WO2023277035A1 - 包装材及び容器 - Google Patents

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WO2023277035A1
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container
gas barrier
adhesive resin
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淑希子 今泉
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凸版印刷株式会社
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    • B65D5/72Contents-dispensing means
    • B65D5/74Spouts
    • B65D5/746Spouts formed separately from the container

Definitions

  • This disclosure relates to packaging materials and containers.
  • Patent Document 1 a packaging material composed of a paper base material, a specific barrier layer (gas barrier layer), an adhesive resin layer with a specific thickness, and a heat-sealing resin layer (sealant layer) is box-manufactured.
  • a liquid paper container comprising:
  • Such a container generally comprises a container main body having an upper portion, side surfaces, and a bottom portion made of packaging material.
  • the container can be obtained by forming ruled lines on the packaging material in advance, bending the packaging material along the ruled lines, and heating and bonding the packaging materials.
  • the container main body is cylindrical
  • the container can be obtained by heating separate members constituting the upper portion, the side surface, and the bottom portion, respectively, and bonding them together. Such a member is obtained by bending the packaging material while heating it so as to obtain a desired shape.
  • the container main body is constructed by bending the packaging material as described above, there is the problem that cracks and pinholes are likely to occur in the bent portion, resulting in a decrease in gas barrier properties.
  • the packaging material is obtained by heating and laminating the materials that constitute the packaging material, but the heating may cause the water in the paper, which is the main material, to evaporate and generate water vapor.
  • the generated water vapor may enter the interface between the paper and the adhesive resin layer to form voids, which is a so-called foaming phenomenon.
  • voids are formed by the foaming phenomenon, when the packaging material is subsequently heated, heat during heating is less likely to be transmitted to the paper in the portions where the voids are formed. As a result, excessive heat is accumulated in the gas barrier layer, cracks and pinholes are generated, and the gas barrier properties are lowered.
  • the member when the container body is cylindrical, the member is obtained by bending the packaging material while heating, and the heat causes a foaming phenomenon, which makes cracks and pinholes more likely to occur.
  • the present disclosure provides a packaging material from which a container with excellent gas barrier properties can be obtained, and a container obtained using the packaging material.
  • a packaging material has a laminated structure comprising a paper substrate, an adhesive resin layer, a gas barrier layer, and a sealant layer in this order, and the adhesive resin layer contains zinc ions and An ionomer resin containing at least one metal ion among sodium ions and a polymer compound is included.
  • the packaging material according to the present disclosure a container with excellent gas barrier properties can be obtained.
  • Such an effect is presumed to be produced by the following mechanism. That is, since the ionomer resin contained in the adhesive resin layer has a low melting point, the lamination of the materials constituting the packaging material and the bending of the packaging material can be performed at a low temperature. Therefore, the foaming phenomenon caused by heating can be suppressed.
  • the ionomer resin is extremely excellent in toughness and elasticity due to its crosslinked structure, even among resins having a low melting point.
  • the metal ions of the ionomer resin are at least one of zinc ions and sodium ions, the ionomer resin does not become too hard compared to magnesium ions, aluminum ions, etc., and exhibits good fluidity. Therefore, when the adhesive resin layer contains the ionomer resin, the resulting container has excellent gas barrier properties.
  • the gas barrier layer may have a film substrate and a vapor deposition layer, the film substrate containing a polypropylene film, and the vapor deposition layer containing an inorganic oxide. Since the vapor deposition layer is more excellent in gas barrier properties, it may be arranged between the film substrate and the adhesive resin layer.
  • the sealant layer may contain an ionomer resin containing at least one metal ion of zinc ions and sodium ions, and a polymer compound, since the container has more excellent gas barrier properties.
  • the resin contained in the adhesive resin layer may have a durometer hardness of 60 to 80 according to a type D durometer at 23°C.
  • a container according to another aspect of the present disclosure is composed of the packaging material described above. This container maintains excellent gas barrier properties even when tension is applied or bending is performed in the manufacturing process (box-making process).
  • a packaging material from which a container having excellent gas barrier properties can be obtained, and a container obtained using the packaging material are provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the packaging material according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the packaging material according to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing one embodiment of a container according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing another embodiment of the container according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the packaging material according to the first embodiment.
  • the packaging material 10 according to this embodiment has a laminated structure comprising a paper substrate 1, an adhesive resin layer 2, a gas barrier layer 3, and a sealant layer 4 in this order.
  • a protective layer 5 is arranged on the surface of the paper substrate 1 opposite to the surface in contact with the adhesive resin layer 2 .
  • Each configuration of the packaging material 10 will be described below.
  • Paper substrate As the paper substrate 1, for example, paper having shapeability, bending resistance, rigidity, stiffness, strength, and the like can be used. As such paper, for example, strong sizing bleached or unbleached paper, pure white roll paper, kraft paper, cardboard and processed paper can be used.
  • the basis weight of the paper base material 1 is preferably 80 to 600 g/m 2 , more preferably 200 to 450 g/m 2 , since the obtained container has better gas barrier properties.
  • Desired printed patterns such as characters, figures, patterns and symbols can be arbitrarily formed on the paper substrate 1 by a normal printing method.
  • the adhesive resin layer 2 contains an ionomer resin (hereinafter also simply referred to as "ionomer resin”) containing at least one of metal ions selected from zinc ions and sodium ions, and a polymer compound.
  • ionomer resin is a resin in which a polymer compound is aggregated by metal ions.
  • the tensile breaking stress at 23° C. of the ionomer resin according to the present embodiment is preferably 20 to 40 MPa because the packaging material has sufficient elongation and elasticity, and the obtained container has further excellent gas barrier properties. It is more preferably ⁇ 40 MPa.
  • Tensile breaking stress is measured according to JIS K7161-1:2014 K7161-2:2014.
  • the tensile breaking strain of the ionomer resin at 23 ° C. is preferably 250 to 550%, and 300 to 500%, because the packaging material has sufficient elongation and elasticity, and the resulting container has better gas barrier properties. more preferably 350 to 450%.
  • Tensile breaking strain is measured according to JIS K7161-1:2014 K7161-2:2014.
  • the durometer hardness of the ionomer resin measured by type D durometer at 23°C is preferably 60 to 80 because the packaging material has sufficient elongation and elasticity, and the resulting container has excellent gas barrier properties. Durometer hardness is measured according to JIS K7215:1986.
  • polymer compounds contained in ionomer resins include itaconic acid copolymers, maleic anhydride copolymers, and ethylene-methacrylic acid copolymers.
  • the polymer compound is preferably an ethylene-methacrylic acid copolymer because it has excellent compatibility and fluidity, and the obtained container has even more excellent gas barrier properties.
  • the gas barrier layer 3 is a polypropylene film as will be described later, so it is the same olefin resin. Therefore, the packaging material 10 is improved in recyclability.
  • the thickness of the adhesive resin layer 2 is preferably from 1 to 40 ⁇ m, more preferably from 10 to 40 ⁇ m, even more preferably from 15 to 25 ⁇ m, because the obtained container has a more excellent gas barrier property. .
  • the adhesive resin layer 2 may further contain a resin other than the ionomer resin.
  • resins include low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, polypropylene, and copolymers of polyethylene and polyvinyl acetate.
  • the tensile breaking stress, tensile breaking strain and durometer hardness are values for the resin composition as a whole including the resin concerned.
  • the content of the ionomer resin in the adhesive resin layer 2 is 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more based on the total amount of the adhesive resin layer. % by mass or more.
  • the gas barrier layer 3 is a polypropylene film.
  • the thickness of the gas barrier layer 3 is preferably 15 to 30 ⁇ m, more preferably 18 to 20 ⁇ m, from the viewpoint of ease of processing such as lamination.
  • Materials other than the polypropylene film can be used for the gas barrier layer 3 .
  • Such materials include, for example, polyethylene film, polyethylene terephthalate film and nylon film.
  • the film material used as the gas barrier layer 3 may be a monoaxially stretched film or a biaxially stretched film.
  • the sealant layer 4 contains an ionomer resin.
  • the ionomer resin contained in the sealant layer 4 may be the same as or different from the ionomer resin contained in the adhesive resin layer 2 .
  • the method of measuring the tensile breaking stress, the tensile breaking strain, and the durometer hardness with a type D durometer of the ionomer resin contained in the sealant layer 4 and the preferred numerical range are the same as those of the ionomer resin contained in the adhesive resin layer 2.
  • the thickness of the sealant layer 4 is preferably from 30 to 150 ⁇ m, more preferably from 50 to 80 ⁇ m, since the obtained container has even better gas barrier properties.
  • the material of the sealant layer 4 is not limited to ionomer resin. Such materials include, for example, low density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, and copolymers of polyethylene and polyvinyl acetate.
  • the materials for the sealant layer 4 may be used singly or in combination of two or more.
  • the tensile breaking stress, tensile breaking strain and durometer hardness of the resin may be similar to those of the ionomer resin.
  • the sealant layer 4 contains two or more resins as a composition, the tensile breaking stress, tensile breaking strain and durometer hardness are values for the resin composition as a whole.
  • the content of the ionomer resin in the sealant layer 4 is 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more based on the total amount of the sealant layer. good too.
  • the material of the protective layer 5 may be polyethylene resin, for example. Since the protective layer 5 is made of polyethylene resin, the obtained container is excellent in recyclability.
  • the polyethylene resin is preferably medium-density polyethylene or high-density polyethylene, since the polyethylene resin has high physical strength and the resulting container has even more excellent gas barrier properties.
  • the thickness of the protective layer 5 is preferably from 10 to 30 ⁇ m, more preferably from 15 to 20 ⁇ m, since the obtained container has a more excellent gas barrier property. Note that the packaging material 10 may not have the protective layer 5 .
  • the packaging material 10 is obtained by laminating each layer.
  • Methods for laminating each layer include, for example, an extrusion lamination method, a T-die extrusion molding method, a co-extrusion lamination method, an inflation method, and a co-extrusion inflation method.
  • the major surface of each layer may be subjected to, for example, corona treatment, plasma treatment and ozone treatment prior to lamination.
  • the packaging material 10 having the above configuration, the following effects are achieved. That is, since the ionomer resin contained in the adhesive resin layer 2 has a low melting point, the lamination of the materials constituting the packaging material and the box making of the packaging material can be performed at a low temperature. Therefore, the foaming phenomenon caused by heating can be suppressed.
  • the gas barrier layer is a polypropylene film
  • the rigidity of the packaging material is higher than when it is a polyethylene terephthalate film.
  • the polypropylene film is inferior to the polyethylene terephthalate film in heat resistance, and thus shrinks greatly due to heat during lamination. Therefore, when the gas barrier layer is a polypropylene film, cracks and pinholes are likely to occur.
  • the ionomer resin has a low melting point and is extremely excellent in toughness and elasticity due to its crosslinked structure. Therefore, even if the gas barrier layer 3 is a polypropylene film, the obtained container has excellent gas barrier properties. Moreover, since the gas barrier layer 3 is a polypropylene film, the obtained container is excellent in recyclability.
  • the sealant layer 4 contains an ionomer resin
  • the bonding of the packaging material 10 can be performed at a low temperature. That is, sealing during box making can be performed at a low temperature. The foaming phenomenon is suppressed by bonding at a low temperature. As a result, the resulting container has excellent gas barrier properties.
  • the ionomer resin has the characteristic of being able to obtain hot tack in a wide heat sealing temperature range from low to high temperatures, the packaging material 10 tends to be excellent in terms of foreign matter entrapment sealing properties and the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the packaging material according to the second embodiment.
  • the packaging material 20 according to this embodiment includes a protective layer 5, a paper base material 1, an adhesive resin layer 2, a primer layer 11, a vapor deposition layer 3a, and a film base material 3b. It has a laminated structure including a gas barrier layer 3 and four sealant layers in this order.
  • the vapor deposition layer 3a is arranged between the film substrate 3b and the adhesive resin layer 2.
  • the vapor deposition layer 3a which is the hardest among these three layers, between the film substrate 3b and the adhesive resin layer 2, there is a tendency for the packaging material 20 to be prevented from warping. Therefore, the resulting packaging material 20 has even better gas barrier properties.
  • the stacking order of the film substrate 3b and the deposited layer 3a may be changed.
  • the deposited layer 3a is a layer in which silicon oxide (SiO x ) is deposited. Thereby, the packaging material 20 becomes excellent in water resistance.
  • the thickness of the deposited layer 3a may be appropriately set according to the intended use, but is preferably 1 to 300 nm, more preferably 10 to 300 nm, and still more preferably 30 to 100 nm. When the thickness of the vapor deposition layer 3a is 1 nm or more, the continuity of the vapor deposition layer 3a can be easily made sufficient, and when the thickness is 300 nm or less, the occurrence of curling and cracking can be sufficiently suppressed, and sufficient gas barrier performance and flexibility can be obtained. easy to achieve.
  • the deposited layer 3a may be a layer deposited with an inorganic compound other than silicon oxide (SiO x ) or a metal.
  • the deposited layer may be, for example, one obtained by depositing aluminum, or one containing aluminum oxide (AlO x ).
  • Film formation means include known methods such as a vacuum deposition method, a sputtering method, and a chemical vapor deposition method (CVD method), but the vacuum deposition method is preferred because of its high film formation speed and high productivity.
  • vacuum evaporation methods electron beam heating is particularly effective because the film formation rate can be easily controlled by adjusting the irradiation area and electron beam current, and the temperature of the vapor deposition material can be raised and lowered in a short period of time. be.
  • the film substrate 3b is a polypropylene film.
  • the thickness and material of the film substrate 3b may be the same as those of the gas barrier layer 3 in the packaging material 10 according to the above embodiment.
  • the primer layer 11 improves adhesion between the adhesive resin layer 2 and the deposited layer 3a.
  • Materials for the primer layer 11 include, for example, anchor coating agents and lamination adhesives.
  • anchor coating agents include isocyanate-based resins, urethane-based resins, polyethyleneimine-based resins, polybutadiene-based resins, and organic titanium compounds.
  • Laminating adhesives include, for example, polyurethane resins, polyacrylic resins, polyester resins, epoxy resins, polyvinyl acetate resins, and cellulose resins.
  • the primer layer 11 is formed through a process of applying a coating liquid onto the surface of the deposition layer 3a.
  • a coating method the commonly used casting method, dipping method, roll coating method, gravure coating method, screen printing method, reverse coating method, spray coating method, kit coating method, die coating method, metering bar coating method, chamber doctor combination. Conventionally known methods such as a coating method and a curtain coating method can be used.
  • the primer layer 11 is formed by heating and drying the coating film formed by applying the coating liquid.
  • the thickness of the primer layer 11 is, for example, approximately 0.01 to 10 ⁇ m.
  • a container (paper container) according to the first embodiment will be described below.
  • a container 50 shown in FIG. 3 is produced using the packaging material 10 .
  • the container 50 may be made using the packaging material 20 .
  • the container 50 can fill and package various foods and drinks, chemicals such as adhesives and pressure-sensitive adhesives, cosmetics, sundries such as medicines, and various other articles. Since the container 50 has excellent gas barrier properties, it can be used as a package for filling and packaging juices such as alcoholic beverages, milk and fruit juice beverages, mineral water, liquid seasonings such as soy sauce and sauces, and liquid foods such as curry, stew and soup. It is particularly suitable for use as a container for liquids.
  • juices such as alcoholic beverages, milk and fruit juice beverages, mineral water, liquid seasonings such as soy sauce and sauces, and liquid foods such as curry, stew and soup. It is particularly suitable for use as a container for liquids.
  • the container 50 is a gable top type container.
  • the container 50 includes a rectangular tube-shaped container main body 52 having an upper portion 52 a provided with an opening 51 , a side surface 52 b and a bottom portion 52 c , and a cap 55 closing the opening 51 .
  • the container main body 52 has the protective layer 5 of the packaging material 10 as the outermost layer and the sealant layer 4 as the innermost layer.
  • the container main body 52 has portions (bent portions B1 and B2) where the packaging material 10 is folded.
  • the folded portion B1 is a portion where the packaging material 10 is valley-folded when viewed from the innermost layer side
  • the folded portion B2 is a portion where the packaging material 10 is mountain-folded when viewed from the innermost layer side.
  • the container 50 is composed of the packaging material 10 that can maintain sufficient gas barrier properties even after tension is applied. Therefore, deterioration of the contents can be sufficiently suppressed for a long period of time.
  • a container (paper container) according to the second embodiment will be described. Points not described below are the same as those of the container according to the first embodiment unless inconsistency occurs.
  • a container 60 shown in FIG. 4 is produced using the packaging material 10 .
  • Container 60 may be made using packaging material 20 .
  • the container 60 includes a cylindrical container main body 62 having an upper portion 62a provided with an opening 61, a side surface 62b, and a bottom 62c, and a seal portion 65 that closes the opening 61.
  • the container main body 62 has the protective layer 5 of the packaging material 10 as the outermost layer and the sealant layer 4 as the innermost layer.
  • the side surface 62b is composed of the packaging material 10 that is bent while being heated.
  • the packaging material 10 is composed of a packaging material 10 that can be bent at low temperatures and that can maintain sufficient gas barrier properties even after tension is applied by bending. Therefore, deterioration of the contents can be sufficiently suppressed for a long period of time.
  • the packaging material 20 does not have to be provided with the primer layer 11 .
  • the container 50 is provided with the opening 51 in the upper portion 52a, the opening 51 may not be provided.
  • the shape of the container is not limited to the shape of the containers 50 and 60, and may be, for example, a brick type or a triangular pyramid shape.
  • Ionomer resin A Himilan 1652 (trade name, ionomer resin in which ethylene-methacrylic acid copolymer is aggregated by zinc ions, manufactured by Mitsui Dow Polychemical Co., Ltd., tensile stress at break: 24 MPa, tensile strain at break: 500%, durometer Hardness: 58)
  • Ionomer resin B Himilan 1605 (trade name, ionomer resin in which ethylene-methacrylic acid copolymer is aggregated by sodium ions, manufactured by Dow Mitsui Polychemical Co., Ltd., tensile breaking stress: 35 MPa, tensile breaking strain: 400%, durometer Hardness: 65)
  • LC600A trade name, manufactured by Japan Polyethylene Co., Ltd.
  • the tensile breaking stress and tensile breaking strain of the ionomer resin are values measured at 23°C in accordance with JIS K7161-1:2014 K7161-2:2014.
  • the durometer hardness of ionomer resin is a value measured at 23°C in accordance with JIS K7215:1986.
  • Example 1 A packaging material according to this example was obtained through the following steps. That is, a gas barrier film was prepared by forming a vapor deposition layer containing silica as a main component (silica vapor deposition layer, thickness: 50 nm) on one surface of a film substrate (material: polypropylene resin, thickness: 18 ⁇ m). A sealant layer (material: ionomer resin A, thickness: 30 ⁇ m) was formed on the other surface of the film substrate to obtain a laminate 1 including a deposited layer.
  • a gas barrier film was prepared by forming a vapor deposition layer containing silica as a main component (silica vapor deposition layer, thickness: 50 nm) on one surface of a film substrate (material: polypropylene resin, thickness: 18 ⁇ m).
  • a sealant layer material: ionomer resin A, thickness: 30 ⁇ m
  • a protective layer material: polyethylene, thickness: 20 ⁇ m
  • a paper substrate basis weight: 260 g/m 2
  • Laminates 1 and 2 were pasted together with ionomer resin A (adhesive resin layer) by extrusion lamination so that the vapor-deposited layer of laminate 1 and the paper substrate of laminate 2 faced each other.
  • the thickness of the adhesive resin layer was 15 ⁇ m.
  • the temperature during extrusion lamination was the value shown in Table 1.
  • the resulting packaging material was boxed into a gable-top container.
  • the temperature at the time of heat-sealing was the value shown in Table 1.
  • Example 2 A packaging material and a container were produced in the same manner as in Example 1, except that the ionomer resin B was used instead of the ionomer resin A as the sealant layer and the adhesive resin layer.
  • Example 3 A packaging material and a container were produced in the same manner as in Example 1, except that a low-density polyethylene resin was used as the sealant layer instead of the ionomer resin A.
  • Example 1 A packaging material and a container were produced in the same manner as in Example 1, except that a low-density polyethylene resin was used instead of the ionomer resin A as the sealant layer and the adhesive resin layer.
  • the gist of the present disclosure resides in the following [1] to [7].
  • the gas barrier layer has a film substrate and a vapor deposition layer, The film substrate comprises a polypropylene film, The packaging material according to [1], wherein the vapor deposition layer contains an inorganic oxide.
  • the resin contained in the adhesive resin layer has a tensile breaking stress of 20 to 40 MPa at 23° C. and a tensile breaking strain of 250 to 550% at 23° C.
  • Packaging materials as described in .

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Abstract

本開示に係る包装材は、紙基材と、接着性樹脂層と、ガスバリア層と、シーラント層と、をこの順序で備える積層構造を有し、接着性樹脂層が、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂を含む。

Description

包装材及び容器
 本開示は、包装材及び容器に関する。
 従来、包装材の分野においては、紙を主材とする液体用紙容器が使用されている。特許文献1には、紙基材と、特定のバリア層(ガスバリア層)と、特定の厚さの接着性樹脂層と、ヒートシール性樹脂層(シーラント層)とからなる包装材を製函してなる液体紙容器が開示されている。
特開2001-171649号公報
 このような容器(紙容器)は、一般に、包装材により構成される上部と側面と底部とを有する容器本体部を備える。容器は、例えば、容器本体部が角筒状である場合、包装材に予め罫線を加工して、その罫線に合せて包装材を屈曲させ、包装材を加熱して貼り合わせることで得られる。また、容器は、容器本体部が円筒状である場合、上部、側面及び底部をそれぞれ構成する別々の部材を加熱して貼り合わせることで得られる。そして、かかる部材は、所望の形状となるように包装材を加熱しながら屈曲等させることで得られる。
 容器本体部は、上記のように包装材を屈曲して構成されるため、屈曲部にクラックやピンホールが生じてガスバリア性が低下しやすいという課題がある。
 また、包装材は、包装材を構成する材料を加熱してラミネートすることで得られるが、加熱により主材である紙の中の水分が蒸発して水蒸気が発生することがある。そして、発生した水蒸気は、紙と接着性樹脂層の界面に侵入し空隙を形成する、いわゆる発泡現象を引き起こす場合がある。発泡現象により空隙が形成されると、続けて包装材を加熱する場合に、空隙が形成された部分は、加熱時の熱が紙に伝わりにくくなる。その結果、ガスバリア層には過剰な熱が蓄積し、クラックやピンホールが生じてガスバリア性が低下してしまう。
 また、容器本体部が円筒状である場合、包装材を加熱しながら屈曲等させることで部材を得るため、その熱により発泡現象が生じクラックやピンホールがより発生しやすくなる。
 本開示は、ガスバリア性に優れる容器を得ることができる包装材、及びそれを用いて得られる容器を提供する。
 本開示の一側面に係る包装材は、紙基材と、接着性樹脂層と、ガスバリア層と、シーラント層と、をこの順序で備える積層構造を有し、接着性樹脂層が、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂を含む。
 本開示に係る包装材によれば、ガスバリア性に優れる容器を得ることができる。このような効果は、以下のメカニズムによって奏されると推察される。すなわち、接着性樹脂層に含まれる上記アイオノマー樹脂は、融点が低いため、包装材を構成する材料のラミネート及び包装材の屈曲を低温にて行うことができる。そのため、加熱により引き起こされる発泡現象を抑制することができる。加えて、上記アイオノマー樹脂は、融点が低い樹脂の中でも、その架橋構造に由来して強靭性及び弾力性にきわめて優れる。更には、上記アイオノマー樹脂の金属イオンが亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方であることで、マグネシウムイオン及びアルミニウムイオン等と比較して、アイオノマー樹脂が硬くなりすぎず、良好な流動性を示す。そのため、接着性樹脂層が上記アイオノマー樹脂を含むことで、得られる容器はガスバリア性に優れる。
 ガスバリア層は、容器が耐水性及びリサイクル適性に優れることから、フィルム基材と蒸着層とを有し、フィルム基材がポリプロピレンフィルムを含み、蒸着層が無機酸化物を含んでもよい。蒸着層は、ガスバリア性に一層優れることから、フィルム基材と、接着性樹脂層との間に配置されていてもよい。シーラント層は、容器がガスバリア性に一層優れることから、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂を含んでいてもよい。
 接着性樹脂層に含まれる樹脂は、容器がガスバリア性に一層優れることから、23℃における引張破壊応力が20~40MPaであり、かつ、23℃における引張破壊ひずみが250~550%であってもよい。接着性樹脂層に含まれる樹脂は、同様の観点から、23℃におけるタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さが60~80であってもよい。
 本開示の他の一側面に係る容器は、上記包装材によって構成されている。この容器は、その製造過程(製函工程)において張力が加わったり折り曲げ加工がなされても優れたガスバリア性を維持している。
 本開示によれば、ガスバリア性に優れる容器を得ることができる包装材、及びそれを用いて得られる容器が提供される。
図1は本開示に係る包装材の一実施形態を模式的に示す断面図である。 図2は本開示に係る包装材の他の一実施形態を模式的に示す断面図である。 図3は本開示に係る容器の一実施形態を模式的に示す斜視図である。 図4は本開示に係る容器の他の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
 以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
[包装材]
<第一実施形態>
 以下、第一実施形態に係る包装材について説明する。図1は、第一実施形態に係る包装材を模式的に示す断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る包装材10は、紙基材1と、接着性樹脂層2と、ガスバリア層3と、シーラント層4と、をこの順序で備える積層構造を有する。紙基材1の接着性樹脂層2と接する面とは反対の面には、保護層5が配置されている。以下、包装材10の各構成について説明する。
(紙基材)
 紙基材1としては、例えば、賦型性、耐屈曲性、剛性、腰及び強度等を有する紙を用いることができる。このような紙としては、例えば、強サイズ性の晒又は未晒の紙、純白ロール紙、クラフト紙、板紙及び加工紙を用いることができる。
 紙基材1の坪量は、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、80~600g/mであることが好ましく、200~450g/mであることがより好ましい。
 紙基材1には、文字、図形、絵柄及び記号等の所望の印刷絵柄を通常の印刷方式にて任意に形成することができる。
(接着性樹脂層)
 接着性樹脂層2は、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂(以下、単に「アイオノマー樹脂」ともいう)を含む。アイオノマー樹脂は、金属イオンにより高分子化合物が凝集した樹脂である。
 本実施形態に係るアイオノマー樹脂の23℃における引張破壊応力は、包装材が十分な伸びと弾力性を備え、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、20~40MPaであることが好ましく、30~40MPaであることがより好ましい。引張破壊応力は、JIS K7161-1:2014 K7161-2:2014に準拠して測定される。
 アイオノマー樹脂の23℃における引張破壊ひずみは、包装材が十分な伸びと弾力性を備え、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、250~550%であることが好ましく、300~500%であることがより好ましく、350~450%であることが更に好ましい。引張破壊ひずみは、JIS K7161-1:2014 K7161-2:2014に準拠して測定される。
 アイオノマー樹脂の23℃におけるタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さは、包装材が十分な伸びと弾力性を備え、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、60~80であることが好ましい。デュロメータ硬さは、JIS K7215:1986に準拠して測定される。
 アイオノマー樹脂に含まれる高分子化合物としては、例えば、イタコン酸共重合体、マレイン酸無水物共重合体及びエチレン-メタクリル酸共重合体が挙げられる。高分子化合物は、相溶性及び流動性に優れ、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、エチレン-メタクリル酸共重合体であることが好ましい。また、高分子化合物がエチレン-メタクリル酸共重合体である場合、後述のとおりガスバリア層3はポリプロピレンフィルムであるため、同じオレフィン系樹脂となる。そのため、包装材10は、リサイクル適性が向上する。
 接着性樹脂層2の厚さは、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、1~40μmであることが好ましく、10~40μmであることがより好ましく、15~25μmであることが更に好ましい。
 接着性樹脂層2は、アイオノマー樹脂以外の樹脂を更に含んでいてもよい。このような樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンとポリ酢酸ビニルとの共重合体が挙げられる。
 接着性樹脂層2がアイオノマー樹脂以外の樹脂を含む場合、引張破壊応力、引張破壊ひずみ及びデュロメータ硬さは、係る樹脂も含めた樹脂組成物全体としての値である。
 接着性樹脂層2がアイオノマー樹脂以外の樹脂を含む場合、接着性樹脂層2におけるアイオノマー樹脂の含有量は、接着性樹脂層の全量を基準として、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上であってもよい。
(ガスバリア層)
 ガスバリア層3は、ポリプロピレンフィルムである。ガスバリア層3の厚さは、ラミネート加工等の加工のし易さの観点から、15~30μmであることが好ましく、18~20μmであることがより好ましい。ガスバリア層3は、ポリプロピレンフィルム以外の材料を用いることができる。このような材料としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム及びナイロンフィルムが挙げられる。また、ガスバリア層3として用いられるフィルム材料は、1軸延伸フィルムや2軸延伸フィルムであってもよい。
(シーラント層)
 シーラント層4は、アイオノマー樹脂を含む。シーラント層4に含まれるアイオノマー樹脂は、接着性樹脂層2に含まれるアイオノマー樹脂と同一であってもよく、異なっていてもよい。
 シーラント層4に含まれるアイオノマー樹脂の引張破壊応力、引張破壊ひずみ並びにタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さの測定方法及び好ましい数値範囲は、接着性樹脂層2に含まれるアイオノマー樹脂と同様である。
 シーラント層4の厚さは、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、30~150μmであることが好ましく、50~80μmであることがより好ましい。
 シーラント層4の材料は、アイオノマー樹脂に限定されない。このような材料としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンとポリ酢酸ビニルとの共重合体が挙げられる。シーラント層4の材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シーラント層4の材料がアイオノマー樹脂以外の樹脂である場合、係る樹脂の引張破壊応力、引張破壊ひずみ及びデュロメータ硬さは、アイオノマー樹脂と同様であってもよい。シーラント層4が2種以上の樹脂を組成物として含む場合、引張破壊応力、引張破壊ひずみ及びデュロメータ硬さは、当該樹脂組成物全体としての値である。
 シーラント層4がアイオノマー樹脂以外の樹脂を含む場合、シーラント層4におけるアイオノマー樹脂の含有量は、シーラント層の全量を基準として、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上であってもよい。
(保護層)
 保護層5の材料は、例えばポリエチレン樹脂であってもよい。保護層5がポリエチレン樹脂であることで、得られる容器はリサイクル適性に優れる。ポリエチレン樹脂は、物理的な強度が高く、得られる容器がガスバリア性に一層優れたものとなることから、中密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンであることが好ましい。保護層5の厚さは、得られる容器がガスバリア性に一層優れることから、10~30μmであることが好ましく、15~20μmであることがより好ましい。なお、包装材10は、保護層5を備えていなくてもよい。
 包装材10は各層を積層することで得られる。各層を積層する方法としては、例えば、押し出しラミネーション法、Tダイ押し出し成形法、共押し出しラミネーション法、インフレーション法及び共押し出しインフレーション法が挙げられる。各層の主面には、積層の前に、例えば、コロナ処理、プラズマ処理及びオゾン処理を行ってもよい。
 上記構成の包装材10によれば、以下の効果が奏される。すなわち、接着性樹脂層2に含まれるアイオノマー樹脂は、融点が低いため、包装材を構成する材料のラミネート及び包装材の製函を低温にて行うことができる。そのため、加熱により引き起こされる発泡現象を抑制することができる。
 また、ガスバリア層がポリプロピレンフィルムである場合、ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合と比較して、包装材の剛性が高くなる。それにより、包装材の屈曲部には、より大きな力が加わる。また、ポリプロピレンフィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムと比較して耐熱性に劣るため、ラミネート時の熱による収縮が大きい。そのため、ガスバリア層がポリプロピレンフィルムである場合には、クラック及びピンホールが発生しやすくなる。しかし、アイオノマー樹脂は、融点が低く、その架橋構造に由来して強靭性及び弾力性にきわめて優れるため、ガスバリア層3がポリプロピレンフィルムであっても、得られる容器はガスバリア性に優れる。また、ガスバリア層3がポリプロピレンフィルムであるため、得られる容器は、リサイクル適性に優れる。
 また、シーラント層4が、アイオノマー樹脂を含むことで、包装材10の貼り合わせを低温で行うことができる。すなわち、製函時のシールを低温にて行うことができる。低温での貼り合わせにより発泡現象が抑制される。その結果、得られる容器はガスバリア性に優れたものとなる。また、アイオノマー樹脂は、ホットタック性が低温から高温まで幅広いヒートシール温度域で得られる特徴を持つため、包装材10は、異物噛み込みシール性等の点で優れる傾向にある。
<第二実施形態>
 以下、第二実施形態に係る包装材について説明する。以下で説明がない点については、不整合が生じない限り、第一実施形態に係る包装材と同様である。
 図2は、第二実施形態に係る包装材を模式的に示す断面図である。図2に示すように、本実施形態に係る包装材20は、保護層5と、紙基材1と、接着性樹脂層2と、プライマー層11と、蒸着層3a及びフィルム基材3bからなるガスバリア層3と、シーラント層4層と、をこの順序で備える積層構造を有する。
 包装材20では、蒸着層3aが、フィルム基材3bと、接着性樹脂層2との間に配置されている。これら3つの層の中で最も硬い蒸着層3aが、フィルム基材3bと接着性樹脂層2との間に配置されていることで、包装材20の反りが抑制される傾向にある。そのため、得られる包装材20は、一層ガスバリア性に優れる。なお、包装材20において、フィルム基材3bと蒸着層3aとの積層順を入れ替えてもよい。
(蒸着層)
 蒸着層3aは、酸化ケイ素(SiO)を蒸着した層である。これにより、包装材20は耐水性に優れたものとなる。蒸着層3aの厚さは、使用用途によって適宜設定すればよいが、好ましくは1~300nmであり、より好ましくは10~300nmであり、更に好ましくは30~100nmである。蒸着層3aの厚さを1nm以上とすることで蒸着層3aの連続性を十分なものとしやすく、300nm以下とすることでカールやクラックの発生を十分に抑制でき、十分なガスバリア性能及び可撓性を達成しやすい。
 蒸着層3aは、酸化ケイ素(SiO)以外の無機化合物又は金属を蒸着した層であってもよい。蒸着層としては、例えば、アルミニウムを蒸着して得られたものであってもよく、酸化アルミニウム(AlO)を含むものであってもよい。
 蒸着層3aは、真空成膜手段によって成膜することが、酸素ガスバリア性能や膜均一性の観点から好ましい。成膜手段には、真空蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)などの公知の方法があるが、成膜速度が速く生産性が高いことから真空蒸着法が好ましい。また真空蒸着法の中でも、特に電子ビーム加熱による成膜手段は、成膜速度を照射面積や電子ビーム電流などで制御しやすいことや蒸着材料への昇温降温が短時間で行えることから有効である。
(フィルム基材)
 フィルム基材3bは、ポリプロピレンフィルムである。フィルム基材3bの厚さ及び材料は、上記実施形態に係る包装材10におけるガスバリア層3と同様であってもよい。
(プライマー層)
 プライマー層11は、接着性樹脂層2と、蒸着層3aとの密着性を向上させる。プライマー層11の材料は、例えば、アンカーコート剤及びラミネート用接着剤が挙げられる。アンカーコート剤としては、例えば、イソシアネート系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエチレンイミン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂及び有機チタン化合物が挙げられる。ラミネート用接着剤としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂及びセルロース系樹脂が挙げられる。
 プライマー層11は、蒸着層3aの表面上にコーティング液を塗布する工程を経て形成される。塗布方法としては、通常用いられるキャスト法、ディッピング法、ロールコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法、リバースコート法、スプレーコート法、キットコート法、ダイコート法、メタリングバーコート法、チャンバードクター併用コート法、カーテンコート法等の従来公知の方法を用いることが可能である。コーティング液の塗布によって形成された塗膜を加熱乾燥させることでプライマー層11が形成される。プライマー層11の厚さは、例えば、0.01~10μm程度である。
[容器]
<第一実施形態>
 以下、第一実施形態に係る容器(紙容器)について説明する。図3に示す容器50は、包装材10を使用して作製されたものである。容器50は、包装材20を使用して作製されたものであってもよい。
 容器50は、例えば、各種の飲食品、接着剤及び粘着剤等の化学品、化粧品、医薬品等の雑貨品、並びにその他の種々の物品を充填包装することができる。容器50は、ガスバリア性に優れることから、酒、牛乳、果汁飲料等のジュース、ミネラルウオーター、醤油及びソース等の液体調味料、並びに、カレー、シチュー及びスープ等の液体飲食物を充填包装する包装用容器として特に好適に用いられる。
 容器50は、ゲーブルトップタイプの容器である。容器50は、開口部51が設けられた上部52aと、側面52bと、底部52cとを有する角筒状の容器本体部52と、開口部51を閉じるキャップ55とを備える。容器本体部52は、包装材10の保護層5が最外層をなし、シーラント層4が最内層をなしている。容器本体部52は、包装材10が折り曲げられている箇所(折り曲げ部B1,B2)を有する。折り曲げ部B1は、最内層側から見て包装材10が谷折りされている箇所であり、他方、折り曲げ部B2は、最内層側から見て包装材10が山折りされている箇所である。
 容器50は、張力が加えられた後においても十分なガスバリア性を維持できる包装材10により構成されている。このため、内容物の変質を十分に長期にわたって抑制することができる。
<第二実施形態>
 第二実施形態に係る容器(紙容器)について説明する。以下で説明がない点については、不整合が生じない限り、第一実施形態に係る容器と同様である。図4に示す容器60は、包装材10を使用して作製されたものである。容器60は、包装材20を使用して作製されたものであってもよい。
 容器60は、開口部61が設けられた上部62aと、側面62bと、底部62cとを有する円筒状の容器本体部62と、開口部61を閉じるシール部65とを備える。容器本体部62は、包装材10の保護層5が最外層をなし、シーラント層4が最内層をなしている。側面62bは、熱を加えながら屈曲された包装材10により構成されている。
 包装材10は、低温での屈曲が可能であり、屈曲により張力が加えられた後においても十分なガスバリア性を維持できる包装材10により構成されている。このため、内容物の変質を十分に長期にわたって抑制することができる。
 以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、包装材20において、プライマー層11が設けられていなくてもよい。また、容器50は、上部52aに開口部51が設けられているが、開口部51が設けられていなくてもよい。また、容器の形状は、容器50及び60の形状に限られず、例えば、ブリックタイプ又は三角錐状であってもよい。
 以下、実施例及び比較例に基づいて本開示をより具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
 接着性樹脂層及びシーラント層として、以下の材料を準備した。
・アイオノマー樹脂A:ハイミラン 1652(商品名、亜鉛イオンによりエチレン-メタクリル酸共重合体が凝集したアイオノマー樹脂、三井・ダウポリケミカル株式会社製、引張破壊応力:24MPa、引張破壊ひずみ:500%、デュロメータ硬さ:58)
・アイオノマー樹脂B:ハイミラン 1605(商品名、ナトリウムイオンによりエチレン-メタクリル酸共重合体が凝集したアイオノマー樹脂、三井・ダウポリケミカル株式会社製、引張破壊応力:35MPa、引張破壊ひずみ:400%、デュロメータ硬さ:65)
・低密度ポリエチレン樹脂:LC600A(商品名、日本ポリエチレン株式会社製)
 アイオノマー樹脂の引張破壊応力及び引張破壊ひずみは、JIS K7161-1:2014 K7161-2:2014に準拠して23℃で測定される値である。アイオノマー樹脂のデュロメータ硬さは、JIS K7215:1986に準拠して23℃で測定される値である。
[包装材及び容器の製造]
(実施例1)
 以下の工程を経て本例に係る包装材を得た。すなわち、フィルム基材(材料:ポリプロピレン樹脂、厚さ:18μm)の一方の表面上にシリカを主成分とする蒸着層(シリカ蒸着層、厚さ50nm)が形成されたガスバリアフィルムを準備した。フィルム基材の他方の表面上にシーラント層(材料:アイオノマー樹脂A、厚さ:30μm)を形成し、蒸着層を含む積層体1を得た。他方、紙基材(坪量:260g/m)の一方の表面上に保護層(材料:ポリエチレン、厚さ:20μm)を形成し、紙基材を含む積層体2を得た。積層体1の蒸着層と積層体2の紙基材が対面するように押出しラミネートによって積層体1,2をアイオノマー樹脂A(接着性樹脂層)で貼り合わせた。接着性樹脂層の厚さは15μmであった。押出しラミネート時の温度は、表1に示す値とした。
 得られた包装材をゲーブルトップ型の容器に製函した。ヒートシール時の温度は、表1に示す値とした。
(実施例2)
 シーラント層及び接着性樹脂層として、アイオノマー樹脂Aに代えてアイオノマー樹脂Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして包装材及び容器を製造した。
(実施例3)
 シーラント層としてアイオノマー樹脂Aに代えて低密度ポリエチレン樹脂を用いたこと以外は、実施例1と同様にして包装材及び容器を製造した。
(比較例1)
 シーラント層及び接着性樹脂層として、アイオノマー樹脂Aに代えて低密度ポリエチレン樹脂を用いたこと以外は、実施例1と同様にして包装材及び容器を製造した。
[ピンホール数の測定]
(実施例1~3及び比較例1)
 得られた包装材を、縦295mm×横210mmの大きさに切り出して評価用サンプルとした。このサンプルを、テスター産業社製のゲルボフレックステスター(商品名:BE-1005)の固定ヘッドに、直径87.5mm×210mmの円筒状になるよう取り付けた。サンプルは、保護層が円筒の外側となるように固定ヘッドに取り付けた。サンプルの両端を保持し、室温(23℃)にて、初期把持間隔175mmとし、ストローク63mmで440度のひねりを加え、この動作の繰り返し往復運動を速度40回/分で5、10又は50回行い、屈曲した。屈曲後のサンプルに、白紙の上でサンプルの一方の面に赤色のインキを塗布し、赤インキを塗布した反対の面から染み出したインキの数を目視で数えることでピンホール数を確認した。結果を表1に示した。
[酸素透過率の測定]
(実施例1~3及び比較例1)
 酸素透過度測定装置(Mocon社製、商品名:「OX-TRAN 2/22」)を使用し、温度30℃、相対湿度70%の条件で測定した。測定は、製函直後の容器について行った。結果を表1に示した。測定値は、[(cc/pkg・day)]で表記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 各実施例及び比較例から、接着性樹脂層が特定のアイオノマー樹脂を含むことで(実施例1~3)、ピンホール数及び酸素透過率が低くなることがわかる。また、接着性樹脂層及びシーラント層の両方が特定のアイオノマー樹脂を含む場合(実施例1及び2)、接着性樹脂層のみが特定のアイオノマー樹脂を含む場合(実施例3)と比較して、60℃以上も低い温度でのヒートシールが可能となり、ピンホール数が一層低下し、かつ、酸素透過率が一層低下(一桁程度)することがわかる。
 本開示の要旨は以下の[1]~[7]に存する。
[1]紙基材と、
 接着性樹脂層と、
 ガスバリア層と、
 シーラント層と、
をこの順序で備える積層構造を有し、
 前記接着性樹脂層が、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂を含む、包装材。
[2]前記ガスバリア層が、フィルム基材と、蒸着層と、を有し、
 前記フィルム基材が、ポリプロピレンフィルムを含み、
 前記蒸着層が、無機酸化物を含む、[1]に記載の包装材。
[3]前記蒸着層が、前記フィルム基材と、前記接着性樹脂層との間に配置されている、[2]に記載の包装材。
[4]前記シーラント層が、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂を含む、[1]又は[2]に記載の包装材。
[5]前記接着性樹脂層に含まれる樹脂は、23℃における引張破壊応力で20~40MPaであり、かつ、23℃における引張破壊ひずみが250~550%である、[1]又は[2]に記載の包装材。
[6]前記接着性樹脂層に含まれる樹脂は、23℃におけるタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さが60~80である、[1]又は[2]に記載の包装材。
[7][1]又は[2]に記載の包装材によって構成されている容器。
 1…紙基材、2…接着性樹脂層、3…ガスバリア層、4…シーラント層、5…保護層、11…プライマー層、10,20…包装材、50,60…容器。

 

Claims (7)

  1.  紙基材と、
     接着性樹脂層と、
     ガスバリア層と、
     シーラント層と、
    をこの順序で備える積層構造を有し、
     前記接着性樹脂層が、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂を含む、包装材。
  2.  前記ガスバリア層が、フィルム基材と、蒸着層と、を有し、
     前記フィルム基材が、ポリプロピレンフィルムを含み、
     前記蒸着層が、無機酸化物を含む、請求項1に記載の包装材。
  3.  前記蒸着層が、前記フィルム基材と、前記接着性樹脂層との間に配置されている、請求項2に記載の包装材。
  4.  前記シーラント層が、亜鉛イオン及びナトリウムイオンのうち少なくとも一方の金属イオンと、高分子化合物とを含むアイオノマー樹脂を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の包装材。
  5.  前記接着性樹脂層に含まれる樹脂は、23℃における引張破壊応力で20~40MPaであり、かつ、23℃における引張破壊ひずみが250~550%である、請求項1~4のいずれか一項に記載の包装材。
  6.  前記接着性樹脂層に含まれる樹脂は、23℃におけるタイプDデュロメータによるデュロメータ硬さが60~80である、請求項1~5のいずれか一項に記載の包装材。
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の包装材によって構成されている容器。

     
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