WO2021020400A1 - 積層体及び包装袋 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B32B2439/00—Containers; Receptacles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B32B2439/00—Containers; Receptacles
- B32B2439/80—Medical packaging
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
- C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
- C08J2323/10—Homopolymers or copolymers of propene
- C08J2323/12—Polypropene
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2429/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
- C08J2429/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
- C08J2429/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2475/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
- C08J2475/04—Polyurethanes
- C08J2475/06—Polyurethanes from polyesters
Definitions
- This disclosure relates to laminates and packaging bags.
- a laminate having a biaxially stretched PET (polyethylene terephthalate) film having excellent heat resistance and toughness as a base film and a polyolefin film such as polyethylene or polypropylene as a sealant layer is known (for example, Patent Document 1).
- the resulting packaging bag may not withstand high-temperature retort treatment.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laminate capable of high-temperature retort treatment when used as a packaging bag even when a polyolefin-based film is mainly used. And. It is also an object of the present invention to provide a packaging bag using the laminate.
- One aspect of the present invention includes a first base material layer, a second base material layer, and a sealant layer in this order, and the first base material layer, the second base material layer, and the sealant layer all contain a polyolefin film.
- the polyolefin film of the first base material layer or the second base material layer has an inorganic oxide layer on at least one surface of the first base material layer, the second base material layer, and the sealant layer.
- laminated bodies in which the heat shrinkage rate in the traveling direction (MD direction) after heating at 120 ° C. for 15 minutes satisfies the following formula. Heat shrinkage rate of the second base material layer ⁇ 5% ...
- the heat shrinkage may satisfy the following equation. Heat shrinkage rate of the second base material layer ⁇ Heat shrinkage rate of the first base material layer ⁇ 0.3% ⁇ ⁇ ⁇ (Equation 4) Heat shrinkage rate of the second base material layer-Heat shrinkage rate of the sealant layer ⁇ 0.5% ... (Equation 5)
- the heat shrinkage may satisfy the following equation. Heat shrinkage rate of sealant layer ⁇ 2% ... (Equation 6)
- the polyolefin film of the first base material layer or the second base material layer includes the inorganic oxide layer on at least one surface and a gas barrier coating layer on the inorganic oxide layer.
- the inorganic oxide layer may contain silicon oxide.
- the laminate may be for a retort pouch.
- One aspect of the present invention also provides a packaging bag made by making the above-mentioned laminate.
- the present invention even when a polyolefin-based film is mainly used, it is possible to provide a laminate capable of high-temperature retort treatment when used as a packaging bag. Further, according to the present invention, it is possible to provide a packaging bag using the laminated body.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a laminated body according to an embodiment.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a laminated body according to an embodiment.
- the laminate 100 shown in FIG. 1 includes a first base material layer 11, a second base material layer 12, and a sealant layer 13 in this order.
- the first base material layer 11 and the second base material layer 12, and the second base material layer 12 and the sealant layer 13 may be adhered with the adhesive layer S, respectively.
- the first base material layer, the second base material layer and the sealant layer all contain a polyolefin film.
- the polyolefin film of the first base material layer or the second base material layer includes, for example, an inorganic oxide layer on at least one surface from the viewpoint of improving the gas barrier property against water vapor and oxygen. Since the polyolefin film provided with the inorganic oxide layer has a gas barrier property, such a first base material layer or a second base material layer can be referred to as a gas barrier base material layer.
- each layer will be described.
- the first base material layer is a film that serves as one of the supports, and contains a polyolefin film.
- the first base material layer may be made of a polyolefin film.
- the polyolefin film include polyethylene film (PE), polypropylene film (PP), polybutene film (PB) and the like.
- the polyolefin film include an acid-modified polyolefin film obtained by graft-modifying a polyolefin with an unsaturated carboxylic acid, an acid anhydride of an unsaturated carboxylic acid, an ester of an unsaturated carboxylic acid, or the like.
- the polyolefin film constituting the first base material layer may be a stretched film or a non-stretched film.
- the polyolefin film may be a stretched film from the viewpoints of impact resistance, heat resistance, water resistance, dimensional stability and the like.
- the laminated body can be more preferably used for the purpose of performing the retort treatment and the boiling treatment.
- the stretching method is not particularly limited, and any method may be used as long as a film having stable dimensions can be supplied, such as stretching by inflation, uniaxial stretching, or biaxial stretching.
- the thickness of the polyolefin film is not particularly limited. Depending on the application, the thickness can be 6 to 200 ⁇ m, but from the viewpoint of obtaining excellent impact resistance and excellent gas barrier property, it may be 9 to 50 ⁇ m or 12 to 38 ⁇ m.
- the polyolefin film may be subjected to various pretreatments such as corona treatment, plasma treatment, frame treatment, etc., or a coat layer such as an easy-adhesion layer may be provided on the laminated surface as long as the barrier performance is not impaired.
- pretreatments such as corona treatment, plasma treatment, frame treatment, etc.
- a coat layer such as an easy-adhesion layer may be provided on the laminated surface as long as the barrier performance is not impaired.
- an adhesion layer may be provided on the surface of the polyolefin film on which the inorganic oxide layers are laminated.
- the adhesion layer is provided on the polyolefin film, and two effects of improving the adhesion performance between the polyolefin film and the inorganic oxide layer and improving the smoothness of the surface of the polyolefin film can be obtained. By improving the smoothness, it becomes easy to form an inorganic oxide layer uniformly without defects, and it is easy to develop a high barrier property.
- the adhesion layer can be formed by using an anchor coating agent.
- the anchor coating agent examples include polyester-based polyurethane resin and polyether-based polyurethane resin.
- a polyester-based polyurethane resin is preferable from the viewpoint of heat resistance and interlayer adhesive strength.
- the thickness of the adhesion layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 5 ⁇ m, more preferably in the range of 0.03 to 3 ⁇ m, and particularly preferably in the range of 0.05 to 2 ⁇ m. preferable.
- the thickness of the adhesion layer is at least the above lower limit value, more sufficient interlayer adhesion strength tends to be obtained, while when it is at least the above upper limit value, the desired gas barrier property tends to be easily exhibited.
- a known coating method can be used without particular limitation, and examples thereof include a dipping method (dipping method); a method using a spray, a coater, a printing machine, a brush, or the like. ..
- the types of coaters and printing machines used in these methods and their coating methods include gravure coaters such as direct gravure method, reverse gravure method, kiss reverse gravure method, and offset gravure method, reverse roll coater, and micro gravure. Examples thereof include a coater, a coater with a chamber doctor, an air knife coater, a dip coater, a bar coater, a comma coater, and a die coater.
- the amount of the adhesive layer applied is preferably 0.01 to 5 g / m 2 and 0.03 to 3 g / m 2 per 1 m 2 after the anchor coating agent is applied and dried. Is more preferable. If the mass per 1 m 2 after applying the anchor coating agent and drying is at least the above lower limit, the film tends to be sufficient, while if it is at least the above upper limit, it is easy to dry sufficiently and the solvent is released. It tends to be difficult to remain.
- the method for drying the adhesion layer is not particularly limited, but a method by natural drying, a method of drying in an oven set to a predetermined temperature, a dryer attached to the coater, for example, an arch dryer, a floating dryer, a drum dryer, etc. A method using an infrared dryer or the like can be mentioned. Further, the drying conditions can be appropriately selected depending on the drying method. For example, in the method of drying in an oven, it is preferable to dry at a temperature of 60 to 100 ° C. for about 1 second to 2 minutes.
- a polyvinyl alcohol-based resin can be used instead of the polyurethane resin.
- the polyvinyl alcohol-based resin may have a vinyl alcohol unit in which the vinyl ester unit is saponified, and examples thereof include polyvinyl alcohol (PVA) and ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH).
- the PVA for example, vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl pivalate, and vinyl versatic acid are independently polymerized. Then, the saponified resin is mentioned.
- the PVA may be a copolymerized or post-modified modified PVA.
- the modified PVA can be obtained, for example, by copolymerizing a vinyl ester with an unsaturated monomer copolymerizable with the vinyl ester and then saponifying the mixture.
- Examples of unsaturated monomers copolymerizable with vinyl esters include olefins such as ethylene, propylene, isobutylene, ⁇ -octene, ⁇ -dodecene, and ⁇ -octadecene; 3-butene-1-ol and 4-pentin-1-ol.
- the degree of polymerization of PVA is preferably 300 to 3000. If the degree of polymerization is less than 300, the barrier property tends to decrease, and if it exceeds 3000, the viscosity is too high and the coating suitability tends to decrease.
- the degree of saponification of PVA is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, still more preferably 99 mol% or more. Further, the degree of saponification of PVA may be 100 mol% or less or 99.9 mol% or less.
- the degree of polymerization and the degree of saponification of PVA can be measured according to the method described in JIS K 6726 (1994).
- EVOH is generally a copolymer of ethylene and an acid vinyl ester such as vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl pivalate, vinyl versatic acid and the like. Obtained by converting coalescence into Ken.
- the degree of polymerization of EVOH is preferably 300 to 3000. If the degree of polymerization is less than 300, the barrier property tends to decrease, and if it exceeds 3000, the viscosity is too high and the coating suitability tends to decrease.
- the degree of saponification of the vinyl ester component of EVOH is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, still more preferably 99 mol% or more. Further, the degree of saponification of EVOH may be 100 mol% or less or 99.9 mol% or less.
- the degree of saponification of EVOH is determined from the peak area of hydrogen atoms contained in the vinyl ester structure and the peak area of hydrogen atoms contained in the vinyl alcohol structure by performing nuclear magnetic resonance (1H-NMR) measurement.
- the ethylene unit content of EVOH is 10 mol% or more, more preferably 15 mol% or more, further preferably 20 mol% or more, and particularly preferably 25 mol% or more.
- the ethylene unit content of EVOH is preferably 65 mol% or less, more preferably 55 mol% or less, still more preferably 50 mol% or less.
- the gas barrier property or dimensional stability under high humidity can be kept good.
- the gas barrier property can be enhanced.
- the ethylene unit content of EVOH can be determined by the NMR method.
- examples of the method for forming the adhesion layer include coating using a polyvinyl alcohol-based resin solution and multi-layer extrusion.
- the polyolefin film includes an inorganic oxide layer
- examples of the inorganic oxide contained in the inorganic oxide layer include aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, tin oxide and the like.
- the inorganic oxide may be selected from the group consisting of aluminum oxide, silicon oxide, and magnesium oxide.
- the inorganic oxide layer is a layer using silicon oxide.
- the O / Si ratio of the inorganic oxide layer is 1.7 or more.
- the content ratio of metallic Si is suppressed and good transparency can be easily obtained.
- the O / Si ratio is preferably 2.0 or less.
- the crystallinity of SiO becomes high and the inorganic oxide layer can be prevented from becoming too hard, and good tensile resistance can be obtained. As a result, it is possible to prevent cracks from being generated in the inorganic oxide layer when the gas barrier coating layer is laminated.
- the polyolefin film may shrink due to heat during boiling or retort treatment even after molding into a packaging bag, but the O / Si ratio of 2.0 or less makes it easier for the inorganic oxide layer to follow the shrinkage. , The decrease in barrier property can be suppressed.
- the O / Si ratio of the inorganic oxide layer is preferably 1.75 or more and 1.9 or less, and more preferably 1.8 or more and 1.85 or less.
- the O / Si ratio of the inorganic oxide layer can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
- XPS X-ray photoelectron spectroscopy
- the measuring device is an X-ray photoelectron spectroscopic analyzer (manufactured by JEOL Ltd., trade name: JPS-90MXV), the X-ray source is non-monochromatic MgK ⁇ (1253.6 eV), and 100 W (10 kV-10 mA). ) Can be measured with the X-ray output.
- a relative sensitivity factor of 2.28 for O1s and 0.9 for Si2p can be used, respectively.
- the film thickness of the inorganic oxide layer is preferably 10 nm or more and 50 nm or less.
- the film thickness is 10 nm or more, sufficient water vapor barrier property can be obtained.
- the film thickness is 50 nm or less, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to the deformation of the thin film due to the internal stress and to suppress the deterioration of the water vapor barrier property. If the film thickness exceeds 50 nm, the cost tends to increase due to an increase in the amount of material used and a long film formation time, which is not preferable from an economical point of view.
- the film thickness of the inorganic oxide layer is more preferably 20 nm or more and 40 nm or less.
- the inorganic oxide layer can be formed by, for example, vacuum film formation.
- a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method can be used.
- the physical vapor deposition method include, but are not limited to, a vacuum deposition method, a sputtering method, and an ion plating method.
- the chemical vapor deposition method include, but are not limited to, a thermal CVD method, a plasma CVD method, and an optical CVD method.
- resistance heating type vacuum deposition method In the above vacuum deposition, resistance heating type vacuum deposition method, EB (Electron Beam) heating type vacuum deposition method, induction heating type vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, dual magnetron sputtering method, plasma chemical vapor deposition method (PECVD method) and the like are particularly preferably used.
- EB Electro Beam
- induction heating type vacuum deposition method sputtering method, reactive sputtering method, dual magnetron sputtering method, plasma chemical vapor deposition method (PECVD method) and the like
- PECVD method plasma chemical vapor deposition method
- the heating means of the vacuum vapor deposition method it is preferable to use any of an electron beam heating method, a resistance heating method, and an induction heating method.
- the polyolefin film may have a gas barrier coating layer on the inorganic oxide layer.
- a composition for forming a gas barrier coating layer containing at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group-containing polymer compound, a metal alkoxide, a silane coupling agent, and a hydrolyzate thereof is used. It is a layer formed by.
- the gas barrier coating layer is a coating layer having a gas barrier property, and is an aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group-containing polymer compound, a metal alkoxide, a silane coupling agent, and a hydrolyzate thereof.
- a composition for forming a gas barrier coating layer hereinafter, also referred to as a coating agent) containing a water / alcohol mixed solution as a main component.
- the coating agent preferably contains at least a silane coupling agent or a hydrolyzate thereof from the viewpoint of more sufficiently maintaining the gas barrier property after hot water treatment such as retort treatment, and is preferably containing a hydroxyl group-containing polymer compound, a metal alkoxide and the like. It is more preferable to contain at least one selected from the group consisting of those hydrolysates and a silane coupling agent or a hydrolyzate thereof, and a hydroxyl group-containing polymer compound or a hydrolyzate thereof and a metal alkoxide or It is more preferable to contain the hydrolyzate and the silane coupling agent or the hydrolyzate thereof.
- the metal alkoxide and the silane coupling agent are directly or preliminarily hydrolyzed in a solution in which a hydroxyl group-containing polymer compound, which is a water-soluble polymer, is dissolved in an aqueous (water or water / alcohol mixed) solvent. It can be prepared by mixing those that have been subjected to treatments such as letting.
- hydroxyl group-containing polymer compound used in the coating agent examples include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, starch, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, sodium alginate and the like.
- PVA polyvinyl alcohol
- the gas barrier coating layer is formed from a composition containing at least one selected from the group consisting of a metal alkoxide represented by the following general formula (I) and a hydrolyzate thereof from the viewpoint of obtaining excellent gas barrier properties.
- a metal alkoxide represented by the following general formula (I)
- M (OR 1 ) m (R 2 ) nm ...
- R 1 and R 2 are independently monovalent organic groups having 1 to 8 carbon atoms, and preferably alkyl groups such as a methyl group and an ethyl group.
- M represents an n-valent metal atom such as Si, Ti, Al, Zr.
- m is an integer from 1 to n. In the case where R 1 or R 2 there are a plurality, R 1 s or R 2 together may be the same or different.
- metal alkoxide examples include tetraethoxysilane [Si (OC 2 H 5 ) 4 ] and triisopropoxyaluminum [Al (O-2'-C 3 H 7 ) 3 ]. Tetraethoxysilane and triisopropoxyaluminum are preferable because they are relatively stable in an aqueous solvent after hydrolysis.
- silane coupling agent examples include compounds represented by the following general formula (II). Si (OR 11 ) p (R 12 ) 3-p R 13 ... (II)
- R 11 represents an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group
- R 12 is an alkyl group substituted with an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group, an alkenyl group or an acryloxy group, or a methacrylate group. It represents a monovalent organic group such as an alkyl group substituted with a group
- R 13 represents a monovalent organic functional group
- p represents an integer of 1 to 3.
- R 11 or R 12 there are a plurality, R 11 s or R 12 together may be the same or different.
- the monovalent organic functional group represented by R 13 is a monovalent organic functional group containing a glycidyloxy group, an epoxy group, a mercapto group, a hydroxyl group, an amino group, an alkyl group substituted with a halogen atom, or an isocyanate group. The group is mentioned.
- silane coupling agent vinyl trimethoxysilane, ⁇ -chloropropylmethyldimethoxysilane, ⁇ -chloropropyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -methacryloxypropyltrimethoxysilane, ⁇ - Examples thereof include silane coupling agents such as methacryloxypropylmethyldimethoxysilane.
- the silane coupling agent may be a multimer obtained by polymerizing the compound represented by the above general formula (II).
- a trimer is preferable, and 1,3,5-tris (3-trialkoxysilylalkyl) isocyanurate is more preferable.
- This is a condensed polymer of 3-isocyanate alkylalkoxysilane. It is known that the 1,3,5-tris (3-trialkoxysilylalkyl) isocyanurate has no chemical reactivity in the isocyanate portion, but the reactivity is ensured by the polarity of the nurate portion.
- 3-isocyanate alkylalkoxylan is added to an adhesive or the like like 3-isocyanate alkylalkoxylan, and is known as an adhesiveness improver. Therefore, by adding 1,3,5-tris (3-trialkoxysilylalkyl) isocyanurate to the hydroxyl group-containing polymer compound, the water resistance of the gas barrier coating layer can be improved by hydrogen bonding.
- 3-Isocyanatealkylalkoxylan is highly reactive and has low liquid stability, whereas 1,3,5-tris (3-trialkoxysilylalkyl) isocyanurate is not water-soluble due to its polarity. However, it is easy to disperse in an aqueous solution, and the liquid viscosity can be kept stable.
- the water resistance is equivalent to that of 3-isocyanatealkylalkoxylan and 1,3,5-tris (3-trialkoxysilylalkyl) isocyanurate.
- 1,3,5-Tris (3-trialkoxysilylalkyl) isocyanurate may be produced by thermal condensation of 3-isocyanatepropylalkoxysilane, and may contain the raw material 3-isocyanatepropylalkoxysilane. However, there is no particular problem. More preferably, it is 1,3,5-tris (3-trialkoxysilylpropyl) isocyanurate, and more preferably 1,3,5-tris (3-trimethoxysilylpropyl) isocyanurate. 1,3,5-tris (3-trimethoxysilylpropyl) isocyanurate is practically advantageous because this methoxy group has a high hydrolysis rate and those containing a propyl group can be obtained at a relatively low cost.
- an isocyanate compound or a known additive such as a dispersant, a stabilizer, a viscosity modifier, and a colorant to the coating agent, if necessary, as long as the gas barrier property is not impaired. ..
- the thickness of the gas barrier coating layer is preferably 50 to 1000 nm, more preferably 100 to 500 nm. When the thickness of the gas barrier coating layer is 50 nm or more, more sufficient gas barrier property tends to be obtained, and when it is 1000 nm or less, sufficient flexibility tends to be maintained.
- the coating liquid for forming the gas barrier coating layer is, for example, a dipping method, a roll coating method, a gravure coating method, a reverse gravure coating method, an air knife coating method, a comma coating method, a die coating method, a screen printing method, a spray coating method, etc. It can be applied by the gravure offset method or the like.
- the coating film to which this coating liquid is applied can be dried by, for example, a hot air drying method, a hot roll drying method, a high frequency irradiation method, an infrared irradiation method, a UV irradiation method, or a combination thereof.
- the temperature at which the coating film is dried can be, for example, a temperature of 50 to 150 ° C., preferably a temperature of 70 to 100 ° C.
- the gas barrier coating layer may be formed by using a coating agent containing a polyvinyl alcohol-based resin and a silane compound.
- An acid catalyst, an alkali catalyst, a photoinitiator, or the like may be added to the coating agent, if necessary.
- the polyvinyl alcohol-based resin is as described above.
- the silane compound include a silane coupling agent, polysilazane, siloxane, and the like. Specific examples thereof include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, acryloxipropyltrimethoxysilane, and hexamethyl. Examples include disilazan.
- a printing layer can be provided on the second base material layer side of the first base material layer.
- the print layer is provided at a position visible from the outside of the laminate for the purpose of displaying information about the contents, identifying the contents, or improving the design of the packaging bag.
- the printing method and printing ink are not particularly limited, and are appropriately selected from known printing methods and printing inks in consideration of printability on a film, designability such as color tone, adhesion, safety as a food container, and the like.
- To print for example, a gravure printing method, an offset printing method, a gravure offset printing method, a flexographic printing method, an inkjet printing method, or the like can be used. Above all, the gravure printing method can be preferably used from the viewpoint of productivity and high definition of the pattern.
- the surface of the first base material layer on the second base material layer side is subjected to various pretreatments such as corona treatment, plasma treatment, frame treatment, and a coat layer such as an easy-adhesion layer. May be provided.
- various pretreatments such as corona treatment, plasma treatment, frame treatment, and a coat layer such as an easy-adhesion layer. May be provided.
- the surface of the first base material layer on the second base material layer side the surface of the polyolefin film (when the first base material layer is not the gas barrier base material layer) and the surface of the gas barrier coating layer (the first base material layer is (When it is a gas barrier base material layer).
- the structure of the second base material layer As for the structure of the second base material layer, the above-mentioned contents described regarding the structure of the first base material layer can be appropriately referred to.
- the first base material layer is a gas barrier base material layer
- the second base material layer does not need to be a gas barrier base material layer
- the second base material layer is the first. 1
- the base material layer does not have to be a gas barrier base material layer.
- the first base material layer and the second base material layer can be laminated via the adhesive layer.
- a polyester-isocyanate resin, a urethane resin, a polyether resin, or the like can be used as the material of the adhesive.
- a two-component curable urethane adhesive having retort resistance can be preferably used.
- the sealant layer is a layer that imparts sealing properties by heat sealing in the laminated body, and includes a polyolefin film.
- the sealant layer may be made of a polyolefin film.
- thermoplastic resins polyolefin resins are generally used as the material of the sealant layer. Specifically, low density polyethylene resin (LDPE), medium density polyethylene resin (MDPE), and linear low density polyethylene resin. (LLDPE), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene- ⁇ -olefin copolymer, ethylene- (meth) acrylic acid copolymer and other ethylene-based resins, polyethylene-polybutene blended resin, homopolypropylene Polypropylene-based resins such as resin (PP), propylene-ethylene random copolymer, propylene-ethylene block copolymer, and propylene- ⁇ -olefin copolymer can be used.
- PP propylene-ethylene random copolymer
- propylene-ethylene block copolymer propylene- ⁇ -olefin copolymer
- propylene- ⁇ -olefin copolymer can be used.
- additives such as flame retardants, slip agents, anti-blocking agents, antioxidants, light stabilizers, and tackifiers may be added to the polyolefin film constituting the sealant layer.
- the thickness of the sealant layer is determined by the mass of the contents, the shape of the packaging bag, etc., but a thickness of about 30 to 150 ⁇ m is preferable.
- Examples of the method for forming the sealant layer include a dry laminating method in which a film-shaped sealant layer made of the above-mentioned thermoplastic resin is bonded with an adhesive such as a one-component curing type or two-component curing type urethane adhesive, or a film-shaped sealant layer.
- a dry laminating method in which a film-shaped sealant layer made of the above-mentioned thermoplastic resin is bonded with an adhesive such as a one-component curing type or two-component curing type urethane adhesive, or a film-shaped sealant layer.
- Can be formed by a known laminating method such as a non-solvent dry laminating method in which the above-mentioned thermoplastic resins are bonded together using a solvent-free adhesive, and an extrusion laminating method in which the above-mentioned thermoplastic resin is heated and melted, extruded into a curtain shape, and bonded. it can.
- the dry laminating method is preferable because it has high resistance to retort treatment, particularly high temperature hot water treatment at 120 ° C. or higher.
- the laminating method is not particularly limited.
- the heat shrinkage rate (%) is a value calculated by the following formula. (Running direction length before heating-Running direction length after heating) / Running direction length before heating x 100
- the procedure for measuring the heat shrinkage rate is as follows. (1) The layer to be measured is cut out into a size of 20 cm ⁇ 20 cm and used as a measurement sample. (2) Draw a 10 cm line in the traveling direction of the measurement sample (length in the traveling direction before heating). (3) The measurement sample is heated at 120 ° C. for 15 minutes. (4) Measure the length of the written line in the traveling direction (length in the traveling direction after heating). (5) The heat shrinkage rate is calculated from the above formula.
- the heat shrinkage rate of the second base material layer is 5% or less. As a result, cracks are less likely to occur in the gas barrier coating layer during barrier processing, so that the barrier property is improved. From this point of view, the heat shrinkage rate can be 4% or less, and may be 3% or less. In addition, since it takes time to heat set (heat fix) to form a film having a very small heat shrinkage rate, there is a circumstance that the productivity is significantly deteriorated. From this point of view, the lower limit of the heat shrinkage rate of the second base material layer can be 1.5% or more.
- the heat shrinkage rate of the second base material layer is equal to or higher than the heat shrinkage rate of the first base material layer and equal to or higher than the heat shrinkage rate of the sealant layer.
- the heat shrinkage rate of the second base material layer is larger than the heat shrinkage rate of the first base material layer by a certain amount or more, it becomes difficult to obtain the effect of reducing the shrinkage rate of the laminated body. As a result, it becomes difficult to suppress the reduction of the gas barrier function. Therefore, the upper limit of the heat shrinkage rate of the second base material layer-the heat shrinkage rate of the first base material layer can be 1.5% or less. Further, the heat shrinkage rate of the second base material layer-the heat shrinkage rate of the sealant layer can be 0.5% or more, and may be 1.0% or more.
- the upper limit of the heat shrinkage rate of the second base material layer-the heat shrinkage rate of the sealant layer can be set to 3.0% or less.
- the heat shrinkage rate of the sealant layer can be 2% or less. This makes it easier to suppress the heat shrinkage of the laminate. From this point of view, the heat shrinkage rate may be 1% or less.
- all the films constituting the laminate can be polyolefin films.
- Such a laminate can be said to be a packaging material (monomaterial) made of a single material having excellent recyclability.
- the total mass of the components other than the polyolefin component can be 10% by mass or less, and may be 7.5% by mass or less, based on the total mass of the laminate. ..
- the above-mentioned laminate can be subjected to high-temperature retort treatment when it is used as a packaging bag, and can be suitably used for retort pouch applications.
- the packaging bag is made by making the above-mentioned laminate.
- the packaging bag may be formed into a bag shape by folding one laminate in half so that the sealant layers face each other and then heat-sealing on three sides to form the two laminates into a sealant layer. After stacking them so as to face each other, the bag shape may be formed by heat-sealing on four sides.
- the packaging bag contains the contents of foods, pharmaceuticals and the like as the contents, and can be subjected to heat sterilization treatment such as retort treatment and boiling treatment.
- Retort treatment is generally a method of pressurizing and sterilizing microorganisms such as molds, yeasts, and bacteria in order to store foods, pharmaceuticals, and the like.
- a packaging bag containing food or the like is subjected to pressure sterilization treatment at 105 to 140 ° C. and 0.15 to 0.30 MPa under the conditions of 10 to 120 minutes.
- pressure sterilization treatment There are two types of retort pouches, a steam type that uses heated steam and a hot water type that uses pressurized heated water, and they are used properly according to the sterilization conditions of the food or the like to be the contents.
- Boil treatment is a method of moist heat sterilization for preserving foods, pharmaceuticals and the like.
- the packaging bag containing food or the like is subjected to moist heat sterilization treatment under the conditions of 60 to 100 ° C. and atmospheric pressure for 10 to 120 minutes.
- the boiling treatment is usually carried out at 100 ° C. or lower using a hot water tank.
- a hot water tank there are a batch type in which the material is immersed in a hot water tank at a constant temperature and treated for a certain period of time and then taken out, and a continuous type in which the inside of the hot water tank is passed through a tunnel type for treatment.
- the above packaging bag can be particularly suitably used for applications where retort treatment is performed at a temperature of 120 ° C. or higher.
- the packaging bag using the above-mentioned laminate can maintain excellent barrier properties even when it is subjected to retort treatment.
- the "shrinkage rate” is a heat shrinkage rate in the traveling direction (MD direction) after heating at 120 ° C. for 15 minutes.
- OPP heat shrinkage rate 2.0%): thickness 20 ⁇ m OPP (shrinkage rate 3.1%): thickness 20 ⁇ m OPP (shrinkage rate 4.1%): thickness 20 ⁇ m EVOH-OPP (shrinkage rate 2.0%): thickness 18 ⁇ m.
- An EVOH layer (adhesion layer) provided on an OPP film.
- the manufacturing method of the gas barrier base material layer is as follows.
- composition for forming adhesive layer Acrylic polyol and tolylene diisocyanate are mixed so that the number of NCO groups of tolylene diisocyanate is equal to the number of OH groups of acrylic polyol, and the total solid content (total amount of acrylic polyol and tolylene diisocyanate). ) was diluted with ethyl acetate so as to be 5% by mass. Further, ⁇ - (3,4 epoxycyclohexyl) trimethoxysilane was added to the diluted mixture so as to be 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of acrylic polyol and tolylene diisocyanate, and these were mixed. A composition for forming an adhesive layer (anchor coating agent) was prepared.
- composition for forming a gas barrier coating layer was prepared by mixing the following solutions A, B and C at a mass ratio of 65/25/10, respectively.
- Solution A 17.9 g of tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and 10 g of methanol were added with 72.1 g of 0.1N hydrochloric acid, and the mixture was stirred for 30 minutes and hydrolyzed to have a solid content of 5% by mass (SiO 2). (Conversion) hydrolyzed solution.
- Solution B 5% by mass water / methanol solution of polyvinyl alcohol (water: methanol mass ratio is 95: 5).
- Solution C 1,3,5-tris (3-trialkoxysilylpropyl) isocyanurate was diluted with a mixed solution of water / isopropyl alcohol (mass ratio of water: isopropyl alcohol 1: 1) to a solid content of 5% by mass. Hydrolyzed solution.
- the composition for forming an adhesive layer is applied to the corona-treated surface of the stretched polypropylene film by a gravure roll coating method, dried and cured at 60 ° C., and a polyester-based polyurethane resin having a coating amount of 0.1 g / m 2 is applied. An adhesive layer made of was formed. Next, a transparent inorganic oxide layer (silica vapor deposition layer) made of silicon oxide having a thickness of 30 nm was formed by a vacuum vapor deposition apparatus using an electron beam heating method. As the silica vapor deposition layer, the vapor deposition material type was adjusted to form a vapor deposition layer having an O / Si ratio of 1.8.
- the O / Si ratio is 100 W (10 kV-) using an X-ray photoelectron spectroscopic analyzer (manufactured by JEOL Ltd., trade name: JPS-90MXV) and a non-monochromatic MgK ⁇ (1253.6 eV) as the X-ray source. It was measured with an X-ray output of 10 mA). Quantitative analysis for determining the O / Si ratio was performed using a relative sensitivity factor of 2.28 for O1s and 0.9 for Si2p, respectively.
- the procedure was as follows. That is, aluminum was evaporated while introducing oxygen by an electron beam type vacuum vapor deposition method to form an AlOx vapor deposition film having a thickness of 10 nm.
- the composition for forming a gas barrier coating layer is applied onto the inorganic oxide layer by a gravure roll coating method, and the composition is heated and dried in an oven under the conditions of a tension of 20 N / m and a drying temperature of 120 ° C. to achieve a thickness.
- a gas barrier coating layer having a temperature of 0.3 ⁇ m was formed.
- a gas barrier film having a laminated structure of a film base material / adhesion layer / inorganic oxide layer / gas barrier coating layer was obtained.
- sealant layer The following polypropylene film was prepared as a sealant layer.
- CPP shrinkage rate 0.2%): thickness 70 ⁇ m
- CPP shrinkage rate 1.8%): thickness 70 ⁇ m
- the heat shrinkage rate (%) of each layer was measured according to the following procedure. (1) The layer to be measured was cut out to a size of 20 cm ⁇ 20 cm and used as a measurement sample. (2) A line of 10 cm was drawn in the traveling direction of the measurement sample (length in the traveling direction before heating). (3) The measurement sample was heated at 120 ° C. for 15 minutes. (4) The length of the written line in the traveling direction was measured (the length in the traveling direction after heating). (5) The heat shrinkage rate was calculated from the following formula. (Running direction length before heating-Running direction length after heating) / Running direction length before heating x 100
- Example 1 The first base material layer is laminated on the corona-treated surface of the second base material layer by a dry laminating method via a two-component adhesive (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., trade name: main agent A525 / curing agent A52).
- a sealant layer was similarly laminated on the non-corona treated surface of the second base material layer.
- the gas barrier coating layer (barrier surface) of the first base material layer was set to the second base material layer side.
- a laminate having a laminated structure of a first base material layer (gas barrier base material layer) / adhesive layer / second base material layer / adhesive layer / sealant layer was produced.
- the first base material layer is laminated on the gas barrier coating layer of the second base material layer by the dry laminating method via the above-mentioned two-component adhesive, and the sealant is applied to the non-corona-treated surface of the second base material layer.
- the layers were laminated in the same manner.
- a laminate having a laminated structure of a first base material layer / adhesive layer / second base material layer (gas barrier base material layer) / adhesive layer / sealant layer was produced.
- Example 7 A laminated body was produced in the same manner as in Example 2 except that the combination of each layer was changed as shown in Table 1 and the second base material layer was laminated so that the gas barrier coating layer was on the sealant layer side.
- Example 4 and 5 The combination of each layer was changed as shown in Table 1, and the second base material layer was laminated so that the gas barrier coating layer was on the sealant layer side, and the first base material layer was not laminated.
- a laminate was produced in the same manner.
- Example 2 A laminate was produced in the same manner as in Example 1 or Example 2 except that the combination of each layer was changed as shown in Table 1.
- the pouches obtained in each example were retorted with a retort device at 0.2 MPa and 121 ° C. for 30 minutes. After the retort treatment, the tap water in the pouch was discarded, and the gas barrier property was evaluated in a sufficiently dried state. Specifically, the oxygen permeability (OTR) and the water vapor permeability (WTR) were measured as follows. The results are shown in Table 2.
- Oxygen permeability Oxygen permeability measuring device (manufactured by MOCON, trade name: OX-TRAN2 / 20) Measured under conditions of temperature 30 ° C and relative humidity 70% (JIS K-7126, B method) Measured values are expressed in units [cc / m 2 , day, MPa].
- Water vapor permeability Water vapor permeability measuring device (manufactured by MOCON, trade name: PERMATRAN-W 3/33) Measured under conditions of temperature 40 ° C and relative humidity 90% (JIS K-7126, B method) Measured values are expressed in units [g / m 2 ⁇ day].
- the laminate according to the present invention can realize a packaging bag that can be retorted, and substantially all of its constituent films can be polyolefin films.
- Such a laminate can be said to be a packaging material (monomaterial) composed of a single material, and excellent recyclability is expected.
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Abstract
本開示は、第1基材層、第2基材層及びシーラント層をこの順に備え、上記第1基材層、上記第2基材層及び上記シーラント層がいずれもポリオレフィンフィルムを含み、上記第1基材層又は上記第2基材層の上記ポリオレフィンフィルムが、少なくとも一方の表面に無機酸化物層を備え、上記第1基材層、上記第2基材層及び上記シーラント層のそれぞれにおける、120℃で15分間加熱した後の走行方向の熱収縮率が下記式を満たす、積層体。 第2基材層の熱収縮率≦5% ・・・(式1) 第2基材層の熱収縮率≧第1基材層の熱収縮率 ・・・(式2) 第2基材層の熱収縮率≧シーラント層の熱収縮率 ・・・(式3)
Description
本開示は積層体及び包装袋に関する。
ベースフィルムとして耐熱性及び強靭性に優れた二軸延伸PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムと、シーラント層としてポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンフィルムとを備える積層体が知られている(例えば、特許文献1)。
ところで近年、海洋プラスチックごみ問題等に端を発する環境意識の高まりから、プラスチック材料の分別回収と再資源化のさらなる高効率化が求められるようになってきている。すなわち、従来、様々な異種材料を組み合わせることで高性能化を図ってきた包装用の積層体においても、モノマテリアル化が求められるようになってきた。
積層体においてモノマテリアル化を実現するためには、構成するフィルムを同一素材とする必要がある。しかしながら、ポリオレフィン系のフィルムを用いて積層体を作製した場合、得られる包装袋が高温のレトルト処理に耐えられない虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ポリオレフィン系のフィルムを主構成とする場合であっても、包装袋としたときに高温のレトルト処理が可能な積層体を提供することを目的とする。本発明はまた、当該積層体を用いる包装袋を提供することを目的とする。
本発明の一側面は、第1基材層、第2基材層及びシーラント層をこの順に備え、上記第1基材層、上記第2基材層及び上記シーラント層がいずれもポリオレフィンフィルムを含み、上記第1基材層又は上記第2基材層の上記ポリオレフィンフィルムが、少なくとも一方の表面に無機酸化物層を備え、上記第1基材層、上記第2基材層及び上記シーラント層のそれぞれにおける、120℃で15分間加熱した後の走行方向(MD方向)の熱収縮率が下記式を満たす、積層体を提供する。
第2基材層の熱収縮率≦5% ・・・(式1)
第2基材層の熱収縮率≧第1基材層の熱収縮率 ・・・(式2)
第2基材層の熱収縮率≧シーラント層の熱収縮率 ・・・(式3)
(但し、熱収縮率(%)=(加熱前の走行方向長さ-加熱後の走行方向長さ)/加熱前の走行方向長さ×100)
第2基材層の熱収縮率≦5% ・・・(式1)
第2基材層の熱収縮率≧第1基材層の熱収縮率 ・・・(式2)
第2基材層の熱収縮率≧シーラント層の熱収縮率 ・・・(式3)
(但し、熱収縮率(%)=(加熱前の走行方向長さ-加熱後の走行方向長さ)/加熱前の走行方向長さ×100)
一態様において、上記熱収縮率が下記式を満たしてよい。
第2基材層の熱収縮率-第1基材層の熱収縮率≧0.3% ・・・(式4)
第2基材層の熱収縮率-シーラント層の熱収縮率≧0.5% ・・・(式5)
第2基材層の熱収縮率-第1基材層の熱収縮率≧0.3% ・・・(式4)
第2基材層の熱収縮率-シーラント層の熱収縮率≧0.5% ・・・(式5)
一態様において、上記熱収縮率が下記式を満たしてよい。
シーラント層の熱収縮率≦2% ・・・(式6)
シーラント層の熱収縮率≦2% ・・・(式6)
一態様において、上記第1基材層又は上記第2基材層の上記ポリオレフィンフィルムが、少なくとも一方の表面に上記無機酸化物層と、上記無機酸化物層上にガスバリア性被覆層とを備え、上記ガスバリア性被覆層が、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及び、それらの加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種を含有するガスバリア性被覆層形成用組成物を用いて形成されてよい。
一態様において、上記無機酸化物層が酸化ケイ素を含んでよい。
一態様において、上記積層体はレトルトパウチ用であってよい。
本発明の一側面は、また、上記の積層体を製袋してなる包装袋を提供する。
本発明によれば、ポリオレフィン系のフィルムを主構成とする場合であっても、包装袋としたときに高温のレトルト処理が可能な積層体を提供することができる。また、本発明によれば、当該積層体を用いる包装袋を提供することができる。
以下、場合により図面を参照しつつ本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
<積層体>
図1は、一実施形態に係る積層体を示す模式断面図である。図1に示す積層体100は、第1基材層11、第2基材層12及びシーラント層13をこの順に備える。第1基材層11及び第2基材層12、並びに第2基材層12及びシーラント層13は、それぞれ接着剤層Sで接着されていてよい。第1基材層、第2基材層及びシーラント層がいずれもポリオレフィンフィルムを含む。第1基材層又は第2基材層のポリオレフィンフィルムは、例えば水蒸気や酸素に対するガスバリア性向上の観点から、少なくとも一方の表面に無機酸化物層を備える。無機酸化物層を備えるポリオレフィンフィルムはガスバリア性を有しているため、そのような第1基材層又は第2基材層をガスバリア性基材層ということができる。以下、各層について説明する。
図1は、一実施形態に係る積層体を示す模式断面図である。図1に示す積層体100は、第1基材層11、第2基材層12及びシーラント層13をこの順に備える。第1基材層11及び第2基材層12、並びに第2基材層12及びシーラント層13は、それぞれ接着剤層Sで接着されていてよい。第1基材層、第2基材層及びシーラント層がいずれもポリオレフィンフィルムを含む。第1基材層又は第2基材層のポリオレフィンフィルムは、例えば水蒸気や酸素に対するガスバリア性向上の観点から、少なくとも一方の表面に無機酸化物層を備える。無機酸化物層を備えるポリオレフィンフィルムはガスバリア性を有しているため、そのような第1基材層又は第2基材層をガスバリア性基材層ということができる。以下、各層について説明する。
[第1基材層11]
第1基材層は支持体の一つとなるフィルムであり、ポリオレフィンフィルムを含む。第1基材層がポリオレフィンフィルムからなるものであってよい。ポリオレフィンフィルムとしては、例えばポリエチレンフィルム(PE)、ポリプロピレンフィルム(PP)、ポリブテンフィルム(PB)等が挙げられる。また、ポリオレフィンフィルムとしては、ポリオレフィンを、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の酸無水物、不飽和カルボン酸のエステル等を用いてグラフト変性して得られる酸変性ポリオレフィンフィルム等が挙げられる。
第1基材層は支持体の一つとなるフィルムであり、ポリオレフィンフィルムを含む。第1基材層がポリオレフィンフィルムからなるものであってよい。ポリオレフィンフィルムとしては、例えばポリエチレンフィルム(PE)、ポリプロピレンフィルム(PP)、ポリブテンフィルム(PB)等が挙げられる。また、ポリオレフィンフィルムとしては、ポリオレフィンを、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の酸無水物、不飽和カルボン酸のエステル等を用いてグラフト変性して得られる酸変性ポリオレフィンフィルム等が挙げられる。
第1基材層を構成するポリオレフィンフィルムは、延伸フィルムであってよく、非延伸フィルムであってよい。但し、耐衝撃性、耐熱性、耐水性、寸法安定性等の観点から、ポリオレフィンフィルムは延伸フィルムであってよい。これによりレトルト処理やボイル処理を施す用途に、積層体をより好適に用いることができる。延伸方法としては特に限定されず、インフレーションによる延伸、または一軸延伸、二軸延伸など、寸法が安定したフィルムが供給可能であれば、どのような方法でもよい。
ポリオレフィンフィルム厚さは特に限定されない。用途に応じ、当該厚さを6~200μmとすることができるが、優れた耐衝撃性と優れたガスバリア性とを得る観点から、9~50μmであってよく、12~38μmであってよい。
ポリオレフィンフィルムには、その積層面に、バリア性能を損なわない範囲でコロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理などの各種前処理を施したり、易接着層などのコート層を設けても構わない。
(密着層)
ポリオレフィンフィルムが無機酸化物層を備える場合、ポリオレフィンフィルムの、無機酸化物層を積層する面には密着層(アンカーコート層)が設けられてよい。密着層はポリオレフィンフィルム上に設けられ、ポリオレフィンフィルムと無機酸化物層との密着性能向上と、ポリオレフィンフィルム表面の平滑性向上との二つの効果を得ることができる。なお、平滑性が向上することで無機酸化物層を欠陥なく均一に成膜し易くなり、高いバリア性を発現し易い。密着層はアンカーコート剤を用いて形成することができる。
ポリオレフィンフィルムが無機酸化物層を備える場合、ポリオレフィンフィルムの、無機酸化物層を積層する面には密着層(アンカーコート層)が設けられてよい。密着層はポリオレフィンフィルム上に設けられ、ポリオレフィンフィルムと無機酸化物層との密着性能向上と、ポリオレフィンフィルム表面の平滑性向上との二つの効果を得ることができる。なお、平滑性が向上することで無機酸化物層を欠陥なく均一に成膜し易くなり、高いバリア性を発現し易い。密着層はアンカーコート剤を用いて形成することができる。
アンカーコート剤としては、例えば、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂等が挙げられる。アンカーコート剤としては、耐熱性及び層間接着強度の観点から、ポリエステル系ポリウレタン樹脂が好ましい。
密着層の厚さは特に限定されないが、0.01~5μmの範囲であることが好ましく、0.03~3μmの範囲であることがより好ましく、0.05~2μmの範囲であることが特に好ましい。密着層の厚さが上記下限値以上であると、より十分な層間接着強度が得られる傾向にあり、他方、上記上限値以下であると所望のガスバリア性が発現し易い傾向にある。
密着層をポリオレフィンフィルム上に塗工する方法としては、公知の塗工方法が特に制限なく使用可能であり、浸漬法(ディッピング法);スプレー、コーター、印刷機、刷毛等を用いる方法が挙げられる。また、これらの方法に用いられるコーター及び印刷機の種類並びにそれらの塗工方式としては、ダイレクトグラビア方式、リバースグラビア方式、キスリバースグラビア方式、オフセットグラビア方式等のグラビアコーター、リバースロールコーター、マイクログラビアコーター、チャンバードクター併用コーター、エアナイフコーター、ディップコーター、バーコーター、コンマコーター、ダイコーター等を挙げることができる。
密着層の塗布量としては、アンカーコート剤を塗工して乾燥した後の1m2あたりの質量が0.01~5g/m2であることが好ましく、0.03~3g/m2であることがより好ましい。アンカーコート剤を塗工して乾燥した後の1m2あたりの質量が上記下限以上であると、成膜が十分となる傾向にあり、他方、上記上限以下であると十分に乾燥し易く溶剤が残留し難い傾向にある。
密着層を乾燥させる方法としては、特に限定されないが、自然乾燥による方法や、所定の温度に設定したオーブン中で乾燥させる方法、上記コーター付属の乾燥機、例えばアーチドライヤー、フローティングドライヤー、ドラムドライヤー、赤外線ドライヤー等を用いる方法を挙げることができる。さらに、乾燥の条件としては、乾燥させる方法により適宜選択することができ、例えばオーブン中で乾燥させる方法においては、温度60~100℃にて、1秒間~2分間程度乾燥することが好ましい。
密着層として、上記ポリウレタン樹脂に代えて、ポリビニルアルコール系樹脂を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂としては、ビニルエステル単位がケン化されてなるビニルアルコール単位を有するものであればよく、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)が挙げられる。
PVAとしては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等のビニルエステルを、単独で重合し、次いでケン化した樹脂が挙げられる。PVAは、共重合変性又は後変性された変性PVAであってもよい。変性PVAは、例えばビニルエステルと、ビニルエステルと共重合可能な不飽和モノマーを共重合させた後にケン化することで得られる。ビニルエステルと共重合可能な不飽和モノマーとしては、例えばエチレン、プロピレン、イソブチレン、α-オクテン、α-ドデセン、α-オクタデセン等のオレフィン;3-ブテン-1-オール、4-ペンチン-1-オール、5-ヘキセン-1-オール等のヒドロキシ基含有α-オレフィン;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、ウンデシレン酸等の不飽和酸;アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル;ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド;エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレフィンスルホン酸;アルキルビニルエーテル、ジメチルアリルビニルケトン、N-ビニルピロリドン、塩化ビニル、ビニルエチレンカーボネート、2,2-ジアルキル-4-ビニル-1,3-ジオキンラン、グリセリンモノアリルエーテル、3,4-ジアセトキシ-1-ブテン等のビニル化合物;塩化ビニリデン、1,4-ジアセトキシ-2-ブテン、ビニレンカーボネート等が挙げられる。
PVAの重合度は300~3000が好ましい。重合度が300より小さいとバリア性が低下し易く、また3000超であると粘度が高すぎて塗工適性が低下し易い。PVAのケン化度は90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましく、99モル%以上がさらに好ましい。また、PVAのケン化度は100モル%以下であっても、99.9モル%以下であってもよい。PVAの重合度及びケン化度は、JIS K 6726(1994)に記載の方法に準拠して測定できる。
EVOHは、一般にエチレンと、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等の酸ビニルエステルとの共重合体をケン化して得られる。
EVOHの重合度は300~3000が好ましい。重合度が300より小さいとバリア性が低下し易く、また3000超であると粘度が高すぎて塗工適性が低下し易い。EVOHのビニルエステル成分のケン化度は90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましく、99モル%以上がさらに好ましい。また、EVOHのケン化度は100モル%以下であっても、99.9モル%以下であってもよい。EVOHのケン化度は、核磁気共鳴(1H-NMR)測定を行い、ビニルエステル構造に含まれる水素原子のピーク面積と、ビニルアルコール構造に含まれる水素原子のピーク面積とから求められる。
EVOHのエチレン単位含有量は10モル%以上であり、15モル%以上がより好ましく、20モル%以上がさらに好ましく、25モル%以上が特に好ましい。また、EVOHのエチレン単位含有量は65モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。エチレン単位含有量が10モル%以上であると、高湿度下におけるガスバリア性あるいは寸法安定性を良好に保つことができる。一方、エチレン単位含有量が65モル%以下であると、ガスバリア性を高めることができる。EVOHのエチレン単位含有量は、NMR法により求めることができる。
密着層としてポリビニルアルコール系樹脂を用いる場合、密着層の形成方法としては、ポリビニルアルコール系樹脂溶液を用いた塗布や、多層押出等が挙げられる。
(無機酸化物層)
ポリオレフィンフィルムが無機酸化物層を備える場合、無機酸化物層に含まれる無機酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化錫等が挙げられる。透明性及びバリア性の観点から、無機酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、及び酸化マグネシウムからなる群より選択されてよい。また、加工時に引っ張り延伸性に優れる観点から、無機酸化物層を酸化ケイ素を用いた層とすることが好ましい。無機酸化物層を用いることにより、積層体のリサイクル性に影響を与えない範囲のごく薄い層で、高いバリア性を得ることができる。
ポリオレフィンフィルムが無機酸化物層を備える場合、無機酸化物層に含まれる無機酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化錫等が挙げられる。透明性及びバリア性の観点から、無機酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、及び酸化マグネシウムからなる群より選択されてよい。また、加工時に引っ張り延伸性に優れる観点から、無機酸化物層を酸化ケイ素を用いた層とすることが好ましい。無機酸化物層を用いることにより、積層体のリサイクル性に影響を与えない範囲のごく薄い層で、高いバリア性を得ることができる。
無機酸化物層のO/Si比は1.7以上であることが望ましい。O/Si比が1.7以上であると金属Siの含有割合が抑制されて良好な透明性が得られ易い。また、O/Si比は2.0以下であることが好ましい。O/Si比が2.0以下であるとSiOの結晶性が高くなって無機酸化物層が硬くなり過ぎることを防ぐことができ、良好な引張り耐性が得られる。これにより、ガスバリア性被覆層を積層する際に無機酸化物層にクラックが発生することを抑制することができる。また、包装袋に成形後もボイルやレトルト処理時の熱によりポリオレフィンフィルムが収縮することがあるが、O/Si比が2.0以下であることで無機酸化物層が上記収縮に追従し易く、バリア性の低下を抑制することができる。これらの効果をより十分に得る観点から、無機酸化物層のO/Si比は1.75以上1.9以下であることが好ましく、1.8以上1.85以下であることがより好ましい。
無機酸化物層のO/Si比は、X線光電子分光法(XPS)により求めることができる。例えば、測定装置はX線光電子分光分析装置(日本電子株式会社製、商品名:JPS-90MXV)にて、X線源は非単色化MgKα(1253.6eV)を使用し、100W(10kV-10mA)のX線出力で測定することができる。O/Si比を求めるための定量分析には、それぞれO1sで2.28、Si2pで0.9の相対感度因子を用いることができる。
無機酸化物層の膜厚は、10nm以上50nm以下であることが好ましい。膜厚が10nm以上であると、十分な水蒸気バリア性を得ることができる。また、膜厚が50nm以下であると、薄膜の内部応力による変形によりクラックが発生することを抑制し、水蒸気バリア性の低下を抑制することができる。なお、膜厚が50nmを超えると、材料使用量の増加、及び膜形成時間の長時間化等に起因してコストが増加し易いため、経済的観点からも好ましくない。上記と同様の観点から、無機酸化物層の膜厚は、20nm以上40nm以下であることがより好ましい。
無機酸化物層は、例えば真空成膜で形成することができる。真空成膜では、物理気相成長法あるいは化学気相成長法を用いることができる。物理気相成長法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。化学気相成長法としては、熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
上記真空成膜では、抵抗加熱式真空蒸着法、EB(Electron Beam)加熱式真空蒸着法、誘導加熱式真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法、プラズマ化学気相堆積法(PECVD法)等が特に好ましく用いられる。但し、生産性を考慮すれば、現時点では真空蒸着法が最も優れている。真空蒸着法の加熱手段としては電子線加熱方式や抵抗加熱方式、誘導加熱方式のいずれかの方式を用いることが好ましい。
(ガスバリア性被覆層)
ポリオレフィンフィルムは無機酸化物層上にガスバリア性被覆層を備えてよい。ガスバリア性被覆層は、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及び、それらの加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種を含有するガスバリア性被覆層形成用組成物を用いて形成された層である。
ポリオレフィンフィルムは無機酸化物層上にガスバリア性被覆層を備えてよい。ガスバリア性被覆層は、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及び、それらの加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種を含有するガスバリア性被覆層形成用組成物を用いて形成された層である。
ガスバリア性被覆層は、ガスバリア性を持った被膜層であり、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及び、それらの加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種を含む水溶液或いは水/アルコール混合溶液を主剤とするガスバリア性被覆層形成用組成物(以下、コーティング剤ともいう)を用いて形成される。コーティング剤は、レトルト処理等の熱水処理後のガスバリア性をより十分に維持する観点から、少なくともシランカップリング剤又はその加水分解物を含有することが好ましく、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド及びそれらの加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種と、シランカップリング剤又はその加水分解物とを含有することがより好ましく、水酸基含有高分子化合物又はその加水分解物と、金属アルコキシド又はその加水分解物と、シランカップリング剤又はその加水分解物とを含有することが更に好ましい。コーティング剤は、例えば、水溶性高分子である水酸基含有高分子化合物を水系(水或いは水/アルコール混合)溶媒で溶解させた溶液に、金属アルコキシドとシランカップリング剤とを直接、或いは予め加水分解させるなどの処理を行ったものを混合して調製することができる。
ガスバリア性被覆層を形成するためのコーティング剤に含まれる各成分について詳細に説明する。コーティング剤に用いられる水酸基含有高分子化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム等が挙げられる。これらの中でもポリビニルアルコール(PVA)をガスバリア性被覆層のコーティング剤に用いた場合、ガスバリア性が特に優れるので好ましい。
ガスバリア性被覆層は、優れたガスバリア性を得る観点から、下記一般式(I)で表わされる金属アルコキシド及びその加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種を含む組成物から形成されることが好ましい。
M(OR1)m(R2)n-m …(I)
上記一般式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立に炭素数1~8の1価の有機基であり、メチル基、エチル基等のアルキル基であることが好ましい。MはSi、Ti、Al、Zr等のn価の金属原子を示す。mは1~nの整数である。なお、R1又はR2が複数存在する場合、R1同士又はR2同士は同一でも異なっていてもよい。
M(OR1)m(R2)n-m …(I)
上記一般式(I)中、R1及びR2はそれぞれ独立に炭素数1~8の1価の有機基であり、メチル基、エチル基等のアルキル基であることが好ましい。MはSi、Ti、Al、Zr等のn価の金属原子を示す。mは1~nの整数である。なお、R1又はR2が複数存在する場合、R1同士又はR2同士は同一でも異なっていてもよい。
金属アルコキシドとして具体的には、テトラエトキシシラン〔Si(OC2H5)4〕、トリイソプロポキシアルミニウム〔Al(O-2’-C3H7)3〕などが挙げられる。テトラエトキシシラン及びトリイソプロポキシアルミニウムは、加水分解後、水系の溶媒中において比較的安定であるので好ましい。
シランカップリング剤としては、下記一般式(II)で表される化合物が挙げられる。
Si(OR11)p(R12)3-pR13 …(II)
上記一般式(II)中、R11はメチル基、エチル基等のアルキル基を示し、R12はアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基、アクリロキシ基で置換されたアルキル基、又は、メタクリロキシ基で置換されたアルキル基等の1価の有機基を示し、R13は1価の有機官能基を示し、pは1~3の整数を示す。なお、R11又はR12が複数存在する場合、R11同士又はR12同士は同一でも異なっていてもよい。R13で示される1価の有機官能基としては、グリシジルオキシ基、エポキシ基、メルカプト基、水酸基、アミノ基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、又は、イソシアネート基を含有する1価の有機官能基が挙げられる。
Si(OR11)p(R12)3-pR13 …(II)
上記一般式(II)中、R11はメチル基、エチル基等のアルキル基を示し、R12はアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基、アクリロキシ基で置換されたアルキル基、又は、メタクリロキシ基で置換されたアルキル基等の1価の有機基を示し、R13は1価の有機官能基を示し、pは1~3の整数を示す。なお、R11又はR12が複数存在する場合、R11同士又はR12同士は同一でも異なっていてもよい。R13で示される1価の有機官能基としては、グリシジルオキシ基、エポキシ基、メルカプト基、水酸基、アミノ基、ハロゲン原子で置換されたアルキル基、又は、イソシアネート基を含有する1価の有機官能基が挙げられる。
シランカップリング剤として具体的には、ビニルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のシランカップリング剤などが挙げられる。
また、シランカップリング剤は、上記一般式(II)で表される化合物が重合した多量体であってもよい。多量体としては三量体が好ましく、より好ましくは1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌレートである。これは、3-イソシアネートアルキルアルコキシシランの縮重合体である。この1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌレートは、イソシア部には化学的反応性はなくなるが、ヌレート部の極性により反応性は確保されることが知られている。一般的には、3-イソシアネートアルキルアルコキシランと同様に接着剤などに添加され、接着性向上剤として知られている。よって1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌレートを、水酸基含有高分子化合物に添加することにより、水素結合によりガスバリア性被覆層の耐水性を向上させることができる。3-イソシアネートアルキルアルコキシランは反応性が高く、液安定性が低いのに対し、1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌレートは、ヌレート部はその極性により水溶性ではないが、水系溶液中に分散しやすく、液粘度を安定に保つことができる。また、耐水性能は3-イソシアネートアルキルアルコキシランと1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌレートとは同等である。
1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルアルキル)イソシアヌレートは、3-イソシアネートプロピルアルコキシシランの熱縮合により製造されるものもあり、原料の3-イソシアネートプロピルアルコキシシランが含まれる場合もあるが、特に問題はない。さらに好ましくは、1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルプロピル)イソシアヌレートであり、より好ましくは1,3,5-トリス(3-トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートである。このメトキシ基は加水分解速度が速く、またプロピル基を含むものは比較的安価に入手し得ることから1,3,5-トリス(3-トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレートは実用上有利である。
また、コーティング剤には、ガスバリア性を損なわない範囲で、イソシアネート化合物、あるいは、分散剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤などの公知の添加剤を必要に応じて加えることも可能である。
ガスバリア性被覆層の厚さは、50~1000nmであることが好ましく、100~500nmであることがより好ましい。ガスバリア性被覆層の厚さが50nm以上であると、より十分なガスバリア性を得ることができる傾向があり、1000nm以下であると、十分な柔軟性を保持できる傾向がある。
ガスバリア性被覆層を形成するためのコーティング液は、例えば、ディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースグラビアコート法、エアナイフコート法、コンマコート法、ダイコート法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、グラビアオフセット法等により塗布することができる。このコーティング液を塗布してなる塗膜は、例えば、熱風乾燥法、熱ロール乾燥法、高周波照射法、赤外線照射法、UV照射法、またはそれらの組み合わせにより乾燥させることができる。
上記塗膜を乾燥させる際の温度は、例えば、温度50~150℃とすることができ、温度70~100℃とすることが好ましい。乾燥時の温度を上記範囲内とすることで、無機酸化物層やガスバリア性被覆層にクラックが発生することをより一層抑制でき、優れたバリア性を発現することができる。
ガスバリア性被覆層は、ポリビニルアルコール系樹脂及びシラン化合物を含むコーティング剤を用いて形成されてよい。コーティング剤には、必要に応じて酸触媒、アルカリ触媒、光重開始剤等を加えてよい。
ポリビニルアルコール系樹脂は上記のとおりである。また、シラン化合物としては、シランカップリング剤、ポリシラザン、シロキサン等が挙げられ、具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
(印刷層)
第1基材層の第2基材層側には、印刷層を設けることができる。印刷層は、内容物に関する情報の表示、内容物の識別、あるいは包装袋の意匠性向上を目的として、積層体の外側から見える位置に設けられる。印刷方法及び印刷インキは特に制限されず、既知の印刷方法及び印刷インキの中からフィルムへの印刷適性、色調などの意匠性、密着性、食品容器としての安全性などを考慮して適宜選択される。印刷方法としては、例えば、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法などを用いることができる。中でもグラビア印刷法は生産性や絵柄の高精細度の観点から、好ましく用いることができる。
第1基材層の第2基材層側には、印刷層を設けることができる。印刷層は、内容物に関する情報の表示、内容物の識別、あるいは包装袋の意匠性向上を目的として、積層体の外側から見える位置に設けられる。印刷方法及び印刷インキは特に制限されず、既知の印刷方法及び印刷インキの中からフィルムへの印刷適性、色調などの意匠性、密着性、食品容器としての安全性などを考慮して適宜選択される。印刷方法としては、例えば、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法などを用いることができる。中でもグラビア印刷法は生産性や絵柄の高精細度の観点から、好ましく用いることができる。
印刷層の密着性を高めるため、第1基材層の第2基材層側の表面には、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理などの各種前処理を施したり、易接着層などのコート層を設けても構わない。第1基材層の第2基材層側の表面としては、ポリオレフィンフィルムの表面(第1基材層がガスバリア性基材層でない場合)、ガスバリア性被覆層の表面(第1基材層がガスバリア性基材層である場合)が挙げられる。
[第2基材層12]
第2基材層の構成は、第1基材層の構成に関し記載した上記内容を適宜参照することができる。第1基材層がガスバリア性基材層である場合、第2基材層はガスバリア性基材層である必要はなく、逆に第2基材層がガスバリア性基材層である場合、第1基材層はガスバリア性基材層である必要はない。
第2基材層の構成は、第1基材層の構成に関し記載した上記内容を適宜参照することができる。第1基材層がガスバリア性基材層である場合、第2基材層はガスバリア性基材層である必要はなく、逆に第2基材層がガスバリア性基材層である場合、第1基材層はガスバリア性基材層である必要はない。
(接着剤層S)
接着剤層を介して、第1基材層と第2基材層とを積層することができる。接着剤の材料としては、例えば、ポリエステル-イソシアネート系樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル系樹脂などを用いることができる。包装袋をレトルト用途に使用するには、レトルト耐性のある2液硬化型のウレタン系接着剤を好ましく用いることができる。
接着剤層を介して、第1基材層と第2基材層とを積層することができる。接着剤の材料としては、例えば、ポリエステル-イソシアネート系樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテル系樹脂などを用いることができる。包装袋をレトルト用途に使用するには、レトルト耐性のある2液硬化型のウレタン系接着剤を好ましく用いることができる。
[シーラント層13]
シーラント層は、積層体においてヒートシールによる封止性を付与する層であり、ポリオレフィンフィルムを含む。シーラント層がポリオレフィンフィルムからなるものであってよい。
シーラント層は、積層体においてヒートシールによる封止性を付与する層であり、ポリオレフィンフィルムを含む。シーラント層がポリオレフィンフィルムからなるものであってよい。
シーラント層の材質としては、熱可塑性樹脂のうちポリオレフィン系樹脂が一般的に使用され、具体的には、低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)、中密度ポリエチレン樹脂(MDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(LLDPE)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-αオレフィン共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体などのエチレン系樹脂や、ポリエチレンとポリブテンのブレンド樹脂や、ホモポリプロピレン樹脂(PP)、プロピレン-エチレンランダム共重合体、プロピレン-エチレンブロック共重合体、プロピレン-αオレフィン共重合体などのポリプロピレン系樹脂等を使用することができる。これらの熱可塑性樹脂は、使用用途やボイル、レトルト処理などの温度条件によって適宜選択できる。
シーラント層を構成するポリオレフィンフィルムには、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤等の各種添加材が添加されてよい。
シーラント層の厚さは、内容物の質量や、包装袋の形状などにより定められるが、概ね30~150μmの厚さが好ましい。
シーラント層の形成方法としては、上述の熱可塑性樹脂からなるフィルム状のシーラント層を一液硬化型もしくは二液硬化型ウレタン系接着剤等の接着剤で貼りあわせるドライラミネート法、フィルム状のシーラント層を無溶剤接着剤を用いて貼りあわせるノンソルベントドライラミネート法、上述した熱可塑性樹脂を加熱溶融させ、カーテン状に押し出し、貼りあわせるエクストルージョンラミネート法等、いずれも公知の積層方法により形成することができる。
上記形成方法の中でも、レトルト処理、特に120℃以上の高温熱水処理に対する耐性が高く好ましいのは、ドライラミネート法である。一方、包装袋を85℃以下の温度で処理する用途に用いるのであれば、ラミネート方式は特に制限されない。
[各層の熱収縮率]
上記積層体において、第1基材層、第2基材層及びシーラント層のそれぞれにおける、120℃で15分間加熱した後の走行方向(MD方向)の熱収縮率は、下記式を満たす。
第2基材層の熱収縮率≦5% ・・・(式1)
第2基材層の熱収縮率≧第1基材層の熱収縮率 ・・・(式2)
第2基材層の熱収縮率≧シーラント層の熱収縮率 ・・・(式3)
上記積層体において、第1基材層、第2基材層及びシーラント層のそれぞれにおける、120℃で15分間加熱した後の走行方向(MD方向)の熱収縮率は、下記式を満たす。
第2基材層の熱収縮率≦5% ・・・(式1)
第2基材層の熱収縮率≧第1基材層の熱収縮率 ・・・(式2)
第2基材層の熱収縮率≧シーラント層の熱収縮率 ・・・(式3)
ここで、上記熱収縮率(%)とは、下記式により算出される値である。
(加熱前の走行方向長さ-加熱後の走行方向長さ)/加熱前の走行方向長さ×100
熱収縮率の測定手順は以下のとおりである。
(1)測定対象層を20cm×20cmに切り出して測定サンプルとする。
(2)測定サンプルの走行方向に10cmの線を書き込む(加熱前の走行方向長さ)。
(3)測定サンプルを120℃で15分間加熱する。
(4)書き込んだ線の走行方向長さを測定する(加熱後の走行方向長さ)。
(5)上記式より熱収縮率を算出する。
(加熱前の走行方向長さ-加熱後の走行方向長さ)/加熱前の走行方向長さ×100
熱収縮率の測定手順は以下のとおりである。
(1)測定対象層を20cm×20cmに切り出して測定サンプルとする。
(2)測定サンプルの走行方向に10cmの線を書き込む(加熱前の走行方向長さ)。
(3)測定サンプルを120℃で15分間加熱する。
(4)書き込んだ線の走行方向長さを測定する(加熱後の走行方向長さ)。
(5)上記式より熱収縮率を算出する。
第2基材層の熱収縮率は5%以下である。これによりバリア加工をする際にガスバリア性被覆層にクラックが生じ難くなるため、バリア性が良好となる。この観点から、当該熱収縮率は4%以下とすることができ、3%以下であってよい。なお、熱収縮率が非常に小さいフィルムを製膜するにはヒートセット(熱固定)に時間を要するため、生産性が大幅に悪くなるという事情がある。この観点から、第2基材層の熱収縮率の下限は1.5%以上とすることができる。
第2基材層の熱収縮率は、第1基材層の熱収縮率以上でありかつシーラント層の熱収縮率以上である。第2基材層を、第2基材層の熱収縮率よりも小さい熱収縮率を有する第1基材層及びシーラント層で挟み込みラミネートすることで、積層体としての熱収縮率を低減することができる。これにより、レトルト処理時にガスバリア機能の低減が抑制されるため、レトルト処理後のバリア性を維持することができる。この観点から、第2基材層の熱収縮率-第1基材層の熱収縮率は0.3%以上とすることができ、0.5%以上であってよい。第2基材層の熱収縮率が第1基材層の熱収縮率より一定以上大きいと、積層体としての収縮率の低減効果が得難くなる。これによりガスバリア機能の低減が抑制し難くなるため、第2基材層の熱収縮率-第1基材層の熱収縮率の上限は1.5%以下とすることができる。また、第2基材層の熱収縮率-シーラント層の熱収縮率は0.5%以上とすることができ、1.0%以上であってよい。第2基材層の熱収縮率がシーラント層の熱収縮率より一定以上大きいと、積層体としての収縮率の低減効果が得難くなる。これにより、ガスバリア機能の低減が抑制し難くなるため、第2基材層の熱収縮率-シーラント層の熱収縮率の上限は3.0%以下とすることができる。
シーラント層の熱収縮率は2%以下とすることができる。これにより積層体の熱収縮をより抑制し易くなる。この観点から、当該熱収縮率は1%以下であってよい。
上記のとおり、積層体を構成するフィルムは、全てポリオレフィンフィルムとすることができる。そのような積層体は、リサイクル性に優れる単一素材からなる(モノマテリアルの)包装材料と言うことができる。この観点から、積層体の全質量に対し、ポリオレフィン成分以外の成分(例えば、接着剤やインキ成分)の合計質量は10質量%以下とすることができ、7.5質量%以下であってよい。
また、上記積層体は、包装袋としたときに高温のレトルト処理が可能であり、レトルトパウチ用途に好適に用いることができる。
<包装袋>
包装袋は、上述した積層体を製袋してなるものである。包装袋は、1枚の積層体をシーラント層が対向するように二つ折りにした後、3方をヒートシールすることによって袋形状としたものであってもよく、2枚の積層体をシーラント層が対向するように重ねた後、4方をヒートシールすることによって袋形状としたものであってもよい。包装袋は、内容物として食品、医薬品等の内容物を収容し、レトルト処理やボイル処理などの加熱殺菌処理を施すことができる。
包装袋は、上述した積層体を製袋してなるものである。包装袋は、1枚の積層体をシーラント層が対向するように二つ折りにした後、3方をヒートシールすることによって袋形状としたものであってもよく、2枚の積層体をシーラント層が対向するように重ねた後、4方をヒートシールすることによって袋形状としたものであってもよい。包装袋は、内容物として食品、医薬品等の内容物を収容し、レトルト処理やボイル処理などの加熱殺菌処理を施すことができる。
レトルト処理は、一般に食品、医薬品等を保存するために、カビ、酵母、細菌などの微生物を加圧殺菌する方法である。通常は、食品等を包装した包装袋を、105~140℃、0.15~0.30MPaで10~120分の条件で加圧殺菌処理をする。レトルト装置は、加熱蒸気を利用する蒸気式と加圧加熱水を利用する熱水式があり、内容物となる食品等の殺菌条件に応じて適宜使い分ける。ボイル処理は、食品、医薬品等を保存するため湿熱殺菌する方法である。通常は、内容物にもよるが、食品等を包装した包装袋を、60~100℃、大気圧下で、10~120分の条件で湿熱殺菌処理を行う。ボイル処理は、通常、熱水槽を用いて100℃以下で処理を行う。方法としては、一定温度の熱水槽の中に浸漬し一定時間処理した後に取り出すバッチ式と、熱水槽の中をトンネル式に通して処理する連続式がある。
上記包装袋は特に、120℃以上の温度でレトルト処理を施す用途に好適に用いることができる。上記積層体を用いた包装袋は、レトルト処理を施した場合であっても、優れたバリア性を維持することができる。
本開示を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示はこれらの例に限定されるものではない。
<第1基材層及び第2基材層の準備>
第1基材層及び第2基材層として、以下の延伸ポリプロピレンフィルムを準備した。なお、以下「収縮率」とは、120℃で15分間加熱した後の走行方向(MD方向)の熱収縮率である。
[第1基材層]
OPP(収縮率2.0%):厚さ20μm
OPP(収縮率3.1%):厚さ20μm
OPP(収縮率4.1%):厚さ20μm
EVOH-OPP(収縮率2.0%):厚さ18μm。OPPフィルム上にEVOH層(密着層)が設けられたもの。
[第2基材層]
OPP(収縮率2.6%):厚さ20μm
OPP(収縮率2.6%):厚さ18μm
OPP(収縮率3.8%):厚さ20μm
EVOH-OPP(収縮率2.6%):厚さ18μm。OPPフィルム上にEVOH層(密着層)が設けられたもの。
第1基材層及び第2基材層として、以下の延伸ポリプロピレンフィルムを準備した。なお、以下「収縮率」とは、120℃で15分間加熱した後の走行方向(MD方向)の熱収縮率である。
[第1基材層]
OPP(収縮率2.0%):厚さ20μm
OPP(収縮率3.1%):厚さ20μm
OPP(収縮率4.1%):厚さ20μm
EVOH-OPP(収縮率2.0%):厚さ18μm。OPPフィルム上にEVOH層(密着層)が設けられたもの。
[第2基材層]
OPP(収縮率2.6%):厚さ20μm
OPP(収縮率2.6%):厚さ18μm
OPP(収縮率3.8%):厚さ20μm
EVOH-OPP(収縮率2.6%):厚さ18μm。OPPフィルム上にEVOH層(密着層)が設けられたもの。
ガスバリア性基材層の製造方法は以下のとおりである。
[密着層形成用組成物の調製]
アクリルポリオールとトリレンジイソシアネートとを、アクリルポリオールのOH基の数に対してトリレンジイソシアネートのNCO基の数が等量となるように混合し、全固形分(アクリルポリオール及びトリレンジイソシアネートの合計量)が5質量%になるよう酢酸エチルで希釈した。希釈後の混合液に、さらにβ-(3,4エポキシシクロヘキシル)トリメトキシシランを、アクリルポリオール及びトリレンジイソシアネートの合計量100質量部に対して5質量部となるように添加し、これらを混合することで密着層形成用組成物(アンカーコート剤)を調製した。
アクリルポリオールとトリレンジイソシアネートとを、アクリルポリオールのOH基の数に対してトリレンジイソシアネートのNCO基の数が等量となるように混合し、全固形分(アクリルポリオール及びトリレンジイソシアネートの合計量)が5質量%になるよう酢酸エチルで希釈した。希釈後の混合液に、さらにβ-(3,4エポキシシクロヘキシル)トリメトキシシランを、アクリルポリオール及びトリレンジイソシアネートの合計量100質量部に対して5質量部となるように添加し、これらを混合することで密着層形成用組成物(アンカーコート剤)を調製した。
[ガスバリア性被覆層形成用組成物の調製]
下記のA液、B液及びC液を、それぞれ65/25/10の質量比で混合することで、ガスバリア性被覆層形成用組成物を調製した。
A液:テトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4)17.9gとメタノール10gに0.1N塩酸72.1gを加えて30分間攪拌して加水分解させた固形分5質量%(SiO2換算)の加水分解溶液。
B液:ポリビニルアルコールの5質量%水/メタノール溶液(水:メタノールの質量比は95:5)。
C液:1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルプロピル)イソシアヌレートを水/イソプロピルアルコールの混合液(水:イソプロピルアルコールの質量比は1:1)で固形分5質量%に希釈した加水分解溶液。
下記のA液、B液及びC液を、それぞれ65/25/10の質量比で混合することで、ガスバリア性被覆層形成用組成物を調製した。
A液:テトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4)17.9gとメタノール10gに0.1N塩酸72.1gを加えて30分間攪拌して加水分解させた固形分5質量%(SiO2換算)の加水分解溶液。
B液:ポリビニルアルコールの5質量%水/メタノール溶液(水:メタノールの質量比は95:5)。
C液:1,3,5-トリス(3-トリアルコキシシリルプロピル)イソシアヌレートを水/イソプロピルアルコールの混合液(水:イソプロピルアルコールの質量比は1:1)で固形分5質量%に希釈した加水分解溶液。
[ガスバリア性OPPの製造]
延伸ポリプロピレンフィルムのコロナ処理面に、上記密着層形成用組成物をグラビアロールコート法にて塗工し、60℃で乾燥及び硬化させ、塗布量が0.1g/m2であるポリエステル系ポリウレタン樹脂からなる密着層を形成した。次に、電子線加熱方式による真空蒸着装置により、厚さ30nmの酸化ケイ素からなる透明な無機酸化物層(シリカ蒸着層)を形成した。シリカ蒸着層としては、蒸着材料種を調整し、O/Si比が1.8である蒸着層を形成した。O/Si比は、X線光電子分光分析装置(日本電子株式会社製、商品名:JPS-90MXV)にて、X線源は非単色化MgKα(1253.6eV)を使用し、100W(10kV-10mA)のX線出力で測定した。O/Si比を求めるための定量分析には、それぞれO1sで2.28、Si2pで0.9の相対感度因子を用いて行った。
延伸ポリプロピレンフィルムのコロナ処理面に、上記密着層形成用組成物をグラビアロールコート法にて塗工し、60℃で乾燥及び硬化させ、塗布量が0.1g/m2であるポリエステル系ポリウレタン樹脂からなる密着層を形成した。次に、電子線加熱方式による真空蒸着装置により、厚さ30nmの酸化ケイ素からなる透明な無機酸化物層(シリカ蒸着層)を形成した。シリカ蒸着層としては、蒸着材料種を調整し、O/Si比が1.8である蒸着層を形成した。O/Si比は、X線光電子分光分析装置(日本電子株式会社製、商品名:JPS-90MXV)にて、X線源は非単色化MgKα(1253.6eV)を使用し、100W(10kV-10mA)のX線出力で測定した。O/Si比を求めるための定量分析には、それぞれO1sで2.28、Si2pで0.9の相対感度因子を用いて行った。
無機酸化物層としてアルミナ蒸着層を形成する場合は、以下のようにして行った。すなわち、電子ビーム式真空蒸着法により、酸素を導入しながらアルミを蒸発させ、厚み10nmのAlOx蒸着膜を形成した。
次に、無機酸化物層上に、上記ガスバリア性被覆層形成用組成物をグラビアロールコート法にて塗工し、オーブン中、張力20N/m、乾燥温度120℃の条件で加熱乾燥させ、厚さ0.3μmのガスバリア性被覆層を形成した。これにより、フィルム基材/密着層/無機酸化物層/ガスバリア性被覆層の積層構造を有するガスバリアフィルムを得た。
[ガスバリア性EVOH-OPPの製造]
EVOH-OPPフィルムのEVOH層(密着層)上に、上記と同様にして無機酸化物層(シリカ蒸着層)を形成した。次に、上記と同様にして、無機酸化物層上に、上記ガスバリア性被覆層形成用組成物を用いてガスバリア性被覆層を形成した。これにより、フィルム基材/EVOH層(密着層)/無機酸化物層/ガスバリア性被覆層の積層構造を有するガスバリアフィルムを得た。
EVOH-OPPフィルムのEVOH層(密着層)上に、上記と同様にして無機酸化物層(シリカ蒸着層)を形成した。次に、上記と同様にして、無機酸化物層上に、上記ガスバリア性被覆層形成用組成物を用いてガスバリア性被覆層を形成した。これにより、フィルム基材/EVOH層(密着層)/無機酸化物層/ガスバリア性被覆層の積層構造を有するガスバリアフィルムを得た。
<シーラント層の準備>
シーラント層として、以下のポリプロピレンフィルムを準備した。
CPP(収縮率0.2%):厚さ70μm
CPP(収縮率1.8%):厚さ70μm
シーラント層として、以下のポリプロピレンフィルムを準備した。
CPP(収縮率0.2%):厚さ70μm
CPP(収縮率1.8%):厚さ70μm
<各層の収縮率の測定>
各層の熱収縮率(%)は、以下の手順に従って測定した。
(1)測定対象層を20cm×20cmに切り出して測定サンプルとした。
(2)測定サンプルの走行方向に10cmの線を書き込んだ(加熱前の走行方向長さ)。
(3)測定サンプルを120℃で15分間加熱した。
(4)書き込んだ線の走行方向長さを測定した(加熱後の走行方向長さ)。
(5)下記式より熱収縮率を算出した。
(加熱前の走行方向長さ-加熱後の走行方向長さ)/加熱前の走行方向長さ×100
各層の熱収縮率(%)は、以下の手順に従って測定した。
(1)測定対象層を20cm×20cmに切り出して測定サンプルとした。
(2)測定サンプルの走行方向に10cmの線を書き込んだ(加熱前の走行方向長さ)。
(3)測定サンプルを120℃で15分間加熱した。
(4)書き込んだ線の走行方向長さを測定した(加熱後の走行方向長さ)。
(5)下記式より熱収縮率を算出した。
(加熱前の走行方向長さ-加熱後の走行方向長さ)/加熱前の走行方向長さ×100
<積層体の製造>
表1に示す各層の組合せに基づき、各実施例及び比較例の積層体を製造した。積層体の製造方法は以下のとおりである。
(実施例1)
第2基材層のコロナ処理面に、第1基材層を、2液型の接着剤(三井化学株式会社製、商品名:主剤A525/硬化剤A52)を介してドライラミネート法によってラミネートし、また第2基材層の非コロナ処理面にシーラント層を同様にラミネートした。第1基材層のガスバリア性被覆層(バリア面)は第2基材層側とした。これにより、第1基材層(ガスバリア性基材層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/シーラント層の積層構造を有する積層体を製造した。
(実施例2)
第2基材層のガスバリア性被覆層上に、第1基材層を、上記2液型の接着剤を介してドライラミネート法によってラミネートし、また第2基材層の非コロナ処理面にシーラント層を同様にラミネートした。これにより、第1基材層/接着剤層/第2基材層(ガスバリア性基材層)/接着剤層/シーラント層の積層構造を有する積層体を製造した。
(実施例7)
各層の組合せを表1のとおり変更し、ガスバリア性被覆層がシーラント層側となるように第2基材層を積層したこと以外は、実施例2と同様にして積層体を製造した。
(比較例4、5)
各層の組合せを表1のとおり変更し、ガスバリア性被覆層がシーラント層側となるように第2基材層を積層し、第1基材層を積層しなかったこと以外は、実施例2と同様にして積層体を製造した。
(その他の実施例及び比較例)
各層の組合せを表1のとおり変更したこと以外は、実施例1又は実施例2と同様にして積層体を製造した。
表1に示す各層の組合せに基づき、各実施例及び比較例の積層体を製造した。積層体の製造方法は以下のとおりである。
(実施例1)
第2基材層のコロナ処理面に、第1基材層を、2液型の接着剤(三井化学株式会社製、商品名:主剤A525/硬化剤A52)を介してドライラミネート法によってラミネートし、また第2基材層の非コロナ処理面にシーラント層を同様にラミネートした。第1基材層のガスバリア性被覆層(バリア面)は第2基材層側とした。これにより、第1基材層(ガスバリア性基材層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/シーラント層の積層構造を有する積層体を製造した。
(実施例2)
第2基材層のガスバリア性被覆層上に、第1基材層を、上記2液型の接着剤を介してドライラミネート法によってラミネートし、また第2基材層の非コロナ処理面にシーラント層を同様にラミネートした。これにより、第1基材層/接着剤層/第2基材層(ガスバリア性基材層)/接着剤層/シーラント層の積層構造を有する積層体を製造した。
(実施例7)
各層の組合せを表1のとおり変更し、ガスバリア性被覆層がシーラント層側となるように第2基材層を積層したこと以外は、実施例2と同様にして積層体を製造した。
(比較例4、5)
各層の組合せを表1のとおり変更し、ガスバリア性被覆層がシーラント層側となるように第2基材層を積層し、第1基材層を積層しなかったこと以外は、実施例2と同様にして積層体を製造した。
(その他の実施例及び比較例)
各層の組合せを表1のとおり変更したこと以外は、実施例1又は実施例2と同様にして積層体を製造した。
<包装袋の製造>
各例で得られた積層体を15cm×10cmのサイズに切り出し、切り出した2枚の包装フィルムを互いのシーラント層が対向するように重ねた。そしてパウチ状に3方インパルスシールした後、内容物として100mlの水道水を入れ、残り一辺をインパルスシールした。これにより、4方シールされたパウチ(包装袋)を作製した。
各例で得られた積層体を15cm×10cmのサイズに切り出し、切り出した2枚の包装フィルムを互いのシーラント層が対向するように重ねた。そしてパウチ状に3方インパルスシールした後、内容物として100mlの水道水を入れ、残り一辺をインパルスシールした。これにより、4方シールされたパウチ(包装袋)を作製した。
<ガスバリア性評価>
各例で得られたパウチに対し、レトルト装置にて0.2MPa、121℃で30分間レトルト処理を行った。レトルト処理後、パウチ内の水道水を捨て、十分に乾燥させた状態で、ガスバリア性の評価を行った。具体的には、以下のとおり酸素透過度(OTR)及び水蒸気透過度(WTR)を測定した。結果を表2に示す。
酸素透過度:
酸素透過度測定装置(MOCON社製、商品名:OX-TRAN2/20)
温度30℃、相対湿度70%の条件で測定(JIS K-7126、B法)
測定値は単位[cc/m2・day・MPa]で表記。
水蒸気透過度:
水蒸気透過度測定装置(MOCON社製、商品名:PERMATRAN-W 3/33)
温度40℃、相対湿度90%の条件で測定(JIS K-7126、B法)
測定値は単位[g/m2・day]で表記。
各例で得られたパウチに対し、レトルト装置にて0.2MPa、121℃で30分間レトルト処理を行った。レトルト処理後、パウチ内の水道水を捨て、十分に乾燥させた状態で、ガスバリア性の評価を行った。具体的には、以下のとおり酸素透過度(OTR)及び水蒸気透過度(WTR)を測定した。結果を表2に示す。
酸素透過度:
酸素透過度測定装置(MOCON社製、商品名:OX-TRAN2/20)
温度30℃、相対湿度70%の条件で測定(JIS K-7126、B法)
測定値は単位[cc/m2・day・MPa]で表記。
水蒸気透過度:
水蒸気透過度測定装置(MOCON社製、商品名:PERMATRAN-W 3/33)
温度40℃、相対湿度90%の条件で測定(JIS K-7126、B法)
測定値は単位[g/m2・day]で表記。
本発明に係る積層体は、レトルト処理可能な包装袋を実現可能であると共に、その構成フィルムを実質的に全てポリオレフィンフィルムとすることができる。そのような積層体は、単一素材からなる(モノマテリアルの)包装材料と言うことができ、優れたリサイクル性が期待される。
11…第1基材層、12…第2基材層、13…シーラント層、S…接着剤層、100…積層体。
Claims (7)
- 第1基材層、第2基材層及びシーラント層をこの順に備え、
前記第1基材層、前記第2基材層及び前記シーラント層がいずれもポリオレフィンフィルムを含み、
前記第1基材層又は前記第2基材層の前記ポリオレフィンフィルムが、少なくとも一方の表面に無機酸化物層を備え、
前記第1基材層、前記第2基材層及び前記シーラント層のそれぞれにおける、120℃で15分間加熱した後の走行方向(MD方向)の熱収縮率が下記式を満たす、積層体。
第2基材層の熱収縮率≦5% ・・・(式1)
第2基材層の熱収縮率≧第1基材層の熱収縮率 ・・・(式2)
第2基材層の熱収縮率≧シーラント層の熱収縮率 ・・・(式3)
(但し、熱収縮率(%)=(加熱前の走行方向長さ-加熱後の走行方向長さ)/加熱前の走行方向長さ×100) - 前記熱収縮率が下記式を満たす、請求項1に記載の積層体。
第2基材層の熱収縮率-第1基材層の熱収縮率≧0.3% ・・・(式4)
第2基材層の熱収縮率-シーラント層の熱収縮率≧0.5% ・・・(式5) - 前記熱収縮率が下記式を満たす、請求項1又は2に記載の積層体。
シーラント層の熱収縮率≦2% ・・・(式6) - 前記第1基材層又は前記第2基材層の前記ポリオレフィンフィルムが、少なくとも一方の表面に前記無機酸化物層と、前記無機酸化物層上にガスバリア性被覆層とを備え、
前記ガスバリア性被覆層が、水酸基含有高分子化合物、金属アルコキシド、シランカップリング剤、及び、それらの加水分解物からなる群より選択される少なくとも1種を含有するガスバリア性被覆層形成用組成物を用いて形成される、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。 - 前記無機酸化物層が酸化ケイ素を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体。
- レトルトパウチ用である、請求項1~5のいずれか一項に記載の積層体。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の積層体を製袋してなる包装袋。
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