JP7110808B2 - 容器用原紙および該容器用原紙を用いた紙容器 - Google Patents
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Description
このような紙容器では、まず、上部が開放された略方形状の収容部を有する容器が製函される。次に、内容物である液体を筒状胴部の内部に充填し、その後、上部の開口の周囲に位置するパネルを折曲げ、対向面をヒートシールにより密封する。ヒートシールにより開口が封繊された紙容器は、一定の強度を有する。これにより、紙容器は、保存または運搬中に内容物を漏れない様に保持することができる。
そして、紙容器から内容物の液体を注ぎ出す際、上部の対向面が離反されて、注ぎ口が開口形成される。
また、特許文献2の紙容器では、ヒートシールされる領域の一部に易剥離領域が設けられている。
さらに、特許文献3の紙容器は、上部開口部のパネルを折曲げて形成される切妻屋根部に補強線が設けられている。
さらに、特許文献2に記載されたものでは、ヒートシールされる領域の一部に易剥離領域を設ける必要がある。易剥離領域は、所定の箇所に部分的に形成される。開封に必要とされる力を揃えるためには、易剥離領域の面積や形状を的確に調整しなければならない。このため、製函工程が煩雑なものとなる虞があった。
そして、特許文献3に記載されたものでは、切妻屋根部に補強線を形成しなければならない。このような補強線を形成するには、追加の工程が必要となる。また、補強線が切妻屋根部の外側面に設けられると、意匠性が低下してしまうといった問題があった。
そこで、本発明は、内容物の保持に必要とされる強度を確保しつつ、開封性を向上させることができる容器用原紙および該容器用原紙を用いた紙容器を提供することを目的とする。
基層に用いられる紙の繊維配向方向と直交する方向では、好ましくは、原紙のエルメンドルフ比引裂強度が6.5mN・m2/g以上、11.5mN・m2/g以下に設定される。
基層に用いられる紙の繊維配向方向では、好ましくは、剥離強度が3.5N以上7.8N以下に設定される。
基層に用いられる紙の繊維配向方向では、好ましくは、テーバー剛度が10mN・m以上30mN・m以下、に設定される。
基層に用いられる紙の繊維配向方向と直交する方向では、好ましくは、テーバー剛度が4mN・m以上15mN・m以下に設定される。
さらに好ましくは、紙容器であって、対向する一対の表層同士がヒートシールされた注ぎ口を有し、基層の繊維配向方向が、注ぎ口を開封する際に分離が進展する方向に沿うものがよい。
また、本発明の紙容器によれば、容器の注ぎ口を開封する際、基層に用いられている紙の繊維配向方向が開封動作の分離が進展する方向に沿う。このため、基層は容易に剥離かれて開封性が良好である。
図1および図2に示すように、紙容器としての紙パック容器100は、積層体からなる原紙(容器用原紙、以下単に原紙と記す)1を略方形形状に折曲げて製函されている。
[紙パック容器]
紙パック容器100は、図3に示す原紙1を折り曲げるとともに、糊代部分1aをヒートシールすることにより貼合わせて、角筒状に製函される。これにより、紙パック容器100は、内容物である液体を収容部101内に収容可能な密封容器となる。
収容部101の上部には、切妻屋根型(ゲーブルトップ状)とした頭頂部102が延設されている。
頭頂部102は、対向する原紙1の上部を内側に折込んで形成した山型折込部103と、山型折込部103を挟んで対向する一対の屋根パネル部104と、各屋根パネル部104の上縁に位置して、ヒートシールによって接合される接合面105とを含んでいる(図2参照)。
紙パック容器100の原紙1は、図4に示すように紙を主体とする基層3と、熱可塑性樹脂を主体として、基層3の表面側を被覆する表層8,8とを含む。そして、この実施形態の原紙1は、複数の層、すなわち、五層の基層3と二層の表層8,8とを有していて、合計七層となるように積層されている。
このうち、基層3は、厚さ方向でほぼ中央に位置する内層4と、この内層4の両側にそれぞれ積層される外層7,7とを有している。
さらに、外層7,7の表面側は、それぞれ表層8,8によって被覆されている。表層8,8は、熱可塑性樹脂としてのポリエチレン材料が用いられて構成されている。
表層8は、基層3に対してラミネート加工を施すことにより形成されたものであり、外層7の少なくとも一部にポリエチレンが含浸された状態で積層されている。注ぎ口106の周縁では、対向する表層8,8同士がヒートシールによって接着されている。
紙で構成された基層3内の厚さ方向の剥離強度は、外層7と表層8との間の剥離強度と比較して小さい。
紙は、抄紙機(紙を抄く機械)で、原材料であるパルプを一定方向に流しながら製造される。このため、原紙1では、内層4および外層7のそれぞれの層で進行方向に繊維の配向が揃いやすい。
この実施形態の内層4に用いられる紙の繊維配向方向MD(図3参照、以下、MD方向という。)は、外層7,7に用いられるMD方向と一致するように構成されている。また、内層4を構成する第1内層5の紙の繊維流れ方向(繊維の配向方向)は、第2内層6,6の繊維配向方向と同方向となるように構成されている。
原紙1の基層3部分の原材料であるパルプは、セルロースパルプを主成分とする。セルロースパルプには、特に制限はないが、強度の観点から化学パルプを含有することが好ましい。化学パルプとしては、特に限定されないが広葉樹クラフトパルプ(LKP)または針葉樹クラフトパルプ(NKP)を含有することが好ましい。
パルプ成分には、NKPおよびLKP以外のパルプ(以下、他のパルプと称す)を含んでいてもよい。他のパルプとしては、ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)等の機械パルプ、茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙から製造される離解古紙パルプ(DIP)、あるいはケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的にまたは機械的に製造されたパルプが挙げられる。NKPおよびLKPによるパルプ成分の合計質量に対して、他のパルプの含有量は、3質量%未満であることが好ましく、2質量%未満であることがより好ましく、1質量%未満であることがさらに好ましい。
晒されたパルプは、主に、LBKP(leaf bleached kraft pulp:広葉樹晒クラフトパルプ)とNBKP(needle bleached kraft pulp:針葉樹晒クラフトパルプ)とに大別される。
一般的には、LBKPの質量比率が大きくなるに従って、紙の強度が小さくなり、NBKPの質量比率が大きくなるに従って、紙の強度が大きくなる。
この実施形態では、外層7を構成するパルプ材に占めるNBKPの質量比率は、内層4を構成するパルプ材に占めるNBKPの質量比率以下である。
この実施形態の原紙1は、LBKP(L)とNBKP(N)とのN/Lの質量比率が内層4(第1内層5および第2内層6,6)で30/70、外層7で0/100である。なお、内層4は、パルプ材に占めるNBKPの割合が0質量%でもよいが、20質量%以上50質量%以下が好ましく、30質量%以上40質量%以下であればより好ましい。また、外層7は、パルプ材に占めるNBKPの割合が30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、0質量%であればより一層好ましい。
一般にパルプのフリーネスを大きくすれば、抄紙された製品の引裂強度、剥離強度及びテーバー剛度を大きくすることができる。
一方、フリーネスを小さくすれば、引裂強度、剥離強度及びテーバー剛度が小さくなってしまう。そこで、本発明者らは、抄紙された原紙1について十分小さな引裂強度と剥離強度を得ると同時に、液体紙容器として求められる性能(原紙1を液体紙容器へと製函し液体を注入した際に胴部が大きく膨れない等)を損なわないだけのテーバー剛度を得ることができる離解フリーネスについて検討を重ねた。その結果、基層3(内層4および外層7)の離解フリーネスが400~550mlcsfであれば好ましいことを見出した。
基層3の離解フリーネスは、450~550mlcsfであればより好ましく、500~550mlcsfであればさらに好ましい。
また、抄紙される前のセルロースパルプのフリーネスは、400~500mlcsfであればより好ましく、450~500mlcsfであればさらに好ましい。
なお、ここで離解フリーネスとは、原紙をJIS P 8220:2012の方法に従って離解されて得られたパルプスラリーを用いて、JIS P 8121:2012の方法に従って測定したカナディアンスタンダードフリーネスの値を指す。
また、離解フリーネスは、抄紙される前のセルロースパルプのフリーネスを調節して調整することができる。
原紙1の坪量は、200~400g/m2であることが好ましい。坪量が200g/m2未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる虞がある。一方、坪量が400g/m2を超えると、紙の剛性が高過ぎて、しなやかさが無くなり、開封性が悪くなる虞がある。また、コストが高くなる虞がある。
原紙1の紙厚は、250~500μmであることが好ましい。紙厚が500μmより厚いと、開封性を損ねる虞がある。一方、紙厚が250μm未満である場合は、容器としての必要な強度を確保することが難しくなる虞がある。
原紙1の密度は、0.760~0.780g/cm3であることが好ましく、0.762~0.778g/cm3であればより好ましく、さらに0.764g/cm3付近であるとなおよい。密度が0.780g/cm3より大きい場合は、紙厚を極端に薄くすることが必要となり、生産性が低下する虞がある。一方、密度が0.760g/cm3未満である場合は、容器としての必要な強度を確保することが難しくなる虞がある。
[エルメンドルフ比引裂強度]
この実施形態の原紙1は、基層3のMD方向では、エルメンドルフ比引裂強度が5.5mN・m2/g以上、10.0mN・m2/g以下に設定されている。
MD方向での原紙1のエルメンドルフ比引裂強度が5.5mN・m2/g未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる。一方、MD方向での原紙1のエルメンドルフ比引裂強度が10.0mN・m2/gを超えると、紙の強度が高過ぎて、剥離しづらくなり、開封性が悪くなる。原紙1のMD方向でのエルメンドルフ比引裂強度は、6.5mN・m2/g以上、9.5mN・m2/g以下であることがより好ましい。
なお、この実施形態の原紙1は、MD方向では、後述する剥離試験で測定される剥離強度が3.5N以上7.8N以下となるように設定されている。剥離強度は、4.0N以上7.0N以下であることがより好ましい。
さらに、原紙1は、MD方向では、テーバー剛度(JIS P8125:2000)が10mN・m以上、30mN・m以下となるように設定されている。MD方向のテーバー剛度が10mN・m未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる。一方、MD方向のテーバー剛度が30mN・mを超えると、紙の剛性が高過ぎて、しなやかさが無くなり、開封性が悪くなる。MD方向のテーバー剛度は、24mN・m以上、28mN・m以下であればより好ましい。
そして、原紙1は、基層3のCD方向では、テーバー剛度が4mN・m以上、15mN・m以下、となるように設定されている。CD方向のテーバー剛度が4mN・m未満であると、容器として必要とされる強度を得にくくなる。一方、CD方向のテーバー剛度が15mN・mを超えると、紙の剛性が高過ぎて、しなやかさが無くなり、開封性が悪くなる。CD方向のテーバー剛度は7mN・m以上、13mN・m以下であればより好ましい。
MD方向は、注ぎ口106を開封する際の剥離方向F2(図1参照)に沿わせるように構成されている。
従来から知られている剥離強度測定方法(JIS Z 0238:1998 ヒートシール軟包装袋及び判剛性容器の試験方法)は、ヒートシール強度の測定方法として用いられる。
この点を考慮し、本発明者は、紙容器のような剛性をもつ試験体に適した剥離試験を発案した。
まず、短冊状の一対の原紙1,1同士をヒートシールにより貼合わせた試験体200を準備する(ステップ1)。この剥離試験では、一対の原紙1,1のサンプルを重ね合せるとともに、原紙1,1の一端部1d,1dを含む所定範囲(一端から距離bの範囲)をヒートシールにて貼合わせた試験体200を使用する。
原紙1,1には、ヒートシールで接合された一端部1d,1dとは反対側の他端部1e,1eに引き裂き力F11を作用させる入力部1b,1bがそれぞれ設定されている。
次に、原紙1,1の紙面内外方向に向けて垂直に引き離す力を入力部1b,1bに加える(ステップ2)。
ここでは、前提条件として、サンプルの展長長さaと、ヒートシールの長さbと、掴み幅cと、引張り速度dとを規定した。例えば、サンプルの展長長さa=15~25cm、ヒートシールの長さb=1.5~3.5cm、掴み幅c=2.5~3.0cm、サンプルを離反方向に剥ぎ離す際の引張り速度d=1000cm/minおよび入力部1bからヒートシールまでの寸法(e=4.5~10cm)を予め設定することが望ましい。
落下試験は、水を入れて密封した紙パック容器100を30cmの高さから2回落下させた。そして、紙パック容器100に水の漏れが無ければ○、水漏れがあれば×とした。
この結果、原紙1のMD方向では、エルメンドルフ比引裂強度が5.5mN・m2/g以上、原紙1のMD方向と直交するCD方向では、エルメンドルフ比引裂強度が6.5mN・m2/g以上であれば、紙パック容器100の内容物の保持に必要とされる強度を損なうことがないことがわかる。
また、紙のMD方向の剥離強度が3.5N以上、好ましくは、4.0N以上であれば、紙パック容器100の内容物の保持に必要とされる強度を損なうことがないことがわかる。
開封性の官能評価試験は、製函後の紙パック容器100を、評価者の手により開封する試験である。容易に開封することができた場合には、開封性が良好であるとして○、開封性が良好でない場合は×とした。
この結果、紙のMD方向のエルメンドルフ比引裂強度が10.0mN・m2/g以下、好ましくは、9.5mN・m2/g以下となっている場合には、評価者による開封性の評価が良好であり、11.4mN・m2/gを超えていると良好でないことがわかった。
また、紙のMD方向の剥離強度が7.8N以下、好ましくは、6.0N以下である場合には、評価者による開封性の評価が良好であり、7.8Nを超えていると良好ではないことがわかった。
このため、紙パック容器100の注ぎ口106の開封性の良否は、評価者による開封性の評価と相関するエルメンドルフ比引裂強度及び剥離強度を用いることにより、客観的な数値として評価することができる。
さらに、CD方向について見た場合は、エルメンドルフ比引裂強度が11.5mN・m2/g以下であると開封性が良好となることがわかった。よって、紙のCD方向のエルメンドルフ比引裂強度は11.5mN・m2/g以下が好ましく、11.0mN・m2/g以下がより好ましい。
すなわち、搬送または保管に必要とされる強度を保てる範囲で、容易に開封できる値まで原紙1のエルメンドルフ比引裂強度を下げる調整を行うことにより、強度と開封性とを両立させることができる。
これにより、内容物の保持に必要とされる強度を損なうことがなく、開封性に関する官能評価試験でも良好な開封性となる。
液体等を収容した紙パック容器100の側面には、液体の圧力(側圧)が作用するが、この圧力に耐え得る紙パック容器100を得るためには、収容部101の長手方向h(図1参照)のエルメンドルフ比引裂強度を短手方向のエルメンドルフ比引裂強度よりも大きくすることが望ましい。原紙1においては、MD方向のエルメンドルフ比引裂強度よりもCD方向のエルメンドルフ比引裂強度が大きいことから、図1に示すように、容器の長手方向hと原紙1のCD方向とを一致させることが好ましい。このようにすると、紙パック容器100において、内容物を保持できる所望の強度を得られる。
基層3のMD方向は、開封動作の際に紙の分離が進展する方向LDに沿っている。このため、ヒートシールにより接着される側の第2内層6と外層7との間、若しくはヒートシール側の外層7部分において紙(基層3)を容易に分離することができる。
たとえば、図5に示すように、紙パック容器100の注ぎ口106が開封された状態では、一方の原紙1(図5において上側の原紙1)のヒートシール側の外層7が第2内層6から分離し、一方の原紙1の外層7と表層8とが他方の原紙に残留することになる。この場合でも、一方の原紙1には、複数の層から構成されている内層4と一つの外層7とが残留する。このため、注ぎ口106の周囲は、所望の強度を維持することができ、補強等を必要としない。したがって、外観品質を低下させることがない。
したがって、安定した品質の原紙1が提供されると共に、外層7を被覆する表層8が平滑化されて、表層8に施される印刷を良好なものとすることができる。
また、この紙パック容器100は、リブパネルを形成する液体容器とは異なり、形状寸法の相違に適合させた専用の製函機を必要としない。このため、この実施形態の原紙1を用いると、一般的な製函工程で、かつ、標準的な規格の紙パック容器100として製造でき、輸送または陳列の際の利便性が向上する。
また、実施形態の紙パック容器100は、基層3のMD方向を分離が進展する方向LDに沿わせている。このため、紙パック容器100の注ぎ口106を開封する際、基層3は容易に剥離して、開封性が良好である。
このように、原紙1のCD方向における原紙1のエルメンドルフ比引裂強度を適切に設定すると、紙パック容器100の強度を損なうことなく、開封性を向上させることができる。
3 基層
8 表層
100 紙パック容器(紙容器)
101 収容部
105 接合面
106 注ぎ口
Claims (6)
- 内層および当該内層の両側に積層される外層を備えた紙を主体とする基層と、
熱可塑性樹脂を主体として、前記基層の表面側を被覆する表層とを含む容器用原紙であって、
前記表層がポリエチレンであり、
前記基層を構成するパルプ材は、離解フリーネスが400~550mlcsfであり、 坪量が200g/m 2 ~400g/m 2 であり、密度が0.76~0.78g/cm 3 であり、
前記内層を構成するパルプ材に占める針葉樹晒クラフトパルプ材の質量比率が、40質量%以下であり、
前記外層を構成するパルプ材に占める針葉樹晒クラフトパルプ材の質量比率が、前記内層を構成するパルプ材に占める針葉樹晒クラフトパルプ材の質量比率以下かつ30質量%以下であり、
前記基層に用いられる紙の繊維配向方向では、エルメンドルフ比引裂強度が5.5mN・m2/g以上、10.0mN・m2/g以下に設定されていることを特徴とする容器用原紙。 - 前記基層に用いられる紙の繊維配向方向と直交する方向では、エルメンドルフ比引裂強度が6.5mN・m2/g以上、11.5mN・m2/g以下に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の容器用原紙。
- 前記基層に用いられる紙の繊維配向方向では、剥離強度が3.5N以上7.8N以下となるように設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の容器用原紙。
- 前記基層に用いられる紙の繊維配向方向では、テーバー剛度が10mN・m以上30mN・m以下、となるように設定されていることを特徴とする請求項1~請求項3のうちいずれか一項に記載の容器用原紙。
- 前記基層に用いられる紙の繊維配向方向と直交する方向では、テーバー剛度が4mN・m以上15mN・m以下、となるように設定されていることを特徴とする請求項1~請求項4のうちいずれか一項に記載の容器用原紙。
- 請求項1~請求項5のうちいずれか一項に記載の容器用原紙を用いた紙容器であって、
対向する一対の前記表層同士がヒートシールされた注ぎ口を有し、
前記基層に用いられている紙の繊維配向方向を、前記注ぎ口を開封する際に分離が進展する方向に沿わせたことを特徴とする紙容器。
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