら、従来のヒートシール層では、低温でヒートシールを行った場合、充分なヒートシール強度が得られなかった。また、基材を、ポリエチレンからなる多層基材として耐熱性の向上を図ると、積層体とした場合の手切れ性(引き裂き性)が低下することがあった。また、基材とヒートシール層とを接着剤を介して積層する際も、基材の熱劣化を抑制するという観点から、塗布後の接着剤の乾燥工程においても、低温または短時間で実施する必要があった。その場合、接着剤に含まれる溶剤が積層体中に残存し、積層体を用いて包装袋を作製すると溶剤臭がする場合があった。
本開示の解決しようとする課題は、ポリエチレンから構成される基材とヒートシール層とを備える積層体であって、ヒートシール強度と良好な引き裂き性が得られ、且つ溶剤臭が低減された積層体を提供することにある。
本開示の積層体は、基材とヒートシール層とを備える積層体であって、
基材は、延伸処理されてなるポリエチレン多層基材であり、
ヒートシール層は、
第1の層と、第2の層とを少なくとも備え、
第1の層が、エチレン-α-オレフィン共重合体を含有し、
第1の層の融点が、112℃以下であり、
第2の層が、ポリエチレンを含有し、
第2の層の融点が、114℃以上であり、
積層体の一方側の表層が、ヒートシール層の第1の層であり、
基材とヒートシール層とが接着剤層を介して積層されており、
接着剤層が、無溶剤型接着剤からなる。
本開示によれば、ポリエチレンから構成される基材とヒートシール層とを備える積層体であって、積層体全体として同種の材料(モノマテリアル)を使用しながらも、ヒートシール強度と良好な引き裂き性が得られ、且つ溶剤臭が低減された積層体を提供できる。
図1は、本開示の積層体の一実施形態の断面概略図である。 図2は、本開示の積層体を構成する基材の一実施形態の断面概略図である。 図3は、本開示の積層体を構成するヒートシール層の一実施形態の断面概略図である。 図4は、ヒートシール層の他の実施形態の断面概略図である。 図5は、ヒートシール層の他の実施形態の断面概略図である。 図6は、ヒートシール層の他の実施形態の断面概略図である。 図7は、ヒートシール層の他の実施形態の断面概略図である。 図8は、スタンディングパウチの一実施形態の斜視図である。 図9は、スタンディングパウチの他の実施形態の斜視図である。 図10は、スタンディングパウチの他の実施形態の上視図である。
本発明の実施の形態について説明する。なお、本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。
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。
以下、本開示において使用する用語を説明する。
「ポリエチレン」とは、エチレン由来の構成単位の含有割合が、全繰返し構成単位中、50モル%以上の重合体をいう。該重合体において、エチレン由来の構成単位の含有割合は、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上である。上記含有割合は、核磁気共鳴法(NMR法)により測定する。
高密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.945g/cmを超える。高密度ポリエチレンの密度の上限は、例えば0.965g/cmである。
中密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.925g/cmを超えて0.945g/cm以下である。
低密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.900g/cmを超えて0.925g/cm以下である。
直鎖状低密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.900g/cmを超えて0.925g/cm以下である。
超低密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.900g/cm以下である。超低密度ポリエチレンの密度の下限は、例えば0.860g/cmである。
なお、ポリエチレンの密度は、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)に準拠して測定する。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。
[積層体]
本開示の積層体を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本開示の積層体の一実施形態を示す。積層体1は、基材10とヒートシール層20とを備えている。基材10とヒートシール層20とは、接着剤層30により積層されている。積層体1は、基材10上に図示せぬ印刷層を必要に応じてさらに備える。印刷層は、通常、基材10におけるヒートシール層20側の面上に形成されている。
本開示の積層体を構成する基材10は、一実施形態において、図2に示すように、
中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第1の層11と、
中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第2の層12と、
直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第3の層13と、
中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第4の層14と、
中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第5の層15と
を、厚さ方向にこの順に備え、延伸処理されてなる。
以下、上記ポリエチレン多層基材を単に「多層基材」ともいう。
一実施形態において、多層基材10の一方側の表面層が第1の層11であり、多層基材10の他方側の表面層が第5の層15である。多層基材10は、第1~第5の層間に他の層を備えてもよいが、一実施形態において、多層基材は、第1~第5の層のみからなる。
また、本開示の積層体を構成するヒートシール層20は、図3に示すように、第1の層21と、第2の層22とを少なくとも備える。第1の層21は、エチレン-α-オレフィン共重合体を含有し、第1の層21の融点は、112℃以下である。第2の層22は、ポリエチレンを含有し、第2の層22の融点は、114℃以上である。
ヒートシール層は、第3の層をさらに備えてもよい。第3の層は、ポリエチレンを含有し、第1の層及び第2の層には該当しない層である。
積層体の一方側の表層は、ヒートシール層20の第1の層21である。一実施形態において、本開示の積層体からなる包装材料を用いて包装容器を作製した場合に、ヒートシール層20の第1の層21は、包装容器中に収容される内容物側を向く層である。
本開示の積層体の一実施形態において、基材とヒートシール層とは、同種の樹脂材料であるポリエチレンから構成される。すなわち、一実施形態において、基材は、ポリエチレンから構成され、ヒートシール層は、基材を構成する樹脂材料と同種の樹脂材料であるポリエチレンから構成される。このような構成を有する積層体を用いることにより、例えば、リサイクル適性に優れる包装容器を作製できる。
本開示の積層体全体におけるポリエチレンの含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。このような積層体は、同種の樹脂材料であるポリエチレンを使用していることから、いわゆるモノマテリアル材料に分類でき、例えばモノマテリアル包装容器の作製に好適に使用できる。以下、本開示の積層体を構成する各層について説明する。
[ポリエチレン多層基材]
ポリエチレン多層基材は、一実施形態において、
中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第1の層と、
中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第2の層と、
直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第3の層と、
中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第4の層と、
中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第5の層と
を、厚さ方向にこの順に備える。
<第1の層及び第5の層>
第1の層は、1種又は2種以上の中密度ポリエチレンと、1種又は2種以上の高密度ポリエチレンとを含有する。
第5の層は、1種又は2種以上の中密度ポリエチレンと、1種又は2種以上の高密度ポリエチレンとを含有する。
中密度ポリエチレンを含有する層は、印刷時及びヒートシール時に必要な耐熱性も有する。また、中密度ポリエチレンを含有する層は、多層基材の前駆体である積層物の延伸性の向上に寄与する。
第1の層に含まれる中密度ポリエチレンと、第5の層に含まれる中密度ポリエチレンとは、同一であっても異なってもよく、多層基材を容易に製造できるという観点から、同一であることが好ましい。
第1の層に含まれる高密度ポリエチレンと、第5の層に含まれる高密度ポリエチレンとは、同一であっても異なってもよく、多層基材を容易に製造できるという観点から、同一であることが好ましい。
第1の層及び第5の層は、それぞれ独立に、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンとともに、これらのポリエチレン以外の他のポリエチレンをさらに含有してもよい。中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレン以外の他のポリエチレンとしては、例えば、低密度ポリエチレン(高圧法低密度ポリエチレン)、直鎖状低密度ポリエチレン及び超低密度ポリエチレンが挙げられる。第1の層は、多層基材のインキ密着性及び耐熱性をより向上できるという観点から、ポリエチレンとして中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンのみを含有することが好ましい。第5の層は、多層基材のインキ密着性及び耐熱性をより向上できるという観点から、ポリエチレンとして中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンのみを含有することが好ましい。
第1の層及び第5の層における、中密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンとの質量比(中密度ポリエチレン/高密度ポリエチレン)は、それぞれ独立に、好ましくは1.1以上5以下、より好ましくは1.5以上3以下である。これにより、インキ密着性及び耐熱性のバランスをより向上できる。
第1の層における、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの合計含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。これにより、多層基材のインキ密着性及び耐熱性をより向上できる。
第5の層における、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの合計含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。これにより、多層基材のインキ密着性及び耐熱性をより向上できる。
第1の層及び第5の層のそれぞれの厚さは、それぞれ独立に、好ましくは0.5μm以上10μm以下、より好ましくは1μm以上8μm以下、さらに好ましくは1μm以上5μm以下である。これにより、多層基材のインキ密着性及び耐熱性をより向上できる。
第1の層及び第5の層のそれぞれの厚さは、第2の層、第3の層及び第4の層(以下、第2~第4の層をまとめて「多層中間層」ともいう)の合計厚さよりも小さいことが好ましい。第1の層及び第5の層のそれぞれの厚さと、多層中間層の合計厚さとの比(第1の層又は第5の層/多層中間層)は、好ましくは0.05以上0.8以下、より好ましくは0.1以上0.7以下、さらに好ましくは0.1以上0.4以下である。これにより、多層基材の剛性、強度及び耐熱性をより向上できる。
<第2の層及び第4の層>
第2の層は、1種又は2種以上の中密度ポリエチレンと、1種又は2種以上の直鎖状低密度ポリエチレンとを含有する。
第4の層は、1種又は2種以上の中密度ポリエチレンと、1種又は2種以上の直鎖状低密度ポリエチレンとを含有する。
第2の層及び第4の層は、それぞれ、多層基材の前駆体である積層物の延伸性の向上に寄与する。
第2の層に含まれる中密度ポリエチレンと、第4の層に含まれる中密度ポリエチレンとは、同一であっても異なってもよく、多層基材を容易に製造できるという観点から、同一であることが好ましい。
第2の層に含まれる直鎖状低密度ポリエチレンと、第4の層に含まれる直鎖状低密度ポリエチレンとは、同一であっても異なってもよく、多層基材を容易に製造できるという観点から、同一であることが好ましい。
第2の層及び第4の層に含まれる中密度ポリエチレンと、第1の層及び第5の層に含まれる中密度ポリエチレンとは、同一であっても異なってもよい。
第2の層及び第4の層は、それぞれ独立に、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンとともに、これらのポリエチレン以外の他のポリエチレンをさらに含有してもよい。中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレン以外の他のポリエチレンとしては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(高圧法低密度ポリエチレン)及び超低密度ポリエチレンが挙げられる。第2の層は、多層基材の前駆体である積層物の延伸性をより向上できるという観点から、ポリエチレンとして中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのみを含有することが好ましい。第4の層は、多層基材の前駆体である積層物の延伸性をより向上できるという観点から、ポリエチレンとして中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのみを含有することが好ましい。
第2の層及び第4の層における、中密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比(中密度ポリエチレン/直鎖状低密度ポリエチレン)は、それぞれ独立に、好ましくは0.25以上4以下、より好ましくは0.4以上2.4以下である。これにより、耐熱性、剛性及び延伸性のバランスをより向上できる。
第2の層における、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの合計含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。これにより、前駆体である積層物の延伸性をより向上できる。
第4の層における、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの合計含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。これにより、前駆体である積層物の延伸性をより向上できる。
第2の層及び第4の層のそれぞれの厚さは、それぞれ独立に、好ましくは0.5μm以上15μm以下、より好ましくは1μm以上10μm以下、さらに好ましくは1μm以上8μm以下である。これにより、前駆体である積層物の延伸性をより向上できる。
<第3の層>
第3の層は、1種又は2種以上の直鎖状低密度ポリエチレンを含有する。第3の層は、多層基材の前駆体である積層物の延伸性の向上に寄与する。
第3の層に含まれる直鎖状低密度ポリエチレンと、第2の層及び第4の層に含まれる直鎖状低密度ポリエチレンとは、同一であっても異なってもよい。
第3の層は、直鎖状低密度ポリエチレンとともに、直鎖状低密度ポリエチレン以外の他のポリエチレンをさらに含有してもよい。直鎖状低密度ポリエチレン以外の他のポリエチレンとしては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(高圧法低密度ポリエチレン)及び超低密度ポリエチレンが挙げられる。第3の層は、多層基材の前駆体である積層物の延伸性をより向上できるという観点から、ポリエチレンとして直鎖状低密度ポリエチレンのみを含有することが好ましい。
第3の層における直鎖状低密度ポリエチレンの含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。これにより、耐熱性、剛性及び延伸性のバランスをより向上できる。
第3の層の厚さは、好ましくは1μm以上50μm以下、より好ましくは2μm以上40μm以下、さらに好ましくは5μm以上30μm以下である。これにより、耐熱性、剛性及び延伸性のバランスをより向上できる。
第2の層及び第4の層の合計厚さと、第3の層の厚さとの比(第2の層及び第4の層の合計厚さ/第3の層の厚さ)は、好ましくは0.1以上10以下、より好ましくは0.2以上5以下、さらに好ましくは0.5以上2以下である。これにより、多層基材の剛性、強度及び耐熱性をより向上できる。
多層基材を構成する第1~第5の層は、それぞれ独立に、添加剤を1種又は2種以上含有してもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、酸化防止剤、アンチブロッキング剤、滑(スリップ)剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、補強剤、帯電防止剤、顔料及び改質用樹脂が挙げられる。
一実施形態において、本開示の多層基材において、第1の層におけるポリエチレンの密度よりも第2の層におけるポリエチレンの密度の方が低く、第2の層におけるポリエチレンの密度よりも第3の層におけるポリエチレンの密度の方が低く、第3の層におけるポリエチレンの密度よりも第4の層におけるポリエチレンの密度の方が高く、第4の層におけるポリエチレンの密度よりも第5の層におけるポリエチレンの密度の方が高い。このような構成を有する多層基材は、インキ密着性と、耐熱性及び製造性(前駆体である積層物の延伸性)のバランスとにより優れる。
一つの層中に、密度が異なるポリエチレンが複数種(n種;nは2以上の整数)含まれる場合は、下記式(1)に従い計算された平均密度Davを、当該層を構成するポリエチレンの密度とする。
av = ΣWi×Di …(1)
式(1)中、Σは、iについて1~nまでWi×Diの和を取ることを意味し、nは2以上の整数であり、Wiはi番目のポリエチレンの質量分率を示し、Diはi番目のポリエチレンの密度(g/cm)を示す。
多層基材における、第1~第5の層から選ばれる任意の互いに隣接する層を層(1)及び層(2)と記載する場合に、層(1)を構成するポリエチレンの密度と、層(2)を構成するポリエチレンの密度との差の絶対値は、好ましくは0.030g/cm以下であり、より好ましくは0.025g/cm以下、さらに好ましくは0.020g/cm以下である。以下、この要件を「密度差要件」ともいう。すなわち、多層基材に含まれる、第1~第5の層から選ばれる厚さ方向に隣接するいずれの組(例えば、第1の層と第2の層との組、第2の層と第3の層との組、第3の層と第4の層との組、第4の層と第5の層との組)も、上記密度差要件を満たすことが好ましい。
なお、以下では密度差を記載するときは、いずれも差の絶対値を意味する。
上記密度差要件を満たす多層基材は、第1~第5の層における各層間の密度差が上述のとおり小さい。したがって、上記密度差要件を満たす多層基材は、高い層間強度を示す。
ポリエチレン多層基材は、以上に説明した基材の他、以下に説明する実施形態の基材であってもよい。以下、ポリエチレンの含有割合が80質量%以上である層を「ポリエチレン層」と記載する。例えば高密度ポリエチレンの含有割合が80質量%以上である層を「高密度ポリエチレン層」と記載する。
ポリエチレンとしては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン及び超低密度ポリエチレンが挙げられる。多層基材の強度及び耐熱性という観点からは、高密度ポリエチレン及び中密度ポリエチレンが好ましく、延伸適性という観点からは、中密度ポリエチレンが好ましい。
多層基材は、ポリエチレン以外の樹脂材料を1種又は2種以上含有してもよい。当該樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、(メタ)アクリル樹脂、ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド、ポリエステル及びアイオノマー樹脂が挙げられる。多層基材は、そのリサイクル適性という観点からは、ポリエチレン以外の樹脂材料を含有しないことが特に好ましい。
多層基材は、2層以上の構造を有する。多層基材の層数は、一実施形態において、2層以上7層以下であり、例えば、3層以上7層以下、又は3層以上5層以下である。多層基材の層数は、奇数であることが好ましく、例えば、3層、5層又は7層である。基材が多層構造を有することにより、剛性、強度、耐熱性、印刷適性及び延伸性のバランスを向上できる。多層基材の各層も、それぞれポリエチレンから構成されることが好ましい。
第1の実施形態の多層基材は、高密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン層とを、厚さ方向にこの順に備える。基材の表面樹脂層が高密度ポリエチレン層であることにより、例えば、基材の強度及び耐熱性を向上できる。基材が中密度ポリエチレン層を備えることにより、例えば、延伸前積層物の延伸適性を向上できる。
第2の実施形態の多層基材は、高密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン層と、高密度ポリエチレン層とを、厚さ方向にこの順に備える。このような構成とすることにより、例えば、基材の強度及び耐熱性を向上でき、基材におけるカールの発生を抑制でき、延伸前積層物の延伸適性を向上できる。
第1~第2の実施形態の多層基材において、高密度ポリエチレン層の厚さは、中密度ポリエチレン層の厚さ以下であることが好ましい。高密度ポリエチレン層の厚さと、中密度ポリエチレン層の厚さとの比は、好ましくは0.1以上1以下、より好ましくは0.2以上0.5以下である。
第3の実施形態の多層基材は、高密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン層と、低密度ポリエチレン層、直鎖状低密度ポリエチレン層又は超低密度ポリエチレン層(記載簡略化のため、これらの3層をまとめて「低密度ポリエチレン層等」と記載する。)と、中密度ポリエチレン層と、高密度ポリエチレン層とを、厚さ方向にこの順に備える。このような構成とすることにより、例えば、延伸前積層物の延伸適性を向上でき、基材の強度及び耐熱性を向上でき、基材におけるカールの発生を抑制できる。
第3の実施形態の多層基材において、高密度ポリエチレン層の厚さは、中密度ポリエチレン層の厚さ以下であることが好ましい。高密度ポリエチレン層の厚さと、中密度ポリエチレン層の厚さとの比は、好ましくは0.1以上1以下、より好ましくは0.2以上0.5以下である。
第3の実施形態の多層基材において、高密度ポリエチレン層の厚さは、低密度ポリエチレン層等の厚さ以上であることが好ましい。高密度ポリエチレン層の厚さと、低密度ポリエチレン層等の厚さとの比は、好ましくは1以上4以下、より好ましくは1以上2以下である。
他の実施形態の多層基材として、高密度ポリエチレン層と、高密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンのブレンド層と、高密度ポリエチレン層と、高密度ポリエチレンとを、厚さ方向にこの順に備える基材;中密度ポリエチレン層と、高密度ポリエチレン層と、直鎖状低密度ポリエチレン層と、高密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン層とを、厚さ方向にこの順に備える基材も挙げられる。
また、高密度ポリエチレン層と、高密度ポリエチレン及び中密度ポリエチレのブレンド層と、低密度ポリエチレン層等と、高密度ポリエチレン及び中密度ポリエチレンのブレンド層と、高密度ポリエチレン層とを、厚さ方向にこの順に備える基材も挙げられる。
<延伸多層基材の製造方法>
本開示の多層基材は、例えば、インフレーション法又はTダイ法により、複数のポリエチレン材料を製膜して積層物を形成し、得られた積層物を延伸することにより製造できる。延伸処理により、多層基材の透明性、剛性、強度及び耐熱性を向上でき、該多層基材を例えば包装材料の基材として好適に使用できる。
多層基材は、例えば、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層と、直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層と、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する層とを、厚さ方向にこの順に備える積層物(前駆体)を、延伸処理して得られる。
具体的には、外側から、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層と、直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層と、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する層とを、チューブ状に共押出して製膜し、積層物を製造できる。あるいは、外側から、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層と、直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層とをチューブ状に共押出し、次いで、対向する直鎖状低密度ポリエチレンを含有する層同士をゴムロールなどにより圧着することによって、積層物を製造できる。このような方法により積層物を製造することにより、欠陥品数を顕著に低減でき、生産効率を向上できる。
他の実施形態の多層基材についても、同様にして製造できる。
Tダイ法により積層物を製造する場合、各層を構成するポリエチレンのメルトフローレート(MFR)は、製膜性、及び多層基材の加工適性という観点から、好ましくは3g/10分以上20g/10分以下である。
インフレーション法により積層物を製造する場合、各層を構成するポリエチレンのMFRは、製膜性、及び多層基材の加工適性という観点から、好ましくは0.5g/10分以上5g/10分以下である。
本開示の多層基材は、例えば、上述した積層物を延伸して得られる。なお、インフレーション製膜機において、積層物の延伸も合わせて行うことができる。これにより、多層基材を製造できることから、生産効率をより向上できる。
本開示の多層基材は、一軸延伸フィルムであっても、二軸延伸フィルムであってもよい。多層基材は、一実施形態において、一軸延伸フィルムであり、より具体的には、長手方向(MD)に延伸処理された一軸延伸フィルムである。
多層基材の長手方向(MD)の延伸倍率は、一実施形態において、2倍以上10倍以下が好ましく、3倍以上7倍以下がより好ましい。多層基材の横手方向(TD)の延伸倍率は、一実施形態において、2倍以上10倍以下が好ましく、3倍以上7倍以下がより好ましい。
延伸倍率が2倍以上であると、例えば、多層基材の剛性、強度及び耐熱性を向上でき、多層基材へのインキ密着性を向上でき、また、多層基材の透明性を向上できる。延伸倍率が10倍以下であると、積層物を良好に延伸できる。
多層基材のヘイズ値は、好ましくは25%以下、より好ましくは15%以下、さらに好ましくは10%以下である。ヘイズ値は小さいほど好ましいが、一実施形態において、その下限値は0.1%又は1%であってもよい。多層基材のヘイズ値は、JIS K7136に準拠して測定する。
多層基材におけるポリエチレンの含有割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。これにより、多層基材のリサイクル性を向上できる。
多層基材には、表面処理が施されていることが好ましい。これにより、多層基材の表面層と、多層基材に積層される層との密着性を向上できる。表面処理の方法としては、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス及び窒素ガスなどのガス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。
多層基材の総厚さは、好ましくは10μm以上60μm以下、より好ましくは15μm以上50μm以下である。多層基材の厚さが10μm以上であると、多層基材の剛性及び強度を向上できる。多層基材の厚さが60μm以下であると、多層基材の加工適性を向上できる。
本開示において、ポリエチレンとしては、例えば、エチレンの単独重合体、及びエチレンと他のモノマーとの共重合体が挙げられる。他のモノマーとしては、例えば、炭素数3~20のα-オレフィン、酢酸ビニル、及び(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。炭素数3~20のα-オレフィンとしては、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン、3-メチル-1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン及び6-メチル-1-ヘプテンが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル及び(メタ)アクリル酸エチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルが挙げられる。
上記共重合体としては、例えば、エチレンと、炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体、エチレンと、酢酸ビニル及び(メタ)アクリル酸エステルから選択される少なくとも1種との共重合体、並びに、エチレンと、炭素数3~20のα-オレフィンと、酢酸ビニル及び(メタ)アクリル酸エステルから選択される少なくとも1種との共重合体が挙げられる。
密度又は分岐が異なるポリエチレンは、重合方法を適宜選択することによって得ることができる。例えば、重合触媒として、チーグラー・ナッタ触媒などのマルチサイト触媒、又はメタロセン触媒などのシングルサイト触媒を用いて、気相重合、スラリー重合、溶液重合及び高圧イオン重合のいずれかの方法により、1段又は2段以上の多段で重合を行うことが好ましい。
シングルサイト触媒とは、均一な活性種を形成しうる触媒であり、通常、メタロセン系遷移金属化合物又は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、調製される。シングルサイト触媒は、マルチサイト触媒に比べて、活性点の構造が均一であるため、高分子量かつ均一度の高い構造を有する重合体を得ることができるため好ましい。
シングルサイト触媒としては、メタロセン触媒が好ましい。メタロセン触媒は、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、必要により担体とを含む触媒である。
遷移金属化合物における遷移金属としては、例えば、ジルコニウム、チタン及びハフニウムが挙げられ、ジルコニウム及びハフニウムが好ましい。
遷移金属化合物における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、又は置換シクロペンタジエニル基である。置換シクロペンタジエニル基は、例えば、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、及びハロシリル基から選択される少なくとも1種の置換基を有する。置換シクロペンタジエニル基は、1つ又は2つ以上の置換基を有し、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、又はこれらの水添体を形成していてもよい。置換基同士が互いに結合し形成された環が、さらに置換基を有していてもよい。
遷移金属化合物は、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子を通常は2つ有する。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ことが好ましい。架橋基としては、例えば、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などの置換シリレン基、ジアルキルゲルミレン基、ジアリールゲルミレン基などの置換ゲルミレン基が挙げられる。これらの中でも、置換シリレン基が好ましい。
助触媒とは、周期表第IV族の遷移金属化合物を重合触媒として有効に機能させえる成分、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える成分をいう。助触媒としては、例えば、ベンゼン可溶のアルミノキサン又は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、活性水素基含有又は非含有のカチオンと非配位性アニオンとからなるイオン性化合物、酸化ランタンなどのランタノイド塩、酸化スズ、及びフルオロ基を含有するフェノキシ化合物が挙げられる。
必要により使用される有機金属化合物としては、例えば、有機アルミニウム化合物、有機マグネシウム化合物、及び有機亜鉛化合物が挙げられる。これらの中でも、有機アルミニウム化合物が好ましい。
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。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、モンモリロナイトなどのイオン交換性層状珪酸塩、SiO、Al、MgO、ZrO、TiO、B、CaO、ZnO、BaO、ThO、又はこれらの混合物が挙げられる。
ポリエチレンを得るための原料として、化石燃料から得られるエチレンに代えて、バイオマス由来のエチレンを用いてもよい。バイオマス由来のポリエチレンは、カーボニュートラルな材料であるため、多層基材を用いて製造される包装材料の環境負荷を低減できる。バイオマス由来のポリエチレンは、例えば、特開2013-177531号公報に記載されている方法により製造できる。市販されているバイオマス由来のポリエチレン(例えば、ブラスケム社から市販されているグリーンPE)を使用してもよい。
メカニカルリサイクルによりリサイクルされたポリエチレンを使用してもよい。メカニカルリサイクルとは、一般的に、回収されたポリエチレンフィルムなどを粉砕し、アルカリ洗浄してフィルム表面の汚れ、異物を除去した後、高温・減圧下で一定時間乾燥してフィルム内部に留まっている汚染物質を拡散させ除染を行い、ポリエチレンからなるフィルムの汚れを取り除き、再びポリエチレンに戻す方法である。
本開示の多層基材に含まれるポリエチレンのメルトフローレート(MFR)は、製膜性、及び多層基材の加工適性という観点から、好ましくは0.1g/10分以上50g/10分以下、より好ましくは0.3g/10分以上30g/10分以下である。本開示において、MFRは、ASTM D1238に準拠し、温度190℃、荷重2.16kgの条件で測定する。
[ヒートシール層]
本開示の積層体を構成するヒートシール層は、上記したように第1の層と第2の層とを備え、第1の層は、エチレン-αオレフィン共重合体を主成分として含み、且つ、112℃以下の融点を有する。また、第2の層は、ポリエチレンを主成分として含み、且つ、114℃以上の融点を有する。このような第1の層及び第2の層を少なくとも備えることにより、低温シール性及び手切れ性を向上できる。その理由は以下の通りであると考えられる。
上記したような多層基材は、従来のようなポリエステルやナイロンといった樹脂フィルムよりも融点が低いポリエチレンから構成されているため、積層体を用いて包装袋を製造する際のヒートシール温度をあまり高くすることができない。本開示の積層体によれば、ヒートシール層の第1の層が第2の層よりも低温でヒートシールできるため、ポリエチレンから構成される多層基材と組合せた場合であっても、包装袋のシール性を維持することができる。
また、ポリエチレンから構成される多層基材は、ポリエステルやナイロンといった樹脂フィルムよりも引き裂き強度が高いため、積層体を包装袋といった形態に加工した際にも開封時の手切れ性(引き裂き性)が低下する。本開示によれば、多層基材と上記したような2層構成のヒートシール層とを組み合わせることで積層体の引き裂き性が向上する。この理由は明らかではないが、ヒートシール層が、融点が114℃以上のポリエチレンを含有することで靱性を向上し、積層体の引き裂き性が向上したものと推測できる。
なお、本明細書において、融点は、示差走査熱量計を用いて、JIS K7121:2012に準拠して求めた値である。具体的には、ヒートシール層の各層から試料を採取する。次いで、約10mgの試料をアルミニウム製のセルに入れ、窒素雰囲気下において、10℃/minの加熱速度で20℃から融点より充分に高い温度(例えば、200℃)まで昇温し、その到達温度で10分間保持した後、10℃/minの冷却速度で20℃まで冷却する。この昇温、保持及び冷却をもう一度繰り返し、2回目の昇温の際に観測される最大吸熱ピークの融解ピーク温度を求め、これを融点とする。示差走査熱量計としては、例えば、(株)日立ハイテクサイエンス社製の熱分析装置TA7000シリーズを使用できる。
<第1の層>
ヒートシール層における第1の層は、エチレン-α-オレフィン共重合体を含有し、且つ、112℃以下の融点を有する。これにより、上述した通り、ヒートシール層の低温シール性を向上できる。第1の層は、ヒートシール層における一方の表面層であり、積層体の一方の表面層でもある。
共重合体のコモノマーとして、α-オレフィンは、炭素数3~20のα-オレフィン、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-メチルペンテン等が挙げられるが、炭素数が多いほど引き裂き性が向上する傾向にある。低温シール性と引き裂き性とを考慮すると、α-オレフィンは、1-へキセン、1-オクテンが好ましい。
第1の層の融点は、ヒートシール層の低温シール性の観点から、好ましくは110℃以下、より好ましくは105℃以下、更に好ましくは100℃以下である。第1の層の融点は、例えば80℃以上であり、90℃以上でもよい。
第2の層の融点と第1の層の融点との差は、ヒートシール層の低温シール性及び剛性のバランスの観点から、好ましくは4℃以上、より好ましくは15℃以上、更に好ましくは20℃以上であり、好ましくは50℃以下、より好ましくは48℃以下、更に好ましくは46℃以下であり、例えば40℃以下でもよい。
第1の層の密度は、好ましくは0.915g/cm3以下、より好ましくは0.912g/cm3以下、更に好ましくは0.908g/cm3以下である。第1の層の密度は、例えば0.890g/cm3以上であり、0.900g/cm3以上でもよい。
第1の層の密度を0.915g/cm3以下とすることにより、ヒートシール層の低温シール性を向上できる。第1の層の密度を0.890g/cm3以上とすることにより、積層体の耐ブロッキング性を向上できる。
第1の層におけるエチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。
第1の層は、一実施形態において、好ましくは0.912g/cm3以下、より好ましくは0.908g/cm3以下、更に好ましくは0.905g/cm3以下の密度を有するエチレン-α-オレフィン共重合体を含有する。該エチレン-α-オレフィン共重合体の密度は、好ましくは0.890g/cm3以上、より好ましくは0.895g/cm3以上である。
第1の層が0.912g/cm3以下の密度を有するエチレン-α-オレフィン共重合体を含有することにより、ヒートシール層の低温シール性を向上できる。該エチレン-α-オレフィン共重合体の密度が0.890g/cm3以上であることにより、積層体の耐ブロッキング性を向上できる。
第1の層の厚さは、例えば5μm以上であり、15μm以上でもよい。第1の層の厚さは、例えば50μm以下であり、30μm以下でもよい。第1の層は、単層でも、各層が同一組成の多層でもよい。第1の層が多層である場合、第1の層の厚さは、各層の合計厚さである。
ヒートシール層の厚さに対する第1の層の厚さの割合は、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上、更に好ましくは10%以上、特に好ましくは15%以上であり、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下、特に好ましくは25%以下である。これにより、ヒートシール層の低温シール性及び剛性のバランスをより向上できる。
第1の層は、一実施形態において、第2の層又は第3の層に接していることが好ましく、第2の層に接していることがより好ましい。すなわち、第1の層は、一実施形態において、接着層を介さずに、第2の層又は第3の層に接していることが好ましい。
第1の層は、一実施形態において、未延伸の樹脂層である。
第1の層は、1種又は2種以上の添加剤を含有してもよい。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が挙げられる。第1の層は、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有する。
<第2の層>
ヒートシール層における第2の層は、ポリエチレンを含有し、且つ、114℃以上の融点を有する。これにより、上述した通り、ヒートシール層の剛性を向上できる。
第2の層の融点は、ヒートシール層の剛性の観点から、好ましくは117℃以上、より好ましくは120℃以上である。第2の層の融点は、例えば150℃以下であり、135℃以下でもよい。
第2の層の密度は、好ましくは0.916g/cm3以上、より好ましくは0.920g/cm3以上、更に好ましくは0.930g/cm3以上である。第2の層の密度は、例えば0.950g/cm3以下であり、0.945g/cm3以下でもよい。
第2の層の密度を0.916g/cm3以上とすることにより、ヒートシール層の剛性及び引き裂き性を向上できる。第2の層の密度を0.950g/cm3以下とすることにより、ヒートシール層の耐衝撃性を向上できる。
第2の層におけるポリエチレンの含有割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。
第2の層は、一実施形態において、好ましくは0.915g/cm3以上、より好ましくは0.935g/cm3以上の密度を有するポリエチレンを含有する。該ポリエチレンの密度は、好ましくは0.970g/cm3以下、より好ましくは0.960g/cm3以下である。
第2の層が0.915g/cm3以上の密度を有するポリエチレンを含有することにより、ヒートシール層の剛性及び引き裂き性を向上できる。該ポリエチレンの密度が0.970g/cm3以下であることにより、ヒートシール層の耐衝撃性を向上できる。
第2の層は、上記ポリエチレンとして、エチレン-α-オレフィン共重合体を含有してもよい。第2の層におけるエチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合は、第2の層の全体に対して、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上である。第2の層におけるエチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
エチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合を50質量%以上とすることにより、ヒートシール層の耐衝撃性を向上できる。エチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合を90質量%以下とすることにより、ヒートシール層の引き裂き性を向上できる。
第2の層は、上記ポリエチレンとして、エチレンの単独重合体を含有してもよい。第2の層におけるエチレンの単独重合体の含有割合は、第2の層の全体に対して、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。第2の層におけるエチレンの単独重合体の含有割合は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
エチレンの単独重合体の含有割合を10質量%以上とすることにより、ヒートシール層の引き裂き性を向上できる。エチレンの単独重合体の含有割合を50質量%以下とすることにより、ヒートシール層の耐衝撃性を向上できる。
一実施形態において、ヒートシール層が2つの層から構成される場合、第2の層は、ヒートシール層における基材側の表面層である。一実施形態において、ヒートシール層が3つ以上の層から構成される場合、第2の層は、ヒートシール層における基材側の表面層及び/又は中間層である。この場合、第1の層と、中間層とは、低温シール性及び剛性のバランスの観点から、構成材料が異なることが好ましい。
中間層とは、ヒートシール層の一方の表面層と他方の表面層との間に位置する層を意味する。中間層は、単層でもよく、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、同一でもよく、異なってもよい。
例えば、ヒートシール層が第1の層と中間層と基材側の表面層とを備える場合、基材側の表面層の融点よりも、中間層の融点の方が高いことが好ましい。また、第1の層の融点よりも、中間層の融点の方が高いことが好ましい。また、第1の層の融点よりも、基材側の表面層の融点の方が高いことが好ましい。このような構成により、例えば、ヒートシール層の低温シール性、剛性及び耐衝撃性をより向上できる。
例えば中間層の融点と基材側の表面層の融点との差は、0℃以上30℃以下でもよく、1℃以上でもよく、2℃以上でもよく、また、25℃以下でもよく、20℃以下でもよく、15℃以下でもよく、10℃以下でもよい。例えば中間層の融点と第1の層の融点との差は、2℃以上50℃以下でもよく、4℃以上でもよく、15℃以上でもよく、また、40℃以下でもよく、35℃以下でもよい。例えば基材側の表面層の融点と第1の層の融点との差は、2℃以上40℃以下でもよく、4℃以上でもよく、15℃以上でもよく、また、35℃以下でもよく、30℃以下でもよい。
第1の層と中間層と基材側の表面層とを備えるヒートシール層において、該ヒートシール層の厚さに対する第1の層の厚さの割合及び基材側の表面層の厚さの割合は、それぞれ独立に、好ましくは3%以上、より好ましくは5%以上、更に好ましくは10%以上、特に好ましくは15%以上であり、好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下、更に好ましくは30%以下、特に好ましくは25%以下である。
第1の層と中間層と基材側の表面層とを備えるヒートシール層において、該ヒートシール層の厚さに対する中間層の厚さの割合は、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは40%以上、特に好ましくは50%以上であり、好ましくは94%以下、より好ましくは90%以下、更に好ましくは80%以下、特に好ましくは70%以下である。
第2の層は、ポリエチレンを含有し、且つ、114℃以上の融点を有する層であれば、ヒートシール層内に複数存在してもよい。例えば、基材側の表面層及び中間層の両方が第2の層でもよい。
第2の層の厚さは、例えば10μm以上であり、45μm以上でもよい。第2の層の厚さは、例えば250μm以下であり、170μm以下でもよい。第2の層が多層である場合、第2の層の厚さは、各層の合計厚さである。
ヒートシール層の厚さTAに対する第2の層の厚さTBの比(厚さTB/厚さTA)は、ヒートシール層の剛性の観点から、好ましくは1/5以上、より好ましくは1/2以上であり、更に好ましくは2/3以上である。厚さTB/厚さTAは、例えば19/20以下であり、9/10でもよい。
第2の層は、一実施形態において、未延伸の樹脂層である。
第2の層は、1種又は2種以上の添加剤を含有してもよい。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が挙げられる。第2の層は、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有する。
本開示の積層体の他の実施形態によれば、ヒートシール層20は、図4に示すように、第1の層21Aと、第2の層22と、第1の層21Bとを厚さ方向にこの順に備えてもよいし、図5に示すように、第1の層21と、第2の層22Aと、第2の層22Bとを厚さ方向にこの順に備えていてもよい。また、図6に示すように、第1の層21と、第2の層22と、第3の層23とを厚さ方向にこの順に備えていてもよいし、図7に示すように、第1の層21と、第3の層23と、第2の層22とを厚さ方向にこの順に備えていてもよい。
<第3の層>
ヒートシール層は、第1の層及び第2の層以外に、更なる層として第3の層を備えてもよい。第3の層は、ポリエチレンを主成分として含む層である。
一実施形態において、第3の層は、基材側の表面層(ラミネート層)及び/又は中間層である。第3の層は、ヒートシール層内に複数存在する層であってもよい。
第3の層は、一実施形態において、未延伸の樹脂層である。
第3の層は、1種又は2種以上の添加剤を含有してもよい。第3の層は、帯電防止剤を含有しないことが好ましい。第3の層に含まれる添加剤としては、例えば、アンチブロッキング剤、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、糸摩擦低減剤、スリップ剤、酸化防止剤、イオン交換剤及び着色顔料が挙げられる。
上記した第1の層及び第2の層、また必要に応じて設けられる第3の層を備えるヒートシール層は、従来公知の方法により製造でき、具体的には、上記した多層基材と同様にして、インフレーション法又はTダイ法等の公知の方法によって製造できる。ヒートシール層は、一実施形態において、延伸処理が施されていない、未延伸フィルムである。
ヒートシール層の厚さは、好ましくは20μm以上であり、より好ましくは70μm以上であり、更に好ましくは100μm以上である。一方、ヒートシール層の厚さは、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは200μm以下であり、更に好ましくは150μm以下である。
ヒートシール層におけるエチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合は、ヒートシール層の全体に対して、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上である。ヒートシール層におけるエチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
エチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合を50質量%以上とすることにより、ヒートシール層の耐衝撃性を向上できる。エチレン-α-オレフィン共重合体の含有割合を90質量%以下とすることにより、ヒートシール層の引き裂き性を向上できる。
メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン-α-オレフィン共重合体を、第1の層で用いることにより、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたエチレン-α-オレフィン共重合体を用いた場合に比べて、例えば低温シール性をより向上できる。メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン-α-オレフィン共重合体を、第2の層又は第3の層で用いることにより、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたエチレン-α-オレフィン共重合体を用いた場合に比べて、例えば耐衝撃性をより向上できる。
ヒートシール層の第1の層の反対側に位置する面には、表面処理が施されてもよい。これにより、隣接する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。
ヒートシール層は、通常、延伸されていない層である。例えば、上記したヒートシール層からなるフィルムを必要に応じて接着剤層を介して多層基材上に積層するか、或いはポリエチレンを含む樹脂材料を多層基材等の上に溶融押出しすることにより、ヒートシール層を形成できる。
ヒートシール層は、一実施形態において、該ヒートシール層を構成する第1の層、第2の層及び任意に第3の層から選ばれる各層の間に、接着層を有さない。例えば、ヒートシール層は、共押出フィルムである。
[接着剤層]
図1に示すように、基材10とヒートシール層20との間に設けられる接着剤層30は、基材10とヒートシール層20とを積層して、両層間の密着性を向上できる。接着剤層30は、例えば、1液硬化型の接着剤、2液硬化型の接着剤、及び非硬化型の接着剤を、基材10またはヒートシール層20のいずれか、若しくは両方の表面に塗布することで形成することができる。
本開示の積層体において、接着剤として無溶剤型の接着剤を使用する。基材として上記したようなポリエチレンから構成される多層基材を使用しているため、従来のポリエステルやナイロンを基材とする場合と比較して、接着剤を塗布した後の乾燥温度を低く、或いは乾燥時間を短くする必要がある。そのため、溶剤型の接着剤を使用した場合には、接着剤を塗布した後の乾燥工程において接着剤中に含まれる溶剤、具体的には有機溶剤の除去(揮発)が不十分になり、包装袋とした場合に溶剤臭がする場合がある。無溶剤型の接着剤を使用することで、基材としてポリエチレンからなる多層基材を使用した場合であっても、溶剤臭が残らない包装袋とすることができる。
上記有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、n-ヘキサン及びメチルシクロヘキサン等の炭化水素溶剤;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸n-ブチル及び酢酸イソブチル等のエステル溶剤;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール及びイソブチルアルコール等のアルコール溶剤;並びにアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン溶剤が挙げられる。
本開示の積層体における残留溶剤量は、好ましくは6mg/m2以下、より好ましくは5mg/m2以下、さらに好ましくは3mg/m2以下である。残留溶剤量の下限値は小さいほど好ましいが、例えば0.1mg/m2又は0.2mg/m2でもよい。
無溶剤型の接着剤としては、例えば、ポリエーテル系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤及びウレタン系接着剤が挙げられる。これらの中でも、2液硬化型のウレタン系接着剤が好ましい。溶剤型の接着剤としては、例えば、ゴム系接着剤、ビニル系接着剤、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、フェノール系接着剤及びオレフィン系接着剤が挙げられる。これらのなかでも、ポリエステルポリオール及びイソシアネート化合物を含有する2液硬化型のウレタン系接着剤を好適に使用することができる。2液硬化型のウレタン系接着剤は低温でも硬化反応が進行し、硬化後の接着剤の硬度も高いため、溶剤臭を残存させないだけでなく、積層体の引き裂き性(手切れ性)も向上する。
無溶剤型の接着剤は、一実施形態において、主剤と硬化剤とを有する2液硬化型接着剤である。主剤に含まれる重合体成分の重量平均分子量(Mw)は、塗工適性という観点から、好ましくは800以上10,000以下、より好ましくは1,200以上4,000以下である。主剤に含まれる重合体成分の多分散度(Mw/Mn)は、好ましくは2.8以下、より好ましくは1.2以上2.7以下、さらに好ましくは1.5以上2.6以下、特に好ましくは2.0以上2.5以下である。ここでMnは、主剤に含まれる重合体成分の数平均分子量である。各平均分子量は、JIS K7252-1(2008)に準拠したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定され、ポリスチレン換算の値である。
一実施形態において、無溶剤型の接着剤を用いることにより、溶剤型の接着剤を用いた場合に比べて、例えば、接着剤層を薄くできる。これにより、積層体全体におけるポリエチレンの含有割合をさらに向上できる。このような積層体は、モノマテリアル化された包装容器の作製に好適である。
一実施形態において、無溶剤型の接着剤を用いることにより、溶剤型の接着剤を用いた場合に比べて、積層体の引き裂き性を向上できる。
以下、無溶剤型で2液硬化型のウレタン系接着剤について説明する。このウレタン系接着剤としては、例えば、ポリエステルポリオール等のポリオール化合物を含む主剤と、イソシアネート化合物を含む硬化剤とを有する接着剤が好ましい。
ポリオール化合物としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール及び(メタ)アクリルポリオールが挙げられる。これらの中でも、ポリエステルポリオールが好ましい。
ポリエステルポリオールは、1分子中に水酸基を2個以上有する。ポリエステルポリオールは、主骨格として、例えば、ポリエステル構造又はポリエステルポリウレタン構造を有する。ポリエステルポリオールは、例えば、多価アルコール成分と多価カルボン酸成分との脱水縮合反応や、エステル交換又は開環反応により得られる。
多価アルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール及びシクロヘキサンジメタノール等のジオール;グリセリン、トリエチロールプロパン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びソルビトール等の3官能以上のポリオールが挙げられる。
多価カルボン酸成分としては、例えば、脂肪族多価カルボン酸、脂環族多価カルボン酸及び芳香族多価カルボン酸、並びにこれらのエステル誘導体及び酸無水物が挙げられる。脂肪族多価カルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸及びダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。脂環族多価カルボン酸としては、例えば、1,3-シクロペンタンジカルボン酸及び1,4-シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。芳香族多価カルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸及び1,2-ビス(フェノキシ)エタン-p,p’-ジカルボン酸が挙げられる。
ポリエステルポリオールは、必要に応じてポリイソシアネートにて予め鎖長させることもできる。ポリイソシアネートとしては、例えば、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、α、α、α’α’-テトラメチル-m-キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート及びジフェニルメタンジイソシアネート等のジイソシアネート;並びにジイソシアネートのビュレット体、ヌレート体又はトリメチロールプロパンアダクト体が挙げられる。
ポリエステルポリオール等のポリオール化合物の重量平均分子量(Mw)は、塗工適性という観点から、好ましくは800以上10,000以下、より好ましくは1,200以上4,000以下である。ポリエステルポリオール等のポリオール化合物の多分散度(Mw/Mn)は、好ましくは2.8以下、より好ましくは1.2以上2.7以下、さらに好ましくは1.5以上2.6以下、特に好ましくは2.0以上2.5以下である。ここでMnは、ポリオール化合物の数平均分子量である。各平均分子量は、JIS K7252-1(2008)に準拠したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定され、ポリスチレン換算の値である。
イソシアネート化合物は、1分子中にイソシアネート基を2個以上有する。
イソシアネート化合物としては、例えば、芳香族イソシアネート及び脂肪族イソシアネートが挙げられる。イソシアネート化合物は、公知のイソシアネートブロック化剤を用いて公知慣用の適宜の方法より付加反応させて得られたブロック化イソシアネート化合物でもよい。
イソシアネート化合物としては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート及びα、α、α’α’-テトラメチル-m-キシリレンジイソシアネート等のジイソシアネート;これらのジイソシアネートの3量体;並びにこれらのジイソシアネート化合物と、低分子活性水素化合物若しくはそのアルキレンオキシド付加物、又は高分子活性水素化合物とを反応させて得られる、アダクト体、ビュレット体及びアロファネート体が挙げられる。
低分子活性水素化合物としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサメチレングリコール、1,8-オクタメチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、メタキシリレンアルコール、1,3-ビスヒドロキシエチルベンゼン、1,4-ビスヒドロキシエチルベンゼン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、エリスリトール、ソルビトール、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン及びメタキシリレンジアミンが挙げられる。高分子活性水素化合物としては、例えば、ポリエステル、ポリエーテルポリオール及びポリアミドが挙げられる。
接着剤層の厚さは、接着剤層の接着性及び積層体の加工適性という観点から、好ましくは0.5μm以上6μm以下、より好ましくは0.8μm以上5μm以下、さらに好ましくは1μm以上4.5μm以下である。接着剤層の厚さは、無溶剤型の接着剤により構成することにより、例えば2μm以下とすることができ、一実施形態において、0.5μm以上2μm以下である。
接着剤を塗布する方法としては、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などの方法により、基材10等の表面に接着剤を塗布及び乾燥することにより形成できる。
[印刷層]
本開示の積層体は、一実施形態において、上述した基材10上に印刷層をさらに備えてもよい。印刷層は、例えば、多層基材10における第1の層又は第5の層に形成される。基材に画像を印刷する際には、通常、前処理として、コロナ放電処理などの表面処理が基材に対してなされる。本開示においては、一実施形態において、上記したように多層基材10の第1の層又は第5の層が中密度ポリエチレンを含有するため、高密度ポリエチレンのみを含有する層に比べて、表面処理に対する耐久性が高い傾向にある。このため、中密度ポリエチレンを含有する層は、表面処理後の印刷時におけるインキ密着性に優れる。また、中密度ポリエチレンを含有する層は、印刷時及びヒートシール時に必要な耐熱性も有する。
本開示の積層体は、一実施形態において、画像の経時的な劣化を抑制できることから、基材10におけるヒートシール層20側の面上に印刷層を備えることが好ましい。
印刷層は、例えば、画像を含む。画像としては、例えば、文字、図形、記号及びこれらの組合せが挙げられる。印刷層の形成方法としては、例えば、グラビア印刷法、オフセット印刷法及びフレキソ印刷法が挙げられる。一実施形態において、環境負荷低減という観点から、フレキソ印刷法が好ましい。また、環境負荷低減という観点から、バイオマス由来のインキを用いて基材の表面に印刷層を形成してもよい。
[積層体の用途]
本開示の積層体は、包装材料用途に好適に使用できる。
包装材料は、包装容器を作製するために使用される。包装容器は、本開示の積層体を備える。本開示の積層体を一部または全部に使用することで包装容器を作製できる。本開示の積層体を用いることで、低温シール性及び引き裂き性に優れる包装容器とすることができる。
また、一実施形態において、本開示の積層体は、必要に応じて印刷層が形成された上記多層基材と、ポリエチレンにより構成されたヒートシール層とのみからなる。これにより、本開示の積層体を使用した包装容器は、各樹脂層が同一材料であるポリエチレンにより構成されることから、リサイクル性を特に向上できる。
図8は、本開示の包装容器の一例であるスタンディングパウチの一実施形態を示す概略図である。図8に示すように、スタンディングパウチ40は、胴部41と、底部42とを備える。胴部41は、2枚の側面シート43から構成され、底部42は、底面シート44から構成されている。スタンディングパウチ40において、側面シート43には、本開示による積層体1を使用する。従って、スタンディングパウチ40は、側面シート43を構成する積層体1が備えるヒートシール層20の第1の層21が最内層となるように製袋される。なお、スタンディングパウチ40は、側面シート43と底面シート44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。本開示においては、側面シート43及び底面シート44の両方に本開示の積層体を使用する場合は、引き裂き性を考慮すると、側面シート43に使用する積層体は、底面シート44に使用する積層体よりも厚さが小さいことが好ましい。
なお、図8において、ハッチング部は、ヒートシール箇所である。底面シートが側面シートの形状を保持することにより、パウチに自立性が付与され、スタンディング形式のパウチとすることができる。側面シートと底面シートとによって囲まれる領域内に、内容物を収容するための収容空間が形成される。
一実施形態において、側面シート43は、本開示の積層体1を2枚準備し、これらをヒートシール層20同士が向かい合うようにして重ね合わせ、両側の側縁部をヒートシールして製袋することにより形成できる。
他の実施形態において、側面シートは、本開示の積層体を2枚準備し、これらをヒートシール層同士が向かい合うようにして重ね合わせ、重ね合わせた積層体の両側の側縁部における積層体間に、ヒートシール層が外側となるようにV字状に折った積層体2枚をそれぞれ挿入し、ヒートシールすることにより形成できる。このような作製方法によれば、図9に示すような側部ガセット41a付きの胴部41を有するスタンディングパウチ40が得られる。
また、スタンディングパウチの他の実施形態として、内容物が、液体や粘調体や粉末である場合は、図10に示すように、注出用ノズル部45を備えるスタンディングパウチであってもよい。また、開封容易性の観点から、図10に示されるような、スタンディングパウチ40が内側に湾曲した湾曲部46を備えていてもよい。さらに、レーザー光線などにより形成される切り取り部47を備えていてもよい。
本開示の積層体を用いた包装容器の一例としてスタンディングパウチを例示して説明したが、包装容器は、スタンディングパウチ以外の包装袋であってもよく、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型(ピローシール型)、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型及びガゼット型などの種々の形態の包装袋が挙げられる。
本開示は、例えば以下の[1]~[15]に関する。
[1]基材とヒートシール層とを備える積層体であって、基材は、延伸処理されてなるポリエチレン多層基材であり、ヒートシール層は、第1の層と、第2の層とを少なくとも備え、第1の層が、エチレン-α-オレフィン共重合体を含有し、第1の層の融点が、112℃以下であり、第2の層が、ポリエチレンを含有し、第2の層の融点が、114℃以上であり、積層体の一方側の表層が、ヒートシール層の第1の層であり、基材とヒートシール層とが接着剤層を介して積層されており、接着剤層が、無溶剤型接着剤からなる、積層体。
[2]ヒートシール層の第1の層の密度が、0.915g/cm以下である、上記[1]に記載の積層体。
[3]ヒートシール層の第2の層の密度が、0.917g/cm以上である、上記[1]又は[2]に記載の積層体。
[4]エチレン-αオレフィン共重合体の含有量が、ヒートシール層の全体に対して、50質量%以上90質量%以下である、上記[1]~[3]のいずれかに記載の積層体。
[5]ポリエチレン多層基材が、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第1の層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第2の層と、直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第3の層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第4の層と、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第5の層とを、厚さ方向にこの順に備える、上記[1]~[4]のいずれかに記載の積層体。
[6]基材の第1の層及び第5の層における、中密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンとの質量比(中密度ポリエチレン/高密度ポリエチレン)が、それぞれ独立に、1.1以上5以下であり、基材の第2の層及び第4の層における、中密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比(中密度ポリエチレン/直鎖状低密度ポリエチレン)が、それぞれ独立に、0.25以上4以下である、上記[5]に記載の積層体。
[7]基材の第1の層における中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上であり、基材の第2の層における中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上であり、基材の第3の層における直鎖状低密度ポリエチレンの含有割合が、80質量%以上であり、基材の第4の層における中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上であり、基材の第5の層における中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上である、上記[5]又は[6]に記載の積層体。
[8]基材における、第1~第5の層から選ばれる任意の互いに隣接する層を層(1)及び層(2)と記載する場合に、層(1)を構成するポリエチレンの密度と、層(2)を構成するポリエチレンの密度との差の絶対値が、0.030g/cm以下である、上記[5]~[7]のいずれかに記載の積層体。
[9]基材の少なくとも一方の面に印刷層を備え、基材の印刷層側の面が、ヒートシール層の第2の層側の面と、接着剤層を介して積層されている、上記[1]~[8]のいずれかに記載の積層体。
[10]積層体における残留溶剤量が、6mg/m2以下である、上記[1]~[9]のいずれかに記載の積層体。
[11]無溶剤型接着剤が、主剤と硬化剤とを有する2液硬化型接着剤であり、主剤に含まれる重合体成分の重量平均分子量(Mw)が、800以上10,000以下である、上記[1]~[10]のいずれかに記載の積層体。
[12]無溶剤型接着剤が、主剤と硬化剤とを有する2液硬化型接着剤であり、主剤に含まれる重合体成分の多分散度(Mw/Mn)が、2.8以下である、上記[1]~[11]のいずれかに記載の積層体。
[13]接着剤層の厚さが、0.5μm以上2μm以下である、上記[1]~[12]のいずれかに記載の積層体。
[14]上記[1]~[13]のいずれかに記載の積層体を備える、包装容器。
[15]スタンディングパウチである、上記[14]に記載の包装容器。
本開示の積層体について実施例を元にさらに具体的に説明するが、本開示の積層体は実施例によって限定されるものではない。以下、「質量部」は単に「部」と記載する。
[実施例1]
<延伸多層基材の準備>
以下のポリエチレンを使用した。
・中密度ポリエチレン(以下「MDPE」と記載する):
商品名Elite5538G
密度:0.941g/cm、融点:129℃、MFR:1.3g/10分、
Dowchemical社製
・高密度ポリエチレン(以下「HDPE」と記載する):
商品名Elite5960G
密度:0.960g/cm、融点:134℃、MFR:0.8g/10分、
Dowchemical社製
・直鎖状低密度ポリエチレン(以下「LLDPE」と記載する):
商品名Elite5400G
密度:0.916g/cm、融点:123℃、MFR:1.3g/10分、
Dowchemical社製
・ブレンドポリエチレンA
70部のMDPEと、30部のLLDPEとを混合して、平均密度0.934g/cmのブレンドポリエチレンA(以下「ブレンドPE(A)」と記載する)を得た。・ブレンドポリエチレンB
70部のMDPEと、30部のHDPEとを混合して、平均密度0.947g/cmのブレンドポリエチレンB(以下「ブレンドPE(B)」と記載する)を得た。
LLDPE、ブレンドPE(A)及びブレンドPE(B)を、インフレーション成形法により、ブレンドPE(B)層(15μm)/ブレンドPE(A)層(22.5μm)/LLDPE層(50μm)/ブレンドPE(A)層(22.5μm)/ブレンドPE(B)層(15μm)の層厚さ比で5層共押出しを行いチューブ状に製膜し、総厚さ125μmのポリエチレンフィルムを得て、チューブ状のフィルムをニップ箇所で折りたたみ、2枚重ねにした。括弧内の数値は層の厚さを示す。
上記で作製したポリエチレンフィルムを長手方向(MD)に5倍の延伸倍率で延伸し、さらに、片方の面のブレンドPE(C)層(表面層)にコロナ放電処理を行った後、端部をスリットし、2枚に分けて、厚さ25μmの延伸多層基材を得た。
<ヒートシール層用フィルムの準備>
以下のポリエチレンを使用した。
・エチレン-αオレフィン共重合体(以下、「共重合体A」と記載する):
エチレンとC8オレフィンとの共重合体、密度:0.902g/cm、MFR:1.0g/10min、重合触媒:メタロセン触媒
・エチレン-αオレフィン共重合体(以下、「共重合体B」と記載する):
エチレンとC8オレフィンとの共重合体、密度:0.918g/cm、MFR:0.8g/10min、重合触媒:メタロセン触媒
・エチレン-αオレフィン共重合体(以下、「共重合体C」と記載する):
エチレンとC8オレフィンとの共重合体、密度:0.941g/cm、MFR:1.3g/10min、重合触媒:メタロセン触媒
・高圧法低密度ポリエチレン(以下、「LDPE」と記載する):
密度:0.919g/cm、MFR:2.0g/10min
・スリップ剤マスターバッチ(以下、「スリップ剤MB」と記載する):
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
・アンチブロッキング剤マスターバッチ(以下、「AB剤MB」と記載する):
ベース材料:ポリエチレン、アンチブロッキング剤:アクリル樹脂、アンチブロッキング剤の含有量:30.0質量%、密度:0.959g/cm、MFR:2.5g/10min
第1の層(シール層)として、93質量部の共重合体Aと、1質量部のスリップ剤MBと、6質量部のAB剤MBとの混合物を用い、第2の層(中間層)として、69質量部の共重合体Cと、30質量部のLDPEと、1質量部のスリップ剤MBとの混合物を用い、第2の層(ラミネート層)として、89質量部の共重合体Bと、10質量部のLDPEと、1質量部のスリップ剤MBとの混合物を用い、第1の層(シール層):第2の層(中間層):第2の層(ラミネート層)の厚さ比が1:3:1となるようにして3層押出製膜により厚さ130μmのヒートシールフィルムを得た。
得られたヒートシールフィルムにおける各層の融点を、示差走査熱量計を用いて、JIS K7121:2012に準拠して求めた。示差走査熱量計としては、(株)日立ハイテクサイエンス社製の熱分析装置TA7000シリーズを使用した。
具体的には、シーラントフィルムから各層の試料を採取した。約10mgの試料をアルミニウム製のセルに入れ、窒素雰囲気下において、10℃/minの加熱速度で20℃から融点より十分に高い温度(例えば、200℃)まで昇温し、その到達温度で10分間保持した後、10℃/minの冷却速度で20℃まで冷却した。この昇温、保持及び冷却をもう一度繰り返し、2回目の昇温の際に観測される最大吸熱ピークの融解ピーク温度を求め、これを融点とした。
その結果、第1の層の融点は99℃、第2の層(中間層)の融点は122℃、第2の層(ラミネート層)の融点は117℃であった。
<積層体の作製>
上記のようにして得られた延伸多層基材の片方の面のブレンドPE(B)層(表面層)にコロナ放電処理を行った。次いで、延伸多層基材のコロナ放電処理面に油性グラビアインキ(DICグラフィックス(株)製、商品名:フィナート)を用いて、グラビア印刷法により印刷層を形成した。印刷層の厚さは1μmとした。
ヒートシール層の第2の層の面にコロナ放電処理を行った。次いで、延伸多層基材の印刷層面と、ヒートシール層の第2の層の面とが対向するように、2液硬化型ウレタン系無溶剤型接着剤(ロックペイント社製、RN-920/HN-920)を介して両者をラミネートし、積層体を得た。接着剤層の厚さは1μmとした。2液硬化型ウレタン系無溶剤型接着剤における主剤に含まれる重合体成分の重量平均分子量(Mw)は2,000から2,500の範囲にあり、主剤に含まれる重合体成分の多分散度(Mw/Mn)は2.0から2.5の範囲にあった。
<包装袋の作製>
得られた積層体を2枚準備し、ヒートシール層の第1の層が対向するように積層体どうしを重ね合わせ、2辺をヒートシールすることで、胴部を形成し、次いで、さらにもう1枚の積層体を、ヒートシール層が外側になるようにV字状に折り、胴部の一端から挟み込み、ヒートシールすることにより底部を形成し、スタンディングパウチを作製した。ヒートシール条件は、温度140℃、圧力1kgf/cm、1秒とした。
[比較例1]
ヒートシール層用フィルムとして、93質量部の直鎖状低密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、SP1520、密度:0.913g/cm、融点:116℃)と、1質量部のスリップ剤MBと、6質量部のAB剤MBとの混合物を用いて単層製膜したヒートシール層用フィルム(厚さは130μm)を使用した以外は実施例1と同様にして積層体を作製し、包装袋を得た。
[比較例2]
延伸多層基材とヒートシール層とを、2液硬化型ウレタン系溶剤型接着剤(ロックペイント社製、Ru-77T/H-7)を用いてドライラミネートした以外は実施例1と同様にして積層体を作製し、包装袋を得た。
[比較例3]
延伸多層基材とヒートシール層とを、2液硬化型ウレタン系溶剤型接着剤(ロックペイント社製、Ru-77T/H-7)を用いてドライラミネートした以外は比較例1と同様にして積層体を作製し、包装袋を得た。
<ヒートシール強度>
得られた包装袋のヒートシール部分について、JIS-Z-1707準拠して剥離強度を測定した。測定機は、テンシロン万能材料試験機 RTC-1530を用い、300mm/minの測定条件にて15mm幅の剥離強度を測定した。5個の試験片について測定を行い、平均値をヒートシール強度とした。
<引き裂き強度>
実施例及び比較例で使用した各積層体を16枚積層した試験片を作製し、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。
<残留溶剤の確認>
ガスクロマトグラフィーにて、積層体に含まれるトルエン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、メタノール及びメチルエチルケトンの合計量(mg/m2)を測定した。具体的には、残留溶剤量は、積層体から10cm四方のサンプルを切り出し、該サンプルについて、(株)島津製作所製のガスクロマトグラフGC-2014を用いて、検量線法により測定した。
<落下試験>
各スタンディングパウチに水400gを入れて、高さ1mより水平5回、垂直5回落下させ、破袋の有無を確認した。
<耐圧試験>
各スタンディングパウチに水400gを入れて、100kgf×1分の荷重をかけ、破袋の有無を確認した。
<突刺強度>
食品衛生法における「食品、添加物等の規格基準 第3:器具及び容器包装」(昭和57年厚生省告示第20号)の「2.強度等試験法」に準拠して、突刺強度を測定した。φ1.0mm×0.5mmRの針を用い、突刺し速度50mm/minで積層体に突き刺し、針が積層体を貫通する際の強度を測定した。測定値を積層体の厚さで割り、厚さ1μmあたりの突刺強度[N/μm]を算出した。延伸多層基材側からの突き刺と、ヒートシール層側からの突き刺の2種を行い、それぞれ5回で測定し平均値を算出した。
Figure 2023047261000002
1 :積層体
10:基材
20:ヒートシール層
30:接着剤層
40:包装容器(スタンディングパウチ)
41:胴部(側面シート)
42:底部(底面シート)
41a:側部ガセット

Claims (15)

  1. 基材とヒートシール層とを備える積層体であって、
    前記基材は、延伸処理されてなるポリエチレン多層基材であり、
    前記ヒートシール層は、
    第1の層と、第2の層とを少なくとも備え、
    前記第1の層が、エチレン-α-オレフィン共重合体を含有し、
    前記第1の層の融点が、112℃以下であり、
    前記第2の層が、ポリエチレンを含有し、
    前記第2の層の融点が、114℃以上であり、
    前記積層体の一方側の表層が、前記ヒートシール層の第1の層であり、
    前記基材と前記ヒートシール層とが接着剤層を介して積層されており、
    前記接着剤層が、無溶剤型接着剤からなる、
    積層体。
  2. 前記ヒートシール層の第1の層の密度が、0.915g/cm以下である、請求項1に記載の積層体。
  3. 前記ヒートシール層の第2の層の密度が、0.917g/cm以上である、請求項1又は2に記載の積層体。
  4. エチレン-αオレフィン共重合体の含有量が、前記ヒートシール層の全体に対して、50質量%以上90質量%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。
  5. 前記ポリエチレン多層基材が、
    中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第1の層と、
    中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第2の層と、
    直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第3の層と、
    中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含有する第4の層と、
    中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンを含有する第5の層と
    を、厚さ方向にこの順に備える、
    請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体。
  6. 前記基材の第1の層及び第5の層における、中密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンとの質量比(中密度ポリエチレン/高密度ポリエチレン)が、それぞれ独立に、1.1以上5以下であり、
    前記基材の第2の層及び第4の層における、中密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比(中密度ポリエチレン/直鎖状低密度ポリエチレン)が、それぞれ独立に、0.25以上4以下である、
    請求項5に記載の積層体。
  7. 前記基材の第1の層における中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上であり、
    前記基材の第2の層における中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上であり、
    前記基材の第3の層における直鎖状低密度ポリエチレンの含有割合が、80質量%以上であり、
    前記基材の第4の層における中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上であり、
    前記基材の第5の層における中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの合計含有割合が、80質量%以上である、
    請求項5又は6に記載の積層体。
  8. 前記基材における、第1~第5の層から選ばれる任意の互いに隣接する層を層(1)及び層(2)と記載する場合に、前記層(1)を構成するポリエチレンの密度と、前記層(2)を構成するポリエチレンの密度との差の絶対値が、0.030g/cm以下である、請求項5~7のいずれか一項に記載の積層体。
  9. 前記基材の少なくとも一方の面に印刷層を備え、前記基材の印刷層側の面が、前記ヒートシール層の第2の層側の面と、接着剤層を介して積層されている、請求項1~8のいずれか一項に記載の積層体。
  10. 前記積層体における残留溶剤量が、6mg/m2以下である、請求項1~9のいずれか一項に記載の積層体。
  11. 前記無溶剤型接着剤が、主剤と硬化剤とを有する2液硬化型接着剤であり、前記主剤に含まれる重合体成分の重量平均分子量(Mw)が、800以上10,000以下である、請求項1~10のいずれか一項に記載の積層体。
  12. 前記無溶剤型接着剤が、主剤と硬化剤とを有する2液硬化型接着剤であり、前記主剤に含まれる重合体成分の多分散度(Mw/Mn)が、2.8以下である、請求項1~11のいずれか一項に記載の積層体。
  13. 前記接着剤層の厚さが、0.5μm以上2μm以下である、請求項1~12のいずれか一項に記載の積層体。
  14. 請求項1~13のいずれか一項に記載の積層体を備える、包装容器。
  15. スタンディングパウチである、請求項14に記載の包装容器。
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