押出ラミネート包装に四半世紀携わって包装アーカイブス

押出ラミネート包装に四半世紀1954 年

押出ラミネート加工方法が国内に紹介される 2）

携わって1954 年

藤森工業が自社製押出ラミネータ

ー開発により試作開始 3）

1.

1955 年

はじめに社開発 3）1945 年 1)に米国デュポンで発明されたポリエチレンの溶融押出法が押出ラミネート加工

1955 年

1956年

バック、巴川製紙、東洋製罐が導入 1）

国内の高度経済成長に伴い急速な技術革新が1960 年

納入 1）

発展はラミネート機械とそれに使用する樹脂

1962 年

東芝機械、斎藤鉄工、日東機械、東京技研、富士プラなどラミネーターメーに導く印刷、アンカーコート剤、フィルム加カー続出 2）工技術、欠陥検知システム、充填包装システ
ム、更には包材のデザインや評価技術、その南千住製作所がイーガンと技術提携、大日本印刷、東洋製罐などに国産機経過した。今日に至る押出ラミネート包装のの開発が重要な礎をなす。また、それを完成

米国イーガンより押出ラミネー

ト装置が輸入され、藤森工業、スーパーできる軟包材として脚光を浴びた。その後、見られ、デュポンの技術発明以来 60 有余年がモダンマシナリー発足、社長以下 7名でスタート技術の幕開けとなり、紙、セロファン、アルミ箔などを基材に用いてヒートシールで密封

カイト化学が押出ラミネーター自1964 年

三井ポリケミカルがアイオノマー

樹脂「サーリン」、及び EVA 樹脂「エル他多くの複合技術として押出ラミネート包装バックス」を輸入販売開始

は成り立っている。
筆者は四半世紀に亘り押出ラミネート加工

1965 年

技術と樹脂の開発、及び、顧客への技術サービスに携わって来た。押出ラミネート技術の沿革を纏めながら、体得した押出ラミネート

モダンマシナリーがイーガンと技術提携、スリーステージスクリュー仕様
押出機発表
武蔵野機械設計事務所（現ムサシノキカイ）がラミネーター発表 2）

技術を主に紹介する。

タンデムラミネーター（藤森工業自2.

装置と樹脂から見た国内における押出ラ春日電機が高周波コロナ放電利用

ミネート技術の歴史
1945 年

社開発）による生産開始 3）

デュポンでポリエチレンの溶融押の「表面処理装置」を完成 4）、三井ポリケミカルが EVA を国産化、出法発明 1）－ 530 －日本包装学会誌 Vol.20 No.6（2011）

包装アーカイブス「MACS-2」を 1985 年に上市-2）東

商標を「エルバックス」から「エバフレックス」に変更
1966 年

邦樹脂へ設置住友重機械が押出ラミネーター一号機を自社開発

5）

1982 年EMAA 樹脂「ニュクレル」を輸入販売開三共ポリエチレンへ始納入
1968 年

城北精工所がＴダイ専門メーカー

1984 年

1987 年

1988 年

1972 年1991 年

1973 年

1995 年

国内初のトリプルラミネーターが企業化）

南千住製作所が押出ラミネーター

1995 年から撤退、モダンマシナリーが全ラインを一括製作開始
1976 年

6）1981 年

2001 年

硬化クロームがノンパウダー用冷却ロール発表 4）

三井石油化学が LLDPE「ウルトゼ2003 年

住友重機械モダン発足

住友重機械がコンピューター制御システムを導入、三共ポリエチレンへ設3.

置1982 年

住友重機械が自動偏肉調整ダイ 5）を上市 開発に 7 年

三井ポリケミカルがイージーピーックス」上市

セラミック溶射された T ダイが住友

重機械のラミネーターに搭載される
1995 年

ル樹脂「CMPS」を販売開始
1977 年

メタロセン PE の企業化が始まる（1998 年頃までに樹脂メーカー各社が設置される
1974 年

自動搬送システム付きラミネータ

ーの導入始まる 1）

城北精工所がノートリミング用 T ダイを開発

ササクラがヒートパイプ式冷却ロール製造開始 4）

日本テトラパックが御殿場工場を建設、大型ラミネーターを設置 2）

ソフタル日本がオゾン処理機を生産販売

モダンマシナリーが国内初の共押ラミネーターを完成 1）
1971 年

アイオノマーを全面国産化

カイト化学がタンデムラミネーターを設置 5）1970 年

三井ポリケミカルが三井デュポン

ポリケミカルへ社名改め、翌年 EMAA、として発足
1969 年

三井ポリケミカルが酸コポリマー

押出ラミネート加工技術について
この技術のキーワードは“如何に「高速」モダンマシナリーが国内メーカーで上手く「接着」させるか”に尽きる。と共同でコンピューター制御システム

高速加工と接着は樹脂の開発に負うところが「MACS-1」を開発

大ではあるが、一方で加工技術からの改善無－ 531 －押出ラミネート包装に四半世紀携わって包装アーカイブス
くしてこの二つを最適化させることは不可能

すると樹脂分解直前のギリギリの温度で加工であり、謂わば、樹脂と加工技術は車の両輪するのがﾍﾞｽﾄとなり、装置の特徴も考慮したとして押出ラミネート包装に携わる者はその最適温度の選定が非常に重要となる。シーラ

知識を修得することが必須である。

ントの場合はシール性や臭気、サンド層の場合は接着性が温度設定の決定要因となる。

3.1 高速加工について
3.1.1 加工速度の現状

2）ディッケル調整

1960～70 年代の経済成長に伴い機械仕様好適な樹脂選定が前提となるが、一方でＴは 200～250m/分迄向上し、現在でも軽包装ラダイのディッケル調整如何では最高加工速度インの標準的仕様となっており、一般にはが大きく変動する。即ち、溶融膜の耳部の厚100～200m/分で加工されている。押出ラミネ

みを厚く調整すると加工速度は増速出来るがートは他のラミネートより高速加工が可能で、樹脂のロスが大きくなり、薄く調整すると膜一部には軽包装の薄層量産ものは 400m/分 1)切れし易くなる。加工速度と樹脂ロスは相反にまで達している。欧米では 20 年前には既にする関係にあり、包材ｺｽﾄを考慮したコンバー

紙ラインの速度が 600m/分 1）を超え、更に高ターの選択に依る。

速化されて来ている。
3）ダイリップヒーター（LH）
LH の活用効果も見逃せない。LH はダイ出

3.1.2 樹脂の選定
高速で加工するには、溶融弾性が小さく、口付近に半ば埋め込まれた丸棒タイプとダイ流動性の大きい樹脂の選定が重要となる。前

外壁に設置する板状タイプが有り、樹脂温度者は SR（Swelling Ratio）、後者は MFR（Melt

へ与える影響は前者が大きい。LH の影響をFlow Rate）が樹脂物性の判断指標となる。

弊社試験機で見ると、設定温度 290℃、加工但し、2 種以上の樹脂がブレンドされている

幅 500mm、樹脂厚み 20μm、加工速度 80m/

場合の SR は相溶性に応じて大きく変動する

分、吐出量 45kg/hr の場合、板状 LH では 5℃、ので注意を要する。

丸棒 LH では 10℃の樹脂温度アップを夫々確認しており、ダイ直下の樹脂温度を一定にし3.1.3 加工条件の影響ても LH を使用した方が加工速度は少なくと1）加工温度（樹脂温度）も数十 m/分は改善される。通常、ダイ出口の一般的には加工温度は高い方が高速加工性

樹脂温度は接触式温度計で測定されるが、厚は優れるが、接着、シール性、臭気等を考慮み方向の温度分布を無視した平均温度として－ 532 －

日本包装学会誌 Vol.20 No.6（2011）

包装アーカイブス
測定される。樹脂温度が一定であっても LHやポリエステルの様な分解性樹脂では低分子を使用した方が膜表面の温度が高く維持され量化し耳揺れや厚みムラを引き起こす。LDPEることに依り優れた加工性を齎すと推考されの場合は高温加工するほどに加工性は良くなるが、厚み方向の温度分布は興味大なるも測るが、酸濃度が高い EMAA、EAA は加工温度定が難しく未確認である。一部のコンバータが高くなると分子間での架橋反応が一部生じ、ーではシリンダーヘッドに設置されている温逆に流動性が低下する。加水分解し易いポリ度計の指示値で樹脂温度とするケースがある

エステル系樹脂の場合は水分管理が極めて重が、ヒーターの影響を受け易く、必ずダイ出要となり、通常 50ppm 程度まで乾燥したもの

口の樹脂温度を測定して品質管理しなければを使用する。樹脂が架橋や分解を生じると加ならない。

工性のみならず幅方向の偏肉問題が生じ易く

4）エアーギャップ（AG）なったり、流動性が低下した樹脂が長時間滞加工性への AG の影響も大きい。弊社試験

留すると加工後のパージが困難化しブツの発機によると、膜切れを生じるドローダウン値

生原因にもなるので、樹脂の特徴をよく理解

は AG110mm で 195m/分の樹脂が AG220mmし、最適条件で加工することが重要である。

では 400m/分と大幅に向上した。AG が大きいとﾈｯｸｲﾝが大きくなり、耳部が厚くなることも以上、加工条件によって高速加工性は大き影響している。通常、AG は固定したまま加く変化し、それを操作する現場オペレーター工しているコンバーターが多いが、希望するの操作手腕に依るところが大きく、コンバー加工速度と接着を考慮した最適 AG で加工すターによって加工速度が異なる所以でもある。

べきで、ボタン操作で簡単に AG 調節が可能な装置が望ましい。高 AG 下では樹脂温度が3.2 接着について少々下がっても接着への影響は小さい。それ3.2.1 接着性に優れる樹脂選定

は、AG が大きいとＴダイから出た瞬間に流極性基を有するモノマーが共重合、或いはれ方向に生じた樹脂の配向ひずみが緩和され、ｸﾞﾗﾌﾄ重合された樹脂は、極性を有する基材に貼合界面のストレスが小さくなることが接着対して良好な接着を発現する。EMAA やアイ維持に寄与していると考えられる。

オノマーは分子骨格にランダム共重合された

5）熱安定性に劣る特殊樹脂の加工メタクリル酸(MAA)を有している為に接着に熱安定性に劣る特殊樹脂は加工温度と滞留優れる。

時間の影響を受け易い。EMAA の様な架橋タイプの樹脂は流れ性低下による耳切れを、PP－ 533 －押出ラミネート包装に四半世紀携わって包装アーカイブス
3.2.2 加工条件の影響アップに伴い強度が低下する。弊社のテスト

1）樹脂温度機によると、AG110mm、樹脂温度 290℃、樹使用される樹脂は無極性である PE の使用

脂厚み 20μm において EMAA のアルミ接着量が LLDPE を含め圧倒的に多い。接着の基を調べたら、流れ方向の接着強度は 80m/min

本は基材側と溶融樹脂の夫々の表面に極性を以下では低速になる程低下し、80m/min 以上付与することである。無極性樹脂の場合は高では高速化する程強度低下した。剥離フィル

温加工による酸化が重要となる。Ｔダイからム間にラミネートされた樹脂自身の伸びを調出た後の AG 内で赤外線ヒーターによって樹べると、流れ方向は 80 から 200m/min へ上げ

脂温度を数十度上げることも可能であるが、ると 25%伸びが低下し、アルミ接着は 30%強単に温度を上げるのみでは化学的接着力の向度低下した。
一方、幅方向の伸びは低下せず、上は期待できない。AG 内での酸化は押出機アルミ接着も変化しなかった。流れ方向は樹内で樹脂が多少分解する位よく練っておかな

脂の配向ひずみが関与し、80m/min 以下ではいと瞬時の酸化反応は生じ難い。筆者の実験

樹脂が冷却されて強度低下したと推考される。によると、PE を押出機内 295℃で押出直後に赤外線ヒーターで 330℃程度まで上げても3）表面処理

AC 処理した PET への接着は向上せず、樹脂シーラント使用ではシール強度の低下や酸表面の極性基も増えなかった。一方、この技化臭が発生するため高温加工が出来ない。そ術は溶融粘度を大幅に下げることが可能であの場合、オゾン処理などで強制酸化が必要とるので紙や不織布等への物理的接着向上にはなる。接着不良はシール性、引裂き性への影有効である。また巻取り直前で 40～50℃で加響が大きく、各種表面処理技術の活用が不可

熱するとラミネートロールは長時間温度が保欠となる。実用化されている一般的な表面処持されるのでエージングルームでの後工程の理技術には基材側へはコロナ、フレーム、プ省略にも活用できる。

ラズマ、プライマー（AC 剤）処理、溶融樹脂へはオゾン処理がある。樹脂温度が低いと基材側だけの表面処理では接着強度が不足す

2）加工速度
加工速度を上げて行くと一般には接着強度るケースが多い。コロナ処理されたプラスチは低下する。樹脂の酸化不足と配向ひずみがックフィルム等への接着は AC 剤とオゾン処大きくなることに依ると考えられる。特に PE理の併用が最大効果を発現する。例えば、の場合は酸化不足による強度低下が顕著とな

PET 、アルミ箔に対して、低温加工の EVAる。酸化の影響が小さい EMAA でも加工速度であっても併用処理により充分な接着強度が－ 534 －日本包装学会誌 Vol.20 No.6（2011）

包装アーカイブス得られる。2 液反応タイプの AC 剤を使用す得るレベルであるが、残油量が増加すると影る場合は稀に AC 剤が樹脂層へ拡散移行する響を及ぼす。過去に接着に問題を有していたことがある。低分子量成分が多かったり、主アルミ箔の表面元素分析(XPS)を実施した結剤と硬化剤のバランスが悪いと未反応硬化剤

果、正常品よりＣ元素が多く検出され、圧延がシーラント表面へ移行し硬化した結果、シ油の影響が示唆された。また、紙/PE/AL 基材ール不良を生じたことがある。シール不良のが作成後に経時すると、アルミ表面の濡れ性原因究明には、先ず溶解性が高い溶剤でシー低下と共にその基材への接着強度が低下する

ラント表面をふき取り、シール強度の回復状状況を経験するが、その場合のアルミ表面を況を見れば簡単に表面汚染か否かが判る。

元素分析するとＣ元素濃度の経時的上昇が見プラスチックフィルムへのコロナ処理は過られ、紙からの汚染物質の影響を知ることが剰処理するとフィルム表層に生成した低分子出来る。この様に圧延油、及び紙や PE 等他量成分等の影響で濡れは向上しても接着強度基材との接触によって汚染されたアルミ箔にが大きく低下することがある。剥離試験中に対して、コロナ処理は汚染物質を逸散し接着急激な強度低下と共に剥離面が白化する現象の改善に効果を発揮する。

を OPP や PET 等のフィルムで経験する。剥

極性樹脂であるアイオノマーや EMAA 等

離面を分析するとフィルム表面が毟り取られでは極性基材へは良好な接着を発現する。こた様に荒れ、樹脂表面には毟り取られたフィ

れらは高温エージングにより更に接着が向上

ルムが検出される。コロナの過剰処理によっするが、樹脂の極性基が基材側へ配向するこて フ ィ ル ム 表 層 に WBL （ Weak Boundaryとに依るもので高温程効果が大きい。接着力Layer）層が形成されたことに起因する。

向上は引き裂き性改良にも有効である。特殊金属表面へのコロナ処理も接着向上に寄与

EMAA を用いればコロナ処理のみで、或いはし、今では一般化しているが、引き裂き性改オゾン処理の併用で様々な基材にノーAC で良を希求する多くのコンバーターへ紹介しても接着が可能となる。

きた。金属箔製造時には圧延油が用いられるが、包材で多用される軟質アルミ箔は圧延後、3.2.3 共押出炉内で焼鈍時に油分は除去されるが極微量のラミネート技術は多層化することで材料の油分が残存している。ラミネート加工時にア長所を活かし短所を補う複層化技術である。

ルミ箔表面に軽く指を触れると徐々に油分が複雑化して行くラミネートを一工程で仕上げ付着してくることからも残油の存在が知れる。

る為にシングル→サンドラミ→タンデム→ト

この残油の接着への影響は通常は殆ど無視しリプル、更には共押出へと装置の技術変遷を－ 535 －

押出ラミネート包装に四半世紀携わって包装アーカイブス
4.1 EVA経て来た。
共押出技術を活用することで単層ラミではEVA は最も歴史が旧いエチレン共重合体不可能な様々な用途展開が期待される。例えで 1965 年に国産化された。低温シール性、シば、低凝集力或は層間剥離シーラント、バリール強度、破袋強度、夾雑シール性、耐ピンア包材、AC 剤フリーの低環境負荷包材、包ホール性に優れ、かっては LDPE を代替する

材コストダウン、工程簡略化、等等アイデア

高機能樹脂として液体、粉体の自動充填包装が尽きない。使いこなせば商品の差別化にはやプリントラミ等に多用されていたが、1995有用なツールとなるが、活用出来ないと宝の年以降に現れたメタロセン触媒に依る持ち腐れと化すばかりか他の生産へも影響をLLDPE へシフトした。押出ラミネートへは低与えるので、導入に当たっては充分な事前検温接着用途へ VA33%までの実績を残すが討を要する。新鋭機を導入したものの使いこVA6～20%が多用されている。それ以上にななせず取り外したケースさえある。

ると離ロール性、滑り、ブロッキングの対策

最近導入される新機は大手コンバーターをが必要となってくる。240℃を超えると樹脂が主体にダイ内合流型の共押出しタンデムライ分解し、発生した酢酸による T ダイの腐蝕がンが増加の傾向を示している。

それまでの LDPE 用装置で多発していた。
EVA の加工装置は酸ｺﾎﾟﾘﾏｰである EMAA や４． 押出ラミネート包装へ活用される弊社樹EAA と同様に耐蝕仕様が必須である。

脂の沿革
1960 年に三井ポリケミカルとして発足以

4.2 「CMPS」

来、昨年 50 周年を迎えた。今もミラソンの名「CMPS」はイージーオープンシール材とで知られる高圧法 LDPE で操業を開始し、そして 1976 年に乾燥菓子の容器蓋材として市の後 EVA（エチレン･酢酸ビニル共重合体）、場に受け入れられて以来、各種用途向けに多「CMPS」 、EMAA（エチレン･メタクリル

くのグレードを開発してきた。CMPS はコン酸共重合体）、EAA（エチレン･アクリル酸共パウンド技術の集大成であり、相当量の配合重合体）、EEA（エチレン･アクリル酸ｴﾁﾙ共重実験を積み重ねて確立されている。現在、市合体）、アイオノマー、特殊接着性樹脂、ポリ場規模が最大のカップ麺用 CMPS の市場投入

エステル系樹脂等、汎用から離れた特殊化がは 1980 年に遡る。当初 PSP、EPS の発泡 PS

進み、これ等の全ての樹脂が押出ラミネート

カップ用にエンドやコンバーターの細かなニ包装へ活用されて来ている。

ーズに応え 4 グレードで展開していたが、その後、アルミ接着機能を付与した CMPS を開－ 536 －日本包装学会誌 Vol.20 No.6（2011）

包装アーカイブス
発し、両発泡 PS 容器へ受け入れられている。

他に類を見ない優れた特徴を有しており、固CMPS の用途は広範多岐に亘っている。

形物入り粉スープ、サニタリー用品、お茶漬け、液体紙容器、消毒綿、ポテトチップ、カバーフィルム、チョコレート、その他改質剤

4.3 EMAA、EAA
EMAA は 1985 年にアイオノマーと同時にとして広範に実績を残している。Zn、Na、K

全面国産化され市場展開が加速するが、国産等の金属イオンを含む為、加工時には樹脂の化された当初は問題も多く、中でも耳が不安吸湿に注意を要する。かって、PE との共押ラ定で高速加工性が劣り、コンバーターへは可ミ加工で目ヤニを生じ、原因と発生メカニズなり迷惑をお掛けした想いが懐かしく回顧さ

ム解明、樹脂改良に 2 年近く苦労した。高酸れる。その後、加工性が劣る原因やそのメカEMAA でも目ﾔﾆを経験したことがあるが、高ニズムが解明され、汎用グレードでも 150～温加工する押出ラミネートの場合、樹脂の水200m/分、また 5μm で 400m/分が可能な接着分管理が目ヤニ対策に奏功することを学んだ。

性に優れる特殊グレード開発にも成功してい20 年前のことである。

る。中間層やシーラントとして用いられ、接着性、低温シール性、夾雑物シール性、耐内５． おわりに容物性、ホットタック性、耐ピンホール性、等の特徴が各種包装に活用されている。

押出ラミネート包装が 1950 年代に出現以来 60 年、国内の目覚ましい技術進歩はアジアEAA 樹脂も基本的には EMAA と共通点が諸国に対して常にリードしてきたが、近年、多い。高 AA 濃度グレードは接着性や低温シ中国、韓国、台湾、インドネシア、タイ等へール性を活かして耐内容物金属接着や粉体高は国内同様、或はむしろ優れた装置も輸出さ速充填用途等に使用されている。

れており、安価な原材料や人件費で押出ラミネート技術が向上していくと国内企業は今後4.4 アイオノマー

益々厳しい環境下に晒されるであろう。技術

アイオノマーは 1964 年にデュポン社が「サ大国日本の地位を維持していくには装置メーーリン」の商標で販売を開始し、1965 年に輸カー、樹脂メーカーが高機能･高品質で差別化入開始、1978 年に一部国産化、1985 年に「ハしていく他無い。特殊樹脂に特化してきた弊イミラン」の商標で全面国産化された。EMAA社としては、今後、装置メーカーやコンバーの特徴に加え、ホットタック性、耐ピンホーターとも今まで以上にコワークしながら、新ル性が更に優れ、引裂き性、耐突き刺し性、しい樹脂の開発に注力し、押出ラミネート包耐摩耗性、光学性、耐油性等、包材としては装の発展に貢献し続けて行きたい。

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押出ラミネート包装に四半世紀携わって包装アーカイブス＜参考資料＞

5）住友重機械プラスチック機械事業部 30 年誌

1）コンバーティングのすべて 加工技術研究会

6）30 年のあゆみ

1993.6.30 発行

モダンマシナリー社誌

2）ラミネーターの歴史 モダンマシナリー社
内資料
3）包装タイムス

座談会「軟包装の原点を振三井・デュポンポリケミカル株式会社
テクニカルセンタ－ 包材グループり返る」2003 年 1 月 13 日号

鈴木 直純

4）該当企業のホームページより－ 538 －