(57)【要約】【課題】安価で剛性を有し、カールの少ない積層紙、及びこれを用いた、内容物充填時の下腹部の脹らみのない容器を提供する。【解決手段】坪量２００ｇ／ｍ２以下の少なくとも２枚の原紙が、溶融押出しダイスの吐出間隙の３０〜６０倍のドラフト倍率及びダイス内の剪断速度が３〜６ｃｍ／分の加工速度で得られる厚み１０〜３０μｍのポリオレフィン系樹脂層を介して積層され坪量３００ｇ／ｍ２以上の厚紙とされたことを特徴とする容器用積層紙。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
坪量２００ｇ／ｍ２以下の少なくとも２枚の原紙が、溶融押出しダイスの吐出間隙の３０〜６０倍のドラフト倍率及びダイス内の剪断速度が３〜６ｍ／分の加工速度で得られる厚み１０〜３０μｍのポリオレフィン系樹脂層を介して積層され坪量３００ｇ／ｍ２以上の厚紙とされたことを特徴とする容器用積層紙。
【請求項２】
ポリオレフィン系樹脂層が３００℃以下の溶融温度で押出されたものである請求項１記載の容器用積層紙。
【請求項３】
請求項１又は２記載の積層紙からなることを特徴とする容器。
【請求項４】
底面積が３０ｃｍ２  以上で側面積が底面積の８倍以上の箱型容器である請求項３記載の容器。
【請求項５】
箱型容器がゲーブル型又はブランクス型である請求項４記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体等の容器用積層紙及び該積層紙からなる容器に関し、特に、液体等を充填する堅型の容器に適した、安価で高い剛性を有し、カール（反り）の少ない容器用積層紙及びこれを用いた容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層紙を用いた容器としては、ミルク、ジュース、酒、各種調味料等充填用にカートン類が多用されている。これらのカートン類は包装、運搬、及び使い勝手から縦長の容器が主なるものである。これらの容器は、安価に製造しようとして、紙基材の厚さを減じたり、安価な紙基材を用いようとすると、液体等の充填物の自重により容器の下腹部側面が変形して脹らむという現象（以下、「胴脹れ」と称する）が生じる。尚、このような現象は、液体を充填する場合に顕著であるが、塩、砂糖、穀類等の粉体や粒状体を充填する場合にも発生する。
【０００３】
この欠陥を避けるために、３００〜４００ｇ／ｍ２の厚手良質の原紙を輸入し、この両面にポリオレフィン樹脂をラミネートして使用されている。しかしながら、原紙を専ら輸入に頼っているために、輸入相手国の政治、経済的事情等の影響を受けやすく、安定的な供給を妨げるばかりでなく、コスト削減の足枷になっていた。
【０００４】
この問題を解消するために、従来から種々の試みがなされている。例えば、大量に生産されている安価な国内産の薄手の原紙を押出しラミネート樹脂層を介して複数枚貼り合わせた厚紙を使用することが試みられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−１８２３４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記積層した厚紙は前述の胴脹れ現象は防ぎ得るが、押出しラミネート樹脂層による複数枚の原紙間の歪によって原紙が複雑なカールを起こすという新たな問題を含んでいる。特に、この現象は胴脹れ現象を防ぎ得る剛性のある積層紙を得ようとする場合に起こりやすい。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑み、安価な薄手の原紙を利用して押出しラミネート樹脂層を介して複数枚以上積層して所定の厚紙とし、堅型容器の胴脹れ防止に適し、カールを起こさない積層紙、及びこれを使用した容器を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意研究の結果、少なくとも２枚の原紙が特定の押出条件で得られるポリオレフィン系樹脂層を介して積層され特定の厚みを有する積層紙及び該積層紙からなる容器が所期の目的を達成することを見い出し、本発明に到達した。
【０００９】
即ち、本発明の請求項１は、坪量２００ｇ／ｍ２以下の少なくとも２枚の原紙が、溶融押出しダイスの吐出間隙の６０倍以下のドラフト倍率及びダイス内の剪断速度が３〜６ｍ／分の加工速度で得られる厚み１０〜３０μｍのポリオレフィン系樹脂層を介して積層され坪量３００ｇ／ｍ２以上の厚紙とされたことを特徴とする容器用積層紙を内容とする。
【００１０】
本発明の請求項２は、ポリオレフィン系樹脂層が３００℃以下の溶融温度で押出されたものである請求項１記載の容器用積層紙を内容とする。
【００１１】
本発明の請求項３は、請求項１又は２記載の積層紙からなることを特徴とする容器を内容とする。
【００１２】
本発明の請求項４は、底面積が３０ｃｍ２  以上で側面積が底面積の８倍以上の箱型容器である請求項３記載の容器を内容とする。
【００１３】
本発明の請求項５は、箱型容器がゲーブル型又はブランクス型である請求項４記載の容器を内容とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
防水、防湿性を兼ね備えた加工紙は多方面に用いられている。特に、紙にポリオレフィン系樹脂をラミネートした加工紙が最も多い。
なかでもポリオレフィン系樹脂としてポリエチレンを用いたものが典型的な代表例である。紙にポリオレフィン系樹脂を押出しラミネートするには、各種のスクリューを備えた押出機にスリットダイを接続して、走行中の紙基材の上に溶融樹脂を冷却ロールとゴムロールの間隙に押出して紙と溶融樹脂を圧着してラミネートされる。押出される樹脂の溶融樹脂の温度はポリオレフィン樹脂の種類により若干異なるが、ポリエチレンの場合は３００〜３５０℃が選ばれる（高分子学会編、プラスチック加工技術ハンドブック７１３頁、１９９５年版）。
【００１５】
一方、スリットダイ内を通過するポリオレフィン系樹脂の剪断速度は、スリット間隙の断面積を単位分数の間に通過する樹脂体積とすると、一定の膜厚の樹脂ラミネートを得ようとする時スリット間隙を大きくすると剪断速度は低下する。しかし、一定の膜厚を得るため、スリットダイ間隙から所定樹脂膜厚みにするためのドラフト倍率は増加するという関係にある。
通常のポリエチレン加工紙を製造する場合は、剪断速度６ｍ／分程度、ドラフト倍率６０倍程度が採用されている。
【００１６】
容器の胴脹れ現象は、底面積が３０ｃｍ２  以上で側面積が底面積の８倍以上である竪型の容器で起こりやすい。１Ｌのミルクカートンの例を採ると、底面の１辺が７ｃｍの正方形であり、高さが１９．５ｃｍである。１．８Ｌの酒コンテナーでは、底面の１辺が８．５ｃｍの正方形であり、高さが２５．５ｃｍである。これらは輸入原紙のポトラッチ社の製品が使用されていることが多く、坪量３３５ｇ／ｃｍ２  である。これらのカートンやコンテナーに所要の液体が充填された時の下腹部の脹らみは、ミルクカートンで最大の幅が８．１〜８．７ｃｍの範囲にあり、また酒カートンで９．５〜１０．１ｃｍ範囲にあるが、実用的に許容される範囲と認められている。
【００１７】
前記下腹部の変形が許容できる範囲の容器用の積層紙を得るためには、例えば、国内産の坪量１５７ｇ／ｃｍ２  の上質紙をポリオレフィン系樹脂層を介して積層することによって、略同様の変形量とすることができる。これを通常のポリエチレン加工紙の製造条件の前記剪断速度６ｍ／秒、ドラフト倍率６０倍で前記の坪量１５７ｇ／ｃｍ２  の上質紙２枚を２０μｍの厚さのポリエチレンで貼り合わせると、２枚の上質紙の張力に細心の注意を払ったとしても積層紙のカールが発生しやすい。積層紙のカールは、２枚の紙の関係だけで一方向にだけにカールする場合は、それぞれの紙材の張力を調節することにより調節可能な場合もあるが、ねじれたカールの場合には簡単な調節では解決し難い。特に、前記容器の胴脹れ現象を防止することのできるような剛性のある厚紙を積層により得ようとする時には、このようなねじれたカールが発生しやすい。
【００１８】
前記カールの発生のメカニズムを検討した結果、積層時のポリエチレンの成形歪が原因していることを見い出した。押出し成形時の歪の主たるものは、溶融樹脂のダイス間隙の通過により、また、ダイスから膜状物への引き延ばし時のドラフトの倍数による配向と、基材と固着後の熱収縮により引き起こされる。従って、先ずダイス通過時の剪断速度と、ダイスから吐出後に引き延ばされるドラフト倍率によって歪の大小が左右される。
【００１９】
ここで、ダイスの間隙をｃとしダイス幅をｌとして、積層紙の走行速度νで、接着用樹脂であるポリオレフィン系樹脂層の厚さｄで積層すると、この時の剪断速度ηは
η＝（ｄ×ｌ×ν）／（ｃ×ｌ）＝（ｄ×ν）／ｃとなる。
ドラフト倍率λは
λ＝ｃ／ｄ  であり、λｄ＝ｃ  となる。
従って、η＝ν／λとなる。
【００２０】
即ち、剪断速度ηは加工速度νに比例し、ドラフト倍率λに反比例することがわかる。各種の実験を通じてカールの発生が許容できる適切な範囲は、剪断速度ηが３〜６ｍ／分、ドラフト倍率λが３０〜６０倍の時であることがわかった。従って、積層紙の走行速度νは、３６０ｍ／分以下で運転されなければならない。好ましくは３００ｍ／分以下で、下限は９０ｍ／分以上である。
【００２１】
次に熱収縮による歪は、押出樹脂温度によって決まる。高い温度では大きく、低い温度では小さいが、残留応力が大きくなる恐れがあるので、適切な低い温度を選ぶことが必要である。ポリオレフィン樹脂では、３００℃以下の押出樹脂温度とするのが好ましい。下限は２７０℃程度である。
【００２２】
押出成形時の歪や熱収縮による歪は、積層紙の樹脂層の歪となって残る。この樹脂層を取り出して無荷重状態で加熱すると収縮を起こし、歪の大小を知ることができる。一般的に積層機の機械走行方向の収縮が大きく、前記の剪断速度、ドラフト率や押出成形温度によって変化する。そして、無荷重状態の加熱収縮が小さい程積層紙のカールは小さい。
【００２３】
本発明において、出発原料として用いられる原紙は、坪量２００ｇ／ｍ２以下のものが用いられる。坪量２００ｇ／ｃｍ２  を越える紙は、積層するメリットが少なくなるとともに、厚さが増してロール状巻き取り及びその後の巻きぐせ等取り扱いが難しくなる。余り薄くなると積層する枚数が多くなり、剛性は向上するが生産性が低下するので好ましくなく、従って、下限は８０ｇ／ｍ２程度が好ましい。積層する枚数は、生産性の面から２〜４枚程度が好ましい。
積層して得られる厚紙は、坪量３００ｇ／ｍ２以上である。上限は特に制限されないが、生産性、製造の容易性及び用途の面から、通常坪量４５０ｇ／ｍ２以下が好ましい。
【００２４】
押出ラミネートに用いられる樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂が適している。ポリエチレン類、ポリプロピレン類、プロピレン変成のポリエチレン、エチレン変成ポリプロピレンの他に１−ブテン、４−メチルペンテン−１などの重合体及び共重合体が用いられる。ポリエチレン類には低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が含まれる。これらは単独で又は必要に応じ２種以上組み合わせて用いられる。
更に、紙との接着性を高めるために、接着増強用の樹脂を配合することができる。接着用樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体、エチレン−アクリル酸塩共重合体等を配合することができる。これらは単独で又は必要に応じ２種以上組み合わせて用いられる。
【００２５】
また、ポリオレフィン樹脂層には充填材を配合することができる。充填材の配合量は、紙との接着性及び押出成形性に障害にならない程度に留めなければならない。その量は２０重量％以下の量が好ましい。用いられる充填材の例としては、炭酸カルシウム、シリカ、マイカ、タルク、クレー、ゼオライト、アルミナ、酸化チタン、硫酸バリウム、ガラス粉、ベントナイト、珪藻土、石膏等の無機系充填材、及び尿素樹脂、フェノール樹脂、熱硬化ポリエステル樹脂等の有機充填材を挙げることができる。これらは単独で又は必要に応じ２種以上組み合わせて用いられる。
【００２６】
ラミネートの方法は、例えば、２枚の坪量２００ｇ／ｃｍ２  以下の原紙をそれぞれ繰り出して、この２枚の紙の間に、スクリューを持つ押出機内で溶融したポリオレフィン系樹脂をスリットダイを通して膜状に押し出し、温度調節された金属ロールとゴムロールによって挟み込み圧着される。この場合、２枚の原紙は同質の紙でなくてもいが、積層紙のカール等を考慮すると略同質で略同坪量の組み合わせが好ましい。
【００２７】
押出機は単軸のスクリュー型、ツインのスクリュー型及びベント孔の有無等は問わない。スリットダイは通常Ｔダイで代表される。Ｔダイにはマニホールドが設けられており、この形状にはストレートタイプからコートハンガーのタイプまで各種のものが採用される。そして、全幅にわたって一定の間隙に保たれたランド間を溶融樹脂が通過して膜状を形成する。この間の特性が樹脂層の成形歪を形成する。
【００２８】
積層紙間のポリオレフィン系樹脂層の厚さは積層紙の品質に影響し、薄過ぎると接着効果がなく、厚過ぎると熱歪等の影響で積層紙がガールし易い。従って、適切な厚さは１０〜３０μｍで、好ましくは１２〜２５μｍである。
２枚の原紙のテンションは、それぞれの通過の過程の差が生ずるので精度良く調節する必要がある。圧着するためのゴムロールの硬度は適切なものが選ばれるが、比較的軟らかい方が好ましい結果が得られる。
積層紙間のポリオレフィン系樹脂層による接着を高めるために、原紙の接着面側をコロナ放電処理、火炎処理、オゾン処理等の表面処理が行われることが多いが、本発明においても、このような表面処理を行うことが好ましい。
【００２９】
通常、箱型の液体容器は、その内面と外面がともにポリエチレン等の樹脂膜をラミネートされたものが多い。この樹脂膜も押出ラミネートによって形成することができる。このラミネートの方法は通常のラミネートの方法が採用される。この時、一つの面を樹脂加工された原紙を用いて、その反対面を２枚積層ラミネートしても良く、反対に積層ラミネートした後、その外側面を樹脂ラミネートしても良い。積層ラミネートと外側樹脂加工とを連続して実施することもできる。
【００３０】
得られた積層紙から、箱型のゲーブル型又はブランクス型の型紙に打ち抜かれて容器が形成される。打ち抜かれた型紙は原反の巻きぐせ等があって平坦でない場合もあるが、室温で１日程度放置されると積層原紙の反り特性が表れる。平坦でない型紙は出荷品位が悪く、容器組立て時にトラブルを起こしやすい。
【００３１】
本発明の容器に充填される内容物は、飲料水、酒類、醤油、酢、ミリン、ソース等の調味料、牛乳、果汁、ジュース等の食用の他、工業用の液体類、塩、砂糖、穀類等の粉体や粒状体等が挙げられるが、特に胴脹れ現象が現れやすい液体に好適である。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例を挙げて更に詳細に説明するが本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００３３】
実施例１
低密度ポリエチレン「ミラソン１６Ｐ」（三井住友ポリオレフィン株式会社製）を押出機に供給し、幅１８８０ｍｍでスリットの間隙０．８ｍｍのストレートマニホールド型Ｔダイより温度２８０℃で膜状に押し出した。第１の原紙として、坪量１５７ｇ／ｍ２の上質紙を第１繰出機より繰出し、更に第２の原紙として第１の原紙と同じ坪量１５７ｇ／ｍ２の上質紙を第２の繰出機より繰出し、第１と第２の原紙のそれぞれのラミネートされる面に予めコロナ放電処理を行い、予熱ヒーターを通して温度を４５℃に保って、前記押出樹脂層を第１と第２の原紙の間に挟むようにして、２５℃に保った金属ロールとゴムロール間に供給して圧着させた。
【００３４】
積層のための樹脂層の厚さは２０μｍであり、ラミネーターの走行速度は１８０ｍ／分で運転した。この時のＴ−ダイ内のスリット間の剪断速度は４．５ｍ／分となり、ドラフト倍率は４０倍となる。
【００３５】
得られた積層紙は、坪量３３０ｇ／ｍ２の厚紙であった。次に、この厚紙を基材として、前出と同類のＴダイ押出機を用い、積層用樹脂と同じ低密度ポリエチレン「ミラソン１６Ｐ」を用い、予め厚紙の一の面にコロナ放電処理を施した後、樹脂温度３００℃、積層機の走行速度３００ｍ／分で厚さ２８μｍのラミネートし、残る厚紙の背面をコロナ放電処理後、同じ樹脂を２０μｍなるように走行速度３２０ｍ／分で両面ラミネートした。
【００３６】
次いで、図１に示すように、底面積が４９ｃｍ２  で側面積が５４６ｃｍ２  であるゲーブルトップ型の１Ｌの液体容器の型紙として、２枚の原紙を積層した厚紙（Ａ１）と、この両面をポリエチレンでラミネートした厚紙（Ｂ１）の２種を、箱の縦方向がラミネーションの機械の走行方向と直行するように打ち抜き、２４時間室温に放置した後、平坦な面に置いてＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点の浮き上がり（カール）量を測定した。結果を表１に示した。また両面ラミネート厚紙（Ｂ１）の型紙を用い、２８μｍラミネート側を容器の内側（２０μｍラミネート側を外側）にして箱型容器を組み立て、１Ｌの水を充填した。下腹部の最大の脹らみは８３ｍｍであり、許容できる変形量の箱型容器が得られた。
【００３７】
実施例２
実施例１と同一の基材、及び同一の押出機、同一の樹脂により、積層ラミネーションの条件を以下のように変更して実施し、実施例１と同様に２種の積層した厚紙（Ａ２）、（Ｂ２）を得、同様の方法で型紙を得、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各点の浮き上がり（カール）量を測定した。また両面ラミネート厚紙（Ｂ２）の型紙を用いて組み立てた箱型容器に水を充填したときの下腹部の最大の脹らみを測定した。結果を表１に示した。
尚、積層ラミネーションは、樹脂層の膜厚は１５μｍ、走行速度は２００ｍ／分、押出樹脂温度は２９０℃であった。従って、ダイス内の剪断速度は３．７ｍ／分となり、ドラフト倍率は５３．３倍となる。
【００３８】
比較例１
積層ラミネーションの樹脂膜厚２０μｍ、走行速度３５０ｍ／分、押出樹脂温度を２９０℃にした（剪断速度は７ｍ／分、ドラフト倍率は５０．０倍）以外は実施例１と同一の材料、方法により得られた２種の積層した厚紙（Ａ３）、（Ｂ３）を得、実施例１と同様にして、浮き上がり（カール）量を測定した。また両面ラミネート厚紙（Ｂ３）の型紙を用いて組み立てた容器に水を充填したときの下腹部の最大の脹らみを測定した。結果を表１に示した。
【００３９】
比較例２
積層ラミネーションの樹脂膜厚２０μｍ、走行速度３５０ｍ／分、押出樹脂温度を３１０℃にした（剪断速度は７ｍ／分、ドラフト倍率は５０．０倍）以外は実施例１と同一の材料、方法により得られた２種の積層した厚紙（Ａ４）、（Ｂ４）を得、実施例１と同様にして、浮き上がり（カール）量を測定した。また両面ラミネート厚紙（Ｂ４）の型紙を用いて組み立てた容器に水を充填したときの下腹部の最大の脹らみを測定した。結果を表１に示した。
【００４０】
【表１】
2004188692.tif 000002
【００４１】
【発明の効果】
叙上のとおり、本発明の容器用積層紙は安価な薄手の原紙をポリオレフィン系樹脂層を介して複数枚積層してなるので、安価で高い剛性を有するとともに、カールが少ないという特徴を有する。また、従来のように、厚手の原紙を輸入に頼る必要もないので、輸入相手国の政治、経済的事情の影響を受けることがなく、従って、安価且つ安定的に供給することができる。更に、この積層紙からなる容器は剛性に優れているので、内容物を充填したときの胴脹れ現象が少なく、外観も良好で、商品価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ゲーブルトップ型液体容器の打ち抜き型紙を示す図である。
【図１】
2004188692.tif 000003