JP7415232B2 - 多層構造体及び包装体 - Google Patents
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Description
(1)100MPa以上の高圧下での処理に用いられる多層構造体であって、
エチレン-ビニルアルコール系共重合体層、ヒートシール樹脂層及び接着樹脂層を有し、
前記エチレン-ビニルアルコール系共重合体層が、ナトリウムイオンを含有し、
前記エチレン-ビニルアルコール系共重合体層中のナトリウムイオンの含有量が10~500ppmである多層構造体。
(2)厚みが、20~1000μmである(1)に記載の多層構造体。
(3)(1)又は(2)に記載の多層構造体を有する包装体。
また、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」等の語は、図面の方向に対応する便宜的なものである。
さらに、本発明において、ppmは質量基準である。
本発明の多層構造体は、100MPa以上の高圧下での処理に用いられる多層構造体であって、少なくとも、エチレン-ビニルアルコール系共重合体(以下、「EVOH」と言うことがある。)層、ヒートシール樹脂層及び接着樹脂層を有する。
以下に各層について説明する。
EVOH層は、EVOH樹脂組成物からなる層である。EVOH樹脂組成物は、EVOH並びに、ナトリウムイオンを含有する。
そのため、当業者であれば、通常、多層構造体に用いるEVOH層として、ナトリウムイオンを含有するEVOH層を用いることはない。
EVOHは、通常、エチレンとビニルエステル系モノマーとの共重合体(エチレン-ビニルエステル系共重合体)をケン化することにより得られる樹脂であり、非水溶性の熱可塑性樹脂である。重合法は公知の任意の重合法、例えば、溶液重合、懸濁重合、エマルジョン重合を用いて行うことができるが、一般的にはメタノール等の低級アルコールを溶媒とする溶液重合が用いられる。得られたエチレン-ビニルエステル系共重合体のケン化も公知の方法で行い得る。このようにして製造されるEVOHは、エチレン由来の構造単位とビニルアルコール構造単位を主とし、ケン化されずに残存した若干量のビニルエステル構造単位を含むものである。
EVOH樹脂組成物は、EVOH並びに、ナトリウムイオンを含有する。
無機塩としては、例えば、炭酸塩、炭酸水素塩、リン酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩、塩化物塩等が挙げられる。
有機酸塩としては、例えば、酢酸塩、酪酸塩、プロピオン酸塩、エナント酸塩、カプリン酸塩等の炭素数2~11のモノカルボン酸塩;シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、アジピン酸塩、スベリン酸塩、セバチン酸塩等の炭素数2~11のジカルボン酸塩;ラウリン酸塩、パルミチン酸塩、ステアリン酸塩、12-ヒドロキシステアリン酸塩、ベヘン酸塩、モンタン酸塩等の炭素数12以上のモノカルボン酸塩等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
i)EVOHペレットの製造段階でナトリウム化合物と接触させる方法、
ii)予め作製したEVOHペレットとナトリウム化合物とを接触させる方法、
等が挙げられる。
ia)EVOHペレットの原料(例えば、EVOH溶液・含水組成物や乾燥EVOH等)にナトリウム化合物を添加する方法、
ib)ナトリウム化合物を含有する溶液を、EVOHペレットを押出成形する際の凝固液に添加する方法、
等が挙げられる。
iia)ナトリウム化合物を含有する溶液をEVOHペレットに噴霧する方法、
iib)ナトリウム化合物を含有する溶液にEVOHペレットを浸漬する方法、
iic)ナトリウム化合物を含有する溶液を撹拌しながら、EVOHペレットを投入する方法、
iid)ナトリウム化合物の粉末をEVOHペレットに直接添加して混ぜ合わせる方法、
等が挙げられる。
これらの中でも、EVOH樹脂組成物を効率よく作製できる点で、iib)の方法及びiic)の方法が好ましく、iib)の方法がより好ましい。
水としては、例えば、精製水、イオン交換水等が挙げられる。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等が挙げられる。
なお、水/アルコール混合溶液において、水/アルコール(質量比)は通常90/10~10/90である。
かかる濃度が低すぎると、所定量のナトリウム化合物を含有させることが困難となる傾向があり、高すぎると得られるEVOH樹脂組成物の外観が悪化する傾向にある。
また、上記iib)の方法において、浸漬する時間は、通常1~5分、好ましくは2~3分である。上記iic)の方法において、EVOHペレットを投入後の撹拌時間は、通常0.5~5分、好ましくは2~3分である。
EVOH樹脂組成物中のナトリウムイオンの含有量は、好ましくは10~500ppmであり、より好ましくは50~500ppmであり、さらに好ましくは100~400ppmである。
(1)EVOHの粘度が下がり、EVOH層と接着樹脂層の界面が乱れてしまい、EVOH層と接着樹脂層との接着が阻害される。
(2)分解したEVOHの端部のラジカルが再度反応し、ゲルが発生してしまう。このゲルは接着樹脂と反応をしないため、EVOH層と接着樹脂層との接着が阻害される。
ヒートシール樹脂層は、熱によって溶融し相互に融着し得る層である。
ヒートシール樹脂層に用いるヒートシール樹脂としては、従来公知のヒートシール性を有する樹脂を用いることが可能である。
例えば、ポリエチレン(例えば、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE))、ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン-アクリル酸エチル共重合体、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-プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、これらポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、フマール酸、その他の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂等の樹脂が挙げられる。
接着樹脂層は、各層の接着強度を高めるために設けられる。接着樹脂層が適切に配置されていない場合、わずかな力で各層が剥離してしまい、スタンドアップパウチ等の包装体としての使用に耐えられなくなることがある。
本発明の多層構造体は、ポリアミド系樹脂層を有してもよい。
ポリアミド系樹脂層によって、ガスバリア性および耐落袋性を向上させることができる。
ポリアミド系樹脂としては、例えば、ポリカプラミド(ナイロン6)、ポリ-ω-アミノヘプタン酸(ナイロン7)、ポリ-ω-アミノノナン酸(ナイロン9)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリラウリルラクタム(ナイロン12)等のホモポリマーの他、共重合ポリアミド系樹脂が挙げられる。
本発明の多層構造体は、上記した層以外に、他の樹脂層を有してもよく、また、他の樹脂層が積層される位置は任意である。
また、本発明の多層構造体は、基材フィルムを有してもよい。
基材フィルムは、機械的、物理的、化学的等において優れた強度を有し、耐突き刺し性、耐熱性、防湿性、耐ピンホール性、透明性等に優れた樹脂のフィルムないしシートを使用することが好ましい。
上記のような理由から、基材フィルムの厚みは、3~100μmであることが好ましく、特には10~50μmであることが好ましい。
また、本発明の多層構造体は、2種類の層を貼りあわせる際に用いられる接着剤層を有してもよい。接着剤層にはドライラミネート用接着剤を用いることができる。ドライラミネート用接着剤としては、二液硬化型ウレタン系接着剤、ポリエステルウレタン系接着剤、ポリエーテルウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。また、これらの接着剤を用いて2種類の層を貼り合わせる方法として、ドライラミネート法がある。
二液硬化型ウレタン系接着剤は、主剤と硬化剤からなるものであり、好ましくはポリエステルポリオールと多官能ポリイソシアネートからなる二液硬化型ウレタン系接着剤が挙げられる。この多官能ポリイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が挙げられる。
本発明の多層構造体は、イージーピール樹脂層を有してもよい。
イージーピール樹脂層によって、本発明の多層構造体を有する包装体の易開封性を向上させることができる。
本発明の多層構造体の好適な実施形態として、該多層構造体10は、例えば、図1に示すように、ヒートシール樹脂層1、接着樹脂層2、及びEVOH層3を有する。
本発明の多層構造体の全厚は、20~1000μmであることが好ましく、より好ましくは40~500μm、更に好ましくは50~300μm、特に好ましくは60~150μmである。全厚が薄すぎると、自立性を保持するための剛性が得られない傾向がある。また、全厚が厚すぎると、剛性が大き過ぎて、スタンドアップパウチ等の包装体に実際に食品等を充填する際の開口性が低下する傾向がある。
本発明の多層構造体は、例えば、溶融成形法、ウエットラミネーション法、ドライラミネーション法、無溶剤ラミネーション法、押出ラミネーション法、共押出ラミネーション法、インフレーション法等で製造することができる。中でも、溶剤を使用しないという環境面、別工程でラミネートを実施する必要がないというコスト面から溶融成形法が好ましい。
本発明の多層構造体は、包装体として使用することができ、例えば、スタンドアップパウチとして使用することができる。
スタンドアップパウチは、本発明の多層構造体により形成される。スタンドアップパウチは、胴部及び胴部に対して垂直方向に設けられた底部を有し、内容物を充填した際に自立出来る剛性を有する。
スタンドアップパウチの寸法としては、継ぎ口等を含まない多層構造体部分の寸法にて、例えば、幅Wが50~1000mm、好ましくは100~500mm、特に好ましくは100~200mm、高さHが50~1000mm、好ましくは100~500mmであり、特に好ましくは150~300mm、底部の奥行きDが10~500mm、好ましくは20~300mm、特に好ましくは30~100mmである。前記寸法は、スタンドアップパウチを構成する胴部シート6及び底部シート7のサイズを調整することにより所望の寸法とすることができる。
まず、スタンドアップパウチを形成するために、本発明の多層構造体を所定の幅にスリットし、胴部シート、底部シートを形成する。図2に示したように、二枚の胴部シート6,6を対向するように重ね、底部シート7を二枚の胴部シート6,6の下部の間に挟み込んで、底部と左右側辺をシールする。そして、それぞれ底部シール部8、左右のサイドシール部9を形成し、天部、即ち上部が開口したスタンドアップパウチを形成する。
上部が開口したスタンドアップパウチ5に内容物を充填して、その後、開口部をヒートシールすることで、スタンドアップパウチ5が形成される。
スタンドアップパウチを構成する包装用袋内に充填包装する内容物としては、例えば、果物、調理食品、水産練り製品、冷凍食品、煮物、餅、液体スープ、調味料、飲料水、その他の各種の飲食品等を挙げることができる。具体的には、例えば、リンゴ、カレー、シチュー、スープ、ミートソース、ハンバーグ、ミートボール、しゅうまい、おでん、お粥等の流動食品、ゼリー状食品、水等を挙げることができる。
本発明の多層構造体を有する包装体は、高圧処理に施される。ここで、本発明で言う高圧処理とは、例えば水を媒体として高圧条件下で行う殺菌処理である。
さらに、高圧処理を行うと、タンパク質が高圧下で変性し、硬化することから、高圧処理はジャムやソースなどの加工食品を製造する際にも用いられることがある。
高圧処理で採用される温度は、通常0~90℃、好ましくは5~85℃、特に好ましくは50~80℃である。
高圧処理で採用される処理時間は、好ましくは0.5~60分、特に好ましくは1~45分である。
なお、例中「%」とあるのは、特に断りのない限り、質量基準を意味する。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、酢酸ナトリウム、リン酸カルシウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物A~Dを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、酢酸ナトリウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物E~Gを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、ステアリン酸ナトリウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物Hを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、酢酸ナトリウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物Iを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOHを用い、メルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物J~Lを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、酢酸ナトリウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物Mを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、ステアリン酸リチウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物Nを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、酢酸カリウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物Oを得た。
エチレン含有量及びケン化度が表1記載のものになるように調整されたEVOH、ステアリン酸カルシウムを用い、金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)が表1記載のものになるように調整されたEVOH樹脂組成物Pを得た。
EVOH樹脂組成物A~Pの金属イオン含有量及びメルトフローレート(MFR)は、以下に記載の方法で得た。
各EVOH樹脂組成物10gを700℃で3時間加熱灰化し塩酸で処理して得られる溶液に、純水を加えて50mLに定容したものを検液とし、原子吸光分析により各金属イオン(ナトリウムイオン、カルシウムイオン、リチウムイオン、カリウムイオン)の含有量を定量した。
各EVOH樹脂組成物メルトフローレート(MFR)を、210℃、2160g荷重下で測定した。
樹脂組成物Q及びRとして、下記のものを用意した。
樹脂組成物Q:ポリアミド6(宇部興産社製、グレード名「1020」) 融点220℃
樹脂組成物R:メタキシレンジアミン(三菱ガス化学社製、グレード名「S6007」) 融点240℃
多層構造体に含まれる各層の材料として、以下の材料を用意した。
ヒートシール樹脂層:ポリプロピレン(日本ポリプロ社製「EA7AD」)
ホモポリプロピレン接着樹脂層:ポリプロピレン系接着樹脂(Lyondell Basell社製「プレクサー」、グレード「PX6002」)
EVOH層:EVOH樹脂組成物A
(層間接着性)
得られた多層構造体の、流れ方向における接着樹脂層及びEVOH層の間の剥離強度をJIS K 6854-1に基づき測定した。
サンプル試験片のサイズ:15mm×300mm
引張試験速度:300mm/min
チャック間距離:50mm
〔評価基準〕
A:剥離強度が10N/15mm以上であった。
B:剥離強度が3N/15mm以上10N/15mm未満であった。
C:剥離強度が3N/15mm未満であった。
得られた多層構造体から120mm×150mmのサイズのものを2枚用意し、それらを重ねて、その3方をヒートシールし、3方シール袋を得た。3方シール袋に超純水を30ml入れて、真空条件下でヒートシールを行い、包装体を得た。得られた包装体の状態を目視にて観察し、下記基準に基づき剥離性を評価した。
A:接着樹脂層とEVOH層の間に、剥離を確認できなかった。
B:接着樹脂層とEVOH層の間に、5mm×5mm未満の大きさの剥離を確認した。
C:接着樹脂層とEVOH層の間に、5mm×5mm以上の大きさの剥離を確認した。
得られた多層構造体の酸素透過度(cc/m2・day・atm)を、酸素透過率測定装置「Ox-tran2/21」(Mocon社製)を用いて以下の条件により測定した。
多層構造体の片面の測定条件:23℃、50%RH
多層構造体のもう片面の測定条件:23℃、90%RH
得られた多層構造体から120mm×150mmのサイズのものを2枚用意し、それらを重ねて、その3方をヒートシールし、3方シール袋を得た。3方シール袋に、5質量%の食塩水30ml及びナイフで1/8の大きさにカットされたリンゴ(品名:ジョナゴールド)を入れて真空条件下でヒートシールを行い、ヘッドスペースに空気が含まれないようにして、包装体を得た。
○:リンゴに褐変が確認されなかった。
×:リンゴに褐変が確認された。
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりにEVOH樹脂組成物Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、高圧処理時の処理圧力を100MPaとした以外は実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりにEVOH樹脂組成物B~Eを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
多層構造体に含まれる各層の材料として、以下の材料を用意した。
ヒートシール樹脂層:ポリプロピレン(日本ポリプロ社製「EA7AD」)
ホモポリプロピレン接着樹脂層:ポリプロピレン系接着樹脂(Lyondell Basell社製「プレクサー」、グレード「PX6002」)
EVOH層:EVOH樹脂組成物B
ポリアミド系樹脂層:ナイロン6(DSM社製 1022B)
A:ポリアミド系樹脂層とEVOH層の間に、剥離を確認できなかった。
B:ポリアミド系樹脂層とEVOH層の間に、5mm×5mm未満の大きさの剥離を確認した。
C:ポリアミド系樹脂層とEVOH層の間に、5mm×5mm以上の大きさの剥離を確認した。
多層構造体に含まれる各層の材料として、以下の材料を用意した。
ヒートシール樹脂層:ポリプロピレン(日本ポリプロ社製「EA7AD」)
ホモポリプロピレン接着樹脂層:ポリプロピレン系接着樹脂(Lyondell Basell社製「プレクサー」、グレード「PX6002」)
EVOH層:EVOH樹脂組成物B
ポリアミド系樹脂層:ナイロン6(DSM社製 1020J)
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりにEVOH樹脂組成物F~Iを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりにEVOH樹脂組成物Jを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、高圧処理時の処理圧力を100MPaとした以外は実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりにEVOH樹脂組成物Jを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりにEVOH樹脂組成物Kを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、高圧処理時の処理圧力を100MPaとした以外は実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりにEVOH樹脂組成物Kを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
EVOH層としてEVOH樹脂組成物Aの代わりに樹脂組成物L~Rを用いたこと以外は実施例1と同様にして、多層構造体を作製した。
得られた多層構造体について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
2 接着樹脂層
3 EVOH層
5 スタンドアップパウチ
6 胴部シート
7 底部シート
8 底部シール部
9 サイドシール部
10 多層構造体
Claims (4)
- 100MPa以上の高圧下での処理に用いられる多層構造体であって、
エチレン-ビニルアルコール系共重合体層、ヒートシール樹脂層及び接着樹脂層を有し、
前記エチレン-ビニルアルコール系共重合体層が、ナトリウムイオンを含有し、
前記エチレン-ビニルアルコール系共重合体層中のナトリウムイオンの含有量が10~500ppmである多層構造体。 - 厚みが、20~1000μmである請求項1に記載の多層構造体。
- 前記ヒートシール樹脂層の厚みが3~200μmである、請求項1又は2に記載の多層構造体。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の多層構造体を有する包装体。
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