JP2024002481A - ガスバリア積層体、包装袋及び包装製品 - Google Patents
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Abstract
【課題】折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有するガスバリア積層体、包装袋及び包装製品を提供すること。【解決手段】紙基材と、アンカーコート層と、バリア層とをこの順に備え、アンカーコート層が、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する、ガスバリア積層体。【選択図】図1
Description
本開示は、ガスバリア積層体、包装袋及び包装製品に関する。
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。包装材には、内容物の変質の原因となる酸素及び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。また、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。そのため、包装材の分野においても、紙を使用したガスバリア積層体が検討されている。例えば下記特許文献1では、紙にアンカーコート層、バリア層及びオーバーコート層をこの順に積層するガスバリア積層体が開示されている。具体的には、下記特許文献1では、アンカーコート層及びオーバーコート層がそれぞれ、極性基を有するポリオレフィンであって、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステルを有するポリオレフィンを含むことにより、折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有するとともに、プラスチック材料の使用量削減に寄与するガスバリア積層体が提案されている。
しかし、上記特許文献1に記載のガスバリア積層体は、折り曲げられた後のガスバリア性の点で未だ改善の余地を有していた。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有するガスバリア積層体、包装袋及び包装製品を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本開示の第1側面は、紙基材と、アンカーコート層と、バリア層とをこの順に備え、上記アンカーコート層が、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、上記カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する、ガスバリア積層体を提供する。
上記ガスバリア積層体は、折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有する。
上記効果が得られる理由については以下のように推測される。
すなわち、アンカーコート層に含まれる樹脂に含有される上記架橋ポリオレフィンは、ポリオレフィン部位に加えて、ポリオレフィンのカルボキシ基と架橋剤の反応性基とが反応し結合して得られる結合部位をも有するため、アンカーコート層には弾性が付与される。このため、ガスバリア積層体に折り曲げ部を形成するためにガスバリア積層体が折り曲げられる際、バリア層に過大な折り曲げ応力が加えられそうになっても、その過大な折り曲げ応力が、弾性が付与されたアンカーコート層によって緩和される。すなわち、バリア層が折り曲げられる際に、弾性が付与されたアンカーコート層によってバリア層を元の形状に元に戻そうとする力が働く。このため、バリア層にクラックが生じることが抑制される。その結果、ガスバリア積層体は、折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有することが可能となる。
上記効果が得られる理由については以下のように推測される。
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本開示の第2側面は、上記第1側面のガスバリア積層体において、オーバーコート層をさらに備え、上記アンカーコート層と上記オーバーコート層との間に上記バリア層が配置される、ガスバリア積層体を提供する。
本開示の第3側面は、上記第2側面のガスバリア積層体において、上記バリア層が蒸着層である、ガスバリア積層体を提供する。
本開示の第4側面は、上記第2~第3側面のいずれかの側面のガスバリア積層体において、ヒートシール層を備え、上記ヒートシール層と上記アンカーコート層との間に上記バリア層が配置されるガスバリア積層体を提供する。
本開示の第5側面は、上記第4側面のガスバリア積層体において、上記オーバーコート層が上記ヒートシール層を兼ねる、ガスバリア積層体を提供する。
本開示の第6側面は、上記第2~第5側面のうちいずれかの側面のガスバリア積層体において、上記オーバーコート層が、オーバーコート層形成用組成物を上記バリア層上に塗工して得られる、ガスバリア積層体を提供する。
本開示の第7側面は、上記第2~第6側面のうちいずれかの側面のガスバリア積層体において、上記オーバーコート層の厚みが3μm以下である、ガスバリア積層体を提供する。
本開示の第8側面は、上記第2~第7側面のうちいずれかの側面のガスバリア積層体において、上記架橋剤が、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物及びエポキシ化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、ガスバリア積層体を提供する。
本開示の第9側面は、上記第1~第8側面のうちいずれかの側面のガスバリア積層体において、プラスチックの重量比率が、ガスバリア積層体全体を基準として、50質量%以下である、ガスバリア積層体を提供する。
本開示の第10側面は、上記第1~第8側面のうちいずれかの側面のガスバリア積層体を含む包装袋を提供する。
本開示の第11側面はまた、上記第10側面の包装袋において、折り曲げ部を有する、包装袋を提供する。
本開示の第12側面は、密封袋と、上記密封袋内に収容される内容物とを備え、上記密封袋が、上記第10側面又は第11側面の包装袋を用いて得られる、包装製品を提供する。
本開示によれば、折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有するガスバリア積層体、包装袋及び包装製品が提供される。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。ただし、本開示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、本開示の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。図1に示されるように、ガスバリア積層体10は、紙基材1と、アンカーコート層2と、バリア層3と、オーバーコート層4とをこの順に備える。アンカーコート層2は、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する。
ガスバリア積層体10は、折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有する。
図1は、本開示の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。図1に示されるように、ガスバリア積層体10は、紙基材1と、アンカーコート層2と、バリア層3と、オーバーコート層4とをこの順に備える。アンカーコート層2は、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する。
ガスバリア積層体10は、折り曲げられた後であっても十分なガスバリア性を有する。
以下、紙基材1、アンカーコート層2、バリア層3及びオーバーコート層4についてより詳細に説明する。
[紙基材]
紙基材1は、紙を有する基材であれば特に限定されるものではない。ここで、紙は、植物由来のパルプを主成分として含有している材料をいい、主成分とは、材料中に、植物由来のパルプを50質量%以上含有する成分をいう。ガスバリア積層体10が紙基材1を備えることによりプラスチック材料の使用量削減に寄与することが可能となる。
紙基材1の具体例として、上質紙、特殊上質紙、コート紙、アート紙、キャストコート紙、模造紙及びクラフト紙、グラシン紙が挙げられる。紙基材1の厚みは、例えば、20~500g/m2、30~100g/m2であってよい。
紙基材1は、紙を有する基材であれば特に限定されるものではない。ここで、紙は、植物由来のパルプを主成分として含有している材料をいい、主成分とは、材料中に、植物由来のパルプを50質量%以上含有する成分をいう。ガスバリア積層体10が紙基材1を備えることによりプラスチック材料の使用量削減に寄与することが可能となる。
紙基材1の具体例として、上質紙、特殊上質紙、コート紙、アート紙、キャストコート紙、模造紙及びクラフト紙、グラシン紙が挙げられる。紙基材1の厚みは、例えば、20~500g/m2、30~100g/m2であってよい。
紙基材1は、少なくとも紙のアンカーコート層2側にコート層をさらに有してもよい。紙基材1がコート層をさらに有することで、紙にアンカーコート層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、アンカーコート層2を欠陥なく均一に製膜することができる。コート層は、バインダー樹脂と、必要に応じて填料をさらに含んでもよい。バインダー樹脂としては、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-アクリル共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、などの各種共重合体、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。填料としてはカオリン、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等が挙げられる。
コート層の厚みは、特に制限されるものではないが、例えば、1~10μm、又は3~8μmであってよい。
プラスチックの重量比率は、ガスバリア積層体全体を基準として、50質量%以下であることが好ましく、40量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましい。プラスチックの重量比率がガスバリア積層体全体を基準として、50質量%以下であれば、プラスチック材料の使用量をより十分に削減することができるとともに、ガスバリア積層体10がリサイクル性に優れる。
なお、「プラスチック」とは、木材などの植物繊維を原料としたパルプ、填料などに用いられる無機化合物以外の樹脂成分をいう。
プラスチックの重量比率は、ガスバリア積層体全体を基準として、10質量%以上でよく、5質量%以上であってもよい。
なお、「プラスチック」とは、木材などの植物繊維を原料としたパルプ、填料などに用いられる無機化合物以外の樹脂成分をいう。
プラスチックの重量比率は、ガスバリア積層体全体を基準として、10質量%以上でよく、5質量%以上であってもよい。
[アンカーコート層]
アンカーコート層2は、紙基材1とバリア層3との間の密着性向上や、ガスバリア積層体10のガスバリア性の向上のために設けられるものである。アンカーコート層2は、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する。架橋ポリオレフィンは、ポリオレフィン部位と、カルボキシ基と反応性基とが反応して結合して得られる結合部位とを有する。このようなアンカーコート層2は、弾性に優れ、屈曲後(折り曲げ後)にバリア層3におけるクラックの発生を抑制することができるとともに、アンカーコート層2とバリア層3との密着性を向上させることができる。さらに、アンカーコート層2が、上記ポリオレフィン部位を含むことで、ポリオレフィン部位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。アンカーコート層2では、結合部は、カルボキシ基に由来する極性基(例えばカルボニル基)を有することでバリア層3との密着性が発現する。
アンカーコート層2は、紙基材1とバリア層3との間の密着性向上や、ガスバリア積層体10のガスバリア性の向上のために設けられるものである。アンカーコート層2は、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する。架橋ポリオレフィンは、ポリオレフィン部位と、カルボキシ基と反応性基とが反応して結合して得られる結合部位とを有する。このようなアンカーコート層2は、弾性に優れ、屈曲後(折り曲げ後)にバリア層3におけるクラックの発生を抑制することができるとともに、アンカーコート層2とバリア層3との密着性を向上させることができる。さらに、アンカーコート層2が、上記ポリオレフィン部位を含むことで、ポリオレフィン部位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。アンカーコート層2では、結合部は、カルボキシ基に由来する極性基(例えばカルボニル基)を有することでバリア層3との密着性が発現する。
カルボキシ基を有するポリオレフィンとして、エチレン、プロピレンなどのオレフィンと、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のカルボキシ基を有する不飽和化合物)とを共重合したものなどが用いられる。
カルボキシ基を有するポリオレフィンとして、具体的には、エチレンとアクリル酸との共重合体、エチレンとメタアクリル酸との共重合体、プロピレンとアクリル酸との共重合体、プロピレンとメタアクリル酸との共重合体、エチレンと無水マレイン酸との共重合体等が挙げられる。
アンカーコート層2は、上記樹脂として、架橋ポリオレフィンのほかに他の樹脂を含んでいてもよい。他の樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、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、ポリビニルアルコール系樹脂等が挙げられる。
架橋剤は、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する材料で構成されていれば特に制限されるものではない。
反応性基は、カルボキシ基と反応する基であれば制限されず、このような反応性基としては、例えばカルボジイミド基、オキサゾリン基、エポキシ基、アミノ基、水酸基などが挙げられる。架橋剤は、これらの反応性基のうちの1種類だけ有していてもよく、2種以上を有していてもよい。別言すると、架橋剤としては、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、アミノ化合物、水酸基含有化合物などが挙げられる。これらの化合物はそれぞれ単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
架橋剤は、1分子中に2個以上の反応性基を有することでポリオレフィンを架橋することができる。反応性基の数は1分子中に2個以上であれば特に制限されるものではないが、反応性基数が多いと架橋率が高くなり、弾性が付与されやすくなる一方、反応性基数が少ないと、塗液の粘度が上がりにくくなり、加工はしやすくなるため、必要な弾性及び加工の容易性に応じて適切な反応性基数を選択すればよい。架橋剤には低分子タイプ、高分子タイプ、水溶性タイプ、エマルジョンタイプなどがあり、架橋剤は、これらの中から適宜選択すればよい。
アンカーコート層2は、上記樹脂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、有機金属化合物などの密着性付与剤、各種消包剤、レベリング剤などが挙げられる。
アンカーコート層2の厚みは、例えば、0.5μm以上であってよく、1μm以上であってよく、2μm以上であってよい。アンカーコート層2の厚みが0.5μm以上であれば、上述した紙基材1の凹凸を効率的に埋めることができ、バリア層3を均一に積層させることができるため、ガスバリア積層体10のガスバリア性を向上させることができる。アンカーコート層2の厚みは、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。アンカーコート層2の厚みが20μm以下であれば、コストを抑えつつバリア層3を均一に積層させることができる。
アンカーコート層2中の架橋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。
アンカーコート層2を形成する方法としては、紙基材1上に、カルボキシ基を有するポリオレフィンと架橋剤とを含む塗液(アンカーコート層形成用組成物)を塗布し、ポリオレフィンと架橋剤とが反応し得る温度で加熱することによってアンカーコート層2を得る方法が挙げられる。
ここで、カルボキシ基を有するポリオレフィンは、オレフィンと、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のカルボキシ基を有する不飽和化合物)との共重合体(第1共重合体)、オレフィンと、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のカルボキシ基を有する不飽和化合物)を塩基性化合物で中和した塩との共重合体(第2共重合体)、オレフィンと、不飽和無水カルボン酸(無水マレイン酸など)との共重合体(第3共重合体)を、水を含む溶媒中で溶解させることにより塩基性化合物で中和した塩とし、水に可溶化することで得ることができる。これは、第1共重合体、第2共重合体及び第3共重合体のいずれも、水を含む溶媒中で、平衡反応によりカルボキシ基を有するポリオレフィンを生成するためである。
アンカーコート層2の表面を平滑にしてバリア層3を形成しやすくする観点から、ポリオレフィンが水系塗液に含まれる場合、粒径が小さいほうが好ましい。特に限定されるものではないが、粒径は好ましくは1μm以下、より好ましくは0.7μm以下、特に好ましくは0.5μm以下である。
アンカーコート層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。
[バリア層]
バリア層3は、通常は蒸着層で構成される。蒸着層は、アルミニウム等の金属を蒸着して得られた層であってもよく、酸化アルミニウム(AlOx)、酸化ケイ素(SiOx)等の無機酸化物を含む層であってもよい。
バリア層3は、通常は蒸着層で構成される。蒸着層は、アルミニウム等の金属を蒸着して得られた層であってもよく、酸化アルミニウム(AlOx)、酸化ケイ素(SiOx)等の無機酸化物を含む層であってもよい。
バリア層3が蒸着層である場合、バリア層3の厚みは、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。バリア層3の厚みを10nm以上とすることでバリア層3の連続性を十分なものとしやすく、300nm以下とすることでバリア層3の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。
バリア層3が蒸着層である場合、バリア層3は、真空成膜手段によって成膜することが、酸素ガスバリア性能や膜均一性の観点から好ましい。真空成膜手段には、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。
なお、バリア層3は、金属箔で構成されてもよい。金属箔としては、アルミニウム箔などが挙げられる。
[オーバーコート層]
オーバーコート層4は、アンカーコート層2とともにバリア層3を挟むことでバリア層3を保護するものである。
オーバーコート層4は、アンカーコート層2とともにバリア層3を挟むことでバリア層3を保護するものである。
オーバーコート層4を構成する材料は特に制限されるものではないが、カルボキシ基を有するポリオレフィンを含む樹脂を含有してよく、アンカーコート層2と同様に、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有してもよく、上記ポリオレフィン及び上記架橋ポリオレフィン以外の樹脂を含有してもよい。
中でも、オーバーコート層4は、上記ポリオレフィン又は上記架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有することが好ましい。この場合、オーバーコート層4が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る必要がなくなる。そのため、ガスバリア積層体10におけるプラスチック比率を下げることができる。
特に、オーバーコート層4は、架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有することが好ましい。架橋ポリオレフィンは、ポリオレフィン部位と、カルボキシ基と反応性基とが反応して結合して得られる結合部位とを有する。このようなオーバーコート層4は、弾性に優れるため、屈曲後(折り曲げ後)にバリア層3におけるクラックの発生をより一層抑制することができる。また、オーバーコート層4が、上記ポリオレフィン部位を含むことで、ポリオレフィン部位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。さらに、オーバーコート層4では、ポリオレフィン部位の結晶性により水蒸気バリア性が発現し、結合部は、カルボキシ基に由来する極性基(例えばカルボニル基)を有することでオーバーコート層4とバリア層3との密着性が発現する。
カルボキシ基を有するポリオレフィンとして、エチレン、プロピレンなどのオレフィンと、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のカルボキシ基を有する不飽和化合物)とを共重合したものなどが用いられる。
カルボキシ基を有するポリオレフィンとして、具体的には、エチレンとアクリル酸との共重合体、エチレンとメタアクリル酸との共重合体、プロピレンとアクリル酸との共重合体、プロピレンとメタアクリル酸との共重合体、エチレンと無水マレイン酸との共重合体等が挙げられる。
架橋剤は、カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する材料で構成されていれば特に制限されるものではない。
反応性基は、カルボキシ基と反応する基であれば制限されず、このような反応性基としては、例えばカルボジイミド基、オキサゾリン基、エポキシ基、アミノ基、水酸基などが挙げられる。架橋剤は、これらの反応性基をそれぞれ単独で有していてもよく、2種以上を有していてもよい。
架橋剤は、1分子中に2個以上の反応性基を有することでポリオレフィンを架橋することができる。反応性基の数は1分子中に2個以上であれば特に制限されるものではないが、反応性基数が多いと架橋率が高くなり、弾性が付与されやすくなる一方、反応性基数が少ないと、塗液の粘度が上がりにくくなり、加工はしやすくなるため、必要な弾性及び加工の容易性に応じて適切な反応性基数を選択すればよい。架橋剤には低分子タイプ、高分子タイプ、水溶性タイプ、エマルジョンタイプなどがあり、架橋剤は、これらの中から適宜選択すればよい。
オーバーコート層4が上記ポリオレフィン又は上記架橋ポリオレフィンを含有する場合、オーバーコート層4中の上記ポリオレフィン又は上記架橋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。
オーバーコート層4が上記ポリオレフィン及び上記架橋ポリオレフィン以外の樹脂を含有する場合、このような樹脂としては、例えば、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、ポリビニルアルコール系樹脂等が挙げられる。
オーバーコート層4は、上記樹脂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、有機金属化合物などの密着性付与剤、各種消包剤、レベリング剤などが挙げられる。また、オーバーコート層4は、滑り性や耐ブロッキング性を付与するために、ワックスなどの添加剤を含んでいてもよい。
オーバーコート層4の厚みは、例えば、0.05μm以上であってよく、0.5μm以上であってよく、1μm以上であってよい。オーバーコート層4の厚みが0.05μm以上であれば、オーバーコート層4がヒートシール層を兼ねる場合、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。
オーバーコート層4の厚みは、20μm以下であってよく、10μm以下であってよく、5μm以下であってよく、3μm以下であってもよい。オーバーコート層4の厚みが20μm以下であれば、コストを抑えつつバリア層3との密着性やバリア性を十分に発揮することができる。特に、オーバーコート層4の厚みが3μm以下であると、ガスバリア積層体におけるプラスチック比率を下げることができるとともに、オーバーコート層4に対し、より優れた柔軟性を付与することができる。
オーバーコート層4の厚みは、20μm以下であってよく、10μm以下であってよく、5μm以下であってよく、3μm以下であってもよい。オーバーコート層4の厚みが20μm以下であれば、コストを抑えつつバリア層3との密着性やバリア性を十分に発揮することができる。特に、オーバーコート層4の厚みが3μm以下であると、ガスバリア積層体におけるプラスチック比率を下げることができるとともに、オーバーコート層4に対し、より優れた柔軟性を付与することができる。
オーバーコート層4を形成する方法としては、オーバーコート層4に含まれる樹脂を含む塗液(オーバーコート層形成用組成物)をバリア層3上に塗工してオーバーコート層4を得る方法が挙げられる。このように、バリア層3上に、オーバーコート層形成用組成物を塗工してオーバーコート層4を形成する場合、オーバーコート層4の厚みを小さくすることができるため、ガスバリア積層体10におけるプラスチック比率を下げることができる。
オーバーコート層4が、架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する場合、カルボキシ基を有するポリオレフィンと架橋剤とを含有するオーバーコート層形成用組成物を塗工した後、ポリオレフィンと架橋剤とが反応し得る温度で加熱することが必要である。
オーバーコート層4が、架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する場合、カルボキシ基を有するポリオレフィンと架橋剤とを含有するオーバーコート層形成用組成物を塗工した後、ポリオレフィンと架橋剤とが反応し得る温度で加熱することが必要である。
ここで、カルボキシ基を有するポリオレフィンは、オレフィンと、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のカルボキシ基を有する不飽和化合物)との共重合体(第1共重合体)、オレフィンと、不飽和カルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のカルボキシ基を有する不飽和化合物)を塩基性化合物で中和した塩との共重合体(第2共重合体)、オレフィンと、不飽和無水カルボン酸(無水マレイン酸など)との共重合体(第3共重合体)を、水を含む溶媒中で溶解させることにより塩基性化合物で中和した塩とし、水に可溶化することで得ることができる。これは、第1共重合体、第2共重合体及び第3共重合体のいずれも、水を含む溶媒中で、平衡反応によりカルボキシ基を有するポリオレフィンを生成するためである。
ポリオレフィンが水系塗液に含まれる場合、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、大きい粒径を有することが好ましい。粒径は特に限定されるものではないが、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。
オーバーコート層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。
オーバーコート層4が架橋ポリオレフィンを含む場合、この架橋ポリオレフィンとアンカーコート層2に含まれる架橋ポリオレフィンとは互いに同種のものであっても異種のものであってもよい。
<包装袋>
次に、本開示の包装袋の実施形態について図2を参照しながら説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る包装袋を示す斜視図である。
図2に示される包装袋20は、ガゼット袋であり、ガスバリア積層体10からなる。包装袋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)Bを有する。折り曲げ部B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。
次に、本開示の包装袋の実施形態について図2を参照しながら説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る包装袋を示す斜視図である。
図2に示される包装袋20は、ガゼット袋であり、ガスバリア積層体10からなる。包装袋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)Bを有する。折り曲げ部B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20は、例えば1枚のガスバリア積層体をオーバーコート層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、複数枚のガスバリア積層体10を、オーバーコート層4を内側に向けた状態で適宜折り曲げて互いに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。
包装袋20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。
なお、本実施形態では、包装袋20の一例としてガゼット袋が挙げられているが、本開示の包装袋は、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であってもよい。
<包装製品>
次に、本開示の包装製品について説明する。
本開示の包装製品は、密封袋と、密封袋内に収容される内容物とを備える。密封袋は、包装袋20を用いて得られる。具体的には、密封袋は、包装袋20の上部の開口部をシールすることで得られる。
内容物としては、食品、医薬品等が挙げられる。本実施形態に係る包装製品は、密閉袋が折り曲げ部を有する場合でも十分なガスバリア性を有する。
次に、本開示の包装製品について説明する。
本開示の包装製品は、密封袋と、密封袋内に収容される内容物とを備える。密封袋は、包装袋20を用いて得られる。具体的には、密封袋は、包装袋20の上部の開口部をシールすることで得られる。
内容物としては、食品、医薬品等が挙げられる。本実施形態に係る包装製品は、密閉袋が折り曲げ部を有する場合でも十分なガスバリア性を有する。
なお、本開示は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態のガスバリア積層体10は、ヒートシール層を備えていないが、オーバーコート層4の上にヒートシール層をさらに備えてもよい。
また、本実施形態においては、ガスバリア積層体10がオーバーコート層4を有しているが、本開示のガスバリア積層体は、必ずしもオーバーコート層を有していなくてもよい。
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、本開示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)
<アンカーコート層形成用組成物の調製>
カルボキシ基のアンモニウム塩を有するポリオレフィンを含む溶液(商品名「ザイクセンAC」、住友精化株式会社製、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体、粒径:<0.2μm、溶媒:水)に、架橋剤としてのカルボジイミド化合物を含む水溶液(商品名「カルボジライトV-02」、日清紡ケミカル株式会社製、ポリカルボジイミド樹脂、反応性基:カルボジイミド基)を添加し、アンカーコート層形成用組成物を調製した。このとき、アンカーコート層形成用組成物は、固形分中の架橋剤の含有率が3質量%となるように調製した。
(実施例1)
<アンカーコート層形成用組成物の調製>
カルボキシ基のアンモニウム塩を有するポリオレフィンを含む溶液(商品名「ザイクセンAC」、住友精化株式会社製、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体、粒径:<0.2μm、溶媒:水)に、架橋剤としてのカルボジイミド化合物を含む水溶液(商品名「カルボジライトV-02」、日清紡ケミカル株式会社製、ポリカルボジイミド樹脂、反応性基:カルボジイミド基)を添加し、アンカーコート層形成用組成物を調製した。このとき、アンカーコート層形成用組成物は、固形分中の架橋剤の含有率が3質量%となるように調製した。
<ガスバリア積層体の作製>
まず、紙の片面にクレーコート層を積層してなる紙基材としてのクレーコート紙(60g/m2、クレーコート層の厚さ:6μm)のクレーコート層の表面上に、上記アンカーコート層形成用組成物を、バーコーターで塗工し、120℃で1分間加熱して、ポリオレフィンとカルボジイミド化合物とを反応させ、ポリオレフィンをカルボジイミド化合物によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを得た。こうして紙基材上に厚さが3μmのアンカーコート層を形成した。
次に、アンカーコート層の上に、真空蒸着によりアルミニウムを蒸着させて厚さ50nmのAL蒸着層を形成した。
次に、オーバーコート層形成用組成物として、カルボキシ基のアンモニウム塩を含むポリオレフィンの溶液(商品名「ザイクセンAC」、住友精化株式会社製、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体、粒径:<0.2μm、溶媒:水)を用意し、このオーバーコート層形成用組成物をAL蒸着層の上にバーコーターで塗工し、オーブンにて120℃で1分間加熱して乾燥させ、オーバーコート層を形成した。このとき、オーバーコート層は、乾燥後の重量が3g/m2となるように形成した。またオーバーコート層は、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体を含むものであり、ヒートシール層を兼ねるものである。こうしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、10質量%であった。
まず、紙の片面にクレーコート層を積層してなる紙基材としてのクレーコート紙(60g/m2、クレーコート層の厚さ:6μm)のクレーコート層の表面上に、上記アンカーコート層形成用組成物を、バーコーターで塗工し、120℃で1分間加熱して、ポリオレフィンとカルボジイミド化合物とを反応させ、ポリオレフィンをカルボジイミド化合物によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを得た。こうして紙基材上に厚さが3μmのアンカーコート層を形成した。
次に、アンカーコート層の上に、真空蒸着によりアルミニウムを蒸着させて厚さ50nmのAL蒸着層を形成した。
次に、オーバーコート層形成用組成物として、カルボキシ基のアンモニウム塩を含むポリオレフィンの溶液(商品名「ザイクセンAC」、住友精化株式会社製、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体、粒径:<0.2μm、溶媒:水)を用意し、このオーバーコート層形成用組成物をAL蒸着層の上にバーコーターで塗工し、オーブンにて120℃で1分間加熱して乾燥させ、オーバーコート層を形成した。このとき、オーバーコート層は、乾燥後の重量が3g/m2となるように形成した。またオーバーコート層は、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体を含むものであり、ヒートシール層を兼ねるものである。こうしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、10質量%であった。
(実施例2)
アンカーコート層形成用組成物を、固形分中の架橋剤の含有率が6質量%となるように調製したこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
アンカーコート層形成用組成物を、固形分中の架橋剤の含有率が6質量%となるように調製したこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
(実施例3)
アンカーコート層形成用組成物を、固形分中の架橋剤の含有率が9質量%となるように調製したこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
アンカーコート層形成用組成物を、固形分中の架橋剤の含有率が9質量%となるように調製したこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
(実施例4)
アンカーコート層形成用組成物を調製する際に、架橋剤を、カルボジイミド化合物を含む水溶液からオキサゾリン化合物を含む溶液(商品名「エポクロスWS-700」、株式会社日本触媒製、アクリル樹脂、反応性基:オキサゾリン基、溶媒:水)に変更したこと以外は、実施例3と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
アンカーコート層形成用組成物を調製する際に、架橋剤を、カルボジイミド化合物を含む水溶液からオキサゾリン化合物を含む溶液(商品名「エポクロスWS-700」、株式会社日本触媒製、アクリル樹脂、反応性基:オキサゾリン基、溶媒:水)に変更したこと以外は、実施例3と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
(実施例5)
アンカーコート層形成用組成物を調製する際に、架橋剤を、カルボジイミド化合物を含む水溶液から、エポキシ化合物としてのポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを含む溶液(商品名「デナコールEX-861」、ナガセケムテックス株式会社製、反応性基:エポキシ基)に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
アンカーコート層形成用組成物を調製する際に、架橋剤を、カルボジイミド化合物を含む水溶液から、エポキシ化合物としてのポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを含む溶液(商品名「デナコールEX-861」、ナガセケムテックス株式会社製、反応性基:エポキシ基)に変更したこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
(比較例1)
アンカーコート層形成用組成物を調製する際に、架橋剤を添加せず、固形分中の架橋剤の含有率を0質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
アンカーコート層形成用組成物を調製する際に、架橋剤を添加せず、固形分中の架橋剤の含有率を0質量%としたこと以外は、実施例1と同様にしてガスバリア積層体を得た。ガスバリア積層体におけるプラスチックの重量比率は、28質量%であった。
<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。重さ2kgのローラーを300mm/分の速さで1回転転がしながら、ガスバリア積層体に折り目を付け、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。結果を表1に示す。なお、表1において、水蒸気透過度の単位は、「g/m2・day]である。
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。重さ2kgのローラーを300mm/分の速さで1回転転がしながら、ガスバリア積層体に折り目を付け、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。結果を表1に示す。なお、表1において、水蒸気透過度の単位は、「g/m2・day]である。
表1に示す結果より、実施例1~5のガスバリア積層体は比較例1のガスバリア積層体に比べて、折り曲げ後であっても、十分なガスバリア性を有することが分かった。
したがって、本開示のガスバリア積層体によれば、折り曲げ後であっても、十分なガスバリア性を有することが確認された。
したがって、本開示のガスバリア積層体によれば、折り曲げ後であっても、十分なガスバリア性を有することが確認された。
1…紙基材、2…アンカーコート層、3…バリア層、4…オーバーコート層、10…ガスバリア積層体、20…ガゼット袋(包装袋)、B…折り曲げ部。
Claims (12)
- 紙基材と、
アンカーコート層と、
バリア層と
をこの順に備え、
前記アンカーコート層が、カルボキシ基を有するポリオレフィンを、前記カルボキシ基と反応する反応性基を1分子中に複数有する架橋剤によって架橋させてなる架橋ポリオレフィンを含む樹脂を含有する、ガスバリア積層体。 - オーバーコート層をさらに備え、
前記アンカーコート層と前記オーバーコート層との間に前記バリア層が配置される、請求項1に記載のガスバリア積層体。 - 前記バリア層が蒸着層である、請求項2に記載のガスバリア積層体。
- ヒートシール層を備え、
前記ヒートシール層と前記アンカーコート層との間に前記バリア層が配置される、請求項2に記載のガスバリア積層体。 - 前記オーバーコート層が前記ヒートシール層を兼ねる、請求項4に記載のガスバリア積層体。
- 前記オーバーコート層が、オーバーコート層形成用組成物を前記バリア層上に塗工して得られる、請求項2に記載のガスバリア積層体。
- 前記オーバーコート層の厚みが3μm以下である、請求項2に記載のガスバリア積層体。
- 前記架橋剤が、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物及びエポキシ化合物からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項2に記載のガスバリア積層体。
- プラスチックの重量比率が、ガスバリア積層体全体を基準として、50質量%以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載のガスバリア積層体。
- 請求項1~8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10に記載の包装袋。
- 密封袋と、
前記密封袋内に収容される内容物とを備え、
前記密封袋が、請求項10に記載の包装袋を用いて得られる、包装製品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022101679A JP2024002481A (ja) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | ガスバリア積層体、包装袋及び包装製品 |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2022101679A Pending JP2024002481A (ja) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | ガスバリア積層体、包装袋及び包装製品 |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
2022
- 2022-06-24 JP JP2022101679A patent/JP2024002481A/ja active Pending
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