JP3802182B2

JP3802182B2 - 発泡加工紙およびその製造方法

Info

Publication number: JP3802182B2
Application number: JP04486197A
Authority: JP
Inventors: 徳之椎名; 隆至樽谷
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JPH10226003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡加工紙およびその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、熱可塑性合成樹脂の発泡層を有する発泡加工紙において部分的に非発泡部を設ける方法に関するものである。そして、本発明の発泡加工紙は、断熱性容器あるいは表面の凹凸により意匠性を有する容器などとして利用することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
断熱性容器としては、発泡性を持つ合成樹脂、とくに発泡ポリスチレン樹脂を原料とするものが、多く使用されている。そして、最近、紙の両面がポリエチレン樹脂層で積層された材料を使用した紙カップで、表面のポリエチレン樹脂層を発泡させた発泡紙カップも使用され始めている。その発泡紙カップに、部分的に非発泡部分を設ける方法としては、表面にスリットを入れる方法や水蒸気バリア層をコーティングする方法などが公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の断熱性容器において、発泡ポリスチレン樹脂による容器は、発泡剤を加えた樹脂を成形加工することによって製造され、断熱性では優れているが、使用後、廃棄物として処理しにくく、環境対応の点で問題があった。また、表面の平滑性が低く、印刷適性に劣るなどの欠点もあった。
【０００４】
これらの断熱性容器に対して、断熱性があり、印刷適性があり、使用後は廃棄物として捨てやすく、そして製造工程が簡単でコストが安いという特徴を持っているのが、表面のポリエチレン樹脂層を発泡させた紙カップである。この発泡紙カップは、特公昭４８−３２２８３号公報にある、「ポリエチレン樹脂加工紙を加熱し、紙の含有水分の蒸気圧により、表面のポリエチレン樹脂層を発泡させ、凹凸模様を製造する方法」を応用したものである。特開昭５７−１１０４３９号公報では、胴部材の片側壁面が熱可塑性合成樹脂の発泡層がコーティングまたはラミネートされている胴部材および底板部材から成る紙製容器として、その紙カップへの応用が開示されている。さらに、特開平５−５０５３６号公報、特開平７−２３２７７４号公報では、ポリオレフィン系樹脂層と紙を主体とする基材層との間に、着色インキによる印刷層を有する断熱性紙容器として、印刷部分で比較的厚い発泡層を持たせる製造方法が開示されている。
【０００５】
これらの断熱性容器をはじめ包装容器では、種々の表示を印刷する必要がある。中でもＰＯＳバーコードの印刷部分において、このＰＯＳバーコードの判読の可否は重要である。発泡層を持つ紙容器では、ＰＯＳバーコードの印刷上に発泡層があると、ＰＯＳバーコードの判読が困難になる。従って、発泡加工紙においては、ＰＯＳバーコードの印刷の部分は発泡しない非発泡部分を形成する必要がある。この非発泡部分を形成する方法として、特開平７−２３２７７４号公報では、熱可塑性樹脂層の一部にスリットを設け、加熱による発泡において非発泡部分を形成する方法、あるいは紙と熱可塑性樹脂層の間に部分的に揮発防止塗布層（特に、水蒸気透過バリア性を有するコーティング材）を設け、その箇所を非発泡部分とする方法が開示されている。
【０００６】
しかし、今までの発泡加工紙の一部に非発泡部分を設ける方法には、次のような問題点があった。スリットを設ける方法は、表面の熱可塑性樹脂層にのみスリットを入れることが難しいことと、外観上好ましくない。また、コーティング材を塗布する方法は、平滑な非発泡面になりにくい。
これに対して本発明は、簡単な加工工程でもって、部分的に平滑な非発泡面が形成されている発泡加工紙およびその製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決すべく検討した結果、少なくとも外面側から加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）、紙を主体とする基材層、熱可塑性樹脂層（内面）を備えた発泡加工紙であって、前記基材層に中間印刷層と透明ニス層を設け、前記熱可塑性樹脂層（外面）の表面の一部に皮膜樹脂層を設け、前記発泡加工紙を加熱した際に前記皮膜樹脂層を設けた部分に非発泡部分を形成したことを特徴とする発泡加工紙、そして前記熱可塑性樹脂層（外面）の表面の一部にあらかじめ非発泡化処理として加熱により軟化した熱可塑性樹脂層（外面）の流動性を抑えることが可能なコーティング剤からなる皮膜樹脂層を設けることを特徴とする発泡加工紙の製造方法を見出し、完成したものである。すなわち、前記非発泡化処理が、前記熱可塑性樹脂層（外面）の表面上に皮膜樹脂層を設けることを特徴とし、前記皮膜樹脂層に、加熱により軟化した熱可塑性樹脂層（外面）の流動性を抑えることが可能なコーティング剤を用いることを特徴としている。
【０００８】
前記コーティング剤により形成された皮膜樹脂層の樹脂のビカット軟化点が熱可塑性樹脂層（外面）のビカット軟化点よりも高いこと、または、形成された皮膜樹脂層の融点が熱可塑性樹脂層（外面）の融点よりも高いことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、簡単な加工工程でもって、部分的に平滑な非発泡部分が形成された発泡加工紙を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明について、詳しく説明する。
まず、非発泡部分が形成されていない発泡加工紙１について説明する。図１−ａ、ｂ、ｃそして図２は、非発泡部分を形成していない発泡加工紙１の材料構成を示す図である。発泡加工紙１は、紙を基材層２として、外面側には中間印刷層３と透明ニス層４が設けられている。ただし、この透明ニス層４は、必ずしも必要としない。この中間印刷層３と透明ニス層４を設ける順序は、図１−ａ、ｂ、ｃに示すように、何れの場合も可能である。さらに、これらの層は熱可塑性樹脂層（外面）５によって、被覆されている。基材層２の内面側には熱可塑性樹脂層（内面）６がある。また、基材層２と熱可塑性樹脂層（内面）６との間には、バリア性などを上げるためにアルミニウムなどの金属蒸着層、シリカなどの無機蒸着層などのバリア層を設けることもできる。
【００１１】
基材層２となる紙の坪量は、１００〜５００ｇ／ｍ² の範囲が、紙容器の製造上好ましい。また、紙の含水率は、３〜１０％、好ましくは、５〜８％の範囲であることが望ましい。紙の中の水分を蒸発させ、その蒸気圧の力で表面の熱可塑性樹脂層を発泡させる際に、含水率が３％未満であると発泡不足となり、発泡層の厚さが得られなかったり、含水率が１０％を越えると発泡表面が破裂した状態となったりするので好ましくない。
【００１２】
中間印刷層３は、前述のように、基材層２の紙の表面、あるいは透明ニス層４の上に施される。この中間印刷層３は、部分的に着色インキで印刷される場合と、全面的に着色インキで印刷される場合とがある。印刷の位置、印刷面積の大小、印刷の方法、使用されるインキなどは、従来公知の技術を適宜選択して用いることができる。
【００１３】
透明ニス層４は、必ずしも必要としないが、基材層２の紙の表面、あるいは中間印刷層３の上に設けられる。透明ニスを塗布する方法としては、印刷やコーティングによる方法がある。中でも、グラビア印刷による方法が好ましい。透明ニスの組成は、体質顔料を含んだ合成樹脂が主成分となっている。合成樹脂としては、硝化綿、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂、これらの２種類以上を混合した樹脂などを用いることができる。また、体質顔料としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、これらの２種類以上からなる混合物などを用いることができる。透明ニスの塗布量は、塗布後の乾燥状態で２〜３ｇ／ｍ² が好ましい。
【００１４】
熱可塑性樹脂層（外面）５および熱可塑性樹脂層（内面）６を形成する熱可塑性樹脂は、低密度ポリエチレン樹脂、線状低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。この熱可塑性樹脂層（外面）５および熱可塑性樹脂層（内面）６は、印刷および透明ニスが施された基材層２の外面と内面に積層される。積層する方法には、樹脂を熱溶融して塗布する押し出しコーティング法、あるいはフィルムになったものを貼り合わせるラミネート法などがある。発泡層となる外面の熱可塑性樹脂層（外面）５の厚さは、１０〜１００μｍの範囲が好ましい。１０μｍ未満または１００μｍを越えると発泡しにくくなる。一方、内面の熱可塑性樹脂層（内面）６の厚さは、特に限定されない。また、図２に示すように、内面の熱可塑性樹脂層（内面）６を発泡させずに、外面の熱可塑性樹脂層（外面）５だけを発泡させるために、内面からの水蒸気の蒸発を防ぐ方法として、基材層２と熱可塑性樹脂層（内面）６の間に、前述したように、アルミニウム箔などのバリア層を設ける方法や、あるいは内面に、外面の熱可塑性樹脂より軟化点の高い熱可塑性樹脂を用いる方法がある。後者の場合、例えば、ポリエチレン樹脂を例にとれば、軟化点の高い高密度ポリエチレン樹脂を内面の熱可塑性樹脂として用いることができる。
【００１５】
つぎに、本発明の主要な点である部分的に非発泡部分を設ける方法について説明する。
非発泡部分を形成していない発泡加工紙１に非発泡部分を設ける方法は、加熱発泡する前の工程で、あらかじめ非発泡部分にしようとする熱可塑性樹脂層（外面）５の表面部分、例えばＰＯＳバーコード印刷部分１２に、図３−ａに示すように、皮膜樹脂層１３を設ける方法である。熱可塑性樹脂層（外面）５の表面上に皮膜樹脂層１３を設けることによって、加熱発泡後には、図３−ｂに示すように、加熱による熱可塑性樹脂層（外面）５の発泡を防いでいる。つまり、皮膜樹脂層１３の下部の熱可塑性樹脂層（外面）５は、加熱されても、流動性が抑えられるため、あるいは水蒸気が透過しにくいことにより発泡が抑えられることになる。
【００１６】
この皮膜樹脂層１３はコーティング剤を用いて形成される。コーティング剤としては、形成した皮膜樹脂層の樹脂のビカット軟化点が熱可塑性樹脂層（外面）５のビカット軟化点（測定方法：ＪＩＳＫ７２０６）よりも高いこと、または、形成された皮膜樹脂層の樹脂の融点が熱可塑性樹脂層（外面）５の融点（測定方法：ＤＳＣ法）よりも高いこと、あるいは、形成された皮膜樹脂層が水蒸気バリア性を有することのいずれかの条件を持つことが必要である。また、コーティング剤は、皮膜形成のよい樹脂が望ましく、皮膜樹脂層の厚さは、乾燥後で０．５μｍ以上が望ましい。さらに、形成された皮膜樹脂層と熱可塑性樹脂層（外面）５との密着性は強い方が発泡抑制効果が高い。
コーティング剤の材料としては、一般的に包装材料において使用されている樹脂を使用できる。例えば、硝化綿、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ケトン樹脂などを使用することができる。
コーティング剤の加工方法としては、一般的なロールコート、グラビアコートなどを使用することができる。また、印刷でも加工することができ、主に、グラビア印刷で行なうことができる。コーティング剤は、有色でも、無色でもよく、また絵柄についても限定されることはない。
【００１７】
この皮膜樹脂層１３では、印刷で加工することにより、絵柄なども付与することができるため、中間印刷層３、透明ニス層４を省くこともできる。従って、つぎのような層構成が考えられる。
１．皮膜樹脂層／熱可塑性樹脂層（外面）／紙／熱可塑性樹脂層（内面）
２．皮膜樹脂層／熱可塑性樹脂層（外面）／紙／アルミニウム箔／熱可塑性樹脂層（内面）
３皮膜樹脂層／熱可塑性樹脂層（外面）／中間印刷層／紙／熱可塑性樹脂層（内面）
４皮膜樹脂層／熱可塑性樹脂層（外面）／透明ニス層／中間印刷層／紙／熱可塑性樹脂層（内面）
【００１８】
未発泡の発泡加工紙１１を発泡させるための加熱方法としては、熱風、赤外線、遠赤外線、マイクロ波、高周波などを使う方法があり、静置して加熱する方法、あるいはコンベアーにより送りながら加熱する方法がある。加熱条件としては、温度が１００〜２００°Ｃの範囲が好ましく、時間としては、１０秒〜５分の範囲が好ましい。
【００１９】
この発泡加工紙１１を使用して種々の紙容器を製造することができる。例えば、紙カップ、折り畳み函、紙トレー、組み立て函、液体用紙容器などがある。これらの紙容器は、発泡加工紙を各紙容器用のブランクに打ち抜き、それぞれの製造方法により紙容器を作ることができる。発泡層を形成するための加熱発泡の加工は、ブランクの状態で発泡させる場合と、紙容器に成型した状態で発泡させる場合とがある。このブランクあるいは紙容器を加熱することにより、紙の中の水分が蒸発し、その蒸気圧と空気の熱膨張とが加わって作用し、熱可塑性樹脂層（外面）５あるいは熱可塑性樹脂層（内面）６が発泡構造になり、発泡層が形成されることになる。
【００２０】
本発明の発泡加工紙１１を使用した紙容器の用途としては、コーヒー、紅茶、スープなどの飲料用の紙カップなどの紙容器、インスタントラーメンなどの即席食品用の紙カップなどの紙容器、あるいは牛乳、ジュースなどの液体用紙容器などがある。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明について実施例をあげて、さらに具体的に説明する。
坪量３４０ｇ／ｍ² 、含水率８．０％の液体紙容器用原紙の表面に中間印刷層として、部分的に絵柄およびＰＯＳバーコードを含む各種表示を、グラビア印刷で印刷し、その上に同じくグラビア印刷で、体質顔料を含む硝化綿とポリウレタン樹脂を主成分とし、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、イソプロピルアルコールを混合したものを溶剤とした透明ニスを用いて加工した。さらに外面には、４０μの厚さの低密度ポリエチレン樹脂層を、内面には、２０μの高密度ポリエチレン樹脂層を押し出しコーティング法によって設けた。
つぎに、発泡させる必要のないＰＯＳバーコードの印刷の部分上に、硝化綿樹脂を主成分としたコーティング剤を用い、グラビア印刷で皮膜樹脂層を設けた。外面の低密度ポリエチレン樹脂層のビカット軟化点は、１０６°Ｃであり、硝化綿樹脂の皮膜樹脂層の樹脂のビカット軟化点は、低密度ポリエチレン樹脂層のビカット軟化点より高い１２８°Ｃであった。
この皮膜樹脂層を有する積層された発泡加工紙を打ち抜き加工で液体紙容器用のブランクに形成し、液体紙容器の製造機で液体紙容器を作成した。
さらにこの液体紙容器を、１２０°Ｃの乾燥機の中で３分間加熱し、図４に示すように、ＰＯＳバーコード印刷に非発泡部分を設けた発泡加工紙を使用した液体紙容器２１を得た。実際に、非発泡部となっているＰＯＳバーコード印刷を、ＰＯＳバーコードの検証機で確認した結果、充分に読み取り可能であった。
【００２２】
なお、前記実施例では、非発泡部分をＰＯＳバーコード印刷の部分に形成する例を説明したが、非発泡部分を形成する場所はＰＯＳバーコード印刷の部分に限られるものではなく、その他の印刷層の部分であってもよく、また、発泡、非発泡の凹凸による意匠性の観点から、紙容器のどのような位置に設けてもよいものであり、さらに、非発泡部分を複数箇所に形成してもよいものである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に発泡層を持ち、内容物の保温性および外部に対する断熱性に優れた紙容器において、簡単な加工工程でもって、自由な位置、大きさ、形の部分的に平滑な非発泡部分が形成された、独特な表面を持ち、デザイン的に独特な発泡加工紙、あるいはＰＯＳバーコードの読み取りを可能にする発泡加工紙を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発泡加工紙の材料構成を示す図である。
【図２】本発明による発泡加工紙の別の材料構成を示す図である。
【図３】本発明による発泡加工紙の発泡前と発泡後の材料構成を示す図である。
【図４】本発明による発泡加工紙を使用した液体紙容器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１非発泡部分を設けていない発泡加工紙
２基材層
３中間印刷層
４透明ニス層
５熱可塑性樹脂層（外面）
６熱可塑性樹脂層（内面）
１１本発明に使用する皮膜樹脂層を有する発泡加工紙
１２ＰＯＳバーコード印刷層
１３皮膜樹脂層
２１非発泡部分を設けた発泡加工紙を使用した液体紙容器

Claims

少なくとも外面側から加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）、紙を主体とする基材層、熱可塑性樹脂層（内面）を備えた発泡加工紙であって、前記基材層に中間印刷層と透明ニス層を設け、前記熱可塑性樹脂層（外面）の表面の一部に皮膜樹脂層を設け、該皮膜樹脂層の樹脂のビカット軟化点が熱可塑性樹脂層（外面）のビカット軟化点よりも高いこと、または、融点が熱可塑性樹脂層（外面）の融点よりも高いことのいずれかの条件を持つことにより、前記発泡加工紙を加熱した際に前記皮膜樹脂層を設けた部分に非発泡部分を形成したことを特徴とする発泡加工紙。
少なくとも外面側から加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）、表面に中間印刷層と透明ニス層を設けた紙を主体とする基材層、熱可塑性樹脂層（内面）を備えた発泡加工紙の前記熱可塑性樹脂層（外面）の表面の一部に、あらかじめ非発泡化処理として、加熱により軟化した熱可塑性樹脂層（外面）の流動性を抑えることが可能なコーティング剤からなる皮膜樹脂層を設け、該皮膜樹脂層の樹脂のビカット軟化点が熱可塑性樹脂層（外面）のビカット軟化点よりも高いこと、または、融点が熱可塑性樹脂層（外面）の融点よりも高いことのいずれかの条件を持つことを特徴とする発泡加工紙の製造方法。