JP6832149B2

JP6832149B2 - 蓋材用積層シート、蓋材および包装体

Info

Publication number: JP6832149B2
Application number: JP2016246215A
Authority: JP
Inventors: 篤古谷
Original assignee: Showa Denko Packaging Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Packaging Co Ltd
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: JP2018100108A

Description

この発明は、食品、飲料等を密封包装する際に容器と組み合わせて用いられる蓋材を形成するための積層シート、同積層シートから形成された蓋材、および同蓋材と容器とを用いて食品、飲料等を密封包装してなる包装体に関する。

例えばコーヒー飲料、乳飲料等の飲料や各種レトルト食品等の食品が密封包装された包装体として、飲料または食品が充填された容器の開口縁部に蓋材をヒートシールしてなるものが知られている。
上記の包装体に用いられる蓋材は、例えば、アルミニウム箔等の金属箔層と、金属箔層の片面に接着剤層を介して積層されたシーラント層とを備えている積層シートから形成され、シーラント層は、容器の開口縁部から蓋材を開封する際に同層内において凝集破壊するような構成を有する、すなわち、いわゆる凝集剥離タイプのものとなされている（下記特許文献１参照）。

ここで、上記包装体の場合、内容物である飲料や食品の長期保存が可能となるよう、容器や蓋の構成材料に高いバリア性が要求されるとともに、容器と蓋との間の高い密封性が要求される。そのため、容器の開口縁部に蓋材をヒートシールするに当たり、多少の夾雑物が被シール面（例えば容器のフランジ上面）に残っていても両者を確実に熱融着させるために、シール幅を狭くして高温、高圧力のシール条件下で行われること（いわゆる線シール）も少なくない。

特開２０１５−２０２８７９号公報

しかしながら、従来の包装体の場合、シール条件を厳しくして容器と蓋材とをヒートシールすると、蓋材を開封する際に、蓋材のシーラント層内で凝集剥離せずに、蓋材の金属箔層とシーラント層との間での界面剥離、即ち、デラミネーション（デラミ）が発生し、シーラント層が容器側に残る『膜残り』が発生してしまうことがあった。

この発明の目的は、容器と蓋材とのシール条件を厳しくしても、蓋材の開封時にデラミが発生するおそれのない蓋材用積層シート、同シートから形成された蓋材、および同蓋材と容器とを用いた包装体を提供することにある。

この発明は、上記の目的を達成するために、以下の態様からなる。

１）容器の開口縁部にヒートシールされる蓋材を形成するための積層シートであって、金属箔層と、金属箔層の片面に接着剤層を介して積層されているシーラント層とを備えており、接着剤層が、硬化後に７０〜４００Ｍｐａのヤング率を有する接着剤により形成されている、蓋材用積層シート。

２）接着剤層を形成している接着剤が、ポリエステル系樹脂を主剤とし、イソシアネートを硬化剤とする２液硬化型接着剤であり、主剤であるポリエステル系樹脂の数平均分子量（ＭＮ）が８０００〜２５０００である、上記１）の蓋材用積層シート。

３）２液硬化型接着剤の主剤および硬化剤の配合比率が、硬化剤のイソシアネート官能基（ＮＣＯ）と主剤のポリオール水酸基（ＯＨ）のモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）で２〜２５である、上記２）の蓋材用積層シート。

４）シーラント層が、容器の開口縁部にヒートシールされた蓋材を開封する際に同層内において凝集破壊するような構成を有している、上記１）〜３）のいずれか１つの蓋材用積層シート。

５）シーラント層が、ポリオレフィン樹脂とポリスチレン樹脂の海島構造を有するシーラントフィルムにより形成されている、上記４）の蓋材用積層シート。

６）シーラントフィルムの厚さが１０〜８０μｍである、上記５）の蓋材用積層シート。

７）容器の開口縁部にヒートシールされる蓋材であって、上記１）〜６）のいずれか１つの蓋材用積層シートから形成されている、蓋材。

８）内容物が充填されている容器と、容器の開口縁部にヒートシールされている蓋材とを備えており、蓋材が上記７）の蓋材よりなる、包装体。

上記１）の蓋材用積層シートによれば、金属箔層とシーラント層とを接合している接着剤層が、上記範囲のヤング率を有する接着剤により形成されているので、容器と蓋材とのヒートシールを例えば線シールのような厳しいシール条件下で行った場合でも、蓋材の開封時に金属箔層とシーラント層との間でのデラミが発生するのを抑制することができる。
ここで、「ヤング率」は、ＪＩＳＫ７１６２−１９９４に準拠した硬化膜の引張試験によって求められたヤング率（弾性率）を指している。

上記２）の蓋材用積層シートによれば、接着剤層を形成する接着剤として上記のような２液硬化型接着剤を用いることで、接着剤層のヤング率がより高くなり、デラミの発生がより効果的に抑制される。

上記３）の蓋材用積層シートによれば、接着剤層を形成する２液硬化型接着剤における主剤と硬化剤の配合比率を上記範囲とすることで、接着剤のヤング率を高くすることができ、デラミの発生が効果的に抑制される。

上記４）の蓋材用積層シートによれば、シーラント層が、蓋材開封時に同層内で凝集剥離するいわゆる凝集剥離タイプのものであるので、シール強度および耐熱性に優れており、例えば線シールのようにシール条件を厳しくすることが容易となる。

上記５）の蓋材用積層シートによれば、シーラント層として上記構造のシーラントフィルムを用いることで、シーラント層内で凝集剥離を発生しやすくするため、デラミの発生を抑制し、膜残りが発生しにくくなる。

上記６）の蓋材用積層シートによれば、シーラント層を構成するシーラントフィルムの厚さを上記範囲とすることで、十分なシール強度を得ることができる。

上記７）の蓋材によれば、開封時に金属箔層とシーラント層との間でのデラミが発生するのが抑制されるため、容器とのヒートシールを例えば線シールのような厳しいシール条件下で行うことが可能となり、密封性を高めることができる。

上記８）の包装体によれば、蓋材の開封時に金属箔層とシーラント層との間でのデラミが発生することなく、容器とのヒートシールを例えば線シールのような厳しいシール条件下で行うことにより密封性を高めることができるので、内容物である飲料や食品等の長期保存が可能となる。

この発明による蓋材用積層シートの層構成を示す部分拡大断面図である。この発明による包装体の部分拡大垂直断面図である。同包装体の開封後の状態を示す部分拡大垂直断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、この発明の実施形態に係る蓋材用積層シートの層構成を示したものであり、図２および図３は、同シートから形成された蓋材を用いた包装体の一部を拡大して示したものである。

図１に示す通り、蓋材用積層シート(10)は、金属箔層(11)と、金属箔層(11)の片面に接着剤層(12)を介して積層されているシーラント層(13)とを備えている。
また、積層シート(10)は、図示のように、金属箔層(11)の他面に積層されている保護層(14)をさらに備えたものであってもよい。

金属箔層(11)は、蓋材(1)においてガス、水蒸気等を遮断するバリア層として機能するものであって、例えば、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔、鉄箔、ニッケル箔、またはチタン箔によって構成される。但し、加工性や汎用性を考えると、軟質のアルミニウム箔が好適に用いられる。
金属箔層(11)の厚さは、成形時の加工性やピンホール発生率、および経済性を考慮すると、１５〜８０μｍとするのが好ましい。

シーラント層(13)は、蓋材(1)を容器(2)の開口縁部(21)にヒートシールする機能を果たすためのものであって、蓋材(1)の内面を構成する（図２参照）。
この発明による蓋材用積層シート(10)では、シーラント層(13)として、容器(2)の開口縁部(21)にヒートシールされた蓋材(1)を開封する際に同層(13)内において凝集破壊するような構成を有しているもの、すなわち凝集剥離タイプのものが好適に用いられる。凝集剥離タイプのシーラント層(13)の場合、蓋材(1)と容器(2)の開口縁部(21)の被シール面に夾雑物が混入したとしても、界面剥離タイプのものと比べてシール強度の高いものが多く、また、耐熱性にも優れていてシール温度を上げることが可能であるため、結果的にシール強度を高く保つことができるからである。具体的には、シーラント層(13)は、例えば、ポリオレフィン樹脂とポリスチレン樹脂の海島構造を有するシーラントフィルムによって構成される。上記シーラントフィルムの厚さは、シール強度や熱の伝導性、また経済性を考慮すると１０〜８０μｍとされるのが好ましい。

金属箔層(11)とシーラント層(13)とは、これらの間に介在された接着剤層(12)によって接合一体化され、積層シート(10)の厚さの一部または全体を構成している。
接着剤層(12)は、硬化後に７０〜４００Ｍｐａのヤング率を有する接着剤により形成されている。このような接着剤を用いれば、蓋材(1)と容器(2)のヒートシールを線シールのような厳しいシール条件下で行った場合でも、蓋材(1)の開封時に金属箔層(11)とシーラント層(13)との間でのデラミが発生するのを抑制することが可能となるという効果が得られる。
接着剤層(12)を形成する接着剤としては、ポリエステル系樹脂を主剤とし、イソシアネートを硬化剤とする２液硬化型接着剤であって、主剤であるポリエステル系樹脂の数平均分子量（ＭＮ）が８０００〜２５０００（質量平均分子量（ＭＷ）が１５０００〜５００００）であるものが好ましく、それによって硬化後のヤング率がより高められ、より一層のデラミ発生抑制効果が得られる。また、２液硬化型接着剤は、主剤の反応が効率よく行われるために、その主剤および硬化剤の配合比率が、硬化剤のイソシアネート官能基（ＮＣＯ）と主剤のポリオール水酸基（ＯＨ）のモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）で２〜２５であるのが好ましい。
２液硬化型接着剤の主剤を構成するポリエステル系樹脂としては、ポリエステルポリオール、多価アルコール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリウレタンポリオール、ポリエーテルポリウレタンポリオール等が挙げられるが、好ましくは、ポリエステルポリオールが用いられる。
また、２液硬化型接着剤の硬化剤を構成するイソシアネートとして、脂肪族系ではヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が挙げられ、芳香族系ではトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）等が挙げられる。

保護層(14)は、蓋材(1)の外表面を構成するものであって、金属箔層(11)の外面を被覆することにより、金属箔層(11)の腐食を防止して蓋材(1)の耐候性を確保し、また、金属箔層(11)の外面に印刷が施されている場合には、同印刷面を保護する役割を果たすものである。
この保護層(14)は、例えばコート膜によって構成されている。コート膜は、金属箔層(11)の外面に、例えば、エポキシ樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、硝化綿、アクリル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂等よりなるコート液を塗布して乾燥固化させることにより形成される。

図２に示すように、包装体(3)は、飲料や食品等の内容物(C)が充填されている容器(2)と、容器(2)の開口縁部(21)にヒートシールされている蓋材(1)とを備えている。

容器(2)は、例えば、射出成形や真空圧空成形等によりカップ状またはトレイ状に成形された樹脂成形品よりなる。
樹脂製容器(2)の材質としては、例えばポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）等が挙げられる。
容器(2)の上方開口縁部には、径方向外方を向いたほぼ水平な環状のフランジ部(21)が設けられている。

蓋材(1)は、前記の蓋材用積層シート(10)を、所定の形状および寸法、例えば容器(2)の円環状フランジ部(21)の外径よりもやや大きい直径を有する円形にカットしたブランクよりなる。
容器(2)のフランジ部(21)上面にヒートシールされる被シール面は、上記シート(10)のシーラント層(13)によって構成されている。
なお、図示は省略したが、蓋材(1)には、通常、その外周縁の長さの一部から径方向外方に突出した摘み部が一体に設けられている。

容器のフランジ部上面に蓋材をヒートシールする手段は特に限定されないが、通常、熱板方式が用いられる。特に、被シール面に夾雑物が混入している場合であってもシール強度を高く保持するために、例えば、シール部の幅が１．０〜３．０ｍｍ程度のシール盤を用いて、加熱温度１４０〜３００℃程度、加圧力５００〜２０００Ｎ程度、加熱加圧時間０．５〜１．５ｓｅｃ程度のシール条件下で行う線シールが好適に用いられる。線シールの場合、通常、容器(2)におけるフランジ部(21)上面のシール部に凹部(211)が形成される（図２参照）。

上記包装体(3)を開封する場合、蓋材(1)の摘み部を手指でつまんで引き上げると、容器(2)のフランジ部(21)と蓋材(1)とのシール部において、蓋材(1)のシーラント層(13)内で凝集破壊が起こり、それによって蓋材(1)が容器(2)のフランジ部(21)から剥離され、図３に示すように包装体(3)が開封される。

次に、この発明の具体的実施例について説明する。但し、この発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
ＪＩＳＨ４１６０（２００６）で規定されるＡ１Ｎ３０Ｈ−Ｏよりなる厚さ４５μｍのアルミニウム箔の片面に、ポリオレフィン系樹脂よりなる厚さ３０μｍの凝集剥離タイプのシーラントフィルムを、３ｇ／ｍ^２の２液硬化型接着剤を用いてドライラミネートした。
ここで、２液硬化型接着剤には、主剤がポリエステルポリオール樹脂、硬化剤がトリレンジイソシアネート樹脂であって、主剤の数平均分子量が９０００であり、また、硬化後のヤング率が８０ＭＰａであるものを用いた。なお、主剤の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）法により、以下の要領で測定したものである。
・装置：ＳＨＯＤＥＸＧＰＣ（昭和電工株式会社製）
・検出機：ＳＨＯＤＥＸＲＩ（昭和電工株式会社製）
・カラム：ＫＦ８０５Ｌ、ＫＦ８０３Ｌ、及びＫＦ８０２（昭和電工株式会社製）
・カラム温度：４０℃
・溶離液（溶媒）：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）試料濃度０．０２ｗｔ％
・流量（流速）：０．６ｍｌ／分
・標準試料：ＮＢＳ７０６ポリスチレン試料
また、アルミニウム箔の他面に、エポキシ／メラミン系樹脂よりなるコート剤を塗布後、熱硬化させることにより、厚さ３μｍのコート層を形成した。
こうして得た積層シートを直径８５ｍｍの円形にカットして、蓋材を作製した。
次に、蓋材を、カップ状に成形されたポリスチレン樹脂製の容器の円環状フランジ部（内径６１ｍｍ、外径７１ｍｍ）の上面にヒートシールして、実施例１の包装体を得た。
ヒートシールは、内径６５ｍｍ、外径６７ｍｍ、幅２ｍｍの円環状シール部を有するシール盤（熱板）を用い、加熱温度２６０℃、加圧力１００ｋｇｆ、加熱加圧時間１ｓｅｃの条件下で線シールにより行った。

＜実施例２＞
蓋材用積層シートを作製するに当たり、アルミニウム箔とシーラントフィルムのドライラミネートに用いる２液硬化型接着剤として、主剤の数平均分子量が２３０００であり、硬化後のヤング率が３５０ＭＰａであるものを用いた点を除いて、実施例１と同じ要領で包装体を作製し、これを実施例２とした。

＜比較例１＞
蓋材用積層シートを作製するに当たり、アルミニウム箔とシーラントフィルムのドライラミネートに用いる２液硬化型接着剤として、主剤の数平均分子量が７０００であり、硬化後のヤング率が５０ＭＰａであるものを用いた点を除いて、実施例１と同じ要領で包装体を作製し、これを比較例１とした。

＜比較例２＞
蓋材用積層シートを作製するに当たり、アルミニウム箔とシーラントフィルムのドライラミネートに用いる２液硬化型接着剤として、主剤の数平均分子量が２８０００であり、硬化後のヤング率が４７０ＭＰａであるものを用いた点を除いて、実施例１と同じ要領で包装体を作製し、これを比較例２とした。

＜蓋材開封性の検証＞
実施例１，２および比較例１，２の各包装体について、引張試験機を用いて引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、引張角度４５°の条件で蓋材を開封し、蓋材のシーラントフィルムの膜残り（デラミ）の発生の有無を目視で確認した。
結果を以下の表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１，２では、デラミの発生は見られなかった。これに対して、比較例１，２の場合、デラミの発生、すなわち、容器側に蓋材のシーラントフィルムの膜残りが見られた。その原因としては、比較例１の場合、２液硬化型接着剤による接着剤層が柔らかく、強度不足であったことが考えられ、また、比較例２の場合、２液硬化型接着剤による接着剤層が硬くなりすぎて、強度が低下したことが考えられる。

この発明は、飲料や食品を密封包装するために容器の開口縁部にヒートシールされる蓋材として、好適に利用することができる。

(1)：蓋材
(10)：蓋材用積層シート
(11)：金属箔層
(12)：接着剤層
(13)：シーラント層
(14)：保護層
(2)：容器
(21)：フランジ部（開口縁部）
(3)：包装体
(C)：内容物

Claims

樹脂成形品よりなる容器の開口縁部にヒートシールされる蓋材を形成するための積層シートであって、
金属箔層と、金属箔層の片面に接着剤層を介して積層されているシーラント層とを備えており、
前記接着剤層が、硬化後に70〜400Mpaのヤング率を有する接着剤により形成されており、かつこの接着剤が、ポリエステル系樹脂を主剤とし、イソシアネートを硬化剤とする2液硬化型接着剤であり、かつ主剤であるポリエステル系樹脂の数平均分子量(MN)が8000〜25000であり、
前記シーラント層が、容器の開口縁部にヒートシールされた蓋材を開封する際に同層内において凝集破壊するような構成を有している、
蓋材用積層シート。
前記2液硬化型接着剤の主剤および硬化剤の配合比率が、硬化剤のイソシアネート官能基(NCO)と主剤のポリオール水酸基(OH)のモル比(NCO/OH)で2〜25である、請求項1記載の蓋材用積層シート。
金属箔層の他面に積層されている保護層をさらに備える、請求項1又は2記載の蓋材用積層シート。
前記シーラント層が、ポリオレフィン樹脂とポリスチレン樹脂の海島構造を有するシーラントフィルムにより形成されている、請求項1〜3のいずれか1つに記載の蓋材用積層シート。
前記シーラントフィルムの厚さが10〜80μmである、請求項4記載の蓋材用積層シート。
樹脂成形品よりなる容器の開口縁部にヒートシールされる蓋材であって、請求項1〜5のいずれか1つに記載の蓋材用積層シートから形成されている、蓋材。
内容物が充填されている樹脂成形品よりなる容器と、容器の開口縁部にヒートシールされている蓋材とを備えており、蓋材が請求項6記載の蓋材よりなる、包装体。