JP2022122638A

JP2022122638A - 紙トレー及びその製造方法

Info

Publication number: JP2022122638A
Application number: JP2021020000A
Authority: JP
Inventors: 剛史齋藤; Takashi Saito; 実川▲崎▼; Minoru Kawasaki; 直也浦川; Naoya URAKAWA
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-08-23

Abstract

【課題】本発明の解決しようとする課題は、平坦なフランジ部を持った紙トレー、ならびにその製造方法を提案するものである。【解決手段】紙１１を主体とする積層体１０を成形して得られる、一つながりの面からなる三次元形状の紙トレー１であって、水平なフランジ部３を有し、底面４、および底面からフランジ部にかけての屈曲部分、ならびにフランジ部を含むすべての面に、成形皺が存在しないことを特徴とする紙トレーである。また、真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法、熱板圧空成形法、雄雌金型によるプレス成形法のいずれかを用いた紙トレーの製造方法において、成形開始前に、フランジ部３を圧締した状態で成形することを特徴とする請求項１に記載の紙トレーの製造方法である。【選択図】図１

Description

本発明は３次元形状の紙トレーに関し、特に平坦なフランジ部を有することにより蓋材の密封性に優れると共に、変形強度が向上した紙トレーに関する。

プラスチック製のトレー形状の容器が各種食品等の収納用容器として広く用いられている。プラスチックは、成型性が良好であるため、平坦なフランジ部が容易に得られ、蓋材の密封性も良好である。

しかし化石資源を原料とするプラスチック製の容器は、廃プラスチックによる海洋汚染の問題等、地球環境保護の観点から問題視されてきている。近年、再生産可能な資源であり、生分解性を有する木材を原料とする紙を用いた容器が注目されてきている。

厚紙をプレス成型した紙トレーは、使い捨て食器として従来より広く用いられている。これらの紙トレーは、極く浅い絞り形状であり、蓋材で密封する必要がないので、周縁に絞り皺があっても問題とはならなかった。また絞り皺が目立たないように敢えて襞状の凹凸を形成しているものもあった。

一方紙トレーを収納容器として用いようとする場合、ある程度の深さが必要であると共に、上面を何らかの蓋材で密封シールする必要があるため、平坦なフランジ部が必須となる。ところが紙トレーを、一般的な雄雌金型でプレス成型すると、フランジ部に絞り皺が入り易く、蓋材をシールしても、密封性が得られないという問題があった。

特許文献１に記載された深絞り紙トレーの製造方法は、板紙の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂層を積層したブランクを用いてフランジ部を有する深絞り紙トレーを成形する工程と、前記深絞り紙トレーの前記フランジ部を超音波加工により平滑な面に成形する工程とからなることを特徴とする深絞り紙トレーの製造方法である。

特許文献１に記載された深絞り紙トレーの製造方法によれば、一旦形成された皺を超音波プレス加工によって強制的に平滑にするので、ある程度平滑なフランジ部が得られたとしても、完全な平面は得られ難く、品質の安定性において不安がある。また生産性も良いとはいい難い。

特許文献２に記載された成形紙トレーの製造方法は、ロール状の紙を主体とする積層体の一部を加熱後、圧空成形法又は真空成形法によりフランジ部を有する成形紙トレーを成形するトレー成形工程、成形した紙トレーに内容物を収納する内容物収納工程、内容物を収納した成形紙トレーの開口部に蓋材を被せて成形紙トレーのフランジ部と密封シールする密封シール工程、蓋材が密封シールされたフランジ部を有する成形紙トレーを一個以上に断裁する断裁工程、以上の各工程をこの順序で処理することを特徴とする、成形紙トレーの製造方法である。

特許文献２に記載された成形紙トレーの製造方法によれば、ロール状の積層体を用いるので、積層体にテンションをかけることが可能であるため、成型時に皺が入り難いという特徴がある。しかし製造設備が大掛かりとなり、莫大な費用が掛かるという問題がある他、多品種少量生産には不向きであるという側面もある。

特開２０００－３３９２７号公報特開２００２－１６０３１１号公報

本発明の解決しようとする課題は、平坦なフランジ部を持った紙トレー、ならびにその製造方法を提案するものである。

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、紙を主体とする積層体を成形して得られる、一つながりの面からなる三次元形状の紙トレーであって、水平なフランジ部を有し、底面、および底面からフランジ部にかけての屈曲部分、ならびにフランジ部を含むすべての面に、成形皺が存在しないことを特徴とする紙トレーである。

本発明に係る紙トレーには、一切の成形皺が存在しないため、外観的に優れると共に、強度的にも優れ、また蓋材の密着性にも優れるため、収納容器として広く用いることができる。

また、請求項２に記載の発明は、真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法、熱板圧空成形法、雄雌金型によるプレス成形法のいずれかを用いた紙トレーの製造方法において、成形開始前に、フランジ部を圧締した状態で成形することを特徴とする請求項１に記載の紙トレーの製造方法である。

本発明に係る紙トレーは、フランジ部が平坦であるため、蓋材による密封性に優れている。また、皺が入ったり入らなかったりといったばらつきがないため、安定した品質の製品が得られる。

本発明に係る紙トレーは、フランジ部以外のすべての面に成形皺が存在しないため、外観的に優れると共に、強度的にも優れている。すなわち、成形皺が存在すると皺の部分で折れやすくなるため、一般的にさまざまな強度が低下するが、本発明に係る紙トレーは、成形皺が存在しないため、強度的に有利である。

請求項２に記載の発明によれば、成形開始前に、フランジ部を圧締した状態で成形することにより、少なくともフランジ部には成型皺は発生しない。さらに成形形状や、成形深さを適切に設定することにより、成形皺の発生を防ぎながら成形を行うことができる。

図１は、本発明に係る紙トレーの一実施態様を示した斜視図である。図２は、本発明に係る紙トレーの他の実施態様を示した斜視図である。図３は、本発明に係る紙トレーを構成する積層体の層構成の一例を示した断面模式図である。図４は、本発明に係る紙トレーを構成する積層体の層構成の他の例を示した断面模式図である。図５は、本発明に係る紙トレーを構成する積層体の層構成の他の例を示した断面模式図である。図６は、本発明に係る紙トレーの製造方法の一つであるプレス成形法によって紙トレーを製造する工程のうち、第１工程を示した断面説明図である。図７は、本発明に係る紙トレーの製造方法の一つであるプレス成形法によって紙トレーを製造する工程のうち、第２工程を示した断面説明図である。図８は、本発明に係る紙トレーの製造方法の一つであるプレス成形法によって紙トレーを製造する工程のうち、第３工程を示した断面説明図である。図９は、本発明に係る紙トレーの製造方法の一つであるプレス成形法によって紙トレーを製造する工程のうち、第４工程を示した断面説明図である。図１０は、本発明に係る紙トレーの製造方法の一つである真空成形法によって紙トレーを製造する工程を示した断面説明図である。図１１は、本発明に係る紙トレーの製造方法の一つである真空圧空成形法によって紙トレーを製造する工程を示した断面説明図である。

以下図面を参照しながら、本発明に係る紙トレーについて詳細に説明する。図１は、本発明に係る紙トレー１の一実施態様を示した斜視図である。図２は、本発明に係る紙トレー１の他の実施態様を示した斜視図である。図３～５は、本発明に係る紙トレーを構成する積層体の層構成の例を示した断面模式図である。

本発明に係る紙トレー１は、紙１１を主体とする積層体１０を成形して得られる、一つながりの面からなる三次元形状の紙トレーであって、水平なフランジ部３を有し、底面４、および底面４からフランジ部３にかけての屈曲部分、ならびにフランジ部３を含むすべての面に、成形皺が存在しないことを特徴とする紙トレーである。

図１に示した例では、平面状の底面は存在せず、球面状になっている。図２に示した例では、平坦な底面４が存在する。どちらの例でも、一つながりの面からなる三次元形状を持っており、折り目や継ぎ目は存在しない。

本発明に係る紙トレー１に使用する積層体１０の例としては、図１に示した例のように、紙層１１と、内面熱可塑性樹脂層１２を含むことができる。このトレーが紙に浸み込む成分を含む内容物を収容するものである場合には、容器の内面となる内面熱可塑性樹脂層１２は必須である。紙層１１だけでは、内容物が浸み込んでしまうので、容器として用いることができない。また製造方法として、後述する真空成形法や、真空圧空成形法を用いる場合には、空気の抜けを防止するためにも、熱可塑性樹脂層は必要である。

積層体１０の層構成としては、図４に示したように、紙層１１を中心として、容器の内面側に内面熱可塑性樹脂層１２と、容器の外面側に表面熱可塑性樹脂層１３を備えていても良い。このようにすることで、容器の外面の耐水性や耐汚染性を向上することができる。紙層１１の表面に印刷を施す場合には、表面熱可塑性樹脂層１３が印刷面の保護の働きをする。

積層体１０の層構成としては、図５に示したように、内面熱可塑性樹脂層１２と紙層１１の間にさらにガスバリア層１４を設けても良い。ガスバリア層１４を付加することにより、容器に収納した内容物の保存性が高まる。

紙層１１に用いる紙としては、３０ｇ／ｍ^２～７００ｇ／ｍ^２程度の坪量の紙が、適当である。好ましくは、１００ｇ／ｍ^２～４００ｇ／ｍ^２程度である。坪量が３０ｇ／ｍ^２未満であると内面熱可塑性樹脂層１２との貼り合わせ加工が困難となり、７００ｇ／ｍ^２を超える場合には、紙が頑丈になり過ぎてトレー形状に成形するのが困難となる。

紙の種類としては、マニラボール、白ボール等の白板紙や、黄・チップボール、色板紙、段ボール原紙、アート紙、コート紙、カード原紙、クラフト紙、カップ原紙等が使用できる。２枚の紙を熱成形性のある合成樹脂例えばポリエチレン樹脂で貼り合わせた材料を使用することもできる。また製紙工程において、パルプ繊維を縮めることで伸び易くした紙も好適に使用できる。

内面熱可塑性樹脂層１２としては、食品に直接接触するので、食品衛生法に適合する材料を用いることが望ましい。具体的にはポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂等である。

表面熱可塑性樹脂層１３としては、内面熱可塑性樹脂層１２と同様の材料が使用できる。表面熱可塑性樹脂層１３の上または下に印刷加工を施しても良い。下に印刷加工を施した場合には、表面熱可塑性樹脂層１３が、印刷面の保護層ともなる。

ガスバリア層１４としては、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコール共重合体フィルム、ガスバリア性ナイロンフィルム、ガスバリア性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等のガスバリア性フィルムや、ＰＥＴフィルム等にアルミニウム等の金属を蒸着した金属蒸着フィルムや、ＰＥＴフィルムに酸化アルミニウムや酸化珪素等の無機酸化物を蒸着させた無機酸化物蒸着フィルム、あるいは、ポリ塩化ビニリデンコーティング、水溶性樹脂と無機層状化合物を含有する被膜や金属アルコキシドあるいはその加水分解物とイソシアネート化合物を反応させた被膜からなる樹脂層などのガスバリアコーティング層、あるいはアルミニウム箔等の金属箔などを用いることができる。

図６は、本発明に係る紙トレー１の製造方法の一つであるプレス成形法によって紙トレー１を製造する工程のうち、第１工程を示した断面説明図である。図７は、同じく第２工程を示した断面説明図である。図８は、同様に第３工程を、図９は、同様に第４工程を示した断面説明図である。

プレス成形法は、プレス成形機２０の雌金型２１と雄金型２２の間に積層体１０を挟んで成形するものであるが、単純に成形すると皺が入り易い。積層体１０に強いテンションをかけた状態で成形すると皺は改善されるが、予め所定の寸法に断裁されたブランクでは、テンションをかけることができない。

そこで、図７に示したように、第２工程において皺押さえ２３を下降させてフランジ部３となるべき平面部を圧締した上で、図８に示したように第３工程において雌金型２１と雄金型２２を圧着させることにより、皺の発生を防ぐことができる。図９に示した第４工程で雄金型２２と皺押さえ２３を開放することにより、成形が完了した積層体１０（紙トレー１）が得られる。

成形が完了した積層体１０の周縁を所定の形状に断裁することにより、最終製品である
紙トレー１が完成する。

皺押さえ２３は、雄金型２２に付属したものとして設置し、ばね等によって支えるようにしても良いが、雄金型２２とは独立した駆動とし、皺押さえ圧力が独立して設定できるようにするのが理想的である。最適な皺押さえ圧力は、金型の形状や絞りの深さ、皺押さえ面の面状態、積層体の滑り易さ等によって変わってくるので、最適な値に設定できるようにしておくことが望ましい。

図１０は、本発明に係る紙トレー１の製造方法の一つである真空成形法によって紙トレー１を製造する工程を示した断面説明図である。この例では真空成形機３０には、真空成形金型３１と上チャンバー３２、皺押さえ３３が設置されており、真空成形金型３１に設けられた真空吸引路３４から排気できるようになっている。上チャンバー３２には、積層体１０を加熱するためのヒーター３５が設置されている。

真空成形金型３１と皺押さえ３３との間に導入された積層体１０は、皺押さえ３３によって固定された後、ヒーター３５によって加熱されて軟化する。次いで真空吸引路３４から排気することにより、軟化した積層体１０が真空成形金型３１に密着して成形される。

上チャンバー３２は、固定でも良いし、上下動しても良い。上チャンバー３２が上下動可能であれば、皺押さえ３３を用いずに、上チャンバー３２を皺押さえとして使用しても良い。

図１１は、本発明に係る紙トレーの製造方法の一つである真空圧空成形法によって紙トレー１を製造する工程を示した断面説明図である。真空圧空成形機４０は、真空成形金型４１、皺押さえ４３、上チャンバー４２を備えており、真空成形金型４１には真空吸引路４４が、また上チャンバー４２には、圧空供給路４５とヒーター４６が設置されている。

真空成形金型４１と皺押さえ４３の間に供給された積層体１０は、皺押さえ４３によって固定された後、ヒーター４６によって加熱されて軟化する。次いで上チャンバー４２が下降し、密閉した後、真空吸引路４４からの排気と、圧空供給路４５からの圧空を同時に作用させることにより、積層体１０の成形が完了する。この場合も、皺押さえ４３は、上チャンバー４２によって代替しても良い。

上記以外の成形法としては、圧空のみを用いる圧空成形法や、熱板による事前加熱を行う熱板圧空成形法も使用可能であるが、いずれの場合であっても、成形動作を開始する前に、フランジ部を圧締した状態で成形することが重要である。

実施例として、坪量１５０ｇ／ｍ^２、密度０．７８ｇ／ｃｍ^３、厚さ０．２４ｍｍの紙に内面熱可塑性樹脂層として厚さ１８μｍのポリエチレン樹脂をラミネートしたものを積層体として使用した。

図１に示したような円形のトレーを成形できる金型を作成した。紙トレーの寸法は、外径が１９０ｍｍ、フランジ部の内径が１５０ｍｍ、深さが２０ｍｍである。

予めフランジ部をクランプによって圧締した状態でプレス成形することにより、皺なく成形できた容器と、比較例としてクランプ圧を下げて皺が自由に入る状態でプレス成形し、容器凹部からフランジ部まで放射状の微細な皺の入った容器とを比較した。

左右からの押し圧変形強度を測定したところ、実施例の紙トレーでは１Ｎで変形するも
のが、比較例の紙トレーでは、半分程度の強度で変形することが分かった。実施例の紙トレーは、皺が存在しないことで、印刷等加飾性にも優れたものとなった。また皺部分の微細な流路からの毛細管現象による液漏れも抑制することができた。

１・・・紙トレー
３・・・フランジ部
４・・・底面
５・・・側面
１０・・・積層体
１１・・・紙層
１２・・・内面熱可塑性樹脂層
１３・・・表面熱可塑性樹脂層
１４・・・ガスバリア層
２０・・・プレス成形機
２１・・・雌金型
２２・・・雄金型
２３・・・皺押さえ
３０・・・真空成形機
３１・・・真空成形金型
３２・・・上チャンバー
３３・・・皺押さえ
３４・・・真空吸引路
３５・・・ヒーター
４０・・・真空圧空成形機
４１・・・真空成形金型
４２・・・上チャンバー
４３・・・皺押さえ
４４・・・真空吸引路
４５・・・圧空供給路
４６・・・ヒーター

Claims

紙を主体とする積層体を成形して得られる、一つながりの面からなる三次元形状の紙トレーであって、水平なフランジ部を有し、底面、および底面からフランジ部にかけての屈曲部分、ならびにフランジ部を含むすべての面に、成形皺が存在しないことを特徴とする紙トレー。
真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法、熱板圧空成形法、雄雌金型によるプレス成形法のいずれかを用いた紙トレーの製造方法において、成形開始前に、フランジ部を圧締した状態で成形することを特徴とする請求項１に記載の紙トレーの製造方法。