(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-07
(45)【発行日】2023-11-15
(54)【発明の名称】包装体の製造方法
(51)【国際特許分類】
B65B 7/28 20060101AFI20231108BHJP
B65B 53/02 20060101ALI20231108BHJP
B65B 7/16 20060101ALI20231108BHJP
【FI】
B65B7/28 A
B65B53/02 J
B65B7/16 J
(21)【出願番号】P 2019102175
(22)【出願日】2019-05-31
【審査請求日】2022-03-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000002897
【氏名又は名称】大日本印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】冨手 政寛
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 公介
(72)【発明者】
【氏名】山本 久貴
(72)【発明者】
【氏名】大塚 康司
【審査官】佐藤 秀之
(56)【参考文献】
【文献】特開2004-323021(JP,A)
【文献】実開昭52-037078(JP,U)
【文献】実開昭53-051865(JP,U)
【文献】特開昭64-070373(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B65B 7/00
B65B 53/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口の周縁から外側に突出するようにフランジ部が形成された弾性変形可能なトレイ形状の容器と、前記容器内の収容空間に配置された内容物と、前記開口を覆うように前記フランジ部で前記容器をシールする柔軟な蓋と、を備えた包装体の製造方法であって、
前記容器を固定台の上に置くことにより前記容器の位置を固定にし、
前記容器の位置を固定した状態で、前記蓋を介して前記フランジ部を押圧することにより、前記収容空間が小さくなるように前記容器を弾性変形させた後、前記蓋で前記容器のシールを行うことにより、前記収容空間内に前記内容物を密封包装し、前記フランジ部に対する押圧を止めることにより、前記容器を変形前状態に復帰させるとともに、前記収容空間側に突出するように湾曲した形状の凹みを前記蓋に生じさせて、前記収容空間のうち前記内容物が占めていない空間を小さく
し、
前記蓋を介した前記フランジ部に対する押圧をシール型で行い、
前記容器のシールにおいては、位置固定状態の受け型に対して前記シール型での押圧を行うことにより、前記蓋と前記フランジ部とのシールを行い、
前記容器の弾性変形においては、前記シール型を降下させることによって前記蓋を介した前記フランジ部に対する押圧を行い、前記フランジ部が前記受け型に押し当てられるまで前記容器が前記シール型で押し下げられることによって前記固定台から受けた力で前記容器の弾性変形が行われることを特徴とする包装体の製造方法。
【請求項2】
前記容器のシールを行って前記フランジ部に対する押圧を止めた後、包装体に対する加熱殺菌とその後の冷却を行うことを特徴とする請求項
1記載の包装体の製造方法。
【請求項3】
前記容器が、一方向に長い形状の底部を備え、
前記底部が、底部周縁において容器外に向けて突出するように形成された環状部と、その環状部の内側部分を跨ぐ範囲において容器外に向けて突出するように、前記底部の長手方向に沿って長く形成されたリブと、を有することを特徴とする請求項1
又は2記載の包装体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、包装体の製造方法に関するものであり、例えば、加熱殺菌処理に対応するように食品が密封包装された包装体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
家事の負担軽減のため、コンビニエンスストア等におけるトレイタイプの包装食品(惣菜製品等の包装体)の需要が増大している。そのような食品の包装では、加熱殺菌(例えば、ボイル加熱やレトルト加熱)が行われることが多い。ただし、トレイ形状の容器を用いた包装では、容器と蓋との間のヘッドスペース(収容空間のうち内容物が占めていない空間)内の空気が、加熱殺菌により膨張して容器から蓋を剥離させるおそれがあるため、加熱殺菌中の加圧が必要になる。加圧加熱殺菌には密閉空間での加圧と加熱が可能なバッチ式(非連続式)の設備が必要であるため、例えば、90℃程度の加熱蒸気を用いたスプレー殺菌を連続式で行う製造工程のラインでは、トレイ形状の容器に対応することができない。
【0003】
容器と蓋との接着強度を大きくすれば、加圧しなくても蓋の剥離を抑えることは可能である。その場合、加熱殺菌によりヘッドスペース内の空気圧が高くなって容器は膨張し、その後の冷却によりヘッドスペース内の空気圧が低くなって容器は収縮する。しかし、容器は収縮しても元の形状に復帰せず、局所的に凹みが残ることがある。この問題を解決するため、形状復元性の良好な形状を有する容器が特許文献1で提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載の容器では、容器が変形前状態に復帰する際の局所的な凹みの発生を抑えることに重点が置かれている。そのため、ヘッドスペースが大きいと、ヘッドスペース内の空気が加熱殺菌により大きく膨張して、蓋や容器に大きく影響してしまう。例えば、蓋が変形して容器から剥離したり、その蓋の変形により容器がダメージ(割れ等)を受けたりするおそれがある。
【0006】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、加熱殺菌によりヘッドスペース内の空気が膨張してもその影響が小さい包装体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、第1の発明の包装体の製造方法は、開口の周縁から外側に突出するようにフランジ部が形成された弾性変形可能なトレイ形状の容器と、前記容器内の収容空間に配置された内容物と、前記開口を覆うように前記フランジ部で前記容器をシールする柔軟な蓋と、を備えた包装体の製造方法であって、
前記容器の位置を固定した状態で、前記蓋を介して前記フランジ部を押圧することにより、前記収容空間が小さくなるように前記容器を弾性変形させた後、前記蓋で前記容器のシールを行うことにより、前記収容空間内に前記内容物を密封包装することを特徴とする。
【0008】
第2の発明の包装体の製造方法は、上記第1の発明において、前記容器を固定台の上に置くことにより前記容器の位置を固定にし、
前記蓋を介した前記フランジ部に対する押圧をシール型で行い、
位置固定状態の受け型に対して前記シール型での押圧を行うことにより、前記蓋と前記フランジ部とのシールを行うことを特徴とする。
【0009】
第3の発明の包装体の製造方法は、上記第1又は第2の発明において、前記容器のシールを行った後、包装体に対する加熱殺菌とその後の冷却を行うことを特徴とする。
【0010】
第4の発明の包装体の製造方法は、上記第1~第3のいずれか1つの発明において、前記容器が、一方向に長い形状の底部を備え、
前記底部が、底部周縁において容器外に向けて突出するように形成された環状部と、その環状部の内側部分を跨ぐ範囲において容器外に向けて突出するように、前記底部の長手方向に沿って長く形成されたリブと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、フランジ部に対する押圧により、収容空間が小さくなるように容器を弾性変形させた後、柔軟な蓋でシールする構成になっているため、フランジ部に対する押圧を止めると、容器が変形前状態に復帰するとともに蓋に凹みが生じて容器内のヘッドスペースが小さくなる。したがって、加熱殺菌によりヘッドスペース内の空気が膨張しても、その影響が小さい包装体を製造することができる。例えば、加熱殺菌による蓋の剥離を防止したり、蓋の変形により容器がダメージ(割れ等)を受けることを防止したりすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】第1の実施の形態に係る製造方法により得られる包装体を示す模式図。
【
図2】第1の実施の形態に係る包装体の製造工程を示す断面図。
【
図3】第1の実施の形態に係る包装体の加熱殺菌前後の状態を示す断面図。
【
図4】第2の実施の形態に係る製造方法により得られる包装体を示す平面図。
【
図7】第2の実施の形態に係る包装体の製造工程を示す断面図。
【
図8】第2の実施の形態に係る包装体の加熱殺菌前後の状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態に係る包装体の製造方法等を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【0014】
図1の模式図に、第1の実施の形態に係る包装体10Aの概略構成を示す。
図1において、(A)は包装体10Aの平面図であり、(B)は(A)のA-A’線断面図であり、(C)は(A)のB-B’線断面図である。また、
図4の平面図に、第2の実施の形態に係る包装体10Bの概略構成を示し、
図4のA-A’線断面図を
図5に示し、
図4のB-B’線断面図を
図6に示す。
【0015】
包装体10A,10Bは、
図1,
図4~
図6に示すように、容器1,蓋8,内容物9等を備えており、加熱殺菌処理に対応した構成になっている。ここでは、容器1内の収容空間1sに配置される内容物9として食品(例えば、ハンバーグ等の総菜類)を想定しているので、包装体10は包装食品に相当するが、内容物9は食品に限定されるものではない。食品以外の内容物9の具体例としては、加熱殺菌処理の必要な医薬品,医療用具,衛生用品等が挙げられる。
【0016】
容器1は、
図1,
図4~
図6に示すように、内部の収容空間1sに食品等の内容物9の収容が可能なトレイ形状を有し、かつ、弾性変形が可能になっている。この容器1は、主な構成要素として、底部2,フランジ部3及び側面部4を備えており、内容物9を出し入れするための開口1aが底部2と対向するように形成されている。開口1aと底部2は一方向に長い形状を有しており、フランジ部3は開口1aの周縁から外側に突出するように形成されており、底部2とフランジ部3とは側面部4で連結している。
【0017】
容器1は、ポリプロピレン(PP)等の熱可塑性樹脂からなる樹脂成形体であり、射出成形,真空成形等の成形方法によって底部2とフランジ部3と側面部4とが一体的かつ薄肉(例えば、厚さ:0.45mm)に形成されている。弾性変形可能な容器1の材料としては、PPの他に、PP/EVOH(3%)/PP,フィラー入りPP(フィラーは石灰系等の無機物からなる)等が挙げられる(EVOH:エチレン-ビニルアルコールプラスチック)。容器1は、収容する内容物9として食品を想定しているため、ボイル加熱(例えば、90℃の加熱蒸気を用いたスプレー殺菌等)等の加熱殺菌処理に対応している。
【0018】
包装体10Aを構成している容器1(
図1)において、底部2,フランジ部3及び側面部4は、それぞれの内側形状及び外側形状が、4つの角部分とそれに隣接する2つの直線部分とを有する長方形を成しており、互いに略相似の関係になっている。包装体10Bを構成している容器1(
図4~
図6)には、底部2の一部として環状部5とリブ6が設けられている。環状部5の外側形状とフランジ部3の内側形状(開口1aの形状)と側面部4の内側形状及び外側形状は、曲線形状の4つの角部分とそれに隣接する2つの直線部分とを有する略矩形を成しており(ここでは略長方形を想定しているが、楕円形状等でもよい。)、互いに略相似の関係になっている。
【0019】
包装体10A,10Bの容器1は、蓋8で開口1aを覆うようにシールされており、そのシールは、蓋8がフランジ部3の全面に接着されることにより行われている。その一例として、包装体10Aの容器1においてフランジ部3に対する蓋8の接着領域を、
図1(A)中のクロスハッチング部分で示す。また、蓋8には開口1aを覆う部分に凹み(つまり、収容空間1s側に突出するように湾曲した形状の凹み)が形成されている(
図1(B),(C);
図5,
図6)。この凹みによって容器1内のヘッドスペースHS(収容空間1sのうち内容物9が占めていない空間)が小さくなっているため、加熱殺菌によりヘッドスペースHS内の空気が膨張しても、蓋8の変形が容器1に及ぼす影響は小さくて済む。
【0020】
蓋8は、変形が容易に可能な高い柔軟性を有しており、最外層を構成する基材フィルムと、容器1をシールするために開口1a側に位置するシーラントフィルム(熱接着性樹脂フィルム)と、の貼り合わせからなる積層構造を有している。具体的な蓋8の材料としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)12μm/ONY(二軸延伸ナイロン)15μm/EP(イージーピールシーラント材)50μm,PET12μm/EP50μm,ONY15μm/EP50μm等の積層フィルム材料(加熱殺菌時に強度の落ちにくいフィルム材料)が挙げられる。なお、蓋8は樹脂フィルムに限らず、紙,金属箔等からなる各層を組み合せた多層基材でもよく、熱接着層の代わりに接着剤を用いてもよい。また、ガスバリア性を必要とする場合には、アルミニウム箔層や蒸着フィルム層を蓋8の最外層や中間層として備えてもよい。
【0021】
フランジ部3の外側形状に関しては、包装体10B(
図4~
図6)の容器1の場合、蓋8を手で容易に剥離可能とするため、一対の対角部分の曲率半径が小さくなっている。包装体10Bをレンジ加熱する際には、その曲率半径の小さい角から蓋8を少し剥がすことによって、レンジ加熱中の安全な蒸気抜きを可能としている。
【0022】
包装体10B(
図4~
図6)の容器1に形成されている環状部5は、底部2の強度を向上させるために、底部2の周縁において容器1外(容器1の下方)に向けて突出するように形成されている。環状部5の内側には、トラック形状(つまり、長方形と2つの半円形との合成形状)を有する側壁5a及び底壁5bが位置しており、底壁5bが上方(開口1a側)に突出する形状によって環状部5が下方に向けて突出する形状を構成している。リブ6(
図4~
図6)は、環状部5の内側部分(つまり、側壁5aと底壁5bからなる下方に凹形状を向けた部分)を跨ぐ範囲において容器1外(容器1の下方)に向けて突出するように、底部2の長手方向に沿って直線状に長く1本形成されている。
【0023】
包装体10B(
図4~
図6)を構成している容器1の側面部4には、上下方向の中間位置に段差4aが形成されている。その段差4aは、側面部4の強度を向上させるために設けられている。また側面部4には、容器1の積み重ねを適正にするためのスタック部4sが形成されている。スタック部4sがフランジ部3との境界部分に位置することにより、フランジ部3との連結も強化される。
【0024】
次に、包装体10A,10Bの製造方法を説明する。
図2の断面図に、第1の実施の形態に係る包装体10Aの製造工程を示し、
図7の断面図に、第2の実施の形態に係る包装体10Bの製造工程を示す。
図2及び
図7において、(A)は容器1,蓋8及び内容物9が充填機にセットされた状態を示しており、(B)は変形させた容器1に蓋8が熱接着(ヒートシール)された状態を示しており、(C)は熱接着が完了した状態の包装体10A,10Bを示している。
【0025】
充填機には、上下に移動可能なシール型M1と、位置固定の受け型M2及び固定台M3が設けられている。まず、容器1を固定台M3の上に置くことにより容器1の位置を固定にする。そして、開口1aから容器1の収容空間1s内に内容物9を入れて、開口1aを覆うように蓋8を容器1上に載せる(
図2,
図7の(A))。このとき、容器1のフランジ部3は受け型M2から少し(約3mm)浮いた状態になっている。なお、一般的なシールが容器1をフランジ部3で支えた状態で行われるのに対し、包装体10A,10Bの製造方法のシールは容器1を底部2で支えた状態で行われる。
【0026】
次に、シール型M1を降下させる(
図2,
図7の(A)中の矢印md)。シール型M1を降下させると、蓋8を介してフランジ部3がシール型M1で押圧され、フランジ部3が受け型M2に押し当てられるまで、容器1は押し下げられる(
図2,
図7の(B))。固定台M3の位置は固定されているので、シール型M1で押し下げられた容器1は、収容空間1sが小さくなるように弾性変形することになる。容器1の弾性変形は、
固定台M3から力を受けた底部2で発生して、容器1は底上げ状態となる。このとき、収容空間1sの減少分の空気が蓋8とフランジ部3との間から容器1外へと抜ける。なお、包装体10Bの容器1には、底部2の一部としてリブ6が設けられているため、容器1の押し下げを安定した状態で行うと共に、底部2を
バランス良く弾性変形させることが可能である。
【0027】
受け型M2上のフランジ部3に対して蓋8をシール型M1で押圧しながら所定温度(例えば、150~300℃程度)で加熱する。蓋8は前述した樹脂製の積層フィルムからなっており、片面に熱接着性のシーラントフィルムを有している。そのシーラントフィルムによって、フランジ部3の上面の略全体にわたって蓋8が熱接着される(
図1(A)中のクロスハッチング部分)。フランジ部3に蓋8が熱接着されることにより、内容物9は容器1内の収容空間1sに配置された状態で密封包装される。熱接着が完了したら、シール型M1を上昇させる(
図2,
図7の(B)中の矢印mu)。シール型M1を上昇させると、フランジ部3に対する押圧が止まるので、容器1が変形前状態に復帰するとともに、柔軟な蓋8に凹みが生じて容器1内のヘッドスペースHSが小さくなる(
図2,
図7の(C))。
【0028】
熱接着が完了した容器1は開口1aが蓋8で閉じられているため、充填機から包装体10A,10Bを取り出して、スチーム殺菌工程で90℃程度の加熱殺菌処理を施すと、収容空間1sのヘッドスペースHS内の空気圧が高くなって蓋8が変形する。
図3の断面図に、第1の実施の形態に係る包装体10Aの加熱殺菌前後の状態を示し、
図8の断面図に、第2の実施の形態に係る包装体10Bの加熱殺菌前後の状態を示す。
図3において、(A)は加熱殺菌前の包装体10Aの断面を示しており、(B)は加熱殺菌により蓋8が平坦化した包装体10Aの断面を示しており、(C)は加熱殺菌により蓋8が膨らんだ包装体10Aの断面を示している。
図8において、(A)は加熱殺菌前の包装体10Bの断面を示しており、(B)は加熱殺菌により蓋8が平坦化した包装体10Bの断面を示している。
【0029】
包装体10A,10Bに対する加熱殺菌を行うことにより、
図3,
図8の(B)に示すように蓋8が平坦化しても、容器1に対する蓋8のシール状態に影響は無い。つまり、加熱殺菌前の包装体10A,10Bでは、蓋8の凹みにより収容空間1s内のヘッドスペースHSが小さく設定されているため、加熱殺菌によりヘッドスペースHSの空気が膨張しても、包装体10A,10Bが破損するような蓋8の変形は生じない。したがって、蓋8が容器1から剥離することはなく、蓋8の変形により容器1がダメージ(割れ等)を受けることもない。そして、加熱殺菌後の冷却を行うと、収容空間1sのヘッドスペースHS内の空気圧が低くなり、包装体10A,10Bでは蓋8が元の凹んだ形状(
図3,
図8の(A))に復帰する。このようにして、加熱殺菌によりヘッドスペースHS内の空気が膨張しても、その影響が小さい加熱殺菌処理済みの包装体10A,10Bが得られる。
【0030】
充填機でヘッドスペースHSを減らしても、包装体10Aに対する加熱殺菌によって、
図3(C)に示すように蓋8が膨らんだ場合には、ヘッドスペースHS内の空気の膨張による影響を抑える必要がある。そこで包装体10Bでは、蓋8で開口1aが閉じられた容器1に加熱殺菌処理を施すと、収容空間1sのヘッドスペースHS内の空気圧の増大により、底部2と側面部4が膨張するようになっている。
図8(B)中の破線は、変形後の底部2と側面部4の外側形状を示している。環状部5の内側部分は、リブ6によって安定した形状に膨らむため、加熱殺菌中に容器1が傾くことはない。そして、加熱殺菌後の冷却により収容空間1sのヘッドスペースHS内の空気圧が低くなると、底部2と側面部4が収縮して、容器1も元の形状(
図3,
図8の(A))に復帰する。
【0031】
包装体10Bを構成している容器1の底部2は、加熱殺菌によりヘッドスペースHS内の空気圧が高くなったときに変形し易い形状を有している。つまり、環状部5の内側部分(トラック形状の側壁5aと底壁5b)を跨ぐようにしてリブ6が側壁5aに入り込んでいるため、リブ6の剛性で環状部5の内側部分の変形(全体的に均一な膨らみ)が容易になるとともに元の形状への復帰も容易になる。
【0032】
環状部5は、一方向に長い形状の底部2の周縁で下方に突出した形状を有しているため、環状部5の内側部分が容易に膨張し、それに伴って側面部4も膨張する。その結果、加熱殺菌によるヘッドスペースHS内の空気圧の変動の影響が小さくなって、蓋8の剥離等が防止される。リブ6は、環状部5の内側部分を跨ぐ範囲において下方に突出した形状を有しているため、環状部5の内側部分を変形させる応力を底部2の全体に伝達させ、加熱殺菌後の冷却では元の形状に戻す応力により、環状部5の内側部分や側面部4の元の形状への復帰を容易にする(高い形状復元性)。その結果、加熱殺菌後の冷却によるヘッドスペース内の空気圧の変動の影響が小さくなって、蓋8の不均一な歪み等が防止される。
【0033】
リブ6が底部2の長手方向に沿って長く形成されており、しかも、直線状に長く1本形成されているため、環状部5の内側部分や側面部4の変形と元の形状への復帰を効果的に制御することが可能となる。つまり、底部2が一方向に長い形状を有しているため、加熱殺菌時には底部2の長手方向に沿って直線状に長いリブ6が応力を底部2全体に伝播させて変形のきっかけを作り、環状部5の内側部分の変形は環状部5を突っ張っているリブ6の存在によって不安定化されているため、加熱殺菌後の冷却時にはリブ6が変形前状態への復帰をより容易にする。
【0034】
リブ6は、前述したように、環状部5の内側部分を跨ぐ範囲において容器1外に向けて突出するように、底部2の長手方向に沿って直線状に長く1本形成されており、そのシンプルな形状により、変形させる領域をバランス良く確保することを可能としている。なお、容器1内に収容する内容物9の形態、加熱殺菌の条件等に応じて、底部2の長手方向に沿って直線状に長くリブ6を複数本(例えば3本以上)形成したり、底部2の短手方向に沿って直線状に長くリブ6を1本又は複数本形成したり、底部2の長手方向に沿ってX字状に長くリブ6を形成したり、底部2の長手方向と短手方向に沿って十字状にリブ6を形成したりしてもよい。
【0035】
各実施の形態によれば、前述したように、フランジ部3に対する押圧により、収容空間1sが小さくなるように容器1を弾性変形させた後、柔軟な蓋8でシールする構成になっているため、フランジ部3に対する押圧を止めると、容器1が変形前状態に復帰するとともに蓋8に凹みが生じて容器1内のヘッドスペースHSが小さくなる。したがって、加熱殺菌によりヘッドスペースHS内の空気が膨張しても、その影響が小さい包装体1を製造することができる。例えば、加熱殺菌による蓋8の剥離を防止したり、蓋8の変形により容器がダメージ(割れ等)を受けることを防止したりすることが可能となる。
【0036】
また、第2の実施の形態によれば、前述したように、環状部5の内側部分を跨ぐ範囲において容器1外に向けて突出するように形成されたリブ6により底部2の変形と復元が容易になるため、加熱殺菌とその後の冷却による収容空間1sのヘッドスペースHS内の空気圧の変動の影響を小さくすることができる。例えば、加熱殺菌による蓋8の剥離を更に効果的に防止したり、加熱殺菌後の冷却により蓋8を不均一な歪みの無い元の形状に復帰させたりすることが可能となる。
【符号の説明】
【0037】
1 容器
1a 開口
1s 収容空間
2 底部
3 フランジ部
4 側面部
4a 段差
4s スタック部
5 環状部
5a 側壁
5b 底壁
6 リブ
8 蓋
9 内容物(食品)
10A,10B 包装体(包装食品)
HS ヘッドスペース
M1 シール型
M2 受け型
M3 固定台