JP4741397B2 - 二重壁紙カップ - Google Patents

Description

本発明は積み重ね可能かつ積み重ね解除可能な二重壁紙カップに関し、それは内部カップ及び外部套管を含み、内部カップと外部套管の間に隙間を持ち、前記外部套管が内部カップの飲用縁の下に取り付けられており、また外部套管の下部端に付与されかつ内部カップに配置された巻き込み縁を含む。

この形式の容器は特許文献１において従来技術である。二つの円錐形套管により形成された断熱カップが記載されており、そこでは内部套管は内向きの溝を含み、それは既に積み重ねられた前記カップの内側に同じカップの積み重ねを可能とする役目をする。圧延加工により形成された内向き溝は多数の積み重ねカップが内側に互いに粘着しないように良好な積み重ね性及び積み重ね解除性をカップに与える役目をすべきである。経験によって積み重ね性は略２０カップに対して満足できることを示した。もしこの数を越えるカップが一緒に積み重ねられたら、それらは粘着する。これは特に互いの上に積み重ねられた多くのカップの重量により発生されるカップ開口からカップ底に向いた軸方向圧力に起因する。５０の包装されかつ積み重ねられたカップの穏やかな沈下でさえそれらに互いの粘着をもたらす。カップが一緒に粘着する原因は溝の不十分な剛性に見られるに違いないが、それは圧延加工が材料に弱化をもたらすので、この製造方法を適用する限り、改善されることができない。

特許文献２では、開示されたカップのより良好な断熱性が利用されており、そのカップは上述のカップと同じ積み重ね性を持つ。

積み重ね可能な一重壁紙カップが特許文献３に開示されており、それはクランピングによりカップの上部領域における外部紙カップ中の内部紙カップの積み重ねを達成している。このクランピングは容易に積み重ねを解除できない紙カップをもたらす。加えて、一重壁設計は低い断熱に導く。
ＥＰ特許第１２２７０４２号 ＥＰ特許第１２２７０４３号 特開２０００−３０２１３２号

本発明の目的は上述の形式の紙カップの積み重ね性及び積み重ね解除性を顕著に改善することにある。特に、従来技術と対照的に、多数の積み重ねられたカップが振動により沈下されるとき、または別の他の方法で高水準の軸方向圧力が積み重ねられたカップに作用するとき、例えばカップマガジンが満たされるとき、極めて多くの数のカップが特に互いに粘着しないで積み重ねられるはずである。

この目的は本発明によれば外部套管上に肩形状の積み重ね停止部が設計され、それが飲用縁にあてがわれることにより達成された。

一般的でない一重壁プラスチックカップでは、その套管が積み重ね停止部を備えており、それが積み重ね時に上部内縁上に支持されることが知られている（日本特許３３８３６９８）。積み重ね停止部はこの場合において、高過ぎる圧力の場合、特に下向き振動の場合、積み重ねられたカップが互いに内側に粘着するかもしれないような方式で設計されている。なぜなら積み重ね停止部の領域における力の分布は高すぎ、軸方向圧力が積み重ねられたカップのカップ壁を内向きに屈服させるからである。

本発明によるカップの場合、積み重ね肩は外部套管に付与される。すなわち積み重ね肩は飲用縁が設けられる套管上に位置していない。これは積み重ね可能なカップが未だ持たない二つの利点を生ずる。第一に、積み重ね停止部は積み重ねられたカップが良好な安定性を持つところ、すなわちその飲用縁で支持されるような方法で付与されることができる。第二に、積み重ね停止部の幾何学的形状により、積み重ねられた紙カップの飲用縁上への積み重ねられた紙カップの作用力が飲用縁の表面上に法線方向に向けられる。従って、カップ開口に作用する非常に高い軸方向圧力においてさえ、積み重ねられた紙カップの外部套管の屈服は避けられ、それにより非常に安定な設計が達成される。

紙カップは多様な実施態様で作られることができる。低容量を持つ紙カップの内部カップは小さなカップ開口のための飲用縁が半径方向に十分に安定であるので内部肩を含むことを必要としない。大きな紙カップの場合、積み重ね停止部を支持する内部肩の付与が推奨される。内部肩の付与は積み重ね停止部の半径方向安定性を増す。加えて外部套管の表面温度は肩の付与により変えられることができる。内部肩は内部カップと外部套管との間の隙間を増やし、それにより二重壁設計の断熱効果が更に増大される。また、巻き込み縁の支持位置の比較的広い選択がある。

紙カップの経済的な、材料を節約する製造を達成するために、巻き込み縁の支持は積み重ね特性が変更されることなしにカップの底の上に数ミリメートルに位置させることができる。もし紙カップの最大の安定性が要求されるなら、そのときは巻き込み縁の支持はちょうどカップ底の水準に位置されるべきである。この実施態様では、紙カップは視覚的にその最大の魅力を持ち、最高に可能な販売をもたらす。

本発明はまた、紙カップが製造される方法に関する。巻き込み縁を含む外部套管は予備的な処理工程時に作られ、それはここでは述べられない。積み重ね停止部はその後に付与される。これは成形ステーションで行なわれ、その成形ステーションは次の要素：下部カップ支持具、カップ引取具、及びプレス装置を含む。積み重ね停止部が付与された後、外部套管は更なるステーションに輸送され、そこでそれは内部カップを装着され、仕上げられる。

幾つかの図面が以下に記載され、それらはこの紙カップの利点と特徴を示す。図面において、
図１は積み重ね可能な断熱紙カップの第一実施態様の部分断面図であり、
図２は四個の積み重ねられた紙カップを示し、
図３は図２に記載の紙カップの領域Ｘの拡大図を示し、
図４は図２に記載の領域Ｘの拡大図を示し、そこではしかし肩が内部カップに付与されており、
図５は巻き込み縁が底の上に付与されている紙カップを示し、
図６は巻き込み縁が底の水準で付与されている紙カップを示し、
図７は積み重ね停止部の付与のための成形ステーションへの外部套管の供給を示し、
図８は部分的に閉じた成形ステーションのカップ引取具における外部套管の適合を示し、
図９は積み重ね停止部のプレスの実行前の閉鎖された成形ステーションのカップ引取具内の外部套管の適合を示し、
図１０は閉鎖されたプレス装置を示し、そこでは矢印はプレスジョー上の力の方向を示し、
図１１は積み重ね停止部の成形後に再度開放されたプレス装置を示し、そこでは矢印はプレスジョー上の力の方向を示し、
図１２は外部套管の内部カップとの装着を示す。

図１に縦断面で部分的に示された断熱紙カップは内部カップ１と外部套管２を含む。内部カップ１は内部套管３１と底４を含む。飲用縁３は内部套管３１に付与されている。紙カップの積み重ねは肩形状の積み重ね停止部５により達成される。外部套管２は飲用縁３の下のカップ開口領域内の上部停止部７により内部套管３１の外側に取り付けられる。外部套管２の下端は内向きに巻き込まれた巻き込み縁６を備えている。上部停止部７、肩形状の積み重ね停止部５及び存在しうる付与された上部肩８の実施態様は紙カップの積み重ねと断熱性を構成する。

図２には、図１の紙カップによる積み重ねられた四個の紙カップが示されている。この図中に領域Ｘの印がつけられており、それは図３と４に拡大寸法で示されている。図２に選ばれた実施態様では、紙カップは上部肩８を持たず、それは図１に記載の紙カップに比べてこれらの紙カップの断熱性の効果をわずかに少なくする。紙カップの断熱度、従ってその幾何学的形状は特にカップ中に満たされる液体の温度により決定される。内部カップの材料厚、内部カップと外部套管の間の隙間及び外部套管の材料厚の全てがカップ内の飲物とカップを保持する手との間の温度降下を決定する。内部カップと外部套管の紙の単位面積当りの質量は一般に数百ｇ／ｍ^２に達する；コーヒーカップの場合、３５０ｇ／ｍ^２を持つ紙が使われることが多い。内部カップの紙はポリエチレン被覆され、そこでは被覆の単位面積当りの質量は通常１５から３０ｇ／ｍ^２の範囲内にある。内部カップと外部套管の間の隙間は中間カップ高さでは略１．２ｍｍの大きさである。このようにして、図１による紙カップ中に満たされた８０℃の温度を持つ液体は６０℃以下の外部温度を達成し、長時間の間苦痛を発生することなくこの紙カップを手で保持することを可能とする。もし水の沸点に近い温度を持つ液体が満たされるとしても、図２による紙カップは肩８の直径差が略１．２ｍｍの大きさである限り、十分な断熱効果をそのとき生み出すことができる。

例えば４００ｍｌの容積を持つ大きな紙カップに対しては、カップ開口２７（図２）の直径は大きいので半径方向の安定性が減少する。特に、紙カップが肩形状積み重ね停止部５で過剰力により握られるとき、これは例えば個々のカップが一時貯蔵時に粘着することとなるように変形されることとなる。この欠点は積み重ね肩の領域内に設けられた内部肩８により排除される。この形式の肩はドイツ公開特許出願１９８４０８４１で知られているが、それから発生する特に良好な積み重ね性に何ら関係なくカップ開口の一般的変形を改善するために使用されているにすぎない。

本発明の紙カップに対しては、肩８は上部停止部７を安定化する能力を持ち、それにより肩形状積み重ね停止部５の安定性が増加され、積み重ね停止部５が変形される可能性が減少される。

図３は本発明の紙カップの優れた積み重ね性及び積み重ね解除性を示す。紙カップの積み重ねは積み重ねられた紙カップの飲用縁９と積み重ねられる紙カップの肩形状積み重ね停止部５の接点１０により達成される。例えば積み重ねられた紙カップ上に上からの圧力により作用し、かつ図３及び４に二重矢印により示された軸方向力Ｆ１は、積み重ね停止部５の接点と内部套管３１に付着された外部套管２の上部停止部７の間で吸収される。積み重ね停止部５の接点１０での力は飲用縁９上に法線的に向けられるので、内部套管３１の方向に力は発生せず、それにより積み重ねられる紙カップの外部套管２の内部套管３１の方向へのいずれの動きも発生せず、従って極めて安定な積み重ね設計をもたらす。安定性は積み重ねられた紙カップの飲用縁９の圧力によってかつ外部套管２の上部停止部１４による飲用縁の支持によってのみ制限される。肩形状の積み重ね停止部の安定性の半径方向の増大は図３及び４の比較によりかつ力Ｆ２の作用を比較することにより分かる。力Ｆ２は二重矢印の方向により示され、積み重ね停止部５の領域内で作用するはずである。肩８の設計のため、大きな円筒状領域２８から２９が形成され、それが肩形状の積み重ね停止部５が変形される可能性を減少する。なぜなら前記円筒状領域２８から２９は領域２９から３０の外部套管２のそれ自体で独立している領域を減少するからである。

図５及び６は巻き込み縁６の支持位置１５を示す。紙カップの経済的製造のために、巻き込み縁６の位置１５は紙カップ底の上に数ミリメートルに配置されることができ（図５参照）、それにより２０％までの材料の節約が達成される。もし大きな安定性が要求されるなら、そのときは巻き込み縁の位置１５は紙カップ底の水準に配置されるべきであり（図６参照）、そのときカップを握ることから生じる力はカップ底４により吸収される。

図７から１２には、成形ステーション１６の種々の状態の補助により積み重ね停止部５を付与するための本質的な工程段階が示されている。成形ステーション１６はカップ引取具１８、下部カップ支持具１７及びプレス装置１９を含み、そこでは下部カップ支持具１７は図７及び１２には示されていない。

図７は成形ステーション１６のカップ引取具１８中への外部套管の供給を示す。外部套管２は先の工程段階で付与された下部巻き込み縁６を既に保有する。カップ引取具が外部套管２を装着されるとすぐに、それは下部カップ支持具１７とプレス装置１９の間に運ばれる。この状態は図８に示される。

肩形状の積み重ね停止部５を付与するために、外部套管２はプレス装置１９中にもたらされる。下部カップ支持具１７は外部套管２がその上縁２４によりプレス装置１９の停止リング２５に接触するまでプレス装置１９の方向に運ばれる。成形ステーションは次いで閉鎖される。この状態は図９に示される。

プレス装置１９は続いて閉鎖される。図１０に示されるように、外部スライダー２３は下向きに移動し、従ってそれは外部ジョー２１を半径方向内向きに駆動する。加えて、膨張マンドレル２０は下向きに移動し、従って内部ジョー２２を半径方向外向きに駆動する。このようにして内部ジョー２２と外部ジョー２１は肩形状積み重ね停止部５を形成する。図３に示される方式で肩形状の積み重ね停止部が形成されるために、カップは内部カップ支持具２６により支持され、この内部カップ支持具はカップコーンを積み重ね停止部５の下で支持する。外部ジョー２１、内部ジョー２２、膨張マンドレル２０及び外部スライダー２３のプレス装置１９を閉じるときの移動方向が矢印により示されている。

次の工程段階は図１１に示される。プレス装置１９は再び完全に開放される。プレス装置１９の開放工程をより良く示すために、プレス装置１９を開くときの膨張マンドレル２０、外部ジョー２１、内部ジョー２２及び外部スライダー２３の移動の方向が矢印により示されている。加えてプレス装置１９が開放された直後に始まる下部カップ支持具１７の動きが矢印により示されている。

成形ステーション１６が開放された後に、カップ引取具１８は次の位置（図１２）に運ばれることができ、そこで外部套管２は内部カップ１を装着される。紙カップを完成するための更なる段階はここでは述べられない。

積み重ね可能な断熱紙カップの第一実施態様の部分断面図である。 四個の積み重ねられた紙カップを示す。 図２に記載の紙カップの領域Ｘの拡大図を示す。 肩が内部カップに付与されている図２に記載の領域Ｘの拡大図を示す。 巻き込み縁が底の上に付与されている紙カップを示す。 巻き込み縁が底の水準で付与されている紙カップを示す。 積み重ね停止部の付与のための成形ステーションへの外部套管の供給を示す。 部分的に閉じた成形ステーションのカップ引取具における外部套管の適合を示す。 積み重ね停止部のプレスの実行前の閉鎖された成形ステーションのカップ引取具内の外部套管の適合を示す。 閉鎖されたプレス装置を示す。 積み重ね停止部の成形後に再度開放されたプレス装置を示す。 外部套管の内部カップとの装着を示す。

Claims (3)

1. 積み重ね可能かつ積み重ね解除可能な二重壁紙カップであって、それが内部カップ（１）及び外部套管（２）を含み、内部カップ（１）と外部套管（２）の間に隙間を持ち、前記外部套管（２）が内部カップ（１）の飲用縁（３）の下に取り付けられており、また外部套管（２）の下部端に付与されかつ内部カップ（１）に配置される巻き込み縁（６）を含み、更に外部套管（２）上に肩形状の積み重ね停止部（５）が設計され、この停止部が飲用縁（３）にあてがわれることを特徴とする二重壁紙カップ。
2. 肩形状の積み重ね停止部（５）が内部肩（８）により安定化されていることを特徴とする請求項１に記載の二重壁紙カップ。
3. 請求項１または２に記載の二重壁紙カップを製造する方法であって、それが次の段階：
   − 巻き込み縁（６）が付与されている外部カップを、下部カップ支持具（１７）、カップ引取具（１８）及びプレス装置（１９）を含む開放された成形ステーション（１６）中へ供給する、
   − 成形ステーション（１６）を閉鎖する、
   − 膨張マンドレル（２０）により内部ジョー（２２）を広げること及び外部スライダー（２３）により外部ジョー（２１）を収縮させることによって肩形状の積み重ね停止部（５）をプレスする、
   − 成形ステーション（１６）を開放する、そして
   − 二重壁紙カップを完成するために、外部カップ（２）が内部カップに結合される成形ステーションへ外部カップ（２）を更に移動する、
   ことを含むことを特徴とする方法。

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