(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側面から、最外層であるポリエチレン層と、紙基材層と、酸化チタンを含むコート層と、最内層であるポリエチレン層の順に積層された、液体用紙容器用包装材料であって、該コート層上には印刷層を設けない、液体用紙容器包装材料。
【請求項２】
前記コート層が紙基材層に隣接して形成される請求項１に記載の液体用紙容器用包装材料。
【請求項３】
前記コート層は、酸化チタンおよびバインダー樹脂を含むコート剤から形成される、請求項１または２に記載の液体用紙容器用包装材料。
【請求項４】
前記酸化チタンの平均粒径が１０μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体用紙容器用包装材料。
【請求項５】
前記コート層が０．５〜１０μｍの厚さで形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体用紙容器用包装材料。
【請求項６】
前記バインダー樹脂が、アクリル樹脂、ウレタン樹脂またはラテックス樹脂から選択される１種または２種以上である、請求項３に記載の液体用紙容器用包装材料。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体用紙容器用包装材料から製造される液体用紙容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包装材料に関し、具体的には、液体用紙容器の内側に発生するピンホールを防止した液体用紙容器用包装材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に液体用紙容器は、内容物の保存性、容器としての強度やガスバリア性等を確保するため各種の積層体からなる包装材料を用いて形成されている。この包装材料としては、基材となる紙の両面にポリエチレン樹脂を用いて形成されるポリエチレン層を設けたものが基本的な構造として知られている。
そして、このような液体用紙容器の包装材料として、接着性ポリオレフィン系樹脂を含有する内面層と、該内面層の外側に位置しポリアミド樹脂を含有するバリア層と、紙を主体とする支持体の両面にオレフィン系樹脂層を設けてなり該バリア層の外側に位置する基材層と、を有する包装材料が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１７９５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の液体用紙容器の包装材料を組み立てて接着する際には、通常、充填機上において接着位置にホットエアー（熱風）を吹き付けて接着性のポリオレフィン系樹脂を溶融させ、プレスして熱溶着する。その際に紙から水分が蒸発して液体用紙容器の内面層の接着性のポリオレフィン系樹脂を通過することにより、当該内面層においてピンホール（包装材料の内面から紙に達する微少な穴）が発生するおそれがある。液体用紙容器の包装材料において加熱によりピンホールが発生した場合には、バリア機能が低下し、内容物の漏れや胴膨れが発生する可能性がある。
【０００５】
よって、本発明は、加熱によるピンホールの発生を防止し、バリア性の高い包装材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、紙容器の内側となる面に酸化チタンを含むコート層を設けた積層体を包装材料として用いることにより、紙容器の内側の樹脂層におけるピンホールの発生が防止できることを見いだした。
【０００７】
つまり、本発明は、外側面から、最外層であるポリエチレン層と、紙基材層と、酸化チタンを含む、コート層と、最内層であるポリエチレン層の順に積層された、液体用紙容器用包装材料（ただし、該コート層上には印刷層を設けない）、およびこの包装材料を用いて形成された液体用紙容器である。
好ましくは、前記コート層が紙基材層に隣接して形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記構成を採用することにより、液体用紙容器を包装材料から組み立てる際に、加熱により生じる水蒸気が、最内層のポリエチレン層に達することを防止し、その結果、ピンホールの発生が抑えられた液体用紙容器を提供することができる。このようなピンホールの発生が抑えられた液体用紙容器はバリア性が高く、内容物の漏れや胴膨れが発生することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１及び図２は本発明の包装材料の層構成の各例を示す図である。
【００１０】
図１は、本発明の液体用紙容器用包装材料１０における、最外層であるポリエチレン層１１、紙基材層１２、酸化チタンを含むコート層１３、最内層であるポリエチレン層１４を積層したものを示した図である。
図２は、液体用紙容器用包装材料２０における、最外層であるポリエチレン層２１、紙基材層２２、酸化チタンを含むコート層２３、最内層であるポリエチレン層２４に、最内層であるポリエチレン層２４と酸化チタンを含むコート層２３の間にバリア層２５を積層したものを示した図である。
【００１１】
最外層であるポリエチレン層１１は、主にポリエチレンを含み、紙基材層１２の外部を保護すると共に、液体用紙容器用包装材料１０の端部においては、加熱されて後述する最内層となるポリエチレン層１４と貼り合わせられる。
ここで使用するポリエチレンとして、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等が具体的に挙げられる。シール性、加工適正等の観点から低密度ポリエチレンが好ましい。低密度ポリエチレンとしては、具体的に高圧法エチレン単独重合体が好適に用いられる。
また、エチレンとプロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン、４−メチルペンテン−１等のエチレン以外のα−オレフィンとの共重合体である直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）も好適に使用できる。
低密度ポリエチレンの密度は、通常、低密度ポリエチレンといわれる範囲であれば特に限定されないが、０．９０〜０．９２５ｇ／ｃｍ３であり、そのメルトインデックスＭ．Ｉ．も特に限定されないが、通常、１〜２０であり、また融点は１００℃〜１２０℃である。
【００１２】
最外層であるポリエチレン層１１の形成方法は、特に限定されないが、例えば、紙基材層１２の一方の面に押出コーティングすることにより形成される。通常、押出コーティングの加工条件としての押出温度は２８０〜３３０℃、ラインスピードは１００〜３００ｍ／ｍｉｎ．の範囲で設定される。該ポリエチレン層１１の厚さも特に限定されないが、通常、１０〜６０μｍである。
最外層であるポリエチレン層１１は液体用紙容器の外側表面となる層であるが、さらにその上に印刷層を設けてもよい。印刷層に用いられる印刷インキの密着性向上を図るために、該ポリエチレン層１１の表面に表面処理（例えば、コロナ処理等）を施すことが好ましい。
【００１３】
紙基材層１２は、本発明の液体用紙容器を構成する基本素材となることから、賦型性、耐屈曲性、剛性、腰、強度等を有するものを使用することができる。紙としては、主強度材であり、強サイズ性の晒または未晒の紙基材、あるいは純白ロール紙、クラフト紙、板紙、加工紙、ミルク原紙等の各種紙器材を使用することができる。紙基材層１２はこれらの紙を複数層重ねたものであってよい。また使用する紙は、坪量８０〜６００ｇ／ｍ２、好ましくは坪量１００〜４５０ｇｍ／２のものを使用することができる。紙の厚さは、１１０〜８６０μｍ、好ましくは１４０〜６４０μｍのものを使用することができる。
なお、紙基材には、例えば、文字、図形、記号その他の所望の絵柄を通常の印刷方法により任意に形成することができる。
【００１４】
酸化チタンを含むコート層１３は、酸化チタンを含む塗工液を紙基材層１２に塗布し、紙基材層１２の片面に酸化チタン粒子が敷き詰められたものである。
酸化チタンの製法としては、硫酸法・塩素法等、特に限定されないが、粒子径の小さい二酸化チタンを製造しやすい硫酸法がより好ましい。また、酸化チタンの結晶構造に関しても、ルチル型、アナターゼ型、ブルカルト型等限定されないが、結晶系の密度が大きく且つ熱的に安定なルチル型がより好ましい。
酸化チタンの粒径は特に限定されないが、平均粒径が１０μｍ以下であることが好ましい。酸化チタンの平均粒径が１０μｍより大きい場合、紙基材層１２に酸化チタンが均一に配列されずに隙間が発生するため、耐ピンホール効果が落ちてしまう場合がある。
【００１５】
酸化チタンを含むコート層１３は、酸化チタンの他に、バインダー樹脂を含む。このバインダー樹脂として、一般に使用されているバインダー樹脂を使用することができるが、具体的に、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ラテックス樹脂等を使用することができる。これらを用いることで、例えば、最内層であるポリエチレン層１４との接着性を上げ、密着性を上げることで、より隠蔽性を高めることが可能になる。
【００１６】
酸化チタンを含むコート層１３を塗工するための塗工液は、溶媒に酸化チタン、バインダー樹脂、さらに任意に他の顔料や添加剤を含むことができる。溶媒として、通常、水、アルコール（例えばイソプロピルアルコール）を使用することができる。添加剤として、顔料分散剤、消泡剤、発泡防止剤、粘度調整剤、滑沢剤、耐水化剤、保水剤、色材、印刷適正改良剤等が用いられる。
【００１７】
酸化チタンを含むコート層１３を形成する塗工液に含まれる酸化チタン、バインダー樹脂および溶媒の配合割合は特に限定されないが、一般に酸化チタン１００質量部に対し、バインダー樹脂１０質量部〜３０質量部、溶媒４０質量部〜１００質量部の割合で配合される。
【００１８】
酸化チタンを含むコート層１３の塗工方法は、特に限定されないが、従来から知られている塗工方法を使用することができ、具体的に、グラビアコート、ロールコート、エアナイフコート、ブレードコート、ショートドウェル、キャストコート等の塗工方法が用いられる。
【００１９】
酸化チタンを含むコート層１３の厚さは、特に制限されないが、一般に０．５〜１０μｍで、好ましくは２〜８μｍで、均一に紙基材層１２上に形成されていることが好ましい。０．５μｍ未満の場合、耐ピンホール効果が低く不十分な場合がある。１０μｍより厚く形成させる場合は、塗工液の粘度が高くなり、均一に塗布することが困難になり、製造適正が悪くなる場合がある。また、塗工可能な粘度調整をした場合に、２度塗りする必要があり、好ましくない。
【００２０】
紙基材層１２に酸化チタンを含むコート層１３を予め形成された材料を用いて、ポリエチレン層などの他の層を積層することができ、また、紙基材層１２に酸化チタンを含む塗工液でコートして、インラインで他の層を形成させることもできる。
【００２１】
最内層であるポリエチレン層１４と酸化チタンを含むコート層１３の密着性を確保するため、さらに酸化チタンを含むコート層１３の表面にコロナ処理、火炎処理、アンカーコート処理等の表面処理を行うことができる。また、最内層であるポリエチレン層１４に適宜オゾン処理を行ってもよい。
【００２２】
なお、酸化チタンを含むコート層は、通常、印刷の下地もしくは遮光目的で設けられる。しかしながら、本発明は紙容器の内側となる面、すなわち液体用紙容器用包装材料１０の印刷層を設けない面に、酸化チタンを含むコート層１３を設け、紙基材層１２から発生する水分が最内層であるポリエチレン層１４に通過することを防止して、ピンホールの発生を防止している。
【００２３】
最内層であるポリエチレン層１４は、図１に示すように、紙基材層１２の酸化チタンを含むコート層１３側に設けられる。
この最内層であるポリエチレン層１４が、このポリエチレン層１４どうし、もしくは最外層であるポリエチレン層１１と熱融着することにより、容器の形状に形成される。
使用可能なポリエチレンとしては、上述の最外層であるポリエチレン層１１で使用するものと同じである。
なお、最内層であるポリエチレン層１４にメタロセン触媒により合成されたＬＬＤＰＥを用いた場合は、現状と比較して約２０〜６０℃低温シールが可能になる。
【００２４】
また、最内層であるポリエチレン層１４は、本発明の液体用紙容器の内容物に接するため、内容物が牛乳等の飲料である場合は、使用するポリエチレンは添加物を含まないことが好ましい。
最内層であるポリエチレン層１４の形成方法は特に制限されないが、通常、押出コーティング、予め作製したフィルムをラミネートする方法、ドライラミネーション等が用いられる。この層１４の厚さも特に限定されないが、通常、２０〜１００μｍである。
【００２５】
図２は、図１の液体用紙容器用包装材料１０に更にバリア層２５を設けた液体用紙容器用包装材料２０を示している。
ここで最外層であるポリエチレン層２１、紙基材層２２、酸化チタンを含むコート層２３および最内層であるポリエチレン層２４は、図１における最外層であるポリエチレン層１１、紙基材層１２、酸化チタンを含むコート層１３および最内層であるポリエチレン層１４に対応し、同様な条件、材料を使用することができる。
【００２６】
バリア層２５は、包装材料により包装された内容物の風味が外側に逃げ、内容物の風味が変わってしまうことを防止することが可能である。
バリア層２５として、特に制限されるものではないが、無機酸化物が蒸着されたＰＥＴフィルム、金属フィルム、アルミニウム等の金属箔、ナイロンＭＸＤ６等のバリア性樹脂を使用することができる。
【００２７】
ナイロンＭＸＤ６を使用する場合は、バリア層２５を形成する樹脂の２０〜１００質量％含有することが好ましい。ナイロンＭＸＤ６の含有量が２０質量％未満の場合、十分なバリア性が認められない場合がある。また、ナイロンＭＸＤ６と他の樹脂とを用いてバリア層２５を形成する場合は、他の樹脂として、脂肪族ナイロン、芳香族ナイロン、エチレンビニルアルコール共重合体、芳香族ポリアミド系ナノコンポジット（例えば、三菱ガス化学株式会社、Ｉｍｐｅｒｍ１０３）、ポリアミドナノコンポジット（例えば、宇部興産株式会社、ＵＢＥ  ＮＣＨ  ＮＹＯＮ  １０２２Ｃ２、５０３４Ｃ２）等が用いられる。
【００２８】
バリア層２５の形成方法は、従来の方法を使用することができ、特に制限されない。押出コーティング、他の層と共に共押出コーティング、予めフィルムとして作成してラミネートする方法、ドライラミネーション等が使用できる。このとき、バリア層２５の上下の面に必要に応じて接着層を設けてもよい。
バリア層２５の厚さも、特に制限されないが、通常、３〜６０μｍである。
【００２９】
液体用紙容器用包装材料１０および２０の厚さは特に制限されないが、通常１５０〜７００μｍである。
なお、液体用紙容器用包装材料１０および２０は上記各層の他に必要に応じて他の層を設けてもよい。
【００３０】
本発明の液体用紙容器用包装材料１０の製造方法は、特に制限されないが、通常、まず紙基材層１２に酸化チタンを含むコート層１３を形成するための塗工液を塗布して乾燥させる（８０〜１２０℃）。これに最外層であるポリエチレン層１１および最内層であるポリエチレン層１４を積層することにより調製する。
本発明の液体用紙容器用包装材料２０の製造方法は、通常、まず紙基材層２２に酸化チタンを含むコート層２３を形成するための塗工液を塗布して乾燥させ、最外層となるポリエチレン層２１を形成した後、バリア層２５をコート層２３側に形成し、最内層となるポリエチレン層２４を形成する。なお、このときバリア層２５と最内層となるポリエチレン層２４は共押出コーティングで形成してもよい。
【００３１】
本発明の液体用紙容器用包装材料１０および２０を用いて液体用紙容器を製造する方法は、通常以下のように行われる。本発明の液体用紙容器用包装材料を形成した後、必要に応じて印刷面を設けて、これを打抜き、端面をスカイブ・へミング加工して内容物が端面に接しないようにした後、充填装置内で紙容器の底部およびトップ部を熱風加熱、火炎加熱等によりヒートシールして紙容器とする。
【００３２】
本発明の紙容器の形状は、用途・目的等に応じて適宜決定することができる。例えば、ゲーベルトップ型、ブリック型、フラットトップ型等の形状やカップ型等の形状が挙げられる。また、紙容器の注出口には、ポリエチレン製のキャップ、プルタブ型の開封機構等を適宜設けてもよい。
【００３３】
本発明の紙容器の内容物も、特に限定されないが、例えば、牛乳、ジュース、ミネラルウォーター、緑茶、紅茶、ウーロン茶、日本酒、焼酎等の飲料、食用油、醤油、みりん、食酢、固形物等の入った調味料等の食品、シャンプー、リンス、機械油等の非食品等、様々な液体を内容物とすることができる。
【実施例】
【００３４】
以下に、実施例および比較例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
【００３５】
（実施例１）
坪量３２０ｇ／ｍ２の液体用紙容器用原紙（ポトラッチ社）からなる紙基材層の一方の面に、下記の酸化チタンを含むコート層用塗工液Ａをボーズロールによりコーティングした。この後、１００℃で乾燥させた。酸化チタンを含むコート層の厚さは平均５μｍであった。
【００３６】
＜酸化チタンを含むコート層用塗工液Ａ＞
酸化チタン（平均粒径６μｍ）            ５５質量％
スチレンブタジエン系樹脂                １０質量％
水                                      ３０質量％
ＩＰＡ                                    ２質量％
その他                                    ３質量％
【００３７】
紙基材層における酸化チタンを含むコート層が形成された面の反対の面に、低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ．；３．８、融点１０９℃）を押出コーティング（押出し温度３００〜３２０℃、スピード２００ｍ／ｍｉｎ．）して厚さ１７μｍの最外層であるポリエチレン層を形成した。
また、前記酸化チタンを含むコート層の上に、添加剤を含まない低密度ポリエチレン樹脂（密度；０．９２３ｇ／ｃｍ３、メルトインデックスＭ．Ｉ．；３．８、融点１０９℃）を押出コーティング（押出し温度３００〜３２０℃、スピード２００ｍ／ｍｉｎ．）して厚さ２８μｍの最内層であるポリエチレン層を形成して、本発明の液体用紙容器用包装材料を調製した。
【００３８】
実施例１における包装材料は、最外層から低密度ポリエチレン層（ＬＤＰＥ）１７μｍ／  紙基材層（坪量３２０ｇ／ｍ２  ／  酸化チタンを含むコート層５μｍ  ／  ＬＤＰＥ２８μｍ（無添加）である包装材料である。
【００３９】
（実施例２）
実施例２では、最内層であるポリエチレン層の厚さを３８μｍとした他は実施例１と同様にして、包装材料を調製した。
【００４０】
（実施例３）
実施例１と同様に、坪量３２０ｇ／ｍ２の紙基材層に前記塗工液Ａを用いて、厚さ５μｍの酸化チタンを含むコート層を形成させた。この酸化チタンを含むコート層側から、ＬＤＰＥ（９μｍ）  ／  接着層（３μｍ）  ／  ナイロンＭＸＤ６（５μｍ）  ／  接着層（３μｍ）  ／  ＬＤＰＥ（無添加）（２０μｍ）  となる層構成を有するように共押出コーティングした。その後、前記コート層と反対側の紙基材層の上に実施例１と同様に最外層となるポリエチレン層を形成し、本発明の液体用紙容器用包装材料を調製した。接着層としては、無水マレイン酸グラフトポリマーを用いた。
【００４１】
（比較例１〜３）
酸化チタンを含むコート層を形成しなかった他は、実施例１〜３と同様にして比較例１〜３の包装材料を作製した。
【００４２】
（評価方法）
実施例および比較例の包装材料について、ピンホールの発生状況を評価した。
充填機（ディー・エヌ・ケー社製、型番：ＤＲ−１０）を用い、熱風により各包装材料を各温度に熱し、ピンホールの発生状況を調べた。結果を表１に示す。なお、ピンホールの発生が認められないもしくは少ないもの（具体的に１ｃｍ２あたり０〜１個）を○、ピンホールの発生が若干認められるもの（１ｃｍ２あたり２〜５個）を△、ピンホールの発生が多いもの（１ｃｍ２あたり６個以上）を×とした。
【００４３】
【表１】
0005286849.tif 000002
【００４４】
以上の結果より、本発明の実施例の包装材料は、酸化チタンを含むコート層を紙基材層の内面側に有することにより、比較例の包装材料に比べてピンホールの発生を防止することができた。実施例の包装材料はピンホールの発生を防止することができるため、本発明はバリア性の高い包装材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の液体用紙容器用包装材料の模式断面図である。
【図２】本発明のバリア層を含む液体用紙容器用包装材料の模式断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    液体用紙容器用包装材料
１１    最外層であるポリエチレン層
１２    紙基材層
１３    酸化チタンを含むコート層
１４    最内層であるポリエチレン層
２０    液体用紙容器用包装材料
２１    最外層であるポリエチレン層
２２    紙基材層
２３    酸化チタンを含むコート層
２４    最内層であるポリエチレン層
２５    バリア層
【図１】
0005286849.tif 000003
【図２】
0005286849.tif 000004