(57)【要約】【課題】環境負荷が低減され環境にやさしく、生産性や密封性が良好な紙カップを提供する。【解決手段】筒状の胴部材と、筒状の胴部材の一方の開口部を密封する底部材とからなる紙カップであって、胴部材と底部材を形成する胴部材用ブランクと底部材用ブランクは、紙層３１とこの紙層の内面に設けられた内側熱可塑性樹脂層３２とが積層された積層材料３０からなり、内側熱可塑性樹脂層が、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂からなる。あるいはまた、紙層の外面にも外側熱可塑性樹脂層３３が設けられた積層材料３０´からなり、外側熱可塑性樹脂層が植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂からなる。【選択図】図２
2015214365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴部材と、筒状の前記胴部材の一方の開口部を密封する底部材とからなる紙カップであって、
前記胴部材と前記底部材を形成する胴部材用ブランクと底部材用ブランクは、紙層とこの紙層の内面に設けられた内側熱可塑性樹脂層との積層材料からなり、前記内側熱可塑性樹脂層が、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂からなることを特徴とする紙カップ。
【請求項２】
前記積層材料が前記紙層の外面にも外側熱可塑性樹脂層が設けられ、前記外側熱可塑性樹脂層が植物由来の低密度バイオマスポリエチレン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。
【請求項３】
植物由来の前記低密度バイオマスポリエチレン樹脂の密度が、０．９１０×１０３ｋｇ／ｍ３以上、０．９３０×１０３ｋｇ／ｍ３以下、且つ、メルトフローレート（１９０℃／２．１６ｋｇ）が、２ｇ／１０ｍｉｎ以上、１０ｇ／１０ｍｉｎ以下であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙カップに関するものである。特に、環境負荷が低減された紙カップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止ならびに枯渇資源である石油使用量低減の意識の高まりにより、従来の石油由来プラスチック材料からカーボンニュ―トラルな植物由来プラスチック材料への置き換えが検討されている。製品中の植物由来プラスチックの重量比率が２５%以上の基準を満たしている場合、日本バイオプラスチック協会よりバイオマスプラマークの使用が許可される。
【０００３】
植物由来ポリエチレン樹脂は、バイオマスポリエチレン樹脂とも呼ばれ、２０１１年にＢｒａｓｋｅｍ社によって直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）と高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のグレードが製造・販売開始されている。
【０００４】
該植物由来ＬＬＤＰＥは、Ｃ４−ＬＬＤＰＥもしくはＣ６−ＬＬＤＰＥと表記される炭素数４もしくは６のα−オレフィンを側鎖に有するものである。該植物由来ＬＬＤＰＥや植物由来ＨＤＰＥなどのポリエチレンを用いて、従来の石油由来ポリエチレンからの置き換えが検討されている（特許文献１〜４参照）。
【０００５】
一方、ジュース、炭酸飲料などのコールド飲料や、コーヒー、ココアなどのホット飲料のカップとして店頭での販売や、カップベンダーでの販売に紙カップが広く用いられている。
【０００６】
この紙カップは、底部材の周縁部を下方に折り曲げ、周縁折り曲げ部を設け、筒状の胴部材の下端内側に挿入し、胴部材を底部材の周縁折り曲げ部に重なるように折り曲げて取り付け、胴部材の上端は外側にカールさせ、トップカール部を設けた紙カップがある。
【０００７】
また、アイスクリームやヨーグルトなどの容器として用いられているものでは、紙カップの開口部を蓋材などで密封した紙カップ容器も包装容器としても多く使用されている。このような紙カップ容器としては、トップカール部にフィルム状の蓋材をシールした紙カップ容器がある。また、天部材をその周縁部を上方に折り曲げ、胴部材の上端内側に挿入し、底部材と同様に取り付け、天部材に開口部を設けて蓋材（タブ材）で密封した紙カップ容器などもある。
【０００８】
このような紙カップにおいても環境負荷低減のために、生分解性プラスチックとして知られ、植物由来のプラスチック材料であるポリ乳酸を、紙カップの熱可塑性樹脂層として用いた紙カップがある（特許文献５）。
【０００９】
公知文献を以下に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１６７１７２号公報
【特許文献２】特開２０１３−９１２５９号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３６６８９号公報
【特許文献４】特開２０１３−１５１６２３号公報
【特許文献５】特開２００５−９６８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のポリ乳酸を熱可塑性樹脂層として用いた紙カップの場合、ポリ乳酸は押し出し製膜適性が乏しく、また、カップ成形時のヒートシール性が悪く、生産性や密封性に問題があった。
【００１２】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、環境負荷が低減され環境にやさしく、生産性や密封性が良好な紙カップを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は係る課題に鑑みなされたものであり、請求項１の発明は、筒状の胴部材と、筒状の前記胴部材の一方の開口部を密封する底部材とからなる紙カップであって、
前記胴部材と前記底部材を形成する胴部材用ブランクと底部材用ブランクは、紙層とこの紙層の内面に設けられた内側熱可塑性樹脂層との積層材料からなり、前記内側熱可塑性樹脂層が、植物由来の低密度バイオマス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。
【００１４】
本発明の請求項２の発明は、前記積層材料が前記紙層の外面にも外側熱可塑性樹脂層が設けられ、前記外側熱可塑性樹脂層が植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の紙カップである。
【００１５】
本発明の請求項３の発明は、植物由来の前記低密度バイオマスポリエチレン樹脂の密度が、０．９１０×１０３ｋｇ／ｍ３以上、０．９３０×１０３ｋｇ／ｍ３以下、且つ、メルトフローレート（１９０℃／２．１６ｋｇ）が、２ｇ／１０ｍｉｎ以上、１０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の紙カップである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の紙カップは、紙と低密度バイオマスポリエチレン樹脂からできているので、環境負荷が低減され環境にやさしい。且つ、押し出し製膜適性やヒートシール性がよいので、生産性や密封性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の紙カップの一例を模式的に縦断面で示した説明図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）本発明の紙カップの一例に用いるブランクの積層材料を模式的に断面で示した説明図である。
【図３】本発明の紙カップの一例の製造方法を説明する概略図である。
【図４】本発明の紙カップの一例を紙カップ容器として用いた説明図である。（Ａ）紙カップ容器に用いる蓋材を模式的に断面で示した説明図である。（Ｂ）蓋材で紙カップの開口部を密封した状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態につき説明する。
図１は、本発明の紙カップの一例を模式的に縦断面で示した説明図、図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明の紙カップの一例に用いるブランクの積層材料を模式的に断面で示した説明図である。
【００１９】
本例の紙カップ１００は、図１の断面図に示すように、円筒状の胴部材１と、該円筒状の胴部材１の一方の開口部を密封する底部材２とからなっている。胴部材１は、胴部材用
ブランクの両端部どうしが重ね合わせられてシールされた胴部材貼り合わせ部３が設けられて円筒状となっている。そして、胴部材１の下端部は内側に折り返されていて、折り返し部４が設けられている。
【００２０】
底部材２は、周縁部が下方に折り曲げられ、周縁折り曲げ部５が設けられていて、この周縁折り曲げ部５が、胴部材１の下端部分と折り返し部４の間に挟みこまれ密着し、密封されている。また、胴部材１の上端は外側に丸められ、トップカール部６が形成されている。
【００２１】
前記胴部材１と底部材２を形成する胴部材用ブランク１１と底部材用ブランク２１は、図２（Ａ）のように、紙層３１と、この紙層３１の内面に積層された内側熱可塑性樹脂層３２との積層材料３０からなっている。紙層３１は、カップ原紙などの板紙を用いることが出来る。用いる板紙の坪量は、１５０ｇ／ｍ２〜４００ｇ／ｍ２のものが好ましく用いられる。
【００２２】
そして、内側熱可塑性樹脂層３２は、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂からなっている。植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂は、植物を発酵させて得られたアルコールを原料として合成されたエチレンを、重合して製造されたもので、植物由来の炭素のみを含有している。
【００２３】
内側熱可塑性樹脂層３２の厚さは、１０μｍ〜４０μｍが好ましく用いられる。内側熱可塑性樹脂層３２に用いる低密度バイオポリエチレン樹脂は、密度が０．９１０×１０３ｋｇ／ｍ３以上、０．９３０×１０３ｋｇ／ｍ３以下であることが好ましい。本発明において、密度はＪＩＳ−Ｋ７１１２に準拠して測定される値である。
【００２４】
また、メルトフローレート（１９０℃／２．１６ｋｇ）は、２ｇ／１０ｍｉｎ以上、１０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましい。メルトフローレート（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ−Ｋ７２１０に準拠して測定される値である。
【００２５】
密度やメルトフローレートがこの範囲であると、紙層３１に積層するときの製膜加工性や、胴部材貼り合わせ部３のヒートシールで、確実に密封することができる。
【００２６】
また、図２（Ｂ）のように、紙層３１の外面にも外側熱可塑性樹脂層３３を設けた積層材料３０´を、胴部材用ブランク１１と底部材用ブランク２１に用いることもできる。この外側熱可塑性樹脂層３３にも、内側熱可塑性樹脂層３２と同様な植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂が用いられる。厚さも同様である。
【００２７】
紙層３１への内側熱可塑性樹脂層３２や外側熱可塑性樹脂層３３の植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂の積層は、押し出しラミネーションで行うことができる。紙層３１の表面にコロナ処理や火炎処理を行って、その処理面に直接、溶融した低密度バイオマスポリエチレン樹脂をＴ型ダイスより押し出して積層することができる。
【００２８】
さらにまた、紙層３１と内側熱可塑性樹脂層３２の間に、バリア層を設けることもできる。バリア層としては、ポリ乳酸の２軸延伸フィルムや植物由来のポリエチレンテレフタレートフィルムなどに酸化珪素や酸化アルミニウムなどの無機物を蒸着したガスバリア性のある蒸着フィルムを使用することができる。植物由来のポリ乳酸やポリエチレンテレフタレートのフィルムを用いることで、環境への影響を低減して、バリア性を付与させることができる。
【００２９】
本例の紙カップ１００は以下のようにしてカップ成形機で成形する。
図３は、本発明の紙カップの一例の製造方法を説明する概略図である。
【００３０】
胴部材用積層材料と底部材用積層材料は、カップ成形機用にスリットされ、カップ成形機に掛けられる。カップ成形機上で、胴部材用積層材料は扇状に打ち抜かれ、胴部材用ブランク１１になる。この胴部材用ブランク１１を筒状に巻いて、重なり部をシールして胴部貼り合わせ部３を設け、胴部材１を成形する。
【００３１】
同様に、底部材用積層材料は円形に打ち抜かれ、底部材用ブランク２１になる。この円形の底部材用ブランク２１の周縁部を下方に折り曲げて周縁折り曲げ部５を設け、底部材２を成形する。
【００３２】
この底部材２を周縁折り曲げ部５が外向きになるように、胴部材１の下端に挿入し、胴部材１の下端部分を内側に折返し、周縁折り曲げ部５に重ね合わせ、全体を融着させて、脚部を形成させる。次に、胴部材１の上端を外側にカールさせてトップカール部６を設け、本例の紙カップ１００を成形する。
【００３３】
このように成形された紙カップ１００は、内面に設けられた内側熱可塑性樹脂層３２が、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂からなっているので、環境負荷が低減され環境にやさしく。また、成形に当たっても、ポリエチレン樹脂であるので、生産性や密封性が良好である。
【００３４】
また、用いた植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂の密度が、０．９１０×１０３ｋｇ／ｍ３以上、０．９３０×１０３ｋｇ／ｍ３以下、且つ、メルトフローレート（１９０℃／２．１６ｋｇ）が、２ｇ／１０ｍｉｎ以上、１０ｇ／１０ｍｉｎ以下である。
【００３５】
そのため、紙層３１に押し出しラミネーションで、内側熱可塑性樹脂層３２や外側熱可塑性樹脂層３３を積層するときの製膜性が良好で、また、シールするとき、溶融樹脂の流動も適切で、紙カップ１００の脚部のシールでも、ブランクの厚さで生じる隙間を溶融樹脂が埋めることができ、完全に密封することができる。
【００３６】
図４は、本発明の紙カップの一例を紙カップ容器として用いた説明図で、（Ａ）は、紙カップ容器に用いる蓋材を模式的に断面で示した説明図、（Ｂ）は、蓋材で紙カップの開口部を密封した状態を示した説明図である。
【００３７】
紙カップ１００は、その開口部を蓋材などで密封して紙カップ容器として用いることができる。例えば、図４（Ａ）のような蓋材２００を用いて、密封して図４（Ｂ）のように、紙カップ容器とすることができる。
【００３８】
蓋材２００も紙層４１と内面に設けられた内側熱可塑性樹脂層４２からなる積層材料からなっていて、内側熱可塑性樹脂層４２には紙カップ１００に用いたような植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂を用いることができる。
【００３９】
このようにすることによって、紙カップ容器全体としても、環境負荷が低減されていて、環境にやさしいものとすることができる。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明の具体的実施例について説明する。
【００４１】
紙層１として、坪量２６０ｇ／ｍ２のカップ原紙を用意した。このカップ原紙の表面にコロナ処理を行い、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂（メルトフローレート
３．８ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃／２．１６ｋｇ）、密度０．９２２ｋｇ／ｍ３、ブラスケム社製）を押し出しラミネーションによって積層し、厚さ２０μｍの外側熱可塑性樹脂層３３を設けた。
【００４２】
続いて、カップ原紙の裏面にコロナ処理を行い、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂（メルトフローレート３．８ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃／２．１６ｋｇ）、密度０．９２２ｋｇ／ｍ３、ブラスケム社製）を押し出しラミネーションによって積層し、厚さ３０μｍの内側熱可塑性樹脂層３２を設け、胴部材用積層材料と底部材用積層材料を作成した。
【００４３】
この胴部材用積層材料と底部材用積層材料をカップ成形機用にスリットして、カップ成形機に掛けて、前述した製造方法に基づいて、紙カップ１００を成形した。
【００４４】
蓋材２００の紙層４１として、模造紙（坪量５２．３ｇ／ｍ２）を用意し、その裏面にコロナ処理を行い、共押し出しラミネーションによって、紙層４１側が、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂（メルトフローレート８．１ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃／２．１６ｋｇ）、密度０．９１８ｋｇ／ｍ３、ブラスケム社製）２０μｍと、シール面側が、植物由来の低密度バイオマスポリエチレン樹脂（メルトフローレート３０ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃／２．１６ｋｇ）、密度０．９１５ｋｇ／ｍ３、ブラスケム社製）１５μｍの多層の樹脂膜を積層し、厚さ３５μｍの内側熱可塑性樹脂層４２を設け、紙カップ１００の開口部のトップシール部の形状に合わせて打ち抜き、円形の蓋材２００を作成した、
この作成した紙カップ１００の開口部のトップシール部に蓋材２００を、カップシーラーを用いて、シール温度１３０℃、シール圧力０．１５ＭＰａ、シール時間１秒の条件でシールし、紙カップ容器を作成した。
【００４５】
この紙カップ容器の胴部材貼り合わせ部３の上端のトップシール部にできた段差部を、リークチェック液で確認したところ、漏れはなく、密封されていた。
【００４６】
また、胴部材用積層材料と底部材用積層材料に用いた積層材料、および、蓋材２００のバイオマス度を測定したところ、いずれも９５％以上であった。
【００４７】
バイオマス度は、下記の式に基づいて求めた。
バイオマス度（％）＝（バイオマス由来の炭素質量／全炭素質量）×１００
この測定は、放射性炭素年代測定法を応用して、加速器質量分析法（ＡＭＳ法）により、行うことができる。すなわち、全炭素元素中の放射性同位元素１４Ｃの比率を測定して、換算して求めることができる。
【００４８】
このように、紙カップ１００や、蓋材２００は、植物由来の紙や低密度バイオマスポリエチレン樹脂を用いているので、バイオマス度が９５％以上であるので、環境負荷が低減され環境にやさしいものであった。
【符号の説明】
【００４９】
１００・・・紙カップ
１・・・胴部材
２・・・底部材
３・・・胴部材貼り合わせ部
４・・・折り返し部
５・・・周縁折り曲げ部
６・・・トップカール部
１１・・・胴部材用ブランク
２１・・・底部材用ブランク
３０、３０´・・・積層材料
３１・・・紙層
３２・・・内側熱可塑性樹脂層
３３・・・外側熱可塑性樹脂層
２００・・・蓋材
４１・・・紙層
４２・・・内側熱可塑性樹脂層
【図１】
2015214365.tif 000003
【図２】
2015214365.tif 000004
【図３】
2015214365.tif 000005
【図４】
2015214365.tif 000006