JP6917007B2 - 積層体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
第1の熱可塑性樹脂フィルムの主たる構成成分である熱可塑性樹脂と、第2の熱可塑性樹脂フィルムの主たる構成成分である熱可塑性樹脂とが同一であり、
蒸着膜の厚さが、1nm以上、5μm以下であり、下記一般式(1)で表される構成単位を有するポリマーを含むことを特徴とする。
第1の熱可塑性樹脂フィルム上に、蒸着膜を設ける工程と、
第1の熱可塑性樹脂フィルムの蒸着膜を設けた側と反対の面上に、接着層を介して第2の熱可塑性樹脂フィルムを積層する工程と、を含み、
第1の熱可塑性樹脂フィルムと、第2の熱可塑性樹脂フィルムとを構成する主たる樹脂材料が同一であり、
蒸着膜の厚さが、1nm以上、5μm以下であり、下記一般式(1)で表される構成単位を有するポリマーを含むことを特徴とする。
下記一般式(5)で表されるダイマーを加熱し、気化させる工程と、
気化させたダイマーを加熱し、熱分解させ、下記一般式(4)で表されるラジカルを得る工程と、
ラジカルを、第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突させ、下記一般式(1)で表される構成単位を有するポリマーへポリマー化させる工程と、を含むことが好ましい。
また、本発明の積層体によれば、露出しない面に印刷を施すことができるため、経時的な印刷の劣化を防止することができる。
図1に示すように、本発明の積層体10は、第1の熱可塑性樹脂フィルム20と、蒸着膜30と、接着層40と、第2の熱可塑性樹脂フィルム50と、を備える。以下、本発明の積層体を構成する各層について説明する。
第1の熱可塑性樹脂フィルムの主たる構成成分である熱可塑性樹脂と、第2の熱可塑性樹脂フィルムの主たる構成成分である熱可塑性樹脂とが同一である。なお、本発明において、主たる構成成分とは、フィルムにおける含有量が50質量%以上の構成材料をいう。
また、第1および第2の熱可塑性樹脂フィルムは、1種の熱可塑性樹脂からなることが特に好ましい。また、第1および第2の熱可塑性樹脂フィルムは単層であることが好ましい。
蒸着膜は、下記一般式(1)で表される構成単位を有するポリマーを含む。本発明の積層体が該蒸着膜を備えることにより、第1の熱可塑性樹脂フィルムとヒートシールバーとの接着を防止することができる。
下記式(1)において、R1〜R8は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基およびハロゲン原子からなる群より選択される。
好ましくは、R1、R2、R7およびR8は、いずれも水素原子である。
好ましくは、R3〜R6は、水素原子またはハロゲン原子である。
下記一般式(4)において、R1〜R8は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基およびハロゲン原子からなる群より選択される。
好ましくは、R1、R2、R7およびR8は、いずれも水素原子である。
好ましくは、R3〜R6は、水素原子またはハロゲン原子である。
蒸着膜の厚さを上記数値範囲とすることにより、第1および第2熱可塑性樹脂フィルムのリサイクル性を維持しつつ、第1の熱可塑性樹脂フィルムとヒートシールバーとの接着を防止することができる。また、積層体の透明性も維持することができる。
なお、蒸着膜の厚さは、透過型電子顕微鏡の断面観察により測定することができる。
本発明の接着層は、従来公知の接着剤を使用して形成させることができる。接着剤としては、例えば、2液硬化型ウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリオレフィン系接着剤等が挙げられる。
本発明の積層体の製造方法は、第1の熱可塑性樹脂フィルムを準備する工程と、蒸着膜を形成する工程と、第1の熱可塑性樹脂フィルムの蒸着膜を設けた側と反対の面上に、接着層を介して第2の熱可塑性樹脂フィルムを積層する工程と、を含む。
また、本発明の積層体の製造方法は、第1の熱可塑性樹脂フィルムの接着層側の面および/または第2の熱可塑性樹脂フィルムの接着層側の面に、印刷を施す工程をさらに含む。
第1の熱可塑性樹脂フィルムは、従来公知の方法、例えば、Tダイ製膜法、インフレーション製膜法、キャスト製膜法、押出し製膜法等により製造することができる。
なお、上記方法により製造したフィルムに限られず、市販されるものを使用してもよい。
一実施形態における蒸着膜の形成方法を、図2を参照し、以下に説明する。
まず、粉末状の、下記一般式(5)で表されるダイマーを、気化室60中に導入した後、加熱し気化させる。
この時の加熱温度は、60℃以上、180℃以下であることが好ましい。気化加熱温度を上記数値範囲とすることにより、ダイマーを十分に気化させることができると共に、蒸着膜形成時における蒸着圧を良好なものとすることができる。
下記式一般式(5)において、R1〜R8は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基およびハロゲン原子からなる群より選択される。
好ましくは、R1、R2、R7およびR8は、いずれも水素原子である。
好ましくは、R3〜R6は、水素原子またはハロゲン原子である。
なお、第1の熱可塑性樹脂フィルムに接着層を介して第2の熱可塑性樹脂フィルムを積層した後に、蒸着膜の形成を行ってもよい。
この時の蒸着圧は、0.5Pa以上、100Pa以下であることが好ましく、1Pa以上、50Pa以下であることがより好ましい。蒸着圧を上記数値範囲とすることにより、第1の熱可塑性樹脂フィルムに対する密着性を向上させることができると共に、蒸着膜形成効率を向上させることができる。また、蒸着膜が白化し、積層体の外観が劣化してしまうことを防止することができる。
なお、蒸着圧とは、ラジカルが第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突した際に、第1の熱可塑性樹脂フィルムに加わる圧力のことを指し、透過型電子顕微鏡により測定することができる。
また、蒸着室内の圧力は、0.5Pa以上、100Pa以下であることが好ましく、1Pa以上、50Pa以下であることがより好ましい。
本発明の方法は、第1の熱可塑性樹脂フィルムの蒸着膜を設ける面とは反対の面に、接着層を介して第2の熱可塑性樹脂フィルムを積層する工程を含む。
なお、第2の熱可塑性樹脂フィルムは、第1の熱可塑性樹脂フィルムと同様の方法により作成することができ、また、市販されるものを使用してもよい。
本発明の方法は、第1の熱可塑性樹脂フィルムの接着層側の面および/または第2の熱可塑性樹脂フィルムの接着層側の面に、印刷を施す工程をさらに含む。なお、接着層側と反対の面に印刷を施してもよい。
印刷方法は、特に限定されず、例えば、インクジェット法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法、熱転写法、ホットスタンプ(箔押し)等の印刷法により行うことができる。
本発明の包装材料は、上記の積層体からなるものであり、包装材料の内側(内容物側)に第2の熱可塑性樹脂フィルムが、外側に蒸着膜が位置するように作製されたものである。
具体的には、包装用袋(例えば、ピロー袋、スタンディングパウチ、4方パウチ)、蓋材や包装容器等に用いることができる。
一実施形態において、本発明の包装材料は、上記した積層体を蒸着膜が設けられた面が外側になるように二つ折にして重ね合わせて、その縦1辺、横1辺をヒートシールして筒状の包装材料を形成することができる。
また、他の実施形態において、本発明の包装材料は、上記した積層体を2枚準備し、第2の熱可塑性樹脂フィルムが対向するように、重ね合わせ、その縦2辺、横1辺をヒートシールして筒状の包装材料を形成することができる。
ヒートシールの方法としては、例えば、バーシール、回転ロールシール、ベルトシール、インパルスシール、高周波シール、超音波シール等の公知の方法で行うことができる。
日本ポリエチレン(株)製のLLDPEハーモレックスNF464Nを用いて、空冷インフレーション製膜法により、厚さ50μmの第1の熱可塑性樹脂フィルム(縦100mm×横100mm)を作製した。作製した第1の熱可塑性樹脂フィルムを、真空状態の蒸着室(高さ:260mm、φ:250mm)内において固定した。
次いで、上記のように気化させたダイマーを熱分解室に導入し、670℃で加熱し、ラジカル化させた。
さらに、ラジカルを蒸着室において、第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突させ、ポリマー化させ、第1の熱可塑性樹脂フィルム表面において堆積させ、厚さ400nmの蒸着膜を形成した。蒸着膜形成時における蒸着圧を装置内圧力計により測定したところ、8Paであった。なお、蒸着室内の圧力は、8Paであった。
厚さを100μmとした以外は、実施例1と同様にして第1の熱可塑性樹脂フィルムを作製し、蒸着室内に固定した。
次いで、上記のように気化させたダイマーを熱分解室に導入し、650℃で加熱し、ラジカル化させた。
さらに、ラジカルを蒸着室において、第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突させ、ポリマー化させ、第1の熱可塑性樹脂フィルム表面において堆積させ、厚さ50nmの蒸着膜を形成した。蒸着膜形成時における蒸着圧を測定したところ、2Paであった。なお、蒸着室内の圧力は、2Paであった。
厚さを60μmとした以外は、実施例1と同様にして第1の熱可塑性樹脂フィルムを作製し、蒸着室内に固定した。
次いで、上記のように気化させたダイマーを熱分解室に導入し、650℃で加熱し、ラジカル化させた。
さらに、ラジカルを蒸着室において、第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突させ、ポリマー化させ、第1の熱可塑性樹脂フィルム表面において堆積させ、厚さ120nmの蒸着膜を形成し、積層体を得た。蒸着膜形成時における蒸着圧を測定したところ、1.5Paであった。なお、蒸着室内の圧力は、1.5Paであった。
三井・デュポンポリケミカル(株)製のEVAエバフレックスV5961を用いて、Tダイ製膜法により、厚さ40μmの第1の熱可塑性樹脂フィルムを作製した。作製した第1の熱可塑性樹脂フィルムを、真空状態の蒸着室内において固定した。
次いで、上記のように気化させたダイマーを熱分解室に導入し、670℃で加熱し、ラジカル化させた。
さらに、ラジカルを蒸着室において、第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突させ、ポリマー化させ、第1の熱可塑性樹脂フィルム表面において堆積させ、厚さ180nmの蒸着膜を形成した。蒸着膜形成時における蒸着圧を測定したところ、2Paであった。なお、蒸着室内の圧力は、2Paであった。
実施例4と同様にして、第1の熱可塑性樹脂フィルムを作製し、蒸着室内に固定した。
次いで、上記のように気化させたダイマーを熱分解室に導入し、650℃で加熱し、ラジカル化させた。
さらに、ラジカルを蒸着室において、第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突させ、ポリマー化させ、第1の熱可塑性樹脂フィルム表面において堆積させ、厚さ180nmの蒸着膜を形成した。蒸着膜形成時における蒸着圧を測定したところ、2Paであった。なお、蒸着室内の圧力は、2Paであった。
上記蒸着膜に代え、12μmの厚さのポリエチレンテレフタレートフィルムを、熱可塑性樹脂フィルム上に、ポリエステル系接着剤を利用して積層し、積層体を得た。
比較例1において得られた積層体は、上記実施例において得られた積層体に比べ、ポリエチレンテレフタレートを使用しており、そのリサイクル性が劣っている。
蒸着膜を設けなかった以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。
次いで、このサンプル片を、ヒートシールバーを用いて、温度180℃、圧力1kgf/cm2、ヒートシール時間1秒の条件にて1cm×10cmの領域をヒートシールしたところ、第1の熱可塑性樹脂フィルムがヒートシールバーに接着してしまい、包装材料を作製することができなかった。
上記実施例1において得られた積層体を10cm×10cmにカットしてサンプル片を2枚作製した。次いで、この2枚のサンプル片を第2の熱可塑性樹脂フィルムを対向させ、ヒートシールバーを用いて、温度180℃、圧力1kgf/cm2、ヒートシール時間1秒の条件にてヒートシールした後、これを15mm幅の短冊状試験片とした。
ヒートシールされた状態の試験片を、引張試験機(引張速度300mm/分)を用いてシール強度を測定した。
実施例2〜5および比較例1において得られた積層体においても同様の試験を行った。
試験結果を表1にまとめた。
20:第1の熱可塑性樹脂フィルム
30:蒸着膜
40:接着層
50:第2の熱可塑性樹脂フィルム
60:気化室
70:熱分解室
80:蒸着室
90:真空ポンプ
Claims (12)
- R1、R2、R7およびR8は、いずれも水素原子である、請求項1に記載の積層体。
- R3〜R6は、水素原子またはハロゲン原子である、請求項1または2に記載の積層体。
- 前記第1の熱可塑性樹脂フィルムおよび前記第2の熱可塑性樹脂フィルムが、共に、1種の熱可塑性樹脂からなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層体。
- 第1の熱可塑性樹脂フィルムを準備する工程と、
前記第1の熱可塑性樹脂フィルム上に、蒸着膜を設ける工程と、
前記第1の熱可塑性樹脂フィルムの前記蒸着膜を設けた側と反対の面上に、接着層を介して第2の熱可塑性樹脂フィルムを積層する工程と、を含み、
前記第1の熱可塑性樹脂フィルムと、前記第2の熱可塑性樹脂フィルムとを構成する主たる樹脂材料が同一であり、
前記蒸着膜の厚さが、1nm以上、5μm以下であり、下記一般式(1)で表される構成単位を有するポリマーを含むことを特徴とする、積層体の製造方法。
- 前記気化させる工程における加熱温度が、60℃以上、180℃以下である、請求項8に記載の方法。
- 前記気化させた前記2量体を加熱し、熱分解させ、ラジカルを得る工程における加熱温度が、350℃以上、800℃以下である、請求項8〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ラジカルを、前記第1の熱可塑性樹脂フィルムに衝突させ、ポリマー化させる工程における蒸着圧が、0.5Pa以上、20Pa以下である、請求項8〜10のいずれ一項に記載の方法。
- 前記第1の熱可塑性樹脂フィルムの接着層側の面および/または前記第2の熱可塑性樹脂フィルムの接着層側の面に、印刷を施す工程をさらに含む請求項8〜11のいずれか一項に記載の方法。
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