JP5236800B2 - 耐溶媒性液体包装用ボード、その製造方法及び使用、並びにそれから作製された飲用カップ - Google Patents

耐溶媒性液体包装用ボード、その製造方法及び使用、並びにそれから作製された飲用カップ Download PDF

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Description

本発明は、強いアルコール飲料などの溶媒に耐性を有し、繊維ベースを含み、その少なくとも一方の側にポリマーコーティング層が設けられている、ヒートシール性液体包装用ボードに関する。さらに、本発明は、このような液体包装用ボードを製造する方法、及びヒートシールによってボードから作製され、強いアルコール飲料に耐性を有する飲用カップを含む。本発明はまた、アルコール飲料、液体石鹸、溶媒及び他の溶媒ベースの製品を対象としたパッケージ又は容器での液体包装用ボードの使用も含む。
一般に、ポリマーコーティングされた包装用ボードは、液体食品及び他の液体ベースの製品又は湿った製品を対象としたパッケージ及び容器に用いられる。パッケージ又は容器の内側のポリマー層は、加湿及び湿潤に対してボードを保護し、ポリマーグレードに応じて、密閉されたパッケージに含まれる製品に酸素及び/又は風味の保護を提供する。該ポリマーはまた、製品に含まれる脂肪に対してボードを保護することもできる。さらに、ポリマーコーティングは、パッケージ又は容器を作製するとき、ボードをヒートシールすることを可能にする。
ポリマーコーティングされた内側の面に加えて、厚紙製パッケージ又は容器の内側の切断エッジ、すなわち、いわゆるローエッジが、湿った製品又は液体製品に曝されて、液体がエッジを介してボード内に吸収される可能性がある。これを回避するために、ボードがそのエッジ付近で折りたたまれている場合があるため、ローエッジは、継ぎ目のあるパッケージ若しくは容器のケーシング内に隠されるか、又はその外側の面上に向けられるようになっており、或いは、ボードのエッジが削られた後に二重に折りたたまれている場合があるため、ローエッジが密閉されるようになっている。ローエッジの吸収の問題に対する別のアプローチは、ボードの好適なサイズ剤によって吸収を抑制することであった。特許明細書WO2005/003460号には、例えば、厚紙製オートクレーブパッケージであって、ローエッジ吸収を減少させるために、ボードが、最適化された相互関係において用いられる、アルケニルコハク酸無水物(ASA)又はアルキルケテンダイマー(AKD)などの疎水性サイズ剤、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン樹脂(PARE)などの湿潤強度サイズ剤、及びアルミニウム又はカルシウム化合物によって処理されている、上記オートクレーブパッケージが記載されている。
明細書WO01/49938号には、乳製品、ジュース、ホットドリンクなどに好適であり、ボードの疎水性を改善するためにAKDサイズ剤、湿潤強度サイズ剤、及び炭酸カルシウムによって貼り付けられる液体包装用ボードが記載されている。しかし、記述されている疎水性は、要求される用途には不十分である。
液体包装用ボードから作製されたパッケージ及び容器が対象とする典型的な製品は、種々の液体食品及び湿った食品、例えば、乳製品、水、ジュース、ワイン、コーヒー及び他のホットドリンク、スープ、デザート並びに加工食品を含む。該液体包装用ボードは、ローエッジを介してボード内に吸収されるエタノールの溶解効果に主に起因して、強いアルコール飲料に耐性を有さない。このことはまた、液体石鹸、有機溶媒及び溶媒ベースの製品にも当てはまる。ローエッジ吸収は、ボードとボードにおける液滴との接触角によって評価することができる;接触角が大きいほど、ボードと液体との反発が大きくなる。したがって、好適なサイズ剤を用いてボードと水との接触角を増大することが可能ではあったが、エタノール、他の有機溶媒及び石鹸では、それらにサイズ剤が含まれているにもかかわらず、該液体包装用ボードの接触角を減少させる。
該カップ用ボードは、コーヒー、茶、ジュース、ビール又は類似の薄いアルコール飲料に好適な使い捨て飲用カップに用いられ、樹脂サイズ剤及び多量のミョウバンを用いてサイジングを典型的には実施する。技術的には樹脂サイズ剤をAKDサイズ剤で置き換えることができるが、カップ用ボードの場合には経済的理由からそうはできない。
特開2006−160321A明細書には、とりわけ、強いアルコール飲料を対象とした、厚紙製飲用カップであって、そのケーシングブランクのエッジが薄くなって折りたたまれているため、ケーシングの縦の継ぎ目のローエッジが回避されるようになっている上記飲用カップが開示されている。特開2003−182719A明細書には、アルコール、ジュース、水、牛乳及び他の飲料を包装するのに好適な筒状の包装用容器であって、そのケーシングが、連続する包装用ボードウェブから巻くことによって形成される上記包装用容器が開示されている。ウェブの一方のエッジが二重に折りたたまれているため、ウェブのローエッジが、容器のケーシング構造内及びその外側の面に存在するようになっている。特開2002−002792A明細書には、アルコール飲料のパッケージとして機能する厚紙製カップであって、アルコールがカップ内の密閉されたプラスチックバッグに詰められている上記厚紙製カップがさらに記載されている。このように、全てのこれらの公知の解決策においては、アルコールとボードのローエッジとの接触が抑制されている。
本発明の目的は、改善された、ポリマーコーティングされたヒートシール性液体包装用ボード、カップ用ボードを提供することであり、特に、そのローエッジが、強いアルコール、すなわち、30〜45体積%のエタノールの水溶液、液体石鹸、又は強い溶解効果を有する他の液体との接触に耐性を有するため、折りたたむことによって又は公知の技術に従った別の類似の方法を用いることによって液体を含有するパッケージ又は容器の内側のローエッジを機械的に保護することを必要としないようになっている。したがって、該ボードは、加工されて、従来の方法によって液体用パッケージ又は容器、例えば飲用カップを形成することができ、内側のローエッジを継ぎ目で見える状態にする。本発明は、以下の事実:ボードの繊維ベースが、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.3kgのアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤、及び乾燥物質1トン当たり少なくとも1.0kgの湿潤強度サイズ剤を含有すること、繊維ベースの密度が630〜800kg/mであること、並びにボードの最上層におけるヒートシール性ポリマーの量が、コーティングされていない繊維ベースのBristowのホイールの粗さ体積よりも多い及び/又は少なくとも14g/mであることを含めた特徴の組み合わせによって、液体包装用ボードの溶媒に対する耐性を大幅に改善することができるということに従ったテストをベースとする。
本発明の上記特徴は、組み合わされると、パッケージ又は容器の内側のローエッジを介した、強い溶解液、例えばエタノール溶液のボードの繊維層内への吸収を大幅に減少させる。観察によると、該効果は、ローエッジに隣接するポリマーコーティングされたボードをヒートシールすることによって、及び、容器内で起こるボードの潰れによって向上する。本発明をいかなる理論にも制限しないが、エタノールが、例えば、繊維ベースとポリマーコーティングとの界面において気泡に沿って包装用ボードに進む傾向にあり(エタノール溶液とプラスチックとの間の接触角がエタノール溶液とボードとの間の接触角よりも小さい)、ヒートシールの際の繊維ベースの潰れが、エタノールの侵入を助けるこれらの伝播経路を除去するようである。ヒートシールはまた、化学パルプも結晶化させるため、その膨潤及び液体の侵入を減少させ、AKDの繊維ベースとポリマーとの界面への移動を促進する。
本発明によって観察される、エタノール溶液へのローエッジの侵入を減少させる他の要因として、ボードのアルカリ性、すなわち、ISO6588に従った方法によってボードの水性抽出物から測定され、7.0超、好ましくは7.5超であるpH、並びに、疎水性サイズ剤のアルキルケテンダイマーの選択が挙げられ、その炭素鎖は、少なくとも16個の炭素原子(C16)、好ましくは少なくとも18個の炭素原子(C18)を含有するようにする。
化学パルプ繊維のサイズ剤として公知である、疎水性サイズ剤のアルキルケテンダイマーは、不飽和若しくは飽和の、直鎖若しくは分枝鎖のC16〜C22脂肪酸、又はこのような脂肪酸の混合物をベースとしていてよい。本発明に好ましいC18アルキルケテンダイマーサイズ剤は、市販製品である。本発明によるAKDサイズ剤の最小量は、完成したボードから測定して、1.3kg/乾燥物質1トンである。AKDサイズ剤の量は、完成したボードの乾燥物質1トン当たり、好ましくは少なくとも1.5kg、より好ましくは少なくとも1.7kgである。AKDサイズ剤の全てが保持されていないため、パルプ又はワイヤについての相当する用量は、いくぶん高くなる。
本発明によると、好適な湿潤強度サイズ剤は、特に、紙サイズ剤としても周知であるポリアミドアミンエピクロルヒドリン樹脂(PAAE)である。他の可能な湿潤強度サイズ剤として、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ポリアクリルアミドとグリオキサールとの縮合物、ポリビニルアミン、ポリウレタン及びポリイソシアネートを挙げることができる。
繊維ベースは、化学パルプ、又は化学パルプとケミサーモ−メカニカルパルプ(CTMP)との混合物からなっていてよく、該混合物は、少なくとも7重量%、好ましくは少なくとも10重量%のCTMPを含む。本発明によると、繊維ベースの密度は、630〜800kg/m、好ましくは650〜750kg/mである。
本発明によると、ヒートシールが容易である特にポリエチレンが、ボードのコーティングポリマーに好適である。他の可能なコーティングポリマーとして、ポリプロピレン、ポリアミド、及びポリエチレンテレフタレートが挙げられる。ポリマーコーティングはまた、いくつかの層を含んでもよく、例えば、コーティングにおいて種々のバリア機能を果たす種々のポリマーからなっていてもよい。このようなポリマーの組み合わせは、当業者に周知である。該ポリマーは、繊維ベースの両側で押し出され得るため、パッケージ又は容器の外側の面もまたポリマーコーティングされることになる。
コーティングポリマーの量についての基準として用いられる、Bristowのホイールの粗さ体積は、規格ASTM D5455−93(2003)に従った、ボードベースによって吸収される液体の量の測定値を基準としており、該測定値は、時間t=0のモーメント、すなわち、液体が、ボードの構造内に挿入することなく、ノズルとボード表面との間で維持される体積(粗さ体積)のみを満たしたときのモーメントに外挿される。
本発明によれば、溶媒に耐性を有する上記の液体包装用ボードを製造する方法において、繊維ベースは、抄紙機及び板紙抄紙機によって製造され、その少なくとも一方の側に押し出されたポリマーコーティング層を備える。本発明によれば、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.3kgのAKD含有疎水性サイズ剤(完成したボードから測定される)を繊維ベース内に混入させ、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.0kgのPAAEなどの湿潤強度サイズ剤(完成したボードから測定される)、好ましくは、AKDサイズ剤及び湿潤強度サイズ剤が抄紙機及び板紙抄紙機のワイヤにおいて、又は前に原料内に添加されるようにする。上記の完成したボードの>7.0のpH値を達成するために、放水のpHをアルカリ性となるように、適切には>9の値、最も好ましくは>9.5の値となるように調整する。ボードの繊維ベースを乾燥させ、機械によって630〜800kg/m、好ましくは650〜750kg/mの密度に圧縮して、コーティングされていない繊維ベースのBristowのホイールの粗さ体積よりも多い及び/又は少なくとも14g/m、好ましくは少なくとも17g/mである量のコーティングポリマーを繊維ベース上に押し出す。
本発明によるヒートシールされた厚紙製飲用カップは、アルコール飲料に耐性を有し、繊維ベースとカップの内側の面を構成するポリマーコーティング層とを含むカップ用ボードから形成されており、ボードへのローエッジの侵入を低減するために、繊維ベースが、カップの内側のシールにおいて、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.3kgのアルキルケテンダイマー含有疎水性サイズ剤、及び乾燥物質1トン当たり少なくとも1.0kgの湿潤強度サイズ剤を含むこと、繊維ベースの密度が630〜800kg/mであること、並びにコーティング層におけるポリマーの量が、コーティングされていない繊維ベースのBristowのホイールの粗さ体積よりも多い及び/又は少なくとも14g/mであることを特徴とする。
本発明による飲用カップは、23℃の温度において少なくとも1時間にわたって30重量%のエタノール溶液を保持することができる。これは、カップの構造の弛緩又は軟化が大きく抑制されて、ローエッジが、繊維ベース内への溶液の侵入を拒否することを意味している。より厳密な基準によれば、カップは、上記温度で40又は50重量%のエタノール溶液に耐性を有し、30%のエタノール溶液では、40℃又は60℃で1時間の耐性を有する。
本発明はまた、上記による又は上記によって製造される液体包装用ボードの、アルコール飲料、液体石鹸又は溶媒を対象としたパッケージ又は容器、特に強いアルコール飲料を対象とした飲用カップでの使用も含む。
(例1)
ポリマーコーティングの量の効果を定義するために、AKDサイズ剤及び湿潤強度サイズ剤によってサイジングされ、285g/mが秤量され、その外側の層が100%の化学パルプからなり、中間層が30%の化学パルプ及び70%のCTMPを含有し、その密度が650kg/mである、3層の液体包装用ボードを、10〜30g/mの層重量を有するポリエチレン(PE)を用いて両側で押出コーティングした。コーティングされていないボード(繊維ベース)から測定したBristowのホイールの粗さ体積は12g/mであった。コーティングされたボードからストリップを切断し、そのサイズは、25mm×75mmであった。ストリップを、1時間の間、水中に2重量%の石鹸(Aerosol OT)を含有し、温度が23℃である染色された石鹸溶液中で保持した。ストリップを、種々の量のポリエチレンコーティングでの吸収の長さとしての最大ローエッジ吸収(REP)について測定した。結果を以下の表1に示す。
Figure 0005236800
(例2)
両側でPEによって押出コーティングされ、AKDサイズ剤(2kg/トン)及び湿潤強度サイズ剤(1.5kg/トン)を用いてサイジングされた液体包装用ボードをまとめてテストした;ボードの繊維ベースの重量は190g/mであり、繊維ベースの異なる側でのPE層の重量は14g/m及び17g/mであり(a)、両側では20g/mであった(b)。コーティングされたボードから切断したストリップを、1時間の間、水中に25〜50重量%のエタノールを含み、温度が23℃である染色されたエタノール溶液中で保持した。ストリップを、ボード(a)及び(b)の最大ローエッジ吸収(REP−a及びREP−b)について、異なるエタノール濃度での吸収された溶液の重量として測定した。結果を以下の表2に示す。
Figure 0005236800
(例3)
ヒートシールの効果を決定するために、PE−コーティングされたボードから切断したストリップ、及びPE−コーティングされたボードからヒートシールによって作製したカップを、水中に25〜40体積%のエタノールを含むエタノール溶液でのローエッジ吸収について測定した。温度は23℃であり、テストは1時間続いた。ストリップ及びカップは、同様のベースボード、190g/mの重量を有する繊維ベースを含み、繊維ベースの異なる側でのPE層の重量は、14g/m及び20g/mであり(ストリップ)、その両側では20g/mであった(カップ)。結果を以下の表3に示す。
Figure 0005236800
(例4)
テストランをテスト板紙抄紙機によって行い、用いた化学薬品は、液体包装用ボードの製造に用いられる標準化学薬品を含んだ。ボードを化学パルプから製造し、その基本重量が150g/mであるようにした。液体パッケージの通常の製造における例外には以下が含まれた:
用いたAKDグレード(C18及びC22は、AKDの製造に用いた原材料の炭素鎖の長さをいう;C16/C18の混合物を通常は用いる)
用いたAKDの量(通常よりも多い)
放水のpH(AKDに最適なpHレベルから逸脱している)
湿潤強度サイズ剤の量(その量は、通常よりも多い)。
サンプルを両側で、20g/mの重量を有するPE層によって押出コーティングした。サンプルから切断したストリップを、33体積%のエタノールを含有する水溶液中で1時間保持した。結果を以下の表4に示す。
Figure 0005236800
(例5)
AKD及びPAAEを用いてサイジングされた、本発明による押出コーティングされたボードを用い、ヒートシールによって飲用カップを作製し、そのローエッジ吸収を、水中に40体積%のエタノールを含む染色されたエタノール溶液をカップ中で保持することによって定義した。最大侵入(REP)は約2.5mmであった。
(例6)
テスト板紙抄紙機を用いて、繊維ベースの重量が150g/mである一連のボードを作製し、該ボードは、20g/mの重量を有する押し出されたPEコーティング層を両側に備えた。2kg/トンの湿潤強度サイズ剤及び3kg/トンのAKD C−18サイズ剤を用いた。放水のpHは、種々のボードの製造において7〜10.5の範囲内で変動した。ボードを、冷水抽出物のpH、面pH、並びに水、コーヒー、クリーム入りコーヒー、及び35体積%のエタノールでのローエッジ吸収について測定した。結果を以下の表5に示す。
Figure 0005236800

Claims (21)

  1. アルコール飲料に耐性を有し、繊維ベースと、内側表面を構成するポリマーコーティング層とを含む、ボードから形成される、ヒートシール性ボードの飲用カップ又はアルコール飲用パッケージであって、ボードへのローエッジの侵入を低減するために、繊維ベースが、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.3kgのアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤、及び乾燥物質1トン当たり少なくとも1.0kgの湿潤強度サイズ剤を含むこと、繊維ベースの密度が630〜800kg/mであること、前記コーティング層におけるヒートシール性ポリマーの量が、コーティングされていない繊維ベースのBristowのホイールの粗さ体積よりも多い及び/又は少なくとも14g/mであること、並びにISO6588法によって測定される、ボードの水抽出物のpHが、7.0超であることを特徴とする、上記飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  2. ポリマーコーティング層の重量が少なくとも17g/mであることを特徴とする、請求項1に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  3. コーティングポリマーがポリエチレンであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  4. 繊維ベースが、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.5kgアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤を含むことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一項に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  5. 前記AKDが、長さが少なくともC18である炭素鎖を含むことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一項に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  6. 湿潤強度サイズ剤が、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン樹脂(PAAE)であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一項に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  7. ISO6588法によって測定される、ボードの水抽出物のpHが、7.5超であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一項に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  8. 繊維ベースが抄紙機又は板紙抄紙機によって作製され、その少なくとも一方の側に、押し出されたポリマーコーティング層を備える、請求項1から7までのいずれか一項に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージを製造する方法であって、ボードへのローエッジの侵入を低減するために、放水のpHを9超の値に調整して、ISO6588法によって測定される、ボードの水抽出物のpHが、7.0超であるようにすること、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.3kgのアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤を繊維ベース内に混入させること、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.0kgの湿潤強度サイズ剤を繊維ベース内に混入させること、繊維ベースの密度が630〜800kg/mであること、並びに前記ポリマーを、コーティングされていない繊維ベースのBristowのホイールの粗さ体積よりも多い及び/又は少なくとも14g/mである量で繊維ベースに押し出すことを特徴とする、上記方法。
  9. AKDサイズ剤及び湿潤強度サイズ剤を、抄紙機若しくは板紙抄紙機のワイヤにおいて、又はその前に原料内に添加すること、並びに放水のpHを9.5超の値に調整することを特徴とする、請求項8に記載の方法。
  10. ポリマーを繊維ベースに押し出して、少なくとも17g/mの重量を有するコーティング層を形成することを特徴とする、請求項8又は9に記載の方法。
  11. アルコール飲料に耐性を有し、繊維ベースとカップの内側の面を構成するポリマーコーティング層とを含むカップ用ボードから形成されている、ヒートシールされた厚紙製飲用カップであって、ボードへのローエッジの侵入を低減するために、繊維ベースが、カップの内側のシールにおいて、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.3kgのアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤、及び乾燥物質1トン当たり少なくとも1.0kgの湿潤強度サイズ剤を含むこと、繊維ベースの密度が630〜800kg/mであること、前記コーティング層におけるポリマーの量が、コーティングされていない繊維ベースのBristowのホイールの粗さ体積よりも多い及び/又は少なくとも14g/mであること、並びにISO6588法によって測定される、ボードの水抽出物のpHが、7.0超であることを特徴とする、上記飲用カップ。
  12. 繊維ベースの密度が、650〜750kg/mであることを特徴とする、請求項11に記載の飲用カップ。
  13. ポリマーコーティング層の重量が、少なくとも17g/mであることを特徴とする、請求項11又は12に記載の飲用カップ。
  14. カップの外側の面もまた、ポリマーコーティング層でコーティングされていることを特徴とする、請求項11から13までのいずれか一項に記載の飲用カップ。
  15. 繊維ベースが、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.5kgアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤を含むことを特徴とする、請求項11から14までのいずれか一項に記載の飲用カップ。
  16. 前記AKDが、長さが少なくともC18である炭素鎖を含むことを特徴とする、請求項11から15までのいずれか一項に記載の飲用カップ。
  17. 湿潤強度サイズ剤が、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン樹脂(PAAE)であることを特徴とする、請求項11から16までのいずれか一項に記載の飲用カップ。
  18. 請求項1による又は請求項8によって作製される飲用カップ又はアルコール飲用パッケージの、アルコール飲料、液体石鹸又は溶媒を対象としたパッケージ又は容器での使用。
  19. 請求項1による又は請求項8によって作製される飲用カップ又はアルコール飲用パッケージの、少なくとも30%のエタノールを含有する強いアルコール飲料を対象とした使い捨て飲用カップでの使用。
  20. 繊維ベースが、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.7kgのアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤を含むことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一項に記載の飲用カップ又はアルコール飲用パッケージ。
  21. 繊維ベースが、乾燥物質1トン当たり少なくとも1.7kgのアルキルケテンダイマー(AKD)含有疎水性サイズ剤を含むことを特徴とする、請求項11から14までのいずれか一項に記載の飲用カップ。
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