JP3728685B2

JP3728685B2 - 易開封性複合フィルムおよび易開封性蓋付き紙容器

Info

Publication number: JP3728685B2
Application number: JP16327997A
Authority: JP
Inventors: 雅則竹内; 洋一松浦; 武宣柴原
Original assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Current assignee: Toray Advanced Film Co Ltd
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: JPH10337829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は易開封性複合フィルムおよび易開封性蓋付き紙容器に関する。更に詳しくは容器の表面がポリエチレン系樹脂で被覆されてなる紙容器の易開封性蓋材として好適に使用できる易開封性複合フィルム、および該易開封性複合フィルムを蓋材として使用した易開封性蓋付き紙容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ヨ−グルトなどの乳製品、納豆、即席麺などの容器として、デザインの多様化に伴う印刷の鮮明性への要求や廃棄時の環境問題に対応して紙容器が増えてきている。該紙容器は通常その内面がポリエチレン系樹脂で被覆されており、シ−ラントとしてホットメルト樹脂を使用した蓋材が熱シ−ルされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のホットメルト樹脂をシ−ラントとした蓋材を使用した紙容器は、開封力が強すぎて開封しにくく、しばしば開封時に紙容器表面を被覆しているポリエチレンと蓋材のホットメルト樹脂の間で破壊が起こらずに、紙と表面を被覆しているポリエチレンの間で破壊が起り、剥離外観が悪いものであった。またポリエチレンと蓋材のホットメルト樹脂の間で破壊が起こる場合でも、剥離面が糸引き状になり外観が悪いものであった。
【０００４】
通常使用されるホットメルト樹脂としては６０〜８０℃程度の低融点のエチレン・酢酸ビニル共重合樹脂を主成分とする粘度の低い樹脂である。かかるホットメルト樹脂を使用する理由は、紙容器は紙を貼り合わせて作るため容器のフランジ部の重ね合わせ部分に紙の厚さに相当する段差（通常１５０〜４００μｍ程度）があるので、蓋材をシ−ルする場合にこの段差を完全に埋める必要があり、そのためにはシ−ル温度で容易に溶融し、瞬時に段差部分に流れ込むことができる樹脂を選定する必要があるからである。
【０００５】
開封性を改良しようとして、例えばポリエチレンとポリプロピレンのブレンドポリマ−からなり、凝集破壊力を低下したイ−ジ−ピ−ルフィルムを蓋材のシ−ラントとして使用しようとする試みもなされたが、かかるフィルムでは開封性は良好となるが、シ−ル時に紙容器のフランジ部の重ね合わせ部分の段差を埋めることができず、食品包装容器として最重要な密封性が確保できず使用できないものであった。
【０００６】
本発明はかかる問題点を改善し、開封性が良好で密封性の問題のない易開封性複合フィルムおよび易開封性蓋付き紙容器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの鋭意検討の結果、上記課題は下記構成を有する本発明によって工業的に有利に達成された。
【０００８】
［１］シ−ル層（Ａ層）と基材層（Ｂ層）が積層された複合フイルムであって、Ａ層は、融点が８０〜１１５℃かつメルトフローレートが２〜５０ｇ／１０ｍｉｎである低密度ポリエチレン７０〜９５ｗｔ％と、融点が７０〜１２５℃かつメルトフローレートが１〜３０ｇ／１０ｍｉｎであるポリブテン−１３０〜５ｗｔ％からなる層であり、Ｂ層は、Ａ層の低密度ポリエチレンの融点以上の融点をもつポリエチレン系樹脂からなる層であり、かつ、Ａ層の厚みが５μｍ以上であることを特徴とする、ポリエチレン被覆紙容器の蓋材用の易開封性複合フィルム。
【０００９】
［２］Ａ層を構成する低密度ポリエチレンが、高圧法低密度ポリエチレン及び／又はシングルサイト触媒使用による直鎖状低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１記載のポリエチレン被覆紙容器の蓋材用の易開封性複合フィルム。
【００１０】
［３］容器の表面がポリエチレン系樹脂で被覆されてなる紙容器に、請求項１記載の易開封性複合フィルムをシ−ラントとする蓋材のＡ層面が熱シ−ルされてなる易開封性蓋付き紙容器。
【００１１】
本発明の最大の特徴はシ−ル層と基材層が積層された複合フイルムであって、シ−ル層を、特定の低密度ポリエチレンと特定のポリブテン−１が上記特定の割合で混合されている組成物となし、基材層を特定のポリエチレン系樹脂からなる層となし、シ−ル層の厚みを特定の範囲とすることによって、開封性が良好で密封性の問題のない、ポリエチレン被覆紙容器の蓋材用の易開封性複合フィルムを工業的に容易な方法で提供した点、および該複合フィルムを容器の表面がポリエチレン系樹脂で被覆されてなる紙容器の蓋材に適用して開封性が良好で密封性の問題のない易開封性蓋付き紙容器を提供した点にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、その構成について更に詳細に記述する。
【００１３】
まず、本発明の第１の発明である易開封性複合フィルムについて説明する。
【００１４】
シ−ル層（Ａ層）は低密度ポリエチレンが７０〜９５ｗｔ％とポリブテン−１が３０〜５ｗｔ％からなることが必要である。低密度ポリエチレンが７０ｗｔ％未満で、ポリブテン−１が３０ｗｔ％を越えるとシ−ル層の凝集破壊力が弱くなりすぎて、蓋材として必要なシ−ル強度が不足し、一方低密度ポリエチレンが９５ｗｔ％以上でポリブテン−１が５ｗｔ％未満の場合はシ−ル強度が強すぎ開封性が不良となり本発明の目的は、達成できない。
【００１５】
シ−ル層（Ａ層）に用いる低密度ポリエチレンとしては、高圧法低密度ポリエチレン（密度約０．９１８〜０．９３０ｇ／ｃｍ ³ ）またはシングルサイト触媒を使用した直鎖状低密度ポリエチレン（密度約０．８９０〜０．９２０ｇ／ｃｍ ³）または両者の混合物が用いられる。その低密度ポリエチレンの融点は８０℃〜１１５℃であり、特に融点が９０℃〜１１０℃のものが好ましい。
【００１６】
融点が８０℃未満ではフィルムがブロッキングを起こして取扱いが困難になる問題があり、該フィルムを蓋材とした紙容器を夏季の自動車の中のように高温になる場所に放置した場合には蓋がはがれる危険性があるなど流通上の問題もある。一方融点が１１５℃をこえると、シ−ル時に紙容器のフランジ部の重ね合わせ部分の段差を埋めることができず、密封性不良になる場合があり、高温でシ−ルすることが必要となるため容器の紙に含まれる水分が発泡し外観上の不良が生じるなどの問題がある。
【００１７】
ここで、シングルサイト触媒を使用した直鎖状低密度ポリエチレンとは、エチレンモノマ−を主成分をして、これにブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１などを共重合したものである。
また、シ−ル層（Ａ層）に用いる低密度ポリエチレンのメルトフロ−レ−ト（ＭＦＲ）は２〜５０ｇ／１０ｍｉｎである。２ｇ／１０ｍｉｎ未満では溶融時の流動性が悪く紙容器のフランジ部の重ね合わせ部分の段差を埋めることができない場合があり、５０ｇ／１０ｍｉｎを越えると安定して製膜することが困難になる場合がある。
【００１８】
なお、低密度ポリエチレンには本発明の目的を損なわない範囲で、若干の他の成分が共重合されていてもかまわない。
【００１９】
Ａ層に用いる他の成分であるポリブテン−１は、ブテン−１の重合体およびブテン−１を主成分にして、これにエチレンまたはプロピレンを共重合したポリマである。
【００２０】
このポリマは融点７０〜１２５℃で、メルトフロ−レ−トは１〜３０ｇ／１０ｍｉｎである。融点７０℃未満ではフィルムがブロッキングを起こして取扱いが困難になる問題があり、一方融点が１２５℃をこえると高温でシ−ルすることが必要となり容器の紙に含まれる水分が発泡し外観上の不良が生じる場合がある。また、メルトフロ−レ−トが１ｇ／１０ｍｉｎ未満ではポリエチレンとの混合が難しくなり、３０ｇ／１０ｍｉｎを越えると安定して製膜することが困難になる場合がある。
【００２１】
Ｂ層はポリエチレン系樹脂からなることが必要である。その理由は、容器にヒ−トシ−ルする際にＡ層と共に溶融して紙容器のフランジ部の重ね合わせ部分の段差を埋める役割と基材層としてＡ層と十分な接着力を有し（Ａ層の凝集破壊力より接着力が大きいことが必要）、製膜時や加工工程での取扱いに耐える役割を付与するためである。
【００２２】
ここで、ポリエチレン系樹脂とは高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンとこれらの変性体およびこれらの混合物からから選ばれる樹脂である。
Ｂ層を構成する主成分のポリエチレン系樹脂はその融点がＡ層に使用する低密度ポリエチレンの融点以上のものである。Ｂ層を構成する主成分のポリエチレン系樹脂融点がＡ層に使用する低密度ポリエチレンの融点より低い場合には、紙容器のフランジ部の重ね合わせ部分の段差を埋められない場合がある。
Ｂ層樹脂として特に好適な例として、低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンの混合組成物がある。この場合にはフィルムに適度な剛性があり、取扱い性も優れたものとなる。
【００２３】
なお、Ｂ層には本発明の目的を損なわない範囲で、フイルム加工に適した滑り性やラミネート適性を確保するため、特定の添加剤、具体的にはエルカ酸アミドやベヘニン酸アミドなどの有機滑剤、分子量５００以上の酸化防止剤、およびシリカ、ゼオライト、炭酸カルシウムなどの無機充填剤を選択して使用してもよい。また、Ｂ層ポリマには本発明の効果を阻害しない範囲であれば、必要に応じて本発明フィルムを生産する際に生じる耳やスリット屑などを混合使用することができる。
【００２４】
Ａ層の厚みは５μｍ以上が必要であり、１０μｍ以上がより好ましい。厚みが５μｍ未満の場合にはシ−ル時に紙容器のフランジ部の重ね合わせ部分の段差を埋めることができず、密封性不良にになる。また、複合フイルムに占めるＡ層の厚み比率は１０〜５０％であることが好ましく、２０〜４０％が特に好ましい。Ａ層の厚み比率が１０％未満の場合にはシ−ル圧力が強すぎると部分的に基材層が紙容器のポリエチレンと接着し開封性が不良になる場合があり、一方５０％を越えると非相溶成分からなるシ−ル層は溶融時の流動安定性が基材層より悪いので製膜安定性が悪くなる。
【００２５】
複合フィルムの厚さは、紙容器の重ね合わせ部分の段差の大きさに応じて決めればよいが、２５〜１００μｍの範囲が適切である。２５μｍ未満では段差が埋まらない場合があり、１００μｍを越えるとコストも高くなり経済性に劣る。
【００２６】
本発明の複合フイルムはＡ層、Ｂ層の２層からなる複合フイルムであるが、必要に応じ基材層であるＢ層側に第３、第４の層を積層し、３層以上の積層フィルムとしてもよい。
【００２７】
本発明の第１の発明である易開封性複合フイルムの製造方法は特に限定されないが、２台の押出機を用いて、それぞれＡ、Ｂ層のポリマを溶融して押出し、ピノールやフィードブロック法などのパイプ複合、共押出多層ダイ法などの方法で溶融状態で積層する方法が効率的である。このようにして、成型されたフイルムは必要に応じラミネ−ト加工時の接着性を向上させるために表面処理を施すことができる。この表面処理の方法はコロナ放電処理、プラズマ処理、火災処理などが適用できる。
【００２８】
次に本発明の第２の発明である易開封性蓋付き紙容器について説明する。
【００２９】
第２の発明で対象とする紙容器は、図−１に示すように、その内表面がポリエチレン系樹脂で被覆されてなる紙容器であり、容器の１．フランジ部分（蓋材とシ−ルする部分）に紙の重ね合わせ部分の２．段差がある紙容器である。該紙容器に被覆されるポリエチレン系樹脂は高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンとこれらの変性体およびこれらの混合物からから選ばれる樹脂であるが、特に高圧法低密度ポリエチレンが好ましい。ポリエチレン系樹脂の紙への被覆方法は、押し出しラミネ−ト法、ドライラミネ−ト法、コ−ティング法など特に限定されないが、一般に生産性の良好な押し出しラミネ−ト法が採用されてる。
【００３０】
ここで使用する蓋材は本発明の第１の発明である複合フイルムのＢ層側にアルミ箔、延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸ポリプロピレンフィルム、紙などを必要に応じて単独あるいは組み合わせて積層したものであり、Ｂ層側に積層する基材については特に限定はない。
【００３１】
該紙容器に本発明の第１の発明である複合フイルムで蓋材を作り、これを常法により熱シ−ルすることにより本発明の第２の発明である易開封性蓋付き紙容器ができる。
【００３２】
次に、本発明の第１の発明である易開封性複合フイルムの製造法の一例を説明する。２台の押出機を用いて、１台の押出機から低密度ポリエチレン７５ｗｔ％とポリブテン−１２５ｗｔ％の混合樹脂を温度１８０〜２５０℃で溶融して押出し（Ａ層）、もう１台の押出機から低密度ポリエチレン５０ｗｔ％と高密度ポリエチレン５０ｗｔ％の混合樹脂を温度１８０〜２５０℃で溶融して押出し（Ｂ層）、パイプ複合や共押出多層ダイで積層し、Ａ層の厚みが５μｍ以上となるようにしてダイよりフイルム状に押出し２５〜６０℃の冷却ロールでキャスト冷却固化し複合フイルムとする。続いて、必要に応じＢ層の表面にコロナ放電処理を施し、巻き取り、さらに所定の幅、長さにスリットする。
【００３３】
以上のようにして、本発明の第１の発明である易開封性複合フイルムを得ることができる。
【００３４】
前記したようにして得られた本発明の第１の発明である易開封性複合フイルムは、容器の表面がポリエチレン系樹脂で被覆されてなる紙容器の蓋材用のシ−ラントフィルムとして用いられる。
【００３５】
本発明の第２の発明である易開封性蓋付き紙容器は、ヨ−グルトなどの乳製品、納豆、即席麺などの容器として好適に使用できる。
【００３６】
本発明における特性の測定方法並びに効果の評価方法は、次ぎのとおりである。（１）結晶融点（Ｔｍ）
走査型指差熱量計（略称：ＤＳＣ）を用いて、３ｍｇの試料をセットし、昇温速度１０℃／分にて室温より測定し、結晶の融解に伴う吸熱カーブを測定しそのピーク温度（℃）をもって結晶融点とする。このとき、融解ピークが複数個観測される場合には最大ピーク温度をＴｍとする。
【００３７】
（２）メルトフロ−レ−ト（ＭＦＲ）
ＪＩＳＫ−７２１０試験条件は４（１９０℃、２．１６Ｋｇｆ）に準じて測定した値（ｇ／１０ｍｉｎ）である。
【００３８】
（３）ヒ−トシ−ル強度、開封性
厚さ２５０μｍの紙の片側にに８０μｍの低密度ポリエチレンを積層した総厚み３２０μｍの紙基材のポリエチレン面側と厚さ１２μｍの延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムをラミネ−トしたテスト複合フィルムのＡ層面側を重ね合わせ、平板ヒ−トシ−ラ−のシ−ルバ−の下板（紙基材側）を８０℃とし、上板（テスト複合フィルム側）を１５０℃としてヒ−トシ−ルして、測定用サンプルを作成する。次いで、インストロンを用いて、剥離強度を測定しヒ−トシ−ル強度とした。
【００３９】
なお、ヒ−トシ−ル強度が強すぎて、紙と被覆したポリエチレンの間で破壊が生じたものはシ−ル不良（×）と判定した。一方５Ｎ／１５ｍｍ未満のものも、蓋材として必要なシ−ル強度に達しないのでシ−ル不良（×）判定した。
【００４０】
開封性はヒ−トシ−ル強度が２２Ｎ／１５ｍｍのものを良好（○）とし、８〜１８Ｎ／１５ｍｍのものを特に良好（◎）とし、それ以外のものを不良（×）とした。
【００４１】
（４）密封性の評価（紙容器の重ね合わせ部分の段差の埋まり具合の評価）
前記（３）項の総厚み３２０μｍの紙基材を重ね合わせた段差部分に、厚さ１２μｍの延伸ポリエチレンテレフタレ−トフィルムをラミネ−トしたテスト複合フィルムのＡ層面側を重ね合わせ、（３）項と同じ条件でヒ−トシ−ルして、測定用サンプルを作成する。次いで、シ−ルした段差部分に、染料エオシンＹのエタノール飽和液を一滴落とし、液が段差部分を通過したものを密封性不良（×）、段差部分に浸透したが通過しなかったものを密封性やや不良（△）、段差部分に全く浸透せず通過しなかったものを密封性良好（◎）と判定した。
【００４２】
【実施例】
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下において、ＭＦＲの単位はｇ／１０ min 、密度の単位はｇ／ｃｍ ³ である。
【００４３】
［実施例１、２、３、４］
２台の押出機を用いて、１台の押出機からＭＦＲ７．０、密度０．９１８、融点１０６℃の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）とＭＦＲ２０、融点１２３℃のポリブテン−１（ＰＢ−１）を表−１に示す比率で混合して温度２２０℃で溶融して押出し（Ａ層）、他の１台の押出機からＭＦＲ７．０、密度０．９２０、融点１０９℃の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）５０ｗｔ％とＭＦＲ８．０、密度０．９６０、融点１３２℃の高密度ポリエチレン５０ｗｔ％を混合し温度２４０℃で溶融して押出し（Ｂ層）、共押出ダイで積層してフイルム状に押出し３５℃の冷却ロールで冷却固化し、Ａ層の厚みが１０μｍ、Ｂ層の厚みが３０μｍの総厚み４０の複合フイルムを得た。
【００４４】
得られた複合フイルムは表−１に示すように、適切なシ−ル強度を有し、開封性、密封性が良好なものであった。
【００４５】
［比較例１、２］
シ−ル層の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）とポリブテン−１（ＰＢ−１）の混合比率を表−１に示すように、本発明の範囲外とすることをのぞいて、実施例１と全く同じ条件で複合フイルムを得た。比較例１はポリブテン−１が少なすぎるため、シ−ル強度が強すぎ、紙と紙を被覆しているポリエチレンの間で破壊が起こり、開封性不良出会った。一方、比較例２はポリブテン−１が多すぎるため、Ａ層のの凝集力が低くなりすぎて、シ−ル強度が低すぎ蓋材としては使用できないものであった。
【００４６】
［実施例５、６］
実施例５はシ−ル層の低密度ポリエチレンを密度０．９０５、融点９１℃のシングルサイト触媒を使用した直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）とする以外は実施例３と同じ同じ条件で、実施例６はシ−ル層の低密度ポリエチレンを実施例３のＬＤＰＥ４０ｗｔ％と実施例５の直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）４０ｗｔ％とする以外は実施例３と同じ条件で複合フイルムを得た。
【００４７】
得られた複合フイルムは表−１に示すように、適切なシ−ル強度を有し、開封性、密封性が良好なものであった。
【００４８】
［実施例７、８］
実施例７はＢ層を実施例１で用いたＭＦＲ７．０、密度０．９２０、融点１０９℃の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）１００％とし、Ａ層は実施例１で用いたＬＤＰＥとＰＢ−１の混合比率を表−１のように変更する以外は、実施例１と同じ条件で複合フイルムを得た。
【００４９】
実施例８は実施例７のＢ層のＬＤＰＥを密度０．９３０融点１１５℃（密度０．９３０）とする以外は実施例７と同じ条件で複合フイルムを得た。
【００５０】
これらの複合フイルムはいずれも表−１に示すように、適切なシ−ル強度を有し、開封性、密封性が良好なものであった。
【００５１】
［比較例３］
比較例３は、Ｂ層のＬＤＰＥの融点を１０４℃（密度０．９１６）とし、Ａ層のＬＤＰＥの融点を密度０．９３０融点１１５℃（密度０．９３０）とする以外は実施例７と同じ条件で複合フイルムを得た。シ−ル層より基材層の融点が低くなったため、シ−ル時に基材層が先に溶融するため、シ−ル挙動が不安定になり、密封性が劣る結果となった。
【００５２】
［実施例９］
実施例９はＡ層の厚みを５μｍとし、Ｂ層の厚みを３５μｍとする以外は、実施例２と同じ条件で複合フイルムを得た。この複合フイルムは表−１に示すように、適切なシ−ル強度を有し、開封性、密封性が良好なものであった。
【００５３】
［比較例４］
比較例４はＡ層の厚みを２μｍとし、Ｂ層の厚みを３８μｍとする以外は、実施例２と同じ条件で複合フイルムを得た。この複合フイルムはシ−ル時にＡ層が部分的に破壊して、Ｂ層が紙基材の被覆ポリエチレンと溶着するためか、シ−ル強度のバラツキが大きく、開封性、密封性が不良であった。
【００５４】
【表１】

【００５５】
【発明の効果】
本発明の易開封性複合フイルムは、シ−ル層と基材層が積層された複合フイルムであって、シ−ル層を特定の低密度ポリエチレンと特定のポリブテン−１が特定の割合で混合されている組成物となし、基材層を特定のポリエチレン系樹脂からなる層となし、シ−ル層の厚みを特定の範囲とすることによって、ポリエチレン被覆紙容器の蓋材として使用しても開封性が良好で密封性の問題のない優れた特性を有するものとなった。
またこの易開封性複合フイルムを、容器の表面がポリエチレン系樹脂で被覆されてなる紙容器の蓋材に適用することにより、開封性が良好で密封性の問題のない易開封性蓋付き紙容器とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる紙容器を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１：フランジ部分
２：段差

Claims

シ−ル層（Ａ層）と基材層（Ｂ層）が積層された複合フイルムであって、Ａ層は、融点が８０〜１１５℃かつメルトフローレートが２〜５０ｇ／１０ｍｉｎである低密度ポリエチレン７０〜９５ｗｔ％と、融点が７０〜１２５℃かつメルトフローレートが１〜３０ｇ／１０ｍｉｎであるポリブテン−１３０〜５ｗｔ％からなる層であり、Ｂ層は、Ａ層の低密度ポリエチレンの融点以上の融点をもつポリエチレン系樹脂からなる層であり、かつ、Ａ層の厚みが５μｍ以上であることを特徴とする、ポリエチレン被覆紙容器の蓋材用の易開封性複合フィルム。
Ａ層を構成する低密度ポリエチレンが、高圧法低密度ポリエチレン及び／又はシングルサイト触媒使用による直鎖状低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１記載のポリエチレン被覆紙容器の蓋材用の易開封性複合フィルム。
容器の表面がポリエチレン系樹脂で被覆されてなる紙容器に、請求項１記載の易開封性複合フィルムをシ−ラントとする蓋材のＡ層面が熱シ−ルされてなる易開封性蓋付き紙容器。