JP6805427B2

JP6805427B2 - 保冷ライナ

Info

Publication number: JP6805427B2
Application number: JP2016247073A
Authority: JP
Inventors: 永田　絵理子; 絵理子永田; 顕是洞
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: JP2018100462A

Description

本発明は、冷蔵品や冷凍品を包装する保冷容器の材料として好適な、保冷ライナに関する。

従来、例えばケーキやアイスクリーム等の冷蔵または冷凍保管される食品を輸送する際、食品が溶けたり傷んだりすることを防ぐ目的で、発泡ポリスチレン製の容器が用いられている。

他にも、アルミニウム箔やアルミニウム蒸着フィルムを積層したライナを用いた段ボール箱なども提案されている。特許文献１には、同様の用途のライナの他の構成例として、合成樹脂と平板状の顔料とを含む防湿塗工層を有するライナが記載されている。

特開２００４−５２１９２号公報

発泡ポリスチレン製の容器は、所望の保冷性を得るために厚みが必要であるため、容器が大きくなりがちであり、その結果輸送効率が悪くなるという問題がある。
アルミニウム箔やアルミニウム蒸着フィルムを積層したライナは、使用後アルミニウム部分を分離することが困難であり、リサイクルがしにくく環境負荷が高いという問題がある。
特許文献１に記載のライナは、十分な保冷性を発揮させるために両面に防湿塗工層を設ける必要があり、製造コストが高いという問題がある。

上記事情を踏まえ、本発明は、低コストで製造でき、環境負荷も低い保冷ライナを提供することを目的とする。

本発明は、原紙と、前記原紙上に形成され、酸基を有するポリウレタン樹脂およびポリアミン化合物を含有するアンカー層と、前記アンカー層上に形成されて、樹脂成分および金属粒子を含有する保温層と、網状または点状に前記保温層上に配置されて前記保温層の５０％以上８０％以下の範囲を覆うニス層とを備え、前記保温層における前記金属粒子の含有率が４５％以上６５％以下であり、透湿度が、１０００ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下に構成された保冷ライナである。

本発明の保冷ライナによれば、低コストで製造でき、環境負荷も低くすることができる。

本発明の一実施形態に係る保冷ライナを模式的に示す断面図である。同保冷ライナを用いた段ボールを模式的に示す断面図である。

本発明の一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態の保冷ライナ２０を模式的に示す断面図である。保冷ライナ２０は、原紙２１と、原紙２１上に形成されたアンカー層２２と、アンカー層２２上に形成された保温層２３と、保温層２３上に形成されたニス層２４とを備えている。

図２は、保冷ライナ２０を用いて形成された段ボール１０を模式的に示す断面図である。段ボール１０は、保冷ライナ２０を第一ライナとし、第一ライナおよび第二ライナ３０の一対のライナの間に中芯４０が配置された公知の基本構造を有する。
段ボール１０を用いると、すべての内面が保冷ライナ２０で構成された保冷段ボール箱を作製することができる。
以降の説明において、保冷ライナ２０を第一ライナ２０と称することがある。

原紙２１としては、一般的な段ボールに用いられるライナを使用できる。段ボール原紙の他にも、マニラボールやコートボールなどの白板紙等を、箱の用途に応じて用いることができる。
アンカー層２２は、原紙２１と保温層２３との密着性を高める機能を有する。アンカー層２２の材料としては、酸基を有するポリウレタン樹脂とポリアミン樹脂を含むものが好ましく、酸基を有するポリウレタン樹脂およびポリアミン化合物を含有する水性ポリウレタン樹脂と、水溶性高分子と、無機層状鉱物とを含有するものがさらに好ましい。後者の材料として、例えば、特開２０１５−４４９４４号公報に記載の水系コーティング剤を例示することができる。この水系コーティング剤により形成したアンカー層は、濡れ性を向上させる効果があり、本実施形態の保温層との密着性が好適に向上される。

アンカー層の材料の平均分子量は、８００〜１００００の範囲が好ましい。平均分子量が８００より小さいと、十分な透湿度（詳細は後述）を得にくい。平均分子量が１００００より大きいと、溶解性が低下し、アンカー層を形成するための塗工用インキを調製しにくくなる。

保温層２３は、樹脂成分２３ａと金属粒子２３ｂとを含有する。樹脂成分２３ａとしては、例えば、ウレタンと塩化ビニル酢酸ビニルとの共重合樹脂（ウレタン−塩酢ビ樹脂）や、硝化綿樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。

金属粒子２３ｂとしては、例えばアルミニウム粒子が好適である。金属粒子２３ｂの粒径は、１０μｍ〜３０μｍの範囲が好ましい。粒径が１０μｍより小さいと凝集しやすくなり、３０μｍより大きいと、保温層を形成するためのインキ中で沈殿して加工がしにくくなる。

保温層２３における金属粒子２３ｂの含有率は、４５％〜６５％の範囲が好ましい。含有率が４５％より小さいと、赤外線放射率を十分確保しにくくなり、６５％より大きいと、保温層が脆くなる。

保温層２３は、樹脂成分を硬化させる、例えばイソシアネート系等の硬化剤を含有してもよい。これにより、保温層２３を硬くして金属粒子の脱落を防ぐとともに、原紙２１との密着性を高めることができる。

ニス層２４は、保温層２３の一部を覆うように形成されている。ニス層２４に用いられるニスとしては、例えばアクリル系ニス、スチレン−アクリル系ニス、ニトロセルロース系ニス等が挙げられ、中でもアクリル系ニスが好ましい。
ニス層２４は、保温層２３の摩耗を防止する機能を有するため、保温層２４のうち、ニス層２４に被覆されない領域が一方向に所定の長さ（例えば０．１ｍｍ）以上連続しないように形成されるのが好ましい。このような条件を満足するニス層２４の形状としては、例えば網状や点状の分布が挙げられ、各種印刷により形成することができる。

上述した保冷段ボール箱は、第一ライナ２０のうちニス層２４が形成された面がすべての内面を構成するように段ボール１０を折り曲げや接着等により組み立てて作製することができる。これにより、保冷段ボール箱において内容物が収容される内部空間は、一部がニス層２４によって被覆された保温層２３によって覆われる。
保温層２３は金属粒子を含有しているため、保冷段ボール箱の内面において、赤外線の放射率が０．６未満に低下し、容器内を効率的に冷却することができる。

本発明においては、保冷ライナにおいて通常考慮される赤外線放射率に加えて、保冷ライナの透湿度についても考慮された構造となっている。
例えば我が国の夏のような、高温高湿の環境下で保冷段ボール箱が保存された場合、水蒸気を含んだ高温の外気が段ボールを透過して保冷段ボール箱の内部空間に進入する。進入した外気は内部空間に存在する冷気で冷やされるが、その際に水蒸気が水になると、凝結熱が発生して内部空間の温度を上昇させる。このような現象の発生を抑制するためには、保冷段ボール箱を構成する段ボールの透湿度を低く抑えることが好ましい。

本実施形態においては、原紙２１と保温層２３との間にアンカー層２２を備える第一ライナ２０により段ボール１０の透湿度が低減されている。その結果、水蒸気の内部空間への進入を抑制し、凝結熱による内部空間の温度上昇を好適に抑制することができる。
凝結熱による内部空間の温度上昇を好適に抑制する観点からは、第一ライナ２０の透湿度は、１０００ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下とされ、７００ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下が好ましい。
アンカー層２２が層状無機鉱物を含有していると、層状無機鉱物により生じる迷路効果により、さらに透湿度を低下させることができる。

以上説明したように、本実施形態における保冷段ボール箱は、原紙２１と保温層２３との間にアンカー層２２を備える第一ライナ２０を用いて構成され、さらにその内面は、第一ライナ２０のうちニス層２４が設けられた側の面で構成されているため、高温高湿の環境下においても、内部空間に収容された低温の収容物を、温度上昇を抑えつつ長時間保存することができる。

また、第一ライナ２０の保温層２３は、フィルムの積層でなく、印刷等により設けることができるため、保冷段ボール箱の使用後は、そのままリサイクルに供することができ、環境への負荷が小さい。

さらに、保温層２３の少なくとも一部がニス層２４に覆われているため、収容物や梱包作業者の手指等が保温層２３に直接接触しにくい。その結果、保温層２３の耐摩耗性が高められ、露出した金属粒子等が脱落しにくい。
ここで、保温層２３の全面をニス層で覆ってしまうと、内面の放射率が上昇しやすいため、ニス層２４による保温層２３の被覆率を５０％〜８０％の範囲内とすると、放射率低低減と耐摩耗性向上とを好適に両立させやすい。

上述した各構成により、本実施形態における保冷段ボール箱は、発泡ポリスチレンよりもはるかに薄い構成で良好な保冷性能を発揮するため、単位容積あたりの寸法を小さくすることができ、収容物の輸送効率が著しく向上される。さらに、第一ライナ２０に形成される各層は印刷や塗工により形成することができるため、低コストで製造でき、環境負荷も小さくすることができる。

上述した本実施形態の保冷ライナについて、実施例および比較例を用いてさらに説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、これら実施例の具体的内容により何ら限定されるものではない。

（実施例１）
（第一ライナの作製）
第一ライナ２０の原紙２１として、Ｃライナ（商品名Ｃ１６０、興亜工業（株）製）を使用した。原紙２１の一方の面に、特開２０１５−４４９４４号公報に記載の水系コーティング剤を塗布して、厚さ２μｍのアンカー層２２を形成した。その後、ウレタン−塩酢ビ樹脂、アルミペーストおよびイソシアネート系硬化剤（樹脂及びアルミペーストの合計に対して４質量部）を含むインキをアンカー層２２上に塗工して、厚さ２μｍの保温層２３を形成した。保温層２３の乾燥塗膜中におけるアルミニウムの比率（含有率）を５５重量％（ｗｔ％）とした。さらに、アクリル系ニスを保温層２３上に網状に印刷し、保温層２３の７０％を被覆する厚さ１μｍのニス層２４を形成した。以上により、第一ライナ２０を作製した。
（第二ライナの準備）
上述した原紙２１を第二ライナ３０として準備した。
（段ボールの作製）
保温層２３およびニス層２４が形成された面を外側にして、第一ライナ２０と第二ライナ３０とでセミケミカルパルプの中芯４０（Ｂフルート、１２０ｇ／ｍ^２）を挟み、コルゲータを用いて段ボール１０を作製した。
（保冷段ボール箱の作製）
上述の段ボール１０を用いて、外形の長辺３００ｍｍ、短辺２００ｍｍ、高さ１５０ｍｍの保冷段ボール箱を、第一ライナ２０を内面側にして作製した。

（実施例２）
保温層２３を形成するインキにおいて、ウレタン−塩酢ビ樹脂に代えて硝化綿樹脂を用いた点を除き、実施例１と同様の手順で実施例２の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

（実施例３）
イソシアネート系硬化剤を用いない点を除き、実施例１と同様の手順で実施例３の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

（実施例４）
ニス層２４による保温層２３の被覆率を５０％とした点を除き、実施例１と同様の手順で実施例４の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

（比較例１）
アンカー層２２を設けない点を除き、実施例１と同様の手順で比較例１の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

（比較例２）
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いて厚さ２μｍのアンカー層を設けた点を除き、実施例１と同様の手順で比較例１の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

（比較例３）
保温層２３の乾燥塗膜中におけるアルミニウムの比率を３０ｗｔ％とした点を除き、実施例１と同様の手順で比較例３の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

（比較例４）
ニス層２４による保温層２３の被覆率を３０％とした点を除き、実施例１と同様の手順で比較例４の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

（比較例５）
ニス層２４をベタ印刷により形成した（保温層２３の被覆率１００％）点を除き、実施例１と同様の手順で比較例５の第一ライナを作製した。その後、同様の手順で段ボールおよび保冷段ボール箱を作製した。

各実施例および比較例における段ボールまたは保冷段ボール箱について、以下の項目について評価を行った。
（透湿度の評価）
各例の第一ライナを用いて、ＪＩＳＺ０２０８の透湿度試験方法（カップ法、条件Ｂ（４０℃、９０％ＲＨ（相対湿度）））に則り透湿度を測定した。
（赤外線放射率の評価）
放射率測定機（ＴＳＳ−５Ｘ、ジャパンセンサー（株）製）を用いて、第一ライナ表面の赤外線放射率を測定した。
（保温層密着性の評価）
第一ライナの表面にカットしたテープ材（１８ｍｍ幅、ニチバン（株）製）を重さ２ｋｇのローラを２往復させて貼りつけた。その後、表面の法線方向に引っ張ってテープ材を素早く剥がし、テープ材への保温層の付着の有無を評価した。
評価は、下記３段階とした。
×（ｂａｄ）：テープ材面積の８０％以上に保温層が付着している。
△（ｆａｉｒ）：テープ材面積の５０％以上８０％未満に保温層が付着している。
○（ｇｏｏｄ）：テープ材面積の５０％未満に保温層が付着している。

（第一ライナ表面の耐摩耗性の評価）
上質紙を取り付けた摩擦子および重り５００ｇを第一ライナの表面に接触させて、５００往復（３０往復／分）させた後の表面状態を評価した。往復動作は、学振型摩擦試験機（ＲＴ−３００、大栄科学精器製作所製）により行った。
評価は、下記３段階とした。
×（ｂａｄ）：摩擦子の面積の８０％以上に保温層が付着している。
△（ｆａｉｒ）：摩擦子の面積の５０％以上８０％未満に保温層が付着している。
○（ｇｏｏｄ）：摩擦子の面積の５０％未満に保温層が付着している。
（保冷性の評価）
各例の保冷段ボール箱内にドライアイス１ｋｇを入れ、密閉状態で内部空間の温度を１分ごとに継続的に測定した。内部空間の温度が２０℃に到達するまでの時間を保冷性の指標とした。

結果を表１に示す。

実施例１から４では、透湿度が１０００ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下と良好であり、保冷性も４５０分前後と十分であった。
一方、比較例１および２では、保冷性が十分でなく、透湿度が高いことが原因と考えられた。また、比較例１および２では、保温層の密着性も十分でなかった。
金属粒子の含有率が低すぎる比較例３では、保冷性が十分でなかった。
ニス層の被覆率が低すぎる比較例４では、保温層の耐摩耗性が劣っていた。また、ニス層の被覆率が高すぎる比較例５では、赤外線放射率が高くなる結果、保冷性が十分でなかった。
なお、保温層において、乾燥塗膜中におけるアルミニウムの比率を７０ｗｔ％にすることを試みたが、膜状の保温層を形成することはできなかった。

以上、本発明の一実施形態および実施例について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態等の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、上記実施形態では、第一ライナを備えた段ボールで保冷段ボール箱が形成される例を説明したが、これに代えて、第一ライナのみで箱が形成されてもよい。上述した低い透湿性は、もっぱらアンカー層および保温層を備える第一ライナによって実現されているため、第一ライナのみを用いて箱を形成しても、同様の効果を得ることができる。
また、段ボールで保冷段ボール箱を形成する場合、２枚の第一ライナで中芯が挟まれた段ボールが用いられてもよい。

２０保冷ライナ（第一ライナ）
２１原紙
２２アンカー層
２３保温層
２３ａ樹脂成分
２３ｂ金属粒子
２４ニス層

Claims

原紙と、
前記原紙上に形成され、酸基を有するポリウレタン樹脂およびポリアミン化合物を含有するアンカー層と、
前記アンカー層上に形成されて、樹脂成分および金属粒子を含有する保温層と、
網状または点状に前記保温層上に配置されて前記保温層の５０％以上８０％以下の範囲を覆うニス層と、
を備え、
前記保温層における前記金属粒子の含有率が４５％以上６５％以下であり、
透湿度が、１０００ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下である、
保冷ライナ。
前記アンカー層は、水溶性高分子と、無機層状鉱物とをさらに含有する、請求項１に記載の保冷ライナ。
前記樹脂成分は、ウレタンと塩化ビニル酢酸ビニルとの共重合樹脂である、請求項１に記載の保冷ライナ。