JP7002188B2

JP7002188B2 - 蓋材用撥水性積層体、蓋材および容器

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Publication number: JP7002188B2
Application number: JP2016148695A
Authority: JP
Inventors: 城翔三結; 田新山
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: JP2018016361A

Description

本発明は、蓋材用撥水性積層体、蓋材および容器に関する。

食品、飲料、医薬品、および化学品などの多くの商品分野では、それぞれの内容物に応じた包装材料が開発されている。特に、液体や半固体、ゲル状物質など粘性を有する内容物を包装するための包装材料としては、耐水性、耐油性、ガスバリア性、防湿性、軽量、フレキシブル性および意匠性などに優れるプラスチック材料が用いられ、包装材料に求められる内容物の保護に対して機能している。

また、包装材料の有する機能として、液体や半固体、ゲル状物質等高い粘性を有する内容物の包装材料への付着を防止することのできる付着防止機能が求められている。

例えば、基材の片面に疎水性微粒子を付着させた熱接着層を設けることが提案されている（特許文献１を参照）。また、基材の片面に疎水性微粒子および熱可塑性バインダー樹脂を含んでなる付着防止層を設けることが提案されている（特許文献２を参照）。

しかしながら、特許文献１において提案される蓋材では、耐摩耗性が低く、摩擦により表面の疎水性微粒子が滑落してしまい、付着防止性および撥水性を十分に発揮することができない場合があるという問題があった。
また、特許文献２において提案される蓋材では、付着防止層を、疎水性微粒子と、熱可塑性樹脂バインダーエマルジョンと、を含んでなるコート液を塗布、乾燥することにより形成させる際、疎水性微粒子の多くが付着防止層中に完全に埋没してしまい、付着防止性および撥水性を十分に発揮することができない場合があるという問題があった。

特開２０１０－１８４４５４号公報特開２０１１－１８４０８２号公報

本発明者らは、今般、２種以上の異なる平均粒子径を有する粒子を熱接着層に含有させることにより、耐摩耗性を向上させることができると共に、熱接着層の形成時に、熱接着層中への粒子の埋没を防止することができることを知見した。
さらに、熱接着層の比表面積を特定の数値範囲とすることにより、付着防止性および撥水性をより顕著に向上させることができることを知見した。
したがって、本発明は、高い耐摩耗性、付着防止性および撥水性を有する蓋材用撥水性積層体を提供することをその目的とするものである。

本発明の蓋材用撥水性積層体は、基材と、基材上の熱接着層とを備え、熱接着層が、熱可塑性樹脂、撥水性微粒子および前記撥水性微粒子よりも平均粒子径の大きいビーズ粒子を含んでなり、熱接着層の基材側と反対側の面の比表面積が、１．０ｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする。

上記態様においては、撥水性微粒子の平均粒子径が、１ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であることが好ましい。

上記態様においては、ビーズ粒子の平均粒子径が、１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。

上記態様においては、熱接着層における熱可塑性樹脂の含有量と、撥水性微粒子およびビーズ粒子の含有量との比が、質量基準で、２：１～１：５であることが好ましい。

上記態様においては、熱接着層を形成するために用いられる熱接着層用塗工液の乾燥後塗布量が、１．１ｇ／ｍ^２以上、１０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

本発明の蓋材は、上記積層体からなることを特徴とする。

本発明の容器は、蓋材と、容器本体とを備えてなり、蓋材の熱接着層と、容器本体とが、ヒートシールされてなることを特徴とする。

本発明によれば、高い耐摩耗性、付着防止性および撥水性を有する蓋材用撥水性積層体を提供することができる。

本発明の一実施形態による蓋材用撥水性積層体の断面模式図である。本発明の一実施形態による容器の断面模式図である。

＜蓋材用撥水性積層体＞
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態による蓋材用撥水性積層体の断面模式図を示したものである。一実施形態において、蓋材用撥水性積層体１０は、基材１１と、撥水性微粒子１３およびビーズ粒子１４を含んでなる熱接着層１２とを備えてなる。以下、本発明による蓋材用撥水性積層体を構成する各層について説明する。

（基材）
基材として、コート紙、印刷用紙、上質紙およびクラフト紙などの紙材であったり、ポリプロピレン、ポリアミドおよびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルなどの樹脂からなるフィルムまたはアルミ箔等の金属箔を使用することができる。また、基材が酸素および水蒸気に対するバリア層としての機能を発揮することができるため、紙材やフィルムに対し、アルミニウムや酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの無機酸化物を蒸着することが好ましい。また、基材の遮光性を向上させることができるため好ましい。また、上記した紙材と、フィルムとの積層材を基材として用いてもよい。積層方法は、特に限定されず、ドライラミネート法、ウェットラミネート法、ヒートラミネート法などを用いることができる。

また、基材の熱接着層積層面には、所望に怖じて、コロナ放電処理、薬品処理、オゾン処理などの表面処理を施すことができる。

基材には、従来公知の印刷インキを用いた印刷が施されていてもよい。印刷の方式も特に限定されるものではなく、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷などの従来公知の方式を用いることができる。

基材の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、５μｍ以上、２００μｍ以下とすることができる。

（熱接着層）
本発明の積層体が備える熱接着層は、熱可塑性樹脂、撥水性微粒子および撥水性微粒子よりも平均粒子径の大きいビーズ粒子を含んでなる。このように熱接着層が大きさの異なる２種類の粒子を含んでなるため、表面に特有の凹凸構造が形成され、粘性を有する内容物に対する付着防止性および撥水性を顕著に向上させることができる。また、撥水性微粒子よりも平均粒子径の大きいビーズ粒子を含んでなるため、熱接着層の耐摩耗性を向上させることもでき、摩擦による撥水性微粒子の滑落を防止することができる。さらに、熱接着層形成時において、熱接着層中にこれら粒子が埋没してしまうことを防止することができる。

また、熱接着層の基材側と反対側の面、すなわち、蓋材としたときに内容物と接する面の比表面積は、１．０ｍ^２／ｇ以上である。
内容物と接する面の比表面積を上記数値範囲とすることにより、粘性を有する内容物の付着防止性および撥水性を顕著に向上させることができる。
比表面積は、２．０ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましい。
また、非表面積は、２０．０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。
熱接着層の比表面積は、熱接着層用塗工液に含まれる撥水性微粒子およびビーズ粒子の割合、熱接着層の厚みを調整することにより、調整することができる。
なお、本発明において、比表面積は、ＪＩＳＫ６２２１に準拠し、ＢＥＴ法により測定することができる。

熱接着層に含まれる熱可塑性樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリ（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン－アクリル酸共重合体、エチレン－アクリル酸エチル共重合体、エチレン－メタクリル酸共重合体、エチレン－メタクリル酸エチル共重合体、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体などのビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、容器がポリスチレン製である場合、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂および塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体が特に好ましい。
熱接着層は、上記熱可塑性樹脂を１種または２種以上含むことができる。

熱接着層に含まれる撥水性微粒子としては、疎水化表面処理を施した酸化物微粒子、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＭｇＯなどを使用することができる。また、ＣａＣＯ_３、タルク、マイカなどを撥水性微粒子として使用することもできる。
これらの中でも、コストの面からＳｉＯ_２が好ましい。
熱接着層は、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。

撥水性微粒子の平均粒子径は、１ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。撥水性微粒子の平均粒子径を上記数値範囲とすることにより、熱接着層のヒートシール性を維持しつつ、付着防止性および撥水性をより向上させることができる。
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、算術平均径のことを指す。

熱接着層における撥水性微粒子の含有量は、５質量％以上、８５質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上、７０質量％以下であることがより好ましい。撥水性微粒子の含有量を上記数値範囲とすることにより、熱接着層のヒートシール性を維持しつつ、付着防止性および撥水性をより向上させることができる。
また、熱接着層における撥水性微粒子の含有量は、熱接着層に含まれる熱可塑性樹脂１００質量部に対し、５質量部以上、５００質量部以下であることが好ましく、２０質量部以上、２００質量部以下であることがより好ましく、７０質量部以上、１７０質量部以下であることがさらに好ましい。

熱接着層に含まれるビーズ粒子としては、有機樹脂ビーズまたは無機ビーズなどが挙げられる。有機樹脂ビーズとしては、アクリル樹脂ビーズ、ポリエチレン樹脂ビーズ、ポリスチレン樹脂ビーズ、スチレン－アクリル共重合体ビーズ、ポリカーボネート樹脂ビーズ、ポリ塩化ビニルビーズ、メラミン樹脂ビーズ、ベンゾグアナミン－ホルムアルデヒド縮合体ビーズ、メラミン－ホルムアルデヒド縮合体ビーズ、ベンゾグアナミン－メラミン－ホルムアルデヒド縮合体ビーズおよびベンゾグアナミン－メラミン縮合体ビーズなどが挙げられる。また、無機ビーズとしては、ガラスビーズ、シリカビーズ、アルミナシリケート、タルク、マイカなどが挙げられる。その中でも安定性、コストなどの点から、シリカビーズであることがより好ましい。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。

ビーズ粒子の平均粒子径は、１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上、３０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以上、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。ビーズ粒子の平均粒子径を上記数値範囲とすることにより、熱接着層のヒートシール性を維持しつつ、付着防止性および撥水性をより向上させることができる。さらに、熱接着層の耐摩耗性を向上させることもでき、撥水性微粒子の摩擦による脱落を防止することができる。
ビーズ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。

熱接着層におけるビーズ粒子の含有量は、５質量％以上、８５質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上、７０質量％以下であることがより好ましい。ビーズ粒子の含有量を上記数値範囲とすることにより、熱接着層のヒートシール性を維持しつつ、付着防止性および撥水性をより向上させることができる。さらに、熱接着層の耐擦過性を向上させることもできる。

熱接着層における熱可塑性樹脂の含有量と、撥水性微粒子およびビーズ粒子の含有量との比が、質量基準で、２：１～１：５であることが好ましく、１．５：１～１：３であることがより好ましい。これにより、熱接着層の付着防止性および撥水性をより向上させることができる。

熱接着層は、基材上に上記した材料を含んでなる熱接着層用塗工液をバーコート法など、公知の方法により塗布、乾燥することにより形成させることができる。
熱接着層用塗工液の乾燥後塗布量は、１．１ｇ／ｍ^２以上、１０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、１．５ｇ／ｍ^２以上、８ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、２．０ｇ／ｍ^２以上、７ｇ／ｍ^２以下であることがさらに好ましい。熱接着層の乾燥後塗布量を上記数値範囲とすることにより、積層体のヒートシール性を維持しつつ付着防止性および撥水性をより向上させることができる。

（その他の層）
本発明の積層体は、基材と、熱接着層との間に１層以上のその他の層を有していてもよい。その他の層としては、例えば、バリア層、印刷層およびアンカー層等が挙げられる。

バリア層としては、例えば、金属箔を使用することができ、より具体的には、アルミニウム箔、ステンレス箔およびチタン箔等が挙げられる。酸素ガスおよび水蒸気等の透過を阻止するガスバリア性や、可視光および紫外線等の透過を阻止する遮光性の点からは、アルミニウム箔が好ましい。

印刷層は、文字、情報、模様および絵柄等の意匠性を積層体に付与するために設けられる層である。印刷層は、従来公知の顔料や染料を用いて形成することができ、その形成方法は特に限定されない。
例えば、チタン白、亜鉛華、弁柄、朱、群青、コバルトブルーチタン黄、カーボンブラック等の無機顔料、イソインドリノンイエロー、ハンザイエローＡ、キナクリドンレッド、パーマネントレッド４Ｒ、フタロシアニンブルー、インダスレンブルーＲＳ、アニリンブラック等の有機顔料、アルミニウム、真鍮等の金属粉末からなる金属顔料、二酸化チタン被覆雲母、塩基性炭酸鉛等の箔粉からなるパール顔料、蛍光顔料等が挙げられる。

アンカー層は、基材と、熱接着層との密着性を向上させると共に、熱接着層に含まれる撥水性微粒子およびビーズ粒子が滑落してしまうのを防止するように機能する層である。
アンカー層は、（メタ）アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリステル系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂、やこれらの樹脂の共重合体（例えば、アクリルポリエステル系樹脂）を含むことができる。
また、硬化剤、シランカップリング剤、可塑剤、紫外線安定化剤、着色防止剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、耐候剤、帯電防止剤、糸摩擦低減剤、スリップ剤、離型剤、抗酸化剤およびイオン交換剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。

（蓋材）
本発明による蓋材は、上記積層体を用いて作製することができ、液体や半固体、ゲル状物質などの粘性を有する内容物、例えば、ヨーグルトの包装容器の蓋材として好適に使用することができる。

（容器）
本発明による容器２０は、図２に示すように蓋材用撥水性積層体からなる蓋材２１と、容器本体２２と、を備えてなり、蓋材の熱接着層１２と、容器本体２２とがヒートシールされてなる。より具体的には、容器本体２２の開口部２３と、蓋材の熱接着層１２とがヒートシールされてなる。
ヒートシールの方法は特に限定されるものではなく、バーシール、高周波シールや超音波シールなど従来公知の方法を使用することにより行うことができる。

容器本体は、ポリスチレン製、ポリプロピレン製、ポリエチレン製、紙製などのものを使用することができる。これらの中でも、成型性が良いという理由から、ポリスチレン製のものであることがより好ましい。

容器本体の形状は、特に限定されるものではなく、図２に示すカップ型や有底円筒形状などとすることができる。

また、容器内に充填することができる内容物は、特に限定されるものではないが、プリン、ヨーグルト、ゼリーなどの食品や、シャンプーやボディソープなどの非食品を挙げることができる。

本発明について実施例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発明がこれら実施例によって限定されるものではない。

（実施例１）
基材の準備
厚さ１２μｍのアルミニウム蒸着ＰＥＴフィルム（東レフィルム加工株式会社製、商品名：ＢＲＰＥＴ１３１２）を準備した。

蓋材用撥水性積層体の作製
下記の組成からなる櫻宮化学製のインキＷＲＤ－５Ｔをアルミニウム蒸着ＰＥＴフィルムの未蒸着側に、バーコート法により、乾燥後の塗布量が１．５ｇ／ｍ^２となるよう、塗布し、乾燥炉内で１００℃で３秒間乾燥させることにより熱接着層を形成し、蓋材用撥水性積層体を作製した。なお、塗工液の塗布にはミヤバー♯１２（第一理化株式会社製）を用いた。
熱接着層の基材側とは反対側の面の比表面積をＪＩＳＫ６２２１に準拠し、ＢＥＴ法により測定したところ、１．２ｍ^２／ｇであった。熱可塑性樹脂の含有量と、撥水性微粒子およびビーズ粒子の含有量比は、質量基準で、１：１．４であった。
（インキＷＲＤ－５Ｔの組成）
・樹脂成分（塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体およびポリエステル樹脂）７質量部
・撥水性微粒子（疎水性ＳｉＯ_２、平均粒子径１～１００ｎｍ）４質量部
・ビーズ粒子（ＳｉＯ_２、平均粒子径１～３０μｍ）５．５質量部
・トルエン４０質量部
・メチルエチルケトン３０質量部
・酢酸エチル１０質量部

（実施例２）
インキＷＲＤ－５Ｔの乾燥後の塗布量を２．０ｇ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様にして積層体を作製した。
実施例１同様、熱接着層の比表面積を測定したところ、２．５ｍ^２／ｇであった。

（実施例３）
インキＷＲＤ－５Ｔの乾燥後の塗布量を２．５ｇ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様にして積層体を作製した。
実施例１同様、熱接着層の比表面積を測定したところ、３．９ｍ^２／ｇであった。

（実施例４）
インキＷＲＤ－５Ｔの乾燥後の塗布量を３．０ｇ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様にして積層体を作製した。
実施例１同様、熱接着層の比表面積を測定したところ、４．６ｍ^２／ｇであった。

（比較例１）
インキＷＲＤ－５Ｔの乾燥後の塗工量１．０ｇ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様にして積層体を作製した。

＜蓋材用撥水性積層体の性能評価＞
シール強度試験
実施例および比較例により得られた蓋材用撥水性積層体が備える熱接着層を、ポリスチレンシートへヒートシールした（ヒートシール温度：２１０℃、シール幅２ｍｍ、圧力０．３ＭＰａ、時間：０．８秒間）。ヒートシール後、蓋材用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１８０°、引張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎ）。測定結果を表１に表す。

撥水性試験
接触角計（協和界面化学製）を用いて、実施例および比較例により得られた蓋材用撥水性積層体が備える熱接着層と水滴との接触角を測定し、１５０°以上を○、１５０°未満を×として評価した。測定結果を表１に表す。

付着防止性試験
実施例および比較例により得られた蓋材用撥水性積層体を熱接着層が上方となるように４５°傾け、熱接着層上に、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。評価結果を表１に表す。
○：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。

耐摩耗性試験
実施例および比較例により得られた蓋材用撥水性積層体を熱接着層表面を手動型テープ圧着ロール（テスター産業株式会社製）を使用して、１０回擦った（荷重２．５ｋｇ）。その後、熱接着層表面に水滴を垂らし、その滑落性を目視にて観察し、以下の評価基準に従い、評価した。評価結果を表１に表す。
○：撥水性微粒子の滑落がなく、良好な撥水性を発揮した。
△：撥水性微粒子の滑落が若干あったが、実用上問題のない撥水性を発揮した。
×：撥水性微粒子の滑落が多く、実用上問題があった。
―：初期状態で撥水性が低く実施しなかった。

１０：蓋材用撥水性積層体
１１：基材
１２：熱接着層
１３：撥水性微粒子
１４：ビーズ粒子
２０：容器
２１：蓋材
２２：容器本体
２３：開口部

Claims

基材と、基材上の熱接着層とを備え、
前記熱接着層が、熱可塑性樹脂、撥水性微粒子および前記撥水性微粒子よりも平均粒子径の大きいビーズ粒子を含んでなり、
前記熱接着層の前記基材側と反対側の面の比表面積が、１．０ｍ^２／ｇ以上、２０．０ｍ^２／ｇ以下であり、
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂、ポリ（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン－アクリル酸共重合体、エチレン－アクリル酸エチル共重合体、エチレン－メタクリル酸共重合体、エチレン－メタクリル酸エチル共重合体、ポリスチレン樹脂、および塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体からなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記撥水性微粒子およびビーズ粒子がＳｉＯ_２からなり、
前記熱接着層を形成するために用いられる熱接着層用塗工液の乾燥後塗布量が、１．１ｇ／ｍ ^２以上、１０ｇ／ｍ ^２以下である、ことを特徴とする、蓋材用撥水性積層体。
前記撥水性微粒子の粒子径が、１～１００ｎｍである、請求項１に記載の積層体。
前記ビーズ粒子の粒子径が、１～３０μｍである、請求項１または２に記載の積層体。
前記熱接着層における前記熱可塑性樹脂の含有量と、前記撥水性微粒子および前記ビーズ粒子の含有量との比が、質量基準で、２：１～１：５である、請求項１～３のいずれか一項に記載の積層体。
前記熱接着層の前記基材側と反対側の面の比表面積が、１．２ｍ ^２／ｇ以上、４．６ｍ ^２／ｇ以下であり、且つ、前記熱接着層を形成するために用いられる熱接着層用塗工液の乾燥後塗布量が、１．５ｇ／ｍ^２以上、３．０ｇ／ｍ^２以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の積層体。
請求項１～５のいずれか一項に記載の積層体からなる蓋材。
請求項６に記載の蓋材と、容器本体とを備えてなり、
前記蓋材の熱接着層と、前記容器本体とが、ヒートシールされてなる、容器。