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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022179022
(43)【公開日】2022-12-02
(54)【発明の名称】口栓および溶着方法
(51)【国際特許分類】
   B65D 25/40 20060101AFI20221125BHJP
   B65D 33/38 20060101ALN20221125BHJP
【FI】
B65D25/40
B65D33/38
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021086238
(22)【出願日】2021-05-21
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001276
【氏名又は名称】弁理士法人小笠原特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】仲野 祐輔
【テーマコード(参考)】
3E062
3E064
【Fターム(参考)】
3E062AA20
3E062AB01
3E062AC02
3E062AC07
3E062KA04
3E062KB03
3E062KB17
3E064BA01
3E064BA22
3E064BB03
3E064BC18
3E064EA05
3E064EA30
(57)【要約】
【課題】口栓および容器本体の最内層がポリエステル樹脂である場合であっても、好適に口栓と容器本体とを溶着可能な口栓および溶着方法を提供する。
【解決手段】口栓はポリエステル樹脂から成り、筒部と、円盤状のフランジ部と、フランジ部の一方の面に、フランジ部の外縁と同心円状に設けられた凸状のダイレクタとを備える。溶着方法は、上記口栓と、最内層としてポリエステル樹脂層を備え、開口が形成された容器本体とを、容器本体の開口に口栓の筒部を通して、ダイレクタとポリエステル層とが接した状態で、ダイレクタが接する面とは反対側の容器本体の面に、略平面であるホーンの押圧部を押圧して溶着する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒部と、円盤状のフランジ部と、前記フランジ部の一方の面に、前記フランジ部の外縁と同心円状に設けられた凸状のダイレクタとを備えた、ポリエステル樹脂から成る口栓。
【請求項2】
前記フランジ部には、前記ダイレクタと隣接して凹部が設けられる、請求項1に記載の口栓。
【請求項3】
前記ダイレクタの上面と側面との境界、および
前記凹部の底面と側面との境界の一方または両方は、曲面の断面形状を有する、請求項2に記載の口栓。
【請求項4】
請求項1~3のいずれかに記載の口栓と、
最内層としてポリエステル樹脂層を備え、開口が形成された容器本体とを、
前記容器本体の前記開口に前記口栓の前記筒部を挿通して、前記ダイレクタと前記ポリエステル樹脂層とが接した状態で、前記ダイレクタが接する面とは反対側の前記容器本体の面に、略平面であるホーンの押圧部を押圧して溶着する、溶着方法。
【請求項5】
前記凹部は、前記ダイレクタよりも前記フランジ部における同心円の中心側に設けられ、
前記筒部の軸を含む平面による断面において、前記ダイレクタの断面積が前記凹部の断面積よりも大きく、
前記容器本体の前記開口の端縁を、前記筒部の軸方向から見て前記凹部上に位置するように配置する、請求項4に記載の溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、口栓および溶着方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
紙や熱可塑性樹脂フィルム等をラミネートした容器本体に口栓を取り付け、日本酒、焼酎、ワイン、その他飲料、調味料などの液体が充填される包装容器が知られている。口栓は、容器本体の頂部に設けられた開口に設けられ、容器本体と口栓とは、口栓に設けられたフランジ部を介して超音波溶着等によって接続される(特許文献1)。
【0003】
一例として、図6を参照して、一般的な容器本体と口栓の超音波溶着方法を説明する。まず、容器本体200の内側(液体を充填する側の面)から、容器本体200の開口220に口栓400の筒部を挿通する形でフランジ部111を容器本体200にあてがい、凸形状を有する超音波溶着装置のホーン300の押圧部310を容器本体200の外側から押圧し、超音波振動により発生する熱を容器本体200およびフランジ部111に付与する。すると、熱が付与された容器本体200の最内層であるシーラント層と、フランジ部111の一部が融解し、容器本体200と口栓400が溶着する。なお、ホーン300の押圧部310が凸形状を有することで、効率よく押圧部を高温にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2002-19814号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、口栓と容器本体の最内層であるシーラント層とがポリエステル樹脂である場合、図6のような方法で容器本体と口栓を溶着させると容器本体の紙が黒化してしまう。これは、ポリエステル樹脂のように融点が高く柔軟性が低い樹脂の場合、溶着に要するエネルギーや振幅が大きくなり、容器本体の紙が高温となって焦げるためである。そのため、口栓および容器本体の最内層であるシーラント層にポリエステル樹脂を採用することは困難であった。
【0006】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、口栓および容器本体の最内層がポリエステル樹脂である場合であっても、好適に口栓と容器本体とを溶着可能な口栓および溶着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための本発明の一局面は、筒部と、円盤状のフランジ部と、フランジ部の一方の面に、フランジ部の外縁と同心円状に設けられた凸状のダイレクタとを備えた、ポリエステル樹脂から成る口栓である。
【0008】
本発明の他の局面は、上記口栓と、最内層としてポリエステル樹脂層を備え、開口が形成された容器本体とを、容器本体の開口に口栓の筒部を通して、ダイレクタとポリエステル樹脂層とが接した状態で、ダイレクタが接する面とは反対側の容器本体の面に、略平面であるホーンの押圧部を押圧して溶着する、溶着方法である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、口栓および容器本体の最内層がポリエステル樹脂である場合であっても、好適に口栓と容器本体とを溶着可能な口栓および溶着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明の一実施形態に係る口栓の溶着方法を説明する図
図2】本発明の一実施形態に係る口栓の縦断面図
図3】本発明の一実施形態に係る口栓の縦断面図
図4】(a)変形例に係る口栓の溶着前の縦断面図(b)変形例に係る口栓の溶着後の縦断面図
図5図4(a)のダイレクタおよび凹部を含む部分の拡大図
図6】従来の口栓の溶着方法を説明する図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図を参照しながら本発明の実施形態に係る口栓および溶着方法について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る口栓の溶着方法を説明する図である。図2および図3は、本発明の一実施形態に係る口栓の縦断面図である。なお、図1~3は、口栓にキャップが取り付けられていない状態を示しているが、キャップを装着した状態で溶着を行ってもよい。また、口栓の縦断面図は左右対称となるため、図2、3の口栓の縦断面図は、便宜上、左半分のみ示す。
【0012】
<実施形態>
包装容器100は口栓1と容器本体2とを含む。以下、口栓、容器本体、および、これらの溶着方法に分けて説明する。
【0013】
(口栓)
本発明の実施形態に係る口栓1は、筒部10と、フランジ部11とを有する。口栓1は、材料としてポリエステル樹脂が用いられ、容器本体2に取り付けられて使用される。口栓1は、適宜キャップやパッキン等を含んでもよい。
【0014】
筒部10は、容器本体2に収容された内容物を取り出す際の注出口となる円筒状の部分である。筒部10は、図1に示すように外周面にネジを備えて、キャップを螺合により取り付けるようにしてもよい。
【0015】
フランジ部11は、口栓1を容器本体2に溶着するために設けられる。フランジ部11は、筒部10の一端から外方に延出するように円盤状に形成され、筒部10側の面に凸状のダイレクタ12を備える。また、フランジ部は、図2に示す口栓1aのフランジ部11aのように、ダイレクタ12に隣接するように凹部13aを備えてもよい。
【0016】
ダイレクタ12は、超音波溶着を行う際に、超音波振動を集中させて安定した溶着を可能にするための凸状の部分である。ダイレクタ12は、フランジ部11の筒部10側の面に、フランジ部11の外縁と同心円状に形成され、より具体的には、フランジ部11の上面を規定する平面から超えた部分を指す。一例として、ダイレクタ12は、略台形の断面形状を有する。なお、断面とは筒部10の軸を含む平面であり、以降においても同様とする。
【0017】
凹部13aは、溶着時における樹脂の流動性を向上させるために設けられてもよい。凹部13aは、ダイレクタ12に隣接して設けられ、より具体的には、フランジ部11の上面を規定する平面より下の空隙部分を指す。凹部13aは、図2に示すように、ダイレクタ12に対してフランジ部11aの中心側とフランジ部11aの外縁側にそれぞれ一つずつ設けられてもよいし、いずれか一方のみ設けられてもよい。一例として、凹部13aは、略逆台形の断面形状を有する。
【0018】
さらに、ダイレクタおよび凹部は、図3に示す口栓1bのフランジ部11bに設けられるダイレクタ12bおよび凹部13bのように、ダイレクタ12bの上面と側面との境界、および、ダイレクタ12bの側面と凹部13bの底面との境界の一方または両方に、曲面の断面形状を有してもよい。
【0019】
(容器本体)
次に、溶着により口栓1と接続する容器本体2について説明する。容器本体2は、少なくとも紙と、シーラント層であるポリエステル樹脂層とを含む部材であり、ポリエステル樹脂層は容器本体2の最内層にあたる。容器本体2は、例えば、頂部と底部とを含む、一端が閉塞された角柱形状をしており、頂部には円形の開口20が形成される。開口20に、容器本体2の内容物を収納する側(容器本体2の内側)から筒部10を挿通させた状態で、容器本体2と口栓1とを溶着することができる。なお、容器本体2は、アルミ等からなるガスバリア層などの他の層を適宜含んでもよい。
【0020】
(溶着方法)
次に、口栓1と容器本体2を溶着するために用いられる溶着方法について説明する。
【0021】
口栓1の筒部10を、容器本体2の内側から開口20に挿通する形で、フランジ部11を容器本体2に接触させる。このとき、ダイレクタ12は容器本体2の内側のポリエステル樹脂層に当接する。この状態において、図1に示すように、ホーン3を容器本体2の外側からあてがう。
【0022】
ホーン3は、具体的には超音波溶着装置のホーンである。ホーン3において、容器本体2を押圧する側の面である押圧部31は略平面であり、押圧部31の幅はダイレクタ12の幅よりも大きい。押圧部31には所定の振動数の超音波が供給され、当該振動によって押圧部31が加熱される(発熱する)。これにより、開口20の周囲の容器本体のポリエステル樹脂層の容器本体の内側の表面と、口栓1のダイレクタ12とが溶融し、口栓1と容器本体2を溶着することができる。なお、図3に示すように、ダイレクタ12bの上面と側面との境界、および、ダイレクタ12bの側面と凹部13bの底面との境界の一方または両方が、曲面の断面形状を有する場合、口栓1bと容器本体2の溶着時における樹脂の流動性はさらに向上する。
【0023】
以上説明したように、口栓1のフランジ部11にはダイレクタ12が形成されており、容器本体2およびダイレクタ12を容器本体2の外側から押圧するホーン3の押圧部31は略平面である。このため、ホーン3からのエネルギーおよび押圧が、ダイレクタ12に集中し、効率的にダイレクタ12を軟化させるので、熱が拡散して紙が黒化するまえに溶着を行うことができる。よって、口栓1および容器本体2の最内層がポリエステル樹脂層であっても、容器本体2の紙が黒化することなく口栓1と容器本体2とを溶着することができる。
【0024】
<変形例>
次に、変形例に係る口栓および溶着方法について図4の(a)および(b)を用いて説明する。図4(a)は、変形例に係る口栓1cの溶着前の縦断面図であり、図4(b)は、変形例に係る口栓1cの溶着後の縦断面図である。なお、図4は、口栓1cにキャップが取り付けられていない状態を示しているが、キャップを装着した状態で溶着を行ってもよい。また、口栓の縦断面図は左右対称となるため、図4の口栓1cの縦断面図は、便宜上、左半分のみ示す。ここでは、上述の実施形態との相違点について主に述べ、共通する事項は必要に応じて説明する。
【0025】
図4(a)に示すように、凹部13cは、ダイレクタ12cに対してフランジ部11cの中心側に隣接して設けられる。ここで、筒部10の軸を含む平面による断面において、ダイレクタ12cの断面積は、凹部13cの断面積よりも大きい。さらに、容器本体2の開口20の端縁の側面である端面は、筒部10の軸方向から見て凹部13c上に位置するように設けられる。
【0026】
これにより、図4(b)に示すように、口栓1cと容器本体2との溶着時に、溶解したダイレクタ12cが凹部13cに流れ込んで開口20の端面に付着することにより、開口20の端面を保護することができる。これにより、包装容器100cを冷却するためのシャワー水や、包装容器100cの使用中に口栓1cの外周に付着した内容物などの、包装容器100cの外部の水分が、容器本体2の層間に侵入してしまうのを防ぐことができる。
【0027】
なお、ダイレクタ12cと凹部13cはフランジ部11cの中心からの位置が異なるが、ダイレクタ12cと凹部13cは隣接して設けられ、かつ、凹部13cがダイレクタ12cよりも内周側に位置していることから、ダイレクタ12cの断面積が、凹部13cの断面積よりも大きければ、ダイレクタ12cの溶解物が、凹部13cを十分に満たし開口20の端面を保護が可能である。
【実施例0028】
実施例1、2および比較例1、2において、溶着の可否および容器本体の紙の黒化の有無についての評価を行い、実施例3~8において、溶着の可否および容器本体の紙の黒化の有無についての評価に加え、開口20の端面の保護の可否について評価を行った。
【0029】
(実施例1)
図1に示すような、フランジ部11にダイレクタ12を設けた口栓1をポリエステルで製造した。容器本体の外側から、ポリエチレン(PE)、紙、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)又は蒸着ポリエチレンテレフタレート(蒸着PET)、ポリエチレン(PE)、ポリエステルの層構造を有する容器本体2を製造した。なお、ポリエステル層がシーラント層にあたる。溶着には、押圧部31が略平面であるホーン3を用い、加圧力を350Nとした。溶着エネルギーおよび振幅の組み合わせは、(溶着エネルギー、振幅)=(110J、80%)、(110J、90%)、(130J、80%)、(150J、100%)の4通りとし、それぞれの条件で溶着を行った。
【0030】
(実施例2)
凹部13aを、ダイレクタ12に対してフランジ部11aの中心側とフランジ部11aの外縁側にそれぞれ一つずつ設けた、図2に示すような口栓1aをポリエステルで製造した以外は、実施例1と同様に溶着を行った。
【0031】
(比較例1)
図1に示した口栓1において、フランジ部を、ダイレクタを有さないフラット形状にしたものをポリエステルで製造し、図1に示すホーン3において、ホーンの押圧部の形状を凸形状とし、溶着エネルギーおよび振幅の組み合わせを、(溶着エネルギー、振幅)=(150J、90%)、(150J、100%)、(160J、90%)、(160J、100%)の4通りとしたこと以外、実施例1と同様に溶着を行った。
【0032】
(比較例2)
図1に示した口栓1において、フランジ部を、ダイレクタを有さないフラット形状にしたものをポリエステルで製造し、溶着エネルギーおよび振幅の組み合わせを、(溶着エネルギー、振幅)=(150J、90%)、(150J、100%)、(160J、90%)、(180J、100%)の4通りとしたこと以外、実施例1と同様に溶着を行った。
【0033】
(実施例3)
図4に示した変形例に係る口栓1cを用いて、口栓1cと容器本体2との溶着を行った。このときの、ダイレクタ12cの断面形状を、図5に示すように、上底の長さA、下底の長さB、高さCの略台形とした。また、凹部13cの断面積の断面形状を、図5に示すように、上底の長さa、下底の長さb、高さcの略逆台形とした。実施例3において、A=0.2mm、B=0.3mm、C=0.6mm、a=0.3、b=0.2、c=0.5とし、ダイレクタ12cの断面積と凹部13cの断面積をそれぞれ0.15mm、0.13mmとした。容器本体2の開口20の端縁の側面である端面は、筒部10の軸方向から見て凹部13c上に位置するように配置して溶着した。
【0034】
(実施例4)
A=0.3mm、B=0.4mm、C=0.5mm、a=0.3、b=0.2、c=0.5とし、ダイレクタ12cの断面積と凹部13cの断面積をそれぞれ0.18mm、0.13mmとした以外は、実施例3と同様である。
【0035】
(実施例5)
A=0.2mm、B=0.6mm、C=0.4mm、a=0.6、b=0.2、c=0.3とし、ダイレクタ12cの断面積と凹部13cの断面積をそれぞれ0.16mm、0.12mmとした以外は、実施例3と同様である。
【0036】
(実施例6)
A=0.2mm、B=0.3mm、C=0.5mm、a=0.3、b=0.2、c=0.6とし、ダイレクタ12cの断面積と凹部の断面積をそれぞれ0.13mm、0.15mmとした以外は、実施例3と同様である。
【0037】
(実施例7)
A=0.3mm、B=0.4mm、C=0.5mm、a=0.4、b=0.3、c=0.5とし、ダイレクタ12cの断面積と凹部13cの断面積をそれぞれ0.18mm、0.18mmとした以外は、実施例3と同様である。
【0038】
(実施例8)
A=0.2mm、B=0.6mm、C=0.3mm、a=0.6、b=0.2、c=0.4とし、ダイレクタ12cの断面積と凹部13cの断面積をそれぞれ0.12mm、0.16mmとした以外は、実施例3と同様である。
【0039】
(評価結果)
まず、実施例1、2および比較例1、2の評価結果について説明する。それぞれの実施例および比較例の包装容器において、目視で溶着の可否および紙の黒化を判定した。評価結果をそれぞれ表1~4に示す。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】
実施例1の評価結果を表1に示す。実施例1では、エネルギーが130J以上で振幅が80%以上の条件で口栓と容器本体の溶着が可能であり、溶着した場合であっても、紙が黒化することがなかった。
【0045】
実施例2の評価結果を表2に示す。実施例2では、エネルギーが110J以上で振幅が80%以上の条件で口栓と容器本体の溶着が可能であり、全ての場合において紙が黒化することがなかった。したがって、フランジ部にダイレクタに加えて凹部も設ける方が、許容される溶着条件の幅が広がることがわかる。
【0046】
比較例1の評価結果を表3に示す。比較例1では、エネルギーが150J以上かつ振幅100%のとき、または、エネルギーが160J以上かつ振幅100%のときに溶着が可能であったが、溶着・未溶着に関わらず、いずれの条件においても紙は黒化した。
【0047】
比較例2の評価結果を表4に示す。比較例2では、エネルギーが180Jかつ振幅100%の条件においてのみ、わずかに溶着が可能であったが、紙は黒化した。
【0048】
次に、実施例3~8の評価結果について説明する。いずれの実施例も好適に溶着条件を調整することで好適に溶着でき、黒化がないことを確認できた。さらに、それぞれの包装容器において、目視で端面が保護されているか否かを判定した。結果を表5に示す。ダイレクタ12cの断面積が凹部13cの断面積よりも大きい実施例3~5の容器本体2の開口20の端面には、溶解したダイレクタが達しており、端面が保護されていた。しかし、ダイレクタの断面積が凹部の断面積以下となる実施例6~8の容器本体2の開口20の端面には溶解したダイレクタが達しておらず、端面が保護されていなかった。
【0049】
【表5】
【産業上の利用可能性】
【0050】
本発明は、口栓を有する包装容器に用いることができる。
【符号の説明】
【0051】
1、1a、1b、1c 口栓
2 容器本体
10 筒部
11、11a、11b、11c フランジ部
12、12b、12c ダイレクタ
13a、13b、13c 凹部
20 開口
3 ホーン
31 押圧部
100 包装容器
図1
図2
図3
図4
図5
図6