WO2021039103A1 - 包材 - Google Patents

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WO2021039103A1
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film
polyester
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resin
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佐藤 洋一
員揮 森安
恵理 植田
孝明 佐野
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サカタインクス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a packaging material.
  • a packaging material such as food packaging is obtained by printing, for example, an aqueous ink composition for an inkjet on a base film as a printing base material to form a printed surface having an image or characters, and directly or other various functional layers. After laminating, a heat-meltable sealant film is laminated with an adhesive or the like to produce a composite film.
  • Patent Document 1 states that (a) an aqueous solution containing a pigment and a resin on (b) an inkjet receiving layer formed on the surface of a flexible packaging material. (C) A print layer is formed using an ink for inkjet recording, an adhesive layer (d) is formed on the print layer, and then a molten or film-like polymer for flexible packaging is laminated (e). ) A laminate for flexible packaging, which comprises a step of forming a sealant film layer, wherein the thickness of the flexible packaging material is 10 to 100 ⁇ m, and the thickness of the receiving layer is 2 to 20 ⁇ m is disclosed. ing.
  • Patent Document 2 uses an inkjet recording ink in which (a) a pigment and (b) an aqueous resin are a polyurethane resin produced through a step of reacting a chain extender in a specific ratio. It includes a step of forming a print layer on a non-absorbent substrate by an inkjet recording method, a step of forming an adhesive layer on the print layer, and a step of laminating a sealant film layer on the adhesive layer surface.
  • a method for producing a laminated body is disclosed.
  • Patent Document 3 contains an aqueous polyurethane resin (b-1) produced through a step of reacting a chain extender composed of (a) a pigment and (b) a hydrazine derivative, and a carbonyl group or an amide group.
  • a method for producing a laminated body is disclosed, which comprises a step of forming an adhesive layer on a print layer and a step of laminating a sealant film layer on the adhesive layer surface.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-250416 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-001755 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-001775
  • a base film or a sealant film As a base film or a sealant film, a stretched or unstretched polypropylene film, a stretched or unstretched polyester film, or a polypropylene having a vapor-deposited layer of an inorganic oxide is used. It is being considered to use a film or the like. However, these materials are usually difficult to impart excellent print quality, laminate strength and heat sealability. Therefore, when these materials are used in the conventional packaging material configuration, the print image quality, the lamination strength between the base film and the sealant film, and the heat sealing suitability of the packaging material cannot be sufficiently provided.
  • the base film and the printing layer formed by the printing ink are peeled off, causing the packaging container to break, or trying to open the packaging container.
  • the outer base film side is opened, but the inner sealant film side remains unopened, which causes a problem that the so-called "double bag-like state" cannot be opened. there were.
  • the present inventors have focused on the configuration of a printing layer formed by a printing ink, a primer layer between the base film and the printing layer, and an adhesive layer between the printing layer and the sealant film. I examined it diligently. As a result, specific materials are selected for each of the printing layer, the primer layer, and the adhesive layer, and by using these in combination, for example, the above-mentioned excellent print image quality, lamination strength, and the like are imparted. We have found that even if a material that is difficult to achieve is used, it is possible to obtain a packaging material that has excellent print quality and excellent lamination strength and heat sealability, and has completed the present invention.
  • the present invention has at least a base film, a primer layer, a printing layer, an adhesive layer and a sealant film in this order, and the primer layer is a water-soluble polyhydric metal salt, a chlorinated polyolefin emulsion, and an acrylic emulsion.
  • the adhesive layer is formed by an aliphatic ester adhesive. Further, the aliphatic ester adhesive preferably contains a urethane bond.
  • the base film is preferably a polypropylene film or a polyester film.
  • the sealant film is preferably an aluminum-deposited polypropylene film.
  • the packaging material of the present invention has at least a base film, a primer layer, a printing layer, an adhesive layer, and a sealant film in this order.
  • the base film is a film formed of a thermoplastic resin, for example, polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyester (polyethylene terephthalate, polyvinylidene terephthalate), nylon-6, nylon-6, 6. Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and the like can be mentioned.
  • the base film is preferably uniaxially or biaxially stretched from the viewpoint of preferably imparting piercing strength and transparency.
  • the stretching ratio for example, the stretching ratio in the MD direction (film flow direction) and the TD direction (direction perpendicular to the film flow direction) is preferably 3 to 6 times.
  • a polypropylene film or a polyester film is preferable because it is glossy, has high transparency, is excellent in various resistances, and has good print color development, and is a polypropylene film or polyester which has been uniaxially or biaxially stretched. Film is more preferred.
  • the base film is preferably subjected to plasma treatment, corona discharge treatment, or the like in order to enhance the adhesiveness and wettability of the primer composition described later.
  • the thickness of the base film is not particularly limited, but is, for example, 10 to 100 ⁇ m.
  • the primer layer is formed by a primer composition containing a water-soluble polyvalent metal salt, a chlorinated polyolefin emulsion, and at least one selected from the group consisting of an acrylic emulsion, a vinyl acetate emulsion, and a urethane-modified polyester resin. It was done.
  • Examples of the water-soluble polyvalent metal salt include dissociative salts of alkaline earth metals such as Ca and Mg.
  • calcium salts include calcium nitrate, calcium chloride, calcium hydroxide and calcium acetate.
  • magnesium salts such as calcium formate include magnesium chloride, magnesium hydroxide, magnesium acetate, magnesium sulfate and the like.
  • calcium salts are preferable, and calcium nitrate, calcium chloride, calcium hydroxide, calcium acetate, calcium formate and the like are more preferable, from the viewpoint of solubility in water and reactivity with ink.
  • the content of the water-soluble polyvalent metal salt is not particularly limited, but is solid in the primer composition from the viewpoint of improving the print image quality formed by the printing layer described later and having good water resistance. It is preferably contained in an amount of 0.5 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass in terms of minutes.
  • the water-soluble polyvalent metal salt may be used alone or in combination of two or more.
  • the chlorinated polyolefin emulsion is obtained by chlorinating a polyolefin resin to obtain a chlorinated polyolefin resin, and further emulsifying it using an emulsifier or the like.
  • a polyolefin resin to obtain a chlorinated polyolefin resin
  • emulsifier or the like In order to improve storage stability and the like, it is preferably acid-modified with (maleic anhydride) or the like, and in that case, it is preferable to further add a basic compound to the system for use.
  • the polyolefin resin examples include polypropylene resin and polyethylene resin.
  • the degree of chlorination (chlorine content) is preferably 1 to 40% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, based on the entire resin. When the degree of chlorination exceeds 40% by weight, the polarity of the resin itself becomes high, and when it is contained in the primer composition, the adhesion to a non-polar film such as polyolefin tends to decrease. is there.
  • the chlorinated polyolefin emulsion may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the chlorinated polyolefin emulsion is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the adhesiveness of the printing layer and the storage stability of the primer composition, 0.5 to 10 mass in terms of solid content in the primer composition. It is preferably%, and more preferably 1 to 5% by mass.
  • the chlorinated polyolefin emulsion preferably has good stability even in the presence of a water-soluble polyvalent metal salt.
  • the acrylic emulsion preferably has good stability even in the presence of the water-soluble polyvalent metal salt.
  • acrylic emulsions include acrylic emulsions, styrene-acrylic emulsions, acrylic-vinyl acetate emulsions, acrylic-vinyl chloride emulsions, acrylic-silicone emulsions, and acrylic-colloidal silica emulsions. ..
  • the acrylic emulsion imparts excellent laminating strength (in the present specification, "laminating strength” means the peeling strength between the base film and the sealant film). From the viewpoint, the one having a glass transition temperature of ⁇ 20 to 50 ° C.
  • the acrylic-vinyl acetate emulsion is also included in the following vinyl acetate emulsion.
  • the vinyl acetate-based emulsion preferably has good stability even in the presence of the water-soluble polyvalent metal salt.
  • examples of such vinyl acetate-based emulsions include vinyl acetate-vinyl alcohol alcohol copolymers, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, and ⁇ -olefin-vinyl acetate copolymers obtained by saponifying vinyl acetate and a part thereof. , Emulsified using an emulsifier or the like.
  • the emulsifier examples include anionic emulsifiers such as fatty acid soap, loginate soap, alkyl sulfonate, dialkylaryl sulfonate, alkyl sulfosuccinate, polyoxyethylene alkyl sulfate and polyoxyethylene alkyl aryl sulfate. Can be mentioned. If necessary, known anionic emulsifiers such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether and polyoxyethylene oxypropylene block copolymer can be used as the anionic emulsifier.
  • the vinyl acetate emulsion is more preferably one having a glass transition temperature of 0 to 50 ° C. from the viewpoint of imparting excellent lamination strength.
  • the urethane-modified polyester resin preferably has good stability even in the presence of the water-soluble polyvalent metal salt.
  • a urethane-modified polyester resin can be obtained, for example, by reacting a polyester resin having two or more functional groups such as hydroxyl groups in one molecule with a polyisocyanate compound.
  • the polyester resin and the polyisocyanate compound those described in the polyester-based polyurethane resin described later can be appropriately used.
  • the urethane-modified polyester resin preferably has a glass transition temperature of ⁇ 55 to 50 ° C., more preferably ⁇ 55 to 10 ° C., and more preferably ⁇ 55 to ⁇ 20. The temperature is particularly preferable, and the temperature of ⁇ 55 to ⁇ 30 ° C. is most preferable.
  • the content of at least one selected from the group consisting of the acrylic emulsion, the vinyl acetate emulsion and the urethane-modified polyester resin is not particularly limited, but is not particularly limited, but from the viewpoint of imparting excellent lamination strength and the primer composition.
  • the solid equivalent content in the primer composition is preferably 0.5 to 10% by mass, and more preferably 1 to 5% by mass.
  • the primer composition may be a water-soluble organic solvent such as monoalcohols, polyhydric alcohols, lower alkyl ethers of polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, nitrogen-containing compounds, and acetylene, if necessary. Even if various additives such as diols and derivatives thereof, silicone-based surfactants, fluorine-based surfactants, hindered amine-based preservatives, ultraviolet absorbers, antioxidants, and defoamers are included as optional components. good.
  • the method for producing the primer composition is not particularly limited, but at least selected from the group consisting of a water-soluble polyvalent metal salt and a chlorinated polyolefin emulsion, an acrylic emulsion, a vinyl acetate emulsion and a urethane-modified polyester resin in water. It can be produced by a method of adding one type and, if necessary, a water-soluble organic solvent and various additives, and stirring and mixing with a high-speed stirring device such as a disper.
  • the primer composition in addition to an inkjet printer, a coating method using various coating devices such as a roll coater, a bar coater, a spray coater, and a gravure coater can be used.
  • the thickness of the obtained primer layer is preferably 0.01 to 1 ⁇ m, and more preferably 0.05 to 0.8 ⁇ m from the viewpoint of imparting sufficient lamination strength.
  • the printing layer is formed of a printing ink containing a polyester-based polyurethane resin.
  • polyester polyurethane resin The polyester-based polyurethane resin can be obtained by reacting a polyester resin having two or more functional groups such as hydroxyl groups in one molecule with a polyisocyanate compound.
  • the polyester resin can be obtained, for example, by an esterification reaction using a polyvalent carboxylic acid and a polyhydric alcohol as raw material components.
  • the polyvalent carboxylic acid include phthalic acid, isophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, tetrahydroisophthalic acid, hexahydrophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, trimellitic acid, adipic acid, sebacic acid, succinic acid, and azelaic acid.
  • Examples thereof include phthalic acid, maleic acid, itaconic acid, pyromellitic acid and the like, and their acid anhydrides.
  • These polyvalent carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
  • polyhydric alcohol examples include glycols and trihydric or higher polyhydric alcohols.
  • glycols include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, neopentyl glycol, hexylene glycol, 1,3-butanediol, and 1,4-.
  • Butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, methylpropanediol, cyclohexanedimethanol, 3,3-diethyl-1,5- Examples include pentandiol.
  • Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, and dipentaerythritol. These polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more.
  • polyisocyanate compound examples include aromatic diisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate, 1,5-naphthalenediocyanate, p- or m-phenylenediocyanate.
  • X is independently -CH 2- CH 2- CH 2- CH 2- CH 2- CH 2- or -CH 2- CH 2- CH (CH 3 ) -CH 2- CH. It is a hydrocarbon group represented by 2 ⁇ , and n is an integer of 2 to 20.
  • polyester-based polyurethane resin By using such a polyester-based polyurethane resin, (1) it is excellent in solubility or self-emulsification stability in an aqueous medium, and (2) the primer layer can be dissolved by the printing ink. It is possible to form one layer in which the printing layer and the primer layer are integrated, and the base film contained in both the printing layer and the primer layer is used with respect to the base film. Since it has an adsorption site, it is possible to impart excellent laminating strength, and (3) it is possible to make the printing layer excellent in flexibility, so that it is possible to follow the shape change of the base film. It is presumed to be.
  • Examples of the acid group-containing diol compound include a carboxyl group-containing diol compound represented by the following general formula (2).
  • R 1 represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the acid group-containing diol compound include carboxyl group-containing aliphatic polyols obtained by reacting succinic acid, adipic acid and the like with a lower polyol so that two hydroxyl groups and one or more carboxyl groups remain in the molecule.
  • carboxyl group-containing aromatic polyols obtained by reacting phthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid or its anhydride with a lower polyol so that two hydroxyl groups and one or more carboxyl groups remain in the molecule.
  • the polyester-based polyurethane resin is a reaction product of at least one selected from the group of polyester diol compounds represented by the above general formula (1), hexamethylene diisocyanate, and the acid group-containing diol compound.
  • a chain extender or a reaction terminator can be used as a reaction component.
  • chain extender examples include glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and diethylene glycol, ethylenediamine, 1,4-butanediamine, 1,6-hexanediamine and amino.
  • examples thereof include low molecular weight aliphatic and alicyclic diamines such as ethylethanolamine and isophoronediamine, and hydrazines such as hydrazine, alkyldihydrazine and alkyldihydrazide.
  • the reaction terminator includes alkylamines such as n-propylamine, n-butylamine, N, N-di-n-butylamine, alkanolamines such as monoethanolamine and diethanolamine, hydrazine, alkyldihydrazine and alkyldihydrazide. Hydradins such as, and monoalcohols such as methanol and ethanol can be mentioned.
  • Each reaction component of the polyester-based polyurethane resin may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Further, only one kind of polyester-based polyurethane resin synthesized by the above reaction components may be used, or two or more kinds of polyurethane resins synthesized from different reaction components may be used in combination.
  • a usual method can be used.
  • the reaction component is only the polyester diol compound represented by the above general formula (1), hexamethylene diisocyanate, and the acid group-containing diol compound, even if the method is to react these three components collectively.
  • a method may be used in which the polyester diol compound represented by the general formula (1) and hexamethylene diisocyanate are reacted in a state where the isocyanate group is excessive, and then the acid group-containing diol compound is reacted.
  • the polyester diol compound represented by the general formula (1) and hexamethylene diisocyanate are reacted in a state where the isocyanate group is excessive to form a urethane prepolymer.
  • the above acid group-containing diol compound is reacted with the chain extender in a state where the isocyanate group is further excessive, and then the reaction terminator is reacted.
  • a method may be used in which the group-containing diol compound, the chain extender, and the reaction terminator are reacted together.
  • the polyester-based polyurethane resin preferably has a weight average molecular weight (Mw) in the range of 2,000 to 100,000, more preferably in the range of 3,000 to 50,000, and further in the range of 5,000 to 30,000. preferable. If the weight average molecular weight (Mw) of the polyester-based polyurethane resin is less than 2,000, the strength of the printing layer may decrease, while if the molecular weight exceeds 100,000, the printing ink may have a small content. The viscosity tends to be high, which may interfere with the formation of the printed layer. Further, in the present specification, the weight average molecular weight (Mw) can be measured by a gel permeation chromatography (GPC) method.
  • GPC gel permeation chromatography
  • chromatography can be performed using Water 2690 (manufactured by Waters) as a GPC apparatus and PLgel 5 ⁇ MIXED-D (manufactured by Agilent Technologies) as a column, and can be determined as a polystyrene-equivalent weight average molecular weight.
  • the acid value of the polyester-based polyurethane resin is preferably 5 to 100 mgKOH / g. If the acid value is less than 5 mgKOH / g, the dispersibility in an aqueous medium described later may be lowered, and if it is larger than 100 mgKOH / g, the water resistance of the printed layer may be lowered.
  • the acid value of the polyester-based polyurethane resin is more preferably 5 to 50 mgKOH / g from the viewpoint of preferably imparting laminate strength. In the polyester-based polyurethane resin, when the acid value becomes low, the alkali-soluble aqueous polyurethane resin changes to a self-emulsifying aqueous polyurethane resin.
  • the self-emulsifying aqueous polyurethane resin is a polyurethane resin having an ionic group in the molecule and having a property of being able to be stably dispersed by ionizing the ionic group in an aqueous medium. ..
  • the acid value is the same weight based on the composition of the monomer used for synthesizing the copolymer resin (alkali-soluble type or self-emulsifying type aqueous polyurethane resin described later).
  • the polyester-based polyurethane resin is dissolved or emulsified in water in the presence of a basic compound and used as an aqueous polyester-based polyurethane resin varnish.
  • a method of dissolving or emulsifying the polyester-based polyurethane resin in an aqueous medium described later first, a basic compound having a substantially neutralized amount is dissolved in the aqueous medium described later with respect to the polyester-based polyurethane resin. After that, a method of adding a polyester-based polyurethane resin and stirring with a high-speed stirring device can be used.
  • the basic compound is not particularly limited, and a generally used basic compound can be used.
  • alkylamines such as butylamine and triethylamine
  • alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine
  • morpholine aqueous ammonia, sodium hydroxide and the like
  • the blending amount of the basic compound is appropriately set according to the physical properties of the polyurethane resin used, the amount used, and the like, and may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the polyester-based polyurethane resin is appropriately adjusted according to the viscosity behavior in the aqueous medium to be used, which will be described later, the components to be used in combination, the desired ink physical properties, etc., but with respect to the total mass of the printing ink. It is preferably 1.0 to 10.0% by mass. Further, from the viewpoint of imparting storage stability, ejection stability, and lamination strength (peeling strength between the base film and the sealant film) of the printing ink, 3 to 8% by mass with respect to the total mass of the printing ink. Is more preferable.
  • the printing ink preferably contains a colorant, a pigment dispersion component, and an aqueous medium in addition to the polyester-based polyurethane resin.
  • colorant various inorganic pigments, organic pigments, and dyes generally used in printing inks can be used.
  • inorganic pigments colored pigments such as titanium oxide, red iron oxide, antimony red, cadmium yellow, cobalt blue, ultramarine, prussian blue, carbon black, and graphite, and calcium carbonate, kaolin, clay, barium sulfate, and hydroxide.
  • extender pigments such as aluminum and talc can be mentioned.
  • organic pigments include soluble azo pigments, insoluble azo pigments, azo lake pigments, condensed azo pigments, copper phthalocyanine pigments, condensed polycyclic pigments and the like.
  • examples of the dye include water-soluble dyes such as acid dyes, direct dyes, and basic dyes. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a pigment is preferable as the colorant to be used.
  • Pigment dispersion component When a pigment that cannot be directly dispersed in an aqueous medium is used among the above colorants, a pigment dispersion component having a low molecular weight or a high molecular weight is used to disperse the pigment in the aqueous medium and use it as an ink base. Is preferable.
  • the low molecular weight pigment dispersion component a known low molecular weight pigment dispersant or the like can be used.
  • the high molecular weight pigment dispersion component a known high molecular weight pigment dispersion resin or the like can be used, but an ionic group (for example, an acid group) in the molecule, preferably the pigment surface.
  • the high molecular weight pigment dispersion component is dissolved or dispersed in an aqueous medium in the presence of a compound (for example, a basic compound) that generates an ionic group and an ion pair of the high molecular weight pigment dispersion component. It is preferably used as an aqueous resin varnish.
  • the high molecular weight pigment dispersion component examples include various copolymer resins such as acrylic acid-based resin, styrene-acrylic acid-based resin, styrene-maleic acid-based resin, and styrene-acrylic-maleic acid-based resin. it can.
  • the pigment to be used can be dispersed by the alkali-soluble type or self-emulsifying type aqueous polyurethane resin described later
  • the alkali-soluble type or self-emulsifying type aqueous polyurethane resin described later is used as a high-molecular-weight pigment dispersion component. You may.
  • the monomers having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic anhydride, fumaric acid, and 2 -Carboxyethyl (meth) acrylate, 2-carboxypropyl (meth) acrylate, maleic anhydride, maleic acid monoalkyl ester, citraconic acid, citraconic anhydride, citraconic acid monoalkyl ester and the like can be used.
  • (meth) acrylates having a long-chain alkyl group having 6 to 20 carbon atoms particularly 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, and stearyl.
  • (Meta) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-hydroxystearyl (meth) acrylate and the like are preferable.
  • styrene, ⁇ -styrene, vinyltoluene and the like can be used as the styrene-based monomer.
  • (Meta) acrylic acid such as hexyl, hydroxyethyl (meth) acrylate, acrylamide, N-methylol acrylamide, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate and the like can be used.
  • the acid value of the copolymer resin is preferably 40 to 300 mgKOH / g, more preferably 70 to 250 mgKOH / g.
  • the molecular weight of the copolymer resin is 3,000 to 200,000 in terms of weight average molecular weight (Mw). Is preferable, and more preferably 10,000 to 50,000.
  • the blending amount of the copolymer resin is preferably 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment described above.
  • the above-mentioned copolymer resin is dissolved or dispersed in an aqueous medium composed of water described later in the presence of a basic compound and, if necessary, a water-miscible organic solvent, and used as an aqueous resin varnish.
  • the aqueous medium used for the ink base preferably contains water and, if necessary, a water-miscible organic solvent.
  • the water is preferably ion-exchanged water or distilled water from which metal ions and the like have been removed.
  • water-mixable organic solvents such as monoalcohols, polyhydric alcohols, and lower alkyl ethers of polyhydric alcohols are used. , Ketones, ethers, esters, nitrogen-containing compounds and the like may be contained. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the aqueous medium used in the ink base is preferably 10 to 60 parts by mass, more preferably 15 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ink base.
  • the colorant is preferably contained in a range of 0.5 to 20 parts by mass, and more preferably 1.0 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the printing ink.
  • the printing ink contains an aqueous medium.
  • the aqueous medium it is preferable to use an aqueous medium containing water and, if necessary, a water-miscible organic solvent or the like.
  • the water-miscible organic solvent is blended according to desired performance such as drying property, moisturizing property, and leveling property at the time of printing, in addition to the solubility of the polyester-based polyurethane resin.
  • the water-miscible organic solvent that can be used is not particularly limited as long as it does not interfere with the action and effect of the present invention and does not damage the printing apparatus such as an inkjet printer, and monoalcohols and monoalcohols are not particularly limited.
  • polyalkylene glycols and alkyl ether compounds thereof, mono and polyglycerin and ethylene oxide adducts thereof are suitable.
  • the monoalcohols include methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, or these.
  • examples thereof include isomers of the above, cyclopentanol, cyclohexanol and the like, and an alcohol having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
  • mono and polyalkylene glycols include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, 1,2-pentanediol, 1,5-pentanediol, and neopentyl glycol.
  • mono and alkyl ether compounds of polyalkylene glycols include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol isopropyl ether, and ethylene glycol.
  • Monobutyl ether ethylene glycol isobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, di Propylene glycol mono-n-butyl ether and the like.
  • the mixing ratio of water and the water-miscible organic solvent may be set according to the characteristics of the target printing ink, but usually, these water-miscible organic solvents are 2 to 30 in the aqueous medium. It is preferably contained in% by weight.
  • the printing ink may contain any component depending on the purpose, and for example, known pigment dispersants, surfactants, fungicides, rust inhibitors, thickeners, antioxidants, etc.
  • Additives such as an ultraviolet absorber, a storage improver, a defoaming agent, and a pH adjuster can also be added.
  • the printing ink can be suitably produced by, for example, the following method or the like.
  • pigment dispersion component low molecular weight pigment dispersion component, aqueous resin varnish in which high molecular weight pigment dispersion component is dissolved in an aqueous medium, etc.
  • polyester-based polyurethane resin are dissolved in an aqueous medium.
  • a self-emulsified aqueous resin varnish, other components, etc. are mixed.
  • the pigment is dispersed using various dispersers such as a ball mill, an attritor, a roll mill, a sand mill, and an agitator mill.
  • a method of preparing a printing ink by further adding the remaining material water-based resin varnish obtained by dissolving or self-emulsifying the polyester-based polyurethane resin in an water-based medium, water-based medium, etc.
  • the pigment is dispersed by an aqueous resin varnish in which the high molecular weight pigment dispersion component is dissolved in an aqueous medium by the method of (1) above, and then described in an acid analysis method or Republished Patent WO 2005/116147.
  • a resin-coated pigment in which the above-mentioned high-molecular-weight pigment dispersion component is precipitated on the surface of the pigment is obtained by the ion exchange means or the like.
  • the obtained resin-coated pigment is neutralized with a basic compound, redispersed in an aqueous medium using various dispersers (high-speed stirrer, etc.), and the remaining materials are further added to prepare a printing ink.
  • Method. (3) A dye, an aqueous resin varnish obtained by dissolving or self-emulsifying the polyester-based polyurethane resin in an aqueous medium, an aqueous medium, and other components as necessary, using various dispersers (high-speed stirrer, etc.).
  • the production method (2) is preferable when a pigment is used as a colorant from the viewpoint of further improving the storage stability of the printing ink.
  • the initial viscosity of the printing ink thus obtained after production is preferably 2.0 to 20.0 mPa ⁇ s, more preferably 3.0 to 10.0 mPa ⁇ s.
  • the printing ink is not particularly limited, and has plates such as spin coating ink; casting ink; dipping ink; letterpress ink, concave plate ink, offset ink, flat plate ink, letterpress reversal offset ink, screen ink, and gravure ink.
  • Printing inks Plateless printing inks such as inkjet inks can be mentioned, but it is preferable to use inkjet inks from the viewpoint of supporting small lots.
  • the method of printing the above printing ink to form a print layer is not particularly limited, and is a spin coating method; a casting method; a dipping method; a letterpress printing, a recessed plate printing, an offset printing, a flat plate printing, a letterpress reversal offset printing, and a screen printing.
  • Plated printing method such as gravure printing
  • Plateless printing method such as inkjet method, etc.
  • the above printing ink is used in the field of laminating, and in many cases, after printing a print pattern with an ink composition having Yellow, Magenta, Cyan, Black, or other hues, the entire surface is white. It is preferable that the white presser is printed with the ink of.
  • the thickness of the obtained print layer is preferably 0.01 to 4 ⁇ m, more preferably 0.05 to 3 ⁇ m, from the viewpoint of imparting sufficient print image quality and sufficient laminating strength.
  • the adhesive layer is formed by an aliphatic ester adhesive.
  • the aliphatic ester-based adhesive has a linear, chain-like or cyclic aliphatic adhesive, and from the viewpoint of imparting laminate strength, it may contain a urethane bond or may be of the first or second grade. Those containing an isocyanate structure are preferable.
  • Specific examples of the above-mentioned aliphatic ester adhesive include Takelac (registered trademark) A-626, A-385, A-315 manufactured by Mitsui Chemicals, and Takenate (registered trademark) A-50, manufactured by DIC Corporation. Examples thereof include Dick Dry (registered trademark) LX-500 / KW-75 and DIC Corporation Dick Dry (registered trademark) LX-703VL / KR-90.
  • the coating method of the aliphatic ester adhesive a known dry laminating apparatus equipped with various coating devices such as a roll coater, a bar coater, and a gravure coater can be used.
  • the thickness of the adhesive layer is preferably 1 to 6 ⁇ m, more preferably 2 to 5 ⁇ m.
  • sealant film examples include thermoplastic resins having heat-sealing suitability such as polyethylene, polypropylene, olefin copolymers, and polyvinyl chloride. From the viewpoint of preferably imparting gas barrier properties, it is preferable to have a thin-film deposition layer containing an inorganic oxide as a main component.
  • the vapor-deposited layer is one or two selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxide, silicon oxide, silicon oxide carbide, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum nitride and aluminum oxide. Those containing the above-mentioned inorganic compounds can be mentioned.
  • the sealant film is preferably a film in which the vapor-deposited layer is provided on unstretched polyethylene, linear low-density polyethylene, unstretched polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer or the like, and from the viewpoint of gas barrier property and strength. , Aluminum vapor-deposited non-stretched polypropylene film is more preferable.
  • the thickness of the sealant film is not particularly limited, but is preferably 10 to 80 ⁇ m, more preferably 20 to 60 ⁇ m.
  • one or more functional layers may be provided between the printing layer and the sealant film for the purpose of improving gas barrier properties, reinforcing strength, and the like.
  • the functional layer include a layer formed of paper, aluminum, stretched nylon film, polyethylene film, ethylene / vinyl alcohol copolymer film, polyvinyl chloride film, polyvinylidene chloride film and the like.
  • the packaging material of the present invention has the above-mentioned structure, even if a material for which it is difficult to impart print image quality, lamination strength and heat seal suitability with the conventional packaging material is used, the print image quality is excellent. It also has laminating strength and heat seal suitability.
  • the packaging material of the present invention preferably has a laminate strength of 50 g / 15 mm or more, more preferably 80 g / 15 mm or more, further preferably 100 g / 15 mm or more, and 120 g / 15 mm or more. Is particularly preferable, and 150 g / 15 mm or more is most preferable.
  • the above-mentioned laminate strength is obtained by cutting the packaging material at 40 ° C. for 3 days, cutting it to a width of 15 mm to prepare a sample piece, and T-shaped peeling with a peeling tester (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd.). It is a value obtained by measuring the peel strength (dry laminate strength) at that time.
  • the packaging material of the present invention is excellent in heat sealing suitability.
  • the seal strength is preferably 1 kg / 15 mm or more, more preferably 1.3 kg / 15 mm or more, and further preferably 1.5 kg / 15 mm or more.
  • the seal strength is determined by peeling tester (Co., Ltd.) with a tensile speed of 300 mm / min after bagging the packaging material with an impulse sealer (manufactured by Fuji Impulse Sealer) or the like and cutting it into a size of 15 mm ⁇ 100 mm. It is a value obtained by measuring the peeling strength at the time of T-type peeling using (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho).
  • the primer composition is applied on one surface of the base film to form a primer layer, and then the printing ink is printed on the primer layer surface to form a printing layer. It can be obtained by forming and applying the above-mentioned aliphatic ester adhesive on the surface of the printing layer to form an adhesive layer, and then laminating a sealant film.
  • a method of melting and crimping can be used, and it can be applied to various heat-sealed packaging containers such as three-way seal, four-way seal, envelope sticking, gassho sticking, and gusset sticking.
  • Primer compositions P1 to P12 were prepared by blending the above materials as shown in Table 1 and stirring and mixing them.
  • polyester-based polyurethane resin varnishes A to C were produced.
  • (Polyester polyurethane resin varnish A) Dimethylol, 200.0 parts by mass of polyester diol having a weight average molecular weight (Mw) of 2000, obtained by dehydrating and copolymerizing 1,6-hexanediol and phthalic acid in a pressure polymerizer equipped with a thermometer and a stirrer. 5.4 parts by mass of propionic acid, 21.9 parts by mass of hexamethylene diisocyanate and 265.5 parts by mass of methyl ethyl ketone were charged and reacted at 75 ° C. for 7 hours.
  • Mw weight average molecular weight
  • polyester polyurethane resin varnish B 200.0 mass of polyester diol having a weight average molecular weight (Mw) of 2000 obtained by dehydration-copolymerizing 3-methyl-1,5-pentanediol and phthalic acid in a pressure copolymer equipped with a thermometer and a stirrer. Parts, 5.4 parts by mass of dimethylol propionic acid, 21.9 parts by mass of hexamethylene diisocyanate and 265.5 parts by mass of methyl ethyl ketone were charged and reacted at 75 ° C. for 7 hours.
  • Mw weight average molecular weight
  • polyester polyurethane resin varnish C In a pressure polymer equipped with a thermometer and a stirrer, the diol component having a mass ratio of 1,6-hexanediol and 3-methyl-1,5-pentanediol of 1: 1 and phthalic acid are dehydrated. 200.0 parts by mass of polyester diol having a weight average molecular weight (Mw) of 2000 obtained by polymerization, 5.4 parts by mass of dimethylol propionic acid, 21.9 parts by mass of hexamethylene diisocyanate and 265.5 parts by mass of methyl ethyl ketone were charged. , 75 ° C. for 7 hours.
  • Mw weight average molecular weight
  • the weight average molecular weight (Mw) was obtained by performing chromatography using Water 2690 (manufactured by Waters) as a GPC apparatus and PLgel 5 ⁇ MIXED-D (manufactured by Polymer Laboratories) as a column, and weight averaging in terms of polystyrene. It was calculated as the molecular weight.
  • the theoretical acid value is a polyurethane resin calculated mathematically based on the molecular weight and compounding ratio of the carboxyl group-containing compound used as a synthetic component of the polyurethane resin, the number of carboxyl groups contained in the molecule of the compound, and the like. It refers to the number of mg of potassium hydroxide theoretically required to neutralize 1 g.
  • the following aqueous resin varnish was prepared as a pigment dispersion component. 20 parts by mass of acrylic acid / n-butyl acrylate / benzyl methacrylate / styrene copolymer, 2.5 parts by mass of potassium hydroxide, with a glass transition temperature of 40 ° C., a weight average molecular weight (Mw) of 30,000, and an acid value of 185 mgKOH / g. And 77.5 parts by mass of water were dissolved in a mixed solution to obtain an aqueous resin varnish having a solid content of 20%.
  • Various water-based ink bases were prepared by mixing a colorant, a pigment dispersion component, and an aqueous medium.
  • (Preparation of yellow) 64.3 parts by mass of water was added to 23.7 parts by mass of the above water-based resin varnish and mixed to prepare a resin varnish for pigment dispersion.
  • 12 parts by mass of a yellow pigment (trade name: Nova Palm Yellow 4G01, manufactured by Clariant) was further added, stirred and mixed, and then kneaded with a wet circulation mill to prepare an aqueous ink base (yellow).
  • magenta 64.3 parts by mass of water was added to 23.7 parts by mass of the above water-based resin varnish and mixed to prepare a resin varnish for pigment dispersion.
  • 12 parts by mass of a magenta pigment (trade name: Inkjet Magenta E5B02, manufactured by Clariant) was further added, and after stirring and mixing, the meat was kneaded with a wet circulation mill to prepare an aqueous ink base (magenta).
  • cyan 64.3 parts by mass of water was added to 23.7 parts by mass of the above water-based resin varnish and mixed to prepare a resin varnish for pigment dispersion. Further, 12 parts by mass of a cyan pigment (trade name: Heliogen Blue L7101F, manufactured by BASF) was added to this varnish, and after stirring and mixing, the meat was kneaded with a wet circulation mill to prepare an aqueous ink base (cyan).
  • a cyan pigment trade name: Heliogen Blue L7101F, manufactured by BASF
  • Surfactant (Surfinol 465, solid content 100%, HLB13, manufactured by EVONIK) Propylene glycol water
  • A315 / A50 aliphatic polyester adhesive, Takelac A-315 / Takenate A-50 ethyl acetate solution, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • A385 / A50 aliphatic polyester adhesive, Takelac A-385 / Takenate A-50 ethyl acetate solution, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • A969 / A5 Aromatic polyether adhesive, Takelac A-969V / Takenate A-5 ethyl acetate solution, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • A515 / A3 Aromatic polyester adhesive, Takelac A-515 / Takenate A-3 ethyl acetate solution, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • VM-CPP aluminum-deposited unstretched polypropylene film, thickness 25 ⁇ m, manufactured by Mitsui Chemicals Tohcello
  • Examples 1 to 22, Comparative Examples 1 to 15 Using the materials shown in Table 3, packaging materials of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 15 were prepared by the following methods. One side of the base film was subjected to corona discharge treatment, and various primer compositions were applied to the corona discharge treated surface to form a primer layer having a thickness of 0.3 ⁇ m. Next, on the surface of the primer layer, a cartridge of a printer PX105 (manufactured by Epson Corporation) was filled with various printing inks and printed to form a printing layer having a thickness of 2 ⁇ m.
  • a printer PX105 manufactured by Epson Corporation
  • the packaging material was prepared by superimposing (contacting with the adhesive layer).
  • Strength when the packaging material is peeled off exceeds 100 g / 15 mm
  • Strength when the packaging material is peeled off is 50 g / 15 mm or more, 100 g / 15 mm or less
  • Strength when the packaging material is peeled off is 50 g / 15 mm less than
  • the packaging material of the example even if a stretched or unstretched polypropylene film, a stretched or unstretched polyester film, a polypropylene film having a vapor-deposited layer of an inorganic oxide, or the like is used as the base film or the sealant film, it is excellent. It was confirmed that print image quality, laminate strength and heat seal suitability can be imparted. On the other hand, in the packaging material of Comparative Example 1 in which the primer layer was not formed, the printed layer was blurred and a thickness more than twice that of the thin line was observed. In addition, each layer was not sufficiently adhered, and the laminate strength and heat seal suitability could not be evaluated.
  • Comparative Examples 2 to 5 in which the printing ink did not contain the polyester-based polyurethane resin had insufficient laminating strength. Further, even in the packaging materials of Comparative Examples 6 to 11 in which the adhesive layer was not formed by the aliphatic ester adhesive, the lamination strength was insufficient. Further, Comparative Example 12 in which the primer layer does not contain a chlorinated polyolefin emulsion, Comparative Example 13 in which the primer layer does not contain at least one selected from the group consisting of an acrylic emulsion, a vinyl acetate emulsion and a urethane-modified polyester resin.
  • Comparative Example 14 in which at least one selected from the group consisting of an acrylic emulsion, a vinyl acetate emulsion and a urethane-modified polyester resin was replaced with a urethane-modified polyether in the primer layer, and an acrylic emulsion in the primer layer.
  • Comparative Example 15 in which at least one selected from the group consisting of vinyl acetate emulsion and urethane-modified polyester resin was replaced with urethane-modified polycarbonate, the lamination strength was insufficient.
  • the packaging material of the present invention has excellent print quality, excellent lamination strength, and heat sealability, it can be widely used in the packaging field of foods, pharmaceuticals, and the like.

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Abstract

本発明は、印刷画質に優れつつ、優れたラミネート強度及びヒートシール適性をも有する包材を提供することを目的とする。 本発明は、少なくとも基材フィルム、プライマー層、印刷層、接着層及びシーラントフィルムをこの順で有し、上記プライマー層は、水溶性多価金属塩及び塩素化ポリオレフィンエマルジョンと、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種とを含有するプライマー組成物により形成されたものであり、上記印刷層は、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を含有する印刷インクにより形成されたものであり、上記接着層は、脂肪族エステル系接着剤により形成されたものであることを特徴とする包材に関する。

Description

包材
本発明は、包材に関する。
近年、食品包装等の包材の分野では、小ロット・多品種化に効率よく対応することを目的として、インクジェット印刷方式が注目されている。
通常、食品包装等の包材は、印刷基材となる基材フィルムに、例えば、水性インクジェット用インク組成物を印刷して画像や文字を有する印刷面を形成し、直接又は他の各種機能層を積層した後、熱溶融性のシーラントフィルムを接着剤で貼り合わせる等をして積層することにより、複合フィルムを製造する。
このような食品包装等に利用される包材として、例えば、特許文献1には、(a)軟包装材料表面に形成された(b)インクジェット受理層上に、顔料、及び樹脂を含有する水性インクジェット記録用インクを用いて(c)印刷層を形成し、該印刷層上に接着剤層(d)を形成し、次いで軟包装用の溶融もしくはフィルム状のポリマーを積層させるラミネート加工により(e)シーラントフィルム層を形成する工程を有し、上記軟包装材料の膜厚が10~100μm、上記受理層の膜厚が2~20μmであることを特徴とする軟包装用の積層体が開示されている。
また、例えば、特許文献2には、(a)顔料と(b)水性樹脂は鎖伸長剤を反応させる工程を経て製造されたポリウレタン樹脂とが特定の比率で配合されたインクジェット記録用インクを用いて、非吸収性基材上にインクジェット記録法で印刷層を形成する工程と、上記印刷層上に接着層を形成する工程と、上記接着層面に、シーラントフィルム層をラミネート加工する工程とを有することを特徴とする積層体の製造方法が開示されている。
また、例えば、特許文献3には、(a)顔料、(b)ヒドラジン誘導体からなる鎖伸長剤を反応させる工程を経て製造された水性ポリウレタン樹脂(b-1)と、カルボニル基またはアミド基含有アクリル系共重合体(b-2)とを含む水性樹脂とを含むラミネート加工用水性インクジェット記録用インクを用いて、非吸収性基材上にインクジェット記録法で印刷層を形成する工程と、前記印刷層上に接着層を形成する工程と、前記接着層面に、シーラントフィルム層をラミネート加工する工程とを有することを特徴とする積層体の製造方法が開示されている。
特開2012-250416号公報 特開2013-001755号公報 特開2013-001775号公報
包材の分野では、ガスバリア性やラミネート強度を付与する観点から、基材フィルムやシーラントフィルムとして、延伸又は無延伸のポリプロピレンフィルム、延伸又は無延伸のポリエステルフィルム、無機酸化物の蒸着層を有するポリプロピレンフィルム等を用いることが検討されている。
しかしながら、これらの材料は、通常、優れた印刷画質や、ラミネート強度及びヒートシール適性を付与することが困難な材料である。
そのため、従来の包材の構成においてこれらの材料を用いた場合には、印刷画質と、基材フィルムとシーラントフィルムとのラミネート強度及び包材のヒートシール適性とを充分に備えることができず、例えば、食品の充填、輸送、陳列等の際に、基材フィルムと印刷インクにより形成される印刷層との間で剥離が起こり、包装容器が破袋するといった問題や、包装容器を開封しようとしたときに、外側の基材フィルム側は開封されるが、内側のシーラントフィルム側は未開封のまま残る、いわゆる「二重袋の様な状態」になって開封できないといった問題が発生することがあった。
本発明者らは、印刷インクにより形成される印刷層と、基材フィルムと上記印刷層との間に有するプライマー層と、上記印刷層とシーラントフィルムとの間に有する接着層の構成について着目し鋭意検討した。
その結果、上記印刷層、上記プライマー層及び上記接着剤層のそれぞれについて、特定の材料を選択し、これらを組み合わせて用いることにより、例え、上述した優れた印刷画質や、ラミネート強度等を付与することが困難な材料を用いたとしても、優れた印刷画質を有しつつ、ラミネート強度及びヒートシール適性にも優れた包材を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、少なくとも基材フィルム、プライマー層、印刷層、接着層及びシーラントフィルムをこの順で有し、上記プライマー層は、水溶性多価金属塩及び塩素化ポリオレフィンエマルジョンと、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種とを含有するプライマー組成物により形成されたものであり、上記印刷層は、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を含有する印刷インクにより形成されたものであり、上記接着層は、脂肪族エステル系接着剤により形成されたものであることを特徴とする包材である。
また、上記脂肪族エステル系接着剤は、ウレタン結合を含有することが好ましい。
また、上記基材フィルムは、ポリプロピレンフィルム又はポリエステルフィルムであることが好ましい。
また、上記シーラントフィルムは、アルミ蒸着ポリプロピレンフィルムであることが好ましい。
本発明は、従来の包材では、印刷画質、ラミネート強度及びヒートシール適性を付与することが困難であった材料を用いたとしても、印刷画質に優れつつ、優れたラミネート強度及びヒートシール適性をも有する包材を提供することができる。
以下、本発明の包材について説明する。
本発明の包材は、少なくとも基材フィルム、プライマー層、印刷層、接着層及びシーラントフィルムをこの順で有する。
<基材フィルム>
上記基材フィルムとしては、熱可塑性樹脂により形成されたフィルムであり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート)、ナイロン-6、ナイロン-6,6、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等を挙げられる。
上記基材フィルムは、突き刺し強度、透明度を好適に付与する観点から、一軸又は二軸延伸処理されていることが好ましい。
上記延伸倍率としては、例えば、MD方向(フィルムの流れ方向)及びTD方向(フィルムの流れ方向と直角方向)の延伸倍率が3~6倍であることが好ましい。
上記基材フィルムとしては、光沢があり透明性が高く、各種耐性も優れており、印刷発色も良い点から、ポリプロピレンフィルム又はポリエステルフィルムが好ましく、一軸又は二軸延伸処理されているポリプロピレンフィルム又はポリエステルフィルムがより好ましい。
上記基材フィルムは、後述するプライマー組成物の接着性や濡れ性を高めるため、プラズマ処理やコロナ放電処理等が施されていることが好ましい。
上記基材フィルムの厚みは特に限定されないが、例えば、10~100μmである。
<プライマー層>
上記プライマー層は、水溶性多価金属塩及び塩素化ポリオレフィンエマルジョンと、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種とを含有するプライマー組成物により形成されたものである。
上記水溶性多価金属塩としては、例えば、Ca、Mg等のアルカリ土類金属の解離性塩が挙げられ、具体的には、カルシウム塩として硝酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、ギ酸カルシウム等、マグネシウム塩として塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等が挙げられる。
これらの中でも、水への溶解度やインクとの反応性の観点から、カルシウム塩であることが好ましく、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、ギ酸カルシウム等であることがより好ましい。
上記水溶性多価金属塩の含有量は、特に限定されないが、後述する印刷層により形成された印刷画質を向上する観点や、耐水性が良好であるという観点から、上記プライマー組成物中に固形分換算で0.5~10質量%含有することが好ましく、1~5質量%含有することがより好ましい。上記水溶性多価金属塩は、1種で用いてもよいし、2種以上を併用しても良い。
上記塩素化ポリオレフィンエマルジョンとしては、ポリオレフィン樹脂を塩素化して塩素化ポリオレフィン樹脂とし、さらに乳化剤等を利用してエマルジョン化したものである。
なお、保存安定性等を高めるために、(無水)マレイン酸等で酸変性されたものであることが好ましく、その場合は、系中にさらに塩基性化合物を添加して使用することが好ましい。
上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等が挙げられる。
また、塩素化度(塩素含有量)としては、樹脂全体に対して1~40質量%であることが好ましく、10~30質量%であることがより好ましい。
上記塩素化度が40重量%を超える場合、樹脂自体の極性が高くなって、プライマー組成物中に含有させたときに、ポリオレフィンのような非極性フィルムへの密着性が低下しやすくなることがある。
上記塩素化ポリオレフィンエマルジョンは、1種で用いてもよいし、2種以上を併用しても良い。
上記塩素化ポリオレフィンエマルジョンの含有量は、特に限定されないが、印刷層の接着性と、プライマー組成物の保存安定性を向上する観点から、プライマー組成物中に固形分換算で0.5~10質量%であることが好ましく、1~5質量%であることがより好ましい。
なお、塩素化ポリオレフィンエマルジョンは、水溶性多価金属塩の存在下でも安定性が良好なものが好ましい。
上記アクリル系エマルジョンとしては、上記水溶性多価金属塩の存在下でも安定性が良好なものが好ましい。このようなアクリル系エマルジョンとしては、例えば、アクリルエマルジョン、スチレン-アクリル系エマルジョン、アクリル-酢酸ビニル系エマルジョン、アクリル-塩化ビニル系エマルジョン、アクリル-シリコーン系エマルジョン、アクリル-コロイダルシリカ系エマルジョン等が挙げられる。
また、上記アクリル系エマルジョンは、優れたラミネート強度(本明細書では、特に言及がない限り、「ラミネート強度」とは、基材フィルムとシーラントフィルムとの間の剥離強度を意味する)を付与する観点から、ガラス転移温度が-20~50℃であるものがより好ましく、0~40℃であるものが更に好ましく、10~30℃であるものが特に好ましい。
なお、上記アクリル-酢酸ビニル系エマルジョンは、下記酢酸ビニル系エマルジョンにも含まれる。
上記酢酸ビニル系エマルジョンとしては、上記水溶性多価金属塩の存在下でも安定性が良好なものが好ましい。このような酢酸ビニル系エマルジョンとしては、酢酸ビニル及びその一部をケン化して得られる酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、αオレフィン-酢酸ビニル共重合体等を、乳化剤等を利用してエマルジョン化したものが挙げられる。
上記乳化剤としては、例えば、脂肪酸石鹸、ロジン酸石鹸、アルキルスルホン酸塩、ジアルキルアリールスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩及びポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸塩等のアニオン性乳化剤が挙げられる。また、必要に応じて、上記アニオン性乳化剤にポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルおよびポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマーなどのノニオン性乳化剤等の公知のものを使用することができる。
上記酢酸ビニルエマルジョンは、優れたラミネート強度を付与する観点から、ガラス転移温度が0~50℃であるものがより好ましい。
上記ウレタン変性ポリエステル樹脂としては、上記水溶性多価金属塩の存在下でも安定性が良好なものが好ましい。
このようなウレタン変性ポリエステル樹脂としては、例えば、水酸基等の官能基を1分子中に2個以上有するポリエステル樹脂とポリイソシアネート化合物を反応させることにより得ることができる。
上記ポリエステル樹脂及びポリイソシアネート化合物としては、後述するポリエステル系ポリウレタン樹脂で記載されたものを適宜用いることができる。
上記ウレタン変性ポリエステル樹脂は、優れたラミネート強度を付与する観点から、ガラス転移温度が-55~50℃であるものがより好ましく、-55~10℃であるものが更に好ましく、-55~-20℃であるものが特に好ましく、-55~-30℃であるものが最も好ましい。
上記アクリル系エマルジョン、上記酢酸ビニル系エマルジョン及び上記ウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の含有量は、特に限定されないが、優れたラミネート強度を付与する観点や、プライマー組成物の保存安定性の観点から、プライマー組成物中に固形換算分で、0.5~10質量%であることが好ましく、1~5質量%であることがより好ましい。
上記プライマー組成物は、必要に応じて、モノアルコール類、多価アルコール類、多価アルコールの低級アルキルエーテル類、ケトン類、エーテル類、エステル類、窒素含有化合物類等の水溶性有機溶剤、アセチレンジオール及びその誘導体、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ヒンダートアミン系保存性向上剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、消泡剤等の各種添加剤が任意成分として含んでいても良い。
上記プライマー組成物の製造方法は特に限定されないが、水に、水溶性多価金属塩及び塩素化ポリオレフィンエマルジョンと、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種と、必要に応じて水溶性有機溶剤や各種添加剤を加え、ディスパー等の高速撹拌装置で攪拌混合する方法により製造することができる。
上記プライマー組成物を塗工する方法としては、インクジェットプリンターの他、ロールコーター、バーコーター、スプレーコーター、グラビアコーター等の各種塗工装置を用いた塗工方法を利用することができる。
得られたプライマー層の厚みとしては、充分なラミネート強度を付与する観点から、0.01~1μmであることが好ましく、0.05~0.8μmであることがより好ましい。
<印刷層>
上記印刷層は、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を含有する印刷インクにより形成されたものである。
(ポリエステル系ポリウレタン樹脂)
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂としては、水酸基等の官能基を1分子中に2個以上有するポリエステル樹脂とポリイソシアネート化合物を反応させることにより得ることができる。
上記ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールを原料成分とするエステル化反応により得ることができる。
上記多価カルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、トリメリット酸、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、アゼライン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ピロメリット酸など、及びこれらの酸無水物が挙げられる。これらの多価カルボン酸は、1種で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
上記多価アルコールとしては、例えば、グリコール及び3価以上の多価アルコールが挙げられる。グリコールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキシレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、メチルプロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、3,3-ジエチル-1,5-ペンタンジオールなどが挙げられる。また、3価以上の多価アルコールとして、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらの多価アルコールは、1種で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
上記ポリイソシアネート化合物としては、例えば、例えば4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4-又は2,6-トリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、p-又はm-フェニレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4-シクロヘキシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートの水素添加物などの脂環式ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、m-テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
これらのポリイソシアネート化合物は、1種で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
なかでも、下記の一般式(1)で表されるポリエステルジオール化合物の群から選択される少なくとも1種、ヘキサメチレンジイソシアネート、及び、酸基含有ジオール化合物を含有する反応成分の反応物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(ただし、Xは、それぞれ独立して、-CH-CH-CH-CH-CH-CH-、又は、-CH-CH-CH(CH)-CH-CH-で表わされる炭化水素基であり、nは2~20の整数である。)
このようなポリエステル系ポリウレタン樹脂を用いることにより、(1)水性媒体中での溶解性又は自己乳化安定性に優れていること、(2)上記印刷インクにより、上記プライマー層を溶解させることができ、上記印刷層と上記プライマー層とが一体化した一つの層を形成することができ、上記基材フィルムに対して、上記印刷層と上記プライマー層との両方に含まれる上記基材フィルムとの吸着部位を有するため、優れたラミネート強度を付与することができること、(3)上記印刷層が柔軟性に優れたものとすることができるため、上記基材フィルムの形状変化に追従することが可能であると推測される。
上記酸基含有ジオール化合物としては、例えば、下記一般式(2)で表されるカルボキシル基含有ジオール化合物を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(式中、Rは、水素原子、又は炭素数1~8の直鎖状又は分枝鎖状のアルキル基を示す。)
上記酸基含有ジオール化合物としては、例えば、コハク酸、アジピン酸等と低級ポリオールとを分子内に水酸基二つとカルボキシル基一つ以上が残存するように反応させて得られるカルボキシル基含有脂肪族ポリオール類や、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸又はその無水物と低級ポリオールとを分子内に水酸基二つとカルボキシル基一つ以上が残存するように反応させて得られるカルボキシル基含有芳香族ポリオール類等を挙げることができる。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂は、上述した一般式(1)で表されるポリエステルジオール化合物の群から選択される少なくとも1種、ヘキサメチレンジイソシアネート、及び、上記酸基含有ジオール化合物のみの反応生成物であっても良いが、さらに必要に応じて、鎖伸長剤や反応停止剤を反応成分として使用することができる。
上記鎖伸長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等のグリコール類、エチレンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、イソホロンジアミン等の低分子量の脂肪族及び脂環式ジアミン類、ヒドラジン、アルキルジヒドラジン、アルキルジヒドラジド等のヒドラジン類等を挙げることができる。
上記反応停止剤とは、n-プロピルアミン、n-ブチルアミン、N,N-ジ-n-ブチルアミン等のアルキルアミン類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアルカノールアミン類、ヒドラジン、アルキルジヒドラジン、アルキルジヒドラジド等のヒドラジン類、メタノール、エタノール等のモノアルコール類を挙げることができる。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂の各反応成分は、それぞれ単独で使用してもよく、また、2種以上を併用しても良い。
また、上記反応成分により合成されたポリエステル系ポリウレタン樹脂の1種のみを使用しても、異なる反応成分から合成されたポリウレタン樹脂の2種以上を併用しても良い。
上記各反応成分を使用してポリウレタン樹脂を合成する方法としては、通常の方法を利用することができる。
例えば、反応成分が、上記一般式(1)で表されるポリエステルジオール化合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、及び、酸基含有ジオール化合物のみの場合、これら三成分を一括して反応させる方法であっても、上記一般式(1)で表されるポリエステルジオール化合物とヘキサメチレンジイソシアネートとを、イソシアネート基が過剰となる状態で反応させた後、上記酸基含有ジオール化合物を反応させる方法であっても良い。
さらに、上記鎖伸長剤や上記反応停止剤を利用する場合、上記一般式(1)で表されるポリエステルジオール化合物とヘキサメチレンジイソシアネートとを、イソシアネート基が過剰となる状態で反応させてウレタンプレポリマーを合成した後、当該ウレタンプレポリマーに、さらにイソシアネート基が過剰となる状態で上記酸基含有ジオール化合物と鎖伸長剤を反応させ、次いで、反応停止剤を反応させる方法であっても、上記酸基含有ジオール化合物、鎖伸長剤、反応停止剤を一括して反応させる方法であっても良い。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂は、重量平均分子量(Mw)が2,000~100,000の範囲が好ましく、3,000~50,000の範囲がより好ましく、5,000~30,000の範囲がさらに好ましい。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂の重量平均分子量(Mw)が2,000未満であると、印刷層の強度が低下することがあり、一方、分子量が100,000を超えると、少ない含有量でも印刷インクの粘度が高くなる傾向があり、印刷層の形成に支障をきたすことがある。
また、本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法によって測定することができる。一例として、GPC装置としてWater 2690(ウォーターズ社製)、カラムとしてPLgel 5μ MIXED-D(Agilent Technologies社製)を使用してクロマトグラフィーを行い、ポリスチレン換算の重量平均分子量として求めることができる。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂の酸価は、5~100mgKOH/gが好ましい。
上記酸価が5mgKOH/gより小さいと、後述する水性媒体中での分散性が低下することがあり、100mgKOH/gより大きいと、印刷層の耐水性等が低下することがある。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂の酸価は、ラミネート強度を好適に付与する観点から、5~50mgKOH/gがより好ましい。
なお、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂では、酸価が低くなると、アルカリ可溶型水性ポリウレタン樹脂から自己乳化型水性ポリウレタン樹脂に変化する。上記印刷インクの粘度を低く維持できる観点から、自己乳化型水性ポリウレタン樹脂であることが好ましい。
なお、自己乳化型水性ポリウレタン樹脂とは、分子内にイオン性基を有し、水性媒体中でイオン性基がイオン化することにより、安定的に分散し得る性状を有するポリウレタン樹脂をいうものである。
なお、本明細書において、上記酸価は、上記共重合体樹脂(後述するアルカリ可溶型又は自己乳化型水性ポリウレタン樹脂)を合成するために用いる単量体の組成に基づいて、上記共重合体樹脂(後述するアルカリ可溶型又は自己乳化型水性ポリウレタン樹脂)1gを中和するのに理論上要する水酸化カリウムのmg数を算術的に求めた理論酸価である。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂は、塩基性化合物の存在下で水中に溶解又は乳化させて、水性ポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスとして使用することが好ましい。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂を後述する水性媒体中に溶解又は乳化する方法としては、まず、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂に対して、ほぼ中和量となる塩基性化合物を後述する水性媒体中に溶解させる。
その後、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を添加し、高速撹拌装置で撹拌する方法が利用できる。
上記塩基性化合物としては、特に限定されず、一般に使用されている塩基性化合物を使用できる。例えば、ブチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、モルホリン、アンモニア水、水酸化ナトリウム等を挙げることができる。塩基性化合物の配合量は、使用するポリウレタン樹脂の物性や使用量等に応じて適宜設定され、単独又は2種以上を混合して用いても良い。
上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂の含有量は、使用する後述する水性媒体中での粘度挙動、併用する成分、所望のインク物性等に応じて適宜調整されるが、上記印刷インクの全質量に対して、1.0~10.0質量%とすることが好ましい。
また、上記印刷インクの保存安定性と吐出安定性、ラミネート強度(ベースフィルムとシーラントフィルムとの間の剥離強度)を付与する観点から、上記印刷インクの全質量に対して、3~8質量%であることがより好ましい。
上記印刷インクは、ポリエステル系ポリウレタン樹脂に加えて、着色剤、顔料分散成分、水性媒体を含有することが好ましい。
(着色剤)
上記着色剤としては、一般に印刷インクで使用される各種の無機顔料や有機顔料、染料が使用できる。
具体的には、無機顔料として、酸化チタン、ベンガラ、アンチモンレッド、カドミニウムイエロー、コバルトブルー、群青、紺青、カーボンブラック、黒鉛等の有色顔料、及び、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、タルク等の体質顔料を挙げることができる。また、有機顔料としては、溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料、縮合多環顔料等を挙げることができる。また、染料としては、酸性染料、直接染料、塩基性染料等の水溶性染料を挙げることができる。
これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。
なお、本発明の包材が食品用包装容器に利用される場合、使用する着色剤としては顔料が好ましい。
(顔料分散成分)
上記着色剤の中でも、直接、水性媒体中に分散することができない顔料を用いる場合には、低分子量又は高分子量の顔料分散成分を用いて水性媒体中に分散させて、インクベースとして利用することが好ましい。
ここで、上記低分子量の顔料分散成分としては、公知の低分子量の顔料分散剤等を利用することができる。
また、上記高分子量の顔料分散成分としては、公知の高分子量の顔料分散用樹脂等を利用することができるが、分子内にイオン性基(例えば、酸基)と、好ましくは顔料表面に対して吸着性を有する基とを導入した高分子化合物である。
上記高分子量の顔料分散成分は、該高分子量の顔料分散成分が有するイオン性基とイオン対を発生させる化合物(例えば、塩基性化合物等)の存在下で、水性媒体中に溶解又は分散させて水性樹脂ワニスとして利用することが好ましい。
上記高分子量の顔料分散成分として、例えば、アクリル酸系樹脂、スチレン-アクリル酸系樹脂、スチレン-マレイン酸系樹脂、スチレン-アクリル-マレイン酸系樹脂等の各種の共重合体樹脂を挙げることができる。なお、利用する顔料が、後述するアルカリ可溶型又は自己乳化型水性ポリウレタン樹脂により分散可能であるときは、後述するアルカリ可溶型又は自己乳化型水性ポリウレタン樹脂を高分子量の顔料分散成分として利用しても良い。
上記に例示した共重合体樹脂を合成するための単量体成分の中で、カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、2-カルボキシエチル(メタ)アクリレート、2-カルボキシプロピル(メタ)アクリレート、無水マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸、無水シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル等を使用できる。
また、上述した顔料との吸着性を向上させる観点から、炭素数6~20の長鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート、なかでも、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシステアリル(メタ)アクリレート等が好ましい。さらに、スチレン系単量体として、スチレン、α-スチレン、ビニルトルエン等を使用できる。
また、その他の単量体成分として、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル等の(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等を使用できる。
上述した顔料の分散性及び分散安定性の観点から、上記共重合体樹脂の酸価としては、40~300mgKOH/gが好ましく、より好ましくは70~250mgKOH/gである。
また、上述した顔料の分散性及び分散安定性の観点や、適切な粘度を付与する観点から、上記共重合体樹脂の分子量としては、重量平均分子量(Mw)が3,000~20万であるのが好ましく、より好ましくは10,000~50,000である。
上記共重合体樹脂の配合量は、上述した顔料100質量部に対して10~200質量部が好ましい。
上記共重合体樹脂を、塩基性化合物の存在下で後記する水と必要に応じて水混和性有機溶剤とからなる水性媒体中に溶解または分散させて、水性樹脂ワニスとして利用する。
上記インクベースに用いる水性媒体は、水と必要に応じて水混和性有機溶剤を含有することが好ましい。
なお、上記水としては、金属イオン等を除去したイオン交換水ないし蒸留水が好ましい。
また、上記印刷インクに、保存安定性、吐出安定性、インクの飛翔性等を付与する観点から、水混和性有機溶剤、例えば、モノアルコール類、多価アルコール類、多価アルコールの低級アルキルエーテル類、ケトン類、エーテル類、エステル類、窒素含有化合物類等を含有してもよい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記インクベースに用いる水性媒体の含有量は、上記インクベース100質量部に対して、10~60質量部が好ましく、15~45質量部がより好ましい。
上記着色剤は、上記印刷インク100質量部に対して、0.5~20質量部となる範囲で含有することが好ましく、1.0~15質量部となる範囲で含有することがより好ましい。
(水性媒体)
上記印刷インクは、水性媒体を含有する。
上記水性媒体は、水を含有し、必要に応じて水混和性有機溶剤等を含む水性媒体を利用することが好ましい。
上記水混和性有機溶剤は、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂の溶解性の他に、乾燥性や保湿性、印刷時のレベリング性といった所望の性能に応じて配合する。
ここで、利用できる水混和性有機溶剤としては、本発明の作用効果を阻害せず、またインクジェットプリンター等の印刷装置に損傷を与えないものであれば、特に限定されず、モノアルコール類、モノ及びポリアルキレングリコール類とそのアルキルエーテル化合物、モノ及びポリグリセリンとそのエチレンオキサイド付加物が好適である。
上記モノアルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、n-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-ヘプタノール、n-オクタノール、n-ノニルアルコール、n-デカノール、又はこれらの異性体、シクロペンタノール、シクロヘキサノール等が挙げられ、好ましくはアルキル基の炭素数が1~6のアルコールである。
上記モノ及びポリアルキレングリコール類の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、1,4-ブチレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジオール、ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、チオジグリコール等が挙げられる。
上記モノ及びポリアルキレングリコール類のアルキルエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールイソブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル等である。
上記水性媒体では、水と水混和性有機溶剤の混合割合も、目的とする印刷インクの特性に応じて設定すれば良いが、通常、これら水混和性有機溶剤は、水性媒体中に2~30重量%含有するのが好ましい。
(他の成分)
さらに、上記印刷インクには、目的に応じて任意の成分を含有しても良く、例えば、公知の顔料分散剤、界面活性剤、防黴剤、防錆剤、増粘剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、保存性向上剤、消泡剤、pH調整剤等の添加剤も添加することもできる。
(印刷インクの製造方法)
上記印刷インクは、例えば、以下の方法等により好適に製造することができる。
(1)顔料、必要に応じて、顔料分散成分(低分子量の顔料分散成分、高分子量の顔料分散成分を水性媒体に溶解させた水性樹脂ワニス等)、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂を水性媒体に溶解又は自己乳化させた水性樹脂ワニス、他の成分等を混合する。
次いで、例えばボールミル、アトライター、ロールミル、サンドミル、アジテーターミル等の各種分散機を利用して顔料を分散させる。その後、必要に応じて、さらに残りの材料(上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂を水性媒体に溶解又は自己乳化させた水性樹脂ワニス、水性媒体等)を添加して、印刷インクを調製する方法。
(2)上記(1)の方法で、上記高分子量の顔料分散成分を水性媒体に溶解させた水性樹脂ワニスにより、顔料を分散した後、酸析法や再公表特許WO2005/116147号公報に記載のイオン交換手段等により、顔料表面に上記高分子量の顔料分散成分を析出させた樹脂被覆顔料を得る。
次いで、得られた樹脂被覆顔料を塩基性化合物で中和し、各種分散機(高速攪拌装置等)を用いて水性媒体に再分散し、さらに残りの材料を添加して、印刷インクを調製する方法。
(3)染料、上記ポリエステル系ポリウレタン樹脂を水性媒体に溶解又は自己乳化させた水性樹脂ワニス、水性媒体、及び、必要に応じてその他の成分を、各種分散機(高速攪拌装置等)を用いて混合し、印刷インクを調製する方法。
なかでも、上記印刷インクの保存安定性が更に良好になるという観点から、着色剤として顔料を利用するときは、製造方法(2)が好ましい。
このようにして得られた上記印刷インクの製造後の初期粘度としては、2.0~20.0mPa・sであることが好ましく、3.0~10.0mPa・sがより好ましい。
上記印刷インクとしては、特に限定されず、スピンコーティング用インキ;キャスト用インキ;浸漬用インキ;凸版インキ、凹版インキ、オフセットインキ、平版インキ、凸版反転オフセットインキ、スクリーンインキ、グラビアインキ等の有版印刷用インキ;インクジェットインキ等の無版印刷用インキが挙げられるが、小ロット対応の観点から、インクジェットインキを用いることが好ましい。
上記印刷インクを印刷して印刷層を形成する方法としては、特に限定されず、スピンコーティング法;キャスト法;浸漬法;凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平版印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の有版印刷法;インクジェット法等の無版印刷法等が挙げられるが、小ロット対応の観点から、インクジェット法を用いることが好ましい。なお、上記印刷インクは、ラミネート加工される分野で利用するものであり、多くの場合、Yellow、Magenta、Cyan、Black、その他の色相を有するインク組成物で印刷図柄を印刷した後、全面に白色のインクで白押えの印刷が行われることが好ましい。
得られた印刷層の厚みとしては、充分な印刷画質と充分なラミネート強度とを付与する観点から、0.01~4μmであることが好ましく、0.05~3μmであることがより好ましい。
<接着層>
上記接着層は、脂肪族エステル系接着剤により形成されたものである。
上記脂肪族エステル系接着剤としては、直鎖、鎖状又は環状の脂肪族を有するものであり、ラミネート強度を付与する観点から、ウレタン結合を含有するものや、第1級又は第2級のイソシアネート構造を含有するものが好ましい。
上記脂肪族エステル系接着剤の具体例としては、三井化学社製タケラック(登録商標)A-626、A-385、A-315/三井化学社製タケネート(登録商標)A-50、DIC社製ディックドライ(登録商標)LX-500/KW-75、DIC社製ディックドライ(登録商標)LX-703VL/KR-90等が挙げられる。
上記脂肪族エステル系接着剤の塗工方法としては、ロールコーター、バーコーター、グラビアコーター等の各種塗工装置を備えた、既知のドライラミネート加工装置を利用して行うことができる。
上記接着剤層の厚さとしては、1~6μmであることが好ましく、2~5μmであることがより好ましい。
<シーラントフィルム>
上記シーラントフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、ポリ塩化ビニル等のヒートシール適性を有する熱可塑性樹脂が挙げられる。
ガスバリア性を好適に付与する観点から、無機酸化物を主成分とする蒸着層を有することが好ましい。
上記蒸着層としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化炭化珪素、酸化炭化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム及び酸化炭化アルミニウムからなる群から選択される1種又は2種以上の無機化合物を含有するものが挙げられる。
上記シーラントフィルムとしては、無延伸ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、無延伸ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体等に上記蒸着層を設けたフィルムであることが好ましく、ガスバリア性と強度の観点から、アルミ蒸着無延伸ポリプロピレンフィルムであることがより好ましい。
上記シーラントフィルムの厚みは特に限定されないが、10~80μmであることが好ましく、20~60μmであることがより好ましい。
<その他の層>
本発明の包材は、ガスバリア性の向上や強度補強等を目的として、上記印刷層と上記シーラントフィルムとの間に、各種機能性層が1層以上設けられていてもよい。
上記機能性層としては、紙、アルミ、延伸ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム等により形成した層が挙げられる。
<包材>
本発明の包材は、上述した構成を有するため、従来の包材では、印刷画質、ラミネート強度及びヒートシール適性を付与することが困難であった材料を用いたとしても、印刷画質に優れつつ、ラミネート強度及びヒートシール適性をも有する。
本発明の包材は、ラミネート強度が、50g/15mm以上であることが好ましく、80g/15mm以上であることがより好ましく、100g/15mm以上であることがさらに好ましく、120g/15mm以上であることが特に好ましく、150g/15mm以上であることが最も好ましい。
本明細書において、上記ラミネート強度は、包材を40℃で3日経時後、15mm幅に裁断して試料片を作成し、剥離試験機((株)安田精機製作所製)でT型剥離したときの剥離強度(ドライラミネート強度)を測定した値である。
本発明の包材は、ヒートシール適性に優れる。具体的には、シール強度が1kg/15mm以上であることが好ましく、1.3kg/15mm以上であることがより好ましく、1.5kg/15mm以上であることがさらに好ましい。
本明細書において、上記シール強度は、包材をインパルスシーラー(富士インパルスシーラー社製)等により製袋し、15mm×100mmに切り出した後、引張り速度を300mm/minとして剥離試験機((株)安田精機製作所製)を用いて、T型剥離したときの剥離強度を測定した値である。
本発明の包材は、上記基材フィルムの一方の面上に上記プライマー組成物を塗工してプライマー層を形成し、次いで、上記プライマー層面上に、上記印刷インクを印刷して印刷層を形成し、上記印刷層面上に、上記脂肪族エステル系接着剤を塗工して、接着剤層を形成し、その後、シーラントフィルムを積層することにより得ることができる。
上記方法により得られた包材を製袋するには、上記シーラントフィルム側が容器の内側に向くように中折りするか、あるいは複合フィルムを重ね合わせ、ヒートシーラー等を利用して、端部を熱溶融させて圧着する方法が利用でき、三方シール、四方シール、封筒貼り、合掌貼り、ガセット貼り等の各種ヒートシールの形態の包装容器に適用可能である。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。
<基材フィルム>
OPP(二軸延伸ポリプロピレンフィルム、パイレンフィルム-OT P-2161、厚さ25μm、東洋紡社製、)
PET(二軸延伸ポリエステルフィルム、E-5102、厚さ12μm、東洋紡社製)
<プライマー組成物>
水溶性多価金属塩(酢酸カルシウム、ギ酸カルシウム)
塩素化ポリオレフィンエマルジョン(スーパークロンE-604、塩素化度21%、日本製紙社製)
アクリル系エマルジョン(ビニブラン2687、ガラス転移温度20℃、日信化学工業社製)
酢酸ビニル系エマルジョン(ビニブラン1129、日信化学工業社製)
ウレタン変性ポリエステル樹脂(Impranil DLS、ガラス転移温度-51℃、Covestro社製)
ウレタン変性ポリエーテル樹脂(NeoRez R650、DSM社製)
ウレタン変性ポリカーボネート樹脂(NeoRez R986、DSM社製)
界面活性剤(オルフィンE1010、有効成分100%、HLB13、日信化学工業社製)
上記材料を表1に記載のように配合し、攪拌混合することにより、プライマー組成物P1~P12を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
<印刷インク>
ポリエステル系ポリウレタン樹脂として、下記ポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスA~Cを作製した。
(ポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスA)
温度計及び攪拌機を装着した加圧重合器に、1,6-ヘキサンジオールとフタル酸とを脱水共重合して得られた重量平均分子量(Mw)2000のポリエステルジオール200.0質量部、ジメチロールプロピオン酸5.4質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート21.9質量部及びメチルエチルケトン265.5質量部を仕込んで、75℃で7時間反応させた。
その後、トリエチルアミン3.9質量部と純水539.5質量部とを加え、メチルエチルケトンを減圧蒸留して、重量平均分子量(Mw)24,000、理論酸価9.9mgKOH/gの自己乳化型ポリウレタン樹脂を固形分として30%含有するポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスAを得た。
(ポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスB)
温度計及び攪拌機を装着した加圧重合器に、3-メチル-1,5-ペンタンジオールとフタル酸とを脱水共重合して得られた重量平均分子量(Mw)2000のポリエステルジオール200.0質量部、ジメチロールプロピオン酸5.4質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート21.9質量部及びメチルエチルケトン265.5質量部を仕込んで、75℃で7時間反応させた。
その後、トリエチルアミン3.9質量部と純水539.5質量部とを加え、メチルエチルケトンを減圧蒸留して、重量平均分子量(Mw)24,000、理論酸価9.9mgKOH/gの自己乳化型ポリウレタン樹脂を固形分として30%含有するポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスBを得た。
(ポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスC)
温度計及び攪拌機を装着した加圧重合器に、1,6-ヘキサンジオールと、3-メチル-1,5-ペンタンジオールとの質量比率が1:1であるジオール成分とフタル酸とを脱水共重合して得られた重量平均分子量(Mw)2000のポリエステルジオール200.0質量部、ジメチロールプロピオン酸5.4質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート21.9質量部及びメチルエチルケトン265.5質量部を仕込んで、75℃で7時間反応させた。
その後、トリエチルアミン3.9質量部と純水539.5質量部とを加え、メチルエチルケトンを減圧蒸留して、重量平均分子量(Mw)25,000、理論酸価9.9mgKOH/gの自己乳化型ポリウレタン樹脂を固形分として30%含有するポリエステル系ポリウレタン樹脂ワニスCを得た。
なお、重量平均分子量(Mw)は、GPC装置としてWater 2690(ウォーターズ社製)を用い、カラムとしてPLgel 5μ MIXED-D(Polymer Laboratories社製)を使用してクロマトグラフィーを行ない、ポリスチレン換算の重量平均分子量として求めた。
また、理論酸価とは、ポリウレタン樹脂の合成成分として用いられるカルボキシル基含有化合物の分子量、配合比率、当該化合物の分子内に含まれるカルボキシル基の数等に基づいて算術的に求めた、ポリウレタン樹脂1gを中和するのに理論上要する水酸化カリウムのmg数をいう。
比較用として、下記の樹脂を準備した。
ウレタン変性ポリエーテル樹脂(NeoRez R-966、DSM社製)
ウレタン変性ポリカーボネート樹脂(スーパーフレックス 420NS、第一工業製薬社製)
アクリルエマルジョン(ヨドゾールAD173、ヘンケル社製)
(顔料分散成分)
顔料分散成分として、下記水性樹脂ワニスを作製した。
ガラス転移温度40℃、重量平均分子量(Mw)30,000、酸価185mgKOH/gの、アクリル酸/n-ブチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/スチレン共重合体20質量部を水酸化カリウム2.5質量部と水77.5質量部との混合溶液に溶解させて、固形分20%の水性樹脂ワニスを得た。
着色剤と顔料分散成分と水性媒体とを混合して各種水性インクベースを調製した。
(イエローの調製)
上記水性樹脂ワニスの23.7質量部に水64.3質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。このワニスに、更にイエロー顔料(商品名ノバパームイエロー4G01、クラリアント社製)の12質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、水性インクベース(イエロー)を調製した。
(マゼンタの調製)
上記水性樹脂ワニスの23.7質量部に水64.3質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。このワニスに、更にマゼンタ顔料(商品名インクジェットマゼンタE5B02、クラリアント社製)の12質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、水性インクベース(マゼンタ)を調製した。
(シアンの調製)
上記水性樹脂ワニスの23.7質量部に水64.3質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。このワニスに、更にシアン顔料(商品名ヘリオゲンブルーL7101F、BASF社製)の12質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、水性インクベース(シアン)を調製した。
(ブラックの調製)
上記水性樹脂ワニスの23.7質量部に水64.3質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。このワニスに、更にカーボンブラック(商品名プリンテックス90、デグサ社製)の12質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、水性インクベース(ブラック)を調製した。
(ホワイトの調製)
上記水性樹脂ワニスの40.0質量部に水20.0質量部を加え混合し、顔料分散用樹脂ワニスを調製した。このワニスに、更に酸化チタン(商品名 R-960、デュポン社製)の40質量部を加え、攪拌混合後、湿式サーキュレーションミルで練肉を行い、水性インクベース(ホワイト)を調製した。
界面活性剤(サーフィノール465、固形分100%、HLB13、EVONIK社製)
プロピレングリコール
上記材料を表2に記載のように配合し、攪拌混合することにより、印刷インク1~13を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
<接着剤>
A315/A50(脂肪族ポリエステル系接着剤、タケラックA-315/タケネートA-50酢酸エチル溶液、三井化学社製)
A385/A50(脂肪族ポリエステル系接着剤、タケラックA-385/タケネートA-50酢酸エチル溶液、三井化学社製)
A969/A5(芳香族ポリエーテル系接着剤、タケラックA-969V/タケネートA-5酢酸エチル溶液、三井化学社製)
A515/A3(芳香族ポリエステル系接着剤、タケラックA-515/タケネートA-3酢酸エチル溶液、三井化学社製)
<シーラントフィルム>
CPP(無延伸ポリプロピレンフィルム、パイレンフィルム-CT P-1128、厚さ25μm、東洋紡社製)
VM-CPP(アルミ蒸着無延伸ポリプロピレンフィルム、厚さ25μm、三井化学東セロ社製)
(実施例1~22、比較例1~15)
表3に記載の材料を用い、以下の方法により、実施例1~22及び比較例1~15の包材を作製した。
基材フィルムの片面にコロナ放電処理を施し、コロナ放電処理面に対して各種プライマー組成物を塗工し、厚さ0.3μmのプライマー層を形成した。
次に、プライマー層の面上に、プリンターPX105(エプソン社製)のカートリッジに各種印刷インクを充填して印刷をして、厚さ2μmの印刷層を形成した。
その後、印刷層の面上に各種接着剤を、乾燥時の厚さが5μmの接着剤層が形成されるように塗布し、シーラントフィルム(蒸着層が形成されている場合は、上記蒸着層側が接着剤層と接する)を重ね合わせて、包材を作製した。
<包材の評価>
(ラミネート強度)
実施例1~22及び比較例1~15の包材を40℃で3日経時後、試料を15mm幅に裁断して試料片を作成した。
その後、試験片を剥離試験機((株)安田精機製作所製)でT型剥離をし、基材フィルムとシーラントフィルムとの間の剥離強度を測定し、以下の基準で評価した。
○:包材を剥離した時の強度が100g/15mmを超える
△:包材を剥離した時の強度が50g/15mm以上、100g/15mm以下
×:包材を剥離した時の強度が50g/15mm未満
(ヒートシール適性)
実施例1~22及び比較例1~15の包材を、インパルスシーラー(富士インパルスシーラ社製)を用いて製袋し、15mm×100mmに切り出した試験片を作製した。
その後、試験片を引張り速度300mm/minとして剥離試験機(安田精機社製)を用いてT字剥離をし、シール強度を測定し、以下の基準で評価した。
〇:シール強度が1kg/15mm以上
×:シール強度が1kg/15mm未満
(印刷画質)
実施例1~22及び比較例1~15の包材について、印刷層の滲みによる細線の太りを目視観察して、以下の基準で印刷画質を評価した。
なお、印刷層として、0.3mmの幅で細線状に印刷したものを用いた。
〇:滲みがなく、細線がそのままの太さで印刷されているもの
△:部分的な太りがみられるが、2倍以上の太りは観察されないもの
×:全体的に2倍以上の太りが観察されるもの
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
実施例の包材では、基材フィルムやシーラントフィルムとして、延伸又は無延伸のポリプロピレンフィルム、延伸又は無延伸のポリエステルフィルム、無機酸化物の蒸着層を有するポリプロピレンフィルム等を用いたとしても、優れた印刷画質や、ラミネート強度及びヒートシール適性を付与できることが確認された。
一方、プライマー層を形成しなかった比較例1の包材では、印刷層が滲み、細線の2倍以上の太りが観察された。また、各層が充分に接着されず、ラミネート強度及びヒートシール適性を評価することができなかった。
また、印刷インクが、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を含まない比較例2~5の包材では、ラミネート強度が不充分であった。
また、接着層が脂肪族エステル系接着剤により形成されたものは無い比較例6~11の包材においても、ラミネート強度が不充分であった。
また、プライマー層が塩素化ポリオレフィンエマルジョンを含まない比較例12、プライマー層において、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含まない比較例13、プライマー層において、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種が、ウレタン変性ポリエーテルに置き換えられた比較例14、及び、プライマー層において、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種が、ウレタン変性ポリカーボネートに置き換えられた比較例15では、ラミネート強度が不十分であった。
本発明の包材は、印刷画質に優れつつ、優れたラミネート強度及びヒートシール適性をも有するので、食品、医薬品等の包装分野において、幅広く活用することができる。

 

Claims (4)

  1. 少なくとも基材フィルム、プライマー層、印刷層、接着層及びシーラントフィルムをこの順で有し、
    前記プライマー層は、水溶性多価金属塩及び塩素化ポリオレフィンエマルジョンと、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン及びウレタン変性ポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種とを含有するプライマー組成物により形成されたものであり、
    前記印刷層は、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を含有する印刷インクにより形成されたものであり、
    前記接着層は、脂肪族エステル系接着剤により形成されたものである
    ことを特徴とする包材。
  2. 前記脂肪族エステル系接着剤は、ウレタン結合を含有する請求項1に記載の包材。
  3. 前記基材フィルムは、ポリプロピレンフィルム又はポリエステルフィルムである請求項1又は2に記載の包材。
  4. 前記シーラントフィルムは、アルミ蒸着ポリプロピレンフィルムである請求項1~3のいずれかに記載の包材。
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