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JP6402530B2 - 積層体及びそれを用いた食品包装容器、電子レンジ用容器 - Google Patents

積層体及びそれを用いた食品包装容器、電子レンジ用容器 Download PDF

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JP6402530B2 JP2014162884A JP2014162884A JP6402530B2 JP 6402530 B2 JP6402530 B2 JP 6402530B2 JP 2014162884 A JP2014162884 A JP 2014162884A JP 2014162884 A JP2014162884 A JP 2014162884A JP 6402530 B2 JP6402530 B2 JP 6402530B2
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Description

本発明は、紙を主体とする基材との接着性が良好で、ガスバリア性、保香性、耐熱性、防湿性に優れた積層体、及び、それを使用した食品包装容器ならびに電子レンジ用容器に関する。
従来、種々の機能を付与するために、熱可塑性樹脂を積層することは広く行われている。中でもポリエチレンによって積層された加工紙の製造にあたっては、ポリエチレンが成形性、紙との接着性に優れていることから、包装や容器材料として多用されている。
しかし、ポリエチレンはガスバリア性が不十分であるため、ガスバリア性・保香性等が要望される食品包装容器等の分野では不向きであった。
一方、保香性、耐熱性を要求される分野では、ポリエチレンテレフタレート(PET)を基材にラミネートした材料が使用されてきた。ただし、PETを紙に積層しようとした場合には、安定した加工を行うことが困難であり、厚みむらが生じたり、基材との接着性が不十分な加工紙しか得られないという問題点があった。
そこで、この基材とPETの接着の問題点を解決するために、以下のような方法が開示されている。
例えば、特許文献1では、紙基材上に、接着剤層を介することなく特定の密度のPET又はPETを主成分とする樹脂からなる第1層を配し、該第1層の上に特定の密度のPET共重合樹脂からなる第2層を配したことを特徴とする多層ポリエステル系ラミネート紙によって、接着性が改善されることが開示されている。
また、特許文献2では、繊維基材にポリエステルを押出コーティングする方法において、特定の溶融粘度比、固有粘度のポリエステルを用いて、特定の条件で押出コーティングをすることで層間接着性に優れたポリエステル加工紙を安定よく製造できることが開示されている。
しかしながら、基材とPETの接着性は、基材とポリオレフィンの接着性と対比すると劣っており、材料としての改善の余地がある。また、PETを直接被覆した場合は、保香性に優れるものの、ポリエチレンを積層した場合に比較して防湿性に劣るため、改善の余地がある。
特許3917888号公報 特許3749000号公報
本発明の目的は上記問題点に鑑み、基材を有し、従来は互いの接着性が悪いとされてきたポリエチレン及びポリエチレンテレフタレートそれぞれの樹脂層を有する積層体においてその接着性を改善し、基材と樹脂の接着性が良好で、ガスバリア性、保香性、耐熱性、防湿性に優れた積層体、及び、それを使用した食品包装容器ならびに電子レンジ用容器を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、紙を主体とする基材の一方の面に、一定の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物(C)からなるポリエチレン樹脂層(I)を形成し、その上にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層することで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本願の第1の発明によれば、紙を主体とする基材の一方の面に、下記のポリエチレン系樹脂組成物(C)からなるポリエチレン樹脂層(I)を形成し、その上にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層することを特徴とする積層体が提供される。
(C)以下の(c−1)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物
(c−1)オルトジクロロベンゼンによる温度上昇溶離分別(TREF)により得られる溶出曲線において、80℃以下溶出物の割合が、28重量%以上
さらに、本願の第2の発明によれば、第1の発明において、前記のポリエチレン系樹脂組成物(C)が更に(c−2)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である積層体が提供される。
(c−2)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.910〜0.940g/cm
さらに、本願の第3の発明によれば、該ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)が、押出ラミネート加工により、ポリエチレン樹脂層(I)の上に直接形成されることを特徴とする第1又は第2の発明に記載の積層体が提供される。
さらに、本願の第4の発明によれば、第1〜第3のいずれかの発明において、前記のポリエチレン系樹脂組成物(C)が以下のポリエチレン系樹脂(A)及びポリエチレン系樹脂(B)を含むことを特徴とする請求項1に記載の積層体が提供される。
(A)以下の(a−1)の性状を有するポリエチレン系樹脂
(a−1)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.880/cm以上0.930g/cm未満
(B)以下の(b−1)の性状を有するポリエチレン系樹脂
(b−1)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.930g/cm以上0.970g/cm以下
また、本願の第5の発明によれば、該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が(c−1’)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である第1〜第4のいずれかの発明に記載の積層体が提供される。
(c−1’)TREF80℃以下の溶出物割合が28重量%以上99.5重量%以下
本願の第6の発明によれば、該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が(c−1'')の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である第1〜第5のいずれかの発明に記載の積層体が提供される。
(c−1'')TREF80℃以下の溶出物割合が50重量%以上99.5重量%以下
本願の第7の発明によれば、該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が(c−1’’’)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である請求項1〜6のいずれかの項に記載の積層体が提供される。
(c−1''')TREF80℃以下溶出物割合が57重量%以上99.5重量%以下
また、本願の第8の発明によれば、第4の発明において、前記のポリエチレン系樹脂(A)が高圧ラジカル重合法ポリエチレンであることを特徴とする積層体が提供される。
一方、本発明の第9の発明によれば、第4の発明において、前記のポリエチレン系樹脂(A)が高圧ラジカル重合法ポリエチレン(A’)とエチレンαオレフィン共重合体(A’’)の混合物からなることを特徴とする積層体が提供される。
さらに、本願の第10の発明によれば、第1〜9のいずれかの発明において、成形過程において、前記のポリエチレン樹脂層(I)の上にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層する際のポリエチレン樹脂層(I)表面にコロナ処理が行われてなることを特徴とする積層体が提供される。
さらに、本願の第11の発明によれば、第1〜10のいずれかの発明に係り、前記の積層体から得られる食品包装容器が提供される。
また、本願の第12の発明によれば、第1〜10のいずれかの発明に係り、前記の積層体から得られる電子レンジ用容器が提供される。
本発明によって、接着性に問題がなく、ガスバリア性、保香性、耐熱性、防湿性にも優れた積層体が得られた。また、この積層体を用いることで、ガスバリア性、保香性、耐熱性、防湿性に優れた食品包装容器、電子レンジ用容器を安定的に得ることが可能となる。
本願実施例5で用いた樹脂組成物(C)のオルトジクロロベンゼンによる温度上昇溶離分別(TREF)により得られる積分溶出曲線を示したグラフである。
以下、本発明について、項目毎に詳細に説明する。
1.積層体
(1)ポリエチレン系樹脂組成物(C)
本発明で用いるポリエチレン樹脂層(I)を形成するポリエチレン系樹脂組成物(C)は、以下の(c−1)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物であることを特徴とする。
(c−1)オルトジクロロベンゼンによる温度上昇溶離分別(TREF)により得られる溶出曲線において、80℃以下溶出物の割合が、28重量%以上
上記オルトジクロロベンゼンによる温度上昇溶離分別(TREF)により得られる溶出曲線は、下記実施例で詳述する測定手段、測定装置及び測定条件により得ることができる。たとえば図1に示すように、得られたTREFの温度に対する積分の溶出曲線から、80℃以下の溶出温度で溶出した成分の重量%割合を計算することができる。
かかる(c−1)を満たすポリエチレン系樹脂組成物によれば、その上に直接積層するポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)との接着性を発現することが可能となる。
更に好ましくは、該ポリエチレン系樹脂組成物(C)は、該TREFにより得られる溶出曲線において、
(c−1’)TREF80℃以下の溶出物割合が28重量%以上99.5重量%以下、
更に好ましくは、
(c−1'')TREF80℃以下の溶出物割合が50重量%以上99.5重量%以下、
更に好ましくは
(c−1''')TREF80℃以下の溶出物割合が57重量%以上99.5重量%以下
であると、格段に優れた接着性を示すことが挙げられる。
更にTREF80℃以下の溶出物割合が95.0重量%以下、好ましくは88.0重量%以下であると、積層体の水蒸気バリア性に優れる。
かかる溶出分割合を満たすポリエチレン系樹脂組成物(C)を得るためには、具体的には、後述するとおり、それぞれ後に示すポリエチレン系樹脂(A)とポリエチレン系樹脂(B)の混合により得ることが好ましい。
具体的には、より低密度である(かつTREF80℃以下成分の溶出物成分割合が高い)ポリエチレン系樹脂(A)と、より高密度である(TREF80℃以下成分の溶出物成分割合が低い)ポリエチレン系樹脂(B)を混合する際の、混合するそれぞれの樹脂の種類と成分比を調整することにより、上記所望の範囲のTREF溶出分割合を有し、かつ好適には下記(c−2)記載の所望の密度範囲を有するポリエチレン樹脂組成物(C)を得ることができる。かかる樹脂組成物は水蒸気バリア性の向上と、接着性の向上という相反した性能をバランスよく満たすことができる。(C)として、単独のポリエチレン系樹脂を用いることも可能ではあるが、接着性と共に、耐熱性、防湿性、押出ラミネート加工性のバランスにおいて、不具合が生じる場合がある。
本発明で用いるポリエチレン系樹脂組成物(C)は、更に、極めて優れた接着性と成形性を示すためには、以下の(c−2)の性状を有することが好ましい。
(c−2)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.910〜0.940g/cmである。
(i)密度
上記ポリエチレン系樹脂組成物(C)の密度は、試験温度23℃、JIS−K7112に準拠して測定し、0.910〜0.940g/cm、好ましくは0.912〜0.937g/cm、より好ましくは0.913〜0.935g/cmの範囲である。上記密度が0.910g/cm未満では、ラミネート成形樹脂のすべりが悪く、ハンドリングが悪くなるので好ましくない。また、電子レンジやオーブンなど高温で使用された場合に、ポリエチレン層の耐熱性不足によりポリエチレン樹脂層が発泡したり、外観不良を起こしたりする可能性があるため好ましくない。密度が0.940g/cmを超えるものは、ポリエチレンテレフタレート樹脂との接着強度が劣るため、好ましくない。密度が0.940g/cm以下であると、その接着強度が飛躍的に向上することが確認されている。
(ii)MFR
ポリエチレン系樹脂組成物(C)のメルトフローレート(MFR)は、JIS K7210に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したMFRが好ましくは1.0〜30g/10min、より好ましくは2.0〜25g/10min、最も好ましくは3.0〜20g/10minである。MFR(a)が1.0g/10min未満では押出ラミネート加工時の高速加工性が悪化する懸念がある。また、30g/10minを超えるものは、押出ラミネート加工時の加工安定性が悪化する懸念があるため好ましくない。
(iii)製造方法
ポリエチレン系樹脂組成物(C)は、それぞれ後に示すポリエチレン系樹脂(A)とポリエチレン系樹脂(B)の混合により得ることが好ましい。単独のポリエチレン系樹脂の場合、接着性又は耐熱性、防湿性、押出ラミネート加工性のバランスにおいて、不具合が生じる場合がある。
この配合割合は、好ましくはポリエチレン系樹脂(A)10〜95重量%と、ポリエチレン系樹脂(B)5〜90重量%であり、より好ましくは樹脂(A)15〜90重量%/樹脂(B)85〜10重量%、最も好ましくは樹脂(A)20〜85重量%/樹脂(B)80〜15重量%の範囲である。
該樹脂(A)が10重量%未満で、樹脂(B)90重量%を超える場合、または樹脂(A)が90重量%を超え、樹脂(B)10重量%未満である場合は、ポリエチレン樹脂組成物(C)の諸物性が調整できない等の不都合が生じやすく、ひいては、押出ラミネート加工時のネックインが大きく、加工時の安定性が悪くなる等の不都合が生じるため好ましくない。
上記ポリエチレン系樹脂組成物(C)には、必要に応じて、上記ポリエチレン系樹脂組成物(C)の特性を損ねない範囲で、酸化防止剤、耐熱安定剤、可塑剤、粘着付与剤、金属石鹸等の中和剤、アンチブロッキング剤、滑剤、分散剤、顔料、染料等の着色剤、防曇剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、造核剤などの添加剤を配合してもよい。酸化防止剤は、接着性の観点から添加量が少ないことが望ましい。
また、上記ポリエチレン系樹脂組成物の特性を損ねない範囲で、ポリエチレン以外の熱可塑性樹脂を配合しても構わない。熱可塑性樹脂としては、他のポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂などを挙げることができる。
(2)ポリエチレン系樹脂(A)
ポリエチレン系樹脂(A)は、(a−1)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.880g/cm以上0.930g/cm未満である。
(i)密度
ポリエチレン樹脂(A)は、試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.880g/cm以上0.930g/cm未満、好ましくは0.882〜0.928g/cm、より好ましくは0.884〜0.925g/cmの範囲、更に好ましくは0.910g/cm以上である。上記密度が0.880g/cm未満では、ラミネート成形樹脂のすべりが悪く、ハンドリングが悪くなるので好ましくない。また、密度が0.930g/cmを超えるものは、工業的に製造することが難しいものとなる。
(ii)MFR
ポリエチレン系樹脂(A)は、JIS K7210に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したMFRが1.0〜40g/10min、好ましくは2.0〜35g/10min、より好ましくは3.0〜30g/10min、更に好ましくは20g/10min以下の範囲である。MFRが1.0g/10min未満では押出ラミネート加工時の高速加工性が悪化し好ましくない。また、MFRが40g/10minを超えるものは押出ラミネート加工性が不安定となる懸念があるため好ましくない。
(iii)製造方法
また、本発明におけるポリエチレン系樹脂(A)は、様々な方法で製造することができるが、紙及びポリエチレンテレフタレートの接着性及び押出ラミネート加工性の点から、以下に挙げる高圧ラジカル重合法により得られた高圧ラジカル重合法ポリエチレンを用いること、又は該高圧ラジカル重合法ポリエチレン(A’)とエチレンαオレフィン共重合体(A’’)の混合物を用いることが好ましい。
[重合条件]
本発明の高圧ラジカル重合法は、酸素、有機過酸化物などのラジカル開始剤の存在下において、超高圧下、塊状または溶液重合によって製造される。
重合温度は100〜300℃、好ましくは120〜280℃、より好ましくは150〜250℃の範囲とする。重合温度が100℃未満では、収率の低下や安定した製品を製造できない惧れがあり、300℃を超える場合には反応が安定せずに、分子量の大きい重合体を得ることが難しくなる。また、重合圧力は50〜400MPa、好ましくは70〜350MPa、より好ましくは100〜300MPaの条件下であり、重合圧力が50MPa未満では充分な分子量のものが得られず加工性や物性の低下が生じ、400MPaを超える場合には安定的な製造運転が行い難いものとなる。
[重合操作]
製造に際しては、基本的には通常の高圧ラジカル法低密度ポリエチレンの製造設備及び技術を利用することができる。反応器の形式としては攪拌翼付のオートクレーブ型、又はチューブラー型のものを使用することができ、必要に応じて複数個の反応器を直列又は並列に接続して多段重合をすることもできる。更に、オートクレーブ型反応器の場合には、反応器内部を複数ゾーンに仕切ることにより、温度分布を設けたり、より厳密な温度制御をすることも可能である。このような操作によって、メモリーエフェクト等を制御することが可能である。
エチレンαオレフィン共重合体(A’’)としては一般的なチーグラー触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒等の触媒等を使用して、気相法、溶液法、高圧法、スラリー法等のプロセスで製造される。エチレンと、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等のα−オレフィンとを(共)重合させて製造されるエチレンαオレフィン共重合体であって、試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が、0.880〜0.930g/cm、好ましくは0.882〜0.930g/cm、JIS K7210に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したMFRが好ましくは1.0〜40g/10min、より好ましくは2.0〜35g/10min、最も好ましくは3.0〜30g/10minの範囲であるものが挙げられる。
ポリエチレン系樹脂(A)を構成する高圧法低密度ポリエチレン(A’)と、エチレンαオレフィン共重合体(A’’)の混合割合は任意に規定しうるが、好ましくは(A’)が5〜95重量%に対し、(A’’)が95〜5重量%、更に好ましくは(A’)が10〜95重量%に対し、(A’’)が90〜5重量%の範囲が挙げられる。(A)を(A’)と(A’’)の混合物で構成することにより、耐湿性や押出ラミ加工特性といった特性を維持しつつ、ポリエチレンテレフタレート樹脂との接着性が更に格段と改良される効果を有する。
(3)ポリエチレン系樹脂(B)
ポリエチレン系樹脂(B)は、(b−1)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.930g/cm以上0.970g/cm以下である。
(i)密度
上記ポリエチレン系樹脂(B)は、試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.930〜0.970g/cm、好ましくは0.932〜0.970g/cm、より好ましくは0.934〜0.970g/cmの範囲である。上記密度が0.930g/cm未満では、防湿性や耐熱性が低下するので好ましくない。また、密度が0.970g/cmを超えるものは、工業的に製造することが難しいものとなる。
(ii)MFR
ポリエチレン系樹脂(B)は、JIS K7210に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したMFR(b)が好ましくは1.0〜40g/10min、より好ましくは2.0〜35g/10min、最も好ましくは3.0〜30g/10minの範囲である。ポリエチレン系樹脂(B)は、低密度ポリエチレン樹脂(A)に対して、耐熱性、接着性、防湿性を改善するための成分ということができ、上記MFRが1.0g/10min未満では押出ラミネート加工時の高速加工性が悪化し好ましくない。また、MFR(b)が40g/10minを超えるものは押出ラミネート加工性が不安定となる懸念があるため好ましくない。
(iii)製造方法
ポリエチレン系樹脂(B)は、一般的なチーグラー触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒等の触媒等を使用して、気相法、溶液法、高圧法、スラリー法等のプロセスで製造される。エチレンのホモ重合あるいは、エチレンまたはエチレンと少量のプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等のα−オレフィンとを(共)重合させて製造される。
(4)積層体
本発明の積層体は、紙を主体とした基材の一方の面に、ポリエチレン樹脂層(I)を形成し、その上にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層することを特徴とする。特に本発明では、紙を主体とした基材の一方の面に、直接ポリエチレン樹脂層(I)を形成し、さらにその上にアンカーコート層を設けずに、直接ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層することができることを特徴とする。
(a)基材
本発明における基材は、例えば、上質紙、クラフト紙、アート紙、カップ原紙等が挙げられる。また、紙を主体とする基材には、加熱により揮発性ガスを発生する物質をコーティングしたり、紙基材中へ加熱により揮発性ガスを発生する物質を配合したりすることもできる。紙を主体とする基材には、パルプ紙や合成紙等の紙にインクなどで絵や文字、模様などを印刷することができる。基材に使用する紙は、坪量が100〜400g/m、特に150〜350g/mが好ましい。
また基材は基材表面の濡れ性を向上し、ポリエチレン樹脂層との接着性を向上されるために、コロナ放電処理、フレーム処理、プラズマ処理、オゾン処理などの表面処理やコーティングが施されていてもよい。
(b)ポリエチレン樹脂層(I)
本発明の積層体に係るポリエチレン樹脂層(I)は上記のポリエチレン系樹脂組成物(C)が用いられる。良好な耐熱性を有する積層体を得るためには、ポリエチレン系組成物(C)の融点が80〜140℃の範囲、好ましくは、90〜135℃程度の範囲内で選択することが望ましい。
ポリエチレン樹脂層(I)の厚みは、特に限定されないが、5〜100μmであり、防湿性、押出ラミネート加工性、基材との接着という点で、10〜100μmが好ましい。 ポリエチレン樹脂層(I)の厚みが、5μm未満ではピンホールが発生したり、安定した成膜を行うことが難しい。
(c)ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)
本発明の積層体に係るポリエチレンテフタレート樹脂層(II)を構成する樹脂はポリエチレンテレフタレート系樹脂であればよいが、Homo−PET(ホモポリマーのポリエチレンテレフタレート)、または共重合PET(コポリマーのポリエチレンテレフタレート)のいずれかを使用することができる。
ポリエチレンテレフタレート樹脂層(I)の厚みは、特に限定されないが、10〜100μmであり、保香性、防湿性、耐熱性という点で、15〜100μmが好ましい。
本発明においては、特に好ましくは、該ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)が、押出ラミネート加工により、ポリエチレン樹脂層(I)の上に直接形成されることを特徴とする積層体が挙げられる。このような積層体の分野では、通常は予めフィルム状に形成したポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、接着層剤を介してポリエチレン樹脂層(I)との積層を試みるのが普通であるが、押出ラミネート加工により、接着剤層を介さずにポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を直接、ポリエチレン樹脂層(I)の上に押出形成することにより、本発明の接着性向上の効果がより発揮されることとなる。
本発明の積層体については、基材のもう一方の面にも種々の樹脂からなる層を積層させることができる。そのような層の例としては、(1)ヒートシール性を付与するためのポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂層を設け、公知の方法により紙容器、紙カップ、トレー、電子レンジ向け容器等に使用することが可能である。あるいは、(2)積層体に断熱性を付与するための発泡層を設け、公知の方法により成型し、紙容器、紙カップ、トレー、電子レンジ向け容器等に使用することも可能である。
上記熱可塑性樹脂層又は発泡層としては、公知の樹脂組成物層を用いることができるが、例えば、発泡層を形成する樹脂組成物層としては、前記樹脂層(I)よりも低密度のポリエチレン(高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、長鎖分岐を有する線状低密度ポリエチレン、それらの混合物)からなる樹脂層が挙げられ、そのJIS K7210に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定したMFRは、4〜100g/10分の範囲、試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度は、0.890〜0.935kg/cmの範囲であることが好ましい。
本発明の積層体においては、本発明の効果を損なわない範囲において、該層間、あるいはその内層及び/又は外層等に他の層を設けてもよく、例えば、積層体の内層及び/又は外層、あるいは該層間に一層または複数層のフィルム層、装飾層、補強層、接着剤層、バリア層等を設けてもよい。
また、必要に応じて印刷等を施しても良い。印刷は、部分的または全面的に着色インキで印刷してもよい。また、必要に応じて発泡性インキを使用して、部分的または全面的に発泡部位を設けてもよい。印刷の位置、印刷面積の大小、印刷の方法、使用されるインキなどは、従来公知の技術を適宜選択して用いることができる。
上記装飾層としては、印刷された紙、フィルム、不織布、織布等が挙げられる。
補強層とは、特に限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
また、接着剤層を形成する樹脂としては、エチレンと不飽和カルボン酸またはその誘導体との共重合体、ポリオレフィン樹脂に不飽和カルボン酸等をグラフトした変性ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体等ホットメルト、通常の接着剤等が挙げられる。
またバリア層を形成する樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、延伸ポリプロピレン(OPP)、延伸ポリエステル(OPET)、延伸ポリアミド、アルミナ蒸着フィルム、シリカ蒸着フィルム等の無機酸化物の蒸着フィルム、アルミ蒸着等の金属蒸着フィルム、金属箔等が挙げられる。
本発明の積層体の製造方法としては、紙を主体とする基材へポリエチレン樹脂層(I)、ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層できる方法としては、溶融樹脂をダイレクトに積層する押出ラミネート加工、事前にフィルムとしたものを積層するサンドラミネート加工する方法等が挙げられるが、本発明では、特に押出ラミネート加工を採用することが好ましい。
押出ラミネート加工は、Tダイより押出した溶融樹脂膜を、基材上に連続的に被覆・圧着する方法で、被覆と接着を同時に行う成形加工法である。
また、サンドラミネート加工は、紙と積層するフィルムの間に溶融した樹脂を流し込んで、この溶融した樹脂が接着剤のような働きをして接着・積層する方法である。
本発明においては、押出ラミネート成形過程において、紙基材へポリエチレン樹脂層(I)を貼り合わせる際の紙基材表面にコロナ処理を実施することが望ましい。
更に、ポリエチレン樹脂層(I)、の上にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層する際のポリエチレン樹脂層(I)表面にコロナ処理を実施することが望ましい。
ポリエチレン樹脂層(I)表面にコロナ処理を行うことで、ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)との接着が格段に向上する。
コロナ処理を行う方法としては、公知の方法を採用することができる。具体的には絶縁された電極と誘電体ロールとの間に、紙基材あるいは紙基材とポリエチレン樹脂層(I)の積層体を通し、紙基材面あるいはポリエチレン樹脂層(I)面側から高周波高電圧を印加してコロナ放電を発生させるというものが採用できる。
コロナ放電量については、特に規定はないが、10〜80W・min/mが例示される。なお、コロナ放電量は、下記であらわされる。
コロナ放電量=P/(L×V)
(式中、放電電力P(W)、放電電極長L(m)、通過速度V(m/min))
2.積層体の用途
本発明の積層体はガスバリア性、保香性、防湿性を有するため、各種物品の包装、特にガスバリア性、保香性、防湿性が要求される食品包装容器に適している。またこの積層体は耐熱性を有するため、トレー及びカップなどとして使用され用途としては、電子レンジ用容器、ホット飲料容器、カップスープ容器、カップ味噌汁容器、カップ麺容器、納豆容器、弁当容器、コーヒーカップ容器、耐熱トレーが例示できる。
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、本実施例において用いるポリエチレン系樹脂、その物性、得られた積層体等の試験方法は、以下の通りである。
1.試験方法
(1)MFR:JIS K7210に準拠(190℃、21.18N荷重)して測定した。
(2)密度:ポリエチレン系樹脂(A)については、下記の条件にて測定した。
ペレットを熱プレスして2mm厚のプレスシートを作成し、該シートを1000ml容量のビーカーに入れ蒸留水を満たし、時計皿で蓋をしてマントルヒーターで加熱した。蒸留水が沸騰してから60分間煮沸後、ビーカーを木製台の上に置き放冷した。この時60分煮沸後の沸騰蒸留水は500mlとし室温になるまでの時間は60分以下にならないように調整した。また、試験シートは、ビーカー及び水面に接しないように水中のほぼ中央部に浸漬した。シートを23℃、湿度50%の条件において16時間以上24時間以内でアニーリングを行った後、タテ×ヨコ2mmになるように打ち抜き、試験温度23℃でJIS−K7112に準拠して測定した。
ポリエチレン系樹脂(B)については、下記の条件にて測定した。
ペレットを熱プレスにて、温度165℃、圧力10Mpaの条件で厚さ1mmにプレスしたのち、冷却速度25℃/分にて冷却し40℃にて該シートを取り出した。シートを23℃、湿度50%の条件において16時間以上24時間以内でアニーリングを行った後、打ち抜き、試験温度23℃でJIS−K7112に準拠して測定した。
(3)TREF:試料を140℃でオルトジクロロベンゼン(0.5mg/mLBHT入り)に溶解し溶液とする。これを140℃のTREFカラムに導入した後8℃/分の降温速度で100℃まで冷却し、引き続き4℃/分の降温速度で40℃まで冷却し、更に続いて1℃/分の降温速度で−15℃まで冷却し、20分間保持する。その後、溶媒であるオルトジクロロベンゼン(0.5mg/mLBHT入り)を1mL/分の流速でカラムに流し、TREFカラム中で−15℃のオルトジクロロベンゼンに溶解している成分を10分間溶出させ、次に昇温速度100℃/時間にてカラムを140℃までリニアに昇温し、溶出曲線を得る。
以下に記載する装置及び測定条件を用いた。
(TREF部)
TREFカラム:4.3mmφ×150mmステンレスカラム
カラム充填材:100μm表面不活性処理ガラスビーズ
加熱方式:アルミヒートブロック
冷却方式:ペルチェ素子(ペルチェ素子の冷却は水冷)
温度分布:±0.5℃
温調器:(株)チノー デジタルプログラム調節計KP1000
(バルブオーブン)
加熱方式:空気浴式オーブン
測定時温度:140℃
温度分布:±1℃
バルブ:6方バルブ、4方バルブ
(試料注入部)
注入方式:ループ注入方式
注入量:ループサイズ 0.1ml
注入口加熱方式:アルミヒートブロック
測定時温度:140℃
(検出部)
検出器:波長固定型赤外検出器 FOXBORO社製 MIRAN 1A
検出波長:3.42μm
高温フローセル:LC−IR用ミクロフローセル、光路長1.5mm、窓形状2φ×4mm長丸、合成サファイア窓板
測定時温度:140℃
(ポンプ部)
送液ポンプ:センシュウ科学社製 SSC−3461ポンプ
<測定条件>
溶媒:オルトジクロロベンゼン(0.5mg/mLBHT入り)
試料濃度:5mg/mL
試料注入量:0.1mL
溶媒流速 : 1mL/分
(4)接着強度:積層体を押出ラミネート加工の流れ方向に15mm幅でサンプリングし、ポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の界面を、オリエンテック社製テンシロンを用いて、180°の角度、300mm/分の速度にて接着強度を評価した。
(5)水蒸気透過度:JIS K7129 A法に準じて、LYSSY製水蒸気透過度計
を用い、50cmの面積にて40℃−90%RHの条件にて評価した。
2.樹脂
(1)ポリエチレン系樹脂(A)
A1:MFR8.4g/10分、密度0.918g/cmの高圧法低密度ポリエチレン
A2:MFR14g/10分、密度0.919g/cmのポリエチレン混合物(MFR8.4g/10分、密度0.918g/cmの高圧法低密度ポリエチレン(A1)30重量%と、MFR17g/10分、密度0.918g/cmのメタロセン触媒にて製造したエチレン・ヘキセン共重合体(A2'')70重量%の混合物)
A3:MFR11g/10分、密度0.913g/cmのポリエチレン混合物(MFR8.4g/10分、密度0.918g/cmの高圧法低密度ポリエチレン(A1)25重量%と、MFR12g/10分、密度0.911g/cmのメタロセン触媒にて製造したエチレン・ヘキセン共重合体(A3’’)75重量%の混合物)
上記A1は、オートクレーブ反応器を有する高圧法低密度ポリエチレン製造設備において重合した。上記A2’’は、高圧法プロセスにて重合した。上記A3’’は、気相法プロセスにて重合した。
(2)ポリエチレン系樹脂(B)
B1:MFR17g/10min、密度0.966g/cmのポリエチレン樹脂
上記原料B1は、チーグラー系触媒を用いたスラリー重合プロセスにて、エチレン単独にて重合した。
B2:MFR11g/10min、密度0.950g/cmのポリエチレン樹脂
上記原料B2は、チーグラー系触媒を用いた気相法プロセスにて、エチレンと1−ブテンを共重合して得た。
B3:MFR5g/10min、密度0.935g/cmのポリエチレン樹脂
上記原料B3は、チーグラー系触媒を用いた気相法プロセスにて、エチレンと1−ブテンを共重合して得た。
(3)ポリエチレンテレフタレート樹脂:三菱化学社製 BK6180C
(実施例1)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)100重量部を単独で使用した。
坪量75g/mのクラフト紙基材の片面にコロナ処理(30W・min/m)を施し、40mmφ押出機、ダイス有効幅360mmの押出ラミネーターを用い、ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)を樹脂温度320℃、加工速度30m/min、30μm厚にて押出ラミネート加工し、ポリエチレン樹脂層(I)と紙基材との積層体を得た。
次に、上記積層体のポリエチレン樹脂層(I)の面に、ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を構成する材料として、上記ポリエチレンテレフタレート樹脂を用い、40mmφ押出機、ダイス有効幅410mmの押出ラミネーターにて、樹脂温度300℃、加工速度15m/min、30μm厚の押出ラミネート加工を実施し、積層体を得た。
得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。但し、水蒸気バリア性は若干低めであった。
(実施例2)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)90重量部、ポリエチレン系樹脂(B1)10重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。
(実施例3)
ポリエチレン樹脂層(I)の面に、ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を押出ラミネート加工にて積層する前に、ポリエチレン樹脂層(I)の面にコロナ処理(30W・min/m)を実施した以外は、実施例1と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、極めて良好であった。なお、表1中「PET破断」との表記は、接着性評価の際に、PETが破断してしまう強度を有し、接着性が極めて良好であることを示す。但し、水蒸気バリア性は若干低めであった。
(実施例4)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)90重量部、ポリエチレン系樹脂(B1)10重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、極めて良好であった。
(実施例5)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)80重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)20重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。なお、本実施例5で用いた樹脂組成物(C)のオルトジクロロベンゼンによる温度上昇溶離分別(TREF)により得られる積分の溶出曲線を、図1として示す。
得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、極めて良好であった。
(実施例6)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)75重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)25重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。
(実施例7)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)65重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)を35重量部40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。
(実施例8)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)60重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)40重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表1に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。
(実施例9)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)70重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B2)30重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。
(実施例10)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)40重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B2)60重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。
(実施例11)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)10重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B3)90重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。
積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、良好であった。
(実施例12)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A2)75重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)25重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、大変良好であった。
(実施例13)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A3)65重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)35重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、極めて良好であった。
(実施例14)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)50重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)50重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、若干ではあるが確認された。
(実施例15)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)40重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)60重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、若干ではあるが確認された。
(比較例1)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(A1)20重量部、及び、ポリエチレン系樹脂(B1)80重量部を40mmφ単軸押出機にてあらかじめメルトブレンドした樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例3と同様にして積層体を得た。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性は、不良であった。
(比較例2)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(B2)100重量部を単独で用いた樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例1と同様にして積層体を得ようとしたが、積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性を測る以前に、ポリエチレン樹脂層(I)の加工不可であった。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。
(比較例3)
ポリエチレン樹脂層(I)に使用する樹脂として、ポリエチレン系樹脂(B3)100重量部を単独で用いた樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例1と同様にして積層体を得ようとしたが、積層体のポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)の接着性を測る以前に、ポリエチレン樹脂層(I)の加工不可であった。得られた積層体の評価結果と用いた樹脂組成物(C)の物性等を表2に示す。
Figure 0006402530
Figure 0006402530
実施例1〜15及び比較例1〜3の結果より、以下の事項が確認された。
樹脂組成物(C)の(c−1)TREF80℃以下の溶出成分量が28wt%以上であると、ポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)との間に接着性が発現し、溶出成分量が28wt%を下回ると、ポリエチレン樹脂層(I)とポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)との接着強度がないことがわかる。
好ましくは、TREF80℃以下の溶出成分量が50wt%以上、57wt%以上であると、接着性が向上しやすい傾向がある。
更に好ましくは、樹脂組成物(C)の(c−2)密度が0.910/cm以上0.940g/cm以下である実施例1〜13においては、密度が0.940を超える実施例14、15に比べて、その接着性が飛躍的に向上していることがわかる。
また、ポリエチレン樹脂層(I)の表面にコロナ処理を行った後にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を形成した実施例の方が、接着性が向上しやすい傾向にある。

Claims (11)

  1. 紙を主体とする基材の一方の面に、下記のポリエチレン系樹脂組成物(C)からなるポリエチレン樹脂層(I)を形成し、その上にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層することを特徴とする積層体。
    該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が以下の(c−1)の性状を有し、以下のポリエチレン系樹脂(A)及びポリエチレン系樹脂(B)を含むポリエチレン系樹脂組成物
    (A) 以下の(a−1)の性状を有するポリエチレン系樹脂
    (a−1)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.880g/cm 以上0.930g/cm 未満
    (B) 以下の(b−1)の性状を有するポリエチレン系樹脂
    (b−1)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.930g/cm 以上0.970g/cm 以下
    (c−1)オルトジクロロベンゼンによる温度上昇溶離分別(TREF)により得られる溶出曲線において、80℃以下溶出物の割合が、28重量%以上
  2. 該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が更に(c−2)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である請求項1に記載の積層体。
    (c−2)試験温度23℃、JIS−K7112に準拠した密度が0.910〜0.940g/cm
  3. 該ポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)が、押出ラミネート加工により、ポリエチレン樹脂層(I)の上に直接形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の積層体。
  4. 該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が(c−1’)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である請求項1〜のいずれかの項に記載の積層体。
    (c−1’)TREF80℃以下の溶出物割合が28重量%以上99.5重量%以下
  5. 該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が(c−1’’)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である請求項1〜のいずれかの項に記載の積層体。
    (c−1'')TREF80℃以下の溶出物割合が50重量%以上99.5重量%以下
  6. 該ポリエチレン系樹脂組成物(C)が(c−1’’’)の性状を有するポリエチレン系樹脂組成物である請求項1〜のいずれかの項に記載の積層体。
    (c−1''')TREF80℃以下の溶出物割合が57重量%以上99.5重量%以下
  7. 該ポリエチレン系樹脂(A)が高圧ラジカル重合法ポリエチレンであることを特徴とする請求項に記載の積層体。
  8. 該ポリエチレン系樹脂(A)が高圧ラジカル重合法ポリエチレン(A’)とエチレンαオレフィン共重合体(A’’)の混合物からなることを特徴とする請求項に記載の積層体。
  9. 成形過程において、ポリエチレン樹脂層(I)の上にポリエチレンテレフタレート樹脂層(II)を積層する際のポリエチレン樹脂層(I)表面にコロナ処理が行われてなることを特徴とする請求項1〜のいずれかの項に記載の積層体。
  10. 請求項1〜のいずれかの項に記載の積層体から得られる食品包装容器。
  11. 請求項1〜のいずれかの項に記載の積層体から得られる電子レンジ用容器。
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