WO2025211337A1 - 積層体、耐油シート、ガスバリアシート、包材及び積層体の製造方法 - Google Patents
積層体、耐油シート、ガスバリアシート、包材及び積層体の製造方法Info
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- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
Definitions
- packaging materials It is important for packaging materials to have high water vapor and oxygen barrier properties. Furthermore, from the perspective of environmental issues, it is desirable for packaging materials to be easily recyclable.
- the present invention aims to provide laminates, oil-resistant sheets, gas barrier sheets, packaging materials, and methods for manufacturing said laminates that have high water vapor barrier properties and oxygen barrier properties and are designed with recyclability in mind.
- the present invention provides laminates, oil-resistant sheets, gas barrier sheets, packaging materials, and methods for manufacturing the laminates, which have high water vapor barrier properties and oxygen barrier properties and are designed with recyclability in mind.
- a laminate according to one embodiment of the present invention has a substrate, a resin layer (1) and a resin layer (2), the resin layer (1) contains a water vapor barrier resin, the resin layer (2) contains a vinyl alcohol polymer and a urethane polymer, and the content of the vinyl alcohol polymer in the resin layer (2) is 25% by mass or more.
- the laminate according to one embodiment of the present invention has high water vapor barrier properties and oxygen barrier properties, and is designed with recyclability in mind.
- the reason for this is as follows:
- the laminate comprises both a resin layer (1) containing a water vapor barrier resin and a resin layer (2) containing a vinyl alcohol polymer and a urethane polymer.
- the barrier properties will be reduced if a layer consisting solely of a vinyl alcohol polymer, which typically has excellent barrier properties, contains a urethane polymer, which is generally considered to have lower barrier properties than the vinyl alcohol polymer, as another resin.
- the barrier properties are enhanced by providing a resin layer (2) containing a urethane polymer in addition to the vinyl alcohol polymer. This is thought to be due to, among other reasons, the creation of a high barrier state due to interactions between the vinyl alcohol polymer and the urethane polymer in the resin layer (2).
- the resin layer (1) and the resin layer (2) are adjacent to each other, an interaction can occur between the water vapor barrier resin in the resin layer (1) and the urethane-based polymer in the resin layer (2), which is thought to further enhance the barrier properties.
- This phenomenon is particularly pronounced when the water vapor barrier resin in the resin layer (1) is a water-dispersible polymer.
- the resin layer (2) in the laminate contains 25% by mass or more of a vinyl alcohol-based polymer, the resin layer (2) is easily dissolved in liquids such as water during the recycling process of the laminate. In other words, the resin layer (2) is easily removed during recycling, facilitating the recycling of other materials (such as the substrate and resin layer (1)), and is thought to result in excellent recyclability.
- the water vapor barrier resin in the resin layer (1) is a water-dispersible polymer
- the thickness of the resin layer (1) which has a significant impact on recyclability, can be easily reduced, resulting in even better recyclability.
- recyclability refers to a property that allows for easy recycling. However, when recycling, it is not necessary for the entire material (for example, the entire laminate) to be recyclable; it is sufficient if at least a portion of the material can be recycled. Furthermore, “repulpability” refers to a property that allows the pulp in the paper substrate to be dispersed and reused in paper. In the present invention, “adjacent” means being in direct contact with or being directly laminated on top of each other without any other layer interposed therebetween.
- the substrate may be the outermost layer on one side of the laminate. That is, no other layer may be laminated on one side of the substrate. Other layers may be laminated on both sides of the substrate.
- the substrate may be printed or the like.
- the outermost layer refers to a layer that has one exposed surface.
- the term "outermost layer” does not distinguish between the inner and outer surfaces of the laminate.
- a laminate has two outermost layers; for example, if the laminate is formed into a bag shape, both the innermost and outermost layers are outermost layers.
- the material of the substrate is not particularly limited, and substrates made from a variety of materials can be used.
- substrates that can be used include resin films such as thermoplastic resin films and thermosetting resin films, fiber aggregates such as paper and fabric, and metal foils. Resin films may be stretched or unstretched films. Of these, fiber aggregates are preferred, and paper is more preferred.
- the substrate is paper
- the processability of the laminate can be improved.
- the laminate can have excellent repulpability.
- the substrate may be a single layer or a multilayer.
- each layer may be made of a different material, such as a multilayer substrate made of paper laminated with a resin film.
- the base paper can be ordinary paper whose main component is plant-derived pulp.
- main component refers to the component with the largest content by mass.
- the base paper is also referred to as the paper base material.
- the paper base material may contain sizing agents, fillers, paper strength agents, retention aids, pH adjusters, drainage aids, waterproofing agents, softeners, antistatic agents, antifoaming agents, slime control agents, dyes, pigments, etc.
- paper substrates include kraft paper, bleached kraft paper, fine paper, medium-quality paper, alkaline paper, paperboard, glassine paper, semi-glassine paper, and parchment paper, with kraft paper or bleached kraft paper being preferred.
- the basis weight (mass per unit area) of the paper substrate is preferably 20 g/ m2 or more and 500 g/m2 or less , more preferably 30 g/m2 or more and 300 g/m2 or less , even more preferably 40 g/ m2 or more and 200 g/m2 or less , and even more preferably 50 g/ m2 or more and 100 g/ m2 or less.
- the density of the paper substrate is preferably 0.5 g/cm 3 or more and 1.2 g/cm 3 or less, and more preferably 0.6 g/cm 3 or more and 1.0 g/cm 3 or less.
- the paper substrate can be manufactured using conventional methods. Alternatively, commercially available paper substrates can be used.
- the average thickness of the substrate may be, for example, in the range of 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m, 3 ⁇ m to 400 ⁇ m, 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, or 7 ⁇ m to 50 ⁇ m.
- the resin layer (1) contains a water vapor barrier resin.
- the resin layer (1) may be a layer in which the content of the water vapor barrier resin is 50% by mass or more and 100% by mass or less.
- the resin layer (1) may be a layer (coated layer) formed by coating a coating liquid containing the water vapor barrier resin, or a layer (thermal laminate layer) formed by thermal lamination of a film containing the water vapor barrier resin, but is preferably a coated layer. Since the resin layer (1) contains a water vapor barrier resin, it is a layer that mainly exhibits water vapor barrier properties.
- water vapor barrier resin refers to a resin that can impart water vapor barrier properties. Water vapor barrier resins are classified into water-dispersible polymers and non-water-dispersible polymers.
- the resin layer (1) can exhibit good water vapor barrier properties by containing a water-dispersible polymer, for example.
- the water-dispersible polymer may be, for example, a polymer having structural units derived from a hydrocarbon-based monomer, or a copolymer having structural units derived from a hydrocarbon-based monomer and other structural units. Examples of hydrocarbon-based monomers include olefins and styrene-based compounds, which will be described later.
- the proportion of structural units derived from hydrocarbon-based monomers to all structural units in the water-dispersible polymer may be, for example, 40 mol% to 100 mol%, 50 mol% to 99 mol%, or 60 mol% to 95 mol%.
- water-dispersible polymer refers to a polymer that is dispersible in water.
- the water-dispersible polymer may be a polymer that is substantially insoluble in water but dispersible in water, or a polymer that does not exhibit phase separation at a concentration of 10 wt% in water at a temperature of 25°C.
- the solubility of the water-dispersible polymer in water at 20°C may be, for example, 1 g/100 g or less, 0.1 g/100 g or less, or 0.01 g/100 g or less.
- Examples of the water-dispersible polymer include olefin-based polymers, styrene-based polymers, and polyester-based polymers.
- the water-dispersible polymer may be the main component of the resin layer (1). One or more types of water-dispersible polymers may be used.
- the olefin polymer is a polymer containing an olefin as a monomer.
- the olefin polymer may be a polyolefin, which is a polymer of one or more olefins, or a copolymer of one or more olefins with one or more other monomers other than olefins.
- Olefins include ⁇ -olefins such as ethylene, propylene, n-butene, and isobutylene.
- Examples of monomers other than olefins that constitute olefin-based polymers include unsaturated carboxylic acid compounds, diene compounds, vinyl esters, vinyl ethers, vinyl halides, vinylidene halides, and allyl compounds. Unsaturated carboxylic acid compounds or vinyl esters are preferred, and unsaturated carboxylic acid compounds are more preferred.
- Unsaturated carboxylic acid compounds refer to unsaturated carboxylic acids and compounds in which the hydrogen atom of the carboxy group constituting the unsaturated carboxylic acid has been replaced with another atom or another group.
- unsaturated carboxylic acid compounds include not only unsaturated carboxylic acids, but also unsaturated carboxylic acid esters and unsaturated carboxylic acid salts.
- the unsaturated carboxylic acid compound is preferably a monomer having a carboxy group or a salt thereof.
- Unsaturated carboxylic acid compounds include unsaturated carboxylic acids such as (meth)acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, and butenetricarboxylic acid; unsaturated carboxylic acid esters such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, itaconic acid monoethyl ester, and fumaric acid monobutyl ester; and unsaturated carboxylic acid salts such as sodium (meth)acrylate.
- (meth)acrylic acid refers to acrylic acid and methacrylic acid.
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer is preferably an olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer, which is a copolymer of one or more olefins and one or more unsaturated carboxylic acids (e.g., ethylene-(meth)acrylic acid copolymer, ethylene-maleic acid copolymer, etc.).
- the olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer is also preferably a copolymer of ethylene and an unsaturated carboxylic acid compound.
- a particularly suitable example of an olefin-unsaturated carboxylic acid copolymer is ethylene-(meth)acrylic acid copolymer. These copolymers may further contain other monomers copolymerizable with the olefin and unsaturated carboxylic acid compound.
- the lower limit of the wax content in the resin layer (1) is preferably 0.1 parts by mass, and may be 0.5 parts by mass, 1 part by mass, 2 parts by mass, 3 parts by mass, 5 parts by mass, 7 parts by mass, or 10 parts by mass, per 100 parts by mass of the water vapor barrier resin (preferably a water-dispersible polymer).
- the upper limit of the content is preferably 20 parts by mass, and may be 15 parts by mass, 10 parts by mass, 8 parts by mass, 6 parts by mass, or 5 parts by mass.
- the resin layer (1) may contain a layered inorganic material.
- the layered inorganic material that can be preferably used include those described below.
- the upper limit of the content of the layered inorganic material in the resin layer (1) is preferably 10% by mass, more preferably 3% by mass, and even more preferably 1% by mass, and may be 0.5% by mass, 0.1% by mass, or 0.01% by mass.
- the lower limit of the content of the layered inorganic material in the resin layer (1) may be 0% by mass.
- it is preferable that the resin layer (1) does not substantially contain a layered inorganic material.
- the resin layer (1) may not contain a layered inorganic material.
- the content of the layered inorganic material in the resin layer (1) is equal to or less than the upper limit or when the resin layer (1) does not contain a layered inorganic material, a decrease in water vapor barrier property due to cracking of the layered inorganic material in the resin layer (1) when the laminate is folded can be suppressed. Furthermore, when the resin layer (1) is the outermost layer, a decrease in heat sealability due to the presence of the layered inorganic material in the resin layer (1) can be suppressed.
- the water vapor barrier resin contained in the resin layer (1) is preferably a water-dispersible polymer.
- the lower limit of the mass per unit area of one resin layer (1) is preferably 1 g/ m2 , more preferably 3 g/ m2 , even more preferably 5 g/ m2 , even more preferably 7 g/ m2 , and may be 10 g/ m2 .
- the mass per unit area of one resin layer (1) is equal to or greater than the lower limit, the water vapor barrier properties of the laminate can be further improved.
- the resin layer (1) is the outermost layer, when the mass per unit area of one resin layer (1) is equal to or greater than the lower limit, the resin layer (1) can function as a sufficiently good sealant layer.
- the upper limit of the mass per unit area of one resin layer (1) is preferably 100 g/ m2 , more preferably 40 g/ m2 , even more preferably 20 g/ m2 , and even more preferably 15 g/ m2 .
- the laminate can be made thinner.
- the thickness of the resin layer (1) is preferably 0.1 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the resin layer (2) contains a vinyl alcohol polymer and a urethane polymer.
- the resin layer (2) may be a layer having a resin content of 50% by mass or more and 100% by mass or less.
- the resin layer (2) may be a layer formed by coating (coated layer).
- the resin layer (2) is a layer that mainly exhibits oxygen barrier properties. However, as described above, by containing a urethane polymer in addition to a vinyl alcohol polymer in the resin layer (2), the water vapor barrier properties of the laminate can be greatly improved.
- vinyl alcohol polymers are preferred as the resin used in the filler layer.
- Using a vinyl alcohol polymer in the filler layer not only ensures good filler properties, but also increases the recyclability of the laminate.
- the preferred form of the vinyl alcohol polymer used as the resin in the filler layer is the same as the preferred form of the vinyl alcohol polymer contained in resin layer (2).
- the vinyl alcohol polymer used in the filler layer is preferably an ⁇ -olefin-vinyl alcohol copolymer ( ⁇ -olefin-modified polyvinyl alcohol), and more preferably an ethylene-vinyl alcohol copolymer (ethylene-modified polyvinyl alcohol).
- the filling layer may or may not further contain a urethane-based polymer, as with the resin layer (2). In one embodiment, it is preferable that the filling layer does not substantially contain a urethane-based polymer.
- the content of the urethane-based polymer in the filling layer relative to 100 parts by mass of the vinyl alcohol-based polymer in the filling layer may be, for example, less than 1 part by mass, less than 0.5 parts by mass, or less than 0.1 parts by mass.
- the filling layer may further contain a layered inorganic material.
- the filling layer may not contain a layered inorganic material.
- the upper limit of the content of the layered inorganic material in the filling layer can be, for example, 40% by mass, and may be 30%, 20%, 10%, 3%, 1%, 0.5%, 0.1%, or 0.01% by mass.
- the lower limit of the content of the layered inorganic material in the filling layer may be 0% by mass or 1% by mass.
- the filling layer may further contain components other than the resin and layered inorganic material.
- components other than the resin and layered inorganic material include dispersants, surfactants, antifoaming agents, dyes, thickeners, etc.
- the lower limit of the mass per unit area of one filling layer is preferably 0.1 g/ m2 , more preferably 0.3 g/ m2 , and even more preferably 0.5 g/ m2 .
- the upper limit of the mass per unit area of one filling layer is preferably 10 g/ m2 , more preferably 5 g/ m2 , and even more preferably 2 g/ m2 .
- the laminate can be made thinner, for example.
- the sealant layer typically contains a polymer as its main component.
- polymers used in the sealant layer include at least one selected from the group consisting of olefin-based polymers and styrene-based polymers.
- the sealant layer may further contain components other than the aforementioned polymers. Examples of other components include dispersants, surfactants, antifoaming agents, dyes, and thickeners.
- the vapor deposition layer is a layer formed by vapor deposition, and is preferably a layer formed by vapor deposition of an inorganic substance (inorganic vapor deposition layer).
- Materials constituting the vapor deposition layer include inorganic materials such as metals (e.g., aluminum), metal oxides (e.g., silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide), metal nitrides (e.g., silicon nitride), metal nitride oxides (e.g., silicon oxynitride), and metal carbonitrides (e.g., silicon carbonitride).
- metals e.g., aluminum
- metal oxides e.g., silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide
- metal nitrides e.g., silicon nitride
- metal nitride oxides e.g., silicon oxynitride
- metal carbonitrides e.g., silicon carbonitride
- silicon is considered to be included in the metals.
- the vapor deposition layer may be composed of an organic material, or may be composed of both organic and inorganic materials. From the standpoints of barrier properties, industrial productivity, and the like, the material constitu
- the lower limit of the average thickness of one vapor-deposited layer is preferably 5 nm, more preferably 10 nm, even more preferably 20 nm, and even more preferably 30 nm. By making the average thickness of the vapor-deposited layer equal to or greater than this lower limit, it is possible to improve the barrier properties, etc.
- the upper limit of the average thickness of one vapor-deposited layer is preferably 200 nm, more preferably 150 nm, even more preferably 100 nm, and may be 80 nm or 60 nm.
- the average thickness of the vapor-deposited layer is the average value of the thicknesses at any 10 points on the cross section of the vapor-deposited layer measured using an electron microscope.
- the laminate may not have any layers other than the substrate, resin layer (1), resin layer (2), and any filler layer.
- the laminate may not have a vapor-deposited layer.
- the laminate may also use a substrate provided with a filler layer as the substrate. Examples of such substrates include coated paper.
- the resin layer (1) and the resin layer (2) are preferably adjacent to each other.
- the water vapor barrier resin contained in the resin layer (1) interacts with the vinyl alcohol polymer and the urethane polymer contained in the resin layer (2), resulting in a laminate having particularly excellent water vapor barrier properties and oxygen barrier properties.
- the resin layer (1) is preferably the outermost layer.
- the water vapor barrier resin in the resin layer (1) can be present in sufficient quantity on the outermost surface of the laminate, thereby exhibiting particularly excellent water vapor barrier properties.
- this resin layer (1) can function as a sealant layer.
- the substrate may be paper, and this substrate may be the outermost layer.
- the paper substrate is particularly susceptible to being dispersed into a pulp state by a liquid such as water during recycling processing, resulting in higher repulpability.
- the laminate preferably has a substrate, resin layer (2), and resin layer (1) in this order.
- another layer may or may not be interposed between the substrate and resin layer (2).
- another layer may or may not be interposed between resin layer (2) and resin layer (1).
- the substrate, resin layer (2), and resin layer (1) are directly laminated in this order, or that the substrate, filling layer, resin layer (2), and resin layer (1) are directly laminated in this order.
- the resin layer (2) dissolves in a liquid such as water during recycling of the laminate, allowing for easy separation of the substrate and resin layer (1), thereby improving recyclability.
- the substrate, resin layer (1), and resin layer (2) may each be a single layer or two or more layers.
- the substrate, resin layer (1), and resin layer (2) each preferably are a single layer.
- their compositions, thicknesses, etc. may be the same or different.
- Examples of the layer structure of the laminate according to one embodiment of the present invention are as follows: 1 represents the resin layer (1), 2 represents the resin layer (2), A represents the filling layer, B represents the sealant layer, and X represents another layer (for example, a vapor deposition layer or a metal foil).
- the laminate according to one embodiment of the present invention can be suitably used as an oil-resistant sheet, a gas barrier sheet, a flavor barrier sheet, packaging material, etc.
- the outermost layer of the laminate is a resin layer (1) or other sealant layer, it can also be used in a state where it has been formed into a predetermined shape (e.g., a bag shape) by heat-sealing the outermost layers together.
- a predetermined shape e.g., a bag shape
- heat-sealing method there are no particular restrictions on the heat-sealing method, and known methods can be used, such as a hot plate heat sealer, impulse sealer, ultrasonic sealer, frictional heat sealer, or dielectric heating sealer.
- the method for producing a laminate according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, but it can typically be produced by providing a resin layer (1) and a resin layer (2) on a substrate by coating.
- the order of coating for providing the resin layer (1) and the resin layer (2) is not particularly limited, but it is preferable to provide the resin layer (2) and the resin layer (1) on the substrate in this order by coating.
- the filling layer can also be provided by coating. For example, it is preferable to provide the filling layer, the resin layer (2), and the resin layer (1) on the substrate in this order by coating.
- resin layer (1), resin layer (2), etc. can be formed by applying and drying a coating liquid for forming each layer. Drying does not need to be performed after each coating liquid is applied, and a simultaneous multi-layer coating method can be used.
- Each coating liquid can be applied using a conventionally known method. Coating can be performed using, for example, a blade coater, flexo coater, comma coater, metering rod size press, two-roll size press, shim sizer, bar coater, air knife coater, slit die coater, gravure coater, reverse gravure coater, microgravure coater, gate roll coater, curtain coater, etc.
- the method for drying the applied coating liquid is not particularly limited, and can be done using, for example, a hot air dryer, an infrared dryer, a gas burner, a hot plate, etc.
- the temperature for drying the applied coating liquid is not particularly limited, but in the case of coating both resin layer (1) and resin layer (2), it is preferably 60 to 140°C, more preferably 70 to 130°C, and even more preferably 80 to 120°C.
- the time for drying the applied coating liquid is not particularly limited, but in the case of coating both resin layer (1) and resin layer (2), it is preferably 1 to 30 minutes, more preferably 2 to 20 minutes, and even more preferably 3 to 10 minutes.
- the drying temperature and drying time when coating resin layer (1) and resin layer (2) may be the same or different.
- the coating liquid for forming the sealing layer was applied to bleached kraft paper having a basis weight of 80 g/ m2 as a substrate using a reverse gravure coater so that the coating amount after drying would be 1 g/ m2 , and then dried at 100 ° C. for 5 minutes to provide a sealing layer.
- the coating liquid (2) was applied onto the sealing layer using a reverse gravure coater so that the coating amount after drying would be 3 g/ m2 , and then dried at 100 ° C. for 5 minutes to provide a resin layer (2).
- the coating liquid (1) was applied onto the resin layer (2) using a wire bar so that the coating amount after drying would be 13 g/ m2 , and then dried at 100 ° C. for 5 minutes to provide a resin layer (1).
- a laminate (substrate/sealing layer/resin layer (2)/resin layer (1)) of Example 2 was obtained.
- the resulting laminate of Example 2 had a water vapor barrier property (WVTR) of 7.2 cc/m 2 /day, and an oxygen barrier property (OTR) at 23°C of 1.6 cc/m 2 /day at a humidity of 50% and 48.2 cc/m 2 /day at a humidity of 85%.
- WVTR water vapor barrier property
- OTR oxygen barrier property
- Example 13 A laminate having a filler layer and a resin layer (2) provided on a substrate was obtained in the same manner as in Example 2. An LLDPE film was placed on the resin layer (2) of the laminate and bonded by thermal lamination to provide a resin layer (1). In this way, a laminate (substrate/filler layer/resin layer (2)/resin layer (1)) of Example 13 was obtained.
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Abstract
水蒸気バリア性及び酸素バリア性が高く、リサイクル性にも考慮された設計である積層体等の提供。基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水蒸気バリア性樹脂を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)における前記ビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上である、積層体。
Description
本発明は、積層体、耐油シート、ガスバリアシート、包材及び積層体の製造方法に関する。
食品、医療品、電子部品等の包装材料として、従来から紙などを基材とした包材が使用されている。このような包材として、特許文献1には、紙基材の少なくとも一方の面上にヒドロキシポリウレタン、膨潤性層状ケイ酸塩及びカチオン性樹脂を含有するバリア層を有するバリア性積層体が記載されている。
包装材料には、水蒸気バリア性及び酸素バリア性が共に高いことが重要である。また、環境問題等の点から、包装材料においてもリサイクルし易い材料であることが望ましい。
本発明は、水蒸気バリア性及び酸素バリア性が高く、リサイクル性にも考慮された設計である積層体、耐油シート、ガスバリアシート、包材及び前記積層体の製造方法を提供することを目的とする。
前記課題は、
[1]基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水蒸気バリア性樹脂を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)における前記ビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上である、積層体;
[2]樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接している、[1]の積層体;
[3]前記基材、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順で有する、[1]又は[2]の積層体;
[4]樹脂層(2)における前記ウレタン系重合体の含有量が、前記ビニルアルコール系重合体100質量部に対して75質量部以下である、[1]~[3]のいずれかの積層体;
[5]さらに目止め層を備え、前記目止め層が前記基材と隣接している、[1]~[4]のいずれかの積層体;
[6]前記目止め層がビニルアルコール系重合体を含む、[5]の積層体;
[7]樹脂層(2)が、前記ビニルアルコール系重合体としてエチレン変性ビニルアルコール系重合体を含む、[1]~[6]のいずれかの積層体;
[8]樹脂層(1)が塗工により形成された層である、[1]~[7]のいずれかの積層体;
[9]前記水蒸気バリア性樹脂が水分散性重合体である、[1]~[8]のいずれかの積層体;
[10]前記水分散性重合体が、オレフィン系重合体及びスチレン系重合体からなる群より選択される少なくとも1種である、[9]の積層体;
[11]樹脂層(1)がさらにワックスを含有する、[9]又は[10]の積層体;
[12]樹脂層(1)における前記ワックスの含有量が、前記水分散性重合体100質量部に対して0.1質量部以上20質量部以下である、[11]の積層体;
[13]前記ワックスが、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びカルナバワックスからなる群より選択される少なくとも1種である、[11]又は[12]の積層体;
[14]前記水蒸気バリア性樹脂がポリオレフィンである、[1]~[8]のいずれかの積層体;
[15]樹脂層(1)が最表層である、[1]~[14]のいずれかの積層体;
[16]樹脂層(2)が層状無機物を含む、[1]~[15]のいずれかの積層体;
[17]樹脂層(1)が層状無機物を実質的に含有しない、[1]~[16]のいずれかの積層体;
[18]前記基材が紙である、[1]~[17]のいずれかの積層体;
[19][1]~[18]のいずれかの積層体を含む、耐油シート;
[20][1]~[18]のいずれかの積層体を含む、ガスバリアシート;
[21][1]~[18]のいずれかの積層体を含む、包材;
[22」[9]~[13]及び[15]~[18]のいずれかの積層体の製造方法であって、前記ビニルアルコール系重合体及び前記ウレタン系重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(2)を設ける工程、及び前記水分散性重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(1)を設ける工程を有する、積層体の製造方法;
のいずれかを提供することにより解決される。
[1]基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水蒸気バリア性樹脂を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)における前記ビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上である、積層体;
[2]樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接している、[1]の積層体;
[3]前記基材、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順で有する、[1]又は[2]の積層体;
[4]樹脂層(2)における前記ウレタン系重合体の含有量が、前記ビニルアルコール系重合体100質量部に対して75質量部以下である、[1]~[3]のいずれかの積層体;
[5]さらに目止め層を備え、前記目止め層が前記基材と隣接している、[1]~[4]のいずれかの積層体;
[6]前記目止め層がビニルアルコール系重合体を含む、[5]の積層体;
[7]樹脂層(2)が、前記ビニルアルコール系重合体としてエチレン変性ビニルアルコール系重合体を含む、[1]~[6]のいずれかの積層体;
[8]樹脂層(1)が塗工により形成された層である、[1]~[7]のいずれかの積層体;
[9]前記水蒸気バリア性樹脂が水分散性重合体である、[1]~[8]のいずれかの積層体;
[10]前記水分散性重合体が、オレフィン系重合体及びスチレン系重合体からなる群より選択される少なくとも1種である、[9]の積層体;
[11]樹脂層(1)がさらにワックスを含有する、[9]又は[10]の積層体;
[12]樹脂層(1)における前記ワックスの含有量が、前記水分散性重合体100質量部に対して0.1質量部以上20質量部以下である、[11]の積層体;
[13]前記ワックスが、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びカルナバワックスからなる群より選択される少なくとも1種である、[11]又は[12]の積層体;
[14]前記水蒸気バリア性樹脂がポリオレフィンである、[1]~[8]のいずれかの積層体;
[15]樹脂層(1)が最表層である、[1]~[14]のいずれかの積層体;
[16]樹脂層(2)が層状無機物を含む、[1]~[15]のいずれかの積層体;
[17]樹脂層(1)が層状無機物を実質的に含有しない、[1]~[16]のいずれかの積層体;
[18]前記基材が紙である、[1]~[17]のいずれかの積層体;
[19][1]~[18]のいずれかの積層体を含む、耐油シート;
[20][1]~[18]のいずれかの積層体を含む、ガスバリアシート;
[21][1]~[18]のいずれかの積層体を含む、包材;
[22」[9]~[13]及び[15]~[18]のいずれかの積層体の製造方法であって、前記ビニルアルコール系重合体及び前記ウレタン系重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(2)を設ける工程、及び前記水分散性重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(1)を設ける工程を有する、積層体の製造方法;
のいずれかを提供することにより解決される。
本発明によれば、水蒸気バリア性及び酸素バリア性が高く、リサイクル性にも考慮された設計である積層体、耐油シート、ガスバリアシート、包材及び前記積層体の製造方法を提供することができる。
<積層体>
本発明の一実施形態に係る積層体は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水蒸気バリア性樹脂を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上である。
本発明の一実施形態に係る積層体は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水蒸気バリア性樹脂を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上である。
本発明の一実施形態に係る積層体は、水蒸気バリア性及び酸素バリア性が高く、リサイクル性にも考慮された設計である。この理由は、以下の通りである。当該積層体は、水蒸気バリア性樹脂を含有する樹脂層(1)とビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有する樹脂層(2)との両方を備えると共に、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量を特定の範囲とすることで、両樹脂層の効果により高い水蒸気バリア性及び酸素バリア性が発現すると推測される。特に、通常、バリア性の優れるビニルアルコール系重合体のみからなる層に対して、他の樹脂として一般的にビニルアルコール系重合体よりバリア性が低いとされるウレタン系重合体を含有させると、バリア性が低下するとも考えられる。しかし、本発明の一実施形態に係る積層体においては、ビニルアルコール系重合体にさらにウレタン系重合体を含有させた樹脂層(2)を設けることでバリア性が高められている。この原因は、樹脂層(2)中においてビニルアルコール系重合体とウレタン系重合体との相互作用が生じること等により、バリア性の高い状態が形成されていること等が考えられる。また、好適形態として樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接している場合は、樹脂層(1)中の水蒸気バリア性樹脂と、樹脂層(2)中のウレタン系重合体との相互作用が生じ得ることで、バリア性がより高まると考えられる。この現象は、樹脂層(1)中の水蒸気バリア性樹脂が水分散性重合体である場合に特に顕著である。また、当該積層体に備わる樹脂層(2)はビニルアルコール系重合体を25質量%以上含有しているため、当該積層体のリサイクル処理の際に樹脂層(2)が水等の液体に溶解し易い。すなわち当該積層体においては、リサイクルの際に樹脂層(2)を除去しやすく、他の材料(基材、樹脂層(1)等の材料)のリサイクルが容易になり、リサイクル性に優れたものとなり得ると考えられる。樹脂層(1)中の水蒸気バリア性樹脂が水分散性重合体であると、リサイクル性に影響の大きい樹脂層(1)の厚みを薄くしやすく、リサイクル性がより優れる。
なお、本明細書において「リサイクル性」とは、リサイクルを容易にできる性質を意味する。但し、リサイクルする際、材料全体(例えば積層体全体)がリサイクルできる必要はなく、その材料のうちの少なくとも一部がリサイクルできればよい。また、「リパルプ性」とは、紙である基材中のパルプを分散した状態にし、紙に再利用することができる性質を意味する。
本発明において「隣接する」とは、他の層を介さず、直接接していること又は直接積層されていることを意味する。
本発明において「隣接する」とは、他の層を介さず、直接接していること又は直接積層されていることを意味する。
以下に各層等の詳細を説明する。
(基材)
基材は、積層体における一方の面側の最表層であってもよい。すなわち、基材の一方の面には、他の層が積層されていなくてもよい。基材の両面に他の層が積層されていてもよい。基材には印刷等が施されていてもよい。
基材は、積層体における一方の面側の最表層であってもよい。すなわち、基材の一方の面には、他の層が積層されていなくてもよい。基材の両面に他の層が積層されていてもよい。基材には印刷等が施されていてもよい。
なお、本明細書において最表層とは、一方の面が露出している層をいう。最表層との表現においては、積層体の内面側と外面側とを区別するものではない。すなわち、積層体においては、二つの最表層が存在し、例えば、積層体を袋状に形成した場合において、最内層と最外層との両方が最表層である。
基材の材質は特に限定されるものではなく、様々な材料からなる基材を用いることができる。基材としては、例えば、熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルム等の樹脂フィルム、紙、布帛等の繊維集合体、金属箔等を用いることができる。樹脂フィルムは、延伸フィルムであってもよく、無延伸フィルムであってもよい。これらの中でも、基材は、繊維集合体が好ましく、紙がより好ましい。基材が紙である場合、積層体の加工性を高めること等ができる。また、基材が紙である場合、当該積層体はリパルプ性が優れたものとなり得る。
基材は、単層のものであってもよいし、多層のものであってもよい。多層の基材の場合、例えば紙に樹脂フィルムが積層されてなる多層基材等、各層が異なる材料から構成されているものであってもよい。
基材となる紙には、植物由来のパルプを主成分とする一般的な紙を用いることができる。なお、本明細書において、「主成分」とは質量基準で最も含有量が多い成分をいう。また、基材となる紙を紙基材とも称する。紙基材は、パルプの他、サイズ剤、填料、紙力増強剤、歩留り向上剤、pH調整剤、濾水性向上剤、耐水化剤、柔軟剤、帯電防止剤、消泡剤、スライムコントロール剤、染料、顔料等が含有されていてもよい。
紙基材としては、例えばクラフト紙、晒クラフト紙、上質紙、中質紙、アルカリ性紙、板紙、グラシン紙、セミグラシン紙、パーチメント紙等が挙げられ、クラフト紙又は晒クラフト紙が好ましい。
紙基材の坪量(単位面積当たりの質量)としては、20g/m2以上500g/m2以下が好ましく、30g/m2以上300g/m2以下がより好ましく、40g/m2以上200g/m2以下がさらに好ましく、50g/m2以上100g/m2以下がよりさらに好ましい。
紙基材の密度としては、0.5g/cm3以上1.2g/cm3以下が好ましく、0.6g/cm3以上1.0g/cm3以下がより好ましい。
紙基材は、従来公知の方法により製造することができる。また、紙基材は、市販品を用いることができる。
基材(紙基材及びその他の基材)の平均厚さとしては、例えば1μm以上1000μm以下の範囲であってもよく、3μm以上400μm以下の範囲であってもよく、5μm以上100μm以下の範囲であってもよく、7μm以上50μm以下の範囲であってもよい。
(樹脂層(1))
樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂を含有する。樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂の含有量が50質量%以上100質量%以下である層であってよい。樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂を含む塗工液の塗工により形成された層(塗工層)であってもよいし、水蒸気バリア性樹脂を含むフィルムの熱ラミネートにより形成された層(熱ラミネート層)であってもよいが、塗工層であることが好ましい。樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂を含有することから、主として水蒸気バリア性を発揮する層である。
樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂を含有する。樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂の含有量が50質量%以上100質量%以下である層であってよい。樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂を含む塗工液の塗工により形成された層(塗工層)であってもよいし、水蒸気バリア性樹脂を含むフィルムの熱ラミネートにより形成された層(熱ラミネート層)であってもよいが、塗工層であることが好ましい。樹脂層(1)は、水蒸気バリア性樹脂を含有することから、主として水蒸気バリア性を発揮する層である。
本明細書において「水蒸気バリア性樹脂」とは、水蒸気バリア性を付与できる樹脂を意味する。水蒸気バリア性樹脂は、水分散性重合体と非水分散性重合体とに分類される。
(水分散性重合体)
樹脂層(1)は、水分散性重合体を含有すること等により、良好な水蒸気バリア性を発揮すること等ができる。水分散性重合体は、例えば炭化水素系単量体に由来する構造単位を有する重合体であってもよく、炭化水素系単量体に由来する構造単位とその他の構造単位とを有する共重合体であってもよい。炭化水素系単量体としては、後述するオレフィン、スチレン系化合物等が挙げられる。水分散性重合体における全構造単位に対する炭化水素系単量体に由来する構造単位の割合としては、例えば40モル%以上100モル%以下であってもよく、50モル%以上99モル%以下であってもよく、60モル%以上95モル%以下であってもよい。本明細書において「水分散性重合体」とは、水に対して分散可能な重合体を意味する。水分散性重合体は、水に対して実質的に不溶であるが、水に対して分散可能な重合体であってもよく、水中10重量%の濃度及び25℃の温度で相分離を示さない重合体であってもよい。水分散性重合体の20℃の水に対する溶解度は、例えば1g/100g以下であってもよく、0.1g/100g以下又は0.01g/100g以下であってもよい。水分散性重合体としては、オレフィン系重合体、スチレン系重合体、ポリエステル系重合体等を挙げることができる。水分散性重合体は、樹脂層(1)の主成分であってもよい。水分散性重合体は、1種又は2種以上を用いることができる。
樹脂層(1)は、水分散性重合体を含有すること等により、良好な水蒸気バリア性を発揮すること等ができる。水分散性重合体は、例えば炭化水素系単量体に由来する構造単位を有する重合体であってもよく、炭化水素系単量体に由来する構造単位とその他の構造単位とを有する共重合体であってもよい。炭化水素系単量体としては、後述するオレフィン、スチレン系化合物等が挙げられる。水分散性重合体における全構造単位に対する炭化水素系単量体に由来する構造単位の割合としては、例えば40モル%以上100モル%以下であってもよく、50モル%以上99モル%以下であってもよく、60モル%以上95モル%以下であってもよい。本明細書において「水分散性重合体」とは、水に対して分散可能な重合体を意味する。水分散性重合体は、水に対して実質的に不溶であるが、水に対して分散可能な重合体であってもよく、水中10重量%の濃度及び25℃の温度で相分離を示さない重合体であってもよい。水分散性重合体の20℃の水に対する溶解度は、例えば1g/100g以下であってもよく、0.1g/100g以下又は0.01g/100g以下であってもよい。水分散性重合体としては、オレフィン系重合体、スチレン系重合体、ポリエステル系重合体等を挙げることができる。水分散性重合体は、樹脂層(1)の主成分であってもよい。水分散性重合体は、1種又は2種以上を用いることができる。
(オレフィン系重合体)
オレフィン系重合体は、オレフィンを単量体として含む重合体である。オレフィン系重合体としては、1種又は2種以上のオレフィンの重合体であるポリオレフィンであってもよく、1種又は2種以上のオレフィンと、オレフィン以外の1種又は2種以上の他の単量体との共重合体であってもよい。
オレフィン系重合体は、オレフィンを単量体として含む重合体である。オレフィン系重合体としては、1種又は2種以上のオレフィンの重合体であるポリオレフィンであってもよく、1種又は2種以上のオレフィンと、オレフィン以外の1種又は2種以上の他の単量体との共重合体であってもよい。
オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、n-ブテン、イソブチレン等のα-オレフィンが挙げられる。
オレフィン系重合体を構成するオレフィン以外の他の単量体としては、不飽和カルボン酸系化合物、ジエン系化合物、ビニルエステル、ビニルエーテル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、アリル化合物等が挙げられ、不飽和カルボン酸系化合物又はビニルエステルが好ましく、不飽和カルボン酸系化合物がより好ましい。
不飽和カルボン酸系化合物は、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸を構成するカルボキシ基の水素原子が他の原子又は他の基に置換された化合物をいう。すなわち、不飽和カルボン酸系化合物には、不飽和カルボン酸の他、不飽和カルボン酸エステル、不飽和カルボン酸塩等も含まれる。不飽和カルボン酸系化合物は、カルボキシ基を有する単量体又はその塩であることが好ましい。
不飽和カルボン酸系化合物としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ブテントリカルボン酸等の不飽和カルボン酸;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、イタコン酸モノエチルエステル、フマル酸モノブチルエステル等の不飽和カルボン酸エステル;(メタ)アクリル酸ナトリウム等の不飽和カルボン酸塩等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸を意味する。
ビニルエステルとしては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等が挙げられる。中でも、酢酸ビニルが好ましい。
オレフィン系重合体としては、ポリオレフィン、オレフィン-ビニルエステル共重合体又はオレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体が好ましく、オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体がより好ましい。オレフィン-ビニルエステル共重合体とは、1種又は2種以上のオレフィンと、1種又は2種以上のビニルエステルとの共重合体をいう。オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体とは、1種又は2種以上のオレフィンと、1種又は2種以上の不飽和カルボン酸系化合物との共重合体をいう。
オレフィン-ビニルエステル共重合体としては、エチレン-ギ酸ビニル共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-プロピオン酸ビニル共重合体等が挙げられ、これらの中でも、エチレン-酢酸ビニル共重合体が好ましい。これらの共重合体には、オレフィン及びビニルエステルと共重合可能なその他の単量体がさらに共重合されていてもよい。
オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体としては、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸メチル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸エチル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸ブチル共重合体、エチレン-マレイン酸共重合体等が挙げられる。オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体は、1種又は2種以上のオレフィンと、1種又は2種以上の不飽和カルボン酸との共重合体であるオレフィン-不飽和カルボン酸共重合体(例えば、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-マレイン酸共重合体等)が好ましい。また、オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体は、エチレンと不飽和カルボン酸系化合物との共重合体であることも好ましい。オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体の特に好適な具体例としては、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体が挙げられる。これらの共重合体には、オレフィン及び不飽和カルボン酸系化合物と共重合可能なその他の単量体がさらに共重合されていてもよい。
(スチレン系重合体)
スチレン系重合体は、スチレン系化合物を単量体として含む重合体である。スチレン系化合物とは、スチレン及びスチレンが有する水素原子が他の原子又は他の基に置換された化合物をいう。スチレン系化合物としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン等が挙げられ、スチレンが好ましい。
スチレン系重合体は、スチレン系化合物を単量体として含む重合体である。スチレン系化合物とは、スチレン及びスチレンが有する水素原子が他の原子又は他の基に置換された化合物をいう。スチレン系化合物としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン等が挙げられ、スチレンが好ましい。
スチレン系重合体としては、ポリスチレン、スチレン-アクリル系共重合体、スチレン-ブタジエン系共重合体等が挙げられる。
スチレン-アクリル系共重合体は、前記したスチレン系化合物と、アクリル系化合物との共重合体である。アクリル系化合物とは、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸を構成するカルボキシ基の水素原子が他の原子又は他の基に置換された化合物をいう。アクリル系化合物としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸塩等が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸塩としては、(メタ)アクリル酸ナトリウム等が挙げられる。
スチレン-アクリル系共重合体としては、スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-(メタ)アクリル酸塩共重合体等が挙げられる。スチレン-アクリル系共重合体には、他の単量体がさらに共重合されていてもよい。
スチレン-ブタジエン系共重合体は、前記したスチレン系化合物と、ブタジエン系化合物との共重合体である。ブタジエン系化合物とは、ブタジエン及びブタジエンが有する水素原子が他の原子又は他の基に置換された化合物をいう。ブタジエン系化合物としては、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン等が挙げられ、1,3-ブタジエンが好ましい。
スチレン-ブタジエン系共重合体としては、スチレン-ブタジエン共重合体が好ましい。スチレン-ブタジエン系共重合体には、他の単量体がさらに共重合されていてもよい。
スチレン系重合体としては、スチレン-アクリル系共重合体及びスチレン-ブタンジエン系共重合体が好ましく、スチレン-アクリル系共重合体がより好ましい。
(ポリエステル系重合体)
ポリエステル系重合体は、1種又は2種以上の単量体がエステル結合により重合した重合体である。ポリエステル系重合体としては、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリグリコール酸、芳香族系液晶ポリエステル等が挙げられる。
ポリエステル系重合体は、1種又は2種以上の単量体がエステル結合により重合した重合体である。ポリエステル系重合体としては、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリグリコール酸、芳香族系液晶ポリエステル等が挙げられる。
水分散性重合体としては、水蒸気バリア性等の観点から、オレフィン系重合体及びスチレン系重合体からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、スチレン系重合体がより好ましい。
樹脂層(1)における水分散性重合体の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%、80質量%、90質量%、95質量%又は99質量%であってもよい。樹脂層(1)における水分散性重合体の含有量を前記下限以上とすることで、積層体の水蒸気バリア性をより高めること等ができる。樹脂層(1)における水分散性重合体の含有量は、実質的に100質量%であってもよい。一方、この含有量の上限としては、99.9質量%が好ましく、99質量%がより好ましく、98質量%、96質量%、94質量%、90質量%又は80質量%であってもよい。
(非水分散性重合体)
非水分散性重合体としては、例えばポリオレフィンが挙げられる。ポリオレフィンの具体的な例としては、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体アイオノマー、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-アクリル酸エステル共重合体、ポリプロピレン、プロピレン-α-オレフィン(炭素数4~20のα-オレフィン)共重合体、ポリブテン、ポリペンテン等のオレフィンの単独又は共重合体、これらのオレフィンの単独又は共重合体を不飽和カルボン酸又はそのエステルでグラフト変性したもの及びこれらのブレンド物などを挙げることができる。中でも、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。
非水分散性重合体としては、例えばポリオレフィンが挙げられる。ポリオレフィンの具体的な例としては、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、オレフィン-不飽和カルボン酸共重合体アイオノマー、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-アクリル酸エステル共重合体、ポリプロピレン、プロピレン-α-オレフィン(炭素数4~20のα-オレフィン)共重合体、ポリブテン、ポリペンテン等のオレフィンの単独又は共重合体、これらのオレフィンの単独又は共重合体を不飽和カルボン酸又はそのエステルでグラフト変性したもの及びこれらのブレンド物などを挙げることができる。中でも、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。
樹脂層(1)における非分散性重合体の含有量は、90質量%以上であってもよく、95質量%以上、99質量%以上又は実質的に100質量%であってもよい。
(ワックス)
本発明の好ましい一実施形態として、樹脂層(1)はワックスを含有する。樹脂層(1)がワックスを含有するとき、樹脂層(1)に含まれる水蒸気バリア性樹脂は水分散性重合体であることが好ましい。ワックスは、例えば、常温(例えば20℃)で固体又は半固体のアルキル基を有する有機物であって、常温から100℃までの温度範囲で溶融する(すなわち融点が20℃以上100℃以下である)有機物であってよい。ワックスの融点は、40℃以上90℃以下であってもよく、50℃以上80℃以下であってもよい。ワックスは、脂肪酸とアルコールとのエステルであってもよい。
本発明の好ましい一実施形態として、樹脂層(1)はワックスを含有する。樹脂層(1)がワックスを含有するとき、樹脂層(1)に含まれる水蒸気バリア性樹脂は水分散性重合体であることが好ましい。ワックスは、例えば、常温(例えば20℃)で固体又は半固体のアルキル基を有する有機物であって、常温から100℃までの温度範囲で溶融する(すなわち融点が20℃以上100℃以下である)有機物であってよい。ワックスの融点は、40℃以上90℃以下であってもよく、50℃以上80℃以下であってもよい。ワックスは、脂肪酸とアルコールとのエステルであってもよい。
ワックスとしては、例えば、動物又は植物由来のワックス(例えば、ミツロウ、カルナバワックス等)、鉱物ワックス(例えば、マイクロクリスタリンワックス等)、石油ワックス等の天然ワックス;ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、ポリエステルワックス等の合成ワックス等が挙げられる。ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びカルナバワックスからなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。このようなワックスを用いることで、積層体の水蒸気バリア性をより高めること等ができる。ワックスは、1種又は2種以上を用いることができる。
ワックスには、市販品を用いることができる。カルナバワックスの市販品としては、中京油脂株式会社製「セロゾール524」、マイケルマン製「ML160RPH」等が挙げられる。パラフィンワックスの市販品としては、中京油脂株式会社製「ハイドリンL-700」、日本精蝋株式会社製「Paraffin WAX-155」等が挙げられる。また、水分散性重合体とワックスとを含む分散液の市販品を樹脂層(1)の形成に用いてもよい。このような分散液の市販品としては、星光PMC株式会社製「XP-8829」、BASF SE製「Joncryl(登録商標) 4130」等が挙げられる。また一実施形態において樹脂層(1)はワックスを含まなくてもよく、ワックスを含有しない水分散性重合体の分散液の市販品としては、BASF SE製の「Joncryl(登録商標) 4110」、住友精化株式会社製「ザイクセン(登録商標)AC」等が挙げられる。
樹脂層(1)におけるワックスの含有量の下限としては、水蒸気バリア性樹脂(好ましくは水分散性重合体)100質量部に対して0.1質量部が好ましく、0.5質量部、1質量部、2質量部、3質量部、5質量部、7質量部又は10質量部であってもよい。ワックスの含有量を前記下限以上とすることで、積層体の水蒸気バリア性をより高めること等ができる。一方、前記含有量の上限としては、20質量部が好ましく、15質量部、10質量部、8質量部、6質量部又は5質量部であってもよい。ワックスの含有量を前記上限以下とすることで、積層体が水蒸気バリア性を十分に発揮しつつ、樹脂層(1)を最表層とした場合のヒートシール性、樹脂層(1)の表面に他の層を積層する場合の他の層との密着性、樹脂層(1)の表面に印刷を行う場合の印刷適性等を高めることができる。
(その他の成分等)
樹脂層(1)は、水蒸気バリア性重合体及びワックス以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、例えば、水蒸気バリア性重合体以外の樹脂、層状無機物、分散剤、界面活性剤、消泡剤、染料、増粘剤等が挙げられる。
樹脂層(1)は、水蒸気バリア性重合体及びワックス以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、例えば、水蒸気バリア性重合体以外の樹脂、層状無機物、分散剤、界面活性剤、消泡剤、染料、増粘剤等が挙げられる。
一実施形態において、樹脂層(1)が層状無機物を含んでいてもよい。層状無機物としては、後述のものが好ましく用いられる。樹脂層(1)における層状無機物の含有量の上限としては、10質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましく、0.5質量%、0.1質量%又は0.01質量%であってもよい。樹脂層(1)における層状無機物の含有量の下限は、0質量%であってよい。また一実施形態において、樹脂層(1)には、層状無機物が実質的に含有されていないことが好ましい。樹脂層(1)には、層状無機物が含有されていなくてもよい。樹脂層(1)における層状無機物の含有量が前記上限以下であるか、樹脂層(1)に層状無機物が含有されていない場合、積層体を折り曲げた際に樹脂層(1)中の層状無機物が割れることによる水蒸気バリア性の低下を抑制できる。また樹脂層(1)が最表層である場合、樹脂層(1)中の層状無機物の存在によるヒートシール性低下を抑制することができる。樹脂層(1)が層状無機物を含むとき、樹脂層(1)に含まれる水蒸気バリア性樹脂は水分散性重合体であることが好ましい。
樹脂層(1)における水蒸気バリア性重合体及び任意成分であるワックスの合計含有量は、90質量%以上であってもよく、95質量%以上、99質量%以上又は実質的に100質量%であってもよい。
樹脂層(1)1層の単位面積当たりの質量の下限としては、1g/m2が好ましく、3g/m2がより好ましく、5g/m2がさらに好ましく、7g/m2がよりさらに好ましく、10g/m2であってもよい。樹脂層(1)1層の単位面積当たりの質量が前記下限以上であることにより、積層体の水蒸気バリア性をより高めること等ができる。また、樹脂層(1)が最表層である場合、樹脂層(1)の1層の単位面積当たりの質量が前記下限以上であることにより、樹脂層(1)が十分に良好なシーラント層として機能し得る。樹脂層(1)1層の単位面積当たりの質量の上限としては、100g/m2が好ましく、40g/m2がより好ましく、20g/m2がさらに好ましく、15g/m2がよりさらに好ましい。樹脂層(1)1層の単位面積当たりの質量が前記上限以下であることにより、積層体の薄型化を図ること等ができる。
樹脂層(1)の厚みは0.1μm以上200μm以下が好ましく、1μm以上100μm以下が好ましい。
(樹脂層(2))
樹脂層(2)は、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有する。樹脂層(2)は、樹脂の含有量が50質量%以上100質量%以下である層であってよい。樹脂層(2)は、塗工により形成された層(塗工層)であってよい。樹脂層(2)は、主として酸素バリア性を発揮する層である。但し上述したように、樹脂層(2)においてビニルアルコール系重合体に加えてウレタン系重合体を含有させることで、積層体の水蒸気バリア性を大きく高めることができる。
樹脂層(2)は、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有する。樹脂層(2)は、樹脂の含有量が50質量%以上100質量%以下である層であってよい。樹脂層(2)は、塗工により形成された層(塗工層)であってよい。樹脂層(2)は、主として酸素バリア性を発揮する層である。但し上述したように、樹脂層(2)においてビニルアルコール系重合体に加えてウレタン系重合体を含有させることで、積層体の水蒸気バリア性を大きく高めることができる。
(ビニルアルコール系重合体)
ビニルアルコール系重合体は、ビニルアルコール単位(-CH2-CHOH-)を有する重合体である。ビニルアルコール系重合体は、通常、ビニルエステル系重合体のけん化により得られる。ビニルアルコール系重合体は、1種又は2種以上を用いることができる。
ビニルアルコール系重合体は、ビニルアルコール単位(-CH2-CHOH-)を有する重合体である。ビニルアルコール系重合体は、通常、ビニルエステル系重合体のけん化により得られる。ビニルアルコール系重合体は、1種又は2種以上を用いることができる。
ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度は、200以上5,000以下であることが好ましい。前記粘度平均重合度の下限は、300であってもよく、400、500又は800であってもよい。一方、前記粘度平均重合度の上限は、3,000であってもよく、2,500、2,000、1,200、1,000、700又は500であってもよい。ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度が前記範囲内であることで、積層体の水蒸気バリア性、酸素バリア性等を高めることができ、塗工性及び形成される層の強度等も好適化する。
ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度は、JIS K 6726:1994に準じて測定される。具体的には、ビニルアルコール系重合体の極限粘度[η](リットル/g)を30℃の水中で測定し、当該極限粘度[η]の値を用いて、下記式により粘度平均重合度Pを算出する。なお、ビニルアルコール系重合体のけん化度が99.5モル%未満の場合には、けん化度99.5モル%以上になるまでけん化してから極限粘度[η]を測定する。
P=([η]×104/8.29)(1/0.62)
P=([η]×104/8.29)(1/0.62)
ビニルアルコール系重合体のけん化度の下限は、70モル%が好ましく、80モル%が好ましく、90モル%がさらに好ましく、95モル%がよりさらに好ましく、96モル%、97モル%、又は98モル%であってもよい。けん化度が前記下限以上であることで、積層体の水蒸気バリア性、酸素バリア性等を高めることができる。一方、前記けん化度の上限は、100モル%であってもよく、99.9モル%であってもよい。ビニルアルコール系重合体のけん化度は、JIS K 6726:1994に準じて測定される。
ビニルアルコール系重合体は、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位以外の他の単量体に由来する単量体単位を有していてもよい。他の単量体としては、エチレン、プロピレン、n-ブテン、イソブチレン等のα-オレフィン;(メタ)アクリル酸及びその塩;(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリルアミド;N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸及びその塩、(メタ)アクリルアミドプロピルジメチルアミン及びその塩又はその4級塩、N-メチロール(メタ)アクリルアミド及びその誘導体等の(メタ)アクリルアミド誘導体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、i-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、i-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル;塩化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル;塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等の不飽和ジカルボン酸及びその塩又はそのエステル;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニル;1,4-ジアセトキシブテン;3,4-ジアセトキシ-1-ブテン;ビニルホルムアミド;ビニルピロリドン等が挙げられる。なお、本明細書において、ビニルアルコール単位及びビニルエステル単位以外の他の単量体単位を実質的に有していないビニルアルコール系重合体をポリビニルアルコールとも称する。
他の単量体としては、α-オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。すなわち、ビニルアルコール系重合体は、α-オレフィン-ビニルアルコール共重合体であってもよく、エチレン-ビニルアルコール共重合体であってもよい。このようなビニルアルコール系重合体を用いることで、積層体の水蒸気バリア性をより高めること等ができる。なお、本明細書において、α-オレフィンに由来する単量体単位(α-オレフィン単位)を有するビニルアルコール系重合体をα-オレフィン変性ビニルアルコール系重合体とも称し、エチレンに由来する単量体単位(エチレン単位)を有するビニルアルコール系重合体をエチレン変性ビニルアルコール系重合体とも称する。さらに、ビニルアルコール単位、ビニルエステル単位及びα-オレフィン単位以外の他の単量体単位を実質的に有していないビニルアルコール系重合体をα-オレフィン変性ポリビニルアルコールとも称し、ビニルアルコール単位、ビニルエステル単位及びエチレン単位以外の他の単量体単位を実質的に有していないビニルアルコール系重合体をエチレン変性ポリビニルアルコールとも称する。
α-オレフィン-ビニルアルコール共重合体(α-オレフィン変性ビニルアルコール系重合体又はα-オレフィン変性ポリビニルアルコール)における全単量体単位に対するα-オレフィン単位の含有量の下限としては、0.1モル%が好ましく、0.5モル%がより好ましく、1モル%がさらに好ましく、2モル%、3モル%、4モル%又は5モル%であってもよい。一方、この含有量の上限としては、20モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、13モル%がさらに好ましく、10モル%、8モル%、6モル%又は5モル%であってもよい。
エチレン-ビニルアルコール共重合体(エチレン変性ビニルアルコール系重合体又はエチレン変性ポリビニルアルコール)における全単量体単位に対するエチレン単位の含有量(以下、エチレン変性量と称することがある)の下限としては、0.1モル%が好ましく、0.5モル%がより好ましく、1モル%がさらに好ましく、2モル%、3モル%、4モル%又は5モル%であってもよい。一方、この含有量の上限としては、20モル%が好ましく、15モル%がより好ましく、13モル%がさらに好ましく、10モル%、8モル%、6モル%又は5モル%であってもよい。一実施形態において、エチレン変性ビニルアルコール系重合体又はエチレン変性ポリビニルアルコールのエチレン変性量は0.1モル%以上20モル%以下が好ましく、2モル%以上10モル%以下がより好ましく、4モル%以上8モル%以下がさらに好ましい。
ビニルアルコール系重合体の全単量体単位に対するビニルアルコール単位とビニルエステル単位と任意のα-オレフィン単位との合計含有量は、95モル%以上であることが好ましく、99モル%以上であることがより好ましく、100モル%であってもよい。
樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量の下限は25質量%であり、40質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、60質量%がさらに好ましく、70質量%がよりさらに好ましく、75質量%、80質量%、85質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%又は94質量%であってもよい。一方、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%であってもよく、96質量%、94質量%、92質量%又は90質量%であってもよい。樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量を前記範囲内とすることで、積層体の水蒸気バリア性、酸素バリア性等をより高めることができる。また、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量を前記下限以上とすることで、樹脂層(2)の水等に対する溶解性が高まり、当該積層体のリサイクル性が高まる。
樹脂層(2)は、ビニルアルコール系重合体としてエチレン変性ビニルアルコール系重合体を含むことが好ましい。樹脂層(2)がエチレン変性ビニルアルコール系重合体を含む場合、樹脂層(2)におけるエチレン変性ビニルアルコール系重合体の含有量の下限は25質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましく、60質量%がよりさらに好ましく、70質量%、75質量%、80質量%、85質量%、90質量%、91質量%、92質量%、93質量%又は94質量%であってもよい。一方、樹脂層(2)におけるエチレン変性ビニルアルコール系重合体の含有量の上限としては、99質量%が好ましく、98質量%であってもよく、96質量%、94質量%、92質量%又は90質量%であってもよい。
(ウレタン系重合体)
ウレタン系重合体は、ウレタン結合を有する重合体である。ウレタン系重合体は、ポリウレタンであってよい。ウレタン系重合体は、典型的には、ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得られる重合体である。ウレタン系重合体は、メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位及び水添メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位の少なくとも一方を含有することが好ましい。ウレタン系重合体においては、ポリイソシアネート由来の単量体単位全量に対する、メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位及び水添メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位の合計含有量が、50モル%以上であることが好ましい。このようなウレタン系重合体は、水素結合及びキシリレン基同士のスタッキング効果によって高い凝集力を発現するため、優れた酸素バリア性を有する。前記含有量は、1H-NMRなどの公知の分析手法を用いて同定することができる。
ウレタン系重合体は、ウレタン結合を有する重合体である。ウレタン系重合体は、ポリウレタンであってよい。ウレタン系重合体は、典型的には、ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得られる重合体である。ウレタン系重合体は、メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位及び水添メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位の少なくとも一方を含有することが好ましい。ウレタン系重合体においては、ポリイソシアネート由来の単量体単位全量に対する、メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位及び水添メタキシリレンジイソシアネート由来の単量体単位の合計含有量が、50モル%以上であることが好ましい。このようなウレタン系重合体は、水素結合及びキシリレン基同士のスタッキング効果によって高い凝集力を発現するため、優れた酸素バリア性を有する。前記含有量は、1H-NMRなどの公知の分析手法を用いて同定することができる。
ウレタン系重合体は、公知の方法で合成することができる。例えば、国際公開第2015/016069号に記載のウレタン系重合体等を使用できる。
ウレタン系重合体は、市販品を使用してもよい。例えば、三井化学株式会社製の「タケラック(登録商標)W」、「タケラック(登録商標)WPB」、「タケラック(登録商標)WS」、Covestro AG製の「NeoRez(登録商標) R670XP」等を使用でき、より具体的には「NeoRez(登録商標) R670XP」が例示される。
樹脂層(2)におけるウレタン系重合体の含有量の上限は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して75質量部が好ましく、50質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましく、20質量部がよりさらに好ましく、15質量部が特に好ましい。樹脂層(2)におけるウレタン系重合体の含有量の上限は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して、12質量部、10質量部又は8質量部であってもよい。樹脂層(2)におけるウレタン系重合体の含有量の下限は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して0.5質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、3質量部がさらに好ましい。一実施形態において、樹脂層(2)におけるウレタン系重合体の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して0.5質量部以上75質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上50質量部以下であることがより好ましく、0.5質量部以上30質量部以下であることがさらに好ましい。ウレタン系重合体の含有量が前記範囲であることで、水蒸気バリア性及び酸素バリア性をより高めること等ができる。
樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体の合計含有量の下限は、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%がさらに好ましく、80質量%、90質量%、95質量%又は99質量%であってもよい。樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体の合計含有量の上限は、100質量%、99質量%、90質量%又は80質量%であってもよい。樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体の合計含有量が前記範囲内である場合、積層体の水蒸気バリア性及び酸素バリア性等がより高まる傾向にある。また樹脂層(2)中の樹脂成分に対する、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体の合計の比率は90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましく、99質量%以上であることがさらに好ましい。樹脂層(2)中の樹脂成分に対するビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体の合計の比率が前記下限以上である場合、積層体の水蒸気バリア性及び酸素バリア性等がより高まる傾向にある。
(その他の成分等)
樹脂層(2)は、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、例えば、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体以外の樹脂、層状無機物、分散剤、界面活性剤、消泡剤、染料、防腐剤、充填剤、層間接着剤、増粘剤等が挙げられる。
樹脂層(2)は、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、例えば、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体以外の樹脂、層状無機物、分散剤、界面活性剤、消泡剤、染料、防腐剤、充填剤、層間接着剤、増粘剤等が挙げられる。
樹脂層(2)は層状無機物をさらに含有することが好ましい。樹脂層(2)が層状無機物を含有することで、積層体の酸素バリア性をより高めること等ができる。
なお、本発明者らの知見によれば、樹脂層(2)として、ウレタン系重合体に替えてポリエチレンイミン等を含有させた層を設けた場合も、良好な水蒸気バリア性及びガスバリア性を有する積層体が得られ得る。しかし、このような積層体においてさらに酸素バリア性等を高めるために樹脂層(2)に層状無機物を含有させようとしても、このような樹脂層(2)の形成が困難になる。すなわち、ビニルアルコール系重合体、ポリエチレンイミン及び層状無機物を含み、水を溶媒又は分散媒とする塗工液を調製した場合、塗工液のゲル化が生じ、塗工を行うことが難しい。これに対し、ビニルアルコール系重合体、ウレタン系重合体及び層状無機物を含み、水を溶媒又は分散媒とする塗工液は、ゲル化が生じ難く、塗工が容易である。このため、ビニルアルコール系重合体、ウレタン系重合体及び層状無機物を含む樹脂層(2)は、バリア性が高く且つ形成も容易であるという利点も有する。
樹脂層(2)における層状無機物の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましく、20質量部以上がよりさらに好ましい。前記含有量は、50質量部未満が好ましく、40質量部以下がより好ましく、35質量部以下がさらに好ましい。樹脂層(2)における層状無機物の含有量を前記範囲とすることで、酸素バリア性をより高めること等ができる。塗工性の観点からは、30質量部以下、25質量部以下、20質量部以下、15質量部以下、10質量部以下又は5質量部以下が好ましい場合もある。
層状無機物としては、雲母類、マイカ、タルク、モンモリロナイト、カオリナイト、バーミキュライト、スメクタイト、ヘクトライト、テニオライト、酸性白土等が挙げられ、マイカが好ましい。層状無機物は、天然物であってもよく、合成物であってもよい。層状無機物は、1種又は2種以上を用いることができる。
層状無機物の平均粒径としては、1μm以上50μm以下が好ましく、4μm以上30μm以下がより好ましい。平均粒径は、原子力間顕微鏡により得られる拡大画像中の任意の20個の粒子における各粒径(最長径)の平均値とする。
層状無機物のアスペクト比としては、例えば20以上、100以上又は300以上とすることができるが、500以上であることが好ましく、700以上であることがより好ましく、900以上であることがさらに好ましい。前記アスペクト比は、例えば10,000以下であってもよく、7,000以下、3,000以下又は2,000以下であってもよい。アスペクト比とは、扁平状の粒子における平均厚さに対する平均長径をいう。平均厚さ及び平均長径は、それぞれ原子間力顕微鏡により得られる拡大画像中の任意の20個の粒子における各厚さ及び長径(最長径)の平均値とする。
樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体、ウレタン系重合体及び任意の層状無機物の合計含有量の下限は、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、97質量%、98質量%、99質量%又は99.9質量%であってもよい。樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体、ウレタン系重合体及び任意の層状無機物の合計含有量の上限は、100質量%、99質量%、90質量%又は80質量%であってもよい。
樹脂層(2)1層の単位面積当たりの質量の下限としては、0.3g/m2が好ましく、0.5g/m2がより好ましく、1g/m2がさらに好ましく、1.5g/m2又は2g/m2がよりさらに好ましい。樹脂層(2)1層の単位面積当たりの質量が前記下限以上であることにより、水蒸気バリア性、酸素バリア性等を高めることができる。樹脂層(2)1層の単位面積当たりの質量の上限としては、15g/m2が好ましく、10g/m2がより好ましく、6g/m2がさらに好ましく、4g/m2がよりさらに好ましい。樹脂層(2)1層の単位面積当たりの質量が前記上限以下であることにより、積層体の薄型化を図ること等ができる。
(他の層)
本発明の一実施形態に係る積層体は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)以外の他の層をさらに有していてもよい。他の層としては、その他の樹脂層、蒸着層、金属箔層等が挙げられる。
本発明の一実施形態に係る積層体は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)以外の他の層をさらに有していてもよい。他の層としては、その他の樹脂層、蒸着層、金属箔層等が挙げられる。
本発明の一実施形態に係る積層体は、他の層として目止め層を有していることが好ましい。通常、目止め層は、基材に直接積層される層である。目止め層は、基材と隣接している層であってよい。目止め層は、塗工により形成された層(塗工層)であってもよく、樹脂を主成分とする層であってもよい。目止め層は、アンダーコート層、プレコート層等と称されてもよい。
目止め層に用いられる樹脂としては、オレフィン系重合体、スチレン系重合体、ポリエステル系重合体、ウレタン系重合体、ビニルアルコール系重合体等が挙げられる。オレフィン系重合体、スチレン系重合体及びポリエステル系重合体としては、樹脂層(1)に含有される水分散性重合体として例示したものが挙げられる。ビニルアルコール系重合体としては、樹脂層(2)に含有されるビニルアルコール系重合体として例示したものが挙げられる。目止め層には、このような樹脂と共にカチオン性樹脂を併用することもできる。
目止め層に用いられる樹脂としては、これらの中でもビニルアルコール系重合体が好ましい。目止め層にビニルアルコール系重合体を用いることで、良好な目止め性を発揮できると共に、当該積層体のリサイクル性を高めること等もできる。目止め層に用いられる樹脂としてのビニルアルコール系重合体の好適な形態は、樹脂層(2)に含有されるビニルアルコール系重合体の好適な形態と同様である。例えば、目止め層に用いられるビニルアルコール系重合体は、α-オレフィン-ビニルアルコール共重合体(α-オレフィン変性ポリビニルアルコール)が好ましく、エチレン-ビニルアルコール共重合体(エチレン変性ポリビニルアルコール)がより好ましい。
目止め層にビニルアルコール系重合体が含有されている場合、目止め層にはさらに樹脂層(2)と同様にウレタン系重合体が含有されていてもよく、含有されていなくてもよい。一実施形態において、目止め層にはウレタン系重合体が実質的に含有されていないことが好ましい。目止め層にビニルアルコール系重合体が含有されている場合、目止め層中のビニルアルコール系重合体100質量部に対する、目止め層中のウレタン系重合体の含有量は、例えば1質量部未満であってもよく、0.5質量部未満であってもよく、0.1質量部未満であってもよい。
目止め層における樹脂の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%、80質量%又は90質量%であってもよい。一方、この含有量の上限としては、100質量%であってもよく、99質量%、95質量%、90質量%又は80質量%であってもよい。
目止め層におけるビニルアルコール系重合体の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、70質量%、80質量%又は90質量%であってもよい。一方、この含有量の上限としては、100質量%であってもよく、99質量%、95質量%、90質量%又は80質量%であってもよい。
目止め層には、層状無機物がさらに含有されていてもよい。一方、目止め層には層状無機物が含有されていなくてもよい。目止め層における層状無機物の含有量の上限としては、例えば40質量%とすることができ、30質量%、20質量%、10質量%、3質量%、1質量%、0.5質量%、0.1質量%又は0.01質量%であってもよい。目止め層における層状無機物の含有量の下限は、0質量%であってもよく、1質量%であってもよい。
目止め層は、樹脂及び層状無機物以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、例えば、分散剤、界面活性剤、消泡剤、染料、増粘剤等が挙げられる。
目止め層1層の単位面積当たりの質量の下限としては、0.1g/m2が好ましく、0.3g/m2がより好ましく、0.5g/m2がさらに好ましい。目止め層1層の単位面積当たりの質量が前記下限以上であることにより、水蒸気バリア性等をより高めることができる。目止め層1層の単位面積当たりの質量の上限としては、10g/m2が好ましく、5g/m2がより好ましく、2g/m2がさらに好ましい。目止め層1層の単位面積当たりの質量が前記上限以下であることにより、積層体の薄型化を図ること等ができる。
本発明の一実施形態に係る積層体は、樹脂層(1)以外のシーラント層を有していてもよい。なお、樹脂層(1)が最表層である場合、この樹脂層(1)はシーラント層として機能し得る。シーラント層は、ヒートシール層等と称されてもよい。シーラント層は、通常、積層体の最表層である。積層体の一方の面側の最表層がシーラント層であってもよく、両面の最表層が共にシーラント層であってもよい。シーラント層は、塗工により形成された層(塗工層)であってもよい。
シーラント層は、通常、重合体を主成分とする。シーラント層に用いられる重合体としては、オレフィン系重合体及びスチレン系重合体からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。シーラント層は、前記した重合体以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分としては、分散剤、界面活性剤、消泡剤、染料、増粘剤等が挙げられる。
本発明の一実施形態に係る積層体が、蒸着層を有する場合、優れた水蒸気バリア性、酸素バリア性等を発揮することができる。蒸着層は、蒸着により形成された層であり、無機物の蒸着により形成された層(無機蒸着層)であることが好ましい。
蒸着層を構成する材料としては、金属(例えばアルミニウム等)、金属酸化物(例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等)、金属窒化物(例えば窒化ケイ素等)、金属窒化酸化物(例えば酸窒化ケイ素等)、金属炭化窒化物(例えば炭窒化ケイ素等)等の無機物が挙げられる。なお、前記の無機物の例示において、ケイ素は金属に含まれるものとする。蒸着層は有機物から構成されていてもよく、有機物と無機物との双方から構成されていてもよい。蒸着層を構成する材料としては、バリア性、工業的な生産性等の点から、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム又は窒化ケイ素が好ましく、アルミニウム又は酸化アルミニウムがより好ましく、アルミニウムがさらに好ましい。
蒸着層1層の平均厚さの下限としては、5nmが好ましく、10nmがより好ましく、20nmがさらに好ましく、30nmがよりさらに好ましい。蒸着層の平均厚さを前記下限以上とすることで、バリア性を高めること等ができる。一方、蒸着層1層の平均厚さの上限としては、200nmが好ましく、150nmがより好ましく、100nmがさらに好ましく、80nm又は60nmであってもよい。蒸着層の平均厚さを前記上限以下とすることで、折り曲げの際の蒸着層の割れ等が抑制され、折り曲げ後の水蒸気バリア性及び酸素バリア性の低下を低減できる。蒸着層の平均厚さとは、電子顕微鏡により測定される蒸着層断面の任意の10点における厚さの平均値である。
本発明の一実施形態において、積層体は、基材、樹脂層(1)、樹脂層(2)及び任意の目止め層以外の他の層を有していなくてもよい。例えば当該積層体は、蒸着層を有していなくてもよい。また、当該積層体は、基材として、目止め層が設けられた基材を用いることもできる。このような基材としては、例えば塗工紙等が挙げられる。
(層構造等)
本発明の一実施形態に係る積層体においては、樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接していることが好ましい。樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接していることにより、樹脂層(1)に含まれる水蒸気バリア性樹脂と、樹脂層(2)に含まれるビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体との相互作用により、水蒸気バリア性及び酸素バリア性に特に優れる積層体とすることができる。
本発明の一実施形態に係る積層体においては、樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接していることが好ましい。樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接していることにより、樹脂層(1)に含まれる水蒸気バリア性樹脂と、樹脂層(2)に含まれるビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体との相互作用により、水蒸気バリア性及び酸素バリア性に特に優れる積層体とすることができる。
本発明の一実施形態に係る積層体においては、樹脂層(1)が最表層であることが好ましい。樹脂層(1)が最表層である場合、樹脂層(1)中の水蒸気バリア性樹脂が当該積層体の最表面に十分に存在することができ、これにより特に優れた水蒸気バリア性が発揮される。また、樹脂層(1)が最表層である場合、この樹脂層(1)はシーラント層として機能し得る。
本発明の一実施形態に係る積層体においては、基材が紙であり、且つこの基材が最表層であってもよい。このような場合、リサイクル処理の際に紙である基材が水等の液体によりパルプの状態に特に分散され易く、リパルプ性がより高い。
当該積層体においては、基材、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順に有することが好ましい。この場合、基材と樹脂層(2)との間には、他の層が介在していてもよく、他の層が介在していなくてもよい。また、樹脂層(2)と樹脂層(1)との間にも、他の層が介在していてもよく、他の層が介在していなくてもよい。当該積層体においては、基材、樹脂層(2)及び樹脂層(1)がこの順に直接積層されていること、又は基材、目止め層、樹脂層(2)及び樹脂層(1)がこの順に直接積層されていることがより好ましい。このように、樹脂層(2)が基材と樹脂層(1)との間に位置する層構造の場合、積層体のリサイクル処理の際、樹脂層(2)が水等の液体に溶解することで、基材と樹脂層(1)との容易な分離が可能となり、リサイクル性を高めること等ができる。
本発明の一実施形態に係る積層体において、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)は、それぞれ、1層のみであってもよく、2層以上であってもよい。本発明の一実施形態に係る積層体において、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)は、それぞれ1層のみであることが好ましい。基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)のいずれかが2層以上ある場合、それらの組成、厚さ等は同一であっても異なっていてもよい。また、樹脂層(1)及び樹脂層(2)のいずれかが2層以上ある場合、樹脂層(1)及び樹脂層(2)の他方と隣接していない樹脂層(1)又は樹脂層(2)が存在していてもよい。少なくとも一組の樹脂層(1)及び樹脂層(2)が隣接して存在していることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る積層体の層構造としては、例えば以下が例示される。なお、1は樹脂層(1)、2は樹脂層(2)、Aは目止め層、Bはシーラント層、Xはその他の層(例えば、蒸着層又は金属箔)を示す。
基材/1/2
基材/2/1
基材/A/1/2
基材/A/2/1
基材/A/1/2/B
2/1/基材/1/2
1/2/基材/2/1
1/2/A/基材/A/2/1
B/基材/2/1
B/基材/A/2/1
B/A/基材/A/2/1
基材/1/2/X
基材/2/X/1
基材/A/1/2/X/B
基材/1/2
基材/2/1
基材/A/1/2
基材/A/2/1
基材/A/1/2/B
2/1/基材/1/2
1/2/基材/2/1
1/2/A/基材/A/2/1
B/基材/2/1
B/基材/A/2/1
B/A/基材/A/2/1
基材/1/2/X
基材/2/X/1
基材/A/1/2/X/B
本発明の一実施形態に係る積層体は、耐油シート、ガスバリアシート、フレーバーバリアシート、包材等として好適に用いることができる。当該積層体において最表層が樹脂層(1)又はその他のシーラント層である場合は、最表層同士をヒートシールすることによって所定の形状(例えば袋状)に成形された状態で用いることもできる。ヒートシールする方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができ、例えば熱板式ヒートシーラー、インパルスシーラー、超音波シーラー、摩擦熱シーラー、誘電加熱シーラー等によりヒートシールすることができる。
<積層体の製造方法>
本発明の一実施形態に係る積層体を製造する方法は特に限定されないが、典型的には、基材に対して、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を塗工により設けることにより製造することができる。樹脂層(1)及び樹脂層(2)を設けるための塗工の順は特に限定されないが、基材に対して、樹脂層(2)及び樹脂層(1)の順に塗工により設けることが好ましい。目止め層を有する積層体の場合、目止め層も塗工により設けることができる。例えば、基材に対して、目止め層、樹脂層(2)及び樹脂層(1)の順に塗工により設けることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る積層体を製造する方法は特に限定されないが、典型的には、基材に対して、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を塗工により設けることにより製造することができる。樹脂層(1)及び樹脂層(2)を設けるための塗工の順は特に限定されないが、基材に対して、樹脂層(2)及び樹脂層(1)の順に塗工により設けることが好ましい。目止め層を有する積層体の場合、目止め層も塗工により設けることができる。例えば、基材に対して、目止め層、樹脂層(2)及び樹脂層(1)の順に塗工により設けることが好ましい。
例えば樹脂層(1)、樹脂層(2)等は、各層を形成するための塗工液を塗工し、乾燥させることにより設けることができる。各塗工液の塗工毎に乾燥を行わなくてもよく、同時多層塗工法を採用してもよい。各塗工液の塗工は、従来公知の方法により行うことができる。塗工は、例えばブレードコーター、フレキソコーター、コンマコーター、メタリングロッドサイズプレス、2ロールサイズプレス、シムサイザー、バーコーター、エアナイフコーター、スリットダイコーター、グラビアコーター、リバースグラビアコーター、マイクログラビアコーター、ゲートロールコーター、カーテンコーター等を用いて行うことができる。
塗工した塗工液を乾燥する方法としては特に限定されず、例えば、熱風乾燥機、赤外線乾燥機、ガスバーナー、熱板等を用いて行うことができる。
塗工した塗工液を乾燥する温度は特に限定されないが、樹脂層(1)及び樹脂層(2)のいずれの塗工の場合も、60~140℃が好ましく、70~130℃がより好ましく、80~120℃がさらに好ましい。塗工した塗工液を乾燥する時間は特に限定されないが、樹脂層(1)及び樹脂層(2)のいずれの塗工の場合も、それぞれ、1~30分が好ましく、2~20分がより好ましく、3~10分がさらに好ましい。樹脂層(1)の塗工及び樹脂層(2)の塗工の際の乾燥温度及び乾燥時間は同一であっても異なっていてもよい。
各層を形成するための塗工液の溶媒又は分散媒としては、特に限定されず、水、有機溶媒(エタノール、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、トルエン等)を用いることができ、水が好ましい。
本発明の一実施形態に係る積層体を製造する方法の好適な一実施形態は、前記ビニルアルコール系重合体及び前記ウレタン系重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(2)を設ける工程、及び前記水分散性重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(1)を設ける工程を有する製造方法である。係る製造方法は、基材上に直接又は他の層(例えば目止め層)を介して、前記ビニルアルコール系重合体及び前記ウレタン系重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(2)を設ける工程、及び樹脂層(2)上に直接、前記水分散性重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(1)を設ける工程を有する製造方法であってもよい。これらの製造方法によれば、生産性が良好であり、かつ樹脂層(1)及び樹脂層(2)に含まれる塗工液由来の溶媒又は分散媒の残存量を十分に低減でき、酸素バリア性及び水蒸気バリア性により優れる積層体を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る積層体において、樹脂層(1)は熱ラミネートにより接着してもよい。具体的には、基材に対して、任意に目止め層を塗工により設けた後、樹脂層(2)を塗工により設け、樹脂層(2)上に水蒸気バリア性樹脂を含有するフィルムを熱ラミネートすることにより製造することができる。このような製造方法は、樹脂層(2)に含まれる水蒸気バリア性樹脂が非水分散性重合体である場合に好適である。
<耐油シート>
本発明の一実施形態に係る積層体を含む耐油シートも、本発明の好適な一実施形態である。本発明の一実施形態に係る耐油シートは、本発明の一実施形態に係る積層体を含むものであり、耐油シートは本発明の一実施形態に係る積層体のみからなるものであってもよい。耐油シートは、基材に紙が用いられた耐油紙であってもよい。
本発明の一実施形態に係る積層体を含む耐油シートも、本発明の好適な一実施形態である。本発明の一実施形態に係る耐油シートは、本発明の一実施形態に係る積層体を含むものであり、耐油シートは本発明の一実施形態に係る積層体のみからなるものであってもよい。耐油シートは、基材に紙が用いられた耐油紙であってもよい。
当該耐油シートは、水蒸気バリア性及び酸素バリア性に優れ、リサイクル性も高いものになり得る。当該耐油シートは、例えばフライドポテト、唐揚げ等の油分が多い食品を提供する際に使用する包材、バター等を包むための包材、パン、ケーキ等を焼く際に用いられるクッキングペーパー等として好適に用いられる。
当該耐油シートの耐油度(KIT値)は、5級以上が好ましく、6級以上又は7級以上がより好ましい。この耐油度は、TAPPI No.T559cm-02に基づくキット試験によって表面を測定したときの値とする。
<ガスバリアシート>
本発明の一実施形態に係る積層体を含むガスバリアシートも、本発明の好適な一実施形態である。本発明の一実施形態に係るガスバリアシートは、本発明の一実施形態に係る積層体を含むものであり、ガスバリアシートは本発明の一実施形態に係る積層体のみからなるものであってもよい。ガスバリアシートは、基材に紙が用いられたガスバリア紙であってもよい。
本発明の一実施形態に係る積層体を含むガスバリアシートも、本発明の好適な一実施形態である。本発明の一実施形態に係るガスバリアシートは、本発明の一実施形態に係る積層体を含むものであり、ガスバリアシートは本発明の一実施形態に係る積層体のみからなるものであってもよい。ガスバリアシートは、基材に紙が用いられたガスバリア紙であってもよい。
当該ガスバリアシートは、水蒸気バリア性及び酸素バリア性に優れ、リサイクル性も高いものになり得る。当該ガスバリアシートは、例えば食品、農薬、薬品、化粧品、医療品、電子部品、衣料等の包材などとして好適に用いられる。
当該ガスバリアシートの酸素透過度としては、100cc/atm/m2/day以下が好ましく、30cc/atm/m2/day以下がより好ましく、10cc/atm/m2/day以下がさらに好ましく、3cc/atm/m2/day以下が特に好ましい。酸素透過度は、20℃65%RH条件で測定される値とする。
<包材>
本発明の一実施形態に係る積層体を含む包材も、本発明の好適な一実施形態である。本発明の一実施形態に係る包材は、本発明の一実施形態に係る積層体、本発明の一実施形態に係る耐油シート又は本発明の一実施形態に係るガスバリアシートを含むものであってもよい。
本発明の一実施形態に係る積層体を含む包材も、本発明の好適な一実施形態である。本発明の一実施形態に係る包材は、本発明の一実施形態に係る積層体、本発明の一実施形態に係る耐油シート又は本発明の一実施形態に係るガスバリアシートを含むものであってもよい。
当該包材は、水蒸気バリア性及び酸素バリア性に優れ、リサイクル性も高いものになり得る。当該包材は、例えば食品、農薬、薬品、化粧品、医療品、電子部品、衣料等の包材として好適に用いられる。
例えば、本発明の好適な一実施形態は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水蒸気バリア性重合体を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上(好ましくは40質量%以上、60質量%以上、80質量%以上又は90質量%以上)であり、樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接しており、基材、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順で有する、積層体である。
また例えば本発明の好適な一実施形態は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水蒸気バリア性重合体を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上(好ましくは40質量%以上、60質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上)であり、樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接しており、さらに目止め層を備え、基材、目止め層、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順で有し、前記目止め層が基材と隣接しており、前記目止め層がビニルアルコール系重合体を含む、積層体である。
また例えば本発明の好適な一実施形態は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水分散性重合体を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上(好ましくは40質量%以上、60質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上)であり、樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接しており、基材、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順で有し、樹脂層(2)が層状無機物を含む、積層体である。
また例えば本発明の好適な一実施形態は、基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、樹脂層(1)が、水分散性重合体を含有し、樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、樹脂層(2)におけるビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上(好ましくは40質量%以上、60質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上)であり、樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接しており、さらに目止め層を備え、基材、前記目止め層、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順で有し、前記目止め層が基材と隣接しており、前記目止め層がビニルアルコール系重合体を含み、樹脂層(2)が層状無機物を含み、樹脂層(1)が最表層であり、前記基材が紙である、積層体である。
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
(水蒸気バリア性の評価)
積層体について、塗工面を内側にして、JIS Z 2080に基づき、カップ法にて温度40℃、相対湿度90%の条件下で水蒸気透過度(WVTR)を測定した。
積層体について、塗工面を内側にして、JIS Z 2080に基づき、カップ法にて温度40℃、相対湿度90%の条件下で水蒸気透過度(WVTR)を測定した。
(酸素バリア性の評価)
積層体について、酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX-TRAN2/20)を使用し、23℃50%RH条件にて酸素透過度(OTR)を測定した。また同装置を用い、23℃85%RH条件での酸素透過度(OTR)も測定した。
積層体について、酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX-TRAN2/20)を使用し、23℃50%RH条件にて酸素透過度(OTR)を測定した。また同装置を用い、23℃85%RH条件での酸素透過度(OTR)も測定した。
実施例及び比較例の積層体の製造に用いた材料を以下に示す。
(ビニルアルコール系重合体)
PVOH-1:粘度平均重合度1,120、けん化度98.8モル%、エチレン変性量6.5モル%のエチレン変性ポリビニルアルコール
PVOH-2:粘度平均重合度930、けん化度98.2モル%のポリビニルアルコール
PVOH-3:粘度平均重合度1,590、けん化度97.7モル%、エチレン変性量4.5モル%のエチレン変性ポリビニルアルコール
PVOH-4:ビニルアルコール系重合体(三菱ケミカル株式会社製「BVE8049Q」)
(ビニルアルコール系重合体)
PVOH-1:粘度平均重合度1,120、けん化度98.8モル%、エチレン変性量6.5モル%のエチレン変性ポリビニルアルコール
PVOH-2:粘度平均重合度930、けん化度98.2モル%のポリビニルアルコール
PVOH-3:粘度平均重合度1,590、けん化度97.7モル%、エチレン変性量4.5モル%のエチレン変性ポリビニルアルコール
PVOH-4:ビニルアルコール系重合体(三菱ケミカル株式会社製「BVE8049Q」)
(水分散性重合体を含有する分散液)
St-Acryl Em-1:ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液(BASF SE製「Joncryl 4130」、「Joncryl」は登録商標)
St-Acryl Em-2:ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液(星光PMC株式会社製「XP-8829」)
St-Acryl Em-1:ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液(BASF SE製「Joncryl 4130」、「Joncryl」は登録商標)
St-Acryl Em-2:ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液(星光PMC株式会社製「XP-8829」)
(ウレタン系重合体等)
PU:ウレタン系重合体(Covestro AG製「NeoRez R670XP」、「NeoRez」は登録商標)
PEI:数平均分子量70,000のポリエチレンイミン(日本触媒製「エポミンP-1000」)
PU:ウレタン系重合体(Covestro AG製「NeoRez R670XP」、「NeoRez」は登録商標)
PEI:数平均分子量70,000のポリエチレンイミン(日本触媒製「エポミンP-1000」)
(層状無機物)
マイカ:「NTS-10NC」トピー工業株式会社製(アスペクト比1,000)
マイカ:「NTS-10NC」トピー工業株式会社製(アスペクト比1,000)
(ポリエチレン)
LLDPEフィルム:「LS-76OC」出光ユニテック株式会社(50μm)
LLDPEフィルム:「LS-76OC」出光ユニテック株式会社(50μm)
[実施例1]
St-Acryl Em-1(ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液)を樹脂層(1)形成用の塗工液(1)として準備した。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液に、ウレタン系重合体であるPUを混合することにより、樹脂層(2)形成用の塗工液(2)を調製した。塗工液(2)におけるウレタン系重合体の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して5質量部とした。
St-Acryl Em-1(ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液)を樹脂層(1)形成用の塗工液(1)として準備した。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液に、ウレタン系重合体であるPUを混合することにより、樹脂層(2)形成用の塗工液(2)を調製した。塗工液(2)におけるウレタン系重合体の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して5質量部とした。
基材としての坪量80g/m2の晒クラフト紙に、乾燥後の塗工量として3g/m2となるようにリバースグラビアコーターを用いて前記塗工液(2)を塗工し、100℃で5分乾燥させ、樹脂層(2)を設けた。その後、樹脂層(2)の上に、乾燥後の塗工量として13g/m2となるように、ワイヤーバーを用いて前記塗工液(1)を塗工し、100℃で5分乾燥させ、樹脂層(1)を設けた。以上により、実施例1の積層体(基材/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
得られた実施例1の積層体の水蒸気バリア性(WVTR)は6.4cc/m2/day、23℃における酸素バリア性(OTR)は湿度50%で6.4cc/m2/day、湿度85%で77.4cc/m2/dayであった。
[実施例2]
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液を目止め層形成用の塗工液として調製した。
St-Acryl Em-1(ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液)を樹脂層(1)形成用の塗工液(1)として準備した。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液に、ウレタン系重合体であるPUを混合することにより、樹脂層(2)形成用の塗工液(2)を調製した。塗工液(2)におけるウレタン系重合体の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して5質量部とした。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液を目止め層形成用の塗工液として調製した。
St-Acryl Em-1(ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液)を樹脂層(1)形成用の塗工液(1)として準備した。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液に、ウレタン系重合体であるPUを混合することにより、樹脂層(2)形成用の塗工液(2)を調製した。塗工液(2)におけるウレタン系重合体の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して5質量部とした。
基材としての坪量80g/m2の晒クラフト紙に、乾燥後の塗工量として1g/m2になるようにリバースグラビアコーターを用いて前記目止め層形成用の塗工液を塗工し、100℃で5分乾燥させ、目止め層を設けた。その目止め層の上に、乾燥後の塗工量として3g/m2となるようにリバースグラビアコーターを用いて前記塗工液(2)を塗工し、100℃で5分乾燥させ、樹脂層(2)を設けた。その後、樹脂層(2)の上に、乾燥後の塗工量として13g/m2となるように、ワイヤーバーを用いて前記塗工液(1)を塗工し、100℃で5分乾燥させ、樹脂層(1)を設けた。以上により、実施例2の積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
得られた実施例2の積層体の水蒸気バリア性(WVTR)は7.2cc/m2/day、23℃における酸素バリア性(OTR)は湿度50%で1.6cc/m2/day、湿度85%で48.2cc/m2/dayであった。
[実施例3~7、比較例1]
塗工液(1)(水分散性重合体を含有する分散液)の種類、塗工液(2)におけるビニルアルコール系重合体の種類、及びウレタン系重合体の含有量(ビニルアルコール系重合体100質量部に対する含有量)を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例2と同様にして、実施例3~7及び比較例1の各積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
得られた各積層体について、水蒸気バリア性(WVTR)及び酸素バリア性(OTR)の評価をした。評価結果を表1に示す。
塗工液(1)(水分散性重合体を含有する分散液)の種類、塗工液(2)におけるビニルアルコール系重合体の種類、及びウレタン系重合体の含有量(ビニルアルコール系重合体100質量部に対する含有量)を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例2と同様にして、実施例3~7及び比較例1の各積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
得られた各積層体について、水蒸気バリア性(WVTR)及び酸素バリア性(OTR)の評価をした。評価結果を表1に示す。
[実施例8]
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液を目止め層形成用の塗工液として調製した。
St-Acryl Em-1(ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液)を樹脂層(1)形成用の塗工液(1)として準備した。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液に、ウレタン系重合体であるPU及び無機物であるマイカを混合することにより、樹脂層(2)形成用の塗工液(2)を調製した。塗工液(2)におけるウレタン系重合体の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して5質量部とした。また塗工液(2)における無機物の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して10質量部とした。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液を目止め層形成用の塗工液として調製した。
St-Acryl Em-1(ワックスを含有するスチレン-アクリル系共重合体の分散液)を樹脂層(1)形成用の塗工液(1)として準備した。
ビニルアルコール系重合体であるPVOH-1の水溶液に、ウレタン系重合体であるPU及び無機物であるマイカを混合することにより、樹脂層(2)形成用の塗工液(2)を調製した。塗工液(2)におけるウレタン系重合体の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して5質量部とした。また塗工液(2)における無機物の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して10質量部とした。
基材としての坪量80g/m2の晒クラフト紙に、乾燥後の塗工量として1g/m2になるようにリバースグラビアコーターを用いて前記目止め層形成用の塗工液を塗工し、100℃で5分乾燥させ、目止め層を設けた。その目止め層の上に、乾燥後の塗工量として3g/m2となるようにリバースグラビアコーターを用いて前記塗工液(2)を塗工し、100℃で5分乾燥させ、樹脂層(2)を設けた。その後、樹脂層(2)の上に、乾燥後の塗工量として13g/m2となるように、ワイヤーバーを用いて前記塗工液(1)を塗工し、100℃で5分乾燥させ、樹脂層(1)を設けた。以上により、実施例8の積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
得られた実施例8の積層体の水蒸気バリア性(WVTR)は4.3cc/m2/day、23℃における酸素バリア性(OTR)は湿度50%で1cc/m2/day未満、湿度85%で9.8cc/m2/dayであった。
[実施例9~12]
塗工液(1)(水分散性重合体を含有する分散液)の種類、塗工液(2)における無機物の含有量(ビニルアルコール系重合体100質量部に対する含有量)を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例8と同様にして、実施例9~12の各積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
得られた各積層体について、水蒸気バリア性(WVTR)及び酸素バリア性(OTR)の評価をした。評価結果を表1に示す。
塗工液(1)(水分散性重合体を含有する分散液)の種類、塗工液(2)における無機物の含有量(ビニルアルコール系重合体100質量部に対する含有量)を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例8と同様にして、実施例9~12の各積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
得られた各積層体について、水蒸気バリア性(WVTR)及び酸素バリア性(OTR)の評価をした。評価結果を表1に示す。
[実施例13]
実施例2と同様にして、基材上に目止め層及び樹脂層(2)を設けた積層体を得た。当該積層体の樹脂層(2)上に、LLDPEフィルムを重ね、熱ラミネートにより接着させて樹脂層(1)を設けた。以上により、実施例13の積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
実施例2と同様にして、基材上に目止め層及び樹脂層(2)を設けた積層体を得た。当該積層体の樹脂層(2)上に、LLDPEフィルムを重ね、熱ラミネートにより接着させて樹脂層(1)を設けた。以上により、実施例13の積層体(基材/目止め層/樹脂層(2)/樹脂層(1))を得た。
[比較例2]
塗工液(2)におけるウレタン系重合体(PU)をポリエチレンイミン(PEI)に変更したこと以外は実施例8と同様にして、比較例2の積層体の作製を試みた。しかし、塗工液(2)がゲル化し、塗工により樹脂層(2)を設けることが困難であったため、比較例2の積層体の作製及び評価を中止した。
塗工液(2)におけるウレタン系重合体(PU)をポリエチレンイミン(PEI)に変更したこと以外は実施例8と同様にして、比較例2の積層体の作製を試みた。しかし、塗工液(2)がゲル化し、塗工により樹脂層(2)を設けることが困難であったため、比較例2の積層体の作製及び評価を中止した。
樹脂層(1)が水蒸気バリア性樹脂を含有し、樹脂層(2)がビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有する実施例1~13の各積層体は、水蒸気バリア性及び酸素バリア性が高かった。またこれらの実施例の積層体は、樹脂層(2)がビニルアルコール系重合体を25質量%以上含むため、リサイクル処理の際に樹脂層(2)が水等の液体に溶解し易く、リサイクル性にも考慮された設計となっている。一方、比較例1のように樹脂層(2)がウレタン系重合体を含有しない場合は水蒸気バリア性に劣る結果となった。また比較例2のように、塗工液(2)にビニルアルコール系重合体と共にポリエチレンイミンと層状無機物を含有させた場合は、樹脂層(2)の形成が困難であった。
本発明の積層体は、耐油シート、ガスバリアシート、フレーバーバリアシート等の包材として好適に用いることができる。
Claims (22)
- 基材、樹脂層(1)及び樹脂層(2)を有し、
樹脂層(1)が、水蒸気バリア性樹脂を含有し、
樹脂層(2)が、ビニルアルコール系重合体及びウレタン系重合体を含有し、
樹脂層(2)における前記ビニルアルコール系重合体の含有量が25質量%以上である、積層体。 - 樹脂層(1)と樹脂層(2)とが隣接している、請求項1に記載の積層体。
- 前記基材、樹脂層(2)及び樹脂層(1)をこの順で有する、請求項1に記載の積層体。
- 樹脂層(2)における前記ウレタン系重合体の含有量が、前記ビニルアルコール系重合体100質量部に対して75質量部以下である、請求項1に記載の積層体。
- さらに目止め層を備え、前記目止め層が前記基材と隣接している、請求項1に記載の積層体。
- 前記目止め層がビニルアルコール系重合体を含む、請求項5に記載の積層体。
- 樹脂層(2)が、前記ビニルアルコール系重合体としてエチレン変性ビニルアルコール系重合体を含む、請求項1に記載の積層体。
- 樹脂層(1)が塗工により形成された層である、請求項1に記載の積層体。
- 前記水蒸気バリア性樹脂が水分散性重合体である、請求項1に記載の積層体。
- 前記水分散性重合体が、オレフィン系重合体及びスチレン系重合体からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項9に記載の積層体。
- 樹脂層(1)がさらにワックスを含有する、請求項9に記載の積層体。
- 樹脂層(1)における前記ワックスの含有量が、前記水分散性重合体100質量部に対して0.1質量部以上20質量部以下である、請求項11に記載の積層体。
- 前記ワックスが、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス及びカルナバワックスからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項11に記載の積層体。
- 前記水蒸気バリア性樹脂がポリオレフィンである、請求項1に記載の積層体。
- 樹脂層(1)が最表層である、請求項1に記載の積層体。
- 樹脂層(2)が層状無機物を含む、請求項1に記載の積層体。
- 樹脂層(1)が層状無機物を実質的に含有しない、請求項1に記載の積層体。
- 前記基材が紙である、請求項1に記載の積層体。
- 請求項1~18のいずれか1項に記載の積層体を含む、耐油シート。
- 請求項1~18のいずれか1項に記載の積層体を含む、ガスバリアシート。
- 請求項1~18のいずれか1項に記載の積層体を含む、包材。
- 請求項9~13及び15~18のいずれか1項に記載の積層体の製造方法であって、
前記ビニルアルコール系重合体及び前記ウレタン系重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(2)を設ける工程、及び
前記水分散性重合体を含有する塗工液を塗工し、60~140℃で1~30分乾燥させて、樹脂層(1)を設ける工程を有する、積層体の製造方法。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2024029499A1 (ja) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | 王子ホールディングス株式会社 | 積層体、及びこれを用いてなる紙加工品 |
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2025
- 2025-03-31 WO PCT/JP2025/013268 patent/WO2025211337A1/ja active Pending
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