JP6995184B2 - 積層体および液体包装袋 - Google Patents
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Description
従来技術における上述の問題点に鑑み、本発明は、充填可能温度領域が広い包装袋、およびこのような包装袋を形成可能な積層体を提供することを目的とする。
〔1〕
下記要件(x0)~(x3)を満たすエチレン・α-オレフィン共重合体(X)を含むシーラント層(B)と、前記シーラント層(B)と接触する中間層(C)とが積層されてなる積層体。
(x0)エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体である。
(x1)190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレートが1~50g/10分である。
(x2)密度が890~910kg/m3である。
(x3)示差走査熱量計を用い、0℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温し、200℃で10分間保持し、10℃/分の速度で0℃まで降温し、0℃で10分間保持し、次いで10℃/分の速度で200℃まで昇温する際の2度目の昇温時において、観測される融解熱量の総量をΔH、0℃からT℃までの昇温で観測される融解熱量をΔH(T)とすると、下式:
0.35≦ΔH(80)/ΔH≦0.85、および
0.60≦ΔH(100)/ΔH≦0.85
が満たされる。
前記中間層(C)が下記要件(y0)~(y2)を満たすエチレン系樹脂(Y)を含む中間層である前記〔1〕の積層体。
(y0)エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体を含む。
(y1)190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレートが1~50g/10分である。
(y2)密度が900~925kg/m3である。
前記中間層(C)の、前記シーラント層(B)側とは反対の面に、基材層(A)がさらに積層されてなり、前記基材層(A)が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含むフィルム、金属箔、金属蒸着フィルム、セラミック蒸着フィルム、紙ならびに不織布からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む前記〔1〕または〔2〕の積層体。
前記中間層(C)と前記基材層(A)との間の少なくとも一部に、ポリウレタン、イソシアネート化合物、ポリエステルならびにポリオールとイソシアネート化合物との混合物および反応生成物からなる群から選ばれる1種以上の接着剤が介在する、上記〔3〕の積層体。
前記〔1〕~〔4〕のいずれかの積層体から形成された液体包装袋。
前記〔5〕の液体包装袋と前記液体包装袋に収容された液体または粘体とからなる液体入り包装袋。
上記〔5〕に記載の液体包装袋に液体または粘体を充填して上記〔6〕に記載の液体入り包装袋を製造する工程を含み、
前記液体入り包装袋は、長尺方向に複数の前記液体入り包装袋が連なってなるシートの状態で、かつ前記シートの長尺方向への送り速度を20m/分以上として製造される
液体入り包装袋の製造方法。
[積層体]
本発明に係る積層体は、中間層(C)と、前記中間層(C)と接触するシーラント層(B)とが積層されてなる積層体である。前記中間層(C)の、前記シーラント層(B)側とは反対の面には、基材層(A)がさらに積層されていてもよい。中間層(C)は、シーラント層(B)の一方の面の全面に亘って形成されていてもよい。また中間層(C)は、シーラント層(B)の一方の面において、積層体をヒートシールに用いる際にヒートシールする部分の近傍のみに形成されていてもよい。
基材層(A)を構成する基材とは包装材料の一外面となる比較的大きな剛性、強度を有する材料である。具体的には、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含むフィルム(延伸フィルムであってもよい。)、金属箔、金属蒸着フィルム、無機酸化物蒸着フィルム等のセラミック蒸着フィルム、紙、不織布、ならびにこれらの積層体から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
金属箔は、材質や厚さなどによって特に限定されず、厚さ5~50μmのアルミニウム箔、錫箔、鉛箔、亜鉛メッキした薄層鋼板、電気分解法によりイオン化金属を薄膜にしたもの、アイアンフォイル等が用いられる。
シーラント層(B)は、下記要件(x0)~(x3)を満たすエチレン・α-オレフィン共重合体(X)(以下「共重合体(X)」ともいう。)を含む材料から形成されている。
要件(x0)は、エチレン・α-オレフィン共重合体(X)がエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンの共重合体であるというものである。
前記α-オレフィンは、好ましくは炭素数4~8のα-オレフィンであり、前記α-オレフィンの例としては、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテンおよび1-デセンが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
要件(x1)は、エチレン・α-オレフィン共重合体(X)のJIS K7210-1に準拠して190℃、2.16kg荷重の条件下で測定したメルトフローレートが1~50g/10分であるというものである。前記メルトフローレートは、好ましくは3~30g/10分、より好ましくは4~20g/10分である。メルトフローレートがこの範囲にあると、シーラント層形成時の押出加工性が良好である。
要件(x2)は、エチレン・α-オレフィン共重合体(X)の密度が890~910kg/m3であるというものである。前記密度は、好ましくは898~908kg/m3である。密度がこの範囲にあると、本発明に係る積層体から形成された包装袋に液体充填を行う際に良好な充填性が得られる。
要件(x3)は、示差走査熱量計を用い、エチレン・α-オレフィン共重合体(X)を0℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温し、200℃で10分間保持し、10℃/分の速度で0℃まで降温し、0℃で10分間保持し、次いで10℃/分の速度で200℃まで昇温する際の2度目の昇温時において、観測される融解熱量の総量をΔH、0℃からT℃までの昇温で観測される融解熱量をΔH(T)とすると、下式:
0.35≦ΔH(80)/ΔH≦0.85、および
0.60≦ΔH(100)/ΔH≦0.85
が満たされるというものである。好ましくはΔH(80)/ΔHが0.39~0.80であり、かつΔH(100)/ΔHが0.65~0.83であり、より好ましくはΔH(80)/ΔHが0.43~0.75であり、かつΔH(100)/ΔHが0.70~0.81である。
共重合体(X)は、メタロセン系、チタン系、クロム系またはフェノキシイミン系等のオレフィン重合用触媒を用いて調製することができる。この共重合体(X)は、直鎖状あるいは分岐状低密度ポリエチレンであってもよい。特にメタロセン系オレフィン重合用触媒を用いて調製すると分子量分布の狭い重合体が得られるために低分子量かつ低密度の成分の生成が少なく、こうして調製された共重合体(X)は、本発明に関する用途、すなわち食品、医薬品等の液体を包装するという用途には有効である。
シーラント層(B)は、通常、単層(1層のみ)から構成される。
シーラント層(B)の厚さは、通常5~100μm程度である。
耐油性向上のためには、シーラント層のネックイン幅は大きいことが好ましい。
中間層(C)は、従来公知の中間層を用いることができるが、下記要件(y0)~(y2)を満たすエチレン系樹脂(Y)を含む材料から形成することが好ましい。
要件(y0)は、エチレン系樹脂(Y)がエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンの共重合体を含むというものである。
前記α-オレフィンは、好ましくは炭素数3~20のα-オレフィンであり、前記α-オレフィンの例としては、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-デセン、が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
要件(y1)は、エチレン系樹脂(Y)のJIS K7210-1に準拠して190℃、2.16kg荷重の条件下で測定したメルトフローレートが1~50g/10分であるというものである。前記メルトフローレートは、好ましくは2~40g/10分、より好ましくは4~30g/10分である。メルトフローレートがこの範囲にあると、ヒートシール層形成時の押出加工性が良好である。
要件(y2)は、エチレン系樹脂(Y)の密度が900~925kg/m3であるとい
うものである。前記密度は、好ましくは902~910kg/m3である。密度がこの範
囲にあると本発明に係る積層体から形成された包装袋に液体充填を行う際に良好な充填性が得られる。
・1種のエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンの共重合体
・2種以上のエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンの共重合体の混合物
・1種または2種以上のエチレンと炭素数3~20のα-オレフィンの共重合体とエチレン単独重合体との混合物が挙げられる。エチレン系樹脂(Y)2種以上の成分の混合物である場合、混合物(すなわち、エチレン系樹脂(Y))が上記要件(y1)~(y2)を満たせばよく、混合前の各成分は上記要件(y1)~(y2)を満たしていなくてもよい。
中間層(C)は、通常、単層(1層のみ)から構成される。
中間層(C)の厚さは、通常5~100μm程度である。
本発明の積層体は、例えば、前記基材層(A)に、前記中間層(C)、シーラント層(B)を、溶融状態で接触させることで積層体を形成することで、基材層(A)と中間層(C)、シーラント層(B)との接着性に優れた積層体を得ることができる。溶融状態で前記中間層(C)を接触させることは、基材に中間層を溶融押出成形することにより行うことができる。前記中間層およびシーラント層に使用される樹脂組成物は別々に、あるいは同時に溶融押出して成形して製造することができる。
本発明の積層体は、液体または粘体を充填する液体包装袋の材料として特に有用である。
本発明の液体包装袋は、本発明の積層体から形成されたものであり、より具体的には、上記の任意の基材層(A)/中間層(C)/シーラント層(B)の順に積層された積層体(多層包装フィルム)の1片をシーラント層(B)が向き合うように折り曲げ、または2片をシーラント層(B)が向き合うように重ね合わせ、あるいは本発明の積層体(多層包装フィルム)と他のフィルムとをシーラント層(B)と他のフィルムとが向き合うように重ね合わせ、ヒートシール(例えば、二方シール、三方シールまたは四方シール)して袋状としたものである。ヒートシールは、従来公知のヒートシール機を使用し、常法により行うことができる。袋の形状は、一般的には矩形であるが、任意の形状とすることができる。
ヒートシールは、シーラント層(B)の溶融温度以上の温度で行い、液体包装袋に充填する液体または粘体の量に応じてヒートシール幅を適宜設定すれば良い。また、液体または粘体を袋から取り出しやすくするために、注ぎ口となる部分を残してヒートシールすることができる。
(シーラント層)
実施例および比較例でシーラント層材料として使用されたエチレン・α-オレフィン共重合体を表1に示す。また、後述する方法で測定されたシーラント層材料の物性を表2に示す。
・エボリュー(登録商標)SP00100C:(株)プライムポリマー
メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:903kg/m3、MFR:10g/10min
・タフマー(登録商標)A-4085S:三井化学(株)
密度:885kg/m3、MFR:4g/10min
・カーネル(登録商標)KC570S:日本ポリエチレン(株)
密度:906kg/m3、MFR:11g/10min
・アフィニテイー(登録商標)PT1450G1:ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー
密度:902kg/m3、MFR:7.5g/10min
・エボリュー(登録商標)SP2090C:(株)プライムポリマー
メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:919kg/m3、MFR:10g/10min
・LL-1:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:900kg/m3、MFR:7.6g/10min
・LL-2:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:904kg/m3、MFR:6.9g/10min
・LL-3:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:903kg/m3、MFR:7.6g/10min
・LL-4:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:902kg/m3、MFR:7.6g/10min
・LL-5:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:903kg/m3、MFR:7.3g/10min
・LL-6:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:903kg/m3、MFR:7.0g/10min
・LL-7:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:903kg/m3、MFR:6.8g/10min
・LL-8:メタロセン系触媒にて製造されたC6コモノマーLLDPE、密度:903 kg/m3、MFR:6.4g/10min
以下のように押出ラミネート加工法により積層体(包装フィルム)を作製した。
口径60mmφの押出機のTダイスから押し出される樹脂の温度が295℃になるように設定した押出しラミネート装置を用い、冷却ロール表面温度30℃、ダイス幅500mm、ダイリップ開度0.9mmの条件下で、加工速度が80m/分の場合に被覆厚みが25μmになるように押出量を調整し、アンカーコート剤が塗工された基材上に、ラミネート部にてオゾン吹きつけを行いながら、中間層材料を、引き取り速度80m/分、被覆厚み25μmとなるように押出して押出しラミネート加工を行い、中間層を形成した。アンカーコート剤が塗工された基材としては、幅500mm、厚み15μmの二軸延伸ナイロンフィルム(東洋紡製ONY #15)上に、イソシアネート系アンカーコート剤(三井化学(株)製 タケラック(登録商標)A-3210、タケネート(登録商標)A-3075)をグラビアロールにて塗工したものを使用し、中間層材料としてはエボリュー(登録商標)SP2090Cを使用した。
得られた包装フィルムの液体充填適性を後述する方法で評価した。結果を表2に示す。
シーラント層材料を80質量部のSP00100Cと20質量部のA-4085Sとの混合物に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表2に示す。
シーラント層材料をLL-1に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をLL-2に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をLL-3に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をLL-4に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をLL-5に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をLL-6に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をLL-7に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をLL-8に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表3に示す。
シーラント層材料をKC570Sに変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表2に示す。
シーラント層材料をPT1450G1に変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表2に示す。
シーラント層材料をSP2090Cに変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、包装フィルムを製造し、評価した。評価結果を表2に示す。
[メルトフローレート(MFR)]
JIS K7210-1に準拠し、190℃、2.16kg荷重の条件下で測定した。
JIS K7112に準拠し、MFR測定時に得られるストランドを100℃で1時間熱処理し、更に室温で1時間放置した後に密度勾配管法で測定した。
示差走査熱量計を用い、以下の測定条件で試料を0℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温し、200℃で10分間保持し、10℃/分の速度で0℃まで降温し、0℃で10分間保持し、次いで10℃/分の速度で200℃まで昇温した。2度目の昇温の際に吸熱ピークを与える温度を融点(℃)とした。また、2度目の昇温時において、観測される融解熱量の総量をΔHとし、0℃から80℃までの昇温で観測される融解熱量をΔH(80)とし、0℃から100℃までの昇温で観測される融解熱量をΔH(100)とし、これらからΔH(80)/ΔHおよびΔH(100)/ΔHを算出した。
(測定条件)
示差走査熱量計:パーキンエルマー社製 Diamond DSC)
測定環境:窒素ガス雰囲気
試料量:5mg
試料形状:プレスフィルム(230℃成形、厚さ400μm)
サンプルパン:底が平面のアルミ製サンプルパン
口径60mmφの押出機のTダイスから押し出される樹脂の温度が295℃になるように設定した押出ラミネート装置を用いて製膜を行い、ダイス幅500mm、ダイリップ開度0.9mm、エアギャップ130mmにて加工を行い、加工速度が80m/分の場合に被覆厚みが20μmになるように押出量を調整した場合のフィルム幅を測定した。ダイス幅500mmと収縮した後のフィルム幅との差をネックイン幅とした。
高速自動充填包装機(大成ラミック株式会社製 DANGAN TYPE-III)を用いて、実施例等で作製した包装フィルムから製造された包装袋に液体を充填した液体充填小袋を製造した。製造条件は以下のとおりである。
ヒートシール温度:(縦シール温度)190℃、(横シール温度)145~185℃の範囲で5℃刻み
包装形態:三方シール
袋寸法:幅75mm×縦85mmピッチ
充填物:23℃の水
充填量:約24cc
充填速度:25m/分
得られた液体充填小袋の横シール部の外観観察および耐圧試験を行い、以下の基準で評価した。
横シール温度の異なる各液体充填小袋について、以下の基準で横シール部の外観を評価した。横シール部に発泡またはポリ溜りが発生しない最高の横シール温度(最高耐発泡温度)は高い方が望ましい。
○:ポリ溜り(シーラント層および中間層がこぶ状に盛り上がった状態)および発泡の発生なし
△:シール部液漏れあり
×:ポリ溜りまたは発泡が発生
プレス装置(小松製作所製)を使用し横シール温度の異なる各液体充填小袋の側面部分へ100kgの荷重を1分間掛け、以下の基準で液体充填小袋の耐圧性を評価した。異常の発生しない最低の横シール温度(最低耐圧温度)は低い方が望ましい。
○:異常なし
△:半折部より液漏れあり
×:横シールの後退発生
下式により、充填可能温度幅を算出した。
充填可能温度幅(℃)=最高耐発泡温度(℃)-最低耐圧温度(℃)
充填可能温度幅は広いことが望ましい。
[液体充填小袋の耐油性]
(耐油性評価用のサンプル作製条件)
実施例等で作製した包装フィルムから、以下の条件で耐油性評価用のサンプル(液体包装袋)を作製した。
シール温度:160℃
包装形態:四方シール
袋寸法:幅75mm×縦85mmピッチ
充填物:水/油 = 50/50wt%
充填量:約24cc
(耐油性の判定基準)
耐圧テスター(小松製作所製)にて充填し所定温度で加熱した袋に100kgの荷重を1分間掛け、破袋、又は水洩れの発生しない最低温度(以下「耐熱温度」と記載する。)で耐油性を評価した。耐熱温度は高い方が望ましい。
Claims (7)
- 下記要件(x0)~(x3)を満たすエチレン・α-オレフィン共重合体(X)を含むシーラント層(B)と、前記シーラント層(B)と接触する中間層(C)とが積層されてなる積層体。
(x0)エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体である。
(x1)190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレートが1~50g/10分である。
(x2)密度が890~910kg/m3である。
(x3)示差走査熱量計を用い、0℃から10℃/分の速度で200℃まで昇温し、200℃で10分間保持し、10℃/分の速度で0℃まで降温し、0℃で10分間保持し、次いで10℃/分の速度で200℃まで昇温する際の2度目の昇温時において、観測される融解熱量の総量をΔH、0℃からT℃までの昇温で観測される融解熱量をΔH(T)とすると、下式:
0.35≦ΔH(80)/ΔH≦0.85、および
0.60≦ΔH(100)/ΔH≦0.85
が満たされる。 - 前記中間層(C)が下記要件(y0)~(y2)を満たすエチレン系樹脂(Y)を含む中間層である請求項1に記載の積層体。
(y0)エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンとの共重合体を含む。
(y1)190℃、2.16kg荷重で測定したメルトフローレートが1~50g/10分である。
(y2)密度が900~925kg/m3である。 - 前記中間層(C)の、前記シーラント層(B)側とは反対の面に、基材層(A)がさらに積層されてなり、前記基材層(A)が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂およびアクリル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含むフィルム、金属箔、金属蒸着フィルム、セラミック蒸着フィルム、紙ならびに不織布からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1または2に記載の積層体。
- 前記中間層(C)と前記基材層(A)との間の少なくとも一部に、ポリウレタン、イソシアネート化合物、ポリエステルならびにポリオールとイソシアネート化合物との混合物および反応生成物からなる群から選ばれる1種以上の接着剤が介在する、請求項3に記載の積層体。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体から形成された液体包装袋。
- 請求項5に記載の液体包装袋と前記液体包装袋に収容された液体または粘体とからなる液体入り包装袋。
- 請求項5に記載の液体包装袋に液体または粘体を充填して請求項6に記載の液体入り包装袋を製造する工程を含み、
前記液体入り包装袋は、長尺方向に複数の前記液体入り包装袋が連なってなるシートの状態で、かつ前記シートの長尺方向への送り速度を20m/分以上として製造される
液体入り包装袋の製造方法。
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