JP3973706B2 - プラスチックリング付き紙カップ - Google Patents
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- B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、予め成形された紙カップを金型内に収容して口元用のフランジ部を有するプラスチックリング及び、シール部端面被覆部を射出成形により一体化した紙カップに関するもので、特にプラスチックリングやシール部端面被覆部を形成するプラスチックが紙カップの外表面にはみ出ないようにした、プラスチックリング付き紙カップである。
【0002】
【従来の技術】
従来ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を片面もしくは両面に被覆した積層紙を用いて紙カップを成形し、この紙カップの口元のシール性を向上させるためにフランジ部を有するプラスチックリングを一体化したものが公知である。紙カップの上端に段差が生じるのは避けられないことであるが、こうしてプラスチックリングを一体化することによって平坦なフランジ部を得ることができ、蓋材に対するシール性が向上するのである。そしてこのプラスチックリングを一体化するための方法としては、超音波溶着するもの(特公平1−17929号)、プラスチックリングを成形する金型内に紙カップを収容してインサートインジェクション成形するもの(特開昭58−29618合)等が知られている。
【0003】
ところで前者においては紙カップを製造する工程、プラスチックリングを成形する工程、の他に両者を溶着させる工程が必要であって工程数が多いためコスト高になるという問題がある。
【0004】
次に後者の場合について図7を用いて説明する。プラスチックリングは紙カップの上端外周に広がるフランジ部と、紙カップの上端内周に嵌入される固定部と、両者を連結する連結部とからなるものであり、金型のフランジ部を形成する側あるいは固定部を形成する側のいずれかにゲートを設け、このゲートからプラスチックを注入して成形される(ここでは図7に84で示す位置、すなわちフランジ部を形成する側にゲートを設けて説明する)。
プラスチックリングを成形する金型は図7に示すように固定側のコア81と、キャビティ85と、ストリッパープレート83とから構成される。コア81には固定部を形成する凹部75bが形成され、キャビティ85にはフランジ部を形成する凹部75aと、連結部を形成する凹部75cと、紙カップ71を固定する凹部が形成されると共に、凹部75aの外側端に至るゲート84が設けられている。この金型内に予め紙カップ71を固定した状態で、ゲート84からプラスチックが注入されると、プラスチックはフランジ部を成形する凹部75aを通過し、連結部を形成する凹部75cを通るときに、その幅が狭まっているために流れが滞り、プラスチックの射出圧によって紙カップ71の上端部が図7に点線で示すように内側に倒れてしまい、紙カップ71が倒れることによって生じた隙間にプラスチックが流れ込むこととなるので、紙カップ71の外周にプラスチック80がはみ出し、美観を損なうという問題があった。しかし際限なくプラスチックリングの連結部を高く形成するとコストが高くなるし、紙カップにバリア性が付与されている場合には、プラスチックリング(連結部)にバリア性がないため紙カップ全体のバリア性を低下させてしまうという問題が生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プラスチックリングを射出成形すると同時に紙カップに一体化したプラスチックリング付き紙カップにおいて、プラスチックリングを成形するプラスチックが紙カップの外周にはみ出すのを防いで美観を損なう恐れがなく、しかも紙カップがバリア性を有する場合にそのバリア性を損なう恐れのないプラスチックリング付き紙カップを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、予め成形された扇形の胴部の下端の底板により形成された底部から該胴部の上端の口部に向かって拡径する円筒状の紙カップを金型内に収容し、ゲートから射出されるプラスチックにより成形される前記紙カップの口部を覆うプラスチックリングと、該紙カップの胴部を形成する際に扇形の胴部が重なり合う胴部シール部の端部を覆うシール部端面保護壁とを一体化させて形成したプラスチックリング付き紙カップであって、
前記プラスチックリングが、キャビティのフランジ部を形成する凹部により成形される紙カップ口部のフランジ部と、該フランジ部より下方にあってコアの固定部を形成する凹部により成形される紙カップ口部の内周面に密接嵌入する固定部と、前記フランジ部と固定部とをその中間にあって連結し且つ該キャビティ面と前記フランジ部を形成する凹部よりも低いキャビティ面に接して配置した胴部上端の紙カップ厚みとにより構成される連結部を形成する凹部により成形される紙カップ胴部の上端面を覆う連結部とを有し、前記連結部の高さが前記フランジ部下端から前記固定部下端に至る高さの1/2以下の高さであることを特徴とするプラスチックリング付き紙カップを提供するものである。
そして前記紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう上端を切断されている場合には、前記プラスチックリングの連結部の高さが紙カップの厚み以上であることが好ましい。
また前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも1層含む積層体であることが好ましい。
バリア性を有する材料としては、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、酸化珪素や酸化アルミニウム等の無機化合物蒸着フィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合
体等からなるガスバリア性フィルム等の中から任意に選択できる。
【0007】
【作用】
本発明によれば、プラスチックリングがフランジ部と、紙カップの内周面に嵌入する固定部と、フランジ部と固定部とを連結する連結部とを有し、連結部の高さが、前記フランジ下端から前記固定部下端に至る高さの1/2以下の高さで設けられていることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。
【0008】
そして紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう上端を切断されている場合には、プラスチックリングの連結部の高さが紙カップの厚み以上であることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。
【0009】
更に前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも1層含む積層体である場合において、プラスチックリングがフランジ部と、紙カップの内周面に嵌入する固定部と、フランジ部と固定部とを連結する連結部とを有し、連結部の高さが、前記フランジ下端から前記固定部下端に至る高さの1/2以下の高さで設けられていることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。しかも連結部の高さがフランジ下端から固定部下端に至る高さの1/2以下の高さであって低く形成されているため、バリア性のない連結部の影響を最小限に抑えて紙カップ全体のバリア性を保持できる。
【0010】
そして前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも1層含む積層体である場合において、紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう上端を切断されている場合には、プラスチックリングの連結部の高さが紙カップの厚み以上であることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。しかも連結部の高さが紙カップの厚み以上であって低く形成されているため、バリア性のない連結部の影響を最小限に抑えて紙カップ全体のバリア性を保持できる。
【0011】
【実施例】
以下、本発明を図1乃至図6を用いて詳細に説明する。紙カップとしては、外側から順に低密度ポリエチレン20μm/300g/m2 の厚紙/アルミニウム箔6μm/ポリエチレンテレフタレート12μm/低密度ポリエチレン50μmからなる積層体(総厚0.4mm)を材料として、ガスバリア性を有する紙カップを作成した。
【0012】
紙カップ1は扇形の胴部と円形の底板とからなり、図3に示すように底部2から口部3に向かって次第に拡径する円筒状のカップである。紙カップ1は図4及び図2に示すように、底部2の底板2aの周縁の下方に折り返された部分2bを胴部4の下端4aが巻き込むようにして底部2が塞がれている。よって均一な高さ寸法をもって設計された胴部4を用いても、底板2aの方に引っ張られる度合いが均一とならないので胴部4の上端面4bは不揃いになっており、特にシール部分4cにおいてズレが顕著である。そしてこの上端面4bはカールしない状態で完成された(図3参照)。
【0013】
次いで、射出成形金型内に紙カップを固定し、型締め後、下記条件にて密度が0.958、メルトインデックスが20(共にJIS K6760による測定)の高密度ポリエチレンを射出し、満注容量が265mlのプラスチックリング付き紙カップを製造した。
樹脂温度:200°C
金型温度: 40°C
冷却時間:5.0sec
【0014】
図5に示すように、プラスチックリングを成形する金型は固定側のコア11と、キャビティ15と、ストリッパープレート13とから構成される。コア11には固定部を形成する凹部5bが形成され、キャビティ15にはフランジ部を形成する凹部5aと、連結部を形成する凹部5cと、紙カップ1を固定する凹部が形成されると共に、凹部5aの外側端に至るゲート14が設けられている。そして凹部5cの高さを距離Sとして設定し、凹部5aよりも距離Sの分だけ下方の位置に紙カップ1の上端が固定されるようにした。凹部5cの高さすなわち距離Sは、フランジ部下端から固定部下端までを形成する部分の高さL=5.2mmに対して2.0mmとした。凹部5aの高さは1.0mmである。
【0015】
成形時には、キャビティ15に形成された凹部に予め紙カップ1が固定されており、ゲート14からプラスチックが注入されると、フランジ部を成形する凹部5aを通過し、連結部を形成する凹部5cを通るときにその幅が広がっているので、凹部5cに滞ることなくスムーズに凹部5bに流れ込んだ。
【0016】
成形されたプラスチックリング付き紙カップは、図1及び図2に示すように、紙カップの口部にこれを保護するプラスチックリング5が一体化されている。このプラスチックリング5はフランジ部5a’と固定部5b’と両者を連結する連結部5c’とからなり、紙カップに対しては、固定部5b’が紙カップ1の上方内周面に密接に嵌入し、連結部5c’が紙カップの(胴部4の)上端面4bを覆い、連結部5c’の上端から外方にフランジ部5a’が形成されている(図6参照)。連結部5c’の高さS’は、前述した成形金型内に設定された距離Sと等しく、すなわち2.0mmであった。このときフランジ部5a’下端から固定部5b’下端までの高さL’は5.2mmであった。またフランジ部5a’の高さは1.0mmであった。
【0017】
そして固定部5b’の一端から紙カップ1の胴部4のシール部を被覆するシール部端面保護壁6が1本形成されている。このシール部端面保護壁6の下端にはスタッキング防止用リブ7が紙カップ内方に突出する形で形成されている。このスタッキング防止用リブ7は、完成したプラスチックリング付き紙カップ同士を積み重ねる際に、きつく嵌まって分離しにくくなるのを防ぐものである。本実施例のプラスチックリング付き紙カップの外観を観察したところ、シール部周辺4cやフランジ部5a’の下方にプラスチックがはみだすことなく、きれいに形成されていた。また、プラスチックリングの連結部5c’の高さが2.0mmと低いので、連結部5c’から容器内のガスが透過するのを最小限に抑えることができ、紙カップ全体のガスバリア性を損なうことなく、プラスチックリング成形上の問題点を回避することができたという利点がある。
【0018】
なお、本実施例では紙カップの上端面が不揃いな状態でプラスチックリングを一体化したため、上記距離Sを設定するにあたり、誤差を吸収する大きな数値を適用した。すなわち、紙カップの全高の不揃いの誤差によって金型内に収容する際の奥行き方向に生じる誤差が約1mm、また紙カップの特にシール部周辺に生じる全高の誤差が約1.6mm、それぞれ生じるためである。従ってこれらの誤差が存在しないような紙カップを使用する場合には、距離Sをもっと小さく設定することができる。
【0019】
すなわち、紙カップの底部及び胴部をシールした後に、紙カップの下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう紙カップの胴部の上端を切断して全高を均一に形成した紙カップを使用する場合である。このような場合には、距離Sは紙カップの材料である積層体の厚さ(0.4mm)以上の厚さに設定することで、十分に本実施例と同様の効果を発揮することができる。更には、第1実施例よりも距離Sが低くなったので、より一層紙カップ全体のガスバリア性を保持できるという利点が生じる。
【0020】
なお、通常の紙カップ成形機によって形成される紙カップと同様に、紙カップの底部及び胴部をシールした後に上端面にカール部を形成し、しかる後カール部を切断して全高を均一に形成した紙カップを使用する場合にも、距離Sを紙カップの材料である積層体の厚さ(0.4mm)以上の厚さに設定することによって、上記カール部を形成せずに全高を均一に形成した場合と同様の効果を発揮することができる。この場合従来の紙カップ成形機を用いることができるので設備費の節約が期待できる。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、紙カップの口部を被覆するプラスチックリングを射出成形すると同時に紙カップに一体化したプラスチックリング付き紙カップにおいて、口部のプラスチックリングを成形するプラスチックが紙カップの外周にはみ出すことがなく、美観のよいプラスチックリング付き紙カップを得ることができる。
そして、紙カップがバリア性を有する材料を少なくとも1層含む積層体である場合には、紙カップのバリア性を損なうことなくして、プラスチックリングを成形するプラスチックが紙カップの外周にはみ出すことがなく美観のよいプラスチックリング付き紙カップを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す、プラスチックリング付き紙カップの斜視図である。
【図2】図1の実施例の縦断面図である。
【図3】本発明の一実施例を示す紙カップの斜視図である。
【図4】図3の紙カップの要部縦断面図である。
【図5】射出成形金型の一実施例を示す説明図である。
【図6】図1の実施例の要部縦断面図である。
【図7】従来例の射出成形金型を示す説明図である。
【符号の説明】
1…紙カップ
2…底部
2a…底板
2b…折り返された部分
3…口部
4…胴部
4a…下端
4b…上端面
5…プラスチックリング
5a…フランジ部を成形する凹部
5b…固定部を成形する凹部
5c…連結部を成形する凹部
5a’…フランジ部
5b’…固定部
5c’…連結部
6…シール部端面保護壁
11…コア
13…ストリッパープレート
14…ゲート
15…キャビティ
Claims (3)
- 予め成形された扇形の胴部の下端の底板により形成された底部から該胴部の上端の口部に向かって拡径する円筒状の紙カップを金型内に収容し、ゲートから射出されるプラスチックにより成形される前記紙カップの口部を覆うプラスチックリングと、該紙カップの胴部を形成する際に扇形の胴部が重なり合う胴部シール部の端部を覆うシール部端面保護壁とを一体化させて形成したプラスチックリング付き紙カップであって、
前記プラスチックリングが、キャビティのフランジ部を形成する凹部により成形される紙カップ口部のフランジ部と、該フランジ部より下方にあってコアの固定部を形成する凹部により成形される紙カップ口部の内周面に密接嵌入する固定部と、前記フランジ部と固定部とをその中間にあって連結し且つ該キャビティ面と前記フランジ部を形成する凹部よりも低いキャビティ面に接して配置した胴部上端の紙カップ厚みとにより構成される連結部を形成する凹部により成形される紙カップ胴部の上端面を覆う連結部とを有し、前記連結部の高さが前記フランジ部下端から前記固定部下端に至る高さの1/2以下の高さであることを特徴とするプラスチックリング付き紙カップ。 - 前記紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるように上端を切断されており、前記プラスチックリングの連結部の高さが前記紙カップの厚み以上であることを特徴とする請求項1記載のプラスチックリング付き紙カップ。
- 前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも1層含む積層体であることを特徴とする請求項1又は2記載のプラスチックリング
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