JP6870342B2 - 注出具 - Google Patents

Description

本発明は、液切れ性に優れた注出具に関する。

従来、醤油、ソース、ドレッシング等の調味料類を収納する注出容器にあっては、内容液を注ぎ出す際の液切れ性を向上させて、液だれを防止する工夫が施されてきた。例えば、注出具として容器本体の口部に取り付けられる中栓の上端周縁に、外方に拡開され湾曲する注出***部を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年では、微細な凹凸構造による撥液性を利用する様々な技術が提案されている。例えば、特許文献２では、数十ミクロンオーダーの微細な第１の凹凸形状の表面に、撥水性を有する低表面エネルギー物質からなる薄層を積層し、微粒子（コロイダルシリカ）を含有させた当該薄層の表面に第１の凹凸形状よりも小さい表面粗さの第２の凹凸形状が形成されるようにすることで、水との接触角が１５０度以上の超撥水性が達成可能とされている（特許文献２の［００２１］参照）。

また、液滴の接触角を大きくして撥液性を付与する技術としては、内容物と接触する面に疎水性酸化物微粒子を付着させることも知られている。例えば、特許文献３によれば、包装材料の最外面に疎水性酸化物微粒子を付着させることで、純水の接触角が１５０度以上を示すとされている（特許文献３の［００５１］参照）。

特開２０００−２０３６１９号公報 特開２００３−１７３６号公報 特開２０１０−１８４４５４号公報

ところで、特許文献１の注出容器のように、中栓の上端周縁に、外方に拡開され湾曲する注出***部を形成したものでは、使用している間に、液切れ性が低下し、液だれが発生する場合があった。そして、液だれした内容液の一部が中栓やキャップに付着し固化すると、清潔感を損ね、使用者に不快感を与えてしまうため、液だれを防止する技術の確立が要望されていた。

そこで、本発明者らは、特許文献２，３に開示されているような、液滴の接触角を大きくして撥液性を付与する技術を適用し、液滴に対する転落性を高めることによって、液切れ性に優れた注出具を提供すべく鋭意検討を重ねてきた。

しかしながら、特許文献１の注出容器が備える中栓などの注出具に対して、撥液性を付与する加工を直接施したのでは、そのハンドリングに煩雑な工程が強いられ、生産性よく加工を施すには限界があるという知見を得るに至った。
また、特許文献２，３に開示された技術のように、微粒子を用いて撥液性を付与しようとした場合には、かかる微粒子の脱落による異物混入の問題が容易に想起される。

本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、内容液の注ぎ口となる注出口部に簡便に撥液性を付与することを可能とし、液切れ性に優れた注出具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る注出具は、内容液の注ぎ口となる注出口部を備える注出具であって、前記注出口部の少なくとも内容液が通過する天面を含む部分に、撥液部材が取り付けられており、前記注出口部の天面側の少なくとも一部が、前記撥液部材によって形成されている構成としてある。

本発明によれば、注出口部に撥液部材を取り付けて、注出口部の天面側の少なくとも一部が撥液部材によって形成されるようにすることで、注出口部に簡便に撥液性を付与することを可能とし、優れた液切れ性を発揮させることができる。

本発明の実施形態に係る注出具の片側断面図である。 撥液部材の表面に形成される粗面の一例を模式的に示す説明図である。 図２に示す撥液部材の表面での液滴の接触パターンをＣａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒモデル及びＷｅｎｚｅｌモデルで模式的に示す説明図である。 撥液部材の表面に形成される粗面の他の例を模式的に示す説明図である。 図１において鎖線で囲む部分を成形する金型要部の構造を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る注出具を傾けて内容液を注いだ状態を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る注出具の変形例を示す説明図である。

以下、本発明に係る注出具の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

［注出具］
図１に示す注出具１は、図示しない容器本体に貯蔵された内容液の注ぎ口となる注出口部２とともに、同心状に垂下する内側筒部３と外側筒部４とを備えており、当該容器本体の口部に、中栓として取り付けて使用される。
なお、図1は、本実施形態に係る注出具の正面図と縦断面図とを組み合わせた片側断面図である。

注出具１は、容器本体の口部に取り付けた際に、内側筒部３が容器本体の口部内周面に密着する。これとともに、外側筒部４の下端側内周面に周方向に沿って形成された環状の嵌合部４０が、容器本体の口部外周面側に形成された嵌合部と嵌合するようになっており、打栓によって容器本体の口部に液密に取り付けられるようにしてある。さらに、より液密に容器本体の口部に注出具１を取り付けることができるように、注出具１には、容器本体の口部天面に当接する環状の突起１０を設けてある。

また、注出口部２は、円筒状に立ち上る筒状主部２１を有するとともに、その基部の内周側には封止隔壁２０が設けられており、周方向に沿って環状に形成された切り込み（スコア）２０ａから封止隔壁２０を切り裂くことによって開封できるようになっている。開封後、容器本体を傾けることで、容器本体に貯蔵された内容液は、注出口部２を通して容器外部に注ぎ出される（図６参照）。

本実施形態において、容器本体の口部に中栓として取り付けて使用される注出具１は、その注出口部２の天面側の部分が、撥液性が付与された撥液部材２２によって形成されている。

［撥液部材］
本実施形態において、撥液部材２２は、非フッ素系樹脂からなり、撥液部材２２の表面を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれている。例えば、非フッ素系樹脂の分子鎖を−（ＣＨ_２）ｎ−で表すと、この分子鎖の一部にフッ素原子が組み込まれ、例えば−ＣＨＦ−或いは−ＣＦ_２−などの含フッ素部分が生成されて、撥液部材２２の表面がフッ素化されるようにしている。

撥液部材２２の表面を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中への組み込みは、フッ素プラズマを用いたエッチングにより行うことができる。例えば、ＣＦ_４ガスやＳｉＦ_４ガスなどを使用し、撥液部材２２（フッ素化前の撥液部材２２を形成する基材）の表面を、一対の電極間に配置し、高周波電界を印加することにより、フッ素原子のプラズマ（原子状フッ素）を生成させ、これを撥液部材２２の表面に衝突させることによって、フッ素原子は撥液部材２２の表面を形成している非フッ素系樹脂の分子鎖中に組み込まれる。すなわち、表面の樹脂が気化乃至分解し、同時に、フッ素原子が組み込まれることとなる。
従って、フッ素原子が組み込まれている領域には、エッチングにより、超微細な凹凸が形成されることとなる。この超微細な凹凸での算術平均粗さＲａは、一般に、１００ｎｍ以下であり、Ｒａ／ＲＳｍ≧５×１０^−３である。

また、撥液部材２２の表面は、必要に応じて微細な凹凸形状が形成されるように粗面化することができる（図２参照）。例えば、レジスト法等により所望の凹凸形状に対応する粗面部が形成されたスタンパを適宜の温度に加熱し、これを撥液部材２２の表面に押し当てて粗面部を転写することにより、撥液部材２２の表面を粗面化することができる。

撥液部材２２の表面を粗面化するにあたっては、微細な凹凸形状の表面の少なくとも一部に、当該凹凸形状より小さな補助用凹凸形状が形成されるようにしてもよい（図４参照）。例えば、微細な凹凸形状が形成されたスタンパに、ブラスト処理などによってさらに微細な凹凸形状を形成しておき、これらを転写するようにすれば、撥液部材２２の表面構造が、相対的に大きい凹凸形状と、その表面に形成された相対的に小さい補助用凹凸形状とを有するように、撥液部材２２の表面を粗面化することができる。

撥液部材２２に用いる非フッ素系樹脂、すなわち、フッ素を含有していない樹脂としては、撥液部材２２の表面に凹凸形状を形成して粗面化でき、かつ、フッ素プラズマエッチングによりフッ素原子の分子鎖中への組み込みが可能である限り、任意の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを挙げることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン、又はプロピレンと他のオレフィンとの共重合体等に代表されるオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルが好ましく用いられる。

［撥液部材の動作原理］
以下、本実施形態における撥液部材２２の動作原理について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
本実施形態において、撥液部材２２の表面に形成される粗面の一例を図２に示す。同図において、撥液部材２２の表面には、微細な凹凸形状からなる粗面１００が形成されているとともに（図２において、粗面１００中の凸部の頂部はＳで示されている）、この粗面１００を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中には、フッ素原子が組み込まれている。

上記のような粗面１００での液滴の撥液性について、図３を参照して説明する。
図３（ａ）に示すように、上記のような粗面１００での液滴の接触パターンは、液滴が粗面１００上に載ったＣａｓｓｉｅモードでは、粗面１００中の凹部がエアポケットとなっており、液滴は固体と気体（空気）との複合接触の状態となる。このような複合接触では、液滴の接触界面での接触半径Ｒは小さく、液滴と粗面の密着力は低く、疎液性が最も高い空気に液体が接触するため、高い撥液性が発現する。このようなＣａｓｓｉｅモードでの粗面１００の接触角は、以下の理論式（１）に示す通りである。
cosθ^＊＝（１−φ_Ｓ）cosπ＋φ_Ｓcosθ_Ｅ
＝φ_Ｓ−１＋φ_Ｓcosθ_Ｅ （１）
θ_Ｅ：接触角
θ^＊：見かけの接触角
φ_Ｓ：面積比（単位面積当たりの固−液界面の投影面積）
この理論式（１）から理解されるように、φ_Ｓが小さいほど、見かけの接触角θ^＊は１８０度に近づき、超撥液性を示すようになる。

一方、図３（ｂ）に示すように、液滴が粗面１００中の凹部に侵入した場合には、液滴は上記のような複合接触ではなく、固体のみとの接触となり、Ｗｅｎｚｅｌモードで示される。このようなＷｅｎｚｅｌモードでは、液滴の接触界面での接触半径Ｒは大きく、液滴と粗面の密着力は高い。その凹凸表面の接触角は、以下の理論式（２）に示す通りである。
cosθ^＊＝ｒcosθ_Ｅ （２）
θ_Ｅ：接触角
θ^＊：見かけの接触角
ｒ：凹凸度（＝実接触面積／液滴の投影面積）
この理論式（２）から理解されるように、ｒが大きいほど、見かけの接触角θ^＊は１８０度に近づき、超撥液性を示すようになる。

ここで、撥液性については、上記の通り、ＷｅｎｚｅｌモードとＣａｓｓｉｅモードのいずれの状態においても撥液性が向上することが知られているが、粗面１００と液滴との密着力を低減させ、液滴に対する転落性を高めるには、Ｗｅｎｚｅｌモードではなく、Ｃａｓｓｉｅモードを安定的に維持すること、すなわち、凹部のエアポケットを安定に維持することが必要であると考えられる。
すなわち、Ｗｅｎｚｅｌモードでは、液相と固相の界面が大きく、その結果、界面に働く物理的な吸着力も大きくなるため、接触角は大きく撥液はしているが、液滴が容易に転落しない。
これに対して、Ｃａｓｓｉｅモードでは、界面が小さいため、液滴が転落する際乗り越えなければならない密着力が低く、容易に転落し、何度でも繰り返し転落すると考えられる。

そこで、本実施形態においては、上記のＣａｓｓｉｅモードでの液滴の接触を有効に維持するために、撥液部材２２の粗面１００を形成している非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込むことにより、化学的に撥液性を付与するようにしている。
すなわち、粗面１００中の凹部に液体が侵入してしまうと、液滴の接触パターンはＷｅｎｚｅｌモードとなってしまい、この結果、Ｃａｓｓｉｅモードによる超撥液性は損なわれてしまうが、本実施形態では、粗面１００を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込むことにより、粗面１００に対して化学的に撥液性を付与することができ、これによって凹部内への液体の侵入が有効に抑制され、Ｃａｓｓｉｅモードによる超撥液性が安定に維持されることとなる。

特に、本実施形態では、粗面１００の少なくとも一部分、例えば、凸部の頂部や凹部の底部において、この面を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、化学的撥液性を発現させるためのフッ素原子が組み込まれるようになっている。このため、この粗面１００に液が繰り返し接触した場合にも、このフッ素原子が取り除かれることはなく、化学的撥液性が安定して維持され、結果として、Ｃａｓｓｉｅモードによる超撥液性が低下することなく、初期段階と同様に高いレベルに維持されるようになる。
さらに、フッ素原子を含む膜を形成するのではなく、表面の非フッ素系樹脂の分子鎖中にフッ素原子を組み込んでいるため、剥離や脱落などによる異物混入の問題も一切生じない。

ここで、上記のような粗面１００の凹凸形状の程度は、Ｃａｓｓｉｅモードによる撥液性が十分に発揮されるように、粗面１００中の単位面積当たりの凸部頂部Ｓの面積で表される面積比φｓが０．０５以上、好ましくは０．０８以上の範囲にあることが好ましい。
さらに、成形性や機械的強度の観点から、面積比φｓは０．８以下、特に０．５以下の範囲にあることが好ましい。
また、粗面１００における深さｄは、５〜２００μｍ、特に１０〜５０μｍの範囲にあることが好適である。

本実施形態において、撥液部材２２の表面に形成される粗面は、図２に示した粗面１００の凹凸形状に限定されないが、エアポケットを安定に形成するという観点からは、図２に示したような凸部及び凹部が矩形状に形成されていることが好ましい。例えば、凹部がＶ字形状のような形態となっていると、液滴が凹部内に入り込みやすくなるからである。
また、粗面１００の凹凸形状の凹部内への液滴の侵入がより有効に抑制されるようにするには、図４に示すように、当該凹凸形状の表面の少なくとも一部に、当該凹凸形状より小さな補助用凹凸形状１０１を形成するのが好ましい。このようにすると、液滴が粗面１００上に載ったときに、液滴と補助用凹凸形状との間にもエアポケットが形成されるようになり、これによって、相対的に大きな凹凸形状の凹部への液滴の侵入が阻止されて、Ｃａｓｓｉｅモードによる超撥液性がより安定に維持されることとなる。

撥液部材２２の表面は、フッ素化され、かつ、粗面化されることが、撥液性を向上させることから好ましいが、撥液部材２２の表面は、少なくともフッ素化されていれば、撥液性能を発揮することができる。また、前述したように、撥液部材２２の表面をフッ素化するためのプラズマ処理は、非常にアタック性の強いもので、プラズマ処理によって撥液部材２２の表面には微細な凹凸が形成されて粗面化される。
従って、撥液部材２２の表面は、少なくともフッ素化されていればよく、必要に応じて、さらに撥液部材２２の表面を粗面化するものであれば良い。

［注出口部の構造］
図１に示す例において、注出具１の注出口部２には、筒状主部２１の外周面に対して外方に突出する張り出し部２２ａを有する環状の撥液部材２２が、円筒状に立ち上る筒状主部２１の開口側端縁部に取り付けられている。そして、環状に形成された撥液部材２２の内径は、撥液部材２２の内周面が筒状主部２１の内周面と面一になるように、筒状主部２１の内径と同径とされている。これにより、注出口部２の天面側の部位が、その全周にわたって撥液部材２２によって構成されるようにしている。
また、撥液部材２２の内周面側には、筒状主部２１の開口側端縁部の厚み分が周方向に沿って切り欠かれて、筒状主部２１の開口側端縁部と係合する係合段部２２ｂが形成されており、撥液部材２２が、張り出し部２２ａを除く部位において、筒状主部２１の開口側端縁部と係合した状態で接合されるようにしている。

注出具１の注出口部２に撥液部材２２を取り付けるには、超音波融着、熱融着、接着剤、嵌合などの適宜手段によって取り付けるようにしてもよく、脱着可能としてもよい。
また、例えば、図５に示すように、撥液部材２２をインサート材として金型内に配置し、インモールド成形により注出具１を成形することによって取り付けてもよい。
なお、図５は、撥液部材２２をインサート材として金型内に配置して、注出具１をインモールド成形する場合に、図１において鎖線で囲む部分を成形する金型要部の構造を示す説明図である。

インモールド成形に際し、金型内に加圧状態で射出された溶融樹脂によって、撥液部材２２がキャビティ面に押し付けられると、撥液部材２２の粗面１００の凹凸形状が押し潰されて、撥液性が損なわれてしまうことが懸念されるが、注出口部２の構造を図１に示すようにすることで、そのような不具合を有効に回避することができる。
すなわち、インモールド成形する際の筒状主部２１を形成する樹脂の流れ方向を図５に矢印で示すが、筒状主部２１の外周面に対して外方に突出する張り出し部２２ａを有する撥液部材２２を、張り出し部２２ａを除く部位において、筒状主部２１の開口側端縁部に接合されるようにすることで、筒状主部２１の開口側端縁部に接合される撥液部材２２の内周面側の部位（係合段部２２ｂ）には射出樹脂圧がかかるものの、張り出し部２２ａには射出樹脂圧がかからないようにすることができる。これにより、少なくとも張り出し部２２ａにおいて、撥液部材２２の粗面１００の凹凸形状が押し潰されてしまうのを抑制し、その撥液性が損なわれないようにすることができる。

撥液部材２２は、注出具１よりも小さな部材であるため、フッ素化・粗面化する際の搬送効率が向上するとともに、処理装置を小型化でき、同時にフッ素化・粗面化できる数を増やすこともできる。また、フィルム状又はシート状の基材をフッ素化・粗面化した後に、これを打ち抜いて撥液部材２２を作製することもできる。
従って、注出口部２に撥液部材２２を取り付けて、かかる撥液部材２２によって注出口部２の天面側の部位が形成されるようにすることで、内容液の注ぎ口となる注出口部２に簡便に撥液性を付与することができる。そして、図６（ａ）に示すように、傾けられた注出具１の注出口部２を通して必要量の内容液が注がれると、図６（ｂ）に示すように、その液滴が注出口部２の天面から転落することによって、優れた液切れ性を発揮させることができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る注出具は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

例えば、上述した実施形態では、撥液部材２２の内周面側に、筒状主部２１の開口側端縁部の厚み分を切り欠いてなる係合段部２２ｂを形成することで、撥液部材２２が、張り出し部２２ａを除く部位において、筒状主部２１の開口側端縁部と係合した状態で接合されるようにしているが、これに限定されない。図７に示すようにして、撥液部材２２が、筒状主部２１の開口側端縁部に接合されるようにしてもよい。

図７に示す変形例では、筒状主部２１の開口側端縁部が、周方向に沿って斜めに切り欠かれて、外周面側に向かって下るように傾斜するテーパー状に形成されているとともに、撥液部材２２の内周面側には、筒状主部２１の開口側端縁部と当接するテーパー曲面部２２ｃが形成されている。これにより、撥液部材２２が、張り出し部２２ａを除く部位において、筒状主部２１の開口側端縁部と当接した状態で接合されるようにしている。
ここで、図７（ａ）は、本変形例の片側断面図であり、本変形例において、撥液部材２２をインサート材として金型内に配置して、注出具１をインモールド成形する場合に、図７（ａ）において鎖線で囲む部分を成形する金型要部の構造を図７（ｂ）に示す。

図７（ｂ）に、インモールド成形する際に撥液部材２２のテーパー曲面部２２ｃにかかる樹脂圧Ｐとその分力を矢印で示し、テーパー状に形成された筒状主部２１の開口側端縁部の勾配をθで示すが、撥液部材２２をキャビティ面に押し付けようとする力は、Ｐ・ｃｏｓθに減衰する。
したがって、本変形例によれば、筒状主部２１の開口側端縁部に接合される撥液部材２２の内周面側の部位（テーパー曲面部２２ｃ）には射出樹脂圧がかかるものの、当該部位をキャビティ面に押し付けようとする力を減衰させることができる。これによって、張り出し部２２ａを除く部位においても、撥液部材２２の粗面１００の凹凸形状が押し潰されてしまうのを抑制することが可能となり、より有効に、撥液部材２２の撥液性が損なわれないようにすることができる。

また、上述した実施形態では、注出口部２の天面側の部位が、その全周にわたって環状の撥液部材２２によって形成されるようにしているが、これに限定されない。例えば、特に図示しないが、注出具１には、注出口部２を封止する蓋体がヒンジ部を介して接続されている形態のものがあり、このような形態のもにあっては、蓋体が接続された側とは反対側から内容液を注ぎ出すことになる。このような形態の注出具１に本発明を適用する場合には、注出口部２の少なくとも内容液が通過する部分であって、その天面を含む部分に、撥液部材２２を取り付けて、注出口部２の天面側の少なくとも一部が撥液部材２２によって形成されるようにすることができる。
また、上述した実施形態のように、注出口部２は、通常、円筒状に立ち上る筒状主部２１を有しているが、筒状主部２１は、必要に応じて、角筒状に立ち上るように形成してもよい。

本発明は、例えば、醤油、ソース、ドレッシング等の調味料類、洗剤、化粧品等の薬液類などを内容液として、かかる内容液を液切れ良く注ぎ出すことができる注出具として利用することができる。

１ 注出具
２ 注出口部
２１ 筒状主部
２２ 撥液部材
２２ａ 張り出し部
２２ｂ 係合段部
１００ 粗面（凹凸形状）
１０１ 補助用凹凸形状

Claims (6)

1. 内容液の注ぎ口となる注出口部を備える注出具であって、
   前記注出口部は、
   筒状に立ち上る筒状主部と、
   前記筒状主部の外周面に対して外方に突出する張り出し部を有するとともに、前記張り出し部を除く部位において、前記筒状主部の開口側端縁部に接合されている撥液部材と
   を有することで、前記注出口部の少なくとも内容液が通過する天面を含む部分が前記撥液部材によって形成されており、
   前記撥液部材の少なくとも前記天面の表面構造が凹凸形状を有している、
   注出具。
2. 内容液の注ぎ口となる注出口部を備える注出具であって、
   前記注出口部の少なくとも内容液が通過する天面を含む部分に、撥液部材が取り付けられており、
   前記注出口部の天面側の少なくとも一部が、前記撥液部材によって形成されており、
   前記注出口部は、筒状に立ち上る筒状主部を有し、
   前記撥液部材は、前記筒状主部の外周面に対して外方に突出する張り出し部を有するとともに、前記張り出し部を除く部位において、前記筒状主部の開口側端縁部に接合されており、
   前記撥液部材は、内径が前記筒状主部の内径と同径の環状に形成されて、前記撥液部材の内周面と前記筒状主部の内周面とが面一とされているとともに、前記撥液部材の内周面側には、前記筒状主部の開口側端縁部と係合する係合段部が形成されている、
   注出具。
3. 内容液の注ぎ口となる注出口部を備える注出具であって、
   前記注出口部の少なくとも内容液が通過する天面を含む部分に、撥液部材が取り付けられており、
   前記注出口部の天面側の少なくとも一部が、前記撥液部材によって形成されており、
   前記注出口部は、筒状に立ち上る筒状主部を有し、
   前記撥液部材は、前記筒状主部の外周面に対して外方に突出する張り出し部を有するとともに、前記張り出し部を除く部位において、前記筒状主部の開口側端縁部に接合されており、
   前記筒状主部の開口側端縁部は、前記筒状主部の外周面側に向かって下るように傾斜するテーパー状に形成されているとともに、前記撥液部材の内周面側には、前記筒状主部の開口側端縁部と当接するテーパー曲面部が形成されている、
   注出具。
4. 前記撥液部材の表面構造が、凹凸形状を有する請求項２又は３に記載の注出具。
5. 前記凹凸形状の表面の少なくとも一部が、前記凹凸形状より小さな補助用凹凸形状を有する請求項１又は４に記載の注出具。
6. 前記撥液部材が非フッ素系樹脂からなり、
   前記撥液部材の表面を形成する非フッ素系樹脂の分子鎖中に、フッ素原子が組み込まれている請求項１〜５のいずれか一項に記載の注出具。

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