JP4935253B2

JP4935253B2 - 積層体およびそれを用いた容器

Info

Publication number: JP4935253B2
Application number: JP2006238050A
Authority: JP
Inventors: 憲一遠藤; 宏樹佐竹; 有二杉山; 一夫荻田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: JP2008055850A

Description

本願発明は、積層体およびそれを用いた容器に関する。

紙基材の表面にポリエチレン等の熱可塑性樹脂フィルム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フィルムを積層させる方法としては、紙基材を繰り出しロールから順次繰り出すとともに、押出機から熱可塑性樹脂をフィルム状に押し出し、冷却ロールとこれに圧接された圧着ロールとの間で、熱可塑性樹脂フィルムと紙基材とを接着させ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フィルムを紙基材上に一様に積層させた積層体では、紙基材と熱可塑性樹脂とが強力に接着しているため、紙基材から熱可塑性樹脂を十分に剥離させることができないという問題がある。紙基材に熱可塑性樹脂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が意図せず剥離してしまうという問題がある。
そこで、本発明者らは、紙基材と紙基材上に押出コーティングにより積層された熱可塑性樹脂層とが非接着されている部分と弱接着されている部分とを設けることにより、剥離強度が調整された積層体の作製を試みたところ、紙基材と熱可塑性樹脂層との間にエア溜まりが発生するという問題に直面した。このようなエア溜まりは、積層体の意匠性を低下させたり品質にばらつきを生じさせるばかりか、製造機械にダメージを与えることもある。

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させることができ、且つ品質の安定した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アクリル系樹脂または硝化綿を主成分とする非接着印刷インキを塗布することにより部分的に形成された非接着印刷層と、オレフィン系熱可塑性樹脂を押出コーティングすることにより紙基材の平滑化加工が施された表面および非接着印刷層上に積層されたオレフィン系熱可塑性樹脂層とを備え、紙基材とオレフィン系熱可塑性樹脂層とは接着され且つ非接着印刷層とオレフィン系熱可塑性樹脂層とは非接着されている積層体であって、非接着印刷層が積層体全面にわたって連続して存在することを特徴とする積層体である。
非接着印刷層は、紙基材の面積に対して５０％〜９９％形成されていることが好ましい。

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、オレフィン系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。

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熱可塑性樹脂層を容易に剥離させることができ、且つ品質の安定した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り、図２は、本発明に係る積層体の模式平面図である。
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上に部分的に形成された非接着印刷層３と、紙基材２の平滑化加工が施された表面１および非接着印刷層３上に積層されたオレフィン系熱可塑性樹脂層４とを備えている。そして、非接着印刷層３が形成されていない部分である紙基材２の平滑化加工が施された表面１と、オレフィン系熱可塑性樹脂層４とは弱接着されており、非接着印刷層３とオレフィン系熱可塑性樹脂層４とは接着されておらず、オレフィン系熱可塑性樹脂層４は紙基材２から剥離可能なように構成されている。さらに、図２に示すように、本発明に係る積層体の非接着印刷層３は、積層体全面にわたって連続して存在するように形成されている。本発明において、「非接着印刷層が積層体全面にわたって連続して存在する」とは、非接着印刷層３が、紙基材２の平滑化加工が施された表面１上において分断されていないことを意味する。一方、紙基材２とオレフィン系熱可塑性樹脂層４とが弱接着されている部分（平滑化加工が施された表面１）は、島状に存在するように構成されている。なお、図２において、オレフィン系熱可塑性樹脂層４は省略されている。

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、平滑化加工が施された表面１とオレフィン系熱可塑性樹脂層４と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、ＪＩＳＰ８１１９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。
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。

上述した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未満であると平滑化加工が施された表面１とオレフィン系熱可塑性樹脂層４との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非接着印刷層３は、平滑化加工が施された表面１に非接着印刷インキを部分的に印刷することにより形成される。ここでいう「部分的」とは、紙基材２の平滑化加工が施された表面１すべてが非接着印刷層３により覆われておらず、非接着印刷層３と、平滑化加工が施された表面１が露出した部分とが混在することを意味する。そして、紙基材２の平滑化が施された表面１上に形成された非接着印刷層３は、その上にオレフィン系熱可塑性樹脂を押出コーティングにより積層させても接着せず、非接着部分となる。一方、非接着印刷層３を形成しない部分（紙基材２の平滑化加工が施された表面１）は、その上に積層されるオレフィン系熱可塑性樹脂層４と弱接着し、弱接着部分となる。非接着部分と弱接着部分との割合は、積層体を用いた製品の形態に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは、紙基材２の面積に対して、非接着印刷層３が５０％〜９９％になるように形成する。さらに好ましくは５０％〜９５％である。紙基材２の面積に対する非接着印刷層３の面積が５０％未満になるとオレフィン系熱可塑性樹脂層４を紙基材２から剥離させ難くなることがあり、９９％を超え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オレフィン系熱可塑性樹脂層４が意図せず剥離してしまうことがある。

本発明で使用する非接着印刷インキとしては、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ものが挙げられる。このような非接着印刷インキの中でも、耐熱性およびポリオレフィン系樹脂との非接着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、顔料等を非接着印刷インキに添加してもよい。特に非接着印刷インキに顔料を添加することで、製品の審美性を向上させることができるとともに、製品の使用者が非接着部分と弱接着部分とを明確に見分けることができる。
印刷方法としては、積層体全面にわたって非接着印刷層３が連続して存在するように形成可能な印刷方法であれば特に限定されないが、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、版の継ぎ目のない円筒印刷版を用いたグラビア印刷を採用することが好ましい。また、平滑化加工が施された表面１に対する非接着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未満であると非接着印刷層３とオレフィン系熱可塑性樹脂層４とが接着してしまうことがあり、また１０ｇ／ｍ^２を超える量を塗布することは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、非接着印刷層３を形成しない部分（平滑化加工が施された表面１が露出した部分）には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紙基材２とオレフィン系熱可塑性樹脂層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。

本発明で使用するオレフィン系熱可塑性樹脂は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン、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、直鎖状ポリエチレン等が挙げられる。これらの中でもコスト、加工適性、紙基材との弱接着性および容器としての耐熱性を考慮するとポリプロピレンが好ましい。

本発明において、弱接着部分の形状は、非接着印刷層３が積層体全面にわたって連続して存在する限り特に限定されないが、例えば、円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形、星型等の図形、植物や動物の図形、あるいはこれらの組み合わせであることができる。このような弱接着部分は、規則的に配置してもよいし不規則的に配置してもよい。なお、本発明の効果を損なわない範囲で、上記弱接着部分を構成する図形内部に非接着部分が存在してもよい。
また、弱接着部分の剥離強度は、０．０４９Ｎ／１５ｍｍ幅以上であることが好ましい。剥離強度がこの値未満であると、積層体の製造時および加工時に、オレフィン系熱可塑性樹脂と紙基材の接着が不十分な場合がある。適切な剥離強度は、弱接着部分と非接着部分で形成される模様および加工される容器の種類によって異なるため適宜決定する。剥離強度は、オレフィン系熱可塑性樹脂の種類、押出コーティングの加工条件等を変化させることによって適宜増減することができる。
なお、剥離強度の測定は、まず積層体の弱接着部分のみを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強度とする。また、本発明の積層体における弱接着部分と非接着部分との具体的な態様によって、１５ｍｍ幅にての試験片が得られない場合がある。この場合、１５ｍｍ幅以下の試験片を採取して剥離強度を測定し、これを１５ｍｍ幅の試験片を試験した値に換算して、弱接着部分の剥離強度の値とする。

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、オレフィン系熱可塑性樹脂層４の上に、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、それぞれの面に、非接着印刷層を部分的に形成させ、その上にオレフィン系熱可塑性樹脂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上に非接着印刷インキを印刷して、非接着印刷層３を部分的に且つ全面にわたって連続して存在するように形成する。印刷方法としては、平滑化加工が施された表面１全面にわたって非接着印刷層３が連続して存在するように形成可能な印刷方法であれば特に限定されず、グラビア印刷、平版印刷、凸版印刷、スクリーン印刷等を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、版の継ぎ目のない円筒印刷版を用いたグラビア印刷を採用することが好ましく、版の継ぎ目がなく、且つ弱接着部分の形状（模様・図柄）がエンドレスパターンとなる円筒印刷版を用いたグラビア印刷を採用することが更に好ましい。また、本発明の効果を損なわない範囲で、積層体を用いた製品の審美性を向上させるため、非接着印刷層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、紙基材２の平滑化加工が施された表面１および非接着印刷層３上にオレフィン系熱可塑性樹脂を押出コーティングすることによりオレフィン系熱可塑性樹脂層４を積層させて積層体が得られる。押出コーティングの加工条件としては、例えば、オレフィン系熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを使用した場合、押出温度を２７０℃〜３００℃に設定し、ラインスピード（繰り出し速度）を６０〜２００ｍ／ｍｉｎの範囲に設定すればよい。本発明の積層体の製造においては、平滑化加工が施された表面１全面にわたって連続して存在するように非接着印刷層３が形成された紙基材２を用いているので、押出コーティングの際にエアは非接着部分を通って紙基材２の繰り出し方向と反対の方向に抜かれるため、紙基材２とオレフィン系熱可塑性樹脂層４との間にエア溜まりが発生することがない。
これに対して、例えば、図３に示すように、平滑化加工が施された表面１上において非接着印刷層３が、分断部５（繰り出し方向と略直角の方向に非接着印刷インキが連続して塗布されていない部分）により分断されており、連続して存在しない紙基材２を用いると、押出コーティングの際に紙基材２とオレフィン系熱可塑性樹脂層４とが分断部５において弱接着される。これによりエアは紙基材２の繰り出し方向と反対の方向に抜かれずに、紙基材２とオレフィン系熱可塑性樹脂層４との間にエア溜まりを発生させる。このようなエア溜まりは積層体の意匠性を低下させたり品質にばらつきを生じさせるばかりか、製造機械にダメージを与えることもある。

上記したオレフィン系熱可塑性樹脂層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。
また、上記ではオレフィン系熱可塑性樹脂として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、他のオレフィン系熱可塑性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オレフィン系熱可塑性樹脂層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、紙基材２からオレフィン系熱可塑性樹脂層４を容易に剥離させ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＞
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）を版の継ぎ目のない円筒印刷版を用いたグラビア印刷で部分的に印刷し、図２に示されるようにクレーコート面上に非接着印刷層を部分的に形成した。次に、紙基材を繰り出しロールから繰り出すとともに、ポリプロピレン樹脂（Ｆ１０９Ｖ；(株)プライムポリマー製、融点１６２℃）を押出し機のダイより押出し、紙基材のクレーコート面および非接着印刷層上に厚さ６０μｍのポリプロピレン樹脂層を積層した。このときの加工条件は、押出温度２８０℃およびラインスピード（繰り出し速度）７０ｍ／ｍｉｎに設定した。このようにして得られた実施例１の積層体にエア溜まりは一切見られず、また、加工中、製造機械に不都合はなかった。

次に、実施例１の積層体を、直径１８５ｍｍの円形ブランクシートに打ち抜き、そのブランクシートの必要箇所に罫線を設けた後、雄型および雌型よりなるプレス型にそのブランクシートを挟み、加熱成形して紙皿を作製した。成形加工中にポリプロピレン樹脂層の剥がれは見られなかった。また、この紙皿を実際に使用した後、紙基材からポリプロピレン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することができた。

本発明に係る積層体の模式断面図である。本発明に係る積層体の模式平面図である。非接着印刷層が不連続に存在する積層体の一例の模式平面図である。

符号の説明

１平滑化加工が施された表面、２紙基材、３非接着印刷層、４オレフィン系熱可塑性樹脂層、５分断部。

Claims

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アクリル系樹脂または硝化綿を主成分とする非接着印刷インキを塗布することにより部分的に形成された非接着印刷層と、オレフィン系熱可塑性樹脂を押出コーティングすることにより紙基材の平滑化加工が施された表面および非接着印刷層上に積層されたオレフィン系熱可塑性樹脂層とを備え、紙基材とオレフィン系熱可塑性樹脂層とは接着され且つ非接着印刷層とオレフィン系熱可塑性樹脂層とは非接着されている積層体であって、
非接着印刷層が積層体全面にわたって連続して存在することを特徴とする積層体。
前記非接着印刷層が、前記紙基材の面積に対して５０％〜９９％形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
請求項１または２に記載の積層体を加工してなることを特徴とする容器。
オレフィン系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３に記載の容器。