JP7325916B2

JP7325916B2 - 複合成形容器及びその製造方法

Info

Publication number: JP7325916B2
Application number: JP2020046771A
Authority: JP
Inventors: 嘉貢西野; 健司橋本
Original assignee: Nissin Foods Holdings Co Ltd
Current assignee: Nissin Foods Holdings Co Ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2023-08-15
Anticipated expiration: 2040-03-17
Also published as: JP2021147069A

Description

本発明は複合成形容器に関する。より詳しくは、容器の上部と下部が異なる素材からなり、容器上部の下端と容器下部の上端とが一体化している複合成形容器に関する。

現在、多種多様な容器が市場に流通している。容器はその用途に応じて、様々な機能が求められている。例えば、食品を内包した容器の場合、ガスバリア性、耐漏水性、耐熱性などの機能が求められる。これらの機能は、１又は２以上の素材を組み合わせることで達成されている。

容器に食品を内包して用いる一例として、即席麺やインスタントスープなどの即席食品が挙げられる。これらの即席食品は、容器内に規定量の熱湯を注湯することで喫食が可能となる。そのため、これらの即席食品には、耐漏水性が求められる。

耐漏水性を有する容器としては、ポリプロピレンやポリスチレンなどの熱可塑性樹脂からなる容器が知られている。熱可塑性樹脂からなる容器は耐漏水性に優れるが、容器内部の熱が容器の外側に伝わりやすいという特徴もある。そのため、容器内に熱湯などを注湯した場合、容器を直接把持することが難しい。

そこで、熱可塑性樹脂容器の外側にコルゲート紙を巻きつける方法や、熱可塑性樹脂容器の外面にリブを設ける方法が従来から行われている（特許文献１、２参照）。

実開平０５－０８４６２１号公報英国登録意匠第２０５７５１２号

ところで、コルゲート紙を巻きつけた場合、耐熱性は向上するが、美観が劣るといった問題が新たに生じる。そこで、コルゲート紙に装飾を施すことも考えられる。しかし、コルゲート紙に用いることができる色彩数には限りがある。一方、リブを設けた場合、リブを介して容器を把持することができる。しかし、リブが設けられていない箇所は依然として直接把持するのは難しい。また、リブを設けた面には装飾が施せないといった問題もある。そのため、耐漏水性と装飾性の両方を兼ね備えた熱可塑性樹脂からなる容器の開発が望まれている。

本発明者らは、耐漏水性、耐熱性および装飾性に優れた熱可塑性樹脂からなる容器が作れないか検討を行った。そして、容器の上下を異なる素材で構成することで上記課題を解決できることを新たに見出し、本発明を完成するに至った。

上記課題解決のため、本発明は、容器の上部と下部が異なる素材からなる複合成形容器であって、容器上部は紙基材を主強度材とし最外層に発泡層を備えた積層体からなり、容器下部は熱可塑性樹脂からなり、容器上部の下端と容器下部の上端とが一体化している複合成形容器を提供する。

かかる構成によれば、容器の上下を異なる素材にすることで、耐漏水性と耐熱性とを両立した容器とすることができる。

上記構成において、容器下部は射出成型により形成されることが好ましい。また、容器上部の上端にカール部またはフランジが形成されていることが好ましい。

かかる構成によれば、射出成型により任意の形状の容器にすることができる。また、フランジ部を設けることで、蓋材との接着性を向上させることができる。

上記課題解決のため、本発明は、凹型と凸型のいずれか一方に樹脂注入口を有する金型を用いた複合成形容器の製造方法であって、凹型の内側に逆錐台状または筒状に成形した発泡前の積層体を配置する配置工程と、凹型と凸型との間に形成されたキャビティに、樹脂注入口から熱可塑性樹脂を充填する充填工程と、積層体を加熱して、積層体の最外層を発泡させる発泡工程と、を含む、複合成形容器の製造方法を提供する。

かかる構成によれば、耐漏水性と耐熱性とを備えた容器を製造することができる。

本発明によれば、容器の下部には耐漏水性に優れた熱可塑性樹脂を、把持面については耐熱性に優れた積層体をあてがうことができる。これにより、異なる機能を備えた素材によって、耐漏水性及び耐熱性に優れた容器を提供することができる。また、発泡前の積層体に印刷を行うことで、装飾性も付与することができる。

本発明にかかる複合成形容器説明するための図面であって、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は積層体の拡大図である。本発明にかかる複合成形容器を製造するための射出成型用金型の断面図である。本発明にかかる複合成形容器の製造方法を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態にかかる複合成形容器１の上部は、上端にフランジを備えるとともに、最外層に発泡層を備えた積層体１０で構成されている。一方、容器の下部２０は熱可塑性樹脂で構成されている。そして、積層体１０の下端１０Ｂと熱可塑性樹脂容器の上端２０Ａとが一体化していることを特徴としている。なお、本実施形態では、複合成形容器１の形状が円錐台形状である場合を例に説明する。

本実施形態にかかる積層体１０は、紙基材１２を主強度材とし最外層に発泡層１４を備えた構成となっている。具体的には、紙基材１２の片面にポリエチレンＡの層１４が、もう片面にポリエチレンＡよりも融点の高いポリエチレンＢの層１６で構成されている。ここで、発泡前の積層体１０の厚みとしては、３０～１００μｍが好ましい。３０μｍ未満だと、紙基材１２やポリエチレン層の十分な厚みが確保できず、結果として十分な発泡層１４が得られない。一方、１００μｍより厚すぎると、嵩張ってしまう。また、発泡後の積層体１０の厚みとしては１２００μｍ未満が好ましい。１２００μｍ以上だと、嵩張ってしまったり、スタッキングしづらくなったりしてしまう。さらに、発泡層１０の厚みとしては４００μｍ以上であることが好ましい。

紙基材１０の坪量は、取り扱い性等により適宜選択可能であるが、通常は２００ｇ／ｍ^２以上４００ｇ／ｍ^２以下程度のものが好ましく、２５０ｇ／ｍ^２以上３５０ｇ／ｍ^２以下のものがより好ましい。本発明では、紙基材１２中に含まれる水分を利用して発泡前の発泡層（以下、単に「未発泡層」とも言う。）を発泡させて発泡層１４とするため、紙基材１２に含まれる水分が重要である。紙基材１２の含水率としては、約５～１０重量％の範囲内であることが好ましい。

次に、ポリエチレンについて説明する。本発明においては種々のポリエチレンを用いることができるが、ポリエチレンＡとしては低～中密度ポリエチレンを、ポリエチレンＢとしては中～高密度ポリエチレンを用いることが好ましい。大まかな定義としては、低密度ポリエチレンは、融点が９５～１３０℃、密度が０．９１～０．９２９ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンをさす。中密度ポリエチレンは、融点が１１０～１３５、密度が０．９３～０．９４１ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンをさす。高密度ポリエチレンとは、融点が１２０～１４０℃、密度が０．９４２～０．９７ｇ／ｃｍ^３のポリエチレンをさす。

なお、ポリエチレンＡとポリエチレンＢとは、融点の差が５℃以上あることが好ましく、１０℃以上あることがより好ましい。ポリエチレンＡとポリエチレンＢとの融点の差が小さいと、発泡させる際の温度制御が困難となる。

さらに、本発明においては、積層体１０と熱可塑性樹脂容器２０とを一体化させるために、ポリエチレンＢに熱可塑性樹脂容器と同じ素材を添加することが好ましい。熱可塑性樹脂容器２０と同じ素材を用いることで、積層体１０と熱可塑性樹脂容器２０との接着力が増し、一体化させることができる。本実施形態においては、ポリエチレンＢにポリプロピレンを添加することが好ましい。ここで、ポリエチレンＢに添加するポリプロピレン量としては、５～５０重量％であることが好ましい。５％未満だと熱可塑性樹脂容器との接着力が不十分であり、５０％より多いと積層体の成形に支障をきたす恐れがある

ポリエチレンＢに容器本体と同じ素材を添加する以外に、ポリエチレンＢ層１６の上に熱可塑性樹脂容器と同じ素材の層を一層設けてもよい。本実施形態においては、ポリエチレンＢ層１６の上にポリプロピレン層を設けることが好ましい。ポリプロピレン層の厚みとしては、５～１５μｍが好ましい。５μｍ未満だと容器との接着性が悪い。１５μｍより厚くすると、加工性が悪くなる。

積層体１０の製造方法について説明する。ここでは、ポリエチレンの塗工方法としてＴダイを用いた場合を例に説明するが、これに限られるものではない。積層体１０は、ロール状に巻かれた紙基材１２（原紙）を巻き出しながら、ガイドローラーに従って紙基材１２を最初のＴダイまで送る。Ｔダイから押出ラミネートを行い、溶融したポリエチレンＡを紙基材１２の片面に塗工する。ポリエチレンＡを塗工した面をチルドローラーで冷却し、ポリエチレンＡ層１４を設ける。なお、ポリエチレンＡ層１４の厚みとしては４０～２００μｍが好ましい。この範囲であれば、発泡後に十分な断熱性を実現できる。

紙基材１２の片面にポリエチレンＡ層１４を設けた後、今度はポリエチレンＡ層１４とは反対側の面にポリエチレンＢ層１６を設ける。具体的には、Ｔダイから押出ラミネートを行い、溶融したポリエチレンＢをポリエチレンＡ層１４とは反対側の紙基材１２に塗工する。ポリエチレンＢ層１６を塗工した面をチルドローラーで冷却し、ポリエチレンＢ層１６を設ける。これにより、紙基材１２の両面にポリエチレン層が設けられた積層体１０が得られる。ポリエチレンＢ層１６の厚みとしては、２５～８０μｍであることが好ましい。なお、本実施形態ではポリエチレンＡを先に塗工したが、ポリエチレンＢを先に塗工してもよい。また、ポリエチレンＡ層とポリエチレンＢ層とを設ける（時間）間隔は短い方が好ましい。間隔が長すぎると紙基材から水分が抜けて、ポリエチレンが発泡し難くなるためである。

得られた積層体１０のポリエチレンＡ層１４表面には印刷を行うこともできる。印刷を行うことで装飾を付与することができ、美観が良くなる。印刷は未発泡層に対して行うのが好ましい。未発泡層であれば印刷が行いやすい。

次に、熱可塑性樹脂からなる容器について説明する。容器に用いることができる熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂層は単層でも良いし、積層であっても良い。このうち、成形のしやすさの観点から、ポリプロピレン樹脂などのオレフィン系樹脂が好ましい。

本実施形態にかかる熱可塑性樹脂容器２０の成形方法としては、射出成形、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、熱板成形などの慣用の成形方法を用いることができる。本実施形態においては、射出成形が好ましい。

続いて、本実施形態にかかる複合成形容器１の製造方法について説明する。ここでは射出成形を例に説明する。まず、印刷を施した上述の積層体１０を所定の形状に打ち抜く。具体的には、印刷面を外側に向けて端部と端部を接着すると円錐台形状となるように積層体を打ち抜く。打ち抜いた積層体１０は、積層体１０を湾曲させて円錐台形状にしたのち、端部と端部とを熱溶着する。あらかじめ熱溶着しておくことで、次工程以下の操作性を向上させることができる。

次に、熱溶着した積層体１０を、射出成形装置の金型６０内に配置する。ここで、本実施形態に用いる金型は凸型６０Ａと凹型６０Ｂで構成されている。図２に示すように、凸型６０Ａには段差６２が設けられており、凸型６０Ａと凹型６０Ｂを嵌合すると中央に段差のある容器形状のキャビティが形成される。そして、当該キャビティには、凹型６０Ｂの金型の底面に設けられた注入口６０Ｃから熱可塑性樹脂が注入される。なお、キャビティの厚みとしては、０．５～２ｍｍ程度であればよい。０．５ｍｍ未満だと樹脂が詰まりやすく、２ｍｍより大きいと容器形成に必要な樹脂量が増えるばかりか、容器の重量が重くなってしまう。また、キャビティは、段差６２を境に異なっていてもよい。厚みが異なる場合、段差６２よりも上部のキャビティは積層体１０の厚みと同じか、厚みよりも僅かに厚い程度であればよい。必要以上に厚みを設けてしまうと、積層体１０の全面に溶融樹脂が到達してしまうためである。さらに、段差６２より上部のキャビティは、積層体１０が入り込むだけの深み（斜面に沿った長さ）があることが好ましい。金型６０に深みがないと、凸型６０Ａと凹型６０Ｂを嵌合した際に、積層体１０の一部が折れ曲がってしまうためである。

図３に示すように、本実施形態では、凹型金型６０Ｂ内のうち、段差６２より上部に積層体１０を配置した後、金型６０Ａ，６０Ｂ同士を嵌合させる。そして、注入口６０Ｃから溶融したポリプロピレン等のオレフィン系樹脂を注入する。注入されたポリプロピレン等のオレフィン系樹脂はキャビティに沿って充填される。充填された樹脂は最終的に段差６２まで到達して止まる。このとき、溶融樹脂が積層体１０の下端１０Ｂ断面を被覆していることがより好ましい。下端１０Ｂの断面が被覆されることで、後述する発泡工程の際に断面からの水分の蒸散を防ぐことができる。段差６２まで到達した樹脂は冷えて固まることで積層体１０下端と一体化し、複合成形容器１となる。なお、一部の溶融樹脂は、積層体１０の外面側に回り込む場合もあるが、少量であれば特に問題とならない。

次に、金型６０から外された複合成形容器１の積層体１０上端を加工してフランジ４０を形成する。フランジ４０の形成方法としては、既存の方法を用いることができる。例えば、積層体１０の上端を少しずつ外側に向かってカールさせることで、外側に向かってカールしたフランジ４０を成形することができる。また、必要に応じて、フランジ４０を成形した複合成形容器１を鋳型に嵌め込み、フランジ４０の上面からプレス加工することで、フランジ４０の形状を角折にすることもできる。

次に、フランジ４０を形成した複合成形容器１を加熱して、積層体１０を発泡させる。例えば、複合成形容器１をコンベアに載せて、オーブン内に搬送することで、積層体１０を発泡させることができる。オーブン内の温度をポリエチレンＡの融点以上ポリエチレンＢの融点未満に設定することで、積層体１０の外側面のみを加熱発泡させることができる。なお、加熱温度がポリエチレンＡの融点未満であると、発泡層１４を設けることができない。一方、加熱温度がポリエチレンＢの融点を超えると、積層体１０の内外面全てが発泡してしまったり、十分な発泡が得られなくなってしまったりするため好ましくない。また、容器本体の形状が歪む恐れもある。

以上説明したように、本実施例にかかる複合成形容器１は、コルゲート紙を巻いた容器やリブを設けた容器よりも美観に優れる。また、リブを設けなくても断熱性に優れた容器を提供することができるという極めて優れた効果を奏する。

１複合成形容器
１０積層体
１０Ｂ積層体の下端
１２紙基材
１４発泡層（ポリエチレンＡ層）
１６ポリエチレンＢ層
４０フランジ
６０金型
６０Ａ凸型金型
６０Ｂ凹型金型
６０Ｃ注入口

Claims

容器の上部と下部が異なる素材からなる複合成形容器であって、
容器上部は紙基材を主強度材とし最外層に発泡層を備えた積層体からなり、
容器下部は熱可塑性樹脂からなり、
容器上部の下端と容器下部の上端とが一体化している複合成形容器。
容器下部は射出成型により形成される、請求項１に記載の複合成形容器。
容器上部の上端にカール部またはフランジが形成されている、請求項１または２に記載の複合成形容器。