JP2021181331A - 紙容器用積層シート及び紙容器 - Google Patents
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Abstract
Description
一般に、液体を収容するための液体用紙容器は、内容物の保存性、容器としての強度、ガスバリア性等を確保するために、複数の材料を積層した積層シートからなる包装材料が用いられる。この液体用紙容器に用いられる包装材料(積層シート)としては、容器の外面側から、熱可塑性樹脂層/紙層/接着層/バリア層/シーラント層の順に積層した層構成となったものが知られている。上記接着層には紙層とバリアフィルム層への密着性が良好であるEMAA樹脂が使用されるのが一般的である。
上記のようなバブリングが発生すると、それに伴ってシール不良、外観不良が発生する可能性がある。従って積層シートはバブリングが発生しにくいことが求められている。
バブリングを抑制する技術として、従来、特許文献1や特許文献2に記載したような方法が提案されている。
また、特許文献2に記載の方法では、孔設部を設ける工程を要し、工程数が増えてしまうため、さらなる工程の簡略化が求められている。また、特許文献2に記載の方法では、紙容器の使用時に、空気中の水分や臭気などが細孔を介して紙層へ入り込むおそれもある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、製造の工程数の増加を抑えつつ容器成形時のホットエア(加熱)によるバブリングを抑制することが可能な紙容器用積層シートを提供することを目的とする。
また、上記紙容器用積層シートは、上記接着層と上記バリアフィルム層のラミネート強度が2N/15mm以上であってもよい。
また、上記紙容器用積層シートは、上記接着層は、無添加のポリエチレン、接着成分を含むポリエチレン、エチレン−アクリル酸共重合体のいずれかを含んだ樹脂で構成されてもよい。
(1)金属の蒸着膜を設けたPETフィルム
(2)無機酸化物の蒸着膜を設けたPETフィルム
(3)アルミニウム箔とPETフィルムの積層フィルム
また、本発明の一態様の紙容器は、上記紙容器用積層シートを容器形状に成形してなる。
また、上記紙容器は、上記紙容器の形状が、ゲーゲルトップ型形状、カップ形状、又は円筒形状のいずれかの形状であってもよい。
(紙容器用積層シート)
図1は、本発明に基づく一実施形態に係る紙容器用積層シートの構成例を説明する断面模式図である。本実施形態の紙容器用積層シート10は、紙層2の一方の面側にバブリング抑制層3、接着層4、バリアフィルム層5及びシーラント層6がこの順に積層されており、紙層2の他方の面側に熱可塑性樹脂層1が積層された構造を有している。
(紙層2)
紙層2は、主に容器の成形性や剛性を付与するための層である。紙層2としては、例えば、表面処理されたコート紙や、処理されていないノーコート紙が例示できる。紙層2には、紙容器に用いられている公知の紙材を用いればよい。
紙層2の紙坪量は、例えば200g/m2以上500g/m2以下が好ましいが、容器サイズに合わせて適宜選択すればよい。
ここで、紙層2の表面に対し、熱可塑性樹脂層1やバブリング抑制層3との接着性を向上させるために、適宜コロナ処理などの表面処理が施されていることが好ましい。
バブリング抑制層3はバブリングを抑制するために設ける層である。バブリング抑制層3に選択される樹脂としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、またはそれらを含む樹脂が挙げられる。バブリング抑制層3に選択される材料は、紙層2への密着性が良好であり、押出加工がしやすく、コストが安価であるものが好ましいが、ポリエチレンは後述する接着層4に使用する樹脂と共押出しやすく、密着性も良好なため、加工性に優れながら良好な接着強度を得ることができる。また、紙層2に対する密着性も優れる。ポリエチレン以外の樹脂を使用した場合は紙層2と接着層4への密着性を両立するのが困難となり、どちらかの界面において十分な接着強度を得ることができずデラミ等が生じる原因となりうる。
バブリング抑制層3の厚さは、10μm以上35μm以下で使用することが好ましい。紙層2や接着層4の接着性を保持させる上で、10μm以下では接着性が低下しデラミが発生する可能性がある。35μm以上では容器成形時の際に罫線が入りにくいなど容器成形工程の際に不具合が発生する。
接着層4を単層構成にて押出コーティングする場合は、接着性を向上させるためにバブリング抑制層3に適宜コロナ処理を実施することが可能である。
接着層4は、バブリング抑制層3の一方の面側に、後述するバリアフィルム層5を接着するために設けられる。
接着層4とバリアフィルム層5のラミネート強度は2N/15mm以上であることが好ましい。ラミネート強度が2N/15mm以上であれば、容器に液体を入れた際にシール不良による液漏れを防止することができる。
接着層4は、上述の通りバリアフィルム層への接着性に加え、バブリング抑制層3との接着性を有する熱可塑性樹脂であれば、特に制限されない。
熱可塑性樹脂を使用するのは、バブリング抑制層3と共押出ラミネート法によって、少ない工程数で積層することが可能となるためである。
接着層4の厚さは、5μm以上10μm以下とするのが好ましい。5μmより薄い場合、バブリング抑制層3とバリアフィルム層5に対する接着性が低下し、デラミが発生しやすくなる。接着層4の厚さが10μmよりも厚い場合には、バブリング抑制層3と接着層4の膜厚の和を前述した好ましい範囲に設計した際に、バブリング抑制層3の厚みを十分に確保できなくなる。
バリアフィルム層5は、容器にガスバリア性を持たせるために設ける。バリアフィルム層5には、例えば、2軸延伸のポリエステルフィルム、ナイロンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂等の基材フィルム等にシリカ、アルミナ、アルミニウム等の無機物を蒸着したフィルムが使用できる。そして、この基材フィルムの厚さは5〜30μm程度が適当である。また、蒸着膜自体の厚さは、必要とするガスバリア性を発現するのに十分な厚さに蒸着されていればよく、例えばシリカを蒸着する場合は30〜200nm程度が好ましい。
バリアフィルム層5は接着層4やシーラント層6と積層させる際には接着性を向上させるために表面に適宜コロナ処理を実施することができる。
バリアフィルム層5としては、以下の(1)から(3)の中から選ばれるいずれかのフィルムであることが好ましい。
(1)金属の蒸着膜を設けたPETフィルム
(2)無機酸化物の蒸着膜を設けたPETフィルム
(3)アルミニウム箔とPETフィルムの積層フィルム
ここで、上記の「設けた」とは、PETフィルムの片面に設ける場合だけではなく、両面に設ける場合も含まれる。
シーラント層6は、一般的にシーラント層として使用されている樹脂を用いることができる。シーラント層6を構成する樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−αオレフィンの共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリエチレン系樹脂やポリプロピレン等が挙げられる。シーラント層6は、これらの樹脂を単層、又は複数組み合わせた多層として使用することもできる。
シーラント層6の積層方法は特に限定されないが、フィルム製膜後にウレタン結合を有する2液硬化型接着剤を用いたドライラミネート法や、溶融状態でバリアフィルム層5に積層する押出コーティング法が一般的である。押出コーティングについては、バリアフィルム層5との密着性を高めるために、予めバリアフィルム層5に接着剤を塗布し、その後溶融状態のシーラント層6を積層してもよい。
熱可塑性樹脂層1は、容器成型後の最外層となる層であり、紙層の保護や印刷を行うために設ける。熱可塑性樹脂層1に求められる性質として、積層シートを角形或いは丸形等の各種容器形態に成形する際に熱可塑性樹脂層どうしを熱融着するためのヒートシール性や印刷適性など有する必要がある。
熱可塑性樹脂層1に選択される樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−αオレフィンの共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、アイオノマー樹脂などのエチレン−不飽和カルボン酸又はそのエステル化合物との共重合体などが挙げられる。
熱可塑性樹脂層1の積層には、溶融状態で紙層に積層する押出コーティング法を用いることができる。ドライラミネート法を用いた場合、ホットエア加熱時に、接着剤の層が紙層2にて発生した水蒸気の逃げ道を塞いでしまい、紙層2中の内部圧力が高まりやすくなり、バブリングが発生しやすくなってしまうため好ましくない。
紙層2に対して各層を積層する順番は特に限定されず、先に熱可塑性樹脂層1を積層したのちに、バブリング抑制層3の積層を実施しても、その逆の順で積層しても良い。
熱可塑性樹脂層1の表面に対し、必要に応じてコロナ処理などの表面処理を施し、印刷を行うことができる。
図2は、本発明に基づく一実施形態に係る紙容器製造の工程例を示す図である。紙容器は、上記実施形態で説明した紙容器用積層シート10を用いて成形される。紙容器用積層シート10から目的の容器形状からなる紙容器を製造する製造工程20には、図2に示すように、加熱工程20Aと、成型工程20Bとを有する。
加熱工程20Aは、紙容器の内側となる紙容器用積層シート10のシーラント層6側、および紙容器の外側となる紙容器用積層シート10の熱可塑性樹脂層1側の両側から熱を加えて、シーラント層6と熱可塑性樹脂層1を一時的に溶融状態とする処理を行う工程である。
加熱工程20Aによる加熱処理は、例えば、温度340℃の温風(ホットエア)を、1秒間吹き付けることで実行する。
成形工程20Bでは、加熱工程20Aを経て一時的に溶融状態となったシーラント層6と熱可塑性樹脂層1に対し、荷重をかけてシールすると同時に立体的に容器形状に成形する工程である。
加熱工程20A、成型工程20Bは、まず容器底部に対して実施する。容器底部成型の後に内容物充填を実施し、その後容器上部の密封、成型を行うために再度、加熱工程20A、成型工程20Bを実施する。
本実施形態の紙容器用積層シート及び紙容器の製造方法の一例を示す。図3は、本発明に基づく一実施形態に係る紙容器用積層シートの製造例を説明する概念図である。図4は、本発明に基づく一実施形態に係る紙容器の製造工程の一例を説明する図である。
まず、図3(a)のように、予め接着剤を塗工したバリアフィルム層5に対し、シーラント層6を構成する樹脂を押出コーティング法によって積層した積層シート(5,6)を製造する。
次に、図3(b)のように、上記の製造した積層シート(5,6)と紙層2に対して、バブリング抑制層3と接着層4の共押出ラミネートを行い、積層シート(2〜6)を製造する。
次に、図3(c)のように、上記の製造した積層シート(2〜6)と熱可塑性樹脂層1とを押出成形によって積層して、順次、紙容器用積層シート10とし、その紙容器用積層シート10をロール状とする。
図4(a)のように、製造した紙容器用積層シート10からシート状にカットして、図4(b)のようなブランク材を得る(打ち抜き工程)。
次に、図4(c)のように、組み立てやすいように、ブランク材に折り目を付ける罫線工程を行う。
次に、図4(d)のように、筒状に成形する。
次に、図4(e)のように、筒状とした成形品における底部側のシーラント層6側(内面)および熱可塑性樹脂1側(外面)をホットエアにて加熱し(加熱工程20A)、シールすることで容器の底部を閉塞する成形処理を実行する。(成形工程20B)
次に、図4(f)のように、トップ側から内容物を充填する(充填工程)。
次に、図4(g)のように、トップ側のシーラント層6側の面(内面)および熱可塑性樹脂1側(外面)をホットエアにて加熱し(加熱工程20A)、シールすることで容器のトップ部を閉塞する成形処理を実行する。(成形工程20B)
シーラント層6として予め片面にコロナ処理を施したLDPEフィルム(厚み55μm)と、バリアフィルム層5として片面にシリカ蒸着、反対側の面にコロナ処理を施したPETフィルム(厚み12μm)を用意し、シリカ蒸着面とLDPEフィルムのコロナ処理面を、ウレタン系接着剤を用いてドライラミネート法にて積層し、バリアフィルム層5/シーラント層6の積層シートを作製した。また、バリアフィルム層5/シーラント層6の積層シートにおけるバリアフィルム層5側に露出しているPET面に対してコロナ処理を行った。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂をLDPE(旭化成(株)製 L1640、溶融張力0.05N)に変更した以外は実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、L2340(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/LDPE(L1640、溶融張力0.05N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂を、LDPE(旭化成(株)製 LC500、溶融張力0.04N)に変更した以外は、実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、LDPE(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/LDPE(LC500、溶融張力0.04N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂をLDPE(旭化成(株)製 M2629 溶融張力0.09N)に変更した以外は、実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、LDPE(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/LDPE(M2629、溶融張力0.09N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、溶融張力0.02N、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂をLDPE(日本ポリエチレン(株)製 LC522 溶融張力0.09N)に変更した以外は、実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、LDPE(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/LDPE(LC522、溶融張力0.09N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、溶融張力0.02N、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂をEMAA(三井デュポンポリケミカル(株)製 AN4228C 溶融張力0.02N)に変更した以外は、実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、LDPE(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/EMAA(AN4228C、溶融張力0.02N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、溶融張力0.02N、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂をLDPE(旭化成(株)製 L6810、溶融張力0.03N)に変更した以外は、実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、LDPE(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/LDPE(L6810、溶融張力0.03N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂を、LDPE(旭化成(株)製 M6520、溶融張力0.007N)に変更した以外は、実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、LDPE(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/LDPE(M6520、溶融張力0.007N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
実施例1のバブリング抑制層3の樹脂を、PP(日本ポリプロ(株)製 MFX3、溶融張力0.007N)に変更した以外は、実施例1と同様に積層シートを作製した。
得られた積層シートの構成は、LDPE(L2340、厚み18μm)/紙(坪量380g/m2)/PP(MFX3、溶融張力0.16N、厚み20μm)/EMAA(AN4228C、厚み10μm)/シリカ蒸着PETフィルム(厚み12μm)/LDPE(厚み55μm)である。
上記で作製した実施例1〜5および比較例1〜4についてバブリング耐性を評価した結果を表1に示した。
シーラント層6側からヒートガン7((株)高儀製 アースマンHG−1450B)にて240℃のホットエアを2cmの距離をあけて噴射したときにバブリングが発生した時間を測定した。比較例1のEMAAのバブリング発生時間を基準とし、バブリング発生までの時間が長ければ○、短ければ×と判定した。
2…紙層
3…バブリング抑制層
4…接着層
5…バリアフィルム層
6…シーラント層
10…紙容器用積層シート
Claims (7)
- 紙層の一方の面側に、バブリング抑制層、接着層、バリアフィルム層及びシーラント層がこの順に積層し、前記紙層の他方の面側に熱可塑性樹脂層が積層した紙容器用積層シートであって、
前記バブリング抑制層は、低密度ポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレンを含む樹脂で構成されており、
前記樹脂の溶融張力が0.04N以上0.09N以下であることを特徴とする紙容器用積層シート。 - 前記バブリング抑制層と前記記接着層の膜厚の和が20μm以上40μm以下で、且つ前記バブリング抑制層の厚みが10μm以上35μm以下で、且つ前記接着層の厚みが5μm以上10μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の紙容器用積層シート。
- 前記接着層と前記バリアフィルム層のラミネート強度が2N/15mm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の紙容器用積層シート。
- 前記接着層は、無添加のポリエチレン、接着成分を含むポリエチレン、エチレン−アクリル酸共重合体のいずれかを含んだ樹脂で構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の紙容器用積層シート。
- 前記バリアフィルム層が、以下の(1)から(3)の中から選ばれるいずれかのフィルムであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の紙容器用積層シート。
(1)金属の蒸着膜を設けたPETフィルム
(2)無機酸化物の蒸着膜を設けたPETフィルム
(3)アルミニウム箔とPETフィルムの積層フィルム - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の紙容器用積層シートを容器形状に成形してなる紙容器。
- 前記紙容器の形状が、ゲーゲルトップ型形状、カップ形状、又は円筒形状のいずれかの形状であることを特徴とする請求項6に記載の紙容器。
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