JPH11207890A - バリヤーラミネート及びそれを用いて形成された容器 - Google Patents

バリヤーラミネート及びそれを用いて形成された容器

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JPH11207890A
JPH11207890A JP10003195A JP319598A JPH11207890A JP H11207890 A JPH11207890 A JP H11207890A JP 10003195 A JP10003195 A JP 10003195A JP 319598 A JP319598 A JP 319598A JP H11207890 A JPH11207890 A JP H11207890A
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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バリヤーラミネートの層間結合性を改善する。 【解決手段】構造が改善されたノンフォイルタイプのバ
リヤーラミネートであって、板紙製のヒートシール可能
な層と、酸素バリヤ層との組合せから成っている。酸素
バリヤ層は、無水物で改質された直鎖低密度ポリエチレ
ン材料から形成されたタイ層の間に挟まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、バリヤーラミネ
ート及びそれから形成された容器に関する。さらに詳し
くは、この発明は、芳香油や香料を含んだ果汁などの液
体を収容するための容器を製造するのに有用なノンフォ
イルタイプの(non-foil)バリヤーラミネートに関する。
この発明を満足するバリヤーラミネートは、このラミネ
ートから形成される容器の中味から、芳香油、香料及び
ビタミンがなくならないように保護するために、良好な
酸素バリヤ性能（すなわち低酸素透過率）を有している
必要がある。また、このラミネートは良好な耐湿気性を
有していて、容器が相対湿度の変化に耐えるようなもの
でなければならない。このバリヤーラミネートはまた、
製造、充填及びシーリングのプロセスにおいて、通常の
ヒートシーリング装置の上でヒートシールできなければ
ならない。
【０００２】
【従来の技術】これまでは上述した容器には低密度ポリ
エチレン(LDPE)がコーティングされた板紙が使われてき
た。これは必要とされる湿気バリヤ特性やヒートシール
性を有してはいるが、ガスバリヤ特性は許容できるよう
なものではない。従って、こうした構造において所望す
るガスバリヤ特性を実現するためには、バリヤ材料をさ
らに追加しなければならない。利用可能なバリヤ材料で
しばしば使用されるものには、エチレンビニルアルコー
ルコポリマやポリ塩化ビニリデン及びそのコポリマ、ポ
リアクリロニトリル及びそのコポリマ、ポリアミド、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、及びポリ
プロピレンがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特に、ナイロンなどの
ポリアミドや特殊アモルファスナイロンはこうしたラミ
ネートにとって非常に望ましい酸素バリヤ材料であるこ
とがわかっている。しかし、アモルファスナイロンをＬ
ＤＰＥなどのヒートシール可能なポリマを含む他の層と
組み合わせようとする試みは、アモルファスナイロンが
強固な層間結合を形成することが困難な材料であること
から、必ずしもうまくいっていない。実際、米国のデュ
ポン・ケミカル・カンパニ(Dupont Chemical Company)
によって供給されているアモルファスナイロンであるシ
ーラー PA(SELAR PA) から成る酸素バリヤ層を用いたこ
の発明によるバリヤーラミネートにおいては、構造中の
最も弱い結合は使用されている結合層すなわちタイ層と
バリヤ材料との間の結合であることが経験的にわかって
いる。それにもかかわらず、この発明では、特に酸素バ
リヤ材料としてのアモルファスナイロンと組み合わせた
ときに満足すべき層間接着性を実現する優れた性能を有
する新しいタイ層材料を見つけた。材料の選択、処理温
度、層の厚さなどの要因すべてが共有押出し成形(coext
rusion) に影響する。この発明は材料の選択について扱
っている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、果物
ジュース、柑橘ジュース、その他の飲料に対する改善さ
れたヒートシール可能なノンフォイルタイプのバリヤー
ラミネートで、従来のラミネートよりも安価であり使用
時においてより高い信頼性を備えたものを提供すること
である。さらに詳しくは、この発明の目的は、板紙材料
とポリマ材料とを組み合わせたバリヤーラミネートで、
従来のラミネートよりも強固で信頼性の高い層間結合を
有するものを提供することである。この目的のために、
この発明は、ここに記載されているタイプのバリヤーラ
ミネート構造において使用することがこれまでの文献に
記載されていないようなタイ材料を使用している。
【０００５】この発明の実施の形態においては、これま
で使われてきたタイ層材料であるデュポン・ケミカル・
カンパニの無水物で改質された(anhydride-modified)低
密度ポリエチレン（バイネル E388(BYNEL E388) ）を米
国のカンタム・ケミカルズ(Quantum Chemicals) の無水
物で改質された直鎖(linear)低密度ポリエチレンから成
るタイ層材料（プレクサ 5125(PLEXAR 5152)）に置き換
えることによって、市販されている既存の構造の性能が
改善されている。さらに詳しく調べられた結果、既存の
構造：LDPE／板紙／LDPE／タイ／ナイロン／タイ／LDPE
／LDPE における最も弱い結合は、通常、タイ層とナイロン層と
の間であることがわかった。これらの層の間の不適切な
接着が、加工(converting)、充填及びシーリング作業の
ときのラミネートの剥がれにつながることがわかった。
また、信頼性の高い構造を実現するには、分離不能な結
合は必要ないが、少なくとも最低限のレベルの接着性は
必要であることもわかった。
【０００６】処理温度や層の厚さなどの要因は共有押出
し成形のときの層間接着性に影響する。例えば、タイ層
の温度を上げると層間接着性が改善される。また、タイ
層に必要な最低限の厚さというものは存在しないが、共
有押出し成形中において層を厚くすると、熱効果のため
に層間接着性が改善される。それにもかかわらず、従来
の無水物で改質された低密度ポリエチレンをベースとし
たタイ層から、無水物で改質された直鎖低密度ポリエチ
レンをベースとしたタイ層へ切り替えることによって、
ここでの結果が得られるのは驚くべきことである。特性
が改善されるメカニズムついては完全には理解されてい
ないが、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE) はエチレンと
αオレフィン（例えば、ブテン、ヘキセン及びオクテ
ン）とのコポリマであることがわかっている。このよう
に、ＬＬＤＰＥは長鎖の分枝化が生じることなく低密度
ポリエチレンの短鎖分枝及び密度に近づくように構造設
計されている。これによって、ＬＬＤＰＥはＬＤＰＥに
対していくつかの利点が提供される。ＬＬＤＰＥの接着
機構がＬＤＰＥのそれと同じであるにもかかわらずであ
る。その利点とは、2 倍の高温タック強度、頑丈さ、大
きい引張強度、ヒートシール強度の改善等である。つま
り、この発明においては、ＬＬＤＰＥをベースとしたタ
イ層はアモルファスナイロンから成るバリヤ材料へ接着
し、従来のＬＤＰＥをベースとしたタイ層を使用した従
来の構造よりも品質の優れたバリヤーラミネートを提供
することがわかった。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。 市販されているジュースのカートン構造：LDPE／板紙／
LDPE／タイ／ナイロン／タイ／LDPE／LDPE において、最も弱い結合はナイロンとタイ層との間で生
じる。このことは、四つの異なるタイ層材料を評価する
試験で確認した。５層の共有押出し成形ＬＤＰＥ／タイ
／ナイロン／タイ／ＬＤＰＥにそれぞれ異なるタイ層材
料を合体させ、ハーフガロンのミルクカートンに使用さ
れるミルクカートンストックすなわち通常の118kg/278.
7m2 （260 ポンド/ リーム）板紙に対して市販の共有押
出し成形機を用いて被着した。この試験に基づくと、カ
ンタム・ケミカル・カンパニの無水物で改質された直鎖
低密度ポリエチレンであるプレクサ 5125 は、これまで
使用されていたデュポン・ケミカル・カンパニの無水物
で改質された低密度ポリエチレンであるバイネル E388
よりも優れた接着性を示した。また、バイネル E388よ
りも無水物含有率が高い低密度ポリエチレンをベースと
した材料であるバイネル E406 はバイネル E388 よりも
若干よいことがわかった。また、カンタム・ケミカル・
カンパニの無水物で改質された低密度ポリエチレンは最
もよくないとがわかった。共有押出し成形機において
は、各試験条件に対して同じ温度プロファイルを用い
た。板紙は共有押出し成形の前に通常の方法で火炎処理
され(flame treated) 、共有押出し成形されたサンドイ
ッチを硬化させるのにマットフィニッシュチルロール(m
atte finish chill roll) を使用した。各条件に対する
目標のコート重量を以下の表１にまとめた。バイネル E
388 及びプレクサ 5125 の条件については、コート重量
を部分的に若干減らした場合の効果、及び共有押出し成
形されたサンドイッチ構造の全コート重量を減らした場
合の効果も調べた。
【０００８】 表１ ──────────────────────────────────── ロール番号 タイ層 LDPE/ タイ/ ナイロン/ タイ/LDPE kg/278.7m2 ( ポンド/3000 平方フィート) ──────────────────────────────────── 99/100 プレクサ 175 2.7/1.8/2.7/1.8/2.7 (6/4/6/4/6) 101/102 プレクサ 5125 2.7/1.8/2.7/1.8/2.7 (6/4/6/4/6) 103 プレクサ 5125 2.7/1.4/2.7/1.4/2.7 (6/3/6/3/6) 104 プレクサ 5125 2.3/1.4/2.3/1.4/2.3 (5/3/5/3/5) 106/107 バイネル E388 2.7/1.8/2.7/1.8/2.7 (6/4/6/4/6) 108 バイネル E388 2.7/1.4/2.7/1.4/2.7 (6/3/6/3/6) 109 バイネル E388 2.3/1.4/2.3/1.4/2.3 (5/3/5/3/5) 110/111 バイネル E406 2.7/1.8/2.7/1.8/2.7 (6/4/6/4/6) ────────────────────────────────────
【０００９】共有押出し成形のあと、コート重量を重量
法によって測定し、コート重量の目標値と比較した。目
標値及び測定したコート重量を表している表２に示され
ているように、測定されたコート重量は目標値よりもか
なり大きいことがわかった。
【００１０】 表２ ──────────────────────────────────── ロール番号 目標コート重量 測定したコート重量 kg/278.7m2 kg/278.7m2 (ポンド/3000 平方フィート) (ポンド/3000 平方フィート) ──────────────────────────────────── 99 11.8 (26) 16.9 (37.3) 102 11.8 (26) 17.3 (38.2) 103 10.9 (24) 15.8 (34.9) 104 9.5 (21) 14.3 (31.6) 106 11.8 (26) 16.0 (35.3) 108 10.9 (24) 15.6 (34.5) 109 9.5 (21) 13.7 (30.1) 110 11.8 (26) 16.4 (36.2) ────────────────────────────────────
【００１１】さらに、各試験条件の試験片の断面を作っ
て、構造内の層の分布を観察した。表３は断面写真から
求めた各条件に対するコート重量の推定値を示してい
る。
【００１２】 表３ ──────────────────────────────────── ロール番号 LDPE ＋タイ ナイロン LDPE＋タイ 全体 kg/278.7m2 kg/278.7m2 kg/278.7m2 kg/278.7m2 (ポンド/3000 (ポンド/3000 (ポンド/3000 (ポンド/3000 平方フィート) 平方フィート) 平方フィート) 平方フィート) ──────────────────────────────────── 99 5.7(12.6) 4.4(9.8) 5.7(12.6) 15.9(35.0) 102 5.7(12.6) 4.4(9.8) 5.7(12.6) 15.9(35.0) 103 5.7(12.6) 4.4(9.8) 4.0( 9.0) 14.2(31.4) 104 4.9(10.8) 4.4(9.8) 4.9(10.8) 14.2(31.4) 106 5.7(12.6) 4.4(9.8) 5.7(12.6) 15.9(35.0) 108 4.9(10.8) 4.4(9.8) 4.9(10.8) 14.2(31.4) 109 4.0( 9.0) 4.4(9.8) 4.9(10.8) 13.4(29.6) 110 5.7(12.6) 4.4(9.8) 4.9(10.8) 15.1(33.2) ────────────────────────────────────
【００１３】断面写真から求めたコート重量の推定値は
重量法によって測定したコート重量とかなりよく一致し
た。コート重量の目標値と、コート重量の測定値及び推
定値との間の違いの一部はナイロン層が目標値よりも約
1.8kg/278.7m2 （4 ポンド/ リーム）重いことに起因し
ている。また、タイ層のコート重量も目標値よりも若干
重いようであった。それにもかかわらず、タイ層のコー
ト重量を若干重くすることによって、市販の製品よりも
接着性がよくなることが予想された。従って、試験条件
はこの試験にとって適切であると思われる。この目的の
ために、タイ層とナイロンバリヤ層との間の層間接着性
を定量的に決定するための試験方法を開発した。
【００１４】各条件に対して、まず、0.1mm （4 mil ）
の厚さのポリエチレンフィルムの一端を除いて、共有押
出し成形されたサンドイッチを有するラミネート構造の
表面へヒートシールすることによって試験サンプルを作
製した。ポリエチレンのみがコーティングされているラ
ミネート構造の反対側の表面を上方のシーラージョー
（熱源）の方へ向けて設置し、層間接着性に影響しない
ようにした。サンプルの寸法は約2.54cm×20.3cm（1 ×
8 インチ）であった。ポリエチレンがコーティングされ
た表面とシーラージョーとの間にＭＹＬＡＲのシートを
使用して、スティッキングを防止した。シーラの条件は
151.5 ゜C （305 ゜F ）の温度、413.7KPa（60psi ）の
ジョー圧力及び2 秒の滞留時間であった。ヒートシール
されたこれらの試験サンプルを相対湿度(RH)50% 及び温
度22.2゜C （72゜F ）で一晩かけて平衡状態にした後、
インストラメンターズ・インコーポレーテッド(Instrum
entors, Inc.) で製造されているスリップ／ピールテス
タを使用して接着性を測定した。引き剥しは、ラミネー
ト構造の一端をテスト装置の可動ジョーの中に設置し、
0.1mm （4 mil ）厚のポリエチレンフィルムの自由端を
装置の固定ジョーの中に設置して行った。次に装置を作
動させて、ラミネート構造に対して90度の角度でポリエ
チレンフィルムをラミネート構造から引き剥した。試験
は低速設定で50秒の平均化を行って実施した。ピーク強
度と平均強度の両方を記録した。
【００１５】スリップ／ピール試験(slip/peel test)は
現実的な条件を再現しているわけではないことはわかっ
ているが、層間接着性の違いを示すには有用であること
がわかった。各試験条件に対して観察及び測定した平均
とピークの引き剥がし強度を表４に示す。
【００１６】 表４ ──────────────────────────────────── ロール番号 ピーク 平均 g g ──────────────────────────────────── 99 905 ±277 252±31 102 繊維裂断 繊維裂断 103 繊維裂断 繊維裂断 104 繊維裂断 繊維裂断 106 1107±291 577 ±43 108 997±123 511 ±64 109 956±185 489 ±16 110 1125±115 727 ±87 ────────────────────────────────────
【００１７】表４のデータから、層間の結合は99及び10
6 〜110 で表される条件においてはナイロンバリヤ層と
タイ層の一方との間で開裂することがわかる。ＬＤＰＥ
をベースとしたタイ層であるプレクサ 175を用いた試験
条件99はタイ層とアモルファスナイロンバリヤ層との間
において層間結合が最も弱い。一方、条件99とほぼ同じ
コート重量を有するが、しかしＬＬＤＰＥをベースとし
たタイ層材料プレクサ5125 を用いている試験条件102
は板紙基板の繊維が裂断した。すなわち、アモルファス
ナイロンバリヤ層とタイ層との間の層間結合強度は板紙
の内部強度よりも大きかった。同様に、タイ層材料とし
てプレクサ 5125 を含んでいる条件103及び104 も、全
コート重量が条件102 よりも小さいにも関わらず、板紙
基板の繊維が裂断した。最後に、ＬＤＰＥをベースとし
たタイ層材料であるバイネル E388 を使用した条件106
、108 及び109 はいずれもバリヤ層／タイ層の境界に
おいて開裂し、従って、ほぼ同じような層間強度である
ことが示された。一方、ＬＤＰＥをベースとした別のタ
イ層材料であるバイネル E406 を用いた条件110 は若干
良い結果を示した。一般に、スリップ／ピールテスタに
約1200グラムの負荷が加わるまで、繊維の裂断は生じな
かった。これらのデータは、従来のＬＤＰＥをベースと
したタイ層材料ではなくてＬＬＤＰＥをベースとしたタ
イ層材料を用いた場合に一層強い層間結合が実現される
ことを示しており、この発明の実用性と有用性を実証す
るものである。
【００１８】以上では、二つのタイ層と二つのヒートシ
ール可能な層との間に挟まれた単一の酸素バリヤ層を含
むバリヤラミネート構造に関連してこの発明を説明した
が、この発明はそれに限定されるわけではない。この発
明の範囲及び精神から逸脱しない限り、複数のタイ層や
複数の酸素バリヤ層を含んだ種々の改質や構造の変更が
可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ６５Ｄ 1/09 Ｂ６５Ｄ 65/40 Ｄ 65/40 1/00 Ｂ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外側表面と、製品と接触する内側表面と
    を有する板紙製の容器であって、 (a) 板紙製の基板と、 (b) 前記板紙製の基板の一方のサイドに設けられていて
    容器の外側表面を形成するヒートシール可能なオレフィ
    ンポリマ層と、 (c) 前記板紙製の基板の他方のサイドに設けられた内側
    のサンドイッチ層と、 (d) 前記板紙製の基板のサイドのうち前記内側のサンド
    イッチ層が設けられているサイド設けられていて容器の
    製品と接触する内側表面を形成するヒートシール可能な
    オレフィンポリマ層と、 を有し、前記内側のサンドイッチ層が第１のタイ層と、
    アモルファスナイロン酸素バリヤ層と、第２のタイ層と
    をこの順に有し、前記第１及び第２のタイ層が無水物で
    改質された直鎖低密度ポリエチレンコポリマから成って
    いて層間接着性が改善されている容器。
  2. 【請求項２】 前記内側のサンドイッチ層が低密度ポリ
    エチレンポリマ層と、前記第１のタイ層と、前記アモル
    ファスナイロン層と、前記第２のタイ層と、低密度ポリ
    エチレン層とを有している請求項１記載の容器。
  3. 【請求項３】 前記内側のサンドイッチ層が0.9 〜3.6k
    g/278.7m2 （2 〜8ポンド/ リーム）の低密度ポリエチ
    レン層と、0.9 〜2.7kg/278.7m2 （2 〜6 ポンド/ リー
    ム）の第１のタイ層と、1.8 〜5.4kg/278.7m2 （4 〜12
    ポンド/ リーム）のアモルファスナイロン層と、0.9 〜
    2.7kg/278.7m2 （2 〜6 ポンド/ リーム）の第２のタイ
    層と、0.9 〜3.6kg/278.7m2 （2 〜8 ポンド/ リーム）
    の低密度ポリエチレン層とを有する請求項２記載の容
    器。
  4. 【請求項４】 前記サンドイッチ層が共有押出し成形さ
    れ、製品と接触する内側表面がサンドイッチ層の上にコ
    ーティングされた2.3 〜6.8kg/278.7m2 （5〜15ポンド/
    リーム）の低密度ポリエチレンから成る別の層によっ
    て形成され、容器の外側表面を形成している前記オレフ
    ィンポリマ層が2.7 〜8.2kg/278.7m2（6 〜18ポンド/
    リーム）の低密度ポリエチレンから成っている請求項３
    記載の容器。
  5. 【請求項５】 板紙をベースとしたノンフォイルタイプ
    のバリヤーラミネートであって、 (a) 板紙製の基板と、 (b) 前記板紙製の基板の一方のサイドに設けられたヒー
    トシール可能なオレフィンポリマ層と、 (c) 前記板紙製の基板の他方のサイドに設けられたサン
    ドイッチ層と、 (d) 前記板紙製の基板のサイドのうち前記サンドイッチ
    層が設けられているサイドに設けられたヒートシール可
    能なオレフィンポリマ層と、 を有し、前記サンドイッチ層が第１のタイ層と、アモル
    ファスナイロン酸素バリヤ層と、第２のタイ層とをこの
    順に有し、前記第１及び第２のタイ層が無水物で改質さ
    れた直鎖低密度ポリエチレンコポリマから成っていて層
    間接着性が改善されている板紙製ラミネート。
  6. 【請求項６】 前記内側のサンドイッチ層が低密度ポリ
    エチレンポリマ層と、前記第１のタイ層と、前記アモル
    ファスナイロン層と、前記第２のタイ層と、低密度ポリ
    エチレン層とを有している請求項５記載の板紙製ラミネ
    ート。
  7. 【請求項７】 前記内側のサンドイッチ層が0.9 〜3.6k
    g/278.7m2 （2 〜8ポンド/ リーム）の低密度ポリエチ
    レン層と、0.9 〜2.7kg/278.7m2 （2 〜6 ポンド/ リー
    ム）の第１のタイ層と、1.8 〜5.4kg/278.7m2 （4 〜12
    ポンド/ リーム）のアモルファスナイロン層と、0.9 〜
    2.7kg/278.7m2 （2 〜6 ポンド/ リーム）の第２のタイ
    層と、0.9 〜3.6kg/278.7m2 （2 〜8 ポンド/ リーム）
    の低密度ポリエチレン層とを有する請求項６記載の板紙
    製ラミネート。
  8. 【請求項８】 前記サンドイッチ層が共有押出し成形さ
    れ、サンドイッチ層の上に2.3 〜6.8kg/278.7m2 （5 〜
    15ポンド/ リーム）の低密度ポリエチレンから成る別の
    層がコーティングされている請求項７記載の板紙製ラミ
    ネート。
  9. 【請求項９】 前記板紙製の基板の一方のサイドに設け
    られたオレフィンポリマ層が2.7 〜8.2kg/278.7m2 （6
    〜18ポンド/ リーム）の低密度ポリエチレンから成って
    いる請求項８記載の板紙製ラミネート。
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