JP2024001514A

JP2024001514A - セロファン積層体

Info

Publication number: JP2024001514A
Application number: JP2022100207A
Authority: JP
Inventors: 剛小東; Tsuyoshi Kohigashi; 直斗春井; Naoto Harui; 芽衣服部; Mei Hattori; 俊和花谷; Toshikazu Hanatani
Original assignee: Rengo Co Ltd
Current assignee: Rengo Co Ltd
Priority date: 2022-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2024-01-10

Abstract

【課題】アンカーコート層や接着剤層を設けなくても、耐湿性、ヒートシール性、及び高温高湿時の寸法安定性を有するセロファン積層体を得ることを目的とする。
【解決手段】セロファンからなる基材層の両表面にそれぞれ厚さ１．０～４．０μｍのヒートシール性を有する耐湿層を設け、この耐湿層として、オレフィン系樹脂、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂、それらの樹脂のグラフト重合体、及びそれらの樹脂の変性体から選ばれる１種又は複数種の樹脂から選ばれる層を設けたセロファン積層体を用いる。
【選択図】図１

Description

この発明は、セロファン積層体に関する。

現在、マイクロプラスチック等による海洋汚染問題が世界中で注視される中で、石油系プラスチックフィルムの代替品として、木材パルプ等から製造した海洋生分解性を有するセロファンが期待されている。
しかし、セロファンは吸湿性を示すため、そのまま使用した場合、周囲の湿度変化によりシワや伸縮が発生するといった問題点を有する。また、セロファンはヒートシール性を有さないため、包装材料として使用する場合は、ヒートシール性を有する材料と組み合せる必要がある。

その対策として、セロファンに塩化ビニル－酢酸ビニル系共重合体からなる層を積層することにより、防湿性及びヒートシール性を付与する方法が知られている（特許文献１）。また、セロファンにアンカーコート層を介してアイオノマー系樹脂を積層することにより、セロファンの吸湿性を抑制することが知られている（特許文献２）。

さらに、セロファンにアンカーコート層を介してエチレン－メタクリル酸共重合体からなる層を積層することにより、セロファンの防湿性及びヒートシール性を付与する方法が知られている（特許文献３）。さらにまた、セロファンに接着剤層を介してポリアミド系樹脂、硝化綿系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂の何れかからなる層を積層することにより、セロファンに防湿性を付与する方法が知られている（特許文献４）。

特開２００９－１５４５２７号公報特許第２６４８５７８号公報特開２００４－０７４６６５号公報特開２０２０－１４０１６４号公報

ところで、セロファンに塩化ビニル－酢酸ビニル系共重合体、エチレン－アクリル酸系共重合体、アイオノマー樹脂、ポリアミド系樹脂、硝化綿系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂等からなる層が積層されている場合、防湿性には優れるが、周囲の湿度変化により発生するシワや収縮に対する抑制効果については、十分とは言い難い。
また、セロファンに、オレフィン系フィルム等の石油系プラスチックフィルムをラミネートして積層すると、ヒートシール性を付与できるものの、ヒートシール層を厚くせざるを得ないため、生分解性とリサイクル適性に問題が生じるおそれがある。
さらに、セロファンに樹脂層を積層させる場合、両者の密着性を向上させるため、アンカーコート層や接着剤層を設ける必要が生じることが多く、材料やコスト、加工工程が増えてしまうおそれがある。

そこで、この発明では、アンカーコート層や接着剤層を設けなくても、ヒートシール性、及び高温高湿時の寸法安定性、すなわち耐湿性を有するセロファン積層体を得ることを目的とする。

この発明は、セロファンからなる基材層に所定の耐湿層を設けることにより、前記の課題を解決したものであり、その要旨は、下記の［１］～［４］に存する。

［１］セロファンからなる基材層の両表面にそれぞれ厚さ１．０～４．０μｍのヒートシール性を有する耐湿層を設けたセロファン積層体。
［２］前記ヒートシール性を有する耐湿層は、オレフィン系樹脂、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂、それらの樹脂のグラフト重合体、及びそれらの樹脂の変性体から選ばれる１種又は複数種の樹脂からなる層である［１］に記載のセロファン積層体。
［３］前記耐湿層の量は、前記基材層の各表面当りの固形分が１．０～４．０ｇ／ｍ^２である［１］又は［２］に記載のセロファン積層体。
［４］セロファンからなる基材層の両表面に、オレフィン系樹脂、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂、それらの樹脂のグラフト重合体、及びそれらの樹脂の変性体から選ばれる１種又は複数種の樹脂を含有する塗工液を固形分で１．０～４．０ｇ／ｍ^２塗工し、乾燥することにより、それぞれ厚さ１．０～４．０μｍのヒートシール性を有する耐湿層を形成するセロファン積層体の製造方法。

この発明に係るセロファン積層体は、特定のヒートシール性を有する樹脂からなる耐湿層を設けるので、アンカーコート層や接着剤層を設けなくても、セロファンからなる基材層と耐湿層の密着性を向上させることができ、ヒートシール性を付与することができる。また、耐湿性を向上させることによって、湿度変化に対する寸法変化が抑制されるので、シワや収縮の発生を抑制できる。
さらに、耐湿層の厚みを所定の範囲内とするので、セロファンの生分解性を損なうおそれがない。

この発明にかかるセロファン積層体の例を示す断面図

以下、本願発明について説明する。
本願発明は、図１に示すように、基材層１２の両表面に、所定厚さの耐湿層１３を設けたセロファン積層体１１についての発明である。

＜セロファン積層体＞
この発明に係るセロファン積層体１１を構成する前記基材層１２は、生分解性を有するセロファンからなる。

この発明に係るセロファン積層体１１を構成する前記耐湿層１３は、前記セロファン積層体１１にヒートシール性及び耐湿性を付与する層である。この耐湿層を構成する材料としては、セロファン積層体１１としたときにヒートシール性及び耐湿性を発揮できれば特に限定されない。このような材料としては、炭化水素系樹脂や、その樹脂のグラフト重合体又は変性体等が挙げられる。この炭化水素系樹脂としては、オレフィン系樹脂、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂を用いると、前記セロファン積層体１１にヒートシール性を付与することができると共に、十分な耐湿性を付与でき、それにより高温高湿時の寸法安定性を向上させることができる。

前記オレフィン系樹脂は、オレフィンをモノマー単位とするホモポリマー、又はオレフィンを主たるモノマーとし、他のオレフィンや他の種類のモノマーを共重合したコポリマーである。このオレフィン系樹脂の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－ブタン共重合体、プロピレン－ブタン共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体（エチレン－ビニルアルコール重合体を含む）等が挙げられる。

また、前記脂肪族炭化水素系樹脂としては、石油樹脂やテルペン系樹脂等が挙げられる。さらに、前記脂環式炭化水素系樹脂としては、環状オレフィン系重合体、ノルボルネン系重合体等が挙げられる。

また、前記グラフト重合体は、前記炭化水素系樹脂を用いてグラフト重合したものであり、例えば、エチレン－プロピレン樹脂やプロピレン樹脂をスチレン等でグラフト化したもの等が挙げられる。さらに、前記変性体は、前記炭化水素系樹脂を変性剤で変性した樹脂であり、変性剤としては、マレイン酸、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸アミド等の極性モノマーや、塩素、臭素等のハロゲンガス等が挙げられる。

なお、前記の耐湿層１３を構成する樹脂としては、ポリオレフィン、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂、これらの樹脂のグラフト重合体、これらの樹脂の変性体のうち１種のみを用いてもよく、複数種の樹脂を混合して用いてもよい。

前記基材層１２に積層される前記耐湿層１３の厚みは、各表面当たり１．０μｍ以上がよく、１．２μｍ以上が好ましく、１．５μｍ以上が特に好ましく、２．０μｍ以上がさらに好ましい。また、４．０μｍ以下がよく、３．５μｍ以下が好ましく、３．０μｍ以下がさらに好ましい。４．０μｍより厚いと、この発明に係るセロファン積層体としての生分解性を損なったり、塗工により耐湿層を形成する場合、乾燥効率が低下して生産性を阻害したりするおそれがある。一方、１．０μｍより薄いと、十分な耐湿性及びヒートシール性が得られ難くなる傾向があり、そのため、高温高湿下における寸法安定性も十分に得られなくなるおそれがある。また、１．０μｍ以上かつ１．５μｍ未満の場合は、ヒートシール性は得られるものの、使用態様によっては、ヒートシール性が十分と言い難い場合が生じ得る。これに対し、１．５μｍ以上とすると、十分なヒートシール性をより確実に得ることができる。

この耐湿層１３は、耐湿層１３を構成する樹脂を含有し、これを溶剤に溶解した塗工液を前記基材層１２の両表面に塗工し、乾燥することによって、形成することができる。この溶剤としては、前記の耐湿層１３を構成する樹脂と反応せず、かつ、この樹脂を溶解することができ、常温又は加熱して揮散可能であれば、特に限定されない。このような溶剤としては、１５０℃以下、好ましくは１２０℃以下の沸点を有する溶剤であればよく、例えば、シクロヘキサンやそのメチル化体、エチル化体等のアルキル誘導体、酢酸エチル、酢酸プロピル等の酢酸エステル、プロパノール、ブタノール等の低級アルコール、ジメチルケトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル、トルエン等が挙げられる、なお、上記のプロピル基、ブチル基は、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｓ－ブチル基、イソブチル基、ｔ－ブチル基等の各種異性体を含む。これらの溶剤は、１種のみを用いてもよく、２種以上を用いてもよい。
この塗工液の樹脂濃度としては、特に限定されないが、１５質量％以上、３５質量％以下であれば、塗工液の流動性を十分に確保できると共に、乾燥に長時間を要しないので好ましい。

前記基材層１２に積層される前記耐湿層１３の量は、単位面積当たりの乾燥質量である固形分（以下、単に「固形分」と称する。）で示され、前記の耐湿層１３の厚さを満たす量であればよい。具体的には、各表面当たり１．０ｇ／ｍ^２以上がよく、１．２ｇ／ｍ^２以上が好ましく、１．５ｇ／ｍ^２以上が特に好ましく、２．０ｇ／ｍ^２以上がさらに好ましい。また、４．０ｇ／ｍ^２以下がよく、３．５ｇ／ｍ^２以下が好ましく、３．０ｇ／ｍ^２以下がさらに好ましい。４．０ｇ／ｍ^２より多いと、この発明に係るセロファン積層体としての生分解性を損なったり、塗工により耐湿層を形成する場合、乾燥効率が低下して生産性を阻害したりするおそれがある。一方、１．０ｇ／ｍ^２より少ないと、十分な耐湿性及びヒートシール性が得られ難くなる傾向があり、そのため、高温高湿下における寸法安定性も十分に得られなくなるおそれがある。また、１．０ｇ／ｍ^２以上かつ１．５ｇ／ｍ^２未満の場合は、ヒートシール性は得られるものの、使用態様によっては、ヒートシール性が十分と言い難い場合が生じ得る。これに対し、１．５ｇ／ｍ^２以上とすると、十分なヒートシール性をより確実に得ることができる。

＜セロファン積層体の製造方法＞
この発明に係るセロファン積層体１１は、次の方法で製造することができる。
まず、前記炭化水素系樹脂、具体的には、オレフィン系樹脂、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂、それらの樹脂のグラフト重合体、及びそれらの樹脂の変性体から選ばれる１種又は複数種の樹脂を前記溶剤に溶解し、前記の範囲内の樹脂濃度を有する塗工液を調製する。
次いで、セロファンからなる基材層１２の両表面に、前記範囲内の固形分量の塗工液を塗工する。そして、乾燥させて前記塗工液中の溶剤を気化又は揮散させる。これにより、前記範囲内の厚さを有する耐湿層を形成することができ、セロファン積層体を得ることができる。このとき、一度に多く塗工する1層塗工より、同じ塗工量になるように２回に分けて塗工する２層塗工の方が、乾燥効率が高い場合があり、設備的に対応できるならば生産性の点で好ましい。

前記の塗工の方法としては、バーコーター、グラビアコーター、ロールコーター、ダイコーター等のコーターを用いる方法や、刷毛等による塗布、浸漬、噴霧等の方法が挙げられる。
なお、前記の通り、前記の炭化水素系樹脂を塗工して耐湿層を形成するので、基材層のセロファンとの密着性が向上し、通常はアンカーコートや接着剤の使用は不要だが、さらに高い密着性が要求される場合は使用しても良い。また、印刷等が必要な場合は、密着性を損なわない限り、基材層のセロファンと耐熱層の間に印刷等の層を設けることができる。

＜セロファン積層体の物性＞
この発明にかかるセロファン積層体のヒートシール強度は、０．４Ｎ／１５ｍｍ以上がよく、０．８Ｎ／１５ｍｍ以上が好ましい。０．４Ｎ／１５ｍｍより小さいと、ヒートシール性を十分に発揮することが困難となる。０．４Ｎ／１５ｍｍ以上とすることにより、ヒートシール性を発揮することができる。しかしながら、使用態様によっては、ヒートシール性が必ずしも十分とは言い難い場合がある。これに対し、０．８Ｎ／１５ｍｍ以上だと、より確実なヒートシール性を得ることができる。
このヒートシール強度は、まず、得られたセロファン積層体の外表面と内表面とを、温度１２０℃、圧力０．２ＭＰａ、圧着時間１秒の条件下でヒートシールする。次いで、これをＪＩＳＺ１７０７の１８０°剥離試験により、ヒートシール強度を測定し、Ｎ／１５ｍｍ巾の単位で表記する。これにより、ヒートシール強度を測定することができる。

また、この発明にかかるセロファン積層体の高温高湿度下における寸法安定性は、下記に示す測定の値から算出した寸法変化率で９９％以上がよく、９９．１％以上が好ましい。また、１０１％以下がよく、１００．５％以下が好ましい。９９％以上１０１％以下であれば、保管等の間に寸法変化が生じ難く、シワ、ヒートシール部の剥がれや破れ等が生じるのを抑制でき、包装材料として使用する場合、外観不良が生じにくくなる。
この寸法安定性として、ＭＤ測定時はセロファン積層体からＭＤ１６０ｍｍ×ＴＤ３０ｍｍの試験片を、またＴＤ測定時はセロファン積層体からＭＤ３０ｍｍ×ＴＤ１６０ｍｍの試験片を裁断し、２３℃×５０％ＲＨで１日間調湿した直後の寸法を測定してから、４０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で５日間保管した後の寸法を測定することにより、寸法変化率を算出することができる。
なお、ＭＤは、ロール状のセロファン積層体又はセロファンの流れ方向、すなわち、ロールからの引き出し方向をいい、ＴＤ方向とは、ＭＤ方向と直角の方向をいう。

以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
まず、本実施例又は本比較例で使用した原材料及び評価方法を示す。

＜原材料＞
［基材層］
・セロファン…レンゴー（株）製：ＰＴ＃３００
［耐湿層］
・樹脂Ａ…大阪印刷インキ製造(株)製：ＥＸＰ３１０２０、ポリオレフィン系樹脂１５～２５質量％、メチルシクロヘキサン４０～５０質量％、メチルエチルケトン５～１５質量％、イソプロピルアルコール１～１０質量％、プロピレングリコールモノメチルエーテル５～１５質量％の樹脂溶液
・樹脂Ｂ…大阪印刷インキ製造(株)製：ＴＡ－Ｏ、ポリオレフィン系樹脂１５～２５質量％、メチルシクロヘキサン５０～６０質量％、メチルエチルケトン１～５質量％、イソプロピルアルコール１～１０質量％、プロピレングリコールモノメチルエーテル１～１０質量％の樹脂溶液
・樹脂Ｃ…サカタインクス(株)製：ニューＰＰＬＲＥ－７、塩素化ポリオレフィン系樹脂１５～２０質量％、トルエン６０～７０質量％、メチルエチルケトン１０～２０質量％、イソプロピルアルコール１～５質量％の樹脂溶液
・溶剤（樹脂Ａ、Ｂ用）…メチルシクロヘキサン６５～７５質量％、酢酸ｎ－プロピル１５～２５質量％、イソプロピルアルコール５～１５質量％の混合溶剤
・溶剤（樹脂Ｃ用）…トルエン５０～６０質量％、酢酸エチル４０～５０質量％、イソプロピルアルコール１０～２０質量％の混合溶剤

＜評価方法＞
（１）厚さ測定
セロファン積層体の厚さは、マイクロメーター（（株）ミツトヨ製）を使用して測定した。また、耐湿層の厚さは、セロファン積層体の厚さから基材のセロファンのそれを差し引いて算出した。
（２）ヒートシール強度の測定
得られたセロファン積層体の外表面と内表面とを、温度１２０℃、圧力０．２ＭＰａ、圧着時間１秒の条件下でヒートシールする。次いで、これをＪＩＳＺ１７０７の１８０°剥離試験により、ヒートシール強度を測定し、Ｎ／１５ｍｍ巾の単位で表記する。

（３）寸法安定性の評価（高温高湿度下における寸法変化率の測定）
ＭＤ測定時はセロファン積層体からＭＤ１６０ｍｍ×ＴＤ３０ｍｍの試験片を、またＴＤ測定時はセロファン積層体からＭＤ３０ｍｍ×ＴＤ１６０ｍｍの試験片を裁断し、２３℃×５０％ＲＨで１日間調湿した直後の寸法（「試験開始時の寸法」と称する。）を測定した後、４０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で５日間保管した後の寸法（「５日間保管後の寸法」と称する。）を測定して、下記の式から寸法変化率を算出する。
寸法変化率＝（５日間保管後の寸法）／（試験開始時の寸法）×１００

（４）保管試験
坪量２７０ｇ／ｍ^２の白板紙（レンゴー（株）製：ＣＲＣ２７０）を用いて作成した縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×高さ２０ｃｍの紙器箱を、得られたセロファン積層体で覆い、側縁部及び端縁部を表面１６０℃に加熱した熱板でヒートシールを行って紙器箱をオーバーラップ包装する。そのオーバーラップ包装された紙器箱を４０℃×９０％ＲＨの雰囲気下に７日間静置した後の外観変化、すなわち、紙器箱の変形やセロファン積層体表面のシワの発生具合を下記の基準に従い、目視で評価した。
〇：紙器箱の変形は認められず、セロファン積層体表面にシワは認められなかった。
△：軽微な紙器箱の変形が認められた。又は、セロファン積層体表面に軽微なシワが認められた。
×：紙器箱の変形が認められた。又は、セロファン積層体表面にシワが認められた。

（実施例１～９、比較例２）
樹脂Ａ～樹脂Ｃに溶剤を混合し、樹脂成分の濃度が２５～３５質量％となるように調整し、塗工液を得た。
基材層を構成するセロファンの一方の面に、表１に示す樹脂を有する塗工液を表１に記載の塗工量となるように、ワイヤーバーを設置した卓上自動テストコーター（松尾産業（株）製：Ｋ３０３マルチコーター）で塗工し、８０℃で３０秒間乾燥した。また、実施例４及び５においては、乾燥した塗工面の上に、２層目として、表１に示す樹脂を有する塗工液を表１に記載の塗工量となるように、同様の方法で塗工し、同様の条件で乾燥した。
乾燥後、セロファンの他方の面に表１に示す樹脂を有する塗工液を表１に記載の塗工量となるように同様の方法で塗工し、同様の条件で乾燥し、基材層の両面に耐湿層が塗工されたセロファン積層体を得た。また、実施例４及び５においては、乾燥した塗工面の上に、２層目として、表１に示す樹脂を有する塗工液を表１に記載の塗工量となるように、同様の方法で塗工し、同様の条件で乾燥した。
得られたセロファン積層体を用いて、前記の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例１、３）
何も塗工されていない基材のセロファンを比較例１に、また市販の防湿セロファン（塩化ビニル・酢酸ビニル系：フタムラ化学（株）製：Ｇ－３＃３００、以下、「Ｇ－３」と称する。）を比較例３とした。
これらのセロファンを用いて、前記の評価を行った。その結果を表１に示す。

１１セロファン積層体
１２基材層
１３耐湿層

Claims

セロファンからなる基材層の両表面にそれぞれ厚さ１．０～４．０μｍのヒートシール性を有する耐湿層を設けたセロファン積層体。
前記ヒートシール性を有する耐湿層は、オレフィン系樹脂、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂、それらの樹脂のグラフト重合体、及びそれらの樹脂の変性体から選ばれる１種又は複数種の樹脂からなる層である請求項１に記載のセロファン積層体。
前記耐湿層の量は、前記基材層の各表面当りの固形分が１．０～４．０ｇ／ｍ^２である請求項１又は２に記載のセロファン積層体。
セロファンからなる基材層の両表面に、オレフィン系樹脂、脂肪族炭化水素系樹脂、脂環式炭化水素系樹脂、それらの樹脂のグラフト重合体、及びそれらの樹脂の変性体から選ばれる１種又は複数種の樹脂を含有する塗工液を固形分で１．０～４．０ｇ／ｍ^２塗工し、乾燥することにより、それぞれ厚さ１．０～４．０μｍのヒートシール性を有する耐湿層を形成するセロファン積層体の製造方法。