(57)【要約】【課題】包装材料に必要な要件を満たした上で、包装体の内面すなわち内容物に接触する面に撥水性を付与する技術を提供する。【解決手段】基材の表面に、発泡マイクロカプセルを含む塗液を塗布し、前記塗液が塗布された前記基材を加熱乾燥させることで前記発泡マイクロカプセルを発泡させて表面に凹凸構造を形成する。【選択図】図２
2013202535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に、発泡マイクロカプセルを含む塗液を塗布し、前記塗液が塗布された前記基材を加熱乾燥させることで前記発泡マイクロカプセルを発泡させて表面に凹凸構造を形成することを特徴とする超撥水表面の形成方法。
【請求項２】
前記発泡マイクロカプセルの発泡によって表面に形成される凹凸構造が、周期の平均値で１０μｍ〜２０μｍの範囲にあり、凹部の径の平均値で５μｍ〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の超撥水表面の形成方法。
【請求項３】
前記発泡マイクロカプセルを含む前記塗液が、前記発泡マイクロカプセル、バインダー樹脂となる熱可塑性樹脂成分、及び、溶媒または分散媒から成り、乾燥後形成された塗膜が熱融着性を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の超撥水表面の形成方法。
【請求項４】
前記発泡マイクロカプセルを含む塗液が、さらに、アルキルシランモノマー成分をバインダー樹脂に対する重量比で０．５％〜５％含むことを特徴とする請求項３に記載の超撥水表面の形成方法。
【請求項５】
前記塗液の乾燥温度と前記発泡マイクロカプセルの発泡開始温度及び前記熱可塑性樹脂の融点との関係において、前記発泡マイクロカプセルの発泡開始温度が最も低く、前記熱可塑性樹脂の融点が最も高く、前記塗液の乾燥温度が前記発泡開始温度と前記融点との間にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超撥水表面の形成方法。
【請求項６】
前記発泡マイクロカプセルの前記発泡開始温度が７０℃〜８０℃であり、前記塗液の乾燥温度が８０℃〜９０℃であり、前記熱可塑性樹脂の前記融点が１００℃以上であることを特徴とする請求項５に記載の超撥水表面の形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超撥水表面の形成方法で形成された超撥水表面を有する包装材料。
【請求項８】
請求項７に記載の包装材料を用いて構成されている包装体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撥水性を有する表面、特に超撥水と言われる水に対する接触角が１５０℃以上の表面を形成する方法及び当該表面を有する包装材料に関するものである。例えば、ロール・ツー・ロール法で作製されるようなフィルム状の包装材料や当該包装材料を用いて作製される包装体に適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材表面に撥水性を付与する技術としては、フッ素系もしくはシリコン系の材料を基材表面に塗布するなどの方法が一般的であった。しかしこれらの方法では、撥水能力を示す指標となる基材に対する水の接触角が、最も高いものでも１２０°程度と撥水能力の発現に限界があった。
【０００３】
一方、食品その他の流動性および粘性を持つ内容物の包装材料に撥水性を持たせることで、包装体への内容物の付着を防止したり、包装体からの内容物の取出し性を良くしたいという要望がある。例えば、カップ容器などの蓋材に内容物が付着していると、蓋材を容器から外すときに内容物が跳ねて周囲を汚したり、外した蓋の取り扱いに困るなどといったことがあり、また袋状の容器から粘性のある内容物を取り出すときに、容器内に内容物が付着して残り、全量取り出すのが困難といったようなことがある。内容物として食品を例にとった場合、カップ容器の蓋材に付着する食品として、ヨーグルトやゼリーなどのデザート食品やコーヒーなどに入れるミルクや液糖等が挙げられ、袋状の容器から取り出しにくい内容物としては、カレー、シチュー、ソース類といったレトルト食品等が挙げられる。
【０００４】
しかし、これらの粘性のある食品は、前述したフッ素系やシリコン系材料から成る表面の接触角１２０°程度の撥水能力では付着を防止することができない。そこで、さらに高度な撥水能力を有する表面、すなわち超撥水と言われる水の接触角１５０°以上の表面の開発が求められている。
【０００５】
そこで、接触角１５０°以上の超撥水表面を得るための技術が鋭意研究されており、そのひとつとして、表面に微細な凹凸構造を形成する技術が提唱されている。これは、凹凸構造をとることで、空気と水との接触角１８０°を利用して表面の接触角を大きくし、水との接触角が１５０°以上の表面を得ることが可能となるものである。微細な凹凸構造を形成する方法としては、塗液に微細な微粒子を混ぜて塗工することで、微粒子による凹凸を形成する方法（特許文献１、特許文献２）や特殊なＷＡＸ成分を添加しておき、ＷＡＸ成分の結晶化を利用して凹凸構造を形成する方法（特許文献３）や類似の技術としてアルキルケテンダイマーの結晶化による凹凸構造を利用する方法（特許文献４）、さらには切削加工により機械的に凹凸構造を形成する方法（特許文献４）等が提唱されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２７９０５６号公報
【特許文献２】特開２００５−１１３１１０号公報
【特許文献３】特開平８−１３１９４１号公報
【特許文献４】特開平７−１９７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献の技術のうち、微粒子を含む塗液を塗布する方法については、包装体の内面に撥水表面が形成される場合には、表面の微粒子が摩擦や振動などの物理的な力により脱落する可能性があり、それによる撥水性能の低下や、内容物への異物混入を引き起こす恐れがある。また、ＷＡＸ成分やアルキルケテンダイマーを利用する方法については、包装体の内面への撥水性付与に利用する場合、ヒートシール性を低下させて包装体の作製に支障をきたす恐れがある。切削加工により機械的に凹凸構造を形成する方法については、特許文献にあるように、比較的強度の高いテフロン（登録商標）板などには利用できると思われるが、包装材料のようなフィルム材料においては、利用できない技術である。
【０００８】
そこで本発明では、包装体を形成するための包装材料に利用可能で、包装材料に必要な要件を満たした上で、包装体の内面すなわち内容物に接触する面に撥水性を付与する技術を提供することを目的とする。
【０００９】
ここでいう包装体は、特定の包装体に限定するものではないが、例示される包装体としては、カップ容器の蓋材や袋状包装体が挙げられ、蓋材への内容物付着防止や袋状包装体からの内容物の取出し性の改善が、本発明活用の一例として挙げることができる。
【００１０】
これらの包装体を形成するための包装材料に必要な要件としては、撥水性を必要とする面と同じ面にヒートシール性を必要とし、また内容物に混入する恐れのある異物の発生原因とならず、衛生性・安全性の高い構成材料から成ることが求められる。
【００１１】
さらに、フィルム状の包装材料すなわち比較的フレキシブルで総厚数十μｍから１００μｍ程度のプラスチックやアルミ箔の積層品を主体とする材料に加工することが可能な方法であり、生産効率を考慮すると、ロール状の巻取りフィルムに加工して、もう一度ロール状に巻取るいわゆるロール・ツー・ロール方式で加工できることが望ましい。
【００１２】
従って、上記必要要件を満たした上で、特に、水との接触角が１５０°以上の超撥水性を持つ包装材料表面の撥水性形成方法及び包装材料並びに包装体を提供することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決するために成されたもので、第１の発明に係る超撥水表面の形成方法は、基材の表面に、発泡マイクロカプセルを含む塗液を塗布し、前記塗液が塗布された前記基材を加熱乾燥させることで前記発泡マイクロカプセルを発泡させて表面に凹凸構造を形成することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明に係る超撥水表面の形成方法は、第１の発明の超撥水表面の形成方法において、前記発泡マイクロカプセルの発泡によって表面に形成される凹凸構造が、周期の平均値で１０μｍ〜２０μｍの範囲にあり、凹部の径の平均値で５μｍ〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１５】
第３の発明に係る超撥水表面の形成方法は、第１の発明又は第２の発明の超撥水表面の形成方法において、前記発泡マイクロカプセルを含む前記塗液が、前記発泡マイクロカプセル、バインダー樹脂となる熱可塑性樹脂成分、及び、溶媒または分散媒から成り、乾燥後形成された塗膜が熱融着性を有することを特徴とする超撥水表面の形成方法である。
【００１６】
第４の発明に係る超撥水表面の形成方法は、第３の発明の超撥水表面の形成方法において、前記発泡マイクロカプセルを含む塗液が、さらに、アルキルシランモノマー成分をバインダー樹脂に対する重量比で０．５％〜５％含むことを特徴とする超撥水表面の形成方法である。
【００１７】
第５の発明に係る超撥水表面の形成方法は、第１の発明乃至第４の発明のいずれか１つの超撥水表面の形成方法において、前記塗液の乾燥温度と前記発泡マイクロカプセルの発泡開始温度及び前記熱可塑性樹脂の融点との関係において、前記発泡マイクロカプセルの発泡開始温度が最も低く、前記熱可塑性樹脂の融点が最も高く、前記塗液の乾燥温度が前記発泡開始温度と前記融点との間にあることを特徴とする超撥水表面の形成方法である。
【００１８】
第６の発明に係る超撥水表面の形成方法は、第５の発明の超撥水表面の形成方法において、前記発泡マイクロカプセルの前記発泡開始温度が７０℃〜８０℃であり、前記塗液の乾燥温度が８０℃〜９０℃であり、前記熱可塑性樹脂の前記融点が１００℃以上であることを特徴とする超撥水表面の形成方法である。
【００１９】
第７の発明に係る包装材料は、第１の発明乃至第６の発明のいずれか１つに記載の超撥水表面の形成方法で形成された超撥水表面を有する包装材料である。
【００２０】
第８の発明に係る包装材料は、第７の発明の包装材料を用いて構成されている包装体である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による超撥水表面の形成方法は、上記の手段をとることで、熱可塑性樹脂の表面に微細凹凸構造を形成できることから、ヒートシール性を持ちながら撥水性を持つ表面を形成することが可能である。すなわち、発泡開始温度７０〜８０℃の発泡マイクロカプセルを含み、融点１００℃以上の熱可塑性樹脂をバインダー樹脂とする塗液を基材に塗工し、これを８０〜９０℃の温度で加熱乾燥することで、乾燥時に熱可塑性のバインダー樹脂被膜中の発泡マイクロカプセルが発泡して、熱可塑性樹脂の表面に凹凸が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る超撥水面を持つ包装材フィルム作製過程において、超撥水面を形成するための塗工液を塗工した直後を模式的に示す説明図
【図２】本発明に係る超撥水面を持つ包装材フィルムの超撥水面に、発泡マイクロカプセルの発泡により微細凹凸構造を形成した状態を模式的に示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る超撥水表面の実施形態について、図面を基に説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る超撥水表面の発泡前の基本的な構成を示す図である。基材１上に、溶媒中または分散媒中に発泡マイクロカプセル２を含み、熱可塑性の樹脂をバインダーとする塗工液（塗液）３が塗工されている。基材１はベースフィルム４とヒートシール層５とから成る。塗工駅３が乾燥して形成された塗膜は熱融着性を有する。
【００２５】
図２は、塗液中の発泡マイクロカプセル２が加熱により発泡し、塗工膜６中に空洞７を生じた状態を示す図である。
【００２６】
本発明に係る易開封性蓋材を構成するベースフィルムとしては、延伸ポリエステルフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム、シリカ蒸着延伸ポリエステルフィルム、アルミ蒸着延伸ポリエステルフィルム、その他バリア性フィルム、アルミ箔など、一般に軟包装材の基材フィルムとして使うものであれば適用可能であり、内容物や用途によって、適宜最適な基材を選定して用いることができる。
【００２７】
袋状の包装体を形成するための包装材料の場合には、一定以上のヒートシール強度を必要とするため、熱可塑性の樹脂例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂などからなるヒートシール層の上に、撥水表面を形成するための、発泡マイクロカプセルを含む、熱可塑性樹脂バインダーからなる塗工膜が製膜されている必要があり、さらに基材層と塗工膜との密着性およびヒートシール性を向上させるために、基材層を構成する熱可塑性樹脂と塗工膜とを形成する熱可塑性樹脂は同種の樹脂とする必要がある。ただし、撥水性能の面では、バインダー樹脂自体も撥水性がなるべく高い樹脂を用いることが望ましく、従って基材層の熱可塑性樹脂と塗工液との熱可塑性バインダー樹脂は共にポリエチレンもしくはポリプロピレンに揃えることが望ましい。
【００２８】
さらに、超撥水表面を形成する塗工膜に用いる熱可塑性樹脂は、塗工液中に含む発泡マイクロカプセルの発泡開始温度より高い融点の樹脂である必要がある。なぜなら、塗工液を乾燥させるための加熱で発泡マイクロカプセルを発泡させるが、この温度で樹脂が溶融してしまっては、加工上不具合が生じるし、発泡による微細凹凸構造の形成にも支障が生じる。ただ、マイクロカプセルが発泡するときには、周囲がある程度軟化していることが望ましいため、塗工液の乾燥温度は発泡マイクロカプセルの発泡開始温度と熱可塑性バインダー樹脂の融点との間にあり、発泡マイクロカプセルの発泡開始温度より高く、熱可塑性バインダー樹脂の融点より若干低い程度が望ましい。
【００２９】
超撥水表面を形成する塗工液の塗工方法は、ポリエチレンやポリプロピレンなどポリオレフィン系の樹脂をバインダー樹脂成分とする有機溶剤系の塗工液に溶剤耐性の高いマイクロカプセルを分散させ、グラビア印刷等で塗工し、８０〜９０℃の乾燥温度で製膜する方法が望ましい。
【００３０】
形成する塗工膜の膜厚は乾燥後で５〜１０μｍ程度が望ましい。なぜなら、添加されている発泡マイクロカプセルの粒径が５〜１０μｍ程度であり、少なくともアスペクト比１程度の凹凸を形成させるには塗工膜も同程度の膜厚が必要であるが、グラビア塗工で、それ以上の膜厚に塗工することは困難であるからである。
【００３１】
また、超撥水表面の撥水性を向上させるには、アルキルシランモノマーを塗液中に分散させておくことが望ましい。ただし、添加量が多すぎるとヒートシール性を阻害する可能性があり、バインダー樹脂に対する重量比で０．５〜５％の範囲が望ましい。
【００３２】
さらにヒートシール強度を重視する場合は、撥水表面を形成する塗工液は、基材のシーラント層の上に、ヒートシール位置を除いてパターンコートする方法も考えられる。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
厚さ１２μｍの延伸ポリエステルフィルムをベースフィルムとして、その上に厚さ３０μｍのポリプロピレンフィルムをドライラミネーションにより貼り合せ、さらにその上にポリオレフィン系のバインダー樹脂を主成分とし有機系の溶剤からなる塗工液に、粒径５〜１０μｍの発泡マイクロカプセルを２５重量パーセント添加して、グラビア印刷法で乾燥後の膜厚１０μｍとなるよう塗工し、８０〜９０℃のオーブンを通して加熱乾燥させることで表面に微細凹凸構造を有する超撥水面を形成し、超撥水面を持つ包装材フィルムを作製した。塗工液に添加した発泡マイクロカプセルは、発泡開始温度７０〜８０℃で、シェル成分がアクリルニトリル系、コア成分が低沸点炭化水素の発泡マイクロカプセルを用いた。
【００３４】
形成した超撥水面を顕微鏡で観察したところ、平均的な周期で１０〜２０μｍ、凹部の平均的な径で５〜１０μｍ程度のランダムな凹凸構造が形成されていた。この超撥水面の水の接触角を測定したところ、１４０〜１５０°の接触角を示した。また、このフィルムの超撥水面同士をヒートシールしたところ、ヒートシール可能であり、１０Ｎ程度のヒートシール強度が得られた。
【００３５】
（実施例２）
塗工液に、重量比１％のアルキルシランモノマーを添加した以外は、実施例１と同様にして超撥水面を持つ包装材フィルムを作製した。この超撥水面の水接触角を測定したところ、１６０°の接触角を示した。また、このフィルムの超撥水面同士をヒートシールしたところ、ヒートシール可能であり、５Ｎ程度のヒートシール強度が得られた。
【００３６】
（実施例３）
塗工液に、重量比１％のアルキルシランモノマーを添加し、塗工液をヒートシールする部分を除いてパターンコートした以外は、実施例１と同様にして超撥水面を持つ包装材フィルムを作製した。この超撥水面すなわち塗工液を塗布した部分の水接触角を測定したところ、１６０°の接触角を示した。また、このフィルムの塗工液を塗工していない部分の面同士をヒートシールしたところ、強固にシールされ、基材破壊してヒートシール強度の測定ができないほどであった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、食品その他の流動性および粘性を持つ内容物の包装材料および包装体に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…基材
２…発泡マイクロカプセル
３…塗工液
４…ベースフィルム
５…シール層
６…塗工膜
７…空洞
【図１】
2013202535.tif 000003
【図２】
2013202535.tif 000004