JP4993724B2

JP4993724B2 - 破断開口容易な容器の製造方法

Info

Publication number: JP4993724B2
Application number: JP2007194866A
Authority: JP
Inventors: 洋一郎井上; 保昭中村; 元偉西川; 雅司小牧; 道一杉町
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-07-26
Also published as: JP2009029461A

Description

本発明は、開口部を有する容器本体と、容器本体の開口部を封鎖する封鎖体とが、両者の境界に形成される破断容易な弱化部を介して一体的に形成された、所謂ツイストオフ容器またはスナップオフ容器と呼ばれる破断開口容易な容器に関し、特に、ポリエステル樹脂からなる容器を製造する際に、容器本体と封鎖体との境界にレーザーを照射することで破断容易な弱化部を形成するための方法に関する。

開口部を有する容器本体と、容器本体の開口部を封鎖する封鎖体とが、両者の境界に形成される破断容易な弱化部を介して一体的に形成されていて、封鎖体を摘んで捻ったり、封鎖体を押し倒したりすることで、弱化部を破断して容器本体から封鎖体を切り離すことにより、容器本体の開口部を開口させる、所謂ツイストオフ容器またはスナップオフ容器と呼ばれる破断開口容易な容器について、ポリエステル樹脂からなる容器の容器本体と封鎖体との境界にレーザーを照射することで破断容易な弱化部を形成する、ということが本出願人の出願に係る下記の特許文献１により従来公知となっている。
特許第３９２９０６５号公報

ところで、上記の特許文献１には、容器本体と封鎖体との境界にレーザーを照射することで弱化部を形成するための具体的な方法として、容器の軸線を回転軸として容器を回転させながら、出力が１．０〜１００Ｗで光径が０．１〜５ｍｍのレーザー光を、容器を１秒間で１回転させる間に照射するという方法が開示されているが、そのように容器が１回転する間だけレーザー光を照射するような方法では、レーザー光の照射中に回転中の容器が振動したりすると、容器でのレーザー光の照射位置がずれることで、弱化部とする部分にレーザー光が照射されない箇所や照射過多の箇所ができて、弱化部の全体での破断強度にムラができてしまい、レーザー光が照射されない箇所では破断が困難で、照射過多の箇所では穿孔されてしまうような虞もある。

本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであり、具体的には、破断開口容易なポリエステル樹脂製の容器について、レーザーの照射により容器本体と封鎖体との境界に弱化部を形成する際に、弱化部をできるだけ全体的に均一な破断強度で形成できるようにするということを課題とするものである。

本発明は、上記のような課題を解決するために、開口部を有する容器本体と、容器本体の開口部を封鎖する封鎖体とが、両者の境界に形成される破断容易な弱化部を介して一体的に形成された、ポリエステル樹脂からなる破断開口容易な容器について、容器本体と封鎖体との境界にレーザーを照射することで破断容易な弱化部を形成するための方法として、レーザーの照射に対して相対的に容器を５回転以上回転させている間に、１．４１〜２．０２Ｊ／ｍｍ^３のエネルギー密度でレーザーを照射することにより、容器本体と封鎖体との境界に弱化部となる溝を形成し、且つ、この溝とその周辺の部分で、樹脂の密度を変化させることなく、樹脂の極限粘度を低下させると共に、当該部分での極限粘度の低下量の最大値と最小値の比が１．５以下となるようにすることを特徴とするものである。

上記のような本発明の破断開口容易な容器の製造方法によれば、弱化部となる部分にレーザーを照射して、樹脂の昇華による溝を形成すると共に、この溝とその周辺で、樹脂の密度を変化させることなく、樹脂の極限粘度を低下させることにより、当該部分が脆くなって、弱化部が格段に破断され易いものとなる。また、レーザーの照射中に回転中の容器が振動したりしてレーザーの照射位置が瞬間的にずれたとしても、容器を５回転以上回転させている間に、１．４１〜２．０２Ｊ／ｍｍ^３のエネルギー密度でレーザーを照射することにより、弱化部となる部分に対するレーザーの照射が均一化されることで、弱化部となる溝とその周辺の部分で、極限粘度の低下量の最大値と最小値の比が１．５以下となるようにすることができて、弱化部を全体的に均一な破断強度で形成することができる。

破断開口容易なポリエステル樹脂製の容器について、レーザーの照射により容器本体と封鎖体との境界に弱化部を形成する際に、弱化部をできるだけ全体的に均一な破断強度で形成できるようにするという目的を、最良の形態として以下の実施例に具体的に示すように、容器本体と封鎖体との境界にレーザーを照射することで破断容易な弱化部を形成するための方法として、レーザーの照射に対して相対的に容器を５回転以上回転させている間に、１．４１〜２．０２Ｊ／ｍｍ^３のエネルギー密度でレーザーを照射することにより、容器本体と封鎖体との境界に弱化部となる溝を形成し、且つ、この溝とその周辺の部分で、樹脂の密度を変化させることなく、樹脂の極限粘度を低下させると共に、当該部分での極限粘度の低下量の最大値と最小値の比が１．５以下となるようにするということで実現した。

なお、本発明で容器の素材となるポリエステル樹脂については、例えば、酸成分として、アジピン酸、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、４，４−ビフェニルカルボン酸、ショウ酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカジオン酸、トランス−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、イソフタル酸から選択された１種又は２種以上からなり、グリコール成分として、エチレングリコール、トリメチレングリコール（１，３−プロパンジオール）、テトラメチレングリコール（１，４−ブタンジオール）、ペンタメチレングリコール、へキサメチレングリコール、１，４−へキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、スピログリコールから選択された１種又は２種以上からなるホモポリエステル樹脂、または共重合ポリエステル樹脂であり、その極限粘度が０．８〜１．５ｄｌ／ｇ（好ましくは０．８〜１．３ｄｌ／ｇ）のブロー成形に適したポリエステル樹脂である。

上記のようなポリエステル樹脂を使用して実施される本発明の破断開口容易な容器の製造方法について、その一実施例を以下に説明する。

本実施例の製造方法では、容器の素材となるポリエステル樹脂として、酸成分がテレフタル酸であり、グリコール成分として、エチレングリコール９６モル％に対し、１，４−シクロヘキサンジメタノール又はビスフェノールＡを４モル％添加したポリエステル樹脂を使用している。このポリエステル樹脂は、極限粘度が約１．０ｄｌ／ｇであり、ダイレクトブロー成形時にドローダウンすることがなく、融点が約２３５〜２４５℃であり、一般的なポリエステル樹脂よりも１０〜３０℃も低く、低温で成形できるので、急速な冷却が可能であり、さらに、結晶化速度が遅いので、成形性が良好である。

そのようなポリエステル樹脂から容器を製造する場合、先ず、熔融させたポリエステル樹脂を押し出し機のノズルから直径約２５ｍｍ、厚さ約０．８ｍｍの中空円筒形のパリソンとして押し出してから、次いで、このパリソンを金型で挟んでブロー成形（ダイレクトブロー成形）することにより、内容物を収納する容器本体と、容器本体を封鎖する封鎖体とが一体的に形成された容器に成形した後で、この容器の容器本体と封鎖体との境界に、レーザーを照射することで、破断容易な弱化部（被破断部）を形成している。

パリソンからダイレクトブロー成形された容器について、本実施例の場合には、図１に示すように、容器本体２では、円形板状の底部２１から上方に円筒形の胴部２２が形成され、胴部２２の上端から曲面の肩部２３を介して、胴部２２よりも小径（パリソンの直径とほぼ同じ直径）の円筒形の頸部２４が形成され、頸部２４の上端から内方に天板部２５が形成され、天板部２５の中央から上方に突出するように円錐台形の口部２６が形成されている。

また、封鎖体３では、容器本体２の開口部を封鎖する中空の釣鐘形部３１と、容器を開封する際の摘み部分となる平板部３２とが、パリソンの直径とほぼ同じ幅の平板部３２が釣鐘形部３１を上方から跨ぐように一体的に形成されている。この釣鐘形部３１の下端は、平板部３２の下端よりも少し下方に位置している。

そのようにダイレクトブロー成形により容器本体２と封鎖体３とが一体的に形成された容器１に対して、容器本体２と封鎖体３との境界に、即ち、容器本体２の平坦な水平面に形成された口部２６の上端で、封鎖体３の釣鐘形部３１の下端に、図１に示すように、レーザー銃１４によりレーザー（炭酸ガスレーザー光）を照射することで、図２および図３に示すように、容器本体２と封鎖体３との境界に、上方から見て円環状となるように、破断容易な弱化部４を形成している。

上記のように容器本体２と封鎖体３とが弱化部４を介して一体的に形成されたポリエステル樹脂製容器１では、封鎖体３の平板部３２を指先で摘んで捻ったり、封鎖体３の平板部３２を押し倒したりすることで、容器本体２と封鎖体３とを連結する弱化部４が破断され、それによって、容器本体２から封鎖体３が切り離されることで、封鎖体３の釣鐘形部３１によって閉鎖されていた容器本体２の口部２６が開口されることとなる。

なお、上記のような破断開口容易な容器の製造において、レーザーの照射により破断容易な弱化部４を形成する場合に、本実施例の方法では、パリソンを金型で挟んでブロー成形（ダイレクトブロー成形）した容器１に対して、ブロー成形で使用した金型を使って、容器本体２（口部２６）と封鎖体３（釣鐘形部３１）との境界の部分に金型を食い込ませることで、当該部分を通常のブロー成形で得られる壁厚よりも薄くなった薄壁部としておいてから、この薄壁部に対してレーザーを照射するようにしている。

そのように容器本体２と封鎖体３との境界に金型を食い込ませて、口部２６の上面から内方に沈み込んだ薄壁部としてから、この薄壁部に向けてレーザーを照射していることにより、照射するレーザーは、容器の軸線方向（上下方向）に対して４５°〜６０°の範囲で傾けて照射しており、そのような角度でのレーザーの照射に干渉しないように、封鎖体３の平板部３２の下端両側は、容器の軸線方向に対して４５°〜６０°の角度で切り取られたような形状となっている。このレーザーの傾斜角度については、弱化部４となる部分にレーザーが到達する角度であれば、どのような角度であっても良いものである。

ところで、容器本体２と封鎖体３との境界に形成される弱化部４については、上記のようなレーザーの照射によって、上方から見て円環状となるように溝を形成すると共に、この溝とその周辺の部分で、樹脂の密度を変化させることなく、樹脂の極限粘度を低下させて、当該部分を脆くさせたものであるが、そのような弱化部４を、その円環状の全体にわたって均一な破断強度で形成できるように、本実施例の方法では、以下に示すような特定の条件でレーザーを照射している。

すなわち、本実施例の方法では、容器の中心軸を回転軸として、５回／sec 以上（好ましくは、５〜９回／sec ）の回転速度で、容器を適宜の手段により回転（自転）させている間に、７〜１０Ｗの出力で、レーザー周期が１００μsec 以上で、レーザースポット径が２００〜４００μｍであるレーザーを、１秒間だけ照射して、レーザーが照射された部分での単位体積当たりのレーザー照射のエネルギー密度が１．４１〜２．０２Ｊ／ｍｍ^３となるようにしている。

なお、レーザー照射のエネルギー密度については、（レーザー出力×レーザー照射時間）÷（弱化部の周長×レーザースポット径×容器肉厚）で定義されるものであって、例えば、レーザー出力が７〜１０Ｗで、レーザースポット径が３００μｍで、レーザー照射時間が１秒間で、容器肉厚が０．７５ｍｍで、弱化部の直径が７ｍｍ（周長は７ｍｍ×３．１４）である場合、レーザー照射のエネルギー密度を算出すると、レーザー出力が７Ｗである場合のエネルギー密度は、１．４１Ｊ／ｍｍ^３となり、レーザー出力が１０Ｗである場合のエネルギー密度は、２．０２Ｊ／ｍｍ^３となる。

上記のように容器を５回以上回転させる間に１．４１〜２．０２Ｊ／ｍｍ^３のエネルギー密度でレーザーを照射する本実施例の方法について、その一具体例として、肉厚が０．７５ｍｍで弱化部の直径が７ｍｍの容器１に対して、この容器を６回／sec の回転速度で回転（自転）させながら、レーザースポット径が３００μｍのレーザーを、８Ｗの出力で１秒間だけ照射したところ、弱化部では、約０．２５ｍｍの残厚を有する溝が形成されていた。

この溝が形成された円環状の弱化部の円周方向に沿って、溝とその周辺部分での樹脂の極限粘度を測定したところ、樹脂の極限粘度は、平均値で０．８５ｄｌ／ｇとなり、元の極限粘度から１５％低下していた。また、最も極限粘度が低下した箇所では、０．８２ｄｌ／ｇ（極限粘度の低下量は、０．１８ｄｌ／ｇ）であり、最も極限粘度が低下しなかった箇所では、０．８８ｄｌ／ｇ（極限粘度の低下量は、０．１２ｄｌ／ｇ）であって、極限粘度の低下量の最大値と最小値の比は、０．１８／０．１２＝１．５となっていた。なお、樹脂の密度については、レーザー照射前の値から殆ど変化しておらず、１．３８ｇ／ｃｍ^３以下の非結晶化状態の値を呈していた。

上記のように溝とその周辺部分での樹脂の極限粘度が低下し、且つ、樹脂の極限粘度の低下量の最大値と最小値の比が１．５以下となるように弱化部が形成された本実施例の方法による破断開口容易な容器によれば、弱化部の部分で、溝が形成されて壁厚が薄くなっていると共に、樹脂の密度がそのままで、樹脂の極限粘度が減少していて、樹脂が脆くなっていることから、封鎖体を捩ったり押し倒したりするツイストオフまたはスナップオフの操作により弱化部を容易に破断できると共に、弱化部での樹脂の極限粘度の低下量の最大値と最小値の比が１．５以下であることから、弱化部の破断を全周でムラなく均一に行なうことができて、その結果、７０〜８０Ｎ・ｃｍの小さな力で滑らかに弱化部を破断させて容器の開封を容易に行なうことができる。

以上、本発明の破断開口容易な容器の製造方法の一実施例について説明したが、本発明の方法は、上記のような実施例にのみ限定されるものではなく、例えば、弱化部となる部分を予め薄壁部とする点については、上記の実施例に示したような金型を食い込ませる方法に限らず、金型の一部を上方に移動させて引き延ばすような方法も可能であり、場合によっては薄壁部にするのを省略しても良いものである。

また、レーザー照射中に容器を回転させるという点については、レーザーの照射に対して相対的に容器を回転させれば良いのであって、実施例に示したようなレーザーの照射を一定方向として容器を回転（自転）させる方法に限らず、固定された容器の周りを回るようにレーザーの照射を移動させるようにしても良く、さらに、レーザー照射中の容器の回転速度については、実施例に示したような５回／sec 以上の回転速度に限らず、もっと遅い回転速度であっても良く、そうした場合には、５回以上回転させる間に所定のエネルギー密度でレーザーを照射するようにレーザー出力を変える等、適宜に変更可能なものであることはいうまでもない。

本発明の方法において、回転している容器に対してレーザーを照射している状態を示す正面図。本発明の方法によるレーザーの照射で弱化部が形成された容器の上方から見た状態を示す上面図。図２に示した容器の側方から見た状態を示す側面図。

符号の説明

１破断開口容易な容器
２容器本体
３封鎖体
４弱化部
１４レーザー銃

Claims

開口部を有する容器本体と、容器本体の開口部を封鎖する封鎖体とが、両者の境界に形成される破断容易な弱化部を介して一体的に形成された、ポリエステル樹脂からなる破断開口容易な容器について、容器本体と封鎖体との境界にレーザーを照射することで破断容易な弱化部を形成するための方法として、レーザーの照射に対して相対的に容器を５回転以上回転させている間に、１．４１〜２．０２Ｊ／ｍｍ^３のエネルギー密度でレーザーを照射することにより、容器本体と封鎖体との境界に弱化部となる溝を形成し、且つ、この溝とその周辺の部分で、樹脂の密度を変化させることなく、樹脂の極限粘度を低下させると共に、当該部分での極限粘度の低下量の最大値と最小値の比が１．５以下となるようにすることを特徴とする破断開口容易な容器の製造方法。