JP2005132418A - プラスチックキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、優れた水蒸気バリア性を示し、かつそのバリア性が長時間に渡ってわたって持続するようにすると共に、所定の吸収性をも有するようにしたプラスチックキャップの提供を目的とする。
【解決手段】ゼオライト、酸化カルシウム、硫酸マグネシウム、アルミナ、活性炭、粘度鉱物、シリカゲル等の吸水性を有する材料を含むプラスチック材料からなるプラスチックキャップ本体の少なくとも外表面に、金属、金属酸化物または硬質炭素等からなるガスバリア性薄膜を成膜する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水蒸気バリア性及び吸水性を有するプラスチックキャップに関するものである。

軽量でかつ様々な形態に成形しやすいという特徴を持つプラスチックキャップは食品や工業製品、医薬品をはじめとする様々な内容物を収容する容器を密封する部材として幅広く使われている。

しかし、プラスチックキャップには上記に示した長所がある一方、金属キャップに比べて内容物保護性が劣るという欠点がある。内容物保護性の中でも金属キャップと比較して劣るものはガスバリア性、すなわち酸素バリア性、炭酸ガスバリア性、水蒸気バリア性等である。従って、プラスチックキャップに対してガスバリア性を向上させるための様々な工夫がなされてきている。

例えばプラスチックキャップの水蒸気バリア性を向上させる一般的な方法としては、水蒸気バリア性に優れるプラスチック材料によりキャップを作成する方法がある。ここで用いられる水蒸気バリア性に優れるプラスチック材料としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等である。しかし、これらの水蒸気バリア性に優れる材料を用いてプラスチックキャップを作成した場合でも金属キャップと比較するとその水蒸気バリア性はまだまだ不十分である。

一方、プラスチック成形容器の水蒸気バリア性を向上させる手段として提案されている方法に、容器を構成するプラスチックに水分吸収材料を混合する方法がある（例えば特許文献１参照。）。この方法は、プラスチック中に主に無機系及び有機系の水分吸収剤を混合したプラスチック材料により容器を成形することにより、成形された容器の外部より進入してきた水分を水分吸収剤に吸収させ、成形容器の内部までには水分を到達させないようにするというものである。しかし、この方法をプラスチックキャップに応用した場合でも、水分吸収剤の水分吸収量には限界があるため、特に高温多湿下に置かれたような場合には短時間で水分吸収剤が飽和状態となり、結果として水蒸気バリア性が低下してしまうという問題点を有していた。
特表平９−５０７４６３号公報

本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、長期間にわたって優れた水蒸気バリア性が発現できると共に所定の吸収性をも有するようにしたプラスチックキャップの提供にある。

上述の課題を解決するためになされ、請求項１記載の発明は、吸水性を有する材料を含むプラスチックキャップ本体の少なくとも外表面に金属、金属酸化物または硬質炭素等からなるガスバリア性薄膜が成膜されていることを特徴とするプラスチックキャップである。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のプラスチックキャップにおいて、上記吸水性を有する材料がゼオライト、酸化カルシウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウムな
どの硫酸塩化合物、アルミナ、活性炭、粘土鉱物、シリカゲルの少なくとも１種以上から選択されたものであることを特徴とする。

さらにまた、請求項３記載の発明は、請求項１記載のプラスチックキャップにおいて、上記吸水性を有する材料が吸水性ポリマーであることを特徴とする。

さらにまた、請求項４記載の発明は、請求項１記載のプラスチックキャップにおいて、上記吸水性を有する材料がポリアクリル酸誘導体、セルロース誘導体の少なくとも１種以上から選択されたものであることを特徴とする。

さらにまた、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のプラスチックキャップにおいて、上記ガスバリア性薄膜が酸化珪素を主成分とする膜であることを特徴とする。

さらにまた、請求項６記載の発明は、請求項５に記載のプラスチックキャップにおいて、上記ガスバリア性薄膜が酸化珪素を主成分とする膜であり、膜中の炭素原子％が５％以上４０％未満であることを特徴とする。

本発明に係るプラスチックキャップは、優れた水蒸気バリア性を示し、かつそのバリア性が長時間持続するため、水分に対して敏感な内容物を収容するキャップとして好適である。また、一度キャップを開封し、容器内部に水分が進入した場合でも、再度このキャップで密封することにより、容器内部に進入した水分がキャップ中に存在する吸水性を有する材料に吸収されるため、開封後も容器内部の水分が低く保たれるようになる。

図１には本発明に係るプラスチックキャップ３の一実施形態の断面が模式的に示してある。このプラスチックキャップ３は、吸水性を有する材料を含むプラスチックキャップ本体２の外表面にガスバリア性薄膜１が成膜されてなるものである。

プラスチックキャップ本体２は、例えば吸水性を有する材料を含むプラスチック材料を使用し、キャップの形状に成形して得られものである。

上記プラスチック材料に含ませる吸水性を有する材料としては、例えばゼオライト、酸化カルシウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩化合物、アルミナ、活性炭、粘土鉱物、シリカゲル等の無機物が具体的に挙げられる。これらの吸収性を有する無機系の材料は水分吸収能力が高く、好ましく用いられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。また、吸水性をより向上させるために吸収性のポリマーを吸水性を有する材料として混合させてもかまわない。特にポリアクリル酸誘導体やセルロース誘導体等の吸収性のポリマーは吸水能力に優れるため好ましく用いられる。さらに、これらの吸水性を有する材料を下記プラスチック中に分散せる際、その分散性を上げるための分散剤の適量を一緒に添加してもかまわない。

これらの吸水性を有する材料は、プラスチックキャップ本体２を構成するプラスチック材料のベースとなるプラスチック中に混合して使用される。ベースとなるプラスチックの種類には特に制限はないが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂が安価であり、それ自体の水蒸気バリア性が良いために好ましく用いられる。

一方、上記した構成のプラスチックキャップ本体２の少なくとも外表面に成膜されるガスバリア性薄膜１は、プラスチックキャップ３の外側からの水分の進入を防ぐために設け
る薄膜である。もしもこのガスバリア性薄膜１が設けられていないと、外部から侵入してくる水分をプラスチックキャップ本体２中に存在する吸収性を有する材料が徐々に吸収してしまい、その吸水効率が徐々に減退し、最後には水分の侵入を阻止することができなくなってしまう。

成膜されるバリア性薄膜としては、アルミニウム、銅、ニッケル、クロム等の金属、酸化珪素、アルミナ等の金属酸化物、または硬質炭素等からなる薄膜を用いることができる。珪素酸化物を主成分とする薄膜は無色透明であるため、容器に取り付けた場合に外観を損ねる事がなく、かつ薄膜中の炭素原子％を５％以上４０％未満とすることによりさらに高い水分バリア性を発現させることができるため特に好ましい。また、硬質炭素の薄膜とすると、その色相が茶色に着色されてしまうものの酸化珪素からなる薄膜よりもさらに高い水分バリア性を発現することができるため望ましい。

プラスチックキャップ本体２の表面にこのガスバリア性薄膜１を成膜する方法も一般的な成膜方法が適用される。その一例としては、プラズマ助成式ＣＶＤ法を用いて金属酸化物薄膜を形成させる方法を挙げることができるが、そのほかに真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等の成膜方法も適宜採用し得る。

例えばプラズマ助成式ＣＶＤ法を用いて珪素酸化物を主成分とする薄膜を形成させるためには次のようにして成膜を行う。まず、モノマーとして、１，１，３，１，−テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等を用意する。続いて、いずれも液体である上記有機珪素化合物を気化させ、酸素もしくは酸化力を有するガス（例えばＮ₂Ｏ、ＣＯ₂等）と混合したガス、または、上記混合ガスに不活性ガスであるヘリウム及び／又はアルゴンを混合したガス、もしくはこれに窒素、弗化炭素等を適宜加え、プラスチックキャップ本体が設置されているプラズマ助成式ＣＶＤ装置に導入して、珪素酸化物を主成分とする薄膜をその表面に形成する。

以上、本発明に係るプラスチックキャップの一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、そのプラスチックキャップ本体が多層構造になっていてもよい。即ち、図２にその一部を示すように、プラスチックキャップ本体２’が、吸水性を有する材料を含むプラスチック材料層４と吸水性を有する材料を含まないプラスチック材料層５との複層構成になっていて、さらにその外表面にガスバリア性薄膜１’が成膜されてなる構成のプラスチックキャップであってもよい。

以下に本発明のプラスチックキャップを、実施例を挙げて詳細に説明する。

低密度ポリエチレン樹脂（ＭＩ＝８、密度０．９１６ｇ／ｃｍ³）にゼオライトを２０ｗｔ％の割合でブレンドしたプラスチック材料を用い、図１に示すようなスクリュー式のプラスチックキャップ本体を射出成形法にて成形した。続いてこのプラスチックキャップ本体の外表面に、プラズマ助成式ＣＶＤ法を用いて平均膜厚３０ｎｍのＳｉＯｘの薄膜を成膜し、実施例１に係るプラスチックキャップを得た。この際に用いた原料ガスは、ヘキサメチルジシロキサンと酸素の混合ガスであり、その混合比は１：１０であった。

次に、ガラス製容器内に塩化カルシウムを約１００ｇ充填した後、上記のようにして得られたプラスチックキャップにて開口部を密封し、４０℃、９０％ＲＨの環境下で保存した時の酸素透過度を測定した。測定時期は、塩化カルシウムを充填した直後と保存開始よ
り１８０日間経過した時であった。

実施例１で用いたプラスチックキャップ本体の外表面に、プラズマ助成式ＣＶＤ法を用いて平均膜厚３０ｎｍの硬質炭素膜を成膜し、実施例２に係るプラスチックキャップを得た。この時用いた原料ガスは、アセチレンガスであった。得られたプラスチックキャップの水蒸気透過度を実施例１と同様の条件にて測定した。結果を表１に示す。

実施例１で用いたプラスチックキャップ本体の外表面に、スパッタリング法を用いて平均膜厚３０ｎｍのニッケル膜を成膜し、さらにその上に平均膜厚１０ｎｍのクロム膜を成膜し、実施例３に係るプラスチックキャップを得た。得られたプラスチックキャップの水蒸気透過度を実施例１と同様の条件にて測定した。結果を表１に示す。

ゼオライトの代わりにデンプン−ポリアクリル酸塩架橋物を用いた以外は実施例１と同様の方法で実施例４に係るプラスチックキャップを作成した。作成されたプラスチックキャップの水蒸気透過度を実施例１と同様の条件にて測定した。結果を表１に示す。

実施例１で用いた低密度ポリエチレン樹脂及びゼオライトの混合物を用いて実施例１に係るプラスチックキャップと同形状の、比較のための実施例５に係るプラスチックキャップを成形した。得られたプラスチックキャップの水蒸気透過度を実施例１と同様の条件にて測定した。結果を表１に示す。

本発明のプラスチックキャップの一実施形態を示す概略断面説明図である。 本発明の他の実施形態に係るプラスチックキャップの一部の構成を示す断面説明図である。

符号の説明

１、１’ ガスバリア性薄膜
２、２’ プラスチックキャップ本体
３ プラスチックキャップ
４ 吸収性を有する材料を含むプラスチック材料層
５ 吸収性を有する材料を含まないプラスチック材料層

Claims (6)

1. 吸水性を有する材料を含むプラスチックキャップ本体の少なくとも外表面に金属、金属酸化物または硬質炭素膜等のガスバリア性薄膜が成膜されていることを特徴とするプラスチックキャップ。
2. 上記吸水性を有する材料がゼオライト、酸化カルシウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウムなどの硫酸塩化合物、アルミナ、活性炭、粘土鉱物、シリカゲルの少なくとも１種以上から選択されたものであることを特徴とする請求項１記載のプラスチックキャップ。
3. 上記吸水性を有する材料が吸水性ポリマーであることを特徴とする請求項１記載のプラスチックキャップ。
4. 上記吸水性を有する材料がポリアクリル酸誘導体、セルロース誘導体の少なくとも１種以上から選択されたものであることを特徴とする請求項３記載のプラスチックキャップ。
5. 上記ガスバリア性薄膜が酸化珪素を主成分とする膜であることを特徴とする請求項１及至４のいずれかに記載のプラスチックキャップ。
6. 上記ガスバリア性薄膜が酸化珪素を主成分とする膜であり、膜中の炭素原子％が５％以上４０％未満であることを特徴とする請求項５記載のプラスチックキャップ。

Images