JP2007136895A - 積層体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紙層と積層した熱可塑性樹脂層を容易に、かつ、確実に剥離することが可能な積層体であり、そして、従来の製造工程で加工することができる積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、紙層の表面又は裏面に剥離用印刷層を設け、該剥離用印刷層に熱可塑性樹脂層を押し出しコーティングにより積層し、剥離用印刷層と熱可塑性樹脂層との剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲としたことを特徴とする積層体であり、また、紙層の表面又は裏面に剥離用印刷層を剥離用印刷インキを用いて印刷で設けることを特徴とする積層体の製造方法であり、そして、印刷がグラビア印刷であることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

紙層に機能性を付与するために熱可塑性樹脂が積層された広く包装材料として使用される積層体およびその製造方法に関するものである。

紙層の表面または／および裏面にポリエチレン等の熱可塑性樹脂層が積層されている積層体は、広く包装材料として使用されている。例えば、液体紙容器、冷凍食品カートン等のカートン、紙トレー、紙カップ等で耐水性が求められる用途には好適に使用されている。

紙層にポリエチレン等の熱可塑性樹脂層を積層する方法としては、熱可塑性樹脂を熱溶融させて紙層上にコーティングするいわゆる押し出しコーティングが広く一般的に行われている。

しかしながら、上記のような従来の熱可塑性樹脂層を積層した積層体を使用した包装材料は、耐水性等の機能性においては優れているものの、紙層と熱可塑性樹脂層とが強力に接着しているため、容易に紙層と熱可塑性樹脂層とを剥がして紙とプラスチックを分別することができず、使用後に紙層をもう一度紙製品として再生させるには適していないという問題がある。特に、油分の多い内容物に使用した場合、内面の清浄が難しく、紙の再生に支障をきたすことになる。

本発明は、上記のような問題を解消するために、紙層と積層した熱可塑性樹脂層を容易に、かつ、確実に剥離することが可能な積層体であり、そして、従来の製造工程で加工することができる積層体の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するための第一の発明は、紙層の表面又は裏面に剥離用印刷層を設け、該剥離用印刷層に熱可塑性樹脂層を押し出しコーティングにより積層し、前記剥離用印刷層と前記熱可塑性樹脂層との剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲としたことを特徴とする積層体である。

また、第二の発明は、紙層の表面又は裏面に剥離用印刷層を設け、該剥離用印刷層に熱可塑性樹脂層を押し出しコーティングにより積層し、前記剥離用印刷層と前記熱可塑性樹脂層との剥離強度が５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲である積層体の製造方法であって、前記紙層の表面又は裏面に前記剥離用印刷層を剥離用印刷インキを用いて印刷で設けることを特徴とする積層体の製造方法であり、前記印刷がグラビア印刷であることを特徴とするものである。

第一の発明によれば、紙層の表面又は裏面に剥離用印刷層を設け、該剥離用印刷層に熱可塑性樹脂層を押し出しコーティングにより積層した積層体であって、前記剥離用印刷層と前記熱可塑性樹脂層との剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲とすることによって、紙製の包装材料等として使用した後、紙層に積層した熱可塑性樹脂層が剥離しやすく、紙層に熱可塑性樹脂が残ることがなく、従って、内容物の残った汚染物もなく、紙層をリサイクルに適応するものとして供することができ、また、焼却しても大気を汚染することもないので、資源の保護や環境に優しい包装材料を提供することができるという優れた効果がある。

また、第二の発明によれば、紙層の表面又は裏面に剥離用印刷インキを用いて印刷により剥離用印刷層を設け、該剥離用印刷層に熱可塑性樹脂層を押し出しコーティングにより積層した積層体紙製の包装材料等として使用した後、紙層に積層した熱可塑性樹脂層が剥離しやすい、紙層と熱可塑性樹脂層との剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲である積層体を得ることができる。また、前記印刷がグラビア印刷であることにより、塗布量が安定していること、後加工の押し出し加工適性がよいこと、生産性が高いこと等の効果を有している。

以下、本発明の積層体およびその製造方法につき、具体的実施形態に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係る積層体の実施の形態の構成の例を示す概略断面図であり、図１−ａに示すように、積層体１０Ａは、紙層１１の表面に剥離用印刷層１２を設け、その剥離用印刷層１２の表面に熱可塑性樹脂層１３を積層した構成であり、図１−ｂに示すように、積層体１０Ａは、紙層１１の表面に絵柄・表示印刷層１４を設け、その上に剥離用印刷層１２を設け、さらに、その剥離用印刷層１２の表面に熱可塑性樹脂層１３を積層した構成であり、図１−ｃに示すように、積層体１０Ｃは、紙層１１の裏面に剥離用印刷層１２を設け、その剥離用印刷層１２の上に熱可塑性樹脂層１３を積層した構成である。紙層１１としては、コートボール、マニラボール等の板紙、ミルクカートン原紙、カップ原紙、クラフト紙、上質紙等の公知の板紙を含む紙を使用することができるが、剥離用印刷層１２と熱可塑性樹脂層１３との剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲とするためには、紙層１１の剥離用印刷層１２を設ける面の平滑度が４００〜３０００秒の範囲であることが必要である。る。この平滑度の測定値はＪ．ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法 Ｎｏ．５−７４の「空気マイクロメーター型試験器による紙および板紙の平滑度、透気度試験方法」に基づいて王研式透気度試験器によって行っている。平滑度が４００秒未満の場合、剥離用印刷インキを印刷しても、紙層１１に吸収されてしまい、剥離強度が６０ｇｆ／１５ｍｍ巾を超えてしまい、剥離が難しくなり、平滑度が３０００秒を超える場合、紙の製造が困難になる。

また、紙層１１の面の平滑度を上げるためには、一般に広く紙の表面加工で行われているタルク、クレー、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、沈降性炭酸カルシウム等の表面加工剤を塗布した紙が好ましく、そのコート量としては、５〜２０ｇ／ｍ²の範囲が好ましい。このコート量が５ｇ／ｍ²未満の場合、剥離強度が６０ｇｆ／１５ｍｍ巾を超えてしまい、剥離が難しくなり、コート量が２０ｇ／ｍ²を超えた場合、コート層が弱くなり剥離強度が安定しない。

剥離用印刷層１２は、ポリアミド系、ポリエステル系、ウレタン系、ゴム系、アクリル系、塩素化ＰＰ、ブチラール、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、硝化綿等の樹脂を主成分とする剥離用印刷インキを印刷により形成することができる。また、上記の樹脂に必要によりシリコーン等を添加してもよい。印刷としては、公知の印刷方法により形成することができる。特に、剥離用印刷インキとしては、耐熱性、剥離性に優れているアクリル系樹脂、硝化綿を主成分とするインキが好ましい。また、印刷方法としては、中でも、塗布量が安定していること、生産性が高いことから、グラビア印刷が好ましい。また、剥離用印刷層１２の塗布量としては、０．５〜１０ｇ／ｍ²の範囲とするが、好ましくは１〜５ｇ／ｍ²の範囲である。塗布量が０．５ｇ／ｍ²未満の場合、剥離強度が６０ｇｆ／１５ｍｍ巾を超えてしまい、剥離が難しくなり、１０ｇ／ｍ²を超えた量をグラビア印刷で塗布することは難しい。

熱可塑性樹脂層１３は、低密度ポリエチレン（以下ＬＤＰＥと記す）、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状（線状）低密度ポリエチレン、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、ポリプロピレン（以下ＰＰと記す）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマ−樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマ−、ポリブテンポリマ−、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマ−ル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂などの樹脂層である。中でも、コストおよび加工適性のバランスがよい低密度ポリエチレン（以下、ＬＤＰＥと記す）、ポリプロピレン（以下、ＰＰと記す）を好適に使用することができる。内容物の温度が１００℃未満の場合、ＬＤＰＥを使用し、内容物の温度が１００〜１６０℃の範囲の場合、ＰＰを使用することが好ましい。

本発明の積層体１０では、紙層１１に設けた剥離用印刷層１２と熱可塑性樹脂層１３の剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲としたことが特徴であり、剥離用印刷層１２を設けた紙層１１と熱可塑性樹脂層１３とを剥離可能としている。この剥離強度が６０ｇｆ／１５ｍｍ巾を超える場合、剥離用印刷層１２を設けた紙層１１から熱可塑性樹脂層１３を剥離することが極端に難しくなり、５ｇｆ／１５ｍｍ巾未満の場合、簡単に剥がれてしまい他の製品に加工することが困難となる。従って、剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾の範囲とすることによって、包装材料等の種々の製品に利用することができ、使用した場合、使用後に容易に剥離用印刷層１２を設けた紙層１１から熱可塑性樹脂層１３を剥がして紙とプラスチックを分別することができ、再利用に供することができる。

この剥離強度の測定方法については、積層体を１５ｍｍ幅にて１００ｍｍを切り出す。切り出した一方から６０ｍｍの紙とフィルムを剥がし、引張り試験機の両チャックにそれぞれチャッキングする。チャック間距離は１００ｍｍとする。５０ｍｍ／ｍｉｎの引張り速度で未剥がし部分を１８０度方向に剥がし、最大荷重を剥離強度とする。

上記のような紙層１１に設けた剥離用印刷層１２と熱可塑性樹脂層１３の剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾の範囲とした積層体１０は、印刷と押し出しコーティングの加工の加工条件を設定することにより製造することができる。

つぎに、本発明の積層体１０の製造方法について説明する。この製造方法は、まず、紙の表面または裏面に、剥離用印刷層１２を設けるが、通常、包装材料とする場合、表面に絵柄・表示等の印刷を行い、その上に熱可塑性樹脂層１３を形成するため、紙層１１の表面に剥離用印刷層１２を設ける。印刷方法としては、公知のグラビア印刷、平版印刷、凸版印刷、スクリーン印刷等で設けることができるが、中でも、塗布量が安定していること、後加工の押し出し加工適性がよいこと、生産性が高いことから、グラビア印刷が好ましい。

つぎに、剥離用印刷層１２の面に押し出しコーティングの加工において、熱可塑性樹脂層１３を設ける。この押し出しコーティングの加工は公知の方法で行うことができる。熱可塑性樹脂層１３形成する樹脂として融点が１０５〜１１５℃のＬＤＰＥを使用した場合、押し出しコーティングの加工条件として、押し出し温度を３２０℃以上に設定して行う。この時、ラインスピードを８０〜２００ｍ／ｍｉｎの範囲に設定する。また、通常、紙層１１にコロナ処理を施す。このコロナ処理の条件としては、出力を１〜１０ｋＷの範囲に設定する。

また、熱可塑性樹脂層１３形成する樹脂として融点が１３０〜１６５℃のＰＰを使用し、押し出しコーティングの加工条件として、押し出し温度を２８０℃以上に設定し、そして、ラインスピードを８０〜２００ｍ／ｍｉｎの範囲に設定して加工する。また、通常、紙層１１にコロナ処理を施す。このコロナ処理の条件としては、出力１〜１０ＫＷと範囲を設定する。

ここでは、熱可塑性樹脂としてＬＤＰＥとＰＰをあげて設定条件について説明したが、他の樹脂においても適宜加工条件を設定することにより、紙層１１に設けた剥離用印刷層１２と熱可塑性樹脂層１３の剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾の範囲とした積層体１０Ａを得ることができる。

このようにして製造した積層体１０Ａを用いて、後加工を行い、包装容器等の製品を作製することができる。これらの製品では使用後に容易に熱可塑性樹脂層を剥がすことができ、すなわち、プラスチックと紙を分別することができ、紙の部分の再使用ができることになる。

つぎに、本発明の積層体およびその製造方法について、具体的に実施例をあげてさらに詳しく説明する。

＜実施例１＞
まず、紙層１１である坪量が３２０ｇ／ｍ²の板紙（ＮＥＷウルトラＨ；日本大昭和板紙株式会社製）の表面、すなわち、コート面（平滑度；７００秒）に、アクリル樹脂を主成分とする剥離用印刷インキ（アクリル樹脂：溶剤（ＭＥＫ／酢エチ／ＩＰＡ）＝３０：７０）を用いて版深が３０μｍのベタ版を使用したグラビア印刷で印刷し乾燥して剥離用印刷層１２を設けた。塗布量は３ｇ／ｍ²であった。つぎに、低密度ポリエチレン樹脂（商品名 ＬＣ５２０；日本ポリエチレン株式会社製、溶融温度＝１１１℃）を、押出し機のダイより押出しし、剥離用印刷層１２の上に厚さ６０μｍの熱可塑性樹脂層１３を形成した。この時の加工条件としては、ラインスピードを８０ｍ／ｍｉｎに設定して行った。予め紙層１１上にはコロナ処理を４．５ＫＷに設定して施こした。このようにして、積層体１０Ａを作製した。

上記の条件で加工した積層体１０Ａの剥離強度を測定した結果１５．５ｇｆ／１５ｍｍ巾であった。

つぎに、上記したようにして製造した積層体１０Ａを、所定の形状のブランクに打ち抜き、そのブランクを深絞り成形機により寸法が２５０ｍｍ×１８０ｍｍ×２０ｍｍ（深さ）のトレー形状に成形して深絞り紙トレーＡを製造した。

この深絞り紙トレーＡを実際に使用した後、簡単に紙層１１の剥離用印刷層１２から熱可塑性樹脂層１３を剥がすことができ、紙とプラスチックを分別することができた。

＜実施例２＞
まず、実施例１と同様に、紙層１１である坪量が３２０ｇ／ｍ²の板紙（ＮＥＷウルトラＨ；日本大昭和板紙株式会社製）の表面、すなわち、コート面（平滑度；７００秒）に、絵柄、表示印刷層１４をグラビア印刷で設けた。つぎに、同一工程でアクリル樹脂を主成分とする剥離用印刷インキ（アクリル樹脂：溶剤（ＭＥＫ／酢エチ／ＩＰＡ）＝３０：７０）を用いて版深が３０μｍのベタ版を使用したグラビア印刷で印刷し乾燥して剥離用印刷層１２を設けた。塗布量は３ｇ／ｍ²であった。つぎに、低密度ポリエチレン樹脂（商品名 ＬＣ５２０；日本ポリエチレン株式会社製、溶融温度＝１１１℃）を、押出し機のダイより押出しし、剥離用印刷層１２の上に厚さ６０μｍの熱可塑性樹脂層１３を形成した。この時の加工条件としては、ラインスピードを８０ｍ／ｍｉｎに設定して行った。予め紙層１１上にはコロナ処理を４．５ＫＷに設定して施こした。このようにして、積層体１０Ｂを作製した。

上記の条件で加工した積層体１０Ｂの剥離強度を測定した結果１３．８ｇｆ／１５ｍｍ巾であった。

つぎに、上記したようにして製造した積層体１０Ｂを、所定の形状のブランクに打ち抜き、そのブランクを深絞り成形機により寸法が２５０ｍｍ×１８０ｍｍ×２０ｍｍ（深さ）のトレー形状に成形して深絞り紙トレーＢを製造した。

この深絞り紙トレーＢを実際に使用した後、簡単に紙層１１の剥離用印刷層１２から熱可塑性樹脂層１３を剥がすことができ、紙とプラスチックを分別することができた。

＜実施例３＞
まず、紙層１１である坪量が３２０ｇ／ｍ²の板紙（ハイパール；三菱製紙株式会社製）の表面、すなわち、コート面（平滑度；７００秒）に、アクリル樹脂を主成分とする剥離用印刷インキ（アクリル樹脂：溶剤（ＭＥＫ／酢エチ／ＩＰＡ）＝３０：７０）を用いて版深が３０μｍのベタ版を使用したグラビア印刷で印刷し乾燥して剥離用印刷層１２を設けた。塗布量は３ｇ／ｍ²であった。つぎに、ポリプロピレン樹脂（商品名 プライムポリマーＦ１０９Ｖ；日本ポリエチレン株式会社製、溶融温度＝１１１℃）を、押出し機のダイより押出しし、剥離用印刷層１２の上に厚さ６０μｍの熱可塑性樹脂層１３を形成した。この時の加工条件としては、ラインスピードを８０ｍ／ｍｉｎに設定して行った。予め紙層１１上にはコロナ処理を４．５ＫＷに設定して施こし、オゾン処理を１２ｇＮ／ｍに設定して施した。このようにして、積層体１０Ａ´を作製した。

上記の条件で加工した積層体１０Ａ´の剥離強度を測定した結果１０．５ｇｆ／１５ｍｍ巾であった。

つぎに、上記したようにして製造した積層体１０Ａ´を、所定の形状のブランクに打ち抜き、そのブランクを深絞り成形機により寸法が２５０ｍｍ×１８０ｍｍ×２０ｍｍ（深さ）のトレー形状に成形して深絞り紙トレーＣを製造した。

この深絞り紙トレーＣを実際に使用した後、簡単に紙層１１の剥離用印刷層１２から熱可塑性樹脂層１３を剥がすことができ、紙とプラスチックを分別することができた。

＜比較例１＞
実施例１と同様の紙層１１に剥離用印刷層１２を設けることなく直接熱可塑性樹脂層１３を実施例１と同様な材料を用いて同様な加工条件により設けた積層体１０Ｄを作製した。

上記の条件で加工した積層体１０Ｄの剥離強度を測定した結果、紙層１１と熱可塑性樹脂層１３が接着し、紙層１１と熱可塑性樹脂層１３の層間では剥離せず、紙剥けした。

つぎに、上記したようにして製造した積層体１０Ｄを、所定の形状のブランクに打ち抜き、そのブランクを深絞り成形機により寸法が２５０ｍｍ×１８０ｍｍ×２０ｍｍ（深さ）のトレー形状に成形して深絞り紙トレーＤを製造した。

この深絞り紙トレーＤを実際に使用した後、紙層１１から熱可塑性樹脂層１３を剥がすことができず、紙とプラスチックを分別することができなかった。

＜比較例２＞
実施例３と同様の紙層１１に剥離用印刷層１２を設けることなく直接熱可塑性樹脂層１３を実施例３と同様な材料を用いて同様な加工条件により設けた積層体１０Ｅを作製した。

上記の条件で加工した積層体１０Ｅの剥離強度を測定した結果、紙層１１と熱可塑性樹脂層１３が接着し、紙層１１と熱可塑性樹脂層１３の層間では剥離せず、紙剥けした。

つぎに、上記したようにして製造した積層体１０Ｅを、所定の形状のブランクに打ち抜き、そのブランクを深絞り成形機により寸法が２５０ｍｍ×１８０ｍｍ×２０ｍｍ（深さ）のトレー形状に成形して深絞り紙トレーＥを製造した。

この深絞り紙トレーＥを実際に使用した後、紙層１１から熱可塑性樹脂層１３を剥がすことができず、紙とプラスチックを分別することができなかった。

本発明の積層体は、包装容器等の材料として広く利用できる。具体的な用例としては、紙トレー、カートン等があげられる。

本発明の積層体の構成の例を示す断面説明図である。 従来の積層体の構成を示す断面説明図である。

符号の説明

１０ 積層体（本発明）
１０Ａ 積層体（本発明の実施例）
１０Ａ´ 積層体（本発明の実施例）
１０Ｂ 積層体（本発明の実施例）
１０Ｃ 積層体（本発明の実施例）
１０Ｄ 積層体（比較例）
１０Ｅ 積層体（比較例）
Ａ、Ｂ、Ｃ 深絞り紙トレー（本発明の実施例）
Ｄ、Ｅ 深絞り紙トレー（比較例）
１１ 紙層
１２ 剥離用印刷層
１３ 熱可塑性樹脂層
１４ 絵柄・表示印刷層

Claims (3)

1. 紙層の表面又は裏面に剥離用印刷層を設け、該剥離用印刷層に熱可塑性樹脂層を押し出しコーティングにより積層し、前記剥離用印刷層と前記熱可塑性樹脂層との剥離強度を５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲としたことを特徴とする積層体。
2. 紙層の表面又は裏面に剥離用印刷層を設け、該剥離用印刷層に熱可塑性樹脂層を押し出しコーティングにより積層し、前記剥離用印刷層と前記熱可塑性樹脂層との剥離強度が５〜６０ｇｆ／１５ｍｍ巾（１８０度剥離、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ）の範囲である積層体の製造方法であって、前記剥離用印刷層を剥離用印刷インキを用いて印刷で設けることを特徴とする積層体の製造方法。
3. 前記剥離用印刷層を剥離用印刷インキを用いてグラビア印刷で設けることを特徴とする請求項２に記載の積層体の製造方法。
   
   

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