(57)【要約】【課題】液体含有の内容物を充填し、その開口部をシール性を有する蓋材で密封後も内容物の液体が漏れない紙容器の成型方法及びその方法で成型した成型紙容器を提供することにある。【解決手段】発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル１０〜４０重量％を層内に含有する熱発泡性紙層を有する板紙からなる基材層少なくともの一方の面に熱可塑性樹脂層を積層した成型用積層材料若しくは汎用の板紙からなる基材層の一方の面に高分子樹脂１０〜９０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル９０〜１０重量％を混合した樹脂混合物からなる熱発泡性樹脂層、熱可塑性樹脂層を順次積層した成型用積層材料を、一対の雄雌金型を用いて熱可塑性樹脂層を紙容器内面にして加熱発泡成形し、さらに圧縮成型する成型方法及びその方法で成型した成型紙容器を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ９０〜６０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル１０〜４０重量％を内添した熱発泡性紙層を有する板紙からなる基材層の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂層を積層した成型用積層材料若しくは汎用の板紙からなる基材層の一方の面に高分子樹脂１０〜９０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル９０〜１０重量％を混合した樹脂混合物からなる熱発泡性樹脂層、熱可塑性樹脂層を順次積層した成型用積層材料を、金型本体部間のクリアランスの長さｄ１がｄ１≦成型用積層材料初期厚み×自然発泡倍率（直径）であるのに対し、金型フランジ部間のクリアランスの長さｄ２　がｄ２　≦ｄ１　×０．７５である一対の金型形状をしてなり、使用した熱発泡性カプセルの発泡開始温度及び熱可塑性樹脂層の樹脂のガラス転移点温度のいずれか高い方の温度以上に加熱した一対の雄雌金型で挟み、雄金型を押し下げて加熱発泡成型し、さらに、雄金型を金型フランジ部間のクリアランスの長さがｄ２　になる位置迄押し下げて圧縮成型することを特徴とする紙容器成型方法。
【請求項２】
請求項１記載の紙容器成型方法により、熱可塑性樹脂層を紙容器内面にして成型されていることを特徴とする成型紙容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の液体含有内容物を充填し、開口部をシール性を有する蓋材で密封する紙容器の成型方法及びその方法で成型した成型紙容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成型紙容器は絞り成型法で成型される場合が多い。しかし、成型時に深く絞り成型すると、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように成型紙容器（４０）のフランジ部（４２）に空間（５１、５２）を有する皺（５０）が発生し、この成型紙容器（４０）に液体を含有する各種内容物を充填し、その開口部をシール性を有する蓋材で密封しても、皺（５０）の中の空間（５１）を通って内容物が毛細管現象により外に漏れ出る等の事故が発生する。前記内容物の漏れを防ぐ為にフランジ部に生じた皺の上から超音波発振器のホーンでプレスしながら超音波を発振し、皺の内部の空間を埋める等の方法が検討されているが、この方法は超音波を長時間発振させる必要があり、成型紙容器に使用した基材層の板紙を焦がしてしまう等の欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、液体含有の内容物を充填し、その開口部をシール性を有する蓋材で密封後も内容物の液体が漏れない紙容器の成型方法及びその方法で成型した成型紙容器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、パルプ９０〜６０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル１０〜４０重量％を内添した熱発泡性紙層を有する板紙からなる基材層の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂層を積層した成型用積層材料若しくは汎用の板紙からなる基材層の一方の面に高分子樹脂１０〜９０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル９０〜１０重量％を混合した樹脂混合物からなる熱発泡性樹脂層、熱可塑性樹脂層を順次積層した成型用積層材料を、金型本体部間のクリアランスの長さｄ１がｄ１≦成型用積層材料初期厚み×自然発泡倍率（直径）であるのに対し、金型フランジ部間のクリアランスの長さｄ２　がｄ２　≦ｄ１×０．７５である一対の金型形状をしてなり、使用した熱発泡性カプセルの発泡開始温度及び熱可塑性樹脂層の樹脂のガラス転移点温度のいずれか高い方の温度以上に加熱した一対の雄雌金型で挟み、雄金型を押し下げて加熱発泡成型し、さらに、雄金型を金型フランジ部間のクリアランスの長さがｄ２　になる位置迄押し下げて圧縮成型することを特徴とする紙容器成型方法である。
【０００５】
本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１記載の紙容器成型方法により、熱可塑性樹脂層を紙容器内面にして成型されていることを特徴とする成型紙容器である。
【０００６】
【作用】
本発明によれば、パルプ９０〜６０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル１０〜４０重量％を内添した熱発泡性紙層を有する板紙からなる基材層の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂層を積層した成型用積層材料若しくは汎用の板紙からなる基材層の一方の面に高分子樹脂１０〜９０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル９０〜１０重量％を混合した樹脂混合物からなる熱発泡性樹脂層、熱可塑性樹脂層を順次積層した成型用積層材料を、金型本体部間のクリアランスの長さｄ１がｄ１≦成型用積層材料初期厚み×自然発泡倍率（直径）であるのに対し、金型フランジ部間のクリアランスの長さｄ２がｄ２≦ｄ１　×０．７５である一対の金型形状を有しており、使用した熱発泡性カプセルの発泡開始温度及び熱可塑性樹脂層の樹脂のガラス転移点温度のいずれか高い方の温度以上に加熱した一対の雄雌金型を用いて熱可塑性樹脂層が紙容器内面になるようにして挟み、雄金型を押し下げて加熱発泡成型し、さらに、雄金型を金型フランジ部間のクリアランスの長さがｄ２の位置になる迄押し下げて圧縮成型する方法で成型しているので、成型時に紙容器の本体部は熱発泡性カプセルが発泡し、生成した発泡気泡がそのまま残り、紙容器のフランジ部は生成した発泡気泡が消滅し、皺の中及び皺間の空間が埋まり、熱可塑性樹脂層の樹脂が熱により溶融し、樹脂同士が密着する。従って、成型された成型紙容器に液体を含有する各種内容物を充填し、その開口部をシール性を有する蓋材で密封シールしても、内容物の液体が漏れることがない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の紙容器成型方法及び成型紙容器を、実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。
【０００８】
図１（ａ）は本発明の紙容器成型方法で使用する金型の一例を示す形状説明図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は前記金型を使用した本発明の紙容器成型方法の一例を示す説明図である。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、金型（２０）は一対の雄雌金型（２０ａ、２０ｂ）からなっており、金型本体部（２１ａ、２１ｂ）間のクリアランスの長さｄ１　がｄ１　≦成型用積層材料初期厚み×自然発泡倍率（直径）であるのに対し、金型フランジ部（２２ａ、２２ｂ）間のクリアランスの長さｄ２はｄ２≦ｄ１×０．７５になるように設計されている。図１（ｂ）は使用した成型用積層材料の熱発泡性カプセル（２）の発泡開始温度及び熱可塑性樹脂層（３）の樹脂のガラス転移点温度のいずれか高い方の温度以上に加熱した一対の雄雌金型（２０ａ、２０ｂ）の間に成型用積層材料の熱可塑性樹脂層（３）を雄金型（２０ａ）側にして挿入した状態で、上から応力（２３）を加えて雄金型（２０ａ）を雌金型（２０ｂ）方向に押し下げ、絞り成型すると同時に加熱する。図１（ｃ）は加熱発泡成型した状態で、加熱された成型用積層材料中の熱発泡性カプセルが発泡し、発泡気泡（５）を多く生成している。図１（ｄ）はさらに雄金型（２０ａ）を金型フランジ部（２２ａ、２２ｂ）間のクリアランスの長さがｄ２　になる位置迄押し下げて圧縮成型した状態で、金型フランジ部間に発生した発泡気泡（５）は消滅し、皺の中の空間及び皺間の空間がなくなり、さらに、内側の熱可塑性樹脂層の樹脂が金型で熱せられ、溶融してお互いに密着する。なお、成型時の雄雌金型（２０ａ、２０ｂ）の温度は使用した熱発泡性カプセル（２）の発泡開始温度及び熱可塑性樹脂層（３）に使用した樹脂の分子が運動し始めるガラス転移点温度のいずれか高い方の温度以上に設定することにより、良好な発泡性、成型性、樹脂の融着性が得られる。
【００１０】
図２（ａ）は本発明の成型紙容器に使用する成型用積層材料の一例を示す側断面図であり、パルプ９０〜６０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル１０〜４０重量％を内添した熱発泡性紙層を有する板紙からなる基材層（１）の片面に熱可塑性樹脂層（３）を積層した構成からなっており、基材層（１）中に熱発泡性カプセル（２）を有しており、（ｂ）は成型用積層材料の他の例を示す側断面図であり、汎用の板紙からなる基材層（１）の片面に熱発泡性カプセル（２）を含有する熱発泡性樹脂層（４）、熱可塑性樹脂層（３）を順次積層した構成からなっている。
【００１１】
なお、前記基材層（１）と熱可塑性樹脂層（３）、又は熱発泡性樹脂層（４）と熱可塑性樹脂層（３）の間に厚さ６〜１００μｍのプラスチックフィルム表面に厚さ１０〜３００ｎｍの酸化アルミニウム、酸化珪素等の無機化合物薄膜を蒸着した蒸着フィルム等からなるガスバリア層を積層しても良い。前記ガスバリア層を積層することにより、成型紙容器に優れた品質保存性を付与できる。
【００１２】
前記熱発泡性カプセル（２）は、アクリル樹脂等の高分子樹脂からなるカプセル内にブタン等の発泡剤を包含する発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍のものからなる。発泡開始温度が７０℃未満であるとパルプに内添して抄紙する時あるいは高分子樹脂とブレンドしてコーティングし、乾燥する時に発泡してしまうので良くない。２００℃を超えると成型加工時に雄雌金型の温度を高くする必要があるので良くない。また、自然発泡倍率（直径）２倍未満であると成型加工時の発泡が不十分になる。自然発泡倍率（直径）が５０倍を超えると成型紙容器の腰等が弱くなり良くない。前記自然発泡倍率（直径）とは、熱発泡性カプセルが無荷重の時に発泡したカプセルの直径の倍率である。
【００１３】
前記熱可塑性樹脂層（３）に使用する樹脂は、成型性を有する樹脂であれば特に限定されないが、例えば、ナイロン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の樹脂が好ましい。厚さは、５μｍ〜１００μｍの範囲のものを使用する。
【００１４】
前記熱可塑性樹脂層（３）の積層方法は、接着性樹脂あるいはポリウレタン系接着剤を介して公知の溶融押出ラミネート法等で積層する。
【００１５】
前記熱発泡性樹脂層（４）は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体樹脂等の高分子樹脂をバインダーとして使用し、高分子樹脂１０〜９０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル９０〜１０重量％の混合比率で混合した樹脂混合物を溶媒に分散させた総固形分１０〜５０重量％のコート液を公知のグラビアコート法、ロールコート法、リバースコート法等で２〜７０ｇ／ｍ２（乾燥状態）塗布して形成する。
【００１６】
図３（ａ）は本発明の成型紙容器の一例を示す斜視図であり、成型紙容器（３０）は紙容器本体部（３１）と紙容器フランジ部（３２）からなっており、（ｂ）は前記紙容器フランジ部（３２）の皺（５０）の状態を説明する一部断面拡大図であり、生成した皺の中及び皺間には空間が全くなく、熱可塑性樹脂層（３）の樹脂同士が融着している。
【００１７】
【実施例】
本発明の成型紙容器を具体的な実施例を挙げて説明する。
【００１８】
〈実施例１〉
基材層（１）として、パルプ７０重量％に対しアクリル樹脂カプセル内にイソブタンを内包した発泡開始温度１００℃、自然発泡倍率（直径）５倍の熱発泡性カプセル３０重量％を混合し、抄紙した熱発泡性紙層（坪量３００ｇ／ｍ２　）の単層構成の板紙を使用し、前記板紙の一方の面に厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレン樹脂を積層した成型用積層材料を作成した。この成型用積層材料を図１（ａ）に示した形状で、金型本体部間のクリアランスの長さが１．５ｍｍ、金型フランジ部間のクリアランスの長さが０．８ｍｍの雄雌金型（２０ａ、２０ｂ）の間に無延伸ポリプロピレン樹脂面を雄金型（２０ａ）側にして挿入し、１５０℃に加熱した雄雌金型（２０ａ、２０ｂ）の雄金型（２０ａ）を押し下げて絞ると同時に１０秒間加熱して発泡成型し、さらに、雄金型（２０ａ）を金型フランジ部（２２ａ、２２ｂ）間の長さが０．８ｍｍになる位置迄押し下げて圧縮成型し、開口部外径１００ｍｍ×底部径７０ｍｍ×深さ４０ｍｍの本発明の成型紙容器を得た。
【００１９】
〈実施例２〉
実施例１において、基材層（１）としてパルプ５０重量％に対し、アクリル樹脂カプセル内にイソブタンを内包した発泡開始温度１００℃、自然発泡倍率（直径）５倍の熱発泡性カプセル５０重量％を混合し、抄紙した熱発泡性紙層（坪量１００ｇ／ｍ２　）の両面に汎用の紙層（坪量１００ｇ／ｍ２　）を積層した三層構成の板紙を使用し、前記板紙の一方の面にエチレン・メタクリル酸共重合体樹脂層（厚さ２０μｍ）、ポリエステルフィルム（厚さ１２μｍ）に酸化珪素薄膜（膜厚５０ｎｍ）を蒸着した蒸着フィルム層、無延伸ポリプロピレン樹脂層（厚さ６０μｍ）を積層した成型用積層材料を用いた以外は、同様にして本発明の成型紙容器を得た。
【００２０】
〈実施例３〉
実施例１において、基材層（１）としてパルプ５０重量％に対し、アクリル樹脂カプセル内にイソブタンを内包した発泡開始温度１００℃、自然発泡倍率（直径）５倍の熱発泡性カプセル５０重量％を混合し、抄紙した熱発泡性紙層（坪量１００ｇ／ｍ２　）の両面に汎用の紙層（坪量１００ｇ／ｍ２　）を積層した三層構成の板紙を使用し、前記板紙の一方の面に厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレン樹脂を積層した成型用積層材料を用いた以外は、同様にして本発明の成型紙容器を得た。
【００２１】
〈実施例４〉
実施例１において、基材層（１）として汎用の紙層（坪量３００ｇ／ｍ２　）からなる板紙を使用し、その板紙の一方の面に熱発泡性樹脂層（４）としてアクリル樹脂７０重量％に対し、発泡開始温度１００℃、自然発泡倍率（直径）５倍の熱発泡性カプセル３０重量％の混合比率で混合した樹脂混合物を溶媒に分散させた総固形分４０重量％のコート液を用いて塗布量１０ｇ／ｍ２（乾燥状態）塗布し、その熱発泡性樹脂層の上に厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレン樹脂層を積層した成型用積層材料を用いた以外は、同様にして本発明の成型紙容器を得た。
【００２２】
〈比較例１〉
基材層として汎用の紙層（坪量３００ｇ／ｍ２　）からなる板紙を使用し、その板紙の一方の面に厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレン樹脂層を積層した成型用積層材料を用いて、従来の絞り成型方法で成型し、同一寸法の比較用の成型紙容器を得た。
【００２３】
〈評価〉
実施例１〜４及び比較例１の成型紙容器を使用し、その成型紙容器に９０℃の熱水を２５０ｇ充填し、その開口部を紙／アルミ箔（１２μｍ）／ヒートシール剤の構成の蓋材で温度２００℃、圧力０．２ＭＰａ、加圧時間２秒のシール条件でシールし、密封した。前記の充填、密封時の蓋材のシール性及び密封後の密封性、断熱性、腰の強さの良否を評価した。その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示すように、実施例１〜３の成型紙容器はフランジ部の上側表面が平坦になっているので、熱水を充填、密封時の蓋材のシール性は良好で、密封後の熱水の漏れもなく、断熱性も良好で、腰の強さも大であった。実施例４の成型紙容器は同様にフランジ部の上側表面が平坦になっているので、熱水を充填、密封時の蓋材のシール性は良好で、密封後の熱水の漏れもないが、断熱性及び腰の強さは実施例１〜３より劣るが、実用上問題はない。比較例１の成型紙容器は従来法で成型されているのでフランジ部に皺が多く、密封時の蓋材のシール性は不良で、密封後の熱水の漏れも多く、断熱性も悪く及び腰の強さも小であった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の成型紙容器は、パルプ９０〜６０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル１０〜４０重量％を内添した熱発泡性紙層を有する板紙からなる基材層の少なくとも一方の面に熱可塑性樹脂層を積層した成型用積層材料若しくは汎用の板紙からなる基材層の一方の面に高分子樹脂１０〜９０重量％に対し、発泡開始温度７０〜２００℃、自然発泡倍率（直径）２〜５０倍の熱発泡性カプセル９０〜１０重量％を混合した樹脂混合物からなる熱発泡性樹脂層、熱可塑性樹脂層を順次積層した成型用積層材料を、金型本体部のクリアランスの長さｄ１がｄ１≦成型用積層材料初期厚み×自然発泡倍率（直径）であるのに対して、金型フランジ部のクリアランスの長さｄ２がｄ２≦ｄ１×０．７５になっている一対の金型形状を有しており、使用した熱発泡性カプセルの発泡開始温度及び熱可塑性樹脂層の樹脂のガラス転移点温度のいずれか高い方の温度以上に加熱した一対の雄雌金型で絞り、加熱発泡成型し、さらに雄金型を押し下げて圧縮成型しているので、成型紙容器のフランジ部の上側表面が平坦になっており、成型された紙容器の開口部をシール性を有する蓋材で密封する場合のシール性も良好で、密封後に内容物が漏れることがない。又、紙容器本体部は発泡気泡を有しているので断熱性に優れる。さらに、ガスバリア層を有する成型用積層材料を用いることにより、高ガスバリア性を付与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の紙容器成型方法に使用する一例の金型形状説明図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の紙容器成型方法の一例を示す説明図である。
【図２】（ａ）は本発明の成型紙容器に使用する成型用積層材料の一例を示す側断面図であり、（ｂ）は成型用積層材料の他の例を示す側断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の成型紙容器の一例の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の成型紙容器のフランジ部の一部断面拡大図である。
【図４】（ａ）は従来の成型紙容器の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の成型紙容器のフランジ部の皺発生箇所の断面拡大図である。
【符号の説明】
１…基材層
２…熱発泡性カプセル
３…熱可塑性樹脂層
４…熱発泡性樹脂層
５…発泡気泡
１０，１１…成型用積層材料
２０…金型
２０ａ…雄金型
２０ｂ…雌金型
２１ａ，２１ｂ…金型本体部
２２ａ，２２ｂ…金型フランジ部
２３…応力
３０，４０…成型紙容器
３１，４１…紙容器本体部
３２，４２…紙容器フランジ部
５０…皺
５１，５２…空間
ｄ１　，ｄ２　…クリアランスの長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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