JP2022047776A

JP2022047776A - 紙容器

Info

Publication number: JP2022047776A
Application number: JP2020153739A
Authority: JP
Inventors: 直也浦川; Naoya URAKAWA; 俊輔矢島; Shunsuke Yajima; 実川▲崎▼; Minoru Kawasaki
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2022-03-25

Abstract

【課題】本発明の解決しようとする課題は、三次元形状を有する紙容器であって、能率良く生産することができ、しかも使用後には紙とプラスチック層を容易に分離することが可能な紙容器を提案するものである。【解決手段】紙基材３とライナー材４とからなる積層体２を三次元成形してなるトレー型紙容器であって、水平な底部５と、底部から立ち上がる側壁部６と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部７とを有し、紙基材は、坪量が３０ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下であり、紙基材とライナー材の剥離強度が、１Ｎ／１５ｍｍ以上１０Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする紙容器である。【選択図】図１

Description

本発明は紙容器に関し、特に紙基材とライナー材とからなる積層体を三次元成形してなるトレー型紙容器であり、廃棄時には紙基材とライナー材とを容易に分離することのできる紙容器に関する。

化石資源を原料とするプラスチック製の容器が広く用いられているが、廃プラスチックによる海洋汚染問題等、地球環境保護の観点から、再生産可能な資源であり、生分解性を有する木材を原料とする紙を用いた容器が注目されている。特許文献１に記載された紙容器は、予め所定の形状に打ち抜いた紙ベースを真空圧空成型型内に装着し、上からライナーとなるプラスチックシートを被せて真空圧空成型によって一体化した紙容器である。この方法によれば、三次元形状の紙容器が得られるが、生産性が悪いため安価に製造することはできない。また三次元形状とは言っても平面の集合である多面体形状であり、曲面を伴う三次元形状ではない。

紙に能率良く三次元形状を付与する方法としては、プレス機による型押しがある。あまり深い形状は無理であるが、この方法によれば三次元形状の紙容器を能率良く生産することができる。

一方、牛乳パックのような紙容器は、紙以外のプラスチック層がわずかであるため、紙とプラスチック層を分離しなくても紙としてリサイクルが可能であるが、三次元成形によって曲面を含むトレー形状の容器を成形する場合、ある程度のプラスチック層厚が必要であり、使用後に紙としてリサイクルする為には、紙とプラスチック層を容易に分離できることが望まれている。

国際公開第２０１９／１７７６５２号公報

本発明の解決しようとする課題は、三次元形状を有する紙容器であって、能率良く生産することができ、しかも使用後には紙とプラスチック層を容易に分離することが可能な紙容器を提案するものである。

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、紙基材とライナー材とからなる積層体を三次元成形してなるトレー型紙容器であって、水平な底部と、底部から立ち上がる側壁部と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部とを有し、紙基材は、坪量が３０ｇ／ｍ^２以上７００ｇ／ｍ^２以下であり、紙基材とライナー材の剥離強度は、１Ｎ／１５ｍｍ以上１０Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする紙容器である。

本発明に係る紙容器は、適切な紙基材を用いることで三次元成形性を確保すると共に、紙基材とライナー材の剥離強度を適切に設定することで使用後の分別廃棄を容易としたものである。

紙基材は、引張破断伸びが、ＭＤ方向（流れ方向、抄紙方向）２％以上１２％以下、Ｔ
Ｄ方向（垂直方向、幅方向）０．５％以上１５％以下であり、引張強さが、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であっても良い。

紙基材の坪量は、１００ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２以下とすることがより望ましい。また、紙基材の引張破断伸びについては、ＭＤ方向３％以上１１％以下、ＴＤ方向１％以上１４％以下であることがより望ましい。また、紙基材の引張強さについては、ＭＤ方向で１００Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向で８０Ｎ／１５ｍｍ以上３００Ｎ／１５ｍｍ以下であることがより望ましい。さらに紙基材とライナー材の剥離強度については、３Ｎ／１５ｍｍ以上７Ｎ／１５ｍｍ以下であることがより望ましい。

本発明に係る紙容器は、フランジ部に、蓋材が密着されて封止されていても良い。また、フランジ部に、紙基材からライナー材を剥がすきっかけとなる剥離開始部を有することができる。

本発明に係る紙容器は、成形性の良好な紙基材とライナー材とからなる積層体を三次元成形してなるトレー型紙容器であって、水平な底部と、底部から立ち上がる側壁部と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部とを有するトレー形状であるため、プレス機を用いた絞り成形による生産が可能である。このため、生産の能率が良く、従って安価に生産できる。

紙基材とライナー材との剥離強度を適切に設定することにより、製造時における剥離を防ぎつつ、使用後の廃棄に当たっては、紙基材とライナー材との分別を容易にすることができる。

フランジ部に、紙基材からライナー材を剥がすきっかけとなる剥離開始部を設けた場合には、紙基材とライナー材との分別がさらに容易となる。

図１は、本発明に係る紙容器の一実施態様を示した平面模式図である。図２は、図１のＡ－Ａ´断面を示した断面模式図である。図３は、本発明に係る紙容器の他の実施態様を示した断面模式図である。図４は、本発明に係る紙容器の一実施態様を示した断面模式図であり、剥離開始部の一例を示したものである。図５は、本発明に係る紙容器の一実施態様を示した断面模式図であり、剥離開始部の他の例を示したものである。図６は、本発明に係る紙容器の一実施態様を示した断面模式図であり、剥離開始部の他の例を示したものである。

以下図面を参照しながら、本発明に係る紙容器について詳細に説明する。図１は、本発明に係る紙容器の一実施態様を示した平面模式図である。図２は、図１のＡ－Ａ´断面を示した断面模式図である。本発明に係る紙容器１は、紙基材３とライナー材４とからなる
積層体２を三次元成形してなるトレー型紙容器である。水平な底部５と、底部５から立ち上がる側壁部６と、側壁部６の上端から延設された水平なフランジ部７とを有する。

本発明に係る紙容器の特徴として、紙基材は、坪量が３０ｇ／ｍ^２以上７００ｇ／ｍ^２以下であり、紙基材の引張破断伸びは、ＭＤ方向（流れ方向）２％以上１２％以下、ＴＤ方向（垂直方向）０．５％以上１５％以下であり、引張強さは、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であり、紙基材３とライナー材４の剥離強度は、１Ｎ／１５ｍｍ以上１０Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする。

このように、紙基材３の坪量、引張破断伸び、引張強さをそれぞれＭＤ方向（Machine Direction＝流れ方向、抄紙方向）とＴＤ方向（Transverse Direction＝垂直方向、幅方向）それぞれの値の範囲を規定することにより、三次元成形性が確保される。

また、紙基材３とライナー材４の剥離強度を、１Ｎ／１５ｍｍ以上１０Ｎ／１５ｍｍ以下とすることにより、成形時の剥離を防止しつつ使用後の分別を容易ならしめることが可能となる。

紙基材３の坪量は、前述の通り３０ｇ／ｍ^２以上７００ｇ／ｍ^２以下であることが必要であるが、さらに好ましくは、１００ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２以下である。３０ｇ／ｍ^２未満であるとライナー材との貼り合わせ加工が困難となり、７００ｇ／ｍ^２を超える場合には、紙が頑丈になり過ぎてトレイ形状に成形するのが困難となる。

紙基材３の引張破断伸びは、ＭＤ方向（流れ方向）２％以上１２％以下、ＴＤ方向（垂直方向）０．５％以上１５％以下であることが必要であるが、さらに好ましくは、ＭＤ方向３％以上１１％以下、ＴＤ方向１％以上１４％以下である。ＭＤ方向が２％未満、ＴＤ方向が０．５％未満であると成形時に伸びが足りずに破けてしまうことがある。ＭＤ方向１２％、ＴＤ方向１５％を超えるような紙は製造するのが困難であり、現実的でない。

紙基材３の引張強さについては、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であることが必要であるが、さらに好ましくは、ＭＤ方向で１００Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向で８０Ｎ／１５ｍｍ以上３００Ｎ／１５ｍｍ以下である。ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ未満、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ未満であると、強度が足りず成形時に破れてしまうことがある。また、ＭＤ方向５００Ｎ／１５ｍｍ、ＴＤ方向４００Ｎ／１５ｍｍを超えるような紙は固すぎて成形加工が困難であり、現実的でない。

紙基材３とライナー材４の剥離強度は、１Ｎ／１５ｍｍ以上１０Ｎ／１５ｍｍ以下であることが必要であるが、さらに好ましくは、３Ｎ／１５ｍｍ以上７Ｎ／１５ｍｍ以下である。１Ｎ／１５ｍｍ未満であると、成形加工時に剥がれ易くなり、１０Ｎ／１５ｍｍを超えるようであると、剥離が円滑でなくなる。

紙容器の形状については、図１の例に限定されることはなく、円形、楕円形、正方形、長方形、星型など成形できるものであれば任意である。フランジ部、底部、側壁部等にしわが入らない形状であることが必要である。

積層体２を構成する紙基材３の材質については、特に制約は無く、目的とする形状に対する成形性があれば良い。例を挙げれば、マニラボール、白ボール等の白板紙や、黄・チップボール、色板紙、段ボール原紙、アート紙、コート紙、カード原紙、クラフト紙等である。

ライナー材４の材質としては、成形可能な合成樹脂フィルムを単体または複合して用いることができる。一例を挙げれば、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、無延伸ポリプロピレン樹脂（ＣＰＰ）、ヒートシーラブルポリエチレンテレフタレート樹脂（ＨＳ－ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリアクリロニトリル樹脂（ＰＡＮ）、各種生分解性樹脂が使用できる。生分解性樹脂の例としては、ポリブチレンサクシネート樹脂（ＰＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリヒドロキシアルカン酸樹脂（ＰＨＡ）、ポリ（ブチレンアジペート／テレフタレート）樹脂（ＰＢＡＴ）、ポリカプロラクトン樹脂（ＰＣＬ）、ポリ（ヒドロキシブチレート／ヒドロキシヘキサノエート）樹脂（ＰＨＢＨ（登録商標））等が挙げられる。

ライナー材４として、紙基材／接着樹脂／バリアシーラントのように、最内層にバリア性のあるシーラントを用いても良い。バリアシーラントとしては、ダイヤミロンＭＦ（三菱ケミカル社製）、マルチトロンＺＥＸ（タマポリ社製）等が挙げられる。

またライナー材４としては、例えばＰＥ／ＥＶＯＨ／ＰＥのように２層以上を共押出して製膜された多層フィルムを用いることもできる。

紙基材３とライナー材４の剥離機構として、紙基材表面に熱接着を阻害する剥離ワニスを塗布する方法もある。剥離ワニスとしては、ポリエチレンワックス系、ポリアミド系、シリコーン系など任意の市販品から選択することができる。

紙基材３とライナー材４の剥離機構として、紙基材表面にアクリル樹脂系粘着剤やゴム系粘着剤を塗布する方法もある。

図３は、本発明に係る紙容器１の他の実施態様を示した断面模式図である。この例では、フランジ部７に、蓋材８が装着されて密封されている。蓋材８とライナー材４とは、少なくとも１層以上の互いに易接着する素材であることが必要である。

蓋材８の構成としては、凝集剥離、界面剥離あるいは層間剥離できるイージーピールフィルムが好ましい。またトレイ側にイージーピール層があっても良い。

図４は、本発明に係る紙容器１の一実施態様を示した断面模式図であり、ライナー材４の剥離開始部１０の一例を示したものである。この例では、剥離開始部１０がフランジ部７において未接着部１１を形成しており、ライナー材４を剥がす際の手掛かりとなる。

図５は、本発明に係る紙容器１の一実施態様を示した断面模式図であり、剥離開始部１０の他の例を示したものである。この例では、フランジ部７においてライナー材４が紙基材３よりも突出してタブ１２を形成している。ライナー材４を剥がす際には、このタブが手掛かりとなる。

図６は、本発明に係る紙容器１の一実施態様を示した断面模式図であり、剥離開始部１０の他の例を示したものである。この例ではフランジ部７において紙基材３とライナー材４との界面に剥離ワニス層１３が形成されているため、図５の例よりもさらに容易にライナー材４を剥がすきっかけを得ることができる。以下実施例および比較例に基づいて本発明に係る紙容器について具体的に説明する。

＜実施例１＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、この表面に剥離ワニス（東洋インキ社
製ＰＥ６４剥離ワニスＣ）を塗布した後、厚さ３０μｍのポリエチレン樹脂フィルムを、厚さ１５μｍとなるポリエチレン樹脂による押出ラミネート法によって貼り合わせた。この積層体を用いて、成形加工を施し、底部形状が円形の紙容器（トレイ）を作製した。フランジ部は平坦であり、側壁部や底部にもシワや折り目は認められなかった。

得られた紙容器について、剥離強度、分離性、液漏れ、耐衝撃性の評価を行った。なお液漏れ、耐衝撃性は、容器としての基本的な要求品質項目である。
＜剥離強度＞：ライナー材と紙基材の剥離強度を測定（Ｎ／１５ｍｍ）
＜分離性＞：パネラー３０人にライナー材と紙基材の剥離性を評価して貰い、２７人以上が分離し易いと判断した場合を◎、２４人以上が分離し易いと判断した場合を〇とした。２４人未満の場合を△、分離できない場合を×とした。
＜液漏れ＞：浸透液を入れて１ヶ月経時保存（温度４０℃、湿度７５％）し、液漏れが生じなかったものを〇とした。
＜耐衝撃性＞：ＪＩＳＺ０２００に準拠し、２００ｇの内容物を封入した後、落下、振動試験を実施し、ライナー材と紙基材が分離しなければ〇とした。

＜実施例２＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、この表面に剥離ワニスを塗布した後、ライナー材として厚さ５０μｍのポリエチレン系多層バリアフィルムを用いて、ポリエチレン樹脂による押出ラミネートの厚さを１８μｍとした。紙容器の底部形状を楕円形とした。それ以外は、実施例１と同様にし、同様に評価した。

＜実施例３＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、ライナー材と紙基材の貼り合わせ方法として粘着剤（トーヨーケム社製ＢＰＳ５２９６）を用いた。剥離ワニスは使用しなかった。紙容器の底部形状を四角形とした。それ以外は、実施例１と同様にして、同様に評価した。

＜実施例４＞
坪量２２１ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、ライナー材として厚さ２５μｍのヒートシーラブルＰＥＴを熱ラミネートして積層体を作製した。剥離ワニスは使用しなかった。紙容器の底部形状を四角形とした。それ以外は実施例１と同様である。

＜実施例５＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、ライナー材として厚さ５０μｍのＰＰ系多層バリアフィルムを用い、ポリエチレン樹脂による押出ラミネートの厚さを１８μｍとした。紙容器の底部形状を長方形とした。それ以外は、実施例１と同様である。

＜実施例６＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、この表面にヒートシールニスを塗布した後、厚さ５０μｍのポリエチレン系多層バリアフィルムを、熱接着したものを積層体とした。剥離ニスは使用しなかった。それ以外は、実施例１と同様である。

＜実施例７＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、この表面に剥離ワニスを塗布せずに、ライナー材として厚さ５０μｍのポリエチレン系多層バリアフィルムを用いて、ポリエチレン樹脂による押出ラミネートの厚さを１８μｍとした。それ以外は、実施例１と同様にし、同様に評価した。

＜実施例８＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、この表面に厚さ２５ミクロンのポリブチレンサクシネート樹脂（ＰＢＳ）フィルムを熱ラミネートして積層体を得た。紙容器の底部形状を四角形とした。それ以外は、実施例１と同様である。

＜実施例９＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２のバリア紙を紙基材として使用し、この表面に厚さ２５ミクロンのポリブチレンサクシネート樹脂（ＰＢＳ）フィルムを熱ラミネートして積層体を得た。紙容器の底部形状を四角形とした。それ以外は、実施例１と同様である。

＜実施例１０＞
剥離ワニスの塗布量を調整することにより、剥離強度を大きくした以外は実施例１と同様にして積層体を作製し、同様に評価した。

＜実施例１１＞

剥離ワニスの塗布量を調整することにより、剥離強度を大きくした以外は実施例１と同様にして積層体を作製し、同様に評価した。

＜比較例１＞
剥離ワニスの塗布量を調整することにより、剥離強度を小さくした以外は実施例１と同様にして積層体を作製し、同様に評価した。

＜比較例２＞
剥離ワニスの塗布量を調整することにより、剥離強度を小さくした以外は実施例１と同様にして積層体を作製し、同様に評価した。

＜比較例３＞
剥離ワニスの塗布量を調整することにより、剥離強度を大きくした以外は実施例１と同様にして積層体を作製し、同様に評価した。

＜比較例４＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、特許文献１に記載されたような方法によって紙容器を作製した。フランジ形状は切れ目のないフラットな形状とした。この表面に厚さ２５ミクロンのヒートシーラブルＰＥＴフィルムを貼り合わせた。紙容器の底部形状は四角形である。実施例１と同様に評価した。

＜比較例５＞
坪量３１０ｇ／ｍ^２の紙を紙基材として使用し、特許文献１に記載されたような方法によって紙容器を作製した。フランジ形状は切れ目がある形状とした。この表面に厚さ２５ミクロンのヒートシーラブルＰＥＴフィルムを貼り合わせた。紙容器の底部形状は四角形である。実施例１と同様に評価した。

＜比較例６＞
市販の紙絞りトレーについて同様に評価した。積層体の構成は、紙基材の表面にポリエチレン樹脂が貼り合わせてあり、詳細な構成は不明である。

以上実施例１～１１、比較例１～６について評価した結果を表１にまとめた。

比較例４、５のサンプルは、フランジ部あるいはトレイ部に切れ目、折り目があるため、耐衝撃性に弱い。市販の紙トレイである比較例６は、衝撃には強いものの、フランジ部にシワがあるため、液漏れし易く、またライナー材を綺麗に剥がすことができなかった。実施例の紙容器は、フランジ部およびトレイ部に切れ目や折れ目がないため、耐衝撃性や液漏れに対して優れた容器である。また剥離強度を１～１０Ｎ／１５ｍｍとすることによりライナー材を綺麗に剥がすことができ、耐衝撃性にも強い紙容器となる。

１・・・紙容器
２・・・積層体
３・・・紙基材
４・・・ライナー材
５・・・底部
６・・・側壁部
７・・・フランジ部
８・・・蓋材
９・・・タブ
１０・・・剥離開始部
１１・・・未接着部
１２・・・タブ
１３・・・剥離ワニス層

Claims

紙基材とライナー材とからなる積層体を三次元成形してなるトレー型紙容器であって、水平な底部と、底部から立ち上がる側壁部と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部とを有し、紙基材は、坪量が３０ｇ／ｍ^２以上７００ｇ／ｍ^２以下であり、紙基材とライナー材の剥離強度は、１Ｎ／１５ｍｍ以上１０Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする紙容器。
紙基材の引張破断伸びが、ＭＤ方向（流れ方向）２％以上１２％以下、ＴＤ方向（垂直方向）０．５％以上１５％以下であり、引張強さが、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の紙容器。
紙基材の坪量が、１００ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２以下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。
紙基材の引張破断伸びが、ＭＤ方向３％以上１１％以下、ＴＤ方向１％以上１４％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の紙容器。
紙基材の引張強さが、ＭＤ方向で１００Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向で８０Ｎ／１５ｍｍ以上３００Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の紙容器。
紙基材とライナー材の剥離強度が、３Ｎ／１５ｍｍ以上７Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の紙容器。
フランジ部に、蓋材が装着されて密封されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の紙容器。
フランジ部に、紙基材からライナー材を剥がすきっかけとなる剥離開始部を有することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の紙容器。