JP5266779B2 - 積層体及びそれを用いた断熱性容器 - Google Patents

Description

本発明は、紙製の断熱性容器の製造に用いる積層体及びそれを用いた容器に関する。

断熱性容器は、コーヒー等のホット飲料用やラーメン、スープ、味噌汁等の即席食品用等に使用される。断熱性容器は、手で持ちやすいように、内容物の温度を遮断する断熱構造を有する。又、断熱性容器の外周面には、種々の絵柄や文字、記号、模様、ＰＯＳバーコード等の印刷が施されているものがある。

断熱性容器の一つとして、紙屑の両面に熱可塑性樹脂層を積層し、外周面の熱可塑性樹脂屑を発泡させる手法がある。（例えば特許文献１及び２参照。)。この場合、印刷層直下の熱可塑性樹脂層の発泡が、印刷層が塗布されていない熱可塑性樹脂屑の発泡よりも抑制され、外周面に凹凸が生じて平滑性が低下する。このため、外周面に施された印刷に変形、歪み、ボケ等を生じ、外観を損ねて視認性が低下するといった問題がある。又、カップの製造時や、カップの内容物充填の際にカップを重ねておいた状態から一つ一つのカップを繰り出す際、カップ表面の凹凸に起因してその繰り出しにひっかかる可能性があり、指で触って分かるレベル以下のより表面の凹凸が小さいもの、すなわち平滑性が高い断熱性容器が嘱望されている。
特許３４１４９７８号 特許３４０８１５６号

本発明の目的は、平滑な外周面を有する断熱性容器に用いる積層体及びそれを用いた断熱性容器を提供することである。

第１の熱可塑性樹脂層、紙基材層、第２の熱可塑性樹脂層、発泡安定化層からなる積層体であって、印刷工程において、前記第２の熱可塑性樹脂層上にベタ印刷で前記発泡安定化層を設け、つぎに、該発泡安定化層上の少なくとも一部の領域に発泡高調整層を設け、さらに、前記発泡安定化層上の前記発泡高調整層を設けていない領域に前記発泡高調整層と実質的に同一の厚みを有する印刷絵柄インキ層を順次設けてなる積層体である。

さらに前記積層体を印刷絵柄インキ層が外面側になるよう紙カップを成形し、第２の樹脂層が発泡されていることを特徴とする断熱性容器である。

発明によれば、視認ができるほどの凹凸ではなく、さらに、指で触って分かるかわからない程度以下であって、表面の凹凸がほとんどない状態の発泡が形成された、断熱性容器が得られる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平画寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる、
(実施の形態)
本発明の第１の実施の形態に係る積層体は、図1に示すように、第1の熱可塑性樹脂層1、紙基材層２、第２の熱可塑性樹脂層３、発泡安定化層４、印刷絵柄インキ層５、発泡高調整層６からなる積層体からなる。

第１の熱可塑性樹脂層１の厚さは１０μｍ〜４０μｍ程度である。熱可塑椎樹脂層
内答物である液体が紙基材層２へ浸透することを防止するとともに、断熱性容器の製造における積層体を加熱処理時に紙基材層２に含まれる水分が紙面から直接大気へ蒸発することを防止し、容器の外部方向、すなわち第２の熱可塑性樹脂層３方向に逃がして第２の熱可塑性樹脂層３の発泡させる役割をおう。さらに積層体から容器を作る際に熱溶着可能な表面となっていなければならず、ヒートシール性を有していたほうがよい。

これらの機能を満足させるために、多層構造としてもよく、この場合、紙基材層に接する側に水蒸気の障壁となりうる層（比較的メルトフローレートの低いものや、熱可塑性がないようなコーティング剤であっても水蒸気を瞬間的には透過することを阻害するコーティング剤）、紙基材層に接しない側にヒートシール能の高い層（メルトフローレートの高いもの）を多層化して設けることもできる。熱可塑性樹脂層が、紙基材層の反対面であって表面にあれば、積層体を筒状にヒートシールにより形成することができる。

溶融押し出しラミネート等定法によって、多層の場合は共押し出しやタンデム式の溶融押し出しその他公知の方法の組み合わせで設けられる。

紙基材層２の厚さは２５０μｍ〜３５０μｍ程度である。紙基材層２としては、坪量１５０ｇ／ｃｍ²〜４００ｇ／ｃｍ²程度の紙が使用可能であり、容器としての（特にカップの）成形適性を有して、さらに通常容器を形成できる程度の強度や、発泡に必要な程度の水分を含有できる程度であればよい。含水率としては、発泡前の状態で５〜１０％程度が好ましく、さらに７〜８％程度がより好ましい。含水率が５％未満の場合、加熱し発泡させる際に発泡不足となり、十分な断熱効果が得られない場合がある。含水率が１０％を超えると発泡が促進しすぎて、発泡で生じた泡の一つ一つ（セルという）が大きくなりすぎたり、さらにセルが破裂し、その結果、均一な発泡面が得られないという場合がある。

第２の熱可塑性樹脂層３は第１の熱可塑性樹脂層１（多層の場合は前記ヒートシール能の高い層）よりも低融点の樹脂である必要がある。第２の熱可塑性樹脂層３の厚さは紙基材層２の厚み（坪量）に依存する。厚みとすれば、１５μｍ〜１００μｍ程度であればよい。１５μｍ以下であれば十分な発泡（容器として十分な断熱能を有するレベルの発泡にならず、１００μｍを超えると樹脂が厚すぎて、発泡しづらくなる。

第１の熱可塑性樹脂層1、第２の熱可塑性樹脂層３に用いられる熱可塑性樹脂としては容器を製造する過程で、ヒートシールによる成形と加熱による発泡を行うことから、温度に対する樹脂特性が異なる必要がある。

材料としてはポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。

第１の熱可塑性樹脂層１として、第２の熱可塑性樹脂層３より融点の高い熱可塑性樹脂を用いれば、第２の熱可塑性樹脂を発泡させるための加熱処理時に紙基材層２の水分が容器を形成した際の内周面側から蒸発することを防ぎ、第１の熱可塑性樹脂層１を発泡させずに、第２の熱可塑性樹脂層３だけを発泡させる
例えば、第１の熱可塑樹脂層１及び第２の熱可塑性樹脂層３の材料としてポリエチレン樹脂をともに用いる場合、第１の熱可塑性樹脂層１として中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）を用い、第２の熱可塑性樹脂層としてＭＤＰＥよりも融点の低い低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）を用いれば好適である。

発泡安定化層４、印刷絵柄インキ層５、発泡高調整層６に用いる材料としてはウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アルキッド・硝化綿との共重合体、ポリアミド、アクリル、アクリルとロジンの共重合体、塩素化ポリオレフィン等の樹脂成分を含む溶剤の他、有色の場合には顔料又は着色染料等を更に含有するインキが使用可能である。

発泡安定化層４は均一な発泡をさせるために容器の主な面、たとえば紙カップを例にすれば、胴部材の領域に最低限必要である。もし無い場合発泡が促進しすぎ、きめ細やかで比較的セルの大きさがそろった発泡がしづらくなる。

発泡安定化層４を設ける領域としては、容器の製造工程上ヒートシールの貼り付け部分となる箇所等、発泡による断熱効果を下げても他の機能を付加させたい場合は、その領域に限り設けなくてもよいが、本質的に発泡が必要な面には設けることが好ましい。また発泡安定化層４は容器の色調整の機能を兼ねてよく、顔料等添加剤を添加することが好ましい。この際、最適な厚みは０．３〜２μｍ程度である。０．３μｍより薄いと効果が得られにくく、２μｍを超えると、発泡を抑制しすぎ、断熱効果が減じられる。

印刷絵柄インキ層５は上記発泡安定化層４を設けた上に設けられる。容器として通常商品として必要な印刷が施される。つまり種々の絵柄等（文字、記号、模様、ＰＯＳバーコード等を含む）指すものである。

この際、最適な厚みは後述される発泡高調整層６と実質的に同一の厚みとすればよく、０．３〜２μｍ程度であるが特に限定されない。あまり厚いと発泡安定化層４同様、発泡を抑制しすぎ、断熱効果が減じられる。

発泡高調整層６は前述の印刷絵柄インキ層５の高さを調節し、後の発泡の程度を均一にするために設ける。最適な厚みは前述の印刷絵柄インキ層５と実質的に同一の厚みとすればよく、０．３〜２μｍ程度で特に限定されない。

発泡高調整層６を設けないと印刷絵柄インキ層５を設けた領域部分のインキ厚みが厚くなることで、発泡の抑制がより行われ、若干凹んでしまう。

発泡高調整層６は印刷絵柄インキ層５の柄を設けた以外の領域に設けるものであり、実質上、容器の外表面は発泡高調整層６と印刷絵柄インキ層５に覆われ、発泡安定化層４は直接露出しないこととなる。

これらの領域は理想的には厳密に分けられることが好ましいが、印刷工程における見当合わせが完全ではないため、境界領域において若干重複する部分あってもやむをえない。

また細かい文字やＰＯＳバーコード等は実質的に発泡の変化の中においてはきわめて小さな領域であるため、見当合わせもしづらく、本発明の技術的特長を逸脱しない範囲において、発泡高調整層６上に印刷絵柄インキ層５が重なる等の例外があってもよい。

これら発泡安定化層４、印刷絵柄インキ層５、発泡高調整層６の３層は一連の印刷工程で設けることが好ましい。つまりベタ印刷で発泡安定化層４を第２の熱可塑性樹脂層３上に印刷、さらにベタの柄から印刷絵柄インキ層５の絵柄等を抜いた画像処理をした版で発泡高調整層６を印刷、さらに見当をあわせ印刷絵柄インキ層５の版で印刷をすればよい。

印刷絵柄インキ層５、発泡高調整層６の印刷順は、印印刷絵柄インキ層５の絵柄等の視認性を向上させることを考え、見当がずれる恐れを鑑みると、印刷絵柄インキ層５を発泡高調整層６の後に印刷したほうがよい。

以上のもとで積層体を形成し、この積層体を元に紙カップ等に形状に定法にて形成をしておく。

容器の作成方法は特に限定されないが、特に紙カップ等に用いた際の効果が有効であるため、紙カップを例にして容器の製造方法を説明する。

紙カップの底部材は通常紙カップを製造する際に用いる底部材であればかまわない。

印刷絵柄インキ層５、発泡高調整層６を外表面にして筒状の胴部材とし、底部材を別途もちい、紙カップを形成する。（図示せず）
紙カップを形成した後、公知の加熱手段を用い静置、あるいはコンベアーにより送りながら、１００〜２００℃程度１〜７分程度加熱する。

これにより、紙基材層２に含まれる水分が第２の熱可塑性樹脂層３側に蒸発し、この水分により第２の熱可塑性樹脂層３が発泡する。このとき加熱前とくらべ、３〜１２倍程度の厚さに膨張する。胴部材の実質全面において（胴部を筒状に形成する最に、熱接着のシールバーが当接する部分を除く）印刷絵柄インキ層５、発泡高調整層６によりあらかじめ高さがそろえられているため、均一の厚さで発泡膨張し、表面が極めて平滑でかつ、発泡のセルの目大きさが揃った断熱性容器となる。

積層体を表す図。

符号の説明

１ 第１の熱可塑性樹脂層
２ 紙基材層
３ 第２の熱可塑性樹脂層
４ 発泡安定化層
５ 印刷絵柄インキ層
６ 発泡高調整層
７ 積層体

Claims (2)

1. 第１の熱可塑性樹脂層、紙基材層、第２の熱可塑性樹脂層、発泡安定化層からなる積層体であって、
   印刷工程において、前記第２の熱可塑性樹脂層上にベタ印刷で前記発泡安定化層を設け、つぎに、該発泡安定化層上の少なくとも一部の領域に発泡高調整層を設け、さらに、前記発泡安定化層上の前記発泡高調整層を設けていない領域に前記発泡高調整層と実質的に同一の厚みを有する印刷絵柄インキ層を順次設けてなることを特徴とする積層体。
2. 請求項１に記載の積層体を印刷絵柄インキ層が容器外面側になるよう紙カップを成形し、第２の樹脂層が発泡されていることを特徴とする断熱性容器。

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