JP5047668B2 - 紙製容器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、断熱性を必要とする紙製容器及び容器用の原材料シートに関する。さらに詳細には、自動販売機等に利用されるホットコーヒーなどの充填用のカップ、熱湯を注入することによって内填物を飲食し得る状態にするいわゆる即席可食品用容器、さらには電子レンジによる調理用の容器等に利用される断熱性を有する使い捨て容器に関する。
ハンバーガーショップなどのファーストフード店や列車の車内あるいは自動販売機などでコーヒーあるいはスープなどの温飲料が購入者に供される場合、およびカップ入り即席ラーメンなどでは一般的に断熱容器が使用されている。
従来、このような用途に使用される容器としては、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）製の断熱性を有するものが知られている。これはポリスチレンに発泡剤を加える工程を経た後、この材料をモールド内に注型し、その後、熱と圧力を加えて原料を発泡させ、成型容器を型から取り出すことによって製造される。このようにして得られた断熱性容器は断熱性の点では非常に優れている。しかし、この容器は全体のプラスチックを発泡させていることから嵩があり、ゴミ量が多くなる。そして、使用後にゴミとして焼却処分する際、高熱を発して燃焼するため焼却炉を損傷しやすく、石油資源の節約の観点からも見直しが求められている。また、環境ホルモンとしての人体への悪影響も懸念される、さらに、発泡ポリスチレンの外表面は微小な凹凸が多数存在するので、外表面に模様、文字、記号などを印刷しても鮮明に表現されない、紙カップに比べ肉厚強度が弱く即席麺などの比較的大きな容器の場合輸送中に割れたりすることがある、など欠点もあった。
従来、このような用途に使用される容器としては、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）製の断熱性を有するものが知られている。これはポリスチレンに発泡剤を加える工程を経た後、この材料をモールド内に注型し、その後、熱と圧力を加えて原料を発泡させ、成型容器を型から取り出すことによって製造される。このようにして得られた断熱性容器は断熱性の点では非常に優れている。しかし、この容器は全体のプラスチックを発泡させていることから嵩があり、ゴミ量が多くなる。そして、使用後にゴミとして焼却処分する際、高熱を発して燃焼するため焼却炉を損傷しやすく、石油資源の節約の観点からも見直しが求められている。また、環境ホルモンとしての人体への悪影響も懸念される、さらに、発泡ポリスチレンの外表面は微小な凹凸が多数存在するので、外表面に模様、文字、記号などを印刷しても鮮明に表現されない、紙カップに比べ肉厚強度が弱く即席麺などの比較的大きな容器の場合輸送中に割れたりすることがある、など欠点もあった。
一方、前記の発泡プラスチック製容器の他に、例えば、特許文献１（特開昭５７−１１０４３９号公報）には、容器胴部材及び底板部材からなる紙製容器において、容器胴部材の外壁面に低融点の熱可塑性合成樹脂フィルムをラミネートし、加熱することにより、基材である紙に含まれている水分の蒸気圧を利用してフィルムを凹凸に発泡させる技術が記載されている。このとき、紙の他面には、加熱時に蒸気圧を保持する層として、同様の発泡層となる熱可塑性合成樹脂フィルムをラミネートするか、又は、アルミ箔をコーティグすることが記載されている。この容器は比較的良好な断熱性を有し、安価に、かつ、容易に製造することができるなどの利点を有する。
同じく、紙に含有されている水分の加熱蒸発により発泡させる技術として、特許文献２（特許第３５９６６８１号公報）には、胴部材の一方の壁面に、紙の表面側から低融点の熱可塑性樹脂の発泡内層とこれよりも高い融点を有する熱可塑性樹脂の非発泡外層とからなる２層構造断熱膜が被着されており、発泡内層と紙との層間強度、紙の坪量、発泡層および非発泡外層の膜厚を規定した紙製容器が記載されている。特許文献２にはまた、紙の他面に、加熱時に蒸気圧を保持する層として高融点の熱可塑性樹脂をラミネートすることが記載されている。
同じく、紙に含有されている水分の加熱蒸発により発泡させる技術として、特許文献２（特許第３５９６６８１号公報）には、胴部材の一方の壁面に、紙の表面側から低融点の熱可塑性樹脂の発泡内層とこれよりも高い融点を有する熱可塑性樹脂の非発泡外層とからなる２層構造断熱膜が被着されており、発泡内層と紙との層間強度、紙の坪量、発泡層および非発泡外層の膜厚を規定した紙製容器が記載されている。特許文献２にはまた、紙の他面に、加熱時に蒸気圧を保持する層として高融点の熱可塑性樹脂をラミネートすることが記載されている。
特許文献１あるいは２に記載の容器は、紙を基材とし、ラミネート層（樹脂層）は石油を原料に作られているもののその厚さは断熱性に必要な最小限に抑えられている。そのため、化石燃料の使用が極力削減されており、全体が発泡ポリスチレンからなる容器に比べて環境負荷が小さく、また印刷性にも優れる。
しかし、紙基材中に含まれていた水分を加熱蒸発させ、この蒸発水分により熱可塑性樹脂層を発泡させて断熱性を付与する機構であることから制御が難しく、発泡不良が起こりピンホールが発生する、過発泡が起こる、また部分的に破裂したり紙基材から熱可塑性樹脂層が剥がれてしまうなどの問題が生じやすく、発泡状態が不均一になると十分な断熱性が得られない。
そこで、本発明は、均一な発泡状態が得られ、断熱性に優れる紙製容器を提供することを目的とする。
しかし、紙基材中に含まれていた水分を加熱蒸発させ、この蒸発水分により熱可塑性樹脂層を発泡させて断熱性を付与する機構であることから制御が難しく、発泡不良が起こりピンホールが発生する、過発泡が起こる、また部分的に破裂したり紙基材から熱可塑性樹脂層が剥がれてしまうなどの問題が生じやすく、発泡状態が不均一になると十分な断熱性が得られない。
そこで、本発明は、均一な発泡状態が得られ、断熱性に優れる紙製容器を提供することを目的とする。
（１）紙製容器における胴部材原材料シートの紙基材の少なくとも片面に、溶融状態の低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートして熱可塑性樹脂層を設けた紙製容器の胴部材原材料シート。
（２）胴部材と底板部材とからなる紙製容器であって、胴部材は、紙基材に発泡した低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂層が形成されており、該発泡熱可塑性樹脂層は、紙基材の少なくとも片面に溶融状態の熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートした熱可塑性樹脂層を設け、紙基材中の水分を加熱蒸発させることによって前記熱可塑性樹脂層が発泡したものであることを特徴とする紙製容器。
（３）押出しラミネートされた熱可塑性樹脂層の樹脂酸化度がＥＳＣＡ分析値０．４％〜１．５％であることを特徴とする（２）記載の紙製容器。
（４）胴部材の両方の壁面に熱可塑性樹脂層を有し、一方の壁面の熱可塑性樹脂層が、他方の壁面の熱可塑性樹脂層よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなることを特徴とする（２）又は（３）に記載の紙製容器。
（５）胴部材の両方の壁面に設けられた熱可塑性樹脂層の内、融点の高い熱可塑性樹脂の融点が１２５℃以上であって、胴部材の内壁面側の熱可塑性樹脂層であることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の紙製容器。
（６） 下記Ａ〜Ｃの工程を有する、胴部材と底板部材とからなる紙製容器の製造方法。
Ａ．紙基材の少なくとも片面に、溶融状態の低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートして熱可塑性樹脂層を積層し胴部材原料シートを作製する工程、
Ｂ．胴部材原料シートと底辺部材原材料シートとを組み立て紙製容器を成型する工程、
Ｃ．成型後の紙製容器を加熱処理し、胴部材の紙基材中の水分を蒸発させて前記熱可塑性樹脂層を発泡させる工程。
（７）低密度ポリエチレンは、ＭＦＲ１０.０〜１４．０ｇ／１０分であることを特徴とする（２）又は（３）に記載の紙製容器。
（２）胴部材と底板部材とからなる紙製容器であって、胴部材は、紙基材に発泡した低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂層が形成されており、該発泡熱可塑性樹脂層は、紙基材の少なくとも片面に溶融状態の熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートした熱可塑性樹脂層を設け、紙基材中の水分を加熱蒸発させることによって前記熱可塑性樹脂層が発泡したものであることを特徴とする紙製容器。
（３）押出しラミネートされた熱可塑性樹脂層の樹脂酸化度がＥＳＣＡ分析値０．４％〜１．５％であることを特徴とする（２）記載の紙製容器。
（４）胴部材の両方の壁面に熱可塑性樹脂層を有し、一方の壁面の熱可塑性樹脂層が、他方の壁面の熱可塑性樹脂層よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなることを特徴とする（２）又は（３）に記載の紙製容器。
（５）胴部材の両方の壁面に設けられた熱可塑性樹脂層の内、融点の高い熱可塑性樹脂の融点が１２５℃以上であって、胴部材の内壁面側の熱可塑性樹脂層であることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の紙製容器。
（６） 下記Ａ〜Ｃの工程を有する、胴部材と底板部材とからなる紙製容器の製造方法。
Ａ．紙基材の少なくとも片面に、溶融状態の低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートして熱可塑性樹脂層を積層し胴部材原料シートを作製する工程、
Ｂ．胴部材原料シートと底辺部材原材料シートとを組み立て紙製容器を成型する工程、
Ｃ．成型後の紙製容器を加熱処理し、胴部材の紙基材中の水分を蒸発させて前記熱可塑性樹脂層を発泡させる工程。
（７）低密度ポリエチレンは、ＭＦＲ１０.０〜１４．０ｇ／１０分であることを特徴とする（２）又は（３）に記載の紙製容器。
１．均一な発泡状態が得られ、断熱性が良好な紙製容器が提供できる。
２．均一な発泡層が形成されるので、きれいな印刷ができる。
３．発泡ポリスチレンを使用しない紙を主成分とする容器であり、環境に配慮した容器、人体への悪影響が少ない容器であって、紙系のゴミとして処理することができる。
２．均一な発泡層が形成されるので、きれいな印刷ができる。
３．発泡ポリスチレンを使用しない紙を主成分とする容器であり、環境に配慮した容器、人体への悪影響が少ない容器であって、紙系のゴミとして処理することができる。
本発明の紙製容器は、大きく分けて、Ａ．胴部材原材料シートの作製、Ｂ．紙製容器の成型、Ｃ．加熱処理による発泡、の３つの工程から製造される。以下、本発明について図面に基づき説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Ａ．胴部材原材料シートの作製
（紙製容器の構成）
図１は、本発明による紙製容器の一例の断面図である。本発明の紙製容器１は、基本的に胴部材２と底板部材３とから構成されている。
図２は、図１においてＹで示された胴部の部分拡大断面図である。本例では、胴部材の外壁面側（容器外側）に、紙基材４の表面に発泡した熱可塑性樹脂層５（以下、発泡熱可塑性樹脂層５という）が存在しており、発泡熱可塑性樹脂層５は、発泡セル６が並んだ構造となっている。胴部の内壁面側（容器内側）には、発泡熱可塑性樹脂層５の熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂層７（以下、非発泡熱可塑性樹脂層７という）が存在している。この非発泡熱可塑性樹脂層７は、後述するように、容器製造における加熱処理の際に発泡せず、紙基材からの蒸発水分の逃散を防止して発泡熱可塑性樹脂層５を確実かつ十分に発泡させるものである。
（紙製容器の構成）
図１は、本発明による紙製容器の一例の断面図である。本発明の紙製容器１は、基本的に胴部材２と底板部材３とから構成されている。
図２は、図１においてＹで示された胴部の部分拡大断面図である。本例では、胴部材の外壁面側（容器外側）に、紙基材４の表面に発泡した熱可塑性樹脂層５（以下、発泡熱可塑性樹脂層５という）が存在しており、発泡熱可塑性樹脂層５は、発泡セル６が並んだ構造となっている。胴部の内壁面側（容器内側）には、発泡熱可塑性樹脂層５の熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂層７（以下、非発泡熱可塑性樹脂層７という）が存在している。この非発泡熱可塑性樹脂層７は、後述するように、容器製造における加熱処理の際に発泡せず、紙基材からの蒸発水分の逃散を防止して発泡熱可塑性樹脂層５を確実かつ十分に発泡させるものである。
また、図示しないが、底板部材３は、底板部材原材料シートとして、紙基材の少なくとも片面に１以上の熱可塑性樹脂層やアルミ箔等を設けたものが好ましく使用される。これは紙中への液体等の浸透防止のためである。底板部材に用いられる熱可塑性樹脂は、胴部材と同じであっても異なっていてもよく、積層方法も押出しラミネート法の他、ウェットラミネート法、ドライラミネート法等の予めフィルム状にしたものと貼合する方法が適宜使用できる。
（押出しラミネート）
図３は、胴部材２の原材料となるシートの製造工程を示す。巻取８から繰り出された紙基材４の一表面に、Ｔダイ９から熱可塑性樹脂層５’を溶融樹脂膜の状態で押出し、クーリングロール１０とこれに対向するニップロール１１との間で冷却しつつ圧着し、胴部材原材料シート１２を得る。ここで、Ｔダイから押出された溶融膜状態の熱可塑性樹脂が紙基材に接するまでの距離はエアギャップと呼ばれる。押出しラミネートにおいて、樹脂の溶融温度、積層速度などの操業条件は、用いる樹脂の種類や装置によって適宜設定すればよく特に制限されないが、一般に、例えば溶融温度は２００〜３５０℃程度、積層速度は５０〜２００ｍ／分程度である。なお、必要に応じて、紙基材や熱可塑性樹脂の接着性を向上させるために、コロナ処理、オゾン処理等を行ってもよい。また、ニップロールとしては硬度７０度以上（ＪＩＳ Ｋ−６２５３）のものを用い、線圧は１５ｋｇｆ／ｃｍ以上で押圧・圧着を行うことが好ましい。
図３は、胴部材２の原材料となるシートの製造工程を示す。巻取８から繰り出された紙基材４の一表面に、Ｔダイ９から熱可塑性樹脂層５’を溶融樹脂膜の状態で押出し、クーリングロール１０とこれに対向するニップロール１１との間で冷却しつつ圧着し、胴部材原材料シート１２を得る。ここで、Ｔダイから押出された溶融膜状態の熱可塑性樹脂が紙基材に接するまでの距離はエアギャップと呼ばれる。押出しラミネートにおいて、樹脂の溶融温度、積層速度などの操業条件は、用いる樹脂の種類や装置によって適宜設定すればよく特に制限されないが、一般に、例えば溶融温度は２００〜３５０℃程度、積層速度は５０〜２００ｍ／分程度である。なお、必要に応じて、紙基材や熱可塑性樹脂の接着性を向上させるために、コロナ処理、オゾン処理等を行ってもよい。また、ニップロールとしては硬度７０度以上（ＪＩＳ Ｋ−６２５３）のものを用い、線圧は１５ｋｇｆ／ｃｍ以上で押圧・圧着を行うことが好ましい。
また、図示しないが、胴部材原材料シート１２の熱可塑性樹脂層５’を設けた反対面には、非発泡熱可塑性樹脂層７が積層されている、非発泡熱可塑性樹脂層７は、熱可塑性樹脂層５’のラミネート前、同時あるいは後に、押出しラミネート他、ウェットラミネート法、ドライラミネート法等の予めフィルム状にしたものと貼合する方法で積層される。
本発明では、溶融した熱可塑性樹脂がエアギャップを通過する時間が０．１１〜０．３３秒であることが重要である。本発明で規定する時間の範囲であることにより、加熱処理されたとき均一な発泡状態を得ることができる。この理由は明らかではないが、次のように推測される。
通常、押出しラミネート法では、溶融した熱可塑性樹脂が高温であるほど紙基材との密着性が高まるため、エアギャップの通過時間は短く設定される。通常は、エアギャップ１３０ｍｍで積層速度１３０〜１００ｍ／分程度の例がある（例えば、特開２００６−１６８７７５号公報参照、特許３５８６８６８号公報参照）。これは、通過時間にすると、０．０６〜０．０７８秒に相当する。
これに対し、本発明は、熱可塑性樹脂がエアギャップを通過する時間が発泡性に影響することを見出しなされたものであり、本発明では熱可塑性樹脂が適度に酸化されることにより、樹脂表面が硬く縦方向に伸びやすくなり、良好な発泡状態が得られると考えられる。エアギャップの通過時間が０．１１秒より短い場合は、酸化が不十分で軟らかい熱可塑性樹脂層が形成され発泡したときの発泡セルも軟らかくなるため、発泡セルが縦ではなく横方向に伸びる、過発泡になる、発泡セル壁が薄く弱く破裂しやすくなる、発泡セルの層間剥がれが起こるなど、均一な発泡状態が得られない。一方、０．３３秒より長い場合は、紙基材との密着性が低下し、紙基材からの蒸発水分により熱可塑性樹脂層が押し上げられて剥離が生じ、紙基材との密着性に劣ると過発泡にもなりやすい。より好ましいエアギャップの通過時間は、０．１５秒以上であり、また、０．３０秒以下さらに好ましくは０．２５秒以下が好ましい。また、酸化度としては、ＥＳＣＡ分析で０．４〜１．５％が好ましい。
通常、押出しラミネート法では、溶融した熱可塑性樹脂が高温であるほど紙基材との密着性が高まるため、エアギャップの通過時間は短く設定される。通常は、エアギャップ１３０ｍｍで積層速度１３０〜１００ｍ／分程度の例がある（例えば、特開２００６−１６８７７５号公報参照、特許３５８６８６８号公報参照）。これは、通過時間にすると、０．０６〜０．０７８秒に相当する。
これに対し、本発明は、熱可塑性樹脂がエアギャップを通過する時間が発泡性に影響することを見出しなされたものであり、本発明では熱可塑性樹脂が適度に酸化されることにより、樹脂表面が硬く縦方向に伸びやすくなり、良好な発泡状態が得られると考えられる。エアギャップの通過時間が０．１１秒より短い場合は、酸化が不十分で軟らかい熱可塑性樹脂層が形成され発泡したときの発泡セルも軟らかくなるため、発泡セルが縦ではなく横方向に伸びる、過発泡になる、発泡セル壁が薄く弱く破裂しやすくなる、発泡セルの層間剥がれが起こるなど、均一な発泡状態が得られない。一方、０．３３秒より長い場合は、紙基材との密着性が低下し、紙基材からの蒸発水分により熱可塑性樹脂層が押し上げられて剥離が生じ、紙基材との密着性に劣ると過発泡にもなりやすい。より好ましいエアギャップの通過時間は、０．１５秒以上であり、また、０．３０秒以下さらに好ましくは０．２５秒以下が好ましい。また、酸化度としては、ＥＳＣＡ分析で０．４〜１．５％が好ましい。
（紙基材）
本発明で使用される紙とは、植物繊維または植物繊維とその他の繊維とを絡み合わせ膠着させて製造したものをいい、植物繊維の原料としては針葉樹または広葉樹などの木材繊維、ミツマタ、コウゾなどの靭皮繊維、バガス、ケナフ、麻などの非木材繊維、木綿繊維、古紙等が挙げられ、また、紙の種類として上質紙、コート紙、再生紙等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。紙の坪量は、１００ｇ／ｍ２以上で４００ｇ／ｍ２以下程度のものが好適であり、坪量が低すぎると、発泡に必要な含水率が少ないためか十分に発泡せず、また容器を手で把持したときに熱さを感じやすい。好ましくは２００ｇ／ｍ２以上、さらに好ましくは２５０ｇ／ｍ２以上である。一方、坪量が高すぎると、胴部材として所望の剛度を超えて不経済であり、また必要以上に発泡したり成型加工性も低下する。また、紙基材中の含水率としては、多すぎると剛度が低下して容器の成型加工性に劣ったり、また過発泡や発泡セルの破裂などを招くため、５〜１５重量％が好ましいが、６〜１０重量％であるとさらに好ましい。
本発明で使用される紙とは、植物繊維または植物繊維とその他の繊維とを絡み合わせ膠着させて製造したものをいい、植物繊維の原料としては針葉樹または広葉樹などの木材繊維、ミツマタ、コウゾなどの靭皮繊維、バガス、ケナフ、麻などの非木材繊維、木綿繊維、古紙等が挙げられ、また、紙の種類として上質紙、コート紙、再生紙等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。紙の坪量は、１００ｇ／ｍ２以上で４００ｇ／ｍ２以下程度のものが好適であり、坪量が低すぎると、発泡に必要な含水率が少ないためか十分に発泡せず、また容器を手で把持したときに熱さを感じやすい。好ましくは２００ｇ／ｍ２以上、さらに好ましくは２５０ｇ／ｍ２以上である。一方、坪量が高すぎると、胴部材として所望の剛度を超えて不経済であり、また必要以上に発泡したり成型加工性も低下する。また、紙基材中の含水率としては、多すぎると剛度が低下して容器の成型加工性に劣ったり、また過発泡や発泡セルの破裂などを招くため、５〜１５重量％が好ましいが、６〜１０重量％であるとさらに好ましい。
（発泡熱可塑性樹脂層）
発泡熱可塑性樹脂層となる熱可塑性樹脂としては、押出しラミネートが可能でかつ発泡可能であれば特に制限されず、結晶性樹脂、非結晶性樹脂のどちらの熱可塑性樹脂も使用することができる。結晶性樹脂としては高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ＰＰＳ樹脂等を挙げることができる。非結晶性樹脂としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、変性ＰＰＥ、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、非結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂は単一の樹脂を単層で使用しても、複数の樹脂を複層で使用しても良いが、発泡性の点から単層であることが好ましい。
上記の熱可塑性樹脂の融点としては８０〜１２０℃程度が好ましい。また、本発明では、ラミネート適性、発泡性に優れることからポリエチレンが好ましい。ポリエチレンは、大きくは直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンに区分される。密度としては、直鎖状低密度ポリエチレンは８８８〜９１０ｋｇ／ｍ３、低密度ポリエチレンは９１０〜９２５ｋｇ／ｍ３、中密度ポリエチレンは９２５〜９４０ｋｇ／ｍ３、さらに高密度ポリエチレンは９４０〜９７０ｋｇ／ｍ３程度である。融点としては、直鎖状低密度ポリエチレンは５５℃〜１２０℃、低密度ポリエチレンは１０５〜１２０℃、中密度ポリエチレンは１２０〜１２５℃、さらに高密度ポリエチレンは１２５〜１３５℃程度である。熱可塑性樹脂として低密度ポリエチレンを用いた場合、押出しラミネート時の溶融温度は３１５℃以上、好ましくは３３０℃以上である。通常の場合は、３００℃程度であるが、エアギャップを通過する時間が通常より長いので、それを考慮して高温を設定する。
なお、熱可塑性樹脂として低密度ポリエチレンを使用する場合、ＭＦＲが１０.０〜１４．０ｇ／１０分であることが好ましい。ＭＦＲとは樹脂流動性の指標であり、溶融した熱可塑性樹脂がエアギャップを通過する時間が０．１１〜０．３３秒である本発明の条件において、この範囲のＭＦＲの低密度ポリエチレンを使用することにより発泡性が良好となる。
発泡熱可塑性樹脂層となる熱可塑性樹脂としては、押出しラミネートが可能でかつ発泡可能であれば特に制限されず、結晶性樹脂、非結晶性樹脂のどちらの熱可塑性樹脂も使用することができる。結晶性樹脂としては高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂や、ポリエステル系樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ＰＰＳ樹脂等を挙げることができる。非結晶性樹脂としては、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、変性ＰＰＥ、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、非結晶性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂は単一の樹脂を単層で使用しても、複数の樹脂を複層で使用しても良いが、発泡性の点から単層であることが好ましい。
上記の熱可塑性樹脂の融点としては８０〜１２０℃程度が好ましい。また、本発明では、ラミネート適性、発泡性に優れることからポリエチレンが好ましい。ポリエチレンは、大きくは直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンに区分される。密度としては、直鎖状低密度ポリエチレンは８８８〜９１０ｋｇ／ｍ３、低密度ポリエチレンは９１０〜９２５ｋｇ／ｍ３、中密度ポリエチレンは９２５〜９４０ｋｇ／ｍ３、さらに高密度ポリエチレンは９４０〜９７０ｋｇ／ｍ３程度である。融点としては、直鎖状低密度ポリエチレンは５５℃〜１２０℃、低密度ポリエチレンは１０５〜１２０℃、中密度ポリエチレンは１２０〜１２５℃、さらに高密度ポリエチレンは１２５〜１３５℃程度である。熱可塑性樹脂として低密度ポリエチレンを用いた場合、押出しラミネート時の溶融温度は３１５℃以上、好ましくは３３０℃以上である。通常の場合は、３００℃程度であるが、エアギャップを通過する時間が通常より長いので、それを考慮して高温を設定する。
なお、熱可塑性樹脂として低密度ポリエチレンを使用する場合、ＭＦＲが１０.０〜１４．０ｇ／１０分であることが好ましい。ＭＦＲとは樹脂流動性の指標であり、溶融した熱可塑性樹脂がエアギャップを通過する時間が０．１１〜０．３３秒である本発明の条件において、この範囲のＭＦＲの低密度ポリエチレンを使用することにより発泡性が良好となる。
（非発泡熱可塑性樹脂層）
本発明では、発泡効率を高めるために、胴部材の発泡熱可塑性樹脂層を有する壁面の反対壁面側を、発泡熱可塑性樹脂層よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなるとともに加熱処理した際に発泡しない熱可塑性樹脂層（非発泡熱可塑性樹脂層）、あるいはアルミ箔等で被覆することが好ましい。紙基材の片面が地のままだと、加熱処理の際にこの未被覆面から紙中の水分が大気中に蒸散してしまい、十分確実に発泡させることが難しくなる。従って、このような被覆層を設けることにより、紙中の水分を効率良く発泡に寄与させることができる。なお、これらの非発泡熱可塑性樹脂層やアルミ箔などは、胴部材の内壁面側に存在すると、充填液体等が紙中へ浸透することを防止でき好ましい。
同様に、発泡効率を高める目的で、発泡熱可塑性樹脂層の上に、非発泡熱可塑性樹脂層を設けることもできる。発泡熱可塑性樹脂層が胴部材の外壁面側に存在するときは、その表面は凹凸があり平滑ではないため、非発泡熱可塑性樹脂層の存在により、滑らかな手触りと光沢のある外観を得ることができ、容器の防水性もより向上する。
これらの非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂は、発泡熱可塑性樹脂層と同一であっても異なっていてもよい。同一の場合は、密度に差を持たせることにより融点に差を生じさせることができる。例えば、両者の熱可塑性樹脂としてポリエチレンを選択する場合、発泡熱可塑性樹脂層は低密度ポリエチレンとし、非発泡熱可塑性樹脂層は中密度または高密度ポリエチレンとする。発泡熱可塑性樹脂層と非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂における融点の差は５℃以上あることが好ましく、非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂の融点としては、加熱の際に融解せず蒸発水分の拡散を抑止できればよく特に制限されないが、１２５℃以上が好ましい。
本発明では、発泡効率を高めるために、胴部材の発泡熱可塑性樹脂層を有する壁面の反対壁面側を、発泡熱可塑性樹脂層よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなるとともに加熱処理した際に発泡しない熱可塑性樹脂層（非発泡熱可塑性樹脂層）、あるいはアルミ箔等で被覆することが好ましい。紙基材の片面が地のままだと、加熱処理の際にこの未被覆面から紙中の水分が大気中に蒸散してしまい、十分確実に発泡させることが難しくなる。従って、このような被覆層を設けることにより、紙中の水分を効率良く発泡に寄与させることができる。なお、これらの非発泡熱可塑性樹脂層やアルミ箔などは、胴部材の内壁面側に存在すると、充填液体等が紙中へ浸透することを防止でき好ましい。
同様に、発泡効率を高める目的で、発泡熱可塑性樹脂層の上に、非発泡熱可塑性樹脂層を設けることもできる。発泡熱可塑性樹脂層が胴部材の外壁面側に存在するときは、その表面は凹凸があり平滑ではないため、非発泡熱可塑性樹脂層の存在により、滑らかな手触りと光沢のある外観を得ることができ、容器の防水性もより向上する。
これらの非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂は、発泡熱可塑性樹脂層と同一であっても異なっていてもよい。同一の場合は、密度に差を持たせることにより融点に差を生じさせることができる。例えば、両者の熱可塑性樹脂としてポリエチレンを選択する場合、発泡熱可塑性樹脂層は低密度ポリエチレンとし、非発泡熱可塑性樹脂層は中密度または高密度ポリエチレンとする。発泡熱可塑性樹脂層と非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂における融点の差は５℃以上あることが好ましく、非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂の融点としては、加熱の際に融解せず蒸発水分の拡散を抑止できればよく特に制限されないが、１２５℃以上が好ましい。
非発泡熱可塑性樹脂層の形成方法は特に制限されず、紙基材の発泡熱可塑性樹脂層とは反対面側あるいは発泡熱可塑性樹脂層上に、押出しラミネートにより積層してもよいし、ウェットラミネート法、ドライラミネート法等の予めフィルム状にしたものと貼合する方法が適宜使用できる。また、発泡熱可塑性樹脂層上に非発泡熱可塑性樹脂層を設ける場合や、発泡熱可塑性樹脂層を複数の熱可塑性樹脂層で形成する場合など、多層の熱可塑性樹脂層を積層するときは、熱可塑性樹脂層間の密着性や生産効率の点から、複数台の押出機を用いて各熱可塑性樹脂を溶融状態でそれぞれのＴダイに導き、各Ｔダイから同時に押出して積層接着する方法が適している。このような２以上の熱可塑性樹脂層を同時に形成可能な方法は、押出しラミネート法の中で特に共押出しラミネート法と呼ばれる。さらに、熱可塑性樹脂層同士の間に接着性樹脂層を挟んで、樹脂層間の接着性を高めてもよい。なお、いずれの場合でも、必要に応じて紙基材や熱可塑性樹脂の接着性を向上させるために、コロナ処理、オゾン処理等を行ってもよい。
（その他）
発泡熱可塑性樹脂層および非発泡熱可塑性樹脂層の各熱可塑性樹脂層の厚さについて、発泡熱可塑性樹脂層は、発泡させたときに所望の断熱性を付与するのに十分な厚さであればよく特に限定されないが、発泡前の厚さとして４０〜８０μｍ程度、発泡後は４００〜２０００μｍ程度である。また、非発泡熱可塑性樹脂層も、蒸発水分の飛散を防止するのに十分な厚さであって、胴部材の内壁面側に存在する場合は耐液体浸透性を確保できる厚さであれば特に限定されず、２０〜５０μｍ程度である。
また、胴部材の外壁面側および内壁面側は、同じ積層構成であってもよいし異なっていてもよい。使用される樹脂の種類やその他の素材も、同一であってもよいし異なっていてもよい。
発泡熱可塑性樹脂層および非発泡熱可塑性樹脂層の各熱可塑性樹脂層の厚さについて、発泡熱可塑性樹脂層は、発泡させたときに所望の断熱性を付与するのに十分な厚さであればよく特に限定されないが、発泡前の厚さとして４０〜８０μｍ程度、発泡後は４００〜２０００μｍ程度である。また、非発泡熱可塑性樹脂層も、蒸発水分の飛散を防止するのに十分な厚さであって、胴部材の内壁面側に存在する場合は耐液体浸透性を確保できる厚さであれば特に限定されず、２０〜５０μｍ程度である。
また、胴部材の外壁面側および内壁面側は、同じ積層構成であってもよいし異なっていてもよい。使用される樹脂の種類やその他の素材も、同一であってもよいし異なっていてもよい。
また、発泡熱可塑性樹脂層および非発泡熱可塑性樹脂層の各熱可塑性樹脂層には、所望の効果を阻害しない範囲で一般的に使用される種々の添加剤を添加することができる。これらの添加剤としては、例えば、帯電防止剤、白色顔料（酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ等の無機顔料等）、耐ブロッキング剤（アクリルビーズ、ガラスビーズ、シリカ等）、紫外線吸収剤などがある。
Ｂ．紙製容器の成型
本発明では、上記の胴部材原材料シート１２と底板部材原料シートとを常用のカップ製造装置やカップ成型機により成型する。まず、巻き取りロールから胴部材原材料シート１２を繰り出し、所定箇所に必要な印刷を施す。この段階でバーコードなどを印刷することもできる。印刷部分の位置決めなどは常用の手段または手順により行うことができる。
次に、それぞれの原材料シートから胴部材用ブランクと底板部材用ブランクを打ち抜き、常用のカップ成型機で容器の形に組み立てる。ここで、発泡熱可塑性樹脂層５は、胴部材の外壁面側および内壁面側のどちらか片方あるいは両方に存在すればよく、断熱性、手触り、外観審美性など所望に応じて適宜決定すればよいが、容器内部を発泡面とした場合、飲食の際に発泡樹脂が箸やフォーク等により傷付いて口の中に入り込むおそれがあるため、外壁面側に存在することが望ましい。そこで、例えば、胴部材原料シート１２の熱可塑性樹脂層５’が容器外側に向くように、また、底板部材は熱可塑性樹脂層面が容器内側に向くようにして、組み立てる。
本発明では、上記の胴部材原材料シート１２と底板部材原料シートとを常用のカップ製造装置やカップ成型機により成型する。まず、巻き取りロールから胴部材原材料シート１２を繰り出し、所定箇所に必要な印刷を施す。この段階でバーコードなどを印刷することもできる。印刷部分の位置決めなどは常用の手段または手順により行うことができる。
次に、それぞれの原材料シートから胴部材用ブランクと底板部材用ブランクを打ち抜き、常用のカップ成型機で容器の形に組み立てる。ここで、発泡熱可塑性樹脂層５は、胴部材の外壁面側および内壁面側のどちらか片方あるいは両方に存在すればよく、断熱性、手触り、外観審美性など所望に応じて適宜決定すればよいが、容器内部を発泡面とした場合、飲食の際に発泡樹脂が箸やフォーク等により傷付いて口の中に入り込むおそれがあるため、外壁面側に存在することが望ましい。そこで、例えば、胴部材原料シート１２の熱可塑性樹脂層５’が容器外側に向くように、また、底板部材は熱可塑性樹脂層面が容器内側に向くようにして、組み立てる。
Ｃ．加熱処理による発泡
成型後の紙製容器は、発泡させるために加熱処理を行う。本発明では、加熱処理により、胴部材２の紙基材４中に含まれる水分が蒸発して、熱可塑性樹脂層５’が発泡し発泡熱可塑性樹脂層５となる。
加熱温度および加熱時間は使用する紙基材および熱可塑性樹脂の種類に応じて変化し、使用する熱可塑性樹脂に対する最適な加熱温度と加熱時間の組み合わせは適宜決定することができるが、加熱温度は発泡する熱可塑性樹脂の融点よりもやや高い温度（融点＋５〜１０℃の範囲）が適し、一般的に、加熱温度約１１０℃〜約２００℃程度、加熱時間約１分間〜６分間程度である。加熱手段は特に限定されず、熱風、電熱、電子線など任意の手段を使用できる。コンベヤによる搬送手段を備えたトンネル内で、熱風または電熱などによって加熱すれば、安価に大量生産することができる。
成型後の紙製容器は、発泡させるために加熱処理を行う。本発明では、加熱処理により、胴部材２の紙基材４中に含まれる水分が蒸発して、熱可塑性樹脂層５’が発泡し発泡熱可塑性樹脂層５となる。
加熱温度および加熱時間は使用する紙基材および熱可塑性樹脂の種類に応じて変化し、使用する熱可塑性樹脂に対する最適な加熱温度と加熱時間の組み合わせは適宜決定することができるが、加熱温度は発泡する熱可塑性樹脂の融点よりもやや高い温度（融点＋５〜１０℃の範囲）が適し、一般的に、加熱温度約１１０℃〜約２００℃程度、加熱時間約１分間〜６分間程度である。加熱手段は特に限定されず、熱風、電熱、電子線など任意の手段を使用できる。コンベヤによる搬送手段を備えたトンネル内で、熱風または電熱などによって加熱すれば、安価に大量生産することができる。
その他．
本発明では、所望の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、紙製容器の分野で公知の技術を適用することができる。例えば、外壁面となる胴部材の一部に合成樹脂成分を５wt％〜４０wt％含有する塗料を塗布し、部分的に発泡を抑制する技術（特許第３０１４６２９号公報）、外壁面となる胴部材の表面に発泡と同調して滑らかな印刷面を形成する同調インキを塗布する技術（特許第３４０８１５６号公報）、容器胴部材の開口上縁にフランジ部を設ける技術であって、断面角型に強制加工し内側巻き込み端をフランジ部の上部に重合させて二重構造にする技術（特開２００１−３５４２２６号公報）等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。また、印刷適性を高めるために、胴部材の外壁面となる最表層に、顔料とバインダーを主成分とするインキ受理層を設けてもよい。
本発明では、所望の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、紙製容器の分野で公知の技術を適用することができる。例えば、外壁面となる胴部材の一部に合成樹脂成分を５wt％〜４０wt％含有する塗料を塗布し、部分的に発泡を抑制する技術（特許第３０１４６２９号公報）、外壁面となる胴部材の表面に発泡と同調して滑らかな印刷面を形成する同調インキを塗布する技術（特許第３４０８１５６号公報）、容器胴部材の開口上縁にフランジ部を設ける技術であって、断面角型に強制加工し内側巻き込み端をフランジ部の上部に重合させて二重構造にする技術（特開２００１−３５４２２６号公報）等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。また、印刷適性を高めるために、胴部材の外壁面となる最表層に、顔料とバインダーを主成分とするインキ受理層を設けてもよい。
以上のように、本発明は熱可塑性樹脂層を設けた紙を加熱して、紙に含まれる水分を蒸気化して、溶融している熱可塑性樹脂層中に水蒸気の泡を閉じこめて、発泡層を形成する技術を利用するものである。これは、熱可塑性樹脂層の溶融状態が低粘性であると蒸気が抜けてしまいピンホールが発生したり、小泡が結合して大きくなって破れたりする危険性がある。
これに対し、本発明は、エアギャップを通過する時間を長くすることにより、通常のラミネートでは悪影響となると考えられている樹脂の酸化を進めることにより、樹脂層表面を皮状に形成して、泡を樹脂層内に留め、小泡状態を保持し、ピンホールなどの発生を防止するものである。また、Ｔダイから押出した後、紙基材に熱可塑性樹脂が接触して接着する接着力を確保するために通常より高温で押出す。また、この高温は、酸化を促進する機能を果たすと考えられる。
本発明は、紙に含まれる水分を蒸気化し、薄い溶融状態にある熱可塑性樹脂層に閉じこめて多数の小泡を形成して、断熱性を発揮するものであるが、そのコントロールが難しく、良好な状態の断熱層を形成することは困難であったところ、ラミネート積層に当たり、エアギャップを通過する時間を長くすることにより、コントロールができることを見出したものである。
更に、紙基材の反対表面には、溶融温度が高い樹脂層を設けて、紙基材に含まれる水分が蒸気化したときの蒸気抜けを防止して、低温の溶融熱可塑性樹脂層に蒸気を留める精度を高めようとするものである。
これに対し、本発明は、エアギャップを通過する時間を長くすることにより、通常のラミネートでは悪影響となると考えられている樹脂の酸化を進めることにより、樹脂層表面を皮状に形成して、泡を樹脂層内に留め、小泡状態を保持し、ピンホールなどの発生を防止するものである。また、Ｔダイから押出した後、紙基材に熱可塑性樹脂が接触して接着する接着力を確保するために通常より高温で押出す。また、この高温は、酸化を促進する機能を果たすと考えられる。
本発明は、紙に含まれる水分を蒸気化し、薄い溶融状態にある熱可塑性樹脂層に閉じこめて多数の小泡を形成して、断熱性を発揮するものであるが、そのコントロールが難しく、良好な状態の断熱層を形成することは困難であったところ、ラミネート積層に当たり、エアギャップを通過する時間を長くすることにより、コントロールができることを見出したものである。
更に、紙基材の反対表面には、溶融温度が高い樹脂層を設けて、紙基材に含まれる水分が蒸気化したときの蒸気抜けを防止して、低温の溶融熱可塑性樹脂層に蒸気を留める精度を高めようとするものである。
以下、実施例により本発明の効果を詳細に説明する。
［実施例１］
坪量３００ｇ／ｍ２（含水率８％）の原紙の片面に、紙製容器としたときに胴部材の外壁面となる発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を厚さ７０μｍとなるように３４０℃の溶融温度で押出し、この溶融樹脂と原紙とをクーリングロールと硬度７０度のニップロールを用いて、線圧１５ｋｇｆ／ｃｍで押圧・圧着した。このとき、Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間（エアギャップ通過時間）は０．１１２秒とした。また、原紙の反対面には、胴部材の内壁面となる非発泡熱可塑性樹脂層として、融点１２８℃、ＭＦＲ６．５ｇ／１０分の中密度ポリエチレン（中密度ＰＥ）を厚さ４０μｍとなるように、３２０℃の溶融温度で押出しラミネートし、胴部材原材料シートを得た。
坪量３００ｇ／ｍ２（含水率８％）の原紙の片面に、紙製容器としたときに胴部材の外壁面となる発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を厚さ７０μｍとなるように３４０℃の溶融温度で押出し、この溶融樹脂と原紙とをクーリングロールと硬度７０度のニップロールを用いて、線圧１５ｋｇｆ／ｃｍで押圧・圧着した。このとき、Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間（エアギャップ通過時間）は０．１１２秒とした。また、原紙の反対面には、胴部材の内壁面となる非発泡熱可塑性樹脂層として、融点１２８℃、ＭＦＲ６．５ｇ／１０分の中密度ポリエチレン（中密度ＰＥ）を厚さ４０μｍとなるように、３２０℃の溶融温度で押出しラミネートし、胴部材原材料シートを得た。
［実施例２］
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．１８６秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．１８６秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［実施例３］
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．２２３秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．２２３秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［実施例４］
坪量３００ｇ／ｍ２の原紙を、坪量３２０ｇ／ｍ２（含水率８％）の原紙に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
坪量３００ｇ／ｍ２の原紙を、坪量３２０ｇ／ｍ２（含水率８％）の原紙に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［実施例５］
胴部材の内壁面となる非発泡熱可塑性樹脂層として、融点１２８℃の中密度ポリエチレン（中密度ＰＥ）に代えて、融点１６５℃のポリプロピレン（ＰＰ）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
胴部材の内壁面となる非発泡熱可塑性樹脂層として、融点１２８℃の中密度ポリエチレン（中密度ＰＥ）に代えて、融点１６５℃のポリプロピレン（ＰＰ）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［実施例６］
融点１０８℃の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を厚さ５０μｍとなるようにラミネートした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
融点１０８℃の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を厚さ５０μｍとなるようにラミネートした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［実施例７］
実施例１で得た胴部材原材料シートを１２３℃４分間過熱させ、発泡サンプル片を得た。
実施例１で得た胴部材原材料シートを１２３℃４分間過熱させ、発泡サンプル片を得た。
［実施例８］
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）８８．５重量％、融点１０７℃、ＭＦＲ８．２ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）１１．５重量％から成る混合樹脂（融点１０８℃、ＭＦＲ１３．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）８８．５重量％、融点１０７℃、ＭＦＲ８．２ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）１１．５重量％から成る混合樹脂（融点１０８℃、ＭＦＲ１３．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
なお、混合樹脂のＭＦＲは下記計算式にて求めた。
logＸ＝ａlogＹ＋ｂlogＺ
（ａ，ｂ：各樹脂の配合比、Ｘ：混合樹脂のＭＦＲ、Ｙ,Ｚ：各樹脂のＭＦＲ）
logＸ＝ａlogＹ＋ｂlogＺ
（ａ，ｂ：各樹脂の配合比、Ｘ：混合樹脂のＭＦＲ、Ｙ,Ｚ：各樹脂のＭＦＲ）
［実施例９］
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）９０．０重量％、融点１０８℃、ＭＦＲ７．５ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）１０．０重量％から成る混合樹脂（融点１０８℃、ＭＦＲ１３．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）９０．０重量％、融点１０８℃、ＭＦＲ７．５ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）１０．０重量％から成る混合樹脂（融点１０８℃、ＭＦＲ１３．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［実施例１０］
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２０．０重量％、融点１０６℃、ＭＦＲ２２．０ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）８０．０重量％から成る混合樹脂（融点１０６℃、ＭＦＲ２０．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２０．０重量％、融点１０６℃、ＭＦＲ２２．０ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）８０．０重量％から成る混合樹脂（融点１０６℃、ＭＦＲ２０．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［実施例１１］
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）７７．０重量％、融点１０８℃、ＭＦＲ７．５ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２３．０重量％から成る混合樹脂（融点１０８℃、ＭＦＲ１２．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
発泡熱可塑性樹脂層として、融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に代えて融点１０８℃、ＭＦＲ１３．８ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）７７．０重量％、融点１０８℃、ＭＦＲ７．５ｇ／１０分の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）２３．０重量％から成る混合樹脂（融点１０８℃、ＭＦＲ１２．０ｇ／１０分）に変更した以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［比較例１］
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．３３５秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．３３５秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
［比較例２］
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．０９８秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
上記の実施例および比較例で得られた胴部材原材料シートを用いて、以下の評価試験を行った結果を表１に示す。なお、実施例１で得られた胴部材原材料シートを用い、発泡させない場合を参考例１とした。
Ｔダイから吐出した溶融樹脂が原紙に接触するまでの時間を０．０９８秒とした以外は、実施例１と同様にして胴部材原材料シートを得た。
上記の実施例および比較例で得られた胴部材原材料シートを用いて、以下の評価試験を行った結果を表１に示す。なお、実施例１で得られた胴部材原材料シートを用い、発泡させない場合を参考例１とした。
＜酸化度＞
発泡前の胴部材原材料シートの発泡熱可塑性樹脂層について、ＥＳＣＡ分析にて酸化度を測定した。値が小さい方が、酸化度が低いことを示す。
ＥＳＣＡとは、electron spectroscopy for analysisの略称である。Ｘ線を照射し、Ｘ線によって励起した原子からの光電子のエネルギーを測定し、原子固有のエネルギーを分析し、構成元素の同定を行うものである。
本発明では、表層を形成するポリエチレン層にＸ線を照射し、ＣとＯ２の割合によって酸化度を求めている。通常、ポリエチレンはＣＨ結合だけなのでＯ２は入っていない（なお、Ｈはエネルギーが小さすぎてＸ線分析では測定できない）。
計測は、５ｍｍ角のサンプルをカットし、表層にＸ線を照射する。照射されたＸ線は紙原紙まで到達するが、原紙から励起する光電子が途中で吸収・分散されるので、実際は表層数μｍのエネルギーを測定していることとなる。
発泡前の胴部材原材料シートの発泡熱可塑性樹脂層について、ＥＳＣＡ分析にて酸化度を測定した。値が小さい方が、酸化度が低いことを示す。
ＥＳＣＡとは、electron spectroscopy for analysisの略称である。Ｘ線を照射し、Ｘ線によって励起した原子からの光電子のエネルギーを測定し、原子固有のエネルギーを分析し、構成元素の同定を行うものである。
本発明では、表層を形成するポリエチレン層にＸ線を照射し、ＣとＯ２の割合によって酸化度を求めている。通常、ポリエチレンはＣＨ結合だけなのでＯ２は入っていない（なお、Ｈはエネルギーが小さすぎてＸ線分析では測定できない）。
計測は、５ｍｍ角のサンプルをカットし、表層にＸ線を照射する。照射されたＸ線は紙原紙まで到達するが、原紙から励起する光電子が途中で吸収・分散されるので、実際は表層数μｍのエネルギーを測定していることとなる。
＜発泡性（厚さ）＞
発泡前の胴部材原材料シートの全体の厚さを測定した。次いで、サンプル片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を１１５℃または、１２３℃の乾燥機に入れ、４分間加熱して発泡熱可塑性樹脂層を発泡させ、発泡サンプル片を得た。発泡後の全体の厚さを測定した。
発泡前の胴部材原材料シートの全体の厚さを測定した。次いで、サンプル片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を１１５℃または、１２３℃の乾燥機に入れ、４分間加熱して発泡熱可塑性樹脂層を発泡させ、発泡サンプル片を得た。発泡後の全体の厚さを測定した。
＜発泡性（状態）＞
上記の発泡サンプル片について、発泡状態を次の基準で目視評価した。
◎…均一で微細な発泡状態であり良好。
〇…一部過発泡の状態があるものの、断熱性容器として問題なし。
△…過発泡の状態がややあるものの、断熱性容器として使用可能。
×…過発泡もしくは発泡不十分で、断熱性容器として使用できない。
上記の発泡サンプル片について、発泡状態を次の基準で目視評価した。
◎…均一で微細な発泡状態であり良好。
〇…一部過発泡の状態があるものの、断熱性容器として問題なし。
△…過発泡の状態がややあるものの、断熱性容器として使用可能。
×…過発泡もしくは発泡不十分で、断熱性容器として使用できない。
＜紙基材との密着性＞
発泡前の胴部材原材料シートのサンプル片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）について、手で原紙と低密度ポリエチレン層との間で剥離を試み、そのときの剥離しやすさの程度を次の基準で評価した。
◎…強固に密着しており剥離できない。
〇…強く密着しており剥離しにくい。
△…抵抗はあるが剥離できる。
×…密着が弱いまたは密着しておらず容易に剥離できる。
発泡前の胴部材原材料シートのサンプル片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）について、手で原紙と低密度ポリエチレン層との間で剥離を試み、そのときの剥離しやすさの程度を次の基準で評価した。
◎…強固に密着しており剥離できない。
〇…強く密着しており剥離しにくい。
△…抵抗はあるが剥離できる。
×…密着が弱いまたは密着しておらず容易に剥離できる。
＜断熱性＞
胴部材原材料シートを、底板部材原材料シート（坪量２２０ｇ／ｍ２の原紙に中密度ポリエチレンを厚さ４０μｍとなるように押出しラミネートしたもの）と組み合わせて、直径９５ｍｍ、高さ１１５ｍｍの容器を成型し、１１５℃の乾燥機で４分間加熱し、発泡させた。その後、発泡した容器に９０℃のお湯を入れ、３分後、容器外壁面を手で触り次の基準で評価した。
◎…あまり熱くなく、手で容器を十分に保持することができ、断熱性に優れる。
〇…やや熱いが、手で容器を保持し続けることができ、断熱性良好。
△…熱く、手で容器を十分には保持することが難しく、断熱性やや良。
×…かなり熱く、手で容器を保持することが難しく、断熱性悪い。
胴部材原材料シートを、底板部材原材料シート（坪量２２０ｇ／ｍ２の原紙に中密度ポリエチレンを厚さ４０μｍとなるように押出しラミネートしたもの）と組み合わせて、直径９５ｍｍ、高さ１１５ｍｍの容器を成型し、１１５℃の乾燥機で４分間加熱し、発泡させた。その後、発泡した容器に９０℃のお湯を入れ、３分後、容器外壁面を手で触り次の基準で評価した。
◎…あまり熱くなく、手で容器を十分に保持することができ、断熱性に優れる。
〇…やや熱いが、手で容器を保持し続けることができ、断熱性良好。
△…熱く、手で容器を十分には保持することが難しく、断熱性やや良。
×…かなり熱く、手で容器を保持することが難しく、断熱性悪い。
この結果から、エアギャップの通過時間は０．１１〜０．３３秒の範囲が適切であり、好ましくは０．１５〜０．２５秒である。酸化度は、０．４〜１．５％、特に１．０％以下が好ましい。
１ 紙製容器
２ 胴部材
３ 底板部材
４ 紙基材
５ 発泡熱可塑性樹脂層
５’熱可塑性樹脂層
６ 発泡セル
７ 非発泡熱可塑性樹脂層
８ 巻取
９ Ｔダイ
１０ クーリングロール
１１ ニップロール
１２ 胴部材原材料シート
１３ エアギャップ
２ 胴部材
３ 底板部材
４ 紙基材
５ 発泡熱可塑性樹脂層
５’熱可塑性樹脂層
６ 発泡セル
７ 非発泡熱可塑性樹脂層
８ 巻取
９ Ｔダイ
１０ クーリングロール
１１ ニップロール
１２ 胴部材原材料シート
１３ エアギャップ
Claims (7)
- 紙製容器における胴部材原材料シートの紙基材の少なくとも片面に、溶融状態の低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートして熱可塑性樹脂層を設けた紙製容器の胴部材原材料シート。
- 胴部材と底板部材とからなる紙製容器であって、
胴部材は、紙基材に発泡した熱可塑性樹脂層が形成されており、
該発泡熱可塑性樹脂層は、紙基材の少なくとも片面に溶融状態の低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートした熱可塑性樹脂層を設け、紙基材中の水分を加熱蒸発させることによって前記熱可塑性樹脂層が発泡したものであることを特徴とする紙製容器。 - 押出しラミネートされた熱可塑性樹脂層の樹脂酸化度がＥＳＣＡ分析値０．４％〜１．５％であることを特徴とする請求項２記載の紙製容器。
- 胴部材の両方の壁面に熱可塑性樹脂層を有し、一方の壁面の熱可塑性樹脂層が、他方の壁面の熱可塑性樹脂層よりも融点の高い熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の紙製容器。
- 胴部材の両方の壁面に設けられた熱可塑性樹脂層の内、融点の高い熱可塑性樹脂の融点が１２５℃以上であって、胴部材の内壁面側の熱可塑性樹脂層であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の紙製容器。
- 下記Ａ〜Ｃの工程を有する、胴部材と底板部材とからなる紙製容器の製造方法。
Ａ．紙基材の少なくとも片面に、溶融状態の低密度ポリエチレンからなる熱可塑性樹脂をＴダイから紙基材に接するまでの時間が０．１１〜０．３３秒となるように押出しラミネートして熱可塑性樹脂層を積層し胴部材原料シートを作製する工程、
Ｂ．胴部材原料シートと底辺部材原材料シートとを組み立て紙製容器を成型する工程、
Ｃ．成型後の紙製容器を加熱処理し、胴部材の紙基材中の水分を蒸発させて前記熱可塑性樹脂層を発泡させる工程。 - 低密度ポリエチレンは、ＭＦＲ１０.０〜１４．０ｇ／１０分であることを特徴とする請求項２又は３に記載の紙製容器。
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