JPS6258975B2

JPS6258975B2 -

Info

Publication number: JPS6258975B2
Application number: JP13756283A
Authority: JP
Inventors: Minoru Mihashi; Takashi Shimizu; Muneki Yamada
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1987-12-09
Also published as: JPS6034323A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、安定で高いヒートシール強度乃至耐
圧シール強度を有するプラスチツク容器に関する
もので、より詳細には、熱可塑性樹脂製カツプ本
体と該本体のフランジ部にヒートシールにより施
された蓋体とから密封プラスチツク容器のヒート
シール強度乃至耐圧シール強度の改善に関するも
のである。従来、単層或いは複層（積層）のプラスチツク
フイルム乃至はシートを、真空成形、圧空成形、
プラグアシスト成形、プレス成形、張出し成形等
の手段でフランジを備えたカツプの形に成形し、
この容器本体のフランジと蓋体との間にヒートシ
ールによる密封部を形成させた容器は、種々の食
品類等を保存するための容器として広く用いられ
るに至つている。このフランジと蓋体とのヒート
シール形式にも種々のものがあり、例えばオレフ
イン樹脂等のヒートシール性樹脂をフランジ外面
及び蓋体内面の構成材とし、両者のヒートシール
強度を１〜４Kg／1.5cmの範囲にしたものや、蓋
体内面材として、オレフイン樹脂、ワツクス類及
び粘着付与剤の組成物を用いて両者のヒートシー
ル強度を易開封性（ピーラブル）接着と呼ばれる
500ｇ／1.5cm乃至1.5Kg／1.5cmの範囲に調節した
もの等が知られている。これらのヒートシール容器は、容器内部が常圧
或いは減圧となるような内容物に対してはほぼ満
足し得る結果を示すとしても、炭酸飲料等の容器
や窒素充填包装体のように内圧が発生する容器の
用途に対しては、前者のヒートシール形式の容器
でも尚シール強度の高さやシール強度のバラツキ
等の点で未だ十分満足し得るものではない。従つて、本発明の目的は、安定で高いヒートシ
ール強度を有するカツプ状の密封プラスチツク容
器を提供するにある。本発明の他の目的は、フランジを有する熱可塑
性樹脂製カツプ本体と蓋体との間に安定で高いヒ
ートシール強度の密封構造が導入された密封容器
を提供するにある。本発明の更に他の目的は、炭酸飲料容器或いは
窒素充填容器等の内圧が加わる包装体の製造に有
用なカツプ状密封プラスチツク容器を提供するに
ある。本発明によれば、周状側壁部、該側壁部の下端
に連なる底部及び該側壁部の上端に連なるヒート
シール用フランジ部を備えた熱可塑性樹脂製カツ
プ状容器本体と、該本体のフランジ部にヒートシ
ールにより施された蓋体とから成る密封プラスチ
ツク容器において、該容器本体のフランジ部の内
周部はフランジ上面に沿い且つ中心方向に向いた
周状の微小突起部を形成し、該微小突起部は付根
部分の厚みが0.1mm以上で、少なくとも容器軸方
向に可撓性があり且つ断面形状が先細り形状或い
は半液滴状の突起であつて、実質上共通の水平面
上に位置していることを特徴とする安定で高いヒ
ートシール強度を有するプラスチツク容器が提供
される。本発明を、添付図面に示す具体例に基づき、以
下に詳細に説明する。本発明のカツプ状容器本体を示す第１図及びフ
ランジ部拡大を示す第２図において、この容器本
体１は、熱可塑性樹脂から成る無継目の一体構造
のものとして形成されており、周状側壁部２、こ
の周状側壁部の下端に連なる底部３及び側壁部の
上端に連なるヒートシール用フランジ４から成つ
ている。このカツプ状容器本体１は、例えば、第３図に
示す通り、円板状のプラスチツク素材５の周囲端
縁部を環状の把持具６ａ，６ｂで把持し、成形用
ポンチ（プランジヤ）７を押込んで張出成形を行
うことにより形成されており、前記フランジ４は
素材５の厚みとほぼ同じ厚みであるが、周状側壁
部２は、ポンチ７の押込み寸法に対応して軸方向
に延伸されて薄肉化されており、且つ軸方向に分
子配向されている。この具体例においては、容器壁は、第４図の断
面図に示す通り、分子配向可能な熱可塑性樹脂、
例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレ
ート等から成る内表面層８及び外表面層９とガス
バリヤー性熱可塑性樹脂、例えばエチレンビニル
アルコール共重合体、塩化ビニリデン系樹脂、ハ
イニトリル樹脂、ナイロン系樹脂から成る中間層
１０とを備えており、これら内外表面層と中間層
とは、これら両者に熱接着性を示す樹脂、例え
ば、酸変性オレフイン系樹脂、コポリエステル系
接着剤樹脂、エポキシ変性熱可塑性接着剤樹脂等
から成る接着剤層１１及び１２を介して接合され
ていてもよい。本発明のプラスチツク容器では、第２図の拡大
断面図に最も良く示されるように、フランジ部４
の内周部に対して、フランジ上面１３に沿い且つ
中心方向に向いた周状の微小突起部１４を形成
し、しかもこの周状突起部１４を、付根部分の厚
みが0.1mm以上、特に0.5mm以上で、少なくとも容
器軸方向に可撓性があり且つ断面形状が先細り形
状或いは半液滴状（第６―Ｂ図）の突起として実
質上共通の水平面上に設ける。この特定の周状突起部１４を設けたフランジ部
と蓋体とをヒートシールにより密封すると、ヒー
トシール強度のバラツキが顕著に改善され、常に
安定し、しかも高いシール強度の密封構造が形成
され、炭酸飲料等の内圧にも耐え得る容器が得ら
れる。従来のフランジ付プラスチツク容器において
は、第５図に示す通り、フランジ上面１３と周状
側壁部内面１５との間に必らず滑らかな湾曲部乃
至はＲ部１６が存在している。しかして、このよ
うな形状のフランジ部上面と蓋体との間にヒート
シールによる密封を行う場合には、後述する例に
示す通り、耐圧シール強度が概して低く、特にこ
の強度のバラツキが非常に大きくなるのである。
この理由は、正確には不明であるが、従来のフラ
ンジ付容器と蓋体とのヒートシール構造物では、
前述した湾曲部乃至はＲ部１６の存在により、フ
ランジ部と蓋体との接着部乃至は接着界面に、内
圧が楔状に作用し、その結果として内圧が両者の
剥離を促すこと、及びこの湾曲部乃至はＲ部１６
の形状及び寸法が周囲にわたつて必らずしも一定
でないため、一定の巾でしかも一様な強度のシー
ル部が形成されないことによるものと思われる。これに対して、本発明によれば、フランジ部４
の上面に沿つて前述した周状突起部１４を形成さ
せることによつて、蓋体とヒートシールした場
合、耐圧シール強度で約２倍に向上し、しかも耐
圧シール強度のバラツキも著しく小さい範囲内に
抑制されるのである。即ち、この周状突起部１４
と蓋体内面材との間にもヒートシールが行われ、
しかも周状突起部１４が先細り形状或いは半液滴
状の断面形状を有し且つ容器軸方向に可撓性を有
することから、容器内圧により蓋体が上方に持上
げられるとこれと共に周状突起部１４も上方に持
上げられ（第７―Ｂ図参照）、その結果としてフ
ランジ部と蓋体との接着界面に直接内圧が楔状に
作用するのが防止され、その代りにこの内圧は突
起部１４の付根部分に作用するようになる。この
付根部分は0.1mm以上、特に0.5mm以上の厚みを有
することから、この付根部分の強度に対応する耐
圧強度が得られることになるのである。事実、本発明による密封容器を耐圧試験に付し
て容器を破壊した場合には、両者の接着界面での
剥離ではなく、フランジ内周部の周状突起部１４
の部分で凝集破壊が生じたことが確められた。本発明においては、上述した通り、フランジ部
内周の周状突起部１４と蓋体とが全周にわたつて
確実にヒートシールされていることが重要であ
り、このためには、周状突起部１４が共通の水平
面に位置していることが重要である。本発明において、周状突起部１４の湾曲部乃至
はＲ部１６からの内方への突出寸法（ｄ）は、容
器の大きさや材質等によつても相違するが、一般
的に言つて、0.1乃至５mm、特に0.5乃至３mmの範
囲内にあることが望ましい。即ち、この突出寸法
が上記範囲よりも小さい場合には、シール強度や
耐圧シール強度が上記範囲内にある場合に比して
低下する傾向があり、また上記範囲よりも大きく
ても格別の耐圧強度の上昇は望めず、かえつて周
状突起部形成操作の点では不利を生じる。周状突起部１４は、第２図に示す通り、先細り
の形状、特に楔形状を有していることが好ましい
が、例えば第６―Ａ図に示す四分円形状或いは第
６―Ｂ図に示す曲面状であつてもよい。また、周
状突起部１４の付根部分の厚み（ｔ）は、一般に
0.1mm以上、特に0.5mm以上であることが、耐圧シ
ール強度、特に突起部の耐圧強度の点で望まし
い。更に、本発明において最も好適な周状突起部と
して、突起部自体は内圧によつて塑性変形する蓋
材に発生する応力に耐えられるだけの付根部分の
厚み（ｔ）が前述の如く一定厚み以上ある事が望
ましいが、少なくとも容器軸方向に可撓性を有す
ることも重要である。第７―Ａ図はヒートシール
を行う前の突起部の形状を示し、第７―Ｂ図は容
器にビールを充填して蓋体をヒートシールした容
器内に内圧がかかつた場合の突起部と蓋体との位
置関係を示す。第７―Ａ図及び第７―Ｂ図におい
て突起部は可撓性を有する為、蓋材と突起部の間
に発生する剥離形態は剪断剥離になるため、より
一層優れた耐圧シール強度を有する。これに対し
て第８―Ａ図及び第８―Ｂ図は可撓性の低い周状
突起部の場合の蓋材のシール前及びビールを充填
して、蓋材をシールし容器内に内圧がかかつた場
合の図を示す。この場合、突起部の可撓性が低
く、軸方向上部への変形が少いため、蓋材と突起
部の間に発生する剥離力は剪断剥離ではない為、
第６―Ａ図の突起部の耐圧シール強度に比べて低
い。周状突起部が可撓性を有するためには、下記式Ｔ×Ｅ≦900 式中、Ｅは周状突起部の材料の弾性率Kg／cm²を
示し、Ｔは周状突起部の水平方向任意の位置の厚
み（cm）を示す。を満足する事が極めて重要である。本発明において、フランジ内周部の周状突起部
１４の形成は、これに限定されるものではない
が、例えば次の方法で行われる。例えば、この工
程を説明するための第９図の工程Ａにおいて、第
３図に示す方法で形成されたフランジ付カツプ状
成形体１′のフランジ４′を、熱板１７と係合させ
る。第３図に示すような公知の方法で製造された
ままのフランジ付カツプ状成形体１′は、第５図
に示す通り、フランジ上面１３と周状側壁部内面
１５とが、滑らかな湾曲面１６を介して接続され
た形状となつているが、このフランジ４′を熱板
１７に対てホルダー２１を用いて押圧することに
より、熱板１７と接触した樹脂が溶融し、溶融し
た樹脂がフランジの内周側に向けてはみ出すこと
により、周状の突起部１４が形成される。この熱
板１７と押圧されたフランジ部を工程Ｂにおいて
冷却板１８と係合させて冷却することにより、こ
の突起部１４がその形状で固定される。周状突起
部の形状や寸法は、熱板の温度や熱板との接触時
間、更には両者の接触方式を変更することによ
り、かなり大巾に調節し得る。例えば、熱板１７の温度が高い場合或いは熱板
１７との接触時間が長い場合には、周状突出部１
４の突出寸法ｄは大きくなる傾向がある。また、
冷却板１８の形状がフラツトな面である場合に
は、第６―Ｂ図に示す曲面状の突出部１４が形成
される傾向があるが、第１０図に示す通り、冷却
板１８として、フランジ４と係合される面１９の
内周側に凹溝２０を備えたものを使用し、ハミ出
した溶融樹脂を凹溝２０に対応する形状に固化さ
せることにより、第２図及び第６―Ａ図に示す形
状の周状突起部１４を形成させることができる。本発明において、成形されたフランジ付カツプ
状成形体を熱板或いは更に冷却板と接触させるこ
とは、上述した周状突起部１４の形成に関して重
要であるばかりではなく、付随的な利点をもたら
す。即ち、成形されたままのカツプ状容器のフラ
ンジ４の上面は、成形時或いは成形後の型抜き時
に幾分変形され、フラツトな面というよりはむし
ろ湾曲した面となつていることが多い。しかし
て、このように湾曲した上面と蓋体とを加圧下に
ヒートシールすると、湾曲部に対応する蓋体内面
材が溶融流動して薄くなり、この部分で蓋体の破
断が生じるとが屡々ある。本発明によれば、フラ
ンジ上面にこのような変形がある場合にも、熱板
或いは更に冷却板との押圧により、このような歪
が解消されて、フランジ上面がフラツトな面とな
り、蓋体との間に一様なヒートシールが可能とな
るものである。本発明において、蓋体としては、適当なガスバ
リヤー性を有し、且つフランジとヒートシール可
能なものが使用される。この蓋体の適当な例を示
す第１１図において、蓋体２１は、金属箔または
ガスバリヤー性樹脂から成る基質２２と、基質の
一方の面に施されたヒートシール性樹脂層２３
と、他方の面に施された樹脂保護被覆層２４とか
ら成つている。ヒートシール性樹脂層２３は、容
器本体１のフランジ上面となる樹脂層８と同種の
ものであることがヒートシール性の点で好まし
い。樹脂保護被覆層２４は、ヒートシール性樹脂
と同種のものであつても、異種のものであつても
よい。また、第１２図に示される様に蓋体２１の
フランジ４とヒートシールすべき周縁部には、樹
脂製リング２５を接着させて、周縁部を補強して
おくことができる。蓋体とフランジとのヒートシールは、蓋体２１
が金属箔を備えている場合には高周波誘導加熱で
行うことができ、またそれ以外に、熱板、超音波
シール、誘電加熱、等の手段で行うことができ
る。本発明を、側壁部が張出成形で延伸された容器
本体について説明したが、本発明は、真空成形、
圧空成形、プラグアシスト成形、その他の絞り成
形或いはプレス成形で形成された種々のフランジ
付プラスチツクカツプ状容器に適用し得ることが
理解されるべきである。次に本発明を実施例により説明する。実施例１ポリプロピレン（PP）／無水マレイン酸変性
ポリプロピレン（ADH）／エチレン―ビニルア
ルコール共重合体（EVOH）／無水マレイン酸変
性ポリプロピレン／ポリプロピレンの対称層構成
を有し重量構成比がPP／ADH／EVOH＝92／
４／４の３mm厚みの積層シートから成形され、開
口部にフランジを有するカツプ（内径65.5mm、外
径75mm、高さ120mm）について、そのフランジ部
の表面だけを熱板によつて軟化、変形させた後、
水冷によつて固化させ、第６―Ｂ図に示される様
な形状で、その突起部の大きさが約0.5mmである
ようなフランジ部を形成させた。次いで、軟質アルミニウム（100μｍ）／無水
マレイン酸変性ポリプロピレン＋ランダムポリプ
ロピレン（15μｍ）／エチレン・プロピレンブロ
ツクコポリマー（150μｍ）の層構成を有する積
層フイルムから、直径73.5mmで円形の蓋材を打抜
いた。そして、前記フランジ加工が施されたカツプに
約５℃のビールを充填し、開口フランジ部に前記
シール蓋を高周波誘導加熱によつて熱融着した。充填直後に瞬間耐圧テスト及びシール強度（Ｔ
ピール強度）テストを行なつた結果、平均値とし
て耐圧強度は5.6Kg／cm²、シール強度は8.9Kg／1.5
cmで、サンプル間の値のバラツキは表―１に示さ
れる様に耐圧強度で約５％、シール強度で約10％
であつた。試験後の破壊個所を観察したところ、
耐圧強度テストでは全てのサンプルについて、ま
たシール強度テストでは高いシール強度を示すサ
ンプルについて、その破壊がフランジ加工によつ
て形成された突起部で起きている事がわかつた。
また、15℃において1.5Kg／cm²の内圧を示す様に
調整した重ソウ／クエン酸水溶液を同様に充填
し、15℃における保存試験を行なつた結果、充填
後３日を経過してもシール部における蓋材とフラ
ンジ部の間での剥離、蓋材の剥離及び洩れは観察
されなかつた。比較例１実施例１に記したカツプのフランジ部に加工を
施していない第５図に示される様なフランジを持
つカツプについて、実施例１と同様のシール、充
填を行なつた。その後、やはり同様の試験を行なつた結果、耐
圧強度は2.9Kg／cm²、シール強度は3.8Kg／1.5cmと
実施例１と比較して各々の値は低く、その破壊個
所は接着界面の剥離であつた。逆にサンプル間の
値のバラツキは表―１に示される様に大きかつ
た。また、15℃における保存テストの結果では、全
てのサンプルにシール後１日乃至３日の経時で、
シール部での洩れもしくは蓋材とフランジ部の間
の剥離が観察された。比較例２実施例１に記したカツプに同様のフランジ加工
を施した後で、その突起部だけを削り取り、第１
３図に示される様な突起部がなく、シール面がフ
ラツトなフランジを持つカツプについて、実施例
１と同様のシール、充填を行なつた。その後、やはり同様の試験を行なつた結果、耐
圧強度は4.3Kg／cm²、シール強度は4.0Kg／1.5cmと
実施例１と比較して各々の値は低く、その破壊個
所は接着界面の剥離であつた。但し、耐圧強度に
対するサンプル間の値のバラツキは、実施例１と
ほぼ近い水準にあり、シール面の平担さが寄与し
ていると思われる。また、15℃における保存テストの結果でも全て
のサンプルに比較例１と同様の現象が観察された
事から、本発明による安定で高いシール強度を提
供するためのフランジ部の微小突起部の効果がう
かがえる。【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカツプ状容器本体の断面図、
第２図は、そのフランジ部拡大断面図、第３図
は、カツプ容器成形装置の概略図、第４図は、容
器壁の構成を示す断面図、第５図は、従来のカツ
プ状容器のフランジ部断面図、第６―Ａ図及び第
６―Ｂ図は、本発明の容器の周状突起部の一例を
示す断面図、第７―Ａ図は、本発明の容器におい
てヒートシールを行なう前の周状突起部の形状を
示す断面図、第７―Ｂ図は、ビールを充填して蓋
材をヒートシールした容器内に内圧がかかつた場
合の周状突起部と蓋材との位置関係を示す図、第
８―Ａ図及び第８―Ｂ図は、可撓性の低い周状突
起部の場合の蓋材のシール前、及びビールを充填
して蓋材をシールし容器内に内圧がかかつた場合
の図、第９―Ａ図及び第９―Ｂ図は、本発明の容
器における周状突起部の形成工程を示す図、第１
０図は、本発明のフランジ形状を得るための形成
装置の概略図、第１１図は、シール蓋の構成を示
す断面図、第１２図は、カツプ状容器に蓋を樹脂
性リングと共にシールした状態の断面図、第１３
図は、比較例２で用いたカツプ容器のフランジ部
断面図。１……カツプ状容器本体、２……周状側壁部、
３……底部、４……ヒートシール用フランジ、５
……円板状プラスチツク素材、６ａ……環状把持
具、６ｂ……環状把持具、７……成形用ポンチ、
８……熱可塑性樹脂による内表面層、９……熱可
塑性樹脂による外表面層、１０……ガスバリアー
性熱可塑性樹脂による中間層、１１，１２……熱
接着性樹脂による接着剤層、１３……フランジ上
面、１４……周状微小突起部、１５……周状側壁
部内面、１６……湾曲部、１７……熱板、１８…
…冷却板、１９……フランジと係合される冷却板
面、２０……冷却板に設けた凹溝、２１……蓋
体、２２……金属箔またはガスバリアー性樹脂
層、２３……ヒートシール性樹脂、２４……樹脂
保護被覆層、２５……樹脂性リング。

Claims

【特許請求の範囲】１周状側壁部、該側壁部の下端に連なる底部及
び該側壁部の上端に連なるヒートシール用フラン
ジ部を備えた熱可塑性樹脂製カツプ状容器本体
と、該本体のフランジ部にヒートシールにより施
された蓋体とから成る密封プラスチツク容器にお
いて、該容器本体のフランジ部の内周部はフラン
ジ上面に沿い且つ中心方向に向いた周状の微小突
起部を形成し、該微小突起部は付根部分の厚みが
0.1mm以上で、少なくとも容器軸方向に可撓性が
あり且つ断面形状が先細り形状或いは半液滴状の
突起であつて、実質上共通の水平面上に位置して
いることを特徴とする安定で高いヒートシール強
度を有するプラスチツク容器。２周状の微小突起部が下記式Ｔ×Ｅ≦1000 式中；Ｅは周状突起部を形成する材料の弾性率
（Kg／cm²）、そしてＴは周状突起部の水平方向任意
の位置の厚み（cm）を示す。を満足する事を特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のプラスチツク容器。