JP3673820B2 - 包装用プラスチック材料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、可剥性ポリマー組成物の製造方法に関する。
包装産業において、製品をプラスチックフィルム又は硬質プラスチック包装で包装し、この包装をヒートシールすることは常法である、シールは、貯蔵及び輸送の間密封性を保持するのに充分な力学抵抗を有する必要がある。包装は中の製品を壊すことなく開けることができて、しかも伸びを増大することなく開封できることが要求され、フィルム自体の完全さを壊さずに包装を開けられることも必要である。シールは、はさみや他の器具を用いずに手で引くことにより容易に開けられなければならず、シールは可剥性でなければならない。包装は開けた後も、例えば配膳用又は加熱用のディスクとして使用することもでき（ヨーグルト、電子レンジ食品）、又は全ての製品をただちに取り去らず、開けた包装中で保存する（キャンディー、シリアル）。
可剥性シールは、ヒートシール又はインパルスヒートシールにより製造される二つのフィルム又はシート間のシール又は接合面に限定することができ、従って接合面は手で引いて開けることのできる性質を伴って形成される。シールは、二つのフィルム又は二つのシート間に、或いはフィルム又はシートと幾つかの支持体の間にあることができる。支持体により、しばしばシート或いはフィルムの層の間に粘着層を要する場合もある。
様々な包装における可剥性シールの使用は、包装技術開発によって、より一般的になってきた。食品加工産業においては特別な需要があり、全ての部門、例えば乳製品（チーズ、脂肪、ヨーグルト）、冷凍食品、加工済食品、缶詰、肉及び肉製品、様々な軽食や甘いものの包装において適用される。非常に急速に成長している分野は、主に電子レンジで加熱する加工済食品及び缶詰である。
可剥性組成物は、最も普通には１成分ポリブチレンとして、及び他のエチレンポリマー、しばしばエチレン／ビニルアセテートコポリマー（EVA）又は低密度ポリエチレン（LDPE）として使用される。ポリプロピレンもこの組成物に含めることができる。例えば、米国特許第4,759,984号明細書は、主成分がEVA（75〜92重量％）であり、かつ少量のポリブチレン（6〜25重量％）及びポリプロピレン（2〜15重量％）がそれに混合されているポリマー組成物を開示している。ポリアミド又はポリカーボネートが最も好ましい支持体である。
欧州特許第196,727号公報は、一つの層が、65〜95重量％線状低密度ポリエチレン（LLDPE）及び5〜35重量％のポリプロピレン及び／又はポリイソブチレンを含有するポリマーブレンドから成る多層構造を開示している。
フィンランド特許出願第925182号、第942154号及び第942173号明細書は、エチレンコポリマーを含有する可剥性ポリマー組成物を開示しており、ここでエチレンコポリマーは、エチレン／ブチル（メト）アクリレートコポリマー又はエチレン／メチル（メト）アクリレートコポリマー及びビニルモノマー、好適にはスチレングラフトエチレンポリマーのようなものであり、エチレン／ブチル（メト）アクリレート、エチレン／メチル（メト）アクリレート又はエチレン／ビニルアセテートコポリマーであるのが好ましい。エチレンコポリマーは分離反応器においてビニルモノマーでグラフトされる。
本発明の目的は、広い温度範囲でシール性かつ可剥性であるポリマー組成物を得ることにあり、このブレンドは、ポリスチレンとエチレンコポリマーを溶融混合し、更に、得られたブレンドとエチレンコポリマーを、溶融混合又は乾燥混合のいずれかの従来型混合技術で混合することにより製造する。従って、可剥性ブレンドを製造する方法において最も困難な部分は、無視することのできるスチレングラフトである。
本発明により製造されるポリマー組成物の特徴は、最終組成物中のスチレン含量が1〜50重量％、好適には5〜30重量％であることである。最初のブレンドは1〜80重量％のポリスチレン及び99〜20重量％のエチレンコポリマーを含有する。最初のブレンド工程におけるポリスチレンの量は、使用する装置、使用するポリマー、及び最終的な用途による。
最も好適なエチレンコポリマーは、エチレン／メチル（メト）アクリレート、エチレン／エチル（メト）アクリレート、エチレン／ブチルアクリレート又はエチレン／ビニルアセテートコポリマーである。エチレン／メチルアクリレートコポリマーのメチルアクリレート含量は、5〜40重量％であることができ、好適には16〜25重量％である。エチレン／エチルアクリレートコポリマーのエチルアクリレート含量は、10〜30重量％であることができる。エチレンブチルアクリレートコポリマーのブチルアクリレート含量は、5〜30重量％であることができるエチレンビニルアセテートコポリマーのビニルアセテート含量は、10〜30重量％であることができる。
ポリスチレンとエチレンコポリマーのブレンドは、単一又は二軸スクリュー押出機又はバンバリー混合器における溶融混合のような、ポリマーブレンドを製造するための従来法を用いて製造することができる。このブレンドをエチレンコポリマーで「稀釈」する場合には、乾燥混合を用いることが望ましいが、溶融混合も用いることができる。従って最終可剥性ポリマー組成物は、溶融混合及び第二混合後に得られる。
ポリマー組成物は、少量の、例えば酸化防止剤、粘着防止剤、帯電防止剤等のような従来のポリマー添加剤も含有することができる。
本発明による組成物は、可剥性シールを含有する従来の包装に用いることができる。可剥性の貼合せ及び被覆製品と同様に、ポリマー組成物から吹込又は流延フィルム又はシートを製造することができる。多層構造体中の一つの層がこの組成物のフィルム又はシートから製造されているものも製造することができる。代表的には、本発明による組成物は、上記の様々な紙状の支持体、延伸されたポリプロピレン、ポリアミン、ポリエチレンテレフタレートに使用するのに適切である。
包装に用いる従来のカップ又はトレー材料は、例えばポリエチレンのようなプラスチックで被覆したボール紙同様、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン並びにポリエチレンテレフタレートのようなものも、使用することができる。
本発明を以下の実施例を参照して更に詳細に説明する。
本発明によるポリマー組成物の剥離温度及びシール強度を、実施例で調査した。被覆は押出被覆で紙上に二層構造を用い、及び吹込フィルムであった。フィルムは二層及び三層の両方であり、三層の場合一つの粘着ポリマー層も用いた。以下の材料を実施例中で使用した。
LD−ポリエチレン＝NCPE4524，メルトインデックス5.0
HD−ポリエチレン＝H960，メルトインデックス7.0
ポリプロピレン，PP＝XB18 50B，メルトインデックス1.8
エチレン／メチルアクリレートコポリマー，E/MA＝NCPE5620，アクリレート含量20％，メルトインデックス5.0
ポリスチレン，PS=PS-164，ネステ−オイ製
粘着ポリマー＝Modic P300F，三菱製
ポリスチレンと粘着ポリマーを除く上記の材料は、全てボレアリス ポリマーズ オイにより製造されたものである。メルトフローインデックスはISO1133法により測定し、かつ融点はISO3146法により測定した。
実施例１
最初のポリマーブレンドは、エチレン／メチルメタクリレートコポリマーとポリスチレンを重量比50／50で、ニーダーパラメータが50〜55rpm、60〜70kW及び溶融温度が160〜165℃になるように溶融混合することにより製造した。押出機の回転速度は70〜80rpmで、電力は33〜38Aであった。このブレンドをカットして錠剤にした。このブレンドは実施例１〜３の全てに使用した（＝ブレンド１）。
可剥性ポリマーブレンドは、30重量％の前記ブレンド１と80重量％のエチレン／メチルアクリレートコポリマーを乾燥混合することにより製造した。
二層構造は、Beloit押出被覆ラインで製造し、ここでLDPEは紙に対し、シール性層は上記のポリマーブレンドから製造した。ポリエチレン（LDPE）の温度は320℃であり、可剥性ブレンドの温度は260℃であった。速度は100m／分であった。LDPE層の厚さは15g/m2、可剥性層の厚さは25g/m2であった。
直径75mmの蓋を試料からカットし、KOPP実験室用封止装置を用いて、ポリプロピレン及びポリスチレンカップにシールした。いわゆるフラットテフロンカップシールヘッド（flat teflonated cup sealing heads）を用いた。シール時間は0.5秒及びシール圧力は0.5N/mm2であった。シールがポリプロピレンカップから可剥性である温度範囲は、約160〜250℃であり、シールの開封強度は5〜10Nであり、ポリスチレンカップからの温度範囲は約190〜250℃であり、開封強度は5〜18Nであった。
実施例２
20重量％のブレンド１と80重量％のエチレン／メチルアクリレートを乾燥混合した。
吹込フィルムラインで、支持体としてHD−ポリエチレンを有し、可剥性層として前記ポリマーブレンドを有する二層フィルムを製造した。支持体層の厚さは150μmであり、可剥性層の厚さは30μmであった。フィルム吹込の膨張比は2.5であった。ダイ温度が230℃のときのHD−ポリエチレン押出機の温度分布は200-220-230-230-230-230-220-220であり、かつ可剥性ブレンド用押出機の温度分布は160-180-190-190-200-230-230-230であった。
直径75mmの蓋をフィルムからカットし、KOPP実験室用封止装置を用いて、フラットテグロンカップシールヘッドでシールした。シール時間は0.5秒及びシール圧力は0.5N/mm2であった。ポリプロピレンカップから可剥性である温度範囲は、約230〜270℃であった。シールの開封強度は3〜7Nであった。
実施例３
実施例２と同様の乾燥ブレンドを製造した。
吹込フィルムラインで、支持体としてHD−ポリプロピレンを有し、粘着層としてModicP300Fを有し、可剥性層として前記ポリマーブレンドを有する三層フィルムを製造した。支持体層の厚さは150μmであり、可剥性層の厚さは30μmであった。フィルム吹込の膨張比は2.5であった。ダイ温度が220℃のときのポリプロピレン押出機の温度分布は200-210-220-220-220-220-220-220であり、かつ可剥性ブレンド用押出機の温度分布は160-180-190-190-200-220-220-220であった。
直径75mmの蓋をフィルムからカットし、実施例２のようにシールした。ポリプロピレンカップから可剥性である温度範囲は、約240〜250℃であった。シールの開封強度は3〜7Nであった。
フィルムは、フィルム自体にも、KOPP実験室用封止装置を用いて、ストレート非分布テフロンシールヘッド（straight nonprofiled teflonated sealing head）で、幅10mmにシールした。温度範囲は、約90〜120℃であった。シールの開封強度は3〜5N/25mmであった。
包装産業において、製品をプラスチックフィルム又は硬質プラスチック包装で包装し、この包装をヒートシールすることは常法である、シールは、貯蔵及び輸送の間密封性を保持するのに充分な力学抵抗を有する必要がある。包装は中の製品を壊すことなく開けることができて、しかも伸びを増大することなく開封できることが要求され、フィルム自体の完全さを壊さずに包装を開けられることも必要である。シールは、はさみや他の器具を用いずに手で引くことにより容易に開けられなければならず、シールは可剥性でなければならない。包装は開けた後も、例えば配膳用又は加熱用のディスクとして使用することもでき（ヨーグルト、電子レンジ食品）、又は全ての製品をただちに取り去らず、開けた包装中で保存する（キャンディー、シリアル）。
可剥性シールは、ヒートシール又はインパルスヒートシールにより製造される二つのフィルム又はシート間のシール又は接合面に限定することができ、従って接合面は手で引いて開けることのできる性質を伴って形成される。シールは、二つのフィルム又は二つのシート間に、或いはフィルム又はシートと幾つかの支持体の間にあることができる。支持体により、しばしばシート或いはフィルムの層の間に粘着層を要する場合もある。
様々な包装における可剥性シールの使用は、包装技術開発によって、より一般的になってきた。食品加工産業においては特別な需要があり、全ての部門、例えば乳製品（チーズ、脂肪、ヨーグルト）、冷凍食品、加工済食品、缶詰、肉及び肉製品、様々な軽食や甘いものの包装において適用される。非常に急速に成長している分野は、主に電子レンジで加熱する加工済食品及び缶詰である。
可剥性組成物は、最も普通には１成分ポリブチレンとして、及び他のエチレンポリマー、しばしばエチレン／ビニルアセテートコポリマー（EVA）又は低密度ポリエチレン（LDPE）として使用される。ポリプロピレンもこの組成物に含めることができる。例えば、米国特許第4,759,984号明細書は、主成分がEVA（75〜92重量％）であり、かつ少量のポリブチレン（6〜25重量％）及びポリプロピレン（2〜15重量％）がそれに混合されているポリマー組成物を開示している。ポリアミド又はポリカーボネートが最も好ましい支持体である。
欧州特許第196,727号公報は、一つの層が、65〜95重量％線状低密度ポリエチレン（LLDPE）及び5〜35重量％のポリプロピレン及び／又はポリイソブチレンを含有するポリマーブレンドから成る多層構造を開示している。
フィンランド特許出願第925182号、第942154号及び第942173号明細書は、エチレンコポリマーを含有する可剥性ポリマー組成物を開示しており、ここでエチレンコポリマーは、エチレン／ブチル（メト）アクリレートコポリマー又はエチレン／メチル（メト）アクリレートコポリマー及びビニルモノマー、好適にはスチレングラフトエチレンポリマーのようなものであり、エチレン／ブチル（メト）アクリレート、エチレン／メチル（メト）アクリレート又はエチレン／ビニルアセテートコポリマーであるのが好ましい。エチレンコポリマーは分離反応器においてビニルモノマーでグラフトされる。
本発明の目的は、広い温度範囲でシール性かつ可剥性であるポリマー組成物を得ることにあり、このブレンドは、ポリスチレンとエチレンコポリマーを溶融混合し、更に、得られたブレンドとエチレンコポリマーを、溶融混合又は乾燥混合のいずれかの従来型混合技術で混合することにより製造する。従って、可剥性ブレンドを製造する方法において最も困難な部分は、無視することのできるスチレングラフトである。
本発明により製造されるポリマー組成物の特徴は、最終組成物中のスチレン含量が1〜50重量％、好適には5〜30重量％であることである。最初のブレンドは1〜80重量％のポリスチレン及び99〜20重量％のエチレンコポリマーを含有する。最初のブレンド工程におけるポリスチレンの量は、使用する装置、使用するポリマー、及び最終的な用途による。
最も好適なエチレンコポリマーは、エチレン／メチル（メト）アクリレート、エチレン／エチル（メト）アクリレート、エチレン／ブチルアクリレート又はエチレン／ビニルアセテートコポリマーである。エチレン／メチルアクリレートコポリマーのメチルアクリレート含量は、5〜40重量％であることができ、好適には16〜25重量％である。エチレン／エチルアクリレートコポリマーのエチルアクリレート含量は、10〜30重量％であることができる。エチレンブチルアクリレートコポリマーのブチルアクリレート含量は、5〜30重量％であることができるエチレンビニルアセテートコポリマーのビニルアセテート含量は、10〜30重量％であることができる。
ポリスチレンとエチレンコポリマーのブレンドは、単一又は二軸スクリュー押出機又はバンバリー混合器における溶融混合のような、ポリマーブレンドを製造するための従来法を用いて製造することができる。このブレンドをエチレンコポリマーで「稀釈」する場合には、乾燥混合を用いることが望ましいが、溶融混合も用いることができる。従って最終可剥性ポリマー組成物は、溶融混合及び第二混合後に得られる。
ポリマー組成物は、少量の、例えば酸化防止剤、粘着防止剤、帯電防止剤等のような従来のポリマー添加剤も含有することができる。
本発明による組成物は、可剥性シールを含有する従来の包装に用いることができる。可剥性の貼合せ及び被覆製品と同様に、ポリマー組成物から吹込又は流延フィルム又はシートを製造することができる。多層構造体中の一つの層がこの組成物のフィルム又はシートから製造されているものも製造することができる。代表的には、本発明による組成物は、上記の様々な紙状の支持体、延伸されたポリプロピレン、ポリアミン、ポリエチレンテレフタレートに使用するのに適切である。
包装に用いる従来のカップ又はトレー材料は、例えばポリエチレンのようなプラスチックで被覆したボール紙同様、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン並びにポリエチレンテレフタレートのようなものも、使用することができる。
本発明を以下の実施例を参照して更に詳細に説明する。
本発明によるポリマー組成物の剥離温度及びシール強度を、実施例で調査した。被覆は押出被覆で紙上に二層構造を用い、及び吹込フィルムであった。フィルムは二層及び三層の両方であり、三層の場合一つの粘着ポリマー層も用いた。以下の材料を実施例中で使用した。
LD−ポリエチレン＝NCPE4524，メルトインデックス5.0
HD−ポリエチレン＝H960，メルトインデックス7.0
ポリプロピレン，PP＝XB18 50B，メルトインデックス1.8
エチレン／メチルアクリレートコポリマー，E/MA＝NCPE5620，アクリレート含量20％，メルトインデックス5.0
ポリスチレン，PS=PS-164，ネステ−オイ製
粘着ポリマー＝Modic P300F，三菱製
ポリスチレンと粘着ポリマーを除く上記の材料は、全てボレアリス ポリマーズ オイにより製造されたものである。メルトフローインデックスはISO1133法により測定し、かつ融点はISO3146法により測定した。
実施例１
最初のポリマーブレンドは、エチレン／メチルメタクリレートコポリマーとポリスチレンを重量比50／50で、ニーダーパラメータが50〜55rpm、60〜70kW及び溶融温度が160〜165℃になるように溶融混合することにより製造した。押出機の回転速度は70〜80rpmで、電力は33〜38Aであった。このブレンドをカットして錠剤にした。このブレンドは実施例１〜３の全てに使用した（＝ブレンド１）。
可剥性ポリマーブレンドは、30重量％の前記ブレンド１と80重量％のエチレン／メチルアクリレートコポリマーを乾燥混合することにより製造した。
二層構造は、Beloit押出被覆ラインで製造し、ここでLDPEは紙に対し、シール性層は上記のポリマーブレンドから製造した。ポリエチレン（LDPE）の温度は320℃であり、可剥性ブレンドの温度は260℃であった。速度は100m／分であった。LDPE層の厚さは15g/m2、可剥性層の厚さは25g/m2であった。
直径75mmの蓋を試料からカットし、KOPP実験室用封止装置を用いて、ポリプロピレン及びポリスチレンカップにシールした。いわゆるフラットテフロンカップシールヘッド（flat teflonated cup sealing heads）を用いた。シール時間は0.5秒及びシール圧力は0.5N/mm2であった。シールがポリプロピレンカップから可剥性である温度範囲は、約160〜250℃であり、シールの開封強度は5〜10Nであり、ポリスチレンカップからの温度範囲は約190〜250℃であり、開封強度は5〜18Nであった。
実施例２
20重量％のブレンド１と80重量％のエチレン／メチルアクリレートを乾燥混合した。
直径75mmの蓋をフィルムからカットし、KOPP実験室用封止装置を用いて、フラットテグロンカップシールヘッドでシールした。シール時間は0.5秒及びシール圧力は0.5N/mm2であった。ポリプロピレンカップから可剥性である温度範囲は、約230〜270℃であった。シールの開封強度は3〜7Nであった。
実施例３
実施例２と同様の乾燥ブレンドを製造した。
直径75mmの蓋をフィルムからカットし、実施例２のようにシールした。ポリプロピレンカップから可剥性である温度範囲は、約240〜250℃であった。シールの開封強度は3〜7Nであった。
フィルムは、フィルム自体にも、KOPP実験室用封止装置を用いて、ストレート非分布テフロンシールヘッド（straight nonprofiled teflonated sealing head）で、幅10mmにシールした。温度範囲は、約90〜120℃であった。シールの開封強度は3〜5N/25mmであった。
Claims (10)
- ポリスチレンとエチレンコポリマーを最初に溶融混合し、得られたブレンドを更に同じエチレンコポリマーと溶融混合或いは乾燥混合のいずれかで混合して、1〜50重量％のポリスチレン及び99〜50重量％のエチレンコポリマーを含有する最終ポリマーブレンドを得ることを特徴とするシール性かつ可剥性ポリマーブレンドの製造方法。
- 最終ブレンドが5〜30重量％のポリスチレン及び95〜70重量％のエチレンコポリマーを含有することを特徴とする請求項１記載の方法。
- 第二の混合を乾燥混合により行うことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つの項に記載の方法。
- 第二の混合を溶融混合により行うことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つの項に記載の方法。
- 最初のブレンドが1〜80重量％のポリスチレン及び99〜20重量％のエチレンコポリマーを含有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つの項に記載の方法。
- エチレンコポリマーが、5〜40重量％のメチル（メト）アクリレートを含有するエチレン／メチル（メト）アクリレートコポリマーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の方法。
- エチレンコポリマーが、10〜30重量％のエチル（メト）アクリレートを含有するエチレン／メチル（メト）アクリレートコポリマーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の方法。
- エチレンコポリマーが、5〜30重量％のブチル（メト）アクリレートを含有するエチレン／ブチル（メト）アクリレートコポリマーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の方法。
- エチレンコポリマーが、10〜30重量％のビニルアセテートを含有するエチレン／ビニルアセテートコポリマーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の方法。
- ポリスチレンが耐衝撃性ポリスチレンであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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Related Child Applications (1)
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