JP2009126560A - 断熱発泡紙カップ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、紙カップの表面に施された印刷の鮮明さを損なうことのない、効率良く、高発泡した発泡層を有し、高い断熱性を有する断熱発泡紙カップを提供することを目的とする。
【解決手段】胴部材（９）と底部材（１０）とからなり、前記胴部材（９）の材料構成が少なくとも外面側から熱可塑性樹脂層（表面）（３）、紙基材層（４）、最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）（５）からなる断熱発泡紙カップ（Ｃ）において、前記外面側の熱可塑性樹脂層（表面）（３）が少なくとも２層（上層、下層）（１、２）構成からなり、前記上層（外面側）（１）の熱可塑性樹脂のＭＩ（メルトインデックス）が４以下で、融点が１１５℃未満であり、前記下層（紙基材層側）（２）の熱可塑性樹脂のＭＩが２以上で、融点が１１５℃未満であり、且つ該上層の熱可塑性樹脂のＭＩが該下層の熱可塑性樹脂のＭＩより低いことを特徴とする断熱発泡紙カップである。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙カップの表面に施された印刷の鮮明さを損なうことのない、効率良く、高発泡した発泡層を有し、高い断熱性を有する断熱発泡紙カップに関するものである。

従来、断熱性を必要とするカップは、発泡性を有する合成樹脂、主として発泡ポリスチレン樹脂を用いて成形された成形カップが多く使用されている。しかし、発泡ポリスチレン樹脂を用いた断熱カップは、発泡剤を加えた樹脂を成形するので、断熱性では優れているが、使用後、廃棄物として処理しにくく、環境対応の点で問題がある。また、表面の平滑性が低く、印刷適性に劣るなどの欠点もある。

このような、廃棄処理性、公害問題、印刷適性などの観点から、紙を主体にした断熱紙カップが普及してきている。例えば、紙カップの全周にコルゲート（波形状）紙を巻き付けた形式の断熱カップがあるが、このタイプの紙カップは、断熱性や環境対応の点では優れているが、製造上、胴巻き部をコルゲート状にし、本体に巻き付ける工程が必要で、コスト高になる欠点がある。

これらの断熱カップに対して、断熱性があり、印刷適性があり、使用後は廃棄物として処理しやすく、そして製造工程が簡単でコストが安いという特徴を有するものが、表面のポリエチレン樹脂層を発泡させた断熱紙カップである。すなわち、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の力により、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を応用したものである（例えば、特許文献１参照。）。

また、胴部材の片側壁面が熱可塑性合成樹脂フィルム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なる紙製容器として、その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。）。しかし、その紙カップの胴部材の表面に発泡層が存在すると、表面に施された印刷が不鮮明になるという問題がある。

また、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、印刷部分で厚い発泡した層を持たせ、また、任意の部分に発泡抑制層を設けて下の印刷層を鮮明にする技術が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照。）。

しかしながら、これまでの方法では、紙カップの胴部材の表面に発泡した層があるため、下層の印刷層が鮮明に見ることができないという問題がある。

また、従来の断熱発泡カップは、胴部材と底部材とからなり、前記胴部材の材料構成が、図５に示すように、外面側から熱可塑性樹脂層（表面）（３）、紙基材層（４）、最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）（５）からなるもので、カップ成形後に加熱オーブンに入れて表面の熱可塑性樹脂を発泡するものであった。しかし、紙の水分の逃げ道の跡である発泡部分は、紙と樹脂との接着が弱い部分で発生しているので、加工のたびに異なるものが出来る可能性がある（樹脂温度、紙の表面性、ニップの強さ等の素材・加工条件が原因）。

また、図６に示すように、上手く発泡したとしても気泡（８）の大きさが大きく、発泡後、表面の平滑性が損なわれるので印刷インキ層（６）の見栄えが悪くなる現象が見られる。

以下に先行技術文献を示す。
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

本発明は、このような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、紙カップの表面に施された印刷の鮮明さを損なうことのない、効率良く、高発泡した発泡層を有し、高い断熱性を有する断熱発泡紙カップを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、本発明の請求項１に係る発明は、胴部材（９）と底部材（１０）とからなり、前記胴部材（９）の材料構成が少なくとも外面側から熱可塑性樹脂層（表面）（３）、紙基材層（４）、最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）（５）からなる断熱発泡紙カップ（Ｃ）において、前記外面側の熱可塑性樹脂層（表面）（３）が少なくとも２層（上層、下層）（１、２）構成からなり、前記上層（外面側）（１）の熱可塑性樹脂のＭＩ（メルトインデックス）が４以下で、融点が１１５℃未満であり、前記下層（紙基材層側）（２）の熱可塑性樹脂のＭＩが２以上で、融点が１１５℃未満であり、且つ該上層の熱可塑性樹脂のＭＩが該下層の熱可塑性樹脂のＭＩより低いことを特徴とする断熱発泡紙カップである。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の断熱発泡紙カップにおいて、前記最内面側の熱可塑性樹脂（裏面）の融点が少なくとも前記２層（上層、下層）（１、２）の熱可塑性樹脂（表面）の融点よりも高いことを特徴とする断熱発泡紙カップである。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の断熱発泡紙カップにおいて、前記紙基材層（４）の水分含有率が５．５〜１２％であることを特徴とする断熱発泡紙カップである。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の断熱発泡紙カップにおいて、前記上層（１）の熱可塑性樹脂層、又は紙基材層（４）の表面に印刷インキ層（６）を施していることを特徴とする断熱発泡紙カップである。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の断熱発泡紙カップにおいて、前記２層（上層、下層）（１、２）の熱可塑性樹脂（表面）及び最内面側の熱可塑性樹脂（裏面）がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする断熱発泡紙カップである。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の断熱発泡紙カップにおいて、前記上層（１）の熱可塑性樹脂層と前記下層（２）の熱可塑性樹脂層との間に接着性樹脂層（７）が設けられていることを特徴とする断熱発泡紙カップである。

本発明に係る断熱発泡紙カップは、胴部材と底部材とからなり、前記胴部材の材料構成が少なくとも外面側から熱可塑性樹脂層（表面）、紙基材層、最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）からなる断熱発泡紙カップにおいて、前記外面側の熱可塑性樹脂層（表面）が少なくとも２層（上層、下層）構成からなり、前記上層（外面側）の熱可塑性樹脂のＭＩ（
メルトインデックス）が４以下で、融点が１１５℃未満であり、前記下層（紙基材層側）の熱可塑性樹脂のＭＩが２以上で、融点が１１５℃未満であり、且つ該上層の熱可塑性樹脂のＭＩが該下層の熱可塑性樹脂のＭＩより低いことにより、紙カップの表面に施された印刷の鮮明さを損なうことのない、効率良く、高発泡した発泡層を有し、高い断熱性を有することが可能になる。

本発明の実施の形態を図１から図４に基づいて詳細に説明するが、特にこれに制約されるものではない。

図１は本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡前の層構成の１実施例を示す側断面図であり、図２は本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡前の層構成のその他の実施例を示す側断面図であり、図３は本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡後の層構成の１実施例を示す側断面図であり、図４は本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡前の一部を切り欠き断面とした斜視図である。

本発明の１実施例の断熱発泡紙カップは、図１に示すように、胴部材（９）と底部材（１０）とからなり、前記胴部材（９）の材料構成が少なくとも外面側から熱可塑性樹脂層（表面）（３）、紙基材層（４）、最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）（５）からなる断熱発泡紙カップ（Ｃ）において、前記外面側の熱可塑性樹脂層（表面）（３）が少なくとも２層（上層、下層）（１、２）構成からなり、前記上層（外面側）（１）の熱可塑性樹脂のＭＩ（メルトインデックス）が４以下で、融点が１１５℃未満であり、前記下層（紙基材層側）（２）の熱可塑性樹脂のＭＩが２以上で、融点が１１５℃未満であり、且つ該上層の熱可塑性樹脂のＭＩが該下層の熱可塑性樹脂のＭＩより低いことを特徴とする断熱発泡紙カップである。

さらに、前記最内面側の熱可塑性樹脂（裏面）の融点が少なくとも前記２層（上層、下層）（１、２）の熱可塑性樹脂（表面）の融点よりも高いことが必要である。

前記上層（外面側）（１）の熱可塑性樹脂は、ＭＩ（メルトインデックス）が４以下で、融点が１１５℃未満であるオレフィン系樹脂、例えば、低密度ポリエチレン樹脂等を使用し、また、前記下層（紙基材層側）（２）の熱可塑性樹脂は、ＭＩが２以上で、融点が１１５℃未満であるオレフィン系樹脂、例えば、高密度ポリエチレン樹脂等を使用することができる。

尚、２層（上層、下層）（１、２）構成にする際に上層（１）の熱可塑性樹脂のＭＩを下層（２）の熱可塑性樹脂のＭＩと同程度にすると、下層の発泡した樹脂層につられて上層（１）の樹脂層も発泡してしまうので必ず、上層の熱可塑性樹脂のＭＩを下層の熱可塑性樹脂のＭＩより低くくしなければならない。

また、紙カップの内面の発泡を防ぐために、前述のように、最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）（５）を形成する熱可塑性樹脂は、融点が少なくとも前記２層（上層、下層）（１、２）の熱可塑性樹脂（表面）の融点よりも高いことが必須条件であり、使用樹脂としては、オレフィン系樹脂、例えば、高密度ポリエチレン樹脂等を使用することができる。

また、前記上層（１）の熱可塑性樹脂層と前記下層（２）の熱可塑性樹脂層との間に相互の接着強度を高めるために、接着性樹脂層（７）を設けても構わない。

以上のように、本発明の断熱発泡紙カップは、外面側の熱可塑性樹脂層（表面）（３）を少なくとも２層構成にして、上層（１）を低ＭＩ樹脂層、下層（２）を高ＭＩ樹脂層の
構成にすることによって、低ＭＩ樹脂層の粘性が高いために、オーブン加熱時に紙の水分が膨張して発泡した下層（２）の高ＭＩ樹脂層の凹凸が表面に見えないようにカバーし、発泡につられずに平滑性を保てるので印刷面の美粧性を損なわないものである。

前記２層化の方法は、共押出し法、タンデム押出し法等のエクストルーダ加工や、上層樹脂をフィルムにして下層樹脂をサンド押出し加工等でも可能である。

次に、前記紙基材層（４）は、坪量が１００〜４００ｇ／ｍ²の範囲のカップ原紙を用いることが、紙カップの製造上好ましい。

また、紙の含水率は、加熱発泡時に紙の中の水分を蒸発させ、その蒸気圧と空気の熱膨張とが加わって作用し、表面の下層（２）の熱可塑性樹脂層を発泡させるので、発泡が起こり易いように５．５〜１２％の範囲が好ましい。もしも水分率が５．５％未満だと、オーブン加熱しても十分な発泡が得られず、また１２％を超えると乾燥条件に保存するとカールしてしまいカップ成形性が悪くなってしまう。

加熱方法は、熱風、赤外線、遠赤外線、マイクロ波、高周波等を使用することができる。静置して加熱するバッチ加熱方法、或いはコンベアーにより搬送しながら加熱する連続加熱方法がある。加熱条件としては、温度が１００〜２００℃の範囲が好ましい。時間としては、１０秒〜５分程度の範囲が良い。

前記印刷インキ層（６）は、前記上層（１）の熱可塑性樹脂層、又は紙基材層（４）の表面に施すことができる。印刷方法は、公知の印刷方式である、例えば、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、シルクスクリーン印刷方式等を用いることが出来る。

本発明に係る断熱発泡紙カップの製造方法は、紙基材層（４）の表面に少なくとも２層（上層、下層）（１、２）構成からなる熱可塑性樹脂層を、裏面に熱可塑性樹脂層を積層した積層体を、打抜きで紙カップの胴部材（９）形状の胴部材ブランクに加工し、底部材（１０）と合わせて、紙カップに成形する。底部材（１０）にも、前記構成の積層体を用いることは可能である。この紙カップは、通常の紙カップ成形機で製造できる。この成形された紙カップを前述の加熱方法により、加熱して断熱発泡紙カップが得られる。

本発明を、具体的な実施例をあげて詳細に説明する。

＜実施例１＞
まず、紙基材層に坪量３００ｇ／ｍ²、含水率８．０％のカップ原紙を使用し、そのカップ原紙の表面に共押出し法により、上層にＭＩ（１９０℃）が１、融点が１０８℃のポリエチレン樹脂からなる厚さ１５μｍの低ＭＩ樹脂層を、下層にＭＩ（１９０℃）が４、融点が１０８℃のポリエチレン樹脂からなる厚さ１５μｍの高ＭＩ樹脂層を積層し、表面が２層の総厚３０μｍのポリエチレン樹脂層を形成した。さらに押出し法により、前記紙基材層（４）の裏面に融点が１３０℃のポリエチレン樹脂からなる厚さ３０μｍの高融点樹脂層を積層して、（表面）低ＭＩ樹脂層（１５μｍ）／高ＭＩ樹脂層（１５μｍ）／カップ原紙（坪量３００ｇ／ｍ²、含水率８．０％）／高融点樹脂層（３０μｍ）（裏面）の積層体を作製した。

引き続いて、得られた積層体の表面にグラビア印刷方式により、絵柄を印刷後、打抜き工程により、胴部材ブランクと底部材ブランクとを作製した。

これらのブランクをカップ成形機によって発泡前の口径１００φ×高さ１２０ｍｍ×テーパー６度からなる紙カップを作製し、１５０℃オーブンにて３分間発泡させて実施例１の断熱発泡紙カップを得た。

以下に、本発明の比較例について説明する。

＜比較例１＞
紙基材層に坪量３００ｇ／ｍ²、含水率８．０％のカップ原紙を使用し、そのカップ原紙の表面に押出し法により、ＭＩ（１９０℃）が１、融点が１０８℃のポリエチレン樹脂からなる厚さ３０μｍの低ＭＩ樹脂層を積層し、さらに裏面に融点が１３０℃のポリエチレン樹脂からなる厚さ３０μｍの高融点樹脂層を積層して、（表面）低ＭＩ樹脂層（３０μｍ）／カップ原紙（坪量３００ｇ／ｍ²、含水率８．０％）／高融点樹脂層（３０μｍ）（裏面）の積層体を作製した。

引き続いて、得られた積層体の表面にグラビア印刷方式により、絵柄を印刷後、打抜き工程により、胴部材ブランクと底部材ブランクとを作製した。

これらのブランクをカップ成形機によって発泡前の口径１００φ×高さ１２０ｍｍ×テーパー６度からなる紙カップを作製し、１５０℃オーブンにて３分間発泡させて比較例１の断熱発泡紙カップを得た。

＜比較例２＞
紙基材層に坪量３００ｇ／ｍ²、含水率８．０％のカップ原紙を使用し、そのカップ原紙の表面に押出し法により、ＭＩ（１９０℃）が４、融点が１０８℃のポリエチレン樹脂からなる厚さ３０μｍの高ＭＩ樹脂層を積層し、さらに裏面に融点が１３０℃のポリエチレン樹脂からなる厚さ３０μｍの高融点樹脂層を積層して、（表面）高ＭＩ樹脂層（３０μｍ）／カップ原紙（坪量３００ｇ／ｍ²、含水率８．０％）／高融点樹脂層（３０μｍ）（裏面）の積層体を作製した。

引き続いて、得られた積層体の表面にグラビア印刷方式により、絵柄を印刷後、打抜き工程により、胴部材ブランクと底部材ブランクとを作製した。

これらのブランクをカップ成形機によって発泡前の口径１００φ×高さ１２０ｍｍ×テーパー６度からなる紙カップを作製し、１５０℃オーブンにて３分間発泡させて比較例２の断熱発泡紙カップを得た。

＜比較評価＞
実施例１及び比較例１〜２で得た断熱発泡紙カップに熱湯５００ｍｌを入れて１分間後の該カップの表面温度（℃）を測定した結果による断熱性、さらに加熱発泡後の胴部の厚さ（μｍ）、表面の平滑度（秒）、発泡後の印刷美粧性を比較評価した。その結果を表１に示す。

表１には、実施例１及び比較例１〜２で得た断熱発泡紙カップの断熱性、さらに加熱発泡後の胴部の厚さ、表面の平滑度、発泡後の印刷美粧性の比較評価結果を記す。

＜比較結果＞
本発明品の実施例１は、比較品の比較例１〜２に比べて、断熱性、加熱発泡後の胴部の厚さ、表面の平滑度、発泡後の印刷美粧性共に良好な結果であった。

本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡前の層構成の１実施例を示す側断面図である。 本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡前の層構成のその他の実施例を示す側断面図である。 本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡後の層構成の１実施例を示す側断面図である。 本発明に係る断熱発泡紙カップの発泡前の一部を切り欠き断面とした斜視図である。 従来の断熱発泡紙カップの発泡前の層構成の１実施例を示す側断面図である。 従来の断熱発泡紙カップの発泡後の層構成の１実施例を示す側断面図である。

符号の説明

１・・・上層（外面側）
２・・・下層（紙基材層側）
３・・・外面側の熱可塑性樹脂層（表面）
４・・・紙基材層
５・・・最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）
６・・・印刷インキ層
７・・・接着性樹脂層
８・・・気泡
９・・・胴部材
１０・・・底部材
Ｃ・・・断熱発泡紙カップ

Claims (6)

1. 胴部材と底部材とからなり、前記胴部材の材料構成が少なくとも外面側から熱可塑性樹脂層（表面）、紙基材層、最内面側の熱可塑性樹脂層（裏面）からなる断熱発泡紙カップにおいて、前記外面側の熱可塑性樹脂層（表面）が少なくとも２層（上層、下層）構成からなり、前記上層（外面側）の熱可塑性樹脂のＭＩ（メルトインデックス）が４以下で、融点が１１５℃未満であり、前記下層（紙基材層側）の熱可塑性樹脂のＭＩが２以上で、融点が１１５℃未満であり、且つ該上層の熱可塑性樹脂のＭＩが該下層の熱可塑性樹脂のＭＩより低いことを特徴とする断熱発泡紙カップ。
2. 前記最内面側の熱可塑性樹脂（裏面）の融点が少なくとも前記２層（上層、下層）の熱可塑性樹脂（表面）の融点よりも高いことを特徴とする請求項１記載の断熱発泡紙カップ。
3. 前記紙基材層の水分含有率が５．５〜１２％であることを特徴とする請求項１又は２記載の断熱発泡紙カップ。
4. 前記上層の熱可塑性樹脂層、又は紙基材層の表面に印刷インキ層を施していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の断熱発泡紙カップ。
5. 前記２層（上層、下層）の熱可塑性樹脂（表面）及び最内面側の熱可塑性樹脂（裏面）がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の断熱発泡紙カップ。
6. 前記上層の熱可塑性樹脂層と前記下層の熱可塑性樹脂層との間に接着性樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の断熱発泡紙カップ。

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