JP2017222391A - 紙容器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の解決しようとする課題は、円筒状の側壁を持った缶形状の密封紙容器において、容器の内外に圧力差が生じた時に、側壁に有害な変形が生じない紙容器を提案するものである。
【解決手段】外面熱可塑性樹脂層と紙層と内面熱可塑性樹脂層を含む積層体を成形してなる紙容器であって、円筒状の側壁と円形状の天面板と円形状の底面板とを有し、該底面板は、密閉された紙容器内部の圧力と外部の圧力とに差圧が生じた時に、変形して差圧を緩和する差圧緩和機構を有し、該差圧緩和機構は、前記内面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を残して、前記外面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を直線状に除去した脆弱部からなるものであり、除去した紙層の厚さは、紙層の全厚の３０％以上９０％未満であることを特徴とする紙容器である。
【選択図】図２

Description

本発明は、手に持ち易い剛性の側壁をもった液体用紙容器並びにその製造方法に関する。

地球環境保護の観点から、再生産可能な資源である紙を用いた液体用紙容器が広く用いられている。さらに内容物の長期保存を可能とするために、アルミニウム箔や、金属酸化物を蒸着したガスバリアフィルム等のガスバリア層を内面に設けた、長期保存が可能な液体用紙容器も知られている。

これらの紙容器には、変形可能な、柔軟な側壁を持ったものと、ある程度剛性を有する側壁を持ったものとが存在する。剛性の側壁を持った容器は、手でしっかりと持つことができるため、容器に直接口を付けて飲用するような飲料用容器として、使いやすいという特徴を持っている。このような紙容器の一種として、円筒形の側壁を持った紙容器が知られている。

しかし、内容物を充填、密封後にさまざまな原因により容器内部の圧力と外部の圧力とに差が生じた場合に、柔軟な側壁を持った紙容器では、大きな問題は生じないが、ある程度剛性の側壁を持った紙容器では、本来変形してはならない側壁部分が変形し、外観を損ねる場合があった。

圧力差が生じる原因としては、いくつかの原因が指摘されている。例えば、平地で充填した製品を気圧の低い高地に移動した場合には、容器の内部が陽圧になる。また、充填時に内容物を加温した状態で充填する所謂ホット充填した製品が、冷却後に内部が陰圧になる現象がある。またさらに、充填後にヘッドスペースに残留した空気中の酸素が内容物に吸収されることにより、内部が陰圧になる現象が認められている。

特許文献１に記載された紙カップ容器は、上記の中で、紙カップ容器の内圧よりも大気圧が低くなり、差圧が生じても、蓋板の変形及び蓋板シール部の剥離が起こらない紙カップである。

特許文献１に記載された紙カップ容器は、差圧が生じて、内部が陽圧になった時に底板に設けた差圧吸収部が変形し、底板が外方に突出することにより、蓋板の変形を防いだものであり、差圧吸収部の構造として、環状の蛇腹構造や、内方へ湾曲した曲面部や、多数の半径方向の溝や、内方に湾曲した多数のディンプル状曲面部が記載されている。

図１に示したような、円筒状の側壁を持った缶形状の紙容器の場合、天面、底面、側壁とも、ある程度の剛性を有しており、内部が陽圧になった場合には大きな問題は生じないが、内部が陰圧になった場合に、最も変形しやすい側壁にくぼみが生じ、外観上問題となっていた。

出願人によって出願された特許文献２に記載された包装容器は、缶形状の紙容器におけるこれらの問題を解消する目的でなされたものであり、底部に、中央部からみて放射状に複数の罫線を設けたものである。

特許文献２に記載された包装容器は、容器内外の圧力差を吸収するための手段として、底部に放射状に複数の罫線を設けたものであるが、罫線のみでは、絶対的な変形量におい
て、十分とは言えなかった。

特開２００４−１８０３６号公報 特開２０１３−１５９３５５号公報

本発明の解決しようとする課題は、円筒状の側壁を持った缶形状の密封紙容器において、容器の内外に圧力差が生じた時に、側壁に有害な変形が生じない紙容器を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、外面熱可塑性樹脂層と紙層と内面熱可塑性樹脂層を含む積層体を成形してなる紙容器であって、円筒状の側壁と円形状の天面板と円形状の底面板とを有し、該底面板は、密閉された紙容器内部の圧力と外部の圧力とに差圧が生じた時に、変形して差圧を緩和する差圧緩和機構を有し、該差圧緩和機構は、前記内面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を残して、前記外面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を直線状に除去した脆弱部からなるものであり、除去した紙層の厚さは、紙層の全厚の３０％以上９０％未満であることを特徴とする紙容器である。

また、請求項２に記載の発明は、外面熱可塑性樹脂層と紙層と内面熱可塑性樹脂層を含む積層体を成形してなる紙容器であって、円筒状の側壁と円形状の天面板と円形状の底面板とを有し、該底面板は、密閉された紙容器内部の圧力と外部の圧力とに差圧が生じた時に、変形して差圧を緩和する差圧緩和機構を有し、該差圧緩和機構は、前記紙層を紙層の全厚に亘って直線状に除去した脆弱部からなるものであることを特徴とする紙容器である。

本発明に係る紙容器は、底面板に、差圧を吸収する脆弱部からなる差圧緩和機構を備えたことにより、側壁に有害な変形が生じない。

また、請求項３に記載の発明は、前記直線状の脆弱部の長さが、前記底面板の内径の０．５倍以上１倍未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の紙容器である。

また、請求項４に記載の発明は、前記直線状の脆弱部の巾が、０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の紙容器である。

また、請求項５に記載の発明は、前記差圧緩和機構が、平行する複数の直線状の脆弱部からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の紙容器である。

また、請求項６に記載の発明は、前記積層体が、紙層と内面熱可塑性樹脂層との間に、酸素および水蒸気の透過を抑制するガスバリア層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の紙容器である。

さらに、請求項７に記載の発明は、底面板となるべき積層体の外面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を除去して脆弱部を形成した後、天面板、側壁となるべき積層体と共に成形することを特徴とする請求項１に記載の紙容器の製造方法である。

さらに、請求項８に記載の発明は、底面板となるべき紙層に貫通孔を穿孔し、外面熱可
塑性樹脂層および内面熱可塑性樹脂層を積層して、前記貫通孔部分が脆弱部となった積層体を形成した後、天面板、側壁となるべき積層体と共に成形することを特徴とする請求項２に記載の紙容器の製造方法である。

本発明に係る紙容器は、通常は目に触れない底面板に、紙容器の内外に差圧が生じた時に変形して差圧を緩和する差圧緩和機構を設けたため、差圧が生じた時にも側壁や天面板に外観上有害な変形を生じることがなく、外観が損なわれない。

差圧緩和機構は、紙層の一部または全部を直線状に除去した脆弱部からなる構造であるため、加工が容易であり、かつ効果が大きい。

特に脆弱部の幅を０．５ｍｍ以上１０ｍｍ未満、長さを底面板の内径の０．５倍以上１倍未満とすることにより、差圧を緩和する効果が高まる。

また、差圧緩和機構が複数本の平行する直線状の脆弱部から成る場合には、さらに差圧を緩和する効果が高まる。

図１は、本発明に係る紙容器の外観を示した斜視図である。 図２は、図１に示した紙容器の断面を示した断面模式図である。 図３は、本発明に係る紙容器の一実施態様における底面板（成形済み）を、下から見た状態を示した斜視図である。 図４は、本発明に係る紙容器の底面板（成形前）に設けた差圧緩和機構の平面説明図である。 図５は、本発明に係る紙容器の一実施態様における底面板（成形前）の平面模式図である。 図６は、図５に示した底面板のＡ−Ａ‘断面を示した断面模式図であり、脆弱部の断面構造を示したものである。 図７は、本発明に係る紙容器の他の実施態様における底面板（成形前）の平面模式図である。 図８は、図７に示した底面板のＢ−Ｂ‘断面を示した断面模式図であり、脆弱部の断面構造を示したものである。 図９は、本発明に係る紙容器の差圧緩和機構の他の実施態様を示した平面模式図である。 図１０は、本発明に係る紙容器の差圧緩和機構の他の実施態様を示した平面模式図である。 図１１は、本発明に係る紙容器の底面板における脆弱部の他の実施態様を示した断面模式図である。

以下、本発明に係る紙容器並びにその製造方法について図面を参照しながら、詳細に説明する。図１は、本発明に係る紙容器の外観を示した斜視図である。図２は、図１に示した紙容器の断面を示した断面模式図である。また図３は、本発明に係る紙容器の一実施態様における底面板（成形済み）を、下から見た状態を示した斜視図である。また図４は、本発明に係る紙容器の底面板（成形前）に設けた差圧緩和機構の平面説明図である。図５は、本発明に係る紙容器の一実施態様における底面板（成形前）の平面模式図である。図６は、図５に示した底面板のＡ−Ａ‘断面を示した断面模式図であり、脆弱部の断面構造を示したものである。

本発明に係る紙容器１は、図６に示したように外面熱可塑性樹脂層１１と紙層１２と内面熱可塑性樹脂層１３を含む積層体１０を成形してなる紙容器であって、図１に示したように、円筒状の側壁３と円形状の天面板２と円形状の底面板４とを有する。

なお、天面板２と底面板４の直径は必ずしも同一である必要はなく、異なっていてもよい。この場合、側壁は、厳密にいえば円錐台形状となる。

図２、３、４に示したように、天面板２及び底面板４は、積層体１０を円板状に打ち抜いたブランクを成形して周囲を皿状に立ち上げた形状をしている。この立ち上げた周囲部分に側壁３の上端と下端を巻き込むことにより、紙容器が成形される。

図２に示した断面模式図は、紙容器１に内容物９を充填した状態を示したものであり、天面板２には、飲み口８が設けられ、タブ材７によって密封されている。内容物９と天面板２との間の空間であるヘッドスペース（ＨＳ）には、清浄な空気、窒素ガスなどが充填されている。

底面板４は、密閉された紙容器内部の圧力と外部の圧力とに差圧が生じた時に、変形して差圧を緩和する差圧緩和機構５を有する。差圧緩和機構５は、内面熱可塑性樹脂層１３と紙層１２の一部を残して、外面熱可塑性樹脂層１１と紙層１２の一部を直線状に除去した脆弱部６からなる。この時、除去した紙層１２の厚さは、紙層の全厚の３０％以上９０％未満であることを特徴とする。

脆弱部６は、容器の剛性を担う紙層１２の一部を除去したものであるから、この部分は、当然他の部分よりも脆弱となる。容器内部に外部との圧力差が生じた時には、この脆弱部が先に変形して差圧を緩和する作用を発揮する。

脆弱部６を形成する方法としては、紙層１２の表裏面に外面熱可塑性樹脂層１１と内面熱可塑性樹脂層１３を積層した後、外面熱可塑性樹脂層側から研削して、外面熱可塑性樹脂層１１の全部と紙層１２の一部を除去する。これには一般的にスカイブ加工と称する方法を用いることができる。

この時、除去する紙層の厚さは、紙層の全厚の３０％以上９０％未満であることが望ましい。３０％未満であると、脆弱部としての作用が十分発揮されない可能性がある。また９０％以上であると、脆弱部を支える層が、紙層の１０％未満と内面熱可塑性樹脂層のみとなるため、脆弱過ぎて、紙容器に成形する工程においてうまく成形できない恐れがある。

図４は、成形前の底面板４に設けた差圧緩和機構５の平面説明図である。この例では、差圧緩和機構５は、１本の直線状の脆弱部６からなっている。脆弱部６の長さＬは、成
形後の底面板４の内径Ｄの０．５倍以上１倍未満であることが望ましい。また脆弱部６の巾Ｗは、０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満であることが望ましい。

ＬおよびＷの値が下限値未満の場合には、脆弱さが不足して差圧を緩和する能力が十分でない惧れがある。またＬおよびＷの値が上限値以上であると、脆弱過ぎて、後工程である成形工程においてうまく成形できないという問題が生じる惧れがある。

脆弱部６を形成する他の方法として、図７、８に示したように、紙層１２を全厚に亘って直線状に除去する方法がある。この方法は、脆弱部６となるべき紙層１２に予め貫通孔を形成し、次いで紙層１２の表裏面に内面熱可塑性樹脂層１３と外面熱可塑性樹脂層１１を貼り合わせることによって可能である。

この場合、脆弱部６には、紙層１２が存在しないが、内面熱可塑性樹脂層１３と外面熱可塑性樹脂層１１が貼り合わされた状態で存在するので、強度的には問題ない。この場合においても、脆弱部６の長さＬ及び幅Ｗのより好ましい値の範囲は、先の例と同様であって、脆弱部６の長さＬは、成形後の底面板４の内径Ｄの０．５倍以上１倍未満であることが望ましく、脆弱部６の巾Ｗは、０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満であることが望ましい。

図９、図１０は、いずれも本発明に係る紙容器１の差圧緩和機構５の他の実施態様を示した平面模式図である。これらの例では、差圧緩和機構５は、並行する３本の直線状の脆弱部６から構成されている。このように、差圧緩和機構５を、平行する複数の直線状の脆弱部６から構成した場合には、脆弱部が１本である場合に比較して、より差圧緩和効果が大きくなる。

脆弱部６の形状としては、図９に示したように角丸の直線状でも良いし、図１０に示したような角が直角の長方形状の直線でも良い。

図９、図１０に示した例で、中央の脆弱部の長さについては、成形後の底面板４の内径Ｄの１倍未満であれば良いが、左右の脆弱部の長さについては、破線で示した成形後の底面板４の内円よりも内側に留まるようにしなければならない。これからはみだすような脆弱部を設けると成形ができない可能性がある。

図１１は、本発明に係る紙容器１の底面板４における脆弱部６の他の実施態様を示した断面模式図である。この例では、 積層体１０が、紙層１２と内面熱可塑性樹脂層１３との間に、酸素および水蒸気の透過を抑制するガスバリア層１４を有する。ガスバリア層１４としては、アルミニウム箔等の金属箔の他、各種のガス透過度の低い合成樹脂フィルム、例えばポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコール共重合体フィルム、ガスバリア性ナイロンフィルム、ガスバリア性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等のガスバリア性フィルムや、ＰＥＴフィルム等にアルミニウム等の金属を蒸着した金属蒸着フィルムや、ＰＥＴフィルムに酸化アルミニウムや酸化珪素等の無機酸化物を蒸着させた無機酸化物蒸着フィルム、あるいは、ポリ塩化ビニリデンコーティング、水溶性樹脂と無機層状化合物を含有する被膜や金属アルコキシドあるいはその加水分解物とイソシアネート化合物を反応させた被膜からなる樹脂層などのガスバリアコーティング層などを用いることができる。積層体１０が水蒸気や酸素を透過しにくいガスバリア層１４を含むことにより、紙容器１に内容物９を充填した時の長期保存性が向上する。

外面熱可塑性樹脂層１１と内面熱可塑性樹脂層１３とは、紙容器１を成形する段階で、互いに熱シール性を有することが必要であるため、少なくとも最外面は同じ材質とするのが良い。具体的には、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン樹脂（
ＭＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−メタアクリル酸樹脂共重合体などのエチレン系樹脂や、ポリエチレンとポリブテンのブレンド樹脂や、ホモポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−αオレフィン共重合体などのポリプロピレン系樹脂等が使用される。

図１１において、熱可塑性樹脂層１５は、紙とガスバリア層を押し出しラミネートするための層である。通常ＬＤＰＥが用いられる。

＜実施例１＞
以下実施例に基づいて本発明に係る紙容器について具体的に説明する。
坪量２００ｇ／ｍ^２の紙の表面にグラビア印刷を施した後、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）を厚さ５０μｍとなるように押し出しラミネートし、外面熱可塑性樹脂層とした。次に厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）フィルムに酸化アルミニウムを蒸着したガスバリアフィルム（凸版印刷社製、ＧＬフィルム）と、紙の裏面とを、ＬＤＰＥ４５μｍによって押し出しラミネートし、さらにＧＬフィルム側に、内面熱可塑性樹脂層としてＬＤＰＥを６０μｍの厚さになるように押し出しラミネートし、積層体とした。

底面板となるべき積層体には、予めスカイブ加工により、図５に示したような脆弱部を設けた。脆弱部の寸法は、幅７ｍｍ、長さ４５ｍｍとした。位置合わせをしながら底面板のブランクを打ち抜き、次いで皿状に成形した。

天面板となるべき積層体は、紙の段階で予め飲み口を穿孔し、次いで表裏面の樹脂層を貼り合せ、同じ位置に再度やや小さめの飲み口を穿孔することにより、飲み口部に紙の断面が露出しないようにした。底面板と同様に皿状に成形し、天面板とした。

積層体から切り出した側壁のブランクの左右両端部をシールして円筒状に成形した。容器の内側となる端部は、折り込んで紙の端面が露出しないようにした。次いで、側壁の上下端部を折り込んで、皿状に成形した天面板、底面板とシールし、紙容器が完成した。紙容器の側壁の外径は、５５ｍｍとした。

紙容器の飲み口から緑茶をホット充填し、飲み口をタブ材で密封シールした。この包装体を冷暗所に１ヶ月保存したところ、底面板に設けた脆弱部は内側に凹んでいたが、紙容器の外観には、異常がなかった。

＜実施例２＞
底面板となるべき積層体を作成する段階で、予め紙に幅７ｍｍ、長さ４５ｍｍの貫通孔を打ち抜き、次いで内外面の層を実施例１と同様に積層し、打ち抜き、成形を行って底面板を作成した。以下実施例１と同様に紙容器を成形し、内容物を充填して、同様に保存した。結果は実施例１と同様に、底面板に設けた脆弱部は内側に凹んでいたが、紙容器の外観には、異常がなかった。

１・・・紙容器
２・・・天面板
３・・・側壁
４・・・底面板
５・・・差圧緩和機構
６・・・脆弱部
Ｌ・・・脆弱部の長さ
Ｗ・・・脆弱部の幅
Ｄ・・・底面板の内径
ＨＳ・・・ヘッドスペース
７・・・タブ材
８・・・飲み口
９・・・内容物
１０・・・積層体
１１・・・外面熱可塑性樹脂層
１２・・・紙層
１３・・・内面熱可塑性樹脂層
１４・・・ガスバリア層
１５・・・熱可塑性樹脂層

Claims (8)

1. 外面熱可塑性樹脂層と紙層と内面熱可塑性樹脂層を含む積層体を成形してなる紙容器であって、円筒状の側壁と円形状の天面板と円形状の底面板とを有し、
   該底面板は、密閉された紙容器内部の圧力と外部の圧力とに差圧が生じた時に、変形して差圧を緩和する差圧緩和機構を有し、
   該差圧緩和機構は、前記内面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を残して、前記外面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を直線状に除去した脆弱部からなるものであり、除去した紙層の厚さは、紙層の全厚の３０％以上９０％未満であることを特徴とする紙容器。
2. 外面熱可塑性樹脂層と紙層と内面熱可塑性樹脂層を含む積層体を成形してなる紙容器であって、円筒状の側壁と円形状の天面板と円形状の底面板とを有し、
   該底面板は、密閉された紙容器内部の圧力と外部の圧力とに差圧が生じた時に、変形して差圧を緩和する差圧緩和機構を有し、
   該差圧緩和機構は、前記紙層を紙層の全厚に亘って直線状に除去した脆弱部からなるものであることを特徴とする紙容器。
3. 前記直線状の脆弱部の長さは、前記底面板の内径の０．５倍以上１倍未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の紙容器。
4. 前記直線状の脆弱部の巾は、０．５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の紙容器。
5. 前記差圧緩和機構は、平行する複数の直線状の脆弱部からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の紙容器。
6. 前記積層体は、紙層と内面熱可塑性樹脂層との間に、酸素および水蒸気の透過を抑制するガスバリア層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の紙容器。
7. 底面板となるべき積層体の外面熱可塑性樹脂層と紙層の一部を除去して脆弱部を形成した後、天面板、側壁となるべき積層体と共に成形することを特徴とする請求項１に記載の紙容器の製造方法。
8. 底面板となるべき紙層に貫通孔を穿孔し、外面熱可塑性樹脂層および内面熱可塑性樹脂層を積層して、前記貫通孔部分が脆弱部となった積層体を形成した後、天面板、側壁となるべき積層体と共に成形することを特徴とする請求項２に記載の紙容器の製造方法。

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