JP6204931B2 - 紙製容器の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は紙製容器の製造方法に関する。
従来、紙製容器の製造方法として、特許文献１等に記載のものがある。
特許文献１に記載の紙製容器の製造方法は、坪量が１００〜５００g/m2、密度が０．５０〜０．７０g/cm3である３層以上の多層抄き板紙で、中層に機械パルプを主体とする層を、両外層に化学パルプを主体とする層を有し、該板紙の全パルプ量のうち３０重量％以上が機械パルプからなるプレス成形用紙を加熱成形し、紙の破損を生じずに深絞り容器を製造可能にするものである。
特許文献１に記載の紙製容器の製造方法は、坪量が１００〜５００g/m2、密度が０．５０〜０．７０g/cm3である３層以上の多層抄き板紙で、中層に機械パルプを主体とする層を、両外層に化学パルプを主体とする層を有し、該板紙の全パルプ量のうち３０重量％以上が機械パルプからなるプレス成形用紙を加熱成形し、紙の破損を生じずに深絞り容器を製造可能にするものである。
特許文献１に記載の紙製容器の製造方法は、３層以上の多層抄き板紙を用意する必要があり、生産性が悪い。
また、特許文献１に記載の紙製容器の製造方法は、成形された容器が歪みの大きな曲面部を有する場合、この曲面における成形しわの軽減に限界がある。また、深絞りの深さが大きくなるにつれ、容器の全体に渡る強度、剛性が低下し、胴膨れや底膨れの発生を抑制することに困難がある。
本発明の課題は、紙製容器の成形しわを軽減させるとともに、容器の全体に渡る強度、剛性を向上することにある。
請求項１に係る発明は、紙製ブランクを一対の金型で絞り成形して紙製容器を製造する紙製容器の製造方法において、紙製ブランクが、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 の低密度紙の一枚板、又は該低密度紙を複数枚重ねたものから形成され、紙製容器の底部と、該底部からの立ち上がり壁部である胴部とからなる全体が、一対の金型を構成する雌型と雄型で絞り成形され、それらの雌型と雄型の絞り成形時のクリアランスが紙製ブランクの紙厚より小さく設定されるようにしたものである。
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記紙製ブランクを形成する低密度紙の坪量が２００g/m2〜７００g/m2であるようにしたものである。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において更に、前記絞り成形の成形温度を１００℃以上とするようにしたものである。
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において更に、前記紙製容器の絞り深さを２０mm以上とするようにしたものである。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに係る発明において更に、前記一対の金型を構成する雌型と雄型の絞り成形時のクリアランスが０．５mm〜０．８mmの範囲内にあるとき、容器本体の胴部に相当する部分のクリアランスである０．８mmを、容器本体の底部に相当する部分のクリアランスである０．５mmに比して大きくしてなるようにしたものである。
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに係る発明において更に、前記一対の金型を構成する雌型と雄型の絞り成形時のクリアランスが０．５mm〜０．８mmの範囲内にあるとき、容器本体の胴部に相当する部分のクリアランスである０．８mmを、容器本体の底部に相当する部分のクリアランスである０．５mmに比して大きくしてなるようにしたものである。
（請求項１、５）
(a)低密度紙からなる紙製ブランクを、その紙厚より小さいクリアランスを備えた一対の金型（雌型と雄型）で絞り成形することにより、成形しわを軽減できる。容器の歪みの大きな曲面部でも、成形しわを目立たない程度に軽減できるし、その成形しわをかえって風合いとして活かす程度に生成できる。
(a)低密度紙からなる紙製ブランクを、その紙厚より小さいクリアランスを備えた一対の金型（雌型と雄型）で絞り成形することにより、成形しわを軽減できる。容器の歪みの大きな曲面部でも、成形しわを目立たない程度に軽減できるし、その成形しわをかえって風合いとして活かす程度に生成できる。
(b)低密度紙からなる紙製ブランクを、その紙厚より小さいクリアランスを備えた一対の金型（雌型と雄型）で絞り成形することにより、ふんわりした紙をプレス成形して硬くしめ、容器の全体に渡る強度、剛性を向上できる。容器の胴膨れや底膨れの発生を抑制できる。
(c)密度が０．５０g/cm 3 未満だと容器に十分な強度、剛性を発現できない。密度が０．７５g/cm 3 をこえると成形しわを十分に軽減できない。
ここで、紙製ブランクは、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 の低密度紙の一枚板、又は該低密度紙を複数枚重ねたものから形成される。複数枚の低密度紙を重ねて形成された紙製ブランクにあっては、複数枚の低密度紙の各個の厚みの合計値が当該紙製ブランクの紙厚になる。
（請求項２）
(d)紙製ブランクを形成する低密度紙の坪量が２００g/m2〜７００g/m2であるものとする。坪量２００g/m2〜７００g/m2は、一般的な板紙の範囲内である。
(d)紙製ブランクを形成する低密度紙の坪量が２００g/m2〜７００g/m2であるものとする。坪量２００g/m2〜７００g/m2は、一般的な板紙の範囲内である。
坪量２００g/m2の紙の場合、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 で紙厚は０．４０mm〜０．２７mmとなり、上述(a)〜(c)を実現できる。
坪量７００g/m2の紙の場合、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 で紙厚は１．４０mm〜０．９３mmとなり、上述(a)〜(c)を実現できる。
（請求項３）
(e)絞り成形の成形温度を１００℃以上とする。
１００℃以上とすることにより、紙製ブランクが加熱されて軟化状態となり、成形容易になるとともに、プレス成形前の形状に戻ることがなくなって、プレス成形された容器の保形性に優れる。１００℃未満だと、成形された容器の保形成が悪く、それらの容器の積層保管性（各容器を互いに嵌合させて積み上げる）が悪くなり、積層作業に多くの時間を要し、生産性が落ちる。
(e)絞り成形の成形温度を１００℃以上とする。
１００℃以上とすることにより、紙製ブランクが加熱されて軟化状態となり、成形容易になるとともに、プレス成形前の形状に戻ることがなくなって、プレス成形された容器の保形性に優れる。１００℃未満だと、成形された容器の保形成が悪く、それらの容器の積層保管性（各容器を互いに嵌合させて積み上げる）が悪くなり、積層作業に多くの時間を要し、生産性が落ちる。
（請求項４）
(f)絞り深さ２０mm以上の深絞り容器でも、上述(a)〜(e)を確保できる。
(f)絞り深さ２０mm以上の深絞り容器でも、上述(a)〜(e)を確保できる。
図１、図２に示した本発明の一実施例に係るまゆ玉型の紙製容器１０は、容器本体１１と蓋１２とからなり、容器本体１１の開口まわりの外周部に蓋１２を着脱可能にしたものである。容器１０（容器本体１１及び蓋１２）はまゆ玉型に限らず、立方体、直方体等のいかなる形態であっても良い。容器１０は菓子類、弁当、食肉、鮮魚等の食品類の他、文房具類等、いかなる物品の包装にも利用できる。
容器１０の容器本体１１（蓋１２も同じ）は、図４に示す如く、紙製ブランクＰを一対の金型２０（雌型２１と雄型２２）で絞り成形（プレス成形）して製造される。本実施例では、容器１０の絞り深さ（容器本体１１の絞り深さｄ1又は蓋１２の絞り深さｄ2）（図１）を２０mm以上とするものである。
一対の金型２０による容器本体１１（又は蓋１２）の絞り成形は、以下の条件によりなされる。
（条件１）
紙製ブランクＰが密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 の低密度紙から形成されるものとする。また、一対の金型２０の絞り成形時のクリアランス（雌型２１と雄型２２の隙間Ｃ）を、紙製ブランクＰの紙厚ｔより小さく設定される（Ｃ＜ｔ）（図４）。
紙製ブランクＰが密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 の低密度紙から形成されるものとする。また、一対の金型２０の絞り成形時のクリアランス（雌型２１と雄型２２の隙間Ｃ）を、紙製ブランクＰの紙厚ｔより小さく設定される（Ｃ＜ｔ）（図４）。
条件１によって、低密度紙からなる紙製ブランクＰがその紙厚より小さなクリアランスを備えた一対の金型２０（雌型２１、雄型２２）で絞り成形されることから、成形された紙製容器１０（容器本体１１、蓋１２）の各部の板厚は紙製ブランクＰの紙厚より小さなものになる。
上述の条件１により、下記(a)〜(c)の作用効果を奏する。
(a)プレス成形された紙製容器１０（容器本体１１と蓋１２）に生じる成形しわを軽減できる。図３（Ａ）は本発明方法により製造された蓋１２の成形しわを示し、図３（Ｂ）は従来方法により製造された蓋１２の成形しわを示しており、本発明方向によって成形しわを軽減できることが認められる（容器本体１１の成形しわも実質的に同様になる）。容器１０の歪みの大きな曲面部でも、成形しわを目立たない程度に軽減できるし、その成形しわをかえって風合いとして活かす程度に生成できる。
(a)プレス成形された紙製容器１０（容器本体１１と蓋１２）に生じる成形しわを軽減できる。図３（Ａ）は本発明方法により製造された蓋１２の成形しわを示し、図３（Ｂ）は従来方法により製造された蓋１２の成形しわを示しており、本発明方向によって成形しわを軽減できることが認められる（容器本体１１の成形しわも実質的に同様になる）。容器１０の歪みの大きな曲面部でも、成形しわを目立たない程度に軽減できるし、その成形しわをかえって風合いとして活かす程度に生成できる。
(b)ふんわりした紙をプレス成形して硬くしめ、容器１０の全体に渡る強度、剛性を向上できる。容器１０の胴膨れや底膨れの発生を抑制できる。
(c)密度が０．５０g/cm 3 未満だと容器１０に十分な強度、剛性を発現できない。密度が０．７５g/cm 3 をこえると成形しわを十分に軽減できない。
ここで、紙製ブランクＰは、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 の低密度紙の一枚板、又は該低密度紙を複数枚重ねたものから形成される。複数枚の低密度紙を重ねて形成された紙製ブランクＰにあっては、複数枚の低密度紙の各個の厚みの合計値が当該紙製ブランクＰの紙厚Ｔになる。
（条件２）
条件１の紙製ブランクＰを形成する低密度紙として坪量が２００g/m2〜７００g/m2のものを採用する。坪量２００g/m2〜７００g/m2は、一般的な板紙の範囲内である。尚、「密度＝坪量÷紙厚」である。
条件１の紙製ブランクＰを形成する低密度紙として坪量が２００g/m2〜７００g/m2のものを採用する。坪量２００g/m2〜７００g/m2は、一般的な板紙の範囲内である。尚、「密度＝坪量÷紙厚」である。
上述の条件２により、下記(d)の作用効果を奏する。
(d)坪量２００g/m2の紙の場合、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 で紙厚は０．４０mm〜０．２７mmとなり、上述(a)〜(c)を実現できる。
(d)坪量２００g/m2の紙の場合、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 で紙厚は０．４０mm〜０．２７mmとなり、上述(a)〜(c)を実現できる。
坪量７００g/m2の紙の場合、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3で紙厚は１．４０mm〜０．９３mmとなり、上述(a)〜(c)を実現できる。
（条件３）
条件１、２による紙製ブランクＰの絞り成形時に、成形温度を１００℃以上とする。この成形温度は、加熱された金型２０（雌型２１と雄型２２）において紙製ブランクＰが接触する型表面の実測温度であり、紙製ブランクＰを加熱しつつプレス成形するものである。
条件１、２による紙製ブランクＰの絞り成形時に、成形温度を１００℃以上とする。この成形温度は、加熱された金型２０（雌型２１と雄型２２）において紙製ブランクＰが接触する型表面の実測温度であり、紙製ブランクＰを加熱しつつプレス成形するものである。
上述の条件３により、下記(e)の作用効果を奏する。
(e)１００℃以上とすることにより、紙製ブランクＰが加熱されて軟化状態となり、成形容易になるとともに、プレス成形前の形状に戻ることがなくなって、プレス成形後の保形性に優れる。１００℃未満だと、成形に時間がかかって生産性が落ちるし、成形された容器の保形性が悪くなるために積層保管作業性が悪くなって生産性が落ちる。
(e)１００℃以上とすることにより、紙製ブランクＰが加熱されて軟化状態となり、成形容易になるとともに、プレス成形前の形状に戻ることがなくなって、プレス成形後の保形性に優れる。１００℃未満だと、成形に時間がかかって生産性が落ちるし、成形された容器の保形性が悪くなるために積層保管作業性が悪くなって生産性が落ちる。
（条件４）
容器１０（容器本体１１と蓋１２）の絞り深さ（容器本体１１の絞り深さｄ1又は蓋１２の絞り深さｄ2）を２０mm以上とする。これにより、絞り深さ２０mm以上の深絞り容器１０でも、上述(a)〜(e)を確保できる。
容器１０（容器本体１１と蓋１２）の絞り深さ（容器本体１１の絞り深さｄ1又は蓋１２の絞り深さｄ2）を２０mm以上とする。これにより、絞り深さ２０mm以上の深絞り容器１０でも、上述(a)〜(e)を確保できる。
尚、本発明の実施において、紙製ブランクＰを形成する低密度紙は、機械パルプ、カールドファイバー、及びマーセル化パルプの少なくとも一つから選ばれるパルプを主体として構成される。
また、紙製ブランクＰを形成する低密度紙は、必要に応じて合成樹脂繊維を混合或いは貼り合わせることができる。パルプに混合されて低密度紙を構成する合成樹脂繊維としては、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維等を挙げることができる。低密度紙に貼り合わせる合成樹脂繊維としては、低密度紙にフィルムラミネート加工されるシート状のポリプロピレンフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム等、又は低密度紙に押出ラミネート加工されるポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート等を挙げることができる。
また、紙製ブランクＰを形成する低密度紙は、必要に応じてその片面、或いは両面に顔料と接着剤からなる塗工層を設けることができる。このような塗工層を設けることにより、成形加工原紙表面に良好な印刷適性を付与することができる。更に、染料インキ、顔料インキ等の任意のインキを用い、通常用いられる印刷機を使用して印刷層を設けることもできる。
また、紙製ブランクＰを形成する低密度紙は、必要に応じてその片面あるいは両面に、液体の浸み込みや液漏れを防止するために、耐水性被膜を設けることができる。この耐水性被膜は、原紙上に直接、もしくは前記顔料塗工層上、或いは印刷層上、任意の箇所に設けることができる。耐水性被膜は、耐水性塗料の塗工、合成樹脂のラミネート等により設けることができる。
以下、本発明方法の実験結果（表１〜表５）について説明する。
実験１〜５は、成形機（プレス機）を用いて、クッション原紙からなる紙製ブランクＰを一対の金型２０（雌型２１と雄型２２）で絞り成形して紙製容器１０の容器本体１１を製造したものである。実験１〜５の成形結果を示す表１〜表５により、紙製ブランクＰの密度、紙厚、坪量と成形結果（成形破れ、しわの程度、胴膨れの程度）の関係を示した。〇は「良い」、△は「ふつう（良いと悪いの間）」、×は「悪い」を表わす。
実験１〜５は、成形機（プレス機）を用いて、クッション原紙からなる紙製ブランクＰを一対の金型２０（雌型２１と雄型２２）で絞り成形して紙製容器１０の容器本体１１を製造したものである。実験１〜５の成形結果を示す表１〜表５により、紙製ブランクＰの密度、紙厚、坪量と成形結果（成形破れ、しわの程度、胴膨れの程度）の関係を示した。〇は「良い」、△は「ふつう（良いと悪いの間）」、×は「悪い」を表わす。
ここで、一対の金型２０のクリアランスは金型２０の部分によって異なり、各部のクリアランスを０．５mm〜０．８mmの範囲内にあるいずれかの値に設定した（容器本体１１の底部に相当する部分のクリアランスを０．５mm、容器本体１１の胴部（底部からの立ち上がり壁部）に相当する部分のクリアラスを０．８mmとした）。
尚、紙製容器１０の蓋１２についても同様の実験を行ない、同様の成形結果を得た。
実験１〜５において、一対の金型（雌型２１、雄型２２）を加熱し、紙製ブランクＰの成形温度を１００℃以上にした。
また、実験１〜５において、一対の金型２０（雌型２１、雄型２２）が紙製ブランクＰに及ぼす成形圧力は、金型２０による紙製ブランクＰの加圧面積（３５０mm×５００mm）当たり１５トンとした。このとき、本発明方法の実施において、紙製ブランクＰに加える絞り成形の成形圧力はおよそ８．６kgf/cm2前後とすることができる。但し、この成形圧力は可変であり、０kgf/cm2程度にまで小さくすることもできる。
また、実験１〜５において、紙製容器１０における容器本体１１の絞り深さｄ1を２０mmとした。尚、金型２０の変更によって容器本体１１に及ぼし得る絞り深さｄ1の最大深さは、使用成形機の能力によって制限された７０mmであった。金型２０の変更によって絞り深さｄ1を２０mm〜７０mmの範囲で変化させても、実験１〜５と概ね同様の結果を確認できた。但し、本発明により製造され得る紙製容器１０の最大絞り深さは、使用成形機の能力によって一層深くでき、７０mmに限定されない。
表１〜表５に示した実験１〜５の成形結果によれば、本発明方法に対応する実験例2-1、2-2、2-3、2-4、3-3、3-4、4-1、4-2において、紙製容器１０（容器本体１１と蓋１２）の成形しわを軽減させるとともに、容器の全体に渡る強度及び剛性（成形破れ及び胴膨れ）を向上できることが認められる。
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
本発明によれば、紙製容器の成形しわを軽減させるとともに、容器の全体に渡る強度、剛性を向上できる。
１０ 紙製容器
２０ 金型
Ｐ 紙製ブランク
Ｃ クリアランス
ｔ 紙厚
ｄ1〜ｄ2 絞り深さ
２０ 金型
Ｐ 紙製ブランク
Ｃ クリアランス
ｔ 紙厚
ｄ1〜ｄ2 絞り深さ
Claims (5)
- 紙製ブランクを一対の金型で絞り成形して紙製容器を製造する紙製容器の製造方法において、
紙製ブランクが、密度０．５０g/cm 3 〜０．７５g/cm 3 の低密度紙の一枚板、又は該低密度紙を複数枚重ねたものから形成され、
紙製容器の底部と、該底部からの立ち上がり壁部である胴部とからなる全体が、一対の金型を構成する雌型と雄型で絞り成形され、それらの雌型と雄型の絞り成形時のクリアランスが紙製ブランクの紙厚より小さく設定されることを特徴とする紙製容器の製造方法。 - 前記紙製ブランクを形成する低密度紙の坪量が２００g/m2〜７００g/m2である請求項１に記載の紙製容器の製造方法。
- 前記絞り成形の成形温度を１００℃以上とする請求項１又は２に記載の紙製容器の製造方法。
- 前記紙製容器の絞り深さを２０mm以上とする請求項１〜３のいずれかに記載の紙製容器の製造方法。
- 前記一対の金型を構成する雌型と雄型の絞り成形時のクリアランスが０．５mm〜０．８mmの範囲内にあるとき、容器本体の胴部に相当する部分のクリアランスである０．８mmを、容器本体の底部に相当する部分のクリアランスである０．５mmに比して大きくしてなる請求項１〜４のいずれかに記載の紙製容器の製造方法。
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