WO2005120825A1 - 積層包装材料の製造方法 - Google Patents

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WO2005120825A1
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layer
barrier
packaging material
producing
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Kazuya Ono
Hiroaki Ogita
Peter Frisk
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Tetra Laval Holdings & Finance S.A.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a laminated packaging material having a non-layer applied to a core layer such as paper.
  • a wrapping paper container for storing beverages such as milk, juice, and mineral water is obtained from a web-shaped laminated packaging material having a fold line and a printed external design.
  • a web-like packaging laminated material is formed into a tube shape by a longitudinal vertical seal.
  • the food is filled into the tubular packaging material.
  • the final shape includes a brick shape and a regular tetrahedron shape.
  • the laminated packaging material usually has an innermost layer of a thermoplastic material (a polyethylene resin layer), an aluminum foil layer of a noria layer, a paper core layer, and an outermost layer of a polyethylene resin.
  • a thermoplastic material a polyethylene resin layer
  • an aluminum foil layer of a noria layer a paper core layer
  • an outermost layer of a polyethylene resin As the oxygen noria layer other than the aluminum foil, a single layer obtained by laminating an ethylene nouric copolymer (EVOH) or MXD6 nylon, which is an oxygen norea resin, or a barrier resin film is laminated. A multi-layer of co-extruded fat is used.
  • a barrier solution obtained by dissolving an aqueous barrier resin such as polyvinyl alcohol resin or a copolymer resin of polyvinyl alcohol and ethylene (EVOH resin) in an aqueous solvent is used.
  • An oil solution or a barrier resin solution obtained by dispersing a hydrophobic barrier resin in an aqueous dispersant is applied to a paper substrate by printing or the like, and then the solvent Z dispersant is dried. Then, there is a method of laminating a Noria layer on a substrate (core layer).
  • an aqueous barrier composition is applied to a carrier film as a barrier layer, dried by heating and separated.
  • a method for producing a laminated packaging material in which a powder or solvent is removed, a carrier film having a dry barrier layer is bonded and integrated with a core layer, and the dry barrier layer is heated and cured at a higher temperature. .
  • Patent Document 1 JP-T-2003-508274
  • Patent Document 2 International Publication No. 9809612
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a barrier laminate packaging material that does not require an adhesive, can simplify the structure of a laminate, and can reduce the thickness of the laminate.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a Noria laminated packaging material which does not require a special apparatus such as a co-extrusion apparatus for producing a laminate.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a barrier laminated packaging material that can obtain good barrier properties without using a smooth core layer.
  • An object of the present invention is to provide a thin barrier that can be formed by stacking a certain thickness of noria layer.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a barrier laminated packaging material in which no defects such as pinholes occur even in a layer.
  • the method for producing a laminated packaging material of the present invention is a method for producing a laminated packaging material including a core layer, a barrier layer, and a thermoplastic resin layer,
  • a barrier resin containing a dispersion or solution of a resin is applied to the core layer as a barrier layer, and the barrier layer is dried to remove a dispersant or a solvent in the resin. It is characterized in that a thermoplastic resin is extruded on one surface of a dry barrier to form a thermoplastic resin layer.
  • the barrier resin is polyvinyl alcohol, ethylene-butyl alcohol copolymer, polyester, polyacrylic resin, polyphenoxy resin, epoxy resin, or a mixture thereof.
  • the core layer is a paper substrate, a resin substrate, a composite substrate, a laminated substrate, or a combination thereof.
  • the barrier resin solution is directly applied to the core layer.
  • the thermoplastic resin layer is formed by extruding a co-extruded resin containing a thermoplastic resin on one surface of the dry barrier.
  • the co-extruded resin contains a polyamide and EVOH.
  • the thermoplastic resin is a low-density polyethylene obtained by using a multi-site catalyst and a linear low-density polyethylene obtained by using a Z or single-site catalyst. Len.
  • the second method for producing a laminated packaging material according to the present invention includes a core layer, a barrier layer, and a paper substrate, a resin substrate, a composite substrate, or a laminated substrate, or a combination thereof. And a method for producing a laminated packaging material comprising a thermoplastic resin layer which is a low-density polyethylene with a multi-site catalyst and a linear low-density polyethylene obtained using a Z or single-site catalyst,
  • thermoplastic resin melt-extruded on the surface of the no- ly layer to form the thermoplastic resin. Forming a layer.
  • the barrier resin is a polyvinyl alcohol, an ethylene-vinyl alcohol copolymer, a polyester, a polyacrylic resin, a polyphenoxy resin, an epoxy resin or These are mixtures.
  • the co-extruded resin contains polyamide and EVOH, and the co-extruded resin containing thermoplastic resin is extruded on one surface of the dry barrier to form the thermoplastic resin. A grease layer is formed.
  • a polyalcohol-based resin such as a polyvinyl alcohol resin having oxygen nobility by itself or a copolymerized resin of polyvinyl alcohol and ethylene (EVOH resin) is dissolved.
  • EVOH resin ethylene
  • a coating liquid that is emulsified and dispersed on the paper substrate of the core layer and dry it to form a thin resin layer, and then extrude a thermoplastic resin without oxygen noria on it.
  • a barrier material is obtained by stacking.
  • the barrier laminated packaging material can be manufactured in a few steps.
  • a coating solution (barrier resin solution) that is dissolved or emulsified and dispersed is applied to the paper base of the core layer, an adhesive is not required and the structure of the laminate is simplified. Thus, the thickness of the laminate can be reduced.
  • a special apparatus such as a co-extrusion apparatus may be used for the production of the laminate, but is not an essential condition.
  • the heat and pressure of the extrusion and the extrudate cause the Noria layer to soften and cover the entire unevenness of the core layer, and use a smooth core layer. Good noria can be obtained without it. That is, the base material surface is not required to be smooth, and any base paper generally used for paper packaging materials can be used without any problem.
  • Extrusion of thermoplastic resin onto the applied Noria layer eliminates pinholes and other defects due to heat, pressure, and extruded material caused by extrusion.
  • the noria resin layer before extrusion molding may have a pinhole or the like, and the noria resin layer may be extremely thin.
  • thermoplastic resin By extruding the thermoplastic resin onto the applied Noria layer, the heat and pressure of the extrusion and the extrudate apply the aqueous dispersion or solution to the paper core layer and assume that water has permeated the fibers of the core layer. However, the water is quickly and easily evaporated away, which is undesirable in the core layer! / There is no danger of cracking.
  • FIG. 1 shows steps of applying a Noria resin solution to a core layer and drying a barrier layer in the first embodiment of the present invention.
  • the web 2 of the core layer for example paper, composite paper, synthetic paper, clay-coated paper, processed paper covered with a thin plastic layer, is unwound from the reel 2.
  • the resin is passed through an applicator 3 (usually a liquid coating device) arranged adjacent to the unwound web 1, from which a noria resin solution is applied as a barrier layer to one surface of the core layer.
  • the core layer web 1 After coating the core layer web 1, it passes through a drying device 4, such as an IR dryer or a hot air dryer, which acts on the coated side of the core layer web 1, for example at about 80-150 ° C. Remove the moisture at temperature and dry the applied barrier layer.
  • the core layer web 1 with the applied barrier layer is wound up and then stored.
  • the stored web 1 is sent to the next step according to the manufacturing method of the present invention to produce a laminated packaging material having excellent barrier properties.
  • Post-processing with thermoplastic resin is performed on a separate line, using extrusion coating of polyethylene, etc. As a result, production costs can be significantly reduced compared to conventional oxygen-free materials.
  • thermoplastic resin on one side of a dry barrier to form the thermoplastic resin layer without winding is performed. You may transition.
  • FIG. 2 shows a step of forming a thermoplastic resin layer by extruding a thermoplastic resin on one surface of a dry barrier according to the first embodiment of the present invention.
  • the core layer web 1 having a non-layered layer 1 is extruded on both sides of the web 1 using extruders 6 and 7 while simultaneously laminating thermoplastic resin, preferably polyethylene layers 8 and 9.
  • the laminated packaging material 12 according to the present embodiment is obtained by passing through a gap between the rotating rollers 10 and 11 of the book.
  • the laminated packaging material according to this embodiment has the cross-sectional structure schematically shown in Fig. 3.To make the paper packaging material waterproof and heat-sealable, both outer surfaces of the paper substrate are coated with polyethylene. It is common to do. Also in the present invention, polyethylene can be coated on the side of the paper base core layer opposite to the rear layer and used. This polyethylene coating is not required for oxygen nobility.
  • the extrusion is performed in the same manner as the extrusion of a resin onto a general paper substrate.
  • Surface treatment such as corona treatment on the paper base material may be performed as necessary.
  • the extruder 6 on the side of the noria layer may be used to laminate the web to the noria layer.
  • an oxygen-free laminate having three layers of extruded thermoplastic resin, such as a core layer Z, a barrier layer such as polyvinyl alcohol resin, and a three-layered extruded thermoplastic resin, is sealed three-sided with the thermoplastic resin layer inside. By doing so, it can be used as an oxygen barrier packaging material.
  • the thermoplastic resin laminated on the noria layer of the web is not particularly limited.
  • the linearity obtained using a site catalyst eg, (Linear) low-density polyethylene, or a blend polymer thereof. Sealability as a container, workability and packaging consider price on the material and the polyethylene desirability tool high-pressure and medium 'density 0.910 g / m 3 or more to be polymerized at low pressure method, is 0.960 g / m 3 or less of polyethylene used.
  • the core layer is a paper substrate, a resin substrate, a composite substrate, a laminated substrate, or a combination thereof.
  • Paperboard used as a paper base material is generally used as a raw material for packaging materials, and can be used as a packaging material, and has a basis weight (weight per unit area) of 150 g / m 2 or more and 400 g / m 2 or less. Things can be used. And the force to make Chikara ⁇ E the thin paper such Darashin paper of less than 30 g / m 2 or more 150 g / m 2 and in some cases is the thing that nag limited to this range, this other paper substrate, there have sheet It is also possible to perform lamination with a resin substrate such as a resin or a film.
  • a resin substrate such as a resin or a film.
  • a surface treatment such as a corona treatment or a flame treatment is performed at the time of paper processing.
  • a surface treatment may be performed as required at the time of processing.
  • the barrier resin is polyvinyl alcohol, ethylene-butyl alcohol copolymer, polyester, polyacrylic resin, polyphenoxy resin, epoxy resin, or a mixture thereof.
  • the barrier resin is appropriately selected according to the type and use of the dispersant or solvent for the barrier resin solution.
  • a high hydrogen bonding polymer having a hydrogen bonding group or an ionic group up to about 20% by weight or more of the polymer molecule is preferable.
  • the polymer has functional hydroxyl groups, e.g., polyvinyl alcohol (PVOH), ethylene butyl alcohol (EVOH), polysaccharides such as starch, starch derivatives, carboxyl methylcellulose and other cellulose derivatives, You can choose from a mixture of two or more of them.
  • a polymer having a nitrogen-containing group can also be used.
  • the polybutyl alcohol-based resin means a resin obtained by saponifying a butyl group of a polymer obtained by homo- or copolymerizing ethyl acetate.
  • Polyvinyl alcohol resin is a polyvinyl acetate resin obtained by polymerizing vinyl acetate monomer. This is a water-soluble resin obtained by saponifying the butyl group of hydroxyl-to-hydroxyl groups, and there are many types with different degrees of polymerization and saponification rates. The actual resin is not only adjusted for the degree of polymerization and saponification rate, but also various modifications are made to adjust the physical properties and processability, but the degree of polymerization is 500-2500 and the saponification rate is 69.5-99.85 mol%. Certain bur alcohol resins can be used.
  • a copolymer of ethylene and vinyl alcohol a so-called EVOH resin
  • This EVOH resin is also a barrier resin of the present invention, similarly to the polybutyl alcohol resin.
  • EVOH resin with an ethylene content of 29-44 mol% is mixed with water and alcohol.
  • a solution dissolved in a solvent is used as a coating solution (barrier resin solution).
  • the barrier resin solution can be prepared by dispersing the barrier resin in a dispersant or dissolving it in a solvent.
  • the dispersant and the solvent are aqueous.
  • the coating solution is, for example, a solution obtained by dissolving a polybutyl alcohol-based resin in water or a mixed solvent of water and alcohol, and does not volatilize harmful organic solvents during the drying process. ⁇ Therefore, it is an excellent kajune method in terms of environment and safety.
  • the coating liquid is not limited to the above, but a liquid obtained by dissolving or emulsifying and dispersing a resin in another solvent can also be used.
  • the application can be carried out in the same process as printing such as spray coating of the solution Z dispersion and screen printing / gravure printing.
  • printing such as spray coating of the solution Z dispersion and screen printing / gravure printing.
  • a transfer method using a gravure roll processing can be continuously and efficiently performed.
  • the solution Z dispersion is thinly transferred to a transfer port, and the resin is transferred to the paper base by bringing the roll into close contact with the surface of the paper base.
  • the laminated packaging material 12 according to the first embodiment of the present invention has a cross-sectional structure schematically shown in FIG.
  • the laminated packaging material 12 comprises an extruded thermoplastic resin innermost layer 8, a barrier resin layer 15 for directly applying a barrier resin liquid to the core layer, a core layer 1, and a simultaneously extruded thermoplastic resin. It consists of the outermost layer 9 of fat.
  • thermoplastic resin outermost layer 9 which is coated with polyethylene on the outer surface when formed into a container, can be used in the same manner as commonly used paper processing and packaging materials. For the purpose of further improving the performance, a more general barrier resin laminating process may be performed. Alternatively, a paper substrate coated with a polyvinyl alcohol-based resin may be used as a raw material, and multi-layer processing may be performed thereon.
  • the thermoplastic resin layer can be formed by extruding a co-extruded resin containing a thermoplastic resin on one surface of the dry barrier.
  • the co-extruded resin contains polyamide and EVOH, and can be co-extruded with polyamide Z adhesive Z polyethylene thermoplastic resin or EVOH / adhesive / polyethylene thermoplastic resin.
  • an inorganic flaky compound or a clay mineral can be added to the barrier resin solution.
  • the inorganic flaky conjugate a so-called nanoparticle compound
  • the lamellar lamellar inorganic compounds are separated from each other by a liquid medium.
  • “Clay minerals” include minerals of the olivine, antigolite, smectite, vermiculite, and mica types, respectively.
  • the core layer and the barrier layer made of a paper substrate, a resin substrate, a composite substrate, or a laminated substrate, or a combination of these substrates
  • a method for producing a laminated packaging material comprising a thermoplastic resin layer which is a low-density polyethylene with a multi-site catalyst and a linear low-density polyethylene obtained using a Z or single-site catalyst,
  • a Noria resin solution containing a dispersion or solution of Noria resin is directly applied as a Noria layer to the core layer, and a thermoplastic resin is melt-extruded on the surface of the Noria layer to form a thermoplastic resin.
  • a grease layer is formed.
  • FIG. 4 shows specific steps in the second embodiment.
  • a core layer web 1 of a paper base material is coated on the base material with a coating solution of a poly (vinyl alcohol) resin from a coating device 3, and a thermoplastic resin 8 is further formed on the resin layer by an extrusion device 6.
  • a packaging material is obtained.
  • a single drying step can be omitted. Drying can divert the process heat in the melt extrusion process, enabling efficient production.
  • the oxygen barrier property of the material is evaluated according to JIS K-7126. Specifically, the measurement is carried out using an oxygen permeation measuring device Oxtran manufactured by Mocon. Unlike physical barrier layers such as aluminum foil, the oxygen noria of resin-based noria has temperature and humidity dependence, so measurement conditions should be set as necessary. Generally oxygen permeability force 0 CC / m 2 .day in. A tm following materials a container having practically oxygen barrier property if the container formed with the idea we are by using, because, In the present invention, 50 cc / m 2 .day.atm was used as a criterion for determining the presence or absence of oxygen permeability. Therefore, based on the above results, noria properties cannot be obtained simply by applying the nori resin solution and drying.
  • a packaging material was obtained in the same manner as in Example 1, except that the low-density polyethylene of 20 g / m 2 was extruded on the Noria layer.
  • Oxygen permeability is 0.2 is cc / m 2 24hr atm, compared simply 960 cc / m 2 .day.atm materials coated dried Noria ⁇ liquid, and a 1172 cc / m 2 24hr atm of Comparative Example 1 As a result, it can be seen that the oxygen noria property is dramatically improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
  • the method for producing a laminated packaging material of the present invention can produce packaging containers for beverages such as milk, juice, and mineral water, and liquid foods.
  • FIG. 1 is a process chart showing application of a Noria resin solution to a core layer and drying of a barrier layer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a process chart showing a step of extruding a thermoplastic resin on one layer of a dry barrier to form a thermoplastic resin layer in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a laminated packaging material according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a process chart showing the steps of the method for producing a laminated packaging material according to the second embodiment of the present invention.
  • Web reel coating machine drying equipment

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Abstract

数少ない工程でバリア積層包装材料を製造して、積層体の構造をシンプルにすることができ、積層体の厚みを薄くすることができるする方法を提供する。 【解決手段】積層包装材料の製造方法は、コア層１、バリア層１５及び熱可塑性樹脂層８を含む積層包装材料１２の製造方法であって、バリア樹脂の分散液又は溶液を含むバリア樹脂液をバリア層１５としてそのコア層１に塗布装置３から塗布し、そのバリア層１５を乾燥装置４で乾燥してそのバリア樹脂液中の分散剤又は溶媒を除去し、乾燥バリヤー層面に熱可塑性樹脂８を押出装置６から押出してその熱可塑性樹脂層８を形成する。

Description

明 細 書
積層包装材料の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、紙などのコア層に塗布されたノ リヤー層を有する積層包装材料を製造す る方法に関する。
背景技術
[0002] 牛乳、ジュース、ミネラルウォーターなどの飲料を収容する包装紙容器は、折目線が 付けられ、外観デザインが印刷されたウェブ状包装積層材料カゝら得られる。
包装紙容器を製造するために、先ず、ウェブ状包装積層材料を長手方向の縦シー ルによりチューブ状に成形する。チューブ状包装材料内に食品を充填する。チュー ブ状包装材料を横断方向に横シールして切断する。折目線に沿って折畳んで最終 形状に成形する。その最終形状には、レンガ状、正四面体形状などがある。
[0003] ノリア性が要求される場合、積層包装材料は、通常、熱可塑性材料最内層（ポリェチ レン榭脂層）、ノリア層のアルミ箔層、紙コア層及びポリエチレン榭脂最外層を有する 。アルミ箔以外の酸素ノリア層としては、酸素ノリア性榭脂であるエチレンビュルアル コール共重合体（EVOH)や MXD6ナイロンなどを積層した単層、バリア榭脂フィルム を積層した、ある ヽは上記榭脂を共押出して積層した多層が使用されて 、る。
[0004] 酸素ノリア層を積層する通常の方法として、ノリア樹脂のフィルムを接着剤でコア層 に積層する方法、溶融ノリア榭脂をコア層面に押出して積層する方法がある。しかし 、 ノリア性の榭脂は一般に包装材料のシール材として用いられているポリエチレン榭 脂と接着しないため、加工時には接着剤の使用が必須である。それにより得られる積 層体の構造が複雑で、厚みも厚くなる。また、これら積層体の製造には共押出し装置 などの特殊な装置が必要であり、したがってノリア性包装材料の価格も高価になる。
[0005] 酸素バリア層を積層する別の方法として、ポリビニルアルコール榭脂や、ポリビニルァ ルコールとエチレンの共重合榭脂 (EVOH榭脂)などの水性バリア性榭脂を水系溶媒 に溶解させたバリア榭脂液を、若しくは疎水性バリア榭脂を水性分散剤に分散したバ リア榭脂液を、印刷加工等により紙基材上に塗布し、その後溶媒 Z分散剤を乾燥さ せることで、基材 (コア層）上にノリア層を積層する方法がある。
[0006] しかし良好なノリア性を得るためには平滑なコア層を用い、その上にピンホール等の 欠陥の発生がないようにある程度の厚みを持ったバリア層を積層することが必要であ る。
また、水性分散液又は溶液を紙のコア層に適用すると、水分がコア層の繊維中に浸 透し、バリヤ一層を乾燥する際に、紙のコア層に望ましくない亀裂を生ずる危険が増 大する。
[0007] これに対して、水分がコア層の紙繊維中に浸透して亀裂を生ずる危険をさける為に、 水性バリヤ一組成物をキヤリヤーフィルムにバリヤ一層として塗布し、加熱乾燥して分 散剤又は溶媒を除去し、乾燥バリヤ一層を有するキヤリヤーフィルムを、コア層と結合 して一体化し、乾燥バリヤ一層を、より高く加熱して硬化する積層包装材料の製造方 法が提案されている。
特許文献 1：特表 2003— 508274号公報
特許文献 2 :国際公開 9809612号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明の目的は、数少な 、工程でバリア積層包装材料を製造する方法を提供するこ とである。
本発明の目的は、接着剤を必須とせず、積層体の構造をシンプルにすることができ、 積層体の厚みを薄くすることができるバリア積層包装材料を製造する方法を提供する ことである。
本発明の目的は、積層体の製造に共押出し装置などの特殊な装置を必須としない ノリア積層包装材料を製造する方法を提供することである。
本発明の目的は、ノリア性包装材料の価格を廉価にすることができるバリア積層包 装材料を製造する方法を提供することである。
本発明の目的は、平滑なコア層を用いなくても良好なバリア性を得ることができるバリ ァ積層包装材料を製造する方法を提供することである。
本発明の目的は、ある程度の厚みを持ったノリア層を積層することなぐ薄いバリア 層であってもピンホール等の欠陥の発生がないバリア積層包装材料を製造する方法 を提供することである。
本発明の目的は、水性分散液又は溶液を紙のコア層に塗布し水分がコア層の繊維 中に浸透したとしても、紙のコア層に望ましくな 、亀裂を生ずる危険がな 、バリア積 層包装材料を製造する方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0009] コア層（基材)上にあるポリビュルアルコール系榭脂などのノ リア榭脂層が低 、酸素 ノ リア性しか有していなくても、そのノ リア層に直接に、酸素バリア性のない熱可塑性 榭脂を押出して、少なくとも 3層の構造の積層体とすることによって、酸素バリア性が 劇的に改善されるとの知見を基にこの発明が完成された。
[0010] 本発明の積層包装材料の製造方法は、コア層、バリア層及び熱可塑性榭脂層を含 む積層包装材料の製造方法であって、
ノ リア樹脂の分散液又は溶液を含むノ リア榭脂液をバリア層としてそのコア層に塗布 し、そのノ リア層を乾燥してそのノ リア榭脂液中の分散剤又は溶媒を除去し、乾燥バ リャ一層面に熱可塑性榭脂を押出してその熱可塑性榭脂層を形成する、ことを特徴 とする。
[0011] 本発明の好ましい態様において、前記バリア榭脂が、ポリビニルアルコール、ェチレ ンービュルアルコール共重合体、ポリエステル、ポリアクリル榭脂、ポリフエノキシ榭脂 、エポキシ榭脂又はこれらの混合物である。
[0012] 本発明の好ましい態様において、前記コア層が、紙基材、榭脂基材、複合基材、又 は積層基材、若しくはこれらの組合せ基材である。
[0013] 本発明の好ましい態様において、前記バリア榭脂液を前記コア層に直接に塗布する
[0014] 本発明の好ましい態様において、前記乾燥バリヤ一層面に、熱可塑性榭脂を含む共 押出榭脂を押出して前記熱可塑性榭脂層を形成する。
[0015] 本発明の好ましい態様において、前記共押出榭脂がポリアミド、 EVOHを含む。
[0016] 本発明の好ましい態様において、前記熱可塑性榭脂が、マルチサイト触媒による低 密度ポリエチレン、及び Z又はシングルサイト触媒を用いて得た線形低密度ポリェチ レンである。
[0017] 本発明の第 2の積層包装材料の製造方法は、紙基材、榭脂基材、複合基材、又は 積層基材、若しくはこれらの組合せ基材カゝらなるコア層、バリア層、及び、マルチサイ ト触媒による低密度ポリエチレン、及び Z又はシングルサイト触媒を用いて得た線形 低密度ポリエチレンである熱可塑性榭脂層を含む積層包装材料の製造方法であつ て、
ノ リア樹脂の水性分散液又は水溶液を含むノ リア榭脂液をそのノ リア層としてその コア層に直接に塗布し、そのノ リヤー層面に熱可塑性榭脂を溶融押出してその熱可 塑性榭脂層を形成する、ことを特徴とする。
[0018] 本発明の第 2の形態の好ましい態様において、前記バリア榭脂が、ポリビニルアルコ ール、エチレン一ビュルアルコール共重合体、ポリエステル、ポリアクリル榭脂、ポリフ エノキシ榭脂、エポキシ榭脂又はこれらの混合物である。
[0019] 本発明の第 2の形態の好ましい態様において前記共押出樹脂がポリアミド、 EVOH を含み、前記乾燥バリヤ一層面に、熱可塑性榭脂を含む共押出榭脂を押出して前 記熱可塑性榭脂層を形成する。
発明の効果
[0020] 本発明では、例えば、単独で酸素ノリア性を有するポリビニルアルコール榭脂や、ポ リビュルアルコールとエチレンの共重合榭脂（EVOH榭脂）などのポリビュルアルコー ル系榭脂が溶解ある ヽは乳化分散して ヽる塗布液をコア層の紙基材に塗布 ·乾燥さ せて薄い榭脂層を形成させ、その後、その上に酸素ノリア性のない熱可塑性榭脂を 押出し加工により積層することでバリア材料とする。
従って、数少な 、工程でバリア積層包装材料を製造することができる。
[0021] 本発明では、溶解あるいは乳化分散している塗布液 (バリア榭脂液)をコア層の紙基 材に塗布するので、接着剤を必須とせず、積層体の構造をシンプルにすることができ 、積層体の厚みを薄くすることができる。
更に、積層体の製造に共押出し装置などの特殊な装置を使用してもよいが、必須条 件としない。
特殊な装置を必須条件とせず、数少な!ヽ工程でバリア積層包装材料を製造すること ができるので、ノリア性包装材料の価格を廉価にすることができる。
[0022] 塗布されたバリア層に熱可塑性榭脂を押出することによって、押出しによる熱や圧力 及び押出し物によって、ノリア層が軟ィ匕しコア層の凹凸全面を覆い、平滑なコア層を 用いなくても良好なノリア性を得ることができる。すなわち、基材表面には平滑性が 要求されず、一般的に紙カ卩ェ包材用に用いられて 、る原紙であれば問題なく用いる ことが可能である。
塗布されたノリア層に熱可塑性榭脂を押出することによって、押出しによる熱や圧力 及び押出し物によって、厚いバリア層を積層することなぐ薄いバリア層であってもピ ンホール等の欠陥の発生がない。すなわち、押出成形される前のノリア榭脂層にピ ンホールなどがあってもよぐノリア榭脂層はごく薄いものでもよい。
塗布されたノリア層に熱可塑性榭脂を押出することによって、押出しによる熱や圧力 及び押出し物によって、水性分散液又は溶液を紙のコア層に塗布し水分がコア層の 繊維中に浸透したとしても、水分を迅速かつ無理なく蒸発除去するので、コア層に望 ましくな!/、亀裂を生ずる危険がな 、。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図 1は、本発明の第 1の形態における、ノリア榭脂液のコア層への塗布と、バリア層の 乾燥との工程を示す。
コア層のウェブ 1、例えば、紙、複合紙、合成紙、クレーコート紙、薄いプラスチック層 で被覆された加工紙を、リール 2から巻き出す。巻き出されているウェブ 1に隣接して 配置された塗布機 3 (通常、液体被覆装置）に通し、これからノリア榭脂液をバリア層 としてコア層の片面に塗布する。
コア層のウェブ 1を被覆した後、乾燥装置 4、例えば、 IR乾燥機又は熱風乾燥機に通 し、コア層のウェブ 1の被覆された側に作用し、例えば、約 80— 150°Cの温度で水分 を除去し、適用されたバリヤ一層を乾燥する。塗布したバリヤ一層を有するコア層の ウェブ 1を卷取り、次に貯蔵する。貯蔵されたウェブ 1は、優れたバリヤ一性を有する 積層包装材料を製造するために本発明の製造法による次の工程に送られる。熱可 塑性榭脂による後加工は別ラインで、ポリエチレンの押出しコーティングなどにより行 えるため、結果として製造に力かるコストも従来の酸素ノ リア性材料に比べて大幅に 削減できる。
この発明の別の実施の形態において、巻き取らず、本発明の製造法による次の工程 、すなわち、乾燥バリヤ一層面に熱可塑性榭脂を押出してその熱可塑性榭脂層を形 成する工程に移行してもよい。
[0024] 図 2は、本発明の第 1の形態における、乾燥バリヤ一層面に熱可塑性榭脂を押出し てその熱可塑性榭脂層を形成する工程を示す。
ノ リヤー層を有するコア層のウェブ 1は、押出し機 6、 7を用いてウェブ 1の両外側に 対し押出し可能な熱可塑性榭脂、好ましくはポリエチレン層 8、 9を同時に積層しなが ら 2本の回転ローラー 10、 11の間の-ップに通して、本形態による積層包装材料 12 を得る。本形態による積層包装材料は、図 3に模式的に示した断面構造を有する 紙カ卩ェ包装材料には防水性やヒートシール性を持たせるため、紙基材の両外面にポ リエチレンをコーティングすることが一般的である。本発明においても紙基材コア層の ノ リア層の反対側にポリエチレンをコーティングして用いることができる。このポリェチ レンコーティングは、酸素ノ リア性に関して必須ではない。
押出し加工は一般的な紙基材への樹脂の押出し加工と同様になされる。紙基材へ のコロナ処理等の表面処理を必要に応じて行ってもょ 、。
ポリビュルアルコール系榭脂等のノ リア樹脂とポリエチレンなどの熱可塑性榭脂との 押出し加工では、両者の密着性が不十分な場合、接着性榭脂とポリエチレンを共押 出しカ卩ェすることができる。
[0025] 別の態様として、ノ リア層側の一方の押出し機 6を用いて、ウェブのノ リア層に積層 することもできる。すなわち、コア層 Zポリビニルアルコール系榭脂などのバリア層 Z 押出しされた熱可塑性榭脂の 3層力もなる酸素ノ リア性積層体は、熱可塑性榭脂層 を内側にして三方シールして成袋することで酸素バリア性包装材料として用いること ちでさる。
[0026] 本発明の好ましい態様において、ウェブのノ リア層に積層する熱可塑性榭脂は、特 に制約はないが、容器としての加工性を考慮すると、マルチサイト触媒による低密度 ポリエチレン、又はシングルサイト触媒 (例えば、メタ口セン触媒)を用いて得た線形（ 直鎖状)低密度ポリエチレン、若しくはそれらのブレンドポリマーである。容器としての シール性、加工性や包装材料の価格等を考慮するとポリエチレンが望ましぐ高圧法 や中'低圧法で重合される密度 0.910g/m3以上、 0.960g/m3以下のポリエチレンが使 用される。
[0027] 本発明の好ましい態様において、コア層力 紙基材、榭脂基材、複合基材、又は積 層基材、若しくはこれらの組合せ基材である。
紙基材として用いられる板紙には、一般に包装材料の原材料として用いられて 、るも のが使用可能である、坪量 (単位面積あたりの重量）として 150g/m2以上 400g/m2以下 のものが使用できる。し力しこの範囲に限定されることはなぐ場合によっては 30g/m2 以上 150g/m2未満のダラシン紙などの薄葉紙に力卩ェを行い、これを他の紙基材、ある いはシートやフィルムなどの榭脂基材と積層加工を行うことも可能である。
材質における制限はなぐまた表面の平滑性を向上させたクレーコート塗布紙などを 用いても支障はない。紙カ卩ェ時において、一般的にはコロナ処理や火炎処理などの 表面処理が行われる力 本発明においても加工時にこのような表面処理を必要に応 じて行ってもよ ヽ。
[0028] 本発明の好ましい態様において、前記バリア榭脂が、ポリビニルアルコール、ェチレ ンービュルアルコール共重合体、ポリエステル、ポリアクリル榭脂、ポリフエノキシ榭脂 、エポキシ榭脂又はこれらの混合物である。
バリア榭脂は、バリア榭脂液用の分散剤又は溶媒の種類、用途に応じて適宜選択す る。水性 (親水性)バリア榭脂の場合、例えば、重合体分子の 20重量％以上の程度 まで水素結合基又はイオン性基を有する高水素結合重合体であるが好まし 、。好ま しくは、重合体は官能性ヒドロキシル基を有し、例えば、ポリビニルアルコール (PVO H)、エチレンビュルアルコール (EVOH)、澱粉のような多糖類、澱粉誘導体、カル ボキシルメチルセルロース及び他のセルロース誘導体、それらの二種類以上の混合 物の中から選択することができる。窒素含有基を有する重合体も用いることができる。
[0029] ここで、ポリビュルアルコール系榭脂とは、酢酸ェチルを単独あるいは共重合させて 得られたポリマーのビュル基をけん化して得られる榭脂を意味する。
ポリビニルアルコール榭脂は、酢酸ビニルモノマーを重合されて得られたポリ酢酸ビ -ルのビュル基をヒドロキシル基にけん化させて得られる水溶性の榭脂であり、重合 度やけん化率の異なる多くの種類が存在する。実際の榭脂には重合度やけん化率 の調整のみならず、物性、加工性を調整するために各種の変性も行われるが、重合 度 500-2500、けん化率 69.5— 99.85mol%の範囲にあるビュルアルコール榭脂が使用 できる。
重合の際に酢酸ビュルモノマーとエチレンを共重合させるとエチレンとビュルアルコ 一ルの共重合体、いわゆる EVOH榭脂が得られる力 この EVOH榭脂もポリビュルァ ルコール榭脂と同様に本発明のバリア榭脂となり得る。 EVOH榭脂は共重合の際に 使用するエチレンと酢酸ビニルモノマーとの比率を変えることで種々のグレードがあ るが、エチレン含有量が 29— 44mol%の EVOH榭脂を、水とアルコールの混合溶媒に 溶解させたものが塗布液 (バリア榭脂液)として用いられる。
[0030] バリア榭脂液は、バリア榭脂を分散剤に分散し、又は溶媒に溶解して調製することが できる。
本発明の好ましい態様において、分散剤及び溶媒は水性である。塗布液 (バリア榭 脂液）は、例えば、ポリビュルアルコール系榭脂を水または水とアルコールの混合溶 媒に溶解させたものであり、乾燥工程にぉ ヽて有害な有機溶媒の揮発もな ヽことから 、環境面、安全面においても優れたカ卩ェ方法である。
しかし、本発明では、加工性や塗膜物性の改良のために必要に応じて溶液 Z分散 媒に種々の無機、有機物を添加することも可能である。また塗布液も上記に限定され るものではなぐ榭脂を他の溶媒に溶解あるいは乳化分散させたものを用いることも 可能である。
[0031] 塗布方法については、溶液 Z分散液のスプレーコーティングや、スクリーン印刷ゃグ ラビア印刷などの印刷と同様の工程で塗布ができる。グラビアロールを用いた転写方 式を使用することで連続的に効率よく加工を行うことできる。溶液 Z分散液を転写口 ールに薄く転写し、そのロールを紙基材表面に密着させることで榭脂を紙基材に転 写する。
塗布後の材料は引き続き熱乾燥炉に導入され、そこで乾燥される。塗布されるポリビ
-ルアルコール系榭脂などのノ リア榭脂液は、例えば、乾燥後重量での 0.5g/m2以 上、 10g/m2以下である。
[0032] 本発明による第 1の形態による積層包装材料 12は、図 3に模式的に示した断面構造 を有する。
積層包装材料 12は、押出し成形された熱可塑性榭脂最内層 8、バリア榭脂液をコア 層に直接に塗布する乾燥されたバリア層 15、コア層 1、及び同時に押出し成形され た熱可塑性榭脂最外層 9からなる。
容器に成形したときに外側となる面にポリエチレンをコーティングした熱可塑性榭脂 最外層 9により、一般的に用いられる紙加工包装材料と同様に用いることができる。 さらなる高性能化を目的として、さらに一般的なバリア榭脂の積層加工を行ってもよ い。またポリビニルアルコール系榭脂が塗布された紙基材を原材料として、その上に 多層の加工を行っても良い。
[0033] 本発明の好ましい態様において、前記乾燥バリヤ一層面に、熱可塑性榭脂を含む共 押出榭脂を押出して前記熱可塑性榭脂層を形成することができる。共押出榭脂とし て、ポリアミド、 EVOHを含み、ポリアミド Z接着剤 Zポリエチレン熱可塑性榭脂、又 は、 EVOH/接着剤/ポリエチレン熱可塑性榭脂を共押出しすることができる。
[0034] 本発明の好ましい態様において、バリア榭脂液に、無機薄片状化合物又は粘土鉱 物を添加することができる。
好ましくは前記無機薄片状ィ匕合物、所謂ナノ粒子化合物は、分散されている。層状 無機化合物のラメラが、液体媒体により互いに分離されている。「粘土鉱物」には、力 オリナイト、アンチゴライト、スメクタイト、バーミキユライト、又は雲母型の鉱物が夫々含 まれる。
[0035] 本発明の第 2の積層包装材料の製造方法は、紙基材、榭脂基材、複合基材、又は 積層基材、若しくはこれらの組合せ基材カゝらなるコア層、バリア層、及び、マルチサイ ト触媒による低密度ポリエチレン、及び Z又はシングルサイト触媒を用いて得た線形 低密度ポリエチレンである熱可塑性榭脂層を含む積層包装材料の製造方法であつ て、
ノリア樹脂の分散液又は溶液を含むノリア榭脂液をそのノリア層としてそのコア層に 直接に塗布し、そのノ リヤー層面に熱可塑性榭脂を溶融押出してその熱可塑性榭 脂層を形成する。
第 2の形態に具体的工程を図 4に示す。紙基材のコア層ウェブ 1が、その基材上にポ リビュルアルコール系榭脂の塗布液が塗布装置 3から塗布され、さらにその榭脂層上 に押出装置 6によって熱可塑性榭脂 8が積層されて、包装材料が得られる。
この形態では、単独の乾燥工程を省略することができる。乾燥は溶融押出工程にお けるプロセス熱を転用することができ、効率的な製造を可能にする。
[0036] <実施例 >
実施例 1
6種類の牛乳容器用原紙 (坪量約 310g/m2)の漂白原紙に、乾燥重量で 2g/m2のポリ ビニルアルコール系榭脂のバリア榭脂水性溶液を塗布し乾燥した。
塗布乾燥後に、 23°C、 0%RH条件下における酸素透過量を測定した。サンプル 1一 6 につ 、ては下記の通りである。
サンプル 1 960 cc/m2.day.atm
サンプノレ 2 1,300 cc/m2.day.atm
サンプル 3 860 cc/m2.day.atm
サンプノレ 4 610 cc/m2.day.atm
サンプノレ 5 1,790 cc/m2.day.atm
サンプル 6 6010 cc/nf .day.atm
[0037] (酸素バリア性の評価）
材料の酸素バリア性は、 JIS K-7126に準拠して評価する。具体的にはモコン社の酸 素透過量測定装置 Oxtranを用いて測定を行う。アルミ箔のような物理的なバリア層と 異なり、榭脂系のノリア材の酸素ノリア性は温度や湿度依存性があるため、必要に 応じて測定条件を設定する。一般的には酸素透過率力 0CC/m2.day.atm以下の材料 を用いて成形された容器であれば実用上酸素バリア性を有する容器であると考えら れて 、るため、本発明では 50cc/m2.day.atmを酸素透過性有無の判断基準とした。 従って、上記結果から、単にノ リア榭脂液を塗布し乾燥しただけではノ リア性を得る ことができない。
次いで、ノリア層の上に 15g/m2の低密度ポリエチレン (密度 0.924g/cm3)の押出しカロ ェを行った。得られたサンプル 1一 6について。 23°C、 90%RH条件下にて酸素透過量 を測定した、いずれも 50cc/m2.day.atm以下となり、良好なバリア性を示す材料となつ た。
[0038] 比較例 1
牛乳容器用原紙の漂白原紙に、バリア榭脂水性溶液を塗布することなぐ原紙上に 2 Og/m2の低密度ポリエチレンの押出し加工を行った以外、実施例 1と同様に包装材料 を得た。
[0039] 実施例 2
ノリア層の上に 20g/m2の低密度ポリエチレンの押出し力卩ェを行った以外、実施例 1 と同様に包装材料を得た。
酸素透過量は、 0.2 cc/m2 24hr atmであり、単にノリア榭脂液を塗布乾燥した材料の 960 cc/m2.day.atm、及び比較例 1の 1172 cc/m2 24hr atmと比較して、劇的に酸 素ノリア性が改善されて 、ることが分かる。
[0040] なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づい て種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな い。
産業上の利用可能性
[0041] この発明の積層包装材料の製造方法は、牛乳、ジュース、ミネラルウォーターなどの 飲料、流動食品などの包装容器を製造することができる。
図面の簡単な説明
[0042] [図 1]本発明の第 1の形態における、ノリア榭脂液のコア層への塗布と、バリア層の乾 燥とを示す工程図。
[図 2]本発明の第 1の形態における、乾燥バリヤ一層面に熱可塑性榭脂を押出してそ の熱可塑性榭脂層を形成する工程を示す工程図。
[図 3]本発明による第 1の形態による積層包装材料を模式的に示す断面図。
[図 4]本発明による第 2の形態による積層包装材料の製造方法の工程を示す工程図 符号の説明 ウェブ リール 塗布機 乾燥装置

Claims

請求の範囲
[1] コア層、バリア層及び熱可塑性榭脂層を含む積層包装材料の製造方法であって、 ノリア樹脂の分散液又は溶液を含むノリア榭脂液を該ノリア層として該コア層に塗 布し、該バリア層を乾燥して該バリア榭脂液中の分散剤又は溶媒を除去し、乾燥バリ ヤー層面に熱可塑性榭脂を押出して該熱可塑性榭脂層を形成する、
ことを特徴とする積層包装材料の製造方法。
[2] 前記バリア榭脂が、ポリビュルアルコール、エチレン一ビュルアルコール共重合体、 ポリエステル、ポリアクリル榭脂、ポリフエノキシ榭脂、エポキシ榭脂又はこれらの混合 物である、請求項 1記載の積層包装材料の製造方法。
[3] 前記コア層が、紙基材、榭脂基材、複合基材、又は積層基材、若しくはこれらの組合 せ基材である、請求項 1記載の積層包装材料の製造方法。
[4] 前記バリア榭脂液を前記コア層に直接に塗布する、請求項 1記載の積層包装材料の 製造方法。
[5] 前記乾燥バリヤ一層面に、熱可塑性榭脂を含む共押出榭脂を押出して前記熱可塑 性榭脂層を形成する、請求項 1記載の積層包装材料の製造方法。
[6] 前記共押出樹脂がポリアミド、 EVOHを含む、請求項 5記載の積層包装材料の製造 方法。
[7] 前記熱可塑性榭脂が、マルチサイト触媒による低密度ポリエチレン、及び Z又はシン ダルサイト触媒を用いて得た線形低密度ポリエチレンである、請求項 1記載の積層包 装材料の製造方法。
[8] 紙基材、榭脂基材、複合基材、又は積層基材、若しくはこれらの組合せ基材からなる コア層、バリア層、及び、マルチサイト触媒による低密度ポリエチレン、及び Z又はシ ングルサイト触媒を用いて得た線形低密度ポリエチレンである熱可塑性榭脂層を含 む積層包装材料の製造方法であって、
ノリア樹脂の分散液又は溶液を含むバリア榭脂液を該バリア層として該コア層に直 接に塗布し、該バリヤ一層面に熱可塑性榭脂を溶融押出して該熱可塑性榭脂層を 形成する
ことを特徴とする積層包装材料の製造方法。
[9] 前記バリア榭脂が、ポリビュルアルコール、エチレン一ビュルアルコール共重合体、 ポリエステル、ポリアクリル榭脂、ポリフエノキシ榭脂、エポキシ榭脂又はこれらの混合 物である、請求項 8記載の積層包装材料の製造方法。
[10] 前記乾燥バリヤ一層面に、熱可塑性榭脂を含む共押出榭脂を押出して前記熱可塑 性榭脂層を形成する、請求項 8記載の積層包装材料の製造方法。
[11] 前記共押出樹脂がポリアミド、 EVOHを含む、請求項 10記載の積層包装材料の製 造方法。
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