JP2024008783A - 蒸着紙用原紙、蒸着紙、包装袋、積層体、及び液体紙容器 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、折り曲げ加工を行った後においても、蒸着紙のガスバリア性を維持する技術の研究が行われてきた。
〔1〕 紙基材の少なくとも一方の面に、クレーコート層及び樹脂層を前記紙基材側からこの順に有し、
前記クレーコート層は、無機顔料及びバインダーを含有し、
前記クレーコート層における、前記バインダーに対する前記無機顔料の質量比(無機顔料/バインダー)は、25/75以上75/25以下であり、
前記クレーコート層の塗工量(固形分換算)が、8g/m2以上20g/m2以下である、蒸着紙用原紙。
〔2〕 前記無機顔料が、カオリン及び炭酸カルシウムからなる群より選択される1種以上を含む、〔1〕に記載の蒸着紙用原紙。
〔3〕 前記バインダーが、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-ブタジエン系樹脂、及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上を含む、〔1〕又は〔2〕に記載の蒸着紙用原紙。
〔4〕 前記樹脂層が、ポリウレタン系樹脂及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上を含む、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の蒸着紙用原紙。
〔5〕 〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の蒸着紙用原紙と蒸着層とを有し、
前記蒸着層は、前記蒸着紙用原紙の前記樹脂層上に設けられている、蒸着紙。
〔6〕 〔5〕に記載の蒸着紙を用いてなる、包装袋。
〔7〕 熱可塑性樹脂層、〔5〕に記載の蒸着紙、及びシーラント層をこの順に有する、積層体。
〔8〕 〔7〕に記載の積層体を備える、液体紙容器。
また、上記蒸着紙用原紙を用いることで、ガスバリア性に優れ、折り曲げ加工がされた後も優れたガスバリア性を維持できる蒸着紙を提供することができる。
さらには、上記蒸着紙を用いることで、包装袋、積層体及び液体紙容器を提供することができる。
また、本明細書において、「層上」とは、該層の直上の位置(すなわち、該層に隣接する位置)、又は該層との間に任意の層を介した配置を意味する。
本開示の一実施態様に係る蒸着紙用原紙は、紙基材の少なくとも一方の面に、クレーコート層及び樹脂層を前記紙基材側からこの順に有する。クレーコート層は、無機顔料及びバインダーを、バインダーに対する無機顔料の質量比(無機顔料/バインダー)が25/75以上75/25以下となる量で含有する。また、クレーコート層の塗工量(固形分換算)は、8g/m2以上20g/m2以下である。
本実施形態の蒸着紙用原紙を用いることで、折り曲げ加工の有無を問わず、高いガスバリア性、特に高い酸素バリア性及び水蒸気バリア性を示す蒸着紙を得ることができる。なお、本明細書では、折り曲げ加工がされた後もガスバリア性を維持できる特性を、「加工
耐性」と称することがある。
本実施形態における紙基材を構成するパルプは、植物由来のパルプを主成分とすることが好ましく、木材パルプを主成分とすることがより好ましい。木材パルプとしては、例えば、広葉樹パルプ、針葉樹パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、綿パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、竹パルプ等が挙げられる。紙基材は、本発明の効果を損なわない限り、パルプ繊維以外の材料、例えばレーヨン繊維、ナイロン繊維等の合成繊維を含有していてもよい。
紙基材のサイズ度は、特に限定されないが、ガスバリア性を向上させる観点から、JIS P 8122:2004に準ずるステキヒトサイズ度を1秒以上とすることが好ましい。紙基材のサイズ度の上限は、特に制限されないが、好ましくは100秒以下、より好ましくは30秒以下である。紙基材のサイズ度は、内添サイズ剤の種類、内添サイズ剤の含有量、パルプの種類、平滑化処理等によって制御することができる。
前記パルプスラリーは、木材又は非木材の原料チップから、蒸解、洗浄、漂白等の工程を経て得られる。蒸解工程、洗浄工程、漂白工程等は、公知の方法又はそれに準ずる方法に従って行うことができる。これらの工程を経て得られたパルプスラリーは、さらに、水の存在下で叩解される。
紙基材の坪量は、特に限定されないが、包装袋などの軟包装用途の場合は、好ましくは20g/m2以上、より好ましくは30g/m2以上、さらに好ましくは40g/m2以上、また、好ましくは500g/m2以下、より好ましくは400g/m2以下、さらに好ましくは200g/m2以下、さらにより好ましくは150g/m2以下、特に好ましくは100g/m2以下である。紙基材の坪量は、液体紙容器用途の場合は、好ましくは100g/m2以上、より好ましくは200g/m2以上、さらに好ましくは300g/m2以上であり、そして、好ましくは1000g/m2以下、より好ましくは700g/m2以下、さらに好ましくは400g/m2以下である。紙基材層の坪量が100g/m2以上であることで、積層体に十分な強度を付与でき、液体紙容器用途に好適に使用できる。また、紙基材の坪量が1000g/m2以下であることで、液体紙容器への加工耐性、輸送時の負荷低減が期待できる。なお、紙基材の坪量は、JIS P 8124:2011に準拠して測定される。
紙基材の厚さは、特に限定されないが、包装袋などの軟包装用途の場合は、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは20μm以上であり、また、好ましくは200μm以下、好ましくは150μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは75μm以下である。紙基材の厚さは、液体紙容器用途の場合は、好ましくは100μm以上、より好ましくは300μm以上であり、そして、好ましくは1000μm以下、より好ましくは800μm以下である。なお、紙基材の厚さは、JIS P 8118:2014に準拠して測定される。
紙基材の密度は、成形加工性の観点から、好ましくは0.5/cm3以上、より好ましくは0.6/cm3以上、また、好ましくは1.2g/cm3以下、より好ましくは1.0g/cm3以下である。なお、紙基材の密度は、上述した方法により測定される紙基材の坪量及び厚さから算出される。
紙基材の蒸着層を設ける側の面の王研式平滑度は、均一な蒸着層を得る観点から、好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上、さらに好ましくは100秒以上、さらにより好ましくは300秒以上、また、好ましくは1000秒以下である。なお、紙基材の王研式平滑度は、JIS P 8155:2010に準拠して測定される。
本実施形態の蒸着紙用原紙は、クレーコート層を、前記紙基材と後述する樹脂層との間に有する。これにより、紙基材を目止めし、平滑化させることができ、より平坦な樹脂層を形成することができる。また、その結果、樹脂層上に均一な蒸着層を形成でき、蒸着紙のガスバリア性を向上することができる。
クレーコート層に含まれる無機顔料としては、特に限定されないが、例えば、カオリン、タルク、マイカ、炭酸カルシウム等が挙げられる。無機顔料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。中でも、無機顔料は、カオリン及び炭酸カルシウムからなる群より選択される1種以上を含むことが好ましく、カオリンを含むことがより好ましい。
無機顔料のアスペクト比は、以下の方法により算出される。まず、蒸着紙用原紙の厚さ方向断面の電子顕微鏡写真を撮影し、少なくとも30個の無機顔料の長さ及び厚さを測定し、算術平均することにより平均長さ及び平均厚さを求める。次いで、無機顔料の平均長さを平均厚さで除した値を無機顔料のアスペクト比として求める。
クレーコート層に含まれるバインダーとしては、特に限定されないが、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂;エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体等のオレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体;スチレン-ブタジエン系樹脂;(メタ)アクリル系(共)重合体;ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂;等が挙げられ、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂、オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合、スチレン-ブタジエン系樹脂、及びポリエステ
ル系樹脂から選択される1種以上であることが好ましく、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-ブタジエン系樹脂、及びポリ乳酸から選択される1種以上であることがより好ましい。より詳細には、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂及びスチレン-ブタジエン系樹脂は、安価であるため、製造コストを低減することができる点で好ましく、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体は、高い成膜性を実現できる点で好ましく、ポリ乳酸は、生分解性樹脂であるため、環境負荷を低減できる点で好ましい。
エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体としては、市販品を使用してもよく、例えば、三井化学株式会社製「ケミパールS-100」、「ケミパールS-300」、「ケミパールS-500」;住友精化株式会社製「ザイクセンAC」;等が挙げられる。
スチレン-ブタジエン系樹脂としては、市販品を使用してもよく、例えば、BASF社製「Styronal ES7900」、「Styronal ES7902」、「Styronal ES316S」等が挙げられる。
ポリ乳酸としては、市販品を使用してもよく、例えば、中京油脂株式会社製「レゼムW-990」、ミヨシ油脂株式会社製「LANDY PL-3000」等が挙げられる。
クレーコート層の塗工量は、固形分換算で、通常8g/m2以上、好ましくは10g/m2以上、より好ましくは12g/m2以上、また、通常20g/m2以下、好ましくは18g/m2以下、より好ましくは16g/m2以下である。クレーコート層の塗工量が上記範囲内である蒸着紙用原紙を用いて製造した蒸着紙は、折り曲げ加工による蒸着層の損傷が生じにくく、折り曲げ加工後も優れたガスバリア性を維持することができる。
本実施形態の蒸着紙用原紙は、クレーコート層上に配置される樹脂層を有する。樹脂層を設けることで、蒸着紙の蒸着層と蒸着紙用原紙との密着性が向上し、ガスバリア性が向上する。また、樹脂層自体がガスバリア性を有することで、蒸着紙のガスバリア性を向上することもできる。
樹脂層に含まれる水懸濁性高分子としては、特に限定されないが、アルキッド樹脂;(メタ)アクリル系(共)重合体、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂;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等のオレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体;ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体(エチレン変性ポリビニルアルコール)等のビニルアルコール系樹脂;セルロース系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂;等が挙げられる。これらの中でも、水懸濁性高分子は、ビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、及びポリエステル系樹脂から選択される1種以上であることが好ましく、蒸着紙の生分解性及びリサイクル性のさらなる向上の観点から、ポリエステル系樹脂及びポリウレタン系樹脂から選択される1種以上であることがより好ましく、ポリウレタン系樹脂であることがさらに好ましい。
樹脂層に含まれるポリエステル系樹脂としては、特に限定されず、例えば水性溶媒中に分散(乳化を含む)可能なポリエステル系樹脂が挙げられ、好ましくは水性溶媒中に分散可能な生分解性ポリエステル系樹脂であり、より好ましくはポリ乳酸である。
樹脂層に含まれるポリウレタン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、水性溶媒中に分散(乳化を含む)可能なポリウレタン系樹脂が好ましく挙げられる。
優れたガスバリア性を有する。上記含有量は、1H-NMR等の公知の分析手法を用いて同定することができる。
ポリウレタン系樹脂は、25μm厚のシートを形成した際の23℃、50%RHにおける酸素透過度が、好ましくは100mL/(m2・day・atm)以下、より好ましくは50mL/(m2・day・atm)以下、さらに好ましくは25mL/(m2・day・atm)以下、特に好ましくは10mL/(m2・day・atm)以下である。なお、本明細書において、酸素透過度は、酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX-TRAN2/22)を使用し、23℃、50%RHの条件にて測定される。
ポリウレタン系樹脂のガラス転移温度は、蒸着紙の蒸着層の保護の観点、及び成膜性の観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは135℃以下である。ポリウレタン系樹脂のガラス転移温度の下限は、特に限定されないが、好ましくは50℃以上である。なお、ガラス転移温度は、JIS K 7122:2012に準拠して測定される。
樹脂層の塗工量は、特に限定されないが、固形分換算で、好ましくは0.1g/m2以上、より好ましくは0.5g/m2以上、さらに好ましくは1.0g/m2以上、また、好ましくは10.0g/m2以下、より好ましくは5.0g/m2以下、さらに好ましくは3.0g/m2以下である。
(坪量)
本実施形態の蒸着紙用原紙の坪量は、特に限定されないが、包装袋などの軟包装用途の場合は、好ましくは20g/m2以上、より好ましくは30g/m2以上、さらに好ましくは40g/m2以上、さらにより好ましくは50g/m2以上であり、また、好ましくは500g/m2以下、より好ましくは400g/m2以下、さらに好ましくは200g
/m2以下、さらにより好ましくは150g/m2以下、特に好ましくは100g/m2以下である。蒸着紙用原紙の坪量は、液体紙容器用途の場合は、好ましくは100g/m2以上、より好ましくは200g/m2以上、さらに好ましくは300g/m2以上であり、そして、好ましくは1000g/m2以下、より好ましくは700g/m2以下、さらに好ましくは500g/m2以下である。なお、蒸着紙用原紙の坪量は、JIS P 8124:2011に準拠して測定される。
本実施形態の蒸着紙用原紙の厚さは、特に限定されないが、包装袋などの軟包装用途の場合は、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは40μm以上、さらにより好ましくは50μm以上であり、また、好ましくは250μm以下、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは150μm以下、さらにより好ましくは100μm以下、特に好ましくは80μm以下である。蒸着紙用原紙の厚さは、液体紙容器用途の場合は、好ましくは100μm以上、より好ましくは200μm以上、さらに好ましくは300μm以上であり、そして、好ましくは1000μm以下、より好ましくは800μm以下である。なお、蒸着紙用原紙の厚さは、JIS P 8118:2014に準拠して測定される。
本実施形態の蒸着紙用原紙を製造する方法に制限はないが、紙基材の少なくとも一面上にクレーコート層を形成する工程と、クレーコート層上に樹脂層を形成する工程とを含むことが好ましい。
本開示の他の実施形態に係る蒸着紙は、上記蒸着紙用原紙と蒸着層とを有する。蒸着層は、蒸着紙用原紙の樹脂層上に設けられている。
蒸着層は、金属からなる層、セラミックスからなる層、及び炭素系材料からなる層の少なくともいずれかである。すなわち、蒸着層は、金属からなる層、セラミックスからなる層、炭素系材料からなる層、及びこれらの積層体(例えば、金属層とセラミックス層の積層体)のいずれであってもよい。なお、蒸着層が金属からなる層、セラミックスからなる層、及び炭素系材料からなる層のち2種以上の層の積層体である場合、各層の積層順は特に限定されない。例えば、蒸着層が金属層とセラミックス層との積層体である場合、金属層が、蒸着紙用原紙の樹脂層側であってもよく、セラミックス層が、蒸着紙用原紙の樹脂層側であってもよい。
蒸着層が金属からなる層である場合、金属の具体例としては、アルミニウム、チタン等が挙げられ、好ましくはアルミニウムである。金属は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。
蒸着層がセラミックスからなる層である場合、セラミックスの具体例としては、酸化ケイ素(シリカ)、酸化チタン(チタニア)、酸化アルミニウム(アルミナ)等が挙げられる。セラミックスは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。これらの中でも、セラミックスは、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムの少なくともいずれかであることが好ましい。
蒸着層が炭素系材料からなる層である場合、炭素系材料の具体例としては、ダイヤモンドライクカーボン、グラファイト、グラフェン等が挙げられ、好ましくはダイヤモンドライクカーボンである。炭素系材料は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組合せて用いてもよい。
また、蒸着層の厚さは、ガスバリア性の観点からは、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、さらに好ましくは20nm、さらにより好ましくは25nm以上、また、好ましくは80nm以下、より好ましくは70nm以下である。
さらに、蒸着層の厚さは、他層との密着性及びコストの観点からは、好ましくは4nm以上、より好ましくは5nm以上、また、好ましくは100nm以下、より好ましくは70nm以下、さらに好ましくは60nm以下である。
本実施形態の蒸着紙は、蒸着層上にオーバーコート層を有していてもよい。本実施形態の蒸着紙は、蒸着層を有することで一定のガスバリア性を示すが、蒸着層上にオーバーコート層を有することで、蒸着紙のガスバリア性をさらに向上することができる。また、折り曲げ加工による蒸着層の損傷を抑制したり、蒸着層が損傷した場合にガスバリア性を担保したりすることで、折り曲げ加工がされた後も蒸着紙のガスバリア性の低下を抑制することができる。
等のポリエステル系樹脂;等が挙げられる。これらの中でも、バインダーは、ビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、及びポリエステル系樹脂から選択される1種以上であることが好ましく、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリウレタン系樹脂、及びポリエステル系樹脂から選択される1種以上であることがより好ましく、蒸着紙のリサイクル性のさらなる向上の観点から、ポリウレタン系樹脂であることがさらに好ましい。また、バインダーは、水性溶媒中に分散(乳化を含む)可能な樹脂であることが好ましい。
エチレン-ビニルアルコール共重合体としては、市販品を使用してもよく、例えば、三菱ケミカル株式会社製「ソアノール16DX」、日本シーマ株式会社製「エバーソルブ#10」等が挙げられる。
本実施形態の蒸着紙は、蒸着層上にヒートシール層を有することが好ましい。ヒートシール層は、加熱により溶融接着する層であり、蒸着紙同士を相互に結合させることができる層である。ヒートシール層は、オーバーコート層を介して蒸着層上に配置されてもよい
し、蒸着層上に直接配置されてもよい。
エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体及びポリ乳酸としては、市販品を使用してもよく、例えばそれぞれ上述したものが挙げられる。
スチレン-(メタ)アクリル酸共重合体としては、市販品を使用してもよく、例えば、星光PMC株式会社製「XP-8829」、「SEIKOAT RE-2016」等が挙げられる。
(坪量)
本実施形態の蒸着紙の坪量は、特に限定されないが、包装袋などの軟包装用途の場合は、好ましくは20g/m2以上、より好ましくは30g/m2以上、さらに好ましくは40g/m2以上、さらにより好ましくは50g/m2以上、また、好ましくは500g/m2以下、より好ましくは400g/m2以下、さらに好ましくは200g/m2以下、さらにより好ましくは150g/m2以下、特に好ましくは100g/m2以下である。蒸着紙の坪量は、液体紙容器用途の場合は、好ましくは100g/m2以上、より好ましくは200g/m2以上、さらに好ましくは300g/m2以上であり、そして、好ましくは1000g/m2以下、より好ましくは700g/m2以下、さらに好ましくは500g/m2以下である。なお、蒸着紙の坪量は、JIS P 8124:2011に準拠して測定される。
本実施形態の蒸着紙の厚さは、特に限定されないが、包装袋などの軟包装用途の場合は、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは40μm以上、さらにより好ましくは50μm以上であり、また、好ましくは250μm以下、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは150μm以下、さらに好ましくは100μm以下、さらにより好ましくは80μm以下である。蒸着紙用原紙の厚さは、液体紙容器用途の場合は、好ましくは100μm以上、より好ましくは200μm以上、さらに好ましくは300μm以上であり、そして、好ましくは1000μm以下、より好ましくは800μm以下、さらに好ましくは600μm以下である。なお、蒸着紙用原紙の厚さは、JIS P 8118:2014に準拠して測定される。
[酸素透過度]
本実施形態の蒸着紙について、蒸着紙のオーバーコート層上(蒸着層上にオーバーコート層を介さずにヒートシール層を有する場合及びオーバーコート層上にヒートシール層を
有する場合は、ヒートシール層上)に厚さ20μmの無延伸ポリプロピレンフィルム(CPPフィルム)を貼合して積層シートを形成した場合において、JIS K 7126-2:2006に準拠して測定される、温度23℃、相対湿度50%における積層シートの酸素透過度が、2.0mL/m2・day・atm以下であり、好ましくは1.0mL/m2・day・atm以下、より好ましくは0.5mL/m2・day・atm以下である。下限は特に制限されないが、好ましくは0mL/m2・day・atm以上、0.05mL/m2・day・atm以上である。蒸着紙とCPPフィルムの貼合には、例えば、接着剤を使用する。接着剤の種類及び塗布量は、ガスバリア性を有さない限り特に限定されないが、例えば実施例に記載したとおりである。酸素透過度は、例えば、樹脂層を前述の最適な厚みにすること、樹脂層の平滑性を向上させること、蒸着層の厚さを増やすことにより小さくすることができる。ここで、「接着剤がガスバリア性を有さない」とは、JIS P 8117:2009に準拠して測定される王研式透気抵抗度が100秒以下の紙基材に、対象の接着剤を4g/m2塗布し、厚さ20μmのCPPフィルムを貼り合わせた積層シートについて、JIS K 7126-2:2006に準拠して測定される、温度23℃、相対湿度50%(50%RHと表記することもある)における酸素透過度が、2000mL/m2・day・atm以上であることを意味する。
本実施形態の蒸着紙の水蒸気透過度は、40℃、90%RHにおいて、1.5g/(m2・day)以下であることが好ましく、1.0g/(m2・day)以下であることがより好ましく、0.8g/(m2・day)以下であることがさらに好ましい。下限は特に制限されないが、好ましくは0g/(m2・day)以上、0.1g/(m2・day)以上、0.2g/(m2・day)以上である。なお、蒸着紙の水蒸気透過度は、JIS Z 0208:1976(カップ法)B法に準拠して測定される。水蒸気透過度は、例えば、樹脂層を前述の最適な厚みにすること、樹脂層の平滑性を向上させること、蒸着層の厚さを増やすことにより小さくすることができる。
本実施形態の蒸着紙を製造する方法に制限はないが、上記蒸着紙用原紙の樹脂層が設けられている面に蒸着層を形成する工程と、必要に応じて、蒸着層上にオーバーコート層を形成する工程と、蒸着層上又はオーバーコート層上にヒートシール層を形成する工程とを含むことが好ましい。
本実施形態の蒸着紙は、優れたガスバリア性を生かして、コーヒー、菓子、牛乳等の食品;医薬品;医療品;電子部品;等の包装用材料として好適に用いることができる。本実施形態の蒸着紙は、折り曲げ加工後も優れたガスバリア性を維持できることから、これらの中でも、包装紙、包装袋、蓋、ラベル等の軟包装用材料;ミルクカートンなどの液体容器(以下、液体紙容器とも称する);カップ、トレー、皿、蓋材、ラミネートチューブ等の包装容器;等に好適に用いることができる。包装される内容物は、液体、固体(粒状物、粉状物など)、ゲル体であってもよい。
本開示の他の実施形態に係る包装袋は、上記蒸着紙を用いてなる包装袋である。包装袋としては、例えば、スタンディングパウチ型、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型(ピローシール型)、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型、ガゼット型などの形態が挙げられる。
本開示の他の実施形態に係る積層体は、熱可塑性樹脂層、上記蒸着紙、及びシーラントをこの順に有する。本形態の積層体は、蒸着紙がバリア性を有していることにより、積層体を透過する酸素や水蒸気を大幅に抑制することができるため、液体紙容器に好適に用いられる。
本実施形態においては、上記蒸着紙は、ガスバリア性及び折り曲げ加工後のガスバリア性を確保する観点から、蒸着層上にオーバーコート層を有するものであることが好ましい。また、このオーバーコート層が蒸着紙の最外層であることがより好ましい。本実施形態の積層体は、上記蒸着紙が奏する効果を阻害しない限り、上記層以外の任意の層を有していてもよい。
積層体の坪量は、液体紙容器の形状保持の観点から、好ましくは100g/m2以上、より好ましくは200g/m2以上、さらに好ましくは300g/m2以上であり、そして、加工性及び輸送性の観点から、好ましくは1000g/m2以下、より好ましくは700g/m2以下、さらに好ましくは500g/m2以下である。
積層体の厚さは、液体紙容器の形状保持の観点から、好ましくは100μm以上、より好ましくは200μm以上、さらに好ましくは300μm以上であり、そして、加工性及び輸送性の観点から、好ましくは1000μm以下、より好ましくは800μm以下、さらに好ましくは600μm以下である。なお、積層体の厚さは、JIS P 8118:2014に準拠して測定される。
熱可塑性樹脂層は、例えば後述する液体紙容器を成形する際に液体紙容器の外側の面(印刷面)となる層であり、液体紙容器を成形する際に熱可塑性樹脂層とシーラント層とはヒートシールされる。
しくは低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)及び生分解性樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であり、さらに好ましくは低密度ポリエチレン(LDPE)及び直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)からなる群より選択される少なくとも1種であり、さらにより好ましくは低密度ポリエチレン(LDPE)である。ポリエチレンは、低コストであり、かつ適度な柔軟性を有するため、液体紙容器の材料として好ましく用いられる。
熱可塑性樹脂層の坪量は、特に限定されないが、シーラント層との接着性の観点から、好ましくは5g/m2以上、より好ましくは10g/m2以上であり、環境負荷低減の観点から、好ましくは40g/m2以下、より好ましくは30g/m2以下である。
シーラント層は、例えば液体紙容器を成形する際に液体紙容器の内側の面(接液面)となる層であり、液体紙容器を成形する際に熱可塑性樹脂層とシーラント層とはヒートシールされる。
シーラント層の形成方法は、特に制限されず、公知の方法又はこれに準ずる方法を適宜採用することができる。公知の方法又はこれに準ずる方法としては、樹脂を溶融して蒸着紙の上に押出積層する方法、及び樹脂を含むエマルションを蒸着紙に塗布する方法等が挙げられる。このとき、蒸着紙とシーラント層との密着性をより強固にするために、蒸着紙上にアンカー層を設けてもよい。シーラント層に用いる樹脂は、好ましくはポリエチレン、ポリエステル樹脂及び生分解性樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であり、より好ましくは低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、ポリエステル樹脂及び生分解性樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であり、さらに好ましくは低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)及びポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である。
シーラント層の坪量は、特に限定されないが、ヒートシール性の観点から、好ましくは10g/m2以上、より好ましくは15g/m2以上であり、環境負荷低減の観点から、好ましくは50g/m2以下、より好ましくは30g/m2以下である。
本開示のさらに他の実施形態は、上記積層体を備える液体紙容器である。上記積層体は、ガスバリア性に優れることから、液体全般の包装容器として好適に用いることができる
。本実施形態に係る液体紙容器は、公知の方法又はこれに準ずる方法により成形することで製造されるものである。液体紙容器の形状は、特に限定されず、例えば、屋根型(ゲーブルトップ型)、直方体型(フラットトップ型、ブリック型、ストレート型など)、三角錐型、スラントトップ型、正四面体型、カップ型、トレー型等の形状であってよい。また、液体紙容器は、ガスバリア性を損なわない限り、ストロー挿入穴、口栓、及び蓋材等を備えるものであってもよい。
(蒸着紙用原紙の作製)
カオリン(イメリス社製、Contour Xtreme、アスペクト比33)60質量部(固形分)と、スチレン-アクリル系樹脂バインダー(BASF社製、Acronal S504、ガラス転移温度5℃)40質量部(固形分)を混合し、クレーコート層用塗布液を調製した。紙基材(坪量50g/m2、紙厚62μm、片艶晒、王子エフテックス社製)の高平滑面(王研式平滑度500秒)上に、上記クレーコート層用塗布液をメイヤーバー塗工し、120℃で1分乾燥して、クレーコート層(固形分換算12g/m2)を形成した。次に、上記クレーコート層上に、25μm厚のシートを形成した際の酸素透過度(23℃、50%RH)が2.0mL/(m2・day・atm)であるポリウレタン系樹脂バインダーの水性分散液(三井化学株式会社製、タケラックWPB-341:ガラス転移温度130℃)をメイヤーバー塗工し、120℃で1分乾燥して、樹脂層(1g/m2)を形成し、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を得た。
上記蒸着紙用原紙の樹脂層上に、バッチ式真空蒸着装置を用いてアルミニウム蒸着層(厚さ50nm)を形成した。次いで、上記アルミニウム蒸着層上に、25μm厚のシートを形成した際の酸素透過度(23℃、50%RH)が2.0mL/(m2・day・atm)であるポリウレタン系樹脂バインダーの水性分散液(三井化学株式会社製、タケラックWPB-341)をメイヤーバー塗工し、120℃で1分乾燥して、オーバーコート層(0.5g/m2、厚さ:0.5μm)を形成した。さらにオーバーコート層の上にエチレン-メタクリル酸共重合体アンモニウム塩の水性分散液(有効分35質量%、ケミパールS-300、三井化学株式会社製)を有効分が20質量%となるように水で希釈し、メイヤーバー塗工し、120℃で1分間乾燥して、ヒートシール層(3g/m2)とし、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。なお、樹脂層及びオーバーコート層に使用したポリウレタン系樹脂について、1H-NMR測定を行ったところ、ポリイソシアネート由来の構成単位全量に対するメタキシリレンジイソシアネート由来の構成単位の含有量は、50モル%以上であった。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のカオリンを70質量部(固形分)とし、スチレン-アクリル系樹脂バインダーを30質量部(固形分)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のカオリンを50質量部(固形分)とし、スチレン-アクリル系樹脂バインダーを50質量部(固形分)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のカオリンを30質量部(固形分)とし、スチレン-アクリル共重合体バインダーを70質量部(固形分)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層の塗工量を8g/m2(固形分換算)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量59g/m2、厚さ65μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量62.5g/m2、厚さ68μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層の塗工量を16g/m2(固形分換算)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量67g/m2、厚さ69μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量70.5g/m2、厚さ72μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層の塗工量を20g/m2(固形分換算)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量71g/m2、厚さ71μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量74.5g/m2、厚さ74μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層の塗工量を8g/m2(固形分換算)としたこと以外、実施例2と同様にして、坪量59g/m2、厚さ65μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量62.5g/m2、厚さ68μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙の作製において、ヒートシール層を形成しなかったこと以外、実施例1と同様にして、坪量63.5g/m2、厚さ67μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙の作製において、ヒートシール層用塗布液をスチレン-アクリル酸共重合体の水性分散液(有効分48質量%、XP-8829、星光PMC社製)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙の作製において、オーバーコート層用塗布液をポリエステル系樹脂の酢酸エチル溶液(有効分30質量%、エリーテルUE-9800-30EA、ユニチカ株式会社製)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙の作製において、オーバーコート層用塗布液をエチレン-ビニルアルコール共重合体の水/アルコール溶液(有効分15質量%、ソアノール16DX、三菱ケミカル株式会社製)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙の作製において、オーバーコート層を形成しなかったこと以外、実施例1と同様にして、坪量66g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙の作製において、ヒートシール層の塗工量を6g/m2としたこと以外、実施例13と同様にして、坪量69g/m2、厚さ73μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のスチレン-アクリル系樹脂バインダーをエチレン-アクリル酸共重合体バインダー(有効分29.2質量%、ザイクセンAC、住友精化株式会社製、ガラス転移温度51℃)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のスチレン-アクリル系樹脂バインダーをスチレン-ブタジエン系ラテックス(有効分50質量%、Styronal
ES7900、BASF社製、ガラス転移温度-6℃)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のスチレン-アクリル系樹脂バインダーをポリ乳酸の水性分散液(有効分52質量%、レゼムW-990、中京油脂株式会社製)に変更し、樹脂層用塗布液をポリ乳酸の水性分散液(有効分52質量%、レゼムW-990、中京油脂株式会社製)に変更し、また、蒸着紙の作製において、ヒートシール層用塗布液をポリ乳酸の水性分散液(有効分52質量%、レゼムW-990、中京油脂株式会社製)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のカオリンを炭酸カルシウム(Brilliant-15、白石工業株式会社製、アスペクト比3)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、紙基材をフレキソ印刷用の片艶晒(坪量70g/m2、紙厚88μm、塗工面の王研式平滑度160秒、OKブリザード(フレキソ用)、王子マテリア社製)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、坪量83g/m2、厚さ93μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量86.5g/m2、厚さ96μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、紙基材を未晒軽包装原紙(坪量120g/m2、紙厚170μm、塗工面の王研式平滑度11秒、王子マテリア社製)に変更し、クレーコート層の塗工量を15g/m2としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量136g/m2、厚さ175μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量139.5g/m2、厚さ178μmの蒸着紙を得た。
アルミニウム蒸着層(50nm)を酸化ケイ素(シリカ)蒸着層(20nm)としたこと以外、実施例13と同様にして、坪量66g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
アルミニウム蒸着層(50nm)を酸化アルミニウム(アルミナ)蒸着層(20nm)としたこと以外、実施例13と同様にして、坪量66g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
アルミニウム蒸着層(50nm)をダイヤモンドライクカーボン蒸着層(20nm)としたこと以外、実施例13と同様にして、坪量66g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
アルミニウム蒸着層(50nm)を酸化ケイ素(シリカ)蒸着層(20nm)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
アルミニウム蒸着層(50nm)を酸化アルミニウム(アルミナ)蒸着層(20nm)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
アルミニウム蒸着層(50nm)をダイヤモンドライクカーボン蒸着層(20nm)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、紙基材を板紙(坪量330g/m2、紙厚456μm、塗工面の王研式平滑度11秒、OKピエナス、王子マテリア社製)に変更し、クレーコート層の塗工量を20g/m2とし、ヒートシール層を形成しなかったこと以外、実施例1と同様にして、坪量351g/m2、厚さ463μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量351.5g/m2、厚さ464μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のカオリンを80質量部(固形分)とし、スチレン-アクリル系樹脂バインダーを20質量部(固形分)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層用塗布液中のカオリンを20質量部(固形分)とし、スチレン-アクリル系樹脂バインダーを80質量部(固形分)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量63g/m2、厚さ67μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量66.5g/m2、厚さ70μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層の塗工量を6g/m2(固形分換算)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量57g/m2、厚さ65μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量60.5g/m2、厚さ68μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、クレーコート層の塗工量を25g/m2(固形分換算)としたこと以外、実施例1と同様にして、坪量76g/m2、厚さ71μmの蒸着紙用原紙を作製し、実施例1と同様にして、坪量79.5g/m2、厚さ75μmの蒸着紙を得た。
蒸着紙用原紙の作製において、紙基材を板紙(坪量330g/m2、紙厚456μm、塗布面の王研式平滑度11秒、OKピエナス、王子マテリア社製)に変更し、クレーコート層の塗工量を20g/m2とし、ヒートシール層を形成しなかったこと以外、比較例1と同様にして、坪量351g/m2、厚さ463μmの蒸着紙用原紙を作製し、比較例1と同様にして、坪量351.5g/m2、厚さ464μmの蒸着紙を得た。
実施例及び比較例で得た蒸着紙について、下記評価を行った。結果を表1~5に示す。
実施例及び比較例で得た蒸着紙を、質量700g、幅30cmのゴムローラーを使用して、塗工層が内側になるようにして一度折り曲げた(折り目の角度180°)。その後、ヒートシールチェッカー(商品名:エージレスシールチェック、三菱ガス化学株式会社製)を塗工層側から吹きつけ、120秒後に拭き取った。裏面の紙側折り目部分にヒートシールチェッカーが染みていないかを目視で確認し、下記基準に基づいて評価を行った。
A:直径1cm以下のスポット状の染みの数が1~3個であった。
B:直径1cm以下のスポット状の染みの数が4個以上あったか、直径1cm以上の染みが見られた。
(折り曲げ前の酸素透過度)
酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX-TRAN2/22)を使用し、温度23℃、相対湿度50%の条件にて、蒸着紙の酸素透過度を測定した。具体的には、実施例及
び比較例で得られた蒸着紙の塗工層表面に、イソシアネート系接着剤(DIC株式会社製、ディックドライLX-500を10質量部に対してディックドライKW―75を1質量部混合)を5g/m2塗布した後、厚さ20μmのCPPフィルム(北越化成株式会社製、GP-32)を貼合して積層シートを形成した。積層シートについて、JIS K7126-2:2006に準拠して、温度23℃、相対湿度50%における酸素透過度を測定した。酸素透過度の値が低いほど、蒸着紙の酸素バリア性が高いことを意味する。
加工耐性の評価として、折り曲げ後の酸素透過度も測定した。折り曲げ方法は、質量700g、幅30cmのゴムローラーを使用して、蒸着紙を一度折り曲げた後(折り目の角度180°)に開き、折れ線と垂直になる線で再度折り曲げた後(折り目の角度180°)に開き、前記積層シートを形成した後、酸素透過率測定装置の測定部の中央に、折れ線の交点が来るようにして酸素透過度を測定した。
横型ピロー包装機(FW3410/Bα8、株式会社フジキカイ製)を使用して、実施例及び比較例で得た蒸着紙から内寸14cm×22cmの空袋を作製した。酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX-TRAN2/22)と付属の紙パックアダプターを使用し、温度23℃、相対湿度50%の条件にて、前記空袋のパッケージでの酸素透過度を測定した。
(折り曲げ前の水蒸気透過度)
実施例及び比較例で得た蒸着紙の水蒸気透過度は、JIS Z 0208:1976(カップ法)B法(40℃±0.5℃、相対湿度90%±2%)に準拠して、塗工層を内側にして測定した。水蒸気透過度の値が低いほど、蒸着紙の水蒸気バリア性が高いことを意味する。
加工耐性の評価として、折り曲げ後の水蒸気透過度も測定した。折り曲げ方法は、質量700g、幅30cmのゴムローラーを使用して、蒸着紙を一度折り曲げた後(折り目の角度180°)に開き、折れ線と垂直になる線で再度折り曲げた後(折り目の角度180°)に開き、前記積層シートを形成した後、水蒸気透過率測定装置の測定部の中央に、折れ線の交点が来るようにして水蒸気透過度を測定した。
実施例27及び比較例5で得た蒸着紙の両面に、溶融した低密度ポリエチレン(ノバテックLD LC600A、日本ポリエチレン株式会社製)を押し出すことで、蒸着紙の表面及び裏面のそれぞれに厚さ20μm(坪量18.4g/m2)のLDPE層を有する、坪量388.3g/m2、厚さ504μmの積層体を得た。積層体の必要箇所に罫線を設け、所定の形状に打ち抜き、ブランク材を得た。次に、フレームシールにより胴部を貼り合わせて、筒状のスリーブを得た。続いて、この筒状スリーブを充填機に供給し、ボトム部を形成した後、トップ部をシールし、容量1000mLのゲーブルトップ型の液体紙容器を作製した。この液体紙容器について、酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX-TRAN2/22)と付属の紙パックアダプターを使用し、温度23℃、相対湿度50%の条件にて、前記液体紙容器での酸素透過度を測定した。
以上の結果から、実施例の蒸着紙は、包装袋及び液体紙容器等の包装用途に好適に用いることができるといえる。
回る場合(比較例1)、クレーコート層の塗工量が8~20g/m2の範囲を満たさない場合(比較例3、4)では、折り曲げ加工後に酸素バリア性及び水蒸気バリア性が著しく低下することがわかる。また、クレーコート層中の無機顔料/バインダーの比が25/75を下回る場合(比較例2)では、折り曲げ加工前の段階で酸素バリア性及び水蒸気バリア性に乏しく、折り曲げ加工後にはガスバリア性がさらに低下していることから、蒸着紙のガスバリア性及び加工耐性のいずれもが不十分であることがわかる。
Claims (8)
- 紙基材の少なくとも一方の面に、クレーコート層及び樹脂層を前記紙基材側からこの順に有し、
前記クレーコート層は、無機顔料及びバインダーを含有し、
前記クレーコート層における、前記バインダーに対する前記無機顔料の質量比(無機顔料/バインダー)は、25/75以上75/25以下であり、
前記クレーコート層の塗工量(固形分換算)が、8g/m2以上20g/m2以下である、蒸着紙用原紙。 - 前記無機顔料が、カオリン及び炭酸カルシウムからなる群より選択される1種以上を含む、請求項1に記載の蒸着紙用原紙。
- 前記バインダーが、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン-ブタジエン系樹脂、及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上を含む、請求項1に記載の蒸着紙用原紙。
- 前記樹脂層が、ポリウレタン系樹脂及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上を含む、請求項1に記載の蒸着紙用原紙。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の蒸着紙用原紙と蒸着層とを有し、
前記蒸着層は、前記蒸着紙用原紙の前記樹脂層上に設けられている、蒸着紙。 - 請求項5に記載の蒸着紙を用いてなる、包装袋。
- 熱可塑性樹脂層、請求項5に記載の蒸着紙、及びシーラント層をこの順に有する、積層体。
- 請求項7に記載の積層体を備える、液体紙容器。
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