JP2014213932A - 紙容器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
通常、このような積層シート5を抜き加工した後、ゲーブルトップ型、いわゆる三角形状の上面を有する四角柱に成形した容器が一般的である。
紙容器は容量が大きいものになるので、一度に多量の内容物を使い切ってしまわない用途の場合、開封して内容物を注出したり、封を閉じて保管しやすいように、紙容器のトップ面に孔を開け、そこに注出口を融着すると便利である。
この為、注出口から排出できなかった内容物は、紙容器のトップシールやボトムシール部分を剥離し、上面全体、あるいは下面全体を開封して、内容物を確実に排出する方法が考えられる。
しかし、従来の紙容器では、落下時の容器保護のために、トップシールも、ボトムシールも、非常に強固にシールされていた。そのため、子供や老人など、力が出ない人にとっては、容易に、紙容器のトップシールやボトムシール部分を剥離したりして、上面全体、あるいは下面全体を開封することができず、通常は鋏などの刃物を使用して、切り開いて開封するしかなかった。また、面倒な場合には、内容物が残存した状態での廃棄により、腐敗などによる異臭等の問題も発生していた。
しかしながら、このように、外面同士の接触する領域に接着強度調整層が形成され、その部分の剥離を行い、容易に折り畳むことは可能であっても、内面同士の接触する領域が強固に接着していると、結局、子供や老人など、力が出ない人にとっては、容易に剥離・開封できないので、内容物を完全に排出できないという問題は、解決できない。
また、紙容器全体の融着部における融着強度を低下させた場合、落下強度や積載強度などの低下を招き、実用不可能になるので、そのような対応はできない。
さらに、製造工程の原紙における割付した配置の変更と部分的な剥離ニスの塗工だけで、生産ができるので、量産性の低下もなく、従来の製造設備の一部変更で対応できる。
実施形態例に使用される紙容器本体のひとつはゲーベルトップの紙容器で、図1に示すような、直方体形状の先に山形の屋根がついたようになった容器である。積層シートを使用し、胴部は一側面角部、トップ部と底部は、トップ部の上側面、底側の一側面角部のそれぞれで貼り合わせ、さらに四方のトップ部と底部同士をそれぞれ折り込ませて融着する事で、直方体形状の先に山形の屋根のようになった容器本体3を持つ紙容器になっている。山形形状になったトップ面の表上面部323には口栓取り付け孔2が開いており、口栓取り付け孔部分に注出口栓1を突設した紙容器になっている。
積層シートのトップ面の右上面部、左上面部324は、トップの表上面部323と裏上面部の間に折り込まれて融着されている。
トップ面は、トップ側の右上面部322と左上面部それぞれの内面同志を折り畳んで、表上面部323、裏上面部321の内面同士が合掌するように融着し、右上面部322と左上面部はそれぞれ、右側面部312と左側面部に融着する。
また、底側は、右底面部と左底面部それぞれを折り込んで、表底面部、裏底面部の間に挟みこんで、それぞれで貼り合わせ、さらに四方のトップ部と底部同士をそれぞれ合わせて融着する事で、直方体形状の容器本体30を持つ紙容器になっている。
トップ面は平らな形状となっており、トップ面の表上面部323には口栓取り付け孔2が開いており、口栓取り付け孔部分に注出口栓1を突設した紙容器になっている。
積層シートの右上面部322、左上面部324に相当するトップ面の左右部分は、それぞれ折り込まれて、右側面部312、左側面部314に融着されている。
図3−1のゲーベルトップは、山形の屋根のようになった部分で、その傾斜した平面の中央に孔が開けられ、そこに注出口が融着されている。
平面の中央であること、注出口の融着面が容器内部に入り込んでいることから、傾けすぎても、先端の三角屋根側に内容物が流れるので、完全に内容物を排出することは難しい。
フラットトップは、平面になった上面の半分の面の中央に孔が開けられ、そこに注出口が融着されている。
平面の中央であること、注出口の融着面が容器内部に入り込んでいること、平らとはいっても、前後のトップ面同士が融着してから、さらに融着部が折り曲げられ、その部分が外側から融着しており、内面も完全な平面ではない。しかも、ゲーベルトップ型に比べ、天面の注出口が融着されている表上面部323と裏上面部321とが、同じ角度の平面になるので、実質的に融着された面が広いことになる。その為、わずかに傾けすぎても、天井の面の周囲に内容物が流れるので、完全に内容物を排出することは難しい。
このように、内容物を注出、排出しても、内容物は残ってしまう。
その為、ゲーベルトップ型紙容器においても、また、フラットトップの紙容器においても、完全に排出するには、容器のトップ部分のシールを剥離し、開口する必要がある。
しかし、従来の紙容器では、トップシールの剥離、開口はよっぽど強い力の持ち主でなければ、剥離、開口することはできなく、鋏のような刃物で開封するしかなかった。
見える形状で、この形状に積層シート5を抜いて成形し、紙容器が製造される。
右上面部322と左上面部324の端部に設けられた融着部は内側に折り込まれ、その折込によって、右上面部322と左上面部324の右側面部312、左側面部314に接続された下側部分も三角形に折り込まれ、内側に入り込む。
上記折込によって、表上面部323、裏上面部321全体が内側に倒れてきて、上端の内面同士、および右上面部322や左上面部324の内面とも融着される。
この図で示すように、ポリエチレンテレフタレート層とシーラント層の間に剥離層を設ける部分、トップ側剥離ニス塗工面810、ボトム側剥離ニス塗工面820は、原紙の流れ方向で一定の幅を有する部分なので、紙と貼り合わせる前のポリエチレンテレフタレート層とシーラント層の貼り合わせの時点で、局所的に塗工することが容易にできる。
実際には、剥離ニスに着色剤を混入して、塗工した部分が明確になるようにし、かつ、幅を広めに塗工し、その塗工した幅方向の位置と紙の印刷位置が一致しやすく、かつ、容易に確認できるようにする。
また、図6では1行の割付だが、2行、3行に並列して割り付けてもかまわない。
ただ、原紙の流れ方向に直角方向になるようにしても、グラビア印刷方式で塗工すれば、トップシール部、あるいはボトムシール部への剥離ニスの塗工による製造は可能である。しかし、原紙の流れ方向に直角の場合、グラビアの液切れが確実でないと、他の部分での融着力の低下により、落下強度、積載強度などの問題が発生しやすくなる問題も発生する。また、剥離ニスのピッチと、抜きや容器外装の印刷のピッチとがずれて、容器強度が著しく低下する可能性も発生する。そのため、容器の信頼性、安全性から、トップシール部、あるいはボトムシール部への剥離ニスの塗工方向は、原紙の流れ方向になるようにすることが好ましい。
まず、図7は容器のトップシール部81で、内側に折り込んだ右上面部322と左上面部324それぞれにおいて、折り込まれた内側に指を挿入して、これを矢印の方向に、外層同士が融着している部分が開くように剥離する。この時に剥離する部分は、右上面部322、左上面部324それぞれが外層同士で融着している部分と、表上面部323と裏上面部321との内面同士が融着している部分とになっている。これを剥離すると、図8のように4隅それぞれが内面同士で融着している形状になる。
そして、隣り合った上面部同士の融着部を掴んで、逆に矢印の反対方向に押して、基材の腰を生かし、きっかけができた剥離を再度矢印の方向に引っ張って押し広げて剥離する。引っ張って剥離した対ができれば、その剥離した部分を掴んで、先に掴んで引っ張った上面部同士の融着部の剥離を行う。
その結果、図9の状態に開口する。
もちろん、ボトム部分で開封してもかまわない。
ボトムシール部の場合、引っ張って剥離のきっかけを作ることは、難しいが、折り込まれた表底面部333の先端を持ち上げ、その表底面部333外層面同士の融着部分を剥離し、その後は、トップシール部と同じように剥離、開封する。
開封できれば、開封部分を下にすれば、容易に内容物は落下し、排出できる。
たとえば、ポリエチレン/紙/ポリエチレン/ポリエチレンテレフタレート/剥離ニス(一部)/シーラント、
ポリエチレン/紙/ポリエチレン/無機酸化物蒸着ポリエチレンテレフタレート/剥離ニス(一部)/シーラント、
ポリエチレン/紙/ポリエチレン/アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート/剥離ニス(一部)/シーラント、
ポリエチレン/紙/ポリエチレン/アルミ箔/ウレタン接着剤/ポリエチレンテレフタレート/剥離ニス(一部)/シーラント、
などの構成が考えられる。
また、基材の紙は、容器容量によって厚みを調整し、紙容器容量が大きいほど厚くする。通常、紙の厚みである坪量は、200g/m2から500g/m2の範囲で使用可能である。
がら積層することで、融着させてもよい。この溶融樹脂として、高圧法低密度ポリエチレンの他、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、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレンーメチルアクリレート共重合体、アイオノマー樹脂などが使用できる。このラミネーションに使用される溶融樹脂は、10μmから40μmの厚みで使用する。
同じように、基材の紙の外側にも同様の熱可塑性樹脂層を設ける。その場合、印刷は表面側熱可塑性樹脂の外側、または表面側熱可塑性樹脂の内側に行う。
最内層に使用するシーラント層の厚みは30μm〜90μmが適当であり、最外層の表面側熱可塑性樹脂の厚みは5μm〜40μmで積層される。
さらに、注出口栓1にプルリングが形成される場合は、引っ張り強度も高い必要があり、かつ、環状薄肉脆弱線では一定の引張り強度で破断する多様な特質を持っている必要がある。特に、ヒンジキャップのようなキャップと一体型の注出口栓にする場合は、溶融時の流動性(MIF)も高い必要がある。
そこで、注出口栓1に使用可能な材料は、高圧法の低密度ポリエチレンの他、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度と高密度ポリエチレンの混合樹脂、アイオノマー樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体を上記に添加、混合した樹脂などである。その中でも、直鎖状の低密度ポリエチレンが好ましい。実際に使用する場合は、各種樹脂を用いて成形した後、紙容器本体に融着し、充填予定の内容物を使用して、環境ストレスクラッキング試験を実施し、判断する。
以上の注出口栓1の材料は、射出成形で成形され、紙容器の口栓取り付け孔2を開口した後に融着される。
なお、トップシール部81のみ、あるいは、ボトムシール部82のみに剥離ニスを塗工するのでも、かまわない。ただ、トップシール部、あるいは、ボトムシール部の一方のみの塗工で済ませる場合には、全体に容器を開いて折り畳むことができない。そのため、通常、トップシール部とボトムシール部の両側に剥離ニスを塗工する。
ポリエチレンテレフタレート層とシーラント層の間に設ける層間では、剥離ニスを塗工しない部分における接着強度は、3N/15mm幅(15ミリメートル幅当たり3ニュートン)以上の値であるが、この剥離ニスを塗工した場合、その容量や積載状況により、0.
5〜3N/15mm幅の接着強度になるように、剥離ニスの添加剤を調整、設定する。
第2段階では、ポリエチレンテレフタレートの剥離ニス塗工面とシーラント層をドライラミネーション機、またはエクストルーダーラミネーション機でラミネートする。エクストルーダーラミネーション機でラミネートする場合、ポリエチレンテレフタレートとシーラントの間に溶融ポリエチレン樹脂を挟みこんだラミネーションを行ってもかまわない。
第3段階では、第2段階で積層したフィルムと印刷された紙との間、および、前記紙の外側に、エクストルーダーラミネーション機で溶融ポリエチレン樹脂を流して積層させる。第4段階以降は、口栓取り付け孔2の開口、注出口栓1の融着、ブランクの折り線付けと抜き、側面部の融着、ボトムシール部82の折り曲げと融着、内容物充填、トップシール部81の折込と融着、外側にシュリンクフィルムの筒を挿入しシュリンク、といった工程になる。
(実施例1)外側から下記構成で作成した。
第1層:低密度ポリエチレン20μm
第2層:350g/m2の紙
第3層:低密度ポリエチレン30μm
第4層:ポリエチレンテレフタレート12μm
第5層:シリカ蒸着層:ポリエチレンテレフタレートフィルムに蒸着で20nm
第6層:アクリル系樹脂とポリエチレンワックス混合物の剥離ニス0.5g/m2 トップシール部とボトムシール部のみ塗工
第7層:ドライラミ接着剤3g/m2
第8層:低密度ポリエチレン50μm
(実施例2)外側から下記構成で作成した。
第1層:低密度ポリエチレン20μm
第2層:350g/m2の紙
第3層:低密度ポリエチレン30μm
第4層:アルミ箔7μm
第5層:ポリエチレンテレフタレート12μm
第6層:アクリル系樹脂とポリエチレンワックス混合物の剥離ニス0.5g/m2 トップシール部とボトムシール部のみ塗工
第7層:ドライラミ接着剤3g/m2
第8層:低密度ポリエチレン50μm
(比較例1)外側から下記、剥離ニスを使用しない構成で作成した。
第1層:低密度ポリエチレン20μm
第2層:350g/m2の紙
第3層:低密度ポリエチレン30μm
第4層:ポリエチレンテレフタレート12μm
第5層:シリカ蒸着層:ポリエチレンテレフタレートフィルムに蒸着で20nm
第6層:なし(剥離層なし)
第7層:ドライラミ接着剤3g/m2
第8層:低密度ポリエチレン50μm
(比較例2)外側から下記、剥離ニスを厚く塗工する構成で作成した。
第1層:低密度ポリエチレン20μm
第2層:350g/m2の紙
第3層:低密度ポリエチレン30μm
第4層:ポリエチレンテレフタレート12μm
第5層:シリカ蒸着層:ポリエチレンテレフタレートフィルムに蒸着で20nm
第6層:アクリル系樹脂とポリエチレンワックス混合物の剥離ニス2g/m2 トップシール部とボトムシール部のみ塗工
第7層:ドライラミ接着剤3g/m2
第8層:低密度ポリエチレン50μm
(比較例3)外側から下記、剥離ニスを全面に塗工する構成で作成した。
第1層:低密度ポリエチレン20μm
第2層:350g/m2の紙
第3層:低密度ポリエチレン30μm
第4層:ポリエチレンテレフタレート12μm
第5層:シリカ蒸着層:ポリエチレンテレフタレートフィルムに蒸着20nm
第6層:アクリル系樹脂とポリエチレンワックス混合物の剥離ニス0.5g/m2 全面に塗工(トップシール部とボトムシール部以外にも全面に塗工)
第7層:ドライラミ接着剤3g/m2
第8層:低密度ポリエチレン50μm
<評価方法>
トップシール部81のラミネート強度は、トップシール部に直角方向の向きで15mm幅で短冊に切断し、300mm/minの速度で剥離し、その剥離するのに掛かる力を測定した。
胴部のラミネート強度は、原紙流れ方向の向きで15mm幅で短冊に切断し、300mm/minの速度で剥離し、その剥離するのに掛かる力を測定した。
トップシール部81の開封強度は、外層同士の融着を剥離し、図8の状態にして、互いに矢印が向き合ったトップシール部同士を引っ張り試験機に取り付け、30mm/minの速度で矢印の反対方向に引き剥がす力を測定した。
ボトムシール部82の開封強度は、トップシール部81の開封強度と同様に、ボトムシール部分の外層同士の融着を剥離し、4隅の対角線上の2箇所のシール部端部を引っ張り試験機に取り付け、30mm/minの速度で矢印の反対方向に引き剥がす力を測定した。開封試験は、男女5人ずつの10名に、手で開封を行ってもらい、「開けやすさ」を官能にて評価してもらった。
落下試験は、水を容器の満水容量に充填して、シールし、80cmの高さからコンクリートの床に、底面、4つの側面、トップシール部、底面と側面との稜線で3箇所、底面の角の順番で、それぞれの部分が下になるように落下させた。落下した状態で確認し、剥離による水漏れが発生していないか、確認した。
総合評価は、上記4種類の評価すべてで、大きな問題が出ていないかを確認して評価した。
トップシール部81のラミネート強度は、比較例1が8N/15mm幅、比較例2が0.4N/15mm幅、その他のものは1N/15mm幅であった。
胴部のラミネート強度は、比較例3が1N/15mm幅、その他は8N/15mm幅であった。
トップシール部81の開封強度は、実施例1が25N、実施例2が30N、比較例1が60N、比較例2が10N、比較例3が25Nで、比較例1は開封が不可能な強度になっていた。
ボトムシール部82の開封強度は、実施例1が30N、実施例2が33N、比較例1が60N、比較例2が13N、比較例3が25Nで、比較例1は開封が不可能な強度になっていた。
水を充填して、80cmの高さからコンクリートの床に落下する落下試験では、実施例1、実施例2、比較例1は破裂しなかったが、比較例2ではトップシール部81の破損、比較例3では側面融着部41の剥離による破損が発生した。
以上から、実施例1、実施例2では問題が無かったものの、比較例1、比較例2、比較例3は実用に問題がある結果になった。表に材質構成と評価結果を記載した。
しかし、開封時には、ポリエチレンテレフタレートとシーラント層とのトップシール部やボトムシール部では層間で剥離しやすいので、積層では破断しにくいシーラントも、トップシール部やボトムシール部の部分では単層化し、破断しやすいので、シーラントの破断によって開封性を向上させることができる。そのため、内容物の残量をなくして、確実に最後まで排出ができる。
また、本発明は、ゲーベルトップ型紙容器だけではなく、フラットトップ型紙容器などにも対応できる。
さらに、従来の紙容器の製造ラインを利用して生産が可能など、本発明のメリットは大きい。
2・・・・・・・・・口栓取り付け孔
3・・・・・・・・・ゲーベルトップ型紙容器本体
30・・・・・・・・フラットトップ型紙容器本体
300・・・・・・・シール面
311・・・・・・・裏側面部
312・・・・・・・右側面部
313・・・・・・・表側面部
314・・・・・・・左側面部
321・・・・・・・裏上面部
322・・・・・・・右上面部
323・・・・・・・表上面部
324・・・・・・・左上面部
331・・・・・・・裏底面部
332・・・・・・・右底面部
333・・・・・・・表底面部
334・・・・・・・左底面部
41・・・・・・・・側面融着部(胴部)
410・・・・・・・側面折り返し融着部
412・・・・・・・内側側面融着部
42・・・・・・・・上側面融着部
420・・・・・・・上面折り返し融着部
422・・・・・・・内側上側面融着部
43・・・・・・・・底側面融着部
430・・・・・・・底面折り返し融着部
432・・・・・・・内側底側側面融着部
5・・・・・・・・・積層シート
6・・・・・・・・・山折線
7・・・・・・・・・谷折線
81・・・・・・・・トップシール部
810・・・・・・・トップ側剥離ニス塗工面(トップシール部)
82・・・・・・・・ボトムシール部
820・・・・・・・ボトム側剥離ニス塗工面(ボトムシール部)
9・・・・・・・・・内容物
Claims (3)
- ゲーベルトップ型またはフラットトップ型の紙容器において、基材の紙と内面のシーラント層との間にポリエチレンテレフタレート樹脂層を設け、紙容器のトップシール部のみ、若しくは、ボトムシール部のみ、または、トップシール部とボトムシール部のみのポリエチレンテレフタレートとシーラント層間のラミネート強度を低く設定したことを特徴とする紙容器。
- ポリエチレンテレフタレートとシーラント層の間のラミネート強度を低くするのに、剥離ニス層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の紙容器。
- ポリエチレンテレフタレート樹脂層を含む原紙を用いた紙容器の製造方法において、容器を製造する原紙における容器の配置を、トップシール部やボトムシール部が原紙の流れ方向になるように割付し、トップシール部のみ、若しくは、ボトムシール部のみ、または、トップシール部とボトムシール部のみ、ポリエチレンテレフタレート樹脂層のシーラント層側に沿って、剥離ニスを塗工することを特徴とする紙容器の製造方法。
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