業界初のプロセスと接着剤開発で、フィルム包装製造におけるCO₂排出量を約61％削減しました

NEDOの補助事業「脱炭素社会実現に向けた省エネルギー技術の研究開発・社会実装促進プログラム／省エネ軟包材ラミネートシステムの開発」（以下「本事業」）において、三井化学株式会社と東レ株式会社は共同で、無溶剤ラミネーションと電子線（EB）照射をインラインで行うプロセス並びに、そのラミネーション工程用接着剤を業界で初めて開発しました。

今回、三井化学が保有するウレタン接着剤技術と東レが保有するEB硬化型フレキソ・オフセット印刷技術を融合することで、EB硬化型接着剤の接着性能を大幅に向上させることに成功しました。またインラインにてラミネーションとEB照射を行うプロセスの開発により、フィルム包装製造におけるラミネーション工程の年間消費電力を309万kWh、二酸化炭素（CO₂）排出量にして1290t、約61％の削減を達成しました。

今後は、印刷からラミネーションまでを含むフィルム包装製造工程全体の省エネルギー化とCO₂排出量削減を図り、環境対応と生産性向上の両立を実現します。

フィルム包装材は、製品の保護やバリアー性、耐熱性、耐薬品性を高めるため、ラミネーションによる多層化が施されています。軽量性や透明性、加工のしやすさを生かして、食品包装やシャンプー・洗剤などの詰め替えパウチなどに広く利用されています。また、ビンや缶、プラスチック容器からフィルム包装材への移行は、省資源化やフードロス削減に貢献しています。フィルム包装材の世界市場は2022年時点で約38兆円、年間成長率は3.6％^※1と拡大を続けています。

国内のフィルム包装材製造におけるCO₂排出量の内訳（図2）は、フィルム工程52％、インク・印刷工程32％、ラミネーション工程16％です。フィルムや印刷工程では、バイオ原料の活用やモノマテリアル化、無溶剤化など、CO₂排出量削減に向けた取り組みが進んでいます。

一方、ラミネーション工程では、従来の接着剤に石油系溶剤が使われ、塗工後の加熱乾燥や燃焼処理で多量の電力を消費しています。さらに、接着剤はラミネーション直後に完全硬化していないため、外観不良を防ぐ目的で加温処理（熱養生処理、5日間程度）が必要です。この工程により製造時間が長くなり、電力消費も増加します。そのため、ラミネーション工程におけるCO₂排出量削減は、早急に対応すべき課題となっていました。

このような背景の下、NEDOは2023年度から本事業^※2の一環として、三井化学、東レと共同で「省エネ軟包材ラミネートシステムの開発」に取り組んできました。

このような背景を受けて、三井化学と東レは、本事業において、フィルム包装ラミネーション工程の溶剤系接着剤に代わり、無溶剤系EB硬化型接着剤を採用し、インラインにてラミネーションとEB照射を行う新技術を共同開発しました。

現在ラミネーション工程は、溶剤系2液熱硬化接着剤を使用するため、塗布後の溶剤乾燥、貼り合わせ後に加温処理が必要であり、ラミネーター1台あたり年間約2127tのCO₂を排出^※3しています。無溶剤系接着剤を用いることで溶剤乾燥を省く方法もありますが、加温処理時間の延長や加工速度、接着性能の低下などの課題があります。

今回の共同開発では、三井化学のウレタン接着剤技術と東レのEB硬化型印刷技術を融合し、EB硬化型フレキソ・オフセット印刷技術をウレタン接着剤に応用することで、接着性能を大幅に向上させました。また、ラミネーションとEB照射をインラインで行うプロセスにしたことで、溶剤乾燥が不要となり、加温処理時間の短縮と低温化が可能となりました。この結果、ラミネーション工程の年間消費電力を309万kWh、CO₂排出量を1290t^※3、約61％削減しました。今回共同開発した新技術は、従来技術で課題となっていた硬化性や加工性を解決し、溶剤を含まないことからVOC（揮発性有機溶剤）フリー化にも貢献する業界初の次世代ラミネーションプロセス^※4です。

（想定効果）2040年までに入れ替え対象となる機器の8割に、今回開発したEB照射装置付きラミネーターを導入した場合