JP6988068B2 - Paper barrier laminates and paper barrier containers - Google Patents

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Description

本発明は、食品、トイレタリー製品、医薬品等の包装に好適な紙バリア積層体、および同紙バリア積層体を用いて形成された紙バリア容器に関する。 The present invention relates to a paper barrier laminate suitable for packaging foods, toiletry products, pharmaceuticals, etc., and a paper barrier container formed by using the paper barrier laminate.

食品、トイレタリー製品、医薬品等には、空気中の酸素により内容物が酸化し劣化することを防ぐため、包装容器に酸素バリア性が求められるものが多く存在する。また、香料や薬効成分等の揮発性薬剤を含有する内容物を包装容器に収納する場合には、輸送や保存過程において内容物中の揮発性薬剤が包装容器を透過して外部に拡散することにより、内容物が劣化したり変質したりすることが無いように、包装容器の材料には揮発性薬剤の透過を抑制するような特性が求められる。
この他、輸送や保存中に外部の臭気が包装容器を透過して内容物についてしまう「匂い移り」も問題となる。これらの観点から、包装容器の材料には、酸素、香気、臭気等の透過を抑えるガスバリア性が求められている。
Many foods, toiletry products, pharmaceuticals, etc. are required to have an oxygen barrier property in the packaging container in order to prevent the contents from being oxidized and deteriorated by oxygen in the air. In addition, when the contents containing volatile chemicals such as fragrances and medicinal ingredients are stored in the packaging container, the volatile chemicals in the contents permeate the packaging container and diffuse to the outside during the transportation and storage process. Therefore, the material of the packaging container is required to have a property of suppressing the permeation of volatile chemicals so that the contents do not deteriorate or deteriorate.
In addition, "odor transfer", in which external odors permeate the packaging container and attach to the contents during transportation and storage, is also a problem. From these viewpoints, the material of the packaging container is required to have a gas barrier property that suppresses the permeation of oxygen, odor, odor and the like.

これまで、包装容器としてはプラスチックなどからなる容器が多く使用されてきた。しかし、プラスチックは、殆どが石油由来の有限な資源であり、廃棄の際にも燃焼熱が高く、環境ホルモンの問題などが指摘されている。近年の環境保全型思考や、容器包装リサイクル法の施行に伴い、プラスチック材料から紙などの再生可能な天然資源由来の材料への転換が必要となっている。 Until now, many containers made of plastic or the like have been used as packaging containers. However, most of plastics are finite resources derived from petroleum, and they have high combustion heat even when they are disposed of, and problems such as environmental hormones have been pointed out. With the recent environmental protection-type thinking and the enforcement of the Containers and Packaging Recycling Law, it is necessary to switch from plastic materials to materials derived from renewable natural resources such as paper.

従来、酸素や臭気等の気体の透過を抑制するガスバリア材には、アルミニウム箔、ポリ塩化ビニリデン系樹脂等の樹脂フィルム、あるいはこれらの樹脂がコートされたフィルムや、セラミック蒸着フィルム等が使用されている。そして、このようなガスバリア材を基材に積層させた積層体が包装材料として用いられている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a gas barrier material that suppresses the permeation of gas such as oxygen and odor, a resin film such as an aluminum foil or a polyvinylidene chloride resin, a film coated with these resins, a ceramic vapor-deposited film, or the like has been used. There is. A laminate in which such a gas barrier material is laminated on a base material is used as a packaging material (see, for example, Patent Document 1).

前述のアルミニウム箔は、ガスバリア性に優れるため、ガスバリア材として多用されている。しかしながら、包装材料がアルミニウム箔などの金属を含む場合、製品(特に内容物)の検査において金属探知を行えないという問題がある。また、内容物を加熱したい場合に、電子レンジを使用することができないという問題がある。さらに、使用後の包装容器を廃棄する場合、再資源化のためには材料別に分別回収することが望ましいが、包装容器をなす包装材料からアルミニウム箔を剥離し分別することは特に一般家庭においては不可能であり、アルミニウムを分別回収し再利用することが困難である。アルミニウム箔を含む包装材料を焼却処分すると、焼却残渣が多くなり、焼却炉を傷める可能性もある。 Since the above-mentioned aluminum foil has excellent gas barrier properties, it is often used as a gas barrier material. However, when the packaging material contains a metal such as aluminum foil, there is a problem that metal detection cannot be performed in the inspection of the product (particularly the contents). Further, there is a problem that the microwave oven cannot be used when the contents are to be heated. Furthermore, when disposing of used packaging containers, it is desirable to separate and collect them by material for recycling, but it is especially common in ordinary households to separate the aluminum foil from the packaging materials that make up the packaging container. It is impossible and it is difficult to separate and collect and reuse aluminum. When packaging materials containing aluminum foil are incinerated, the amount of incinerator residue increases, which may damage the incinerator.

一方、樹脂フィルムやセラミック蒸着フィルムからなるガスバリア材では、上記の金属探知や電子レンジ使用の問題は解決できるが、石油由来資源の枯渇が懸念されているため、再生可能資源への転換が望まれている。 On the other hand, gas barrier materials made of resin films and ceramic vapor-deposited films can solve the above-mentioned problems of metal detection and microwave oven use, but there is concern about the depletion of petroleum-derived resources, so conversion to renewable resources is desired. ing.

再生可能な天然資源由来の材料として紙が挙げられる。紙は多孔質状の構造を有し、ガス透過性が高いため、単体ではガスバリア材として用いることはできない。そこで、紙基材にガスバリア性を有するバリア層を積層した積層体(紙バリア積層体)を、包装材料として利用することが検討されている。
バリア層を紙基材上に積層する手法として、例えばバリア層を含むフィルムを紙基材に貼り合わせる手法が検討されている。しかし、このような手法では再生可能な天然資源由来材料である紙に、石油由来の合成樹脂等を含むバリア層を積層するため、樹脂層の厚みが紙基材に対して厚くなり、石油資源からの脱却は実現できない。
Paper is an example of a material derived from renewable natural resources. Since paper has a porous structure and high gas permeability, it cannot be used alone as a gas barrier material. Therefore, it is being studied to use a laminate (paper barrier laminate) in which a barrier layer having a gas barrier property is laminated on a paper substrate as a packaging material.
As a method of laminating a barrier layer on a paper base material, for example, a method of attaching a film containing a barrier layer to a paper base material has been studied. However, in such a method, a barrier layer containing a synthetic resin derived from petroleum is laminated on paper, which is a material derived from renewable natural resources, so that the thickness of the resin layer becomes thicker than that of the paper base material, and petroleum resources are used. It is not possible to break away from.

そこで、紙基材上にガスバリア性を有する樹脂組成物をコーティングする等によりバリア層を形成する方法が検討されている(例えば、特許文献2参照)。この方法では、バリア層を薄く形成することが可能であり、再生可能な紙の強みを活かした構成とすることが可能である。 Therefore, a method of forming a barrier layer by coating a paper substrate with a resin composition having a gas barrier property has been studied (see, for example, Patent Document 2). With this method, it is possible to form a thin barrier layer, and it is possible to make a configuration that makes use of the strength of renewable paper.

また、近年では、バリア層の別の形成方法として、紙基材上へ簡便にバリア層を形成可能な点や安全性等の観点から、ポリビニルアルコールや、セルロースの微細繊維であるセルロースナノファイバーなどの、水に溶融又は分散可能な材料をバリア材として含む水系コーティング液を、紙基材上に塗布することで、バリア層を形成する方法が考えられている(例えば特許文献3、4参照)。この方法でも、紙基材に高いガスバリア性を付与することができる。特に、セルロースは、生分解性を有するバイオマス由来の材料であるため、紙の強みをさらに活かした構成とすることが可能である。 In recent years, as another method for forming a barrier layer, polyvinyl alcohol, cellulose nanofibers, which are fine fibers of cellulose, etc., are used from the viewpoint of easy formation of a barrier layer on a paper substrate and safety. A method of forming a barrier layer by applying an aqueous coating liquid containing a material that can be melted or dispersed in water as a barrier material on a paper substrate has been considered (see, for example, Patent Documents 3 and 4). .. This method can also impart high gas barrier properties to the paper substrate. In particular, since cellulose is a biodegradable biomass-derived material, it is possible to make a structure that further utilizes the strengths of paper.

特開2004−299203号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-299203 特許第4365826号公報Japanese Patent No. 4365826 特開2016−064871号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-064871 特開2015−024539号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-024539

しかしながら、水系コーティング液により形成したバリア層の場合、バリア層の親水性が高いために、湿度や内容物の水分等によってガスバリア性が劣化しやすい。 However, in the case of the barrier layer formed by the water-based coating liquid, the hydrophilicity of the barrier layer is high, so that the gas barrier property is liable to deteriorate due to humidity, moisture of the contents, and the like.

また、紙バリア積層体を紙容器として用いる場合には、容器組み立て時の接合のために、ポリエチレンなどの樹脂層をシーラント層としてバリア層上に積層するが、バリア層と樹脂層の密着性が乏しいという問題がある。これは、バリア層が親水性であり、樹脂層が疎水性であるため、双方の表面自由エネルギー差が大きく、両者が接触したときにエネルギーが不安定になるためである。 When the paper barrier laminate is used as a paper container, a resin layer such as polyethylene is laminated on the barrier layer as a sealant layer for bonding at the time of container assembly, but the adhesion between the barrier layer and the resin layer is poor. There is a problem of scarcity. This is because the barrier layer is hydrophilic and the resin layer is hydrophobic, so that the surface free energy difference between the two is large, and the energy becomes unstable when the two come into contact with each other.

上記事情を踏まえ、本発明は、湿度や水分によるガスバリア性の劣化抑制と、バリア層と樹脂層の高い密着性とが両立された紙バリア積層体及び紙バリア容器を提供することを目的とする。 Based on the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a paper barrier laminate and a paper barrier container in which deterioration of gas barrier properties due to humidity and moisture is suppressed and high adhesion between a barrier layer and a resin layer are compatible. ..

本発明の第一の態様は、紙基材と、前記紙基材の一方の面に形成され、水を主成分とする媒体に溶融又は分散可能なバリア材を含有するバリア層と、前記バリア層上に形成された接合強化層と、前記接合強化層上に形成された樹脂層とを備え、バリア材は、天然セルロースを微細化して得られるセルロースナノファイバーであり、接合強化層は、ポリエチレンイミン系アンカーコート剤またはポリブタジエン系アンカーコート剤からなる紙バリア積層体である。 A first aspect of the present invention is a paper substrate, a barrier layer formed on one surface of the paper substrate and containing a barrier material that can be melted or dispersed in a medium containing water as a main component, and the barrier. A bonding reinforcing layer formed on the layer and a resin layer formed on the bonding reinforcing layer are provided, the barrier material is cellulose nanofibers obtained by micronizing natural cellulose, and the bonding reinforcing layer is polyethylene. It is a paper barrier laminate made of an imine-based anchor coating agent or a polybutadiene-based anchor coating agent.

前記バリア層は、前記接合強化層に含まれる成分を含有してもよい。
前記成分は疎水性材料であってもよい。
The barrier layer may contain a component contained in the joint reinforcing layer.
The component may be a hydrophobic material.

前記セルロースナノファイバーは、セルロース質量あたり0.1mmol/g以上3.5mmol/g以下のカルボキシ基を有してもよい。
前記セルロースナノファイバーの平均繊維径が2nm以上1000nm以下であってもよい。
The cellulose nanofibers may have a carboxy group of 0.1 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less per cellulose mass.
The average fiber diameter of the cellulose nanofibers may be 2 nm or more and 1000 nm or less.

前記バリア層の厚みは、100nm以上2000nm以下であってもよい。 The thickness of the barrier layer may be 100 nm or more and 2000 nm or less.

本発明の第二の態様は、本発明の紙バリア積層体を用いて形成された紙バリア容器である。 The second aspect of the present invention is a paper barrier container formed by using the paper barrier laminate of the present invention.

本発明の紙バリア積層体及び紙バリア容器によれば、湿度や水分によるガスバリア性の劣化抑制と、バリア層と樹脂層の高い密着性とを両立することができる。 According to the paper barrier laminate and the paper barrier container of the present invention, it is possible to suppress deterioration of the gas barrier property due to humidity and moisture and to achieve both high adhesion between the barrier layer and the resin layer.

本発明の一実施形態に係る紙バリア積層体を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the paper barrier laminated body which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る紙バリア容器の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically an example of the paper barrier container which concerns on one Embodiment of this invention.

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、本実施形態の紙バリア積層体1を模式的に示す断面図である。紙バリア積層体1は、紙基材10と、紙基材10上に形成されたバリア層20と、バリア層20上に形成された接合強化層30と、接合強化層30上に形成された樹脂層40とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the paper barrier laminate 1 of the present embodiment. The paper barrier laminate 1 was formed on the paper base material 10, the barrier layer 20 formed on the paper base material 10, the bonding reinforcing layer 30 formed on the barrier layer 20, and the bonding reinforcing layer 30. It includes a resin layer 40.

紙基材10の材料となる紙は、特に限定されず、紙バリア積層体1の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、通常の上質紙、各種コート紙、裏打ち紙、含浸紙、ボール紙やアート紙、コート紙、クラフト紙、コートボール、アイボリー紙、カード紙、カップ原紙等を例示することができる。 The paper used as the material of the paper base material 10 is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the use of the paper barrier laminate 1. For example, ordinary high-quality paper, various coated papers, backing papers, impregnated papers, cardboards and art papers, coated papers, kraft papers, coated balls, ivory papers, card papers, cup base papers and the like can be exemplified.

本実施形態のバリア層20は、紙基材10の一方の面10a上に形成されている。バリア層20は、紙基材10の両面(一方の面10a及び他方の面10b)に形成されてもよい。
バリア層20は、水を主成分とする媒体に溶解又は分散可能なバリア材を含有し、層としてガスバリア性を発揮するように構成されている。バリア層20に含有されるバリア材としては、セルロースナノファイバー(CNF)、ポリビニルアルコール樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂、水性ポリウレタン樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ポリウロン酸樹脂、カルボキシメチルセルロース(CMC)樹脂、デンプン等が挙げられる。これらのうち、ガスバリア性の高さや塗工性などの観点からは、CNFやポリビニルアルコール樹脂が好ましい。バリア層20に含有されるバリア材は、1種類でもよいし、2種類以上が混合されてもよい。
The barrier layer 20 of the present embodiment is formed on one surface 10a of the paper base material 10. The barrier layer 20 may be formed on both sides of the paper substrate 10 (one surface 10a and the other surface 10b).
The barrier layer 20 contains a barrier material that can be dissolved or dispersed in a medium containing water as a main component, and is configured to exhibit gas barrier properties as a layer. Examples of the barrier material contained in the barrier layer 20 include cellulose nanofibers (CNF), polyvinyl alcohol resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, aqueous polyurethane resin, polyacrylic acid resin, polyuronic acid resin, and carboxymethyl cellulose (CMC). Examples include resins and starches. Of these, CNF and polyvinyl alcohol resins are preferable from the viewpoint of high gas barrier properties and coatability. The barrier material contained in the barrier layer 20 may be one kind or a mixture of two or more kinds.

前述したCNFは、天然セルロースを微細化して得られるセルロースの微細繊維である。一般的なセルロース繊維の平均径(平均繊維径)は、2nm以上10μm以下である。一般的なセルロース繊維の平均繊維長は、数百nmから数μmの範囲にある。
セルロース繊維の平均径の測定方法には、原子間力顕微鏡(AFM)や走査型電子顕微鏡(SEM)等の装置を用いて形状観察を行い、任意の数のサンプルの繊維径を測定してその平均をとる方法や、粒度分布計等の装置を用いてセルロース繊維を含む塗液の粒径測定の結果から計測する方法があるが、本発明における平均繊維径は、いずれの方法で測定されてもよい。
The above-mentioned CNF is a fine fiber of cellulose obtained by refining natural cellulose. The average diameter (average fiber diameter) of a general cellulose fiber is 2 nm or more and 10 μm or less. The average fiber length of general cellulose fibers ranges from several hundred nm to several μm.
As a method for measuring the average diameter of cellulose fibers, shape observation is performed using a device such as an atomic force microscope (AFM) or a scanning electron microscope (SEM), and the fiber diameter of an arbitrary number of samples is measured. There are a method of taking an average and a method of measuring from the result of particle size measurement of a coating liquid containing cellulose fibers using a device such as a particle size distribution meter, but the average fiber diameter in the present invention is measured by any method. May be good.

バリア層20のバリア材として用いられるCNFの平均繊維径は、例えば2nm以上1000nm以下であることが好ましい。この場合、バリア層20を空隙が十分に小さい緻密な膜として形成することができる。すなわち、ガスバリア性に優れたバリア層20を形成することができる。 The average fiber diameter of CNF used as the barrier material of the barrier layer 20 is preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, for example. In this case, the barrier layer 20 can be formed as a dense film having sufficiently small voids. That is, the barrier layer 20 having excellent gas barrier properties can be formed.

ガスバリア性は、バリア層20がガス(気体)の透過を遮ることにより発揮される。ガスバリア性の発現には、バリア層20において、遮蔽の対象となるガスの分子が透過できない程度に十分に緻密であり、複数の空隙が連通していないことが重要である。CNFは、高い剛直性を有し、かつ分子内に多数存在する水酸基やカルボキシ基の水素結合効果により繊維同士が強固に結びつくため、緻密な膜を形成することができる。また、CNFは、結晶性が高く分子の動きが小さいため、高いガスバリア性を発揮しやすいと考えられる。 The gas barrier property is exhibited by the barrier layer 20 blocking the permeation of gas (gas). In order to develop the gas barrier property, it is important that the barrier layer 20 is sufficiently dense so that the gas molecules to be shielded cannot permeate, and that a plurality of voids do not communicate with each other. CNF has high rigidity, and fibers are firmly bonded to each other due to the hydrogen bond effect of a large number of hydroxyl groups and carboxy groups present in the molecule, so that a dense film can be formed. In addition, CNF has high crystallinity and small molecular movement, so it is considered that CNF tends to exhibit high gas barrier properties.

バリア層20に用いるCNFとしては、セルロース分子中にカルボキシ基を導入したCNFを好適に用いることができる。セルロース分子中にカルボキシ基を導入する方法としては、公知の手法の中から適宜用いることができるが、例えば、TEMPO(2、2、6、6-テトラメチル-1-ピペジニルオキシラジカル)触媒を使用し、pHを調整しながら次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤、臭化ナトリウム等の臭化物を用いて酸化する方法が挙げられる。
上記方法によれば、セルロースミクロフィブリル表面のグルコース単位のC6位の水酸基が選択的にカルボキシ化される。この方法で得られたTEMPO酸化セルロースでは、繊維相互の静電反発が高まり分散しやすくなるため、水中で軽微な解繊処理を施すことによってセルロースナノファイバーの分散液を得ることができる。TEMPO酸化セルロースは、原料セルロースの高い結晶性を維持したまま、ナノファイバー化することが可能であり、バリア材として好適である。
As the CNF used for the barrier layer 20, a CNF having a carboxy group introduced into the cellulose molecule can be preferably used. As a method for introducing a carboxy group into a cellulose molecule, a known method can be appropriately used, and for example, a TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-pipedinyloxyradical) catalyst can be used. There is a method of oxidizing using an oxidizing agent such as sodium hypochlorite and a bromide such as sodium bromide while adjusting the pH.
According to the above method, the hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit on the surface of the cellulose microfibrils is selectively carboxylated. In the TEMPO-oxidized cellulose obtained by this method, the electrostatic repulsion between the fibers increases and it becomes easy to disperse. Therefore, a dispersion liquid of cellulose nanofibers can be obtained by performing a slight defibration treatment in water. The TEMPO-oxidized cellulose can be made into nanofibers while maintaining the high crystallinity of the raw material cellulose, and is suitable as a barrier material.

セルロース分子中に導入されるカルボキシ基量は、セルロース質量を基準としたときに、0.1mmol/g以上3.5mmol/g以下の範囲にあることが好ましく、1.0mmol/g以上1.8mmol/g以下の範囲にあることがより好ましい。カルボキシ基の量は、セルロースの電導度滴定法により測定することができる。
カルボキシ基が0.1mmol/g未満であると、分散性が低下してバリア層20がガスバリア性を十分に発揮しにくい場合がある。また、カルボキシ基が3.5mmol/g以上であると、セルロースの結晶性が低下し、高湿度下における酸素バリア性や、耐水性が低下してしまう場合がある。
すなわち、カルボキシ基量が0.1mmol/g以上3.5mmol/g以下の範囲にあると、カルボキシ基の静電反発効果により、分散安定性が増し、紙基材10上にバリア層20を均一に形成しやすくなる。その結果として、均一に形成されたバリア層は、ガスバリア性を十分発揮しやすく、高湿度下における酸素バリア性や、耐水性の低下も好適に抑制されるため、好ましい。
The amount of carboxy group introduced into the cellulose molecule is preferably in the range of 0.1 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less, and 1.0 mmol / g or more and 1.8 mmol, based on the mass of cellulose. It is more preferably in the range of / g or less. The amount of carboxy group can be measured by the conductivity titration method of cellulose.
If the carboxy group is less than 0.1 mmol / g, the dispersibility may be lowered and the barrier layer 20 may not sufficiently exhibit the gas barrier property. Further, when the carboxy group is 3.5 mmol / g or more, the crystallinity of cellulose is lowered, and the oxygen barrier property and the water resistance under high humidity may be lowered.
That is, when the amount of carboxy groups is in the range of 0.1 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less, the dispersion stability is increased due to the electrostatic repulsion effect of the carboxy groups, and the barrier layer 20 is uniformly spread on the paper substrate 10. It becomes easy to form. As a result, the uniformly formed barrier layer tends to sufficiently exhibit gas barrier properties, and oxygen barrier properties under high humidity and deterioration of water resistance are suitably suppressed, which is preferable.

前述したように、バリア層20は、水を主成分とする媒体に溶融又は分散可能なバリア材を含んでいるため、バリア層20を簡便に紙基材10上に形成することができる。具体的には、水を主成分とする媒体にバリア材を溶融又は分散させた水系コーティング液を作製し、この水系コーティング液を紙基材10上に塗布して乾燥するだけで、バリア層20が紙基材10上に形成される。すなわち、紙基材10の表面を簡単に改質し、紙基材10に簡単にガスバリア性を付与することができる。 As described above, since the barrier layer 20 contains a barrier material that can be melted or dispersed in a medium containing water as a main component, the barrier layer 20 can be easily formed on the paper substrate 10. Specifically, a water-based coating liquid in which a barrier material is melted or dispersed in a medium containing water as a main component is prepared, and this water-based coating liquid is simply applied onto a paper substrate 10 and dried to obtain a barrier layer 20. Is formed on the paper substrate 10. That is, the surface of the paper base material 10 can be easily modified to easily impart gas barrier properties to the paper base material 10.

水系コーティング液の塗布方法としては、公知の各種方法を用いることができる。具体的には、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター等を用いることができる。ウェット成膜方法を用いることにより、紙基材10の表面に均一に水系コーティング液の塗膜を形成することができる。媒体としては水が好ましいが、乾燥効率向上や塗工性改善のためアルコールをはじめとした溶剤を適宜添加することもできる。 As a method for applying the water-based coating liquid, various known methods can be used. Specifically, a gravure coater, a dip coater, a reverse coater, a wire bar coater, a die coater and the like can be used. By using the wet film forming method, a coating film of the water-based coating liquid can be uniformly formed on the surface of the paper substrate 10. Water is preferable as the medium, but a solvent such as alcohol can be appropriately added in order to improve the drying efficiency and the coatability.

バリア層20の厚みは、100nm以上2000nm以下であることが好ましい。バリア層の厚みが100nm未満である場合には、紙基材10の表面を十分に覆うことができず、バリア層にピンホールが生じ十分なガスバリア性が得られない可能性が高まる。また、バリア層の厚みが2000nmよりも大きい場合、バリア層の材料コストが増大するとともに、塗工乾燥時の乾燥負荷が大きくなり製造効率が低下してしまう。これにより、生産性が低下し、トータルの製造コストも増加する。 The thickness of the barrier layer 20 is preferably 100 nm or more and 2000 nm or less. If the thickness of the barrier layer is less than 100 nm, the surface of the paper base material 10 cannot be sufficiently covered, and there is a high possibility that pinholes will occur in the barrier layer and sufficient gas barrier properties cannot be obtained. Further, when the thickness of the barrier layer is larger than 2000 nm, the material cost of the barrier layer increases, the drying load during coating drying increases, and the manufacturing efficiency decreases. This reduces productivity and increases total manufacturing costs.

また、バリア層20の厚みを2000nmよりも大きくするためには、バリア層20を形成する際に紙基材10に塗布する塗液の量を増やす必要がある。塗液の量が増えると、紙基材10に対する塗液の染み込み量が多くなり、紙基材10が過度に膨潤してしまうことがある。これにより、乾燥後における紙基材10の収縮が大きくなって、紙基材10の表面に凹凸が生じてしまう。紙基材10の表面の凹凸は、外観不良となるだけでなく、バリア層20を形成した後の工程(例えば接合強化層30を形成する工程)に悪影響を及ぼす可能性もある。
すなわち、バリア層20の厚みを100nm以上2000nm以下の範囲にすることで、十分なガスバリア性を発揮し、かつ、製造コストの増加も好適に抑えることができる。さらに、バリア層20を形成した後に紙基材10の表面に凹凸が生じることも好適に抑制することができる。
Further, in order to make the thickness of the barrier layer 20 larger than 2000 nm, it is necessary to increase the amount of the coating liquid applied to the paper substrate 10 when forming the barrier layer 20. When the amount of the coating liquid increases, the amount of the coating liquid soaked into the paper base material 10 increases, and the paper base material 10 may swell excessively. As a result, the shrinkage of the paper base material 10 after drying becomes large, and the surface of the paper base material 10 becomes uneven. The unevenness on the surface of the paper base material 10 not only causes a poor appearance, but may also adversely affect the process after forming the barrier layer 20 (for example, the process of forming the bonding reinforcing layer 30).
That is, by setting the thickness of the barrier layer 20 in the range of 100 nm or more and 2000 nm or less, sufficient gas barrier properties can be exhibited and an increase in manufacturing cost can be suitably suppressed. Further, it is possible to suitably suppress the occurrence of irregularities on the surface of the paper base material 10 after the barrier layer 20 is formed.

樹脂層40は、接合強化層30を間に挟んでバリア層20上に形成されている。本実施形態においては、紙基材10の他方の面10b上にも形成されているが、これは必須でなく、一方の面10a側のみに設けられてもよい。
本実施形態のように、紙バリア積層体1の厚さ方向の両側に樹脂層40が設けられていると、後述するように紙バリア積層体1を用いて好適に紙カップ等の紙容器を製造することができる。
The resin layer 40 is formed on the barrier layer 20 with the joint reinforcing layer 30 sandwiched between them. In the present embodiment, it is also formed on the other surface 10b of the paper substrate 10, but this is not essential and may be provided only on the one surface 10a side.
When the resin layers 40 are provided on both sides of the paper barrier laminate 1 in the thickness direction as in the present embodiment, the paper barrier laminate 1 is used to suitably manufacture a paper container such as a paper cup as described later. can do.

樹脂層40は、紙バリア積層体1に、防汚性や浸透性の高い液体に対する耐液性を付与したり、成形などの際に形状保持性を向上させたりすることができる。また、ヒートシール可能な樹脂で樹脂層40を形成すると、製造した紙容器の密閉性を高めたり、内容物の漏れを防いだりすることができる。 The resin layer 40 can impart liquid resistance to a liquid having high stain resistance and permeability to the paper barrier laminate 1, and can improve shape retention during molding or the like. Further, when the resin layer 40 is formed of a heat-sealable resin, the airtightness of the manufactured paper container can be improved and leakage of the contents can be prevented.

具体的な樹脂層40の材料としては、特に限定されず、ポリオレフィン系・エポキシ系・ウレタン系・イソシアネート系・ポリエステル系・植物由来材料(バイオプラ)等の公知の各種樹脂材料を用いることができる。
ヒートシール可能な樹脂としては、低密度ポリエチレン樹脂(LDPE)、中密度ポリエチレン樹脂(MDPE)、高密度ポリエチレン樹脂(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)などのポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン樹脂、プロピレン‐エチレンランダム共重合体、プロピレン‐エチレンブロック共重合体などのポリプロピレン系樹脂等から選択可能であるが、作業性、加工適性、コスト等を考慮するとLDPEが好ましい。
The specific material of the resin layer 40 is not particularly limited, and various known resin materials such as polyolefin-based, epoxy-based, urethane-based, isocyanate-based, polyester-based, and plant-derived materials (bioplastics) can be used.
Examples of the heat-sealable resin include polyethylene-based resins such as low-density polyethylene resin (LDPE), medium-density polyethylene resin (MDPE), high-density polyethylene resin (HDPE), and linear low-density polyethylene (LLDPE), and polypropylene resins. It can be selected from polypropylene-based resins such as propylene-ethylene random copolymer and propylene-ethylene block copolymer, but LDPE is preferable in consideration of workability, processability, cost and the like.

樹脂層40は、一般的な包装材料を製造する場合と同様の方法で接合強化層30上や紙基材10上に形成することができる。方法としては、例えば、ウエットラミネーション法、ドライラミネーション法、無溶剤ラミネーション法、サーマルラミネーション法、押し出しラミネーション法等の方法を例示することができる。これらの方法のうち、押し出しラミネーション法は、容易かつ低コストである点で好ましい。押し出しラミネーション法としては、シングルラミネート、タンデムラミネート、共押出しラミネート、サンドイッチラミネートのいずれでもあってもよい。 The resin layer 40 can be formed on the joint reinforcing layer 30 or the paper base material 10 by the same method as in the case of manufacturing a general packaging material. As the method, for example, a wet lamination method, a dry lamination method, a solventless lamination method, a thermal lamination method, an extrusion lamination method and the like can be exemplified. Of these methods, the extrusion lamination method is preferable in that it is easy and low in cost. The extrusion lamination method may be any of single laminating, tandem laminating, coextruding laminating, and sandwich laminating.

LDPEを用いて樹脂層40を形成する方法としては、特に限定されず、例えば、高圧重合法でエチレンモノマーを重合させる方法であってもよい。また、温度、圧力、重合時間等の重合条件についても、特に制限はなく、適宜設定することができる。 The method of forming the resin layer 40 using LDPE is not particularly limited, and for example, a method of polymerizing an ethylene monomer by a high-pressure polymerization method may be used. Further, the polymerization conditions such as temperature, pressure and polymerization time are not particularly limited and can be appropriately set.

接合強化層30は、バリア層20上に形成されており、その上に形成される樹脂層40とバリア層20との接合強度を、バリア層20上に樹脂層が直接形成された場合に比べて高くしている。
接合強化層30の構成は、樹脂層40の形成方法により異なる。例えば、樹脂層40を押し出しラミネーション法により形成する場合は、有機チタン系、ウレタン系、ポリエチレンイミン系、ポリブタジエン系など公知の押し出しラミネーション用アンカーコート剤を適宜選択して用いることができる。また、樹脂層40をドライラミネーション法により形成する場合には、接合強化層30の材料として、ポリエステル系、ポリエーテル系など公知のドライラミネーション用接着剤を適宜選択して用いることができる。
The bonding reinforcing layer 30 is formed on the barrier layer 20, and the bonding strength between the resin layer 40 and the barrier layer 20 formed on the barrier layer 20 is higher than that in the case where the resin layer is directly formed on the barrier layer 20. It is high.
The structure of the joint reinforcing layer 30 differs depending on the method of forming the resin layer 40. For example, when the resin layer 40 is formed by the extrusion lamination method, known known anchor coating agents for extrusion lamination such as organic titanium-based, urethane-based, polyethyleneimine-based, and polybutadiene-based can be appropriately selected and used. When the resin layer 40 is formed by the dry lamination method, a known dry lamination adhesive such as polyester or polyether can be appropriately selected and used as the material of the bonding reinforcing layer 30.

接合強化層30は、バリア層20と樹脂層40との密着性を高めるだけでなく、湿度や水分によって引き起こされるバリア層20のバリア性劣化抑制効果を有している。この効果は、以下のような機序で発揮されると考えられる。すなわち、バリア層20上に接合強化層30を形成する際に、接合強化層30の材料の一部がバリア層20に浸透し、その後重合または硬化することで、バリア材間の結合強度を高めるように作用する。その結果、バリア層20は、接合強化層30に含まれる成分を含有した構成となり、バリア層を単独で設ける場合に比べてバリア層20の耐水性が向上し、より水分が浸入しにくい構造となる。 The bonding reinforcing layer 30 not only enhances the adhesion between the barrier layer 20 and the resin layer 40, but also has the effect of suppressing the barrier deterioration of the barrier layer 20 caused by humidity and moisture. This effect is considered to be exerted by the following mechanism. That is, when the bonding reinforcing layer 30 is formed on the barrier layer 20, a part of the material of the bonding reinforcing layer 30 permeates the barrier layer 20 and then polymerizes or cures to increase the bonding strength between the barrier materials. It works like that. As a result, the barrier layer 20 has a structure containing the components contained in the joint reinforcing layer 30, and the water resistance of the barrier layer 20 is improved as compared with the case where the barrier layer is provided alone, and the structure is such that moisture is less likely to penetrate. Become.

上述したバリア性劣化抑制効果の観点からは、ウェット成膜方法で接合強化層30が形成されるのが好ましい。ウェット成膜方法を用いることで、接合強化層30の成分がバリア層20に浸透しやすくなり、バリア層20の耐水性向上に好適に寄与する。ウェット成膜方法としては、公知の各種方法を適宜選択して用いることができる。例えば、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター等の方法を例示することができる。 From the viewpoint of the barrier deterioration suppressing effect described above, it is preferable that the joint reinforcing layer 30 is formed by the wet film forming method. By using the wet film forming method, the components of the bonding reinforcing layer 30 easily permeate into the barrier layer 20, which preferably contributes to the improvement of the water resistance of the barrier layer 20. As the wet film forming method, various known methods can be appropriately selected and used. For example, a method such as a gravure coater, a dip coater, a reverse coater, a wire bar coater, and a die coater can be exemplified.

接合強化層30をウェット成膜法で形成する場合における、接合強化層の材料を含む塗液の塗布量は、接合強度向上とバリア性劣化抑制とを両立できる範囲であれば特に制限はないが、塗布された塗液のウェット膜厚がバリア層20の膜厚の1/2以上であることが好ましく、ウェット膜厚がバリア層20の膜厚以上であることがより好ましい。このようにすることで接合強化層30の成分がよりバリア層20内に浸透しやすくなり、好適にバリア性劣化抑制効果が発揮される。 When the bonding reinforcing layer 30 is formed by the wet film thickness method, the amount of the coating liquid containing the material of the bonding reinforcing layer is not particularly limited as long as it can achieve both improvement of bonding strength and suppression of barrier deterioration. The wet film thickness of the applied coating liquid is preferably ½ or more of the film thickness of the barrier layer 20, and more preferably the wet film thickness is ½ or more of the film thickness of the barrier layer 20. By doing so, the components of the bonding reinforcing layer 30 are more likely to permeate into the barrier layer 20, and the barrier property deterioration suppressing effect is suitably exhibited.

接合強化層30は、上述したいずれの態様においても、疎水性材料を含むことが好ましい。疎水性材料がバリア層20に浸透することにより、より高いバリア性劣化抑制効果が得られる。上述したウレタン系のアンカーコート剤やドライラミネーション用接着剤の多くは疎水性材料である。 The bonding reinforcing layer 30 preferably contains a hydrophobic material in any of the above-described embodiments. When the hydrophobic material permeates the barrier layer 20, a higher barrier deterioration suppressing effect can be obtained. Most of the urethane-based anchor coating agents and dry lamination adhesives described above are hydrophobic materials.

本実施形態の紙バリア積層体1は、カップ状、ボトル状、箱状等の所望の形状に成形した各種紙容器の材料として用いることができる。
図2に、紙容器の一例として、紙バリア積層体1で形成したカップ状の紙バリア容器100を示す。本実施形態の紙バリア容器100は、略円形の底部材101と、底部材101に接合されて側面を形成する胴材102とを有している。
The paper barrier laminate 1 of the present embodiment can be used as a material for various paper containers molded into a desired shape such as a cup shape, a bottle shape, or a box shape.
FIG. 2 shows a cup-shaped paper barrier container 100 formed of the paper barrier laminate 1 as an example of a paper container. The paper barrier container 100 of the present embodiment has a substantially circular bottom member 101 and a body member 102 joined to the bottom member 101 to form a side surface.

紙バリア容器100を作製する際は、まず、シート状の紙バリア積層体1を抜き型により打ち抜いて底部材101および胴材102を形成する。次に、底部材101と胴材102とを公知のカップ成形機によって接合しつつカップ状に成形する。さらに、別途作製した蓋材110を剥離可能な態様で胴材102の上部開口に接合して密閉すると、紙バリア容器100が完成する。紙バリア積層体1における樹脂層40をヒートシール可能な樹脂で形成すると、底部材101と胴材102とをヒートシールで容易に接合することができるため、紙バリア容器を容易に形成することができる。 When manufacturing the paper barrier container 100, first, the sheet-shaped paper barrier laminate 1 is punched out with a punching die to form the bottom member 101 and the body material 102. Next, the bottom member 101 and the body member 102 are joined into a cup shape while being joined by a known cup molding machine. Further, when the separately prepared lid material 110 is joined to the upper opening of the body material 102 in a peelable manner and sealed, the paper barrier container 100 is completed. When the resin layer 40 in the paper barrier laminate 1 is formed of a heat-sealable resin, the bottom member 101 and the body member 102 can be easily joined by heat-sealing, so that the paper barrier container can be easily formed. can.

本実施形態の紙バリア容器において蓋材110は必須でなく、必要なければ設けられなくてもよい。また、蓋材110は、必ずしも本発明の紙バリア積層体で形成されなくてもよく、一部または全部が他のバリア性シート材料を用いて形成されてもよい。同様に、本発明の紙バリア容器においては、少なくとも一部に本発明の紙バリア積層体が用いられていれば、底部材101や胴材102の一部または全部が他のバリア性シート材料を用いて形成されてもよい。
また、紙バリア容器を形成する際、バリア層20の配置に特に制限はない。すなわち、バリア層20が紙基材10よりも紙バリア容器の内面側に配されてもよいし、バリア層20が紙基材10よりも外面側に配されてもよい。
The lid material 110 is not essential in the paper barrier container of the present embodiment, and may not be provided if it is not necessary. Further, the lid material 110 does not necessarily have to be formed of the paper barrier laminate of the present invention, and a part or all of the lid material 110 may be formed by using another barrier sheet material. Similarly, in the paper barrier container of the present invention, if at least a part of the paper barrier laminate of the present invention is used, a part or all of the bottom member 101 and the body material 102 can be made of another barrier sheet material. It may be formed using.
Further, when forming the paper barrier container, the arrangement of the barrier layer 20 is not particularly limited. That is, the barrier layer 20 may be arranged on the inner surface side of the paper barrier container with respect to the paper base material 10, or the barrier layer 20 may be arranged on the outer surface side with respect to the paper base material 10.

本実施形態の紙バリア積層体および紙バリア容器について、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。 The paper barrier laminate and the paper barrier container of the present embodiment will be further described with reference to Examples and Comparative Examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the specific contents of these examples.

まず、バリア層20を形成するための水系コーティング液の作製手順について説明する。 First, a procedure for producing an aqueous coating liquid for forming the barrier layer 20 will be described.

[水系コーティング液1の作製]
針葉樹クラフトパルプ30gを水600gに浸漬し、ミキサーにて分散させた。
分散後のパルプスラリーに、予め水200g中に溶解させたTEMPOを0.3g、NaBrを3g添加し、更に水で希釈し全体を1400mLとした。
系内を20℃に保ち、セルロース1gに対し10mmolになるよう次亜塩素酸ナトリウム水溶液を計りとり滴下した。
次亜塩素酸ナトリウム水溶液の滴下開始後、pHは低下を始めるが、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を随時滴下することにより、系のpHを10に保った。
4時間後、0.5N水酸化ナトリウム水溶液の滴下量が2.8mmol/gになったところでエタノールを30g添加し、反応を停止させた。
反応系に0.5N塩酸を添加し、pH2まで低下させた。酸化パルプをろ過し、0.01N塩酸または水で繰返し洗浄した後、酸化パルプを得た。
自動滴定装置(東亜ディーケーケー、AUT−701)を用いて0.1N水酸化ナトリウム水溶液により酸化パルプの電導度滴定を行ったところ、算出されたカルボキシ基の量は1.6mmol/gであった。
得られた酸化パルプを水で希釈し、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH9に調整して酸化パルプ1%懸濁液を得た。この懸濁液を2時間高速攪拌機で分散処理することで、CNFをバリア材として含む分散液としての水系コーティング液1を得た。
[Preparation of water-based coating liquid 1]
30 g of softwood kraft pulp was immersed in 600 g of water and dispersed with a mixer.
To the dispersed pulp slurry, 0.3 g of TEMPO previously dissolved in 200 g of water and 3 g of NaBr were added, and further diluted with water to make 1400 mL in total.
The inside of the system was kept at 20 ° C., and an aqueous sodium hypochlorite solution was weighed and added dropwise so as to have 10 mmol per 1 g of cellulose.
After the start of dropping the sodium hypochlorite aqueous solution, the pH started to decrease, but the pH of the system was kept at 10 by dropping a 0.5N sodium hydroxide aqueous solution at any time.
After 4 hours, when the dropping amount of the 0.5N sodium hydroxide aqueous solution reached 2.8 mmol / g, 30 g of ethanol was added to stop the reaction.
0.5N hydrochloric acid was added to the reaction system to reduce the pH to 2. Oxidized pulp was filtered and washed repeatedly with 0.01N hydrochloric acid or water to obtain oxidized pulp.
When the conductivity titration of the oxidized pulp was performed with a 0.1N sodium hydroxide aqueous solution using an automatic titrator (DKK-TOA, AUT-701), the calculated amount of carboxy group was 1.6 mmol / g.
The obtained oxidized pulp was diluted with water and adjusted to pH 9 with a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution to obtain a 1% suspension of oxidized pulp. By dispersing this suspension with a high-speed stirrer for 2 hours, an aqueous coating liquid 1 as a dispersion liquid containing CNF as a barrier material was obtained.

[水系コーティング液2の作製]
市販のポリビニルアルコール(PVA)(分子量10万、けん化度98%)の固形分4%水溶液を準備して、水系コーティング液2とした。
[Preparation of water-based coating liquid 2]
A commercially available 4% solid content aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA) (molecular weight 100,000, saponification degree 98%) was prepared and used as an aqueous coating solution 2.

[水系コーティング液3の作製]
上述の水系コーティング液1に、セルロースとPVAとの質量比が1:1となるように水系コーティング液2を混合した。さらに、マグネチックスターラーで3時間撹拌することにより、PVA添加セルロース微細繊維分散液としての水系コーティング液3を得た。
[Preparation of water-based coating liquid 3]
The water-based coating liquid 2 was mixed with the above-mentioned water-based coating liquid 1 so that the mass ratio of cellulose and PVA was 1: 1. Further, by stirring with a magnetic stirrer for 3 hours, an aqueous coating liquid 3 as a PVA-added cellulose fine fiber dispersion liquid was obtained.

[水系コーティング液1の評価]
CNFを含む水系コーティング液1を0.01%濃度まで希釈し、マイカ上に塗布して繊維形態をAFMにて観察した。そして、1本ずつ存在している任意の繊維10点の幅の平均を求め、これを平均繊維径とした。上記方法により算出した水系コーティング液1におけるCNFの平均繊維径は4nmであった。
[Evaluation of water-based coating liquid 1]
The aqueous coating solution 1 containing CNF was diluted to a concentration of 0.01%, applied onto mica, and the fiber morphology was observed by AFM. Then, the average width of 10 arbitrary fibers existing one by one was obtained, and this was used as the average fiber diameter. The average fiber diameter of CNF in the water-based coating liquid 1 calculated by the above method was 4 nm.

次に、接合強化層30を形成するための塗液の作製手順について説明する。 Next, a procedure for producing a coating liquid for forming the joint reinforcing layer 30 will be described.

[塗液1の調製]
ウレタン系アンカーコート剤(東洋モートン(株)製 AD−335AE、固形分率40重量パーセント(wt%))と、酢酸エチルとを5/95の質量比になるよう混合し、塗液1を得た。調製後の塗液1の固形分率は、2.0wt%であった。
[Preparation of coating liquid 1]
Urethane-based anchor coating agent (AD-335AE manufactured by Toyo Morton Co., Ltd., solid content 40% by weight (wt%)) and ethyl acetate are mixed so as to have a mass ratio of 5/95 to obtain a coating liquid 1. rice field. The solid content of the coating liquid 1 after preparation was 2.0 wt%.

[塗液2の調製]
ポリエチレンイミン系アンカーコート剤(東洋モートン(株)製 AD−372MW、NV7)と、水と、2−プロパノールとを15/40/45の質量比になるよう混合し、塗液2を得た。調製後の塗液2の固形分率は、1.05wt%であった。
[Preparation of coating liquid 2]
A polyethyleneimine-based anchor coating agent (AD-372MW, NV7 manufactured by Toyo Morton Co., Ltd.), water, and 2-propanol were mixed so as to have a mass ratio of 15/40/45 to obtain a coating liquid 2. The solid content of the coating liquid 2 after preparation was 1.05 wt%.

[塗液3の調製]
塗液2に使用したものよりも疎水性の高いポリエチレンイミン系アンカーコート剤((株)日本触媒製 ポリメントNK−380、NV30)と、4−メチル−2−ペンタノンとを10/90の質量比になるよう混合し、塗液3を得た。調製後の塗液3の固形分率は3.0wt%であった。
[Preparation of coating liquid 3]
A 10/90 mass ratio of a polyethyleneimine-based anchor coating agent (Polyment NK-380, NV30 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.), which has a higher hydrophobicity than that used for the coating liquid 2, and 4-methyl-2-pentanone. The mixture was mixed so as to obtain a coating liquid 3. The solid content of the coating liquid 3 after preparation was 3.0 wt%.

[塗液4の調製] [Preparation of coating liquid 4]

ポリブタジエン系アンカーコート剤(日本曹達(株)製 チタボンドT−180E、NV10)と、2−プロパノールとを10/90の質量比になるよう混合し、塗液4を得た。調製後の塗液4の固形分率は1.0wt%であった。 A polybutadiene anchor coating agent (Titabond T-180E, NV10 manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) and 2-propanol were mixed so as to have a mass ratio of 10/90 to obtain a coating liquid 4. The solid content of the coating liquid 4 after preparation was 1.0 wt%.

続いて、各実施例および比較例における紙バリア積層体および紙バリア容器の作製手順を示す。 Subsequently, the procedure for manufacturing the paper barrier laminate and the paper barrier container in each Example and Comparative Example will be shown.

[実施例1]
坪量260g/mの非コートカップ原紙を紙基材10とした。紙基材の一方の面に、バーコーターにて乾燥膜厚1000nmとなるように水系コーティング液1を塗布し、120℃のオーブンで5分間乾燥した。これにより、紙基材10の一方の面にバリア層20を形成した。
次に、バリア層20の上面に、バーコーターを用いて乾燥重量が0.03g/mになるように塗液1を塗布し、100℃のオーブンで1分間乾燥した。これによりバリア層20上に接合強化層30を形成した。塗液1のウェット膜厚は1.7μmであった。
次に、接合強化層30の上面にコロナ処理を施した後、LDPE樹脂(日本ポリエチレン(株)製 ノバテックLD LC520)を、押し出しラミネーションにより接合強化層30上に供給して樹脂層40を形成した。さらに、紙基材10の他方の面にコロナ処理を施した後、同一のLDPE樹脂を、押し出しラミネーションにより紙基材10上に供給して、他方の面上にも樹脂層40を形成した。バリア層20側の樹脂層40の厚みは30μmとし、バリア層20と反対側の樹脂層40の厚みは20μmとした。以上により、実施例1の紙バリア積層体を得た。尚、コロナ処理は層間の密着性を上げるために行う処理である。
また、実施例1の紙バリア積層体を抜き型で打ち抜いて底部材101および胴材102を作製し、バリア層20を内面側にしつつ、カップ成形機を用いて底部材101と胴材102とを組み立て接合することにより、実施例1の紙バリア容器を作製した。実施例1の紙バリア容器は、カップ状であり、容量は200mLである。
[Example 1]
The uncoated cup base paper having a basis weight of 260 g / m 2 was used as the paper base material 10. A water-based coating liquid 1 was applied to one surface of the paper substrate with a bar coater so as to have a dry film thickness of 1000 nm, and dried in an oven at 120 ° C. for 5 minutes. As a result, the barrier layer 20 was formed on one surface of the paper substrate 10.
Next, the coating liquid 1 was applied to the upper surface of the barrier layer 20 using a bar coater so that the dry weight was 0.03 g / m 2, and dried in an oven at 100 ° C. for 1 minute. As a result, the joint strengthening layer 30 was formed on the barrier layer 20. The wet film thickness of the coating liquid 1 was 1.7 μm.
Next, after corona treatment was applied to the upper surface of the bonded reinforcing layer 30, LDPE resin (Novatec LD LC520 manufactured by Japan Polyethylene Corporation) was supplied onto the bonded reinforcing layer 30 by extrusion lamination to form a resin layer 40. .. Further, after corona treatment was applied to the other surface of the paper substrate 10, the same LDPE resin was supplied onto the paper substrate 10 by extrusion lamination to form a resin layer 40 on the other surface as well. The thickness of the resin layer 40 on the barrier layer 20 side was 30 μm, and the thickness of the resin layer 40 on the opposite side of the barrier layer 20 was 20 μm. From the above, the paper barrier laminated body of Example 1 was obtained. The corona treatment is a treatment performed to improve the adhesion between layers.
Further, the paper barrier laminate of Example 1 is punched out with a punching die to produce a bottom member 101 and a body material 102, and the bottom member 101 and the body material 102 are formed by using a cup molding machine while the barrier layer 20 is on the inner surface side. The paper barrier container of Example 1 was produced by assembling and joining. The paper barrier container of Example 1 is cup-shaped and has a capacity of 200 mL.

[実施例2]
水系コーティング液2を塗布してバリア層20を形成した点を除き、実施例1と同様の手順で、実施例2の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。
[Example 2]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Example 2 were produced in the same procedure as in Example 1 except that the water-based coating liquid 2 was applied to form the barrier layer 20.

[実施例3]
水系コーティング液3を塗布してバリア層20を形成した点を除き、実施例1と同様の手順で、実施例3の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。
[Example 3]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Example 3 were produced in the same procedure as in Example 1 except that the water-based coating liquid 3 was applied to form the barrier layer 20.

[実施例4]
塗液2を塗布して接合強化層30を形成した点を除き、実施例1と同様の手順で、実施例4の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。塗液2のウェット膜厚は3.2μmであった。
[Example 4]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Example 4 were produced in the same procedure as in Example 1 except that the coating liquid 2 was applied to form the bonding reinforcing layer 30. The wet film thickness of the coating liquid 2 was 3.2 μm.

[実施例5]
塗液3を塗布して接合強化層30を形成した点を除き、実施例1と同様の手順で、実施例5の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。塗液3のウェット膜厚は1.3μmであった。
[Example 5]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Example 5 were produced in the same procedure as in Example 1 except that the coating liquid 3 was applied to form the bonding reinforcing layer 30. The wet film thickness of the coating liquid 3 was 1.3 μm.

[実施例6]
塗液4を塗布して接合強化層30を形成した点を除き、実施例1と同様の手順で、実施例6の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。塗液4のウェット膜厚は3.8μmであった。
[Example 6]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Example 6 were produced in the same procedure as in Example 1 except that the coating liquid 4 was applied to form the bonding reinforcing layer 30. The wet film thickness of the coating liquid 4 was 3.8 μm.

[比較例1]
バリア層20上に接合強化層を形成しなかった点を除き、実施例1と同様の手順で、比較例1の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。
[Comparative Example 1]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Comparative Example 1 were produced in the same procedure as in Example 1 except that the bonding reinforcing layer was not formed on the barrier layer 20.

[比較例2]
バリア層20上に接合強化層を形成しなかった点を除き、実施例2と同様の手順で、比較例2の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。
[Comparative Example 2]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Comparative Example 2 were produced in the same procedure as in Example 2 except that the joint reinforcing layer was not formed on the barrier layer 20.

[比較例3]
バリア層20上に接合強化層を形成しなかった点を除き、実施例3と同様の手順で、比較例3の紙バリア積層体および紙バリア容器を作製した。
[Comparative Example 3]
The paper barrier laminate and the paper barrier container of Comparative Example 3 were produced in the same procedure as in Example 3 except that the bonding reinforcing layer was not formed on the barrier layer 20.

各実施例および比較例の紙バリア積層体および紙バリア容器を用いて、以下に示す評価を行った。 The following evaluations were performed using the paper barrier laminates and paper barrier containers of each Example and Comparative Example.

[バリア層と樹脂層との接合強度の評価]
各実施例および各比較例の紙バリア積層体を、幅15mm×長さ10cmの短冊状に切り抜き、試験片を作製した。各例の試験片に対して、JIS−K−7127に準拠して、引張り速度300mm/minでT字剥離を行って、樹脂層の剥離強度(N/15mm)を測定した。剥離強度測定後の試験片をo−トルイジンブルーの1%希釈液を用いて染色した。この液はCNFのカルボキシル基を紫色、紙を青にそれぞれ染色できるため、密着強度測定後の剥離面の染色を行う事で剥離の生じた層間を特定する事ができる。
紙基材の厚さ方向中間部で剥離が生じているものについては、バリア層20と樹脂層40との界面で剥離が生じる前に紙基材が破壊されているため、バリア層20と樹脂層40との接合がより強固であると言える。
[Evaluation of joint strength between barrier layer and resin layer]
The paper barrier laminates of each example and each comparative example were cut out into strips having a width of 15 mm and a length of 10 cm to prepare test pieces. The test pieces of each example were subjected to T-shaped peeling at a tensile speed of 300 mm / min in accordance with JIS-K-7127, and the peel strength (N / 15 mm) of the resin layer was measured. The test piece after the peel strength measurement was stained with a 1% diluted solution of o-toluidine blue. Since this liquid can dye the carboxyl group of CNF in purple and the paper in blue, it is possible to identify the layers where peeling has occurred by dyeing the peeled surface after measuring the adhesion strength.
For those in which peeling occurs in the middle portion of the paper base material in the thickness direction, the barrier layer 20 and the resin are broken because the paper base material is destroyed before the peeling occurs at the interface between the barrier layer 20 and the resin layer 40. It can be said that the bond with the layer 40 is stronger.

[酸素透過度(等圧法)(cm/m・day・Pa)]
酸素透過度測定装置MOCON(OX−TRAN2/21、モダンコントロール社製)を用いて、30℃、40%RH(相対湿度)、及び30℃、90%RHの雰囲気下で、各実施例および各比較例の紙バリア積層体について酸素透過度を測定した。
各雰囲気下における測定値を示すとともに、40%RHにおける酸素透過度を「A」、90%RHにおける酸素透過度を「B」として、B/Aを高湿環境による酸素バリア性の劣化の指標とした。B/Aが5以下、かつBが50cm/m・day・Pa以下の場合に、高湿環境による酸素バリア性の劣化が十分抑制されたと定義した。
[Oxygen permeability (isopressure method) (cm 3 / m 2・ day ・ Pa)]
Each Example and each in an atmosphere of 30 ° C., 40% RH (relative humidity), and 30 ° C., 90% RH using an oxygen permeability measuring device MOCON (OX-TRAN2 / 21, manufactured by Modern Control). The oxygen permeability of the paper barrier laminate of the comparative example was measured.
The measured values under each atmosphere are shown, the oxygen permeability at 40% RH is "A", the oxygen permeability at 90% RH is "B", and B / A is an index of deterioration of oxygen barrier property due to a high humidity environment. And said. It was defined that when the B / A was 5 or less and the B was 50 cm 3 / m 2 · day · Pa or less, the deterioration of the oxygen barrier property due to the high humidity environment was sufficiently suppressed.

[紙バリア容器の酸素バリア性評価]
各実施例および各比較例の紙バリア容器に、脱酸素処理を行った純水200mLを充填した後、酸素バリア性を有する蓋材(ポリエチレン30μm/アルミ9μm/PET38μm)をヒートシールで接合して密封し、5℃環境下で14日間保存した。保存後、蓋材を開封して速やかに純水中の溶存酸素濃度を測定した。
[Oxygen barrier property evaluation of paper barrier container]
The paper barrier containers of each example and each comparative example are filled with 200 mL of deoxidized pure water, and then a lid material having an oxygen barrier property (polyethylene 30 μm / aluminum 9 μm / PET 38 μm) is joined by heat sealing. It was sealed and stored in a 5 ° C environment for 14 days. After storage, the lid material was opened and the dissolved oxygen concentration in pure water was immediately measured.

結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.

Figure 0006988068
Figure 0006988068

表1に示すように、バリア層と樹脂層との間に接合強化層を備えない比較例1〜3では、バリア層と樹脂層との界面で剥離が起きた。また、酸素透過度については、B/Aの値が5以上であり、高湿環境によってバリア性が著しく劣化した。 As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 3 in which the bonding reinforcing layer was not provided between the barrier layer and the resin layer, peeling occurred at the interface between the barrier layer and the resin layer. Regarding oxygen permeability, the B / A value was 5 or more, and the barrier property was significantly deteriorated by the high humidity environment.

一方、バリア層と樹脂層との間に接合強化層を備える実施例1〜6では、バリア層と樹脂層との界面で剥離が生じずに紙基材が破壊され、接合強度が向上していることが示された。酸素透過度については、B/Aの値がいずれも5以下、かつBが50cm/m・day・Pa以下であり、水溶性のバリア材を用いたバリア層であっても、高湿環境によるガスバリア性の劣化が十分抑制されていた。より疎水性の高い材料を接合強化層に含有する実施例1〜3、および5では、B/A値がより小さく、高湿環境によるバリア性劣化抑制効果がさらに優れていた。 On the other hand, in Examples 1 to 6 in which the bonding reinforcing layer is provided between the barrier layer and the resin layer, the paper base material is destroyed without peeling at the interface between the barrier layer and the resin layer, and the bonding strength is improved. It was shown to be. Regarding oxygen permeability, the B / A value is 5 or less, and B is 50 cm 3 / m 2 · day · Pa or less, and even if the barrier layer uses a water-soluble barrier material, it is highly humid. Deterioration of gas barrier property due to the environment was sufficiently suppressed. In Examples 1 to 3 and 5 in which a material having a higher hydrophobicity was contained in the joint reinforcing layer, the B / A value was smaller, and the effect of suppressing the deterioration of the barrier property due to the high humidity environment was further excellent.

各実施例の紙バリア容器では、比較例の紙バリア容器に比べて、充填された純水の保存後における溶存酸素濃度が低かった。これは、実施例の紙バリア積層体が高い耐水性を有しているため、液状内容物を保存してもバリア性の劣化が起きにくいことによるものと考えられた。 In the paper barrier container of each example, the dissolved oxygen concentration after storage of the filled pure water was lower than that of the paper barrier container of the comparative example. It is considered that this is because the paper barrier laminate of the example has high water resistance, and therefore the deterioration of the barrier property is unlikely to occur even if the liquid contents are stored.

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。 Although one embodiment and the examples of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments and the like, and various components thereof are used without departing from the spirit of the present invention. It is possible to make or delete changes to.

例えば、上記実施形態における紙基材10の他方の面10bのように、紙基材上にバリア層を介さず樹脂層が形成される場合、紙基材と樹脂層との間に接合強化層が設けられてもよい。 For example, when the resin layer is formed on the paper base material without the barrier layer as in the other surface 10b of the paper base material 10 in the above embodiment, the bonding reinforcing layer is formed between the paper base material and the resin layer. May be provided.

また、本発明のバリア積層体には、上述した各層に加えて、所望の意匠効果や情報等を付与する印刷層や、帯電防止層等が必要に応じて設けられてもよい。 Further, in addition to the above-mentioned layers, the barrier laminate of the present invention may be provided with a printing layer, an antistatic layer, or the like to which a desired design effect, information, or the like is imparted, as necessary.

1 紙バリア積層体
10 紙基材
20 バリア層
30 接合強化層
40 樹脂層
100 紙バリア容器
1 Paper barrier laminate 10 Paper base material 20 Barrier layer 30 Bonding reinforcement layer 40 Resin layer 100 Paper barrier container

Claims (7)

紙基材と、
前記紙基材の一方の面に形成され、水を主成分とする媒体に溶融又は分散可能なバリア材を含有するバリア層と、
前記バリア層上に形成された接合強化層と、
前記接合強化層上に形成された樹脂層と、
備え、
前記バリア材は、天然セルロースを微細化して得られるセルロースナノファイバーであり、
前記接合強化層は、ポリエチレンイミン系アンカーコート剤またはポリブタジエン系アンカーコート剤からなる、
紙バリア積層体。
Paper substrate and
A barrier layer formed on one surface of the paper substrate and containing a barrier material that can be melted or dispersed in a medium containing water as a main component,
The joint strengthening layer formed on the barrier layer and
The resin layer formed on the joint reinforcing layer and
Equipped with
The barrier material is cellulose nanofiber obtained by refining natural cellulose.
The joint reinforcing layer is made of a polyethyleneimine-based anchor coating agent or a polybutadiene-based anchor coating agent.
Paper barrier laminate.
前記バリア層は、前記接合強化層に含まれる成分を含有する、請求項1に記載の紙バリア積層体。 The paper barrier laminate according to claim 1, wherein the barrier layer contains a component contained in the joint reinforcing layer. 前記成分が疎水性材料である、請求項2に記載の紙バリア積層体。 The paper barrier laminate according to claim 2, wherein the component is a hydrophobic material. 前記セルロースナノファイバーは、セルロース質量あたり0.1mmol/g以上3.5mmol/g以下のカルボキシ基を有する、請求項1に記載の紙バリア積層体。 The paper barrier laminate according to claim 1 , wherein the cellulose nanofibers have a carboxy group of 0.1 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less per cellulose mass. 前記セルロースナノファイバーの平均繊維径が2nm以上1000nm以下である、請求項1または4に記載の紙バリア積層体。 The paper barrier laminate according to claim 1 or 4 , wherein the average fiber diameter of the cellulose nanofibers is 2 nm or more and 1000 nm or less. 前記バリア層の厚みが100nm以上2000nm以下である、請求項1から5のいずれか一項に記載の紙バリア積層体。 The paper barrier laminate according to any one of claims 1 to 5 , wherein the thickness of the barrier layer is 100 nm or more and 2000 nm or less. 請求項1から6のいずれか一項に記載の紙バリア積層体を用いて形成された、紙バリア容器。 A paper barrier container formed by using the paper barrier laminate according to any one of claims 1 to 6.
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