JP5555991B2 - 容器 - Google Patents

Description

本発明は、果汁飲料、酒類などの飲料や、チョコレート、ガム、キャンデーなどの菓子類、サプリメント、錠剤などを収納する容器に係わり、特に従来のプラスチック容器や金属缶、ガラス瓶の代替容器として用いる、容器本体が紙缶からなる容器に関する。

近年、環境保全の立場から、従来使用されていたプラスチック容器や金属缶、ガラス瓶の代替容器として紙を主体とした容器の開発が進められている。この種の紙を主体とした容器としては、例えば特許文献１に記載された開口部補強リング付カップ状容器にみられるように、紙カップの上端開口部に、フランジ形状を有する熱可塑性樹脂製の環状部材を溶着し、内容物を充填した後、フランジ部上面に封止フィルムを剥離可能に熱融着して密封する容器が、果汁飲料、酒類などの液体食品、粒状または顆粒状の菓子類などの容器として使用されている。

しかしながら、上述した従来の紙カップを主体とする容器は、封止フィルムを環状部材に剥離可能に熱融着して密封したものであり、封止フィルムを環状部材から剥離して容器を一旦開口すると、内容物がまだ残っている容器をリクローズ（再封止）することが出来なかった。

紙を主材料とした容器本体に合成樹脂製の環状部材を取り付けた容器の他の例として、特許文献２および特許文献３に開示された複合容器がある。この複合容器は、紙容器本体を成型金型内に挿入配置して合成樹脂を射出するインサート成型法によって環状部材を形成するものである。この方法によって得られる複合容器は、インサート成形法の特質として、溶融した樹脂が細部にまで行き渡るため、精度の高い高品位な製品が得られる特徴があり、環状部材の形状をねじ蓋用のものとすることにより、ねじ蓋を用いて再封止の可能な製品を得ることもできるが、極めて高価な精巧な金型を必要とするため、コスト面での制約があった。

紙カップや紙缶の開口部にプラスチック製の環状部材を取り付ける他の手段として、超音波を利用した超音波溶着法が知られている。超音波溶着法によると、比較的簡単な金型によって溶着加工が可能であり金型コスト面での制約は少なくなるが、容器の形状によっては、溶着時の紙カップや環状部材の異常振動によりプラスチック製の環状部材が破損したり変形したりする場合があった。

この環状部材の破損や変形の問題は、一般の紙カップのように紙容器本体胴部が円錐台形状である場合には、殆ど発生しないが、紙缶のように本体側面が垂直な円筒形状である容器の場合には、問題が発生しやすいことが経験的に知られている。この原因について、検討した結果、この現象は、超音波溶着機の超音波ホーンと受け型（アンビル）とによって圧締されている部分すなわち溶着部分に発生することは殆どなく、溶着部分以外の部分特に超音波ホーンに接触していて、アンビルに保持されていないような部分が存在した場合に、この部分の異常振動によって環状部材の破損や変形が発生することが分った。
特開2002-264918号公報 特開平9-239872号公報 特開平9-277450号公報

本発明の課題は、紙缶の開口部に溶着する際に破損したり変形したりすることなく、確実に溶着可能な紙缶用環状部材を用いた容器を提供することである。

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、側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を超音波溶着し、環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器であって、前記環状部材は、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の厚さが、溶着部分の厚さよりも薄いことを特徴とする容器である。

また、請求項２に記載の発明は、側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を超音波溶着し、環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器であって、前記環状部材は、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の容器内面側が切り欠かれていることを特徴とする容器である。

また、請求項３に記載の発明は、前記環状部材が、紙缶の胴部の上端部を覆うように横突出部を備えることを特徴とした請求項１または２に記載の容器である。

また、請求項４に記載の発明は、前記環状部材が、外側に蓋部材と係合する係合突起を備えることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器である。

本発明に係る容器は、側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を溶着し、該環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器であって、該環状部材の溶着部における内径よりも溶着部以外の部分における内径が大きいことを特徴とする容器であるから、環状部材を紙缶の上端開口部内面に溶着するに当って、環状部材を紙缶の上端部に装着し、環状部材の開口部から超音波ホーン等の溶着手段を挿入する際に、環状部材の上端開口部における内径が溶着部の内径よりも大きいため、溶着部の内径に合わせて製作した超音波ホーン等の溶着手段を環状部材の上端部に接触することなく溶着部に挿入し、溶着加工を施すことが容易に可能となる。また、溶着加工の際に、溶着手段が環状部材の上端部等、溶着加工を施さない部分に接触することがないため、溶着手段が接触することによって生じる環状部材の割れや変形等のさまざまな障害の発生を防止することが容易に可能となる。

また本発明に係る容器に用いる紙缶用環状部材は、側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を溶着する際に、該環状部材上端開口部から超音波ホーンを挿入し、外側からアンビルで固定し、超音波溶着し、環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器の環状部材であって、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の厚さが、溶着部分の厚さよりも薄いことを特徴とする紙缶用環状部材であるから、環状部材や超音波ホーンの設計に当って、この上側に突出している部分が、超音波ホーンに接触しないように設計することが容易に可能となり、従って、溶着加工の際に、超音波ホーンが環状部材の上端部等、溶着加工を施さない部分に接触することによって生じる環状部材の割れや変形等のさまざまな障害の発生を防止することが容易に可能となる。また、上側に突出している部分の厚さが、溶着部分の厚さよりも薄いため、その分の材料が節約され、重量も軽減される。

また、本発明に係る容器に用いる紙缶用環状部材は、側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を溶着する際に、該環状部材上端開口部から超音波ホーンを挿入し、外側からアンビルで固定し、超音波溶着し、環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器の環状部材であって、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の容器内面側が切り欠かれていることを特徴とする紙缶用環状部材であるから、環状部材の上端開口部から超音波ホーンを挿入する際に、溶着部の内径に合わせて製作した超音波ホーンを、環状部材の上端部等の超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分に接触することなく溶着部に挿入し、溶着加工を施すことが容易に可能となる。このため、溶着加工の際に、超音波ホーンが環状部材の上端部等、溶着加工を施さない部分に接触することによって生じる環状部材の割れや変形等のさまざまな障害の発生を防止することが容易に可能となる。また環状部材の容器内面側が切り欠かれていることにより、余分な肉厚が取り除かれ、環状部材の重量が軽減され、材料費が節約される効果がある。

また、本発明に係る容器に用いる紙缶用環状部材は、側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を溶着する際に、該環状部材上端開口部から超音波ホーンを挿入し、外側からアンビルで固定し、超音波溶着し、環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器の環状部材であって、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分と超音波ホーンとの間に隙間が生じることを特徴とする紙缶用環状部材であるから、超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分すなわち環状部材の上端部を含む、超音波溶着される部分以外の部分が超音波ホーンと直接接触することがなく、従って、溶着加工の際に、超音波ホーンが環状部材の上端部等、溶着加工を施さない部分に接触することによって生じる環状部材の割れや変形等のさまざまな障害の発生を防止することが容易に可能となる。また、環状部材を設計する際の制約条件が少なく、環状部材の設計に当って構造上の自由度が高まるという効果がある。

また、本発明に係る容器に用いる紙缶用環状部材が、紙缶の胴部の上端部を覆うように横突出部を備える場合にあっては、紙缶の胴部の上端部の端面が環状部材によって覆い隠されるため、紙缶の胴部の端面が見えず、容器の外観が良好となる他、容器の胴部の端面が指に引っ掛かることもなく、手に持ったときの感触がよく、手になじむ容器が得られる。

また、本発明に係る容器に用いる紙缶用環状部材が、外側に蓋部材と係合する係合突起を備える場合には、蓋部材の取付けおよび開閉が確実かつスムーズになり、使い勝手の良い容器となる。また環状部材に蓋部材を取付ける際に、取付け位置が一義的に決定するようにすることができるので、蓋部材の取付けを、確実に行うことが可能となり、品質の安定した製品を製造することができる。

以下図面に従って、本発明に係る容器ならびに紙缶用環状部材について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る容器の一実施態様を示した斜視図であり、図２は図１に示した容器の断面模式図である。また図３は、図１に示した容器に用いた紙缶用環状部材の断面説明図である。

本発明に係る容器は、側面４が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶１の上端開口部５の内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材２を溶着し、該環状部材２の開口部９に蓋部材３を係合させてなる再封止可能な容器である。図１に示した実施態様においては、環状部材２を覆い隠すように蓋部材３が係合しているので、環状部材２の全体を見ることはできない。

紙缶１は、側面４が円筒形であり、従って側面４は、水平面に対して垂直である。紙缶１を構成する材料は、紙を主体として、少なくとも内面に熱可塑性樹脂層を有するものであり、この熱可塑性樹脂層は、環状部材２と熱溶着する材質である他、内容物に対する耐性や衛生性等、容器の内面として要求される性能を具備することが必要である。紙缶内面に用いられる熱可塑性樹脂層としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。

紙缶１を構成する材料としては、内容物の保存性を高めるために、紙層と前記熱可塑性樹脂層との間にバリア性を有する樹脂層や、アルミニウム箔、アルミニウム蒸着層、金属酸化物蒸着層等のバリア性を有する層を設けてもよい。また紙缶１の表面側には、印刷絵柄層や表面保護層を設けることができる。

図３に示した環状部材２は、紙缶１の側面４の上端である紙缶上端開口部５の内面に溶着されており、溶着部６における内径７よりも溶着部以外の部分における内径８が大きいことを特徴としている。また、この実施態様においては、環状部材２は紙缶胴部上端部１６を覆うように横突出部１７を備えており、このため紙缶胴部上端面１７は、覆い隠されて直接目に触れることはない。このようにすることにより、容器の外観が良好となる他、容器の胴部の端面が指に引っ掛かることもなく、手に持ったときの感触がよく、手になじむ容器が得られる。

また、図３に示した実施態様における環状部材２は、外側に蓋部材３と係合する係合突起１８を備えており、図２に示したように蓋部材３に設けられたくぼみに係合するようになっている。このようにすることにより、蓋部材３の取付けおよび開閉が確実かつスムーズになり、使い勝手の良い容器となる。また環状部材２に蓋部材３を取付ける際に、取付け位置が一義的に決定するようにすることができるので、蓋部材３の取付けを、確実に行うことが可能となり、品質の安定した製品を製造することができる。

環状部材２の材質としては、紙缶１の内面に設けられた熱可塑性樹脂層と溶着する材質であることが必要であり、紙缶１の内面に使用した熱可塑性樹脂と同種類の熱可塑性樹脂であるかまたは、紙缶１の内面に使用した熱可塑性樹脂と同種類の熱可塑性樹脂を含むものであることが好ましい。具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂の単体かまたは、これらの熱可塑性樹脂と紙粉、木粉、その他充填剤等を混合した材料を使用することができる。

環状部材２の製造方法としては、射出成形法が最も一般的であるが、形状によっては、押出し成形法によって管状に押出したものを輪切りにする方法や、異形断面で押出した材料をリング状に丸めて接合する方法等によっても製造することができる。

図４は、図３に示した紙缶用環状部材２を超音波溶着法によって紙缶１に溶着する状態を示した断面模式図である。紙缶１をアンビル１１にセットし、紙缶の上端開口部５の内面に環状部材２を挿入し、この環状部材の上端開口部から超音波ホーン１０を挿入し、溶着部６をアンビル１１との間に圧締して固定し、超音波振動を印加して紙缶内面の熱可塑性樹脂層と環状部材２の溶着部６とを熱溶着する。この時、図３で示したように、本実施態様における環状部材２は、溶着部の内径７よりも溶着部以外の部分の内径８の方が大きいため、超音波ホーン１０が溶着部以外の部分に接触しないようにすることが容易にできる。このため、溶着時の異常振動等により、環状部材２が破損したり変形したりする問題が発生することを防止することが可能となる。

紙缶１に環状部材２を溶着する方法としては、図４に示した超音波溶着法に限らず、熱融着法、インサート成型法等の方法も可能であるが、本発明に係る紙缶用環状部材を紙缶に溶着する方法としては、超音波溶着法が最も適している。

図５は、本発明に係る紙缶用環状部材の他の実施態様を示した断面説明図である。また図６は、図５に示した紙缶用環状部材２を紙缶１に溶着する状態を示した断面模式図である。本実施態様における環状部材２は、紙缶上端開口部５の内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の厚さ１２が、溶着部分６の厚さ１３よりも薄いことを特徴とする。このようにすることにより、図６に示されたように、紙缶１の上端開口部５の内面に、環状部材２を溶着するにあたり、環状部材上端開口部９から超音波ホーン１０を挿入し、外側からアンビル１１で固定し、超音波を印加して溶着する際に、環状部材２の溶着部６より上に突出している部分に超音波ホーン１０が、接触しないようにすることが容易に可能となる。

その結果、溶着加工の際に、超音波ホーン１０が環状部材２の上端部等、溶着加工を施さない部分に接触することによって生じる環状部材２の割れや変形等のさまざまな障害の発生を防止することが容易に可能となる。また、上側に突出している部分の厚さ１２が、溶着部分の厚さ１３よりも薄いため、その分の材料が節約され、重量も軽減される。

図７は、本発明に係る紙缶用環状部材の他の実施態様を示した断面説明図である。また図８は、図７に示した紙缶用環状部材２を紙缶１に溶着する状態を示した断面模式図である。本実施態様における環状部材２は、紙缶上端開口部５の内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の容器内面側が切り欠かれていることを特徴とする。すなわち、図７に示したように、環状部材２の溶着部６よりも上側に突出している部分の容器内面側に切欠き部１４を設けたものである。

このようにすることにより、図８に示されたように、紙缶１の上端開口部５の内面に、環状部材２を溶着するにあたり、環状部材上端開口部９から超音波ホーン１０を挿入し、外側からアンビル１１で固定し、超音波を印加して溶着する際に、環状部材２の溶着部６より上に突出している部分に超音波ホーン１０が、接触しないようにすることが容易に可能となる。

その結果、溶着加工の際に、超音波ホーン１０が環状部材２の上端部等、溶着加工を施さない部分に接触することによって生じる環状部材２の割れや変形等のさまざまな障害の発生を防止することが容易に可能となる。また、環状部材２の容器内面側が切り欠かれて
いることにより、余分な肉厚が取り除かれ、環状部材２の重量が軽減され、材料費が節約される効果がある。

図９は、本発明に係る紙缶用環状部材の他の実施態様を、紙缶に溶着する状態を示した断面模式図である。本実施態様における環状部材２は、側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶１の上端開口部５の内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材２を溶着する際に、該環状部材上端開口部９から超音波ホーン１０を挿入し、外側からアンビル１１で固定し、超音波溶着し、環状部材２の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器の環状部材２であって、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される溶着部６よりも上側に突出している部分と超音波ホーン１０との間に隙間１５が生じることを特徴とする紙缶用環状部材である。

このようにすることにより、超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分すなわち環状部材２の上端部を含む、超音波溶着される部分以外の部分が超音波ホーン１０と直接接触することがなく、従って、溶着加工の際に、超音波ホーン１０が環状部材２の上端部等、溶着加工を施さない部分に接触することによって生じる環状部材２の割れや変形等のさまざまな障害の発生を防止することが容易に可能となる。また、環状部材２を設計する際の制約条件が少なく、環状部材２の設計に当って構造上の自由度が高まるという効果がある。

以下に示した層構成を有する紙を主体とする積層材料を用いて、円筒状の胴部と円形の底部を有する紙缶を作成した。なお底部に用いた材料には印刷絵柄は含まれていない。
［積層材料の構成］０−ＨＤＰＥ１７μｍ／印刷絵柄／アルミ蒸着ＰＥＴ１２μｍ／カップ原紙（３１０ｇ／ｍ²）／無機蒸着バリアフィルム／ＬＤＰＥ６０μｍ
（０−ＨＤＰＥ：延伸高密度ポリエチレン樹脂、ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＬＤＰＥ：低密度ポリエチレン樹脂）
上記積層材料を使用し、カップ成形機を用いて印刷絵柄が外側になるように胴部を成型し、底部を取り付けて紙缶を得た。紙缶の外径および高さは６０ｍｍとした。

別にポリエチレン樹脂製の環状部材２を射出成型法によって作成した。環状部材２の断面形状は、図３および図４に示した形状とした。溶着部の内径７を５７ｍｍ、溶着部以外の部分の内径８を５９ｍｍとした。また溶着部６の上部に、紙缶の胴部の上端部１７を覆うように横突出部１７を設け、さらに外側に蓋部材と係合する係合突起１８を設けた。また特に符号は付与していないが図４に示したように、紙缶１の内面に接触する部分には２本の凸条を設けて、溶着が確実に行われるようにした。

紙缶１にポリエチレン樹脂製の環状部材２を取り付けるにあたり、紙缶１が収まるアンビル１１と環状部材２の溶着部６の内径に嵌合する超音波ホーン１０を準備し、超音波溶着装置に取り付けて溶着加工を行った。超音波ホーンと溶着部以外の部分との間には、約１ｍｍの隙間が存在し、溶着加工の過程において、両者が接触することはなかった。超音波ホーン１０から２０ｋＨｚの超音波を印加して、環状部材２の溶着部を紙缶上端開口部内面に溶着した。同様の条件により、５０個のサンプルを作成したところ、環状部材に何らかの異常が発生したサンプルは、皆無であった。

本発明に係る容器の一実施態様を示した斜視図である。 図１に示した容器の断面模式図である。 図１に示した容器に用いた紙缶用環状部材の断面説明図である。 図３に示した紙缶用環状部材を紙缶に溶着する状態を示した断面模式図である。 本発明に係る紙缶用環状部材の他の実施態様を示した断面説明図である。 図５に示した紙缶用環状部材を紙缶に溶着する状態を示した断面模式図である。 本発明に係る紙缶用環状部材の他の実施態様を示した断面説明図である。 図７に示した紙缶用環状部材を紙缶に溶着する状態を示した断面模式図である。 本発明に係る紙缶用環状部材の他の実施態様を紙缶に溶着する状態を示した断面模式図である。

符号の説明

１・・・紙缶
２・・・環状部材
３・・・蓋部材
４・・・紙缶側面
５・・・紙缶上端開口部
６・・・溶着部
７・・・溶着部の内径
８・・・溶着部以外の部分の内径
９・・・環状部材上端開口部
１０・・・超音波ホーン
１１・・・アンビル
１２・・・突出部分の厚さ
１３・・・溶着部分の厚さ
１４・・・切欠き部
１５・・・隙間
１６・・・紙缶胴部上端部
１７・・・横突出部
１８・・・係合突起

Claims (4)

1. 側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を超音波溶着し、環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器であって、前記環状部材は、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の厚さが、溶着部分の厚さよりも薄いことを特徴とする容器。
2. 側面が円筒形であり、内面に熱可塑性樹脂層を有する紙缶の上端開口部内面に、熱可塑性樹脂を含む環状部材を超音波溶着し、環状部材の開口部に蓋部材を係合させてなる再封止可能な容器であって、前記環状部材は、紙缶上端開口部内面に超音波溶着される部分よりも上側に突出している部分の容器内面側が切り欠かれていることを特徴とする容器。
3. 前記環状部材は、紙缶の胴部の上端部を覆うように横突出部を備えることを特徴とした請求項１または２に記載の容器。
4. 前記環状部材は、外側に蓋部材と係合する係合突起を備えることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器。
   

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