JP4923816B2 - 積層体、それを用いた容器およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層体、それを用いた容器およびその製造方法に関する。

紙基材の表面にポリエチレン等の熱可塑性樹脂層が積層された積層体は、包装材料として広く使用されている（例えば、特許文献１を参照）。例えば、液体用紙容器、冷凍食品用カートン、紙トレー、紙カップ等の用途には好適に使用されている。そして紙基材にポリエチレン等の熱可塑性樹脂層を積層させる方法としては、熱可塑性樹脂を熱溶融させて紙基材上にコーティングする押出コーティングが一般的である。

特開平８−２４４８３１号公報

しかしながら、従来の押出コーティング法により熱可塑性樹脂を紙基材上に積層させた積層体では、紙と熱可塑性樹脂が強力に接着しているため、紙基材から熱可塑性樹脂層を容易に剥離させることができないという問題がある。そして、例えば、紙基材に熱可塑性樹脂層の一部が残った状態であると、紙としての再利用が困難となる。一方、紙基材と熱可塑性樹脂層との接着を弱めると、積層体を製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が意図せず剥離してしまうという問題がある。
そのため、製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が簡単に剥がれることなく、使用後に、人間の力程度で熱可塑性樹脂層を容易に剥離することのできる積層体が望まれている。

したがって、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が簡単に剥がれることなく、使用後に、人間の力程度で熱可塑性樹脂層を容易に剥離することのできる積層体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための第一の発明は、クレー、タルク、水酸化アルミニウム、二酸化チタンまたは沈降性炭酸カルシウムを含む表面コート剤の塗布による平滑化加工が施された表面を有する紙基材と、紙基材の平滑化加工が施された表面上に形成された剥離用印刷層と、剥離用印刷層上に熱可塑性樹脂を押出コーティングすることにより剥離用印刷層との層間で剥離可能に積層された押出熱可塑性樹脂層とを備えることを特徴とする積層体である。
平滑化加工は、クレーを含む表面コート剤を塗布することにより行われることが好ましい。また、平滑化加工が施された紙基材の表面のベック式平滑度が２５秒以上であることが好ましい。

第二の発明は、上記積層体を加工してなることを特徴とする容器である。この容器は、押出熱可塑性樹脂層が容器の内面になるように加工されていることが好ましい。

第三の発明は、クレー、タルク、水酸化アルミニウム、二酸化チタンまたは沈降性炭酸カルシウムを含む表面コート剤の塗布による平滑化加工が施された紙基材の表面に剥離用印刷インキを印刷して剥離用印刷層を形成する工程と、剥離用印刷層上に熱可塑性樹脂を押出コーティングすることにより押出熱可塑性樹脂層を積層する工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法である。

本発明によれば、製品に加工する際および加工された製品を使用する際に熱可塑性樹脂層が簡単に剥がれることなく、使用後に、人間の力程度で紙基材から熱可塑性樹脂層を容易に剥離することのできる積層体を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る積層体の模式断面図である。
図１に示すように、本発明に係る積層体は、平滑化加工が施された表面１を有する紙基材２と、平滑化加工が施された表面１上に形成された剥離用印刷層３と、剥離用印刷層３上に積層された押出熱可塑性樹脂層４とを備えており、剥離用印刷層３と押出熱可塑性樹脂層４との間で剥離可能なように構成されている。

本発明に係る積層体における紙基材２としては、コートボール、カード紙、アイボリー紙、マニラボール等の板紙、ミルクカートン原紙、カップ原紙、クラフト紙、上質紙等の公知の紙の少なくとも片面に平滑化加工が施されたものであればよいが、紙基材の平滑性はその上に形成される剥離用印刷層３と剥離用印刷層３上に積層される押出熱可塑性樹脂層４との間の剥離強度に影響を与えるため、その表面のベック式平滑度が好ましくは２５秒以上、更に好ましくは２６秒以上、最も好ましくは８０〜４００秒である紙基材が好ましい。平滑化加工が施された表面１のベック式平滑度が上記範囲内であれば、積層体が実用上の構造的な一体性を損なうことなく、使用後の易剥離性をより向上させることができる。ここでのベック式平滑度は、ＪＩＳ Ｐ ８１１９に基づき、ベック式平滑度試験機を用いて、紙基材２の表面と光学的平面仕上げのガラス製標準面との間を通って、密閉減圧された器内に一定量の空気が浸入するのに掛かる時間（秒）を測定したものである。測定は５回行い、その算術平均を紙基材２のベック式平滑度とする。
また、紙基材２の坪量は特に限定されるものではなく、積層体を用いた製品の形態に応じて適宜決定すればよい。

このような平滑化加工としては、紙加工の分野で広く行なわれているクレー、タルク、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、沈降性炭酸カルシウム等を含む表面コート剤を紙基材２に塗布（コート）する方法が挙げられる。これらの中でも所望の平滑度を得つつ加工コストを低減する観点から、クレーを含む表面コート剤を塗布することが好ましい。紙基材２に対する表面コート剤の塗布量は特に限定されるものではないが、５〜２０ｇ／ｍ^２の範囲が好ましい。塗布量が５ｇ／ｍ^２未満であると剥離強度が必要以上に高くなることがあり、また塗布量が２０ｇ／ｍ^２を超えると剥離強度にばらつきが生じ易くなるため好ましくない。

本発明に係る積層体における剥離用印刷層３は、ポリアミド系、ポリエステル系、ウレタン系、ゴム系、アクリル系、塩素化ポリプロピレン、ブチラール、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、硝化綿等の樹脂を主成分とする剥離用印刷インキを印刷により形成することができる。このような剥離用印刷インキの中でも耐熱性および剥離性に優れているアクリル系樹脂、硝化綿を主成分とするものが好ましい。また、必要に応じて、上記樹脂の他にシリコーン等を剥離用印刷インキに添加してもよい。印刷としては、公知の印刷方法を制限なく用いることができるが、塗布量が安定していることおよび生産性が高いことから、グラビア印刷を用いることが好ましい。また、平滑化加工が施された表面１に対する剥離用印刷インキの塗布量は特に限定されるものではないが、０．５〜１０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１〜５ｇ／ｍ^２であることが更に好ましい。塗布量が０．５ｇ／ｍ^２未満であると剥離強度が必要以上に高くなることがあり、また１０ｇ／ｍ^２を超える量を塗布しても剥離性は殆ど変わらず、コストの無駄が多くなるため好ましくない。また、グラビア印刷により１０ｇ／ｍ^２を超える量を塗布することは難しい。
また、このようにして形成された剥離用印刷層３の表面にコロナ放電処理を施してもよい。コロナ放電処理を施すことで剥離用印刷層３と押出熱可塑性樹脂層４との間の剥離強度を調整することができる。コロナ放電処理は、公知のコロナ放電処理器を用い、発生させたコロナ雰囲気中に剥離用印刷層３が形成された紙基材２を通過させることにより行うことができる。このときのコロナ放電出力は、１〜１０ｋＷが好ましく、更に好ましくは４〜６ｋＷである。

押出熱可塑性樹脂層４は、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、チーグラー系低密度ポリエチレン、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン、メタセロン触媒を用いて重合したエチレンとα−オレフィンとの共重合体、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリブテンポリマー、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂から構成される。これらの中でもコストと加工適性とのバランスに優れる低密度ポリエチレンおよびポリプロピレンが好ましい。本発明の積層体を加工して容器として使用する場合、容器に収容される内容物の温度が１００℃未満であれば低密度ポリエチレンを用いることが好ましく、内容物の温度が１００〜１６０℃であればポリプロピレンを用いることが好ましい。
また、押出熱可塑性樹脂層４の厚さは特に限定されるものではないが、１５〜１５０μｍの範囲で形成することが好ましく、３０〜１２０μｍの範囲で形成することが更に好ましい。

本発明の積層体を加工して、トレー、カートン、ウェッブコーナー型容器等の製品にする場合には、剥離用印刷層３と押出熱可塑性樹脂層４との間の剥離強度が、０．０４９〜１．９６Ｎ／１５ｍｍ幅であることが好ましく、０．０９８〜０．１９６Ｎ／１５ｍｍ幅であることが更に好ましい。剥離強度が上記範囲内であれば、製品に加工する際および加工された製品を使用する際に押出熱可塑性樹脂層４が簡単に剥がれることなく、使用済となった積層体から押出熱可塑性樹脂層４を容易に剥がすことができる。なお、剥離強度の測定は、まず積層体を１５ｍｍ幅にて１００ｍｍ切り出して試験片とし、切り出した試験片の一方から紙と樹脂フィルムとを６０ｍｍまで剥がし、引張り試験機の両チャックにそれぞれチャッキングする。チャック間距離は１００ｍｍとする。そして２５℃雰囲気下、５０ｍｍ／ｍｉｎの引張り速度で１８０度方向に剥がし、最大荷重を測定する。測定は１０回行い、その算術平均を剥離用印刷層３と押出熱可塑性樹脂層４との間の剥離強度とする。
このように規定される剥離強度は、剥離用印刷層３の形成に用いる剥離用印刷インクの種類および塗布量、ならびに押出熱可塑性樹脂層４に用いる熱可塑性樹脂の種類、押出コーティング加工条件等を変化させることによって、適宜増大ないし減少させることが可能である。例えば、剥離用印刷層３の表面に施すコロナ放電出力を増大させることにより、剥離強度を増大させることができる。他方、例えば、熱可塑性樹脂の押出温度を低下させることにより、剥離強度を減少させることができる。

なお、上記実施の形態に係る積層体において、本発明の効果を損なわない範囲で、押出熱可塑性樹脂層４上に、アルミニウム箔、ＰＥＴ等からなる層を適宜積層してもよい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、平滑化加工が施されていない紙基材の表面に熱可塑性樹脂等からなる層を積層してもよい。また、上記実施の形態では、片面に平滑化加工が施された紙基材を用いた積層体について主に説明したが、両面に平滑化加工が施された紙基材を用い、それぞれの表面に剥離用印刷層および押出熱可塑性樹脂層を積層させることも可能である。

次に、本発明に係る積層体の製造方法について説明する。この製造方法では、まず紙基材２の平滑化加工が施された表面１に剥離用印刷インキを印刷して剥離用印刷層３を形成する。印刷方法としては、公知のグラビア印刷、平版印刷、凸版印刷、スクリーン印刷等を制限なく用いることができる。これらの中でも塗布量が安定していること、生産性が高いこと、および製品加工時の押出加工適性が良好なことから、グラビア印刷を用いることが好ましい。また、本発明の積層体を用いた製品の審美性を向上させるため、剥離用印刷層３を形成する前に、紙基材２の平滑化加工が施された表面１または背面に絵柄・表示等の印刷を行ってもよい。

ついで、剥離用印刷層３上に熱可塑性樹脂を押出コーティングすることにより押出熱可塑性樹脂層４を形成する。この押出コーティングは公知の方法で行うことができる。例えば、押出熱可塑性樹脂層４を形成する熱可塑性樹脂として融点が１０５〜１１５℃の高圧法低密度ポリエチレンを使用した場合、押出コーティング加工条件として押出温度３２０℃以上、ラインスピード４５〜２００ｍ／ｍｉｎに設定すればよい。また、押出熱可塑性樹脂層４を形成する熱可塑性樹脂として融点が１３０〜１６５℃のポリプロピレンを使用した場合、押出コーティング加工条件として押出温度２８０℃以上、ラインスピード４５〜２００ｍ／ｍｉｎに設定すればよい。

ここでは熱可塑性樹脂として高圧法低密度ポリエチレンおよびポリプロピレンを使用した場合の押出コーティング加工条件について説明したが、他の樹脂においても樹脂の性状に応じて加工条件を適宜設定することができる。

上記の製造方法により得られた積層体を加工して、トレー、カートン、ウェッブコーナー型容器等の製品を製造することができる。具体的には、トレーのような容器は、まず積層体を所定の容器ブランクシートに打ち抜き、必要箇所に罫線を設けた後、雄型と雌型よりなるプレス型に容器ブランクシートを挟み、加熱加圧して成形する絞り成形という公知の製造方法により製造することができる。また、カートン、ウェッブコーナー型容器のような容器は、まず積層体を所定の容器ブランクシートに打ち抜き、必要箇所に罫線を設けた後、罫線に沿って折り曲げ、必要箇所を貼り合せ・接着して組み立てるという公知の製造方法により製造することができる。積層体を加工する際には、剥離可能に積層された押出熱可塑性樹脂層４が容器の少なくとも内面（容器に収容される内容物と接触する側）になるように加工することが好ましい。
このようにして製造される容器等の製品は、使用後に、押出熱可塑性樹脂層４を容易に剥離することができるので、紙およびプラスチックを分別回収・再利用することができる。そのため、本発明の積層体から得られる容器等の製品は、資源の有効利用および地球環境保護という面からみて極めて優れたものであるといえる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし、それらは例示であって本発明を限定するものではない。
＜実施例１＞
まず、片面がクレーコートされた紙基材である坪量３２０ｇ／ｍ^２の板紙（ＮＥＷウルトラＨ；日本大昭和板紙株式会社製）のクレーコート面（ベック式平滑度２６５秒）に、硝化綿を主成分とする剥離用印刷インキ（ＣＰ−２Ｋ；大日精化工業株式会社製）を版深３０μｍのベタ版を用いたグラビア印刷で印刷し、乾燥して剥離用印刷層を形成した。次に、形成された剥離用印刷層表面に４．５ｋＷの出力でコロナ放電処理を施した。次いで、熱可塑性樹脂である高圧法低密度ポリエチレン（ＬＣ５２０；日本ポリエチレン株式会社製、融点１１１℃）を押出機のダイより押出し、コロナ放電処理が施された剥離用印刷層上に厚さ６０μｍの押出熱可塑性樹脂層を形成した。この時の押出コーティング加工条件としては、押出温度３２０℃、ラインスピード８０ｍ／ｍｉｎに設定して行なった。このようにして得られた実施例１の積層体の剥離強度を測定した結果、０．１５２Ｎ／１５ｍｍ幅であった。

次に、実施例１の積層体を、所定の形状のブランクシートに打ち抜き、そのブランクを深絞り成形機により寸法が２５０ｍｍ×１８０ｍｍ×２０ｍｍ（深さ）のトレー形状に成形して深絞り紙トレーを作製した。成形加工中に押出熱可塑性樹脂層の剥がれは見られなかった。この深絞り紙トレーを実際に使用した後、剥離用印刷層が形成された紙基材から押出熱可塑性樹脂層を簡単に剥がすことができ、紙とプラスチックとを分別回収することができた。

＜実施例２＞
表１に示した各種紙基材を用い、それぞれの平滑化加工が施された面に、硝化綿を主成分とする剥離用印刷インキ（ＣＰ−２Ｋ；大日精化工業株式会社製）を版深３０μｍのベタ版を用いたグラビア印刷で印刷し、乾燥して剥離用印刷層を形成した。次に、形成された剥離用印刷層表面に１．７ｋＷの出力でコロナ放電処理を施した。次いで、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン（Ｆ１０９Ｖ；株式会社プライムポリマー製、融点１６２℃、ホモポリプロピレン）を押出機のダイより押出し、コロナ放電処理が施された剥離用印刷層上に厚さ６０μｍの押出熱可塑性樹脂層を形成した。この時の押出コーティング加工条件としては、押出温度２９０℃、ラインスピード４５ｍ／ｍｉｎに設定して行なった。次に、実施例１と同様にして積層体それぞれから深絞り紙トレーを作製し、下記基準にて評価を行った。結果を表１に示した。
○：成形加工中に押出熱可塑性樹脂層の剥がれが見られず、且つ使用後に紙基材から押出熱可塑性樹脂層を簡単に剥がすことができる。
×：成形加工中に押出熱可塑性樹脂層の剥がれは見られないものの、使用後に紙基材から押出熱可塑性樹脂層を容易に剥がすことができない。

＜比較例＞
表１に示した各種紙基材を用い、それぞれの平滑化加工が施されていない面に実施例２と同様にして剥離用印刷層、次いで押出熱可塑性樹脂層を形成して積層体を作製した。次に、実施例２と同様にして積層体それぞれから深絞り紙トレーを作製し、評価を行った。結果を表１に示した。

表１の結果から分かるように、実施例２の深絞り紙トレーは、成形加工中に押出熱可塑性樹脂層の剥がれは一切見られず、且つ使用後に、押出熱可塑性樹脂層を容易に剥離させることができた。これに対して、比較例の深絞り紙トレーは、成形加工中に押出熱可塑性樹脂層の剥がれは見られないものの、使用後に紙基材から押出熱可塑性樹脂層を剥がす際、紙基材と押出熱可塑性樹脂層とが強力に接着しており紙基材から熱可塑性樹脂層を容易に剥がすことはできなかった。

本発明に係る積層体の模式断面図である。

符号の説明

１ 平滑化加工が施された表面、２ 紙基材、３ 剥離用印刷層、４ 押出熱可塑性樹脂層。

Claims (6)

1. クレー、タルク、水酸化アルミニウム、二酸化チタンまたは沈降性炭酸カルシウムを含む表面コート剤の塗布による平滑化加工が施された表面を有する紙基材と、紙基材の平滑化加工が施された表面上に形成された剥離用印刷層と、剥離用印刷層上に熱可塑性樹脂を押出コーティングすることにより剥離用印刷層との層間で剥離可能に積層された押出熱可塑性樹脂層とを備えることを特徴とする積層体。
2. 前記平滑化加工が、クレーを含む表面コート剤を塗布することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
3. 平滑化加工が施された前記表面のベック式平滑度が、２５秒以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の積層体。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層体を加工してなることを特徴とする容器。
5. 押出熱可塑性樹脂層が前記容器の少なくとも内面になるように加工されていることを特徴とする請求項４に記載の容器。
6. クレー、タルク、水酸化アルミニウム、二酸化チタンまたは沈降性炭酸カルシウムを含む表面コート剤の塗布による平滑化加工が施された紙基材の表面に剥離用印刷インキを印刷して剥離用印刷層を形成する工程と、剥離用印刷層上に熱可塑性樹脂を押出コーティングすることにより押出熱可塑性樹脂層を積層する工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法。

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