JP2884936B2 - 紙カップおよびその製造方法 - Google Patents

紙カップおよびその製造方法

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  • Laminated Bodies (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプラスチックを積層した
紙カップに関するものである。さらに詳しくは生分解性
を有する紙カップに関する。
【0002】
【従来の技術】図1に示す形状をはじめとする紙カップ
はジュース類、嗜好飲料、清涼飲料、アルコール飲料、
アイスクリーム、冷菓、ヨーグルト等の食品容器とし
て、自動販売機用、店頭飲食用、店頭販売用、あるいは
野外活動やパーティー等での個人用等で多く使用されて
いるが、内容物が液体や液体を凍らせたものであるため
防水性が必要であり、カップの内面6にプラスチック、
一般にはポリエチレンが積層されていたり、あるいはワ
ックスがコーティングされている。
【0003】紙カップは通常再使用されることなく、1
回限りの使用で廃棄されるが、焼却されずに埋め立てら
れたり、ゴミとして自然環境中に散乱したりした場合に
は、ポリエチレンやワックスは分解せずに残ったり、紙
が本来有している生分解性を妨げたりするため、埋立処
理場の寿命短縮や環境汚染の原因となる。
【0004】そこで、紙に積層するプラスチックも生分
解性を有するものにすれば、上記の問題は解決できる。
発明者らもそのような紙カップに使用できる積層体を特
願平3−249106号で提示している。しかし、現
在、多くの生分解性を有するプラスチックが知られてい
るが、何れも従来から使用されているポリエチレンとは
物性が大きくことなり、従来の成形方法では性能的に満
足な紙カップを得ることができない。
【0005】すなわち、紙カップは、図1における側面
1のシール部3は、図2に示す展開図における側面部分
10のシール部12のプラスチック側と、同じく側面部
分10のシール部12´の紙側とのシールになるため、
プラスチックの熱融着だけによる紙とのシールではシー
ル強度が不十分な場合もあり、シールを確実に行うた
め、図5にその断面を示すように、シール部12´の紙
20側に接着のための媒体23(熱融着性の樹脂やラッ
カー等、以下接着剤という)を塗布した後、シール部1
2のプラスチック22とのヒートシールを行っていた。
【0006】しかし、この接着剤23はポリエチレン用
に開発されたものであり、生分解性のプラスチックに使
用した場合には、何れの生分解性のプラスチックにおい
ても十分なシール強度が得られないため、紙カップの使
用時に内容物である液体が漏れる事故が発生し易い。と
ころが、紙カップ成形時に生分解性のプラスチックに使
用できる接着剤は未だ開発されていない。
【0007】また、紙カップの場合、シール部の紙20
およびプラスチック22をホットエアーで加熱溶融した
後、側面1と底面2をそれぞれシール部3、4にて圧着
してシールしているが、接着剤23の効果を高めるた
め、250〜300℃のホットエアーを使用している。
ところが、生分解性のプラスチックの中には加熱分解し
易いものがあり、そのような生分解性のプラスチックで
はホットエアーの温度が高すぎるとシールができても、
プラスチックが分解し、その分解生成物が臭いを発する
ため食品用途への利用が困難である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
問題点に着目してなされたもので、従来の紙カップと性
能が変わらず、かつ臭いの少ない生分解性のプラスチッ
クを用いた紙カップとその製造方法を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、少なくとも紙の片面又は両面にプラスチッ
クを積層した紙からなる紙カップにおいて、紙に積層し
たプラスチックが、生分解性を有する微生物産生ポリエ
ステルまたは脂肪族系ポリエステルを主成分とする生分
解性プラスチックからなり、紙カップの側面のシール方
法が、シール部のプラスチックの一方あるいは両方を2
50℃以下のホットエアーにて加熱溶融後、シール面の
プラスチックと紙またはプラスチックと紙を直接圧着し
て製造されることを特徴とする紙カップを提供するもの
である。
【0010】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明に使用できる生分解性のプラスチックは、紙と同等
もしくはそれ以上の生分解性を有し、さらにヒートシー
ル性を有するとともに、接着剤を用いなくても熱融着法
により使用に耐え得る強度で紙とのシールができる生分
解性のプラスチックである。そのようなプラスチックと
して、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、3−
ヒドロキシ吉草酸等の重合体やそれらの2種以上からな
る共重合体等の微生物産生ポリエステル、あるいはカプ
ロラクトン、乳酸、グリコール酸等の重合体やそれらの
2種以上からなる共重合体等の脂肪族系ポリエステルが
使用できる。
【0011】また、これらの生分解性を有するプラスチ
ック同士の混合体や積層体も使用でき、さらには、これ
らの生分解性を有するプラスチックに重量比で50%以
下であれば非分解性の各種添加剤やポリマー等を添加す
ることも可能である。非分解性の物質を50%以上添加
することは、生分解性が著しく低下したり、加工上の問
題が生じたりするため好ましくない。
【0012】ここで、微生物産生ポリエステルとは、細
菌や酵母等の微生物を培養し、菌体内や培養液中に蓄積
したポリエステル化合物を分離、精製したポリエステル
の総称で微生物由来であることを特徴とし、また、脂肪
族系ポリエステルとは、ポリマーが炭素、水素および酸
素原子のみからなり、かつ芳香族のような環状構造を持
たない化学合成法により作られたポリエステルを意味す
る。すなわち、構造的には同じであっても、その製造方
法の違いにより、微生物産生ポリエステルの場合もあれ
ば、脂肪族系ポリエステルとなる場合もある。
【0013】まず、生分解性のプラスチックと紙との積
層方法は、プラスチックと紙の積層に用いられる通常の
方法でよく、紙へのプラスチックフィルムのラミネーシ
ョン、あるいは紙へのプラスチックの溶融押出コーティ
ング等の方法で積層できるが、接着剤を必要としない溶
融押出コーティングによる特願平3−249106に示
した製造法が使用される。この積層方法により、生分解
性のプラスチックを、紙の片面あるいは両面に積層すれ
ばよい。なお、両面に積層する場合には、両面に用いる
生分解性を有するプラスチックの種類が異なっていても
よい。
【0014】次に、紙カップの成形は、従来の紙カップ
と同様、紙カップ成形機を用いて行うが、従来のものと
は工程を一部変更して行う。以下、その工程を説明す
る。
【0015】図1のような紙カップを成形する場合、ま
ず生分解性のプラスチックと紙との積層体(以下、プラ
スチック積層紙という)を図2に示す展開図の形に打ち
抜く。
【0016】片面にのみ生分解性のプラスチックが積層
する場合には、打ち抜かれた側面部分の積層体10の図
1における側面1のシール部3に対応するシール部12
のプラスチック側および図1における底面2のシール部
4に対応する同じプラスチック積層紙10のシール部1
3、14のプラスチック側をホットエアーにて加熱し、
生分解性のプラスチックを溶融させ、同時に、そのプラ
スチック積層紙10のシール部12、13、14のもう
一方の面である紙側およびシール部12と貼り合わせる
シール部12´の紙側をホットエアーにて加熱する。
【0017】従来は打ち抜き前あるいはホットエアーに
よる加熱の前にシール部10´の紙面に接着剤を塗布
し、その後、ホットエアーによる加熱を行い、続いてそ
のプラスチック積層紙10を円筒状に巻いてシールして
いたが、本発明の方法では接着剤を塗布せずにホットエ
アーによる加熱を行い、続いて、プラスチック積層紙1
0をプラスチック面が内面6となるように円筒状に巻き
込んでシール部10のプラスチックとシール部10´の
紙を直接圧着させてシールする。
【0018】すなわち、紙カップの図1における側面1
のシール部3の断面は図3に示すように図2における側
面となるプラスチック積層紙10のシール部12のプラ
スチック21とシール部12´の紙20が図5に示す従
来のように接着剤23を介することなくシールされる。
【0019】続いて、図2の底面用の積層体11を図7
に断面を示すようにプラスチック面が外側となるように
シール部13´が折り曲げられた状態で、既に側面がシ
ールされ円筒状になっているプラスチック積層紙10に
その底面とのシール部13と底面のプラスチック積層紙
11のシール部13´が接するように挿入し、円筒状の
プラスチック積層紙10の最下部14を内側に折り曲
げ、プラスチック積層紙10のシール部13、14でプ
ラスチック積層紙11のシール部14´を挟み込む形で
圧着してシールする。また、側面のプラスチック積層紙
10を円筒状に巻くときに、図7に示す状態の底面のプ
ラスチック積層紙11に両者のシール部13、13´が
重なるようにして巻き付け、続いて側面および底面のシ
ールを行う方法でもよい。
【0020】ここで底面のシールは図6に断面を示すよ
うに、側面の積層体10のシール部14と底面の積層体
11のシール部13´のシールは、プラスチック21と
紙20とのシールになるが、側面の積層体10のシール
部13と底面の積層体11のシール部13´とのシール
はプラスチック21同士のシールとなり、プラスチック
がヒートシール性を有していれば十分なヒートシール強
度が得られるため、シール部14とシール部13´との
シールについては特に注意を必要せず、疑似接着程度で
よいため、従来法においても、この部分には接着剤は使
用していない。最後に側面1の上部のカール部を従来の
方法で成形して紙カップが完成する。
【0021】さらに本発明に用いる生分解性のプラスチ
ック21の中で微生物産生ポリエステルは他のプラスチ
ックと異なり200℃以上の温度で熱分解が始まり、分
解の程度が大きいとシールは可能であっても異臭を発生
するため、微生物産生ポリエステルを用いる場合には、
その異臭の発生を防止するために、成形時に微生物産生
ポリエステルを溶融させるためのホットエアーの温度を
250℃以下、好ましくは230℃以下にする。また、
同様の理由から、紙側のホットエアーの温度も280℃
以下、好ましくは250℃以下にする。また、脂肪族系
ポリエステルの場合も、微生物産生ポリエステルよりも
融点が低いため、微生物産生ポリエステルの場合と同じ
温度条件で十分に成形できる。
【0022】また、両面に生分解性のプラスチックを積
層した紙を使用すれば、側面1のシール部3は図4に示
すようにプラスチック21同士のシールとなり、プラス
チック21がヒートシール性を有しているので、従来の
ように接着剤23を用いなくても十分なシール強度が得
られる。この場合の紙カップの成形方法は、どちらか片
面を紙側とみなして前述の成形方法と同じ方法で行えば
よい。ただし、ホットエアーによる前述の紙側の加熱は
行っても行わなくてもよいが、成形後、紙カップを重ね
たときのブロッキングを防止するため、側面の積層体1
0のシール部12´の紙側に相当する面(紙カップの表
側7になる面)を除いて行わない方がよい。さらに、こ
の場合のホットエアーの温度は、微生物産生ポリエステ
ルを使用する場合には、前述の理由から全て250℃以
下、好ましくは230℃以下にする必要がある。
【0023】
【作用】以上に示したように、本発明の紙カップの製造
方法により、ヒートシール性を有し、かつ紙とも熱溶融
法により接着剤を用いずにシールできる生分解性のプラ
スチックを用い、本発明の方法で成形することにより、
従来の紙カップと性能的に変わらない生分解性の紙カッ
プを得ることができる。さらに、シール用のホットエア
ーの温度をそのプラスチックが熱分解による異臭を発生
しない程度に下げることにより、異臭のない生分解性の
紙カップを得ることができる。
【0024】
【実施例】
<実施例1>巻取りの板紙(ノーコートアイボリー、2
20g/m2 )の片面に、生分解性を有する微生物産生
ポリエステルとして、3−ヒドロキ酪酸・3−ヒドロキ
シ吉草酸共重合体(以下P(3HB-3HV)と示す)(英国IC
I社製:「バイオポール」、(ヒドロキシ吉草酸含有率
10%))をTダイ溶融押出法にて30μmの厚みに積
層したプラスチック積層紙を用いて、紙カップ成形機
(PMC機)にて、図1に示した形状の紙カップを、接
着剤を用いずに前述の方法にて成形した。
【0025】得られた紙カップに液漏れチェック液を満
たし、シールの状態を判定するとともに、臭いについて
も官能的に評価した。また、接着剤(東ソー(株)製:
トヨバイン210K)を用いて従来法による成形も行っ
た。それらの成形条件と評価結果を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】接着剤を用いずに250℃以下のホットエ
アーで成形したものは、液漏れ、臭いともに問題はなか
ったが、250℃以上になると異臭の発生が認められ、
問題となる場合があった。また、接着剤を用いた従来法
では、臭いに関しては、接着剤を用いない場合と同様で
あったが、液漏れについては、低温ほど多く発生した。
【0028】<実施例2>実施例1のP(3HB-3HV)の代わ
りに、生分解性を有する脂肪族系ポリエステルとして、
ポリカプロラクトン(米国ユニオンカーバイドケミカル
アンドプラスチック社製:「トーンP−787」)を3
0μmの厚さで積層した積層体を用いて同様の評価を行
った。その加工条件と評価結果を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】本実施例では臭いについては全く問題はな
かったが、液漏れについては実施例1と同様の結果が得
られた。
【0031】<実施例3>実施例1に用いた積層体のP
(3HB-3HV)側にさらに実施例2で用いたポリカプロラク
トンを15μmの厚みで積層した積層体を用いて実施例
2と同様の条件で成形し、同様の評価を行った。
【0032】液漏れに関しては実施例2と同じ傾向であ
り、接着剤を使用しない場合には問題なかったが、臭い
については表2のNo.1と4のみが良好であった。
【0033】<実施例4>実施例1で用いた積層体の、
P(3HB-3HV)を積層していない面(紙側)に、同じくP(3H
B-3HV)を30μm積層した積層体、およびポリ−3−ヒ
ドロキシ吉草酸(ICI社製)を30μm積層した積層
体を用い、実施例1の表1に示したNo.1〜7の条件
でそれぞれ成形を行い、評価した。結果は、実施例1の
場合と全く同じであった。
【0034】<実施例5>実施例1で用いた積層体のP
(3HB-3HV)を積層していない面(紙側)にP(3HB-3HV)と
実施例4で用いたポリ−3−ヒドロキ吉草酸を1:1の
比率で混合した混合体を30μm積層した積層体を用
い、実施例1の表1に示したNo.1〜7の条件でそれ
ぞれ成形を行い、評価した。結果は、実施例1の場合と
全く同じであった。
【0035】<生分解性試験>実施例1から5で成形し
た紙カップを畑土壌中に3カ月間埋設し、その生分解性
を確認した。全ての紙カップが3カ月後には、紙はかな
り残存しているが、プラスチックはシール部を除いて完
全に消失しており、本発明の紙カップが生分解性を有す
ることが確認できた。
【0036】
【発明の効果】本発明の紙カップは、生分解性を有する
プラスチックを紙に積層したプラスチック積層紙を用い
ているため、プラスチックを積層することにより紙が本
来有している生分解性を失うことなく、製品である紙カ
ップ全体が生分解性であるという特徴を有している。
【0037】さらに、成形方法に関して、従来の成形方
法では、生分解性のプラスチックを用いた場合、成形は
できても紙カップとしての十分な性能は得られなかっ
た。しかし、本発明の紙カップの成形方法、即ち、従来
法で使用されている接着剤を使用せず、紙とプラスチッ
ク、あるいはプラスチック同士を直接接着させる成形方
法では、紙カップとして満足のいく性能が得られ、従来
の非生分解性の紙カップと性能的に遜色のない紙カップ
を得ることができる。
【0038】本発明に使用できる生分解性のプラスチッ
クは限定されているが、その中の一部の生分解性プラス
チックは、200℃以上の温度で熱分解が始まり、温度
が高くなると異臭を発生する欠点を有するが、本発明の
成形方法では、加熱用のホットエアーの温度を異臭が発
生する温度よりも低い温度にすることで、異臭のない紙
カップを得ることができ、今まで臭いの点で使用が困難
であった生分解性のプラスチックも使用できる。
【0039】なお、紙カップの性能あるいは成形性をさ
らに向上させるため、使用する生分解性のプラスチック
の物性改善を目的として、その生分解性のプラスチック
に非分解性の添加剤やポリマーを、その生分解性のプラ
スチックの生分解性およびヒートシール性を低下させな
い程度に添加することも可能である。
【0040】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の紙カップの一実施例を示す斜視図であ
る。
【図2】図1の展開図である。
【図3】本発明の紙カップの一実施例を示す側面のシー
ル部(図1のA−A´)の断面図である。
【図4】本発明の紙カップの一実施例を示す側面のシー
ル部(図1のA−A´)の断面図である。
【図5】従来技術の紙カップを示す側面のシール部(図
1のA−A´)の断面図である。
【図6】本発明の一実施例および従来技術の紙カップを
示す底面のシール部(図1のB−B´)の断面図であ
る。
【図7】本発明の一実施例および従来技術の紙カップを
示す底面の積層体の成形時の断面図である。
【符号の説明】
1…側面 2…底面 3…側面シール部 4…底面シール部 5…トップカール 6…内面 7…外面 10…側面用プラスチック積層紙 11…底面用プラスチック積層紙 12、12´…側面シール部 13、13´…底面シール部 14…底部折り返し部 20…紙 21…生分解性プラスチック 22…ポリエチレン 23…接着剤
フロントページの続き (72)発明者 吉川 素子 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 審査官 関 信之 (56)参考文献 特開 昭57−63240(JP,A) 特開 平4−136066(JP,A) 特開 平4−136067(JP,A) 特開 昭59−218116(JP,A) 特開 平4−311451(JP,A) 特開 平6−32386(JP,A) 特開 平6−135457(JP,A) 特開 平6−64111(JP,A) 特開 平6−49235(JP,A) 特開 平5−245996(JP,A) 特公 昭42−18812(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A47G 19/22 B32B 27/10 B65D 3/00 B65D 3/22 B65D 8/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも紙の片面又は両面にプラスチッ
    クを積層した紙からなる紙カップにおいて、紙に積層し
    たプラスチックが、生分解性を有する微生物産生ポリエ
    ステルまたは脂肪族系ポリエステルを主成分とする生分
    解性プラスチックからなり、カップ側面のシール部に接
    着のための媒体を用いないで、シールしたことを特徴と
    する紙カップ。
  2. 【請求項2】紙の片面に生分解性を有する微生物産生ポ
    リエステルまたは脂肪族系ポリエステルを主成分とする
    生分解性プラスチックを積層した紙からなる紙カップの
    製造方法であって、紙カップの側面のシール方法が、シ
    ール部のプラスチックを250℃以下のホットエアーに
    て加熱溶融後、そのプラスチックと一方のシール部であ
    る展開面における他端の紙面とを直接圧着し、接着のた
    めの媒体を用いないでシールすることを特徴とする紙カ
    ップの製造方法。
  3. 【請求項3】紙の両面に生分解性を有する微生物産生ポ
    リエステルまたは脂肪族系ポリエステルを主成分とする
    生分解性プラスチックを積層した紙カップであって、紙
    カップの側面のシール方法が、シール部のプラスチック
    の一方あるいは両方を250℃以下のホットエアーにて
    加熱溶融後、シール面のプラスチック同士を直接圧着
    し、接着のための媒体を用いないでシールすることを特
    徴とする紙カップの製造方法。
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