JP7113579B1 - 積層シート、及び食品用包装容器 - Google Patents
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Abstract
Description
このような試みとして、樹脂製品における無機物質(炭酸カルシウム等)の配合量を高めることが挙げられる(例えば、特許文献1)。
樹脂組成物中の炭酸カルシウム粒子の偏在は、得られる積層体やその成形品において、不均一な外観や機械的特性等をもたらし得る。
前記積層シートが、内層と、前記内層の表面に積層された第1の外層及び第2の外層とを備え、
前記内層が、炭酸カルシウム粒子、及び熱可塑性樹脂を含み、
前記第1の外層及び前記第2の外層が、それぞれ熱可塑性樹脂を含み、
前記炭酸カルシウム粒子の含有量が、前記内層に対して、40.0質量以上80.0質量%以下であり、
前記炭酸カルシウム粒子が、第1の炭酸カルシウム粒子群及び第2の炭酸カルシウム粒子群を少なくとも含み、
前記第1の炭酸カルシウム粒子群における、JIS M-8511に準じた空気透過法に基づく平均粒子径が、0.7μm以上6.0μm以下であり、
前記第2の炭酸カルシウム粒子群における粒度分布D97が、20.1μm以上40.0μm以下であり、
内層における、前記第1の炭酸カルシウム粒子群と、前記第2の炭酸カルシウム粒子群との質量比が、99.95:0.05~99.99:0.01であり、
前記第1の外層及び前記第2の外層の厚さの比率が、前記積層シートの全体厚さに対して、それぞれ、2.0%以上20.0%以下である、
積層シート。
前記高密度ポリエチレンにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、21.6kg)が、5g/10分以上15g/10分以下であり、
前記直鎖状低密度ポリエチレンにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、2.16kg)が、0.5g/10分以上1.5g/10分以下であり、
前記高密度ポリエチレンと、前記直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比が、90:10~50:50である、(2)に記載の積層シート。
前記第2の炭酸カルシウム粒子群における、粒度分布D97が、20.1μm以上35.0μm以下である、(1)に記載の積層シート。
本発明の積層シートは、3層構造(すなわち、内層と、内層の表面に積層された第1の外層及び第2の外層)を有し、以下の要件を全て満たす。
(要件1)内層が、炭酸カルシウム粒子、及び熱可塑性樹脂を含む。
(要件2)第1の外層及び第2の外層が、それぞれ熱可塑性樹脂を含む。
(要件3)炭酸カルシウム粒子の含有量が、内層に対して、40.0質量以上80.0質量%以下である。
(要件4)内層における炭酸カルシウム粒子が、第1の炭酸カルシウム粒子群及び第2の炭酸カルシウム粒子群を少なくとも含む。
(要件5)第1の炭酸カルシウム粒子群における、JIS M-8511に準じた空気透過法に基づく平均粒子径が、0.7μm以上6.0μm以下である。
(要件6)第2の炭酸カルシウム粒子群における粒度分布D97が、20.1μm以上40.0μm以下である。
(要件7)内層における、第1の炭酸カルシウム粒子群と、第2の炭酸カルシウム粒子群との質量比が、99.95:0.05~99.99:0.01である。
(要件8)第1の外層及び第2の外層の厚さの比率が、積層シートの全体厚さに対して、それぞれ、2.0%以上20.0%以下である。
具体的には、内層の主要成分である炭酸カルシウム粒子が、所定の平均粒子径又は粒度分布を有する少なくとも2群の炭酸カルシウム粒子群(すなわち、第1の炭酸カルシウム粒子群及び第2の炭酸カルシウム粒子群)を所定比率で含む点である(要件3~7)。
本発明者らは、このような炭酸カルシウム粒子を配合すると、意外にも、平均粒子径が均一な炭酸カルシウム粒子群のみを配合した場合と比較して、外観や機械的特性が均一となり易いことを見出した。
他方で、樹脂組成物へ配合される炭酸カルシウム粒子の平均粒子径が大きいほど、混錬が容易となる傾向がある一方で、樹脂組成物中での粒子の偏在が生じ易く、成形品の外観が不均一になる傾向がある。
このような効果は、第1の炭酸カルシウム粒子群のみ、又は、第2の炭酸カルシウム粒子群のみを内層に配合した場合や、これらを併用しても、(要件7)を満たさない場合には奏され難かった。
このような構造によって、炭酸カルシウム粒子の配合量が高いにもかかわらず、内層中の炭酸カルシウム粒子の偏在が抑制され、機械的特性の均一性が高まるものと推察される。
本発明において「積層シートの外観の不均一性が抑制されている」とは、積層シートの表面状態全体に、凹凸、変形、又は破れ等がほぼ認められないか、全く認められないことを包含する。
本発明において「積層シートの機械的特性の不均一性が抑制されている」とは、積層シートの引張強度のバラツキが小さいことを包含する。
内層は、炭酸カルシウム粒子、及び熱可塑性樹脂を含む。
内層に対する、炭酸カルシウム粒子の含有量(炭酸カルシウム粒子の総量)は、40.0質量以上80.0質量%以下である。
内層に含まれる炭酸カルシウム粒子としては、重質炭酸カルシウム、及び軽質炭酸カルシウムの何れでも良い。
「軽質炭酸カルシウム」とは、合成法(化学的沈殿反応等)により調製された炭酸カルシウムである。
したがって、重質炭酸カルシウム、及び軽質炭酸カルシウムは互いに明確に区別される。
表面改質法としては、炭酸カルシウム粒子の熱可塑性樹脂中への分散性を高めることが出来る方法等が挙げられる。具体的には、物理的方法(プラズマ処理等)、化学的方法(カップリング剤や界面活性剤を用いた方法)が挙げられる。
内層に含まれる炭酸カルシウム粒子は、第1の炭酸カルシウム粒子群及び第2の炭酸カルシウム粒子群を少なくとも含む。
内層に含まれる炭酸カルシウム粒子は、第1の炭酸カルシウム粒子群及び第2の炭酸カルシウム粒子群を、質量比99.95:0.05~99.99:0.01の割合で含む。
ただし、本発明の効果が奏され易いという観点から、内層に含まれる炭酸カルシウム粒子は、第1の炭酸カルシウム粒子群及び第2の炭酸カルシウム粒子群からなることが好ましい。
本発明の好ましい態様は、成形時の粘度の上昇を抑制し易いという観点から、内層が、粒子径0.3μm未満の炭酸カルシウム粒子を実質的に含まない態様が包含される。
なお、本発明において「内層が成分を実質的に含まない」とは、当該成分の含有量が、内層に対して0.1質量%未満である態様、より好ましくは0.01質量%以下である態様、更に好ましくは全く含まない態様を包含する。
内層中の炭酸カルシウム粒子の偏在を抑制しつつ、機械的特性の均一性を高め易いという観点から、該質量比(第1の炭酸カルシウム粒子群:第2の炭酸カルシウム粒子群)は、好ましくは99.96:0.04~99.99:0.01、より好ましくは99.97:0.03~99.99:0.01である。
内層に配合される熱可塑性樹脂としては、樹脂シートに通常配合され得る任意の樹脂を採用出来る。内層に配合される熱可塑性樹脂は、1種を単独、又は2種以上を組み合わせて用いることが出来る。
「オレフィン成分単位を主成分とする」とは、オレフィン成分単位がポリオレフィン系樹脂中に50質量%以上(好ましくは75質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは90質量%以上)含まれることを意味する。
なお、本発明に使用されるポリオレフィン系樹脂の製造方法は特に限定されず、チーグラー・ナッタ系触媒、メタロセン系触媒、ラジカル開始剤(酸素、過酸化物等)等を用いる方法等の何れでも良い。
熱可塑性樹脂は、良好な外観を実現し易く、更に機械的特性の不均一性をより抑制し易いという観点から、ポリプロピレン系樹脂及び/又はポリエチレン系樹脂を含むことが好ましく、ポリプロピレン系樹脂及び/又はポリエチレン系樹脂のみからなることがより好ましい。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂は、プロピレン成分単位が、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、最も好ましくは80質量%以上の樹脂を包含する。
「他のα-オレフィン」としては、例えば、炭素数4~10のα-オレフィン(エチレン、1-ブテン、イソブチレン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、3,4-ジメチル-1-ブテン、1-ヘプテン、3-メチル-1-ヘキセン等)が挙げられる。
本発明におけるポリエチレン系樹脂は、エチレン成分単位が、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、最も好ましくは80質量%以上の樹脂を包含する。
高密度ポリエチレンにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、21.6kg)が、5g/10分以上15g/10分以下であり、
直鎖状低密度ポリエチレンにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、2.16kg)が、0.5g/10分以上1.5g/10分以下であり、
高密度ポリエチレンと、直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比が、90:10~50:50である。
内層に配合される熱可塑性樹脂の割合は、充分量の炭酸カルシウムを配合出来る範囲であれば特に限定されない。
内層には、本発明の効果を阻害しない範囲で、炭酸カルシウム粒子、及び熱可塑性樹脂以外のその他の成分を配合しても良く、配合しなくても良い。
このような成分として、炭酸カルシウム粒子以外の無機充填剤(クレイ、カオリン、マイカ、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、シリカ、タルク、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ベントナイト等)、潤滑剤、分散剤、静電防止剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。
これらの成分の種類や量は、得ようとする効果等に応じて適宜設定出来る。
外層は、内層の2つの表面に積層される1対の層である(つまり、本発明の積層シートにおいて、外層は、内層を挟むように2層形成される。)。
本発明において、該1対の層を、第1の外層及び第2の外層と称する。
外層に配合される熱可塑性樹脂としては、樹脂シートに通常配合され得る任意の樹脂を採用出来る。外層に配合される熱可塑性樹脂は、1種を単独、又は2種以上を組み合わせて用いることが出来る。
ただし、本発明の積層シートにおいて、外層に配合される熱可塑性樹脂と、内層に配合される熱可塑性樹脂とは同一であっても良く、異なっていても良い。
(態様1)外層に配合される熱可塑性樹脂と、内層に配合される熱可塑性樹脂とが全て同一である態様
(態様2)第1の外層に配合される熱可塑性樹脂と、第2の外層に配合される熱可塑性樹脂と、内層に配合される熱可塑性樹脂とが全て異なる態様
(態様3)第1の外層に配合される熱可塑性樹脂、第2の外層に配合される熱可塑性樹脂、及び内層に配合される熱可塑性樹脂のうち2種のみが同一である態様
外層には、本発明の効果を阻害しない範囲で、熱可塑性樹脂以外のその他の成分を配合しても良く、配合しなくても良い。
このような成分として、無機充填剤(炭酸カルシウム、クレイ、カオリン、マイカ、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、シリカ、タルク、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ベントナイト等)、潤滑剤、分散剤、静電防止剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。
これらの成分の種類や量は、得ようとする効果等に応じて適宜設定出来る。
本発明の積層シートにおいて、第1の外層及び第2の外層の厚さの比率は、積層シートの全体厚さに対して、それぞれ、2.0%以上20.0%以下である。つまり、本発明の積層シートにおいて、外層の総厚さ(第1の外層及び第2の外層の厚さの合計値)は、積層シートの全体厚さに対して、4.0%以上40.0%以下である。
本発明の積層シートは、内層の厚さに対して外層の厚さを薄くすることで、良好な外観を示しながらも、内層によって奏される優れた機械的特性を発現することが出来る。
本発明の積層シートの製造方法は特に限定されず、従来知られる多層シートや積層体の製造方法を採用出来る。
・シート状に成形した内層及び外層をカレンダーロールで積層する方法
・内層及び外層を共押出する方法
・多層Tダイ方式の二軸押出成形機を用いて、内層用原材料の溶融混練と内外層の共押出成形とを同一工程で行う方法
・複数の環状ダイスを用いた、押出インフレーション方式による方法
本発明の積層シートは、通常の樹脂シートにおける任意の用途に採用出来る。
これらのうち、成形容易性という観点から、真空成形が好ましい。したがって、本発明の積層シートは、真空成形用積層シートである態様を包含する。
したがって、本発明は、本発明の積層シートから成形された包装容器、特に、食品用包装容器を包含する。
以下の方法で積層シートを作製し、その評価を行った。
各層の材料を以下のとおり準備した。
炭酸カルシウム粒子群-1:重質炭酸カルシウム粒子群(平均粒径=0.3μm、粒度分布D97=2.5μm、表面処理なし)
炭酸カルシウム粒子群-2:重質炭酸カルシウム粒子群(平均粒径=1.2μm、粒度分布D97=4.0μm、表面処理なし)
炭酸カルシウム粒子群-3:重質炭酸カルシウム粒子群(平均粒径=5.0μm、粒度分布D97=9.5μm、表面処理なし)
炭酸カルシウム粒子群-4:重質炭酸カルシウム粒子群(平均粒径=10.0μm、粒度分布D97=14.5μm、表面処理なし)
炭酸カルシウム粒子群-5:重質炭酸カルシウム粒子群(平均粒径=17.0μm、粒度分布D97=21.0μm、表面処理なし)
炭酸カルシウム粒子群-6:重質炭酸カルシウム粒子群(平均粒径=28.0μm、粒度分布D97=36.0μm、表面処理なし)
炭酸カルシウム粒子群-7:重質炭酸カルシウム粒子群(平均粒径50.0μm、粒度分布D97=65.0μm、表面処理なし)
炭酸カルシウム粒子群のうち、「炭酸カルシウム粒子群-5」、及び「炭酸カルシウム粒子群-6」が、「第2の炭酸カルシウム粒子群」に相当する。
例えば、「実施例1-1」では、「炭酸カルシウム粒子群-2」を内層に対して「49.985質量%」配合し、「炭酸カルシウム粒子群-5」を内層に対して「0.015質量%」配合し、かつ、「炭酸カルシウム粒子群-2」:「炭酸カルシウム粒子群-5」の質量比が「9997:3」であることを意味する。
ポリプロピレン系樹脂-1(PP-1):ポリプロピレンホモポリマー(ポリプロピレン単独重合体、融点160℃)
ポリプロピレン系樹脂-2(PP-2):ポリプロピレンブロックコポリマー(融点160℃)
ポリエチレン系樹脂(PE):HDPE及びLLDPEのブレンド(HDPE:LLDPE(質量比)=70:30)
なお、上記HDPEにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、21.6kg)は、7.5g/10分である。
上記LLDPEにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、2.16kg)は、0.8g/10分である。
表に示す材料を用いて、多層Tダイ法により、3層の積層シートを作製した。
積層シートの全体厚さは、300.0μmに設定した。
内層の厚さは、270μm(積層シートの全体厚さに対して90%)に設定した。
内層の両面に外層(第1の外層及び第2の外層)を設け、それぞれの外層の厚さは、15μm(積層シートの全体厚さに対して5%)に設定した。
以下の方法で、積層シートについて、外観、及び機械的特性を評価した。その結果を表中の「評価」の項に示す。
以下の方法で、積層シートから得られた成形品の外観を評価した。
積層シートを、遠赤外線ヒーターで予熱した後、真空成形機によって底径50mmφ、開口径50mmφ、高さ30mm、フランジ幅5mmのトレイ状の容器に成形した。
得られた容器の外観を目視観察し、以下の基準で評価した。
A:表面状態全体が非常に良好である(凹凸、変形、破れ等が全く発生しなかった)。
B:表面状態全体が良好である(凹凸、変形、又は破れ等が少々発生した)。
C:表面状態全体が不良である(凹凸、変形、又は破れ等が明確に発生した)。
以下の方法で、積層シートの機械的特性(引張強度)を評価した。
各積層シートの引張強度を、JIS K 7161-2:2014に準じて、23℃、50%RHの条件下で、オートグラフAG-100kNXplus(株式会社島津製作所)を用いて測定した。
試験片は、各積層シートから切り出した試料(ダンベル形状)を用いた。延伸速度を50mm/分に設定した。
A:引張強度が13MPa以上だった。
B:引張強度が10MPa以上13MPa未満だった。
C:引張強度が10MPa未満だった。
機械的特性については、試験を複数回行い、本発明の要件を満たす積層シートの引張強度の値のバラツキが小さいことも確認した。
Claims (9)
- 3層の積層シートであって、
前記積層シートが、内層と、前記内層の表面に積層された第1の外層及び第2の外層とを備え、
前記内層が、炭酸カルシウム粒子、及び熱可塑性樹脂を含み、
前記第1の外層及び前記第2の外層が、それぞれ熱可塑性樹脂を含み、
前記炭酸カルシウム粒子の含有量が、前記内層に対して、40.0質量以上80.0質量%以下であり、
前記炭酸カルシウム粒子が、第1の炭酸カルシウム粒子群及び第2の炭酸カルシウム粒子群を少なくとも含み、
前記第1の炭酸カルシウム粒子群における、JIS M-8511に準じた空気透過法に基づく平均粒子径が、0.7μm以上6.0μm以下であり、
前記第2の炭酸カルシウム粒子群における粒度分布D97が、20.1μm以上40.0μm以下であり、
内層における、前記第1の炭酸カルシウム粒子群と、前記第2の炭酸カルシウム粒子群との質量比が、99.95:0.05~99.99:0.01であり、
前記第1の外層及び前記第2の外層の厚さの比率が、前記積層シートの全体厚さに対して、それぞれ、2.0%以上20.0%以下である、
積層シート。 - 前記内層、前記第1の外層、及び前記第2の外層における前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン系樹脂及び/又はポリエチレン系樹脂を含む、請求項1に記載の積層シート。
- 前記ポリエチレン系樹脂が、高密度ポリエチレン及び直鎖状低密度ポリエチレンを含み、
前記高密度ポリエチレンにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、21.6kg)が、5g/10分以上15g/10分以下であり、
前記直鎖状低密度ポリエチレンにおける、JIS K 6922-1(ISO1133)によるMFR(190℃、2.16kg)が、0.5g/10分以上1.5g/10分以下であり、
前記高密度ポリエチレンと、前記直鎖状低密度ポリエチレンとの質量比が、90:10~50:50である、請求項2に記載の積層シート。 - 前記ポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレンホモポリマー及び/又はポリプロピレンブロックポリマーである、請求項2に記載の積層シート。
- 前記炭酸カルシウム粒子が、重質炭酸カルシウム粒子である、請求項1に記載の積層シート。
- 前記第1の炭酸カルシウム粒子群における、JIS M-8511に準じた空気透過法に基づく平均粒子径が、1.0μm以上3.0μm以下であり、
前記第2の炭酸カルシウム粒子群における、粒度分布D97が、20.1μm以上35.0μm以下である、請求項1に記載の積層シート。 - 前記第1の外層及び前記第2の外層の厚さの比率が、前記積層シートの全体厚さに対して、それぞれ、2.0%以上10.0%以下である、請求項1に記載の積層シート。
- 前記積層シートが、真空成形用積層シートである、請求項1から7の何れかに記載の積層シート。
- 請求項8の積層シートから成形された食品用包装容器。
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