JP3433699B2 - 紙を主材とする包装材料 - Google Patents

紙を主材とする包装材料

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として食材を包装す
る包装材料の改良に関し、特に、湿気を遮断するととも
に接着のための処理をしたときに強固に接着される特性
を持つ収容物品に接する層を備えた紙を主材とする包装
材料に関する。以下に記述されるタイプの包装材料は、
好ましくは紙を主材とする基材を有し、その表側の面に
は高品質の印刷を可能とする仕上層が施されている。こ
のような基材は、片面コートないしはＣ１Ｓと称されて
いる。このほか、紙を主材とする基材の両側の面に高品
質の印刷を可能とする仕上層が施されているものも知ら
れている。このような基材は、両面コートないしはＣ２
Ｓと称されている。明らかに、包装のためにＣ２Ｓを使
うとＣ１Ｓを使う場合に比して高くなる。このために、
包装業界においては、Ｃ２Ｓを使うことなく、Ｃ１Ｓを
使って意図された目的を実現することができる包装材料
を開発する必要性が存在する。さらに、Ｃ２Ｓを使った
包装材料はしばしば接着性が悪いという問題がある。特
に、湿気遮断層を備えているときに接着性が悪く、この
包装材料で容器と蓋を形成し、それらに熱をかけてヒー
トシールしたときに、容器と蓋を十分に接着できない。
【0002】この明細書では、十分に接着されたか否かを、
剥離試験の結果で判別する。接着した二枚の基材を剥離
試験したときに、紙を主材とする基材の側が破壊される
時あるいはそれと同じ程度の剥離強度が得られる場合
に、接着力が十分である、あるいは十分に接着されたと
いう。接着面で剥離する以前に基材の側が破壊されるほ
ど強固に接着されることを、この明細書では「繊維が破
壊されるシール」という。またここでいう接着とは接着
剤による接着に限定されるものでなく、熱によって基材
同士が溶着することも含まれ、基材同士が分離されない
ように接合を保っていることを言う。
【0003】紙を主材とする食材包装材料の場合、少なくと
も一方の面には紙を製造する装置によって、その上に高
品質の印刷をすることを可能とする仕上層が形成されて
いる事が好ましい。この仕上層は通常二つの工程で形成
される。最初に下地層が塗布され、次にその上に表面層
が塗布される。成分についてみると、高品質の印刷を可
能とする表面層は、通常、粘土粒子、炭酸カルシウム及
び/または酸化チタン等の無機質の粉体混合物と、澱
粉、ポリビニールアルコール、ポリエステル等の繋ぎ剤
（バインダ）を有する。この仕上層は、通常、紙を製造
する途中で紙を製造する装置によって、典型的には、ロ
ーラ、棒、空気流を利用するナイフ、あるいはブレード
式の塗布器と言った塗布装置によって、紙の上に塗布さ
れる。塗布後に押し固め、あるいは艶出しローラによっ
て表面を磨くことで、高品質の印刷を可能とする平滑な
つやのある表面に仕上げられる。
【0004】さらに、少なくとも一方の面には湿気を遮断す
るとともに収容物に接する層が形成される。この層（対
物品層）は、包装材料が食材収容容器に変形された後
に、ヒートシールあるいは高周波エネルギーを加えるこ
とで接着する特性を有している。この目的に使用される
従来の典型的な層は、低密度のポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）等の押出加工が可能な樹脂を用いてい
る。このような目的で行われる樹脂の押出加工は、紙の
製造工程とは別に行われる。即ち、大部分の層が塗布さ
れる紙の製造装置とは離れたところで樹脂の押出加工が
行われ、これが包装材料の製造コストと製造の手間を上
昇させる。さらに、樹脂を押出して対物品層を形成する
技術では、一般的に、必要とされる湿気遮断性と接着性
を実現するために、薄いフィルム状に展開する必要があ
る。
【０００５】適切で効果的な対物品層は、アクリル、エ
チレン−塩化ビニル共重合体（ＥＶＣＬ）、ポリ塩化ビ
ニリデン（ＰＶＤＣ）及びポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）のエマルジョンを基材に塗布して形成するこ
ともできる。しかしながら、このようにして基材に対物
品層を形成することは一般的に行われない。このような
手法を少量の生産に用いると製造コストが高くなり、ま
た、このような手法を紙の製造装置に組み込むと紙の製
造スピードを遅くする必要が生じてしまうからである。
【0006】
【従来の技術】上記の問題を解決するために、米国特許
第5,418,008号に記載の方法が開発された。この特許さ
れた方法の発明では、片面（Ｃ１Ｓ）または両面（Ｃ２
Ｓ）にあらかじめ仕上層が形勢された基材に、湿気を遮
断し、物品と接っしても変質しない材料からなる、軽量
の連続シートを、一回の処理で、印刷機を用いて貼り付
ける。このとき同時に、基材表面に印刷され、包装容器
を形成する形状に成形される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、この方法
は実施するのが難しい。その理由は、貼り付けられた対
物品層の湿気遮断層と耐久性が低く、乾燥工程に手間取
り、対物品層の貼り付けのために多量の材料を必要とす
るためである。特に、片面にのみあらかじめ仕上層が形
勢されているＣ１Ｓ基材を用いる場合には材料の使用量
が多くなる。さりとて、両面にあらかじめ仕上層が形勢
されているＣ２Ｓ基材を用いる場合には安定的に強固に
接着することができない。この発明は、前記の米国特許
に開示されている発明を実施化する際の問題点を克服し
てさらに改良するために開発された。
【０００８】米国特許第5,418,008号は、粘土粒子でコ
ートされた基材から食材を包装する紙を主材とする包装
材料を作る方法を開示している。この方法では、片面に
コートされたＣ１Ｓと両面にコートされたＣ２Ｓのどち
らでも用いることもできる。当然の事ながら、 両面に
コートされたＣ２Ｓを用いるほうが好ましい。食材に接
して変質しない耐久性のある対物品層を形成するのに必
要な材料量は、Ｃ２Ｓの場合はＣ１Ｓの場合よりも少な
くてすむからである。不幸なことに、 Ｃ２Ｓ基材はＣ
１Ｓ基材よりも高額である。又、食材に接して変質しな
い耐久性のある対物品層同士を接着させたときに得られ
る接着強度は、 Ｃ２Ｓ基材を用いる場合、その対物品
層を構成する材料によって大きく変化することがわかっ
た。例えば、アクリル（スチレンアクリレート）で対物
品層を形成すると、 Ｃ２Ｓ基材を用いていても、十分
な接着性が得られる。但し、この材料は包装材料として
は使えない。この材料は柔軟性に欠け、しばしば180度
折り曲げて成形することが必要な食品積載用の皿形状に
成形できないからである。一方において、エチレン−塩
化ビニル共重合体（ＥＶＣＬ）をＣ２Ｓ基材に用いて対
物品層を形成すると、十分な接着強度が得られない。Ｃ
１Ｓ基材の仕上層が形成されていない方の面に、エチレ
ン−塩化ビニル共重合体（ＥＶＣＬ）を用いて対物品層
を形成すると、十分な接着強度を得ることができる。残
念なことに、仕上層が形成されていない方の面にエチレ
ン−塩化ビニル共重合体（ＥＶＣＬ）を用いて対物品層
を形成した構造は、湿気遮断性能が低い。即ち、ＭＶＴ
Ｒ（湿気通過係数、Moisture Vapor Transmission Rat
e）が合格しない。したがって、Ｃ２Ｓ基材でなくＣ１
Ｓ基材が使え、それでいて良好なＭＶＴＲが得られる包
装材料を良好な接着性を損ねることなく実現することが
必要とされている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らによって、最
も経済的な基材であるＣ１Ｓ基材を適切に処理すること
によって、許容されるＭＶＴＲ係数を実現し、良好な接
着性を損ねることなく、その製造コストを大きく上昇さ
せることなく、紙を製造する装置で基材を製造する際に
通常は実施されない工程を付け加えることが必要でな
く、さらに、印刷機によって対物品層を形成することが
できるように改質できることが見出された。
【0010】この知見に基づいて、本発明は実現された。こ
の発明では、Ｃ１Ｓ基材の仕上層が形成されていない方
の面に下地層のみを形成する。この下地層形成処理は、
紙を製造する装置内で実行することもできれば、印刷装
置内で実行することもできれば、あるいは他の適当な塗
布装置を用いて実行することもできる。この下地層は、
その後に形成される対物品層に良く接着し、その結果、
包装材料に良好な接着性を付与する。この良好な接着性
は、熱溶着法あるいは高周波加熱法のいずれによっても
得られることが確認された。又、許容されるＭＶＴＲ係
数を実現する。
【0011】この発明が成功した理由は、Ｃ１Ｓ基材の仕上
層が形成されていない面に下地層のみを形成すると、そ
の下地層のみが形成された表面の平滑度が、両面に仕上
層が形成されたＣ２Ｓ基材の表面の平滑度よりも、はる
かにでこぼこしているという事実によるものと考えられ
る。この粗い表面が、対物品層をＣ１Ｓ基材に形成され
た下地層に強固に接着することを許容し、対物品層同士
の強固な接着性を実現し、良好なＭＶＴＲ係数をもたら
すものと推定される。
【0012】実験し、３０倍に拡大して観測した結果、Ｃ１
Ｓ基材の片面で下地層のみが形成された側の表面は、両
面に仕上層が形成されているＣ２Ｓ機材の表面よりも遥
かに粗いことが確認された。一方において、下地層のみ
が形勢されたＣ１Ｓ基材に対物品層を形成した包装材料
のＭＶＴＲ係数は、Ｃ２Ｓ基材に対物品層を形成した包
装材料のそれとほぼ等しいことを確認した。下地層のみ
が形勢されたＣ１Ｓ基材と、その上に形成された対物品
層の接着は、純粋に機械的なものと推定される。という
のも、下地層の表面租度を粗くして紙の繊維が随所で露
出するようにした方が、 対物品層が基材に強固に接着
するからである。
【0013】従来のＣ２Ｓ基材によって上記と同程度の表面
租度を実現して接着強度を上げるために、Ｃ２Ｓ基材を
蒸気にさらして表面租度を上げる方法と、コロナ放電に
さらして表面租度を挙げる方法を試みた。しかしなが
ら、コロナ放電にさらしてみても接着強度は上がらず、
又、蒸気にさらせば表面租度は粗くなるものの、接着強
度は上がらなかった。
【００１４】
【実施の形態】以下に本発明の実施の形態の一例を説明
する。Ｃ１Ｓ基材の仕上層の形成されていない方の面
に、下地剤を２７８．７平方メートルあたり１．３６〜
３．６３ｋｇ（一連の紙が3000平方フィートのとき、一
連あたり３〜８ポンド）塗布して下地層を形勢する。エ
チレン−塩化ビニル共重合体（ＥＶＣＬ）等の対物品剤
を、２７８．７平方メートルあたり１．３６〜4．０８
ｋｇ（一連の紙が３０００平方フィートのとき、一連あ
たり３〜９ポンド）施して下地層の上に対物品層を形成
する。この発明の方法は、下記の実験例に基づいて確立
された。下記の実験例は理解の便宜のために例示される
ものに過ぎず、この発明の実施化の際の制限を意味する
ものでない。この発明は、特許請求範囲に記載されてい
る技術範囲内において種々に変形して実施することがで
きる。
【0015】
【実施例】Ｃ１Ｓ基材の仕上層が形成されていない方の
面に、下地剤を２７８．７平方メートルあたり２．２７
〜３．６３ｋｇ（一連の紙が３０００平方フィートのと
き、一連あたり５〜８ポンド）塗布して下地層を形勢し
た。下地剤は、粒の粗い炭酸カルシュームと、＃２の粒
度の粘土粒子（例えばAtomitePG-３あるいはHydraspars
e）をほぼ５０/５０の比で混合した混合粒子に、少量の
PVAと少量のたんぱく質バインダ（例えばNS1103あるい
はProcote200）を加えて混練したものである。下地層の
上に、EVCLからなる対物品剤を施して対物品層を形成し
た。このようにして形勢された包装材料に剥離試験を実
施して対物品層の基材に対する接着強度を測定した。こ
のために、インストラメンターズ（Instrumentors）社
の片/剥離試験機（slip/peel tester）を使用した。試
験では、下地層が形成された基材から対物品層を一定の
スピードではがしながら、はがすに要する荷重を測定し
た。測定には荷重をグラム単位で示すロードセルを用い
た。
【0016】比較のために、Ｃ２Ｓ基材に同じ対物品剤を同
じ条件で用いて対物品層を形成した。この比較試験片
は、表面が粗くなって接着性が良くなるであろうという
期待のもとに、コロナ放電にさらしたり、蒸気にさらす
処理をしてみた。結果を下記に示す。
【0017】第１表：対物品層がEVCLで、EVCLの薄幕を基材
に貼り付けて加圧した場合。この操作を実験室で人手を
利用して行った場合。剥離力は５回の測定値の平均。 試験した基材 剥離力（グラム） C2S------------------------------------------------------------------164 蒸気にさらしたC2S----------------------------------------------------176 下地剤を3.63ｋｇ/278.7平方メートル塗布して下地層を形成したC1S-----205
【0018】第２表：対物品層がEVCLで、その薄幕を印刷機
を用いて基材に貼り付けた場合。剥離力は５回の測定値
の平均。 試験した基材 剥離力（グラム） C2S------------------------------------------------------------------207 コロナ放電にさらしたC2S----------------------------------------------197 下地剤を3.63ｋｇ/278.7平方メートル塗布して下地層を形成したC1S-----309
【0019】第３表：対物品層がEVCLで、その薄幕を印刷機
を用いて基材に貼り付けた場合。剥離力は５回の測定値
の平均。 試験した基材 剥離力（グラム） C2S------------------------------------------------------------------192 下地剤を3.63ｋｇ/278.7平方メートル塗布して下地層を形成したC1S-----325 下地剤を2.27ｋｇ/278.7平方メートル塗布して下地層を形成したC1S---基材破壊
【0020】第４表：対物品層がEVCLで、その薄幕を印刷機
を用いて基材に貼り付けた場合。剥離力は５回の測定値
の平均。 試験した基材 剥離力（グラム） C2S------------------------------------------------------------------163 下地剤を2.27ｋｇ/278.7平方メートル塗布して下地層を形成したC1S---基材破壊 下地層を形成しないC１S------------------------------------------基材破壊
【0021】第５表：対物品層がEVCLで、その薄幕を印刷機
を用いて基材に貼り付けた場合。 試験した基材 MVTR C2S（第18番ロット）------------------------------------------------6.7 C1S（第18番ロット）下地層あり--------------------------------------8.7 C2S（第10番ロット）-----------------------------------------------11.6 C1S（第10番ロット）下地層あり-------------------------------------14.1 C1S（第10番ロット）下地層なし--------------------------------４０以上 MVTRは１日に254平方センチメートルあたりを通過する水分の重
量をグラムで示した。数が大きいほど、湿気遮断能力が
低いことを示す。下地層のないC１S（第10番ロット）の
場合にピンホールが形勢され、その他のものではピンホ
ールが認められなかった。試験は気温が38度で湿度が90
％の条件で行った。
【0022】上記から明らかに、EVCLの対物品層を剥離する
のに必要な力は、Ｃ２Ｓ基材（それが処理されていよう
が処理されていまいが）からはがす場合に比して、Ｃ１
Ｓ基材からはがす場合のほうが大きい。又第３表のＣ１
Ｓ基材の実験から明らかに、下地剤を2.27ｋｇ/278.7平
方メートル塗布して下地層を形成することで、接着面の
方が基材よりも強力に接着され、接着面ではがれるより
も先に基材が破壊されるほどの強固な接着が得られる。
又、第５表から明らかに、下地層のないＣ１Ｓでは満足
なＭＶＴＲ係数が得られないものが、下地層を形成する
ことで満足なものとなることが確認されている。なお、
表には示されていないが、下地剤を1.36ｋｇ/278.7平方
メートル以上塗布することで、ＭＶＴＲ係数が大きく改
善されることが確認された。これが下地材の量の下限と
考えられる。又下地剤を3.63ｋｇ/278.7平方メートル以
上塗布すると、基材が先に破壊されるほど強固に接着す
ることができなくなることを確認した。表２と表３に
は、下地剤を3.63ｋｇ/278.7平方メートル塗布したとき
に、基材が破壊される以前に剥離する例が示されている
が、紙質を代えて実験すると、下地剤を3.63ｋｇ/278.7
平方メートル塗布したときにも、剥離するよりも先に基
材が破壊されるほど強固に接着されることが確認されて
おり、これが上限と考えられる。上記の記述はもっぱら
食材の包装用に適用した場合について説明したが、この
発明は、対物品性と、対湿性と、接着性が必要とされる
包装資材の場合に一般的に有用である。この発明による
と、基材を製造した後に別の処理をする必要がなく、例
えば樹脂の押出加工といった独立した処理を必要としな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｄ２１Ｈ 27/10 Ｄ２１Ｈ 27/10 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D21H B32B

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つの面が接着されたときに強固な接着
    力を発揮する、紙を主材とする包装材料であって、 表裏２面を有する紙と、 表側の面に施されており、表面を磨くことで平滑で印刷
    可能な表面が実現された仕上層と、 裏側の面に施されており、表面が仕上層よりも粗く、対
    物品層との接着面ではがれるよりも先に紙が破壊される
    ほど対物品層との接着性が良い下地層と、 その下地層の表面に施されており、エチレン−塩化ビニ
    ル共重合体を用いて形成され、収容物品と接する表面を
    提供する対物品層とを有することを特徴とする、紙を主
    材とする包装材料。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された包装材料であっ
    て、その下地層は、炭酸カルシウムと粘土が50/50の比
    で配合された配合物が、278.7平方メートルあたり1.36
    〜3.63ｋg塗布された層を備えていることを特徴とす
    る、紙を主材とする包装材料。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載された包装材料であっ
    て、その対物品層は、その層に色を与える成分を含むエ
    チレン−塩化ビニル共重合体が、278.7平方メートルあ
    たり1.36〜4.08ｋg塗布された層を備えていることを特
    徴とする、紙を主材とする包装材料。
  4. 【請求項４】 強固な接着力を発揮する、紙を主材とす
    る包装材料を製造する方法であって、 表裏２面を有する紙を選択し、 表側の面に、表面を磨くことで平滑で印刷可能な表面が
    実現された仕上層を施し、 裏側の面に、表面が仕上層よりも粗い下地層を施し、 その下地層の表面に、エチレン−塩化ビニル共重合体を
    用いて対物品層を施して、収容物品と接する表面を提供
    する各工程を有することを特徴とする、紙を主材とする
    包装材料の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載された包装材料の製造方
    法であって、その対物品層を形成するときに、それと同
    時に表側の仕上層表面に印刷することを特徴とする包装
    材料の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載された包装材料の製造方
    法であって、その下地層は、炭酸カルシウムと粘土が50
    /50の比で配合された配合物を、278.7平方メートルあた
    り1.36〜3.63ｋg塗布することで形成されることを特徴
    とする、紙を主材とする包装材料の製造方法。
  7. 【請求項７】 ２つの面が接着されたときに強固な接着
    力を発揮する、紙を主材とする包装材料であって、 表裏２面を有する紙と、 表側の面に施されており、平滑で印刷可能な表面が実現
    された仕上層と、 裏側の面に施されており、炭酸カルシウムと＃２の粒度
    の粘土粒子とが50/50の比で配合された配合物が278.7平
    方メートルあたり1.36〜3.63ｋg塗布された下地層と、 その下地層の表面に施されており、エチレン−塩化ビニ
    ル共重合体が278.7平方メートルあたり1.36〜4.08ｋg塗
    布された対物品層とを有することを特徴とする、紙を主
    材とする包装材料。
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