JP2013052918A - 蓋熱融着容器および蓋熱融着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、蓋がシールされた後の、容器の取り扱いにより発生し得る、蓋の剥がれや内容物漏出に耐え得るシール強度と易開封性を併せ持つ蓋熱融着容器、および、蓋がシールされた後の、容器の取り扱いにより発生し得る、蓋の剥がれや内容物漏出に耐え得るシール強度を付与してなお、易開封性をも付与する蓋熱融着装置を提供することを課題とする。
【解決手段】天部に設けられたフランジに蓋を熱融着した容器であって、前記フランジの外縁部のシール強度は該フランジの内縁部のシール強度より弱いことを特徴とする蓋熱融着容器を提供する。また、リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記シール金型の大きさが、前記容器フランジの外周線より小さいことを特徴とする蓋熱融着装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、天部に設けられた鍔状構造（以下、フランジ）に蓋を熱融した容器、および該容器において、蓋の開封性を良くする為の容器受け台（以下、リテーナー）と、加熱加圧する型（以下、シール型）に関するものである。

フランジに蓋をシールしてなる容器にあっては、内容物を充填し、蓋シール後から使用者（消費者）が蓋を開封するまでの間に、容器の取り扱われ方により起こり得る蓋の剥がれ、内容物の漏れ等が無き様、十分な強度でシールしておく必要がある。

ここでいう取り扱われ方とは、加熱加圧殺菌処理・ボイル処理とか、物流時の荷扱い、環境温度変化等のことである。

特に、蓋シール後加熱加圧殺菌処理を行う場合には、容器内部と外部の圧力差に応じて、蓋を剥がす力が生ずる為、これに耐え得る強度がなくてはならず、易開封性と合い入れないことになる。この為シールにかかわる諸条件が、狭い範囲に限定されたり、ナイフ等を使用して開封せざるを得ないこともある。すなわち、シーラント樹脂やシール温度、シール圧力、シール時間等を、一般の蓋シールに比べ、狭い範囲に限定せざるを得なかったり、手開封を諦めて、プラスチックナイフ等を添付して開封する方式をとったりしている。

一方、シール部を手で剥がして開封するためには、シール強度を開封できる程度にまで弱くすることが求められる。一般に手で蓋を引っ張り開封する場合には、３０Ｎ以下の力で剥離が開始されないと、フランジ幅やフランジの剛度にもよるが、フランジが上方に持ち上がり、シール面と平行方向に引っ張る状態となり、剥離不能となってしまう。

一般にフランジ付き容器に蓋をする容器にあっては、図１に示すように、フランジ部をリテーナーで下方から支えた状態で、フランジを覆って蓋を置き、上方より加熱した金型で加圧することにより、フランジ部へ蓋が熱融着される。通常、リテーナーは容器フランジより外側まで支持する大きさであり、シール金型もまた容器フランジの外側を越えたサイズである。

上記のようなシール装置でシールされた容器では、通常蓋材の熱融着樹脂が、フランジ外側縁部にまで融けて回り込み、固着していることと、フランジ上面はフランジ幅方向に略均一なシール強度（剥離強度）を有することが特徴である。このようなシール状態が、蓋を手開封するときの妨げとなっている。なぜなら、開封時に蓋を上方に引き上げる時、フランジ外側縁部にまで樹脂が食み出し固着していると、蓋を上方に引き上げる力が、蓋とフランジを上方に引き上げ曲げる力として作用してしまう。

易開封性シール方法として、特許文献１には、ヒートシール装置のリテーナーの開封部にあたる部分に耐熱性ゴムを埋め込んだ装置を挙げている（特許文献１参照）。しかし、フランジを支持する部分の内側から外側までを耐熱性ゴムにしているため、加熱加圧処理に耐え得るシール強度が得られず、この部分が剥離してしまい、内容物が漏洩してしまう。

特開昭５９−１３１２号公報

上述してきたように、フランジに蓋をシールする容器において、蓋シール後の物流時の荷扱い、ボイル処理、加熱加圧処理等により、蓋の剥がれや、容器内容物の漏出を発生させないために、易開封性を犠牲にして、シール強度を強くしなければならない状況がある。
本発明では、蓋がシールされた後の、容器の取り扱いにより発生し得る、蓋の剥がれや内容物漏出に耐え得るシール強度と易開封性を併せ持つ蓋熱融着容器、および、蓋がシールされた後の、容器の取り扱いにより発生し得る、蓋の剥がれや内容物漏出に耐え得るシール強度を付与してなお、易開封性をも付与する蓋熱融着装置を提供する。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、天部に設けられたフランジに蓋を熱融着した容器であって、前記蓋材の熱融着樹脂が前記フランジの外側縁部にまで回り込んでいないことを特徴とする蓋熱融着容器である。

また、請求項２に記載の発明は天部に設けられたフランジに蓋を熱融着した容器であって、前記フランジの外縁部のシール強度は該フランジの内縁部のシール強度より弱いことを特徴とする蓋熱融着容器である。

また、請求項３に記載の発明は、リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記シール金型の大きさが、前記容器フランジの外周線より小さいことを特徴とする蓋熱融着装置である。

また、請求項４に記載の発明は、リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記容器フランジの外縁部を支持するリテーナー部分に傾斜を設け、前記フランジの外縁部に掛かるシール圧力を制御することを特徴とする蓋熱融着装置である。

また、請求項５に記載の発明は、リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記容器フランジの外縁部を支持するリテーナー部にゴムを設置し、前記フランジの外縁部に掛かるシール圧力を制御することを特徴とする蓋熱融着装置である。

また、請求項６に記載の発明は、リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記容器フランジの外縁部を支持するリテーナー部に、前記リテーナーから独立した構造であり、かつ、バネで支持された構造を有するリテーナー別部品を設置し、前記フランジの外縁部に掛かるシール圧力を制御することを特徴とする蓋熱融着装置である。

また、請求項７に記載の発明は、前記請求項３から請求項６のいずれか２つ以上を組み合わせることを特徴とする蓋熱融着装置である。

本発明の蓋熱融着容器は、フランジ外側縁部への蓋の融着を防げ、フランジ外縁部のシール強度を弱くし、内縁部側に向かってシール強度を強くしたことにより、容器の内圧の高まりにより生じる蓋を剥がす力に耐え得るものであって、かつ、易開封性を有するものである。
また、本発明の装置により蓋をシールすれば、フランジ外側縁部への蓋の融着を防げ、フランジ外縁部のシール強度を弱くし、内縁部側に向かってシール強度を強くすることができる。このため、フランジ変形に影響の大きい開封開始点では、弱い力で剥離開始が出来、フランジ変形に影響の小さいフランジ内縁側では剥離強度が強くなる。

このようなシール状態にすることで、フランジ内側を同じシール強度にしても、フランジ外側のシール強度を弱くすることによって開封剥離を開始することができ、フランジ内側ではシール強度が強くても、フランジ変形を発生させ難いため、開封剥離が可能となる。特に、従来のフランジ全体に均一なシール強度を持たせる方法では、容器の内圧の高まりにより蓋を剥がす力が働くため、この力に耐え得るためには、一定のシール強度以上が必要となり、その結果開封出来ない状態になることがあった。しかし、本発明によれば、内圧が高くなることによる蓋を剥がす力には、フランジ内側のシール強度を強くすることで耐えることができ、蓋を剥がす力が働かないフランジ外側のシール強度は、開封出来るよう弱く設定することが可能となる。

従来の蓋熱融着装置の一例を示す概略図であって、リテーナー、シール金型、紙容器を断面で表した説明図である。 本発明における実施例１の蓋熱融着装置の一例を示す概略図である。 本発明における実施例２の蓋熱融着装置の一例を示す概略図である。 本発明における実施例３の蓋熱融着装置の一例を示す概略図である。 本発明における実施例３の蓋熱融着装置の一例を示す概略図である。 本発明における実施例４の蓋熱融着装置の一例を示す概略図である。

本発明の蓋熱融着容器について説明する。
本発明の蓋熱融着容器は、フランジの剛度が十分に強く、開封時の上方に引き上げる力でフランジ変形が発生せず、フランジ外側縁部の接着部が剥がれ、続いてフランジ外縁部も剥離されれば開封できるものである。蓋を引っ張る力により生じるフランジの内縁部に作用する変形力は、蓋を引っ張る力が掛かる点が、フランジ内方に行くに従い小さくなるので、フランジ外側部が剥離できれば、蓋の手開封は可能となる。

従って、蓋の開封を容易にするためには、フランジ外側縁部に接着させないこと、フランジ外縁部のシール強度は手で剥離できる程度の強度にまで弱くし、内縁部にいくに従いシール強度を強くすればよい。
以下に説明する、本発明の蓋熱融着装置によるシール金型、リテーナーを用いてシールを行えば、このような状態をより好ましく発現させることが可能となる。

次に、本発明の蓋熱融着装置について説明する。
一般にシール強度を決定する要素として、シール温度、シール時間、シール圧力があるが、本発明では、シール圧力をフランジの外縁部では低く、内縁部では高くすることで、フランジ外縁部でシール強度を弱くし、内縁部では強くすることができた。

フランジ付き容器のフランジに蓋をシールする為には、容器フランジ部をリテーナーで支え、内容物を充填し蓋を載せ、シール金型を圧着して、蓋材の熱融着層を溶融固着することでシールが行われる。本発明では、フランジ外側縁部に樹脂が食み出さないようにし、フランジ内縁部側と外縁部側でシール強度に差を持たせることができるリテーナー及びシール金型を提供する。

上述したように、シール強度を決定する要因は、シール温度、シール圧力、シール時間であるが、本発明では、シール時にフランジ内縁部側に掛かる圧力を高く、外縁部側に掛かる圧力を低くするよう装置を設計した。

まずひとつは、シール金型のサイズを容器フランジ外周線よりも小さくする。こうすることで、蓋材の熱溶融樹脂が、容器フランジ外側縁部に食み出し固着することを防止でき、さらにシール圧力の掛からないフランジ外縁部のシール強度を弱くすることができる。シール金型のサイズは、容器の材質、フランジ剛度、幅、蓋材の溶融樹脂の厚さ他により左右されるが、フランジ外周に対し、少なくともフランジ幅の５％以上内側に、シール金型の外周がくるようにする。

リテーナー部により、フランジ外縁部に掛かるシール圧を小さくする手法については、３方法を発明した。
まず、最も単純な方法は、フランジの内縁部を支える部分はフラットにし、外側に向けて傾斜をつける方法である。これにより、フランジ内縁部は耐性に必要なシール強度を維持でき、外縁部は開封開始に際し、フランジ変形を起こさない強度まで弱くすることができる。この方法による傾斜角度の設定は、容器フランジの材質、特に金型のシール圧力で大きく収縮するものでは傾斜量を大きく、収縮量が小さいものでは傾斜量を小さくすることで調節する。

２つ目の方法は、リテーナーのフランジ支持部に、リテーナーフラット面よりゴム上面が上に出た状態になるようにゴムを埋め込む方法である。フランジ内縁部は、リテーナー金属部でシール金型圧を直接受け、内縁部に必要なシール力を与える。一方、フランジ外縁部には、ゴムの弾性力分のシール圧が掛かるようにする。ゴムで支えられた部分のフランジに掛かるシール圧力は、ゴムの弾性と厚み、リテーナーフラット面より出ているゴム上面の量で決定でき、最適な開封剥離開始強度に調整出来る。
ゴムの断面形状は、丸、角等が一般的だが、形状を限定する必要はない。ゴムの材質は、シリコンゴム、テフロン（登録商標）ゴム等の耐熱性であるものが好ましい。また、他の方法との組み合わせも可能である。

リテーナーでフランジ外縁部に掛かるシール圧力を調節するもう１つの方法は、フランジ外縁部を支えるリテーナー部を別部品とし、バネで支える構造である。この方法によれば、フランジ外縁部分に掛かるシール圧力は、バネ定数と、圧縮量、バネの本数で決定でき、最適なシール状態にすべく調節が可能である。フランジ内縁部分は耐性に必要な強度を出せるよう、シール金型の圧力を決めることができる。

次に本発明を実施例に基づいて説明する。本発明は、後述する実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
図２に示すように、シール金型のサイズを、容器フランジの外周線よりも内側になるようにしたシール装置で、容器フランジ外側縁部に蓋材の熱溶融樹脂の食み出しが固着しないようにしたものである。具体的には、フランジ幅４ｍｍの、紙を主体とした両面（表裏）ポリプロピレン製の紙カップに、ポリエチレンとポリプロピレンをブレンドしたヒートシール層を持つ蓋材を、フランジ外周より１ｍｍ小さくしたシール金型でシールした。シール温度は、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃で行い、それぞれについてシール性と易開封性を評価した。
その結果、後で示す従来型の装置を用いた比較例では、１８０℃でシールしたときには、フランジが上方に変形して手開封が出来ず、また開封強度も３０Ｎ以上となり測定不能だったが、実施例１では１８０℃シールでも手開封ができ、開封強度は３０Ｎを超えていたが、開封することができ、測定値を得ることができた。

＜実施例２＞
図３に示すように、容器フランジ内縁部側を支える部分をフラットに、外縁部側を支える部分に傾斜を持たせたリテーナーを有するシール装置を用意した。本発明の装置では、リテーナーフラット部分では、耐性に必要なシール強度を得ることができ、傾斜部分ではフランジ外側に向かって、開封開始可能な強度にまでシール強度を弱めることができる。傾斜量については、容器材質、フランジ部のシール圧による変形量等により最適値を決めるが、実施例１と同じ紙カップを使用した場合には、フランジ外周でフラット部より０．１３ｍｍ（フランジ厚みの１０分の１）低くした傾斜をフランジ幅中央２ｍｍの所から設けることで、実施例１と同等の結果が得られた。

＜実施例３＞
容器フランジ外縁部側を支える部位に、ゴムをリテーナーフラット面より上に出る状態で設置したシール装置を用意した。容器フランジ内縁部に当たる、リテーナーフラット部では、耐性に必要十分なシールをし、ゴム部分では、ゴム材質、厚み、収縮量に応じたシール圧力が得られることで、開封開始に最適なシール強度でシールすることができる。図４、図５は実施例の断面概念図で、ゴムの断面形状は円や角でも、その他の形状であっても構わない。実施例１と同じ紙カップを使用した場合には、リテーナー内側の縁より２ｍｍの所から幅４ｍｍ、深さ３ｍｍの溝を設け、この溝に断面が円で４ｍｍ直径のリング状テフロン（登録商標）ゴムを埋め込み、ゴム上面がリテーナー上面よりも１ｍｍ上に出た状態にして、蓋をシールしたところ、実施例１と同様に１８０℃のシール温度でも手開封可能であった。

＜実施例４＞
図６に示すように、容器フランジ外縁部側を支えるリテーナーを別部品とし、バネでリテーナー別部品を支える構造としたシール装置を用意した。フランジ内縁部にはシール金型の圧力が直接掛かり、フランジ外縁部にはバネの弾性率と変位量に応じたシール圧力が掛かるので、バネを選定することでフランジ外縁部のシール強度をコントロールすることができる。実施例１と同じ紙カップを使用した場合には、フランジ内側の縁から２ｍｍより外側を支えるリテーナーを幅２０ｍｍのリテーナー別部品とし、リテーナーフラット面より１．９６ｍｍ上に出た状態になるようにコイルバネで保持する。使用したコイルバネは、線径２ｍｍ、中心径１３ｍｍ、自由長２０ｍｍ、有効巻き数７、総巻き数９で、バネ定数１０．２１Ｎ／ｍｍのものであり、８本使用した。１．９６ｍｍ圧縮されると１本当り２０Ｎ、８本で１６０Ｎの力がフランジ外縁部にシール圧として働く。この装置を用いた場合にも、実施例１と同様に１８０℃のシール温度でも手開封可能であった。

＜比較例＞
図１に示すような従来一般的に使用されている、リテーナーとシール金型サイズとが容器フランジ外周より大きい装置を用いて、実施例１と同じ紙カップと蓋材をシールすると、シール温度１７０℃で手開封がし辛くなり、１８０℃では手開封不能となった。実施例と比較例の結果を表１に示す。

容器に蓋をシールする包装体は数多くあり、その中でも蓋開封を刃物で切り破る方法で行われるものがあるが、このような容器包装物へ本発明を展開することにより、手開封可能な容器包装へ置き換えることが可能であると考えられる。

１・・・シール金型
２・・・リテーナー（受け台）
３・・・蓋材
４・・・容器
５・・・容器フランジ部
５ａ・・・フランジ外縁部
５ｂ・・・フランジ内縁部
６・・・フランジ外側縁部
７・・・フランジ外側縁部に食み出た樹脂
８・・・実施例１のシール金型
９・・・実施例２のシール金型
１０・・・リテーナー水平部分
１１・・・リテーナー傾斜部分
１２・・・実施例３の一部にゴムを使用したリテーナー
１３・・・断面角形状のゴム部分
１４・・・金属部分
１５・・・断面円形状のゴム部分
１６・・・リテーナー本体部
１７・・・リテーナー別部品
１８・・・バネ
１９・・・実施例４のリテーナー本体部分

Claims (7)

1. 天部に設けられたフランジに蓋を熱融着した容器であって、前記蓋材の熱融着樹脂が前記フランジの外側縁部にまで回り込んでいないことを特徴とする蓋熱融着容器。
2. 天部に設けられたフランジに蓋を熱融着した容器であって、前記フランジの外縁部のシール強度は該フランジの内縁部のシール強度より弱いことを特徴とする蓋熱融着容器。
3. リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記シール金型の大きさが、前記容器フランジの外周線より小さいことを特徴とする蓋熱融着装置。
4. リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記容器フランジの外縁部を支持するリテーナー部分に傾斜を設け、前記フランジの外縁部に掛かるシール圧力を制御することを特徴とする蓋熱融着装置。
5. リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記容器フランジの外縁部を支持するリテーナー部にゴムを設置し、前記フランジの外縁部に掛かるシール圧力を制御することを特徴とする蓋熱融着装置。
6. リテーナーで容器フランジを支持して、シール金型にて蓋をシールする蓋熱融着装置において、前記容器フランジの外縁部を支持するリテーナー部に、前記リテーナーから独立した構造であり、かつ、バネで支持された構造を有するリテーナー別部品を設置し、前記フランジの外縁部に掛かるシール圧力を制御することを特徴とする蓋熱融着装置。
7. 前記請求項３から請求項６のいずれか２つ以上を組み合わせることを特徴とする蓋熱融着装置。

Images