JP6187542B2 - 注出口栓及びこれを用いた包装容器 - Google Patents

Description

本発明は、注出口栓及びこれを用いた包装容器に関するものである。

紙製の基材層と、熱可塑性樹脂によるシーラント層との間にアルミ箔、アルミ蒸着フィルム、又は無機酸化物蒸着フィルムなどのバリア性のある層を積層したシート材を箱型に折曲げ、端部を重ね合わせてシールすることにより形成される包装容器が知られている（特許文献１）。

このような包装容器にはさまざまな形態があるが、その１つとして、ゲーブルトップ型（切妻屋根型）の屋根板にポリエチレン等を材質としたキャップ及び注出口栓を設けて、内容液の注出を可能にした包装容器が知られている。このような、包装容器の場合、廃棄に際して、分別収集のために紙製のシート材からなる容器本体と容器本体に溶着された注出口栓とを分離することが好ましい。分離の方法として、トップシール部を開口して、ハサミ等で注出口栓の周りのシート材を切断する方法がある。しかしながら、このような包装容器は、通常、トップシール部の融着が強固であるため容器の解体は容易ではなく、注出口栓の包装容器からの分離は行われないことが多い。

特許文献２には、環状体（フランジ部）の内周側上面に環状の薄肉部を形成した注出口栓を折り曲げ誘導ラインを形成した紙容器に取り付けた紙製包装体が開示されている。この紙製包装体によれば、折り曲げ誘導ラインに沿って紙製包装体を折り曲げることにより、環状の薄肉部が破断し、注出口栓の筒状体を紙容器から分離することができる。

特開２００３−３３５３６２号公報 特許第５４６９４２１号公報

しかしながら、特許文献２のように注出口栓に環状の薄肉部を形成すると、注出口栓のフランジ部の剛性が低下する。このため、紙容器への溶着時にフランジ部の形状が安定せずに溶着ムラが発生して、液漏れを発生するおそれがあった。また、これを防ぐために溶着を高エネルギーで行えば、超音波振動により薄肉部から注出口栓が破損するおそれがあった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、十分な剛性を有し、溶着時の超音波振動によっても破損することがなく、包装容器の解体に際して容易に分離が可能な注出口栓及びこれを用いた包装容器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一局面は、円筒状の側壁と、側壁の一端縁から外方に延伸するように設けられた円盤状のフランジ部とを備える注出口栓であって、側壁の外周面には、キャップを螺着するネジ山が形成されており、フランジ部の側壁とは反対側の面である底面には、複数のリブによって仕切られた複数の凹部が環状に配置されて切断予定部が形成され、複数のリブは、フランジ部の平面視において、フランジ部の内方から外方に向かって、キャップの螺着時の回転方向に対して直角未満の第１の所定角度の傾きをもって延伸するよう形成されている、注出口栓である。

また、本発明の他の局面は、シート材を箱型に折曲げ、端部を重ね合わせてシールして形成され、注出孔が設けられた容器本体と、注出孔に取り付けられた上述の注出口栓とを備える包装容器であって、容器本体には、線状の脆弱部が形成され、容器本体を脆弱部に沿って折曲げることによってできる折れ線は、注出孔を通過する、包装容器である。

本発明によれば、十分な剛性を有し、溶着時の超音波振動によっても破損することがなく、包装容器の解体に際して容易に分離が可能な注出口栓及びこれを用いた包装容器を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る包装容器の斜視図 本発明の一実施形態に係る注出口栓を断面図及び平面図 変形例に係る注出口栓の平面図 ブランクの平面図 シート材の積層構造を模式的に表す断面図 注出口栓の分離方法を示す図

本発明の実施形態に係る注出口栓１及び包装容器３について、図を参照して説明する。

（包装容器）
図１に、包装容器３の斜視図を示す。包装容器３は、後述するシート材２００を加工したブランク１１０を箱型に折曲げ、端部を重ね合わせてシールして形成される容器本体１００と、注出口栓１とを備える。注出口栓１は、一例としてキャップ２を備える。容器本体１００は、正立時に上部となる頂部１０１と、側面となる胴部１０２と、下部となる底部１０３とを含み、頂部１０１は、２つの屋根板１０６（１０６ａ、１０６ｂ）と、屋根板１０６の間に折込まれる折込み板１０７および折返し板１０８とを含む。屋根板１０６ａには、円形の注出孔１１４が形成される。注出口栓１は注出孔１１４に取付けられる。頂部１０１には、一例として、容器本体１００を正立させた際の左右方向である幅方向に、破断強度を弱化させた脆弱部１０５が形成される。

（注出口栓）
図２に、注出口栓１の断面図（ａ）及び下方から見た平面図（ｂ）を示す。注出口栓１は、円筒状の側壁１１と、側壁１１の内部を閉塞する隔壁１４と、円盤状のフランジ部１５と、フランジ部１５の底面２０に形成された複数の凹部１７とを備える。注出口栓１は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）等を用いて一体成形により製造することができる。分離を容易にするため、注出口栓１の材質は曲げ弾性率が１００ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下、特に１２０ＭＰａ以上１５５ＭＰａ以下であることが望ましい。

側壁１１は、外周面２１にキャップを螺着する外ネジ１２が形成され、内周面にネジ山が形成されたキャップ２を、図２の紙面上方から螺着することができる。また、側壁１１の外周面２１であって外ネジ１２の下方には、外方に突出する突起部１９が円周を等分するように３個形成されている。さらに、突起部１９下方であって側壁１１の外周面２１からは、外方に向かって円盤状のフランジ部１５が延伸するように設けられている。フランジ部１５の、側壁１１側の面が容器本体１００に超音波溶着によって取り付けられる。また、突起部１９がフランジ部１５との間で容器本体１００を挟み込む。

図２の（ｂ）に示すように、フランジ部１５の、側壁１１側とは反対側の面である底面２０には、複数のリブ１８によって仕切られた複数の凹部１７が、環状に配置された切断予定部２２が形成されている。凹部１７はフランジ部１５の底面２０に形成された、断面が台形状の溝である。断面形状は台形状以外にも様々な形態を採用できる。また、フランジ部１５の各面には、超音波溶着する際、超音波エネルギーの集中程度を制御して溶着性を高めるエネルギーダイレクターとして各種形状の突起を形成してもよい。

複数のリブ１８は、フランジ部１５の平面視において、側壁１１の中心からそれぞれ放射状に延伸するように、円周を等分するように２４か所に設けられている。リブ１８の頂面２３は、図２の（ａ）に示すように、フランジ部１５の底面２０と同一平面に含まれるように形成されている。しかし、リブ１８の頂面２３はフランジ部１５の底面２０より凹んだ位置にあってもよい。

隔壁１４は側壁１１の下端付近に側壁１１内部の上端側と下端側とを隔てるように形成される。また、隔壁１４は外周の肉厚を環状に薄く形成したハーフカット１６を介して側壁１１に連結される。隔壁１４の上面には、プルリング１３が支柱を介して接続されている。使用者は、プルリング１３を上方に引き、ハーフカット１６に沿って破断された隔壁１４を側壁１１から引き抜いて、側壁１１の上端側と下端側とを連通させて包装容器３を開口することができる。

リブ１８の数、フランジ部１５の凹部が形成された部分の厚さ（ｄ１）、凹部１７間が複数のリブ１８のそれぞれによって隔てられる距離（ｄ２）及び凹部１７の幅（ｄ３）を好適に設定することにより、切断予定部２２を境界としてフランジ部１５と側壁１１との分離の容易化、剛性向上及び超音波振動による破損の防止を図ることができる。例えば、リブ１８の数を２４以上４８以下の範囲とし、ｄ１及びｄ２は０．１５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、特に０．２ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下とすることで、溶着時の超音波振動による破損を防止しながら、切断予定部２２を境界としてフランジ部１５と側壁１１との分離を容易にすることができる。また例えば、ｄ１からｄ３の関係をｄ２≦ｄ１とすれば、分離時の破壊をｄ２、ｄ１の順に進行させることができるため、より円滑な分離が可能となる。また例えば、ｄ１≦ｄ３とすれば、より円滑な分離時のための切断予定部２２近傍の好適な曲りや伸びが得られる。

（注出口栓の変形例１）
リブ１８は様々な形態をとることができる。図３に、リブ１８の形状を変えた変形例に係る注出口栓１を底面２０側から見た平面図を示す。図３の（ａ）に示す注出口栓の複数のリブ１８１は、フランジ部１５の平面視において、フランジ部１５の内方から外方に向かって、キャップ２の螺着時の回転方向（注出口栓１の場合は、底面２０側から見て反時計回り）に対して直角未満の第１の所定角度の傾きをなして延伸するよう形成されている。第１の所定角度は例えば６０°である。リブ１８１の傾きを直角未満とすることで、キャップ２の締付け方向へのトルクに対するフランジ部１５の剛性を向上させてキャッピング工程におけるフランジ部１５の破損を防止することができる。

（注出口栓の変形例２）
図３の（ｂ）に示す注出口栓には、リブ１８１に加えて、フランジ部１５の平面視において、フランジ部１５の内方から外方に向かって、キャップ２の螺着時の回転方向の逆方向に対して直角未満の第２の所定角度の傾きなして延伸するリブ１８２がさらに複数形成されている。第２の所定角度は例えば６０°である。これにより、リブ１８２は三角形状の凹部１７を円周状に並べたハニカム構造となるため、フランジ部１５はフランジ部１５を含む平面に平行な各方向からの荷重に対する剛性を向上させることができる。

（ブランク）
図４に、容器本体１００の素材となるブランクの一例であるブランク１１０の平面図を示す。ブランク１１０は、頂部１０１を構成する屋根板１０６ａ、１０６ｂ、折込み板１０７および折返し板１０８と、胴部１０２を構成する４つの側面板１１１と、底部１０３を構成する底面板１１２と、端部に形成されたシール部１１３とを有する。ブランク１１０を図４に示す一点鎖線にしたがって折曲げ、シール部１１３を、これと反対側の端部にシールすることでブランク１１０が箱型に形成される。屋根板１０６ａの中央付近には、注出口栓１を挿入して固定する注出孔１１４が形成されている。屋根板１０６ａ、１０６ｂ、折込み板１０７および折返し板１０８には、容器本体１００を正立させた際の左右方向である幅方向にわたって略全周に線状の脆弱部１０５が形成される。脆弱部１０５の一部は、注出孔１１４によって分断されている。すなわち、容器本体１００を脆弱部１０５に沿って折曲げることによってできる折れ線は、注出孔１１４を通過する。脆弱部１０５は、その一部が注出孔１１４によって分断されていれば、容器本体１００の上下方向にわたって形成してもよい。

（シート材）
図５の（ａ）および（ｂ）に、ブランク１１０に用いられるシート材２００の積層構造の２例を模式的に表す断面図を示す。シート材２００は、包装容器３の外方から内方に向かって順に、印刷層２０８／熱可塑性樹脂層２０１／紙基材層２０２／接着樹脂層２０３／バリア層２０４／接着層２０５／シーラント層２０６を有する。

図５に示すように、シート材２００には脆弱部１０５が形成されている。脆弱部１０５は少なくとも紙基材層２０２及びバリア層２０４に所定深さで形成された溝状の傷加工部２０７ａ、２０７ｂにより構成される。バリア層２０４の傷加工部２０７ｂは、平面視において、紙基材層２０２の傷加工部２０７ａと重なって形成されることが好ましい。傷加工部２０７ｂはバリア層２０４を貫通しない深さで形成されることが望ましいが、狭い範囲で貫通したとしてもバリア性に影響は少ないため、部分的にバリア層２０４を貫通していてもよい。また、傷加工部２０７ａは、少なくとも紙基材層２０２に形成されていればよく、図５に示すように、紙基材層２０２とともに、紙基材層２０２の外方に積層された熱可塑性樹脂層２０１及び印刷層２０８に形成されてもよい。

傷加工部２０７ａは、紙基材層２０２が包装容器３の強度を確保できる範囲の深さで形成することができる。傷加工部２０７ａの形成方法には、刃型を用いた半抜き加工や全抜き加工などがある。これらの傷加工には、包装容器３の強度確保のため、ミシン目状に形成することができる。傷加工部２０７ｂは、バリア層２０４を貼り合せた後であればレーザー光による加工により形成することができるが、バリア層２０４を貼り合わせる前に形成する場合には刃型による半抜き加工、全抜き加工を用いることができる。バリア層２０４を貼り合わせる前に傷加工部２０７ｂを設ける場合であってもレーザー加工により形成しても良い。傷加工部２０７ｂも、強度確保のためミシン目状に形成してもよい。

熱可塑性樹脂層２０１は、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）や直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）等を用いて、押出しラミネーション等により紙基材層２０２上に層形成することができる。

熱可塑性樹脂層２０１の外方には、印刷層２０８を設けて絵柄や商品情報を表示してもよい。印刷層２０８は、周知のインキを用いてグラビア印刷やオフセット印刷等の方法により形成することができる。熱可塑性樹脂層２０１にコロナ処理等の易接着処理を行って、印刷層２０８との密着性を高めることができる。印刷層の外方に耐摩耗性向上または表面加飾性向上のためにオーバーコート層を設けても良い。

紙基材層２０２には、ミルクカートン原紙等の板紙を用いることができる。坪量及び密度は、容器の容量やデザインにより適宜選択可能である。

接着樹脂層２０３は、紙基材層２０２とバリア層２０４とを接着する機能を有するポリオレフィン系樹脂からなる層である。具体的には、高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、エチレン・メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、アイオノマー、ポリプロピレン（ＰＰ）等を用いることができる。接着強度を高めるために、紙基材層２０２やバリア層２０４の表面に、コロナ処理、オゾン処理、アンカーコート等を行ってもよい。または、接着樹脂層に替えて、ドライラミネート接着剤等を用いた接着層としても良い。

バリア層２０４は、アルミニウム等の金属、シリカ、アルミナ等を蒸着した蒸着層２０４ｂと基材フィルム２０４ａとを含む蒸着フィルム、又はアルミニウム等の金属箔２０４ｃを基材フィルム２０４ａにドライラミネートした積層フィルムを用いることができる。図５の（ａ）に示す例では、バリア層２０４は、蒸着フィルムであり、基材フィルム２０４ａ、および、包装容器３の内方側となる面に設けられた蒸着層２０４ｂで構成される。図５の（ｂ）に示す例では、バリア層２０４は、積層フィルムであり、基材フィルム２０４ａ、および、包装容器３の外方側となる面に設けられた金属箔２０４ｃで構成される。また、積層フィルムを用い、傷加工部２０７ｂをレーザー光の照射によって形成する場合は、図５の（ｂ）に示すように、金属箔２０４ｃが基材フィルム２０４ａへのレーザー光の照射を遮らないように、バリア層２０４は、蒸着層２０４ｂ又は金属箔２０４ｃが接着樹脂層２０３に面するように積層される。また、バリア層２０４として、ポリエチレンテレフタレートフィルムにバリアコーティングを施したバリアコーティングポリエチレンテレフタレートフィルムや、ＥＶＯＨなどのバリア材料からなるバリア性フィルムを用いることができる。

基材フィルム２０４ａには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂フィルムを用いることができる。特に、ＰＥＴの２軸延伸フィルムは、蒸着加工時や貼り合せ加工時に、伸縮が少ないので好適である。

接着層２０５には、ドライラミネート用接着剤やノンソルベントラミネート用接着剤を用いてもよいし、押出し加工によりポリオレフィン系樹脂により接着してもよい。

シーラント層２０６には、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ等が使用できる。また、一部ポリブテンを含む層があってもよい。上述の材質の中でも、特に、ＬＬＤＰＥが好適である。シーラント層２０６は、Ｔダイ法やインフレーション法で製膜された無延伸フィルムが好ましく用いられる。なお、シート材２００の層構成および脆弱部１０５の態様は、多様に実施可能であり、以上に説明した例に限定されない。

注出口栓１を容器本体１００に超音波溶着するには、まず、注出口栓１の側壁１１を容器本体１００の注出孔１１４に内面側から挿入し、フランジ部１５の側壁１１が形成された面を屋根板１０６ａの内面に宛がう。この時、図１に示すように、突起部１９とフランジ部１５との間に容器本体１００の注出孔１１４周辺部分を挟み込むことで、注出口栓１が容器本体１００に仮留めされる。そして、容器本体１００の内部（内側）に挿入したアンビルと超音波ホーン（共に図示せず）とをフランジ部１５と重なっている屋根板１０６ａ上にあてがい超音波振動を発生させて、屋根板１０６とフランジ部１５とを溶着させる。この時に発生した振動はフランジ部１５を振動させるが、この振動はリブ１８により吸収されるため、凹部１７周辺の破損を防止できる。また、リブ１８が形成されていることによりフランジ部１５の剛性が高くなる。このため、溶着に際して、フランジ部１５の形状を安定させた状態で屋根板１０６と密着させることができ、この結果、溶着ムラの発生を防止することができる。

（分解方法）
以下では、注出口栓１の分離方法を説明する。図６に、注出口栓１の分離方法に係る各工程を示す。

＜押し潰し工程＞
図６の（ａ）に、包装容器３を押し潰す工程を示す。本工程において、包装容器３の使用者は、屋根板１０６の下方に延びる、対向する２つの側面板１１１を互いに接する方向に押し込むことで、胴部１０２を押し潰す。押し潰される側面板１１１に接する２つの側面板１１１は、包装容器３の内部方向に折り畳まれる。

＜折曲げ工程＞
図６の（ｂ）に、包装容器３を脆弱部１０５に沿って折曲げる工程を示す。本工程において、使用者は、図６の（ｂ）に示すように、屋根部１０６を脆弱部１０５に沿って折曲げる。このとき、屋根板１０６にできる折れ線は、注出孔１１４を通過する。

屋根板１０６にできる折れ線は、注出孔１１４を通過するため、注出孔１１４に取り付けられている注出口栓１のフランジ部１５の一部も屋根板１０６と同じ方向に向かって折曲がるように荷重が加わる。ここで、注出口栓１には切断予定部２２が形成されているため、注出口栓１の周辺には、図６の（ｂ）の右側に断面図で示すように、少なくとも部分的に破断が生じる。

＜注出口栓分離工程＞
図６の（ｃ）に、注出口栓１を包装容器３から分離する工程を示す。前工程で注出口栓１の凹部１７周辺に破断が生じているため、使用者はこれを起点としてわずかな力で注出口栓１を切断予定部２２に沿って切断し、側壁１１を含む部分を包装容器３から分離することができる。

参考例１、実施例２及び比較例１に係る注出口栓を作成し、それぞれを容器本体に適切に溶着できる溶着条件を比較した。得られた溶着条件を表１に示す。

（参考例１）
参考例１として、図２に示す、側壁１１の中心からそれぞれ放射状に延伸するようリブ１８が形成された注出口栓１を作成した。

（実施例２）
実施例２として、図３の（ａ）に示す、フランジ部１５の平面視において、フランジ部１５の内方から外方に向かって、キャップ２の螺着時の回転方向に対して６０°の傾きをもって延伸するリブ１８１が形成された変形例１に係る注出口栓１を作成した。

（比較例）
比較例として、注出口栓１において凹部１７及びリブ１８を形成しなかった注出口栓を作成した。

参考例１、実施例２及び比較例に係る注出口栓の適切な超音波溶着に必要な超音波のエネルギーと振幅（所定振幅に対する比）、超音波ホーンをあてがうエアー圧、および時間を求めた。表１に示すように、比較例と比べて参考例１、実施例２では溶着に要する超音波のエネルギーおよび振幅を低く抑えることができた。また、参考例１、実施例２では、溶着後の注出口栓に、超音波振動による破損がないことが確認できた。また、容易に上述の分離ができることも確認できた。

以上説明したように、本発明によれば、十分な剛性を有し、溶着時の超音波振動によっても破損することがなく、包装容器の解体に際して容易に分離が可能な注出口栓及びこれを用いた包装容器を提供することができる。

本発明は、液体等を収容する紙製包装容器等に有用である。

１ 注出口栓
２ キャップ
３ 包装容器
１１ 側壁
１２ 外ネジ
１３ プルリング
１４ 隔壁
１６ ハーフカット
１５ フランジ部
１７ 凹部
１８、１８１、１８２ リブ
１９ 突起部
２０ 底面
２１ 外周面
２２ 切断予定部
２３ リブの頂面
１００ 容器本体
１０１ 頂部
１０２ 胴部
１０３ 底部
１０５ 脆弱部
１０６、１０６ａ、１０６ｂ 屋根板
１０７ 折込み板
１０８ 折返し板
１１０ ブランク
１１１ 側面板
１１２ 底面板
１１３ シール部
１１４ 注出孔
２００ シート材
２０１ 熱可塑性樹脂層
２０２ 紙基材層
２０３ 接着樹脂層
２０４ バリア層
２０４ａ 基材フィルム
２０４ｂ 蒸着層
２０４ｃ 金属箔
２０５ 接着層
２０６ シーラント層
２０７ａ、２０７ｂ 傷加工部
２０８ 印刷層

Claims (7)

1. 円筒状の側壁と、
   前記側壁の一端縁から外方に延伸するように設けられた円盤状のフランジ部とを備える注出口栓であって、
   前記側壁の外周面には、キャップを螺着するネジ山が形成されており、
   前記フランジ部の前記側壁とは反対側の面である底面には、複数のリブによって仕切られた複数の凹部が環状に配置されて切断予定部が形成され、
   前記複数のリブは、前記フランジ部の平面視において、前記フランジ部の内方から外方に向かって、前記キャップの螺着時の回転方向に対して直角未満の第１の所定角度の傾きをもって延伸するよう形成されている、注出口栓。
2. 前記複数のリブとして、前記フランジ部の平面視において、前記フランジ部の内方から外方に向かって、前記キャップの螺着時の回転方向の逆方向に対して直角未満の第２の所定角度の傾きをもって延伸するリブがさらに複数形成されている、請求項１に記載の注出口栓。
3. 前記第１の所定角度は６０°である、請求項１または２に記載の注出口栓。
4. 前記第２の所定角度は６０°である、請求項２に記載の注出口栓。
5. 前記複数のリブの頂面は前記フランジ部の前記底面と同一平面に含まれる、請求項１〜４のいずれかに記載の注出口栓。
6. 前記フランジ部の前記凹部が形成された部分の厚さをｄ１とし、各前記凹部間が前記複数のリブのそれぞれによって隔てられる距離をｄ２とし、各前記凹部の幅をｄ３としたとき、ｄ２≦ｄ１≦ｄ３をみたす、請求項１〜５のいずれかに記載の注出口栓。
7. シート材を箱型に折曲げ、端部を重ね合わせてシールして形成され、注出孔が設けられた容器本体と、前記注出孔に取り付けられた請求項１〜６のいずれかに記載の注出口栓とを備える包装容器であって、
   前記容器本体には、線状の脆弱部が形成され、
   前記容器本体を前記脆弱部に沿って折曲げることによってできる折れ線は、前記注出孔を通過する、包装容器。