熱可塑性樹脂は押出機に投入される前と� ��では流動性が変化し、発泡性にも影響する� ��これは押出機内部のスクリューによって加� ��された状態で樹脂が混練されることによっ� ��、樹脂が劣化することによる。従って、押� ��機に投入される前の樹脂の物性を規定して� ��、発泡性との良好な相関は得られなかった� ��本発明者らは、押出しラミネート処理後の� ��脂の物性と発泡性の関係について着目し、� ��記の方法にて測定したメルトテンションが� ��泡性との相関が高いことを見出した。すな� ��ち、熱可塑性樹脂の膨張時に、メルトテン� ��ョン(溶融張力、MT)が低いと、図2の発泡セ� �(壁)が破裂し、隣接する発泡セルと融着して しまうため発泡状態が不良となる。

 本発明で使用する「メルトテンション(「溶 融張力」、「MT」と表現することもある)」は 、次のように定義される。
 メルトテンションの測定は、JIS K 7199:1999� �記載の条件を満足するキャピラリーダイを� �する装置(例えば、メルトテンションテスタ� ��(東洋精機製作所製))を使用し、測定温度が1 90℃で、径9.5mmのバレルに充填した溶融樹脂� �、ピストン降下速度20mm/分で、オリフィス(� �2.095mm、長さ8mm)から押出し、該押出された溶 融樹脂を、径150mmの巻き取りロールを用い、2 0mm/分の巻き取り上昇速度で巻き取り、溶融� �脂が破断する直前における張力値を測定し� �これをメルトテンションとした。
 また、押出ラミネート処理後の樹脂につい� ��メルトテンションを測定する方法としては� ��例えば、繰り出された紙の上に剥離フィル� ��を貼付け、その剥離フィルム上にラミネー� ��する。ラミネートした紙と樹脂フィルムを� ��離し、樹脂フィルムを測定試料とすること� ��より上記測定方法を適用することができる� ��

 一方、メルトマスフローレート(MFR)は樹� �の流動性を示している。MFRが高い(流動性が� ��い)と、樹脂が流れやすく、水分膨張より、 樹脂が流れ、隣接する発泡セルと融着、発泡 不良となる。従って、MTが低く、MFRが高いと� ��泡不良となる。

 本発明の紙製容器の胴部材原材料シート� ��おいて、紙基材上に押出しラミネートによ� ��て設ける熱可塑性樹脂層に使用する樹脂と� ��ては、押出しラミネート後にメルトテンシ� ��ン(MT)が18mN以上、好ましくはMTが18mN~50mNの低 密度ポリエチレンを使用することが必須であ る。MTが18mN未満であると、溶融した樹脂の張 力が弱いため発泡セルが破裂し、発泡性が不 十分となる。一方、MTが50mNを超えると熱可塑 性樹脂を発泡させるための加熱処理を行う際 樹脂の流動性が不十分であるため発泡性が不 十分である。さらに、溶融粘度が高く、加工 成型時(押出し時)においてスクリューで樹脂� ��練り込まれる際に樹脂がダメージを受けや� ��くなり、均一な発泡状態を得ることが困難� ��なる。なお、熱可塑性樹脂層に使用する樹� ��は2種類以上であってもよいが、混合樹脂の MTは上記の範囲である必要がある。言い換え� ��と、個々の樹脂のMTが上記範囲外であって� �混合樹脂のMTが上記範囲内にあればよい。熱 可塑性樹脂層は単層であっても、複層であっ ても良いが、発泡性の点から単層であること が好ましい。なお、低密度ポリエチレンとし て所謂直鎖状低密度ポリエチレンも使用可能 である。

 低密度ポリエチレンの融点としては80~120℃� ��度が好ましい。密度としては、直鎖状低密� ��ポリエチレンでは888~910kg/m ³ 、低密度ポリエチレンでは910~925kg/m ³ 程度である。
 断熱性紙製容器は、大きく分けて、A.胴部� �原材料シートの作製、B.紙製容器の成型、C.� ��熱処理による発泡、の3つの工程から製造さ れる。以下、図面に基づき説明するが、本発 明はこれらに限定されるものではない。

 A.胴部材原材料シートの作製
 (紙製容器の構成)
 図1は、断熱性紙製容器の一例の断面図であ る。断熱性紙製容器1は、基本的に胴部材2と� ��板部材3とから構成されている。
 図2は、図1においてYで示された胴部の部分� ��大断面図である。本例では、胴部材の外壁� ��側(容器外側)に、紙基材4の表面に発泡した� ��可塑性樹脂層5(以下、発泡熱可塑性樹脂層5� ��いう)が存在しており、発泡熱可塑性樹脂層 5は、発泡セル6が並んだ構造となっている。� ��部の内壁面側(容器内側)には、発泡熱可塑� �樹脂層5の熱可塑性樹脂よりも融点の高い熱� ��塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂層7(以下、� �発泡熱可塑性樹脂層7という)が存在している 。この非発泡熱可塑性樹脂層7は、後述する� �うに、容器製造における加熱処理の際に発� �せず、紙基材からの蒸発水分の逃散を防止� �て発泡熱可塑性樹脂層5を確実かつ十分に発� ��させるものである。
 また、図示しないが、底板部材3は、底板部 材原材料シートとして、紙基材の少なくとも 片面に1以上の熱可塑性樹脂層やアルミ箔等� �設けたものが好ましく使用される。これは� �中への液体等の浸透防止のためである。底� �部材に用いられる熱可塑性樹脂は、胴部材� �同じであっても異なっていてもよく、積層� �法も押出しラミネート法の他、ウェットラ� �ネート法、ドライラミネート法等の予めフ� �ルム状にしたものと貼合する方法が適宜使� �できる。

 (押出し機)
 押出し機の概略を図4示す。
 熱可塑性樹脂は押出し機に投入された後、� ��ィードゾーン、圧縮ゾーン、ミキシングゾ� ��ンを経て、溶融した樹脂はTダイより紙基材 上に押出される。押出し機内で樹脂はスクリ ューによって混練されるが、この時樹脂に対 する負荷が大きいと、押出しラミネート後の メルトテンション(MT)が18mN未満になり、発泡� ��態が不良となる。また、ミキシングゾーン� ��温度は320~360℃であることが望ましい。320℃ 未満であると溶融樹脂粘度が高いため、樹脂 のダメージを受けやすくなる。360℃を超える と溶融粘度が低下、ポリエチレンが架橋しや すくなり、良好な発泡状態が得られる。

 (押出しラミネート)
 図3は、胴部材2の原材料となるシートの製� �工程を示す。巻取8から繰り出された紙基材4 の一表面に、Tダイ9から熱可塑性樹脂層5’を 溶融樹脂膜の状態で押出し、クーリングロー ル10とこれに対向するニップロール11との間� �冷却しつつ圧着し、胴部材原材料シート12を 得る。ここで、Tダイから押出された溶融膜� �態の熱可塑性樹脂が紙基材に接するまでの� �離はエアギャップと呼ばれる。押出しラミ� �ートにおいて、樹脂の溶融温度、積層速度� �どの操業条件は、用いる樹脂の種類や装置� �よって適宜設定すればよく特に制限されな� �が、一般に、例えば、溶融温度は200~350℃程� ��、積層速度は50~200m/分程度である。なお、� �要に応じて、紙基材や熱可塑性樹脂の接着� �を向上させるために、コロナ処理、オゾン� �理、フレーム処理、プラズマ処理等を行っ� �もよい。また、ニップロールとしては硬度70 度以上(JIS K 6253)のものを用い、線圧は15kgf/c m以上で押圧・圧着を行うことが好ましい。
 また、図示しないが、胴部材原材料シート1 2の熱可塑性樹脂層5’を設けた反対面には、� ��発泡熱可塑性樹脂層7が積層されている、非 発泡熱可塑性樹脂層7は、熱可塑性樹脂層5’� ��ラミネート前、同時あるいは後に、押出し� ��ミネートの他、ウェットラミネート法、ド� ��イラミネート法等の予めフィルム状にした� ��のと貼合する方法で積層される。

 本発明者らは、先に溶融した熱可塑性樹� ��がエアギャップを通過する時間を0.11~0.33秒� ��することにより、加熱処理されたとき均一� ��発泡状態を得ることができることを見出し� ��(特願2006-266897)。しかし、本発明においては 、押出しラミネート後のMTを18mN以上とするこ とにより、エアギャップを通過する時間が前 記範囲外であっても良好な発泡状態が得られ る。

 (紙基材)
 本発明で使用される紙とは、植物繊維また� ��植物繊維とその他の繊維とを絡み合わせ膠� ��させて製造したものであり、植物繊維の原� ��としては針葉樹または広葉樹などの木材繊� ��、ミツマタ、コウゾなどの靭皮繊維、バガ� ��、ケナフ、麻などの非木材繊維、木綿繊維� ��古紙等が挙げられ、また、紙の種類として� ��質紙、コート紙、再生紙等が挙げられるが� ��これらに限定されるものではない。紙の坪� ��は、100g/m ² 以上400g/m ² 以下程度のものが好適であり、坪量が低すぎ ると、発泡に必要な含水率が少ないためか十 分に発泡せず、また容器を手で把持したとき に熱さを感じ易い。好ましくは200g/m ² 以上、さらに好ましくは250g/m ² 以上である。一方、坪量が高すぎると、胴部 材として所望の剛度を超えて不経済であり、 また必要以上に発泡して成型加工性も低下す る。紙基材中の含水率としては、多すぎると 剛度が低下して容器の成型加工性に劣り、不 経済であり、また必要以上に発泡して成型加 工性も低下し、断熱性が悪化する。また過発 泡や発泡セルの破裂などを招くため、5~15重� �%が好ましいが、6~10重量%であるとさらに好� �しい。

(発泡熱塑性樹脂層)
  前述したように、発泡熱可塑性樹脂層に� �出しラミネート後に測定したメルトテンシ� �ン(MT)が18mN以上である低密度ポリエチレンを 使用する。本発明ではラミネートした後積層 したシートを加熱、水蒸気の発生により発泡 させるが、低密度ポリエチレンのMTを18mN/20mm� ��上とすることにより溶融時の流動性がよく� ��水蒸気に対し良好の発泡を得ることができ� ��。また、押出し加工温度は315℃以上好まし� ��は320℃以上で加工することが好ましい。こ� ��理由としては高温度でかつ本発明である高� ��動性の低密度ポリエチレンを使用しており� ��押出し時の樹脂ダメージを防ぐことが理由� ��ある
。また、熱可塑性樹脂として、JIS K 7210:1999� ��従って測定したメルトマスフローレート(MFR )において、押出機に投入する前のMFRがXg/10分 、押出機から押し出した後のMFR:Yg/10分である 時、X>Yとなるような低密度ポリエチレンを 使用することが好ましい。
 なお、押出機に投入する前のMFR(X)は10.0~23.0g /10分であることが好ましく、特に15.0~23.0g/10� �が好ましい。MFRが10.0g/10分以下であると、熱 可塑性樹脂を発砲させるための加熱処理を行 う際樹脂の流動性が不十分であるため発泡性 が不十分である。さらに、溶融粘度が高く、 加工成型時(押出時)においてスクリューで樹� ��が練りこまれる際に樹脂がダメージを受け� ��すくなり、均一な発泡状態が得ることが困� ��となる。一方、MFRが23.0g/10分以上であると� �脂の流動性が高くなりすぎるため、発泡性� �不十分となる。なお、熱可塑性樹脂層に使� �する樹脂は2種類以上あってもよいが、混合� ��脂のMFRは上記の範囲であればよく、言い換� ��ると、個々の樹脂のMFRが上記範囲外であっ� ��も混合樹脂のMFRが上記範囲内であればよい� ��

 (非発泡熱可塑性樹脂層)
 本発明では、発泡効率を高めるために、胴� ��材の発泡熱可塑性樹脂層を有する壁面の反� ��壁面側を、発泡熱可塑性樹脂層よりも融点� ��高い熱可塑性樹脂からなるとともに加熱処� ��した際に発泡しない熱可塑性樹脂層(非発泡 熱可塑性樹脂層)、あるいはアルミ箔等で被� �することが好ましい。紙基材の片面が被覆� �れていないと、加熱処理の際にこの未被覆� �から紙中の水分が大気中に蒸散してしまい� �十分確実に発泡させることが難しくなる。� �って、このような被覆層を設けることによ� �、紙中の水分を効率良く発泡に寄与させる� �とができる。なお、これらの非発泡熱可塑� �樹脂層やアルミ箔などは、胴部材の内壁面� �に存在すると、充填液体等が紙中へ浸透す� �ことを防止でき好ましい。
 同様に、発泡効率を高める目的で、発泡熱� ��塑性樹脂層の上に、非発泡熱可塑性樹脂層� ��設けることもできる。発泡熱可塑性樹脂層� ��胴部材の外壁面側に存在するときは、その� ��面は凹凸があり平滑ではないため、非発泡� ��可塑性樹脂層の存在により、滑らかな手触� ��と光沢のある外観を得ることができ、容器� ��防水性もより向上する。
 これらの非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性� ��脂は、発泡熱可塑性樹脂層と同一であって� ��異なっていてもよい。同一の場合は、密度� ��差を持たせることにより融点に差を生じさ� ��ることができる。例えば、両者の熱可塑性� ��脂としてポリエチレンを選択する場合、発� ��熱可塑性樹脂層は低密度ポリエチレンとし� ��非発泡熱可塑性樹脂層は中密度または高密� ��ポリエチレンとする。発泡熱可塑性樹脂層� ��非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂にお� ��る融点の差は5℃以上あることが好ましく、 非発泡熱可塑性樹脂層の熱可塑性樹脂の融点 としては、加熱の際に融解せず蒸発水分の拡 散を抑止できればよく特に制限されないが、 125℃以上が好ましい。

 非発泡熱可塑性樹脂層の形成方法は特に� ��限されず、紙基材の発泡熱可塑性樹脂層と� ��反対面側あるいは発泡熱可塑性樹脂層上に� ��押出しラミネートにより積層してもよいし� ��ウェットラミネート法、ドライラミネート� ��等の予めフィルム状にしたものと貼合する� ��法が適宜使用できる。また、発泡熱可塑性� ��脂層上に非発泡熱可塑性樹脂層を設ける場� ��や、発泡熱可塑性樹脂層を複数の熱可塑性� ��脂層で形成する場合など、多層の熱可塑性� ��脂層を積層するときは、熱可塑性樹脂層間� ��密着性や生産効率の点から、複数台の押出� ��を用いて各熱可塑性樹脂を溶融状態でそれ� ��れのTダイに導き、各Tダイから同時に押出� �て積層接着する方法が適している。このよ� �な2以上の熱可塑性樹脂層を同時に形成可能� ��方法は、押出しラミネート法の中で特に共� ��出しラミネート法と呼ばれる。さらに、熱� ��塑性樹脂層同士の間に接着性樹脂層を挟ん� ��、樹脂層間の接着性を高めてもよい。なお� ��いずれの場合でも、必要に応じて紙基材や� ��可塑性樹脂の接着性を向上させるために、� ��ロナ処理、オゾン処理等を行ってもよい。

 (その他)
 発泡熱可塑性樹脂層および非発泡熱可塑性� ��脂層の各熱可塑性樹脂層の厚さについて、� ��泡熱可塑性樹脂層は、発泡させたときに所� ��の断熱性を付与するのに十分な厚さであれ� ��よく特に限定されないが、発泡前の厚さと� ��て40~80μm程度、発泡後は400~2000μm程度である 。また、非発泡熱可塑性樹脂層も、蒸発水分 の飛散を防止するのに十分な厚さであって、 胴部材の内壁面側に存在する場合は耐液体浸 透性を確保できる厚さであれば特に限定され ず、20~50μm程度である。
 また、胴部材の外壁面側および内壁面側は� ��同じ積層構成であってもよいし異なってい� ��もよい。使用される樹脂の種類やその他の� ��材も、同一であってもよいし異なっていて� ��よい。
 また、発泡熱可塑性樹脂層および非発泡熱� ��塑性樹脂層の各熱可塑性樹脂層には、所望� ��効果を阻害しない範囲で一般的に使用され� ��種々の添加剤を添加することができる。こ� ��らの添加剤としては、例えば、帯電防止剤� ��白色顔料(酸化チタン、炭酸カルシウム、ク レー、タルク、シリカ等の無機顔料等)、耐� �ロッキング剤(アクリルビーズ、ガラスビー� ��、シリカ等)、紫外線吸収剤などがある。

 B.紙製容器の成型
 本発明では、上記の胴部材原材料シート12� �底板部材原料シートとを常用のカップ製造� �置やカップ成型機により成型する。まず、� �き取りロールから胴部材原材料シート12を繰 り出し、所定箇所に必要な印刷を施す。この 段階でバーコードなどを印刷することもでき る。印刷部分の位置決めなどは常用の手段ま たは手順により行うことができる。
 次に、それぞれの原材料シートから胴部材� ��ブランクと底板部材用ブランクを打ち抜き� ��常用のカップ成型機で容器の形に組み立て� ��。ここで、発泡熱可塑性樹脂層5は、胴部材 の外壁面側および内壁面側のどちらか片方あ るいは両方に存在すればよく、断熱性、手触 り、外観審美性など所望に応じて適宜決定す ればよいが、容器内部を発泡面とした場合、 飲食の際に発泡樹脂が箸やフォーク等により 傷付いて口の中に入り込むおそれがあるため 、外壁面側に存在することが望ましい。そこ で、例えば、胴部材原料シート12の熱可塑性� ��脂層5’が容器外側に向くように、また、底 板部材は熱可塑性樹脂層面が容器内側に向く ようにして、組み立てる。

 C.加熱処理による発泡
 成型後の紙製容器は、発泡させるために加� ��処理を行う。本発明では、加熱処理により� ��胴部材2の紙基材4中に含まれる水分が蒸発� �て、熱可塑性樹脂層5’が発泡し発泡熱可塑� ��樹脂層5となる。
 加熱温度および加熱時間は使用する紙基材� ��よび熱可塑性樹脂の種類に応じて変化し、� ��用する熱可塑性樹脂に対する最適な加熱温� ��と加熱時間の組み合わせは適宜決定するこ� ��ができるが、加熱温度は発泡する熱可塑性� ��脂の融点よりもやや高い温度(融点+5~10℃の� ��囲)が適し、一般的に、加熱温度約110℃~約20 0℃程度、加熱時間約1分間~6分間程度である� �加熱手段は特に限定されず、熱風、電熱、� �子線など任意の手段を使用できる。コンベ� �による搬送手段を備えたトンネル内で、熱� �または電熱などによって加熱すれば、安価� �大量生産することができる。

 D.その他
 本発明では、所望の効果を損なわない範囲� ��、必要に応じて、紙製容器の分野で公知の� ��術を適用することができる。例えば、外壁� ��となる胴部材の一部に合成樹脂成分を5wt%~40 wt%含有する塗料を塗布し、部分的に発泡を抑 制する技術(特許第3014629号公報)、外壁面とな る胴部材の表面に発泡と同調して滑らかな印 刷面を形成する同調インキを塗布する技術(� �許第3408156号公報)、容器胴部材の開口上縁に フランジ部を設ける技術であって、断面角型 に強制加工し内側巻き込み端をフランジ部の 上部に重合させて二重構造にする技術(特開20 01-354226号公報)等が挙げられるが、これらに� �限されるものではない。また、印刷適性を� �めるために、胴部材の外壁面となる最表層� �、顔料とバインダーを主成分とするインキ� �理層を設けてもよい。
 以上のように、本発明は熱可塑性樹脂層を� ��けた紙を加熱して、紙に含まれる水分を蒸� ��化して、溶融している熱可塑性樹脂層中に� ��蒸気の泡を閉じこめて、発泡層を形成する� ��術を利用するものである。これは、熱可塑� ��樹脂層の溶融状態が低粘性であると蒸気が� ��けてしまいピンホールが発生したり、小泡� ��結合して大きくなって破れたりする危険性� ��ある。
 これに対し、本発明では高流動性の低密度� ��リエチレンを使用しており、押出し時の樹� ��ダメージを防ぐことが理由である。

 本発明は、紙に含まれる水分を蒸気化し、� ��い溶融状態にある熱可塑性樹脂層に閉じこ� ��て多数の小泡を形成して、断熱性を発揮す� ��ものであるが、そのコントロールが難しく� ��良好な状態の断熱層を形成することは困難� ��あったところ、ラミネート積層に当たり、� ��流動性の低密度ポリエチレンを使用するこ� ��で良好な発泡性が得られることを見出した� ��のである。
 更に、紙基材の反対表面には、溶融温度が� ��い樹脂層を設けて、紙基材に含まれる水分� ��蒸気化したときの蒸気抜けを防止して、低� ��の溶融熱可塑性樹脂層に蒸気を留める精度� ��高めようとするものである。