JP2007276791A

JP2007276791A - 紙カップ

Info

Publication number: JP2007276791A
Application number: JP2006101610A
Authority: JP
Inventors: Fumi Miyasaka; 文宮坂
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】紙カップを構成する積層材の各層が、環境に配慮した、バイオマス由来の資材から構成され、積層材にアルミニウム箔を設けなくても、ガスバリア性、水蒸気バリア性が得られ、更に、シール不良、液漏れ等を回避し、内容物の保存性、貯蔵性等に優れた紙カップを提供する。
【解決手段】本発明の紙カップは、筒状のカップ胴部材と、当該筒状のカップ胴部材の底部を密閉する底部材とからなる紙カップであって、上記の筒状のカップ胴部材と底部材とを、少なくとも、紙基材２、バイオマス樹脂組成物層からなる接着性樹脂層３、バイオマスプラスチック延伸フィルム５の一方の面に無機酸化物の蒸着膜４を設けた構成からなるバリア層、および、バイオマス樹脂組成物層７からなる最内層を順次に積層した積層材で構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙カップに関し、更に詳しくは、環境に配慮した、各種部材の積層材からなり、容器の生分解性に優れ、更に、酸素ガス、水蒸気等の透過を阻止するバリア性に優れ、シール不良、液漏れ等を回避し、内容物の保存性、貯蔵性等に優れた紙カップに関するものである。

従来の紙カップは、従来、紙カップの材料構成は、基材層を紙とし、最内層にヒートシール性樹脂層を設けた構成が一般的であり、また、内容物を保存するため、基材層と最内層の間に、アルミニウム箔等のバリア層を設けた材料構成のものもある。このような材料構成の紙カップでは、最内層のヒートシール性樹脂層の樹脂には、ヒートシール性、柔軟性などの観点から主にポリエチレン樹脂が使用されており、一般的に、層構成が、外側から、紙層／ポリエチレン樹脂層のような材料構成、あるいは、ポリエチレン樹脂層／紙層／ポリエチレン樹脂層のような材料構成、あるいは、ポリエチレン樹脂層／紙層／接着層／アルミニウム箔／ポリエチレン樹脂層のような材料構成が知られている。

しかしながら、上記の樹脂は石油化学物質由来の樹脂であり、使用後廃棄する際、燃焼により地球温暖化の原因の一つといわれる炭酸ガスを放出するという問題がある。
また、上記の樹脂は、自然環境下で殆ど分解されず、地中に残留し、環境破壊という問題がある。
近年、原材料として再生可能な資源、すなわち「バイオマス」への関心が急速に高まってきており、多様なバイオマス由来の資材が製造されてきている。
中でも、食品の包装材料としては、実用上の観点から、セルロースやでんぷんの化学修飾による誘導体、ポリ乳酸に代表されるバイオマス由来の資材が使用されている。
上記のポリ乳酸は、トウモロコシ、サトウキビ等の再生可能な植物を原料としたバイオマス由来の資材であり、土中の微生物によって生分解性を有するポリマーとして注目を集めている。
特に、上記のポリ乳酸は、近年、原料のＬ−乳酸が発酵法により大量に安価に製造されるようになり、通常の環境では安定しているが、堆肥中での分解速度が速く、炭酸ガス排出量が少ないため、その利用分野の拡大が期待されている。
従来の紙カップとしては、少なくとも紙の片面又は両面にプラスチックを積層した紙からなる紙カップにおいて、紙に積層したプラスチックが、生分解性を有する微生物産生ポリエステルまたは脂肪族系ポリエステルを主成分とする生分解性プラスチックからなることを特徴とする紙カップが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−６２９４４号公報

しかしながら、ポリ乳酸に代表されるバイオマス由来の資材は、ガスバリア性、水蒸気バリア性に乏しく、食品、化学製品等の包装材料、容器の適用に限界があった。
また、上記のバリア性を付与するためにアルミニウム箔を包装材に使用すると、使用後廃棄の際、高温で焼却する必要があり、自然環境下で殆ど分解されず、地中に残留し、環境破壊という問題があった。

本発明の課題は、紙カップを構成する積層材の各層が、環境に配慮した、バイオマス由来の資材から構成され、積層材にアルミニウム箔を設けなくても、ガスバリア性、水蒸気バリア性が得られ、更に、シール不良、液漏れ等を回避し、内容物の保存性、貯蔵性等に優れた紙カップを提供する事である。

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の紙カップでは、筒状のカップ胴部材と、当該筒状のカップ胴部材の底部を密閉する底部材とからなる紙カップにおいて、上記の筒状のカップ胴部材と底部材とを、少なくとも、紙基材、バイオマス樹脂組成物層からなる接着性樹脂層、バイオマスプラスチック延伸フィルムの一方の面に無機酸化物の蒸着膜を設けた構成からなるバリア層、および、バイオマス樹脂組成物層からなる最内層を順次に積層した積層材で構成することを特徴とする紙カップである。

また、本発明の紙カップは、更に上記構成において、前記の紙基材の外層に、更にバイオマス樹脂組成物層を形成することを特徴とする紙カップである。

また、本発明の紙カップは、更に上記いずれかの構成において、前記のバイオマス樹脂組成物が、ポリ乳酸系樹脂からなり、前記のバイオマスプラスチック延伸フィルムが、ポリ乳酸系フィルムからなることを特徴とする紙カップである。

本発明の紙カップによれば、筒状のカップ胴部材と、当該筒状のカップ胴部材の底部を密閉する底部材を構成する積層材の各層が、全て、環境に配慮したバイオマス由来の資材から構成されており、紙カップ全体が生分解性を有するものであり、環境面で配慮した構成からなり、更に、生分解性を有するガスバリア層を積層する構成からなり、積層材にアルミニウム箔を設けなくても、ガスバリア性、水蒸気バリア性が得られ、更に、シール不良、液漏れ等を回避し、内容物の保存性、貯蔵性等に優れた紙カップを提供できるものである。
バイオマス由来の資材は、動物の体内で数カ月から１年以内に生分解し、土壌や海水中に放置した状態で数週間で分解を始め、約１年から数年で消滅し、また、その分解生成物は、乳酸や二酸化炭素と水になるため、人体に無害で、環境にもやさしいものである。

以下、図面を参照しながら本発明について、実施の形態を詳述する。
図１は本発明に係る紙カップの断面図であり、図２は本発明の紙カップ２０の一実施例を示す斜視図であり、図３は、図２の展開図である。
本発明の紙カップ２０は、胴部材１３と底部材１４からなる紙カップであり、胴部１２の上端にカール部１１が形成されている。

図１は本発明に係る紙カップ２０の断面図である。
図１に示すように、本発明に係る紙カップ２０を構成する、一実施例を示す積層体１０は、表面側よりバイオマス樹脂組成物からなる層１と、紙基材層２と、接着性樹脂層としてバイオマス樹脂組成物からなる層３と、無機酸化物の蒸着膜４を形成した延伸バイオマスプラスチックフィルム層５（バリア層）と、アンカーコート層としてバイオマス樹脂組成物からなる層６と、最内層としてバイオマス樹脂組成物からなる層７を順次積層する基本構成からなる。なお、アンカーコート層６は、必須の層でなく、層間密着性のために必要に応じて、適宜設けられる層である。
本発明において、積層体１０の各層の構成材料が、特に生分解性を有し、かつ生物由来の材料を用いた資材であることが、資材が環境汚染の原因等となることもなく、また石油資源の節約もすることができるので、より環境に対して好ましいものである。
また、本発明において、上記のような積層材の構成において、バリア層を構成する無機酸化物の蒸着膜の面は、紙基材層２側の面、あるいは、最内層７側の面のいずれの面に対向させて積層させてもよいものであるが、好ましくは、紙基材側の面に対向させて積層することが、例えば、バリア性の効果を発揮すること、内容物に容器のポリ臭の臭いが移行するのを防止すること、あるいは、クラックの発生等を防止するという観点から望ましいものである。
また、例えば、本発明においては、図示しないが、バリア層を構成する無機酸化物の蒸着膜としては、無機酸化物の蒸着膜の一層からなる単層膜のみならず同種あるいは異種の無機酸化物の蒸着膜の２層以上からなる多層膜あるいは複合膜等でもよく、更にまた、本発明においては、紙カップの包装目的、充填包装する内容物、その使用目的、用途等によって、更に、他の基材を任意に積層して、種々の形態からなる積層材を設計して製造することができるものである。

次に、本発明にかかる紙カップの構成についてその一例を例示して説明すると、図３に示すように、まず、上記の図１に示す積層材１０を使用し、これを紙カップの胴部を作るに必要な所定の形状、例えば、円錐台形等に合わせて、打ち抜き加工して、ブランク板を形成し、次に、ブランク板を筒状に巻いてその両側端部を部分的に重ね合わせ、その重合部分にフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最内層、あるいは、最外層と最内層とを構成する樹脂層を加熱溶融し、次いで、熱板等によって押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、紙カップを構成する筒状のカップ胴部材１３を製造する。
他方、本発明においては、上記のブランク板を構成する積層材１０と同じ積層材１０を使用し、これを円形状に打ち抜き加工して、底部を構成する円板を製造し、次いで、円板の外周部を筒状に起立成形して、起立成形部を有する底部材１４を製造する。

次いで、本発明においては、上記で製造した筒状のカップ胴部材１３に、同じく上記で製造した底部材１４を挿入し、しかる後、その筒状のカップ胴部材１３と底部材１４とを、その接合部分に熱風等を吹きつけてその接合部分に存在する最内層、あるいは、最外層と最内層を構成する樹脂層を加熱溶融し、次いで、カール用型（図示せず）により筒状のカップ胴部材１３の先端部を内方に折り曲げて、上記の底部材１４を構成する起立成形部にかぶせて、上記の筒状のカップ胴部材１３の先端部と底部材１４の起立成形部との重合部分を内径側からローレット（図示せず）によりローレットがけすることにより、上記の筒状のカップ胴部材１３と底部材１４とを密接着させて接合部を形成して、上記の筒状のカップ胴部材１３と底部材１４とからなる紙カップを形成する。

しかる後、本発明においては、上記の筒状のカップ胴部材１３と底部材１４を密接着させて接合部を形成した側と反対側の先端端部を、上記と同様にカール用型により外方に折り曲げながらカールさせて、上端フランジ部（カール部１１）を形成して、本発明にかかる紙カップを製造する。
そして、図示しないが、上記で製造した紙カップを内容物を充填するメーカー等に納入し、次いで、該紙カップを内容物充填機に供給し、しかる後、紙カップ内に、その上端の開口部から内容物を充填し、次に、紙カップを構成する上端フランジ部に蓋材等を密接着させてその開口部を密閉して、内容物を充填包装した紙カップ包装体を製造するものである。
なお、図示しないが、通常、内容物の浸透、液漏れ等を防止するために、筒状のカップ胴部を構成する胴シール部の内側端面には、例えば、スカイブ・ヘミング処理等を施して端面処理が行われている。
上記の例示は、本発明にかかる紙カップについてその一例を例示したものであり、これによって本発明は限定されるものではない。

次に、本発明において、本発明にかかる紙カップ等を構成する材料、製造法等について更に詳しく説明すると、まず、本発明にかかる紙カップを構成する紙基材２としては、これが紙カップを構成する基本素材となることから、賦型性、耐屈曲性、剛性、腰、強度等を有する植物由来の素材を使用することができ、例えば、強サイズ性の晒または未晒の紙基材、あるいは、純白ロール紙、クラフト紙、板紙、加工紙、その他等の各種の紙基材を使用することができる。
また、本発明において、上記の紙基材としては、坪量約８０ｇ／ｍ²〜６００ｇ／ｍ²位のもの、好ましくは、坪量約１５０ｇ／ｍ²〜３００ｇ／ｍ²位の紙基材等を使用することができる。
なお、本発明において、上記の紙基材には、例えば、文字、図形、絵柄、記号、その他等の所望の印刷絵柄を通常の印刷方式にて任意に形成することができるものである。

次に、本発明において、本発明にかかる紙カップを構成するバリア層について説明すると、まず、バリア層を構成する基材フィルム５としては、これに無機酸化物の蒸着膜４を設けることから、機械的、物理的、化学的、その他等において優れた性質を有し、特に、強度を有して強靱であり、耐熱性を有する植物由来の樹脂のフィルムを使用することができる。
具体的には、本発明において、生分解性を有する生物由来の基材フィルムとしては、例えばポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート等の脂肪族ポリエステル系樹脂、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバリレート等の微生物産生ポリエステル系樹脂や、ポリ（γ‐グルタミン酸）等のポリアミノ酸系樹脂、セルロースアセテート、デンプン、キチン、キトサン、マンナン、プルラン等の多糖・デンプン・セルロース系樹脂等を挙げることができる。
本発明においては、これらを１種、または２種以上を共重合させたもの等を用いることができる。また、これらの樹脂を混合して形成したものであってもよい。
なお、本発明においては、特に、ポリ乳酸樹脂のフィルムを使用することが比較的強度が高いので好ましいものである。
本発明において、ポリ乳酸樹脂のフィルムは、ポリ乳酸の他、生分解性を有するポリ乳酸を主体とするコポリマー及び混合物を含むものである。また、コポリマーを形成する共重合成分としては、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、３−ヒドロキシ吉草酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカルボン酸等を使用できる。
ポリ乳酸樹脂は、重量平均分子量が１万〜100万の範囲のものが好ましく、分子量が１万より小さいと、フィルムの引張強度が不足してしまい好ましくなく、分子量が100万より大きいと、製膜が困難になるため好ましくない。

本発明において、上記の各種の樹脂のフィルムとしては、例えば、上記の各種の樹脂の１種ないしそれ以上を使用し、押出法、キャスト成形法、Ｔダイ法、切削法、インフレーション法、その他等の製膜化法を用いて、上記の各種の樹脂を単独で製膜化する方法、あるいは、２種以上の各種の樹脂を使用して多層共押出製膜化する方法、更には、２種以上の樹脂を使用し、製膜化する前に混合して製膜化する方法等により、各種の樹脂のフィルムを製造し、更に、要すれば、例えば、テンター方式、あるいは、チューブラー方式等を利用して１軸ないし２軸方向に延伸してなる各種の樹脂のフィルムを使用することができる。
本発明において、各種の樹脂のフィルムないしシートの膜厚としては、６μｍ〜１００ μｍ位、より好ましくは、９μｍ〜５０μｍ位が望ましい。

なお、上記の各種の樹脂の１種ないしそれ以上を使用し、その製膜化に際して、例えば、フィルムの加工性、耐熱性、耐候性、機械的性質、寸法安定性、抗酸化性、滑り性、離形性、難燃性、抗カビ性、電気的特性、強度、その他等を改良、改質する目的で、種々のプラスチック配合剤や添加剤等を添加することができ、その添加量としては、極く微量から数十％まで、その目的に応じて、任意に添加することができる。
上記において、一般的な添加剤としては、例えば、滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、帯電防止剤、滑剤、アンチブロッキング剤、染料、顔料等の着色剤、その他等を使用することができ、更には、改質用樹脂等も使用することがてきる。

また、本発明において、上記の各種の樹脂のフィルムの表面には、後述する金属または無機酸化物の蒸着膜との密接着性等を向上させるために、必要に応じて、予め、所望の表面処理層を設けることができるものである。
本発明において、上記の表面処理層としては、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いた低温プラズマ処理、グロー放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理、その他等の前処理を任意に施し、例えば、コロナ処理層、オゾン処理層、プラズマ処理層、酸化処理層、その他等を形成して設けることができる。
上記の表面前処理は、各種の樹脂のフィルムないしシートと後述する金属または無機酸化物の蒸着膜との密接着性等を改善するための方法として実施するものであるが、上記の密接着性を改善する方法として、その他、例えば、各種の樹脂のフィルムないしシートの表面に、予め、プライマーコート剤層、アンダーコート剤層、アンカーコート剤層、接着剤層、あるいは、蒸着アンカーコート剤層等を任意に形成して、表面処理層とすることもで
きる。

上記の前処理のコート剤層としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂あるいはその共重合体ないし変性樹脂、セルロース系樹脂、その他等をビヒクルの主成分とする樹脂組成物を使用することができる。

次に、本発明において、本発明にかかるバリア層を構成する金属または無機酸化物の蒸着膜について説明すると、かかる金属または無機酸化物の蒸着膜としては、例えば、化学気相成長法、または、物理気相成長法、あるいは、その両者を併用して、金属または無機酸化物の蒸着膜の１層からなる単層膜あるいは２層以上からなる多層膜または複合膜を形成して製造することができるものである。

本発明において、上記の化学気相成長法による無機酸化物の蒸着膜４について更に説明すると、かかる化学気相成長法による無機酸化物の蒸着膜としては、例えば、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等の化学気相成長法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、ＣＶＤ法）等を用いて無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。
本発明においては、具体的には、基材フィルムの一方の面に、有機珪素化合物等の蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとして、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして、酸素ガス等を使用し、低温プラズマ発生装置等を利用する低温プラズマ化学気相成長法を用いて酸化珪素等の無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。
上記において、低温プラズマ発生装置としては、例えば、高周波プラズマ、パルス波プラズマ、マイクロ波プラズマ等の発生装置を使用することがてき、而して、本発明においては、高活性の安定したプラズマを得るためには、高周波プラズマ方式による発生装置を使用することが望ましい。

本発明において、有機珪素化合物等の蒸着モノマーガスを使用して形成される酸化珪素の蒸着膜は、有機珪素化合物等の蒸着モノマーガスと酸素ガス等とが化学反応し、その反応生成物が、基材フィルムの一方の面に密接着し、緻密な、柔軟性等に富む薄膜を形成するものであり、通常、一般式ＳｉＯ_X（ただし、Ｘは、０〜２の数を表す）で表される酸化珪素を主体とする連続状の薄膜である。
そして、上記の酸化珪素の蒸着膜としては、透明性、バリア性等の点から、一般式ＳｉＯ_X（ただし、Ｘは、１．３〜１．９の数を表す。）で表される酸化珪素の蒸着膜を主体とする薄膜であることが好ましいものである。
上記において、Ｘの値は、蒸着モノマーガスと酸素ガスのモル比、プラズマのエネルギー等により変化するが、一般的に、Ｘの値が小さくなればガス透過度は小さくなるが、膜自身が黄色性を帯び、透明性が悪くなる。

また、上記の酸化珪素の蒸着膜は、酸化珪素を主体とし、これに、更に、炭素、水素、珪素または酸素の１種類、または、その２種類以上の元素からなる化合物を少なくとも１種類を化学結合等により含有する蒸着膜からなることを特徴とするものである。
例えば、Ｃ−Ｈ結合を有する化合物、Ｓｉ−Ｈ結合を有する化合物、または、炭素単位がグラファイト状、ダイヤモンド状、フラーレン状等になっている場合、更に、原料の有機珪素化合物やそれらの誘導体を化学結合等によって含有する場合があるものである。
具体例を挙げると、ＣＨ₃部位を持つハイドロカーボン、ＳｉＨ₃シリル、ＳｉＨ₂シリレン等のハイドロシリカ、ＳｉＨ₂ＯＨシラノール等の水酸基誘導体等を挙げることができる。
上記以外でも、蒸着過程の条件等を変化させることにより、酸化珪素の蒸着膜中に含有される化合物の種類、量等を変化させることができる。
そして、上記の化合物が、酸化珪素の蒸着膜中に含有する含有量としては、０．１〜５０％位、好ましくは、５〜２０％位が望ましいものである。
上記において、含有率が、０．１％未満であると、酸化珪素の蒸着膜の耐衝撃性、延展性、柔軟性等が不十分となり、曲げなどにより、擦り傷、クラック等が発生し易く、高いバリア性を安定して維持することが困難になり、また、５０％を越えると、バリア性が低下して好ましくないものである。
更に、本発明においては、酸化珪素の蒸着膜において、上記の化合物の含有量が、酸化珪素の蒸着膜の表面から深さ方向に向かって減少させることが好ましく、これにより、酸化珪素の蒸着膜の表面においては、上記の化合物等により耐衝撃性等を高められ、他方、基材フィルムとの界面においては、上記の化合物の含有量が少ないために、基材フィルムと酸化珪素の蒸着膜との密接着性が強固なものとなるという利点を有するものである。

そして、本発明において、上記の酸化珪素の蒸着膜について、例えば、Ｘ線光電子分光装置（ＸｒａｙＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＸＰＳ）、二次イオン質量分析装置（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＳＩＭＳ）等の表面分析装置を用い、深さ方向にイオンエッチングする等して分析する方法を利用して、酸化珪素の蒸着膜の元素分析を行うことより、上記のような物性を確認することができる。
また、本発明において、上記の酸化珪素の蒸着膜の膜厚としては、膜厚５０Å〜４０００Å位であることが望ましく、具体的には、その膜厚としては、１００〜１０００Å位が望ましく、上記において、１０００Å 、更には、４０００Åより厚くなると、その膜にクラック等が発生し易くなるので好ましくなく、また、１００Å 、更には、５０Å未
満であると、バリア性の効果を奏することが困難になることから好ましくないものである。
上記のおいて、その膜厚は、例えば、株式会社理学製の蛍光Ｘ線分析装置（機種名、ＲＩＸ２０００型）を用いて、ファンダメンタルパラメーター法で測定することができる。
また、上記において、上記の酸化珪素の蒸着膜の膜厚を変更する手段としては、蒸着膜の
体積速度を大きくすること、すなわち、モノマーガスと酸素ガス量を多くする方法や蒸着する速度を遅くする方法等によって行うことができる。

次に、上記において、酸化珪素等の無機酸化物の蒸着膜を形成する有機珪素化合物等の蒸着用モノマーガスとしては、例えば、１．１．３．３−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、その他等を使用することがで
きる。
本発明において、上記のような有機珪素化合物の中でも、１．１．３．３− テトラメチルジシロキサン、または、ヘキサメチルジシロキサンを原料として使用することが、その取り扱い性、形成された連続膜の特性等から、特に、好ましい原料である。
また、上記において、不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス等を使用することができる。

次に、本発明において、上記の物理気相成長法による無機酸化物の蒸着膜について更に詳しく説明すると、かかる物理気相成長法による無機酸化物の蒸着膜としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等の物理気相成長法（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法、ＰＶＤ法）を用いて、無機酸化物の蒸着膜を形成することができる。
本発明において、具体的には、金属の酸化物を原料とし、これを加熱して蒸気化し、これを基材フィルムの一方の上に蒸着する真空蒸着法、または、原料として金属の酸化物を使用し、酸素を導入して酸化させて基材フィルムの一方の上に蒸着する酸化反応蒸着法、更に酸化反応をプラズマで助成するプラズマ助成式の酸化反応蒸着法等を用いて蒸着膜を形成することができる。
上記において、蒸着材料の加熱方式としては、例えば、抵抗加熱方式、高周波誘導加熱方式、エレクトロンビーム加熱方式（ＥＢ）等にて行うことができる。

上記において、無機酸化物の蒸着膜としては、基本的に金属の酸化物を蒸着した薄膜であれば使用可能であり、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、カリウム（Ｋ）、スズ（Ｓｎ）、ナトリウム（Ｎａ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）等の金属の酸化物の蒸着膜を使用することができる。
そして、好ましいものとしては、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属の酸化物の蒸着膜を挙げることができる。
そして、上記の金属の酸化物の蒸着膜は、ケイ素酸化物、アルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物等のように金属酸化物として呼ぶことができ、その表記は、例えば、ＳｉＯ _X、ＡｌＯ_X、ＭｇＯ_X等のようにＭＯＸ（ただし、式中、Ｍは、金属元素を表し、Ｘの値は、金属元素によってそれぞれ範囲がことなる。）で表される。
また、上記のＸの値の範囲としては、ケイ素（Ｓｉ）は、０〜２、アルミニウム（Ａｌ）は、０〜１．５、マグネシウム（Ｍｇ）は、０〜１、カルシウム（Ｃａ）は、０〜１、カリウム（Ｋ）は、０〜０．５、スズ（Ｓｎ）は、０〜２、ナトリウム（Ｎａ）は、０〜０．５、ホウ素（Ｂ）は、０〜１、５、チタン（Ｔｉ）は、０〜２、鉛（Ｐｂ）は、０〜１、ジルコニウム（Ｚｒ）は０〜２、イットリウム（Ｙ）は、０〜１．５の範囲の値をとることができる。
上記において、Ｘ＝０の場合、完全な金属であり、透明ではなく全く使用することができない。また、Ｘの範囲の上限は、完全に酸化した値である。
本発明において、一般的に、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）以外は、使用される例に乏しく、ケイ素（Ｓｉ）は、１．０〜２．０、アルミニウム（Ａｌ）は、０．５〜１．５の範囲の値のものを使用することができる。
本発明において、上記のような無機酸化物の蒸着膜の膜厚としては、使用する金属の酸化物の種類等によって異なるが、例えば、５０Å〜２０００Å 位、好ましくは、１００〜１０００Å位の範囲内で任意に選択して形成することが望ましい。
また、本発明においては、無機酸化物の蒸着膜としては、使用する金属の酸化物として１種または２種以上の混合物で使用し、異種の材質で混合した無機酸化物の蒸着膜を構成することもできる。

ところで、本発明にかかる紙カップ等を構成する無機酸化物の蒸着膜として、例えば、物理気相成長法と化学気相成長法の両者を併用して異種の無機酸化物の蒸着膜の２層以上からなる複合膜を形成して使用することもできるものである。
そして、上記の異種の無機酸化物の蒸着膜の２層以上からなる複合膜としては、まず、基材フィルムの上に、化学気相成長法により、緻密で、柔軟性に富み、比較的にクラックの発生を防止し得る無機酸化物の蒸着膜を設け、次いで、該無機酸化物の蒸着膜の上に、物理気相成長法による無機酸化物の蒸着膜を設けて、２層以上からなる複合膜からなる無機酸化物の蒸着膜を構成することが望ましいものである。
本発明においては、上記とは逆に、基材フィルムの上に、先に、物理気相成長法により、無機酸化物の蒸着膜を設け、次に、化学気相成長法により、緻密で、柔軟性に富み、比較的にクラックの発生を防止し得る無機酸化物の蒸着膜を設けて、２層以上からなる複合膜からなる無機酸化物の蒸着膜を構成することもできるものである。

なお、本発明において、本発明にかかるバリア層を構成する無機酸化物の蒸着膜の面には、例えば、バリア層と、接着剤層、一軸延伸フィルムその他等との密接着性を向上させるために、プライマー剤層を形成することができる。
そして、上記のプライマー剤層としては、まず、ポリウレタン系樹脂またはポリエステル系樹脂をビヒクルの主成分とし、該ポリウレタン系樹脂またはポリエステル系樹脂１〜３０重量％に対し、シランカップリング剤０．０５〜１０重量％位、好ましくは、０．１重量％〜５重量％位、充填剤０．１〜２０重量％位、好ましくは、１〜１０重量％位の割合で添加し、更に、必要ならば、安定剤、硬化剤、架橋剤、滑剤、紫外線吸収剤、その他等の添加剤を任意に添加し、溶媒、希釈剤等を加えて充分に混合して樹脂組成物を調製する。
そして、上記で調製した樹脂組成物を使用し、これを、例えば、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、デップコート、スプレイコート、その他のコーティング法等により、前述の基材フィルムの一方の面に設けた金属または無機酸化物の蒸着膜の上にコーティングし、しかる後、コーティング膜を乾燥させて溶媒、希釈剤等を除去し、更に、要すれば、エージング処理等を行って、本発明にかかるプライマー剤層を形成することができる。
なお、本発明において、プライマー剤層の膜厚としては、例えば、０．１ｇ／ｍ²〜５．０ｇ／ｍ²（乾燥状態）位が望ましい。
そして、本発明においては、上記のようなプライマー剤層により、その密接着性等を向上させると共にプライマー剤層の伸長度を向上させ、例えば、ラミネート加工、あるいは、製函加工等の後加工適性を向上させ、後加工時における無機酸化物の蒸着膜のクラック等の発生を防止するものである。

次に、本発明において、上記の樹脂組成物を構成する充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナホワイト、シリカ、タルク、ガラスフリット、樹脂粉末、その他等のものを使用することができる。
そして、上記の充填剤は、上記の樹脂組成物液の粘度等を調製し、そのコーティング適性を向上させると共にバインダー樹脂としてのポリウレタン系樹脂またはポリエステル系樹脂とシランカップリング剤を介して結合し、コーティング膜の凝集力を向上させるものである。

次にまた、本発明において、本発明にかかる紙カップを構成する最内層７について説明すると、かかる最内層としては、具体的には、例えば、熱によって溶融し相互に融着し得る
各種のヒートシール性を有し、生分解性を有する樹脂を使用することができる。
そして、本発明において、最内層としては、例えば、ポリ乳酸等のポリヒドロキシカルボン酸、及び脂肪族多価アルコールと脂肪族多価カルボン酸から誘導される脂肪族ポリエステル等の樹脂を使用することができる。
上記の樹脂組成物は、例えば樹脂温度、１８０℃〜３００℃位で基材上に押出ラミネーションして形成することができる。
また、最内層の厚みとしては、５μｍ〜２００μｍの範囲にあることが好ましく、更には、１０μｍ〜１００μｍ位が望ましい。

そして、本発明においては、上記のような樹脂の１種ないし２種以上を使用し、これを押出機等を用いて溶融押出して、例えば、アンカーコート剤層等を介して、溶融押出樹脂層を溶融押出積層することにより最内層を形成することができる。
また、本発明においては、上記のような樹脂の１種ないし２種以上を使用し、これらを共押出機等を用いて溶融共押出した２層以上からなる共押出積層樹脂層としても使用することができ、この場合には、無機酸化物の蒸着膜のクラック等の発生を防止することから、内容物と接する側の樹脂層の膜厚を厚くし、その他方の樹脂層の膜厚を薄くすることが好ましく、そして、その他方の樹脂層の膜厚を１０μｍ〜３０μｍ位、好ましくは、２０μｍ前後にすることが望ましいものである。
更に、本発明においては、無機酸化物の蒸着膜のクラック等の発生を防止するため、上記の最内層を構成する樹脂を用いて、可能な限り膜厚を薄くして溶融押出樹脂層を設けた後、その上に、上記の最内層を構成する樹脂の１種ないし２種以上を使用し、これを共押出機等を用いて共押出樹脂層を設けて、最内層を構成することができる。
なお、本発明において、最内層の厚さとしては、５μｍ〜２００μｍ位、好ましくは、１０μｍ〜１００μｍ位が望ましいものである。
上記アンカーコート剤としては、例えば、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリエステルからなるアンカーコート剤を使用することができる。
本発明においては、上記アンカーコート剤を、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレイコート、その他のコーティング法でコーティングし、溶剤、希釈剤などを乾燥して、アンカーコート剤層を形成することができる。
上記アンカーコート剤の塗布量としては、０．１ｇ／ｍ²〜５ｇ／ｍ²（乾燥状態）位が好ましい。

次に、本発明において、本発明にかかる紙容器を構成する最外層１としては、前述の最内層と同様な素材を同様に使用して形成することができ、例えば、熱によって溶融し相互に融着し得る各種のヒートシール性を有する生分解性を有する樹脂を使用することができる。
具体的には、例えば、ポリ乳酸等のポリヒドロキシカルボン酸、及び脂肪族多価アルコールと脂肪族多価カルボン酸から誘導される脂肪族ポリエステル等の樹脂を使用することができる。
上記の樹脂組成物は、例えば樹脂温度、１８０℃〜３００℃位で基材上に押出ラミネーションして形成することができる。
また、最内層の厚みとしては、５μｍ〜２００μｍの範囲にあることが好ましく、更には、１０μｍ〜１００μｍ位が望ましい。

次に、実施例及び比較例により本発明を更に詳述する。
（１）厚さ１５μｍの二軸延伸ポリ乳酸フィルムを使用し、これをプラズマ化学気相成長装置の送り出しロールに装着し、次いで、上記の二軸延伸ポリ乳酸フィルムのコロナ処理面に、厚さ５０ｎｍの酸化珪素の蒸着膜を形成した。
次に、上記で膜厚５０ｎｍの酸化珪素の蒸着膜を形成した直後に、その酸化珪素の蒸着膜面に、グロー放電プラズマ発生装置を使用し、パワー９ｋｗ、酸素ガス：アルゴンガス＝７．０：２．５（単位：ｓｌｍ）からなる混合ガスを使用し、混合ガス圧６×１０^-5Ｔｏｒｒ、処理速度４２０ｍ／分で酸素／アルゴン混合ガスプラズマ処理を行って、酸化珪素の蒸着膜面の表面張力を５４ｄｙｎｅ／ｃｍ以上向上させてたプラズマ処理面を形成した。
（２）次に、紙基材〔中越パルプ工業株式会社製、商品名：耐酸原紙、坪量２７０ｇ／ｍ²〕を用い、その一方の面に、コロナ放電処理を施した後、該コロナ放電処理面に、最外層としてポリ乳酸樹脂組成物（三井化学社製、商品名：レイシア、押出膜厚：３０μｍ）を使用し、これを押出コートしてポリ乳酸樹脂組成物層を形成した。
次に、その紙基材層の裏面に、接着性樹脂としてポリ乳酸（三井化学社製、商品名：レイシア、押出膜厚：２５μｍ）を溶融押出し、（１）の蒸着フィルムの蒸着面にコロナ処理を施しながら、上記の紙基材層とバリア層とをサンドラミネートした。
（３）次に、そのバリア層の基材フィルム層の面に、ポリ乳酸樹脂（三井化学株式会社製、商品名、レイシア）を使用し、これを押出コートして、層構成、ポリ乳酸樹脂組成物層（２５μｍ）／紙基材層（２７０ｇ／ｍ²）／ポリ乳酸樹脂組成物層（２５μｍ）／蒸着層／二軸延伸ポリ乳酸フィルム（１５μｍ）／ポリ乳酸樹脂組成物層（３０μｍ）からなる本発明に係る胴部材用積層材を製造した。
なお、底材の積層体は、上記の胴部材と同じ構成材料、製造方法にて、製造した。
（４）次いで、上記で製造した積層材を使用し、該積層材から紙カップの胴部を作る円錐台形のブランク板を打ち抜き加工した。更に、スカイブ・ヘミング等の端面処理を行った。
なお、紙の目の方向は、縦方向（図２において上下方向）としている。
次に、上記のブランク板を筒状に巻いてその両側端部を部分的に重ね合わせ、その重合部分にフレーム処理、あるいは、ホットエアー処理等の加熱処理を行い、上記の重合部分に存在する最外層と最内層とを構成するポリ乳酸樹脂組成物層を加熱溶融し、次いで、熱板等によって押圧して胴貼りを行って胴シール部を形成して、紙カップを構成する筒状のカップ胴部を製造した。
他方、上記と同様に、上記で製造した積層材を使用し、これを円形状に打ち抜き加工して、底部を構成する円板を製造し、次いで、当該円板の外周部を筒状に起立成形して、起立成形部を有する底部を製造した。
次いで、上記で製造した筒状のカップ胴部に、同じく上記で製造した底部を挿入し、しかる後、その筒状のカップ胴部と底部とをその接合部分に熱風等を吹きつけてその接合部分に存在する最外層と最内層を構成するポリ乳酸樹脂組成物層を加熱溶融し、次いで、カール用型により筒状のカップ胴部の先端部を内方に折り曲げて、上記の底部を構成する起立成形部にかぶせて、上記の筒状のカップ胴部の先端部と底部の起立成形部との重合部分を内径側からローレットによりローレットがけすることにより、上記の筒状のカップ胴部と底部とを密接着させて接合部を形成して、上記の筒状のカップ胴部と底部とからなる紙カップ底部を形成した。
しかる後、上記の筒状のカップ胴部の底部を密接着させて接合部を形成した側と反対側の先端端部を、上記と同様にカール用型により外方に折り曲げながらカールさせて、上端フランジ部を形成して、本発明にかかる容量１３０ｃｃの紙カップを製造した。
（５）上記で製造した紙カップにおいては、炙りピンホール等の発生は認められず、更に、酸素ガス、水蒸気等に対するバリア性、保香性に優れ、その内容物の変質は認められず、また、市場における流通に耐え、かつ、紙カップ全体が生分解性を有するものであり、人体に無害で、環境にもやさしいものであった。

〔比較例１〕
実施例１において、バリア層として、酸化珪素の蒸着膜を形成した延伸フィルムを使用しない以外は、実施例１と同様にして積層体を作製した。更に、この積層体を用いて実施例１同様に紙カップを作製して、性能評価した。

〔性能評価結果〕
ガスバリア性、及び、水蒸気バリア性について次の様にして評価した。評価結果は表１にまとめて示す。

（酸素透過度）
実施例１〜３および比較例１で得られた紙カップを使用して、ＪＩＳＫ７１２６Ｂ法で、測定装置ＭＯＤＥＲＮＣＯＮＴＲＯＬＩＮＣ．製ＯＸＴＲＡＮにて測定した。結果を表１に示す。
（水蒸気透過度）
実施例１〜３および比較例１で得られた紙カップを使用して、ＪＩＳＫ７１２９Ｂ法で、測定装置ＭＯＤＥＲＮＣＯＮＴＲＯＬＩＮＣ．製ＰＥＲＭＡＴＲＡＮにて測定した。

結果は、表１に示すように、ガスバリア性、及び、水蒸気バリア性について良好な結果となった。
しかし、比較例１では、ガスバリア性、及び、水蒸気バリア性の性能を満たすものはなかった。

本発明の紙カップの用途は、例えば、飲料、調味料、あるいは、スナック菓子等の干菓子、カレー、シチュー、スープ等の飲食品、接着剤、粘着剤等の化学品、化粧品、医薬品等の雑貨品、その他等の種々の物品を充填包装することができるものであり、特に制限は無い。

本発明のバイオマス積層体を例示する断面図である。本発明の紙カップの一実施例を示す斜視図である。図２の展開図である。

符号の説明

１最外層（バイオプラス樹脂組成物）
２紙基材層
３接着性樹脂層（バイオマス樹脂組成物層）
４無機酸化物の蒸着膜
５延伸バイオプラスチックフィルム層
６アンカーコート層
７最内層（バイオマス樹脂組成物層）
１０積層体
１１トップカール部
１２胴部
１３胴部材
１４底部材
２０紙カップ

Claims

筒状のカップ胴部材と、当該筒状のカップ胴部材の底部を密閉する底部材とからなる紙カップにおいて、上記の筒状のカップ胴部材と底部材とを、少なくとも、紙基材、バイオマス樹脂組成物層からなる接着性樹脂層、バイオマスプラスチック延伸フィルムの一方の面に無機酸化物の蒸着膜を設けた構成からなるバリア層、および、バイオマス樹脂組成物層からなる最内層を順次に積層した積層材で構成することを特徴とする紙カップ。
前記の紙基材の外層に、更にバイオマス樹脂組成物層を形成することを特徴とする請求項１記載の紙カップ。
前記のバイオマス樹脂組成物が、ポリ乳酸系樹脂からなり、前記のバイオマスプラスチック延伸フィルムが、ポリ乳酸系フィルムからなることを特徴とする請求項１又は２記載の紙カップ。