JP2018177350A - 包装材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な手段により優れた易滑落性を発揮することができる包装材料を提供することである。【解決手段】粘稠内容物と接触する接触面が、熱可塑性樹脂により形成されている包装材料において、前記接触面が、１００ｎｍ以下の粗度Ｓａを有する鏡面となっており、且つ、６０°以上の水接触角（２０℃）を有していることを特徴とする包装材料が提供される。【選択図】なし
Description
本発明は、内容物との接触面が鏡面となっている包装材料に関する。
液状内容物が収容される容器には、内容物に対する易滑落性が要求される。水のように粘性の低い液体を収容する場合であれば易滑落性はほとんど問題とならないが、例えば洗髪後に使用するリンス、コンディショナー、トリートメントなどのように粘度の高い粘稠な内容物では、プラスチック製容器であれガラス製容器であれ、滑落が非常にしづらく、これは深刻な問題である。即ち、このような内容物は、容器を傾けても速やかに排出されず、また、容器壁に付着し、最後まで使い切ることができずに残ってしまうのである。
かかる問題を解決する手段として、特許文献１には、表面に凹凸構造を備えたヒートシール性樹脂フィルムであって、かかる凹凸構造が、表面に凹凸構造を備える成形ロールで賦形されることにより形成され、表面粗さＳａが０．１〜１０μｍであるヒートシール性樹脂フィルムが開示されている。特許文献１のフィルムは、凹凸構造を備える表面が最内層側となるようにして包装袋に適用され、かかる包装袋では、内容物が内面に付着・残存しにくくなっている。
しかし、特許文献１のフィルムは、凹凸の中に内容物が入り込むと易滑落性が著しく損なわれ、付着・残存が生じるという問題があった。かかる問題は、特に、内容物を充填してから長期間保管されるパウチ等包装材料の用途にとって致命的である。
ここで特許文献２には、熱交換器等の機能性装置の表面に設ける被膜が開示されている。特許文献２の被膜は、ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定された中心線平均粗さＲａ＝０．１μｍ以下の表面を有する平滑型滑水性被膜である。しかし、特許文献２の被膜は、機能性装置の表面に特殊な組成のコーティング液を塗布し、これを焼き付けることによって得られるものである。そのため、工程が煩雑で、設備や材料コストも高く、更に、かかる被膜を設けることができる対象が限られており、包装材料への適用は実質的に不可能であった。
従って、本発明の目的は、簡単な手段により優れた易滑落性を発揮することができる包装材料を提供することである。
本発明によれば、粘稠内容物と接触する接触面が、熱可塑性樹脂により形成されている包装材料において、前記接触面が、１００ｎｍ以下の粗度Ｓａを有する鏡面となっており、且つ、６０°以上の水接触角（２０℃）を有していることを特徴とする包装材料が提供される。
本発明の包装材料においては、以下の態様が好適である。
（１）前記粘稠内容物が１００ｍＰａ・ｓ以上の粘度（２０℃）を有している。
（２）前記接触面が、２０ｎｍ未満の粗度Ｓａを有する。
（３）前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂またはポリエステル系樹脂である。
（４）袋状容器である。
（１）前記粘稠内容物が１００ｍＰａ・ｓ以上の粘度（２０℃）を有している。
（２）前記接触面が、２０ｎｍ未満の粗度Ｓａを有する。
（３）前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂またはポリエステル系樹脂である。
（４）袋状容器である。
本発明の包装材料は、優れた易滑落性を有している。実際、後述の実施例を参照すると、滑落しにくい内容物の代表であるコンディショナーでさえも、完ぺきに滑落できている。しかも、かかる易滑落性が、内容物との接触面を高撥水性の鏡面にするという極めて単純な手段により実現されており、その結果、製造工程も少なくでき、設備や材料等のコストも抑えられている。
本発明の包装材料は、内容物との接触面が鏡面となっている点に重要な特徴を有する。
鏡面は、粗度Ｓａが１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは２０ｎｍ未満の面を意味する。粗度Ｓａは、算術平均高さＳａとも呼ばれ、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている二次元の算術平均粗さＲａを三次元に拡張した概念であり、即ち、３次元粗さパラメータである。具体的には、粗度Ｓａは、基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値であり、次式で表される。
Ｆ（Ｘ，Ｙ）：全測定データの示す面
Ｓ０ ：指定面が理想的にフラットであると仮定したときの面積
Ｚ０ ：指定面内のＺデータの平均値
後述する比較例１，２で示されているように、粗度Ｓａの値が大きすぎて接触面が鏡面でなくなってしまうと、優れた易滑落性を獲得することはできない。
Ｓ０ ：指定面が理想的にフラットであると仮定したときの面積
Ｚ０ ：指定面内のＺデータの平均値
後述する比較例１，２で示されているように、粗度Ｓａの値が大きすぎて接触面が鏡面でなくなってしまうと、優れた易滑落性を獲得することはできない。
更に、本発明では、接触面が高い撥水性を有しており、具体的には、６０度以上の水接触角（２０℃）を有することも大切である。後述の比較例３で示されているように、水接触角が小さすぎても、優れた易滑落性を獲得することはできない。
本発明は、内容物との接触面が鏡面であり且つ６０度以上の水接触角を有する限り、種々の態様を採用することができる。以下、本発明がフィルム形状である実施態様を例に挙げて、詳細に説明する。
本実施態様のフィルムは、熱可塑性樹脂からなる基材層を有し、かかる基材層の表面のうち内容物と接触する接触面が鏡面であり且つ高撥水性となっている。
熱可塑性樹脂としては、以下のものを例示することができる。
オレフィン系樹脂、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体、環状オレフィン共重合体など；
エチレン・ビニル系共重合体、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等；
スチレン系樹脂、例えば、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等；
ビニル系樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等；
ポリアミド樹脂、例えば、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等；
ポリエステル樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びこれらの共重合ポリエステル等；
ポリカーボネート樹脂；
ポリエーテルエーテルケトン樹脂；
ポリフェニレンオキサイド樹脂；
生分解性樹脂、例えば、ポリ乳酸など；
これらは、一種単独で使用してもよいし、成形性を損なわない限り２種以上をブレンドして使用してもよい。
オレフィン系樹脂、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体、環状オレフィン共重合体など；
エチレン・ビニル系共重合体、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等；
スチレン系樹脂、例えば、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等；
ビニル系樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等；
ポリアミド樹脂、例えば、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等；
ポリエステル樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、及びこれらの共重合ポリエステル等；
ポリカーボネート樹脂；
ポリエーテルエーテルケトン樹脂；
ポリフェニレンオキサイド樹脂；
生分解性樹脂、例えば、ポリ乳酸など；
これらは、一種単独で使用してもよいし、成形性を損なわない限り２種以上をブレンドして使用してもよい。
熱可塑性樹脂の中でも、アミド基や水酸基等の親水性極性基が分子鎖中に少ないため、所望の水接触角を獲得しやすいという観点から、オレフィン系樹脂またはポリエステル樹脂が好ましく、オレフィン系樹脂が特に好ましい。
本発明の作用効果機能を阻害しない範囲内において、脂肪酸アミド、多価アルコール、グリセリン脂肪酸エステル、食用油脂、シリコーンオイル、流動パラフィン、無機粒子、金属酸化物粒子、アルミナを配合してよい。また、必要に応じて、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、色剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤、ゴム、その他の樹脂を添加することもできる。熱可塑性樹脂に１種又は２以上の配合剤を添加してもよい。
基材層は、単層構造でも積層構造でもよい。積層構造は、上記熱可塑性樹脂から成る層同士を組み合わせたものでもよく、上記熱可塑性樹脂から成る層と金属箔やガラス、紙等の他の材料から成る層とを組み合わせたものでもよい。
本実施態様のフィルムの平均厚みは、内容物等に応じて適宜決めればよいが、一般的には、１〜５００μｍである。
本実施態様のフィルムは、上記の材料を用いて、キャスト法、Ｔダイ法、カレンダー法又はインフレーション法などの通常の方法により製造することができるが、その際、内容物と接触することになる面を鏡面とするべく、表面を鏡面にした金型を使用したり、延伸倍率を調整したりする必要がある。いずれの鏡面形成手段を採用するかは、材料組成や製造方法等に応じて適宜決定されるが、格別の設備を必要としないという観点から延伸倍率を調整する手段が好ましい。
上記ではフィルム形状である実施態様について説明したが、勿論、本発明の包装材料はこれ以外の態様を採ることもでき、例えば、種々の形態の袋状容器や、カップ・トレイ・ボトル容器、これらの蓋材といった態様を採ることもできる。袋状容器としては、三方又は四方シールの平パウチ類、ガセット付パウチ類、スタンディングパウチ類、ピロー包装袋等が挙げられる。袋状容器は、内容物充填後の保管期間が長いという点で本発明の効果を最大限に享受することができるので、好ましい。
袋状容器は公知の方法により製造すればよく、例えば三方又は四方シールの平パウチ類であれば、上記の実施態様のフィルムをカットし、三方シールまたは四方シールすればよい。スタンディングパウチ類であれば、上記フィルムを２枚用意して側面フィルムとし、かかる２枚の側面フィルムの間に２つ折りにした底部フィルムを介在させ、サイドシール部及びボトムシール部をシールすればよい。シールは、接着剤を用いて行ってもよいが加熱によって行ってもよい。即ち、本発明において接触面は、コーティングで覆われる等しておらず、単に鏡面になっているだけであるから、加熱によるシールも問題なく行うことができるのである。
本発明の包装材料では、従来の包装材料では滑落が困難である粘稠な含水内容物について高い易滑落性を示すことが実験的に明らかとなっている。従って、内容物は、粘稠、具体的には、粘度（２０℃）が１００ｍＰａ・ｓ以上であるとよい。また、水分を０．０１重量％以上含んでいるとよい。かかる内容物としては、例えば、マヨネーズ、ケチャップ、蜂蜜、各種ソース類、マスタード、ドレッシング、ジャム、チョコレートシロップ、カレー、とろみをつけた各種食品類、プリンやヨーグルトなどのゲル状物質、乳液やリキッドファンデーションなどの化粧品、水性糊、液体洗剤、シャンプーやリンス、コンディショナー、トリートメントなどのヘアケア用品が挙げられる。更に、粘度が高い方が易滑落性が高くなることも実験的に明らかとなっており、従って、粘度（２０℃）が５００ｍＰａ・ｓ以上、特に１０００ｍＰａ・ｓ以上と高粘稠である、リンス、コンディショナーまたはトリートメントが最も好ましい。
本発明を次の実施例にて説明する。
＜各種測定法＞
●水接触角；
基材接触面に水を３μＬ落とし、２０℃、５０％ＲＨ、接触角計（協和界面化学（株）製 ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ７００）にて測定した。
●表面粗さ；
基材を７ｍｍ×７ｍｍに切り出し、５０×５０μｍの範囲の粗度Ｓａを走査型プローブ顕微鏡システム（（株）日立ハイテクノロジーズ製 環境制御型ユニットＡＦＭ５３００Ｅ）にてＡＦＭ測定した。測定条件を下記に記す。
カンチレバー：共振周波数ｆ０＝２３〜３１ｋＨｚ、バネ定数ｋ＝１．９Ｎ／ｍ
測定モード：接触モード
Ｓｃａｎｒａｔｅ：０．５３Ｈｚ
スキャン範囲：５０μｍｘ５０μｍ
スキャンライン数：２５６
得られた３次元形状のデータから、前記走査型プローブ顕微鏡システムに付属のソフトウェア（ＡＦＭ５０００II）を用いて粗度Ｓａを求めた。粗度Ｓａは基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値であり、次式で表される。
Ｆ（Ｘ，Ｙ）：全測定データの示す面
Ｓ０ ：指定面が理想的にフラットであると仮定したときの面積
Ｚ０ ：指定面内のＺデータの平均値
●滑り性評価；
表１に示す基材（サイズ８０ｍｍ×８０ｍｍ）をアルミ板に貼り付けた。これらを粘度の異なるコンディショナーＡ、Ｂ（コンディショナーＡ：１６００ｍＰａ・ｓ、コンディショナーＢ：９４０ｍＰａ・ｓ）に垂直状態で浸漬して密閉し、３日間室温（２０℃）で保管した。なお、粘度は音叉型振動式粘度計（（株）エー・アンド・デイ製 ＳＶ−１０）を用いて２０℃の条件下で測定した値である。次いで、室温中でおよそ３ｃｍ/ｓの速さで垂直に引き上げた後、基材面に付着したコンディショナーが滑落する様子を観察した。５分後の状態を観察し、コンディショナーの滑落のしやすさを以下のような基準で評価した。
◎：引き上げ直後に基材面に付着したコンディショナーのうち８０重量％以上が滑落。
○：引き上げ直後に基材面に付着したコンディショナーのうち５０重量％以上８０重量％未満が滑落。
×：引き上げ直後に基材面に付着したコンディショナーのうち５０重量％未満が滑落。
●水接触角；
基材接触面に水を３μＬ落とし、２０℃、５０％ＲＨ、接触角計（協和界面化学（株）製 ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ７００）にて測定した。
●表面粗さ；
基材を７ｍｍ×７ｍｍに切り出し、５０×５０μｍの範囲の粗度Ｓａを走査型プローブ顕微鏡システム（（株）日立ハイテクノロジーズ製 環境制御型ユニットＡＦＭ５３００Ｅ）にてＡＦＭ測定した。測定条件を下記に記す。
カンチレバー：共振周波数ｆ０＝２３〜３１ｋＨｚ、バネ定数ｋ＝１．９Ｎ／ｍ
測定モード：接触モード
Ｓｃａｎｒａｔｅ：０．５３Ｈｚ
スキャン範囲：５０μｍｘ５０μｍ
スキャンライン数：２５６
得られた３次元形状のデータから、前記走査型プローブ顕微鏡システムに付属のソフトウェア（ＡＦＭ５０００II）を用いて粗度Ｓａを求めた。粗度Ｓａは基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値であり、次式で表される。
Ｓ０ ：指定面が理想的にフラットであると仮定したときの面積
Ｚ０ ：指定面内のＺデータの平均値
●滑り性評価；
表１に示す基材（サイズ８０ｍｍ×８０ｍｍ）をアルミ板に貼り付けた。これらを粘度の異なるコンディショナーＡ、Ｂ（コンディショナーＡ：１６００ｍＰａ・ｓ、コンディショナーＢ：９４０ｍＰａ・ｓ）に垂直状態で浸漬して密閉し、３日間室温（２０℃）で保管した。なお、粘度は音叉型振動式粘度計（（株）エー・アンド・デイ製 ＳＶ−１０）を用いて２０℃の条件下で測定した値である。次いで、室温中でおよそ３ｃｍ/ｓの速さで垂直に引き上げた後、基材面に付着したコンディショナーが滑落する様子を観察した。５分後の状態を観察し、コンディショナーの滑落のしやすさを以下のような基準で評価した。
◎：引き上げ直後に基材面に付着したコンディショナーのうち８０重量％以上が滑落。
○：引き上げ直後に基材面に付着したコンディショナーのうち５０重量％以上８０重量％未満が滑落。
×：引き上げ直後に基材面に付着したコンディショナーのうち５０重量％未満が滑落。
＜実施例１＞
二軸延伸ポリプロピレンフィルム（ＯＰＰフィルム）の表面粗さ、接触角を上記の方法で測定した。次いでコンディショナーＡの滑り性評価を上記の方法で行った。評価・測定結果を表１に示す。
二軸延伸ポリプロピレンフィルム（ＯＰＰフィルム）の表面粗さ、接触角を上記の方法で測定した。次いでコンディショナーＡの滑り性評価を上記の方法で行った。評価・測定結果を表１に示す。
＜実施例２＞
ＯＰＰフィルムの代わりに低密度ポリエチレンプレート（ＰＥプレート）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
ＯＰＰフィルムの代わりに低密度ポリエチレンプレート（ＰＥプレート）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
＜実施例３＞
ＯＰＰフィルムの代わりに二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
ＯＰＰフィルムの代わりに二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
＜実施例４＞
ＯＰＰフィルムの代わりに、エチレンテレフタレートにイソフタル酸を１２．５ｍｏｌ％共重合させた無延伸イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴＩフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
ＯＰＰフィルムの代わりに、エチレンテレフタレートにイソフタル酸を１２．５ｍｏｌ％共重合させた無延伸イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴＩフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
＜実施例５＞
コンディショナーＡの代わりに、粘度の異なるコンディショナーＢを用いた以外は実施例３と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
コンディショナーＡの代わりに、粘度の異なるコンディショナーＢを用いた以外は実施例３と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
＜比較例１＞
ＯＰＰフィルムの代わりに無延伸ポリプロピレンフィルム（ＣＰＰフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
ＯＰＰフィルムの代わりに無延伸ポリプロピレンフィルム（ＣＰＰフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
＜比較例２＞
ＯＰＰフィルムの代わりにサンドブラスト処理（白色溶融アルミナ；平均粒子径１１．５μｍ；ＷＡ１０００）を行った二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ（ＷＡ１０００）フィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
ＯＰＰフィルムの代わりにサンドブラスト処理（白色溶融アルミナ；平均粒子径１１．５μｍ；ＷＡ１０００）を行った二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ（ＷＡ１０００）フィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
＜比較例３＞
ＯＰＰフィルムの代わりに二軸延伸ナイロンフィルム（Ｎｙフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
ＯＰＰフィルムの代わりに二軸延伸ナイロンフィルム（Ｎｙフィルム）を用いた以外は実施例１と同様にして各種測定・評価を行った。結果を表１に示す。
表１に示す評価結果から分かるように、実施例１〜４のように水接触角６０°以上かつ粗度Ｓａが１００ｎｍ以下の基材では滑り性評価が良好であり、特に粗度Ｓａが２０ｎｍ未満である実施例１、３では非常に良好であった。一方で、水接触角６０°以上であるものの、粗度Ｓａが１００ｎｍより大きい基材を用いた比較例１、２では滑り性評価が不良であった。また、粗度Ｓａが２０ｎｍ未満であるが、水接触角が６０°未満の基材を用いた比較例３では滑り性が不良であった。このことから、粗度Ｓａ１００ｎｍ以下かつ水接触角６０°以上の基材が好適であることがわかった。次いで、水接触角６０°以上かつ粗度Ｓａが１００ｎｍ以下の基材において、コンディショナーＡの代わりに、より低粘度なコンディショナーＢを用いた実施例５では滑り性評価が良好ではあったが、実施例３と比較するとやや劣った。このことから、高粘稠な内容物ほど滑落に有利であることが分かった。
Claims (5)
- 粘稠内容物と接触する接触面が、熱可塑性樹脂により形成されている包装材料において、
前記接触面が、１００ｎｍ以下の粗度Ｓａを有する鏡面となっており、且つ、６０°以上の水接触角（２０℃）を有していることを特徴とする、包装材料。 - 前記粘稠内容物が、１００ｍＰａ・ｓ以上の粘度（２０℃）を有している、請求項１に記載の包装材料。
- 前記接触面が、２０ｎｍ未満の粗度Ｓａを有する、請求項１または２に記載の包装材料。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン系樹脂またはポリエステル系樹脂である、請求項１〜３の何れかに記載の包装材料。
- 袋状容器である、請求項１〜４の何れかに記載の包装材料。
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