JP2008213039A - ライナー付きキャップ及びこの製造方法並びにキャップ付きボトル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 天板部2と該天板部2の周縁から垂下した筒状周壁部3とからなるキャップシェル4内にライナー5を設置し、ボトルの口金部を閉栓可能なライナー付きキャップ1を作製する方法であって、キャップシェル4内に円盤状の硬質シート5aを天板部2内面に接した状態に挿入する硬質シート設置工程と、挿入状態の硬質シート5a上に硬質シート5aよりも柔軟な軟質層5bを樹脂成型により形成する軟質層形成工程と、を有している。
【選択図】 図1
Description
上記キャップのライナー製造方式のうち、押出機でライナー材を溶融させた状態でシェルに入れて型押しする成形法が一般的であるが、このときシェルの内面に塗布された接着塗料とライナー材とが全面に接着してしまうことになる。このとき、ライナー材をシェル内面に接着させないと型押しした金型にライナー樹脂が接着し、シェルにライナー材が残らない状態になり、キャップにライナーを形成できない。このため、金属キャップの場合、ライナー材に接着する塗料が塗布されているが、ライナー材が全面に接着した状態のキャップで容器にキャッピングした場合、ライナーが動きにくいため、容器の形状に追随しにくくシールが充分でない場合がある。したがって、容器口部に接する部分のライナー材は、フレキシブル即ち非接着であることが望ましい。
硬質シート上に軟質層をモールドパンチで型押しし樹脂成型する際に、モールドパンチに軟質層が付着してしまいモールドパンチを離すときにライナー全体が引き上げられ、抜け出てしまう現象が発生する場合がある。また、開栓時に容器の口部に軟質層が付着してライナー全体がキャップ本体から外れたり、口部に残ったりする場合もある。この対策として、この本発明のライナー付きキャップの製造方法では、軟質層を硬質シートに対して同軸かつ小さい外径でライナー係止突起よりも内側に形成するので、モールドパンチや容器の口部に軟質層が付着してしまってライナー全体が引っ張られても、ライナー係止突起に硬質シートの外縁部が当たって係止され、ライナーがキャップ本体から抜けてしまうことを抑制することができる。
また、本発明のボトルは、ライナー付きキャップを備えたボトルであって、前記ライナー付きキャップが、上記本発明のライナー付きキャップであることを特徴とする。
すなわち、これらのライナー付きキャップ及びキャップ付きボトルでは、硬質シート上に樹脂成型により軟質層が形成されているので、上述したように、開栓性、シール性、衛生性、リサイクル性及び成型加工性等に優れている。
すなわち、本発明に係るライナー付きキャップの製造方法及びライナー付きキャップ並びにキャップ付きボトルによれば、硬質シート上に軟質層を樹脂成型により形成するので、硬質シートの抜き屑をリサイクルできると共に、軟質層の高い成型加工性が得られ、さらには高いシール性、開栓性、衛生性、耐フレーバー性、非移行性及び耐落下衝撃性能を得ることができる。
また、本実施形態のキャップ付きボトル(容器)6は、上記キャップ1を口金部(口部)7に巻き締めた状態で備えている。
また、上記硬質シート5aは、その厚さをt(mm)とし、曲げ弾性率をf(MPa)とした際、t×fを150以上とするように設定されている。また、硬質シート5aの厚さは、0.1mm〜1.0mm、より好ましくは0.2mm〜0.8mmに設定される。
また、軟質層5bは、硬質シート5aに対して同軸かつ小さい外径の円形に形成されている。
上記キャッピング加工工程は、プレッシャーブロック、ネジローラー、スカートローラー等からなるキャッピング装置を用いて行われる。
一方、開栓するときは、キャップ1を回してミシン目10から切断し、キャップ1を口金部7から外すことにより、口金部7が開栓され内容物が取り出されることになる。
そして、取り外したキャップ1を口金部7に再び取り付けることにより、再閉栓することが可能になっている。
従来は、ライナー材を生産する場合、例えば押出機でシートを作り、ディスク状に打ち抜いてそれを金型にいれ、射出成型機を使ってインサート成形でエラストマーを作る。
なお、この方法でキャップを生産する場合、ライナーは生産のコストが高くなる。また、特別な金型及び特殊な製造機(二色成型機等)が必要であり、生産速度が著しく劣る。さらに、成形したライナーの表裏を揃え、整列するための装置が必要になる。
このキャップシェル4には、ライナー係止突起9が形成されており、一度挿入された硬質シート5aのディスクは抜け難い構造になっている。このときの硬質シート5aの厚さは、0.1〜1.0mmに設定されるが、好ましくは0.2〜0.8mmに設定される。なお、0.1mm未満であると、硬質シート5aとしての機能が十分ではない。
キャップシェルが樹脂製の場合では、該キャップシェルが金属製のキャップシェル4とほぼ同一であるがキャップがキャップシェルの内側に予めボトル口部に設置されている雄ネジと嵌合する雌ネジが設置されている。これを射出成形、又は圧縮成形で成形した後、必要に応じてミシン目工程、ベントホール工程、外面印刷工程等を施し、上述のアルミキャップと同様に、硬質シート5aを挿入後、溶融軟質ライナー材を硬質シート5a上に供給し、冷却パンチで型押しすることにより軟質層5bを形成し、本発明のキャップが提供できる。
h(mm)=3W(mm)+1とh=0とW=2とで囲まれる範囲に設定されている。より好ましくは、h(mm)=3W(mm)+0.4とh=0とW=2とで囲まれる範囲に設定される。
また、軟質層5bの口金部7に接する部分の厚さを、他の部分よりも厚くすることにより、高いシール性を得ることができると共に、口部に接する部分以外は薄くすることができ、軟質材料の使用量を低減することで、低コスト化を図ることができる。
また、天板部2とライナー5との間に不揮発性有機液体を塗布するので、ライナー5の付着性及びガスバリアー性の向上を図ることができる。特に、不揮発性有機液体の塗布量を、上述した範囲に入るように設定しているので、ライナー5の面積に応じた滲み出しのない適正な塗布量と良好なガスバリアー性とを得ることができる。さらに、不揮発性有機液体が、シリコーンオイル又はグリセリンであるので、ガスバリアー性が著しく向上する。なお、不揮発性有機液体としてグリセリンを選択すると、水の添加によって不揮発性有機液体の動粘度を容易に調整することができる。
キャップシェル4の作製は、まずアルミ合金板の内外面にエポキシフェノール、ポリエステル等の塗料を1〜10μmの厚さで2〜数回焼付け塗装し、これをプレスにてカップ状に打ち抜く。そして、これに、ミシン部10、ナール8、ライナー係止突起9等をカップ側面に加工する。これをキャップシェル4とする。
次に、本発明の効果を確認するために行った比較試験結果について説明する。
この試験では、内外面塗装した厚さ0.25mmのアルミニウム合金板を38mmPPキャップのキャップシェル4を成型した。このキャップシェル4は、内面にポリオレフィン系滑剤入りのエポキシフェノール塗料を50mg/dm2で焼き付け塗布したアルミシートを使用した。そして、押出機25、Tダイ24で成形したポリプロピレンのシートを37.4mmの硬質シート5aに打ち抜き、これをキャップシェル4に挿入した。なお、キャップシェル4に入れた硬質シート5aの厚さは、Tダイ24のスリット幅を変えて数種類作製した。
注2) 落下衝撃性能は、キャッピング、レトルト処理、1日放置後、ボトルを30cmの高さから垂直に10°の角を持った鉄盤上に倒立落下させ、落下前後の内圧の差を調べ、漏れの発生数を調べた。試料数各10。表は、モレ数/試料数を示す。
注3) 開栓トルクは、キャッピング、熱処理後4週間室温にて放置後において、回転開始時のトルク値(第1トルクをトルクメーターにて測定。)とした。単位:N・cm。試料数10の平均値。
注5) TPSは、スチレン系エラストマーでPPとSEBS(スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体)と流動パラフィンのブレンド品である。
注6) 硬質シート、軟質層(口金部と接する部分)の厚さの単位:mm。
注7) モールド適性の表示:◎=良好、○=ライナー外周部に僅かに凹みが見られるもの、△= ライナー外周部に欠け発生、×=外周部欠け部分大きくシール性に影響があるもの。
注8) スッポヌケ性:◎=モールド時ライナーがキャップシェルから外れないもの、○=ライナーがやや持ちあがるもの、△=持ち上がるがキャップシェルに収まっているもの、×=ライナーがキャップシェルからはずれるもの。
注9)絞り深さ:プレッシャーブロックの絞り深さを1.80mmにセットしたときの各々の実測値。試料数10の平均値。単位mm。
注10)総合評価
◎◎=開栓トルク性、シール性、耐落下衝撃性能良好なもの。
◎○=開栓トルク性、シール性、耐落下衝撃性能良好であるがスッポヌケ性がやや劣るもの。
○△=開栓トルク性はやや劣る。シール性、耐落下衝撃性能もやや劣るもの。
○×=開栓トルク性はやや劣る。シール性、耐落下衝撃性能が劣るもの。
×◎=開栓トルク性は劣る。シール性、耐落下衝撃性能が良好なもの。
実施例2のライナーは実施例1と同様に作製し、比較例として二層ライナー材との生産性の比較を行った。実施例2は、実施例1と同様に、PPシートから硬質シート5aを打ち抜き、抜き屑28は粉砕し、PP材と混ぜて再度シート材料として使用した。比較例のシートは、シート成型機の二層押出機とTダイにてPPとスチレン系エラストマーとを押出貼合し、冷却ローラーで厚さを調整して一定の幅に切断した。その後、これをφ37.4mmのディスク状に打ち抜き、キャップシェルに挿入した。このときの打ち抜きは、シートから最大個数が取れる配置で行った。このときのキャップとしての性能及びライナーの生産効率を比較した。ただし、総合評価の基準は実施例1と異なる。その結果を表2に示す。
注2)成形性評価:◎=良好、○=ほぼ良好、△=やや問題あり、×=成形性不良。
注3)材料効率(%)=(ライナー使用重量/投入ライナー材量)×100
注4)総合評価:
◎◎=開栓トルク性、耐落下衝撃性能、シール性良好で、生産効率が高いもの。
◎×=開栓トルク性、耐落下衝撃性能、シール性良好であるが生産効率が低いもの。
実施例3では、ライナー係止突起9を持った28PETボトル用樹脂キャップ(ポリプロピレン製)のキャップシェル4を射出成型機で成形し、これに実施例1と同様に押出機25、Tダイ24から押出成形したシートから打ち抜いた硬質シート5aを挿入した。このときの硬質シート5aは、挿入された時点で樹脂キャップシェル4の側壁の天面に近い部分に形成されているライナー係止突起9により、自由に動くが安定して係止している状態になっている。これに軟質層としてオレフィン系エラストマー(エチレンαオレフィン共重合体)をインシェルモールドした。
注2)ライナー材:HDPE=高密度ポリエチレン、TPO=オレフィン系エラストマー。
注3)総合評価:
◎◎=ライナー成形性良好、開栓トルク性、耐落下衝撃性能が良好なもの。
◎△=開栓トルク性、耐落下衝撃性能が良好。ライナー成形性がやや劣る。
◎×=ライナー成形性が良好だが、開栓トルク性、耐落下衝撃性能が劣るもの。
実施例4では、実施例1と同様に38mmPPキャップシェル4を成型し、キャップシェル4の使用塗料も実施例1とほぼ同じとした。これに押出機25、Tダイ24で成形した厚さの異なる樹脂のシートを37.4mmのディスク状の硬質シート5aに打ち抜き、キャップシェル4に入れた。この硬質シート5aが挿入されたキャップシェル4に、実施例1と同様に押出機25から押し出した溶融したエラストマーをこれに一定量供給し、直ちにコールドパンチで押圧して軟質層5bを作製した。このエラストマーも実施例1と同様のものを使用した。硬質シート5aは耐スッポヌケ性を調べるために材料ごとに曲げ弾性率と、厚さを測定した。
注2) 開栓トルク:キャッピング後1週間室温にて放置後、回転開始時のトルク値(第1トルクをトルクメーターにて測定)。試料数10の平均値。単位:N・cm。
注4) 曲げ弾性率の単位:MPa
注5) ライナー材:PP=ポリプロピレン、HDPE=高密度ポリエチレン、LDPE=低密度ポリエチレン、Ny66=ナイロン66、TPS=スチレン系エラストマー、TPO=オレフィン系エラストマー
注6)総合評価
◎◎=ライナー成形性良好、開栓トルク性、耐落下衝撃性能は良好。
△◎=ライナー成形性が劣るが、開栓トルク性、耐落下衝撃性能は良好。
この試験では、内外面塗装した板厚0.25mmのアルミニウム合金板を用いて、38mmPPキャップのキャップシェルを成型した。このキャップシェルには、内面にポリオレフィン系滑剤入りのエポキシフェノール塗料を50mg/dm2で焼き付け塗布したアルミシートを使用した。これをプレスで打ち抜き、38mmPPキャップシェルに成型し、このキャップシェルに不揮発性有機液体としてシリコーンオイル又はグリセリンを使用し、キャップシェルの内面中央に量を変えて塗布した。
その結果を、表5,6,7に示す。
注2. インシェルモールド部の厚さは、容器***部(口金部)と接する部分の平均厚さ。
注3. シール性は、レトルト前後の内圧を調べ、その変化によりモレの有無を調べたレトルト直後のモレ%を示す。試料数各10。
注4. 落下衝撃性能は、キャッピング、レトルト処理、1日放置後、ボトルを40cmの高さから垂直に10°の角を持った鉄盤上に倒立落下させ、落下前後の内圧の差を調べ、漏れの発生数を調べた。試料数各10。
注6. ビタミンCの減少量の測定は、約100ppmのビタミンC溶液をボトルに充填し、キャッピング、熱処理後40℃恒温室に1月間放置し、ビタミンCの消費量を自動電位滴定装置で測定した。
ビタミンCの保持率とその評価。◎=保持率が高いもの、○=保持率ほぼ良好なもの、×=保持率劣るもの。
注7. 塗布液滲出程度:◎=全く滲み出しが認められないもの、○=ライナーの側面に僅かに認められるもの、×=キャップシェルまで液の滲み出しが認められるもの。
注8. 総合評価:◎=塗布液体の滲み出しみられず、酸素バリアー性良好なもの、○=酸素バリアー性ほぼ良好で液滲み出し無いもの、または酸素バリアー性良好で塗布液体滲み出しライナー側面までのもの、△=酸素バリアーがやや劣る。塗布液体の滲み出しがキャップ側面からボトルネジ部に滲み出しが見られるもの。
この試験では、内外面塗装した0.25mm合金板を用いて、38mmPPキャップのシェルを成型した。このキャップシェルの内面に、シリコーンオイルを一定量(2mg)塗布した後、さらに実施例5と同様にライナー材を形成した。このキャップを使用し、実施例5と同様にキャッピング、レトルト処理を施し、X線テレビ透視装置でライナー先端部とライナー係止突起との距離を測定した後、70℃で保管、開栓して内圧を開放し直ちに元の位置まで閉栓し、5℃に保管した後、開栓し、ライナーのはずれ状態を調べた。キャップシェルとしては、ライナー係止突起の位置及び大きさ(深さ)の異なるものを数種類作製した。また、キャッピング時の絞り深さは、1.0mm〜3.0mmまで数段階に変えた。これによりライナーとライナー係止突起との位置を変化させた。
注2 hは、PPシートの先端とライナー係止突起との差である。
注3 ライナー外れ状態の評価:◎=全く外れないもの、○=ライナーの一部がライナー係止突起を超えたものが1本以上あるもの、△=ライナーの半分以上がライナー係止突起を超えたものが1本以上あるもの、×=ライナーのはずれが1本以上認められたもの。試料数は各10本。
Claims (11)
- 天板部と該天板部の周縁から垂下した筒状周壁部とからなるキャップ本体内にライナーを設置し、容器の口部を閉栓可能なライナー付きキャップを作製する方法であって、
前記キャップ本体内に円盤状の硬質シートを前記天板部内面に接した状態に挿入する硬質シート設置工程と、
挿入状態の前記硬質シート上に前記硬質シートよりも柔軟な軟質層を樹脂成型により形成する軟質層形成工程と、を有していることを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項1に記載のライナー付きキャップの製造方法において、
前記筒状周壁部に前記天板部から離間した位置に内側に向かって突起したライナー係止突起を設けておき、
前記硬質シート設置工程で、前記硬質シートを前記ライナー係止突起と前記天板部との間に挿入し、
前記軟質層形成工程で、前記軟質層を前記硬質シートに対して同軸かつ小さい外径で前記ライナー係止突起よりも内側に形成することを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項2に記載のライナー付きキャップの製造方法において、
前記硬質シートの外周縁部の内側と前記ライナー係止突起の外側との距離をW(mm)、前記硬質シートの外周縁部と前記ライナー係止突起との間隔をh(mm)としたとき、hとWとが、
h(mm)=3W(mm)+1とh=0とW=2とで囲まれる範囲に設定されていることを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のライナー付きキャップの製造方法において、
前記硬質シートの厚さをt(mm)とし、曲げ弾性率をf(MPa)とした際、t×fを150以上とすることを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のライナー付きキャップの製造方法において、
前記軟質層の前記容器の口部に接する部分の厚さを、他の部分よりも厚くすることを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のライナー付きキャップの製造方法において、
前記天板部と前記ライナーとの間に、不揮発性有機液体を塗布することを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項6に記載のライナー付きキャップの製造方法において、
前記ライナーの面積をS(cm2)とし、前記不揮発性有機液体の塗布量をY(mg)としたとき、前記不揮発性有機液体の塗布量を、
Y=aSで、aが0.01〜1.00の範囲に入るように設定していることを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載のライナー付きキャップの製造方法において、
前記不揮発性有機液体が、シリコーンオイル又はグリセリンであることを特徴とするライナー付きキャップの製造方法。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載のライナー付きキャップの製造方法により作製されたことを特徴とするライナー付きキャップ。
- 天板部と該天板部の周縁から垂下した筒状周壁部とからなるキャップ本体と、
前記天板部の内面に設けられたライナーと、を備え、
前記ライナーが、前記天板部の内面に接して配された硬質シートと、
前記硬質シート上に樹脂成型で形成され前記硬質シートよりも柔軟な軟質層と、を備えた多層構造を有していることを特徴とするライナー付きキャップ。 - ライナー付きキャップを備えたボトルであって、
前記ライナー付きキャップが、請求項9又は10に記載のライナー付きキャップであることを特徴とするキャップ付きボトル。
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