JPS6034323A - 安定で高いシ−ル強度を有するプラスチツク容器 - 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】 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ック容器に関するもので、より詳
細には、熱可塑性樹脂製カッ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
チッ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）のグラスチックフィルム
乃至はシートラ、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
えたカップの形に成形し、この容器本体のフランジと蓋
体との間にヒートシ−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
いられるに至っている。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、例えばオレフィン樹
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１〜４鴎／１
．５儂の範囲にしたものや、蓋体内面材として、オレフ
ィン樹脂、ワッ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／ｌ、５ｃｍ乃至１．５　ｋｌ？／
　１．５　ｃｍ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同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
。

従って、本発明の目的は、安定で高いヒートシール強度
を有するカップ状の密封プラスチッ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
カップ本体と蓋体との間に安定で高いヒートシール強１
ｆ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ップ状臀
封プラスチック容器を提供するにおる。

本発明によれ＋；Ｌ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７２
７２部を備えた熱可塑性樹脂製カップ状容器本体と、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ック容器にｔ・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、且つ
該突起部は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
チッ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。

本発明のカッ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６及び側壁部の上端に連なるヒートシール用フラン
ジ４から成っている。

このカップ状容器本体１は、例えば、第６図に示す通り
、円板状のプラスチック素材５の周囲端縁部を環状の把
持具６α、６ｂで把持し、成形用ポンチ（プランジャ）
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の淳みとほぼ同じ淳みである
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。

５− この具体例においては、容器壁は、第４図の断面図に示
す進り、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
Ｊｆｉ８及び外表面層９とガス／＜　リヤー性熱可塑性
樹脂、例えばエチレンビニル７／ｌ／コール共催合体、
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、酸変性オレフィン系樹脂、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がら成る
接着剤層１１及び１２を介して接合されていてもよい。

本発明のプラスチック容器は、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の内周部に膚して
、フランジ上面１６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
実質上共通の水平面上に位置するようにしたことに願書
な特徴を有するものである。

６− 即ち、本発明は、フランジ４の内周部に、内向きの周状
突起Ｎ１４を形成し、次いでこの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という新規知見に基づくものであ
る。

従来のフランジ付プラスチック容器においては、第５図
に示す通り、フランジ上面１６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８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、正確には不明でおるが、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８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８部１６の形状及び寸法が周囲にわたって必らずし
も一定でないため、一定の１−１１でしかも一様な強度
のシール部が形成されｆ、１″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
沿って内向きの周状突起部１４を形成させることによっ
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。この理由は、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、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ること、及び前
述した周状突起部の形成により、十分な巾のシール面積
が確保されることが原因と考えられる。

事実、本発明による密封容器を耐圧試験に付１〜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の部分で凝來破壊が
生じており、この事実は前述した推定と良く符汗するも
のと思われる。

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って確実にヒートシ
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Ｒｍ１
６からの内方への突出寸法（ｄ）は、容器の大きさや材
質等によっても相違するが、一般的に言って、０，１乃
至５龍、特に０．５乃至６ｎ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、かえって周
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筐しいが、例えは第６
−Ａ図に示す四分円形状或いは第６−８図に示す曲面状
であってもよい。また、周状突起部１４の付根部分の厚
み（υは、一般に９− ０．１龍以上、特に０．５龍以上であることが、耐圧シ
ール強度、特げ゛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っ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Ｃｔ）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７−８
図は容器にビールを充填して蓋材をヒートシールした容
器内に内圧がかかった場合の突起部と蓋材との位置関係
を示す。第７−Ａ図及び第７−８図において突起部は０
Ｔ撓性含有する為、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ｍ８−８図は
可焼性の低い周状突起部の場合の無月のシール前及びビ
ールを充填して、蓋材をシールし容器内に内圧がかかっ
た場合の図を示す。この場合、突起部の可撓性が低く、
１０− 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７式％ 式中、Ｅは周状突起部の材料の弾性率ｋｇ／ｃｒｎ寞を
示し、Ｔは周状突起部の水平方向任意の位置の厚み（ｃ
ｌＩｌ）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、これに限定さイ］、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ＣＡ）において、第６図に示す方法で形成
されたフランジ付カップ状成形体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
ンジ付カップ状成形体１′は、Ｍ５図に示す通り、フラ
ンジ上面１６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っているが、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）匍脂が溶融し、
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１
８と係汗させて冷却することにより、この突起部１４が
その形状で固定さイ１．る。周状突起部の形状や寸法は
、熱板の錦度や熱板との接触時間、四には両者の接触方
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４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１４の突出寸法ｄ
は大きくなる傾向がある。１だ、冷却板１８の形状がフ
ラッ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１
９の内周側に凹１１１ｔ２０を備えたものを使用し、ノ
・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ップ状成形体
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ｍ１４の形成に関して重要であるばかりではな
く、付随的な利点をももたらす。即ち、成形された１壕
のカッ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、フラットな面というよ
りはむしろ湾曲した面となっていることが多い。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２て薄くなり、この部分で蓋体の破断が生じることが
屡々おる。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抑圧に
より、このような歪が解消されて、フランジ上面がフラ
ットな面となり、蓋体との間に一様なヒート７−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−性
を有し、且つフランジとヒートシール可１３− 能なものが使用される。この蓋体の適当な例を示す８ｇ
１１図において、蓋体２１は、金属箔育たばガスバリヤ
−性樹脂から成る基質２２と、基質の一万の面に施され
たヒートシール性樹脂層２６と、他方の面に施された樹
脂保護被覆層２４とから成っている。ヒートシール性樹
脂層２６は、容器本体１のフランジ上面となる樹脂層８
と同極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
のものであっても、異捜のものであってもよい。

筐だ、第１２図に示きイする様に蓋体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
を接庸させて１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
、１だそれ以外に、熱板、超音波シール、訪電力１１熱
、等の手段で行うことができる。

本発明を、ＩＬＩ！Ｉ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、１４− 圧空成形、プラグアシスト成形、その他の絞り成形成い
はプレス成形で形成された種々のフランジ付プラスチッ
クカッ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ＣＰＰ）／無水マレイン酸変性ポリフロ
ピレンＣＡＤＨ）／エチレンー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／
ＡＤＩｉ／ＥＶＯＨ＝　９２　／　４　／　４の６龍厚
みの積層シートから成形され、開口部にフランジを有す
るカップ（内径６５．５１１！、外径７５ｎ、高さ１２
０ｓ＋ｉ＋）について、そのフランジ部の表面だけを熱
板によって転化、変形させた後、水冷によって固化させ
、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十ランダムポリプロピレン（１
５μ？７Ｌ）／エチレン・プロピレンブロックコポリマ
ー（１５０μｍ）の層構成を有する積層フィルムから、
直径７６．５闘で円形の蓋材を打抜いた。

そして、頗■Ｍ［ｉフランジ加工が施されたカップに約
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って熱＃ａｍした。

充填１後に瞬間耐圧テスト及びシール強度（Ｔピール個
差）テストを行なった結果、平均値として耐圧強度は５
．６ｋｇ／ｃＩＩＬ２、シール強度は８．９ｋｇ／ｌ、
５鑞で、サンプル間の値のバラツキは表−１に示される
様にＩｌ［ｉ（圧強度で約５％、シール強度で約１０％
であつ斤、。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１１
−強度テストでは高いシール強度ヲ示すサンプルについ
て、その破壊がフランジ加工によって形成された突起部
で起きている事がわかった。葦だ、１５℃において１．
５ｋｇ／ｃｒｆＬ２の内圧を示す様に調整した嵐ンウ／
クエン酸水溶液を同様に充填（−１１５℃における保存
試験を行なった結果、充填後６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った。

比較例１゜ 実施例１に記したカッ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ップについ
て、実施例１と同様のシール、充填を行なった。

その後、やはり同様の試験を行なった結果、耐圧強度は
２．９ｋｇ／♂、シール強度は３．８ｋｇ／ｌ、５函と
実施例１と比較して各々の値は低く、その破壊個所は接
着界面の剥離であった。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った。

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に記したカップに同様のフランジ加工１７− を施（−だ後で、その突起部だけを削り取り、第１６図
に示される様４「突起部がなく、シール面がフラットな
フランジを持つカップについて、実施例１と同様のシー
ル、充填を行なった。

その後、やはり同様の試験を行なった結果、耐圧強度は
４．３ｋｇ／吋２、シール強度は４゜Ｏｋｇ／ｌ、５儂
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った。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、シール面の平坦さが寄与していると思われる。

１だ、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。

１８−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカッ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６図は、カッ
プ容器成形装置の概略図、第４図は、容器の構成を示す
断面図、 第５図は、従来の、もしくは本発明のカップ状容器のフ
ランジ部断面図、 第６図は、本発明のフランジ部断面図、第７．８図は、
本発明のフランジ形状を得るための成形装置の概略図、 第９図は、シール蓋の構成を示す断面図、第１０図は、
カップ状容器に蓋を樹脂製り／グと共にシールした状態
の断面図、 第１１図は、比較例２で用いたカップ容器のフランジ部
断面図。 １　カップ状容器本体 ２　周状１ｉ１り壁部 ６　底部 ４　ヒートシール用フランジ ５　円板状プラスチック素材 ２０− ６α　環状把持具 ６ｂ　＊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１６　フランジ上面 １４　周状微小突起部 １５　周状側壁部内面 １６　Ｍ曲部 １７　熱板 １８　冷却板 １９　フランジと保合され、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２６　ヒート
シール性樹脂層 ２４　樹脂採機被積層 ２５　樹脂性リング ＝２１− 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 手続補正歯（方式） ％式％ ！、　事件の表示 特願昭５８−１３７５６２号 ２、発明の名称 安定で高いシール強度を有するプラスチック容器３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人〒１０５ ５、補正命令の日付 昭和５８年１１月２９日（発送日） ６、　補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、　補正の内容 〔１）明細書第２０頁２行乃至１５行の記載を次の通り
訂正する。 「　第１図は本発明のカッ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、カッ
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、従来のカッ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−［１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っ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った場合の図、 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１０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、シール着の構成を示す断面図、 第１２図は、カッ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で用いたカップ容器のフランジ部
断面図。Ａ 以」ニ

Claims (1)

1. 【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ップ状容器本体と、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
   プラスチック容器において、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、且つ該突起部は実質上共通の水
   平面上に位置していること全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ック容器。 （２）　前記周状の微小突起部が少なくとも容器軸方向
   に可撓性を有する事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプラスチック容器。 （６）前記周状の微小突起部が下記式；％式％ 式中；ｔは周状突起部の付根部分の厚み（ｃｒｆＬ）、
   Ｅは周状突起部を形成する材料の弾性率（ｋｌ、／ｃＩ
   ｎ”　）、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。 を満足する事ヲ特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   プラスチック容器。