JP6897134B2

JP6897134B2 - 積層体及び包装容器

Info

Publication number: JP6897134B2
Application number: JP2017022439A
Authority: JP
Inventors: 中村　行宏; 行宏中村
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: JP2018126952A

Description

本発明は、積層体及びこれを用いた包装容器に関する。

紙製の基材層と、熱可塑性樹脂によるシーラント層との間にアルミ箔、アルミ蒸着フィルム、又は無機酸化物蒸着フィルムなどのバリア性のある層を積層した、特許文献１に記載されたような積層体を箱型に折曲げ、端部を重ね合わせてシールすることにより形成される包装容器が知られている。

特許文献２には、外層側から内層側に向かって、熱可塑性樹脂層と、紙基材と、バリア層と、シーラント層とが、順次積層された積層体を用いて形成された筒状の胴部を備える紙容器であって、紙基材及びバリア層の基材フィルムに、溝状の傷加工部を形成した紙容器が開示されている。この紙容器は、傷加工部をきっかけにして胴部の側面板を切り破ることができるため、容易に解体することができる。

特開２００３−３３５３６２号公報特開２０１５−１９３４１６号公報

特許文献２の紙容器は、例えば、積層体のシーラント層端部をホットエアー等で溶融した後、積層体を箱型に折曲げ、端部を重ねあわせてシールすることにより形成される。このように形成される紙容器では、シーラント層をホットエアーにより加熱した際に、加熱の条件によっては、シーラント層が軟化したり、紙基材に含まれる空気や水蒸気が膨張したりして、紙基材及びバリア層の切込み部（傷加工部）間にピンホールが発生し両者が連通し、内容液が切込み部を通って漏出するおそれがあった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、シーラント層を溶融する際の加熱により、ピンホールが発生することを抑制できる、積層体およびこれを用いた包装容器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一局面は、紙基材層と、シーラント層と、少なくとも紙基材層とシーラント層との間に１層以上の延伸フィルム層とを含む、線状の脆弱部を備える積層体であって、脆弱部は、紙基材層に形成された、線状に延びるミシン目と、シーラント層及びシーラント層に最も近い延伸フィルム層の間に、ミシン目と平行な線上に複数の空孔をドット状に配列したドット加工線とを含んで構成され、複数の空孔のそれぞれは、レーザー加工によってシーラント層に最も近い延伸フィルム層を貫通しないように形成されており、複数の空孔のそれぞれの厚み方向における大きさが、５００ｎｍ以上５μｍ以下である、積層体である。

また、本発明の他の局面は、上述の積層体からなる箱型の、包装容器である。

本発明によれば、シーラント層を溶融する際の加熱により、ピンホールが発生することを抑制できる、積層体およびこれを用いた包装容器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る包装容器の斜視図本発明の一実施形態に係る包装容器のブランクの平面図ブランクの要部拡大図本発明の一実施形態に係る積層体の積層構造を示す断面図変形例に係る積層体の積層構造を示す断面図

以下では、本発明の一実施形態に係る包装容器、積層体及びその変形例を、図面を参照して説明する。なお、変形例において、実施形態と同一または対応する要素については、同一の参照符号を付して説明を適宜省略する。

（包装容器）
図１に、本発明の一実施形態に係る包装容器１の斜視図を示す。包装容器１は、積層体を打抜き等の方法により加工したブランク１０を箱型に折曲げ、端部を重ね合わせてシールして形成される容器本体１００と、樹脂製の注出具である注出口栓１０４を備える。容器本体１００は、正立時に上部となる頂部１０１と、側面となる胴部１０２と、下部となる底部１０３とを含み、頂部１０１は、２つの屋根板１０６（１０６ａ、１０６ｂ）と、屋根板１０６の間に折込まれる折込み板１０７および折返し板１０８とを含む。屋根板１０６ａには、円形の注出孔１１２が形成される。注出口栓１０４は、スパウト１０４ａと、キャップ１０４ｂとを含み、注出孔１１２に取付けられる。胴部１０２は４つの側面板１０９により構成される。側面板１０９の頂部１０１付近には、容器本体１００を正立させた際の左右方向である幅方向に、破断強度を弱化させた脆弱部１０５が形成される。

（ブランク）
図２に、容器本体１００の素材となるブランクの一例であるブランク１０の平面図を示す。ブランク１０は、頂部１０１を構成する屋根板１０６ａ、１０６ｂ、折込み板１０７および折返し板１０８と、胴部１０２を構成する４つの側面板１０９と、底部１０３を構成する底面板１１０と、端部に形成されたシール部１１１とを有する。容器本体１００は、ブランク１０を図２の一点鎖線にしたがって折曲げ、ホットエアー等で後述するシーラント層２０６を溶融したシール部１１１を、これと反対側の端部にシールすることで形成される。屋根板１０６ａの中央付近には、注出口栓１０４を挿入して固定する注出孔１１２が形成される。側面板１０９の頂部１０１付近には、容器本体１００を正立させた際の左右方向である幅方向にわたって略全周に線状の脆弱部１０５が形成される。脆弱部１０５は、後述するように、ブランク１０に用いられる積層体２０に形成されたミシン目２０７ａ及びドット加工線２０７ｂにより構成される。図３に、図２にＡで示した、脆弱部１０５の一部を拡大した平面図を示す。

（積層体）
図４に、本発明の一実施形態に係る積層体２０の積層構造を模式的に表す断面図を示す。図４に示すように、積層体２０は、包装容器１の外方から内方に向かって順に、熱可塑性樹脂層２０１／紙基材層２０２／接着樹脂層２０３／バリア層２０４／接着層２０５／シーラント層２０６が積層されている。また、積層体２０は、図３及び図４に示すように、紙基材層２０２に形成されたミシン目２０７ａと、シーラント層２０６とバリア層２０４を構成する基材フィルム２０４ａとの間に形成された２本のドット加工線２０７ｂとにより構成される脆弱部１０５を備える。

＜積層構造＞
熱可塑性樹脂層２０１は、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）や直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）等を用いて、押出しラミネーション等により紙基材層２０２上に層形成することができる。熱可塑性樹脂層２０１の外方には、図示しない印刷層を設けて絵柄や商品情報を表示してもよい。印刷層は、周知のインキを用いてグラビア印刷やオフセット印刷等の方法により形成することができる。熱可塑性樹脂層２０１にコロナ処理等の易接着処理を行って、印刷層との密着性を高めることができる。印刷層の外方に耐摩耗性向上または表面加飾性向上のためにオーバーコート層を設けても良い。

紙基材層２０２には、ミルクカートン原紙等の板紙を用いることができる。坪量及び密度は、容器の容量やデザインにより適宜選択可能である。例えば、坪量２００ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下、密度０．６ｇ／ｃｍ^３以上１．１ｇ／ｃｍ^３以下のものを用いることができる。

接着樹脂層２０３は、紙基材層２０２とバリア層２０４とを接着する機能を有するポリオレフィン系樹脂からなる層である。具体的には、高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、エチレン・メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、アイオノマー、ポリプロピレン（ＰＰ）等を用いることができる。接着強度を高めるために、紙基材層２０２やバリア層２０４の表面に、コロナ処理、オゾン処理、アンカーコート等を行ってもよい。または、接着樹脂層２０３に替えて、ドライラミネート接着剤等を用いた接着層としても良い。厚さは、１０μｍ以上６０μｍ以下が好ましい。１０μｍ以上とすることで、十分な接着強度を得ることができる。

バリア層２０４は、基材フィルム２０４ａと、基材フィルム２０４ａの包装容器１の内方側（シーラント層２０６側）となる面に設けられた蒸着層２０４ｂとで構成される蒸着フィルムである。基材フィルム２０４ａには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン等の樹脂を用いた延伸フィルムを用いることができる。特に、ＰＥＴの２軸延伸フィルムは、蒸着加工時や貼り合せ加工時に、伸縮が少ないため好適である。蒸着層２０４ｂは、基材フィルム２０４ａにアルミニウム等の金属、シリカ、アルミナ等を蒸着することにより形成される。なお、図示はしないが、バリア層２０４は、基材フィルム２０４ａの包装容器１の外方側（紙基材層２０２側）となる面に蒸着層２０４ｂを設けて形成してもよい。

基材フィルム２０４ａとして、延伸ＰＥＴを用いる場合は、厚さは６μｍ以上２５μｍ以下が好ましい。また、蒸着層２０４ｂの厚さは、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。

また、バリア層２０４は、基材フィルム２０４ａと、基材フィルム２０４ａの包装容器１の外方側となる面にドライラミネートされた金属箔２０４ｃとで構成される積層フィルムとしてもよい。図５に、バリア層２０４として積層フィルムを用いた、積層体２０の変形例に係る積層体２１の積層構造を模式的に表す断面図を示す。

バリア層２０４を積層フィルムとした場合にも、基材フィルム２０４ａには、ＰＥＴ、ナイロン等の樹脂を用いた延伸フィルムを用いることができる。金属箔２０４ｃには、アルミニウム箔等を用いることができる。基材フィルム２０４ａに延伸ＰＥＴフィルムを用い、金属箔２０４ｃにアルミニウム箔を用いてバリア層２０４を形成する場合は、アルミニウム箔の厚さは５μｍ以上１５μｍ以下、ＰＥＴフィルムの厚さは６μｍ以上２５μｍ以下が好適である。

接着層２０５には、ドライラミネート用接着剤やノンソルベントラミネート用接着剤を用いてもよいし、押出し加工によりポリオレフィン系樹脂により接着してもよい。塗布量は０．５ｇ／ｍ^２以上７．０ｇ／ｍ^２以下が好ましい。

シーラント層２０６には、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ等が使用できる。また、一部ポリブテンを含む層があってもよい。上述の材質の中でも、特に、ＬＬＤＰＥが好適である。とりわけ密度０．９２５ｇ／ｃｍ^３以下、ＭＩ（メルトインデックス）４以上のものが好ましい。シーラント層２６は、Ｔダイ法やインフレーション法で製膜された無延伸フィルムが好ましく用いられる。

＜脆弱部＞
脆弱部１０５は、図３から図５に示すように、紙基材層２０２に形成された、線状に延びるミシン目２０７ａと、シーラント層２０６及びシーラント層２０６に最も近い延伸フィルム層である基材フィルム２０４ａの間に、ミシン目２０７ａと平行な線上にドット状の空孔２０８を配列したドット加工線２０７ｂとを含んで構成される。

ミシン目２０７ａは、紙基材層２０２が包装容器１の強度を確保できる深さ、形状で形成できる。ミシン目２０７ａは、例えば、刃型を用いた半抜き加工や全抜き加工等により形成することができる。なお、ミシン目２０７ａの形状は限定されない。例えば、八の字状となる２つの切れ目の組を所定方向に複数配置する等、ミシン目２０７ａの形状は任意の形状を採用できる。ミシン目２０７ａは、少なくとも紙基材層２０２に設ければよく、例えば、紙基材層２０２と共に、熱可塑性樹脂層２０１に設けてもよい。また、積層体２０及び積層体２１のミシン目２０７ａは開口していないが、開口するように形成してもよい。

ドット加工線２０７ｂを構成する空孔２０８は、例えば、シーラント層２０６側からバリア層２０４の基材フィルム２０４ａに向かってパルス状のレーザー光を直線状に走査して照射することにより形成できる。基材フィルム２０４ａに用いられるＰＥＴ、ナイロン等は、赤外線透過率が低く赤外線レーザーのエネルギーによって発熱しやすく、基材フィルム２０４ａのレーザー光が照射された側の面は特に発熱しやすい。したがって、基材フィルム２０４ａに向かってレーザー光を照射することより、熱によって、基材フィルム２０４ａとシーラント層２０６との間のいずれかの層間で剥離が生じ、層間に空孔２０８が生じる。この結果、シーラント層２０６及びシーラント層２０６に最も近い延伸フィルム層である基材フィルム２０４ａの間にドット状の空孔２０８が、線状に配列して形成される。ドット加工線２０７ｂの形成には、赤外線波長を有するレーザー光であれば、他のレーザー光を用いることもできる。

空孔２０８の形成される位置は、各層の構成、厚さ、レーザー照射条件によって変化しうる。例えば、積層体２０及び積層体２１のように基材フィルム２０４ａと蒸着層２０４ｂや接着層２０５との間であってもよいし、接着層２０５とシーラント層２０６との間であってもよい。また、基材フィルム２０４ａのシーラント層２０６側の表面にオーバーコート等のコーティング処理を施した場合であれば、空孔２０８が基材フィルム２０４ａと当該コーティングにより形成された層との間、またはコーティングにより形成された層とシーラント層２０６との間にあってもよい。

バリア層２０４の基材フィルム２０４ａは、空孔２０８が形成される程度の強度のレーザー光の照射によって変質して強度が低下する。このため、基材フィルム２０４ａは、空孔２０８周辺において、部分的に強度が低下した強度弱化部２１０を有する。変質の内容としては、例えば、基材フィルム２０４ａの分子の配向性の少なくとも部分的な低下または消失や部分的な分子鎖の切断が考えられる。また、これ以外の要因が関係している可能性も考えられる。

図３から図５に示すように、ドット加工線２０７ｂは、ミシン目２０７ａを幅方向の中心とした幅２．０ｍｍの仮想的な帯状領域２０９に形成される。ドット加工線２０７ｂは、帯状領域２０９内に形成されれば、平面視において、ミシン目２０７ａと重なって一致していても良いし、一致していなくてもよい。また、ドット加工線２０７ｂは、帯状領域２０９内に形成されれば、積層体２０及び積層体２１のように複数本形成してもよいし、１本であってもよい。ドット加工線２０７ｂが帯状領域２０９の外に形成されると、ミシン目２０７ａとドット加工線２０７ｂとは破断しやすいという脆弱部１０５としての機能が得にくい。ドット加工線２０７ｂを形成する位置は、例えば、バリア層２０４を貼り合せた後にレーザー光を照射する位置により調整することができる。

（脆弱部の作用）
積層体２０及び積層体２１は、紙基材層２０２にミシン目２０７ａを備えるが、バリア層２０４に開口は形成されていない。このため、積層体２０及び積層体２１は、ホットエアー等で加熱した際に、ミシン目２０７ａの下方の接着樹脂層２０３にピンホールが発生しても、発生したピンホールによるミシン目２０７ａと積層体２０の内方との連通が抑制される。

また、バリア層２０４は、空孔２０８周辺に強度弱化部２１０を有する。このため、ドット加工線２０７ｂを、ミシン目２０７ａの幅方向の中心とした幅２．０ｍｍの仮想的な帯状領域２０９に形成した積層体２０及び積層体２１の脆弱部１０５は、破断強度が十分に弱化される。したがって、包装容器１の使用者は脆弱部１０５をきっかけとして包装容器１の胴部１０２を容易に切り破り、積層体２０を用いた包装容器１を解体することができる。

実施例及び比較例に係る積層体を製造し、これらを用いてピンホールの発生及び解体の可否についての評価を行った。積層体の積層構造は、包装容器の外方から内方に向かって順に、ＬＤＰＥ（１８μｍ）／紙基材層（４００ｇ／ｍ^２）／ＥＭＡＡ（３０μｍ）／バリア層（１２μｍ）／ＬＬＤＰＥ（シーラント層）（６０μｍ）を積層した積層体を作製した。バリア層は、基材フィルムにシリカを蒸着した蒸着フィルムを用いた。

評価に用いた積層体は、表１に示すように、脆弱部の構成、脆弱部の位置関係、基材フィルムの材質、蒸着層の方向の組み合わせにより作製した。

脆弱部の構成については、線状に延びるミシン目とミシン目と平行な線上にドット状の空孔を配列した２本のドット加工線とにより脆弱部を構成した積層体（積層体２０に対応）と、線状に延びるミシン目とミシン目と平行な線上にバリア層に形成した貫通孔を配列した２本のドット加工線とにより脆弱部を構成した積層体と、脆弱部を設けない積層体とを作製した。ミシン目と空孔とにより構成される脆弱部については、さらに、厚み方向における空孔の大きさが２μｍ、５μｍ、５００ｎｍである積層体を作製した。

脆弱部の位置関係については、脆弱部を設けた積層体の、ミシン目と２本のドット加工線のいずれかとが平面視において重なって一致するものと、いずれも不一致のものとを作製した。

バリア層の基材フィルムについては、延伸ＰＥＴフィルムを用いたものと、延伸ナイロンフィルムを用いたものとを作製した。

蒸着層の方向については、バリア層の蒸着層がシーラント層側に設けられた積層体と、バリア層の蒸着層が紙基材層側に設けられた積層体とを製造した。

紙基材層へのミシン目の形成には刃型を用いた。また、空孔または貫通孔は紙基材層にＥＭＡＡを用いてバリア層を貼り合せた後に、レーザー加工により形成した。

作製した積層体を図２に示すブランク形状に切断して、容量が２０００ｍｌで底面形状が８５角（８５ｍｍ×８５ｍｍ）となるゲーブルトップ型包装容器のブランクを作成した。その後、作成したブランクを用いて包装容器を１００個ずつ組立てた。包装容器の組立の際に、ドライヤーにより、脆弱部を含むシール部に２００℃のホットエアーを１秒間あて、ピンホールの発生の有無を確認した。最後に、組立てた包装容器の脆弱部をきっかけにした解体の可否を評価した。

表１に評価結果を示す。表１において、「解体の可否」については、解体が容易にできたものは「＋」で示し、解体ができなかったものは「−」で示した。また、「ピンホールの発生」については、評価をした１００個の積層体の中でピンホールの発生したものの数を示した。また、「総合評価」として、ピンホールが発生せず、かつ解体が可能であったものを「＋＋」で示し、ピンホールの発生率が０％より大きく５％より小さく、かつ解体が可能であったものを「＋」で示し、それ以外のものは「−」で示した。

以上の評価結果から、紙基材層に形成された、線状に延びるミシン目と、シーラント層及びシーラント層に最も近い延伸フィルム層の間に、ミシン目と平行な線上にドット状の空孔を配列したドット加工線とから構成される脆弱部を備える積層体により、ピンホールが発生することを抑制できるとともに、これを用いて解体の容易な包装容器を製造できることが確認できた。特に、ミシン目とドット加工線とを平面視において一致させないことにより、ピンホールの発生をより抑制できることが確認できた。

なお、表１には示さないが、バリア層として基材フィルムの外方側に金属箔を設けた積層フィルムを用いた積層体について同様な評価を行った結果、基材フィルムの外方側に蒸着層を設けたバリア層を用いた実施例と同じ結果が得られた。

本発明は、上述の実施形態に限らず、多様に実施可能である。たとえば、層構成は上述の例に限らず、紙基材層と、シーラント層と、少なくとも紙基材層とシーラント層との間に１層以上の延伸フィルム層とを含む積層体であれば本発明が適用できる。また、包装容器は、積層体を箱型に折曲げて形成されるものであれば形状は限定されず、注出口栓を備えなくてもよい。

本発明は、液体等を収容する紙製包装容器等に有用である。

１包装容器
１０ブランク
１００容器本体
１０１頂部
１０２胴部
１０３底部
１０４注出口栓
１０４ａスパウト
１０４ｂキャップ
１０５脆弱部
１０６屋根板
１０７折込み板
１０８折返し板
１０９側面板
１１０底面板
１１１シール部
１１２注出孔
１１３切断開始部
２０〜２３積層体
２０１熱可塑性樹脂層
２０２、９０２紙基材層
２０３、９０３接着樹脂層
２０４バリア層
２０４ａ基材フィルム
２０４ｂ蒸着層
２０４ｃ金属箔
２０５接着層
２０６シーラント層
２０７ａミシン目
２０７ｂドット加工線
２０８ａ、９０８ａ第１の切込み部
２０８ｂ第２の切込み部
２０９帯状領域
２１０強度弱化部

Claims

紙基材層と、シーラント層と、少なくとも前記紙基材層とシーラント層との間に１層以上の延伸フィルム層とを含む、線状の脆弱部を備える積層体であって、
前記脆弱部は、
前記紙基材層に形成された、線状に延びるミシン目と、
前記シーラント層及び前記シーラント層に最も近い前記延伸フィルム層の間に、前記ミシン目と平行な線上に複数の空孔をドット状に配列したドット加工線とを含んで構成され、
前記複数の空孔のそれぞれは、レーザー加工によって前記シーラント層に最も近い前記延伸フィルム層を貫通しないように形成されており、
前記複数の空孔のそれぞれの厚み方向における大きさが、５００ｎｍ以上５μｍ以下である、積層体。
前記ドット加工線と前記ミシン目との平面視における距離が１．０ｍｍ以下である、請求項１に記載の積層体
前記延伸フィルム層は、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムまたは延伸ナイロンフィルムである、請求項１または２に記載の積層体。
請求項１から３のいずれかに記載の積層体からなる箱型の、包装容器。