JP2011116407A - 紙容器用包装材料及び紙容器 - Google Patents

Abstract

【課題】優れたガスバリア性をもち、かつ低コストにて作製することができる紙容器用包装材料およびそれを用いた紙容器を得ること。
【解決手段】紙容器用包装材料は積層材１０からなる。この積層材１０はポリエチレンからなる最外層１１と、両面に粗面を有する紙製基材層１２と、紙製基材層１２に設けられた平滑化層１３と、平滑化層１３に設けられた接着層１４と、接着層１４に設けられたポリエチレンからなる最内層１５とを備えている。このうち平滑化層１３は紙製基材層１２の粗面を平滑するものである。接着層１４はエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬化剤とからなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするものであり、ガスバリア性をもつ。
【選択図】図１

Description

本発明は紙容器用包装材料及び紙容器に係り、とりわけガスバリア性に優れかつコスト低減を図ることができる紙容器用包装材料及び紙容器に関する。

従来より紙容器を作製するため紙容器用包装材料が用いられている。このような紙容器用包装材料は例えば以下のような積層材からなっている。

（１） ＰＥ／紙／ＰＥ
（２） ＰＥ／紙／ＬＬＤＰＥ／ＰＥ
（３） ＰＥ／紙／ＰＥ／ガスバリア層／ＰＥ
このうち、積層材（１）を用いた包装材料は、比較的低コストにて作製することができるが、ガスバリア性、耐輸送性に問題がある。

また積層材（２）を用いた包装材料も、コスト低減を図ることができ、かつＬＬＤＰＥを積層している為、耐輸送性は向上するが、ガスバリア性に問題がある。

さらに積層材（３）を用いた包装材料は、バリア層としてＭＸＮｙまたはＥＶＯＨを有している。このため積層材（３）を用いた包装材料は、コスト増加となっている。

特開２００６−１１７２６７号 特許第３００７４０８号

本発明は上記のような従来の紙容器用包装材料がもつ問題を考慮してなされたものであり、優れたガスバリア性をもつことができ、かつ製造コストの低減を図ることができる紙容器用包装材料及びそれを用いて作製された紙容器を提供することを目的とする。

本発明は、積層材からなる紙容器用包装材料において、積層材は最外層と、最外層上に設けられ、両面に粗面を有する紙製基材層と、基材層の最外層と反対側の面に設けられ、当該面の粗面を平滑化する平滑化層と、平滑化層上に設けられ、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とからなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするガスバリア性を有する接着層と、接着層上に設けられた最内層とを備えたことを特徴とする紙容器用包装材料である。

本発明は、平滑化層は、ＬＤＰＥ層またはＬＬＤＰＥ層からなることを特徴とする紙容器用包装材料である。

本発明は、平滑化層はクレーコート層からなることを特徴とする紙容器用包装材料である。

本発明は、接着層のエポキシ樹脂は、芳香族部位を分子中に含むエポキシ樹脂からなることを特徴とする紙容器用包装材料である。

本発明は、接着層のエポキシ樹脂は、メタキシレンジアミンから誘導されたエポキシ樹脂からなることを特徴とする紙容器用包装材料である。

本発明は、平滑化層の表面は、ＪＩＳ Ｐ８１５１に基づいて測定した場合、表面粗さＰＰＳが３μｍ以下となっていることを特徴とする紙容器用包装材料である。

本発明は、上記記載の紙容器用包装材料を用いてなる紙容器である。

以上のように本発明によれば、紙容器用包装材料およびそれを用いた紙容器のガスバリア性を向上させることができる。また包装材料は、ガスバリア性をもった接着層を含むので、ガスバリア性をもったバリア材を別個に設ける必要はなく、従って包装材料を作製する際のコスト低減を図ることができる。

図１は本発明による紙容器用包装材料の積層材を構成する層構成を示す側断面図。 紙容器用包装材料を用いて作製された紙容器を示す斜視図。 図２に示す紙容器を作製するためのブランク材を示す平面図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図３は、本発明による紙容器用包装材料及びそれを用いた紙容器の一実施の形態を示す図である。

まず図２および図３により、紙容器について説明する。

例えば従来より、牛乳、酒、清涼飲料等を収納するものとして、ゲーベルトップ型の紙容器１が用いられている（図２）。

このようなゲーベルトップ型の紙容器１は、胴部２と、屋根部３と、屋根部３を密閉する密閉部４とを有している。そして紙容器１は、図３に示すブランク材５を折り畳み、端部ののりしろ部５ａにより接着することにより作製される。

紙容器１を作製するためのブランク材５は、図１に示す層構成の積層材１０からなっている。

すなわち、積層材１０は、外面側から内面側に向って順次配置された以下の層を含む。

ポリエチレン層（ＰＥ）１１／紙製基材層１２／平滑化層１３／接着層１４／ポリエチレン層（ＰＥ）１５
次に各層について以下説明する。

（ポリエチレン層１１）
最外層であるポリエチレン層１１は、主にポリエチレンを含み、紙基材層１２の外部を保護すると共に、液体用紙容器用包装材料１０の端部においては、加熱されて後述する最内層となるポリエチレン層１５と貼り合わせられる。

ここで使用するポリエチレンとして、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、等が具体的に挙げられる。シール性、加工適正等の観点から低密度ポリエチレンが好ましい。低密度ポリエチレンとしては、エチレン単独の重合体が好ましく、具体的に高圧法エチレン単独重合体が好適に用いられる。

最外層を構成している、低密度ポリエチレンの密度は、通常、低密度ポリエチレンといわれる範囲であれば特に限定されないが、０．９０〜０．９２５ｇ／ｃｍ３であり、そのメルトインデックスＭ．Ｉ．も特に限定されず、通常、１〜２０であり、融点は１００℃〜１２０℃である。

最外層であるポリエチレン層１１の形成方法は、特に限定されないが、例えば、紙基材層１２の一方の面に押出コーティングすることにより形成される。押出コーティングの加工条件としては、通常、押出温度２８０〜３３０℃、ラインスピードは１００〜３００ｍ／ｍｉｎ．の範囲で設定される。該ポリエチレン層１１の厚さも特に限定されないが、通常、１０〜６０μｍである。

最外層であるポリエチレン層１１は液体用紙容器の外側表面となる層であるが、さらにその上に印刷層を設けてもよい。印刷層に用いられる印刷インキの密着性向上を図るために、該ポリエチレン層１１の表面に表面処理（例えば、コロナ処理等）を施すことが好ましい。

（紙製基材層１２）
紙製基材層１２は、本発明の液体用紙容器を構成する基本素材となることから、賦型性、耐屈曲性、剛性、腰、強度等を有するものを使用することができる。紙としては、主強度材であり、強サイズ性の晒または未晒の紙基材、あるいは純白ロール紙、クラフト紙、板紙、加工紙、ミルク原紙等の各種紙基材を使用することができる。

紙基材層１２はこれらの紙を複数層重ねたものであってよい。また使用する紙は、坪量８０〜６００ｇ／ｍ２、好ましくは坪量１００〜４５０ｇ／ｍ２のものを使用することができる。紙の厚さは、１１０〜８６０μｍ、好ましくは１４０〜６４０μｍのものを使用することができる。
また紙製基材層１２の坪量は、例えば３００ｇ／ｍ^２となっている。

紙製基材層１２に用いられる紙は、一般にその両面に繊維状のバリが存在するため、紙製基材層はその両面に粗面を有している。この粗面の程度はＪＩＳ Ｐ８１５１に基づいて測定した場合、表面粗さＰＰＳ（Ｐａｒｋｅｒ Ｐｒｉｎｔ Ｓｕｒｆ）が７μｍ以下であることが好ましい。

（平滑化層）
平滑化層１３は紙製基材層１２の最外層１１と反対側の面に設けられ、紙製基材層１２の粗面となる当該面を平滑化するものである。

例えば平滑化層１３は、ＬＤＰＥ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはＬＬＤＰＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）からなり、紙基材層１２の最外層１１と反対側の面に押出コーティングすることにより形成される。押出コーティングの加工条件としては、通常、押出温度２８０〜３３０℃、ラインスピードは１００〜３００ｍ／ｍｉｎ．の範囲で設定される。該平滑化層１３の厚さも特に限定されないが、通常、１０〜６０μｍである。

その際に使用するチルロールとしては、ロールにクロムメッキを施した後、ウェットブラスト、ドライブラスト処理が施されたミラー系またはセミミラー系のロールとなっており、このチルロールを用いることにより、平滑化層１３の平滑度を上げることができる。

具体的には、ＫＲＨタイプのミラー若しくはセミミラータイプのチルロールが好ましい。さらに平滑化層１３の表面粗さに加えて、紙製基材層１２自体の平滑度を上げておくことにより、後述する接着層１４をより均一に塗布することができ、接着層１４の膜の欠損をなくしてバリア性をより向上させることができる。

このような平滑化層１３を紙製基材層１２に設けることにより、ＪＩＳ Ｐ８１５１に基づいて測定した場合、平滑化層１３の表面粗さＰＰＳが３μｍ以下となる。

なお、平滑化層１３として、ＬＤＰＥまたはＬＬＤＰＥに代えてクレーコート層を設けてもよい。

クレーコート層を設ける事により、充填機でのシール時におけるホットエアーにより発生する炙りピンホールが改善され、ポリエチレン層１５のトータル厚みを薄くする事が出来る。

また、クレーコート層表面は通常、平滑性が良い為、押出しラミネートした樹脂との接着性が劣る傾向であるが、後述のように接着層１４としてエポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とからなるエポキシ樹脂組成物を用いることにより、ポリエチレン層１５との接着性も改善する。更なるラミネート強度が必要な場合は、ポリエチレン層１５を押出しラミネートする際に、適宜オゾン処理等を用いても良い。

クレー層はクレーを含み、このクレーとしては、一般的にクレー、粘土と呼ばれるものであれば、特に限定することなく用いることができるが、カオリン、タルク、ベントナイト、スメクタイト、バーミキュライト、雲母、緑泥石、木節粘土、ガイロメ粘土、ハロイサイト、マイカ等を用いることができる。クレーとしては、このうちカオリン、タルクを用いることが好ましく、カオリンは隠蔽性・吸水性に優れ、タルクは硬度が低く（モース硬度１）、耐熱性に優れるため、耐熱性の向上や成型時の寸法安定性の向上が期待できる。

クレーコート層は、クレーの他に、顔料として、炭酸カルシウム、二酸化チタン、非晶質シリカ、発泡性硫酸バリウム、サチンホワイト等を含んでいることが好ましい。顔料として炭酸カルシウムや二酸化チタンを用いることにより、クレーコート層の面の平滑度を上げることができ、かつ、隠蔽性を高めることが可能となる。さらに、炭酸カルシウムは安価であるため、好適に用いられる。

クレーコート層を塗工するための塗工液（クレーコート層用塗工液）は、溶媒に上記クレーと、バインダーと、必要に応じて他の顔料や添加剤を含む。溶媒としては、通常、水、アルコール等が用いられる。バインダーとしては、通常、ラテックス系のバインダー（例えば、スチレンブタジエンラテックス、アクリル系ラテックス酢酸ビニル系ラテックス）、水溶性のバインダー（例えば、デンプン（変性デンプン、酸化デンプン、ヒドロキシエチルエーテル化デンプン、リン酸エステル化デンプン）、ポリビニルアルコール、カゼイン等）が用いられる。添加剤としては、顔料分散剤、消泡剤、発泡防止剤、粘度調整剤、潤滑剤、耐水化剤、保水剤、色材、印刷適性改良剤等が用いられる。

クレーコート層用塗工液の配合割合も、特に限定されないが、クレー：顔料：バインダー＝１〜２０％：５０〜９０％：１０〜３０％程度であることが好ましい。

クレーコート層の塗工方法は、特に限定されず、従来公知の塗工方法が用いられるが、エアナイフコート、ブレードコート、ショートドウェルコート、キャストコート等の塗工方法が用いられる。

クレーコート層の塗工量や厚さは、特に限定されないが、通常、乾燥後の坪量が５〜４０g/m^２であり、１０〜４０g/m^２が好ましい。乾燥後の坪量が５g/m^２未満であると、平滑性劣る場合があり、乾燥後の坪量が４０g/m^２を超えると容器が厚くなり過ぎ、製造適性が悪くなる場合がある、また、接着強度も落ちる傾向にある為好ましくない。

（接着層１４）
接着層１４は、平滑化層１３上に設けられ、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とからなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするものであり、優れたガスバリア性をもったアンカーコート層（ＡＣ層）として機能する。

このような接着層１４は、ポリエチレンからなる最内層１５と、紙製基材層１２上の平滑化層１３とを接着させるものであり、接着層１４は例えば特開２００３−１５５４６５および特開２００７−１２６６２７に示された、三菱ガス株式会社製のマクシーブ（アンカーコート剤）を有している。

このような接着層１４を平滑化層１３とポリエチレン層１５との間に設けることにより、ガスバリア性を向上させることができる。更に、平滑化層１３としてＬＬＤＰＥを積層させる事により、耐輸送適性も向上することが出来る。

以下、マクシーブについて詳述する。

マクシーブの塗布量 ：１g/m^２〜５g/m^２（１g/m^２以下だとガスバリア性が出ない。５g/m^２以上だと固形分濃度を上げないといけない。マクシーブの塗布液はポットライフが短い為、固形分濃度を上げると作業性が著しく悪くなる）
マクシーブの固形分濃度：２０％以下
マクシーブの塗布面（平滑化層１３）を平滑にする事により、マクシーブの塗布液が均一に塗工されてガスバリアが改善する、すなわちマクシーブの膜を欠損しないようにすることができる。

塗工方法は、特に限定されないが、従来から知られている塗工方法を使用することができ、具体的に、グラビアコート、ロールコート、エアナイフコート、ブレードコート、ショートドウェル、キャストコート等の塗工方法が用いられる。

塗工後は、マクシーブの架橋反応を促進する為、８０℃以上の乾燥フードを通した後に、ポリエチレン層１５を積層させることが望ましい。

（ポリエチレン層１５）
最内層であるポリエチレン層１５としては、上述の最外層であるポリエチレン層１１と同じものを使用することが可能である。この中でも、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）または中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）を使用することが好ましい。該ポリエチレン層１５の厚さも特に限定されないが、通常、１０〜６０μｍである。

最内層であるポリエチレン層１５に中密度ポリエチレンもしくは低密度ポリエチレンを使用した場合、最内層の滑りが高くなり、機械適正がよくなり、安価で製造できる。さらにこれらの樹脂を使用することにより、シールする温度の可能な範囲が広がり、包装容器作成のための時間やコストを低減することができる。

次に本発明の具体的実施例について、以下説明する。

（実施例１）
坪量３２０g/m^２の液体紙容器用原紙からなる紙製基材層１２の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３g/cm³、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を押出コートして厚さ１７μｍの最外層１１を形成した。更に、逆側の原紙面に直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９１３g/cm³、メルトインデックスＭ．Ｉ；８．０）を、ＫＲＨ１２０−１．５のチルロールで押出コートして厚さ２０μｍの平滑化層１３を形成した。続いて平滑化層１３に、グラビアロールを用いて、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤からなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするラミネート用接着剤をdry換算で2.0g/m^２になるようにコーティングして乾燥させ、接着層１４を形成した。更に、接着層１４に無添加の低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３g/cm³、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を押出コートして厚さ２０μｍの最内層１５を形成して包装材料１０を得た。

（実施例２）
坪量３２０g/m^２の液体紙容器用原紙からなる紙製基材層１２に、クレーコート層用塗工液（カオリンクレー １０質量％、炭酸カルシウム７０質量％、スチレンブタジエンラテックス９質量％、ポリ酢酸ビニルラテックス９質量％、ポリアクリル酸ナトリウム０．４質量％、その他１．６質量％）からなるクレーコート層（平滑化層）１３をエアナイフコート法により形成した。クレーコート層は坪量１２g/m^２であった。

次に紙製基材層１２の他の面に、低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３g/cm³、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を押出コートして厚さ１７μｍの最外層１１を形成した。更に、平滑化層１３にグラビアロールを用いて、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤からなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするラミネート用接着剤をdry換算で2.0g/m^２になるようにコーティングして乾燥させ、接着層１４を形成した。更に、接着層１４に直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９１３g/cm³、メルトインデックスＭ．Ｉ；８．０）15μと無添加の低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３g/cm³、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）15μを、オゾン処理を施しながら共押出しにより積層させて最内層１５を形成して包装材料１０を得た。

（実施例３）
坪量３２０ｇ／ｍ２の液体紙容器用原紙からなる紙製基材層１２の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を押出コートして厚さ１７μｍの最外層１１を形成した。更に、逆側の原紙面に低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を、ＫＲＨ１２０−１．５のチルロールで押出コートして厚さ２０μｍの平滑化層１３を形成した。続いて平滑化層１３に、グラビアロールを用いて、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤からなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするラミネート用接着剤をdry換算で2.0g/m^２になるようにコーティングして乾燥させ、接着層１４を形成した。更に、接着層１４に無添加の低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を押出コートして厚さ２０μｍの最内層１５を形成して包装材料１０を得た。

（実施例４）
坪量３２０ｇ／ｍ２の液体紙容器用原紙からなる基材層の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を押出コートして厚さ１７μｍの最外層１１を形成した。更に、逆側の原紙面に低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を、ＫＲＳ８０−２のチルロールで押出コートして厚さ２０μｍの平滑化層１３を形成した。続いて平滑化層１３に、グラビアロールを用いて、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤からなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするラミネート用接着剤をdry換算で２．０ｇ／ｍ２になるようにコーティングして乾燥させ、接着剤１４を形成した。更に、接着剤１４に無添加の低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ；３．８）を押出コートして厚さ４０μｍの最内層１５を形成して包装材料１０を得た。

（比較例１〜２）
エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤からなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするラミネート用接着剤層１４を形成しなかった他は、実施例１〜２と同様にして比較例１〜２の包装材料を作製した。

（比較例３〜４）
平滑化層１３を形成しなかった他は、実施例１〜２と同様にして比較例３〜４の包装材料を作製した。

上記実施例１−４、比較例１−４に示された包装材料１０を用いてゲーベルトップ型紙容器１を作製し、このゲーベルトップ型紙容器１内にオレンジジュースを充填し、オレンジジュース内のビタミンＣの残存量を測定した。

その測定結果を表１に示す。

＊平滑化層が無い為、紙製基材層と最内層との剥離強度を示した。

表１に示すように、実施例１−４に示された包装材料１０を用いた場合、平滑化層１３と最内層１５との剥離強度が向上し、剥離することはなく、かつガスバリア性が向上している。

比較例１−２に示された包装材料１０を用いた場合、バリア性を有する接着層１４が欠如しているため、ガスバリア性はない。

比較例３−４に示された包装材料１０を用いた場合、平滑化層１３が欠如しているため、紙製基材層１２に接着層１４を均一に形成することはむずかしくなり、接着層１４はガスバリア性が低下した部分をもつため、接着層１４全体としてのガスバリア性が低下する。

１ 紙容器
５ ブランク材
１０ 積層材
１１ ポリエチレン層
１２ 紙製基材層
１３ 平滑化層
１４ 接着層
１５ ポリエチレン層

Claims (7)

1. 積層材からなる紙容器用包装材料において、
   積層材は最外層と、
   最外層上に設けられ、両面に粗面を有する紙製基材層と、
   基材層の最外層と反対側の面に設けられ、当該面の粗面を平滑化する平滑化層と、
   平滑化層上に設けられ、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とからなるエポキシ樹脂組成物を主成分とするガスバリア性を有する接着層と、
   接着層上に設けられた最内層とを備えたことを特徴とする紙容器用包装材料。
2. 平滑化層は、ＬＤＰＥ層またはＬＬＤＰＥ層からなることを特徴とする請求項１記載の紙容器用包装材料。
3. 平滑化層はクレーコート層からなることを特徴とする請求項１記載の紙容器用包装材料。
4. 接着層のエポキシ樹脂は、芳香族部位を分子中に含むエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の紙容器用包装材料。
5. 接着層のエポキシ樹脂は、メタキシレンジアミンから誘導されたエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の紙容器用包装材料。
6. 平滑化層の表面は、ＪＩＳ Ｐ８１５１に基づいて測定した場合、表面粗さＰＰＳが３μｍ以下となっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の紙容器用包装材料。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項記載の紙容器用包装材料を用いてなる紙容器。

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