JP2012527386A - バリア性を強化した密封板紙容器 - Google Patents

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Abstract

構内システムにとってより効果的で経済的な過程で製造される、バリア性及び封止性を強化した密封板紙容器を記載する。容器は、容器本体部品と、底部と、本体部品に密封された上ぶたと、を含む。容器本体は、一つの表面を第一シーラント層（２０２）で覆われ、反対の表面をバリア層（２０３）で覆われ、更に第二シーラント層（２０４）がバリア層上に塗布された板紙（２０１）を具備する、ブランクから形成される。ブランクの長手方向の一端は所定の幅で所定の厚さにスカイビングされ、ブランク上に折畳まれ、封止されることにより、長手方向折れ端を形成する。そして、ブランクの長手方向折れ端は、ブランクのもう一方の長手方向の端の内側に重ねられて本体の閉じ目を形成し、この閉じ目がその後封止されて、中空容器本体が作られる。

Description

本出願は、２００９年５月２１日に出願された米国仮出願番号第６１／１８０１４３号の出願日を根拠とし、その全内容を参照することにより本明細書に組み込まれる。
バリア性を有する紙ベースの容器は、通常、板紙基板と、酸素及び湿度バリア層のような機能性層と、を具備する紙ベースのブランクから形成される。ブランクは、所望の輪郭にダイカットされ、マンドレルの周囲に一度巻きつけられることにより、ある型に成形される。ブランクの重なり合う端部は、下層部分と上層部分とを有する直線の閉じ目を形成する。図１は、ブランク１０１の端部を重ね合わせて、下層部分１０２と上層部分１０３を有する直線状の閉じ目とすることにより製造された容器本体１００の断面図を示す。閉じ目の下層部分の裁ち端１０４が、容器内容物にさらされるため、容器のバリア性が低下してしまう。閉じ目の裁ち端１０４が容器の内容物にさらされるのを防ぐため、いくつかの技術が報告されている。
一つの方法としては、ブランクの露出している裁ち端を、一片のバリアテープで覆うことである。板紙容器の裁ち端を保護するためのバリアテープとして既知の材料の例には、アルミ箔やスズ箔などの金属箔、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール修飾ＰＥＴ、ナイロン、及びこれらの組み合わせが含まれる。特許文献１には、容器本体の裁ち端を保護用カバーテープで覆う技術が記載されている。この本体は、Ｕ字型保護用カバーに囲まれた一つの長手方向縁を有するブランクから形成されている。容器本体の形成前、ブランクの保護用被覆領域を含むシート部全体がほぼ同じ厚みとなるように、該保護用被覆領域が圧縮され、厚みが減少される。特許文献２には、紙ベースの容器本体の露出した下層部端部が、ＬＰＤＥの層の間に挟まれた金属化ＰＥＴの層を具備するテープで囲まれている、単一の包装容器が記載されている。この容器本体は、内側から順に、ポリオレフィン、紙料、ポリオレフィン、金属箔、ポリオレフィン、印刷紙、そしてオーバープリントされたニスの層を具備するブランクから製造される。しかし、裁ち端を覆うための保護用テープの使用には、いくつかの欠点がある。接着保護用テープは追加のコストであり、簡単に剥がれてしまうこともある。また、保護用テープを貼るためには追加の過程が必要となるため、コスト及び製造過程の複雑性を更に増加させる結果となる。
管状複層容器の過程において一般的に用いられている別の方法としては、バリア・ライナー層の下層の縁部分を、下層縁がそれ自身の上に折り返され上層縁へ接着するものである“アナコンダ”折りに折ることである。このような折り方の例が、特許文献３に図解されている。閉じ目の厚みがブランクの厚みの３倍となることから、アナコンダ折りの主な欠点は、閉じ目の厚みの不要な増加である。このように厚みを増した箇所では亀裂ができやすく、内容物の漏れ、外気の流入、及び容器のバリア性の低下を招く。更に、このような不要に増した閉じ目の厚みは、上ぶた及び底部を容器本体に封止することに加え、容器本体の両端部を封止することも困難にする。容器本体を形成中に紙ベースのブランクの折りにくさを解消するため、ブランクの厚みを減らすためのいくつかの技術が用いられてきた。
特許文献４には、“アナコンダ”折りを使用しない、密封らせん巻き複層容器を製造する技術が記載されている。密封容器の中空本体部分は、板紙製本体層及び該本体層の内部表面上にあるライナー層を具備し、ライナー層は、バリア層と所定の活性化温度で活性化可能な接着剤の層とを含む。第一及び第二側縁を有する連続的なポリマーライナー層が板紙製本体層の一表面に隣接して進む間、第一及び第二側縁を有する板紙から形成された連続的な本体層が、成形マンドレルに向かって進む。ライナー層及び本体層は、ライナー層の第一周縁が本体層の第一周縁を越えて広がるように、ライナー層の接着層を本体層に接近させ、面同士が接触するように、一対の挟持圧接ローラー間を通過せしめられる。そして、ライナー層が本体層内部表面に直接接着するように、接着層が活性化温度より高い温度に加熱される。結果として生じた接着複層は、本体層の第二周縁が本体層の第一周縁に当接し、かつライナー層の第二周縁がライナー層の第一周縁に当接するよう、成形用マンドレルの周りに巻かれる。最後に、ライナー層の第一周縁が接着剤の活性化温度よりも高い温度に加熱され、第二周縁が第一周縁に接着することにより、密封板紙容器の中空本体部分を提供するためその後別々の長さに切断される管状の形になる。密封容器を製造するこの過程は、比較的集約的な取り扱いや、比較的高い輸送コスト及び保管コストを必要とする板紙層及びライナー層の連続的なウェブを使用する。
ブランクの裁ち端を保護する他の方法には、特許文献５に記載されている“スカイビング及びヘミング”がある。スカイビングとは、板紙の半分の厚みを側部の閉じ目フラップから取り除くことである。ヘミングとは、スカイビングされた場所を折り返し、もう一方の縁をヘミングされる場所で覆うように熱や炎によって封止することである。この方法は、特許文献６に記載されているように、液体包装業界で切妻頂部カートンを製造するために使用されてきた。このカートンの垂直側部閉じ目の裁ち端は保護されているが、折畳まれた上部や底部フラップを封止して密封カートンにするために、特許文献７や特許文献８に記載されているような、封止あご部を用いた特別な封止技術が必要である。
気密封止用に設計されていない上部リムを有する、液密容器を製造するために通常設計された板紙カップ成形機では、“スカイビング及びヘミング”法を使用して、密封バリア板紙カップを実現するのは困難である。元の板紙を覆うスカイビングされ／ヘミングされた縁領域の厚みが増大することにより、重なり合う領域において、スカイビングされ／ヘミングされた厚い閉じ目が底部と接触する領域で、密封された底部を作ることが更に難しくなった。スカイビングされた縁は、ブランクの重なり合った端部から形成される上部リムの閉じ目において、急激な段差を実質的に増大させる。そして、リムの非平面の丘様表面が、ふた用膜（フィルム又は紙）の気密封止を更に困難にする。
特許文献９には、上端及び下端に凹型構造を有する中空容器本体と、容器本体の凹型上部に位置する上ぶたと、凹型底部に位置する底部と、を具備する、紙ベース容器が記載されている。中空容器本体は、紙ベースのブランクの長手方向の一端を所定の幅でスカイビングしてその厚さを実質的に半分にし、スカイビングされた部分の実質的中央に長手方向の溝を形成することにより製造される。酢酸ビニルエマルジョン等の耐熱接着剤がスカイビングされた部分に塗布され、内部に含まれる水分を蒸発させるために赤外線が接着剤に照射される。そして、スカイビングされた紙の端面及びスカイビングされなかった部分の端面が互いに接するように、溝周辺でスカイビングされた部分が折畳まれる。その後、折畳まれた長手方向の端がもう一方の長手方向の端の内側になる重ね合わせ関係で、ブランクの長手方向の両端が一緒に接着されることにより、容器本体が形成される。紙ベースのブランクは、外側より順に、熱可塑性合成樹脂層、紙層、接着剤層、金属層、耐熱接着剤層、熱可塑性合成樹脂層からなる。上ぶた及び底部部品は、本体部品と同一の又は類似の材料から作られてもよい。しかし、バリア容器を製造するこの過程は、接着剤並びに上端及び下端の凹型構造を使用するため、比較的複雑でコストがかかる。
米国特許第５６２０１３５号明細書 国際公開第２００３／１０６２７７号パンフレット 米国特許第５０８４２８４号明細書 米国特許第６１９０４８５号明細書 米国特許第５２３６４０８号明細書 米国特許第５８１０２４３号明細書 国際公開第２００８／０２５９９６号パンフレット 国際公開第１９９０／００９９２６号パンフレット 英国特許出願公開２０５５７４３号明細書
本願発明までの間、本願発明者が知る限り、通常のカップ成形機では、接着剤を用いずに“スカイビング／ヘミング／火炎封止”法を使用して、密封バリア板紙カップを商業的に実現することはできなかった。
従って、依然として、市販の高速液体包装スカイビング／ヘミング／密封装置及びカップ成形機を使用しつつ、接着剤は用いることなく、より効果的で経済的な過程で製造される、バリア性及び封止性を強化した密封板紙容器への必要性が存在する。このような方法の利点の一つには、スカイビングされたブランクが平らな状態で包装プラントへ発送され、そこで構内のカップ成形機を使用してバリアカップが成形されるという構内システムの可能性が挙げられる。
バリア性を与えるための金属箔の使用が不要であって、優れたバリア性を持つ密封板紙容器があれば、更に有益である。
構内システムにとってより効果的で経済的な過程で製造される、バリア性及び封止性を強化した密封板紙容器を記載する。本願の過程は、厚みの増した閉じ目を有するスカイビングされ／ヘミングされたブランクから、通常のカップ成形機を使用して、密封カップを製造するのは難しいという、既知の難点を解消する。本願の過程は、封止力を犠牲にすることなく、ピンホールやガス漏れのある場所を無くすために、バリア材料構造と、スカイビングされ／ヘミングされた側部閉じ目と、カップ成形及びふた封止過程の最適化との組み合わせを伴う。本願の容器は、容器本体部品と、底部と、本体部品に密封された上ぶたと、を含む。容器本体は、一つの表面を第一シーラント層で覆われ、反対の表面をバリア層で覆われ、更に第二シーラント層がバリア層上に塗布された板紙を具備する、ブランクから形成される。ブランクの長手方向の一端は所定の幅で所定の厚さにスカイビングされ、ブランク上に折畳まれ、封止されることにより、僅かに厚みを増した長手方向折れ端を形成する。そして、このブランクの長手方向折れ端は、ブランクのもう一方の長手方向の端の内側に重ねられて本体の閉じ目を形成し、この閉じ目がその後封止されて、中空容器本体が作られる。同じバリア板紙構造から形成された底部端は、容器本体の底部端に取り付けられる。この底部端は、本体壁の上を向いた縁の中に折畳まれ押し込まれることでその端を容器本体壁に固定する、下向きのスカートを有する。このように、底部の封止は、板紙の３層により形成される。容器の上部のリムの丸みは、更なる容器強度とより優れた外見を与えるために形成される。バリア材料でできたふたを容器のリム上にすることより、食品包装用の密封容器が形成される。
従来技術の板紙容器本体の断面図であり、ブランクの重なり合う端部が、パックされた内容物に対して露出する裁ち端を有する閉じ目を形成している。 本願で使用される基板の一実施形態であり、一つの表面をシーラント層で覆われ、反対の表面をバリア層で覆われ、更にシーラント層が該バリア層上に塗布された板紙を具備する。 容器本体を形成する際の概略図であり、ブランクの長手方向折れ端がブランクのもう一方の長手方向の端の内側に重ねられ、本体の閉じ目を形成している。 本願の密封板紙容器の一実施形態であり、上端に丸められたリム及び下端に凹型構成を持つ容器本体部品と、上ぶたと、底部と、を具備する。 本願の密封板紙容器のスカイビングされた側部閉じ目及び上部リムの丸みの部分図であり、リムの段差部分が強調されている。 スカイビングされた２つの縁と、スカイビングされ接着された縁と、スカイビングされ加熱封止された縁の断面図である。
これより、本願発明について更に詳細に説明するが、必ずしも本願発明の全ての実施形態が示されるわけではない。本願発明は、例示的実施形態を参照して記載されるが、該発明の範囲から逸脱せずに、様々な変更が行えること、また同等物によりその要素が置き換えられることは、当事者であれば理解できる。更に、特定の状況や材料を本願発明の教示内容に適合させるために、該発明の本質的な範囲から逸脱せずに、数々の修正が行える。
本願のバリア性を強化した密封板紙容器は、
（ａ）ブランクから形成された容器本体部品を含み、該ブランクが
（ｉ）第一側部及び第二側部を有する板紙と、
（ｉｉ）板紙の第一側部上の第一シーラント層と、
（ｉｉｉ）板紙の第二側部上のバリア層と、
（ｉｖ）バリアコーティング層上に塗布された第二シーラント層と、を具備し、
（ｂ）該ブランクが第一の長手方向端及び第二の長手方向端を有し、第一端が所定の幅で所定の厚さにスカイビングされ、スカイビングされた部分がブランク上に折畳まれて第一の長手方向折れ端が形成され、本体部品が、ブランクの第一の長手方向折れ端が第二の長手方向端の内側に重ね合わされた閉じ目により更に特徴付けられ、
（ｃ）容器本体部品が、上端及び下端と、
（ｄ）本体部品の下端に封止される底部部品と、
（ｅ）本体部品の上端に密封されるふた部品と、を含む。
本願の密封板紙容器の製造方法は：
（１）下記を特徴とする基板を製造するステップ；
（ａ）第一側部及び第二側部を有する板紙、
（ｂ）板紙の第一側部上の第一シーラント層、
（ｃ）板紙の第二側部上のバリア層、及び
（ｄ）バリアコーティング層上に塗布された第二シーラント層、
（２）第一の長手方向端及び第二の長手方向端を含むブランクを提供するために基板を所望の輪郭に切断するステップ；
（３）所定の幅で所定の厚さにブランクの第一の長手方向端をスカイビングするステップ；
（４）ブランクのスカイビングされた部分を加熱するステップ；
（５）ブランクの第一の長手方向端が折畳まれるように、ブランクのスカイビングされた部分をブランク上に折畳むステップ；
（６）上端及び下端を特徴とする容器本体部品を形成するために、第一の長手方向折れ端が第二の長手方向端の内側になるような重なり合いの関係で、ブランクの長手方向の両端を合わせて接着するステップ；
（７）底部部品を提供するステップ；
（８）底部部品を容器本体部品の下端に取り付けるステップ；
（９）ふた部品を提供するステップ；及び
（１０）ふた部品を容器本体部品の上端に密封するステップ；
を具備する。
［容器本体部品］
容器本体部品は、下記（ａ）から(ｄ)を含む基板より作られるブランクから形成される：
（ａ）第一側部及び第二側部を有する板紙；
（ｂ）板紙の第一側部上の第一シーラント層；
（ｃ）板紙の第二側部上のバリア層；及び
（ｄ）バリアコーティング層上に塗布された第二シーラント層。
本願では、様々な板紙を使用することができる。これらの板紙には、以下に限定されるものではないが、被覆天然クラフト板（ＣＮＫ板）、無地漂白硫酸板（ＳＢＳ）、無地無漂白硫酸板（ＳＵＳ）、被覆リサイクル板（ＣＲＢ）、被覆白色裏地合板（ＷＬＣ）、折畳みボール紙（ＦＢＢ）、及びカップ成形に適している他の板紙の品質が含まれる。
本願の使用に適したシーラー層には、以下に限定されるものではないが、ポリエステル；低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）；高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）；エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）；エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）コポリマー；デュポン社より市販されているポリ（エチレンコメタクリル酸）（ＥＭＡＡ）コポリマーであるＳＵＲＬＹＮ（登録商標）のようなイオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせが含まれる。
本願の使用に適したバリア層には、以下に限定されるものではないが、ナイロンポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、水性バリアコーティング由来の材料、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、金属化ポリマーフィルム、及びこれらの組み合わせが含まれる。本願では、バリア層を提供するため、板紙にバリア性を与えることで知られる様々な水性バリアコーティングが使用できる。必要であれば、この水性バリアコーティングは、拡散した粒子がコーティングを通過するのを妨げる蛇行効果をもたらすために、ナノ粒子を含んでもよい。
本願の一つの実施形態において、水性バリアコーティング組成物は、ポリマー接着剤と、アミン安定剤と、任意の充填剤粒子と、を具備し、この水性組成物はアミン安定剤のｐＫａ以上のｐＨを有する。適した充填剤の例には、これらに限定されるものではないが、ベントナイト、バーミキュライト、モンモリロナイト、スメクタイト、及びカオリンのような少なくとも部分的に剥離可能な層状充填剤；ナノタルク粒子のようなナノ粒子充填剤；カオリン粘土、タルク、焼成粘土、構造粘土、重質炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、二酸化チタン、三水和アルミナ、サテンホワイト、シリカ、酸化亜鉛、及び硫酸バリウムのような紙コーティングに一般的に使用される従来の低価格の充填材；並びにその混合物が含まれる。紙コーティングへの用途で知られる様々なポリマー接着剤を使用してもよい。これらのポリマー接着剤には、以下に限定されるものではないが、ポリエステル、スチレンアクリルポリマー、スチレンブタジエンポリマー、ビニルアクリルポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、スルホポリエステル、ウレタンアクリルコポリマー、及びそれらの組み合わせが含まれる。水性バリアコーティング組成物は、加工性又は、これらに限定されるものではないが、着色剤、顔料、消泡剤、分散剤、粘着付与剤、界面活性剤、乳化剤、合体剤、可塑剤、緩衝剤、中和剤、湿潤剤、均染剤、増粘剤、レオロジー調整剤、殺生物剤、ワックス、撥水剤、滑動又は損傷助剤、酸化防止剤、添加物充填剤、でんぷん、及びこれらの組み合わせを含む機能性添加物を更に含んでもよい。
シーラント層及びバリア層は、任意の既知の方法によって基板に塗布されてもよい。このような塗布の例には、以下に限定されるものではないが、押し出しコーティング、押し出しラミネート加工、カーテンコーティング、接着ラミネート加工が含まれる。
水性バリア組成物は、紙コーティングの用途で一般的に利用されている任意のコーティング技術により、板紙製造過程中にライン上又はライン外のいずれかで、基板上に塗布されてもよい。こうした技術には、以下に限定されるものではないが、サイズプレス塗布、ブラッシング、噴霧、ロールコーティング、ロッドコーティング、浸し塗り、散布、印刷方式、空気ナイフコーティング、及びカーテンコーティングが含まれる。製造コストと複雑度を減らすために、必要であれば、水性バリアコーティング組成物は、紙製造過程中にライン上で板紙上に塗布されてもよい。
図２は本願での使用に適した基板の一つの実施形態を示している。基板２００は、板紙２０１の一つの表面をシーラント層２０２で覆い、板紙２０１の反対の表面をバリア層２０３で覆うことにより製造される。その後、シーラントの層２０４がバリア層２０３上に塗布される。
基板は、第一の長手方向端及び第二の長手方向端を含むブランクを提供するために、所望の輪郭にダイカットされる。ブランクの第一の長手方向端は、所定の幅で所定の厚みにスカイビングされる。その結果得られたブランクのスカイビングされた端は、熱処理され、第一の長手方向折れ端を提供するために該ブランク上に折畳まれ封止される。図３に示されるように、容器本体部品３００は、第一の長手方向折れ端３０１が第二の長手方向端３０２の内側になり、続いて重なり合った閉じ目が封止されるよう、ブランクの長手方向の両端を重ねることにより形成される。
［ふた部品］
ふた部品は、紙ベースのバリア基板、バリアポリマーフィルム、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。本願の一つの実施形態において、ふた部品は、板紙と、板紙上に塗布されたバリア層と、バリア層上に位置するシーラント層と、を具備する。必要であれば、このふた部品は、容器本体部品と同一の又は類似する材料から作られてもよい。ふた部品を容器本体部品に密封するために、いくつかの方法が用いられる。このような密封の例には、以下に限定されるものではないが、プラスチック製リムによる上部の密封；段差部分で垂れるシーラントのビード；ふたをする前に上部リム全体に加えられるシーラントの粒；バリアトレイを封止するために使用されるふた用フィルムのような重シーラントを有するふた用材料；最大封止を目的とし、ふた用部材を押し下げてリムを平らにするための高封止圧力；及びこれらの組み合わせが含まれる。
［底部部品］
本願の一つの実施形態において、底部は、板紙と、板紙上に塗布されたバリア層と、バリア層上に位置するシーラント層と、を具備する。必要であれば、底部部品は容器本体部品と同一の又は類似する材料から作られてもよい。底部は、様々な封止技術を用いて、容器本体部品に取り付けられてもよい。このような封止の例には、以下に限定されるものではないが、温風加熱封止や超音波封止が含まれる。封止過程は、様々な因子に基づいて最適化されてもよい。このような因子の中には、以下に限定されるものではないが、底部におけるシーラント層の厚み；並びにピンホール形成を防ぐための低封止温度及び底部と本体部品との間の隙間の形成を最小化するための高封止圧力等の処理条件が含まれる。
［密封板紙容器］
容器本体部品の形成後、ふた部品と底部部品との封止を補助するために、本体の上端及び下端の構成が造られる。本願では、容器本体の上端及び下端のための任意の既知の構成が用いられてもよい。また、このような構成の選択は、容器の所望の包装用途によって左右される。容器本体の上端及び下端の構成の例には、これらに限定されるものではないが、凹型構造、巻締ビード、フランジ、及びこれらの組み合わせが含まれる。
図４は、本願の密封板紙容器の一つの実施形態を示している。容器４００は、本体部品４０１と、ふた部品４０２と、底部部品４０３と、を含む。本体４０１の上端はビード又はフランジ４０４を形成するように反り返り、本体４０１の底部端は凹型構成４０５へと造られる。ふた部品４０２は、ふた部品４０２のシーラント層４０２Ｂと本体４０１のシーラント層４０１Ｂの間を接触点４０６で接着をもたらす処理条件で、本体４０１の上端上に密封される。底部部品４０３のシーラント層４０３Ｂと本体４０１のシーラント層４０１Ｂの間が接触点４０７で接着されるよう、底部４０３部品が本体４０１の凹型端内に設置及び封止され、シーラントが底部部品４０３と本体４０１との間の隙間４０７を完全に埋める。
本願の密封板紙容器の製造方法は、機能性層の板紙層及び内部層からなる連続的なウェブではなく、機能性コーティング層を有する板紙からなる平らなブランクを利用する。本願で使用されるこの平らなブランクは、平らなまま輸送され保管されるので、保管コストや輸送コストの減少によって、相当なコスト削減が達成できる。更に、平らなブランクはコンパクトであるため、工業生産中の取り扱い効率が大幅に向上する。
本願の一つの実施形態において、ＬＤＰＥ／板紙／ＬＤＰＥ／ＥＶＯＨ／つなぎ層／ＬＤＰＥの層を具備する板紙ブランクからバリア板紙カップが作られた。ブランクは、カップ形成過程を使いカップ形に造られた。板紙ブランク構造及び各層の厚みは、ピンホールのない密封カップの形成に重要である。一つの例において、３１０ｇｓｍ（グラム毎平方メートル）のＳＢＳ板紙基板の外部表面が、３５ｇｓｍ（厚さ１．５ミリ）のＬＤＰＥで押し出しコーティングされた。内部表面は、板紙から始まる下記の層で共押し出しコーティングされた：１３ｇｓｍのＬＤＰＥの層、１０ｇｓｍのＥＶＨＯの層、６．５ｇｓｍのつなぎ層、及び３５ｇｓｍのＬＤＰＥの層。板紙の内部表面上のバリア層のコーティングの厚みの合計は、２．７ミルであった。使用された基板が２２０ｇｓｍのＳＢＳ板紙だったことを除いて、同様の複層構造が底部部品に使われた。
カップが形成された際、気密封止を目的として裁ち端を保護するため、内側の側部閉じ目を形成する側部壁ブランクの長手方向端が、その厚みが半分になるようスカイビングされ、折畳まれ、そしてそれ自体に火炎封止された。上記の材料及び構造を使用してバリアカップを製造するために、高速カップ成形機（例えば、ペーパー・マシーナリ・コーポレーションの１００１型）が使用された。カップ形成過程中に、側壁閉じ目及び底部封止を確保する手段として、熱溶融ポリマー及び圧力が使用された。
通常のＬＤＰＥコーティングされたカップ原料又はバリア板基板から形成された従来のカップは、その加熱封止過程中、ＬＤＰＥ層にピンホールをもたらすことが不可避であることが知られている。形成されたカップに存在するピンホールは、冷たい飲料又は温かい飲料のような液密用途では許容できる。しかし、スナック食品のようなガス密用途のパック容器においては、このようなピンホールは許容できない。ＬＤＰＥにおけるピンホールの形成は、過剰な熱を減らすことで最小化できるが、封止力は低下することとなる。
本願の密封板紙カップにおいては、上記の既知のピンホール形成をなくすことができる。驚くべきことに、本願の板紙材料を使い、しかもその板構造がある特定の厚み（合計３ミル又はそれ以上のポリマー層が好ましい）を持つ所定のバリア層及び加熱封止層構造を具備した場合でも、ピンホールのない密封カップを実現できる。本願の板紙カップのピンホールの消失及び密封性の強化は、下記のいくつかの要因の相乗効果によるものである：ある特定の厚みのポリマーを有する改良されたバリア複層板構造の使用；スカイビングされ／ヘミングされた側部閉じ目の強化；酸素バリア層が原形を保ち且つピンホールができることのない選択された加熱封止温度等のカップ形成過程条件の最適化；ある特定のポリマーコーティングの厚み及び加熱封止条件を有するバリアふた用素材を使用したふたの封止。一つの実施形態において、ポリマーコーティングの厚みは、少なくとも３ミルである。漏れ防止のため、ふたの密封を容器の丸められたリム上に、特に段差部分（図５の５０４）上に形成するために、容器のリムを支持するフラットキャリアを有するプラテンヘッド加熱封止装置を使用してもよい。気密な封止は、モマーインダストリーズより市販されている６０ポンドの紙／４８ ＢＯＮ／１．５ミルシーラントから作られたもののようなバリアふた用フィルムを使用し、封止機において１６５°Ｃで２秒の封止時間及び２．８ｋｇ／ｃｍ２の封止圧で形成できる。
一つの実施形態において、上記の材料及び手順を用いて、包装表面領域が０．０３ｍ２である１２オンスの丸型密封カップが形成された。本願の密封カップの酸素透過率（ＯＴＲ）が測定され、下記２つの対照と比較された：ＬＤＰＥ層を持つ従来のカップ及びＥＶＯＨバリア層を持つがスカイビングされた側部閉じ目のないバリアカップ。ＯＴＲの測定は、モコン・インクより市販されている酸素透過分析器を用いて、２３°Ｃ及び相対湿度０％で行われた。本願の密封カップのＯＴＲ測定値は、約０．１ｃｃ／包装／日であった。これに比べ、対照の従来カップのＯＴＲ測定値は、約１１９ｃｃ／包装／日であり、ＥＶＯＨバリア材料を使用するがスカイビングされた側部閉じ目のないバリアカップの測定値は約２０ｃｃ／包装／日であった。これらの結果は、本願の密封されスカイビングされたカップの改良されたバリア性を示す。
本願において、適切に設計されたバリア材料構造及び最適化された加工カップ過程条件を使用することによって、封止完全性を犠牲にすることなく、ピンホールの無い密封カップを製造することができる。
本願発明が様々な具体的実施形態を参照しながら記載されてきたが、記載された発明の概念の精神及び範囲内において多数の変更が行えることは当然ながら理解されるものである。本願発明は、記載された実施形態に限定されず、請求の範囲によって全容が定義される。
１００ 容器本体
１０１ ブランク
１０２ 下層部分
１０３ 上層部分
１０４ 裁ち端
２００ 基板
２０１ 板紙
２０２ 第一シーラント層
２０３ バリア層
２０４ 第二シーラント層
４００ 容器
４０１ 本体部品
４０１Ｂ シーラント層
４０２ ふた部品
４０３ 底部部品
４０３Ｂ シーラント層
４０４ ビード又はフランジ
４０５ 凹型構成
バリア性を有する紙ベースの容器は、通常、板紙基板と、酸素及び湿度バリア層のような機能性層と、を具備する紙ベースのブランクから形成される。ブランクは、所望の輪郭にダイカットされ、マンドレルの周囲に一度巻きつけられることにより、ある型に成形される。ブランクの重なり合う端部は、下層部分と上層部分とを有する直線の閉じ目を形成する。図１は、ブランク１０１の端部を重ね合わせて、下層部分１０２と上層部分１０３を有する直線状の閉じ目とすることにより製造された容器本体１００の断面図を示す。閉じ目の下層部分の裁ち端１０４が、容器内容物にさらされるため、容器のバリア性が低下してしまう。閉じ目の裁ち端１０４が容器の内容物にさらされるのを防ぐため、いくつかの技術が報告されている。

Claims (17)

  1. （ａ）ブランクから形成され上端及び下端を含む容器本体部品を含み、前記ブランクが
    （ｂ）第一側部及び第二側部を有する板紙と、
    （ｃ）前記板紙の前記第一側部上の第一シーラント層と、
    （ｄ）前記板紙の前記第二側部上のバリア層と、
    （ｅ）前記バリア層上に塗布された第二シーラント層と、を具備し、
    （ｉ）前記ブランクが第一の長手方向端及び第二の長手方向端を有し、前記第一端が所定の幅で所定の厚さにスカイビングされ、前記スカイビングされた部分が前記ブランク上に折畳まれて第一の長手方向折れ端が形成され、前記本体部品が、前記ブランクの前記第一の長手方向折れ端が前記第二の長手方向端の内側に重ね合わされた閉じ目により更に特徴付けられ；
    （ｉｉ）前記本体部品の前記下端に封止される底部部品；及び
    （ｉｉｉ）前記本体部品の前記上端に密封されるふた部品
    を含む、密封板紙容器。
  2. 前記第一シーラント層が、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）、イオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の容器。
  3. 前記第二シーラント層が、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）、イオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の容器。
  4. 前記バリア層が、水性バリアコーティング由来の材料、ナイロンポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される要素を含む、請求項１に記載の容器。
  5. 前記水性バリアコーティングがナノ粒子を具備する、請求項５に記載の容器。
  6. 前記水性バリアコーティングが、ポリマー接着剤及びアミン安定剤を具備し、前記コーティングが前記アミン安定剤のｐＫａ以上のｐＨを有する、請求項５に記載の容器。
  7. 前記ポリマー接着剤が、ポリエステル、スチレンアクリルポリマー、スチレンブタジエンポリマー、ビニルアクリルポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、スルホポリエステル、ウレタンアクリルコポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項６に記載の容器。
  8. 前記底部部品が、
    （ｉ）板紙；
    （ｉｉ）前記板紙上に位置するバリア層であって、水性バリアコーティング由来の材料、ナイロンポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される要素を含むバリア層；及び
    （ｉｉｉ）前記バリア層上に塗布されたシーラント層であって、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）、イオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むシーラント層
    を具備する、請求項１に記載の容器。
  9. 前記ふた部品が、
    （ｉ）板紙；
    （ｉｉ）前記板紙上に位置するバリア層であって、水性バリアコーティング由来の材料、ナイロンポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むバリア層；及び
    （ｉｉｉ）前記バリア層上に塗布されたシーラント層であって、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）、イオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むシーラント層
    を具備する、請求項１に記載の容器。
  10. 密封板紙容器の製造方法であって：
    （ａ）下記を特徴とする基板を製造するステップ；
    （ｉ）第一側部及び第二側部を有する板紙、
    （ｉｉ）前記板紙の前記第一側部上の第一シーラント層、
    （ｉｉｉ）前記板紙の前記第二側部上のバリア層、及び
    （ｉｖ）前記バリア層上に塗布された第二シーラント層、
    （ｂ）第一の長手方向端及び第二の長手方向端を含むブランクを提供するために前記基板を所望の輪郭に切断するステップ；
    （ｃ）所定の幅で所定の厚さに前記ブランクの前記第一の長手方向端をスカイビングするステップ；
    （ｄ）前記ブランクの前記スカイビングされた部分を加熱するステップ；
    （ｅ）前記ブランクの前記第一の長手方向端が折畳まれるように、前記ブランクの前記スカイビングされた部分を該ブランク上に折畳むステップ；
    （ｆ）上端及び下端を特徴とする容器本体部品を形成するために、前記第一の長手方向折れ端が前記第二の長手方向端の内側になるような重なり合いの関係で、前記ブランクの長手方向の両端を合わせて接着するステップ；
    （ｇ）底部部品を前記容器本体部品の前記下端に取り付けるステップ；及び
    （ｈ）前記ふた部品を前記容器本体部品の前記上端に密封するステップ
    を具備する、密封板紙容器の製造方法。
  11. 前記第一又は第二シーラント層が、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）、イオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記バリア層が、水性バリアコーティング由来の材料、ナイロンポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される要素を含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記水性バリアコーティングが、ポリマー接着剤及びアミン安定剤を具備し、前記コーティングが前記アミン安定剤のｐＫａ以上のｐＨを有する、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記底部部品が、
    （ｉ）板紙；
    （ｉｉ）前記板紙上に位置するバリア層；及び
    （ｉｉｉ）前記バリア層上に塗布されたシーラント層
    を具備する、請求項１０に記載の方法。
  15. 前記底部部品が、
    （ｉ）板紙；
    （ｉｉ）前記板紙上に位置するバリア層であって、水性バリアコーティング由来の材料、ナイロンポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される要素を含むバリア層；及び
    （ｉｉｉ）前記バリア層上に塗布されたシーラント層であって、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）、イオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むシーラント層
    を具備する、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記ふた部品が、
    （ｉ）板紙；
    （ｉｉ）前記板紙上に位置するバリア層；及び
    （ｉｉｉ）前記バリア層上に塗布されたシーラント層
    を具備する、請求項１０に記載の方法。
  17. 前記ふた部品が、
    （ｉ）板紙；
    （ｉｉ）前記板紙上に位置するバリア層であって、水性バリアコーティング由来の材料、ナイロンポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデン、環状オレフィンコポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むバリア層；及び
    （ｉｉｉ）前記バリア層上に塗布されたシーラント層であって、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）、イオノマーポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含むシーラント層
    を具備する、請求項１６に記載の方法。
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