JPWO2010104026A1 - 多層積層易開封包装体 - Google Patents
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Abstract
Description
一般に、包装体から内容物を取り出す際には、包装体のノッチ部から手でカットを行う。ところが、易カット性・直線カット性に劣り不十分であると、カットの経路が内容物方向へ向かう場合や、その逆の場合は開封口が小さくなり、内容物が取り出せないこととなる。このときに、無理に素手でカットを継続すると、内容物がこぼれたり、内容物が素手や衣服等に付着する恐れがあった。このため、包装体のカット性が悪い場合はカッター、鋏等の道具を用いて内容物を取り出す必要が生じ、利便性に劣ることとなる。
これらの課題を解決するために、これまで以下に示すような種々の研究開発がなされてきた。
また、特許文献2には、易開封性自立袋において、(a)L−LDPEを主成分とするフィルムと、(b)Ny6を主成分とする原反フィルムがMD方向及びTD方向共に2.8倍以上の倍率で二軸延伸されたフィルム、(c)二軸延伸PETフィルムを有し、(a)フィルムをシーラント層、(b)フィルムを中間層、(c)フィルムを最外層として積層された袋本体を備え、結晶領域の配列が方向性を有する引裂きガイド用樹脂フィルムが袋本体の引裂き部位に沿って積層され、これらの引裂きガイド用樹脂フィルム及び袋本体に連続した引裂き用切欠部が形成されている点が記載されている。
さらに、特許文献3には、水分を含む食品を密封包装する袋であって、内容物の使用時に、その袋を利用して電子レンジ等により安全に適度の内圧をかけながら加熱、あるいは調理することのできる食品用袋を生産性よく提供する食品用袋を、プラスチックを主とする積層フィルムを用いてスタンディング包装体形式に形成し、例えば、一方の側部の端縁部を排気路形成シール部でヒートシールして、先端部が封止された折れ曲がり構造の排気路を設け、該排気路の先端部の開封位置に切り取り線とその端部にノッチを設け、また、袋の上部の端縁部に内容物取り出し口の切り取り線とその端部にノッチを設けて構成する点が記載されている。
しかしながら、これらいずれの技術によっても、高い耐熱性や易カット性と共に、高いシール強度と耐落下衝撃強度を得ることは出来なかった。
(1)多層積層包装体に用いる、基材層とシーラント層よりなる多層積層体が、JIS K7128-2を準拠として測定した引裂き強度の値が式(TD値)/(MD値)に代入したとき(TD値)/(MD値)=1.5〜15であり、かつ該シーラント層に用いるフィルムの、該引裂き強度の値が(TD値)/(MD値)=3〜15であることを特徴とする包装体。
ここで上記引裂き強度の数値範囲は、基材層とシーラント層よりなる多層積層体については、(TD値)/(MD値)=1.5〜10とするが、望ましくは2〜10である。また、該シーラント層に用いるフィルムの引裂き強度の値は(TD値)/(MD値)=3〜10である。
下限値が1.5未満の場合は、直進カット性が得られなくなるため、カットした場合、TDへカット経路が流れる可能性が生じる。また、10以上になると落下衝撃強度の低下が顕著に現われるため、袋としての実用性に欠けることとなる。
(3)シーラント層を形成する樹脂が、エチレン・プロピレンブロック共重合体またはエチレン・プロピレンランダム共重合体であることを特徴とする包装体。
(4)シーラント層を形成する樹脂が、エチレン・プロピレンラバー、エチレン・ブテン共重合体、エチレン・プロピレン共重合体、密度が0.91以下のポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレン、スチレン・エチレン系エラストマーのいずれか1種以上を、5〜40重量%の範囲内で含有することを特徴とする包装体。
(6)ラミネート層を形成する樹脂が、エチレン・プロピレンブロック共重合体であり、エチレン共重合率が3〜20%であることを特徴とする包装体。
(7)シーラント層の厚みが、30〜130μmの範囲内であることを特徴とする包装体。
(8)シーラント層を形成するフィルムが、キャスト製膜法またはインフレーション製膜法を用いて製膜したフィルムであり、該層が少なくとも2層以上のポリプロピレン系樹脂の積層体であることを特徴とする包装体。
(10)積層する各基材層の厚みが、5〜25μmの範囲内であることを特徴とする包装体。
(11)酸素透過度が、JIS K 7126に準拠した手法で得られる数値が2.0cc/m2・日・atm以下であり、水蒸気透過度が、JIS K 7129に準拠した手法で得られる数値が3.0g/m2・日以下であることを特徴とする包装体。
(12)多層積層体をヒートシールまたはインパルスシールでシールし、製袋することを特徴とする包装体。
B.本発明の各構成についての詳細な説明
(1)積層体の層構成について
本発明者らは、鋭意、研究の結果、本発明の包装体に用いる多層積層体は、少なくとも基材層/シーラント層とした仕様とし、好ましくは基材層a/基材層b/シーラント層、または、基材層a/基材層b/基材層c/シーラント層とした構成が適当であることを見いだした。
さらに好ましくは、上記シーラント層が、ラミネート層、中間層、シール層(例えば最内層)からなることが望ましい。そして、シーラント層は、ポリプロピレン系の樹脂を用いて、インフレーション製膜法、キャスト製膜法により形成する。
基材層に用いる材料として、ポリエステルフィルム、ポリカボネートフィルム、ナイロンフィルム、アルミ箔、シリカ蒸着フィルム、アルミ蒸着フィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム、アクリルコートフィルムのいずれかを用いることができる。
これらのフィルムをラミネートとして組み合わせることにより、包装体に、酸素・水蒸気バリア性および、遮光性を付与することが可能となり、内容物の酸化劣化や光劣化を抑止する。
各基材層の厚みは、5〜25μmの範囲内で選択することができるが、5μm以下であると、基材層に求める諸々の物性値の低下が認められ、包装体の物理的強度低下に繋がり、落下強度、突刺し強度等が実用強度以下となるため、内容物保護の観点から望ましくない。また25μm以上であると、包装体としての機能は十分に得られるが、包装体のコストが高くなるため、消費者への経済的な負担が生じる。
シーラント層は、包装体に耐熱性を付与することを目的して、ポリプロピレンベースの、すなわちポリプロピレン系樹脂を主成分とする積層体を用いる。これら積層体からなるシーラント層は、ラミネート層、中間層、シール層(最内層)からなることが望ましい。
そして、ポリプロピレンベースの積層体に延伸処理、例えば一軸延伸処理を施すことにより、ポリプロピレンの主鎖に一定方向に配向が生じる。その結果、配向方向へ易カット性ならびに直進カット性の機能がポリプロピレン積層体に付与される。この延伸処理を施した積層体をシーラント層として用いた多層積層体は易カット性、直進カット性に優れることになり、従来の包装体が抱えていた問題点の解決が可能になる。
エチレン・プロピレンブロック共重合体は、ポリプロピレン単体では硬く、落下衝撃強度が弱いため、ポリプロピレンに数重量%程度のエチレンを、共重合させることで、ポリプロピレン単体の欠点を緩和させる材料である。
エチレン・プロピレンランダム共重合体は、融点が140℃程度で低いため、基本的にはレトルト用包装のシーラント層としてあまり用いられていないが、ブロック共重合体は、融点が160℃程度であるため、レトルト用の材料として用いることができる。
また、ポリプロピレン単体のフィルムは、5℃以下の大気下では落下衝撃強度が著しく低下する。そのためこの大気下で、内容物を充填した包装体を誤って落下させた場合、包装体が破袋する危険性が高くなる。そして包装体の破袋によって、内容物が漏れることになり、内容物保護の目的を果たせないことになる。したがって、シーラント層は、ラミネート層、中間層、シール層からなることが望ましい。
シール層は、最内層とされるケースが多いが、高いシール強度が得られるように、例えば、エチレン部が少ないエチレン・プロピレンブロック共重合体を用いることが望ましい。
エチレン・プロピレンブロック共重合体のエチレン重合率が高い場合は、エチレン部とポリプロピレン部がシールされた際に、この個所の十分なシール強度が得られない。このため、エチレン部が多いとシール面々(シールの表面同士)で剥離してしまい、所定のシール強度が得られない。他方、エチレン・プロピレンブロック共重合体のエチレン重合率が低い場合は、面々シールした際に、エチレン部が少ないため、シール面の割合が高くなり高シール強度が得られる。
これらの点を考慮して、所定の効果を発揮するための望ましいエチレン・プロピレンブロック共重合体のエチレン重合率は、3〜20%である。
中間層は、ポリプロピレンフィルムの落下衝撃強度を向上させるため、ゴム成分の添加を行う。ゴム成分として、エチレン・プロピレンラバー、エチレン・ブテン共重合体、エチレン・プロピレン共重合体、密度が0.91以下のポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンまたはスチレン・エチレンエラストマーから選択することができる。そして、これらの中から1種以上を添加することで、落下衝撃強度の向上を図ることができる。
これらの樹脂は、ポリプロピレン樹脂内に5〜40重量%の範囲で添加することが可能である。40重量%以上添加すると、落下衝撃強度は著しく向上するが、延伸処理を行った場合、ゴム成分過多のため、易カット性ならびに直進カット性が得られない。また、ポリプロピレン樹脂内へ添加するこれらの樹脂が5重量%以下の場合は、十分な落下衝撃強度を得ることは出来ない。
さらに、ゴム成分は、融点が80〜100℃の範囲内であるため、添加量が過剰になると耐熱性の低下が顕著に現われ、加熱殺菌処理が不可能となる。
すなわち、中間層は、十分な落下衝撃強度が得られ範囲で、ゴム成分を添加する。エチレン・プロピレンブロック共重合体単体をシーラント層として用いた場合は、落下衝撃強度に劣ることになる。そして、内容物が充填された包装体を落下させると落下衝撃強度が弱いため、破袋する可能性が高くなる。
さらに、ゴム成分を過剰に添加した場合は、シール層と中間層の層間強度が低下する。そして層間強度が低下することによって、低シール強度になってしまう。
すなわち、ゴム成分を多量添加した場合は、層間剥離が弱くなり低シール強度となり、ゴム成分を少量添加した場合は、層間剥離が強くなり高シール強度となる。したがって、中間層にゴム成分を適度に添加した場合は、シール層と中間層の層間強度が維持され、高シール強度が得られることとなる。これらを考慮してゴム成分の添加量は、望ましくは5〜40重量%、さらに望ましくは10〜30重量%である。
また、中間層にゴム成分を添加した場合は、シール層と中間層の層間強度が低下するが、層間強度が低下を抑える方法として、シール層にもゴム成分を添加する。これにより、シール層のゴム成分と中間層のゴム成分がシールされる割合が増加し、層間強度の向上に繋がる。このような層間強度維持のためにシール層へゴム成分を添加するが、シール層への添加量が多いとシール層/シール層の層間剥離が生じやすくなるため、添加量には注意が必要である。
ラミネート層は、エチレン共重合率が低いブロック共重合体を用いるが、所定の効果を発揮するためのエチレン共重合率は、20%以下が望ましく、より具体的には3〜20%の範囲である。
また、ラミネート層にゴム成分が多く含まれると、レトルトを行った際にゴム部に油脂等が浸入し、シーラント表面が凸凹になる。そしてゴム成分の添加量を少なくすることで、レトルト後の外観が美麗になる。
そして、包装体に内容物を取り出す際の易カット性・直進カット性を付与することで、より容易かつ美麗にカットでき内容物をスムーズに取り出すことができる。また、包装体は耐熱性を有しているため、内容物のボイル殺菌、レトルト殺菌が可能であり、多岐に渡る用途展開が可能である。
本発明の包装体に用いるフィルムは、主にプラスチックを主体とする積層フィルムが用いられるが、特に限定はされず、例えば、各種液体用包装体に用いられている公知の積層フィルムは、いずれも使用することができる。これらの中から、包装する内容物の種類や充填後の加熱処理の有無など使用条件に応じて適するものを自由に選択して使用することができる。
積層フィルムの構成の代表的な例として、以下のものが挙げられる。
(1)ONフィルム/接着剤/シーラント層
(2)ONフィルム/接着剤/一軸延伸または二軸延伸HDPEフィルム/接着剤/シーラント層
(3)ONフィルム/接着剤/一軸延伸または二軸延伸PPフィルム/接着剤/シーラント層
(4)ONフィルム/接着剤/一軸延伸または二軸延伸PPフィルム/接着剤/アルミニウム箔/接着剤/シーラント層
(5)ONフィルム(シリカまたはアルミナ蒸着層)/接着剤/一軸延伸または二軸延伸HDPEフィルム/接着剤/シーラント層
(6)ONフィルム/アンカーコート層/共押し出しコート層(HDPE層/シーラント層
(7)ONフィルム/アンカーコート層/共押し出しコート層(HDPE層/LDPE層)/接着剤/シーラント層
(8)PETフィルム/接着剤/アルミニウム箔/接着剤/ONフィルム/接着剤/シーラント層
(9)PETフィルム/接着剤/ONフィルム/接着剤/アルミニウム箔/接着剤/シーラント層
(10)PETフィルム/接着剤/EVOHフィルム/接着剤/ONフィルム/接着剤/シーラント層
例えば、包装体の使用条件によっては、上記積層フィルムの最外層の内側など中間層に、紙あるいは合成紙をその全面または一部に積層することもできる。
その場合、紙あるいは合成紙は、白色度に優れているので印刷効果が高められ、意匠性を向上させることができる。また、紙の場合は、折りクセが付きやすく、折り曲げ線の効果を一層高めることができる。
上記において、ONフィルムは二軸延伸ナイロンフィルム、HDPEは高密度ポリエチレン、LDPEは低密度ポリエチレン、PPフィルムはポリプロピレンフィルム、PETフィルムは二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、EVOHフィルムはエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物フィルム、CPPフィルムは無延伸ポリプロピレンフィルムを指す。また、アンカーコートは、押し出しコーティングで樹脂を積層する際、接着性を向上させるために基材フィルム側に予めコーティングするものでプライマーコートの一種である。
そして、アルミニウム箔、シリカまたはアルミナ蒸着層、EVOHフィルムなどは、ガスバリヤー性を付与するために積層するものである。
すなわち、採用する包装体の形式に応じて、それぞれに対応する製袋機を利用して、その側部をヒートシールするシールパターンを、上部がくびれた形状にヒートシールできるシールパターンに変更し、また、トリミング装置を付加すると共に、ノッチやハーフカット線などの易開封性手段、そして、包装体の折り曲げ線などの追加構成部分を加工するための加工装置、すなわち、打ち抜き装置、レーザー光照射装置、そして、エンボス装置、または圧空・真空などの補助手段を含めた熱成形装置などをインラインに組み込むか、あるいは、オフラインとして別に用意することにより、容易に包装体を製造することができる。
また、任意で最外層に位置する基材層Aのラミネート層側へ印刷を施すことができる。印刷を施すことで、包装体の意匠性向上や消費者への内容物取り扱いに関する注意事項表示が可能となる。
基材層Bとして、耐衝撃性を付与するために、ナイロンフィルムや酸素・水蒸気・光バリア性に優れたアルミ箔を用いることができる。アルミ箔をバリア層として用いた場合は多層積層体の耐衝撃性に劣ることがあるため、この場合は基材層Cを追加し、ナイロンフィルム等をラミネートすることで包装体の物理的強度を向上させることができる。
なお、酸素透過度は、温度23℃、湿度90%RHの条件下で、オクストラン(OXTRAN2/20、モコン(MOCON)社製、米国)の測定器を用いて測定した。また、水蒸気透過度は、温度40℃、湿度90%RHの条件下で、パーマトラン(PERMATRAN、モコン(MOCON)社製、米国)の測定器を用いて測定した。
(1)シーラント層積層体
シール層として、エチレン・プロピレンブロック共重合体(密度:0.90、MFR:0.5、融点:164℃)90重量部にプロピレン・エチレン共重合体(MFR:7.0、融点75℃)10重量部を調整した。
中間層にエチレン・プロピレンブロック共重合体(密度:0.90、MFR0.7、融点161℃) 90重量部にエチレン・プロピレンラバー(MFR:0.6)を10重量部調整した。
ラミネート層にエチレン・プロピレンブロック共重合体(密度:0.90、MFR:0.5、融点:164℃)を100重量部調整した。
上吹き空冷インフレーション共押出製膜機からシール層の樹脂組成物層を40μm、中間層の樹脂組成物層を70μm、ラミネート層の樹脂組成物層を30μmからなる総厚140μmの積層体を製造した。
上記積層体を一軸延伸機にて2.0倍延伸処理を行い、シーラント層積層体の厚みを50μmとしラミネート層にコロナ処理を施した。
なお、測定の結果、上記シーラント層積層体の引裂き強度は、(TD値)/(MD値)が6.2であった。
シーラント層積層体のラミネート層に、2液硬化型ウレタン接着剤(主剤:ポリエステルポリオール、硬化剤:芳香族イソシアネート)を塗布し、アルミニウム箔8μmを積層した。さらに、この積層体のアルミニウム箔表面上に2液硬化型ウレタン接着剤を塗布し、PET12μmを積層した。(PET12/接着剤/AL8/接着剤/シーラント層積層体70)
上記製造した多層積層体を平シールからシール温度230℃、1kg/cm2、1秒、シール幅10mmの条件にてヒートシールを行い、縦170mm、横130mmの包装体を作成した。作成した包装体に水200cc注入し、開封口を上記条件と同様にして、ヒートシールした。ヒートシールした包装体を120℃、30分間のレトルト処理を施し、外観の確認を行ったが、内容物の漏れ、接着剤層の剥離は認められなかった。包装体を手で延伸方向へカットしたところ、直進カット性が認められ、包装体のカット外観は美麗であった。
なお、測定の結果、上記多層積層体の引裂き強度は、MDが0.40NでTDが0.72Nであったことから、(TD値)/(MD値)は1.8であった。
また、酸素透過度は0 cc/m2・日・atmであり、水蒸気透過度は0g/m2・日であった。
(1)シーラント層積層体
シール層として、エチレン・プロピレンブロック共重合体(密度:0.90、MFR:0.5、融点:164℃)90重量部にエチレン・プロピレンラバー(MFR:0.5)を10重量部を調整した。
中間層にエチレン・プロピレンブロック共重合体(密度:0.90、MFR1.3、融点163℃) 90重量部にエチレン・αオレフィン共重合体(密度:0.862、MFR:1.2)を10重量部を調整した。
ラミネート層にエチレン・プロピレンブロック共重合体(密度:0.90、MFR:0.5、融点:164℃)を100重量部調整した。
上吹き空冷インフレーション共押出製膜機からシール層の樹脂組成物層を50μm、中間層の樹脂組成物層を80μm、ラミネート層の樹脂組成物層を20μmからなる総厚150μmの積層体を製造した。
上記積層体を一軸延伸機にて3.0倍延伸処理を行い、シーラント層積層体の厚みを50μmとしラミネート層にコロナ処理を施した。
なお、測定の結果、上記シーラント層積層体の引裂き強度は、(TD値)/(MD値)が7.1であった。
シーラント層積層体のラミネート層に、2液硬化型ウレタン接着剤(主剤:ポリエステルポリオール、硬化剤:脂肪族イソシアネート)を塗布し、アルミニウム箔7μmを積層した。さらに、上記積層体のアルミニウム箔表面上に2液硬化型ウレタン接着剤を塗布し、二軸延伸ナイロンフィルム15μmを積層した。上記積層体のナイロンフィルム面にポリエステルフィルム12μmを積層した。(PET12/接着剤/ONy15/接着剤/AL7/接着剤/シーラント層積層体50)
上記製造した多層積層体を平シールからシール温度230℃、1kg/cm2、1秒、シール幅10mmの条件にてヒートシールを行い、縦170mm、横130mmの包装体を作成した。作成した包装体に水200cc注入し、開封口を上記条件と同様にして、ヒートシールした。ヒートシールした包装体を120℃、30分間のレトルト処理を施し、外観の確認を行ったが、内容物の漏れ、接着剤層の剥離は認められなかった。包装体を手で延伸方向へカットしたところ、直進カット性が認められ、包装体のカット外観は美麗であった。
なお、測定の結果、上記多層積層体の引裂き強度は、MDが0.35NでTDが0.84Nであったことから、(TD値)/(MD値)は2.4であった。
また、酸素透過度は0 cc/m2・日・atmであり、水蒸気透過度は0g/m2・日であった。
(2)印刷画像
(3)、(5)、(7)ラミネート接着剤層
(4)基材層(B)
(6)基材層(C)
(8)シーラント層
Claims (12)
- 多層積層包装体に用いる、基材層とシーラント層よりなる多層積層体が、JIS K7128-2を準拠として測定した引裂き強度の値が式(TD値)/(MD値)に代入したとき(TD値)/(MD値)=1.5〜10であり、かつ該シーラント層に用いるフィルムの、該引裂き強度の値が(TD値)/(MD値)=3〜10であることを特徴とする包装体。
- シーラント層を形成する樹脂が、ポリプロピレン系樹脂のフィルムからなり、かつ一軸延伸で1.25〜5倍の範囲内で延伸されていることを特徴とする請求項1に記載の包装体。
- シーラント層を形成する樹脂が、エチレン・プロピレンブロック共重合体またはエチレン・プロピレンランダム共重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の包装体。
- シーラント層を形成する樹脂が、エチレン・プロピレンラバー、エチレン・ブテン共重合体、エチレン・プロピレン共重合体、密度が0.91以下のポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレン、スチレン・エチレン系エラストマーのいずれか1種以上を、5〜40重量%の範囲内で含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の包装体。
- シーラント層が、ラミネート層、中間層、シール層からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の包装体。
- ラミネート層を形成する樹脂が、エチレン・プロピレンブロック共重合体であり、エチレン共重合率が3〜20%であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の包装体。
- シーラント層の厚みが、30〜130μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の包装体。
- シーラント層を形成するフィルムが、キャスト製膜法またはインフレーション製膜法を用いて製膜したフィルムであり、該層が少なくとも2層以上のポリプロピレン系樹脂の積層体であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の包装体。
- シーラント層に、基材層を1層以上ラミネートすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の包装体。
- 積層する各基材層の厚みが、5〜25μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の包装体。
- 酸素透過度が、JIS K 7126に準拠した手法で得られる数値が2.0cc/m2・日・atm以下であり、水蒸気透過度が、JIS K 7129に準拠した手法で得られる数値が3.0g/m2・日以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の包装体。
- 多層積層体をヒートシールまたはインパルスシールでシールし、製袋することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の包装体。
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