(57)【要約】【課題】紙カップのトップカール部の成形においてフィニッシュカール後、さらに同じ紙カップ成形機上で問題なく、より巻き込み、紙カップを使用するときに口当たりの良い、トップカール部が強化されている紙カップのトップカール成形方法を提供する。【解決手段】胴部と底部が接合接着して環状脚部を形成している紙カップの上端開口部周縁を曲面状の溝部に沿ってガイドさせながら外側に巻き込むことによりトップカール部を成形する紙カップのトップカール成形加工において、フィニッシュカール後、さらにフィニッシュカール金型を縮径し、その曲面状の溝部内で前記工程でフィニッシュカールした部分をさらに巻き込み、上記トップカール部を強化することを特徴とした紙カップのトップカール成形方法である。【選択図】図１
2004330423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部と底部が結合されている紙カップの上端開口部周縁をカール金型に施されている曲面状の溝部に沿って外側にガイドさせながら巻き込むことによりトップカール部を成形する紙カップのトップカール成形加工において、曲面状の溝部が第一カール部と第二カール部から構成され、第一カール部で紙カップの上端開口部周縁に対して外側にプレカールし、しかる後第二カール部で開口周縁をさらに曲面状の溝部に沿ってガイドさせながら略一巻きと３０度まで巻き込むと同時に第二カール部の曲面状の溝部周縁を縮径し開口周縁部をさらに捲回させ、強化されたトップカール部を成形することを特徴とする紙カップのトップカール成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙カップの製造において、胴部材および底部材の打ち抜きブランクを成形機によりヒートシールあるいは高周波シール等により底部と胴部が接着され、胴部開口部がトップカールされる紙カップの加工に関するものであり、さらに詳しくはトップカール部が強化されている紙カップのトップカール成形加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、紙カップは用途によって飲料用カップ、食品用カップ、医療用カップ等に大別され、さらにジュース、炭酸飲料などのコールド飲料とコーヒーなどのホット飲料用が飲料用カップとして使用されている。コールド飲料は以前にはパラフィンワックス加工したカップが主流を占めていたが今では紙カップの内側面にポリエチレン樹脂を押出し加工あるいはラミネート加工を行い、表側面は耐水性を有したオーバーコート剤を塗布し、結露によるカップ剛度の劣化防止にも効果がある紙カップも製造されている。
【０００３】
また耐水性のある紙で、片側面あるいは両側面に押出し加工あるいはラミネート加工によりポリエチレン樹脂層等を施し、さらに表側面に広告媒体あるいは美粧性を施すための綺麗な印刷加工を施し、使用される商品のディスプレーイ効果を高めた紙カップが主流となっている。
【０００４】
また、ホット飲料用は内側面がポリエチレン樹脂の押出し加工あるいはラミネート加工が施され、表側面は印刷のみの紙カップと表側面と内側面の両面にポリエチレン樹脂が押出し加工あるいはラミネート加工された紙カップも使用されている。
【０００５】
さらにコールド飲料用紙カップとホット飲料用紙カップの使い方によってベンディング用とマニュアル用があり、ベンディング用は自動販売機で使用され、マニュアル用はコンビニエンスストアやスーパーマーケット等で販売されているコンシュマ用の紙カップとして使用されているものである。これらのカップに使用されている用紙は紙カップの大きさによって異なるが、一般的に１５０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２程度の紙基材が多く使用されている。さらに紙基材の表側面あるいは内側面に１４〜６０μｍ程度の厚さにポリエチレン層が形成され、底部が環状脚部に形成されている。
【０００６】
また、食品用カップは納豆、ゼリーなどを収納すめるために使用されている固体用カップ、お酒やジュースなどが充填されている液体用カップ、ラーメンあるいは味噌汁用に使用されているラーメン用カップ、アイスクリームあるいはシャーベツトまたは冷菓等に使用されている冷菓用カップ、スナック菓子などに使用されている防湿カップ、ジャムあるいはヨーグルト等が充填されるその他のカップが食品用カップとして使用されている。また、医薬品用カップとして尿検査などに使われる検査用カップも使用されている。
【０００７】
さらに、近年、環境問題や公害問題が重要視され、弁当容器をはじめプラスチック製容器から紙製容器に移行している中で、紙カップにおいてもラーメンカップで見られるＥＰＳ（発泡性ポリスチレンビーズ）製カップから紙製カップに移行し、紙カップに断熱効果を持たせる方法が各分野で対応しているが、価格が高くなるという問題が生じている。
【０００８】
また、食品用カップを中心にカップを使用した電子レンジ調理食品、加熱調理加工食品をはじめ、内容物が収納された紙カップが直接電子レンジを利用し、加熱調理することが盛んに行われてきている。
【０００９】
上記のようにいろいろな種類の紙カップがいろいろな分野で使用されているが、いずれの紙カップにおいても使用する時にトップカール部の強化によって安定感や安心感が得られることからトップカール部の強化方法がいろいろと提案されている。
【００１０】
紙カップの強度を強くするためには一般的に紙カップに使用する紙基材の坪量を上げ、紙基材の厚さを厚くすることにより材料面で強化する方法が用いられている。しかしこの方法は紙カップの成形時の機械適正が悪くなると同時に、コストが高くなると言う問題がある。この為に紙カップの開口周縁に施された丸みの有る形状のトップカール部を加圧あるいは加熱加圧または超音波などを用いて押しつぶして上下が平坦な形状（フランジ状）にトップカール部を施して強化する方法が古くから行われている。しかし、上下が平坦な形状（フランジ状）にトップカール部が施された紙カップは口をつけて内容物を飲む場合に、丸みのある形状のトップカール部に比べて口あたりが悪く、内容物が飲みにくいと言う欠点がある。また、トップカール部を加圧あるいは加熱加圧または超音波などを用いて上下が平坦な形状にトップカール部を施すために、カップ成形機以外のフランジプレス加工機など専用のプレス成形機を使用しなければならないことなどにより、加工コストが高くなると言う問題もある。
【００１１】
また、上記のような問題を解決するために紙カップに使用される紙基材の少なくても一方の面にヒートシール性を有する熱可塑性樹脂層が設けられたブランク板を用いて、トップカール部を有する紙カップを紙カップ成形加工機で成形後、紙カップのトップカール部を、紙カップの内側面に施されている最内層樹脂の融点以上の温度を持つ熱風をホットエアー装置の熱風挿入部から吹き込み加熱し、冷却することで、前記トップカール部を強化することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【００１２】
（特許文献１）は従来の紙カップ製造機で紙カップが成形された後にホットエアー装置によってトップカール部がガスフレーム、マイクロウェーブ、電熱ヒーターなどによる熱風が熱風挿入部から吹き込み、最内層の樹脂が溶融する温度で加熱することによりトップカール部が強化されると記載されている。また、ホットエアー装置の熱風挿入部からの熱風により加熱されたトップカール部の樹脂が発泡することも（特許文献１）に記載されている。しかし、トップカール部の樹脂が発泡することにより凹凸が生じ平滑性がなくなるために、直接、口をつけて飲む場合に、口当たりが悪いと言う欠点がある。また、加熱だけでトップカール部を融着させる為には紙基材の片面あるいは両面に施されている樹脂層の厚さを厚くしなければならないと言う問題もある。さらにトップカール部の最内層の樹脂が溶融するまでに表側面の樹脂が紙基材表面から流れ出すと言う問題もある。さらに紙カップが成形された同じ紙カップ成形加工機上で紙カップが成形された後にトップカール部を加熱するために、紙カップ成形加工機の速度を減速させなければならず生産効率が著しく低下し、生産コストが高くなると言う問題がある。
【００１３】
また、トップカールの下側面に紙を主体とした補強部材を接合し、トップカール部が強化されている紙カップも開示されている。（例えば、特許文献２参照）
（特許文献２）は紙カップの開口周縁に施された丸みの有る形状のトップカール部を加圧あるいは加熱加圧または超音波、高周波シールなどを用いて上下を押しつぶすときにトップカールの下側面にプラスチック製シート、板紙、金属板などのリング形状で厚さが０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度のリング形状補強部材を置いてフランジプレス加工機によりトップカール部が強化されると記載されている。しかし、上記のように、上下が平坦な形状（フランジ状）で厚みのあるトップカール部が施された紙カップは口をつけて内容物を飲む場合に、丸みのある形状のトップカール部に比べて口あたりが悪く、内容物が飲みにくいと言う欠点がある。また、トップカール部を加圧あるいは加熱加圧または超音波、高周波シールなどを用いて上下が平坦な形状にトップカール部を施すためには、紙カップ成形加工機以外のフランジプレス加工機などの専用のプレス成形加工機を使用しなければならないために加工コストが高くなると言う問題もある。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−２７７４０７号公報
【特許文献１】
特開２０００−３３９３２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題に着目してなされたもので、従来の胴部材と底部材とから構成され、開口部周縁が外側にカールしたトップカール部を有し、胴部と底部が結合されている紙カップのトップカール部を紙カップ成形加工機上で強化出来るようにしたことを特徴とする紙カップのトップカール成形加工方法を見いだし、完成したものである。
【００１６】
本発明によれば、紙カップの成形機上で問題なくトップカール部の強化が効率よく行え、しかも生産ができ、コストも高くなることもなく、また、得られた紙カップは成形されたトップカール部が丸身のある形状で滑らかで口当たりが良く、直接口をつけて飲む場合に都合が良い。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、まず本発明の請求項１に係る発明は、胴部と底部が結合されている紙カップの上端開口部周縁をカール金型に施されている曲面状の溝部に沿って外側にガイドさせながら巻き込むことによりトップカール部を成形する紙カップのトップカール成形加工において、曲面状の溝部が第一カール部と第二カール部から構成され、第一カール部で紙カップの上端開口部周縁に対して外側にプレカールし、しかる後第二カール部で開口周縁をさらに曲面状の溝部に沿ってガイドさせながら略一巻きと３０度まで巻き込むと同時に第二カール部の曲面状の溝部周縁が縮径し開口周縁部をさらに捲回され、強化されたトップカール部を成形することを特徴とする紙カップのトップカール成形加工方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の紙カップの成形方法を実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。図１は本発明の紙カップ構成の一実施例を示す部分断面図、図２（ａ）は本発明の実施に係る紙カップの胴部と底部を形成するブランク板の一実施例の断面を示す断面図、（ｂ）は本発明の実施に係る紙カップの胴部と底部を形成するブランク板の他の一実施例の断面を示す断面図、（ｃ）は本発明の実施に係る紙カップの胴部と底部を形成するブランク板のまた他の一実施例の断面を示す断面図、（ｄ）は本発明の実施に係る紙カップの胴部と底部を形成するブランク板のさらにまた他の一実施例の断面を示す断面図、図３は本発明の実施に係る紙カップを製造する工程を示す概略図、図４は本発明の紙カップのトップカール部を成形する第一カール部の断面を示す断面図、図５は第一カール部で紙カップの胴部の上端開口部周縁が成形された形状（プレカール）の一部分の断面を示す断面図、図６は本発明の紙カップのトップカール部を成形する第二カール部の断面を示す断面図、図７は第二カール部で紙カップの胴部の上端カール部が成形された形状（フィニッシュカール）の一部分の断面を示す断面図、図８は本発明の紙カップのトップカール部を形成する第二カール部でトップカール部を強化される一実施例の断面を示す断面図、図９は紙カップの胴部上端のトップカール部が強化された形状の一部分の断面を示す断面図である。図１０は本発明の紙カップのトップカール部を形成する第二カール部のフィニッシュカール金型の一実施例の形状を示す斜視図である。
【００１９】
図１は本発明の紙カップ（１０）構成の一実施例を示す部分断面図である。紙カップ（１０）は図１に示すように胴部（１）と底部（２）とから構成されている。胴部（１）の上端開口部周縁は外側にカールされトップカール部（４）を形成し、下端は内側にカールされ逆皿形状に成形されている底部材（６）と結合して環状脚部（５）を形成している。この環状脚部（５）で胴部（１）と底部（２）とが一体となって結合されている。また胴部（１）と底部（２）は適宜の形状に形成されている胴部材（３）と底部材（６）とが、紙カップ成形加工機で成形加工されて、紙カップ（１０）は作製される。紙カップ（１０）を作製する紙カップ成形加工機の型式によって異なるが胴部材（３）は、あらかじめ適宜の形状に打ち抜かれたものを一般的に使用し、底部材（６）は紙カップ成形加工機上で打ち抜かれ、さらに逆皿形状に成形される。また、胴部（１）と底部（２）は一般的に紙基材の表側面（７）あるいは内側面（８）の両側面に熱可塑性樹脂層が形成されている胴部材（３）あるいは底部材（６）を加熱加圧あるいは超音波またはホットエアー、高周波等により結合部分が接着されている。この胴部材（３）と底部材（６）を使用して紙カップ（１０）を作製する一般的な行程を簡単に説明すると、まず、適宜の形状に打ち抜かれている胴部材（３）を筒状に貼り合わせるためにマンドレル（胴巻き型）に巻き付け、胴部材（３）の貼り合わせ部をあらかじめホットエアー等で予熱し、表面の樹脂が溶融している場合には圧着し、予熱をしない場合には加熱加圧または超音波、高周波等により筒状の胴巻き紙の状態に貼り合わされる。つづいて筒状の胴巻き紙に貼り合わされた中に逆皿形状に成形された底部材（６）を嵌め込み、同時に筒状の胴巻き紙および底部材（６）の結合される部分の樹脂をホットエアー等で予熱する。そして筒状の胴巻き紙の下端を内側にカールし、圧着し、環状脚部（５）を形成する。さらに、筒状の胴巻き紙の上端開口部周縁を外側にカールし、トップカール部（４）が形成され、紙カップ（１０）が完成する。
【００２０】
また、胴部材（３）および底部材（６）のブランク板（１１）は以前には図２（ａ）に示すような紙基材（１５）単体にフレキソ印刷あるいは凸版印刷、オフセット印刷などの印刷加工により印刷層（１９）が形成され、筒状の胴巻き紙あるいは環状脚部（５）が形成される部分に酢酸ビニル樹脂系の接着剤あるいはホットメルト樹脂等の接着剤を用いて紙カップ（１０）が作製されていた。しかし近年、胴部材（３）および底部材（６）のブランク板（１１〜１４）は図２（ｂ〜ｄ）に示すように紙基材（１５）の表側面（７）あるいは内側面（８）の最内層にポリエチレン（ＰＥ）等の熱可塑性樹脂層（１６）（１７）を設け、筒状の胴巻き紙あるいは環状脚部（５）の結合接着はホットエアーあるいは加熱加圧または超音波、高周波等により成形加工されている。また、紙基材（１５）の表側面（７）あるいは内側面（８）の最内層に熱可塑性樹脂層（１６）（１７）を形成していることにより、近年、益々紙カップ（１０）を作製する紙カップ成形加工機が高速化している。また、優れた品質と紙カップ（１０）に収納される収納物の保存性を向上させるために胴部材（３）および底部材（６）のブランク板（１１〜１４）の内側面（８）に図２（ｄ）に示すようなアルミニウム箔等のガスバリア材（１８）が用いられ、且つ紙カップ（１０）を高速で効率よく作製（成形）するために紙基材（１５）の成形適正が強く要求されてきている。特に、トップカール部（４）の成形の際に大きな引っ張り力が加えられて引き延ばされても割れが生じない程度の紙力（強度）を有することが要求されている。さらに表側面（７）に美粧性あるいは宣伝・広告媒体等の機能を付与するための印刷加工が施されるために印刷適正に優れることも要求されている。特に印刷加工でのインキの受理性あるいは印刷光沢度等との関係から紙基材（１５）の平滑性またはクッション性あるいは剛度と適度な吸水性が重要となっている。
【００２１】
また、図２（ａ〜ｄ）に示す本発明の紙カップ（１０）の胴部材（３）および底部材（６）に使用されるブランク板（１１〜１４）の紙基材（１５）は特に限定はしないが、上記のように印刷適正と紙力を付与し、成形適正に優れ、且つ表面強度が強いカップ原紙が主に用いられる。紙基材（１５）のカップ原紙は針葉樹材の晒クラフトパルプ（Ｎ−ＢＫＰ）あるいは広葉樹材の晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を用いて長網の抄紙機かあるいは円網または短網の抄合せによる抄紙機で抄造される。また、抄造行程の中間に設置されているサイズプレス行程でデンプンなどのバインダー水溶液を含浸させ、さらにカレンダープレス加工等を施して表面性を良くし、印刷適正に優れ、且つ、耐水性を付与させたカップ原紙が用いられている。また、胴部材（３）に用いられている紙基材（１５）の上記カップ原紙は、紙カップ（１０）の大きさあるいは用途または収納する内容物等によって異なるが、紙カップ成形加工機の成形適性の問題から坪量が１９０ｇ／ｍ２から４５０ｇ／ｍ２の範囲のカップ原紙が用いられる。また紙の厚さは２００μ〜４００μの範囲が紙カップ（１０）成形適正上好ましい。さらに、表側面（７）の熱可塑性樹脂層（１７）が形成されている樹脂の融点は１００℃〜１４５℃、さらに内側面の最内層の熱可塑性樹脂層（１６）が形成されている樹脂は表側面（４）と同様か、あるいは表側面（７）よりも融点が高い１１５℃〜１５５℃の範囲のものでも良い。また、表側面（７）および内側面（８）の最内層に使用される熱可塑性樹脂（１６）（１７）にブロッキング防止剤あるいはスリップ剤等を添加することにより紙カップ成形加工機での滑り性が向上する。また、表側面および内側面（８）の最内層に使用される熱可塑性樹脂層（１６）（１７）の厚さは紙カップ（１０）の大きさあるいは使用される用途または収納する内容物等により異なるが、一般的に使用されている厚さと略同じように表側面（７）の熱可塑性樹脂層（１７）の厚さは１５μ〜５０μ、内側面（８）の最内層に使用される熱可塑性樹脂層（１６）の厚さは１５μ〜５０μ程度に施される。さらに、本発明で使用される熱可塑性樹脂層（１６）（１７）の熱可塑性樹脂は紙カップ（１０）の用途あるいは収納する内容物等によって異なるがポリエチレン（ＰＥ）あるいはポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）あるいはポリメチルペンテン（ＰＭＰ）またはエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡＣ）等が用いられ、樹脂を熱溶融して塗布する押し出しコーティング加工あるいはフイルムになったものを貼り合わせるラミネート加工などを用いて紙基材（１５）の表側面（７）あるいは内側面（８）の最内層に貼り合わされる。また紙カップ（１０）の大きさあるいは用途または収納する内容物等により内側面（８）にポリエチレン（ＰＥ）／ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）／ポリエチレン（ＰＥ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）／エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡＣ）／ポリエチレン（ＰＥ）、アルミニウム（ＡＬ）／ポリエチレン（ＰＥ）、蒸着フイルム／ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）／アルミニウム（ＡＬ）／ポリエチレン（ＰＥ）またはポリエチレン（ＰＥ）／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の多層フイルムがラミネートにより紙基材（１５）と貼り合わされて使用することもできるが、内側面（８）の最内層に使用される熱可塑性樹脂層（１６）は１５μ〜５０μ程度の厚さが施される。また、薄いシート状の物を貼り合わせて作製するラミネートはウェットラミネートあるいはドライラミネートまたはノンソルベントラミネートあるいはニーラムラミネート、押出ラミネートなどかあるが、貼り合わされるフイルムまたは紙カップ（１０）の大きさあるいは用途または収納する内容物等により、適宜のラミネート加工によって成されも。
【００２２】
次に、本発明の紙カップ（１０）の底部材（６）のブランク板（１１〜１４）に使用される紙基材（１５）のカップ原紙は胴部材（３）と同様に針葉樹材の晒クラフトパルプ（Ｎ−ＢＫＰ）あるいは広葉樹材の晒クラフトパルプ（Ｌ−ＢＫＰ）を用いて長網の抄紙機かあるいは円網または短網の抄合せによる抄紙機で抄造され、且つ同じような加工処理等が施されているもので、紙カップ（１０）の用途あるいは大きさまたは収納する内容物等によって坪量が異なるが、紙カップの成形適正から１５０ｇ／ｍ２〜３７０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。また、紙基材（１５）の表側面（７）あるいは内側面（８）に形成されている熱可塑性樹脂層（１６）（１７）はポリエチレン（ＰＥ）が多く使用されているが紙カップ（１０）の用途あるいは収納する内容物等によってポリエチレン（ＰＥ）以外にポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡＣ）あるいはポリメチルペンテン（ＰＭＰ）等が用いられる。さらにいずれかの樹脂を熱溶融して塗布する押し出しコーティングあるいはフイルムになったものを貼り合わせるラミネート法などによって１５μ〜６０μ程度の厚さが形成されるが、紙カップ（１０）の大きさあるいは用途等により内側面にアルミニウム（ＡＬ）／ポリエチレン（ＰＥ）、蒸着フイルム／ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）／アルミニウム（ＡＬ）／ポリエチレン（ＰＥ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）／エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡＣ）／ポリエチレン（ＰＥ）等の多層フイルムがウェットラミネートあるいはドライラミネートまたはノンソルベントラミネートあるいはニーラムラミネート、押出ラミネートなどの何れかのラミネートを用いて貼り合わされるが、内側面（８）の最内層面の熱可塑性樹脂層は１５μ〜５０μ程度の厚さが施される。
【００２３】
また、紙カップ（１０）の美粧性あるいは宣伝・広告媒体としての印刷は紙基材（１５）の表側面（７）にグラビア印刷あるいはフレキソ印刷またはオフセット印刷等のいずれかで施された後に、熱可塑性樹脂層が一般的に形成される。また、図２（ｃ）（ｄ）に示すような紙基材（１５）の表側面にすでに熱可塑性樹脂層（１７）が形成されている場合にはグラビア印刷かフレキソ印刷あるいはオフセットによるＵＶ印刷などのいずれかで印刷加工が施される。印刷加工は紙カップ（１０）の生産数量（ロット）あるいは用途またはデザイン等によって印刷方式が選定される。また、グラビア印刷で印刷加工を施す場合の印刷インキはウレタン系あるいはアクリル系またはビニル系、ゴム系樹脂を含む公知のインキが用いられる。また、紙基材（１５）上に施されるオフセット印刷のインキは合成樹脂あるいは乾性油または高沸点溶剤を組み合わせたビヒクルを使用し、さらに浸し水との版面でのバランスに係わる界面適正を考慮した公知のインキが用いられる。
【００２４】
図３は紙カップ成形加工機で紙カップ（１０）が製造される工程を示す概略図である。カップ成形加工機は機種あるいは型式によって異なるがカップ成形部（２０）およびに底部材成形部（２１）とトップカール成形部（２２）から成り立っている。カップ成形部（２０）はカップ成形加工機の機種あるいは型式によって胴部材（３）があらかじめ適宜の形状に打ち抜かれカップ成形部（２０）まで搬送され、カップ成形部（２０）のマンドレル金型（２３）に巻き付けウイング部（２４）のウイングによりマンドレル金型（２３）に巻き付けられて、胴部材（３）が筒状に形成されると同時にあらかじめマンドレル金型（２３）の先端部分に吸着されていた逆皿形状に成形されている底部材（６）と胴部材（３）が結合接着され一体化される。さらに胴部材（３）と逆皿形状に成形されている底部材（６）が結合接着され一体化されている底部に加熱部（２５）からホットエアーが施され、胴部材（３）の下端部を内側に折り込み、凹型リングあるいはローラーおよびプレート方式により逆皿形状に成形されている底部材（６）の折り曲げられている部分をインカール部（２６）で挟んで結合して環状脚部か形成される。さらにローレットシール部（２７）で底部（２）と胴部（１）との結合により環状脚部が形成されている部分をより強く結合させる為にローレットシール部（２７）で環状脚部の内側面にローレットシール加工が施される。このカップ状に成形されたものがトップカール成形部（２２）のポケット部（４０）部（４０）に挿入される。また、カップ成形部（２０）のウイング部（２４）のウイングでマンドレル金型（１９）に胴部材（３）を巻き付ける時点で、逆皿形状に成形されている底部材（６）は一般的に紙カップ成形加工機上であらかじめ適宜の寸法にスリット加工が施されている底部材の巻き取り紙を、底部材用巻出し部（２８）に掛け、ロールフィールド方式で水平状態で底部成形部（２１）方向に送られ、途中ターンバー（４９）で水平状態で送られていた底部材の巻き取り紙（５０）が垂直状態で底部成形部（２１）に送られて、底部成形部（２１）で底部材の巻き取り紙（５０）にプレス絞り加工が施され底部材（６）が逆皿形状に成形され、逆皿形状に成形加工された以外の底部材の巻き取り紙（５０）は底部打ち抜きカス（４４）として巻き取られて廃棄される。また、トップカール部（２２）は金型取り付け用ディスクプレート（２９）に設けられているポケット部（４０）の複数箇の下金型（３０）内にカップ状に成形されたものが立設され、間歇駆動により下金型（３０）のポケット部（４０）部（４０）内に移送されているカップ状に成形されているものが潤滑油塗布部（３１）で上端開口部周縁に潤滑油が塗布され、さらに第一カール部（３２）でカップ状に成形されたものの上端開口部周縁が外側へカール（プレカール）された後、さらに第二カール部（３３）で第一カール部（３２）で外側へカール（プレカール）された部分がさらに巻き込みカール（フィニッシュカール）された後、排出部（３４）で紙カップ（１０）の底部の下側面に施されているエアーノズルからの風圧によって排出部（３４）のシューターに作製された紙カップ（１０）が排出される。
【００２５】
次に、図４は本発明の紙カップのトップカール部（４）を成形する第一カール部（３２）の断面を示す断面図である。さらに図５は第一カール部（３２）で紙カップ（１０）の胴部（１）の上端開口周縁が成形された状態の一部分の断面を示す断面図である。図３に示すカップ成形部（２０）でカップ状に成形さけたものがトップカール成形部（２２）の間歇駆動している金型取り付け用ディスクプレート（２９）上に設けられている複数箇の下金型（３０）のポケット部（４０）（４０）に移送される。下金型（３０）のポケット部（４０）（４０）に移送された後、金型取り付け用ディスクプレート（２９）および下金型（３０）が間歇駆動して、まず、図３に示す潤滑油塗布部（３１）でカール適性を向上されるために胴部（１）上端の開口部周縁に潤滑油がスプレーで塗布された後、第一カール部（３２）で図４に示すように下金型（３０）のポケット部（４０）（４０）にカップ状に成形されている胴部（１）の上端開口部周縁上に設けられているプレカール金型（３７）が降下して胴部（１）の上端開口部に挿入し、上端開口部周縁がプレカール金型（３７）の曲面状のカール金型溝部（３６）に当たり曲面状の溝部に沿ってカールが始まり、さらにプレカール金型（３７）が降下してプレカール金型（３７）の先端面部（４６）分が金型取り付け用ディスクプレート（２９）上に設けられている下金型（３０）の上面先端部（４５）と対面するまで胴部（１）の上端開口部周縁部分がプレカール金型（３７）の曲面状のカール金型溝部（３６）に沿って外側にカールしつずける。そして、胴部（１）の上端開口部周縁が図５に示すように下金型（３０）のポケット部（４０）にカップ状に成形されている胴部（１）の上端開口部周縁の外側にプレカールと呼ばれるプレカール部（３８）が半円形状態の形状に成形加工が施され、第一カール部（３２）が終了し、プレカール金型（３７）が胴部（１）の上端開口部から離れ、さらに上昇して所定の位置にプレカール金型（３７）が停止すると同時に、金型取り付け用ディスクプレート（２９）および下金型（３０）が間歇駆動によって図３に示す次行程の第二カール部（３３）で停止する。
【００２６】
下金型（３０）のポケット部（４０）にカップ状に成形されている胴部（１）の上端開口部周縁の外側に半円形状態の形状にプレカールと呼ばれるプレカール部（３８）が成形加工された後、図３に示す第二カール部（３３）でさらに第一カール部と異なるフィニッシュカール金型により胴部（１）の上端開口部周縁の外側に形成されたプレカール部（３８）が内側に捲回される。本発明の一実施例であるフィニッシュカール金型（３９）は図１０に示すように割溝（４８）によりフィニッシュカール金型（３９）が３９ａ〜３９ｆのいくつもに分割され形成されている。分割数は出来る限り多い方が望ましいが紙カップ（１０）が成形される大きさ、ブランク板の厚さ、構成などにより最適な分割数が適宜選定される。また、割溝（４８）の幅はフィニッシュカール金型が分割される分割数、ブランク板の厚さ、構成などにより選定されるが分割数を多くして割溝（４８）の幅を小さく施すことが望ましい。
【００２７】
次に、図６は本発明の紙カップのトップカール部を成形する一実施例の第二カール部（３３）の断面を示す断面図である。また、図７は第二カール部（３３）で胴部（１）の上端開口部周縁にフィニッシュカール部（４２）が成形された状態の一部分の断面を示す断面図である。図６に示す第二カール部（３３）は第一カール部で胴部（１）の上端開口部周縁がプレカールと呼ばれる半円形状態に成形加工されているものが金型取り付け用ディスクプレート（２９）および下金型（３０）が間歇駆動によって前工程の第一カール部から第二カール部（３３）のフニッシュ金型（３９）の真下で停止すると同時にフィニッシュカール金型（３９）が降下して、下金型（３０）にカップ成形部から移送され、プレカール部（３８）が形成されている紙カップ（１０）が第一カール部（３２）で胴部（１）の上端開口部周縁が半円形状態に成形されている部分にフィニッシュカール金型（３９）の曲面状のフィニッシュカール溝部（４１）と下金型（３０）の曲面状の下金型溝部（３５）に沿ってさらに巻き込みながらフィニッシュカール金型（３９）が降下し、フィニッシュカール金型（３９）の先端面が下金型（３０）の上側先端面と対面する時点で通常の巻き込み成形動作が終了し、図７に示すようなフィニッシュカール部（４２）が形成つれる。フィニッシュカール金型（３９）の成形加工動作が終了すると通常の場合には胴部（１）の上端開口部周縁からフィニッシュカール金型（３９）が離れ、さらにフィニッシュカール金型（３９）が上昇して、所定の位置で停止し、金型取り付け用ディスクプレート（２９）および下金型（３０）が紙カップ（１０）の排出部に間歇駆動して停止し、フィニッシュカール金型（３９）によりトップカール部が形成された紙カップ（１０）が排出される。さらにトップカール部を強化するためには排出された紙カップを紙カップ成形加工機以外の別のフランジプレス成形加工機などの専用成形加工機を用いておこなわれている。しかし本発明は第二カール部で図６および図７に示すように胴部（１）の上端開口部周縁がフィニッシュカールと一般に呼ばれている一巻きと３０度の状態にフィニッシュカール部（４２）が成形加工され、さらにフィニッシュカール金型（３９）の先端面（４７）と下金型（３０）の上側先端面（４５）が対面している状態でトップカール部を強化するためにフィニッシュカール金型（３９）を図１０に示すように割溝により分割し、フィニッシュカール金型（３９）の曲面状のフィニッシュカール溝部（４１）周縁が縮径して図９に示すような一巻きと１８０度の状態まで巻き込み強化されたトップカール部（４３）を形成する。
【００２８】
また、図８は本発明の紙カップのトップカール部を成形する第二カール部（３３）の他の断面を示す断面図である。また、図９は図６に示す第二カール部（３３）でフィニッシュカール部（４２）が成形加工された後に、さらにトップカール部が強化されたトップカール部（４３）が成形された状態の一部分を拡大した断面を示す断面図である。上記のように通常は胴部（１）の上端開口部周縁が第二カール部（３３）で図１０に示す割溝がないフィニッシュカール金型でフィニッシュカールと呼ばれる図７に示すような一巻きと３０度の状態にフィニッシュカール部が（４２）成形されて、図３に示すトップカール成形部（３４）の排出部から排出され、紙カップ（１０）として用いられている。しかし本発明はさらにトップカール部を強化させるために図８に示すように第二カール部（３３）でフィニッシュカール金型（３９）の先端面（４７）と下金型（３０）の上側先端面（４５）が対面し、さらに図１０に示すように割溝（４８）により分割されているフィニッシュカール金型（３９）が降下して下金型（３０）の上側先端面（４５）上をフィニッシュカール金型（３９）の先端面（４７）が内側方向に滑る状態で割溝（４８）により分割されているフィニッシュカール金型（３９）が縮径され割溝幅がなくなりると同時にフィニッシュカールと呼ばれている一巻きと３０度の状態に成形されているフィニッシュカール部（４２）がさらに内側方向に絞られる状態で内側に巻き込まれ図９に示すようにトップカール部（４３）が一巻きと１８０度の状態まで成形され、強化されたトップカール部（４３）が形成される。フィニッシュカール金型（３９）の曲面状のフィニッシュカール溝部（４１）と下金型（３０）の曲面状の溝部（３５）内で一巻きと１８０度の状態に強化されたトップカール部（４３）が成形されると同時に、フィニッシュカール金型（３９）の先端面（４７）が下金型（３０）の上側端面（４５）上を外側方向に滑り、適宜の位置で胴部（１）の上端開口部周縁から上側方向に離れ、さらに上昇して所定の位置にフィニッシュカール金型（３９）が停止し、金型取り付け用ディスクプレート（２９）および下金型（３０）が間歇駆動により、図３に示す次行程である紙カップ排出部（３４）で停止してトップカール部が強化された紙カップ（１０）がポケット部（４０）からエアーノズルの風圧により排出される。排出されたトップカール部が強化された紙カップ（１０）は所定数量を集積した後に、一般に未使用の印刷されていない紙カップを最上部に入れてカートンケースに収納される。
【発明の効果】
本発明によれば、トップカール部の強化が紙カップ成形加工機以外の専用機等を使用することなく、同一の紙カップ成形加工機上で問題なく容易に行うことができる。また、使用する原紙の坪量をあげ、紙の厚みを厚くすることもなくトップカール部の強化が行われるために、コストが高くなることもなく、従来の紙カップ成形加工機の加工速度で、品質良好に作製することができると共に、その強化されたトップカール部は美観が優れ、さらに口をつけて飲む場合に口当たりが良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の紙カップ構成の一実施例を示す部分断面図
【図２】本発明に係わる紙カップの胴部と底部を形成するブランク板の一実施例の断面を示す断面図（ａ）、本発明に係わる紙カップの胴部と底部を形成するブランク板の他の一実施例の断面を示す断面図（ｂ）、本発明に係わる紙カップの胴部と底部を形成するブランク板のまた他の一実施例の断面を示す断面図（ｃ）、本発明に係わる紙カップの胴部と底部を形成するブランク板のさらにまた他の一実施例の断面を示す断面図（ｄ）、
【図３】本発明に係わる紙カップ成形加工機で紙カップが製造される工程を示す概略図である。
【図４】本発明の紙カップのトップカール部を成形する第一カール部の断面を示す断面図である。
【図５】第一カール部で紙カップの胴部の上端面開口部周縁が成形された形状（プレカール）の一部分の断面を示す断面図である。
【図６】本発明の紙カップのトップカール部を成形する第二カール部の断面を示す断面図である。
【図７】第二カール部で紙カップの胴部の上端カール部が成形された形状（プレカール）の一部分の断面を示す断面図である。
【図８】本発明の紙カップのトップカール部を成形する第二カール部でトップカール部が強化される一実施例の断面を示す断面図である。
【図９】本発明の紙カップのトップカール部を成形する第二カール部で紙カップの胴部の上端トップカール部が強化された形状の一部分の断面を示す断面図である。
【図１０】本発明の紙カップのトップカール部を成形する第二カール部のフィニッシュカール金型の一実施例の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…胴部
２…底部
３…胴部材
４…トップカール部
５…胴部
６…底部材
７…表側面
８…内側面
９…貼り合わせ部
１０…紙カップ
１１…ブランク板
１２…ブランク板
１３…ブランク板
１４…ブランク板
１５…紙基材
１６…表側面樹脂層
１７…内側面の最内層樹脂層
１８…アルミニウム等のバリア層
１９…印刷層
２０…カップ成型部
２１…底部材成形部
２２…トップカール成型部
２３…マンドレル金型
２４…巻き付けウイング部
２５…加熱部
２６…インカール部
２７…ローレットシール部
２８…底部材用巻き出し部
２９…金型取り付け用ディスクプレート
３０…下金型
３１…潤滑油塗布部
３２…第一カール部
３３…第二カール部
３４…排出部
３５…下金型溝部フィニッシュカール部
３６…カール金型溝部
３７…プレカール金型
３８…プレカール部
３９…フィニッシュカール金型
４０…ポケット部（４０）部
４１…フィニッシュカール金型溝部
４２…フィニッシュカール部
４３…強化されたトップカール部
４４…底部材打ち抜きカス
４５…下金型の上側先端面
４６…プレカール金型の先端面
４７…フィニッシュカール部の先端面
４８…割溝
４９…ターバー
５０…底部材の巻き取り紙
【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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