JP5725880B2

JP5725880B2 - 紙製容器及びその製造方法

Info

Publication number: JP5725880B2
Application number: JP2011012403A
Authority: JP
Inventors: 持田　達也; 達也持田; 美濃谷　睦男; 睦男美濃谷; 利和瀬戸
Original assignee: 株式会社エムエーパッケージング
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2031-01-24
Also published as: JP2015134646A; JP2011178467A

Description

本発明は、紙製容器及びその製造方法に関し、特に、レトルト殺菌や電子レンジ、オーブンレンジ等によって加熱される場合に適した紙製容器及びその製造方法に関する。

レトルト殺菌や電子レンジ等によって加熱することが可能な紙製容器として、例えば、特許文献１の紙トレーが知られている。この紙トレーは、紙箱が折り曲げ線を介してトレー状に組み立てられ、この紙箱の内面に熱可塑性プラスチックシートが積層されている。そして、この紙トレーの上端のフランジ部分では、内面に積層された熱可塑性プラスチックシートが裏面まで回り込んだ巻込部が形成されており、この巻込部により紙端面の露出部分が被覆されている。

一方、特許文献２の紙容器は、熱可塑性プラスチックシートが積層された板紙を絞り加工することにより、フランジ部分を有する紙トレー本体が形成され、この紙トレー本体を射出成形金型に配置して、フランジ部分を覆うように熱可塑性樹脂を一体成形した構成とされている。
いずれの特許文献記載の紙製容器も、紙材のフランジ部を熱可塑性樹脂で覆って剛性を向上させ、加熱時の変形の発生を防止している。

特開２０００−２５５５６２号公報特開２０００−３３５５５０号公報

ところで、これら特許文献記載の紙製容器では、紙材の絞り加工によってフランジ付き容器を形成しているため、その絞り加工時に周縁部が縮径されることから、紙材が周方向に重なり合い、特にフランジ部にその重なり部により厚さ方向に大きな凹凸が生じる。この凹凸は、フランジ部の周縁に近いほど大きくなる。また、絞り加工時の材料の伸びのばらつき等に起因して、フランジ部の周縁が均等に形成されずに波状となり、フランジ部の幅が周方向でばらつき易い。
このため、特許文献１記載のようにフランジ部に熱可塑性プラスチックシートを巻き込んだり、あるいは特許文献２記載のように熱可塑性樹脂を射出成形するなどにより、フランジ部を樹脂で覆う場合に、フランジ全体を樹脂で覆うためには樹脂を厚肉にかつフランジの幅も大きくして形成する必要がある。したがって、被覆用の樹脂の使用量が多くなり、フランジ全体が大きくなり、また全体の重量が重くなるという問題がある。
また、紙材の絞りが深くなると、紙材が引張られて、周壁部の下部が破断するなどの成形不良が生じるという問題もある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、レトルト殺菌や電子レンジ等の加熱に適した紙製容器であって、フランジ部分の剛性を確保してこのフランジ部分が変形することを防止するとともに、全体の重量を軽減してコンパクトに形成することができ、しかも成形が容易な紙製容器及びその製造方法の提供を目的とする。

本発明の紙製容器は、紙材からなるブランクを絞り加工して底部とその周りを囲む周壁部とが一体に形成された有底筒状のカップ部と、このカップ部の上端部から連続する樹脂製のフランジ部とを有し、前記カップ部の周壁部には、その全周にわたって、深さ方向に延びる凹部及び凸部が形成されており、前記凹部の深さが５０μｍ〜２５０μｍであり、前記フランジ部は、前記カップ部の周壁部に沿う筒状部と、この筒状部から水平に張り出す環状平板部とからなり、前記筒状部が前記カップ部の周壁部の上端面を覆った状態で前記周壁部の一部に重なるように固着され、前記フランジ部の樹脂が前記周壁部の内周面側及び外周面側で前記凹部内に入り込んでいることを特徴とする。

このように、カップ部の周壁部の上端部に樹脂製フランジ部の筒状部を固着しているので、紙材の絞り加工時には、カップ部にフランジ部分を形成する必要はない。そして、フランジ部の筒状部がカップ部の周壁部の上端面を覆った状態で周壁部の一部に重なるように固着されているので、カップ部の周壁部の上端面に若干の高さのばらつきが生じていたとしても、フランジ部の筒状部の重なり部分により確実に連結状態として、カップ部とフランジ部との剥離等を防止することができる。
また、フランジ部は樹脂によって形成され、その環状平板部には紙材の成形部分を内包していないので、環状平板部の厚さを小さくすることができるとともに、その表面を平坦に形成することができ、その周縁も波打つことなく円滑に仕上げることができる。したがって、環状平板部の幅も小さく形成することができる。

なお、カップ部の周壁部の上端部とフランジ部の筒状部との重なり部分は、周壁部の上端面を覆った状態で周壁部の内外周面側の少なくとも片面側と筒状部とが重なっていればよく、周壁部の内面側に筒状部が配置されるもの、周壁部の外面側に筒状部が配置されるもののいずれでもよい。或いは、周壁部を筒状部内に埋没させるように、周壁部の内外両面にわたって筒状部が形成されるようにしてもよい。

この場合、前記カップ部の周壁部には、その全周のうちの少なくとも一部に、深さ方向に延びる凹部が形成され、前記フランジ部の樹脂が前記凹部内に入り込んでいる。
カップ部の周壁部の内外周面側の少なくとも片面側とフランジ部の筒状部とが重なるように形成した場合でも、フランジ部は、周壁部の上端面を覆った状態に固着されるので、フランジ部の射出成形時に、樹脂の一部が周壁部の上端面から反対面側にも凹部を伝って入り込み、この樹脂により周壁部の内外両面にわたって樹脂が配置されることになり、カップ部とフランジ部とを強固に固着することができる。

また、本発明の紙製容器の製造方法は、紙材からなるブランクを絞り加工して底部とその周りを囲む周壁部とが一体に形成された有底筒状のカップ部を形成するカップ部形成工程と、前記カップ部を金型内に配置して前記カップ部の周壁部の上端部に固着した筒状部と前記筒状部から水平に張り出す環状平板部とからなるフランジ部を射出成形するフランジ部形成工程とを有し、前記カップ部形成工程では、前記カップ部の周壁部の全周にわたって、深さ方向に延びる凹部及び凸部を形成して前記凹部の深さを５０μｍ〜２５０μｍに形成しておき、前記フランジ部形成工程は、前記カップ部の周壁部の上端部を前記金型のキャビティ内に露出させた状態で前記キャビティの下方で前記周壁部を前記金型により挟持し、前記キャビティ内に樹脂を射出して前記周壁部の上端部に前記周壁部の内周面側及び外周面側で前記凹部内に前記樹脂が入り込んだ状態で前記筒状部を一体に固着することを特徴とする。

この製造方法により、カップ部とフランジ部とは、周壁部の上端面が覆われた状態で周壁部の上端部に筒状部が重なるように形成され、フランジ部を薄肉にして、コンパクト化、軽量化が可能な紙製容器を製造することができる。この場合、紙材のブランクからのカップ部の成形時には、フランジ部位を設ける必要がないため、絞り加工時に金型内にブランクを滑らせるようにしながら成形でき、不良の発生を少なくして、歩留りよく製造することができる。

本発明によれば、樹脂製のフランジ部を有しているので、剛性を確保してレトルト殺菌や電子レンジ等の加熱による変形を防止することができるとともに、樹脂単体でフランジ部としたので、使用する樹脂量を少なくして全体の重量を軽減し、コンパクトに形成することが可能になる。このため、例えば、店舗等に陳列する際に省スペースを図り、また、フランジ部に被せるための蓋も小さくできる。カップ部の絞り加工時の負担が小さいので、丸型や角型、どんぶり型などの種々の形状に容易に形成することができ、広い用途に適用することができる。

本発明の紙製容器の第１実施形態を示しており、（ａ）が半分を端面とした正面図、（ｂ）が周壁部からフランジ部にかけた部分の拡大断面図である。図１の紙製容器の平面図である。図１の紙製容器におけるカップ部の半分を端面とした正面図である。図３のカップ部を成形する前のブランクを示す平面図である。図３のカップ部を射出成形金型内に配置した状態を示す要部の断面図である。図１（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿う矢視拡大断面図である。図１の紙製容器を積み重ねた状態を示す要部の断面図である。本発明の紙製容器の第２実施形態を示す半分を端面とした正面図である。図８の紙製容器の平面図である。本発明の紙製容器の第３実施形態を示す平面図である。図１０の紙製容器の半分を端面とした正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図７は本発明の第１実施形態を示している。
この紙製容器１は、有底筒状のカップ部２と、このカップ部２の周壁部３の上端部３ａに固着されるフランジ部５とを有している。
このうち、カップ部２は、図４に示した紙材よりなるブランク６を絞り加工することにより形成される。このブランク６は、円板状に形成され、カップ部２の周壁部３を形成する領域に多数の罫線（スコア溝）７、８が形成されている。これらの罫線７、８は、全体としてはブランク６の中心部を除き、その周囲に放射状に形成されるとともに、長短二種類のものが形成され、長い罫線７と短い罫線８とが周方向に交互に配置されている。例えば、１．８°間隔で２００本の罫線７、８が形成され、長短各１００本ずつ形成されている。なお、ブランク６の外周縁から所定距離（例えば、１ｍｍ程度）の範囲には罫線７、８が設けられておらず、この部位には平坦部９が配置されている。ブランク６を構成する紙材としては、例えば、厚さが０．２〜０．５ｍｍ程度とされ、この紙材の表裏面側に、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂による樹脂層（図示略）が形成される。また、アルミニウム箔やＥＶＯＨ（エチレンビニル共重合）樹脂などの酸素透過率の低い材質からなるフィルムをラミネートしてもよく、これらアルミニウム箔やＥＶＯＨ樹脂などをラミネートすることにより、内容物の酸化を防止して保存期間を延ばす効果がある。

そして、この円形のブランク６を加熱状態の金型（図示略）によって絞り加工することにより、図３に示す有底筒状のカップ部２が成形される。このカップ部２は、円形の底部１１、その周りを囲む周壁部３を一体に形成した形状とされる。このとき、前述した罫線７、８の幅及び間隔が絞り加工によって周方向に狭められることから、周壁部３には、図６に一部を拡大して描いたように、罫線７，８が凹部１４Ａとなるとともに、罫線の間の部分が凸部１４Ｂとなり、その境界で周壁部３の一部が重なり合って多数の折り目部１５が形成される。また、周壁部３は、その上端部３ａに向かうにしたがい漸次拡径したテーパ状に形成されている。

このカップ部２において、前述したように、周壁部３の上端部３ａに樹脂によって形成したフランジ部５が一体に固着される。このフランジ部５は、射出成形によりカップ部２に固着され、このフランジ部５を成す樹脂は、紙材の樹脂層を形成する樹脂と同材料のポリプロピレンでもよいが、オーブンレンジ等で加熱調理される内容物を収容する場合には、耐熱性に優れるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などを用いるとよい。樹脂の厚さは、例えば、０．５〜１ｍｍ程度とされる。

このフランジ部５は、カップ部２との固着部分であって周壁部３に沿う形状とされた筒状部１２と、この筒状部１２の上端から水平に張り出す環状平板部１３とを有している。筒状部１２は、カップ部２の平坦部９よりも長く形成され、この長さは、絞り加工時の歪みにより生じる上端部３ａの上縁の高低差を埋めるに足りる長さ（例えば１０ｍｍ程度）とされる。そして、このフランジ部５は、図１等では、筒状部１２がカップ部２の周壁部３の上端面３ｂを覆った状態で周壁部３の上端部３ａの外周面に重なるように固着されて一体化されている。この場合、筒状部１２は、上端部３ａの外周面に固着される形態以外にも、上端部３ａの内周面に固着される形態としてもよく、或は、上端部３ａを内外周両側から挟むように上端部３ａを埋没させた状態で固着される形態としてもよい。

続いて、このように構成される紙製容器１の製造方法について説明する。
この製造方法は、紙材のブランク６によりカップ部２を形成するカップ部形成工程と、そのカップ部２に射出成形のインサート成形によってフランジ部５を形成するフランジ部形成工程とに分けられる。
カップ部２は、前述したようにブランク６をプレスして絞り加工することにより形成される。このときは、フランジ部を形成しないので、ブランク６をプレスの金型内に滑らせながら、円滑にカップ部２を形成することができる。

フランジ部形成工程においては、図５に示す射出成形金型が用いられる。この射出成形金型１６は、一組の型板１７，１８からなり、これら型板１７，１８を組み合わせたときには、両型板１７，１８に挟まれた部分にフランジ部成形用の環状のキャビティ１９が形成される。また、このキャビティ１９の下方部分に、周壁部３の上端部３ａをキャビティ１９に突出させた状態で周壁部３の内外周面を挟持する押圧接触部２０，２１が形成されている。この押圧接触部２０，２１は、型締め時にカップ部２の周壁部３の厚さよりも小さい間隔をおいて対向する寸法設定とされており、周壁部３を押圧状態に挟持するようになっている。更に、この押圧接触部２０，２１の下方には、カップ部２の下部を若干の隙間を開けて配置する逃がし空洞部２２が形成されている。また、キャビティ１９には、例えば１８０°の対向配置された２ヶ所のゲート部２３が連結されており、このゲート部２３にランナー部２４、スプルー部２５が接続され、スプルー部２５に射出成型機のヘッドから溶融した樹脂を射出して、キャビティ１９内に注入する構造である

そしてカップ部２を両型板１７，１８の間に配置して型締めすることにより、押圧接触部２０，２１によって周壁部３の内外周面が挟持されて上端部３ａがキャビティ１９内に露出した状態となる。図５では、周壁部３の上端面３ｂから上端部３ａの外周面がキャビティ１９内に臨んでいる。この状態でキャビティ１９内に溶融した樹脂を射出注入し、カップ部２の周壁部３の上端部３ａに筒状部１２を固着してフランジ部５を一体化する。このとき、カップ部２の表面の樹脂層と射出された樹脂とが溶着し、カップ部２とフランジ部５とが強固に固着する。また、周壁部３の上端面３ｂはフランジ部５の筒状部１２により覆われた状態となる。
この場合、前述したように周壁部３の両面には凹部１４Ａ及び凸部１４Ｂが形成されているが、押圧接触部２０，２１が周壁部３の厚さよりも小さい間隔で周壁部３を挟持しているので、周壁部３の凹凸が押しつぶされ、射出された樹脂が押圧接触部２０，２１を超えて下方にはみ出ることは確実に防止される。この周壁部３に関して、射出成形後に押圧接触部２０，２１により挟持されていた部分と、その下方の無負荷部分（型締め時に空洞部２２内に配置されていた部分）との厚さを測定したところ、押圧接触部２０，２１により挟持されていた部分が３２０μｍ〜３５３μｍ（平均３３７μｍ）、その下方の無負荷部分が３３３μｍ〜４６５μｍ（平均３７４μｍ）であった。測定は、株式会社テクロック製ダイヤルシックネスゲージを使用し、１個の容器につき９０°間隔で４箇所、複数の容器について測定した。

このようにして得られる紙製容器１は、カップ部２に予めフランジ部位を形成する必要がなく、フランジ部５を樹脂単体で形成することでフランジ部５の歪みを防いで環状平板部１３の平面度を向上させることができ、このフランジ部５の厚さを小さくかつ幅も小さくして全体を小型化することができる。
また、紙材の端面が露出していると、その端面から紙粉が発生するおそれがあるが、カップ部２における周壁部３の上端面３ｂが樹脂製のフランジ部５の筒状部１２により覆われた状態となるので、紙粉の発生はなく、衛生的である。
また、この紙製容器１は、カップ部２の周壁部３では、フランジ部５の筒状部１２の固着部分が他の部分に比較して厚肉となるため、図７に示すように、紙製容器１どうしを積み重ねたときには、この筒状部１２によりフランジ部５の環状平板部１３の間に隙間Ｇが生じるので、積み重ね状態に保管しても紙製容器１の分離が容易である。

なお、図５に示すように周壁部３の外周面側に筒状部１２を形成する型締め構造であるが、前述したように、周壁部３の両面には凹部１４Ａ及び凸部１４Ｂが深さ方向に沿って形成されているので、周壁部３の内周面を型板１７に接触させた状態に保持したとしても、凹部１４Ａにより型板１７と周壁部３の内周面との間に隙間が形成される。したがって、キャビティ１９内に樹脂を注入すると、周壁部３の上端面３ａから周壁部３の内周面側の凹部１４Ａにも一部の樹脂が入り込み、その結果、図６にＰで示すように周壁部３の内周面側にも部分的に或いは薄く全周にわたって樹脂の層が形成され、外周側の樹脂と一体となって筒状部１２が形成される。
因みに、周壁部３の横断面を株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００／１００Ｆにて写真撮影し、同測定器内の機能を用いて凹部１４Ａの深さＤを測定したところ、５０μｍ〜２５０μｍであった。

図８及び図９は、本発明の紙製容器の第２実施形態を示している。この実施形態の紙製容器３１では、角形のどんぶり状のカップ部３２を絞り成形により成形し、このカップ部３２の周壁部３３の上端部３３ａに射出成形によりフランジ部３５を一体に固着したものである。この場合も、フランジ部３５は、カップ部３２の周壁部３３の上端面３３ｂを覆った状態で上端部３３ａに重なるように固着される角形の筒状部３６と、この筒状部３６の上端から水平に張り出す環状平板部３７とから構成される。
このような角形どんぶり状の紙製容器３１であっても、紙材からなるカップ部３２の絞り加工時にはフランジ部を形成しないので、ブランクからの絞り加工を容易にして、不良の発生を少なくすることができる。そして、樹脂製のフランジ部３５によって角形の環状平板部３７を平坦にかつ薄肉の小さい幅で形成することができ、小型化、軽量化を図ることができる。
この角形のカップ部３２の場合は、そのブランク材には、角形の四隅部に対応する部分にのみ罫線が形成され、絞り加工時に罫線に起因する凹部１４Ａ及び凸部１４Ｂは角形の四隅部に生じる。したがって、フランジ部３５の射出成形時には、周壁部３３の片面を型板に接触させた状態に保持した場合には、主として四隅部で樹脂が型板と周壁部３３との間に入り込んで表裏一体に成形される。

図１０及び図１１は、本発明の紙製容器の第３実施形態を示している。この実施形態の紙製容器４１では、ほぼ楕円形の比較的浅いカップ部４２を絞り成形により成形し、このカップ部４２の周壁部４３の上端部４３ａに射出成形によりフランジ部４５を一体に固着したものである。この場合も、フランジ部４５は、カップ部４２の周壁部４３の上端面４３ｂを覆った状態で上端部４３ａに重なるように固着される筒状部４６と、この筒状部４６の上端から水平に張り出す環状平板部４７とから構成される。
この紙製容器４１の場合も、上記各実施形態の場合と同様に、紙材からなるカップ部４２の絞り加工時にはフランジ部を形成しないので、ブランクからの絞り加工を容易にして、不良の発生を少なくすることができ、樹脂製のフランジ部４５によって環状平板部４７を平坦にかつ薄肉の小さい幅で形成することができ、小型化、軽量化を図ることができる。
この楕円形のカップ部４２においても、その周壁部４３には、曲率半径の小さい部分と曲率半径の大きい部分とで密度に差はあるが、凹部１４Ａ及び凸部１４Ｂが形成され、フランジ部４５の樹脂が周壁部４３の表裏に形成されている。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、カップ部は上記各実施形態以外の形状であってもよく、浅い角皿型などの各種の形状に設けることもできる。また、製造方法の実施形態においては射出成型時のゲート部を２ヶ所に形成したが、１２０°の間隔によって３ヶ所に形成するようにしてもよく、また、環状平板部の裏面からサブマリンゲートによって注入する構造としてもよい。さらに、ランナーレス金型とするなど、公知の射出成形技術を適用することができる。
また、蓋材の超音波溶着等を確実にするために、フランジ部の環状平板部の上面に断面三角形状の凸条ビードを周方向に沿って設けてもよい。その場合も、環状平板部自体を薄肉に形成できるので、ビードを設けても、全体の厚さは小さく抑えることができる。

１紙製容器
２カップ部
３周壁部
３ａ上端部
３ｂ上端面
５フランジ部
６ブランク
１１底部
１２筒状部
１３環状平板部
１４Ａ凹部
１４Ｂ凸部
１５折り目部
１６金型
１７，１８型板
１９キャビティ
２０押圧接触部
３１，４１紙製容器
３２，４２カップ部
３３，４３周壁部
３３ａ，４３ａ上端部
３３ｂ，４３ｂ上端面
３５，４５フランジ部
３６，４６筒状部
３７，４７環状平板部

Claims

紙材からなるブランクを絞り加工して底部とその周りを囲む周壁部とが一体に形成された有底筒状のカップ部と、このカップ部の上端部から連続する樹脂製のフランジ部とを有し、前記カップ部の周壁部には、その全周にわたって、深さ方向に延びる凹部及び凸部が形成されており、前記凹部の深さが５０μｍ〜２５０μｍであり、前記フランジ部は、前記カップ部の周壁部に沿う筒状部と、この筒状部から水平に張り出す環状平板部とからなり、前記筒状部が前記カップ部の周壁部の上端面を覆った状態で前記周壁部の一部に重なるように固着され、前記フランジ部の樹脂が前記周壁部の内周面側及び外周面側で前記凹部内に入り込んでいることを特徴とする紙製容器。
紙材からなるブランクを絞り加工して底部とその周りを囲む周壁部とが一体に形成された有底筒状のカップ部を形成するカップ部形成工程と、前記カップ部を金型内に配置して前記カップ部の周壁部の上端部に固着した筒状部と前記筒状部から水平に張り出す環状平板部とからなるフランジ部を射出成形するフランジ部形成工程とを有し、前記カップ部形成工程では、前記カップ部の周壁部の全周にわたって、深さ方向に延びる凹部及び凸部を形成して前記凹部の深さを５０μｍ〜２５０μｍに形成しておき、前記フランジ部形成工程は、前記カップ部の周壁部の上端部を前記金型のキャビティ内に露出させた状態で前記キャビティの下方で前記周壁部を前記金型により挟持し、前記キャビティ内に樹脂を射出して前記周壁部の上端部に前記周壁部の内周面側及び外周面側で前記凹部内に前記樹脂が入り込んだ状態で前記筒状部を一体に固着することを特徴とする紙製容器の製造方法。