JP6916001B2 - 断熱性紙製容器及び断熱性紙製容器の製造方法 - Google Patents
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Description
更に詳細には、本発明は容器本体の胴部外面を発泡させた内容器の外側に筒状胴巻を一体化し、二重構造をしたことにより、優れた断熱性と印刷適正を有する断熱性紙製容器に関する。
従来の断熱性紙製容器として、例えば特許文献1には断熱性と印刷適正を満たすために、容器本体に筒状胴巻を被せた二重構造の紙製容器が提案されている。
特許文献1に記載された外側が紙層の従来の断熱容器の垂直断面図を図3に示す。
図3に示す断熱容器21は、容器本体の側壁22と筒状胴巻23との間に空隙27を設け、該空壁が断熱の役割を果たしたものである。しかし、断熱容器21は、図3に示す通り、空壁27が上に行くほど(換言すれば、口縁部24に近くなるほど)狭くなり、口縁部に近くなるほど断熱性が低下する問題があった。
この点を改善するため、特許文献1では発泡断熱容器に筒状胴巻きを装着することで断熱性と印刷適性を有する断熱容器が提案されている。
[1]紙製容器本体の外側に筒状胴巻を装着し、胴周部を二重構造にした断熱性紙製容器であって、前記紙製容器本体は上部に向かって拡径し、最上部に開口部と、該開口部上端を外方へカールさせた口縁部を有する紙製胴部材と、前記紙製胴部材の底部に定着された紙製底板部材とを備え、前記紙製容器本体と筒状胴巻との間に、発泡断熱層を有し、前記発泡断熱層は、発泡部及び発泡抑制部が交互に配列し、前記筒状胴巻は、前記口縁部に掛止され、前記発泡断熱層を覆うように装着され、端部にカール部を有しないこと、を特徴とする断熱性紙製容器。
[2]前記発泡断熱層の断面積において、前記発泡抑制部が形成する凹部の断面積の割合が0%を超え25%以下である、[1]に記載の断熱性紙製容器。
[3]前記発泡部及び発泡抑制部が縦方向に交互に配列している、[1]又は[2]に記載の断熱性紙製容器。
[4]前記紙製容器本体の内面にバリヤ性樹脂層を有する[1]〜[3]のいずれか1つに記載の断熱性紙製容器。
[5]紙基材の一方の面に熱可塑性樹脂層を設ける工程Aと、前記熱可塑性樹脂層の前記紙基材に接している面とは反対側の面の一部の上に、発泡抑制インキを塗布して発泡抑制インキ塗布部を形成する工程Bと、紙製容器を成形後、紙製容器を加熱処理し前記熱可塑性樹脂層及び前記発泡抑制インキ塗布部を設けていない部分を発泡させて、発泡部及び発泡抑制部とが交互に配列した発泡断熱層の形成する工程Cと、紙製容器本体の前記熱可塑性樹脂層及び前記発泡抑制インキ塗布部上に端部にカール部を有しない筒状胴巻を装着し、一体化を行う工程Dと、を有することを特徴とする断熱性紙製容器の製造方法。
本発明は、紙製容器本体の外側に筒状胴巻を装着し、胴周部を二重構造にした断熱性紙製容器である。本発明の断熱性紙製容器は前記紙製容器本体が上部に向かって拡径し、最上部に開口部と、該開口部上端を外方へカールさせた口縁部を有する紙製胴部材と、前記紙製胴部材の底部に定着された紙製底板部材とを備える。さらに、本発明の断熱性紙製容器は、前記紙製容器本体と筒状胴巻との間に、発泡断熱層を有し、前記発泡断熱層は、発泡部及び発泡抑制部が交互に配列している。前記筒状胴巻は、前記口縁部に掛止され、前記発泡断熱層を覆うように装着され、端部にカール部を有しない。
以下、本発明に係る紙製容器の実施の形態の一例を、図面を参照して詳細に説明する。
さらに、本発明においては、紙製容器本体の内層内(紙基材12と高融点熱可塑性樹脂層11の間)に、バリヤ性樹脂層18を有していてもよい。バリヤ性樹脂層18を設けることにより、断熱性紙製容器に保存性や保香性を付与することができる。
筒状胴巻14の上端開口部の内径は紙製容器本体10の口縁部3下部の紙製胴部材2及び発泡断熱層13からなる紙製容器本体10の外径よりもわずかに大きいサイズとすることにより、筒状胴巻14の上部を紙製容器本体10の口縁部3の下部に押し込むことにより、紙製容器本体10と筒状胴巻14とを一体化できる。
発泡断熱層13は、発泡抑制インキ塗装部以外の熱可塑性樹脂層を加熱して形成することが好ましい。発泡抑制インキ塗装部中の樹脂成分が、熱可塑性樹脂層よりも耐熱性を有することにより、加熱の際、寸法膨張しにくい。このため、加熱により熱可塑性樹脂層の発泡抑制インキ塗装部以外の部分から発泡部が形成され、発泡抑制インキ塗装部から発泡抑制部が形成される。
本実施形態においては、発泡抑制インキを図1に示すようにライン状に塗装することにより、発泡部と発泡抑制部とが交互に配列した発泡断熱層を形成することができる。
さらに、発泡断熱層が、発泡部と空気層とが交互に配列されていることにより、断熱性の効果がより向上する。
まず、図8に示すように、発泡部の最大膜厚部を頂点とし、頂点間距離L1と、発泡部の最大膜厚L2から、発泡断面積を算出する。
次に、凹部の面積から、発泡断面積に対する凹部面積割合を算出する。
発泡抑制部13aの幅が上記特定の範囲内であることにより、容器としての剛性を高く維持しつつ、空気層を充分に確保でき、高い断熱性を発揮させることができる。
本発明は、前記発泡部及び発泡抑制部が交互に配列することにより高い断熱性を発揮する。このため、図1、図9〜11は前記発泡部及び発泡抑制部の配列態様の一例であり、これに限定されない。
本発明の断熱性紙製容器の製造方法は、紙基材の一方の面に熱可塑性樹脂層を設ける工程Aと、前記熱可塑性樹脂層の前記紙基材に接している面とは反対側の面の一部の上に、発泡抑制インキを塗布して発泡抑制インキ塗布部を形成する工程Bと、紙製容器を成形後、紙製容器を加熱処理し前記熱可塑性樹脂層における前記発泡抑制インキ塗布部を設けていない部分を発泡させて、発泡部及び発泡抑制部とが交互に配列した発泡断熱層の形成する工程Cと、紙製容器本体の前記熱可塑性樹脂層における前記発泡抑制インキ塗布部上に、端部にカール部を有しない筒状胴巻を装着し、紙製容器本体と筒状胴巻を熱接着で接着して一体化する工程Dとを、有することを特徴とする紙製容器の製造方法。
工程Aは、紙基材の一方の面に熱可塑性樹脂層を設ける工程である。容器本体10を構成する紙製胴部2と紙製底板部17で使用される紙基材は、木材より得られた化学パルプ、機械パルプを主体とし、これにケナフ、竹等の非木材パルプを必要に応じて配合し、通常の抄紙工程により抄造して得ることができるがこれに限定されない。紙基材の坪量は、容器本体10の製造上、また容器本体10の剛性上100〜500g/m2の範囲であることが好ましいが、これに限定されない。
紙基材は化学パルプを使用することが好ましい。化学パルプを使用することにより機械パルプを使用する場合と比較して、密度を高くしやすく、光を長時間浴びた場合または高温で長時間保管された場合に黄変を抑制することができ、更に強度が高くなることによりカップ成型時にトップカールを付与する際に破断しにくくなる。化学パルプの配合率は80重量%以上が好ましく、90重量%以上が更に好ましく、95重量%以上が最も好ましい。
後の工程Dにおける発泡層形成工程では、紙基材の水分が蒸発して熱可塑性樹脂層を外側に押し広げることにより発泡するが、紙基材の密度が0.7g/cm3以上の場合、紙基材の端面から水蒸気が逃げにくく、同じ坪量で密度の低い紙基材と比較して発泡厚さが大きくなるため好ましい。低密度紙基材は高密度紙基材と同じ発泡厚を得るために、坪量を大きくするため、材料を多く使う必要がある。一方、紙基材の密度が0.7g/cm3以上の場合、材料を多く使う必要がなく、コスト面でも優れている。
工程Bは、熱可塑性樹脂層の紙基材に接している面とは反対側の面の一部の上に、発泡抑制インキを塗布して発泡抑制インキ塗装部を形成する工程である。
発泡抑制インキ塗装部は、熱可塑性樹脂層の紙基材に接している面とは反対側の面上にライン状に形成することが好ましい。
本実施形態において、紙基材の一方の面側(外面側)に加熱により発泡する低融点熱可塑性樹脂を溶融押出法により20〜100μmの範囲となるように積層して低融点熱可塑性樹脂層を設けるとともに、他方の面側(内面側)に低融点熱可塑性樹脂又は高融点熱可塑性樹脂を溶融押出法により15〜60μmの範囲となるように積層して低融点熱可塑性樹脂又は高融点熱可塑性樹脂層を設けた胴部用加工紙を形成することが好ましい。
本実施形態において、「乾燥状態」とは、低融点熱可塑性樹脂層に塗布した発泡抑制インキ中の溶剤が蒸発した状態を意味する。即ち、発泡抑制インキは、樹脂、着色剤、助剤、及び溶剤を含有する。発泡抑制インキは、ガラス転移点が30℃以上の樹脂を7重量%以上含有し、9重量%以上含有することが好ましく、11重量%以上含有することがより好ましく、13重量%以上含有することが特に好ましい。
また、発泡抑制インキは、着色剤を7重量%以下含有することが好ましく、5重量%以下含有することがより好ましく、3重量%以下含有することが特に好ましい。
底板部と容器本体との接着を向上させる観点から、容器本体の内面に形成する熱可塑性樹脂層と、底板部の内面に形成する熱可塑性樹脂層は、同質の樹脂を用いて形成することが好ましい。つまり、容器本体の内面に低融点熱可塑性樹脂層を形成した場合には、底板部の内面にも低融点熱可塑性樹脂層を形成することが好ましく、容器本体の内面に高融点熱可塑性樹脂層を形成した場合には、底板部の内面にも高融点熱可塑性樹脂層を形成することが好ましい。
工程Cは、紙製容器を成型後、紙製容器を加熱処理して前記熱可塑性樹脂層における前記発泡抑制インキ塗装部を設けていない低融点熱可塑性樹脂層を加熱処理して、低融点熱可塑性樹脂層における発泡抑制インキ塗装部を設けていない部分を発泡させて、発泡部13b及び発泡抑制部13aを設ける工程である。
この加熱で紙基材に含有されている水分により、低融点熱可塑性樹脂層が発泡して発泡断熱層13を形成するが、低融点熱可塑性樹脂層の表面に発泡抑制インキ塗装部を設けてある部分は発泡抑制インキ塗装部により発泡が抑制され、抑制された部分が発泡断熱層13の表面に設けられる発泡抑制部13aとなる。
工程Dは、発泡断熱層13上に、筒状胴巻14の上部を紙製容器本体の口縁部の下部に押し込む又は押し入れることにより、紙製容器本体と筒状胴巻とを一体化させる工程である。
ここで本実施形態においては、紙製容器本体と筒状胴巻とを一体化させる際、筒状胴巻14は、上端部及び下端部にカールされたリム部や巻締部等を有さないことが好ましい。リム部や巻締部等を有さないことにより、筒状胴巻14を口縁部3の直下であって、紙製胴部材2及び発泡断熱層13と略平行に装着することが可能となる。これにより、均一に形成された発泡断熱層13の外側に筒状胴巻14が密着した状態で装着することが可能となるので、容器の上下方向で均一な厚さで断熱層が形成され、断熱性を均一にすることができる。
紙製容器本体と筒状胴巻とを熱圧着で接着する場合には、前記熱可塑性樹脂層の融点以下まで加熱して加圧することにより、接着剤を使用せずに紙製容器本体と筒状胴巻とを接着することができる。
加熱温度、加熱時間及び加圧条件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、加熱時間及び加圧条件の組み合わせは適宜決定することができる。
接着剤を使用して接着する場合には、酢酸ビニル系接着剤はホットメルト接着剤等の公知の接着剤を使用することができる。
本実施形態においては、紙製容器本体と筒状胴巻とを熱圧着で接着する方法が好ましい。
300g/m2(厚さ320μm、密度0.85g/cm3、化学パルプ100%、パルプの濾水度(CSF)400ml、含水率7.5%)の紙基材の片面に低密度ポリエチレン(東ソー株式会社製 銘柄名:ペトロセン213、密度0.918g/cm3、融点105℃)を厚さ70μmで押出ラミネートした。
紙基材の反対面には中密度ポリエチレン(日本ポリエチレン株式会社製 銘柄名:LC680、密度0.936g/cm3、融点118℃)を厚さ40μmで押出ラミネートした。
容器胴部材ブランクの中密度ポリエチレンラミネートフィルム面と容器底部材ブランクの低密度ポリエチレンラミネートフィルム面が容器内壁面となるように容器胴部材ブランクと容器底部材ブランクを常用のカップ成型機で一体化させ、紙製容器を組み立てた。
容器の寸法はブリム外径96.0mm、カップ高さ97.0mm、満杯容量450mlであった。
発泡断熱層を有する紙製容器の胴部全体の厚さは1320μm(発泡層960μm+原紙320μm+中密度ポリエチレン層40μm)であった。発泡抑制部の発泡抑制率は78.0%であった。表1にカップ剛度を記載する。
容器本体の発泡抑制層を設けず全面発泡させて容器本体を作成し、筒状胴巻に坪量230g/m2のコートボール紙を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により、断熱性紙製容器を製造した。
250g/m2 (厚さ294μm、密度0.85g/cm3、化学パルプ100%、パルプの濾水度(CSF)400ml、含水率7.5%)の紙基材の片面に低密度ポリエチレン(東ソー株式会社 製 銘柄名:ペトロセン213、密度 0.918g/cm3、融点105℃)を厚さ25μmで押出ラミネートした。
容器の寸法はブリム外径100.0 mm、カップ高さ94.0mm、満杯容量455mlであった。
・サーモビュア試験
上記で得られた実施例1の断熱性紙製容器と、比較例1、2の紙製容器にそれぞれ80℃の熱湯を入れ、30秒後にサーモビュアによりカップ表面の温度を測定した。
実施例1の結果の写真を図4に、比較例1の結果の写真を図5に、比較例2の結果の写真を図6に示す。表1に、実施例1比較例1、2のカップ表面の最小温度を示す。
上記で得られた実施例1の断熱性紙製容器と、比較例1、2の紙製容器に80℃の熱湯を入れ、パネラーが素手で保持できた時間を測定した。その結果を表1に記載する。表1に記載のとおり、実施例1は150秒以上も素手で保持することができたが、比較例1は130秒以下、比較例2は30秒程度しか保持することができなかった。
実施例1の断熱性紙製容器について、発泡抑制部が形成する凹部の断面積の割合を算出した。図7に示す断面写真から、凹部の断面積の割合を算出した。具体的には、図8に示すように、発泡部の最大膜厚部を頂点とし、頂点間距離L1と、発泡部の最大膜厚L2から、発泡断面積を算出した。次に、凹部の面積から、発泡断面積に対する凹部面積割合を算出した。
具体的な数値は下記の通りである。
L1;5.0mm
L2;1.32mm
発泡断面積(L1×L2);6.6mm2
凹部面積;1.105mm2
発泡断面積に対する凹部面積割合;1.105/6.6×100=16.7%
Claims (4)
- 紙製容器本体の外側に筒状胴巻を装着し、胴周部を二重構造にした断熱性紙製容器であって、
前記紙製容器本体は上部に向かって拡径し、最上部に開口部と、該開口部上端を外方へカールさせた口縁部を有する紙製胴部材と、前記紙製胴部材の底部に定着された紙製底板部材とを備え、
前記紙製容器本体と筒状胴巻との間に、発泡断熱層を有し、
前記発泡断熱層は、発泡部及び発泡抑制部が交互に配列し、
前記筒状胴巻は、前記口縁部に掛止され、前記発泡断熱層を覆うように装着され、端部にカール部を有さず、
前記発泡断熱層の断面積において、
前記発泡抑制部が形成する凹部の断面積の割合が0%を超え25%以下であり、
前記発泡抑制部の幅が、1mm以上10mm以下であること、を特徴とする断熱性紙製容器。 - 前記発泡部及び発泡抑制部が縦方向に交互に配列している、請求項1に記載の断熱性紙製容器。
- 前記紙製容器本体の内面にバリヤ性樹脂層を有する請求項1又は2に記載の断熱性紙製容器。
- 紙基材の一方の面に熱可塑性樹脂層を設ける工程Aと、
前記熱可塑性樹脂層の前記紙基材に接している面とは反対側の面の一部の上に、発泡抑制インキを塗布して発泡抑制インキ塗布部を形成する工程Bと、
紙製容器を成形後、紙製容器を加熱処理し前記熱可塑性樹脂層及び前記発泡抑制インキ塗布部を設けていない部分を発泡させて、発泡部及び発泡抑制部とが交互に配列した発泡断熱層の形成する工程Cと、
紙製容器本体の前記熱可塑性樹脂層及び前記発泡抑制インキ塗布部上に端部にカール部を有しない筒状胴巻を装着し、一体化を行う工程Dと、を有し、
前記発泡断熱層の断面積において、
前記発泡抑制部が形成する凹部の断面積の割合が0%を超え25%以下であり、
前記発泡抑制部の幅が、1mm以上10mm以下であること、を特徴とする断熱性紙製容器の製造方法。
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