JP4513133B2

JP4513133B2 - Laminate for paper container and paper container using the same

Info

Publication number: JP4513133B2
Application number: JP23994998A
Authority: JP
Inventors: 実永江
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2018-08-26
Also published as: JP2000062123A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シーラント層を超音波シール法によってシールされる紙容器の製造に用いる紙層を基材とした積層材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加圧しながら超音波振動を加え、接着部の機械的な摩擦と粘弾性挙動を利用して溶融、硬化させて接着を行う超音波シール法が紙容器の製造において広く用いられている。紙層を基材にしてシーラント層を超音波シールで接着させる時、超音波シール装置の出力を大きくすると、図２に示す様に超音波装置の工具ホーンに対応する部分の紙層が焦げて変色して、容器の見栄えを損なうことが生じたり、焦げないように出力を小さくするとシーラント層の接着性が低下してしまうことがある。
このため、紙層に焦げが生じなく且つ接着性を充分にするには、超音波シール加工条件の発振時間、加圧、出力の範囲が限定され、少しの条件変動によってヤレ（不良品）が発生してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、紙層に焦げが生じなく且つ接着性に優れ、超音波シール条件の範囲が広く安定した紙容器製品が得られることが可能な紙容器用積層材を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題を解決するために、少なくとも、紙の密度が０．９２ｇ／ｃｍ ^３以上の紙層からなる基材と、熱可塑性樹脂からなるシーラント層を有し、該シーラント層同士を合わせて、５ｋｇｆ／ｃｍ^２未満の圧力を加えながら超音波シールすることにより、紙層に焦げが生じることなくシーラント面を接着できることを特徴とする紙容器用積層材である。
【０００５】
紙層の密度が低い場合は、超音波のエネルギーが紙層に吸収され紙層が焦げてしまい、また、融着すべきシーラント層にエネルギーが伝わらないために接着されない現象が起こっている。
【０００６】
また、本発明は、前記シーラント層がポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の何れかの熱可塑性樹脂であることを特徴とする上記の紙容器用積層材である。
【０００７】
また、本発明は、上記の紙容器用積層材で作製されたことを特徴とする紙容器である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を図に基づいて説明する。図１は一実施例である紙容器用積層材の構成断面図を示す。紙層として密度ｄ＝０．９２ｇ／ｃｍ³、坪量ｗ＝２３０ｇ／ｍ²である板紙（１２）を基材として、光や酸素や水分に対するバリア性機能を持たせる為に片面側にエチレンーメタアクリル酸共重合（ＥＭＭＡ）を接着剤とし、アルミニウム箔（１４）がラミネート加工されているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（１５）フィルムを貼り合わせ、このＰＥＴ（１５）フィルム上にシーラント（１６）を、基材のもう一方の片面には容器の外側となるため光沢性、耐水性等を向上させる機能を持たせる為に、ポリエチレン（ＰＥ）を積層した構成になっている。
【０００９】
超音波シールで接着加工される紙容器用積層材は、最低限、紙とシーラント層を有していれば構わないが、容器に充填される内容物、商品として要求される酸素ガス、炭酸ガス、光線に対するバリア性、耐油性、耐水性、耐熱性、機械的強度、外観の光沢性や透明性等を満足させるように多種多様な樹脂、金属、無機酸化物等の材料を用い、層構成も多様な形態が取られている。
【００１０】
用いられる樹脂として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンブチラート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリカーボネト、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリエチレン、ナイロン等が汎用されている。また、バリア性を持たせる為に、アルミニウム箔、ステンレス箔を貼り合わせたもの、アルミニウム、チタン、珪素等の金属若しくは酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化チタンの無機酸化物、窒化珪素、窒化チタン等の無機窒化物を蒸着させたフィルムを用いることもある。
【００１１】
【実施例】
紙層である板紙を基材として下記の構成の実施例及び比較例の紙容器用積層材を作製し、紙の密度によってどのような差が生じるか、超音波シールで接着試験を行い紙層の焦げ及びシーラント層の接着性を調べた。
【００１２】
［実施例１］
シーラントとして、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた場合。
＜層構成＞
Ｍ１６Ｐ(20)／板紙（密度d=0.95) ／ニュークレル(20)／ＡＬ(7) ／Ｅ５２００(12)／バーリエＳＥ(60)
（）内の数値は層厚を示し、単位はμｍである。以下、同様に表現する。
【００１３】
［比較例１］
密度ｄ＝０．８６ｇ／ｃｍ³の板紙を用いた以外は実施例１と同じ構成である。
＜層構成＞
Ｍ１６Ｐ(20)／板紙（密度d=0.86) ／ニュークレル(20)／ＡＬ(7) ／Ｅ５２００(12)／バーリエＳＥ(60)
【００１４】
Ｍ１６Ｐは三井化学（株）製の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ニュークレルは三井デュポンポリケミカル（株）製のエチレン−メタアクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）、Ｅ５２００は東洋紡（株）製のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、バーリエＳＥはアイセロ化学（株）製のホモＰＥＴシーラント剤である。
【００１５】
上記の「実施例１」と「比較例１」の焦げ度合い、接着性の結果を表１に示す。ここで、焦げ度合いの〇は焦げ無し、△は若干焦げ有り、×は焦げ著しいことを示し、接着性の〇はシーラント層での接着性良好、×は接着性不良であることを示す。以下、同様に表現する。
【００１６】
【表１】

【００１７】
［実施例２］
シーラントとして、ポリエチレン（ＰＥ）を用いた場合
＜層構成＞
Ｍ１６Ｐ(20)／板紙（密度d=0.95) ／ニュークレル(20)／ＡＬ(7) ／Ｅ５２００(12)／Ｍ１６Ｐ(60)
【００１８】
［比較例２］
＜層構成＞
密度ｄ＝０．８６ｇ／ｃｍ³の板紙を用いた以外は実施例２と同じ構成である。
Ｍ１６Ｐ(20)／板紙（密度d=0.86) ／ニュークレル(20)／ＡＬ(7) ／Ｅ５２００(12)／Ｍ１６Ｐ(60)
【００１９】
上記の「実施例２」と「比較例２」の焦げ度合い、接着性の結果を表２に示す。
【表２】

【００２０】
シーラント層がポリエチレンの場合は、融点が低いので弱い条件でもシール可能であるが、しかし、紙焦げはポリエチレンテレフタレートの時と同等に発生する。紙層の密度を高めることで焦げの発生を防止することができることを確認した。
【００２１】
［実施例３］
次の層構成の紙容器用積層材において、紙層の密度を変化させて超音波シール時の紙層の焦げ度合いを調べた。
＜層構成＞
Ｍ１６Ｐ(20)／板紙（密度を変化）／ニュークレル(20)／ＡＬ(7) ／Ｅ５２００(12)／バーリエＳＥ(60)
この結果を表３に示す。
【００２２】
【表３】

【００２３】
上記の表３から紙層の密度が０．９２ｇ／ｃｍ³以上であれば紙層の焦げが生じないことが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の紙層の密度が０．９２ｇ／ｃｍ³以上の紙容器用積層材で用いることにより、超音波シール加工時に発生する紙層の焦げを無くすることができ、且つシーラント層の接着性も良好な紙容器を提供することが可能になる。また、焦げないように、弱い条件で超音波シール加工を行う必要がなく、シール加工条件が広いため、安定した製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙容器用積層材の１例を示す構成断面図である。
【図２】超音波シール時における紙層の焦げが発生する状況を説明する紙容器用積層材の断面図である。
【符号の説明】
１０…紙容器用積層材
１１…低密度ポリエチレン
１２…紙層
１３…エチレンーメタアクリル酸共重合体
１４…アルミニウム
１５…ポリエチレンテレフタレート
１６…シーラント層
１８…接着部
２０…焦げ部
３０…工具ホーン
３１…台座[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laminated material based on a paper layer used for manufacturing a paper container in which a sealant layer is sealed by an ultrasonic sealing method.
[0002]
[Prior art]
An ultrasonic sealing method is widely used in the manufacture of paper containers, in which ultrasonic vibration is applied while pressure is applied and melted and cured using the mechanical friction and viscoelastic behavior of the bonded portion. When the sealant layer is bonded by ultrasonic sealing using the paper layer as a base material, if the output of the ultrasonic sealing device is increased, the paper layer corresponding to the tool horn of the ultrasonic device is burnt as shown in FIG. Discoloration may cause the appearance of the container to be impaired, and if the output is reduced so as not to burn, the adhesiveness of the sealant layer may deteriorate.
For this reason, in order to prevent scorching on the paper layer and sufficient adhesion, the oscillation time, pressurization, and output range of the ultrasonic seal processing conditions are limited. Will occur.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a laminated material for paper containers that does not cause scorching in the paper layer, has excellent adhesion, and can provide a stable paper container product with a wide range of ultrasonic sealing conditions. .
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has at least a base material composed of a paper layer having a paper density of 0.92 g / cm ³ or more and a sealant layer composed of a thermoplastic resin. the combined, by ultrasonic sealing while applying a pressure of less than 5 kgf / cm ^2, a laminate for paper containers, characterized in that it adhered to the sealant surface without scorching the paper layer occurs.
[0005]
When the density of the paper layer is low, the ultrasonic energy is absorbed by the paper layer and the paper layer is burnt, and the energy is not transmitted to the sealant layer to be fused, so that a phenomenon of not being bonded occurs.
[0006]
Further, the present invention is characterized in that the sealant layer polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), is any thermoplastic resin polyvinyl alcohol (PVA) It is said laminated material for paper containers.
[0007]
Further, the present invention is a paper container which is characterized in that it is produced by the laminate for the above paper container.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the construction of a laminated material for paper containers according to one embodiment. Using a paperboard (12) having a density d = 0.92 g / cm ³ and a basis weight w = 230 g / m ² as a base material as a paper layer, ethylene is provided on one side in order to have a barrier function against light, oxygen and moisture. -A polyethylene terephthalate (PET) (15) film laminated with an aluminum foil (14) using methacrylic acid copolymer (EMMA) as an adhesive, and a sealant (16) on the PET (15) film Since the other side of the base material is the outside of the container, polyethylene (PE) is laminated in order to provide functions to improve glossiness, water resistance and the like.
[0009]
The laminated material for paper containers to be bonded by ultrasonic sealing may have at least a paper and a sealant layer, but the contents filled in the container, oxygen gas required for products, carbon dioxide gas Layer structure using various materials such as resin, metal, inorganic oxide, etc. to satisfy barrier properties against light, oil resistance, water resistance, heat resistance, mechanical strength, gloss and transparency of appearance, etc. Various forms are also taken.
[0010]
As the resin used, polyethylene terephthalate, polyethylene butyrate, polyethylene naphthalate, polyamide, polycarbonate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyethylene, nylon and the like are widely used. In addition, in order to provide barrier properties, aluminum foil, stainless steel foil, metal such as aluminum, titanium, silicon or silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide inorganic oxide, silicon nitride, titanium nitride, etc. A film on which inorganic nitride is deposited may be used.
[0011]
【Example】
Using paperboard, which is a paper layer, as a base material, laminates for paper containers of Examples and Comparative Examples having the following constitutions are manufactured, and what kind of difference occurs depending on the density of the paper is subjected to an adhesion test with an ultrasonic seal and the paper layer The adhesion of the scorch and the sealant layer was examined.
[0012]
[Example 1]
When polyethylene terephthalate (PET) is used as the sealant.
<Layer structure>
M16P (20) / Paperboard (Density d = 0.95) / Nucleel (20) / AL (7) / E5200 (12) / Barrier SE (60)
The numerical value in () indicates the layer thickness, and the unit is μm. Hereinafter, it expresses similarly.
[0013]
[Comparative Example 1]
The configuration is the same as in Example 1 except that a paperboard with a density d = 0.86 g / cm ³ is used.
<Layer structure>
M16P (20) / Paperboard (Density d = 0.86) / Nucleel (20) / AL (7) / E5200 (12) / Barrier SE (60)
[0014]
M16P is a low density polyethylene (LDPE) manufactured by Mitsui Chemicals, Nuclele is an ethylene-methacrylic acid copolymer (EMMA) manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., and E5200 is a polyethylene terephthalate manufactured by Toyobo Co., Ltd. (PET) and Barrier SE are homo PET sealants made by Aicello Chemical Co., Ltd.
[0015]
Table 1 shows the results of scoring degree and adhesiveness of the above-mentioned “Example 1” and “Comparative Example 1”. Here, ◯ for the degree of scoring indicates that there is no scoring, Δ indicates that there is a slight scoring, x indicates that the scoring is remarkable, ○ indicates that adhesiveness is good in the sealant layer, and × indicates that adhesiveness is poor. Hereinafter, it expresses similarly.
[0016]
[Table 1]

[0017]
[Example 2]
When polyethylene (PE) is used as the sealant <layer structure>
M16P (20) / paperboard (density d = 0.95) / Nucleel (20) / AL (7) / E5200 (12) / M16P (60)
[0018]
[Comparative Example 2]
<Layer structure>
The configuration is the same as that of Example 2 except that a paperboard having a density d = 0.86 g / cm ³ is used.
M16P (20) / Paperboard (Density d = 0.86) / Nucleel (20) / AL (7) / E5200 (12) / M16P (60)
[0019]
Table 2 shows the scoring degree and adhesion results of the above-mentioned “Example 2” and “Comparative Example 2”.
[Table 2]

[0020]
In the case where the sealant layer is made of polyethylene, the melting point is low, so that it can be sealed even under weak conditions. However, scorching occurs as in the case of polyethylene terephthalate. It was confirmed that scorching could be prevented by increasing the density of the paper layer.
[0021]
[Example 3]
In the laminated material for paper containers having the following layer structure, the paper layer density was changed and the degree of scoring of the paper layer during ultrasonic sealing was examined.
<Layer structure>
M16P (20) / Paperboard (change density) / Nuclele (20) / AL (7) / E5200 (12) / Barrier SE (60)
The results are shown in Table 3.
[0022]
[Table 3]

[0023]
From Table 3 above, it was confirmed that the paper layer did not burn if the density of the paper layer was 0.92 g / cm ³ or more.
[0024]
【The invention's effect】
By using the paper container with a paper layer density of 0.92 g / cm ³ or more according to the present invention, it is possible to eliminate scorching of the paper layer that occurs during ultrasonic sealing, and adhesion of the sealant layer. Even a good paper container can be provided. In addition, it is not necessary to perform ultrasonic sealing under weak conditions so as not to burn, and since the sealing conditions are wide, a stable product can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural cross-sectional view showing an example of a laminated material for paper containers according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a paper container laminate for explaining a situation in which scoring of a paper layer occurs during ultrasonic sealing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laminating material 11 for paper containers ... Low density polyethylene 12 ... Paper layer 13 ... Ethylene-methacrylic acid copolymer 14 ... Aluminum 15 ... Polyethylene terephthalate 16 ... Sealant layer 18 ... Adhesion part 20 ... Burning part 30 ... Tool horn 31 …pedestal

Claims

At least a base material made of a paper layer having a paper density of 0.92 g / cm ³ or more and a sealant layer made of a thermoplastic resin are combined, and a pressure of less than 5 kgf / cm ² is applied. A laminate for a paper container, wherein the sealant surface can be adhered without causing scorching to the paper layer by ultrasonic sealing .

The said sealant layer is a thermoplastic resin of any one of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), and polyvinyl alcohol (PVA). Laminate for paper containers.

A paper container made of the laminated material for paper containers according to claim 1 or 2.