食品や医薬品などの物質の保存期間を延ばすために、多くの包装材食品や医薬品の包装には、現在、多層包装複合フィルムが使用されています。現在、複合包装材料には2層、3層、5層、7層、9層、さらには11層もあります。多層包装フィルムは、複数のプラスチック原料を単一の金型から複数のチャネルに同時に押し出すことで形成される薄いフィルムであり、異なる材料の利点を活かすことができます。
多層包装フィルムロール主にポリオレフィンの組み合わせで構成されています。現在、一般的に使用されている構造は、ポリエチレン/ポリエチレン、ポリエチレンエチレン酢酸ビニルコポリマー/ポリプロピレン、LDPE/接着層/EVOH/接着層/LDPE、LDPE/接着層/EVH/EVOH/EVOH/接着層/LDPEなどです。各層の厚さは、押出技術によって調整できます。バリア層の厚さを調整し、さまざまなバリア材料を使用することで、異なるバリア特性を持つフレキシブルフィルムを設計できます。ヒートシール層の材料も、さまざまな包装のニーズに合わせて柔軟に交換・調整できます。この多層・多機能包装複合材は、将来の包装フィルム材料開発の主流方向です。
多層包装複合フィルム構造
多層包装複合フィルムは、層数に関係なく、フィルムの各層の機能に基づいて、一般的にベース層、機能層、および接着層に分けられます。
基本レベル
一般的に、複合フィルムの内層と外層は、優れた物理的・機械的特性、成形加工性、そしてヒートシール性を備えている必要があります。また、優れたヒートシール性と熱溶着性も必要です。これらは比較的低コストで、機能層に対する支持・保持効果に優れ、複合フィルム全体の中で最も多く占め、複合フィルム全体の剛性を決定します。基材は主にPE、PP、EVA、PET、PSです。
機能層
機能層食品包装フィルムバリア層は主に多層複合フィルムの中間層に位置し、主にEVOH、PVDC、PVA、PA、PETなどのバリア樹脂が用いられます。その中でも、最も一般的に使用されている高バリア材料はEVOHとPVDCであり、一般的なPAとPETは同様のバリア特性を持ち、中バリア材料に属します。
EVOH（エチレンビニルアルコール共重合体）
エチレンビニルアルコール共重合体は、エチレンポリマーの加工性とエチレンアルコールポリマーのガスバリア性を兼ね備えたポリマー材料です。透明性が高く、光沢性に優れています。EVOHは、ガスや油に対するバリア性に優れ、機械的強度、弾性、耐摩耗性、耐寒性、表面強度に優れ、加工性に優れています。EVOHのバリア性能はエチレン含有量に依存します。エチレン含有量が増加すると、ガスバリア性能は低下しますが、耐湿性は向上し、加工性も向上します。
EVOH素材で包装された製品には、調味料、乳製品、肉製品、チーズ製品などがあります。
PVDC（ポリ塩化ビニリデン）
ポリ塩化ビニリデン（PVDC）は、塩化ビニリデン（1,1-ジクロロエチレン）のポリマーです。ホモポリマーであるPVDCの分解温度は融点よりも低いため、溶融しにくい性質があります。そのため、包装材料として使用されるPVDCは、塩化ビニリデンと塩化ビニルの共重合体であり、優れた気密性、耐腐食性、優れた印刷性、ヒートシール性を備えています。
初期には主に軍事包装に使用されていましたが、1950年代には食品保存フィルムとして使用され始めました。特に、現代の包装技術の急速な発展と現代人の生活ペースの加速、急速冷凍保存包装、電子レンジ調理器具の革新、食品や医薬品の賞味期限の延長により、PVDCの応用はさらに普及しました。PVDCは超薄膜化が可能で、原材料の使用量と包装コストを削減できるため、現在でも高い人気を誇っています。
接着層
一部のベース樹脂と機能層樹脂の親和性が低いため、両層の間に接着剤層を設け、接着剤として機能させて一体化した複合フィルムを形成する必要があります。接着剤層には、無水マレイン酸をグラフトしたポリオレフィンやエチレン酢酸ビニル共重合体（EVA）などの接着樹脂が一般的に使用されます。
無水マレイン酸グラフトポリオレフィン
無水マレイン酸グラフトポリオレフィンは、反応押出法によりポリエチレンに無水マレイン酸をグラフト重合し、非極性鎖に極性側鎖を導入することで製造されます。極性材料と非極性材料間の接着剤として使用され、ポリプロピレンやナイロンなどのポリオレフィンの複合フィルムに広く使用されています。
EVA（エチレン酢酸ビニル共重合体）
EVAは分子鎖に酢酸ビニルモノマーを導入することでポリエチレンの結晶性を低下させ、充填剤の溶解性と熱シール性を向上させます。材料中のエチレンと酢酸ビニルの含有量の違いにより、用途が異なります。
①エチレンアセテート含有量5％以下のEVAの主な製品は接着剤、フィルム、電線・ケーブル等です。
②酢酸ビニル含有量5％～10％のEVAの主な製品は弾性フィルムなどである。
③酢酸ビニル含有量20％～28％のEVAの主な製品はホットメルト接着剤やコーティング製品です。
④酢酸ビニル含有量5％～45％のEVAの主な製品は、フィルム（農業用フィルムを含む）やシート、射出成形製品、発泡製品などです。
投稿日時: 2024年6月12日