特開 2021-160113 バイオマス由来の樹脂層を有する積層体、およびそれを用いた液体用紙容器および包装製品

(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】特開2021-160113(P2021-160113A)

(43)【公開日】2021年10月11日

(54)【発明の名称】バイオマス由来の樹脂層を有する積層体、およびそれを用いた液体用紙容器および包装製品

(51)【国際特許分類】

   B32B 9/02 20060101AFI20210913BHJP

   B32B 9/06 20060101ALI20210913BHJP

   B32B 27/32 20060101ALI20210913BHJP

   B32B 7/022 20190101ALI20210913BHJP

   B65D 65/40 20060101ALI20210913BHJP

   C08L 23/06 20060101ALI20210913BHJP

【ＦＩ】

   B32B9/02

   B32B9/06

   B32B27/32 Z

   B32B7/022

   B65D65/40 DBRH

   B65D65/40BSK

   C08L23/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2020-61675(P2020-61675)

(22)【出願日】2020年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000183484

【氏名又は名称】日本製紙株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074181

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 明博

(74)【代理人】

【識別番号】100206139

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 匡

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 絵里

(72)【発明者】

【氏名】浜村 政博

【テーマコード（参考）】

3E086

4F100

4J002

【Ｆターム（参考）】

3E086AA21

3E086AB01

3E086AD02

3E086BA04

3E086BA13

3E086BA14

3E086BA15

3E086BB15

3E086BB51

3E086BB90

3E086CA01

3E086CA11

3E086DA08

4F100AH02

4F100AH02B

4F100AH02C

4F100AK04

4F100AK04B

4F100AK04C

4F100BA02

4F100BA03

4F100BA06

4F100BA07

4F100DG10

4F100DG10A

4F100GB15

4F100GB16

4F100JA06

4F100JA06B

4F100JA06C

4F100JC00

4F100JC00B

4F100JC00C

4F100JK02

4F100JK07

4F100JK07B

4F100JK07C

4F100YY00B

4F100YY00C

4J002BB031

4J002BB032

4J002GF00

4J002GG01

4J002GG02

(57)【要約】

【課題】 地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化が図れ、且つ加工性のよいバイオマス由来の樹脂層を有する積層体、およびそれを用いた液体用紙容器および包装製品を得る。
【解決手段】 紙基材層２の表裏面に、または表裏面のいずれか一方にバイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂で形成されたバイオマスポリエチレン樹脂層３を備える積層体１であって、バイオマスポリエチレン樹脂層中のバイオマス度を７０％以上とし、バイオマスポリエチレン樹脂層の曲げ弾性率を１５０ＭＰａ以下とすることにより、積層体１における化石燃料の使用量を大幅に削減することができるようにするとともに、バイオマスポリエチレン樹脂層の低温シールを可能とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

紙基材層の表裏面に、または表裏面のいずれか一方にバイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂で形成されたバイオマスポリエチレン樹脂層を備える積層体であって、バイオマスポリエチレン樹脂層中のバイオマス度が７０％以上であり、バイオマスポリエチレン樹脂層の曲げ弾性率は１５０ＭＰａ以下であることを特徴とするバイオマス由来の樹脂層を有する積層体。

【請求項2】

請求項１に記載の積層体を用いてなることを特徴とする液体用紙容器。

【請求項3】

請求項１に記載の積層体を用いてなることを特徴とする包装製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマス由来の樹脂層を有する積層体、およびそれを用いた液体用紙容器および包装製品に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化対策や循環型社会の構築といった観点から、材料分野において化石燃料の代替品としてバイオマスが広く利用されている。
その利用の１つとして、バイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂が、例えば、紙を基材とする液体用紙容器や包装製品などに用いる積層体に、化石燃料由来のポリエチレンに代わるものとして利用されている。

【0003】

従来、バイオマスポリエチレン樹脂が利用された積層体として、少なくとも、第１のポリオレフィン樹脂層と、紙基材層と、第２のポリオレフィン樹脂層とを備える積層体であって、前記の第１および第２のポリオレフィン樹脂層がバイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含むものとした積層体が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８−１６０９号公報

【特許文献2】特開２０１８−１６１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バイオマスポリエチレン樹脂が利用された積層体にあって、バイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含むポリオレフィン樹脂層を形成するバイオマスポリエチレン樹脂は、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化が図れるものでなければならず、また、バイオマスポリエチレン樹脂が利用された積層体を用いた、例えば、液体用紙容器や包装製品などの成形に際し、従来の充填機や加工機による加工性を損ねるものになってはならない。
本発明者等は、かかる観点に注視し本発明を成すに至った。

【0006】

本発明の目的は、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化が図れ、且つ加工性のよいバイオマス由来の樹脂層を有する積層体、およびそれを用いた液体用紙容器および包装製品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、紙基材層の表裏面に、または表裏面のいずれか一方にバイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂で形成されたバイオマスポリエチレン樹脂層を備える積層体であって、バイオマスポリエチレン樹脂層中のバイオマス度が７０％以上であり、バイオマスポリエチレン樹脂層の曲げ弾性率は１５０ＭＰａ以下であることを特徴とする。

【0008】

請求項１に記載の発明によれば、前記バイオマスポリエチレン樹脂層中のバイオマス度が７０％以上であるので、前記バイオマスポリエチレン樹脂層を備える積層体における化石燃料の使用量を大幅に削減することができることになり、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化を図ることができる。
また、前記バイオマスポリエチレン樹脂層を形成する前記バイオマスポリエチレン樹脂のバイオマスポリエチレン樹脂層の曲げ弾性率は１５０ＭＰａ以下であるので、積層体１の曲げ反発が強すぎず、前記積層体で成形される、例えば液体用紙容器や包装製品の加工性が良い。

【0009】

請求項２に記載の発明は、液体用紙容器であって、請求項１に記載の積層体を用いてなることを特徴とする。

【0010】

請求項２に記載の発明によれば、液体用紙容器が請求項１に記載の積層体を用いて成形されるので、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化を図った液体用紙容器を得ることができ、そして、加工性が良いので成形が容易である。

【0011】

請求項３に記載の発明は、包装製品であって、請求項１に記載の積層体を用いてなることを特徴とする。

【0012】

請求項３に記載の発明によれば、包装製品が請求項１に記載の積層体を用いて成形されるので、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化を図った包装製品を得ることができ、そして、加工性が良いので成形が容易である。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体によれば、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化を図ることができる。そして、この積層体を用いて液体用紙容器や包装製品を容易に成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体の積層構造の第１例を示す説明図である。

【図2】本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体の積層構造の第２例を示す説明図である。

【図3】本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体の積層構造の第３例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る積層体およびこの積層体を用いた液体用紙容器および包装製品の実施の形態の一例を詳細に説明する。

【0016】

先ず、本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体の実施の形態の一例を説明する。
図１は本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体の積層構造の第１例を示す説明図である。

【0017】

本例のバイオマス由来の樹脂層を有する積層体１（以下、単に積層体という。）は、紙基材層２の表面にバイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂で形成されたバイオマスポリエチレン樹脂層３が積層され、紙基材層２の裏面に、バリア層４と接着性樹脂層５とポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層６とが、この順で積層されている。

【0018】

紙基材層２にあって、紙基材は特に限定されるものではなく、液体用紙容器や包装製品に使用される公知の紙基材が用いられる。
また、本例では、紙基材層２の裏面側が液体用紙容器や包装製品の内面側となっている。

【0019】

紙基材層２の表面に積層されているバイオマスポリエチレン樹脂層３は、バイオマス由来のポリエチレンと、化石燃料由来のポリエチレンとを含んでいる。

【0020】

バイオマス由来のポリエチレンは、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーの重合体からなる。
バイオマス由来のエチレンの製造にあっては、特に限定されるものではなく、公知の方法で製造される。バイオマス由来のエチレンの製造では、植物原料から得られるバイオマス由来の発酵エタノールを原料として用い製造することが好ましい。植物原料としては、例えば、トウモロコシ、サトウキビ、ビートなどが挙げられるが、これらに限られない。また、バイオマス由来のエチレンを含むモノマーを重合する方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法で行うことができる。

【0021】

また、化石燃料由来のポリエチレンは、化石燃料由来のエチレンおよび／またはα−オレフィンを含むモノマーの重合体からなる。
化石燃料由来のエチレンおよび／またはα−オレフィンの製造にあっては、特に限定されるものではなく、公知の方法で製造され、また、化石燃料由来のエチレンおよび／またはα−オレフィンを含むモノマーを重合する方法は特に限定されるものではなく、公知の方法で行うことができる。

【0022】

また、バイオマス由来のポリエチレンと、化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂層３の製造方法にあっても、特に限定されるものではなく、公知の方法で行うことができる。

【0023】

また、バイオマスポリエチレン樹脂層３を形成するバイオマスポリエチレン樹脂の曲げ弾性率は１５０ＭＰａ以下となるようにする。バイオマスポリエチレン樹脂の曲げ弾性率は１５０ＭＰａを超えると、積層体１の曲げ反発が強くなり、例えば液体用紙容器や包装製品の成形を難しくする。
バイオマスポリエチレン樹脂の曲げ弾性率は１５０ＭＰａ以下であれば特に限定されないが、１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。バイオマスポリエチレン樹脂の曲げ弾性率が４０ＭＰａ未満であると、成形性は良いが強度が低下し、液体用紙容器や包装製品によっては必要な強度が得られない場合がある。

【0024】

また、本例では、バイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとの配合は、バイオマスポリエチレン樹脂層３中のバイオマス度が７０％以上となるようにしている。
バイオマス度を７０％以上であると、積層体１にバイオマスポリエチレン樹脂層３を積層させることにより、化石燃料の使用量を大幅に削減し、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化を図れる。バイオマス度が７０％未満であると、こういった効果は期待できない。

【0025】

また、バイオマスポリエチレン樹脂層３を形成するバイオマスポリエチレン樹脂のメルトマスフローレートは４．５ｇ／１０ｍｉｎ〜１０ｇ／１０ｍｉｎとなるようにしている。
バイオマスポリエチレン樹脂層３を形成するバイオマスポリエチレン樹脂のメルトマスフローレートが４．５ｇ／１０ｍｉｎ〜１０ｇ／ｍｉｎであると、バイオマスポリエチレン樹脂が流れやすく、バイオマスポリエチレン樹脂層３の低温シールが可能となり、積層体１で成形される、例えば液体用紙容器や包装製品のシール加工に要するエネルギーコストの低減化が図れる。
バイオマスポリエチレン樹脂のメルトマスフローレートが４．５ｇ／１０ｍｉｎ未満であると、バイオマスポリエチレン樹脂層３のシールに高い温度が必要となり、積層体１で成形される、例えば液体用紙容器や包装製品のシール加工に要するエネルギーコストがアップする。また、バイオマスポリエチレン樹脂のメルトマスフローレートが１０ｇ／ｍｉｎを超えると、シール部分にピンホールができるおそれがある。

【0026】

本例では、バイオマスポリエチレン樹脂層３を形成するバイオマスポリエチレン樹脂には消臭剤が添加されている。バイオマスポリエチレン樹脂に添加されている消臭剤は、本例ではゼオライトやケイ酸塩等の多孔質物質や金属酸化物、酸性基や塩基性基を有する化学的吸着物質等が使用されている。バイオマスポリエチレン樹脂に添加される消臭剤は、マスターバッチにして添加される。バイオマスポリエチレン樹脂に添加される消臭剤の添加量は０．１〜１０重量部であることが好ましい。消臭剤の添加量が０．１重量部未満であるとバイオマスポリエチレン樹脂のバイオマス原料の臭気が十分に消臭できない場合があり、また、１０重量部を超えると第１バイオマスポリエチレン樹脂層３の強度が低下するおそれがある。

【0027】

臭気バリア層４は、アルミ箔、金属蒸着フィルム、金属以外のセラミック蒸着フィルム、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン樹脂などが素材として使用される。

【0028】

また、接着性樹脂層５は、接着性樹脂層５を形成する素材として接着性のある樹脂であればとくに限定されないが、臭気バリア層４の素材がアルミ箔の場合は、エチレン・メタクリル酸共重合樹脂（ＥＭＡＡ）が好適である。

【0029】

また、ポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層６は、本例では、高圧法低密度ポリエチレン樹脂を主成分としている。

【0030】

以上のように構成された本例の積層体１によれば、バイオマスポリエチレン樹脂層３中のバイオマス度が７０％以上であるので、バイオマスポリエチレン樹脂層３を備える積層体１における化石燃料の使用量を大幅に削減することができることになり、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化が図れる。
また、バイオマスポリエチレン樹脂層３を形成する前記バイオマスポリエチレン樹脂のバイオマスポリエチレン樹脂層の曲げ弾性率は１５０ＭＰａ以下であるので、積層体１の曲げ反発が強すぎず、積層体１で成形される、例えば液体用紙容器や包装製品の加工性が良い。

【0031】

図２は本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体の積層構造の第２例を示す説明図である。
本例の積層体１は、紙基材層２の表面にバイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂で形成されたバイオマスポリエチレン樹脂層３が積層され、紙基材層２の裏面に、バイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂で形成されたバイオマスポリエチレン樹脂層７とバリア層４と接着性樹脂層５とポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層６とが、この順で積層されている。

【0032】

本例のバイオマスポリエチレン樹脂層３は、第１例のバイオマスポリエチレン樹脂層３と同様であり、そして、バイオマスポリエチレン樹脂層７はバイオマスポリエチレン樹脂層３と同様であり、本例のバイオマスポリエチレン樹脂層３とバイオマスポリエチレン樹脂層７は、第１例のバイオマスポリエチレン樹脂層３の説明を援用する。

【0033】

また、本例のバリア層４と接着性樹脂層５とポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層６は、第１例のバリア層４と接着性樹脂層５とポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層６と同様なので、それぞれ第１例の説明を援用する。
また、本例の効果は、第１例と同様であり、第１例の説明を援用する。

【0034】

図３は本発明に係るバイオマス由来の樹脂層を有する積層体の積層構造の第２例を示す説明図である。
本例の積層体１は、紙基材層２の表面に、ポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層８が積層され、紙基材層２の裏面に、第２例と同様に、バイオマス由来のポリエチレンと化石燃料由来のポリエチレンとを含んだバイオマスポリエチレン樹脂で形成されたバイオマスポリエチレン樹脂層７とバリア層４と接着性樹脂層５とポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層６とが、この順で積層されている。
また、本例の効果は、第１例と同様であり、第１例の説明を援用する。

【0035】

次に、前記の積層体１を用いた液体用紙容器および包装製品の実施の形態の一例を詳細に説明する。
本発明に係る液体用紙容器および包装製品は、前記の積層体１を用いて成形されるものであって、公知の成形工程に従って成形される。成形される液体用紙容器および包装製品の形状にあっては特に限定されるものではない。

【0036】

液体用紙容器および包装製品は、前記の積層体１を用いて成形されるので、地球温暖化対策や循環型社会の構築に十分に応えられる環境負荷の低減化を図った液体用紙容器および包装製品が得られる。そして、積層体１は加工性が良いので成形が容易である。

【符号の説明】

【0037】

１ 積層体
２ 紙基材層
３ バイオマスポリエチレン樹脂層
４ バリア層
５ ポリプロピレンを主成分とする接着性樹脂層
６ ポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層
７ バイオマスポリエチレン樹脂層
８ ポリエチレンを主成分とする熱可塑性樹脂層

【図1】

【図2】

【図3】