(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低密度ポリエチレン樹脂を積層させた紙カップを被着体とし、熱可塑性樹脂層を主体とする多層構成からなる蓋材において、
該蓋材のシーラント層が、低密度ポリエチレン樹脂に、ポリブテン樹脂をブレンドした樹脂からなる凝集剥離型のシーラント層であって、
該シーラント層の成分である前記低密度ポリエチレン樹脂は、ＪＩＳ．Ｋ７１１３に準拠する引張破断強度が５〜２０ＭＰａであり、引張破断伸びが６００％以下であり、ＪＩＳ．Ｋ７２１０に準拠する１９０℃、２１．１６８ＮにおけるＭＩが２０〜８０であり、
低密度ポリエチレンを厚さ２０μｍで押出ラミネートにより基材に積層させたものを剥離強度測定用被着体とし、この剥離強度測定用被着体に対して該蓋材を、シール温度１３０〜１８０℃の範囲内で、かつ、シール圧０．１５ＭＰａ、シール時間１秒の条件でヒートシールしてヒートシール物を製造した後、このヒートシール物を幅１５ｍｍの短冊状にサンプリングし、９０度剥離試験を行ったときの剥離強度が１〜５Ｎである
ことを特徴とする蓋材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップ、トレーなどの蓋材に関し、さらに詳細には、熱可塑性樹脂層を主体とする多層構成を有するカップ、トレーなどの蓋材において、易開封性を付与するだけでなく、開封時に発生する糸引きなどの問題を解消させることが可能な蓋材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
食品包装分野において、インスタントラーメン、ゼリー、ヨーグルトなどカップもしくはトレーに内容物を充填した包装形態が増加してきた。これらのカップもしくはトレーは一般的にポリスチレン、発泡ポリスチレン、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂を射出成形、真空圧縮成形などの製法を利用して製造されているが、近年、省資源化、ごみの
減容積化、リサイクル性などを考慮して、紙にポリエチレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂を積層させた紙カップなどが開発されており、内容物としてインスタントラーメンに限らず、飲料なども充填されるようになってきた。
【０００３】
これらのカップ容器における蓋材の要求品質としては、内容物を保護するため蓋材最内層のシーラント層と被着剤であるカップなどの容器が強接着である事が望まれるのに対し、開封時にはできるだけ易開封であるこという相反する要求が求められる。
【０００４】
このような要求を満たすため、様々な機能が蓋材に付与されてきた。その一つが、易開封機構の設計であり、それらの例として、層間剥離機構、凝集剥離機構が挙げられる。
【０００５】
このうち、凝集剥離機構は非相溶系あるいは部分相溶系の熱可塑性樹脂をブレンドすることで設計され、その剥離原理としては、非相溶系あるいは部分相溶系の熱可塑性樹脂ブレンド層の凝集力の小さいことを利用し、開封時は蓋材最内シーラントと被着剤との界面ではなく、このような非相溶系あるいは部分相溶系のブレンド層の凝集破壊を利用することで説明される。
【０００６】
この凝集剥離型の易開封機構の問題点としては、開封時の糸引きが挙げられる。この問題は易開封層（ブレンド層）の層厚を薄くする、あるいはブレンド層のマトリックス−ドメイン構造のドメイン径を小さくするなどの構造設計、モルフォロジー設計をする必要がある。
【０００７】
マトリックス−ドメイン構造の制御は、両者の界面接着性の問題となり、この界面接着性を強くすると（ドメイン径を小さくすると）糸引きは発生しなくなるが剥離強度が強くなり、逆に界面接着性を弱くすると（ドメイン径を大きくすると）剥離強度が弱くなり、易開封性を付与することが可能であるが、ブレンド構成によっては糸引きを発生することになる。
【０００８】
上述したように、易開封層（ブレンド層）を薄くすることも一つの方法であるが、薄くなると膜厚の制御が困難になり、加工性が低下する。
【０００９】
また、易開封性の蓋材を設計するにあたり、上述したような剥離強度や開封時の糸引きだけでなく、開封直後の強度をコントロールする必要性が要求されてきている（開封時のきっかけ）。それは、図１で説明される。
【００１０】
図１は、シーラント層１ｂがブレンド層でこのシーラント層１ｂが凝集剥離する場合の例を示している。
【００１１】
以下のことは、凝集剥離、層間剥離双方にも言える問題ではあるが、蓋材を開封する際には、カップなどの容器ａと蓋材ｂのシーラント層１ｂの開封開始点ｃにおける強度をできるだけ小さくさせることで開封直後の易開封性を附与させることが可能である。
【００１２】
この開封直後の易開封性をコントロールするために、タブｄの設計も行われているが、蓋材のシーラント層１ｂにその機能を附与させることが可能であれば、タブｄ設計を含めてよりよい易開封性蓋材を提供することが可能であるため、このような蓋材を設計したいのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は上記の問題点に鑑みなされたものであり、熱可塑性樹脂層を主体とする
多層構成を有する蓋材において、剥離開始点における易開封性を付与するだけでなく、凝集剥離型の易開封機構の際には、開封時に発生する糸引きなどの問題を解消させることを可能にする蓋材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題を克服するために考え出されたものであり、請求項１記載の発明は、低密度ポリエチレン樹脂を積層させた紙カップを被着体とし、熱可塑性樹脂層を主体とする多層構成からなる蓋材において、
該蓋材のシーラント層が、低密度ポリエチレン樹脂に、ポリブテン樹脂をブレンドした樹脂からなる凝集剥離型のシーラント層であって、
該シーラント層の成分である前記低密度ポリエチレン樹脂は、ＪＩＳ．Ｋ７１１３に準拠する引張破断強度が５〜２０ＭＰａであり、引張破断伸びが６００％以下であり、ＪＩＳ．Ｋ７２１０に準拠する１９０℃、２１．１６８ＮにおけるＭＩが２０〜８０であり、
基材に低密度ポリエチレンを厚さ２０μｍで押出ラミネートにより積層させたものを剥離強度測定用被着体とし、この剥離強度測定用被着体に対して該蓋材を、シール温度１３０〜１８０℃の範囲内で、かつ、シール圧０．１５ＭＰａ、シール時間１秒の条件でヒートシールしてヒートシール物を製造した後、このヒートシール物を幅１５ｍｍの短冊状にサンプリングし、９０度剥離試験を行ったときの剥離強度が１〜５Ｎである
ことを特徴とする蓋材、としたものである。
【００１５】
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【００１６】
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【００１７】
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【００１８】
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【００１９】
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【００２０】
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【００２１】
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【００２２】
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【発明の効果】
【００２３】
本発明は以上の如き構成であるから、下記に示す如き優れた実用上の効果を有する。
【００２４】
熱可塑性樹脂層を主体とする多層構成を有するカップ、トレーなどの蓋材において、易開封性を付与するだけでなく、開封時に発生する糸引きなどの問題を解消することが可能な蓋材とすることができる。
【００２５】
また、開封機構も凝集剥離だけでなく層間剥離などのタイプにも適応が可能である。
【００２６】
今後、紙カップや紙トレーなどの包装材料が多く市場に出る傾向があり、その内容物もあらゆる物が充填されるようになる。
【００２７】
このような時代を迎える上で、密着性を有しながらも易開封性などの機能を付与できるという点で本発明の蓋材はすばらしい蓋材であるといえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００２９】
本発明の蓋材は、１層以上からなる熱可塑性樹脂層を主体とした多層構造を有しており、その最内シーラント層が、低密度ポリエチレン樹脂に、ポリブテン樹脂をブレンドした樹脂からなる凝集剥離型のシーラント層であって、該シーラント層の成分である前記低密度ポリエチレン樹脂は、ＪＩＳ．Ｋ７１１３に準拠する引張破断強度が５〜２０ＭＰａであり、引張破断伸びが６００％以下であり、ＪＩＳ．Ｋ７２１０に準拠する１９０℃、２１．１６８ＮにおけるＭＩが２０〜８０であり、低密度ポリエチレン樹脂を積層させた紙カップを被着体とするものである。そして、この紙カップを構成する樹脂、すなわち、低密度ポリエチレン樹脂を厚さ２０μｍで押出ラミネートにより基材に積層させたものを剥離強度測定用被着体とし、この剥離強度測定用被着体に対して該蓋材を、シール温度１３０〜１８０℃の範囲内で、かつ、シール圧０．１５ＭＰａ、シール時間１秒の条件でヒートシールしてヒートシール物を製造した後、このヒートシール物を幅１５ｍｍの短冊状にサンプリングし、９０度剥離試験を行ったときの剥離強度が１〜５Ｎであるものである。
【００３０】
この場合の蓋材の構成を例としてあげると、
例１：熱可塑性樹脂（最外層）／熱可塑性樹脂（中間層）／熱可塑性樹脂（シーラント層）
例２：紙／熱可塑性樹脂／金属箔／熱可塑性樹脂／熱可塑性樹脂層（シーラント層）
例３：熱可塑性樹脂（最外層）／紙／熱可塑性樹脂（シーラント層）など様々である。
【００３１】
この場合、層構成は何層でも構わず、必要に応じてバリア性樹脂層、接着性樹脂層などを積層させても構わない。また、紙の材質も特に限定されるものではない。また、バリア性を付与させるために無機化合物を蒸着などの手法により積層させたフィルムも使用可能である。
【００３２】
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【００３３】
蓋材最内シーラント層として使用する低密度ポリエチレン樹脂には、低分子量の石油樹脂、例えば脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、共重合系石油樹脂、脂環族系石油樹脂樹脂や、ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン、ロジングリセリンエステル、およびその水添物または重合物、ロジンペンタエリストールおよびその水添物または重合物のようなロジン類を粘着付与剤として上記樹脂に適量を配合しても構わない。
【００３４】
ここで、ＪＩＳ．Ｋ７１１３における引張破断強度、引張破断伸びの測定試験片および測定条件は、ＪＩＳ．Ｋ７１１３に記載されている内容に従う。
【００３５】
すなわち、低密度ポリエチレン樹脂については、２号試験片で厚さ２．０±０．２ｍｍ、試験速度２００ｍｍ／ｍｉｎ．など、各樹脂に応じた試験を行う。
【００３６】
上記シーラント層の引張破断強度は５〜２０ＭＰａとする。
【００３７】
この範囲で選択することで、凝集剥離タイプの剥離機構で糸引きを発生するような樹脂構成であれば糸引きを解消させることが可能であり、開封時のきっかけとなる強度（図１の開封開始点ｃ）を抑制することができる。
【００３８】
５ＭＰａ未満であると、きっかけとなる強度が弱すぎ、落下などの衝撃ですぐに剥離したり、ちょっとしたきっかけで剥離を起こす可能性がある。また、２０ＭＰａを越えると
開封時の強度が強くなり、易開封性を附与することができない。
【００３９】
上記シーラント層の引張破断伸びは６００％以下であることが好ましい。６００％を越えるということは、図１に示す凝集剥離時に、２種以上の熱可塑性樹脂ブレンドしたシーラント層のマトリックス樹脂が、開封から破断するまでの伸びが大きくなることを意味し、このことは糸引きを発生させることを意味する。
【００４０】
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【００４１】
シーラント層としての機能と易開封性との関係を両立させるため、上記低密度ポリエチレン樹脂に、この低密度ポリエチレン樹脂とは完全非相溶あるいは部分相溶する樹脂を適量配合する必要がある。すなわち、ポリブテン樹脂である。
【００４２】
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【００４３】
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【００４４】
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【００４５】
凝集剥離を採用する場合、これらのブレンド層は開封時に糸引きが発生する恐れがある。上述したように糸引きを解消させるためには、ブレンド層の層厚を薄くする、あるいはブレンド層のドメインを小さくするなどの手法が挙げられるが、凝集剥離を起こすブレンド層の引張破断強度を５〜２０ＭＰａ、引張破断伸びを６００％以下の低密度ポリエチレン樹脂にすることで、これらの手法を用いなくても、糸引きを解消させることが可能である。
【００４６】
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【００４７】
これらの蓋材の易開封性を考えると、蓋材の剥離強度は１〜５Ｎ／１５ｍｍである方が好ましい。１Ｎ／１５ｍｍよりも弱いと接着強度に劣る。
【００４８】
なお、被着剤が紙カップのように紙を主体とした構成の場合には、剥離強度が強すぎると紙剥けする恐れがあるため、その時の開封強度の設定としては１Ｎ〜５Ｎ／１５ｍｍ程度が好ましい。
【００４９】
本発明の蓋材の作成方法は、様々な方法を取ることができるが、基本的にはあらかじめドライラミネート、押出ラミネートなどの手法で積層させた積層体を基材として、上記内容の熱可塑性樹脂を押出ラミネートする方法がとられる。その際、凝集剥離型で膜厚を薄くする場合や、層間剥離型にする場合には共押出手法により積層させることでも得られる。これらの蓋材に関する製造方法には制約はない。
【００５０】
また、シーラント層の材料の加工性、熱安定性などを考慮して、必要に応じて酸化防止剤、安定剤、滑剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、防雲剤、粘着調整剤、充填剤、着色剤などの添加剤を加えることも可能である。
【００５１】
本発明の蓋材の被着材となる容器ａは、低密度ポリエチレン樹脂を積層させた紙カップとする。
【００５２】
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【００５３】
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【００５４】
また紙カップの場合はブランク状態からカップ状に成形（図２参照）する際にサイドに設けられた糊代部ｅをヒートシールするが、その糊代部ｅが紙カップフランジ部ｇに段差ｈを形成させる（図３参照）ため、その密封性が低下する恐れがある。
【００５５】
この問題を解決するため、蓋材となる最内シーラント層をＪＩＳ．Ｋ７２１０に準ずる１９０℃、２１．１６８ＮにおけるＭＩが２０〜８０の熱可塑性樹脂にすることで、蓋材シール時にシーラント層が溶融し、その流動性が高いため、段差ｈの部分を埋めることが可能であり、密封性も向上する。
【実施例】
【００５６】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に制約を受けるものではない。
【００５７】
＜実施例１＞
ポリエチレンテレフタレートの二軸延伸フィルム（２５μｍ）上に低密度ポリエチレンを厚さ２０μｍで押出ラミネートにより積層させたものを剥離強度測定用被着体として使用した。
【００５８】
蓋材最内シーラント層として、ＪＩＳ．Ｋ７１１３における引張破断強度が９ＭＰａ、引張破断伸びが４５０％、そしてＪＩＳ．Ｋ７２１０に準ずる１９０℃、２１．１６８ＮにおけるＭＩが７０の低密度ポリエチレン樹脂を用い、さらに易開封性を付与させるためポリブテン樹脂を３０ｗｔ％添加させた。
【００５９】
また、このシーラント層は流動性が高いため、ＭＩが５の低密度ポリエチレン樹脂との共押出により、押出温度２８０℃で蓋材の基材上に積層した（ＭＩ＝５低密度ポリエチレン樹脂層３０μｍ、シーラント層１０μｍ）。
【００６０】
その後、この積層体を上述した剥離強度測定用被着体とヒートシールし、１３０〜１８０℃の剥離強度を測定した。その時のシール圧は０．１５ＭＰａでシール時間は１秒である。このヒートシール物を幅１５ｍｍの短冊状にサンプリングし、９０度剥離試験を行った。
【００６１】
その時の剥離強度および開封機構を表１に示す。
【００６２】
蓋材としての構成は、その基材として紙（坪量８０ｇ／ｃｍ２）にアルミ箔を積層させたものを基材として使用した。シーラントの構成は上述したブレンド品を用い、アルミ箔と接着性を有するエチレンーアクリル酸共重合体との共押出により蓋材を作成した。
【００６３】
被着体となる容器は、紙に低密度ポリエチレン樹脂をラミネートした原反から作成した紙カップを実際使用した。この容器と蓋材とのヒートシールにはカップシーラーを使用し、シール温度１３０℃、シール圧力０．１５ＭＰａ、シール時間１秒でシールした。この時の層厚は、上述した場合と同様であり、この際にはエチレンーアクリル酸共重合体の層厚を３０μｍとした。
【００６４】
段差における密着性はリークチェック液で確認した。剥離強度については、前記剥離強度測定用被着体を用意して、被着体の替わりとした。この時、この被着体と蓋材とのヒートシールはヒートシーラーにて行い、上述したカップシーラーの条件と同じ条件でヒートシールを行った。これらの結果をまとめて表１に示す。
【００６５】
＜実施例２＞
シーラント層となる熱可塑性樹脂の引張破断強度を９ＭＰａ、引張破断伸びを１００％、そしてＭＩを５０にした以外は実施例１と同じである。
【００６６】
＜実施例３＞
シーラント層となる熱可塑性樹脂の引張破断強度を１０ＭＰａ、引張破断伸びを１００％、そしてＭＩを３５にした以外は実施例１と同じである。
【００６７】
＜実施例４＞
シーラント層となる熱可塑性樹脂の引張破断強度を９ＭＰａ、引張破断伸びを３５０％、そしてＭＩを２０にした以外は実施例１と同じである。
【００６８】
＜参考例１＞
シーラント層となる熱可塑性樹脂を引張破断強度を１８ＭＰａ、引張破断伸びを５００％、そして１９０℃におけるＭＩが３０のポリプロピレン樹脂を使用した。このシーラント層に易開封性を付与させるためのブレンド層（中間層）をポリスチレン樹脂を使用し、その添加量を３０ｗｔ％にした。この時、このシーラント層は押出しグレードのＰＰ（１９０℃でＭＩが１５）と共に共押出により製膜した。この積層体を剥離強度測定およびカップへの蓋材として使用した。
【００６９】
被着体としては、剥離強度測定用には、２軸延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂にＣＰＰフィルムをドライラミネートにより積層させたフィルムを使用し、蓋材となる被着体としては、射出成形で作成したポリプロピレンカップを使用した。それ以外は実施例１と同じである。
【００７０】
＜参考例２＞
シーラント層となる熱可塑性樹脂として、引張破断強度を７ＭＰａ、引張破断伸びを４２０％、ＭＩが４０の低密度ポリエチレン樹脂を使用した。また、この上層にＭＩが５の低密度ポリエチレン中にポリメチルメタクリレート樹脂を３０ｗｔ％をブレンドしたブレンド層を設けた（易開封性の中間層とシーラント層が別の層となる）。これらの層厚はシーラント層２０μｍ、中間層（ブレンド層）２０μｍである。それ以外は実施例１と同じである。
【００７１】
＜参考例３＞
シーラント層となる熱可塑性樹脂として、引張破断強度を１１ＭＰａ、引張破断伸びを５５０％、ＭＩが３０の低密度ポリエチレン樹脂を用い、そのシーラント層に易開封性を付与するため、ポリプロピレン樹脂を３０ｗｔ％添加し、さらに改質剤として密度が０．９０２ｇ／ｃｍ３のエチレンーαオレフィン共重合体をブレンド樹脂（低密度ポリエチレン樹脂＋ポリプロピレン樹脂）１００重量部に対し１０重量部添加した。それ以外は実施例１と同様である。
【００７２】
＜参考例４＞
シーラント層となる熱可塑性樹脂として引張破断強度を８ＭＰａ、引張破断伸びを９０％、ＭＩが４０の低密度ポリエチレン樹脂を用いた。その上に中間層として、ＭＩが５の低密度ポリエチレン中にポリスチレン樹脂を３０ｗｔ％添加したブレンド層を設けた。
【００７３】
これらの２層を、ＭＩが５の低密度ポリエチレン樹脂と共に３層共押出により押出した。その時の層厚は、シーラント層２０μｍ、中間層（ブレンド層）１０μｍ、ＭＩ＝５低密度ポリエチレン層３０μｍで押出した。それ以外は実施例１と同じである。
【００７４】
【表１】
0004689409.tif 000002
これらの結果より以下のことが言える。
【００７５】
最内シーラント層を低密度ポリエチレン樹脂に、ポリブテン樹脂をブレンドした樹脂からなる凝集剥離型のシーラント層とすることなどで、剥離強度１〜５Ｎ／１５ｍｍの、凝集剥離型の易開封機構を付与することが可能である。
【００７６】
そして、シーラント層の成分である前記低密度ポリエチレン樹脂を、ＪＩＳ．Ｋ７１１３に準拠する引張破断強度が５〜２０ＭＰａであり、引張破断伸びが６００％以下の樹脂とすることにより、これらの蓋材は開封の際に糸引きすることなく、また、開封強度の初期のきっかけにおける易開封性を附与することが可能である。
【００７７】
またさらに紙カップ用の蓋材としては、ＪＩＳ．Ｋ７２１０に準ずる１９０℃、２１６０ｇ荷重におけるＭＩが２０〜８０にすることで、紙カップフランジ部におけるヒートシールの糊代部に生じた段差を埋めることが可能になり、密封性に優れる蓋材を作成することが可能である。
【００７８】
削除
【００７９】
削除
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明のシーラント層が凝集剥離するタイプの開封を示す説明図。
【図２】Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、紙カップ製造と蓋材のシールまでの過程の説明図。
【図３】紙カップと蓋材の密着性の低下を示す模式図。
【符号の説明】
【００８１】
ａ‥‥‥容器
ｂ‥‥‥蓋材
１ｂ‥‥シーラント層
２ｂ‥‥中間層
ｃ‥‥‥開封開始点
ｄ‥‥‥タブ
ｅ‥‥‥紙カップブランクの糊代部
ｆ‥‥‥底蓋
ｇ‥‥‥フランジ部
ｈ‥‥‥段差
【図１】
0004689409.tif 000003
【図２】
0004689409.tif 000004
【図３】
0004689409.tif 000005