(57)【要約】【課題】  その目的は、環境への負荷を低減し、さらには省資源、循環型社会へ近づけるバイオマス樹脂を含む層の加工性がよく、また紙絞りトレーや紙カップなどの紙容器の製造では従来設備で製造できる紙積層体を提供する。【解決手段】  紙基材２１にバイオマス樹脂と合成樹脂の混練物からなる樹脂層２３を有し、好ましくは前記合成樹脂がエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン、アイオノマーのいずれか又はその組み合わせであり、前記バイオマス樹脂がポリ乳酸系樹脂であり、バイオマス樹脂と合成樹脂の配合割合が質量基準で５０〜７５：５０〜２５であり、上記樹脂層２３が樹脂温度２３０〜２７０℃で押出ラミネション法で紙基材２１へ積層されてなり、厚さが２０〜１００μｍであることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙基材と、該紙基材の少なくとも片面にバイオマス樹脂を含む合成樹脂層を有する積層体において、前記合成樹脂層がバイオマス樹脂と合成樹脂の混練物であることを特徴とする積層体。
【請求項２】
前記合成樹脂がエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン、アイオノマーのいずれか又はその組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
上記バイオマス樹脂がポリ乳酸系樹脂であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の積層体。
【請求項４】
バイオマス樹脂と合成樹脂の配合割合が質量基準で５０〜７５：５０〜２５であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
【請求項５】
上記樹脂層が押出ラミネション法で紙基材へ積層されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層体。
【請求項６】
押出しラミネーション法の温度条件が、樹脂温度２３０〜２７０℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層体。
【請求項７】
押出しの厚さが２０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層体。
【請求項８】
上記紙基材がクラフトパルプと、ロジン及び／又はアルキルケテンダイマーのサイズ剤を含み、配合割合が質量基準でクラフトパルプ：サイズ剤＝１００：０．１５〜１．５であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙積層体に関し、さらに詳しくは、環境への負荷を低減し、さらには省資源、循環型社会、地球温暖化防止、農業の活性化などのために、バイオマス樹脂を用いた紙積層体に関するものである。
【０００２】
本明細書において、配合を示す「比」、「部」、「％」などは特に断わらない限り質量基準であり、「／」印は一体的に積層されていることを示す。また、「バイオマス」は「生物由来」、「バイオマス樹脂」は「植物由来の樹脂」、「ＬＤＰＥ」は「低密度ポリエチレン」、「ＥＭＡＡ」は「エチレン−メタクリル酸共重合体」、「ＰＥＩ」は「ポリエチレンイミン」、「ＰＥＴ」は「２軸延伸ポリエチレンテレフタレート」、「ＯＮ」は「２軸延伸ポリアミド」の略語、機能的表現、通称、又は業界用語である。
【背景技術】
【０００３】
（主なる用途）本発明の紙積層体から製造されてなる紙カップや紙絞りトレーなどの紙容器の主なる用途としては、ジュース、清涼飲料及びアルコールなどの飲料、アイスクリーム、冷菓及びヨーグルトなどの液状、粘調状、固形分を含む液状食品の容器などで、環境への負荷を低減し、さらには省資源、循環型社会、地球温暖化防止、農業の活性化なども標榜したものである。しかしながら、環境への負荷を低減し、さらには省資源、循環型社会、地球温暖化防止、農業の活性化などを必要とする用途であれば、特に限定されるものではない。
【０００４】
（背景技術）液状、粘調状、固形分を含む液状食品の容器などの用いる紙容器は、防水性を要し、紙容器の内面に樹脂層、通常ポリエチレンやワックスが積層されている。紙カップは通常１回限りの使い捨て廃棄されるので、ゴミの量が増し、殆ど分解されないので残留し、環境への負荷が大きい、また投棄された樹脂類により、景観が損なわれ、生物系の生活環境が破壊されるなどの問題もある。そこで、生物資源を利用したバイオマス材料の使用が好ましい。本明細書では特に植物由来の樹脂をバイオマス樹脂と呼称する。該バイオマス樹脂であれば、使用後に焼却されても炭酸ガスを経て植物へ、また、コンポスト処理などを経て再び植物へ、該植物からバイオマス樹脂へと循環型社会へ近づき、炭酸ガスの排出を抑制し地球温暖化防止、農業の活性化などにも効果的であり、石油資源を使用しないので省資源でもある。従って、バイオマス樹脂を用いた紙積層体としては、環境への負荷を低減し、さらには省資源、循環型社会へ近づくバイオマス樹脂を用いても、該バイオマス樹脂を含む層の成膜加工適性がよく積層体とすることができ、また紙カップや紙絞りトレーなどの紙容器の製造では従来設備で、容易に低コストで、大量製造できることが求められている。
【０００５】
（先行技術）従来、バイオマス樹脂の１つである生分解性材料として、ポリ乳酸又はその誘導体のみを用いた生分解性複合材料が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、生分解性複合材料自身に関するものであり、生分解性複合材料の製造は塗布して熱プレスで大量量産には不向きであり、また、生分解性複合材料を容器などの実使用形態への加工方法については記載も示唆もされていない。
また、乳酸系樹脂（成分（Ａ））及びエチレン・不飽和カルボン酸共重合体（成分（Ｂ））、並びに／又は、エチレン・不飽和カルボン酸共重合体のアイオノマー成分（Ｃ））を含んでなる乳酸系樹脂組成物を含んでなる層と紙層を含んで構成される紙積層体が知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、紙基材へより高速で樹脂層を押出ラミネション法で積層する際に未だ不足であるという欠点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３３４４４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記のような問題点を解消するために、本発明者らは鋭意研究を進め、本発明の完成に至ったものである。その目的は、環境への負荷を低減し、さらには省資源、循環型社会へ近づくバイオマス樹脂を用いても、該バイオマス樹脂を含む層の加工性がよくより高速で積層体とすることができ、また紙カップや紙絞りトレーなどの製造では、従来設備で、容易に製造できる紙積層体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係わる紙積層体は、紙基材と、該紙基材の少なくとも片面にバイオマス樹脂を含む樹脂層を有する積層体において、前記樹脂層がバイオマス樹脂と合成樹脂の混練物であるように、したものである。
請求項２の発明に係わる紙積層体は、前記合成樹脂がエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン、アイオノマーのいずれか又はその組み合わせであるように、したものである。
請求項３の発明に係わる紙積層体は、上記バイオマス樹脂がポリ乳酸系樹脂であるように、したものである。
請求項４の発明に係わる紙積層体は、バイオマス樹脂と合成樹脂の配合割合が質量基準で５０〜７５：５０〜２５であるように、したものである。
請求項５の発明に係わる紙積層体は、上記樹脂層が押出ラミネション法で紙基材へ積層されてなるように、したものである。
請求項６の発明に係わる紙積層体は、押出しラミネーション法の温度条件が、樹脂温度２３０〜２７０℃であるように、したものである。
請求項７の発明に係わる紙積層体は、押出しの厚さが２０〜１００μｍであるように、したものである。
請求項８の発明に係わる紙積層体は、上記紙基材がクラフトパルプと、ロジン及び／又はアルキルケテンダイマーのサイズ剤を含み、配合割合が質量基準でクラフトパルプ：サイズ剤＝１００：０．１５〜１．５であるように、したものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の本発明によれば、環境への負荷を低減し、さらには省資源、循環型社会へ近づくバイオマス樹脂を用いても、該バイオマス樹脂を含む層の成膜加工適性がよく積層体とすることができ、また紙カップや紙絞りトレーなどの紙容器の製造では従来設備で、容易に低コストで、大量製造できる紙積層体が提供される。
請求項２の本発明によれば、請求項１の効果に加えて、成膜加工適性がよりよい積層体とすることができる紙積層体が提供される。
請求項３の本発明によれば、請求項１〜２の効果に加えて、環境への負荷をより低減できる紙積層体が提供される。
請求項４の本発明によれば、請求項１〜３の効果に加えて、環境への負荷をより低減でき成膜加工適性がよりよい積層体とすることができる紙積層体が提供される。
請求項５の本発明によれば、請求項１〜４の効果に加えて、バイオマス樹脂を含む層の成膜加工をより高速でより効率よく積層することができる紙積層体が提供される。
請求項６の本発明によれば、請求項１〜５の効果に加えて、さらに成膜加工適性がよりよい積層体とすることができる紙積層体が提供される。
請求項７の本発明によれば、請求項１〜６の効果に加えて、さらに成膜加工適性がよりよい積層体とすることができる紙積層体が提供される。
請求項８の本発明によれば、請求項１〜７の効果に加えて、より強度があり、耐水性の紙カップや紙絞りトレーなどが製造できる紙積層体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本発明の１実施例を示す紙積層体の断面図である。
図２は、本発明の１実施例を示す紙カップの斜視図である。
図３は、図１のＡＡ‘断面図である。
図４は、図１のＢＢ‘断面図である。
図５は、本発明の１実施例を示す紙絞りトレーの断面及び平面図である。
図６は、本発明の１実施例を示す紙容器の斜視図である。
【００１１】
本発明の紙積層体２０は、紙基材２１の少なくとも片面にバイオマス樹脂を含む樹脂層２３を有し、前記樹脂層がバイオマス樹脂と合成樹脂の混練物であり、紙基材２１／樹脂層２３、又は樹脂層２３／紙基材２１／樹脂層２３の層構成である。また、好ましくは、前記合成樹脂がエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン、アイオノマーのいずれか又はその組み合わせであり、前記バイオマス樹脂がポリ乳酸系樹脂であり、バイオマス樹脂と合成樹脂の配合割合が質量基準で５０〜７５：５０〜２５であり、上記樹脂層が押出ラミネション法で紙基材へ積層されてなり、押出しラミネーション法の温度条件が、樹脂温度２３０〜２７０℃であり、押出しの厚さが２０〜１００μｍであり、さらに、紙基材２１がクラフトパルプと、ロジン及び／又はアルキルケテンダイマーのサイズ剤を含み、配合割合が質量基準でクラフトパルプ：サイズ剤＝１００：０．１５〜１．５とする。
【００１２】
（紙基材）紙基材としては、具体的には、賦型性、耐屈曲性、剛性等を持たせるものであり、例えば、晒または未晒の紙、板紙、加工紙等の紙基材などがあるが、伸縮性があり紙カップ製造適性のよいカップ原紙などが例示できる。また、該紙基材には各種の添加剤など含有していてもよい。紙基材としては、坪量約８０〜６００ｇ／ｍ2位のもの、好ましくは、坪量約１００〜４５０ｇ／ｍ2位のものを使用することが望ましい。
【００１３】
紙基材としては、クラフトパルプと、ロジン及び／又はアルキルケテンダイマーのサイズ剤を含みことが、紙カップに強度を与え、高サイズ度で好ましく、内容物などが滲み込みにくい点で好ましい。その配合割合は質量基準でクラフトパルプ：サイズ剤＝１００：０．１５〜１．５程度である、この範囲未満ではサイズ度が不足し内容物などが滲み込みやすく、この範囲を超えるとサイズ度が高過ぎてバイオマス樹脂を含む樹脂層との接着性が低下する。
【００１４】
（樹脂層）樹脂層としてはバイオマス樹脂と合成樹脂の混練物からなる樹脂組成物でり、特に指定はないが、質量基準でバイオマス樹脂：他の樹脂＝１０〜９０：９０〜１０程度が好ましく、さらに好ましくは５０〜７５：５０〜２５である。合成樹脂成分としては特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、該ポリオレフィン系樹脂としてはＬＤＰＥ、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体やカルボン酸をグラフト重合した酸変性ポリオレフィン、アイオノマーなどが混練性のよい点で好ましい。また、樹脂層を構成するバイオマス樹脂と合成樹脂からなる樹脂組成物に加えて、着色剤、顔料、体質顔料、充填剤、滑剤、可塑剤、界面活性剤、増量剤などの添加剤を加えてもよい。
【００１５】
（バイオマス樹脂）バイオマス樹脂としては、澱粉、ポリ乳酸系樹脂、微生物産生ポリエステル、脂肪族又は芳香族ポリエステルなどがある。バイオマス樹脂には生分解するもの、生分解しないものなどがあるが、いずれでもよく、好ましくは生分解性の樹脂であり、特に好ましくは生分解性や強度の点でポリ乳酸系樹脂である。
【００１６】
（ポリ乳酸系樹脂）ポリ乳酸系樹脂とは、モノマーの質量に換算して、乳酸成分を５０重量％以上含めばよく、例えば、ポリ乳酸、乳酸と他の脂肪族ヒドロキシカルボン酸との共重合体、乳酸と脂肪族多価アルコールと脂肪族多塩基酸との共重合体、前記いずれかの組み合わせによる混合物などが例示できる。乳酸としては、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸、ＤＬ−乳酸又はそれらの混合物、又は、乳酸の環状２量体であるラクタイドなどがある。具体的には、三井化学社により製造されるポリ乳酸樹脂「レイシア」（商品名）が例示でき、その銘柄としては、例えば、Ｈ−１００、Ｈ−４００、Ｈ−４４０、Ｈ−３６０、Ｈ−２８０、１００Ｊ、Ｈ−１００Ｅ、Ｍ−１５１Ｓ  Ｑ０４、Ｍ１５１Ｓ  Ｑ５２などがある。
【００１７】
（合成樹脂）バイオマス樹脂に混合する合成樹脂としては限定されないが、ヒートシール性のあるポリオレフィン系樹脂、又はその変性体が好ましい。例えば、ＬＤＰＥ、Ｌ―ＬＤＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、オレフィンと他のモノマーとの共重合体であるエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン、アイオノマーが含まれるが、その中で、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン、アイオノマーのいずれか又はその組み合わせがより好ましい。それぞれの詳細について以下に記す。
【００１８】
（エチレンー不飽和カルボン酸共重合体）エチレン−不飽和カルボン酸共重合体としては、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）があり、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体中の不飽和カルボン酸単位含有量としては、２〜２５重量％、特に５〜２０重量％が好ましい。
（エチレンー不飽和カルボン酸エステル共重合体）エチレン−不飽和カルボン酸共重合体としては、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）などがある。
（酸変性ポリオレフィン）酸変性ポリオレフィンとしてはポリエチレン若しくはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂などがある。
（アイオノマー）アイオノマーとしては、側鎖イオン基が存在するもの、両末端のカルボン酸基が金属イオンで中和したもの、主鎖に陽イオンに陰イオンが結合したものなどがあるが、特に限定されない。例えば、エチレン−メタクリル酸共重合体アイオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体アイオノマー、プロピレン−メタクリル酸共重合体アイオノマー、プロピレン−アクリル酸共重合体アイオノマー、ブチレン−アクリル酸共重合体アイオノマー、エチレン−ビニルスルホン酸共重合体アイオノマーなどが例示でき、１種のみ又は必要に応じて２種以上を混合して用いてもよい。
アイオノマー中の不飽和カルボン酸単位含有量としては、２〜２５重量％、特に５〜２０重量％が好ましく、さらに好ましくは、エチレン−メタアクリル酸共重合体アイオノマーである。
【００１９】
（配合比）樹脂層２３の配合割合としては、質量基準でバイオマス樹脂：他の樹脂＝１０〜９０：９０〜１０程度が好ましく、さらに好ましくは５０〜７５：５０〜２５である。この範囲未満では環境負荷の低減、省資源、循環型社会の形成に効果が少なく、この範囲を越えると積層体への加工時に加工適性が悪く均一な膜が得られず、また、紙への接着力も弱い。
【００２０】
樹脂層２３の、ＪＩＳ  Ｋ−７２１０に準拠して、１９０℃、２１６０ｇ荷重の条件において測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）としては、０．５〜２０ｇ／１０分程度、好ましくは１〜１５ｇ／１０分、さらに好ましくは４〜６ｇ／１０分である。この範囲未満ではＥＣ加工時に加工適性が悪く、Ｔダイスから出た樹脂の流れが悪く、膜切れもしやすく、この範囲を越えるとＴダイスから出た樹脂の流れが早過ぎて乱れたり、厚薄ムラが大きく、均一な膜が得られない。
【００２１】
（配合方法）バイオマス樹脂と合成樹脂（混合樹脂ともいう）とを配合し混練して樹脂組成物とする方法としては、特に限定されないが、例えば、１軸或いは多軸の押出し機、ミキサーなどの公知の方法でよく、溶融混錬が好ましい。
【００２２】
（ＥＣ）混練された樹脂組成物を押出ラミネション法で樹脂層とし、紙基材へ積層する。押出ラミネーション法は、所謂、当業者がエクストルージョンコーティング（ＥＣ）と呼ぶ方法である。まず、押出機で、押出樹脂を加熱し溶融させて、Ｔダイスで必要な幅方向に拡大伸張させてカーテン状に押し出す。該溶融樹脂を紙基材へ流下させて、ゴムロールと冷却した金属ロールとで挟持することで、押出樹脂層の形成と、基材フィルムへの接着と積層が同時に行われ、またロールツーロールの巻取状で加工ができ極めて生産効率がよい方法である。しかしながら、バイオマス樹脂、特にポリ乳酸系樹脂は溶融時の張力が低く、押出ラミネーション法ではＴダイスから出た樹脂のネックインが大きく、特に両端部が厚くなり巻取りにくくなり、さらに樹脂層の厚薄ムラが大きく、また膜切れもしやすいので薄膜の樹脂層は成膜し難くかった。ＥＣ方式を用いて、押出機でバイオマス樹脂を含む押出樹脂を加熱し溶融させＴダイスからカーテン状に押し出す際の、該溶融樹脂の温度は１８０〜３００℃程度、好ましくは２１０〜２８０℃、さらに好ましくは２３０〜２７０℃程度である。この範囲未満ではＴダイスから出た樹脂のネックインが大きく、特に両端部が厚くなり巻取りにくくなり、さらに樹脂層の厚薄ムラが大きく、また膜切れもしやすい。また、この範囲を超えては樹脂の分解温度に近づくので、Ｔダイスから出た樹脂の流れが乱れたり、着色したりする。
【００２３】
成膜と積層体が同時にできるＥＣ方式では、高速加工が低コスト化できるメリットであり、紙基材へより８０ｍ／分以上、好ましくは１００ｍ／分以上、より好ましくは１２０ｍ／分以上の高速で樹脂層を押出ラミネション法で積層することができる。また、１回のＥＣ法での樹脂層２３の厚さとしては、２０〜１００μｍ程度である。この範囲未満では、ＥＣ加工時にＴダイスから流下した樹脂の樹脂温度が低下しやすく、また熱容量が少なく紙基材との接着性が悪く、この範囲を越えると紙基材との接着性は良くなるが、Ｔダイスから出た樹脂の溶融粘度が高いためか、膜切れしやすく、ＥＣ加工性が著しく低下する。厚さが必要な場合には、複数回のＥＣ加工を繰り返せばよい。
【００２４】
本発明では、押出樹脂として、前述のバイオマス樹脂を含む樹脂層組成物を用いることで、幅方向の厚薄ムラが少なく、既存の従来設備で、ロールツーロールの巻取状で加工ができ極めて生産効率がよく容易に、大量生産ができる。押出ラミネーションでのバイオマス樹脂を含む樹脂層の厚さは、５〜２００μｍ程度、さらに好ましくは２０〜１００μｍである。この範囲未満ではシール強度が不足し液漏れなどが発生しやすく、この範囲を越えると性能が過剰となって無駄である。
【００２５】
（ＡＣ）なお、押出樹脂を、紙基材へ強固に接着させるために、通常、アンカーコート剤（ＡＣ剤）と呼ぶ接着促進剤などを塗布してもよく、また、アンカーコート剤の代わりに、コロナ放電処理、プラズマ放電処理、オゾンガス処理などの易接着処理を施しても良い。アンカーコート剤としては、例えば、アルキルチタネートなどの有機チタン系アンカーコート剤、イソシアネート系アンカーコート剤、ポリエチレンイミン系アンカーコート剤、ポリブタジエン系アンカーコート剤、ポリウレタン系アンカーコート剤などがある。該アンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコートなどの公知のコーティング法で塗布し乾燥すれば良い。該アンカーコート剤の厚さは、通常、０．０１〜１０．０μｍ程度、好ましくは、０．１〜５．０μｍである。
【００２６】
このように押出ラミネション法で積層した、紙基材の少なくとも片面にイオマス樹脂を含む樹脂層を有する積層体は、使用後コンポスト処理などを経て再び植物へ、該植物からバイオマス樹脂へと循環型社会へ近づき、炭酸ガスの排出を抑制し地球温暖化防止、農業の活性化などにも効果的である。また、石油資源を使用しないか、又は少ない使用量で済むので省資源でもある。
【００２７】
（ＰＥＩ、ＰＬＡ）紙基材２１にはポリエチレンイミン（ＰＥＩ）やポリ乳酸系樹脂を含有させてもよく、含有方法としては、紙基材へ抄き込んだり、塗布すればよく、好ましくはポリエチレンイミン（ＰＥＩ）である。紙基材面へ塗布する方法としては、水、アルコール又は／及び有機溶媒などの溶液として、紙基材への含浸、スタンプコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティングなどで塗布し乾燥させればよい。含有は熱接着する部分が必須で、もちろん全面でもよい。このようにすることで、円錐台形に打ち抜いたブランク（胴部材）を樹脂層を内側に筒状に巻いて、その側端部を部分的に重ね合せてシールして筒状の胴を形成する際に、バイオマス樹脂を含む樹脂層面と紙基材面との異質材料のシールでも接着性が向上し、より低い条件でも充分な接着性が得られるようになる。ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）の塗布量としては、通常０．００１ｇ／ｍ2〜５ｇ／ｍ2程度、好ましくは０．０１ｇ／ｍ2〜１ｇ／ｍ2である。この範囲未満では接着性向上の効果が低く、この範囲を超えても、効果が飽和して無駄である。
【００２８】
本発明の紙積層体２０を用いて、紙カップ１０や紙絞りトレー、液体紙容器等ヒートシールを用いて製函する紙容器に好適に使用できる。
【００２９】
（紙カップ製造）紙カップの製造する際の製造方法としては公知の製造方法でよく、（１）胴部材４１を準備し、（２）底部材４３を準備し、（３）胴部材４１を円錐台形に打ち抜いて胴部ブランクとし、（４）底部材４３を円形に打ち抜いて底材ブランクとし、（５）胴部ブランク板を樹脂層２３を内側に筒状に巻いて、その側端部を部分的に重ね合せて胴貼部分３１とし、該胴貼部分３１を加熱処理を行い押圧して筒状の胴部１１とし、（６）該筒状の胴部１１の底端部へ、底板ブランクの外周を筒状に起立成形させて起立成形部３３とした底部材を挿入し、底部材が挿入された胴部の底端部とを、その接合する部分へ熱風などを吹き付けて、その接合する部分に存在する樹脂層２３を加熱溶融し、次いで、カール用型により筒状のカップ胴部の先端部を内方に折り曲げて、上記の底部を構成する起立形成部３３にかぶせて、上記の筒状のカップ胴部の先端部と底部の起立成形部３３との胴貼部分を内径側からローレットによりローレットがけすることにより、カップ胴部１１と底部１３とを密接着させて接合部をシールし、（７）胴部１１の上端部を外側にカールしてカール１５とする。シール方式としては、通常ホットエアー方式が用いられるが、その他一般的に用いられる方法を使用しても良い。
【００３０】
（紙絞りトレー）本発明の紙積層体２０を用いた紙絞りトレー１１０は、図５に示すように、公知の方法で絞り成形してなり、上部が開口し、底面１１１と該底面１１１から側壁面１１３を経て開口部周縁に外向きのフランジ部１１５を備え、角部１１７は罫線で折り畳まれてフランジ部へ立ち上がり、トレー状、皿状となっている。図５では長方形であるが、三角形などの多角形、円形、楕円形など任意でよく、深さやフランジ形状も用途に応じて任意でよい。また、該紙絞りトレーを単独で使用しても、また、図示していないが、蓋材を紙絞りトレー１１０の上部を覆い、フランジ部１１５へヒートシールして密閉し包装体として使用してもよい。
【００３１】
（紙容器）本発明の紙積層体２０を用いた紙容器は公知の方法で成形してなり、図６に示すように、該紙容器の形状は特に限定はされず、例えば、ゲーベルトップタイプ１２１やブリックタイプ１２３などの箱型紙容器のほか、円筒状または角筒状の紙容器であってもよい。紙容器１２０用の紙積層体２０としては、少なくとも、製函するヒートシール層にバイオマス樹脂を含む樹脂層２３を有していればよく、前記樹脂層がバイオマス樹脂と合成樹脂の混練物であり、また、好ましくは、前記合成樹脂がエチレン−不飽和カルボン酸共重合体、エチレン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、酸変性ポリオレフィン、アイオノマーのいずれか又はその組み合わせであり、前記バイオマス樹脂がポリ乳酸系樹脂であり、バイオマス樹脂と合成樹脂の配合割合が質量基準で５０〜７５：５０〜２５である。
【００３２】
また、層間及び／又は層表面に、必要に応じて、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マグネシウムなどの無機化合物層、金属蒸着層、金属箔などのガスバリア層、耐熱性及び／又は機械的強度に優れたＰＥＴフィルムやＯＮフィルムなどのプラスチックフィルム層などの保護層を任意に積層してもよく、また、層構成へは接着力やその他の機能を向上させるための、接着層、プライマ層、コロナ処理などの易接着のための層及び／又は処理をしてもよい。ガスバリヤ層、保護層、プライマ層などの積層方法としては、公知の方法でよく、例えば、２液硬化型ポリウレタン系接着剤などを用いたドライラミネート法、アンカーコート剤を介して押出しコート法やサンドイッチラミネート法などが例示できる。
【００３３】
該紙容器は、胴部などの接合部において、特に紙容器の内側に紙の端面が露出する場合は、スカイブ・ヘミング、ヘミング、テープ貼りなどの公知の端面処理方法を用いて、紙の端面を隠し、耐水性や密封性を向上させてもよい。また、該紙容器の天部、底部及び／又は胴部の外側接合部に紙の端面が露出していてもよく、もちろん、必要に応じて適宜、スカイブ・ヘミングやヘミング等の処理方法を用いて、紙の端面を隠し、耐水性や密封性を向上させてもよい。また、紙容器には、内容物の取出口として、蓋材や、プルタブ形式の開封機構などを容器の形状に応じて適宜に設けることができる。更には、紙容器にレーザー光照射や機械的手段による開封用のハーフカット線もしくはハーフカットのミシン目線などを設けて取り出し口を形成してもよい。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例及び比較例により、本発明を更に詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
【００３５】
（実施例１）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２６０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用いた。樹脂層２３とを形成する樹脂層組成物としては、レイシアＨ−１００（三井化学社製、ポリ乳酸商品名）６０質量部に、ハイミラン１６５２（三井ポリケミカル社製、アイオノマー商品名）４０質量部を加えて加熱混練したもの（ＭＦＲ３．５ｇ／１０分）を用いた。
上記の紙基材２１の片面へインラインでコロナ処理を施しながら、上記の樹脂層組成物をＥＣ法（押出ラミネーション法）で厚さ３０μｍの樹脂層を形成して、紙基材２１／樹脂層２３からなる実施例１の紙積層体２０を得た。
ＥＣは、乾燥し樹脂層組成物を９０ｍｍ径押出し機で加熱溶融し、Ｔダイからカーテン状に拡張し樹脂温度２４５℃で、引取り速度８０ｍ／分で、幅１２００ｍｍの紙基材をインラインでコロナ処理を施しながら積層したが、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれもなく、ネックイン（樹脂の流れの狭まり）も安定しており問題なく高速でＥＣ加工ができた。
【００３６】
（実施例２）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２６０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用いた。樹脂層組成物としては、レイシアＨ−１００（三井化学社製、ポリ乳酸商品名）７５質量部に、ハイミラン１６５２（三井ポリケミカル社製、アイオノマー商品名）２５質量部を加えて加熱混練したもの（ＭＦＲ５．０ｇ／１０分）を用いる以外は、実施例１と同様にして、厚さ３０μｍの樹脂層を形成して、紙基材２１／樹脂層２３からなる実施例２の紙積層体２０を得た。
ＥＣは、乾燥し樹脂層組成物を９０ｍｍ径押出し機で加熱溶融し、Ｔダイからカーテン状に拡張し樹脂温度２４５℃で、引取り速度１２０ｍ／分で、幅１２００ｍｍの紙基材をインラインでコロナ処理を施しながら積層したが、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれもなく、ネックインも安定しており問題なく高速でＥＣ加工ができた。
【００３７】
（実施例３）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２６０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用いた。樹脂層組成物としては、レイシアＨ−１００（三井化学社製、ポリ乳酸商品名）８０質量部に、ハイミラン１６５２（三井ポリケミカル社製、アイオノマー商品名）２０質量部を加えて加熱混練したもの（ＭＦＲ６．０ｇ／１０分）を用いる以外は、実施例１と同様にして、厚さ３０μｍの樹脂層を形成して、紙基材２１／樹脂層２３からなる実施例３の紙積層体２０を得た。
ＥＣは、乾燥し樹脂層組成物を９０ｍｍ径押出し機で加熱溶融し、Ｔダイからカーテン状に拡張し樹脂温度２４５℃で、引取り速度１２０ｍ／分で、幅１２００ｍｍの紙基材をインラインでコロナ処理を施しながら積層したが、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれもなく、ネックインも安定しており問題なく高速でＥＣ加工ができた。しかしながら、紙基材と樹脂層とを剥離した際の紙ムケは僅かで、接着力は充分でなかった。
【００３８】
（実施例４）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２４０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用い、樹脂層組成物としては、レイシアＨ−１００（三井化学社製、ポリ乳酸商品名）３０質量部に、ＬＤＰＥ（三井化学社製、ミラソン１６Ｐ）７０質量部を加えて加熱混練したもの（ＭＦＲ５．２ｇ／１０分）を用いる以外は、実施例１と同様にして、厚さ３０μｍの樹脂層を形成して、紙基材２１／樹脂層２３からなる実施例４の紙積層体２０を得た。
ＥＣは、乾燥し樹脂層組成物を９０ｍｍ径押出し機で加熱溶融し、Ｔダイからカーテン状に拡張し樹脂温度２４５℃で、引取り速度１２０ｍ／分で、幅１２００ｍｍの紙基材をインラインでコロナ処理を施しながら積層したが、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれもなく、ネックインも安定しており問題なく高速でＥＣ加工ができた。
【００３９】
（実施例５）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２４０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用い、該紙基材の両面へ、順次、インラインでコロナ処理を施しながら、実施例１と同じ樹脂層組成物をＥＣ法（押出ラミネーション法）で厚さ３０μｍの樹脂層を形成して、樹脂層２３／紙基材２１／樹脂層２３からなる実施例５の紙積層体２０を得た。
ＥＣは、実施例１と同様の条件で積層し、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれもなく、ネックインも安定しており問題なく高速でＥＣ加工ができた。
該紙積層体２０の紙基材２１と樹脂層２３との間を剥離したところ、紙剥れし接着は良好であった。
【００４０】
（実施例６）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２４０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用い、該紙基材の両面へ、順次、インラインでコロナ処理を施しながら、実施例２と同じ樹脂層組成物をＥＣ法（押出ラミネーション法）で厚さ３０μｍの樹脂層を両面に形成して、樹脂層２３／紙基材２１／樹脂層２３からなる実施例６の紙積層体２０を得た。
ＥＣは、実施例２と同様の条件で積層し、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれもなく、ネックインも安定しており問題なくより高速でＥＣ加工ができた。
【００４１】
（比較例１）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２４０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用い、樹脂層組成物としてＰＬＡ（レイシアＨ−１００、三井化学社製、ポリ乳酸商品名）のみを乾燥して用い、９０ｍｍ径押出し機で加熱溶融し、Ｔダイからカーテン状に拡張し樹脂温度２１０℃で、引取り速度１２０ｍ／分で、幅１２００ｍｍの紙基材２１の片面へ、インラインでコロナ処理を施しながら、ＥＣ法（押出ラミネーション法）で厚さ３０μｍの樹脂層を積層したが、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれが激しく、ネックインも大きく高速でＥＣ加工は不可であった。
【００４２】
（比較例２）紙基材２１としては、クラフトパルプと、ロジンとアルキルケテンダイマーのサイズ剤をクラフトパルプ１００質量部に対して０．２５質量部を含む坪量２４０ｇ／ｍ2のカップ原紙を用い、樹脂層組成物としてＬＤＰＥ（三井化学社製、ミラソン１６Ｐ）のみを用い、９０ｍｍ径押出し機で加熱溶融し、Ｔダイからカーテン状に拡張し樹脂温度３３０℃で、引取り速度１２０ｍ／分で、幅１２００ｍｍの紙基材２１の片面へ、インラインでコロナ処理を施しながら、ＥＣ法（押出ラミネーション法）で厚さ３０μｍの樹脂層を積層したが、カーテン状に拡張した溶融樹脂は波打ちや耳ゆれもなく、高速で問題なくＥＣ加工ができた。
【００４３】
（評価方法）ＥＣ適性、ヒートシール強度、バイオマス度で評価した。
【００４４】
（試験方法）ＥＣ適性は、実施例及び比較例の説明中に記載したように、ＥＣ時のカーテン状に拡張した溶融樹脂の波打ち、耳ゆれ、ネックインの安定性を目視で観察した。問題なくＥＣ加工できたものを合格とし◎印で、波打ち、耳ゆれやネックインなどでＥＣ加工に支障のあったを不合格とし×印で示す。
ヒートシール強度は、実施例１、２、３，４及び比較例１、２の紙積層体２０から１５ｍｍ幅の２片を切り出して、２片の紙基材２１面と樹脂層２３面とを重ねて、温度を変えた加熱シールバーと加熱していない受け台との間で、０．３ＭＰａで１秒間加熱加圧してヒートシールした。該２片の幅１５ｍｍの紙積層体２０を剥離角度９０°（Ｔピール）、剥離速度３００ｍｍ／分で剥離するヒートシール強度を測定した。さらに、剥離面を目視で観察し、剥離部分の８０〜１００％紙剥けするものを「◎印」で、５０〜７９％紙剥けするものを「○印」で、４９％以下紙剥けするものを「△印」で、紙剥けしないものを「×印」で示す。「◎印」及び「○印」は合格とし、「△印」及び「×印」は不合格とした。
なお、紙剥け現象は紙面と樹脂層面との接着がよいときに、最も弱い部分である紙基材が凝集破壊して起きる現象で、良接着の指標である。
また、バイオマス度とは樹脂層中のバイオマス樹脂の割合で、バイオマス樹脂の割合が８０％以上であるものを「◎印」、５０％〜７９％であるものを「○印」、２５％〜４９％であるものを「△印」、０％〜２４％であるものを「×印」で示す。
その結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
2008188812.tif 000003
【００４６】
（評価結果）ＥＣ適性は実施例１〜４、及び比較例２が◎印、○印で合格であったが、比較例１では×印で不合格であった。
紙面／樹脂面のヒートシールでのヒートシール強度については、実施例１及び４では２００℃以上で◎印で合格、実施例２及び比較例２では１８０℃以上で◎印で合格であったが、実施例３では１８０℃以上でも△印で、２６０℃でも△印のままで、合格に至らず、比較例１ではＥＣできず評価できなかった。
【００４７】
なお、実施例１の積層体を用いて、樹脂層２３を内側にして上下の金型で加圧する公知の紙絞り成形法で、図５の形状で短辺１００ｍｍ×長辺１５０ｍｍ×深さ３５ｍｍ×フランジ幅７ｍｍの紙絞りトレーを成形して、紙絞りトレーを得た。
さらに、実施例２の紙積層体２０を胴部材とし、実施例６の紙積層体２０を底部材として用い、胴部材を円錐台形に打ち抜きブランク板とし、該ブランク板を樹脂層を内側に筒状に巻いて、その側端部を部分的に重ね合せて胴貼部分３１とし、該胴貼部分を工具鋼製の所定の温度の加熱バーで２回加圧して筒状の胴を形成した。該筒状の胴部の底端部へ、底板ブランクの外周を筒状に起立成形させた底部材を挿入し、底部が挿入された胴の底端部とを、その接合する部分へ熱風などを吹き付けて、その接合する部分に存在する樹脂層を加熱溶融し、次いで、カール用型により筒状のカップ胴部の先端部を内方に折り曲げて、上記の底部を構成する起立形成部にかぶせて、上記の筒状のカップ胴部の先端部と底部の起立成形部との胴貼部分を内径側からローレットによりローレットがけすることにより、カップ胴部と底部とを密接着させて接合部をシールした。胴部の上端部を外側にカールさせることで、容量５００ｍｌの紙カップ１０が得られた。
さらにまた、実施例５の積層体を用いて、公知の製造方法でゲーベルトップ形に製函して、内容量５００ｍｌの紙容器（所謂、ミルクカートン）を得た。
上記の紙絞りトレー、紙カップ及び紙容器へ、中性界面活性剤０．３％、赤インキ０．５％（漏れを見やすくするため）をを含む水を注ぎ入れて、常温で１０分間放置したが漏れもなく、紙カップも着色や変形などの異常は認められなかった。また、内容物を廃棄した紙容器のシール部を破壊したところ、すべてがシール部分の５０％以上が紙剥け状態と良好であった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の１実施例を示す紙積層体の断面図である。
【図２】本発明の１実施例を示す紙カップの斜視図である。
【図３】図１のＡＡ‘断面図である。
【図４】図１のＢＢ‘断面図である。
【図５】本発明の１実施例を示す紙絞りトレーの断面及び平面図である。
【図６】本発明の１実施例を示す紙容器の斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０：紙カップ
１１：胴部
１３：底部
１５：カール
２１：紙基材
２３：樹脂層
３１：胴貼部分
３３：起立成形部
４１：胴部材
４３：底部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008188812.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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