JP2023048890A - 延伸ポリエチレン基材 - Google Patents

延伸ポリエチレン基材 Download PDF

Info

Publication number
JP2023048890A
JP2023048890A JP2021158466A JP2021158466A JP2023048890A JP 2023048890 A JP2023048890 A JP 2023048890A JP 2021158466 A JP2021158466 A JP 2021158466A JP 2021158466 A JP2021158466 A JP 2021158466A JP 2023048890 A JP2023048890 A JP 2023048890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polyethylene
layer
density polyethylene
less
stretched
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021158466A
Other languages
English (en)
Inventor
祐也 高杉
Yuya Takasugi
憲一 山田
Kenichi Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2021158466A priority Critical patent/JP2023048890A/ja
Publication of JP2023048890A publication Critical patent/JP2023048890A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】環境負荷の低いポリエチレン基材を提供する。【解決手段】バイオマス由来のポリエチレンを含むポリエチレンを含有し、ポリエチレンの含有割合が90質量%以上であり、一軸延伸処理が施されている、延伸ポリエチレン基材。【選択図】図1

Description

本開示は、延伸ポリエチレン基材に関する。
フィルム製品は、様々な機能を発現させるために、異なる材質のフィルム同士(例えば、基材としてのポリエステルフィルムと、シーラント層としてのポリエチレンフィルム)を貼り合わせて製造されている(例えば、特許文献1参照)。このようなフィルム製品から、包装容器が作製されている。
特開2013-095454号公報
近年、プラスチック海洋汚染及び地球温暖化など、環境問題に対する取り組みが重要視されている。したがって、包装材料などには、高いリサイクル適性が求められている。しかしながら、異なる材質のフィルム同士を貼り合わせて製造されたフィルム製品は、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り、リサイクルしにくいという問題がある。この問題を解決するために、フィルム製品を、同種の素材であるポリエチレンフィルム同士を貼り合わせて製造することにより、リサイクル適性を上げるという、モノマテリアル化という技術が検討されている。
ポリエチレンによるモノマテリアル化は、特性の異なるポリエチレンフィルム同士を貼り合わせることで、例えば、基材としての延伸ポリエチレンフィルムと、シーラント層としてのポリエチレンフィルムとを貼り合わせることで、実現できる。例えば、延伸ポリエチレン基材と、シーラント層としてのポリエチレン層とを備える積層体を包装材料として用いることにより、上記モノマテリアル化を図ることができる。このような包装材料において、環境問題に対する取り組みという観点から、環境負荷の低いポリエチレン基材が望まれている。本開示の一つの解決課題は、環境負荷の低いポリエチレン基材を提供することにある。
本開示の延伸ポリエチレン基材は、バイオマス由来のポリエチレンを含むポリエチレンを含有し、ポリエチレンの含有割合が90質量%以上であり、一軸延伸処理が施されている。
本開示によれば、ポリエチレンの少なくとも一部としてバイオマス由来のポリエチレンを用いた延伸ポリエチレン基材を提供できる。このような延伸ポリエチレン基材を備える包装材料を用いることにより、環境負荷を低減できる。
図1は、本開示の延伸ポリエチレン基材の一実施形態の模式断面図である。 図2は、本開示の積層体の一実施形態の模式断面図である。 図3は、本開示の積層体の一実施形態の模式断面図である。 図4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5は、スタンディングパウチの一実施形態の斜視図である。
以下、本開示の実施形態について、詳細に説明する。本開示は多くの異なる形態で実施でき、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されない。図面は、説明をより明確にするため、実施形態に比べ、各層の幅、厚さ及び形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定しない。本明細書と各図において、既出の図に関してすでに説明したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
[延伸ポリエチレン基材]
本開示の延伸ポリエチレン基材は、
バイオマス由来のポリエチレンを含むポリエチレンを含有し、
ポリエチレンの含有割合が90質量%以上であり、
一軸延伸処理が施されていることを特徴とする。
本開示においてポリエチレンとは、全繰返し構成単位中、エチレン由来の構成単位の含有割合が50モル%以上の重合体をいう。この重合体において、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、特に好ましくは95モル%以上である。上記含有割合は、NMR法により測定できる。
本開示において、ポリエチレンは、エチレンの単独重合体でもよく、エチレンと、エチレン以外のエチレン性不飽和モノマーとの共重合体でもよい。エチレン以外のエチレン性不飽和モノマーとしては、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-ヘプテン等の炭素数3以上20以下のα-オレフィン;酢酸ビニル及びプロピオン酸ビニル等のビニルモノマー;並びに(メタ)アクリル酸メチル及び(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
本開示において、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。
本開示において、上記ポリエチレンの密度は以下のとおりである。
高密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.945g/cm3以上である。高密度ポリエチレンの密度の上限は、例えば0.965g/cm3である。中密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.925g/cm3以上0.945g/cm3未満である。低密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.900g/cm3以上0.925g/cm3未満である。直鎖状低密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.900g/cm3以上0.925g/cm3未満である。超低密度ポリエチレンの密度は、好ましくは0.900g/cm3未満である。超低密度ポリエチレンの密度の下限は、例えば0.860g/cm3である。ポリエチレンの密度は、JIS K7112、特にD法(密度勾配管法、23℃)、に準拠して測定する。
低密度ポリエチレンは、通常、高圧重合法によりエチレンを重合して得られるポリエチレンである。直鎖状低密度ポリエチレンは、通常、低圧重合法(例:チーグラー・ナッタ触媒又はメタロセン触媒を用いた重合法)によりエチレン及び少量のα-オレフィンを重合して得られるポリエチレンである。
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られる。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以上30以下の炭化水素基、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以上4以下のアルキレン基、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、SiO2、Al23、MgO、ZrO2、TiO2、B23、CaO、ZnO、BaO、ThO2、又はこれらの混合物が挙げられる。
本開示の延伸ポリエチレン基材は、ポリエチレンの少なくとも一部として、バイオマス由来のポリエチレン(以下「バイオマスポリエチレン」ともいう)を含有する。すなわち、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等に代えて、バイオマス由来のエチレン等を用いてもよい。バイオマスポリエチレンは、カーボンニュートラルな材料であるため、延伸ポリエチレン基材による環境負荷を低減できる。バイオマスポリエチレンは、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ポリエチレンを使用してもよい。
バイオマスポリエチレンの原料となるバイオマス由来のエチレンは、従来公知の方法により得ることができる。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、例えば、バイオマス由来のエタノールを原料として製造できる。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。植物原料としては、従来公知の植物を用いることができ、例えば、トウモロコシ、サトウキビ、ビート及びマニオクが挙げられる。
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を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。触媒としては、従来公知の触媒を用いることができる。プロセス上有利な反応形式は、触媒と生成物との分離が容易な固定床流通反応である。例えば、γ-アルミナが好ましい。
この脱水反応は吸熱反応であるため、通常は加熱条件で行う。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、より好ましくは250℃以上、さらに好ましくは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、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。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される。水の含有量は、例えば0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上である。水の含有量は、物質収支上及び熱収支の観点から、例えば50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは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物が得られる。常温において約5MPa以下ではエチレンは気体であるため、これらの混合物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さらに蒸留され、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並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並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、これらの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。精製は、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、吸着精製法が挙げられる。用いる吸着剤としては、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。
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。苛性水処理を行う場合は、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。
バイオマスポリエチレンは、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーを重合して得られるポリエチレンである。バイオマス由来のエチレンとしては、上記製造方法により得られたエチレンを用いることが好ましい。原料であるモノマーとしてバイオマス由来のエチレンを用いているため、重合されてなるポリエチレンはバイオマス由来となる。
バイオマスポリエチレンの原料モノマーは、バイオマス由来のエチレンを100質量%含むものでなくてもよい。バイオマスポリエチレンの原料モノマーは、バイオマス由来のエチレンとともに、化石燃料由来のエチレンをさらに含んでもよい。
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、例えばトウモロコシ中の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できる。本開示において、「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。例えば、ポリエチレンテレフタレートを例にとる。ポリエチレンテレフタレートは、2炭素原子を含むエチレングリコールと8炭素原子を含むテレフタル酸とがモル比1:1で重合した重合体である。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。したがって、バイオマス度の理論値は31.25%である。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。したがって、60÷192×100=31.25である。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由来の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、化石燃料由来のポリエステルのバイオマス度は0%である。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す。
理論上、ポリエチレンの原料として、全てバイオマス由来のエチレンを用いれば、バイオマス由来のエチレン濃度は100%であり、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%であり、化石燃料ポリエチレンのバイオマス度は0%である。
バイオマスポリエチレンとしては、具体的には、例えば、バイオマス高密度ポリエチレン、バイオマス中密度ポリエチレン、バイオマス低密度ポリエチレン、バイオマス直鎖状低密度ポリエチレン及びバイオマス超低密度ポリエチレンが挙げられる。バイオマスポリエチレンのバイオマス度は、一実施形態において、80%以上、85%以上、90%以上又は95%以上である。
バイオマスポリエチレンとしては、植物由来ポリエチレンが好ましい。
本開示において、バイオマスポリエチレンやバイオマス由来の樹脂層は、バイオマス度が100%である必要はない。延伸ポリエチレン基材の一部にでもバイオマス由来の原料が用いられていれば、従来に比べて化石燃料の使用量を削減するという趣旨に沿うからである。
ポリエチレンとしては、メカニカルリサイクル又はケミ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。これにより、延伸ポリエチレン基材による環境負荷を低減できる。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、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。ケミ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モノマーレベルまで分解し、当該モノマーを再度重合してポリエチレンを得る方法である。
以上のポリエチレンの説明は、以下の記載におけるポリエチレンに適用できる。
延伸ポリエチレン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。
延伸ポリエチレン基材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0.2g/10分以上30g/10分以下、さらに好ましくは0.2g/10分以上10g/10分以下、特に好ましくは0.2g/10分以上5.0g/10分以下である。ポリエチレンのMFRは、JIS K7210に準拠し、温度190℃、荷重2.16kgの条件で、A法により測定する。
例えばTダイ法により延伸ポリエチレン基材を製造する場合、延伸ポリエチレン基材を構成するポリエチレンのMFRは、製膜性及び加工適性という観点から、好ましくは3.0g/10分以上20g/10分以下である。
例えばインフレーション法により延伸ポリエチレン基材を製造する場合、延伸ポリエチレン基材を構成するポリエチレンのMFRは、製膜性及び加工適性という観点から、好ましくは0.2g/10分以上5.0g/10分以下である。
延伸ポリエチレン基材を構成するポリエチレンの融点(Tm)は、耐熱性という観点から、好ましくは100℃以上140℃以下、より好ましくは110℃以上140℃以下、さらに好ましくは120℃以上140℃以下である。Tmは、JIS K7121に準拠して、示差走査熱量測定(DSC)により得られる。
延伸ポリエチレン基材は、ポリエチレンを1種又は2種以上含有できる。
延伸ポリエチレン基材におけるポリエチレンの含有割合は、90質量%以上であり、好ましくは95質量%以上である。このような構成により、例えば、積層体のリサイクル適性を向上できる。
延伸ポリエチレン基材が多層構造を有する場合は、基材を構成する各層におけるポリエチレンの含有割合は、それぞれ独立に、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上である。このような構成により、例えば、積層体のリサイクル適性を向上できる。
延伸ポリエチレン基材は、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。延伸ポリエチレン基材が多層構造を有する場合は、基材を構成する各層は、それぞれ独立に、上記樹脂材料を含有できる。
延伸ポリエチレン基材は、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、アンチブロッキング剤、滑(スリップ)剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、補強剤、帯電防止剤、顔料、染料及び改質用樹脂が挙げられる。延伸ポリエチレン基材が多層構造を有する場合は、基材を構成する各層は、それぞれ独立に、上記添加剤を含有できる。
延伸ポリエチレン基材は、一軸延伸処理が施されたポリエチレン基材である。延伸処理により、例えば、ポリエチレン基材の耐熱性及び強度を向上できる。このような延伸ポリエチレン基材は、例えば包装材料の外層として要求される物性を満足できる。
延伸は、一軸延伸である。延伸ポリエチレン基材における長手方向(MD)の延伸倍率は、一実施形態において、好ましくは2倍以上10倍以下、より好ましくは3倍以上7倍以下である。延伸ポリエチレン基材における横手方向(TD)の延伸倍率は、一実施形態において、好ましくは2倍以上10倍以下、より好ましくは3倍以上7倍以下である。
延伸倍率が2倍以上であると、例えば、基材の剛性、強度及び耐熱性を向上でき、基材への印刷適性を向上でき、また、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、例えば、フィルムの破断等を起こさず、良好な延伸を実施できる。
延伸ポリエチレン基材は、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。
延伸ポリエチレン基材は、単層構造を有してもよく、多層構造を有してもよい。以下、多層構造を有する延伸ポリエチレン基材を「延伸多層基材」ともいう。延伸多層基材は、その強度、耐熱性及び延伸適性を向上できるという観点から好ましい。
延伸多層基材は、2層以上の多層構造を有する。延伸多層基材の層数は、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。延伸多層基材の層数は、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。延伸多層基材が多層構造を有することにより、基材の剛性、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。延伸多層基材の各層も、それぞれポリエチレンを主成分として含有することが好ましい。
本開示において「AAAがポリエチレンを主成分として含有する」、「ポリエチレンを主成分として含有するAAA」又はこれらに類する記載は、当該AAAにおけるポリエチレンの含有割合が、50質量%超であることを意味し、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。
以下、延伸多層基材の実施形態について、数例を説明する。以下、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」と記載し、中密度ポリエチレンの含有割合が80質量%以上である層を「中密度ポリエチレン層」と記載し、低密度ポリエチレンの含有割合が80質量%以上である層を「低密度ポリエチレン層」と記載し、直鎖状低密度ポリエチレンの含有割合が80質量%以上である層を「直鎖状低密度ポリエチレン層」と記載し、超低密度ポリエチレンの含有割合が80質量%以上である層を「超低密度ポリエチレン層」と記載する。
第1の実施形態の延伸多層基材は、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の実施形態の延伸多層基材は、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の実施形態の延伸多層基材において、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(高密度ポリエチレン層/中密度ポリエチレン層)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の実施形態の延伸多層基材は、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の実施形態の延伸多層基材において、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(高密度ポリエチレン層/中密度ポリエチレン層)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の実施形態の延伸多層基材において、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(高密度ポリエチレン層/低密度ポリエチレン層等)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。
他の実施形態の延伸多層基材として、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層とを、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。
第4の実施形態の延伸多層基材は、中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、中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、基材の印刷適性を向上でき、強度及び耐熱性を向上でき、延伸前積層物の延伸適性を向上できる。
中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの上記ブレンド層における、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、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。
第5の実施形態の延伸多層基材は、中密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのブレンド層と、中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。このような構成とすることにより、例えば、基材の印刷適性を向上でき、強度及び耐熱性を向上でき、延伸前積層物の延伸適性を向上できる。
中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの上記ブレンド層における、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、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。
第6の実施形態の延伸多層基材は、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、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのブレンド層と、直鎖状低密度ポリエチレン層と、中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンのブレンド層と、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、基材の印刷適性を向上でき、強度及び耐熱性を向上でき、延伸前積層物の延伸適性を向上できる。
中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの上記ブレンド層における、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。
中密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンの上記ブレンド層における、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、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。
第7の実施形態の延伸多層基材は、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、中密度ポリエチレン層と、直鎖状低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、中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ンのブレンド層とを、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、基材の印刷適性を向上でき、強度及び耐熱性を向上でき、延伸前積層物の延伸適性を向上できる。
高密度ポリエチレン及び中密度ポリエチレンの上記ブレンド層における、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。
直鎖状低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における、直鎖状低密度ポリエチレンと中密度ポリエチレンとの質量比(直鎖状低密度ポリエチレン/中密度ポリエチレン)は、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。
第8の実施形態の延伸多層基材は、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、高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、高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の層及び第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、それぞれ独立に、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、基材のインキ密着性及び耐熱性をより向上できる。
第2の層及び第4の層は、それぞれ独立に、低密度ポリエチレンをさらに含有してもよい。これにより、基材の耐熱性、剛性及び加工性のバランスをより向上できる。
第2の層及び第4の層における、高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの質量比(高密度ポリエチレン/低密度ポリエチレン)は、それぞれ独立に、好ましくは1以上4以下、より好ましくは1.5以上3以下である。これにより、基材の耐熱性、剛性及び加工性のバランスをより向上できる。
第2の層及び第4の層における、高密度ポリエチレンの含有割合は、それぞれ独立に、好ましくは50質量%超、より好ましくは55質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上である。これにより、基材の耐熱性をより向上できる。
第2の層及び第4の層における、高密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレンの合計含有割合は、それぞれ独立に、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、基材の耐熱性、剛性及び加工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、基材の耐熱性をより向上できる。
第3の層は、低密度ポリエチレンをさらに含有してもよい。
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50質量%超、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、よりさらに好ましくは80質量%以上、90質量%以上、又は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の層が低密度ポリエチレンを含有する場合における低密度ポリエチレンの含有割合は、好ましくは50質量%未満、より好ましくは5質量%以上40質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上30質量%以下である。
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、基材の剛性、強度及び耐熱性をより向上できる。
第4~第8の実施形態の延伸多層基材において、2つの表面樹脂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、例えば、基材の耐熱性及び印刷適性をより向上できる。
第4~第8の実施形態の延伸多層基材において、2つの表面樹脂層のそれぞれの厚さは、内側3層(多層中間層)の合計厚さよりも小さいことが好ましい。2つの表面樹脂層のそれぞれの厚さと、多層中間層の合計厚さとの比(表面樹脂層/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、例えば、基材の剛性、強度及び耐熱性をより向上できる。
本開示において、以上の実施形態の延伸多層基材を構成する少なくとも1層が、バイオマスポリエチレンを含有する。
延伸多層基材において、各層を構成するポリエチレンの密度は同一でもよく、異なってもよい。例えば、延伸多層基材は、各層の密度に勾配(密度勾配)を有してもよい。延伸多層基材に密度勾配を設けることにより、例えば、その強度、耐熱性及び延伸適性を向上できる。
密度勾配を有する延伸多層基材において、隣接する任意の二層の密度差の絶対値は小さいことが好ましい。上記密度差の絶対値は、好ましくは0.040g/cm3以下、より好ましくは0.030g/cm3以下、さらに好ましくは0.020g/cm3以下である。このような構成により、例えば、各層の界面における剥離(デラミネーション)の発生を効果的に抑制できる。
本開示において、各層の密度は、上記JIS K7112に準拠して測定してもよく、当該層を構成する成分の密度から算出してもよい。例えば、一つの層中に、密度が異なる成分(例えばポリエチレン)が複数種(n種;nは2以上の整数)含まれる場合は、下記式(f1)に従い計算された平均密度Davを、当該層の密度としてもよい。
av = ΣWi×Di …(f1)
式(f1)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番目の成分の質量分率を示し、Diはi番目の成分の密度(g/cm3)を示す。
延伸ポリエチレン基材のヘイズ値は、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12%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。基材のヘイズ値は、JIS K7136に準拠して測定する。
延伸ポリエチレン基材の厚さは、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。基材の厚さが10μm以上であると、積層体の剛性及び強度を向上できる。基材の厚さが60μm以下であると、積層体の加工適性を向上できる。
延伸ポリエチレン基材には、表面処理が施されていてもよい。これにより、例えば、基材と、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。延伸ポリエチレン基材の表面に、従来公知のアンカーコート剤を用いて、アンカーコート層を形成してもよい。
延伸ポリエチレン基材は、例えば、インフレーション法又はTダイ法により、ポリエチレン又はポリエチレン樹脂組成物を製膜し、延伸することにより製造できる。延伸多層基材は、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又はポリエチレン樹脂組成物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、ポリエチレン基材の透明性、剛性、強度及び耐熱性を向上でき、該基材を例えば包装材料の基材として好適に使用できる。インフレーション製膜機において延伸も合わせて行うことができる。
多層構造を有する延伸ポリエチレン基材は、一実施形態において、共押出樹脂フィルムであり、該基材を構成する各層は、共押出樹脂層である。共押出樹脂フィルムは、例えば、インフレーション法又はTダイ法などを利用して製膜することにより作製できる。
延伸多層基材は、一実施形態において、多層構造を有する積層物(前駆体)を、延伸処理して得られる。具体的には、各層を構成する樹脂材料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、各層を構成する樹脂材料をチューブ状に共押出し、次いで、対向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。
延伸ポリエチレン基材は、バイオマスポリエチレンを含有する。延伸ポリエチレン基材のバイオマス度は、例えば、10%以上でもよく、10%以上65%以下でもよく、20%以上55%以下でもよく、25%以上50%以下でもよい。
延伸ポリエチレン基材が多層構造を有する場合、すなわち延伸ポリエチレン基材がポリエチレンを主成分として含有する樹脂層を2層以上備える場合、樹脂層の少なくとも1層が、バイオマスポリエチレンを含有する。
例えば、高密度ポリエチレンを主成分として含有する第1の樹脂層と、中密度ポリエチレンを主成分として含有する第2の樹脂層と、高密度ポリエチレンを主成分として含有する第3の樹脂層とを厚さ方向にこの順に備える延伸ポリエチレン基材について説明する。この場合、第1の樹脂層における高密度ポリエチレン、第2の樹脂層における中密度ポリエチレン、及び第3の樹脂層における高密度ポリエチレンから選択される少なくとも1つが、バイオマスポリエチレンであってもよい。
図1に、本開示の延伸ポリエチレン基材の一実施形態を示す。図1の延伸ポリエチレン基材10は、高密度ポリエチレンを主成分として含有する第1の樹脂層12と、中密度ポリエチレンを主成分として含有する第2の樹脂層14と、高密度ポリエチレンを主成分として含有する第3の樹脂層16とを厚さ方向にこの順に備える。
[積層体]
本開示の積層体は、上述した本開示の延伸ポリエチレン基材と、シーラント層としてのポリエチレン層とを備える。本開示の積層体は、延伸ポリエチレン基材とシーラント層との間に、ポリエチレンを主成分として含有する押出樹脂層を備える。
本開示の積層体の一実施形態において、延伸ポリエチレン基材とシーラント層とは、それぞれ、同種の樹脂材料であるポリエチレンを主成分として含有する。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。さらに本開示の積層体において、少なくとも延伸ポリエチレン基材が、ポリエチレンの少なくとも一部としてバイオマスポリエチレンを含有する。これにより、例えば、リサイクル適性に優れ、かつ環境負荷の低い包装容器を作製できる。
例えばポリエチレンとしては、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等が例示されるが、これらは同種の樹脂材料に分類される。一方、例えばポリエチレンとポリエステルとは、同種の樹脂材料には分類されない。
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。本開示では、後述するようにポリエチレンを主成分として含有する押出樹脂層を接着層として用いていることから、ポリエチレンの含有割合を高くすることができる。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。
本開示の積層体のバイオマス度は、例えば5%以上70%以下でもよく、8%以上40%以下でもよく、10%以上30%以下でもよい。これにより、例えば、積層体又は包装材料による環境負荷を低減できる。
図2及び図3に、本開示の積層体の一実施形態を示す。図2の積層体1は、延伸ポリエチレン基材10と、押出樹脂層20と、シーラント層30とを厚さ方向にこの順に備える。図3の積層体1は、延伸ポリエチレン基材10と押出樹脂層20との間に、アンカーコート層22をさらに備える。押出樹脂層20は、アンカーコート層22に接している。
一実施形態において、積層体1は、延伸ポリエチレン基材10上に図示せぬ印刷層をさらに備える。印刷層は、例えば、延伸ポリエチレン基材10におけるシーラント層30側の面上に形成されている。印刷層は、例えば、延伸ポリエチレン基材10と、押出樹脂層20(アンカーコート層22が設けられている場合は、アンカーコート層22)との間に位置する。
<延伸ポリエチレン基材>
延伸ポリエチレン基材の詳細は、上述したとおりである。延伸ポリエチレン基材を構成する樹脂材料が、シーラント層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であることにより、このような構成を有する積層体は、モノマテリアル包装容器を作製するための積層体として好適に使用できる。
<蒸着膜>
本開示の積層体は、一実施形態において、延伸ポリエチレン基材におけるシーラント層側の表面に形成された蒸着膜を備えてもよい。これにより、例えば、積層体の酸素バリア性及び水蒸気バリア性を向上できる。
蒸着膜としては、例えば、アルミニウム、クロム、スズ、ニッケル、銅、銀、金及びプラチナなどの金属;又は酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグシウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ホウ素、酸化ハフニウム、酸化バリウム及び酸化炭化珪素(炭素含有酸化珪素)などの無機酸化物から構成される蒸着膜が挙げられる。これらの中でも、アルミニウム蒸着膜、酸化アルミニウム(アルミナ)蒸着膜、酸化ケイ素(シリカ)蒸着膜、又は炭素含有酸化珪素蒸着膜が好ましい。
炭素含有酸化珪素蒸着膜は、珪素、酸素及び炭素を含む。
炭素含有酸化珪素蒸着膜の一実施形態において、炭素の割合Cは、珪素、酸素及び炭素の3元素の合計100%に対して、好ましくは3%以上50%以下、より好ましくは5%以上40%以下、さらに好ましくは10%以上35%以下である。炭素の割合Cを上記範囲とすることにより、例えば、積層体を屈曲させてもガスバリア性の低下を抑制できる。
本明細書において、各元素の割合は、モル基準である。
炭素含有酸化珪素蒸着膜の一実施形態において、珪素の割合Siは、珪素、酸素及び炭素の3元素の合計100%に対して、好ましくは1%以上45%以下、より好ましくは3%以上38%以下、さらに好ましくは8%以上33%以下である。酸素の割合Oは、珪素、酸素及び炭素の3元素の合計100%に対して、好ましくは10%以上70%以下、より好ましくは20%以上65%以下、さらに好ましくは25%以上60%以下である。珪素の割合Si及び酸素の割合Oを上記範囲とすることにより、例えば、積層体を屈曲させてもガスバリア性の低下をより抑制できる。
炭素含有酸化珪素蒸着膜の一実施形態において、酸素の割合Oは、炭素の割合Cよりも高いことが好ましく、珪素の割合Siは、炭素の割合Cよりも低いことが好ましい。酸素の割合Oは、珪素の割合Siよりも高いことが好ましい、すなわち、各割合は、割合O、割合C、割合Siの順に低くなることが好ましい。これにより、例えば、積層体を屈曲させてもガスバリア性の低下をより抑制できる。
炭素含有酸化珪素蒸着膜における割合C、割合Si及び割合Oは、X線光電子分光法(XPS)により、以下の測定条件のナロースキャン分析によって測定できる。
(測定条件)
使用機器:「ESCA-3400」(Kratos製)
[1]スペクトル採取条件
入射X線:MgKα(単色化X線、hν=1253.6eV)
X線出力:150W(10kV・15mA)
X線走査面積(測定領域):約6mmφ
光電子取込角度:90度
[2]イオンスパッタ条件
イオン種:Ar
加速電圧:0.2(kV)
エミッション電流:20(mA)
etch範囲:10mmφ
イオンスパッタ時間:30秒で実施し、スペクトルを採取
蒸着膜の厚さは、好ましくは1nm以上150nm以下、より好ましくは5nm以上60nm以下、さらに好ましくは10nm以上40nm以下である。蒸着膜の厚さを1nm以上とすることにより、例えば、積層体の酸素バリア性及び水蒸気バリア性をより向上できる。蒸着膜の厚さを150nm以下とすることにより、例えば、蒸着膜におけるクラックの発生を抑制できると共に、積層体のリサイクル適性を向上できる。
蒸着膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法及びイオンプレーティング法などの物理気相成長法(PVD法);並びにプラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法及び光化学気相成長法などの化学気相成長法(CVD法)が挙げられる。蒸着膜は、物理気相成長法及び化学気相成長法の両者を併用して形成される、異種の無機酸化物の蒸着膜を2層以上含む複合膜であってもよい。
蒸着チャンバーの真空度としては、酸素導入前においては、10-2~10-8mbar程度が好ましく、酸素導入後においては、10-1~10-6mbar程度が好ましい。酸素導入量などは、蒸着機の大きさなどによって異なる。導入される酸素には、キャリヤーガスとしてアルゴンガス、ヘリウムガス及び窒素ガスなどの不活性ガスを支障のない範囲で使用してもよい。蒸着膜が形成される対象フィルムの搬送速度は、例えば、10m/min以上800m/min以下である。
蒸着膜の表面には、上述した表面処理が施されていてもよい。これにより、例えば、蒸着膜と、当該蒸着膜に隣接する層との密着性を向上できる。
<バリアコート層>
例えば蒸着膜が酸化アルミニウム及び酸化ケイ素などの無機酸化物から構成される場合は、蒸着膜の表面にバリアコート層を設けてもよい。このような構成とすることにより、例えば、積層体のガスバリア性を向上でき、また、蒸着膜におけるクラックの発生を効果的に抑制できる。
一実施形態において、バリアコート層は、ガスバリア性樹脂を主成分として含有する。ガスバリア性樹脂としては、例えば、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート等のポリエステル、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などのポリアミド、ポリウレタン、並びに(メタ)アクリル樹脂が挙げられる。
バリアコート層におけるガスバリア性樹脂の含有割合は、好ましくは50質量%超、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。このような構成により、例えば、バリアコート層のガスバリア性を向上できる。
バリアコート層の厚さは、好ましくは0.01μm以上10.0μm以下、より好ましくは0.1μm以上5.0μm以下である。バリアコート層の厚さを0.01μm以上とすることにより、例えば、ガスバリア性をより向上できる。
バリアコート層は、例えば、ガスバリア性樹脂などの材料を水又は適当な有機溶剤に溶解又は分散させ、得られた塗布液を塗布、乾燥することにより形成できる。バリアコート層は、市販されるバリアコート剤を塗布、乾燥することによっても形成できる。
他の実施形態において、バリアコート層は、金属アルコキシドと、水溶性高分子と、必要に応じてシランカップリング剤とを混合し、水、有機溶剤及びゾルゲル法触媒を添加して得られたガスバリア性組成物を、蒸着膜上に塗布し乾燥することにより形成されるガスバリア性塗布層である。ガスバリア性塗布層は、金属アルコキシド等がゾルゲル法によって加水分解及び重縮合された加水分解重縮合物を含む。このようなバリアコート層を蒸着膜上に設けることにより、蒸着膜におけるクラックの発生を効果的に抑制できる。以上の各成分は、それぞれ、1種又は2種以上用いることができる。
金属アルコキシドは、例えば、式(1)で表される。
1 nM(OR2m (1)
式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に炭素数1以上8以下の有機基を表し、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。
1及びR2における有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ヘキシル基及びn-オクチル基等の炭素数1以上8以下のアルキル基が挙げられる。
金属原子Mは、例えば、ケイ素、ジルコニウム、チタン又はアルミニウムである。
金属アルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン及びテトラブトキシシラン等のアルコキシシランが挙げられる。
水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール及びエチレン-ビニルアルコール共重合体が挙げられる。酸素バリア性、水蒸気バリア性、耐水性及び耐候性などの所望の物性に応じて、ポリビニルアルコール及びエチレン-ビニルアルコール共重合体のいずれか一方を用いてもよく、両者を併用してもよく、また、ポリビニルアルコールを用いて得られるガスバリア性塗布層及びエチレン-ビニルアルコール共重合体を用いて得られるガスバリア性塗布層を積層してもよい。水溶性高分子の使用量は、金属アルコキシド100質量部に対して、好ましくは5質量部以上500質量部以下である。
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用いることができ、エポキシ基を有するオルガノアルコキシシランが好ましく、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及び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が挙げられる。シランカップリング剤の使用量は、金属アルコキシド100質量部に対して、好ましくは1質量部以上20質量部以下である。
ガスバリア性組成物は、金属アルコキシド1モルに対して、好ましくは0.1モル以上100モル以下、より好ましくは0.5モル以上60モル以下の割合の水を含んでもよい。水の含有量を下限値以上とすることにより、例えば、積層体の酸素バリア性及び水蒸気バリア性を向上できる。水の含有量を上限値以下とすることにより、例えば、加水分解反応を速やかに行うことができる。
ガスバリア性組成物の調製に用いられる有機溶剤としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n-プロピルアルコール及びn-ブチルアルコールが挙げられる。
ゾルゲル法触媒としては、酸又はアミン系化合物が好ましい。
酸としては、例えば、硫酸、塩酸及び硝酸等の鉱酸;並びに酢酸及び酒石酸等の有機酸が挙げられる。酸の使用量は、金属アルコキシドとシランカップリング剤とのアルコキシド分(例えばシリケート部分)の総モル量1モルに対して、好ましくは0.001モル以上0.05モル以下である。
アミン系化合物としては、例えば、N,N-ジメチルベンジルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン及びトリペンチルアミンが挙げられる。アミン系化合物の使用量は、金属アルコキシドとシランカップリング剤との合計量100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上1.0質量部以下である。
ガスバリア性組成物を塗布する方法としては、例えば、グラビアロールコーター等のロールコート、スプレーコート、スピンコート、ディッピング、刷毛、バーコート及びアプリケータ等の塗布手段が挙げられる。
以下、ガスバリア性塗布層の形成方法の一実施形態について説明する。
金属アルコキシド、水溶性高分子、ゾルゲル法触媒、水、有機溶剤、及び必要に応じてシランカップリング剤等を混合して、ガスバリア性組成物を調製する。組成物中では、次第に重縮合反応が進行する。蒸着膜上に、常法により、上記組成物を塗布し、乾燥する。この乾燥により、金属アルコキシド及び水溶性高分子(組成物がシランカップリング剤を含む場合は、シランカップリング剤も)の重縮合がさらに進行し、複合ポリマーの層が形成される。上記操作を繰り返して、複数の複合ポリマー層を積層してもよい。例えば、塗布された上記組成物を好ましくは20℃以上150℃以下、より好ましくは50℃以上120℃以下、さらに好ましくは50℃以上100℃以下の温度で、1秒以上10分以下加熱する。これにより、ガスバリア性塗布層を形成できる。
ガスバリア性塗布層の厚さは、好ましくは0.01μm以上10.0μm以下、より好ましくは0.1μm以上5.0μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上2.0μm以下である。これにより、例えば、ガスバリア性を向上でき、蒸着膜におけるクラックの発生を抑制できる。
<印刷層>
本開示の積層体は、一実施形態において、上述した延伸ポリエチレン基材上に形成された印刷層をさらに備えてもよい。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、延伸ポリエチレン基材におけるシーラント層側の面上に印刷層を備えることが好ましい。積層体が基材上に蒸着膜又はさらにバリアコート層を備える場合は、例えば、蒸着膜又はバリアコート層におけるシーラント層側の面上に印刷層を設けてもよい。
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等の表面に印刷層を形成してもよい。
印刷層の厚さは、好ましくは0.1μm以上10.0μm以下、より好ましくは0.2μm以上5.0μm以下、さらに好ましくは0.3μm以上3.0μm以下である。
<アンカーコート層>
本開示の積層体は、一実施形態において、延伸ポリエチレン基材と押出樹脂層との間に、アンカーコート層をさらに備えてもよい。これにより、例えば、積層体における層間密着性を向上できる。アンカーコート層は、アンカーコート剤により形成される。この実施形態では、押出樹脂層は、アンカーコート層に接している。
アンカーコート剤としては、例えば、ポリウレタン系、ポリオレフィン系又はエポキシ樹脂系のアンカーコート剤が挙げられる。アンカーコート剤は、一実施形態において、2液硬化型樹脂であり、例えば、主剤のポリオールと硬化剤のポリイソシアネートとからなる。
ポリオールとしては、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及び(メタ)アクリルポリオールが挙げられる。ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレ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及びポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート、並びにヘキサメチレンジイソシアネート及びイソホロンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。
アンカーコート層は、一実施形態において、ポリオールとポリイソシアネートとの反応によって得られるポリウレタンからなる。ポリウレタンとしては、具体的には、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタン及びポリ(メタ)アクリルポリウレタンが挙げられる。
アンカーコート層は、例えば、延伸ポリエチレン基材、又は延伸ポリエチレン基材の印刷層形成面に、アンカーコート剤を塗布することにより形成できる。アンカーコート剤は、例えば、ロールコート法、グラビアロールコート法及びキスコート法等のコート法、又は印刷法によって塗布できる。
アンカーコート層の厚さは、例えば0.05μm以上3.0μm以下、好ましくは0.1μm以上2.0μm以下、より好ましくは0.2μm以上1.0μm以下である。
<押出樹脂層>
本開示の積層体は、延伸ポリエチレン基材とシーラント層との間に、ポリエチレンを主成分として含有する押出樹脂層を備える。押出樹脂層は、延伸ポリエチレン基材とシーラント層との接着層として、又は延伸ポリエチレン基材を備える積層物とシーラント層との接着層として機能する。延伸ポリエチレン基材を備える積層物は、例えば、延伸ポリエチレン基材と、印刷層及びアンカーコート層等の他の層とを備える。
本開示の積層体が、延伸ポリエチレン基材又は上記積層物とシーラント層との接着層として、ポリエチレンを主成分として含有する押出樹脂層を備えることにより、従来の非ポリエチレン系接着剤(例えば2液硬化型ポリウレタン接着剤)を用いた場合と比較して、積層体におけるポリエチレンの含有割合を高くすることができる。これにより、積層体のリサイクル適性を向上できる。
押出樹脂層は、ポリエチレンを主成分として含有する。ポリエチレンの詳細は、上述したとおりである。押出樹脂層におけるポリエチレンと、延伸ポリエチレン基材におけるポリエチレンとは、同一でもよく、異なってもよい。
押出樹脂層を構成するポリエチレンとしては、接着性という観点から、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から選択される少なくとも1種が好ましく、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。バイオマスポリエチレン、又はメカニカルリサイクル若しくはケミカルリサイクルされたポリエチレンを使用してもよい。
押出樹脂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、及び積層体の加工適性等という観点から、好ましくは0.1g/10分以上50g/10分以下、より好ましくは0.2g/10分以上30g/10分以下、さらに好ましくは3.0g/10分以上20g/10分以下である。
押出樹脂層を構成するポリエチレンの融点(Tm)は、耐熱性及び接着性のバランスという観点から、好ましくは100℃以上140℃以下、より好ましくは100℃以上130℃以下、さらに好ましくは100℃以上120℃以下である。
押出樹脂層は、ポリエチレンを1種又は2種以上含有できる。
押出樹脂層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。このような構成により、例えば、積層体のリサイクル適性を向上できる。
押出樹脂層は、一実施形態において、バイオマスポリエチレンを含有する。この場合の押出樹脂層のバイオマス度は、例えば、30%以上でもよく、50%以上でよく、70%以上でもよい。バイオマス度の上限は特に限定されないが、例えば99%又は98%でもよい。
本開示の積層体において、上記接着層としての押出樹脂層の厚さは、好ましくは5μm以上40μm以下、より好ましくは10μm以上30μm以下である。これにより、例えば、接着性及びリサイクル適性を向上できる。
押出樹脂層は、例えば、ポリエチレン又はポリエチレン樹脂組成物を溶融させ、延伸ポリエチレン基材又は該基材を備える積層物上に押し出すことにより形成できる。このときの溶融温度は、例えば280℃以上340℃以下、好ましくは290℃以上335℃以下である。
本開示では、一実施形態において、延伸ポリエチレン基材又は該基材を備える積層物と、シーラント層としてのポリエチレンフィルムとを貼り合わせる方法として、ポリエチレンを主成分として含有する溶融樹脂を用いた溶融押出ラミネート法、特にサンドラミネート法を用いる。これにより、積層体のポリエチレン含有割合を高くすることができる。また、本開示では、延伸ポリエチレン基材又は上記積層物とシーラント層とを例えばドライラミネーションにより積層する場合に比べて、乾燥工程及びエージング工程にかかる時間を低減でき、したがって積層体の生産効率を向上できる。
<シーラント層>
本開示の積層体は、シーラント層として、ポリエチレン層を備える。
ポリエチレン層は、ポリエチレンを主成分として含有する。
シーラント層としてのポリエチレン層は、一実施形態において、未延伸の層(未延伸ポリエチレン層)である。未延伸の層とは、延伸処理を受けていない層であり、例えば、押出成形されたフィルムであって、延伸処理を受けていないフィルムである。延伸処理の詳細については基材の説明において上述したとおりである。
ポリエチレンの詳細は、上述したとおりである。シーラント層におけるポリエチレンと、延伸ポリエチレン基材におけるポリエチレン、又は押出樹脂層におけるポリエチレンとは、同一でもよく、異なってもよい。
シーラント層を構成するポリエチレンとしては、ヒートシール性という観点から、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から選択される少なくとも1種が好ましく、直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。バイオマスポリエチレン、又はメカニカルリサイクル若しくはケミカルリサイクルされたポリエチレンを使用してもよい。
シーラント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、及び積層体の加工適性等という観点から、好ましくは0.1g/10分以上50g/10分以下、より好ましくは0.2g/10分以上30g/10分以下、さらに好ましくは0.3g/10分以上20g/10分以下である。
シーラント層を構成するポリエチレンの融点(Tm)は、耐熱性及びヒートシール性のバランスという観点から、好ましくは90℃以上140℃以下、より好ましくは90℃以上130℃以下、さらに好ましくは90℃以上120℃以下である。
シーラント層は、ポリエチレンを1種又は2種以上含有できる。
シーラント層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。このような構成により、例えば、本開示の積層体からなる包装材料のリサイクル適性を向上できる。
シーラント層は、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。シーラント層が多層構造を有する場合は、シーラント層を構成する各層は、それぞれ独立に、上記樹脂材料を含有できる。
シーラント層は、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、滑(スリップ)剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、補強剤、帯電防止剤、顔料、染料及び改質用樹脂が挙げられる。シーラント層が多層構造を有する場合は、シーラント層を構成する各層は、それぞれ独立に、上記添加剤を含有できる。
シーラント層は、単層構造を有してもよく、多層構造を有してもよい。
多層構造を有するシーラント層の層数は、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。該シーラント層の層数は、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。このような構成により、例えば、シーラント層の積層構成の対称性が高くなり、シーラント層におけるカールの発生を抑制できる。
多層構造を有するシーラント層は、一実施形態において、共押出樹脂フィルムであり、該シーラント層を構成する各層は、共押出樹脂層である。共押出樹脂フィルムは、例えば、インフレーション法又はTダイ法などを利用して製膜することにより作製できる。
多層構造を有するシーラント層は、一実施形態において、樹脂層(1)と、樹脂層(2)とを備える。樹脂層(1)は、シーラント層における延伸ポリエチレン基材側とは反対側の表層を構成し、ポリエチレンを主成分として含有する。樹脂層(2)は、シーラント層における延伸ポリエチレン基材側の表層を構成し、ポリエチレンを主成分として含有する。該シーラント層は、樹脂層(1)と樹脂層(2)との間に、ポリエチレンを主成分として含有する中間層をさらに備えてもよい。
樹脂層(1)を構成するポリエチレンとしては、ヒートシール性という観点から、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から選択される少なくとも1種が好ましく、直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。バイオマスポリエチレン、又はメカニカルリサイクル若しくはケミカルリサイクルされたポリエチレンを使用してもよい。
樹脂層(1)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。このような構成により、例えば、積層体のリサイクル適性を向上できる。
樹脂層(1)の密度は、好ましくは0.920g/cm3以下、より好ましくは0.860g/cm3以上0.920g/cm3以下、さらに好ましくは0.900g/cm3以上0.918g/cm3以下である。
多層構造を有するシーラント層の総厚さに対する樹脂層(1)の厚さの割合は、好ましくは2%以上40%以下、より好ましくは5%以上35%以下、さらに好ましくは10%以上30%以下である。
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、樹脂層(1)は、包装容器中に収容される内容物側を向く層である。樹脂層(1)の密度が0.920g/cm3以下であることにより、低温(例えば140℃程度)でヒートシールしても充分なヒートシール強度が得られる。
樹脂層(2)を構成するポリエチレンとしては、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から選択される少なくとも1種が好ましい。バイオマスポリエチレン、又はメカニカルリサイクル若しくはケミカルリサイクルされたポリエチレンを使用してもよい。
樹脂層(2)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。このような構成により、例えば、積層体のリサイクル適性を向上できる。
樹脂層(2)の密度は、好ましくは0.900g/cm3を超えて0.930g/cm3未満、より好ましくは0.905g/cm3以上0.928g/cm3未満、さらに好ましくは0.910g/cm3以上0.925g/cm3未満である。このような構成により、例えば、多層構造を有するシーラント層における層方向の密度の対称性が高くなり、シーラント層におけるカールの発生を抑制できる。
多層構造を有するシーラント層の総厚さに対する樹脂層(2)の厚さの割合は、好ましくは2%以上40%以下、より好ましくは5%以上35%以下、さらに好ましくは10%以上30%以下である。
多層構造を有するシーラント層において、樹脂層(2)の密度D2と、樹脂層(1)の密度D1との差(D2-D1)は、好ましくは0.020g/cm3以下、より好ましくは0.015g/cm3以下、さらに好ましくは0.010g/cm3以下である。このような構成により、シーラント層の積層構成の対称性が高くなり、例えば、シーラント層におけるカールの発生を抑制できる。
多層構造を有するシーラント層は、樹脂層(1)と樹脂層(2)との間に、ポリエチレンを主成分として含有する中間層をさらに備えてもよい。中間層の層数は、1層でもよく、2層以上でもよく、例えば3層以上5層以下でもよい。
中間層を構成するポリエチレンとしては、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から選択される少なくとも1種が好ましい。バイオマスポリエチレン、又はメカニカルリサイクル若しくはケミカルリサイクルされたポリエチレンを使用してもよい。
中間層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。このような構成により、例えば、積層体のリサイクル適性を向上できる。
多層構造を有するシーラント層の総厚さに対する中間層の厚さの割合は、好ましくは20%以上96%以下、より好ましくは30%以上90%以下、さらに好ましくは40%以上80%以下である。
シーラント層の総厚さは、好ましくは10μm以上300μm以下、より好ましくは15μm以上250μm以下であり、一実施形態において20μm以上60μm以下、又は40μm以上200μm以下である。シーラント層の総厚さは、シーラント層の強度及び加工適性という観点から、後述する包装容器中に収容される内容物の質量に応じ適宜変更することが好ましい。
例えば、包装容器が小袋である場合、シーラント層の総厚さは、好ましくは20μm以上60μm以下である。この場合、例えば1g以上200g以下の内容物が小袋内に良好に収容される。シーラント層が薄い場合は、延伸ポリエチレン基材とシーラントフィルムとを従来の非ポリエチレン系接着剤を用いて貼り合わせると、積層体全体におけるポリエチレンの含有割合が大きく低下する。本開示では、一実施形態において、延伸ポリエチレン基材とシーラントフィルムとを、ポリエチレンを主成分として含有する押出樹脂層により貼り合わせていることから、ポリエチレンの含有割合を高くすることができる。
例えば、包装容器がスタンディングパウチである場合、シーラント層の総厚さは、好ましくは40μm以上200μm以下、より好ましくは60μm以上150μm以下である。この場合、例えば50g以上2000g以下の内容物がスタンディングパウチ内に良好に収容される。
シーラント層は、一実施形態において、バイオマスポリエチレンを含有する。この場合のシーラント層のバイオマス度は、例えば、10%以上でもよく、10%以上80%以下でもよく、20%以上75%以下でもよく、30%以上70%以下でもよい。
シーラント層が多層構造を有する場合、すなわちシーラント層がポリエチレンを主成分として含有する樹脂層を2層以上備える場合、該樹脂層の少なくとも1層が、バイオマスポリエチレンを含有してもよい。
例えば、上述した、樹脂層(1)、中間層及び樹脂層(2)を厚さ方向にこの順に備えるシーラント層の場合、樹脂層(1)、中間層及び樹脂層(2)から選択される少なくとも1層が、バイオマスポリエチレンを含有してもよい。
本開示の積層体は、シーラント層における延伸ポリエチレン基材側の表面に形成された蒸着膜を備えてもよい。これにより、例えば、積層体の酸素バリア性及び水蒸気バリア性を向上できる。
蒸着膜の詳細は、上述したとおりである。
蒸着膜の表面には、上述した表面処理が施されていてもよい。これにより、例えば、蒸着膜と、当該蒸着膜に隣接する層との密着性を向上できる。
[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。包装材料は、本開示の積層体を備える。本開示の積層体を備える包装材料を少なくとも用いることにより、包装容器を作製できる。
包装容器は、本開示の積層体を備える。包装容器としては、例えば、包装袋、チューブ容器、及び蓋付き容器が挙げられる。蓋付き容器は、収容部を有する容器本体と、収容部を封止するように容器本体に接合(ヒートシール)された蓋材とを備える。
ヒートシールの方法としては、例えば、バーシール、回転ロールシール、ベルトシール、インパルスシール、高周波シール及び超音波シールが挙げられる。
包装袋としては、例えば、スタンディングパウチ型、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。
包装袋は、易開封部を備えてもよい。易開封部としては、例えば、包装袋の引き裂きの起点となるノッチ部や、包装袋を引き裂く際の経路として、レーザー加工やカッターなどにより形成されたハーフカット線が挙げられる。
一実施形態において、本開示の積層体を、延伸ポリエチレン基材が外側、シーラント層が内側に位置するように二つ折にして重ね合わせて、その端部等をヒートシールすることにより、包装袋を作製できる。他の実施形態において、複数の本開示の積層体をシーラント層同士が対向するように重ね合わせて、その端部等をヒートシールすることにより、包装袋を作製できる。包装袋の全部が上記積層体で構成されてもよく、包装袋の一部が上記積層体で構成されてもよい。
一実施形態において、蓋付き容器における蓋材として、本開示の積層体が用いられる。
包装容器中に収容される内容物としては、例えば、液体、固体、粉体及びゲル体が挙げられる。内容物は、飲食品でもよく、化学品、化粧品及び医薬品等の非飲食品でもよい。包装容器中に内容物を収容した後、包装容器の開口部をヒートシールすることにより、包装容器を密封できる。
包装袋の具体例として、以下、小袋及びスタンディングパウチについて説明する。
小袋は、小型の包装袋であって、例えば1g以上200g以下の内容物を収容するために使用される。小袋中に収容される内容物としては、例えば、ソース、醤油、ドレッシング、ケチャップ、シロップ、料理用酒類、他の液体又は粘稠体の調味料;液体スープ、粉末スープ、果汁類;香辛料;液体飲料、ゼリー状飲料、インスタント食品、他の飲食品が挙げられる。
スタンディングパウチは、例えば50g以上2000g以下の内容物を収容するために使用される。スタンディングパウチ中に収容される内容物としては、例えば、シャンプー、リンス、コンディショナー、ハンドソープ、ボディソープ、芳香剤、消臭剤、脱臭剤、防虫剤、洗剤;ドレッシング、食用油、マヨネーズ、他の液体又は粘稠体の調味料;液体飲料、ゼリー状飲料、インスタント食品、他の飲食品;クリームが挙げられる。
図4は、スタンディングパウチの構成の一例を簡略に示す図である。図中、斜線部分はヒートシール部分を表す。図4に示すように、スタンディングパウチ40は、一実施形態において、胴部(側面シート)41と、底部(底面シート)42とを備える。側面シート41と底面シート42とは、同一部材により構成されてもよく、別部材により構成されてもよい。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。
スタンディングパウチにおいて、胴部のみが本開示の積層体により構成されてもよく、底部のみが本開示の積層体により構成されてもよく、胴部及び底部の両方が本開示の積層体により構成されてもよい。
一実施形態において、側面シートは、本開示の積層体を2枚準備し、これらをシーラント層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、これらをシーラント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、シーラント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5に示すような側部ガセット43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。
一実施形態において、底面シートは、製袋された側面シート下部の間に本開示の積層体を挿入し、ヒートシールすることにより形成できる。より具体的には、底面シートは、製袋された側面シート下部の間に、シーラント層が外側となるようにV字状に折った積層体を挿入し、ヒートシールすることにより形成できる。
一実施形態において、上記積層体を2枚準備し、これらをシーラント層同士が向かい合うようにして重ね合わせ、次いで、もう1枚の上記積層体をシーラント層が外側となるようにV字状に折り、これを向かい合わせとなった積層体の下部に挟み込み、ヒートシールすることにより底部を形成する。次いで、底部に隣接する2辺をヒートシールすることにより、胴部を形成する。このようにして、一実施形態のスタンディングパウチを形成できる。
本開示は、例えば以下の[1]~[5]に関する。
[1]バイオマス由来のポリエチレンを含むポリエチレンを含有し、ポリエチレンの含有割合が90質量%以上であり、一軸延伸処理が施されている、延伸ポリエチレン基材。
[2]ポリエチレンを主成分として含有する樹脂層を2層以上備え、樹脂層の少なくとも1層が、バイオマス由来のポリエチレンを含有する、上記[1]に記載の延伸ポリエチレン基材。
[3]高密度ポリエチレンを主成分として含有する第1の樹脂層と、中密度ポリエチレンを主成分として含有する第2の樹脂層と、高密度ポリエチレンを主成分として含有する第3の樹脂層とを厚さ方向にこの順に備え、第1の樹脂層における高密度ポリエチレン、第2の樹脂層における中密度ポリエチレン、及び第3の樹脂層における高密度ポリエチレンから選択される少なくとも1つが、バイオマス由来のポリエチレンである、上記[2]に記載の延伸ポリエチレン基材。
[4]共押出樹脂フィルムである、上記[2]又は[3]に記載の延伸ポリエチレン基材。
[5]延伸ポリエチレン基材におけるバイオマス度が、10%以上65%以下である、上記[1]~[4]のいずれかに記載の延伸ポリエチレン基材。
本開示の延伸ポリエチレン基材について実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本開示の延伸ポリエチレン基材は実施例によって何ら限定されない。
以下の記載において、ポリエチレンフィルムを「PEフィルム」、高密度ポリエチレンを「HDPE」、中密度ポリエチレンを「MDPE」、低密度ポリエチレンを「LDPE」、直鎖状低密度ポリエチレンを「LLDPE」とも記載する。
アンカーコート剤を「AC剤」とも記載する。
ポリエチレンの押出樹脂層を「EC-PE」とも記載する。
バイオマスポリエチレンの押出樹脂層を「EC-PEb」とも記載する。
ポリウレタン接着剤を「PU接着剤」とも記載する。
[延伸PE基材(基材フィルム)の作製]
<実施例1:一軸延伸PEフィルム(A)の作製>
HDPE(密度:0.952g/cm3、MFR:2.0g/10分、バイオマス度:96%、Braskem社、商品名:SGE7252)及びMDPE(密度:0.941g/cm3、融点:129℃、MFR:1.3g/10分、Dowchemical社、商品名:Elite5538G)をインフレーション成形法により共押出製膜し、HDPE層、MDPE層及びHDPE層の順からなる、厚さ125μmのPEフィルムを得た。HDPE層の厚さはそれぞれ25μmであり、MDPE層の厚さは75μmであった。このPEフィルムを長手方向(MD)に5倍の延伸倍率で延伸し、厚さ25μmの延伸PEフィルムを得た。この延伸PEフィルムの片面にコロナ処理を施し、濡れ指数が52dynとなるように調整した。このようにして得られた基材を、「一軸延伸PEフィルム(A)」とも記載する。一軸延伸PEフィルム(A)のヘイズ値をJIS K7136に準拠して測定したところ10.9%であり、バイオマス度は38%であった。
[シーラントフィルムの作製]
<PEフィルム(A)の作製>
LDPE(密度:0.924g/cm3、融点:111℃、MFR:2.0g/10分、宇部丸善ポリエチレン(株)、商品名:F224N)と、植物由来LDPE(密度:0.923g/cm3、MFR:2.7g/10分、バイオマス度:95%、Braskem社、商品名:SEB853)と、LLDPE(密度:0.916g/cm3、融点:116℃、MFR:2.3g/10分、(株)プライムポリマー、商品名:SP2020)とをインフレーション成形法により共押出製膜し、LDPE層、植物由来LDPE層及びLLDPE層の順からなる、厚さ30μmのシーラントフィルム(以下「PEフィルム(A)」ともいう)を得た。各層の厚さは、LDPE層:6μm、植物由来LDPE層:18μm、LLDPE層:6μmであった。バイオマス度は57%であった。
[実施例1A]
一軸延伸PEフィルム(A)と、厚さ30μmの未延伸LLDPEフィルム(三井化学東セロ(株)、TUX-TCS)とを用意した。一軸延伸PEフィルム(A)のコロナ処理面に、水性フレキソインキ(東洋インキ(株)、商品名:アクワリオナ)を用いてフレキソ印刷し、厚さ1μmの印刷層を形成した。アンカーコート剤として2液硬化型ポリウレタン接着剤(三井化学(株)、A-3210/A-3075)を印刷層形成面に塗布し、厚さ0.3μmのアンカーコート層を形成した。このようにして、一軸延伸PEフィルム(A)と印刷層とアンカーコート層とからなる積層物を得た。積層物のアンカーコート層に、LDPE(密度:0.918g/cm3、融点:106℃、MFR:7.0g/10分、日本ポリエチレン(株)、商品名:ノバテックLC600A)を、押出樹脂層の厚さが15μmとなるように溶融押出しながら、積層物と未延伸LLDPEフィルムとをサンドラミネートした。このようにして、積層体を得た。積層体のバイオマス度は13.3%であった。
[実施例1B]
厚さ30μmの未延伸LLDPEフィルム(三井化学東セロ(株)、TUX-TCS)にかえてPEフィルム(A)を用い、押出樹脂層の形成樹脂として上記LDPE(ノバテックLC600A)にかえて植物由来LDPE(密度:0.918g/cm3、MFR:8.3g/10分、バイオマス度:95%、Braskem社、商品名:SBC818)を用いたこと以外は実施例1Aと同様にして、積層体を得た。PEフィルム(A)は、そのLLDPE層が積層体の最外層となるように配置した。積層体のバイオマス度は57.3%であった。
[比較例1A]
厚さ25μmのポリエステルフィルム(東洋紡(株)、E5100)と、厚さ30μmの未延伸LLDPEフィルム(三井化学東セロ(株)、TUX-TCS)とを用意した。ポリエステルフィルムのコロナ処理面に、グラビアインキ(DICグラフィックス(株)、商品名:フィナートS)を用いてグラビア印刷し、厚さ1μmの印刷層を形成した。このようにして、ポリエステルフィルムと印刷層とからなる積層物を得た。積層物の印刷層形成面と未延伸LLDPEフィルムのコロナ処理面とを、2液硬化型ポリウレタン接着剤(ロックペイント(株)、RU-77T/H-7)からなる厚さ4μmの接着層を介して貼り合わせることで、積層体を得た。
[シール強度測定法]
実施例及び比較例で作製した各積層体を2枚用いて、積層体のシーラント層同士を温度140℃、圧力1kgf/cm2、1秒の条件で熱融着させ、シール部を形成した。続いて、シール部を含む部分を切り出して、シール強度を測定するための、幅15mm、長さ100mmの試験片を作製した。シール部の長さは、15mmである。シール強度は、JIS K7127:1999に準拠して、試験速度300mm/分の条件で測定した。測定器としては、オリエンテック社製の引張試験機:SA-1150を用いた。
Figure 2023048890000002
1 :積層体
10:延伸ポリエチレン基材
12:高密度ポリエチレンを主成分として含有する第1の樹脂層
14:中密度ポリエチレンを主成分として含有する第2の樹脂層
16:高密度ポリエチレンを主成分として含有する第3の樹脂層
20:押出樹脂層
22:アンカーコート層
30:シーラント層
40: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)
43:側部ガセット

Claims (5)

  1. バイオマス由来のポリエチレンを含むポリエチレンを含有し、
    前記ポリエチレンの含有割合が90質量%以上であり、
    一軸延伸処理が施されている、
    延伸ポリエチレン基材。
  2. ポリエチレンを主成分として含有する樹脂層を2層以上備え、
    前記樹脂層の少なくとも1層が、バイオマス由来のポリエチレンを含有する、
    請求項1に記載の延伸ポリエチレン基材。
  3. 高密度ポリエチレンを主成分として含有する第1の樹脂層と、
    中密度ポリエチレンを主成分として含有する第2の樹脂層と、
    高密度ポリエチレンを主成分として含有する第3の樹脂層と
    を厚さ方向にこの順に備え、
    前記第1の樹脂層における前記高密度ポリエチレン、前記第2の樹脂層における前記中密度ポリエチレン、及び前記第3の樹脂層における前記高密度ポリエチレンから選択される少なくとも1つが、バイオマス由来のポリエチレンである、
    請求項2に記載の延伸ポリエチレン基材。
  4. 共押出樹脂フィルムである、請求項2又は3に記載の延伸ポリエチレン基材。
  5. 前記延伸ポリエチレン基材におけるバイオマス度が、10%以上65%以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の延伸ポリエチレン基材。
JP2021158466A 2021-09-28 2021-09-28 延伸ポリエチレン基材 Pending JP2023048890A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021158466A JP2023048890A (ja) 2021-09-28 2021-09-28 延伸ポリエチレン基材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021158466A JP2023048890A (ja) 2021-09-28 2021-09-28 延伸ポリエチレン基材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023048890A true JP2023048890A (ja) 2023-04-07

Family

ID=85779785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021158466A Pending JP2023048890A (ja) 2021-09-28 2021-09-28 延伸ポリエチレン基材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023048890A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6413231B2 (ja) チューブ容器
JP7354672B2 (ja) 樹脂フィルム及びラミネートチューブ容器
WO2022168867A1 (ja) シーラントフィルム、積層体及び包装容器
JP2022073059A (ja) ポリエチレン多層基材、印刷基材、積層体及び包装材料
JP2023063176A (ja) シーラントフィルム、積層体及び包装容器
JP2023048890A (ja) 延伸ポリエチレン基材
JP2023048894A (ja) 積層体、包装材料及び包装容器
JP2023048882A (ja) 積層体、包装材料及び包装容器
JP6948603B2 (ja) 液体用紙容器
JP2023051519A (ja) 積層体、包装材料及び包装容器
JP2023063172A (ja) シーラントフィルム、積層体及び包装容器
JP2023051503A (ja) 基材
JP2023048872A (ja) 積層体、包装材料及び包装容器
JP2023048880A (ja) 積層体、包装材料及び包装容器
JP2023048870A (ja) 積層体、包装材料及び包装容器
JP7205563B2 (ja) 樹脂フィルム及び包装容器
JP2023064752A (ja) シーラントフィルム
JP2023064753A (ja) 積層体及び包装容器
JP2023064751A (ja) シーラントフィルム及び蒸着フィルム
JP2023064638A (ja) 積層体及び包装容器
JP7358727B2 (ja) ポリエチレン積層体およびこれを用いた包装材料
JP2023064639A (ja) 小袋
JP2023064754A (ja) スタンディングパウチ
JP2023064628A (ja) シーラントフィルム
JP2023019762A (ja) 樹脂フィルム、積層体及び包装容器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240729