JP4857953B2

JP4857953B2 - 紙カップ

Info

Publication number: JP4857953B2
Application number: JP2006177747A
Authority: JP
Inventors: 憲一遠藤; 正浩吉川
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: JP2008007141A

Description

本発明は、ジュース等の種々の飲料、ヨーグルト、冷菓等の保存、飲物用の紙カップに関するものであって、更に詳しくは、バリア性および意匠性に優れた紙カップに関するものである。

従来より、紙カップは飲料の自動販売機用あるいは店頭飲食用として幅広く使用されている。また、ヨーグルト、冷菓、飲料などを充填して販売する包装容器としても用途が拡がっている。このように包装容器として保存性を良くするために高いバリア性が要求されると共に、店頭で販売されることから、外観上の見栄えを良くするという要求が高くなっている。特に、表面の美粧性の向上が要求されている。

また、紙を基材とする積層材からなる紙カップにおいて、表面の印刷光沢を高めて外観を良くするために、前記積層材の最外層として印刷が施されたポリエチレンテレフタレートフィルムを積層したことを特徴とする紙カップが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２１１６２８号公報

しかしながら、上記の積層材からなる紙カップでは、最外層がポリエチレンテレフタレートフィルムのようなバリア性および平滑性の良いフィルム層としたことにより、従来の紙カップで広く用いられるポリエチレンフィルムに比べて、バリア性が良くなり、表面の平滑性がよくなり、表面の光沢の点でも良くなっているが、高い意匠性という点では不十分であり、バリア性が良く、かつ、より高い意匠性を有する紙カップが望まれている。
かかる観点から、金属調の表面とすることが意匠性を高める点で効果的であり、アルミニウム箔等の金属箔あるいはアルミニウム蒸着等の金属蒸着の薄膜を設けたフィルムを最外層とする積層材を使用した紙カップも提示されているが、金属調の表面を得ることができるものの、さらに高い意匠性を有する紙カップが望まれている。

従って、本発明では上記のような課題を解決するために、高いバリア性を有し、かつ、高い意匠性を有している紙カップを提供することを目的とするものである。

以上の状況を鑑み、鋭意研究開発を進め、特許請求の範囲の請求項１の発明は、胴部と底部から構成された紙カップであって、少なくとも前記胴部が、外面側から、バリアフィルム層からなる最外層、接着層、紙からなる基材層、ポリエチレン樹脂層からなる最内層を順次積層した積層材からなり、前記バリアフィルム層が、基材フィルム、ホログラム形成面が形成された樹脂層、金属反射層を順次積層した構成からなることを特徴とする紙カップである。また、請求項２の発明は、前記ホログラム形成面が形成された樹脂層が紫外線硬化型樹脂からなることを特徴としている紙カップである。また、請求項３の発明は前記接着層がポリエチレン樹脂からなることを特徴とする紙カップである。また、請求項４の発明は前記接着層を介して前記バリアフィルムからなる最外層と前記紙からなる基材層をサンドラミネートしていることを特徴とする紙カップである。

本発明によれば、紙カップの材料である積層材の構成の最外層を基材フィルムにホログラム形成面が形成された樹脂層と金属反射層を設けたバリアフィルム層とすることにより、酸素バリア、水蒸気バリア等のバリア性に優れ、高湿度下や結露しやすい環境でも内容物が湿気で損なわれることがなく、保存性の高い紙カップを作製することができるという効果を有している。

また、最外層を基材フィルムにホログラム形成面が形成された樹脂層と金属反射層を設けたバリアフィルム層とすることにより、光沢感も高くなり、外観からのホログラムの画像が独特で高級感があり意匠性の高い紙カップを得ることができるという効果を有している。

以下、本発明の紙カップについての実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本発明の紙カップ１は、公知の成形方法により成形され、まず、印刷が施された胴部２を熱融着によりサイドシールしてサイドシール部４が形成されて円筒状とされ、つぎに、底部３をホットエアーによって熱融着して、胴部２と底部３とが接合され、さらに、胴部２の上縁部が外側にカールされてトップカール部５が形成される。本発明の紙カップ１の特長は、最外層がホログラムの画像を備えていることであり、高い意匠性を有している。

図２は、本発明に係る紙カップを構成する積層材の構成図であり、この積層材１０は、図２に示すように、基材層１１が紙であり、最内層がポリエチレン樹脂層１２からなり、最外層が基材フィルム１３ａにホログラム形成面Ｈが形成された樹脂層１３ｂと金属反射層１３ｃを設けたバリアフィルム層１３からなり、このバリアフィルム層１３が接着層１４により基材層１１に積層された構成となっている。図２−ａの構成の場合、バリアフィルム層１３の金属反射層１３ｃが表面となる構成の場合、図２−ｃに示すように、この金属反射層１３ｃを保護するための保護層１３ｄを設けることが好ましい。

基材層１１の紙としては、カップ成形適性が良好で、機械的、物理的、化学的、その他において優れた性質を有する各種の紙基材等を使用することができる。例えば、カップ原紙、合成紙、構造紙、薄葉紙、クレイコート紙、クラフト紙、その他、各種の板紙、加工紙等の紙基材を使用することができる。紙の秤量は、１５０〜４００ｇ／m²の範囲のものを使用することができ、紙カップ成形適性上、２００〜３００ｇ／m²の範囲が好ましい。それぞれの紙カップに対応した紙を適宜選定することができる。

また、最内層のポリエチレン樹脂層１２に使用するポリエチレン樹脂は、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等を使用することができる。熱接着により胴部の貼り合わせ、そして胴部と底部とを接合するすることを可能にする機能を持っていればよいが、内容物の保護、特に、液状の物質を入れても漏れない機能、そして、ホットエアー等による熱接着性が必要であるので、低密度ポリエチレンまたは線状低密度ポリエチレンが好ましい。

このポリエチレン樹脂層１２は、上記のポリエチレン樹脂を使用して押し出しコーティングにより形成することができる。

つぎに、本発明にかかる紙カップ１に使用する積層体１０の最外層であるバリアフィルム層１３について説明すると、図３で示すように、バリアフィルム層１３は、基材フィルム１３ａと、ホログラム形成面Ｈが形成された樹脂層１３ｂと、金属反射層１３ｃからなっている。

まず、バリアフィルム層１３を構成する基材フィルム１３ａとしては、これにホログラム形成面Ｈが形成された樹脂層１３ｂと、金属反射層１３ｃを設けることから、機械的、物理的、化学的等において優れた性質を有し、特に、強度を有して強靱であり、かつ、耐熱性を有する樹脂のフィルムを使用することができる。具体的には、基材フィルム１３ａとしては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂等の各種の樹脂のフィルムを使用することができる。

中でも、透明性が良い、表面平滑性が良い、印刷適性が良い、加工適性が良い、耐熱性が良い等の点からポリエチレンテレフタレートフィルムを使用することが好ましい。

このバリアフィルム層１３を構成する基材フィルム１３ａの厚さは５〜５０μｍの範囲であり、好ましくは、１０〜２５μｍの範囲である。厚さが５０μｍを超えると紙カップ加工での適性が悪くなる。また、５μｍ未満ではフィルム製造が困難となる。

また、樹脂層１３ｂとしては、無色または着色された透明または半透明なもので、単層であっても多層状であってもよく、凹凸を注型や型押しで再現できる熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、あるいは、光回折パターン情報に応じて硬化部と未硬化部とを成形することができる感光性樹脂組成物が利用できる。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル（ポリメチルメタクリレート）、ポリスチレン、またはポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル、メラミン、エポキシ、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、またはトリアジン系アクリレート等の熱硬化性樹脂であり、それぞれの単独、熱可塑性樹脂どうし、または熱硬化性樹脂同志の混合、もしくは熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の混合等であってもよい。

ここで、バリアフィルム層１３の作成方法の一例を説明する。まず、あらかじめ基材フィルム１３ａと、ホログラムレリーフを備えたスタンパを用意する。基材フィルム１３ａは、台紙であり、ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエステルフィルム、セロファンフィルム等の透明性を有するフィルムを使用することができる。そして、基材フィルム１３ａとスタンパの間を紫外線硬化型等の樹脂で充填し、基材フィルム１３ａ側から紫外線を照射して上記樹脂を硬化させ微細な凹凸状であるホログラム形成面Ｈを備えた樹脂層１３ｂを形成する。つぎに、樹脂層１３ｂ上に金属反射層１３ｃを形成することによりバリアフィルム層１３が得られる。金属反射層１３ｃは、通常、アルミニウムを真空蒸着することにより形成される。

このようなバリアフィルム層１３の各層の厚みは、基材フィルム１３ａが５〜５００μｍ、樹脂層１３ｂが０．２〜５０μｍ、金属反射層１３ｃが１００〜１０００Åの範囲であることが好ましい。

つぎに、バリアフィルム層１３の作成方法の別の例を説明する。まず、押し出しラミネーターの冷却ロールの周面に、ホログラムレリーフを備えたホログラムレリーフ原版を装着する。そして、押し出しラミネーターから溶融された樹脂を薄膜状に押し出し、冷却ロールとニップロールとの間に基材フィルム１３ａとラミネートされ冷却ロールとニップロールとにより押圧・冷却されてホログラム形成面Ｈを有する樹脂層１３ｂが形成される。そして、樹脂層１３ｂのホログラム形成面Ｈにアルミニウム等の金属反射層１３ｃが積層され、この金属反射層１３ｃを保護するために保護層１３ｄがラミネートあるいは樹脂コーティングされる。

また、本発明では、上述のバリアフィルム層１３において金属反射層１３ｃの代わりに樹脂層１３ｂとの屈折率の差が０．５以上あるような化合物、例えばＺｎＳ（硫化亜鉛）のような化合物を用いて透明薄膜層を形成してもよい。これにより、バリアフィルム層１３自体は透明であるが、ホログラム像を再現することができる。

また、本発明において、上記の各種の樹脂の基材フィルム１３ａの表面には、樹脂層１３ｂとの密接着性等を向上させるために、必要に応じて、予め、所望の表面処理層を設けることができるものである。本発明において、上記の表面処理層は、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理等の前処理を任意に施して設けることができる。上記の表面前処理は、各種の樹脂の基材フィルム１３ａと樹脂層１３ｂとの密接着性等を改善するための方法として実施するものであるが、上記の密接着性を改善する方法として、その他に、例えば、各種の樹脂の基材フィルム１３ａの表面に、予め、プライマーコート剤層、アンダーコート剤層、アンカーコート剤層、接着剤層、あるいは、蒸着アンカーコート剤層等を任意に形成して、表面処理層とすることもできる。上記の前処理のコート剤層としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂あるいはその共重合体または変性樹脂、セルロース系樹脂等をビヒクルの主成分とする樹脂組成物を使用することができる。

この基材フィルム１３ａにホログラム形成面Ｈが形成された樹脂層１３ｂと、金属反射層１３ｃを設けたバリアフィルム層１３は、基材層１１の紙と接着層１４を介してサンドラミネート、ドライラミネート等により積層する。従って、この接着層１４は、ポリエチレン樹脂、あるいは、各種ドライラミネート用の接着剤からなっている。

また、上記バリアフィルム１３を積層した積層材１０の水蒸気バリア性は、１０ｇ／ｍ ² ・ｄａｙ（ＪＩＳ−Ｋ７１２９）とすることが好ましい。積層材１０の水蒸気バリア性が１０ｇ／ｍ ² ・ｄａｙ（ＪＩＳ−Ｋ７１２９）を超えると、内容物の保存性が極端に悪くなる。そのためには、バリアフィルム１３の水蒸気バリア性を、１０ｇ／ｍ ² ・ｄａｙ（ＪＩＳ−Ｋ７１２９）とすることが好ましい。さらに好ましくは、積層材１０の水蒸気バリア性を５．０ｇ／ｍ ² ・ｄａｙ（ＪＩＳ−Ｋ７１２９）以下とする。そのためには、バリアフィルム層１３の水蒸気バリア性を５．０ｇ／ｍ ² ・ｄａｙ（ＪＩＳ−Ｋ７１２９）以下とすることが好ましい。

この基材フィルム１３ａにホログラム形成面Ｈが形成された樹脂層１３ｂと、金属反射層１３ｃを設けたバリアフィルム層１３には、図３に示すように、基材フィルム１３ａの表面あるいは裏面に印刷が施される。図３−ｂに示す構成では、あらかじめ基材フィルム１３ａの裏面に印刷層１５を行っておき、その印刷したバリアフィルム層１３を基材の紙層１１などの表面に積層することになるが、こうような構成の積層材１０では、印刷層１５がバリアフィルム層１３でカバーされることによる、耐摩擦性が良いこと、表面の平滑性が良いことなどの利点がある。このバリアフィルム層１３への印刷層１５では、絵柄あるいは文字などの表示の印刷が行なわれるが、おもにグラビア印刷を使用する。インキとしては、一般的に包装材料に使用されるインキを使用することが可能である。インキの樹脂としては、例えば、硝化綿、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニール樹脂、アクリル樹脂、そしてこれらを混合した樹脂などがある。

つぎに、本発明の紙カップの製造方法を説明する。紙カップ１は、図４に示すように、まず、胴部２の材料を巻き取りから扇状のブランク２０を打ち抜き、ブランク２０の一方のサイドと、他方のサイドを重ね合わせてサイドシールを行って円筒状に形成する。この場合、積層材１０の表面と裏面とで熱接着することになるが、本発明の紙カップ１では、積層材１０の最内層と最外層との熱接着適性が不十分である場合には、胴部２を貼り合わせる際に、図５に示すように、スカイブヘミンブを行い、一般的なホットエアー等を使用して熱接着することが好ましい。また、図２−ｃに示すような構成の場合には、保護層１３ｄをポリエチレン樹脂層とすることによって、積層材１０の最内層と最外層との熱接着を可能とすることもできる。

積層材１０からなるブランク２０において、胴部２を形成するためにスカイブヘミング方式によるサイドシールを行うことによって、紙カップ１の内側において、積層材１０の断面が内容物に接することがなく、内容物を汚染したり、積層材の断面に浸透して層間剥離を起こしたり、内容物への悪影響を起こすことがない。

ついで、底部３の材料の巻き取りをカップ成形機に供給し、インラインで円形に打ち抜き、外周縁部を下方に屈曲させた形状に成形される。つづいて、円筒状に形成された胴部２の下部に、成形された底部３を供給し、ホットエアーによって接着部分を溶融し、圧着して接着し、胴部２と底部３とが一体に成形される。

一方、底部３の材料は所定の寸法にカッティングされた巻取をカップ成型機に供給し、インラインで円形に打ち抜き、図４に示すような形状の底部３に成形し、この円筒状に形成された胴部３の下部に供給し、ホットエアーによって接着部分を溶融し、治具によって圧着して熱接着して底部３を形成した。最後に、胴部２の上縁部を外側にカールしてトップカール部５形成して図１に示すような紙カップ１を形成することができる。

以上、円形の紙カップについて記したが、容器の形状としては、楕円形、四角形など種々の変形した紙カップとすることもできる。また、上部のトップカールを潰して平らにして、シール蓋で熱接着することもできる。

つぎに、本発明の紙カップについて実施例を挙げて、さらに具体的に説明する。

＜実施例１＞
まず、胴部の材料として、基材フィルムに１２μｍのポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと記す）フィルムを使用し、この基材フィルムとスタンパの間を紫外線硬化型等の樹脂で充填し、基材フィルム側から紫外線を照射して上記樹脂を硬化させホログラム形成面を備えた２μｍの樹脂層を形成した。つぎに、樹脂層上にアルミニウム蒸着により１０００Åの金属反射層を形成することによりバリアフィルム層を得た。
このバリアフィルム層のＰＥＴフィルム面に絵柄等を印刷し、巻き取った状態で保管しておいた。つぎに、受注量等に対応して、基材層の紙２７０ｇ／ｍ ² と印刷したバリアフィルム層をポリエチレンサンド法にてラミネートした。この時、バリアフィルム層の金属反射層と基材層の紙をラミネートした。ついで、この積層材の内面側（紙側）にポリエチレン樹脂（以下ＰＥと記す）を押し出しコーティングし、厚さ４０μｍのポリエチレン樹脂層を形成し、以下に示す構成の積層材１０Aを作製した。
（外側）ＰＥＴ１２μｍ（樹脂層・ホログラム形成面）（金属反射層）（印刷）／ＰＥ２０μｍ／紙２７０ｇ／ｍ ² ／ＰＥ４０μｍ（内側）

また、底部の材料を、以下に示す構成の積層材を作製した。
（外側）ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ２０μｍ／紙２７０ｇ／ｍ ² ／ＰＥ４０μｍ（内側）

上記のように作製した胴部の材料および底部の材料を使用して、胴部の材料に巻取から扇状のブランクを打ち抜き、両側縁を重ね合わせてサイドシール部を形成して円筒状に形成した。このサイドシール部は、積層材１０Aの表面と裏面とで熱接着することになるが、ＰＥＴ１２μｍとＰＥ４０μｍとの接着となるため、胴部を貼り合わせる際には、スカイブヘミンブにより行い、一般的なホットエアーを使用して熱接着した。この円筒状に形成された胴部の下部に底部材を供給し、ホットエアーによって接着部分を溶融し、治具によって圧着して熱接着して底部を形成した。さらに、トップカールを行って紙カップ１Aを製造した。

この紙カップは、表面が金属調でホログラムの絵柄があり、高級感があり、意匠性の高い紙カップとすることができた。また、バリアフィルム層の水蒸気バリア性が５．０ｇ／ｍ ² ・ｄａｙ（ＪＩＳ−Ｋ７１２９）以下であり、バリア性が極めて高く、内容物の保存性が良好な紙カップを得ることができた。

＜実施例２＞
まず、胴部の材料として、基材フィルムに１２μｍのＰＥＴフィルムを使用し、押し出しラミネーターの冷却ロールの周面に、ホログラムレリーフを備えたホログラムレリーフ原版を装着し、押し出しラミネーターから溶融された樹脂を薄膜状に押し出し、冷却ロールとニップロールとの間に基材フィルムとラミネートされ冷却ロールとニップロールとにより押圧・冷却されて微細な凹凸状であるホログラム形成面を有する無延伸ポリプロピレン樹脂３０μｍの樹脂層を形成した。そして、樹脂層のホログラム形成面にアルミニウム蒸着により金属反射層が積層した。さらに、金属反射層の上に保護層として２０μｍのＰＥ層を積層したことによりバリアフィルム層を得た。
このバリアフィルム層の金属反射層の保護層面に絵柄等を印刷し、巻き取った状態で保管しておいた。つぎに、受注量等に対応して、基材層の紙２７０ｇ／ｍ ² と印刷したバリアフィルム層をポリエチレンサンド法にてラミネートした。この時、バリアフィルム層の基材フィルム層と基材層の紙をラミネートした。ついで、この積層材の内面側（紙側）にＰＥを押し出しコーティングし、厚さ４０μｍのポリエチレン樹脂層を形成し、以下に示す構成の積層材１０Ｂを作製した。
（外側）（印刷）（ＰＥ２０μｍ）（アルミ蒸着面）（ホログラム形成面・樹脂層）ＰＥＴ１２μｍ／ＰＥ２０μｍ／紙２７０ｇ／ｍ ² ／ＰＥ４０μｍ（内側）

この紙カップは、表面が金属調で光沢感があり、印刷の効果が高くなり、意匠性の高い紙カップとすることができた。また、紙カップ成形機を改造することなく製造が可能であった。さらに、バリアフィルム層の水蒸気バリア性が５．０ｇ／ｍ ² ・ｄａｙ（ＪＩＳ−Ｋ７１２９）以下であり、バリア性が極めて高く、内容物の保存性が良好な紙カップを得ることができた。

具体的な用例としては、清涼飲料等の種々の飲料、冷菓、ヨーグルト類等店頭等での販売効果が要求される容器として広く利用することができる。特に、バリア性が必要で保存性が良好であることが求められる内容物の容器として利用することができる。

本発明による紙カップの実施の形態の一実施例を示す斜視図である。本発明による紙カップの胴部の積層材の基本的材料構成を示す概略断面図である。本発明による紙カップの胴部の積層材の材料構成を示す概略断面図である。本発明による紙カップの一実施例の製造方法を説明する概略説明図である。本発明による紙カップの一実施例の製造方法におけるサイドシール部のシール法の一例を示す図である。

符号の説明

１本発明の紙カップ
２胴部
３底部
４サイドシール部
５トップカール部
１０積層材
１１基材層
１２ポリエチレン樹脂層
１３バリアフィルム層
１３ａ基材フィルム
１３ｂ樹脂層
１３ｃ金属反射層
１３ｄ保護層
１４接着層
１５印刷層
２０ブランク

Claims

胴部と底部から構成された紙カップであって、少なくとも前記胴部が、外面側から、バリアフィルム層からなる最外層、接着層、紙からなる基材層、ポリエチレン樹脂層からなる最内層を順次積層した積層材からなり、前記バリアフィルム層が、基材フィルム、ホログラム形成面が形成された樹脂層、金属反射層を順次積層した構成からなることを特徴とする紙カップ。
前記ホログラム形成面が形成された樹脂層が紫外線硬化型樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の紙カップ。
前記接着層がポリエチレン樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の紙カップ。
前記接着層を介して前記バリアフィルムからなる最外層と前記紙からなる基材層をサンドラミネートしていることを特徴とする請求項３に記載の紙カップ。