JP2015051778A - 断熱性容器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紙を主体とした基材と発泡樹脂層との定着性が良好で食品用に適した断熱性容器を提供する。
【解決手段】紙カップの胴部２は、外部側から内部側に向かって、紙を主体とする基材１１と、接着性樹脂層１２と、炭酸水素ナトリウムが混練された発泡樹脂層１３とが順番に積層されている積層材１０を素材として構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器の壁部に含まれる発泡樹脂層を発泡させることによって断熱性を付与する断熱性容器及びその製造方法に関する。

断熱性容器として、ポリオレフィン系樹脂に熱発泡性の有機系発泡剤を添加した発泡樹脂層を含む断熱性容器が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２７８３６３号公報

特許文献１に記載された断熱性容器は、紙を主体とする基材に対して発泡樹脂層が直接積層されているため、発泡樹脂層の性状によって紙を主体とする基材に定着し難くなるおそれがある。また、この断熱容器は発泡樹脂層に有機系の発泡剤が含まれるため、食品用に適さない。

そこで、本発明は、紙を主体とした基材と発泡樹脂層との定着性が良好で食品用に適した断熱性容器及びその製造方法を提供することを目的とする。

以下、本発明の断熱性容器及びその製造方法について説明する。なお、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。

本発明の断熱性容器は、内容物を収めるための内部と外部とを仕切る壁部（２、３）を有する断熱性容器（１）であって、前記壁部は、前記外部側から前記内部側に向かって、紙を主体とする基材（１１）と、接着性樹脂層（１２）と、炭酸水素ナトリウムが混練された発泡樹脂層（１３）とが順番に積層されているものである。

この断熱性容器によれば、発泡樹脂層と基材との間に接着性樹脂層が介在するので、発泡性樹脂層の性状を問わずに発泡性樹脂層と基材とが確実に接着される。これにより、紙を主体とした基材と発泡樹脂層との定着性が向上する。また、発泡性樹脂層は炭酸水素ナトリウムが混練されて形成されているので、発泡剤たる炭酸水素ナトリウムを樹脂に添加して形成する場合と比べて発泡剤が樹脂内に均一に分布する。これにより、発泡樹脂層が均一に発泡するため安定した断熱効果を得ることができる。さらに、発泡樹脂層が基材に対して内部側に位置するので、発泡樹脂層が発泡しても基材表面が荒れるおそれがない。そのため、容器表面の印刷状態を良好にするために容器表面を滑らかにする層を設ける必要がなくなるので、発泡樹脂層が基材に対して外部側に位置する場合と比較して製造工数及び使用材料を低減できる。また、発泡樹脂層に含まれる発泡剤として炭酸水素ナトリウムが用いられているので、断熱性容器を食品用に問題なく使用でき、しかも発泡開始温度が比較的低いので発泡樹脂層を発泡させるために必要な熱量を低減できる。また、発泡樹脂層が発泡した際に断熱性が得られるのみならず、発泡した発泡樹脂層には水蒸気の透過を抑制する透過抑制層としての機能も期待できる。

本発明の断熱性容器の一態様において、前記基材には、前記接着性樹脂層が積層される側にバリアコート層（１１ａ）が設けられてもよい。この態様によれば、バリアコート層によって基材側から内容物への移り香を抑制できる。

本発明の断熱性容器の一態様において、前記壁部は、前記発泡樹脂層に対して前記内部側に積層された内側被覆層（３１）を更に備えてもよい。内側被覆層の材料を適宜選定することによって様々な機能を与えることができる。例えば、前記内側被覆層として、中密度ポリエチレン層が設けられてもよい。中密度ポリエチレン層によって内部から基材側への水蒸気の透過を抑制する効果を高めることができる。

本発明の製造方法は、紙を主体とする基材（１１）と、接着性樹脂層（１２）と、炭酸水素ナトリウムが混練された発泡樹脂層（１３）とが順番に積層された積層材（１０、２０、３０、４０）を形成する工程（図３（ａ）、（ｂ））と、前記積層材を所定の容器形状に成形する工程（図３（ｃ））と、前記容器形状に成形された前記積層材に熱を加えて前記発泡性樹脂層を発泡させる工程（図３（ｅ））と、を備えるものである。

この製造方法によれば、積層材が所定の容器形状に成形された後に発泡樹脂層を発泡させるため、発泡樹脂層が発泡した後に容器形状に成形する場合と比べて、容器形状への成形が容易になる。つまり、発泡樹脂層が存在しない容器の製造方法と同じ方法を利用できる。

以上説明したように、本発明の断熱性容器によれば、発泡樹脂層と基材との間に接着性樹脂層が介在するので紙を主体とした基材と発泡樹脂層との定着性が向上する。また、発泡樹脂層が基材に対して内部側に位置するので、発泡樹脂層が発泡しても基材表面が荒れるおそれがない。そのため、容器表面の印刷状態を良好にするために容器表面を滑らかにする層を設ける必要がなくなるので、製造工数及び使用材料を低減できる。また、本発明の製造方法によれば、積層材が所定の容器形状に成形された後に発泡樹脂層を発泡させるため、発泡樹脂層が発泡した後に容器形状に成形する場合と比べて、容器形状への成形が容易になる。

本発明の一形態に係る断熱性容器をその一部を切除して示した斜視図。 図１のII部を拡大して示した部分拡大図。 製造方法の一例を示した図。 第２の形態に係る断熱性容器の断面の部分拡大図。 第３の形態に係る断熱性容器の断面の部分拡大図。 第４の形態に係る断熱性容器の断面の部分拡大図。

（第１の形態）
図１に示すように、断熱性容器としての紙カップ１は直径が開口部へ向かって徐々に広がる円筒状の胴部２と、その胴部２の下端に設けられた底部３とを有している。胴部２及び底部３のそれぞれは内容物を収めるための内部と外部とを仕切っている。したがって、胴部２及び底部３のそれぞれは本発明の壁部に相当する。胴部２には、その上端が外側に丸められたトップカール部４が設けられている。

図２に示すように、胴部２及び底部３の素材となる積層材１０は、薄板状に構成されており、外部側から内部側に向かって、紙を主体とした基材１１と、接着性樹脂層１２と、発泡樹脂層１３とが順番に積層されている。さらに、発泡樹脂層１３に対しては、内側被覆層としてのポリエチレン層１４が内部側に積層されている。ポリエチレン層１４は低密度ポリエチレンを構成材料としている。ポリエチレン層１４の厚さは例えば２０μｍに設定されている。発泡樹脂層１３が発泡しても容器表面が荒れないため、基材１１の外部側には表面を滑らかにする層を介在させることなく、所定の文字や絵柄が表現された印刷層１５を設けることができる。

基材１１の紙としては種々のものを使用できる。例えば、カップ原紙、合成紙、クレイコート紙、クラフト紙等を基材１１の素材として用いることができる。図示の例では、基材１１の厚さは例えば２８０μｍに設定されている。接着性樹脂層１２は、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）を材料とし、その厚さは適宜に設定される。

発泡樹脂層１３は、ポリオレフィン樹脂に熱発泡剤である炭酸水素ナトリウムを混練することによって熱発泡剤の分布が均一化された材料にて構成されている。ポリオレフィン樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、メタロセンセンポリエチレン、ポリプロピレン等があげられる。発泡樹脂層１３の厚さは例えば６０μｍに設定されている。また、樹脂の融点としては、１１０℃〜１９０℃で好ましい。１１０℃より低いと基材との接着性が悪くなり、１９０℃を超えると押し出し時に熱発泡剤が発泡する可能性がある。さらに好ましくは、１２０℃〜１５０℃が好ましい。周知のように、炭酸水素ナトリウムは加熱により発泡する性質がある。したがって、後述するように、紙カップ１は成形後に熱を加えて発泡樹脂層１３を発泡させることによって断熱層が形成される。これにより紙カップ１に断熱性が付与される。

次に、図３を参照しながら、紙カップ１の製造方法を説明する。まず、工程（ａ）において、紙を主体とした基材１１を準備する。次に、工程（ｂ）において、接着性樹脂層１２、発泡樹脂層１３及びポリエチレン層１４のそれぞれの構成材料を一度に押し出しラミネートして基材１１に各層１２、１３、１４を積層する。これにより、積層材１０が得られる。なお、接着性樹脂層１２、発泡樹脂層１３及びポリエチレン層１４のそれぞれの構成材料は、発泡樹脂層１３に含まれる炭酸水素ナトリウムの発泡開始温度よりも低い融点を有する。このため、炭酸水素ナトリウムの発泡開始温度よりも低温の押し出しが可能である。これにより、工程（ｂ）において発泡樹脂層１３の発泡が抑えられる。なお、発泡樹脂層１３に含まれる炭酸水素ナトリウムの発泡開始温度は１５０℃〜２００℃の範囲に設定されている。

工程（ｃ）においては、工程（ｂ）で得た積層材１０を周知の方法で所定の容器形状であるカップ形状に成形する。すなわち、工程（ｂ）で得た積層材１０から、胴部２の素材となる扇形の胴部ブランク２′と、底部３の素材となる底部ブランク３′とを裁断する。次に、胴部ブランク２′を筒状に丸めて両端部を互いに接着して胴貼部５（図１も参照）を形成する。その一方で、底部ブランク３′に対して、その外周縁を下方に屈曲させる成形加工を施す。次に、円筒状に加工された胴部ブランク２′の下部に、成形加工済の底部ブランク３′を配置する。そして、底部ブランク３′の屈曲部が胴部ブランク２′の下端部で包み込まれるように、胴部ブランク２′の下端部を折り曲げる。その状態を保持しつつ底部ブランク３′の屈曲部と胴部ブランク２′の下端部とが重なり合う部分を加熱しつつ圧力を加えて一体化する。その後、胴部２の上端部に周知の方法でトップカール部４を形成することにより、カップ形状に成形された熱処理前カップ１′が得られる。なお、底部ブランク３′の素材としては、積層材１０と異なる素材を使用してもよい。

工程（ｄ）においては、工程（ｃ）で得た熱処理前カップ１′に所定の印刷を施して印刷層１５を形成する。次に、工程（ｅ）において、熱処理前カップ１′を不図示の加熱炉内に配置して、加熱炉に設けられたヒータＨによって熱処理前カップ１′を加熱して発泡樹脂層１３を発泡させる。これにより、図１に示した紙カップ１が得られる。なお、工程（ｅ）における温度条件や加熱時間等の加熱条件は適宜に設定される。また、工程（ｅ）における熱源は適宜変更してよい。

図３に示した製造方法によれば、積層材１０がカップ形状に成形された後に発泡樹脂層１３を発泡させるため、発泡樹脂層１３が発泡した後にカップ形状に成形する場合と比べて、カップ形状への成形が容易になる。つまり、発泡樹脂層１３が存在しない紙カップの製造方法と同じ周知の方法を利用できる。

紙カップ１によれば、発泡樹脂層１３と基材１１との間に接着性樹脂層１２が介在するので、発泡性樹脂層１３の性状を問わずに発泡性樹脂層１３と基材１１とが確実に接着される。これにより、紙を主体とした基材１１と発泡樹脂層１３との定着性が向上する。また、発泡性樹脂層１３は炭酸水素ナトリウムが混練されて形成されているので、発泡剤たる炭酸水素ナトリウムを樹脂に添加する場合と比べて発泡剤が樹脂内に均一に分布する。これにより、発泡樹脂層１３が均一に発泡するため安定した断熱効果を得ることができる。また、発泡樹脂層１３が基材１１に対して内部側に位置するので、発泡樹脂層１３が発泡しても基材表面が荒れるおそれがない。そのため、容器表面の印刷状態を良好にするために容器表面を滑らかにする層を設ける必要がなくなるので製造工数及び使用材料を低減できる。また、発泡樹脂層１３に含まれる発泡剤として炭酸水素ナトリウムが用いられているので、紙カップ１を食品用に問題なく使用でき、しかも発泡開始温度が比較的低いので発泡樹脂層１３を発泡させるために必要な熱量を低減できる。さらに、発泡樹脂層１３が発泡した際に断熱性が得られるのみならず、発泡した発泡樹脂層１３には水蒸気の透過を抑制する透過抑制層としての機能も期待できる。

（第２の形態）
次に、図４を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。本形態は、基材にバリアコート層を設けた構成に特徴がある。それ以外の構成は第１の形態と同一であるので、図４に同一の参照符号を付して重複する説明を省略ないし簡略化する。図４に示すように、本形態の断熱性容器としての紙カップは、壁部である胴部２及び底部３の素材として積層材２０が用いられている。基材１１には、接着性樹脂層１３が積層される側に、換言すれば基材１１と接着性樹脂層１２との間にバリアコート層１１ａが設けられている。このバリアコート層１１ａの構成材料としては臭い成分の透過を抑制する機能を持つ材料、例えば水溶性のエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）が選択される。バリアコート層１１ａは基材１１の表面にＥＶＯＨを塗工することにより形成される。このバリアコート層１１ａの形成工程は、図３の工程（ａ）と工程（ｂ）との間に設けることができる。なお、積層材２０のその他の構成要素については、第１の形態で説明した製造方法と同様の方法で積層される。本形態の紙カップは、積層材２０を素材として図３の工程（ｃ）〜（ｅ）を経て製造される。

積層材２０で壁部を構成した紙カップによれば、第１の形態と同一の効果を得られることに加え、基材１１に設けられたバリアコート層１１ａによって基材１１側から内容物への移り香を抑制できる。

（第３の形態）
次に、図５を参照しながら本発明の第３の形態を説明する。本形態は、発泡樹脂層の内部側に積層される内側被覆層の構成に特徴がある。それ以外の構成は第１の形態と同一であるので、図５に同一の参照符号を付して重複する説明を省略ないし簡略化する。図５に示すように、本形態の断熱性容器としての紙カップは、壁部である胴部２及び底部３の素材として積層材３０が用いられている。積層材３０は発泡樹脂層１３に対して内部側に、内側被覆層としての中密度ポリエチレン層３１が積層されている。中密度ポリエチレン層３１は中密度ポリエチレンを構成材料とし、その厚さは例えば４０μｍに設定されている。中密度ポリエチレン層３１は、図３の工程（ｂ）と同様に、接着性樹脂層１２及び発泡樹脂層１３とともに、一度に押し出しラミネートすることによって形成される。本形態の紙カップは、積層材３０を素材として図３の工程（ｃ）〜（ｅ）を経て製造される。

積層材３０で壁部を構成した紙カップによれば、第１の形態と同一の効果を得られることに加え、中密度ポリエチレン層３１によって内部から基材１１側への水蒸気の透過を抑制する効果を高めることができる。

（第４の形態）
次に、図６を参照しながら本発明の第４の形態を説明する。本形態は、発泡樹脂層の内部側に積層される内側被覆層の構成に特徴がある。それ以外の構成は第２の形態と同一であるので、図６に同一の参照符号を付して重複する説明を省略ないし簡略化する。図６に示すように、本形態の断熱性容器としての紙カップは、壁部である胴部２及び底部３の素材として積層材４０が用いられている。積層材４０は発泡樹脂層１３に対して、外部側から内部側に向かって、中密度ポリエチレン層４１及びポリエチレン層４２が順番に積層されている。すなわち、本形態に係る内側被覆層はこれらの層４１、４２が積層された多層構造である。中密度ポリエチレン層４１は中密度ポリエチレンを構成材料とし、ポリエチレン層４２は低密度ポリエチレンを構成材料としている。中密度ポリエチレン層４１の厚さは例えば２０μｍに、ポリエチレンテレフタレート層４２の厚さは例えば２０μｍにそれぞれ設定されている。中密度ポリエチレン層４１及びポリエチレン層４２は、図３の工程（ｂ）と同様に、接着性樹脂層１２及び発泡樹脂層１３とともに、一度に押し出しラミネートすることによって形成される。本形態の紙カップは、積層材４０を素材として図３の工程（ｃ）〜（ｅ）を経て製造される。

積層材４０で壁部を構成した紙カップによれば、第１の形態と同一の効果を得られることに加え、中密度ポリエチレン層４１によって内部から基材１１側への水蒸気の透過を抑制する効果が向上するとともに、基材１１に設けられたバリアコート層１１ａによって基材１１側から内容物への移り香を抑制できる。

本発明は上記の各形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。上記各形態では、カップ形状に成形してから発泡樹脂層１３を発泡させているが、成形後に発泡樹脂層１３を発泡させることは一例にすぎない。成形前に発泡樹脂層１３を発泡させることもできる。上記各形態は、カップ形状の断熱性容器であるが図示の形状は一例にすぎない。内部と外部とを仕切る壁部が存在する容器である限り、例えばトレー形状の容器に対しても本発明を適用できる。

１ 紙カップ（断熱性容器）
２ 胴部（壁部）
３ 底部（壁部）
１０ 積層材
１１ 基材
１１ａ バリアコート層
１２ 接着性樹脂層
１３ 発泡樹脂層
１４ ポリエチレン層（内側被覆層）
２０ 積層材
３０ 積層材
３１ 中密度ポリエチレン層（内側被覆層）
４０ 積層材
４１ 中密度ポリエチレン層
４２ ポリエチレン層

Claims (5)

1. 内容物を収めるための内部と外部とを仕切る壁部を有する断熱性容器であって、
   前記壁部は、前記外部側から前記内部側に向かって、紙を主体とする基材と、接着性樹脂層と、炭酸水素ナトリウムが混練された発泡樹脂層とが順番に積層されていることを特徴とする断熱性容器。
2. 前記基材には、前記接着性樹脂層が積層される側にバリアコート層が設けられている請求項１に記載の断熱性容器。
3. 前記壁部は、前記発泡樹脂層に対して前記内部側に積層された内側被覆層を更に備える請求項１又は２に記載の断熱性容器。
4. 前記内側被覆層として、中密度ポリエチレン層が設けられている請求項３に記載の断熱性容器。
5. 紙を主体とする基材と、接着性樹脂層と、炭酸水素ナトリウムが混練された発泡樹脂層とが順番に積層された積層材を形成する工程と、
   前記積層材を所定の容器形状に成形する工程と、
   前記容器形状に成形された前記積層材に熱を加えて前記発泡性樹脂層を発泡させる工程と、を備えることを特徴とする断熱性容器の製造方法。

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