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JP2016531774A - 多障壁層の吹き込み成形された容器を製造するための方法 - Google Patents

多障壁層の吹き込み成形された容器を製造するための方法 Download PDF

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JP2016531774A
JP2016531774A JP2016534617A JP2016534617A JP2016531774A JP 2016531774 A JP2016531774 A JP 2016531774A JP 2016534617 A JP2016534617 A JP 2016534617A JP 2016534617 A JP2016534617 A JP 2016534617A JP 2016531774 A JP2016531774 A JP 2016531774A
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Japan
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tube
barrier
sheet
material sheet
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ヴィヴォク エー． チョーグレ，
ヴィヴォク エー． チョーグレ，
ラベヘ エイチ． エレシー，
ラベヘ エイチ． エレシー，
デヴィッド， ティー． フォスター，
デヴィッド， ティー． フォスター，
ハロルド， エス． ボウェン，
ハロルド， エス． ボウェン，
Original Assignee
プリントパック イリノイ インコーポレイテッド
プリントパック イリノイ インコーポレイテッド
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Publication date
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  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Containers And Plastic Fillers For Packaging (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

少なくとも２つの障壁層（２０４）および少なくとも２つのポリマー層（２０２）を有する材料シート（２００）を提供することと、材料シートを管（３１２）に形成することと、シール領域で管をシールすることと、管を吹き込み成形して、少なくとも２つの障壁層がシール領域で実質的に連続した障壁を形成する容器を形成することと、を含む、容器を作製する方法が提供される。
【選択図】図２

Description

[分野]
本開示は、概して、容器製造に関し、より具体的には、多障壁層の吹き込み成形された容器を製造するための方法に関する。
[背景]
瓶および他の容器は、熱成形、回転成形、吹き込み成形、または押出吹き込み成形等の種々のプロセスによって製造され得る。容器は、単一または多層材料から生成され得る。障壁層は、そこから作製される容器にパッケージ化される食料または飲料製品の保存期間を延長するように、多層材料に含まれ得る。例えば、障壁層は、パッケージ化される製品が、ある気体、または揮発物、風味、もしくは香りの損失に敏感である場合に使用され得る。
しかしながら、全体的な障壁性能の損失は、障壁層間の間隙が容器の溶接またはシール領域で存在する場合にしばしば生じる。したがって、これらのシール領域で改善された障壁性能を有する容器を作製するための方法に対する必要性が存在する。
[概要]
一態様において、容器を作製する方法は、（ｉ）少なくとも２つの障壁層および少なくとも２つのポリマー層を有する材料シートを提供することと、（ｉｉ）材料シートを管に形成することと、（ｉｉｉ）シール領域で管をシールすることと、（ｉｖ）管を吹き込み成形して、少なくとも２つの障壁層がシール領域で実質的に連続した障壁を形成する容器を形成することと、を含む。
別の態様において、容器を作製する方法は、（ｉ）少なくとも２つのポリマー層間に配置される少なくとも２つのエチレンビニルアルコール障壁層を有する材料シートを提供することと、（ｉｉ）材料シートを管に形成することと、（ｉｉｉ）シール領域で管をラップシールすることと、（ｉｖ）管を加熱することと、（ｖ）管を成形型に対して吹き込んで、少なくとも２つのエチレンビニルアルコール障壁層がシール領域で実質的に連続した障壁を形成する容器を形成することと、を含む。
[図面の簡単な説明]
図１は、先行技術のシート材料の一実施形態を示す、断面平面図である。
図２は、シート材料の一実施形態を示す、断面平面図である。
図３は、吹き込み成形された容器を作製するための装置の一実施形態を示す、斜視図である。
図４は、単一障壁層の吹き込み成形された容器のラップシール領域を示す、断面平面図である。
図５は、単一障壁層の吹き込み成形された容器のラップシール領域を示す、写真である。
図６は、多障壁層の吹き込み成形された容器のラップシール領域を示す、断面平面図である。
図７は、多障壁層の吹き込み成形された容器のラップシール領域を示す、断面平面図である。
図８は、単一障壁層の吹き込み成形された容器のフィンシール領域を示す、断面平面図である。
図９は、多障壁層の吹き込み成形された容器のフィンシール領域を示す、断面平面図である。
[詳細な説明]
本発明は、改善された障壁層性能を有する容器を製造するための方法を提供することによって、上で説明される必要性に対処する。容器および容器を作製するための方法のいくつかの実施形態を、以下で説明する。実施形態の異なるステップのパラメータ、構成要素、および特性は、別個に説明されるが、当業者によって理解されるであろうように、なお他の実施形態を可能にするように、この説明および特許請求の範囲と一貫して組み合わされ得る。
ある実施形態において、容器を作製する方法は、（ｉ）少なくとも２つの障壁層および少なくとも２つのポリマー層を有する材料シートを提供することと、（ｉｉ）材料シートを管に形成することと、（ｉｉｉ）シール領域で管をシールすることと、（ｉｖ）管を吹き込み成形して、少なくとも２つの障壁層がシール領域で実質的に連続した障壁を形成する容器を形成することと、を含む。本明細書において使用される際、「実質的に連続した」という用語は、シール領域にわたって大幅に破壊されていないまたは遮断されていない、シール領域における障壁層によって形成される障壁を指す。即ち、障壁は、障壁を形成する２つの障壁層間に間隙がない場合、または２つの障壁層間の間隙が約１ｎｍ以下である場合、「実質的に連続」している。例えば、酸素分子のファンデルワールス半径は１５２ｐｍであり、そのため、３００ｐｍ未満の間隙は、酸素分子よりも小さい。１ｎｍ以下の間隙は、酸素および他の気体に対する実質的な障壁を提供する。
これらの方法を介して製造される容器は、シール領域で実質的に連続した障壁を有し得、食料および飲料のパッケージ化用途に対する改善された障壁特性を提供する。
材料シート
図２に示されるように、材料シート２００は、３つのポリマー層２０２と、２つの外ポリマー層間に内層として配置される２つの障壁層２０４と、４つの接着剤層２０６と、を含む。接着剤層は、ポリマー層と障壁層との間、２つのポリマー層間、または２つの障壁層間に配置され得る。代替的に、ポリマーおよび／または障壁層は、その間に接着剤層を伴うことなく、互いに隣接して配置され得る。
ある実施形態において、材料シートは、共押出または積層される。例えば、材料シートは、約０．２〜約１．０ｍｍ、約１．０ｍｍ〜約３．０ｍｍ、または約０．５ｍｍ〜約１．５ｍｍ等の約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの厚さを有し得る。
材料シートの種々の構成が想定される。例えば、少なくとも２つのポリマー層のうちの２つは、シートの外層であり得る一方、少なくとも２つの障壁層は、外層間に配置される内層であり得る。第１の接着剤層は、外層のうちの第１の外層と内層のうちの第１の内層との間に配置され得、第２の接着剤層は、外層のうちの第２の外層と内層のうちの第２の内層との間に配置され得る。
３つ以上のポリマー層および／または３つ以上の障壁層が、材料シートにおいて種々の構成で配設されてもよい。例えば、材料シートは、２つの外ポリマー層間に配置される３つ、４つ、５つ以上の障壁層を含んでもよく、任意に、１つ以上の追加のポリマー層が、障壁層間に含有される。ある実施形態において、障壁層は、材料シートの外層の近傍に配置される。例えば、障壁層は、外ポリマー層に隣接して配置されてもよく、任意に、その間に接着剤層を伴う。
一実施形態において、図７に示されるように、材料シート７００は、２つの外ポリマー層７０２、３つの障壁層７０４、および障壁層／障壁層接合面と障壁層／ポリマー層接合面との間に位置付けられる４つの接着剤層７０６を含む。
ある実施形態において、ポリマー層は、熱可塑性ポリマーを含む。例えば、ポリマー層は、ポリプロピレンもしくはポリエチレン等のポリオレフィン、ポリスチレン等のポリスチレン類（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｉｃｓ）、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリ乳酸、使用済み樹脂、再利用リグラインド、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。材料シートの実施形態は、異なるポリマー層または実質的に類似のポリマー層の組み合わせを含み得る。例えば、ポリマー層は、材料シートの厚さ全体の約１０〜約５０パーセント、材料シートの厚さ全体の約２５〜約７５パーセント、材料シートの厚さ全体の約５５〜約９５パーセント等の材料シートの厚さ全体の約１パーセント〜材料シートの厚さ全体の約９５パーセントの全厚さを有し得る。一実施形態において、各ポリマー層の厚さは、材料シートの厚さ全体の約３０〜約６０パーセントに及ぶ。
本明細書において使用される際、「障壁層」という用語は、材料シートを通じた気体の流れを制限するための障壁として使用され得る、任意の材料層を指す。例えば、障壁層は、そこで作製される容器からの揮発物、風味、もしくは香りの損失を制限するために効果的であり得る。ある実施形態において、障壁層は、容器にパッケージ化される食料または飲料品目を保護するように、そこを通る酸素の流れを制限する。
例えば、障壁層は、エチレンビニルアルコール、ナイロン、ポリ塩化ビニリデン、液晶ポリマー、またはこれらの任意の組み合わせを含み得る。障壁層はまた、ナノ添加剤または酸素スカベンジャ等の障壁補強添加剤を含み得る。材料シートの実施形態は、異なる障壁層または実質的に類似の障壁層の組み合わせを含み得る。例えば、障壁層の各々は、約０．０２５〜約０．０５ｃｍ３ミル／１００ｍ２／日／気圧、約０．０１〜約０．０５ｃｍ３ミル／１００ｍ２／日／気圧、または約０．０２５〜約０．０７５ｃｍ３ミル／１００ｍ２／日／気圧等の約０．０１〜約０．１ｃｍ３ミル／１００ｍ２／日／気圧の酸素透過率を有し得る。
例えば、障壁層は、材料シートの厚さ全体の約１０〜約４０パーセント、材料シートの厚さ全体の約２５〜約５０パーセント、または材料シートの厚さ全体の約１〜約３０パーセント等の材料シートの厚さ全体の約１パーセント〜材料シートの厚さ全体の約５０パーセントの全障壁厚さを有し得る。
ある実施形態において、接着剤層は、無水マレイン酸等の官能基でグラフト化されたポリプロピレン、無水マレイン酸等の官能基でグラフト化されたポリエチレン、相互侵入コポリマー等のポリスチレン／ポリプロピレンコポリマー、相互侵入コポリマー等のポリスチレン／ポリエチレンコポリマー、またはこれらの任意の組み合わせを含む。類似のまたは異なる接着剤層が、単一の材料シートにおいて使用されてもよい。
ある実施形態において、材料シートは、１つ以上の印刷された層を含み得る。
容器を作製する方法
容器を作製する方法は、（ｉ）上で説明されるように、少なくとも２つの障壁層および少なくとも２つのポリマー層を有する材料シートを提供することと、（ｉｉ）材料シートを管に形成することと、（ｉｉｉ）シール領域で管をシールすることと、（ｉｖ）管を吹き込み成形して、少なくとも２つの障壁層がシール領域で実質的に連続した障壁を形成する容器を形成することと、を含み得る。
図３に示されるように、材料シート３１０のロールが、装置３００に提供される。材料シート３１０は、管形成セクション３１４で、１つ以上の管３１２に形成される。例えば、材料シートは、マンドレル周囲で管に形状化され得る。次いで、管３１２は、シールセクション３１６でシールされ、成形型３２０を通じて吹き込まれて、容器３２２を形成する。材料シート３１０は、少なくとも２つの障壁層を含むため、それから形成される容器３２２は、シールされた領域で改善された障壁、例えば、気体の漏出を排除する、実質的に連続した障壁を有する。これらの方法から作製される容器はまた、吹き込み成形ステップ中に生成される追加のシール領域で、例えば、任意のフィン溶接領域で、改善された障壁特性を示し得る。
ある実施形態において、図３に示されるように、容器を作製する方法はまた、材料シート３１０を２つ以上の条片に切り込むことと、条片の各々を管３１２に形成することと、を含む。例えば、材料シートは、縦方向に切り込まれ得る。
ある実施形態において、管は、ラップシールでシールされる。管は、当業者に既知の方法を使用してシールされ得る。例えば、管は、熱溶接、超音波溶接、または誘導溶接技術を使用してシールされ得る。例えば、管は、ラップシールに沿って縦にシールされ得る。
ある実施形態において、管３１２は、加熱セクション３１８において加熱される。例えば、管を吹き込み成形するステップは、管を加熱すること、および管を成形型に対して吹き込むことを含み得る。例えば、管は、冷却された成形型に対して吹き込まれ得、次いで、形成された容器は、成形型から分離及び解放され得る。これらの方法は、容器が、連続的なプロセスにおいて、形成され、製品で充填され、かつシールされる、形成充填シールタイプの動作において、容器を製造するために採用され得る。
吹き込み成形は、様々な形状およびサイズを有する容器の製造を有利に可能にする。このため、これらの方法は、改善された障壁特性を有する、多様なサイズおよび形状の容器の製造を可能にする。
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照してさらに理解され得る。
実施例
比較サンプルは、上の方法に従うが、２つのポリマー層間に挟持される単一の障壁層を有する材料シートを使用して、作製した。例えば、図１は、接着剤層１０６を伴って、２つのポリマー層１０２間に挟持される、単一の障壁層１０４を有する、材料シート１００を図解する。単一障壁層材料シートは、管状に丸められ、ラップシールでシールされ、加熱され、吹き込み成形されて、容器を形成する。これらのサンプルのうちの１つのラップシール領域の断面の写真が、図５に示される。図５において見ることができるように、比較サンプルの障壁は、シール領域で連続していない。むしろ、大きいポリマー層間隙が、重複部において障壁層間に存在する。この非連続的な障壁層は、全体的な障壁性能の損失を引き起こす。例えば、性能におけるこの損失は、酸素が容器を透過することを可能にし、これらの容器にパッケージ化された食料または飲料製品の保存期間を減少させ得る。
図４は、単一障壁層材料シートから形成されるラップシール領域を図解する。重ねて、大きいポリマー層間隙が、ラップシール領域４０１で障壁層４０４間に存在する。図８は、単一障壁層８０４を有する材料シートから形成されるフィンシール領域８０１を図解する。
サンプルは、上の方法に従って、かつ２つのポリマー層間に挟持される３つの障壁層を有する材料シートを使用して、作製した。多障壁層材料は、管に丸められ、ラップシールでシールされ、加熱され、吹き込み成形されて、容器を形成する。これらのサンプルのうちの１つのラップシール領域の断面の概略図が、図７に示される。図７において見ることができるように、比較サンプルの障壁７０４は、シール領域で実質的に連続している。この実質的に連続した障壁は、気体の容器を透過する能力を制限し、揮発物、香り、および風味の消散する能力を限定する。これらの改善された障壁容器は、その中にパッケージ化される食料および飲料製品に延長した保存期間を提供する。
図６は、多障壁層材料シートの別の実施形態から形成されるラップシール領域を図解する。示されるように、一度、吹き込み成形プロセスにおいて加熱されると、障壁層６０４は、ラップシール領域６０１で実質的に連続した障壁を形成するように位置付けられる。図９は、複数の障壁層９０４を有する材料シートから形成されるフィンシール領域９０１を図解する。ラップシール領域と同様に、多障壁層材料シートから形成されるフィンシール領域もまた、シールされた領域における改善された障壁、例えば、気体の漏出を排除する、実質的に連続した障壁を示す。
種々の上で開示されるおよび他の特性および機能、またはその代替は、多くの他の異なる製品または用途に望ましく組み合わされ得ることが理解されよう。その中の種々の現在予想されていないまたは予測されていない代替、修正、改変、または改善は、当業者によってその後行われ得、これらは、以下の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。
比較サンプルは、上の方法に従うが、２つのポリマー層間に挟持される単一の障壁層を有する材料シートを使用して、作製した。例えば、図１は、接着剤層１０６を伴って、２つのポリマー層１０２間に挟持される、単一の障壁層１０４を有する、材料シート１００を図解する。単一障壁層材料シートは、管状に丸められ、ラップシールでシールされ（図４に示されるように）、加熱され、吹き込み成形されて、容器を形成する。これらのサンプルのうちの１つのラップシール領域の断面の写真が、図５に示される。図５において見ることができるように、比較サンプルの障壁は、シール領域で連続していない。むしろ、大きいポリマー層間隙が、重複部において障壁層間に存在する。この非連続的な障壁層は、全体的な障壁性能の損失を引き起こす。例えば、性能におけるこの損失は、酸素が容器を透過することを可能にし、これらの容器にパッケージ化された食料または飲料製品の保存期間を減少させ得る。
図４は、単一障壁層材料シートから形成されるラップシール領域を図解する。重ねて、吹き込み成形の際、大きいポリマー層間隙が、ラップシール領域４０１で障壁層４０４間に存在する（図５で示されるように）。図８は、単一障壁層８０４を有する材料シートから形成されるフィンシール領域８０１を図解する。

Claims (21)

  1. 容器を作製する方法であって、
    少なくとも２つの障壁層および少なくとも２つのポリマー層を備える材料シートを提供することと、
    前記材料シートを管に形成することと、
    シール領域で前記管をシールすることと、
    前記管を吹き込み成形して、前記少なくとも２つの障壁層が前記シール領域で実質的に連続した障壁を形成する容器を形成することと、を含む、方法。
  2. 前記少なくとも２つのポリマー層のうちの２つが外層であり、前記少なくとも２つの障壁層が、前記外層間に配置される内層である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記材料シートが、少なくとも２つの接着剤層をさらに備え、
    前記少なくとも２つの接着剤層のうちの第１の接着剤層が、前記外層のうちの第１の外層と前記内層のうちの第１の内層との間に配置され、
    前記少なくとも２つの接着剤層のうちの第２の接着剤層が、前記外層のうちの第２の外層と前記内層のうちの第２の内層との間に配置される、請求項２に記載の方法。
  4. 前記材料シートを管に形成する前に、前記材料シートを２つ以上の条片に切り込むことをさらに含み、
    前記材料シートを管に形成することが、前記２つ以上の条片の各々を管に形成することを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記材料シートが縦方向に切り込まれる、請求項４に記載の方法。
  6. 前記材料シートを管に形成することが、前記材料シートをマンドレルの周囲で形状化することを含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記管が縦にシールされる、請求項１に記載の方法。
  8. 前記管をシールすることが、前記管をラップシールすることを含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記管を吹き込み成形することが、前記管を加熱することと、前記管を成形型に対して吹き込むことと、を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記少なくとも２つのポリマー層が、熱可塑性ポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
  11. 前記少なくとも２つのポリマー層が、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
  12. 前記少なくとも２つの障壁層が、エチレンビニルアルコール、ナイロン、ポリ塩化ビニリデン、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
  13. 前記材料シートが、共押出または積層される、請求項１に記載の方法。
  14. 前記材料シートが、前記内層間に配置されるポリマー内層をさらに備える、請求項２に記載の方法。
  15. 前記材料シートが、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載の方法。
  16. 前記少なくとも２つの障壁層が、前記材料シートの厚さの約１パーセント〜前記材料シートの前記厚さの約５０パーセントの全厚さを有する、請求項１に記載の方法。
  17. 前記少なくとも２つの障壁層の各々が、約０．０１ｃｍ３ミル／１００ｍ２／日／気圧〜約０．１ｃｍ３ミル／１００ｍ２／日／気圧の酸素透過率を有する、請求項１に記載の方法。
  18. 前記少なくとも２つのポリマー層が、前記材料シートの厚さの約１パーセント〜前記材料シートの前記厚さの約９５パーセントの全厚さを有する、請求項１に記載の方法。
  19. 前記少なくとも２つの接着剤層が、官能基でグラフト化されたポリプロピレン、官能基でグラフト化されたポリエチレン、ポリスチレン／ポリプロピレンコポリマー、ポリスチレン／ポリエチレンコポリマー、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
  20. ２つのポリマー層、３つの障壁層、および４つの接着剤層を備え、前記２つのポリマー層が外層である、請求項１に記載の方法。
  21. 容器を作製する方法であって、
    少なくとも２つのポリマー層間に配置される少なくとも２つのエチレンビニルアルコール障壁層を備える材料シートを提供することと、
    前記材料シートを管に形成することと、
    シール領域で前記管をラップシールすることと、
    前記管を加熱することと、
    前記管を成形型に対して吹き込んで、前記少なくとも２つのエチレンビニルアルコール障壁層が前記シール領域で実質的に連続した障壁を形成する容器を形成することと、を含む、方法。
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