JP5621344B2 - 耐水性を有する紙カップとその製造方法 - Google Patents
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Description
かった。また、紙カップとしての仕上がりが悪く、外観的に不具合が生じてしまう等の問題があった。のみならず、上記の熱可塑性樹脂層は耐水耐油性というバリア性とともに成型時のヒートシール性というシーラントとしての性質を併せ持つことが要求されるため機械的強度に関しては軽視されがちであった。
ステキヒト・サイズ度が400秒を下回る場合はコップ原紙の耐水度が不足し、積層シート端縁部の端面は、外部に露出しているため、レトルト殺菌処理の加熱蒸気がこの部分からコップ原紙の内部に浸透し、ふやけ現象を発生すると共に、剛性の低下により容器の変形も認められるとされている。
特殊な紙を必要としない方法として、特許文献5には、耐熱性、耐水性、耐摩擦性および耐レトルト性に優れた塗膜物性が得られるα−メチルスチレンとメタクリル酸メチル、およびカルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物を必須成分とする水性アクリル樹脂を紙基材へ塗工して耐久性を付与することが提案されている。
しかしながら、高温高圧でのレトルト殺菌時に紙基材内部に浸透した熱水を蒸発させる過程で内部の水蒸気を外部に蒸散させるための水蒸気透過性が必要であるため、紙基材表面の印刷適性を確保するためのコート層の形成に限界があり美麗な容器とならない場合があった。
しかしながら、紙基材表面に設けられる熱可塑性樹脂層は耐水耐油性というバリア性とともに成型時のヒートシール性というシーラントとしての性質を併せ持つことが要求されるため機械的強度に関しては軽視されがちという特許文献1について指摘した問題点は未だ解決されていない。
たは内側から膨張するエキスパンションの目によって熱可塑性樹脂層が切られて孔が出来、この孔からの熱水の浸透によってレトルト処理時に基材の紙が膨潤してしまう場合もある。
通常紙カップは底部の成型においては、扇形に打ち抜いた胴部材(サイド材)の両側端を重ねて接着して円錐状となし、この底部に円形の底部材(ボトム材)の外周部を起立させたものを嵌め込んで環状脚部を形成することが行われる。
次に胴部材下端部(19)を底部材の起立部(21)を挟み込むように内側へカールさせるボトムインカールの様子を図11の(b)に示した。
この場合にも、胴部材下端部(19)の容器外側の面とローレットもしくはエキスパンション部材が加圧接触するために、胴部材の容器外側の熱可塑性樹脂層等のバリア性の確保に必要な保護層が傷つけられるということが起こる。
に発生する以上のような問題に鑑みてなされたもので、基材の紙端面および表面の被覆のバリア性を保持できる紙カップと、ロール状の紙基材から直接紙カップにする製造方法を提供することを課題とする。
前記胴部材が、紙基材の内面及び外面に熱可塑性樹脂層が設けられた積層シートから構成されたブランクの、一方の側端縁を他方の側端縁に重ね合わせた胴部貼り合わせ部を有するものであり、
前記熱可塑性樹脂層がポリプロピレンから構成されているものであり、
前記紙基材は、紙基材層と紙基材層外面側にポリエチレンテレフタレート層またはナイロン層からなる耐熱耐磨耗性樹脂層をドライラミネート法によりイソシアネート系のポリエステルポリオールを主剤とするエステル系接着剤を介して積層されてなることを特徴とする紙カップである。
き工程と、前記ブランクの、両方の側端縁に外方に延出する樹脂部を形成する樹脂部形成工程と、前記ブランクの、一方の側端縁の樹脂部を折り返す樹脂部折り返し工程と、前記ブランクの樹脂部を折り返した側端縁を、他方の側端縁の内側となるように重ね合わせ、密着する胴部貼り合わせ部を形成する胴部形成工程と、を有することを特徴とする請求項1、2、3、5、6、7のいずれか1項に記載の紙カップの製造方法である。
であるために、上記のような貼り合わせ時の発泡や孔傷等の不良発生を防止することが出来る。このような紙基材層への熱水の浸透防止を安定して確実に行うことは熱水を使用したレトルト殺菌の工程に於いて特に重要である。
前記ポリエチレンテレフタレート層またはナイロン層からなる耐熱耐磨耗性樹脂層の厚さは6μm未満であると上記の耐久性を確保することが困難になり、30μmよりも大きいと成型時の加工性が悪くなってしまう。
抜きブランクを形成する打ち抜き工程と、前記ブランクの、両方の側端縁に外方に延出する樹脂部を形成する樹脂部形成工程と、前記ブランクの、一方の側端縁の樹脂部を折り返す樹脂部折り返し工程と、前記ブランクの樹脂部を折り返した側端縁を、他方の側端縁の内側となるように重ね合わせ、密着する胴部貼り合わせ部を形成する胴部形成工程と、を有する紙カップの製造方法であるから、紙端面の被覆に支障をきたさず、かつ、紙カップとしての仕上がり外観の綺麗なバリア性を有する紙カップとそれをロール状の紙基材から直接紙カップにする紙カップの製造方法を提供することが出来る。
本発明の紙カップは、例えば、紙基材層と耐熱耐摩耗性樹脂層からなる紙基材の内面及び外面に熱可塑性樹脂層が設けられた積層シートから構成されている。この耐熱耐摩耗性樹脂層は基材である紙基材層とイソシアネート系接着剤を用いたドライラミネート法によ
り接着されている。
図2には、胴部材に用いる積層シートの層構成例を示した。図2(a)はもっとも単純な層構成を、図2(b)は内面の熱可塑性樹脂層にバリア層を含む構成を示している。
図1に示すように、胴部材(18)を、両側端縁上部にそれぞれ切欠き部(31)(32)を設けた胴部材ブランク(10)の、一方の端縁(11)をもう一方の端縁(12)に重ね合わせて胴部貼り合わせ部(15)を形成させて円筒形状とする。
また、底部材(20)は、円形状で、下向きに起立させた周縁部(21)を有する。そして、前記胴部材(18)の下部内面に、底部材(20)の周縁部(21)の外面を接合させる。
て、ローレットまたはエキスパンダで圧着することにより環状脚部(22)を形成させる一方、胴部材の上部周縁を外方に、1周以上巻き込み、フランジ部(16)を形成させて紙カップとする。
このように、樹脂部(4b)は、樹脂部(4a)を基材(1)の外面側に折り返した構成とすることで、胴部貼り合わせ部(15)における樹脂量が確保でき、貼り合わせ部内面の密封性が良好となる。
もしくは、図示していないが樹脂部(4d)は、樹脂部(4c)を基材(1)の内面側に折り返した構成とすることも可能である。
そして、前記樹脂部(4a)を、前述のように紙基材の端縁から外方に延出した構成でなく、紙基材の外面側に折り返した折り返し樹脂部(4b)の構成とするとともに、前記樹脂部(4c)を、紙基材の端縁から外方に延出して熱圧着する構成かまたは、紙基材の外面側もしくは内面側に折り返した折り返し樹脂部(4d)の構成とする。
また、前記樹脂部(4c)を、紙基材の端縁から紙基材の外面側に折り返した折り返し樹脂部(4d)の構成とすることによって、胴部貼り合わせ部の段差が、前記折り返し樹脂部(4d)で埋まり、段差のない構成とすることができるうえ、紙基材(1)とさらに前記樹脂部の端面が紙カップ外部に露出しない構成とすることができる。
また、前記熱可塑性樹脂層(41)は、シーラント層に限られるものではなく、耐熱耐摩耗性の優れたポリエチレンテレフタレート層またはナイロン層を内面側に形成してもよく、より耐水性に優れた紙カップとすることができる。
外側面にポリエチレンテレフタレート層またはナイロン層からなる耐熱耐磨耗性樹脂層をドライラミネート法によりイソシアネート系の接着剤を介して積層して積層シートを形成させる。
この積層シートの胴部材ブランクとなる領域の両方の端縁(11)、(12)に、その端縁を含めて外方の部分を長窓(13)、(14)として穿設する(図5(a),(b)参照)〜第1打ち抜き工程。
同時に、不必要部分が切り取られた積層シートから、印刷された複数個の扇形状の胴部材ブランク(10)を打ち抜き、樹脂部(4a)、(4c)を形成させた一枚ずつの胴部材ブランク(10)を作製する(図7(a),(b)参照)〜第2打ち抜き工程。
図8は樹脂部を紙基材の片面側に折り曲げ仮接着させる機構の一例を示す説明図である。
図9は樹脂部を紙基材の片面側に折り曲げ仮接着させる工程を示す説明図である。
て、胴部材ブランクの外側方向より内側方向に向けて水平移動させ、樹脂層(4a)を略90°押し曲げ、前記樹脂層(4a)が、折り返し樹脂部(4b)を具備するように、胴部材ブランクの紙基材反対面方向に重なるように仮折りする(図9(c)参照)。
貼り合わせ部(15)の外側となる紙基材(1)の場合も必要であれば同様にして折返し樹脂部(4d)を形成することが出来る。
また、折返しを必要としない場合に、単なる圧着によって、紙基材端面の封止をこの装置を用いて行うことも可能である。
このような方法により作製した胴部材ブランク(10)を用いて紙カップを成形する成形方法の例についてはすでに説明したのでここでは省略する(図1参照)。
または、成形された紙カップの胴部の表面に、印刷、金属蒸着により装飾層を施したプラスチックフィルムを被覆することも出来る。
紙基材層(坪量260g/m2)の表面にポリプロピレン層(20μm)/ポリエチレンテレフタレート層(12μm)からなる積層体を、ポリエチレンテレフタレート層と紙基材層が接するようにイソシアネート系接着剤を用いたドライラミネート法により貼着し、胴部材ブランクとなる領域の両方の端縁に、その端縁を含めて外方の部分に長窓を形成した。
次に、前記シートの紙基材の外面側にポリプロピレン層(30μm)を、内面側にポリプロピレン層(30μm)/無機酸化物蒸着バリアフィルム(12μm)/ポリプロピレン層(30μm)からなる積層シートを押出しラミネート法により積層して、前記長窓の位置で内面を接合一体化した。
次に、前記胴部の下部内面に、円形状で、下向きに起立させた周縁部(21)を有する底部材の周縁部(21)の外面を接合させた。
1)を覆うように、前記胴部材(18)の下端縁部を外側から内方に折り曲げ、底部材の周縁部(21)内面に接合させて、ローレットで圧着することにより直径が52mmの環状脚部(22)を形成した。この時に前記胴部材(18)の下端縁部外面を含めてカップ表面には孔傷は見られなかった。
前記、紙カップは、フランジ部の上面を平坦にしたにもかかわらず、フランジ部の上面の胴部貼り合わせ部に位置する部分に段差がなく成形された。
さらに内容物として水を入れて蓋材でシールしたのち30分間熱湯中で煮沸したが取り出した容器には外観上異常は見られなかった。
最外面のポリプロピレン層に代えて中密度ポリエチレン(MDPE)層を用い、最内層のポリプロピレン層に代えて直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)層を用いた他は実施例1と同様にして紙カップを作成した。
この紙カップは、フランジ部の上面を平坦にしたにもかかわらず、フランジ部の上面の胴部貼り合わせ部に位置する部分に段差がなく成形された。この紙カップは前記胴部材(18)の下端縁部外面を含めてカップ表面には孔傷は見られなかった。内容物として水を入れて蓋材でシールしたのち30分間熱湯中で煮沸したが取り出した容器には外観上異常は見られなかった。
紙基材(1)の内面の熱可塑性樹脂層をポリプロピレン層(30μm)/無機酸化物蒸着バリアフィルム(12μm)/ポリプロピレン層(30μm)からなる積層シートに代えて中密度ポリエチレン(MDPE)層(30μm)/無機酸化物蒸着バリアフィルム(12μm)/ポリプロピレン層(30μm)からなる積層シートを中密度ポリエチレン(MDPE)層(30μm)を媒介としてラミネートした以外は実施例1と同様にして紙カップを作成した。
内容物として水を入れて蓋材でシールしたのち30分間熱湯中で煮沸したが取り出した容器には外観上異常は見られなかった。
紙基材(坪量260g/m2)からなるシートに長窓を形成した。
次に、前記シートの紙基材の表面にポリプロピレン層(30μm)/ポリエチレンテレ
フタレート層(12μm)/ポリエチレン層(30μm)からなる積層シートを、裏面にポリプロピレン層(30μm)/無機酸化物蒸着バリアフィルム(12μm)/ポリプロピレン層(30μm)からなる積層シートを押出しラミネート法により積層して、前記長窓の位置で内面を接合一体化した。
なお、両方の側端縁に設けた樹脂部は、5mm幅で設け、折り返した、2.5mm延出する折り返し樹脂部を有する胴部ブランクを形成した。
次に、前記胴部の下部内面に、円形状で、下向きに起立させた周縁部(21)を有する底部材の周縁部(21)の外面を接合させた。
このように、本発明の紙カップでは、部材端面だけでなく、表面のピンホールや傷を完全になくすことにより、熱水の浸透に対する抵抗が強い、熱水レトルト処理も可能な紙カップが安定して製造可能となった。また、紙カップ表面の耐磨耗性が向上したことにより輸送適性も向上した。
1a‥・・紙基材層
1b‥・・耐熱耐摩耗性樹脂層
1c‥・・イソシアネート系接着剤
2a‥‥バリア層
3‥‥‥積層シート
40‥‥熱可塑性樹脂層(内側)
40a‥‥シーラント層
40c‥‥シーラント層
41‥‥熱可塑性樹脂層(外側)
4‥‥‥樹脂部
4a‥‥外延樹脂部
4b‥‥折り返し樹脂部
4c‥‥外延樹脂部
4d‥‥折り返し樹脂部
10‥‥胴部材ブランク
11‥‥樹脂部を有する側端縁
12‥‥樹脂部を有する側端縁
13‥‥長窓
14‥‥長窓
15‥‥貼り合わせ部
16‥‥フランジ部
18‥‥胴部材(サイド材)
19‥‥胴部材下端部
20‥‥底部材(ボトム材)
21‥‥周縁部(起立部)
22‥‥環状脚部
31‥‥切欠き部
32‥‥切欠き部
C1‥‥円錐台状金型
C2‥‥ボトムインカール金型
C3‥‥ローレット
C4‥‥エキスパンション
D1‥‥第1部材
D11‥押さえ突起
D12‥間隙
D2‥‥第2部材
D21‥押さえ突起
D3‥‥第3部材
D31‥押さえ突起
Claims (9)
- 筒状の胴部材と底部材とを備えた紙カップであり、前記底部材が外周部に起立部を有する円形であり、この底部材を胴部材に挿入して、胴部材の下端部が底部材の起立部を挟み込むようにカールしている紙カップであって、熱水レトルト処理に供される紙カップにおいて、
前記胴部材が、紙基材の内面及び外面に熱可塑性樹脂層が設けられた積層シートから構成されたブランクの、一方の側端縁を他方の側端縁に重ね合わせた胴部貼り合わせ部を有するものであり、
前記熱可塑性樹脂層がポリプロピレンから構成されているものであり、
前記紙基材は、紙基材層と紙基材層外面側にポリエチレンテレフタレート層またはナイロン層からなる耐熱耐磨耗性樹脂層をドライラミネート法によりイソシアネート系のポリエステルポリオールを主剤とするエステル系接着剤を介して積層されてなることを特徴とする紙カップ。 - 前記ポリエチレンテレフタレート層またはナイロン層からなる耐熱耐磨耗性樹脂層の厚さは6μm以上30μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の紙カップ。
- 前記ブランクの重ね合わせ部の内側に位置する側端縁は、前記基材の側端縁から延出する樹脂部を、基材の外面側に折り返した折り返し樹脂部を有し、前記ブランクの重ね合わせ部の外側に位置する側端縁は、前記基材の側端縁から延出する樹脂部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の紙カップ。
- ブランクの重ね合わせ部の外側に位置する側端縁から延出する前記樹脂部が、基材の外面側または内面側に折り返した折り返し樹脂部を有することを特徴とする、請求項3に記載の紙カップ。
- ブランクの重ね合わせ部の外側に位置する側端縁から延出する前記樹脂部が、前記重ね合わせ部の内側のブランクに沿って密着していることを特徴とする、請求項3又は4に記載の紙カップ。
- ブランクの重ね合わせ部の内側に位置する側端縁から延出する前記樹脂部及び/またはブランクの重ね合わせ部の外側に位置する側端縁から延出する前記樹脂部は、側端縁の全長に設けたことを特徴とする、請求項3から5のいずれか1項に記載の紙カップ。
- 少なくとも前記内面の熱可塑性樹脂層は、ガスバリア性層を含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載の紙カップ。
- 紙を基材とする積層シートを所定の形状に打ち抜きブランクを形成する打ち抜き工程と、前記ブランクの、両方の側端縁に外方に延出する樹脂部を形成する樹脂部形成工程と、前記ブランクの、樹脂部を折り返す樹脂部折り返し工程と、前記ブランクの樹脂部を形成した両方の側端縁を重ね合わせ密着する胴部貼り合わせ部を形成する胴部形成工程と、を有することを特徴とする請求項1、2、3、4、6、7のいずれか1項に記載の紙カップの製造方法。
- 紙を基材とする積層シートを所定の形状に打ち抜きブランクを形成する打ち抜き工程と、前記ブランクの、両方の側端縁に外方に延出する樹脂部を形成する樹脂部形成工程と、前記ブランクの、一方の側端縁の樹脂部を折り返す樹脂部折り返し工程と、前記ブランクの樹脂部を折り返した側端縁を、他方の側端縁の内側となるように重ね合わせ密着する胴部貼り合わせ部を形成する胴部形成工程と、を有することを特徴とする請求項1、2、3、5、6、7のいずれか1項に記載の紙カップの製造方法。
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