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  • 特開-高耐性包材用積層体 図1
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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】P2024100434
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】高耐性包材用積層体
(51)【国際特許分類】
   B32B 27/00 20060101AFI20240719BHJP
   B32B 15/08 20060101ALI20240719BHJP
   B65D 65/40 20060101ALI20240719BHJP
   C23F 11/00 20060101ALI20240719BHJP
【FI】
B32B27/00 H
B32B27/00 C
B32B15/08 F
B65D65/40 D
C23F11/00 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023004430
(22)【出願日】2023-01-16
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】TOPPANホールディングス株式会社
(72)【発明者】
【氏名】金澤 岳
(72)【発明者】
【氏名】今井 健一郎
(72)【発明者】
【氏名】植田 佳樹
【テーマコード(参考)】
3E086
4F100
4K062
【Fターム(参考)】
3E086AB01
3E086AC07
3E086AD01
3E086BA04
3E086BA13
3E086BA15
3E086BA33
3E086BB02
3E086BB05
3E086BB51
3E086BB74
3E086CA29
3E086DA06
4F100AA22
4F100AA22C
4F100AB01
4F100AB01B
4F100AB10
4F100AB10B
4F100AB33
4F100AB33B
4F100AK01
4F100AK01A
4F100AK06
4F100AK06E
4F100AK48
4F100AK48A
4F100AK51
4F100AK51D
4F100AK63
4F100AK63E
4F100AR00C
4F100AT00A
4F100BA05
4F100BA07
4F100CA02
4F100CA02D
4F100CB00
4F100CB00D
4F100CB03
4F100CB03D
4F100CB03E
4F100EH46
4F100EH46C
4F100EJ42
4F100EJ64
4F100EJ64B
4F100GB15
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4F100JB16E
4F100JL11
4F100JL11D
4F100JL12
4F100JL12D
4K062AA05
4K062BA08
4K062DA05
(57)【要約】
【課題】高い浸透性と金属腐食性を持つ内容物とする包装袋に用いられる積層体であって、耐内容物性が高く、且つ金属層表面に設けられたクロム酸塩を含む表面改質層からの内容物へのクロム溶出を防止する、高耐性包材用積層体を提供すること。
【解決手段】表層側から、基材層、金属層、表面改質層、接着層、熱可塑性樹脂層の順に積層される積層体であって、
前記接着層は、前記表面改質層側に少なくともウレタン系接着剤の硬化物を有し、
前記表面改質層は、三価クロムからなるクロム酸塩を含む被膜であり、
前記接着層と前記熱可塑性樹脂層の厚みが合計50μm以上であることを特徴とする高耐性包材用積層体である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表層側から、基材層、金属層、表面改質層、接着層、熱可塑性樹脂層の順に積層される積層体であって、
前記接着層は、前記表面改質層側に少なくともウレタン系接着剤の硬化物を有し、
前記表面改質層は、三価クロムからなるクロム酸塩を含む被膜であり、
前記接着層と前記熱可塑性樹脂層の厚みが合計50μm以上であることを特徴とする高耐性包材用積層体。
【請求項2】
前記接着層が、ウレタン系接着剤の中でもジイソシアネートモノマーを3官能化させたイソシアネートモノマーの誘導体を主成分とする接着剤からなる硬化物を有することを特徴とする請求項1に記載の高耐性包材用積層体。
【請求項3】
前記接着層は、前記熱可塑性樹脂層側に、さらに溶融押出をした直鎖状低密度ポリエチレンが設けられ、前記熱可塑性樹脂層と熱ラミネートにより接着されていることを特徴とする請求項1に記載の高耐性包材用積層体。
【請求項4】
前記金属層が、アルミニウムからなることを特徴とする請求項1に記載の高耐性包材用積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、包材へのアタックが強いヘアカラー剤、香料、次亜塩素酸塩、除草剤等の保存液に対して、金属層の腐食やデラミネーションを抑制する優れた耐内容物性を発現し、さらに生産性に優れた高耐性包材用積層体に関する。
【背景技術】
【0002】
食品、医薬品等の包装に用いられる包装材料としては、一般に、内容物の変質や腐敗等を抑制し、それらの機能や性質を保持するために、水蒸気、酸素、その他の内容物を変質させる気体の進入を遮断するガスバリア性を有する積層フィルムが用いられている。
【0003】
このような積層フィルムにおいては、耐性包材の用途であっても、接着層を形成する接着剤として一般的にウレタン2液硬化タイプのドライラミネート用接着剤が用いられる。しかし、包装材料により包装される内容物には、アルカリ性物質、香料、界面活性剤、高沸点有機溶剤などを含有するものが多くあり、これらの内容物を包装すると、ガスバリア層として包装材によく使用されるアルミニウム箔などの金属層とシーラント層間のドライラミネート用接着剤層に悪影響を及ぼし、積層体におけるラミネート強度の低下を招き、デラミネーション(剥離)が引き起こされるという問題があった。
【0004】
このような状況に対応するため、ラミネート加工に使用される接着剤の改良が種々行われており、アルコール耐性のあるものなど提案されている(特許文献1参照)。また、接着層として、幅広い種類の透明バリアフィルムやアルミニウム箔との接着性に優れ、耐内容物性に優れたものとしてジイソシアネートからなる多官能性誘導体のアンカーコートを用いた積層フィルムが提案されている。(特許文献2参照)。
【0005】
一方、アルミニウム箔などの金属箔は、ヘアカラー剤のような高い酸性もしくはアルカリ性の内容物によって腐食して、細かなピンホールを生じることが知られている。ピンホールを生じるとガスバリア性が劣化してその部分から酸素が侵入し、ヘアカラー剤に斑点状の変色が発生する。ガスバリア性と耐内容物耐性を両立する方法としては、アルミニウムなどの金属箔に化成処理を行い、表面改質層を生成することが知られている。
【0006】
しかし、アルミニウム箔表面の化成処理では腐食によるピンホール発生は抑えられるが、屈曲など物理的な変形により生じるピンホールの発生は抑えることができないという問題があった。ピンホールが発生すると特に高温環境下に保存されたときにヘアカラー剤の浸透が起こり易く、このためヘアカラー剤の容器には、高いバリア性、高浸透性内容物に対する耐性、金属腐食に対する耐性のほか、物理的変形に対する耐性が求められている。
【0007】
ところで、腐食防止を行う化成処理の一つとしてクロム酸クロメート処理が知られている。このクロム酸クロメート処理は、腐食防止のほかに、包装材が物理的に傷ついて破壊された場合に、6価のクロムイオンが反応して3価のクロム酸塩皮膜を形成し表面改質層を修復する、自己修復機能という特徴を有している。そのため、自己修復性の持たない表面改質層を生成した際に課題となる、包装袋の屈曲をはじめとする物理的変形への耐性を持つ。また、内容物の形状や運搬状況により包装体に衝撃が加えられた際の、表面改質層の耐久性についても高くなることが見込まれている。
【0008】
しかしながら、一方で、クロム酸クロメート処理には、6価のクロムイオンの毒性から、食品や化粧材といった人体に直接触れる内容物においては内容物への溶出というリスクが存在する。そのため、このようなクロム酸クロメート処理を施した表面改質層からの、内容物へのクロム溶出を防止する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特許第5915710号公報
【特許文献2】特開2020-93819号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上述のような背景技術の問題を鑑みて、
高い浸透性と金属腐食性を持つ内容物とする包装袋に用いられる積層体であって、耐内容物性が高く、且つ金属層表面に設けられたクロム酸塩を含む表面改質層からの内容物へのクロム溶出を防止する、高耐性包材用積層体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の課題を解決するための手段として、本発明の第1の態様は、
表層側から、基材層、金属層、表面改質層、接着層、熱可塑性樹脂層の順に積層される積層体であって、
前記接着層は、前記表面改質層側に少なくともウレタン系接着剤の硬化物を有し、
前記表面改質層は、三価クロムからなるクロム酸塩を含む皮膜であり、
前記接着層と前記熱可塑性樹脂層の厚みが合計50μm以上であることを特徴とする高耐性包材用積層体である。
【0012】
また、本発明の第2の態様は、
前記接着層が、ウレタン系接着剤の中でもジイソシアネートモノマーを3官能化させたイソシアネートモノマーの誘導体を主成分とする接着剤からなる硬化物を有していてもよい。
【0013】
金属層と熱可塑性樹脂層の間の接着層として、ジイソシアネートモノマーを3官能化させたイソシアネートモノマーの誘導体を主成分とする接着剤を使用することによって、浸透性が高い内容物への耐性が向上する。ジイソシアネートモノマーを3官能化させた誘導体は、官能基が複数存在することによってネットワーク構造が生成され、浸透性を抑制することができ、耐内容物性に優れる。
【0014】
また、金属層表面に三価クロムイオンを用いたクロム酸クロメート処理を施して、表面改質層を生成する。このクロム酸クロメート処理によって、金属腐食に対する耐性のほか、物理的変形に対する耐性も発現する。また、接着層と熱可塑性樹脂層の厚みを合計50μm以上とすることで、表面改質層からのクロム溶出が内容物にまで到達しない程度の厚みとすることができる。
【0015】
また、本発明の第3の態様は、
前記接着層は、前記熱可塑性樹脂層側に、さらに溶融押出をした直鎖状低密度ポリエチレンが設けられ、前記熱可塑性樹脂層と熱ラミネートにより接着されていてもよい。接着層として、溶融押出をした直鎖状低密度ポリエチレンを含めて、接着層とすることで溶融押出により加えられる熱により、接着層のイソシアネート基の反応を促進することが出来るため、金属層と接着層の接着性がより向上することが見込まれる。また、その後に接着層に対して、熱ラミネーション工程で再度熱を加えることで、同様の理由から金属層と接着層の接着性をより向上させることが出来る。
【0016】
また、本発明の第4の態様は、
前記金属層が、アルミニウム箔からなっていてもよい。
【発明の効果】
【0017】
高い浸透性と金属腐食性を持つ内容物とする包装袋に用いられる積層体であって、耐内容物性が高く、且つ金属層表面に設けられたクロム酸塩を含む表面改質層からの内容物へのクロム溶出を防止する、高耐性包材用積層体を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】本発明に係る高耐性包材用積層体の層構成例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【0020】
図1は、本発明の高耐性包材用積層体1の層構成例を示す断面模式図である。高耐性包材用積層体1は、基材層11、金属層12、表面改質層13、接着層16、熱可塑性樹脂層17が順次積層されている。
【0021】
[基材層]
基材層11を形成する樹脂としては、この種の包装材料に通常用いられるポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を用いれば良く、例えばポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレン-2、6-ナフタレート、ポリブチレンテレフタレートやこれらの共重合体等のポリエステル系樹脂が挙げられる。
【0022】
基材層11の厚みは特に限定されるものではないが、通常は二軸延伸することによって得られる延伸フィルムが用いられ、9μm~50μmの範囲の厚みのものが望ましい。厚みは、積層体の用途によって決めることができる。
【0023】
[金属層]
金属層12は、金属箔からなる層であり、金属箔の材料としては、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス等が使用できるが、なかでも、汎用性、フレキシブル性の観点からアルミニウムまたはアルミニウム合金が特に望ましい。また、金属箔は、薄いほどピンホールが発生しやすいため、必要なバリア性を確保するためには厚さが5μm~50μmであることが望ましい。
【0024】
[表面改質層]
表面改質層13は、金属層12を構成する金属箔が、内容物が浸出したときに腐食によりデラミネーションを起こすことがあるため、それを防ぐために金属層12表面に設けられるもので、クロム酸クロメート処理を施して、生成することができる。また、表面改質層13は、金属腐食防止のほかに、金属層12に物理的変形による欠陥部が生じ金属表面が露出すると、露出した金属表面で還元反応が起こり皮膜を修復する自己修復機能を有する。表面改質層13は、クロム酸クロメート処理を施すことによって、3価クロムからなるクロム酸塩を含む無機皮膜からなる層とすると好ましい。クロム酸クロメート処理は、例えばクロム系の化成被膜処理剤(サーフコートNR-Xなど)を公知のコーティング法を適宜採用して金属箔上に施すことができる。
【0025】
[接着層]
接着層16は、接着剤層14と押出し樹脂層15を含む。接着剤層14は、例えばウレ
タン系接着剤により構成される。ウレタン系接着剤としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4 '-ジフェニルメタンジイソシアネートおよびその水素添加体などの各種ジイソシアネート系モノマーを、3官能化させたイソシアネートモノマーの誘導体を主成分とする接着剤とすると好ましく、浸透性の強い内容物に対しても耐性が強く、デラミネーションを起こし難く好適である。ジイソシアネートモノマーを3官能化させた誘導体の方が官能基が複数存在することによって、ネットワーク構造が生成され、内容物の浸透を阻害するためである。
【0026】
接着層16は、熱可塑性樹脂層17側に、さらに溶融押出をした押出し樹脂層15を設けることができる。押出し樹脂層15は、熱可塑性樹脂層17と熱ラミネートにより接着されている。この押出し樹脂層15を図1に示す。押出し樹脂層15としては、熱可塑性のポリエチレン樹脂が好適に用いられ、直鎖低密度ポリエチレンが特に好ましい。その厚さは15μm以上30μm以下が好ましい。溶融押出により加えられる熱により、接着層のイソシアネート基の反応を促進することが出来るため、金属層と接着層の接着性がより向上することが見込まれる。また、その後に接着層に対して、熱ラミネーション工程で再度熱を加えることで、同様の理由から金属層と接着層の接着性をより向上させることが出来る。
【0027】
[熱可塑性樹脂層]
熱可塑性樹脂層17は、ヒートシーラント層として安定した均一なヒートシール性、密封性を有し、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂などからなる層である。具体的には、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、エチレン-αオレフィン共重合体などのエチレン系樹脂や、ホモ・ブロック・ランダムの各ポリプロピレン樹脂や、プロピレン-αオレフィン共重合体などのプロピレン系樹脂から選ばれる樹脂の単体あるいは2種以上のブレンド物などにより設けられる。
【0028】
これらの構成材料には、必要に応じて各種添加剤(酸化防止剤、粘着付与剤、充填剤、各種フィラーなど)を添加しても構わない。
【0029】
表面改質層13からのクロムの溶出については、接着層16と熱可塑性樹脂層17の厚みの合計を50μm以上とすることで、内容物にまで到達するようなクロム溶出を防止することができる。厚みの上限は120μmであり、この値を超えると熱可塑性樹脂層17のヒートシール性が低下するので好ましくない。
【実施例0030】
<実施例1>
基材層11として延伸ナイロン(ONY)フィルム(コウジン製、ボニールw、厚さ15μm)を使用した。金属層12として、アルミ箔(東洋アルミ製、8079材、厚さ9μm)を使用した。基材層11と金属層12は、ウレタン接着剤(A525、A52(三井化学(株)製))を使用してドライラミネートした。アルミ箔表面に化成被膜処理剤(サーフコートNR-X(日本ペイント・サーフケミカルズ製))を塗工し、表面改質層13を設けた。表面改質層13上に接着剤層14としてヘキサメチレンジイソシアネートのビウレットタイプを主成分とした接着剤(三井化学製タケラックA56)を塗工し、さらに押出し樹脂層15として低密度ポリエチレン(LDPE)(日本ポリエチレン製、LC600A)を加熱溶融して膜状に押し出して(厚さ15μm)、熱可塑性樹脂層17として、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)(フタムラ化学製、LL-MTNST)厚み35μmと貼り合せることで高耐性包材用積層体を得た。
【0031】
<比較例1>
熱可塑性樹脂層17の層厚が10μmであるLLDPEを使用した他は、実施例1と同様にして積層体を得た。
【0032】
<比較例2>
接着層14にLDPEの溶融押出のみを使用した他は、実施例1と同様にして積層体を得た。
【0033】
<評価>
370号重金属溶出試験に基づいて、クロム酸クロメート処理からの重金属溶出の有無を確認した。
試験溶液調製方法:試料を水でよく洗い、指定された浸出用液を用いて次のように操作して作る。試料の表面積1cmにつき2mLの割合の浸出用液を60℃に加温して用い、60℃に保ちながら30分間放置する。ただし、使用温度が100℃を超える試料であって水又は4%酢酸を浸出用液とする場合にあっては95℃に保ちながら30分間、ヘプタンを浸出用液とする場合にあっては25℃に保ちながら1時間放置する。
得られた積層体を断裁して略矩形状のシートを複数枚作成し、熱可塑性樹脂層16同士を対向させて3辺の周縁部をヒートシールして三方袋の形状とし、内容物として、4%酢酸を三方袋に充填して、95℃の下30分間放置した。
酢酸クロムによる呈色により、クロム溶出有り/無しの確認をした。その結果を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
表1の実施例1の結果から、表面改質層よりも内容物側に存在する樹脂層の厚みを50μm以上にすることで、表面改質層からの溶出を妨げる効果があることがわかった。
また、実施例1と比較例2の結果を比較すると、表面改質層に対してイソシアネート基を用いた接着層を与えることでも、表面改質層からの溶出を妨げる傾向となることがわかった。イソシアネート基によって浸透が阻害されるためであると思われる。これらを組み合わせることにより、表面改質層からのクロム溶出を防ぐことが出来た。
【符号の説明】
【0036】
1・・・高耐性包材用積層体
11・・・基材層
12・・・金属層
13・・・表面改質層
14・・・接着剤層
15・・・押出し樹脂層(低密度ポリエチレン層)
16・・・接着層
17・・・熱可塑性樹脂層
図1