プラスチック容器用の蓋及びプラスチック容器の密封方法
【課題】本発明の目的は、レーザー吸収剤と中身との接触を阻止できるプラスチック容器用の蓋を提供することを目的とする。また本発明は、その蓋を用いた容器の密封方法を提案することを目的とする。
【解決手段】本発明プラスチック容器用の蓋は、容器の口部に装着され、レーザー照射によって前記口部に溶着されるプラスチック容器用の蓋において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造を有し、少なくとも前記容器の口部の縁部と当接する箇所に前記積層構造が配置されており、かつ、前記接着兼カバー層を形成する樹脂と前記プラスチック容器を形成する樹脂とが溶着特性を有していることを特徴とする。
【解決手段】本発明プラスチック容器用の蓋は、容器の口部に装着され、レーザー照射によって前記口部に溶着されるプラスチック容器用の蓋において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造を有し、少なくとも前記容器の口部の縁部と当接する箇所に前記積層構造が配置されており、かつ、前記接着兼カバー層を形成する樹脂と前記プラスチック容器を形成する樹脂とが溶着特性を有していることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶接法によってプラスチック容器を密封することができる蓋に関し、特にレーザー吸収剤が飲料・食品である中身と接触しない構造を有する蓋に関する。また、その蓋を用いて容器を密封する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも蓋がプラスチック部材である容器において、容器本体と蓋との間の密封若しくは固定をプラスチック部材である蓋の熱溶融によって行なう方法が、飲料・食品をはじめとする産業分野において広く用いられている。
【０００３】
熱融着を行なう手段の一つであるレーザー溶接法は、容器の蓋と本体におけるプラスチック部材間の接合に使用可能なことが知られている（例えば特許文献１又は２を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７‐３９１１５号公報
【特許文献２】特開２００７‐３９１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザー溶接法によるプラスチック容器の密封のメカニズムは次のとおりである。すなわち、蓋と容器の口部とを密着させる前に、密着部分に予めレーザー吸収剤を塗布又は含有させておく。次いで蓋と容器の口部とを密着させ、密着部分にレーザーを照射する。それによって、レーザーを吸収したレーザー吸収剤が温度上昇し、密着部分の樹脂を溶融させ、その後冷却されることで熱溶着が完了する。
【０００６】
ここで、レーザー吸収剤は、密着部分に塗布又は含有されているため、飲料・食品である中身の充填時及び密封時において、中身がレーザー吸収剤に接触する可能性があり、さらに熱溶着後であっても、同様に接触する可能性がある。レーザー吸収剤としては食品接触可能な材料（日本国内では、「食品、添加物等の規格基準」（昭和３４年厚生省告示第３７０号）「第３：器具及び容器包装」（（最終改正平成１８年３月３１日）厚生労働省告示第２０１号）に適合し、またポリオレフィン等衛生協議会の自主基準に合致する材料）が用いられることとなるが、可能であれば、レーザー吸収剤と中身との接触を構造的に防止することが望まれる。
【０００７】
そこで、本発明は、レーザー吸収剤と中身との接触を阻止できるプラスチック容器用の蓋を提供することを目的とする。また本発明は、その蓋を用いた容器の密封方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、レーザー吸収剤を含む層を容器口部に直接当接させるのではなく、所定厚さの接着兼カバー層でレーザー吸収剤を含む層を被覆することで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るプラスチック容器用の蓋は、容器の口部に装着され、レーザー照射によって前記口部に溶着されるプラスチック容器用の蓋において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造を有し、少なくとも前記容器の口部の縁部と当接する箇所に前記積層構造が配置されており、かつ、前記接着兼カバー層を形成する樹脂と前記プラスチック容器を形成する樹脂とが溶着特性を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るプラスチック容器用の蓋では、前記レーザー吸収層の吸収剤がカーボンブラックであることが好ましい。カーボンブラックは、食品接触可能な材料の一つであり、かつ、レーザーを効果的に吸収する材料である。しかし、レーザーの吸収によって温度上昇すると、臭気が発生する。本発明では、接着兼カバー層を設けることによって、当該臭気の発生を良好に抑制することができる。
【００１０】
本発明に係るプラスチック容器用の蓋には、前記外層が蓋の構造部材となり、前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とが、前記外層の蓋天面の内側に嵌め込まれるパッキンである形態が含まれる。ねじ込み式のスクリューキャップに適用した形態である。
【００１１】
ここで、上記形態において、前記パッキンは、前記容器の口部の縁部と重なり合う環状形状又は円盤形状を有することが好ましい。円盤形状とすれば、蓋裏面全体をカバーでき、また、蓋への装着が容易となる。環状形状とすれば、パッキンは、溶接箇所を含む最小領域に配置されることとなるため、使用原料が少なくてすむ。
【００１２】
本発明に係るプラスチック容器用の蓋には、前記蓋が、前記外層と前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とを有する積層フィルムから圧空成形法によって形成された形態が含まれる。被せ式キャップに適用した形態である。
【００１３】
本発明に係るプラスチック容器の密封方法は、容器の口部と蓋とをレーザー照射することで溶着するプラスチック容器の密封方法において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とを外側から順に重ねた積層構造を有する蓋を準備する工程と、前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部とを密着させる工程と、前記外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザーを照射し、前記レーザー吸収層に吸収させ、前記接着兼カバー層を熱溶融させて、前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部との密着部分を溶着させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プラスチック容器の密封に際してレーザー溶接法を採用しても、レーザー吸収剤と中身との接触を容易に阻止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。
【００１６】
図１は、容器の口部に本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋が装着されているときの形態例を示す縦断面概略図である。図１に示すように、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋１００は、容器１０の口部５に装着され、レーザー照射によって口部５に溶着されるプラスチック容器用の蓋であり、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層１と、レーザー吸収層２と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層３とが外側から順に重ねられた積層構造４を有し、少なくとも容器の口部５の縁部と当接する箇所６に積層構造４が配置されており、かつ、接着兼カバー層３を形成する樹脂とプラスチック容器１０を形成する樹脂とが溶着特性を有している。なお、容器の口部５の縁部と当接する箇所６は、レーザー溶接後は溶着箇所６ａとなる。
【００１７】
外層１は、蓋形状を有し、外側から照射されるレーザーを内側に配置したレーザー吸収層２まで到達させるために、実質的にレーザーを吸収しない樹脂で形成される。使用するレーザーの波長との組み合わせで外層１を形成する樹脂は適宜選択（当該レーザーの波長を実質的に吸収しない樹脂を選択）されるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴＧ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、シクロオレフィンコポリマ樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）、アイオノマ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、４弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル・スチレン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂である。
【００１８】
レーザー溶接をする際に使用するレーザー発振素子は、半導体レーザー、炭酸ガスレーザー等のガスレーザー、ＹＡＧレーザーが例示され、レーザー溶接を行なう容器本体及びキャップの材質、レーザー照射移動速度、照射スポット形状等の各種パラメーターによって適宜選択する。レーザー光の波長は、例えば８００〜１０００ｎｍである。半導体レーザーが好ましい。
【００１９】
レーザー吸収層２の吸収剤は、レーザーを吸収し、かつ、食品接触が可能な材料（日本国内では、「食品、添加物等の規格基準」（昭和３４年厚生省告示第３７０号）「第３：器具及び容器包装」（（最終改正平成１８年３月３１日）厚生労働省告示第２０１号）に適合し、またポリオレフィン等衛生協議会の自主基準に合致する材料）であれば、いかなる材料から形成されていても良い。吸収剤としては、例えばアルミニウム、酸化鉄等の金属又はカーボンブラックがある。より具体的には、レーザー吸収層２は、アルミニウム、酸化鉄等の金属微粉末を主成分とする塗被膜若しくは印刷、アルミニウム、酸化鉄等の蒸着膜、アルミニウム、酸化鉄等の金属微粉末を分散した樹脂組成物からなる層、カーボンブラックを主成分とする塗被膜若しくは印刷又はガーボンブラックを分散した樹脂組成物からなる層である。金属微粉末又カーボンブラックを樹脂に分散させる場合、使用する樹脂としては、外層１の説明で列挙した各種樹脂が使用できる。好ましくは、外層１と同種の樹脂を使用する。
【００２０】
レーザー吸収層２が、アルミニウム蒸着膜であれば、蓋におけるガスバリア性の向上が同時に達成される。
【００２１】
レーザー吸収層２の吸収剤が、カーボンブラックであれば食品接触可能な材料の一つであり、かつ、レーザーを効果的に吸収する材料ではあるものの、レーザーの吸収によって温度上昇すると、臭気が発生してしまう。しかし、本発明では、次に説明する接着兼カバー層３を設けることによって、当該臭気の発生を良好に抑制することができる。
【００２２】
レーザー吸収層２の厚さは、レーザーの吸光度によって適宜変更され、厚さによって本発明が限定されることはないが、例えば３００μｍ以下である。なお、レーザー吸収層を塗被膜、印刷又は蒸着によって形成する場合には、サブミクロンから数十ミクロンの薄さにすることも可能である。
【００２３】
接着兼カバー層３は、レーザーを吸収しない樹脂で形成される。つまり、接着兼カバー層３は、レーザーの吸収剤を含有してない。これによって、容器に充填された中身に吸収剤が直接触れることがない。接着兼カバー層３を形成する樹脂は、具体的には、外層１の説明で列挙した各種樹脂が使用できる。好ましくは外層１と同種の樹脂を使用する。そして、接着兼カバー層３を形成する樹脂は、プラスチック容器１０を形成する樹脂と溶着特性を有している樹脂が選択される。ここで、プラスチック容器１０を形成する樹脂は、外層１の説明で列挙した各種樹脂が使用できる。そして、接着兼カバー層３を形成する樹脂と、プラスチック容器１０を形成する樹脂とを揃えることで、溶着特性が得られ、また、異種の樹脂であっても、ＳＰパラメーターの近い（好ましくはＳＰパラメーターの差異が１．４以下）樹脂同士を使用することで溶着特性が得られる。接着兼カバー層３を形成する樹脂と、プラスチック容器１０を形成する樹脂との組み合わせ例（接着兼カバー層の樹脂／プラスチック容器の樹脂）としては、例えば、ＰＥＴ／ＰＥＴ，ＰＥＴ／ＰＰ，ＰＰ／ＰＥＴである。
【００２４】
接着兼カバー層３の厚さは１２〜１１３μｍとする。厚さの上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは７０μｍである。厚さの下限は、好ましくは２０μｍ、より好ましくは３０μｍである。接着兼カバー層３の厚さが１１３μｍを超えると、容器１０の口部５との溶着強度が弱く、充分な密着力が確保できない。一方、接着兼カバー層３の厚さが１２μｍ未満であると、熱変形によって接着兼カバー層３に孔が開く場合があった。
【００２５】
積層構造４は、外側から外層１、レーザー吸収層２及び接着兼カバー層３の順に積み重ねられているが、少なくとも容器の口部５の縁部と当接する箇所６に積層構造４が配置される。なお、図１は縦断面図であるが、当接する箇所６は口部の縁部に沿って環状形をしている。当接箇所６がレーザー溶接によって熱溶着される箇所であり、少なくとも当該箇所においてレーザー吸収層２を接着兼カバー層３で被覆しておくことで、吸収剤と中身との接触を防止できる。なお、変形例として、容器の口部５の縁部と当接する箇所６においては積層構造４とし、それ以外の例えば前記環状形の内側に対応する口部を覆う部分は、外層１のみとしても吸収剤と中身との接触を防止できる。
【００２６】
次に本発明に係るプラスチック容器用の蓋が、ねじ込み式のスクリューキャップである場合について説明する。図１に示した蓋がねじ込み式のスクリューキャップの場合であり、外層１が蓋の構造部材となり、レーザー吸収層２と接着兼カバー層３とが、外層１の蓋天面の内側に嵌め込まれるパッキンとする。外層１は蓋の構造部材となるため、肉厚は０．２〜１．５ｍｍであることが好ましい。レーザー吸収層２の厚さは前述のとおり、厚さによって本発明が限定されることはないが、例えば３００μｍ以下である。接着兼カバー層３の厚さは、前述のとおり１２〜１１３μｍとする。
【００２７】
図２は、パッキンの製造プロセスの説明図であり、（ａ）は接着兼カバー層３となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）は、その上にレーザー吸収層２を設ける工程、（ｃ）は打ち抜き工程、（ｄ１）は得られた円盤形状のパッキンを示す図、（ｄ２）は得られた環状形状のパッキンを示す図である。接着兼カバー層３の原反であるプラスチックフィルム１３を用い（図２（ａ））、当該フィルムの全面上にレーザー吸収層１２ａを塗布する若しくは吸収剤が分散されたフィルム１２ｂを貼り合わせる（図２（ｂ））。このようにして得られたフィルムを打ち抜き加工し（図２（ｃ））、円盤形状のパッキン１４ａ（図２（ｄ１））又は環状形状のパッキン１４ｂ（図２（ｄ２））を得る。円盤形状とすれば、蓋裏面全体をカバーでき、また、蓋への装着が容易となる。環状形状とすれば、パッキンは、溶接箇所を含む最小領域に配置されることとなるため、使用原料が少なくてすむ。なお、打ち抜き加工したときに発生する端材は、前記プラスチックフィルムや吸収剤として再度加工して利用することができる。
【００２８】
図３は、容器の密封の工程を示す説明図であり、（ａ）は外層とパッキンとを準備するする工程、（ｂ）はパッキンが装着され、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋を完成させる工程、（ｃ）は密封工程を示す。図２で得られた円盤形状のパッキン１４ａ又は環状形状のパッキン１４ｂと、蓋の構造部材である外層１を準備し（図３（ａ））、パッキン１４ａ，１４ｂを外層１の内側に嵌め込む（図３（ｂ））。このとき、外層１とレーザー吸収層とが接する状態で嵌め込む。これにより、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層が外側から順に重ねた積層構造が出来上がる。なお、外層１の内側にパッキンを嵌め込むだけでも良いが、外層１とパッキンとを貼着、溶着、一体成形等によって接合しても良い。次に、中身を充填した容器の口部に蓋を嵌め込み、接着兼カバー層と容器の口部の縁部とを密着させる（不図示）。次いで、外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザー２０を照射し、レーザー吸収層に吸収させ、接着兼カバー層を熱溶融させて、接着兼カバー層と容器の口部の縁部との密着部分を溶着させる（図３（ｃ））。口部の縁部に沿って全て溶着が完了することで、容器の密封が完了する。このとき、容器に充填された中身とレーザー吸収層とは、接着兼カバー層によって接触が防止されている。また、吸収剤としてカーボンブラックを使用した場合においても、接着兼カバー層と外層とがレーザー吸収層を挟み込んでいるため、カーボンブラックの加熱による臭気の発生が防止されている。
【００２９】
搬送中の容器の口部全体にレーザーを照射しても、容器の口部５の縁部と当接する箇所６の形状に合わせてレーザーを照射（すなわち環状に照射）しても良い。レーザー２０のエネルギー密度は、接着兼カバー層の厚さが１２〜１１３μｍとしたとき、０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２が良好であった。レーザー２０のエネルギー密度が０．３Ｊ／ｍｍ２未満であると、接着兼カバー層の厚さを孔が開きにくい１２μｍとしても、溶着効率が悪かった。一方、レーザー２０のエネルギー密度が１．８Ｊ／ｍｍ２を超えると、エネルギーが強すぎ、溶着箇所以外の変形が見られた。さらに、容器搬送速度が１ｍ／秒（毎分６００容器相当）、レーザーの波長を８０８ｎｍとしたとき、容器と接着兼カバー層とが共にＰＥＴ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．４〜１．８Ｊ／ｍｍ２であった。また、容器と接着兼カバー層とが共にＰＰ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．３〜１．１Ｊ／ｍｍ２であった。
【００３０】
次に本発明に係るプラスチック容器用の蓋が、外層とレーザー吸収層と接着兼カバー層とを有する積層フィルムから圧空成形法によって形成された場合について説明する。この蓋は被せ式キャップに適用している。図４は被せ式キャップを示す概略図であり、（ａ）は装着前を示す図、（ｂ）は容器口部に装着したときの縦断面図を示す。図４（ｂ）において、積層構造の描画は省略した。
【００３１】
被せ式キャップ２００において、外層はフィルムであるが、その厚さは３０〜５００μｍであることが好ましい。レーザー吸収層２の厚さは前述のとおり、厚さによって本発明が限定されることはないが、例えば３００μｍ以下である。接着兼カバー層３の厚さは、前述のとおり１２〜１１３μｍとする。外層とレーザー吸収層と接着兼カバー層とを有する積層フィルムの全体の厚さは、圧空成形でき、かつ、容器口部５に伸ばして被せることができることが必要であり、５０〜６００μｍであることが好ましく、１００〜４００μｍであることがより好ましい。なお、被せ式キャップ２００において、図４に示したように引掛け部１８とつまみ１５を設け、口部の外側に設けたリングにそれぞれ引っ掛けて留めておく構造の蓋の飛び出し防止機構を設けておくことが好ましい。
【００３２】
図５は、被せ式キャップ２００の製造プロセスの前半部を説明するための工程図であり、（ａ）は接着兼カバー層となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）はその上にレーザー吸収層を設ける工程、（ｃ）はさらにその上に外層を設け、三層の積層構造を形成する工程、である。接着兼カバー層の原反であるプラスチックフィルム１３を用い（図５（ａ））、プラスチックフィルム１３の全面上にレーザー吸収層１２ａを塗布する若しくは吸収剤が分散されたフィルム１２ｂを貼り合わせる（図５（ｂ））。さらにその上に外層となるプラスチックフィルム１６を貼り合わせ又は溶着し、三層の積層構造の積層フィルム２１を得る。図６は、圧空成形法によって、被せ式キャップ２００の製造プロセスの後半部を説明する工程図であり、（ａ）は積層フィルムの加熱段階、（ｂ）は圧空成形段階、（ｃ）は脱型の段階をそれぞれ示す。まず、ヒーティングプレート２３で積層フィルム２１を加熱する（図６（ａ））。このとき、金型２２の方を外層が向き、ヒーティングプレート２３の方に接着兼カバー層が向くように、積層フィルム２１を配置する。次に、金型２２とヒーティングプレート２３の間に積層フィルム２１挟み、圧縮空気２４をヒーティングプレート２３の面から吹き出させ、金型２２の内面に積層フィルム２１を押し付ける（図６（ｂ））。積層フィルム２１を蓋２００の形状に変形させた後、金型２２から蓋２００を取り出す（図６（ｃ）を参照。）。１枚の積層フィルム２１から多数の蓋２００を成形できるため、蓋２００を一つ一つカットし、分離させる（不図示）。
【００３３】
なお、図４に示した蓋の構造は一例であり、容器の口部にネジがない形態でも良い。図７に、ネジ部がない被せ式キャップを例として、密封プロセスについて説明する。図７は、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋の密封プロセスを示す説明図であり、（ａ）は被せ式キャップの準備工程、（ｂ）は被せ式キャップの装着工程、（ｃ）は溶着工程、を示した。図５及び図６の工程を経て得られた蓋２００と中身を充填した容器とを準備する（図７（ａ））。次に蓋２００を、中身が充填された容器の口部５に被せて装着する（図７（ｂ））。次いで、外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザー２０を照射し、レーザー吸収層に吸収させ、接着兼カバー層を熱溶融させて、接着兼カバー層と容器の口部５の縁部との密着部分を溶着させる。口部の縁部に沿って全て溶着が完了することで、容器の密封が完了する。このとき、容器に充填された中身とレーザー吸収層とは、接着兼カバー層によって接触が防止されている。また、吸収剤としてカーボンブラックを使用した場合においても、接着兼カバー層と外層とがレーザー吸収層を挟み込んでいるため、カーボンブラックの加熱による臭気の発生が防止されている。
【００３４】
搬送中の容器の口部全体にレーザーを照射しても、容器の口部５の縁部と当接する箇所６の形状に合わせてレーザーを照射（すなわち環状に照射）しても良い。被せ式の蓋２００においても、レーザー２０のエネルギー密度は、接着兼カバー層の厚さが１２〜１１３μｍとしたとき、０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２が良好であった。レーザー２０のエネルギー密度が０．３Ｊ／ｍｍ２未満であると、接着兼カバー層の厚さを孔が開きにくい１２μｍとしても、溶着効率が悪かった。一方、レーザー２０のエネルギー密度が１．８Ｊ／ｍｍ２を超えると、エネルギーが強すぎ、接合箇所以外の変形が見られた。さらに、容器搬送速度が１ｍ／秒（毎分６００容器相当）、レーザーの波長を８０８ｎｍとしたとき、容器と接着兼カバー層とが共にＰＥＴ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．４〜１．８Ｊ／ｍｍ２であった。また、容器と接着兼カバー層とが共にＰＰ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．３〜１．１Ｊ／ｍｍ２であった。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
図１に示すような、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成された接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造の蓋を、プラスチック容器の口部の縁部と当接させ、当接箇所に、外層側から口部全体にレーザーを照射して容器の密封試験を行なった。プラスチック容器は、口径２８ｍｍの５００ｍｌ容量のＰＥＴボトル（ＰＥＴ樹脂：Ｓｈｉｎｋｏｎｇ社製 ５０１５Ｗ）、外層は１０００μｍ厚の無色ＰＥＴキャップ、レーザー吸収層は７０μｍ厚の黒色ＰＥＴフィルム（黒色は、濃度１０００ｐｐｍでカーボンブラックを分散させて着色した）、接着兼カバー層は１２μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡社製 エステルフィルムＥ５１００）とした。ボトルの搬送速度は１ｍ／秒（毎分６００容器相当）とした。レーザーの波長は８０８ｎｍとし、レーザー照射量（エネルギー密度）は１Ｊ／ｍｍ２とした。レーザー溶接は、１０本について同条件で行なった。レーザー溶接の結果、１０本のサンプルについていずれも溶着が可能であったが、このうち２本のサンプルについては溶着時に接着兼カバー層のフィルムの熱変形による穴が開きかけていた。したがって、接着兼カバー層の厚さは１２μｍとすれば容器の密封が可能であるが、その厚さ未満とすると、穴開きが発生し、その頻度も高くなると考えられ、接着兼カバー層の下限厚さは１２μｍであることがわかった。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３６】
（実施例２）
接着兼カバー層は１２μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡社製 エステルフィルムＥ５１００）を二枚重ねとした（接着兼カバー層の厚さは２４μｍ相当）以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３７】
（実施例３）
接着兼カバー層を、５０μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ３ＰＥ）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３８】
（実施例４）
接着兼カバー層を、１００μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ７）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３９】
（実施例５）
接着兼カバー層について、１２μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡社製 エステルフィルムＥ５１００）と１００μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ７）の二枚重ねとし（接着兼カバー層の厚さは１１２μｍ相当）、サンプル数を５本とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、５本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。しかし、実施例１〜４のサンプルと比較して、溶着強度が小さかった。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４０】
（実施例６）
プラスチック容器を、口径２８ｍｍの５００ｍｌ容量のＰＰ製ボトル（ＰＰ樹脂：サンアロマー社製 ＰＭ９２１Ｍ）、外層を１０００μｍ厚の無色ＰＰキャップ、レーザー吸収層を７０μｍ厚の黒色ＰＰフィルム（黒色は、濃度１０００ｐｐｍでカーボンブラックを分散させて着色した）、接着兼カバー層を２０μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＳＬ Ｐ３１１２）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４１】
（実施例７）
接着兼カバー層を、２５μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＣＬ Ｐ１１２８）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４２】
（実施例８）
接着兼カバー層を、４０μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＣＬ Ｐ１１５３）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４３】
（実施例９）
接着兼カバー層を、７０μｍ厚のＰＰフィルム（サンアロマー社製 ＰＭ９２１Ｍ）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４４】
（実施例１０）
接着兼カバー層を、１００μｍ厚のＰＰフィルム（三井東圧プラスチック社製 サニパール）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４５】
（実施例１１）
接着兼カバー層を、１００μｍ厚のＰＰフィルム（三井東圧プラスチック社製 サニパール）と２０μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＳＬ Ｐ３１１２）の二枚重ねとし（接着兼カバー層の厚さは１２０μｍ相当）、サンプル数を５本とした以外は、実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、５本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。しかし、実施例６〜１０のサンプルと比較して、溶着強度が小さかった。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４６】
（比較例１）
接着兼カバー層を、１８８μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ７）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着がされず、密封できなかった。なお、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４７】
（比較例２）
接着兼カバー層を、７０μｍ厚のＰＰフィルム（サンアロマー社製 ＰＭ９２１Ｍ）を二枚重ねとした（接着兼カバー層の厚さは１４０μｍ相当）以外は実施例５と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着がされず、密封できなかった。なお、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４８】
ＰＥＴの融点が２５４℃、ＰＰの融点が１７０℃であり、約８０℃の違いがある。しかし、溶着できる接着兼カバー層の厚さは１２０μｍ以下とほぼ同等であった。融点よりも熱伝導の影響が大きいと考えられる。
【００４９】
外層とレーザー吸収層とについても、レーザー照射箇所において、レーザー吸収層の昇温によって同時に溶着がなされていた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】容器の口部に本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋が装着されているときの形態例を示す縦断面概略図である。
【図２】パッキンの製造プロセスの説明図であり、（ａ）は接着兼カバー層となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）は、その上にレーザー吸収層を設ける工程、（ｃ）は打ち抜き工程、（ｄ１）は得られた円盤形状のパッキンを示す図、（ｄ２）は得られた環状形状のパッキンを示す図である。
【図３】容器の密封の工程を示す説明図であり、（ａ）は外層とパッキンとを準備するする工程、（ｂ）はパッキンが装着され、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋を完成させる工程、（ｃ）は密封工程を示す。
【図４】被せ式キャップを示す概略図であり、（ａ）は装着前を示す図、（ｂ）は容器口部に装着したときの縦断面図を示す。
【図５】被せ式キャップの製造プロセスの前半部を説明するための工程図であり、（ａ）は接着兼カバー層となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）はその上にレーザー吸収層を設ける工程、（ｃ）はさらにその上に外層を設け、三層の積層構造を形成する工程、である。
【図６】圧空成形によって、被せ式キャップ２００の製造プロセスの後半部を説明する工程図であり、（ａ）は積層フィルムの加熱段階、（ｂ）は圧空成形段階、（ｃ）は脱型の段階をそれぞれ示す。
【図７】本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋の密封プロセスを示す説明図であり、（ａ）は被せ式キャップの準備工程、（ｂ）は被せ式キャップの装着工程、（ｃ）は溶着工程、を示した。
【符号の説明】
【００５１】
１外層
２レーザー吸収層
３接着兼カバー層
４積層構造
５口部
６当接箇所
６ａ溶着箇所
１０容器
１２ａレーザー吸収層
１２ｂ吸収剤が分散されたフィルム
１３接着兼カバー層としてのプラスチックフィルム
１４ａ円盤形状のパッキン
１４ｂ環状形状のパッキン
１５つまみ
１６外層となるプラスチックフィルム
１８引掛け部
２１積層フィルム
２０レーザー
２２金型
２３ヒーティングプレート
２４圧縮空気
１００プラスチック容器用の蓋（スキュリュータイプ）
２００プラスチック容器用の蓋（被せ式キャップ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶接法によってプラスチック容器を密封することができる蓋に関し、特にレーザー吸収剤が飲料・食品である中身と接触しない構造を有する蓋に関する。また、その蓋を用いて容器を密封する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも蓋がプラスチック部材である容器において、容器本体と蓋との間の密封若しくは固定をプラスチック部材である蓋の熱溶融によって行なう方法が、飲料・食品をはじめとする産業分野において広く用いられている。
【０００３】
熱融着を行なう手段の一つであるレーザー溶接法は、容器の蓋と本体におけるプラスチック部材間の接合に使用可能なことが知られている（例えば特許文献１又は２を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７‐３９１１５号公報
【特許文献２】特開２００７‐３９１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザー溶接法によるプラスチック容器の密封のメカニズムは次のとおりである。すなわち、蓋と容器の口部とを密着させる前に、密着部分に予めレーザー吸収剤を塗布又は含有させておく。次いで蓋と容器の口部とを密着させ、密着部分にレーザーを照射する。それによって、レーザーを吸収したレーザー吸収剤が温度上昇し、密着部分の樹脂を溶融させ、その後冷却されることで熱溶着が完了する。
【０００６】
ここで、レーザー吸収剤は、密着部分に塗布又は含有されているため、飲料・食品である中身の充填時及び密封時において、中身がレーザー吸収剤に接触する可能性があり、さらに熱溶着後であっても、同様に接触する可能性がある。レーザー吸収剤としては食品接触可能な材料（日本国内では、「食品、添加物等の規格基準」（昭和３４年厚生省告示第３７０号）「第３：器具及び容器包装」（（最終改正平成１８年３月３１日）厚生労働省告示第２０１号）に適合し、またポリオレフィン等衛生協議会の自主基準に合致する材料）が用いられることとなるが、可能であれば、レーザー吸収剤と中身との接触を構造的に防止することが望まれる。
【０００７】
そこで、本発明は、レーザー吸収剤と中身との接触を阻止できるプラスチック容器用の蓋を提供することを目的とする。また本発明は、その蓋を用いた容器の密封方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、レーザー吸収剤を含む層を容器口部に直接当接させるのではなく、所定厚さの接着兼カバー層でレーザー吸収剤を含む層を被覆することで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るプラスチック容器用の蓋は、容器の口部に装着され、レーザー照射によって前記口部に溶着されるプラスチック容器用の蓋において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造を有し、少なくとも前記容器の口部の縁部と当接する箇所に前記積層構造が配置されており、かつ、前記接着兼カバー層を形成する樹脂と前記プラスチック容器を形成する樹脂とが溶着特性を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るプラスチック容器用の蓋では、前記レーザー吸収層の吸収剤がカーボンブラックであることが好ましい。カーボンブラックは、食品接触可能な材料の一つであり、かつ、レーザーを効果的に吸収する材料である。しかし、レーザーの吸収によって温度上昇すると、臭気が発生する。本発明では、接着兼カバー層を設けることによって、当該臭気の発生を良好に抑制することができる。
【００１０】
本発明に係るプラスチック容器用の蓋には、前記外層が蓋の構造部材となり、前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とが、前記外層の蓋天面の内側に嵌め込まれるパッキンである形態が含まれる。ねじ込み式のスクリューキャップに適用した形態である。
【００１１】
ここで、上記形態において、前記パッキンは、前記容器の口部の縁部と重なり合う環状形状又は円盤形状を有することが好ましい。円盤形状とすれば、蓋裏面全体をカバーでき、また、蓋への装着が容易となる。環状形状とすれば、パッキンは、溶接箇所を含む最小領域に配置されることとなるため、使用原料が少なくてすむ。
【００１２】
本発明に係るプラスチック容器用の蓋には、前記蓋が、前記外層と前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とを有する積層フィルムから圧空成形法によって形成された形態が含まれる。被せ式キャップに適用した形態である。
【００１３】
本発明に係るプラスチック容器の密封方法は、容器の口部と蓋とをレーザー照射することで溶着するプラスチック容器の密封方法において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とを外側から順に重ねた積層構造を有する蓋を準備する工程と、前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部とを密着させる工程と、前記外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザーを照射し、前記レーザー吸収層に吸収させ、前記接着兼カバー層を熱溶融させて、前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部との密着部分を溶着させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プラスチック容器の密封に際してレーザー溶接法を採用しても、レーザー吸収剤と中身との接触を容易に阻止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。
【００１６】
図１は、容器の口部に本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋が装着されているときの形態例を示す縦断面概略図である。図１に示すように、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋１００は、容器１０の口部５に装着され、レーザー照射によって口部５に溶着されるプラスチック容器用の蓋であり、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層１と、レーザー吸収層２と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層３とが外側から順に重ねられた積層構造４を有し、少なくとも容器の口部５の縁部と当接する箇所６に積層構造４が配置されており、かつ、接着兼カバー層３を形成する樹脂とプラスチック容器１０を形成する樹脂とが溶着特性を有している。なお、容器の口部５の縁部と当接する箇所６は、レーザー溶接後は溶着箇所６ａとなる。
【００１７】
外層１は、蓋形状を有し、外側から照射されるレーザーを内側に配置したレーザー吸収層２まで到達させるために、実質的にレーザーを吸収しない樹脂で形成される。使用するレーザーの波長との組み合わせで外層１を形成する樹脂は適宜選択（当該レーザーの波長を実質的に吸収しない樹脂を選択）されるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴＧ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、シクロオレフィンコポリマ樹脂（ＣＯＣ、環状オレフィン共重合）、アイオノマ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、アクリロニトリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、又は、４弗化エチレン樹脂、アクリロニトリル・スチレン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂である。
【００１８】
レーザー溶接をする際に使用するレーザー発振素子は、半導体レーザー、炭酸ガスレーザー等のガスレーザー、ＹＡＧレーザーが例示され、レーザー溶接を行なう容器本体及びキャップの材質、レーザー照射移動速度、照射スポット形状等の各種パラメーターによって適宜選択する。レーザー光の波長は、例えば８００〜１０００ｎｍである。半導体レーザーが好ましい。
【００１９】
レーザー吸収層２の吸収剤は、レーザーを吸収し、かつ、食品接触が可能な材料（日本国内では、「食品、添加物等の規格基準」（昭和３４年厚生省告示第３７０号）「第３：器具及び容器包装」（（最終改正平成１８年３月３１日）厚生労働省告示第２０１号）に適合し、またポリオレフィン等衛生協議会の自主基準に合致する材料）であれば、いかなる材料から形成されていても良い。吸収剤としては、例えばアルミニウム、酸化鉄等の金属又はカーボンブラックがある。より具体的には、レーザー吸収層２は、アルミニウム、酸化鉄等の金属微粉末を主成分とする塗被膜若しくは印刷、アルミニウム、酸化鉄等の蒸着膜、アルミニウム、酸化鉄等の金属微粉末を分散した樹脂組成物からなる層、カーボンブラックを主成分とする塗被膜若しくは印刷又はガーボンブラックを分散した樹脂組成物からなる層である。金属微粉末又カーボンブラックを樹脂に分散させる場合、使用する樹脂としては、外層１の説明で列挙した各種樹脂が使用できる。好ましくは、外層１と同種の樹脂を使用する。
【００２０】
レーザー吸収層２が、アルミニウム蒸着膜であれば、蓋におけるガスバリア性の向上が同時に達成される。
【００２１】
レーザー吸収層２の吸収剤が、カーボンブラックであれば食品接触可能な材料の一つであり、かつ、レーザーを効果的に吸収する材料ではあるものの、レーザーの吸収によって温度上昇すると、臭気が発生してしまう。しかし、本発明では、次に説明する接着兼カバー層３を設けることによって、当該臭気の発生を良好に抑制することができる。
【００２２】
レーザー吸収層２の厚さは、レーザーの吸光度によって適宜変更され、厚さによって本発明が限定されることはないが、例えば３００μｍ以下である。なお、レーザー吸収層を塗被膜、印刷又は蒸着によって形成する場合には、サブミクロンから数十ミクロンの薄さにすることも可能である。
【００２３】
接着兼カバー層３は、レーザーを吸収しない樹脂で形成される。つまり、接着兼カバー層３は、レーザーの吸収剤を含有してない。これによって、容器に充填された中身に吸収剤が直接触れることがない。接着兼カバー層３を形成する樹脂は、具体的には、外層１の説明で列挙した各種樹脂が使用できる。好ましくは外層１と同種の樹脂を使用する。そして、接着兼カバー層３を形成する樹脂は、プラスチック容器１０を形成する樹脂と溶着特性を有している樹脂が選択される。ここで、プラスチック容器１０を形成する樹脂は、外層１の説明で列挙した各種樹脂が使用できる。そして、接着兼カバー層３を形成する樹脂と、プラスチック容器１０を形成する樹脂とを揃えることで、溶着特性が得られ、また、異種の樹脂であっても、ＳＰパラメーターの近い（好ましくはＳＰパラメーターの差異が１．４以下）樹脂同士を使用することで溶着特性が得られる。接着兼カバー層３を形成する樹脂と、プラスチック容器１０を形成する樹脂との組み合わせ例（接着兼カバー層の樹脂／プラスチック容器の樹脂）としては、例えば、ＰＥＴ／ＰＥＴ，ＰＥＴ／ＰＰ，ＰＰ／ＰＥＴである。
【００２４】
接着兼カバー層３の厚さは１２〜１１３μｍとする。厚さの上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは７０μｍである。厚さの下限は、好ましくは２０μｍ、より好ましくは３０μｍである。接着兼カバー層３の厚さが１１３μｍを超えると、容器１０の口部５との溶着強度が弱く、充分な密着力が確保できない。一方、接着兼カバー層３の厚さが１２μｍ未満であると、熱変形によって接着兼カバー層３に孔が開く場合があった。
【００２５】
積層構造４は、外側から外層１、レーザー吸収層２及び接着兼カバー層３の順に積み重ねられているが、少なくとも容器の口部５の縁部と当接する箇所６に積層構造４が配置される。なお、図１は縦断面図であるが、当接する箇所６は口部の縁部に沿って環状形をしている。当接箇所６がレーザー溶接によって熱溶着される箇所であり、少なくとも当該箇所においてレーザー吸収層２を接着兼カバー層３で被覆しておくことで、吸収剤と中身との接触を防止できる。なお、変形例として、容器の口部５の縁部と当接する箇所６においては積層構造４とし、それ以外の例えば前記環状形の内側に対応する口部を覆う部分は、外層１のみとしても吸収剤と中身との接触を防止できる。
【００２６】
次に本発明に係るプラスチック容器用の蓋が、ねじ込み式のスクリューキャップである場合について説明する。図１に示した蓋がねじ込み式のスクリューキャップの場合であり、外層１が蓋の構造部材となり、レーザー吸収層２と接着兼カバー層３とが、外層１の蓋天面の内側に嵌め込まれるパッキンとする。外層１は蓋の構造部材となるため、肉厚は０．２〜１．５ｍｍであることが好ましい。レーザー吸収層２の厚さは前述のとおり、厚さによって本発明が限定されることはないが、例えば３００μｍ以下である。接着兼カバー層３の厚さは、前述のとおり１２〜１１３μｍとする。
【００２７】
図２は、パッキンの製造プロセスの説明図であり、（ａ）は接着兼カバー層３となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）は、その上にレーザー吸収層２を設ける工程、（ｃ）は打ち抜き工程、（ｄ１）は得られた円盤形状のパッキンを示す図、（ｄ２）は得られた環状形状のパッキンを示す図である。接着兼カバー層３の原反であるプラスチックフィルム１３を用い（図２（ａ））、当該フィルムの全面上にレーザー吸収層１２ａを塗布する若しくは吸収剤が分散されたフィルム１２ｂを貼り合わせる（図２（ｂ））。このようにして得られたフィルムを打ち抜き加工し（図２（ｃ））、円盤形状のパッキン１４ａ（図２（ｄ１））又は環状形状のパッキン１４ｂ（図２（ｄ２））を得る。円盤形状とすれば、蓋裏面全体をカバーでき、また、蓋への装着が容易となる。環状形状とすれば、パッキンは、溶接箇所を含む最小領域に配置されることとなるため、使用原料が少なくてすむ。なお、打ち抜き加工したときに発生する端材は、前記プラスチックフィルムや吸収剤として再度加工して利用することができる。
【００２８】
図３は、容器の密封の工程を示す説明図であり、（ａ）は外層とパッキンとを準備するする工程、（ｂ）はパッキンが装着され、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋を完成させる工程、（ｃ）は密封工程を示す。図２で得られた円盤形状のパッキン１４ａ又は環状形状のパッキン１４ｂと、蓋の構造部材である外層１を準備し（図３（ａ））、パッキン１４ａ，１４ｂを外層１の内側に嵌め込む（図３（ｂ））。このとき、外層１とレーザー吸収層とが接する状態で嵌め込む。これにより、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層が外側から順に重ねた積層構造が出来上がる。なお、外層１の内側にパッキンを嵌め込むだけでも良いが、外層１とパッキンとを貼着、溶着、一体成形等によって接合しても良い。次に、中身を充填した容器の口部に蓋を嵌め込み、接着兼カバー層と容器の口部の縁部とを密着させる（不図示）。次いで、外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザー２０を照射し、レーザー吸収層に吸収させ、接着兼カバー層を熱溶融させて、接着兼カバー層と容器の口部の縁部との密着部分を溶着させる（図３（ｃ））。口部の縁部に沿って全て溶着が完了することで、容器の密封が完了する。このとき、容器に充填された中身とレーザー吸収層とは、接着兼カバー層によって接触が防止されている。また、吸収剤としてカーボンブラックを使用した場合においても、接着兼カバー層と外層とがレーザー吸収層を挟み込んでいるため、カーボンブラックの加熱による臭気の発生が防止されている。
【００２９】
搬送中の容器の口部全体にレーザーを照射しても、容器の口部５の縁部と当接する箇所６の形状に合わせてレーザーを照射（すなわち環状に照射）しても良い。レーザー２０のエネルギー密度は、接着兼カバー層の厚さが１２〜１１３μｍとしたとき、０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２が良好であった。レーザー２０のエネルギー密度が０．３Ｊ／ｍｍ２未満であると、接着兼カバー層の厚さを孔が開きにくい１２μｍとしても、溶着効率が悪かった。一方、レーザー２０のエネルギー密度が１．８Ｊ／ｍｍ２を超えると、エネルギーが強すぎ、溶着箇所以外の変形が見られた。さらに、容器搬送速度が１ｍ／秒（毎分６００容器相当）、レーザーの波長を８０８ｎｍとしたとき、容器と接着兼カバー層とが共にＰＥＴ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．４〜１．８Ｊ／ｍｍ２であった。また、容器と接着兼カバー層とが共にＰＰ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．３〜１．１Ｊ／ｍｍ２であった。
【００３０】
次に本発明に係るプラスチック容器用の蓋が、外層とレーザー吸収層と接着兼カバー層とを有する積層フィルムから圧空成形法によって形成された場合について説明する。この蓋は被せ式キャップに適用している。図４は被せ式キャップを示す概略図であり、（ａ）は装着前を示す図、（ｂ）は容器口部に装着したときの縦断面図を示す。図４（ｂ）において、積層構造の描画は省略した。
【００３１】
被せ式キャップ２００において、外層はフィルムであるが、その厚さは３０〜５００μｍであることが好ましい。レーザー吸収層２の厚さは前述のとおり、厚さによって本発明が限定されることはないが、例えば３００μｍ以下である。接着兼カバー層３の厚さは、前述のとおり１２〜１１３μｍとする。外層とレーザー吸収層と接着兼カバー層とを有する積層フィルムの全体の厚さは、圧空成形でき、かつ、容器口部５に伸ばして被せることができることが必要であり、５０〜６００μｍであることが好ましく、１００〜４００μｍであることがより好ましい。なお、被せ式キャップ２００において、図４に示したように引掛け部１８とつまみ１５を設け、口部の外側に設けたリングにそれぞれ引っ掛けて留めておく構造の蓋の飛び出し防止機構を設けておくことが好ましい。
【００３２】
図５は、被せ式キャップ２００の製造プロセスの前半部を説明するための工程図であり、（ａ）は接着兼カバー層となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）はその上にレーザー吸収層を設ける工程、（ｃ）はさらにその上に外層を設け、三層の積層構造を形成する工程、である。接着兼カバー層の原反であるプラスチックフィルム１３を用い（図５（ａ））、プラスチックフィルム１３の全面上にレーザー吸収層１２ａを塗布する若しくは吸収剤が分散されたフィルム１２ｂを貼り合わせる（図５（ｂ））。さらにその上に外層となるプラスチックフィルム１６を貼り合わせ又は溶着し、三層の積層構造の積層フィルム２１を得る。図６は、圧空成形法によって、被せ式キャップ２００の製造プロセスの後半部を説明する工程図であり、（ａ）は積層フィルムの加熱段階、（ｂ）は圧空成形段階、（ｃ）は脱型の段階をそれぞれ示す。まず、ヒーティングプレート２３で積層フィルム２１を加熱する（図６（ａ））。このとき、金型２２の方を外層が向き、ヒーティングプレート２３の方に接着兼カバー層が向くように、積層フィルム２１を配置する。次に、金型２２とヒーティングプレート２３の間に積層フィルム２１挟み、圧縮空気２４をヒーティングプレート２３の面から吹き出させ、金型２２の内面に積層フィルム２１を押し付ける（図６（ｂ））。積層フィルム２１を蓋２００の形状に変形させた後、金型２２から蓋２００を取り出す（図６（ｃ）を参照。）。１枚の積層フィルム２１から多数の蓋２００を成形できるため、蓋２００を一つ一つカットし、分離させる（不図示）。
【００３３】
なお、図４に示した蓋の構造は一例であり、容器の口部にネジがない形態でも良い。図７に、ネジ部がない被せ式キャップを例として、密封プロセスについて説明する。図７は、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋の密封プロセスを示す説明図であり、（ａ）は被せ式キャップの準備工程、（ｂ）は被せ式キャップの装着工程、（ｃ）は溶着工程、を示した。図５及び図６の工程を経て得られた蓋２００と中身を充填した容器とを準備する（図７（ａ））。次に蓋２００を、中身が充填された容器の口部５に被せて装着する（図７（ｂ））。次いで、外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザー２０を照射し、レーザー吸収層に吸収させ、接着兼カバー層を熱溶融させて、接着兼カバー層と容器の口部５の縁部との密着部分を溶着させる。口部の縁部に沿って全て溶着が完了することで、容器の密封が完了する。このとき、容器に充填された中身とレーザー吸収層とは、接着兼カバー層によって接触が防止されている。また、吸収剤としてカーボンブラックを使用した場合においても、接着兼カバー層と外層とがレーザー吸収層を挟み込んでいるため、カーボンブラックの加熱による臭気の発生が防止されている。
【００３４】
搬送中の容器の口部全体にレーザーを照射しても、容器の口部５の縁部と当接する箇所６の形状に合わせてレーザーを照射（すなわち環状に照射）しても良い。被せ式の蓋２００においても、レーザー２０のエネルギー密度は、接着兼カバー層の厚さが１２〜１１３μｍとしたとき、０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２が良好であった。レーザー２０のエネルギー密度が０．３Ｊ／ｍｍ２未満であると、接着兼カバー層の厚さを孔が開きにくい１２μｍとしても、溶着効率が悪かった。一方、レーザー２０のエネルギー密度が１．８Ｊ／ｍｍ２を超えると、エネルギーが強すぎ、接合箇所以外の変形が見られた。さらに、容器搬送速度が１ｍ／秒（毎分６００容器相当）、レーザーの波長を８０８ｎｍとしたとき、容器と接着兼カバー層とが共にＰＥＴ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．４〜１．８Ｊ／ｍｍ２であった。また、容器と接着兼カバー層とが共にＰＰ製の場合、レーザー照射量（エネルギー密度）の適性範囲は０．３〜１．１Ｊ／ｍｍ２であった。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
図１に示すような、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成された接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造の蓋を、プラスチック容器の口部の縁部と当接させ、当接箇所に、外層側から口部全体にレーザーを照射して容器の密封試験を行なった。プラスチック容器は、口径２８ｍｍの５００ｍｌ容量のＰＥＴボトル（ＰＥＴ樹脂：Ｓｈｉｎｋｏｎｇ社製 ５０１５Ｗ）、外層は１０００μｍ厚の無色ＰＥＴキャップ、レーザー吸収層は７０μｍ厚の黒色ＰＥＴフィルム（黒色は、濃度１０００ｐｐｍでカーボンブラックを分散させて着色した）、接着兼カバー層は１２μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡社製 エステルフィルムＥ５１００）とした。ボトルの搬送速度は１ｍ／秒（毎分６００容器相当）とした。レーザーの波長は８０８ｎｍとし、レーザー照射量（エネルギー密度）は１Ｊ／ｍｍ２とした。レーザー溶接は、１０本について同条件で行なった。レーザー溶接の結果、１０本のサンプルについていずれも溶着が可能であったが、このうち２本のサンプルについては溶着時に接着兼カバー層のフィルムの熱変形による穴が開きかけていた。したがって、接着兼カバー層の厚さは１２μｍとすれば容器の密封が可能であるが、その厚さ未満とすると、穴開きが発生し、その頻度も高くなると考えられ、接着兼カバー層の下限厚さは１２μｍであることがわかった。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３６】
（実施例２）
接着兼カバー層は１２μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡社製 エステルフィルムＥ５１００）を二枚重ねとした（接着兼カバー層の厚さは２４μｍ相当）以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３７】
（実施例３）
接着兼カバー層を、５０μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ３ＰＥ）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３８】
（実施例４）
接着兼カバー層を、１００μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ７）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００３９】
（実施例５）
接着兼カバー層について、１２μｍ厚のＰＥＴフィルム（東洋紡社製 エステルフィルムＥ５１００）と１００μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ７）の二枚重ねとし（接着兼カバー層の厚さは１１２μｍ相当）、サンプル数を５本とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、５本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。しかし、実施例１〜４のサンプルと比較して、溶着強度が小さかった。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４０】
（実施例６）
プラスチック容器を、口径２８ｍｍの５００ｍｌ容量のＰＰ製ボトル（ＰＰ樹脂：サンアロマー社製 ＰＭ９２１Ｍ）、外層を１０００μｍ厚の無色ＰＰキャップ、レーザー吸収層を７０μｍ厚の黒色ＰＰフィルム（黒色は、濃度１０００ｐｐｍでカーボンブラックを分散させて着色した）、接着兼カバー層を２０μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＳＬ Ｐ３１１２）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４１】
（実施例７）
接着兼カバー層を、２５μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＣＬ Ｐ１１２８）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４２】
（実施例８）
接着兼カバー層を、４０μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＣＬ Ｐ１１５３）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４３】
（実施例９）
接着兼カバー層を、７０μｍ厚のＰＰフィルム（サンアロマー社製 ＰＭ９２１Ｍ）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４４】
（実施例１０）
接着兼カバー層を、１００μｍ厚のＰＰフィルム（三井東圧プラスチック社製 サニパール）とした以外は実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４５】
（実施例１１）
接着兼カバー層を、１００μｍ厚のＰＰフィルム（三井東圧プラスチック社製 サニパール）と２０μｍ厚のＰＰフィルム（東洋紡社製 パイレン ＳＬ Ｐ３１１２）の二枚重ねとし（接着兼カバー層の厚さは１２０μｍ相当）、サンプル数を５本とした以外は、実施例６と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、５本の全てのサンプルについて溶着され、密封された。しかし、実施例６〜１０のサンプルと比較して、溶着強度が小さかった。また、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４６】
（比較例１）
接着兼カバー層を、１８８μｍ厚のＰＥＴフィルム（帝人デッポンフィルム社製、テレフレックス ＦＴ７）とした以外は実施例１と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着がされず、密封できなかった。なお、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４７】
（比較例２）
接着兼カバー層を、７０μｍ厚のＰＰフィルム（サンアロマー社製 ＰＭ９２１Ｍ）を二枚重ねとした（接着兼カバー層の厚さは１４０μｍ相当）以外は実施例５と同様にして、レーザー溶接による密封試験を行なった。レーザー溶接の結果、１０本の全てのサンプルについて溶着がされず、密封できなかった。なお、カーボンブラックの加熱による臭気は感じられなかった。
【００４８】
ＰＥＴの融点が２５４℃、ＰＰの融点が１７０℃であり、約８０℃の違いがある。しかし、溶着できる接着兼カバー層の厚さは１２０μｍ以下とほぼ同等であった。融点よりも熱伝導の影響が大きいと考えられる。
【００４９】
外層とレーザー吸収層とについても、レーザー照射箇所において、レーザー吸収層の昇温によって同時に溶着がなされていた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】容器の口部に本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋が装着されているときの形態例を示す縦断面概略図である。
【図２】パッキンの製造プロセスの説明図であり、（ａ）は接着兼カバー層となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）は、その上にレーザー吸収層を設ける工程、（ｃ）は打ち抜き工程、（ｄ１）は得られた円盤形状のパッキンを示す図、（ｄ２）は得られた環状形状のパッキンを示す図である。
【図３】容器の密封の工程を示す説明図であり、（ａ）は外層とパッキンとを準備するする工程、（ｂ）はパッキンが装着され、本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋を完成させる工程、（ｃ）は密封工程を示す。
【図４】被せ式キャップを示す概略図であり、（ａ）は装着前を示す図、（ｂ）は容器口部に装着したときの縦断面図を示す。
【図５】被せ式キャップの製造プロセスの前半部を説明するための工程図であり、（ａ）は接着兼カバー層となるプラスチックフィルムを準備する工程、（ｂ）はその上にレーザー吸収層を設ける工程、（ｃ）はさらにその上に外層を設け、三層の積層構造を形成する工程、である。
【図６】圧空成形によって、被せ式キャップ２００の製造プロセスの後半部を説明する工程図であり、（ａ）は積層フィルムの加熱段階、（ｂ）は圧空成形段階、（ｃ）は脱型の段階をそれぞれ示す。
【図７】本実施形態に係るプラスチック容器用の蓋の密封プロセスを示す説明図であり、（ａ）は被せ式キャップの準備工程、（ｂ）は被せ式キャップの装着工程、（ｃ）は溶着工程、を示した。
【符号の説明】
【００５１】
１外層
２レーザー吸収層
３接着兼カバー層
４積層構造
５口部
６当接箇所
６ａ溶着箇所
１０容器
１２ａレーザー吸収層
１２ｂ吸収剤が分散されたフィルム
１３接着兼カバー層としてのプラスチックフィルム
１４ａ円盤形状のパッキン
１４ｂ環状形状のパッキン
１５つまみ
１６外層となるプラスチックフィルム
１８引掛け部
２１積層フィルム
２０レーザー
２２金型
２３ヒーティングプレート
２４圧縮空気
１００プラスチック容器用の蓋（スキュリュータイプ）
２００プラスチック容器用の蓋（被せ式キャップ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の口部に装着され、レーザー照射によって前記口部に溶着されるプラスチック容器用の蓋において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造を有し、少なくとも前記容器の口部の縁部と当接する箇所に前記積層構造が配置されており、かつ、前記接着兼カバー層を形成する樹脂と前記プラスチック容器を形成する樹脂とが溶着特性を有していることを特徴とするプラスチック容器用の蓋。
【請求項２】
前記レーザー吸収層の吸収剤がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項３】
前記外層が蓋の構造部材となり、前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とが、前記外層の蓋天面の内側に嵌め込まれるパッキンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項４】
前記パッキンは、前記容器の口部の縁部と重なり合う環状形状又は円盤形状を有することを特徴とする請求項３に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項５】
前記蓋は、前記外層と前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とを有する積層フィルムから圧空成形法によって形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項６】
容器の口部と蓋とをレーザー照射することで溶着するプラスチック容器の密封方法において、
レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とを外側から順に重ねた積層構造を有する蓋を準備する工程と、
前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部とを密着させる工程と、
前記外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザーを照射し、前記レーザー吸収層に吸収させ、前記接着兼カバー層を熱溶融させて、前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部との密着部分を溶着させる工程と、を有することを特徴とするプラスチック容器の密封方法。
【請求項１】
容器の口部に装着され、レーザー照射によって前記口部に溶着されるプラスチック容器用の蓋において、レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とが外側から順に重ねられた積層構造を有し、少なくとも前記容器の口部の縁部と当接する箇所に前記積層構造が配置されており、かつ、前記接着兼カバー層を形成する樹脂と前記プラスチック容器を形成する樹脂とが溶着特性を有していることを特徴とするプラスチック容器用の蓋。
【請求項２】
前記レーザー吸収層の吸収剤がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項３】
前記外層が蓋の構造部材となり、前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とが、前記外層の蓋天面の内側に嵌め込まれるパッキンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項４】
前記パッキンは、前記容器の口部の縁部と重なり合う環状形状又は円盤形状を有することを特徴とする請求項３に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項５】
前記蓋は、前記外層と前記レーザー吸収層と前記接着兼カバー層とを有する積層フィルムから圧空成形法によって形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラスチック容器用の蓋。
【請求項６】
容器の口部と蓋とをレーザー照射することで溶着するプラスチック容器の密封方法において、
レーザーを吸収しない樹脂で形成された蓋形状の外層と、レーザー吸収層と、レーザーを吸収しない樹脂で形成され、厚さが１２〜１１３μｍの接着兼カバー層とを外側から順に重ねた積層構造を有する蓋を準備する工程と、
前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部とを密着させる工程と、
前記外層側からエネルギー密度０．３〜１．８Ｊ／ｍｍ２のレーザーを照射し、前記レーザー吸収層に吸収させ、前記接着兼カバー層を熱溶融させて、前記接着兼カバー層と前記容器の口部の縁部との密着部分を溶着させる工程と、を有することを特徴とするプラスチック容器の密封方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−８９７９４（Ｐ２０１０−８９７９４Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５９０２３（Ｐ２００８−２５９０２３）
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（３０７０２７５７７）麒麟麦酒株式会社 (350)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（３０７０２７５７７）麒麟麦酒株式会社 (350)
【Ｆターム（参考）】
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