JP7354049B2 - 積層体 - Google Patents
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Description
前記ポリエステル樹脂層が、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とするバイオマスポリエステル樹脂を含む2軸延伸フィルムであり、
前記ジカルボン酸が、テレフタル酸とイソフタル酸とを含むことを特徴とするものである。
ポリエステルフィルムA:
ジオール単位としてバイオマス由来のエチレングリコールを含み、ジカルボン酸単位として化石燃料由来のジカルボン酸を含むバイオマスポリエステルと、ジオール単位として化石燃料由来のジオールおよび/またはバイオマス由来のエチレングリコールを含み、ジカルボン酸単位として化石燃料由来のジカルボン酸を含むポリエステルを含むポリエステル樹脂製品をリサイクルして得られるリサイクルポリエステルと、を含む、単層のポリエステルフィルム。
本発明においては、前記第1のシーラント層が、ポリエチレンであってもよい。
また、本発明においては、前記イソフタル酸の含有量は、前記バイオマスポリエステル樹脂を構成する全ジカルボン酸単位に対して、2.5モル%以下であってもよい。
また、本発明においては、前記金属箔が前記紙側に位置し、
エチレン-メタクリル酸共重合体を介して、前記紙と前記金属箔とが積層されていてもよい。
また、本発明においては、前記第2のシーラント層がポリエチレンフィルムであり、
ポリエチレンを介して、前記ポリエステル樹脂層と前記ポリエチレンフィルムとが積層されていてもよい。
また、本発明においては、前記第2のシーラント層が、化石燃料由来またはバイオマス由来の樹脂材料を含んでもよい。
また、本発明による積層体の製造方法は、前記紙容器に用いられる積層体の製造方法であって、
接着樹脂層を介して紙と金属箔を有するポリエステル樹脂層とを積層することを特徴とするものである。
本明細書において、
「ポリエステル」とは、ジオール単位とジカルボン酸単位との重縮合反応により得られる重合体を意味する。
また、「化石燃料ポリエステル」とは、化石燃料由来のジオールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とする重合体を意味する。
また、「バイオマスポリエステル」とは、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とする重合体を意味する。
本発明による積層体を構成するポリエステル樹脂層1は、バイオマスポリエステル樹脂を含んでなる。バイオマスポリエステルは、上記したように、ジオール単位としてバイオマス由来のエチレングリコールを含み、ジカルボン酸単位として化石燃料由来のジカルボン酸を含むものである。本発明においては、バイオマスポリエステルの共重合成分であるジカルボン酸単位として、テレフタル酸とイソフタル酸とを含むことに特徴を有している。従来のバイオマスポリエステルは、バイオマス由来のエチレングリコールとテレフタル酸とを重縮合して得られたものであったため、バイオマスポリエステル樹脂を基材層として用いた積層体では、該積層体を用いて包装体を作製するとクラックが発生することがあった。本発明はこの問題に着目し、バイオマスポリエステルの酸成分であるジカルボン酸単位として、テレフタル酸に加えてイソフタル酸を含有させることにより、積層体の柔軟性を向上させることができることを見出した。以下、本発明に使用されるバイオマスポリエステルについて説明する。
Pbio(%)=PC14/105.5×100 ・・・(1)
縦延伸は、通常、50~100℃の温度範囲で行われる。また、縦延伸の倍率は、フィルム用途の要求特性にもよるが、2.5倍以上4.2倍以下とするのが好ましい。延伸倍率が2.5倍未満の場合は、ポリエステルフィルムの厚み斑が大きくなり良好なフィルムを得ることが難しい。
シーラント層2は、図1~3に示すように、積層体の少なくとも一方の面側に設けられるものであって、包装体とした場合に最内層側となるものである。シーラント層2は、熱によって相互に融着し得るヒートシール性樹脂により形成される層である。シーラント層2は、化石燃料由来の樹脂材料を含んでいてもよいし、バイオマス由来の樹脂材料を含んでいてもよい。
支持体層3は、積層体を支持し、積層体の強度特性や耐衝撃性などを向上させることができるものであれば、特に限定されるものではない。支持体層3は、化石燃料由来の樹脂材料を含んでいてもよいし、バイオマス由来の樹脂材料を含んでいてもよい。支持体層3を形成する樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ナイロンなどのポリアミドなどが挙げられる。また、支持体層3は延伸されていることが好ましく、二軸延伸されていることがさらに好ましい。例えば、支持体層3、ポリエステル樹脂層1、シーラント層2が順に積層され、支持体層3を延伸ポリプロピレンとした積層体を用いて包装袋を作製した場合、易開封性を向上させることができる。また、支持体層3は、これらの層を一層単独または二層以上を組み合わせて使用することができる。
バリア層4は、酸素ガスなどガスの透過を阻止するガスバリア性、あるいは水蒸気などの透過を阻止する水蒸気バリア性を有する層として機能する。バリア層4としては、例えば、アルミニウム箔など金属を圧延して得られた金属箔からなる層、アルミニウムなどの無機物や酸化珪素や酸化アルミニウムなどの無機酸化物を真空製膜することにより得られる薄膜層からなる層、ガスバリア性塗布膜からなる層、エチレン-酢酸ビニル共重合体のケン化物(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)などの樹脂層などを使用することもできる。バリア層は、従来公知の方法により形成することができ、その組成および形成方法は、特に限定されない。ガスバリア性塗布膜は、1種以上のアルコキシドと、ポリビニルアルコ-ル系樹脂および/またはエチレン・ビニルアルコ-ル共重合体とを含有し、ゾルゲル法によって重縮合して得られる膜であり、具体的には、例えば、特開2012―96469号公報に記載のものを使用することができる。
バリア層を構成するEVOHとしては、具体的には、例えば、特開2008―307847号公報に記載のものを使用することができる。なお、バリア層4は二層以上設けられてもよい。バリア層4を二層以上有する場合、それぞれが、同一の組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。また、バリア層4は、ポリエステル樹脂層1の両面にそれぞれ一層以上設けられてもよい。
印刷層は、必要に応じて設けることができ、例えば、ポリエステル樹脂層1や支持体層3に設けることができ、ポリエステル樹脂層1に設ける場合は、ポリエステル樹脂層1のシーラント層2側の面に設けることができる。印刷層は、装飾、内容物の表示、賞味期間の表示、製造者、販売者などの表示、その他などの表示のために、文字、絵柄、図形、記号、模様などの所望の任意の印刷模様を形成する層である。印刷層は、全面に設けてもよく、あるいは一部に設けてもよい。
ドライラミネーション法により2層を接着する際に設ける接着層は、積層しようとする層の表面に、接着剤層を塗布して乾燥させることにより形成することができる。接着剤としては、例えば、1液型あるいは2液型の硬化ないし非硬化タイプのビニル系、(メタ)アクリル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリウレタン系、エポキシ系、ゴム系、その他などの溶剤型、水性型、あるいは、エマルジョン型などの接着剤を用いることができる。上記のラミネート用接着剤のコーティング方法としては、例えば、ダイレクトグラビアロールコート法、グラビアロールコート法、キスコート法、リバースロールコート法、フォンテン法、トランスファーロールコート法、その他の方法で積層体を構成する層の塗布面に塗布することができる。塗布量としては、0.1g/m2~10g/m2(乾燥状態)が好ましく、1g/m2~5g/m2(乾燥状態)がより好ましい。
本発明による積層体は、包装袋、各種ラベル材料、蓋材、シート成型品、チューブ容器等の用途に好適に使用することができる。包装袋として、例えば、スタンディングパウチ型、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型(ピローシール型)、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型、ガゼット型などの種々の形態が挙げられる。その場合の積層体の厚みは、用途に応じて、適宜決定することができ、例えば、30~300μm、好ましくは35~180μmの厚みのフィルムの形態で用いられる。
本発明による積層体をスタンディングパウチに適用した場合について説明する。図5は、スタンディングパウチの構成の一例を簡略に示す図である。図5に示すように、スタンディングパウチ20は、2枚の胴部(側面シート)21と、底部(底面シート)22とで構成されている。スタンディングパウチ20は、側面シート21および底面シート22が同部材で構成されている。スタンディングパウチ20は、側面シート21を構成する積層体のシーラント層2が最内層となるように製袋されたものである。なお、本実施形態においては、スタンディングパウチ20は、側面シート21および底面シート22が同部材で構成されているが、これに限定されるものではなく、側面シート21および底面シート22が別部材で構成されていてもよい。
次に、本発明による積層体を用いてチューブ容器を形成した場合について説明する。図6は、チューブ容器の一例を簡略に示す部分断面図である。図6に示すように、チューブ容器30は、頭部31と、筒状胴部32とを備えている。頭部31は、中空円錐型の肩部33と注出口部34とからなり、一体に形成されている。
ここで、ポリエステル樹脂1を備えた積層体を用いてクラックの発生を評価した結果を示す。
本発明の他の目的は、バイオマスポリエステルを含むポリエステル樹脂層とシーラント層とが積層された積層体において、柔軟性を向上させることができる積層体を提供することである。
本発明の他の態様による積層体は、少なくとも、ポリエステル樹脂層と、シーラント層とが積層された積層体であって、
前記ポリエステル樹脂層が、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とするバイオマスポリエステル樹脂を含んでなり、
前記ジカルボン酸が、テレフタル酸とイソフタル酸とを含むことを特徴とするものである。
本発明の他の態様においては、少なくとも、前記ポリエステル樹脂層、支持体層および前記シーラント層が積層された積層体であってもよい。
また、本発明の他の態様においては、前記支持体層が、化石燃料由来またはバイオマス由来の樹脂材料を含み、前記樹脂材料が、ポリプロピレン、ポリアミド、およびポリエステルからなる群より選択される樹脂を含んでいてもよい。
また、本発明の他の態様においては、少なくとも、前記ポリエステル樹脂層、バリア層、および前記シーラント層が積層された積層体であってもよい。
また、本発明の他の態様においては、前記シーラント層が、化石燃料由来またはバイオマス由来の樹脂材料を含み、前記樹脂材料が、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリ乳酸からなる群より選択される樹脂を含んでいてもよい。
本発明の他の態様によれば、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とするバイオマスポリエステル樹脂を含むポリエステル樹脂層を備えた積層体において、ジカルボン酸成分としてイソフタル酸を含むことにより、柔軟性を向上させることができる積層体を実現することができる。
<積層体1の作製>
化石燃料由来のテレフタル酸と化石燃料由来のイソフタル酸とバイオマス由来のエチレングリコール(バイオマスポリエステル)と、化石燃料由来のテレフタル酸と化石燃料由来のエチレングリコール(化石燃料ポリエステル)とを用いて製膜された厚みが12μmの二軸延伸されたポリエステルフィルム1を準備した。ポリエステルフィルム1は、放射性炭素(C14)測定によるバイオマス由来の炭素の含有量は20%であった。また、イソフタル酸の含有量は、バイオマスポリエステルを構成する全ジカルボン酸単位に対して、2.0モル%であり、ポリエステルフィルム1におけるイソフタル酸の含有量は、ポリエステルフィルム1を構成する全ジカルボン酸単位に対して、1.33モル%であった。
<積層体2の作製>
化石燃料由来のテレフタル酸のみとバイオマス由来のエチレングリコール(バイオマスポリエステル)と、化石燃料由来のテレフタル酸と化石燃料由来のエチレングリコール(化石燃料ポリエステル)とを用いて製膜された厚みが12μmの二軸延伸されたポリエステルフィルム2を準備した。ポリエステルフィルム2は、放射性炭素(C14)測定によるバイオマス由来の炭素の含有量は20%であった。
雄型と雌型で押圧することにより、上記積層体1および上記積層体2に罫線加工を施すとともに、紙容器用のブランクに打ち抜いた。その後、アルコール溶液を収容するとともに、低密度ポリエチレンフィルムの面が内面になるようにブランクを製函した後、1週間経過後のアルミニウム箔の腐食を目視により観察した。積層体1は、アルミニウム箔の腐食は観察されなかった。一方、ポリエステルフィルム2を用いた積層体2は、アルミニウム箔の腐食が観察された。これは、罫線加工によりポリエステルフィルム2にクラックが発生した結果、低密度ポリエチレンフィルムの面からアルコール溶液がポリエステルフィルム2を通過してアルミニウム箔まで達したことを示すものである。
<積層体3の作製>
化石燃料由来のテレフタル酸と化石燃料由来のイソフタル酸とバイオマス由来のエチレングリコール(バイオマスポリエステル)と、化石燃料由来のテレフタル酸と化石燃料由来のエチレングリコール(化石燃料ポリエステル)とを用いて製膜された厚みが12μmの二軸延伸されたポリエステルフィルム1を準備した。ポリエステルフィルム1は、放射性炭素(C14)測定によるバイオマス由来の炭素の含有量は20%であった。また、イソフタル酸の含有量は、バイオマスポリエステルを構成する全ジカルボン酸単位に対して、2.0モル%であり、ポリエステルフィルム1におけるイソフタル酸の含有量は、ポリエステルフィルム1を構成する全ジカルボン酸単位に対して、1.33モル%であった。
<積層体4の作製>
化石燃料由来の低密度ポリエチレン(密度0.920g/m3、厚さ40μm)の代わりにバイオマス由来の低密度ポリエチレン(ブラスケム社製、SBC118、密度0.918g/m3、厚さ40μm)を用いた以外は、参考例1と同様に作製して、ポリエステルフィルム1、低密度ポリエチレンが積層された積層体4を得た。そして、側面シート21および底面シート22として積層体4を用いて、図5に示すスタンディングパウチを作製した。
<積層体5の作製>
上記ポリエステルフィルム1の一方の面にコロナ処理を施し、コロナ処理面に、印刷層(絵柄)を形成した。次に、サンドラミネート法を用いて、ポリエステルフィルム1の印刷面と、アルミニウム箔(厚さ7μm)とを、化石燃料由来の低密度ポリエチレン(密度0.920g/m3、厚さ15μm)を介して貼合した。さらに、サンドラミネート法を用いて、該アルミニウム箔と、化石燃料由来の低密度ポリエチレンフィルム(密度0.920g/m3、厚さ40μm)とを、化石燃料由来の低密度ポリエチレン(密度0.920g/m3、厚さ15μm)を介して貼合し、ポリエステルフィルム1、印刷層、低密度ポリエチレン、アルミニウム箔、低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンフィルムが順に積層された積層体5を得た。そして、側面シート21および底面シート22として積層体3を用いて、図5に示すスタンディングパウチを作製した。
<積層体6の作製>
化石燃料由来の低密度ポリエチレンフィルム(密度0.920g/m3、厚さ40μm)の代わりにバイオマス由来の低密度ポリエチレン(ブラスケム社製、SBC118、密度0.918g/m3、厚さ40μm)を用いた以外は、参考例3と同様に作製して、ポリエステルフィルム1、印刷層、低密度ポリエチレン、アルミニウム箔、低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンフィルムが順に積層された積層体6を得た。そして、側面シート21および底面シート22として積層体6を用いて、図5に示すスタンディングパウチを作製した。
<積層体7の作製>
上記ポリエステルフィルム1の一方の面に印刷層を形成した。次に、ドライラミネート法を用いて、該ポリエステルフィルム1の印刷層の面とアルミニウム箔(厚さ9μm)とを貼合した。次に、ドライラミネート法を用いて、該アルミニウム箔と化石燃料由来の直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(密度0.916g/m3、厚さ130μm)とを貼合した。次に、ドライラミネート法を用いて、上記ポリエステルフィルム1の他方の面と化石燃料由来の直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(密度0.916g/m3、厚さ130μm)とを貼合して、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム1、印刷層、アルミニウム箔、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムが順に積層された積層体7を得た。そして、筒状胴部32として、積層体7を用いて、ポリエステルフィルム1に隣接する直鎖状低密度ポリエチレンフィルムが内面になるようにして、図6に示すチューブ容器を作製した。
<積層体8の作製>
ポリエステルフィルム1に隣接する化石燃料由来の直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(密度0.916g/m3、厚さ130μm)の代わりにバイオマス由来の直鎖状低密度ポリエチレン(ブラスケム社製、SLL118、密度0.916g/m3、厚さ130μm)を用いた以外は、参考例5と同様に作製して、直鎖状低密度ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィルム1、印刷層、アルミニウム箔、直鎖状低密度ポリエチレンフィルムが順に積層された積層体8を得た。そして、筒状胴部32として、積層体8を用いて、ポリエステルフィルム1に隣接する直鎖状低密度ポリエチレンフィルムが内面になるようにして、図6に示すチューブ容器を作製した。
<積層体9の作製>
化石燃料由来のテレフタル酸のみとバイオマス由来のエチレングリコール(バイオマスポリエステル)と、化石燃料由来のテレフタル酸と化石燃料由来のエチレングリコール(化石燃料ポリエステル)とを用いて製膜された厚みが12μmの二軸延伸されたポリエステルフィルム2を準備した。ポリエステルフィルム2は、放射性炭素(C14)測定によるバイオマス由来の炭素の含有量は20%であった。
<積層体10の作製>
上記ポリエステルフィルム1の代わりに上記ポリエステルフィルム2を用いた以外は、参考例2と同様に作製して、ポリエステルフィルム2、印刷層、低密度ポリエチレン、アルミニウム箔、低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンフィルムが順に積層された積層体10を得た。そして、側面シート21および底面シート22として積層体10を用いて、図5に示すスタンディングパウチを作製した。
上記積層体5および上記積層体10を用いて、ポリエステルフィルム1および2の柔軟性(ループスティフネス)を評価した。評価結果を表1に示す。ここで、MD方向はポリエステルフィルムの搬送方向を指し、TD方向はMD方向と直交する方向を指す。
2、2a、2b シーラント層
3 支持体層
4 バリア層
5 接着樹脂層
10、10A、10B 積層体
20 スタンディングパウチ
21 側面シート
22 底面シート
30 チューブ容器
31 頭部
32 筒状胴部
33 肩部
34 注出口部
Claims (6)
- 少なくとも、第1のシーラント層と、紙と、金属箔を有するポリエステル樹脂層(但し、下記ポリエステルフィルムAを含むポリエステル樹脂層を除く。)と、第2のシーラント層とがこの順に積層された積層体を含み、罫線加工が施された紙容器であって、
前記ポリエステル樹脂層が、バイオマス由来のエチレングリコールをジオール単位とし、化石燃料由来のジカルボン酸をジカルボン酸単位とするバイオマスポリエステル樹脂を含む2軸延伸フィルムであり、
前記ジカルボン酸が、テレフタル酸とイソフタル酸とを含み、
前記イソフタル酸の含有量は、前記バイオマスポリエステル樹脂を構成する全ジカルボン酸単位に対して、2.5モル%以下である、ことを特徴とする、紙容器。
ポリエステルフィルムA:
ジオール単位としてバイオマス由来のエチレングリコールを含み、ジカルボン酸単位として化石燃料由来のジカルボン酸を含むバイオマスポリエステルと、ジオール単位として化石燃料由来のジオールおよび/またはバイオマス由来のエチレングリコールを含み、ジカルボン酸単位として化石燃料由来のジカルボン酸を含むポリエステルを含むポリエステル樹脂製品をリサイクルして得られるリサイクルポリエステルと、を含む、単層のポリエステルフィルム。 - 前記第1のシーラント層が、ポリエチレンである、請求項1に記載の紙容器。
- 前記金属箔が前記紙側に位置し、
エチレン-メタクリル酸共重合体を介して、前記紙と前記金属箔とが積層されている、請求項1又は2に記載の紙容器。 - 前記第2のシーラント層がポリエチレンフィルムであり、
ポリエチレンを介して、前記ポリエステル樹脂層と前記ポリエチレンフィルムとが積層されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の紙容器。 - 前記第2のシーラント層が、化石燃料由来またはバイオマス由来の樹脂材料を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の紙容器。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の紙容器に用いられる積層体の製造方法であって、
接着樹脂層を介して紙と金属箔を有するポリエステル樹脂層とを積層する、積層体の製造方法。
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