ガラスineのバリア特性を向上させる方法
作成日 09.16
ガラスineのバリア特性を向上させることは、包装において一般的かつ重要な目的であり、特に湿気、脂肪、酸素、香りからの保護を必要とする食品、医療、特殊消費財などの業界において重要です。
ここでは、基本的な原則から高度な技術まで、ガラスineのバリア特性を向上させる方法に関する包括的なガイドを紹介します。
基材を理解する: なぜグラシンが良い出発点なのか
まず、標準のグラシンが何であるかを理解することが重要です：
- 製造：これはスーパーカレンダー紙です。紙パルプは繊維をほぐすために広範囲に打たれ、これにより高圧・高温のカレンダリングプロセス中に繊維がしっかりと結合することができます。
- 固有の特性: このプロセスは、密度が高く、滑らかで、光沢があり、低い多孔性のために空気と脂肪に対する固有の抵抗を持つシートを作成します。しかし、この固有の抵抗は完全な障壁ではありません。
強化の目標は、この自然に密な構造を基にして、真の機能的バリアを作り出すことです。
バリア特性を向上させる方法
強化方法は、主に3つのアプローチに分類できます：コーティングとラミネーション、内部添加物、物理的改良。
1. コーティングとラミネーション（最も一般的で効果的）
これには、ガラスの表面に別の材料の層を適用することが含まれます。
a) 押出しコーティング/ラミネーション:
- プロセス：溶融ポリマーがフラットダイを通して押出され、ガラスウェブに直接押し付けられます。
- 材料:
- ポリエチレン (LDPE/LLDPE): 最も一般的な選択肢です。優れた湿気バリアと熱シール性を提供します。主にベーカリーや冷凍食品の包装に使用されます。
- エチレンビニルアルコール (EVOH): 酸素や香りに対する優れたバリアです。ほぼ常にPEの間に共押出し層として使用されます。これは吸湿性があり（湿気を吸うとバリア特性を失います）。
- ポリプロピレン (PP): PEよりも優れた湿気バリアと高い温度耐性を提供します。
- 結果: 非常に強力で impermeable なバリアを作成します。ポリマーの選択が特定のバリア（湿気、酸素、またはその両方）を決定します。
b) 分散コーティング（または溶液コーティング）：
- プロセス：水性または溶剤ベースのポリマーエマルジョンがガラス紙の表面に適用され（例：ロッド、エアナイフ、またはブレードコーターを介して）、その後乾燥されます。
- 材料:
- PVdC（ポリビニリデン塩化物）：湿気、酸素、香りに対して優れたバリアを提供します。従来の高性能コーティングです。
- アクリル: 脂肪や油に対する優れたバリアであり、バターや防油ラップにしばしば使用されます。
- フルオロ化学物質：非常に高い油脂耐性を提供します（例：ポップコーンバッグ用）。
- ワックスラミネーション：現在はあまり一般的ではありませんが、ワックスは耐湿性と独特の美観のために適用できますが、ひび割れやすく、リサイクル性が低いです。
- 結果：押出しコーティングよりも薄く、紙のような感触でありながら、バリア特性を大幅に改善しています。しばしばより持続可能に見えます。
c) フィルムラミネーション:
- プロセス: 事前に作成されたプラスチックフィルム（例：BOPP、PET、PLA）がグラシンシートに接着されています。
- 結果: 選択したフィルムの特定の特性を提供します（例：透明度、剛性、高バリア）。優れたデザインの柔軟性を提供しますが、より高価でリサイクルが難しい場合があります。
2. 内部添加物（質量添加）
これらは、紙シートが形成される前にパルプスラリーに添加される化学物質です。
- プロセス: 添加物が繊維スラリーに混合されます。
- 材料:
- サイズ調整剤（例：AKD - アルキルケテンジマー）：これらはセルロース繊維自体が水をはじくようにする撥水剤です。これにより、紙の液体水および水蒸気に対する耐性が向上します。
- グリース耐性添加剤：同様の剤を使用して、グラスリンの天然グリース耐性を向上させることができます。
- 結果: シートの表面バリアを作成するだけでなく、シートのバルク特性を改善します。これは、相乗効果のためにコーティングと組み合わせて使用されることがよくあります。この効果は、一般的に連続したプラスチックコーティングよりも絶対的ではありません。
3. 物理的およびプロセスの変更
- 圧延の増加: スーパー圧延プロセス中に圧力と温度をさらに上げることで、シートをさらに密にし、孔隙率を減少させ、元のバリアを改善することができます。ただし、紙があまりにも脆くなり、引張強度を失う前に実用的な限界があります。
- grammage (Basis Weight): より重く、厚いガラス紙を使用することで、非常に薄いものよりも自然に優れたバリアを提供します。なぜなら、蒸気伝達の経路が長く、より曲がりくねっているからです。
ニーズに合った適切な強化を選ぶ
バリア要件 | 推奨される強化方法 | 一般的なアプリケーション |
湿気 / 水蒸気 | PEによる押出しコーティング、 PVdC/アクリルによる分散コーティング、内部サイズ調整 | 冷凍食品袋、ベーカリー袋、多層袋 |
グリース / オイル | フルオロ化学分散コーティング、 アクリルコーティング, 内部添加物 | ファーストフードパッケージ、バターラップ、ポップコーンバッグ、ペットフードバッグ |
酸素とアロマ | EVOHとの共押出し、 PVdCを用いた分散コーティング | コーヒーバッグ、医療包装、特産品（ナッツ、スパイス） |
全体的な堅牢性 | フィルムラミネーション （例：BOPP）、押出しコーティング | プレミアム小売バッグ、ギフト包装 |
重要な考慮事項：持続可能性
現代の改善は、パフォーマンスと環境への影響のバランスを取る必要があります。
- リサイクル可能性: 従来のプラスチックコーティングやラミネーション（PE、PP）は、紙の流れでのリサイクルを複雑にする可能性があります。モノマテリアル（例：PEコーティングされたグラシン）は、複雑なラミネートよりもリサイクルが容易であるため、しばしば好まれます。
- 生分解性/堆肥化性: 使用する傾向が高まっています:
- バイオベースポリマー：PLA（ポリ乳酸）押出コーティングは、湿気バリアを提供し、産業施設で堆肥化可能です。
- 水性バイオポリマーコーティング：タンパク質（ゼイン）、デンプン、またはキトサンに基づくコーティングが開発されており、堆肥化可能性を維持しながらバリアを提供します。
- PFASフリー: フルオロ化学コーティング（PFASを含むことが多い）は、環境および健康への懸念から規制の圧力に直面しています。業界は、高度なアクリルやその他の新しい化学物質など、PFASフリーの代替品に急速に移行しています。
要約: 決定する方法
1. バリアニーズを定義する: 何をブロックする必要があるか（水、油、酸素？）とその程度を定量化します。MVTR（湿気蒸気透過率）やOGR（油脂抵抗）などの試験基準が重要です。
2. 製品を考慮する: それは乾燥している、湿っている、油っぽい、それとも香りがあるか？ 保存期間の要件は何か？
3. 処理要件を決定する: パッケージは熱シール性が必要ですか？ 硬くする必要がありますか、それとも柔軟ですか？
4. 持続可能性を優先する: あなたの廃棄時の要件は何ですか？ リサイクル可能ですか？ 堆肥化可能ですか？ これはあなたのコーティングの選択に大きく影響します。
5. コンバーターと提携する: ガラスイン製造業者（コンバーター）は豊富な専門知識を持っています。彼らと協力して、特定のアプリケーションに最もコスト効果が高く、性能の良いソリューションをテストし、選択してください。彼らはパイロットコーターで試験を行い、最適なフィットを見つけることができます。
これらの方法を活用することで、特に高度な分散コーティングと押出しラミネーションを使用することで、標準のグラシンを最も要求の厳しい包装用途に適した高性能バリア材料に変えることができます。
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