(57)【要約】【課題】生産性やコスト、容器としての加工性において、他の容器との比較優位性を損なうことなく、ガスバリア性に優れる紙容器を提供することを課題とする。【解決手段】紙を基材とする容器において、容器内側となる面および容器外側となる面のそれぞれに、ガスバリア性を有する樹脂層を設けてあることを特徴とする紙容器であり、またガスバリア性を有する樹脂層が、コーティング法を用いて設けてあることを特徴とする紙容器である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙を基材とする容器において、容器内側となる面および容器外側となる面のそれぞれに、ガスバリア性を有する樹脂層を設けてあることを特徴とする紙容器。
【請求項２】
前記ガスバリア性を有する樹脂層が、コーティング法を用いて設けてあることを特徴とする請求項１に記載の紙容器。
【請求項３】
前記ガスバリア性を有する樹脂層が、それぞれ種類が異なるものを用いていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紙容器。
【請求項４】
前記ガスバリア性を有する樹脂層の、容器内側となる面および容器外側となる面の、それぞれの表面にポリオレフィン系樹脂層を設けてあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の紙容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紙容器に関するものである。特にガスバリア性に優れる紙容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から紙容器は、牛乳パックや紙カップをはじめとしてさまざまな形態のものが開発され、さまざまな内容物や要求品質に対応して発展を遂げてきた。最近は環境意識の高まりを背景に、従来は液体用容器として缶や瓶を使用していた用途においても、紙容器に置き換える動きが広がっている。
【０００３】
紙容器は基材を紙とすることで、紙容器の価格の点でも瓶、缶に比べてメリットがあり、印刷適性や加工性、省スペース性においても優れるなどの点が評価されており、広く用いられてきた所以である。
【０００４】
一方で紙容器は基材が紙であるために耐水性やガスバリア性においては、材料自体の弱点とされており、それを補うためにプラスチックフィルムや樹脂層との積層体として、性能を確保しているのが実情である。
【０００５】
ガスバリア性を付与するための方法としては、ガス透過性の低いフィルムや金属、または金属酸化物を蒸着したフィルム、もしくは金属箔を紙基材に貼り合わせる方法が知られているが、これらの方法では蒸着工程や、ラミネート工程など工程数が多く煩雑であることに加えて、コスト面においても高価なものにならざるを得ない。
【０００６】
この問題を解決しようとして、ガスバリア性に優れる樹脂水溶液を紙基材に直接塗工して皮膜形成することによって、紙基材にガスバリア性を付与することが試みられている。
【０００７】
たとえば紙基材の一方の面にガスバリア性に優れる樹脂水溶液を塗工する方法が考えられるが、この場合、樹脂の選定において、あるいは塗工可能な水溶液の組成組み立てにおいて、さまざまな要求品質を満たす十分なガスバリア性能、ラミネート強度に係る凝集力、乾燥性などの生産性などを同時に満足させることは事実上困難であった。
【０００８】
またガスバリア性能の向上のために、膜厚を厚くすることは、塗工において乾燥不良を起こしかねず、あるいはそれを避けようとして著しい生産性の低下を招くなどの問題がああった。また樹脂によっては塗膜の凝集破壊を起こしやすい危険もあった。したがって単純に一回の塗工でガスバリア性に優れる紙容器を得ることは困難であった。
【０００９】
また特許文献１には、紙基材にポリビニルアルコール系樹脂水溶液を塗布して、ガスバリア性等を付与するという方法が示されているが、ポリビニルアルコール系樹脂が耐水性に乏しいために、紙容器としての用途は限られたものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２５４２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、生産性、コスト、容器としての
加工性において、他の容器との比較優位性を損なうことなく、ガスバリア性に優れる紙容器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】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、紙を基材とする容器において、容器内側となる面および容器外側となる面のそれぞれに、ガスバリア性を有する樹脂層を設けてあることを特徴とする紙容器である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記ガスバリア性を有する樹脂層が、コーティング法を用いて設けてあることを特徴とする請求項１に記載の紙容器である。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記ガスバリア性を有する樹脂層が、それぞれ種類が異なるものを用いていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の紙容器である。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、前記ガスバリア性を有する樹脂層の、容器内側となる面および容器外側となる面の、それぞれの表面にポリオレフィン系樹脂層を設けてあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の紙容器である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、生産性、コスト、容器としての加工性において、他の容器との比較優位性を損なうことなく、ガスバリア性に優れる紙容器を提供することが可能である。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、生産性に優れ、安価にガスバリア性に優れる紙容器を提供することが可能である。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、容器内側となる面および容器外側となる面のそれぞれに種類が異なる樹脂を用いることで、紙容器に対する要求品質にきめ細かく対応した性能を持たせることが可能である。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、容器内側となる面および容器外側となる面の、それぞれの表面にポリオレフィン系樹脂層を設けてあることによってヒートシールが可能になり、より紙容器としての加工適性をより良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明に係る紙容器の一実施形態の部分断面模式図である。
【図２】図２は本発明に係る紙容器を構成する積層体の一実施形態の部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本発明を実施するための形態について、図１、図２を参照しながら詳細に説明を加える。ただし、本発明はこれらの例にのみ限定されるものではなく、ガスバリア性が必要とされる紙容器全般に適用可能である。
【００２２】
図１は本発明に係る紙容器の一実施形態の部分断面模式図である。ここに示した例は、紙容器のうち紙カップ（１０）の例である。紙カップ（１０）は胴部（５）および底部（４）を一体化して構成されている。
【００２３】
また紙基材（１）は容器外側（９）となる面に、ガスバリア性を有する樹脂層（２）を有しており、容器内側（１１）となる面には、ガスバリア性を有する樹脂層（３）を有している。このような紙カップ（１０）の場合には、容器口部（１２）と蓋材をヒートシー
ルするなどして、充填後の内容物を密封することができる。
【００２４】
このように本発明において、紙容器（１０）には容器内側（１１）となる面、および容器外側（９）となる面のそれぞれに、ガスバリア性を有する樹脂層を設けてあるのであって、全体として要求値を満足するガスバリア性を保持することができる構成となっている。
【００２５】
図２は本発明に係る紙容器を構成する積層体の一実施形態の部分断面模式図である。ただし、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではない。紙容器を構成する積層体（２０）は、紙基材（１）を中心として、その両面にガスバリア性を有する樹脂層（２）およびガスバリア性を有する樹脂層（３）を有している。これらガスバリア性を有する樹脂層を設ける方法は、たとえばコーティング法を用いて塗工して樹脂層を形成することができる。
【００２６】
ガスバリア性を有する樹脂層は、紙基材（１）に直接コーティングすることができる。しかし、紙基材（１）そのものの不均一や、あるいは紙基材（１）へのしみ込みがある場合もあって、ガスバリア性を有する樹脂層の均一な皮膜形成が阻害され、ガスバリア性に影響を与える可能性がある。
【００２７】
その影響を回避するために、紙基材に目止めのための樹脂層（６）を設けた後、ガスバリア性を有する樹脂層（２）もしくはガスバリア性を有する樹脂層（３）あるいは両方を塗工することが好ましい。目止めのための樹脂層（６）は特に限定するものではないが、たとえばポリエチレン樹脂を押し出し製膜機を用いて紙基材（１）上に形成することができる。
【００２８】
ガスバリア性については、ひとつのパッケージ（ｐｋｇ）について、どれだけの酸素が内容物側に入ってくるのかを測定して評価するが、たとえば、内容量が１００ｍｌの紙カップにおいて０．３〜０．５（ｃｃ／ｐｋｇ・ｄａｙ）のガスバリア性を要求される場合には、バリア層１層構成では、樹脂層の膜厚を３μｍ〜４μｍにする必要がある。
【００２９】
しかしながら従来は、この膜厚の樹脂層を樹脂の塗工で一度に形成しようとすると、十分な乾燥のためにはコーティングラインのスピードを、たとえば８０ｍ／分〜１００ｍ／分程度に落とすなど、生産性を犠牲にせざるを得なかった。
【００３０】
本発明においては、紙基材の容器内側となる面および容器外側となる面のそれぞれに、ガスバリア性を有する樹脂層を設けるものであり、たとえば内容量が１００ｍｌの紙カップであれば、両面の樹脂層の膜厚をそれぞれ１．５μｍ〜２．０μｍに形成することによって、積層体トータルとして０．３〜０．５（ｃｃ／ｐｋｇ・ｄａｙ）のガスバリア性を実現することができる。
【００３１】
また、片面ではなく、両面に樹脂層を形成することによって、コーティングラインのスピードを、１００ｍ／分〜１２０ｍ／分にアップすることが可能になる。加えて樹脂によっては、一回の厚塗りによる塗膜が凝集破壊を起こしやすいという問題も回避することが可能になる。
【００３２】
本発明においては、容器内側となる面および容器外側となる面のそれぞれに、ガスバリア性を有する樹脂層をコーティング法を用いて設けることができるが、この場合塗工する材料に考慮すれば、コーティング方式は既存、既知のコーティング方法を用いればよく特に制限を加えるものではない。
【００３３】
たとえば、グラビアコーティング、ロールコーティング、オフセットグラビアコーティング、バーコーティング、ダイコーティングなど紙やフィルムにコーティングが可能な方
式から適宜選択することができる。
【００３４】
また必要に応じて、コーティング層の密着を上げるために、コーティング面にアンカーコートやコロナ放電処理などを施した後、ガスバリア性を有する樹脂層のコーティングを行なってもよい。
【００３５】
本発明においてはガスバリア性を有する樹脂層を、たとえばコーティングによって設けるものであり、ガスバリア性を有する樹脂として、たとえばポリビニルアルコール樹脂、バリア性ウレタン樹脂、バリア性アクリル樹脂を用いることができ、更にそれぞれの樹脂に無機層状鉱物を混合して用いることができる。
【００３６】
無機層状鉱物は結晶が層状に薄く剥がれるへき開性を有し、高圧ｃｉｓ型の単鎖状、あるいは複鎖状のＳｉＯ４チェーンが横方向に無限に連結し、ＳｉＯ４六角環が蜂の巣状にびっしり並んだ平面状のＳｉＯ４シートを形作った鉱物で、４面体シートと８面体シートが重なった層状になっていて、その境目の接着はファンデルワールス力で繋がっている。
【００３７】
白雲母などは４面体シートと８面体シートが重なった層状の間に交換性陽イオンだけを挟んでいるが、水膨潤性合成雲母の「スメクタイト」などでは、さらに水の層を挟んでいて水分子を出し入れして、体積が大きくなる性質がある。
【００３８】
本発明において使用する無機層状鉱物はこのような白雲母、黒雲母などの鉱物、または雲母を主体とした変性岩および水膨潤性合成雲母、カオリナイト、モンモリロナイト、タルク、緑泥岩などを使用することができる。
【００３９】
これらの無機層状鉱物は、層の面状方向は水分、酸素、香りなどの透過を阻止することのできる高密度の結晶となっている。そのためコーティングでは、粘度をできるだけ低くしてコーティングを行い基材を水平に保った状態で乾燥させ、水などの媒体系を速く乾燥させることが必要である。
【００４０】
紙基材の容器内側となる面および容器外側となる面に、それぞれにガスバリア性を有する樹脂層を設けるに当たっては、ガスバリア性を有する樹脂層は種類の異なるものを用いても良い。
【００４１】
たとえば、内容物が乾燥物であって保管環境が高湿度である場合を想定すれば、容器外側のガスバリア性を有する樹脂層には、高湿度においてもガスバリア性を保持できる材質を選択し、容器内側のガスバリア性を有する樹脂層は耐湿度に劣っても安価な材質を選択するなど目的に応じた設計とすることが可能である。
【００４２】
積層体（２０）の両側にガスバリア性を有する樹脂層を設けることによって、ガスバリア性を有する紙基材を得ることができるが、紙容器として形を形成する場合には、容器外側に表ポリオレフィン層（７）、容器内側にシーラント層（８）を設けてもよい。これによって、ヒートシールによる容器の形成が可能になる。
【００４３】
ヒートシールすることによって紙カップや円筒状の紙容器、あるいは直方体の液体飲料容器などの形を形成したり、紙カップと蓋材によって内容物を密封することが可能になる。加えて表面にポリオレフィン系樹脂層があることによって、紙容器としての耐水性も付与される。
【００４４】
シーラント層は、特に限定するものではないがポリオレフィン系樹脂を用いることができる。たとえばポリエチレン樹脂を用いる場合には、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＭＤＰＥ、Ｌ
ＬＤＰＥ等を使用することができ、一部ポリブテンを含んでも良い。
【００４５】
中でもＬＬＤＰＥを好ましく用いることができ、密度０．９２５以下、ＭＩが４以上のものがより好ましい。またシーラント層の形成においては、押し出し製膜機を用いて層形成することもでき、フィルム形状のものを貼りあわせて使用するのでもかまわない。一般にシーラント層の厚さは３０μｍ〜１００μｍである。
このような材料構成によって、本発明の課題である生産性、コスト、容器としての加工性において、他の容器との比較優位性を損なうことなく、ガスバリア性に優れる紙容器を提供することを実現することができる。
【実施例】
【００４６】
以下本発明を実施例によってより具体的に説明するが、本発明はこの実施例にのみ限定されるものではない。
【００４７】
＜実施例１＞
以下の材料と手順で紙カップを作成した。
１．紙基材として日本大昭和製カップ原紙ＮＣＡＮ−Ｇ２６０ｇを用いた。
２．ガスバリア層には三井化学製バリア性ウレタン樹脂タケラックＷＢＰ−３４１を用いた。
３．グラビアコーティングによって紙基材の両面にタケラックＷＢＰ−３４１をそれぞれ２ｇ／ｍ２塗工した。
４．押し出し製膜機にて両側の表面にポリエチレン層を設けた後、カップ成型機を用いて１００ｍｌの紙カップを作成した。
【００４８】
＜比較例１＞
以下の材料と手順で紙カップを作成した。
１．紙基材として日本大昭和製カップ原紙ＮＣＡＮ−Ｇ２６０ｇを用いた。
２．ガスバリア層には三井化学製バリア性ウレタン樹脂タケラックＷＢＰ−３４１を用いた。
３．グラビアコーティングによって紙基材の片面にのみタケラックＷＢＰ−３４１を３ｇ／ｍ２塗工した。この点が実施例１と異なる。
４．押し出し製膜機にて両側の表面にポリエチレン層を設けた後、カップ成型機を用いて１００ｍｌの紙カップを作成した。
【００４９】
＜評価＞
１．ＭＯＣＯＮ（ＯＸ−ＴＲＡＮ  ＭＯＤＥＬ２／２１モダンコントロール社製）にてガスバリア性を測定した。
２．生産性についてコーティングのラインスピードを評価した。
【００５０】
＜評価結果＞
１．ガスバリア性についてはいずれも０．３ｃｃ／ｐｋｇ・ｄａｙで同等であった。
２．実施例１はラインスピードにおいて、比較例１に比べて２０ｍ／分以上高速でのコーティングが可能であり乾燥性にも問題はなかった。
【００５１】
これらの結果から、実施例１が比較例１に比べてガスバリア性を損なうことなく生産性が良好で、本発明によれば生産性やコスト、容器としての加工性においても、他の容器との比較優位性を損なうことなく、ガスバリア性に優れる紙容器を提供することが可能であることを検証することができた。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・紙基材
２・・・ガスバリア性を有する樹脂層
３・・・ガスバリア性を有する樹脂層
４・・・底部
５・・・胴部
６・・・目止めのための樹脂層
７・・・表ポリオレフィン層
８・・・シーラント層
９・・・容器外側
１０・・・紙カップ
１１・・・容器内側
１２・・・容器口部
２０・・・積層体
【図１】
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【図２】
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