JP2009190756A - 断熱性容器及び断熱性容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平滑な外周面を有する断熱性容器を提供する。
【解決手段】胴部材１及び底部材２を備える断熱性容器であって、胴部材１は、筒状の紙層１０と、紙層１０の内周面上の熱可塑性樹脂層１１と、紙層１０の外周面上の発泡断熱層１２と、発泡断熱層１２の外周面上の一部に配置された第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、発泡断熱層１２の外周面上の他の一部に配置され、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外周面と同一の面で連続する外周面を有する第２の印刷層１５ａ，１５ｂとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙製の断熱性容器（紙カップ）及びその製造方法に関する。

断熱性容器は、コーヒー等のホット飲料用やラーメン、スープ、味噌汁等の即席食品用等に使用される。断熱性容器は、手で持ちやすいように、内容物の温度を遮断する断熱構造を有する。又、断熱性容器の外周面には、種々の絵柄や文字、記号、模様、ＰＯＳバーコード等の印刷が施されているものがある。

断熱性容器の一つとして、紙層の両面に熱可塑性樹脂層を積層し、外周面の熱可塑性樹脂層を発泡させる手法がある（例えば、特許文献１及び２参照。）。この場合、印刷層直下の熱可塑性樹脂層の発泡が、印刷層が塗布されていない熱可塑性樹脂層の発泡よりも抑制され、外周面に凹凸が生じて平滑性が低下する。このため、外周面に施された印刷に変形、歪み、ボケ等を生じ、外観を損ねて視認性が低下するといった問題がある。又、近年、ＰＯＳバーコードでは付加情報が増大するとともに模様が複雑化していることもあり、ＰＯＳバーコードの変形によりバーコードリーダによる読み取りエラーが頻発する可能性がある。
特許第３４１４９７８号公報 特許第３４０８１５６号公報

本発明の目的は、平滑な外周面を有する断熱性容器及び断熱性容器の製造方法を提供することである。

本願発明の一態様によれば、胴部材及び底部材を備える断熱性容器であって、胴部材は、（イ）筒状の紙層と、（ロ）紙層の内周面上の熱可塑性樹脂層と、（ハ）紙層の外周面上の発泡断熱層と、（ニ）発泡断熱層の外周面上の一部に配置された第１の印刷層と、（ホ）発泡断熱層の外周面上の他の一部に配置され、第１の印刷層の外周面と同一の面で連続する外周面を有する第２の印刷層とを備える断熱性容器が提供される。

本願発明の他の態様によれば、（イ）第１の熱可塑性樹脂層を裏面に積層し、且つ第２の熱可塑性樹脂層を表面に積層した水分を含む紙層を用意するステップと、（ロ）第２の熱可塑性樹脂層の表面の一部に第１の印刷層を形成するステップと、（ハ）第２の熱可塑性樹脂層の表面の他の一部に第１の印刷層と表面が同一の面で連続する第２の印刷層を形成するステップと、（ニ）紙層、第１及び第２の熱可塑性樹脂層、第１及び第２の印刷層を含む胴部材を筒状に成形するステップと、（ホ）胴部材を底部材と接合するステップと、（ヘ）加熱により水分を用いて第２の熱可塑性樹脂層を発泡させるステップとを含む断熱性容器の製造方法が提供される。

本発明によれば、平滑な外周面を有する断熱性容器及び断熱性容器の製造方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（断熱性容器）
本発明の実施の形態に係る断熱性容器は、図１に示すように、筒状の胴部材１と、胴部材１と接合された底部材２を備える。胴部材１の上端は外側に巻かれ、胴部材１の下端は内側に折り返されている。底部材２の周縁は外側に屈曲している。胴部材１の下端の折り返し部分と、底部材２の周縁の屈曲部分とが接合されている。

胴部材１は、図１及び図２に示すように、筒状の紙層１０と、紙層１０の内周面上の熱可塑性樹脂層（第１の熱可塑性樹脂層）１１と、紙層１０の外周面上の発泡断熱層（第２の熱可塑性樹脂層）１２と、発泡断熱層１２の外周面上の一部に配置された第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、発泡断熱層１２の外周面上の他の一部に配置され、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外周面と同一の面で連続する外周面を有する第２の印刷層１５ａ，１５ｂとを備える。

ここで、「同一の面」とは、厳密にフラットであることを意味するものではなく、文字やバーコード等をリーダによって問題なく読み取れる程度の平滑さを有する面を意味するものである。

紙層１０の厚さは２５０μｍ〜３５０μｍ程度である。紙層１０としては、坪量１５０ｇ／ｃｍ²〜３５０ｇ／ｃｍ²程度の紙が使用可能である。

熱可塑性樹脂層１１の厚さは１０μｍ〜４０μｍ程度である。熱可塑性樹脂層１１は、内容物である液体が紙層１０へ浸透することを防止するとともに、断熱性容器の製造における加熱処理時に紙層１０に含まれる水分が紙面から直接大気へ蒸発することを防止する。

発泡断熱層１２の厚さは１００μｍ〜１０００μｍ程度である。発泡断熱層１２は、製造時に加熱処理により紙層１０に含有された水分の蒸発を利用して熱可塑性樹脂を発泡、膨張させたものであり、内容物の熱が外部に伝わらないよう断熱性を有する。熱可塑性樹脂層１１及び発泡断熱層１２の材料としては、ポリエチレン樹脂、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、ポリスチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。

又、熱可塑性樹脂層１１として、発泡断熱層１２より融点の高い熱可塑性樹脂を用いれば、発泡断熱層１２を発泡させるための加熱処理時に紙層１０の水分が内周面から蒸発することを防ぎ、熱可塑性樹脂層１１を発泡させずに、発泡断熱層１２だけを発泡させることができる。例えば、熱可塑性樹脂層１１及び発泡断熱層１２の材料としてポリエチレン樹脂をともに用いる場合、熱可塑性樹脂層１１として中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）を用い、発泡断熱層１２としてＭＤＰＥよりも融点の低い低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）を用いれば好適である。

第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂは表面のレベルが一致している。第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂの厚さはそれぞれ、０．５μｍ〜２μｍ程度である。第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂは、透明であっても良く、白色又は種々のカラーを表示しても良い。第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂの組み合わせにより、文字、記号、図形、模様等を構成する。第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂにより構成される文字、記号、図形、模様等の位置、大きさ、範囲等は適宜設定可能である。

又、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂは、発泡断熱層１２を発泡させるための加熱処理時に発泡断熱層１２の破れを抑え、且つ第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂ自身に割れが発生しない程度の柔軟性を有する。

第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂの材料としては、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アルキッド・硝化綿との共重合体、ポリアミド、アクリル、アクリルとロジンの共重合体、塩素化ポリオレフィン等の樹脂成分を含む溶剤の他、有色の場合には顔料又は着色染料等を更に含有するインキが使用可能である。第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂは互いに同じ材料を用いても良く、異なる材料を用いても良い。

底部材２は、紙層２０と、紙層２０の内側に配置されたコーティング樹脂層２１を備える。コーティング樹脂層２１の厚さは３０〜５０μｍ程度であり、コーティング樹脂層２１の材料としてはＬＤＰＥ等が使用可能である。紙層２０の材料としては、胴部材１の紙層１０と同様に、坪量１５０ｇ／ｃｍ²〜３５０ｇ／ｃｍ²程度の紙が使用可能である。なお、図１に示した底部材２の積層構造や形状は一例であり、特に限定されない。

本発明の実施の形態に係る断熱性容器によれば、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂの外周面が同一の面で連続（表面のレベルが一致）しているので、外周面が平滑である。このため、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂにより構成される絵柄や文字、記号、模様等の視認性が良好であるとともに、ＰＯＳバーコードの読み取りエラーを防止することができる。

（断熱性容器の製造方法）
次に、本発明の実施の形態に係る断熱性容器の製造方法の一例を、図１〜図５を参照して説明する。

（イ）まず、坪量１５０ｇ／ｃｍ²〜４００ｇ／ｃｍ²程度、２５０μｍ〜３５０μｍ程度の厚さの水分を含む紙層（原紙）１０を用意する。紙層１０の含水率は、５％〜１０％程度が好ましく、更に７％〜８％程度がより好ましい。含水率が５％未満であると後の工程で積層する発泡断熱層が発泡不足となり十分な断熱効果が得られない場合がある。含水率が１０％を越えると発泡断熱層の外周面が破裂する場合がある。

（ロ）次に、押し出しコーティング法又はラミネート法等により、紙層１０の裏面に１０μｍ〜４０μｍ程度の第１の熱可塑性樹脂層１１を積層する。更に、押し出しコーティング法又はラミネート法等により、紙層１０の表面に第１の熱可塑性樹脂層１１よりも低融点の第２の熱可塑性樹脂層１２を積層する。第２の熱可塑性樹脂層１２の厚さは紙層１０の厚み（坪量）に依存し、ここでは第２の熱可塑性樹脂層１２の厚さは１５μｍ〜１００μｍ程度である。第２の熱可塑性樹脂層１２の厚さが１５μｍ未満又は１００μｍを越えると、加熱処理の際に第２の熱可塑性樹脂層１２が発泡しにくくなる。なお、いわゆるノーコート紙の紙層１０に第１の熱可塑性樹脂層１１及び第２の熱可塑性樹脂層１２を積層する場合を説明したが、紙層１０の裏面に第１の熱可塑性樹脂層１１を予め積層したり、紙層１０として第１の熱可塑性樹脂層１１側にコート層が来るように片コート紙を配置したり、或いは紙層１０の表面に第２の熱可塑性樹脂層１２を予め積層した積層体や、紙層１０の裏面及び表面にそれぞれ第１の熱可塑性樹脂層１１及び第２の熱可塑性樹脂層１２を予め積層した積層体を用意しても良い。

（ハ）次に、図３に示すように、グラビア印刷等により、第２の熱可塑性樹脂層１２の表面に０．５μｍ〜２μｍ程度の第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａを表面が同一の面で連続するようにそれぞれ形成する。なお、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａの位置、大きさ、範囲等は特に限定されない。

（ニ）次に、紙層１０の裏面に第１の熱可塑性樹脂層１１が積層され、紙層１０の表面に第２の熱可塑性樹脂層１２、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａが積層された積層体から、図４に示すように扇状又は帯状の胴部材（ブランク）１を打ち抜く。

（ホ）別途、紙層２０を用意し、押し出しコーティング法又はラミネート法等により、紙層２０の表面にコーティング樹脂層２１を積層する。なお、紙層２０の表面にコーティング樹脂層２１を予め積層した積層体を用意しても良い。そして、紙層１０とコーティング樹脂層２１の積層体から、図５に示すように、円形の底部材２（ブランク）を打ち抜く。

（ヘ）次に、カップ成形機を用いて、胴部材（ブランク）１を筒状に成形し、胴部材１の上端を外側に屈曲させ、胴部材１の下端を内側に折り返す。又、底部材（ブランク）２の周縁を屈曲させる。そして、胴部材１の下端の折り返し部と底部材２の屈曲した周縁とを熱圧着により接合することにより、断熱性容器を成形する。

（ト）次に、熱風、赤外線、遠赤外線、マイクロ波、高周波等の加熱手段を用いて、成形された断熱性容器を静置或いはコンベアーにより送りながら、１００〜２００°Ｃ程度、１分〜７分程度加熱する。これにより、紙層１０に含まれる水分が第２の熱可塑性樹脂層１２側へ蒸発し、この水分により第２の熱可塑性樹脂層１２を発泡させる。第２の熱可塑性樹脂層１２は、加熱前の厚さと比して３〜１２倍程度の厚さに膨張する。このとき、第２の熱可塑性樹脂層１２上は第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａにより同じ厚さで覆われているので、第２の熱可塑性樹脂層１２は全面において均一の厚さで膨張し、発泡断熱層１２となる。

本発明の実施の形態に係る断熱性容器の製造方法によれば、第２の熱可塑性樹脂層１２が均一の厚さで膨張するので、発泡後の断熱性容器の外周面を平滑化することができる。

この結果、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａにより構成される絵柄や文字、記号、模様等には変形、歪み、ボケ、ピンホールが生ずることなく、視認性が良好でバーコードの読み取りエラーを防止することができる断熱性容器を実現可能となる。

なお、上述した製造方法では、断熱性容器に成形した状態で加熱する例を説明したが、胴部材（ブランク）１を打ち抜く前に、平板状のまま胴部材１を加熱し第２の熱可塑性樹脂層１２を発泡させてから、胴部材（ブランク）１を打ち抜き、胴部材１と底部材２とを接合して成形しても良い。

又、胴部材（ブランク）１を筒状にする前に、胴部材（ブランク）１を加熱し第２の熱可塑性樹脂層１２を発泡させてから、胴部材１と底部材２とを接合して成形しても良い。

（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係る断熱性容器は、図６に示すように、発泡断熱層１２と第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａとの間に配置された下地印刷層１３を更に備える点が、図２に示した構造と異なる。

下地印刷層１３の厚さは０．３μｍ〜２μｍ程度であり、下地印刷層１３の材料としては、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａと同様に、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アルキッド・硝化綿との共重合体、ポリアミド、アクリル、アクリルとロジンの共重合体、塩素化ポリオレフィン等が使用可能である。例えば、第１の印刷層１４ａ，１４ｂはカラーを表示し、第２の印刷層１５ａは透明であり、下地印刷層１３は第１の印刷層１４ａ，１４ｂと異なる色を表示することができる。他の構造は、本発明の実施の形態に係る断熱性容器と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。

このような断熱性容器を製造する場合には、第２の熱可塑性樹脂層１２を形成した後に、グラビア印刷等により第２の熱可塑性樹脂層１２の表面に下地印刷層１３を形成する。その後、グラビア印刷等により下地印刷層１３の表面に、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ及び第２の印刷層１５ａを形成すれば良い。

本発明の実施の形態の第１の変形例によれば、下地印刷層１３を備えることにより印刷の自由度を上げることができる。

（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係る断熱性容器は、図７に示すように、紙層１０と第１の熱可塑性樹脂層１１の間にバリア層１６を設けている点が、図２に示した構造と異なる。

バリア層１６の厚さは５μｍ〜５０μｍ程度であり、バリア層１６の材料としては、片コート紙のコート層として使用されるカオリンクレー等の無機物、或いはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やアルミニウム箔等が使用可能である。他の構造は、本発明の実施の形態に係る断熱性容器と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。このような断熱性容器を製造する場合には、ラミネート法等により紙層１０の表面上にバリア層１６を積層すれば良い。

本発明の実施の形態の第２の変形例によれば、バリア層１６を更に備えることによりバリア性が向上し、内面側からの水蒸気の蒸発を防ぐことができる。この場合、熱可塑性樹脂層１１として発泡断熱層１２よりも融点の低い材料を用いなくても、熱可塑性樹脂層１１を発泡させずに、発泡断熱層１２だけを発泡させることができる。

（第３の変形例）
本発明の実施の形態の第３の変形例において、熱可塑性樹脂層１１の材料としてＭＤＰＥの代わりに、電子線（ＥＢ）が照射されたＬＤＰＥを使用しても良い。ＥＢが照射されたＬＤＰＥは架橋され、融点が上昇している。このため、ＭＤＰＥと同様に、水蒸気を遮断することができる。このような断熱性容器を製造する場合には、紙層１０の内周面上に熱可塑性樹脂層１１としてＬＤＰＥを積層してＥＢを照射すれば良い。

本発明の実施の形態の第３の変形例によれば、熱可塑性樹脂層１１としてＭＤＰＥの代わりにＬＤＰＥを用いることができるので、発泡後の表面も滑らかで安価な断熱性容器を実現可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、断熱性容器本体の形状は、いわゆるカップ状のほか、どんぶり型や弁当箱状とすることもできる。又、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂを示したが、第１の印刷層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び第２の印刷層１５ａ，１５ｂと同一の面で連続する外周面を有する他の印刷層を複数種更に備えていても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る断熱性容器を示す一部を切欠断面とした概略図である。 本発明の実施の形態に係る断熱性容器の要部断面図である。 本発明の実施の形態に係る断熱性容器の製造方法を説明するための胴部材を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る断熱性容器の製造方法を説明するための底部材を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る断熱性容器の製造方法を説明するための要部断面図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る断熱性容器の要部断面図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る断熱性容器の要部断面図である。

符号の説明

１…胴部材
２…底部材
１０…紙層
１１…熱可塑性樹脂層（第１の熱可塑性樹脂層）
１２…発泡断熱層（第２の熱可塑性樹脂層）
１３…下地印刷層
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…第１の印刷層
１５ａ，１５ｂ…第２の印刷層
１６…バリア層
２０…紙層
２１…コーティング樹脂層

Claims (7)

1. 胴部材及び底部材を備える断熱性容器であって、
   前記胴部材は、
   筒状の紙層と、
   前記紙層の内周面上の熱可塑性樹脂層と、
   前記紙層の外周面上の発泡断熱層と、
   前記発泡断熱層の外周面上の一部に配置された第１の印刷層と、
   前記発泡断熱層の外周面上の他の一部に配置され、前記第１の印刷層の外周面と同一の面で連続する外周面を有する第２の印刷層
   とを備えることを特徴とする断熱性容器。
2. 前記発泡断熱層と前記第１及び第２の印刷層とのそれぞれの間に下地印刷層を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の断熱性容器。
3. 前記熱可塑性樹脂層が、前記発泡断熱層よりも高融点の材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱性容器。
4. 前記紙層と前記熱可塑性樹脂層との間にバリア層を更に備えることを特徴とする請求項１〜３にのいずれか１項に記載の断熱性容器。
5. 前記熱可塑性樹脂層及び前記発泡断熱層が、同じ材料からなることを特徴とする請求項４に記載の断熱性容器。
6. 第１の熱可塑性樹脂層を裏面に積層し、且つ第２の熱可塑性樹脂層を表面に積層した水分を含む紙層を用意するステップと、
   前記第２の熱可塑性樹脂層の表面の一部に第１の印刷層を形成するステップと、
   前記第２の熱可塑性樹脂層の表面の他の一部に前記第１の印刷層と表面が同一の面で連続する第２の印刷層を形成するステップと、
   前記紙層、前記第１及び第２の熱可塑性樹脂層、前記第１及び第２の印刷層を含む胴部材を筒状に成形するステップと、
   前記胴部材を底部材と接合するステップと、
   加熱により前記水分を用いて前記第２の熱可塑性樹脂層を発泡させるステップ
   とを含むことを特徴とする断熱性容器の製造方法。
7. 前記第１の印刷層を形成するステップの前に、前記第１の熱可塑性樹脂層の表面に下地印刷層を形成するステップ
   を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の断熱性容器の製造方法。

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