JP4327634B2

JP4327634B2 - 成形容器

Info

Publication number: JP4327634B2
Application number: JP2004089020A
Authority: JP
Inventors: 千秋薮; 邦裕並木; 誠司岡部; 淳渡邉
Original assignee: Tokan Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokan Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP2005271971A

Description

本発明は、成形容器、特に切断端面が外部に露出する紙製成形容器又は段ボ−ル材からなる成形容器に関する。

従来、紙材、あるいは合成樹脂をラミネート又はコーティングした紙材からなる一枚のブランクから絞り成形したトレー状、カップ状等の紙製成形容器は、安価に製造でき、且つ自然に優しいという利点があり、広く流通してきている。これらの紙製成形容器の場合、紙材の切断端面が外部に露出していると、該切断端面から微細な紙粉が発生し、内容物に混入するおそれがあり、またそこから水分を吸収して成形容器を劣化させるおそれがある。
そのため、紙コップ等の紙製成形容器の場合、一般に端面をカール加工して、切断端縁がカールの内側に位置して直接端縁が外部に露出しないようにしている。

１枚のブランクから絞り成形加工された紙製成形容器において、そのような問題点を解決する方法として、端部をカール加工する上記以外の方法は見出せないが、２ブランクから形成された通常の紙コップにおいて、紙コップを射出成形金型内に設置して容器本体の頂部に射出成形によりプラスチックリングを形成して、紙の端面を保護すると共に蓋材をヒートシールできるようにしたプラスチックリング付き紙容器が提案されている（特許文献１参照）。
特開平８−２０７１７５号公報

上記のように端部をカール加工することによって紙粉発生は防止可能であるが、絞り成形容器の場合、紙厚が厚いためカールし難いこと、あるいは蓋材をシールするためのフランジを確保するために、切断端縁が外部に露出せざるをえない場合が多く、上記問題点が発生している。また、段ボール紙又はプラスチック段ボールシートでトレー等の容器を成形した場合、端面が露出していると上記問題と共に中芯のコルゲート部に外部からゴミ等の異物が侵入するおそれがある。そのような問題点の解決のために、上記提案のようにプラスチックリングを射出成形により形成することは、装置が複雑になり製造コストが嵩むなどの問題点がある。

本発明は、上記実情に鑑み創案されたものであって、成形容器において端部をカール加工しなくても、切断端縁が直接外部に露出せずに、切断端縁からの紙粉の発生や水分の浸透あるいは段ボール材による成形容器ではコルゲート部への異物の浸入を防止でき、衛生性と耐久性に優れ、且つ蓋材のヒートシール性を向上することができる成形容器を提供することを目的とする。

前記目的を達成する本発明の成形容器は、紙を主材とする容器成形材又は段ボール材からなる容器成形材から絞り成形され、切断端縁が外部に露出している円形又は非円形のトレー状又はカップ状の成形容器において、該成形容器の切断端面全周に、溶融合成樹脂又はコート液からなる端面被覆材を塗工して、切断端面被覆層を形成してなり、前記切断端面がフランジ端面であり、該フランジ端面に続くフランジ端部近傍上面に塗工される端面被覆材量がフランジ端部近傍下面に塗工される端面被覆材量より多くなっていることを特徴とするものである。フランジを有する成形容器の場合、切断端面となるフランジ端面に続くフランジ端部近傍上面に塗工される端面被覆材量を、フランジ端部近傍下面に塗工される端面被覆材量より多くすることによって、より一層蓋材のフランジへのヒートシール性を向上させることができ望ましい。端面被覆材は、ヒートシール性を有する熱可塑性樹脂からなる溶融合成樹脂、または水溶性高分子、有機溶剤可溶性高分子、水ガラス等から選ばれるコート材を含むコート液が好適に採用できる。

本発明の成形容器は、上記のように合成樹脂等からなる端面被覆材で切断端面を被覆してあるので、端部をカール加工しない紙製成形容器であっても、切断端面から紙粉が発生することがなく、また切断端面から水分を吸収することもなく、衛生性・保存性に優れた紙製成形容器が得られる。また、段ボール材による成形容器ではコルゲート部への異物の浸入を防止でき、衛生性と耐久性を向上させることができる。また、フランジを有する成形容器のフランジ端部近傍上面に塗工する合成樹脂量を増大させることができ、蓋材のヒートシール性を向上させ、紙製成形容器の用途を拡大することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を基に詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る切断端縁が処理された成形容器の一例を示している。本実施形態では、例えばポリエチレンフイルム等をラミネートした紙を主材とする容器成形材を絞り成形又はしごき絞り成形方法で成形した平面四角形の成形容器の場合を示しているが、成形容器１は、平面形状が円形又は非円形等その形状は限定されず、また、材質も紙材を主体とするものであればよく、紙材の片面又は両面に合成樹脂またはその他のコート材をラミネートまたはコーティングしたもの、あるいは紙材にそれらを含浸させたものなど、特にその材質は限定されない。本実施形態の紙製成形容器１は、その上端部にはフランジ２が形成され、該フランジの端縁が、全周に亘って溶融合成樹脂又はコート液等の端面被覆材が塗工されて端面処理され、合成樹脂の端面被覆層３によって覆われている。したがって、フランジ端縁に紙材が直接露出することがないので、紙粉の発生や、水分の吸収を確実に防止することができる。また、フランジの上面の樹脂量を増やすことができるので、シール性も向上し、蓋材を確実に密封シールすることができ、紙製成形容器の用途を拡大することができる。

前記端面被覆層を形成する端面被覆材としては、ヒートシール性を有するポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系生分解性樹脂等の熱可塑性樹脂が採用でき、それを溶融状態で塗工ノズルにより形を整えながら塗工するのが望ましいがそれに限るものでない。また、他の端面被覆材として、例えば、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子、有機溶剤可溶性高分子、又は水ガラス等の溶液からなるコート液を採用することも可能である。そして、これらの端面被覆材で形成された端面被覆層は、膜厚５μｍ以上が望ましく、それ以下では被覆効果が少ない。被覆層は、フランジの切断端縁のみを被覆すれば目的は達成されるが、切断端面のみならずフランジの端縁部付近の上面及び下面も被覆するのが、被覆層を安定して確実に形成する上で望ましい。そして、フランジ端縁部近傍上面全周に一様にヒートシール性合成樹脂被覆層を形成することによって、蓋材のヒートシール性を向上させ、より密封性に優れた紙製成形容器を得ることができる。この効果をより高めるためには、フランジ端縁部の近傍上面に塗工される樹脂量を下面に塗工される樹脂量よりも多くなるように塗工することが望ましく、例えば、フランジ下面の膜厚を３０μｍ〜１００μｍとし、上面を５０μｍ以上とする。また、被覆樹脂層の幅は、フランジ端面より約０．０３〜１ｍｍの範囲が望ましい。

上記端面被覆材のフランジ端縁への塗工は、溶融合成樹脂等比較的粘性の高い端面被覆材の場合は、塗工ノズルが望ましく、コート液等比較的粘性の低い端面被覆材の場合は、スポンジによるロールコーティング方法が望ましい。

次に、平面四角状の成形容器のフランジ端縁に塗工ノズルにより溶融樹脂を塗工する場合の実施形態について説明する。
容器のフランジ形状が非円形である場合、フランジ形状に合わせて正確に塗工ノズルを追従させるのが困難で、フランジ端面部に均一に且つ自動的に端面被覆材を塗工するのは
容易でないが、本実施形態では、図２に示すように、容器１を回転させ、塗工ノズル２２をフランジ端面の回転半径の変化に応じて容器中心方向に対して自動的に前後させ、容器のフランジ端縁と塗工ノズルの距離を一定に保つことにより、丸形容器のみならず角形や楕円形状等の異形状の容器であっても、簡単に均一な塗工ができるようにした。

そのためのフランジ端面処理装置の一実施形態を図３及び図４に示す。
図において、１０は図示しないモータにより回転駆動されるモデルカムであり、その裏面には、容器のフランジ端面形状と同一形状の無端状カム溝１１が形成されている。該モデルカム１０は、成形容器の形に応じてそれぞれ専用のカム溝が形成されている複数のモデルカムを備え、容器の形状に応じて交換可能に設定されている。該モデルカムのカム溝１１に後述するスライダー１５に設けられたカムホロワが嵌合している。モデルカム１０の上面には同心的に該モデルカムと一体に回転するチャック１２が設けられている。該チャック１２は成形容器の形状に応じて容器胴部が嵌合する凹部が形成され、成形容器１が嵌合した状態で成形容器のフランジ２がチャック外周部から突出するようにその外形が形成されており、成形容器の形状に応じて専用のチャックが形成され、加工する成形容器に応じて交換可能に設けられている。したがって、モデルカム１０とチャック１２を容器の形状ごとに一体に形成しておくと、端面処理する容器の形状に応じて一度に取り替えることができるので、型替えが容易である。

１３はチャックの凹部に嵌合した容器の内部に嵌合して容器を押える容器押えであり、シリンダ装置等の適宜の上下駆動手段で上下駆動されるロッド１４の下端に設けられている。ロッド１４は、モデルカムと同心的に一体に回転するように設けられ、チャック内に嵌合した成形容器をチャック１２と容器押え１３とで所定圧力で押えて、容器がチャック内で動くことなくモデルカムと一体に回転するように容器押え１３を支持するものであり、カム駆動軸とモータで同期回転駆動するようにしてもよく、回転自在に軸受してチャックと容器押え圧力でチャックと一体に回転するようにしてもよい。

前記スライダー１５は、モデルカム１０の外部近傍から外側に延びるリニアガイド１６上に適宜のガイド部材１７によって摺動自在に設けられ、その先端部にモデルカム１０のカム溝１１に嵌合するカムホロワ１８が設けられている。したがって、スライダー１５は、モデルカム１０の回転に応じて、カム作用により、リニアガイド１６に沿って図において左右動する。スライダー１５の上面には適宜のブラケット１９を介して、図において左右動するエアシリンダ２０が支持されている。該エアシリンダ２０の可動部には塗工ノズル支持部材２１が取り付けれ、塗工ノズル２２が支持されている。

塗工ノズル２２は、図２に示すように、溶融樹脂又はコート液の流路２３の先端部がノズル孔２４を介して拡開して容器フランジが通過する塗工空間２５となっており、該塗工空間２５は図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転する容器のフランジが通過できるように、水平方向にスリット状に形成され、その先端部はフランジが嵌入できる程度に絞まり、且つ最先端がフランジが嵌合しやすいようにテーパ状に拡開したフランジ誘導部２６となっている。塗工空間２５は、塗工する溶融樹脂の厚みと幅を規定する端面被覆層の成形型の役割を果たす。一方、塗工ノズルの基端部は、溶融樹脂又はコート液を押出すアプリケーターに連通する供給パイプ２７が接続され、塗工ノズルに溶融樹脂又はコート液が供給される。

本実施形態の成形容器の切断端面処理装置は、以上のように構成され、作業開始時には、容器チャック１２は上昇位置にあり、且つ塗工ノズル２２は、エアシリンダ２０により容器チャック１２から離れた後退位置にある。この状態で前工程で成形された成形容器が、図示しない自動供給装置又は手動により容器チャック１２に供給されると、ロッド１４が駆動手段（図示してない）により下降して容器押え１３が容器チャック内の容器の底壁上面に嵌合して、容器チャックとで容器を押えて保持する。その状態で容器のフランジ２の切断端面は容器チャックの外周部から外方に突出した状態にある。この状態でエアシリンダ２０を作動させて、塗工ノズル２２の塗工空間２５内に容器のフランジ切断端面が位置するまで、図３において右動させ、塗工ノズルとフランジ先端面との距離がフランジの切断端面に端面被覆材を塗工するのに最適な距離となるように調節して、塗工ノズルの位置決めを行なう。この塗工ノズルの位置決めは予め制御装置に設定しておいて自動的に行なうようにしてもよく、手動により設定してもよい。このようにして、塗工ノズルが位置決めされると、塗工ノズルはエアシリンダ２０によりその位置で保持され、スライダー１５と塗工ノズル２２との位置関係が固定され、塗工ノズル２２はスライダー１５と一体に図において左右動する。

次いで、図示しないモータによりモデルカム１０及び容器チャック１２が回転することにより、成形容器１も一体に回転すると共に、塗工ノズルから端面被覆材が吐出され、フランジの切断端面の被覆が開始される。その際、モデルカムのカム溝に嵌合しているカムホロワ１８を有するスライダー１５が、カム溝の変化に応じてリニアガイド１６上を左右動し、それと一体に塗工ノズル２２も左右動する。カム溝１１は、容器のフランジ切断端面と同形に形成されているので、塗工ノズル２２は、容器のフランジ形状に追従して移動し、フランジ端面との距離を予め設定した一定距離を保ちながら、端面被覆材を吐出することができる。塗工ノズル２２はその先端部に所定形状の塗工空間２５を有しているので、ノズル孔２４から吐出された溶融樹脂が該空間内に位置する容器フランジとの間で成形型を構成し、常に一定厚みで溶融樹脂を塗工することができる。したがって、容器が１回転することによって、切断端面を含むフランジ端部全周に亘って均一に所定厚さの端面被覆層３を形成することができる。図２に示すように、塗工空間内のフランジ下面側と上面側の隙間を調節し、上面側の隙間を大きくすることによって、フランジ上面側に塗工される樹脂量を下面側より多くすることができる。それにより、フランジ上面への蓋材のヒートシール性をより向上させることができる。

図５は、端面被覆手段として、スポンジローラを採用した場合の実施形態の要部を示している。前記実施形態と同様な部分は同一符号を付し、相違する部分のみ説明する。本実施形態における端面被覆手段は、コート液等粘性の低い端面塗工材を塗工するのに適し、スポンジローラ３０にコート液を含浸させて、該スポンジローラを容器のフランジ端面に押圧して塗工するものである。端面被覆材塗工手段スライドユニットのスライダーに設けられたエアシリンダの可動部分に固定された支持部材３１から横方向に片持ちプレート３２を突出して設け、該片持ちプレートに垂直軸３８を回転自在に軸受けし、その下端にスポンジローラユニット３３が支持されている。スポンジローラユニット３３は、スポンジローラ３０を適宜の締付け部材３４で挟みこんで支持する上下一対のケースから構成され、その内部がスポンジローラから染み出たコート液を受けるパンプレートの役割を果たす。垂直軸３２は中空になっていて、コート液供給路３５を構成しており、その下端が上側ケース３６を貫通してスポンジローラを挟持する空間に解放して、スポンジローラ３０にコート液を供給するようになっている。垂直軸の上端には図示しないコート液供給源からのコート液供給パイプ３７が連結されている。

本実施形態の成形容器の切断端面処理装置は、以上のように構成され、前記実施形態と同様に、容器回転駆動手段の容器チャック１２と容器押え１３とで容器を固定し、端面被覆材塗工手段スライドユニットのアクチュエータを作動させて支持部材３１を容器側に移動させることによって、スポンジローラ３０の外周面が容器のフランジ外周面と所定の圧力で接触するようにその位置を調節して、スポンジローラ３０を位置決めする。この状態で容器回転駆動手段が回転することにより、容器のフランジ端面の回転半径の変化に追従して、スポンジローラが左右動して、フランジ端面部に均一にコート液を塗工することができる。なお、上記例では垂直軸３８が回転するようにしたが、該垂直軸にスポンジローラ回転ユニット３３を回転自在に軸受けして、容器のフランジ端面との接触回転でスポンジローラ回転ユニットが自由回転するように構成してもよい。なお、上記実施形態では、冷却手段は示されていないが、例えばフランジの塗工直後の端面被覆層に向けて冷風を吹きつけるノズルを端面塗工材塗工手段の下流側の固定部に配置するなど適宜の手段を採用することができる。

次のような断面四角形のフランジ付紙製容器のフランジ端面に溶融樹脂を塗工して端面処理を行なった。
容器成形材の構成：
ＰＰ（２０μｍ）／原紙（２８０ｇ／ｍ^２）／ＰＰ（２０μｍ）
端面処理条件：
端面被覆材：ＰＰ樹脂
塗工樹脂温度：２１５℃
樹脂吐出量：１ｇ／ｍｉｎ
容器回転速度：２０ｒｐｍ
上記端面処理条件で、図３、４に示す実施形態の切断端面装置で図２に示す実施形態の塗工ノズルにより、端面処理を３０個について行なった。端面処理後、各容器について、フランジを縦方向に切断して端処理部の切断端面被覆層の断面を計測するとともに全周について端面被覆処理状況を観察した。その結果、切断端面被覆層は、フランジ端面に厚さ約５００〜８００μｍ（フランジ厚さを含む）、幅約１．２〜１．８ｍｍ、フランジ外周端縁からの突出幅約０．６〜１．０ｍｍでフランジ端縁部全周に亘ってほぼ均一に塗工され、容器成形材の切断端面全体が確実に被覆されているのが確認された。そして、切断端面被覆層は、フランジ上面がフランジ下面と比較して約２倍以上厚く塗布されているのが観察され、蓋材をヒートシールするのに極めて有利である。

本発明は、紙を主材とする紙製容器で切断端面が外部に露出するものの切断端面を合成樹脂等の被覆材で被覆して、切断端面からの紙粉の発生や水分の吸収を防ぎ、容器の衛生性と保持性を高めるもので、紙製容器は絞り成形容器をはじめ通常の紙コップ状の底部が別ブランクで構成されている紙製容器へも適用できる。また、段ボール素材で形成された成形容器の切断端面の被覆にも適用でき、その場合は段ボール素材が紙製に限らず、合成樹脂を主材とする段ボール素材の成形容器にも利用可能である。

本発明の実施形態に係る成形容器の斜視図である。（ａ）は本発明の成形容器を製造するための切断端面処理方法の実施形態を示す概略説明図であり、（ｂ）は塗工ノズルの正面図、（ｃ）はその側面図である。本発明の成形容器を製造するための成形容器の切断端面処理装置の要部正面図である。その平面概略図である。本発明の他の実施形態に係る紙製容器の切断端面処理装置の要部正面図である。

符号の説明

１成形容器２フランジ
３切断端面１０モデルカム
１１無端状カム溝１２容器チャック
１３容器押え１５スライダー
１６リニアガイド１８カムホロワ
２０エアシリンダ（アクチュエータ）２１塗工ノズル支持部材
２２塗工ノズル２４ノズル孔
２５塗工空間２６フランジ誘導部
３０スポンジローラ３１支持部材
３２片持ちプレート３３スポンジローラユニット
３５コート液供給路３８垂直軸

Claims

紙を主材とする容器成形材又は段ボール材からなる容器成形材から絞り成形され、切断端縁が外部に露出している円形又は非円形のトレー状又はカップ状の成形容器において、該成形容器の切断端面全周に、溶融合成樹脂又はコート液からなる端面被覆材を塗工して、切断端面被覆層を形成してなり、前記切断端面がフランジ端面であり、該フランジ端面に続くフランジ端部近傍上面に塗工される端面被覆材量がフランジ端部近傍下面に塗工される端面被覆材量より多くなっていることを特徴とする成形容器。
端面被覆材が、ヒートシール性を有する熱可塑性樹脂からなる溶融合成樹脂、または水溶性高分子、有機溶剤可溶性高分子、水ガラス等から選ばれるコート材を含むコート液である請求項１に記載の成形容器。