JP6882350B2 - 内容物入り容器の製造装置、製造方法および容器 - Google Patents

内容物入り容器の製造装置、製造方法および容器 Download PDF

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Description

本発明は、内容物入り容器の製造装置、製造方法および容器に関する。
食品などの容器として、カップ状の凹部が形成された容器本体と、凹部を封止する蓋体とを接合したものが知られている。特許文献1および特許文献2には、このような容器において、容器本体を積層シートで形成し、積層シートの表面層と下層との層間接着力を容器本体と蓋体との間の接着力よりも弱くなるように構成するとともに、凹部の開口端から延出するフランジ部で表面層にノッチを形成する技術が記載されている。この場合、ノッチの外側に形成される容器本体と蓋体との接合領域で容器本体の表面層を層間剥離させることによって、容器本体と蓋体との間の接合強度を弱めることなく、開封時には蓋体を容器本体から容易に剥離させることができる。
その一方で、全く構造が異なる容器である袋状容器では、例えば特許文献3に記載されているように、FFS(Form Fill Seal)方式の製袋技術、すなわち袋状容器の成形と内容物の充填、および袋状容器の封止を一連の工程で実施する技術が開発されている。特許文献4および特許文献5では、カップ状の凹部が形成された容器本体と蓋体とを接合した容器についても、FFS方式で容器の製造および内容物の充填を行うことによって、例えば無菌状態での内容物の充填が可能になることが記載されている。
特開昭62−251363号公報 特開昭63−78号公報 特開2018−188196号公報 特開平9−52311号公報 特開2004−59062号公報
本発明者らは、上記の特許文献1および特許文献2に記載されたような、カップ状の凹部が形成された容器本体と蓋体とを接合し、かつ凹部の開口端に沿ってノッチを形成した容器についてもFFS方式の導入を検討した。しかしながら、特許文献4および特許文献5はノッチが形成されない容器についてのFFS方式についてしか言及していない。
そこで、本発明は、カップ状の凹部が形成された容器本体と凹部を封止する蓋体とを接合し、かつ凹部の開口端から延出するフランジ部にノッチを形成した容器においてFFS方式による製造を実現する、内容物入り容器の製造装置、製造方法および容器を提供することを目的とする。
本発明のある観点によれば、表面層および表面層に隣接し少なくとも1つの層からなる表面下層を含む積層シートに、表面層に面する収納空間を形成するカップ状の凹部を形成する手段と、凹部の開口端に沿って、少なくとも表面層にノッチを形成する手段と、収納空間に内容物を充填する手段と、凹部を封止するフィルムをノッチよりも外側で表面層に接合する手段とを備える、内容物入り容器の製造装置が提供される。
本発明の別の観点によれば、表面層および表面層に隣接し少なくとも1つの層からなる表面下層を含む積層シートに、表面層に面する収納空間を形成するカップ状の凹部を形成する工程と、凹部の開口端に沿って、少なくとも表面層にノッチを形成する工程と、収納空間に内容物を充填する工程と、凹部を封止するフィルムをノッチよりも外側で表面層に接合する工程とを含む、内容物入り容器の製造方法が提供される。
本発明のさらに別の観点によれば、表面層および表面層に隣接し少なくとも1つの層からなる表面下層を含む積層シートからなり、表面層に面する収納空間を形成するカップ状の凹部、および凹部の開口端に沿って少なくとも表面層に形成されたノッチを有する容器本体と、ノッチよりも外側で表面層に接合されて凹部を封止するフィルムからなる蓋体とを備える容器であって、表面下層は、バリア層と、バリア層の表面層側および表面層とは反対側にそれぞれ積層される少なくとも1つの層とを含み、バリア層は、積層シートの全層厚中心から表面層とは反対側に10%以上偏心している容器が提供される。
上記のような本発明の構成によれば、カップ状の凹部が形成された容器本体と凹部を封止する蓋体とを接合し、かつ凹部の開口端から延出するフランジ部にノッチを形成した容器においてFFS方式による製造を実現することができる。
本発明の一実施形態に係る内容物入り容器の製造装置を概略的に示す図である。 図1に示した製造装置によって製造される内容物入り容器の断面図である。 本発明の一実施形態における積層シートの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態における積層シートの構成例を示す図である。 図1に示した製造装置に含まれる予熱装置の構成例を示す図である。 図1に示した製造装置に含まれる成形装置の構成例を示す図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る内容物入り容器の製造装置を概略的に示す図である。図1に示されるように、製造装置1は、予熱装置2と、成形装置3と、ノッチ形成装置4と、充填装置5と、シール装置6と、トリム装置7とを含む。容器本体の原料になる積層シート10は、ロール11などの搬送手段によって予熱装置2に供給される。予熱装置2は、積層シート10の両面側にそれぞれ配置される加熱板21,22を含み、加熱板21,22を接触させることによって積層シート10を予熱する。予熱された積層シート10は、成形装置3に供給される。
成形装置3は、例えば圧空成形装置、またはプラグ成形装置であって、積層シート10に後述するようなカップ状の凹部101を形成する。ノッチ形成装置4は、後述するような刃部を含み、形成された凹部101の開口端に沿って積層シート10にノッチを形成する。ここで、ノッチは、積層シート10の表面層、すなわち凹部101によって形成される収納空間に面する層に少なくとも形成される。図示されているように、成形装置3とノッチ形成装置4との間に冷却装置35が配置されてもよい。冷却装置35を配置することによって、凹部101が形成された後の積層シート10の表面層の収縮を抑制し、ノッチ形成装置4におけるノッチの深さ方向の加工精度を向上させることができる。
充填装置5は、凹部101によって形成される収納空間に内容物Cを充填する。なお、ここでいう充填は、必ずしも内容物Cを収納空間に隙間なく詰め込む場合に限定されず、例えば固形状の内容物Cを単に収納空間内に配置するような場合をも含む。シール装置6は、例えば温度やシール領域の形状が異なる2段階のシール装置61,62を含み、フィルム20を積層シート10に接合する。フィルム20は、積層シート10に形成された凹部101を封止する。積層シート10とフィルム20とは、ノッチ形成装置4が形成したノッチよりも外側で接合される。
トリム装置7は、積層シート10を接合されたフィルム20とともに切断する。これによって凹部101が形成された積層シート10および積層シート10に接合されたフィルム20から容器本体100および蓋体200が打ち抜かれる。このとき、積層シート10の凹部101以外の部分は容器本体100のフランジ部102になる。
図2は、図1に示した製造装置によって製造される内容物入り容器の断面図である。容器300は、容器本体100および蓋体200を含む。容器本体100は、少なくとも表面層111および表面層111に隣接する表面下層112を含む積層シートが、カップ状の凹部101、および凹部101の開口端101Aから延出するフランジ部102を含む形状に成形されたものである。なお、容器本体100の表面下層112は複数の層を含んでもよく、そのような例については後述する。フランジ部102では、開口端101Aに沿ってノッチ103が形成される。ノッチ103は、少なくとも表面層111に形成される。すなわち、ノッチ103は、表面層111の途中までの深さで形成されてもよいし、表面層111と同程度の深さで形成されてもよいし、表面層111よりも深く表面下層112に達していてもよい。凹部101によって形成される収納空間Sは、容器本体100の表面層111に面する。収納空間Sには、内容物Cが充填されている。
蓋体200は、単層または多層のフィルムが所定の形状に切り出されたものである。蓋体200は、ノッチ103よりも外側のフランジ部102に形成される接合領域で容器本体100の表面層111に接合され、それによって凹部101を封止する。ここで、容器本体100の表面層111と表面下層112との間の層間接着力は、蓋体200と表面層111との間の接着力よりも弱い。具体的には、例えば、表面層111と表面下層112との間の層間接着力は、0.1kgf/25mm以上、2.5kgf/25mm以下である。これによって、図2に示されるように開封時にはノッチ103よりも外側のフランジ部102で表面層111と表面下層112との間で層間剥離が発生する。このような構造によって、容器300では、容器本体100と蓋体200との間の接合強度を弱めることなく、開封時には蓋体200を容器本体100から容易に剥離させることができる。なお、容器本体100および蓋体200を含む容器300の平面形状は、例えば円形または矩形などの任意の形状でありうる。
図3および図4は、本発明の一実施形態における積層シートの構成例を示す図である。図3に示された第1の例において、積層シート10Aは表面層111と表面下層112とを含む。表面層111は、例えばポリオレフィン系樹脂で形成される。ポリオレフィン系樹脂としては、ホモポリプロピレン(HPP)、ランダムポリプロピレン(RPP)、およびブロックポリプロピレンのようなポリプロピレン系樹脂、高密度ポリエチレン(HDPE)、および低密度ポリエチレン(LDPE)のようなポリエチレン系樹脂、ならびに直鎖状エチレン−α−オレフィン共重合体などが例示される。表面下層112は、例えば以下で説明されるような第1基材層121,127、第2基材層122,126、接着層123,125、およびEVOH層124を含む。
第1基材層121,127、および第2基材層122,126は、例えばオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、およびポリエステル系樹脂からなる群の少なくともいずれかを含む樹脂で形成される。オレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、およびポリエチレンが例示される。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)が例示される。これらの樹脂には、剛性を向上させるためにタルクなどの無機フィラーが添加されてもよい。また、例えば第1基材層121,127には表面層111との間の剥離強度調整、第2基材層122,126には耐寒性や耐衝撃性、水蒸気バリア性などの機能が付与されてもよく、樹脂の組成はこれらの機能のために調整され、また適切な添加物が添加されてもよい。EVOH層124は、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)などのエチレンビニルアルコールを含む樹脂組成物で形成され、酸素バリア性を有するバリア層として機能する。
図3に示した第1の例において、EVOH層124の表面層111側および表面層111とは反対側にそれぞれ積層される第1基材層121,127はほぼ同じ層厚であり、同様にEVOH層124の表面層111側および表面層111とは反対側にそれぞれ積層される第2基材層122,126もほぼ同じ層厚である。結果として、第1の例において、バリア層であるEVOH層124は、表面層111と表面下層112とを合わせた積層シート10Aの全層厚中心Cの近傍に位置する。具体的には、第1の例において、EVOH層124の層厚中心は、積層シート10Aの全層厚中心Cから積層シート10Aの全層厚tの10%(0.1t)未満の範囲に位置する。
一方、図4に示された第2の例では、積層シート10Bの積層構成は第1の例と同じであるものの、EVOH層124の表面層111側に積層される第1基材層121の層厚が、表面層111とは反対側に積層される第1基材層127よりも大きい。また、EVOH層124の表面層111側に積層される第2基材層122の層厚が、表面層111とは反対側に積層される第2基材層126よりも大きい。結果として、第2の例において、バリア層であるEVOH層124は、積層シート10Bの全層厚中心Cから表面層111とは反対側に10%以上偏心している。つまり、第2の例において、EVOH層124の層厚中心は、積層シート10Bの全層厚中心Cから積層シート10Bの全層厚tの10%(0.1t)以上離れて位置する。
上記の図4に示された第2の例では、表面層111からバリア層であるEVOH層124までの距離が、図3に示された第1の例で全層厚tが同じである場合よりも大きくなる。これによって、例えば、表面層111に形成されるノッチ103(図2参照)の深さの許容される変動幅が大きくなる。つまり、第2の例では、たとえノッチ103が設計上の深さよりも深く形成されたとしても、ノッチ103がEVOH層124に到達しにくい。従って、第2の例の場合、図1に示したノッチ形成装置4について、第1の例の場合よりも大きい加工誤差を許容することができる。
なお、図4に示された例に限らず、例えば第1基材層121,127または第2基材層122,126のいずれか一方だけで表面層111と表面層111とは反対側での層厚の差をつけることによってEVOH層124を偏心させてもよい。また、表面下層112が、EVOH層124の表面層111側だけに積層される追加の層を含み、この追加の層の層厚によってEVOH層124を偏心させてもよい。
図5は、図1に示した製造装置に含まれる予熱装置の構成例を示す図である。既に説明したように、予熱装置2は、積層シート10の両面側にそれぞれ配置される加熱板21,22を含む。加熱板21,22が積層シート10の搬送に同期して互いに接近および離隔することによって、積層シート10のうち後段の成形装置3で凹部101が形成される領域とその近傍がスポット的に加熱される。ここで、加熱板21は積層シート10の表面層111側に接触させられ、加熱板22は積層シート10の表面下層112側、つまり表面層111とは反対側に接触させられる。加熱板21による加熱温度は、加熱板22による加熱温度よりも低い。好ましくは、加熱板21による加熱温度は、加熱板22による加熱温度よりも10℃以上低い。加熱温度が高いほど、加熱板21,22が積層シート10から離隔するときに積層シート10の一部の領域が加熱板21,22に付着して離れるのが遅れ、結果としてその領域の温度が他の部分よりも高い温度むらが生じる。加熱板21による加熱温度を低くすることによって、積層シート10の表面層111側において上記のような温度むらの発生を抑制し、後段のノッチ形成装置4で表面層111に形成されるノッチ103の深さ精度を向上させることができる。
また、図5には、積層シート10に凹部101およびノッチ103が形成された後に、トリム装置7が積層シート10をフィルム20とともに切断する位置が仮想的に示されている。この切断位置は、ノッチ103よりも外側であり、かつ予熱装置2において表面層111側の加熱板21が接触させられる領域よりも外側である。予熱装置2における積層シート10の予熱は凹部101を形成するために実施されるが、凹部101の開口端よりも外側、すなわち後にフランジ部102になる領域では、加熱による表面層111の層厚の変化を抑制してノッチ103の加工精度を向上させるため、予熱される領域可能な限り小さいことが好ましい。従って、図示された例において加熱板21が接触させられる領域は、開口端の近傍に形成されるノッチ103は含むものの、トリム装置7による切断位置、すなわちフランジ部102の外縁よりも小さい。
図6は、図1に示した製造装置に含まれる成形装置の構成例を示す図である。成形装置3は、積層シート10に形成する凹部101に対応した形状の凹型部材31と、プラグ32と、押圧部材33とを含む。成形装置3では、プラグ32を用いて積層シート10を凹型部材31に向かって押し付け、図示しない吸引手段によって圧空成形を実施して凹部101を形成する。このとき、押圧部材33は、凹部101の開口端101Aの外側に隣接する領域で積層シート10を凹型部材31の周縁部分に向かって押圧する。つまり、図示された例では、押圧部材33と凹型部材31の周縁部分とが、凹部101を形成するときに開口端101Aの外側に隣接する領域で積層シート10を挟持する手段を構成する。これによって、開口端101Aの外側に隣接する領域、すなわち後にフランジ部102になる領域で、成形時の偏肉による表面層111の層厚の変化を抑制することができる。表面層111の層厚の変化を小さくすることによって、後段のノッチ形成装置4で表面層111に形成されるノッチ103の深さ精度を向上させることができる。なお、図6に示された例ではプラグアシスト圧空成形によって凹部101が形成されているが、プラグを用いない圧空成形、またはプラグ成形などによって凹部101を形成してもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明の属する技術の分野の当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1…製造装置、10,10A,10B…積層シート、11…ロール、2…予熱装置、20…フィルム、21,22…加熱板、3…成形装置、31…凹型部材、32…プラグ、33…押圧部材、35…冷却装置、4…ノッチ形成装置、5…充填装置、6…シール装置、61…シール装置、62…シール装置、7…トリム装置、63…フィルムロール、100…容器本体、101…凹部、101A…開口端、102…フランジ部、103…ノッチ、111…表面層、112…表面下層、121,127…第1基材層、122,126…第2基材層、123,125…接着層、124…EVOH層、200…蓋体、300…容器、C…内容物。

Claims (18)

  1. 表面層および前記表面層に隣接し少なくとも1つの層からなる表面下層を含む積層シートに、前記表面層に面する収納空間を形成するカップ状の凹部を形成する手段と、
    前記凹部の開口端に沿って、少なくとも前記表面層にノッチを形成する手段と、
    前記収納空間に内容物を充填する手段と、
    前記凹部を封止するフィルムを前記ノッチよりも外側で前記表面層に接合する手段と
    を備え、
    前記表面下層は、エチレンビニルアルコールを含む樹脂組成物で形成されるバリア層と、第1の樹脂組成物で形成され前記バリア層の前記表面層側および前記表面層とは反対側にそれぞれ積層される第1の層とを含み、
    前記表面層側に積層される前記第1の層の層厚が、前記表面層とは反対側に積層される前記第1の層の層厚よりも大きいことによって、前記バリア層は、前記積層シートの全層厚中心から前記表面層とは反対側に10%以上偏心している、内容物入り容器の製造装置。
  2. 前記表面下層は、第2の樹脂組成物で形成され前記バリア層の前記表面層側および前記表面層とは反対側にそれぞれ積層される第2の層をさらに含む、請求項1に記載の内容物入り容器の製造装置。
  3. 前記凹部を成形する手段に供給される前記積層シートを予熱する手段をさらに備え、
    前記予熱する手段は、前記積層シートの前記表面層側に接触させられる第1の加熱部材と、前記積層シートの前記表面層とは反対側に接触させられる第2の加熱部材とを含み、
    前記第1の加熱部材による加熱温度は、前記第2の加熱部材による加熱温度よりも低い、請求項1または請求項2に記載の内容物入り容器の製造装置。
  4. 前記第1の加熱部材による加熱温度は、前記第2の加熱部材による加熱温度よりも10℃以上低い、請求項に記載の内容物入り容器の製造装置。
  5. 前記凹部を形成する手段は、前記凹部を形成するときに前記凹部の開口端の外側に隣接する領域で前記積層シートを挟持する手段を含む、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の内容物入り容器の製造装置。
  6. 前記積層シートを前記ノッチよりも外側で前記フィルムとともに切断する手段をさらに備える、請求項1または請求項2に記載の内容物入り容器の製造装置。
  7. 前記凹部を成形する手段に供給される前記積層シートを予熱する手段をさらに備え、
    前記予熱する手段は、前記積層シートの前記表面層側に接触させられる第1の加熱部材を含み、
    前記切断する手段は、前記第1の加熱部材が接触させられる領域よりも外側で前記積層シートを前記フィルムとともに切断する、請求項に記載の内容物入り容器の製造装置。
  8. 前記凹部を形成した後、前記ノッチを形成する前に前記積層シートを冷却する手段をさらに備える、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の内容物入り容器の製造装置。
  9. 表面層および前記表面層に隣接し少なくとも1つの層からなる表面下層を含む積層シートに、前記表面層に面する収納空間を形成するカップ状の凹部を形成する工程と、
    前記凹部の開口端に沿って、少なくとも前記表面層にノッチを形成する工程と、
    前記収納空間に内容物を充填する工程と、
    前記凹部を封止するフィルムを前記ノッチよりも外側で前記表面層に接合する工程と
    を含み、
    前記表面下層は、エチレンビニルアルコールを含む樹脂組成物で形成されるバリア層と、第1の樹脂組成物で形成され前記バリア層の前記表面層側および前記表面層とは反対側にそれぞれ積層される第1の層とを含み、
    前記表面層側に積層される前記第1の層の層厚が、前記表面層とは反対側に積層される前記第1の層の層厚よりも大きいことによって、前記バリア層は、前記積層シートの全層厚中心から前記表面層とは反対側に10%以上偏心している、内容物入り容器の製造方法。
  10. 前記表面下層は、第2の樹脂組成物で形成され前記バリア層の前記表面層側および前記表面層とは反対側にそれぞれ積層される第2の層をさらに含む、請求項9に記載の内容物入り容器の製造方法。
  11. 前記凹部を成形する工程に供給される前記積層シートを予熱する工程をさらに含み、
    前記予熱する工程は、前記積層シートの前記表面層側に第1の加熱部材を接触させるとともに、前記積層シートの前記表面層とは反対側に第2の加熱部材を接触させる工程を含み、
    前記第1の加熱部材による加熱温度は、前記第2の加熱部材による加熱温度よりも低い、請求項9または請求項10に記載の内容物入り容器の製造方法。
  12. 前記第1の加熱部材による加熱温度は、前記第2の加熱部材による加熱温度よりも10℃以上低い、請求項11に記載の内容物入り容器の製造方法。
  13. 前記凹部を形成する工程は、前記凹部を形成するときに前記凹部の開口端の外側に隣接する領域で前記積層シートを挟持する工程を含む、請求項から請求項12のいずれか1項に記載の内容物入り容器の製造方法。
  14. 前記積層シートを前記ノッチよりも外側で前記フィルムとともに切断する工程をさらに含む、請求項9または請求項10に記載の内容物入り容器の製造方法。
  15. 前記凹部を成形する工程に供給される前記積層シートを予熱する工程をさらに備え、
    前記予熱する工程は、前記積層シートの前記表面層側に第1の加熱部材を接触させる工程を含み、
    前記切断する工程は、前記第1の加熱部材が接触させられる領域よりも外側で前記積層シートを前記フィルムとともに切断する工程を含む、請求項14に記載の内容物入り容器の製造方法
  16. 前記凹部を形成した後、前記ノッチを形成する前に前記積層シートを冷却する工程をさらに含む、請求項から請求項15のいずれか1項に記載の内容物入り容器の製造方法。
  17. 表面層および前記表面層に隣接し少なくとも1つの層からなる表面下層を含む積層シートからなり、前記表面層に面する収納空間を形成するカップ状の凹部、および前記凹部の開口端に沿って少なくとも前記表面層に形成されたノッチを有する容器本体と、
    前記ノッチよりも外側で前記表面層に接合されて前記凹部を封止するフィルムからなる蓋体と
    を備える容器であって、
    前記表面下層は、エチレンビニルアルコールを含む樹脂組成物で形成されるバリア層と、第1の樹脂組成物で形成され前記バリア層の前記表面層側および前記表面層とは反対側にそれぞれ積層される第1の層とを含み、
    前記表面層側に積層される前記第1の層の層厚が、前記表面層とは反対側に積層される前記第1の層の層厚よりも大きいことによって、前記バリア層は、前記積層シートの全層厚中心から前記表面層とは反対側に10%以上偏心している容器。
  18. 前記表面下層は、第2の樹脂組成物で形成され前記バリア層の前記表面層側および前記表面層とは反対側にそれぞれ積層される第2の層をさらに含む、請求項17に記載の容器。
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