JP4574855B2 - コートされたボール紙、その製造法およびそれから得られる生成物 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明の目的は、食品に接触し、１つまたはそれ以上の線維物質層と耐熱性ポリマーコーティングからなる食品用のコートされたボール紙である。さらに本発明は、その製造法ならびにそのようなボール紙の用途、およびそれから得られる数多くの生成物に関する。
【０００２】
耐熱性のオーブン紙（oven board）は、ありふれたオーブンまたは電子レンジでの加熱に耐えなければならない食品用の皿および包装などの材料として使用される。通常の加熱食品皿はオーブン皿であり、加熱食品用の最終的な包装の一部として使用してもよいが、別個の生成物として消費者に販売してもよい。オーブン紙のポリマーコーティングはボール紙を耐水性および耐油性にし、そのポリマーは加熱時、通常は２３０℃以上での使用温度に耐えなければならない。
【０００３】
オーブン紙のコーティングとして、ポリプロピレンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルを使用することは知られている。これらの既知のポリマーのいくつかが有する問題は、不充分な耐熱性である。コーティングとして使用される全てのポリエステルに関する他の問題は、ボール紙に対するポリマーの接着力の低さである。充分な接着をなすために、コーティングは、ボール紙上でおよそ３５〜４０ｇ／ｍ²以上の層の厚さで広がらなけらばならない。その層がより薄くなると、たとえばボール紙から放出される蒸気で、層が剥がれる危険がある。接着力を改善するのに適した結合剤の使用は、その低い耐熱性により制限されてきた。また、ピンホールが薄いポリマー層に容易にできてしまう。
【０００４】
ポリエステル自体、およびとくに高い融点を有するＰＥＴは、オーブンボール紙のコーティングとしての使用に非常に適している。これらのポリマーは、その充分な機械的強度および耐熱性から食品に適し、オーブン温度で感覚的な利便性（organoleptic advantageousness）を維持するために、それらは加熱シールでき、押出しによりボール紙上に広げられる。唯一の問題は、甚だしい材料消費量および廃棄場もしくは材料再利用に持ち込まれる不要物に含有されるポリマーの甚だしい量を表わす層の厚さによって生じる。ポリマー消費量の減少の必要性は、ボール紙用のより強く、より薄い線維基材が開発されたとしても、また、不要物に関する基準が、絶対量のほかに含有される線維材料に匹敵するポリマー量をも考慮にいれるとしても、とくに強調される。
【０００５】
本発明の目的は、ポリマーコーティングのボール紙への接着力が改善され、同時に、そのコーティングをより薄くかつ以前のようにホール形成しやすい傾向をより少なくするコートされたボール紙を形成することである。本発明のボール紙の特徴は、使用するポリマーの融点が２３０℃以上である外層と、線維物質層に対して設置される内層からなる積層ポリマー層を形成することである。その内層は、コーティングと線維物質とのあいだを接着させ、かつ融点が１３０〜１８５℃である他のポリマーと混合される２３０℃以上の融点を有するポリマーを包含する。
【０００６】
このように、食品に接触する本発明のボール紙の二層ポリマーコーティングの外層は、必要なオーブン特性を有する耐熱性ポリマーからなり、好ましくは、使用試験されてきたオーブン紙用の既知のコーティングポリマーからなる。本発明によると、より低い融点を有する他の接着性ポリマーが耐熱性ポリマーと混合されている内側の接着層により、外側ポリマー層はボール紙、すなわち以下の線維物質に対する接着が達成される。耐熱性ポリマーが２３０℃以上で溶解するので、内層はコンロまたは電子レンジでの加熱に耐性であり、同時に、より低い温度で溶解する前記ポリマーによって変性されているために、繊維物質への接着力が実質的に以前より良くなる。改良された接着力のために、本発明のボール紙用二層ポリマーコーティングは、ともに添加される場合でさえ、以前のオーブンボール紙の一層コーティングよりも、非常に少ないポリマー量で製造することができる。
【０００７】
本発明のボール紙は、食品に対して親和性があり、また、加熱シール可能であるため、オーブン紙のほかに、液体包装板、たとえばドリンキングカップや他の使い捨て皿にも適用することができる。
【０００８】
本発明のボール紙の内側コーティング層におけるポリマーの混合比は、好ましくは高い融点（≧２３０℃）を有するポリマーが８５〜９７％、より低い融点（１３０〜１８５℃）を有する接着性ポリマーが３〜１５％の範囲内である。高い融点を有するポリマーは、外層のコーティングに使用されるものと同一のポリマーであることが、最も好ましい。
【０００９】
外側のコーティング層に使用され、また、内側コーティング層の第２のポリマー成分として使用されるのに好ましいポリマーは、イーストマンケミカル社（Eastman Chemical Campany）製で２４０℃の融点を有するイースタパック（Eastapak）ＰＥＴ共重合ポリエステル、または同社製のイースタパックＰＥＴ共重合ポリエステル１２４４０などのポリエチレンテレフタレートである。ＰＥＴをもととする共重合ポリエステルにおいて、比較的少量（およそ１〜１０％）で使用される共重合モノマーは、たとえばシクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）またはイソフタル酸（ＩＰＡ）からなるものであってよく、これらはポリマーの加工性を改善する。他のポリマーとは、ポリブテンテレフタレート、ポリエチレングリコール−変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）、ポリエチレンナフタレン（ＰＥＮ）およびポリペンテンを含み、それ自体で使用されると繊維物質への接着がまったく劣るが、それらの接着力の問題が本発明の二層コーティングで解決される。
【００１０】
１３０〜１８５℃で溶解する内側コーティング層の接着性ポリマー成分は、２３０℃以上で溶解する前記ポリエチレンテレフタレートにとくによく混ざり合い結合するテレフタレートをもととする共重合エステルからなることが好ましい。そのようなポリマーの例は、イーストマンケミカル社製のイーストボンド（Eastobond）共重合ポリエステル１９４１１があり、使用される共重合モノマーが、ポリマーの結晶化度を減少させ、そのＯＨ基のために極性を増加し、これらの要因がポリマーとボール紙とのあいだの接着性を改善させる。
【００１１】
本発明はさらに、２つのポリマー成分のほかに、内側コーティング層に微細な無機物を与えるような有利な方法に適用し得る。無機物はポリマー層のボール紙への共押出しを容易にし、ポリマーを以前よりさらに薄くすることを可能にすることが記載されている。とくに好ましい無機物は、たとえば、炭酸カルシウムであるが、たとえば酸化チタンまたはタルカム（talcum）も使用し得る。無機成分を使用すると、内層コーティング層の組成は、好ましくは、高い温度（≧２３０℃）で溶解するポリマー成分を８０〜９０％、より低い温度（１３０〜１８５℃）で溶解する接着性ポリマー成分を３〜１０％、および無機物を５〜１５％の範囲内で変更することができる。
【００１２】
本発明のボール紙の二層ポリマーコーティングの全重量は、好ましくは２５ｇ／ｍ²以下、最も好ましくは１５〜２２ｇ／ｍ²である。内層の一部として前記無機物を使用することにより、コーティングの全重量はより低い比率、すなわち１３〜２２ｇ／ｍ²となり得る。
【００１３】
本発明のボール紙用繊維基材は、三層ボール紙からなることが好ましい。かかるボール紙において、中間層は化学パルプおよびＣＴＭＰの混合物からなる薄層であり、この層の両側にある層は精製化学パルプから実質的に構成されている。ポリマーコーティングは、そのボール紙の一方または両方の側に、薄く塗布されていてもよい。
【００１４】
本発明のコートされたボール紙の製造方法の特徴は、コーティングの外層を形成するポリマーと内層を形成するポリマー混合物が、移動するボール紙ェブ上にともに共押出しされることである。ポリマーが非晶状態である間に、急激に冷却することにより押出しを行なって、ヒートシールできるようになる。ボール紙上に設置される外層が前記ＰＥＴポリエステル１２４４０、ＰＥＴ共重合ポリエステル９９２１などのポリエチレンテレフタレートからなり、内層が前記商品などのポリエチレンテレフタレート、前記イーストマン共重合ポリエステル１９４１１などのテレフタル酸エステルをもとにした共重合ポリエステル、および炭酸カルシウムの混合物からなる層の組合せが、共押出しにとってもっとも好ましい。しかしながら、本発明のボール紙の前記記載から明らかなように、プロセスの適用において、共押出しされる層は様々である。
【００１５】
本発明のボール紙で製造された生成物は、とりわけ、ありふれたオーブンまたは電子レンジで食品を加熱するためのボール紙オーブン皿からなる。皿のボール紙基材を保護し、食品が皿にくっつくのを防止するために、ボール紙のポリマーコーティングが少なくとも皿の内側表面に備えられなければならない。しかしながら、ボール紙をベーキングプレートにおける飛散や付着から防止するために、皿の内側および外側の表面ともにポリマーコーティングを備えることが好ましい。
【００１６】
本発明のオーブン皿は、プレス、またはそのかわりに折りたたみ、このようにして得られた折りたたみ部を皿の外部表面にジョイントシールすることによって、ポリマーでコートされたボール紙から形成される。どちらの場合にも、ポリマーコーティングは、ジョイントシールおよびその他の成形手段に対して耐性があって、欠陥の形成または破裂はみられない。
【００１７】
本発明によれば、オーブン皿は食品の最終パッケージの一部を形成し、パッケージとその内容物は、コンロまたは電子レンジなどで加熱される。皿およびそれに包装された加熱食品のほかに、このような包装は、必要であれば加熱の前に取り除かれる別個の保護カバーまたはラップからなる。
【００１８】
前述したように、本発明のボール紙は、また、たとえば使い捨てカップ、プレート、パッケージなどの液体用パッケージ紙から製造される生成物にも用いることができる。ここで、ＰＥＴなどのポリエステルの利点は、ヒートシールでき、食品に接触しても味やにおいをつけないということである。本発明によれば、ＰＥＴとボール紙の相互接着を改良し、ＰＥＴ層の厚さを低減することができる。
【００１９】
本発明は、さらにオーブン紙または液体用パッケージ紙として前述したコートされたボール紙の使用、とくに、加熱食品を有する皿のように形成された消費者用パッケージの一部としての使用からなる。
【００２０】
つぎに、本発明を実施例によって、最初に添付の図面に言及しながら、より詳細に説明する。
【００２１】
図１において、ボール紙１の層構造、ポリマーコーティングがされた方と反対側面が示されている。図中、ボール紙の繊維層は符号番号２で、ポリマーコーティングは符号番号３で引用されている。
【００２２】
繊維層２は三層ボール紙からなっており、より厚い中間層４は硫酸塩パルプとＣＴＭＰとの混合物であり、中間層の両側の外層５は硫酸塩パルプからなる。繊維層２における中間層４の重量占有率は約６０％であり、前記両側の硫酸塩パルプ層５の占有率は約２０％である。コーティング層を除く繊維層２の全重量は、約２００〜４００ｇ／ｍ²、たとえば約２２５ｇ／ｍ²である。必要ならば、充填剤（示していない）を三層ボール紙の表面に使用してもよい。図１において、ポリマーコーティング３は、食品に親和するポリマーが使用され、その融点が２３０℃以上である外層６、および、２３０℃以上の融点を有するポリマーを、１３０〜１８５℃の融点を有するもう１つの接着性ポリマーと混合されるポリマーからなる内層とともに共押出しされる内層７から構成される。前記ポリマー成分のほかに、内層７は、炭酸カルシウムなどの微小な無機物を含有してもよい。ポリマーコーティング３は、たとえば２４０℃の融点を有するポリエチレンテレフタレートの外層６、および、８０〜９０％の外層と同一のポリエチレンテレフタレート、３〜１０％の１５９℃の融点を有する接着性テレフタル酸エステルをもとにした共重合ポリエステルならびに５〜１５％の炭酸カルシウムの混合物を含む内層７からなる。ポリマーコーティング３の層６、７の添加重量は、１３〜２０ｇ／ｍ²が好ましい。
【００２３】
図２のコートされたボール紙は、両側にポリマーコーティング３を備えていることを除き、図１に示したものと構造的には同じである。さらに、繊維層２は本願の図１にあるものと同じ三層のボール紙から形成され、ボール紙１の両側にあるポリマーコーティング３の材料および重量は、図１に示すものに対応する。図１および図２のボール紙は、オーブン皿の材料としての使用に適しており、この場合、図１のボール紙は、線維材料に対するポリマー量が少なくなるという利点を有し、また、図２における本願の利点はボール紙を蒸気および油脂からより良く保護することである。
【００２４】
図３には、図２のボール紙で製造されたオーブン皿を示す。かかるオーブン皿は、たとえば、できあいの食品の包装に適する。さらに、皿８は、図４に示すように、内側および外側表面の双方に存在するポリマーコーティング３からなる。
【００２５】
実施例
実施例１
重量が２９５ｇ／ｍ²であり伝達速度（propagation speed）が３００ｍ／分である三層ボール紙の片面は、イースタパックＰＥＴ共重合ポリエステル９９２１の上層、および８０重量％のイースタパックＰＥＴ共重合エステル９９２１、１０重量％の接着性イーストボンド共重合ポリエステル１９４１１ならびに１０重量％の炭酸カルシウムの混合物からなる内層を共押出しすることにより備えられた。共押出しの温度は２９０℃であり、エアーギャップ（air gap）、すなわちボール紙ウェブから押出しノズルまでの距離は１８ｃｍであった。押出されたポリマー層双方の重量は、１１ｇ／ｍ²、すなわち、このようにして得られた二層コーティングの全重量は２２ｇ／ｍ²であった。
【００２６】
実施例２〜４
重量比１：１で押出した層の重量を、それぞれ１０ｇ／ｍ²、９ｇ／ｍ²および８ｇ／ｍ²とし、二層コーティングの全重量を２０ｇ／ｍ²、１８ｇ／ｍ²および１６ｇ／ｍ²としたことを除いて、実施例１の方法で実施した。
【００２７】
実施例５
重量が２９５ｇ／ｍ²であり伝達速度が３００ｍ／分である三層ボール紙の両側に、二層コーティングを共押出しした。コーティングの上層はイースタパックＰＥＴ共重合ポリエステル９９２１からなり、内層は８０重量％のイースタパックＰＥＴ共重合エステル９９２１、１０重量％の接着性イーストボンド共重合ポリエステル１９４１１ならびに１０重量％の炭酸カルシウムの混合物であった。押出された各ポリマー層の重量は１１ｇ／ｍ²であり、ボール紙の両側に全重量２２ｇ／ｍ²の二層コーティングを行った。
【００２８】
実施例６
押出される各ポリマー層の重量が１０ｇ／ｍ²であり、ボール紙の両側に全重量２０ｇ／ｍ²の二層コーティングを行ったことを除いては、実施例５の方法で実施した。
【００２９】
比較材料
重量が２９５ｇ／ｍ²であり伝達速度が３００ｍ／分である三層ボール紙の片面に、イースタパックＰＥＴ共重合ポリエステル９９２１を押出して、一層コーティングを行った。押出し温度は２９０℃であり、押出しのエアーギャップは１８ｃｍであった。押出された層の重量は２２ｇ／ｍ²であった。
【００３０】
剥離試験
コーティングの接着力は、乾燥ボール紙からポリマーコーティングを剥離することによって、実施例１〜４および比較材料で製造したコートされたボール紙より評価した。評価は、１〜６の等級で実施した。かかる等級において、最高の評価１は、１００％の繊維剥離、つまり、そのようにボール紙を剥離されたポリマーコーティングの表面が完全に繊維で覆われていることを示す。最も劣る評価６は接着しないことを示し、この場合、ボール紙から剥離したコーティングの表面は、線維の付着がないのできれいであった。評価６は不合格であるという結果を示すが、一方、評価５は、ボール紙が食品用の皿に製造される限りでは、ボール紙に接着したコーティングを維持するのに今のところ充分である。
【００３１】
さらに、湿潤時の接着力は、ボール紙の試料を室温の水に浸し、完全に水浸しとなったボール紙からポリマーコーティングを剥離することによって評価した。等級は１〜３であり、評価１および２は合格の、また評価３は不合格の結果を示す。試験の結果を以下の表１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
オーブン皿への加工および加熱試験
オーブン皿は、水圧式の圧縮機で２００℃の温度にて１１％の湿度でボール紙を打ち抜くことにより、実施例１〜４のポリマーコーティングを有するボール紙から製造された。ついでその皿を、３０分間２３０℃の温度のオーブン内においた。
【００３４】
打ち抜く際に、ボール紙を高温下に短時間おき、そのボール紙に含有される湿気を蒸発させて、コーティングをいくらか取り除き得る圧力を生じさせる。またオーブン内では、コーティングの下に気泡ができ、コーティングが剥がれるおそれがある。しかしながら、実施した試験において、実施例１〜４のボール紙は、コーティングの剥離またはその他の損傷の兆しもなく、打ち抜きおよびオーブン内での加熱に耐えた。
【００３５】
加熱シール試験
ドリンキングカップは、２５０℃のシール温度で加熱シールすることにより、実施例５および６のポリマーで両面をコートされたボール紙から製造された。ジョイントシールのリスク要因は、その継ぎ目が漏ること、または加熱のためにピンホールがコーティング層の継ぎ目領域にできるであろうということである。
【００３６】
シールが可能であることは、約５０％の水、約５０％のエタノールおよび少量の着色剤からなる試験液でカップを満たすことにより評価した。欠陥シールを容易に観察し得る印は、ボール紙へのその浸透力である。試験において、実施例のボール紙から製造されたいずれのカップの継ぎ目においても、漏れは観察されなかった。
【００３７】
本発明の適用が前記実施例に限定されないことは、当業者に明らかであるが、以下の特許請求の範囲のなかで変更したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ポリマーコートされた本発明のボール紙の概念図である。
【図２】 図２は、本発明の第２のボール紙の概念図である。
【図３】 図３は、図２のボール紙から製造されたオーブン皿を示す。
【図４】 図４は、図３における皿の端部の側壁構造部分の拡大図を示す。

Claims (17)

1. １つまたはいくつかの繊維物質層（２、４、５）、および食品に接触する耐熱性ポリマーコーティング（３）からなるコートされた食品用ボール紙（１）であって、前記コーティング（３）が、ポリマーの融点が２３０℃以上である外層（６）、および繊維物質層（５）に対して設置される内層（７）からなる積層ポリマー層からなり、コーティングと繊維物質とのあいだの接着を達成するものであって、
   内層（７）が、２３０℃以上の融点を有する第１ポリマーと、１３０〜１８５℃の融点を有する接着性ポリマーである第２ポリマーとからなり、前記第１ポリマー８５〜９７％および前記第２ポリマー３〜１５％の割合で混合され、
   外層（６）のコーティングがポリエチレンテレフタレートであって、内層（７）がポリエチレンテレフタレートと、より低い融点を有するテレフタル酸エステルをもとにする共重合ポリエステルとの混合物であることを特徴とするコートされた食品用ボール紙（１）。
2. 外層（６）のポリマーと、内層（７）のポリマーの１つが同一のポリマー材料であることを特徴とする請求項１記載のボール紙。
3. ポリマーコーティング（３）の全重量が、２５ｇ／ｍ²以下、好ましくは１５〜２２ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項１または２記載のボール紙。
4. さらに内層（７）のコーティングが微細な無機物を混合することを特徴とする請求項１記載のボール紙。
5. 内層（７）が２３０℃以上の融点を有するポリマー８０〜９０％、１３０〜１８５℃の融点を有するポリマー３〜１０％、および無機物５〜１５％からなることを特徴とする請求項１記載のボール紙。
6. 無機物が炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項４または５記載のボール紙。
7. 外層（６）のコーティングがポリエチレンテレフタレートであり、内層（７）がポリエチレンテレフタレート、より低い融点を有するテレフタル酸エステルをもとにする共重合ポリマー、および炭酸カルシウムの混合物であることを特徴とする請求項６記載のボール紙。
8. コーティング（３）の全重量が２５ｇ／ｍ²以下、好ましくは１３〜２２ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項４、５、６または７記載のボール紙。
9. 繊維物質層が三層構造（２）からなり、かかる三層構造において、中間層が化学パルプとＣＴＭＰとの混合物からなるより厚い層（４）であり、その両側のより薄い層（５）が実質的に精製化学パルプからなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載のボール紙。
10. 外層（６）のコーティングおよび内層（７）を形成するポリマー混合物が、移動するボール紙ウェブ上にともに共押出しされることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載のコートされたボール紙（１）の製造法。
11. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載のコートされたボール紙（１）の耐熱性オーブン板としての用途。
12. 請求項１１記載のボール紙の、加熱食品用の皿（８）として形成される消費者包装の一部としての用途。
13. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載のコートされたボール紙（１）の液体包装紙としての用途。
14. ボール紙のポリマーコーティングが皿（８）の内部表面に付着するように、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載のコートされたボール紙（１）から製造されることを特徴とするオーブン皿（８）。
15. 圧縮によりボール紙（１）から製造されることを特徴とする請求項１４記載のオーブン皿。
16. 折り重ね、そのようにして生成した重なりを皿の外部表面にシールしてつなぐことにより、ボール紙（１）から製造されることを特徴とする請求項１４記載のオーブン皿。
17. 請求項１４、１５または１６記載のオーブン皿（８）、皿内で加熱することを意図される食品、および取り外し可能な保護カバーもしくは皿を閉じるラッピングをからなることを特徴とする加熱食品包装。

Images