JP7172818B2

JP7172818B2 - カップ用基材、液体用カップ容器およびその製造方法

Info

Publication number: JP7172818B2
Application number: JP2019076648A
Authority: JP
Inventors: 友美子石川; 真和槌本; 大信平野; 啓史山中; 奈帆北島
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: JP2020172085A

Description

本発明は、カップ用基材、それを用いた液体用カップ容器およびカップ用基材の製造方法に関する。

ファーストフード店、自動販売機などにおいて、コーヒーやジュースなどの飲料を購入者に提供するために、紙コップ（液体用カップ容器）が広く使用されている。

液体用カップ容器の容器内面に耐水性を付与するために、紙基材に熱可塑性樹脂層をラミネートすることが行われている。容器内面に熱可塑性樹脂層を有したラミネート紙を用いると、紙基材に液体が直接接触することがないため、衛生面や外観面においても好ましい。

また、ラミネート紙の紙基材としては、物性や生産性に優れていることから、パルプ層を複数積層させた多層抄き（多層構造）の紙基材が用いられることが多い。多層抄きの紙基材は、低坪量のシートを数段重ねてプレスし、乾燥することにより製造される。高坪量の紙を抄紙する場合、多層抄きによる抄紙方法は、乾燥時の負荷が小さく、単層抄きより抄造速度を速くできるため、生産性の観点から有利である。

また、液体用カップ容器においては、その上端開口部の周縁を外側に巻き込む加工により、トップカール部が成形されている。トップカール部には、液体用カップ容器の強度を大きくする役割に加えて、自動供給装置等において液体用カップ容器を機械的に支持する際に、フックとして機能する役割がある。

液体用カップ容器の一般的な自動供給装置は、容器のトップカール部を利用して自動供給を行う。例えば、自動販売機における紙コップ自動供給装置は、上下方向に積み重なった多数の紙コップを収納している。紙コップ自動供給装置は、待機時においては最下位の紙コップのトップカール部と係合することで多数の紙コップを支持しており、販売時においては当該係合を解除してすぐ上の紙コップのトップカール部に係合する。このように、紙コップ自動供給装置は、トップカール部を利用して、紙コップを一つずつ確実に落下させ、利用者に提供する。

液体用カップ容器のトップカール部の成形加工（以降、トップカール加工と記載することがある。）は、例えば、以下のようにして行われる。まず、トップカール部の上側成形用の金型と下側成形用の金型を用意する。各金型には特定のカール形状が施されている。次に、紙コップ上端開口部側から上側成形用の金型をあて、紙コップ上端開口部周縁を外側にカールさせる。その後、紙コップを下方へ押し込むことにより、下方にセットされた下側成形用の金型の曲面に沿って紙コップ上端開口部周縁が内側へ巻き込まれ、トップカール部が成形される。

このような液体用カップ容器に使用されるカップ用基材については、従来から種々の構成の基材が検討されている。例えば、特許文献１には、３層以上の多層抄き合わせにより抄造され、最表層に濾水度３２０～４２０ｍｌＣＳＦのＬＢＫＰを用い、最表層と最裏層の縦方向の引張強度の比（表／裏）が１．００以下である紙カップ用原紙が開示されている。

特開２０１２－２１９３８１号公報

特許文献１の紙カップ用原紙は、最表層よりも最裏層の引張強度や坪量を大きくすることによって、トップカール加工性を改善しようとするものであるが、層間剥離については考慮されておらず、さらに改善の余地を有するものであった。

カップ用基材（以下、適宜、「基材」とも記載する。）を用いて液体用カップ容器を製造する際に、基材に対してトップカール加工を行うと、トップカール部の外側には引張力が作用し、内側には圧縮力が作用することになる。このように、トップカール加工では、基材の表裏面で逆方向の力（せん断力）が作用するため、多層構造の紙基材を用いる場合には、層間強度が十分に大きくないと、層間剥離が引き起こされることがある。

特に、液体用カップ容器側面の接着部(シーム部)におけるトップカール加工は、他の部位よりも一段と困難となる。シーム部は二枚の基材が重なって接合された部分であるため、トップカール加工時に他の部分よりもより大きな力が加わることになる。

また、シーム部においては、弾性力によりカップ形状から元の状態に戻ろうとする力が生じる。加えて、トップカール加工を行う際、トップカールの外側においては容器の内径と比べその直径が大きくなることから、円周方向に伸長しようとする力が生じる。これらの二つの力によって、シーム部に剥離しようとする力が働くことになり、基材同士の接着面における剥離および基材自体の層内における剥離が生じやすい状態にある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、トップカール部の層間剥離およびトップカール部のシーム部からの剥離が発生しにくく、トップカール加工性に優れた多層構造の紙基材を有するカップ用基材および当該カップ用基材を用いた液体用カップ容器を提供することである。ここで、トップカール加工性に優れているとは、後記するように、トップカール部の層間やトップカール部のシーム部において、層間剥離や接着部からの剥離が発生しにくく、また、トップカール部表面に割れが発生しにくい特性をいう。

本発明者らは、多層構造の紙基材を構成する各パルプ層の坪量に着目した。そして、紙基材として、３層以上のパルプ層から構成される多層構造の紙基材を用い、当該紙基材内の外層の坪量を内層の坪量よりも増大するように調整すると、層間剥離やシーム部における剥離が低減し、トップカール加工性が改善されることを見出した。また、紙基材の一方の面から他方の面に向かってパルプ層を順に抄き合わせる抄紙方法が有効であることも見出した。本発明はこのような知見を基に完成するに至ったものである。すなわち、本発明は、以下のような構成を有している。

（１）セルロースパルプを主成分とする紙基材と、当該紙基材の少なくとも一方の面上に積層された熱可塑性樹脂層とを有するカップ用基材であって、前記紙基材が３層以上のパルプ層から構成され、前記紙基材の表裏の最外層の坪量の平均値をＷ１とし、前記表裏の最外層のすぐ内側に位置する第１内層の坪量の平均値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４を満足することを特徴とするカップ用基材。

（２）インターナルボンドテスターを用いて測定した層間強度が２００～８００Ｊ／ｍ^２であることを特徴とする前記（１）に記載のカップ用基材。

（３）前記紙基材が５層以上のパルプ層から構成されることを特徴とする前記（１）または前記（２）に記載のカップ用基材。

（４）前記（１）～（３）のいずれか１項に記載のカップ用基材を用いた液体用カップ容器。

（５）セルロースパルプを主成分とする紙基材と、当該紙基材の少なくとも一方の面上に積層された熱可塑性樹脂層とを有するカップ用基材の製造方法であって、前記紙基材が３層以上のパルプ層から構成され、前記紙基材の表裏の最外層の坪量の平均値をＷ１とし、前記表裏の最外層のすぐ内側に位置する第１内層の坪量の平均値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４を満足するように、前記パルプ層を積層する積層工程を含むことを特徴とするカップ用基材の製造方法。

（６）前記積層工程が、３層以上のパルプ層の多層抄き合わせ工程であることを特徴とする前記（５）に記載のカップ用基材の製造方法。

（７）前記多層抄き合わせ工程において、表裏のいずれか一方の最外層から他方の最外層までを順番に抄き合わせることを特徴とする前記（６）に記載のカップ用基材の製造方法。

（８）前記多層抄き合わせ工程が、少なくとも１枚のワイヤーで脱水する工程と、当該ワイヤーとは異なるワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことを特徴とする前記（６）または前記（７）に記載のカップ用基材の製造方法。

（９）前記多層抄き合わせ工程が、第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水する工程と、これらのワイヤーとは異なる第３ワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことを特徴とする前記（６）または前記（７）に記載のカップ用基材の製造方法。

（１０）前記多層抄き合わせ工程が、初期脱水部で少なくとも１枚のワイヤーで脱水する工程と、両面脱水部で第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水する工程と、これらのワイヤーとは異なる第３ワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことを特徴とする前記（６）または前記（７）に記載のカップ用基材の製造方法。

本発明のカップ用基材は、多層構造の紙基材を有し、層間剥離およびシーム部における剥離が発生しにくく、トップカール加工性に優れている。

以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。

本発明のカップ用基材は、セルロースパルプを主成分とする紙基材と、当該紙基材の少なくとも一方の面上に積層された熱可塑性樹脂層とを有している。以下、本実施形態を構成する各部材について説明する。

［紙基材］
紙基材は、セルロースパルプを主成分とする。ここで、主成分とは、紙基材を構成する成分のうち５０質量％以上を占める成分をいう。

（パルプ）
セルロースパルプの種類には特に制限はないが、強度の観点から化学パルプを含有することが好ましい。化学パルプとしては特に限定されないが、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）または針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）を含有することが好ましい。パルプは晒パルプでもよく、未晒パルプでもよい。以下、特に断りのない限り、ＬＫＰとＮＫＰにはそれぞれ晒パルプまたは未晒パルプを含むが、広葉樹晒クラフトパルプをＬＢＫＰ、針葉樹晒クラフトパルプをＮＢＫＰということがある。ＬＫＰとしては、アカシア材やユーカリ材等を、ＮＫＰとしてはラジアータパイン材等を使用することができる。

ＬＫＰはＮＫＰと比較して繊維が短く強度に劣るが、抄紙された紙の地合や平滑性に優れる。良好な印刷適性を得るためには、紙基材の良好な地合や平滑性が必要であるため、ＬＫＰの含有量は、パルプ成分の合計質量に対して、６０質量％以上であることが好ましく、８０質量％であることがより好ましく、９０質量％以上であることがさらに好ましい。

紙基材には、上記ＮＫＰおよびＬＫＰ以外のパルプ（以下、他のパルプと称す）が含まれていてもよい。他のパルプとしては、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、砕木パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）等の機械パルプ、茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙等から製造される離解古紙パルプ（ＤＩＰ）、あるいはケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的にまたは機械的に製造されたパルプ等が挙げられる。他のパルプの含有量は、パルプ成分の合計質量に対して、３質量％未満であることが好ましく、２質量％未満であることがより好ましく、１質量％未満であることがさらに好ましい。

一般に、パルプ成分のフリーネス（濾水度）が小さくなれば、抄紙された製品の引張強度を大きくすることができる。しかし、フリーネスを小さくすると、引張強度が大きくなるだけでなく紙が硬くなる傾向にある。紙が硬すぎると成形加工性が悪くなるため、引張強度がある程度大きく、硬くなりすぎないバランスに優れた紙基材を実現するためには、パルプの離解フリーネス（ｃｓｆ）が４１０～６００ｍｌであることが好ましい。離解フリーネス（ｃｓｆ）は４２０～５９０ｍｌであることがより好ましく、４３０～５８０ｍｌであることがさらに好ましい。

なお、離解フリーネス（ｃｓｆ）とは、紙基材を離解して得られたパルプスラリーを用いて測定したカナディアンスタンダードフリーネスの値を指す。離解フリーネス（ｃｓｆ）は、抄紙される前のセルロースパルプのフリーネスを増減することで調整することができる。抄紙される前のセルロースパルプのフリーネス（ｃｓｆ）は３６０～５５０ｍｌであることが好ましく、３７０～５４０ｍｌであることがより好ましく、３８０～５３０ｍｌであることがさらに好ましい。

（填料）
紙基材を抄紙する際に配合する填料は、製紙分野で一般に使用されている填料が使用可能であり、特に限定されない。填料の例としては、クレー、焼成カオリン、デラミネートカオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム－シリカ複合物、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛などの無機填料、尿素－ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子などの有機填料が挙げられる。これらの填料はその目的に応じ、単独または２種類以上を適宜組み合わせて使用することができる。

（内添助剤）
紙基材を抄紙する際に、各種内添助剤を必要に応じて適宜選択して使用することが可能である。内添助剤の例としては、サイズ剤、歩留まり向上剤、ろ水度向上剤、紙力増強剤、湿潤紙力増強剤、カチオン化澱粉等の澱粉類、嵩高向上剤、硫酸バンド、多価金属化合物、シリカゾル、消泡剤、着色染料、着色顔料、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等が挙げられる。

紙基材の坪量は、特に限定されるものではないが、１５０～５００ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。１５０ｇ／ｍ^２以下であると、液体用カップ容器に成形した際に剛性が不足するおそれがある。また５００ｇ／ｍ²以上であると、原料を多量に使用するためコスト高となるおそれがある。

（抄紙）
紙基材は、３層以上のパルプ層から構成される。紙基材は、５層以上であることが好ましい。複数のパルプ層から構成される紙基材は、一般に、複数のインレットから抄き合わされる多層抄き合わせによって製造される。層数が多い方が、各層の坪量を小さくできるため、地合が取りやすくなり、紙基材の表面性が向上し、面質がより良好なカップ用基材とすることができる。

ここで、紙基材を構成する複数の各パルプ層を特定するため、各パルプ層に名称を付けることとする。例えば、５層からなる多層構造の紙基材であれば、各層を表側から裏側に向かって第１層から第５層としたとき、最外部に位置する第１層と第５層とを表裏の最外層と呼ぶことにする。また、表裏の最外層のすぐ内側に位置する第２層と第４層とを第１内層と呼ぶことにする。さらに、第１内層の内側に位置する第３層を第２内層と呼ぶことにする。なお、ここで表側とは液体用カップ容器とした際に外側となる面のことを指し、裏側とは液体用カップ容器の内側となる面のことを指す。

（水溶性樹脂層）
紙基材の両面あるいは片面に、水溶性樹脂層を形成してもよいし、形成しなくてもよい。水溶性樹脂は、造膜性を有する水溶性高分子であれば特に限定されない。水溶性樹脂としては、例えば、完全ケン化型ポリビニルアルコール、部分ケン化型ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコール、澱粉類、ポリアクリルアミド類、ポリエチレンイミン、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロースなどのセルロースエーテルおよびその誘導体などが挙げられる。これらを単独、あるいは２種類以上組み合わせて使用することができる。

［熱可塑性樹脂層］
熱可塑性樹脂層は、紙基材上に熱可塑性樹脂層をラミネートすることによって形成される。熱可塑性樹脂層は、紙基材の片面だけに積層されていてもよいし、紙基材の両面に積層されていてもよい。通常は少なくとも、液体と接する液体用カップ容器の内側となる面に形成される。

熱可塑性樹脂は、用途に応じて、結晶性樹脂と非結晶性樹脂のいずれの熱可塑性樹脂も使用できる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＬＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ等）、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ＰＥＴ、ＰＢＴ等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸、ＰＨＢ、ＰＢＳ、ＰＢＡＴ、ＰＣＬ、ＰＨＢＨ等の生分解性樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等が挙げられる。熱可塑性樹脂層は、単一の樹脂の単層で形成してもよいし、複数の樹脂を混合して単層で形成してもよいし、同種や異種の樹脂からなる複数の層として形成してもよい。

熱可塑性樹脂層の厚さは、特に限定されないが、通常は、１０～１００μｍ程度の厚さである。

カップ用基材の層構成としては、紙基材と熱可塑性樹脂層とからなる２層構成または３層構成が基本であるが、それ以外に、用途に応じて、種々の多様な層構成を形成することができる。例えば、紙基材と熱可塑性樹脂層とからなるカップ用基材上にさらに同種または異種の熱可塑性樹脂層を設けたり、熱可塑性樹脂層と熱可塑性樹脂層の間に熱可塑性樹脂層以外の層を設けることもできる。熱可塑性樹脂以外の層としては、水溶性高分子（ＰＶＡ等）や、顔料及び接着剤を主成分とする塗工層、アルミニウム箔（Ａｌ箔）、印刷層等がある。

［カップ用基材］
本発明者らは、上記多層構造を有する紙基材からなる基材のトップカール部において、剥離の発生状況を観察したところ、２枚の基材の接着面（シーム部）や接着面に接する最外層と第１内層との境界付近から剥離が多く発生することが判明した。トップカール加工によって基材内にはせん断力が加わるが、このせん断力は、２枚の基材からなる積層体の厚さの中央付近、すなわち、２枚の基材の接着面や接着面に近い基材の内層の境界面において最も強くなると推定される。そこで、本発明者らは、トップカール部における最外層と第１内層との境界付近からの剥離の発生を抑制するために、最外層の坪量を第１内層の坪量よりも大きくすることを検討した。

その結果、紙基材の表裏の２つの最外層の坪量の平均値をＷ１とし、表裏の最外層のすぐ内側の２つの第１内層の坪量の平均値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４を満足することが、剥離の抑制に有効であることを見出した。Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４であるとき、最外層の坪量が十分に大きく、基材の接着面から接着面に近い基材の内層の境界面が遠ざけられることで、境界面に大きいせん断力がかかりにくくなるためと推定される。また、Ｗ１／Ｗ２は、１．２～２．４の範囲であることが好ましく、１．３～１．８の範囲であることがより好ましい。尚、紙基材が３層のときは、第１内層の坪量の平均値とは、１層の第１内層の坪量を意味している。Ｗ１／Ｗ２が２．４を超える場合は、紙基材の中央部に境界面が集中することになる。このとき、紙基材の中央部に大きなせん断力が加わると推定されるため、トップカール加工時に層間剥離が生じやすくなると考えられる。

層間強度の向上という観点からも、Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４であることが好ましい。Ｗ１／Ｗ２が１．１を下回る場合は、最後に抄き合わされる層の水分量が十分でなく、抄き合わせ面での水素結合が十分に得られないため、層間強度の低下を招く。一方、Ｗ１／Ｗ２が２．４を超える場合は、最後に抄き合わされる層が水分を持ち過ぎることで、脱水が不十分となってしまい、逆に層間強度の低下を招いたり操業性の悪化につながる等の影響がある。

多層構造の紙基材において、表裏の最外層のそれぞれの坪量は、全体の坪量に対して２５～４０％であることが好ましい。例えば、３００ｇ／ｍ^２の紙基材であれば、最外層は７５～１２０ｇ／ｍ^２となることが好ましい。表裏の最外層のそれぞれの坪量は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。表裏最外層のすぐ内側の第１内層のそれぞれの坪量は、最外層の坪量よりも小さく、３００ｇ／ｍ^２の５層からなる紙基材であれば、３５ｇ／ｍ^２～６２．５ｇ／ｍ^２となることが好ましい。第２内層の坪量は、第１内層の坪量と同等であってもよいし、小さくてもよい。

（層間強度）
前記したように、多層構造の紙基材を有する基材のトップカール部において、紙基材の表裏面で逆方向の力（せん断力）が働き、紙基材を構成する層間で剥離する現象が生じることになる。ここで、紙基材の層間強度の定量化方法を検討したところ、インターナルボンドテスターによる測定方法が有効であることを見出した。そこで、紙基材自体の層内における剥離を抑制するために、インターナルボンドテスターを用いて測定した層間強度として保持するべき数値範囲をカップ用基材から検討したところ、２００～８００Ｊ／ｍ^２であることが好ましいことを見出した。

層間強度が２００Ｊ／ｍ^２以上であると、トップカール部において層間剥離が発生しにくい。また、ラミネートや印刷での加熱時に紙基材内の水分が気化することによる層間剥離や、加工時のしごき等による層間剥離が発生しにくくなる。一方、層間強度が８００Ｊ／ｍ^２以下であると、紙基材が硬くないため、トップカール加工時に表面割れが生じにくい。層間強度は、２５０～５００Ｊ／ｍ^２であることがより好ましい。ここで、層間強度は、縦方向で測定した層間強度の数値と横方向で測定した層間強度の数値との相乗平均として求めた数値である。なお、インターナルボンドテスターによる層間強度の測定方法は、Ｊ．ＴＡＰＰＩ１８-２に準拠して測定される。

基材のインターナルボンドテスターを用いて測定した層間強度を上記の所定の数値範囲に制御するための方法としては、抄紙工程中のプレス工程における線圧、紙基材の離解フリーネス、紙力増強剤等の内添助剤の添加量、抄き合せの層間に吹き付ける水や澱粉や紙力剤の量や濃度等を調整する方法がある。

（坪量）
紙基材と熱可塑性樹脂層とからなる基材は、坪量が１５０～５００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、２００～４００ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。

（水分）
基材の水分は、紙基材と熱可塑性樹脂層とからなるカップ用基材が含有する水分となる。基材の水分は、６．０～９．５％であることが好ましく、６．２～８．０％であることがより好ましい。基材の水分が６．０％以上であると、紙基材にシワが発生しにくいため、操業性が低下しにくい。一方、基材の水分が９．５％以下であると、ラミネートや印刷での加熱時に紙基材内の水分が気化して層間剥離が発生するという懸念が少ない。基材の水分は、調湿後、ＪＩＳＰ８１２７；２０１０に準じて測定される。

［カップ用基材の製造方法］
カップ用基材を構成する紙基材は、３層以上のパルプ層から構成される。また、紙基材の製造方法は、紙基材の表裏の最外層の坪量の平均値をＷ１とし、最外層のすぐ内側に位置する第１内層の坪量の平均値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４を満足するように、パルプ層を積層する積層工程を含む。

前記積層工程は、３層以上のパルプ層を合わせて抄き合わせる多層抄き合わせ工程であることが好ましい。当該多層抄き合わせ工程においては、表裏のいずれか一方の最外層から他方の最外層までを順番に抄き合わせることが好ましい。また、最後に抄き合わされることになる最外層の坪量を他のパルプ層の坪量より大きくすることが好ましい。これにより、抄き合わされる際に十分な水分量を各層に保持させることができ、抄き合わせ面において水素結合が十分に得られ、層間強度を向上させることができる。

前記多層抄き合わせ工程は、少なくとも１枚のワイヤーで脱水された湿紙を、当該ワイヤーとは別のワイヤーまたはフェルトの平面上に移行させ、当該別のワイヤーまたはフェルトの平面上に１層ずつ順番に抄き合わせる方法によって積層することが好ましい。換言すると、前記多層抄き合わせ工程は、少なくとも１枚のワイヤーで脱水する工程と、当該ワイヤーとは異なるワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことが好ましい。

また、前記多層抄き合わせ工程は、第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水された湿紙を、これらのワイヤーとは別の第３ワイヤーまたはフェルトの平面上に移行させ、当該別の第３ワイヤーまたはフェルトの平面上に１層ずつ順番に抄き合わせる方法によって積層することが好ましい。換言すると、前記多層抄き合わせ工程は、第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水する工程と、これらのワイヤーとは異なる第３ワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことが好ましい。

また、前記多層抄き合わせ工程は、初期脱水部で少なくとも１枚のワイヤーで脱水され、さらに両面脱水部で第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水された湿紙を、これらのワイヤーとは別の第３ワイヤーまたはフェルトの平面上に移行させ、当該別の第３ワイヤーまたはフェルトの平面上に１層ずつ順番に抄き合わせる方法によって積層することが好ましい。換言すると、前記多層抄き合わせ工程は、初期脱水部で少なくとも１枚のワイヤーで脱水する工程と、両面脱水部で第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水する工程と、これらのワイヤーとは異なる第３ワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことが好ましい。これらの方法により、地合を向上させ、層間強度を高めることができる。
さらに、最外層の初期脱水部の長さが最外層を除いた他のいずれのパルプ層の初期脱水部の長さよりも長いことが好ましい。

紙基材の抄紙方法および抄紙機の型式は、特に限定されるものではなく、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、円網抄紙機、ギャップフォーマー、ハイブリッドフォーマー（オントップフォーマー）等の公知の抄紙方法および抄紙機が選択可能である。多層抄き合わせ抄紙機として、少なくとも１枚のワイヤーで脱水する長網式の初期脱水部を有するオントップフォーマーが好ましい。

抄紙時のｐＨは、酸性領域（酸性抄紙）、疑似中性領域（疑似中性抄紙）、中性領域（中性抄紙）、アルカリ性領域（アルカリ性抄紙）のいずれであってもよい。

紙基材は、抄紙後に、必要に応じて平滑化処理を行う。平滑化処理は、通常のスーパーカレンダー、グロスカレンダー、ソフトカレンダー等の平滑化処理装置を用いて、オンマシンまたはオフマシンで行われる。

カップ用基材は、上記の製造方法で得られた紙基材の少なくとも一方の面上に、熱可塑性樹脂層をラミネートすることによって製造される。紙基材上に熱可塑性樹脂層をラミネートする方法としては、押出ラミネート法、ドライラミネート法、ウェットラミネート法、熱ラミネート法等の各種公知の方法を適宜使用することができる。

［液体用カップ容器の製造方法］
本実施形態の液体用カップ容器は、カップ用基材を用いて製造される。カップ用基材を用いて液体用カップ容器を製造する方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を用いて製造することができる。

カップ上端開口部周縁を外側に巻き込むトップカール処理は、例えばカップ上端開口部周縁に金型をあてることにより開口部を広げ、カップ上端開口部側から特定の大きさのカール形状が施された金型をあて、カップ上端開口部周縁に対して外側にカールさせる。さらにカップを下方へ押し込むことにより、下方にセットされたカール形状が施された金型の曲面に沿ってガイドさせて内側へ巻き込み、トップカール部を成形すればよい。

本実施形態の液体用カップ容器は、紙コップ、発泡カップ、ヨーグルト用カップ、アイスクリーム用カップ等の各種液体類、食品類を充填した包装容器として好適に使用することができる。

以下、実施例により本発明の効果を詳細に説明する。なお、実施例および比較例中の「部」および「％」は、特に断らない限り、それぞれ「質量部」および「質量％」を示す。

実施例および比較例で用いた原材料は以下のとおりである。
（１）パルプ：ＮＢＫＰ、ＬＢＫＰ
（２）紙力増強剤：ポリアクリルアミド系紙力増強剤（ＰＡＭ）
（３）湿潤紙力増強剤：ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン系（ＰＡＥ系）樹脂
（４）カチオン化澱粉
（５）硫酸バンド
（６）サイズ剤：アルキルケテンダイマー系サイズ剤（ＡＫＤ）
（７）熱可塑性樹脂：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）

各種性能の測定方法は以下のとおりである。
（１）パルプの離解フリーネス（ｃｓｆ）：基材をＪＩＳＰ８２２０：２０１２に準じて離解することで得られたパルプスラリーについて、ＪＩＳＰ８１２１－２：２０１２に準じて測定した。
（２）坪量：ＪＩＳＰ８１２４：２０１１に準じて、紙基材の坪量を測定した。
（３）層間強度：ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ１８－２に準拠して、基材の縦方向と横方向について測定し、その相乗平均値を求めた。なお、両面テープは３Ｍ社製４００を使用した。

各層における坪量の測定は、１枚の紙基材をそれぞれの層に分割して測定を行う。層への分割は、以下のようにして行う。
１）２８ｃｍ×２８ｃｍサイズに切り出したサンプルを８０℃の湯に２４時間つける。
２）サンプルを湯から取り出し、水でぬらした吸取紙の上に乗せる。吸取紙はＪＩＳＰ８２２２：２０１５に定めるものを用いる。
３）サンプルの上から吸取紙を乗せて軽く手で押し、余剰の水分を取る。
４）サンプル上の吸取紙を取り除き、紙の端部から１枚１枚ゆっくりと剥がす。その際、紙が乾燥しないように適宜サンプルを水でぬらしながら行う。
５）剥いだ紙をそれぞれ別々に、ＪＩＳＰ８２２２：２０１５に定める乾燥プレートと乾燥プレートに対する手抄き紙固定器具の間に拘束して、１日以上乾燥させる。

［実施例１］
（紙基材）
ＬＢＫＰ１００部を叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリー１００質量％（固形分換算）に対し、硫酸バンド０．５質量％、カチオン化澱粉０．４０質量％、紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．３５質量％、アルキルケテンダイマー系サイズ剤０．２３質量％、ＰＡＥ系湿潤紙力増強剤０．０７質量％を添加した紙料スラリーを得た。得られた紙料スラリーを用いて、長網式の初期脱水部を有するオントップフォーマーを使って、５層抄き合わせとし、抄紙した。抄紙に際しては、各層を初期脱水部で各１枚のワイヤーで脱水し、さらに両面脱水部で初期脱水部のワイヤーとは別の第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水した湿紙とし、順番に１層ずつ同一のフェルト平面上に移行させて抄き合わせ、積層した。抄き合わせ順は、第１層、第２層、第３層、第４層、第５層の順であった。第１層から第５層までの坪量を表１に示すように調整し、紙基材とした。

得られた紙基材は、坪量２３７ｇ／ｍ^２であった。また、得られた紙基材を再離解したパルプの離解フリーネス（ｃｓｆ）は４８０ｍｌであった。

（カップ用基材）
上記紙基材の両面に対し、熱可塑性樹脂層としてＬＤＰＥをラミネートした。ラミネートは押し出しラミネート法により、ラミネート温度３３０℃、ラミネート速度２００ｍ／分の条件で行い、熱可塑性樹脂層を形成して、実施例１のカップ用基材を得た。

［実施例２］
実施例１において、５層に代えて３層抄き合わせとし、表１に示すような坪量比率となるように調整した以外は、実施例１と同様に抄紙して、坪量２３５ｇ／ｍ^２の紙基材を得た。抄き合わせ順は、第１層、第２層（表中の第２－４層に該当）、第３層（表中の第５層に該当）の順であった。
その後、実施例１と同様に熱可塑性樹脂層を形成して、実施例２のカップ用基材を得た。

［実施例３］
実施例１において、表１に示すような坪量比率となるように調整した以外は、実施例１と同様に抄紙して、坪量３１５ｇ／ｍ^２の紙基材を得た。
その後、実施例１と同様に熱可塑性樹脂層を形成して、実施例３のカップ用基材を得た。

［実施例４］
実施例１において、表１に示すような坪量比率となるように調整した以外は、実施例１と同様に抄紙して、坪量２９６ｇ／ｍ^２の紙基材を得た。
その後、実施例１と同様に熱可塑性樹脂層を形成して、実施例４のカップ用基材を得た。

［実施例５］
ＬＢＫＰ１００部を叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリー１００質量％（固形分換算）に対し、硫酸バンド０．５質量％、カチオン化澱粉０．４０質量％、紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．１０質量％、アルキルケテンダイマー系サイズ剤０．２３質量％、ＰＡＥ系湿潤紙力増強剤０．０７質量％を添加した紙料スラリーを得た。得られた紙料スラリーを用いて、表１に示すような坪量比率となるように調整した以外は、実施例１と同様に抄紙して、坪量３００ｇ／ｍ^２の紙基材を得た。
その後、実施例１と同様に熱可塑性樹脂層を形成して、実施例５のカップ用基材を得た。

［実施例６］
ＬＢＫＰ１００部を叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリー１００質量％（固形分換算）に対し、硫酸バンド０．５質量％、カチオン化澱粉０．４０質量％、紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）１．００質量％、アルキルケテンダイマー系サイズ剤０．２３質量％、ＰＡＥ系湿潤紙力増強剤０．０７質量％を添加した紙料スラリーを得た。得られた紙料スラリーを用いて、表１に示すような坪量比率となるように調整した以外は、実施例１と同様に抄紙して、坪量３００ｇ／ｍ^２の紙基材を得た。
その後、実施例１と同様に熱可塑性樹脂層を形成して、実施例６のカップ用基材を得た。

［比較例１］
実施例１において、表１に示すような坪量比率となるように調整した以外は、実施例１と同様に抄紙して、坪量３００ｇ／ｍ^２の紙基材を得た。
その後、実施例１と同様に熱可塑性樹脂層を形成して、比較例１のカップ用基材を得た。

［比較例２］
実施例１において、表１に示すような坪量比率となるように調整した以外は、実施例１と同様に抄紙して、坪量３００ｇ／ｍ^２の紙基材を得た。
その後、実施例１と同様に熱可塑性樹脂層を形成して、比較例２のカップ用基材を得た。

得られた各カップ用基材を用いて、上部内径を８５ｍｍ、トップカール部の直径を３ｍｍとなるように、液体用カップ容器の成形を行った。

［評価方法］
以上のようにして得られた液体用カップ容器およびカップ用基材について以下の評価を行った。評価結果は、表１に示すとおりであった。なお、トップカール加工性においては○と△を合格、×を不合格と判定した。

（トップカール加工性：接着面における剥離）
液体用カップ容器を製罐した際における、シーム部のトップカール部を目視で観察して、下記の基準で評価を行った。
○：シーム部にめくれ上がりが見られない。
△：シーム部に若干のひずみがみられるが、めくれ上がりがほとんど見られない。
×：シーム部にめくれ上がりが非常に多く目立つ。

（トップカール加工性：層間剥離）
液体用カップ容器を製罐した際における、シーム部のトップカール部を目視で観察して、下記基準で評価を行った。
○：トップカール部の層内に剥離が見られない。
△：トップカール部に層内に若干のひずみがみられるが、剥離がほとんど見られない。
×：トップカール部に層内の剥離が非常に多く目立つ。

（トップカール加工性：表面割れ）
液体用カップ容器を製罐した際における、トップカール部を目視で観察して、下記の基準で評価を行った。
○：トップカール部に表面割れが見られない。
△：トップカール部にシワが若干みられるが、表面割れがほとんど見られない。
×：トップカール部に表面割れが非常に多くみられる。

表１の結果から分かるように、実施例１～実施例４のカップ用基材は、いずれも坪量比率Ｗ１／Ｗ２の規定を満足するものであり、トップカール加工性において優れたものであった。実施例５のカップ用基材は、坪量比率Ｗ１／Ｗ２の規定を満足するものの、実施例１に比べて紙力増強剤の添加量が少ないため、層間強度が小さく、ひずみがが若干見られた。また、実施例６のカップ用基材は、坪量比率Ｗ１／Ｗ２の規定を満足するものの、実施例１に比べて紙力増強剤の添加量が多いため、層間強度が過大であり、紙基材が硬くなり、トップカール部にシワが若干見られた。
一方、比較例１と比較例２のカップ用基材は、坪量比率Ｗ１／Ｗ２の規定を満足しないため、トップカール加工性に劣るものであった。

Claims

セルロースパルプを主成分とする紙基材と、当該紙基材の少なくとも一方の面上に積層された熱可塑性樹脂層とを有するカップ用基材であって、
前記紙基材が３層以上のパルプ層から構成され、
前記紙基材の表裏の最外層の坪量の平均値をＷ１とし、前記表裏の最外層のすぐ内側に位置する第１内層の坪量の平均値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４を満足し、
インターナルボンドテスターを用いて測定した層間強度が２００Ｊ／ｍ ^２以上であることを特徴とするカップ用基材。
インターナルボンドテスターを用いて測定した層間強度が２００～８００Ｊ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載のカップ用基材。
前記紙基材が５層以上のパルプ層から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカップ用基材。
前記紙基材の内層がポリアクリルアミド系紙力増強剤およびカチオン化澱粉を含有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のカップ用基材。
請求項１～４のいずれか１項に記載のカップ用基材を用いた液体用カップ容器。
セルロースパルプを主成分とする紙基材と、当該紙基材の少なくとも一方の面上に積層された熱可塑性樹脂層とを有し、インターナルボンドテスターを用いて測定した層間強度が２００Ｊ／ｍ ^２以上であるカップ用基材の製造方法であって、
前記紙基材が３層以上のパルプ層から構成され、
前記紙基材の表裏の最外層の坪量の平均値をＷ１とし、前記表裏の最外層のすぐ内側に位置する第１内層の坪量の平均値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２＝１．１～２．４を満足するように、前記パルプ層を積層する積層工程を含む
ことを特徴とするカップ用基材の製造方法。
インターナルボンドテスターを用いて測定した層間強度が２００～８００Ｊ／ｍ ^２であることを特徴とする請求項６に記載のカップ用基材の製造方法。
前記紙基材の内層がポリアクリルアミド系紙力増強剤およびカチオン化澱粉を含有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のカップ用基材の製造方法。
前記積層工程が、３層以上のパルプ層の多層抄き合わせ工程であることを特徴とする請求項６～８のいずれか１項に記載のカップ用基材の製造方法。
前記多層抄き合わせ工程において、表裏のいずれか一方の最外層から他方の最外層までを順番に抄き合わせることを特徴とする請求項９に記載のカップ用基材の製造方法。
前記多層抄き合わせ工程が、少なくとも１枚のワイヤーで脱水する工程と、当該ワイヤーとは異なるワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のカップ用基材の製造方法。
前記多層抄き合わせ工程が、第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水する工程と、これらのワイヤーとは異なる第３ワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のカップ用基材の製造方法。
前記多層抄き合わせ工程が、初期脱水部で少なくとも１枚のワイヤーで脱水する工程と、両面脱水部で第１ワイヤーおよび第２ワイヤーで挟み脱水する工程と、これらのワイヤーとは異なる第３ワイヤーまたはフェルト上で積層する工程とを含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のカップ用基材の製造方法。