JP2006327650A - 合成樹脂製カップ状容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱結晶化処理したフランジのヒートシール性の低下に係る問題、また熱板による加熱の問題を解決することを課題とするものであり、蓋材のシール強度を適性にでき、優れた耐熱性を有するカップ状容器を提供する。
【解決手段】 合成樹脂製カップ状容器において、熱板による熱結晶化処理が施されたフランジを有し、このフランジの上面が、ヒートシールによる蓋材のシール強度が必要十分な大きさになるように粗面化処理された状態である。
【選択図】図１

Description

本発明は、フランジが熱結晶化処理された合成樹脂製のカップ状容器に関する。

ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す。）樹脂製のプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより得られる所謂ＰＥＴボトル等の容器は、機械強度、耐熱性、透明性、バリヤー性、衛生性等に優れており、飲料などの食品容器等に多用されている。

そして、ＰＥＴボトルのほかにも、上記したような優れた性質を生かして、果汁飲料、コーヒー、乳飲料等８０〜９０℃程度での殺菌のための高温充填、あるいは無菌充填を要する用途向けに、２軸延伸ブロー成形したＰＥＴ樹脂製の、あるいはポリプロピレン樹脂製の広口のカップ状容器が普及している。そしてこのカップ状容器は上端に外鍔状に周設したフランジの上面を利用してアルミ箔や樹脂合成紙などの蓋材をヒートシールして容器を密閉するようにして利用される。

たとえば、特許文献１にＰＥＴ樹脂製の広口のカップ状容器の２軸延伸ブロー成形方法に関する記載があるが、その２軸延伸ブロー成形は図４の概略説明図に示されるようなものであり、上端にフランジ１１４を周設した小型カップ状のプリフォーム１１１のフランジ１１４部分を固定して、２軸延伸ブロー成形が実施され、カップ状容器１０１が成形される。

ここで、２軸延伸ブロー成形された成形品において、２軸延伸された部分は延伸による配向結晶化により耐熱性が向上しているが、ＰＥＴボトルにおける口筒部、あるいは上記したカップ状容器１０１のフランジ１０４は無延伸状態であり、７０℃程度の耐熱性はあるものの、上記したような高温での充填工程、あるいは過酸化水素の熱風殺菌工程により熱変形してしまう。

上記のような口筒部やフランジ等の無延伸部分等の耐熱性を向上させるためにはプリフォームの状態で、あるいは容器の状態で、これらの部分だけを加熱して熱結晶化処理（所謂白化処理）を実施する。
たとえば、特許文献２には、カップ状容器のフランジに熱板を接触させて部分的に熱結晶化する方法が記載されている。
特開２００４−２６８５７０号公報 特開２００４−５８６０２号公報

しかしながら、フランジを熱結晶化処理すると、フランジ上面の結晶化により、通常のヒートシール温度ではフランジ上面が融解、あるいは軟化し難くなり十分なシール強度を得ることができないという問題がある。
また、熱板による方法は、熱結晶化処理を比較的簡単な設備で、短時間に実施できるという長所を有するが、熱により揮散した成分が、フランジ面と熱板との間にトラップされて、熱板が接触したフランジ上面に小さなクレーター状の凹凸が発生し、この凹凸により蓋材によるシールが不完全になるという問題が従来よりある。

そこで本発明は、熱結晶化処理したフランジのヒートシール性の低下に係る問題、また熱板による加熱の問題を解決することを課題とするものであり、蓋材のシール強度を適性にでき、優れた耐熱性を有するカップ状容器を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決する本発明のうち、請求項１記載の発明の手段は、
合成樹脂製カップ状容器において、
熱板による熱結晶化処理が施されたフランジを有すること、
このフランジの上面が、ヒートシールによる蓋材のシール強度が必要十分な大きさになるように粗面化処理された状態であること、
にある。

請求項１記載の上記構成により、ヒートシールの際、熱結晶化によりフランジ上面が融解、あるいは軟化し難い状態であっても、蓋材には通常接着層に比較的低温で軟化して熱融着可能なホットメルトタイプの接着剤を使用しており、フランジの上面には粗面化処理により微細な凹凸を形成されているので、ホットメルトタイプの接着剤がこの凹凸に沿って変形した状態で蓋材がヒートシールされ、必要十分なシール強度を得ることがきる。

ここで、請求項１中で「必要十分なシール強度」としたのは、シール強度が大きすぎると使用時における剥離が困難になってしまうためである。粗面化処理での粗面化のパターン、あるいは凹凸の程度を適宜に決めることにより、シール強度と剥離性のバランスを取ることができる。

請求項２記載の発明の手段は、請求項１記載の発明において、フランジの上面に接する面を粗面化処理した熱板を用い、熱結晶化処理と同時にフランジの上面が粗面化処理されていること、にある。

粗面化処理の方法としては熱結晶化後に切削等により機械的に粗面化することも可能であるが、請求項２記載の上記構成により、フランジの上面に接する面を粗面化処理した熱板を用いることにより、熱結晶化処理と同時にフランジの上面を粗面化処理することができ、工程を簡略化でき、製造コストを低くすることができる。また、加熱した状態であるので、さまざまなパターンでの粗面化を容易にできる。

請求項３記載の発明の手段は、請求項２記載の発明において、熱板の少なくともフランジ上面に接する部分に多孔質金属材料部材を用い、この多孔質金属材料の孔によりフランジ上面と熱板面の間にトラップされる揮散成分を吸収、あるいは外部に排出した状態で熱結晶化処理されていると同時に、この多孔質金属材料部際の表面の凹凸を利用してフランジの上面が粗面化処理されていること、にある。

請求項３記載の上記構成により、多孔質金属材料部材の表面の微細な凹凸を利用してフランジの上面を粗面化処理できると共に、多孔質金属材料部材の孔によりフランジ上面と熱板面の間にトラップされる揮散成分を吸収、あるいはこの孔を介して外部に逃がすことができる。

そして、この孔により揮散成分を吸収、あるいは逃がすという作用により、「加熱により揮散した成分が、フランジ面と熱板との間にトラップされて、熱板が接触したフランジ面に小さなクレーター状の凹凸が発生し、蓋材によるシール性が不完全となる」という、熱板による熱結晶化処理方法における従来からの問題を解消することができ、フランジ上面をクレーター状の凹凸のない平坦な状態とすることができ、シール強度を剥離性とのバランスも含めて、より確実に、適正な大きさに制御することができる。

ここで、多孔質材料部材としてはセラミック製のものも使用できるが、熱板として使用するので、熱伝導性、強度の面からたとえば燒結金属から形成され、連通孔が形成され通気性を有する多孔質金属材料の使用が好ましい。

請求項４記載の発明の手段は、請求項１、２または３記載の発明において、ＰＥＴ系樹脂製としたこと、にある。

ＰＥＴ系樹脂は、射出成形により透明性に優れ、剛性の高いカップ状容器を提供することができるし、また、プリフォームを２軸延伸ブロー成形したり、シート成形品を２軸延伸状に熱成形することにより、より優れた耐熱性、剛性、強度、ガスバリア性を有するカップ状容器を提供することができる。

なお、本請求項４において、ＰＥＴ系樹脂としては、主としてＰＥＴが使用されるが、ＰＥＴ樹脂の本質が損なわれない限り、エチレンテレフタレート単位を主体として、他のポリエステル単位を含む共重合ポリエステルも使用できると共に、たとえばガスバリア性や耐熱性を向上させるためにナイロン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等の樹脂をブレンドして使用することもできる。共重合ポリエステル形成用の成分としては、たとえばイソフタル酸、ナフタレン２，６ジカルボン酸、アジピン酸等のジカルボン酸成分、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等のグリコール成分を挙げることができる。

さらに、本請求項４において、ＰＥＴ系樹脂製のカップ状容器、あるいはプリフォームとしては、ＰＥＴ樹脂製としての本質が損なわれない限り、たとえば耐熱性、ガスバリア性の向上のために、ＰＥＴ樹脂／ポリエチレンナフタレート樹脂、あるいはＰＥＴ樹脂／ナイロン樹脂／ＰＥＴ樹脂等のように他樹脂との積層したものであっても良い。

なお、フランジの熱結晶化処理は最終成形品であるカップ状容器で実施してもよいし、あるいはプリフォームで実施することもでき、全体的な生産工程を考慮して選択することができるが、プリフォームのほうが小型の成形品であり、また成形品として全体的に厚肉であるので治具による姿勢の保持がしやすく一般的には高い生産で実施できるという利点がある。

本発明は上記した構成の方法であり、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、フランジの上面を粗面化のパターン、あるいは凹凸の大きさを適宜に決めて粗面化することにより、蓋材のシール強度を剥離性とのバランスも含めて必要十分の大きさにすることができる。

請求項２記載の発明にあっては、粗面化処理した熱板を用いることにより、熱結晶化処理と同時に粗面化処理することができ、工程を簡略化でき、製造コストを低くすることができる。また、加熱した状態であるので、さまざまなパターンでの粗面化を容易にできる。

請求項３記載の発明にあっては、多孔質金属材料の表面の凹凸を利用してフランジの上面を粗面化処理できると共に、多孔質金属材料の孔によりフランジ上面と熱板面の間にトラップされる揮散成分を吸収、あるいはこの孔を介して外部に逃がすことができ、小さなクレーター状の凹凸の発生を無くすことができる。

請求項４記載の発明にあっては、ＰＥＴ系樹脂は２軸延伸成形に適した合成樹脂であり、２軸延伸ブロー成形すると共に、フランジを熱結晶化処理することにより、優れた耐熱性、強度、ガスバリア性を有するカップ状容器を提供することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の合成樹脂製カップ状容器の、フランジの熱結晶化処理に使用する加熱装置の一例を概略的に示す説明図である。
本実施例は、プリフォームの段階でフランジの熱結晶化処理を実施するものであり、使用するプリフォーム１１は射出成形したＰＥＴ樹脂製であり、無色透明で全体が非晶状態である。また、このプリフォーム１１は小型のカップ状で、底部１３を有し、胴部１２の上端部は円筒状の頸部１５であり、上端に外鍔状にフランジ１４が周設されている。このフランジ１４の幅は４ｍｍ、肉厚は平均で２ｍｍ、外径は８０ｍｍである。

熱結晶化処理は、フランジ１４を上下一対の円環状で、基本的には鉄製の熱板２１ａ、２１ｂで挟持した状態で実施するが、本実施例では上熱板２１ａのフランジ１４上面１４ａに接する部分を、多孔質金属材料（新東工業株式会社製のポーセラックスＩＩ）からなる多孔質金属材料部材２２とし、またこの多孔質金属材料部材２２から外部に至る通気路２３を配設している。

ここで、本実施例で使用した多孔質金属材料は孔が連通しており、全体として通気性を有し、平均空孔径が７μ、２１μのものがあり、また、放電加工、切削加工等でその表面の粗面（凹凸）の程度を変えることもでき、必要十分なシール強度を得るための粗面（凹凸）の程度を選択することができる。

次に図１で示した,プリフォーム１１、および熱板２１を用い、熱板２１の温度を１６５℃とし、加熱時間１０秒でフランジ１４の熱結晶化処理を実施した。
そして、上記条件による熱結晶化処理で、フランジ１４部分全体が結晶化により白化し、フランジ上面１４ａは全面に亘って粗面化処理され微小な凹凸が形成された（図２の粗面化領域Ｒ参照）。

また、フランジ１４上面１４ａ上面に、クレーター状の凹凸の形成はなく、全体的に平坦なフランジ面を実現することができた。
フランジ１４上面１４ａに接する部分に多孔質金属材料部材２２を使わない場合は、同様の条件で熱結晶化処理すると、高い頻度でクレーター状の凹凸が発生するので、前述した多孔質金属材料部材の揮散成分に係る吸収、あるいは通気機能が発揮され、従来の熱板による欠点を解消できることが確認された。

図３は、上記実施例の条件でフランジ１４を熱結晶化処理したプリフォーム１１を２軸延伸ブロー成形（図４参照）したカップ状容器１である。底部３および円筒状の胴部２を有し、頸部５の上端には外鍔状にフランジ４が周設されている。また、このフランジ４を利用して蓋材６をヒートシールにより接着し、容器を密封した状態を示している。

蓋材６は図３中の拡大図に示したように、基材６ａと接着層６ｂを積層したものである。基材６ａとしてはポリプロピレン系樹脂製フィルム、ＰＥＴ樹脂製フィルム、合成樹脂と無機フィラーからなる合成紙、アルミラミネートフィルム等を使用することができ、接着層６ｂとしては例えば低密度ポリエチレン樹脂、エチレン-酢酸ビニール共重合体等のホットメルトタイプのもの等を使用することができる。

そしてこのフランジ４上面４ａには上述したようにクレーター状の凹凸の形成は全く無く、全体的に平坦であり、蓋材６のヒートシールを確実に実施することができた。また、フランジ４上面４ａには粗面化処理による微細な凹凸が形成されているので、ヒートシールの際に、結晶化したフランジ４上面４ａが十分に融解あるいは軟化しなくても、ホットメルトタイプの接着層４ｂは比較的低温で軟化して上記微細な凹凸に沿って変形してフランジ４上面４ａに接着する。
このため必要十分なシール強度を確保することができた。

なお、上記実施例はプリフォーム１１の状態でフランジ１４熱結晶化処理を実施する例であるが、最終成形品であるカップ状容器１の状態でフランジ４の熱結晶化処理を実施することもできる。
なお、必要に応じて熱板２１による熱結晶化処理の後に、冷却板によってフランジを挟持した状態で冷却する冷却工程を設けることもできる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本願発明は上記した実施例に限定されるものではない。たとえば２軸延伸ブロー成形のカップ状容器はＰＥＴ樹脂製に限定されるものではなく、ポリプロピレン系樹脂製のものも２軸延伸ブロー成形によって、優れた耐熱性、強度を有するカップ状容器となる。

また、本発明の効果は２軸延伸ブロー成形されたカップ状容器の他にも熱成形されたカップ状容器、あるいは射出成形されたカップ状容器等についても十分発揮されるのであり、フランジ部分の結晶化を促進し、剛性を高くしたり、耐熱性を向上させるのに極めて有効である。

以上説明したように本発明のカップ状容器は、熱結晶化によるヒートシール性低下を改善したしたものであり、また熱板による熱結晶化の従来の欠点を無くしたものであり、耐熱性を必要とされる用途で幅広く使用展開されることが期待される。

本発明の合成樹脂製カップ状容器の、フランジ部の熱結晶化処理に使用する加熱装置の一例を概略的に示す説明図である。 図１中のプリフォームの平面図である。 プリフォームを２軸延伸ブロー成形して得られるカップ状容器を示す半縦断正面図である。 カップ状容器の２軸延伸ブロー成形の概略説明図である。

符号の説明

１ ；カップ状容器
２ ；胴部
３ ；底部
４ ；フランジ
４ａ；上面（シール面）
４ｂ；下面
５ ；頸部
６ ；蓋材
６ａ；基材
６ｂ；接着層
１１；プリフォーム
１２；胴部
１３；底部
１４；フランジ
１４ａ；上面（シール面）
１４ｂ；下面
１５ ；頸部
２１；熱板
２１ａ；上熱板
２１ｂ；下熱板
２２；多孔質金属材料部材
２３；通気孔
１０１；カップ状容器
１０４；フランジ
１０５；頸部
１１１；プリフォーム
１１４；フランジ
１１５；頸部
Ｒ ；粗面化処理部分

Claims (4)

1. 熱板(21)による熱結晶化処理が施されたフランジ(4)を有し、該フランジ(4)上面(4a)が、ヒートシールによる蓋材(6)のシール強度が必要十分な大きさになるように粗面化処理された状態であることを特徴とする合成樹脂製カップ状容器。
2. フランジ(4)上面(4a)に接する面を粗面化処理した熱板(21)を用い、熱結晶化処理と同時に前記上面(4a)が粗面化処理された請求項２記載の合成樹脂製カップ状容器。
3. 熱板(21)の少なくともフランジ(4)上面(4a)に接する部分に多孔質金属材料部材を用い、該多孔質金属材料の孔により前記上面(4a)と熱板(21)面の間にトラップされる揮散成分を吸収、あるいは外部に逃がした状態で熱結晶化処理され、前記多孔質金属材料部材の表面の凹凸を利用して粗面化処理された請求項２記載の合成樹脂製カップ状容器。
4. ＰＥＴ系樹脂製とした請求項１、２または３記載の合成樹脂製カップ状容器。

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