紙容器
【課題】紙容器としての保護性が良好で、成形性がよく、廃棄後焼却し易く再生処理に問題がなく、かつ、コストの安い積層体を材料とした紙容器を提供する。
【解決手段】本発明は、少なくとも、外面シーラント層、紙層、補強ポリエチレン層、バリア層、中間ポリエチレン層、内面シーラント層の順に構成された積層体からなり、その積層体の水蒸気バリア値が、１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であることを特徴とする紙容器であり、そのために、バリア層を、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンを使用したこと、そして、中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとしたことを特徴とするものである。
【解決手段】本発明は、少なくとも、外面シーラント層、紙層、補強ポリエチレン層、バリア層、中間ポリエチレン層、内面シーラント層の順に構成された積層体からなり、その積層体の水蒸気バリア値が、１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であることを特徴とする紙容器であり、そのために、バリア層を、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンを使用したこと、そして、中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとしたことを特徴とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紙容器に関し、バリア性、特に、水蒸気バリア性が良好で、かつ、低コストで経済的な紙容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙を主材とする積層体からなる紙容器は、例えば乳飲料、果実飲料、酒等の変質しやすい食品を内容物とする液体用容器として広く用いられている。
【０００３】
一般に、液体用紙容器は、内容物の保存性、容器としての強度等を確保するため各種の積層体を用いて形成され、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）／紙／ＰＥ、ＰＥ／紙／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥ、ＰＥ／紙／ＰＥ／アルミニウム（Ａｌ）箔／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／ＰＥ等の構成からなる積層体が現在広く使用されている。
【０００４】
一方、たとえば上記のＰＥ／紙／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴ／ＰＥからなる５層構成の積層体を用いて形成された従来の紙容器においては、端面が内容物と接触しない容器形状とすることにより漏れがなく、また水蒸気バリヤー性も良好であるが、バリヤー層としてアルミニウム箔を含有するものであるため、焼却処分を行うとアルミニウムの灰が残ること、あるいは、紙を再生する際にアルミニウムが混入し、再生紙の商品価値を低下させるという問題もあり、かつ、アルミニウム等を使用することからコストが高いものとなっていた。この問題点を解決するための積層体が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−６１４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の紙容器は、紙容器としての保護性が良好で、成形性がよく、廃棄後焼却し易く再生処理に問題がなく、かつ、コストの安い積層体を材料とした紙容器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の紙容器は、少なくとも、外面シーラント層、紙層、補強ポリエチレン層、バリア層、中間ポリエチレン層、内面シーラント層の順に構成された積層体からなる紙容器であって、前記積層体の水蒸気バリア値が、１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であることを特徴とする紙容器であり、そのために、前記バリア層を、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンを使用したことを特徴とし、また、前記中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の紙容器の材料となる積層体において、バリア層の水蒸気バリア値を１０ｇ／ｍ2・day以下とすることにより、積層体の水蒸気バリア値を１０ｇ／ｍ2・day以下とすることができ、この積層体を材料として成形した、例えば、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の紙容器において、容器あたり１ｇ／day以下の水蒸気バリア値とすることができ、甲類焼酎等の酒類においても長期保存に対応することができるという効果を有している。
【０００８】
また、バリア層としてアルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、シリカ蒸着フィルム等を使用していない水蒸気バリア値の良好な積層体であり、低価格で経済的な紙容器を得ることができるという効果を有している。
【０００９】
さらに、中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとすることにより積層体の構成が全てポリエチレンとすることができるため、各層の間にアンカーコート剤等の接着剤を特に使用しない構成とすることができ、内容物の影響によっても接着剤の劣化が生じにくく、層間剥離を生じることがないという効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。図１は本発明の紙容器を形成する積層体の層構成の一例を示す説明図である。
【００１１】
図１に示す積層体１０においては、基材である紙層１２の一方の面に外面シーラント層１１が最外層として積層され、もう一方の面に補強ポリエチレン層１３が積層され、ついで、この補強ポリエチレン層１３にバリア層１４が積層され、つづいて、このバリア層１４に中間ポリエチレン層１５が積層され、さらに、この中間ポリエチレン層１５に内面シーラント層１６が最内層として積層された構成となっている。
【００１２】
まず、最外層となる外面シーラント層１１は、紙層１２の一方の面（表面）に積層され、後述する内面シーラント層１６との接着性が良好である低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を主に使用し、押出し加工で積層される。また、この外面シーラント層１１は、紙容器の表面となる層であり、印刷インキの密着性の向上を図るため表面に例えばコロナ処理等の表面処理を施すことが好ましい。
【００１３】
外面シーラント層１１を形成するポリエチレンとしては、高圧法エチレン単独重合体、あるいは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が好適に用いられる。
【００１４】
外面シーラント層１１を形成するポリエチレンの密度は、０．８９０〜０．９３０の範囲とし、好ましくは０．９１０〜０．９２５の範囲とする。また、外面シーラント層１１の厚さは、１０〜５０μｍの範囲とし、好ましくは２０〜５０μｍの範囲とする。
【００１５】
つぎに、紙層１２は、主強度材であり、特に限定されるものではなく、従来の紙容器に使用する紙を使用することができ、例えば、坪量１００〜５００ｇ／ｍ2の範囲のミルク原紙等が好適に使用することができる。
【００１６】
つぎに、補強ポリエチレン層１３は、外面シーラント層１１を形成される面と反対側の紙層１２の裏面側にポリエチレンにより形成される。この補強ポリエチレン層１３は、紙容器を組立てる時の熱シール工程において、紙層１２に含む水分が突沸して発生するピンホールがバリア層１３に発生することを防ぎ、すなわち、熱シール時に補強ポリエチレン層１３に発生するピンホールがバリア層１３に届くことを防ぎ、バリア層１３の水蒸気バリア値を低下させることを防ぐ機能を有する層であり、補強ポリエチレン層１３を形成するポリエチレンとしては、高圧法エチレン単独重合体、あるいは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が好適に用いられる。補強ポリエチレン層１３を形成するポリエチレンの密度は、０．８９０〜０．９３５の範囲とし、好ましくは０．９１５〜０．９３０の範囲とする。
【００１７】
このようなポリエチレンにより形成される補強ポリエチレン層１３の厚さは、１０〜１００μｍの範囲とし、好ましくは１５〜５０μｍの範囲とする。１０μｍ未満の場合、熱シール時に補強ポリエチレン層１３に発生するピンホールがバリア層１３に届くことを防ぐことができず、１００μｍを超えた場合、製膜適性が著しく悪くなり、コストも高くなる。
【００１８】
この補強ポリエチレン層１３は、紙層１２と後述のバリア層１４とをサンドラミネートするために２２０〜３５０℃に溶融して紙層１２に押出しコーティングされる。
【００１９】
つぎに、バリア層１４が、補強ポリエチレン層１３に積層される。このバリア層１４は、この積層体１０に十分な水蒸気バリヤー性を付与する層であり、従来の積層体に用いられれているアルミニウム箔等の代わりにポリエチレンフィルムを使用することにより、この積層体１０から成形される紙容器は焼却処理を行ってもアルミニウムの灰が残ることがなく、焼却が容易であるとともに、紙の再生を行ってもアルミニウムが混入することがないため再生紙の商品価値を低下させることがない。
【００２０】
このバリア層１４は、ポリエチレンフィルムからなり、水蒸気バリア値を１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下とする。そのためには、ポリエチレンの密度は、０．９３５〜０．９６０の範囲とすることが好ましく、いわゆる高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用する。この密度が０．９３５未満であると、このバリア層１５を有する積層体を用いて形成された紙容器の水蒸気バリヤー性が十分ではない。一方、０．９６０を越えると、製膜適性が著しく悪くなり、コストも高くなる。また、このバリア層１４に使用するポリエチレンフィルムとしては、延伸ポリエチレンフィルムあるいは無延伸ポリエチレンフィルムのいずれも使用することができる。
【００２１】
このようにバリア層１４に使用する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、エチレン単独の重合体であってもよいし、またエチレンとプロピレン、ブテンなどのエチレン以外のα・オレフィンとの共重合体であってもよい。
【００２２】
バリア層１４の厚さは、２０〜１００μｍの範囲とし、この厚さが２０μｍ未満の場合、そのようなバリア層１４を有する積層体を用いて形成された紙容器の水蒸気バリヤー性が十分ではなく、１００μｍを超えた場合、製膜適性が悪くなりフィルム化が難しく、コストも高いものとなる。このバリア層１４は紙層１２に補強ポリエチレン層１３によりサンドラミネートされる。この時、紙層１２の表面には、コロナ処理、火炎処理、オゾン処理、アンカーコート処理等の表面処理を行うことが好ましい。さらに、接着強度が不十分な場合、バリア層１４の表面にコロナ処理等を、補強ポリエチレン層１３の表面には、オゾン処理等を適宜行うことができる。
【００２３】
つぎに、中間ポリエチレン層１５が、バリア層１４に積層される。この中間ポリエチレン層１５は、バリア層１４と後述する内面シーラント層１６とを接着する機能を有する層であり、バリア層１４と内面シーラント層１６との接着力を高くすることができることから接着のための接着剤を特に必要としない。従って、この紙容器に成形した場合、内容物による接着剤の劣化がなく、いわゆるデラミの発生もなく、液漏れがない。
【００２４】
中間ポリエチレン層１５を形成するポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、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が用いられるが、シール性を考えた場合、直鎖状低密度ポリエチレンの樹脂を用いることが好ましく、メタロセン系触媒を使用した直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。なお、この直鎖状低密度ポリエチレンを使用する場合、低温押出しをすることがあり、その時には、接着を補強するためにアンカーコート剤を塗布することが好ましい。
【００２５】
中間ポリエチレン層１５を形成するポリエチレンの密度は、０．８９０〜０．９３０の範囲とし、好ましくは０．９００〜０．９２５の範囲とする。
【００２６】
このような中間ポリエチレン層１５の厚さは、１０〜１００μｍの範囲とし、好ましくは２０〜８０μｍの範囲とする。この中間ポリエチレン層１５は、バリア層１４と後述の内面シーラント層１６とをサンドラミネートするために溶融して押出しコーティングされる。
【００２７】
さらに、内面シーラント層１６が、中間ポリエチレン層１５に積層される。内面シーラント層１６は、紙容器の内容物と直接に接する最内層を形成する層であり、紙容器に成形する際のシール性を付与する層である。
【００２８】
この内面シーラント層１６を形成するポリエチレンとしては、前記外面シーラント層１１に用いられるのと同様の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、具体的には、高圧法エチレン単独重合体、あるいは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が好適に用いられる。その密度は、０．８９０〜０．９３０の範囲とし、好ましくは０．９００〜０．９２５の範囲とする。
【００２９】
このような内面シーラント層１６の厚さは、１０〜１００μｍの範囲とし、好ましくは２０〜８０μｍの範囲とする。
【００３０】
また、内面シーラント層１６は、共押しフィルムを使用してもよく、滑り対策として、最内面にシリカ等のAB剤やスリップ剤等の添加剤を入れる。滑り性の改善については、前述のように、最内層に低密度のシングルサイト系触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体を用いると滑り不良に伴う問題が発生することがある。このような問題に対しては、スリップ剤、AB剤等が用いられるが、スリップ剤を使用した場合、最内層表面にスリップ剤がブリードアウトしてきて、内容物に影響を与える為、AB剤、特に無機系のフィラーを使用することが好ましい。本発明において用いる無機系フィラーは、AL2O3、TiO2、ZnO、Fe2O3、SnO2、CeO2、NiO、PbO、S2Cl2、ZnCl2、FeCl2、CaCO3、B2O3等で、平均粒径が２〜１５μｍのものから選択でき、好ましくは、酸化珪素SiO2を使用する。無機系フィラーの平均粒径が２μｍ未満の場合は滑り性の改良に効果がなく、また、前記平均粒径が１５μｍを超えると、製膜フィルムの表面に突出する無機系フィラーにより容器表面を摩擦し、傷つけることがある。
【００３１】
この内面シーラント層１６はバリア層１４に中間ポリエチレン層１５によりサンドラミネートされる。この時、バリア層１４の表面には、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好ましい。さらに、接着強度が不十分な場合、中間ポリエチレン層１５の表面には、オゾン処理等を適宜行うことができる。
【００３２】
本発明において、中間層ポリエチレン層１５および内面シーラント層１６を構成する樹脂としては、通常、熱によって溶融し相互に融着し得る樹脂、具体的には、低密度ポリエチレン、あるいは、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂を使用して構成するものであるが、低密度ポリエチレンの場合、比較的高いシール温度であることからピンホールを発生し、シール不良、液漏れ等を起こす原因となり易いものである。特に、本発明の紙容器においては、熱拡散するアルミ箔やPETフィルム等の耐熱層がない為、ピンホールが空き易い。そのため、本発明においては、低温シ−ル性を有するメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体に着目し、それによる中間層ポリエチレン層１５および内面シーラント層１６若しくは多層の内面シーラント層１６を用いた場合には、その内容物に接する層に形成し、低温シールを可能とし、ピンホールの発生を防止し、シール不良、液漏れ等を回避することが好ましいものである。さらに、メタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体は、粘着性を有することから破断の伝搬が少なく耐衝撃性を向上させるという利点があるものであり、また、最内層は常時内容物に接触していることから、耐環境ストレスクラッキング性の劣化を防止するためにも有効なものである。
【００３３】
本発明において、中間層ポリエチレン層１５、内面シーラント層１６に、特に、メタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体層を使用することが好ましいのは、低温ヒートシール性が可能であるという利点を有するからである。上記のメタロセン触媒を使用して重合したエチレン−α・オレフィン共重合体としては、例えば、二塩化ジルコノセンとメチルアルモキサンの組み合わせによる触媒等のメタロセン錯体とアルモキサンとの組み合わせによる触媒、すなわち、メタロセン触媒を使用して、エチレンとα・オレフィンとを共重合してなるエチレン−α・オレフィン共重合体を使用することができる。具体的には、メタロセン触媒を使用して重合したエチレン−α・オレフィン共重合体としては、日本ポリエチレン株式会社製の商品名「カーネル」、三井化学株式会社製の商品名「エボリュー」、米国、エクソン・ケミカル（ＥＸＸＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ）社製の商品名「エクザクト（ＥＸＡＣＴ）」、米国、ダウ・ケミカル（ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ）社製の商品名「アフィニティー（ＡＦＦＩＮＩＴＹ）、商品名「エンゲージ（ＥＮＧＡＧＥ）」等のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α−オレフィン共重合体を使用することができる。
【００３４】
上記のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体について更に詳述すると、具体的には、例えば、メタロセン系遷移金属化合物と有機アルミニウム化合物との組み合わせによる触媒、すなわち、メタロセン触媒（いわゆるカミンスキ−触媒を含む）を使用し、エチレンとα・オレフィンとを共重合させてなるエチレン−α・オレフィン共重合体を使用することができる。なお、上記のメタロセン触媒は、無機物に担持されて使用されることもある。上記において、メタロセン系遷移金属化合物としては、例えば、ＩＶＢ族から選ばれる遷移金属、具体的には、チタニウム（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）に、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基、テトラヒドロインデニル基、置換テトラヒドロインデニル基、フルオニル基またと置換フルオニル基が１ないし２個結合しているか、あるいは、これらのうちの二つの基が共有結合で架橋したものが結合しており、他に水素原子、酸素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリ−ル基、アセチルアセトナ−ト基、カルボニル基、窒素分子、酸素分子、ルイス塩基、ケイ素原子を含む置換基、不飽和炭化水素等の配位子を有するものを使用することができる。
【００３５】
また、上記において、有機アルミニウム化合物としては、アルキルアルミニウム、または鎖状あるいは環状アルミノキサン等を使用することができる。ここで、アルキルアルミニウムとしては、例えば、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムフルオリド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、エチルアルミニウムセスキクロリド等を使用することができる。
【００３６】
また、鎖状あるいは環状アルミノキサンとしては、例えば、アルキルアルミニウムと水を接触させて生成することができる。例えば、重合時に、アルキルアルミニウムを加えておき、後に水を添加するか、あるいは、錯塩の結晶水または有機・無機化合物の吸着水とアルキルアルミニウムとを反応させることで生成することができる。
【００３７】
つぎにまた、上記において、メタロセン触媒を担持させる無機物としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、珪素土等を使用することができる。
【００３８】
つぎに、上記において、重合方法としては、例えば、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、気相重合等の各種の重合方法で行なうことができる。また、上記の重合は、バッチ式あるいは連続式等のいずれの方法でもよい。上記において、重合条件としては、重合温度、−１００〜２５０℃、重合時間、５分〜１０時間、反応圧力、常圧〜３００Ｋｇ／ｍ2の範囲である。
【００３９】
さらに、本発明において、エチレンと共重合されるコモノマーであるα・オレフィンとしては、例えば、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、デセン等を使用することができる。上記のα・オレフフィンは、単独で使用してもよく、また、２以上を組み合わせて使用することもできる。また、上記のα・オレフフィンの混合比率は、例えば、１〜５０重量％、望ましくは、１０〜３０重量％とすることが好ましい。而して、本発明において、上記のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体の物性は、例えば、分子量、５×１０３〜５×１０６、密度、０．８９０〜０．９３０ｇ／ｃｍ3、メルトフローレート〔ＭＦＲ〕、０．１〜５０ｇ／１０分の範囲である。
【００４０】
なお、本発明においては、上記のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体には、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤（脂肪酸アミド等）、難燃化剤、無機ないし有機充填剤、染料、顔料等を任意に添加して使用することができる。
【００４１】
さらに、本発明においては、メタロセン触媒により重合されたエチレン−α・オレフィン共重合体層からなる内面シーラント層１６としては、上記のようなメタロセン触媒により重合されたエチレン−α・オレフィン系共重合体と、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂との共押出積層樹脂層から構成されてもよく、さらに、該共押出積層樹脂層を構成するメタロセン触媒により重合したエチレン−α・オレフィン系樹脂層を接液層とする共押出積層樹脂層を使用することが好ましい。
【００４２】
上記において、共押出積層樹脂層を形成する方法としては、インフレーション法、Tダイ法等により、２層あるいはそれ以上の層からなる共押出積層樹脂層からなり、さらにまた、その各樹脂層の厚さとしては、５〜３０μｍの範囲内で任意に調整することが望ましい。また、バリア層１４との貼合方法としては、中間ポリエチレン層１５を接着層として、バリア層１４と１層若しくは多層の内面シーラント層１６とをサンドイッチラミネーションしても良いし、中間ポリエチレン層１５と内面シーラント層１６を共押出しして、バリア層１４にダイレクトに積層しても良い。その他の積層方法としては、中間ポリエチレン層１５と内面シーラント層１６をインフレーション法、Tダイ法等により、予め多層フィルムを製膜して、バリア層１４とドライラミネート等の接着剤を用いて積層しても良い。
【００４３】
これらの層構成からなる積層体を用いた紙容器の製造は、通常、つぎのようにして行われる。すなわち、前述の層構成からなる積層体のシートの外面に印刷を行った後、打ち抜き、端面をスカイブヘミングして内容物が端面に接触しないようにしてから充填装置内で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。
【００４４】
この積層体を使用した紙容器の形状については、用途・目的等に応じて適宜に決定すればよく、主に、ゲーベルトップ型に使用することができ、ゲーベルトップ型以外の形状、例えば、ブリック型、フラットトップ型、丸筒型、角筒型、紙カップ等にも使用することができる。また、この紙容器の注出口には、たとえば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に設けてもよい。
【実施例】
【００４５】
つぎに、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
【００４６】
＜実施例１＞
まず、坪量４００ｇ／ｍ2のミルク原紙からなる紙層の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを押出しコートして厚さ２０μｍの低密度ポリエチレンからなる外面シーラント層を形成した。
【００４７】
ついで、上記紙層の他方の面に、フレーム処理を施しながら、厚さ４０μｍのＨＤＰＥフィルム（密度；０．９５４、水蒸気バリア値；３．７ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129））からなるバリア層を対向させ、インラインコロナ処理を施しながら、その層間を低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、厚さ２０μｍの補強ポリエチレン層を押出しコートして、上記の紙層とバリア層とをサンドイッチラミネートにより貼り合わせた。
【００４８】
さらに、上記の紙層と貼り合わせたバリア層に低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを厚さ２０μｍ押出しコートして中間ポリエチレン層を形成しながら、最内層がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を使用した共押しフィルム（厚さ４０μｍ）からなる内面シーラント層とバリア層とをサンドイッチラミネーションをして、本発明にかかる下記の構成の実施例１の積層体１０Ａを製造した。この積層体１０Ａの水蒸気バリア値は、０．４２ｇ／ｍ2・dayであった。
ＰＥ20μｍ／紙400ｇ／ｍ2／ＰＥ20μｍ／ＨＤＰＥ40μｍ／ＬＤＰＥ20μｍ／共押しメタロセンフィルム40μｍ
【００４９】
上記で製造した積層体を使用し、該積層体から１．８Ｌゲーベルトップのブランク板を打ち抜き加工し、さらに、スカイブ・ヘミング等の端面処理を行った。
【００５０】
つぎに、上記のブランクをフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最外層と最内層とを構成する低密度ポリエチレン樹脂層を加熱溶融し、押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、スリーブ状の紙容器を作製した。
【００５１】
実際に、充填包装機において、内容物として甲類焼酎を充填し、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の実施例１の紙容器を製造した。この紙容器の充填後の重量の減少率を測定した。
【００５２】
＜実施例２＞
まず、坪量４００ｇ／ｍ2のミルク原紙からなる紙層の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを押出しコートして厚さ２０μｍの低密度ポリエチレンからなる外面シーラント層を形成した。
【００５３】
ついで、上記紙層の他方の面に、フレーム処理を施しながら、厚さ４０μｍのＨＤＰＥフィルム（密度；０．９５４、水蒸気バリア値；３．７ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129））からなるバリア層を対向させ、インラインコロナ処理を施しながら、その層間を低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、厚さ２０μｍの補強ポリエチレン層を押出しコートして、上記の紙層とバリア層とをサンドイッチラミネートにより貼り合わせた。
【００５４】
さらに、上記の紙層と貼り合わせたバリア層に２液硬化型のエステル系アンカーコート剤〔商品名；タケラックＡ３２１０／タケネートＡ３０７５（武田薬品工業株式会社製）、コート量：１ｇ／ｍ2（乾燥状態）〕をグラビアコーターにて塗布し、乾燥炉を通した後、そのアンカーコート剤を塗布した面に、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９１０、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；１０．０〕を使用し、これを厚さ２０μｍ押出しコートして中間ポリエチレン層を形成しながら、最内層がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を使用した共押しフィルム（厚さ４０μｍ）からなる内面シーラント層とバリア層とをサンドイッチラミネーションをして、本発明にかかる下記の構成の実施例２の積層体１０Ｂを製造した。この積層体１０Ｂの水蒸気バリア値は、０．４２ｇ／ｍ2・dayであった。
ＰＥ20μｍ／紙400ｇ／ｍ2／ＰＥ20μｍ／ＨＤＰＥ40μｍ／ＰＥ20μｍ／共押しメタロセンフィルム40μｍ
【００５５】
上記で製造した積層体を使用し、該積層体から１．８Ｌゲーベルトップのブランク板を打ち抜き加工し、さらに、スカイブ・ヘミング等の端面処理を行った。
【００５６】
つぎに、上記のブランクをフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最外層と最内層とを構成する低密度ポリエチレン樹脂層を加熱溶融し、押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、スリーブ状の紙容器を作製した。
【００５７】
実際に、充填包装機において、内容物として甲類焼酎を充填し、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の実施例２の紙容器を製造した。この紙容器の充填後の重量の減少率を測定した。
【００５８】
＜比較例＞
まず、坪量４００ｇ／ｍ2のミルク原紙からなる紙層の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを押出しコートして厚さ２０μｍの低密度ポリエチレンからなる外面シーラント層を形成した。
【００５９】
ついで、上記紙層の他方の面に、フレーム処理を施しながら、厚さ４０μｍのＬＤＰＥフィルム（密度；０．９２３、水蒸気バリア値；１８．５ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129））からなるバリア層を対向させ、インラインコロナ処理を施しながら、その層間を低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、厚さ２０μｍの補強ポリエチレン層を押出しコートして、上記の紙層とバリア層とをサンドイッチラミネートにより貼り合わせた。
【００６０】
さらに、上記の紙層と貼り合わせたバリア層に低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを厚さ２０μｍ押出しコートして中間ポリエチレン層を形成しながら、最内層がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を使用した共押しフィルム（厚さ４０μｍ）からなる内面シーラント層とバリア層とをサンドイッチラミネーションをして、本発明にかかる下記の構成の比較例の積層体１０Ｐを製造した。この積層体１０Ｐの水蒸気バリア値は、１４．２ｇ／ｍ2・dayであった。
ＰＥ20μｍ／紙400ｇ／ｍ2／ＰＥ20μｍ／ＬＤＰＥ40μｍ／ＬＤＰＥ20μｍ／共押しメタロセンフィルム40μｍ
【００６１】
上記で製造した積層体を使用し、該積層体から１．８Ｌゲーベルトップのブランク板を打ち抜き加工し、さらに、スカイブ・ヘミング等の端面処理を行った。
【００６２】
つぎに、上記のブランクをフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最外層と最内層とを構成する低密度ポリエチレン樹脂層を加熱溶融し、押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、スリーブ状の紙容器を作製した。
【００６３】
実際に、充填包装機において、内容物として甲類焼酎を充填し、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の比較例の紙容器を製造した。この紙容器の充填後の重量の減少率を測定した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【表３】
【００６７】
＜結果＞
表１から明らかなように、実施例１、２の紙容器は、紙容器としての水蒸気バリア値が小さく、表２から明らかなように、実施例１、２の紙容器は、内容物である焼酎の重量減少率が小さく、実用上問題がないが、比較例の紙容器は、紙容器として水蒸気バリア値が高く、また、内容物の重量減少率が大きく実用上問題がある。また、表３から明らかなように、比較例は紙容器を成形する時の熱シールの温度幅が狭く成形加工において問題がある。結論として、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンをバリア層に使用することにより、積層体の水蒸気バリア値を１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下とすることができ、また、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の紙容器で容器あたりで１．０ｇ／day以下とすることができた。このような水蒸気バリア値に紙容器とすることによって、焼酎等の酒類にも好適に利用できるようになる。また、バリア層の耐熱性が良好であるため、炙りピンホールが発生しにくくなり、特に上限温度が高くなり、シール温度の幅が拡がる。さらに、中間ポリエチレン層、内面シーラント層に直鎖状低密度ポリエチレンを使用することにより、シール温度の下限温度が低くなり、シール温度幅が広くなる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のようにして形成される本発明の紙容器は、アルミニウム等の金属を使用しない材料から形成されているため使用後の再利用がしやすい紙容器であり、かつ、水蒸気バリア性が良好であり、シール性が良好であることから、例えば、酒、焼酎、食用油、醤油、みりん、食酢、紅茶、ウーロン茶等広い分野の液状内容物に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の紙容器を形成する積層体の層構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 積層体
１０Ａ 積層体（実施例１）
１０Ｂ 積層体（実施例２）
１０Ｐ 積層体（比較例）
１１ 外面シーラント層
１２ 紙層
１３ 補強ポリエチレン層
１４ バリア層
１５ 中間ポリエチレン層
１６ 内面シーラント層
【技術分野】
【０００１】
本発明は紙容器に関し、バリア性、特に、水蒸気バリア性が良好で、かつ、低コストで経済的な紙容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙を主材とする積層体からなる紙容器は、例えば乳飲料、果実飲料、酒等の変質しやすい食品を内容物とする液体用容器として広く用いられている。
【０００３】
一般に、液体用紙容器は、内容物の保存性、容器としての強度等を確保するため各種の積層体を用いて形成され、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）／紙／ＰＥ、ＰＥ／紙／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥ、ＰＥ／紙／ＰＥ／アルミニウム（Ａｌ）箔／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／ＰＥ等の構成からなる積層体が現在広く使用されている。
【０００４】
一方、たとえば上記のＰＥ／紙／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴ／ＰＥからなる５層構成の積層体を用いて形成された従来の紙容器においては、端面が内容物と接触しない容器形状とすることにより漏れがなく、また水蒸気バリヤー性も良好であるが、バリヤー層としてアルミニウム箔を含有するものであるため、焼却処分を行うとアルミニウムの灰が残ること、あるいは、紙を再生する際にアルミニウムが混入し、再生紙の商品価値を低下させるという問題もあり、かつ、アルミニウム等を使用することからコストが高いものとなっていた。この問題点を解決するための積層体が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−６１４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の紙容器は、紙容器としての保護性が良好で、成形性がよく、廃棄後焼却し易く再生処理に問題がなく、かつ、コストの安い積層体を材料とした紙容器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の紙容器は、少なくとも、外面シーラント層、紙層、補強ポリエチレン層、バリア層、中間ポリエチレン層、内面シーラント層の順に構成された積層体からなる紙容器であって、前記積層体の水蒸気バリア値が、１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であることを特徴とする紙容器であり、そのために、前記バリア層を、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンを使用したことを特徴とし、また、前記中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の紙容器の材料となる積層体において、バリア層の水蒸気バリア値を１０ｇ／ｍ2・day以下とすることにより、積層体の水蒸気バリア値を１０ｇ／ｍ2・day以下とすることができ、この積層体を材料として成形した、例えば、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の紙容器において、容器あたり１ｇ／day以下の水蒸気バリア値とすることができ、甲類焼酎等の酒類においても長期保存に対応することができるという効果を有している。
【０００８】
また、バリア層としてアルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、シリカ蒸着フィルム等を使用していない水蒸気バリア値の良好な積層体であり、低価格で経済的な紙容器を得ることができるという効果を有している。
【０００９】
さらに、中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとすることにより積層体の構成が全てポリエチレンとすることができるため、各層の間にアンカーコート剤等の接着剤を特に使用しない構成とすることができ、内容物の影響によっても接着剤の劣化が生じにくく、層間剥離を生じることがないという効果を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。図１は本発明の紙容器を形成する積層体の層構成の一例を示す説明図である。
【００１１】
図１に示す積層体１０においては、基材である紙層１２の一方の面に外面シーラント層１１が最外層として積層され、もう一方の面に補強ポリエチレン層１３が積層され、ついで、この補強ポリエチレン層１３にバリア層１４が積層され、つづいて、このバリア層１４に中間ポリエチレン層１５が積層され、さらに、この中間ポリエチレン層１５に内面シーラント層１６が最内層として積層された構成となっている。
【００１２】
まず、最外層となる外面シーラント層１１は、紙層１２の一方の面（表面）に積層され、後述する内面シーラント層１６との接着性が良好である低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を主に使用し、押出し加工で積層される。また、この外面シーラント層１１は、紙容器の表面となる層であり、印刷インキの密着性の向上を図るため表面に例えばコロナ処理等の表面処理を施すことが好ましい。
【００１３】
外面シーラント層１１を形成するポリエチレンとしては、高圧法エチレン単独重合体、あるいは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が好適に用いられる。
【００１４】
外面シーラント層１１を形成するポリエチレンの密度は、０．８９０〜０．９３０の範囲とし、好ましくは０．９１０〜０．９２５の範囲とする。また、外面シーラント層１１の厚さは、１０〜５０μｍの範囲とし、好ましくは２０〜５０μｍの範囲とする。
【００１５】
つぎに、紙層１２は、主強度材であり、特に限定されるものではなく、従来の紙容器に使用する紙を使用することができ、例えば、坪量１００〜５００ｇ／ｍ2の範囲のミルク原紙等が好適に使用することができる。
【００１６】
つぎに、補強ポリエチレン層１３は、外面シーラント層１１を形成される面と反対側の紙層１２の裏面側にポリエチレンにより形成される。この補強ポリエチレン層１３は、紙容器を組立てる時の熱シール工程において、紙層１２に含む水分が突沸して発生するピンホールがバリア層１３に発生することを防ぎ、すなわち、熱シール時に補強ポリエチレン層１３に発生するピンホールがバリア層１３に届くことを防ぎ、バリア層１３の水蒸気バリア値を低下させることを防ぐ機能を有する層であり、補強ポリエチレン層１３を形成するポリエチレンとしては、高圧法エチレン単独重合体、あるいは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が好適に用いられる。補強ポリエチレン層１３を形成するポリエチレンの密度は、０．８９０〜０．９３５の範囲とし、好ましくは０．９１５〜０．９３０の範囲とする。
【００１７】
このようなポリエチレンにより形成される補強ポリエチレン層１３の厚さは、１０〜１００μｍの範囲とし、好ましくは１５〜５０μｍの範囲とする。１０μｍ未満の場合、熱シール時に補強ポリエチレン層１３に発生するピンホールがバリア層１３に届くことを防ぐことができず、１００μｍを超えた場合、製膜適性が著しく悪くなり、コストも高くなる。
【００１８】
この補強ポリエチレン層１３は、紙層１２と後述のバリア層１４とをサンドラミネートするために２２０〜３５０℃に溶融して紙層１２に押出しコーティングされる。
【００１９】
つぎに、バリア層１４が、補強ポリエチレン層１３に積層される。このバリア層１４は、この積層体１０に十分な水蒸気バリヤー性を付与する層であり、従来の積層体に用いられれているアルミニウム箔等の代わりにポリエチレンフィルムを使用することにより、この積層体１０から成形される紙容器は焼却処理を行ってもアルミニウムの灰が残ることがなく、焼却が容易であるとともに、紙の再生を行ってもアルミニウムが混入することがないため再生紙の商品価値を低下させることがない。
【００２０】
このバリア層１４は、ポリエチレンフィルムからなり、水蒸気バリア値を１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下とする。そのためには、ポリエチレンの密度は、０．９３５〜０．９６０の範囲とすることが好ましく、いわゆる高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用する。この密度が０．９３５未満であると、このバリア層１５を有する積層体を用いて形成された紙容器の水蒸気バリヤー性が十分ではない。一方、０．９６０を越えると、製膜適性が著しく悪くなり、コストも高くなる。また、このバリア層１４に使用するポリエチレンフィルムとしては、延伸ポリエチレンフィルムあるいは無延伸ポリエチレンフィルムのいずれも使用することができる。
【００２１】
このようにバリア層１４に使用する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、エチレン単独の重合体であってもよいし、またエチレンとプロピレン、ブテンなどのエチレン以外のα・オレフィンとの共重合体であってもよい。
【００２２】
バリア層１４の厚さは、２０〜１００μｍの範囲とし、この厚さが２０μｍ未満の場合、そのようなバリア層１４を有する積層体を用いて形成された紙容器の水蒸気バリヤー性が十分ではなく、１００μｍを超えた場合、製膜適性が悪くなりフィルム化が難しく、コストも高いものとなる。このバリア層１４は紙層１２に補強ポリエチレン層１３によりサンドラミネートされる。この時、紙層１２の表面には、コロナ処理、火炎処理、オゾン処理、アンカーコート処理等の表面処理を行うことが好ましい。さらに、接着強度が不十分な場合、バリア層１４の表面にコロナ処理等を、補強ポリエチレン層１３の表面には、オゾン処理等を適宜行うことができる。
【００２３】
つぎに、中間ポリエチレン層１５が、バリア層１４に積層される。この中間ポリエチレン層１５は、バリア層１４と後述する内面シーラント層１６とを接着する機能を有する層であり、バリア層１４と内面シーラント層１６との接着力を高くすることができることから接着のための接着剤を特に必要としない。従って、この紙容器に成形した場合、内容物による接着剤の劣化がなく、いわゆるデラミの発生もなく、液漏れがない。
【００２４】
中間ポリエチレン層１５を形成するポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、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が用いられるが、シール性を考えた場合、直鎖状低密度ポリエチレンの樹脂を用いることが好ましく、メタロセン系触媒を使用した直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。なお、この直鎖状低密度ポリエチレンを使用する場合、低温押出しをすることがあり、その時には、接着を補強するためにアンカーコート剤を塗布することが好ましい。
【００２５】
中間ポリエチレン層１５を形成するポリエチレンの密度は、０．８９０〜０．９３０の範囲とし、好ましくは０．９００〜０．９２５の範囲とする。
【００２６】
このような中間ポリエチレン層１５の厚さは、１０〜１００μｍの範囲とし、好ましくは２０〜８０μｍの範囲とする。この中間ポリエチレン層１５は、バリア層１４と後述の内面シーラント層１６とをサンドラミネートするために溶融して押出しコーティングされる。
【００２７】
さらに、内面シーラント層１６が、中間ポリエチレン層１５に積層される。内面シーラント層１６は、紙容器の内容物と直接に接する最内層を形成する層であり、紙容器に成形する際のシール性を付与する層である。
【００２８】
この内面シーラント層１６を形成するポリエチレンとしては、前記外面シーラント層１１に用いられるのと同様の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、具体的には、高圧法エチレン単独重合体、あるいは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が好適に用いられる。その密度は、０．８９０〜０．９３０の範囲とし、好ましくは０．９００〜０．９２５の範囲とする。
【００２９】
このような内面シーラント層１６の厚さは、１０〜１００μｍの範囲とし、好ましくは２０〜８０μｍの範囲とする。
【００３０】
また、内面シーラント層１６は、共押しフィルムを使用してもよく、滑り対策として、最内面にシリカ等のAB剤やスリップ剤等の添加剤を入れる。滑り性の改善については、前述のように、最内層に低密度のシングルサイト系触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体を用いると滑り不良に伴う問題が発生することがある。このような問題に対しては、スリップ剤、AB剤等が用いられるが、スリップ剤を使用した場合、最内層表面にスリップ剤がブリードアウトしてきて、内容物に影響を与える為、AB剤、特に無機系のフィラーを使用することが好ましい。本発明において用いる無機系フィラーは、AL2O3、TiO2、ZnO、Fe2O3、SnO2、CeO2、NiO、PbO、S2Cl2、ZnCl2、FeCl2、CaCO3、B2O3等で、平均粒径が２〜１５μｍのものから選択でき、好ましくは、酸化珪素SiO2を使用する。無機系フィラーの平均粒径が２μｍ未満の場合は滑り性の改良に効果がなく、また、前記平均粒径が１５μｍを超えると、製膜フィルムの表面に突出する無機系フィラーにより容器表面を摩擦し、傷つけることがある。
【００３１】
この内面シーラント層１６はバリア層１４に中間ポリエチレン層１５によりサンドラミネートされる。この時、バリア層１４の表面には、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好ましい。さらに、接着強度が不十分な場合、中間ポリエチレン層１５の表面には、オゾン処理等を適宜行うことができる。
【００３２】
本発明において、中間層ポリエチレン層１５および内面シーラント層１６を構成する樹脂としては、通常、熱によって溶融し相互に融着し得る樹脂、具体的には、低密度ポリエチレン、あるいは、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂を使用して構成するものであるが、低密度ポリエチレンの場合、比較的高いシール温度であることからピンホールを発生し、シール不良、液漏れ等を起こす原因となり易いものである。特に、本発明の紙容器においては、熱拡散するアルミ箔やPETフィルム等の耐熱層がない為、ピンホールが空き易い。そのため、本発明においては、低温シ−ル性を有するメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体に着目し、それによる中間層ポリエチレン層１５および内面シーラント層１６若しくは多層の内面シーラント層１６を用いた場合には、その内容物に接する層に形成し、低温シールを可能とし、ピンホールの発生を防止し、シール不良、液漏れ等を回避することが好ましいものである。さらに、メタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体は、粘着性を有することから破断の伝搬が少なく耐衝撃性を向上させるという利点があるものであり、また、最内層は常時内容物に接触していることから、耐環境ストレスクラッキング性の劣化を防止するためにも有効なものである。
【００３３】
本発明において、中間層ポリエチレン層１５、内面シーラント層１６に、特に、メタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体層を使用することが好ましいのは、低温ヒートシール性が可能であるという利点を有するからである。上記のメタロセン触媒を使用して重合したエチレン−α・オレフィン共重合体としては、例えば、二塩化ジルコノセンとメチルアルモキサンの組み合わせによる触媒等のメタロセン錯体とアルモキサンとの組み合わせによる触媒、すなわち、メタロセン触媒を使用して、エチレンとα・オレフィンとを共重合してなるエチレン−α・オレフィン共重合体を使用することができる。具体的には、メタロセン触媒を使用して重合したエチレン−α・オレフィン共重合体としては、日本ポリエチレン株式会社製の商品名「カーネル」、三井化学株式会社製の商品名「エボリュー」、米国、エクソン・ケミカル（ＥＸＸＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ）社製の商品名「エクザクト（ＥＸＡＣＴ）」、米国、ダウ・ケミカル（ＤＯＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ）社製の商品名「アフィニティー（ＡＦＦＩＮＩＴＹ）、商品名「エンゲージ（ＥＮＧＡＧＥ）」等のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α−オレフィン共重合体を使用することができる。
【００３４】
上記のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体について更に詳述すると、具体的には、例えば、メタロセン系遷移金属化合物と有機アルミニウム化合物との組み合わせによる触媒、すなわち、メタロセン触媒（いわゆるカミンスキ−触媒を含む）を使用し、エチレンとα・オレフィンとを共重合させてなるエチレン−α・オレフィン共重合体を使用することができる。なお、上記のメタロセン触媒は、無機物に担持されて使用されることもある。上記において、メタロセン系遷移金属化合物としては、例えば、ＩＶＢ族から選ばれる遷移金属、具体的には、チタニウム（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）に、シクロペンタジエニル基、置換シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換インデニル基、テトラヒドロインデニル基、置換テトラヒドロインデニル基、フルオニル基またと置換フルオニル基が１ないし２個結合しているか、あるいは、これらのうちの二つの基が共有結合で架橋したものが結合しており、他に水素原子、酸素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリ−ル基、アセチルアセトナ−ト基、カルボニル基、窒素分子、酸素分子、ルイス塩基、ケイ素原子を含む置換基、不飽和炭化水素等の配位子を有するものを使用することができる。
【００３５】
また、上記において、有機アルミニウム化合物としては、アルキルアルミニウム、または鎖状あるいは環状アルミノキサン等を使用することができる。ここで、アルキルアルミニウムとしては、例えば、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムフルオリド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイドライド、エチルアルミニウムセスキクロリド等を使用することができる。
【００３６】
また、鎖状あるいは環状アルミノキサンとしては、例えば、アルキルアルミニウムと水を接触させて生成することができる。例えば、重合時に、アルキルアルミニウムを加えておき、後に水を添加するか、あるいは、錯塩の結晶水または有機・無機化合物の吸着水とアルキルアルミニウムとを反応させることで生成することができる。
【００３７】
つぎにまた、上記において、メタロセン触媒を担持させる無機物としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、珪素土等を使用することができる。
【００３８】
つぎに、上記において、重合方法としては、例えば、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、気相重合等の各種の重合方法で行なうことができる。また、上記の重合は、バッチ式あるいは連続式等のいずれの方法でもよい。上記において、重合条件としては、重合温度、−１００〜２５０℃、重合時間、５分〜１０時間、反応圧力、常圧〜３００Ｋｇ／ｍ2の範囲である。
【００３９】
さらに、本発明において、エチレンと共重合されるコモノマーであるα・オレフィンとしては、例えば、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、デセン等を使用することができる。上記のα・オレフフィンは、単独で使用してもよく、また、２以上を組み合わせて使用することもできる。また、上記のα・オレフフィンの混合比率は、例えば、１〜５０重量％、望ましくは、１０〜３０重量％とすることが好ましい。而して、本発明において、上記のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体の物性は、例えば、分子量、５×１０３〜５×１０６、密度、０．８９０〜０．９３０ｇ／ｃｍ3、メルトフローレート〔ＭＦＲ〕、０．１〜５０ｇ／１０分の範囲である。
【００４０】
なお、本発明においては、上記のメタロセン触媒を用いて重合したエチレン−α・オレフィン共重合体には、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、滑剤（脂肪酸アミド等）、難燃化剤、無機ないし有機充填剤、染料、顔料等を任意に添加して使用することができる。
【００４１】
さらに、本発明においては、メタロセン触媒により重合されたエチレン−α・オレフィン共重合体層からなる内面シーラント層１６としては、上記のようなメタロセン触媒により重合されたエチレン−α・オレフィン系共重合体と、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂との共押出積層樹脂層から構成されてもよく、さらに、該共押出積層樹脂層を構成するメタロセン触媒により重合したエチレン−α・オレフィン系樹脂層を接液層とする共押出積層樹脂層を使用することが好ましい。
【００４２】
上記において、共押出積層樹脂層を形成する方法としては、インフレーション法、Tダイ法等により、２層あるいはそれ以上の層からなる共押出積層樹脂層からなり、さらにまた、その各樹脂層の厚さとしては、５〜３０μｍの範囲内で任意に調整することが望ましい。また、バリア層１４との貼合方法としては、中間ポリエチレン層１５を接着層として、バリア層１４と１層若しくは多層の内面シーラント層１６とをサンドイッチラミネーションしても良いし、中間ポリエチレン層１５と内面シーラント層１６を共押出しして、バリア層１４にダイレクトに積層しても良い。その他の積層方法としては、中間ポリエチレン層１５と内面シーラント層１６をインフレーション法、Tダイ法等により、予め多層フィルムを製膜して、バリア層１４とドライラミネート等の接着剤を用いて積層しても良い。
【００４３】
これらの層構成からなる積層体を用いた紙容器の製造は、通常、つぎのようにして行われる。すなわち、前述の層構成からなる積層体のシートの外面に印刷を行った後、打ち抜き、端面をスカイブヘミングして内容物が端面に接触しないようにしてから充填装置内で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。
【００４４】
この積層体を使用した紙容器の形状については、用途・目的等に応じて適宜に決定すればよく、主に、ゲーベルトップ型に使用することができ、ゲーベルトップ型以外の形状、例えば、ブリック型、フラットトップ型、丸筒型、角筒型、紙カップ等にも使用することができる。また、この紙容器の注出口には、たとえば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に設けてもよい。
【実施例】
【００４５】
つぎに、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。
【００４６】
＜実施例１＞
まず、坪量４００ｇ／ｍ2のミルク原紙からなる紙層の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを押出しコートして厚さ２０μｍの低密度ポリエチレンからなる外面シーラント層を形成した。
【００４７】
ついで、上記紙層の他方の面に、フレーム処理を施しながら、厚さ４０μｍのＨＤＰＥフィルム（密度；０．９５４、水蒸気バリア値；３．７ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129））からなるバリア層を対向させ、インラインコロナ処理を施しながら、その層間を低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、厚さ２０μｍの補強ポリエチレン層を押出しコートして、上記の紙層とバリア層とをサンドイッチラミネートにより貼り合わせた。
【００４８】
さらに、上記の紙層と貼り合わせたバリア層に低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを厚さ２０μｍ押出しコートして中間ポリエチレン層を形成しながら、最内層がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を使用した共押しフィルム（厚さ４０μｍ）からなる内面シーラント層とバリア層とをサンドイッチラミネーションをして、本発明にかかる下記の構成の実施例１の積層体１０Ａを製造した。この積層体１０Ａの水蒸気バリア値は、０．４２ｇ／ｍ2・dayであった。
ＰＥ20μｍ／紙400ｇ／ｍ2／ＰＥ20μｍ／ＨＤＰＥ40μｍ／ＬＤＰＥ20μｍ／共押しメタロセンフィルム40μｍ
【００４９】
上記で製造した積層体を使用し、該積層体から１．８Ｌゲーベルトップのブランク板を打ち抜き加工し、さらに、スカイブ・ヘミング等の端面処理を行った。
【００５０】
つぎに、上記のブランクをフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最外層と最内層とを構成する低密度ポリエチレン樹脂層を加熱溶融し、押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、スリーブ状の紙容器を作製した。
【００５１】
実際に、充填包装機において、内容物として甲類焼酎を充填し、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の実施例１の紙容器を製造した。この紙容器の充填後の重量の減少率を測定した。
【００５２】
＜実施例２＞
まず、坪量４００ｇ／ｍ2のミルク原紙からなる紙層の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを押出しコートして厚さ２０μｍの低密度ポリエチレンからなる外面シーラント層を形成した。
【００５３】
ついで、上記紙層の他方の面に、フレーム処理を施しながら、厚さ４０μｍのＨＤＰＥフィルム（密度；０．９５４、水蒸気バリア値；３．７ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129））からなるバリア層を対向させ、インラインコロナ処理を施しながら、その層間を低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、厚さ２０μｍの補強ポリエチレン層を押出しコートして、上記の紙層とバリア層とをサンドイッチラミネートにより貼り合わせた。
【００５４】
さらに、上記の紙層と貼り合わせたバリア層に２液硬化型のエステル系アンカーコート剤〔商品名；タケラックＡ３２１０／タケネートＡ３０７５（武田薬品工業株式会社製）、コート量：１ｇ／ｍ2（乾燥状態）〕をグラビアコーターにて塗布し、乾燥炉を通した後、そのアンカーコート剤を塗布した面に、メタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９１０、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；１０．０〕を使用し、これを厚さ２０μｍ押出しコートして中間ポリエチレン層を形成しながら、最内層がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を使用した共押しフィルム（厚さ４０μｍ）からなる内面シーラント層とバリア層とをサンドイッチラミネーションをして、本発明にかかる下記の構成の実施例２の積層体１０Ｂを製造した。この積層体１０Ｂの水蒸気バリア値は、０．４２ｇ／ｍ2・dayであった。
ＰＥ20μｍ／紙400ｇ／ｍ2／ＰＥ20μｍ／ＨＤＰＥ40μｍ／ＰＥ20μｍ／共押しメタロセンフィルム40μｍ
【００５５】
上記で製造した積層体を使用し、該積層体から１．８Ｌゲーベルトップのブランク板を打ち抜き加工し、さらに、スカイブ・ヘミング等の端面処理を行った。
【００５６】
つぎに、上記のブランクをフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最外層と最内層とを構成する低密度ポリエチレン樹脂層を加熱溶融し、押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、スリーブ状の紙容器を作製した。
【００５７】
実際に、充填包装機において、内容物として甲類焼酎を充填し、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の実施例２の紙容器を製造した。この紙容器の充填後の重量の減少率を測定した。
【００５８】
＜比較例＞
まず、坪量４００ｇ／ｍ2のミルク原紙からなる紙層の一方の面に、低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを押出しコートして厚さ２０μｍの低密度ポリエチレンからなる外面シーラント層を形成した。
【００５９】
ついで、上記紙層の他方の面に、フレーム処理を施しながら、厚さ４０μｍのＬＤＰＥフィルム（密度；０．９２３、水蒸気バリア値；１８．５ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129））からなるバリア層を対向させ、インラインコロナ処理を施しながら、その層間を低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、厚さ２０μｍの補強ポリエチレン層を押出しコートして、上記の紙層とバリア層とをサンドイッチラミネートにより貼り合わせた。
【００６０】
さらに、上記の紙層と貼り合わせたバリア層に低密度ポリエチレン樹脂〔密度；０．９２３、メルトインデックス（Ｍ．Ｉ）；３．７〕を使用し、これを厚さ２０μｍ押出しコートして中間ポリエチレン層を形成しながら、最内層がメタロセン系直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を使用した共押しフィルム（厚さ４０μｍ）からなる内面シーラント層とバリア層とをサンドイッチラミネーションをして、本発明にかかる下記の構成の比較例の積層体１０Ｐを製造した。この積層体１０Ｐの水蒸気バリア値は、１４．２ｇ／ｍ2・dayであった。
ＰＥ20μｍ／紙400ｇ／ｍ2／ＰＥ20μｍ／ＬＤＰＥ40μｍ／ＬＤＰＥ20μｍ／共押しメタロセンフィルム40μｍ
【００６１】
上記で製造した積層体を使用し、該積層体から１．８Ｌゲーベルトップのブランク板を打ち抜き加工し、さらに、スカイブ・ヘミング等の端面処理を行った。
【００６２】
つぎに、上記のブランクをフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最外層と最内層とを構成する低密度ポリエチレン樹脂層を加熱溶融し、押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、スリーブ状の紙容器を作製した。
【００６３】
実際に、充填包装機において、内容物として甲類焼酎を充填し、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の比較例の紙容器を製造した。この紙容器の充填後の重量の減少率を測定した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
【表３】
【００６７】
＜結果＞
表１から明らかなように、実施例１、２の紙容器は、紙容器としての水蒸気バリア値が小さく、表２から明らかなように、実施例１、２の紙容器は、内容物である焼酎の重量減少率が小さく、実用上問題がないが、比較例の紙容器は、紙容器として水蒸気バリア値が高く、また、内容物の重量減少率が大きく実用上問題がある。また、表３から明らかなように、比較例は紙容器を成形する時の熱シールの温度幅が狭く成形加工において問題がある。結論として、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンをバリア層に使用することにより、積層体の水蒸気バリア値を１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下とすることができ、また、８５ｍｍ角、高さ３００ｍｍ、容量１．８Ｌのゲーベルトップ型の紙容器で容器あたりで１．０ｇ／day以下とすることができた。このような水蒸気バリア値に紙容器とすることによって、焼酎等の酒類にも好適に利用できるようになる。また、バリア層の耐熱性が良好であるため、炙りピンホールが発生しにくくなり、特に上限温度が高くなり、シール温度の幅が拡がる。さらに、中間ポリエチレン層、内面シーラント層に直鎖状低密度ポリエチレンを使用することにより、シール温度の下限温度が低くなり、シール温度幅が広くなる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のようにして形成される本発明の紙容器は、アルミニウム等の金属を使用しない材料から形成されているため使用後の再利用がしやすい紙容器であり、かつ、水蒸気バリア性が良好であり、シール性が良好であることから、例えば、酒、焼酎、食用油、醤油、みりん、食酢、紅茶、ウーロン茶等広い分野の液状内容物に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の紙容器を形成する積層体の層構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 積層体
１０Ａ 積層体（実施例１）
１０Ｂ 積層体（実施例２）
１０Ｐ 積層体（比較例）
１１ 外面シーラント層
１２ 紙層
１３ 補強ポリエチレン層
１４ バリア層
１５ 中間ポリエチレン層
１６ 内面シーラント層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、外面シーラント層、紙層、補強ポリエチレン層、バリア層、中間ポリエチレン層、内面シーラント層の順に構成された積層体からなる紙容器であって、前記積層体の水蒸気バリア値が、１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であることを特徴とする紙容器。
【請求項２】
前記バリア層を、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンを使用したことを特徴とする請求項１に記載の紙容器。
【請求項３】
前記中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとしたことを特徴とする請求項２に記載の紙容器。
【請求項１】
少なくとも、外面シーラント層、紙層、補強ポリエチレン層、バリア層、中間ポリエチレン層、内面シーラント層の順に構成された積層体からなる紙容器であって、前記積層体の水蒸気バリア値が、１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であることを特徴とする紙容器。
【請求項２】
前記バリア層を、密度が０．９３５〜０．９６０の範囲で、厚さが２０〜１００μｍの範囲で、水蒸気バリア値が１０．０ｇ／ｍ2・day（JIS-K7129）以下であるポリエチレンを使用したことを特徴とする請求項１に記載の紙容器。
【請求項３】
前記中間ポリエチレン層を、低密度ポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンとしたことを特徴とする請求項２に記載の紙容器。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２０５５９２（Ｐ２００６−２０５５９２Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２１７３（Ｐ２００５−２２１７３）
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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