JP2016008073A

JP2016008073A - 紙容器

Info

Publication number: JP2016008073A
Application number: JP2014130050A
Authority: JP
Inventors: 中村　行宏; Yukihiro Nakamura; 行宏中村
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-01-18

Abstract

【課題】物理的強度の低下を招くことなく、窓部を設けて紙容器の中を容器外側から視認できるようにした紙容器を提供しようとするものである。
【解決手段】紙を基材として外層と内層に熱可塑性樹脂層を有し、かつバリア層を有する積層体によって構成される紙容器であって、容器の一部に設けられた窓部となる開口部には透明なプラスチック成型品がはめ込まれていることを特徴とする紙容器である。また前記透明なプラスチック成型品は凸部を有し、凸部の大きさが容器の厚みと略同じまたは容器の厚み以上であることを特徴とする請求項１に記載の紙容器である。
【選択図】図１

Description

本発明は紙容器に関するものであり、例えば液体内容物を収容する液体用紙容器として使用するものである。

従来より牛乳や酒類をはじめとした飲料用の液体用容器として、ビンや缶に代わって紙容器が実用化され用いられてきた。お茶、ジュース、コーヒー、スープ、そばつゆ、などが角型や円筒形の紙容器に詰められて、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどさまざまな流通経路を通じて販売されている。

紙容器は、工場においての充填適性も優れており、輸送や保管においてもスペースを節約でき、使用された後も焼却可能な一方、リサイクル適性もある。このような利点を有するため、紙容器は現代社会において日常生活に必要不可欠なものとなっている。

一般に容器は内容物の保管や輸送の際に利用されている。また、スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどで販売される場面においては、容器の表面に書かれた情報や印刷によって消費者が内容について情報を得たりイメージを抱いたりする機能もある。

ガラス容器あるいは透明なプラスチック容器であれば中身が透けて見えるため、内容物のイメージはより鮮明になるなどのメリットがあり、さらには内容物の残量や状態なども容器の外側から見て取ることができる。紙容器においては保管や輸送の際の利便性は大きいものがある反面、外側からの内容物の視認という観点からは課題が残されていた。

従来から紙容器の一部に窓部を設け透明フィルムを溶着したもの（特許文献１）が提案されてはいるが、溶着部分および紙容器の一部に窓部をくりぬいた際にできる積層体の断面が露出しているために、突刺しや落下時のダメージを受けやすく圧縮強度も弱くなるという欠点が指摘されている。そのため液体容器の積層体の断面を保護するために外面からポリエチレン樹脂をコートする方法（特許文献２）も提案されたが、強度は十分ではなかった。

特許第４３７２８５８号公報特開２０１２−２１８７４３号公報

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、物理的強度の低下を招くことなく、窓部を設けて紙容器の中を容器外側から視認できるようにした紙容器を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、紙を基材として外層と内層に熱可塑性樹脂層を有し、かつバリア層を有する積層体によって構成される紙容器であって、容器の一部に設けられた窓部となる開口部には透明なプラスチック成型品がはめ込まれていることを特徴とする紙容器である。

また、請求項２に記載の発明は、前記透明なプラスチック成型品は凸部を有し、凸部の大きさが容器の厚みと略同じまたは容器の厚み以上であることを特徴とする請求項１に記載の紙容器である。

また、請求項３に記載の発明は、前記透明なプラスチック成型品が射出成型による成型品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紙容器である。

また、請求項４に記載の発明は、前記透明なプラスチック成型品がシート成型による成型品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紙容器である。

また、請求項５に記載の発明は、前記透明なプラスチック成型品がガスバリア性を持つ層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紙容器である。

請求項１の発明によれば、窓部に透明なプラスチック成型品がはめ込まれているために液体用容器の積層体断面が露出することなく成型品でカバーされ、成型品自身も強度を有するために、容器の物理的強度を弱めることなく、容器の外側から容器内部を視認することのできる紙容器を提供することができる。

請求項２の発明によれば、窓部が紙容器から凹んで設けられることがなく、より容易に容器の外側から容器内部を視認することのできる紙容器を提供することができる。

請求項３の発明によれば、透明なプラスチック成型品が射出成型によるものであるために、精密かつ複雑な形状の窓をもった、容器内部を視認することのできる紙容器を提供することができる。

請求項４の発明によれば、透明なプラスチック成型品がシート成型によるものであるためにより安価に、容器の外側から容器内部を視認することのできる紙容器を製造することができる。

請求項５の発明によれば、窓部もガスバリア性を持つ構成となるために、ガスバリア性を有する紙容器の性能を損なうことなく、容器の外側から容器内部を視認することのできる紙容器を提供することができる。

図１は本発明による、紙容器の一実施形態を示す斜視図である。図２は従来技術による、紙容器の窓部の一実施形態を示す部分断面模式図である。図３は紙容器を構成する積層体の、一実施形態を示す部分断面模式図である。図４は本発明による、紙容器の窓部の一実施形態を示す部分断面模式図である。図５は本発明による実施例、比較例の評価方法のひとつである耐圧試験についてその試験方法を示した模式図である。

本発明を実施するための形態について図を参照しながら詳細に説明を加える。

図１は本発明による紙容器の一実施形態を示す斜視図である。この形状の紙容器はゲーベルトップ型紙容器と呼ばれ、例えば液体を収納する紙容器として用いることができる。ゲーベルトップ型紙容器（１６）は、四角柱型に成形され、上面および底面は熱シールさ
れる。側面には窓部（１）があって容器外側から内部を視認することができる。この例では上面の斜面には口栓部（１８）が設けてあり、例えば内容物が液体であれば、口栓をあけることによって開口部が注ぎ口となり、内容物を取り出すことができる。

図２は従来技術による紙容器の窓部の一実施形態を示す部分断面図である。積層体（１５）は紙容器を構成する、バリア層を含む積層体である。積層体（１５）に窓部（１）として開口部を設ける。

窓部（１）にはラミネートフィルム（６）が容器内側（２０）から熱溶着（３）によって貼り合わせられている。貼り合わせられたラミネートフィルム（６）によって窓部（１）に透明な窓が形成され、容器外側（２１）から窓部を通して容器内側（２０）が視認できる。

しかしながら窓部（１）には積層体（１５）の積層体断面（５）が露出しているため、この部分は物理的ダメージを受けやすい。また積層体（１５）に比較して窓部（１）はラミネートフィルム（６）で構成されているために突き刺しに弱く、落下時の衝撃によるダメージを受けやすく、圧縮強度も弱くなっている。

図３は本発明による液体用紙容器を構成する積層体の一実施形態を示す部分断面図である。
液体用紙容器を構成する積層体（１５）は、紙（８）を基材として容器外側になる表面には表樹脂層（７）を有する、積層体（１５）はバリア層（１０）を有しており紙（８）とはサンドポリエチレン（９）を介してラミネートされる。容器内側の最内層には最内層ポリエチレン（１２）があってバリア層（１０）との間はドライラミネート接着剤（１１）によって接着される。

表樹脂層（７）にはポリエチレン樹脂を用いる。低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）などを用いることができる。厚みは３μｍ〜４０μｍの範囲がよい。

紙（８）は主に容器の容量によって選択する。一般的には紙坪量８０ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２である。とくに８０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２の範囲においては通常のヒートシール条件を用いてより安定的にヒートシールすることができる。

サンドポリエチレン（９）は押し出し機によって押し出され、紙（８）とバリア層（１０）との接着を行う。材質は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、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）、エチレンメタクリル酸（ＥＭＡＡ）、エチレンーアクリル酸エチル共重合体（ＥＡＡ）、アイオノマー、ポリプロピレン（ＰＰ）などを用いることができる。

サンドポリエチレン（９）の厚みは３μｍ〜６０μｍの範囲がよい。さらに接着強度アップのために、紙層（８）やバリア層（１０）にコロナ処理、オゾン処理、アンカーコートを行うこともできる。

バリア層（１０）にはアルミナ蒸着、またはシリカ蒸着、あるいはアルミニウム蒸着を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いる。フィルム厚みは６μｍ〜２５μｍの範囲がよい。蒸着厚みは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲がよい。
上記蒸着フィルムをそのまま用いてもよいが、蒸着面に積層してコート層を設けてバリア層としさらにガスバリア性を上げることもできる。

コート層については少なくとも一種類以上の金属アルコキシドとポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはエチレン・ビニルアルコール（ＥＶＡ）共重合体を含有するものとし、シランカップリング剤あるいはシランモノマーを含んでもよい。またコート層はゾルゲル法によって重縮合して得られるガスバリア性組成物による塗膜とすることができる。

蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに蒸着層あるいは蒸着層とコート層の両方を設けるかわりに、アルミニウム箔をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムとドライラミネートしてバリア層（１０）として用いてもよく、この場合フィルムを延伸ナイロンフィルムとしてもかまわない。

ドライラミネート接着剤（１１）にはウレタン系の接着剤を用いることができる。塗布量は１ｇ／ｍ^２〜５ｇ／ｍ^２の範囲がよい。ドライラミネートに代えて押し出し機を用いて低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）などを接着層として用いることができる。この場合には接着層の厚みは１０μｍ〜４０μｍの範囲がよい。

最内層ポリエチレン（１２）には高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、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）が使用できる。厚みは、１５μｍ〜８０μｍで、Ｔダイまたはインフレーション法によって製膜する。最内層ポリエチレン（１２）は液体用紙容器の容器内側（２０）になるよう配置される。

本発明による液体用紙容器は、積層体（１５）の製造においては通常の液体用紙容器と同様であるが、窓部を設ける必要があるため、積層体（１５）の製造時に所定の場所に打ち抜きなどの方法を用いて開口部を設ける。窓部の位置と個数は任意の場所、個数を選ぶことができ、形状は円形や長方形など任意の形状を選ぶことができる。

図４は本発明による液体用紙容器の窓部の一実施形態の部分断面図である。
積層体（１５）に窓部（１）として開口部を設ける。窓部（１）にはプラスチック成型品（４）が容器内側（２０）から容器外側（２１）に向かってはめ込まれる。

はめ込まれたプラスチック成型品（４）によって、積層体断面（５）はその表面を保護される。プラスチック成型品（４）は積層体（１５）と熱溶着（３）によって接着され、この部分からの内容物液体の外部への漏れは防止される。プラスチック成型品（４）の厚みは強度やガスバリア性などを考慮して０．１ｍｍ以上が好ましい。

本発明においては、ラミネートフィルムに替えて窓部（１）にプラスチック成型品（４）を用いることで、耐突き刺し性および落下時の衝撃によるダメージに対して有利であり、圧縮強度も強くすることができる。

プラスチック成型品（４）の形状は、窓部にはめ込むことができ、容器内側（２０）から熱溶着が可能な限り自由な形状に設計することができ、例えば半球形に突出した窓部とすることなども可能である。窓部であるため、外側から内部を視認するための透明性が必要であるが、必要に応じて着色をしてもかまわない。

プラスチック成型品（４）の製造は射出成型によって行うこともでき、シート成型を用いて行うこともできる。射出成形による場合には金型を用いて行うためより精密な形状の加工が可能であり、シート成形を用いて行う場合には、コスト面では有利に製造することができる。

材料としては高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、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）が使用でき、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＯＨ）やＭＤＸナイロンなどのガスバリア性の高い材料を用いてもよく、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの防湿性の高い材料と低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）の組み合わせで多層化してもよい。また多層化に際しては必要に応じて接着性樹脂を使用してもよい。

本発明による液体用紙容器は、通常の液体用紙容器と同様にしてスカイブ、ヘミング、貼り加工によって容器を作成し、内容物の充填をしつつトップシール、ボトムシールを行うことができるが、酒パック等の口栓の溶着と同様にして、プラスチック成型品（４）の窓部への挿入・溶着を行うことができる。溶着については超音波溶着、熱溶着などの方法が可能である。

＜実施例１＞
図３に示した層構成で積層体を作成し、それを用いて窓部を有した液体用紙パックを作成した。
（窓部構成）
・窓部プラスチック成型品：直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）２００μｍ厚。射出成型にて生産した。
・窓部プラスチック成型品の形状は、紙端面を覆うために内側から外側へ凸状になっており、凸部の大きさは容器の厚みと略同じにした。
（紙容器材料構成）
・表樹脂層：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２０μｍ
・紙：４００ｇ／ｍ^２
・サンドポリエチレン：エチレンメタクリル酸（ＥＭＡＡ）１５μｍ
・バリア層：シリカ蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１２μｍ
・最内層ポリエチレン：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）５０μｍ。

＜実施例２＞
図３に示した層構成で積層体を作成し、それを用いて窓部を有した液体用紙パックを作成した。実施例１とは窓部プラスチック成型品の材質、製造方法が異なる。
（窓部構）
・窓部プラスチック成型品：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２００μｍ厚。シート成型にて生産した。
・窓部プラスチック成型品の形状は実施例１と同じにした。
（紙容器材料構成）
・表樹脂層：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２０μｍ
・紙：４００ｇ／ｍ^２
・サンドポリエチレン：エチレンメタクリル酸（ＥＭＡＡ）１５μｍ
・バリア層：シリカ蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１２μｍ
・最内層ポリエチレン：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）５０μｍ。

＜比較例１＞
実施例１のうち、窓部にプラスチック成型品を使用せず下記のフィルムを紙パック窓部に内面からヒートシールした。
（窓部構成）
フィルム：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）３０μｍ／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１２μｍ／低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）３０μｍ。
（紙容器材料構成）
・表樹脂層：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２０μｍ
・紙：４００ｇ／ｍ^２
・サンドポリエチレン：エチレンメタクリル酸（ＥＭＡＡ）１５μｍ
・バリア層：シリカ蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１２μｍ
・最内層ポリエチレン：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）５０μｍ。

＜比較例２＞
（窓部構成）
比較例１の構成に加えて、窓部の積層体断面を覆うように外面からポリエチレン樹脂をコートした。
（紙容器料構成）
・表樹脂層：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２０μｍ
・紙：４００ｇ／ｍ^２
・サンドポリエチレン：エチレンメタクリル酸（ＥＭＡＡ）１５μｍ
・バリア層：シリカ蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム１２μｍ
・最内層ポリエチレン：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）５０μｍ。

＜評価１＞
突き刺し試験：作成した液体用紙容器に対して突刺し強さを測定した。
評価基準は以下の通りとした。
○・・・突き刺し強さが２０Ｎ以上。
×・・・突き刺し強さが２０Ｎ未満。

＜評価２＞
耐圧試験：図５は本発明による実施例、比較例の耐圧試験についてその試験方法を示した模式図である。窓部（１）を有する液体用紙容器（３３）の側部から加重板（３２）を介して加重（３１）を加えた。このときの座屈発生時の強度を測定した。
評価基準は以下の通りとした。
○・・・座屈強度が１５０Ｎ以上。
×・・・座屈強度が１５０Ｎ未満。

＜評価結果＞
評価結果を表１に示す。

表１に示した通り、実施例１〜２と比較例１〜２との間には、突き刺し試験、耐圧試験いずれも明らかな差があり、いずれの評価においても実施例が優れていることを検証することができた。したがって本発明によって、物理的強度の低下を招くことなく、窓部を設けて液体用紙容器の中を容器外側から視認できるようにした液体用紙容器を提供することが可能である。

内部の見える紙容器として、液体用途以外の内容物、例えば米や入浴剤などの粉末などにも適用できる。

１・・・窓部
３・・・熱溶着
４・・・プラスチック成型品
５・・・積層体断面
６・・・ラミネートフィルム
７・・・表樹脂層
８・・・紙
９・・・サンドポリエチレン
１０・・・バリア層
１１・・・ドライラミネート接着剤
１２・・・最内層ポリエチレン
１５・・・積層体
１６・・・ゲーベルトップ型紙容器
１８・・・口栓部
２０・・・容器内側
２１・・・容器外側
３１・・・加重
３２・・・加重板
３３・・・紙容器試料

Claims

紙を基材として外層と内層に熱可塑性樹脂層を有し、かつバリア層を有する積層体によって構成される紙容器であって、容器の一部に設けられた窓部となる開口部には透明なプラスチック成型品がはめ込まれていることを特徴とする紙容器。
前記透明なプラスチック成型品は凸部を有し、凸部の大きさが容器の厚みと略同じまたは容器の厚み以上であることを特徴とする請求項１に記載の紙容器。
前記透明なプラスチック成型品が射出成型による成型品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紙容器。
前記透明なプラスチック成型品がシート成型による成型品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紙容器。
前記透明なプラスチック成型品がガスバリア性を持つ層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紙容器。