(57)【要約】本発明は、超音波融着時のエネルギー制御が容易で、フランジ部の紙シワ部分が平滑な絞り成形紙容器及びその製造方法に関する。絞り成形紙容器の製造方法は、フランジ部のうちのしわ部分のみに表面の熱可塑性樹脂を溶融接着させ、しわ部分の少なくとも一部（１８）を熱可塑性樹脂で閉塞させる工程を備える。これにより、絞り成形紙容器の紙シワの間の部分（１９）に超音波や高周波によるエネルギーがかからないので、効率的にエネルギーを制御できる。
2003101839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙基材（１２）と熱可塑性樹脂層（１３）との積層シート（１１）から絞り成形されたフランジ部（１６）を備えた絞り成形紙容器（１５）であって、
前記フランジ部は、前記絞り成形により生じたしわ部分のみに、溶着した熱可塑性樹脂による閉塞領域（１８）を備えており、
前記閉塞領域は、前記フランジ部の周回方向に沿って前記しわ部分の少なくとも一部に設けられたことを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項２】
請求項１に記載の絞り成形紙容器において、
前記紙基材（１２）は、熱可塑性樹脂が紙基材重量に対して３％以上５０％未満の割合で内添または含浸されていることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項３】
請求項２に記載の絞り成形紙容器において、
前記紙基材（１２）の熱可塑性樹脂は、イソシアネート基を持つ樹脂であることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項４】
請求項３に記載の絞り成形紙容器において、
前記紙基材（１２）の熱可塑性樹脂は、キシレンイソシアネート樹脂又はイソホロンジイソシアネート樹脂からなることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項５】
請求項１に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂層（１３）は、下記Ａ樹脂層又は下記Ｂ樹脂層であることを特徴とする絞り成形紙容器。
Ａ：エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物からなる樹脂層、
Ｂ：酸化ケイ素、アルミニウム又は酸化アルミニウムの蒸着膜を有する樹脂層。
【請求項６】
請求項１に記載の絞り成形紙容器において、
前記紙基材（１２）と熱可塑性樹脂層（１３）とは、押し出し成形によるラミネート法により積層されていることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項７】
請求項１に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂層の厚み（ｔ１）は、紙基材の厚み（ｔ２）の５〜４０％の範囲内にあることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項８】
請求項１に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂層（１３）の引っ張り伸度（ＪＩＳ  Ｐ８１１３）が１５０％以上であることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項９】
請求項２に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂層（１３）は、下記Ａ樹脂層又は下記Ｂ樹脂層であることを特徴とする絞り成形紙容器。
Ａ：エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物からなる樹脂層、
Ｂ：酸化ケイ素、アルミニウム又は酸化アルミニウムの蒸着膜を有する樹脂層。
【請求項１０】
請求項２に記載の絞り成形紙容器において、
前記紙基材（１２）と熱可塑性樹脂層（１３）とは、押し出し成形によるラミネート法により積層されていることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項１１】
請求項２に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂層の厚み（ｔ１）は、前記紙基材の厚み（ｔ２）の５〜４０％の範囲内にあることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項１２】
請求項２に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂層（１３）の引っ張り伸度（ＪＩＳ  Ｐ８１１３）が１５０％以上であることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項１３】
紙基材（１２）から絞り成形されたフランジ部（１６）を有する絞り成形紙容器（１５）であって、
前記紙基材（１２）は、熱可塑性樹脂が紙基材重量に対して３％以上５０％未満の割合で内添または含浸されており、
前記フランジ部は、前記絞り成形により生じたしわ部分のみに、前記熱可塑性樹脂が溶着されてなる閉塞領域（１８）を備えており、
前記閉塞領域は、前記フランジ部の周回方向に沿って前記しわ部分の少なくとも一部に設けられたことを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂は、イソシアネート基を持つ樹脂であることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の絞り成形紙容器において、
前記熱可塑性樹脂は、キシレンイソシアネート樹脂又はイソホロンジイソシアネート樹脂からなることを特徴とする絞り成形紙容器。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の絞り成形紙容器（１５）を製造するための、絞り成形紙容器の製造方法において、
前記絞り成形により、前記しわ部分をフランジ部（１６）に形成する工程と、
超音波溶着法、高周波溶着法またはバイブレーション溶着法により、前記フランジ部のうちのしわ部分のみに表面の熱可塑性樹脂を溶融接着させ、前記フランジ部の周回方向に沿って前記しわ部分の少なくとも一部を熱可塑性樹脂で閉塞させる工程と、
を備えたことを特徴とする絞り成形紙容器の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の絞り成形紙容器の製造方法において、
前記閉塞の後、前記フランジ部（１６）のプレスにより、前記しわ部分の厚み（ｔ３）を前記紙基材の厚み（ｔ２）の５０〜２５０％の範囲内にする工程を備えたことを特徴とする絞り成形紙容器の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の絞り成形紙容器の製造方法において、
前記閉塞の後、前記プレスの前又は後に、真空成形、圧空成形またはブロー成形により、前記紙基材（１２）の凹面側に熱可塑性樹脂フィルム（１３’）を溶着する工程を備えたことを特徴とする絞り成形紙容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、プレスによる絞り成形紙容器及びその製造方法に係り、詳しくは蓋材で密閉が可能な密封型の絞り成形紙容器及びその製造方法に関する。あるいは、更に耐水性、耐熱水性、耐蒸気性を有する絞り成形紙容器及びその製造方法に関する。
背景技術
従来、紙を成形して皿状（トレー）にした容器は、使い捨ての容器として使用されている。トレー状の紙容器は、実用新案第１６６２４７９号公報に示すように、表面にプラスチックフィルム層を有する厚紙をプレス成形したものがある。プレス成形による同様の紙容器は、特公昭５６−４８３００号公報、実開平６−８０６１５号公報、特開昭６３−１７６１３０号公報等にも示されている。また、トレー状の紙容器の一種として、さらに、紙を深く成形した絞り成形紙容器が実用化されている。
以上のプレスによる絞り成形紙容器は、単純に絞り成形しただけでは、フランジ部の段差が大きいため、蓋材で密閉できない。そこで、フランジ部の段差を小さくするため、熱可塑性樹脂を表面に積層させたり、予めブランクに罫線を施すことにより、凹凸の型を用いて熱と圧力で絞り込む製法が一般的に用いられている。
例えば、図２２及び図２３は係るブランクとその断面を示している。図２４はこのブランクから絞り成形された紙容器を示し、図２５は蓋材を付けた紙容器を示している。ブランク１は、紙基材２の表面に熱可塑性樹脂３が積層され、且つフランジ部のコーナーとなる付近に罫線４が施されている。また、紙容器５は、絞り成形されたフランジ部６を有している。フランジ部６は、図示しない内容物の充填の後、蓋材７によりシールされる。
しかしながら、このフランジ部６のコーナーは、図２６に示すように、凹凸の段差が大きく、凹面の隙間８もあるため、密閉構造を得ることが困難である。
ここで言う隙間８とは、紙シワにより生じるトンネル状の穴である。このトンネル状の隙間８を塞ぐ方法としては、容器成形後、フランジ部６に超音波、高周波などを当てて熱可塑性樹脂を溶着させる方法が知られている（特開２０００−３３９２７号公報、特開平１０−４３０２７公報など）。この超音波等による溶着方法は、熱可塑性樹脂の種類を選ぶ必要がほとんどない優れた方法である。また、フランジの折り目段差部分に熱をかけながら圧力をかけて潰す方法も知られている（特開平１１−１６５７２５公報など）。
しかしながら、超音波等による溶着方法は、超音波や高周波のエネルギーの制御が極めて困難となっている。例えば、超音波等のエネルギーが小さい場合、隙間８の溶着が不十分となる。また、超音波等のエネルギーが大きい場合、紙シワと紙シワの間の表面部分９にも負荷がかかり、剛性の低下や、表面部分の焦げ付きを生じてしまう（図２６参照）。
これに加え、超音波等の適切なエネルギーは、熱可塑性樹脂の融点やＭＩ（Ｍｅｌｔ  Ｉｎｄｅｘ）等に応じて異なる。例えば、熱可塑性樹脂の融点が高い場合、溶着に必要なエネルギーが大きくなる。融点が低い場合はその逆である。
すなわち、超音波等による溶着方法は、適切なエネルギーを用いる必要があるが、適切なエネルギーは、紙容器のシワ部の形状及び樹脂の融点やＭＩ等により異なるため、制御が困難となっている。
なお、気体バリア性の観点から、複数の熱可塑性樹脂層の積層フィルムを用いた場合、隙間８の溶着の際に、超音波等のエネルギーを適切な値に調整することは更に困難となる。
発明の開示
本発明の目的は、溶着のエネルギーを容易に制御可能とし、しわ部分の間の焦げを防止しつつ、しわ部分を充分に溶着し得る絞り成形紙容器及びその製造方法を提供することにある。
本発明の第１の局面は、紙基材と熱可塑性樹脂層との積層シートから絞り成形されたフランジ部を備えた絞り成形紙容器であって、前記フランジ部としては、前記絞り成形により生じたしわ部分のみに、溶着した熱可塑性樹脂による閉塞領域を備えており、前記閉塞領域としては、前記フランジ部の周回方向に沿って前記しわ部分の少なくとも一部に設けられている。
本発明の第２の局面は、第１の局面において、前記紙基材としては、熱可塑性樹脂が紙基材重量に対して３％以上５０％未満の割合で内添または含浸されている。
本発明の第３の局面は、紙基材から絞り成形されたフランジ部を有する絞り成形紙容器であって、前記紙基材としては、熱可塑性樹脂が紙基材重量に対して３％以上５０％未満の割合で内添または含浸されており、前記フランジ部としては、前記絞り成形により生じたしわ部分のみに、前記熱可塑性樹脂が溶着されてなる閉塞領域を備えており、前記閉塞領域としては、前記フランジ部の周回方向に沿って前記しわ部分の少なくとも一部に設けられている。
本発明の第４の局面は、第１乃至第３の局面の絞り成形紙容器を製造するための、絞り成形紙容器の製造方法において、前記絞り成形により、前記しわ部分をフランジ部に形成する工程と、超音波溶着法、高周波溶着法またはバイブレーション溶着法により、前記フランジ部のうちのしわ部分のみに表面の熱可塑性樹脂を溶融接着させ、前記フランジ部の周回方向に沿って前記しわ部分の少なくとも一部を熱可塑性樹脂で閉塞させる工程と、を備えている。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る絞り成形紙容器となるブランクの平面図であり、図２は図１の２−２線矢視断面図である。図３及び図４は絞り成形紙容器の外観図である。図５は図３の５−５線矢視断面図であり、図６は図３の平面図である。
この絞り成形紙容器は、例えば図１〜図３に示すように、紙基材１２に熱可塑性樹脂層１３を備えたブランク１１を絞ることにより、ブランク１１上の罫線１４が折り畳まれて作製される。なお、罫線１４は、折り畳み線として機能し、コーナーのしわ部分を規則的に形成する。
かかる絞り成形紙容器１５は、外周部にフランジ部１６を備えており、蓋材１７により密閉可能となっている。また、フランジ部１６のコーナーの断面は、図５に示すように、絞り成形により紙シワ部分のみに、溶着した熱可塑性樹脂による閉塞領域１８を備えている。この閉塞領域１８は、後述するが、溶着のエネルギーを紙シワ部分の間の表面部分１９に掛けないように、溶着のエネルギーを集中させて形成されている。また、閉塞領域１８は、図６に太線１８’で示すように、フランジ部１６の周回方向に沿ってシワ部分の少なくとも一部に設けられていればよい。例えば、閉塞領域１８は、必ずしも図７に太線１８’で示す如き、フランジ部１６の全ての隙間８を埋めるように配置されなくてもよい。理由は、図６に示した配置でも、密封構造を得られるからである。
なお、絞り成形紙容器１５の形状としては、図３及び図４に示すトレー状に限らず、円形のカップ状、どんぶり型のようなすり鉢状などフランジ部を有していれば、任意の形状が適用できる。
ブランク１１に用いる紙基材１２は、１００％バージンパルプ、古紙を含んだコートボール、片面にクレイコート処理されたものなど、様々な種類の原紙が使用可能である。すなわち、紙基材は、いわゆる紙の種類に限定されない。但し、絞り成形時の成形性などを考えると、ノーコートの板紙が望ましい。
これらの紙基材１２は、抄紙段階あるいは抄紙後の二次加工として外添により、剛性、耐水性、耐油性、耐熱水性を付与する熱可塑性樹脂を内添あるいは含浸してもよい。また、紙基材１２が熱可塑性樹脂を含有する場合、熱可塑性樹脂層１３を省略してもよい。
紙基材１２の坪量は、１５０〜６００ｇ／ｍ２の範囲で容器の用途に応じて適宜選択すれば良い。紙基材１２の密度ρは、ρ≦１ｇ／ｃｍ３ならば成形可能であるが、フランジ部（３ａ）を平滑にする観点から、ρ≦０．７ｇ／ｃｍ３が好ましい。ρ≦０．７ｇ／ｃｍ３の場合、成形後の美粧性があり、且つ成形後のフランジ部１６の段差が３０μｍ程度と小さくなるからである。また、紙基材１２の密度ρは、紙の表面性、印刷適性、紙容器の強度の観点から、ρ≧０．４ｇ／ｃｍ３が好ましい。
以上のような紙基材１２は、少なくとも片面の熱可塑性樹脂層１３又は含有した熱可塑性樹脂のため、図４に示したように加熱加圧により蓋材１７を封止可能となっている。また、絞り紙容器の成形時の紙切れ、破れが熱可塑性樹脂によるせん断力の吸収により抑えられる。熱可塑性樹脂層１３を両面に備えた場合、絞り成形時の表面の滑り性を向上でき、紙切れが生じにくくなり、さらに成形性を向上できる。
熱可塑性樹脂層１３は、内容物の保護性、特に液状の内容物を洩らさない機能と、熱シールによる蓋材１７との封止性、成形性、耐熱性、耐ピンホール性等の機能とを持つ必要がある。例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂あるいはそれらの混合物、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、変性ポリオレフィン樹脂等のポリオレフィン系樹脂、そしてポリアクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコールその他各種の熱可塑性樹脂層、フィルム状になったものを単独ないし、積層して使用できる。なお、内容物の保存性を大幅に向上させたい場合、ガスバリア性を付与したエチレン−酢酸ビニル共重合体、あるいは酸化珪素、アルミニウム、酸化アルミニウム等の蒸着フィルムを積層させる構成が望ましい。この場合、長距離輸送、長時間保存にも耐えうる容器となる。
以上のような熱可塑性樹脂層１３は、積層する場合、紙側にはエチレン−酢酸ビニル共重合体などの融点の低いものを、外にはポリエチレンテレフタラート等の比較的融点の高い、耐水耐油性のあるフィルムを配置することが望ましい。
熱可塑性樹脂層１３の厚さは、合わせて１０μｍ〜１５０μｍの範囲内にあることが望ましい。１０μｍ以下であれば積層フィルムを用いる効果が少なく、１５０μｍ以上であれば紙容器として易焼却性が劣るからである。なお、この厚さの範囲は、後述する紙基材の厚みに対して５％以上４０％以下の厚みという条件にも対応している。
なお、印刷は、紙基材１２及び熱可塑性樹脂層１３のいずれか一方、又は両方に施すことが出来る。
また、蓋材１７に関しても、図４の紙容器本体の内面熱可塑性樹脂層１３の材料により適宜選定となるが、イージーピール性を持つものが、より好ましい。蓋材１７のヒートシール剤は、ウレタン系、エチレン−酢酸ビニル系その他の熱可塑性樹脂からなるものを使用することができる。
以上のような絞り成形紙容器の作成工程を簡単に説明する。
まず、ブランク１１は、図１に示すように、従来と同様の形状のものを用いることができる。
ブランク１１は、打ち抜き加工で所定の形状に作製される。ブランク１１の絞り変形する部分に予め多数本の罫線１４を出来るだけ深く、均等に施していると、絞り成形紙容器１５をより美しく且つ容易に成形できる。罫線１４の加工は、印刷やブランクの打ち抜き加工と同時に施すことができる。
次に、ブランク１１を紙容器１５の形状に絞り成形する。成形は、例えば図８に示す如き、雄型２１及び雌型２２にフランジ押さえ板２３から構成されるプレス成形機２０で行うことができる。
ブランク１１は、プレス成形機２０に挿入された後、フランジ押さえ板２３に外側を押さえられながら、雄型２１により徐々にプレスされる。これにより、ブランク１１は、徐々に滑りながら雌型２２に入っていき、プレス成形される。なお、本プレス機にかける圧力と、雄型２１と雌型２２間のクリアランス２４により、フランジ部１６と側面部（傾斜部）に生じる紙シワの大きさを適宜決定することが可能である。
好ましくは、紙基材１２と熱可塑性樹脂層１３からなる積層シートの厚み程度のクリアランスをもたせると、良好な形状の紙容器１５が得られる。
また、雄雌それぞれの金型２１，２２の温度は、熱可塑性樹脂の軟化点、融点により適宜決めることが可能であるが、２５０℃以下とすることが好ましい。金型温度が２５０℃を越えると、パルプのセルロース繊維自体が分解を始めて紙自体に焦げ付きが生じてしまうからである。
さらに、より良い成形性を得る観点から、成形時に紙基材１２の水分率が予めの調湿により１０％以上あることが好ましい。例えば、成形時前のブランク１１に、予め水を噴霧あるいはグラビアコート機で塗布し、瞬間的に紙の含水量を増加させてもよい。いずれにしても、成形時に水分率が１０％以上あれば、成形時の紙の伸びが促進され、破れにくくなり、紙容器の仕上がりが良好になる。
さらに、この水分率向上の際に、紙の強度や成形性を向上させるように、滑り性、耐水性、耐油性、耐薬品性などを付与する薬剤が水分に混入されていても良い。
滑り性を付与する薬剤としては、例えばシリコーン含有薬剤、天然ゴム、合成ゴムラテックス、アクリル系樹脂含有薬剤などがある。
耐水性を付与する薬剤としては、例えばポリビニルアルコール樹脂、でんぷん、シラン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリイソシアネート系樹脂、ウレタン系樹脂などがある。
耐油性を付与する薬剤としては、例えばフッ素系樹脂、シリコン系樹脂、アルキルケテンダイマー混入薬剤、ウレタン系樹脂などがある。
耐薬品性を付与する薬剤としては、例えばフッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、尿素系樹脂、アルキッド系樹脂などがある。
次に、紙容器１５を絞り成形した後、罫線１４による凹み分のあるフランジ部１６のトンネル状の隙間８のみに超音波溶着、高周波溶着あるいはバイブレーション溶着法を施す。
これにより、隙間８の表面の熱可塑性樹脂を溶融し、凹み部分のトンネル状の空間を埋めて閉塞領域１８を形成する。
図９及び図１０に超音波溶着の例を示す。紙容器のフランジ部１６をアンビル３１と超音波ホーン３２で挟み、加圧し、発振させて内部発熱を起こさせる。これにより、表面の熱可塑性樹脂を軟化、流動させてフランジ部１６の凹凸を埋込み、図５に示したように閉塞領域１８を形成する。同時に紙も加圧により潰されるので、フランジ部の強度を高め、容器全体の強度をも向上させる。
さらに、図１０のように凸部３２ａを有するホーン３２を用い、ホーン３２の凸部３２ａをトンネル状の紙シワ部のみに当てて加工する。このため、余分なエネルギーを使わずに、効率的に樹脂を溶着できる。
よって、紙シワと紙シワの間の表面部分１９への負荷がほとんどなく、樹脂を溶着させるエネルギーの制御が極めて容易になる。
なお、図１０及び図５は、紙基材１２上に熱可塑性樹脂層１３がある場合の図であるが、他の場合であっても同様に適用できることは言うまでもない。
例えば紙基材１２が熱可塑性樹脂を含有する場合には、図１１に示すように加工し、図１２に示すように閉塞領域１８を形成できる。同様に、紙基材が熱可塑性樹脂を含有し、且つ熱可塑性樹脂層１３が省略された場合には、図１３に示すように加工し、図１４に示すように閉塞領域１８を形成することができる。
上述したように本実施形態によれば、フランジ部に生じる紙シワ部分のみに、積層された熱可塑性樹脂を溶着させている。これにより、絞り成形紙容器の紙シワの間の部分１９に超音波や高周波によるエネルギーがかからないので、効率的にエネルギーを制御できる。
すなわち、本実施形態は、溶着のエネルギーを容易に制御可能とし、しわ部分の間の焦げを防止しつつ、しわ部分を充分に溶着することができる。
また、罫線加工により、フランジ部の紙シワが綺麗に高さを揃えて折り畳まれるので、成形性を向上できる。さらに、成形、溶着後にプレス成形を施すことにより、フランジ部の凹凸が小さく、シールがし易い密閉容器を製造することができる。
また、プラスチック製容器と比べて、潰して廃棄することが容易であり、印刷効果も高く、環境対応の点でも優れている。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、第１の実施形態の具体例であり、絞り成形紙容器１５の紙基材１２に熱可塑性樹脂が含まれている。すなわち、前述した図１１〜図１４の場合に対応している。
本実施形態は、絞り成形時に雄型２１及び雌型２２にかける熱により、紙基材１２の熱可塑性樹脂が溶融し、紙基材１２に延伸、伸縮性を与え、成形性を高める。また、成形後の冷却により、紙容器に寸法安定性、剛性を付与する。
この作用効果を得るためには、紙基材１２の熱可塑性樹脂量は、紙の重量に対して３％以上５０％未満とする必要がある。
成形性の観点からは、１０％以上３０％以下程度の熱可塑性樹脂量が好ましく、仕上がりも美しい。熱可塑性樹脂量が３％未満の場合、成形時の熱による溶融により、紙に延伸性などを持たせることが困難となる。一方、熱可塑性樹脂量が５０％以上の場合、紙化率の低さから、容器包装リサイクル法に規定の紙容器に該当しないため、環境に好ましくない。
また、紙基材１２に含める熱可塑性樹脂は、水分量向上の箇所で述べた各種の樹脂が使用可能となっている。
特に、紙基材１２に予めイソシアネート化合物を含浸させると、湿潤時の繊維強度を保持できる。中でもキシレンイソシアネート、又はイソホロンジイソシアネートが強度面で良好である。イソシアネート化合物の含浸量は、紙基材重量の３〜３０％もあれば良好な耐熱性、耐蒸気性を付与でき、ボイル殺菌、レトルト殺菌、オートクレーブ殺菌にも対応可能である。
また、紙基材１２に施す罫線１４の深さは、紙が切れない程度に深く入る程、フランジ凹み部のシワが綺麗に折り畳まれて成形性を向上させる。
この紙基材１２は、高いクッション性をもつ低密度の紙の場合でも、内添又は含浸される樹脂の密度により、クッション性を低下させて罫線を入れ易くすることが出来る。
また、紙シワを埋めるための前述した方法においては、フランジの凹凸部分を正確に折り畳んで段差を可能な限り揃える必要がある。
このような紙基材１２は、プレス成形時の２５０℃以下の熱により、含有する熱可塑性樹脂が溶融固着するので、フランジ部１６の成形性を飛躍的に向上させ、成形後の寸法を安定させる。そのため、通常の紙よりも密閉構造を得やすく、且つ後加工処理をし易い紙容器であると言える。
上述したように本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、罫線処理をし易く、そのためにフランジ部の紙シワ部が美しい絞り成形紙容器を製造することが出来る。
さらに、成形時の金型の熱により熱可塑性樹脂を溶融固着するので、紙基材が破れにくく、成形後の剛性も高い、絞り成形紙容器を製造できる。
また、この紙容器１５は、トンネル状の隙間８の樹脂埋め加工や、食品等の充填機による充填処理など、寸法安定性が要求される加工又は処理にも好適である。
さらに、紙基材１２にイソシアネート化合物を含浸させることにより、耐熱水性にも優れたボイル殺菌、レトルト殺菌、オートクレーブ殺菌の可能な絞り成形紙容器を実現できる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態は、第１又は第２の実施形態の具体例であり、紙基材１２と熱可塑性樹脂層１３とは、押し出し成形によるラミネート法（以下、エクストルーダーラミネーション法ともいう）により積層されている。なお、熱可塑性樹脂層１３であれば、前述した通り、絞り成形時の紙切れ又は破れを抑制し、また、滑り性や成形性を向上できる。
これに加え、本実施形態は、エクストルーダーラミネーション法により、熱可塑性樹脂層１３と紙基材１２との接着界面を紙に追随させ、成形性をさらに向上できる。
補足すると、ラミネーション法としては、接着剤等を用いたドライラミネーション法等も使用可能である。但し、ドライラミネーション法は、接着面が固定され、接着面にてせん断力に対する耐性を低下させる傾向がある。従って、エクストルーダーラミネーション法の方が好ましい。
本実施形態のエクストルーダーラミネーション法では、溶融樹脂を紙基材に直接流しても良い。また、積層フィルムを溶融樹脂で挟んでラミネートするサンドラミネーションのような処理をしても良い。エクストルーダーラミネーション法においては、樹脂層により紙基材１２と熱可塑性樹脂層１３とがラミネートされることが重要であり、各樹脂層やフィルムはその種類や熱的性質により適宜決定することができる。また、それぞれの溶着法により、溶融可能な樹脂を紙基材に適宜ラミネーションできるので、樹脂を広く選択することができる。
以上のような構成によれば、第１又は第２の実施形態の効果に加え、エクストルーダーラミネーション法により、熱可塑性樹脂層１３と紙基材１２との接着界面を紙に追随させ、成形性をさらに向上できる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
本実施形態は、第１〜第３の各実施形態の具体例であり、図１５又は図１６に示す如き、熱可塑性樹脂層１３の厚みｔ１が、紙基材１２の厚みｔ２に対して５％以上４０％以下の値（０．０５ｔ２≦ｔ１≦０．４０ｔ２）、好ましくは１０〜１５％程度の値（０．１０ｔ２≦ｔ１≦０．１５ｔ２）となっている。
ここで、熱可塑性樹脂層１３の厚みｔ１が５％未満の場合、超音波等による溶着時に、フランジ部１６の隙間８を部分的にも完全に埋めることが困難となる。逆に、熱可塑性樹脂層１３の厚みｔ１が４０％以上の場合、樹脂層１３の絞り性と紙基材１２の絞り性との相互作用により、成形条件が難しく、フランジ部１６を成形できなくなる。さらに、熱可塑性樹脂層１３の厚みｔ１が厚い場合、樹脂層１３の反発が大きいため、罫線１４入れ加工をしにくくなる。
このように、熱可塑性樹脂層１３の厚みｔ１は、紙基材１２との成形性、後加工の密閉構造を作り出すための樹脂埋め性にも影響する。
以上のような構成によれば、第１〜第３の各実施形態の効果に加え、紙基材１２に対して５〜４０％程度の厚みｔ１の熱可塑性樹脂層１３を設ける構成により、隙間８を埋込むだけの樹脂量と、良好な成形性とを確保することができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について述べる。
本実施形態は、第１〜第４の各実施形態の具体例であり、熱可塑性樹脂層１３の熱可塑性樹脂の引っ張り伸度（ＪＩＳ  Ｐ８１１３）を１５０％以上としている。
ここで、１５０％以上の引っ張り伸度の場合、絞り成形時に、紙基材１２に熱可塑性樹脂が追随し、良好な成形性を発現する。
上記熱可塑性樹脂層１３としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂あるいはそれらの混合物や、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコールその他各種の熱可塑性樹脂層、フィルム状になったものを単独ないし、積層して使用することが出来る。
なお、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂の中でもランダムやコポリマー状になっているポリオレフィン樹脂が好ましい。
上述したように本実施形態によれば、第１〜第５の各実施形態の効果に加え、引っ張り伸度の良い熱可塑性樹脂により、紙基材１２への絞り成形時の負荷を軽減し、破れなどの不具合を飛躍的に減少させることができる。
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
本実施形態は、フランジ部１６の紙シワ部分のみ、積層された熱可塑性樹脂を溶着させた後、図１７〜図１９のいずれかに示すように、フランジ部１６の厚みｔ３を紙基材１２の厚みｔ２に対して５０％〜２５０％にしたものである。
なお、フランジ部１６の厚みｔ３が紙基材１２の厚みｔ２の５０％未満の場合、フランジ部の剛性が無くなり、強度が出ず、シール後の開封感（ピール感）に難がある等の不都合が生じる。また、フランジ部１６の厚みｔ３が紙基材１２の厚みｔ２の２５０％以上の場合、フランジ部１６の凹凸が過大なため、蓋材１７などを着けることが極めて困難になる。
次に、具体的な手法としては、例えば前述同様に、絞り成形時に、フランジ部１６のトンネル状の隙間８を超音波溶着等により熱可塑性樹脂を溶融し、密閉構造を得る。その後、プレス等により、フランジ部１６の厚みｔ３を紙基材１２の厚みｔ２に対して５０％〜２５０％に潰し、シールし易い容器としている。
補足すると、溶着過程の工程のみでは、フランジ部１６のコーナーの段差が大きく、フランジ強度が出にくい、シールがしにくいなどの不都合が生じ易い。一方、本実施形態によれば、隙間を閉塞した後に、フランジ部１６の厚みｔ３を圧縮するので、これらの不都合が解消され、容器全体の強度も増す。
次に、プレス機によるプレス工程の一例を述べる。図２０に示すように、表面の平滑なプレス板４１の直下にあり、フランジ部１６のみを押さえるアンビル４２に容器本体１５を置く。これにより、フランジ部１６のみを集中的に加圧できる。また、アンビル４２に多くの容器型を設けることにより、多数の容器を同時にプレスできるので、生産効率を向上できる。
上述したように本実施形態によれば、第１〜第６の各実施形態の効果に加え、フランジ部１６の厚みｔ３を紙基材１２の厚みｔ２に対して５０％〜２５０％にした構成により、シールし易く、密閉構造を得やすい絞り成形紙容器を提供できる。これにより、容器フランジ部の強度を向上でき、易開封性を有する紙容器を製造することも可能である。
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。
本発明の第７の実施形態は、第１〜第６の各実施形態の変形例であり、絞り成形紙容器の内面側（凹面側又は上面側）に、熱可塑性樹脂フィルムを設けるものである。
具体的には、図２１に示すように、成形した絞り成形紙容器本体を真空成形又は圧空成形する成形型５１内に入れる。そして真空孔５２より空気を吸引しながら、加熱状態にしておいた熱可塑性樹脂層あるいはフィルム１３’を徐々に下げながら成形型５１に接触させる。続いて、吸引を継続しながら熱可塑性樹脂層あるいはフィルム１３’を深絞り紙容器本体に溶着させる。溶着終了後、吸引を止めて、熱可塑性樹脂層又はフィルムを絞り成形紙容器本体の外周で切断し、容器を製造する。
上述したように本実施形態によれば、第１〜第６の各実施形態の効果に加え、絞り成形紙容器１５の内面側に、熱可塑性樹脂フィルムを付加した構成により、さらに成形性を向上させることができる。
［実施例］
次に、本発明の具体的な実施例を以下に詳細に説明する。
〈実施例１〉
実施例１は、次の仕様により作成した。
（仕様）
形状：四角形状（コーナー部１／４円形）
内容量：２５０ｍｌ
フランジ部の幅：１０ｍｍ
高さ：３０ｍｍ
（材料構成）
ブランク１１は、密度３５０ｇ／ｍ２の紙基材１２、２０μｍ厚のポリエチレン、４０μｍ厚の多層フィルムから構成されている。
ここで、紙基材１２は、ポリエチレン樹脂３０％混抄の樹脂混抄紙である。多層フィルムは、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）とＰＰ（ポリプロピレン）との積層フィルムである。
蓋材１７は、１２μｍ厚の酸化ケイ素蒸着ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムと、４０μｍ厚さのＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン）フィルムとの積層構成である。
（製造方法）
紙基材１２に押出エクストルーダーラミネーション法により３１０℃にてポリエチレン樹脂を流しながら、ＬＤＰＥ／ＰＰの多層フィルムを貼り合わせラミネートした。
その後、抜き成形にて約１５０μｍの罫線を付けながらブランク１１を作成し、図８のように絞り成形を行った。
なお、金型温度は、フィルム側の雄型２１を１００℃とし、紙側の雌型２２を１５０℃とした。
絞り成形は、型のクリアランス２４をフランジ部３５０μｍ、側面部３００μｍとし、型締め力１４５０ＭＰａで行った。
次いで、超音波処理を図９及び図１１に従い、シリンダー圧２００ｋＰａ、溶着時間０．３ｓで処理し、蓋材１７を評価した。
超音波処理は、フランジのシワ部のみにホーン３１の凸部３１ａを当てて行った。
次に、蓋材１７をシール時間３ｓ、シール温度１５０℃、シール圧力０．３ＭＰａでシールし、ピンホールチェック液にて密閉を評価した。
その結果、フランジの密閉状態が良好であり、完全に液体の漏れを防ぐ絞り成形紙容器を作成できた。この絞り成形紙容器は、側面部の紙シワがほとんど平滑にされ、剛度があり、綺麗な仕上がりとなっていた。
〈実施例２〉
実施例２は、実施例１の絞り成形紙容器にプレス加工を施したものである。
すなわち、実施例１の絞り成形紙容器本体に、図２０に示すように容器１個につき約９７０ＭＰａのプレスをかけた。プレス板４１の温度は約８０℃である。プレス成形後は、フランジ部１６の厚みｔ３を紙基材厚みｔ２の３２０％から１２０％まで潰すことが可能となった。
次に、実施例１の蓋材１７をシール時間１ｓ、シール温度１５０℃、シール圧力０．２９ＭＰａでシールし、ピンホールチェック液にて密閉を評価した。
その結果、実施例１と同様に良好な絞り成形紙容器を作成できた。これに加え、実施例２の絞り成形紙容器は、フランジプレスされているため、１秒という短いシール時間で密閉構造を得ることができた。
〈比較例１〉
比較例１は、実施例１の凸部３１ａをもつホーン３１に代えて、大きく平滑なホーンを用いたものである。
すなわち、比較例１は、超音波処理時にフランジ部６全体にホーンを当てる以外は、実施例１と同じ材料、同じ条件で絞り成形紙容器５を作製し、蓋材７をシールしたものである。
次に、ピンホールチェック液で比較例１の密閉を評価した。
その結果、フランジ部６の隙間８からピンホールチェック液のシール抜けが見られ、密閉性を得られなかった。
また、側面部に紙シワが若干残り、フランジ部６に焦げが残った。
〈実施例３〉
実施例３は、実施例１に熱水処理を施したものである。
すなわち、実施例３は、実施例１の絞り成形紙容器１５を、さらに水を充填して定差圧熱水殺菌処理機（スプレー式）で１００℃、２０分処理したものである。
その結果、フランジ部１６が樹脂で溶着され、形状は保持されていたものの、紙の層間剥離が若干認められ、剛性が落ちていた。
〈実施例４〉
実施例４は、実施例１のブランク１１において、ＥＶＯＨ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）を含む多層フィルムを用いたものである。
具体的には、実施例４のブランク１１は、実施例１の紙基材１２、実施例１のポリエチレン、４５μｍ厚の多層フィルムから構成されている。
ここで、多層フィルムは、ＬＤＰＥ／ＥＶＯＨ／ＰＰの積層フィルムである。
なお、実施例４は、このブランク１１以外は実施例１と同一条件で作製した。
その結果、実施例４は、実施例１の効果に加え、密閉性を向上できた。具体的には、実施例４は、０．０５ｃｃ／パッケージ・１日、というレベルの酸素バリア性を得ることができた。
また、実施例４は、実施例３の熱水処理を施した所、実施例３と同様の結果となった。
〈実施例５〉
実施例５は、実施例１のブランク１１において、キシレンジイソシアネート樹脂の含浸紙と、ＥＶＯＨを含む多層フィルムとを用いたものである。
具体的には、実施例５のブランク１１は、密度３５０ｇ／ｍ２の紙基材１２、４５μｍ厚の多層フィルム１３から構成されている。
ここで、紙基材１２は、カップ原紙にキシレンジイソシアネート樹脂を紙基材比５％ドライ含浸した樹脂含浸紙である。
多層フィルム１３は、ＥＶＯＨ／ＰＰの積層フィルムである。
なお、実施例５は、このブランク１１以外は実施例１と同一条件で作製した。
その結果、実施例５は、実施例１の効果に加え、実施例４と同一の酸素バリア性をも得ることができた。
また、実施例５は、実施例３の熱水処理を施した所、フランジ部が樹脂で溶着され、形状が保持されていた。また、実施例５は、含浸されているキシレンジイソシアネート樹脂の効果により、紙の層間剥離も認められず、容器の剛性も大きく、レトルト処理に耐えうることを確認できた。
〈比較例２〉
比較例２は、比較例１のブランクにおいて、紙基材をノーコートカップ原紙に代えたものである。
すなわち、比較例２のブランク１は、密度３５０ｇ／ｍ２のノーコートカップ原紙からなる紙基材２と、比較例１のポリエチレン及び多層フィルムとから構成されている。
なお、比較例２は、このブランク１以外は比較例１と同一条件で作製した。
その結果、比較例２は、ピンホールチェックをした所、気体が漏れてしまった。また、比較例２は、側面部の紙シワが若干残り、フランジ部６の折り畳み成形にずれがあった。さらに、比較例２の剛度は、徐々に紙の反発力で弱くなり、実施例１〜５の樹脂混抄紙には至らなかった。
また、比較例２は、実施例３の熱水処理を施した所、フランジ部６が未溶着の部分で完全に開き、形状が全く保持されず変形が大きかった。比較例２は、紙の層間剥離も認められ、剛性がほとんど無かった。
〈比較例３〉
比較例３は、比較例２のブランク１において、ＥＶＯＨ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）を含む多層フィルムを用いたものである。
具体的には、比較例３のブランク１は、比較例２の紙基材（ノーコートカップ原紙）、比較例１のポリエチレン、４５μｍ厚の多層フィルムから構成されている。
ここで、多層フィルムは、ＬＤＰＥ／ＥＶＯＨ／ＰＰの積層フィルムである。
なお、比較例３は、このブランク１以外は比較例１と同一条件で作製した。
その結果、比較例３は、比較例２と同様のものであった。すなわち、比較例３は、ガスバリア性を有するＥＶＯＨ層を含むものの、比較例２と同様のピンホールがあるため、ＥＶＯＨ層のガスバリア性が無意味になっていた。
以上の結果を表１にまとめた。
2003101839.tif 000003
ここで、表１の比較項目について考察する。
始めに、成形後の容器の剛性に関して述べる。樹脂混抄紙を用いた容器（実施例１−５）は、カップ原紙を用いた容器（比較例１−３）と比較し、剛性が大きく向上する。さらに、樹脂樹脂混抄紙の樹脂をイソシアネート系の樹脂にした容器（実施例５）は、ポリエチレン系の樹脂（実施例１−４）よりも若干剛性の向上が見られる。
次に、成形性に関して述べる。樹脂混抄紙を用いた容器（実施例１−５）は、カップ原紙を用いた容器（比較例１−３）と比較し、成形性がよく、ピンホールチェック液の密封性が大幅に向上する。さらに、実施例１−５の中でも気体バリア性を持つ樹脂を用いた容器（実施例４，５）は、気密性が得られる。カップ原紙を用いた容器（比較例１−３）は、成形性が悪く、密封性が得られなかった。
最後に、耐レトルト性に関して述べる。イソシアネート系樹脂を用いた容器（実施例５）は、イソシアネート系樹脂の含浸の効果により、レトルト後も剛性を保っていた。これは、通常のカップ原紙（比較例１−３）よりも格段に効果が大きく、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂（実施例１−４）よりもかなり効果が大きい。さらに、イソシアネート系樹脂を用いた容器（実施例５）は、フランジ部分を完全に溶着させることにより、レトルト処理後にもフランジ部の開きがなく、形状保持されていた。
産業上の利用可能性
本発明によれば、溶着のエネルギーを容易に制御可能とし、しわ部分の間の焦げを防止しつつ、しわ部分を充分に溶着し得る絞り成形紙容器及びその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施形態に係る絞り成形紙容器となるブランクを示す平面図である。
図２は図１の２−２線矢視断面図である。
図３及び図４は同実施形態における絞り成形紙容器の外観図である。
図５は図３の５−５線矢視断面図である。
図６及び図７は図３の平面図である。
図８は同実施形態におけるプレス成形機を示す模式図である。
図９は同実施形態における超音波溶着の例を示す模式図である。
図１０は図９の一部を拡大して示す拡大図である。
図１１は図１０の変形例を示す拡大図である。
図１２は図５の変形例を示す断面図である。
図１３は図１０の変形例を示す拡大図である。
図１４は図５の変形例を示す断面図である。
図１５及び図１６は本発明の第４の実施形態に係るブランクを示す断面図である。
図１７乃至図１９は本発明の第６の実施形態に係るフランジ部のコーナーを示す断面図である。
図２０は同実施形態におけるプレス工程を説明するための断面図である。
図２１は本発明の第７の実施形態に係る真空成形を説明するための断面図である。
図２２は従来の実施形態に係る絞り成形紙容器となるブランクを示す平面図である。
図２３は図２２の２３−２３線矢視断面図である。
図２４及び図２５は従来の絞り成形紙容器の外観図である。
図２６は図２４の２６−２６線矢視断面図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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