JP7028684B2

JP7028684B2 - 電子線照射積層体および電子線照射積層体の製造方法

Info

Publication number: JP7028684B2
Application number: JP2018050993A
Authority: JP
Inventors: 宏一新井; 重臣阿部
Original assignee: Taisei Lamick Co Ltd
Current assignee: Taisei Lamick Co Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP2019162744A

Description

本発明は、少なくともベース基材、中間層およびシーラント層が順次に積層されるとともに、電子線が照射されてなる電子線照射積層体と、その製造方法に関し、とくにヒートシール部の美観を向上しながら、ヒートシール強度の低下を抑制することのできる電子線照射積層体と、その製造方法に関する。

プラスチックフィルムからなる包装袋は、従来より様々な用途に利用され、固形物や粒状物、液状ないしは粘稠状などの被包装物を充填包装し、流通させる際に好適に利用されている。

このようなポリエチレンやポリプロピレン等の高分子材料からなるプラスチックフィルムに対し、電子線を照射すると、高分子（ポリマー）同士の結合（架橋）が起こり、ポリマー構造が網目状となって物性が変化することが知られている。このプラスチックフィルムへの電子線の照射による作用を利用して、様々な提案がされており、例えば、特許文献１では、単層ポリエチレンフィルムの一方の面のみに電子線を照射して、表裏で物性の異なる単層ポリエチレンフィルムを提供すること、また特許文献２では、ポリエチレンからなる外層と、環状オレフィン系樹脂とポリエチレン樹脂の混合樹脂からなる中間層と、ポリエチレンからなる内層とからなる多層フィルムに電子線を照射し、易引裂性と衝撃強度に優れる多層フィルムを提供することが開示されている。

特開２０１４－１８８６７７号公報特開２０１７－３１２３３号公報

ところで、図１（ａ）に示すように、ベース基材２、中間層３およびシーラント層４からなる積層体５に対し、シーラント層４側から電子線を照射すると、該積層体５全体が電子線に照射されて、各層の高分子材料が架橋し、耐熱性および強度が向上することになる。この積層体５を、シーラント層４が対向するように重ね合わせてヒートシールすると、各層の高温での流動性が低下しているため、ヒートシール部分が綺麗に仕上がり、美観が向上するという効果が期待できるが、その一方で、ヒートシールに寄与するシーラント層４の流動性が低下しているため、ヒートシール性能が低下し、十分なヒートシール強度を得ることができない、という問題点がある。

そこで、本発明の目的は、プラスチックフィルム等からなる積層体の耐熱性およびヒートシール時の美観を向上させながら、ヒートシール強度の低下を抑制することのできる電子線照射積層体と、その製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために鋭意検討した結果、発明者らは、以下に述べる要旨構成に係る本発明に想到した。即ち、本発明は、少なくともベース基材、中間層およびシーラント層が順次に積層されてなる積層体において、前記シーラント層を除く、前記ベース基材および前記中間層のうちの、少なくとも前記中間層に電子線が照射されてなり、前記シーラント層は、接着手段を介して前記中間層上に積層され、該接着手段が、前記中間層の前記シーラント層側表面に設けた凹凸からなることを特徴とする電子線照射積層体を提案する。

上記電子線照射積層体においては、前記接着手段としてさらに、前記中間層に設けた電子線の非照射部分であること、および前記中間層と前記シーラント層との間に設けた接着層であること、のいずれか１以上の手段が用いられていること、がより好ましい解決手段となる。

また本発明は、少なくともベース基材、中間層およびシーラント層が順次に積層されてなる積層体の、該ベース基材および中間層のうちの、少なくとも前記中間層に電子線が照射されてなる電子線照射積層体の製造方法であって、
少なくとも前記中間層に対して電子線を照射するとともに、
該中間層上に前記シーラント層を積層するに先立ち、前記中間層の、前記シーラント層の積層側表面に凹凸を設けることを特徴とする電子線照射積層体の製造方法を提案する。

上記電子線照射積層体の製造方法においては、
（１）前記中間層は、電子線の照射域を制御することによる非照射部分が設けられていること、
（２）前記電子線の非照射部分は、前記中間層に１または複数のパターンで設けられていること、
（３）前記シーラント層を、接着層を介して前記中間層上に積層したこと、
がより好ましい解決手段となる。

本発明によれば、少なくともベース基材、中間層およびシーラント層が順次に積層されてなるプラスチックフィルム等からなる積層体において、前記ベース基材および前記中間層の、少なくとも中間層に電子線が照射されているため、該積層体をヒートシールした際に、前記中間層の流動が抑制され、ヒートシール部が綺麗に仕上がり、美観を向上させることができる。

しかも、本発明では、積層体を構成する複数層のうち、ヒートシールに寄与するシーラント層には、電子線が照射されていないため、流動性の低下によってヒートシール性能が低下するおそれがなく、高い強度でヒートシール部を形成することができ、例えば、ヒートシール手段を用いた製袋充填包装機に好適に利用することができる。

また、本発明では、前記シーラント層を、前記中間層上に接着手段を介して積層させた場合には、該中間層の、電子線の照射（流動性の低下）によって低下した接着力を補うことができ、該シーラント層と中間層とを高い強度で接着させることができる。
前記接着手段が、電子線の照射域を制御することによって前記中間層に設けられた電子線の非照射部分（未架橋部分）からなる場合には、該非照射部分の高い流動性をもって、中間層とシーラント層との接着強度を高めることができる。
なお、電子線の照射域は、例えば、電子線照射装置に、各種の条件に合わせて適宜のパターン（縦縞状、横縞状、格子状または市松模様状等）に加工されたマスクを設けることで、簡単に制御を行うことができる。

また、前記接着手段として、前記中間層の、前記シーラント層の積層側表面に凹凸を設けた場合には、該凹凸によって中間層の表面積（接着面積）が増加するため、シーラント層との接着強度を高めることができる。
さらに、他の接着手段として、例えばアンカーコート剤や接着剤、接着性樹脂などの接着層を設けた場合には、該接着層の接着力をもって、中間層とシーラント層とを強固に接着させることができる。

（ａ）従来の電子線照射積層体の製造方法と、（ｂ）本発明の電子線照射積層体の製造方法の一実施形態とを比較して示す図である。本発明の電子線照射積層体の製造方法の、より具体的な一実施形態を示す図である。本発明の電子線照射積層体の製造方法の、さらに他の具体的な一実施形態を示す図である。本発明の電子線照射積層体の製造方法の、さらに他の具体的な一実施形態を示す図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、（ａ）従来の電子線照射積層体１’の製造方法と、（ｂ）本発明の電子線照射積層体の製造方法の一実施形態とを比較して示すものであり、いずれの電子線照射積層体１、１’も、ベース基材２、中間層３およびシーラント層４が順次に積層されてなる積層体５からなる。

ベース基材２は、単層体または積層体からなり、例えば、一軸もしくは二軸延伸のエチレンビニルアルコール共重合体、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、塩化ビニリデン等のプラスチックフィルムからなる単層体または積層体の他、前記プラスチックフィルムと紙や不織布などとの積層体を用いることができる。さらに、上記樹脂フィルムに、必要に応じてアルミニウム箔や合金箔、エチレンビニルアルコール共重合体、塩化ビニリデンコーティング層、酸化アルミニウムコーティング層などの各種コーティング層、Ａｌ蒸着層やＳｉＯ_２蒸着層などの蒸着層あるいはＳｉＯ_２やＡｌ、Ａｌ_２Ｏ_３などのスパッタリング層を積層させてもよく、この場合には、水蒸気不透過性やガスバリア性、腰度などを向上させることができる。
なお、ベース基材２の厚みは、好ましくは６～１００μｍ、より好ましくは９～６０μｍであり、この範囲とすることで包装体等として必要とされる強度を付与することができる。

中間層３は、ベース基材２とシーラント層４とを接着するための土台としての役割と、電子線照射積層体１、１’の腰度（コシ）を調整する役割とを有し、シーラント層４は、電子線照射積層体１、１’を用いて袋状等に成形する際に加熱によって溶融し、接合（ヒートシール）する役割を有している。

中間層３およびシーラント層４は、同じ高分子材料によって構成することが好ましく、この場合には、アンカーコート剤を使用することなく押出ラミネート法によって圧着することで両者を高い強度で接着させることができる。
中間層３およびシーラント層４は、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等）やポリアミド、ポリエステル、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、エチレンメチルメタクリル酸共重合体、アイオノマーなどを用いることができ、とくにポリオレフィンやアイオノマーが好適である。なお、中間層３およびシーラント層４の厚みはそれぞれ２～１００μｍであることが好ましく、より好ましくは５～５０μｍである。

図１（ａ）に示すように、従来の電子線照射積層体１’は、ベース基材２、中間層３およびシーラント層４を、例えば、押出ラミネート法によって順次に積層して積層体５を製造した後、この積層体５に対し、シーラント層４側から電子線を照射することにより形成される。なお、ベース基材２と中間層３とは、ドライラミネート法や押出ラミネート法により、アンカーコート剤や接着剤、接着性樹脂等を介して積層される。

ベース基材２、中間層３およびシーラント層４を構成する高分子材料はそれぞれ、電子線の照射によってポリマー同士が架橋し、流動性が低下するため、積層体５をシーラント層４どうしが対面するように重ねてヒートシールすると、各層２、３、４の流動が抑えられて、ヒートシール部分が綺麗に仕上がり、美観を向上させることができる。しかしながら、この方法では、シーラント層４の流動性の低下に伴い、ヒートシール時のシーラント層４同士の接合力が弱くなり、十分なヒートシール強度が得られないおそれがある。

これに対し、図１（ｂ）に示す本発明の一実施形態の電子線照射積層体１は、ベース基材２と中間層３とをドライラミネート法や押出ラミネート法により、アンカーコート剤や接着剤、接着性樹脂等を介して積層して積層体６を形成した後、該積層体６に対し、中間層３側から電子線を照射して、中間層３およびベース基材２を電子線照射した後、さらに中間層３上に例えば押出しラミネート法よってシーラント層４を積層することで形成される。なお、本実施形態では、中間層３およびベース基材２に対して、中間層３側から電子線を照射しているが、本発明では、少なくとも中間層３が電子線照射されていればよく、電子線の照射方向（中間層３側あるいはベース基材２側等）や電子線の加速電圧を調整することによって積層体６への電子線の浸透深さを適宜調整することが好ましい。

ベース基材２および中間層３を構成する高分子材料はそれぞれ、電子線の照射によって架橋されるため、耐熱性や強度が向上する一方、高温に対する流動性が低下するが、シーラント層４は高い流動性を保持したままであるため、ヒートシールに際し、該シーラント層４どうしの融着によって高いシール強度をもって接合することができる。しかも、ヒートシールに際し、シーラント層４は流動するものの、土台となる中間層３は、流動が抑制されるため、ヒートシール部分の高分子材料の流動による美観の悪化を抑えることができるという効果が期待できる。

なお、電子線の照射方法としては、公知の各種方法を採用することができ、例えば、エレクトロカーテン方式やスキャンビーム方式が好適である。電子線の線量および加速電圧は、ベース基材２や中間層３、シーラント層４の構成や材質、厚み、電子線照射積層体１の用途等によって決定され、電子線の線量は、１０～１０００ｋＧｙの範囲が好ましく、より好ましくは２０～５００ｋＧｙであり、電子線の加速電圧は２０～７５０ｋＶの範囲が好ましく、より好ましくは４０～３００ｋＶである。

図１（ｂ）に示す本発明の実施形態の電子線照射積層体１においては、積層体６への電子線の照射によって中間層３の流動性が低下するため、中間層３とシーラント層４との接着力が弱くなり、剥離等の不具合が発生する場合がある。そのため、積層体６へのシーラント層４の積層に際し、積層体６（中間層３）とシーラント層４との間に接着手段を設けて、両者の接着力を補強することが好ましい。

本発明の、より具体的な一実施形態では、接着手段として、図２に示すように、ベース基材２と中間層３との積層体６に対し、例えば、中間層３表面にマスク材７を設ける等して、電子線の積層体６への照射を部分的に遮断し、積層体６に電子線の非照射部８を設ける。この接着手段によれば、非照射部８における中間層３の高い流動性によって、該中間層３とシーラント層４とを高い強度で接着させることができる。

なお、非照射部８の形成領域は、マスク材７のパターンを適宜変更する他、電子線照射装置からの照射パターン等を制御すること等によってコントロールすることが可能であり、該非照射部８が中間層３の表面積の５～９５％、より好ましくは２０～８０％となるように設けることで、電子線照射積層体１の耐熱性と美観を向上させると共に、中間層３とシーラント層４とを高い強度で接着することができる。

また、非照射部８は、中間層３表面に縦縞状、横縞状、格子状または市松模様状等の１つのパターンもしくは複数のパターンを組み合わせて形成することが好ましく、この場合には、照射部と非照射部とが交互に存在することになるため、非照射部の流動を、照射部の低い流動性をもって堰き止めることができる。

本発明の他の具体的な一実施形態では、接着手段として、図３に示すように、ベース基材２と中間層３とからなる積層体６に対し、中間層３のシーラント層４側表面に凹凸９を設け、該中間層３の増大した接着面積（表面積）をもって、シーラント層４との接着力を増加させている。凹凸９は、ベース基材２と中間層３とを押出ラミネート法等により圧着して積層体６を形成する際の、クーリングロール表面に凹凸を設け、該凹凸を中間層３表面に転写することや、サンドブラスト、コロナ処理、プラズマ処理、コーティング、火炎処理等により形成することができる。なお、電子線の積層体６への照射は、中間層３表面への凹凸９の形成前であっても、形成後であってもよい。

凹凸９は、中間層３の表面積が、凹凸９形成前の表面積の１．０倍超、２．０倍以下となるように形成することで、電子線の照射によって流動性の低下した中間層３とシーラント層４とを、中間層３に電子線を照射しない場合と同程度の高い強度で接着することができる。

本発明のさらに他の具体的な一実施形態では、接着手段として図４に示すように、ベース基材２と中間層３とからなる積層体６に対し、中間層３のシーラント層４側表面に接着層１０を設け、該接着層１０の高い接着力をもって中間層３とシーラント層４とを強固に接着させている。なお、接着層１０は、アンカーコート剤や接着剤、接着性樹脂などからなり、アンカーコート剤は、例えばウレタン系樹脂や有機チタン系樹脂等を、一般に利用されているコーティング方法により塗布して形成することができる。また、接着剤としては、例えば、ウレタン系樹脂やポリエーテル系樹脂、エステル系樹脂、エポキシ系樹脂などを用いることができ、接着性樹脂としては、例えば、変性ポリオレフィン系樹脂、エチレン系共重合体樹脂等を用いることができる。

１、１’ 電子線照射積層体
２ベース基材
３中間層
４シーラント層
５積層体
６積層体
７マスク
８非照射部
９凹凸
１０接着層

Claims

少なくともベース基材、中間層およびシーラント層が順次に積層されてなる積層体において、前記シーラント層を除く、前記ベース基材および前記中間層のうちの、少なくとも前記中間層に電子線が照射されてなり、前記シーラント層は、接着手段を介して前記中間層上に積層され、該接着手段が、前記中間層の前記シーラント層側表面に設けた凹凸からなることを特徴とする電子線照射積層体。
前記接着手段としてさらに、前記中間層に設けた電子線の非照射部分であること、および前記中間層と前記シーラント層との間に設けた接着層であること、のいずれか１以上の手段が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射積層体。
少なくともベース基材、中間層およびシーラント層が順次に積層されてなる積層体の、該ベース基材および中間層のうちの、少なくとも前記中間層に電子線が照射されてなる電子線照射積層体の製造方法であって、
少なくとも前記中間層に対して電子線を照射するとともに、
該中間層上に前記シーラント層を積層するに先立ち、前記中間層の、前記シーラント層の積層側表面に凹凸を設けることを特徴とする電子線照射積層体の製造方法。
前記中間層は、電子線の照射域を制御することによる非照射部分が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電子線照射積層体の製造方法。
前記電子線の非照射部分は、前記中間層に１または複数のパターンで設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電子線照射積層体の製造方法。
前記シーラント層を、接着層を介して前記中間層上に積層したことを特徴とする請求項３～５のいずれか１項に記載の電子線照射積層体の製造方法。