(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め成形された扇形の胴部の下端の底板により形成された底部から該胴部の上端の口部に向かって拡径する円筒状の紙カップを金型内に収容し、ゲートから射出されるプラスチックにより成形される前記紙カップの口部を覆うプラスチックリングと、該紙カップの胴部を形成する際に扇形の胴部が重なり合う胴部シール部の端部を覆うシール部端面保護壁とを一体化させて形成したプラスチックリング付き紙カップであって、
前記プラスチックリングが、キャビティのフランジ部を形成する凹部により成形される紙カップ口部のフランジ部と、該フランジ部より下方にあってコアの固定部を形成する凹部により成形される紙カップ口部の内周面に密接嵌入する固定部と、前記フランジ部と固定部とをその中間にあって連結し且つ該キャビティ面と前記フランジ部を形成する凹部よりも低いキャビティ面に接して配置した胴部上端の紙カップ厚みとにより構成される連結部を形成する凹部により成形される紙カップ胴部の上端面を覆う連結部とを有し、前記連結部の高さが前記フランジ部下端から前記固定部下端に至る高さの１／２以下の高さであることを特徴とするプラスチックリング付き紙カップ。
【請求項２】
前記紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるように上端を切断されており、前記プラスチックリングの連結部の高さが前記紙カップの厚み以上であることを特徴とする請求項１記載のプラスチックリング付き紙カップ。
【請求項３】
前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも１層含む積層体であることを特徴とする請求項１又は２記載のプラスチックリング
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、予め成形された紙カップを金型内に収容して口元用のフランジ部を有するプラスチックリング及び、シール部端面被覆部を射出成形により一体化した紙カップに関するもので、特にプラスチックリングやシール部端面被覆部を形成するプラスチックが紙カップの外表面にはみ出ないようにした、プラスチックリング付き紙カップである。
【０００２】
【従来の技術】
従来ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を片面もしくは両面に被覆した積層紙を用いて紙カップを成形し、この紙カップの口元のシール性を向上させるためにフランジ部を有するプラスチックリングを一体化したものが公知である。紙カップの上端に段差が生じるのは避けられないことであるが、こうしてプラスチックリングを一体化することによって平坦なフランジ部を得ることができ、蓋材に対するシール性が向上するのである。そしてこのプラスチックリングを一体化するための方法としては、超音波溶着するもの（特公平１−１７９２９号）、プラスチックリングを成形する金型内に紙カップを収容してインサートインジェクション成形するもの（特開昭５８−２９６１８合）等が知られている。
【０００３】
ところで前者においては紙カップを製造する工程、プラスチックリングを成形する工程、の他に両者を溶着させる工程が必要であって工程数が多いためコスト高になるという問題がある。
【０００４】
次に後者の場合について図７を用いて説明する。プラスチックリングは紙カップの上端外周に広がるフランジ部と、紙カップの上端内周に嵌入される固定部と、両者を連結する連結部とからなるものであり、金型のフランジ部を形成する側あるいは固定部を形成する側のいずれかにゲートを設け、このゲートからプラスチックを注入して成形される（ここでは図７に８４で示す位置、すなわちフランジ部を形成する側にゲートを設けて説明する）。
プラスチックリングを成形する金型は図７に示すように固定側のコア８１と、キャビティ８５と、ストリッパープレート８３とから構成される。コア８１には固定部を形成する凹部７５ｂが形成され、キャビティ８５にはフランジ部を形成する凹部７５ａと、連結部を形成する凹部７５ｃと、紙カップ７１を固定する凹部が形成されると共に、凹部７５ａの外側端に至るゲート８４が設けられている。この金型内に予め紙カップ７１を固定した状態で、ゲート８４からプラスチックが注入されると、プラスチックはフランジ部を成形する凹部７５ａを通過し、連結部を形成する凹部７５ｃを通るときに、その幅が狭まっているために流れが滞り、プラスチックの射出圧によって紙カップ７１の上端部が図７に点線で示すように内側に倒れてしまい、紙カップ７１が倒れることによって生じた隙間にプラスチックが流れ込むこととなるので、紙カップ７１の外周にプラスチック８０がはみ出し、美観を損なうという問題があった。しかし際限なくプラスチックリングの連結部を高く形成するとコストが高くなるし、紙カップにバリア性が付与されている場合には、プラスチックリング（連結部）にバリア性がないため紙カップ全体のバリア性を低下させてしまうという問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プラスチックリングを射出成形すると同時に紙カップに一体化したプラスチックリング付き紙カップにおいて、プラスチックリングを成形するプラスチックが紙カップの外周にはみ出すのを防いで美観を損なう恐れがなく、しかも紙カップがバリア性を有する場合にそのバリア性を損なう恐れのないプラスチックリング付き紙カップを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、予め成形された扇形の胴部の下端の底板により形成された底部から該胴部の上端の口部に向かって拡径する円筒状の紙カップを金型内に収容し、ゲートから射出されるプラスチックにより成形される前記紙カップの口部を覆うプラスチックリングと、該紙カップの胴部を形成する際に扇形の胴部が重なり合う胴部シール部の端部を覆うシール部端面保護壁とを一体化させて形成したプラスチックリング付き紙カップであって、
前記プラスチックリングが、キャビティのフランジ部を形成する凹部により成形される紙カップ口部のフランジ部と、該フランジ部より下方にあってコアの固定部を形成する凹部により成形される紙カップ口部の内周面に密接嵌入する固定部と、前記フランジ部と固定部とをその中間にあって連結し且つ該キャビティ面と前記フランジ部を形成する凹部よりも低いキャビティ面に接して配置した胴部上端の紙カップ厚みとにより構成される連結部を形成する凹部により成形される紙カップ胴部の上端面を覆う連結部とを有し、前記連結部の高さが前記フランジ部下端から前記固定部下端に至る高さの１／２以下の高さであることを特徴とするプラスチックリング付き紙カップを提供するものである。
そして前記紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう上端を切断されている場合には、前記プラスチックリングの連結部の高さが紙カップの厚み以上であることが好ましい。
また前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも１層含む積層体であることが好ましい。
バリア性を有する材料としては、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着フィルム、酸化珪素や酸化アルミニウム等の無機化合物蒸着フィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合
体等からなるガスバリア性フィルム等の中から任意に選択できる。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、プラスチックリングがフランジ部と、紙カップの内周面に嵌入する固定部と、フランジ部と固定部とを連結する連結部とを有し、連結部の高さが、前記フランジ下端から前記固定部下端に至る高さの１／２以下の高さで設けられていることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。
【０００８】
そして紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう上端を切断されている場合には、プラスチックリングの連結部の高さが紙カップの厚み以上であることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。
【０００９】
更に前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも１層含む積層体である場合において、プラスチックリングがフランジ部と、紙カップの内周面に嵌入する固定部と、フランジ部と固定部とを連結する連結部とを有し、連結部の高さが、前記フランジ下端から前記固定部下端に至る高さの１／２以下の高さで設けられていることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。しかも連結部の高さがフランジ下端から固定部下端に至る高さの１／２以下の高さであって低く形成されているため、バリア性のない連結部の影響を最小限に抑えて紙カップ全体のバリア性を保持できる。
【００１０】
そして前記紙カップが、バリア性を有する材料を少なくとも１層含む積層体である場合において、紙カップがカップ状に形成された後に下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう上端を切断されている場合には、プラスチックリングの連結部の高さが紙カップの厚み以上であることにより、プラスチックリングを成形する際に連結部の部分でプラスチックが滞ることがなく、従って成形金型内において紙カップがプラスチックの射出圧により動かされ、その隙間にプラスチックが流れ込んで紙カップの外側にプラスチックがはみ出すことがない。しかも連結部の高さが紙カップの厚み以上であって低く形成されているため、バリア性のない連結部の影響を最小限に抑えて紙カップ全体のバリア性を保持できる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を図１乃至図６を用いて詳細に説明する。紙カップとしては、外側から順に低密度ポリエチレン２０μｍ／３００ｇ／ｍ2 の厚紙／アルミニウム箔６μｍ／ポリエチレンテレフタレート１２μｍ／低密度ポリエチレン５０μｍからなる積層体（総厚０．４ｍｍ）を材料として、ガスバリア性を有する紙カップを作成した。
【００１２】
紙カップ１は扇形の胴部と円形の底板とからなり、図３に示すように底部２から口部３に向かって次第に拡径する円筒状のカップである。紙カップ１は図４及び図２に示すように、底部２の底板２ａの周縁の下方に折り返された部分２ｂを胴部４の下端４ａが巻き込むようにして底部２が塞がれている。よって均一な高さ寸法をもって設計された胴部４を用いても、底板２ａの方に引っ張られる度合いが均一とならないので胴部４の上端面４ｂは不揃いになっており、特にシール部分４ｃにおいてズレが顕著である。そしてこの上端面４ｂはカールしない状態で完成された（図３参照）。
【００１３】
次いで、射出成形金型内に紙カップを固定し、型締め後、下記条件にて密度が０．９５８、メルトインデックスが２０（共にＪＩＳ  Ｋ６７６０による測定）の高密度ポリエチレンを射出し、満注容量が２６５ｍｌのプラスチックリング付き紙カップを製造した。
樹脂温度：２００°Ｃ
金型温度：  ４０°Ｃ
冷却時間：５．０ｓｅｃ
【００１４】
図５に示すように、プラスチックリングを成形する金型は固定側のコア１１と、キャビティ１５と、ストリッパープレート１３とから構成される。コア１１には固定部を形成する凹部５ｂが形成され、キャビティ１５にはフランジ部を形成する凹部５ａと、連結部を形成する凹部５ｃと、紙カップ１を固定する凹部が形成されると共に、凹部５ａの外側端に至るゲート１４が設けられている。そして凹部５ｃの高さを距離Ｓとして設定し、凹部５ａよりも距離Ｓの分だけ下方の位置に紙カップ１の上端が固定されるようにした。凹部５ｃの高さすなわち距離Ｓは、フランジ部下端から固定部下端までを形成する部分の高さＬ＝５．２ｍｍに対して２．０ｍｍとした。凹部５ａの高さは１．０ｍｍである。
【００１５】
成形時には、キャビティ１５に形成された凹部に予め紙カップ１が固定されており、ゲート１４からプラスチックが注入されると、フランジ部を成形する凹部５ａを通過し、連結部を形成する凹部５ｃを通るときにその幅が広がっているので、凹部５ｃに滞ることなくスムーズに凹部５ｂに流れ込んだ。
【００１６】
成形されたプラスチックリング付き紙カップは、図１及び図２に示すように、紙カップの口部にこれを保護するプラスチックリング５が一体化されている。このプラスチックリング５はフランジ部５ａ’と固定部５ｂ’と両者を連結する連結部５ｃ’とからなり、紙カップに対しては、固定部５ｂ’が紙カップ１の上方内周面に密接に嵌入し、連結部５ｃ’が紙カップの（胴部４の）上端面４ｂを覆い、連結部５ｃ’の上端から外方にフランジ部５ａ’が形成されている（図６参照）。連結部５ｃ’の高さＳ’は、前述した成形金型内に設定された距離Ｓと等しく、すなわち２．０ｍｍであった。このときフランジ部５ａ’下端から固定部５ｂ’下端までの高さＬ’は５．２ｍｍであった。またフランジ部５ａ’の高さは１．０ｍｍであった。
【００１７】
そして固定部５ｂ’の一端から紙カップ１の胴部４のシール部を被覆するシール部端面保護壁６が１本形成されている。このシール部端面保護壁６の下端にはスタッキング防止用リブ７が紙カップ内方に突出する形で形成されている。このスタッキング防止用リブ７は、完成したプラスチックリング付き紙カップ同士を積み重ねる際に、きつく嵌まって分離しにくくなるのを防ぐものである。本実施例のプラスチックリング付き紙カップの外観を観察したところ、シール部周辺４ｃやフランジ部５ａ’の下方にプラスチックがはみだすことなく、きれいに形成されていた。また、プラスチックリングの連結部５ｃ’の高さが２．０ｍｍと低いので、連結部５ｃ’から容器内のガスが透過するのを最小限に抑えることができ、紙カップ全体のガスバリア性を損なうことなく、プラスチックリング成形上の問題点を回避することができたという利点がある。
【００１８】
なお、本実施例では紙カップの上端面が不揃いな状態でプラスチックリングを一体化したため、上記距離Ｓを設定するにあたり、誤差を吸収する大きな数値を適用した。すなわち、紙カップの全高の不揃いの誤差によって金型内に収容する際の奥行き方向に生じる誤差が約１ｍｍ、また紙カップの特にシール部周辺に生じる全高の誤差が約１．６ｍｍ、それぞれ生じるためである。従ってこれらの誤差が存在しないような紙カップを使用する場合には、距離Ｓをもっと小さく設定することができる。
【００１９】
すなわち、紙カップの底部及び胴部をシールした後に、紙カップの下端から上端に至るまでの高さが均一になるよう紙カップの胴部の上端を切断して全高を均一に形成した紙カップを使用する場合である。このような場合には、距離Ｓは紙カップの材料である積層体の厚さ（０．４ｍｍ）以上の厚さに設定することで、十分に本実施例と同様の効果を発揮することができる。更には、第１実施例よりも距離Ｓが低くなったので、より一層紙カップ全体のガスバリア性を保持できるという利点が生じる。
【００２０】
なお、通常の紙カップ成形機によって形成される紙カップと同様に、紙カップの底部及び胴部をシールした後に上端面にカール部を形成し、しかる後カール部を切断して全高を均一に形成した紙カップを使用する場合にも、距離Ｓを紙カップの材料である積層体の厚さ（０．４ｍｍ）以上の厚さに設定することによって、上記カール部を形成せずに全高を均一に形成した場合と同様の効果を発揮することができる。この場合従来の紙カップ成形機を用いることができるので設備費の節約が期待できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、紙カップの口部を被覆するプラスチックリングを射出成形すると同時に紙カップに一体化したプラスチックリング付き紙カップにおいて、口部のプラスチックリングを成形するプラスチックが紙カップの外周にはみ出すことがなく、美観のよいプラスチックリング付き紙カップを得ることができる。
そして、紙カップがバリア性を有する材料を少なくとも１層含む積層体である場合には、紙カップのバリア性を損なうことなくして、プラスチックリングを成形するプラスチックが紙カップの外周にはみ出すことがなく美観のよいプラスチックリング付き紙カップを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す、プラスチックリング付き紙カップの斜視図である。
【図２】図１の実施例の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例を示す紙カップの斜視図である。
【図４】図３の紙カップの要部縦断面図である。
【図５】射出成形金型の一実施例を示す説明図である。
【図６】図１の実施例の要部縦断面図である。
【図７】従来例の射出成形金型を示す説明図である。
【符号の説明】
１…紙カップ
２…底部
２ａ…底板
２ｂ…折り返された部分
３…口部
４…胴部
４ａ…下端
４ｂ…上端面
５…プラスチックリング
５ａ…フランジ部を成形する凹部
５ｂ…固定部を成形する凹部
５ｃ…連結部を成形する凹部
５ａ’…フランジ部
５ｂ’…固定部
５ｃ’…連結部
６…シール部端面保護壁
１１…コア
１３…ストリッパープレート
１４…ゲート
１５…キャビティ
【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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