JPH07506794A - 多層内部シールフェイシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多層内部シールフエインング 技術分野 本発明は、プラスチック密閉容器用の内部シールフエインングに関する。

背景技術 内部ソールフエイシングは、食品や薬品のようなものを容器に入れてその蓋が取 り付けられる前の口を密閉してしっかりと締めるのに用いられる。内部シールフ ェイソングは、蓋のシールからの漏れによる汚染からの保護を提供し、且つ容器 が勝手に開封されるのを防止する密閉を提供する。

従来の内部シールフエインング材は、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイ ニング・アンド・マニュファクチュアリング社から入手可能なセイフガード（登 録商標）１００　およびセイフガード（登録商標）７５Ｍの製品に例証される。

セイフカート（登録商品）１００の製品は、高分子材料でコーティングされたア ルミホイル層を含んでいる。セイフガード（登録商標）７５Ｍの製品は、そのホ イル層と高分子材料の層の間にポリエステルの層を含んでいる。一般的なユーザ ーは、そのフエイシング材から適当な大きさの内部ソールを切り取り、それをボ トルキャップの中に取り付けている。次に、そのキャップはプラスチックボトル に取り付けられ、内部ノールをボトルのリムに密に接触させる。キャップの取り 付けられたボトルが誘導コイルの下を通過させられるときに、アルミホイルが加 熱され、その熱が高分子材料に伝達される。高分子材料は、その内部シールを容 器のリムに粘着させ、その容器を密封する。最終ユーザーは、ボトルの内容物を 取り出すために容器のリムからその内部シールを取り外すことができる。

従来の内部ソールフエインングにおける一つの問題は、誘導シーリングプロセス ではノーリング力に大きなバラツキが生じることである。この誘導磁場での加熱 時間は、処理量増加の目的で極めて短くされ、加熱中における工程間の関係が任 意に変化させられることで、最終的な接着力は大きく変化する。適切な取り外し 力が得られるような誘導シーリング力の設定範囲は、比較的狭くなる。例えば、 容器おわ４よび内部シールが必要以上に加熱されると、高分子接着材料はリムの 箇所から絞り出されてしまい、その結果としてアルミホイルがボトルのリムに直 接に接着することになる。アルミ層とボトルのリムとの間の直接の溶融（溶融接 着として知られている）は、容器から内部ノールフエインングを分離させるため に非常に大きな取り外し力を必要とすることもあって好ましくない。

これらの点に関する問題に対して、他の幾つかの試みが提案されている。例えば 、マツカーシーの米国特許第５．００４．１１１号は、【トップ」という掴みタ ブが一体化された内部シール構造を示している。このトップタブは、最終ユーザ ーが、このタブを掴んで内部シールフェイソングを容器のリムから取り外すこと のてきるものである。この内部シールのシーリング層は、内部シールの取り外し を容易にするように内部で分離する。マンカーシーの米国特許第５．　０１２゜ ９４６号は、「エツジ」という掴みタブが一体化された内部シール構造を示して いる。ワイズガーバーの米国特許第２．６２０．９３９号は、ガラス容器に用い られる内部シールのための多層構造を示している。

発明の概要 本発明は、複数のパワーレベルを有する誘導ヒータによって高分子材容器の口を シールするための、内部シールフエインングを提供する。この内部シールフェイ ンングは、上面および下面を有する誘導加熱可能な層と、この誘導加熱可能な層 に隣接して接着され、且つ高分子材料の多重面層を有する接着層とを備えている 。多重面層の各面層は、しだいに低くなっていく融点を有しており、その中で最 も高い融点の面層が誘導加熱可能な層に最も近（、最も低い融点の面層が容器に 接触して接着する。しだいにレベルが高くなって行く誘導加熱の適用は、容器へ の接着を可能にするように、次第に高くなっていく融点の順に面層を溶融してい く。容器から内部シールフエインングを取り外すための取り外し力は、一般的に 、誘導加熱によって溶融される面層の数と共に増大する。

好ましい実施例においては、その内部シールフェイノングは、誘導加熱可能な層 から接着層への熱の流れを一定にするために、そして接着層を均一に加熱するた めに、誘導加熱可能な層と接着層との間に接着されて介設されたヒートシンク層 をまた備えている。また、この好ましい実施例においては、接着層は、第１融点 を有する第１亜層と、第１融点よりも低い第２融点を有する第２亜層と、第２融 点よりも低い第３融点を有する第３亜層とを含んでいる。

図面の簡単な説明 図面中、幾つかの図面においては、同様の番号が同様の構成について一貫して用 いられている。

図１は、好ましい内部シールフェイソングの模式断面図である。

図２は、第２実施例の内部シールフエインングの模式断面図である。

図３は、第３実施例の内部シールフェインングの模式断面図である。

図４は、内部ノールフェイノングの図解の実施例を製造プロセスのための模式図 ５は、好ましいフェイノングから形成されてトップタブが付１ブられた内部シー ルを示す模式図であり、内部シールの取り外し中のフエイシング材にとって意図 的にもたらされる欠陥の状聾を示している。

図６は、誘導加熱における種々のパワーレベルに対する取り外し力を示すグラフ 図である。

図示実施例の詳細な説明 本発明は、容器のための内部シールに広（関する。本発明は、特にボトルのシー リング箇所において有用性を有するが、図５に示された容器と同様に他の容器の シーリングにも有用であり、これらの容器にはボトルが含まれると理解されるべ きである。

図１は、内部シールフェイシング１０の模式断面図である。この好ましい実施例 においては、内部シールフェイシング１０は、三つの層を有している。誘導加熱 可能な層１２は、一般的には１ミルのアルミホイルであるが、異なった厚さの他 の金属ホイルもまた有用である。オプショナルではあるが設けられることが好ま しいヒートシンク層１４は、ヒートシンクとして作用し、誘導加熱可能な層１２ から接着層１６へ熱を均一に分散させる。ヒートシンク層１４はまた、誘導加熱 可能な層１４を容器のリムから隔て、溶融接着を回避するのに寄与する。好まし いヒートシンク層１４は、０５ミルのポリエステルフィルムであり、比較的低い 熱伝導性と、高い強度と、非常に高い融点（例えば２００℃よりも高い）を有し ている。最適な厚さは０．５ミルであると信じられているが、約２ミルまでの厚 さの増大は、幾つかの適用に対して有効であると思われる。

接着層１６は、シーリング層を形成すると共に隣接する誘導加熱可能な層１２に 接着される。このことはすなわち、接着層１６は、誘導加熱可能な層１２に直接 接着されてもよく、あるいは、順に誘導加熱可能な層１２に接着されるヒートシ ンク層１４に接着されてもよい。接着層１６は、好ましくは、しだいに高くなっ ていく融点を持つ高分子材の同時押し出しされた少なくとも三つの面層を有する 高分子フィルムである。したがってこの好適な実施例においては、内部シールフ ェイソング１０は、三つの層（１２，１４および１６）を有しており、さらに接 着層１６は三つの面層（１８，２０および２２）を有している。接着層１６内で は、第１亜層１８がヒートシンク層１４に最も近くに配置されて最も高い融点を 有している。第２亜層２０は、第１亜層１８に隣接して配置され、第１亜層１８ の融点よりも低い融点を有している。第３亜層２２は第２亜層２０に隣接して配 置され、第２亜層２０の融Ａよりも低い融点を有している。第３亜層２２は、最 も低い融点を有し、図６に示された容器４９に接触するように設けられる。

好ましい実施例では、第１亜層１８は約１３０℃の融点を有する高密度ポリエチ レン材である。第２亜層２０は、約１０４℃の融点を有する低密度ポリエチレン 材である。第３亜層２２は、デュポン社で製造されたシュアリン（登録商標）１ ６５２のような約９８℃の融点を有するイオノマーである。接着層１６内におけ る各面層の相対的な厚さは、重要なパラメータであり、図示の実施例では第２亜 層２０および第３亜層２２が同じ厚さであり、合わせて接着層１６の全体の厚さ の約２４％を示している。この直前に述べたタイプの単一の接着層１６は、１゜ ２５ミルのシーロン３３８　（Ｚｅｅｌｏｎ−３３８）フィルムとして現在入手 可能であり、テキサス州オレンジのジエームズ・リバー社によって製造されてい る。特に、接着層１６に関して述べられた材料は、限定するよりもむしろ例証す るためのものであり、他の材料もまた期待されることは理解されるべきである。

好ましい内部／−ルフエインング１０の三つの層は、粘着層１３および粘着層１ ５と共に組みｆ」けられる。好ましい組み付は粘着剤は、イリノイ州シカゴのモ ートン・インターナショナルで製造された溶剤ベースの粘着剤であり、アトコー ト５０３Ａとして販売されている。なお、他の材料および他の技術による組み付 けが取って替わり得ることは認識されるべきである。

図２は、内部ノールフェイシング１０’の模式断面図である。内部シールフエイ ノング１０゛は、ヒートシンク層１４および粘着層１５以外は、図１に示された 内部ノールフェインング１０と構造において別のものである。要するに、内部ソ ールフエイノング１０゛は、一般的にはアルミホイルの誘導加熱可能な層１２′ を含んでいる。誘導加熱可能な層１２′は、粘着層１３゛によって接着層１６° に粘着性で接続されている。接着層１６°は、１８′、２０′および２２′で図 面に示された三つの面層を含んでいる。

図３は、内部シールフエインング１０”の模式断面図である。内部ノールフェイ ノング１０”は、内部ノールフェイノング１０に関して述べられた三つの層とは 別の三つの層を含んでいるが、ヒートシンク層１４”は、誘導加熱可能な層１２ ”の上に配置されている。誘導ヒータは、この誘導加熱可能な層１２”を加熱し 、この層は接着層１６”を直接加熱する。このように、本発明の最も広い意味に おいて、ヒートシンク層１４は、図１から３に図示するように、誘導加熱可能な 層１２の全周を覆う配置は除いてどちらの面の上にも配置できる。

図４は、内部シールフエイシング１０の製造プロセスを図示する模式図である。

誘導加熱可能な層１２は、ホイル供給ロール２８から約１２０ｍ／分の速度で供 給される。誘導加熱可能な層Ｊ２は、粘着コーティングステーション３０で８５ Ｑ（四辺形の）グラビアロールを用いてコーティングされ、オーブン３２内で溶 剤のほとんど全てを除去するように１１５℃で乾燥される。ヒートシンク層１４ は、供給ロール３４から供給され、コロナ放電ステーション３６内で処理される 。

コロナ放電は、好ましいポリエステル材の表面エネルギの増大に好ましい。処理 されたミヒートシンク層１４は、約６バールのニップ圧で運転されるニップ３８ 内で誘導加熱可能な層］２に接着される。結合された誘導加熱可能な層とヒート シンク層は、粘着コーティングステーション４２て粘着剤が塗布される前にコロ ナ放電ステーション４０内で処理される。これらの層は、溶剤を蒸発させるべく ２ゾーンオーブン４４内で乾燥される。オーブンの第１もしくは入口ゾーンは１ １５°Ｃで運転され、第２もしくは出口ゾーンは１３５℃で運転される。

接着層１６は、供給ロール４６から供給されてコロナ放電ステーション４８に通 され、高密度ポリエチレン面層の表面エネルギを増大し、アトコート５０３Ａと の良好な接着をもたらす。誘導加熱可能な層およびヒートシンク層は、積層ステ ー７ョン５０で接着層１６に結合される。積層ロールは、６バールの二、ツブ圧 て約１１５℃で運転される。完成した内部シールフエイシング１０は、巻き取り ステーソヨン５２で巻き上げられる。内部シールフエイシングには、内部シール が取り付けられる容器のリムからこの内部シールを取り外すのを容易にするため のタブもまた設けられている。タブは、米国特許第５，００４．１１１号（マツ カーシー）、第５．０１２．９４６号（マツカーシー）、および第４．９３４゜ ５４４号（ハンその他）で述べられたように形成される。上述した図示のプロセ スは、限定するよりもむしろ例証するためのものであり、プロセスのためのパラ メータは、本発明の範囲から逸脱することなく広範囲に変更可能である。

内部ノールフェイシング１０は、図５に示されたかたちで容器４９に接着するよ うに設けられる。接着層１６の第３亜層２２は、最初にシーリングの前に容器の リム５１に接触する。誘導ヒータの第１または最高レベルのパワーが印加される と、第３亜層２２および第２亜層２０が溶融し、第１亜層１８が容器をシールす べくリム５１に接着される。内部シール１００を取り外すために、ユーザーはト ップタブ５４を掴み、５３の方向に最初の取り外し力を加えるかも知れない。

第１亜層１８の先端領域では欠陥が生じ、それは面層の剥離か破れ、もしくはそ の両方が原因であると信じられている。第１亜層１８は、ヒートシンク層１４も しくは第２亜層１８から剥離し、あるいは第１亜層１８内で破れを生じ、あるい はその両方が起こるかも知れない。欠陥は、二つもしくはそれ以上の面層にわた る破れが原因で起こることもあり得る。いずれの場合も、内部シール１００と容 器４９との間の接着は破壊され、内部シール１００は取り外されて容器の内容物 容器４９はまた、誘導ヒータの第２または中間レベルのパワーが印加され得る。

第３亜層２２が溶融し、第２亜層２０が容器をシールすべくリム５１に接着され る。第１亜層１８は、この中間レベルのパワーがこの第１亜層１８を溶融させな いので、はとんど影響されない。ユーザーがタブ５４を掴んで第２の取り外し力 を５３の方向に加えると、図５に示すように第２亜層２０の先端領域で欠陥が生 じる。再び欠陥が、隣接面層からの剥離が原因で、もしくは第２亜層内での破れ が原因で生じる。第２の取り外し力は、上述の第１の取り外し力よりも小さい。

好ましい接着層１６が、第１亜層１８および第２亜層２０との同時押し出しで、 異なる密度で本質的には同一の高分子材から成形されることは認識されるべきで ある。この２亜層は同様の材料で構成されるので、それらの間の接着は比較的強 く、これらの２面層間での剥離欠陥は同様に生じにくい。

代わりに、誘導ヒータの第３または最低レベルのパワーが、容器４９のリム５１ に内部シールフェイソングをシールするのに用いられ得る。第３亜層２２は、容 器をシールすべ（リム５１に接着し、第１亜層１８および第２亜層２０は、この 最低レベルのパワーがこれらの面層を溶融させないので、はとんど影響されない 。こそして、ユーザーがトップタブ５４を掴んで第３の取り外し力を５３の方向 に加えると、第３亜層２０の先端領域で欠陥が生じる。上述したように、欠陥は 、第２亜層２０もしくは容器のリム５１からの剥離のために、あるいは第３亜層 ２２内での破れが原因で生じる。この第３の取り外し力は、上述のように第２の 取り外し力よりも小さい。

この接着層１６の３亜層構造は、本発明における有益な特徴を提供する。この内 部シールフェインングが最も効果的にリムに固着されるように容器をシールする ことが好ましい場合には、誘導ヒータの第１または最高レベルのパワーが内部シ ールフエインングに加えられる。この最高レベルのパワーは、第１亜層１８の先 端領域における欠陥を誘発する第１の取り外し力を必要とするようなシールをも たらす。この第ルベルのパワーによってもたらされるシールよりも簡単に破壊さ れるようなシールが好ましい場合には、第２または中間レベルのパワーが代わり に適用される。第２レヘルのパワーは、中間の強さのソールをもたらし、第１の 取り外し力よりも小さな第２の取り外し力が、第２亜層２０の先端領域内での欠 陥を誘発するように加えられることを必要とする。もし、容易に破壊されるよう なソールが必要な場合には、代わりに第３レベルのパワーが選択される。この内 部シールフェイノングは第３の取り外し力で取り外され、この第３の力は第２の 取り外し力よりも小さい。要するに、取り外し力のレベルは、本発明の内部シー ルフエイノングを用いることで、そして誘導ヒータの適当なレベルのパワーを選 択することでコントロールできる。さらに、最低から最高までの適用可能な取り 外し力の範囲は、ただ一つの面層を用いる場合よりも大きくなる。

例↓ 上述のプロセスに従って製造された内部ノールフエイシング１０がテスト用に準 備された。トンブタブは、出願日１９９２年４月８日の同時係属の米国特許出願 第０７／８６５．３５９号（ペレイラその他）の教示に従って内部ノールフエイ ンング１０に取り付けられた。この教示の内容は、参考として本明細書に取り入 れられている。図５に５４で示されたようなトップタブは、テストにおいて内部 シールフェイシングの取り外しを容易にするために設けられた。完成された内部 シールフェインングは、３８ｍｍの螺子付きキャップに取り付けられ、このキャ ップは、約２ｍｍの厚さのリムを有する二つの３８ｍｍのポリエチレンのボトル に締め付けられた。キャップされたこれらのボトルは、２ｋＷの誘導加熱装置に よって印加された誘導コイルの下を通過させられた。この誘導加熱装置は、エネ ルコン・インダストリー社によって製造され、６５％から９０％のパワーセツテ ィングにおよぶ種々のパワーレベルで運転された。これらのボトルは、１２．２ ｍ／分の速度で移動するコンベア上で誘導コイルの下を通過した。内部シールフ エイシングの取り外し力は、キャップを取り外して、１２．７ｃｍ／分の速度で インストロン・テンソル・テスタによって１−ツブタブを引くことによって決定 された。その引っ張りは、ボトルの長手軸に対して垂直であった。１２のサンプ ル群の一連の取り外し力は、誘導ヒータに加えられたパワーレベルの関数として 図５に示されている。

このデータは、接着層の各種面層がしだいに溶融して行くことによって得られた ものと考えられる取り外し力を、階段状の関数で示している。適用可能な取り外 し力は、全てのパワーセツティングで達成され、溶融接着は最高レベルのパワー でも生じなかった。第３レベルまたは最低レベルのパワー４５（フルパワーの６ ５％から７０％）では、第３亜層２２と容器４９との間の接着を分離させるのに 第３の取り外しツＪが必要であった。第３亜層２２は、内部ソールのリム部分で 第２亜層から実質的に剥離した。第３亜層の大部分は、容器のリムに接着したま まであった。

第２レベルまたは中間レベルのパワー４３（フルパワーの７５％から８０％）で は、第２亜層２０と容器７１９との間の接着を分離させるのに第２の取り外し力 が必要であった。内部シールの取り外しは、破れのタイプの欠陥を誘発した。

第ルベルまたは最高レベルのパワー４１では、第１亜層１８が容器４９に接着し た。内部ノールの取り外しは、破れのタイプの欠陥を誘発した。

本発明は、その種々の実施例についてここに述べられた。この技術分野の当業者 にとっては、本発明の範囲から逸脱することなく、ここに述べられた実施例にお いて数多くの変更をなすことができる。したがって、本発明の範囲は、ここに述 べられた構造のみに限定さ１］るものではなく、請求の範囲の言語によって述べ られた構造およびそれらの構造の等捕物に限定されるものである。

誘導パワー（％） Ｆｒｃ、　６ 田の槓審糾牛 フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号／／Ｂ２９Ｌ　３１：５ ６ Ｂ６５Ｄ　１７１００　０３３０−３ＥＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数のパワーレベルを有する誘導ヒータによって、高分子容器（４９）の口 をシールするための内部シールフェイシング（１０）であって、（ａ）上面およ び下面を有する誘導加熱可能な層（１２）と、（ｂ）上記誘導加熱可能な層に隣 接して接着され、高分子材料の複数の亜層（１８，２０，２２）を有する接着層 （１６）とを備え、上記亜層はそれぞれ、しだいに低くなっていく融点を有し、 最も高い融点を有する亜層が上記誘導加熱可能な層に最も近く、最も低い融点を 有する亜層が容器に接触して接着するために提供され、 レベルがしだいに高くなるように適用される誘導加熱が、上記亜属をそれらの融 点が高くなっていく順に熔融させて容器に接着可能にし、容器から内部シールフ ェイシングを取り外すための取り外し力が、誘導加熱によって熔融される亜層の 数と共に増大していく、内部シールフェイシング。 ２．上記誘導加熱可能な層から上記接着層への熱の流れを一定にするために、且 つ該接着層の加熱を均一にするために、該誘導加熱可能な層および該接着層の間 に介設されてこれらの層に接着するヒートシンク層（１４）をさらに有する、請 求項１記載の内部シールフェイシング。 ３．上記ヒートシンク層は、上記亜層の最も高い融点よりも高い融点を有する、 請求項２記載の内部シールフェイシング。 ４．上記ヒートシンク層が、上記誘導加熱可能な層の上面に接着される、請求項 ２記載の内部シールフェイシング。 ５．上記ヒートシンク層が、上記誘導加熱可能な層の下面に接着される、請求項 ２記載の内部シールフェイシング。 ６．少なくとも三つのパワーレベルを有する誘導ヒータによって、高分子容器（ ４９）にシールするための内部シールフェイシング（１０）であって、（ａ）金 属ホイルを有する誘導加熱可能な層（１２）と、（ｂ）熱の流れを一定にするた めに、上記誘導加熱可能な層に接着されるポリエステルフィルムを有するヒート シンク層（１４）と、（ｃ）上記ヒートシンク層に接着され、且つ容器に接着す るために設けられて複数の亜層を有する接着層（１６）とを備え、該亜層は、（ ｉ）第１融点を有する高密度ポリエチレンを有する第１亜層（１８）と、（ｉｉ ）上記第１融点よりも低い第２融点を有する低密度ポリエチレンを有する第２亜 層（２０）と、 （ｉｉｉ）上記第２融点よりも低い第３融点を有するイオノマーを有する第３亜 属とを含み、 誘導加熱の第１パワーレベルの適用は、上記第１亜層を上記容器に接着し、且つ 該内部シールフェイシングを容器から分離するために第１の取り外し力を必要と し、 誘導加熱の上記第１パワーレベルよりも低い第２パワーレベルの適用は、上記第 ２亜層を上記容器に接着し、且つ該内部シールフェイシングを容器から分離する ために第２の取り外し力を必要とし、誘導加熱の上記第２パワーレベルよりも低 い第３パワーレベルの適用は、上記第３亜層を上記容器に接着し、且つ該内部シ ールフェイシングを容器から分離するために第３の取り外し力を必要とし、上記 第１の取り外し力は上記第２の取り外し力よりも大きく、該第２の取り外し力は 上記第３の取り外し力よりも大きい、内部シールフェイシング。