JP2023144859A - 積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シーラントを含む樹脂フィルムの端部をカールさせずに紙基材を貼り合わせることができる積層体の製造方法を提供すること。【解決手段】少なくともシーラント層を含む樹脂フィルムが接着剤を介して紙基材に貼り合わされた積層体の製造方法であって、前記接着剤を前記樹脂フィルムの一方の面に塗布する塗布工程と、前記接着剤が塗布された前記樹脂フィルムを７０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、乾燥した前記樹脂フィルムの前記一方の面に前記紙基材を貼り合わせる貼合工程と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、積層体の製造方法に関する。

特許文献１には、紙基材と、ポリエチレンを含むシーラント層とを有し、該紙基材とシーラント層の間には、紙基材側に設けられた接着剤層と、シーラント層が積層されたプラスチックフィルムを含むガスバリア層を有する、積層体が開示されている。また、特許文献１には、接着剤層の形成に、押し出しまたはドライラミネートを用いることが記載されている。

特開２０１９－２０２７８８号公報

しかしながら、押し出しにより形成された接着剤層では、シーラント層を含む樹脂フィルムと紙基材との接着性が十分に得られない。また、ドライラミネートによる貼り合せでは、紙基材が接着剤を吸収して、紙基材に接着剤を塗布することができない。さらに、フィルムに接着剤を塗布すると、フィルムに含まれるシーラント層の融点が低いため、ドライラミネートの乾燥時にフィルムの端部がカールして、紙基材の貼り合わせが困難になる。

本発明の課題は、シーラントを含む樹脂フィルムの端部をカールさせずに紙基材を貼り合わせることができる積層体の製造方法を提供することである。

本発明の一態様に係る積層体の製造方法は、少なくともシーラント層を含む樹脂フィルムが接着剤を介して紙基材に貼り合わされた積層体の製造方法であって、前記接着剤を前記樹脂フィルムの一方の面に塗布する塗布工程と、前記接着剤が塗布された前記樹脂フィルムを７０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、乾燥した前記樹脂フィルムの前記一方の面に前記紙基材を貼り合わせる貼合工程と、を有する。

本発明の一態様によれば、シーラントを含むフィルムの端部をカールさせずに紙基材を貼り合わせることができる積層体の製造方法を提供することができる。

積層体の断面図である。 積層体の製造方法を示すフローチャートである。 積層体の製造方法を実施する装置の模式図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する場合がある。また、各図において、各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。

＜積層体＞
図１は、本実施形態の製造方法により得られる積層体の断面図である。本実施形態の製造方法で製造される積層体は、例えば、図１に示す積層体６１である。積層体６１は、樹脂フィルム層１１が接着剤層３１Ａを介して紙基材層５１に貼付されている。

樹脂フィルム層１１は、少なくともシーラント層を含む。すなわち、樹脂フィルム層１１は、シーラント層のみで構成してもよく、また、シーラント層とその他の層を任意に積層したものでもよい。本実施形態では、樹脂フィルム層１１の具体例として、バリア層１１Ａ、中間層１１Ｂ、シーラント層１１Ｃがこの順で積層されたものが例示される。

バリア層１１Ａは、任意に積層され、積層体６１に高い水蒸気バリア性、ガスバリア性を付与するものである。バリア層１１Ａとしては、金属箔や、樹脂フィルムに金属または金属酸化物を蒸着した蒸着フィルムや、バリア性を有する樹脂層を使用することができる。金属箔としては、アルミニウム箔等を挙げることができ、その厚みを５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。

蒸着フィルムとしては、アルミニウム蒸着層またはシリカ蒸着層を有する２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＶＭＰＥＴ）、アルミニウム蒸着層またはシリカ蒸着層を有する２軸延伸ポリプロピレン（ＶＭＯＰＰ）等を用いることができる。本実施形態では、バリア層１１Ａとして、例えば、アルミニウムが蒸着されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が用いられる。

バリア性を有する樹脂としては、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）や、ポリビニルアルコール、環状オレフィン等を挙げることができる。バリア性を有する樹脂の厚みは、５μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。

中間層１１Ｂは、任意に積層され、樹脂フィルム層１１の強度を向上させる等の諸機能を付与するものである。中間層１１Ｂは、バリア層１１Ａとシーラント層１１Ｃの間に積層されている。

中間層１１Ｂとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルム、ポリアミド（ＰＡ）樹脂フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂フィルム、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリイミド（ＰＩ）樹脂フィルム等、またはこれらの２種以上の複合樹脂フィルムを用いることができる。

なお、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムには、環境配慮の観点からは、植物由来のアルコール成分を含むＰＥＴ樹脂を用いることが好ましい。

中間層１１Ｂは、バリア層１１Ａとの間に接着剤層３１Ｂを介して積層され、シーラント層１１Ｃとの間に接着剤層３１Ｃを介して積層されている。接着剤層３１Ｂおよび接着剤層３１Ｃは、特に限定されず、同じ成分でもよく、また異なる成分でもよい。

シーラント層１１Ｃは、ポリオレフィン系樹脂を含むシーラントフィルムである。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、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（ＥＶＡ）等が挙げられる。なお、シーラント層１１Ｃは、積層体を構成する樹脂フィルムに含まれるシーラント層の一例である。

シーラント層１１Ｃに用いられるポリオレフィン系樹脂は、バイオマス由来のポリオレフィン系樹脂を用いることができる。バイオマス由来のポリオレフィン系樹脂は、トウモロコシ、サトウキビ、ビート、マニオク等の植物原料から得られるエタノールを原料として製造される。

シーラント層１１Ｃは、バイオマス由来のポリオレフィン系樹脂と石油由来のポリオレフィン系樹脂との混合物によって形成することもでき、それらのポリオレフィン系樹脂を単独で用いて形成することもできる。これらの中でも、環境配慮の観点から、バイオマス由来のポリオレフィン系樹脂を単独で用いて形成するのが好ましい。

接着剤層３１Ａは、溶剤系の接着剤を用いたドライラミネート法により形成することができる。接着剤層３１Ａをドライラミネート法で形成することにより、押し出しにより接着剤層を形成する場合に比べて、接着剤層の形成が容易で、しかも接着剤層の樹脂量を抑えることができ、相対的に積層体の紙分比率を高めることができる。

溶剤系の接着剤としては、例えば、二液硬化型ウレタン系接着剤、ポリエステルウレタン系接着剤、ポリエーテルウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、エポキシ系接着剤等を使用することができる。これらの中でも、接着性の観点から、二液硬化型ウレタン系接着剤、ポリエステルウレタン系接着剤、ポリエーテルウレタン系接着剤のいずれかを用いることが好ましく、二液硬化型ウレタン系接着剤がより好ましい。また、二液硬化型ウレタン系接着剤としては、植物性由来の成分を含むものを用いることもできる。

溶剤系の接着剤に用いられる溶剤は、例えば、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、エタノール、イソプロピルアルコール等の有機溶媒である。

シーラント層１１Ｃは、２つ以上の層で構成してもよい。この場合、シーラント層１１Ｃは、樹脂フィルム層１１が接着剤層３１Ａを介して紙基材層５１に接する側と反対側に露出する外側シーラント層と、その内側の中間シーラント層と、紙基材層５１に接する側の基材側シーラント層とを順に積層してなる３層構造の積層フィルム（図示せず）、または必要に応じて５層構造（図示せず）などを用いることができる。

シーラント層１１Ｃの厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下とすることができ、好ましくは２０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下である。

また、シーラント層１１Ｃは、樹脂フィルム層１１の厚みに対するシーラント層１１Ｃの厚みの比が０．４以上１．０以下であり、好ましくは０．４５以上０．７５以下、より好ましくは０．５以上０．７以下である。

なお、本実施形態では、上述のように、樹脂フィルム層１１が、シーラント層１１Ｃの他に、バリア層１１Ａ、中間層１１Ｂが積層されているが、樹脂フィルム層１１をシーラント層１１Ｃのみで構成してもよい。

紙基材層５１は、紙で構成されている。紙基材層５１を構成する紙（以下、紙層という場合がある）は、植物繊維を膠着させたもの（パルプ）である。紙におけるパルプ組成は、限定されず、例えば、広葉樹パルプと針葉樹パルプの比が０：１００～７０：３０であり、好ましくは広葉樹パルプに対して針葉樹パルプの比率がより多いパルプ組成である。また、パルプには、古紙パルプが用いられていても良い。

紙層の材質は、特に限定されないが、例えば、クラフト紙で形成することができる。ここで、クラフト紙は、クラフトパルプを原料とする紙であり、晒クラフト紙と未晒クラフト紙がある。なお、本実施形態では、積層体６１の伸びと強度を両立させる観点から、紙基材層５１の材質は未晒クラフト紙が好ましい。

紙層の坪量は、限定されないが、例えば、１０ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下であり、好ましくは１５ｇ／ｍ^２以上１８０ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは２０ｇ／ｍ^２以上１５０ｇ／ｍ^２以下である。なお、坪量は、ＪＩＳ Ｐ ８１２４（２０１１）の規定に準拠して測定される。

また、紙層の厚みは、限定されないが、例えば、２０μｍ以上４００μｍ以下である。なお、厚みは、ＪＩＳ Ｐ ８１１８（２０１４）の規定に準拠して測定される。

本実施形態では、積層体６１における紙基材層（紙層）５１の比率は、例えば、３０％以上であり、好ましくは４０％以上、より好ましくは５１％以上である。なお、積層体６１における紙基材層５１の比率が高い程、積層体４１の紙としての再利用率が高くなる点で好ましい。

紙基材層５１は、単層でも積層体でも良く、紙層の他に樹脂層が積層されていてもよい。紙層に積層される樹脂層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルム、ポリアミド（ＰＡ）樹脂フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂フィルム、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリイミド（ＰＩ）樹脂フィルム等を使用することができる。これらの中でもポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルム、ポリアミド（ＰＡ）樹脂フィルムを用いることが好ましい。

また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムは、植物由来のアルコール成分を含むＰＥＴ樹脂を用いたものとすると、環境配慮の観点から好ましい。

＜積層体の製造方法＞
本実施形態に係る積層体の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係る積層体の製造方法を示すフローチャートである。図３は、本実施形態に係る積層体の製造方法を実施する装置の模式図である。

本実施形態に係る積層体の製造方法は、少なくともシーラント層を含む樹脂フィルムが接着剤を介して紙基材に貼り合わされた積層体の製造方法である。この積層体の製造方法は、図２に示すフローチャートにより実行され、図３に示す積層体を製造する装置１００によって実現することができる。なお、本実施形態に係る積層体の製造方法は、本発明に係る積層体の製造方法の一例である。

図３に示す装置１００は、樹脂フィルム供給部１０、搬送部２０、接着剤塗工部３０、乾燥部４０、紙基材供給部５０、積層体巻取部６０を備える。ここでは、図３に示す装置１００を用いて、図２に示す積層体の製造方法を具体的に説明する。

樹脂フィルム供給部１０は、図２のステップＳ１が実行され、樹脂フィルム１１を製造ラインに投入する。具体的には、樹脂フィルム供給部１０で、供給ロールＦＲに巻き取られたウェブ状の樹脂フィルム１１が製造ラインに連続的に投入される。樹脂フィルム１１は、上述のように、バリア層１１Ａ、中間層１１Ｂ、シーラント層１１Ｃを含む（図１）。

搬送部２０は、製造ラインに投入された樹脂フィルム１１を搬送する。搬送部２０は、製造ラインに配置された複数のロール２１～２５で構成されている。各ロール２１～２５は、フリーで回転する。樹脂フィルム１１は、塗工ロール３２、貼合ロール５２、および積層体巻取部（巻取ロール）６０の駆動でロール２１～２５が回転することで、図３の矢印の方向に搬送される。

搬送速度は、任意であるが、例えば、１００ｍ／分以下であり、好ましくは６０ｍ／分以上１００ｍ／分以下、より好ましく７０ｍ／分以上１００ｍ／分以下である。

接着剤塗工部３０は、図２のステップＳ２が実行され、樹脂フィルム１１の一方の面に接着剤３１を塗布する。具体的には、接着剤塗工部３０で、搬送された樹脂フィルム１１が塗工ロール３２（上部ロール３２Ａ、下部ロール３２Ｂ）を通過させる。このとき、容器Ｃに溜めた接着剤３１に塗工ロール３２の下部ロール３２Ｂを浸し、接着剤３１が下部ロール３２Ｂから樹脂フィルム１１に転写され、樹脂フィルム１１に接着剤３１が塗工される。

なお、樹脂フィルム１１は、接着剤３１が塗布される一方の面に、バリア層１１Ａが積層され、接着剤３１が塗布されない他方の面（接着剤３１が塗布される一方の面と反対側の面）に、シーラント層１１Ｃが積層されていることが好ましい。また、シーラント層１１Ｃには、上述のように、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が含まれており、中でもポリエチレンが含まれていることが好ましい。

また、樹脂フィルム１１に含まれるシーラント層１１Ｃは、上述のように、樹脂フィルム層１１の厚みに対するシーラント層１１Ｃの厚みの比が０．４以上１．０以下であり、好ましくは０．４５以上０．７５以下、より好ましくは０．５以上０．７以下である。

なお、接着剤塗工部３０は、本発明に係る積層体の製造方法における塗布工程の一例である。

乾燥部４０は、図２のステップＳ３が実行され、接着剤３１が塗布された樹脂フィルム１１を乾燥する。具体的には、温度制御可能なオーブン４０内に、接着剤３１が塗布された樹脂フィルム１１を通過させて、乾燥することにより、樹脂フィルム１１に塗布された接着剤３１の溶剤を除去する。オーブン４０の態様は、特に限定されないが、例えば、内部が複数のセグメントで構成されていてもよい。

乾燥部４０において乾燥温度は、７０℃以下であり、好ましくは６０℃以下、より好ましくは５０℃以下に調整されている。なお、オーブン４０内が、複数のセグメントで構成されている場合は、各セグメントで温度制御が可能であるが、全てのセグメントで同じ温度に調整することが好ましい。

乾燥部４０において乾燥速度は、樹脂フィルム１１を１００ｍ／分以下であり、好ましくは６０ｍ／分以上１００ｍ／分以下、より好ましく７０ｍ／分以上９０ｍ／分以下である。本実施形態では、上述の搬送速度が乾燥部４０における乾燥速度に対応する。

なお、乾燥部４０は、本発明に係る積層体の製造方法における乾燥工程の一例である。

紙基材供給部５０は、図２のステップＳ４が実行され、乾燥した樹脂フィルム１１の一方の面に紙基材５１を貼り合わせる。具体的には、供給ロールＰＲに巻き取られたウェブ状の紙基材５１が製造ラインに連続的に投入され、搬送された樹脂フィルム１１と紙基材５１が貼合ロール５２（上部ロール５２Ａ、下部ロール５２Ｂ）を通過することで、乾燥した樹脂フィルム１１の接着剤１３が塗付された面に紙基材５１が貼り合わされる。

樹脂フィルム１１に貼り合わせる紙基材５１の坪量は、上述のように、１０ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下であり、好ましくは１５ｇ／ｍ^２以上１８０ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは２０ｇ／ｍ^２以上１５０ｇ／ｍ^２以下である。

なお、紙基材供給部５０は、本発明に係る積層体の製造方法における貼合工程の一例である。

これにより、シーラント層１１Ｃを含む樹脂フィルム１１が接着剤３１を介して紙基材５１に貼り合わされた積層体６１が得られる。なお、積層体６１は、本発明に係る積層体の製造方法で製造される積層体の一例である。

積層体巻取部６０は、図２のステップＳ５が実行され、得られた積層体６１を巻取ロールＴＲに巻き取る。これにより、本実施形態に係る積層体の製造方法は、終了する。

本実施形態の製造方法では、上述のように、接着剤３１が塗布された樹脂フィルム１１を７０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程を含むことで、樹脂フィルムと紙基材をドライラミネートで積層することができる。そのため、本実施形態では、積層体における樹脂フィルムと紙基材の接着性を高めることができる。

また、乾燥工程における乾燥温度を７０℃以下にすることで、シーラント層１１Ｃを含む樹脂フィルム１１に接着剤３１を塗布した場合でも、乾燥時に樹脂フィルム１１の端部がカールするのを抑制することができる。そのため、本実施形態では、ドライラミネートによる樹脂フィルムと紙基材の貼り合せが容易になる。

本実施形態の製造方法では、上述のように、乾燥工程において樹脂フィルムを１００ｍ／分以下の速度で乾燥することで、上述の乾燥工程における乾燥温度が７０℃以下の場合でも、樹脂フィルム１１に塗布された接着剤３１の溶剤を十分に除去することができる。そのため、本実施形態では、乾燥時の樹脂フィルム１１のカールを抑制する効果を向上させることができる。

本実施形態の製造方法では、上述のように、シーラント層１１Ｃが樹脂フィルム１の接着剤３１が塗布されない他方の面に積層されていることで、樹脂フィルム１の紙基材５１が積層される面と反対側の面にシーラント層１１Ｃを露出させることができる。そのため、本実施形態では、積層体６１の紙基材５１が積層された側と反対側の面に露出するシーラントを形成することができるため、積層体６１を用いた製品のシール加工が容易になる。

本実施形態の製造方法では、上述のように、樹脂フィルム１１の厚みに対するシーラント層１１Ｃの厚みの比が０．４以上１．０以下であることで、乾燥時の樹脂フィルム１１のカールを抑制しながら、得られた積層体６１のシール性を向上させることができる。

本実施形態の製造方法では、上述のように、樹脂フィルム１１に含まれるシーラント層１１Ｃがポリエチレンを含むことで、積層体６１の質感が硬くなるのを抑制することができる。また、ポリエチレンを含むシーラント層１１Ｃはシール温度を低くすることができるため、積層体６１のシール加工性を向上させることができる。

本実施形態の製造方法では、上述のように、樹脂フィルム１１に貼り合わせる紙基材５１の坪量が１０ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下であることで、積層体６１に紙基材５１が積層された場合でも、積層体６１の質感が硬くなりすぎず、積層体６１に使用するプラスチックを減量することができる。

以下、本発明について、さらに実施例を用いて具体的に説明する。実施例、参考例の評価は、以下の試験により行った。

［積層体］
図３の装置１００により、シーラント層を含む樹脂フィルムが接着剤を介して紙基材に貼り合わされた積層体を製造した。

［接着性］
シーラント層を含む樹脂フィルムと紙基材との接着性を確認した。接着性は、以下の基準で評価した。
Ａ 接着した
Ｂ 接着しなかった

［カール抑制］
乾燥時にシーラント層を含む樹脂フィルムの端部がカールするか否かを確認した。カール抑制は、以下の基準で評価した。
Ａ カールしなかった
Ｂ カールした

［実施例１］
接着剤を樹脂フィルム側に塗布し、乾燥温度を４５℃、乾燥速度を７０～１００ｍ／分として、樹脂フィルムを乾燥した。結果を表１に示す。

［比較例１］
接着剤を紙基材側に塗布し、乾燥温度を８０～９０℃、乾燥速度を１００ｍ／分を超える速度にして、紙基材を乾燥した。結果を表１に示す。

［比較例２］
接着剤を樹脂フィルム側に塗布し、乾燥温度を８０～９０℃、乾燥速度を１００ｍ／分を超える速度にして、樹脂フィルムを乾燥した。結果を表１に示す。

表１から、接着剤を塗布した樹脂フィルムを乾燥温度４５℃、乾燥速度７０～１００ｍ／分で乾燥したものに紙基材を貼り合わせた積層体は、接着性、カール抑制ともに良好であった（実施例１）。

一方、接着剤を塗布した紙基材は、塗布した接着剤を紙基材が吸収するため、接着性が不良であった（比較例１）。また、接着剤を塗布した樹脂フィルムを乾燥温度８０～９０℃で乾燥したものに紙基材を貼り合わせたものは、カール抑制が不良であり、接着性は確認しなかった（比較例２）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１００ 装置
１０ 樹脂フィルム供給部
ＦＲ 供給ロール
１１ 樹脂フィルム（樹脂フィルム層）
１１Ａ バリア層
１１Ｂ 中間層
１１Ｃ シーラント層
２０ 搬送部
２１、２２、２３、２４、２５ ロール
３０ 接着剤塗工部
Ｃ 容器
３１ 接着剤
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 接着剤層
３２ 塗工ロール
３２Ａ 上部ロール
３２Ｂ 下部ロール
４０ 乾燥部（オーブン）
５０ 紙基材供給部
ＰＲ 供給ロール
５１ 紙基材（紙基材層）
５２ 貼合ロール
５２Ａ 上部ロール
５２Ｂ 下部ロール
６０ 積層体巻取部
ＴＲ 巻取ロール
６１ 積層体

Claims (6)

1. 少なくともシーラント層を含む樹脂フィルムが接着剤を介して紙基材に貼り合わされた積層体の製造方法であって、
   前記接着剤を前記樹脂フィルムの一方の面に塗布する塗布工程と、
   前記接着剤が塗布された前記樹脂フィルムを７０℃以下の温度で乾燥する乾燥工程と、
   乾燥した前記樹脂フィルムの前記一方の面に前記紙基材を貼り合わせる貼合工程と、を有する、
   積層体の製造方法。
2. 前記乾燥工程で、前記樹脂フィルムを１００ｍ／分以下の速度で乾燥する、
   請求項１に記載の積層体の製造方法。
3. 前記シーラント層は、前記樹脂フィルムの前記一方の面と反対側の面に積層されている、
   請求項１または２に記載の積層体の製造方法。
4. 前記樹脂フィルムの厚みに対する前記シーラント層の厚みの比が０．４以上１．０以下である、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
5. 前記シーラント層は、ポリエチレンを含む、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
6. 紙基材の坪量が１０ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下である、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。

Images