(57)【要約】【課題】電子レンジ加熱にも好適に対応し、効率よく製造できる紙製容器を提供する。【解決手段】紙製容器は、シート状材料からなるブランク１を折り曲げて形成された容器本体を備える。容器本体は、底面部と、底面部から立ち上がる複数の側面部と、側面部間に形成された接合部と、側面部から容器本体の周縁に延びるフランジ部と、接合部の一部から容器本体の周縁に延びる補助フランジとを有する。シート状材料は、紙製の基材２と、基材の第一面２ａ側に形成され、ポリプロピレンを主成分とするシーラント層４と、フランジ部において、第一面と反対側の第二面２ｂ上の少なくとも一部に形成され、酸変性ポリプロピレンを含有するヒートシール層５とを有し、ヒートシール層におけるポリプロピレンの融点が１００℃以上である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状材料からなるブランクを折り曲げて形成された容器本体を備える紙製容器であって、
前記容器本体は、
底面部と、
前記底面部から立ち上がる複数の側面部と、
前記側面部間に形成された接合部と、
前記側面部から前記容器本体の周縁に延びるフランジ部と、
前記接合部の一部から前記容器本体の周縁に延びる補助フランジと、を有し、
前記シート状材料は、
紙製の基材と、
前記基材の第一面側に形成され、ポリプロピレンを主成分とするシーラント層と、
前記フランジ部において、前記第一面と反対側の第二面上の少なくとも一部に形成され、酸変性ポリプロピレンを含有するヒートシール層と、を有し、
前記ヒートシール層におけるポリプロピレンの融点が１００℃以上である、
紙製容器。
【請求項２】
紙製の基材と、前記基材の第一面側に形成され、ポリプロピレンを主成分とするシーラント層とを有するシート状材料で形成され、前記容器本体に接合された蓋材をさらに備える、
請求項１に記載の紙製容器。
【請求項３】
請求項１に記載の紙製容器を製造するための紙製容器の製造方法であって、
前記ブランクをメス型の上方に配置する工程Ａと、
噴出口を有する熱風供給ユニットを前記ブランクの四隅に配置する工程Ｂと、
前記熱風供給ユニットの一部をカバーで覆い、前記噴出口の周囲に閉空間を形成する工程Ｃと、
前記閉空間内に熱風を供給して前記シーラント層の一部を溶融させ、かつ前記ヒートシール層を軟化させる工程Ｄと、
前記ブランクを前記メス型に向かって押圧し、前記ブランクを折り曲げつつ、前記シーラント層の一部を対向させて接合するとともに、前記補助フランジを前記ヒートシール層と接触させて前記フランジ部に接合する工程Ｅと、
を備える、
紙製容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙製容器、より詳しくは、電子レンジで内容物を加熱可能な紙製容器およびこの紙製容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍食品の包装容器として、特許文献１に記載の紙製容器が知られている。この紙製容器は、一枚の紙製ブランクを折り曲げ、所定の面を接着することにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６８７３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の紙製容器は、例えばアイスクリーム等のように、加熱せずに飲食する食品の容器として優れているが、電子レンジで加熱して飲食に供する食品の容器としては、いまだ改善の余地がある。
例えば、特許文献１には、防水性を高めるために、容器の内面となるブランクの一方の面にポリエチレンの層を設けることが記載されているが、これを電子レンジで加熱すると、ポリエチレン層が発泡してピンホールを生じ、食品の成分がポリエチレン層を通過して紙に染み込む可能性がある。
【０００５】
さらに、詳細は後述するが、この問題への対策として、単に融点の高い樹脂で内層を形成するだけでは、紙製容器の製造効率が著しく低下するという問題がある。
【０００６】
上記事情を踏まえ、本発明は、電子レンジ加熱にも好適に対応し、効率よく製造できる紙製容器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様は、シート状材料からなるブランクを折り曲げて形成された容器本体を備える紙製容器である。
容器本体は、底面部と、底面部から立ち上がる複数の側面部と、側面部間に形成された接合部と、側面部から容器本体の周縁に延びるフランジ部と、接合部の一部から容器本体の周縁に延びる補助フランジとを有する。
シート状材料は、紙製の基材と、基材の第一面側に形成され、ポリプロピレンを主成分とするシーラント層と、フランジ部において、第一面と反対側の第二面上の少なくとも一部に形成され、酸変性ポリプロピレンを含有するヒートシール層とを有する。
【０００８】
本発明の第二の態様は、本発明の紙製容器を製造するための紙製容器の製造方法である。
この方法は、ブランクをメス型の上方に配置する工程Ａと、噴出口を有する熱風供給ユニットをブランクの四隅に配置する工程Ｂと、熱風供給ユニットの一部をカバーで覆い、噴出口の周囲に閉空間を形成する工程Ｃと、閉空間内に熱風を供給してシーラント層の一部を溶融させ、かつヒートシール層を軟化させる工程Ｄと、ブランクをメス型に向かって押圧し、ブランクを折り曲げつつ、シーラント層の一部を対向させて接合するとともに、補助フランジをヒートシール層と接触させてフランジ部に接合する工程Ｅとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電子レンジ加熱にも好適に対応し、効率よく製造できる紙製容器およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る紙製容器のブランクを示す図である。
【図２】同ブランクの模式断面図である。
【図３】同ブランクにおけるフランジ部の一部の模式断面図である。
【図４】同紙製容器の製造の一過程を示す図である。
【図５】同紙製容器の製造の一過程を示す図である。
【図６】同紙製容器の製造の一過程を示す図である。
【図７】同紙製容器の製造の一過程を示す図である。
【図８】同紙製容器の容器本体を示す図である。
【図９】蓋材が接合された同容器本体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について、図１から図９を参照しながら説明する。
本実施形態の紙製容器は、シート状材料を打ち抜いて形成されたブランクを折り曲げつつ熱融着することにより形成される容器本体と、容器本体に取り付けられる蓋材とで構成されている。シート状材料は、紙を主材料としている。
【００１２】
図１に、本実施形態におけるブランク１の形状を示す。ブランク１は略長方形であり、エンボス加工等により複数の折り曲げ線が形成されている。折り曲げ線の一部を四辺として、中央部に紙製容器の底面を構成する四角形の底面部１０を有する。底面部１０の周囲には、４つの四角形の側面部１１、１２、１３、１４が、それぞれ底面部１０と四辺の一つを共有して設けられている。隣接する側面部の間には、それぞれ熱融着により接合される接合部２１、２２、２３、２４が設けられている。各接合部は、線対称である２つの略三角形状で構成されている。
【００１３】
各側面部１１、１２、１３、１４の、底面部１０と反対側の辺には、それぞれ略一定幅のフランジ部３１、３２、３３、３４が設けられている。各接合部の三角形状の一方には、フランジ部と同一幅の補助フランジ２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａが形成されている。
各フランジ部および各補助フランジは、完成した容器本体において、容器本体の周縁に沿って延びるように位置する。
【００１４】
図２に、ブランク１の層構成を示す。ブランク１は、紙製の基材２と、基材２の第一面２ａ上に形成されたアンカー層３と、アンカー層３上に形成されたシーラント層４とを備えている。ブランク１の層構成は、シート状材料の層構成と同一である。
蓋材は、ブランク１と異なる材料で形成してもよいが、ブランク１と同一のシート状材料で形成すると、紙製容器全体を使用後に可燃ごみとして廃棄でき、分別が不要である。この場合、蓋材を形成するシート状材料は、後述するヒートシール層を有さなくてもよい。
【００１５】
基材２としては、コートボール、コートマニラ、アイボリー等の各種板紙を使用できる。基材２の一方または両方の面に、意匠性の向上や情報掲載等を目的として各種印刷が施されてもよい。
【００１６】
シーラント層４は、ホモポリマー型のポリプロピレンを主成分として構成されている。このポリプロピレンは、後述する製造工程において作用する熱に十分耐えられるよう、少なくとも１３５℃以上の融点を有する。融点は１５０℃以上が好ましい。
シーラント層４の厚さは、２０μｍ以上６０μｍ未満である。
【００１７】
アンカー層３は、基材２とシーラント層４との密着性を高める。アンカー層３の材料は適宜選択できるが、酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体を主成分とするものが好適である。この場合、アンカー層３に含まれるポリプロピレンは、後述する製造工程において作用する熱に十分耐えられるよう、少なくとも１２０℃以上の融点を有する。融点は１５０℃以上が好ましい。
【００１８】
図３に、フランジ部３１の層構成を示す。フランジ部３１の長手方向両端部においては、第一面２ａと反対側の第二面２ｂ上に、ヒートシール層５が設けられている。底面部１０を挟んでフランジ部３１と対向するフランジ部３３においても、長手方向両端部に同様の態様でヒートシール層５が設けられている（図１参照）。
【００１９】
ヒートシール層５は、酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体を含有するヒートシール剤で形成されている。酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体を構成するポリプロピレンの融点は１００℃以上であり、１５０℃以上が好ましい。
【００２０】
上記のように構成されたブランク１の材料となるシート状材料は、基材２の第一面２ａにアンカー層となるニス等を塗工等してアンカー層３を形成し、その後シーラント層となる溶融樹脂を押し出しラミネートによりアンカー層３上に積層する。さらに、第二面２ｂの所定の箇所にヒートシール層５となるヒートシール剤を塗工することで製造できる。このシート状材料を所定の形状に打ち抜くと、ブランク１が完成する。
【００２１】
ブランク１を用いた本実施形態の紙製容器の製造方法について説明する。
まず、ブランク１が、シーラント層４が形成された面を上側にして、紙製容器の外形に対応した形状のメス型上に配置される（工程Ａ）。配置は、バキュームパッドやチャック等により行える。
【００２２】
次に、図４に示すように、熱風供給ユニット１０１がブランク１の四隅に配置され（工程Ｂ）、ブランク１の四隅が熱風供給ユニット１０１により支持される。熱風供給ユニット１０１により、製函前にブランク１が反ることが防止される。メス型は、ブランク１の下方にあるため、図示していない。
各熱風供給ユニット１０１は、図示しない噴出孔を有する。噴出口からは、数百℃の熱風を供給できる。噴出口は、工程Ｂにおいてブランク１の四隅部にある各接合部２１、２２、２３、２４に向けられる。
【００２３】
次に、図５に示すように、各熱風供給ユニット１０１の一部がカバー１０２で覆われる（工程Ｃ）。各熱風供給ユニット１０１において、カバー１０２により、噴出口の周囲が密閉され、熱風が流れ込む閉空間が、各接合部とその周囲を覆うように形成される。
【００２４】
次に、噴出口から熱風が噴出する。熱風によって、各接合部２１、２２、２３、２４において少なくとも一部のシーラント層４が溶融し、熱融着可能な状態になる。（工程Ｄ）本実施形態では、さらに補助フランジ２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａのシーラント層４も溶融し、フランジ部３１および３３の裏側に形成されたヒートシール層５も軟化する。
熱風は、概ねカバー１０２により形成された閉空間内にとどまり、閉空間外に漏れた熱風は拡散とともに急速に温度が低下するため、接合部から離れたシーラント層４は溶融しない。
【００２５】
次に、カバー１０２が退避し、紙製容器の内形に対応した形状のオス型が、ブランク１の上方からブランク１に接近する。オス型は、ブランク１に接触し、メス型に向かってブランク１を押圧する。（工程Ｅ）。
【００２６】
押圧されたブランク１は、図６に示すように、折り曲げ線に沿って折れ曲がる。このとき、各接合部２１、２２、２３、２４は二つの略三角形状の間の折り曲げ線に沿って折り曲げられる。その結果、二つの略三角形状のシーラント層４同士が接近し、接合される。
【００２７】
さらに、接合された各接合部２１、２２、２３、２４は、折り曲げにより底面部から立ち上がった側面部１１、１２、１３、１４のうち、側面部１１または１３に沿うように折り曲げられる。この動きに伴って、各補助フランジ２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａの溶融したシーラント層４は、接合部が沿った側面部に設けられたフランジ部３１または３３の裏側に接近し、ヒートシール層５と接触する。ヒートシール層５は、ポリプロピレン系材料で構成されているため、各補助フランジのシーラント層４と好適に接合される。
【００２８】
工程Ｅの終了後、オス型および熱風供給ユニット１０１が退避する。ここまでの手順により、容器本体の一次製函が終了し、図７に示すように、容器本体の基本形状５０Ａが形成される。
その後、別のオス型等により、各フランジ部が底面部と略平行に折り曲げられると、図８に示すように、容器本体５０が完成する。
【００２９】
完成した容器本体５０は、次工程に運ばれ、内部空間に内容物が充填される。最後に、図９に示すように、容器本体５０の上部開口を蓋材６０で多い、蓋材６０の周縁部と容器本体５０のフランジ部とを全周にわたり接合すると、内容物が充填された包装体が完成する。内容物の充填後、適宜のタイミングで、内容物に対し冷凍や乾燥等の所定の処理が行われてもよい。
【００３０】
紙製容器において、ブランクに形成したシーラント層の一部は、紙製容器の最内面を構成する。シーラント層がポリエチレンで形成される場合、耐熱性が劣るため、電子レンジで加熱すると発泡し、ピンホールを生じやすい。ピンホールが生じると、食品の調味成分や油分等が基材に染み込み、外観を大きく損なう。
【００３１】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系の樹脂、及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等の融点が高い樹脂材料でシーラント層を形成すると、ピンホール発生の可能性を低減することはできる。しかし、これらの材料で形成したシーラント層は、融点が高すぎるために上述した工程Ｄにおいて熱風を当てても十分に溶けない場合があり、製造効率が著しく低下する。確実に溶融させるために熱風の温度を上げると、基材に焦げを生じることもある。さらに、溶融した場合も、樹脂材料が高温であるために流れてしまい、接合部以外の領域に移動して外観が損なわれるとともに、安定したシール強度が得られない事象が生じた。
【００３２】
シーラント層を形成する樹脂として、他にポリプロピレン（ＰＰ）が知られているが、ＰＰでシーラント層を形成した場合、シーラント層同士を対向させて融着する場合は問題ないものの、シーラント層と紙製の基材とが接合されるフランジ部において、接合が十分でない場合が認められた。
【００３３】
発明者らは、上記事情のもと様々に検討を重ねた。その結果、補助フランジのシーラント層が接合されるフランジ部の裏側に酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体を含有するヒートシール層を設けることにより、フランジ部の接合を強固にできることを見出した。さらに酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体に含まれるポリプロピレンの融点を所定値以上とすることで、製函後電子レンジで加熱された際にもフランジ部の接合強度が低下しない構成を確立した。本実施形態の紙製容器においては、内面におけるピンホール等の発生低減と、フランジ部の確実な接合による製造効率の向上とが両立されている。
以下、本発明の各構成の効果を示す検討データのいくつかについて示す。
【００３４】
（検討１：製函時におけるフランジ部接合強度の検討）
以下の材料を用いて検討用のシート状材料を形成した。
基材：紙カップ用原紙、（坪量３２０ｇ／ｍ２）
シーラント層材料：ホモポリマー型ＰＰ（融点１６０℃、ＭＦＲ２０、密度０．９ｇ／ｃｍ２）
基材の一方の面に、シーラント層材料を押し出しラミネートにより積層して、厚さ４０μｍのシーラント層を有するシート状材料を得た。このシート状材料について、フランジ部の構成が下記のように異なる３パターンを作製した。
実験例１：ヒートシール層なし（第二面に基材が露出）
実験例２：ポリエチレンイミン系ヒートシール剤を塗布してヒートシール層を形成（塗布量：固形分０．５ｇ／ｃｍ２）
実験例３：酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体含有ヒートシール剤（ポリプロピレン融点１２０℃）を塗布してヒートシール層を形成（塗布量：固形分０．５ｇ／ｃｍ２）
【００３５】
各パターンのシート状材料を打ち抜いたブランクを用いて、上述した製造手順（熱風温度５２０℃、風量４３０ｍｌ／分、製函速度５０個／分）で各実験例の紙製容器を作製した。
各実験例の紙製容器について、以下の２点を評価した。
（フランジ部と補助フランジとの剥離強度測定）
各紙製容器を用いて試験片を作製し、フランジ部と補助フランジとを把持して１８０°剥離を行うことにより測定した。
（剥離部位の目視観察）
剥離界面の状態を目視で確認した。
検討１の結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2020104882.tif 000003
【００３７】
表１に示すように、実験例３の紙製容器のみ、十分な剥離強度を有しており、実験例１および２では、剥離強度が小さかった。
表１における「紙剥け」とは、いずれか一方の紙基材の一部がシーラント層と密着したまま紙基材の残部からはがれる現象を意味する。すなわち、紙剥けが生じた紙製容器においては、フランジ部と補助フランジとの密着性が高いと言える。
実験例１および２の紙製容器では、フランジ部の基材が補助フランジのシーラント層から界面剥離し、紙剥けを生じなかったのに対し、実験例３の紙製容器では紙剥けを生じた。
以上より、フランジ部に酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体でヒートシール層を形成することにより、ＰＰ製のシーラント層を有する補助フランジとフランジ部とを製函時に強固に接合できることが示された。
【００３８】
（検討２：電子レンジ加熱によるフランジ部接合強度検討）
以下の材料を用いて検討用のシート材料を形成した。
基材：紙カップ用原紙、（坪量３２０ｇ／ｍ２）
シーラント層材料：検討１で使用したホモポリマー型ＰＰ（シーラント層の厚さ４０μｍ）
ヒートシール層材料：酸変性ポリプロピレン樹脂水性分散体含有ヒートシール剤（塗布量：固形分０．５ｇ／ｃｍ２）。ただし、ポリプロピレン融点のみ、以下のように各実験例で異ならせた。
実験例４：７０℃
実験例５：９０℃
実験例６：１００℃
実験例７：１２０℃
実験例８：１５０℃
検討１と同様の手順で各実験例の紙製容器を作製し、内容物としてマカロニグラタン３００ｇを充填した。その後、上記シート状材料を打ち抜いて形成した蓋で開口を覆い、フランジ部において対向するヒートシール層同士を熱融着して蓋を紙製容器に接合した。その後、容器および内容物を冷凍し、内容物が冷凍状態で密閉された各実験例の密閉容器を作製した。
製函直後の紙製容器および電子レンジ加熱直後の密閉容器について、検討１と同様に「フランジ部と補助フランジとの剥離強度測定」および「剥離部位の目視観察」を行った。
電子レンジ加熱の条件は、出力５００Ｗ、６分間とした。加熱直後の内容物の温度を計測したところ、９２℃〜９５℃であった。
検討２の結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
製函直後においては、実験例４を除き、フランジ部の接合強度が十分であった。しかし、実験例５においては、電子レンジ加熱によりフランジ部の接合強度が低下し、フランジ部と補助フランジとの間に界面剥離が認められた。これは、電子レンジ加熱により充填物の温度がヒートシール層に含まれるＰＰの融点以上となった結果、ヒートシール層が軟化したことによるものと考えられた。
ヒートシール層に含まれるＰＰの融点が電子レンジ加熱後の充填物の温度よりも高い実験例６ないし８の紙製容器においては、電子レンジ加熱後もフランジ部と補助フランジとの強固な接合が維持されていた。
以上より、ヒートシール層に含まれるＰＰの融点を１００℃以上とすることにより、製函直後に加えて電子レンジ加熱後も、フランジ部と補助フランジとの強固な接合を保持できることが示された。本実施形態の紙製容器は、電子レンジで加熱して喫食される食品を収容する用途に好適である。
【００４１】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。
例えば、接合部を沿わせて折り曲げる側面部は、上述した側面部１１および１３に限られず、適宜設定できる。その場合、接合部が沿う側面部の数は２つに限られず３つや４つでもよい。接合部が沿う側面部のフランジ部において、補助フランジに対応する位置にヒートシール層が形成されていれば、上述の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ブランク
２  基材
２ａ  第一面
２ｂ  第二面
４  シーラント層
５  ヒートシール層
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ  補助フランジ
５０  容器本体
６０  蓋材
１０１  熱風供給ユニット
１０２  カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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