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TWI859378B - 杯狀容器 - Google Patents

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TWI859378B
TWI859378B TW109144087A TW109144087A TWI859378B TW I859378 B TWI859378 B TW I859378B TW 109144087 A TW109144087 A TW 109144087A TW 109144087 A TW109144087 A TW 109144087A TW I859378 B TWI859378 B TW I859378B
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heat
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shaped container
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Inventor
苗村正
Original Assignee
日商力森諾科包裝股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可利用紙杯之製造設備低價製造、內容物的長期保存性優良、亦可進行無菌滅菌或殺菌釜滅菌的杯狀容器,其保形性優良,可無障礙地與蓋材進行熱熔接。 杯狀容器1係由本體2與底體3所構成,該本體2係藉由使本體用毛坯20A的兩端緣部彼此重疊而接合藉此成形為筒狀,並且具有在上端開口緣部向外彎折而成的凸緣部23,該底體3係使底體用毛坯30A成形以形成底部31與下垂部32而成。下垂部32之外表面接合於本體2之下端部2a的內表面。本體用毛坯20A及底體用毛坯30A分別由積層體20、30所形成,該積層體20、30係由金屬箔層201、301與積層於金屬箔層201、301的兩面之熱熔接性樹脂層202、302所構成。凸緣部23具有:上表面部23a,從本體2的上端開口緣部往徑向外側延伸;底面部23b,從上表面部23a之前端向下反折而往徑向內側延伸;及夾層部23c,從底面部23b之前端向上反折而在上表面部23a與底面部23b之間往徑向外側延伸;該凸緣部23成形為扁平狀。

Description

杯狀容器
本發明係關於例如以冰淇淋或優格之類的食品或飲料等作為內容物的杯狀容器。
例如,作為用以使例如冰淇淋及優格等半固態乳製品填充並將其包裝的容器,一般係使用紙製的杯狀容器、亦即紙杯。 通常係將分別裁切成既定形狀的紙製毛坯所構成之本體與底體接合而一體化,藉此形成紙杯。更詳細而言,關於本體,使大致為扇形的本體用毛坯的兩端緣部彼此疊合並進行接合而成形為筒狀,並且在下端開口緣部形成向內反折的反折部,在上端開口緣部形成向外彎曲的凸緣部。底體則係將大致為圓形的底體用毛坯成形為裙狀以在其外周部形成下垂部,而成剖面大致為倒U形。然後,底體之下垂部被包入本體的反折部並進行接合,藉此使本體及底體一體化。 本體用及底體用的各毛坯,例如係由具有一般原紙、耐酸紙、塗層紙等所構成之紙層與積層於紙層之單面或雙面的聚乙烯樹脂(PE)層的積層體所構成(例如參照下述專利文獻1)。
又,作為上述各毛坯的材料,除了紙層及聚乙烯樹脂(PE)層以外,使用積層由鋁箔等所構成之阻隔層而成之積層體的紙杯亦已為人所知(例如參照下述專利文獻2)。
此外,作為冰淇淋、優格等的容器,由聚丙烯樹脂(PP)等塑膠成形體所構成的容器亦已為人所知(例如參照下述專利文獻3)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭58-30955號公報 [專利文獻2]日本特開2007-210639號公報 [專利文獻3]日本特開2007-176505號公報
[發明所欲解決之課題]
然而,紙杯雖生產性優良且可以低價製造,但另一方面阻隔性不佳,並不適合長期保存內容物。 附鋁箔等阻隔層的紙杯的情況,內容物的長期保存性雖提升,但水容易從紙層的端面侵入,而無法進行殺菌釜滅菌。 又,塑膠製的容器的情況,製造設備的成本變高,而且也不適合長期保存內容物。
為了解決上述課題,本案發明人先前提出一種杯狀容器,其係使用由金屬箔層與積層於其兩面之中至少一面上的熱熔接性樹脂層所構成之積層體以分別作為本體用毛坯及底體用毛坯的材料(日本特願2019-106125號)。 根據上述杯狀容器,可利用紙杯的製造設備低價地進行製造,且內容物的長期保存性優良,亦可進行無菌(Aseptic)滅菌或殺菌釜滅菌。
此處,上述杯狀容器的情況,若本體之凸緣部不具有充分的強度,則容器整體的保形性變得不足,又具有在將蓋材熱熔接於凸緣部上表面時產生障礙的疑慮。 又,上述杯狀容器的情況,為了確保作為容器所要求的強度以及用以成形為杯狀的成形性,而認為作為本體用毛坯及底體用毛坯之材料的積層體之構成變得重要。 本發明之目的在於提供一種杯狀容器,其可利用紙杯的製造設備低價地製造、內容物的長期保存性優良、亦可進行無菌滅菌或殺菌釜滅菌,而且其保形性優良,可無障礙地與蓋材進行熱熔接。 又,本發明之另一目的在於提供一種藉由將其材料構成進一步優化而使其強度及成形性優良的杯狀容器,以作為上述杯狀容器。 [解決課題之手段]
本發明為了達成上述目的,而由以下的態樣所構成。
1)一種杯狀容器,其係由本體與底體所構成,該本體係將本體用毛坯的兩端緣部彼此重合並進行接合藉此成形為筒狀,且上端開口緣部具有往外彎折而成的凸緣部,而該底體則係使底體用毛坯成形以形成底部與從底部外周緣部向下延伸之下垂部,而成剖面大致為倒U形,藉由使底體之下垂部的外表面接合於本體之下端部的內表面而使本體及底體一體化,其中, 本體用毛坯係由以金屬箔層與積層於金屬箔層的兩面之中至少成為本體之內側面的熱熔接性樹脂層所構成之積層體所形成,本體用毛坯的兩端緣部係藉由使構成該等互相重合面的熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合, 底體用毛坯係由以金屬箔層與積層於金屬箔層的兩面之中至少成為底體之上側面的熱熔接性樹脂層所構成之積層體所形成,本體之下端部的內表面及底體之下垂部的外表面係藉由使構成該等面的熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合, 凸緣部具有:上表面部,從本體的上端開口緣部往徑向外側延伸;底面部,從上表面部之前端往下反折而往徑向內側延伸;及夾層部,從底面部之前端向上反折而在上表面部與底面部之間往徑向外側延伸;該凸緣部成形為扁平狀。
2)如上述1)之杯狀容器,其中凸緣部的上表面部、底面部及夾層部,係藉由使構成該等互相重合面的本體用毛坯之熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合。
3)如上述1)或2)之杯狀容器,其中凸緣部之夾層部的徑向長度為底面部之徑向長度的0.5~1倍。
4)如上述1)至3)中任一項之杯狀容器,其中凸緣部之夾層部在從俯視觀看時形成一部分或全部與凸緣部上表面中與蓋材密封之區域重疊的態樣。
5)如上述1)至4)中任一項之杯狀容器,其中本體用毛坯具有積層於金屬箔層的兩面之中成為本體之內側面的內側熱熔接性樹脂層與積層於金屬箔層的兩面之中成為本體之外側面上的外側熱熔接性樹脂層,內側熱熔接性樹脂層之厚度為30~120μm,外側熱熔接性樹脂層之厚度為20~100μm。
6)如上述1)至5)中任一項之杯狀容器,其中形成本體用毛坯及底體用毛坯的各積層體的金屬箔層係由拉伸強度:60~370MPa、0.2%耐力:25~370MPa、厚度:40~200μm的鋁箔所構成。
7)如上述6)之杯狀容器,其中在鋁箔中,以質量比計,含有Si:0.02~0.5%、Fe:0.05~1.7%、Cu:0.01~0.3%、Mn:1.5%以下、Mg:100ppm以下、Al:95%以上。
8)如上述6)或7)之杯狀容器,其中鋁箔經過加工硬化。
9)一種杯狀容器用積層體,其係在杯狀容器中分別用以作為本體用毛坯及底體用毛坯的材料,該杯狀容器係由本體與底體所構成,該本體係將本體用毛坯的兩端緣部彼此重合並進行接合藉此成形為筒狀,而該底體則係使底體用毛坯成形以形成底部與從底部外周緣部向下延伸之下垂部,而成剖面大致為倒U形,藉由使底體之下垂部的外表面接合於本體之下端部的內表面而使本體及底體一體化; 前述積層體係由金屬箔層與積層於金屬箔層的兩面之中至少一面上的熱熔接性樹脂層所構成, 前述積層體中,金屬箔層係由拉伸強度:60~370MPa、0.2%耐力:25~370MPa、厚度:40~200μm的鋁箔所構成。
10)如上述9)之杯狀容器用積層體,其中在鋁箔中,以質量比計,含有Si:0.02~0.5%、Fe:0.05~1.7%、Cu:0.01~0.3%、Mn:1.5%以下、Mg:100ppm以下、Al:95%以上。
11)如上述9)或10)的杯狀容器用積層體,其中鋁箔經過加工硬化。
12)一種杯狀容器,係由本體與底體所構成,該本體係將本體用毛坯的兩端緣部彼此重合並進行接合藉此成形為筒狀,而該底體則係使底體用毛坯成形以形成底部與從底部外周緣部向下延伸之下垂部,而成剖面大致為倒U形,藉由使底體之下垂部的外表面接合於本體之下端部的內表面而使本體及底體一體化,其中, 本體用毛坯係由以金屬箔層與積層於金屬箔層的兩面之中至少成為本體之內側面上的熱熔接性樹脂層所構成之積層體所形成,本體用毛坯的兩端緣部係藉由使構成該等互相重合面的熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合, 底體用毛坯係由以金屬箔層與積層於金屬箔層的兩面之中至少成為底體之上側面的熱熔接性樹脂層所構成之積層體所形成,本體之下端部的內表面及底體之下垂部的外表面係藉由使構成該等面的熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合, 其中,形成本體用毛坯及底體用毛坯的各積層體係由上述9)至11)中任一項之杯狀容器用積層體所構成。 [發明之效果]
根據上述1)的杯狀容器,本體之凸緣部具有由上表面部、底面部及夾層部所構成之3層結構,其強度提高,因此容器整體可得到優良的保形性,又可無障礙地與蓋材進行熱熔接。
根據上述2)至5)的杯狀容器,更加確實地發揮如上述1)的杯狀容器所帶來的上述效果。
根據上述6)的杯狀容器,形成本體用毛坯及底體用毛坯的各積層體的金屬箔層係由具有上述拉伸強度、0.2%耐力及厚度的鋁箔所構成,因此強度及成形性優良。 此處,「拉伸強度」及「0.2%耐力」,係藉由JIS Z2241-2011中所規定的使用5號試片在與壓延方向平行之方向上進行拉伸試驗所得者。
根據上述7)的杯狀容器,因為提升金屬箔層與熱熔接性樹脂層的接著性,因此可抑制分層的發生。
根據上述8)的杯狀容器,藉由使用經加工硬化之前述鋁箔作為金屬箔層而更加提高剛性,因此其本體中不易產生凹陷等變形,保形性優良。
根據上述9)的杯狀容器用積層體,金屬箔層係由具有上述拉伸強度、0.2%耐力及厚度的鋁箔所構成,因此藉由將該積層體用作本體用毛坯及底體用毛坯的材料,可製造強度及成形性優良的杯狀容器。 此處,「拉伸強度」及「0.2%耐力」,係藉由JIS Z2241-2011中所規定的使用5號試片在與壓延方向平行之方向上進行拉伸試驗所得者。
根據上述10)的杯狀容器用積層體,因為金屬箔層與熱熔接性樹脂層的接著性提升,因此可抑制分層的發生。
根據上述11)的杯狀容器用積層體,藉由使用經加工硬化之前述鋁箔作為金屬箔層而更加提高剛性,因此藉由使用該積層體作為材料的本體用毛坯及底體用毛坯所形成的杯狀容器,其本體中不易產生凹陷等變形,保形性優良。
根據上述12)的杯狀容器,藉由使用上述9)至11)任的積層體作為本體用毛坯及底體用毛坯的材料,而成為強度及成形性優良的杯狀容器。
以下參照圖1至圖11說明本發明之實施型態。 另外,以下的說明中,「上下」係指杯狀容器、本體或底體中的上下(例如圖2、5、8至11中分別顯示的上下),又「內」係指杯狀容器、本體、底體中離中心近之一側(例如圖4中顯示的上、圖5、8至11分別顯示的右),「外」係指杯狀容器、本體、底體中離中心遠之一側(例如圖4顯示的下,圖5、8至11分別顯示的左)。
圖1及圖2係顯示本發明之實施型態的杯狀容器(1)的整體構成,使由本體用毛坯(20A)所成形而成的本體(2)與由底體用毛坯(30A)所成形而成的底體(3)接合而一體化,藉此形成該容器(1)。 本體(2)為錐筒狀,如圖6所示,其係藉由扇形的本體用毛坯(20A)的兩端緣部彼此疊合並進行接合而藉此成形。因此,本體部(2)中存在沿著其高度方向延伸的疊合部(21)。本體用毛坯(20A)的兩端緣部之中成為本體(2)外側之端緣部的上側角部,較佳係成為裁切成圓弧狀的圓角部(20c)。藉此,可使本體(2)之疊合部(21)的上端部分之厚度變薄,而容易形成後述凸緣部(23)。 本體(2)的下端開口緣部形成有向內反折的反折部(22)。 又,本體(2)的上端開口緣部中設有向外彎折的凸緣部(23)。凸緣部(23)的詳細內容於後段中敘述。 底體(3)具有圓形的水平底部(31)、從底部(31)的外周緣部向下延伸的下垂部(32),其剖面大致為倒U形,如圖7所示,其係將圓形的底體用毛坯(30A)進行抽拉成形(draw forming)所形成以在其外周部形成下垂部(32)。 然後,底體(3)的下垂部(32)的外表面接合於本體(2)之下端部(2a)的內表面,並且本體(2)的反折部(22)接合於下垂部(32)的內表面,藉此使本體(2)及底體(3)一體化(參照圖2及圖9)。
另外,圖示中雖省略,但亦可為下述構成:在本體(2)的下端開口緣部未形成反折部(22),而是藉由僅使底體(3)之下垂部(32)的外表面接合於本體(2)之下端部(2a)的內表面所形成的連結結構使本體(2)與底體(3)一體化。根據此構成,即使在底體(3)成形時於下垂部(32)產生些許皺褶,亦不會混入空氣等,而可確實地將本體(2)的下端部(2a)與底體(3)的下垂部(32)密封。
本體用毛坯(20A),如圖3(a)所示,係由積層體(20)所形成,該積層體(20)係由金屬箔層(201)、積層於金屬箔層(201)的兩面之中成為本體(2)之內側面上的內側熱熔接性樹脂層(202)、以及積層於金屬箔層(201)的兩面之中成為本體(2)之外側面上的外側熱熔接性樹脂層(203)所構成,其中並不具有紙層。 又,底體用毛坯(30A),亦如圖3(b)所示,其係由積層體(30)所形成,該積層體(30)係由金屬箔層(301)、積層於金屬箔層(301)的兩面之中成為底體(3)之上側面的上側熱熔接性樹脂層(302)、積層於金屬箔層(301)的兩面之中成為底體(3)之下側面的下側熱熔接性樹脂層(303)所構成,其中並不具有紙層。 各積層體(20)(30)之厚度,較佳為小於250μm,更佳為小於200μm。藉由使各積層體(20)(30)之厚度在上述範圍,可確實地避免像是使用厚度250~400μm左右之積層體作為毛坯之材料的紙杯會發生的問題,如在本體(2)之凸緣部(23)之中由疊合部(21)所構成之部分的階差變得太大、本體(2)的下端部(2a)及反折部(22)與底體(3)的下垂部(31)的接合不穩定。
金屬箔層(201)(301)發揮作為阻隔層的功能以保護內容物不受氣體、水蒸氣、光等影響。 作為構成金屬箔層(201)(301)的金屬箔,可使用鋁箔、鐵箔、不銹鋼箔、銅箔等,但較佳為使用鋁箔。鋁箔的情況,可為純鋁箔、鋁合金箔的任一者,又亦可為軟質、硬質的任一者。
作為金屬箔層(201)(301)的較佳態樣,構成該層(201)(301)的金屬箔,係使用拉伸強度:60~370MPa(較佳為70~200MPa)、0.2%耐力:25~370MPa(較佳為30~200MPa)、厚度:40~200μm(較佳為70~160μm)的鋁箔。藉由使鋁箔的拉伸強度及0.2%耐力在上述範圍內,可在不損及成形加工性的範圍內得到作為容器所要求的充分強度。又,藉由使鋁箔之厚度在上述範圍內,可得到充分的阻隔性與成形加工性。 上述鋁箔中,以質量比計,較佳係含有Si:0.02~0.5%、Fe:0.05~1.7%、Cu:0.01~0.3%、Mn:1.5%以下、Mg:100ppm以下、Al:95質量%以上。特別是藉由使Mg的含量為100ppm以下(較佳為10ppm以下),金屬箔層與熱熔接性樹脂層的接著性提高,而有效抑制分層的發生。 具體而言,例如,可使用由JIS H4140所分類的A8000系(A8079H、A8021H等)、A1000系(A1060H、A1100H等)、A3000系(A3004H等)的鋁箔。 又,作為上述鋁箔,較佳係使用經過加工硬化的硬質材(質別:H)。藉此可更加提高積層體(20)(30)的剛性,而不易在容器本體中產生凹陷等變形。然而,亦可使用軟質材(質別:O)作為上述鋁箔,此情況中,可得到優良的成形加工性。
亦可因應需求對於金屬箔層(201)(301)的兩面進行化成處理等底層處理。具體而言,例如,在經進行脫脂處理的金屬箔之表面上塗布下述1)至3)中任一水溶液後進行乾燥,藉此實施化成處理而形成皮膜: 1)包含磷酸、鉻酸、及選自由氟化物之金屬鹽及氟化物之非金屬鹽所構成之群組中的至少1種化合物的混合物之水溶液; 2)包含磷酸、選自由丙烯酸系樹脂、幾丁聚醣衍生物樹脂及酚系樹脂所構成之群組中的至少1種樹脂、選自由鉻酸及鉻(III)鹽所構成之群組中的至少1種化合物的混合物之水溶液; 3)包含磷酸、選自由丙烯酸系樹脂、幾丁聚醣衍生物樹脂及酚系樹脂所構成之群組中的至少1種樹脂、選自由鉻酸及鉻(III)鹽所構成之群組中的至少1種化合物、選自由氟化物的金屬鹽及氟化物的非金屬鹽所構成之群組中的至少1種化合物的混合物之水溶液。 藉由上述化成處理而形成於金屬箔層(201)(301)表面的皮膜,較佳係使鉻附著量(每一單面)為0.1mg/m2 ~50mg/m2 ,特佳為2mg/m2 ~20mg/m2 。 金屬箔層(201)(301)之厚度較佳為40~200μm,更佳為80~160μm。藉由使金屬箔層(201)(301)之厚度在上述範圍內,可得到充分的阻隔性與成形加工性。
熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303)構成容器(1)的內外表面,其發揮保護金屬箔層(201)(301)並且賦予積層體(20)(30)成形性的功能,又在將本體用毛坯(20A)的兩端緣部彼此接合、以及將本體(2)之下端部(2a)及反折部(22)與底體(3)之下垂部(32)接合時發揮作為熱熔接層的功能。 熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303),例如,係由具有熱熔接性的聚丙烯(PP)膜或聚乙烯(PE)膜等通用性膜或將此等貼合而成的複合膜所構成,但耐熱性及抽拉成形性優良的無延伸聚丙烯膜(CPP)尤其合適。另外,作為上述膜的代替,亦可藉由馬來酸改質聚乙烯、馬來酸改質聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、環氧樹脂及蟲膠樹脂等塗層來形成熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303)。
本體用毛坯(20A)的內側熱熔接性樹脂層(202)之厚度較佳為30~120μm,更佳為40~80μm,又,外側熱熔接性樹脂層(203)之厚度較佳為20~100μm,更佳為30~70μm。 底體用毛坯(30A)的上側熱熔接性樹脂層(302)之厚度較佳為30~120μm,更佳為40~80μm,又,下側熱熔接性樹脂層(303)之厚度較佳為20~100μm,更佳為30~70μm。 藉由使熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303)之厚度在上述範圍內,可在本體用毛坯(20A)的兩端緣部彼此的接合部以及本體(2)的下端部(2a)及反折部(22)與底體(3)之下垂部(32)的接合部中得到充分的接著強度,並且可使本體(2)之凸緣部(23)上表面之中由疊合部(21)所構成之部分的階差變得平緩,在以蓋材封合時的密封性變得良好。又,藉由使本體用毛坯(20A)的內側熱熔接性樹脂層(202)及外側熱熔接性樹脂層(203)之厚度在上述範圍內,可提高凸緣部(23)的強度。
構成金屬箔層(201)(301)之金屬箔與構成熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303)之膜的積層,例如,係隔著接著劑層(省略圖示)藉由乾式積層法進行。接著劑層係使用例如雙液硬化型的聚酯-聚胺基甲酸酯系接著劑或聚醚-聚胺基甲酸酯系接著劑。 藉由上述接著劑層的存在,例如在本體(2)的疊合部(21)中,即使在本體用毛坯(20A)的兩端緣部之熱熔接性樹脂層(202)(203)因為熱熔接而變薄的情況中,亦可避免金屬箔層(201)彼此接觸,因此可保持密封性。又,只要具有上述接著劑層,即使在容器(1)中填充有會穿透熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303)之內容物的情況,亦可避免金屬箔層(201)(301)被腐蝕而導致內容物漏出。
另外,構成本體用毛坯(20A)的積層體(20)、構成底體用毛坯(30A)的積層體(30),通常係使用相同者,但亦可為材質及/或厚度不同者。
如圖5詳細顯示,本體(2)之凸緣部(23)具有:上表面部(23a),從本體(2)的上端開口緣部往徑向外側延伸;底面部(23b),從上表面部(23a)之前端向下反折而往徑向內側延伸;及夾層部(23c),從底面部(23b)之前端向上反折而在上表面部(23a)與底面部(23b)之間往徑向外側延伸;其整體成形為扁平狀。亦即,凸緣部(23)係由上表面部(23a)、底面部(23b)及夾層部(23c)所構成的3層結構。藉由上述構成,凸緣部(23)的強度提高,進而提高作為容器(1)整體的保形性,又可無障礙地與將容器(1)的開口封閉的蓋材(4)進行熱熔接。不具有夾層部(23c)的情況,除了凸緣部(23)之厚度變薄而無法得到必要強度以外,亦具有凸緣部(23)無法變得水平或是在成形時撓曲而發生起伏現象的疑慮。另外,在凸緣部(23)之中由疊合部(21)所構成的部分通常為6層結構,但藉由在本體用毛坯(20A)中設置前述圓角部(20c),可減少層數。 上表面部(23a)、底面部(23b)及夾層部(23c),較佳係藉由使構成該等互相重合面的本體用毛坯(20A)的熱熔接性樹脂層(202)(203)彼此進行熱熔接而接合。藉此更提高凸緣部(23)的強度。 夾層部(23c)的徑向長度(L1)較佳為底面部(23b)之徑向長度(L2)的0.5~1倍,更佳為0.7~1倍(參照圖5、10)。夾層部(23c)的徑向長度(L1)若小於底面部(23b)之徑向長度(L2)的0.5倍,則具有無法充分得到提高凸緣部(23)之強度的效果的疑慮,又因為上表面部(23a)與底面部(23b)之間產生之空隙的徑向長度變長,而具有凸緣部(23)的徑向外側部分在成形時變形而使得與蓋材之密封寬度變窄進而導致與蓋材之密封強度不足的疑慮。另外,上述徑向長度(L1)(L2)不含附圓角之反折部分,其係指夾層部(23c)及底面部(23b)的水平部分的長度(參照圖5、10)。 又,較佳係以下述方式形成夾層部(23c):在俯視觀看時,夾層部(23c)的至少一部分與凸緣部(23)的上表面中與蓋材(4)密封之區域(231)重疊。更佳係如圖5、10所示,以下述方式形成夾層部(23c):在俯視觀看時夾層部(23c)全部皆與密封區域(231)重疊。根據上述構成,例如可藉由使用熱板(S1)(S2)的熱密封以良好的狀態確實地進行凸緣部(23)與蓋材(4)的熱熔接。
接著,使用上述積層體(20)(30)說明形成杯狀容器(1)之方法的一例。 首先,將積層體(20)衝孔成既定尺寸的扇形,以形成本體用毛坯(20A)(參照圖6(a))。 又,將積層體(30)衝孔成既定尺寸的圓形,以形成底體用毛坯(30A)(參照圖7(a)),使用模具(省略圖示)對於此毛坯(30A)進行抽拉成形加工,藉此使由底部(31)及下垂部(32)所構成之橫向剖面大致為倒U形的底體(3)成形(參照圖7(b))。所得之底體(3)中並未產生皺褶。又,底體(3)的外表面中的底部(31)與下垂部(32)之間的轉角部分具有角度。 然後,將底體(3)設置成以其底部(31)的上表面重合於略圓錐台狀之模具(省略圖示)頂面,將本體用毛坯(20A)捲繞在上述模具的外周面,將其兩端緣部彼此疊合後,使構成疊合部(21)中互相重合面的內側熱熔接性樹脂層(202)及外側熱熔接性樹脂層(203)進行熱熔接,藉此使錐筒狀的本體(2)成形(參照圖6(b))。疊合部(21)的熱熔接的手段,除了使用熱板的熱密封以外,亦可為高頻密封或超音波密封等。 此處,例如,內側熱熔接性樹脂層(202)及外側熱熔接性樹脂層(203)為無延伸聚丙烯膜(CPP)所構成之情況,較佳係在密封溫度:160~220℃、載重:80~200kgf、密封時間:1~5秒的條件下進行熱密封。又,內側熱熔接性樹脂層(202)及外側熱熔接性樹脂層(203)係由聚乙烯膜(PE)所構成之情況,較佳係在密封溫度:140~220℃、載重:80~200kgf、密封時間:1~5秒的條件下進行熱密封。亦即,熱密封的情況,較佳係從經疊合之本體用毛坯(20A)的兩端緣部的兩側,以比構成熱熔接性樹脂層(202)(203)之樹脂的熔點高出20~40℃的溫度加熱來進行。 又,例如,較佳係在輸出:0.5~1.5kW、密封時間:3~5秒、與線圈的距離:0.5~15mm、載重:100~200kgf的條件下進行高頻密封。 接著,如圖9所示,將本體(2)的下端開口緣部向內反折,藉由圓盤狀的旋轉模具(省略圖示)將其反折部(22)按壓於底體(3)的下垂部(32)後,使構成本體(2)的下端部(2a)及反折部(22)與底體(3)的下垂部(32)互相重合面的內側熱熔接性樹脂層(202)與上側熱熔接性樹脂層(302)及下側熱熔接性樹脂層(303)熱熔接,藉此使本體(2)與底體(3)接合而一體化。此等的熱熔接性樹脂層(202)(302)(303)彼此的熱熔接,通常亦藉由使用熱板等的熱密封進行,但此外亦可藉由高頻密封或超音波密封等進行。進行熱密封及高頻密封時的適當條件與本體(2)的疊合部(21)之熱熔接的情況相同。 又,如圖8所示,使用既定的彎曲成形模具(省略圖示)使本體(2)的上端開口緣部向外彎曲後,一邊使用熱板(省略圖示)以既定溫度加熱,一邊在上下方向上以既定載重加壓,而成形為由上表面部(23a)、底面部(23b)及夾層部(23c)所構成之3層結構的扁平狀,藉此形成凸緣部(23)。此處,凸緣部(23)形成時的加熱溫度,雖使構成凸緣部(23)的互相重合的內側熱熔接性樹脂層(202)及/或外側熱熔接性樹脂層(203)的樹脂軟化後再進行加壓成形會提升上表面部(23a)、底面部(23b)及夾層部(23c)的密合性進而提高強度,但若超過該樹脂的熔點,則凸緣部(23)的表面粗糙,因此較佳為比該樹脂的熔點低10~20℃的溫度,亦即120~150℃較為合適。又,凸緣部(23)形成時的加壓載重若太低,則上述3層部分(23a)(23b)(23c)的密合性變弱,相反地若太高,則對於構成金屬箔層(201)的鋁箔等造成的損傷變大,因此較佳為150~250kgf。 如此得到圖1及圖2所示的杯狀容器(1)。
參照圖4,杯狀容器(1)的本體(2)之疊合部(21)中,在本體用毛坯(20A)的兩端緣部中互相熱熔接之內側熱熔接性樹脂層(202)及外側熱熔接性樹脂層(203)的總厚度(T1)較佳為8~150μm,更佳為16~80μm。上述總厚度(T1)若小於8μm,則具有疊合部(21)的密封性變得不充分的疑慮。另一方面,上述總厚度(T1)若超過150μm,則具有損及疊合部(21)之阻隔性的疑慮。 又,本體(2)的疊合部(21)中,從本體用毛坯(20A)之兩端緣部的金屬箔層(201)(201)彼此的厚度方向觀看到的重疊之寬度(W1)較佳為2~10mm,更佳為4~8mm。上述重疊寬度(W1)若小於2mm,則具有損及疊合部(21)之阻隔性的疑慮,又具有密封寬度變得太小而密封性不足的疑慮。另一方面,若上述重疊寬度(W1)超過10mm,則疊合部(21)的寬度大到必要以上而導致成本上升,再者,具有因為施加於疊合部(21)的內側部分(本體用毛坯(20A)的一端緣部)與外側部分(本體用毛坯(20A)的另一端緣部)的應力不同而發生疊合部(21)的內側部分產生皺褶等外觀不良的疑慮。 另外,本體用毛坯(20A)的兩端緣部彼此的接合,除了上述疊合態樣以外,例如,亦可將該兩端緣部彼此重疊成合掌狀並進行接合,此情況中亦可省略本體用毛坯(20A)的外側熱熔接性樹脂層(203)。本體(2)的合掌部的寬度(重疊量)適合為5~20mm,更適合為10~18mm。若上述寬度小於5mm,則具有合掌部的密封作業變得困難的疑慮。另一方面,若上述寬度超過20mm,則合掌部的寬度大到必要以上導致成本上升,而且在將合掌部以與本體(2)之外表面重疊的方式往一側彎折並接合於該外表面時,具有發生合掌部產生皺褶等外觀不良的疑慮。
根據此實施型態的杯狀容器(1),發揮如以下之效果。 a)本體用毛坯(20A)及底體用毛坯(30A)分別由積層體(20)(30)所形成,而該積層體(20)(30)係由金屬箔層(201)(301)及積層於其兩面上的熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303)所構成,因此可利用紙杯的製造設備低價地製造。 b)作為各毛坯(20A)(30A)之材料的積層體(20)(30)具有金屬箔層(201)(301),因此內容物的長期保存性優良。 c)相較於紙杯,本體用毛坯(20A)之厚度變小,因此可縮小本體(2)之凸緣部(23)上表面之中由疊合部(21)所構成之部分的階差,故在將蓋材(4)密封於容器(1)之凸緣部(23)上表面時不易發生密封不良。又,進行無菌(Aseptic)填充的情況,殺菌液不易殘留於凸緣部(23)上表面的上述階差。 d)底體(3)係對於底體用毛坯(30A)進行抽拉成形而成,底體(3)中未產生皺褶,因此不會像是以往的紙杯具有底體(3)的下垂部(32)與本體(2)的下端部(2a)及反折部(22)發生接合不良或是導致阻隔性降低的疑慮。 e)相較於紙杯,因為本體用毛坯(20A)及底體用毛坯(30A)之厚度變小,因此可將本體(2)的下端部(2a)及反折部(22)與底體(3)的下垂部(32)穩定接合。 f)因為底體(3)的外表面中的底部(31)與下垂部(32)之間的轉角部分具有角度,因此進行無菌(Aseptic)填充的情況,不易在杯狀容器(1)的底體(3)上表面與本體(2)內周面的交界部分殘留殺菌液。 g)因為作為各毛坯(20A)(30A)之材料的積層體(20)(30)不具有紙層,因此可無障礙地進行殺菌釜滅菌。 h)本體(2)之凸緣部(23),因為係由上表面部(23a)、底面部(23b)及夾層部(23c)所構成之3層結構,因此其強度提高,進而提高容器(1)整體的保形性,又可無障礙地與將容器(1)之開口封閉之蓋材(4)進行熱熔接。 i)作為各毛坯(20A)(30A)之材料的積層體(20)(30)的金屬箔層(201)(301)係以具有既定範圍的拉伸強度、0.2%耐力及厚度的鋁箔所構成,因此具有優良的強度及成形性。又,藉由鋁箔的特定組成而提升金屬箔層(201)(301)與熱熔接性樹脂層(202)(203)(302)(303)的接著性,抑制分層的發生。再者,使用經加工硬化之鋁箔作為金屬箔(201)(301)層的情況,進一步提高各毛坯(20A)(30A)的剛性,因此杯狀容器(1)的本體(2)中不易發生凹陷等變形,保形性優良。 [實施例]
接著說明本發明之具體的實施例,本發明不限於此等的實施例。 <實施例1>
在厚度100μm的鋁箔(A8021H-O)中經實施化成處理的兩面上分別塗布約3g/m2 的雙液硬化型胺基甲酸酯系接著劑,將厚度30μm的無延伸聚丙烯膜(CPP)進行乾式積層。然後進行既定的時效處理以使接著劑硬化,藉此得到積層體。 接著,將所得之積層體衝孔成既定形狀,以使本體用毛坯及使底體用毛坯成形(參照圖6及圖7)。 然後使用本體用毛坯及底體用毛坯,藉由與上述實施型態相同的步驟,製作圖1及圖2所示的杯狀容器,以此作為實施例1。所得之杯狀容器係使用厚度100μm的鋁箔,因此氧或水蒸氣幾乎無法穿透,為阻隔性良好的容器。 另外,杯狀容器的尺寸如下所述。 (杯狀容器的尺寸) ・杯狀容器上部的開口部的內徑:65mm ・杯狀容器下部的內徑:50mm ・凸緣部的寬度:4mm ・凸緣部之夾層部的徑向長度(L1):3.5mm ・凸緣部的底面部的徑向長度(L2):3.8mm ・杯狀容器的高度:95mm ・杯狀容器的腳部(反折部(22))的高度:6mm ・本體的疊合部的寬度(重疊量):8mm <實施例2>
如圖10所示,使凸緣部(23)之夾層部(23c)的徑向長度(L1)為2.5mm(底面部(23b)之徑向長度(L2)的約0.7倍),其他則以與實施例1相同的要領製作杯狀容器(1X),以此作為實施例2。 <比較例1>
如圖11所示,使凸緣部(23)為不具有夾層部而由上表面部(23a)及底面部(23b)的2層結構所構成者,其他則以與實施例1相同的要領製作杯狀容器(10),以此作為比較例1。 <凸緣部之密封適性的驗證>
在兩面經實施化成處理的厚度12μm的鋁箔(A8021H-O)的一個面上塗布約3g/m2 的雙液硬化型胺基甲酸酯系接著劑,將厚度12μm的聚對苯二甲酸乙二酯膜(PET)進行乾式積層,並且在該鋁箔的另一面上塗布約3g/m2 的雙液硬化型胺基甲酸酯系接著劑,將厚度30μm的PP容器用易剝離膜(OKAMOTO製,商品名稱:TP-9)進行乾式積層。然後進行既定的時效處理以使接著劑硬化,藉此得到積層體。接著,將所得之積層體衝孔成既定形狀,製作附舌片之蓋材。 各準備5個上述實施例1、2及比較例1的杯狀容器,以密封溫度190℃、載重120kgf、密封時間1.5秒的密封條件將上述蓋材熱密封於各容器之凸緣部。 接著,使各杯狀容器在支撐台上傾斜45°之角度,在此狀態下一邊以手固定,一邊以拉伸試驗機的夾具將蓋材的舌片夾住,並以100mm/min的速度往正上方拉起,藉此將蓋材開封,測量此時凸緣部變形(提起)的程度。 實施例1的杯狀容器的情況,凸緣部的周緣相對水平面提起1mm以內而開封。實施例2的杯狀容器中,凸緣部的周緣相對水平面提起3mm以內而開封。相對於此,比較例1的杯狀容器的情況,凸緣部的周緣相對水平面變形5mm以上後開封,但與凸緣部相連的本體上部亦變形。 <實施例3~10及比較例2~4>
準備以下表1及表2所示的實施例3~10及比較例2~4的鋁箔。 此處,表1中依照JIS H4140的規定顯示合金編號,表示各成分之含量(質量比)的數字之中,「0」表示在檢出界限以下。又,表2中,質別的括號內顯示JIS H0001所規定的質別記號。
[表1]
合金編號 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn V Ti AL
(%) (%) (%) (%) (ppm) (%) (%) (%) (%) (%)
實施例3 A8079 0.15 1.1 0.05 0 10 0 0.1 0 0 98.6
實施例4 A1060 0.1 0.05 0.02 0.01 50 0 0.02 0.03 0.01 99.8
實施例5 A1100 0.15 0.2 0.1 0.03 50 0 0.1 0 0.1 99.3
實施例6 A3004 0.3 0.5 0.25 1.2 8000 0.1 0.25 0 0.05 99.6
實施例7 A8021 0.15 1.5 0.05 0 10 0 0 0 0 98.3
實施例8 A8021 0.15 1.5 0.05 0 10 0 0 0 0 98.3
實施例9 A8021 0.15 1.5 0.05 0 10 0 0 0 0 98.3
實施例10 A8021 0.2 1.6 0.05 0.03 90 0 0.05 0 0.05 98.0
比較例2 A3004 0.35 0.65 0.25 0.9 9000 0.1 0.25 0 0.05 96.6
比較例3 A8021 0.15 1.5 0.05 0 10 0 0 0 0 98.3
比較例4 A8021 0.15 1.5 0.05 0 10 0 0 0 0 98.3
[表2]
  質別 拉伸強度 (MPa) 0.2%耐力 (MPa) 厚度 (μm)
實施例3 硬質箔(H14) 100 50 70
實施例4 硬質箔(H18) 70 30 70
實施例5 硬質箔(H18) 150 145 70
實施例6 硬質箔(H18) 350 350 70
實施例7 硬質箔(H14) 140 70 50
實施例8 軟質箔(O) 100 50 50
實施例9 軟質箔(O) 100 50 150
實施例10 軟質箔(O) 100 50 70
比較例2 硬質箔(H18) 400 380 70
比較例3 軟質箔(O) 100 50 35
比較例4 軟質箔(O) 100 50 250
<杯狀容器用積層體的製作>
在上述實施例3~10及比較例2~4的各鋁箔中經實施化成處理的兩面上分別塗布約3g/m2 的雙液硬化型胺基甲酸酯系接著劑,將厚度30μm的無延伸聚丙烯膜(CPP)進行乾式積層。 然後進行既定的時效處理以使接著劑硬化,得到杯狀容器用積層體。 <杯狀容器的製作>
然後將所得之各積層體衝孔成既定形狀,以與實施例1相同的要領,使本體用毛坯及底體用毛坯成形,使用此等毛坯,藉由與第1實施型態相同的步驟製作杯狀容器。另外,杯狀容器中,使本體之凸緣部向下反折而成形為幾乎水平的兩折的扁平狀,除了此點以外,與圖1及圖2所示的杯狀容器具有相同的形態。 所得之杯狀容器中使用厚度30~250μm的鋁箔,因此氧或水蒸氣幾乎無法穿透,為阻隔性的良好的容器。 另外,杯狀容器的尺寸如下所述。 ・杯狀容器上部的開口部的內徑:65mm ・杯狀容器下部的內徑:50mm ・凸緣部的寬度:4mm ・杯狀容器的高度:95mm ・杯狀容器的腳部(反折部(22))的高度:6mm ・本體的疊合部的寬度(重疊量):8mm <杯狀容器的成形性/保形性及積層體的積層強度的驗證>
針對以使用上述實施例3~10及比較例2~4之鋁箔的積層體作為材料所形成的各杯狀容器,以下述要領進行成形性、保形性及積層強度的驗證。
首先,針對杯狀容器的成形性,以目視觀察以下3個項目:(1)底體之下垂部的表面是否隨著成形而產生皺褶,(2)本體中兩折的扁平狀之凸緣部是否良好地成形,(3)本體的反折部整體是否沿著底體之下垂部內表面進行熱熔接。 然後,將3項完全滿足的情況作為「〇」,只要有1項未滿足的情況即作為「×」,根據此判定基準進行評價。
關於保形性,係要求10名的觀察者空手將放入有200cc的水並放置於平台上的各杯狀容器從平台提高至20cm的高度,保持10秒後放回平台上,以目視觀察此時各杯狀容器本體的外觀。 然後,將各容器的本體發生凹陷的觀察者人數為0~1人的情況作為「〇」,將2~4人的情況作為「△」,5人以上的情況作為「×」,根據此判定基準進行評價。
關於積層強度,首先從使用上述實施例3~10及比較例2~4的各鋁箔所得之各杯狀容器用積層體裁切出寬度15mm×長度150mm的試片,從此試片之長度方向的一端到向內10mm的位置,在此區域中在鋁箔與一邊的CPP膜之間進行剝離。 接著對於各試片以高壓釜於120℃×30分鐘的條件下進行殺菌釜處理,以下述方法測量殺菌釜處理後鋁箔與CPP膜之間的剝離強度。亦即,依據JIS K6854-3(1999年),使用島津製作所製STROGRAPH(AGS-5kNX),以一夾頭挾住鋁箔的一端部而將其固定,以另一夾頭夾住前述CPP膜經剝離的一端部以將其固定,以拉伸速度100mm/分鐘進行T型剝離,測量此時的剝離強度,將此測量值穩定之時間點的值作為「積層強度(N/15mm寬度)」。 然後,將測量結果高於5N/15mm的情況作為「〇」,將1~5N/mm的情況作為「△」,將小於1N/mm的情況作為「×」,根據此判定基準進行評價。
關於各項目的評價結果整理顯示於以下的表3。
[表3]
  成形性 保形性 積層強度
實施例3
實施例4
實施例5
實施例6
實施例7
實施例8
實施例9
實施例10
比較例2 × ×
比較例3 ×
比較例4 ×
從上述表3明確可知,實施例3~5、7、9、10中,所有項目皆顯示良好的結果,又實施例6、8雖亦有一部分的項目為「△」,但大致顯示良好的結果。 另一方面,比較例2~4的情況中,至少一個項目顯示了不良的結果。 [產業上的利用可能性]
本發明可適當地使用於例如以流體食品或飲料等作為內容物的杯狀容器。
1:杯狀容器 1X:杯狀容器 2:本體 2a:本體之下端部 21:疊合部 22:反折部 23:凸緣部 23a:上表面部 23b:底面部 23c:夾層部 231:與蓋材的密封區域 20A:本體用毛坯 20:積層體 20c:圓角部 201:金屬箔層 202:內側熱熔接性樹脂層 203:外側熱熔接性樹脂層 3:底體 31:底部 32:下垂部 30A:底體用毛坯 30:積層體 301:金屬箔層 302:上側熱熔接性樹脂層 303:下側熱熔接性樹脂層 4:蓋材 10:杯狀容器 L1:夾層部的徑向長度 L2:底面部的徑向長度 S1:熱板 S2:熱板 W1:重疊寬度 T1:總厚度
圖1係本發明之第1實施型態之杯狀容器的立體圖。 圖2係沿著圖1之II-II線的垂直剖面圖,此圖中,一點鏈線A所圍住的部分係放大顯示一點鏈線a所圍住的部分,一點鏈線B所圍住的部分係放大顯示一點鏈線b所圍住的部分。 圖3(a)係顯示作為本體用毛坯之材料的積層體之層結構的放大剖面圖,(b)係顯示作為底體用毛坯之材料的積層體之層結構的放大剖面圖。 圖4係將上述杯狀容器中的本體之疊合部放大顯示的水平剖面圖。 圖5係將上述杯狀容器中的本體之凸緣部放大顯示的垂直剖面圖。 圖6(a)係本體用毛坯的俯視圖,(b)係從本體用毛坯進行成形而成的本體的立體圖。 圖7(a)係底體用毛坯的俯視圖,(b)係從底體用毛坯進行成形而成的底體的立體圖。 圖8係依序顯示上述杯狀容器中的本體之凸緣部的成形步驟的垂直剖面圖。 圖9係顯示上述杯狀容器的製造步驟之一部分的垂直剖面圖。 圖10係顯示實施例2之杯狀容器的主要部分,其係相當於圖5的垂直剖面圖。 圖11係顯示比較例1之杯狀容器的主要部分,其係相當於圖5的垂直剖面圖。
1:杯狀容器
2:本體
23:凸緣部
23a:上表面部
23b:底面部
23c:夾層部
231:與蓋材的密封區域
20A:本體用毛坯
20:積層體
201:金屬箔層
202:內側熱熔接性樹脂層
203:外側熱熔接性樹脂層
L1:夾層部的徑向長度
L2:底面部的徑向長度
S1:熱板
S2:熱板

Claims (7)

  1. 一種杯狀容器,其係由本體與底體所構成,該本體係將本體用毛坯的兩端緣部彼此重合並進行接合藉此成形為筒狀,且上端開口緣部具有向外彎折而成的凸緣部,而該底體則係使底體用毛坯成形以形成底部與從底部外周緣部向下延伸之下垂部,而成剖面大致為倒U形,藉由使底體之下垂部的外表面接合於本體之下端部的內表面而使本體及底體一體化,其中,本體用毛坯係由以金屬箔層與積層於金屬箔層的兩面之中至少成為本體之內側面的熱熔接性樹脂層所構成之積層體所形成,其中本體用毛坯不具有紙層,本體用毛坯的兩端緣部係藉由使構成該等互相重合面的熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合,底體用毛坯係由以金屬箔層與積層於金屬箔層的兩面之中至少成為底體之上側面的熱熔接性樹脂層所構成之積層體所形成,其中底體用毛坯不具有紙層,本體之下端部的內表面及底體之下垂部的外表面係藉由使構成該等面的熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合,前述杯狀容器中,凸緣部具有:上表面部,從本體的上端開口緣部往徑向外側延伸;底面部,從上表面部之前端向下反折而往徑向內側延伸;及夾層部,從底面部之前端向上反折而在上表面部與底面部之間往徑向外側延伸;該凸緣部成形為扁平狀;其中凸緣部的上表面部、底面部及夾層部,係藉由使構成該等互相重合面的本體用毛坯的熱熔接性樹脂層彼此進行熱熔接而接合。
  2. 如請求項1之杯狀容器,其中凸緣部之夾層部的徑向長度為底面部之徑向長度的0.5~1倍。
  3. 如請求項1之杯狀容器,其中在從俯視觀看時凸緣部之夾層部形成一部分或全部與凸緣部的上表面中與蓋材密封之區域重疊的態樣。
  4. 如請求項1之杯狀容器,其中本體用毛坯具有積層於金屬箔層的兩面之中成為本體之內側面的內側熱熔接性樹脂層與積層於金屬箔層的兩面之中成為本體之外側面的外側熱熔接性樹脂層,內側熱熔接性樹脂層之厚度為30~120μm,外側熱熔接性樹脂層之厚度為20~100μm。
  5. 如請求項1之杯狀容器,其中形成本體用毛坯及底體用毛坯的各積層體的金屬箔層係由拉伸強度:60~370MPa、0.2%耐力:25~370MPa、厚度:40~200μm的鋁箔所構成。
  6. 如請求項5之杯狀容器,其中在鋁箔中,以質量比計,含有Si:0.02~0.5%、Fe:0.05~1.7%、Cu:0.01~0.3%、Mn:1.5%以下、Mg:100ppm以下、Al:95%以上。
  7. 如請求項5之杯狀容器,其中鋁箔經過加工硬化。
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