JP7658765B2 - 紙製容器 - Google Patents

Description

本発明は、耐油性が要求される紙製容器に関する。

油分を多量に含む食材を収納する紙製容器には耐油性が求められている（特許文献1および特許文献2）。

とくに、最近は、食材を電子レンジにおいて加熱することが多く、耐油性がより重要となっている。

特開2006-056127号公報 特開2009-030192号公報

紙製容器の例として、紙コップがある。紙コップは、円形の底部と、底部より逆円錐台形状または円筒形状に立設される胴部とを備える。適宜、胴部上縁にフランジや蓋を備えていてもよい。

紙コップ胴部は扇形ブランクを丸め、一方端を下側にし、他方端をその上側に配置し、両端を重ね合わせて接合（たとえば熱溶着）する。

容器成型時、ブランクを変形させる際にピンホールが発生するおそれがある。また、接合部熱溶着に伴いピンホールが発生するおそれがある。

電子レンジ加熱時、容器内は１００℃超となり、水分発泡や被覆層軟化により、ピンホールが発生するおそれがある。

これらのピンホールは油滲みの原因となる。また、一般的に、接合部では特に不具合が発生しやすい。

一般に、市販されている食品包装用の紙製容器の外面には種々のデザインが印刷されている。油滲みは美観を大きく損なう。

本発明は、上記課題を解決するものであり、紙コップ等の紙製容器において、内容物の滲みを抑制する技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明の紙製容器は、ブランクをまるめてブランク端部同士を接合して形成される胴部と、前記胴部下端に接合される底部とからなる。紙製容器は、内側に耐油性処理された原紙と、前記原紙内側に被覆された高融点ポリエチレン層とから形成される。前記高融点ポリエチレン層の融点は１１５℃以上である。

高融点ポリエチレン層を用いることで、レンジ加熱時のピンホール発生を抑制できる。また、耐油性処理により、仮にピンホールが発生したとしても、ピンホールからの滲みを抑制できる。

好ましくは、前記高融点ポリエチレン層内側に被覆された低融点ポリエチレン層から形成され、前記低融点ポリエチレン層の融点は、前記高融点ポリエチレン層の融点より低い。

好ましくは、前記低融点ポリエチレン層の融点は、前記高融点ポリエチレン層の融点より１０℃以上低い。

これにより、接合性が担保される。その結果、接合部からの漏れを改善できる。

好ましくは、前記ブランクの一端部では、前記低融点ポリエチレン層が端面を被覆するよう折り返されている。

これにより、ブランク端面から内容物が浸透するおそれを抑制できる。また、低融点ポリエチレン層同士が熱溶着されるため接合性がさらに向上する。

好ましくは、油分を含む内容物を収容する。

本発明の紙製容器によれば、油分を含む内容物の滲みを抑制できる。

本発明によれば、内容物の滲みを抑制できる。

一般的な紙製容器の成型方法 接合部断面図（一般例との比較） 検証結果概要

～基本構成～
図１は紙コップの成型方法の概要を示す図である。本実施形態の紙製容器は紙コップを含む。紙コップ胴部は扇形状ブランクより形成される。

ブランクを丸め、一端部を下側にし、他端部をその上側に配置し、接合面が対向するようにし、両端部を重ね合わせて所定の接合幅にて接合する。これにより紙コップ胴部が形成される。

紙コップ底部は円形である。紙コップ胴部と紙コップ底部とを接合することで紙コップが形成される。

～特徴的構成～
本実施形態は、適宜、下記の特徴的構成を有する（図２参照）。

原紙１内側（内容物に接する側）は耐油性処理され、耐油層２が形成されている。詳細には、原紙１は複数層（例えば5層）のパルプ層から抄紙されており、その最内面側のパルプ層にのみ耐油性処理が施されている。なお、外側はデザイン印刷のため耐油性処理されていないことが好ましい。底部において印刷不要の場合は、両側において耐油性処理されていてもよい。

さらに、原紙１内側には、高融点ポリエチレン層３が被覆されている。

高融点ポリエチレン層３の内側には低融点ポリエチレン層４が被覆されている。

ブランクの一端部では、低融点ポリエチレン層４が端面５を被覆するよう折り返されている（エッジプロテクト（EP）処理）。その結果、一端部の低融点ポリエチレン層と他端部の低融点ポリエチレン層とが接合される。

なお、比較のため、一般的な紙カップ接合部の断面図を図２に追加する。

～検証試験～
上記特徴的構成の検証試験のために作成した複数のサンプル例について説明する（図３参照）。

一般例：胴部、底部とも耐油性処理されていない。高融点ポリエチレン層はない。低融点ポリエチレン層は１５μｍである。EP処理はされていない（図２参照）。

サンプルA：底部のみ耐油性処理されている。高融点ポリエチレン層は２０μｍである。低融点ポリエチレン層は２０μｍである。EP処理されている。

サンプルB：底部のみ耐油性処理されている。高融点ポリエチレン層は２０μｍである。低融点ポリエチレン層はない。EP処理されている。

サンプルC：底部のみ耐油性処理されている。高融点ポリエチレン層は４０μｍである。低融点ポリエチレン層はない。EP処理されている。

サンプルD：胴部・底部に耐油性処理されている。高融点ポリエチレン層は２０μｍである。低融点ポリエチレン層はない。EP処理されていない。

サンプルE：胴部・底部に耐油性処理されている。高融点ポリエチレン層は２０μｍである。低融点ポリエチレン層は２０μｍである。EP処理されている（図２参照）。

なお、上記サンプルは例示であり、本願発明は上記サンプルに限定されない。

上記サンプル例に対し、２つの検証試験を行った。

麻婆豆腐レンジ加熱：麻婆豆腐を紙コップに収納し、１５２０Wで２０秒間、レンジ加熱をおこない、油滲みを観察した。

エビチリ１０時間放置：エビチリを紙コップに収納し、１０時間放置し油滲みを観察した。

なお、上記試験は、紙製容器が油分を多量に含む食材を収納する場合の課題の例示であり、本願発明はこれらの課題に限定されない。

なお、上記サンプルの原紙については、胴部には坪量２５０～２６０ｇ／ｍ^２、底部には坪量２００～２２０ｇ／ｍ^２の紙を用いた。

以下、検証試験結果の比較により各論点について説明する。

～論点１～
油分の多い内容物をレンジ加熱した場合、内容物が100℃を超え、水分発泡及びポリエチレン層の軟化により、ピンホールが発生し、油滲みが発生するおそれがある。この課題に対し、高融点ポリエチレン層を用いる。

一般例とサンプルAおよびサンプルBの検証結果を比較する。いずれも胴部に耐油性処理されていない。一般例は低融点ポリエチレン層を有するのに対し、サンプルAおよびサンプルBは内層に高融点ポリエチレン層を有する。

麻婆豆腐レンジ加熱の試験結果を比較すると、一般例では、容器外面全周に滲みが発生しているのに対し、サンプルAおよびサンプルBでは、滲みは見られなかった。

低融点ポリエチレン層を高融点ポリエチレン層とすることで、耐油性処理の有無にかかわらず、レンジ加熱時のピンホール発生を抑制できる。また、サンプルBでの結果より、低融点ポリエチレン層がなくとも、レンジ加熱時のピンホール発生を抑制できる。

なお、低融点ポリエチレンには低密度ポリエチレンLDPEを用いる。低密度ポリエチレンの融点は１００～１１５℃程度である。上記サンプルでの低融点ポリエチレンの融点は１０８℃であった。

高融点ポリエチレンには高密度ポリエチレンHDPEや、高密度ポリエチレンやエチレン・プロピレン共重合体などを含有させて融点を上げた低密度ポリエチレンなどを用いる。高密度ポリエチレンの融点は１２０～１４０℃程度である。上記サンプルでの高融点ポリエチレンの融点は１２８℃であった。高融点ポリエチレンは低融点ポリエチレンにエチレン・プロピレン共重合体などを含有させることにより融点が上がる。

本願では、融点１１５℃未満のポリエチレンを低融点ポリエチレンとし、融点１１５℃以上のポリエチレンを高融点ポリエチレンとする。

また、低融点ポリエチレン層の融点は、高融点ポリエチレン層の融点より１０℃以上低いことが好ましい。上記サンプルでは２０℃の差がある。

～論点２～
原紙内側に高融点ポリエチレン層が被覆されることで、容器成型時の接合部熱溶着が不十分になるおそれがある。その結果、底部の未着箇所より内容物の漏れが発生するおそれがある。加熱温度をあげることで、確実に熱溶着できるが、焦げ等、原紙が損傷するおそれがある。この課題に対し、低融点ポリエチレン層を用いる。

サンプルAとサンプルCの検証結果を比較する。いずれも胴部に耐油性処理されていない。サンプルCはサンプルBと同じ構成であるが、ポリエチレン層厚がサンプルA（層厚４０μｍ）と同じになるようにしている。サンプルAでは低融点ポリエチレン層が被覆されているのに対しサンプルCでは低融点ポリエチレン層が被覆されていない。

エビチリ１０時間放置の試験結果を比較すると、サンプルCでは、１０試験のうち１試験において、底部に漏れが発生しているのに対し、サンプルAでは、１０試験の全てにおいて底部に漏れは見られなかった。

低融点ポリエチレン層が確実に熱溶着されることで、接合性が担保される。その結果、未着部からの漏れを改善できる。

参考に一般例とサンプルDの検証結果を比較する。一般例では耐油性処理されていないのに対し、サンプルDでは耐油性処理されている。一般例では高融点ポリエチレン層が被覆されていないのに対し、サンプルDでは高融点ポリエチレン層が被覆されている。

エビチリ１０時間放置の試験結果によれば、程度の差はあれ、底部より漏れが見られた。

すなわち、高融点ポリエチレン層被覆と耐油性処理だけでは底部の漏れに係る課題に対し不十分であることを示唆している。

～論点３～
容器成型時に紙コップ胴部は扇形ブランクを丸める。ブランク変形によりピンホールが発生するおそれがある。また、容器成型時に接合部は熱溶着されるため、接合部にピンホールが発生するおそれがある。この課題に対し、耐油性処理する。

サンプルAとサンプルEの検証結果を比較する。サンプルAでは胴部に耐油性処理されていないのに対し、サンプルEでは胴部に耐油性処理されている。その他の構成は同じである。

エビチリ１０時間放置の試験結果を比較すると、接合部端面においてサンプルAではわずかに滲みが見られたのに対し、サンプルEでは全く滲みは見られなかった。

仮に、ピンホールが発生したとしても、耐油性処理によりピンホールからの滲みを抑制できる。

耐油性（=撥油性）は固体表面(原紙表面)の表面張力が液体（油分）より低い場合に発現する。原紙表面にフッ素化合物等が存在している場合、原紙と油分の界面において原紙から油分が受ける分子間力が弱いため、界面において油分は不安定化し、油分の表面張力が働きやすくなるため撥油性が発現する。すなわちピンホールがあっても、ピンホールからの滲みを抑制できる。

耐油剤としてはフッ素系化合物やアクリル系化合物、シリコン系化合物などが挙げられる。耐油剤の加工方法としては抄紙する際に添加する方法（内添法）と抄紙後に含浸や表面にコーティングする方法（外添法）がある。一般的にフッ素系化合物を使用し、内添法にて抄紙されている。

耐油性処理された原紙とポリエチレン層との接着性を向上させるため、AC剤（アンカーコート剤）を使用してもよい。

～論点４～
さらに、ブランク端面から内容物が浸透するおそれがある。この課題に対し、エッジプロテクト（EP）処理する。

サンプルDとサンプルEの検証結果を比較する。サンプルDではEP処理されていないのに対し、サンプルEではEP処理されている。

エビチリ１０時間放置の試験結果を比較すると、サンプルDでは一般例と同程度の滲みが見られたのに対し、サンプルEでは全く滲みは見られなかった。

特に、サンプルEでは、EP処理により一端部の低融点ポリエチレン層と他端部の低融点ポリエチレン層とが熱溶着されるため接合性がさらに向上する（論点２参照）。

EP処理では、原紙の端部の一部を削り、低融点ポリエチレン層および高融点ポリエチレン層とともに折戻す。EP処理相当箇所の厚さと積層厚とが同じになるようにする。これにより、端面が被覆層により保護される。

１ 原紙
２ 耐油層
３ 高融点ポリエチレン層
４ 低融点ポリエチレン層
５ 端面

Claims (2)

1. ブランクをまるめてブランク端部同士を接合して形成される胴部と、前記胴部下端に接合される底部とからなり、油分を含む内容物を収容し、電子レンジ加熱対応可能な紙製容器であって、
   最内面側のパルプ層が耐油層である原紙と、
   前記原紙内側に被覆された高融点ポリエチレン層と、
   前記高融点ポリエチレン層の内側に被覆された低融点ポリエチレン層と
   から形成され、
   前記高融点ポリエチレン層の融点は１１５℃以上であり、
   前記低融点ポリエチレン層の融点は、前記高融点ポリエチレン層の融点より低く、
   前記ブランクの一端部では、前記低融点ポリエチレン層が端面を被覆するよう折り返されている
   ことを特徴とする紙製容器。
2. 前記低融点ポリエチレン層の融点は、前記高融点ポリエチレン層の融点より１０℃以上低い
   ことを特徴とする請求項１記載の紙製容器。