JP4988134B2

JP4988134B2 - ポリオレフィン／ポリアミド混合層を有する多層紙板包装構造体

Info

Publication number: JP4988134B2
Application number: JP2002523079A
Authority: JP
Inventors: キャッスル、グレゴリー、ジェー．; ジョンソン、ドーラン、アール．; シー、キース、エス．
Original assignee: Evergreen Packaging International BV
Current assignee: Evergreen Packaging International BV
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: DE60131006T2; EP1320459B1; KR100751979B1; DE60131006D1; CN1482964A; KR20030034147A; TWI284600B; ATE375861T1; CN1250391C; EP1320459A4; US6582808B2; WO2002018129A1; JP2004507385A; EP1320459A1; US20020051873A1

Description

【０００１】
本願は、２０００年８月２５日出願の米国仮特許出願６０／２２７．５８９の優先権を主張するものである。
【０００２】
【発明の技術分野】
本発明は、紙板（ペーパーボード）を有し、そして、ポリオレフィン及びポリアミドのポリマー混合物の少なくとも１つの層を有する、多層積層体から作成される包装カートンに関する。
【０００３】
【発明の背景技術】
ミルクのための包装構造体のうち、最も最近の改良されたものは、ナイロン６／結合層／低密度ポリエチレンを含む、製品接触層としての紙板基板上に、多層共押出処理をすることが必要である。この多層体は、オンラインで共押出でき、それにより、被覆基板が作製される。ナイロン６／結合層／低密度ポリエチレンの多層押出により、酸素バリヤー、シール、強度及びピンホール耐性が得られるが、非常に特殊な共押出装置でのみ共押出成形できるものである。
【０００４】
多層体の性能を有する単一層として、紙板包装体の製品接触側上に押出成形できるバリヤー材料を開発する特別の必要性がある。この開発は、より低価格構造対多層共押出成形ライン経済をもたらす。
【０００５】
【発明の概要】
本発明によると、紙板包装構造対の製品接触面上に単一層として押出成形される、他の必要成分或いは任意の成分を有する、ナイロン６や低密度ポリエチレンのようなポリアミドとポリオレフィンのポリマー混合物がもたらされる。
【０００６】
この構造対により、市販の単一層構造体以上の、ピンホール耐性並びに酸素バリヤー特性が得られ、より良好なバルジ耐性と単一層押出成形被覆法を有する改良された構造体が得られる。
【０００７】
［発明の詳細な説明］
本発明は、紙板包装積層構造体中に使用される単一層ポリオレフィン／ポリアミド混合層に関する。無水マレイン酸変性ポリエチレンのような適当な適合剤により、紙板基板上へのナイロン６と低密度ポリエチレンの混合物の押出成形を可能にする。押出成形のための組成範囲は、約４０重量％のポリアミドまでで無水マレイン酸機能化適合剤の使用である。他の適合剤を利用する場合、ポリアミド重量％の範囲は、４０重量％を超える。特に望ましい出発材料混合物は、ナイロン６と低密度ポリエチレンである。
【０００８】
外側印刷層として、１２ポンド（３０００平方フィ−ト当り）（約２０ｇ／ｍ^２）の低密度ポリエチレン；２６５ポンド（３０００平方フィ−ト当り）（約４３２ｇ／ｍ^２）の紙板基板；適合剤を有する２５〜３０ポンド（３０００平方フィ−ト当り）（約４１〜４９ｇ／ｍ^２）のナイロン６と低密度ポリエチレンの混合層を有する構造体が得られる。これは、好適な構造体であるが、これに限定されるものではない。溶融混合処理は、２つの方法で行われる。
【０００９】
(１)押出成形被覆ラインの押出機の内側；
この場合、樹脂と適合剤は先ず混合され、次に、押出機のホッパーに供給される。別に、適当な割合で、ホッパーに各成分を供給する重力供給機を用いることもできる。
【００１０】
(２)別の押出機（単一スクリュウ或いは対のスクリュウ）を用いて、第１に混合されて（好適には、ペレット形で）、次に、混合ペレットを押出成形被覆のために押出機のホッパーに供給する。
【００１１】
低密度ポリエチレンの単一層押出接着の典型的な処理温度が、新規な混合物を紙板上に押出被覆するために用いることができる。
【００１２】
本発明に用いられるポリアミドには、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、アモルファス（非晶質）ナイロン、ＭＸＤ６ナイロン等がある。ナイロン６は好適な成分である。使用されたポリオレフィンには、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセンポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン或いはメタロセンポリプロピレンがある。
【００１３】
使用された適合剤には、無水マレイン酸変性ポリエチレンがある。適合剤として使用できる他のタイプノポリマーには、金属中和化エチレンメタクリル酸コポリマー（Surlyn−登録商標)、エチレンアクリル酸コポリマー(Primacor−登録商標）、エチレンメタクリル酸コポリマー(Nucrel−登録商標）、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(Oravac−登録商標）、エポキシ機能化ポリエチレン或いはエポキシ機能化ポリプロピレンがある。
【００１４】
使用される紙板基板には、１４０〜３００ポンド（３０００平方フィ−ト当り）（約２２８〜４８９ｇ／ｍ^２）の範囲のベース重量を有する。ポリエチレンポリマーに対しては、溶融フローインデックスは、１〜１５の範囲である。ポリプロピレンポリマーに対しては、溶融フローレイトは、４〜６である。
【００１５】
任意に、剛性或いはバリヤー特性を上げるために混合物に充填剤を添加することができる。これらの充填剤には、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、粘土等がある。押出成形での混合処理中に充填剤を添加することができる。また、予め分散させた充填剤を含むポリマーを用いて、他のポリマーと混合することができる。例えば、、炭酸カルシウム充填の低密度ポリエチレンとナイロン６を混合し溶融することができる。同様に、低密度ポリエチレンとタルク充填のナイロン６とを混合溶融することができる。特に好適な具体例では、混合物にバリヤー及び機械的強度を与えるナノ粘土粒子を微細に分散させるために、ナノ粘土と低密度ポリエチレンを有するナイロン６がある。
【００１６】
供された本発明の違う具体例においては、紙板基板、ポリアミドポリマー及びポリオレフィンポリマーの混合層が、紙板基板上に被覆された、容器のための紙板包装積層体があり、該混合層は、積層体が容器中に形成されている場合、外側層に想到するものである。
【００１７】
好適な構造体の具体例を有する容器が作成され、テストされて、次の実施例に示される対照物と比較される。
【００１８】
【実施例１】
低密度ポリエチレン或いはＬＤＰＥ（６５重量％）、ポリアミド（ナイロン６）（３０重量％）及び適合剤（５重量％）の混合物が、製品接触層として、２６５ポンド（３０００平方フィ−ト当り）（約４３２ｇ／ｍ^２）の範囲のベース重量を有するベースの紙板基板上に押出成形被覆された。
【００１９】
対照構造体は、製品接触層としてＬＤＰＥの１層よりなるものである。両構造体において、外側印刷層は、ＬＤＰＥの１層からなる。これらの２つの被覆された紙板の酸素透過率（ＯＴＲ）は、MOCON OX-TRANモデル２／２０機械により、
２３℃で５０％ＲＨで測定された。データを直接に比較するために、両方の試料の被覆重量は等しくされた。その結果は表１に示される。
【００２０】
表１：２つの試料からのＯＴＲ結果
【表１】

【００２１】
混合物中のナイロン６の含有により、被覆紙板のＯＴＲが著しく改良される。これは、混合物対直線ＬＤＰＥのと１つの長所である。
【００２２】
【実施例２】
低密度ポリエチレン或いはＬＤＰＥ（６５重量％）、ポリアミド（ナイロン６）（３０重量％）及び適合剤（５重量％）の混合物が、パイロットラインにより製品接触層として、２６５ポンド（３０００平方フィ−ト当り）（約４３２ｇ／ｍ^２）の範囲のベース重量を有するベースの紙板基板上に直接に押出成形被覆された。３つの成分は、少なくとも２分間セメント混合機中で乾燥混合され、次に、押出ホッパー中に供給された。対照構造体も、製品接触層としての紙板基板の上に押出被覆ストレイトＬＤＰＥ被覆を作製された。被覆された紙板は、次に、Ｊボトムでブランクに反転され、これらのブランクは、エバーグリーン充填機械を用いて、半ガロンサイズに形成された。ピンホール耐性染料テストが、これらの２種のカートンについて、スカーレットモー(Scarlett Moo)赤色染料水溶液を用いて、行われた。赤色染料溶液を先ず空のカートンに１分間注ぎ入れ、次に、染料溶液をカートンから出した。次に、カートンを、水道水を１分間流して、完全にすすぎ洗いした。最後に、カートンをオープン空気に晒して乾燥させた。
【００２３】
赤色染料は、被覆物にピンホールがあるとすぐに繊維中に浸透するので、乾燥後に赤色点の形の印が残る。赤色点形成の度合いを判定することにより、カートンのピンホール耐性を評価することができる。マット面上にＬＤＰＥを有する対照カートンでは、第１にカートン形成の間に強い加熱があるので、非常に多くのピンホールが見られた（図１参照）。マット面上にＬＤＰＥ／ナイロン６混合物を有する実験の構造体では、ピンホール形成が非常に低いものであった（図２参照）。
【００２４】
【実施例３】
牛乳充填実験が、乳製品包装施設で行われ、製品接触層としてＬＤＰＥ／ナイロン６混合物を有するカートンの性能を評価した。紙板基板は、２６５ポンド（３０００平方フィ−ト当り）（約４３２ｇ／ｍ^２）のベース重量を有する。製品接触層として、ＬＤＰＥを有する対照シールもまたこの実験に付された。両方の構造体において、外側印刷層はＬＤＰＥよりなる。両方の構造体とも、Ｊボトムを有し、側面シームでは削がれている。２％ＵＨＴ（ウルトラ高温）牛乳が、通常の市販操作条件下で、エバーグリーンＥＨ−１充填機械を用いて、カートン中に充填された。次に、これらのカートンを、コルゲートされた箱中に包装され、標準的なパレット上に積まれ、オハイオ州シンシナテイにある研究所で荷積みされた。性能評価試験は、バルジ及び芳香パネルテストである。バルジ耐性テストは、この研究所で行われた。芳香パネルテストは、訓練されたパネリストにより外部の独立の研究所で行われた。これらのテストは、１２週或いは１３週まで、周期的に行われた。
【００２５】
バルジテストのための試料は、放置され、４℃の冷室に貯蔵された。カートンの平均バルジ（山形と山形の距離及び側面と側面の距離）は、完全な平方或いはノンバルジカートンと比較して、１／３２インチに関して、測定された。その結果は、表２に示される。
【００２６】
表２．バルジ耐性試験の結果（１／３２インチで表す）
【表２】

【００２７】
【実施例４】
実施例３に示される充填実験で製造されたカートン中に貯えられた２％ＵＨＴ牛乳は、外部の研究所でその芳香性について周期的に評価された。テストは、カートンをオフェンシブ製品臭気を含有する冷蔵庫室中に置くことにより行われた。これらの製品には、オニオン、熟したりんご、熟したバナナである。訓練されたパネリストが、０から１００のスケール（０が最も悪い）に基づいて、牛乳の匂いをランク付けした。パネリストたちは、テストされた試料の味の感じについても短い評価をした。その結果は表３に示される。
【００２８】
表３．外側の訓練されたパネリストにより味パネル試験結果
【表３】

【００２９】
本発明の変更及び修正が、付属の請求項に記載の発明の精神と範囲を逸脱しない限り、行われることは理解されるべきである。また、本発明の範囲は、ここに説明した特定の具体例に限定されないことも理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】赤染料ピンホール耐性テストされた後の対照カートンの底部の写真である。
【図２】赤染料ピンホール耐性テストされた後の、本発明の好適な構造体を具体化したカートンの底部の写真である。

Claims

ａ）紙板基板；及び
ｂ）該紙板基板上に直接被覆したポリアミドポリマー及びポリエチレンポリマーの単一の混合層を有し、
その混合層は、積層体が液体保存用容器中に形成されると、製品接触層に相当するものになり、
該混合層は、２５〜３０ポンド（３０００平方フィート当り）（４１〜４９ｇ／ｍ ^２の相当する）であり、
該紙板基板は、１４０〜３００ポンド（３０００平方フィート当り）（２２８〜４８９ｇ／ｍ ^２の相当する）であることを特徴とする容器用の紙板包装積層体。
該混合層は、適合剤を有することを特徴とする請求項１に記載の容器用の紙板包装積層体。
該混合層は、紙板基板上に押出成形被覆されたことを特徴とする請求項１に記載の容器用の紙板包装積層体。
該混合層は、紙板基板上に押出成形被覆されたことを特徴とする請求項２に記載の容器用の紙板包装積層体。
該混合層は、６５重量％のポリオレフィンポリマー、３０重量％のポリアミドポリマー及び５重量％の適合剤を有することを特徴とする請求項２に記載の容器用の紙板包装積層体。
該ポリアミドポリマーは、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、アモルファスナイロン或いはＭＸＤ６ナイロンであることを特徴とする請求項１に記載の容器用の紙板包装積層体。
該適合剤は、無水マレイン酸変性ポリエチレン、金属中和化エチレンメタクリルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、エチレンメタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、エポキシ機能性ポリエチレン或いはエポキシ機能性ポリプロピレンであることを特徴とする請求項２に記載の容器用の紙板包装積層体。
更に、基板の非被覆側に被覆された低密度ポリエチレンポリマーの層を有し、該低密度ポリエチレンポリマーは、積層体が容器に形成されたときに、外側印刷層に相当していることを特徴とする請求項１に記載の容器用の紙板包装積層体。
更に、基板の非被覆側に被覆された低密度ポリエチレンポリマーの層を有し、該低密度ポリエチレンポリマーは、積層体が容器に形成されたときに、外側印刷層に相当していることを特徴とする請求項２に記載の容器用の紙板包装積層体。
外側印刷層は、１０〜１５ポンド（３０００平方フィート当り）（１６〜２５ｇ／ｍ^２の相当する）であることを特徴とする請求項８に記載の容器用の紙板包装積層体。
該混合層は、押出成形被膜を加える前に、乾燥混合されることを特徴とする請求項３に記載の容器用の紙板包装積層体。
該ポリオレフィンポリマーは、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセンポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン或いはメタロセンポリプロピレンであることを特徴とする請求項１に記載の容器用の紙板包装積層体。
該混合層は、更に、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、粘土及びそれらの組合せからなる群から選択された充填剤を有することを特徴とする請求項１に記載の容器用の紙板包装積層体。
該混合層は、更に、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、粘土及びそれらの組合せからなる群から選択された充填剤を有することを特徴とする請求項２に記載の容器用の紙板包装積層体。
ａ）２６５ポンド（３０００平方フィート当り）（４３２ｇ／ｍ^２の相当する）の重量を有する紙板基板；及び
ｂ）６５重量％の低密度ポリエチレン、３０重量％のナイロン６及び５重量％の無水マレイン酸機能性適合剤を有する、製品接触層として、基板の１側面に直接押出成形被膜された、単一の混合層を有し、
該混合層は、２５〜３０ポンド（３０００平方フィート当り）（４１〜４９ｇ／ｍ^２の相当する）の重量を有することを特徴とする液体保存用容器用の紙板包装積層体。
更に、外側印刷層として、紙板基板の非被覆側に、低密度ポリエチレン押出成形被覆の層を有し、それは、１０〜１５ポンド（３０００平方フィート当り）（１６〜２５ｇ／ｍ^２の相当する）の重量を有することを特徴とする請求項１５に記載の容器用の紙板包装積層体。
ａ）紙板基板；及び
ｂ）該紙板基板に直接被覆されたポリアミドポリマーとポリオレフィンポリマーの単一の混合層を有し、
該混合層は、積層体が液体保存用容器に成形されたときに、外側層に相当するものとなり、
該混合層は、２５〜３０ポンド（３０００平方フィート当り）（４１〜４９ｇ／ｍ ^２の相当する）であり、
該基板は、１４０〜３００ポンド（３０００平方フィート当り）（２２８〜４８９ｇ／ｍ ^２の相当する）であることを特徴とする容器用の紙板包装積層体。
ポリアミドポリマー及びポリエチレンポリマーの単一の混合層を、紙板基板の第一の表面に直接被覆する工程を含み、
その混合層は、積層体が液体保存用容器中に形成されると、製品接触層に相当するものになり、
該混合層は、２５〜３０ポンド（３０００平方フィート当り）（４１〜４９ｇ／ｍ ^２の相当する）であり、
該基板は、１４０〜３００ポンド（３０００平方フィート当り）（２２８〜４８９ｇ／ｍ ^２の相当する）である、
容器用の紙板包装積層体の作成方法。
該被覆工程が、単一の混合層を紙板基板の第一の表面に直接押出成形被覆する工程を含む、請求項１８の方法。
該被覆工程が、適合剤を有するポリアミドポリマー及びポリエチレンポリマーの単一の混合層を該第一の表面に直接被覆する工程を含む、請求項１８の方法。
該混合層は、６５重量％のポリオレフィンポリマー、３０重量％のポリアミドポリマー及び５重量％の適合剤を有する、請求項２０の方法。
該適合剤は、無水マレイン酸変性ポリエチレン、金属中和化エチレンメタクリルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、エチレンメタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、エポキシ機能性ポリエチレン或いはエポキシ機能性ポリプロピレンである、請求項２０の方法。
該ポリアミドポリマーは、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、アモルファスナイロン或いはＭＸＤ６ナイロンである、請求項１８の方法。
該紙板基板は、第一の表面の反対側に第二の表面を有しており、
該方法は、該紙板基板の第二の表面に低密度ポリエチレンポリマーの層を被覆する工程をさらに含み、
該低密度ポリエチレンポリマーは、積層体が容器に形成されたときに、外側印刷層に相当している、請求項１８の方法。
外側印刷層は、１０〜１５ポンド（３０００平方フィート当り）（１６〜２５ｇ／ｍ^２の相当する）である、請求項２４の方法。
該混合層を乾燥混合し、その乾燥混合された単一の混合層を押出成形被覆機に加える工程をさらに含む、請求項１８の方法。
ポリアミドポリマー及びポリエチレンポリマーの単一の混合層を、紙板基板の第一の表面に直接被覆する方法であって、
その混合層は、積層体が液体保存用容器中に形成されると、製品接触層に相当し、該混合層は、２５〜３０ポンド（３０００平方フィート当り）（４１〜４９ｇ／ｍ ^２の相当する）であり、該基板は、１４０〜３００ポンド（３０００平方フィート当り）（２２８〜４８９ｇ／ｍ ^２の相当する）である方法
によって作成される、容器用の紙板包装積層体。
該被覆工程が、単一の混合層を紙板基板の第一の表面に直接押出成形被覆する工程を含む、請求項２７の紙板包装積層体。
該被覆工程が、適合剤を有するポリアミドポリマー及びポリエチレンポリマーの単一の混合層を該第一の表面に直接被覆する工程を含む、請求項２７の紙板包装積層体。
該混合層は、６５重量％のポリオレフィンポリマー、３０重量％のポリアミドポリマー及び５重量％の適合剤を有する、請求項２９の紙板包装積層体。
該適合剤は、無水マレイン酸変性ポリエチレン、金属中和化エチレンメタクリルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、エチレンメタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、エポキシ機能性ポリエチレン或いはエポキシ機能性ポリプロピレンである、請求項２９の紙板包装積層体。
該ポリアミドポリマーは、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、アモルファスナイロン或いはＭＸＤ６ナイロンである、請求項２７の紙板包装積層体。
該紙板基板は、第一の表面の反対側に第二の表面を有しており、
該方法は、該紙板基板の第二の表面に低密度ポリエチレンポリマーの層を被覆する工程をさらに含み、
該低密度ポリエチレンポリマーは、積層体が容器に形成されたときに、外側印刷層に相当している、請求項２７の紙板包装積層体。