JP2023162322A - ガスバリア積層体及び包装袋 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスバリア積層体及び包装袋に関する。
食品、飲料、医薬品及び化学品等の多くの分野では、それぞれの内容物に応じた包装材が使用されている。包装材は、内容物の変質の原因となる水蒸気等の透過防止性(ガスバリア性)が求められる。
近年、海洋プラスチックごみ問題等に端を発する環境意識の高まりから、脱プラスチックの機運が高まっている。プラスチック材料の使用量削減の観点から、種々の分野において、プラスチック材料の代わりに、紙を使用することが検討されている。例えば下記特許文献1では、紙にバリア層を積層するガスバリア積層体が開示されている。
紙は、折り目保持性(デッドホールド性とも称される)を有することから、加工がしやすいという特徴を有する。しかしながら、本発明者らの検討によれば、より鋭角な折り目がある包装袋(ピロー包装、三方シール包装及びガゼット包装)とする場合、バリア層にクラックが生じてガスバリア性が低下する点において、未だ改善の余地があることが判明した。
また、資源有効利用促進法の観点から、ガスバリア積層体においてもプラスチック材料の使用量を削減することが求められている。
そこで、本発明は、紙を使用したガスバリア積層体であって、初期の水蒸気バリア性だけでなく、折り曲げられた後であっても十分な水蒸気バリア性を有するガスバリア積層体、及びこれを含む包装袋を提供することを目的とする。
本発明は、紙基材と、第1樹脂層と、蒸着層と、第2樹脂層と、をこの順で備えるガスバリア積層体であって、上記ガスバリア積層体の密度が0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下であり、上記ガスバリア積層体の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率が0.8%以下である、ガスバリア積層体を提供する。
上記ガスバリア積層体において、上記第2樹脂層は、極性基を有するポリオレフィンを含んでいてもよい。
上記ガスバリア積層体において、上記第2樹脂層の厚さが、2μm以上10μm以下であってもよい。
上記ガスバリア積層体において、上記蒸着層の厚さが、30nm以上100nm以下であってもよい。
上記ガスバリア積層体の厚さは、20μm以上100μm以下であってもよい。
本発明はまた、上記本発明に係るガスバリア積層体を含む包装袋を提供する。
上記包装袋は、折り曲げ部を有していてもよい。
本発明によれば、紙を使用したガスバリア積層体であって、初期の水蒸気バリア性だけでなく、折り曲げられた後であっても十分な水蒸気バリア性を有するガスバリア積層体、及びこれを含む包装袋を提供することができる。上記ガスバリア積層体は、紙を使用しているため、紙の特徴である折り目保持性を有すると共に、プラスチック材料の使用量削減に寄与する。
以下、場合により図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
<ガスバリア積層体>
図1は、一実施形態に係るガスバリア積層体を示す模式断面図である。一実施形態に係るガスバリア積層体10は、紙基材1と、第1樹脂層2と、蒸着層3と、第2樹脂層4とをこの順に備える。
図1は、一実施形態に係るガスバリア積層体を示す模式断面図である。一実施形態に係るガスバリア積層体10は、紙基材1と、第1樹脂層2と、蒸着層3と、第2樹脂層4とをこの順に備える。
ガスバリア積層体10は、密度が0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下であり、且つ、ガスバリア積層体10の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率(以下、単に「寸法変化率」と言う場合がある)が0.8%以下である、という条件を満たす。これにより、ガスバリア積層体10は、初期の水蒸気バリア性だけでなく、折り曲げられた後であっても十分な水蒸気バリア性を有することができる。
上記効果が奏される理由について、本発明者らは以下のように推察する。蒸着層3には搬送傷やロール状に巻かれた時の裏面移りによる傷等に起因したクラック又は欠陥が、第2樹脂層4には樹脂の体積収縮等に起因したクラック又は欠陥が、それぞれ少なからず存在すると考えられる。そして、ガスバリア積層体10の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率が0.8%を超えると、これらのクラック又は欠陥が大きくなり、水蒸気バリア性が低下することとなる。特に第2樹脂層4のクラック又は欠陥は、折り曲げ時に大きくなりやすく、水蒸気バリア性が低下しやすい。これに対し、上記寸法変化率が0.8%以下であることで、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、クラック又は欠陥が大きくなることを抑制でき、良好な水蒸気バリア性を得ることができる。また、ガスバリア積層体10の密度を上記範囲内とすることで、蒸着層3の平滑性を高めることができる。蒸着層3に凹凸があると、折り曲げ時にその凹凸を基点としてクラック又は欠陥が大きくなりやすいが、ガスバリア積層体10の密度を上記範囲内とすることでその問題が改善することができ、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、良好な水蒸気バリア性を得ることができる。
なお、ガスバリア積層体10の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率は、以下の方法で測定された値である。まず、ガスバリア積層を所定のサイズに切り出して測定用のサンプルとする。このサンプルを40℃20%RHの恒温恒湿槽に3日間放置した後、恒温恒湿槽内でサンプルのCD方向の長さを測長する。続いて、同サンプルを40℃90%RHの恒温恒湿槽に3日間放置した後、恒温恒湿槽内でサンプルのCD方向の長さを測長する。サンプルの40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率(%)を、以下の式により算出する。
(40℃90%RH下での長さ-40℃20%RH下での長さ)/40℃20%RH下での長さ×100
(40℃90%RH下での長さ-40℃20%RH下での長さ)/40℃20%RH下での長さ×100
ガスバリア積層体10の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率は0.8%以下であることが必要であるが、初期及び折り曲げ後の水蒸気バリア性をより良好にする観点から、0.7%以下であってもよく、0.65%以下であってもよい。また、ガスバリア積層体10の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率の下限値は特に限定されないが、0%以上であってよく、0.1%以上であってよい。ガスバリア積層体10の寸法変化率は、例えば、紙基材の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率、ガスバリア積層体10の密度、紙基材の密度、後述するコート層の厚さ、コート層中の填料の含有量、紙基材の坪量、紙の繊維長及び繊維径、並びに、第1及び第2樹脂層中の極性基の量などを変化させることによって調整することができる。
ガスバリア積層体10の密度は、JIS P8118に準拠して測定された値である。ガスバリア積層体10の密度は、0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下であることが必要であるが、初期及び折り曲げ後の水蒸気バリア性をより良好にする観点から、0.95g/cm3以上であってもよく、1.0g/cm3以上であってもよく、1.1g/cm3以上であってもよい。また、ガスバリア積層体10の密度は、1.4g/cm3以下であってもよく、1.3g/cm3以下であってもよく、1.2g/cm3以下であってもよい。
ガスバリア積層体10の厚さは、20~100μmであってよく、30~80μmであってよく、40~60μmであってよい。ガスバリア積層体10の厚さが上記範囲内であると、ガスバリア積層体10は、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、より良好な水蒸気バリア性を得ることができる。
[紙基材]
紙基材1としては、特に限定されないが、ガスバリア積層体10の密度を0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下にでき、且つ、上記寸法変化率を0.8%以下にできるものを選択して用いることが好ましい。紙基材1は、植物由来のパルプを主成分としている紙であってよい。紙基材1の具体例としては、上質紙、特殊上質紙、コート紙、アート紙、キャストコート紙、模造紙、クラフト紙、及びグラシン紙等が挙げられる。紙基材1の坪量は、20~500g/m2、又は、30~100g/m2であってよい。
紙基材1としては、特に限定されないが、ガスバリア積層体10の密度を0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下にでき、且つ、上記寸法変化率を0.8%以下にできるものを選択して用いることが好ましい。紙基材1は、植物由来のパルプを主成分としている紙であってよい。紙基材1の具体例としては、上質紙、特殊上質紙、コート紙、アート紙、キャストコート紙、模造紙、クラフト紙、及びグラシン紙等が挙げられる。紙基材1の坪量は、20~500g/m2、又は、30~100g/m2であってよい。
紙基材1には、紙基材1の少なくとも第1樹脂層2と接する側にコート層を設けてあってもよい。紙基材1がコート層を備える場合、紙基材1は少なくとも紙層とコート層とを備えていてよい。コート層は、紙基材1の両方の表面に設けられていてもよい。コート層を設けることで、紙に第1樹脂層2が染み込むことを防ぐことができるほか、紙の凹凸を埋める目止めの役割を果たすこともでき、第1樹脂層2を欠陥なく均一に製膜することができる。コート層には、例えば、バインダー樹脂として、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、などの各種共重合体、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、パラフィン(WAX)等を用い、填料としてクレー、カオリン、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等が含まれていてもよい。コート層は、少なくとも填料としてクレーを含有するクレーコート層であってもよい。
紙基材1がコート層を備える場合、コート層の厚さは、1.5μm以上15μm以下であってよい。コート層の厚さは、1.8μm以上であってもよく、3μm以上であってもよく、5μm以上であってもよく、6μm以上であってもよい。コート層の厚さは、12μm以下であってもよく10μm以下であってもよい。コート層の厚さが上記範囲内であると、ガスバリア積層体10は、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、より良好な水蒸気バリア性を得ることができる。
紙基材1の厚さは、20~100μmであってよく、30~80μmであってよく、40~60μmであってよい。紙基材1の厚さが上記範囲内であると、ガスバリア積層体10は、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、より良好な水蒸気バリア性を得ることができる。
紙基材1の厚さに占めるコート層の厚さの割合は、3~25%であってよく、5~20%であってよい。この割合が上記範囲内であると、ガスバリア積層体10は、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、より良好な水蒸気バリア性を得ることができる。
紙基材1の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率は、0.8%以下であってよく、0.7%以下であってよく、0.6%以下であってよい。ガスバリア積層体10の寸法変化率は紙基材1の寸法変化率の影響を大きく受ける。そのため、紙基材1の寸法変化率を0.8%以下とすることで、ガスバリア積層体10の寸法変化率を0.8%以下に調整しやすい。また、紙基材1の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率の下限値は特に限定されないが、0%以上であってよく、0.1%以上であってよい。紙基材1の寸法変化率は、ガスバリア積層体の寸法変化率と同様の方法で測定することができる。
紙基材1の密度は、0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下であってよい。ガスバリア積層体10の密度は紙基材1の密度の影響を大きく受ける。そのため、紙基材1の密度を0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下とすることで、ガスバリア積層体10の密度を0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下に調整しやすい。また、紙基材1の密度は、0.95g/cm3以上であってもよく、1.0g/cm3以上であってもよく、1.1g/cm3以上であってもよい。また、紙基材1の密度は、1.4g/cm3以下であってもよく、1.3g/cm3以下であってもよく、1.2g/cm3以下であってもよい。紙基材1の密度を0.9g/cm3以上とすることで、紙基材1の平滑性を高めることができ、それによって蒸着層3の平滑性を高めることができる。その結果、ガスバリア積層体10は、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、より良好な水蒸気バリア性を得ることができる。また、紙基材1の密度を1.5g/cm3以下とすることで、紙基材1の繊維間に適度な空隙を形成することができ、折り曲げ時に紙基材1に加わる応力を緩和することができる。その結果、折り曲げ時に蒸着層3のクラック又は欠陥が大きくなることを抑制することができ、ガスバリア積層体10は、初期だけでなく折り曲げられた後であっても、より良好な水蒸気バリア性を得ることができる。紙基材1の密度は、ガスバリア積層体の密度と同様の方法で測定することができる。
紙の重量は、ガスバリア積層体全体を基準として、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。紙の重量がガスバリア積層体全体を基準として、50質量%以上であれば、プラスチック材料の使用量を十分に削減することができ、ガスバリア積層体全体として紙製であるということができるとともに、リサイクル性に優れる。
[第1樹脂層]
第1樹脂層2は、紙基材1の表面上に設けられ、紙基材1と後述する蒸着層3との間の密着性向上や、ガスバリア積層体のガスバリア性の向上のために設けられるものである。第1樹脂層は、アンカーコート層とも呼ばれる。第1樹脂層2は、極性基を有するポリオレフィンを含んでいてよい。極性基を有するポリオレフィンを含むことで、第1樹脂層2は柔軟性に優れ、屈曲後(折り曲げ後)に後述する蒸着層の割れを抑制することができるとともに、第1樹脂層と蒸着層との密着性を向上させることができる。さらに、極性基を有するポリオレフィンを含むことで、ポリオレフィンの結晶性による緻密な膜の形成が可能であり、水蒸気バリア性が発現する。ポリオレフィンの結晶性により水蒸気バリア性が発現し、極性基を有することで蒸着層との密着が発現する。
第1樹脂層2は、紙基材1の表面上に設けられ、紙基材1と後述する蒸着層3との間の密着性向上や、ガスバリア積層体のガスバリア性の向上のために設けられるものである。第1樹脂層は、アンカーコート層とも呼ばれる。第1樹脂層2は、極性基を有するポリオレフィンを含んでいてよい。極性基を有するポリオレフィンを含むことで、第1樹脂層2は柔軟性に優れ、屈曲後(折り曲げ後)に後述する蒸着層の割れを抑制することができるとともに、第1樹脂層と蒸着層との密着性を向上させることができる。さらに、極性基を有するポリオレフィンを含むことで、ポリオレフィンの結晶性による緻密な膜の形成が可能であり、水蒸気バリア性が発現する。ポリオレフィンの結晶性により水蒸気バリア性が発現し、極性基を有することで蒸着層との密着が発現する。
極性基を有するポリオレフィンは、カルボキシル基、カルボキシル基の塩、カルボン酸無水物基及びカルボン酸エステルより選ばれる少なくとも1種を有していてもよい。
極性基を有するポリオレフィンとして、エチレンやプロピレンに、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等カルボキシル基を有する不飽和化合物)や、不飽和カルボン酸エステルを共重合したもの、及びカルボン酸を塩基性化合物で中和した塩などを用いてもよく、その他、酢酸ビニル、エポキシ系化合物、塩素系化合物、ウレタン系化合物、ポリアミド系化合物等と共重合したものなどを用いてもよい。
極性基を有するポリオレフィンとして、具体的には、アクリル酸エステルと無水マレイン酸との共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-グリシジルメタクリレート共重合体等が挙げられる。
第1樹脂層2には、上記極性基を有するポリオレフィンのほかに他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、上記極性基を有するポリオレフィン以外のポリオレフィン、シランカップリング剤、有機チタネート、ポリアクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、メラミン、フェノール等が挙げられる。
第1樹脂層2における上記極性基を有するポリオレフィンの含有量は、例えば、50質量%以上であってよく、70質量%以上であってよく、90質量%以上であってよく、100質量%であってよい。
第1樹脂層2の厚さは、例えば、0.5μm以上であってよく、1μm以上であってよく、2μm以上であってよく、20μm以下であってよく、10μm以下であってよく、5μm以下であってよい。第1樹脂層2の厚さが0.5μm以上であれば、上述した紙基材の凹凸を効率的に埋めることができ、後述する蒸着層を均一に積層させることができる。また、第1樹脂層2の厚さが20μm以下であれば、コストを抑えつつ蒸着層を均一に積層させることができる。
第1樹脂層2の塗液に含まれる溶媒としては、例えば、水、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、n-ブチルアルコール、n-ペンチルアルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチルが挙げられる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、特性の観点から、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、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、水が好ましい。また環境の観点から、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、水が好ましい。
第1樹脂層2を設ける方法としては、紙基材上に上述した極性基を有するポリオレフィン及び溶媒等を含む塗液を塗布し、乾燥させることで得ることができる。塗液中における極性基を有するポリオレフィンは、ブロッキングを防止する観点から、接触面積が小さくなるよう、粒径は大きい方がよい。特に限定されるものではないが、粒径は具体的には1nm以上であってよく、0.1μm以上であってよく、1μm以下、0.7μm以下、0.5μm以下であってよい。
[蒸着層]
蒸着層3は、金属又は無機化合物を蒸着した層である。蒸着層としては、アルミニウムを蒸着して得られたものであってもよく、酸化アルミニウム(AlOx)、酸化ケイ素(SiOx)等を含むものであってもよい。
蒸着層3は、金属又は無機化合物を蒸着した層である。蒸着層としては、アルミニウムを蒸着して得られたものであってもよく、酸化アルミニウム(AlOx)、酸化ケイ素(SiOx)等を含むものであってもよい。
蒸着層3の厚さは、使用用途によって適宜設定すればよいが、好ましくは10~300nmであり、より好ましくは30~100nmである。蒸着層3の厚さを10nm以上とすることで蒸着層3の連続性を十分なものとしやすく、300nm以下とすることでカールやクラックの発生を十分に抑制でき、十分なガスバリア性能及び可撓性を達成しやすい。また、蒸着層の厚さを30nm以上100nm以下とすることで、蒸着層がより割れにくくなり、折り曲げ後であっても十分な水蒸気バリア性を得ることができる。
蒸着層3は、真空成膜手段によって成膜することが、水蒸気及び酸素ガスバリア性能や膜均一性の観点から好ましい。成膜手段には、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)などの公知の方法があるが、成膜速度が速く生産性が高いことから真空蒸着法が好ましい。また真空蒸着法の中でも、特に電子ビーム加熱による成膜手段は、成膜速度を照射面積や電子ビーム電流などで制御しやすいことや蒸着材料への昇温降温が短時間で行えることから有効である。
[第2樹脂層]
第2樹脂層4は、蒸着層3の表面上に、蒸着層3に接するように設けられる。第2樹脂層は、オーバーコート層とも呼ばれる。第2樹脂層は、極性基を有するポリオレフィンを含んでいてよい。
第2樹脂層4は、蒸着層3の表面上に、蒸着層3に接するように設けられる。第2樹脂層は、オーバーコート層とも呼ばれる。第2樹脂層は、極性基を有するポリオレフィンを含んでいてよい。
極性基を有するポリオレフィンは、カルボキシル基、カルボキシル基の塩、カルボン酸無水物基及びカルボン酸エステルより選ばれる少なくとも1種を有していてもよい。
極性基を有するポリオレフィンとして、エチレンやプロピレンに、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸等カルボキシル基を有する不飽和化合物)や、不飽和カルボン酸エステルを共重合したもの、及びカルボン酸を塩基性化合物で中和した塩などを用いてもよく、その他、酢酸ビニル、エポキシ系化合物、塩素系化合物、ウレタン系化合物、ポリアミド系化合物等と共重合したものなどを用いてもよい。
極性基を有するポリオレフィンとして、具体的には、アクリル酸エステルと無水マレイン酸との共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-グリシジルメタクリレート共重合体等が挙げられる。
極性基を有するポリオレフィンを含むことで、第2樹脂層4は、柔軟性に優れ、屈曲後(折り曲げ後)に蒸着層の割れを抑制することができるとともに、蒸着層との密着性に優れる。さらに、上述した極性基を有するポリオレフィンを含むことで、ポリオレフィンの結晶性による緻密な膜の形成が可能であり、水蒸気バリア性が発現する。また、極性基を有することで蒸着層との密着が発現する。また、第2樹脂層4は、上記極性基を有するポリオレフィンを含むことで、ヒートシール層としての役割も兼ねることができるため、ヒートシール層を別途設けなくともよい。
第2樹脂層4には、上記極性基を有するポリオレフィンのほかに他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、シランカップリング剤、有機チタネート、ポリアクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリウレア、ポリアミド、ポリオレフィン系エマルジョン、ポリイミド、メラミン、フェノール等が挙げられる。
第2樹脂層4における極性基を有するポリオレフィンの含有量は、例えば、50質量%以上であってよく、70質量%以上であってよく、90質量%以上であってよく、100質量%であってよい。
第2樹脂層4の厚さは、例えば、0.05μm以上であってよく、0.5μm以上であってよく、1μm以上であってよく、2μm以上であってよく、20μm以下であってよく、10μm以下であってよく、5μm以下であってよい。第2樹脂層4の厚さが0.05μm以上であれば、上述したヒートシール層としての役割を十分に発揮することができる。また、第2樹脂層4の厚さが20μm以下であれば、コストを抑えつつ蒸着層との密着性やバリア性を十分に発揮することができる。また、第2樹脂層4の厚さを2μm以上10μm以下とすることで、蒸着層がより割れにくくなり、折り曲げ後であっても十分な水蒸気バリア性を得ることができる。
ガスバリア積層体10において、第2樹脂層4に極性基を有するポリオレフィンを含有させ、第2樹脂層4の厚さを2μm以上10μm以下とし、且つ、蒸着層3の厚さを30nm以上100nm以下とした場合に、蒸着層3が割れにくくなり、折り曲げ後であっても十分な水蒸気バリア性を得ることができるという効果が特に顕著に奏される。
第2樹脂層4の塗液に含まれる溶媒としては、例えば、水、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、n-ブチルアルコール、n-ペンチルアルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチルが挙げられる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、特性の観点から、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、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、水が好ましい。また環境の観点から、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、水が好ましい。
第2樹脂層4を設ける方法としては、蒸着層上に上述した極性基を有するポリオレフィン及び溶媒等を含む塗液を塗布し、乾燥させることで得ることができる。塗液中における極性基を有するポリオレフィンの融点は、70~160℃が好ましく、80~120℃がより好ましい。極性基を有するポリオレフィンの融点が低ければヒートシール時の立ち上がり温度を低くできるメリットがある。極性基を有するポリオレフィンの融点が高いと高温環境下においてブロッキングする恐れが高まる。なお、ブロッキングを防止する観点から、接触面積が小さくなるよう、粒径は大きい方がよい。特に限定されるものではないが、粒径は具体的には1nm以上であってよく、0.1μm以上であってよく、1μm以下、0.7μm以下、0.5μm以下であってよい。
第1樹脂層2及び第2樹脂層4にそれぞれ含まれる極性基を有するポリオレフィンは、それぞれ同種のものであっても異種のものであってもよいが、製造の容易性等を考慮すれば、それぞれ同種のものであることが好ましい。
<包装袋>
図2は、ガスバリア積層体10からなるガゼット袋20を示す斜視図である。ガゼット袋20の上部の開口部をシールすることで包装袋が製造される。ガゼット袋20はガスバリア積層体10が折り曲げられている箇所(折り曲げ部B1,B2)を有する。折り曲げ部B1は、最内層側からみてガスバリア積層体10が谷折りされている箇所であり、他方、折り曲げ部B2は、最内層側からみてガスバリア積層体10が山折りされている箇所である。
図2は、ガスバリア積層体10からなるガゼット袋20を示す斜視図である。ガゼット袋20の上部の開口部をシールすることで包装袋が製造される。ガゼット袋20はガスバリア積層体10が折り曲げられている箇所(折り曲げ部B1,B2)を有する。折り曲げ部B1は、最内層側からみてガスバリア積層体10が谷折りされている箇所であり、他方、折り曲げ部B2は、最内層側からみてガスバリア積層体10が山折りされている箇所である。
包装袋は、1枚のガスバリア積層体を第2樹脂層4が対向するように二つ折りにした後、所望の形状になるように適宜折り曲げてヒートシールすることによって袋形状としたものであってもよく、2枚のガスバリア積層体を第2樹脂層4が対向するように重ねた後、ヒートシールすることによって袋形状としたものであってもよい。
本実施形態に係る包装袋において、ヒートシール強度は、2N以上であってよく、4N以上であってよい。なお、ヒートシール強度の上限値は特に制限されるものではないが、例えば10N以下であってよい。
包装袋は、内容物として、食品、医薬品等の内容物を収容することができる。特に食品として、お菓子等を収容するのに適している。本実施形態に係る包装袋は、折り曲げ部を有する形状であっても高いガスバリア性を維持することができる。
なお、本実施形態においては、包装袋の一例としてガゼット袋を挙げたが、本実施形態に係るガスバリア積層体を使用して、例えば、ピロー袋、三方シール袋又はスタンディングパウチを作製してもよい。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
<ガスバリア積層体の作製>
(実施例1)
紙基材(富士加工社製、商品名:特コーモラント、厚さ52μm、坪量52.3g/m2、クレーコート層有り)の表面上に、カルボキシル基の塩を含むポリオレフィンの水分散液をバーコーターで塗工(wet塗布量15g/m2、固形分濃度20質量%)し、オーブンで乾燥させ、第1樹脂層を形成した。続いて、第1樹脂層の上に真空蒸着法にてAl蒸着を施し、Al蒸着層を形成した。Al蒸着層の厚さは50nmであった。その後、蒸着層上にカルボキシル基の塩を含むポリオレフィンの水分散液をバーコーターで塗工し、オーブンで乾燥させ、第2樹脂層を形成して、ガスバリア積層体を得た。第2樹脂層の厚さは3μmであった。
(実施例1)
紙基材(富士加工社製、商品名:特コーモラント、厚さ52μm、坪量52.3g/m2、クレーコート層有り)の表面上に、カルボキシル基の塩を含むポリオレフィンの水分散液をバーコーターで塗工(wet塗布量15g/m2、固形分濃度20質量%)し、オーブンで乾燥させ、第1樹脂層を形成した。続いて、第1樹脂層の上に真空蒸着法にてAl蒸着を施し、Al蒸着層を形成した。Al蒸着層の厚さは50nmであった。その後、蒸着層上にカルボキシル基の塩を含むポリオレフィンの水分散液をバーコーターで塗工し、オーブンで乾燥させ、第2樹脂層を形成して、ガスバリア積層体を得た。第2樹脂層の厚さは3μmであった。
(実施例2)
紙基材として、富士加工社製の特コーモS(商品名、厚さ49μm、坪量52.3g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、富士加工社製の特コーモS(商品名、厚さ49μm、坪量52.3g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(実施例3)
紙基材として、大王製紙社製のリューオーコート(商品名、厚さ45μm、坪量55g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、大王製紙社製のリューオーコート(商品名、厚さ45μm、坪量55g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(実施例4)
紙基材として、仙鶴社(Xianhe Co.,Ltd.)製の塗布包装紙(厚さ41μm、坪量50g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、仙鶴社(Xianhe Co.,Ltd.)製の塗布包装紙(厚さ41μm、坪量50g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(実施例5)
紙基材として、仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(実施例6)
紙基材として仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、蒸着層を真空蒸着法にて形成したシリカ蒸着層としたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、蒸着層を真空蒸着法にて形成したシリカ蒸着層としたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(実施例7)
紙基材として仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、蒸着層を真空蒸着法にて形成したアルミナ蒸着層としたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、蒸着層を真空蒸着法にて形成したアルミナ蒸着層としたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(実施例8)
紙基材として仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として仙鶴社製の塗布包装紙(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(実施例9)
紙基材として大王製紙社製のリューオーコート(商品名、厚さ45μm、坪量55g/m2、クレーコート層有り)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として大王製紙社製のリューオーコート(商品名、厚さ45μm、坪量55g/m2、クレーコート層有り)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例1)
紙基材として、日本製紙社製のグラシンN(商品名、厚さ26μm、坪量30.5g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、日本製紙社製のグラシンN(商品名、厚さ26μm、坪量30.5g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例2)
紙基材として、APP社製のEnza HS Rapping Paper(商品名、厚さ77μm、坪量60g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、APP社製のEnza HS Rapping Paper(商品名、厚さ77μm、坪量60g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例3)
紙基材として、UPM社製のSolide Lucent(商品名、厚さ35μm、坪量40g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、UPM社製のSolide Lucent(商品名、厚さ35μm、坪量40g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例4)
紙基材として、UPM社製のSolide Strong(商品名、厚さ67μm、坪量60g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、UPM社製のSolide Strong(商品名、厚さ67μm、坪量60g/m2、クレーコート層無し)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例5)
紙基材として、UPM社製のBrilliant Express(商品名、厚さ34μm、坪量40g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、UPM社製のBrilliant Express(商品名、厚さ34μm、坪量40g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例6)
紙基材として、UPM社製のBrilliant Duo(商品名、厚さ51μm、坪量62g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、UPM社製のBrilliant Duo(商品名、厚さ51μm、坪量62g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例7)
紙基材として、UPM社製のBrilliant(商品名、厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、UPM社製のBrilliant(商品名、厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例8)
紙基材として、UPM社製のSolide Lucent(商品名、厚さ35μm、坪量40g/m2、クレーコート層無し)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、UPM社製のSolide Lucent(商品名、厚さ35μm、坪量40g/m2、クレーコート層無し)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
(比較例9)
紙基材として、UPM社製のBrilliant(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
紙基材として、UPM社製のBrilliant(厚さ51μm、坪量60g/m2、クレーコート層有り)を用い、第1樹脂層を、重合度500のポリビニルアルコール樹脂を含む塗液をバーコーターで塗工(wet塗布量30g/m2、固形分濃度10質量%)し、オーブンで乾燥させて形成したこと以外は、実施例1と同様の操作によってガスバリア積層体を得た。
<密度の測定>
実施例及び比較例に係るガスバリア積層体、及び、実施例及び比較例で用いた紙基材の密度を、JIS P8118に準拠して測定した。結果を表1及び2に示す。
実施例及び比較例に係るガスバリア積層体、及び、実施例及び比較例で用いた紙基材の密度を、JIS P8118に準拠して測定した。結果を表1及び2に示す。
<寸法変化率の測定>
実施例及び比較例に係るガスバリア積層体、及び、実施例及び比較例で用いた紙基材を、それぞれCD方向の長さ150mm、幅20mmのサイズに切り出し、測定用のサンプルとした。このサンプルを40℃20%RHの恒温恒湿槽に3日間放置した後、恒温恒湿槽内でガラススケールを用いてサンプルのCD方向の長さを測長した。続いて、同サンプルを40℃90%RHの恒温恒湿槽に3日間放置した後、恒温恒湿槽内でガラススケールを用いてサンプルのCD方向の長さを測長した。サンプルの40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率(%)は、以下の式により算出した。結果を表1及び2に示す。
(40℃90%RH下での長さ-40℃20%RH下での長さ)/40℃20%RH下での長さ×100
実施例及び比較例に係るガスバリア積層体、及び、実施例及び比較例で用いた紙基材を、それぞれCD方向の長さ150mm、幅20mmのサイズに切り出し、測定用のサンプルとした。このサンプルを40℃20%RHの恒温恒湿槽に3日間放置した後、恒温恒湿槽内でガラススケールを用いてサンプルのCD方向の長さを測長した。続いて、同サンプルを40℃90%RHの恒温恒湿槽に3日間放置した後、恒温恒湿槽内でガラススケールを用いてサンプルのCD方向の長さを測長した。サンプルの40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率(%)は、以下の式により算出した。結果を表1及び2に示す。
(40℃90%RH下での長さ-40℃20%RH下での長さ)/40℃20%RH下での長さ×100
<水蒸気透過度の測定>
実施例及び比較例に係るガスバリア積層体の水蒸気透過度をMOCON法で測定した。測定条件は、温度40℃、相対湿度90%とした。1500gのローラーを300mm/分の速さで転がしながら、ガスバリア積層体にMD方向と平行な折り目を付け、開いた後のガスバリア積層体の水蒸気透過度も同様に測定した。なお、表1及び表2における「内折り」は、紙基材側からみてガスバリア積層体を山折りした後のガスバリア積層体を意味し、「外折り」は、紙基材側からみてガスバリア積層体を谷折りした後のガスバリア積層体を示す。表1及び表2に結果を単位[g/m2・day]で表記した。
実施例及び比較例に係るガスバリア積層体の水蒸気透過度をMOCON法で測定した。測定条件は、温度40℃、相対湿度90%とした。1500gのローラーを300mm/分の速さで転がしながら、ガスバリア積層体にMD方向と平行な折り目を付け、開いた後のガスバリア積層体の水蒸気透過度も同様に測定した。なお、表1及び表2における「内折り」は、紙基材側からみてガスバリア積層体を山折りした後のガスバリア積層体を意味し、「外折り」は、紙基材側からみてガスバリア積層体を谷折りした後のガスバリア積層体を示す。表1及び表2に結果を単位[g/m2・day]で表記した。
表1及び表2に示される通り、実施例のガスバリア積層体は、初期だけでなく折り曲げ後も水蒸気透過度が10g/m2・day以下と良好であった。本発明のガスバリア積層体によれば、折り曲げ部を有する形状の包装袋を形成した場合であっても、長期にわたり内容物の劣化を抑えることができる。
1…紙基材、2…第1樹脂層、3…蒸着層、4…第2樹脂層、10…ガスバリア積層体、20…ガゼット袋、B1,B2…折り曲げ部。
Claims (7)
- 紙基材と、第1樹脂層と、蒸着層と、第2樹脂層と、をこの順で備えるガスバリア積層体であって、
前記ガスバリア積層体の密度が0.9g/cm3以上1.5g/cm3以下であり、
前記ガスバリア積層体の40℃20%RH環境下での寸法に対する40℃90%RH環境下での寸法のCD方向の寸法変化率が0.8%以下である、ガスバリア積層体。 - 前記第2樹脂層が、極性基を有するポリオレフィンを含む、請求項1に記載のガスバリア積層体。
- 前記第2樹脂層の厚さが、2μm以上10μm以下である、請求項1又は2に記載のガスバリア積層体。
- 前記蒸着層の厚さが、30nm以上100nm以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のガスバリア積層体。
- 前記ガスバリア積層体の厚さが20μm以上100μm以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のガスバリア積層体。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載のガスバリア積層体を含む包装袋。
- 折り曲げ部を有する、請求項6に記載の包装袋。
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