JP6031829B2 - 包装材料及びそれよりなる紙容器 - Google Patents
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Description
質量%含むポリオレフィン共重合樹脂をその数平均粒子径が1μm以下となるように分散した水性分散液であって、且つその水性分散体中には不揮発性水性化助剤を実質的に含まないように形成された水性分散液を、前記バリア層面に乾燥時の厚みが0.1〜2μmとなるように塗布、加熱乾燥して形成され、該中間層は、ポリエチレン樹脂(PE)からなる層であり、該シーラント層は、該中間層を介してサンドイッチラミネート法又は共押出コーティング法により積層されており、且つ、該シーラント層は、該中間層に隣接する直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(LLDPE、密度0.900〜0.940g/cm3)層と、環状ポリオレフィン系樹脂層とをこの順に設けた層であることを特徴とする、上記包装材料、及びそれよりなる紙容器、特に液体用紙容器が、上記の目的を達成することを見出した。
1.少なくとも、紙基材層、バリア層、該バリア層上に隣接して積層されたアンカーコート層、該アンカーコート層上に隣接して積層された中間層、及び該中間層上に隣接して積層されたシーラント層を有する、液体用紙容器に用いる包装材料であって、
該アンカーコート層は、不飽和カルボン酸又はその無水物を0.01〜5質量%含むポリオレフィン共重合樹脂をその数平均粒子径が1μm以下となるように分散した水性分散液であって、且つその水性分散体中には不揮発性水性化助剤を実質的に含まないように形成された水性分散液を、前記バリア層面に乾燥時の厚みが0.1〜2μmとなるように塗布、加熱乾燥して形成され、
該中間層は、ポリエチレン樹脂からなる層であり、
該シーラント層は、該中間層を介してサンドイッチラミネート法又は共押出コーティング法により積層されており、且つ、
該シーラント層は、該中間層に隣接する直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層と、環状ポリオレフィン系樹脂層とをこの順に設けた層であることを特徴とする、上記包装材料。
2.前記シーラント層は、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層と環状ポリオレフィン系樹脂層との2層からなる層であることを特徴とする、上記1に記載の包装材料。
3.前記シーラント層は、第一の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層、環状ポリオレフィン系樹脂層、及び第二の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層をこの順に設けた3層からなる層であることを特徴とする、上記1に記載の包装材料。
4.前記シーラント層は、第一の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層、環状ポリオレフィン系樹脂層、第二の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層、及び無機系フィラー含有直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層をこの順に設けた4層からなる層であり、該第一の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層が、中間層と隣接していることを特徴とする、上記1に記載の包装材料。
5.前記バリア層が、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、酸化珪素蒸着フィルム、アルミナ蒸着フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム、ポリ塩化ビニリデン系樹脂フィルム、ポリアクリロニトリル系樹脂フィルム及びアルミニウム箔とポリエチレンテレフタレートフィルムとの積層フィルムからなる群より選択される少なくとも1種からなる層であることを特徴とする、上記1〜4のいずれかに記載の包装材料。
6.上記1〜5のいずれかに記載の包装材料を、シーラント層が最内層となるように製函してなる液体用紙容器。
一般的に、環状ポリオレフィン系樹脂は、その溶融製膜時に、高い分子間力が働き、ポリマー間で凝集を引き起こすことが知られている。その結果、膜の至る所で樹脂が凝集して瘤状のゲル塊を形成し、均一な膜表面を得ることが難しい。そして、この傾向は、イン
フレーション法による製膜時には一層顕著になり、該法により得られる環状ポリオレフィン系樹脂膜は、その表面全体に無数のゲル塊が発生する。
また、PEからなる中間層は、接着層として機能するだけでなく、製函時のヒートシールにより溶融し、紙容器の段差部に生じる空隙を埋めて安定した密封性に寄与し、紙容器への液体の充填を可能にする。
したがって、本発明の包装材料は、紙容器、特に内容物の品質保持性が要求される液体用紙容器を形成するのに好適なものである。
<1>本発明の包装材料を形成する積層体の層構成
図1〜3は、本発明の包装材料の層構成についてその一例を示す概略的断面図である。
図1〜3に示されるように、本発明の包装材料は、紙基材層1、バリア層2、アンカーコート層3、中間層4、及びシーラント層5をこの順に積層した構成を基本とする。ここで、シーラント層5は、LLDPE層(a、a1、a2)と環状ポリオレフィン系樹脂層(b)と、場合により無機系フィラー含有LLDPE層(c)とを有する。
本発明の包装材料の別の態様として、図2に示されるように、シーラント層5は、第一のLLDPE層(a1)、環状ポリオレフィン系樹脂層(b)及び第二のLLDPE層(a2)をこの順に設けた3層からなる層である。
本発明の包装材料のさらに別の態様として、図3に示されるように、シーラント層5は、第一のLLDPE層(a1)、環状ポリオレフィン系樹脂層(b)、第二のLLDPE層(a2)、及び無機系フィラー含有LLDPE層(c)をこの順に設けた4層からなる層である。
以下、本発明において使用される樹脂名は、業界において慣用されるものが用いられる。また、本発明において、密度はJIS K7112に準拠して測定したものをいう。
本発明の紙基材層を構成する紙基材としては、適用する紙容器の用途に応じて、種々の賦型性、耐屈曲性、剛性、腰、強度等を有する任意の紙を使用することができ、例えば、主強度材であり、強サイズ性の晒又は未晒の紙、あるいは、純白ロール紙、クラフト紙、板紙、加工紙、ミルク原紙等の各種の紙を使用することができる。紙基材層は、これらの紙を複数層重ねてラミネートしたものであってもよい。紙基材層は、坪量80〜600g/m2、好ましくは坪量100〜450g/m2であり、厚さ110〜860μm、好ましくは140〜640μmの範囲である。これより薄いと、容器としての強度が不足し、またこれより厚いと、剛性が高くなりすぎて、加工が困難になり得る。なお、紙基材には、例えば、文字、図形、記号、その他の所望の絵柄を通常の印刷方式にて任意に形成することができる。
本発明において、バリア層は、外部への内容物のにおい漏れや、外部からの酸素及び水蒸気ガス、あるいは、バリア層より外側に存在する層由来(例えば、印刷層)の低分子量物質の内容物中への浸入を抑え、内容物の変質を防ぐためのものであり、適用する紙容器の用途に応じて任意のバリア性フィルムを使用することができる。
例えば、バリア性フィルムとして、アルミニウム箔等の金属箔、又は金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルムを用いることができ、この場合には、優れたガスバリア性が得られ、また遮光性を有することとなる。上記のプラスチックフィルムとしては、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン等からなる樹脂フィルムを用いることができる。好適に使用される金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルムとしては、アルミニウム箔とポリエチレンテレフタレートフィルムとの積層フィルムが挙げられる。好適に使用
される金属箔、又は金属箔とプラスチックフィルムとの積層フィルムの厚さは、6〜30μm程度である。
また、バリア層は、上記の各種ガスバリア性フィルムの中から2種以上を選択して用いてもよい。
本発明において、アンカーコート層は、ポリエチレン樹脂(PE)からなる中間層と共同して、シーラント層とバリア層とを接着するためのものである。
本発明において使用するアンカーコート層は、不飽和カルボン酸、又はその無水物を0.01〜5質量%の範囲で含有し、かつ、数平均粒子径が1μm以下、例えば50nm〜200nmのポリオレフィン樹脂粒子からなり、乳化剤等の不揮発性水性化助剤を実質的に含まない水性分散体を塗布、乾燥したものである。この水性分散液は、特開2004−9504号公報に記載されるものであり、不飽和カルボン酸又はその無水物とオレフィン化合物と(メタ)アクリル酸エステルとから構成されるポリオレフィン樹脂(A)の水性分散体と陰イオン性基が20〜700(当量/106g)のポリエステル樹脂(B)の水性分散体とを、それぞれの水性分散体中の樹脂分の質量比が(A)/(B)=90/10〜20/80となるように混合して製造されるものである。上記において、不飽和カルボン酸又はその無水物としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸等が挙げられ、陰イオン性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸基、リン酸基等が挙げられる。上記の水性分散液の具体例としては、ユニチカ(株)からアローベースSA−1200、SB−1200、SE−1200、TB−2010等として市販されるものが例示される。
本発明において、中間層は、ポリエチレン樹脂(PE)からなる。この中間層は、アンカーコート層と共同してシーラント層とバリア層とを接着すると共に、製函時のヒートシールにより溶融して、層間の接着強度を高め、さらに紙容器の段差部に生じる空隙を埋めて、容器の密封性を高める。
本発明の中間層を形成するPEとしては、任意のポリエチレンを使用することができるが、空隙を埋めるのに好適な溶融粘度(流動性)を示し、且つ製膜適性及び加工適性を有することから、密度0.910〜0.925g/cm3、メルトフローレート(MFR)1〜10g/10分(190℃)の高圧法低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)を特に好ましく使用することができる。
本発明において、シーラント層は、LLDPE層と環状ポリオレフィン系樹脂層とを有する。本発明の包装材料において、該LLDPE層は、シーラント層の表面(貼合面)に位置し、中間層と隣接する。
本発明の一態様において、シーラント層は、LLDPE層と環状ポリオレフィン系樹脂層との2層のみからなる層である。この構成を有するシーラント層は、環状ポリオレフィン系樹脂層が、本発明の包装材料の最表層、すなわち紙容器の最内層となるため、優れた非吸着性を示すことができる。
当該構成において、シーラント層の総厚及び各層の厚さは、適用する紙容器の用途に応じて適宜に設定することができるが、製函に必要なシール強度を得るために、また安定した製膜化、非吸着性及び製品コストの観点から、例えば、総厚は20〜80μm、より好ましくは30〜60μmであり、これより厚いと紙容器の剛度が高くなり成形不良を引起し、またこれより薄いと十分な接着強度が得られず、また、紙容器の密封性が損なわれる恐れがある。また、LLDPE層と環状ポリオレフィン系樹脂層との層厚の比は、LLDPE層:環状ポリオレフィン系樹脂層=1:1〜10:1の範囲が適当である。LLDPE層の層厚が薄過ぎると、十分な接着強度が得られず、また、紙容器の密封性が損なわれる恐れがあるため好ましくない。また、環状ポリオレフィン系樹脂層の層厚が厚い程、非吸着性が高まるが、厚過ぎると、十分な接着強度が得られず、また、紙容器の密封性が損なわれる恐れがあるため、好ましくない。
当該構成において、シーラント層の総厚及び各層の厚さは、適用する紙容器の用途に応じて適宜に設定することができるが、製函に必要なシール強度を得るために、また安定した製膜化、非吸着性及び製品コストの観点から、例えば、総厚は20〜80μm、より好ましくは30〜60μmであり、これより厚いと紙容器の剛度が高くなり成形不良を引起し、またこれより薄いと十分な接着強度が得られず、また、紙容器の密封性が損なわれる恐れがある。また、各層厚の比は、第一のLLDPE層(ドライラミネート用接着剤層と接する側の層):環状ポリオレフィン系樹脂層:第二のLLDPE層(最内層となる層)=1:1:1〜10:1:10の範囲が適当である。第一のLLDPE層の層厚が薄過ぎると、十分な接着強度が得られず、また、紙容器の密封性が損なわれる恐れがあるため好ましくない。また、環状ポリオレフィン系樹脂層の層厚が厚い程、非吸着性が高まるが、厚過ぎると、十分な接着強度が得られず、また、紙容器の密封性が損なわれる恐れがあるため、好ましくない。同様に、第二のLLDPE層の層厚が薄過ぎると、十分な接着強度が得られず、また、紙容器の密封性が損なわれる恐れがあるため好ましくない。
本発明において、シーラント層中のLLDPE層を構成するLLDPEは、密度0.900〜0.940g/cm3の直鎖状ポリエチレンであって、メタロセン触媒等のシングルサイト触媒又はチーグラー・ナッタ触媒等のマルチサイト系触媒を用いて、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとを低温、低圧で共重合させて得られるコポリマーである。
また、共重合方法としては、エチレン及びα−オレフィンを、低圧法、スラリー法、溶液法、気相法等の重合方法が挙げられる。
本発明において使用するのに好適なLLDPEとしては、住友化学(株)社製の「スミカセン」、株式会社プライムポリマー製の「ウルトゼックス」等が挙げられる。
さらに、上記のようなLLDPEを主成分とし、これに、必要ならば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、難燃化剤、架橋剤、着色剤等の添加剤の1種ないし2種以上を添加してもよい。
本発明において、環状ポリオレフィン系樹脂層を構成する環状ポリオレフィン系樹脂は、環状オレフィンをメタセシス開環重合反応によって重合した開環メタセシス重合体(COP)、及び、環状オレフィンとα−オレフィン(鎖状オレフィン)との共重合体、すなわち環状オレフィンコポリマー(COC)を包含する。
具体的には、ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン及びその誘導体、トリシクロ[4.3.0.12.5]−3−デセン及びその誘導体、トリシクロ[4.4.0.12.5 ]−3−ウンデセン及びその誘導体、テトラシクロ[4.4.0.12.5 .17.10]−3−ドデセン及びその誘導体、ペンタシクロ[6.5.1.13.6 .02.7 .09.13]−4−ペンタデセン及びその誘導体、ペンタシクロ[7.4.0.12.5 .19.12.08.13]−3−ペンタデセン及びその誘導体、ペンタシクロ[6.5.1.13.6 .02.7 .09.13]−4,10−ペンタデカジエン及びその誘導体、ペンタシクロ[8.4.0.12.5 .19.12.08.13]−3−ヘキサデセン及びその誘導体等が挙げられるが、これらに限定されない。環状オレフィンは、置換基として、エステル基、カルボキシル基、及びカルボン酸無水物基等の極性基を有していてもよい。
また、環状オレフィンコポリマーの製造は、25〜45モル%のα−オレフィンと、55〜75モル%の環状オレフィンとを、メタロセン触媒などのシングルサイト系触媒やマルチサイト系触媒を用いてランダム重合させることによりなされる。
また、さらに必要ならば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、難燃化剤、架橋剤、着色剤等の添加剤の1種ないし2種以上を添加してもよい。
本発明において、無機系フィラー含有LLDPE層は、LLDPE中に、無機系フィラーをマスターバッチ式のブレンド方法により分散させてなる樹脂組成物からなる層である。
この樹脂組成物において、好適に使用できるLLDPEとしては、上記LLDPE層について記載したものと同じ樹脂を使用することができる。
上記樹脂組成物には、必要ならば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、難燃化剤、架橋剤、着色剤等の添加剤の1種ないし2種以上を添加してもよい。
本発明の一態様において、シーラント層は、シーラントフィルムからなる層であってよい。この場合、シーラント層は、中間層とアンカーコート層を介してサンドイッチラミネート法により、バリア層とラミネートされる。
本発明において、シーラントフィルムは、好ましくは、各層を構成する樹脂及び樹脂組成物を用いて、共押出法によって製膜される。共押出法により製膜することにより、高い層間密着性及び良好な製膜安定性が得られ、非吸着性及びヒートシール性が一層向上され、また美麗な膜が得られる。また本発明において、シーラントフィルムは、特に好ましくは、共押出インフレーション法により製膜される。共押出インフレーション法により製膜することにより、低温にて製膜加工が可能であり、加熱による樹脂臭によるトラブルが減少し、また層間密着性が一層向上する。
本発明の包装材料は、製函時に最外層となる表面保護層として、任意のポリエチレン樹脂(PE)からなる層を、シーラント層と反対側の表面に有してもよい。
表面保護層は、紙基材層の外部を保護すると共に、包装材料の端の部分においては、シーラント層と加熱により貼り合わせられる。ポリエチレンとしては、LDPE、LLDPE、MDPE、高密度ポリエチレン(HDPE)等が用いられ、特に限定されないが、本発明の包装材料のシーラント層とのシール性及び加工適性の観点から、LDPE及びLLDPEが好ましく用いられる。
本発明の包装材料は、紙容器、特に内容物の品質保持性が要求される紙容器を形成するために、好適に使用することができる。
本発明の包装材料からの紙容器の製造は、通常、次のようにして行われる。すなわち、本発明の包装材料の表面に、必要に応じて印刷を行った後、打ち抜き、端面をスカイブ・ヘミングして内容物が端面に接触しないようにし、充填機内でボトム部及びトップ部を熱風加熱、火炎加熱等によりヒートシールして紙容器とする。
、機械用油、接着剤、粘着剤等の化学品、化粧品、医薬品等の雑貨品、その他シャンプー、リンス、洗剤等の化成品等であってもよい。
次に本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。
(1)LLDPE(宇部丸善ポリエチレン(株)社製、ユメリット 0520F)をベースレジンとして、これにシリカ(平均粒径4.9μ)を全体の10wt%となる量で添加し、マスターバッチを作成した。該マスターバッチ45wt%、LLDPE(宇部丸善ポリエチレン(株)社製、ユメリット 0520F)45wt%及びLDPE(日本ポリエチレン(株)社製 ノバテックLC522)10wt%をブレンドして、無機系フィラー含有LLDPE層用樹脂組成物を調製した。
(2)LLDPE(株式会社プライムポリマー製、ウルトゼックス 1520L)、環状オレフィンコポリマー(ポリプラスチック(株)社製 TOPAS 8007F−500)、及び上記(1)に記載の無機系フィラー含有LLDPE層用樹脂組成物を用いて、共押出インフレーション法により、第一のLLDPE層20μm/環状オレフィンコポリマー層5μm/第二のLLDPE層10μm/無機系フィラー含有LLDPE層5μmの4層からなる厚さ40μmのシーラントフィルムを製膜した。得られたシーラントフィルムは、ゲル塊のない、美麗な膜表面を有していた。なお、本願明細書の積層体の記載において、「/」はその左右の層が積層一体化されていることを示す。
(3)2液硬化型ウレタン系接着剤を用いて、厚さ6μmのアルミニウム箔を厚さ12μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムにドライラミネーション法により積層して、ガスバリア性フィルムを製膜した。このときの接着剤の塗布量は、接着剤の厚さが乾燥皮膜として3g/m2となる量とした。
(4)一方、坪量340g/m2の板紙の一方の表面に、表面保護層として厚さ20μmのLDPEを押出コーティング法により積層した。また、板紙の他方の表面を、上記(3)で作製したガスバリア性フィルムのPETの面と対向させ、その間に厚さ20μmのエチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エステル共重合体を押出してサンドイッチラミネートし、表面保護層/紙基材層/接着樹脂層/バリア層(PETフィルム/ドライラミネート用接着剤層/アルミニウム箔)からなるラミネートフィルムを作製した。
(5)上記(4)で作製したラミネートフィルムのアルミニウム箔側の面に、アンカーコート剤(ユニチカ(株)社製 アローベースSE−1200)を塗布し、加熱乾燥して、アンカーコート層を形成した。このときの接着剤の塗布量は、アンカーコート剤の厚さが乾燥皮膜として0.2g/m2となる量とした。
(6)上記(5)で製造したラミネートフィルムのアンカーコート層側の表面を、上記(2)で製膜したシーラントフィルムの第一のLLDPE層側の面と対向させ、その間に厚さ20μmのLDPE(中間層)を押出してサンドイッチラミネートし、表面保護層/紙基材層/接着樹脂層/バリア層(PETフィルム/ドライラミネート用接着剤層/アルミニウム箔)/アンカーコート層/中間層/シーラント層(第一のLLDPE層/環状ポリオレフィン系樹脂層/第二のLLDPE層/無機系フィラー含有LLDPE層)の層構成からなる本発明の包装材料を得た。
環状オレフィンコポリマーの代わりにLLDPEを使用した以外は、実施例1と同様にして包装材料を作製した。
実施例1及び比較例1の包装材料を用いて、一辺が70mm角の容量1Lのゲーブルトップタイプの紙容器を作成し、メントール濃度が5μm/mlとなるように調製したメントール−エタノール溶液1Lを充填した。
50℃の雰囲気下で2週間保存した後、溶液中のメントール含有量をGC/MS法により測定した。測定値と保存前のメントール含有量との差から、紙容器の内壁1cm2当たりのメントール吸着量を求めた。結果を以下の表1に示す。
実施例1及び比較例1の包装材料を用いて、その表面保護層の面にオフセット印刷法により所望の絵柄・表示等の印刷を行った後、所定の形状に打ち抜くと同時に必要箇所に罫線を設けてブランクシートとした。次いで、フレームシール法により胴部を貼り合わせて筒状スリーブとし、この筒状スリーブを充填機(株式会社ディー・エヌ・ケー製、DR−10)に供給した。充填機のホットエアーによりボトム部をヒートシールし、次いで内容物(ミネラルウォーター)を充填し、最後にトップ部をヒートシールして、ゲーブルトップタイプの紙容器(1.8L容量)を作製した。
充填機のホットエアー温度が低すぎると、加熱不足により接着強度が不十分となる。逆に、該温度が高すぎると、過加熱によりシール部にバブリングが発生し、いずれの場合も内容物の漏れ、若しくは容器の胴膨れが生じる。
各実施例及び比較例の包装材量のボトム部及びトップ部のヒートシールに際し、充填機のホットエアー温度を10℃おきに変化させて、内容物が漏れることなくしっかりと接着したホットエアー温度の範囲を測定した。結果を以下の表2に示す。
2:バリア層
3:アンカーコート層
4:中間層
5:シーラント層
a:LLDPE層
a1:第一のLLDPE層
a2:第二のLLDPE層
b:環状ポリオレフィン系樹脂層
c:無機系フィラー含有直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層
Claims (3)
- 少なくとも、紙基材層、バリア層、該バリア層上に隣接して積層されたアンカーコート層、該アンカーコート層上に隣接して積層された中間層、及び該中間層上に隣接して積層されたシーラント層を有する、液体用紙容器に用いる包装材料であって、
該アンカーコート層は、不飽和カルボン酸又はその無水物を0.01〜5質量%含むポリオレフィン共重合樹脂をその数平均粒子径が1μm以下となるように分散し、且つ不揮発性水性化助剤を実質的に含まない水性分散液による、乾燥時の厚みが0.1〜2μmの層であり、
該中間層は、ポリエチレン樹脂からなる層であり、
該シーラント層は、該中間層面に配置されてなるサンドイッチラミネート層又は共押出コーティング層であり、且つ、
該シーラント層は、第一の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層、環状ポリオレフィン系樹脂層、第二の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層、及び無機系フィラー含有直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層をこの順に設けた4層からなる層であり、該第一の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層が、中間層と隣接しており、該無機系フィラー含有直鎖状低密度ポリエチレン樹脂層は、10〜20質量%の量で、低密度ポリエチレン樹脂を含有することを特徴とする、上記包装材料。 - 前記バリア層が、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、酸化珪素蒸着フィルム、アルミナ蒸着フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、ポリアミド系樹脂フィルム、ポリ塩化ビニリデン系樹脂フィルム、ポリアクリロニトリル系樹脂フィルム及びアルミニウム箔とポリエチレンテレフタレートフィルムとの積層フィルムからなる群より選択される少なくとも1種からなる層であることを特徴とする、請求項1に記載の包装材料。
- 請求項1又は2に記載の包装材料を、シーラント層が最内層となるように製函してなる液体用紙容器。
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