JP6537441B2 - 紙製容器および紙製容器の胴部ピースの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、胴部ピースの外周面にエンボス模様が形成された紙製容器、およびこの紙製容器の胴部ピースを製造する方法に関する。

カップ状の紙製容器は、ヨーグルト、チルド飲料、アイスクリーム、菓子等を収容する容器として多く使用されている。この紙製容器は、筒形状の胴部ピースと、この胴部ピースの下端開口を塞ぐ底部ピースとで構成されており、内容物を充填した後、胴部ピースの上端開口が蓋材で密封されるようになっている。

上記胴部ピースは次のようにして得られる。紙層とこの紙層の少なくとも一方側に配された樹脂層を有する積層シートを製造する。この積層シートから扇形の胴部ブランクを打ち抜く。上記樹脂層が外側になるようにして上記胴部ブランクを丸め、その両端部を重ね合わせてヒートシール（熱溶着）する。
上記底部ピースも同様の積層構造を有しており、この底部ピースの周縁部と上記胴部ピースの下端開口縁部をヒートシールすることにより、紙製容器が得られる。
上記胴部ピースの上端周縁部は、外側に巻き込むように成形されたカール部を有している。上記蓋材の周縁部が上記カール部にヒートシールされる。

近年、胴部ピースの外周面にエンボス模様を形成することにより、加飾性を高めた紙製容器が種々提案されている。
特許文献１の図４は、エンボス加工された胴部ピース用積層シートを開示している。この積層シートは、一方の面に多数の凹部を有するエンボス模様が形成され、他方の面が平滑になっている。

特開２００５−２５４８１１号公報

特許文献１では、エンボス模様の凹部を５０μｍ以上、より好ましくは１００〜５００μｍと深くしている。そのため、紙層を大きく圧縮する必要があり、熱間（７０〜１６０℃）でエンボス加工を行なっている。この熱間エンボス加工を良好に行うために、積層シートにおいてエンボス加工される側の層には、耐熱フィルムを用いている。しかし、このような耐熱フィルムを用いると、上述したヒートシールを良好に行えない。
特許文献１において、エンボス加工される側にＰＥ等の樹脂層を配した積層シートを用いると、上記エンボス模様の凹部に対応する箇所で樹脂層が熱により薄くなってしまい、エンボス加工を良好に行えない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、筒形状をなす紙製の胴部ピースと、この胴部ピースの下端開口を塞ぐ紙製の底部ピースとを備え、上記胴部ピースが丸められた胴部ブランクからなり、この胴部ブランクの両端部が重ねられた状態でヒートシールされている紙製容器において、上記胴部ブランクは、紙層と、この紙層の外側に配された第１樹脂層とを含む積層構造を有し、上記第１樹脂層が上記胴部ブランクの最外層として提供され、上記胴部ブランクの内周面が平滑であり、上記胴部ブランクの外周面には、多数の凹部が分散配置されたエンボス模様が形成されており、上記凹部の深さが上記胴部ブランクの厚さの１〜１０％であり、上記紙層が上記凹部に対応した箇所で上記凹部の深さに相当する分だけ圧縮されていることを特徴とする。
上記構成によれば、エンボス模様の凹部が胴部ブランクの厚さに比べて浅く、この凹部の深さを紙層の圧縮だけで得ることができるので、第１樹脂層を均一厚さにすることができ、良好なヒートシールを確保できる。その結果、紙製容器の漏洩リスクを高めることなく、エンボス模様による外観の差別化を図ることができる。

好ましくは、上記胴部ブランクの積層構造がさらに、上記紙層の内側に配された第２樹脂層を有し、この第２樹脂層が、上記積層構造の最内層として提供されている。
この構成によれば、第２樹脂層により提供される胴部ブランクの内周面が均一厚さを有するとともに平滑であるため、より良好なヒートシールを得ることができる。

好ましくは、上記胴部ブランクの積層構造がさらに、上記紙層と上記第１樹脂層との間に配された印刷層を含む。この構成によれば、印刷とエンボス模様により、加飾性を高めることができる。
さらに好ましくは、上記胴部ブランクの積層構造がさらに、上記紙層と上記第１樹脂層との間に透明樹脂層を有し、この透明樹脂層の内側に金属蒸着層が配され、この透明樹脂層の外側に上記印刷層が配されている。この構成によれば、紙製容器が照明を受けた時に、エンボス模様の凹部が陰影を与え、エンボス模様の凹部と凸部との間で大きな輝度差を生むので、凹部が浅くても人目を引くエンボス模様とすることができる。

好ましくは、上記エンボス模様における上記凹部の形成領域が２０〜６０％を占め、上記凹部の１ｃｍ^２当たりの数が、１〜４００個である。この構成によれば、より一層加飾性を高めることができる。

本発明の他の態様は、紙製容器の胴部ピースの製造方法において、
ａ．紙層の一方側に第１樹脂層が配され、上記第1樹脂層の表面が第1面として提供される長尺の積層シートを得る積層シート製造工程と、
ｂ．周面に多数の凸部が形成されたエンボスロールと、周面が平滑な円筒面をなす平滑ロールとを用意し、上記積層シートの第１面を上記エンボスロールに向け、上記積層シートにおける上記第１面とは反対側の第２面を上記平滑ロールに向けた状態で、上記積層シートを上記エンボスロールと上記平滑ロールの間に通して冷間でエンボス加工することにより、上記第２面を平滑に維持したまま、上記エンボスロールの上記凸部により上記紙層を圧縮して、上記第１面に、多数の凹部が分散配置されたエンボス模様を形成し、上記凹部の深さを上記積層シートの厚さの１〜１０％とするエンボス加工工程と、
ｃ．上記積層シートから扇形の胴部ブランクを打ち抜く打抜工程と、
ｄ．上記胴部ブランクを、上記第１面を外側にし上記第２面を内側にして丸め、その両端部を重ねてヒートシールすることにより、胴部ピースを得る胴部ピース製造工程と、
を備えたことを特徴とする。

上記方法によれば、積層シートを冷間でエンボス加工することにより、浅い凹部を有するエンボス模様を形成したので、このエンボス模様の凹部を実質的に紙層の圧縮だけで得ることができ、第１樹脂層を均一厚さに維持することができる。その結果、胴部ブランクの両端部を良好にヒートシールすることができ、紙製容器の漏洩リスクを高めることなく、エンボス模様による外観の差別化を図ることができる。

好ましくは、上記積層シートはさらに、上記紙層の他方側に第２樹脂層を有し、上記第２樹脂層の表面が上記第２面として提供される。
この構成によれば、第２樹脂層の第２面が平滑に維持されるため、ヒートシールをより一層良好に行うことができる。

好ましくは、上記積層シートはさらに、上記紙層と上記第１樹脂層との間に配された印刷層を有する。この構成によれば、エンボス模様の凹部が浅いので印刷がエンボス加工によって途切れず、良好な印刷状態を維持できる。
より好ましくは、上記積層シートは、上記紙層と上記第１樹脂層との間に配された透明樹脂層と、この透明樹脂層の上記紙層側の面に形成された金属蒸着層とをさらに備え、上記透明樹脂層の上記紙層とは反対側に上記印刷層が配されている。この構成によれば、エンボス模様の凹部が浅くても、輝度差によってエンボス模様を際立たせることができる。

好ましくは、上記エンボス加工工程において、上記凹部の形成領域が上記エンボス模様の２０〜６０％を占め、上記凹部の１ｃｍ^２当たりの数が、１〜４００個である。
これによれば、加飾性を高めることができる。

本発明によれば、紙製容器の漏洩リスクを高めることなく、エンボス模様による外観の差別化を図ることができる。

本発明が適用されるカップ形状の紙製容器と蓋材の縦断面図である。 （Ａ）は、本発明の第１実施形態に係る積層シートの拡大断面図であり、（Ｂ）は同積層シートのエンボス加工後の拡大断面図である。 上記積層シートの構成要素の１つである透明樹脂層をさらに拡大して示す断面図である。 上記積層シートのエンボス加工工程を概略的に示す図である。 上記積層シートを打ち抜いて得られた胴部ブランクの平面図である。 パターン１のエンボス模様を示す拡大写真である。 パターン２のエンボス模様を示す拡大写真である。 パターン３のエンボス模様を示す拡大写真である。 パターン４のエンボス模様を示す拡大写真である。 パターン５のエンボス模様を示す拡大写真である。 パターン６のエンボス模様を示す拡大写真である。 上記エンボス加工された積層シートの表面輝度差を測定する装置の概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る積層シートの拡大断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を、図１〜図７を参照しながら説明する。
まず、最終形状の紙製容器１について図１を参照しながら簡単に説明する。紙製容器１は、紙製の胴部ピース２と紙製の底部ピース３を有している。
上記胴部ピース２は下端から上端に向かって径が漸増する形状をなしている。上記底部ピース３は円形をなし、胴部ピース２の下端開口を塞いでいる。紙製容器１に内容物を充填した後、胴部ピース２の上端開口が蓋材５で密封される。

以下、上記紙製容器１の製造方法について詳述する。
図２（Ａ）の積層構造を有する長尺な積層シート１０を用意する。この積層シート１０は、紙層１１と、この紙層１１の一方側（図２において上側）に順に積層された接着層１２、透明樹脂層１３および第１樹脂層１４と、この紙層１１の他方側（図２において下側）に積層された第２樹脂層１５とを有している。これら層１１〜１５は均一な厚さを有している。上記樹脂層１４，１５は透明である。
上記第１樹脂層１４の表側の面は、積層シート１０の第１面１０ａとして提供される。上記第２樹脂層１５の表側の面は、積層シート１０の第２面１０ｂとして提供される。

図３にさらに拡大して示すように、上記透明樹脂層１３の紙層１１側の面にはアルミ等の金属蒸着層１６が形成され、反対側の面には印刷層１７が形成されている。

本実施形態では、上記紙層１１は、好ましくは坪量１５０ｇ／ｍ^２〜３５０ｇ／ｍ^２（より好ましくは、２００ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２）、密度０．８ｇ／ｃｍ^３〜１．０ｇ／ｃｍ^３、厚さ１５０μｍ〜４３８μｍである。接着層１２は１０〜２０μｍ、透明樹脂層１３は１２〜１６μｍ、第１樹脂層１４は１５〜２０μｍ、第２樹脂層１５は２０〜４０μｍの厚さをそれぞれ有している。なお、上記金属蒸着層１６、印刷層１７は1μｍに満たない。

上記積層シート１０は次のようにして製造される。
第１の工程： 一方の面にアルミ（金属）を蒸着したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる長尺なフィルムと長尺な紙シートとの間に溶融した接着樹脂（ＰＥ）を押し出しながら、これらフィルムと紙シートを貼り合わせることにより中間シートを得る。この説明から明らかなように、中間シートは、上記紙シートに由来する紙層１１と、上記金属蒸着したＰＥＴフィルムに由来する透明樹脂層１３および金属蒸着層１６と、上記接着樹脂に由来する接着層１２とを有している。

第２の工程： 上記中間シートの透明樹脂層１３の表側の面にグラビア印刷を施し、印刷層１７を形成する。
第３の工程： 上記グラビア印刷された中間シートの両面にＰＥを押し出してラミネートすることにより、第１、第２の樹脂層１４，１５を得る。

上記のようにして得られた長尺の積層シート１０は、ロール状に巻かれて保管される。積層シート１０は冷間（例えば室温）でエンボス加工される。このエンボス加工には、図４に示すように、加熱しないエンボスロール２１と平滑ロール２２が用いられる。本出願において「冷間」とは、エンボス加工負荷の範囲において、樹脂が弾性変形領域である温度範囲を指す。
エンボスロール２１は、周面全域にわたって多数の凸部を含むエンボス模様が刻まれている。このエンボス模様については、その転写により形成される積層シート１０のエンボス模様（後述する）と重複するので、その詳細な説明を省略する。平滑ロール２２の周面は平滑な円筒面からなる。平滑ロールの表面はゴムなどの弾性部材からなる。

上記積層シート１０の第１面１０ａがエンボスローラ２１の周面を向き、第２面１０ｂが平滑ローラ２２の周面を向くようにして、積層シート１０を上記巻きロールからエンボスロール２１、平滑ロール２２間に送り込むことによりエンボス加工がなされる。

上記エンボス加工により、図２（Ｂ）に拡大して示すように、積層シート１０の第１面１０ａの全域に、上記エンボスローラ２１の凸部に対応する凹部１０ｘが形成される。上記エンボス加工は冷間で行われるので、第1樹脂層１４の厚さは変わらず、上記凹部１０ｘは、実質的に紙層１１の圧縮により得られる。

上記凹部１０ｘは後述するように浅く、上記紙層１１の圧縮率が小さいため、上記冷間でのエンボス加工が可能であり、この冷間エンボス加工の利点を享受できるのである。

上記凹部１０ｘの深さは、凹部１０ｘが形成されていない箇所（すなわち凸部）での積層シート１０の厚さに比べて、１〜１０％である。凹部１０ｘの深さが１％未満であると、加飾性を十分に発揮できず、すなわちエンボス形状をはっきりと認識することができず、１０％を超えると、積層シート１０の第２面１０ｂ（裏面）が平滑とならず凹凸が生じてしまうからである。

下記の表１は、凹部１０ｘの深さと積層シート１０の第２面１０ｂ（裏面）の平滑性との関係についての実験結果を示す。表１において、「凹部紙厚」とは、凹部１０ｘでの積層シート１０の厚さを意味する。「凹部原紙圧縮率」とは、凹部１０ｘでの原紙（積層シート１０）の圧縮率を意味する。より具体的には、原紙（積層シート１０）の厚さ（凹部１０ｘが形成されていない部位での厚さ）に対する、凹部１０ｘの深さを意味する。また、「裏面凹凸有無」とは、積層シート１０の第２面１０ｂ（裏面）に凹凸が現れるか否かを意味し、凹凸が現れない場合には○（合格）を、現れる場合には×（不合格）を付けている。

エンボス加工をしない積層シート１０の厚さ（エンボス加工後の凹部１０ｘが形成されていない部位での厚さ）は０．３４５ｍｍであり、７つのサンプルについて検査したところ、サンプル１〜４では第２面１０ｂに凹凸が現れなかったが、サンプル５〜７で凹凸が現れた。この実験結果から、凹部原紙圧縮率を１０％以下にすべきとの結論に至ったのである。

上記凹部１０ｘが浅いので、エンボス加工の際に印刷層１７に無理な力が作用せず、印刷層１７の表示や模様が途切れることがない。バーコード等の表示もそのまま維持することができる。
また、上記エンボス加工による多数の凹部１０ｘからなるエンボス模様は、全域にわたって均一であり、印刷層１７によって表示される模様とは全く無関係である。したがって、印刷模様が変更されても、エンボスローラ２１を交換せずに済み、製造コストを低減できる。

上記エンボス加工された積層シート１０を上記印刷層１７の表示、模様に合わせて打ち抜くことにより、図５の胴部ブランク４が得られる。この胴部ブランク４は、同心円をなす内周縁と外周縁を有して扇形をなし、その左右端部に接合代４ａを有している。
上記胴部ブランク４を、エンボス模様を有する第１面１０ａを外側にし、平滑な第２面１０ｂを内側にして丸め、上記第１樹脂層１４と第２樹脂層１５を左右端部の接着代４ａにおいて重ねた状態でヒートシール（熱溶着）することにより、筒形状の胴部ピース２が得られる。

第１樹脂層１４がエンボス加工による凹部１０ｘ形成にも拘わらず、第２樹脂層１５と同様に、ほぼ均一な厚さを有していること、凹部１０ｘが浅いこと、上記第２樹脂層１４の面（積層シート１０の第２面１０ｂ）が平滑であることにより、上記ヒートシールは良好に行われる。

次に、上記胴部ピース２に底部ピース３（図１参照）が取り付けられる。底部ピース３は、紙層とその両側の樹脂層を含む積層構造をなしている。この底部ピース３の周縁部３ａが折り曲げられた状態で、胴部ピース２の下端開口縁部２ａを内側に巻き込み、これら底部ピース３の周縁部３ａと胴部ピース２の下端縁部２ａとをヒートシールすることにより、上記紙製容器１が得られる。この際、底部ピース３の周縁部の内周及び外周に面する胴部ピース２の下端開口縁部２ａの第２樹脂層１５は、エンボス加工の影響を受けずに均一厚さで平滑であるので、底部ピース３の周縁部の内周及び外周の樹脂層と協働して良好なヒートシールを行うことができる。

次に、上記胴部ピース２の上端開口縁部が外側に巻き込まれて、カール部２ｂ（図１参照）が成形される。このカール部２ｂの上面は、平滑で均一厚さの第２樹脂層１５により構成されているので、紙製容器１に内容物を充填した後、このカール部２ｂに蓋材５をヒートシールする際、カール部２ｂの第２樹脂層１５と蓋材５の下面側の樹脂層が協働して良好なヒートシールを行うことができる。

次に、エンボス模様について詳述する。エンボス模様における凹部１０ｘの面積比は、２０〜６０％とする。２０％未満でも６０％超でも加飾効果が減じられるからである。また、単位面積（１ｃｍ^２）当たりの凹部１０ｘの数は、１〜４００個（好ましくは３〜３４０個）とする。１個未満でも４００個超でも加飾効果が減じられるからである。

図６Ａ〜図６Ｆは、本実施形態で採用されるエンボス模様の例として、パターン１〜６をそれぞれ示す。これらパターン１〜６の凹部面積比（％）、単位面積当たりの凹部数（個／ｃｍ^２），単位長さ当たりの凹部数（個／１０ｍｍ）を下記の表２に示す。

本実施形態では、胴部ピース２の積層構造が金属蒸着膜１６を含むため、上記のようにエンボス模様の凹部１０ｘが浅くても、エンボス模様を際立たせることができる。凹部１０ｘで陰影が生じ、凸部（凹部１０ｘが形成されていない部位）で光を反射するため、大きな輝度差が生じるからである。

図７に示す輝度差測定装置を用いて上記パターン１〜６の輝度差を測定した。
この装置は、黒色の台１０１と、この台１０１を覆うとともに内面が反射面となっている半球殻形状のドーム１０２と、このドーム１０２の周縁に配置された環状のＬＥＤ１０３と、ドーム１０２の中央の穴１０２ａに配置されたＣＣＤカメラ１０４とを備えている。
上記台１０１の中央に測定対象１００（積層シート１０の試料片）を固定し、ドーム１０２内の照度を１１００ＬＵＸにし、ＣＣＤカメラ１０４により測定対象１００の真上から７６０ｍｍ離して撮影した。
測定対象１００の輝度差は下記の通りであった。
エンボス無し・・・ ０．１ｃｄ／ｍ^２
パターン１ ・・・１９．７３ｃｄ／ｍ^２
パターン２ ・・・１４．０３ｃｄ／ｍ^２
パターン３ ・・・３１．４５ｃｄ／ｍ^２
パターン４ ・・・１１．２３ｃｄ／ｍ^２
パターン５ ・・・１２．７１ｃｄ／ｍ^２
パターン６ ・・・ ４．５６ｃｄ／ｍ^２

本実施形態では、エンボスロール２１の凸部表面を粗くしているため、積層シート１０、胴部ピース２のエンボス模様の凹部１０ｘの面が凸部の面より粗くなっている。このことも、上記大きな輝度差が生じる要因となっている。
なお、上記輝度差は、印刷層１７が黒色等の濃色をなす部位より、印刷層１７が薄黄色等の薄色をなすか印刷層が形成されていない部位の方が大きい。

本実施形態のエンボス模様では、微細な擦過傷（他の紙製容器との接触等によって生じた微細な傷）は目立たない。上述したように凹部１０ｘが浅く、凹部１０ｘの面が粗くなっているため、凸部の面に傷が付いても凹部１０ｘと識別しづらいためである。

上記構成の紙製容器１では、胴部ピース２の外周に形成されたエンボス模様の多数の凹部１０ｘにより、胴部ピース２の外周に付着した結露水が落下し難くなる。また、手に持った時に紙製容器１が滑り難くなる。

図８には本発明の第２実施形態に係る積層シート１０’が示されている。この積層シート１０’は、第１実施形態の積層シート１０と同様の紙層１１と、第１ヒートシート層１４と、第２ヒートシート層１５とを有しているが、接着層１２と金属蒸着層１６が形成された透明樹脂層１３が省かれている。印刷層１７は紙層１１の第１ヒートシート層１４側の面にグラビア印刷等により形成されている。

上記積層シート１０’でも、上記第１実施形態と同様にして、第２面１０ｂの平滑を維持したまま、第１面１０ａにエンボス模様が形成される。他の工程も第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において各種の変形例を採用することができる。例えば、エンボス模様は胴部ブランク全域に形成されなくてもよい。第２樹脂層、印刷層は省いてもよい。

本発明は、高いシール性を要求される紙製容器に適用することができる。

１ 紙製容器
２ 胴部ピース
３ 底部ピース
４ 胴部ブランク
１０，１０’ 積層シート
１０ａ 第１面
１０ｂ 第２面
１０ｘ 凹部
１１ 紙層
１２ 接着層
１３ 透明樹脂層
１４ 第１樹脂層
１５ 第２樹脂層
１６ 金属蒸着層
１７ 印刷層
２１ エンボスロール
２２ 平滑ロール

Claims (5)

1. ａ．紙層の一方側に第１樹脂層が配され、上記第1樹脂層の表面が第1面として提供される長尺の積層シートを得る積層シート製造工程と、
   ｂ．周面に多数の凸部が形成されたエンボスロールと、周面が平滑な円筒面をなす平滑ロールとを用意し、上記積層シートの第１面を上記エンボスロールに向け、上記積層シートにおける上記第１面とは反対側の第２面を上記平滑ロールに向けた状態で、上記積層シートを上記エンボスロールと上記平滑ロールの間に通して冷間でエンボス加工することにより、上記第２面を平滑に維持したまま、上記エンボスロールの上記凸部により上記紙層を圧縮して、上記第１面に、多数の凹部が分散配置されたエンボス模様を形成し、上記凹部の深さを上記積層シートの厚さの１〜１０％とするエンボス加工工程と、
   ｃ．上記積層シートから扇形の胴部ブランクを打ち抜く打抜工程と、
   ｄ．上記胴部ブランクを、上記第１面を外側にし上記第２面を内側にして丸め、その両端部を重ねてヒートシールすることにより、胴部ピースを得る胴部ピース製造工程と、
   を備えたことを特徴とする紙製容器の胴部ピースの製造方法。
2. 上記積層シートはさらに、上記紙層の他方側に第２樹脂層を有し、上記第２樹脂層の表面が上記第２面として提供される請求項１に記載の紙製容器の胴部ピースの製造方法。
3. 上記積層シートはさらに、上記紙層と上記第１樹脂層との間に配された印刷層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の紙製容器の胴部ピースの製造方法。
4. 上記積層シートは、上記紙層と上記第１樹脂層との間に配された透明樹脂層と、この透明樹脂層の上記紙層側の面に形成された金属蒸着層とをさらに備え、上記透明樹脂層の上記紙層とは反対側に上記印刷層が配されていることを特徴とする請求項１に記載の紙製容器の胴部ピースの製造方法。
5. 上記エンボス加工工程において、上記凹部の形成領域が上記エンボス模様の２０〜６０％を占め、上記凹部の１ｃｍ２当たりの数が、１〜４００個であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の紙製容器の胴部ピースの製造方法。