(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ繊維(P) を主たる原料素材とした原料液(A0)中に、膨化維持材(E) を原料素材の一部として含ませ、この混合状態の原料液(A0)から、ほぼ一定の厚みのウェブ状の層を成す中間抄造品(A1)を一定形状で抄き出した後、この中間抄造品(A1)を加熱成形型(3) によって加熱し、含有する水分を一挙に気化させることにより、パルプ繊維(P) 間隔を拡大させ、且つこのパルプ繊維(P) の間に膨化維持材(E) を入り込ませて、この状態を維持し、かかる構成によりパルプ繊維(P) を多層状に形成するようにしたことを特徴とする低密度紙器の製造方法。
【請求項２】
前記膨化維持材(E) には、レーヨン、生分解性樹脂、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等の合成繊維のうちの一つまたは複数が、使用されることを特徴とする請求項１記載の低密度紙器の製造方法。
【請求項３】
前記膨化維持材(E) の混合比は、体積比で原料液(A0)全体の約２０％〜８０％程度であることを特徴とする請求項１または２記載の低密度紙器の製造方法。
【請求項４】
前記加熱成形型(3) は、膨化許容空間(G) を有することを特徴とする請求項１、２または３記載の低密度紙器の製造方法。
【請求項５】
前記請求項１、２、３または４記載による方法によって製造されたことを特徴とする低密度紙器。
【請求項６】
前記低密度紙器は、その表面に樹脂層(F) がラミネート加工されて成ることを特徴とする請求項５記載の低密度紙器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低密度紙器並びにその製造方法に関するものであって、特に断熱性を有する低密度紙器を安価に且つ安定的に製造し得る手法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
簡易の飲料容器あるいはカップラーメン等の主として使い捨て容器にあっては、内部に熱水が注入されることが多いことから、使用の便を考慮して断熱性が要求されている。このためこのような容器には、従来より発泡スチロール（ＰＳ）等の合成樹脂製のものや、二重構造等を採用したり、あるいは空気層を形成した紙製のものが適用されていた。このうち発泡スチロール等の合成樹脂容器は、断熱性に優れ、製造コストも安価で、大量生産に適しているものの、再資源化ができず、ゴミとして焼却すれば有毒ガスが発生する場合もあり環境破壊の一要因となることから、また環境ホルモン溶出への懸念が指摘されること等から、断熱性のある紙製の容器が要求されている。
【０００３】
しかしながら、紙製容器に断熱性を付与する場合には、上述した二重構造や空気層を形成する構造が必要とされ、必然的に製造コストが嵩むため、この種の製品に一般に要求されるコスト低減という点では一定の限界があった。もちろん、紙製容器に断熱性を与える別な手法として、紙そのものを発泡させて密度を低下させる方法も一般に知られているが、このような手法は、いずれも原料液中に発泡剤を混入するものであって、この発泡剤自体が、事後の処理に悪影響を及ぼす場合があったり、また実際上安定的な製造が難しく研究段階の試行はあっても、実用化されていないのが現状であった。
【０００４】
【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、化学的な発泡剤を一切用いずに、低密度の紙器を安価に且つ安定的に製造し得る新規な手法の開発を試みたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の低密度紙器の製造方法は、
パルプ繊維(P) を主たる原料素材とした原料液(A0)中に、膨化維持材(E) を原料素材の一部として含ませ、この混合状態の原料液(A0)から、ほぼ一定の厚みのウェブ状の層を成す中間抄造品(A1)を一定形状で抄き出した後、この中間抄造品(A1)を加熱成形型(3) によって加熱し、含有する水分を一挙に気化させることにより、パルプ繊維(P) 間隔を拡大させ、且つこのパルプ繊維(P) の間に膨化維持材(E) を入り込ませて、この状態を維持し、かかる構成によりパルプ繊維(P) を多層状に形成するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、含有水分を一挙に気化して、パルプ繊維間隔を拡げ、この膨張状態を膨化維持材によって維持するため、化学的な発泡剤を一切使用することなく、充分な断熱性を有する低密度紙器を製造できる。
【０００６】
また請求項２記載の低密度紙器の製造方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記膨化維持材(E) には、レーヨン、生分解性樹脂、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等の合成繊維のうちの一つまたは複数が、使用されることを特徴として成るものである。
この発明によれば、膨張したパルプ繊維の状態をほぼ確実に維持できるとともに、低密度紙器の使用条件等に応じて、適宜の膨化維持材を選択できる。
【０００７】
更にまた請求項３記載の低密度紙器の製造方法は、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記膨化維持材(E) の混合比は、体積比で原料液(A0)全体の約２０％〜８０％程度であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、膨張したパルプ繊維の状態を効果的に維持できる。
【０００８】
更にまた請求項４記載の低密度紙器の製造方法は、前記請求項１、２または３記載の要件に加え、前記加熱成形型(3) は、膨化許容空間(G) を有することを特徴として成るものである。
この発明によれば、容器を適宜の厚さに膨張させることができ、充分な断熱性を有する低密度紙器を安価に且つ安定的に製造できる。
【０００９】
更にまた請求項５記載の低密度紙器は、前記請求項１、２、３または４記載による方法によって製造されたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、含有した水分が一挙に気化されることによって、パルプ繊維間隔が拡がり、パルプ繊維間に膨化維持材が入り込み、この膨張状態をほぼ確実に維持するため、充分な断熱性が付与される。
【００１０】
また請求項６記載の低密度紙器は、前記請求項５記載の要件に加え、前記低密度紙器は、その表面に樹脂層(F) がラミネート加工されて成ることを特徴として成るものである。
この発明によれば、必要に応じて容器表面の耐水性や耐油性等を向上させることができ、積極的に容器の保護が行え、バリエーション豊富な種々の容器が提供され得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。説明にあたっては、本発明の低密度紙器Ａについてまず説明し、次にこの低密度紙器Ａを製造する装置の一例について説明した後、この装置の製造態様を説明しながら実質的に本発明の低密度紙器の製造方法について説明する。
まず本発明の低密度紙器Ａについて説明する。このものは、簡易式の紙製容器であって、例えばインスタントラーメンやインスタントスープ等を飲食する際に、内部に熱湯が注がれることが多い図２（ａ）に示すようなカップ状の容器や、あるいは温かい惣菜や弁当などが詰められる図２（ｂ）に示すようなトレー状の容器等として使用されるものであって、その前提条件として断熱性が要求されるものである。
そして低密度紙器Ａの内部構造は、図１に示すように主原料であるパルプ繊維Ｐが、ほぼ一定の間隔に拡げられて成り、このパルプ繊維Ｐ間に後述する膨化維持材Ｅが入り込んで、膨張状態を維持するように構成され、結果としてパルプ繊維Ｐ間に多くの空間を有したいわゆるバルキー性を保った多層状態に形成されるものである。このようにして紙器を低密度状態に形成する手法は、原料液Ａ０中に発泡剤を混入し、原料素材を化学的に発泡させる従来手法とは、化学的な発泡剤を一切使用しない点で大きく異なるものである。
【００１２】
ここで低密度紙器Ａの主原料となるパルプ繊維Ｐには、ＮＢＫＰ（針葉樹パルプ）、ＬＢＫＰ（広葉樹パルプ）、ケナフ全茎パルプ等のパルプ繊維が単独あるいは種々の比率で適宜組み合わせて使用され得る。また原料液Ａ０中に混入する膨化維持材Ｅには、一例としてレーヨン、生分解性樹脂、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等の合成繊維のうちの一つまたは複数が使用される。なお生分解性樹脂とは、文字通り廃棄された場合に自然界で分解できるようにした樹脂であって、これには樹脂自体が生物によって完全に分解されるタイプと、分解し難い樹脂に対して、生物分解できる物（例えば澱粉等）を混和して崩壊性を付与したタイプとがあり、この実施の形態では一例として前者のタイプのＢＩＯＮＯＬＬＥ「ビオノーレ」（昭和高分子株式会社販売の登録商標）や後者のタイプのＭａｔｅｒ−Ｂｉ「マタービー」（日本合成化学工業株式会社販売の登録商標）等が適用され得る。そしてこのような膨化維持材Ｅの混合比率は、体積比で原料液Ａ０全体の約２０％〜８０％程度である。
またパルプ繊維Ｐを主原料とする原料液Ａ０に混入されるものとして、上述した膨化維持材Ｅのほか、低密度紙器Ａ自体の耐油性や耐水性等を向上させるフッ素樹脂等を添加することも可能である。
【００１３】
次に上述した低密度紙器Ａを製造する装置の一例について説明する。低密度紙器の製造装置１は、一例として図１に示すように上述した原料液Ａ０から中間抄造品Ａ１を抄造する抄造装置２と、この抄造された中間抄造品Ａ１を加熱することによって内部に含んだ残留水分を一挙に気化し、中間抄造品Ａ１のパルプ繊維間隔を拡大する加熱成形型３とを具えて成るものである。以下各構成部材の概略について説明する。
【００１４】
抄造装置２は、原料液Ａ０から液体成分Ｌを抜き取り、パルプ繊維Ｐを主成分とする中間抄造品Ａ１を抄き出す装置である。このものは、抄造する製品スペックに応じた適宜の容積の筒状の抄造カップ２１を主要部材とし、この抄造カップ２１の下方には、液体成分Ｌを抜き取る真空ポンプ等の吸引装置が適宜接続される。
また抄造カップ２１の下部には、多数の液抜孔２２ａを具えたサポータ２２が設けられ、このサポータ２２の上部に中間抄造品Ａ１の網状型であるキャリヤネット２３が重ね合わせて保持される。
【００１５】
加熱成形型３は、中間抄造品Ａ１に含まれた水分を一挙に気化し、パルプ繊維間隔を拡げて中間抄造品Ａ１の密度を低下させる、言わば膨張装置であって、中間抄造品Ａ１を加熱する加熱型３１と、加熱された中間抄造品Ａ１から生じた水蒸気を外部に放出する蒸気抜型３２とを具えて成るものである。この加熱成形型３は、一例として蒸気抜型３２を固定状態に載置するとともに、その上方に加熱型３１を昇降自在に設けるものである。そして加熱型３１は、加熱成形時に、一例として約１５０℃〜２３０℃程度に加熱するヒータ等を内部に具え、一方、蒸気抜型３２は、中間抄造品Ａ１のほぼ中心から放射状に形成された複数の蒸気抜孔３２ａを具え、水蒸気をムラなく正確に放出するように構成されている。
【００１６】
なお加熱成形型３を構成する加熱型３１と蒸気抜型３２とは、ほぼ一定の空間を維持した状態で加熱成形が行われるものであり、この空間は中間抄造品Ａ１を所望の厚さに膨張させるためのものであって、以下この空間を膨化許容空間Ｇと定義する。因みにこの膨化許容空間Ｇは、低密度紙器Ａの最終所望厚さ、原料液Ａ０の調合比率など種々の条件によって異なるものの、少なくとも２ｍｍ以上の間隙寸法が必要であり、この実施の形態では一例として約５ｍｍ程度に設定している。
また上述した実施の形態に加え、必要に応じて例えば蒸気抜型３２もヒータ等によって加熱する形態や加熱型３１にも蒸気抜孔３２ａを形成する形態等種々の形態が採り得る。
【００１７】
次に以上のように構成された低密度紙器の製造装置１の製造態様について説明しながら実質的に本発明の低密度紙器の製造方法について説明する。
（１）中間抄造工程
中間抄造品Ａ１を抄造するにあたっては、まず原料液Ａ０を別途付設された原料供給装置により一定量ずつ取り出し、抄造カップ２１に投入する。その後吸引装置によって下方にサクションし、原料液Ａ０中のパルプ繊維Ｐや膨化維持材Ｅあるいはフッ素樹脂等の添加材等を、キャリヤネット２３上に抄き出し、ほぼ一定の厚みのウェブ状の層を形成させるとともに、液体成分Ｌのみを、キャリヤネット２３の網目及び液抜孔２２ａから抜き取り、更に下方に流出させる。
そして液体成分Ｌの流出が終了すると、所定形状となった固形物すなわち中間抄造品Ａ１を抄造装置２から取り外し、これを適宜の移送装置により次の加熱成形型３に移送する。なおここでの「液体成分Ｌの流出の終了」とは、中間抄造品Ａ１における含有水分がすべて流出することを意味するのではなく、ある程度の水分を含んだ、水切り状態を示すものである。従って中間抄造品Ａ１を構成するパルプ繊維Ｐ間には適宜の水分が残留する。
【００１８】
（２）加熱成形工程
加熱成形工程では、上記中間抄造工程において抄き出された中間抄造品Ａ１が、まず蒸気抜型３２にセットされた後、一例として約１５０℃〜２３０℃程度に加熱された加熱型３１が、別途付設されるシフタ装置等によって蒸気抜型３２に接近させられ、最終的に嵌まり合った状態で加熱成形が行われる。この加熱成形は、加熱型３１と蒸気抜型３２とが、中間抄造品Ａ１を所望の厚さに膨張させる、膨化許容空間Ｇを維持した状態で行われるものであって、中間抄造品Ａ１に含有されていた残留水分が、加熱型３１から加えられた熱によって一挙に気化して、パルプ繊維間隔を拡げるとともに、パルプ繊維Ｐ間に膨化維持材Ｅが入り込み、パルプ繊維Ｐの膨張状態を維持するものである。もちろん気化した水蒸気は、蒸気抜型３２に形成された蒸気抜孔３２ａを通って外部に放出される。なおパルプ繊維間隔の拡がり幅は、必ずしも膨化許容空間Ｇに合致するものではないが、この膨化許容空間Ｇに規制されてほぼ同じ程度、ないしは幾分小さめに形成される。このようにして得られた低密度紙器Ａの内部構造は、図１に示すようにパルプ繊維Ｐが多層状に形成されるとともに、このパルプ繊維Ｐの層と層の間に、膨化維持材Ｅが入り込むような構造となり、充分な断熱性が付与される。
なお得られた低密度紙器Ａは、必要に応じて更に乾燥されたり、あるいは耐水性や耐油性等を向上させる等の目的から、一例として図２（ａ）に示すように、表面に樹脂層Ｆのラミネート加工が施される。もちろんこの樹脂層Ｆは、製品の目的からしてＰＥＴ樹脂等の無害な材料であることが好ましい。またこのようなラミネート加工の他にも例えば以前より天然の防腐剤や防水剤などとしてその効果が知られている、柿渋等を紙器の表面にコーティングする形態も採り得る。更に低密度紙器Ａそのものの強度が懸念される場合には、図２（ａ）に併せて示すようにサック貼りの紙ａを保形用強度メンバーとして容器のほぼ全周に施す形態等も可能であり、この場合には低コストで充分な補強が図れる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、中間抄造品Ａ１に含有される水分を一挙に気化して、パルプ繊維間隔を拡げ、この膨張状態を膨化維持材Ｅによって、ほぼ確実に維持するため、化学的な発泡剤を一切使用することなく、充分な断熱性を有する低密度紙器Ａを安価に且つ安定的に製造できる。また膨化維持材Ｅは、低密度紙器Ａの使用条件等に応じて、適宜のものが選択できる。更に必要に応じて完成した低密度紙器Ａの表面にラミネート加工等を施すことによって、耐水性や耐油性等を向上させることができ、積極的に紙器を保護し、バリエーションも豊富となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の低密度紙器の製造方法を段階的に示す説明図である。
【図２】  本発明の低密度紙器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      低密度紙器の製造装置
２      抄造装置
３      加熱成形型
２１    抄造カップ
２２    サポータ
２２ａ  液抜孔
２３    キャリヤネット
３１    加熱型
３２    蒸気抜型
３２ａ  蒸気抜孔
Ａ      低密度紙器
Ａ１    中間抄造品
Ａ０    原料液
ａ      紙
Ｅ      膨化維持材
Ｆ      樹脂層
Ｇ      膨化許容空間
Ｌ      液体成分
Ｐ      パルプ繊維
【図１】
0004307629.tif 000002
【図２】
0004307629.tif 000003