(57)【要約】      （修正有）【課題】紙カップのトップカール部の成形においてフニッシュカール後さらに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５と底部６が接合接着して環状脚部４０を形成している紙カップ１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２を成形する紙カップ１のトップカール成形加工において、フニッシュカール後、さらにフニッシュカールされた曲面状の溝部内でさらに巻き込み、上記トップカール部２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
2004291566.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紙カップの底部を上昇させ、第二カール部の曲面状の溝部に沿って開口周縁部をさらに巻き込み、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、外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、さらに外側面に広告媒体あるいは美装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、外側面は印刷のみの紙カップと内外側面共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る用紙は紙カップの大きさによって異なるが、１５０ｇ／ｍ２〜３００ｇ／ｍ２の紙基材が使用され、さらにポリエチレン層が１４〜６０μｍ程度の厚さに形成され、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、ゼリーなどに使用される固体用カップ、酒、ジュースなどを充填する液体用カップ、ラーメンあるいは味噌汁用のラーメン用カップ、アイスクリーム、シャーベツト、冷菓等に使用される冷菓用カップ、スナック等に使用されている防湿カップ、ジャム、ヨーグルト等を充填す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】
また、環境問題や公害問題の点でプラスチック製容器から紙製容器に移行する中で、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ある。
【０００８】
さらに、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ために、図９（ａ）に示すような丸みの有る形状のトップカール部（３８）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図９（ｂ）に示すような上下が平坦な形状にトップカール部（３９）を施して強化する方法が古くから行われている。しかし、上下が平坦な形状にトップカール部（３９）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（３８）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（３８）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（３９）を施すために、カップ成形機以外の専用プレス成形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。
【００１１】
また、上記のような問題を解決するために少なくても一方の面にヒートシール性を有する樹脂層が設けられたブランクを用いて、トップカール部を有する紙カップを成形後、図１０に示すように紙カップ（４１）のトップカール部（４２）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（３２）の熱風挿入部（３７）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】
図１０は従来の紙カップ製造機でトップカール部を強化するための加熱装置の概略図である。紙カップ（４１）が成形機で成形された後にホットエアー装置（３２）によってトップカール部（４２）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（３７）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（４２）が強化されると（特許文献１）に記載されている。また、ホットエアー装置（３２）の熱風挿入部（３７）からの熱風により加熱されたトップカール部（４２）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（４２）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（４２）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外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。さらに成形機上で紙カップ成形後にトップカール部（４２）を加熱するために、成形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】
【特許文献１】
特開平９−２７７４０７号公報
【００１４】
【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方法を見いだし、完成したものである。
【００１５】
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。
【００１６】
【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紙カップの底部を上昇させ、第二カール部の曲面状の溝部に沿って開口周縁部をさらに巻き込み、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である。
【００１７】
【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（ａ）は本発明の紙カップ構成の一実施例を示す半断面図、（ｂ）は図１（ａ）の底部に環状脚部Ｍの詳細を示す拡大図、図２は本発明の実施に係る紙カップを製造する概略を示す概略図、図３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４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５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６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７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８は紙カップの胴部の上端の形状（プレカール）が強化された一部分の断面を示す断面図である。
【００１８】
図１（ａ）は本発明の紙カップ（１）構成の一実施例を示す半断面図である。また、（ｂ）は図１（ａ）の底部に環状脚部Ｍの詳細を示す拡大図である。紙カップは図１（ａ）に示すように胴部（５）と底部（６）とから構成されている。胴部（５）の上端開口部周縁は外側にカールされトップカール部（２）を形成し、下端は図１（ｂ）に示すように内側にカールされ底部材（２１）と結合して環状脚部（４０）を形成している。この環状脚部（４０）で胴部（５）と底部（６）とが一体となって結合されている。また胴部（５）と底部（６）は適宜の形状に形成されている胴部材（１０）と底部材（２１）とが、紙カップ成形機で成形され、紙カップ（１）は作製される。紙カップ（１）を作製する成形機の型式によって異なるが胴部材（１０）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（２１）は紙カップ成形機上で打ち抜かれ、逆皿形状に成形される。また、胴部（５）と底部（６）は一般的に紙基材の片側面あるいは両側面に熱可塑性樹脂層が形成されている胴部材（１０）あるいは底部材（２１）を加熱加圧あるいは超音波またはホットエアー等により結合部分が接着されている。この胴部材（１０）と底部材（２１）を使用して紙カップ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（１０）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（１０）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（２１）を嵌め込み、同時に筒状の胴巻き紙および底部材（２１）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（４０）を形成する。さらに、筒状の胴巻き紙の上端を外側にカールし、トップカール部（２）を形成し、紙カップ（１）が完成する。
【００１９】
また、胴部材（１０）および底部材（２１）は以前には紙基材単体が使用され、筒状の胴巻き紙あるいは環状脚部（４０）が形成される部分に酢酸ビニル樹脂系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（１）が作製されていた。しかし近年、紙基材の表側面あるいは内側面の最内層にポリエチレン（ＰＥ）等の熱可塑性樹脂層を設け、筒状の胴巻き紙あるいは環状脚部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等により成形加工されている。また、紙基材の表側面あるいは内側面の最内層に熱可塑性樹脂層を形成していることにより、近年、益々紙カップ（１）を作製する成形機が高速化している。また、優れた品質の紙カップ（１）を高速で効率よく作製（成形）するために紙基材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（２）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る。さらに表側面（４）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。
【００２０】
本発明の紙カップの胴部材（１０）および底部材（２１）に使用される紙基材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（１０）に用いられている紙基材の上記カップ原紙は、紙カップ（１）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、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の範囲が好ましい。さらに、表側面（４）の熱可塑性樹脂層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（４）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（４）および内側面（３）の最内層に使用される熱可塑性樹脂にブロッキング防止剤、スリップ剤等を添加することにより紙カップ成形機での滑り性が向上する。また、表側面（４）および内側面（３）の最内層に使用される熱可塑性樹脂層の厚さは紙カップ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（４）の熱可塑性樹脂層の厚さは１５μ〜５０μ、内側面（３）の最内層に使用される熱可塑性樹脂層の厚さは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は紙カップ（１）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の表側面（４）あるいは内側面（３）の最内層に貼り合わされる。また紙カップ（１）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（３）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）、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と貼り合わされて使用することもできるが、最内層に使用される熱可塑性樹脂層は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��などかあるが、貼り合わされるフイルムまたは紙カップ（１）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。
【００２１】
次に、本発明の紙カップの底部材（２１）に使用される紙基材のカップ原紙は胴部材（１０）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（１）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（１）の成形適正から１５０ｇ／ｍ２〜３７０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。また、紙基材の表側面（４）あるいは内側面（３）に形成されている熱可塑性樹脂層はポリエチレン（ＰＥ）が多く使用されているが紙カップ（１）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（１）の大きさあるいは用途等により内側面（３）にポリエチレン（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、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。
【００２２】
また、紙カップの美粧性あるいは宣伝・広告媒体としての印刷は紙基材の表側面（４）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、紙基材の表側面（４）にすでに熱可塑性樹脂層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のいずれかで印刷加工が施される。印刷加工は紙カップ（１）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。
【００２３】
次に、紙カップ成形機の一例として図２に示した。この成形機は胴部材用紙巻き出し部（８）、ダイカッティング部（２０）、胴部材（１０）をカップ成形機に搬送するための咥え爪（１８）が施されているタンテーブル（２３）およびカップ成形部（２２）および底部材用紙巻き出し部（１１）、底部材成形部（１３）およびトップカール成形部（１４）から成り立っている。この紙カップ成形機の行程を詳細に説明すると、あらかじめ適宜の大きさ（紙幅）にスリット加工が施された胴部材用巻き取り紙および底部材用巻き取り紙がおのおの胴部材用巻き出し部（８）と底部材用巻き出し部（１１）にセットされ、胴部材用巻き取り紙がロールフィールド方式により打ち抜き金型が備えられているダイカッティング部（２０）に送られ、ダイカッティング部（２０）に施されている雄金型と雌金型により適宜の形状に胴部材（１０）が打ち抜かれ、タンテーブル（２３）の咥え爪（１８）で咥えられながら胴部材（１０）の両端周辺がホットエアーあるいは電熱ヒーター等により熱可塑性樹脂が溶融されカップ成形部（２２）のマンドレル金型（１９）に巻き付けウイング部（２６）のウイングによりマンドレル金型（１９）に巻き付けられて、胴部材（１０）が筒状に形成されると同時に胴部材（１０）と逆皿形状に成形されている底部材（２１）が結合接着され一体化する。また、ダイカッティング部（２０）に施されている雄金型と雌金型により適宜の形状に打ち抜かれた胴部材（１０）以外の胴部材用巻き取り紙は抜きカス（９）として排出される。さらに胴部材（１０）と逆皿形状に成形されている底部材（２１）が結合接着され一体化されている底部（６）に加熱部（２４）からホットエアーが施され、胴部材（１０）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（２１）の折り曲げられている部分をインカール部（１５）で挟んで結合して環状脚部（４０）か形成される。さらにローレットシール部（４３）で底部（６）と胴部（５）との結合により環状脚部（４０）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（４３）で環状脚部（４０）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（１４）へ受け渡される。また、カップ成形部（１４）のウイングでマンドレル金型（１９）に胴部材（１０）を巻き付ける時点で、逆皿形状に成形されている底部材（２１）は胴部材（１０）と同様にあらかじめ適宜の寸法にスリット加工が施され、底部材用巻出し部（１１）から底部成形部（１３）にロールフィールド方式で送られ底部成形部（１３）の手前で底部材（２１）の巻き取り用紙がターンバー（１２）によって水平方向の流れが垂直方向の流れに変えられ、底部材用巻き取り紙が底部成形部（１３）で適宜の円形に打ち抜かれると同時に逆皿形状に成形され、カップ成形部に設けられているマンドレル金型（１９）の先端部のバキュームにより逆皿型状に成形された底部材（２１）がマンドレル金型（１９）の先端部に吸着され、巻き付けウイング部（２６）で胴部材と結合接着される。また円形に打ち抜かれた後に、逆皿形状に成形されている底部材（２１）以外は抜きカスとして連続して排出され巻き取られる。また、トップカール部（１２）は金型取り付け用ディスクプレート（２９）に設けられているリング状の複数箇の下金型（２８）内にカップ状に成形されたものが嵌め込まれ、間歇駆動により下金型（２８）内に嵌め込まれれたカップ状に成形されているものが潤滑油塗布部（４４）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（１６）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（１７）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（フニッシュカール）された後に排出されて紙カップ（１）が作製される。
【００２４】
また、図３は本発明の紙カップのトップカール部（２）を成形する第一カール部（１６）の断面を示す断面図である。さらに図４は第一カール部（１６）で紙カップの胴部（５）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。カップ成形部でカップ状に成形さけたものがトップカール成形部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リング状の複数箇の下金型（２８）内に嵌め込まれ、底部下端はディスク板（３３）に設けられている強制カール昇降部（３０）上で係止されている。カップ状に成形さけたものが下金型（２８）内に嵌め込まれた後、金型取り付け用ディスクプレート（２９）およびディスク板（３３）が間歇駆動して、まず、図２に示す潤滑油塗布部（４４）でカール適性を向上されるために胴部上端の開口部周縁に潤滑油がスプレーで塗布された後、図３に示す第一カール部（１６）でカップ状に成形されている胴部（５）の上端開口部周縁上に設けられているプレカール金型（２７）が降下して胴部（５）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（２７）の曲面状の溝部（４７）に当たり曲面状の溝部（４７）に沿ってカールが始まり、さらにプレカール金型（２７）が降下してプレカール金型（２７）の先端面部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（２８）の上面先端部分と対面するまで胴部（５）の上端開口部周縁部分が曲面状の溝部（４７）に沿って外側にカールしつずける。そして、胴部（５）の上端開口部周縁が図４に示すように外側にプレカールと呼ばれるプレカール部（３４）が半円形状態の形状に成形加工が施され、第一カール（１６）が終了し、プレカール金型（２７）が胴部（５）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（２７）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）およびディスク板（３３）が間歇駆動によって図１０に示す次行程の第二カール部（１７）で停止する。また第一カール部（１６）は図４に示すように胴部の上端開口部周縁は一般にプレカールと呼ばれ、胴部の外側に半円形状態にカールしたプレカール部（３４）が成形加工される。
【００２５】
次に、図５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（１７）の断面を示す断面図である。また、図６は第二カール部（１７）で胴部（５）の上端開口部周縁にフニッシュカール部（３５）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５に示す第二カール部（１７）は第一カール部で胴部（５）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）およびディスク板（３３）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（１７）のフニッシュ金型（３１）の真下で停止すると同時にフニッシュ金型（３１）が降下して、下金型（２８）に嵌め込まれている胴部（５）の上端開口部周縁が半円形状態に成形されている部分をフニッシュ金型（３１）の曲面状の溝部（４５）と下金型（２８）の曲面状の溝部（４６）に沿ってさらに巻き込みながらフニッシュ金型（３１）が降下してフニッシュ金型（３１）の先端面が下金型（２８）の上側先端面と対面する時点で巻き込み成形動作が終了する。フニッシュ金型（３１）の成形加工動作が終了する。通常の場合には胴部（５）の上端開口部周縁からフニッシュ金型（３１）が離れ、さらにフニッシュ金型（３１）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）およびディスク板（３３）が紙カップ（１）の排出部に間歇駆動して停止し、フニッシュ金型（３１）によりトップカール部が形成された紙カップが排出される。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専用成形加工機等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に示すような胴部（５）の上端開口部周縁がフニッシュカールと一般に呼ばれている一巻きと３０度の状態にフニッシュカール部（３５）が成形加工され、さらにフニッシュ金型（３１）の先端面と下金型（２８）の上側先端面が対面している状態でトップカール部（２）を強化するためにフニッシュ金型（３１）の曲面状の溝部（４５）に沿ってさらに図６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（３６）を形成する。
【００２６】
また、図７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（１７）の他の断面を示す断面図である。また、図８は図５に示す第二カール部（１７）でフニッシュカール部（３５）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（３６）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（５）の上端開口部周縁が図１０（ａ）に示す第二カール部（１７）のフニッシュ金型（３１）でフニッシュカール（図６）と呼ばれる一巻きと３０度の状態に成形されて、図２に示すようにトップカール成形部（１４）から排出され、紙カップ（１）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第二カール部（１７）でフニッシュ金型（３１）の先端面と下金型（２８）の上側先端面が対面している状態で環状脚部（４０）の先端が係止しているディスク板（３３）に施されている強化カール用昇降板（３０）が突き上げられ、フ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胴部（５）の上端開口部周縁が、さらに突き上げられることによって、フニッシュカールされている部分がフニッシュ金型（３１）の曲面状の溝部（４４）と下金型（２８）の曲面状の溝部（４６）に沿ってさらに巻き込まれ図８に示すような一巻きと１８０度の状態まで成形され強化されたトップカール部（３６）が形成される。フニッシュ金型（３１）の曲面状の溝部（４５）と下金型（２８）の曲面状の溝部（４６）内で一巻きと１８０度の状態に強化されたトップカール部（３６）が成形されると同時にフニッシュ金型（３１）が胴部（５）の上端開口部周縁から離れ、さらに上昇して所定の位置にフニッシュ金型（３１）が停止し、強化カール用昇降板（３０）が突き上げられ、環状脚部（４０）の先端が係止されている状態で金型取り付け用ディスクプレート（２９）およびディスク板（３３）が間歇駆動により、図には示していないが次行程である紙カップ排出部で停止してトップカール部が強化された紙カップがエアーにより排出される。トップカール部が強化された紙カップ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、さらに美観が優れ、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半断面図（ａ）および環状脚部Ｍの詳細を示す拡大図（ｂ）である。
【図２】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概略を示す概略図である。
【図３】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４】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５】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６】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７】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８】紙カップの胴部の上端の形状（プレカール）が強化された一部分の断面を示す断面図である。
【図９】従来の紙カップのトップカール部か成形されている状態の一部分の拡大断面を示す断面拡大図（ａ）およびトップカール部か強化された状態の一部分の拡大断面を示す断面拡大図（ｂ）である。
【図１０】従来の紙カップのトップカール部を強化するための加熱装置を説明するための断面を示す断面図である。
【符号の説明】
１…紙カップ
２…トップカール部
３…内側面
４…表側面
５…胴部
６…底部
７…底シール部
８…胴部材用巻き出し部
９…胴部材抜きカス
１０…胴部材
１１…底部材用巻き出し部
１２…ターバー
１３…底部成型部
１４…トップカール成型部
１５…底部材打ち抜きカス
１６…第一カール部
１７…第二カール部
１８…咥え爪
１９…マンドレル金型
２０…ダイカッティング部
２１…底部材
２２…カップ成型部
２３…ターンテーブル
２４…加熱部
２５…インカール部
２６…巻き付けウイング
２７…プレカール金型
２８…下金型
２９…金型取り付けディスクプレート
３０…強制カール昇降部
３１…フニッシュ金型
３２…ホットエアー装置
３３…ディスク板
３４…プレカール部
３５…フニッシュカール部
３６…強化されたトップカール部
３７…熱風挿入部
３８…丸みのある形状のトップカール部
３９…平坦な形状のトップカール部
４０…環状脚部
４１…紙カップ
４２…トップカール部
４３…ローレットシール部
４４…潤滑油塗布部
４５…フニッシュ金型溝部
４６…下金型溝部
４７…カール金型溝部
【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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