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(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】P2023143232
(43)【公開日】2023-10-06
(54)【発明の名称】生分解性を有するヒートシール材
(51)【国際特許分類】
C09J 7/35 20180101AFI20230928BHJP
B65D 65/40 20060101ALI20230928BHJP
B65D 65/46 20060101ALI20230928BHJP
C09J 103/04 20060101ALI20230928BHJP
C09J 167/02 20060101ALI20230928BHJP
B32B 27/36 20060101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
C09J7/35
B65D65/40 D
B65D65/46
C09J103/04
C09J167/02
B32B27/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022050499
(22)【出願日】2022-03-25
(71)【出願人】
【識別番号】399054321
【氏名又は名称】東洋アルミニウム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105821
【弁理士】
【氏名又は名称】藤井 淳
(72)【発明者】
【氏名】大森 尚恵
(72)【発明者】
【氏名】林 悠也
【テーマコード（参考）】
3E086
4F100
4J004
4J040
【Ｆターム（参考）】
3E086AA23
3E086AB01
3E086AC07
3E086AD01
3E086BA04
3E086BA13
3E086BA14
3E086BA15
3E086BB51
3E086BB52
3E086CA01
3E086CA23
3E086DA08
4F100AJ07A
4F100AK41A
4F100AL06A
4F100AT00B
4F100BA02
4F100CC00A
4F100GB15
4F100JK02
4F100JL12A
4F100YY00A
4J004AA04
4J004AA15
4J004AB03
4J004FA06
4J040BA122
4J040ED041
4J040JA09
4J040JB01
4J040NA06
(57)【要約】
【課題】生分解性を有しつつ、基材との接着性に優れるヒートシール材を提供する。
【解決手段】ポリブチレンアジペートテレフタレートを乾燥重量で３０～１００重量％含有することを特徴とするヒートシール材に係る。
【選択図】なし
【解決手段】ポリブチレンアジペートテレフタレートを乾燥重量で３０～１００重量％含有することを特徴とするヒートシール材に係る。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリブチレンアジペートテレフタレートを乾燥重量で３０～１００重量％含有することを特徴とするヒートシール材。
【請求項2】
変性でんぷんを乾燥重量で１～５０重量％の範囲で含む、請求項１に記載のヒートシール材。
【請求項3】
アセタール構造を有する複素環式化合物を溶剤としてさらに含む、請求項１又は２に記載のヒートシール材。
【請求項4】
固形分含有量が１～３０重量％である、請求項３に記載のヒートシール材。
【請求項5】
請求項１～４のいずれかに記載のヒートシール材によるヒートシール層が基材上に形成されてなる積層体。
【請求項6】
包装材料として用いられる、請求項５に記載の積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生分解性を有するヒートシール材に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境問題の観点から、各種の樹脂系材料の生分解性材料化の検討が行われており、包装材料（特に基材）は特に盛んに検討が進められている。
【0003】
その中でも、例えばヨーグルト容器の蓋材、三方袋等のヒートシール性を有する包装材料において、副資材としてのヒートシール材の使用量は、基材の使用量と比較すれば少ないものの、その多くはマイクロプラスチックとして半永久的に未分解のまま存在する材質で構成されている。このため、ヒートシール材についても、基材と同様、生分解性材料化の検討が必要とされている。
【0004】
例えば、紙基材と、紙基材の片面又は両面に積層された生分解性樹脂層とからなり、前記生分解性樹脂層は、生分解性ヒートシール層と、生分解性接着層と、生分解性酸素バリア層とを有し、かつ前記生分解性酸素バリア層の両面に前記生分解性接着層を介して前記生分解性ヒートシール層が積層されており、前記生分解性ヒートシール層は、ポリ乳酸と脂肪族ポリエステル系樹脂及び／又は芳香族ポリエステル系樹脂とを含み、前記生分解性酸素バリア層は、ブテンジオールビニルアルコール共重合体を含むことを特徴とする生分解性ラミネート紙が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１６０１５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、これらの従来の生分解性ヒートシール材では、樹脂成分としてポリ乳酸が使用されているところ、ポリ乳酸の溶解性、柔軟性等の物性は非生分解性のヒートシール材よりも劣り、特に被シール対象との密着性が最大でも７Ｎ／１５ｍｍよりも低いという問題がある。
【0007】
従って、本発明の主な目的は、生分解性を有しつつ、基材との接着性に優れるヒートシール材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の組成を有するヒートシール材が上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、下記のヒートシール材に係る。
１． ポリブチレンアジペートテレフタレートを乾燥重量で３０～１００重量％含有することを特徴とするヒートシール材。
２． 変性でんぷんを乾燥重量で１～５０重量％の範囲で含む、請求項１に記載のヒートシール材。
３． アセタール構造を有する複素環式化合物を溶剤としてさらに含む、前記項１又は２に記載のヒートシール材。
４． 固形分含有量が１～３０重量％である、前記項３に記載のヒートシール材。
５． 前記項１～４のいずれかに記載のヒートシール材によるヒートシール層が基材上に形成されてなる積層体。
６． 包装材料として用いられる、前記項５に記載の積層体。
１． ポリブチレンアジペートテレフタレートを乾燥重量で３０～１００重量％含有することを特徴とするヒートシール材。
２． 変性でんぷんを乾燥重量で１～５０重量％の範囲で含む、請求項１に記載のヒートシール材。
３． アセタール構造を有する複素環式化合物を溶剤としてさらに含む、前記項１又は２に記載のヒートシール材。
４． 固形分含有量が１～３０重量％である、前記項３に記載のヒートシール材。
５． 前記項１～４のいずれかに記載のヒートシール材によるヒートシール層が基材上に形成されてなる積層体。
６． 包装材料として用いられる、前記項５に記載の積層体。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、生分解性を有しつつ、基材との接着性に優れるヒートシール材を提供することができる。特に、本発明のヒートシール材は、例えば樹脂フィルムから紙まで種々の材質に対しても高い接着力を発揮することができる。
【0011】
このため、本発明のヒートシール材は、材質が多彩な包装材料をはじめとする各種の材料にヒートシール層を形成するために幅広く適用することができる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明のヒートシール材は、ポリブチレンアジペートテレフタレートを乾燥重量で３０～１００重量％含有することを特徴とする。
【0013】
本発明のヒートシール材は、ヒートシール性を有する包装材料において加熱下で接着するための材料（接着剤）である。従って、例えば基材にヒートシール材を塗布して乾燥し、ヒートシール層が形成された積層体の当該ヒートシール層と別の基材とを接触させて加熱することで溶融して２つの基材を接着させることができる。
【0014】
ここで、互いに接着される２つの基材は、互いに異なる材料であっても良いし、互いに同一の材料であっても良い。また、例えば三方袋のように、ヒートシール材によるヒートシール層が基材上に形成された１枚の積層体シートを曲げてヒートシール層どうしを接着させるような場合も含まれる。
【0015】
基材の材質は、特に限定されず、例えばポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルム、蒸着層付き樹脂フィルム、紙、合成紙、アルミニウム箔、金属板、不織布、織布、木材、ガラス板等の単体又はこれらの複合材料、積層体を用いることができる。また、これら基材は表面にコロナ処理等による粗面化処理を施しても良い。特に、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等は、こうした粗面化処理を行わなくとも、本発明のヒートシール材が良く接着できるため、より好適に用いることができる。
【0016】
ヒートシール材の形態は、固体（フィルム状等）又は液体のいずれであっても良い。例えば、液状（塗料）の形態であれば、基材に塗布して乾燥することでヒートシール層を形成することができるので、様々な部位にヒートシール層を形成することが可能となる。
【0017】
本発明のヒートシール材におけるポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）は、ヒートシール性を付与するための有効成分として機能する。本発明において、ＰＢＡＴは、生分解性を有するとともに、接着性（ヒートシール性）を有することから、前記のように基材に塗布されて乾燥されることで基材と良好に密着される。ＰＢＡＴ自体は、公知の物質（共重合体）であり、市販品も用いることができる。
【0018】
本発明のヒートシール材中におけるＰＢＡＴの含有量は、前記の通り、通常は乾燥重量で３０～１００重量％とすれば良いが、特に８０重量％～１００重量％とすることが好ましい。従って、例えば３０～９９重量％とすることができ、また例えば４５～６５重量％とすることもできる。
【0019】
本発明のヒートシール材では、変性でんぷんを含有させることもできる。変性でんぷんを含有させることによって塗工性をより高めることができる。
【0020】
変性でんぷんの種類は、特に限定されず、例えばアセチル化アジピン酸架橋デンプン、アセチル化リン酸架橋デンプン、アセチル化酸化デンプン、オクテニルコハク酸デンプンナトリウム、酢酸デンプン、酸化デンプン、ヒドロキシプロピルデンプン、ヒドロキシプロピルリン酸架橋デンプン、リン酸モノエステル化リン酸架橋デンプン、リン酸化デンプン、リン酸架橋デンプン、デンプングリコール酸ナトリウム等の少なくとも１種を挙げることができる。これらは、市販品も用いることができる。
【0021】
本発明のヒートシール材中における変性でんぷんの含有量は、通常は乾燥重量で０～５５重量％程度の範囲内で適宜設定することができるが、特に０～５０重量％とすることが好ましく、さらに０～３０重量％とすることがより好ましい。従って、例えば３０～５０重量％とすることもできる。
【0022】
また、ＰＢＡＴと変性でんぷんとの割合は、限定的ではないが、通常は乾燥重量の重量比で１０：０～１：１の範囲で混合することが好ましい。従って、例えばＰＢＡＴ：変性でんぷん＝５０：４０～５０：５０の範囲に調整することもできる。このような範囲内に設定することによって、より優れたヒートシール性と塗工性を得ることができる。
【0023】
本発明のヒートシール材は、本発明の効果を妨げない範囲内において、他の成分を含有させることもできる。例えば、ＰＢＡＴ以外の熱可塑性樹脂、粘着付与剤、ブロッキング防止剤、着色剤、増粘剤、分散剤等の添加剤が挙げられる。本発明では、ＰＢＡＴ及び変性でんぷん以外の非生分解性成分は、生分解性の見地より、例えば５重量％以下とすることが好ましく、特に１重量％以下とすることが好ましい。
【0024】
また、他の成分として、本発明のヒートシール材を液体の形態とする場合は、溶剤を用いることもできる。これにより、本発明のヒートシール材を塗料（液状組成物）として用いることができる。本発明では、塗料は、ＰＢＡＴ等が溶剤に溶解してなる溶液の形態も良いし、溶解せずに分散液の形態であっても良い。
【0025】
溶剤としては、例えばエタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサン、トルエン、アセトン、ジオキソラン、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ブチルジグリコール、ペンタメチレングリコール、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサン、ヘキシルアルコール、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソペンチル、酢酸ノルマル－ブチル、酢酸ノルマル－プロピル、酢酸ノルマル－ペンチル、シクロヘキサン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソペンチルアルコール、エチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、オルト－ジクロルベンゼン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、１，１，１－トリクロルエタン、トルエン等を挙げることができる。これらの中でも、主成分ＰＢＡＴの溶解性と留去が容易であるという理由から、アセタール構造を有する複素環式化合物を溶剤として含むことが好ましく、特にジオキソランを含むことが好ましい。
【0026】
溶剤を用いる場合、その固形分含量は限定されないが、通常は１～３０重量％とすることが好ましい。この範囲内に設定することによって、より良好な塗工性とともに、より高い乾燥速度を得ることができる。例えば、ＰＢＡＴ及び変性でんぷんの合計の固形分含量で１～３０重量％含む液状ヒートシール材も好ましく用いることができる。
【0027】
本発明のヒートシール材は、上記のような各成分を均一に混合することによって製造することができる。この場合、添加順序等は、特に限定されず、順次又は同時に混合することによって調製することができる。
【0028】
本発明のヒートシール材の使用に際しては、公知又は市販のヒートシール材と同様にして用いることができる。例えば、溶剤を含む液状ヒートシール材を基材に塗布し、乾燥する工程を含む方法によって、本発明ヒートシール材によるヒートシール層を基材表面上に形成することができる。
【0029】
塗布方法は、特に制限されず、例えばロールコーティング、各種グラビアコーティング、バーコーター、ドクターブレードコーティング、コンマコーター、スプレーコート、刷毛塗り等の公知の方法により実施することができる。塗布量は、所望の接着性等に応じて適宜設定することができ、例えば乾燥後の塗布量として３～１０ｇ／ｍ２程度とすれば良い。
【0030】
乾燥方法は、溶剤を蒸発させることができれば良く、例えば溶剤の種類、塗布量等に応じて適宜設定することができる。温度は、例えば５０～２５０℃の範囲に設定できるが、これに限定されない。また、乾燥時間は、通常５秒～６０分の範囲で行うことができるが、これに限定されない。
【0031】
このようにして、基材及びヒートシール層を含む積層体を得ることができる。次いで、前記積層体のヒートシール層に他の基材を当接した状態で加熱する工程を含む方法によって、積層体と他の基材とを熱接着（ヒートシール）することができる。
【0032】
ヒートシール条件は、特に限定されないが、特に１００～２５０℃で１～２秒程度とすれば良い。また、ヒートシールは、公知又は市販のヒートシール装置を用いることもできる。
【0033】
本発明は、上記のように、ヒートシール材によるヒートシール層が基材上に形成されてなる積層体も包含する。このような積層体は、特に包装材料として好適に用いることができる。例えば、ヒートシール層が形成された包装材料を用いて内容物を密封することができる。従って、このような包装材料を用いて各種の袋体を形成することもできる。
【0034】
袋体としては、例えば三方袋、チャック付三方袋、合掌袋、ガゼット袋、底ガゼット袋、スタンド袋、スタンドチャック袋、二方袋等が挙げられる。これらの袋体においては、本発明の積層体のヒートシール層を用いて成形することができ、内容物を開口部から装填した後、開口部の形成されているヒートシール層を介して熱接着することによって、内容物を含む袋体中に密封することができる。
【実施例0035】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
【0036】
［実施例１］
変性でんぷんとポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ、ＢＡＳＦ社製「エコフレックスＦブレンドＣ１２００」）とを重量比で５０：５０の割合で混合した生分解性樹脂１０ｇをジオキソラン９０ｍＬに溶解させることによって塗料化されたヒートシール材を得た。
変性でんぷんとポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ、ＢＡＳＦ社製「エコフレックスＦブレンドＣ１２００」）とを重量比で５０：５０の割合で混合した生分解性樹脂１０ｇをジオキソラン９０ｍＬに溶解させることによって塗料化されたヒートシール材を得た。
【0037】
［実施例２］
生分解性樹脂をＰＢＡＴのみとし、変性でんぷんを用いなかった以外は、実施例１と同様にしてヒートシール材を得た。
生分解性樹脂をＰＢＡＴのみとし、変性でんぷんを用いなかった以外は、実施例１と同様にしてヒートシール材を得た。
【0038】
［比較例１］
生分解性樹脂として、樹脂成分としてポリ乳酸（ＰＬＡ）を主成分とするＬＡＮＤＹＰＬ－１００５（ミヨシ油脂株式会社製）を用いたほかは、実施例１と同様にしてヒートシール材を得た。
生分解性樹脂として、樹脂成分としてポリ乳酸（ＰＬＡ）を主成分とするＬＡＮＤＹＰＬ－１００５（ミヨシ油脂株式会社製）を用いたほかは、実施例１と同様にしてヒートシール材を得た。
【0039】
［試験例１］
実施例及び比較例で得られたヒートシール材のヒートシール性について引張強度を測定することにより評価した。その結果を表１に示す。
引張強度の測定方法は、以下のようにして実施した。基材として、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムと厚さ２０μｍの硬質アルミニウム箔（東洋アルミニウム社製、１Ｎ３０）との積層体を用いた。この積層体のアルミニウム箔面にバーコーターで各ヒートシール材を５ｇ／ｍ２（乾燥後塗布量）となるように塗布し、乾燥機（乾燥機：ＥＳＰＥＣ社製「ＰＨＨ－２０１」）にて１８０℃の熱風で２０秒乾燥してヒートシール面を形成した。これによりサンプルを得た。
前記サンプルのヒートシール面とヒートシールするシート状材料を３種用意した。第１のシート状材料として、市販のアロイフィルム（変性でんぷんとポリビニルアルコールのアロイフィルム）（ノバモント社製の生分解性フィルム「Ｍａｔｅｒ－Ｂｉ」，厚さ３０μｍ）を用いた。第２のシート状材料として、市販のポリ乳酸（ＰＬＡ）シート（シーダム株式会社製，厚み１５０μｍ）を用いた。第３のシート状材料として、厚さ３００μｍの市販の紙を用いた。
ヒートシールは、ヒートシーラー（安田精機製作所製，ＪＩＳ型ヒートシーラー）を用い、基材側から表１に示す３つの条件（１３０℃／２ｋｇｆ／ｃｍ２／１秒間，１５０℃／２ｋｇｆ／ｃｍ２／１秒間，１７０℃／２ｋｇｆ／ｃｍ２／１秒間）でヒートシールを行った後、それぞれを４０ｍｍ長さ×幅１５ｍｍの幅にカットして、カットサンプルを得た。
基材とヒートシール材との密着性の評価は、オートグラフ（エーアンドディ社製 フォーテスター ＭＣＴ－２１５０）でカットサンプルの引っ張り試験を行った。８．０Ｎ／１５ｍｍ以上のものは密着性良好として「〇」と表記し、８．０Ｎ／１５ｍｍ未満のものは密着性不良として「×」と表記した（ＪＩＳ Ｚ ０２３８を一部準拠）。ただし、被ヒートシール対象を紙とした場合は、引張強度が８．０Ｎ／１５ｍｍ未満であっても、引っ張り試験によって紙表面が破壊された場合は密着性良好と判断した。
実施例及び比較例で得られたヒートシール材のヒートシール性について引張強度を測定することにより評価した。その結果を表１に示す。
引張強度の測定方法は、以下のようにして実施した。基材として、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムと厚さ２０μｍの硬質アルミニウム箔（東洋アルミニウム社製、１Ｎ３０）との積層体を用いた。この積層体のアルミニウム箔面にバーコーターで各ヒートシール材を５ｇ／ｍ２（乾燥後塗布量）となるように塗布し、乾燥機（乾燥機：ＥＳＰＥＣ社製「ＰＨＨ－２０１」）にて１８０℃の熱風で２０秒乾燥してヒートシール面を形成した。これによりサンプルを得た。
前記サンプルのヒートシール面とヒートシールするシート状材料を３種用意した。第１のシート状材料として、市販のアロイフィルム（変性でんぷんとポリビニルアルコールのアロイフィルム）（ノバモント社製の生分解性フィルム「Ｍａｔｅｒ－Ｂｉ」，厚さ３０μｍ）を用いた。第２のシート状材料として、市販のポリ乳酸（ＰＬＡ）シート（シーダム株式会社製，厚み１５０μｍ）を用いた。第３のシート状材料として、厚さ３００μｍの市販の紙を用いた。
ヒートシールは、ヒートシーラー（安田精機製作所製，ＪＩＳ型ヒートシーラー）を用い、基材側から表１に示す３つの条件（１３０℃／２ｋｇｆ／ｃｍ２／１秒間，１５０℃／２ｋｇｆ／ｃｍ２／１秒間，１７０℃／２ｋｇｆ／ｃｍ２／１秒間）でヒートシールを行った後、それぞれを４０ｍｍ長さ×幅１５ｍｍの幅にカットして、カットサンプルを得た。
基材とヒートシール材との密着性の評価は、オートグラフ（エーアンドディ社製 フォーテスター ＭＣＴ－２１５０）でカットサンプルの引っ張り試験を行った。８．０Ｎ／１５ｍｍ以上のものは密着性良好として「〇」と表記し、８．０Ｎ／１５ｍｍ未満のものは密着性不良として「×」と表記した（ＪＩＳ Ｚ ０２３８を一部準拠）。ただし、被ヒートシール対象を紙とした場合は、引張強度が８．０Ｎ／１５ｍｍ未満であっても、引っ張り試験によって紙表面が破壊された場合は密着性良好と判断した。
【0040】
［試験例２］
生分解性の評価として、試験例１と同様のカットサンプルを用意し、二酸化炭素発生試験を行い、二酸化炭素の発生量が、６０日間で理論量の７０％以上（実際には未試験）（ＪＩＳ Ｋ ６９５３－２に準拠）である場合を「〇」と表記し、７０％以下である場合を「×」として表記した。また、「不可」と表記したものは、そもそもヒートシールできず、強度測定が不能であったことを示す。
生分解性の評価として、試験例１と同様のカットサンプルを用意し、二酸化炭素発生試験を行い、二酸化炭素の発生量が、６０日間で理論量の７０％以上（実際には未試験）（ＪＩＳ Ｋ ６９５３－２に準拠）である場合を「〇」と表記し、７０％以下である場合を「×」として表記した。また、「不可」と表記したものは、そもそもヒートシールできず、強度測定が不能であったことを示す。
【0041】
【表1】
【0042】
表１の結果からも明らかなように、本発明のヒートシール材は、生分解性を有しながらも、ＰＬＡを主成分とするヒートシール材と比較して、高い接着強度を発揮できることがわかる。また、本発明のヒートシール材は、シート状材料の材質に関係なく、いずれの材質に対しても高い引張強度を付与できることもわかる。特に、実施例１のヒートシール材では、より低いヒートシール温度でも高い引張強度（ヒートシール性）が得られることもわかる。