JP2009286404A

JP2009286404A - 複合容器およびその製造方法

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Publication number: JP2009286404A
Application number: JP2008137699A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Umeyama; 浩梅山; Nobuyuki Inomata; 暢之猪又
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】本発明は、紙容器本体に熱可塑性樹脂製の開口縁部材を破損することなく取り付けた複合容器を提供することを目的とする。
【解決手段】紙を主材料として熱可塑性樹脂を積層した積層材料からなる胴部と底部とを備えたカップ状の容器本体の開口部に、張り出し部と溶着部を有する熱可塑性樹脂からなる開口縁部材を溶着してなる複合容器であって、前記開口部の上端面と前記開口縁部材の張り出し部との間に隙間を有することを特徴とする複合容器。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙を主材料とした容器に関し、特に開口部にプラスチック製の開口縁部材を取り付けた複合紙容器に関する。

従来、さまざまな材質、形状の容器が使用されているが、近年環境意識の高まりに伴い、有限な石油資源を原料とするプラスチック製容器に対して再生産が可能な木材を原料とする紙製容器が見直されてきている。しかしながら紙だけでは、十分な機能を持った容器が得られないため、紙製の本体に最小限のプラスチック製の開口縁部材を取り付けた複合紙容器が注目されている。

紙を主材料とした容器本体に合成樹脂製の開口縁部材を取り付けた容器の例として、特許文献１および特許文献２に開示された複合容器があるが、この複合容器は、容器本体を成型金型内に挿入配置して樹脂を射出するインサート成型法によって開口縁部材を形成するものである。
この方法によると、溶融した樹脂が細部にまで行き渡るため、精度の高い高品位な製品が得られる特徴があるが、極めて高価な専用の金型を必要とするため、コストの面で制約があった。

紙カップの開口部にプラスチック製の開口縁部材を取り付ける他の手段として、超音波を利用した超音波溶着法が一般的に使用されている。
超音波溶着法によると、比較的簡単な金型によって溶着加工が可能であり金型コスト面での制約は少なくなるが、溶着時の紙カップの異常振動によりプラスチック製の開口縁部材が破損する場合があった。
特開平9-239872号公報特開平9-277450号公報

本発明は、紙容器本体に熱可塑性樹脂製の開口縁部材を破損することなく取り付けた複合容器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、紙を主材料として熱可塑性樹脂を積層した積層材料からなる胴部と底部とを備えたカップ状の容器本体の開口部に、張り出し部と溶着部を有する熱可塑性樹脂からなる開口縁部材を溶着してなる複合容器であって、前記開口部の上端面と前記開口縁部材の張り出し部との間に隙間を有することを特徴とする複合容器である。

また、請求項２に記載の発明は、前記容器本体の最内面には熱可塑性樹脂層が設けられ、前記開口縁部材が前記容器の内側に溶着することを特徴とする請求項１に記載の複合容器である。

また、請求項３に記載の発明は、前記隙間が0.5ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合容器である。

また、請求項４に記載の発明は、前記容器本体の胴部が開口部から底部に向かって垂直
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合容器である。

また、請求項５に記載の発明は、紙を主材料として熱可塑性樹脂を積層した積層材料からなる胴部と底部とを備えたカップ状の容器本体と、熱可塑性樹脂からなり少なくとも張り出し部及び容器本体の胴部と溶着する溶着部を有した開口縁部材とからなり、前記容器本体の胴部に前記開口縁部材の溶着部を溶着した複合容器であって、前記容器本体の開口部上端面と前記開口縁部材の張り出し部との間に隙間を有するように前記開口縁部材の溶着部が前記容器本体の胴部に溶着したことを特徴とする複合容器である。

また、請求項６に記載の発明は、紙を主材料として熱可塑性樹脂を積層した積層材料からなる胴部と底部とを備えたカップ状の容器本体の開口部に、張り出し部を備えた開口縁部材を溶着した複合容器を製造する製造方法であって、前記容器本体を受け金型内に挿入し、前記容器本体の開口部の上端面との間に隙間を設けるように前記開口縁部材を挿入し、前記開口縁部材の開口部に超音波ホーンを挿入して溶着部分に接触させ、次いで超音波ホーンより超音波を発生させて前記容器本体と前記開口縁部材を溶着させることを特徴とする複合容器の製造方法である。

本発明に係る複合容器は、紙を主材料とした積層材料からなる胴部と底部とを備え、内面に熱可塑性樹脂層を有するカップ状の容器本体の開口部に、張り出し部と溶着部を有する熱可塑性樹脂製の開口縁部材を溶着してなる複合容器であるから、開口縁部材の形状を工夫することによって紙のみを用いた容器には望めないさまざまな機能を付与することができる。例を挙げれば、開口縁部材の天面を平坦にすることによって蓋材のシール性を向上することができる。また他の例としては、開口縁部材に嵌合するキャップを用いることによって、再封可能な容器とすることができる。また、紙と紙以外の材料の比率を調節することにより、紙容器として認定される設計が可能であり、石油資源の節約と廃棄物処理に係る費用の低減を図ることができる。

また、本発明に係る複合容器は、前記開口部の上端面と前記開口縁部材の張り出し部分との間に隙間を有するものであるため、超音波溶着法によって両者を溶着加工する際の振動によって開口縁部材が破損することがなくなった。

また特に、前記隙間が0.5ｍｍ以上である場合には、受け金型の精度、超音波ホーンの精度、容器本体の寸法のばらつき、開口縁部材の寸法のばらつき等、さまざまな要因によって隙間の寸法がばらついた場合であっても容器本体の上端面と開口縁部材の張り出し部分が直接接触する可能性は少なくなり、常に安定した生産が可能となる。

また、前記カップ状の容器本体の胴部が開口部から底部に向かって垂直である場合には、特に前記の開口縁部材の破損が発生しやすいものであるため、前記隙間の有効性が高まる。

以下図面に従い、本発明に係る複合容器を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る複合容器の一実施例を示した断面模式図である。
本発明に係る複合容器は、紙を主材料とした積層材料からなる胴部３と底部４とを備え、内面に熱可塑性樹脂層を有するカップ状の容器本体１の開口部５に、張り出し部７と溶着部１２を有する熱可塑性樹脂製の開口縁部材２を溶着してなる複合容器であって、前記開口部５の上端面６と前記開口縁部材２の張り出し部分７との間に隙間８を有することを特徴とする複合容器である。隙間の仕上がり寸法ｄについては、後に詳述する。

図２は、本発明に係る複合容器の他の実施例を示した断面模式図である。
開口縁部材２としては、図に示されたように張り出し部７の外周部や頂部にキャップと嵌合させるための凹凸であるキャップ嵌合部１１を設けることもできる。
このようにすることにより、キャップ付の容器とすることができる。また、図２に示されたように、張り出し部７の付け根の部分を円弧状としてもよい。
また開口縁部材２の溶着部１２は、容器本体１と溶着する部分であり、図には示されていないが、溶着を容易とするため、容器本体と接触する面に小さな凸条を設けたりしてもよい。

容器本体１を構成する紙を主材料とした積層材料としては、容器に要求されるさまざまな特性に応じてその層構成を特定することができる。
最も簡単な構成は、カップ原紙に熱可塑性樹脂層を設け、容器本体の内面をこの熱可塑性樹脂層としたものである。

容器の意匠性を向上させるために、容器本体の外面に印刷絵柄層や保護層を設けることができる。また金属光沢を付与するためにアルミ箔を貼り合わせたり、アルミ蒸着層を設けることができる。容器表面に光沢を付与するために、高光沢の保護層を設けたり、高光沢のフィルム層を設けることができる。またこれらを組み合わせて使用することもできる。

容器のバリア性を向上させるために、容器の内面側にガスバリア性の層を設けることができる。ガスバリア性の層としては、エチレン・ビニルアルコール共重合体樹脂、塩化ビニリデン樹脂等公知のガスバリア性樹脂の塗膜あるいはフィルムや、アルミニウム箔を用いることができる。また、アルミニウム蒸着フィルムやガスバリア性蒸着フィルムを用いることもできる。

容器本体１の開口部５の上端面６と、開口縁部材２の張り出し部７との間の隙間８については、隙間の仕上がり寸法ｄの値として、0.5ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは1ｍｍ程度である。この隙間の仕上がり寸法ｄについては、後に詳述する。
容器本体１の開口部５に開口縁部材２を取り付ける方法としては、超音波溶着装置を用いる方法が一般的に使用される。

図３は、本発明に係る複合容器の容器本体１に熱可塑性樹脂製の開口縁部材２を溶着する方法を示した断面説明図である。
容器本体１を受け金型１０の内部に装着し、熱可塑性樹脂製の開口縁部材２を上から挿入する。容器本体１の内面には熱可塑性樹脂層が存在するので、熱可塑性樹脂同志が接触することになる。次いで超音波ホーン９を下降させ、開口部材２の中に挿入して開口部材２の外周面を容器本体の内面に圧着する。この状態で超音波ホーン９に超音波振動を発生させると、接触している熱可塑性樹脂同志が摩擦熱によって発熱して溶着することにより、容器本体１への開口縁部材２の取付がなされる。

この時、開口部５の上端面６と開口縁部材２の張り出し部７との間に隙間８を設けることが本発明における重要な技術的要素である。
通常、紙容器の開口部に熱可塑性樹脂製の開口縁部材いわゆるプラスチックリングを取り付ける場合、紙容器の開口部上端面を隠すために、上端面を開口縁部材の張り出し面に突き当てた状態で固定するのが一般的である。しかしながら、紙容器の開口部上端面を開口縁部材に突き当てた状態で超音波振動を印加すると、開口縁部材に破損が発生することがある。

この開口縁部材の破損は、紙容器の形状がテーパーを持ったカップ形状である場合には、まれにしか発生しないが、紙容器の胴部が、円筒形のように開口部から底部に向かって垂直であるまっすぐな柱状の形状である場合には、しばしば発生し、無視できない収率の低下を招くことになる。
まっすぐな柱状の形状としては、円筒形を始めとして、四角柱状や角にＲをもった四角柱状、六角柱状などさまざまな形状が存在するが、いずれも同様な問題を持っている。

発明者らは、この開口縁部材２の破損の原因について種々検討した結果、超音波ホーン９に超音波を印加した際に紙容器開口部上端面６と開口縁部材２の張り出し部７とが干渉し、異常振動を発生することが開口縁部材２の破損する原因であることをつきとめ、開口部上端面６と開口縁部材２の張り出し部７との間に間隙８を設けることにより、この相互の干渉を防止することができることを見出して、本発明を完成したものである。

隙間８の寸法について種々検討した結果、容器の形状、大きさ、材質等によって異なるが、隙間の仕上がり寸法ｄの値において、0.5ｍｍ以上であれば殆どの場合、開口縁部材２の破損が生じないことが分かった。ｄの値が0.5ｍｍ未満である場合には、容器本体の寸法のばらつきや、開口縁部材の寸法のばらつき、その他受け金型１０や超音波ホーン９の寸法精度等によってｄの値がばらついた場合に、問題が生じることがまれにある。

隙間の仕上がり寸法ｄの値の最適値については、使用する材料の性質、加工精度、金型の精度等によって変わって来るので場合によっては、0.5ｍｍ以下でも問題がない場合も有るが、一般的な条件のもとに、さまざまなばらつきの要因を考慮すると1ｍｍ程度が最も好ましいと考えられる。

なお隙間の仕上がり寸法ｄの値を必要以上に大きくすることは、開口縁部材２の容器本体への嵌合部分の長さを長くすることになり、結果的に開口縁部材２の質量を増すことに繋がるため好ましくない。
以下実施例に基づき、本発明に係る複合容器についてさらに具体的に説明する。

以下に示した層構成を有する積層材料を用いて、円筒状の胴部と円形の底部を有する容器本体を作成した。なお底部に用いた材料には印刷絵柄は含まれていない。
［積層材料の構成］０−ＨＤＰＥ17μｍ／印刷絵柄／アルミ蒸着ＰＥＴ12μｍ／カップ原紙310ｇ/ｍ²／無機蒸着バリアフィルム／ＬＤＰＥ60μｍ
（０−ＨＤＰＥ：延伸高密度ポリエチレン樹脂、ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＬＤＰＥ：低密度ポリエチレン樹脂）
上記積層材料を使用し、カップ成形機を用いて印刷絵柄が外側になるように胴部を成型し、底部を取り付けた。胴部の外径および高さは60ｍｍとした。
作成された容器本体にポリエチレン樹脂製の開口縁部材を取り付けるにあたり、容器本体が収まる受け金型と開口縁部材の内径に嵌合する超音波ホーンを準備し、超音波溶着装置に取り付けて溶着加工を行った。
容器本体の開口部上端部と開口縁部材の張り出し部との間の隙間が、仕上がり寸法において平均1ｍｍとなるように開口縁部材をセットし、超音波ホーンから超音波を印加して、複合容器を作成した。この複合容器を50個作成した。
＜比較例＞
比較例として、実施例１と同様の材料、形状の複合容器を、50個作成した。比較例においては、容器本体の開口部上端部と開口縁部材の張り出し部との間の隙間が生じないようにした。
実施例１においては、50個のサンプル中、開口縁部材に破損の生じたものは皆無であったが、比較例においては、50個中42個のサンプルに何らかの開口縁部材の損傷が見られた。
損傷の多くは、開口縁部材の割れであった。

本発明に係る複合容器の一実施例を示した断面模式図。本発明に係る複合容器の他の実施例を示した断面模式図。本発明に係る複合容器の容器本体に熱可塑性樹脂製の開口縁部材を溶着する方法を示した断面説明図。

符号の説明

１・・・容器本体
２・・・開口縁部材
３・・・胴部
４・・・底部
５・・・開口部
６・・・開口部上端面
７・・・張り出し部
８・・・隙間
９・・・超音波ホーン
１０・・・受け金型
１１・・・キャップ嵌合部
１２・・・溶着部
ｄ・・・隙間の仕上がり寸法

Claims

紙を主材料として熱可塑性樹脂を積層した積層材料からなる胴部と底部とを備えたカップ状の容器本体の開口部に、張り出し部と溶着部を有する熱可塑性樹脂からなる開口縁部材を溶着してなる複合容器であって、前記開口部の上端面と前記開口縁部材の張り出し部との間に隙間を有することを特徴とする複合容器。
前記容器本体の最内面には熱可塑性樹脂層が設けられ、前記開口縁部材が前記容器の内側に溶着することを特徴とする請求項１に記載の複合容器。
前記隙間が0.5ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合容器。
前記容器本体の胴部が開口部から底部に向かって垂直であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合容器。
紙を主材料として熱可塑性樹脂を積層した積層材料からなる胴部と底部とを備えたカップ状の容器本体と、熱可塑性樹脂からなり少なくとも張り出し部及び容器本体の胴部と溶着する溶着部を有した開口縁部材とからなり、前記容器本体の胴部に前記開口縁部材の溶着部を溶着した複合容器であって、前記容器本体の開口部上端面と前記開口縁部材の張り出し部との間に隙間を有するように前記開口縁部材の溶着部が前記容器本体の胴部に溶着したことを特徴とする複合容器。
紙を主材料として熱可塑性樹脂を積層した積層材料からなる胴部と底部とを備えたカップ状の容器本体の開口部に、張り出し部を備えた開口縁部材を溶着した複合容器を製造する製造方法であって、前記容器本体を受け金型内に挿入し、前記容器本体の開口部の上端面との間に隙間を設けるように前記開口縁部材を挿入し、前記開口縁部材の開口部に超音波ホーンを挿入して溶着部分に接触させ、次いで超音波ホーンより超音波を発生させて前記容器本体と前記開口縁部材を溶着させることを特徴とする複合容器の製造方法。