JP2007269037A - 紙製液体容器材料及び紙製液体容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶ポリエステルによる酸素や水蒸気に対するバリア性を備えるとともに、液晶ポリエステルが有する酸素や水蒸気に対するバリア性を損なわないよう必要な強度を備えた紙製液体容器材料及び紙製液体容器を提供する。
【解決手段】 基材となる板紙層２２の表裏面に熱可塑性樹脂層２１を積層した紙製液体容器材料２０であって、少なくとも分子の配向方向を異にして直接又は接着剤層２５を介して積層された２層の液晶ポリエステル層２４，２６を有ぜしめ、分子の配向方向を異なるようにして積層した２層の液晶ポリエステル層２４，２６によって互いの強度を補うようにすることにより、分子の配向方向に直交する方向の力に対して十分な強度を有するものとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、酸素バリア性と水蒸気バリア性を備え、且つ必要な強度を備えた紙製液体容器材料及び紙製液体容器に関する。

基材となる板紙層の片面若しくは両面にポリオレフィンなどをラミネートした紙製液体容器は、軽量で割れない、安価である、衛生性が良いなどの優れた特徴があり、飲料や食品用途を中心として広範囲に使用されているが、ガスバリア性が不十分であった。そのため、基材である紙にポリオレフィンフィルム、エンジニアリングプラスチックフィルムを積層してガスバリア性を付与した紙製液体容器材料が開発されている。しかしながら、ポリオレフィンフィルムもエンジニアリングプラスチックフィルムも、ともに必ずしも十分なガスバリア性を有するものではなく、これらが積層された紙製液体容器材料より製造される紙製液体容器であっても、内容物の酸化、劣化、腐敗などが生じ易い。

紙製液体容器又は包装のガスバリア性を改善しようとした提案はこの他にも種々なされている。例えば特許文献１においては板紙層及びガスバリア性合成樹脂層とからなる紙製液体容器が記載され、特許文献２においては板紙層とポリ−３−メチル−１−ブテンからなる層とで構成される紙製容器材料が記載されている。また、特許文献３においては板紙層とエチレンビニルアルコール共重合体を含むポリマー層とから構成される紙製液体容器材料が記載され、特許文献４においては板紙層とエチレン−酢酸ビニル共重合体を含むポリマー層とから形成される紙製包装材料が記載されている。しかしながら、上記何れの材料及び紙製容器等においても十分なガスバリア性を有するものとは言えないものであった。

一方、従来、十分なガスバリア性を有する紙製液体容器として、紙とアルミ箔のような金属箔とで構成される紙製液体容器材料からなる紙製液体容器が知られている。しかし、この紙製液体容器は、ピンホールが発生し易い、電子レンジで使用することができない、材料に金属箔を使用しているために廃棄処理が困難である等、種々の問題を有している。

そこで、これらの問題を生じずに十分なガスバリア性を確保しようとした紙製液体容器として、液晶ポリエステルフィルムを積層した紙製液体容器材料からなる紙製液体容器が特許文献５に記載されている。

この液晶ポリエステルフィルムは、液晶分子を縮合重合したポリエステルフィルムであり、酸素バリア性に優れるとともに、透湿性が小さく水蒸気のバリア性にも優れている。しかし、液晶ポリエステルフィルムは、分子が一方向に配向しているために、分子の配向方向にかかる力に対しては強く裂け難いが、分子の配向方向と直交する方向にかかる力に対しては弱く裂け易く、また、これを基材となる紙にラミネートしたとき、加圧により分子の並びが分子の配向方向と直交する方向に押し広げられ、ガスバリア性が低下するおそれがあるといった問題点があった。そこで、上記液晶ポリエステルフィルムに強度を持たせるため、これを延伸させた積層フィルムが特許文献６に記載されている。
特開平１−１９９８８０号公報 特開平３−６１０４０号公報 特開平３−１５３３４８号公報 特開平５−１５４９６４号公報 特開平９−７６４３８号公報 特開２００１−３１５２６７号公報

しかしながら、液晶ポリエステルフィルムを延伸させた特許文献６に記載の積層フィルムにおいては、分子の配向方向と直交する方向に延伸させた場合には分子の並びがその配向方向と直交する方向に広がってガスバリア性が低下するおそれがある。また、製造上、分子の配向方向に延伸させることには問題がないが、分子の配向方向と直交する方向にかかる力に対しては弱く裂け易いため、分子の配向方向と直交する方向に延伸することは極めて困難であり、そのため、実用化に至っていないといった問題がある。

本発明の目的は、液晶ポリエステルによる酸素や水蒸気に対するバリア性を備えるとともに、液晶ポリエステルが有する酸素や水蒸気に対するバリア性を損なわないよう必要な強度を備えた紙製液体容器材料及び紙製液体容器を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基材となる板紙層の表裏面に熱可塑性樹脂層を積層した紙製液体容器材料であって、少なくとも分子の配向方向を異にして直接又は接着剤層を介して積層された２層の液晶ポリエステル層を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記２層の液晶ポリエステル層の液晶ポリエステルの分子の配向方向の差を、７０°〜１１０°としたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は紙製液体容器であって、前記請求項１又は２のいずれかに記載の紙製液体容器材料を用いてなることを特徴とする。

以上説明したように請求項１に係る発明によれば、基材となる板紙層の表裏面に熱可塑性樹脂層を積層した紙製液体容器材料であって、少なくとも分子の配向方向を異にして直接又は接着剤層を介して積層された２層の液晶ポリエステル層を有するので、各液晶ポリエステル層によって互いの強度を補うことができ、分子の配向方向に直交する方向の力に対して十分な強度を有するものとなり、また、このような分子の配向方向が各層で異なるようにして互いに積層した２層の液晶ポリエステル層を基材となる紙にラミネートするとき、液晶ポリエステル層がその分子の配向方向に直交する方向に加圧されても、裂け目が入ったり、分子の並びが該分子の配向方向と直交する方向に押し広げられるといったことが防止される。従って、この液晶ポリエステル層が積層された紙製液体容器材料及びこれから製造される紙製液体容器において、液晶ポリエステルそれ自体が有するガスバリア性と同等か或いはそれ以上のバリア性を得ることができ、また、紙製液体容器材料による紙製液体容器の製造の過程及び製造された紙製液体容器の流通等の過程で液晶ポリエステル層に裂け目が入るおそれがなく、そのバリア性を維持することができる。更に、液晶ポリエステル層は分子が一方向に配向しているため偏光板と同様の性能を有するものであり、その配向方向に対応して光を偏光させる。従って、前記のように各層で液晶ポリエステル分子の配向方向が異なる少なくとも２層の液晶ポリエステル層が積層された場合は光の透過度が低下し、遮光性をも併せ持つものとなる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の前記２層の液晶ポリエステル層の液晶ポリエステルの分子の配向方向の差を、７０°〜１１０°としたので、光の透過度が一層低下し、一層優れた遮光性を持つものとなる。

請求項３に係る発明によれば、紙製液体容器が前記請求項１又は２のいずれかに係る発明の紙製液体容器材料を用いて製造されるので、アルミ箔のような金属箔を用いることなく、ガスバリア性や遮光性を有する紙製液体容器を得ることができる。

以下、本発明に係る紙製液体容器材料及びこの紙製液体容器材料を使用した紙製液体容器の実施の形態の一例を説明する。

先ず、紙製液体容器材料の実施の形態の一例を説明する。

本例の紙製液体容器材料は、基材となる板紙層の表裏面に熱可塑性樹脂層を積層した紙製液体容器材料であって、少なくとも分子の配向方向を異にして直接又は接着剤層を介して積層された２層の液晶ポリエステル層を有している。本例にあって、前記基材となる板紙層は、坪量３０ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２の耐酸性原紙が用いられるが、特に限定されるものではない。

前記板紙層の表裏面に積層される熱可塑性樹脂層は、ヒートシール可能な樹脂であればどのような樹脂であってもよい。このような樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエステル等を挙げることができる。

前記液晶ポリエステル層を形成する液晶ポリエステルは、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオール等を縮合重合して得られる溶融型液晶（サーモトロピック液晶）ポリマーであり、耐熱性及びガスバリア性に優れたエンジニアリングプラスチックである。

本例では、前記のように分子の配向方向を異にして直接又は接着剤層を介して積層された２層の液晶ポリエステル層を有するものとなっているが、前記２層の液晶ポリエステル層の液晶ポリエステルの分子の配向方向は、７０°〜１１０°ずらして積層されていることが好ましく、特に９０°ずらして積層されていることが好ましい。

このようにすると、少なくとも２層の液晶ポリエステル層が互いの強度を補うこととなり、分子の配向方向に直交する方向の力に対して十分な強度を有するものとなる。更に、液晶ポリエステル層は分子が一方向に配向しているため偏光板と同様の性能を有するものであり、その配向方向に対応して光を偏光させる。従って、前記のように各層で液晶ポリエステル分子の配向方向が異なる少なくとも２層の液晶ポリエステル層が積層された場合は光の透過度が低下し、遮光性をも併せ持つものとなる。前記２層の液晶ポリエステル層の液晶ポリエステルの分子の配向方向の差が、７０°〜１１０°であると、光の透過度が一層低下し、一層優れた遮光性を持つものとなる。

本発明においては、前記紙基材やこれに積層される前記各層は、押出ラミネーション、共押出ラミネーション、サンドイッチラミネーション、ドライラミネーション等の公知の方法で積層され、前記紙製液体容器材料が形成される。

なお本発明においては、本発明の目的を損ねない限りにおいて、他の機能を有する層を設けてもよい。また、かかる他の機能を有する層、前記各層及び紙基材に、公知の添加剤を添加したり、塗布したりしてもよい。

次に、前記紙製液体容器材料を使用した紙製液体容器の実施の形態の一例を説明する。

本発明に係る紙製液体容器は、前記の紙製液体容器材料を使用して製造されるものであって、従来の紙製液体容器の成形工程に従って成形される。成形される紙製液体容器の形状にあっては特に限定されるものではなく、例えば、ゲーブルトップ型、フラットトップ型、ブリック型等の紙製液体容器がある。

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

［実施例１］
図１は実施例１に係る紙製液体容器材料の積層構成を示す拡大断面図である。本例の紙製液体容器材料２０は、最外面側から、熱可塑性樹脂層２１、板紙層２２、接着剤層２３、液晶ポリエステル層２４、接着剤層２５、液晶ポリエステル層２６、接着剤層２７、熱可塑性樹脂層２８の順で積層された層構造になっている。

前記熱可塑性樹脂層２１は本例では２０ｇ／ｍ^２の低密度ポリエチレン（三井化学社製Ｍ１６Ｐ）で形成した。板紙層２２は、坪量３４０ｇ／ｍ^２の紙製液体容器用耐酸性原紙で形成した。接着剤層２３は、３０ｇ／ｍ^２の接着性ポリエチレン（デュポン社製バイネル）で形成した。液晶ポリエステル層２４，２６は、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジオール及び芳香族ヒドロキシカルボン酸を縮合重合して得られた厚さ１２μの液晶ポリエステルフィルムで形成した。接着剤層２５は、東洋モートン社製ポリウレタン系アンカー剤で形成した。接着剤層２７は、１０ｇ／ｍ^２の接着性ポリエチレン（デュポン社製バイネル）で形成した。熱可塑性樹脂層２８は、４０ｇ／ｍ^２の低密度ポリエチレン（三井化学社製Ｍ１６Ｐ）で形成した。

前記積層構造を有する紙製液体容器材料２０は次のようにして作成される。
先ず、液晶ポリエステル層２４を形成する液晶ポリエステルフィルムと、液晶ポリエステル層２６を形成する液晶ポリエステルフィルムとをそれぞれの分子の配向方向が９０°異なるようにして、接着剤層２５となる東洋モートン社製ポリウレタン系アンカー剤を介してドライラミネーションにより積層し、ガスバリア層２９となるガスバリアフィルムを作成する。

次に、板紙層２２の片面をフレーム処理して、この面と前記ガスバリアフィルムの液晶ポリエステル層２４が積層された側とを接着剤層２３となる接着性ポリエチレンを介してサンドイッチラミネーションにより貼り合わせる。

次に、板紙層２２に積層された前記ガスバリア層２９の液晶ポリエステル層２６上に、接着剤層２７となる接着性ポリエチレンと熱可塑性樹脂層２８となる低密度ポリエチレンとを、接着剤層２７が液晶ポリエステル層２６に接するようにして、２層共押出ラミネーションにより積層する。

次に、板紙層２２の未加工面をフレーム処理し、その上に熱可塑性樹脂層２１となる低密度ポリエチレンを押し出しラミネーションにより積層する。このようにして紙製液体容器材料２０を得た。

本例で得られた紙製液体容器材料２０の光線透過率は、波長４００ｎｍのとき０．７％、波長６００ｎｍのとき１．７％、波長８００ｎｍのとき３．５％であった。

図２は、前記実施例１の紙製液体容器材料２０から製造されたゲーブルトップ型の紙製液体容器１４を示す。この紙製液体容器１４の製造は以下のような工程を経て行われる。

先ず、紙製液体容器材料２０に押し圧折り罫線加工を施して打ち抜き加工を行い、１枚ずつのブランク板とする。そしてこのブランク板についてサイドシール加工を行った後、紙製液体容器成形充填機にて容器ボトムの成形と密封、内容物の充填、トップの予備成形と密封という工程を順次経て、ゲーブルトップ型の紙製液体容器を得る。

この紙製液体容器１４にビタミンＣ水溶液１０００ｍｌを充填し、密封して５℃で保存したとき、ビタミンＣ濃度を経時的に測定した結果は、充填直後が９３ｍｇ／１００ｍｌ、１週間目が８０ｍｇ／１００ｍｌ、２週間目が７５ｍｇ／１００ｍｌであった。また、この紙製液体容器を５℃の冷蔵庫に保存して胴膨れの程度を調査したところ、５日目では１％、１４日目でも２％程度にしかならなかった。

なお、胴膨れは、上記紙製液体容器の左右から、この紙製液体容器を挟むように２枚の金属板を容器胴部の垂直面に向かってこの面と平行に近づけていき、最初にカートンに接触したときの金属板間の距離（すなわち容器の胴幅の最大距離）を、容器内に内容物を充填した日の翌日の値を１００として、その増加率で表した。以下の比較例においても同様である。

［比較例１］
図３は比較例１に係る紙製液体容器材料の積層構成を示す拡大断面図である。本比較例の紙製液体容器材料４０は、最外面側から、熱可塑性樹脂層４１、板紙層４２、接着剤層４３、ガスバリア層４４、接着剤層４５、熱可塑性樹脂層４６を積層した層構造になっている。

前記熱可塑性樹脂層４１は本例では２０ｇ／ｍ^２の低密度ポリエチレン（三井化学社製Ｍ１６Ｐ）で形成した。板紙層４２は、坪量３４０ｇ／ｍ^２の紙製液体容器用耐酸性原紙で形成した。接着剤層４３は、１０ｇ／ｍ^２の接着性ポリエチレン（デュポン社製バイネル）で形成した。ガスバリア層４４は、５ｇ／ｍ^２のエチレンビニルアルコールで形成した。接着剤層４５は、５ｇ／ｍ^２の接着性ポリエチレン（デュポン社製バイネル）で形成した。熱可塑性樹脂層４６は、４０ｇ／ｍ^２の低密度ポリエチレン（三井化学社製Ｍ１６Ｐ）で形成した。

前記積層構造を有する紙製液体容器材料４０は次のようにして作成される。

先ず、板紙層４２の片面をフレーム処理し、その上に接着剤層４３となる接着性ポリエチレン、エチレンビニルアルコールからなるガスバリア層４４、接着剤層４５となる接着性ポリエチレン、熱可塑性樹脂層４６となる低密度ポリエチレンを、接着剤層４３が板紙層４２のフレーム処理面に接するようにして４層共押出ラミネーションを行う。そして、板紙層４２の未加工面をフレーム処理し、その上に熱可塑性樹脂層４１となる低密度ポリエチレンを押出しラミネーションにより積層する。このようにして紙製液体容器材料４０を得た。

本比較例で得られた紙製液体容器材料４０の光線透過率は、波長４００ｎｍのとき１．２％、波長６００ｎｍのとき５．４％、波長８００ｎｍのとき６．３％であった。また、この紙製液体容器材料４０を用い、実施例１と同様にして製造された紙製液体容器にビタミンＣ水溶液１０００ｍｌを充填し、密封して５℃で保存したとき、ビタミンＣ濃度を経時的に測定した結果は、充填直後が９４ｍｇ／１００ｍｌ、１週間目が７２ｍｇ／１００ｍｌ、２週間目が６０ｍｇ／１００ｍｌであった。また、この紙製液体容器を５℃の冷蔵庫に保存して胴膨れの程度を調査したところ、５日目では２％、１４日目では３％程度となった。

本発明に係る紙製液体容器材料の実施例１を示す拡大断面図。 実施例１の紙製液体容器材料から製造されたゲーブルトップ型の紙製液体容器を示す斜視図。 本発明に係る紙製液体容器材料の比較例１を示す拡大断面図。

符号の説明

１４ 紙製液体容器
２０ 紙製液体容器材料
２１ 熱可塑性樹脂層
２２ 板紙層
２３ 接着剤層
２４ 液晶ポリエステル層
２５ 接着剤層
２６ 液晶ポリエステル層
２７ 接着剤層
２８ 熱可塑性樹脂層
２９ ガスバリア層
４０ 紙製液体容器材料
４１ 熱可塑性樹脂層
４２ 板紙層
４３ 接着剤層
４４ ガスバリア層
４５ 接着剤層
４６ 熱可塑性樹脂層

Claims (3)

1. 基材となる板紙層の表裏面に熱可塑性樹脂層を積層した紙製液体容器材料であって、少なくとも分子の配向方向を異にして直接又は接着剤層を介して積層された２層の液晶ポリエステル層を有することを特徴とする紙製液体容器材料。
2. 前記２層の液晶ポリエステル層の液晶ポリエステルの分子の配向方向の差を、７０°〜１１０°としたことを特徴とする請求項１に記載の紙製液体容器材料。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の紙製液体容器材料を用いてなることを特徴とする紙製液体容器。

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