JP7455942B2 - 樹脂シート、成形体および包装体 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂シート、成形体および包装体に関する。

従来から、医薬品や医療品、化粧品、食品、飲料、工業部材、電子部品などの包装材に樹脂シートが使用されている。内容物の保護性、例えば水蒸気や酸素に対するバリア性を向上させるために、水蒸気バリア層および酸素バリア層を有する樹脂シートを用いて包装体を構成することも知られている。例えば、特許文献１には、水蒸気バリア層と酸素バリア層とを有するシートにおいて、水蒸気バリア層に所定量の無機充填剤を添加することで、レトルト、滅菌処理後にも高度なバリア性を発現させる技術が記載されている。

このように、水蒸気バリア層に無機充填剤を添加したり、同様に水蒸気バリア層に石油樹脂を添加したりすることによって、水蒸気バリア性を向上させることができる。高い水蒸気バリア性を有する水蒸気バリア層を酸素バリア層とともに積層すれば、例えば高い酸素バリア性を有するものの酸素バリア性の湿度依存性が高いエチレンビニルアルコール樹脂で酸素バリア層を形成した場合にも、内容物の加熱時に酸素バリア性が低下するのを防ぐことができる。

特開２０１５－２４５５６号公報

上記のように水蒸気バリア層に無機充填剤や石油樹脂を添加した樹脂シートで構成された包装体において、耐衝撃性や熱成形性等の特性を向上させるために、水蒸気バリア層の外側に設けた何れかの層に熱可塑性エラストマーを含有させる技術は知られていた。しかし、水蒸気バリア層のバリア性の低下を避けるために、水蒸気バリア層に熱可塑性エラストマーを含有させた積層体からなる樹脂シートは知られていない。

しかしながら、水蒸気バリア層を備えた積層体からなる樹脂シートを用いた成形体に内容物を充填シールし、加熱処理を行った包装体は、加熱処理後、低温状態で貯蔵または運搬されるため、特に落下などの衝撃で破損しやすくなる場合がある。

そこで、本発明は、バリア層を有する樹脂シートにおいて、水蒸気バリア性を維持しつつ、耐衝撃性や熱成形性を向上させることが可能な、新規かつ改良された樹脂シート、成形体および包装体を提供することを目的とする。

本発明のある観点によれば、ポリプロピレンまたは環状ポリオレフィンを含む樹脂、無機充填剤、水素添加石油樹脂、および熱可塑性エラストマーを含む樹脂組成物で形成される第１基材層と、エチレンビニルアルコールを含む樹脂組成物で形成されるＥＶＯＨ層とを少なくとも有する樹脂シートからなり、樹脂シートを用いた成形体に内容物を充填シールし、加熱処理を行った包装体が提供される。
上記の構成では、第１基材層に無機充填剤や水素添加石油樹脂を添加することによって、高い水蒸気バリア性を維持することができる。加えて、第１基材層に熱可塑性エラストマーを添加することによって、耐衝撃性や熱成形性などの特性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る樹脂シートの積層構造を示す模式的な断面図である。 図１に示される樹脂シートで構成される包装体の断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る樹脂シートの積層構造を示す模式的な断面図である。後述するように加熱処理される包装体を構成する樹脂シート１０は、ＥＶＯＨ層１１と、第１基材層１２，１３と、第２基材層１４，１５と、シール層１６とを有する。以下、各層の構成について説明する。樹脂シート１０は、包装体を構成するのに適した厚み、具体的には例えば０．３ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下の厚みで形成されるが、この例には限定されない。

ＥＶＯＨ層１１は、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）などのエチレンビニルアルコールを含む樹脂組成物で形成される。ＥＶＯＨ層１１と、ＥＶＯＨ層１１の両側に積層される第１基材層１２，１３との間には、接着層１１１，１１２が形成される。第１基材層１２，１３は、ポリプロピレン、タルクなどの無機充填剤、アイマーブ（登録商標）またはアルコン（登録商標）などの水素添加石油樹脂、および熱可塑性エラストマーを含む樹脂組成物で形成される。ここで、第１基材層１２，１３に含まれる熱可塑性エラストマーは、例えばオレフィン系エラストマー、またはα－オレフィンコポリマーなどでありうる。なお、第１基材層１２，１３は、ポリプロピレンに代えて、またはポリプロピレンに加えて、環状ポリオレフィンを含む樹脂組成物で形成されてもよい。

ここで、第１基材層１２，１３に含まれるポリプロピレンは、例えばプロピレン連鎖部分のアイソタクチック・ペンタッド分率が０．９５以上のポリプロピレン単独重合体である高立体規則性ホモポリプロピレンとすることで、耐衝撃性（飛散防止）や熱成形性などの特性を維持しつつ、より高い水蒸気バリア性および酸素バリア性を実現することができる。

第２基材層１４，１５は、第１基材層１２，１３のＥＶＯＨ層１１とは反対側にそれぞれ隣接し、ポリプロピレン、ポリエチレン、および熱可塑性エラストマーを含む樹脂組成物で形成される。第２基材層１４，１５に含まれる熱可塑性エラストマーは、例えばオレフィン系エラストマー、またはα－オレフィンコポリマーなどでありうる。シール層１６は、後述する蓋体とのヒートシールなどによる接合に適したポリオレフィン系樹脂、具体的にはホモポロプロピレン（ＨＰＰ）、ランダムポリプロピレン（ＲＰＰ）もしくはブロックポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）もしくは低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）などのポリエチレン系樹脂、または直鎖状エチレン－α－オレフィン共重合体などが用いられる。

上記のような樹脂シート１０では、ＥＶＯＨを含むＥＶＯＨ層１１によって、高い酸素バリア性が実現される。また、無機充填剤および水素添加石油樹脂を含む第１基材層１２，１３によって、高い水蒸気バリア性が実現されるとともに、内容物の加熱時におけるＥＶＯＨ層１１の酸素バリア性の低下を防ぎ、高い酸素バリア性を維持することができる。第１基材層１２，１３に無機充填剤や水素添加石油樹脂を添加した場合、ポリプロピレンのもつ耐衝撃性や熱成形性などの特性が低下する可能性があるが、本実施形態では第１基材層１２，１３に熱可塑性エラストマーを添加することによって、耐衝撃性や熱成形性などの特性を維持している。

また、樹脂シート１０では、第２基材層１４，１５にも熱可塑性エラストマーが添加されている。これによって、第２基材層１４，１５の耐衝撃性や熱成形性を向上させることができる。なお、例えば第２基材層１４，１５だけに熱可塑性エラストマーを添加した場合、樹脂シート１０全体としては耐衝撃性や熱成形性が維持されるものの、第１基材層１２，１３の耐衝撃性や熱成形性が低下し、例えば衝撃が加わったときに第１基材層１２，１３が破損して水蒸気バリア性が低下する可能性がある。従って、本実施形態では、第１基材層１２，１３および第２基材層１４，１５の両方に熱可塑性エラストマーを添加して、樹脂シート１０が例えば衝撃が加わったときにも水蒸気バリア性を維持することを可能にしている。

なお、上述の通り、本実施形態において第２基材層１４，１５には無機充填剤や水素添加石油樹脂が添加されていないため、第２基材層１４，１５に熱可塑性エラストマーを添加しなくても、十分な耐衝撃性や熱成形性が得られる可能性がある。そのような場合には、第１基材層１２，１３のみに熱可塑性エラストマーを添加し、第２基材層１４，１５には熱可塑性エラストマーを添加しなくてもよい。

また、上記の例において樹脂シート１０はＥＶＯＨ層１１の両側に積層される２つの第１基材層１２，１３を有するが、内容物の加熱時におけるＥＶＯＨ層１１の酸素バリア性の低下を防ぐためには包装体の内容物側（図中の上側）の第１基材層１２があればよく、必ずしも２つの第１基材層１２，１３の両方が設けられなくてもよい。また、第２基材層１４，１５およびシール層１６は、樹脂シート１０に必要とされる剛性や、蓋体などの他の部材との接合の必要性などに応じて設けられればよいため、必ずしも上記の例で説明されたような第２基材層１４，１５およびシール層１６のすべてが樹脂シート１０に含まれなくてもよい。

図２は、図１に示される樹脂シートで構成される包装体の断面図である。図２に示されるように、包装体１００は、樹脂シート１０で構成される容器本体と、容器本体に接合される蓋体２０とを含む。図示された例では、容器本体が底面部１０１、側面部１０２およびフランジ部１０３を含む形状に成形され、蓋体２０がフランジ部１０３で容器本体に接合されている。蓋体２０とフランジ部１０３とは、例えばヒートシールなどによって接合される。蓋体２０を酸素バリア性および水蒸気バリア性を有する積層体で形成し、容器本体と蓋体２０とを互いに接合することによって、内容物が収納される収納空間Ｓが密封され、内容物の高い保護性、具体的には水蒸気や酸素に対するバリア性が実現される。

上記のような包装体１００を内容物の殺菌などのために加熱処理した場合、収納空間Ｓで水蒸気が発生する。発生した水蒸気がＥＶＯＨ層１１に達すると酸素バリア性が低下する可能性があるが、本実施形態では樹脂シート１０に含まれる第１基材層１２によってＥＶＯＨ層１１が水蒸気から保護される。従って、包装体の加熱処理後も、ＥＶＯＨ層１１の酸素バリア性が維持され、内容物の品質を良好に保つことができる。例えば加熱処理後に包装体１００を低温状態で貯蔵または運搬した場合に落下などによって衝撃が加えられても、樹脂シート１０の第１基材層１２，１３に添加された熱可塑性エラストマーによって耐衝撃性が維持されるために包装体１００や第１基材層１２，１３が破損せず、引き続き良好な水蒸気バリア性が得られることは既に述べた通りである。

なお、上記の樹脂シート１０では、第１基材層１２，１３を合わせた層厚の全層厚に対する比率を５０％～９０％、第２基材層１４，１５を合わせた層厚の全層厚に対する比率を１０％～５０％とすることが好ましい。このような層厚の比率によって、破損時の飛散防止や、ＦＦＳ（Form Fill Seal）での熱板成形時の付着防止、石油樹脂の溶出防止（衛生性）を図り、水蒸気バリア性と酸素バリア性を向上させることができる。より具体的には、内容物の加熱時においても高い水蒸気バリア性を維持するためには第１基材層１２，１３の層厚の全層厚に対する比率を５０％以上とすることが好ましい。一方、ＦＦＳでの熱板成形時の成形不良を防止する観点からは、第１基材層１２，１３全層厚に対する比率を９０％以下とすることが好ましい。

次に、本発明の実施例について説明する。実施例では、上記で図１を参照して説明したような樹脂シート１０を、ディストリビュータ方式共押出多層シート製造装置を用いて作製した。表１に示す実施例１～実施例３、および比較例の樹脂シート１０において、ＥＶＯＨ層１１は株式会社クラレ製のエチレン－ビニルアルコール共重合樹脂（商品名：エバールＪ）、ＥＶＯＨ層１１の両側の接着層１１１，１１２は三井化学株式会社製の無水マレイン酸変性ポリプロピレン（商品名：アドマー、グレード：ＱＢ５１５）、第１基材層１２，１３は株式会社プライムポリマー社製の高立体規則性ホモポリプロピレン（商品名：E100GV）、タルク、出光興産株式会社製の水素添加石油樹脂（商品名：アイマーブ、グレード名：P-140）、三井化学株式会社製の熱可塑性エラストマー（商品名：タフマー、
グレード：DF610）を含む樹脂組成物、第２基材層１４，１５は株式会社プライムポリマー社製の高立体規則性ホモポリプロピレン（商品名：E100GV）、株式会社プライムポリマー社製のポリエチレン（商品名：5202B）、三井化学株式会社製の熱可塑性エラストマー（商品名：タフマー、グレード：DF610）を含む樹脂組成物で、それぞれ形成された。また、作製された樹脂シート１０を真空成形して、上記で図２を参照して説明したような包装体１００を形成した。各層の厚みの全層厚に対する比率（層比）は、第１基材層１２が３０％、第１基材層１３が３０％、第２基材層１４が１５%、第２基材層１５が１５％である。

実施例において作成された樹脂シート１０、および包装体１００を、以下の項目について評価した結果を表１に示す。
（１）耐衝撃性
０℃の低温環境下で、４８時間以上静置したシートを用い、シートに、７５ｇの錘を５００ｍｍの高さから落とし、割れずに飛散しないものを〇、割れおよび飛散するものを×とした。
（２）水蒸気バリア性
９５ｍｍφカップ容器に１５０ｇの水を充填シールし、４０℃ドライ条件で保存し、２０日後の水分ロス重量を測定した。水分ロス重量が０．２％未満のものをＡ、０．２％以上のものをＢ判定とした。
（３）成形性
一般的な直接加熱方式の成形機で、シートを熱板で加熱して９５ｍｍφカップ容器形状に成形した後に、形状再現性、容器の外観を目視確認して評価した。形状が出ており、外観の問題がないものを〇、シートが熱板に付着し、外観不良となるものや、形状が出ていないものを×とした。

上記の表１に示した結果では、実施例１～実施例３と比較例との対比から、第１基材層１２，１３が熱可塑性エラストマーを含む樹脂組成物で形成されることによって、包装体の耐衝撃性を向上させながら、水蒸気バリア性や成形性を維持できることがわかる。

なお、第１基材層１２，１３に含まれる無機充填材（タルク）について、上記の実施例では３０質量％を添加しているが、材料の流動性や熱成形性を維持するためには、４０質量％以下の添加濃度が好ましい。タルクの平均粒径が小さいほど耐衝撃性が低下しにくく、また少ない添加濃度で水蒸気バリア性を向上させることができる。また、第１基材層１２，１３に含まれる水素添加石油樹脂は、添加濃度が高いほど水蒸気バリア性が向上するものの、その反面で耐衝撃性が低下し、またブリードによる汚染が発生するため、２０質量％以下の添加濃度が好ましく、１０質量％以下の添加濃度がより好ましい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０…樹脂シート、１１…ＥＶＯＨ層、１１１，１１２…接着層、１２，１３…第１基材層、１４，１５…第２基材層、１６…シール層、２０…蓋体、１００…包装体。

Claims (18)

1. ポリプロピレンまたは環状ポリオレフィンを含む樹脂、無機充填剤、水素添加石油樹脂、およびオレフィン系エラストマーまたはα－オレフィンコポリマーを含む熱可塑性エラストマーを含む樹脂組成物で形成され、水蒸気バリア層である第１基材層と、
   酸素バリア層と、
   前記第１基材層に隣接し、ポリプロピレン、ポリエチレン、および熱可塑性エラストマーを含む樹脂組成物で形成される第２基材層と
   を少なくとも有する樹脂シート。
2. 前記第１基材層は、前記酸素バリア層の両側に積層され、
   前記第２基材層は、前記第１基材層の前記酸素バリア層とは反対側にそれぞれ隣接する、請求項１に記載の樹脂シート。
3. 前記第１基材層を形成する樹脂組成物における熱可塑性エラストマーの質量比は、前記第２基材層を形成する樹脂組成物における熱可塑性エラストマーの質量比よりも高い、請求項１または請求項２に記載の樹脂シート。
4. 前記第１基材層に含まれる無機充填剤は、タルクを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂シート。
5. 前記第１基材層を形成する樹脂組成物は、高立体規則性ホモポリプロピレン、無機充填剤、水素添加石油樹脂、および熱可塑性エラストマーを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の樹脂シート。
6. 前記第１基材層の層厚が前記樹脂シートの全層厚に対し、５０％から９０％である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の樹脂シート。
7. 前記樹脂シートの厚みが０．３ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の樹脂シート。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の樹脂シートを用いた成形体。
9. 前記樹脂シートを用いた成形体に内容物を充填シールして加熱処理を行う、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の樹脂シート。
10. ポリプロピレンまたは環状ポリオレフィンを含む樹脂、無機充填剤、水素添加石油樹脂、およびオレフィン系エラストマーまたはα－オレフィンコポリマーを含む熱可塑性エラ
    ストマーを含む樹脂組成物で形成され、水蒸気バリア層である第１基材層と、
    酸素バリア層と、
    前記第１基材層に隣接し、ポリプロピレン、ポリエチレン、および熱可塑性エラストマーを含む樹脂組成物で形成される第２基材層と
    を少なくとも有する成形体。
11. 前記第１基材層は、前記酸素バリア層の両側に積層され、
    前記第２基材層は、前記第１基材層の前記酸素バリア層とは反対側にそれぞれ隣接する、請求項１０に記載の成形体。
12. 前記第１基材層を形成する樹脂組成物における熱可塑性エラストマーの質量比は、前記第２基材層を形成する樹脂組成物における熱可塑性エラストマーの質量比よりも高い、請求項１０または請求項１１に記載の成形体。
13. 前記第１基材層に含まれる無機充填剤は、タルクを含む、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の成形体。
14. 前記第１基材層を形成する樹脂組成物は、高立体規則性ホモポリプロピレン、無機充填剤、水素添加石油樹脂、および熱可塑性エラストマーを含む、請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の成形体。
15. 前記第１基材層の層厚が全層厚に対し、５０％から９０％である、請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載の成形体。
16. 厚みが０．３ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下である、請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の成形体。
17. 前記成形体に内容物を充填シールして加熱処理を行う、請求項１０から請求項１６のいずれか１項に記載の成形体。
18. 請求項１０から請求項１６のいずれか１項に記載の成形体に内容物を充填シールして加熱処理を行った包装体。

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