JP4648376B2 - 発砲加工紙の製造法 - Google Patents

Description

本発明は、発泡加工紙の製造法に関するものであり、さらに詳しくは、熱可塑性合成樹脂の発泡層を有する発泡加工紙において、部分的に非発泡部あるいは低発泡部分を設ける発泡加工紙の製造法に関するものである。

従来、凹凸のある加工紙としては、表面にエンボス加工などにより物理的に凹凸感を付与したり、発泡インキを使用することによって凹凸感を付与していた。

また、断熱性があり、印刷適性があり、使用後は廃棄物として捨てやすく、そして製造工程が簡単でコストが安いという特徴を持っている表面のポリエチレン樹脂層を発泡させた発泡加工紙（発泡シート）も開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
この公報は、ポリエチレン樹脂加工紙を加熱し、紙の含有水分の蒸気圧により、表面のポリエチレン樹脂層を発泡させ、凹凸模様を製造する方法である。
また、胴部材の片側壁面が熱可塑性合成樹脂層の発泡層がコーティングまたはラミネートされている胴部材および底板部材から成る紙製容器として、紙カップへの応用が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、ポリオレフィン系樹脂層と紙を主体とする基材層との間に、着色インキによる印刷層を有する断熱性紙容器として、印刷部分で比較的厚い発泡層を持たせる製造方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
さらに、この発泡加工紙に発泡しない非発泡部分を形成する方法として、熱可塑性樹脂層の一部にスリットを設け、加熱による発泡において非発泡部分を形成する方法、あるいは紙と熱可塑性樹脂層の間に部分的に揮発防止塗布層（特に、水蒸気透過バリア性を有するコーティング材）を設け、その箇所を非発泡部分とする方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
特公昭４８−３２２８３号公報 特開昭５７−１１０４３９号公報 特開平５−５０５３６号公報 特開平７−２３２７７４号公報

しかしながら、上記のような特許文献１〜４に係る発明の、今までの発泡加工紙の一部に非発泡部分を設ける方法には、次のような問題点があった。
スリットを設ける方法では、表面の熱可塑性樹脂層にのみスリットを入れることが難しいことと、外観上好ましくないなどの欠点があり、また、コーティング材を塗布する方法では、平滑な非発泡面になりにくいなどの欠点があった。
従って、図１に示すように、印刷層と発泡抑制としての揮発防止塗布層の上に最外面の熱可塑性樹脂層を設けるために印刷層の絵柄、表示などを外から確認する視認性に欠けるという欠点があった。

これに対して本発明は、最外面の熱可塑性樹脂の表面に、絵柄、表示などを印刷する発泡低抑制インキと発泡を抑制する発泡抑制インキを同一工程で印刷加工することにより、加熱の際、絵柄、表示などの印刷部分である非発泡部分と発泡部分、あるいは絵柄、表示などの印刷部分である低発泡部分と発泡部分とを同調させることが容易となり、また、最外面の熱可塑性樹脂の表面に発泡低抑制インキで絵柄、表示などの印刷および発泡抑制インキの印刷を行うため、発泡後の印刷された絵柄、表示などの視認性がよく、さらに、簡単な加工工程でもって、非発泡部分と絵柄とが同調した凹凸を持つ独特な外観を有する発泡加工紙を提供する。

上記のような課題を解決すべく検討した結果、本発明は、少なくとも外面側から加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）、紙を主体とする基材層、熱可塑性樹脂層（内面）を備えた加工紙であって、前記熱可塑性樹脂層（外面）の表面の少なくとも一部にあらかじめ発泡低抑制インキを施し、前記加工紙を加熱した際に、発泡部分と、前記発泡低抑制インキを施した部分に低発泡部分とが形成されることを特徴とする発泡加工紙である。
また、前記熱可塑性樹脂層（外面）の表面の少なくとも一部にあらかじめ発泡抑制インキと発泡低抑制インキを施し、前記加工紙を加熱した際に、発泡部分と、前記発泡抑制インキを施した部分に非発泡部分と、低発泡部分とが形成されることを特徴とする。
さらに、前記発泡低抑制インキの樹脂成分が、少なくともエチレン−酢酸ビニル共重合体、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂からなることを特徴とする。

本発明によれば、最外面の熱可塑性樹脂の表面に発泡低抑制インキで絵柄、表示などの印刷を行うため、発泡後、低発泡部分が形成されるため、印刷された絵柄、表示などの視認性がよい。
また、最外面の熱可塑性樹脂の表面に、絵柄、表示などを印刷する発泡低抑制インキと発泡を抑制する発泡抑制インキを同一工程で印刷加工することにより、加熱の際、絵柄、表示などの印刷部分である非発泡部分と発泡部分、あるいは絵柄、表示などの印刷部分である低発泡部分と発泡部分とを同調させることが容易となり、かつ、最外面の熱可塑性樹脂の表面に発泡低抑制インキで絵柄、表示などの印刷し、その上に発泡抑制インキの印刷を行うため、発泡後の印刷された絵柄、表示などの視認性がよい独特な凹凸の外観を有する発泡加工紙を得ることができる。

以下に、図面を参照しながら、本発明の発泡加工紙１の製造法について、詳しく説明する。
まず、図２は、非発泡部分を有していない発泡加工紙１１の製造法に係る材料構成を示す図である。
発泡加工紙１１は、紙を基材層２として、外面側には中間印刷層３と透明ニス層４が設けられている。
但し、この中間印刷層３と透明ニス層４は、必ずしも必要としない。
また、中間印刷層３と透明ニス層４を設ける順序は、何れの場合も可能である。
さらに、これらの層は熱可塑性樹脂層（外面）５によって、被覆されている。
基材層２の内面側には熱可塑性樹脂層（内面）６がある。
また、基材層２と熱可塑性樹脂層（内面）６との間には、バリア性などを上げるためにアルミニウムなどの金属蒸着層、シリカなどの無機蒸着層などのバリア層を設けることもできる。

基材層２となる紙の坪量は、１００〜５００ｇ／ｍ² の範囲が、紙容器の製造上好ましい。
また、紙の含水率は、３〜１０％、さらに好ましくは、５〜８％の範囲であることが望ましい。
紙の中の水分を蒸発させ、その蒸気圧の力で表面の熱可塑性樹脂層を発泡させる際に、含水率が３％未満であると発泡不足となり、発泡層の厚さが得られなかったり、含水率が１０％を越えると発泡表面が破裂した状態となることがあり好ましくない。

中間印刷層３は、前述のように、基材層２の紙の表面、あるいは透明ニス層４の上に施される。
この中間印刷層３は、部分的に着色インキで印刷される場合と、全面的に着色インキで印刷される場合とがある。
印刷の位置、印刷面積の大小、印刷の方法、使用されるインキなどは、従来公知の技術を適宜選択して用いることができる。

透明ニス層４は、基材層２の紙の表面、あるいは中間印刷層３の上に設けられる。
透明ニスを塗布する方法としては、印刷やコーティングによる方法がある。
中でも、グラビア印刷による方法が好ましい。
透明ニスの組成は、体質顔料を含んだ合成樹脂が主成分となっている。
合成樹脂としては、硝化綿、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂、これらの２種類以上を混合した樹脂などを用いることができる。
また、体質顔料としては、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、これらの２種類以上からなる混合物などを用いることができる。
透明ニスの塗布量は、塗布後の乾燥状態で２〜３ｇ／ｍ² が好ましい。

熱可塑性樹脂層（外面）５および熱可塑性樹脂層（内面）６を形成する熱可塑性樹脂は、低密度ポリエチレン樹脂、線状低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニール樹脂、ポリスチレン樹脂などを用いることができる。
この熱可塑性樹脂層（外面）５および熱可塑性樹脂層（内面）６は、印刷および透明ニスが施された基材層２の外面と内面に積層される。
積層する方法には、樹脂を熱溶融して塗布する押し出しコーティング法、あるいはフィルムになったものを貼り合わせるラミネート法などがある。
発泡層となる外面の熱可塑性樹脂層（外面）５の厚さは、１０〜１００μｍの範囲が好ましい。
１０μｍ未満または１００μｍを越えると発泡しにくくなる。
一方、内面の熱可塑性樹脂層（内面）６の厚さは、特に限定されない。
また、内面の熱可塑性樹脂層（内面）６を発泡させずに、外面の熱可塑性樹脂層（外面）５だけを発泡させるために、内面からの水蒸気の蒸発を防ぐ方法として、内面の熱可塑性樹脂は外面の熱可塑性樹脂より軟化点の高い熱可塑性樹脂を用いる。
例えば、ポリエチレン樹脂を例にとれば、軟化点の低い低密度ポリエチレン樹脂を外面の熱可塑性樹脂として用い、軟化点の高い高密度ポリエチレン樹脂を内面の熱可塑性樹脂として用いることができる。

つぎに、本発明の発泡部分、低発泡部分、そして非発泡部分を有している発泡加工紙１の製造法について説明する。
加熱発泡する前の工程で、あらかじめ非発泡部分にしようとする熱可塑性樹脂層（外面）５の表面部分に、図３−ａに示すように、発泡抑制インキ印刷部分７と発泡低抑制インキ印刷部分８を設ける。
熱可塑性樹脂層（外面）５の表面上に発泡抑制インキ印刷部分７を設けることによって、図３−ｂに示すように、加熱による熱可塑性樹脂層（外面）５の発泡を防ぎ、非発泡部分Ｃを形成している。
つまり、発泡抑制インキが施された発泡抑制インキ印刷部分７の下の部分の熱可塑性樹脂層（外面）５は、加熱されても、流動性が抑えられるため、あるいは水蒸気が透過しにくいことにより発泡が抑えられことになる。
また、発泡低抑制インキ印刷部分８を設けることによって、発泡低抑制インキが施された熱可塑性樹脂層（外面）５の部分は、加熱されても、厚さが２〜１０倍程度に発泡し、低発泡部分Ｂを形成するものの、発泡抑制インキおよび発泡低抑制インキが施されていない部分の５〜２０倍程度の厚さとなって発泡部分Ａを形成するのと比較するとその程度は少ない。
従って、発泡抑制インキ印刷部分７と発泡低抑制インキ印刷部分８を設けることによって、非発泡部分Ｃ、低発泡部分Ｂ、そして発泡部分Ａの３段階の発泡程度の異なる表面部分を得ることできる。

また、図４−ａに示すように、発泡低抑制インキ印刷部分８には、絵柄、表示、例えばバーコードの光学読み取りコードなどを印刷し、さらに、この発泡低抑制インキ印刷部分８の一部あるいは全体の上に透明性のあるインキを使用して発泡抑制インキ印刷部分７を設けることによって、発泡後、図４−ｂに示すように、発泡抑制インキ印刷部分７の下に設けられた発泡低抑制インキ印刷部分８である絵柄、表示、例えばバーコードの光学読み取りコードなどの視認性が特によくなる。

さらに、図５−ａ、図５−ｂに示すように、熱可塑性樹脂層（外面）５の表面に絵柄、表示などの発泡低抑制インキ印刷部分８だけを設けた場合でも、熱可塑性樹脂層（外面）５の下の中間印刷層に絵柄、表示などを設けた場合に比較して、熱可塑性樹脂層（外面）５を通して見ないことから視認性がよい。

発泡低抑制インキの材料としては、バインダー樹脂に少なくともエチレン−酢酸ビニル共重合体、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂の一種類を使用する。
印刷の加工は、主に、グラビア印刷で行なうことができる。
この発泡低抑制インキは、有色でも、無色でもよい。
印刷でのインキの塗布量は少ないと発泡倍率が高く、多いと発泡倍率が低くなる。
乾燥後で１〜２μｍの厚さが好ましい。

発泡抑制インキの材料としては、一般的に包装材料において使用されている樹脂を使用できる。
例えば、硝化綿、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ケトン樹脂などのいずれかの樹脂の少なくとも一種類を使用する。
印刷の加工は、主に、グラビア印刷で行なうことができる。
発泡抑制インキは、有色でも、無色でもよい。
印刷でのインキの塗布量は、通常あるいは通常以上がよく、乾燥後で３〜５μｍの厚さが好ましい。

また、絵柄についても限定されることはないが、発泡低抑制インキ印刷部分８に合わせて同形の発泡抑制インキ印刷部分７を同一印刷工程で設けることにより、図６に示すように、絵柄の部分が非発泡部分に、見当精度よく同調した凹凸を持った発泡加工紙１を製造し得ることができる。
さらに、中間印刷層の絵柄に合わせて発泡抑制インキ印刷部分７と発泡低抑制インキ印刷部分８を組み合わせて設けることもできる。

図２−ａ、図３−ａ、図４−ａ、図５−ａに示すような未発泡の発泡加工紙を発泡させ、図２−ｂ、図３−ｂ、図４−ｂ、図５−ｂに示すような発泡加工紙１を得るための加熱方法としては、熱風、赤外線、遠赤外線、マイクロ波、高周波などを使う方法があり、オーブンを使用して静置して加熱する方法、コンベアーにより送りながら加熱する方法、巻き取り状態から繰り出し、発泡炉に通し加熱する方法などがある。加熱条件としては、温度が１００〜２００°Ｃの範囲が好ましく、時間としては、１０秒〜５分の範囲が好ましい。

次に、本発明について実施例をあげて、さらに具体的に説明する。
坪量２２０ｇ／ｍ² 、含水率８．０％のカップ原紙の表面に４０μｍの厚さの低密度ポリエチレン樹脂層を、裏面には、２０μｍの中低密度ポリエチレン樹脂層を押し出しコーティング法によって設けた。
表面には、絵柄、内容表示およびＰＯＳバーコードを、発泡低抑制インキであるバインダーの樹脂がエチレン−酢酸ビニル共重合体のグラビアインキ（商品名−ザ・インクテック株式会社製ＬＯＫＴＲインキ）を用いてグラビア印刷で印刷し、図７に示すように、その上の内容表示、ＰＯＳバーコードを含む部分を、発泡抑制インキであるバインダーの樹脂が硝化綿のグラビアインキを用いて同一工程のグラビア印刷で印刷した。
この積層された積層体を打ち抜き加工で胴部用のブランクにし、紙カップ成型機によって紙カップを作成した。
さらにこの紙カップを、１２０°Ｃの乾燥機の中で３分間加熱し、図６に示すように、表面に発泡部分、低発泡部分、非発泡部分を有する発泡加工紙を使用した発泡紙カップ９を得た。
内容表示、ＰＯＳバーコードを含む部分は、非発泡部分となるため、視認性が非常によく、また、絵柄の部分も低発泡部分となり、十分な視認性を有していた。
さらに、表面の印刷層が発泡部分の表面より高さが低くなることにより、ブランクあるいは製品の状態で重ね合わせた場合に、印刷インキが他の面に移行し汚してしまうという危険がない。

本発明によれば、最外面の熱可塑性樹脂の表面に発泡低抑制インキで絵柄、表示などの印刷を行うため、発泡後、低発泡部分が形成されるため、印刷された絵柄、表示などの視認性がよい。
また、最外面の熱可塑性樹脂の表面に、絵柄、表示などを印刷する発泡低抑制インキと発泡を抑制する発泡抑制インキを同一工程で印刷加工することにより、加熱の際、絵柄、表示などの印刷部分である非発泡部分と発泡部分、あるいは絵柄、表示などの印刷部分である低発泡部分と発泡部分とを同調させることが容易となり、かつ、最外面の熱可塑性樹脂の表面に発泡低抑制インキで絵柄、表示などの印刷し、その上に発泡抑制インキの印刷を行うため、発泡後の印刷された絵柄、表示などの視認性がよく、さらに、表面の印刷層が発泡部分の表面より高さが低くなることにより、ブランクあるいは製品の状態で重ね合わせた場合に、印刷インキが他の面に移行し汚してしまうという危険がない独特な凹凸の外観を有する発泡加工紙を得ることができる。
そして、本発明の発泡加工紙は、断熱性容器あるいは表面の凹凸により意匠性を有する容器などとして利用することができるものである。

従来の非発泡部分を有する発泡加工紙の材料構成を示す図である。 非発泡部分を有していない発泡加工紙の材料構成を示す図である。 本発明による発泡加工紙の材料構成を示す図である。 本発明による発泡加工紙の別の材料構成を示す図である。 本発明による発泡加工紙のさらに別の材料構成を示す図である。 本発明による発泡加工紙のさらに別の材料構成を示す図である。 本発明による発泡加工紙の一実施例を示す図である。

符号の説明

１ 本発明による発泡加工紙
２ 基材層
３ 中間印刷層
４ 透明ニス層
５ 熱可塑性樹脂層（外面）
６ 熱可塑性樹脂層（内面）
７ 発泡抑制インキ印刷部分
８ 発泡低抑制インキ印刷部分
９ 発泡紙カップ
１１ 非発泡部分を有していない発泡加工紙
Ａ 発泡部分
Ｂ 低発泡部分
Ｃ 非発泡部分

Claims (3)

1. 紙を主体とする基材層の外面に、加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）を設け、他方、上記の紙を主体とする基材層の内面に、上記の加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）を構成する熱可塑性樹脂より軟化点の高い熱可塑性樹脂層を設けて加工紙を生成し、
   次いで、上記の加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）の表面の少なくとも一部に、発泡抑制インキと発泡低抑制インキとを使用し、当該発泡低抑制インキが、バインダー樹脂に少なくともエチレンー酢酸ビニル共重合体、又はウレタン系樹脂の一種類を使用し、当該発泡抑制インキが、硝化綿、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、又はケトン樹脂のいずれかの樹脂の少なくとも一種類を使用し、該発泡抑制インキを施した部分、該発泡低抑制インキを施した部分、および、該発泡抑制インキと発泡低抑制インキのいずれも施さない部分を形成し、
   しかる後、上記の加工紙を加熱処理し、
   当該加熱処理により、前記基材層を構成する紙の中の水分を蒸発させ、その蒸気圧の力で前記外面を構成する熱可塑性樹脂層を発泡させ、
   上記の発泡抑制インキを施した部分に非発泡部分、上記の発泡低抑制インキを施した部分に低発泡部分、および、上記の発泡抑制インキと発泡低抑制インキのいずれも施さない部分に発泡部分を形成した３段階の発泡程度の異なる表面部分を製造することを特徴とする発泡加工紙の製造法。
2. 紙を主体とする基材層の外面に、加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）を設け、他方、上記の紙を主体とする基材層の内面に、上記の加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）を構成する熱可塑性樹脂より軟化点の高い熱可塑性樹脂層を設けて加工紙を生成し、
   次いで、上記の加熱により発泡する熱可塑性樹脂層（外面）の表面の少なくとも一部に、発泡低抑制インキを使用し、光学読み取りコードを印刷し、
   しかる後、少なくとも上記の発泡低抑制インキによる光学読み取りコードの印刷部分の上に、透明性のあるインキを使用した発泡抑制インキの印刷部分を形成し、
   当該発泡低抑制インキが、バインダー樹脂に少なくともエチレンー酢酸ビニル共重合体、又はウレタン系樹脂の一種類を使用し、当該発泡抑制インキが、硝化綿、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、又はケトン樹脂のいずれかの樹脂の少なくとも一種類を使用し、
   次に、上記の加工紙を加熱処理し、
   当該加熱処理により、前記基材層を構成する紙の中の水分を蒸発させ、その蒸気圧の力で前記外面を構成する熱可塑性樹脂層を発泡させ、
   上記の発泡抑制インキの印刷部分と、上記の発泡低抑制インキを施した部分と上記の発泡抑制インキの印刷部分との重複部分とに非発泡部分、上記の発泡低抑制インキを施した部分と上記の発泡抑制インキの印刷部分との重複部分以外の発泡低抑制インキを施した部分に低発泡部分、および、上記の発泡抑制インキと発泡低抑制インキのいずれも施さない部分に発泡部分を形成した３段階の発泡程度の異なる表面部分を製造することを特徴とする発泡加工紙の製造法。
3. 紙を主体とする基材層が、その一方ないし両面に、中間印刷層と透明ニス層のいずれか一層ないし二層を設けることを特徴とする上記の請求項１〜２のいずれか１項に記載する発泡加工紙の製造法。
   
   

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