(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】2021045851
(43)【公開日】20210325
(54)【発明の名称】バリアフィルムおよびパウチ
(51)【国際特許分類】
   B32B 27/32 20060101AFI20210226BHJP
   B32B 27/18 20060101ALI20210226BHJP
   B65D 65/40 20060101ALI20210226BHJP
【FI】
   !B32B27/32 E
   !B32B27/18 Z
   !B65D65/40 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
【全頁数】16
(21)【出願番号】2019168075
(22)【出願日】20190917
(71)【出願人】
【識別番号】000238005
【氏名又は名称】株式会社フジシールインターナショナル
【住所又は居所】大阪府大阪市淀川区宮原4丁目1番9号
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】登尾 英浩
【住所又は居所】大阪府大阪市淀川区宮原4丁目1番9号 株式会社フジシール内
【テーマコード(参考)】
3E086
4F100
【Fターム(参考)】
3E086AA23
3E086AB01
3E086AC07
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3E086DA01
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4F100YY00B
4F100YY00C
(57)【要約】
【課題】リサイクル適性とバリア性の両方の特性に優れたバリアフィルムおよびパウチを提供する。
【解決手段】バリアフィルム1000は、第1の直鎖状低密度ポリエチレン層101と、第2の直鎖状低密度ポリエチレン層102と、第1の直鎖状低密度ポリエチレン層101と第2の直鎖状低密度ポリエチレン層102との間のバリア層301とを備える。バリア層301は水溶性樹脂と無機粒子とを含む。ポリエチレン以外の材料の含有量がバリアフィルム1000の全体の質量の5質量%以下である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の直鎖状低密度ポリエチレン層と、
第2の直鎖状低密度ポリエチレン層と、
前記第1の直鎖状低密度ポリエチレン層と前記第2の直鎖状低密度ポリエチレン層との間のバリア層と、を備えるバリアフィルムであって、
前記バリア層は、水溶性樹脂と無機粒子とを含み、
ポリエチレン以外の材料の含有量が、前記バリアフィルムの全体の質量の5質量%以下である、バリアフィルム。
【請求項2】
前記水溶性樹脂は、ポリビニルアルコールを含む、請求項1に記載のバリアフィルム。
【請求項3】
前記無機粒子は、モンモリロナイトを含む、請求項1または請求項2に記載のバリアフィルム。
【請求項4】
前記第1の直鎖状低密度ポリエチレン層のシール立ち上がり温度と、前記第2の直鎖状低密度ポリエチレン層のシール立ち上がり温度との温度差が30℃以上である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載に記載のバリアフィルム。
【請求項5】
前記バリアフィルムの引張弾性率が300N/mm2以上である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のバリアフィルム。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のバリアフィルムを備える、パウチ。
【請求項7】
前記第1の直鎖状低密度ポリエチレン層のシール立ち上がり温度が前記第2の直鎖状低密度ポリエチレン層のシール立ち上がり温度よりも高く、
前記パウチの外側に前記第1の直鎖状低密度ポリエチレン層が配置され、
前記パウチの内側に前記第2の直鎖状低密度ポリエチレン層が配置されている、請求項6に記載のパウチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、バリアフィルムおよびパウチに関する。
【背景技術】
【0002】
パウチは、食品分野およびトイレタリーなどの様々な分野における包装体として活用されている。一般に、パウチは、複数の異なる材料のプラスチックフィルムを貼り合わされて形成されたプラスチックフィルムの積層体をヒートシールすることによって袋状に形成される。また、パウチは、内容物の放出、吸湿、劣化、または匂いの漏れ等を抑制するために、水蒸気および/または酸素の透過に対するバリア性を有している。
【0003】
特許文献1には、水蒸気および酸素透過率を低減し、長期間いかなる劣化もなく食料品および他の市販物を包装するために使用することができるバリアフィルムが開示されている。
【0004】
特許文献1に開示されたバリアフィルムは、リサイクル可能なバリアフィルムであって、高密度ポリエチレンを含む第1の層と、ポリエチレン以外のポリマーを含むバリア層とを含んでいる。バリア層に含まれるポリマーは、第1の層を通る酸素透過率に比べて、バリアフィルムを通る酸素透過率を低減するように作用する。また、バリア層は、バリアフィルムの総重量に基づいて、5重量パーセント未満の量でバリアフィルム中に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表2017−518205号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、パウチ等のプラスチック製品が廃棄され、河川などを通じて海洋に流出するプラスチックごみの問題が注目されている。プラスチックごみは、海洋で漂流する等して、自然環境に悪影響を与えるおそれがある。
【0007】
このようなプラスチックごみを低減する有効な方法の1つとして、廃棄されたプラスチック製品をリサイクルすることが考えられている。
【0008】
しかしながら、主要材料のプラスチックフィルムに加えて異種材料のプラスチックフィルムを含むパウチ等のプラスチック製品を再生樹脂ペレットにリサイクルした場合には、リサイクルして得られた再生樹脂ペレットに異種材料が含まれてしまうため、再生樹脂ペレットから所望する再生品が製造できないことがあった。そのため、異種材料を多く含むプラスチック材料は、リサイクル適性が低い傾向にあった。
【0009】
これに対し、プラスチックフィルム中の異種材料の含有量を低減させるための様々な試みがなされているが、異種材料はたとえばバリア性を向上させる等のプラスチックフィルムの品質向上のために用いられている。そのため、プラスチックフィルム中の異種材料の含有量を低下させることにより、プラスチックフィルムのバリア性が低下する等の問題が発生する。そのため、リサイクル適性とバリア性の両方の特性に優れたプラスチックフィルムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
ここで開示された実施形態によれば、第1の直鎖状低密度ポリエチレン層と、第2の直鎖状低密度ポリエチレン層と、第1の直鎖状低密度ポリエチレン層と第2の直鎖状低密度ポリエチレン層との間のバリア層と、を備えるバリアフィルムであって、バリア層は水溶性樹脂と無機粒子とを含み、ポリエチレン以外の材料の含有量がバリアフィルムの全体の質量の5質量%以下であるバリアフィルムを提供することができる。
【0011】
ここで開示された実施形態によれば、上記のバリアフィルムを備えるパウチを提供することができる。
【発明の効果】
【0012】
ここで開示された実施形態によれば、リサイクル適性とバリア性の両方の特性に優れたバリアフィルムおよびパウチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態のバリアフィルムの模式的な断面図である。
【図2】ビカット軟化点を測定する方法を図解するための模式的な平面図である。
【図3】実施形態のバリアフィルムの製造方法の一例の製造工程のフローチャートである。
【図4】バリアフィルムの製造方法の他の一例により製造されたバリアフィルムの模式的な断面図である。
【図5】実施形態のパウチの模式的な斜視図である。
【図6】実験例のバリアフィルムのシール温度とシール強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、実施形態について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【0015】
<バリアフィルムの構造>
図1に、実施形態のバリアフィルム1000の模式的な断面図を示す。バリアフィルム1000は、第1の直鎖状低密度ポリエチレン層(以下、「第1層」という)101と、第2の直鎖状低密度ポリエチレン層(以下、「第2層」という)102と、第1層101と第2層102との間のバリア層301とを備えている。
【0016】
また、バリアフィルム1000は、第1層101とバリア層301との間に第1のアンカーコート層201を備えるとともに、第2層102とバリア層301との間に第2のアンカーコート層202を備えている。さらに、バリアフィルム1000は、第2層102と第2のアンカーコート層202との間に第3の直鎖状低密度ポリエチレン層(以下、「第3層」という)103を備えている。
【0017】
<第1層>
第1層101は、直鎖状低密度ポリエチレン(以下、「LLDPE」という)を第1層101全体の50質量%以上含んでいれば、たとえば高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、またはその両方等のポリエチレンを含んでいてもよい。バリアフィルム1000の透明性と強度とを高くする観点からは、第1層101は、LLDPEを第1層101全体の60質量%以上含むことが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましく、80質量%以上含むことがさらに好ましく、90質量%以上含むことが特に好ましい。第1層101中のLLDPEの含有量が大きくなるにつれて、バリアフィルム1000をリサイクルして得られる再生樹脂ペレットの材料がLLDPEに統一される傾向が大きくなるため、バリアフィルム1000のリサイクル適性が優れる傾向にある。
【0018】
第1層101に含まれるLLDPEは、たとえば従来から公知のLLDPEであってもよい。従来から公知のLLDPEとしては、たとえば、エチレンのホモポリマーまたはコポリマーであって、少なくとも1個のα−オレフィンを有するLLDPEが挙げられる。ここで、α−オレフィンは、たとえば、炭素原子3〜20個を有し、0.89g/cm3以上0.94g/cm3未満の密度を有し得る。当該密度は、0.915g/cm3以上0.94g/cm3未満であることが好ましく、0.915g/cm3以上0.925g/cm3以下であることがより好ましい。適したα−オレフィンは、たとえば、3〜20個、好ましくは3〜12個、より好ましくは3〜8個の炭素原子を含んだ脂肪族α−オレフィン類であってもよい。特に適したα−オレフィンは、たとえば、エチレン、プロピレン、ブテン−1,4−メチル−1−ペンテン、ヘキセン−1若しくはオクテン−1;またはプロピレン、ブテン−1,4−メチル−1−ペンテン、ヘキセン−1およびオクテン−1のうちの1若しくは複数個との組み合わせにおけるエチレン等であってもよい。また、従来から公知のLLDPEは、コモノマー由来の短鎖分岐を別にすれば実質的に直鎖であり得る。第1層101の厚さは、特に限定されないが、20μm以上80μm以下であることが好ましい。
【0019】
<第2層>
第2層102も、LLDPEを第2層102全体の50質量%以上含んでいれば、たとえばHDPE、LDPE、またはその両方等のポリエチレンを含んでいてもよい。バリアフィルム1000の透明性と強度とを高くするとともに、リサイクル適性を向上させる観点からは、第2層102はLLDPEを第2層102全体の60質量%以上含むことが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましく、80質量%以上含むことがさらに好ましく、90質量%以上含むことが特に好ましい。第2層102に含まれるLLDPEについての説明は、第1層101にLLDPEについての説明と同様であるため、ここでは、その説明については省略する。第2層102の厚さは、特に限定されないが、20μm以上150μm以下であることが好ましい。
【0020】
<バリア層>
バリア層301は水溶性樹脂と無機粒子とを含む。バリア層301は、第1層101および第2層102に含まれるLLDPE等のポリエチレンに対して異種材料となる。ただし、バリア層301が水溶性樹脂を含む場合には、たとえば熱処理および水処理等によって、バリアフィルム1000からバリア層301を容易に除去または削減することが可能となることから、バリアフィルム1000をリサイクルして得られる再生樹脂ペレットの材料がポリエチレンに統一される傾向が大きくなるため、バリアフィルム1000のリサイクル適性が優れる傾向にある。したがって、バリアフィルム1000のリサイクル適性を向上させる観点からは、バリア層301の樹脂は、水溶性樹脂以外の樹脂は含まず、水溶性樹脂のみを含むことが好ましい。
【0021】
バリア層301に含まれる水溶性樹脂としては、従来から公知の水溶性樹脂を用いることができる。従来から公知の水溶性樹脂としては、たとえばポリビニルアルコール(PVA)等が挙げられる。PVAは、ガスバリア性に優れている点で好ましい。
【0022】
バリア層301は、無機粒子を含む。バリア層301が無機粒子を含む場合には、バリアフィルム1000における酸素の透過に対するバリア性(以下、「酸素バリア性」という)および/または水蒸気の透過に対するバリア性(以下、「水蒸気バリア性」という)が向上する傾向にある。
【0023】
無機粒子としては、たとえば、無機層状化合物を用いることができる。無機層状化合物は、単位結晶層が積層して層状構造を形成したものであり得る。無機層状化合物としては、たとえば、グラファイト、リン酸塩系誘導体型化合物(リン酸ジルコニウム系化合物等)、カルコゲン化物、ハイドロタルサイト類化合物、リチウムアルミニウム複合水酸化物、または粘土系鉱物等を用いることができる。粘土系鉱物としては、たとえば、カオリナイト等のカオリナイト−蛇紋石族の粘土鉱物、タルク等のタルク−パイロフィライト族の粘土鉱物、モンモリロナイト等のスメクタイト族の粘土鉱物、パーミキュライト族の粘土鉱物、テトラシリリックマイカ等のマイカ族の粘土鉱物、ザンソフィライト等の脆雲母族の粘土鉱物、またはクリノクロア等の緑泥石族の粘土鉱物等を用いることができる。
【0024】
バリアフィルム1000における酸素バリア性および/または水蒸気バリア性を向上させる観点からは、住友化学株式会社製のEXCEVIER(登録商標)からバリア層301を形成することが好ましい。EXCEVIER(登録商標)は、水溶性樹脂としてPVAを含むとともに無機粒子としてモンモリロナイトを含む水溶性樹脂組成物である。EXCEVIER(登録商標)を加熱してバリア層301を形成した場合には、当該加熱により無機粒子が規則的に整列するため、バリア層301の酸素バリア性および/または水蒸気バリア性が向上すると言われている。また、当該加熱により硬化したPVAを含むバリア層301の酸素バリア性および水蒸気バリア性を向上させることもできる。
【0025】
なお、モンモリロナイトは、珪素と酸素の四面体がシート状に連なった四面体シートと、アルミニウムと水酸基の八面体がシート状に連なった八面体シートとを備え、1枚の八面体シートが2枚の四面体シートに挟まれたサンドウィッチ構造を有する単位結晶層を有する無機粒子である。
【0026】
たとえばバリア層301に含まれる水溶性樹脂および無機粒子等のポリエチレン以外の材料は、バリアフィルム1000の全体の質量の5質量%以下含まれる。これにより、バリアフィルム1000は高いリサイクル適性を有することができる。リサイクル適性を向上させる観点からは、ポリエチレン以外の材料は、バリアフィルム1000全体の4質量%以下含まれることが好ましく、3質量%以下含まれることがより好ましく、2質量%以下含まれることがさらに好ましく、1質量%以下含まれることが特に好ましい。ここで、ポリエチレン以外の材料とは、LLDPE、HDPE、およびLDPE等の従来から公知のポリエチレンとは異なる材料を意味する。
【0027】
<第3層>
バリアフィルム1000は第3層103を含んでいてもよい。第3層103も、LLDPEを第3層103全体の50質量%以上含んでいれば、たとえばHDPE、LDPE、またはその両方等のポリエチレンを含んでいてもよい。バリアフィルム1000の透明性と強度とを高くする観点からは、第3層103はLLDPEを第3層103全体の60質量%以上含むことが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましく、80質量%以上含むことがさらに好ましく、90質量%以上含むことが特に好ましい。第3層103に含まれるLLDPEについての説明は、第1層101および第2層102に含まれるLLDPEについての説明と同様であるため、ここではその説明については省略する。
【0028】
バリアフィルム1000のヒートシールによる変形(以下、「シール変形」ともいう)を低減する観点からは、第3層103のビカット軟化点は、85℃以上であることが好ましく、90℃以上であることがより好ましく、95℃以上であることがさらに好ましく、100℃以上であることが特に好ましい。第3層103のビカット軟化点の上限値は特に限定されないが、たとえば後述する押出しラミネート法に適したビカット軟化点であることが好ましい。
【0029】
なお、本明細書において、「ビカット軟化点」は、第3層103が急速に軟化し始める温度を意味する。以下、図2の模式的平面図を参照して、ビカット軟化点を測定する方法について説明する。
【0030】
まず、図2に示されるように、測定対象となる第3層103の試験片403を台座401上に設置する。次に、図2に示されるように、試験片403の表面との接触面積が1mm2となるように押込み圧子402を試験片403の表面上に設置する。
【0031】
次に、試験片403の表面上に設置された押込み圧子402に、図2の矢印404で示される方向に荷重(50N/mm2)を印加する。押込み圧子402によって試験片403の表面に当該荷重を印加した状態で50℃/hourの昇温速度で試験片403の温度を上昇させる。そして、押込み圧子402が試験片403に1mm侵入したときの試験片403の温度がビカット軟化点とされる。
【0032】
また、ヒートシール後のバリアフィルム1000のシール変形を抑制する観点からは、第3層103のデュロメータ硬さHDDは、50HDD以上であることが好ましく、55HDD以上であることがより好ましい。第3層103のデュロメータ硬さHDDの上限値は特に限定されないが、たとえばバリアフィルム1000の種々の製造方法に適したデュロメータ硬さHDDを適宜選択することができる。
【0033】
第3層103のデュロメータ硬さHDDは、JIS K 7215−1986に準拠して測定される。
【0034】
<第1のアンカーコート層>
第1のアンカーコート層201としては、たとえば従来から公知のアンカーコート層を用いることができる。第1のアンカーコート層201としては、第1層101とバリア層301との接合力を高める材料を用いることが好ましい。
【0035】
<第2のアンカーコート層>
第2のアンカーコート層202としても、たとえば従来から公知のアンカーコート層を用いることができる。第2のアンカーコート層202としては、第3層103とバリア層301との接合力を高める材料を用いることが好ましい。
【0036】
<バリアフィルムの製造方法>
図3に、バリアフィルム1000の製造方法の一例の製造工程のフローチャートを示す。図3に示すように、バリアフィルム1000の製造方法の一例は、第1層101上にバリア層301を形成する工程S10と、バリア層301上に第2層102を形成する工程S20とを備えている。
【0037】
以下、バリアフィルム1000の製造方法の一例である第1の製造方法(押出しラミネート法)と、バリアフィルム1000の製造方法の他の一例である第2の製造方法(ドライラミネート法)とについて説明する。
【0038】
<第1の製造方法(押出しラミネート法)>
(1−1)まず、第1層101上に第1のアンカーコート層201を形成する。第1のアンカーコート層201の形成方法は、特に限定されず、たとえばグラビアコーティング等の従来から公知のコーティング方法を用いることができる。
【0039】
(1−2)次に、第1のアンカーコート層201上にバリア層301の前駆体となる水溶性樹脂組成物(以下、「バリア層前駆体」という)を塗布する。バリア層前駆体の形成方法も、特に限定されず、たとえばグラビアコーティング等の従来から公知のコーティング方法を用いることができる。
【0040】
(1−3)次に、被加熱対象物としてのバリア層前駆体を加熱することによって第1のアンカーコート層201上にバリア層301を形成する。バリア層前駆体の加熱方法は、バリア層301を形成することができれば特に限定されないが、バリア層301のバリア性を向上させつつ、他層の熱ダメージを抑制する観点からは、バリア層前駆体を40℃以上80℃以下の温度で加熱することが好ましい。バリア層前駆体に含まれる溶剤を揮発して被膜を形成するために乾燥炉を用いた乾燥処理を行なうこともできるが、当該乾燥処理をバリア層前駆体を加熱する工程としてもよい。
【0041】
上記の(1−1)から(1−3)の工程により、第1層101上にバリア層301を形成する工程S10が完了する。
【0042】
(1−4)次に、バリア層301上に第2のアンカーコート層202を形成する。第2のアンカーコート層202の形成方法も、特に限定されず、たとえばグラビアコーティング等の従来から公知のコーティング方法を用いることができる。
【0043】
(1−5)次に、押出し装置を用いて、第1層101と第1のアンカーコート層201とバリア層301と第2のアンカーコート層202との積層体と、第2層102との間に、第3層103を構成する樹脂をTダイから押し出す。これにより、当該積層体の第2のアンカーコート層202と第2層102との間に第3層103を構成する樹脂が挟み込まれて、第2層102が第2のアンカーコート層202上に接合される。
【0044】
上記の(1−4)および(1−5)の工程により、バリア層301上に第2層102を形成する工程S20が完了する。以上により、図1に示されるバリアフィルム1000が製造される。
【0045】
上記においては、(1−3)の工程でバリア層前駆体を加熱してバリア層301を形成する場合について説明したが、(1−3)の工程とは別に、または、(1−3)の工程に加えて、(1−4)および/または(1−5)の工程において、バリア層前駆体を加熱してバリア層301を形成してもよい。バリア層301が80℃以下の温度で複数回加熱されることによって、バリア層301のバリア性をさらに高めることができる。
【0046】
<第2の製造方法(ドライラミネート法)>
(2−1)まず、第1の製造方法と同様に、第1層101上に、第1のアンカーコート層201を形成する。
【0047】
(2−2)次に、第1の製造方法と同様に、第1のアンカーコート層201上に、バリア層前駆体を塗布する。
【0048】
(2−3)次に、第1の製造方法と同様に、被加熱対象物としてのバリア層前駆体を加熱することによって第1のアンカーコート層201上にバリア層301を形成する。バリア層前駆体の加熱方法は、バリア層301を形成することができれば特に限定されないが、バリア層301のバリア性を向上させつつ、他層の熱ダメージを抑制する観点からは、バリア層前駆体を40℃以上80℃以下の温度で加熱することが好ましい。
【0049】
上記の(2−1)から(2−3)の工程により、第1層101上にバリア層301を形成する工程S10が完了する。
【0050】
(2−4)次に、バリア層301上に接着層の前駆体となる接着層前駆体を形成する。接着層前駆体の形成方法は、特に限定されないが、たとえばグラビアコーティング等の従来から公知のコーティング方法を用いることができる。接着層前駆体は、接着層を形成することができれば特に限定されないが、従来から公知の接着層前駆体を用いることができる。ただし、異種材料を低減することによってバリアフィルム1000のリサイクル適性を向上させる観点からは、オレフィン系の接着層を形成可能な接着層前駆体を用いることが好ましい。
【0051】
(2−5)次に、接着層前駆体中の不要な溶剤を除去することによって接着層を形成する。接着層の形成は、たとえば、接着層前駆体の形成後の積層体を乾燥炉を通過させて接着層前駆体を乾燥させることにより行なうことができる。なお、第2の製造方法においては、第1の製造方法の第2のアンカーコート層202および第3層103の代わりに接着層が形成される。
【0052】
(2−6)次に、接着層上に第2層102を圧着させることによって、第2層102が接着層上に接合される。
【0053】
上記の(2−4)から(2−6)の工程により、バリア層301上に第2層102を形成する工程S20が完了する。以上により、図4に示されるバリアフィルム1000が製造される。
【0054】
図4に、第2の製造方法によって製造されたバリアフィルム1000の模式的な断面図を示す。図4に示すように、第2の製造方法によって製造されたバリアフィルム1000においては、第2層102が接着層203を介してバリア層301と接合している。
【0055】
上記においては、バリア層前駆体を加熱してバリア層301を形成した後に接着層前駆体を塗布しているが、バリア層301の形成前のバリア層前駆体上に接着層前駆体を塗布して、バリア層前駆体と接着層前駆体とを加熱することによって、バリア層301上に接着層を形成してもよい。
【0056】
上記の第1の製造方法と第2の製造方法とを比較すると、第1の製造方法は、第2の製造方法と比較して、第1層101が通過する乾燥炉の長さを短くすることができるため、第1層101が受ける熱ダメージを低減することができる傾向にあると考えられる。
【0057】
<バリアフィルムの特性>
バリアフィルム1000を用いたパウチの印刷加工時および製袋加工時におけるピッチずれの発生を低減する観点からは、バリアフィルム1000の引張弾性率は、300N/mm2以上であることが好ましく、400N/mm2以上であることがより好ましく、500N/mm2以上であることがさらに好ましく、600N/mm2以上であることが特に好ましい。
【0058】
バリアフィルム1000の引張弾性率は、JIS K 7161−1:2014(ISO 527−1:2012)に準拠して測定される。
【0059】
また、シール強度の広い安定領域を得る観点からは、第1層101のシール立ち上がり温度と、第2層102のシール立ち上がり温度との温度差は、30℃以上であることが好ましく、40℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることがさらに好ましい。
【0060】
バリアフィルム1000がシール強度の広い安定領域を有する場合には、たとえばバリアフィルム1000を用いてパウチを製造する際(バリアフィルム1000同士をシールする際)に、シール表層にシール立ち上がり温度が高い層を配置することによって、加熱されたシールバー(シール用の金型)に樹脂が貼り付くことを抑制することができる。シールバーに樹脂が貼り付くことが抑制できた場合には、シーリング性の低下、および予定のパウチ形状からの変形等の問題の発生を抑制することができる。
【0061】
なお、本明細書において、「シール立ち上がり温度」とは、加熱によってシール強度が最初に発現する温度を意味する。
【0062】
バリアフィルム1000においては、第1層101をシール表層として用いるとともに第2層102をシーラント層として用いてもよく、第2層102をシール表層として用いるとともに第1層101をシーラント層として用いてもよい。なお、シール表層の方がシーラント層と比べてシール立ち上がり温度が高くなる。
【0063】
なお、本明細書において、「シール表層」とは、バリアフィルム1000のヒートシール時にバリアフィルム1000を加熱するためのシールバーと接する層を意味する。また、本明細書において、「シーラント層」とは、バリアフィルム1000のヒートシールによって熱融着する層を意味する。具体的には、パウチは、シーラント層同士をヒートシールにより熱融着して形成される。
【0064】
バリアフィルム1000の酸素バリア性を高くする観点からは、バリアフィルム1000の酸素透過度は3.0cc/(m2・24h)以下であることが好ましく、2.0cc/(m2・24h)以下であることがより好ましく、1.0cc/(m2・24h)以下であることがさらに好ましく、0.5cc/(m2・24h)以下であることが特に好ましい。
【0065】
バリアフィルム1000の酸素透過度は、JIS K 7126−2:2006(ISO 15105−2:2003)(プラスチック−フィルム及びシート−ガス透過度試験方法−第2部:等圧法、付属書A:電解センサ法による酸素ガス透過度の試験方法)に準拠して、温度23℃および湿度65%RTの条件で測定される。
【0066】
バリアフィルム1000の水蒸気バリア性を高くする観点からは、バリアフィルム1000の水蒸気透過度は3.0g/(m2・24h)以下であることが好ましく、2.0g/(m2・24h)以下であることがより好ましく、1.0g/(m2・24h)以下であることがさらに好ましく、0.5g/(m2・24h)以下であることが特に好ましい。
【0067】
バリアフィルム1000の水蒸気透過度は、JIS Z 0208−1976に準拠して、温度40℃および湿度90%RTの条件で測定される。
【0068】
バリアフィルム1000において、ポリエチレンと異種の材料は、バリアフィルム1000の全体の質量の少なくとも5質量%以下しか含まれていない。したがって、実施形態のバリアフィルム1000の95質量%以上がポリエチレンから構成されているため、バリアフィルム1000を容易にリサイクルすることができる。ここで、ポリエチレンには、たとえばLLDPE、HDPE、およびLDPE等の従来から公知のポリエチレンが含まれる。
【0069】
また、ポリエチレンと異種材料のバリア層301の樹脂は水溶性樹脂を含んでいることから、リサイクル適性に優れたバリアフィルム1000を実現することができる。
【0070】
また、バリアフィルム1000の製造工程において、高温(たとえば80℃を超える温度)での処理を行なわないことにより、PVAの黄変(熱ダメージ)を抑制することができ、結果的に、バリアフィルム1000の透明性を高く維持することができる。
【0071】
図5に、バリアフィルム1000を用いて製造された実施形態のパウチ2000の模式的な斜視図を示す。実施形態のパウチ2000は、バリアフィルム1000を用いて製造されているため、酸素バリア性および水蒸気バリア性に優れているとともに、リサイクル適性にも優れている。実施形態のパウチ2000は、たとえば図5に示すような口栓3000を有していてもよく、チャックを有していてもよい。実施形態のパウチ2000が口栓3000またはチャックを有する場合には、口栓3000またはチャックも、ポリエチレンからなることが好ましい。また、たとえば、第1層101のシール立ち上がり温度が第2層102のシール立ち上がり温度よりも高い場合には、パウチ2000の外側に第1層101が配置され、パウチ2000の内側に第2層102が配置されることになる。
【実施例】
【0072】
<実験例1>
まず、第1のLLDPEフィルム(東洋紡株式会社製の商品名「L6100」、厚さ70μm)上にアンカーコート剤(東洋モートン株式会社製の商品名「オリバイン(登録商標) EL−510−1/CAT−RT87」)をグラビアコーティングにより、乾燥後の塗布量が0.25g/m2となるように塗布し、約80℃の乾燥炉内で加熱して乾燥させた。これにより、第1のLLDPEフィルム上でアンカーコート剤が固化して第1のアンカーコート層が形成された。
【0073】
次に、第1のアンカーコート層上にバリア層前駆体(住友化学株式会社製の「EXCEVIER(登録商標)」)をグラビアコーティングにより、乾燥後の塗布量が1.25g/m2となるように塗布し、約80℃の乾燥炉内で加熱して乾燥させた。これにより、第1のアンカーコート層上でバリア層前駆体が固化して厚さ2μmのバリア層が形成された。乾燥炉内における第1のLLDPEフィルムの進行速度は約100m/minであった。
【0074】
次に、バリア層上にアンカーコート剤(東洋モートン株式会社製の商品名「オリバイン(登録商標) EL−510−1/CAT−RT87」)を塗布し、約80℃の乾燥炉内で加熱して乾燥させた。これにより、バリア層上でアンカーコート剤が固化して第2のアンカーコート層が形成された。
【0075】
次に、押出しラミネート装置の押出し機からLLDPE樹脂(宇部丸善ポリエチレン株式会社製の商品名「ユメリット(登録商標) 021GT」)をTダイを通してバリア層上に20μmの厚さで押出すとともに、押出されたLLDPE樹脂を介して別の繰り出しロールから繰り出された第2のLLDPEフィルム(東洋紡株式会社製の商品名「L3105」、厚さ40μm)を貼り合わせる押出しラミネートを行なった。なお、押出されたLLDPE樹脂のビカット軟化点は95℃であり、デュロメータ硬さは55HDDであって、融点は104℃〜116℃であった。
【0076】
これにより、LLDPE樹脂が固化して、バリア層上に第2のLLDPEフィルムが接合された。以上により、実験例のバリアフィルムが作製された。実験例のバリアフィルム中のポリエチレン以外の材料の含有量は、実験例のバリアフィルムの全体の質量の1.5%であった。
【0077】
次に、上記のようにして作製された実験例のバリアフィルムを2枚用意し、シーラント層となる第2のLLDPEフィルムの表面同士が互いに向かい合うように重ね合わせた。その後、シール表層となる第1のLLDPEフィルムに、加熱されたシールバーを接触加圧させて加熱することによって、2枚のバリアフィルムの第2のLLDPEフィルム同士をヒートシールにより接合した。
【0078】
次に、上記のようにヒートシールにより接合した2枚のバリアフィルムから幅15mmのサンプルを切り出して、JIS Z 1707:2019に準拠して、シール強度(N/15mm)を測定した。
【0079】
上記のシール表層の加熱温度(以下、「シール温度」という)を変更しながら、上記の操作を繰り返してシール強度を測定した。なお、シール圧力は0.3MPaで固定されるとともに、シール時間は1秒で固定された。その結果を図6に示す。なお、図6において、実線のシーラント層のシール強度が上記で測定されたシール強度を示している。
【0080】
図6に示すように、シーラント層となる第2のLLDPEフィルムのシール立ち上がり温度は約80℃であった。また、シール温度が約80℃から約100℃の範囲ではシール強度は約25(N/15mm)に急速に増大し、シール温度が約100℃から約120℃の範囲ではシール強度は約25(N/15mm)から緩やかに増大した。シール温度が約120℃を超えるとシール強度は約25(N/15mm)まで低下していき、シール温度が約130℃を超えるとシール強度は25(N/15mm)を超えた当たりでほぼ一定となった。
【0081】
また、図6に示すように、シール表層のシール立ち上がり温度は、約130℃であった。したがって、実験例のバリアフィルムのシール表層のシール立ち上がり温度とシーラント層のシール立ち上がり温度との温度差は、約50℃であった。ただ、シール温度が約130℃を超えると、シール表層のシールバーへの貼り付きが発生するとともに、シール収縮の発生が見受けられた。
【0082】
以上の結果から、実験例のバリアフィルムのシール強度の安定領域は約100℃から約130℃の範囲であると考えられる。実験例のバリアフィルムは、このような広いシール強度の安定領域を有するとともに、この安定領域では約25(N/15mm)以上の高いシール強度を発現する。したがって、実験例のバリアフィルムは、ヒートシール性に優れたバリアフィルムであると考えられる。なお、シール強度の安定領域の範囲を考慮すると実験例のバリアフィルムのターゲットとすべきシール温度は約110℃から約120℃の範囲と推測される。
【0083】
<実験例2>
実験例のバリアフィルムの酸素透過度とともに、実験例のバリアフィルムの押出しラミネート前の積層体(第1のLLDPEフィルム/第1のアンカーコート層/バリア層)の酸素透過度を測定した。実験例のバリアフィルムの酸素透過度および実験例のバリアフィルムの押出しラミネート前の積層体の酸素透過度を、JIS K 7126−2:2006(ISO 15105−2:2003)(プラスチック−フィルム及びシート−ガス透過度試験方法−第2部:等圧法、付属書A:電解センサ法による酸素ガス透過度の試験方法)に準拠して、温度23℃および湿度65%RTの条件で測定した。また、実験例のバリアフィルムの押出しラミネート前の積層体の水蒸気透過度をJIS Z 0208−1976に準拠して、温度40℃および湿度90%RTの条件で測定した。その結果を表1に示す。
【0084】
【表1】
【0085】
表1に示すように、実験例のバリアフィルムの酸素透過度は1.2cc/(m2・24h)であった。また、上記積層体の酸素透過度は3.0cc/(m2・24h)であって水蒸気透過度は3.0g/(m2・24h)であった。これは、バリア層が複数回加熱されることによって、バリア性が高くなることを示していると考えられる。すなわち、バリア層前駆体が加熱により乾燥させられてバリア層が形成される(1回目の加熱)。この段階の積層体でも十分に高いバリア性(酸素透過度:3.0cc/(m2・24h))を有している。さらに、このバリア層上に第2のアンカーコート層を形成するに際し、バリア層は約80℃の乾燥炉内で加熱される(2回目の加熱)。このようにして形成された第2のアンカーコート層に第2のLLDPEフィルムをLLDPE樹脂で接合して作製された実験例のバリアフィルムは1.2cc/(m2・24h)の酸素透過度を有している。実験例のバリアフィルムの酸素透過度はバリア層のバリア性に大きく依存していることを考慮すると、これは、バリア層が複数回加熱されることによって、バリア性が高くなることを意味していると考えられる。
【0086】
<実験例3>
実験例のバリアフィルムから5つのサンプル(サンプル1〜5)を作製した。そして、サンプル1〜5のMD(Machine Direction)方向およびTD(Transverse Direction)方向のそれぞれの引張強さ(N/15mm)、伸び率(%)および引張弾性率(N/mm2)を測定するとともに、サンプル1〜5のMD方向のヘイズ(%)を測定した。その結果を表2に示す。
【0087】
表2に示される引張強さ、伸び率および引張弾性率は、JIS K 7161−1:2014(ISO 527−1:2012)に準拠して測定された値である。なお、表2の伸び率は、IS K 7161−1:2014(ISO 527−1:2012)の引張ひずみに相当する。また、表2に示されるヘイズは、JIS K 7136:2000(ISO 14782:1999)に準拠して測定された値である。
【0088】
【表2】
【0089】
表2に示すように、サンプル1〜5のMD方向の引張強さの平均値は48.33(N/15mm)であり、伸び率は900(%)であり、引張弾性率は335.6(N/mm2)であり、ヘイズは24.69(%)であった。
【0090】
また、サンプル1〜5のTD方向の引張強さの平均値は40.26(N/15mm)であり、伸び率は900(%)であり、引張弾性率は389.8(N/mm2)であった。
【0091】
以上のように実施形態および実験例について説明を行なったが、上述の各実施形態および各実験例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【0092】
今回開示された実施形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0093】
101 第1層、102 第2層、103 第3層、201 第1のアンカーコート層、202 第2のアンカーコート層、203 接着層、301 バリア層、401 台座、402 押込み圧子、403 試験片、404 矢印、501 繰り出しロール、502 塗工ロール、503 乾燥炉、504 押出機、505 Tダイ、506 冷却ロール、507 巻き取りロール、601 繰り出しロール、602 塗工ロール、603 乾燥炉、606 加熱ロール、607 繰り出しロール、1000 バリアフィルム、2000 パウチ、3000 口栓。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】