JP2008023965A

JP2008023965A - 積層体、それを用いた容器およびその製造方法

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Publication number: JP2008023965A
Application number: JP2006202350A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Endo; 憲一遠藤; Hiroki Satake; 宏樹佐竹; Yuji Sugiyama; 有二杉山; Kazuo Ogita; 一夫荻田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-07-25
Also published as: JP4923817B2

Abstract

【課題】製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が簡単に剥がれることなく、使用後に、熱可塑性樹脂層を破断させずに剥離することのできる積層体を提供すること。
【解決手段】平滑化加工が施された表面を有する紙基材と、紙基材の平滑化加工が施された表面上に形成された剥離用印刷層と、剥離用印刷層上に低密度ポリエチレンを押出コーティングすることにより剥離用印刷層との層間における剥離強度が０．０４９〜１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅になるように積層された３０μｍ〜１２０μｍの層厚を有する押出低密度ポリエチレン層とを備えることを特徴とする積層体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層体、それを用いた容器およびその製造方法に関する。

紙基材の表面にポリエチレン等の熱可塑性樹脂層が積層された積層体は、包装材料として広く使用されている（例えば、特許文献１を参照）。例えば、液体用紙容器、冷凍食品用カートン、紙トレー、紙カップ等の用途には好適に使用されている。そして紙基材にポリエチレン等の熱可塑性樹脂層を積層させる方法としては、熱可塑性樹脂を熱溶融させて紙基材上にコーティングする押出コーティングが一般的である。

特開平８−２４４８３１号公報

しかしながら、従来の押出コーティング法により熱可塑性樹脂を紙基材上に積層させた積層体では、紙と熱可塑性樹脂が強力に接着しているため、紙基材から熱可塑性樹脂層を容易に剥離させることができないという問題がある。そして、例えば、紙基材に熱可塑性樹脂層の一部が残った状態であると、紙としての再利用が困難となる。一方、紙基材と熱可塑性樹脂との接着を弱めると、積層体を製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が意図せず剥離してしまうという問題がある。
そのため、製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が簡単に剥がれることなく、使用後に、人間の力程度で熱可塑性樹脂層を破断させずに剥離することのできる積層体が望まれている。

したがって、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が簡単に剥がれることなく、使用後に、熱可塑性樹脂層を破断させずに剥離することのできる積層体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための第一の発明は、平滑化加工が施された表面を有する紙基材と、紙基材の平滑化加工が施された表面上に形成された剥離用印刷層と、剥離用印刷層上に低密度ポリエチレンを押出コーティングすることにより剥離用印刷層との層間における剥離強度が０．０４９〜１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）になるように積層された３０μｍ〜１２０μｍの層厚を有する押出低密度ポリエチレン層とを備えることを特徴とする積層体である。

第二の発明は、上記積層体を加工してなることを特徴とする容器である。この容器は、押出低密度ポリエチレン層が容器の内面になるように加工されていることが好ましい。

第三の発明は、平滑化加工が施された紙基材の表面に剥離用印刷インキを印刷して剥離用印刷層を形成する工程と、剥離用印刷層上に低密度ポリエチレンを押出コーティングすることにより、層厚が３０μｍ〜１２０μｍになると共に剥離用印刷層との層間における剥離強度が０．０４９〜１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）になるように押出低密度ポリエチレン層を積層する工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法である。

本発明によれば、製品に加工する際および加工された製品を使用する際に押出熱可塑性樹脂層が簡単に剥がれることなく、使用後に、紙基材から押出熱可塑性樹脂層を破断させずに剥離することのできる積層体を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る積層体の模式断面図である。
図１に示すように、本発明に係る積層体は、平滑化加工が施された表面１を有する紙基材２と、平滑化加工が施された表面１上に形成された剥離用印刷層３と、剥離用印刷層３上に積層された押出低密度ポリエチレン層４とを備えており、剥離用印刷層３と押出低密度ポリエチレン層４との間で剥離可能なように構成されている。

本発明に係る積層体における紙基材２としては、コートボール、カード紙、アイボリー紙、マニラボール等の板紙、ミルクカートン原紙、カップ原紙、クラフト紙、上質紙等の公知の紙の少なくとも片面に平滑化加工が施されたものであればよいが、紙基材の平滑性はその上に形成される剥離用印刷層３と剥離用印刷層３上に積層される押出低密度ポリエチレン層４との間の剥離強度に影響を与えるため、その表面のベック式平滑度が好ましくは２５秒以上、更に好ましくは８０〜４００秒である紙基材が好ましい。平滑化加工が施された表面１のベック式平滑度が上記範囲内であれば、積層体が実用上の構造的な一体性を損なうことなく、使用後の易剥離性をより向上させることができる。ここでのベック式平滑度は、ＪＩＳＰ８１１９に基づき、ベック式平滑度試験機を用いて、紙基材２の表面と光学的平面仕上げのガラス製標準面との間を通って、密閉減圧された器内に一定量の空気が浸入するのに掛かる時間（秒）を測定したものである。測定は５回行い、その算術平均を紙基材２のベック式平滑度とする。
紙基材２の坪量は特に限定されるものではなく、積層体を用いた製品の形態に応じて適宜決定すればよい。

このような平滑化加工としては、紙加工の分野で広く行なわれているクレー、タルク、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、沈降性炭酸カルシウム等を含む表面コート剤を紙基材２に塗布（コート）する方法が挙げられる。これらの中でも所望の平滑度を得つつ加工コストを低減する観点から、クレーを含む表面コート剤を塗布することが好ましい。紙基材２に対する表面コート剤の塗布量は特に限定されるものではないが、５〜２０ｇ／ｍ^２の範囲が好ましい。塗布量が５ｇ／ｍ^２未満であると剥離強度が必要以上に高くなることがあり、また塗布量が２０ｇ／ｍ^２を超えると剥離強度にばらつきが生じ易くなるため好ましくない。

本発明に係る積層体における剥離用印刷層３は、ポリアミド系、ポリエステル系、ウレタン系、ゴム系、アクリル系、塩素化ポリプロピレン、ブチラール、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、硝化綿等の樹脂を主成分とする剥離用印刷インキを印刷により形成することができる。このような剥離用印刷インキの中でも耐熱性および剥離性に優れているアクリル系樹脂、硝化綿を主成分とするものが好ましい。また、必要に応じて、上記樹脂の他にシリコーン等を剥離用印刷インキに添加してもよい。印刷としては、公知の印刷方法を制限なく用いることができるが、塗布量が安定していることおよび生産性が高いことから、グラビア印刷を用いることが好ましい。また、平滑化加工が施された表面１に対する剥離用印刷インキの塗布量は特に限定されるものではないが、０．５〜１０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１〜５ｇ／ｍ^２であることが更に好ましい。塗布量が０．５ｇ／ｍ^２未満であると剥離強度が必要以上に高くなることがあり、また１０ｇ／ｍ^２を超える量を塗布しても剥離性は殆ど変わらず、コストの無駄が多くなるため好ましくない。また、グラビア印刷により１０ｇ／ｍ^２を超える量を塗布することは難しい。
また、このようにして形成された剥離用印刷層３の表面にコロナ放電処理を施してもよい。コロナ放電処理を施すことで剥離用印刷層３と押出低密度ポリエチレン層４との間の剥離強度を調整することができる。コロナ放電処理は、公知のコロナ放電処理器を用い、発生させたコロナ雰囲気中に剥離用印刷層３が形成された紙基材２を通過させることにより行うことができる。このときのコロナ放電出力は、１〜１０ｋＷが好ましく、更に好ましくは４〜６ｋＷである。

押出低密度ポリエチレン層４は、線状低密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、チーグラー系低密度ポリエチレン等の公知の低密度ポリエチレンから構成される。また、押出低密度ポリエチレン層４は、これら公知の低密度ポリエチレンの混合物から構成されてもよい。線状低密度ポリエチレンは、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合体であり、エチレンと例えばプロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン等を共重合させることにより得られるものである。高圧法低密度ポリエチレンは、エチレンを高圧法で重合させることにより得られるものである。チーグラー系低密度ポリエチレンは、チーグラー系触媒を用いてエチレンと他のα−オレフィンとを共重合させることにより得られるものである。

本発明の積層体では、上記した押出低密度ポリエチレン層４の層厚を３０μｍ〜１２０μｍとし、剥離用印刷層３と押出低密度ポリエチレン層４との間の剥離強度を０．０４９〜１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅の範囲としたことが特徴であり、このように押出低密度ポリエチレン層４の層厚と層間における剥離強度とを高度にバランスさせることで押出低密度ポリエチレン層４を破断させずに剥離可能としている。この押出低密度ポリエチレン層４の層厚が３０μｍ未満であると剥離の際に押出低密度ポリエチレン層４が直ぐに破断してしまい、容易には剥離することができず、また層厚が１２０μｍを超えると後加工において罫線を設け難くなること、絞り成形性が悪くなること、打ち抜き性が悪化すること、コストが高くなること等の問題がある。また、剥離強度が０．０４９Ｎ／１５ｍｍ幅未満であると製品に加工する際および加工された製品を使用する際に押出低密度ポリエチレン層４が簡単に剥がれてしまい、また剥離強度が１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅を超えると剥離用印刷層３が形成された紙基材２から押出低密度ポリエチレン層４を剥離することが困難になる。押出低密度ポリエチレン層４を破断させずにより容易に剥離させるためには、押出低密度ポリエチレン層４の層厚は３０〜８０μｍであることが好ましく、層間における剥離強度は０．０９８〜０．１９６Ｎ／１５ｍｍ幅であることが好ましい。なお、剥離強度の測定は、まず積層体を１５ｍｍ幅にて１００ｍｍ切り出して試験片とし、切り出した試験片の一方から紙と樹脂フィルムとを６０ｍｍまで剥がし、引張り試験機の両チャックにそれぞれチャッキングする。チャック間距離は１００ｍｍとする。そして２５℃雰囲気下、５０ｍｍ／ｍｉｎの引張り速度で１８０度方向に剥がし、最大荷重を測定する。測定は１０回行い、その算術平均を剥離用印刷層３と押出低密度ポリエチレン層４との間の剥離強度とする。
このように規定される剥離強度は、平滑化加工が施された表面１の平滑度、剥離用印刷層３の形成に用いる剥離用印刷インクの種類および塗布量、ならびに低密度ポリエチレンの押出コーティング加工条件を変化させることによって、適宜増大ないし減少させることが可能である。例えば、剥離用印刷層３の表面に施すコロナ放電出力を増大させることにより、剥離強度を増大させることができる。他方、例えば、低密度ポリエチレンの押出温度を低下させることにより、剥離強度を減少させることができる。

なお、上記実施の形態に係る積層体において、本発明の効果を損なわない範囲で、押出低密度ポリエチレン層４上に、アルミニウム箔、ＰＥＴ等からなる層を適宜積層してもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、平滑化加工が施されていない紙基材の表面に熱可塑性樹脂等からなる層を積層してもよい。また、上記実施の形態では、片面に平滑化加工が施された紙基材を用いた積層体について主に説明したが、両面に平滑化加工が施された紙基材を用い、それぞれの表面に剥離用印刷層および押出低密度ポリエチレン層を積層させることも可能である。

次に、本発明に係る積層体の製造方法について説明する。この製造方法では、まず紙基材２の平滑化加工が施された表面１上に剥離用印刷インキを印刷して剥離用印刷層３を形成する。印刷方法としては、公知のグラビア印刷、平版印刷、凸版印刷、スクリーン印刷等を制限なく用いることができる。これらの中でも塗布量が安定していること、生産性が高いこと、および製品加工時の押出加工適性が良好なことから、グラビア印刷を用いることが好ましい。また、本発明の積層体を用いた製品の審美性を向上させるため、剥離用印刷層３を形成する前に、紙基材２の平滑化加工が施された表面１または背面に絵柄・表示等の印刷を行ってもよい。

ついで、剥離用印刷層３上に低密度ポリエチレンを押出コーティングすることにより３０μｍ〜１２０μｍの層厚を有する押出低密度ポリエチレン層４を形成する。この押出コーティングは公知の方法で行うことができ、具体的には、０．９１０〜０．９３０ｇ／ｃｍ^３の密度および１００〜１２０℃の融点を有する高圧法低密度ポリエチレンを使用した場合、押出コーティング加工条件として押出温度３２０℃以上、ラインスピード４５〜２００ｍ／ｍｉｎおよびエアギャップ８０〜２００ｍｍに設定すればよい。押出低密度ポリエチレン層４の層厚の増減は、ラインスピードおよび低密度ポリエチレンの押出量を適宜調整することにより行なうことができる。

上記の製造方法により得られた積層体を加工して、トレー、カートン、ウェッブコーナー型容器等の製品を製造することができる。より具体的には、トレーのような容器は、まず積層体を所定の容器ブランクシートに打ち抜き、必要箇所に罫線を設けた後、雄型と雌型よりなるプレス型に容器ブランクシートを挟み、加熱加圧して成形する絞り成形という公知の製造方法により製造することができる。また、カートン、ウェッブコーナー型容器のような容器は、まず積層体を所定の容器ブランクシートに打ち抜き、必要箇所に罫線を設けた後、罫線に沿って折り曲げ、必要箇所を貼り合せ・接着して組み立てるという公知の製造方法により製造することができる。積層体を加工する際には、押出低密度ポリエチレン層４が容器の少なくとも内面（容器に収容される内容物と接触する側）になるように加工することが好ましい。
このようにして製造される容器等の製品は、使用後に、押出低密度ポリエチレン層４を破断させずに剥離することができるので、紙およびプラスチックを分別回収・再利用することができる。そのため、本発明の積層体から得られる容器等の製品は、資源の有効利用および地球環境保護という面からみて極めて優れたものであるといえる。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、それらは例示であって本発明を限定するものではない。
＜実施例１＞
まず、片面がクレーコートされた紙基材である坪量３２０ｇ／ｍ^２の板紙（ＮＥＷウルトラＨ；日本大昭和板紙株式会社製）のクレーコート面（ベック式平滑度２６５秒）に、硝化綿を主成分とする剥離用印刷インキ（ＣＰ−２Ｋ；大日精化工業株式会社製）を版深３０μｍのベタ版を用いたグラビア印刷で印刷し、乾燥して剥離用印刷層を形成した。次に、形成された剥離用印刷層表面に４．５ｋＷの出力でコロナ放電処理を施した。次いで、高圧法低密度ポリエチレン（ＬＣ５２０；日本ポリエチレン株式会社製、密度０．９２３ｇ／ｃｍ^３、融点１１１℃）を押出機のダイより押出し、剥離用印刷層上に厚さ３０μｍの押出低密度ポリエチレン層を形成した。このときの押出コーティング加工条件としては、押出温度３２０℃、ラインスピード８０ｍ／ｍｉｎおよびエアギャップ１４０ｍｍに設定して行なった。このようにして得られた実施例１の積層体の剥離強度を測定した結果、０．１６Ｎ／１５ｍｍ幅であった。

次に、実施例１の積層体を、所定の形状のブランクシートに打ち抜き、そのブランクシートの必要箇所に罫線を設けた後、罫線に沿って折り曲げ、四隅を貼り合わせて、寸法が８５ｍｍ×１３０ｍｍ×６０ｍｍ（深さ）のウェッブコーナー型容器を作製した。このウェッブコーナー型容器を実際に使用した後、剥離用印刷層が形成された紙基材から押出低密度ポリエチレン層を破断させることなく容易に剥がすことができ、紙とプラスチックとを分別回収することができた。

＜実施例２＞
高圧法低密度ポリエチレンの押出量を適宜調整して押出低密度ポリエチレン層の層厚を１２０μｍに変える以外は実施例１と同様にして実施例２の積層体を得た。このようにして得られた実施例２の積層体の剥離強度を測定した結果、０．１２５Ｎ／１５ｍｍ幅であった。

次に、実施例１と同様にして、実施例２の積層体からウェッブコーナー型容器を作製した。成形加工中は罫線のエンボスが浅く加工しづらい面があったが、実用上問題なく加工することができた。このウェッブコーナー型容器を実際に使用した後、剥離用印刷層が形成された紙基材から押出低密度ポリエチレン層を破断させることなく剥がすことができ、紙とプラスチックとを分別回収することができた。

＜比較例１＞
高圧法低密度ポリエチレンの押出量を適宜調整して押出低密度ポリエチレン層の層厚を２５μｍに変える以外は実施例１と同様にして比較例１の積層体を得た。このようにして得られた比較例１の積層体の剥離強度を測定した結果、０．１６４Ｎ／１５ｍｍ幅であった。

次に、実施例１と同様にして、比較例１の積層体からウェッブコーナー型容器を作製した。このウェッブコーナー型容器を実際に使用した後、剥離用印刷層が形成された紙基材から押出熱可塑性樹脂層を剥がそうとしたところ、押出低密度ポリエチレン層が破断し、紙とプラスチックを分別回収することはできなかった。

＜比較例２＞
高圧法低密度ポリエチレンの押出量を適宜調整して押出低密度ポリエチレン層の層厚を１３０μｍに変える以外は実施例１と同様にして比較例２の積層体を得た。このようにして得られた比較例２の積層体の剥離強度を測定した結果、０．１２Ｎ／１５ｍｍ幅であった。

次に、比較例２の積層体を所定の形状のブランクシートに打ち抜き、そのブランクシートの必要箇所に罫線を設けたが、罫線のエンボスが十分に形成されず、絞り成形が不可能であった。

本発明に係る積層体の模式断面図である。

符号の説明

１平滑化加工が施された表面、２紙基材、３剥離用印刷層、４押出低密度ポリエチレン層。

Claims

平滑化加工が施された表面を有する紙基材と、紙基材の平滑化加工が施された表面上に形成された剥離用印刷層と、剥離用印刷層上に低密度ポリエチレンを押出コーティングすることにより剥離用印刷層との層間における剥離強度が０．０４９〜１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）になるように積層された３０μｍ〜１２０μｍの層厚を有する押出低密度ポリエチレン層とを備えることを特徴とする積層体。
請求項１に記載の積層体を加工してなることを特徴とする容器。
押出低密度ポリエチレン層が前記容器の少なくとも内面になるように加工されていることを特徴とする請求項２に記載の容器。
平滑化加工が施された紙基材の表面に剥離用印刷インキを印刷して剥離用印刷層を形成する工程と、剥離用印刷層上に低密度ポリエチレンを押出コーティングすることにより、層厚が３０μｍ〜１２０μｍになると共に剥離用印刷層との層間における剥離強度が０．０４９〜１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）になるように押出低密度ポリエチレン層を積層する工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法。