JP2018094114A

JP2018094114A - 発熱シート、紙容器、および紙容器の製造方法

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Publication number: JP2018094114A
Application number: JP2016241931A
Authority: JP
Inventors: 智史千手; Tomohito Sente; 一平武本; Ippei Takemoto
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-21

Abstract

【課題】電子レンジにて加熱調理を行った場合であっても「接着剤臭」による不快感を与えることがない発熱シートを提供すること。【解決手段】基材層１、アルミニウム箔などに代表される金属の薄膜からなりマイクロ波照射によって発熱する発熱体２、および発熱体２を覆う保護層３、が積層されてなる発熱シート１０において、基材層１と発熱体２とを、結晶部分が１５％未満であり、非結晶部分が８５％以上のＰＥＴ樹脂によって接着する。【選択図】図１

Description

本発明は電子レンジでの調理などに用いられる発熱シート、これを用いた紙容器、および紙容器の製造方法に関する。

従来より、特許文献１に開示されているように、基材層の一方の面に金属を含みマイクロ波照射により発熱する発熱体を積層した発熱シートが様々な場面で用いられている。例えば、当該発熱シートをカップ形状に成形し、その中にポップコーン原料を入れて販売することで、消費者は家庭の電子レンジを使用してマイクロ波を照射することによりポップコーンを作ることができる。また、半調理の焼きおにぎり、お好み焼き、さらにはピザなどを当該発熱シートにて包装して販売することで、消費者は家庭の電子レンジを使用してマイクロ波を照射することにより、表面に適度な焦げ目がついた焼きおにぎりなどを作ることができる。

特開２０１４−０６８６６６号公報

上記特許文献１に開示されている発熱シートを含め、従来の発熱シートのほとんどは、基材層と発熱体とを接着剤を用いて接着しているため、電子レンジにてマイクロ波を照射し発熱体が発熱した際に、当該接着剤から独特の「接着剤臭」が発生することがあり、食品の味や風味を損ねることがあった。

本発明はこのような状況においてなされたものであり、基材層と発熱体との接着強度が良好であって、かつ電子レンジにて加熱調理を行った場合であっても「接着剤臭」による不快感を与えることがない発熱シートを提供すること、およびこれを用いた紙容器やその製造方法を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するための本願発明は、基材層、金属を含みマイクロ波照射によって発熱する発熱体、および前記発熱体を覆う保護層、が積層されてなる発熱シートにおいて、前記基材層と前記発熱体とは、下記の式（１）で示される結晶部分が１５％未満であり、非結晶部分が８５％以上のＰＥＴ樹脂によって接着されていることを特徴とする。

また、上記課題を解決するための別の本願発明は、紙容器であって、前記本願発明の発熱シートが用いられていることを特徴とする。

また、上記課題を解決するための別の本願発明は、紙容器の製造方法であって、前記本願発明の発熱シートを所望の形状に打ち抜き、次いで、前記所望の形状に打ち抜かれた発熱シートにおける所定の部位を接着せしめて容器形状とする、ことを特徴とする。

本願発明の発熱シートによれば、基材層と発熱体とが、接着剤ではなく、特殊なＰＥＴ樹脂によって接着されているので、当該発熱シートにマイクロ波を照射することで発熱体が発熱した場合であっても、いわゆる「接着剤臭」が発生することがなく、基材層と発熱体との接着強度も良好に保つことができる。また、本発明の紙容器、および紙容器の製造方法によっても、同様の効果を得ることができる。

本願発明の実施形態にかかる発熱シートの概略断面図である。（ａ）は箱型容器のブランクの正面図であり、（ｂ）は箱型容器の斜視図である。（ａ）（ｂ）ともにカップ型容器のブランクの正面図である。

以下、本願発明の実施形態にかかる発熱シートについて、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本願発明の実施形態にかかる発熱シートの概略断面図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる発熱シート１０は、基材層１、金属を含みマイクロ波照射によって発熱する発熱体２、および前記発熱体２を覆う保護層３、が積層されてなり、前記基材層１と前記発熱体２とは、下記の式（１）で示される結晶部分が１５％未満であり、非結晶部分が８５％以上のＰＥＴ樹脂４によって接着されていることに特徴を有している。

以下に、発熱シート１０を構成する各層について説明する。

（基材層）
本実施形態にかかる発熱シート１０を構成する基材層１については特に限定されることはなく、従来から発熱シート１０の基材層１として用いられているものの中から、耐熱性、賦型性、耐屈曲性、剛性、腰、強度などを考慮しつつ、適宜選択可能である。具体的には、基材層１として各種紙を用いることができ、例えば、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、ミルク原紙などを用いることができ、また、これらを複数層重ねたものを用いることもできる。また、基材層１として、ＰＥＴ樹脂を用いることもできる。

このような基材層１の厚さについても特に限定されることはないが、例えば１８０μｍ以上４００μｍ以下程度が好ましく、２４０μｍ以上３３０μｍ以下程度が特に好ましい。基材層１の厚さが１８０μｍよりも薄いと保形性に問題が生じるおそれがあり、一方で４００μｍよりも厚いと後加工適性が悪くなる可能性がある。

（発熱体）
本実施形態にかかる発熱シート１０を構成する発熱体２については、金属を含みマイクロ波照射によって発熱する発熱体２であればよく、特に限定されない。具体的には、例えば、アルミニウム箔などに代表される金属の薄膜や、金属の蒸着薄膜を挙げることができる。なお、金属の蒸着薄膜を発熱体として用いる場合には、以下に説明する保護層３に真空蒸着法などによって金属を積層させることにより発熱体２を形成することとなる。

このような発熱体２に含まれる金属としては、アルミニウムの他、鉄、ニッケル、亜鉛、白金などを挙げることができる。中でもアルミニウムや鉄は使い勝手がよく好ましい。

発熱体２は、金属箔や金属の蒸着薄膜のように金属単体から構成されている。

発熱体２の厚さについても特に限定されることはないが、例えば３ｎｍ以上１０ｎｍ以下程度が好ましく、６ｎｍ以上７ｎｍ以下程度が特に好ましい。

（保護層）
本実施形態にかかる発熱シート１０は、前記発熱体２の表面が保護層３によって覆われている。当該保護層３は、発熱体２を保護することができればよく、特に限定されることはない。

保護層３としては、例えば所望の耐熱性を有する樹脂フィルムを用いることができ、具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリエーテルイミドなどの各種樹脂フィルムを用いることができる。これらの樹脂フィルムについては、無延伸フィルムでもよいが二軸延伸フィルムが耐熱性も高く好ましい。

また、保護層３を構成する樹脂として、本実施形態の発熱シート１０において前記基材層１と前記発熱体２とを接着する際に用いられる所定のＰＥＴ樹脂（詳細は後述する）を流用してもよい。発熱シート１０を構成する材料を減らすことにより製造コストの削減をすることができる。

保護層３の厚さについては特に限定されることはないが、コストと加工適性の観点から、例えば、１０μｍ以上２０μｍ以下程度であることが好ましく、１２μｍ以上１５μｍ以下程度であることが好ましい。

（基材層と保護層との接着）
本実施形態にかかる発熱シート１０においては、前記基材層１と発熱体２とが、下記の式（１）で示される結晶部分が１５％未満であり、非結晶部分が８５％以上のＰＥＴ樹脂４によって接着されていることに特徴を有している。

以下、当該ＰＥＴ樹脂について詳細に説明する。

本実施形態にかかる発熱シート１０において、前記基材層１と発熱体２との接着に用いられるＰＥＴ樹脂４は、固有粘度が０．５５〜０．７ｄｌ／ｇあれば充分である。したがって、高品質のＰＥＴ樹脂を使用する必要は無く、価格の安い繊維用のＰＥＴ樹脂等を使用することができる。

さらに、ＰＥＴ樹脂４の含有水分量は、通常ＰＥＴ樹脂を押出し加工する時に必要な５０ｐｐｍ以下にする必要はなく、空気中での平衡水分量である０．３〜０．５％でよく、事前の乾燥工程を特別設ける必要はない。

ＰＥＴ樹脂４は、鎖延長剤が添加された状態で押出機に投入される。鎖延長剤を用いることにより、低分子量のＰＥＴ分子鎖を結び付ける際に３次元の網目構造の高分子となり、粘度、溶融張力が増して押出し適性が改良される。この鎖延長剤としては、アクリル酸グリシジル、メタアクリル酸グリシジル、スチレン−（メタ）アクリル酸メチル−メタクリル酸グリシジル、エポキシ化大豆油等があるが、少なくとも２個以上の多官能のエポキシ基を有することが好ましい。２個以上の多官能のエポキシ基を有する鎖延長剤としては、ＢＡＳＦジャパン（株）、東亞合成（株）等から販売されており、例えば、ＢＡＳＦジャパン（株）「ＪＯＮＣＲＹＬ」、東亞合成（株）「ＡＲＵＦＯＮ」がある。

鎖延長剤の添加量は、通常ＰＥＴ樹脂１００重量部に対して０．２〜２．０重量部が好ましく、添加量は鎖延長剤の性能にしたがって適宜増減して添加する。

鎖延長剤の添加方法は、ＰＥＴ樹脂ペレットに流動パラフィンやヒマシ油を０．０５〜０．２０重量％ヘンシェルミキサー等でまぶした後、鎖延長剤の粉沫を添加しヘンシェルミキサー等で混合付着させることが好ましく、このような添加方法により、鎖延長剤を均一に添加することができる。鎖延長剤の添加量が少なく不均一になり易い場合は、マスターバッチを作製して添加することが好ましい。マスターバッチは、ＰＥＴ樹脂１００重量部に鎖延長剤を１０〜５０重量部加え、押出し機で混練しペレット化して作製する。このマスターバッチペレットを所定量ＰＥＴ樹脂ペレットに、加えブレダー等で混合攪拌すれば均一に添加することができる。

また、ＰＥＴ樹脂４には、必要に応じて金属塩の触媒を添加しても良い。金属塩としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属のステアリン酸塩やラウリン酸塩があるが、最も一般的で好ましいのはステアリン酸カルシウムである。添加量は、ＰＥＴ樹脂１００重量部に対して０．０５〜１．５重量部であり、ＰＥＴ樹脂でマスターバッチを作製して添加する。

以上のような鎖延長剤及び必要により金属塩の触媒が添加されたＰＥＴ樹脂４を、ベント孔が２以上ある押出機に投入し、加熱・溶融した状態でベント孔から−７５０ｍｍＨｇ以上の高真空化で吸引・脱気した後、基材層１上に押出積層する。

投入されたＰＥＴ樹脂４は、まず、第１ゾーンにおいて、加熱・溶融されて添加された鎖延長剤と混練される。溶融したＰＥＴ樹脂４は水と熱による加水分解や熱分解で解重合が起こり、低分子のＰＥＴ鎖やエチレングリコール、アセトアルデヒドが発生していると考えられる。しかし、鎖延長剤が最初から添加されて混練されているので、低分子のＰＥＴ鎖を結び付けて３次元の高分子量化や、エチレングルコールやアセトアルデヒドの捕捉などの重合反応も起こり始めていると考えられる。すなわち、エポキシ基は開裂して、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、アルデヒド基（−ＣＨＯ）、水酸基（−ＯＨ）等の官能基と結び付き、ＰＥＴ分子鎖を３次元の網目構造の高分子にするとともに、解重合で生じたエチレングリコール、エチレングリコールから発生するアセトアルデヒドをも高分子の一部として捕捉する。また、含有している水分は、２８０℃における飽和水蒸気圧は６５ｋｇ／ｃｍ²であるので、背圧１００ｋｇ／ｃｍ²以上では液体の状態である。

そして、エチレングリコール、アセトアルデヒド、水を含んだ溶融ＰＥＴ樹脂４は、第１ベント孔まで来ると、−７５０ｍｍＨｇ以上の高真空下となっているので、エチレングリコール（沸点１９８℃）、アセトアルデヒド（沸点２０℃）、水（沸点１００℃）は気体となり、第１ベント孔から吸引・脱気される。また、第１ベント孔から吸引・脱気し切れなかったエチレングリコール、アセトアルデヒド及び水は、第２ベント孔により吸引・脱気される。

第２ゾーンにおいては、解重合も一部起こっていると考えられるが、大部分は鎖延長剤
による重合反応が起こっていると考えられる。

第３ゾーンにおいては、殆ど鎖延長剤による重合反応のみが起っており、３次元構造の高分子量化されたＰＥＴ樹脂４が基材層１に押出し積層される。この時にＴダイからのエアーギャップは出来るだけ短く、ロールに挟んで積層する２個のロールとも冷却ロールとするのが好ましく、少なくともＰＥＴ樹脂４側のロールは冷却ロールとし、ＰＥＴ樹脂をできるだけ速く冷却することが必要である。すなわち、ＰＥＴの結晶化速度は、約１３０〜２２０℃の範囲において速いので、可能な限り結晶化を抑制するには、この温度帯の滞留時間を短くすることが必要であり、急速に冷却することにより、この温度帯を速やかに通過させることができる。その結果、ＰＥＴ樹脂の非結晶部分を８５％以上にすることができる。

冷却ロールとしては、少なくともＰＥＴ樹脂４側のロールは冷却水を通した金属ロールが好ましい。

（製造方法）
本実施形態にかかる発熱シート１０の製造方法については特に限定されることはない。例えば、、基材層１上に上記で説明の如く、所定のＰＥＴ樹脂４を押出積層し、一方で保護層３上にアルミニウムなどの金属を蒸着させることで発熱体２を形成し、ついで、前記ＰＥＴ樹脂４と発熱体２とを重ね合わせた状態でヒートシールすることで、ＰＥＴ樹脂が接着剤として機能し、基材層１と発熱体２とを接着せしめ、発熱シート１０を製造してもよい。

（その他の層）
本実施形態にかかる発熱シート１０にあっては、上記で説明した各層に加え、種々の層が積層されていてもよい。

（紙容器）
本実施形態にかかる紙容器は、その材料として上記で説明した本実施形態にかかる発熱シート１０が用いられていればよく、その他については特に限定されることはない。したがって、トレー型容器であってもカップ型容器であってもよい。

（紙容器の製造方法）
本実施形態にかかる紙容器の製造方法にあっても、上記で説明した本実施形態にかかる発熱シート１０を所望の形状に打ち抜き、次いで、前記所望の形状に打ち抜かれた発熱シートにおける所定の部位を接着せしめて容器形状とすればよく、その他については特に限定されることはない。

実施例及び比較例を示して本願発明をさらに具体的に説明する。

（実施例１）
坪量が２２０ｇ／ｍ²のカップ原紙の一方の面に、上記式（１）で算出される結晶部分が１４％、非結晶部分が８６％のＰＥＴ樹脂（以下「ＨＳＰＥＴ」と記載する場合がある。）を厚さが３０μｍとなるように押出ラミネートした。次いで、厚さ１２μｍのＰＥＴ樹脂の一方の面に、厚さが７ｎｍとなるようにアルミニウムを蒸着せしめた。次いで、前記カップ原紙と前記ＰＥＴ樹脂との間に、厚さが１５μｍとなるように前記ＨＳＰＥＴを押出ラミネートすることで、これらを接着せしめ、実施例１の発熱シートを得た。なお、実施例１の発熱シートの層構成は以下の通りである。
ＨＳＰＥＴ（３０μｍ）／カップ原紙（２２０ｇ／ｍ²）／ＨＳＰＥＴ（１５μｍ）／蒸着アルミニウム（７ｎｍ）／ＰＥＴ（１２μｍ）

（実施例２）
実施例１におけるＨＳＰＥＴに替えて、上記式（１）で算出される結晶部分が１０％、非結晶部分が９０％のＰＥＴ樹脂を用いたことを除き、すべて実施例１と同じ条件により実施例２の発熱シートを得た。なお、実施例２の発熱シートの層構成は、実施例１と同じである。

（実施例３）
実施例１におけるＨＳＰＥＴに替えて、上記式（１）で算出される結晶部分が５％、非結晶部分が９５％のＰＥＴ樹脂を用いたことを除き、すべて実施例１と同じ条件により実施例３の発熱シートを得た。なお、実施例３の発熱シートの層構成は、実施例１と同じである。

（実施例４）
実施例１の発熱シートにおけるＰＥＴ樹脂上に、さらに、上記式（１）で算出される結晶部分が１４％、非結晶部分が８６％のＰＥＴ樹脂を用いたことを除き、すべて実施例１と同じ条件により実施例４の発熱シートを得た。なお、実施例４の発熱シートの層構成は以下の通りである。
ＨＳＰＥＴ（３０μｍ）／カップ原紙（２２０ｇ／ｍ²）／ＨＳＰＥＴ（１５μｍ）／蒸着アルミニウム（７ｎｍ）／ＰＥＴ（１２μｍ）／ＨＳＰＥＴ（３０μｍ）

（実施例５）
実施例２の発熱シートにおけるＰＥＴ樹脂上に、さらに、上記式（１）で算出される結晶部分が１０％、非結晶部分が９０％のＰＥＴ樹脂を厚さが３０μｍとなるように押出ラミネートすることで、実施例５の発熱シートを得た。なお、実施例５の発熱シートの層構成は、実施例４と同じである。

（実施例６）
実施例３の発熱シートにおけるＰＥＴ樹脂上に、さらに、上記式（１）で算出される結晶部分が５％、非結晶部分が９５％のＰＥＴ樹脂を厚さが３０μｍとなるように押出ラミネートすることで、実施例５の発熱シートを得た。なお、実施例６の発熱シートの層構成は、実施例４と同じである。

（比較例１）
実施例１におけるＨＳＰＥＴに替えて、上記式（１）で算出される結晶部分が２０％、非結晶部分が８０％のＰＥＴ樹脂を用いたことを除き、すべて実施例１と同じ条件により比較例１の発熱シートを得た。なお、比較例１の発熱シートの層構成は、実施例１と同じである。

（比較例２）
実施例４におけるＨＳＰＥＴに替えて、上記式（１）で算出される結晶部分が２０％、非結晶部分が８０％のＰＥＴ樹脂を用いたことを除き、すべて実施例４と同じ条件により比較例２の発熱シートを得た。なお、比較例２の発熱シートの層構成は、実施例４と同じである。

（比較例３）
坪量が２２０ｇ／ｍ²のカップ原紙の一方の面に、上記式（１）で算出される結晶部分が１４％、非結晶部分が８６％のＰＥＴ樹脂を厚さが３０μｍとなるように押出ラミネートした。次いで、厚さ１２μｍのＰＥＴ樹脂の一方の面に、厚さが７ｎｍとなるようにアルミニウムを蒸着せしめた。次いで、前記カップ原紙と前記ＰＥＴ樹脂とを、接着剤（ＲＵ−７７Ｔ／Ｈ−７：ロックペイント社）を用いて接着せしめた。次いで、前記ＰＥＴ樹脂上に、さらに、上記式（１）で算出される結晶部分が１４％、非結晶部分が８６％のＰＥＴ樹脂を厚さが３０μｍとなるように押出ラミネートすることで、比較例３の発熱シートを得た。なお、比較例３の発熱シートの層構成は以下の通りである。
ＨＳＰＥＴ（３０μｍ）／カップ原紙（２２０ｇ／ｍ²）／接着剤／蒸着アルミニウム（７ｎｍ）／ＰＥＴ（１２μｍ）／ＨＳＰＥＴ（３０μｍ）

（箱型容器の作成）
実施例１〜３および比較例１の発熱シートを、カップ原紙を介して発熱体を手前に見た状態で図２（ａ）に示す形状に打ち抜いた。具体的には、長方形の底板１１における前後左右に折り線ａ〜ｄを介して前側板１２、後側板１３、左側板１４、右側板１５がそれぞれ連設されており、それらの各側板１２〜１５には両側辺に折り線ｅを介して三角形状の折込み片１２ａ〜１５ａがそれぞれ連設され、隣接する折込み片どうしが底板の隅から外方に向けて延びる放射線の折り線ｆを介して連接されてウェッブコーナー部Ｗを形成している。そして、後側板１３にはその上辺に折り線ｇを介して蓋板１６が連接され、蓋板１６には折り線ｉを介して係止片１６ａが連接されており、左側板１４と右側板１５にはその上辺に折り線ｊを介してフラップ１８、１９がそれぞれ連設されている。

そして、底板１１に対して各側板１２〜１５を起立させるとともに、それと同時に折込み片１２ａ〜１５ａを外側に引き出して折り込むことでウェッブコーナー部Ｗを形成し、このウェッブコーナー部Ｗを折り込んだ状態で左側板１４と右側板１５の外側に貼り合わせることで、図２（ｂ）に示す箱型容器を形成した。

（カップ型容器の作成）
実施例４〜６および比較例２〜３の発熱シートを、図３（ａ）および（ｂ）に示す形状に打ち抜き、図３（ａ）に示す形状の発熱シートを、カップ原紙を介して発熱体が内側になるようにカップ成型機の金型に巻き付け胴貼り合わせ部分のＰＥＴ面を２３０℃で炙り、圧着させて筒状にした。ついで底貼りのＰＥＴ面を２５０℃で炙り、図３（ｂ）に示す形状の発熱シートを、カップ原紙を介して発熱体を手前に見た状態で破線を山折りにし、コの字に絞った状態で図３（ａ）の下端部を内側に折返して圧着させることで、実施例４〜６および比較例２〜３の発熱シートを用いたカップ型容器を作成した。

（剥離試験）
前記実施例１〜３および比較例１の発熱シートを用いた箱型容器、および前記実施例４〜６および比較例２の発熱シートを用いたカップ型容器について、剥離試験を行った。剥離試験は、それぞれの容器の表側と裏側にカッターナイフでごく浅く×印のキズを入れ、×印の交点をきっかけとしてカッターナイフで層間剥離を試み、カップ原紙の部分で剥離した場合を○、その他の部分で剥離した場合を×とした。

（破壊試験）
前記実施例１〜３および比較例１の発熱シートを用いた箱型容器、および前記実施例４〜６および比較例２の発熱シートを用いたカップ型容器について、破壊試験を行った。破壊試験は、前記実施例１〜３および比較例１の発熱シートを用いた箱型容器については、四隅を折り込み、ヒートシールで接着されている部分を手で強制的に剥がし、カップ原紙の部分で剥離した場合を○、その他の部分で剥離した場合を×とした。また、前記実施例４〜６および比較例２の発熱シートを用いたカップ型容器については、ヒートシールで接着されている胴貼り部分、および胴部と底部の接着部分を手で強制的に剥がし、カップ原紙の部分で剥離した場合を○、その他の部分で剥離した場合を×とした。

（臭い試験）
前記実施例４および比較例３の発熱シートを用いたカップ型容器について、臭い試験を行った。臭い試験は、前記実施例４および比較例３の発熱シートを用いたカップ型容器に水を注ぎ、５００Ｗで６０秒加熱し、沸騰したお湯をある程度冷ました後、１０人の被験者に試飲してもらった。そして、接着剤のにおいが強いと感じたカップ型容器を選んでもらい、選択されたものに○を付けた。

（剥離試験および破壊試験の結果）
剥離試験および破壊試験の結果を以下の表１に示す。

上記の結果より本発明の実施例によれば、箱型、カップ型に拘わらず、基材層と発熱体との接着強度を維持することが可能であることが分かった。

（臭い試験の結果）
臭い試験の結果を以下の表１に示す。

上記の結果より、本発明の実施例にかかる発熱シートによれば、加熱後において、いわゆる「接着剤臭」が発生することを効果的に抑制することができることが分かった。

１…基材層
２…発熱体
３…保護層
４…ＰＥＴ樹脂
１０…発熱シート

Claims

基材層、金属を含みマイクロ波照射によって発熱する発熱体、および前記発熱層を覆う保護層、が積層されてなる発熱シートにおいて、
前記基材層と前記発熱体とは、下記の式（１）で示される結晶部分が１５％未満であり、非結晶部分が８５％以上のＰＥＴ樹脂によって接着されていることを特徴とする発熱シート。
請求項１に記載の発熱シートが用いられていることを特徴とする紙容器。
請求項１に記載の発熱シートを所望の形状に打ち抜き、
次いで、前記所望の形状に打ち抜かれた発熱シートにおける所定の部位を接着せしめて容器形状とする
ことを特徴とする紙容器の製造方法。