JP2005231741A - 膜が封止される金属端部を有するレトルト可能な容器用の容易に開放可能なクロージャー - Google Patents

Abstract

【課題】膜を金属端部から剥離する間の破壊機構が膜上のヒートシール層内部の凝集破壊ではない、金属端部および膜を有する種類のレトルト可能で容易に開放可能なクロージャーを提供する。
【解決手段】金属端部とそれにヒートシールされる膜クロージャーとを有する種類の、レトルト可能で容易に開放できるクロージャーであって、この金属端部は、ポリプロピレンと混合された食品適合性金属コーティング組成物を含むヒートシール組成物のコーティングを有する。ポリプロピレンは、金属端部上のコーティングの硬化中に食品適合性金属コーティング組成物内部に分散し、それによって、コーティングの外面が、食品適合性金属コーティング組成物内部に分散した多数の分離し間隔をあけて配置されたポリプロピレンの島を画定して、接合部位を形成する。膜クロージャーの下面は、金属端部上のコーティングに封止するためのポリプロピレンのヒートシール層を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、容器であって、容器の上端部と接合する金属端部によって形成され、容器の内容物が供給される開口部を画定するクロージャーと、開口部を気密封止するように金属端部に封止された剥離可能な膜とを有する容器に関する。本発明は、特に、レトルト殺菌工程に破壊されることなく耐えることができるが、手により容易に開放可能となるために十分低い制御された剥離強度を有する、そのような容器のクロージャーに関する。

充填し封止した後、レトルト殺菌工程にかけられることで、充填された容器が貯蔵安定性となり、開封するまで冷蔵が不要となる容器中に、種々の食品が包装されている（本明細書では「レトルト容器」と記載する）。このレトルト工程は、通常、充填し封止した容器を約２５０〜２６０°Ｆの温度まで約１時間上昇させることを含む。レトルト工程中、容器中の圧力が増加する。レトルト工程中または工程後に、容器クロージャーが破壊されたり漏れたりしないことが重要である。

様々な種類のクロージャーが、レトルト容器用に開発されている。ある種類のクロージャーは、典型的には容器の上部においてフランジに金属端部が二重巻締めされることによって容器の上部に取り付けられる金属端部と、内部に画定される開口部を覆うように金属端部に封止される可撓性膜とを含む。この膜は、一般に金属箔層を含み、ポリマーおよび／または紙などの１つ以上の追加の層を含むことができる。箔層の一方の側は典型的には、好適な封止材料を使用して容器上の金属端部に封止される。膜を金属端部に封止するためには一般にヒートシールが使用される。

膜を金属端部に取り付けるために使用される封止材料は、レトルト工程中に、封止が破壊される程度まで封止の強さが損なわれることのないように、十分高い溶融温度を有する必要がある。ヒートシール可能でありレトルト工程の温度を超える融点を有するという理由で、一般にポリプロピレンがレトルト容器用の封止材料として使用されている。ポリプロピレンのヒートシール層は、膜の下側に配置される。同様に、たとえば有機溶液中に懸濁したポリプロピレンを含む組成物を適用し、続いて溶媒を蒸発させることによって、ポリプロピレンのコーティングが金属端部に適用される。容器に充填した後、膜上のポリプロピレンヒートシール層を金属端部上のポリプロピレンコーティングにヒートシールすることによって、膜が金属端部に封止される。

ポリプロピレン間の接合は、レトルト工程に耐えるために十分強い。しかし、接合力が強いために、膜を金属端部から剥離するために必要な剥離力が許容できないほど高くなる傾向にある。

上記問題を克服するために、レトルト可能で容易に剥離できるクロージャーが開発されている。容易に剥離できるクロージャーは一般に、膜上のヒートシール層中にある種の破壊機構を含み、それによって、ヒートシール層が内部で破壊される。このようなクロージャーの一部では、非相溶性ポリマー、充填剤、またはその両方を、ポリプロピレン、またはポリエチレンなどの他のヒートシール性ポリマーに添加することによって、ヒートシール層中に制御された欠陥を意図している。たとえば、低密度ポリエチレンおよび／または高密度ポリエチレンが、ヒートシールを形成するためにポリプロピレンに加えられている。ポリエチレンとともに、タルクが充填剤としてポリプロピレンに加えられている。非相溶性ポリマーおよび充填剤は、ヒートシール層内部に弱い部分を形成させることで、膜が金属端部から剥離されるときに層中に亀裂を生じさせるという原理で機能している。別のクロージャーにおいては、膜は、ポリプロピレン層と、同時押出される充填剤および／または非相溶性ポリマーが添加されたポリプロピレン層とを含む同時押出ヒートシール層を含んでおり、この意図する破壊機構は、同時押出される層の間の層間剥離であり、これは添加された充填剤および／またはポリマーによって生じるこれらの接合の脆弱化によって生じる。制御された欠陥を有するこのような膜は比較的複雑であり、したがって製造が比較的高価となる傾向にある。

本発明は、膜を金属端部から剥離する間の破壊機構が、膜上のヒートシール層内部の凝集破壊ではない、金属端部および膜を有する種類のレトルト可能で容易に開放可能なクロージャーを提供する。本発明による膜上のヒートシール層は、破壊機構が膜上のヒートシール層と金属端部上の対応するヒートシールコーティングとの間の破壊を含むので、非相溶性ポリマーや充填剤を加える必要がなく、同時押出構造も必要としない。したがって、膜上のヒートシール層は単純化され、そのためコストも削減される。

本発明によると、金属端部は、ポリプロピレンが内部に分散した食品適合性金属コーティング組成物を含むヒートシール組成物のコーティングを有する。ポリプロピレンは、金属端部上のコーティングの硬化中に食品適合性金属コーティング組成物内部に分散し、それによって、コーティングの外面により、多数の分離して間隔をあけて配置されるポリプロピレンの島が、食品適合性金属コーティング組成物内部に分散して画定され、これによって接合部位が形成される。ポリプロピレンの島は顕微鏡的な大きさである。膜の下面は、ポリプロピレン層を含むヒートシール層をその表面に有する。膜上のポリプロピレンヒートシール層は、金属端部上のコーティングにヒートシールされ、それによってポリプロピレンヒートシール層がコーティング上の接合部位に接合される。この結果得られる接合の剥離強度は、接合部位によって表されるコーティングの表面積の割合に依存する。接合部位の面積を合わせたものが、コーティングの全表面積のより大きな割合を占めるようになると、剥離強度が増加する。本発明によると、膜上のポリプロピレンのヒートシール層は、ヒートシール層と金属端部上のコーティングとの間の強度を超える強度で膜と接合し、そのため膜を引っ張って容器を開けるときに、破壊は、膜上のヒートシール層と金属端部上のコーティングとの間で発生する。ポリプロピレンが充填された金属コーティング組成物を適切に配合することによって、制御された低い剥離強度を実現することができる。

このように本発明を一般的に説明し、これより添付の図面を参照するが、これらは必ずしも縮尺通りに描かれたものではない。

これより、添付の図面を参照しながら本発明をより十分に説明するが、これらの図面は本発明の実施形態の一部のみを示しており、すべてを示しているものではない。実際、これらの発明は多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるよう構成されたものではなく、むしろこれらの実施形態は、この開示が適用される法的必要条件を満たすように提供されている。全体的に、類似の番号は類似の要素を表している。

図１〜３は、レトルト可能な容器のための金属端部および膜クロージャーに関する本発明の一実施形態を示している。容器１０は、その上端部にフランジ１２を含み、クロージャーを取り付ける前の容器の初期状態（図示せず）において、フランジは半径方向に放射状に突出している。容器用クロージャーは、容器の上端部に取り付けられる金属端部１４を含み、図に示されるように金属端部がフランジと二重巻締めなどによって取り付けられる。金属端部１４によって、開口部１６が画定され、ここから容器の内容物を供給することができる。金属端部は、開口部１６を取り囲むほぼ水平の上面１８を含む。クロージャーは、可撓性の膜クロージャー２０も含み、これは容器を気密封止するために金属端部の上面１８に封止される。膜クロージャーは、プルタブ２２を含むと好都合であり、これは金属端部には封止されず、そのため容易につかんで引っ張ることによって膜を金属端部から引き離すことができる。

本発明によると、クロージャーと金属端部とに適用されたヒートシール層が協同することによって膜クロージャー２０は金属端部１４にヒートシールされる。より詳細には、ヒートシール層２４（図２）が、金属端部の上面１８に適用される。ヒートシール層２４は、ポリプロピレンが混入される食品適合性金属コーティング組成物をから成る。食品適合性金属コーティング組成物は、金属と十分に接合するべきであり、良好な耐食性を有するべきであり、実質的に劣化が起こらずにレトルト工程に耐えることができるべきである。種々の食品適合性金属コーティング組成物を、本発明の実施に使用することができ、たとえば、エポキシ、プラスチゾル、ポリエステル、食品グレードラッカー、およびその他のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

ポリプロピレンを食品適合性金属コーティング組成物中に混入し、その組成物を金属端部上にコーティングして硬化させると、その結果得られるヒートシール層２４の表面は、多数の微小で間隔をあけて配置されるポリプロピレンの「島」２６を特徴とし、これらはエポキシのマトリックス２８内部に分散している（図３参照）。これらのポリプロピレンの島２６は、後述するように膜クロージャー２０を封止することができる接合部位を含む。

膜２０は、所望のガスおよび湿気バリア性を付与するため、および十分な引裂抵抗性を得るために種々の層を含むことができ、このような層は、金属箔、ポリマー層（たとえば、ポリエチレンテレフタレート）、クラフト紙層、ラッカー層などの一つ以上を含むことができる。図示される実施形態においては、膜２０は、金属箔層３０と、箔層の上側に積層されたポリマー層３２とを含む。箔層によってガスおよび湿気バリア性が得られるが、補強しなければ容易に引き裂くことができる。ポリマー層は膜に引裂抵抗性を付与し、さらなるバリア性も付与する。

ヒートシール層３６は膜２０の下面に適用される。本発明によると、膜を金属端部から剥離するときにヒートシール層３６がその内部で破壊されるように意図されていないため、ヒートシール層３６には、充填剤や非相溶性ポリマーは不要であり、従来技術のような複雑な同時押出積層体も必要としない。その代わり、意図する破壊形態は、膜上のヒートシール層３６と金属端部上のヒートシール層２４との間の接着破壊である。本発明によると、ヒートシール層３６はポリプロピレン層を含み、膜を金属端部から剥離する際に実質的に無傷で維持されるための層３６の能力に実質的に影響する充填剤や非相溶性ポリマーなどのあらゆる他の成分は添加されない。

ヒートシール層３６のポリプロピレンは、膜が金属端部にヒートシールされるときに、金属端部上のポリプロピレン接合部位２６に接合される。ヒートシール層２４の表面構造のために、膜と金属端部との間の接合は、ヒートシール層２４が純ポリプロピレンであった場合に存在する接合ほど強くはない。前述したように、２つの純ポリプロピレン層の間のこのような接合は強すぎるために、膜を金属端部から容易に剥離することができない。対照的に、ポリプロピレン層３６とエポキシ／ポリプロピレン層２４との間の接合は、層２４の全表面積より小さい面積が膜のポリプロピレン層３６と接合するため、より弱くなる。

膜２０と金属端部１４との間の接合の剥離強度は、ポリプロピレン接合部位または島２６を構成している、ヒートシール層２４の全表面積に対する比率を変動させることによって制御することができる。この比率は、層２４のヒートシール材料を構成する金属コーティング組成物およびポリプロピレンの相対的比率に主に依存する。本発明によると、好都合には、ポリプロピレンは組成物の約１重量〜約２０重量％を構成し、好適には組成物の約１０重量％を構成することができる。

本発明によるクロージャーシステムは、レトルト容器に適している。ポリプロピレンは、約１６０℃（約２８０°Ｆ）の溶融温度を有するため、封止された容器を約２５０〜２６０°Ｆに約１時間加熱することを通常含むレトルト工程に耐えることができる。本発明によるクロージャーシステムは、膜と金属端部との間で比較的弱い剥離強度を得ることもできる。

本発明によるクロージャーシステム、および多数の従来技術のクロージャーシステムの剥離強度を強化するため、一連の剥離強度試験を実施した。これらの試験により、レトルト工程と類似した高温にクロージャーを供することによって剥離強度に影響が生じるかどうかも調べた。５つの異なるクロージャー構造体について試験を行った。各構造において、金属端部が形成されるシート金属前駆体またはブランクには、同一のワトソン・レナニア（Ｗａｔｓｏｎ Ｒｈｅｎａｎｉａ）エポキシ／ポリプロピレン混合物のコーティングを適用して硬化させており、これによってすべての場合のシート金属前駆体が、実質的に同一のエポキシ／ポリプロピレン組成物のヒートシール層を有した。ヒートシール層表面は、図３に概略的に示されるように、エポキシマトリックス中に分散したポリプロピレンの島を含んだ。これらの膜のシート金属前駆体へのヒートシールは、前駆体の下にゴムの棒を使用し、膜表面全体に均一に圧力が加わるようにしながら、４００°Ｆにおいて４０ｐｓｉの圧力を１秒間加えることで実施した。

５つの試験構造体で使用した膜構造を以下の表Ｉに示す。

構造体Ａはローソン・マードン金箔（Ｌａｗｓｏｎ Ｍａｒｄｏｎ Ｇｏｌｄ Ｆｏｉｌ）膜であり、構造体Ｂはローソン・マードン銀箔（Ｌａｗｓｏｎ Ｍａｒｄｏｎ Ｓｉｌｖｅｒ Ｆｏｉｌ）膜であり、構造体Ｃはローソン・マードン（Ｌａｗｓｏｎ Ｍａｒｄｏｎ）ＰＥＴフィルム膜であり、構造体Ｄはアルコア（Ａｌｃｏａ）膜であり、構造体Ｅは本発明の一実施形態による膜であった。

各試験構造体の試料について、Ｔ型剥離形状のインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）試験機を使用した剥離試験を行い、膜の幅１インチ当たりの最大剥離荷重を記録した。各構造体の一部の試料を、試料を２５０°Ｆに１時間加熱し、１５分間の昇温時間と１５分間の冷却時間とを有する疑似レトルト条件にかけた。剥離試験は、各構造体について、レトルト工程前およびレトルト工程後の両方で実施した。結果を以下の表ＩＩに示す。

すべての場合で標準偏差は０．２〜０．３であった。

金属前駆体に適用したヒートシール層が純ポリプロピレンであったことを除けば、表Ｉに記載される同じ５つの膜構造体に対して上記一連の試験をさらに２種類実施した。具体的には、１つの一連の試験では、モルプライム（Ｍｏｒｐｒｉｍｅ）１０Ｂ（有機溶液中に懸濁したポリプロピレン）のコーティングを、２８番計量ロッド（コーティング重量約５ポンド／連と関連）を使用して金属前駆体に適用し、続いて、２２０℃のオーブンで１５〜２０分乾燥させて、溶媒を蒸発させた。もう１つの一連の試験では、モルプライム１４Ｂコーティングを、同じ方法で適用して乾燥させた。第１の一連の試験の結果を以下の表ＩＩＩに示しており、第２の一連の試験の結果を以下の表ＩＶに示している。

上記表ＩＩの結果は、本発明により作製した膜および金属クロージャーシステム（エポキシ／ポリプロピレンヒートシール層を有する金属に封止した構造体Ｅの膜）が、試験した他の構造体とほぼ同じ大きさの比較的低い剥離強度を実現できたことを示している。レトルト後に、剥離強度は中程度にのみ減少した。

表ＩＩＩおよびＩＶの結果を表ＩＩの結果と比較すると、膜構造体Ａ〜Ｄは、エポキシ／ポリプロピレンヒートシール層または純ポリプロピレンヒートシール層のいずれに封止した場合でも、剥離強度が実質的に変化しなかったことがさらに分かる。このことは、これらのクロージャー構造体における剥離機構が、膜上のヒートシール層の破壊であって、膜と金属との間の接着破壊ではないことと一致する。対照的に、構造体Ｅの膜は、純ポリプロピレンヒートシール層に接合した場合のほうが、エポキシ／ポリプロピレンヒートシール層に接合した場合よりもはるかに剥離強度が大きかった。これは、この破壊機構が、膜上のヒートシール層と金属上のヒートシール層との間の接着破壊であることと一致する。

以上より、本発明によって、比較的単純な膜構造を有するように膜および金属端部クロージャーを構成できることが分かる。本発明のクロージャーは、膜と金属端部との間の接合強度を実質的に低下させることなくレトルト工程に耐えることができる。同時に、膜を除去するために必要な剥離力は、膜を容易に除去できるように比較的低く制御するすることができる。本発明によって、金属端部に適用されるヒートシール組成物中のエポキシおよびポリプロピレンの比率を適切に変動させることによる簡単な方法で剥離力を制御することが可能となる。

本明細書で説明される本発明の多くの修正およびその他の実施形態は、これらの発明が関与する当業者が、以上の説明および関連する図面によって提示される教示を利用することで明らかになるであろう。したがって、本発明が、開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、修正およびその他の実施形態も添付の請求の範囲に含まれることを意図しているものと理解されたい。本明細書において特殊な用語が使用されているが、これらは一般的で説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではない。

本発明の一実施形態による容器の上端部分を通る断面図である。 図１の線２−２に沿ってとられた断面図であり、明確にするために膜と金属端部とが分離されて示されている。 金属端部上のコーティングの上面図であり、ポリプロピレンの微小な島を示すために寸法が大幅に拡大されている。

符号の説明

１０ 容器
１２ フランジ
１４ 金属端部
１６ 開口部
１８ 上面
２０ 膜クロージャー
２２ プルタブ
２４ ヒートシール層
２６ ポリプロピレンの島
２８ エポキシのマトリックス
３０ 金属箔層
３２ ポリマー層
３６ ヒートシール層

Claims (10)

1. レトルト容器を製造するためのレトルト容器組立体であって、前記レトルト容器組立体は、
   上端部を有する容器本体と、
   前記容器本体の前記上端部に接合される金属端部であって、前記金属端部は、前記容器の内容物が供給される開口部を画定し、前記開口部を取り囲む前記金属端部の上面は、ポリプロピレンと混合された食品適合性金属コーティング組成物を含むヒートシール組成物のコーティングを有し、前記ポリプロピレンは、前記金属端部上で前記コーティングを硬化させる間に、前記食品適合性金属コーティング組成物内部に分散し、それによって前記コーティングの外面が、前記食品適合性金属コーティング組成物内部に分散した多数の分離し間隔をあけて配置されたポリプロピレンの島を画定して、接合部位を形成する金属端部と、
   前記開口部を封止するために前記金属端部に取り付けられる膜であって、前記膜の下面は、前記金属端部上の前記コーティング上の前記ポリプロピレン接合部位にヒートシールするためのヒートシール層を表面に有し、前記ヒートシール層が、ポリプロピレンから成り、前記ヒートシール層と前記金属端部上の前記コーティングとの間の接合強度を超える接合強度で前記膜と接合する膜と、
   を含むレトルト容器組立体。
2. 前記金属端部上の前記コーティングが約１〜２０重量％のポリプロピレンを含む請求項１に記載のレトルト容器組立体。
3. 前記コーティングが約１０重量％のポリプロピレンを含む請求項２に記載のレトルト容器組立体。
4. 前記コーティングがエポキシおよびポリプロピレンを含む請求項１に記載のレトルト容器組立体。
5. 前記膜が箔層を含み、前記ポリプロピレンのヒートシール層が前記箔層に接合される請求項１に記載のレトルト容器組立体。
6. 前記膜がポリエチレンテレフタレートの層をさらに含み、前記箔層がポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートとの層の間にある請求項５に記載のレトルト容器組立体。
7. 容器の金属端部とクロージャー膜との間のシールの形成を、前記シールの剥離強度が、レトルト工程によって実質的に影響を受けず、前記シールが制御された低い剥離強度を有することによって前記シールを容易に開放できるように行う方法であって、前記方法は、
   前記膜が、前記金属端部にシールされる側の前記膜の上に、露出したヒートシール層を有し、前記ヒートシール層がポリプロピレンの層を含むように、前記膜を提供するステップと、
   前記金属端部が、ポリプロピレンと混合された食品適合性金属コーティング組成物を含むヒートシール組成物のコーティングを有し、前記ポリプロピレンは、前記金属端部上で前記コーティングを硬化させる間に、前記食品適合性金属コーティング組成物内部に分散し、それによって前記コーティングの外面が、前記食品適合性金属コーティング組成物内部に分散した多数の分離し間隔をあけて配置されたポリプロピレンの島を画定して、前記膜上の前記ポリプロピレンヒートシール層に接合するための接合部位を形成するように、前記金属端部を提供するステップと、
   前記膜上の前記ヒートシール層を前記金属端部上の前記コーティングに前記接合部位を介してヒートシールすることによって前記膜を前記金属端部に取り付けるステップとを含み、前記金属端部上の前記コーティングは、前記ヒートシール層と前記膜との間の接合強度よりも小さい接合強度で、前記膜上の前記ヒートシール層が前記コーティングと接合するように配合され、それによって、前記膜を引っ張って前記容器を開放したときに、前記ヒートシール層と前記コーティングとの間で破壊が起こる方法。
8. 前記ポリプロピレンの島の実質的に均一な分布を有するように前記コーティングの外面全体が提供される請求項７に記載の方法。
9. 前記金属端部上の前記コーティングが、約１〜２０重量％のポリプロピレンを有するように形成される請求項７に記載の方法。
10. 前記コーティングがエポキシおよびポリプロピレンで配合される請求項７に記載の方法。

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