JP2020019551A - 容器用原紙および該容器用原紙を用いた紙容器 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなものでは、まず、上部が開放された略方形状の収容部を有する容器が整函される。次に、液体を筒状胴部の内部に充填した後、上部の開口の周囲に位置するパネルが折曲げられて、対向面がヒートシールにより密封される。ヒートシールにより開口が封繊された容器は、一定の強度を有する。これにより、容器は、保存または運搬中に内容物を漏れない様に保持することができる。
そして、容器から内容物の液体を注ぎ出す際、対向面のヒートシールが開放されて、注ぎ口が形成される。
また、特許文献2では、ヒートシールされる領域の一部に易剥離領域が設けられている。
さらに、特許文献3は、上部開口部のパネルを折曲げて形成される切妻屋根部に補強線が設けられている。
そこで、本発明は、必要な強度を確保しつつ、開封性を良好なものとすることができる容器用原紙および紙容器を提供することを目的とする。
好ましくは、外層を構成するパルプ材に占める針葉樹パルプ材の質量比率は、30質量%以下である。
好ましくは、内層は、複数の層を有している。
さらに好ましくは、内層の両側にそれぞれ外層が設けられている。
本発明に係る紙容器は、前記容器用原紙を用いた紙容器であって、対向する一対の表層同士がヒートシールされた注ぎ口を有し、外層の繊維配向方向が、注ぎ口を開封する際に分離が進展する方向に沿うものがよい。
図1および図2に示すように、紙容器としての紙パック容器100は、積層体からなる原紙(容器用原紙、以下単に原紙と記す)1を略方形形状に折曲げて製函されている。
紙パック容器100は、図3に示す原紙1を折り曲げるとともに、糊代部分1aをヒートシールすることにより貼合わせて製函される。これにより、紙パック容器100は、内容物である液体を収容部101内に収容可能な密封容器となる。
収容部101は角筒状を呈している。収容部101の上側には、切妻屋根型(ゲーブルトップ状)とした頭頂部102が設けられている。
頭頂部102は、対向する原紙1の上部を内側に折込んで形成した山型折込部103と、山型折込部103を挟んだ状態で対向する屋根パネル部104,104と、屋根パネル部104の上縁に位置して、ヒートシールによって接合される接合面105とを含んでいる(図2参照)。
紙パック容器100の原紙1は、図4に示すように紙を主体とする基層3と、熱可塑性樹脂を主体として、基層3の表面側を被覆する表層8,8とを含む。そして、この実施形態の原紙1は、複数の層、すなわち、五層の基層3と二層の表層8,8とを有していて、合計七層となるように積層されている。
このうち、基層3は、厚さ方向でほぼ中央に位置する内層4と、この内層4の両側にそれぞれ積層される外層7,7とを有している。内層4は、第1内層5と第1内層の両側にそれぞれ積層される第2内層6とを含む。
外層7の表面側は、表層8によって被覆されている。表層8には、熱可塑性樹脂としてのポリエチレン材料が用いられている。表層8は、外層7の少なくとも一部に含浸された状態で積層されている。特に、注ぎ口106の周縁では、対向する表層8,8同士がヒートシールによって接着されている。
ヒートシール処理後においては、外層7と表層8との間の剥離強度と比較して、紙で構成された基層3内の厚さ方向の剥離強度は小さい。
紙は、抄紙機(紙を抄く機械)で、原材料であるパルプを一定方向に流しながら製造される。このため、原紙1では、内層4および外層7のそれぞれの層で進行方向に繊維の配向が揃いやすい。
この実施形態の内層4の繊維配向方向MD(図3参照、以下、MD方向という。)は、外層7,7のMD方向と一致するように構成されている。また、内層4を構成する第1内層5の繊維流れ方向(繊維の配向方向)は、第2内層6,6の繊維配向方向と同方向となるように構成されている。
原紙1の基層3部分の原材料であるパルプは、セルロースパルプを主成分とする。セルロースパルプには、特に制限はないが、強度の観点から化学パルプを含有することが好ましい。化学パルプとしては、特に限定されないが広葉樹クラフトパルプ(LKP)または針葉樹クラフトパルプ(NKP)を含有することが好ましい。
晒されたパルプは、主に、LBKP(leaf bleached kraft pulp:広葉樹晒クラフトパルプ)とNBKP(needle bleached kraft pulp:針葉樹晒クラフトパルプ)とに大別される。
一般的には、パルプ材に占めるLBKPの比率が大きくなるに従って、紙の強度が小さくなり、パルプ材に占めるNBKPの比率が大きくなるに従って、紙の強度が大きくなる。
具体的に、この実施形態の原紙1は、LBKP(L)とNBKP(N)とのN/Lの質量比率が内層4(第1内層5および第2内層6,6)で30/70、外層7で0/100である。なお、内層4は、パルプ材に占めるNBKPの割合が0質量%でもよいが、20質量%以上50質量%以下が好ましく、30質量%以上40質量%以下であればより好ましい。また、外層7は、パルプ材に占めるNBKPの割合が30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、0質量%であればより一層好ましい。
パルプ成分には、NKPおよびLKP以外のパルプ(以下、他のパルプと称す)を含んでいてもよい。他のパルプとしては、ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)等の機械パルプ、茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙から製造される離解古紙パルプ(DIP)、あるいはケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的にまたは機械的に製造されたパルプが挙げられる。NKPおよびLKPによるパルプ成分の合計質量に対して、他のパルプの含有量は、3質量%未満であることが好ましく、2質量%未満であることがより好ましく、1質量%未満であることがさらに好ましい。
一般にパルプのフリーネスを大きくすれば、抄紙された製品の引裂強度、剥離強度及びテーバー剛度を大きくすることができる。
一方、フリーネスを小さくすれば、引裂強度、剥離強度及びテーバー剛度が小さくなってしまう。そこで、本発明者らは、抄紙された原紙1について十分小さな引裂強度と剥離強度を得ると同時に、液体紙容器として求められる性能(原紙1を液体紙容器へと製函し液体を注入した際に胴部が大きく膨れない等)を損なわないだけのテーバー剛度を得ることができる離解フリーネスについて検討を重ねた。その結果、基層3(内層4および外層7)の離解フリーネスが400〜550mlcsfであれば好ましいことを見出した。
基層3の離解フリーネスは、450〜550mlcsfであればより好ましく、500〜550mlcsfであればさらに好ましい。
また、抄紙される前のセルロースパルプのフリーネスは、400〜500mlcsfであればより好ましく、450〜500mlcsfであればさらに好ましい。
なお、ここで離解フリーネスとは、原紙をJIS P 8121:2012の方法に従って離解されて得られたパルプスラリーを用いて、JIS P 8121:2012の方法に従って測定したカナディアンスタンダードフリーネスの値を指す。
また、離解フリーネスは、抄紙される前のセルロースパルプのフリーネスを調節して調整することができる。
原紙1の坪量は、200〜400g/m2であることが好ましい。坪量が200g/m2未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる虞がある。一方、坪量が400g/m2を超えると、紙の剛性が高過ぎて、しなやかさが無くなり、開封性が悪くなる虞がある。また、コストが高くなる虞がある。
原紙1の紙厚は、250〜500μmであることが好ましい。紙厚が500μmより厚いと、開封性を損ねる虞がある。一方、紙厚が250μm未満である場合は、容器としての必要な強度を確保することが難しくなる虞がある。
原紙1の密度は、0.760〜0.780g/cm3であることが好ましく、0.762〜0.778g/cm3であればより好ましく、さらに0.764g/cm3付近であるとなおよい。密度が0.780g/cm3より大きい場合は、紙厚を極端に薄くすることが必要となり、生産性が低下する虞がある。一方、密度が0.760g/cm3未満である場合は、容器としての必要な強度を確保することが難しくなる虞がある。
[エルメンドルフ比引裂強度]
この実施形態の原紙1は、基層3のMD方向では、エルメンドルフ比引裂強度が5.5mN・m2/g以上、10.0mN以下に設定されている。
MD方向での原紙1のエルメンドルフ比引裂強度が5.5mN・m2/g未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる虞がある。一方、MD方向での原紙1のエルメンドルフ比引裂強度が10.0mN・m2/gを超えると、紙の強度が高過ぎて、剥離しづらくなり、開封性が悪くなる虞がある。原紙1のMD方向でのエルメンドルフ比引裂強度は、6.5mN・m2/g以上、9.5mN・m2/g以下であることがより好ましい。
なお、この実施形態の原紙1は、MD方向では、剥離強度が3.5N以上、7.8N以下となるように設定されている。剥離強度は、4.0N以上、7.0N以下であることがより好ましい。
さらに、原紙1は、MD方向では、テーバー剛度(JIS P8125:2000)が10mN・m以上、30mN・m以下となるように設定されている。MD方向のテーバー剛度が10mN・m未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる虞がある。一方、MD方向のテーバー剛度が30mN・mを超えると、紙の剛性が高過ぎて、しなやかさが無くなり、開封性が悪くなる虞がある。MD方向のテーバー剛度は、24mN・m以上、28mN・m以下であればより好ましい。
そして、原紙1は、基層3のCD方向では、テーバー剛度が4mN・m以上、15mN・m以下となるように設定されている。CD方向のテーバー剛度が4mN・m未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる虞がある。一方、CD方向のテーバー剛度が15mN・mを超えると、紙の剛性が高過ぎて、しなやかさが無くなり、開封性が悪くなる虞がある。CD方向のテーバー剛度は、7mN・m以上、13mN・m以下であればより好ましい。
そして、注ぎ口106を開口形成させるため、屋根パネル部104,104に対し、これらを離間させようとする力F1を作用させ、さらに、図2に示すように、山型折込部103に対して接合面105を離間させようとする力F2を作用させて、接合された2枚の原紙1,1間を引剥がす。開封の際、表層8と外層7との境目およびヒートシール表層8,8の境目ではなく、外層7と内層4との境目から分離され、あるいは図示は省略するが外層7部分から紙が分離される。
この実施形態では、図5と同様に、ヒートシールによって接合された2枚の原紙1,1間を引剥がして注ぎ口106が開口形成される。
すなわち、原紙1,1に引離す方向の力F1,F2(図1,2参照)が加わると、基層3内では、もっぱらヒートシール側の外層7と第2内層6との境界において分離が開始される。
よって、従来のような補強線は不要であり、注ぎ口106を形成するこの実施形態の原紙1は、内容物の注ぎ出しをガイドするための所望の形状を維持することができる。
液体等を収容した紙パック容器100の側面には、液体の圧力(側圧)が作用するが、この圧力に耐え得る紙パック容器100を得るためには、収容部101の長手方向h(図1参照)のエルメンドルフ比引裂強度を短手方向のエルメンドルフ比引裂強度よりも大きくすることが望ましい。原紙1においては、MD方向のエルメンドルフ比引裂強度よりもCD方向のエルメンドルフ比引裂強度が大きいことから、図1に示すように、容器の長手方向hと原紙1のCD方向とを一致させることが好ましい。このようにすると、紙パック容器100において、内容物を保持できる所望の強度を得られる。
また、開封する際には、原紙1の基層3のうち、ヒートシールされる側の外層7が内層4から剥がれる。このため、紙パック容器100に従来のような易剥離領域を設ける必要がない。そして、頭頂部102の形状を変更する必要がなくなり、たとえば、リブパネルを形成する液体容器とは異なり、形状寸法の相違に適合させた専用の製函機を必要としない。よって、良好な開封性を有する紙パック容器100を一般的な製函工程で製造することができる。
また、原紙1として、坪量が365g/m2付近、紙厚が475μm付近、密度が0.764g/cm3付近のものを例示して説明してきたが特にこれに限定されるものではなく、外層7を構成するパルプ材に占める針葉樹パルプ材の質量比率が内層4を構成するパルプ材に占める針葉樹パルプ材の質量比率以下で、且つ、離解フリーネスが400〜550mlcsfであれば、坪量、紙厚、密度等を適宜変更してもよい。
NBKP30部、LBKP70部を叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリー100部に対して、内添紙力剤を0.07部(固形分換算)、サイズ剤を0.7部(固形分換算)、硫酸バンドを1部(固形分換算)添加し、第1内層5、第2内層6,6及び外層7,7用の紙料を調製した。
これらの紙料を用いて5層抄きの円網抄紙機を用いて抄紙した。抄紙工程中、キャレンダーで平滑化処理を施した。さらに、ラミネート機を用いて、この紙の表裏両面にポリエチレン樹脂をラミネート加工した。
これらの工程を経て、坪量360g/m2、密度0.76g/cm3の容器用原紙を得た。この容器用原紙の表裏両面のポリエチレン層を剥がしたのち、再離解して得られたパルプスラリーの離解フリーネスは400mlであった。
坪量370g/m2、密度0.77g/cm3、離解フリーネスが550mlであること以外は、実施例1と同様に抄紙して、ラミネート加工を施し、容器用原紙を得た。
外層7,7用紙料をNBKP0部、LBKP100部とした以外は実施例1と同様にして抄紙し、ラミネート加工を施し、坪量370g/m2、密度0.77g/cm3、離解フリーネスが400mlの容器用原紙を得た。
離解フリーネスが550mlであること以外は、実施例3と同様に抄紙して、ラミネート加工を施し、容器用原紙を得た。
内層5,6用紙料をNBKP0部、LBKP100部、離解フリーネスが520mlとした以外は、実施例3と同様に抄紙して、ラミネート加工を施し、容器用原紙を得た。
NBKP40部、LBKP60部を叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリー100部に対して、内添紙力剤を0.07部(固形分換算)、サイズ剤を0.7部(固形分換算)、硫酸バンドを1部(固形分換算)添加し、外層7,7用の紙料を調製した。
また、NBKP30部、LBKP70部を叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリー100部に対して内添紙力剤を0.07部(固形分換算)、サイズ剤を0.7部(固形分換算)、硫酸バンドを1部(固形分換算)添加し、第1内層5及び第2内層6,6用の紙料を調製した。
これらの紙料を用いて5層抄きの円網抄紙機を用いて抄紙した。抄紙工程中、キャレンダーで平滑化処理を施した。さらに、ラミネート機を用いて、この紙の表裏両面にポリエチレン樹脂をラミネート加工した。
これらの工程を経て、坪量370g/m2、密度0.76g/cm3の容器用原紙を得た。この容器用原紙の表裏両面のポリエチレン層を剥がしたのち、再離解して得られたパルプスラリーの離解フリーネスは350mlであった。
坪量390g/m2、密度0.78g/cm3、離解フリーネスが580mlであること以外は、比較例1と同様に抄紙して、ラミネート加工を施し、容器用原紙を得た。
外層7,7用紙料をNBKP0部、LBKP100部とした以外は比較例1と同様にして抄紙し、ラミネート加工を施し、坪量380g/m2、密度0.78g/cm3、離解フリーネスが380mlの容器用原紙を得た。
坪量380g/m2、密度0.78g/cm3、離解フリーネスが650mlであること以外は、比較例3と同様に抄紙して、ラミネート加工を施し、容器用原紙を得た。
JIS P 8124:2011に準拠して坪量の測定を行った。下4桁まで測定可能な電子天秤を用いて重量を測定し、坪量を算出した。
<紙厚>
JIS P 8118:2014に準拠の紙厚計を用いて測定を行った。
<密度>
JIS P 8118:1998に準拠して、密度を測定した。
<離解フリーネス>
得られた容器用原紙の表層8,8のポリエチレン層を剥がし取った後、第1内層5、第2内層6,6及び外層7,7をJIS P 8220:2012の方法に従って離解し、得られたパルプスラリーをJIS P 8121:2012に準拠した方法でフリーネスの測定を行った。測定機として、熊谷理機工業製のカナディアンフリーネステスターを用いた。測定によって得られた値を容器用原紙の離解フリーネスとした。
<落下試験>
落下試験は、水を入れて密封した紙パック容器100を30cmの高さからコンクリート製の地面に2回落下させた。そして、紙パック容器100に水の漏れが無ければ○、水漏れがあれば×とした。
<官能評価試験>
開封性の官能評価試験は、製函後の紙パック容器100を、評価者の手により開封して、開封性が良好であった場合は△、開封性がより良好であった場合は○、開封性がさらに良好であった場合は◎とし、開封性が良好でない場合は×とした。
4 内層
7 外層
5 第1内層
6 第2内層
18 表層
100 紙パック容器
106 注ぎ口
Claims (5)
- 紙を主体とする内層と、
前記内層の表面側に積層される紙を主体とする外層と、
熱可塑性樹脂を主体として、前記外層の表面側を被覆する表層とを備えた容器用原紙であって、
前記外層を構成するパルプ材に占める針葉樹パルプ材の質量比率は、前記内層を構成するパルプ材に占める針葉樹パルプ材の質量比率以下であり、
前記内層および前記外層の離解フリーネスは、400〜550mlcsfであることを特徴とする容器用原紙。 - 前記外層を構成するパルプ材に占める針葉樹パルプ材の質量比率は、30質量%以下であることを特徴とする請求項1記載の容器用原紙。
- 前記内層は、複数の層を有していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の容器用原紙。
- 前記内層の両側にそれぞれ前記外層が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の容器用原紙。
- 請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の容器用原紙を用いた紙容器であって、
対向する一対の前記表層同士がヒートシールされた注ぎ口を有し、
前記外層の繊維配向方向を、前記注ぎ口を開封する際に分離が進展する方向に沿わせたことを特徴とする紙容器。
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