(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
アルミ層と、前記アルミ層の第1の面に設けられた保護層と、前記アルミ層の第2の面に前記アルミ層側からこの順に設けられたバリア層およびシーラント層と、を含む積層体で構成され、
前記保護層が設けられた側に突出する膨出部と、前記膨出部の周縁に形成された接合部と、を備え、
前記膨出部にリブが設けられ、
前記リブが、前記膨出部の中央部に形成された第1リブと、前記第1リブから連続して前記第1リブの周囲に張り出し、かつ前記第1リブと同じ側に突出する複数の第2リブと、を有し、
前記第2リブの幅が、前記第1リブ側に位置する基端側から先端側に向けて単調に減少しており、
前記シーラント層が設けられた側の面が接合面として容器本体に接合されることにより前記容器本体を密封することを特徴とするアルミ蓋材。
前記バリア層の材料が、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂の少なくともいずれか一種を含むことを特徴とする請求項1に記載のアルミ蓋材。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について、
図1から
図6を参照して説明する。
図1は、本実施形態のアルミ蓋材1を示す斜視図である。
図2は、アルミ蓋材1の層構成を示す図である。
図3は、アルミ蓋材1の厚さ方向における断面図であり、層構成を省略して示している。
アルミ蓋材1は、紙製、樹脂製等の比較的剛性の低い容器本体を密封するときに用いられる蓋材である。後で詳しく説明するが、
図1に示すように、アルミ蓋材1は、周縁部に設けられ、容器本体に接合される接合部10と、容器本体に接合された後に容器本体の変形を防止する膨出部30と、を備えている。
【0016】
図2に示すように、アルミ蓋材1は、アルミニウム箔からなる基材としてのアルミ層2と、アルミ層2の第1の面に設けられた保護層4と、アルミ層2の第2の面にアルミ層2側からこの順に設けられたバリア層3、シーラント層5と、を含む積層体で構成されている。保護層4、バリア層3、およびシーラント層5は、樹脂で構成されている。アルミ層2の厚さは適宜設定でき、例えば7〜50マイクロメートル(μm)程度が好ましい。
【0017】
シーラント層5は、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等の耐熱性を有する樹脂等で形成され、例えば50μm程度の厚さに形成されている。シーラント層5は、公知のヒートシールにより、容器に接合される。したがって、アルミ蓋材1のうち、シーラント層5が形成された側の面が、容器本体に接合される面となる。以後の説明において、この面を「接合面」と称することがある。
【0018】
保護層4は、例えば二軸延伸のポリエチレンテレフタレート(PET)で形成され、例えば7〜20μm程度の厚さに形成されている。保護層4が設けられた面は、アルミ蓋材1が容器本体に接合された際、アルミ層2を外側から保護するとともに、容器本体と一体となって製品の外観の一部を構成する。保護層4は、例えばナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン等の他の材料で形成されてもよく、耐熱性の高いものが好ましい。
以後の説明において、保護層4が設けられた側の面を「上面」と称することがある。
【0019】
バリア層3は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂の少なくともいずれか一種を含む樹脂材料で形成され、例えば7〜30μm程度の厚さに形成されている。バリア層3の材料は、例えば酸、アルカリ、アルコール等、飲料に含まれる種々の成分に対して強い耐性を示すとともに、強度が高いものである。
【0020】
図1、
図3に示すように、アルミ蓋材1は、保護層4が設けられた側に突出する膨出部30と、膨出部30に形成されたリブ31と、膨出部30の周縁に形成された環状の接合部10と、接合部10からシーラント層5が設けられた側に立ち上がるように形成された壁部20と、を備えている。アルミ蓋材1は、平面視略円形に形成されている。略環状の接合部10は、平面視略円形の膨出部30の周縁に所定の幅で形成されている。接合部10の接合面がヒートシールで容器本体に接合されることにより、アルミ蓋材1は容器本体を密封するように取り付けられる。接合部10には、周方向外側に突出する取っ手11が形成されている。取っ手11は、密封された容器を開封する際のきっかけとなる。取っ手11の数や形状には特に制限はなく、必ずしも設けられなくてもよい。
【0021】
図3に示すように、壁部20は、接合部10から接合面側に突出するように立ち上がっている。壁部20は、上面側の端部20Aおよび接合面側の端部20Bが平面視略円形に形成されている。また、壁部20における接合面側の端部20Bが形成する略円形の径方向寸法は、上面側の端部20Aが形成する略円形の径方向寸法よりも小さくなるように形成されている。
【0022】
壁部20の上面側の端部20Aの厚さ方向における断面形状が曲線状とされたことにより、アルミ蓋材1の成型時に接合部10に皺が発生することが防止される。接合部10の皺を防止することで、アルミ蓋材1による容器の密封性が向上する。端部20Aが直線状である場合に接合部10に発生する皺は、端部20Aを上面側に引き伸ばすように成型することで軽減あるいは消失させることが可能である。
【0023】
アルミ蓋材1は、中央部が壁部20の接合面側の端部20Bから上面側に折り返されており、平面視における中央部に上面に向かってドーム状に突出する膨出部30が形成されている。膨出部30は、後述するように、容器本体に取り付けられた後に容器の内圧の低下によって接合面側に反転し、容器本体の変形を防止する。
【0024】
壁部20の接合面側の端部20Bから膨出部30の頂点までの高さを「膨出部30の突出高さh1」と称する。壁部20の接合面側の端部20Bから壁部20の上面側の端部20Aまでの高さを「壁部20の高さh1」と称する。このとき、膨出部30の突出高さh1は壁部の高さh2よりも小さく設定されており、膨出部30は接合部10よりも上面側に突出しないようにされている。
【0025】
膨出部30には、容器本体に接合されるまでの間における変形を防ぐためのリブ31が設けられている。本実施形態のリブ31は、膨出部30の平面視において、中心から放射状に広がるように所定の幅で8本形成されている。
【0026】
上述のように、接合部10、壁部20、および膨出部30を有するアルミ蓋材1は、
図2に示す4層構造の積層材料を、例えば公知の深絞り成型により成型加工した後に所望の形状に打ち抜くことにより大量に製造することができる。
【0027】
上記のように構成されたアルミ蓋材1の使用時の作用について、容器内に加熱された飲料(内容物)を充填する場合を例にとり説明する。
【0028】
まず、紙または樹脂からなる容器本体に、殺菌等の目的で高温(50℃以上、例えば70℃)の飲料が充填される。飲料は、高温に加熱されてから容器本体に充填されてもよいし、容器本体に充填されてから高温に加熱されてもよい。
【0029】
充填された飲料が十分冷める前に、アルミ蓋材1が搬送され、接合部10の接合面を容器本体の開口の縁に接触させる。接合部10の略環状の接合面が全周にわたって開口の縁と接触した状態でヒートシールが行われると、
図4に示すように、接合部10が容器本体50に接合されて、容器本体50の開口がアルミ蓋材1により密封される。
【0030】
その後、容器51内の飲料が自然に冷める、あるいは製品の保存等のために容器51が冷却される等により飲料の温度が低下する。このとき、容器51の内部空間のうち、飲料が充填された後の残りの空間であるヘッドスペースに存在していた空気や不活性ガス等の気体が収縮して体積が減少する。ここで、容器51は、アルミ蓋材1により密封されているため、外部から容器51内に気体が流入することはなく、気体の収縮により容器51内の圧力は減少する。
【0031】
容器51の剛性が圧力の減少に耐えられない程度であると、容器51が大気圧により変形するため、製品としての外観が損なわれて商品価値の低下につながる。ここで、アルミ蓋材1の剛性を容器本体50よりも低くしておくと、
図5および
図6に示すように、容器本体50が変形するよりも先に膨出部30が接合面側に突出するように反転する。この反転により、容器50内の有効容積が減少して気体の収縮による体積減少分を吸収する。その結果、容器50内の圧力の低下が抑制されて容器50の変形が防止される。
【0032】
高温の飲料を充填した容器本体50をアルミ蓋材1で密封した上述のような飲料製品を大量に製造する場合、大量に製造されたアルミ蓋材1は、一般に厚さ方向に積み重ねられて製造ライン等まで搬送される。この過程で、膨出部30は種々の外力を受けることがあり、当該外力により膨出部30の一部または全部が容器本体50への接合前に接合面側に突出するように変形すると、気体の収縮による体積減少分を吸収する作用が低下する。この問題に対して、本実施形態のアルミ蓋材1では、膨出部30にリブ31が設けられて剛性が高められているため、搬送時等に膨出部30に外力が作用しても接合面側に反転するような変形が起きにくく、接合時まで膨出部30の形状が好適に保持される。
【0033】
以上説明したように、本実施形態のアルミ蓋材1によれば、膨出部30にリブ31が設けられているため、輸送や搬送等により変形しにくく、容器50の密封時まで膨出部30の形状が好適に保持され、容器50の密封後の変形を確実に抑制することができる。
【0034】
また、膨出部30の突出高さh1が壁部20の高さh2以下に設定されているため、アルミ蓋材1の上面側にある物体は、膨出部30よりも接合部10に先に接触しやすい。したがって、膨出部30に外力が作用する頻度を抑え、膨出部30の変形をさらに抑制するとともに、アルミ蓋材1の厚さ方向の寸法を抑えて、容器内のヘッドスペースが少ない場合でも、内容物に触れにくくすることができる。
【0035】
本発明のアルミ蓋材において、膨出部の容積は、気体の収縮前後において想定される体積の変化量を吸収して容器の変形を抑制できるように適宜設定すればよい。例えば、ヘッドスペースを30ミリリットル(ml)、飲料の充填温度を70℃、輸送および保管時における最低温度を10℃と設定すると、ヘッドスペースに存在する気体の収縮前後における体積の変化量xは、ボイルシャルルの法則により、
30/(273+70)=(30+x)/(273+10)
x=5.2
となる。したがって、この場合は、膨出部の容積を2〜3ml程度に設定することで容器の変形を好適に抑制することができ、2.6ml以上に設定することで容器の変形を確実に防止することができる。
【0036】
すなわち、膨出部30の容積が2mlの場合、気体の体積の変化量x:5.2ml>膨出部30の反転による容積の変化量:2×2=4mlとなる。両者の差分が1.2ml程度であれば、容器51の全体の強度により外観を損なうような変形が起こることはなく、変形が起こるとしても容器50の底部が少しへこむ程度で当該差分を吸収できるため、本発明の目的が充分に達せられる。
また、充填される内容物がヘッドスペースに存在する気体の一部(例えば酸素)または全部を溶解あるいは吸収しやすい等の特性を有する場合は、溶解あるいは吸収される気体の体積も考慮して膨出部の容積を設定するのが好ましい。
【0037】
また、本実施形態では、リブ31が上面側に突出している例を説明したが、リブは接合面側に突出するように形成されてもよい。ただし、リブを上面側に突出させると、膨出部の容積を増加させることができ、気体の体積変化の吸収効果が大きくなるため好ましい。
【0038】
本発明者らは、容器に収容する内容物によっては、内容物中の特定の成分がシーラント層の弱い部分もしくは薄い部分をアタックし、内容物がアルミ層とシーラント層との層間に浸透し、アルミ層とシーラント層とが剥離するという問題に直面した。例えば、内容物が日本酒である場合には問題ないが、酸、アルカリ、アルコール等の成分比率が高いジュース、酒類等の内容物の場合には上記の問題があった。
【0039】
この問題に対して、本実施形態のアルミ蓋材1によれば、アルミ層2とシーラント層5との間にバリア層3が介在しているため、仮にシーラント層5に弱い部分や薄い部分があったとしても、バリア層3の存在により内容物がアルミ層2に達することがなく、内容物の成分によるアルミ層の浸食が抑制できる。その結果、層間剥離を好適に防ぐことができ、信頼性に優れたアルミ蓋材を実現することができる。
【0040】
本発明者らは、実際に複数種のアルミ蓋材を実際に試作し、アルミ蓋材の層間剥離の発生の有無を確認する実験を行った。その実験結果について説明する。
厚さ12μmのPETからなる保護層4、厚さ30μmのアルミ層4、バリア層3、および厚さ50μmのシーラント層5が積層された実施例のサンプルを3種類準備した。厚さ12μmのPET樹脂をバリア層としたものを実施例1のサンプルとした。厚さ15μmのナイロン樹脂をバリア層としたものを実施例2のサンプルとした。厚さ30μmのLLDPE樹脂をバリア層としたものを実施例3のサンプルとした。これらのサンプルに対し、バリア層を備えていない点以外は実施例1〜3と同一条件のものを比較例のサンプルとした。
【0041】
内容物として、酸化防止剤である亜硝酸塩が添加された白ワイン、リモネンを含有したオレンジジュースを容器に充填し、室温において1年間保管した。その後、アルミ蓋材の状況を確認した。
評価結果を表1に示す。表1の評価結果欄の「○」は、使用前のアルミ蓋材と比べて変化がなかったものを示し、「デラミネーション」はアルミ蓋材を構成する積層体の層間に液体が浸入して層間剥離が生じたことを示している。
【0043】
表1に示すように、比較例のサンプルでは、いずれの内容物の場合にも層間剥離が発生した。これに対し、実施例1〜3のサンプルではいずれの内容物の場合にも層間剥離が生じていなかった。以上により、バリア層を備えたことで層間剥離を好適に防止できることが確認された。
【0044】
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、
図7および
図8を参照して説明する。
本実施形態のアルミ蓋材61と第1実施形態のアルミ蓋材1とは、リブの態様が異なっている。
なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0045】
図7は、アルミ蓋材61を示す斜視図であり、
図8は、アルミ蓋材61の厚さ方向における断面図である。
図7および
図8に示すように、アルミ蓋材61の膨出部62においては、平面視したときの中央部に略円形の第1リブ63が設けられ、第1リブ63の周囲に、8本の線状の第2リブ64が放射状に形成されている。第1リブ63と第2リブ64とは連続しておらず、それぞれが孤立して設けられている。
【0046】
本実施形態の第1リブ63および第2リブ64も、第1実施形態のリブ31と同様に、容器本体50に接合する前の膨出部62の変形を抑制する効果を奏する。そのため、本実施形態のアルミ蓋材61においても、第1実施形態のアルミ蓋材1と同様、容器本体との密封時まで膨出部62の形状が好適に保持され、容器本体との密封後の変形を好適に抑制することができる。
【0047】
さらに、膨出部62に形成されるリブが略円形の第1リブ63を有しているため、膨出部62の中央に所定の大きさの比較的平坦な領域が確保される。そのため、第1リブ63の上面に吸着パッド等を接触させ、アルミ蓋材61を吸着保持して搬送することができる。したがって、容器の密封工程においてアルミ蓋材61を効率よく搬送し、内容物が充填密封された容器の製造効率を向上することができる。
【0048】
本実施形態では、膨出部62に形成するリブの一部を略円形の第1リブ63とする例を説明したが、第1リブの形状は略円形には限定されず、所定の大きさの比較的平坦な領域が確保されれば、多角形や波状の曲線からなる形状等の他の形状とされてもよい。さらに、膨出部の中央部を除いた領域にのみリブを形成することで、所定の大きさの比較的平坦な領域を確保してもよい。
【0049】
なお、本発明において、「比較的平坦な領域」とは、吸着パッド等による吸着保持を妨げるような凹凸が存在しないことを意味し、完全な平坦に限らず、曲率半径の小さい球面や緩やかな曲面等も含まれる。また、確保する比較的平坦な領域の大きさは、実際に使用される吸着パッド等の大きさに鑑みて適宜決定すればよい。しかし、この領域が大きすぎると、当該領域については実質的にリブで補強されていない状態になるため、必要最小限の大きさに設定するのが好ましい。
【0050】
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、
図9〜
図11を参照して説明する。
本実施形態のアルミ蓋材81と第1実施形態のアルミ蓋材1、第2実施形態のアルミ蓋材61とは、リブの態様が異なっている。
以降の説明において、既に説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0051】
図9は、アルミ蓋材81を示す斜視図である。
図10は、アルミ蓋材81を示す平面図である。
図11は、
図10のA−A’線に沿う断面図である。
図9および
図10に示すように、本実施形態のアルミ蓋材81の膨出部82は、膨出部82の中央に形成された第1リブ83と、第1リブ83の周囲に張り出した5個の第2リブ84と、を有している。第1リブ83と5個の第2リブ84とは、孤立しておらず、互いに連続して一体に形成されている。第1リブ83は、平面視したときに略円形の形状を有している。第2リブ84は、その幅が第1リブ83側に位置する基端側から先端側に向けて単調に減少している。より具体的には、第2リブ84は、第1リブ83側の縁を底辺とする略二等辺三角形状の形状を有している。アルミ蓋材81のその他の構成は、第1、第2実施形態と同様である。
【0052】
本実施形態の第1リブ83および第2リブ84も、第1実施形態のリブ31、第2実施形態の第1リブ63および第2リブ64と同様、容器本体50に接合する前の膨出部82の変形を抑制する効果を奏する。そのため、本実施形態のアルミ蓋材81においても、第1実施形態のアルミ蓋材1、第2実施形態のアルミ蓋材61と同様、容器本体50との密封時まで膨出部82の形状が好適に保持され、容器本体50との密封後の変形を好適に抑制することができる。
【0053】
また、
図11から判るように、本実施形態の第1リブ83および第2リブ84は、第1実施形態のリブ31、第2実施形態の第1リブ63および第2リブ64と比べ、各リブの縁の部分の段差が緩やかであり、壁部が急激に立ち上がるような箇所を有していない。さらに平面的に見ても、
図10から判るように、第2リブ84は、第1実施形態のリブ31、第2実施形態の第2リブ64と比べて全体的に幅広に形成され、その幅が先端側に向けて徐々に狭くなる略三角形状である。そのため、アルミ層の切れやクラックが生じにくく、品質に優れたアルミ蓋材が得られる。
【0054】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【0055】
例えば、上述の各実施形態では、リブの形状として、直線状のもの、略円形のもの、略三角形状のものを示したが、リブの形状はこれには限られず、例えば
図12に示すように、環状等の曲線状のリブ65でもよく、膨出部の変形を抑制できるものであれば特に制限はない。
図12に示す変形例のアルミ蓋材71では、環状のリブを同心状に複数設けている。このようにすると、密封後に内容物の温度が低下した際に、リブ65が折れ目として機能することで膨出部がスムーズに反転する、という利点がある。
【0056】
また、本発明の容器において、充填される内容物は飲料等の液体には限定されず、固体であってもよい。固体でも高温の状態で充填されれば、容器内の気体の温度も上昇し、密封後に内容物の温度が低下することで同様の現象が発生するからである。