JP2023139596A - Laminate and packaging material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層体及びそれを用いた包装材料に関する。より詳しくは、本発明は、材料のリサイクル適性に優れる環境負荷の小さな積層体及びそれを用いた包装材料に関する。 The present invention relates to a laminate and a packaging material using the same. More specifically, the present invention relates to a laminate with excellent material recyclability and low environmental impact, and a packaging material using the same.
包装袋は、包装する内容物の性質、内容物の量、内容物の変質を防ぐための後処理、包装袋を運搬する形態、包装袋を開封する方法、廃棄する方法などによって、さまざまな素材が組み合わせて用いられている。 Packaging bags are made of various materials, depending on the nature of the contents to be packaged, the amount of contents, post-treatment to prevent deterioration of the contents, the form in which the packaging bags are transported, the method of opening the packaging bags, the method of disposal, etc. are used in combination.
たとえば、積層したフィルムを用いるフレキシブルパッケージの包装袋においては、包装袋の機械的強度を得るためにポリプロピレンやポリエステルなどの二軸延伸フィルムを用い、包装袋として内容物を封止するためにポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体などをヒートシール材料とするなどの組み合わせにより用いられている。また、内容物の劣化を抑制するために、アルミ箔や、エチレンビニルアルコール共重合体を積層するなども行われている。 For example, in packaging bags for flexible packages that use laminated films, biaxially stretched films such as polypropylene and polyester are used to obtain the mechanical strength of the packaging bags, and polyethylene and polyester are used to seal the contents as packaging bags. It is used in combination with polypropylene, ethylene vinyl acetate copolymer, etc. as the heat seal material. Additionally, in order to suppress the deterioration of the contents, aluminum foil or ethylene vinyl alcohol copolymer is laminated.
上記の機能分離した各種素材を用いた積層体は、内容物の包装から、輸送、保管、開封などの各過程での適性に重点をおいて設計されたものである。しかしながら、近年の環境問題への意識の高まりから、各種製品の省資源、リサイクル適性などの機能に重点がおかれるようになり、包装袋に用いられる積層体にも同様の機能が求められてきている。一般に、包装材料に含まれる主要な樹脂の割合が90質量%以上であるとリサイクル性が高いと考えられているが、従来の包装材料の多くは複数の樹脂材料や場合により紙、金属材料を含んで構成されており、かつこの基準を満たしていないため、リサイクルされていないのが現状である。 The above-mentioned laminates using various functionally separated materials are designed with emphasis on suitability in each process, from packaging the contents to transportation, storage, and opening. However, as awareness of environmental issues has increased in recent years, emphasis has been placed on functions such as resource saving and recyclability of various products, and similar functions are now being required for the laminates used in packaging bags. There is. Generally, packaging materials are considered to be highly recyclable if their main resin content is 90% by mass or more, but many conventional packaging materials contain multiple resin materials and, in some cases, paper and metal materials. Currently, it is not recycled because it does not meet this standard.
そこで、特許文献1には、基材と、接着層と、ヒートシール層とを備えた積層体において、基材及びヒートシール層をポリエチレンから構成することが記載されている。基材及びヒートシール層を同一材料で構成することにより、上記リサイクル性の基準をクリアしやすくなる。
Therefore,
しかしながら、特許文献1に記載の積層体を包装袋に適用した際に、包装袋を形成する製袋工程では、積層体のヒートシール層(シーラント層)同士を向かい合わせ、積層体の基材層外面側から高温治具により圧力をかけて挟み込むことで熱溶着(ヒートシール)させる工程がある。ヒートシール機の治具は高温になっており、直接治具に接触する基材層外面側は高温に曝されるため、従来の積層体では基材層が熱に冒されて治具に付着したり、ヒートシール部にシワが発生したりするなどの不具合が生じる場合があり、ヒートシール性が十分ではなかった。そのため、製袋温度の適正条件が狭く、生産性が悪いこと、また、包装袋の強度が十分でない場合があることなどが課題となっていた。
However, when the laminate described in
そこで、本発明は、リサイクル適性に優れ、且つ、ヒートシール性に優れた積層体及びそれを用いた包装材料を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a laminate with excellent recyclability and heat sealability, and a packaging material using the same.
上記の課題を解決するための手段として、本発明の第1の態様は、少なくとも、基材層と第一の接着剤層と中間層と第二の接着層とシーラント層とがこの順に積層された積層体において、前記基材層の最外面側に保護層が設けられ、前記保護層は、熱硬化型樹脂からなり、前記基材層と中間層とシーラント層がポリエチレン樹脂からなり、前記基材層は、基材層表面の探針降下温度が180℃以上220℃以下であり、前記中間層は、中間層表面の探針降下温度が180℃以下であり、前記積層体に占めるポリエチレンの割合は90質量%以上であることを特徴とする積層体である。 As a means for solving the above problems, a first aspect of the present invention is such that at least a base layer, a first adhesive layer, an intermediate layer, a second adhesive layer, and a sealant layer are laminated in this order. In the laminate, a protective layer is provided on the outermost surface side of the base layer, the protective layer is made of a thermosetting resin, the base layer, the intermediate layer, and the sealant layer are made of polyethylene resin, and The material layer has a probe drop temperature of 180°C or more and 220°C or less on the surface of the base material layer, and the intermediate layer has a probe drop temperature of 180°C or less on the surface of the intermediate layer, and the polyethylene content in the laminate is The laminate is characterized in that the proportion is 90% by mass or more.
本発明に係る積層体は、基材層の最外面側に保護層となる熱硬化型樹脂膜を形成することで、積層体の表面でのヒートシール時の熱ダメージが軽減緩和される。また、探針降下温度が180℃以上220℃以下の範囲にあるポリエチレンからなる樹脂基材層は、透明性が良い特性を持つことから、図柄や文字等の印刷層を基材の内面側に配置した包装材の場合も高い視認性を有する。また、針降下温度が180℃以下の範囲にあるポリエチレンからなる中間層は、十分な強度を有する。なお、印刷層は基材のいずれかの面に適宜設けることができるが、基材内面側に配置した包装材の場合、より一層本効果を得られやすい。 In the laminate according to the present invention, by forming a thermosetting resin film serving as a protective layer on the outermost surface of the base material layer, thermal damage on the surface of the laminate during heat sealing is alleviated. In addition, the resin base material layer made of polyethylene with a probe fall temperature in the range of 180°C or more and 220°C or less has good transparency, so printing layers such as designs and letters can be printed on the inner surface of the base material. The placed packaging material also has high visibility. Further, the intermediate layer made of polyethylene having a needle drop temperature of 180° C. or lower has sufficient strength. Although the printed layer can be provided on either side of the base material as appropriate, this effect is more likely to be obtained in the case of a packaging material placed on the inner surface of the base material.
また、本発明の第2の態様は、前記保護層は、金属アルコキシド、金属アルコキシドの加水分解物、及び、金属アルコキシド或いは金属アルコキシドの加水分解物の反応生成物の少なくとも1つと、水溶性高分子とを含む請求項1に記載の積層体である。
In a second aspect of the present invention, the protective layer comprises at least one of a metal alkoxide, a hydrolyzate of a metal alkoxide, and a reaction product of a metal alkoxide or a hydrolyzate of a metal alkoxide, and a water-soluble polymer. The laminate according to
また、本発明の第3の態様は、前記基材層のシーラント層に対向する面上に、ガスバリア層を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の積層体である。
Further, a third aspect of the present invention is the laminate according to
また本発明の第4の態様は、前記ガスバリア層は、無機化合物を備えることを特徴とする請求項3に記載の積層体である。
A fourth aspect of the present invention is the laminate according to
また本発明の第5の態様は、前記無機化合物層上に被覆層を備えることを特徴とする請求項4に記載の積層体である。
A fifth aspect of the present invention is the laminate according to
また本発明の第6の態様は、前記被覆層は、金属アルコキシド、金属アルコキシドの加水分解物、及び、金属アルコキシド或いは金属アルコキシドの加水分解物の反応生成物の少なくとも1つと、水溶性高分子とを含む請求項5に記載の積層体である。
In a sixth aspect of the present invention, the coating layer includes at least one of a metal alkoxide, a hydrolyzate of a metal alkoxide, and a reaction product of a metal alkoxide or a hydrolyzate of a metal alkoxide, and a water-soluble polymer. The laminate according to
また本発明の第7の態様は、請求項1~6の何れか1項に記載の積層体から構成される包装材料である。
A seventh aspect of the present invention is a packaging material comprising the laminate according to any one of
本発明によれば、リサイクル適性に優れ、且つ、ヒートシール性に優れた積層体及びそれを用いた包装材料を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a laminate with excellent recyclability and heat sealability, and a packaging material using the same.
図面を参照しながら、本発明に係る積層体について、詳細に説明する。図1は、本発明
に係る積層体の一実施態様を示した模式断面図であり、図2は、印刷層を含む実施例1の積層体の模式断面図である。
The laminate according to the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of a laminate according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of a laminate of Example 1 including a printed layer.
本発明に係る積層体10は、図1に示すように、基材層1と第一の接着剤層4と中間層2と第二の接着層6とシーラント層3とがこの順に積層され、基材層1の最外面側に保護層7が積層された積層体10である。また、図2に示した実施例1の積層体11においては、基材層1の裏面側に印刷層8が設けられている。主要な構成物である基材層1と、中間層2と、シーラント層3はいずれもポリエチレン樹脂からなる。
As shown in FIG. 1, the
<探針降下温度の測定方法>
加熱機構を有するカンチレバーから構成されたナノサーマル顕微鏡を備える原子間力顕微鏡を用い、試料台に固定した個体状態の樹脂基材表面にカンチレバーを接触させて、コンタクトモードにてカンチレバーに一定の力(触圧)を加え、電圧を印加することにより加熱していくと、試料表面が熱膨張し、カンチレバーは上昇する。さらにカンチレバーを加熱すると、試料表面は軟化し大きな硬度の変化がみられ、カンチレバーは下降し、試料表面に入り込む。このときの急激な変位の変化を検知する。この変位の変化点が軟化点であり、電圧を温度に変換することで、軟化温度すなわち探針降下温度となる。
<Method for measuring probe drop temperature>
Using an atomic force microscope equipped with a nanothermal microscope consisting of a cantilever with a heating mechanism, the cantilever is brought into contact with the surface of a resin base material in a solid state fixed to a sample stage, and a constant force ( When the sample is heated by applying tactile pressure and voltage, the sample surface thermally expands and the cantilever rises. When the cantilever is further heated, the sample surface softens and a large change in hardness is observed, and the cantilever descends and enters the sample surface. A sudden change in displacement at this time is detected. The point at which this displacement changes is the softening point, and by converting the voltage into temperature, it becomes the softening temperature, that is, the tip drop temperature.
探針降下温度とは、局所的に熱分析することによって探針の上昇・降下挙動を測定することによって得られる温度である。探針降下温度を評価するためには、加熱機構を有するカンチレバー(探針)から構成されたナノサーマル顕微鏡を備える原子間力顕微鏡を用いる。試料台に固定した固体状態の試料表面にカンチレバーを接触させて、コンタクトモードにてカンチレバー(探針)を一定の力(触圧)を加え、電圧を印加することにより加熱していくと、試料表面が熱膨張し、カンチレバー(探針)は上昇する。さらにカンチレバー(探針)を加熱すると、試料表面は軟化し大きな硬度の変化がみられ、カンチレバー(探針)は下降し、試料表面に入り込む。このときの急激な変位の変化を検知する。この電圧の変化点が探針降下開始点であり、電圧を温度に変換することで、探針降下温度となる。このような測定を行うことで、ナノスケール領域の局所的、且つ表面近傍の探針降下温度を知ることができる。 The probe fall temperature is a temperature obtained by measuring the rising and falling behavior of the probe by locally performing thermal analysis. In order to evaluate the tip temperature drop, an atomic force microscope equipped with a nanothermal microscope consisting of a cantilever (probe) with a heating mechanism is used. When a cantilever is brought into contact with the surface of a solid sample fixed on a sample stage and heated by applying a certain force (touch pressure) to the cantilever (probe) in contact mode and applying a voltage, the sample is heated. The surface expands thermally and the cantilever rises. When the cantilever (probe) is further heated, the sample surface softens and a large change in hardness is observed, and the cantilever (probe) descends and penetrates the sample surface. A sudden change in displacement at this time is detected. The point at which this voltage changes is the point at which the probe starts to fall, and by converting the voltage into temperature, it becomes the temperature at which the probe falls. By performing such measurements, it is possible to know the probe drop temperature locally in the nanoscale region and near the surface.
原子間力顕微鏡(AFM)はオックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製のMPF-3D-SA(商品名)、Zthermシステム(商品名)を用いる。特にこの装置に限定されることはなく、ブルカー・ジャパン社のNano Thermal Analysis(商品名)シリーズやnanoIR(商品名)シリーズでも可能である。さらに、他のメーカーAFMに付属として、Nano Thermal Analysis(商品名)を取り付けて、測定することも可能である。 As the atomic force microscope (AFM), MPF-3D-SA (trade name) and Ztherm system (trade name) manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd. are used. The device is not particularly limited to this device, and Bruker Japan's Nano Thermal Analysis (trade name) series and nanoIR (trade name) series can also be used. Furthermore, it is also possible to attach Nano Thermal Analysis (trade name) as an accessory to other manufacturers' AFMs and perform measurements.
カンチレバー(探針)はアナシス・インスツルメンツ社製のAN2-200(商品名)を用いる。特にこのカンチレバーに限定されることはなく、レーザー光を十分に反射することができ、電圧を印加することができれば、他のカンチレバー(探針)を使用してもよい。 The cantilever (probe) used is AN2-200 (trade name) manufactured by Anasys Instruments. The present invention is not particularly limited to this cantilever, and other cantilevers (probes) may be used as long as they can sufficiently reflect laser light and apply voltage.
カンチレバー(探針)に印加する電圧範囲は測定対象の樹脂等にもよるが、1Vから10Vまでが好ましく、試料の損傷を少なく、より空間分解能を高く測定するためには、3Vから8Vまでがより好ましい。 The voltage range to be applied to the cantilever (probe) depends on the resin to be measured, but it is preferably from 1V to 10V, and in order to reduce damage to the sample and measure with higher spatial resolution, it is recommended to range from 3V to 8V. More preferred.
測定可能な探針降下温度範囲は測定対象の樹脂等にもよるが、一般的に測定開始温度は常温の25℃程度から測定終了温度は400℃程度まで測定することができる。探針降下温度を算出する温度範囲については、25℃以上300℃以下であることが好ましい。 Although the measurable probe drop temperature range depends on the resin to be measured, etc., it is generally possible to measure from a measurement start temperature of about 25°C, which is room temperature, to a measurement end temperature of about 400°C. The temperature range for calculating the probe drop temperature is preferably 25°C or more and 300°C or less.
探針降下温度の測定においては、カンチレバー(探針)に触圧を一定にして熱をかけるが、触圧は試料に接する必要があるが、表面を破壊しない力とする必要がある。カンチレバー(探針)のばね定数は0.1~3.5N/mが好ましく、タッピングモードとコンタクトモードの両モードでの測定を行うためには、0.5~3.5N/mのばね定数のカンチレバー(探針)を用いるのが好ましい。触圧は0.1~3.0Vが好ましい。 To measure the tip temperature, heat is applied to the cantilever (probe) with a constant contact pressure.The contact pressure needs to be in contact with the sample, but it needs to be a force that does not destroy the surface. The spring constant of the cantilever (probe) is preferably 0.1 to 3.5 N/m, and in order to perform measurements in both tapping mode and contact mode, the spring constant is 0.5 to 3.5 N/m. It is preferable to use a cantilever (probe). The contact pressure is preferably 0.1 to 3.0V.
カンチレバー(探針)の昇温速度については、カンチレバー(探針)が備える加熱機構等にもよるが、一般的に0.1V/秒以上10V/秒以下の昇温速度で加熱することが好ましい。より好ましくは0.2V/秒以上5V/秒以下の昇温速度で加熱することが好ましい。試料表面が軟化すると、カンチレバーが試料に侵入するようになり、針は下降する。カンチレバー(探針)の侵入量は軟化曲線のピークトップが認識できる深さが必要であるため、3~500nmが好ましい、侵入量が大きいと、カンチレバー(探針)が破損することがあるため、より好ましくは5~100nmである。 The heating rate of the cantilever (probe) depends on the heating mechanism provided by the cantilever (probe), but it is generally preferable to heat the cantilever at a heating rate of 0.1 V/sec or more and 10 V/sec or less. . It is more preferable to heat at a temperature increase rate of 0.2 V/sec or more and 5 V/sec or less. As the sample surface softens, the cantilever penetrates the sample and the needle descends. The amount of penetration of the cantilever (tip) must be deep enough to recognize the peak top of the softening curve, so it is preferably 3 to 500 nm. If the amount of penetration is large, the cantilever (tip) may be damaged. More preferably, it is 5 to 100 nm.
特にこれらに限定されるわけではないが、膨張の曲線と軟化の曲線を必要に応じた関数によってそれぞれ近似し、これらの交点を算出することで、探針降下開始点や探針降下温度とする方法でもよい。または、変位のピークトップを探針降下開始点や探針降下温度とする解析方法でもよい。膨張もしくは軟化において、定常状態からのある一定値までの変位としてもよい。 Although not limited to these, by approximating the expansion curve and the softening curve using functions as necessary, and calculating their intersection point, the tip descent starting point and tip descent temperature can be determined. It may be a method. Alternatively, an analysis method may be used in which the peak top of the displacement is used as the probe descent starting point or the probe descent temperature. In expansion or softening, it may be a displacement from a steady state to a certain constant value.
試料の正確な温度を計測するため、試料測定後に校正曲線の作成を行った。校正用サンプルとしては、ポリカプロラクトン(融点:55℃)、低密度ポリエチレン(LDPE、融点:110℃)、ポリプロピレン(PP、融点:164℃)、ポリエチレンテレフタレート(PET、融点:235℃)の4種を用いた。それぞれ測定位置を変えて2回測定し、その平均値を探針降下温度として検量線を作成して、校正曲線を作成した。この校正曲線を使用して、電圧を探針降下開始点とし、温度に換算し探針降下温度とした。 In order to accurately measure the temperature of the sample, a calibration curve was created after measuring the sample. There are four types of calibration samples: polycaprolactone (melting point: 55°C), low density polyethylene (LDPE, melting point: 110°C), polypropylene (PP, melting point: 164°C), and polyethylene terephthalate (PET, melting point: 235°C). was used. A calibration curve was created by measuring twice at different measurement positions, and using the average value as the probe drop temperature to create a calibration curve. Using this calibration curve, the voltage was taken as the tip drop starting point, which was converted into temperature and used as the tip drop temperature.
<基材層、中間層>
発明者らは、種々のポリエチレン樹脂についてこの探針降下温度を測定した結果、探針降下温度が180℃以上であると、基材層1のヘイズが小さく透明性が発現し、視認性が十分確保でき、200℃以上になると透明性が更に良くなることが分かった。印刷層8を基材層1の内面側に配置することが可能となる。これにより本発明の効果が一層得られ易いことを見出した。なお、印刷層8の位置は、必ずしも基材層1の裏面側でなくても良い。
<Base material layer, intermediate layer>
As a result of measuring the probe drop temperature of various polyethylene resins, the inventors found that when the probe drop temperature is 180°C or higher, the haze of the
中間層2は、探針降下温度が180℃以下であると、落下衝撃強度が良好であることが
分かり、本発明の完成に至った。
It has been found that the
基材層1および中間層2は、密度が、0.925g/cm3以上である高密度ポリエチレン、および、中密度ポリエチレンからなる。厚さは、10μm以上50μm以下であることが好ましく、12μm以上35μm以下であることがより好ましい。厚さを10μm以上とすることにより、積層体の強度を向上できる。厚さを50μm以下とすることにより、積層体の加工適性を向上できる。
The
基材層1および中間層2は、表面処理されていることが好ましい。この処理によると、基材層1および中間層2に隣接する層との密着性を向上させることができる。表面処理の方法は特に限定されない。表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス及び/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。
The
<ガスバリア層>
図1に示した層構成においては、中間層2のシーラント層3に対向する側の面に無機化合物層または無機化合物層と被覆層からなるガスバリア層5を備えていることが望ましい。ガスバリア層5は、酸素や水蒸気の透過を抑制するバリア層として機能する。
<Gas barrier layer>
In the layer structure shown in FIG. 1, it is desirable that the surface of the
無機化合物層に含有される無機化合物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化錫等の金属酸化物からなる蒸着層が挙げられる。透明性及びバリア性の観点から、金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、及び酸化マグネシウムからなる群より選択されてよい。さらに、コストを考慮すると、酸化アルミニウム、酸化珪素から選択される。無機化合物層を金属酸化物としてバリア膜とすることにより、積層体10のリサイクル性に影響を与えない範囲のごく薄い層で、高いバリア性を得ることができる。 Examples of the inorganic compound contained in the inorganic compound layer include a vapor deposited layer made of a metal oxide such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and tin oxide. From the viewpoint of transparency and barrier properties, the metal oxide may be selected from the group consisting of aluminum oxide, silicon oxide, and magnesium oxide. Furthermore, in consideration of cost, aluminum oxide and silicon oxide are selected. By using the inorganic compound layer as a barrier film using a metal oxide, high barrier properties can be obtained with a very thin layer that does not affect the recyclability of the laminate 10.
無機化合物層は、例えば真空成膜で形成することができる。真空成膜では、物理気相成長法あるいは化学気相成長法を用いることができる。物理気相成長法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。化学気相成長法としては、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 The inorganic compound layer can be formed, for example, by vacuum film formation. In vacuum film formation, a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method can be used. Examples of the physical vapor deposition method include, but are not limited to, a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, and the like. Examples of the chemical vapor deposition method include, but are not limited to, a thermal CVD method, a plasma CVD method, a photo CVD method, and the like.
酸化アルミニウムからなる無機化合物層の膜厚は、5nm以上30nm以下であることが好ましい。膜厚が5nm以上であると、十分なガスバリア性を得ることができる。また、膜厚が30nm以下であると、薄膜の内部応力による変形によりクラックが発生することを抑制し、ガスバリア性の低下を抑制することができる。なお、膜厚が30nmを超えると、材料使用量の増加、及び膜形成時間の長時間化等に起因してコストが増加し易いため、経済的観点からも好ましくない。上記と同様の観点から、無機化合物層の膜厚は、7nm以上15nm以下であることがより好ましい。 The thickness of the inorganic compound layer made of aluminum oxide is preferably 5 nm or more and 30 nm or less. When the film thickness is 5 nm or more, sufficient gas barrier properties can be obtained. Moreover, when the film thickness is 30 nm or less, it is possible to suppress generation of cracks due to deformation due to internal stress of the thin film, and to suppress deterioration of gas barrier properties. It should be noted that if the film thickness exceeds 30 nm, the cost tends to increase due to an increase in the amount of materials used, a longer film formation time, etc., which is not preferable from an economic point of view. From the same viewpoint as above, the thickness of the inorganic compound layer is more preferably 7 nm or more and 15 nm or less.
酸化珪素からなる無機化合物層の膜厚は、10nm以上50nm以下であることが好ましい。膜厚が10nm以上であると、十分なガスバリア性を得ることができる。また、膜厚が50nm以下であると、薄膜の内部応力による変形によりクラックが発生することを抑制し、ガスバリア性の低下を抑制することができる。なお、膜厚が50nmを超えると、材料使用量の増加、及び膜形成時間の長時間化等に起因してコストが増加し易いため、経済的観点からも好ましくない。上記と同様の観点から、無機化合物層の膜厚は、20nm以上40nm以下であることがより好ましい。 The thickness of the inorganic compound layer made of silicon oxide is preferably 10 nm or more and 50 nm or less. When the film thickness is 10 nm or more, sufficient gas barrier properties can be obtained. Furthermore, when the film thickness is 50 nm or less, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to deformation of the thin film due to internal stress, and to suppress deterioration of gas barrier properties. It should be noted that if the film thickness exceeds 50 nm, the cost tends to increase due to an increase in the amount of materials used, a longer film formation time, etc., which is not preferable from an economic point of view. From the same viewpoint as above, the thickness of the inorganic compound layer is more preferably 20 nm or more and 40 nm or less.
中間層2の無機化合物層が形成される側の面に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。これにより、金属酸化物からなる無機化合物層の密着性を向上させることができる。アンカーコート剤としては、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂等を例示できる。耐熱性及び層間接着強度の観点からは、ポリエステル系ポリウレタン樹脂が好ましい。
An anchor coat layer may be formed on the side of the
被覆層は、無機化合物層を保護するとともに、無機化合物層とは独立してバリア性を発揮する。被覆層は、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及び、それらの加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種を含む水溶液を用いて形成できる。 The coating layer protects the inorganic compound layer and exhibits barrier properties independently of the inorganic compound layer. The coating layer can be formed using an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of hydroxyl group-containing polymer compounds, metal alkoxides, silane coupling agents, and hydrolysates thereof.
被覆層の厚さは、50~1000nmであることが好ましく、100~500nmであることがより好ましい。ガスバリア性被覆層の厚さが50nm以上であると、より十分なガスバリア性を得ることができる傾向があり、1000nm以下であると、十分な柔軟性を保持できる傾向がある。 The thickness of the coating layer is preferably 50 to 1000 nm, more preferably 100 to 500 nm. When the thickness of the gas barrier coating layer is 50 nm or more, it tends to be able to obtain more sufficient gas barrier properties, and when it is 1000 nm or less, it tends to be able to maintain sufficient flexibility.
<保護層>
保護層7の一方の主面は積層体10の最表面を構成している。保護層7は、熱硬化型樹脂を含み、耐熱性に優れている。熱硬化型樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、及びエポキシ樹脂及び水酸基含有高分子、有機ケイ素化合物等が挙げられる。保護層7は、上記熱硬化型樹脂を1種含むものであってもよいし、2種以上を含むものであってもよい。保護層7の膜厚が薄くなると、高い耐熱性を達成しにくくなる傾向にある。ヒートシール時の熱ダメージが軽減緩和されるためには、保護層7の膜厚は、0.3μm以上であることが好ましい。また、保護層7の膜厚が厚くなると、積層体10の製造過程において樹脂塗膜を十分に乾燥させることが困難となる傾向にある。生産性の観点からは、保護層7の膜厚は、3μm以下であることが好ましい。
<Protective layer>
One main surface of the
基材層1として耐熱性の乏しいポリエチレンを用いた場合であっても、最外面に熱硬化型樹脂からなる保護層7を設けたことにより、積層体の表面でのヒートシール時の熱ダメージが軽減緩和され、製袋速度を遅くするなどの対策が不要になり生産性が低下しなくなった。
Even when polyethylene with poor heat resistance is used as the
<印刷層>
基材層1の裏面側には、印刷層8を設けることができる。印刷層8は、例えば、ウレタン系、アクリル系、ニトロセルロース系、ゴム系、及び塩化ビニル系等の従来から用いられているインキバインダ樹脂に各種顔料、体質顔料、可塑剤、乾燥剤、及び安定剤等の添加剤が添加されているインキにより構成される層であって、文字及び絵柄等のパターンを表示している。インキとしては、バイオマス由来のインキを用いることが好ましい。
印刷層8の形成方法としては、例えば、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法及びシルクスクリーン印刷法等の周知の印刷方式や、ロールコート、ナイフエッジコート、及びグラビアコート等の周知の塗布方式を用いることができる。特に、水性フレキソ印刷は、基材層への印刷負荷が小さく、また、環境問題の点からも好ましい。
<Print layer>
A printed
Examples of methods for forming the
<第一の接着剤層、第二の接着剤層>
第一の接着剤層4および第二の接着剤層6は、少なくとも1種類の接着剤を含む。接着剤は、1液硬化型接着剤であってもよく、2液硬化型接着剤であってもよく、非硬化型接着剤であってもよい。また、接着剤は、無溶剤型接着剤であってもよく、溶剤型接着剤であってもよい。
<First adhesive layer, second adhesive layer>
The first
第一の接着剤層4および第二の接着剤層6としては、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、ポリアミン系接着剤等のエポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、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などが挙げられる。
As the first
第二の接着剤層6としては、ポリエステルポリオールとイソシアネート化合物とリン酸変性化合物を含む樹脂組成物の硬化物であってもよい。このような接着剤は、積層体10の酸素バリア性及び水蒸気バリア性を更に改善することができる。
The second
第一の接着剤層4および第二の接着剤層6の厚さは、0.1μm乃至20μmの範囲内にあることが好ましく、0.5μm乃至10μmの範囲内にあることがより好ましく、1乃至5μmの範囲内にあることが更に好ましい。
The thickness of the first
第一の接着剤層4および第二の接着剤層6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
およびトランスファーロールコート法など従来公知の方法により、シーラント層3の上に塗布及び乾燥することにより形成することができる。
The first
<ヒートシール層>
前述のようにして得られたバリア性を有する積層体に、さらにヒートシール層3を設け、包装材料とすることができる。ヒートシール層3は、ポリエチレンにより構成されており、積層体を用いて包装袋等の包装材料を形成する際に熱融着(ヒートシール)により接合される。ヒートシール層を構成するポリエチレンは、ヒートシール性という観点からは、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)および超低密度ポリエチレン(VLDPE)が好ましい。
<Heat seal layer>
The laminate having barrier properties obtained as described above can be further provided with a heat-
低密度ポリエチレンとしては、密度が0.900g/cm3以上0.925g/cm3未満のポリエチレンを使用することができる。直鎖状低密度ポリエチレンとしては、密度が0.900g/cm3以上0.925g/cm3未満のポリエチレンを使用することができる。ヒートシール層は単層でもよいし、多層構造を有してもよい。多層構成とすることにより、ヒートシール性を維持しつつ、製袋適性および強度をより向上することができる。環境負荷の観点から、バイオマス由来のポリエチレン又はリサイクルされたポリエチレンであることが好ましい。
ヒートシール層3の厚さは、製造する包装袋の形状や、収容される内容物の質量等を考慮して適宜設定できるが、例えば30~150μmとすることができる。
As the low density polyethylene, polyethylene having a density of 0.900 g/cm 3 or more and less than 0.925 g/cm 3 can be used. As the linear low density polyethylene, polyethylene having a density of 0.900 g/cm 3 or more and less than 0.925 g/cm 3 can be used. The heat seal layer may be a single layer or may have a multilayer structure. By having a multilayer structure, bag-making suitability and strength can be further improved while maintaining heat-sealability. From the viewpoint of environmental impact, biomass-derived polyethylene or recycled polyethylene is preferable.
The thickness of the heat-
以下に、本発明に関連して行った試験について記載する。
(アンカーコート剤の調製)
アクリルポリオールとトリレンジイソシアネートとを、アクリルポリオールのOH基の数に対してトリレンジイソシアネートのNCO基の数が等量となるように混合し、全固形分(アクリルポリオール及びトリレンジイソシアネートの合計量)が5質量%になるよう酢酸エチルで希釈した。希釈後の混合液に、さらにβ-(3,4エポキシシクロヘキシル)トリメトキシシランを、アクリルポリオール及びトリレンジイソシアネートの合計量100質量部に対して5質量部となるように添加し、これらを混合することでアンカーコート剤を調製した。
(保護層及び被覆層形成のための塗布液の調製)
下記のA液、B液及びC液を、それぞれ70/20/10の質量比で混合することで、保護層及び被覆層形成用塗布液(以下、「塗布液」という。)を調製した。
A液:テトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4)17.9gとメタノール10gに0.1N塩酸72.1gを加えて30分間攪拌して加水分解させた固形分5質量%(SiO2換算)の加水分解溶液。
B液:ポリビニルアルコールの5質量%水/メタノール溶液(水:メタノールの質量比は95:5)。
C液:1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルプロピル)イソシアヌレートを水/イソプロピルアルコールの混合液(水:イソプロピルアルコールの質量比は1:1)で固形分5質量%に希釈した加水分解溶液。
Tests conducted in connection with the present invention will be described below.
(Preparation of anchor coating agent)
Acrylic polyol and tolylene diisocyanate are mixed so that the number of NCO groups in tolylene diisocyanate is equal to the number of OH groups in acrylic polyol, and the total solid content (total amount of acrylic polyol and tolylene diisocyanate) is ) was diluted with ethyl acetate to 5% by mass. Further, β-(3,4 epoxycyclohexyl)trimethoxysilane was added to the diluted mixed solution in an amount of 5 parts by mass based on 100 parts by mass of the total amount of acrylic polyol and tolylene diisocyanate, and these were mixed. An anchor coating agent was prepared by doing this.
(Preparation of coating liquid for forming protective layer and coating layer)
A coating solution for forming a protective layer and a coating layer (hereinafter referred to as "coating solution") was prepared by mixing the following solutions A, B, and C at a mass ratio of 70/20/10, respectively.
Solution A: 72.1 g of 0.1N hydrochloric acid was added to 17.9 g of tetraethoxysilane (Si(OC 2 H 5 ) 4 ) and 10 g of methanol, and the mixture was stirred for 30 minutes to be hydrolyzed, resulting in a solid content of 5% by mass (SiO 2 (conversion) hydrolysis solution.
Solution B: 5% by mass water/methanol solution of polyvinyl alcohol (mass ratio of water:methanol is 95:5).
Solution C: 1,3,5-tris(3-trialkoxysilylpropyl)isocyanurate was diluted to a solid content of 5% by mass with a mixed solution of water/isopropyl alcohol (mass ratio of water:isopropyl alcohol was 1:1). Hydrolysis solution.
<実施例1>
先ず、基材層1として、探針降下温度が211℃のポリエチレンフィルム(東京インキ社製SMUQ、厚さ25μm)の表面側にコロナ処理を行った後、上述した塗布液をグラビアコート法により塗布して乾燥し、厚さ0.5μmの保護層7を形成した。次に基材層1の反対側の表面にコロナ処理を行い、水性フレキソインキを用いてパターンを印刷し印刷層8を形成した。
<Example 1>
First, as the
次に、中間層2として、商品名「GAP」で市販されているフィルム(Charter
Next Generation,Inc.製)を準備した。商品名「GAP」で市販されているフィルムは、ポリエチレンからなり、上述した方法によって測定した探針降下温度が160℃、厚さが25μmであり、密度が0.950g/cm3であり、片面コロナ処理されている。
Next, as the
Next Generation, Inc.) was prepared. The film commercially available under the trade name "GAP" is made of polyethylene, has a probe drop temperature of 160°C as measured by the method described above, a thickness of 25 μm, a density of 0.950 g/cm 3 , and a single-sided film. Corona treated.
次に、中間層2の上に、グラビアコート法により上述したアンカーコート剤を塗布し、厚さ0.1μm(乾燥状態)のアンカーコート層を形成した。次いで、ガスバリア層5として、酸化ケイ素(SiOx)蒸着膜で構成された厚さ40nmの無機化合物層を形成し、さらに、上述した塗布液を塗布し、厚さ0.3μm(乾燥状態)の被覆層を形成した。
Next, the above-described anchor coating agent was applied onto the
次に、印刷層8の上にウレタン系接着剤を塗布して第1の接着剤層4を形成し、印刷層8及び第1の接着剤層4を介して、中間層2と基材層1とを貼り合わせた。
Next, a urethane adhesive is applied on the printed
次に、シーラント層3を準備し、中間層2のバリア層5の上にウレタン系接着剤を塗布して第2の接着剤層6を形成し、中間層2とシーラント層3とを貼り合わせた。シーラント層の材料としては、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を使用した。
このようにして、実施例1に係る積層体を製造した。
Next, a
In this way, the laminate according to Example 1 was manufactured.
<実施例2>
基材層1として、商品名「XCC」で市販されているフィルムの代わりに、商品名「HD200」で市販されているフィルム(Jindal Films,Inc.製)を使用したこと以外は、実施例1に係る積層体と同様の方法により、実施例2に係る積層体を作成し、同様に評価した。商品名「HD200」で市販されているフィルムは、ポリエチレンからなり、上述した方法によって測定した探針降下温度が203℃であり、ヘイズが5.9%であり、厚さが25μmであり、密度が0.950g/cm3であり、片面コロナ処理されている。
<Example 2>
Example 1 except that a film commercially available under the trade name "HD200" (manufactured by Jindal Films, Inc.) was used as the
<比較例1>
保護層7を設けなかったこと、及び、中間層2として、商品名「GAP」で市販されているフィルムの代わりに、商品名「HD200」で市販されているフィルム(Jindal Films,Inc.製)を使用したこと以外は実施例2に係る積層体と同様の方法により、比較例1に係る積層体を作成し、同様に評価した。商品名「HD200」で市販されているフィルムは、ポリエチレンからなり、上述した方法によって測定した探針降下温度が203℃であり、ヘイズが5.9%であり、厚さが25μmであり、密度が0.950g/cm3であり、片面コロナ処理されている。
<Comparative example 1>
The
<比較例2>
保護層7を設けなかったこと、及び、基材層1として、商品名「HD200」で市販されているフィルムの代わりに、商品名「GAP」で市販されているフィルム(Charter Next Generation,Inc.製)を使用したこと以外は比較例1に係る積層体と同様の方法により、比較例2に係る積層体を作成し、同様に評価した。商品名「GAP」で市販されているフィルムは、ポリエチレンからなり、上述した方法によって測定した探針降下温度が160℃であり、ヘイズが21.5%であり、厚さが25μmであり、密度が0.950g/cm3であり、片面コロナ処理されている。
<Comparative example 2>
The
(シール性、印刷視認性、落下強度およびリサイクル性の評価)
積層体試料の小片をシーラント層面が内側になるように2つ折りにしてヒートシールした。シール面のシール性、印刷視認性、突刺し強度およびリサイクル性の評価を行った。
・シール性
〇:表面にしわが無く、シールバーに付着しない
×:表面にしわが有り、シールバーに付着する
・印刷視認性
○:印刷柄が鮮明に見える
×:印刷柄がぼやける、薄く見える
・リサイクル性
○:ポリエチレンの割合 90質量%以上
×:ポリエチレンの割合 90質量%未満
・落下強度
各積層体を用いて、周辺部がヒートシールされた100mm×150mmの包装袋を10袋作製した。この包装袋に水道水200mlを充填してヒートシールにより封止し、5℃で1日保管後、1.5mの高さから50回落下させ、破袋した包装袋の数を記録した。
(Evaluation of sealability, print visibility, drop strength and recyclability)
A small piece of the laminate sample was folded in half with the sealant layer facing inside and heat sealed. The sealability of the seal surface, print visibility, puncture strength, and recyclability were evaluated.
・Sealability 〇: There are no wrinkles on the surface, and it does not stick to the seal bar. Characteristic ○: Proportion of polyethylene 90% by mass or more ×: Proportion of polyethylene less than 90% by mass / Drop strength Using each laminate, 10 packaging bags of 100 mm x 150 mm with heat-sealed peripheral portions were produced. This packaging bag was filled with 200 ml of tap water and sealed by heat sealing, and after being stored at 5°C for 1 day, it was dropped from a height of 1.5 m 50 times, and the number of torn packaging bags was recorded.
以上の結果を表1にまとめた。 The above results are summarized in Table 1.
表1に示されるように、実施例および比較例のすべてが高いリサイクル性を有していたが、保護層が無い比較例1、2の積層体ではシール性、落下強度が不良であり、本発明に係る実施例1、2の積層体は、シール性、印刷視認性、落下強度の全てに優れており、包装材料としての存在価値が高いことがわかる。 As shown in Table 1, all of the Examples and Comparative Examples had high recyclability, but the laminates of Comparative Examples 1 and 2, which did not have a protective layer, had poor sealing performance and drop strength. It can be seen that the laminates of Examples 1 and 2 according to the invention are excellent in all of sealing properties, print visibility, and drop strength, and have high existence value as packaging materials.
1・・・基材層
2・・・中間層
3・・・シーラント層
4・・・第一接着剤層
5・・・ガスバリア層
6・・・第二接着剤層
7・・・保護層
8・・・印刷層
10、11・・・積層体
1...
Claims (7)
前記基材層の最外面側に保護層が設けられ、
前記保護層は、熱硬化型樹脂からなり、
前記基材層と中間層とシーラント層がポリエチレン樹脂からなり、
前記基材層は、基材層表面の探針降下温度が180℃以上220℃以下であり、
前記中間層は、中間層表面の探針降下温度が180℃以下であり、
前記積層体に占めるポリエチレンの割合は90質量%以上であることを特徴とする積層体。 At least, in a laminate in which a base material layer, a first adhesive layer, an intermediate layer, a second adhesive layer, and a sealant layer are laminated in this order,
A protective layer is provided on the outermost side of the base layer,
The protective layer is made of a thermosetting resin,
The base layer, the intermediate layer and the sealant layer are made of polyethylene resin,
The base material layer has a probe drop temperature on the surface of the base material layer of 180°C or more and 220°C or less,
The intermediate layer has a probe drop temperature of 180° C. or less on the surface of the intermediate layer,
A laminate characterized in that the proportion of polyethylene in the laminate is 90% by mass or more.
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WO2024135510A1 (en) * | 2022-12-22 | 2024-06-27 | Dic株式会社 | Multilayer body for liquid packaging materials, and packaging material |
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