(57)【要約】【課題】大掛かりな設備を必要とせず、円筒状紙容器のヘッドスペースの空気の残存を極力低減させることができる密封方法および密封装置を提供することにある。【解決手段】液体内容物を充填した円筒状紙容器を密封する密封方法において、前記円筒状紙容器１０が、少なくとも、胴部材と底部材と天部材とからなり、前記天部材１３には、開口部１５と、該開口部を覆い固着し密封するタブ材２０を有しており、前記開口部１５を通じて、前記紙容器のヘッドスペース１７の空気を吸引しながら、置換ガスを圧入し、次いで、前記タブ材２０を前記開口部周りの前記天部材表面に固着し密封することを特徴とする円筒状紙容器１０の密封方法である。【選択図】図３
2015016893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体内容物を充填した円筒状紙容器を密封する密封方法において、
前記円筒状紙容器が、少なくとも、胴部材と底部材と天部材とからなり、
前記天部材には、開口部と、該開口部を覆い固着し密封するタブ材を有しており、
前記開口部を通じて、前記紙容器のヘッドスペースの空気を吸引しながら、置換ガスを圧入し、次いで、前記タブ材を前記開口部周りの前記天部材表面に固着し密封することを特徴とする円筒状紙容器の密封方法。
【請求項２】
前記置換ガスが、窒素ガスまたは炭酸ガスであることを特徴とする請求項１記載の円筒状紙容器の密封方法。
【請求項３】
液体内容物を充填した円筒状紙容器を密封する密封装置において、
前記円筒状紙容器が、少なくとも、胴部材と底部材と天部材とからなり、
前記天部材には、開口部と、該開口部を覆い固着し密封するタブ材を有しており、
前記密封装置が、前記開口部周りを気密に覆う密封チャンバーと、
前記密封チャンバー内の空気を吸引する吸引管と、
前記密封チャンバー内に置換ガスを供給するガス供給管と、
前記密封チャンバー内に配置され、前記タブ材を天部材表面に固着する固着手段と、
を備えたことを特徴とする円筒状紙容器の密封装置。
【請求項４】
前記固着手段が、加熱および加圧によってタブ材を天部材の表面に固着することを特徴とする請求項３記載の円筒状紙容器の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状紙容器に液体内容物を収納し密封する密封方法、および密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、果汁飲料、お茶、液体スープなどの液体飲料の分野で、使用後に廃棄処理の簡便さなどの理由から、開口部（飲み口部）が密封用タブ材で覆われた円筒状紙容器が広く使用されている。このような紙容器の形状としては、図７に示すような円筒状の紙容器である。円筒状の胴部材１１と、該胴部の一方の開口口には、開口部１５を有する天部材１３が、胴部材１１の巻締めカール部１４と接合され、他方の開口口には、底部材１２が接合されている。天部材１３には、柔軟性を有するタブ材２０が、開口部１５を覆って固着され密封されている。
【０００３】
一般的には、天部材に設けられた開口部を通じて液体内容物が充填され、その後、開口部部をタブ材で固着し密封することにより、内容物が充填された紙容器になる。この際、紙容器内には、ヘッドスペース１７なる空間が形成される。
【０００４】
ヘッドスペースに空気が残存していると、内容物が酸素により劣化する問題がある。よって、密封方法として、ヘッドスペースに、置換ガスを吹き込み密封する方法が知られている。
【０００５】
密封方法としては、内容物を充填する直前に紙容器内を置換する第一ガス置換工程と、内容物を充填して紙容器を密封する直前にヘッドスペースを置換する第二ガス置換工程とにより、紙容器内をガス置換する提案がある（特許文献１）。
【０００６】
しかし、第二ガス置換工程では、特に気密にされていない環境のために、置換ガスを吹き込むときに外気の空気を巻き込んだり、置換ガスを多量に使用するなどの問題がある。
【０００７】
また、開口部の周りをカバー部材で気密にし、カバー部材の内部に置換ガス供給管とシール部材を紙缶表面に固着し密封する提案がある（特許文献２）。
【０００８】
内容物が充填された紙缶のシール部材を開状態にし、開口部を通じて、加圧した置換ガスを紙缶内に送り込んで紙缶内を加圧し、その後、シール部材を開口部の周りの紙缶表面に固着して通気穴を塞いで密封する提案である。
【０００９】
しかしながら、ヘッドスペースの空気を全て置換ガスに置換するのは難しく、ヘッドスペースの隅部などに空気が残存してしまう問題がある。
【００１０】
よって、大掛かりな設備を必要とせず、ヘッドスペースの空気の残存を極力低減させる密封方法および密封装置が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１４５５１４号公報
【特許文献２】特開平７−３２９９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述のような背景技術の問題を鑑みて、大掛かりな設備を必要とせず、円筒状紙容器のヘッドスペースの空気の残存を極力低減させることができる密封方法および密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、発明者は鋭意検討を行い、本発明を完成した。
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明は、液体内容物を充填した円筒状紙容器を密封する密封方法において、
前記円筒状紙容器が、少なくとも、胴部材と底部材と天部材とからなり、
前記天部材には、開口部と、該開口部を覆い固着し密封するタブ材を有しており、
前記開口部を通じて、前記紙容器のヘッドスペースの空気を吸引しながら、置換ガスを圧入し、次いで、前記タブ材を前記開口部周りの前記天部材表面に固着し密封することを特徴とする円筒状紙容器の密封方法である。
【００１５】
本発明の請求項２に係る発明は、前記置換ガスが、窒素ガスまたは炭酸ガスであることを特徴とする請求項１記載の円筒状紙容器の密封方法である。
【００１６】
本発明の請求項３に係る発明は、液体内容物を充填した円筒状紙容器を密封する密封装置において、
前記円筒状紙容器が、少なくとも、胴部材と底部材と天部材とからなり、
前記天部材には、開口部と、該開口部を覆い固着し密封するタブ材を有しており、
前記密封装置が、前記開口部周りを気密に覆う密封チャンバーと、
前記密封チャンバー内の空気を吸引する吸引管と、
前記密封チャンバー内に置換ガスを供給するガス供給管と、
前記密封チャンバー内に配置され、前記タブ材を天部材表面に固着する固着手段と、
を備えたことを特徴とする円筒状紙容器の密封装置である。
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明は、前記固着手段が、加熱および加圧によってタブ材を天部材の表面に固着することを特徴とする請求項３記載の円筒状紙容器の密封装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の円筒状紙容器の密封方法は、天部材の開口部を通じて、ヘッドスペースの空気を吸引しながら、置換ガスにてガス置換し、次いで、タブ材を開口部周りの天部材表面に固着させ密封する方法である。ヘッドスペースの空気の残存を極力低減することができる。また、密封装置も、従来の設備に比べ、大掛かりな設備を必要としないものである。
【００１９】
本発明の密封方法によれば、液体内容物が充填された円筒状紙容器のヘッドスペースの空気を、開口部を通じて、吸引しながら、置換ガスを圧入してガス置換し、次いで、タブ材を開口部周りの天部材表面に固着させる密封方法である。ヘッドスペースの空気を吸引しながら置換ガスを圧入することにより、空気の残存を低減させることができる。即ち、酸素の残存を低減させることにより、内容物の劣化を防ぐことができる。
【００２０】
また、置換ガスが、窒素ガスまたは炭酸ガスであることにより、液体内容物には悪影響を及ぼさず、酸素の残存を低減することができる。
【００２１】
本発明の密封装置によれば、開口部周りを気密に覆う密封チャンバーと、密封チャンバーを貫通し、該密封チャンバー内の空気を吸引する吸引管と、密封チャンバーを貫通し、該密封チャンバー内に置換ガスを供給するガス供給管と、密封チャンバー内に配置され、タブ材を天部材表面に固着する固着手段と、を備えたことにより、密封チャンバー内の空気を吸引し、開口部を通じて、ヘッドスペースの空気が吸引しながら、圧入された置換ガスによってガス置換し、次いで、タブ材を天部材表面に固着させることにより、ヘッドスペースの空気の残存を極力低減させることができる。大掛かりな設備を必要とせず、ヘッドスペースをガス置換することができる。密封チャンバー内にて、ガス置換および密封することができるために空気の残存を極力低減することができる。液体内容物の劣化を防ぐことができる。
【００２２】
また、密封チャンバー内の空気を吸引しながら置換ガスを供給する作動と、タブ材を開口部周りの天部材表面に固着する作動と、の切り替えを可能にする手段を備えることにより、ヘッドスペースの空気の残存を極力低減させて密封することができる。
【００２３】
また、密封チャンバー内の空気を吸引しながら置換ガスを供給する作動時間と、タブ材を開口部周りの天部材表面に接着する作動時間を、任意に設定する手段を備えることにより、内容物の多様化にも対応できる。例えば、充填時に泡が発生し易い内容物でも、ヘッドスペースの空気の残存を極力低減させることができる。
【００２４】
また、密封チャンバー内に配置され、タブ材を開口部周りの天部材表面に固着する固着手段が、加熱および加圧によって行うことで、強固に固着させ密封できる。
【００２５】
本発明の密封装置は、密封チャンバー内の空気を吸引し、開口部を通じて、ヘッドスペースの空気を吸引しながら、圧入された置換ガスによってガス置換し、次いでタブ材にて密封することにより、空気の残存を極力低減することができる。酸素の残存を極力低減することができるために、内容物の劣化も防ぐことができる。密封作業も簡単に行うことができ、また、大掛かりな設備を必要としないものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の円筒状紙容器の密封装置の一例を示す説明図である。（密封装置が、円筒状紙容器の巻締めカール部に当接する前の状態を示す）
【図２】図１の状態から、密封装置が巻締めカール部に当接し、開口部周りを気密にした状態の一例を示す説明図である。
【図３】図２の状態で、密封チャンバー内の空気、ヘッドスペースの空気を吸引しながら置換ガスを圧入している状態の一例を示す説明図である。
【図４】図３の状態で、固着手段にて、タブ材を開口部周りの天部材表面に固着している状態の一例を示す説明図である。
【図５】密封された後の円筒状紙容器の一例を示す説明図である。
【図６】円筒状紙容器を構成する胴部材、底部材、天部材およびタブ材の層構成の一例を示す説明図である。
【図７】従来の円筒状紙容器の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の円筒状紙容器の密封装置の一例を示す説明図である。密封装置１が、円筒状紙容器１０の巻締めカール部１４に当接する前の状態を示している。図１−１に示す、密封装置１は、下側が開口された密封チャンバー２と、該密封チャンバーの上端部を貫通する昇降ロッド３の下端に設けた固着用ヘッド４と、その左側上端部には、密封チャンバー２を貫通する吸引するための吸引管５と、右側上端部には、密封チャンバー２を貫通する置換ガスを供給するためのガス供給管６と、からなっている。
【００２９】
図１−２に示す円筒状紙容器１０は、胴部材１１と、底部材１２と、天部材１３と、からなり、天部材１３が、胴部材１１の巻締めカール部１４を介して接合され、中央部近傍には開口部１５が形成されている。開口部１５は、飲み口部である。天部材１３には、開口部１５を有し、該開口部には、開口部１５を覆って固着し密封するためのタブ材２０が、開口部１５を開けた状態で固着されている。紙容器１０には液体内容物１６が充填されている。
【００３０】
密封装置１は、紙容器１０の天部材１３の上側に配されている。紙容器の巻締めカール部１４に当接して、天部材の開口部１５周りを気密にする位置に配されている。
【００３１】
図２は、図１の状態から、密封装置が、巻締めカール部に当接し、開口部周りを気密にした状態の一例を示す説明図である。密封装置１の下側の開口した部分に、紙容器１０を上昇させ、紙容器の巻締めカール部１４と当接させ、天部材の開口部１５周りを気密にした状態を示している。
【００３２】
また、密封チャンバーのうち、巻締めカール部１４と当接する部分に弾性材料、例えば、天然ゴム、シリコンゴム、ウレタンゴムなどを装着しておくと一層気密性を向上させることができる。
【００３３】
図３は、図２の状態で、密封チャンバー内、ヘッドスペースの空気を吸引しながら置換ガスを圧入している状態の一例を示す説明図である。ヘッドスペース１７をガス置換している状態を示している。
【００３４】
まず、吸引するための吸引管５より、密封チャンバー２の空気を吸引し、開口部１５を通じて、ヘッドスペース１７の空気を吸引する。吸引する手段は、吸引モータなどの手段を用いて行うことができる。空気を吸引しながら、置換ガスをガス供給管６より、密封チャンバー２内に圧入、開口部を通じて、ヘッドスペース１７に圧入し、ガス置換していく。吸引管５からは、空気や置換ガスが吸引されていく。矢印Ａは、空気や置換ガスの流れを示す。密封チャンバー２内、また、ヘッドスペース１７は、置換ガスによってガス置換されていく。置換ガスの圧入は、ガスを圧入するための加圧モータなどの手段を用いて行うことができる。ヘッドスペース１７が、置換ガスにて置換される。
【００３５】
図４は、図３の状態で、固着手段にて、タブ材２０を開口部１５周りの天部材１３表面に固着している状態の一例を示す説明図である。密封チャンバー２の上端部に設けられた昇降ロッド３は、エアシリンダ、モータなどを動力源とする昇降駆動機構（図示せず）によって駆動されて昇降する。矢印Ｃは、昇降ロッドの昇降方向を示している。固着用ヘッド４は、内蔵するヒータ（図示せず）によって加熱される。密封チャンバー２内、ヘッドスペース１７を置換ガスによりガス置換できたら、昇降ロッド３が下降し、タブ材２０の表面から加熱、加圧してタブ材２０を開口部１５周りの天部材表面に固着する状態を示している。この際は、密封チャンバー内の吸引作動およびガス供給作動を停止して固着させる。
【００３６】
タブ材２０を開口部１５周りの天部材表面に固着した後、紙容器１０を密封装置１から下降し、ヘッドスペースが置換ガスにより置換され密封された円筒状紙容器が形成される。図５に密封された後の円筒状紙容器の一例を示している。円筒状紙容器の斜視図の一例を示している。天部材１３に形成された開口部１５にはタブ材２０がしっかり固着されている。紙容器のヘッドスペースには、置換ガスが満たされ、空気の残存が低減された紙容器を示している。
【００３７】
置換ガスとしては、不活性ガスが好ましく、内容物へ悪影響を及ぼさず、価格的にも窒
素ガスまたは炭酸ガスが好ましく用いることができる。
【００３８】
図１〜図４に示した作動を繰り返すことにより、ガス置換されたヘッドスペースを有する円筒状紙容器を効率よく生産できる。また、密封チャンバー内の空気や置換ガスを吸引する吸引作動時間と、置換ガスを供給する作動時間と、タブ材を開口部周りの天部材表面に固着する作動時間を、任意に設定する手段を備えることで、内容物の多様化にも対応できる。例えば、充填時に泡が発生しやすい内容物でも、ヘッドスペースの空気の残存を極力低減させることができる。
【００３９】
さらに、本発明を実施するための形態について詳しく説明する。
【００４０】
図６は、円筒状紙容器１０を構成する、胴部材１１、底部材１２、天部材１３およびタブ材２０の層構成の一例を示している。図６−１は、胴部材１１および底部材１２の層構成の一例を示す説明図である。胴部材１１および底部材１２は、外側から熱接着樹脂層３０／紙層３１／接着樹脂層３２／ガスバリア層３３／シーラント層３４の層構成からなっている。
【００４１】
図６−２は、天部材１３の層構成の一例を示す説明図である。天部材１３は、紙層３１の表面にポリエチレンフィルム３６を介して表積層フィルム３５が形成されている。また紙層３１の裏面にポリエチレンフィルム３６を介して裏積層フィルム３７形成されている。天部材には、開口部が形成されている。開口部では、紙層３１の端面を覆うように、表積層フィルム３５、裏積層フィルム３７がポリエチレンフィルム３６を介して接着されている。表積層フィルム３５および裏積層フィルム３７は、例えば、ポリエチレンフィルム／ガスバリア層／ポリエチレンフィルムからなっている。特に表積層フィルムの表面層には、タブ材のシーラント層との接着およびイージーピール性を備える必要性から、ポリプロピレンフィルムを積層するとよい。
【００４２】
また、円筒状の胴部材の内面の接合部の紙の端面を覆う保護テープが使用される。保護テープは、内側の胴部材の端面を挟んで覆い、外側の胴部材と接合し接合部を形成するものである。保護テープは、例えば。ガスバリア層の表裏にポリエチレンフィルムを積層した構成からなる。特に図に示していない。
【００４３】
図５−３は、タブ材の層構成の一例を示す説明図である。タブ材２０は、ポリエステルフィルム３８／接着層３９／紙層／多層フィルム４０からなっている。多層フィルム４０は、ガスバリア層／シーラント層が基本となり、物性（強度）向上が必要であれば、ナイロンフィルムなどを中間に積層してもよい。タブ材は、柔軟性を備えた積層フィルムであることが好ましい。また紙層は、遮光性を備え、かつ柔軟性を有するものである。シーラント層が、天部材の表面層と固着し、かつ開封するために、イージーピール性を有するようにする。
【００４４】
紙層３１としては、坪量が２００〜５００ｇ／ｍ２の範囲、密度０．６〜１．１ｇ／ｃｍ３の範囲の板紙を使用できる。胴部材には、坪量が２００〜３００ｇ／ｍ２の範囲、天部材には、坪量が２００〜２３０ｇ／ｍ２の範囲、底部材には、坪量が１６０〜２３０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。またタブ材に用いる紙層としては、坪量が６０〜１００ｇ／ｍ２の範囲が使用できる。
【００４５】
熱接着樹脂層３０としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）などの樹脂が使用できる。これら樹脂を用いて紙層に押出しラミネートし積層する。
【００４６】
接着樹脂層３２としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＡＡ）、アイオノマー、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が使用できる。
【００４７】
ガスバリア層３３としては、無機酸化物蒸着層を有するポリエステルフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムなどが使用できる。フィルムの厚みは６〜２５μｍの範囲が好ましい。
【００４８】
無機酸化物としては、酸化珪藻、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、カルシュウム、カリウム、錫、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウムなどの金属の酸化物を使用できる。
【００４９】
シーラント層３４としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの樹脂を使用できる。これらの樹脂を押出し機により製膜して使用することができる。
【００５０】
本発明の円筒状紙容器の密封方法は、ヘッドスペースの空気を吸引しながら、置換ガスによりガス置換し、次いで、その状態で密封することで、ヘッドスペースの空気の残存を極力低減することができる。また密封装置は、大掛かりな設備でないために、生産性を有している。また、液体内容物としては、牛乳などの乳飲料、コーヒー、紅茶、ジュースなどの飲料、酒、ワインなどに好適に採用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１      本発明の密封装置
２      密封チャンバー
３      昇降ロッド
４      固着用ヘッド
５      吸引管
６      ガス供給管
１０    円筒状紙容器
１１    胴部材
１２    底部材
１３    天部材
１４    巻締めカール部
１５    開口部
１６    液体内容物
１７    ヘッドスペース
２０    タブ材
３０    熱接着樹脂層
３１    紙層
３２    接着樹脂層
３３    ガスバリア層
３４    シーラント層
３５    表積層フィルム
３６    ポリエチレンフィルム
３７    裏積層フィルム
３８    ポリエステルフィルム
３９    接着層
４０    多層フィルム
Ａ      空気・置換ガスの流れ
Ｂ      置換ガスの流れ
Ｃ      昇降ロッドの昇降方向
【図１】
2015016893.tif 000003
【図２】
2015016893.tif 000004
【図３】
2015016893.tif 000005
【図４】
2015016893.tif 000006
【図５】
2015016893.tif 000007
【図６】
2015016893.tif 000008
【図７】
2015016893.tif 000009