JP6928898B2 - 撥水性積層体の製造方法、該方法により作製された撥水性積層体および該撥水性積層体により形成される包装体 - Google Patents
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Description
例えば、ヨーグルト等を収容した容器の蓋材には、高い撥水性および付着防止性が求められる。
今般、本発明者らは、撥水層を形成させる基材表面の材質(例えば、ポリエチレン等から構成されるヒートシール性樹脂フィルム)によっては、該方法では、撥水層を形成するのが困難であるか、または形成できたとしても基材との密着性が十分ではなく、これにより、該積層体の用途が制限されるとの知見を得た。
本発明の撥水性積層体の製造方法は、
第1の基材および第2の基材を準備する工程と、
第1の基材の一方の面に、撥水性微粒子を含む塗工液を塗布する工程と、
第1の基材の前記塗工液を塗布した面と、第2の基材とが向かい合うように、第1の基材と第2の基材とを加圧加熱し、積層する工程と、
積層した第1の基材と第2の基材とを剥離する工程と、を含む。
本発明の方法により得られる撥水性積層体は、様々な用途に適用することができ、例えば、ヨーグルト等を充填する容器の蓋材や、内容物を充填する成形容器、トレー、チューブ、パウチ等の包装体の作製に使用することができる。
第1の基材としては、特に制限なく、包装する内容物の種類や、物流において要求される機械的強度、耐薬品性、耐溶剤性、製造性等に応じて、種々の材料が適用できる。
本発明においては、従来は、撥水性微粒子または撥水層との密着性の問題から、使用することが困難であったヒートシール性樹脂フィルムを、基材を構成する材料として使用することができる。
ヒートシール性樹脂フィルムに含まれるヒートシール性樹脂としては、例えば、ポリエチレン(LDPE、LLDPE、HDPE、MDPE)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ポリプロピレン等が挙げられる。
該積層は、ドライラミネーション法、ウェットラミネーション法およびエクストリュージョン法等を利用することにより行うことができる。
また、該塗布面のぬれ性(ぬれ張力)は、38mN/m以上であることが好ましい。
第2の基材としては、例えば、コート紙、印刷用紙、上質紙およびクラフト紙等の紙材、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロース系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アイオノマー系樹脂等から構成されるフィルム(以下、単に「樹脂フィルム」という。)を使用することができる。
また、上記した樹脂フィルムの積層体を基材として使用することもできる。
上記した中でも、耐熱性および第1の基材との離型性という観点から、ポリエステル系樹脂フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム、フッ素系樹脂フィルムおよびシリコン系樹脂フィルムが好ましく、PETフィルム、ナイロンフィルム、シリコンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルムが特に好ましい。
離型層は、離型剤を含むことができ、離型剤としては、例えば、メラミン樹脂系離型剤、シリコーン系離型剤、フッ素樹脂系離型剤、セルロース樹脂系離型剤、尿素樹脂系離型剤、ポリオレフィン樹脂系離型剤、パラフィン系離型剤、(メタ)アクリル樹脂系離型剤およびワックス類等が挙げることができる。離型層は、上記離型剤を1種または2種以上含んでいてもよい。
本発明の方法は、撥水性微粒子を含む塗工液を第1の基材の一方の面に塗布する工程を含む。該塗工液の乾燥時塗布量は、0.5g/m2以上、10g/m2以下であることが好ましく、1.0g/m2以上、7g/m2以下であることがより好ましい。これにより、本発明の方法により得られる撥水性積層体の撥水性および付着防止性を向上させることができる。
スプレーコート装置に代えて、ダイヘッドから、第1の基材上に塗工液を塗布するスロットダイや、ナイフにより、第1の基材上に塗工液と塗布するナイフコート装置を使用することもできる。
これらの中でも、撥水性、付着防止性およびコストの面から疎水化表面処理を施したSiO2(以下、場合により疎水化SiO2という。)が好ましい。
塗工液は、2種以上の撥水性微粒子を含んでいてもよい。
疎水化表面処理の方法としては、例えば、乾式法(CVD法、プラズマ法)を用いても、湿式法を用いてもよい。
また、市販される撥水性微粒子を使用してもよい。
撥水性微粒子の平均粒子径は、走査電子顕微鏡により測定することができる。
塗工液が、撥水性微粒子に加えてビーズ粒子を含むことにより、本発明の方法により得られる撥水性積層体の撥水性および付着防止性をより向上させることができる。
上記したビーズ粒子の中でも、撥水性および付着防止性という観点からウレタン樹脂ビーズが特に好ましい。
なお、上記有機樹脂ビーズおよび/または無機ビーズを2種以上用いてもよい。
バインダー樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。
本発明の撥水性積層体の製造方法は、第1の基材と第2の基材との積層工程を含んでなる。より具体的には、第1の基材の塗工液が塗布された面と、第2の基材が備える接着層とが向かい合うように、第1の基材と第2の基材とを加圧加熱することにより、これらの積層が行われる。
積層した第1の基材と、第2の基材とを剥離することにより、第1の基材上に撥水性微粒子が強固に密着した撥水性積層体を得ることができる。
第1の基材として、厚さ12μmのPETフィルムと厚さ50μmのコロナ処理済LLDPEフィルムとをポリエステル系接着剤により積層した積層体、第2の基材として厚さ25μmのPETフィルム(東洋紡 エスペットE5100)を準備した。
なお、LLDPEフィルムのコロナ処理面のぬれ性を、テンションチェッカー(フィルムぬれ張力チェックペン;シグマ光機)により測定したところ、50mN/mであった。
なお、通過速度を1m/分、加熱ローラーの温度を160℃とした。
加熱ローラーの温度を表1に表される数値に変更した以外は、実施例1と同様にして撥水性積層体を作製した。
塗工液Aを、撥水性微粒子((株)トクヤマ製、エアリカKT−3、平均粒子径:3.0、比表面積:400〜800m2/g、吸油量:400〜600mL/100g)、ビーズ粒子(平均粒子径:20μm、ウレタン樹脂ビーズ)および酢酸エチルを含む塗工液B(固形分比率:撥水性微粒子含有量;35質量%、ビーズ粒子含有量:65質量%)に変更した以外は、実施例1と同様にして撥水性積層体を作製した。
塗工液Aを、撥水性微粒子((株)トクヤマ製、エアリカKT−3、平均粒子径:3μm、比表面積:400〜800m2/g、吸油量:400〜600mL/100g)、酢酸エチル、バインダー樹脂(塩化ビニル‐酢酸ビニル共重合体)を含む塗工液C(固形分比率:撥水性微粒子含有量:80質量%、バインダー樹脂含有量:20%)に変更した以外は、実施例1と同様にして撥水性積層体を作製した。
塗工液Aを、撥水性微粒子((株)トクヤマ製、エアリカKT−3、平均粒子径:3μm、比表面積:400〜800m2/g、吸油量:400〜600mL/100g)、酢酸エチル、バインダー樹脂(エチレンアクリレート)を含む塗工液D(固形分比率:撥水性微粒子含有量:80質量%、バインダー樹脂:20%)に変更した以外は、実施例1と同様にして撥水性積層体を作製した。
実施例1同様、第1の基材として、厚さ12μmのPETフィルムと厚さ50μmのコロナ処理済LLDPEフィルムとをポリエステル系接着剤により積層した積層体、第2の基材として厚さ25μmのPETフィルムを準備した。
なお、通過速度を1m/分、加熱ローラーの温度を160℃とした。
厚さ12μmのPETフィルムと、厚さ50μmのコロナ処理済LLDPEフィルムとをポリエステル系接着剤により積層し、撥水性積層体とした。
厚さ12μmのPETフィルムと厚さ50μmのLLDPEフィルムとからなる積層体を準備し、該積層体のPE面に、撥水層形成用塗工液を塗布し、乾燥させ、該積層体上に下記組成からなる撥水層を形成させた。この撥水層を手で擦ったところ、撥水層が剥がれた。
(撥水層形成用塗工液の組成)
・樹脂成分(塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエステル系樹脂 48質量部
・ビーズ粒子(平均粒子径:20μm、ウレタン樹脂ビーズ) 38質量部
・撥水性微粒子(平均粒子径:1〜300nm、疎水性SiO2) 14質量部
実施例により得られた撥水性積層体が備える撥水層表面に水滴を垂らし、協和界面化学(株)製の接触角計を用いて、撥水層および水滴との接触角を測定した。
また、比較例1により得られた積層体のLLDPE面と、水滴との接触角についても同様に測定した。測定結果を表1にまとめた。
実施例により得られた撥水性積層体を撥水層が上方となるように45°傾け、撥水層上に、ヨーグルト(1g)を垂らした。ヨーグルトの熱接着層への付着を目視にて観察し、以下の評価基準に従い、評価した。
また、比較例1により得られた積層体のLLDPE面上にも同様に、ヨーグルトを垂らし、その付着防止性を評価した。評価結果を表1にまとめた。
(評価基準)
○:ヨーグルトの付着がなく、良好な付着防止性を発揮した。
△:ヨーグルトの付着が少しあったが、実用上問題なかった。
×:ヨーグルトの付着が多く、実用上問題があった。
実施例1により得られた撥水性積層体を2枚準備し、撥水層同士を向かい合わせ、これらをヒートシールした(ヒートシール温度:160℃、シール幅1mm、圧力0.1MPa、時間:1秒間)。
ヒートシール後、撥水性積層体を引っ張り試験機(オリエンテック社製)を用いて剥離させ、剥離時における最大強度をシール強度とした(N/15mm)(剥離角度90°、引張り速度300mm/min)。測定結果を表1に表す。その他の実施例および比較例により得られた積層体についても同様にシール強度を測定した。なお、比較例1において得られた積層体については、LLDPE面同士をヒートシールした。
11:第1の基材
12:撥水層
13:撥水性微粒子
20、30:撥水性積層体製造装置
21、31:浴
22、35:第2の基材供給ローラー
23、36:第2の基材
24、34:グラビアロール
25:乾燥帯
26、32:第1の基材供給ローラー
27、33:第1の基材
28:スプレーコート装置
29、37:加熱ロール
Claims (11)
- 第1の基材上に撥水層を備えた撥水性積層体の製造方法であって、
第1の基材および第2の基材を準備する工程と、
前記第1の基材の一方の面に、撥水性微粒子を含む塗工液を塗布する工程と、
前記第1の基材の前記塗工液を塗布した面と、前記第2の基材とが向かい合うように、前記第1の基材の塗布面に前記第2の基材を積層し、加圧加熱して前記第1基材上に撥水層を形成する工程と、
積層した前記第1の基材と前記第2の基材とを剥離する工程と、
を含むことを特徴とする、撥水性積層体の製造方法。 - 前記撥水性微粒子の平均粒子径が、1nm以上、6μm以下である、請求項1に記載の方法。
- 前記塗工液における前記撥水性微粒子の含有量が、5質量%以上、85質量%以下である、請求項1または2のいずれか一項に記載の方法。
- 前記塗工液の乾燥時塗布量が、0.5g/m2以上、10g/m2以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記撥水性微粒子の比表面積が、10m2/g以上、1000m2/g以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記撥水性微粒子の吸油量が、10mL/100g以上、1000mL/100g以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の基材と前記第2の基材とを加圧加熱し、積層する工程における加熱温度が、120℃以上、250℃以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記塗工液が、平均粒子径が1μm以上、50μm以下であるビーズ粒子をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の基材が、ヒートシール性樹脂フィルムを備え、前記塗工液が、前記ヒートシール性樹脂フィルム上に塗布される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法により作製された撥水性積層体。
- 請求項10に記載の撥水性積層体により形成される包装体。
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