JP2007276485A - Method for forming paper container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紙を樹脂にてコートした素材を接合した紙容器の成形方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a paper container in which a material obtained by coating paper with a resin is joined.
紙を樹脂にてコートした素材を接合して各種の容器を形成する場合、樹脂コート層を加熱して溶融させた状態で接合面同士を圧着する方法が多用されている。樹脂コート層の加熱方法としては、接合面にホットエアを吹き付けるホットエア加熱、又は接合面を炎(フレーム)で炙るフレーム加熱がある。 In the case where various materials are formed by bonding materials coated with paper with resin, a method in which the bonding surfaces are pressure-bonded in a state where the resin-coated layer is heated and melted is often used. As a heating method of the resin coat layer, there are hot air heating in which hot air is blown to the bonding surface, or frame heating in which the bonding surface is blown with a flame (frame).
近年、紙カップを電子レンジ用の容器として使用することが検討されている。そのような用途に向けられた紙カップにおいては、従来の紙カップよりも高い耐熱性、耐水性が必要となり、そのために、素材の紙にコートされる樹脂材料も従来品よりも融点の高い材料が使用される。例えばポリプロピレン樹脂が紙カップの内面のコート材として検討されている。 In recent years, it has been studied to use a paper cup as a container for a microwave oven. Paper cups intended for such applications require higher heat resistance and water resistance than conventional paper cups, and as a result, resin materials coated on the paper used as the material have a higher melting point than conventional products. Is done. For example, polypropylene resin has been studied as a coating material for the inner surface of a paper cup.
しかしながら、ポリプロピレン樹脂がコートされた素材を従来の成形機にて成形した場合、樹脂コート層にて覆われた面同士、又は樹脂コート層にて覆われた面と紙素材が露出した面との間で接合不良やシール不良が生じることがあった。 However, when a material coated with polypropylene resin is molded by a conventional molding machine, the surfaces covered with the resin coating layer, or the surface covered with the resin coating layer and the surface where the paper material is exposed. In some cases, poor bonding or poor sealing may occur.
そこで、本発明は、ポリプロピレン樹脂製のコート層が設けられた素材に適した紙容器の成形方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the shaping | molding method of the paper container suitable for the raw material in which the coating layer made from a polypropylene resin was provided.
本発明は、以下に述べるような成形方法により上述した課題を解決する。なお、ここにおいて、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。 The present invention solves the above-described problems by a molding method as described below. Here, in order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are added in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated form.
本発明の紙容器の成形方法は、紙の片面にポリプロピレン樹脂製のコート層(12、14)が設けられた素材から第1の部材(6)と第2の部材(3)とを形成し、前記第1の部材の端部(6a)が前記第2の部材の前記コート層に接しつつ前記第2の部材にて包み込まれるように前記第2の部材を折り曲げて、前記第1の部材と前記第2の部材とを、ポリプロピレン樹脂同士が接する第1の接合部分と、ポリプロピレン樹脂と紙とが接する第2の接合部分とで接合する紙容器の成形方法において、前記第1の接合部分はホットエアにて加熱し、前記第2の接合部分はフレームにて加熱することを特徴とするものである。 In the method for forming a paper container of the present invention, a first member (6) and a second member (3) are formed from a material provided with a coating layer (12, 14) made of polypropylene resin on one side of paper. The second member is bent so that the end (6a) of the first member is wrapped by the second member while being in contact with the coat layer of the second member. In the method for forming a paper container in which the first member is joined to the second member by a first joint portion where polypropylene resins are in contact with each other and a second joint portion where the polypropylene resin and paper are in contact with each other, Is heated by hot air, and the second joining portion is heated by a frame.
この成形方法によれば、第1の部材と第2の部材との接合面の状態に応じてホットエア加熱とフレーム加熱とが使い分けられるので、例えば、紙カップの胴部と底板との接合部分はもとより、それ以外のカップ素材同士の接合部分を確実に接合できる。これにより、信頼性の高い紙容器のシール構造を得ることができる。 According to this molding method, hot air heating and frame heating can be used properly according to the state of the joint surface between the first member and the second member, so that, for example, the joint portion between the body portion and the bottom plate of the paper cup , Other joining parts of the cup material can be reliably joined. Thereby, a highly reliable paper container seal structure can be obtained.
この成形方法において、前記第1の接合部分は、前記第1の部材の前記コート層が設けられた側の接合面と前記第2の部材の前記コート層が設けられた側の接合面とを含み、これらの接合面の少なくともいずれか一方の接合面をホットエアにて加熱し、その後に接合面同士を相互に押し付けてもよい。また、前記第2の接合部分は、前記第1の部材の紙が露出した側の接合面と前記第2の部材の前記コート層が設けられた側の接合面とを含み、これらの接合面の少なくともいずれか一方の接合面をフレームにて加熱し、その後に接合面同士を相互に押し付けてもよい。 In this molding method, the first joint portion includes a joint surface of the first member on the side where the coat layer is provided and a joint surface of the second member on the side where the coat layer is provided. In addition, at least one of these bonding surfaces may be heated with hot air, and then the bonding surfaces may be pressed against each other. The second bonding portion includes a bonding surface on the side where the paper of the first member is exposed and a bonding surface on the side where the coat layer of the second member is provided, and these bonding surfaces. At least one of the joining surfaces may be heated with a frame, and then the joining surfaces may be pressed against each other.
これらの方法によれば、ポリプロピレン樹脂同士の接合部分、又はポリプロピレン樹脂と紙との接合部分に対して、ホットエア加熱又はフレーム加熱を適切に使用して確実な接合を行い、それにより信頼性の高いシール構造を得ることができる。 According to these methods, reliable bonding is performed by appropriately using hot air heating or frame heating on the bonding portion between polypropylene resins or the bonding portion between polypropylene resin and paper, thereby achieving high reliability. A seal structure can be obtained.
本発明の成形方法によれば、ポリプロピレン樹脂同士の接合部分と、ポリプロピレン樹脂と紙との接合部分とが混在する紙容器に対して、接合部分の組み合わせに適した加熱処理を施して各接合面を確実に接合し、それにより信頼性の高い容器のシール構造を得ることができる。 According to the molding method of the present invention, each bonding surface is subjected to a heat treatment suitable for the combination of the bonding portions on the paper container in which the bonding portions of the polypropylene resins and the bonding portions of the polypropylene resin and the paper are mixed. Can be reliably bonded, and thereby a highly reliable container sealing structure can be obtained.
図1は本発明の一形態である紙カップの成形方法の概要を示している。図1において、少なくとも片面にポリプロピレンからなる樹脂コート層が設けられたカップ原紙がカップの胴部の展開形状に打ち抜かれてブランク1が形成される。そのブランク1は不図示のマンドレル上で樹脂コート層が内面となるように筒状に巻かれてその両側縁が所定幅で重ね合わされる。その重ね合わせ部1Aはガスノズル2から吹き出す燃焼ガスに着火して生成したフレーム2aにて炙られ、それにより樹脂コート層がその融点以上に加熱される。その加熱状態で不図示のこてが重ね合わせ部1Aに押し当てられ、それにより胴部3が成形される。一方、ブランク1と同一材料の連続帯材4から円板5を打ち抜き、この円板5の外周を筒状に曲げ加工して折り返し部6aを有する底板6を成形する。なお、折り返し部6aは、ポリプロピレンからなる樹脂コート層が形成されていない側に向かって曲げられる。
FIG. 1 shows an outline of a method for forming a paper cup which is an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a blank 1 is formed by punching a cup base paper provided with a resin coat layer made of polypropylene on at least one side into a developed shape of the body of the cup. The blank 1 is wound in a cylindrical shape on a mandrel (not shown) so that the resin coat layer becomes the inner surface, and both side edges thereof are overlapped with a predetermined width. The overlapping
この底板6を胴部3の底端部3aの内側に配置し、底端部3aの内周面のうち、折り返し部6aの外周面と接合される部分にホットエア7を吹き付けて樹脂コート層を加熱する。続いて、底端部3aの内周面のうち、折り返し部6aの内周面と接合される部分をガスノズル8から吹き出す燃焼ガスに着火して生成したフレーム8aにて炙って樹脂コート層を加熱する。次いで、所定の型により胴部3の底端部3aを、底板6の折り返し部6aが包み込まれるように内方に折り曲げる。その後、折り曲げられた底端部3aの外側を不図示の雌型にて保持し、雄型としてのローラ9を底端部3aの内側に押し当てて底端部3aを半径方向に締め付けつつ、そのローラ9を周方向に旋回させて底端部3aと底板6の折り返し部6aとを接合させる。さらに、胴部3の上端部3bを外側にカールさせる。以上の処理により紙容器としての紙カップ10が成形される。
The
図2は以上のようにして成形される紙カップ10の接合部分を示し、(a)は胴部3の重ね合わせ部1Aの拡大図、(b)は糸尻部分の拡大図である。図2(a)に示すように、重ね合わせ部1Aにおいては、外周側に配置されるカップ原紙11の樹脂コート層12と、内周側に配置されるカップ原紙11とが接合される。一方、図2(b)に示すように、糸尻部分においては、底板6のカップ原紙13の内面側に樹脂コート層14が設けられているため、折り返し部6aの外周には樹脂コート層14が露出し、折り返し部6aの内周にはカップ原紙13が露出する。一方、胴部3の底端部3aの折り返し部6aとの接合部分には、折り返し部6aの内外いずれの側においても樹脂コート層12が露出する。従って、折り返し部6aの外周側では樹脂コート層12,14が接合され、折り返し部6bの内周側では樹脂コート層12とカップ原紙13とが接合される。この形態において、底板6が第1の部材に、胴部3が第2の部材に、折り返し部6aが第1の部材の端部に、それぞれ相当する。また、樹脂コート層12,14が接合される部分が第1の接合部分に、樹脂コート層12とカップ原紙13とが接合される部分が第2の接合部分に、それぞれ相当する。
2A and 2B show the joint portion of the
発明者らの検討によれば、ポリプロピレンを樹脂コート層12,14に使用した場合、樹脂コート層12とカップ原紙11,13との接合部分と、樹脂コート層12,14の接合部分とでは適切な加熱方法が異なることが見出された。すなわち、樹脂コート層12とカップ原紙11,13との接合部分に関してはフレームにてその接合部分を加熱することが望ましく、樹脂コート層12,14の接合部分に関してはホットエアにてその接合部分を加熱することが望ましい。従って、図1の手順においては、胴部3の重ね合わせ部1Aの貼り合わせの際にフレーム2aを利用して接合部分を加熱している。また、胴部3と底板6との接合部分に関しては、胴部3の底端部3aの内周面のうち、折り返し部6aの外周との接合部分はホットエア7にてその接合部分を加熱し、折り返し部6aの内周との接合部分はフレーム8aにてその接合部分を加熱している。
According to the study by the inventors, when polypropylene is used for the
図3は、上述した紙カップの成形方法に使用する成形機20の一例を示している。図3の成形機20は、胴部3と底板6との接合を行うために設けられている。成形機20は水平に設置されたターレット21を有している。ターレット21上には複数(図では8つ)のマンドレル22が周方向に等しいピッチで設けられている。図4及び図5に示すように、マンドレル22は、胴部3を上下に反転させた状態で保持可能な逆円錐型の本体22aと、その本体22aの中心に上下方向へ移動可能に配置されたスライダ22bとを有している。
FIG. 3 shows an example of a
ターレット21は、不図示の駆動装置により、マンドレル22のピッチ(図示例では45°)ずつ間欠的に回転駆動される。なお、図3では、各マンドレル22の停止位置をP1〜P8にて示す。停止位置P1には、不図示の底板成形装置にて成形された底板6を、その折り返し部6aが上を向くようにしてマンドレル22の上端に供給する底板供給装置31が設けられている。また、停止位置P3には、不図示の胴部成形装置にて成形された胴部3を、底板6が供給されたマンドレル22に対して上下に反転した状態で被せる胴部供給装置33が設けられている。この胴部供給装置33にて胴部3がマンドレル22に被せられることにより、胴部3の底端部3aの内側に底板6が配置される。
The
停止位置P4には第1の加熱装置35が設けられている。図4に示すように、第1の加熱装置35は、胴部3の底端部3aの内側にエアノズル36を挿入し、そのエアノズル36から底端部3aの内周面の全周にホットエア7を吹き付けるものである。エアノズル36からのホットエア7の吹き付け位置は、底端部3aの内周面のうち、折り返し部6aの外周面に対する接合部分Aに設定される。接合部分Aへのホットエアの吹き付けを可能とするため、第1の加熱装置35においてマンドレル22のスライダ22bは本体22a内に格納され、それにより底板6は図4に想像線6′で示す本来の取付位置よりも胴部3の上端側(図4において下側)に後退した位置に保持されている。なお、第1の加熱装置35にて吹き付けるホットエアの温度(但し、エアノズル36内部のヒーターの直後で測った値)は、500°C〜650°Cの範囲が好ましい。
A
図3に示すように、停止位置P5には第2の加熱装置37が設けられている。図5に示すように、第2の加熱装置37は、胴部3の底端部3aの内側にガスノズル8を挿入し、そのガスノズル8から吹き出すフレーム8aにて底端部3aの内周面をその全周に亘って炙るものである。フレーム8aによる加熱位置は、底端部3aの内周面のうち、折り返し部6aの内周面に対する接合部分Bに設定される。なお、接合部分Bは、胴部3の底端部3aのうち折り返し部6aを包むように曲げ返される部分に相当する。
As shown in FIG. 3, a
第2の加熱装置37への搬入時においてマンドレル22のスライダ22bは本体22aから所定量上方へ突出する。それにより、底板6は図4に想像線6′で示す本来の取付位置に押し上げられ、その折り返し部6aの外周面は第1の加熱装置35にて加熱された底端部3aの内周面の接合部分A(図4参照)と対向する。こうしたスライダ22bの動作は、例えば停止位置P5にスライダ22bが乗り上げるカムを配置して実現することができる。図7(a)に示すように、ノホットエアを供給するエアノズル36にフランジ状の押し込み部36aを設け、接合部分Aの加熱後に同図(b)に示すようにエアノズル36を底板6側に押し込んで胴部3の底端部3aを押し込み部36aにて接合部分Bの幅相当だけ押し込むようにしてもよい。エアノズル36に代え、ガスノズル8に同様の押し込み部を設け、ガスノズル8を底端部3aの内側に挿入する際にその押し込み部を底端部3aと接触させて胴部3を押し込むようにしてもよい。
At the time of carrying into the
なお、第2の加熱装置37の発熱量は例えば6000kcal/時に設定される。この発熱量は電熱ヒータにして7KWに相当する。ガスノズル8に供給する燃焼ガスは例えばプロパンガスを使用することができる。そのプロパンガスの圧力は0.3kPaに設定できる。ガスノズル8には燃焼用のエアが併せて供給されるが、そのエア圧は例えば2kPaに設定される。
Note that the amount of heat generated by the
図3に戻って、第2の加熱装置37に続く停止位置P6,P7にはそれぞれ曲げ加工装置41及び締め付け装置43が設けられている。曲げ加工装置41は、胴部3の底端部3aを不図示の型により内側に曲げ返す装置である(図1参照)。この曲げ加工装置41の処理により、底板6の折り返し部6aが包み込まれるようにして胴部3の底端部3aが折り曲げられる。また、締め付け装置43は、図1のローラ9を利用して底端部3aをその全周に亘って半径方向に締め付ける装置である。なお、ローラ9を利用した締め付け装置に代え、チャックを利用して底端部3aの全周を同時に締め付けるタイプの締め付け装置を設けてもよい。ローラを利用した締め付け装置と、チャックを利用した締め付け装置とを併設してもよい。
Returning to FIG. 3, a
締め付け装置43による締め付けが行われた胴部3及び底板6は、ターレット21の回転により、図3の停止位置P8に移送される。その停止位置P8にはマンドレル22から胴部3及び底板6を抜き取る取り出し装置45が設けられている。取り出し装置45にてマンドレル22から取り出された成形途中のカップは不図示のカール装置に送られ、そこで胴部3の上端部3bにカール加工が施される。
The
以上のように、成形機20においては、底端部3aの内周の接合部分Aをホットエアにて加熱する第1の加熱装置35と、底端部3aの内周の接合部分Bをフレームにて加熱する第2の加熱装置37とが設けられているので、図2(b)に示した糸尻部分のうち、ポリプロピレン製の樹脂コート層12,14同士が接する底端部3aの内周面と折り返し部6aの外周面とがホットエア加熱に基づいて接合され、ポリプロピレン製の樹脂コート層12とカップ原紙13とが接する底端部3aと折り返し部6aの内周面とがフレーム加熱に基づいて接合される。これにより、接合面の組み合わせに応じた適切な加熱方法を選択して各面を確実に接合し、それにより信頼性の高いシール構造を得ることができる。
As described above, in the
以上の実施形態においては、マンドレル22のスライダ22bを操作して底板6の位置を第1の加熱装置35と第2の加熱装置37とで変化させたが、本発明はそのような例に限らない。例えば図6に示すように、折り返し部6aを底端部3aの内周面よりも内側に僅かに大きく折り曲げておき、第1の加熱装置35において、底端部3aと折り返し部6aとの間に生じている隙間に向かってホットエア7を吹き付けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the position of the
上記の実施形態では、隣接する停止位置P4及びP5に加熱装置35,37を並べて設けたが、本発明はそのような形態に限らない。例えば、同一の停止位置にエアノズルとガスノズルを併置し、両ノズルを選択的に加熱部分に差し込んでホットエア加熱とフレーム加熱とを一箇所で済ませるようにしてもよい。つまり、第1の加熱装置と第2の加熱装置とは同一位置に配置されて一部(例えばカップを支持する部分)を共用する構成としてもよい。
In the above embodiment, the
本発明に従ってホットエア加熱及びフレーム加熱を順次行って紙カップの胴部と底板とを接合した。使用した紙カップの胴部及び底板はいずれも内面にポリプロピレン樹脂製のコート層が形成されたものであり、底板の折り返し部の外周面と胴部内面との接合部分は樹脂コート層同士の接合面であり、底板の折り返し部の内周面と胴部の底端部の折りし返し部分との接合部は樹脂コート層とカップ原紙との接合面である。ホットエア加熱時に供給するエアの圧力及び温度、フレーム加熱時に供給するエア、燃焼ガス、混合ガスの圧力をそれぞれ変化させて底板の接合を実施し、各条件について100個ずつ紙カップを製造して底板接合部から内容物の漏れが確認できた個数を計数した。その結果を次表に示す。 According to the present invention, hot air heating and frame heating were sequentially performed to join the body portion of the paper cup and the bottom plate. The body and bottom plate of the used paper cup both have a polypropylene resin coating layer formed on the inner surface, and the joint portion between the outer peripheral surface of the folded portion of the bottom plate and the inner surface of the body portion is the joint surface between the resin coat layers. The joint portion between the inner peripheral surface of the folded portion of the bottom plate and the folded portion of the bottom end portion of the body portion is a joint surface between the resin coat layer and the cup base paper. The bottom plate is joined by changing the pressure and temperature of the air supplied at the time of hot air heating, the pressure of the air supplied at the time of flame heating, the pressure of the combustion gas, and the mixed gas, and 100 paper cups are manufactured for each condition to join the bottom plate. The number of contents that could be confirmed from the parts was counted. The results are shown in the following table.
この結果からみて、ホットエア加熱及びフレーム加熱のそれぞれの条件を適切に設定することにより、底板と胴部とを確実に接合できることが確認された。特にホットエアの温度としては、500°C以上、650°Cの範囲が好適であることが確認された(サンプルA,Fを参照)。 From this result, it was confirmed that the bottom plate and the body can be reliably joined by appropriately setting the respective conditions of hot air heating and frame heating. In particular, it was confirmed that the temperature of hot air is preferably in the range of 500 ° C. or higher and 650 ° C. (see Samples A and F).
3 胴部
3a 底端部
6 底板
6a 折り返し部
10 紙カップ
3
Claims (3)
前記第1の接合部分はホットエアにて加熱し、前記第2の接合部分はフレームにて加熱することを特徴とする紙容器の成形方法。 A first member and a second member are formed from a material provided with a polypropylene resin coat layer on one side of the paper, and an end of the first member is in contact with the coat layer of the second member. While bending the second member so as to be wrapped by the second member, the first member and the second member are joined together with a first joint portion where polypropylene resins are in contact with each other, and polypropylene resin. In a method for forming a paper container to be joined with a second joining portion that comes into contact with paper,
The method for forming a paper container, wherein the first joint portion is heated with hot air, and the second joint portion is heated with a frame.
これらの接合面の少なくともいずれか一方の接合面をホットエアにて加熱し、その後に接合面同士を相互に押し付けることを特徴とする請求項1に記載の紙容器の成形方法。 The first bonding portion includes a bonding surface on the side where the coat layer of the first member is provided and a bonding surface on the side where the coat layer of the second member is provided,
The method for forming a paper container according to claim 1, wherein at least one of the bonding surfaces is heated with hot air, and then the bonding surfaces are pressed against each other.
これらの接合面の少なくともいずれか一方の接合面をフレームにて加熱し、その後に接合面同士を相互に押し付けることを特徴とする請求項1に記載の紙容器の成形方法。 The second bonding portion includes a bonding surface on the side where the paper of the first member is exposed and a bonding surface on the side where the coat layer of the second member is provided,
The method for forming a paper container according to claim 1, wherein at least one of the joining surfaces is heated by a frame, and then the joining surfaces are pressed against each other.
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