(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙製基材の片面に下塗り層を設け、この下塗り層上に無機層状化合物と水溶性高分子からなる塗布液Ａを塗布形成した被覆層Ａ上に、さらに、金属アルコキシドの加水分解溶液に、無機層状化合物を混合した水溶性高分子溶液を混合した塗布液Ｂを塗布形成した被覆層Ｂを設けてなることを特徴とするガスバリア性紙製材料。
【請求項２】
前記無機層状化合物がモンモリロナイトであることを特徴とする請求項１に記載のガスバリア性紙製材料。
【請求項３】
前記水溶性高分子がポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスバリア性紙製材料。
【請求項４】
前記下塗り層がポリオレフィン樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料。
【請求項５】
前記下塗り層のポリオレフィン樹脂が静電気防止剤を３００〜３０００ＰＰＭ含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料。
【請求項６】
前記紙製基材が３０ｇ／ｍ2〜２０００ｇ／ｍ2の範囲の紙を用いたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料に罫線を設け、折り曲げて組み立てたことを特徴とする紙製容器。
【請求項８】
防湿性、保香性を必要とする内容物を包装したことを特徴とする請求項７に記載の紙製容器。
【請求項９】
防湿性、保香性を必要とする内容物が洗剤、または、たばこであることを特徴とする請求項７に記載の紙製容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密封カートンに用いるガスバリア性紙製材料の改良、およびこの材料を用いた紙製容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙製基材に、ポリプロピレン等の防湿性を有する樹脂層を形成、またはフィルムをラミネートすること、またはワックスを塗布、または含浸させることで、紙製材料に防湿性を付与することが一般的に行われていた。また、たばこのように、特にその性能を維持しなければならない内容物の場合は、内容物をバリア性の優れた内装紙で包装後、外箱に収納し、しかも外箱の外側を、ポリ塩化ビニリデンをコートしたプラスチックフィルムにより密封包装していた。
【０００３】
このように紙製基材だけでは防湿性等のバリア性が不十分であるので、内容物を別に個包装したり、外箱の外側をバリア性のプラスチックフィルムにより、密封包装しなければならなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、紙製基材の防湿性等のバリア性を向上させることにより、前記のように内容物を個包装したり、外箱の外側をプラスチックフィルムで密封包装しないでも、十分なバリア性を有するガスバリア性紙製材料およびそれを用いた容器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、紙製基材の片面に下塗り層を設け、この下塗り層上に無機層状化合物と水溶性高分子からなる塗布液Ａを塗布形成した被覆層Ａ上に、さらに、金属アルコキシドの加水分解溶液に、無機層状化合物を混合した水溶性高分子溶液を混合した塗布液Ｂを塗布形成した被覆層Ｂを設けてなることを特徴とするガスバリア性紙製材料である。また、請求項２に係る発明は、前記無機層状化合物がモンモリロナイトであることを特徴とする請求項１に記載のガスバリア性紙製材料である。
【０００６】
また、請求項３に係る発明は、前記水溶性高分子がポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスバリア性紙製材料である。
【０００７】
また、請求項４に係る発明は、前記下塗り層がポリオレフィン樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料である。また、本発明は、前記樹脂を水溶性高分子としたことを特徴とするガスバリア性紙製材料である。また、請求項５に係る発明は、前記下塗り層のポリオレフィン樹脂が静電気防止剤を３００〜３０００ＰＰＭ含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料である。また、請求項６に係る発明は、前記紙製基材が３０ｇ／ｍ2〜２０００ｇ／ｍ2の範囲の紙を用いたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料である。
【０００８】
また、請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のガスバリア性紙製材料に罫線を設け、折り曲げて組み立てたことを特徴とする紙製容器である。また、請求項８に係る発明は、防湿性、保香性を必要とする内容物を包装したことを特徴とする請求項７に記載の紙製容器である。また、請求項９に係る発明は、防湿性、保香性を必要とする内容物が洗剤、または、たばこであることを特徴とする請求項７に記載の紙製容器である。
【０００９】
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の紙製材料の一例を示す断面図で、１は紙製基材、２は下塗り層、および３は被覆層を示す。ここで、紙製基材１は、一般的に使用されている紙であれば使用可能であるが、特に製函して箱を形成する紙（坪量が３０〜２０００ｇ／ｍ２  ）のものがより望ましい。
【００１１】
また、下塗り層２は、被覆層３を設ける際、被覆層３を形成する成分が、紙製基材１に浸透するのを防止するとともに、被覆層をが強固に密着させ、バリア性を発揮するようにする。この下塗り層２を形成する具体的なものとして、樹脂層があり、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、メタロセン触媒で合成したポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂が使用できる。この樹脂層からなる下塗り層２は、フィルム状のものをラミネートするより、溶融状態の樹脂を紙製基材１に押出しコートして設けるのが好ましい。
【００１２】
下塗り層２が樹脂層の場合は、厚みが１０〜２５μｍの範囲が好適で、被覆層３を設ける側をコロナ処理等の表面処理を施しておく必要がある。この表面処理による効果を発揮するためには、下塗り層２を形成する樹脂中に静電気防止剤を３００〜３０００ＰＰＭの範囲で添加しておくのがよい。
【００１３】
下塗り層２が樹脂層以外のものとして、でんぷんにカオリンを添加したしたクレーコート層、またポリビニルアルコール系のコート層を設けることも可能である。また、下塗り層２は、上記以外にイミン系、ウレタン系、ブタジエン系、酸化チタン系の群より選ばれたコーティング剤が使用することも可能である。
【００１４】
次に、被覆層３は、下塗り層２上に無機層状化合物と水溶性高分子からなる塗布液Ａを塗布形成した被覆層Ａ上に、さらに、金属アルコキシドの加水分解溶液に、無機層状化合物を混合した水溶性高分子溶液を混合した塗布液Ｂを塗布形成した被覆層Ｂを設けてなる被覆層である。ここで、無機層状化合物は、カオリナイト族、スメクタイト族、およびマイカ族等の粘土鉱物等であって、層状構造を有する結晶性の無機化合物である。これら無機層状化合物の種類、粒径、およびアスペクト比等は、適宜選択され、特に限定されるものでない。この中で、モンモリロナイト、ヘクトライト、およびサポナイト等のスメクタイト族が好適で、無機層状化合物の層間に樹脂を取り込み、複合体を形成し易い。特に、この族の中でも、モンモリロナイトは溶融状態での安定性、塗工性が最も優れている。
【００１５】
また、使用される樹脂は、前述の無機層状化合物の層間に取り込まれ易いものであれば特に限定されないが、水溶性高分子を用いることが好ましい。水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アクリル樹脂およびアルギン酸ナトリウムなどが挙げられる。特にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を本発明のガスバリア性積層体のコーティング剤に用いた場合にガスバリア性が最も優れる。ここでいうＰＶＡは、一般にポリ酢酸ビニルをけん化して得られるもので、酢酸基が数十％残存している、いわゆる部分けん化ＰＶＡから、酢酸基が数％しか残存していない完全けん化ＰＶＡまでを含み、特に限定されるものではない。
【００１６】
また、本発明のバリア層は、さらに金属アルコキシドの加水分解・重縮合生成物を含有した組成としてもよい。この金属アルコキシドは、Ｍを金属、Ｒをアルキル基、およびｎをアルコキシ基の配位数とした場合、下記一般式、Ｍ（ＯＲ）nで示される化合物である。Ｍが、Ｓｉ、Ｔｉ、ＡｒおよびＺｒからなる群より選ばれ、Ｒが、メチル基、エチル基から選ばれるのが好ましい。特に、テトラエトキシシラン〔Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4〕、トリイソプロポキシアルミニウム〔Ａｌ（Ｏ−２’−Ｃ3Ｈ7）3〕などを用いると、アルコキシドの加水分解生成物が、水系の溶媒中で比較的安定に存在するために好ましい。
【００１７】
上述した各成分を単独またはいくつかを組み合わせてコーティング剤に加えることができ、さらにコーティング剤のバリア性を損なわない範囲で、イソシアネート化合物、シランカップリング剤、あるいは分散剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤など公知の添加剤を加えることができる。
【００１８】
例えばコーティング剤に加えられるイソシアネート化合物は、その分子中に２個以上のイソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するものであり、例えばトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート（ＴＴＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などのモノマー類と、これらの重合体、誘導体などがある。
【００１９】
コーティング剤の塗布方法には、通常用いられる、ディッピング法、ロールコーティング法、スクリーン印刷法、スプレー法など従来公知の手段が用いられる。皮膜の厚さはコーティング剤の種類によって異なるが、乾燥後の厚さが約０．０１〜１００μｍの範囲であればよいが、５０μｍ以上では、膜にクラックが生じやすくなるため、０．０１〜５０μｍとすることが望ましい。
【００２０】
そして、必要に応じて図２に示すように、被覆層３側にシーラント層６を設けることもできる。このシーラント層６は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン共重合体、および飽和ポリエステル等のヒートシール性を有する樹脂フィルムを用いることができ、特に、耐熱性、防湿性を要求される場合は、無延伸ポリプロピレンフィルムをもちいることが好ましい。また、メタロセン触媒を用いて合成したポリオレフィンを用いると、包装される物品への樹脂臭の付着を低減することができる。このシーラント層６は、２液または１液のウレタン系接着剤からなる接着層５を介してラミネートする方法、アンカー剤からなる接着層５を介して溶融した樹脂を押し出しコーティングすることでラミネートする方法で形成することができる。
【００２１】
前記紙性材料を所定の形状に打ち抜き、そして同時に形成した罫線から折り曲げ、例えば図３に示すたばこ用の箱１０、図４に示す洗剤用の箱１１を製造することができる。上記のような箱にすることにより、密封フィルムなしでたばこ、洗剤等の香りを必要とする内容物、湿気を嫌う内容物の容器として優れたものとなる。次に、本発明の実施例について説明する。
【００２２】
【実施例】
〔実施例１〕
坪量が３００ｇ／ｍ2の紙からなる紙製基材の片面に、静電気防止剤を５００ＰＰＭ添加した低密度ポリエチレンを１５μｍの厚さに溶融押出しにより形成した下塗り層を設け、この下塗り層の被覆層を設ける側をコロナ処理し、次に被覆層を塗布形成した。ここで被覆層は、５重量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液に、モンモリロナイトを、ＰＶＡとモンモリロナイトとの重量比が１：１となるように混合して、塗布液Ａを調整した。次に、この塗布液をバーコータを用いて塗布し、１２０℃の温度で１分間乾燥させて、厚さ０．５μｍの被覆層を形成した。この被覆層を設けた紙性材料は、酸素透過度が３ｃｃ／ｍ2・ｄａｙ、水蒸気透過度が３ｇ／ｍ2・ｄａｙであった。なお、紙製基材単体の酸素透過度は、２０００ｃｃ／ｍ2・ｄａｙ、水蒸気透過度は、１４ｇ／ｍ2・ｄａｙであった。
【００２３】
〔実施例２〕
実施例１の被覆層上に、以下に塗布液Ｂをさらに塗布、形成した被覆層を設けた紙性材料を製造した。被覆層は、テトラエトキシシラン１０．２ｇに、０．０２Ｎの塩酸２６．５ｇを加え、３０分間攪拌して、テトラエトキシシランを加水分解させた。また、水を溶媒とする５重量％のＰＶＡ溶液に、平均粒度が１２０μｍのモンモリロナイトを、ＰＶＡとモンモリロナイトとの重量比が１：１となるように混合した。このＰＶＡ・モンモリロナイト混合液と、上述のテトラエトキシシランの加水分解溶液とを、重量比で４：６となるように混合して、塗布液Ｂを調整した。以上のようにして調整した塗布液Ｂを、塗布液Ａを用いて形成した被膜上に、バーコータを用いて塗布し、１２０℃の温度で１分感乾燥させて、厚さ０．２μｍの被膜を形成した。この被覆層を設けた紙性材料は、酸素透過度が２．８ｃｃ／ｍ2・ｄａｙ、水蒸気透過度が２．９ｇ／ｍ2・ｄａｙであった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、紙製基材に下塗り層、無機層状化合物と水溶性高分子からなる塗布液Ａを塗布形成した被覆層Ａ上に、さらに、金属アルコキシドの加水分解溶液に、無機層状化合物を混合した水溶性高分子溶液を混合した塗布液Ｂを塗布形成した被覆層Ｂを設けてなる被覆層を設けたガスバリア性紙製材料を用いることにより、従来のように紙製容器の他に被覆フィルムで包装、または内容物をフィルムで個包装しなくても、十分に内容物を保存することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスバリア紙製材料の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のガスバリア紙製材料の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明のガスバリア紙製材料からなる容器の説明図である。
【図４】本発明のガスバリア紙製材料からなる容器の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…紙製基材
２…下塗り層
３…被覆層
５…接着層
６…シーラント層
【図１】
0003941189.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003941189.tif 000004
【図４】
0003941189.tif 000005