JP4009326B2 - パッケージング容器の製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、ケーシングおよび頂部を含んで成る液体内容物用のパッケージング容器の製造方法に関する。
背景技術
例えばフルーツジュース、スポーツドリンク、またはその他の無炭酸飲料のようなさまざまな種類の飲物を入れるための飲料用パッケージは、複数の異なる形状のものが市場に出ている。例えばブローモールド成形ボトルや深絞りビーカーまたは缶が市場で一般的である。紙とプラスチックが積層された積層材で作られたパッケージ、ならびに深絞り加工されたアルミニウム缶もまた一般的である。費用効果の高いパッケージング容器は、低製造費、高生産量（大量生産）、および材料の有利な選択が前提とされる。パッケージ材料の種類は、その材料特性がパックされる飲料に適当であるだけでなく、パッケージの形式およびその用途にも適合しなければならない。換言すれば、例えば機械的耐久性、液密性、およびガス遮断性に関する材料の特性は、その材料の組合わせが全体として、目的からみて必要以上の特性とならないように選定されねばならない。そのような過大な特性は、例えば深絞り加工されたアルミニウム缶が無炭酸製品に使用される場合に考えられる。何故なら、その機械的耐久性が必要とされる耐久性よりも著しく過大となるからであり、望まれる遮断特性を極めて薄いアルミニウム層または他の遮断材料で達成できるからである。深絞り加工したプラスチック製ボトルも、いわゆる非発泡性ドリンクをパックするにおいては、機械的強度の観点から通常は必要強度よりも強度過剰となる。また、実質的に非発泡性のドリンクは、あまりにも限定された高価なパッケージング容器にしばしばパックされるのが普通となっている。
非発泡性ドリンク用として特に意図され、また殺菌可能であることからドリンクの無菌パックとしての使用に適した最適パッケージング容器は、例えばケーシング、頂部および底部、ならびに蓋構造等の幾つかの部分から作られており、それらの部分の各々は、材料選択および製造方法の観点から所定の目的に適応されている。別個の頂部を使用することにより、この頂部は、パッケージング容器自体に損傷を生じる危険を伴わずに蓋構造の取付けおよび操作が行えるように、例えば一層強力な、または機械的に一層安定した材料で作ることができる。
この分野では、パッケージング容器またはその各部分、例えば頂部および底部を異なる種類のプラスチック材料で製造することは周知であり、それらは各種のそれ自体周知の熱可塑性材料の成形技術によって形成される。頂部は蓋構造またはねじ式キャップ用ねじ部をしばしば含み、このことがその特定部分の製造方法およびプラスチック品質に対する要求事項を増大する。例えば、射出モールド成形によってパッケージング容器の頂部を製造することは周知であり、射出モールド成形は高精度および高品質を与えるが、例えばフルーツジュースをパックする場合に望まれる一体化されたガス遮断層すなわちバリヤ層を備えた頂部の製造を妨害すなわち不可能にする。他の周知の成形技術は、従来から行われているウェブ形状をした加熱材料を熱成形する技術であり、この材料は、それ自体に一体化されたバリヤ層を含み得る。しかしながらこの方法は、具合の悪いことに各部分の材料厚さに変化を与え、また各部分の精度を悪くする。これは蓋構造のためのねじ部または他の機械的係合領域を備えたネック部を十分に高い精度で形成する可能性に対して悪影響を及す。
パッケージング容器を製造するための他の、それ自体周知の技術は、ブローモールド成形である。この技術では、開始材料は新しい押出し加工されたプラスチックホースであるのが好ましく、このホースはそれ自体に一体化された適当な、本質的に周知の遮断性プラスチックで作られたバリヤ層を含み得る。プラスチックホースを取囲む成形型の両半体部分、および適当な圧力差によって、プラスチックホースに所望のパッケージング形状を与えることができる。上述したように、この例では、パッケージング容器はバリヤ層を含み、またこの方法は、例えばねじ付きネック領域に関しても高精度のパッケージング容器を製造可能にする。しかしこの方法は、パッケージング容器を実現するために必要なホース長さの押出し加工において、またパッケージング容器の材料が幾何学的に安定するように温度が低下するまで成形型の両半体部分内にパッケージング容器を保持していなければならないため、ホースから形成されたパッケージング容器の冷却において、いずれも比較的長い時間が掛るという決定的な欠点がある。大量の且つ不均等に分配されたプラスチック量は冷却工程を遅くするだけでなく、不均等な冷却作用をもたらす。また実際において強制冷却は適用できないので、この方法はパッケージング容器の最新の大量生産には遅すぎると考えねばならない。
例えばジュースその他の非発泡性ドリンクをパックするのに使用されている他の従来技術のパッケージング容器は、繊維層、熱可塑性材料層、および適用可能な場合にはバリヤ層も含んで成る積層材料を折曲げおよび熱シールして製造される平行六面体のパッケージング容器である。このパッケージは合理的に、材料を節約して製造することができるが、形成性が限られており、また再密閉できる開口構造を備えることの可能性を減じられている。
したがってパッケージング産業においては、圧力の掛からないいわゆる非発泡性製品のためのパッケージング容器であって、広範の形成自由度および最適材料組成（必要ならばバリヤ層を含む）を与えるパッケージング容器を製造可能にすると共に、迅速且つ極めて高い精度でパッケージング容器を製造可能にするような、パッケージング容器および製造技術の実現が一般に要求されている。
発明の目的−方法
この分野において合理的且つ大量に非発泡性ドリンク用のパッケージング容器を製造可能にするパッケージング容器の製造方法を実現することが一般的に要求されている。
それ故に本発明の目的は、各種部分を別々に最適な方法で製造した後それらの部分を組合わせて完全な液密パッケージング容器に仕上げることによって、複数部分より成るパッケージング容器を製造できるようにしたパッケージング容器の製造方法を実現することである。
本発明の他の目的は、迅速且つ効率的に、また最小限の材料消費でもって完全なパッケージング容器を製造できるようにしたパッケージング容器の製造方法を実現することである。
本発明のさらに他の目的は、迅速であり且つ資材に関して経済的であり、結果として、例えば低い生産速度、不十分な形成精度、および高い費用のような従来技術の製造方法に固有な欠点のないパッケージング容器の製造方法を実現することである。
本発明のさらに他の目的は、全体的にガス遮断材料の層を備えたパッケージング容器を提供できるようにしたパッケージング容器の製造方法を実現することである。
解決手段
上記および他の目的は、ケーシングおよび頂部を含んで成る液体内容物用のパッケージング容器の製造方法であって、ウェブ形状の複層材料をスリーブ形状となるように巻上げた後にその材料の縁部を互いにシールしてスリーブの長手方向に延在する液密結合シームを形成することによってケーシングが形成されること、熱可塑性材料がホースを形成するように押出し加工され、かつこのホースがブローモールド成形を施されて、複数のネック部と複数の円筒形部分とが交互に互いに結合された多数の連続した頂部が形成されること、そらら頂部が分離されて個々の頂部とされること、および前記ケーシングの上端が前記個々の頂部の下端に液密状態で結合されること、を特徴とするパッケージング容器の製造方法によって達成された。
本発明による製造方法の好ましい実施例は、従属請求項２〜５に記載された特徴をさらに与えられる。
利点
本発明による方法の結果として、材料の種類、材料強度、およびガス遮断特性の全てに関して異なるパッケージング容器の部分の製造を最適化することが可能になると同時に、製造を合理的に行って大量生産し得るようになる。
添付図面の簡単な説明
パッケージング容器の１つの好ましい例、ならびに本発明による製造方法が添付図面を参照して以下に詳細に説明される。添付図面は概略図であり、本発明の理解を得るために不可欠なそれらの細部だけを示している。添付図面において、
図１は複層材料をスリーブ形状となるように再形成する段階を示し、
図２はホースを押出し加工し、それを頂部となるように再形成する本発明による方法を示し、
図３は図２の方法により製造された頂部を示し、
図４は蓋構造を備えた別個の頂部を示し、
図５はパッケージング容器を部分的に断面で示し、そして
図６は図１のパッケージング容器の一部分を拡大して断面で示している。
好ましい実施例の説明
パッケージング容器１が図５に示されており、このパッケージング容器１は実質的にボトル形状であり、中央の実質的に円筒形のケーシング部分２と、ケーシング部分２の一端に液密状態で連結されている実質的に円錐形の頂部３と、ケーシング部分２の反対端部に液密状態で連結されている底部４とを含んで成ることが明白となろう。頂部３の上側の自由端部はネック５として設計され、そのネックの外ねじ７と係合されるねじ式キャップの形態をした蓋構造６を備えている。
図１から特に明白となるように、ケーシング部分２はウェブ形状をした複層材料すなわち積層ウェブ８から作られる。積層ウェブは個々のブランクを形成するために横方向に分断され、そのブランクが管状のケーシング部分２となるように再形成されており、この再形成においてブランクの垂直縁部は互いに重ね合されてシールされ、長手方向の液密結合シーム９が形成される。ウェブ形状の複層材料すなわち積層材は、平行六面体のドリンクパッケージを製造するのに使用されている周知の種類のものであるのが好ましい。さらに詳しくは、材料は実質的に中央に位置されるキャリヤすなわち繊維材料で作られたコアー層を含み、このコアー層は好ましくはその両面を、例えばポリエチレンの熱可塑性材料で覆われる。この材料は、任意の適当なバリヤプラスチックまたはアルミニウム箔のようなバリヤ材料で作られた層（バリヤ層）も含む。この材料はバリヤ層の外側に熱可塑性材料の層も含むので、付加的な材料を必要とせずに、または熱および圧力以外のいずれも加えないで、その材料を自体に対して熱シールすることが可能となる。各種方式の熱シール方法は周知技術であり、それ故に本明細書おいて詳しい説明はまったく必要ない。長手方向の液密結合シーム９が図１に示されるように、すなわち一方の材料端部の外層が反対側の材料端部の内層に連結されるラップ結合として形成されるならば、最適強度を得られるが、当然ながら長手方向の液密結合シーム９を内面−内面密着シールとして形成することもできる。これは遮断性の点で有利であるが、機械的強度を弱くする。完成製品に望まれる特性に基づいてこのシール方式と他のシール方式との選定をしなければならない。
パッケージング容器１の頂部３が図４に示されている。頂部は、下側の実質的に円筒形の縁部１０と、その円筒形縁部１０に連結されたテーパー部分１１と、テーパー部分の自由端に連結されたネック部５とを含んで成り、ネック部は頂部３の反対側端部の円筒形縁部１０と同様に実質的に円筒形であるが、それよりかなり小さい直径とされていることが図４から明白となろう。図４から明白となるように、ネック部５は、例えば図５から明白となるようにそれ自体従来からのねじ式キャップとされ得る蓋装置と機械的に係合するための外ねじまたは他の手段を含んでいる。
頂部３は図２に概略的に示されるように押出し加工およびブローモールド成形によって製造される。図２から、押出スクリュー１３（図面では暗示されているだけである）で助成される押出機１２が加熱されたプラスチック材料を処理し、その材料を押出機のノズル１４を通して押出し、形成可能なプラスチック材料製ホース１５を形成する様子が明白となる。ホース１５は成形型の２つの半体部分１６の間に導かれ、これらの半体部分１６は閉じられたときにそれぞれがホース１５の一部分を成形し、それ自体周知のように圧力差によってその部分を所望の形状に再形成する。このように形成されたホース１５の部分は図３に示されており、この図から、ホース１５が多数の連続した頂部３として再形成され、その頂部３はネック部５および円筒形縁部１０が互いに交互に結合されている様子が明白となろう。
図５から、パッケージング容器の底部４は、ケーシング部分２と底部４との縁部を互いにシールし、折曲げてシール折曲げ部１７を形成することにより、ケーシング部分２の下端に結合される様子が明白となろう。この技術はそれ自体周知であり、使用に適している。何故なら、このパッケージング容器の場合は、底部４がケーシングと同じ複層材料で作られるので、ケーシング部分２の外側材料および底部４の外側材料が互いに直接的に熱シール可能だからである。
図６から、ケージング部分２の上端は頂部３の下端に対して、すなわち頂部３の円筒形縁部１０および頂部３の円錐形テーパー部分の下側部分の両方に対して液密状態で結合される様子が明白となる。さらに図６から、ケージング部分２の複層材料は熱可塑性の内層１８と、繊維材料で作られた外層１９と、遮断性材料（バリヤー材料）で作られた中間層２０とで構成される様子が明白となる。遮断性材料はアルミニウム箔またはいずれかのそれ自体周知の遮断性プラスチックとされるとよく、また内層１８は例えばポリエチレンとされるとよい。繊維層１９は付加的な熱可塑性の外層、さらにまた装飾的な特徴を有する例えばインクプリントした付加適な層も備えることができる。ケーシング部分２および頂部３の間のシールが最適であることを保証するために、機械的強度と、遮断性および外観的特性との観点から、ケーシング部分２の熱可塑性内層１８は頂部３の下側の円筒形部分の外面に直接にシールされる。シール箇所の上方に位置するケーシング部分２の端部分を折曲げることにより、パッケージの外観は良好になる。何故なら、ケーシング部分２の上側の切断縁がこれにより見えなくなるからである。これは機械的強度の観点からも有利となる。何故なら、切断したままの縁部はパッケージング容器を保存する間に容易に湿気を吸い、材料の機械的強度を弱化させるからである。
本発明の方法による上述したパッケージング容器の製造において、パッケージング容器の各部分は別々に製造された後、適当な方法で組合わされて連結される。ケージング部分２の製造は実質的に従来法によって行われ、積層ウェブとされたウェブ形状の複層材料は実質的に周知のスリーブ形成機（図示せず）へ送られ、そこでその積層ウェブの適当部分が切断されて、長手方向の液密結合シーム９を備えたスリーブとなるように巻上げられる。図５に示されるようにケーシング部分２の再折曲げされた上端縁部を実現するために、好ましくは積層ウェブ８をスリーブ形状に再形成する前に上端の再折曲げが行われる（図１に図示されていない）。この縁部は再折曲げされた状態で自体に対しても熱シールされるのが好ましい。しかしながらこの技術はこの分野で周知であり、それ故に本明細書でさらに詳しく説明することはしない。
底部４の製造も、ケーシング部分２に使用されたのと同じ種類のウェブ形状の複層材料を開始材料として、実質的に周知の方法で行われる。即ち、ここでも積層ウェブが使用され、そのウェブから適当な直径のディスクが打抜かれる。ディスクの外縁領域はその後実質的に９０°に折曲げられ、図５に示されたシール折曲げ部１７においてケーシング部分２と容易に一体化できるようになされる。これは、所望の液密性を保証するために熱シールすることによって、また機械的強度をさらに高めると共にパッケージング容器にそれを立てるための下側液体保護縁を形成するために機械的な形成（折曲げ）を行うことによって、行われる。
頂部３の製造はブローモールド成形技術によって行われ、この技術は頂部の製造のためにこれまで使用されていなかった。この技術はそれ自体周知の押出機１２を使用し、押出機は押出スクリュー１３に助成され、ノズル１４を通して加熱されたプラスチック材料を押出してホース１５を形成する。成形型半体部分１６（互いに対して往復移動される）により、押出された依然として形成可能なホース１５の一部分はそれらの成形型半体部分に取囲まれ、その間に閉込められる。入口ノズル（図示せず）を通して、閉込められたホース部分の内部に空気が供給され、このようにして発生された圧力差のためにホースは膨張するように力の作用を受け、これにより成形型半体部分１６に完全に密着するようになされ、また成形型半体部分１６が協働して形成する内壁面の全体的形状に等しい外形および寸法を得る。同様なブローモールド成形処理は完全体のパッケージング容器を製造するのにこれまで使用されており、その容器も本発明による頂部と同様に同時に押出し加工（coextrusion process）によって適当なプラスチック材料のバリヤ層を備えることができる。形成作業の後で冷却段階が開始されるが、この冷却は、比較的大量の材料を冷却するため、および冷却能力が限られているために比較的長時間を要する。そのために、従来は完全体のパッケージング容器を合理的に製造するためにこの方法を使用することが不可能であった。しかしながら、本発明により多数の頂部（例えば８個とされるのが好ましい）を形成工程段階ごとに製造することで、頂部の全体的な冷却時間は分割され、したがって製造速度は完全体のパッケージング容器の場合の対応する製造と比較して８倍に高められる。冷気の吸入および（または）成形型半体部分１６の冷却によって、ある程度冷却段階は加速できる。しかし、生産速度の決定的な違いは本質的に、各ブローモールド成形により非常に多数の頂部を製造するという事実によって生じる。それ自体周知の方法で２つの無端ウェブに成形型半体部分を配置して移動させることにより、この工程を連続工程とすることができる。
冷却作業が完了すると、成形型半体部分１６は開離され、一連の結合された頂部３が図３に示すように得られる。頂部は、ネック部５が互いに、または大きな円筒形の縁部１０が互いに、交互に結合されている。ブローモールド成形技術は高い製造精度を可能にするので、ネック部５は、例えばねじ式キャップのような任意の形式の蓋構造と固定係合される機械的作用装置を備えることができる。このようにして、ネック部５は既にブローモールド成形段階に関連して仕上げられた外ねじ７を備えており、この外ねじが蓋構造すなわちねじ式キャップ６との形状的な固定係合のために使用される。
説明した本発明の実施例は円形の横断面形状をしたケーシング部分すなわちスリーブ部分を備えたパッケージング容器に関するものであるが、他の横断面形状、例えば八角形または不規則形状（例えば非円形）の使用を妨げるものではない。当然ながら、パッケージング容器の他の部分は関連するケーシング部分の形状に適切に適合されねばならない。
スリーブのロール形成作業すなわちケーシング部分２の形成段階、およびブローモールド成形すなわち頂部３の形成段階、ならびに打抜き作業、すなわち底部４の形成段階は比較的高速度で行われるので、バリヤ層を備えたパッケージング容器１を合理的且つ経済的に製造するのに本発明の方法を使用できる。ケーシング部分２／底部４および頂部３にそれぞれ異なる種類の材料を使用することにより、機械的強度と、遮断特性および液密性との両方に関して個々の材料の最適使用を可能にし、パッケージング容器の費用効果を向上させる。またブローモールド成形のみによって製造されるか、または積層材料の折曲げ／熱シールのみによって製造される従来のパッケージング容器と比較して、製造サイクルを最適化できる。
本発明は、本明細書の記載および図面に示されたものに限定されるものでなく、多くの変更が添付請求の範囲に記載されている範囲から逸脱せずに考えられる。

Claims (5)

1. ケーシング（２）および頂部（３）を含んで成る液体内容物用のパッケージング容器の製造方法であって、
   ウェブ形状の複層材料をスリーブ形状となるように巻上げた後のその材料の縁部を互いにシールしてスリーブの長手方向に延在する液密結合シーム（９）を形成することによってケーシング（２）が形成されること、
   熱可塑性材料がホース（１５）を形成するように押出し加工され、かつこのホースがブローモールド成形を施されて、複数のネック部（５）と複数の円筒形部分（１０）とが交互に互いに結合された多数の連続した頂部（３）が形成されること、
   それら頂部（３）が分離されて個々の頂部（３）とされること、および
   前記ケーシング（２）の上端が前記個々の頂部（３）の下端に液密状態で結合されること、
   を特徴とするパッケージング容器の製造方法。
2. 請求項１に記載された方法であって、ケーシング（２）および頂部（３）が、頂部の外面とケーシングの内面の熱可塑性層（１８）との間で熱シールされて互いに連結されていることを特徴とする方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載された方法であって、ケーシング（２）、並びに頂部（３）および底部（４）の両方がガス遮断材料の層を含んでいることを特徴とする方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された方法であって、頂部（３）を形成するホース（１５）の押出し加工が、ガス遮断材料の層を含む同時押出し加工であることを特徴とする方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された方法であって、頂部（３）が、ブローモールド成形に関連して形成された蓋構造（６）と協働する手段（７）を含むことを特徴とする方法。

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