JP2023059485A - 積層体及び包装袋 - Google Patents

Abstract

【課題】リサイクル性に優れ、優れた引き裂き強度を有する積層体及び包装袋を提供する。【解決手段】少なくとも第１層１１と、第２層１２と、第１層１１及び第２層１２に接して積層した中間層１３と、を有する積層体１０であって、第１層１１、第２層１２及び中間層１３の主成分はポリオレフィン系樹脂であり、第１層１１と第２層１２と中間層１３とが、積層体１０の厚さ方向に直接隣接して配置され、第１層１１が基材層であり、第２層１２がシーラント層であり、中間層１３の厚みと第２層１２の厚みとの比が、１：１．７５以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、積層体及び包装袋に関する。

従来の包装袋として、底部フィルムが一対の胴部フィルムの間に配置された自立性を有するスタンディングパウチが使用されている。特許文献１には、シーラントを最内層とし、延伸フィルムを基材としたラミネートフィルムを包装袋に用いることが記載されている。

特開２００６－７６３０号公報

近年、資源を有効利用する観点から、リサイクルが可能である材料を用い、石油資源を節約することが求められる。しかし、複数の素材が組み合わされた積層フィルムは素材の分別に手間がかかり、リサイクルがしにくいという課題があった。このような課題に対し、リサイクルに適した材料として、単一素材（モノマテリアル）のフィルム材料を用いた容器が検討されている。

しかし、モノマテリアルのフィルムを材料として形成した包装袋において、基材とシーラントとの間に接着剤を用いると、接着剤が異種材料になるという問題がある。
また、洗剤等の液体重量物の包装袋は、落下などで衝撃が加わった際にフィルムが引き裂かれて破袋しないように、一定の引き裂き強度が要求される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リサイクル性に優れ、優れた引き裂き強度を有する積層体及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、少なくとも第１層と、第２層と、前記第１層及び前記第２層に接して積層した中間層と、を有する積層体であって、前記第１層、前記第２層及び前記中間層の主成分はポリオレフィン系樹脂であり、前記第１層と前記第２層と前記中間層とが、前記積層体の厚さ方向に直接隣接して配置され、前記第１層が基材層であり、前記第２層がシーラント層であり、前記中間層の厚みと前記第２層の厚みとの比が、１：１．７５以上である積層体を提供する。

前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂又はポリプロピレン系樹脂の少なくとも１種以上であってもよい。
前記積層体は、少なくとも印刷層を含んでもよい。
前記積層体は、少なくともバリア層を含んでもよい。

また、本発明は、前記積層体を用いた包装袋を提供する。
前記包装袋が、液体物包装用であってもよい。
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、リサイクル性および引き裂き強度に優れた積層体及び包装袋を提供することができる。

積層体を製造する装置を例示する正面図である。

以下、好適な実施形態に基づいて、本発明を説明する。
実施形態の積層体は、少なくとも第１層と、第２層と、第１層及び第２層に接して積層した中間層と、を有する。本明細書において、主成分とは、質量比で少なくとも５０質量％以上であることが好ましく、８０質量％以上であってもよい。

（第１層）
第１層は、例えば基材層であってもよい。第１層の主成分はポリオレフィン系樹脂である。第１層の主成分がポリエチレン系樹脂又はポリプロピレン系樹脂であってもよい。第１層が１種のポリオレフィン系樹脂を主成分としてもよく、２種以上のポリオレフィン系樹脂を用いてもよい。第１層の樹脂成分が、ポリオレフィン系樹脂のみであってもよい。

第１層のポリエチレン系樹脂は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）でもよく、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）でもよく、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）でもよく、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）でもよい。第１層の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、エチレンを主成分とする共重合体（コポリマー）でもよい。第１層のポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの単独重合体（ホモポリマー）でもよく、プロピレンを主成分とする共重合体（コポリマー）でもよい。

第１層は、延伸されたポリオレフィン系樹脂フィルムであってもよい。第１層の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以上４０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以上３５μｍ以下がさらに好ましい。

（第２層）
第２層は、例えばシーラント層であってもよい。第２層が液体等の内容物に触れる面を有してもよい。第２層の主成分はポリオレフィン系樹脂である。第２層の主成分がポリエチレン系樹脂又はポリプロピレン系樹脂であってもよい。第２層が１種のポリオレフィン系樹脂を主成分としてもよく、２種以上のポリオレフィン系樹脂を用いてもよい。第２層の樹脂成分が、ポリオレフィン系樹脂のみであってもよい。

第２層のポリエチレン系樹脂は、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ等であってもよい。第２層の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、エチレンを主成分とする共重合体（コポリマー）でもよい。第２層のポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの単独重合体（ホモポリマー）でもよく、プロピレンを主成分とする共重合体（コポリマー）でもよい。

第２層は、無延伸のポリオレフィン系樹脂フィルムであってもよい。第２層の厚みは特に限定されないが、例えば３０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、６０μｍ以上１５０μｍ以下がより好ましい。

（中間層）
中間層は、第１層及び第２層に接して積層される樹脂層である。中間層の主成分はポリオレフィン系樹脂である。中間層の主成分がポリエチレン系樹脂又はポリプロピレン系樹脂であってもよい。中間層が１種のポリオレフィン系樹脂を主成分としてもよく、２種以上のポリオレフィン系樹脂を併用してもよい。中間層の樹脂成分が、ポリオレフィン系樹脂のみであってもよい。

中間層のポリエチレン系樹脂は、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ等であってもよい。中間層の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、エチレンを主成分とする共重合体（コポリマー）でもよい。中間層のポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの単独重合体（ホモポリマー）でもよく、プロピレンを主成分とする共重合体（コポリマー）でもよい。

実施形態の積層体では、第１層と第２層と中間層とが、積層体の厚さ方向に直接隣接して配置される。中間層が、押出樹脂層であってもよい。この場合、中間層は、溶融ポリオレフィン系樹脂を第１層及び第２層の間に押し出して形成される。中間層が押出加工により形成されたか否かは、積層体の断面を例えば走査型電子顕微鏡を用いて観察し、気泡が確認できた場合には押出加工により形成されていると判断することができる。

第１層及び第２層の主成分がポリプロピレン系樹脂である場合は、中間層の主成分をポリプロピレン系樹脂とすることが好ましい。第１層及び第２層の主成分がポリエチレン系樹脂である場合は、中間層の主成分をポリエチレン系樹脂とすることが好ましい。中間層にポリエチレン系樹脂を用いる場合には、ＬＬＤＰＥ又はＨＤＰＥのいずれか、あるいは、ＬＬＤＰＥとＨＤＰＥとの混合樹脂を使用することが好ましい。

中間層の厚みは特に限定されないが、例えば５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。

（積層体）
実施形態の積層体は、第１層、第２層及び中間層から形成されてもよい。積層体が、第１層、第２層及び中間層を有する以外に、他の樹脂層を有してもよい。他の樹脂層は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。積層体は、第１層と第２層との間に、接着剤やアンカーコート剤を用いることなく、中間層を配置することにより、積層体のリサイクルを容易にすることができる。

第１層、第２層、中間層等のポリオレフィン系樹脂は、石油等の化石資源に由来するポリオレフィン系樹脂でもよく、植物等のバイオマスに由来するポリオレフィン系樹脂でもよく、リサイクルされたポリオレフィン系樹脂でもよい。

積層体の各層は、任意成分として、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。

積層体の全量に対するポリオレフィン系樹脂の割合は、８０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上がさらに好ましい。積層体の全量に対するポリオレフィン樹脂の割合が高いことにより、モノマテリアル材料としてのリサイクルが容易になる。

積層体は、中間層と第２層（シーラント層）の厚みとの比が、１：１．７５以上であることが好ましい。これにより、積層体の引き裂き強度を高めることができる。その理由は必ずしも明らかでないが、例えば、第２層（シーラント層）の厚みを厚く、または、中間層の厚みを薄くすることにより、塑性変形領域が長くなり、積層体の引き裂きが抑制される可能性が考えられる。

本明細書において、塑性変形領域とは降伏点から破断点までの歪みの長さをいう。積層体（フィルム）が破断に到る過程では、最初に弾性変形領域が出現し、降伏点を越えると塑性変形領域が出現し、その後、破断に到ることが知られている。

第１層、第２層のいずれかが、印刷面を有してもよい。印刷面にはインキ等から印刷層が形成されている。印刷面は、第１層又は第２層が中間層と対向する面に形成されてもよく、第１層が中間層と対向する側とは反対の面に形成されてもよい。印刷層は、積層体の外面に形成されてもよい。第１層と第２層と中間層とが厚さ方向に直接隣接して配置される場合に、印刷層が、第１層又は第２層と中間層との層間に配置されてもよい。

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又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。印刷層の厚みは、特に限定されないが、０．５～１０μｍ程度が挙げられる。印刷層は、積層体の全面に形成してもよく、積層体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。

積層体は、任意にバリア層を備えてもよい。バリア層はバリア性を備える。バリア性とは、品質低下を招く外部からの要因を遮断する働きを意味する。品質低下を招く外部からの要因としては、水蒸気、酸素ガス、有機化合物、その他、種々の低分子成分が挙げられる。バリア層として、同種又は異種のバリア性を有する２以上のバリア層を積層してもよい。バリア層を形成するための材料は特に限定されず、公知のバリア性材料から適宜選択してもよい。

バリア層が、第１層の中間層と対向する面に形成されてもよい。バリア層が、第１層の中間層と対向する面とは反対側の面に形成されてもよい。バリア層が第２層と中間層との間に積層されてもよい。第１層又は第２層が多層構成である場合は、第１層の一部又は第２層の一部にバリア層を有していてもよい。第１層と第２層と中間層とが厚さ方向に直接隣接して配置される場合に、バリア層が、第１層又は第２層と中間層との層間に配置されてもよい。

バリア層の厚みは、５μｍ以下であることが好ましい。バリア層の厚みの具体例としては、特に限定されないが、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍ、１μｍ、０．５μｍ、０．２μｍ、０．１μｍ程度、あるいは、これらの中間値でもよい。

バリア層は、アルミニウム等の金属、あるいは、シリカ、アルミナ等の無機化合物、ダイヤモンド類似カーボン（ＤＬＣ）を蒸着して形成してもよい。バリア層として、金属箔を使用してもよい。バリア層として、バリア性樹脂から形成されるフィルムまたは、バリアコート剤を塗布したものを使用してもよい。バリアコート剤は、乾燥、硬化等により、バリア性を示すことができる。上記のバリア素材としては、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等が挙げられる。

（積層体の製造方法）
図１に、実施形態の積層体１０の製造する装置の一例を示す。第１層１１及び第２層１２がフィルム形態で搬送され、第１層１１及び第２層１２の間に、中間層１３が押出ダイ２３から溶融樹脂膜で押し出される。押出ダイ２３の下方には、第１層１１及び第２層１２のフィルムを案内するロール部材を配置してもよい。例えば、第１層１１にニップロール２１を用い、第２層１２に冷却ロール２２を用い、中間層１３に向けて第１層１１及び第２層１２を押圧してもよい。

第１層１１又は第２層１２と中間層１３とが対向する面の少なくとも一方に、接着強度を上げるために必要に応じて表面処理を実施してもよい。表面処理としては、オゾン処理等の酸化処理、所定の雰囲気ガスを用いた、電子線照射処理、低圧プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、コロナ放電処理等の改質処理が挙げられる。改質処理の雰囲気ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、クリプトン、ネオン、キセノン、窒素等の不活性気体でもよく、水素、酸素等の反応性ガスでもよく、２種以上の気体の混合ガスでもよい。酸化処理が、酸化性雰囲気における改質処理であってもよい。表面処理により、第１層１１又は第２層１２と中間層１３との界面に、樹脂等の酸化反応、還元反応、付加反応、脱離反応等によって生成した官能基を有する表面処理面が形成される。

溶融樹脂膜で押し出される中間層１３の、第１層１１又は第２層１２に対向する面に表面処理を実施してもよい。これにより、接着強度をより高めることでシール強度をより高めることができる。中間層１３に対する表面処理としては、特に限定されないが、オゾン処理等が挙げられる。中間層１３の両面に表面処理を行うことも可能である。

第１層１１が中間層１３と対向する面にバリア層、コート層、印刷層等を有する場合は、第１層１１に表面処理を実施してもよい。第２層１２が中間層１３と対向する面にバリア層、コート層、印刷層等を有する場合は、第２層１２に表面処理を実施してもよい。第１層１１又は第２層１２に対する表面処理としては、特に限定されないが、電子線照射処理、低圧プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、コロナ放電処理等が挙げられる。

（包装袋）
実施形態の積層体は、包装袋の材料に用いることができる。包装袋の内容物は、特に限定されないが、液状物、粉体や顆粒体等の固体、あるいは粘稠体、液体等、あるいはこれらの混合物などが挙げられる。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。

実施形態の積層体は、液体物包装用の包装袋に好適である。包装袋の具体例としては、特に限定されないが、三方シール袋、四方シール袋、ピロー袋、ガセット袋、スタンディングパウチ等が挙げられる。

包装袋がスタンディングパウチである場合は、包装袋が胴部フィルムと底部フィルムとを備えていてもよい。胴部フィルムは、包装袋と同一の平面形状を有する２枚のフィルムである。底部フィルムは、２つ折りにした状態で胴部フィルムの下部に挟み込まれる。胴部フィルムの上部には、スパウト、チューブ等の成形品からなる注出口部材を備えてもよい。包装袋が注出口部材を備えない場合は、胴部フィルムの上部を引き裂いて開封できるように、ノッチ等の開封開始部、ハーフカットなどの開封案内線を設けてもよい。

包装袋の流通の過程や、包装袋を消費者が使用する場面で、包装袋に衝撃が加わり、包装袋が引き裂かれ、破袋することがある。上述したように、引き裂き強度が高い積層体を用いることにより、包装袋の意図しない引き裂きを抑制することができる。

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１００ｍｍ～５００ｍｍ程度、左右方向の幅が７０ｍｍ～３００ｍｍ程度、充填量としては１００ｃｍ^３～５０００ｃｍ^３程度が挙げられる。

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るものではなく、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。
実施形態の積層体は、包装袋、包装フィルム等の包装用に限られず、種々の用途に用いることができる。

以下、実施例として、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）
第１層として、厚み２５μｍの一軸延伸ＨＤＰＥフィルムを用い、片面に印刷層を形成し、印刷層に対して窒素ガス雰囲気下で大気圧プラズマ処理を実施した。第２層として、厚み９０μｍのＬＬＤＰＥフィルム（密度０．９２７ｇ／ｃｍ^３）を用いた。中間層として、ＬＬＤＰＥ（密度０．８９８ｇ／ｃｍ^３）を厚み２０μｍで溶融押出し、中間層の第１層と対向した面に対してオゾンにより酸化処理を行いながら、第１層の印刷面（プラズマ処理面）及び第２層の間に積層して、実施例１の積層体を作製した。

（実施例２）
第２層の厚みを７０μｍ、中間層の厚みを４０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、第１層及び第２層の間に中間層を積層し、実施例２の積層体を作製した。

（比較例１）
第２層の厚みを５０μｍ、中間層の厚みを６０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様にして、第１層及び第２層の間に中間層を積層し、比較例１の積層体を作製した。

（引き裂き強度の測定方法）
同一仕様の積層体をそれぞれ３枚作製し、ＪＩＳ Ｋ ７１２８－２「エルメンドルフ引裂法」に規定された測定方法に準じて引き裂き強度を測定した。ここで、１０００ｇｆ＝１ｋｇｆ＝９．８０６６５Ｎである。

（塑性変形領域の測定方法）
積層体の塑性変形領域とは、積層体のフィルムを引張試験に供した際の、応力－歪み曲線において、降伏点以降の歪みの領域を指す。引張試験は、フィルムを１５ｍｍ幅にカットし、３００ｍｍ／ｍｉｎの速度にて実施した。

（まとめ）
以上の結果を表１に示す。

中間層の厚みと第２層の厚みとの比を１：１．７５以上とすることにより、引き裂き強度が向上した。第２層（シーラント層）と中間層との厚みの比を調整することにより、積層体の塑性変形領域を長くし、引き裂き強度の向上を達成したと推察される。

１０…積層体、１１…第１層、１２…第２層、１３…中間層、２１…ニップロール、２２…冷却ロール、２３…押出ダイ。

Claims (7)

1. 少なくとも第１層と、第２層と、前記第１層及び前記第２層に接して積層した中間層と、を有する積層体であって、
   前記第１層、前記第２層及び前記中間層の主成分はポリオレフィン系樹脂であり、
   前記第１層と前記第２層と前記中間層とが、前記積層体の厚さ方向に直接隣接して配置され、
   前記第１層が基材層であり、前記第２層がシーラント層であり、
   前記中間層の厚みと前記第２層の厚みとの比が、１：１．７５以上である積層体。
2. 前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂又はポリプロピレン系樹脂の少なくとも１種以上である、請求項１に記載の積層体。
3. 少なくとも印刷層を含む請求項１又は２に記載の積層体。
4. 少なくともバリア層を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の積層体。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の積層体を用いた包装袋。
6. 液体物包装用である、請求項５に記載の包装袋。
7. スタンディングパウチである、請求項６に記載の包装袋。

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