JP7217832B2 - ヒートシール紙 - Google Patents
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- Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
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Description
一方で従来から、紙製の包装材料を食品などの包装材、袋、容器、箱、カップ、蓋材などに成形する場合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂に代表される熱可塑性樹脂を押出しラミネート法等により包装材料に積層させ、ヒートシール適性を付与することが一般に行われている。
ただし、塗工によって塗工層を積層する際の塗料乾燥工程、また紙製の包装材料を食品などの包装材、袋、容器、箱、カップ、蓋材などに成形する際には熱を与える必要がある。この時、各工程後に熱が残っていた(熱可塑性樹脂が軟化したままだった)場合、ブロッキングが発生し製品不良となる問題がある。また、塗工紙は、成形されるまでは、ロール状に巻回されて保管されるが、室温での長期間保管時に、ブロッキングが発生する問題がある。そのため、良好なブロッキング耐性とヒートシール適性を兼ね備えた包装紙の提供が必要である。
1.紙基材の少なくとも一方の面上に、熱可塑性樹脂を含む塗工層を有し、
前記塗工層が、アンチブロッキング剤として少なくとも顔料を含み、
前記塗工層における顔料の配合量が、熱可塑性樹脂100質量部に対し、200質量部未満であることを特徴とするヒートシール紙。
2.紙基材の少なくとも一方の面上に、熱可塑性樹脂を含む塗工層を有し、
前記塗工層が、アンチブロッキング剤として少なくともワックスを含み、
前記塗工層におけるワックスの配合量が、熱可塑性樹脂100質量部に対し、1.2質量部以上であることを特徴とするヒートシール紙。
3.アンチブロッキング剤として、ワックスと顔料との両方を含むことを特徴とする1.または2.に記載のヒートシール紙。
4.前記塗工層が、ガラス転移温度が100℃以下の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする1.~3.のいずれか一項に記載のヒートシール紙。
5.前記塗工層が、カルナバワックスを含むことを特徴とする1.~4.のいずれか一項に記載のヒートシール紙。
6.前記塗工層に含まれる熱可塑性樹脂が、エチレンアクリル酸共重合樹脂であることを特徴とする1.~5.のいずれか一項に記載のヒートシール紙。
紙基材は、パルプ、填料、各種助剤等を含む紙料を抄紙して得られる。
本発明のヒートシール紙を、食品と接触する用途に使用する場合、紙基材の各材料として、食品添加物として認可を受けている、またはFDA認証取得済み等、食品安全性に適合したものを使用することが好ましい。
、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料および密実型、中空型、またはコア-シェル型などの有機顔料などを単独または2種類以上混合して使用することができる。
この様にして得られる紙基材としては、上質紙、中質紙、塗工紙、片艶紙、クラフト紙、片艶クラフト紙、晒クラフト紙、グラシン紙、板紙、白板紙、ライナーなどの各種公知のものが例示可能である。
また、紙基材の密度は、所望される各種品質や取り扱い性等により適宜選択可能であるが、通常は0.5g/cm3以上1.0g/cm3以下のものが好ましい。
塗工層は、熱可塑性樹脂と、ワックス又は顔料から選ばれる1種以上のアンチブロッキング剤を含む。塗工層は、ヒートシール紙の両面に設けることもできるが、少なくとも片面に有する。
塗工層は、ヒートシール適性を有する。ヒートシール適正を有するとは、加熱、加圧することで接着対象に接着できることを意味する。ヒートシール適性を有することにより、特に食品などの包装材、袋、容器、箱、カップ、蓋材など、包装用途において、包装形態への成形や形状の維持、密封性の確保などが容易となる。
本発明で使用する熱可塑性樹脂は、製紙分野においてヒートシール層の形成に用いられているものを特に制限することなく使用することができ、例えば、ガラス転移温度が100℃以下であるものを用いることができる。熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、-20℃以上85℃以下であることが好ましい。また、熱可塑性樹脂の融点は、80℃以上120℃以下であることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリエステル樹脂(PET)、エチレンメタクリル酸共重合樹脂(EMAA)、エチレンメチルアクリレート共重合樹脂(EMA)、エチレンアクリル酸共重合樹脂(EAA)、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)、スチレンアクリル酸エステル共重合樹脂、ポリ乳酸樹脂等を用いることができる。また、熱可塑性樹脂は、1種あるいは2種類以上を混合して使用することができる。これらの中で、ヒートシール適性の高いエチレンアクリル酸共重合樹脂が好ましい。
本発明のヒートシール紙は、アンチブロッキング剤として、顔料、またはワックスを含む。アンチブロッキング剤として、顔料とワックスの両方を含むこともできる。
(顔料)
本発明で使用する顔料は、特に制限されず、カオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、マイカ、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料および密実型、中空型、またはコア-シェル型などの有機顔料等を用いることができる。また、顔料は、1種あるいは2種類以上を混合して使用することができる。これらの中で、重質炭酸カルシウムが、ヒートシール適性を損なわずに、ブロッキング耐性に優れているため好ましい。
本発明で使用するワックスは、特に制限されず、アルカン化合物を主体とするパラフィン系ワックス、カルナバやラノリンなどの動植物由来の天然油脂系ワックス、シリコーンまたはシリコーン化合物を含有するシリコーン含有系ワックス、フッ素化合物を含有するフッ素含有系ワックスなどを用いることができる。ワックスは、1種あるいは2種類以上を混合して使用することができる。これらの中で、カルナバワックスが好ましい。
塗工液の粘度、固形分濃度等は、用いる塗工装置、塗工系等に応じて、適宜調整することができる。
とが好ましい。塗工量が片面あたり3g/m2未満では、ヒートシール適性が低下する。
また、塗工量が片面あたり20g/m2を超えてもヒートシール適性はほとんど向上せず
、コストが増加する。塗工層は、1層であってもよく、2層以上の多層で構成してもよい
。塗工層を2層以上の多層で構成する場合は、全ての塗工層を合計した塗工量を上記範囲
とすることが好ましい。
印刷層、遮光層、耐水層、耐油層、水蒸気バリア層、ガスバリア層等の他の層を有するこ
とができ、塗工層と紙基材の間に目止め層を有することが好ましい。目止め層を有するこ
とにより、塗工層におけるピンホール、筋ムラ等の塗工欠陥の発生を少なくすることがで
き、耐水性、耐油性を高めることができる。
本発明のヒートシール紙は、食品などの包装材、袋、容器、箱、カップ、蓋材などの包
装用途に用いられるヒートシール紙とすることが可能である。
(1)ヒートシール適性
(ヒートシール条件)
得られたヒートシール紙から1辺100mmの正方形の試験片を2枚切り出し、塗工層
同士を接触させて、加圧温度160℃、加圧圧力2kgf/cm2、加圧時間0.5秒で
ヒートシールした。
ヒートシールした試験片を手で剥離させた際の、剥離部分を目視で観察し、以下の基準
でヒートシール適性を評価した。
〇:紙基材内で剥離(紙基材が破壊される)
×:塗工層間で剥離
製品の倉庫等での保管を想定した評価である。
ASTM D918-81、Standard Test Method for Blocking Resistance of Paper and Paperboardにより、塗工層同士を接触させて、60℃、RH75%条件にて24時間保管した後のブロッキングの度合いを評価した。評価が○であれば実用上問題がない。
[評価基準]
◎:ブロッキングしない
○:軽度のブロッキングがあり、容易に剥がすことができる
×:強くブロッキングしており、容易に剥がすことができない
製品の製造もしくは加工時に、熱を帯びた塗工層が各設備に接触した際の貼りつきを想定した評価である。
熱ロールプレス機(ロール圧力0.5MPa、加工速度2m/分、任意のロール温度)に、調湿したサンプル(23℃、RH50%)を塗工面と金属ロールが接触するように通機し、塗工面の金属ロールへの貼りつき度合いを評価した。評価が○であれば実用上問題がない。
[評価基準]
◎:ロール温度70℃の際に、貼りつきが見られず、塗工面の損傷も見られない
〇:ロール温度60℃の際に、貼りつきは見られず、塗工面の損傷も見られない
×:ロール温度60℃の際に、金属ロールに塗工層が貼りつき、金属ロールに塗工層がとられるなど塗工面の損傷が見られる
(塗工層用塗工液の調製)
熱可塑性樹脂(Michelman社製:MICHEM PRIME 498345N.S)、カオリン(イメリス社製:バリサーフHX、アスペクト比95)を固形分質量比でそれぞれ、100.0/100.0部となるように調製し、塗工層用塗工液を得た。
紙基材(坪量200g/m2のカップ原紙)の片面に、塗工層用塗工液を乾燥重量で塗工量10.0g/m2となるようにバーブレード法で塗工、乾燥し、ヒートシール紙を得た。
顔料を重質炭酸カルシウム(株式会社ファイマテック製、FMT-100)とした以外は、実施例1と同様にしてヒートシール紙を得た。
[実施例3]
顔料を軽質炭酸カルシウム(株式会社ニューライム製、TunexE)とした以外は、
実施例1と同様にしてヒートシール紙を得た。
塗工層用塗工液を、熱可塑性樹脂(Michelman社製:MICHEM PRIM
E 498345N.S)とカルナバワックス(Michelman社製:MICHEM
LUBE 160RPH.S)を固形分質量比でそれぞれ、100.0/2.9部とな
るように調製した以外は、実施例1と同様にして、ヒートシール紙を得た。
熱可塑性樹脂とワックスの固形分質量比を、100.0/6.1とした以外は、実施例
4と同様にして、ヒートシール紙を得た。
[実施例6]
塗工層用塗工液を、熱可塑性樹脂(Michelman社製:MICHEM PRIM
E 498345N.S)とカオリン(イメリス社製:バリサーフHX)、カルナバワッ
クス(Michelman社製:MICHEM LUBE 160RPH.S)を固形分
質量比でそれぞれ、100.0/100.0/2.9部となるように調製した以外は、実
施例1と同様にして、ヒートシール紙を得た。
熱可塑性樹脂(Michelman社製:MICHEM PRIME 498345N
.S)のみを含む塗工層用塗工液を使用した以外は、実施例1と同様にして、ヒートシー
ル紙を得た。
熱可塑性樹脂とカオリンの固形分質量比を、100.0/200.0部とした以外は、
実施例1と同様にして、ヒートシール紙を得た。
[比較例3]
熱可塑性樹脂とワックスの固形分質量比を、100.0/1.1部とした以外は、実施
例1と同様にして、ヒートシール紙を得た。
アンチブロッキング剤を含まない比較例1で得られたヒートシール紙と、アンチブロッキング剤であるワックスの量が少ない比較例3で得られたヒートシール紙は、ブロッキング耐性に劣っていた。アンチブロッキング剤である顔料の量が多い比較例2で得られたヒートシール紙は、ブロッキング耐性に優れてはいたが、そもそもヒートシール適性に劣っていた。
Claims (4)
- 紙基材の少なくとも一方の面上に、熱可塑性樹脂を含む塗工層を有し、
前記塗工層が、アンチブロッキング剤として少なくともワックスを含み、
前記塗工層におけるワックスの配合量が、熱可塑性樹脂100質量部に対し、1.2質量部以上15質量部以下であり、
前記塗工層に含まれる熱可塑性樹脂が、エチレンアクリル酸共重合樹脂であることを特徴とするヒートシール紙(ただし、紙基材が、JIS P 8113:2006に準拠して測定される縦方向の引張エネルギー吸収量をX1、JIS P 8113:2006に準拠して測定される横方向の引張エネルギー吸収量をY1、JIS P 8113:2006に準拠して測定される縦方向の比引張エネルギー吸収量をX2、JIS P 8113:2006に準拠して測定される横方向の比引張エネルギー吸収量をY2としたとき、X1およびY1の相乗平均が120J/m2以上であり、Y1に対するX1の比(X1/Y1)が0.5以上2.0以下であり、X2およびY2の相乗平均が2.0J/g以上であるものを除く)。 - アンチブロッキング剤として、ワックスと顔料との両方を含むことを特徴とする請求項1に記載のヒートシール紙。
- 前記塗工層が、ガラス転移温度が100℃以下の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のヒートシール紙。
- 前記塗工層が、カルナバワックスを含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のヒートシール紙。
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