JP7007921B2 - バリア紙カップ - Google Patents

Description

本発明は、バリア樹脂を有する紙カップの胴部と底部の加熱圧着により、カップ成型時に胴部へのピンホールの発生を抑えたバリア紙カップに関する。

バリア紙カップに用いられるバリア樹脂は、成型加工中の加熱、圧着によりピンホールが発生しにくい蒸着二軸延伸ＰＥＴや二軸延伸ＥＶＯＨなどのフィルムが使用されており（特開２００５－２３９２３０号公報や特開２０１７－４３３８８号公報など）、強度を高めて加熱、圧着に対してもピンホールの発生を抑えている。
しかし、バリア紙カップで底部の脚部に成形上絞りシワが多数発生する場合に脚部のシワ部分が加熱・圧着時に胴部に強い圧力をかけるので、胴部のバリア樹脂にピンホールが発生し易くなる。

特開２００５－２３９２３０号公報 特開２０１７－４３３８８号公報

この発明の解決課題は、底部の脚部に成型時の絞りシワが発生しても、容器成型中の加熱圧着時に胴部に胴部のバリア樹脂にピンホールが発生しないようにしたバリア紙カップを提供することにある。

この発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
ブランクを筒状に成型した胴部と、ブランクの外周に沿って一連に所定の幅を折って形成した脚部を有し該脚部で支持された上面をカップ底面とする底部とを備え、前記ブランクが原紙を基材としバリア樹脂を積層したシートからなっており、前記胴部の内周面に底部の脚部を融着してなるバリア紙カップであって、
胴部のブランクのバリア樹脂には延伸バリアフィルムを使用し、底部のブランクのバリア樹脂には無延伸バリアフィルムを使用してなり、
前記胴部の内周面に底部の脚部を融着するために、前記胴部のブランクで胴部の内周面となる胴部最内層のポリエチレンと、前記底部のブランクで底部の脚部の外側面となって前記胴部最内層のポリエチレンと融着する前記底部最内層のポリエチレンとが設けられており、
前記胴部最内層のポリエチレンの融点が前記底部最内層のポリエチレンの融点よりも低く設定されていることを特徴とする。
請求項２の発明では、
胴部最内層のＰＥ層のＭＦＲが、底部最内層のＰＥ層のＭＦＲよりも大きく設定されていることを特徴とする。
なお、この明細書で「ブランク」とは、紙カップの胴部を形成する略扇面形状に打ち抜かれた胴紙と紙カップの底部を形成する円形などの所定形状に打ち抜かれた底紙をいう。

底部は、円形のブランクの外周側を絞って脚部として上面をカップの底面に成型するが、その際に脚部に絞りシワが形成される。
そこで、胴部には強度のある延伸バリアフィルムを用い、底部側には無延伸バリアフィルムを用いて前記脚部の内面側ラミネートが変形しやすくなることで、接着時に胴部に対する圧力を低減して、胴部の延伸バリアフィルムに対してピンホールの発生を防ぐことができる。
また、底部の無延伸バリアフィルムは延伸バリアフィルムに比して強度が弱いが、底部最内層のＰＥ層の融点を胴部最内層のＰＥ層の融点より高くすることで底部最内層のＰＥ層よりも先に胴部最内層のＰＥ層を溶融させ、加熱圧着による底部の無延伸バリアフィルムにピンホールが発生しない温度条件にて、胴部と底部とを容易に接着させることができる。
更に、胴部最内層のＰＥ層のＭＦＲを底部最内層のＰＥ層のＭＦＲより大きくしたので、胴部と底部の加熱圧着加工時に胴部最内層のＰＥ層が流動しやすくなり、胴部と底部の脚部との接着部分の前記底部の脚部の絞りシワに起因する隙間を埋めることができる。

実施例１のバリア紙カップの斜視図である。 胴部のブランクの展開図である。 （ａ）は底部のブランクの展開図、（ｂ）は脚部の成型後の斜視図である。 （ａ）は胴部のブランクの断面図、（ｂ）は底部のブランクの断面図である。 （ａ）は胴部への底部圧着前の加熱時の模式図、（ｂ）は圧着直前の模式図である。

以下に、この発明のバリア紙カップを一般的な紙カップに適用した好適実施例について図面を参照しながら説明する。

図１に例示するバリア紙カップ１は、胴部のブランク１０を筒状に成型した胴部２と、底部のブランク２０の外周に沿って一連に所定の幅を略直角に折って絞りシワＬを成型した脚部３を有し、該脚部３で支持された上面４をカップ底面とする底部５とを有している。
紙カップの底部の絞り成型については、一例として特開２０１３－８２１０９号などがある。
図示例ではバリア紙カップ１の上面は開放されているが、任意構成の蓋部で閉止されるものでもよい（図示せず）。

［胴部のブランク］
胴部のブランク１０は、図２の場合、略扇面形状からなって、胴部のカップ成型時における外面側から内面側に向かって、ＰＥ層（胴部最外層）１１、原紙層１２、中間のＰＥ層１３、延伸バリアフィルム層１４、ＰＥ層（胴部最内層）１５が積層されている（図４（ａ）参照）。 従って、底部５の脚部３には胴部最内層のＰＥ層１５が面しており、胴部下方に設定された接着対応箇所で底部５の脚部３との接着される（図５参照）。

ここで胴部２では、バリア樹脂として延伸バリアフィルム層１４を用いているので強度が高く、カップの成型時に、脚部３の絞りシワＬにより胴部４に圧力がかかってもピンホールが発生しづらい。
延伸バリアフィルムとしては、一例として蒸着二軸延伸ＰＥＴ、二軸延伸ＥＶＯＨなどの延伸フィルムを用いることができる。

［底部のブランク］
底部のブランク２０は、本実施例の場合、図３（ａ）に示すように略円形状で、図４（ｂ）に示すように、底部のカップ成型時における内面側から外面側に向かって、ＰＥ層（底部最内層）２１、無延伸バリアフィルム層２２、中間のＰＥ層２３、原紙層２４、ＰＥ層（底部最外層）２５が積層されている。
従って、底部５は、胴部２の最内層のＰＥ層１５に脚部３の最内層のＰＥ層２１が面しており、後述のように、胴部２の接着対向個所で接着される。

この底部５の脚部３には、図３（ｂ）に示すように、絞りシワＬが脚部３の長さ方向に形成されるので、バリア樹脂として延伸バリアフィルム層ではなく無延伸バリアフィルム層２２を用いることで、加熱により内面側ラミ層が軟化し圧着時に内面側ラミ層が変形しやすくなり、脚部３の絞りシワＬによりかかる圧力を緩衝させることができる。
これにより胴部２の延伸バリアフィルム層１４は、従来の底部に延伸バリアフィルム層が用いられた構造に比して、圧着時の圧力が低減しピンホールの発生が抑えられる。

一方、紙カップの成型工程における胴部２への底部５圧着時の加熱について、図５の（ａ）の模式図に示すように、カップは、底部５の脚部３を胴部２の接着対向位置４０から上方にずらした位置で、胴部２および脚部３の内側から加熱されるので、脚部３の接着位置における底部最内層のＰＥ層２１’は間接加熱Ｆ２され、胴部２の接着対向位置４０の胴部最内層のＰＥ層１５’は直接加熱Ｆ１される。

そして、図５（ｂ）に示すように、圧着のために胴部２の接着対応位置４０まで底部５を移動し、直接加熱Ｆ１された低い融点の胴部最内層のＰＥ層１５’を先に溶融させ、脚部３の間接加熱Ｆ２された高い融点の底部最内層のＰＥ層２５’に圧着することで、接着に際しての底部５の無延伸バリアフィルム層２２を保護しながら接着させる。
なお胴部２の下端は脚部３の内面側に折り返してからツールを用いて圧着している（図５（ｂ）参照）。

一方、底部５を加熱圧着しやすいように、前記間接加熱Ｆ２される底部最内層のＰＥ層２１’への加熱温度を上げると、脚部３の無延伸バリアフィルム層２２が乱れて、逆に無延伸バリアフィルム層２２にピンホールが発生する惧れがある。

そこで、前記無延伸バリアフィルム層２２を保護するため、底部の最内層のＰＥ層２５の融点を、前記胴部の最内層のＰＥ層１５の融点よりも高くすることが好ましい。
これにより胴部２と底部５の融着時に、底部の最内層のＰＥ層２１よりも先に胴部の最内層のＰＥ層１５を溶融させ、胴部２の内壁面に底部５の脚部３外側面を接着させる。

更に、胴部最内層のＰＥ層１５のＭＦＲ(メルトフローレート)を底部最内層のＰＥ層２１のＭＦＲよりも大きく設定することが好ましく、前記加熱圧着時に、先に溶融した胴部最内層のＰＥ層１５が流動しやすくなり、胴部２と底部５の脚部３との接着部分において、脚部３の絞りシワＬに起因したすき間を埋めることができるので、ピンホールの発生を更に確実に抑えることができる。
これにより底紙の絞りシワの圧着による胴部２や底部５のバリア樹脂のピンホールの発生を防ぐことができる。
以下に前記構成に基づいた胴部ブランク１０、底部ブランク２０の構造の実験例を示す。
なお、本実施例で、ＰＥ層はポリエチレン層、ＬＬＤＰＥは直鎖状低密度ポリエチレン、ＬＤＰＥは低密度ポリエチレン、ＥＶＯＨはエチレン－酢酸ビニル共重合体けん化物、ＡＤは接着層、ＰＥＴはポリエチレンテレフタレートである。

［実験例１］
胴部２のブランク１０ 厚さ３４０μｍ
（以下、各層の括弧内数字は厚みであり、単位はμｍである）
胴部最内層のＰＥ層１５：ＬＬＤＰＥ（３０）／ＬＤＰＥ（２０）
延伸バリアフィルム層１４：ＥＶＯＨ（１５）
ＰＥ層１３：ＬＤＰＥ（２０）
原紙１２：一般紙２６５ｇ／ｍ^２
胴部最外層のＰＥ層１１：ＬＬＤＰＥ（１５）

底部５のブランク２０ 厚さ２８５μｍ
底部最内層のＰＥ層２１：ＬＤＰＥ（２２）
無延伸バリアフィルム２２：ＬＬＤＰＥ（１８）／ＡＤ（５）／ＥＶＯＨ（８）／ＡＤ（５）／ＬＬＤＰＥ（１８）からなる。合計（５４）。
ＰＥ層２３：ＬＤＰＥ（１５）
原紙２４：一般紙２００ｇ／ｍ^２
底部の最外層のＰＥ層２５：ＬＤＰＥ（１５）

［実験例２］
胴部２のブランク１０ 厚さ３５０μｍ
胴部最内層のＰＥ層１５：ＬＬＤＰＥ（４０）／ＬＤＰＥ（１５）
延伸バリアフィルム層１４：ＰＥＴ（１２）／ＥＶＯＨ（１２）合計（２４）
ＰＥ層１３：ＬＤＰＥ（１５）
ここで、ＰＥＴとＥＶＯＨの２枚を貼り合せてバリアフィルムとする場合は、どちらかが無延伸フィルムでも良い。本実施例ではＰＥＴ／ＥＶＯＨはドライラミネートされているものを用いた。
原紙１２：一般紙２６５ｇ／ｍ^２
胴部最外層のＰＥ層１１：ＰＥ（１５）

底部５のブランク２０は、実験例１と同一条件とした。
前記実験例１、２における胴部２の最内層となるＰＥ層１５は、融点：１０２℃、ＭＦＲ：１５ｇ／１０ｍｉｎであり、底部５の最内層となるＰＥ層２１は、融点：１０８℃、ＭＦＲ：７ｇ／１０ｍｉｎとした。
上記実験例１、２によるカップ成型後における胴部２と底部のピンホールはいずれも発見できず効果が確認できた。

なお、延伸バリアフィルム層１４を、延伸ＥＶＯＨだけとした場合に胴部が反ってしまうおそれがあるが、ＰＥＴ／ＥＶＯＨのようにした場合には、反り対策として硬いＰＥＴ等の熱収縮率の少ない樹脂を積層しておくことで、反りの減少が見られ好ましい。
上記各実施例では底部の脚部に絞りシワを有する場合について説明したが、この発明では脚部に絞りシワが無い場合においても同用の効果を奏することができる。
この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更することができる。

１ バリア紙カップ
２ 胴部
３ 脚部
４ 上面
５ 底部
１０ 胴部のブランク
１１ ＰＥ層（胴部最外層）
１２ 原紙
１３ ＰＥ層
１４ 延伸バリアフィルム層
１５ 胴部最内層のＰＥ層
２０ 底部のブランク
２１ ＰＥ層（底部最外層）
２２ 無延伸バリアフィルム層
２３ ＰＥ層
２４ 原紙層
２５ 底部最内層のＰＥ層
３１ 胴部の接着位置（直接加熱個所）
３２ 脚部の接着位置（間接加熱個所）
Ｆ１ 直接加熱
Ｆ２ 間接加熱
Ｌ 絞りシワ

Claims (2)

1. ブランクを筒状に成型した胴部と、ブランクの外周に沿って一連に所定の幅を折って形成した脚部を有し該脚部で支持された上面をカップ底面とする底部とを備え、前記ブランクが原紙を基材としバリア樹脂を積層したシートからなっており、前記胴部の内周面に底部の脚部を融着してなるバリア紙カップであって、
   前記胴部のブランクのバリア樹脂には延伸バリアフィルムを使用し、前記底部のブランクのバリア樹脂には無延伸バリアフィルムを使用してなり、
   前記胴部の内周面に底部の脚部を融着するために、前記胴部のブランクで胴部の内周面となる胴部最内層のポリエチレンと、前記底部のブランクで底部の脚部の外側面となって前記胴部最内層のポリエチレンと融着する前記底部最内層のポリエチレンとが設けられており、
   前記胴部最内層のポリエチレンの融点が前記底部最内層のポリエチレンの融点よりも低く設定されていることを特徴とするバリア紙カップ。
2. 胴部最内層のポリエチレンのメルトフローレートが、底部最内層のポリエチレンのメルトフローレートよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のバリア紙カップ。

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