JP3815634B2 - 高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速ヒートシール性に優れ、内容物の安定した高速充填が可能な包装材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体スープ、つゆ、ソース等の液体調味料には包装材の３方或いは４方をヒートシールして個包装されたものがある。これらの包装材は縦型充填機を用いて主に二組の加熱されたロール間に包装材を通してシーラント層の樹脂同士をヒートシールしながら、袋の成形と同時に連続的に内容物である液体調味料を充填、密封される。これらの包装材に使用されるシーラント層には低温ヒートシール性、ホットタック性に優れるエチレン−αオレフイン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー等が一般的に用いられている。
【０００３】
近年の技術革新に伴い、これらの充填機の充填速度は年々高速化の傾向にあり、これらに使用される包装材には安定した高速充填シール性がさらに要求されている。
【０００４】
また、シャンプー、リンスや台所用洗剤等には詰め替え用の包装材がある。多くのものは自立性やリクローズ性を有したスタンディングパウチが使用されている。スタンディングパウチは主にインライン方式のフィルムロール供給型と、予めパウチに成形した袋をオフライン方式で供給して充填するものとがある。これらに使用される包装材のシーラント層の樹脂にはヒ−トシール性に優れ、かつ自立性からある程度のフィルムの剛性と形状保持性が要求され、主にエチレン−αオレフイン共重合体が使用されている。このスタンディングパウチは胴部と底部の２ピース或いは１ピースのフィルムからなり、内容物の重さや容量にもよるが、一般的にシーラント層の膜厚は６０〜１５０μ程度とやや厚く、しかも底部は４枚重ねてヒ一トシールするのでヒートシール時間が長く生産スピードが上がらないという課題があった。
【０００５】
また、ワイン、清酒類、醤油、ソース類、各種液体調味科、油脂製品などの食品や現像液等の非食品を業務用或いは輸送用容器として使用されるものにバッグインボックスがある。バッグインボックスは外装に段ボール箱を、内装に１〜数枚の軟包材を重ねた液体容器で、これらの内装はヒートシール、或いはインパルスシールでシールされている。やはり、上記スタンディングパウチと同様に包材の膜厚が厚いためシール時間が長く、生産スピードが上がらないという課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点や課題に鑑みてなされたもので、高速ヒートシール性に優れ、内容物の安定した高速充填が可能である包装材料の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決すべく考えられたもので、
請求項１の発明は基材フィルム上に、エチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤からなる中間層とエチレン−αオレフイン共重合体の最内層とからなる少なくとも一層のシーラント層を有する包装材料の製造方法において、該結晶核剤を含むエチレン−αオレフイン共重合体は、融点が９０〜１２０℃、結晶化温度が８０〜１１０℃であり、且つその融点と結晶化温度の差が２５℃以下であり、該エチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤とを混練押出機で押出してペレット化する工程並びに前記中間層および最内層のエチレン−αオレフイン共重合体を３００℃以下の押出し温度で押出す工程を含むことを特徴とする高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法であり、
請求項２の発明は前記中間層のエチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤の配合割合が、エチレン−αオレフイン共重合体１００重量部に対し、結晶核剤が０．０１〜１．０重量部であることを特徴とする請求項１記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法であり、
請求項３の発明は前記結晶核剤がジベンジリデンソルビトール、置換ジベンジリデンソルビトール、有機カルボン酸塩及び有機リン酸塩からなる群から少なくとも１種選ばれることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法であり、
請求項４の発明は前記エチレン−αオレフイン共重合体のコモノマーがブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−１からなる群から少なくとも1種選ばれることを特徴とする請求項１記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法であり、
請求項５の発明は基材フィルムが二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ナイロン、二軸延伸ポリプロピレン、及びこれらの二軸延伸されたフィルムの上にポリ塩化ビニリデン又はポリビニルアルコールを溶液コーティングしたフィルム、並びにＡＬ箔、及びＡＬ又はケイ素酸化物を蒸着したフィルムからなる群の少なくとも１種のフィルムでラミネートされ、且つその膜厚が１０〜７０μｍであることを特徴とする請求項１記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のシーラント層を構成する中間層のエチレン−αオレフイン共重合体は結晶性を有するもので、結晶核剤を含み、その融点は９０〜１２０℃、結晶化温度は８０〜１１０℃であり、その融点と結晶化温度の差が２５℃以下が望ましい。すなわち、融点が低く、かつ、結晶化温度が高いものほど高速ヒートシール性に優れる。
【０００９】
また、本発明のシーラント層に用いられるエチレン−αオレフイン共重合体のコモノマーとしてはブテン−１、へキセン−１、オクテン−１、４−メチルぺンテン−１があり、それらのコモノマーの含有量が多いほど、融点や結晶化温度は小さくなる。
【００１０】
融点や結晶化温度の一般的な測定方法としては、示差熱分析装置（Differential Thermal Analysis）、差動走査熱量装置（Differential Scanning Calorimetry 以下DＳＣとする）がある。
【００１１】
本発明におけるエチレン−αオレフイン共重合体の融点や結晶化温度のＤＳＣ測定条件を下記に示す。
〈ＤＳＣ測定条件〉
試料の前処理 なし
試料の重量 約１０ｍｇ
開始温度 ５℃
昇温速度 １０℃／ｍｉｎ
最高温度 ２００℃
降温速度 １０℃／ｍｉｎ
雰囲気状態 窒素ガス気流中
【００１２】
上記のＤＳＣ測定条件により試料の融点や結晶化温度を測定する場合、先ず開始温度の５℃より昇温速度１０℃／minで昇温した場合融解ピークが観測されるが、無視する。次いで２００℃まで昇温した後、降温速度１０℃／minで降温させると、結晶化ピークが観測される。この結晶化曲線がベースラインより最も離れた点の温度を結晶化温度とする。５℃に達したら、再び昇温速度１０℃／minで昇温させると、融解ピークが観測され、ベースラインより最も離れた温度を融点とする。
【００１３】
本発明のエチレン−αオレフイン共重合体には各種添加剤を適宜添加することができる。添加剤としては例えば、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、アンチブロッキング剤、耐候剤、顔料、無機充填剤、鉄粉などの微細な金属、耐衝撃改良剤、難燃剤、帯電防止剤などを挙げることができる。
【００１４】
本発明の結晶核剤は有機系高分子が好ましく、特にジベンジリデンソルビトール、置換ジベンジリデンソルビトール、有機カルボン酸塩、有機リン酸塩が良好であり、これらは１つ或いは２つ以上併用してもかまわない。無機系の結晶核剤では添加量にもよるが透明性が低下する。これらの結晶核剤は不均一な核として作用し、核が形成される際に表面自由エネルギーを低下させ、核形成を促進させる働きがあり、結晶化温度を高くする。すなわち、融点以上に加熱溶融されたポリマーは冷却固化する際、結晶核剤により、核形成が促進され、高い温度で固化する。このことから、物性的にはヒートシール性、剛性、耐熱性、表面光沢性、耐ブロッキング性などが向上する。特にヒートシール性については冷却時間を短縮し、高速ヒートシール性が可能となる。
【００１５】
本発明の結晶核剤はシーラント層の中間層に添加されるのが望ましい。最内層に添加した場合、シーラント層の表面上にある結晶核剤がシール阻害物となり、結晶核剤の添加量に伴ってヒートシール強度が低下し、その包材の耐圧強度は低下するからである。これらの結晶核剤の大きさは特に限定はしないが、一般に平均粒径（メジアン径）か１０μm以下が好ましく、特に５μm以下が、エチレン−αオレフイン共重合体との分散性の点から望ましい。その添加割合はエチレン−αオレフイン共重合体１００重量部に対し、結晶核剤が０．０１〜１．０重量部である。結晶核剤が０．０１重量部未満では本発明の効果が観られず、また、１．０重量部を越えると最内層とのラミネート強度の低下を引き起こし、その包材の耐圧強度が低下するから好ましくない。
【００１６】
本発明の結晶核剤とエチレン−αオレフイン共重合体との配合方法は公知の任意の方法が採用でき、例えば各成分を配合し、ブレンダー、ミキサー等で混合した後、二軸押出機やミキシングロール、バンバリーミキサー等で溶融混練する方法や、単なるドライブレンド法等の何れでも構わないが、分散性の点から溶融混練する方法が望ましい。
【００１７】
本発明の基材フィルムは二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ナイロン、二軸延伸ポリプロピレン、これらの二軸延伸されたフィルム上にポリ塩化ビニリデンまたはポリビニルアルコールを溶液コーティングしたフィルム、ＡＬ箔、及び、ＡＬやケイ素酸化物を蒸着したフィルムで、これらの群の中から１種または２種以上ラミネートされたものが使用できる。
【００１８】
これら基材フィルムの融点はシーラント層の樹脂よりも高い。すなわち、シーラント層の樹脂の融解温度の範囲ではこれら基材フィルムは融解しないので、基材フィルムの外側からヒ−トシールした際、その熱量を効率良くシーラント層へ伝導するからである。従って、その基材フィルムの膜厚は薄い方が好ましく、その膜厚の範囲は１０〜７０μmが望ましい。１０μmよりも薄い場合は機械的強度が小さく、７０μmよりも厚い場合は熱伝導する時間が長くなり、高速ヒートシール性が低下する。
【００１９】
本発明の包装材料は基材フィルムとシーラント層からなるもので、そのシーラント層はその中間層がエチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤とからなり、その最内層はエチレン−αオレフイン共重合体からなるものである。これらの包材を製造するには公知の任意の方法が採用される。例えば、シーラント層である中間層と最内層の樹脂を予め共押出機にてＴダイキャスト法でフィルム成形し、ラミネート面をコロナ、或いは火炎フレーム等で処理して表面を酸化させた後、接着剤を塗工した基材フィルムとドライラミネートする方法や、接着剤を塗工した基材フィルム上に中間層である結晶核剤を配合したエチレン−αオレフイン共重合体と最内層であるエチレン−αオレフイン共重合体を順次押出ラミネートするか、或いは共押出ラミネートする方法がある。接着剤は公知の任意の接着剤やアンカーコート剤が使用でき、例えば、ウレタン系、チタネ−ト系、イミン系等の化合物がある。
【００２０】
また、ラミネート面はオゾン処理等を用いて表面を酸化させてラミネートするのが好ましい。エチレン−αオレフイン共重合体を押出す際、押出温度を３００℃よりも高温で押出することは好ましくない。３００℃よりも高温で押出した場合、最内層であるエチレン−αオレフイン共重合体の表面に酸化皮膜が形成し、ヒートシール強度が十分に発揮せず、高速ヒートシール性が低下する。
【００２１】
シーラント層の、膜厚は２０〜１５０μmが好ましく、そのシーラント層のうち、中間層と最内層の厚み比は２：８〜９：１が好ましい。それ以外の厚み比では結晶化剤の効果が十分に発揮できないか、或いは結晶核剤によりヒートシール強度の低下を引き起こすからである。
【００２２】
〈作用〉
本発明の包装材料は上記の構成になっているため、中間層に配合されている結晶核剤により、エチレン−αオレフイン共重合体の結晶化温度が高くなり、ヒートシールした際、高い温度より冷却固化が始まるためヒ−トシール後の冷却時間を短くすることが可能となり、高速ヒートシール性が発揮される。さらに、この包材はその他の特性である耐熱性や剛性も向上する。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下に限定するものではない。
【００２４】
＜実施例１＞
エチレン−ブテン−1共重合体（ＭＩ＝１０、融点＝１０８℃、結晶化温度＝８３℃）１００重量部と結晶核剤（置換ジベンジリデンソルビトール：新日本理化（株）ゲルオールＤＨ）０．２重量部とを二軸混練押出機にて押出温度２２０℃で押出してペレットを作製した。次に二軸延伸ナイロンフィルム（厚さ１５μm 東洋紡績製）からなる基材フィルムのコロナ処理面上にウレタン系接着剤を介し、オゾン処理を併用して、厚さ２５μmの上記結晶核剤が配合されたエチレン−ブテン−1共重合体を押出温度２７８℃で押出ラミネートして中間層を形成し、さらにその上に厚さ３０μmのエチレン−ヘキセン−1共重合体（ＭＩ＝１１、融点＝９８℃、結晶化温度＝８５℃）を押出温度２７０℃で押出コーティングして最内層を形成することにより本発明のシーラント層を有する高速ヒートシール性包装材料を作製した。
【００２５】
＜実施例2＞
実施例１において、中間層のエチレン−ブテン−1共重合体の代わりにエチレン−へキセン−1共重合体（ＭＩ＝７、融点＝１０３℃、結晶化温度＝８２℃）を、さらに最内層のエチレン−へキセン−1共重合体の代わりにエチレンーオクテン−1共重合体（ＭＩ＝７、融点＝９７℃、結晶化温度＝８２℃）を用いた以外は実施例1と同様にして本発明のシーラント層を有する高速ヒートシール性包装材料を作製した。
【００２６】
＜比較例1＞
実施例1において、中間層に結晶核剤を含まないエチレン−ブテン−1共重合体を用いて以下、実施例1と同様に包装材料を作製した。
【００２７】
＜比較例2＞
実施例2において、中間層に結晶核剤を含まないエチレン−へキセン−1共重合体を用いて以下、実施例2と同様に包装材料を作製した。
【００２８】
＜実施例3＞
二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１２μm 東洋紡績製）とＡＬ箔（厚さ９μm 東洋アルミ製）と二軸延伸ナイロンフィルム（厚さ１５μm 東洋紡績製）とをそれぞれウレタン系接着剤でドライラミネートして基材フィルムを作製した。さらにエチレンーオクテンー1共重合体（ＭＩ＝３．５、融点＝９６℃、結晶化温度＝８１℃）１００重量部と結晶化核剤（実施例１と同じ）0．2重量部とを二軸混練押出機にて押出温度２２０℃でペレットを作製した。この結晶核剤を含んだエチレン−オクテンー１共重合体とエチレンーオクテンー1共重合体とを二種二層共押出機にて押出温度２２０℃で、厚さ１００μm、層厚比1：1のフィルムを作製した。次いで、基材フィルムの二軸延伸ナイロンフィルム面にウレタン系接着剤を塗工した後、共押出フィルムの結晶核剤を含んだエチレンーオクテンー1共重合体面をコロナ処理した面とをドライラミネートして本発明のシーラント層を有する高速ヒートシール性包装材料を作製した。
【００２９】
＜比較例3＞
実施例3において、中間層に結晶核剤を含まないエチレンーオクテンー1共重合体を用いた以外は実施例3と同様に包装材料を作製した。
【００３０】
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2について、各包装材料の高速ヒートシール性を評価した。高速ヒートシール性は3方ヒートシール方式縦型充填機を用いて縦ヒートシール温度１９０℃、横ヒートシール温度１５０℃の条件下にて２５℃の水（２０g）を充填ラインスピードを２０、２５、３０ｍ／minの条件で充填密封したパウチ（サイズ７０×９０mm）に１００kg−３分間の荷重をかけてヒートシール部の剥離がないものを○、シール部に剥離があるものを×として評価した。
【００３１】
高速ヒートシール性の評価結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
高速ヒートシール性の評価結果

【００３３】
実施例３及び比較例3について、高速ヒートシール性は2ピース方式のスタンディングパウチ製袋機を用いて評価した。製袋条件はボトム、サイドのヒートシール温度 ２２０℃、冷却温度２５℃、シ−ル時間と冷却時間は共に１．５秒或いは１．２秒、間欠時間１．０秒で行った。
【００３４】
製袋テスト結果を表2に示す。
【００３５】
【表２】
製袋のテスト結果

【００３６】
【発明の効果】
本発明の製造方法により得られる包装材料は、結晶核剤を含むエチレン−αオレフイン共重合体は、融点が９０〜１２０℃、結晶化温度が８０〜１１０℃であり、且つその融点と結晶化温度の差が２５℃以下であるので、融点が低く、かつ結晶化温度が高くなり、冷却時間を短くできるので高速ヒートシール性が向上する。
また、エチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤とを混練押出機で押出してペレット化する工程並びに前記中間層および最内層のエチレン−αオレフイン共重合体を３００℃以下の押出し温度で押出す工程を含むので、最内層であるエチレン-αオレフィン共重合体の表面に酸化皮膜が形成することはなくヒートシール強度が十分に発揮すると共に高速ヒートシール性が維持できる。
さらに、耐熱性や剛性も高くなり、シール状態も良好である。製袋条件が広いため作業性も向上する。

Claims (5)

1. 基材フィルム上に、エチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤からなる中間層とエチレン−αオレフイン共重合体の最内層とからなる少なくとも一層のシーラント層を有する包装材料の製造方法において、
   該結晶核剤を含むエチレン−αオレフイン共重合体は、融点が９０〜１２０℃、結晶化温度が８０〜１１０℃であり、且つその融点と結晶化温度の差が２５℃以下であり、
   該エチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤とを混練押出機で押出してペレット化する工程並びに前記中間層および最内層のエチレン−αオレフイン共重合体を３００℃以下の押出し温度で押出す工程を含むことを特徴とする高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法。
2. 前記中間層のエチレン−αオレフイン共重合体と結晶核剤の配合割合が、エチレン−αオレフイン共重合体１００重量部に対し、結晶核剤が０．０１〜１．０重量部であることを特徴とする請求項１記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法。
3. 前記結晶核剤がジベンジリデンソルビトール、置換ジベンジリデンソルビトール、有機カルボン酸塩及び有機リン酸塩からなる群から少なくとも１種選ばれることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法。
4. 前記エチレン−αオレフイン共重合体のコモノマーがブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−１からなる群から少なくとも1種選ばれることを特徴とする請求項１記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法。
5. 基材フィルムが二軸延伸ポリエステル、二軸延伸ナイロン、二軸延伸ポリプロピレン、及びこれらの二軸延伸されたフィルムの上にポリ塩化ビニリデン又はポリビニルアルコールを溶液コーティングしたフィルム、並びにＡＬ箔、及びＡＬ又はケイ素酸化物を蒸着したフィルムからなる群の少なくとも１種のフィルムでラミネートされ、且つその膜厚が１０〜７０μｍであることを特徴とする請求項１記載の高速ヒートシール性に優れた包装材料の製造方法。