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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022110341
(43)【公開日】2022-07-29
(54)【発明の名称】紙製トレイ
(51)【国際特許分類】
B65D 1/00 20060101AFI20220722BHJP
B65D 1/34 20060101ALI20220722BHJP
【ＦＩ】
B65D1/00 120
B65D1/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021005674
(22)【出願日】2021-01-18
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(72)【発明者】
【氏名】浦川 直也
(72)【発明者】
【氏名】川▲崎▼ 実
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 剛史
【テーマコード（参考）】
3E033
【Ｆターム（参考）】
3E033AA10
3E033BA10
3E033BA15
3E033BA16
3E033BA18
3E033BA19
3E033BB08
3E033CA20
3E033DA08
3E033DD01
3E033FA04
(57)【要約】
【課題】本発明の解決しようとする課題は、平坦なフランジ部を有し、捻じれ強度に優れた３次元形状の紙製トレイを提案するものである。
【解決手段】坪量が３０ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下である紙基材３と、ライナー材４とからなる積層体２を三次元成形してなる紙製トレイ１であって、水平な底部５と、底部から立ち上がる側壁部６と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部７と、フランジ部先端から斜め下方に向かって連設されたリブ８を有することを特徴とする紙製トレイである。
【選択図】図１
【解決手段】坪量が３０ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下である紙基材３と、ライナー材４とからなる積層体２を三次元成形してなる紙製トレイ１であって、水平な底部５と、底部から立ち上がる側壁部６と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部７と、フランジ部先端から斜め下方に向かって連設されたリブ８を有することを特徴とする紙製トレイである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
坪量が３０ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下である紙基材と、ライナー材とからなる積層体を三次元成形してなる紙製トレイであって、水平な底部と、底部から立ち上がる側壁部と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部と、フランジ部先端から斜め下方に向かって連設されたリブを有することを特徴とする紙製トレイ。
【請求項2】
フランジ部先端から斜め下方に向かって連設されたリブの先端が、さらに水平方向に延設されていることを特徴とする請求項１に記載の紙製トレイ。
【請求項3】
紙基材は、坪量が１００ｇ／ｍ２以上４００ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の紙製トレイ。
【請求項4】
紙基材は、引張破断伸びが、ＭＤ方向（流れ方向）２％以上１２％以下、ＴＤ方向（垂直方向）０．５％以上１５％以下であり、引張強さが、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の紙製トレイ。
【請求項5】
紙基材は、引張破断伸びが、ＭＤ方向３％以上１１％以下、ＴＤ方向１％以上１４％以下であり、引張強さが、ＭＤ方向で１００Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向で８０Ｎ／１５ｍｍ以上３００Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の紙容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は３次元形状の紙製トレイに関し、特に平坦なフランジ部を有することにより蓋材の密封性に優れると共に、フランジ部から連設されたリブを有することにより、捻じれに対する剛性が向上した紙製トレイに関する。
【背景技術】
【0002】
化石資源を原料とするプラスチック製の容器が広く用いられているが、廃プラスチックによる海洋汚染問題等、地球環境保護の観点から、再生産可能な資源であり、生分解性を有する木材を原料とする紙を用いた容器が注目されている。
【0003】
特許文献１に記載された紙容器は、予め所定の形状に打ち抜いた紙ベースを真空圧空成形型内に装着し、上からライナーとなるプラスチックシートを被せて真空圧空成形によって一体化した紙容器である。この方法によれば、三次元形状の紙容器が得られるが、生産性が悪いため安価に製造することはできない。また三次元形状とは言っても平面の集合である多面体形状であり、曲面を伴う三次元形状ではない。
【0004】
特許文献２に記載された紙製トレーは、底部、側壁部、フランジ部から構成された紙製トレーであって、１枚の紙シートを所定の形状に加工したブランクの上記紙製トレーのコーナーに該当する場所に、上記ブランクの縁から上記側壁部の途中まで伸びる長さの異なる２種類の罫線が複数設けられ、上記長さの異なる２種類の罫線のうち、長い方の罫線だけに、罫線の途中から上記底部と上記側壁部の境界面まで伸びる、紙の厚さ方向に半切りまたは全切りの切込みが設けられ、プレス加工によって、上記ブランクが底部、側壁部およびフランジ部の形状に形成されたことを特徴とする紙製トレーである。
【0005】
特許文献２に記載された紙製トレーは、コーナー部に罫線や切込みを入れることにより、３次元形状のトレイを実現したものであるが、罫線や切込みは、加工に手間がかかるばかりでなく、トレイの強度にも悪影響を及ぼすものである。特許文献２に記載された紙製トレイに限らず、従来から紙を素材とした３次元形状のトレイは、知られているが、成形時に皺が入り易く、フランジ部も平滑ではないため、蓋材で密封することが必要な用途には、使用できなかった。
【0006】
蓋を用いない紙製トレイであれば、そもそもフランジ部も必要でなく、エッジ部にカール加工を施すことにより、捻じれ剛性を高めることも可能である。しかしカール加工は、余分な工程費用の発生や、生産速度を下げる原因となり、コストアップの要因ともなっていた。
【0007】
一方、紙ではなくプラスチックを素材としたトレー形状の容器では、平坦で平滑なフランジ部を形成することは容易であり、またフランジ部に折返し部分等を設けて、開口部の捻じれ剛性を高めることも一般的に行われている。しかしながら、紙製トレイにおいて、これらの特性をすべて合わせ持たせることは、従来困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】国際公開第２０１９／１７７６５２号
【特許文献2】特許第５０８３８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の解決しようとする課題は、平坦なフランジ部を有し、捻じれ剛性に優れた３次元形状の紙製トレイを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、坪量が３０ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下である紙基材と、ライナー材とからなる積層体を三次元成形してなる紙製トレイであって、水平な底部と、底部から立ち上がる側壁部と、側壁部上端から延設された水平なフランジ部と、フランジ部先端から斜め下方に向かって連設されたリブを有することを特徴とする紙製トレイである。
【0011】
本発明に係る紙製トレイは、水平なフランジ部の先端から斜め下方に向かって連設されたリブを有するため、捻じれ剛性が向上したものである。
【0012】
フランジ部先端から斜め下方に向かって連設されたリブの先端が、さらに水平方向に延設されていても良い。
【0013】
本発明に係る紙製トレイに用いる紙基材は、坪量が１００ｇ／ｍ２以上４００ｇ／ｍ２以下であることが、より好ましい。
【0014】
紙基材は、引張破断伸びが、ＭＤ方向（流れ方向）２％以上１２％以下、ＴＤ方向（垂直方向）０．５％以上１５％以下であり、引張強さが、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であることが、好ましい。
【0015】
紙基材は、引張破断伸びが、ＭＤ方向３％以上１１％以下、ＴＤ方向１％以上１４％以下であり、引張強さが、ＭＤ方向で１００Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向で８０Ｎ／１５ｍｍ以上３００Ｎ／１５ｍｍ以下であることが、より好ましい。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係る紙製トレイは、紙基材とライナー材とからなる積層体を３次元成形してなり、皺のない水平なフランジ部を有するので、蓋材をシールして密閉容器として使用することができる。
【0017】
本発明に係る紙製トレイは、フランジ部の先端に斜め下方に延びるリブを設けたことにより、トレイの捻じれ剛性が向上した。フランジ部先端から斜め下方に連設されたリブの先端が、さらに水平方向に延設されている場合には、より有効に働く。
【0018】
本発明に係る紙製トレイは、紙基材とライナー材を選択することにより、それに応じた深さの滑らかな３次元形状を実現することが可能であるため、デザインの幅が広がる。
【0019】
本発明に係る紙製トレイは、圧空成形法、真空圧空成形法、熱盤圧空成形法等の成形法を用いて能率良く生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
【0022】
本発明に係る紙製トレイ１は、坪量が３０ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下である紙基材３と、ライナー材４とからなる積層体２を三次元成形してなる紙製トレイであって、水平な底部５と、底部５から立ち上がる側壁部６と、側壁部６の上端から延設された水平なフランジ部７と、フランジ部７の先端から斜め下方に向かって連設されたリブ８を有することを特徴とする紙製トレイである。なお、底部５は、単なる平面である必要はなく、リブ状の凹凸があっても良い。
【0023】
紙基材３の坪量は、３０ｇ／ｍ２以上７００ｇ／ｍ２以下であることが必要であるが、さらに好ましくは、１００ｇ／ｍ２以上４００ｇ／ｍ２以下である。３０ｇ／ｍ２未満であるとライナー材との貼り合わせ加工が困難となり、７００ｇ／ｍ２を超える場合には、紙が頑丈になり過ぎてトレイ形状に成形するのが困難となる。
【0024】
紙基材の引張破断伸びは、ＭＤ方向（流れ方向）２％以上１２％以下、ＴＤ方向（垂直方向）０．５％以上１５％以下であり、引張強さは、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であることが望ましい。
【0025】
このように、紙基材３の坪量、引張破断伸び、引張強さをそれぞれＭＤ方向（Machine Direction＝流れ方向、抄紙方向）とＴＤ方向（Transverse Direction＝垂直方向、幅方向）それぞれの値の範囲を規定することにより、三次元成形性が確保される。
【0026】
紙基材３の引張破断伸びは、ＭＤ方向（流れ方向）２％以上１２％以下、ＴＤ方向（垂直方向）０．５％以上１５％以下であることが望ましいが、さらに好ましくは、ＭＤ方向３％以上１１％以下、ＴＤ方向１％以上１４％以下である。ＭＤ方向が２％未満、ＴＤ方向が０．５％未満であると成形時に伸びが足りずに破けてしまうことがある。ＭＤ方向１２％、ＴＤ方向１５％を超えるような紙は製造するのが困難であり、現実的でない。
【0027】
紙基材３の引張強さについては、ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ以上５００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下であることが望ましいが、さらに好ましくは、ＭＤ方向で１００Ｎ／１５ｍｍ以上４００Ｎ／１５ｍｍ以下、ＴＤ方向で８０Ｎ／１５ｍｍ以上３００Ｎ／１５ｍｍ以下である。ＭＤ方向５０Ｎ／１５ｍｍ未満、ＴＤ方向３０Ｎ／１５ｍｍ未満であると、強度が足りず成形時に破れてしまうことがある。また、ＭＤ方向５００Ｎ／１５ｍｍ、ＴＤ方向４００Ｎ／１５ｍｍを超えるような紙は固すぎて成形加工が困難であり、現実的でない。
【0028】
紙容器の形状については、図１の例に限定されることはなく、円形、楕円形、正方形、長方形、星型など成形できるものであれば任意である。絞り深さとの関係においてフラン
ジ部、底部、側壁部等にしわが入らない形状であることが必要である。
ジ部、底部、側壁部等にしわが入らない形状であることが必要である。
【0029】
本発明に係る紙製トレイ１は、フランジ部７の先端から斜め下方に向かって連設されたリブ８を有することにより、捻じれに対する剛性が向上することが実験的に確認されている。リブ８の角度や長さについては、特に制約されるものではない。
【0030】
図３は、本発明に係る紙製トレイ１の他の実施態様を示した斜視説明図である。図４は、図３のＢ－Ｂ´断面を示した断面説明図である。この例では、フランジ部７の先端から斜め下方に向かって連設されたリブ８の先端９が、さらに水平方向に延設されていることを特徴とする。
【0031】
このようにすることにより、紙製トレイ１の捻じれに対する剛性は、さらに向上する。なお、リブ８の先端９の水平部分の長さについては、特に制約されるものではない。リブ８の形状については、図１～４に示したような形状以外に例えば円弧状や階段状等でも良い。
【0032】
積層体２を構成する紙基材３の材質については、特に制約は無く、目的とする形状に対する成形性があれば良い。例を挙げれば、マニラボール、白ボール等の白板紙や、黄・チップボール、色板紙、段ボール原紙、アート紙、コート紙、カード原紙、クラフト紙、カップ原紙等である。成形用として作られた例えばファイバーフォーム紙等も好適に使用できる。２枚の紙を熱成形性のある合成樹脂例えばポリエチレン樹脂で貼り合わせた材料を使用することもできる。
【0033】
ライナー材４の材質としては、成形可能な合成樹脂フィルムを単体または複合して用いることができる。一例を挙げれば、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、無延伸ポリプロピレン樹脂（ＣＰＰ）、ヒートシーラブルポリエチレンテレフタレート樹脂（ＨＳ－ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＣ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリアクリロニトリル樹脂（ＰＡＮ）、各種生分解性樹脂が使用できる。生分解性樹脂の例としては、ポリブチレンサクシネート樹脂（ＰＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリヒドロキシアルカン酸樹脂（ＰＨＡ）、ポリ（ブチレンアジペート／テレフタレート）樹脂（ＰＢＡＴ）、ポリカプロラクトン樹脂（ＰＣＬ）、ポリ（ヒドロキシブチレート／ヒドロキシヘキサノエート）樹脂（ＰＨＢＨ（登録商標））等が挙げられる。
【0034】
ライナー材４として、紙基材／接着樹脂／バリアシーラントのように、最内層にバリア性のあるシーラントを用いても良い。バリアシーラントとしては、ダイヤミロンＭＦ（三菱ケミカル社製）、マルチトロンＺＥＸ（タマポリ社製）等が挙げられる。
【0035】
またライナー材４としては、例えばＰＥ／ＥＶＯＨ／ＰＥのように２層以上を共押出して製膜された多層フィルムを用いることもできる。
【0036】
本発明に係る紙製トレイの成形方法としては、プレス成形法、真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法、熱盤圧空成形法等の成形法を用いることができるが、いずれの方法であっても、フランジ部分の皺を防止するために、成形時にフランジ部から容器凹部に紙が引き込まれないようにフランジ部を保持または固定しながら成形することが必要である。
【0037】
具体的には、圧空成形及び真空圧空成形、並びに熱盤圧空成形においては、紙基材の前後左右をフランジ高さにてクランプ後に成形を行う。プレス成型においては、凹部金型のフランジ平面より凸型が入る前に、凸型より先行してフランジ面押さえを凸型の一部または別駆動するプレートにより押さえることで良好な結果が得られる。
【0038】
本発明に係る紙製トレイの蓋材として用いる材料としては、凝集剥離、界面剥離あるいは層間剥離できるイージーピールフィルムが好ましい。またトレイ側にもイージーピール層があっても良い。イージーピールフィルムの例としては、ＣＦフィルム（東レ社製）９５０１Ａ、同９５０１Ｆ、ＳＭＸ（ジェイフィルム社製）等が挙げられる。以下実施例および比較例に基づいて本発明に係る紙容器１について具体的に説明する。
【0039】
＜実施例１＞
紙基材として、２枚の坪量１５０ｇ／ｍ２の用紙をポリエチレン樹脂を用いた押し出しラミネート加工によって貼り合わせたものを使用した。ライナー材として多層バリアフィルム（タマポリ社製ＺＥＸ１０１ ５０μｍ）を同様にポリエチレン樹脂を用いた押し出しラミネート加工によって貼り合わせ、積層体を得た。
紙基材として、２枚の坪量１５０ｇ／ｍ２の用紙をポリエチレン樹脂を用いた押し出しラミネート加工によって貼り合わせたものを使用した。ライナー材として多層バリアフィルム（タマポリ社製ＺＥＸ１０１ ５０μｍ）を同様にポリエチレン樹脂を用いた押し出しラミネート加工によって貼り合わせ、積層体を得た。
【0040】
この積層体を用いて、熱盤圧空成形法により、図３、４に示したような断面形状の紙製トレイを作成した。トレイの寸法は、短辺１１７ｍｍ、長辺１５４ｍｍ、深さ２０ｍｍである。このトレイについて、液漏れ（密封性）、耐衝撃性、捻じれ耐性を評価した。
【0041】
＜評価方法＞
液漏れ・・・浸透液を入れて蓋材で密封し、経時保存（温度４０℃、湿度７５％、１ヶ月）後の液漏れを確認する。
耐衝撃性・・・２００ｇの内容物を入れ、ＪＩＳ Ｚ０２００に基づいて落下および振動試験を実施し、形状の変化を確認する。
捻じれ耐性・・・紙製トレイをトルクメーター（日本電産シンポ社製ＴＮＰ－１０）にセットし、フランジ面を４５°捻ったところの値を測定する。長辺方向と短辺方向それぞれについて測定した。
液漏れ・・・浸透液を入れて蓋材で密封し、経時保存（温度４０℃、湿度７５％、１ヶ月）後の液漏れを確認する。
耐衝撃性・・・２００ｇの内容物を入れ、ＪＩＳ Ｚ０２００に基づいて落下および振動試験を実施し、形状の変化を確認する。
捻じれ耐性・・・紙製トレイをトルクメーター（日本電産シンポ社製ＴＮＰ－１０）にセットし、フランジ面を４５°捻ったところの値を測定する。長辺方向と短辺方向それぞれについて測定した。
【0042】
＜比較例１＞
比較例１として、実施例に用いたのと同じ材料、方法を用いて、図５、６に示したような従来のリブのない形状の紙製トレイを作成した。この紙製トレイについて、実施例と同様に評価した。
比較例１として、実施例に用いたのと同じ材料、方法を用いて、図５、６に示したような従来のリブのない形状の紙製トレイを作成した。この紙製トレイについて、実施例と同様に評価した。
【0043】
＜比較例２＞
成形時に、フランジ部を固定せずに成形した以外は、実施例と同様に紙製トレイを作成した。フランジ部を固定しないで成形したため、フランジ部には皺が発生していた。この紙製トレイについて、実施例と同様に評価した。
成形時に、フランジ部を固定せずに成形した以外は、実施例と同様に紙製トレイを作成した。フランジ部を固定しないで成形したため、フランジ部には皺が発生していた。この紙製トレイについて、実施例と同様に評価した。
【0044】
＜比較例３＞
比較例１に用いたリブのない形状の紙製トレイにおいて、フランジ部を固定しないで成形した結果、フランジ部に皺が発生した紙製トレイを作成した。この紙製トレイについて、実施例と同様に評価した。
以上の評価結果を表１にまとめた。
比較例１に用いたリブのない形状の紙製トレイにおいて、フランジ部を固定しないで成形した結果、フランジ部に皺が発生した紙製トレイを作成した。この紙製トレイについて、実施例と同様に評価した。
以上の評価結果を表１にまとめた。
【0045】
【表1】
【0046】
表１から、リブを設けることにより、トルク値は２倍近く向上し、捻じれに対する耐性に加えて、耐衝撃性の向上にも役立つことが分かる。本発明に係る紙製トレイは、従来品に比較して捻じれに対する剛性が高く、密封性に優れ、耐衝撃性においても優れていることが分かった。
【符号の説明】
【0047】
１・・・紙製トレイ
２・・・積層体
３・・・紙基材
４・・・ライナー材
５・・・底部
６・・・側壁部
７・・・フランジ部
８・・・リブ
９・・・リブ先端部
２・・・積層体
３・・・紙基材
４・・・ライナー材
５・・・底部
６・・・側壁部
７・・・フランジ部
８・・・リブ
９・・・リブ先端部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
